JP2018159690A - 電気的接続装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】プローブヘッドに保持されたプローブと電極基板に配置された電極パッドとの位置合わせを正確に行える電気的接続装置を提供する。【解決手段】プローブ１１と、プローブ１１を保持するプローブヘッド１２と、プローブ１１の基端部に接続させる電極パッド１３１が配置された電極基板１３とを備え、プローブヘッド１２に、プローブヘッド１２と電極基板１３とを位置合わせするためのガイドピン１４が配置され、電極基板１３に、ガイドピン１４と対応する複数のガイド穴で構成されるガイド穴群が配置されている。【選択図】図１

Description

本発明は、被検査体の電気的特性の測定に使用される電気的接続装置に関する。
集積回路などの被検査体の電気的特性を基板の状態で測定するために、被検査体に接触させるプローブを有する電気的接続装置が用いられている（例えば、特許文献１参照）。電気的接続装置には、プローブを保持するプローブヘッドを、プローブと電気的に接続する電極パッドが配置された電極基板に取り付けた構成などが使用される。
プローブヘッドを電極基板に取り付ける場合には、プローブと電極パッドとを正確に位置合わせして接触させる必要がある。例えば、プローブヘッドに配置したガイドピンを電極基板に配置したガイド穴に挿入させて、プローブと電極パッドを位置合わせする方法が使用される。
特開平１１−０３０６４７号公報
しかしながら、プローブヘッドや電極基板の製造誤差などによって、ガイドピンや電極パッドの位置が設計時と異なる場合が生じる。この場合、ガイドピンをガイド穴に挿入させても、プローブと電極パッドとの位置合わせが正確に行われない。その結果、プローブと電極パッドとの接触が不十分になり、被検査体の正確な電気的測定を実施できないなどの問題が生じる。
上記問題点に鑑み、本発明は、プローブヘッドに保持されたプローブと電極基板に配置された電極パッドとの位置合わせを正確に行える電気的接続装置を提供することを目的とする。
本発明の一態様によれば、プローブと、プローブを保持するプローブヘッドと、プローブの基端部に接続させる電極パッドが配置された電極基板とを備え、プローブヘッドに、プローブヘッドと電極基板とを位置合わせするためのガイドピンが配置され、電極基板に、ガイドピンと対応する複数のガイド穴で構成されるガイド穴群が配置されている電気的接続装置が提供される。
本発明によれば、プローブヘッドに保持されたプローブと電極基板に配置された電極パッドとの位置合わせを正確に行える電気的接続装置を提供できる。
本発明の実施形態に係る電気的接続装置の構成を示す模式図である。 本発明の実施形態に係る電気的接続装置のガイドピンとガイド穴の構成を示す模式的な断面図である。 本発明の実施形態に係る電気的接続装置のガイド穴群の配置の例を示す模式的な平面図である。 図３におけるプローブと電極パッドの位置合わせ状態の例を示す模式図であり、図４（ａ）は側面図であり、図４（ｂ）は電極パッドの表面側からみた平面図である。 本発明の実施形態に係る電気的接続装置のガイド穴群の配置の例を示す模式的な平面図である。 図５におけるプローブと電極パッドの位置合わせ状態の例を示す模式図であり、図６（ａ）は側面図であり、図６（ｂ）は電極パッドの表面側からみた平面図である。 本発明の実施形態の変形例に係る電気的接続装置のガイド穴群の配置の例を示す模式的な平面図である。 本発明の実施形態の変形例に係る電気的接続装置のガイド穴群の配置の他の例を示す模式的な平面図である。
次に、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各部の厚みの比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。以下に示す実施形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の実施形態は、構成部品の材質、形状、構造、配置などを下記のものに特定するものでない。
本発明の実施形態に係る電気的接続装置１０は、図１に示すように、プローブ１１を保持するプローブヘッド１２と、電極パッド１３１が配置された電極基板１３とを備える。図１では、プローブヘッド１２の側面を透過してプローブ１１を表示している。
プローブヘッド１２は、電極基板１３と重ね合わせて取り付けられており、プローブ１１の基端部と電極パッド１３１とが電気的に接続される。即ち、図１に示すように、電極基板１３に対向するプローブヘッド１２の上面に突出したプローブ１１の基端部が、プローブヘッド１２に対向する電極基板１３の下面に配置された電極パッド１３１と接続する。
図１に示した電気的接続装置１０は垂直動作式プローブカードであり、プローブヘッド１２の下面に露出したプローブ１１の先端部が、電気的接続装置１０の下方に配置された被検査体２０の検査用パッド（図示略）と接触する。図１では、プローブ１１が被検査体２０に接触していない状態を示しているが、例えば被検査体２０を搭載したチャック３０が上昇して、プローブ１１の先端部が被検査体２０に接触する。
電極基板１３の電極パッド１３１は、電極基板１３の内部に配置された電極配線１３２によって、電極基板１３の上面に配置された接続パッド１３３と電気的に接続されている。接続パッド１３３は、図示を省略するＩＣテスタなどの検査装置と電気的に接続される。プローブ１１を介して、検査装置によって被検査体２０に所定の電圧や電流が印加される。そして、被検査体２０から出力される信号がプローブ１１を介して検査装置に送られ、被検査体２０の特性が検査される。
プローブヘッド１２に、プローブヘッド１２と電極基板１３とを位置合わせするためのガイドピン１４が配置されている。電極基板１３に、ガイドピン１４と対応する複数のガイド穴で構成されるガイド穴群が配置されている。電気的接続装置１０では、図２に示すように、１つのガイドピン１４に対して、設計時の基準位置に配置された基準ガイド穴１５０と基準ガイド穴１５０の周囲に配置された予備ガイド穴１５１〜１５２とで構成されるガイド穴群が用意されている。図２は、ガイドピン１４と基準ガイド穴１５０とが嵌合された状態を示している。
基準ガイド穴１５０の配置される設計時の基準位置は、電気的接続装置１０の設計時のガイドピン１４の位置に合わせて決定される。つまり、プローブヘッド１２と電極基板１３を設計通りに組み立てた場合に、ガイドピン１４と基準ガイド穴１５０を嵌合させることによってプローブ１１と電極パッド１３１とが正確に接触するように、設計時の基準位置が設定されている。ここで、「正確に接触する」とは、プローブ１１の基端部が電極パッド１３１の中心領域に接触し、被検査体２０の電気的特性を正確に測定できる程度にプローブ１１と電極パッド１３１との電気的な接触抵抗が十分に低いことをいう。
しかし、プローブヘッド１２や電極基板１３のそれぞれの製造時の組み立て交差や加工誤差、部材撓みなどにより、ガイドピン１４や基準ガイド穴１５０の位置が設計時と異なる場合がある。特に、プローブヘッド１２の大型化や、プローブ１１の挟ピッチ化によって、ガイドピン１４や基準ガイド穴１５０の位置の設計位置からのずれが生じやすい。
ガイドピン１４や基準ガイド穴１５０の位置が設計位置からずれると、ガイドピン１４と基準ガイド穴１５０を嵌合させてプローブヘッド１２を電極基板１３に取り付けたときに、プローブ１１と電極パッド１３１との位置合わせにずれが生じる。また、電極基板１３からプローブヘッド１２を外してプローブ１１の交換や修理などをした場合にも、プローブヘッド１２を電極基板１３に再度取り付けたときに、プローブ１１と電極パッド１３１との位置合わせずれが生じることがある。これらの場合には、プローブ１１と電極パッド１３１とが接触不良となり、被検査体２０の電気的な検査を正確に実施できない。
これに対し、電気的接続装置１０では、ガイドピン１４と基準ガイド穴１５０とを嵌合してもプローブ１１と電極パッド１３１とが正確に接触しない場合に、予備ガイド穴のいずれかとガイドピン１４を嵌合させる。このときガイドピン１４と嵌合させる予備ガイド穴は、プローブ１１が電極パッド１３１と正確に接触するように選択される。
つまり、ガイドピン１４と基準ガイド穴１５０とが嵌合されてもプローブ１１と電極パッド１３１とが正確に接触しない場合に、予備ガイド穴のいずれかにガイドピン１４を嵌合させることによって、プローブ１１と電極パッド１３１とが正確に接触する。このため、プローブ１１と電極パッド１３１の位置合わせずれを解消するように、予備ガイド穴の位置が設定される。即ち、基準ガイド穴１５０と予備ガイド穴との相対位置は、ガイドピン１４や基準ガイド穴１５０の位置の設計時の位置からの予測されるずれ量を見込んで設定される。
例えば、電気的接続装置１０の設計誤差や、ガイドピン１４と基準ガイド穴１５０とが嵌合された場合におけるプローブ１１と電極パッド１３１の位置合わせずれの過去データなどに基づいて、予備ガイド穴の配置する位置は設定される。上記の条件を満たす範囲で、予備ガイド穴の配置する位置や個数は、任意に設定可能である。
例えば図３に示すように、予備ガイド穴１５１〜１５４が、基準ガイド穴１５０の周囲で紙面の上下左右に配置される。図３は、電極基板１３のプローブヘッド１２に対向する面の平面図であり、ガイドピン１４と基準ガイド穴１５０を嵌合させている。なお、図２は図３のＩＩ−ＩＩ方向に沿った断面図である。
例えば、図３に示したようにガイドピン１４と基準ガイド穴１５０とを嵌合させた場合に、図４（ａ）、図４（ｂ）に示すようにプローブ１１の基端部と電極パッド１３１とが正確に接触していない場合を考える。図４（ｂ）に示すように、プローブ１１の基端部は紙面上で電極パッド１３１の中心よりも右側にずれている。
この場合、図５に示すように、紙面上で基準ガイド穴１５０の左側の予備ガイド穴１５１とガイドピン１４を嵌合させる。これにより、図６（ａ）、図６（ｂ）に示すように、プローブ１１の基端部は電極パッド１３１の中心に接触する。
図３及び図４では、基準ガイド穴１５０とその周囲の予備ガイド穴からなるガイド穴群が、電極基板１３の中心を挟んで対角線上のコーナー部に配置されている例を示した。ガイド穴群が配置される領域は上記の２箇所に限られず、例えば４つのコーナー部のそれぞれにガイド穴群を配置してもよい。このように、複数のガイド穴群とそれらに対応する複数のガイドピン１４を用意することにより、プローブヘッド１２と電極基板１３との位置合わせをより正確に行える。
以上に説明したように、本発明の実施形態に係る電気的接続装置１０では、基準ガイド穴１５０とその周囲に配置された予備ガイド穴とで構成されるガイド穴群が用意されている。そして、プローブ１１と電極基板１３の電極パッド１３１が正確に接触するようにガイドピン１４と嵌合するガイド穴を、基準ガイド穴１５０以外にも予備ガイド穴からも選択することができる。このため、図１に示した電気的接続装置１０によれば、プローブ１１と電極パッド１３１との位置合わせずれを容易に解消することできる。
例えば、ガイドピン１４と基準ガイド穴１５０とを嵌合させた場合に、外径が３０μｍ〜４０μｍの電極パッド１３１の中心からプローブ１１の基端部が１０μｍ〜２０μｍ程度ずれる場合がある。このとき、基準ガイド穴１５０との距離が１０μｍ〜２０μｍである予備ガイド穴を用意し、ガイドピン１４と予備ガイド穴とを嵌合させる。これにより、プローブ１１の基端部を電極パッド１３１の中心領域に接触させることができる。
また、最初にプローブヘッド１２を電極基板１３に取り付けた状態と比べて、測定を繰り返すことによってプローブ１１と電極パッド１３１との位置合わせずれが大きくなることが多い。その結果、プローブ１１と電極パッド１３１との接触抵抗が増大し、被検査体２０の電気的特性が正確に測定できないおそれがある。このため、特にプローブヘッド１２を電極基板１３に最初に取り付けた状態においては、プローブ１１の基端部が電極パッド１３１の中心領域に接触していることが好ましい。これにより、測定を繰り返しても、被検査体２０の電気的測定を高精度に実施できる。
なお、ガイドピン１４と嵌合させるガイド穴の選択には、種々の方法を採用可能である。例えば、最初にガイドピン１４と基準ガイド穴１５０を嵌合させる。そして、プローブ１１と電極パッド１３１の位置合わせずれが生じている場合には、その位置合わせずれの方向や距離を確認する。そして、位置合わせずれの状態に応じて、ガイドピン１４と嵌合させる予備ガイド穴を適宜選択する。
＜変形例＞
図３では、基準ガイド穴１５０の上下左右に１つずつ予備ガイド穴を配置した構成を例示的に示した。しかし、基準ガイド穴１５０の上下左右にそれぞれ配置する予備ガイド穴の個数は１個に限られず、複数個の予備ガイド穴を配置してもよい。図７に、基準ガイド穴１５０の上下左右に２個ずつ予備ガイド穴を配置した例を示す。図７では、予備ガイド穴の符号を省略している。また、予備ガイド穴を放射状に配置してもよいし、予備ガイド穴の個数が１個でもよい。
或いは、図８に示すように、基準ガイド穴１５０の周囲に同心円状に予備ガイド穴（符号を省略）を配置してもよい。基準ガイド穴１５０の周囲に予備ガイド穴を多重に配置してもよい。
上記のように、予備ガイド穴の配置する位置は、プローブ１１と電極パッド１３１の位置合わせずれの発生が予想される方向に合わせて、任意に設定可能である。したがって、例えば、基準ガイド穴１５０からみて特定の方向のみに集中して予備ガイド穴を配置してもよい。
（その他の実施形態）
上記のように本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
例えば、上記ではプローブヘッド１２にガイドピン１４を配置し、電極基板１３にガイド穴を配置した例を示した。しかし、電極基板１３にガイドピン１４を配置し、プローブヘッド１２にガイド穴を配置してもよい。
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態などを含むことはもちろんである。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
１０…電気的接続装置
１１…プローブ
１２…プローブヘッド
１３…電極基板
１４…ガイドピン
２０…被検査体
１３１…電極パッド
１３２…電極配線
１３３…接続パッド
１５０…基準ガイド穴
１５１〜１５４…予備ガイド穴

Claims (5)

  1. プローブと、
    前記プローブを保持するプローブヘッドと、
    前記プローブの基端部に接続させる電極パッドが配置された電極基板と
    を備え、
    前記プローブヘッドに、前記プローブヘッドと前記電極基板とを位置合わせするためのガイドピンが配置され、
    前記電極基板に、前記ガイドピンと対応する複数のガイド穴で構成されるガイド穴群が配置されている
    ことを特徴とする電気的接続装置。
  2. 前記プローブヘッドに複数の前記ガイドピンが配置され、１つの前記ガイドピンに対して前記ガイド穴群が前記電極基板に配置され、
    前記ガイド穴群は、設計時の基準位置に配置された基準ガイド穴と前記基準ガイド穴の周囲に配置された予備ガイド穴とで構成されている
    ことを特徴とする請求項１に記載の電気的接続装置。
  3. 前記ガイド穴群の少なくともいずれかと前記ガイドピンを嵌合させた場合に前記プローブの前記基端部が前記電極基板の前記電極パッドと正確に接触するように、前記基準ガイド穴と前記予備ガイド穴との相対位置が設定されていることを特徴とする請求項２に記載の電気的接続装置。
  4. １つの前記基準ガイド穴の周囲に複数の前記予備ガイド穴が配置されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の電気的接続装置。
  5. 前記基準位置が設計時の前記ガイドピンの位置に合わせて決定され、
    前記基準ガイド穴と前記予備ガイド穴との相対位置が、前記ガイドピン及び前記基準ガイド穴の位置の設計時の位置からの予測されるずれ量を見込んで設定されている
    ことを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の電気的接続装置。
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