JP3215946B2 - インターフェースを有するミクロ構造用の試験ヘッド - Google Patents

インターフェースを有するミクロ構造用の試験ヘッド

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    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R1/00—Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
    • G01R1/02—General constructional details
    • G01R1/06—Measuring leads; Measuring probes
    • G01R1/067—Measuring probes
    • G01R1/073—Multiple probes
    • G01R1/07307—Multiple probes with individual probe elements, e.g. needles, cantilever beams or bump contacts, fixed in relation to each other, e.g. bed of nails fixture or probe card
    • G01R1/07357—Multiple probes with individual probe elements, e.g. needles, cantilever beams or bump contacts, fixed in relation to each other, e.g. bed of nails fixture or probe card with flexible bodies, e.g. buckling beams

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、検査する電気部品
の試験点と接触する装置を有する試験ヘッドにおいて、
試験点は好ましくは、互いに密接して配置される試験ヘ
ッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】ここに述べる形式の試験ヘッドは、検査
する電気部品、たとえば、半導体部品の、隣接配置され
る、複数個の試験点と同時接触するように使用される。
試験ヘッドは、弾性材料より構成される複数個のピン形
状接触要素からなり、試験点は１つの指定試験点に圧せ
られる。それぞれ、接触要素が試験点におかれ、または
試験点が接触要素におかれると、接触力はここで、接触
要素を、その縦方向長さに垂直な方向にばねにより折り
曲げることによって加えられる。接触要素は互いに間隔
をおいて離れた２つの案内パネルのフィードスルー開口
に配置される。接触要素はその機能のため案内パネルの
フィードスルー開口に軸方向に移動可能に取り付けねば
ならない。試験ヘッドの作動できる位置にある接触要素
が、たとえば、２つの試験手順間の重力により生ずる方
向に、試験ヘッドまたはフィードスルー開口から落ちる
状態を防止することが望ましい。ＤＥ２３６４７８６
は、フィードスルー開口の内法幅よりも大きい外寸を有
する接触要素の端域に支持ヘッドを設けることを示唆し
ている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】然しながら、上記した
従来の試験ヘッドでは、以下のような問題点を有してい
る。例えば、支持ヘッドによりもたらされる接触要素の
直径の拡大により個々の接触要素にスペース要件を増大
させる。接触要素間に生ずる比較的大きい距離により、
たとえば、検査する半導体部品の場合によく見られるよ
うに、きわめて詰まったスペースに配置される小さい試
験点に接触できなくなると云う欠点が存在した。
【０００４】本発明の目的は、接触要素が密接して配置
されると共に、容易に交換できる、試験ヘッドを提供す
ることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】試験ヘッドは、各々が弾
性かつ弾性で電導材料よりなり両端に接触先端を有する
細長ストリップ状をなす、複数個の接触要素を使用す
る。試験ヘッドは試験中電気部品の試験点と、たとえ
ば、厚板上の接点とに接触するために使用される。複数
個のばね弾性細長電気接触要素は、一端が試験点に他端
が接点にそれぞれ接触する、対抗端を有する。複数個、
少なくとも２つ、好ましくは３つの案内パネルが、試験
点と接点との間のスペースに位置している。個々の第
１、第２および第３開口が接触要素の各々の、第１、第
２および第３案内パネルに設けられ、接触要素の各々の
隣接案内パネルの２つの個々の開口は、それらを通過す
る接触要素が摩擦固定状に保持されるように横方向にず
らされている。
【０００６】発明の試験ヘッドは、接触要素を案内パネ
ルの個々の指定フィードスルー開口に案内して軸方向変
位可能状に移動させる。各接触要素に指定された異なる
案内パネルのフィードスルー開口は、接触要素が案内パ
ネル開口、または少なくとも１つの開口に摩擦固定状に
保持される方法で互いに横方向にずらされる。フィード
スルー開口とそこに配置される接触要素との摩擦係合に
より生ずる接触要素に作用する保持力は大きくて、試験
ヘッドの作動できる位置で、すなわち、接触要素が試験
中部品の試験点に圧せられないとき、接触要素はフィー
ドスルー開口に保持されてそれらの自重により試験ヘッ
ドから確実に落ちないようにされる。摩擦係合により接
触要素に作用する保持力はまた小さくて、接触要素は試
験進行中軸方向に変位できる。接触要素は、その縦方向
長さに垂直な、または本質的に垂直な方向に案内パネル
間の中間スペースでばね力により折りおよび（または）
曲がる結果、接触力が追加される。検査する部品の接触
要素は、互いに近接し、好ましくは、きわめて短い距離
で間隔をおいて配置されるので、きわめて詰まったスペ
ースに配置される小さい試験点を有する、試験用部品の
機能でも試験できる。従って、接触要素を、試験ヘッ
ド、すなわち、案内パネルのフィードスルー開口に保持
するため、接触要素の直径の拡大を回避できる。接触要
素の摩擦固定保持の他の利点は、それらがサービスに都
合の良い状態で取り付けられ、容易にそれらを試験ヘッ
ド内に導入すると共に必要なときに交換できることであ
る。この目的のため、各接触要素を案内パネルの個々の
フィードスルー開口から引き出したり、または圧するだ
けでよい。
【０００７】試験ヘッドの特に好ましい実施例におい
て、第３の案内パネルは、接触させる装置の、第１の案
内パネルと第２の案内パネルとの間の中間に配置され
る。案内パネルの１つの接触要素に指定されたフィード
スルー開口の少なくとも１つは、他の案内パネルのその
接触要素の、他のフィードスルー開口にたいし横方向に
分かれ出される。好ましくは、第３または中間案内パネ
ルのフィードスルー開口は、第１および第２の案内パネ
ルの個々のフィードスルー開口にたいし横方向に分かれ
出されて配置され、試験ヘッドが組み立てられると、限
定状に接触要素を湾曲または変形する。折り力は完全に
排除される一方、摩擦係合は、接触要素と各場合案内パ
ネルの少なくとも１つの指定フィードスルー開口との間
に形成される。第３の案内パネルはまた、確実に、特に
試験進行中、接触要素が互いに触れないようにし、それ
で、適切なら、接触要素間の電気的絶縁をなしですます
ことができ、これにより試験ヘッドの費用を減少する。
【０００８】試験ヘッドの実施例では、各接触要素の自
由端に、個々の試験点の方へ対面しおよび（または）そ
こから離れて対面する接触先端を有するのが好ましい。
これにより、互いに近接して配置される、きわめて小さ
い試験点との接触が可能となる。試験点上の接触先端の
小さい接触面により、生ずる表面圧を比較的大きくして
良好な電気接触を形成する。第１の実施変型において、
好ましくはばね弾性で弾性材により構成されるピン形状
接触要素は点を通り、または一方または両自由端に向け
られて接触先端を形成する。従って、個々の接触要素と
その接触先端は一体構造である。他の実施例において、
接触先端は、接触要素の自由端に固定される別要素であ
ってもよい。その結果、異なる形状および（または）異
なるサイズの接触先端との接触要素を各試験ヘッドに別
々に使用でき、試験ヘッドの適合性を改善する。接触先
端のデザインにかかわりなく、その最大径または最大幅
を接触要素の直径より小さくまたは大きくできる。接触
要素から接触チップへの推移は連続的であり、さもない
と、推移は少なくとも１つの肩を有する。
【０００９】本発明の他の特長および利益は、添付図面
を参照しての発明の下記説明から明らかになる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下説明する試験ヘッドは、小さ
くかつ隣接して配置される試験点を有する電気部品を試
験するために使用される。試験ヘッドは、一般に、たと
えば、高精度プリント回路板および半導体ウェーハを電
気的に試験するため半導体分野で使用できる。
【００１１】
【実施例】図１は、検査する電気部品５の、互いに隣接
配置される、複数個の試験点３と同時に接触させる試験
ヘッド１の第１実施例の詳細の略図である。試験ヘッド
１は接触させる装置７からなる。装置７は、固定手段
９、たとえば、ねじにより試験ユニットのプリント回路
板１１に取り外し可能に接続される。逆に、試験ユニッ
トは、たとえば、試験電圧源等試験装置に接続される。
【００１２】接触させる装置７は、フィードスルー孔１
５を有するスリーブ形状基体１３を備える。第１の案内
パネル１７、第２の案内パネル１９および第３の案内パ
ネル２１は互いに平行にかつ、スリーブの軸線に沿って
互いに離れて保持される。案内パネル１７、１９、２１
各々は、ピン形状接触要素２５（試験プローブとも言
う）が軸方向に変位可能に案内される数個のフィードス
ルー開口２３を有する。接触要素２５は弾性、好ましく
は、ばね弾性および弾発性材、たとえば、ばね金属より
構成され、ここで座屈ワイヤと呼ばれる。案内パネル１
７、１９、２１は、好ましくは、電気的に不導体、たと
えば、プラスチック、ガラス、セラミック、シリコン等
で構成される。
【００１３】図１から明らかなように、それぞれ第１お
よび第２の案内パネル、１７と１９の１つの接触要素２
５に使用される各組のフィードスルー開口２３は、本質
的に、互いに同軸的に配置される。対照的に、第１と第
２の案内パネル間の中間スペースにある第３の案内パネ
ル２１の個々のフィードスルー開口２３は、案内パネル
１７、１９のフィードスルー開口２３から横方向にずれ
て且つ、非同軸的に配置されている。その結果、個々の
組のフィードスルー開口２３に配置される各接触要素２
５はそこで湾曲状を呈する。接触要素２５をそれらの軸
方向に対して直行する方向にずらす事によって、接触要
素２５と案内パネル１７、１９、２１の個々のフィード
スルー開口２３の少なくとも１つの壁との間に摩擦係合
を生ずる。これにより、接触をさせる装置７の基体１３
内接触要素２５は主として摩擦力によって保持される。
従って、接触要素２５が、たとえば、試験測定が行われ
ている際、フィードスルー開口２３から落ちたり滑った
りするのを確実に防止する。
【００１４】各接触要素２５の、自由端２７は検査する
部品５の個々の試験点３に対面し、また他の自由端２８
は、プリント回路板１１と対向するものであって、ピン
形状に形成された接触要素２５の先端２９を構成してい
る。試験点３から離れて対面するそれらの自由端２８に
より、接触要素２５は、各場合の１つの指定接触点３１
に圧せられる。図１に例示される実施例の接触点３１は
試験ユニットのプリント回路板１１に設けられる。接触
要素２５の他の自由端２７は検査する部品５の個々の指
定試験点３に押圧される。
【００１５】試験ヘッドの作動を試験手順を参照して以
下説明する。図１に示す、接触させる装置７の作動位置
において、接触要素２５は、検査する部品５の試験点３
とプリント回路板１１上の接触点３１との両方に接触す
る。接触させる装置７と試験中の部品５の間の相対移動
の結果、接触要素２５は案内パネル１９と２１のフィー
ドスルー開口２３内で軸に対して変位する。第３の案内
パネル２１のフィードスルー開口がずれて配置されてい
る事によってすでに湾曲せしめられている接触要素２５
は、ピン形状の接触要素に対してその軸方向に与えられ
ている圧力によってさらに変形変位せしめられる。接触
要素の材料の弾性により生ずる復元力は、所定の状態で
接触要素２５をその接触先端部２９を介して試験される
電気部品５の試験点３とプリント回路板２１の接触点３
１に押圧接触させる結果、低電気接触抵抗が得られる。
従って、試験点３相互の連続性と絶縁性とを試験するこ
と、および検査する部品５の機能を試験することができ
る。試験手順が終了した後、接触させる装置７と検査す
る部品５は互いに分離される。するとゆがみ／湾曲接触
要素２５は、固有の弾性力のため、自動的に変位されて
その元位置に復帰する。
【００１６】プリント回路板１１上の接触点３１は接触
要素２５の接触部（アバットメント）として働く。試験
ヘッドの（図示せざる）一実施例において、試験ヘッド
１の作動できる位置で、接触要素２５は接触点３１から
間隔をおいて配置される。その結果、接触要素２５は、
接触点３１に圧せられるように最初、軸方向に変位され
る。そこで、接触要素２５をさらに曲げても、接触要素
２５の接触先端を個々の試験点３または個々の接触点３
１に圧する接触力を発生できるだけである。
【００１７】図１の試験ヘッド１の実施例は、きわめて
コンパクトなデザイン、たとえば、検査する異なる部品
および（または）試験パラメータにたいする高位の適応
性によって識別される。
【００１８】図２は本発明のインターフェースを有する
ミクロ構造用の試験ヘッド１の他の実施例を略示する。
図１の部品に対応する部品は同じ符号を有するので、こ
れについては、図１に関する説明を参照する。ここで
は、相違点ついてのみ詳細に述べる。
【００１９】接触させる装置７は、固定手段９を使用
し、取り外し可能に、接触点３１が設けられる接続ヘッ
ド３３に接続される。これらの点は各々、ライン３５の
自由端に接続され、これらラインは（図示せず）プラグ
形式のコネクターを介しまたは直接に試験装置に接続さ
れる。ライン３５は、たとえば結合されて、接続ヘッド
３３の孔３７に固定される。
【００２０】図１と２の実施例は、接触させる装置７が
アタッチメント手段９を取り外すことにより試験ヘッド
１の他の部品から容易に分離できる。そこで接触要素２
５はフィードスルー孔１５の２つの開口から接近でき、
別個の接触要素２５を容易に交換させる。各接触要素２
５は摩擦係合によってのみ案内パネル１７、１９、２１
のフィードスルー開口２３組の少なくと１つに保持され
るため、各要素２５はそのフィードスルー開口から容易
に除去でき、新たな接触要素が容易に挿入される。
【００２１】要約すると、図１と２について説明した試
験ヘッド１は、共通点として、簡単な設計であり、効果
的費用で製造できるのは、特に、接触要素が、案内パネ
ルのフィードスルー開口に摩擦係合によって、または案
内パネルの１つのフィードスルー開口に摩擦係合によっ
てのみ保持されるためである。試験ヘッドは、互いにわ
ずか離れて配置される、きわめて小さい試験点で微細構
造部品を試験できる。接触要素と試験点間および接触要
素と接触点間の良好な電気的接触は、それぞれ先端接触
要素および接触要素の接触先端によって、また高表面圧
力によって達成される。
【００２２】本発明をその特別の実施例について説明し
たが、多くの他の変更と変型および他の用途は当業者に
とって明らかとなる。従って、好ましくは、本発明は、
ここの特定の開示によってではなく、既述の請求の範囲
によってのみ限定される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明による試験ヘッドの第１実施例
を示す基本的な概略断面図である。
【図２】図２は、本発明の試験ヘッドの他の実施例を示
す基本的な概略断面図である。
【符号の説明】 １ 試験ヘッド ３ 試験点 ５ 電気部品 ７ 接触させる装置 ９ 固定手段 １１、２１ プリント回路板 １３ スリーブ形状基体 １５ フィードスルー孔 １７ 第１の案内パネル １９ 第２の案内パネル ２１ 第３の案内パネル ２３ フィードスルー開口 ２５ ピン形状接触要素 ３１ 接触点 ３３ 接続ヘッド ３５ ライン ３７ 孔
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハインツ ドイッヒ ドイツ国 71134 アイドリンゲン ダ クテラー ベルクストラッセ 24 (56)参考文献 特開 昭61−4971（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−255671（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−85456（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−71141（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−225245（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01R 1/06 - 1/073 G01R 31/28 G01R 31/02 H01L 21/66

Claims (13)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 検査される電気部品の少なくとも１つの
    試験点と、回路の少なくとも１つの接触点とに接続する
    試験ヘッドにおいて、 弾性で導電性の材料よりなる接触要素であって、当該試
    験される電気部品と当該回路に於ける接触点とが所定の
    距離離れている場合に、当該電気部品の試験点に接触す
    るための第１の端部と、その反対側にあって、当該回路
    の接触点と接続される第２の端部とを有する接触要素
    と、試験点から離れて位置する第１の案内パネルと、接
    触点から離れて位置する第２の案内パネルとを有し、当
    該第１と第２の案内パネルは互いに間隔をあけて設けら
    れており、かつ 該第１の案内パネル及び該第２の案内
    パネルには、それぞれの接触要素を通過させるための第
    １のフィードスルー開口部と第２のフィードスルー開口
    部が個別にそれぞれ設けられており、しかも、当該第１
    と第２のフィードスルー開口は互いに横方向にずれてい
    て同軸的に一致しないように配置されており、更に、当
    該接触要素は、第１の案内パネルの個々の第１の開口部
    と第２の案内パネルの個々の第２の開口部とを貫通して
    おり、しかも当該弾性材料からなる接触要素が少なくと
    も該個々の第１と第２の開口部内に摩擦的に十分固定さ
    れ、それによって当該接触要素が試験点と接触点とに対
    して、その両者との間の接触圧力によって、該第１と第
    ２の開口部を通して当該接触要素がその軸方向に自重に
    よって落下することがないように圧接されるような程度
    に該第１と第２の開口部は互いに横方向にずれているも
    のであり、しかも当該接触要素は、当該案内パネルに於
    ける少なくとも一つの開口部内に於て、摩擦固定方法に
    よってのみ保持されており、更に当該接触要素は、該第
    １と第２の開口部内からの除去或いは該第１と第２の開
    口部内への置換が可能である様に該第１と第２の開口部
    内を移動可能である様に構成されている事を特徴とする
    インターフェースを有するミクロ構造用の試験ヘッド。
  2. 【請求項２】 当該試験ヘッドは、試験点の１つと、そ
    れに対応する接触点と、該試験点と該接触点とからなる
    夫々の対に適用される個々の１つの接触要素とから構成
    される複数の組を含み、第１と第２の案内パネルの各々
    は、該接触要素のための第１と第２の開口部を個々に有
    しており、該第１と第２の開口部は、当該開口部を貫通
    する接触要素のそれぞれを摩擦的に保持するために横方
    向にずれて設けられている事を特徴とする請求項１記載
    のインターフェースを有するミクロ構造用の試験ヘッ
    ド。
  3. 【請求項３】 第１および第２の案内パネルから間隔を
    有すると共に、試験点および接点からも間隔有した第３
    の案内パネルと、接触要素がそこを通る第３の案内パネ
    ルの個々の第３の案内開口とを備え、第３案内パネルの
    個々の第３の案内開口は、隣接する第１および第２の案
    内パネルの案内開口から横方向にずれて、接触要素と、
    その第１、第２、および第３の個々の開口との間で摩擦
    接触して接触要素を開口に摩擦保持する事を特徴とする
    請求項２記載のインターフェースを有するミクロ構造用
    の試験ヘッド。
  4. 【請求項４】 案内パネルは、第１、第２、および第３
    案内パネルの順に配置され、第１および第２開口は互い
    にずらされ、第２および第３開口は互いにずらされてい
    る事を特徴とする請求項３記載のインターフェースを有
    するミクロ構造用の試験ヘッド。
  5. 【請求項５】 第１および第３案内パネルの各接触要素
    用の第１および第３開口は整列されているが、接触要素
    用の第２の案内パネルの第２開口は第１および第３開口
    とはずれている事を特徴とする請求項４記載のインター
    フェースを有するミクロ構造用の試験ヘッド。
  6. 【請求項６】 接触要素は弾性を有した電導材料で構成
    された事を特徴とする請求項４記載のインターフェース
    を有するミクロ構造用の試験ヘッド。
  7. 【請求項７】 接触要素は座屈ワイヤよりなる事を特徴
    とする請求項４記載のインターフェースを有するミクロ
    構造用の試験ヘッド。
  8. 【請求項８】 接触要素の少なくとも１端部は接触先端
    を含む事を特徴とする請求項６記載のインターフェース
    を有するミクロ構造用の試験ヘッド。
  9. 【請求項９】 個々の試験点に面する接触要素の端部は
    試験点に押圧できる事を特徴とする請求項８記載のイン
    ターフェースを有するミクロ構造用の試験ヘッド。
  10. 【請求項１０】 接触点の一つに対向している該接触要
    素の一つの端部は当該接点に押圧せしめられるものであ
    り、それに押圧された時には、試験点と接触点との間の
    電気的接触が形成される事を特徴とする請求項９記載の
    インターフェースを有するミクロ構造用の試験ヘッド。
  11. 【請求項１１】 接点は試験ユニットに設けられる事を
    特徴とする請求項４記載のインターフェースを有するミ
    クロ構造用の試験ヘッド。
  12. 【請求項１２】 接点の各々は他の装置に導かれるライ
    ンに接続される事を特徴とする請求項４記載のインター
    フェースを有するミクロ構造用の試験ヘッド。
  13. 【請求項１３】 第１、第２の案内パネルおよび、送り
    点と接点の双方から間隔をおいた第３の案内パネルと、
    接触要素が通る第３の案内パネルの個々の第３開口とを
    備え、第３パネルの第３の案内開口は、第１および第２
    案内パネルの隣接パネルの案内開口から横方向にずれて
    （オフセット）、接触要素と、その第１、第２、第第３
    開口の少なくとも１つとの間で摩擦接触して接触要素を
    開口に摩擦保持する事を特徴とする請求項１記載のイン
    ターフェースを有するミクロ構造用の試験ヘッド。
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