JP3848582B2 - 電気的接続装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、集積回路(IC)の検査に用いるプローブカードのような電気的接続装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
集積回路チップ(ICチップ)、特に、半導体ウエーハに形成された未切断のICチップの電気的特性試験は、一般に、プローブカード、プローブボード等と称されている電気的接続装置を用いて行われる。
【0003】
この種の電気的接続装置の1つとして、ニードルタイプの複数のプローブ(すなわち、接触子)を電気絶縁製の基板に組み付けたものがある(例えば、特開平5−297973号公報)。この電気的接続装置は、ICを長時間高温にさらすいわゆる酸化膜経時破壊試験(TDDB試験)に好適に用いられている。
【0004】
この従来技術において、各プローブは、基板を貫通する針後部と、針後部の一端部から一方向に曲げられた針主体部と、針主体部の先端から基板の側と反対側に曲げられた針先部とを有している。また、各プローブは、針後部を基板の貫通穴に通されて針後部において貫通穴の内面に樹脂により接着されている。
【0005】
【解決しようとする課題】
しかし、従来の電気的接続装置では、プローブが樹脂により貫通穴の内面に固定されているため、樹脂がこれの固化にともなって収縮することに起因して、樹脂がプローブと共に貫通穴の内面から剥がれ、プローブが基板から抜けるいわゆる脱落不良が発生する。
【0006】
これを防止すべく、基板の貫通穴の少なくとも一部をねじ穴とし、このねじ穴に樹脂を絡ませると、プローブを樹脂と共に基板から抜くことが困難になり、その結果不良のプローブを交換することができない。
【0007】
それゆえに、本発明の目的は、基板からのプローブの脱落を防止することができるにもかかわらず、プローブの交換を容易にすることにある。
【0008】
【解決手段、作用及び効果】
本発明に係る電気的接続装置は、電気絶縁性の基板と、該基板にこれを厚さ方向に貫通する状態に装着された複数のパイプと、該パイプに個々に対応されかつ対応するパイプに配置された複数のプローブとを含み、各プローブは、対応するパイプを貫通していると共に、対応するパイプの少なくとも一端に固着されている。また、各パイプは、前記基板を貫通する筒状部であって前記プローブが貫通する筒状部と、該筒状部の一端部にあって前記基板の一方の面に当接されたフランジ部とを含み、前記筒状部の他端部に螺合されたねじ部材により前記基板に組み付けられている。
【0009】
プローブは、半田や樹脂等の適宜な接着剤によりパイプに固着することができる。プローブがパイプの少なくとも一端に固着されていると、たとえ接着剤が樹脂であっても、接着剤とパイプの一端との結合強度が大きいから、接着剤がパイプの端部から剥がれるおそれが少なく、その結果基板及びパイプからのプローブの脱落が防止される。
【0010】
不良のプローブの交換は、接着剤を加熱して軟化させ、その状態で不良プローブをパイプから引き抜き、新たなプローブをそのパイプに差し込んで固着することにより、行ってもよいし、プローブ及びパイプを基板から除去し、その代わりに新たなプローブを固着したパイプを基板に固着することにより、行ってもよい。このため、プローブの交換作業が容易になる。
【0011】
好ましい実施例においては、各プローブは、前記パイプを貫通する針後部と、該針後部の一端部から一方に伸びる針主体部と、該針主体部の先端から前記基板の側と反対側に伸びる針先部とを含む。
【0012】
上記のようなプローブは、前記針後部と前記針主体部との境界の近傍において前記パイプに固着されていてもよい。そのようにすれば、プローブとパイプの一端部との結合強度がより高くなる。
【0013】
各パイプは、前記基板を貫通する筒状部であって前記プローブが貫通する筒状部と、該筒状部の一端部にあって前記基板の一方の面に当接されたフランジ部とを含み、前記筒状部において前記基板に接着されていてもよい。
【0015】
上記いずれのパイプであっても、各パイプは、フランジ部と接着剤又はフランジ部とねじ部材とにより基板に強固に装着され、基板からの脱落を確実に防止される。
【0016】
各パイプは、前記筒状部を厚さ方向に貫通する1以上の穴を有していてもよい。そのようにすれば、パイプとこれが貫通する基板の貫通穴の内面との間の隙間や、パイプ自体の内部等に存在する空気の体積が温度変化により変化しても、空気がパイプの穴を介して移動し、したがって電気的接続装置が酸化膜経時破壊試験のように高温にさらされても、前記のような空気の体積変化に起因する装置の損傷、特にパイプやプローブの損傷が防止される。
【0017】
各プローブは、前記パイプ内からその一方へ突出する針後部部材と、前記パイプ内からその他方へ突出する針先部部材と、前記針後部部材及び前記針先部部材の間に配置された圧縮コイルばねとを備えており、針後部部材において前記パイプの少なくとも一端に固着されていてもよい。
【0018】
【発明の実施の形態】
図1から図3を参照するに、電気的接続装置10は、TDDB試験に用いて好適なプローブカードの形に製作されている。電気的接続装置10は、電気絶縁性の基板12と、基板12にこれを厚さ方向に貫通する状態に装着された複数のパイプ14と、パイプ14に個々に対応されかつ対応するパイプ14に配置された複数のプローブ16とを含む。
【0019】
パイプ14及びプローブ16は、半導体ウエーハ上の集積回路に個々に対応されており、したがって半導体ウエーハ上に置ける集積回路の配置パターンに応じたパターンに配置されている。
【0020】
基板12は、セラミック、ガラス入りエポキシ、ポリイミド等の電気絶縁材料、好ましくはセラミックのような耐熱性の電気絶縁材料から長方形の支持基板の形に製作されている。基板12は、その長手方向に間隔をおいて幅方向へ平行に伸びる複数のスロット18を有していると共に、パイプ14が貫通している複数の貫通穴20を有しており、さらに電気的接続装置10を手で持つための一対の取っ手22を幅方向の端部に組み付けている。
【0021】
各スロット18は、これを介してプローブ16の針先を確認することができるように、基板12を厚さ方向に貫通している。貫通穴20は、スロット18の隣りにスロット18の長手方向に間隔をおいて形成されており、またスロット18と同数の複数列に形成されている。
【0022】
各貫通穴20は、その下端から上方にわたる所定範囲の領域においてほぼパイプ14の外径寸法と同じ内径寸法を有している。各貫通穴20の上端部は、パイプ14の外径寸法より大きな内径寸法を有する大径部20aとされている。
【0023】
各パイプ14は、真鍮、ステンレス等の耐熱性材料、好ましくは金属材料により製作されている。各パイプ14は、貫通穴20を貫通する筒状部24と、筒状部24の下端部に形成された外向きのフランジ部26と、筒状部24を厚さ方向に貫通する複数の穴28とを備えている。
【0024】
各パイプ14は、フランジ部26が基板12の下面に当接した状態に筒状部24の上端部において樹脂のような接着剤30により基板12に接着されている。パイプ14の横断面形状、特に筒状部24の横断面形状は、円形を有していてもよいし、多角形のような他の形状を有していてもよい。
【0025】
接着剤30は、パイプ14を上記のように貫通穴20に貫通させた状態で、パイプ14の上端部に周りにあって貫通穴20の大径部に配置することができ、また固化されている。このため、各パイプ14は接着剤30により基板12に固定されている。
【0026】
各プローブ16は、タングステンのような導電性の金属細線によりニードルタイプの接触子として製作されている。各プローブ16は、パイプ14の筒状部24を貫通してパイプ14の上方に突出する針後部32と、針後部32の下端部から一方に伸びる針主体部34と、針主体部34の先端から基板12の側と反対側に伸びる針先部36とを含む。
【0027】
各プローブ16は、針主体部34がスロット18の長手方向と交差する方向に伸びて、針先部36がスロット18の下方となるように、半田のように加熱により溶融する金属製接着剤38により、針後部32と針主体部34との境界部近傍においてパイプ14のフランジ部26に固着されている。これにより、針主体部34は、パイプ14ひいては基板12に片持ち梁状に支持されている。
【0028】
金属製接着剤38は、樹脂のような一般的な接着剤40により覆われている。しかし、金属製接着剤38を一般的な接着剤40により覆わなくてもよい。
【0029】
全てのプローブ16は、針主体部34及び針先部36を針後部32に対し同じ側に向けている。テスターへの接続は、各プローブ16の上端部をフラットケーブルのような配線により行われる。
【0030】
パイプ14とプローブ16とは、プローブ16をパイプ14に装着した後、パイプ14を基板に装着してもよいし、パイプ14を基板に装着した後、プローブ16をパイプ14に装着してもよい。プローブ16の先端(針先)の高さ調整は、前者の場合はパイプ14を基板に装着するときに行うことができ、後者の場合はプローブ16をパイプに14に装着するときに行うことができる。
【0031】
通電試験時、プローブ16の先端(針先)が基板12の下方に配置された半導体ウエーハの集積回路に押圧され、プローブ16はオーバードライブにより針主体部34においてわずかに湾曲する。TDDB試験のように集積回路を高温に加熱する試験において、電気的接続装置10は、集積回路と共に長時間高温状態におかれる。
【0032】
そのような高温状態においても、電気的接続装置10は、プローブ16が基板12に固着されたパイプ14の端部に加熱により溶融する金属製接着剤38で固着されているから、プローブ16をパイプ14に樹脂のような一般的な接着剤により固着した場合に比べ、プローブ16がパイプ14ひいては基板12に対して変位するおそれがない。
【0033】
また、電気的接続装置10は、高温状態におかれることにより熱膨張する。しかし、電気的接続装置10は、全てのプローブ16の針主体部34及び針先部36が針後部32から同じ側に向けて伸びているから、電気的接続装置と集積回路との相対的位置を変更するのみで、電気的接続装置の熱膨張による針先の位置の狂いを修正することができる。
【0034】
これに対し、針主体部34及び針先部36の延在方向が異なるプローブが混在する電気的接続装置では、熱膨張による針先の変位方向が針後部32に対する針主体部34及び針先部36の延在方向により異なるから、電気的接続装置と集積回路との相対的位置を変更するのみでは、熱膨張による針先の位置の狂いを修正することができない。
【0035】
電気的接続装置10においては、各プローブ16が金属製接着剤38によりパイプ14のフランジ部26に固着されているから、固化時における金属製接着剤38の収縮が樹脂のような一般的な接着剤に比べて著しく少ないし、接着剤38とパイプ14の一端との結合強度がプローブをパイプの内面に接着した場合に比べて大きく、したがって接着剤38がパイプ14から剥がれるおそれがなく、基板12及びパイプ14からのプローブ16の脱落が防止される。
【0036】
また、プローブ16が針後部32と針主体部34との境界の近傍においてパイプ14の一端に固着されていているから、プローブ16とパイプ14との結合強度がより高く、したがって基板12及びパイプ14からのプローブ16の脱落が確実に防止される。
【0037】
不良のプローブの交換は、接着剤38を加熱して軟化させ、その状態で不良プローブをパイプ14から引き抜き、新たなプローブをそのパイプ14に差し込んで固着することにより、行ってもよいし、プローブ16及びパイプ14を基板12から除去し、その代わりに新たなプローブ16を固着したパイプ14を基板12に固着することにより、行ってもよい。このため、プローブ16の交換作業が容易になる。。
【0038】
電気的接続装置10の温度が変化すると、パイプ14と貫通穴20の内面との間や、パイプ14自体の内部等に存在する空気が膨張又は収縮し、それにより装置、特にパイプ14やプローブ16が損傷されるおそれがある。
【0039】
しかし、電気的接続装置10においては、パイプ14が筒状部24を厚さ方向に貫通する1以上の穴28を有しているから、上記のような空気の体積変化が生じても、空気がパイプ14の穴28を介して移動し、その結果、前記のような空気の体積変化に起因するパイプ14やプローブ16の損傷が防止される。
【0040】
図4を参照するに、電気的接続装置50は、貫通穴20の上部をロート状の凹所52とし、この凹所52に接着剤30を充填して、パイプ14を基板12に固着している。このため、電気的接続装置50は、電気的接続装置10と、同様に作用し、同様の効果を生じる。
【0041】
図5を参照するに、電気的接続装置60は、パイプ14を接着剤により基板12に固着する代わりに、筒状部24の外周に雄ねじ62を形成し、この雄ねじ62の上端部にナット64を螺合させて、パイプ14を基板12に組み付けている。電気的接続装置60においては、金属製接着剤38を露出させており、接着剤38を樹脂のような一般的な接着剤で覆っていない。
【0042】
電気的接続装置60は、電気的接続装置10及び50と、同様に作用し、同様の効果を生じるのみならず、パイプ14とプローブ16とを交換することにより、プローブを容易に交換することができる。
【0043】
上記の実施例は、いずれも、半田のような金属製接着剤38によりプローブ16をパイプ14に固着しているが、樹脂のような一般的な接着剤によりプローブ16をパイプ14に固着してもよい。その場合、樹脂のような一般的な接着剤は、その固化時に収縮する。しかし、プローブ16がパイプ14の内面ではなくパイプ14のフランジ部26に固着されているから、接着剤38とパイプ14との結合強度が大きく、したがって接着剤38がパイプ14から剥がれるおそれがなく、基板12及びパイプ14からのプローブ16の脱落が防止される。
【0044】
図6を参照するに、電気的接続装置70は、図5に示す電気的接続装置60におけるプローブ16の代わりに、ポゴピンタイプのプローブ72を接触子として用いている。
【0045】
各プローブ72は、パイプ14から上方へ突出する部分がパイプ14内に位置する部分より小径とされた針後部部材74と、パイプ14から下方へ突出する部分がパイプ14内に位置する部分より小径とされた針先部部材76と、針後部部材74と針先部部材76との間に配置された圧縮コイルばね78とを備えており、針先部部材76の下端を針先として用いる。
【0046】
電気的接続装置70においては、各パイプ14は、プローブ72の針後部部材74及び針先部部材76が脱落しないように、内向きのフランジ部80及び82を上端部及び下端部に有している。各プローブ72は、針後部74において金属製又は樹脂製の接着剤84により接着することができる。しかし、内向きのフランジ80,82を有することから、プローブ72をパイプ14に接着しなくてもよい。
【0047】
本発明は、上記実施例に限定されない。本発明は、その趣旨を逸脱しない限り、種々変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る電気的接続装置の第1の実施例を示す平面図である。
【図2】図1に示す電気的接続装置の側面図である。
【図3】図1に示す電気的接続装置の要部の拡大断面図である。
【図4】本発明に係る電気的接続装置の第2の実施例の要部を示す拡大断面図である。
【図5】本発明に係る電気的接続装置の第3の実施例の要部を示す拡大断面図である。
【図6】本発明に係る電気的接続装置の第4の実施例の要部を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
10,50,60,70 電気的接続装置
12 基板
14 パイプ
16,72 プローブ
18 スロット
20 貫通穴
22 取っ手
24 筒状部
26 フランジ部
28 穴
30 接着剤
32 針後部
34 針主体部
36 針先部
38 金属製接着剤
40 接着剤
52 雄ねじ
54 ナット
74 針後部部材
76 針先部部材
78 圧縮コイルばね
84 接着剤
Claims (5)
- 電気絶縁性の基板と、該基板にこれを厚さ方向に貫通する状態に装着された複数のパイプと、該パイプに個々に対応されかつ対応するパイプに配置された複数のプローブとを含み、各プローブは、対応するパイプを貫通していると共に、対応するパイプの少なくとも一端に固着されており、
各パイプは、前記基板を貫通する筒状部であって前記プローブが貫通する筒状部と、該筒状部の一端部にあって前記基板の一方の面に当接されたフランジ部とを含み、前記筒状部の他端部に螺合されたねじ部材により前記基板に組み付けられている、電気的接続装置。 - 各プローブは、前記パイプを貫通する針後部と、該針後部の一端部から一方に伸びる針主体部と、該針主体部の先端から前記基板の側と反対側に伸びる針先部とを含む、請求項1に記載の電気的接続装置。
- 各プローブは、前記針後部と前記針主体部との境界の近傍において前記パイプに固着されている、請求項2に記載の電気的接続装置。
- 各パイプは、前記筒状部を厚さ方向に貫通する1以上の穴を有する、請求項1に記載の電気的接続装置。
- 各プローブは、前記パイプ内からその一方へ突出する針後部部材と、前記パイプ内からその他方へ突出する針先部部材と、前記針後部部材及び前記針先部部材の間に配置された圧縮コイルばねとを備えており、針後部部材において前記パイプの少なくとも一端に固着されている、請求項1に記載の電気的接続装置。
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