JP4455940B2 - Electrical connection device - Google Patents
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Description
本発明は、被検査体としての集積回路とその検査装置の電気回路とを電気的に接続するプローブカードのような電気的接続装置に関する。
〔用語の定義〕
The present invention relates to an electrical connection device such as a probe card for electrically connecting an integrated circuit as an object to be inspected and an electrical circuit of the inspection device.
〔Definition of terms〕
本発明においては、基板の厚さ方向を上下方向といい、基板に対するプローブの針先の側(半導体ウエーハの側)を下方といい、各基板に平行な直角座標の2つの方向をX方向及びY方向という。 In the present invention, the thickness direction of the substrate is referred to as the vertical direction, the probe tip side (semiconductor wafer side) with respect to the substrate is referred to as the downward direction, and two directions of rectangular coordinates parallel to each substrate are the X direction and This is called the Y direction.
しかし、電気的接続装置の実際の使用に際しては、基板の厚さ方向を斜め又は横の方向としてもよいし、上下方向を逆にして使用してもよい。 However, in the actual use of the electrical connection device, the thickness direction of the substrate may be oblique or lateral, or the vertical direction may be reversed.
半導体デバイスのような集積回路は、その内部回路が仕様書通りに動作するか否かの通電試験(検査)をされる。そのような通電試験は、針先を集積回路の電極に押圧される複数のプローブを絶縁基板の下面に配置したプローブカードのような電気的接続装置を用いて行われる。 An integrated circuit such as a semiconductor device is subjected to an energization test (inspection) as to whether or not its internal circuit operates according to the specifications. Such an energization test is performed using an electrical connection device such as a probe card in which a plurality of probes whose needle tips are pressed against the electrodes of the integrated circuit are arranged on the lower surface of the insulating substrate.
この種の電気的接続装置の1つとして、上板を支持板の下側に配置し、下板を上板の下方に間隔をおいて配置し、上板及び下板の間に中板を配置し、ニードルタイプの複数のプローブを下板及び上板に上下方向に貫通させ、各プローブの下端(針先)を被検査体の電極に押圧する、縦型の装置がある(特許文献1)。 As one of the electrical connection devices of this type, an upper plate is disposed below the support plate, a lower plate is disposed below the upper plate, and an intermediate plate is disposed between the upper plate and the lower plate. There is a vertical type device in which a plurality of needle type probes are vertically penetrated through a lower plate and an upper plate, and a lower end (needle tip) of each probe is pressed against an electrode of an object to be inspected (Patent Document 1).
上記の従来技術において、支持板に複数の貫通穴を形成し、支持板の貫通穴に差し込まれた配線の一端部に各プローブの上端を接触させ、その配線の他端部を配線基板のような基板の接続ランドに半田付けしている。 In the above prior art, a plurality of through holes are formed in the support plate, the upper end of each probe is brought into contact with one end of the wiring inserted into the through hole of the support plate, and the other end of the wiring is used as a wiring board. Soldered to a connecting land on a simple board.
上記縦型の電気的接続装置は、L字状に屈曲されたニードルタイプのプローブを片持ち梁状に基板に組み付けた従来の一般的な装置に比べ、プローブの組み付け作業が容易であるから、廉価であり、またプローブ、ひいては針先の配置密度を高めることができるから、電極数の多い高密度の集積回路、特に半導体ウエーハから切断されていないいわゆる未切断の集積回路の通電試験に好適である。 Since the vertical electrical connection device is easier to assemble the probe than a conventional general device in which a needle-type probe bent in an L shape is assembled to a substrate in a cantilever shape, Since it is inexpensive and can increase the arrangement density of the probe, and hence the tip of the needle, it is suitable for a current-carrying test of a high-density integrated circuit having a large number of electrodes, particularly a so-called uncut integrated circuit not cut from a semiconductor wafer. is there.
しかし、上記従来の縦型の電気的接続装置では、プローブと接続ランドとを接続する配線が基板の上側を通るため、基板の上面及び基板の上方空間を有効に利用することができない。 However, in the above-described conventional vertical electrical connection device, since the wiring connecting the probe and the connection land passes above the substrate, the upper surface of the substrate and the space above the substrate cannot be used effectively.
本発明の目的は、基板の上面及びその上方空間を有効に利用可能にすることにある。 An object of the present invention is to effectively use the upper surface of the substrate and the space above it.
本発明に係る電気的接続装置は、複数の接続ランドを下面に有する基板と、該基板の中央に位置された支持体であって、前記基板と平行に伸びかつ厚さ方向に貫通する複数の第1の貫通穴を有する板部、及び該板部と共同して内側空間を形成すべく前記板部の上方に位置する支持部を備える支持体と、前記板部の下側に配置されたプローブ組立体であって、上下方向へ伸びる複数のプローブを備えると共に、該プローブが差し込まれた複数の第2の貫通穴を有するプローブ組立体と、前記プローブと前記接続ランドとを接続する複数の配線であって一端が前記第1の貫通穴に上方から差し込まれた複数の配線とを含む。
前記支持部は前記内側空間をその周りの外側空間に連通させる連通空間を有しており、前記配線は前記連通空間に通されている。前記支持部は前記内側空間を囲む枠部材を含み、前記連通空間は前記枠部材に形成された穴を含む。
An electrical connection device according to the present invention includes a substrate having a plurality of connection lands on a lower surface, and a support body positioned at the center of the substrate, and extends in parallel with the substrate and penetrates in the thickness direction. A support having a plate portion having a first through hole, and a support portion located above the plate portion to form an inner space in cooperation with the plate portion, and disposed below the plate portion; A probe assembly comprising a plurality of probes extending vertically and having a plurality of second through holes into which the probes are inserted, and a plurality of probes connecting the probes and the connection lands. A plurality of wirings, one end of which is inserted into the first through hole from above.
The support portion has a communication space that allows the inner space to communicate with an outer space around the inner space, and the wiring is passed through the communication space. The support portion includes a frame member surrounding the inner space, and the communication space includes a hole formed in the frame member.
複数の配線は、第1の貫通穴から、支持体の連通空間を通り抜けて、支持体の周りの外側空間に達し、さらに基板の下面に配置された接続ランドに接続されている。このため、基板の上面及びその上方空間を有効に利用することができる。 The plurality of wirings pass through the communication space of the support body from the first through hole, reach the outer space around the support body, and are further connected to connection lands disposed on the lower surface of the substrate. For this reason, the upper surface of a board | substrate and its upper space can be utilized effectively.
複数の前記内部空間が前記支持部に形成されていてもよい。そのようにすれば、プローブ数が多くても、配線を複数のグループに分けて、グループ毎に連通空間に通すことができる。このため、装置が簡略化し、しかも装置の製造及び保守管理が容易になる。 A plurality of the internal spaces may be formed in the support portion. In this way, even if the number of probes is large, the wiring can be divided into a plurality of groups and can be passed through the communication space for each group. For this reason, the apparatus is simplified, and manufacture and maintenance management of the apparatus are facilitated.
前記プローブ組立体は、さらに、前記板部の下側に前記板部と平行に配置された第1の板状部材であって前記複数の第2の貫通穴が当該第1の板状部材をこれの厚さ方向に貫通する状態に形成された第1の板状部材と、該第1の板状部材から下方に間隔をおきかつ前記第1の板状部材と平行の第2の板状部材であってこれの厚さ方向に貫通する第3の貫通穴を有する第2の板状部材とを備え、各プローブは、前記第2の貫通に差し込まれていると共に、前記第3の貫通穴を貫通していてもよい。 The probe assembly further includes a first plate-like member disposed below the plate portion in parallel with the plate portion, and the plurality of second through holes connect the first plate-like member. A first plate-like member formed so as to penetrate in the thickness direction thereof, and a second plate-like shape spaced apart from the first plate-like member and parallel to the first plate-like member And a second plate-like member having a third through-hole penetrating in the thickness direction thereof, and each probe is inserted into the second penetration and the third penetration You may penetrate the hole.
前記プローブ組立体は、さらに、前記第2の板状部材から下方に間隔をおきかつ前記第2の板状部材と平行の第3の板状部材であってこれの厚さ方向に貫通する第4の貫通穴を有する第3の板状部材とを備え、各プローブは、さらに、前記第4の貫通穴を貫通していてもよい。 The probe assembly further includes a third plate member spaced downward from the second plate member and parallel to the second plate member and penetrating in a thickness direction thereof. And a third plate member having four through holes, and each probe may further pass through the fourth through hole.
前記プローブ組立体は、さらに、前記第1及び第2の板状部材の間に配置された枠状のスペーサを備え、各プローブの一端部及び他端部は、前記第1及び第2の板状部材と平行な面内で相互にずらされていてもよい。 The probe assembly further includes a frame-like spacer disposed between the first and second plate-like members, and one end and the other end of each probe are the first and second plates. They may be shifted from each other in a plane parallel to the shaped member.
前記基板は配線基板を含み、該配線基板は、これの下面に配置された前記複数の接続ランドと、テスターに接続されるべく前記配線基板の上面に配置された複数の接続部と、前記接続ランド及び前記接続部を電気的に接続する複数の配線を備えていてもよい。 The board includes a wiring board, and the wiring board has a plurality of connection lands disposed on a lower surface thereof, a plurality of connection portions disposed on an upper surface of the wiring board to be connected to a tester, and the connection. You may provide the several wiring which electrically connects a land and the said connection part.
電気的接続装置は、さらに、前記基板の上側に配置された板状の補強部材を含むことができる。そのようにすれば、基板が補強されるのみならず、配線が基板の他方の面(上面)に露出しないから、大きな補強部材を用いて、基板をより強固に補強することができる。 The electrical connection device may further include a plate-shaped reinforcing member disposed on the upper side of the substrate. By doing so, not only the substrate is reinforced, but also the wiring is not exposed on the other surface (upper surface) of the substrate, so that the substrate can be reinforced more strongly using a large reinforcing member.
前記基板は、さらに、穴を中央に備え、前記支持体は、前記穴に配置されて前記補強部材に支持されていてもよい。そのようにすれば、装置全体の厚さ寸法(高さ寸法)を小さくすることができる。 The substrate may further include a hole in the center, and the support may be disposed in the hole and supported by the reinforcing member. By doing so, the thickness dimension (height dimension) of the entire apparatus can be reduced.
図1〜図6を参照するに、電気的接続装置10は、半導体ウエーハ12上の複数(図1に示す例では、8つ)の集積回路の領域を被検査体とし、それらの被検査体を同時に検査するプローブカードとして用いられる。各被検査体は、矩形の形状を有しており、また矩形の辺の方向に間隔をおいた複数の電極を各辺に有している。
Referring to FIGS. 1 to 6, an
電気的接続装置10は、円板状の配線基板20と、配線基板20の上面に組み付けられた板状の補強部材22と、配線基板20の中央に位置された支持体24と、支持体16の下側に組み付けられたプローブ組立体26と、プローブ組立体26から配線基板20に伸びる複数の配線28とを含む。
The
配線基板20は、ガラス入りエポキシやセラミック等の電気絶縁材料を用いて製作されている。配線基板20は、これの中央領域を厚さ方向に貫通する穴(すなわち、開口)30を中央に有しており、テスターに電気的に接続されるテスターランドのような複数の接続部32を上面の周縁部に多重に有しており、複数の接続ランド34を穴30の対向する2つの辺の外側下面に有している。
The
穴30は、同時に検査すべき集積回路の配置領域よりやや大きい矩形の形状を有している。接続部32と接続ランド34とは、配線36により、一対一の関係に電気的に接続されている。
The
補強板22は、セラミックや金属等で配線基板20より小径の円板の形に製作されており、また複数のねじ部材(図示せず)により配線基板20の上に取り付けられている。
The reinforcing
支持体24は、平板状の板部40と矩形の枠状の支持部42とにより、上方に開放する直方体状の箱の形を有しており、また電気絶縁材料で製作されている。このため、板部40と支持部42とは、内部空間44を形成している。
The
支持体24は、板部40が配線基板20から下方へわずかに突出した状態に穴30に受け入れられており、また支持部42において、補強板22の下面に複数のねじ部材のような適宜な手段により取り付けられている。
The
板部40は、これの厚さ方向に貫通する複数の貫通穴46を有している。貫通穴46は、それぞれが複数の貫通穴46を含む複数(図示の例では、8つ)の穴グループに分けられている。
The
複数の貫通穴46は、半導体ウエーハ12上の同時に検査すべき被検査体に穴グループ毎に対応されており、また対応する被検査体の電極の配置形状とほぼ同じ形状に配置されている。
The plurality of through
支持部42は、複数の板状部材を矩形に組み合わせて枠部材に形成されており、また内側空間44をその周りの外側空間に連通させる複数の連通空間48を矩形の対向する一対の辺に対応する箇所のそれぞれに有している。各連通空間48は、図示の例では、長方形の断面形状を有する穴であり、各穴は支持部42の対応する板状部材を厚さ方向に貫通している。
The
各配線28は、図5に示すように、導電性の芯線50をその周りを覆う電気絶縁層52により保護したケーブルを用いている。図示してはいないが、ケーブルは、電気的シールド層を電気絶縁層の周りに配置している。
As shown in FIG. 5, each
各配線28の一端部は、電気絶縁層52が剥離されて露出された芯線50が貫通穴46に挿入されて、芯線50の露出した端部において接着剤54により支持体24の板部40に結合されている。各芯線50の一端面は、ほぼ板部40の下面の高さ位置に維持されている。
At one end portion of each
各配線28は、支持体24の内部空間44から、連通空間48を通り抜けて、支持体24の周りの外部空間であって配線基板20の下側の外部空間に伸びている。各配線28の他端部は、電気絶縁層52が剥離されて、芯線50の露出した端部において半田のような導電性の接着剤により接続ランド34に電気的に接続されている。
Each
プローブ組立体26は、支持体24の板部40よりやや小さい矩形の平面形状を有する直方体に形成されており、また板部40の下側に取り付けられている。
The
図5に示すように、プローブ組立体26は、それぞれがほぼ同じ大きさの矩形の平面形状を有する3つの板状部材60,62及び64を、これらが互いに平行になるように、複数のねじ部材により組み合わせており、またこれらの板状部材60,62及び64が配線基板20と平行になるように、板状部材60において支持体24の板部40に組み付けられている。
As shown in FIG. 5, the
板状部材60及び62の間には、スペーサ66が配置されている。同様に、板状部材62及び64の間にも、スペーサ(図示せず)が配置されている。板状部材60,62及び64は、それらの間に配置されたスペーサと共に、後に説明するプローブ80を支持するプローブ支持体を構成している。
A
板状部材60の厚さ寸法は、板状部材62及び64の厚さ寸法より大きい。板状部材60及び62間の間隔は、板状部材62及び64の間隔より大きい。
The thickness dimension of the
板状部材60,62及び64は、それぞれ、それらの厚さ方向に貫通する複数の貫通穴70,72及び74を有している。貫通穴70,72及び74は、相互に及び支持体24の貫通穴46に個々に対応されている。
The plate-
このため、貫通穴70,72及び74は、いずれも、貫通穴46の穴グループに個々に対応された複数の穴グループに分けられており、また対応する被検査体12の電極の配置形状とほぼ同じ形状に配置されている。
Therefore, each of the through
板状部材60の貫通穴70は、配線基板20と平行な面内において、板部40の貫通穴46に整合されてその貫通穴46に連通されている。
The through
これに対し、板状部材62及び64の貫通穴72及び74は、配線基板20と平行な面内において、互いに一致されているが、板部40の貫通穴46及び板状部材60の貫通穴70に対しては一方向にずらされている。
On the other hand, the through
しかし、貫通穴46,70,72,74を配線基板20と平行な面内において一致させてもよい。
However, the through
図5に示すように、各プローブ80は、タングステン線のような導電性金属細線により、貫通穴70,72及び74の直径寸法よりやや小さい直径寸法を有する円形の断面形状の弾性変形可能の針の形に製作されており、また貫通穴70,72及び74に上下方向へ移動可能に通されて、貫通穴70,72及び74を貫通している。
As shown in FIG. 5, each
各プローブ80の上端面は、プローブ80の上端部が貫通穴70に上下方向へ移動可能に下方から挿し込まれており、また配線28の芯線50の下端面に接触されて、ほぼ板状部材60の上面の高さ位置に制限されている。
The upper end surface of each
図5及び図6に示すように、各プローブ80は、貫通穴72及び74を通り抜けることができない突出部82を板状部材62及び64の間に備えている。各突出部82は、図示の例では、プローブ80の所定の箇所を直径方向に押し潰した扁平の形状を有している。
As shown in FIGS. 5 and 6, each
各プローブ80のうち、突出部82より下方の部分は、板状部材64から下方に突出した針先部とされている。針先部は、直径寸法を先端(針先)側ほど小さくされている。
Of each
各プローブ80は、貫通穴72及び74が配線基板20と平行の面内において貫通穴46及び70に対し一方向に変位されていることと、突出部82が板状部材64に接触した状態に芯線50により押圧されていることとから、板状部材60及び62の間の領域において同じ側に湾曲されている。
In each
プローブ組立体26及び電気的接続装置10は、例えば、以下のように組み立てることができる。
The
先ず、プローブ80の先端部が板状部材64の貫通穴74に通され、プローブ80の突出部82より上方の部位が板状部材62の貫通穴72に通され、プローブ80の上端部が板状部材60の貫通穴70に通されるように、板状部材60,62及び64が重ねられて組み合わされる。
First, the tip of the
次いで、板状部材60と、他の板状部材62及び64とが相対的に変位されて、貫通穴72及び74が上下方向に整列しかつ貫通穴70及び他の貫通穴72,74が整列しない状態に、板状部材60,62及び64が維持される。これにより、貫通穴70が貫通穴72及び74に対し水平方向に変位されるから、プローブ80は板状部材60及び62の間において一方向に弾性変形して確実に曲げられる。
Next, the plate-
上記のように組み立てられた状態において、各プローブ80はその上端部を板状部材60からわずかの突出させている。プローブ組立体26は、複数のねじ部材(図示せず)により、補強板22を介して配線基板20に堅固に結合される。
In the assembled state as described above, each
プローブ組立体26が配線基板20及び補強板22に結合されるとき、各プローブ80は、その上端面を対応する配線28の芯線50により下方に押される。これにより、各プローブ80は、上端を下方に押されることにより、図5に一点鎖線で示すように、突出部82を板状部材64に押圧され、板状部材62より上方の領域で弾性変形する。
When the
板状部材60.62及び64の水平面内での位置関係、並びに、プローブ組立体26,補強板22及び配線基板20の水平面内での位置関係は、プローブ組立体26の板状部材60,62,64を相互に位置決めた状態で、それらをねじ部材により結合することにより、並びに、配線基板20及び補強板22を貫通してプローブ組立体26に挿入された複数の位置決めピン(図示せず)により、一定の関係に維持される。
The positional relationship between the plate-like members 60.62 and 64 in the horizontal plane and the positional relationship between the
被検査体12の通電試験時、電気的接続装置10は、プローブ80の下端(針先)が被検査体12の電極に当接された状態で、各プローブ80の下端を被検査体12の電極に押圧される。
During the energization test of the inspected
プローブ80の下端が被検査体12の電極に押圧されると、プローブ80は、図5に実線で示すように、所定のオーバードライブを受けて、板状部材60及び62の間の領域において弾性変形する。これにより、プローブ80は、これの針先部が貫通穴74を遊びを有して貫通していることに起因して、その下端が被検査体12の電極に対しわずかに水平方向へ移動して、その電極にこすり作用を与える。
When the lower end of the
上記オーバードライブによるプローブ80の過大な変位は、突出部82が板状部材62に当接することにより抑えられる。また、プローブ80は、オーバードライブにより、板状部材60及び62の間の領域において確実に変形する。
Excessive displacement of the
連通空間48を穴とする代わりに、支持部42にこれの上方から形成した切り込みのような連通空間としてもよいし、複数の支柱により支持部を形成してそれら支持部の間の空間を連通空間としてもよい。
Instead of using the
本発明は、プローブ組立体が被検査体の上側又は下側となる状態で使用してもよいし、プローブ組立体を斜めにした状態で使用してもよい。 The present invention may be used in a state where the probe assembly is on the upper side or the lower side of the device under test, or may be used in a state where the probe assembly is inclined.
本発明は、上記実施例に限定されず、その趣旨を逸脱しない限り、種々変更することができる。 The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
10 電気的接続装置
12 被検査体
20 配線基板
22 補強板
24 支持体
26 プローブ組立体
28 配線
30 穴
32 接続部
34 接続ランド
36 配線基板の配線
40 板部
42 支持部
44 内部空間
46 貫通穴
48 連通空間
50 芯線
52 電気絶縁層
54 接着剤
60,62,64 板状部材
70,72,74 貫通穴
80 プローブ
82 突出部
DESCRIPTION OF
Claims (8)
該基板の中央に位置された支持体であって、前記基板と平行に伸びかつ厚さ方向に貫通する複数の第1の貫通穴を有する板部、及び該板部と共同して内側空間を形成すべく前記板部の上方に位置する支持部を備える支持体と、
前記板部の下側に配置されたプローブ組立体であって、上下方向へ伸びる複数のプローブを備えると共に、該プローブが差し込まれた複数の第2の貫通穴を有するプローブ組立体と、
前記プローブと前記接続ランドとを接続する複数の配線であって一端が前記第1の貫通穴に上方から差し込まれた複数の配線とを含み、
前記支持部は前記内側空間をその周りの外側空間に連通させる連通空間を有しており、前記配線は前記連通空間に通されており、
前記支持部は前記内側空間を囲む枠部材を含み、前記連通空間は前記枠部材に形成された穴を含む、電気的接続装置。 A substrate having a plurality of connection lands on the lower surface;
A support located at the center of the substrate, having a plurality of first through holes extending in parallel with the substrate and penetrating in the thickness direction, and an inner space in cooperation with the plate A support comprising a support located above the plate to be formed;
A probe assembly disposed below the plate portion, the probe assembly including a plurality of probes extending in the vertical direction and having a plurality of second through holes into which the probes are inserted;
A plurality of wirings connecting the probe and the connection lands, one end of which is inserted into the first through hole from above, and a plurality of wirings;
The support portion has a communication space for communicating the inner space with the outer space around the inner space, and the wiring is passed through the communication space,
The electrical connection device, wherein the support portion includes a frame member surrounding the inner space, and the communication space includes a hole formed in the frame member.
該第1の板状部材から下方に間隔をおきかつ前記第1の板状部材と平行の第2の板状部材であってこれの厚さ方向に貫通する第3の貫通穴を有する第2の板状部材とを備え、
各プローブは、前記第2の貫通に差し込まれていると共に、前記第3の貫通穴を貫通している、請求項1及び2のいずれか1項に記載の電気的接続装置。 The probe assembly further includes a first plate-like member disposed below the plate portion in parallel with the plate portion, and the plurality of second through holes connect the first plate-like member. A first plate-like member formed so as to penetrate in the thickness direction thereof;
A second plate-like member spaced downward from the first plate-like member and parallel to the first plate-like member, and having a third through-hole penetrating in the thickness direction of the second plate-like member. A plate-shaped member,
3. The electrical connection device according to claim 1, wherein each probe is inserted into the second penetration and penetrates the third penetration hole. 4.
各プローブは、さらに、前記第4の貫通穴を貫通している、請求項3に記載の電気的接続装置。 The probe assembly further includes a third plate member spaced downward from the second plate member and parallel to the second plate member and penetrating in a thickness direction thereof. A third plate-like member having four through holes,
The electrical connection device according to claim 3, wherein each probe further passes through the fourth through hole.
各プローブの一端部及び他端部は、前記第1及び第2の板状部材と平行な面内で相互にずらされている、請求項3及び4のいずれか1項に記載の電気的接続装置。 The probe assembly further includes a frame-like spacer disposed between the first and second plate-like members,
5. The electrical connection according to claim 3, wherein one end and the other end of each probe are shifted from each other within a plane parallel to the first and second plate-like members. apparatus.
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