JP4480258B2

JP4480258B2 - 半導体デバイス検査装置における電気的接触装置

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Publication number: JP4480258B2
Application number: JP2000349401A
Authority: JP
Inventors: 義栄長谷川
Original assignee: Micronics Japan Co Ltd
Current assignee: Micronics Japan Co Ltd
Priority date: 2000-03-29
Filing date: 2000-11-16
Publication date: 2010-06-16
Anticipated expiration: 2020-11-16
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体デバイス検査装置において接触子を半導体デバイスの突起電極に電気的に接触させる装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
集積回路（ＩＣ）のような半導体デバイスは、プローブカードやＩＣソケットのような電気的接触装置を用いて、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、ウエーハからチップに切り離す前、チップに切り離した後、チップをモールドした後等に、行われる。電気的接触装置は、チップの電極に押圧される複数の接触子を備えている。
【０００３】
チップ・スケール・パッケージ（ＣＳＰ）、ボール・グリッド・アレイ（ＢＲＧ）のように、電気的接触装置の側に突出する半球状の突起電極（バンプ電極）をチップの電極とした半導体デバイスにおいては、検査時に突起電極を接触子により損傷しないことが重要である。特に、突起電極が半田で形成されている場合、突起電極の頂部が潰されると、突起電極の高さ寸法（突出高さ）が突起電極毎に異なるから、後の実装時に半導体デバイスの突起電極が基板の配線に電気的に正しく接続されないことが多い。
【０００４】
接触子を半導体デバイスの半球状突起電極に接触させる技術の１つとして、角錐状、円錐状又は針状の接触子を用い、その接触子の先鋭な頂部を突起電極に押圧する技術がある。
【０００５】
接触子を半導体デバイスの半球状突起電極に接触させる技術の他の１つとして、リング状の接触面を有する接触子を用い、その接触子の接触面を突起電極に押圧する技術がある。
【０００６】
【解決しようとする課題】
しかし、前者では、接触子の頂部を半導体デバイス側の突起電極に押圧するから、接触子の先鋭な頂部が突起電極に突き刺さり、その結果突起電極の頂部が損傷され、高さ寸法が突起電極毎に異なってしまう。
【０００７】
また、後者では、接触子の環状接触面を半導体デバイス側の突起電極に押圧するから、突起電極の基部が接触面で押し潰され、その結果突起電極の頂部は損傷されないものの、高さ寸法が突起電極毎に異なってしまう。
【０００８】
それゆえに、本発明の目的は、半導体デバイスを検査する技術においては、半導体デバイスの突起電極が接触子により損傷されることを可能な限り防止することにある。
【０００９】
【解決手段、作用及び効果】
本発明に係る、半導体デバイス検査装置における電気的接触装置は、板状又はフィルム状のベースと、半導体デバイスの各突起電極に対応された複数の角錐状接触子であって前記ベースの一方の面から前記半導体デバイスに向けて突出する複数の角錐状接触子とを含む。
【００１０】
前記突起電極毎の前記複数の角錐状接触子は、対応する突起電極の中心軸線の周りに角度的に間隔をおいており、また稜線を前記中心軸線の側に向けている。
【００１１】
斜面は多角錐形の底面以外の傾斜した面部分であり、稜線は隣り合う斜面の境界部分である。斜面及び稜線は、いずれも、多角錐形の頂部に収斂する。
【００１２】
角錐状接触子の稜線は、半導体デバイス側の突起電極の中心軸線に対し角度を有するから、突起電極の頂部を押圧することなく、突起電極頂部の周りの側部に接触し、その箇所を突起電極の中心軸線に対し角度を有する状態で押圧する。このため、角錐状接触子の押圧に起因する突起電極の損傷が防止される。
【００１４】
また、１つの突起電極に対し、複数の角錐状接触子の稜線が接触されていると、突起電極の大きさが相互に異なっていても、突起電極はいずれかの角錐状接触子に確実に接触する。
【００１５】
さらに、１つの突起電極に対し、２以上の角錐状接触子を備えている場合、それら複数の角錐状接触子は突起電極毎に突起電極の中心軸線の周りに角度的に間隔をおいてベースに配置されていると、突起電極の大きさが相互に異なっていても、及び、大きさが異なる突起電極であっても、角錐状接触子に確実に接触する。
【００１６】
さらに、前記突起電極毎の複数の前記角錐状接触子の稜線が前記突起電極の中心軸線の側に向けられていると、角錐状接触子の稜線が突起電極に確実に接触する。
【００１７】
前記ベースは、前記複数の角錐状接触子の配置領域の内側領域に形成されて少なくとも前記対応する突起電極の側に開放する開口を有することができる。そのようにすれば、ベースの開口が突起電極の頂部の逃げとして作用するから、突起電極の頂部がベースに当接することに起因する頂部の損傷が防止される。
【００１８】
電気的接触装置は、さらに、前記ベースに配置された配線であって前記角錐状接触子に電気的に接続された１以上の配線を含むことができる。そのような配線は、フラットケーブル、基板等の適宜な手段により検査用電気回路に接続される。
【００１９】
前記１以上の接触子は、前記ベースに配置されていてもよいし、前記ベースに配置された座部に装着されていてもよい。
【００２０】
電気的接触装置は、さらに、前記突起電極に個々に対応されかつ少なくとも一部を一方の面に露出された複数の配線を備える基板を含み、前記ベースは、その他方の面に形成された錐形の補助接触子であって前記基板の各配線に対応されて対応する配線に電気的に接触されかつ前記角錐状接触子に電気的に接続された補助接触子を有することができる。そのようにすれば、電気的接触装置を半導体デバイスの通電試験に用いるプローブカード又はソケットに形成することができる。
【００２１】
電気的接触装置は、さらに、前記基板の前記一方の面に配置されたフレームであって前記ベースを前記角錐状接触子が当該フレームの側となる状態に前記基板に組み付けているフレームを含むことができる。
【００２２】
前記フレームは前記半導体デバイスを受け入れる開口を有することができる。そのようにすれば、電気的接触装置をソケットに形成することができる。
【００２３】
電気的接触装置は、さらに、前記ベースと前記基板との間に配置された板状のスペーサを含むことができる。
【００２４】
電気的接触装置は、さらに、前記ベースへの前記補助接触子の配置個所と前記フレームとの間に配置されたゴム板を含むことができる。そのようにすれば、ゴム板の弾性力を利用して補助接触子を基板の配線に押圧することができる。
【００２５】
電気的接触装置は、さらに、前記ベースに配置された座部を含み、前記突起電極毎の前記複数の角錐状接触子は前記座部に配置されていることができる。
【００２６】
上記の電気的接触装置において、前記座部は、前記ベースから突出しており、また隣り合う前記接触子の間に開口を有することができる。また、前記ベースは前記座部の周りを伸びるスリットを有することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
図１及び図２を参照するに、電気的接触装置１０は、例えば、半導体デバイス１２の通電試験（検査）に用いられるワイヤタイプのプローブ要素を用いた縦型プローブカードに適用することができる。半導体デバイス１２は、集積回路（ＩＣ）チップのように、平板状の被検査体であり、また平板状の基部１４の上に複数の電極ランド１６を有しており、さらに各電極ランド１６に半球状の突起電極１８を形成している。各突起電極１８は、半田のように低融点の導電性接着剤により形成されている。
【００２８】
電気的接触装置１０は、円形又は矩形の基板２２と、基板２２の下面に配置されたケース２４と、ケース２４の下端に配置された板状又はフィルム状のベース２６と、ケース２４内に充填されたゴム状の弾性体２７と、ケース２４、ベース２６及び弾性体２７を基板２２の厚さ方向に貫通して基板２２に達する複数のプローブ要素３０とを含む。
【００２９】
基板２２は、プローブ要素３０に個々に対応された複数の配線を電気絶縁性のシート状部材又は板状部材に一層又は多層に形成した接続基板である。ケース２４は、合成樹脂のような電気絶縁材料により下方に開放する浅い箱の形に形成されており、また箱の底に対応する部位（上壁）において基板２２に組み付けられている。ケース２４は、円形又は矩形の平面形状を有する。
【００３０】
ベース２６は、図示の例では、ポリイミドのような電気絶縁材料から形成されたフィルム層であり、またケース２４にその開放端を閉鎖する状態に組み付けられている。弾性体２７は、シリコーンゴムのような電気絶縁材料から形成されている。プローブ要素３０は、検査すべき半導体デバイスの電極に個々に対応されており、その半導体デバイスの電極の配列パターンに対応した配列パターンに配置されている。
【００３１】
各プローブ要素３０は、突起電極１８に個々に対応されている。各プローブ要素３０は、ベース２６をその厚さ方向に貫通する座部（ランド部）３２と、座部３２から弾性体２７及びケース２４の底部（上壁）を基板２２の厚さ方向（上下方向）に貫通して基板２２に達するリード部（配線）３４と、座部３２からリード部３４と反対側（下方側）に突出する角錐状の接触子３６とを備える。
【００３２】
座部３２は、導電性材料で円板状のような適宜な形状に形成されている。座部３２は、その周りを伸びると共にベース２６を厚さ方向に貫通する状態にベース２６に形成された環状のスリット３８により、ベース２６から完全に分離されて、ベース２６及び隣の座部３２から独立されている。スリット３８に続くスリット４０が弾性体２７に形成されている。
【００３３】
配線すなわちリード部３４は、金のように導電性の軟質金属線から形成することができる。リード部３４は、ケース２４内において弧状に湾曲されている。しかし、リード部３４は、ケース２４内において、他の適宜な形状に湾曲されていてもよいし、湾曲されていなくてもよい。いずれの場合も、座部３２はベース２６と平行に維持されている。
【００３４】
上記のようなリード部３４は、いずれも、半導体デバイスの接続工程に用いられているワイヤボンディング技術を用いて形成することができる。リード部３４は、その上端において、基板２２の対応する配線に電気的に接続されている。リード部３４を接着剤のような適宜な手段によりケース２４の底部（上壁）に固定してもよい。
【００３５】
各接触子３６は、図示の例では、四角錐形であり、したがって四角形状の底面と、４つの稜線４２と、４つの斜面４４とを有する。各接触子３６は、座部３２から半導体デバイス１２に向けて突出する状態に、角錐形の底面において座部３２に装着されている。
【００３６】
各プローブ要素３０は、接触子３６が対応する突起電極１８に対しベース２６と平行の面内で一方向に変位する位置に形成されている。このため、各接触子３６の中心軸線４６は、対応する突起電極１８の中心軸線４８に対し、突起電極１８の外周面の曲率半径ｒ（ベース２６と平行な方向における突起電極１８の最大外径寸法の２分の１）以下である距離Ｌだけ変位している。各接触子３６は、１つの稜線４２が突起電極１８の中心軸線４８の側に向くように、方向付けられている。
【００３７】
電気的接触装置１０は、基板２２を例えば基板として作用するカード基板に装着することにより、プローブカードに組み立てられる。電気的接触装置１０において、プローブ要素３０の接触子３６は、検査すべき半導体デバイス１２の突起電極１８に押圧されるコンタクト部として用いられる。
【００３８】
半導体デバイス１２の通電試験時、電気的接触装置１０と半導体デバイス１２とは、各プローブ要素３０の接触子３６が対応する突起電極１８に押圧されるように、相対的に移動される。これにより、各接触子３６は、図２に示すように、中心軸線４８側に向く稜線４２及びその近傍において、対応する突起電極１８の外周面に接触し、その外周面に押圧される。
【００３９】
この際、接触子３６の稜線４２が半導体デバイス１２側の突起電極１８の中心軸線４８に対し角度を有するから、その稜線４２は、突起電極１８の頂部を押圧することなく、突起電極１８の頂部周囲の側部に接触し、その箇所を中心軸線４８に対し角度を有する状態で押圧する。このため、接触子３６による押圧に起因する突起電極１８の損傷が防止される。
【００４０】
上記の装置１０によれば、座部３２がフィルム状のベース２６をその厚さ方向に貫通しているから、座部３２がベース２６に対して大きく変位するおそれがないし、接触子３６が半導体デバイス１２に対し大きく変位するおそれもなく、したがって半導体デバイス１２に対する接触子３６の位置が安定する。また、座部３２がベース２６から下方に突出しているから、接触子３６が突起電極１８に押圧されたとき、座部３２がケース２４側に多少変位しても、ベース２６が突起電極１８に接触するおそれがない。
【００４１】
接触子３６が突起電極１８に押圧されると、プローブ要素３０は、座部３２がケース２４側に斜めに移動するように、変位される。このとき、座部３２がその周りを伸びるスリット３８によりベース２６及び隣りの座部３２から独立されているから、ベース２６に対する隣り合うプローブ要素３０の変位の相互干渉は小さい。
【００４２】
接触子３６が突起電極１８に押圧されると、座部３２は弾性体２７を圧縮する。これにより、接触子３６と突起電極１８との間に作用する針圧が大きくなる。このとき、リード部３４がケース２４内において変形するが、リード部３４の大きな変形は弾性体２７により防止され、その結果半導体デバイス１２及びベース２６に対する接触子３６の位置がより安定する。
【００４３】
上記の実施例では、座部３２が環状のスリット３８によりベース２６から完全に切り離されているが、スリット３８をＣ字状とすることにより座部３２をその周りの一部においてベース２６に接触させてもよい。また、スリット３８を形成しないことにより、座部３２をベース２６から分離しなくてもよい。
【００４４】
スリット３８に続くスリット４０を弾性体２７に形成しなくてもよい。しかし、環状又はＣ字状のスリット４０を弾性体２７に形成するならば、座部３２とこれに接する弾性体２７の部位とが独立するから、ベース２６に対するプローブ要素３０の変位の相互干渉が著しく小さくなる。
【００４５】
上記の実施例では、１つの突起電極１８に対し１つの接触子３６を設けているが、１つの接触子１８に対し複数の接触子３６を設けてもよい。
【００４６】
図３を参照するに、プローブ要素５０は、上記実施例における配線として作用するリード部３４の代わりとしての帯状の配線５２と、配線５２の一端に続く座部（ランド部）５４とを、電気絶縁材料製の板状（又は、フィルム状）のベース２６の一方の面に形成した帯状配線タイプのプローブ要素であり、また１つの突起電極１８に対しその突起電極１８の中心軸線４８の周りに等角度間隔をおいた４つの接触子３６を利用している。
【００４７】
４つの接触子３６は、多角錐状の形状を有しており、座部５４から半導体デバイス１２に向けて突出する状態に、角錐形の底面において座部５４に装着されている。各接触子３６は、１つの稜線４２を突起電極１８の中心軸線４８に向けている。座部５４は、矩形のような適宜な形状を有する。
【００４８】
座部５４及びベース２６は、それぞれ、対応する突起電極の側に開放する開口５６及び５８を複数の接触子３６の配置領域の内側領域に有する。開口５６，５８は、接触子３６が突起電極１８に押圧されたとき、突起電極１８の頂部の逃げとして作用する。
【００４９】
通電試験時、プローブ要素５０においても、各接触子３６の１つの稜線４２が突起電極１８に押圧される。この際、各接触子３６が突起電極１８に正しく押圧されると、図４（Ａ）に示すように、接触子３６の稜線の押圧に起因する接触痕６０が突起電極１８に形成される。また、突起電極１８の頂部の逃げとして作用することにより、突起電極１８の頂部がベース２６及び座部５４に当接することに起因する頂部の損傷が防止される。
【００５０】
角錐形の複数の接触子３６を中心軸線４８の周りに角度的間隔をおいて配置したプローブ要素５０は、図４（Ｂ）に示すように、突起電極１８の大きさが相互に異なっても、及び、大きさが異なる突起電極であっても、接触子３６はそれらの突起電極１８に確実に接触する。また、図４（Ｃ）に示すように、半導体デバイス１２と平行な面内における突起電極１８と接触子３６との相対的な位置が多少変位していても、いずれかの接触子３６が突起電極１８に必ず接触する。
【００５１】
上記の作用及び効果は、図５に示すプローブ要素６２のように角錐形の２つの接触子３６を用いても、得ることができるし、図６に示すプローブ要素６４のように３つの接触子３６を用いた場合等、角錐形の複数の接触子３６を突起電極１８の中心軸線の周り角度的間隔をおいて配置しても（好ましくは、等角度間隔に配置しても）、得ることができる。
【００５２】
また、図６に示す三角錐形の１以上の接触子３６を用いたプローブ要素６４のように、三角錐形、六角錐形、八角錐形等、四角錐形以外の多角錐形の１以上の接触子３６を用いても、上記の作用及び効果を得ることができる。
【００５３】
さらに、図７に示すプローブ要素６６のように、角錐形をした１以上の接触子３６のいずれかの斜面４４を突起電極１８に接触させるように、いずれかの接触子３６の斜面４４を突起電極１８の中心軸線４８の側に向けても、上記の作用及び効果を得ることができる。
【００５４】
図８に示すプローブ要素６８のように、接触子３６毎に補助座７０を設けることにより、座部５４からの各接触子３６の突出高さを大きくしてもよい。補助座７０の形状は、接触子３６の底面と異なる形状であってもよいし、同じ形状であってもよい。また、１つの補助座７０に２以上の接触子３６を配置してもよい。
【００５５】
プローブ要素５０，６２，６４，６６において、図１及び図２に示すプローブ要素３０と同様のスリット３８，４０を、各接触子３６の周りに形成してもよいし、共通の突起電極１８に対応する複数の接触子３６の配置領域の周りに形成してもよい。また、いずれのプローブ要素においても、座部は、円形や四角形以外に、三角形、六角形等の形状であってもよい。
【００５６】
図９から図１６を参照するに、電気的接触装置１００は、パッケージで封鎖された集積回路（ＩＣ）、未封鎖の集積回路等、半導体デバイス１２の通電試験に用いるＩＣソケットとして組み立てられている。
【００５７】
電気的接触装置１００は、円形又は矩形の基板２２と、基板２２のほぼ中央部の上に配置されたフィルム状のベース２８と、ベース２８に形成された複数のプローブ要素６８と、基板２２及びベース２８の間に配置されたスペーサ１０２と、基板の上側に配置されたケースすなわちフレーム１０４と、フレーム１０４に配置された複数のゴム板１０６とを含む。
【００５８】
基板２２は、互いに電気的に分離された複数の配線１０８を上面に有する配線基板である。配線１０８は、検査すべき半導体デバイス１２の突起電極に個々に対応されており、またベース２８の配置領域から異なる方向へ伸びる４つの配線群に分けられている。
【００５９】
ベース２８は、電気的接触装置１０で用いたベース２６とほぼ同じものであり、また図８に示す複数のプローブ要素６８を一方の面に有する。プローブ要素６８は、その一部を形成する角錐状接触子３６が半導体デバイス１２とほぼ同じ大きさの矩形の領域内にマトリックス状に位置するように、配線５２の一端部に配置されている。
【００６０】
プローブ要素６８及びその一部を形成する配線５２は、半導体デバイス１２の突起電極１８に対応されている。配線５２は、基板２２の配線１０８と同様に、接触子３６の配置領域から異なる方向へ伸びる４つの配線群に分けられており、また配線１０８に個々に対応されている。プローブ要素６８の代わりに、他のプローブ要素を用いてもよい。
【００６１】
ベース２８は、プローブ要素６８が配置された矩形の領域の各辺から延在する長方形の延長部２８ａを有しており、また、配線５２及びプローブ要素６８の組に個々に対応された複数の補助プローブ要素１１０を各延長部２８ａに有する。各補助プローブ要素１１０は、配線１１２と、この配線１１２に形成された１以上の補助接触子１１４とにより、プローブ要素６８と反対側の面（下面）に形成されている（図１４参照）。
【００６２】
図示の例では、複数の補助接触子１１４が各配線１１２に一列に形成されている。各補助接触子１１４は、図示の例では、角錐形の形状を有しており、また対応する配線１１２に配置された他の補助接触子１１４と共に基板２２の対応する配線１０８に先端を押圧されてその配線１０８に電気的に接触されている。
【００６３】
基板２２の配線１０８が基板２２の中心の周りに角度的間隔をおいて半径方向へ伸びている場合、補助プローブ要素１１０の配線１１２もベース２８の中心の周りに角度的間隔をおいて半径方向へ伸びる。
【００６４】
各配線１１２は、ベース２８を厚さ方向に貫通する導電部１１６により、対応する配線５２に電気的に接続されている。このため、各補助プローブ要素１１０の補助接触子１１４は、対応するプローブ要素６８の角錐状接触子３６に電気的に接続されている。補助接触子１１４は、円錐形、截頭角錐形、截頭円錐形等、他の形状を有していてもよい。
【００６５】
スペーサ１０２は、板状の基台１１８と、基台１１８に配置された板状の弾性体１２０とにより、全体的に矩形の板形に形成されている。基台１１８は、検査すべき半導体デバイス１２の平面形状より大きい矩形の平面形状をしており、また弾性体１２０が配置された凹所を上面に有する。弾性体１２０は、板状のゴムにより半導体デバイス１２の平面形状とほぼ同じ大きさの矩形に形成されており、また上面を基台１１８の上面とほぼ面一にされている。
【００６６】
フレーム１０４は、矩形をした厚板の形を有しており、また半導体デバイス１２を受け入れる開口１２２と、この開口１２２の下端に続く凹所１２４（図１１参照）とを中央に有しており、またゴム板１０６が配置された切欠部１２６を凹所１２４の周りの部分に有する。
【００６７】
開口１２２は、ほぼ矩形の平面形状を有しており、また半導体デバイス１２のためのガイド面１２８を開口１２２の各隅角部に有する。各ガイド面１２８は、半導体デバイス１２を開口１２２の中央に案内する上部の傾斜面部と、これの下端に続く垂直面部とから構成されており、また半導体デバイス１２を受けるストッパ１３０を下部に有する。
【００６８】
凹所１２４は、開口１２２より大きい矩形の形状を有する。ゴム板１０６は、図１１及び図１３においてフレーム１０４の突出部分１０４ａの下面とほぼ同じ大きさを有しており、また切欠部１２６に接着されている。
【００６９】
基板２２は、また、ベース２８を基板２２に対して位置決める複数のガイドピン１３２と、フレーム１０４を基板２２に対して位置決める複数のガイドピン１３４とを有すると共に、組み付け用ボルト１３６が螺合される複数のねじ穴１３８とを有する。ガイドピン１３２及び１３４は、基板２２から上方へ伸びている。
【００７０】
ベース２８は、各ガイドピン１３２を受け入れるガイド穴１４０を各延長部２８ａに有する。フレーム１０４は、各ガイドピン１３４を受け入れるガイド穴１４２と、各ボルト１３６が貫通するガイド穴１４４とを有する。ゴム板１０６は、各ガイドピン１３２の上部を受け入れる凹所１４６を有する（図１３参照）。
【００７１】
スペーサ１０２は、また、ベース２８、スペーサ１０２及びフレーム１０４を相互に位置決める複数のガイドピン１４８を基台１１８に有する。各ガイドピン１４８は、基台１１８から上方へ突出しており、またベース２８を貫通してフレーム１０４に一部を受け入れられている。ベース２８及びフレーム１０４は、それぞれ、ガイドピン１４８を受け入れる穴１５０及び１５２を有する（図１３参照）。
【００７２】
電気的接触装置１００の組立は、以下のように行われる。
【００７３】
先ず、ガイドピン１４８がベース２８の穴１５０に通されて、ベース２８とスペーサ１０２とが位置決められる。このとき、ベース２８は、角錐状接触子３６が上となり、補助接触子１１４が下方となる状態に、スペーサ１０２に組み合わされる。これにより、ベース２８とスペーサ１０２とは、弾性体１２０がプローブ要素６８の配置領域に対応する中央に位置し、ベース２８の延長部２８ａがスペーサ１０２の周りに位置するように、組み合わされる。
【００７４】
次いで、ガイドピン１３２がベース２８の穴１４０に通されて、ベース２８及びスペーサ１０２が基板２２に対して位置決められる。これにより、基板２２、ベース２８及びスペーサ１０２が図１６のように組み立てられ、ベース２８の各補助接触子１１４が基板２２の対応する配線１０８の端部に当接される。
【００７５】
次いで、フレーム１０４が、ガイドピン１３４及び１４８をそれぞれ穴１４２及び１５２に受け入れるように、ベース２８の上側に配置される。これにより、フレーム１０４が、基板２２、ベース２８、スペーサ１０２に対して位置決められる。
【００７６】
次いで、ボルト１３６が、フレーム１０４の穴１４４に通されて、基板２２のねじ穴１３８にねじ込まれる。これにより、図９から図１１に示す電気的接触装置１００が組み立てられる。
【００７７】
組み立てられた状態において、角錐状接触子３６は、フレーム１０４の凹所１２４内に突出している。また、補助接触子１１４は、基板２２の対応する配線１０８に押圧されて、対応する配線１０８に電気的に確実に接続される。
【００７８】
上記のような組み立て作業は、部材相互間の位置決めがガイドピンと穴とにより行われ、しかも最終的にボルトにより基板とフレームとを結合するだけであるから、容易である。電気的接続装置１００は、上記と逆の作業を行うことにより、容易に分解することができる。
【００７９】
半導体デバイス１２の通電試験時、半導体デバイス１２は、電気的接触装置１００の上方からフレーム１０４の開口１２２に落とし込まれる。これにより、半導体デバイス１２は、先ずフレーム１０４のガイド面１２８の傾斜面部により開口１２２の中央側へ案内され、次いでガイド面１２４の垂直面部に沿って自重により下方へ移動する。
【００８０】
その後、半導体デバイス１２は、各突起電極１８を角錐状接触子３６に押圧される。この際、角錐状接触子３６の稜線（又は、傾斜面）が半導体デバイス１２側の突起電極１８の中心軸線に対し角度を有するから、その稜線（又は、傾斜面）は、突起電極１８の頂部を押圧することなく、突起電極１８の頂部周囲の側部に接触し、その箇所を突起電極１８の中心軸線に対し角度を有する状態で押圧する。このため、角錐状接触子３６による押圧に起因する突起電極１８の損傷が防止される。
【００８１】
角錐状接触子３６が突起電極１８に押圧されると、各プローブ要素６８は、スペーサ１０２の弾性体１２０を圧縮する。これにより、角錐状接触子３６と突起電極１８との間に作用する針圧が大きくなる。
【００８２】
図１７から図１９を参照するに、電気的接触装置１７０は、一般的な半導体デバイス１２の通電試験に用いるプローブカードとして組み立てられており、したがって上下方向を電気的接触装置１００と逆にして用いられる。
【００８３】
電気的接触装置１７０は、電気的接触装置１００と同様に、基板２２と、基板２２のほぼ中央部の上に配置されたフィルム状のベース２８と、ベース２８に形成された複数のプローブ要素６８と、基板２２及びベース２８の間に配置されたスペーサ１０２と、基板の上側に配置されたフレーム１０４と、フレーム１０４に配置された複数のゴム板１０６とを含む。
【００８４】
基板２２は、互いに電気的に分離された複数の配線１０８を上面に有し検査装置の電気回路に接続される複数のテスターランド１７２を周縁部に有する円形の配線基板である点を除いて、電気的接触装置１００の基板と同じである。
【００８５】
ベース２８は、電気的接触装置１０で用いたベース２６とほぼ同じである。したがって、この実施例においては、ベース２８は、複数のプローブ要素６８を、その一部を形成する角錐状接触子３６が半導体デバイス１２とほぼ同じ大きさの矩形の領域内にマトリックス状に位置するように、プローブ要素６８の一部を形成する配線５２の一端部に配置しており、プローブ要素６８が配置された矩形の領域の各辺から延在する長方形の延長部２８ａを有し、配線５２及びプローブ要素６８の組に個々に対応された複数の補助プローブ要素１１０を各延長部２８ａに有する。
【００８６】
しかし、各補助プローブ要素１１０は、ベース２８の上面に形成されている点において、電気的接触装置１０の補助プローブ要素と異なる。各補助接触子１１４は、基板２２の対応する配線１０８に先端を押圧されてその配線１０８に電気的に接触されており、またベース２８を厚さ方向に貫通する導電部１１６により、対応する配線５２に電気的に接続されている。
【００８７】
スペーサ１０２は、電気的接触装置１００のスペーサと同じである。したがって、スペーサ１０２は、基台１１８と板状の弾性体１２０とにより、全体的に厚板状に形成されている。
【００８８】
フレーム１０４は、板材により、検査すべき半導体デバイス１２の平面形状より大きい矩形の枠の形に形成されている。各ゴム板１０６は、ベース２８の延長部２８ａとほぼ同じ大きさを有する長方形の板の形に形成されており、矩形の辺に対応する箇所に上面に配置されている。
【００８９】
電気的接続装置１７０においても、電気的接続装置１００と同様に、基板２２はガイドピン１３２，１３４を有し、ベース２８はガイド穴１４０，１５０を有し、フレーム１０４はガイド穴１４２を有し、ゴム板１０６は凹所１４６を有し、スペーサ１０２はガイドピン１４８を有する。
【００９０】
しかし、電気的接続装置１７０においては、組み付け用ボルト１３６を、基板２２を貫通させて、フレーム１０４に螺合させることから、ねじ穴１３８をフレームに形成し、ガイド穴１４４を基板２２に形成している。また、フレーム１０４はガイドピン１４８用のガイド穴を有していない。組み付け用ボルト１３６は、電気的接続装置１００のそれよりやや短い。
【００９１】
電気的接続装置１７０も、電気的接続装置１００と同様に組み立て及び分解をすることができ、また電気的接続装置１００と同様の作用及び効果を奏する。
【００９２】
電気的接続装置１００及び１７０のいずれにおいても、スペーサ１０２を基板２２にねじ部材や接着剤により予め装着しておいてもよいし、ベース２８をスペーサ１０２又はフレーム１０４にねじ部材や接着剤により予め装着しておいてもよい。
【００９３】
リード部３４を配線として用いる図１に示す電気的接続装置１０においても、図３、図５及び図６に示すプローブ要素５０，６２及び６４と同様に、複数の角錐状接触子３６を突起電極１８毎に備えたプローブ要素を用いることができる。
【００９４】
図２０，図２１及び図２２に示すプローブ要素は、それぞれ、図３、図５及び図６に示すプローブ要素５０，６２及び６４と同様に、配線５２の代わりの円形の座３２と、対応する突起電極１８の中心軸線４８の周りに角度的に間隔をおいた４つの四角錐状接触子３６、２つの四角錐状接触子３６及び３つの三角錐状接触子３６とを突起電極１８毎に備えている。
【００９５】
図２３に示すように、プローブ要素７０，７２，７４のいずれにおいても、座部３２は、ベース２６に配置された平面円形のランド部７６と、ランド部７６からリード部３４と反対側（下方）へ突出するバンプ座７８とを備えており、隣り合う角錐状接触子３６の間に凹所すなわち開口５６を有する。
【００９６】
また、ベース２６及び弾性体２８は、それぞれ、座部３２の周りにスリット３８及び４０を有する。リード部３４は、ワイヤボンディング技術を用いて形成された金線のような導電性の心線８０の周りにニッケルの膜のような被服層８２とを有している。
【００９７】
プローブ要素７０，７２及び７４においては、それぞれ、プローブ要素５０，６２及び６４と同様に、４つ、２つ又は３つの接触子３６の１つの稜線が突起電極１８に押圧される。このため、プローブ要素７０，７２及び７４においても、それぞれ、プローブ要素５０，６２，６４と同様に、それらに関連して説明した作用効果、特に図４に関連して説明した作用効果が得られる。しかし、プローブ要素７０，７２及び７４においても、接触子３６の１つの斜面を突起電極１８に押圧してもよい。
【００９８】
本発明は、上記実施例に限定されず、本発明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一実施例を示す断面図である。
【図２】図１の電気的接続装置で用いるプローブ要素の一実施例を示す図であって、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は底面図である。
【図３】プローブ要素の第２の実施例を示す図であって、（Ａ）は底面図、（Ｂ）は断面図である。
【図４】図３のプローブ要素を用いたときの突起電極と接触子との関係を説明するための図であって、（Ａ）は突起電極に形成された接触痕の一例を示す図、（Ｂ）は大きさの異なる突起電極に対する接触子の関係を示す図、（Ｃ）は接触子と突起電極とが相対的に位置ずれを生じていたときの関係を示す図である。
【図５】プローブ要素の第３の実施例を示す図である。
【図６】プローブ要素の第４の実施例を示す図である。
【図７】プローブ要素の第５の実施例を示す図である。
【図８】プローブ要素の第６の実施例を示す図である。
【図９】本発明に係る電気的接続装置の第２の実施例を示す平面図である。
【図１０】図９に示す電気的接続装置の正面図である。
【図１１】図９に示す電気的接続装置の断面図である。
【図１２】図９の１２−１２線に沿って得た断面図である。
【図１３】図９の１３−１３線に沿って得た断面図である。
【図１４】図９に示す電気的接続装置おける補助接触子近傍の拡大断面図である。
【図１５】図９に示す電気的接続装置の分解斜視図である。
【図１６】図９に示す電気的接続装置の基板、ベース及びスペーサを組み立てた状態を示す斜視図である。
【図１７】本発明に係る電気的接続装置の第３の実施例を示す平面図である。
【図１８】図１７に示す電気的接続装置の正面図である。
【図１９】図１７に示す電気的接続装置の断面図である。
【図２０】プローブ要素の第７の実施例を示す図である。
【図２１】プローブ要素の第８の実施例を示す図である。
【図２２】プローブ要素の第９の実施例を示す図である。
【図２３】図２０，図２１及び図２２に示すプローブ要素の主要部の断面図である。
【符号の説明】
１０，１００，１７０電気的接続装置
１２半導体デバイス
１４半導体デバイスの基部
１６半導体デバイスの電極ランド
１８半導体デバイスの突起電極
２２基板
２４ケース
２６，２８ベース
２７弾性体
３０，５０，６２，６４，６６，６８，７０，７２，７４プローブ要素
３２，５４座部
３４リード部（配線）
３６接触子
３８，４０スリット
４２稜線
４４斜面
４６接触子の中心軸線
４８突起電極の中心軸線
５２配線
５６，５８開口
６０接触痕
１０２スペーサ
１０４フレーム
１０６ゴム板
１０８基板の配線
１１０補助プローブ要素
１１２補助プローブ要素の配線
１１４補助プローブ要素の補助接触子
１１６導電部
１２０スペーサの弾性体
１２８ガイド面
１３０ストッパ
１３２，１３４，１４８ガイドピン
１３６組み付け用ボルト
１３８ねじ穴
１４０，１４２，１４４，１５０，１５２ガイド穴

Claims

半導体デバイス検査装置において接触子を半導体デバイスの複数の突起電極に電気的に接触させる装置であって、
板状又はフィルム状のベースと、前記各突起電極に対応された複数の角錐状接触子であって前記ベースの一方の面から前記半導体デバイスに向けて突出する複数の角錐状接触子とを含み、
前記突起電極毎の前記複数の角錐状接触子は、対応する突起電極の中心軸線の周りに角度的に間隔をおいており、また稜線を前記中心軸線の側に向けている、半導体デバイス検査装置における電気的接触装置。
前記ベースは、前記突起電極毎の前記複数の角錐状接触子の配置領域の内側領域に形成されて少なくとも前記対応する突起電極の側に開放する開口を有する、請求項１に記載の装置。
さらに、前記ベースに配置された配線であって前記突起電極毎の前記複数の角錐状接触子に電気的に接続された配線を含む、請求項１及び２のいずれか１項に記載の装置。
前記突起電極毎の前記複数の角錐状接触子は前記ベースに配置された座部に装着されている、請求項１から３のいずれか１項に記載の装置。
さらに、前記ベースに対し前記被検査体と反対の側に配置された基板であって前記突起電極に個々に対応されかつ少なくとも一部を前記一方の面に露出された複数の配線を備える基板を含み、
前記ベースは、前記基板の側の面に形成された錐形の補助接触子であって前記基板の各配線に対応されて対応する配線に電気的に接触されかつ前記角錐状接触子に電気的に接続された補助接触子を有する、請求項１から４のいずれか１項に記載の装置。
さらに、前記基板の前記一方の面に配置されたフレームであって前記ベースを前記角錐状接触子が当該フレームの側となる状態に前記基板に組み付けているフレームを含む、請求項５に記載の装置。
前記フレームは前記半導体デバイスを受け入れる開口を有する、請求項６に記載の装置。
さらに、前記ベースと前記基板との間に配置された板状のスペーサを含む、請求項５から７のいずれか１項に記載の装置。
さらに、前記ベースへの前記補助接触子の配置個所と前記フレームとの間に配置されたゴム板を含む、請求項５から８のいずれか１項に記載の装置。
さらに、前記ベースに配置された座部を含み、前記突起電極毎の前記複数の角錐状接触子は前記座部に配置されている、請求項１に記載の装置。
前記座部は、前記ベースから突出しており、また隣り合う前記角錐状接触子の間に開口を有する、請求項１０に記載の装置。
前記ベースは前記座部の周りを伸びるスリットを有する、請求項１０及び１１のいずれか１項に記載の装置。