JP4815192B2 - Electrical connection device - Google Patents
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本発明は、電気回路の電気的検査のために、被検査体である例えば半導体ウエハ上に形成された集積回路のような電気回路とその電気的検査を行うテスタとの電気的接続に用いられるプローブカードのような電気的接続装置に関する。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is used for electrical connection between an electrical circuit such as an integrated circuit formed on a semiconductor wafer to be inspected and a tester performing the electrical inspection for electrical inspection of the electrical circuit. The present invention relates to an electrical connection device such as a probe card.
半導体ウエハ上に形成された集積回路のような電気回路の電気的検査を行うために、プローブカードのような電気的接続装置が用いられている。
このような電気的接続装置は、一般的に、テスタに接続された多数の電気接続部が設けられたプローブ基板と、該基板上に基端を当接させる多数のプローブとを備える。各プローブの先端が被検査体の電気回路の電極パッドに当接されることにより、被検査体とテスタとが接続され、所定の電気的検査が行われる。
An electrical connection device such as a probe card is used for electrical inspection of an electrical circuit such as an integrated circuit formed on a semiconductor wafer.
Such an electrical connection device generally includes a probe substrate provided with a large number of electrical connection portions connected to a tester, and a large number of probes that abut the base ends on the substrate. When the tip of each probe is brought into contact with the electrode pad of the electric circuit of the device under test, the device under test and the tester are connected, and a predetermined electrical test is performed.
ところで、この種の検査に、高温環境を伴うバーンインテストがあり、このような検査では、被検査体が高温下におかれることから、被検査体と、電気的接続装置との熱膨張係数の差によって、プローブの先端が被検査体の電極パッドから外れることがある。 By the way, this type of inspection includes a burn-in test accompanied by a high temperature environment. In such an inspection, the object to be inspected is placed under a high temperature, so that the coefficient of thermal expansion between the object to be inspected and the electrical connection device is low. Due to the difference, the tip of the probe may be detached from the electrode pad of the device under test.
この熱膨張係数の差によるプローブ先端のずれを防止するために、各プローブの先端部を支持する支持機構部を被検査体の熱膨張係数とほぼ同じ材料で構成することが提案された(特許文献1参照)。これによれば、多数のプローブの先端近傍は、基板の一方の面の側で、被検査体の熱膨張係数とほぼ同じ材料から成るリング状部材で支持される。このリング状部材は、前記基板の他方の面で該基板に結合された桟体に、前記リング状部材の周方向に間隔をおいた位置でそれぞれ結合されており、前記桟体を介して前記基板に支持されている。 In order to prevent the probe tip from being displaced due to this difference in thermal expansion coefficient, it has been proposed that the support mechanism for supporting the tip of each probe is made of the same material as the thermal expansion coefficient of the device under test (patent) Reference 1). According to this, the vicinity of the tips of a large number of probes is supported by a ring-shaped member made of substantially the same material as the thermal expansion coefficient of the device under test on the one surface side of the substrate. The ring-shaped members are respectively coupled to a crosspiece coupled to the substrate on the other surface of the substrate at positions spaced in the circumferential direction of the ring-shaped member, Supported by the substrate.
この桟体は、前記リング状部材と同質の材料で構成されているとはいえ、前記基板のリング状部材が配置された側と反対側あるいは熱源から見てリング状部材の背面側に配置されていることから、該リング状部材とは比較的大きな温度差が生じ、そのために桟体とリング状部材との間には比較的大きな伸縮差が生じる。その結果、この桟体との熱収縮差により、該桟体に周方向へ間隔をおいて結合された前記リング状部材の、被検査体に対応した温度変化に伴う自由な伸縮が妨げられることから、プローブ先端のずれを確実に防止することはできない。
また、前記リング状部材を確実に保持するために、該リング状部材を前記桟体に結合するための多数の締結部品510をリング状部材の周方向に配列する必要があることから、構成が複雑化する。
Although this crosspiece is made of the same material as the ring-shaped member, it is disposed on the opposite side of the substrate where the ring-shaped member is disposed or on the back side of the ring-shaped member as viewed from the heat source. Therefore, a relatively large temperature difference occurs with the ring-shaped member, and therefore a relatively large expansion / contraction difference occurs between the crosspiece and the ring-shaped member. As a result, due to the difference in thermal shrinkage with this crosspiece, free expansion and contraction of the ring-shaped member coupled to the crosspiece at a circumferential interval with the temperature change corresponding to the object to be inspected is prevented. Therefore, the displacement of the probe tip cannot be reliably prevented.
Further, in order to securely hold the ring-shaped member, it is necessary to arrange a large number of fastening parts 510 for connecting the ring-shaped member to the crosspiece in the circumferential direction of the ring-shaped member. To be complicated.
また、被検査体の被接触部の配列ピッチが異なる場合に適用し得るプローブユニットとして、プローブにコイルばねを組み込むことが提案されている(特許文献2参照)。しかしながら、単に、このようなプローブを用いたのみでは、被検査体の温度変化によるプローブ先端のずれを確実に防止することはできない。 In addition, as a probe unit that can be applied when the arrangement pitch of the contacted parts of the object to be inspected is different, it has been proposed to incorporate a coil spring in the probe (see Patent Document 2). However, simply using such a probe cannot reliably prevent the displacement of the probe tip due to a temperature change of the object to be inspected.
したがって、本発明の目的は、構成が比較的単純であり、被検査体の温度変化による熱膨張および熱収縮によっても各プローブの先端の所定位置からのずれを確実に防止し得る電気的接続装置を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is an electrical connection device that has a relatively simple structure and can reliably prevent the tip of each probe from being displaced from a predetermined position even by thermal expansion and contraction due to a temperature change of the object to be inspected. Is to provide.
本発明に係る電気的接続装置は、テスタに接続される配線路が設けられ、該配線路を経て前記テスタに接続される複数の電気接続部が一方の面に形成された基板と、基端がそれぞれに対応する前記電気接続部に電気的に接続され、先端が前記被検査体の電極パッドに当接される複数のプローブと、前記基板の前記一方の面に配置され、前記プローブを前記基板に保持するための保持板とを含み、該保持板は、一方の面が前記基板の前記一方の面に向き合うように該基板に沿って配置され、前記プローブの前記基端を対応する前記電気接続部に位置決める貫通孔が形成されたベース板部材と、前記貫通孔に整合し前記プローブの前記先端を対応する前記被検査体の前記電極パッドに位置決める貫通孔が形成され、前記ベース部材の他方の面に沿って配置されたガイド板部材と、前記ベース板部材と前記ガイド板部材との間に配置された中間板部材とを備える積層構造を有し、前記ガイド板部材は、セラミック板から成り、その中央部で前記ベース板部材に連結され、前記中央部を除く部分の前記ベース板部材に沿った熱伸縮が自在である。前記中間板部材には、複数のプローブを受け入れるべくその板厚方向に貫通しかつ前記中間板部材の面上で前記貫通方向とほぼ直角に伸びる複数の長溝が互いに平行に形成されており、前記ガイド板部材の前記貫通孔の案内作用により、該貫通孔を貫通する前記プローブは前記ガイド板部材の熱伸縮に伴ってたわみ変形が可能であることを特徴とする。 An electrical connection device according to the present invention is provided with a wiring path to be connected to a tester, and a base plate having a plurality of electrical connection portions connected to the tester via the wiring path formed on one surface, and a base end Are arranged on the one surface of the substrate, and a plurality of probes, the tips of which are electrically connected to the corresponding electrical connection portions and whose tips are in contact with the electrode pads of the device under test, A holding plate for holding the substrate, and the holding plate is disposed along the substrate so that one surface thereof faces the one surface of the substrate, and the base end of the probe corresponds to the one surface. A base plate member formed with a through hole for positioning in the electrical connecting portion; and a through hole for positioning the tip of the probe to the corresponding electrode pad of the object to be inspected and aligned with the through hole; Along the other side of the member It has a placed guide plate member, a laminated structure and a deployed intermediate plate member between the guide plate member and said base plate member Te, said guide plate member is made of a ceramic plate, the central The portion is connected to the base plate member at a portion, and heat expansion and contraction along the base plate member in a portion excluding the central portion is freely possible. In the intermediate plate member, a plurality of long grooves penetrating in the plate thickness direction so as to receive a plurality of probes and extending substantially perpendicular to the penetration direction on the surface of the intermediate plate member are formed in parallel to each other , According to the guide action of the through hole of the guide plate member, the probe penetrating through the through hole can be flexibly deformed with the thermal expansion and contraction of the guide plate member .
本発明に係る前記電気的接続装置では、前記プローブの前記基端は、前記ベース部材の貫通孔により、対応する前記電気接続部に確実に保持され、他方、プローブの先端は、前記ガイド板部材の貫通孔により、対応する前記電極パッドに確実に位置決められる。前記ガイド板部材は、被検査体との温度差に拘わらず該被検査体の熱伸縮量にほぼ等しい熱伸縮量を示し、しかも、このガイド板部材およびベース部材の両者は、それらの中央部でのみ相互に連結されることから、被検査体の熱伸縮量にほぼ等しい熱伸縮量を示す前記ガイド板部材の中央部を除く部分は、前記ベース部材との結合による拘束を受けることはないので、前記被検査体の熱伸縮に伴う熱膨張および熱収縮が自在である。 In the electrical connection device according to the present invention, the proximal end of the probe is securely held in the corresponding electrical connection portion by the through hole of the base member, while the distal end of the probe is the guide plate member Through the through holes, the corresponding electrode pads are surely positioned. The guide plate member exhibits a thermal expansion / contraction amount substantially equal to the thermal expansion / contraction amount of the object to be inspected regardless of a temperature difference with the object to be inspected, and both the guide plate member and the base member have a central portion thereof. In other words, the portions other than the central portion of the guide plate member exhibiting a thermal expansion / contraction amount substantially equal to the thermal expansion / contraction amount of the object to be inspected are not restricted by the coupling with the base member. Therefore, the thermal expansion and contraction associated with the thermal expansion and contraction of the inspection object can be freely performed.
このガイド板の中央部を除く領域は被検査体の熱伸縮に応じた伸縮が自在であることから、前記中央部を除く領域に前記した各プローブの案内作用をなす貫通孔を形成することにより、前記ガイド板部材と被検査体との温度差の有無に拘わらず、熱の影響による前記電極パッドからの各プローブ先端のずれを確実に防止することができる。また、前記ベース部材およびガイド板部材の結合に多数の締結手段を用いることなく単一の締結手段を用いて両者を中央部で結合することができるので、その結合構造の簡素化が図られることから、比較的単純な構成によって、対応する電極パッドとテスタとの確実な電気的接続を得ることができる。 Since the region excluding the central portion of the guide plate can freely expand and contract in accordance with the thermal expansion and contraction of the object to be inspected, by forming a through hole that performs the guiding action of each probe described above in the region excluding the central portion. Regardless of the presence or absence of a temperature difference between the guide plate member and the object to be inspected, it is possible to reliably prevent the tip end of each probe from the electrode pad due to the influence of heat. In addition, since the base member and the guide plate member can be coupled to each other at the central portion using a single fastening means without using multiple fastening means, the coupling structure can be simplified. Thus, a reliable electrical connection between the corresponding electrode pad and the tester can be obtained with a relatively simple configuration.
前記被検査体は半導体ウエハであるとき、前記ガイド板部材は半導体ウエハの熱膨張係数に近似する熱膨張係数を有するセラミック板で構成することができる。 When the object to be inspected is a semiconductor wafer, the guide plate member can be formed of a ceramic plate having a thermal expansion coefficient that approximates the thermal expansion coefficient of the semiconductor wafer.
前記ベース板部材、中間板部材および前記ガイド板部材はセラミック板で構成し、少なくとも前記ガイド板部材を前記半導体ウエハの熱膨張係数に近似する熱膨張係数を有するセラミック板とすることができる。保持板をこのようなセラミック板の多層構造とすることにより、各セラミック板の板厚の低減を図ることにより、それぞれに設けられるプローバのための貫通孔の穴開け加工を容易とすることにより、その加工費の低減が可能となる。また、保持板を多層構造とすることにより、保持板の両面における温度差に起因する保持板自体の全体的な反りを抑制することが可能となる。
The base plate member, the intermediate plate member, and the guide plate member may be ceramic plates, and at least the guide plate member may be a ceramic plate having a thermal expansion coefficient that approximates the thermal expansion coefficient of the semiconductor wafer. By making the holding plate into a multilayer structure of such ceramic plates, by reducing the thickness of each ceramic plate, by facilitating the drilling of the through hole for the prober provided in each, The processing cost can be reduced. Further, by making the holding plate a multi-layer structure, it is possible to suppress the overall warpage of the holding plate itself due to a temperature difference between both sides of the holding plate.
前記中間板部材の長溝は、各プローブを受け入れる貫通孔をプローブ毎に形成することに比較して、中間板部材への加工を容易とすることから、前記したと同様に加工費を低減する上で、有利である。 The long groove of the intermediate plate member facilitates the processing of the intermediate plate member as compared with the case where a through hole for receiving each probe is formed for each probe. It is advantageous.
前記基板の他方の面に、該面に沿って支持板を配置することができ、この場合、前記ガイド板部材は、該ガイド板部材の前記中央部および前記ベース板部材を貫通するねじ部材により、前記ベース板部材と共に前記支持板に保持することができる。この支持板は、前記基板にその取付け基準面を与えることにより、該基板に反りのような変形が生じることを抑制し、この基板の変形による前記プローブの先端のばらつきを防止する。 A support plate can be disposed on the other surface of the substrate along the surface. In this case, the guide plate member is formed by a screw member that penetrates the central portion of the guide plate member and the base plate member. , And can be held on the support plate together with the base plate member. By providing the mounting reference surface to the substrate, the support plate suppresses deformation such as warpage of the substrate, and prevents variations in the tip of the probe due to deformation of the substrate.
前記プローブについては、スリーブ部材と、該スリーブ部材の一端から突出するように前記スリーブ部材に摺動可能に収容される針部材と、前記スリーブ内に収容され前記針部材に突出方向への偏倚力を与えるばね部材とで各プローブを構成し、前記針部材を前記スリーブ部材に揺動可能に嵌合することができる。このような組立体で各プローブを構成することにより、前記ガイド板部材の温度変化に応じた各プローブの比較的自由なたわみ変形が容易となり、また各プローブの基端を受ける前記電気接続部が形成された前記基板および各プローブ等の各加工公差に拘わらず、各プローブの基端を確実に前記電気接続部に当接させかつ先端を前記被検査体の前記電極パッドに確実に接触させることができる。
プローブとして、たわみ変形可能の単一の針部材を用いることができるが、各プローブと基板の電気接続部とのより確実な電気的接続を可能とする上で、前記したように、ばね部材を組み込んだプローブ組立体とすることが望ましい。
As for the probe, a sleeve member, a needle member slidably received in the sleeve member so as to protrude from one end of the sleeve member, and a biasing force in the protrusion direction received in the sleeve member. Each probe can be configured with a spring member that provides the needle member, and the needle member can be swingably fitted to the sleeve member. By constituting each probe with such an assembly, it becomes easier for the probe to relatively flexibly deform in response to a temperature change of the guide plate member, and the electrical connection portion that receives the base end of each probe is provided. Regardless of the processing tolerances of the formed substrate and each probe, the base end of each probe is surely brought into contact with the electrical connection portion, and the tip is reliably brought into contact with the electrode pad of the object to be inspected. Can do.
A single needle member that can be flexibly deformed can be used as the probe. However, in order to enable more reliable electrical connection between each probe and the electrical connection portion of the substrate, the spring member is used as described above. It is desirable to have an integrated probe assembly.
組立体からなる前記プローブは、前記スリーブ部材が前記ベース板部材の前記貫通孔を経て他端を前記基板の前記電気接続部に当接し、また前記針部材が前記ガイド板部材の前記貫通孔を経て先端を前記被検査体の前記電極パッドに当接させるように前記保持板に組み込むことができる。前記針部材には、前記ガイド板部材の前記貫通孔の縁部に係合して前記保持板からの脱落を防止する係止部を形成することができ、これにより、組立体から成るプローブの前記保持板からの脱落を確実に防止することができる。 In the probe comprising the assembly, the sleeve member abuts the other end of the base plate member through the through hole of the base plate member and the electrical connection portion of the substrate, and the needle member passes through the through hole of the guide plate member. Then, the tip can be incorporated in the holding plate so as to abut the electrode pad of the device under test. The needle member can be formed with a locking portion that engages with an edge portion of the through hole of the guide plate member to prevent the guide plate member from falling off the holding plate. The falling off from the holding plate can be reliably prevented.
本発明によれば、前記したように、中央部でベース部材に連結されかつ被検査体の熱伸縮にほぼ等しい熱伸縮を示すガイド板部材の案内作用により、熱の影響による前記電極パッドからの各プローブ先端のずれを確実に防止することができるので、比較的単純な構成により、対応する電極パッドとテスタとの確実な電気的接続を得ることができる。 According to the present invention, as described above, the guide plate member connected to the base member at the center and exhibiting thermal expansion / contraction approximately equal to the thermal expansion / contraction of the object to be inspected causes the effect of heat from the electrode pad. Since each probe tip can be reliably prevented from shifting, a reliable electrical connection between the corresponding electrode pad and the tester can be obtained with a relatively simple configuration.
本発明に係る電気的接続装置10は、図1示されているように、例えば半導体ウエハ12に作り込まれた多数のIC回路(図示せず)の電気的検査のために、ウエハ支持台13上に載せられた半導体ウエハ12の各IC回路の接続端子である各電極パッド14をテスタ16に接続するのに用いられる。
As shown in FIG. 1, an
電気的接続装置10は、下面18aが平坦な取付け基準面となる平板状の支持部材18と、該支持部材の取付け面18aに保持される円形平板状の配線基板20と、該配線基板に多数のプローブ22を保持する円形の保持板24とを備える。
配線基板20は、テスタ16に接続される配線路(図示せず)が形成された全体に円形のポリイミド樹脂から成る従来よく知られた回路基板であり、その下面20aには、前記配線路に接続される電気接続部26(図6参照)が半導体ウエハ12の電極パッド14に対応してマトリックス状に配列されている。
The
The
支持部材18は、その取付け面18aを配線基板20の上面20bに当接させて配置される例えばステンレス板からなる板状の枠部材からなる。図2に示す例では、この支持部材18は、中央のボス部28aと、該ボス部を同心的に取り巻く円形の環状部28bと、ボス部28aおよび環状部28bを連結する多数の放射状部28cとを備え、ボス部28aの中央位置には中央雌ねじ穴30aが、また該中央雌ねじ穴を取り巻いて配置される多数の雌ねじ穴30b、30cがそれぞれ支持部材18を板厚方向に貫通して形成されている。
The
配線基板20は、図1に示したように、該配線基板を板厚方向に貫通しかつ支持部材18の放射状部28cに形成された雌ねじ穴30cに螺合する雄ねじ部材であるボルト32cの締め付けにより、従来よく知られているように、支持部材18の下面18aに、縁部で支持されている。
As shown in FIG. 1, the
各プローブ22を配線基板20の下面20aに形成された電気接続部26に対応させて保持する保持板24は、図示の例では、板状の各円形部材24a、24b、24cから成る積層構造を有する。各円形部材24a、24b、24cは、例えば、被検査体である半導体ウエハ12とほぼ等しい直径を有するセラミック板である。
In the illustrated example, the holding
配線基板20の下面20aに対向して配置される円形部材であるベース板部材24aには、各プローブ22の基端よりもわずかに大きな口径を有し、プローブ22の基端を対応する前記電気接続部26に位置決めるための複数の貫通孔34が図1に矢印Aで示された円形領域を拡大して示す図3に示されているように、室温では、各電気接続部26に一致するようにこれに対応して形成されている。また、ベース板部材24aには、中央雌ねじ穴30aおよび各雌ねじ穴30bに整合する貫通孔36a、36bが形成されている。
The
中間の円形板部材である中間板部材24bを介して円形板部材であるガイド板部材24cがベース板部材24aに重ね合わされている。ガイド板部材24cには、プローブ22の挿通を許す貫通孔38が、室温では、ベース板部材24aの各貫通孔34に軸線を一致させて、すなわち半導体ウエハ12の電極パッド14に一致させて形成されている。また、ガイド板部材24cには、中央雌ねじ穴30aに整合する貫通孔40aおよび各雌ねじ穴30bに軸線を一致させて該雌ねじ穴の口径よりも大きな口径を有する貫通孔40bが形成されている。
A
両板部材24aおよび24c間に配置された中間板部材24bには、その板厚方向に貫通しかつ図4に示されているように、それぞれに複数のプローブ22を遊びを以て受け入れるべく、ガイド板部材24cの面上で相互に平行に伸長する複数の長溝42が形成されている。したがって、各長溝42の上端には、ベース板部材24aに直線状に配列された複数の貫通孔34が開放し、長溝42の下端には、各貫通孔34に対応する複数の貫通孔38が開放する。この長溝42に代えて、対応する各貫通孔34および貫通孔38に対応した円形断面を有する連結穴を個々に形成することができるが、図示のとおり、長溝42とすることがセラミック板からなる中間板部材24bへの穴開け加工費の削減の点から、望ましい。
The
また、中間板部材24bには、図3に示すように、支持部材18の中央雌ねじ穴30aに整合する貫通孔44aが形成され、また一端が支持部材18の雌ねじ穴30bに整合しかつ他端にガイド板部材24cの貫通孔40bに整合する大口径部46を有する貫通孔44bが形成されている。
Further, as shown in FIG. 3, the
図示の例では、ガイド板部材24cの中間板部材24bに対向する面には、長溝42に対応する浅溝48が形成されており、該浅溝内に各貫通孔38が開放するように該貫通孔が配置されている。プローブ22の径方向外方に突出する係止部22aは、前記浅溝48内における貫通孔38の開口縁部に形成される。
In the illustrated example, a
したがって、保持板24は、各プローブ22の係止部22aがガイド板部材24cの貫通孔38の開口縁部に係止され、プローブ22の基端がベース板部材24aの貫通孔34を貫通しかつプローブ22の先端がガイド板部材24cの貫通孔38を貫通するように、各部材24a、24b、24cが積層状態を保持すべく、支持部材18の各雌ねじ穴30a、30bに螺合する雄ねじ部材である各ボルト50a、50bにより、支持部材18に取り付けられる。
Therefore, in the holding
すなわち、支持部材18の中央雌ねじ穴30aに螺合する中央ボルト50aは、図3に示すとおり、軸部50aaの一端に形成された頭部50abをガイド板部材24cの下面における貫通孔40aの開口縁部に当接させた状態で、軸部50aaがガイド板部材24cの貫通孔40a、中間板部材24bの貫通孔44a、ベース板部材24aの貫通孔36aおよび配線基板20を貫通するように配置され、軸部50aaが支持部材18の中央雌ねじ穴30aに螺合される。この中央ボルト50aの締め付けにより、ガイド板部材24cは、保持板24を構成する他の中間板部材24bおよびベース板部材24aと一体的に結合されると共に、これらと一体的に支持部材18に結合される。
That is, as shown in FIG. 3, the
他方、支持部材18の雌ねじ穴30bに螺合する周辺ボルト50bは、軸部50baの一端に形成された頭部50bbがガイド板部材24cの貫通孔40bを貫通し、該頭部が中間板部材24bの貫通孔44bに形成された大口径部46の底部46aに当接するように、軸部50baが中間板部材24bの貫通孔44b、ベース板部材24aの貫通孔36bおよび配線基板20を貫通して配置され、この軸部50baが支持部材18の雌ねじ穴30bに螺合する。この周辺ボルト50bの締め付けにより、周辺ボルト50bの頭部50bbがガイド板部材24cの貫通孔40bを貫通することから、このガイド板部材24cが周辺ボルト50bにより拘束されることはないが、該ガイド板部材を除くベース板部材24aおよび中間板部材24bは、配線基板20と共に支持部材18に結合される。
On the other hand, the
また、両ボルトボルト50aおよび50bの締め付けにより、室温では、保持板24に保持された各プローブ22の基端は、配線基板20の対応する電気接続部26に確実に当接され、これにより、各プローブ22は、配線基板20の前記配線路を経てテスタ16に接続される。また、図1に示すように、ガイド板部材24cの貫通孔38から突出する、すなわち保持板24から突出する各プローブ22の先端は、保持板24のガイド板部材24cの貫通孔38の案内作用により、室温では、半導体ウエハ12の対応する各電極パッド14に確実に接触させることができ、これによりテスタ16と各電極パッド14とが検査のために接続される。
Further, by tightening both the
なお、支持部材18の下面18aは、プローブ22の基端を受ける配線基板20の取付け基準面として作用することから、配線基板20の熱あるいはその他の原因によるたわみ変形を規制することにより、配線基板20のたわみ変形によるプローブ22の先端の高さおよび位置のばらつきを抑制する。
Since the
この半導体ウエハ12の例えばバーンインテストによる熱伸縮によってプローブ22の先端が対応する電極パッド14から外れることを防止するために、中央部でベース板部材24aおよび支持部材18に結合されたガイド板部材24cには、半導体ウエハ12の熱伸縮量にほぼ等しい熱伸縮量を示すセラミック板が選択される。
In order to prevent the tip of the
例えば、半導体ウエハ12が12インチの直径を有し(半径約150mm)、熱膨張係数が2.8×10―6/℃であり、半導体ウエハ12の温度が熱源となるウエハ支持台13の温度上昇により室温(25℃)から85℃の温度変化を生じるとき、前記熱源13から離れあるいは半導体ウエハ12よりも遠い位置にあるガイド板部材24cは室温から約60℃の温度変化を生じる場合を考察する。
この半導体ウエハ12の室温から85℃の変化を生じたときの該半導体ウエハの周辺部での径方向の最大伸び量をδとすると、このδは、次式で求められる。
For example, the
Assuming that δ is the maximum radial elongation at the periphery of the
この変形量δに等しい変形量δ1を生じるガイド板部材24cの熱膨張係数αは次式で求められる。
Thermal expansion coefficient of the
両式(1)および(2)から、ガイド板部材24cの熱膨張係数αが得られる。
From both equations (1) and (2), the thermal expansion coefficient α of the
したがって、前記した条件では、ガイド板部材24cとして、熱膨張係数αが4.8×10―6/℃の値を示す、例えばセラミック板が選択される。このガイド板部材24cの熱膨張係数αは半導体ウエハ12の熱膨張係数(2.8×10―6/℃)と同一桁数を示すことから、これに近似する。
Therefore, for example, a ceramic plate having a thermal expansion coefficient α of 4.8 × 10 −6 / ° C. is selected as the
ベース板部材24aおよび24bにも、ガイド板部材24cと同一のセラミック材料を選択することができる。この場合、たとえガイド板部材24cが60℃に達しても、ベース板部材24aは、該ベース部材よりも加熱源側に位置する中間板部材24bおよびガイド板部材24cによって温度の上昇が抑制されること、およびセラミック板自体の熱膨張係数が比較的小さいので、前記した設計上の温度範囲にある限り、ベース板部材24aには、その貫通孔34により位置決められる各プローブ22の前記基端が配線基板20の電気接続部26からのずれを生じさせるほどの大きな熱伸縮差が、配線基板20との間に生じることは無いことから、プローブ22の前記基端が対応する電気接続部26から外れることはない。
The same ceramic material as the
プローブ22の前記基端部の対応する電気接続部26からのずれをより確実に防止するには、ベース板部材24aとして、配線基板20の熱膨張係数に等しい熱膨張係数を示す材料を用いることが望ましい。
In order to prevent the base end portion of the
このベース板部材24aの貫通孔34により基端が配線基板20の電気接続部26に位置決められる各プローブ22の先端は、ガイド板部材24cの貫通孔38の案内作用を受ける。このプローブ22の先端の案内作用をなすガイド板部材24cは、前記したように被検査体である半導体ウエハ12の熱膨張係数に近似した線膨張係数を有し、しかも半導体ウエハ12との温度差の有無に拘わらず、半導体ウエハ12の熱伸縮にほぼ等しい熱伸縮を示す。また、ガイド板部材24cの中央部がベース板部材24aおよび支持部材18に結合されていることから、ガイド板部材24cは、その中央部の伸縮を拘束されるが、中央部を除く貫通孔38が形成された周辺部は、半導体ウエハ12の熱伸縮に応じたガイド板部材24cの径方向および周方向への伸縮が自在である。
The distal end of each
そのため、半導体ウエハ12が例えば加熱雰囲気下でのバーンインテストを受けるとき、温度変化に伴って、その電極パッド14の位置が半導体ウエハ12の面上でずれを生じても、半導体ウエハ12に沿って該半導体ウエハの熱伸縮量にほぼ等しい熱伸縮量を示すガイド板部材24cの径方向および周方向への変形を伴う該ガイド板部材のプローブ案内作用により、プローブ22は、そのたわみ変形を伴って、先端が電極パッド14の位置のずれに追従する。その結果、プローブ22の電極パッド14からのずれが確実に防止される。
また、ベース板部材24aおよびガイド板部材24cの結合に多数の締結手段を用いることなく、単一の締結手段を構成する中央ボルト50aを用いて両者を中央部で結合することができるので、その結合構造の簡素化が図られることから、比較的単純な構成によって、対応する電極パッド14とテスタ16との確実な電気的接続を得ることができる。
For this reason, when the
In addition, since both the
前記したプローブ22として、たわみ変形が可能な、例えばタングステン線のような金属線を用いることができる。また、このような単一の金属線からなるプローブ22に代えて、図5および図6に示すようなプローブ組立体122を用いることができる。
As the above-described
本発明に係るプローブ組立体122は、図5に示すように、両端開放の金属筒体からなるスリーブ部材60と、該スリーブ部材の一端を閉鎖する導電性の頭部材62と、一端を頭部材62に当接させてスリーブ部材60内に収容される金属性の圧縮コイルスプリング64と、該コイルスプリングのばね力を受けるように該コイルスプリングの他端に一端を当接させ、スリーブ部材60に摺動可能に収容される導電性の針部材66とを備える。図示の例では、針部材としてプランジャー部材66が用いられている。
As shown in FIG. 5, the
スリーブ部材60には、針部材であるプランジャー部材66の一端に形成された頭部66aに係合してスリーブ部材60からのプランジャー部材66の脱落を防止する減径部60aが形成されている。プランジャー部材66は、その他端をスリーブ部材60の他端から突出させて配置されており、この突出領域には、ガイド板部材24cの貫通孔38の開口縁部に係止可能な前記したと同様な係止部22aが形成されている。また、プランジャー部材66の先端には、圧縮コイルスプリング64のばね力により前記した電極パッド14に押し付けられる接触端子68が設けられている。図示の例では、接触端子68には、電極パッド14との確実な電気的接続を得るために、歯68aが形成されている。
The
プランジャー部材66は、その軸線がスリーブ部材60の軸線に関して角度θ内で揺動可能にスリーブ部材60に嵌合されており、その揺動角度θは例えば0.1度に設定されている。また、スリーブ部材60とプランジャー部材66との間には、揺動角θが1度であっても、両者の円滑な摺動が補償される。
The
前記プローブ組立体122は、図6(a)に示すように、頭部材62の先端が配線基板20の電気接続部26に当接するように、保持板24のベース板部材24aに形成された貫通孔34を貫通して保持板24に組み込まれる。このプローブ組立体122の保持板24への組み込み状態では、プランジャー部材66の係止部22aがガイド板部材24cの浅溝48における貫通孔38の開口縁部に当接し、プランジャー部材66の先端に設けられた前記接触端子68が半導体ウエハ12の前記電極パッド14に押圧可能となるように、プランジャー部材66が貫通孔38を貫通する。
As shown in FIG. 6A, the
図6(a)は常温でのプローブ組立体122の組み込み状態を示し、この常温での組み込み状態では、スリーブ部材60とプランジャー部材66との両軸線が一致するように、前記揺動角θがほぼ零となり、これにより、各プローブ組立体122の頭部材62が当接する電気接続部26と、接触端子68が当接する電極パッド14とが確実に接続される。
FIG. 6A shows the assembled state of the
バーンインテストのために、図6(b)に示されているように、半導体ウエハ12が載せられたウエハ支持台13の温度が室温から例えば85℃に上昇すると、このウエハ支持台13上の半導体ウエハ12が85℃に上昇する。この半導体ウエハ12の温度上昇によって、図中矢印Aで示すように、半導体ウエハ12の膨張によって半導体ウエハ12が変形を生じる。このとき、本発明に係る電気的接続装置10では、プローブ22を受け入れるガイド板部材24c、すなわちプローブ組立体122のプランジャー部材66を受け入れるガイド板部材24cが60℃に昇温することにより、図中矢印Bで示すように、半導体ウエハ12の変形とほぼ同一の変形を生じる。このガイド板部材24cの案内作用により、該ガイド板部材の案内孔すなわち貫通孔38を通るプローブ組立体122は、前記角度θの揺動を伴う変形を生じ、そのプランジャー部材66の先端に形成された接触端子68は、これに対応する電極パッド14とほぼ一体的に変位する。
For the burn-in test, as shown in FIG. 6B, when the temperature of the
したがって、本発明に係る電気的接続装置10によれば、中央部でベース部材24aに連結されかつ被検査体12の熱伸縮にほぼ等しい熱伸縮を示すガイド板部材24cの案内作用により、熱の影響による電極パッド14からの各プローブ22および各プローブ組立体122の先端のずれを確実に防止することができるので、比較的単純な構成により、対応する電極パッド14とテスタ16との確実な電気的接続を得ることができる。
Therefore, according to the electrical connecting
また、プローブ22としてプローブ組立体122を用いることにより、その圧縮コイルスプリング64のばね力によって、プローブ先端である接触端子68を確実に電極パッド14に接続することができる。また、揺動角θの設定により、電極パッド14の変位に応じた接触端子68の適切な変位が容易となり、プローブ先端の電極パッド14の変位への追従性を高めることができる。
Further, by using the
前記したところでは、被検査体が室温から85℃の間で温度変化を生じる場合について説明したが、この温度範囲は、必要に応じて変更することができ、その温度範囲内での温度差を考慮して、ガイド板部材24cを適宜選択することができる。
また、保持板として、3層構造の保持板24を示したが、必要に応じて、中間板部材24bを不要とすることができ、また、4層以上の多層構造とすることができる。
As described above, the case where the object to be inspected changes in temperature between room temperature and 85 ° C. has been described, but this temperature range can be changed as necessary, and the temperature difference within the temperature range can be changed. In consideration, the
Further, although the holding
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、種々に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 半導体ウエハ(被検査体)
14 電極パッド
16 テスタ
20 配線基板
22、122 プローブ(プローブ組立体)
24 保持板
24a ベース板部材
24b 中間板部材
24c ガイド板部材
26 電気接続部
34、38 貫通孔
42 長溝
10
14
24 holding
Claims (6)
前記テスタに接続される配線路が設けられ、該配線路を経て前記テスタに接続される複数の電気接続部が一方の面に形成された基板と、
基端がそれぞれに対応する前記電気接続部に電気的に接続され、先端が前記被検査体の電極パッドに当接される複数のプローブと、
前記基板の前記一方の面に配置され、前記プローブを前記基板に保持するための保持板とを含み、
該保持板は、一方の面が前記基板の前記一方の面に向き合うように該基板に沿って配置され、前記プローブの前記基端を対応する前記電気接続部に位置決める貫通孔が形成されたベース板部材と、前記貫通孔に整合し前記プローブの前記先端を対応する前記被検査体の前記電極パッドに位置決める貫通孔が形成され、前記ベース部材の他方の面に沿って配置されたガイド板部材と、前記ベース板部材と前記ガイド板部材との間に配置された中間板部材とを備える積層構造を有し、
前記ガイド板部材は、セラミック板から成り、その中央部で前記ベース板部材に連結され、前記中央部を除く部分の前記ベース板部材に沿った熱伸縮が自在であり、
前記中間板部材には、複数のプローブを受け入れるべくその板厚方向に貫通しかつ前記中間板部材の面上で前記貫通方向とほぼ直角に伸びる複数の長溝が互いに平行に形成されており、
前記ガイド板部材の前記貫通孔の案内作用により、該貫通孔を貫通する前記プローブは前記ガイド板部材の熱伸縮に伴ってたわみ変形が可能であることを特徴とする、電気接続装置。 An electrical connection device for connecting an electrode pad and a tester provided on the test object for electrical inspection of the test object,
A wiring path connected to the tester is provided, and a plurality of electrical connection parts connected to the tester via the wiring path are formed on one surface;
A plurality of probes whose proximal ends are electrically connected to the corresponding electrical connection portions and whose distal ends are in contact with the electrode pads of the device under test;
A holding plate that is disposed on the one surface of the substrate and holds the probe on the substrate;
The holding plate is disposed along the substrate so that one surface thereof faces the one surface of the substrate, and a through hole is formed to position the base end of the probe in the corresponding electrical connection portion. A base plate member and a guide hole that is aligned with the through hole and that positions the tip of the probe in the corresponding electrode pad of the object to be inspected are disposed along the other surface of the base member. A laminated structure comprising a plate member and an intermediate plate member disposed between the base plate member and the guide plate member;
The guide plate member is made of a ceramic plate, and is connected to the base plate member at a central portion thereof, and is capable of thermal expansion and contraction along the base plate member except for the central portion.
In the intermediate plate member, a plurality of long grooves penetrating in the plate thickness direction so as to receive a plurality of probes and extending substantially perpendicular to the penetration direction on the surface of the intermediate plate member are formed in parallel to each other,
The electrical connection device according to claim 1, wherein the probe penetrating through the through hole can be deformed by thermal expansion and contraction of the guide plate member by the guiding action of the through hole of the guide plate member.
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