JP4846463B2

JP4846463B2 - 接触装置

Info

Publication number: JP4846463B2
Application number: JP2006171027A
Authority: JP
Inventors: シュミットライナー; ヴァイランドアヒム
Original assignee: ファインメタルゲーエムベーハー
Priority date: 2005-06-23
Filing date: 2006-06-21
Publication date: 2011-12-28
Anticipated expiration: 2026-06-21
Also published as: JP2007003525A; US8098077B2; EP1737075A3; TWI305839B; TW200717001A; EP1737075B1; EP1737075A2; US20070017702A1

Description

本発明は、被験体を電気検査装置に電気接続するための、少なくとも1つの保持要素に対して配置される被験体との接触用の多数の電気的検査接点と、隣接する接触経路間の間隔を拡大するための変換装置(Umsetzeinrichtung)とを有しており、この変換装置に検査接点と接触する接点要素が備えられた、接触装置に関する。

従来、この種の接触装置は、互いに間隔をおいて配置される複数の保持要素を備えた検査ヘッドを有している。これらの保持要素は、多数のガイド穴を有するガイド板として構成され、これらのガイド穴の中に、湾曲ワイヤとして構成された検査接点が挿入され、長手方向に変位可能であるように配置されている。これらの検査接点は、変換装置に当接接触している。この変換装置は、被験体の接点間隔により設定される検査接点の非常に狭い接点間隔を拡大して、隣接する接触経路同士の間隔を拡大するために利用されるものである。そのために、変換装置の各接点要素の被験体とは反対側の端部は、1つのプリント基板に接続され、プリント基板はさらに電気検査装置に接続されて、この電気検査装置が検査ヘッドのそれぞれの検査接点に接触されている被験体の電気検査を行うようになっている。例えばコンピュータ技術に導入されるウェハは、このような方法により検査を行うことができる。しかし、検査ヘッドの検査接点と変換装置の接点要素との間の接触は、突合せ方式で行われるため、申し分のない接触状態が得られるのは、酸化膜や異物が回避される場合に限られている。このため変換装置では、接触地点に金めっきを施した銅線が使用されるようになっている。しかし金めっきにもかかわらず、環境の影響や保守整備対策により、最適接触状態が得られなくなるおそれがある。

本発明の目的は、検査接点と変換装置の接点要素間に常に良好な接触状態がもたらされる、冒頭に記した種類の接触装置を得ることにある。

この課題は、本発明に従って、接点要素を、貴金属から、または貴金属合金または貴金属成分を少なくとも1種類含有した合金から、または導電性プラスチックから製造することにより解決される。貴金属、貴金属合金、貴金属成分を少なくとも1種類含有した合金、ならびに導電性プラスチックは、特に非常に優れた電気特性を有すると同時に、望ましくは高温および/または多湿下においても酸化膜の形成が回避されるように、選択される。貴金属合金は、(少なくとも2種類の)貴金属だけを含有する。貴金属成分を少なくとも1種類含有した合金は、少なくとも1種類の貴金属成分または複数種類の貴金属成分と、少なくとも1種類の非貴金属成分または複数種類の非貴金属成分とを含有する。この非貴金属成分は、卑金属または金属製以外の物質であるとよい。金めっきに対し、本発明に従って中実の貴金属、または中実の貴金属合金、または貴金属成分を少なくとも1種類含有した中実の合金、または中実の導電性プラスチックを使用することにより、例えば金被覆の場合に、接触状態を改善するために研磨布等で汚れを落とす時に生じるような、被覆絡みの問題は起こり得ない。それどころか逆に中実の貴金属、または貴金属合金、または貴金属成分を少なくとも1種類含有した合金、またはプラスチックにより構成されることにより、清掃を行っても、いつまでも変わらぬ良好な電気接触状態が得られるようになる。高温および/または多湿下では、本発明に従って使用される材料により、オーム抵抗が小さい接触状態が常時実現される。選択された貴金属、および/または選択された貴金属合金、および/または選択された貴金属成分を少なくとも1種類含有した合金、および/または選択されたプラスチックは、その材料の適切な選択を通じて、それぞれが導入される場所の様々な温度域に適合化されるようにするとよい。特に検査ヘッドの検査接点についても、同様に中実の貴金属、または中実の貴金属合金、または貴金属成分を少なくとも1種類含有した中実の合金、または中実の導電性プラスチックから製造されるとよく、それによりそこでも被覆工程を実施しなくて済むようになる。特に接点要素および検査接点は、相互適合化を実現するためにも、同一材料から製造されるとよい。

本発明の展開構成例においては、貴金属として、銀、金、またはパラジウムが使用されるようになっている。銀、金、またはパラジウムは、傑出した電気特性を有している。

同様に貴金属合金は、銀、金、および/またはパラジウムを含有すると有利である。

本発明の別の展開構成例においては、貴金属成分を少なくとも1種類含有した合金が、銀、金、および/またはパラジウムを含有するようになっている。

貴金属成分を少なくとも1種類含有した合金が、貴金属成分以外にも、銅、および/またはニッケルを含有すると有利である。これらの合金成分により、電気抵抗が低い、または広い温度域にわたり抵抗値が定常であるという、非常に優れた特性がもたらされる。

本発明のさらに別の展開構成例においては、貴金属成分を少なくとも1種類含有した合金として、銅-銀合金が使用されるようになっている。そこでは特にCuAgが使用されるとよい。Cuは銅を、Agは銀を表している。

他にも、貴金属成分を少なくとも1種類含有した合金は、銀-銅合金であっても有利である。その場合は特にAgCu1からAgCu30まで、好ましくはAgCu3からAgCu20までが使用される。式中の数値1、30、3、20は、数値のすぐ前の銅の重量百分率を表している。したがってAgCu1は、合金の1重量%が銅から、残りが銀からなることを意味している。AgCu1からAgCu30までという範囲の表記は、銅成分が1〜30%であり、それぞれの残りが銀である合金であることを意味している。本出願明細書中のこれらに準じる表記についても、同様に解釈されるものである。

本発明のさらに別の展開構成例においては、貴金属成分を少なくとも1種類含有した合金として、銀-炭素合金、特にAgC1からAgC6まで、好ましくはAgC3が使用されるようになっている。Cは炭素を表している。ここでもCで表される炭素の次の数値は、重量百分率を示している(すなわち、1%から6%まで、好ましくは3%が炭素であり、それぞれの残りが銀である)。

本発明のさらに別の展開構成例においては、貴金属成分を少なくとも1種類含有した合金として、金-ニッケル合金が使用されるようになっている。好ましくはAuNi1からAuNi10まで、好ましくはAuNi5が使用される。Auは金を、Niはニッケルを表している。ここでも数値は重量百分率を示しており、例えばAuNi5は、合金中に5%のニッケルが存在し、残りが金からなることを意味している。

他にも貴金属合金は、金-パラジウム合金、特にAgPd10からAgPd60まで、好ましくはAgPd40であっても有利である。Pdはパラジウムを表し、また数値はここでも重量百分率を示している。

接点要素は、中実の貴金属製の、または中実の貴金属合金製の、または貴金属成分を少なくとも1種類含有した中実の合金製の、または中実の導電性プラスチック製の、特に接点ワイヤとして構成されるとよい。

本発明のさらに別の展開構成例において、これらの接点ワイヤは、変換装置のスルーホールに差し込まれてその内部にそれぞれの端部が位置するか、またはこれらのスルーホールを貫通するようになっている。そのような変換装置は、一般に「インターフェース」または「コネクタ」とも呼ばれるものである。変換装置はそのために、上述のスルーホールが設けられた1つの保持部材を有している。これらのスルーホールにより形成される接点パターンは、検査ヘッドの各検査接点の接点パターンと等しくなっている。それぞれのスルーホール内に、各接点要素はその接触面をプローブまたは湾曲ワイヤとして構成された検査接点に向き合わせて配置される。接点要素を保持部材に固定するために、これらの接点要素、特に接点ワイヤは、それぞれのスルーホール内にポッティングコンパウンドを流し込むことにより固定されるようになっている。接点要素は、接点ワイヤとして構成される限り、変換装置の検査ヘッドとは反対側から外側に姿を現して、接続装置に接続されることが可能となる。この接続装置は、特にプリント基板(PCB)として構成されるとよい。特にプリント基板の配線パターンには、それぞれの接点ワイヤの当該端部が電気接続されるようになっている。この接続装置は、電気検査装置に接続される、または電気検査装置の部材となっている。

本発明のさらに別の展開構成例においては、貴金属、または貴金属合金、または貴金属成分を少なくとも1種類含有した合金として、調質貴金属、または調質貴金属合金、または調質合金が使用されるようになっている。そのために貴金属は、調質すなわち熱処理される。貴金属合金、または貴金属成分を少なくとも1種類含有した合金についても同様である。それにより、接点要素の電気特性、特に抵抗値に、極めて有利な影響を与えることによって、好適にもオーム抵抗が可能な限り小さい接続状態が得られるようになる、および/または、好適にも広い温度域にわたり抵抗値が定常となる。

貴金属、貴金属合金、または貴金属成分を少なくとも1種類含有した合金として、少なくとも30分間、特に少なくとも60分間調質した貴金属、または少なくとも30分間、特に60分間調質した貴金属合金または合金が使用されると好適である。そのために調質工程は、時間を制御しながら行われる、すなわち、調質温度への加熱が、所望の温度に達するまでに十分に長い時間が経過するように、少なくとも30分間、特に少なくとも60分間にわたる、予め設定される所定の時間内で行われるようになっている。あるいはその代わりに、調質工程は、予め設定された温度で少なくとも30分間、好ましくは少なくとも60分間行われるようになっている。

他にも、貴金属、貴金属合金、または貴金属成分を少なくとも1種類含有した合金が、調質工程の後、特に調質工程の直後に、所定の時間をかけて室温に冷却されるようにすると有利である。その時間は特に少なくとも15分間、好ましくは少なくとも30分間である。そのために調質工程に続いて、少なくとも15分間、好ましくは少なくとも30分間にわたり、制御された冷却が実行されるようになっている。その際には、室温になるまで、冷却が行われると好適である。この制御された冷却によっても、接点要素において上述の電気特性が達成されるようになる。

本発明は他にも、被験体を電気検査装置に電気接続するための、少なくとも1つの保持要素に対して配置される被験体との接触用の多数の検査接点と、隣接する接触経路間の間隔を拡大するための1つの変換装置とを有しており、この変換装置に検査接点と接触する接点要素が備えられており、さらにこれらの接点要素が、貴金属、または貴金属合金、または貴金属成分を少なくとも1種類含有した合金、または導電性プラスチックから製造されるようになっている接触装置の、少なくとも1つの接触要素の製造方法にも関する。

本発明の方法に従って、貴金属、貴金属合金、または貴金属成分を少なくとも1種類含有した合金が、少なくとも30分間、好ましくは少なくとも60分間、調質されると好適である。

調質は、温度が80℃から160℃になるまで、好ましくは温度が120℃になるまで、行われる、または80℃から160℃までの温度、好ましくは120℃の温度で実施されると有利である。

調質後、特に調質の直後に、少なくとも15分間、好ましくは少なくとも30分間にわたり、冷却が行われると好適である。

最後に、冷却は、室温になるまで、特に温度が15℃から25℃になるまで、好ましくは温度が20℃になるまで、行われると有利である。

図面には、本発明の実施例が示されている。

図には、例えばウェハ2として構成された被験体3が検査のために接触される、接触装置1が示されている。接触装置1はそのために図示されない電気検査装置に接続されており、この電気検査装置は、多数の接触経路を介して、被験体が完全に機能するかを検査して、被験体の機能に異常がある場合は、それを欠陥として通知するようになっている。

接触装置1は、1つの検査ヘッド4を有しており、検査ヘッド4は、互いに間隔をおいて平行に配置される複数の、例えば3つの、ガイド板6、7および8として構成される保持要素5を有している。これらのガイド板6、7および8は、互いに平行に延びている。各ガイド板6、7および8には、これらを貫通する複数のガイド穴9、10および11が設けられている。ガイド穴9、10および11は、それぞれのガイド板6、7および8の同じ位置に配置されても、互いに位置をずらして配置されてもかまわない。検査接点12は、これらのガイド穴9〜11の中に配置され、好ましくは差し込まれて、軸方向に変位可能であるように支承されている。ガイド穴9〜11の位置が互いにずれている場合、例えばガイド穴9および11の位置が一致し、ガイド穴10の位置がこれとはずれている場合は、特に湾曲ワイヤ13として構成される検査接点12が側方に若干撓むようになっており、それにより一方では検査ヘッド4からの検査接点12の脱落を不可能とし、他方では被験体3に接触させるために検査接点12に軸方向に負荷を加える際に、検査接点12の優先方向が得られるようにしている。

検査接点12の被験体3側の端部14は、被験体接点15と向き合っており、また被験体3は、基体16の上に配置される、特に支持されるようになっている。

検査接点12のこれとは反対側の端部17は、変換装置18と向き合っている。変換装置18は、保持板20として構成された保持部材19を有している。保持板20は、これを貫通する複数の、ガイド板6のそれぞれのガイド穴9と位置を合わせたスルーホール21を有している。これらのスルーホール21の内部には、接点ワイヤ23として構成される接点要素22が配置されている。接点ワイヤ23をスルーホール21内に固定するために、ポッティングコンパウンド24が流し込まれ、その硬化後に接点ワイヤ23は軸方向に変位できないように保持されるようになっている。接点ワイヤ23は、プリント基板26として構成された接続装置25に、円弧状(180°の円弧)に取り回される。接点ワイヤ23の端部27は、プリント基板26の配線パターン28にハンダ付けされる。

接点ワイヤ23として構成されるのが望ましい接点要素22は、貴金属から製造される。貴金属として、銀、金、パラジウム、または白金を使用し、中実の接点要素乃至は接点ワイヤが製造されると好適である。それに代わる解決策では、接点要素22、特に接点ワイヤ23用の材料として、好ましくは銀、金、パラジウム、および/または白金を含有した貴金属合金が使用されるようになっている。さらに別の可能性として、接点要素は、これらの貴金属の内少なくとも1種類の貴金属成分と、それに加え貴金属以外の材料を少なくともさらにもう1種類含有した合金から製造される。このさらに別の材料として、特に銅、ニッケル、および/または炭素が使用される。さらにもう1つの代替解決策においては、接点要素22、特に接点ワイヤ23用の材料として、導電性プラスチックが使用されるようになっている。

被験体3を検査するために、湾曲ワイヤ13の端部14が被験体15の上に乗るように、接触装置1と被験体3は互いに向かって移動される。他にも検査接点12、特に湾曲ワイヤ13の端部17と、これと相応に対向している、貴金属合金製の中実の、またはその代替として貴金属成分を少なくとも1種類含有した合金製の中実の、またはその代替として導電性プラスチック製の中実の接点要素22、特に接点ワイヤ23の端部29とが互いに突き合わされて、そこでも接触接点が形成される。このようにして被験体3は、検査ヘッド4の検査接点12を介して変換装置18の接点要素22に接続される。接点要素22に接続された変換装置18の配線パターン28は、図示されない検査装置に取り回され、検査装置は個々の電流経路を介して被験体3の機能を電気的に検査する。

接点要素22は、所定の適用を実現できるようにするために、可能な限り有利な特性が備えられると好適である。例えば、オーム抵抗が微小である接続が要求されるにもかかわらず、例えば室温域等のように温度域が非常に狭い適用例もあれば、各接点要素22において、広い温度域にわたり可能な限り定常な抵抗値を維持することが要求される適用例もある。後者については、電気抵抗の温度係数が低い材料、特に合金が必要となる。他にも本出願明細書に列記される材料は、酸化傾向がごくわずかなものである。

オーム抵抗が小さい接続のためには、接点要素22については特に、比導電率(m/Ωmm²)が望ましくは40を超える銅-銀合金が適している。好ましいのは、CuAg、AgC3、AgCu3からAgCu20までである。例えば-50℃から+150℃まで等のように広い温度域にわたり抵抗値が可能な限り定常となる接続のためには、接点要素22を構成するために、ニッケル成分を含有した、電気抵抗の温度係数(K^-1・10^-4)が4未満である材料が適している。中でも特に適した材料は、AuNi5、AgPd40である。

上述の電気特性を達成するためには、材料を120℃で少なくとも60分間調質し、引き続いて少なくとも30分間にわたり室温になるまで冷却することが必要である。

本発明に従った接点要素22は、線引き加工されたワイヤとして構成されるのが好ましく、これに電気絶縁が備えられると好適である。

接触装置の側面図である。

符号の説明

1 接触装置
2 ウェハ
3 被験体
4 検査ヘッド
5 保持要素
6,7,8 ガイド板
9,10,11 ガイド穴
12 検査接点
13 湾曲ワイヤ
14 検査接点の端部
15 被験体接点
16 基体
17 検査接点の端部
18 変換装置
19 保持部材
20 保持板
21 スルーホール
22 接点要素
23 接点ワイヤ
24 ポッティングコンパウンド
25 接続装置
26 プリント基板
27 接点ワイヤの端部
28 配線パターン
29 接点ワイヤの端部

Claims

被験体を電気検査装置に電気接続するための接触装置であって、前記被験体との接触用の複数の検査接点と、該検査接点を保持するためのガイド穴を有する複数の保持要素と、前記検査接点の各々と接触する接点要素を備え、隣接する接触経路間の間隔を拡大するように機能する変換装置と、を有する接触装置において、
前記検査接点は軸線に対して側方に撓むことができる湾曲ワイヤとして構成され、前記保持要素は、前記保持要素のガイド穴の位置が互いにずれるように、配置され、
前記接点要素が、中実の貴金属製、または中実の貴金属合金製、または貴金属成分を少なくとも1種類含有した中実の合金製、または中実の導電性プラスチック製であり、
前記貴金属合金が、銀、金、パラジウム、および白金からなる群より選択した少なくとも2種類の貴金属を含有し、
前記貴金属成分を少なくとも1種類含有した合金が、銀、金、パラジウム、および白金からなる群より選択した少なくとも1種類の貴金属成分と、銅、ニッケル、および炭素からなる群より選択した少なくとも1種類の成分と、を含有することを特徴とする接触装置。
前記貴金属が、銀、金、パラジウム、または白金であることを特徴とする、請求項1に記載の接触装置。
前記貴金属成分を少なくとも1種類含有した合金が、銅-銀合金、特にCuAgであることを特徴とする、前記請求項1〜2のいずれか一項に記載の接触装置。
前記貴金属成分を少なくとも1種類含有した合金が、銀-銅合金、特にAgCu1からAgCu30まで、好ましくはAgCu3からAgCu20までであることを特徴とする、前記請求項1〜3のいずれか一項に記載の接触装置。
前記貴金属成分を少なくとも1種類含有した合金が、銀-炭素合金であり、特にAgC1からAgC6まで、好ましくはAgC3であることを特徴とする、前記請求項1〜4のいずれか一項に記載の接触装置。
前記貴金属成分を少なくとも1種類含有した合金が、金-ニッケル合金であり、特にAuNi1からAuNi10まで、好ましくはAuNi5であることを特徴とする、前記請求項1〜5のいずれか一項に記載の接触装置。
前記貴金属合金が、金-パラジウム合金であり、特にAgPd10からAgPd60まで、好ましくはAgPd40であることを特徴とする、前記請求項1〜6のいずれか一項に記載の接触装置。
前記各接点要素(22)が、接点ワイヤ(23)であることを特徴とする、前記請求項1〜7のいずれか一項に記載の接触装置。
前記各接点ワイヤ(23)が、前記変換装置(18)のスルーホール(21)に差し込まれてこれを貫通する、またはその内部に位置することを特徴とする、前記請求項8に記載の接触装置。
前記各接点ワイヤ(23)が、前記変換装置(18)にポッティングコンパウンドを流し込むことによって固定されることを特徴とする、前記請求項8、9のいずれか一項に記載の接触装置。
前記各接点要素(22)、特に前記各接点ワイヤ(23)の前記各検査接点(12)とは反対側の端部が、プリント基板(PCB)(26)の配線パターン(28)に電気接続されることを特徴とする、前記請求項8〜10のいずれか一項に記載の接触装置。
前記貴金属、または前記貴金属合金、または前記貴金属成分を少なくとも1種類含有した合金が、調質貴金属、または調質貴金属合金、または前記貴金属成分を少なくとも1種類含有した調質合金であることを特徴とする、前記請求項1〜11のいずれか一項に記載の接触装置。
前記貴金属、または前記貴金属合金、または前記貴金属成分を少なくとも1種類含有した合金が、少なくとも30分間、特に少なくとも60分間調質した貴金属、または少なくとも30分間、特に少なくとも60分間調質した貴金属合金または少なくとも30分間、特に少なくとも60分間調質した貴金属成分を少なくとも1種類含有した合金であることを特徴とする、前記請求項1〜12のいずれか一項に記載の接触装置。
前記貴金属、または前記貴金属合金、または前記貴金属成分を少なくとも1種類含有した合金が、前記調質工程の後、所定時間にわたり室温になるまで冷却されることを特徴とする、前記請求項13に記載の接触装置。
前記冷却時間が、少なくとも15分間、好ましくは少なくとも30分間であることを特徴とする、前記請求項14に記載の接触装置。
被験体を電気検査装置に電気接続するための接触装置であって、前記請求項1〜15のいずれか一項に記載の接触装置の、少なくとも1つの接点要素の製造方法であって、
前記検査接点を、軸線に対して側方に撓むことができる湾曲ワイヤとして製造する工程と、
前記接点要素を、中実の貴金属、または中実の貴金属合金、または貴金属成分を少なくとも1種類含有した中実の合金、または中実の導電性プラスチックから製造する工程とを有し、
前記貴金属合金が、銀、金、パラジウム、および白金からなる群より選択した少なくとも2種類の貴金属を含有し、
前記貴金属成分を少なくとも1種類含有した合金が、銀、金、パラジウム、および白金からなる群より選択した少なくとも1種類の貴金属成分と、銅、ニッケル、および炭素からなる群より選択した少なくとも1種類の成分と、を含有することを特徴とする方法。
前記貴金属、または前記貴金属合金、または前記貴金属成分を少なくとも1種類含有した合金を、少なくとも30分間、特に少なくとも60分間調質する工程を特徴とする、請求項16に記載の方法。
前記調質を、80℃から160℃まで、好ましくは120℃の温度で行う工程を特徴とする、請求項17に記載の方法。
前記調質工程の後に、少なくとも15分間、特に少なくとも30分間にわたり冷却を行う工程を特徴とする、請求項17から18のいずれか一項に記載の方法。
前記冷却を、室温、特に15℃から25℃、好ましくは20℃になるまで、行う工程を特徴とする、請求項19に記載の方法。