JP6216994B2 - パワー半導体検査用コンタクトプローブ - Google Patents

Description

この発明は、特に、大電流を要するパワー半導体の電気的特性検査などに用いるコンタクトプローブに関する。

近年、半導体において、電流・電圧の印加や電気的特性検査を行う際、半導体にコンタクトプローブを接触させて電流の印加や電気的特性検査などが多用されている。

一般に、コンタクトプローブとしては、スプリングプローブを密集させたタイプもしくは、積層型コンタクトプローブなどが用いられる。スプリングプローブを密集させたタイプは、円筒内で上下に伸縮可能な金属ピンを電子回路基板の半導体にバネ力で接触させて、半導体との電気的接続を行うコンタクトプローブである。このスプリングプローブを密集させたタイプでは、半導体などの検査対象の表面積内に密集させる本数に限界があるため、通電電流に制限が生じ、大電流を要する電気的特性検査などに適さない問題があった。

そこで、超微小なピッチ間隔の接点を有する大電流用のパワー半導体の検査などに対応する特許文献１の積層型プローブが提案さている。この積層型コンタクトプローブは、厚み方向に積層した金属薄板を電子回路基板の半導体の接点に押し当てることにより、電気的接続を行うコンタクトプローブである。

特許第３７９７３９９号公報

上述のコンタクトプローブは、確かに検査対象の被測定物との接点数が多いパワー半導体の検査などには適しているが、厚み方向に積層した金属薄板の間毎に絶縁板を介在するため組立性が悪く、しかも、金属薄板に切欠けを設けてバネ性の有する形状にするため、金属薄板を通過し被測定物の接点まで至る距離が長くなり、電流・電圧の印加に支障を生じて本来必要とする検査の条件を満足できないことがあった。

しかも、この種のコンタクトプローブを検査などに用いる際は、電源発生装置よりコンタクトプローブまでの間に電流・電圧の通電・遮断するスイッチング機能のあるリレー部材を安全対策として設置しているため、前記電源発生装置から前記コンタクトプローブまでの距離が長くなり、電気的ロスや距離インダクタンスの影響が生じるという問題があった。

この発明は、以上の課題を解決するためになされたものであり、電源発生装置よりコンタクトプローブまでの間に介在するスイッチング機能のあるリレー部材を省略して構造を簡素化するとともに、前記電源発生装置からコンタクトプローブまでの距離を短くし、電気的ロスや距離インダクタンスの影響を最小化し、精度のよい電気的特性検査などができるコンタクトプローブの提供を目的とする。

前記課題を解決し、かつ目的を達成するために、この発明は、以下のように構成した。

請求項１に記載の発明は、電子回路基板のパワー半導体の電気特性を検査するためのコンタクトプローブであって、このコンタクトプローブは電気的作用により導電状態と絶縁状態とに交互に変化する半導体よりなるプローブ体とし、
前記プローブ体は、前記パワー半導体に対向される一側面と、電源発生装置に直結される他側面とを有し、
前記パワー半導体が前記プローブ体の前記一側面に接触するよう前記プローブ体に対して、前記パワー半導体を装着する前記電子回路基板を垂直方向に移動可能にしたことを特徴とするパワー半導体検査用コンタクトプローブである。

請求項２に記載の発明は、前記プローブ体は前記パワー半導体の表面の凹凸が吸収可能な弾性を有するとともに、前記プローブ体の前記一側面には、前記パワー半導体の全面に接触するよう複数の突起を形成したことを特徴とする請求項１に記載のパワー半導体検査用コンタクトプローブである。

請求項３に記載の発明は、前記パワー半導体に対向する前記プローブ体の前記一側面には、耐熱性のある金属、または少なくともシリコン樹脂、フッ素樹脂、炭素樹脂のいずれかの合成樹脂よりなる被覆層を施したことを特徴とする請求項２に記載のパワー半導体検査用コンタクトプローブである。

請求項１に記載の発明では、電子回路基板のパワー半導体の電気特性を検査するためのコンタクトプローブであって、このコンタクトプローブは電気的作用により導電状態と絶縁状態とに交互に変化する半導体よりなるプローブ体とし、
前記プローブ体は、前記パワー半導体に対向される一側面と、電源発生装置に直結される他側面とを有したので、前記電源発生装置より前記プローブ体までの間に電流・電圧の通電・遮断を操作するスイッチング機能のあるリレー部材を設置する必要がなく、構造が簡素化され、前記コンタクトプローブに関連する装置全体のコスト削減を計ることができる。さらに、前記電源発生装置から前記プローブ体までの距離が短くなり、抵抗値が少なく、電気的ロスや距離インダクタンスの影響を最小化することができる。

しかも、前記パワー半導体が前記プローブ体の前記一側面に接触するよう前記プローブ体に対して、前記パワー半導体を装着する前記電子回路基板を垂直方向に移動可能にしたので、大電流・電圧が必要な半導体よりなる前記プローブ体が直結される前記電源発生装置は大型化し重くなるが、前記電源発生装置は不動の設置となり、前記パワー半導体には前記電源発生装置より前記プローブ体を通して電気的に確実に接続され、前記パワー半導体への大電流・電圧の印加や電気的特性の検査ができる。

請求項２に記載の発明では、前記プローブ体は前記パワー半導体の表面の凹凸が吸収可能な弾性を有するとともに、前記プローブ体の前記一側面には、前記パワー半導体の全面に接触するよう複数の突起を形成したので、前記パワー半導体の表面の凹凸や、ゴミ等の付着の影響で前記突起の一部が非接触になっても、他の前記突起が前記パワー半導体の表面に接触することになり、前記電源発生装置からの電圧・電流が分散されて前記パワー半導体に導電し、電流・電圧の印加が確実になり、前記パワー半導体の検査を高精度に実施できる。

請求項３に記載の発明では、前記パワー半導体に対向する前記プローブ体の前記一側面には、耐熱性のある金属、または少なくともシリコン樹脂、フッ素樹脂、炭素樹脂のいずれかの合成樹脂よりなる被覆層を施したので、前記プローブ体の強度が高まり、耐久性が向上することになり、前記パワー半導体などの被測定物の電気的特性検査の精度が向上するという絶大な効果を奏する。

この発明におけるコンタクトプローブを示す斜視図である。 この発明におけるコンタクトプローブを示す正面図である。 この発明におけるコンタクトプローブを示す平面図である。 この発明におけるコンタクトプローブを示す拡大断面図である。

以下、この発明におけるパワー半導体測定用コンタクトプローブの実施の形態について説明する。この発明の実施の形態は、発明の最も好ましい形態を示すものであり、この発明にこれは限定されない。

この発明の実施の態様を図１および図４に基づいて説明する。符号１はコンタクトプローブで、このコンタクトプローブ１は、電気的作用により導電状態と絶縁状態とに交互に変化する薄板状のプローブ体２にて構成される。
なお、前記プローブ体２は通常のＩＣ、ＬＳＩの集積回路、発光ダイオートなどに使用され、シリコン、ガリウムヒ素、セレンなどの素材よりなる半導体とすることが最適である。

前記プローブ体２の一側面２ａは、電子回路基板９に装着したパワー半導体１０に対向させ、他側面２ｂは、電源発生装置４に直結される。
なお、前記電源発生装置４と前記プローブ体２との間は外付け電気ケーブルにより接続してもよいが、この外付け電気ケーブルにはスイッチング機能のあるリレー部材などは介在しないようにする。

前記プローブ体２は絶縁性を有するプローブホルダ３により支持され、このプローブホルダ３が前記電源発生装置４に取付けられることにより、前記プローブ体２の前記他側面２ｂが前記電源発生装置４に接続される。

前記電子回路基板９が移動することにより、前記パワー半導体１０を前記プローブ体２の前記一側面２ａに接触させる。
前記電子回路基板９が前記プローブ体２に対して、垂直方向に上下動し、前記パワー半導体１０に前記プローブ体２が垂直方向より接触することになり、ワイピング状態が生じることはなく、前記電子回路基板９の前記パワー半導体１０に接触の線状傷は付かなくなる。

前記プローブ体２は外部リード線６を介して電源５に接続され、この電源５の電気的作用により前記プローブ体２が通電状態と絶電状態が交互に変化する。このため、前記電源５が投入されると、前記プローブ体２が導電状態となり、前記プローブ体２から前記パワー半導体１０への電流・電圧が通電され、また、前記電源５が切断されると、前記プローブ体２は絶縁状態となり、前記プローブ体２から前記パワー半導体１０への電圧・電流が遮断される。

前記プローブ体２の前記一側面２ａには、格子状に配置された複数の突起８が形成され、前記パワー半導体１０の表面に接触し、これにより、前記パワー半導体１０に電流・電圧が導かれる。

前記突起８の表面は、接触する前記パワー半導体１０の材質、接触面の状態、および、測定寿命などを考慮して選択することになるが、前記突起８を半球状にすると、前記パワー半導体１０の表面に接触の線状傷は付かなくなる。

また、前記プローブ体２を弾性のある材質にすると、前記電子回路基板９の下方からの押圧力を小さくしても充分に前記パワー半導体１０が前記プローブ体２に接触するが、前記プローブ体２を弾性の無い材質にすると、前記電子回路基板９を大きな力で下方から押圧する必要がある。

前記プローブ体２の少なくとも前記一側面２ａには、耐熱性を有する薄い被覆層８を施す。この被覆層８は金などの金属とか、シリコン樹脂、フッ素樹脂、炭素樹脂およびテフロンなどの合成樹脂とかにし、前記プローブ体２の強度を高め、耐久性を向上させる。
また、耐熱性として１００℃以上、好ましくは３００℃以上の耐熱性を具備するのがよく、シリコン樹脂およびテフロンは、２４０℃以上の耐熱性があるので特に好ましい。

そして、前記被覆層８を弾性がある合成樹脂にすると、前記プローブ体２を前記パワー半導体１１の表面に押圧することによって前記被膜層８が変形するので、変形のストロークだけの凹凸が前記パワー半導体１０の表面にあっても、この凹凸を効果的に吸収することができる。

上記の構成の前記コンタクトプローブ１を用いて、前記電子回路基板９の前記パワー半導体１０に対する電流・電圧の印加や電気的特性検査などをする手順を以下に説明する。

まず、電源５を投入すると、電気的作用により前記プローブ体２が導電状態に変化し、この状態から図１の矢印で示すような電子回路基板９の初期位置から前記コンタクトプローブ１の前記プローブ体２に向かい垂直方向の上方に移動させると、前記プローブ体２に前記パワー半導体１０が接触し、前記電源発生装置４からの電流・電圧が前記プローブ体２を介して前記パワー半導体１０に伝わり、前記パワー半導体１０への電流・電圧の印加や電気的特性検査を行う。

そして、前記パワー半導体１０への電流・電圧の印加や電気的特性検査が終了すると、前記電源５を遮断し、前記プローブ体２を絶縁状態に変化させる。前記プローブ体２に対して前記パワー半導体１０が非接触になるよう下方に移動し、前記電子回路基板９を初期位置まで戻す。

以上の実施の態様における前記コンタクトプローブ１によれば、このコンタクトプローブ１の前記プローブ体２が電気的作用により導電状態と絶縁状態とに交互に変化するので、前記電源５から前記プローブ体２に対して通電または遮断すると、前記プローブ体２は瞬時に導電状態または絶縁状態となる。

このため、前記電源発生装置４より前記プローブ体２までの間に電流・電圧の通電・遮断を操作するスイッチング機能のあるリレー部材を設置する必要がなく、構造が簡素化され、前記コンタクトプローブ１に関連する装置全体のコスト低減を計ることができる。

しかも、前記電源発生装置４を前記プローブ体２の前記一側面２ａに直結するので、前記電源発生装置４から前記プローブ体２までの距離が短くなり、抵抗値が少なく、電気的ロスや距離インダクタンスの影響を最小化することができ絶大な効果を奏する。

また、前記プローブ体２の前記一側面２ａに形成された複数の前記突起７が、前記電子回路基板９の前記パワー半導体１０に接触することにより、前記パワー半導体１０の表面の凹凸や、ゴミ等の付着の影響で前記突起７の一部が非接触になっても、他の前記突起７がパワー半導体１０の表面に接触するので、前記電源発生装置４からの電流・電圧が分散されて前記パワー半導体１０に導電し、前記パワー半導体１０の検査を確実に実施できる。

さらに、前記コンタクトプローブ１の前記プローブ体２の一側面２ａに耐熱性を有する前記被覆層８を施すので、前記プローブ体２の強度が高まり、耐久性を向上する。特に、弾力性のある前記被覆層８にすると、前記パワー半導体１０の表面に凹凸があっても、その凹凸に沿った形状になり、前記パワー半導体１０の多くの接触点に対して非接触しない箇所がなく、前記電源発生装置４より前記プローブ体２を通して電気的に確実に接続され、前記パワー半導体１０への大電流・電圧の印加や電気的特性の検査ができる。

この発明におけるコンタクトプローブは、電気的ロスや距離インダクタンスの影響をなくし、パワー半導体への電流・電圧の印加や電気特性検査などを行うのに好適である。

１ コンタクトプローブ
２ プローブ体
２ａ 一側面
２ｂ 他側面
３ プローブホルダ
４ 電源発生装置
５ 電源
６ 外部リード線
７ 突起
８ 被覆層
９ 電子回路基板
１０ パワー半導体

Claims (3)

1. 電子回路基板のパワー半導体の電気特性を検査するためのコンタクトプローブであって、このコンタクトプローブは電気的作用により導電状態と絶縁状態とに交互に変化する半導体よりなるプローブ体とし、
   前記プローブ体は、前記パワー半導体に対向される一側面と、電源発生装置に直結される他側面とを有し、
   前記パワー半導体が前記プローブ体の前記一側面に接触するよう前記プローブ体に対して、前記パワー半導体を装着する前記電子回路基板を垂直方向に移動可能にしたことを特徴とするパワー半導体検査用コンタクトプローブ。
2. 前記プローブ体は前記パワー半導体の表面の凹凸が吸収可能な弾性を有するとともに、前記プローブ体の前記一側面には、前記パワー半導体の全面に接触するよう複数の突起を形成したことを特徴とする請求項１に記載のパワー半導体検査用コンタクトプローブ。
3. 前記パワー半導体に対向する前記プローブ体の前記一側面には、耐熱性のある金属、または少なくともシリコン樹脂、フッ素樹脂、炭素樹脂のいずれかの合成樹脂よりなる被覆層を施したことを特徴とする請求項２に記載のパワー半導体検査用コンタクトプローブ。

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