JPH06317624A - 電極の接続装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 プローブを用いる半導体検査用の電極の接続
装置において、従来より高密度、狭ピッチの電極に対応
して、プローブ長をより短く、簡易な構造であって、電
極との接触圧の調整を容易にする。 【構成】 チューブ保持用基板３０内に形成されたスル
ーホールに挿入されたスプリングプローブにおいて、そ
のプローブ２６は、可動ピン２６ｂと可動するチューブ
２６ａとその間にはさみこまれたばね２６ｃからなり、
適宜、可動ピン保持用基板２８でプローブ２６の脱落を
防止し、ばね２６ｃの弾性力で、一方の電極３２をチュ
ーブ２６ａに接触させ、他方の電極２５を可動ピン２６
ｂに接触させ、プローブ２６全体で電極間の導通を確保
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、対接する電極に接触し
たスプリングプローブを通して電極間に電気信号を伝送
する電極の接続装置に係り、特に、高集積化された半導
体素子の検査に用いるものであって、高密度、狭ピッチ
の多数の電極に対して接触するのに好適な電極の接続装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最初に、図１５ないし図１７を用いて、
従来の半導体検査用の電極の電極の接続装置であって、
プローブカードを用いるものについて説明する。図１５
は、ウエハの斜視図および半導体素子の斜視図である。
図１６は、プローブカードを用いる検査用プローブの断
面側面図である。図１７は、プローブカードを用いる検
査用プローブの平面図である。

【０００３】図１５のウエハ１は、製造工程では、その
面上に多数のＬＳＩ用の半導体素子（以下、「チップ」
ともいう）２を有するが、最終的には、１個づつ切り離
して使用される。その半導体素子２の表面には、その周
囲に沿って多数の電極３が配置されている。こうした半
導体素子２を工業的に多数生産し、その電気的性能を検
査するために、図１６、図１７に示すようにプローブカ
ード４から斜めに出たタングステン針のプローブ５のた
わみを利用した接触圧により前記電極３をこすって接触
をとる装置が用いられている。

【０００４】次に、図１８および図１９を用いて、従来
の半導体検査用の電極の電極の接続装置であって、ハン
ダボールを用いるものについて説明する。図１８は、ハ
ンダボールを電極上に有する半導体素子を示す斜視図で
ある図１９は、はんだ溶融接続をした半導体素子の実装
状態を示す斜視図である。

【０００５】このハンダボールを用いる電極の接続装置
は、図１８に示したようにはんだ接続に供するハンダボ
ール６をその電極上に有するチップ状の半導体素子２
を、図１９に示すように配線基板７の表面の電極８に対
向させ、上記ハンダボール６を介して電極の接続装置で
あり、高密度実装、歩留まりの高い一括接続に適するこ
とから、その応用が拡大している。

【０００６】また、次に、図２０を用いて、従来の半導
体検査用の電極の電極の接続装置であって、片側にスプ
リングプローブを用いるものについて説明する。図２０
は、片側可動プローブを使用した半導体素子検査装置を
示す要部断面図である。

【０００７】図２０に示した従来のスプリングプローブ
を使用した半導体検査用のプロービングヘッドは、ばね
９ａの弾性力にて常に先端部がチューブ９ｂ内から外方
に突出する１個の可動ピン９ｃを有する。チューブ９ｂ
の他端を絞った片側可動プローブ９を、絶縁性基板１０
のスルーホール１０ａに固定された導電性ソケット１１
に、そのチューブ９ｂをソケット１１から抜け落ちない
程度にソケット１１に圧入する。そして、そのソケット
１１の他端に接続した導電性の線材１２を引き出して検
査回路に導通するものである。

【０００８】ところが、半導体素子の高集積化が進み、
高密度多ピン、狭ピッチの検査用プロ−ビングヘッドが
必要となった場合、狭ピッチ化に対応するために、導電
性のソケットの厚さが問題となる。そこで、ソケットを
使用しないで、裸のスプリングプローブを直接基板の穴
に挿入して使用することにより同じ外径のプローブで、
より狭ピッチのプロービングヘッドを構成することがで
き、さらに、信号の引き出し、組立および補修を考慮し
て、検査回路へ導通している配線あるいは配線基板の電
極に確実に接触し、かつ取り外しが可能なようにプロー
ブの両端に可動ピンを有した両側可動プローブを用いた
プロービングヘッドが開発されている。

【０００９】そこで、図２１および図２２を用いて、そ
の従来の半導体検査用の電極の電極の接続装置であっ
て、両側可動プローブを用いたプロービングヘッドを用
いるものについて説明する。図２１は、両側可動プロー
ブを使用した半導体素子検査装置を示す要部断面図であ
る。図２２は、図２１のプローブおよび同軸ケーブルの
固定部分の断面図である。

【００１０】特開昭６４−７１１４１号公報に記載され
ているように、半導体素子の高密度化、狭ピッチ化が進
み、高速信号による動作試験が必要になった場合の半導
体素子の特性検査を可能とする検査装置として、バネの
両端を可動ピンをはさんだ構成が開示されている。

【００１１】上下のプローブ保持用の絶縁基板１６とそ
の中のシールド用の導電性基板１５で、図２２の形状の
スルーホールを形成する。そして、そのスルーホールに
プローブ１３を挿入する。チューブ内には、上下２個の
可動ピンとその中にスプリングを挿入する。上方の可動
ピンは、バネの弾性力により外部に突出しフランジ付き
電極２０に接触する。また、一方、下方の可動ピンは、
重力とバネの弾性力により外部に突出し半導体素子２に
導通する電極１４に接触し、全体として導通を確保する
ものである。すなわち、この公知技術は、前記の両端が
可動なピンを持つスプリングプローブ１３を電極１４お
よび検査回路（図示せず）に接続されている同軸ケーブ
ル１７の芯線１８に接続された電極２０に押し当てて、
信号の授受を行って半導体素子２の検査を行うものであ
る。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上記、種々の従来技術
は、半導体検査用の電極の電極の接続装置に係るもの
で、広く用いられてきたものである。特に、両側可動プ
ローブを用いたプロービングヘッドを用いる半導体検査
用の電極の接続装置は、半導体素子の高密度化、狭ピッ
チ化に対応したものである。

【００１３】しかしながら、近来は、半導体素子のより
一層の高密度化に伴って、検査用のプローブの高密度多
ピン化が進み、半導体素子の電極と検査回路間で電気信
号を伝送するための簡便な電極の接続装置の開発が望ま
れている。

【００１４】以下では、係る事情をふまえ各従来技術の
問題点について説明する。図１６、図１７に示した従来
のプローブカードを用いる検査装置では、プローブ５の
形状から、そこでの集中インダクタンスが大きく、高速
信号での検査に限界がある。すなわち、プローブカード
上での信号線の特性インピーダンスをＲ、プローブの集
中インダクタンスをＬとすると、時定数はＬ／Ｒとな
り、Ｒ＝５０ｏｈｍ、Ｌ＝５０ｎＨの場合で１ｎｓで、
この程度の高速信号を扱うと、波形がみだれて、正確な
検査ができない。

【００１５】したがって通常は直流的な特性検査に限ら
れている。また、上記のプロービング装置では、プロー
ブの空間的な配置に限界があり、半導体素子の電極の高
密度化、総数の増大に対応できなくなっている。

【００１６】一方、２個の可動ピンからなるスプリング
プローブを用いる装置は、プローブの長さが比較的短い
ため高速電気特性を検査することが可能であり、構造が
簡単で、組立が容易で、パターン変更にもＮＣによる穴
明け加工位置の変更のみで容易に対応可能である。ただ
し、自己インダクタンスは裸のプローブ長にほぼ比例
し、０．２ｍｍの直径のプローブで長さが１０ｍｍで９
ｎＨ程度となる。

【００１７】ところが、高速電気信号を乱すクロストー
クノイズおよびグランドレベルの変動（グランドのリタ
ーン電流）は、上記自己インダクタンスの関数となり、
裸のプローブ長にほぼ比例するため、数百ＭＨｚ以上の
高速信号を用いる場合は１０ｍｍ以下の短いプローブが
必要であるという問題があった。

【００１８】さらに、いまひとつの問題は、プローブの
接触圧に関するものである。すなわち、半導体の高集積
化が進み、高密度多ピン、狭ピッチの電極が半導体素子
表面に形成されている。そのため、電極直下に多数の能
動素子が形成されているため、半導体素子検査時のプロ
ーブの電極への接触圧が大き過ぎると、電極およびその
直下の能動素子に損傷を与えるため、プローブの接触圧
を１０から２００ｍＮ程度の適度な一定の値にする必要
があり、任意にばねの圧力を設定できるスプリングプロ
ーブが望ましい。

【００１９】本発明は、上記従来技術の問題点を解決す
るためになされたもので、その目的は、上述の両端が可
動なスプリングプローブの基本特性を損なうことなく、
より構造が簡単で、組立が容易で、プローブの長さをよ
り短くして電気特性を向上させたスプリングプローブを
実現させる電極の接続装置を提供することにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の電極の接続装置に係る第一の発明の構成
は、対向する電極間にプローブを接触させ、そのプロー
ブを通して電気信号を伝送する電極の接続装置におい
て、前記対向する電極間に位置するスルーホールを有す
る基板と、前記スルーホールに挿入するプローブとを備
え、このプローブは、前記対向する電極の一方の電極に
接する可動ピンと、他方の電極に接するチューブと、前
記可動ピンと前記チューブとの間に前記両者に弾性力を
付与するばねとからなり、前記チューブを前記スルーホ
ールに摺動自在に挿入することを特徴とする電極の接続
装置である。

【００２１】上記目的を達成するために、本発明の電極
の接続装置に係る第二の発明の構成は、対向する電極間
にプローブを接触させ、そのプローブを通して電気信号
を伝送する電極の接続装置において、チューブ保持用基
板と可動ピン保持用基板とを有し、そのチューブ保持用
基板と可動ピン保持用基板とは互いに圧着され、しかも
前記対向する電極間に位置するスルーホールを有し、そ
のスルーホールに挿入するプローブとを備え、このプロ
ーブは、前記対向する電極の一方の電極に接する可動ピ
ンと、他方の電極に接するチューブと、前記可動ピンと
前記チューブとの間に前記両者に弾性力を付与するばね
とからなるとともに、前記可動ピンまたは前記チューブ
を前記可動ピン保持用基板に係止させて、プローブの脱
落を防止する手段を備え、前記チューブを前記スルーホ
ールに摺動自在に挿入することを特徴とする電極の接続
装置である。

【００２２】より詳しくは、プローブの脱落を防止する
手段が、その一部を絞ったチューブと、その上方に前記
チューブの絞った部分より太い部分と、その下方の可動
ピン保持用基板に形成されたスルーホールより太い部分
とからなる可動ピンとからなることを特徴とする請求項
２記載の電極の接続装置である。

【００２３】また、より詳しくは、プローブの脱落を防
止する手段が、その一端を絞ったチューブと、その上方
に前記チューブの絞った部分より太い部分と、その下方
の可動ピン保持用基板に形成されたスルーホールより太
い部分とからなる可動ピンとからなり、その下方の可動
ピン保持用基板に形成されたスルーホールより太い部分
により前記可動ピンを可動ピン保持用基板に係止させる
ことを特徴とする請求項２記載の電極の接続装置であ
る。

【００２４】また、より詳しくは、プローブの脱落を防
止する手段が、その一端を絞ったチューブと、その上方
に前記チューブの絞った一端より太い部分を有する可動
ピンとからなり、可動ピン保持用基板に形成されたスル
ーホールより太い前記チューブの絞った一端により前記
チューブを可動ピン保持用基板に係止させることを特徴
とする請求項２記載の電極の接続装置である。

【００２５】また、より詳しくは、プローブの脱落を防
止する手段が、その一部を絞ったチューブと、その上方
に前記チューブの絞った一部より太い部分を有する可動
ピンとからなり、可動ピン保持用基板に形成されたスル
ーホールより太い前記チューブの一端により前記チュー
ブを可動ピン保持用基板に係止させることを特徴とする
請求項２記載の電極の接続装置である。

【００２６】上記目的を達成するために、本発明の電極
の接続装置に係る第三の発明の構成は、チューブの一端
と可動ピン保持用基板との間にばねを設けることを特徴
とする請求項２ないし６記載の電極の接続装置である。

【００２７】上記目的を達成するために、本発明の電極
の接続装置に係る第四の発明の構成は、対向する電極間
に位置するスルーホールにすべりをよくする絶縁材料を
被覆することを特徴とする請求項１記載の電極の接続装
置である。

【００２８】より詳しくは、対向する電極間に位置する
スルーホールにポリパラキシレンまたはポリテトラフル
オロエチレンを被覆することを特徴とする請求項１記載
の電極の接続装置である。

【００２９】上記目的を達成するために、本発明の電極
の接続装置に係る第五の発明の構成は、チューブ保持用
基板または可動ピン保持用基板のいずれか一方または両
方のスルーホールにすべりをよくする絶縁材料を被覆す
ることを特徴とする請求項２ないし７記載の電極の接続
装置である。

【００３０】より詳しくは、チューブ保持用基板または
可動ピン保持用基板のいずれか一方または両方のスルー
ホールにポリパラキシレンもしくはポリテトラフルオロ
エチレンを被覆することを特徴とする請求項２ないし７
記載の電極の接続装置である。

【００３１】上記目的を達成するために、本発明の電極
の接続装置に係る第六の発明の構成は、チューブ保持用
基板が、上下２枚のスルーホールを有する板とその間に
設ける中間板とで構成されることを特徴とする請求項１
ないし１１記載の電極の接続装置である。

【００３２】

【作用】上記の構成によれば、プローブのチューブの長
さを、ばねと１個の可動ピンが挿入しうる程度に短く形
成することができ、可動ピンのチューブ内から外方に突
出する長さも短く（０．２ｍｍ〜２ｍｍ位）できるの
で、プローブの長さを数ｍｍ程度に短く形成して、高速
信号の乱れを小さくすることができる。

【００３３】また、高密度多ピン、狭ピッチの半導体素
子の表面電極を全ピン接触することにより、半導体素子
全面で電源供給可能な電圧変動の少ない安定した動作状
態での検査が実現できる。その結果、高速ＡＣ検査が可
能となり、半導体素子の高速動作の確認と出力波形の詳
細な観察が可能となり、半導体素子の特性マージンを把
握することができることにより、半導体素子の設計への
効率の良いフィードバックが可能となる。

【００３４】可動ピンはばねの弾性力にて常に外方に押
圧されているので、ばねの弾性力をプロービング時に電
極およびその直下の能動素子に損傷を与えない適度な値
に容易に設定することが可能である。また、被接触対象
である電極に多少の段差があっても所定の力にて接触す
ることができる。

【００３５】個々のプローブを取り換えることにより、
プローブの補修が容易にでき、可動ピン保持用基板およ
びチューブ保持用基板をプローブと一体で取り換えるこ
とにより、電極パターンの変更に容易に対応することが
できる。

【００３６】したがって、半導体素子の電極を被接触対
象とした高密度、超多ピンで高速信号による動作試験が
可能で、補修性も良好で電極パターンの変更にも容易に
対応できる接続装置が製作可能である。

【００３７】

【実施例】以下、本発明に係る実施例を図１ないし図１
４を参照して説明する。実施例には、主に、接続する対
象として、半導体素子を用いるが、本発明の電極の接続
装置は、接触対象が半導体素子に限定されることなく、
対向する電極間の接続装置として広く用いることができ
るものである。

【００３８】〔I〕先ず、全体的な電極の接続装置の構
成を、図１ないし図３を用いて説明する。最初に、図１
を用いて、電極の一端の配線に配線基盤を用いた例を説
明する。図１は、本発明の一実施例に係る電極の接続装
置であって、電極の一端の配線に配線板を用いたものの
断面図である。

【００３９】図１の検査対象物の半導体素子２の表面に
多数の電極２５が形成されている。その電極２５に対向
せしめて、複数本のプローブ２６を配列するものであ
る。プローブ２６は、チューブ２６ａ、可動ピン２６
ｂ、ばね２６ｃから構成される。チューブ２６ａの一端
に可動ピン２６ｂを有し、可動ピンの一方とチューブと
の間にばね２６ｃがはさみこまれている。また、このチ
ューブ２６ａは、可動ピン２６ｂの脱落防止のため、そ
の一部が絞りこまれている。

【００４０】この複数本のプローブ２６を、上下のチュ
ーブ保持用基板３０と可動ピン保持用基板２８を貫く絶
縁性チューブ２９を差し込んだスルーホールに、接した
状態ですり動けるように挿入する。このスルーホール
は、半導体素子２の各電極２５の上に来るような位置に
調節されるものである。なお、可動ピン保持用基板２８
のスルーホールはすべりをよくするため、ポリパラキシ
レン２７を被覆することが好ましい。

【００４１】さらに、詳細に、プローブ２６の構成を説
明すれば、チューブ２６ａは、絶縁性チューブ２９に接
した状態ですり動けるように挿入されていて、一方の電
極２５に対しては可動ピン２６ｂにより、他方の配線基
板３１の表面に形成された電極３２に対しては可動する
チューブ２６ａにより、対向する電極間の導通を確保す
る電極の接続装置を構成するものである。また、２個の
チューブ保持用基板３０は中間板３３をはさみこんで対
向した位置に固定されている。そして、電極３２から
は、配線基板３１内の配線を通して検査回路（図では示
していない。）に検査信号を伝送し得る。

【００４２】なお、上記のプローブ２６は、銅、タング
ステン、ステンレス、銅−錫合金、ベリリウム−銅合金
などの導電材料を用いることができる。また、その表面
にニッケル下地で金あるいはロジュウムなどをめっき
し、上記可動ピン保持用基板２８およびチューブ保持用
基板３０は、快削性セラミックス、アクリル、ポリイミ
ド、エンジニアリングプラスチック、またはエッチング
によりスルーホールを形成した感光性ガラスなどの絶縁
材料を用いることができる。さらに、上記の絶縁性チュ
ーブ２９は、チューブの肉厚が０．０１ｍｍから０．０
３ｍｍ程度のポリイミドあるいはポリテトラフルオロエ
チレンなどの絶縁材料を用いることができる。

【００４３】さて、次に、図２を用いて、電極の一端の
配線に同軸ケーブルを用いた例を説明する。図２は、本
発明の一実施例に係る電極の接続装置であって、電極の
一端の配線に同軸ケーブルを用いるものの断面図であ
る。

【００４４】この実施例は、プローブ２６の構成は、図
１の場合と同様である。異なっているのは、一方の電極
の構造であり、同軸ケーブル３４の芯線３５の先端に導
電性チューブ３６により、導通を確保するようになって
いる。この電極３７から同軸ケーブルの芯線３５を配線
基板３９の電極４０にはんだ４１により接続して、該配
線基板３９を通して検査回路（図示せず）に検査信号を
伝送せしめ得るように構成する。

【００４５】上記の同軸ケーブル３４の芯線３５は、タ
ングステン、ベリリウム−銅合金、ステンレス、銅など
の導電材料を用いることができる。上記同軸ケーブルの
芯線３５の先端に接続した導電性チューブ３６および電
極３７を固定する電極固定用基板４２は、快削性セラミ
ックス、アクリル、ポリイミド、エンジニアリングプラ
スチック、またはエッチングによりスルーホールを形成
した感光性ガラスなどの絶縁材料を用いることができ
る。

【００４６】次に、図３を用いて、本発明の他の実施例
に係る構成で、可動ピン保持用基板を必要としないもの
を説明する。図３は、本発明の一実施例に係る電極の接
続装置であって、可動ピン保持用基板を必要としないも
のの断面図である。

【００４７】接触対象物の配線基板４３の表面に多数の
電極４４が形成されている。その電極４４に対向せしめ
て複数本のプローブ４５が配列されている。プローブ４
５は、チューブ４５ａの一端に可動ピン４５ｂを有し、
そのチューブ４５ａ内にばね４５ｃを有して、可動ピン
の上端は電極に接し、下端はばねに接している。そのば
ね４５ｃは、チューブ４５ａにプローブ内の最下端で接
っしていて、チューブ４５ａの上端は絞られている。こ
のプローブ４５をスルーホール４６ａに挿入するもので
あり、そのチューブ４５ａはチューブ保持用基板４６と
接した状態ですり動けるようになっている。

【００４８】そして、上方の配線基板４３の電極４４に
対しては可動ピン４５ｂが接して、下方の他方の配線基
板４８の表面に形成された電極４９に対しては可動する
チューブ４５ａが接して、対向する電極間の導通を確保
する方式の電極の接続装置を構成するものである。

【００４９】なお、チューブ保持用基板４６の全表面に
は、すべりをよくするためポリパラキシレン４７を被覆
するのが好ましい。上記のチューブ保持用基板４６は、
快削性セラミックス、アクリル、ポリイミド、エンジニ
アリングプラスチック、またはエッチングによりスルー
ホールを形成した感光性ガラスなどの絶縁材料を用いる
ことができる。また、チューブ保持用基板４６の全表面
にポリパラキシレン４７を被覆した場合には、ポリパラ
キシレン４７が絶縁材料なので、真鍮、銅、アルミニウ
ムなどの導電材料で構成することも可能になる。

【００５０】ここで、図３に係る実施例の構成を、図１
と比較して説明する。すなわち、図１の構成では、可動
ピン保持用基板２８を有しているため、下方の電極２５
に接していない場合でもプローブ２６が脱落することは
ない。これに比して、図３の構成では、下方の電極２５
に接していない場合はプローブ２６が脱落する。そのた
め、図３の構成は、常に上下の電極に接している必要が
あり、可般性はやや悪くなるという欠点があるが、構造
が簡単になるという利点がある。

【００５１】〔II〕次に、図４ないし図１３を用いて、
本発明に係る実施例の電極の接続装置のプローブの構成
について詳細に説明する。最初に、図４を用いて、本発
明に係る実施例の電極の接続装置のプローブの構成であ
って、チューブのなかほどがくびれ、可動ピンの一部が
他の部分より太くなったものについて説明する。図４
は、本発明に係る実施例の電極の接続装置のプローブの
構成であって、チューブのなかほどがくびれ、可動ピン
の一部が他の部分より太くなったものの実施例の断面図
である。

【００５２】すなわち、可動ピン５３ｃに形成した細い
径の部分５３ｄに対応した位置のチューブ５３ａの一部
を絞って、可動ピン５３ｃがすり動けるように一体のプ
ローブを形成したものである。そして、可動ピン保持用
基板５２のスルーホール５２ａよりも太い径の部分５３
ｅを可動ピン５３ｃに形成して可動ピン保持用基板５２
に押し当てることによりプローブの脱落を防ぐ構造の電
極の接続装置の一例を示したものである。

【００５３】図４（Ａ）は、プローブが電極に接してい
ない状態である。絶縁性チューブ５０は、チューブ保持
用基板５１のスルーホール５１ａに挿入される。そし
て、チューブ５３ａは、絶縁性チューブ５０に接した状
態ですり動けるようにして挿入される。さらに、そのチ
ューブ５３ａのなかに、ばね５３ｂと可動ピン５３ｃを
有し、可動ピン５３ｃは、可動ピン保持用基板５２に接
して止められ、チューブ５３ａは、くびれた部分が可動
ピン５３ｃに引っ張られることによって下に力が働き、
また、ばね５３ｂの弾性力により上に力が働き、均衡が
保たれる。

【００５４】図４（Ｂ）は、プローブのチューブが、電
極に接している状態である。電極５４をチューブ５３ａ
におしあてることにより、チューブ５３ａが下方に移動
し、ばね５３ｂは、より縮まることになる。かつ、可動
ピン５３ｃは、可動ピン保持用基板５２に接して止めら
れる。

【００５５】図４（Ｃ）は、プローブのチューブと可動
ピンが、電極に接している状態である。電極５５を可動
ピン５３ｃの先端部におしあてることにより、可動ピン
５３ｃが上方に移動し、ばね５３ｂを押し上げ、さらに
弾性圧力が高まる。

【００５６】本発明においては、かかる機構で電極間の
導通を確保し、プローブが電極間の緩衝的作用を果たす
ものである。本発明は、このようにして、可動するチュ
ーブを用いて、従来の２個の可動ピンを用いたプローブ
の電極の接続装置に比べて、よりプローブの長さを短く
し、より簡易な構造の電極の接続装置を提供するもので
ある。

【００５７】次に、図５および図６を用いて、本発明に
係る実施例の電極の接続装置のプローブの構成であっ
て、プローブの脱落防止方法の異なる他の構造の実施例
について説明する。図５は、本発明に係る実施例の電極
の接続装置のプローブの構成であって、図４の電極の接
続装置で先端が細くなったものの断面図である。

【００５８】すなわち、プローブ５６の可動ピン５６ａ
の先端部分の径を細くして、可動ピン保持用基板５７に
押し当てることによりプローブの脱落を防ぐ構造の電極
の接続装置であり、その作用としては、図４に係る実施
例と異なるところがない。

【００５９】図６は、本発明に係る実施例の電極の接続
装置のプローブの構成であって、チューブの一端を絞っ
たものの断面図である。

【００６０】すなわち、プローブ５８のチューブ５８ａ
の一端を絞って、可動ピン５８ｂと接した状態ですり動
けるような一体のプローブを形成したものである。そし
て、可動ピン５８ｂの先端部分の径を細くして、可動ピ
ン保持用基板５９のスルーホール５９ａの径よりも可動
ピン５８ｂの太い径の部分を、可動ピン保持用基板５９
に押し当て、可動ピン５８ｂとチューブ５８ａとはその
絞った一端を作用させることによりプローブの脱落を防
ぐ構造の電極の接続装置である。

【００６１】次に、図７および図８を用いて、電極の接
続装置用プローブの他の構成例であり、チューブをチュ
ーブ保持用基板の厚さよりも若干短く形成して使用する
例について説明する。図７は、本発明に係る実施例の電
極の接続装置のプローブの構成であって、チューブの一
端を絞り、チューブをチューブ保持用基板の厚さよりも
若干短く形成して使用したものの断面図である。

【００６２】この場合の作用は、図６と本質的に変わる
ことはない。ただし、チューブ６０ａの一端を絞ったと
ころが、可動ピン保持用基板６１に接して、脱落を防止
しているところが異なっている。

【００６３】図８は、本発明に係る実施例の電極の接続
装置のプローブの構成であって、チューブのなかほどが
くびれ、チューブをチューブ保持用基板の厚さよりも若
干短く形成して使用したものの断面図である。

【００６４】すなわち、可動ピン６２ｂに形成した細い
径の部分６２ｃに対応した位置のチューブ６２ａの一部
を絞って、可動ピン６２ｂが可動ピン保持用基板６３と
接した状態ですり動けるような一体のプローブを形成す
る。そして、可動ピン保持用基板６３のスルーホールよ
りも太い径のチューブ６２ａの端部を可動ピン保持用基
板６３に押し当てることによりプローブ６２の脱落を防
ぎ、かつ、チューブ６２ａをチューブ保持用基板５１の
厚さよりも若干短く形成して使用する電極の接続装置で
ある。このばあいも、図４および図５の作用と異なるこ
とはない。ただし、チューブ６２ａの一端と可動ピン保
持用基板６３が接して、脱落を防止しているところが異
なっている。

【００６５】〔III〕さて、次に、図９および図１０を
用いて、本発明に係る他の実施例の電極の接続装置のプ
ローブの構成を説明する。図９は、本発明に係る実施例
の電極の接続装置のプローブの構成であって、チューブ
のなかほどがくびれ、チューブと可動ピン保持用基板の
間にばねをはさみこんだものの断面図である。

【００６６】プローブ６４のチューブ６４ａと可動ピン
保持用基板６５の間に、その可動ピン保持用基板６５の
スルーホール６５ａよりも若干大きく、チューブ６４ａ
と同程度の径のばね６６をはさみ込むことにより、電極
の接続装置を形成する。このように、ばね６６をはさみ
こむことによって、より弾性力を大きくでき、しかも、
弾性力の細かい調整も可能となる。

【００６７】図１０は、本発明に係る実施例の電極の接
続装置のプローブの構成であって、チューブの一端を絞
り、チューブと可動ピン保持用基板の間にばねをはさみ
こんだものの断面図である。

【００６８】プローブ６７のチューブ６７ａと可動ピン
保持用基板６８の間に、その可動ピン保持用基板６８の
スルーホール６８ａよりも若干大きく、チューブ６７ａ
と同程度の径のばね６９をはさみ込むことにより、電極
の接続装置を形成する。

【００６９】〔IV〕次に、図１１を用いて、プローブを
用いた電極の接続装置の構成部品に被覆することについ
て説明する。図１１は、本発明に係る実施例の電極の接
続装置のプローブの構成であって、チューブ保持用基板
あるいは可動ピン保持用基板の一方もしくは両方にポリ
パラキシレンを被覆した場合の断面図である。

【００７０】プローブとチューブ保持用基板７０および
可動ピン保持用基板７１間の絶縁性あるいは低摩擦力
（すべりがよいこと）を確保するためには、図４ないし
図１０に示したような絶縁性チューブを用いる方法の他
に、図１１に示したようなチューブ保持用基板７０ある
いは可動ピン保持用基板７１の一方もしくは両方をポリ
パラキシレン７２および７３で覆う方法がある。図１１
（Ａ）はチューブ保持用基板７０および可動ピン保持用
基板７１の両方をポリパラキシレン７２および７３で覆
った例で、図１１（Ｂ）および図１１（Ｃ）は一方の保
持用基板をポリパラキシレン７２あるいは７３で覆った
例である。この場合、ポリパラキシレン７２で覆ったチ
ューブ保持用基板７０あるいはポリパラキシレン７３で
覆った可動ピン保持用基板７１の基板材料は、ポリパラ
キシレン７３自体が絶縁性を有するため、絶縁性材料で
も導電性材料であっても使用可能である。

【００７１】以上述べた被覆は、ポリパラキシレン７３
のかわりに同様の性質を有するポリテトラフルオロエチ
レンを用いても実現できる。なお、チューブ保持用基板
７０あるいは可動ピン保持用基板７１のすべりのよさに
問題がなければ、絶縁材料にスルーホールを構成する表
面の材料をそのまま使用しても良いのはもとよりであ
る。

【００７２】〔V〕次に、図１２を用いて、プローブを
用いた電極の接続装置の構成部品であるチューブ保持用
基板について説明する。図１２は、本発明に係る実施例
の電極の接続装置のプローブの構成であって、チューブ
保持用基板にスルーホールを有する上下の板とその間に
中間板をはさみこんだものの断面図である。

【００７３】チューブ保持用基板７４は、図１２（Ａ）
のようにプローブ全体を挿入可能な深さのスルーホール
を形成しても、図１２（Ｂ）のように対向するチューブ
保持用基板７５に中間板７６をはさみこんでプローブの
一部を保持する構造であっても良い。すなわち、このよ
うにすれば、中間板７６にはさむ物質により電子回路の
コンデンサーの如く誘電率を調整できる利点がある。

【００７４】〔VI〕次に、図１３を用いて、プローブを
用いた電極の接続装置の構成部品であるチューブ一端に
ついての止め方について説明する。図１３は、本発明に
係る実施例の電極の接続装置のプローブの構成であっ
て、チューブ一端についての止め方の説明図である。

【００７５】チューブ７７の一方の先端は、必要に応じ
て図１３に示したごとく、適当なプローブ先端形状に成
形した先端部７８をチューブ７７にカシメあるいはレー
ザースポット溶接などにより接続されたプローブを用い
ても良い。

【００７６】〔VII〕さて、次に、図１４を用いて、本
発明の一実施例である電極の接続装置を用いた検査装置
の要部について説明図する。図１４は、本発明の電極の
接続装置を用いた一実施例である検査装置の要部を示す
説明図である。

【００７７】本実施例においては、検査装置が半導体装
置の製造におけるウェハプローバとして構成されてい
る。すなわち、ほぼ水平に設けられた試料台７９の上に
は、被検査物である半導体ウェハ１が着脱自在に載置さ
れている。この半導体ウェハ１の表面には、外部接続電
極としての複数の電極２５が形成されている。試料台７
９は、垂直な昇降軸８０を介して、たとえばステッピン
グモータなどからなる昇降駆動部８１に支持され、さら
にこの昇降駆動部８１は、筐体８２に支持されるＸ−Ｙ
ステージ８３の上に固定されている。

【００７８】そして、Ｘ−Ｙステージ８３の水平面内に
おける移動動作と、昇降駆動部８１による上下動などを
組み合わせることにより、試料台７９の水平および垂直
方向における位置決め動作が行われるものである。ま
た、試料台７９には、図示しない回動機構が設けられて
おり、水平面内における試料台７９の回動変位が可能に
されている。

【００７９】試料台７９の上方には、当該試料台７９に
平行に対向する姿勢で配線基板３１および配線基板８４
が設けられ、この配線基板３１の試料台７９に対する対
向面には、電極の接続装置のプローブ２６を固定するた
めのチューブ保持用基板３０および可動ピン保持用基板
２８が水平に固定されている。これらのチューブ保持用
基板３０および可動ピン保持用基板２８には、半導体ウ
ェハ１に形成された複数の電極２５の各々に一致するよ
うに所定のピッチで配列されたプローブ２６がそのチュ
ーブ保持用基板３０および可動ピン保持用基板２８に設
けられたスルーホールに垂直に固定されており、各々の
プローブ２６は、配線基板３１に形成された電極３２か
ら該配線基板３１内の配線を介して、配線基板８４のス
プリングプローブ８５を通して該配線基板８４に設けら
れた同軸コネクタ８６に接続されるケーブル８７を介し
てテスタ８８に接続されている。

【００８０】前述の昇降駆動部８１の動作を制御する昇
降駆動制御部８９は、制御バス９０を介してマイクロプ
ロセッサ９１に接続されており、昇降駆動部８１による
試料台７９の上下方向の微動動作をテスタ８８と連動し
て行わせることを可能にしている。

【００８１】以下、本実施例に係る検査装置の操作につ
いて説明する。試料台７９の上に、半導体ウェハ１を固
定し、Ｘ−Ｙステージ８３および回動機構を用いて、該
半導体ウェハ１に形成された電極２５を、チューブ保持
用基板３０および可動ピン保持用基板２８に保持された
プローブ２６の直下に位置決め調整する。その後、昇降
駆動制御部８９を介して昇降駆動部８１を作動させ、試
料台７９を所定の高さまで上昇させることによって、複
数のプローブ２６の各々の先端を目的の半導体素子にお
ける複数の電極２５の各々に所定圧で接触させる。この
状態で、ケーブル８７、配線基板８４、スプリングプロ
ーブ８５、配線基板３１、およびプローブ２６を介し
て、半導体ウェハ１に形成された半導体素子とテスタ８
８との間で動作電力や動作試験信号などの授受を行い、
当該半導体素子の動作特性の可否などを判別する。上記
の一連の操作が半導体ウェハ１に形成された複数の半導
体素子の各々について実施され、動作特性の可否などが
判別される。

【００８２】

【発明の効果】本発明によるばねの弾性力によって可動
ピンおよび可動チューブを対向した電極間に接触させる
電極の接続装置は、従来の両端に可動ピンを形成したプ
ローブと比較して、片側の可動ピンのみで従来と同様な
働きをするプローブができるため、全長が短いプローブ
が実現でき、電気信号のみだれが少なく、クロストーク
が少ない電気特性の良好な検査装置が実現できる。ま
た、プローブを構成する部品が少なく、構造が簡単で、
組立が容易で、安価な電極の接続装置を提供することが
でき、設計、製造が短期間にできる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る電極の接続装置であっ
て、電極の一端の配線に配線板を用いたものの断面図で
ある。

【図２】本発明の一実施例に係る電極の接続装置であっ
て、電極の一端の配線に同軸ケーブルを用いるものの断
面図である。

【図３】本発明の一実施例に係る電極の接続装置であっ
て、可動ピン保持用基板を必要としないものの断面図で
ある。

【図４】本発明に係る実施例の電極の接続装置のプロー
ブの構成であって、チューブのなかほどがくびれ、可動
ピンの一部が他の部分より太くなったものの実施例の断
面図である。

【図５】本発明に係る実施例の電極の接続装置のプロー
ブの構成であって、図４の電極の接続装置で先端が細く
なったものの断面図である。

【図６】本発明に係る実施例の電極の接続装置のプロー
ブの構成であって、チューブの一端を絞ったものの断面
図である。

【図７】本発明に係る実施例の電極の接続装置のプロー
ブの構成であって、チューブの一端を絞り、チューブを
チューブ保持用基板の厚さよりも若干短く形成して使用
したものの断面図である。

【図８】本発明に係る実施例の電極の接続装置のプロー
ブの構成であって、チューブのなかほどがくびれ、チュ
ーブをチューブ保持用基板の厚さよりも若干短く形成し
て使用したものの断面図である。

【図９】本発明に係る実施例の電極の接続装置のプロー
ブの構成であって、チューブのなかほどがくびれ、チュ
ーブと可動ピン保持用基板の間にばねをはさみこんだも
のの断面図である。

【図１０】本発明に係る実施例の電極の接続装置のプロ
ーブの構成であって、チューブの一端を絞り、チューブ
と可動ピン保持用基板の間にばねをはさみこんだものの
断面図である。

【図１１】本発明に係る実施例の電極の接続装置のプロ
ーブの構成であって、チューブ保持用基板あるいは可動
ピン保持用基板の一方もしくは両方にポリパラキシレン
を被覆した場合の断面図である。

【図１２】本発明に係る実施例の電極の接続装置のプロ
ーブの構成であって、チューブ保持用基板にスルーホー
ルを有する上下の板とその間に中間板をはさみこんだも
のの断面図である。

【図１３】本発明に係る実施例の電極の接続装置のプロ
ーブの構成であって、チューブ一端についての止め方の
説明図である。

【図１４】本発明の電極の接続装置を用いた一実施例で
ある検査装置の要部を示す説明図である。

【図１５】ウエハの斜視図および半導体素子の斜視図で
ある。

【図１６】プローブカードを用いる検査用プローブの断
面側面図である。

【図１７】プローブカードを用いる検査用プローブの平
面図である。

【図１８】ハンダボールを電極上に有する半導体素子を
示す斜視図である。

【図１９】はんだ溶融接続をした半導体素子の実装状態
を示す斜視図である。

【図２０】片側可動プローブを使用した半導体素子検査
装置を示す要部断面図である。

【図２１】両側可動プローブを使用した半導体素子検査
装置を示す要部断面図である。

【図２２】図２１のプローブおよび同軸ケーブルの固定
部分の断面図である。

【符号の説明】

１…ウエハ、２…半導体素子、３…電極、４…プローブ
カード、５…プローブ、６…はんだボール、７…配線基
板、８…電極、９…片側可動プローブ、１０…絶縁性基
板、１１…導電性ソケット、１２…線材、１３…プロー
ブ、１４…電極、１５…シールド用の導電性基板、１６
…絶縁基板、１７…同軸ケーブル、１８…同軸ケーブル
の芯線、１９…芯線保持用の絶縁基板、２０…フランジ
付き電極、２１…導電性基板、２２…シールド、２３…
はんだ、２４…同軸コネクタ、２５…電極、２６…プロ
ーブ、２７…ポリパラキシレン、２８…可動ピン保持用
基板、２９…絶縁性チューブ、３０…チューブ保持用基
板、３１…配線基板、３２…電極、３３…中間板、３４
…同軸ケーブル、３５…同軸ケーブルの芯線、３６…導
電性チューブ、３７…電極、３８…中間板、３９…配線
基板、４０…電極、４１…はんだ、４２…電極固定用基
板、４３…配線基板、４４…電極、４５…プローブ、４
６…チューブ保持用基板、４７…ポリパラキシレン、４
８…配線基板、４９…電極、５０…絶縁性チューブ、５
１…チューブ保持用基板、５２…可動ピン保持用基板、
５３…プローブ、５４…電極、５５…電極、５６…プロ
ーブ、５７…可動ピン保持用基板、５８…プローブ、５
９…可動ピン保持用基板、６０…プローブ、６１…可動
ピン保持用基板、６２…プローブ、６３…可動ピン保持
用基板、６４…プローブ、６５…可動ピン保持用基板、
６６…ばね、６７…プローブ、６８…可動ピン保持用基
板、６９…ばね、７０…チューブ保持用基板、７１…可
動ピン保持用基板、７２…ポリパラキシレン、７３…ポ
リパラキシレン、７４…チューブ保持用基板、７５…チ
ューブ保持用基板、７６…中間板、７７…チューブ、７
８…プローブ先端部、７９…試料台、８０…垂直な昇降
軸、８１…昇降駆動部、８２…筐体、８３…Ｘ−Ｙステ
ージ、８４…配線基板、８５…スプリングプローブ、８
６…同軸コネクタ、８７…ケーブル、８８…テスタ、８
９…昇降駆動制御部、９０…制御バス、９１…マイクロ
プロセッサ。

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対向する電極間にプローブを接触させ、
   そのプローブを通して電気信号を伝送する電極の接続装
   置において、 前記対向する電極間に位置するスルーホールを有する基
   板と、 前記スルーホールに挿入するプローブとを備え、 このプローブは、前記対向する電極の一方の電極に接す
   る可動ピンと、他方の電極に接するチューブと、前記可
   動ピンと前記チューブとの間に前記両者に弾性力を付与
   するばねとからなり、前記チューブを前記スルーホール
   に摺動自在に挿入することを特徴とする電極の接続装
   置。
2. 【請求項２】 対向する電極間にプローブを接触させ、
   そのプローブを通して電気信号を伝送する電極の接続装
   置において、 チューブ保持用基板と可動ピン保持用基板とを有し、 そのチューブ保持用基板と可動ピン保持用基板とは互い
   に圧着され、しかも前記対向する電極間に位置するスル
   ーホールを有し、 そのスルーホールに挿入するプローブとを備え、 このプローブは、前記対向する電極の一方の電極に接す
   る可動ピンと、他方の電極に接するチューブと、前記可
   動ピンと前記チューブとの間に前記両者に弾性力を付与
   するばねとからなるとともに、 前記可動ピンまたは前記チューブを前記可動ピン保持用
   基板に係止させて、プローブの脱落を防止する手段を備
   え、 前記チューブを前記スルーホールに摺動自在に挿入する
   ことを特徴とする電極の接続装置。
3. 【請求項３】 プローブの脱落を防止する手段が、 その一部を絞ったチューブと、 その上方に前記チューブの絞った部分より太い部分と、
   その下方の可動ピン保持用基板に形成されたスルーホー
   ルより太い部分とからなる可動ピンとからなることを特
   徴とする請求項２記載の電極の接続装置。
4. 【請求項４】 プローブの脱落を防止する手段が、 その一端を絞ったチューブと、 その上方に前記チューブの絞った部分より太い部分と、
   その下方の可動ピン保持用基板に形成されたスルーホー
   ルより太い部分とからなる可動ピンとからなり、 その下方の可動ピン保持用基板に形成されたスルーホー
   ルより太い部分により前記可動ピンを可動ピン保持用基
   板に係止させることを特徴とする請求項２記載の電極の
   接続装置。
5. 【請求項５】 プローブの脱落を防止する手段が、 その一端を絞ったチューブと、 その上方に前記チューブの絞った一端より太い部分を有
   する可動ピンとからなり、 可動ピン保持用基板に形成されたスルーホールより太い
   前記チューブの絞った一端により前記チューブを可動ピ
   ン保持用基板に係止させることを特徴とする請求項２記
   載の電極の接続装置。
6. 【請求項６】 プローブの脱落を防止する手段が、 その一部を絞ったチューブと、 その上方に前記チューブの絞った一部より太い部分を有
   する可動ピンとからなり、 可動ピン保持用基板に形成されたスルーホールより太い
   前記チューブの一端により前記チューブを可動ピン保持
   用基板に係止させることを特徴とする請求項２記載の電
   極の接続装置。
7. 【請求項７】 チューブの一端と可動ピン保持用基板と
   の間にばねを設けることを特徴とする請求項２ないし６
   記載の電極の接続装置。
8. 【請求項８】 対向する電極間に位置するスルーホール
   にすべりをよくする絶縁材料を被覆することを特徴とす
   る請求項１記載の電極の接続装置。
9. 【請求項９】 対向する電極間に位置するスルーホール
   にポリパラキシレンまたはポリテトラフルオロエチレン
   を被覆することを特徴とする請求項１記載の電極の接続
   装置。
10. 【請求項１０】 チューブ保持用基板または可動ピン保
    持用基板のいずれか一方または両方のスルーホールにす
    べりをよくする絶縁材料を被覆することを特徴とする請
    求項２ないし７記載の電極の接続装置。
11. 【請求項１１】 チューブ保持用基板または可動ピン保
    持用基板のいずれか一方または両方のスルーホールにポ
    リパラキシレンもしくはポリテトラフルオロエチレンを
    被覆することを特徴とする請求項２ないし７記載の電極
    の接続装置。
12. 【請求項１２】 チューブ保持用基板が、上下２枚のス
    ルーホールを有する板とその間に設ける中間板とで構成
    されることを特徴とする請求項１ないし１１記載の電極
    の接続装置。