JPH0782026B2 - コンタクトプローブ - Google Patents

コンタクトプローブ

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JPH0782026B2
JPH0782026B2 JP4353702A JP35370292A JPH0782026B2 JP H0782026 B2 JPH0782026 B2 JP H0782026B2 JP 4353702 A JP4353702 A JP 4353702A JP 35370292 A JP35370292 A JP 35370292A JP H0782026 B2 JPH0782026 B2 JP H0782026B2
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heat sink
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heat
tube
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仁志 甲斐
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NEC Corp
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の電気的特性
を測定する際に、半導体装置に電気的な接続を行うため
に用いられるコンタクトプローブに関し、特に大電流が
流れるコンタクトプローブの過熱を防止した構造に関す
る。
【0002】
【従来の技術】半導体装置の製造工程の1つに、製造さ
れたウェハや半導体チップに通電を行ってその電気的特
性を測定する工程がある。この測定に際しては、ウェハ
等に形成された電極パッドにコンタクトプローブを当接
させて電気的な接続を行い、このコンタクトプローブを
通して測定装置からウェハ等に通電を行うことで、ウェ
ハ等を実際に動作させ、その電気的特性を測定すること
が可能となる。このようなコンタクトプローブとして、
従来では図5に示すプローブカードが提案されている
(特開平2−192749号公報)。このプローブカー
ドは、ウェハチップWの電極に接触されるように配置さ
れた複数本のプローブ30を有しており、各プローブ3
0は図外の測定装置に電気接続される。また、プローブ
カード31はカードホルダ32に支持されており、測定
されるウェハチップW上に位置される。ウェハチップW
は、例えば電気特性の温度変化等を測定する場合にはヒ
ータ33上に載置され、測定時には加熱される。そし
て、カードホルダ32と共にプローブカード31を下降
させて各プローブ30をウェハチップWの電極に接触さ
せ、加熱状態にあるウェハチップWにプローブ30を通
して通電し、その電気的な特性を測定する。
【0003】ところで、この種のプローブでは、ウェハ
チップWを加熱した状態で測定を行うように高温の環境
下での測定を行う場合には、ヒータ33からの輻射熱に
よってプローブ30自体が加熱されてしまう。このた
め、エポキシ樹脂等で形成されているプローブカード3
1は100℃を越えると軟化して変形し、或いはプロー
ブ30を固定支持させているロウ材が溶融される等して
プローブ30の支持位置が変動され、ウェハチップWの
電極との接触が損なわれて測定不能が生じるおそれがあ
る。そこで、図5に示した従来のプローブカードでは、
その下面や周囲に冷却用のパイプ34を延設し、このパ
イプ34内に冷却媒体を通流することでプローブカード
31の温度上昇を防止し、前記した不具合を未然に防ぐ
対策がとられている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このような従来のプロ
ーブカードは、冷却用パイプ34によってプローブカー
ド31を冷却しているが、冷却用パイプ34をプローブ
30に接触させることは現実には難しいため、プローブ
の冷却効果に十分なものが得られない。特に、プローブ
30は極めて細い金属線材で形成されているため、その
表面積が小さく、プローブ表面からの放熱も殆ど期待す
ることができない。このため、例えばバイポーラ型IC
のように電源電流が大きいICを測定する場合には、プ
ローブ30自身の持つ抵抗により発生するジュール熱が
大きなものとなり、プローブ30が過熱状態となり、こ
のプローブ30を通して熱がプローブカード31にまで
伝達され、結果としてプローブカード31の冷却効率が
低下され、所期の冷却目的が達せられなくなるという問
題が生じる。本発明の目的は、プローブを有効に冷却し
てその過熱を防止し、過熱による測定不能等の不具合を
未然に防止したコンタクトプローブを提供することにあ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明のコンタクトプロ
ーブは、導電材料により厚板状に形成されたヒートシン
クと、このヒートシンクを挟むように両側に配置された
絶縁板とで構成される支持体と、この支持体に挿通状態
に支持された複数本のプローブとで構成される。そし
て、プローブはヒートシンクに開設された挿通孔内に挿
通され、かつその両端部において絶縁板間に挟持され、
ヒートシンクの挿通孔の内径をプローブの外径よりも大
きくしてプローブとヒートシンクとが短絡しないように
構成し、一方で挿通孔の一部の内径をプローブの外径と
等しくしてプローブとヒートシンクとを電気的に短絡さ
せることを特徴とする。 ここで、プローブは筒状に形成
したチューブと、このチューブに対して出し入れ可能に
支持したプランジャと、チューブ内に内装してプランジ
ャを突出方向に付勢するスプリングとで構成され、プラ
ンジャは絶縁板に開設された貫通孔を通して先端部が突
出される構成とされる。 また、支持体は複数のヒートシ
ンクを絶縁板を介して互いに絶縁状態を保って積層し、
かつその両側に絶縁板を配置し、プローブの一部は1つ
のヒートシンクと電気的に短絡され、プローブの他の一
部は他のヒートシンクと電気的に短絡される構成とされ
る。
【0006】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。図1は本発明の第1実施例のコンタクトプローブを
プローブカードに装着し、ウェハ等の電気特定を測定す
る状態を示す断面図であり、図2はコンタクトプローブ
の一部を破断した部分分解斜視図である。コンタクトプ
ローブ1は複数本のプローブ2を所要の平面配列となる
ように支持体6により支持している。各プローブ2は、
太径の円筒状をした導電性のチューブ3の両端部に、こ
れよりも細径の導電性のプランジャ4A,4Bをそれぞ
れ挿入させ、チューブ3内に内装したスプリング5によ
り各プランジャ4A,4Bを外方向に弾性保持してい
る。なお、チューブ3とプランジャ4A,4Bとの間に
は例えば抜止め用の構造が採用されており、この実施例
ではチューブ3の両端開口部を内側向けて細径とし、一
方プランジャ4A,4Bの基部は大径とし、これらの係
合により抜止めを図っている。但し、このような構成を
採用する場合には、例えばチューブ3を半径方向に分割
した構成とする。また、前記チューブ3とプランジャ4
a,4bとは相互に電気導通されている。
【0007】一方、支持体6は、熱伝導性の高い金属材
料で構成された厚板状のヒートシンク7と、このヒート
シンク7の上下面にそれぞれ配設されて図外のボルト手
段等によりヒートシンク7に固定された絶縁板8A,8
Bとで構成される。前記ヒートシンク7は前記プローブ
2のチューブ3の長さに等しい厚さを有しており、かつ
このチューブ3が挿通される挿通孔7aを有している。
この挿通穴7aの内径はチューブ3の外径よりも多少大
き目に形成されるが、一部の挿通孔7bはチューブ3の
外径と同じ内径に形成される。また、前記絶縁板8A,
8Bは前記プローブ2のプランジャ4A,4Bの長さよ
りも薄くされ、かつ前記プランジャ4A,4Bが貫通さ
れる貫通孔8aを有している。この貫通孔8aの内径は
プランジャ4A,4Bの外径よりも若干大き目に形成さ
れる。
【0008】そして、前記ヒートシンク7の挿通孔7a
にプローブ2のチューブ3を挿通させた上で、その上下
両面から突出されるプランジャ4A,4Bに絶縁板8
A,8Bの各貫通孔8aを挿通させ、しかる上で各絶縁
板8A,8Bをヒートシンク7に固定させる。これによ
り、プローブ2は絶縁板8A,8Bの貫通孔8aの内縁
部がチューブ3の両端部にそれぞれ衝接され、これら絶
縁板8A,8Bによってチューブ3が挟持される。この
とき、貫通孔8aと挿通孔7aを同心配置することで、
チューブ3の外周面と挿通孔7aの内面との間には間隙
が画成され、チューブ3とヒートシンク7との間の絶縁
性が保持される。なお、ヒートシンク7は通常では電気
的に接地されるが、プローブ2のうち接地端子として用
いられるものはヒートシンク7の挿通孔7bの内径をチ
ューブ3の外径と等しくし、チューブ3とヒートシンク
7とを電気的に接触させている。
【0009】このような構成のコンタクトプローブは、
図1のように、例えばプローブカード10にネジ11に
より固定され、かつこのプローブカード10はカードホ
ルダ12に支持される。前記プローブカード10には各
プローブ2に対応した配線パターン(図示せず)が形成
されており、前記プローブ2の上側のプランジャ4Aは
スプリング力によってこの配線パターンに接触し、プロ
ーブカード10との電気的接続が行われる。したがっ
て、各プローブ2はプローブカード10及びカードホル
ダ12を介して図外の測定装置に電気接続されることに
なる。一方、前記プローブカード10に固定されたコン
タクトプローブ1の下側には測定されるウェハWが配置
されており、ウェハWを上昇することで各プローブ2の
下側のプランジャ4Bはスプリング力によってウェハW
の電極に接触される。これにより、ウェハを測定装置に
電気接続し、所要の電気特性の測定が可能とされる。
【0010】したがって、このコンタクトプローブで
は、例えばウェハWをヒータ等により加熱しながら測定
を行う場合に、ヒータからの輻射熱がコンタクトプロー
ブ1に伝えられ、或いはウェハWから下側のプランジャ
4Bを通して熱が伝えられると、この熱は各プローブ2
のチューブ3からヒートシンク7に伝達され、このヒー
トシンク7の表面から放熱される。このとき、チューブ
3と挿通孔7aとの間に隙間が存在するプローブでは輻
射により熱が伝達され、チューブ3が挿通孔7bに接触
しているプローブでは直接熱が伝達される。これによ
り、各プローブが細く、その表面積が小さい場合でも、
各プローブの熱は表面積の大きなヒートシンクを通して
放熱されるので、各プローブの温度上昇を抑制し、有効
な冷却が可能となり、ウェハと測定装置との間の電気的
接続を安定なものにできる。また、この構成では、プロ
ーブ2とプローブカード10との接続は上側のプランジ
ャ4Aによる接触であり、両者間にロウ材等の接続材料
を用いていないので、プローブ2の温度が多少上昇した
場合でも、プローブ2とプローブカード10との間の電
気接続が損なわれることはない。
【0011】図3は本考案の第2実施例を示しており、
特にコンタクトプローブのみを示す断面図である。な
お、図1及び図2に示した第1実施例と等価な部分には
同一符号を付してある。この実施例ではヒートシンクを
薄い2枚の板材7A,7Bで形成し、両シートシンク7
A,7Bの間に絶縁板8Cを介挿して両ヒートシンク7
A,7Bを相互に絶縁している。そして、これらヒート
シンク7A,7Bと絶縁板とに挿通孔7a,7b,8b
を開設し、この挿通孔を通してプローブ2のチューブ3
を挿通させる点は第1実施例と同じである。また、各ヒ
ートシンク7A,7Bの上下面に絶縁板8A,8Bを配
設し、これらにプランジャ4A,4Bを貫通させる貫通
孔8aを開設し、かつこれら絶縁板8A,8Bでプロー
ブ2のチューブ3を挟持させてプローブの支持を行って
いる点も第1実施例と同じである。
【0012】但し、この実施例では2枚のヒートシンク
7A,7Bが絶縁板8Cによって互いに絶縁されている
ため、例えば一方のヒートシンク7Aを接地電位とし、
他方のヒートシンク7Bを電源電位とし、これらの電位
に接続されるプローブの各チューブをそれぞれ対応する
ヒートシンクの挿通孔7bにのみ密接状態に挿通させる
ように構成することができる。したがって、このコンタ
クトプローブによっても、プローブ2に伝達されてきた
熱は挿通孔7a,7bにおける輻射或いは直接接触によ
りヒートシンク7A.7Bに伝達され、ヒートシンクの
大きな面積の表面から放熱され、プローブを有効に冷却
することが可能となる。特に、相互に絶縁された複数の
ヒートシンク7A,7Bを設けることで、ヒートシンク
の挿通孔に密接させて熱を直接伝達させることが可能な
プローブの本数を増やし、プローブからヒートシンクへ
の熱の伝達効率を高め、放熱効果を更に高めることが可
能となる。なお、ヒートシンクは必要に応じて3枚以上
積層することも可能である。
【0013】また、本発明のコンタクトプローブは、前
記したようなプローブカードに適用するのみではなく、
図4に示すように、ICの電気的特性を測定する際に使
用するICソケットにも適用することができる。この例
ではコンタクトプローブ1はテストボード20上にネジ
21により固定されており、各プローブ2の下側のプラ
ンジャ4Bはテストボード20に設けた回路パターンに
導通される。また、コンタクトプローブ1の上側の絶縁
板8Aには、測定されるIC24を保持するガイドブロ
ック22を一体に形成している。また、上側の絶縁膜8
Aの両側部には上下方向に回動可能に一対の固定爪23
をヒンジ結合しており、前記被測定IC24の上側に覆
い被せることができるように構成する。そして、IC2
4の外部接続端子25を下側に向けた状態で被測定IC
24を前記ガイドブロック22間に配設し、その上側か
ら押え蓋26を載せ、固定爪23を上方向に回動させて
その先端部の突部を押え蓋26の凹部に係合させること
で、押え蓋26を介して被測定IC24を下方に押圧
し、外部接続端子25をコンタクトプローブ1の上側の
プランジャ4Aに圧接させ、電気接続が行われる。
【0014】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、ヒートシ
ンクを有する支持体にプローブを挿通させて支持してい
るので、プローブの熱をヒートシンクに輻射或いは直接
伝達させ、ヒートシンクの大きな面積の表面から放熱さ
せることができるので、プローブの冷却効果を高めてプ
ローブの過熱を防止し、被測定ウェハやIC等に対する
接触不良を未然に防止し、信頼性の高い電気的特性の測
定を可能にする効果がある。また、複数のヒートシンク
を絶縁板を介して積層することで、ヒートシンクに短絡
させて熱を直接ヒートシンクに伝達させるプローブの本
数を増やし、放熱効果を更に高めることができる。
に、本発明はヒートシンクの挿通孔の一部の径寸法をプ
ローブ径と等しくすることで、一部のプローブのみをヒ
ートシンクに直接接触させ、そのプローブとヒートシン
クとを直接的に電気接続して両者を等しい電位に保持す
ることも可能となる。 また、複数のヒートシンクをそれ
ぞれ異なるプローブに電気接続することで、各ヒートシ
ンクとプローブを異なる電位に保持することが可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のコンタクトプローブをプローブカード
に適用した第1実施例の断面図である。
【図2】本発明のコンタクトプローブの一部を破断した
要部の部分分解斜視図である。
【図3】本発明の第2実施例の断面図である。
【図4】本発明のコンタクトプローブをIC電気特性測
定用のICソケットに適用した例の断面図である。
【図5】従来のプローブカードの一例を示す断面図であ
る。
【符号の説明】
1 コンタクトプローブ 2 プローブ 3 チューブ 4A,4B プランジャ 6 支持体 7,7A,7B ヒートシンク 8A,8B,8C 絶縁板 10 プローブカード

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 導電材料により厚板状に形成されたヒー
    トシンクと、このヒートシンクを挟むように両側に配置
    された絶縁板とで構成される支持体と、この支持体に挿
    通状態に支持された複数本のプローブとで構成され、前
    記プローブは前記ヒートシンクに開設された挿通孔内に
    挿通され、かつその両端部において前記絶縁板間に挟持
    され、前記ヒートシンクの挿通孔の内径を前記プローブ
    の外径よりも大きくしてプローブとヒートシンクとが短
    絡しないように構成し、一方で前記挿通孔の一部の内径
    をプローブの外径と等しくしてプローブとヒートシンク
    とを電気的に短絡させることを特徴とするコンタクトプ
    ローブ。
  2. 【請求項2】 プローブは筒状に形成したチューブと、
    このチューブに対して出し入れ可能に支持したプランジ
    ャと、チューブ内に内装して前記プランジャを突出方向
    に付勢するスプリングとで構成され、前記プランジャは
    前記絶縁板に開設された貫通孔を通して先端部が突出さ
    れる請求項1のコンタクトプローブ。
  3. 【請求項3】 支持体は複数のヒートシンクを絶縁板を
    介して互いに絶縁状態を保って積層し、かつその両側に
    前記絶縁板を配置し、前記プローブの一部は1つのヒー
    トシンクと電気的に短絡され、プローブの他の一部は他
    のヒートシンクと電気的に短絡されてなる請求項1又は
    2のコンタクトプローブ。
JP4353702A 1992-12-15 1992-12-15 コンタクトプローブ Expired - Lifetime JPH0782026B2 (ja)

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JP4353702A JPH0782026B2 (ja) 1992-12-15 1992-12-15 コンタクトプローブ

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JP4353702A JPH0782026B2 (ja) 1992-12-15 1992-12-15 コンタクトプローブ

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JPH06180327A JPH06180327A (ja) 1994-06-28
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