JPH10197561A - 検査用ヘッドの基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板の上下面の温度差を可及的に小さく
することにある。 【解決手段】 検査用ヘッドの基板は、板状の主体と、
該主体をその厚さ方向へ貫通する複数の貫通穴と、該貫
通穴に配置された複数の伝熱体とを含む。各伝熱体は、
貫通穴に受け入れられた筒状部と、該筒状部の内側を筒
状部の軸線の周りに間隔をおいて上下方向および半径方
向へ伸び、筒状部の内面に結合された複数のフィンとを
備える。これにより、基板の一方の面の熱を筒状体によ
り他方の面の側へ放散させるとともに、伝熱体を通る空
気流により拡散させ、さらに伝熱体とこれを通る空気流
との接触面積を高めて放熱効率を高める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、集積回路のような
平板状被検査体のための検査用ヘッドに用いる基板に関
する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウエーハ上の集積回路、半導体ウ
エーハからチップに分離された集積回路、および、チッ
プを実装した集積回路は、回路が仕様書通りに動作する
か否かの通電試験（電気的特性試験）をされる。この種
の試験すなわち検査は、一般に、プローブカード、プロ
ーブボード等と称されている試験用ヘッドすなわち検査
用ヘッドを用いて行われる。

【０００３】この種の検査用ヘッドは、一般に、針押え
を配線基板に取付け、複数のプローブを針押えに片持ち
梁状に支持させ、各プローブを配線基板に印刷配線技術
により形成された配線部に電気的に接続している。検査
時、各プローブは、集積回路の電気的な端子部すなわち
電極パッドに通電可能に当接され、集積回路への通電の
ための高周波信号を受ける。

【０００４】集積回路は、集積回路用検査装置の載置台
に載置され、次いで電極パッドをプローブにわずかに過
剰に押圧されてオーバドライブ状態とされるとともに、
載置台に設けられた温度調整手段により所定の温度、た
とえば−２０℃〜１５０℃の範囲内の所定の温度に維持
され、その状態で検査用ヘッドにより通電される。

【０００５】検査用ヘッドの基板は、プローブを配置し
た側の面（一般に、下面）が被検査体である集積回路の
側となるように、検査装置にセットされる。このため、
基板は、高温度状態の基での検査においては集積回路か
らの熱を下面に受け、低温度状態の基での検査において
は下面の熱を集積回路に吸収される。

【０００６】しかし、一般に、厚さ方向における基板の
熱伝導性が低いから、従来の検査用ヘッドでは、高温状
態または低温状態で集積回路の検査をすると、基板の下
面と上面との間に大きな温度差が生じ、その結果基板が
熱膨張または熱収縮により撓み、基板に上下方向の高低
差が生じる。このような高低差は、プローブの針先の高
低差に大きな影響を与える。プローブの針先の高低差
は、極端な高温状態の基での集積回路の検査の場合に顕
著に現れ、ときには±２００μｍにも達する。

【０００７】プローブの針先に高低差が生じると、極端
な場合、たとえ集積回路をオーバードライブ状態に維持
しても、電極パッドに接触しないプローブが存在し、そ
の結果正確に検査が行われない。また、たとえ全てのプ
ローブの針先が電極パッドに接触したとしても、電極パ
ッドへのプローブの押圧力（すなわち、針圧）が異なる
から、電極パッドとプローブとの電気的接続条件が異な
り、その結果正確な検査が行われない。

【０００８】

【解決しようとする課題】本発明の目的は、基板の上下
面の温度差を可及的に小さくすることにある。

【０００９】

【解決手段、作用、効果】本発明の検査用ヘッドの基板
は、板状の主体と、該主体をその厚さ方向へ貫通する複
数の貫通穴と、該貫通穴に配置された複数の伝熱体とを
含む。各伝熱体は、前記貫通穴に受け入れられた筒状部
と、該筒状部の内側を該筒状部の軸線の周りに間隔をお
いて上下方向および半径方向へ伸び、該筒状部の内面に
結合された複数のフィンとを備える。

【００１０】基板の下面と上面との間に温度差が生じる
と、温度が高い側の面の熱は、伝熱体により他方の面の
側に伝達され、他方の面の側から放散される。また、伝
熱体の熱は、伝熱体内を基板の厚さ方向へ通過する空気
に伝達され、その空気により放散される。さらに、空気
が伝熱体内を通過しやすくなるから、多量の空気が伝熱
体内を通過し、その結果放熱量がより大きくなる。さら
にまた、伝熱体内を通過する空気が伝熱体の筒状部内面
と各フィンとに接触するから、空気流への伝熱体の放熱
面積が大きく、その結果伝熱体と空気との間の熱伝達が
効率的に行われる。

【００１１】本発明によれば、板状の主体に形成した複
数の貫通穴のそれぞれに伝熱体を設け、各伝熱体を、貫
通穴に受け入れられた筒状部と、該筒状部の軸線の周り
に間隔をおいて上下方向および半径方向へ伸びる複数の
フィンとにより形成し、該フィンを筒状部の内面に結合
したから、基板の一方の面の熱が伝熱体と、伝熱体内を
通過する空気とを介して他方の面側に放散され、その結
果基板の上下面の温度差が小さくなる。また、多量の空
気が伝熱体内を通過しやすいとともに、空気流への伝熱
体の放熱面積が大きいから、放熱効率が高く、その結果
基板の上下面の温度差がより小さくなる。

【００１２】各伝熱体は、さらに、板状主体の上面およ
び下面に当接する一対のフランジ部を備えることができ
る。これにより、板状の主体からの伝熱体の脱落を防止
することができる。

【００１３】前記主体は、複数の第１の導電体層と複数
の導電体層とを電気絶縁材料層を間にして交互に積層
し、各第１の導電体層を前記貫通穴の軸線の周りに間隔
をおいて放射状に伸びる複数の配線部により形成し、各
第２の導電体層を前記筒状部の軸線の周りに環状に形成
することができる。このようにすれば、第２の導電体層
をアースに接続することにより、基板の厚さ方向に隣り
合う配線部間の電気信号の漏洩を第２の導電体層により
著しく小さくすることができる。

【００１４】好ましい実施例においては、主体は、第１
の導電体層を電気絶縁材料層を介して複数の第２の導電
体層でサンドイッチ状に挟んで積層した複数の積層構造
体を電気絶縁材料層を介して主体の厚さ方向に重ねてお
り、各第２の導電体層を前記伝熱体に結合させている。
しかし、前記絶縁材料層を主体の下面に設け、最上部の
第２の導電体層を露出させてもよい。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１〜図４を参照するに、基板１
０は、円板状の板状主体１２と、板状主体１２をこれの
厚さ方向へ貫通する複数の貫通穴１４と、貫通穴１４に
対応されかつ対する貫通穴１４に配置された複数の伝熱
体１６とを含む。

【００１６】主体１２は、複数の第１の導電体層２０と
複数の第２の導電体層２２とを、第２の導電体層２２が
第１の導電体層２０の両側に位置するように、電気絶縁
材料層２４を介して交互に積層している。最上部の第２
の導電体層２２の上面と、最下部の第２の導電体層２２
の下面には、それぞれ、主体１２の上下面を形成する電
気絶縁材料製の保護層２６が形成されている。

【００１７】保護層２６は、電気絶縁材料層２４と共同
して第１および第２の導電体層２０および２２を包囲す
るように、電気絶縁材料層２４と一体的に形成されてい
る。したがって、図示してはいないが、主体１２の外周
縁部にも、気絶縁材料層２４と共同して第１および第２
の導電体層２０および２２を包囲するように、電気絶縁
材料が設けられている。

【００１８】各第１の導電体層２０は、貫通穴１４の軸
線の周りに間隔をおいて放射状に（すなわち、主体１２
の半径方向へ）伸びる複数の配線部により形成されてい
る。各第２の導電体層２２は、筒状部の軸線の周りに環
状に形成されており、また複数の伝熱体１６、好ましく
は全ての伝熱体１６に電気的に導通状態に結合されてい
る。図示の例では、第２の導電体層２２と伝熱体１６と
を別部材で形成し、それらを導通状態に結合している
が、第２の導電体層２２と伝熱体１６とを一体的に形成
してもよい。

【００１９】主体１２は、ほぼ矩形の開口２８を中央部
に有しており、また通電用および信号処理用の電気回路
に接続される複数の端子部すなわちランド３０を上面外
周縁部に有する。ランド３０は、貫通穴１４の軸線の周
りに多重に形成されている。各ランド３０は、第１の導
電体層２０を形成する配線部に電気的に接続されてい
る。各貫通穴１４は、第２の導電体層２２、電気絶縁材
料層２４および保護層２６を貫通している。第１の導電
体層２０は、たとえば貫通穴１４を迂回するように、貫
通穴１４を避けて形成されている。

【００２０】基板１０は、これが集積回路のような平板
状被検査体の検査用ヘッドに用いられることから、開口
２８を形成する縁部に沿って伸びる環状の針押え３２を
接着剤のような適宜な手段により取り付けており、また
集積回路の電極パッドが押圧される複数のプローブ３４
を針押え３２に接着剤のような適宜な手段により取り付
けている。針押え３４は、針押え３２の長手方向に間隔
をおいて主体１２の半径方向へ伸びており、また適宜な
接続手段により第１の導電体層２０を形成する配線部に
電気的に接続されている。

【００２１】各伝熱体１６は、熱伝導性の高い材料で形
成されている。各伝熱体１６は、対応する貫通穴１４に
嵌合された筒状部４０と、筒状部４０の内側を筒状部４
０の軸線の周りに間隔をおいて上下方向および半径方向
へ伸びる複数のフィン４２と、筒状部４０の上下の端部
外側に設けられたフランジ部４４とを備える。

【００２２】筒状部４０は、第２の導電体層２２に電気
的に結合されている。各フィン４２は、長方形の薄い板
状に形成されており、また筒状部４０の内面に熱的およ
び電気的に結合されている。フランジ部４４は、両者で
主体１２を挟むように主体１２の上面および下面に当接
している。これにより、主体１２からの伝熱体１６の脱
落が防止される。

【００２３】図示の例では、筒状部４０、各フィン４２
およびフランジ部４４は、熱伝導性の材料で一体的に製
作されている。また、筒状部４０は、第２の導電性層２
２と一体に形成されていてもよい。

【００２４】検査時、集積回路は、所定の温度に加熱さ
れるとともに、各電極パッドをプローブ３４の針先に押
圧される。このため、集積回路と基板１０との間隔が小
さく、それにより基板１０のプローブ３４側の面（下
面）が集積回路からの熱により昇温する。

【００２５】従来の基板では、電気絶縁材料層２４およ
び保護層２６の熱伝導性が低いことから、基板１０の下
面の熱は基板１０のプローブ３４と反対の側の面（上
面）に伝達されにくい。特に、実施例のように基板１０
が多層構造に形成されている場合、電気絶縁材料層２４
および保護層２６の熱伝導性が低いことと、多層構造で
あることとに起因して、基板１０の下面の熱は基板１０
のプローブ３４と反対の側の面（上面）にほとんど伝達
されない。その結果、基板１０の下面と上面との間の温
度差が大きくなる。

【００２６】しかし、基板１０においては、基板１０の
下面の熱は、各伝熱体１６により上面の側に伝達され、
他方の面から放散される。また、各伝熱体１６の熱は、
伝熱体１６内を基板１０の厚さ方向へ通過する空気に伝
達され、その空気により放散される。さらに、空気が伝
熱体１６内を通過しやすくなるから、多量の空気が伝熱
体内を通過し、その結果放熱量がより大きくなる。その
上、伝熱体１６内を通過する空気が伝熱体１６の筒状部
４０内面と各フィン４２とに接触するから、空気流への
伝熱体１６の放熱面積が大きく、その結果伝熱体１６と
空気との間の熱伝達が効率的に行われる。

【００２７】基板１０によれば、基板１０の下面の熱が
伝熱体１６を介して上面の側に放散されるとともに、伝
熱体１６内を通過する空気により拡散されるから、基板
１０の上下面の温度差が小さくなる。また、多量の空気
が伝熱体１６内を通過しやすいとともに、空気流への伝
熱体１６の放熱面積が大きいから、放熱効率が高く、基
板１０の上下面の温度差がより小さくなる。

【００２８】上記の結果、基板１０によれば、基板が熱
膨張による基板１０の撓みが著しく小さく、基板に生じ
る上下方向の高低差が著しく小さくなるから、温度変化
に起因するプローブの針先の高低差も著しく小さくな
り、したがって各プローブが電極パッドに確実に接触
し、正確な検査をすることができる。

【００２９】上記実施例において、主体１２のプローブ
３４と反対の側（上側）の保護層２６を設けることな
く、主体１２のプローブ３４と反対の側（最上部）の第
２の導電体層２２を露出させてもよい。このようにすれ
ば、基板１０の下面の熱は、伝熱体１６から最上部の第
２の導電体層２２に伝達され、その第２の導電体層２２
から放熱されるから、放熱効率がより高くなる。

【００３０】本発明は、上記実施例に限定されない。た
とえば、本発明は、集積回路を高温低温状態で検査する
検査用ヘッドのための基板として好適であるが、集積回
路を低温状態で検査する検査用ヘッドの基板にも適用す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基板の一実施例を示す斜視図である。

【図２】図１における２−２線に沿って得た拡大断面図
である。

【図３】本発明で用いる伝熱体の一実施例を示す斜視図
である。

【図４】図３に示す伝熱体の平面図である。

【符号の説明】

１０ 基板 １２ 板状の主体 １４ 貫通穴 １６ 伝熱体 ２０，２２ 主体の導電体層 ２４ 主体の電気絶縁材料層 ２６ 主体の保護層 ２８ 主体の開口 ３２ 針押え ３４ プローブ ４０ 伝熱体の筒状部 ４２ 伝熱体のフィン ４４ 伝熱体のフランジ部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 板状の主体と、該主体をその厚さ方向へ
   貫通する複数の貫通穴と、該貫通穴に配置された複数の
   伝熱体とを含み、各伝熱体は、前記貫通穴に受け入れら
   れた筒状部と、該筒状部の内側を該筒状部の軸線の周り
   に間隔をおいて上下方向および半径方向へ伸び、該筒状
   部の内面に結合された複数のフィンとを備える、検査用
   ヘッドの基板。
2. 【請求項２】 各伝熱体は、さらに、前記主体の面に当
   接するフランジ部を備える、請求項１に記載の基板。
3. 【請求項３】 前記主体は、複数の第１の導電体層と複
   数の第２の導電体層とを電気絶縁材料層を間にして交互
   に積層しており、各第１の導電体層は前記貫通穴の軸線
   の周りに間隔をおいて放射状に伸びる複数の配線部によ
   り形成されており、各第２の導電体層は前記筒状部の軸
   線の周りに環状に形成されている、請求項１または２に
   記載の基板。
4. 【請求項４】 前記主体は、さらに、少なくとも下面を
   形成する電気絶縁材料製の保護層を備える、請求項３に
   記載の基板。