JPWO2007046153A1 - 電気的接続装置の組み立て方法 - Google Patents

Description

本発明は、電気回路の電気的検査のために、被検査体である例えば集積回路とその電気的検査を行うテスタとの電気的接続に用いられるプローブカードのような電気的接続装置の組み立て方法に関する。

従来のこの種の電気的接続装置の一つとして、多数のプローブが設けられたプローブ基板を備える電気的接続装置であって前記プローブ基板の平坦性を調整可能とする電気的接続装置が提案されている（特許文献１参照）。この従来の電気的接続装置によれば、プローブ基板を支持する支持部材からプローブ基板の一部に押圧力あるいは引張り力を作用させることができる。この作用力の調整により、プローブ基板に曲がりが生じていてもプローブ基板の曲がり変形を修正し、該プローブ基板の平坦性を維持することができる。
したがって、多数のプローブが設けられたプローブ基板の製造時に、該プローブ基板に曲がり変形が生じても、該プローブ基板の前記支持部材への組み付け後の前記した調整作業により、プローブ基板を平坦に保持することができることから、該プローブ基板から伸長する多数のプローブの先端を同一平面上に保持することができる。これにより、全ての前記プローブの先端を被検査体の電気回路の前記各プローブに対応する電気接続端子に確実に接触させることができることから、この両者間に良好な電気的接触を得ることができる。
しかしながら、特許文献１に記載の前記した従来技術によれば、プローブ基板の支持部材への組み付け時毎に、各プローブ基板に導入された曲がり変形に応じて、全てのプローブ先端が同一平面上に位置するように調整する必要がある。プローブ基板を支持部材に組み付けた状態で、その全てのプローブの先端が被検査体の前記した対応する各電気接続端子に適正に接触するように調整する作業は繁雑であり、熟練を要する。特に、半導体ウエハ上に形成された多数の集積回路の検査では、プローブ組立体のプローブ数が著しく増大することから、このような多数のプローブが半導体ウエハ上の対応する各パッドに適正に接触するように、調整する作業は容易ではない。
そこで、出願人は、先の国際特許出願（ＰＣＴ／ＪＰ２００５／００９８１２）で、プローブ基板の変形に拘わらず支持部材への組み付け後におけるプローブ基板の平坦化調整作業を不要とし、プローブと被検査体の電気回路の対応する電気接続端子との確実な電気的接続を得ることができる電気的接続装置を提案した。
この電気的接続装置では、負荷を受けない自由状態で曲がり変形を生じたプローブ基板に、先端が同一面上に揃うように、プローブが形成されている。支持部材の取付け面と前記プローブ基板との間には取付けボルトの挿通を許すスペーサが配置され、このスペーサは、取付けボルトの締め付け時、プローブ基板の前記した変形を保持する作用をなす。そのため、プローブ基板は前記した変形を維持した状態で前記支持部材の基準面に取り付けられることから、全てのプローブの先端が同一平面上に位置する。
したがって、プローブ基板の前記支持部材への取付け後、従来のようなプローブ基板を平坦化するための調整作業を行うことなく、全てのプローブの先端を被検査体である電気回路の各電気接続端子にほぼ均等に押し付けることができる。これにより、プローブ組立体の取り替え毎においても、従来のような前記した煩わしい平坦化調整作業が不要となり、効率的な電気的検査が可能となる。
しかしながら、この種のスペーサの長さ寸法は、その製造時の許容誤差である加工公差を含む。また、スペーサの端面を受ける支持部材あるいはプローブ基板の各当接部位にも、それぞれの加工公差が含まれる。そのため、各加工公差内で製造された支持部材、スペーサおよびプローブ基板を含む電気的接続装置を組み立てても、各部材の加工公差の相乗効果によって、プローブ先端の高さ位置に所定の公差を超えるばらつきを生じることがある。
このばらつきを抑制するには、支持部材、該支持部材の取付け面に一端が当接するスペーサおよび該スペーサの他端が当接するプローブ基板の各加工公差を小さくすることが考えられる。ところが、各構成部材の加工公差を小さくするためにそれぞれの加工精度を高めることは、それらの原価を押し上げることから、電気的接続装置の高価格化を招く。
特表２００３−５２８４５９号公報

本発明の目的は、各構成部材の加工公差の低減を必要とすることなく、プローブ基板に設けられるプローブ先端のばらつきを抑制し得る電気的接続の組み立て方法を提供することにある。

本発明が対象とする電気的接続装置は、支持部材と、該支持部材から間隔をおいて配置されるプローブ基板であって前記支持部材に対向する一方の面と反対側の他方の面に、テスタに電気的に接続されかつ先端が前記テスタにより電気的検査を受ける被検査体の電気接続端子に当接される多数のプローブが設けられた平板状のプローブ基板と、前記支持部材および前記プローブ基板の互いに対向する面の相互に対向する両当接部位に両端をそれぞれ当接させて前記支持部材および前記プローブ基板間に配置される複数のスペーサとを備える。本発明に係る組み立て方法は、前記電気的接続装置の組み立てにおいて、前記支持部材の当接部位および該当接部位に対向する前記プローブ基板の当接部位の少なくともいずれか一方の当接部位毎に該当接部位の高さを測定すること、予め形成された前記複数のスペーサ毎に該スペーサの長さを測定すること、少なくとも前記両測定によって得られた測定値に基づいて、前記プローブの前記先端を同一面上に保持するに適した前記スペーサを前記支持部材および前記プローブ基板の互いに対向する前記両当接部位の間毎に選択することを含む。
前記支持部材は、その寸法が加工公差内の寸法に収まるように加工されているが、この支持部材の各当接部位の実際の寸法は加工公差内でのばらつきが許されていることから、該各当接部位の高さレベルは、一般的には、加工公差内でばらつきを生じている。これと同様に、前記プローブ基板の前記各当接部位のレベルにも、その加工公差内でのばらつきが生じている。また、前記各スペーサの長さ寸法にも、その加工公差内でのばらつきが生じている。
本発明に係る前記組み立て方法では、前記各スペーサの両端がそれぞれ当接する前記支持部材およびプローブ基板の少なくともいずれか一方の各当接部位の高さが測定され、また前記各スペーサの長さ寸法が測定される。
この測定により、前記各スペーサの実際の長さと、該スペーサの端部を受ける前記支持部材またはプローブ基板の前記各当接部位の実際の高さレベルを知ることができるので、該当接部位の誤差とスペーサの誤差とが相互に打ち消し合い、あるいはそれらの誤差の影響を低減し得るような組み合わせとなるように、前記支持部材およびプローブ基板間で対をなす両当接部位間毎に最適な前記スペーサを選択することができる。
このスペーサの選択によって、プローブの先端のばらつきを抑制するのに最適な組み合わせとなるように、前記各両当接部位間と、該当接部位間に対応するスペーサとを組み合わせることができることから、前記支持部材または前記プローブ基板の加工公差と、スペーサの加工公差との変更を招くことなく、プローブの先端のばらつきを抑制することができる。
しかも、前記した組み合わせは、実測値によって得られるデータに基づいてなされることから、従来の調整のような感に基づく熟練を必要とすることなく、比較的容易に最適な組み合わせを見出すことができるので、容易かつ確実にプローブ先端のばらつきを抑制することができる。
また、前記支持部材および前記プローブ基板のいずれか一方の前記当接部位の高さ測定に加えて、その他方の前記当接部位の高さ測定を行い、互いに対をなす両当接部位のそれぞれの測定の結果およびスペーサの測定結果である３つの測定結果を用いて前記組み合わせを決めることにより、前記支持部材および前記プローブ基板の各加工公差と、スペーサの加工公差とを考慮することができるので、プローブの先端のばらつきをより効果的に抑制することができる。
前記当接部位の高さ測定として、該当接部位の基準高さレベルと前記各当接部位の高さレベルとの差を測定することができる。この場合、前記支持部材および前記プローブ基板の両者の当接部位の高さ測定には、前記支持部材および前記プローブ基板のそれぞれに個別の基準高さレベルが採用される。また、前記スペーサの長さ測定として、該スペーサの基準長と前記各スペーサ長との差を測定することができる。これらの測定には、例えば、レーザ光を用いたレーザ測定装置あるいは自動焦点機能を有するＣＣＤカメラを利用した自動測定装置等を用いることができる。
前記支持部材を貫通しかつ前記スペーサを貫通する複数のねじ部材が前記電気接続装置に設けられ、前記プローブ基板の前記一方の面に、前記各ねじ部材の先端部に螺合するねじ穴がそれぞれの頂部に開放しかつ予めすべての頂面が加工公差内の高さ位置にあるように研削加工を受けた複数のアンカー部が前記プローブ基板の前記当接部位として形成される場合、本発明に係る前記方法における前記プローブ基板についての前記当接部位の高さの測定として、前記アンカー部の頂面の基準面と前記頂面との差が測定され、少なくとも前記アンカー部および前記スペーサについての前記各測定値に基づいて、前記プローブの前記先端を同一面上に保持するに適した前記スペーサを前記両当接部位の間毎に選択することができる。
この選択によって、プローブの先端のばらつきを抑制するのに最適な組み合わせとなるように、前記各アンカー部と、該アンカー部の頂面に対応する前記スペーサとを組み合わせることができるので、前記プローブ基板のアンカー部の加工公差およびスペーサの加工公差の変更を招くことなく、プローブの先端のばらつきを抑制することができる。
前記プローブ基板が、負荷を受けない自由状態で曲がり変形を生じた平板状のプローブ基板であり、該プローブ基板の前記他方の面に設けられた前記プローブは前記プローブ基板が前記変形を保持した状態で前記先端が同一面上に保持されている場合、前記支持部材および前記プローブ基板における前記両当接部位間とこれに対応する前記スペーサとの組み合わせは、前記プローブ基板の曲がり変形を保持するのに最適な組み合わせとなるように、選択することができる。この選択基準を採用することにより、プローブ基板にたとえ曲がり変形が生じていても、スペーサおよび支持部材の加工公差に変更をまねくことなく、プローブ先端のばらつきを抑制することができる。
また、前記プローブ基板がその変形を保持した状態で、前記プローブの先端が加工公差内で同一面上に位置するように研削加工を受けている場合、前記支持部材における前記各当接部位と該当接部位に対応する前記スペーサとの組み合わせは、前記プローブの前記先端の公差内でのばらつきを抑制するのに最適な組み合わせとなるように、選択することができる。この選択基準を採用することにより、スペーサおよび支持部材の加工公差に変更をまねくことなく、プローブ先端の公差内でのばらつきを抑制することができる。
前記支持基板と前記プローブ基板との間に、前記テスタに接続される回路を有しかつ前記ねじ部材の挿通を許す貫通孔を有する配線基板が配置され、該配線基板と前記プローブ基板間には、前記ねじ部材の挿通を許す貫通孔を有し前記配線基板の前記回路と前記プローブ基板の前記各プローブとを接続する接続器が配置された電気的接続装置では、本発明に係る前記方法によれば、前記ねじ部材が前記配線基板および前記接続器の前記各貫通孔を挿通して配置され、前記ねじ部材に関連して前記スペーサが前記各貫通孔内に挿入された後、前記ねじ部材の前記アンカー部への締め付けにより、前記プローブ基板を前記支持基板に結合することができる。

本発明に係る前記組み立て方法によれば、前記したように、前記支持部材またはプローブ基板の加工公差およびスペーサの加工公差の変更を招くことなく、プローブの先端のばらつきを抑制することができることから、これら部品の加工精度を高めることなく、したがって、加工精度の向上による製造費の増大を招くことなく、プローブの先端のばらつきを抑制することができる。
また、前記した両当接部位間とスペーサとの組み合わせは、実測値によって得られるデータに基づいてなされることから、従来の調整のような感に基づく熟練を必要とすることなく、比較的容易に最適な組み合わせを見出すことができるので、容易かつ確実にプローブ先端のばらつきを抑制することができる。

図１は、本発明に係る電気的接続装置の一実施例を示す縦断面図である。
図２は、図１に示した電気的接続装置の要部を分解して示す縦断面図である。
図３は、図２に示した電気的接続装置の要部を組み立てた図１と同様な図面である。
図４は、本発明に係る電気的接続装置の支持部材、スペーサおよびプローブ基板の加工公差を示す説明図である。

本発明に係る電気的接続装置１０は、図１示されているように、下面１２ａが平坦な取付け基準面となる平板状の支持部材１２と、該支持部材の取付け面１２ａに保持される円形平板状の配線基板１４と、該配線基板に電気接続器１６を経て電気的に接続されるプローブ基板１８と、電気接続器１６を受け入れる中央開口２０ａが形成されたベースリング２０と、該ベースリングの中央開口２０ａの縁部と共同してプローブ基板１８の縁部を挟持する固定リング２２とを備える。固定リング２２は、その中央部に、プローブ基板１８のプローブ１８ａの露出を許す中央開口２２ａを有する、図示の例では、配線基板１４を保持する支持部材１２の熱変形を抑制するための熱変形抑制部材２４が、ボルト２６により、支持部材１２の上面１２ｂに取り付けられている。
電気的接続装置１０は、図示しないが、従来よく知られているように、例えば半導体ウエハに作り込まれた多数のＩＣ回路の電気的検査のために、該ＩＣ回路の接続端子である各接続パッドをテスタの電気回路に接続するのに用いられる。
図２は、図１に示した電気的接続装置１０からベースリング２０、固定リング２２および熱変形抑制部材２４等の補助部品を除いた本発明の要部を分解して示す。図２を参照するに、配線基板１４は、全体的に円形板状の例えばポリイミド樹脂板からなり、その下面１４ａには、前記テスタの前記電気回路に接続される従来よく知られた多数の接続端子（図示せず）が矩形マトリクス状に配列されている。
支持部材１２は、その取付け面１２ａを配線基板１４の上面１４ｂに当接させて配置される例えばステンレス板からなる板状の枠部材からなる。図１に示した熱変形抑制部材２４は、支持部材１２の上面１２ｂにおける周縁部を覆って配置される環状部材からなり、例えばアルミニウムのような金属材料で構成されている。この熱変形抑制部材２４は、前記ＩＣ回路のような被検査体の例えばバーンインテスト下で、支持部材１２がその取付け面１２ａおよび上面１２ｂとの間で大きな温度差を生じたときに生じる支持部材１２の反り返りを抑制する。
支持部材１２には、プローブ基板１８を支持部材１２に取付けるための取付けボルト２８の貫通を許す貫通孔３０および電気接続器１６を取り付けるための取付けねじ３２が螺合するねじ孔３４がそれぞれ形成されている。また、配線基板１４には、貫通孔３０およびねじ孔３４に対応する各貫通孔３６、３８が形成されている。この貫通孔３６、３８は、従来におけると同様に配線基板１４の電気接続に影響を与えない領域に形成されている。また、支持部材１２および配線基板１４の外縁部には、ベースリング２０を支持部材１２に結合するための取付けボルト４０（図１参照）の挿通を許すボルト穴４２、４４が形成されている。配線基板１４のボルト穴４４には、配線基板１４を取付けボルト４０の締め付け力から保護するための従来よく知られたスリーブ４６（図１参照）が配置されている。
プローブ基板１８は、図２に示すように、従来よく知られているように、例えばセラミック板からなる基板部材４８と、該基板部材すなわちセラミック板の下面４８ａに形成された多層配線層５０とを備える。多層配線層５０は、図示しないが従来よく知られているように、電気絶縁性を示す例えばポリイミド樹脂材料からなる多層板と、該各多層板間に形成された配線路とを有する。多層配線層５０の下面５０ａには、該多層配線層の前記配線路にそれぞれ電気的に接続されたプローブランド１８ｂが形成されている。各プローブ１８ａの上端は、対応するプローブランド１８ｂに接続されており、これにより、各プローブ１８ａは、多層配線層５０の下面５０ａから下方へ突出するようにプローブ基板１８に設けられ、対応する各プローブランド１８ｂを経て多層配線層５０の前記配線路に接続されている。
図２に示す例では、プローブ基板１８（４８、５０）には、負荷を受けない自由状態で、うねり状の曲がり変形が生じている。このような変形は、セラミック板４８の加工時に該セラミック板に導入されることがあり、プローブ基板１８の下面におけるもっとも低い箇所と高い箇所との高低差が例えば数十μｍ〜１００μｍを示すことがある。このプローブ基板１８の曲がり変形に拘わらず、プローブランド１８ｂの下端はプローブ基板１８の仮想平面Ｐに平行な平面Ｐ１に揃えられており、各プローブランド１８ｂに接続されたプローブ１８ａは同一長に形成されていることから、プローブ基板１８の自由状態で各プローブ１８ａの下端すなわち先端は、仮想平面Ｐに平行な平面Ｐ２上に揃えられている。
セラミック板４８の上面４８ｂには、図示しないが多層配線層５０の前記配線路を経て対応する各プローブ１８ａに接続される電気接続部が形成されている。この電気接続部は、従来よく知られているように、配線基板１４の下面１４ａに矩形マトリクス状に配列された前記した多数の接続端子に対応して形成されている。
セラミック板４８の上面４８ｂに形成された前記電気接続部と、該各電気接続部に対応する配線基板１４の前記接続端子との間には、対応する両者を接続するために前記電気接続器１６が配置されている。
電気接続器１６は、図示の例では、板厚方向に形成された多数の貫通孔５２が形成された電気絶縁性を示す板状部材から成るポゴピンブロック１６ａと、各貫通孔５２内に直列的に配置され、それぞれが貫通孔５２からの脱落を防止された状態で貫通孔５２の軸線方向へ摺動可能に収容される一対のポゴピン１６ｂ、１６ｂとを備える。各一対のポゴピン１６ｂ、１６ｂ間には、両ポゴピン１６ｂ、１６ｂに相離れる方向への偏倚力を与え、両ポゴピン間の導電路となる圧縮コイルばね１６ｃが配置されている。また、ポゴピンブロック１６ａには、前記貫通孔３０、３６に整合して取付けボルト２８の貫通を許す貫通孔５４および前記ねじ孔３４および貫通孔３８に整合して取付けねじ３２を受け入れる貫通孔５６が形成されている。
電気接続器１６は、図１に示す電気的接続装置１０の組み立て状態では、その圧縮コイルばね１６ｃのばね力により、各一対のポゴピン１６ｂ、１６ｂの一方のポゴピン１６ｂが配線基板１４の前記接続端子に圧接し、また他方のポゴピン１６ｃが配線基板１４の前記接続端子に対応するセラミック板４８の前記電気接続部に圧接する。これにより、各プローブランド１８ｂに設けられたプローブ１８ａは、配線基板１４の対応する前記接続端子に確実に接続される。その結果、プローブ１８ａの先端が半導体ウエハに形成された前記ＩＣ回路の前記接続パッドに当接されると、該接続パッドは対応する各プローブ１８ａ、電気接続器１６および配線基板１４を経て、前記テスタに接続されることから、該テスタによる前記半導体ウエハの前記電気回路の電気的検査が行える。
前記した電気的接続装置１０の組み立てで、プローブ基板１８を支持部材１２に結合するために、プローブ基板１８の上面、すなわちセラミック板４８の上面４８ｂには、アンカー部５８が形成されている。このアンカー部の頂面には、支持部材１２の貫通孔３０、配線基板１４の貫通孔３６を貫通する取付けボルト２８の先端部に螺合する雌ねじ穴５８ａが開放する。
図２に示すプローブ基板１８には、前記した曲がり変形が生じており、各アンカー部５８の頂面は、プローブ基板１８の前記した曲がり変形を保持した状態で仮想平面Ｐに平行な平面Ｐ３上に揃うように、予め研削加工を受けている。また、プローブ基板１８が取り付けられる支持部材１２とプローブ基板１８との間には、取付けボルト２８の締め付けによるプローブ基板１８の変形を規制し、各アンカー部５８の頂面５８ｂと支持部材１２の取付け面１２ａとの間に所定の間隔を保持するための筒状のスペーサ６０が適用されている。
このプローブ基板１８の支持部材１２への取付けに先立って、図３に示すように、電気接続器１６の貫通孔５６および配線基板１４の貫通孔３８を貫通しかつ支持部材１２のねじ孔３４に先端が螺合する取付けねじ３２により、これら支持部材１２、配線基板１４および電気接続器１６が一体的に結合される。その後、図３には図面の簡素化のために省略されているが、図１に示したように、取付けボルト４０を介してベースリング２０が配線基板１４の下面１４ａに結合される。このベースリング２０の結合後、図３に示すように、各取付けボルト２８が支持部材１２の側から該支持部材の貫通孔３０および配線基板１４の貫通孔３６を貫通して挿通され、またそれぞれの取付けボルト２８にスペーサ６０が装着される。各スペーサ６０は、その上端６０ａ（図２参照）を支持部材１２の取付け面１２ａにおける各貫通孔３０の開口縁部に当接する。
各スペーサ６０の装着後、各取付けボルト２８の先端がプローブ基板１８の対応するアンカー部５８の雌ねじ穴５８ａに螺合され、所定の締め付け力で締め付けられる。この締め付けにより、各スペーサ６０の下端６０ｂ（図２参照）が対応するアンカー部５８の頂面５８ｂに当接する。したがって、前記したように、各スペーサ６０は、その下端６０ｂが当接するプローブ基板１８の当接部位であるアンカー部５８の頂面５８ｂと、その上端６０ａが当接する支持部材１２の当接部位である取付け面１２ａにおける貫通孔３０の開口縁部１２ａ′（図４参照）との間隔を規定する。
取付けボルト２８の締め付けによるプローブ基板１８の取付け後、図１に示すように、固定リング２２がベースリング２０にボルト６２で結合され、これにより、前記したように、固定リング２２とベースリング２０との間にプローブ基板１８の縁部が挟持され、電気的接続装置１０が組み立てられる。
本発明に係る電気的接続装置１０では、前記したように、スペーサ６０の上端６０ａおよび下端６０ｂは支持部材１２およびプローブ基板１８にそれぞれ当接して配置される。また、スペーサ６０と、その上端６０ａおよび下端６０ｂを受ける各当接部位が形成される支持部材１２およびプローブ基板１８とは、それぞれの加工公差内で形成される。
そのため、図４に示すように、各スペーサ６０の下端６０ｂから上端６０ａまでの設計上の高さ寸法Ｈ１を例えば基準長さとすると、各スペーサ６０の実長については、加工誤差Δ１として、基準長Ｈ１から±Δ１の公差ａ（誤差ａ１〜ａ４）が生じている。また、同様に、支持部材１２については、その上面１２ｂを基準面Ｐ４として、各当接部位である取付け面１２ａの貫通孔３０の縁部における当接部位迄の設計上の距離すなわち当該当接部位の設計上の距離を基準高さレベルＨ２とすると、取付け面１２ａの各当接部位１２ａ′の高さレベルには、加工誤差Δ２として、基準高さレベルＨ２から±Δ２の公差ｂ（誤差ｂ１〜ｂ４）が生じている。さらに、プローブ基板１８については、該プローブ基板の仮想平面Ｐに平行な各プローブ１８ａの下端が揃う平面Ｐ２を基準面とし、該基準面Ｐ２からアンカー部５８の頂面５８ｂまでの設計上の距離をプローブ基板１８の当接部位である頂面５８ｂの基準高さレベルＨ３とすると、各アンカー部５８の頂面５８ｂの高さレベルには、加工公差Δ３として、基準高さレベルＨ３から±Δ３の公差ｃ（誤差ｃ１〜ｃ４）が生じている。なお、図４では、図面の簡素化のために、セラミック板４８の前記変形が省略され、プローブ基板１８（４８、５０）が平坦に示されている。
これらの公差は、例えば±１０μｍであるが、互いに対応する当接部位１２ａ′、５８ｂと、該当接部位間に配置されるスペーサ６０との公差Δ１〜Δ３の組み合わせによっては、スペーサ６０を用いたにも拘わらず、支持部材１２の取付け面１２ａとプローブ基板１８の頂面５８ｂとの間隔に、最大、＋３０μｍ〜−３０μｍにも達するばらつきを生じることがあり、そのため、組み立て後の電気的接続装置１０における各プローブ１８ａの先端が、そのばらつきの許容誤差である例えば±１０μｍを大きく超えてしまうことがある。
そこで、スペーサ６０の実長、支持部材１２の各当接部位１２ａ′の実高およびプローブ基板１８の各当接部位である頂面５８ｂの実高がそれぞれ測定される。この測定のために、前記したスペーサ６０の各誤差ａ１〜ａ４、支持部材１２の各当接部位１２ａ′における各誤差ｂ１〜ｂ４およびプローブ基板１８の各当接部位すなわちアンカー部５８の頂面５８ｂの各誤差ｃ１〜ｃ４を測定することができる。
この誤差の実測には、例えば、レーザ光を用いたレーザ測定装置あるいは自動焦点機能を有するＣＣＤカメラを利用した自動測定装置等を用いることができる。
これらの実測により、スペーサ６０の各誤差ａ１〜ａ４、支持部材１２の各当接部位１２ａ′における各誤差ｂ１〜ｂ４およびプローブ基板１８の各当接部位すなわちアンカー部５８の頂面５８ｂの各誤差ｃ１〜ｃ４が得られると、互いに対応する支持部材１２の各当接部位１２ａ′と、該当接部位に対応するプローブ基板１８の各当接部位５８ｂとのそれぞれの誤差の加算値（ａ＋ｃ、すなわちａ１＋ｃ１、ａ２＋ｃ２、ａ３＋ｃ３、ａ４＋ｃ４、）がそれぞれ求められる。次に、この誤差の各加算値（ａ＋ｂ）と、各スペーサ６０の誤差（ｃ）を加算（ａ＋ｂ＋ｃ）したとき、それらのばらつきが最も小さくなる組み合わせとなるように、互いに対向する当接部位１２ａ′および５８ｂ間毎に、これに配置されるスペーサ６０が選択される。
このように、各誤差の加算値加算（ａ＋ｂ＋ｃ）のばらつきが最も小さくなるような組み合わせで、各対応する当接部位１２ａ′および当接部位５８ｂ間にスペーサ６０を組み込むことにより、前記した各プローブ１８ａの先端のばらつきを抑制して、許容誤差内に保持することができる。
本発明に係る電気的接続装置１０の組み立て方法によれば、図２に沿って説明したように、プローブ基板１８が、負荷を受けない自由状態で曲がり変形を生じた平板状のプローブ基板であり、該プローブ基板に設けられたプローブ１８ａの先端が、該プローブ基板の前記変形を保持した状態で同一面Ｐ２上に保持されている場合、支持部材１２およびプローブ基板１８における両当接部位１２ａ′および５８ｂ間と、これに対応するスペーサ６０との組み合わせは、プローブ基板１８の曲がり変形を保持するのに最適な組み合わせとなるように、選択することができる。
この選択基準を採用することにより、プローブ基板１８にたとえ曲がり変形が生じていても、スペーサ６０、支持部材１２およびプローブ基板１８の加工公差Δ１〜Δ３に変更を招くことなく、プローブ先端のばらつきを抑制することができる。また、この選択は、それぞれの実測値に基づいて行うことができるので、感に頼ることなく比較的容易に行うことができる。
また、プローブ基板１８がその変形を保持した状態で、プローブ１８ａの先端が同一面Ｐ２上に位置するように研削加工を受けている場合、支持部材１２における当接部位１２ａ′と該当接部位に対応するプローブ基板１８の当接部位５８ｂとの間に配置されるスペーサ６０との組み合わせは、前記プローブの前記先端の公差内でのばらつきを抑制するのに最適な組み合わせとなるように、選択することができる。この選択基準を採用することにより、スペーサおよび支持部材の加工公差に変更をまねくことなく、プローブ先端の公差内でのばらつきを抑制することができ、高精度にプローブ先端を同一面上に揃えることができる。
前記したところでは、このスペーサ６０の選択のために、各対応する当接部位１２ａ′および５８ｂ間の数に等しいスペーサ６０から最適な組み合わせを選択した例について説明したが、それに限らず、対応する当接部位１２ａ′および５８ｂ間の数よりも多数のスペーサ６０の中から例えば各誤差の加算値加算（ａ＋ｂ＋ｃ）が零となる組み合わせを探し出すことができる。これにより、各プローブ１８ａの先端のばらつきをほぼ無くすことができる。
さらに、前記したところでは、支持部材１２の当接部位１２ａ′およびプローブ基板１８の当接部位５８ｂの両者についての高さを測定した例に沿って説明したが、これに代えて、そのいずれか一方の当接部位１２ａ′または５８ｂの高さを測定し、その一方の誤差（ａ１〜ａ４またはｃ１〜ｃ４）と、スペーサ６０の長さを測定し、その誤差（ｂ１〜ｂ４）とから各スペーサ６０を選択することができる。
しかしながら、前記したように、支持部材１２の当接部位１２ａ′およびプローブ基板１８の当接部位５８ｂのそれぞれについて高さを測定し、その両者の誤差（ａ１〜ａ４およびｃ１〜ｃ４）とスペーサ６０の誤差（ｂ１〜ｂ４）とを考慮して対応する各当接部位１２ａ′および５８ｂ間のスペーサ６０を選択することが、より正確かつ確実に各プローブ１８ａの先端のばらつきを抑制する上で、望ましい。
また、前記した両当接部位１２ａ′、５８ｂの高さの測定、これらに対応するスペーサ６０の長さ測定に加えて、さらにこれらに対応するプローブ１８ａの長さを測定することにより、対応する各プローブ１８ａの下端位置のずれをも考慮して、両当接部位１２ａ′、５８ｂと、その間に配置されるスペーサ６０との組み合わせを選択することができる。これにより、各プローブ１８ａの加工公差によるその先端のばらつきをも効果的に抑制することができる。
本発明に係る前記方法は、曲がり変形が導入されていない平坦なプローブ基板を有する電気的接続装置にも適用することができる。
本発明は、上記実施例に限定されず、その趣旨を逸脱しない限り、種々変更することができる。

【０００３】
さくすることが考えられる。ところが、各構成部材の加工公差を小さくするためにそれぞれの加工精度を高めることは、それらの原価を押し上げることから、電気的接続装置の高価格化を招く。
［特許文献１］特表２００３−５２８４５９号公報
発明の開示
発明が解決しようとする課題
本発明の目的は、各構成部材の加工公差の低減を必要とすることなく、プローブ基板に設けられるプローブ先端のばらつきを抑制し得る電気的接続の組み立て方法を提供することにある。
課題を解決するための手段
本発明が対象とする電気的接続装置は、支持部材と、該支持部材から間隔をおいて配置されるプローブ基板であって前記支持部材に対向する一方の面と反対側の他方の面に、テスタに電気的に接続されかつ先端が前記テスタにより電気的検査を受ける被検査体の電気接続端子に当接される多数のプローブが設けられた平板状のプローブ基板と、前記支持部材および前記プローブ基板の互いに対向する面の相互に対向する両当接部位に両端をそれぞれ当接させて前記支持部材および前記プローブ基板間に配置される複数のスペーサとを備える。本発明に係る組み立て方法は、前記電気的接続装置の組み立てにおいて、前記支持部材の当接部位および該当接部位に対向する前記プローブ基板の当接部位毎に該当接部位の高さを測定すること、予め形成された前記複数のスペーサ毎に該スペーサの長さを測定すること、少なくとも前記両測定によって得られた測定値に基づいて、前記プローブの前記先端のばらつきを抑制するに適した前記スペーサを前記支持部材および前記プローブ基板の互いに対向する前記両当接部位の間毎に選択することを含む。
前記支持部材は、その寸法が加工公差内の寸法に収まるように加工されているが、この支持部材の各当接部位の実際の寸法は加工公差内でのばらつきが許されていることから、該各当接部位の高さレベルは、一般的には、加工公差内でばら

【０００４】
つきを生じている。これと同様に、前記プローブ基板の前記各当接部位のレベルにも、その加工公差内でのばらつきが生じている。また、前記各スペーサの長さ寸法にも、その加工公差内でのばらつきが生じている。
本発明に係る前記組み立て方法では、前記各スペーサの両端がそれぞれ当接する前記支持部材およびプローブ基板の両者における各当接部位の高さが測定され、また前記各スペーサの長さ寸法が測定される。
この測定により、前記各スペーサの実際の長さと、該スペーサの端部を受ける前記支持部材およびプローブ基板の前記各当接部位の実際の高さレベルを知ることができるので、該当接部位の誤差とスペーサの誤差とが相互に打ち消し合い、あるいはそれらの誤差の影響を低減し得るような組み合わせとなるように、前記支持部材およびプローブ基板間で対をなす両当接部位間毎に最適な前記スペーサを選択することができる。
このスペーサの選択によって、プローブの先端のばらつきを抑制するのに最適な組み合わせとなるように、前記各両当接部位間と、該当接部位間に対応するスペーサとを組み合わせることができることから、前記支持部材または前記プローブ基板の加工公差と、スペーサの加工公差との変更を招くことなく、プローブの先端のばらつきを抑制することができる。
しかも、前記した組み合わせは、実測値によって得られるデータに基づいてなされることから、従来の調整のような感に基づく熟練を必要とすることなく、比較的容易に最適な組み合わせを見出すことができるので、容易かつ確実にプローブ先端のばらつきを抑制することができる。
また、前記支持部材および前記プローブ基板のいずれか一方の前記当接部位の高さ測定に加えて、その他力の前記当接部位の高さ測定を行い、互いに対をなす両当接部位のそれぞれの測定の結果およびスペーサの測定結果である３つの測定結果を用いて前記組み合わせを決めることにより、前記支持部材および前記プローブ基板の各加工公差と、スペーサの加工公差とを考慮することができるので、プローブの先端のばらつきを効果的に抑制することができる。
前記当接部位の高さ測定として、該当接部位の基準高さレベルと前記各当接部位の高さレベルとの差を測定することができる。この場合、前記支持部材および

【０００５】
前記プローブ基板の両者の当接部位の高さ測定には、前記支持部材および前記プローブ基板のそれぞれに個別の基準高さレベルが採用される。また、前記スペーサの長さ測定として、該スペーサの基準長と前記各スペーサ長との差を測定することができる。これらの測定には、例えば、レーザ光を用いたレーザ測定装置あるいは自動焦点機能を有するＣＣＤカメラを利用した自動測定装置等を用いることができる。
前記支持部材を貫通しかつ前記スペーサを貫通する複数のねじ部材が前記電気接続装置に設けられ、前記プローブ基板の前記一方の面に、前記各ねじ部材の先端部に螺合するねじ穴がそれぞれの頂部に開放しかつ予めすべての頂面が加工公差内の高さ位置にあるように研削加工を受けた複数のアンカー部が前記プローブ基板の前記当接部位として形成される場合、本発明に係る前記方法における前記プローブ基板についての前記当接部位の高さの測定として、前記アンカー部の頂面の基準面と前記頂面との差が測定され、少なくとも前記アンカー部および前記スペーサについての前記各測定値に基づいて、前記プローブの前記先端のばらつきを抑制するに適した前記スペーサを前記両当接部位の間毎に選択することができる。
この選択によって、プローブの先端のばらつきを抑制するのに最適な組み合わせとなるように、前記各アンカー部と、該アンカー部の頂面に対応する前記スペーサとを組み合わせることができるので、前記プローブ基板のアンカー部の加工公差およびスペーサの加工公差の変更を招くことなく、プローブの先端のばらつきを抑制することができる。
前記プローブ基板が、負荷を受けない自由状態で曲がり変形を生じた平板状のプローブ基板であり、該プローブ基板の前記他方の面に設けられた前記プローブは前記プローブ基板が前記変形を保持した状態で前記先端が同一面上に保持されている場合、前記支持部材および前記プローブ基板における前記両当接部位間とこれに対応する前記スペーサとの組み合わせは、前記プローブ基板の曲がり変形を保持するのに最適な組み合わせとなるように、選択することができる。この選択基準を採用することにより、プローブ基板にたとえ曲がり変形が生じていても、スペーサおよび支持部材の加工公差に変更をまねくことなく、プローブ先端のば

本発明は、電気回路の電気的検査のために、被検査体である例えば集積回路とその電気的検査を行うテスタとの電気的接続に用いられるプローブカードのような電気的接続装置の組み立て方法に関する。

従来のこの種の電気的接続装置の一つとして、多数のプローブが設けられたプローブ基板を備える電気的接続装置であって前記プローブ基板の平坦性を調整可能とする電気的接続装置が提案されている（特許文献１参照）。この従来の電気的接続装置によれば、プローブ基板を支持する支持部材からプローブ基板の一部に押圧力あるいは引張り力を作用させることができる。この作用力の調整により、プローブ基板に曲がりが生じていてもプローブ基板の曲がり変形を修正し、該プローブ基板の平坦性を維持することができる。

したがって、多数のプローブが設けられたプローブ基板の製造時に、該プローブ基板に曲がり変形が生じても、該プローブ基板の前記支持部材への組み付け後の前記した調整作業により、プローブ基板を平坦に保持することができることから、該プローブ基板から伸長する多数のプローブの先端を同一平面上に保持することができる。これにより、全ての前記プローブの先端を被検査体の電気回路の前記各プローブに対応する電気接続端子に確実に接触させることができることから、この両者間に良好な電気的接触を得ることができる。

しかしながら、特許文献１に記載の前記した従来技術によれば、プローブ基板の支持部材への組み付け時毎に、各プローブ基板に導入された曲がり変形に応じて、全てのプローブ先端が同一平面上に位置するように調整する必要がある。プローブ基板を支持部材に組み付けた状態で、その全てのプローブの先端が被検査体の前記した対応する各電気接続端子に適正に接触するように調整する作業は繁雑であり、熟練を要する。特に、半導体ウエハ上に形成された多数の集積回路の検査では、プローブ組立体のプローブ数が著しく増大することから、このような多数のプローブが半導体ウエハ上の対応する各パッドに適正に接触するように、調整する作業は容易ではない。

そこで、出願人は、先の国際特許出願（ＰＣＴ／ＪＰ２００５／００９８１２）で、プローブ基板の変形に拘わらず支持部材への組み付け後におけるプローブ基板の平坦化調整作業を不要とし、プローブと被検査体の電気回路の対応する電気接続端子との確実な電気的接続を得ることができる電気的接続装置を提案した。

この電気的接続装置では、負荷を受けない自由状態で曲がり変形を生じたプローブ基板に、先端が同一面上に揃うように、プローブが形成されている。支持部材の取付け面と前記プローブ基板との間には取付けボルトの挿通を許すスペーサが配置され、このスペーサは、取付けボルトの締め付け時、プローブ基板の前記した変形を保持する作用をなす。そのため、プローブ基板は前記した変形を維持した状態で前記支持部材の基準面に取り付けられることから、全てのプローブの先端が同一平面上に位置する。

したがって、プローブ基板の前記支持部材への取付け後、従来のようなプローブ基板を平坦化するための調整作業を行うことなく、全てのプローブの先端を被検査体である電気回路の各電気接続端子にほぼ均等に押し付けることができる。これにより、プローブ組立体の取り替え毎においても、従来のような前記した煩わしい平坦化調整作業が不要となり、効率的な電気的検査が可能となる。

しかしながら、この種のスペーサの長さ寸法は、その製造時の許容誤差である加工公差を含む。また、スペーサの端面を受ける支持部材あるいはプローブ基板の各当接部位にも、それぞれの加工公差が含まれる。そのため、各加工公差内で製造された支持部材、スペーサおよびプローブ基板を含む電気的接続装置を組み立てても、各部材の加工公差の相乗効果によって、プローブ先端の高さ位置に所定の公差を超えるばらつきを生じることがある。

このばらつきを抑制するには、支持部材、該支持部材の取付け面に一端が当接するスペーサおよび該スペーサの他端が当接するプローブ基板の各加工公差を小さくすることが考えられる。ところが、各構成部材の加工公差を小さくするためにそれぞれの加工精度を高めることは、それらの原価を押し上げることから、電気的接続装置の高価格化を招く。

特表２００３−５２８４５９号公報

本発明の目的は、各構成部材の加工公差の低減を必要とすることなく、プローブ基板に設けられるプローブ先端のばらつきを抑制し得る電気的接続の組み立て方法を提供することにある。

本発明が対象とする電気的接続装置は、支持部材と、該支持部材から間隔をおいて配置されるプローブ基板であって前記支持部材に対向する一方の面と反対側の他方の面に、テスタに電気的に接続されかつ先端が前記テスタにより電気的検査を受ける被検査体の電気接続端子に当接される多数のプローブが設けられた平板状のプローブ基板と、前記支持部材および前記プローブ基板の互いに対向する面の相互に対向する両当接部位に両端をそれぞれ当接させて前記支持部材および前記プローブ基板間に配置される複数のスペーサとを備える。本発明に係る組み立て方法は、前記電気的接続装置の組み立てにおいて、前記支持部材の当接部位および該当接部位に対向する前記プローブ基板の当接部位毎に該当接部位の高さを測定すること、予め形成された前記複数のスペーサ毎に該スペーサの長さを測定すること、少なくとも前記両測定によって得られた測定値に基づいて、前記プローブの前記先端のばらつきを抑制するに適した前記スペーサを前記支持部材および前記プローブ基板の互いに対向する前記両当接部位の間毎に選択することを含む。

前記支持部材は、その寸法が加工公差内の寸法に収まるように加工されているが、この支持部材の各当接部位の実際の寸法は加工公差内でのばらつきが許されていることから、該各当接部位の高さレベルは、一般的には、加工公差内でばらつきを生じている。これと同様に、前記プローブ基板の前記各当接部位のレベルにも、その加工公差内でのばらつきが生じている。また、前記各スペーサの長さ寸法にも、その加工公差内でのばらつきが生じている。

本発明に係る前記組み立て方法では、前記各スペーサの両端がそれぞれ当接する前記支持部材およびプローブ基板の両者における各当接部位の高さが測定され、また前記各スペーサの長さ寸法が測定される。

この測定により、前記各スペーサの実際の長さと、該スペーサの端部を受ける前記支持部材およびプローブ基板の前記各当接部位の実際の高さレベルを知ることができるので、該当接部位の誤差とスペーサの誤差とが相互に打ち消し合い、あるいはそれらの誤差の影響を低減し得るような組み合わせとなるように、前記支持部材およびプローブ基板間で対をなす両当接部位間毎に最適な前記スペーサを選択することができる。

このスペーサの選択によって、プローブの先端のばらつきを抑制するのに最適な組み合わせとなるように、前記各両当接部位間と、該当接部位間に対応するスペーサとを組み合わせることができることから、前記支持部材または前記プローブ基板の加工公差と、スペーサの加工公差との変更を招くことなく、プローブの先端のばらつきを抑制することができる。

しかも、前記した組み合わせは、実測値によって得られるデータに基づいてなされることから、従来の調整のような勘に基づく熟練を必要とすることなく、比較的容易に最適な組み合わせを見出すことができるので、容易かつ確実にプローブ先端のばらつきを抑制することができる。

また、前記支持部材および前記プローブ基板のいずれか一方の前記当接部位の高さ測定に加えて、その他方の前記当接部位の高さ測定を行い、互いに対をなす両当接部位のそれぞれの測定の結果およびスペーサの測定結果である３つの測定結果を用いて前記組み合わせを決めることにより、前記支持部材および前記プローブ基板の各加工公差と、スペーサの加工公差とを考慮することができるので、プローブの先端のばらつきを効果的に抑制することができる。

前記当接部位の高さ測定として、該当接部位の基準高さレベルと前記各当接部位の高さレベルとの差を測定することができる。この場合、前記支持部材および前記プローブ基板の両者の当接部位の高さ測定には、前記支持部材および前記プローブ基板のそれぞれに個別の基準高さレベルが採用される。また、前記スペーサの長さ測定として、該スペーサの基準長と前記各スペーサ長との差を測定することができる。これらの測定には、例えば、レーザ光を用いたレーザ測定装置あるいは自動焦点機能を有するＣＣＤカメラを利用した自動測定装置等を用いることができる。

前記支持部材を貫通しかつ前記スペーサを貫通する複数のねじ部材が前記電気接続装置に設けられ、前記プローブ基板の前記一方の面に、前記各ねじ部材の先端部に螺合するねじ穴がそれぞれの頂部に開放しかつ予めすべての頂面が加工公差内の高さ位置にあるように研削加工を受けた複数のアンカー部が前記プローブ基板の前記当接部位として形成される場合、本発明に係る前記方法における前記プローブ基板についての前記当接部位の高さの測定として、前記アンカー部の頂面の基準面と前記頂面との差が測定され、少なくとも前記アンカー部および前記スペーサについての前記各測定値に基づいて、前記プローブの前記先端のばらつきを抑制するに適した前記スペーサを前記両当接部位の間毎に選択することができる。

この選択によって、プローブの先端のばらつきを抑制するのに最適な組み合わせとなるように、前記各アンカー部と、該アンカー部の頂面に対応する前記スペーサとを組み合わせることができるので、前記プローブ基板のアンカー部の加工公差およびスペーサの加工公差の変更を招くことなく、プローブの先端のばらつきを抑制することができる。

前記プローブ基板が、負荷を受けない自由状態で曲がり変形を生じた平板状のプローブ基板であり、該プローブ基板の前記他方の面に設けられた前記プローブは前記プローブ基板が前記変形を保持した状態で前記先端が同一面上に保持されている場合、前記支持部材および前記プローブ基板における前記両当接部位間とこれに対応する前記スペーサとの組み合わせは、前記プローブ基板の曲がり変形を保持するのに最適な組み合わせとなるように、選択することができる。この選択基準を採用することにより、プローブ基板にたとえ曲がり変形が生じていても、スペーサおよび支持部材の加工公差に変更をまねくことなく、プローブ先端のばらつきを抑制することができる。

また、前記プローブ基板がその変形を保持した状態で、前記プローブの先端が加工公差内で同一面上に位置するように研削加工を受けている場合、前記支持部材における前記各当接部位と該当接部位に対応する前記スペーサとの組み合わせは、前記プローブの前記先端の公差内でのばらつきを抑制するのに最適な組み合わせとなるように、選択することができる。この選択基準を採用することにより、スペーサおよび支持部材の加工公差に変更をまねくことなく、プローブ先端の公差内でのばらつきを抑制することができる。

前記支持部材と前記プローブ基板との間に、前記テスタに接続される回路を有しかつ前記ねじ部材の挿通を許す貫通孔を有する配線基板が配置され、該配線基板と前記プローブ基板間には、前記ねじ部材の挿通を許す貫通孔を有し前記配線基板の前記回路と前記プローブ基板の前記各プローブとを接続する接続器が配置された電気的接続装置では、本発明に係る前記方法によれば、前記ねじ部材が前記配線基板および前記接続器の前記各貫通孔を挿通して配置され、前記ねじ部材に関連して前記スペーサが前記各貫通孔内に挿入された後、前記ねじ部材の前記アンカー部への締め付けにより、前記プローブ基板を前記支持部材に結合することができる。

本発明に係る前記組み立て方法によれば、前記したように、前記支持部材またはプローブ基板の加工公差およびスペーサの加工公差の変更を招くことなく、プローブの先端のばらつきを抑制することができることから、これら部品の加工精度を高めることなく、したがって、加工精度の向上による製造費の増大を招くことなく、プローブの先端のばらつきを抑制することができる。
また、前記した両当接部位間とスペーサとの組み合わせは、実測値によって得られるデータに基づいてなされることから、従来の調整のような勘に基づく熟練を必要とすることなく、比較的容易に最適な組み合わせを見出すことができるので、容易かつ確実にプローブ先端のばらつきを抑制することができる。

本発明に係る電気的接続装置１０は、図１に示されているように、下面１２ａが平坦な取付け基準面となる平板状の支持部材１２と、該支持部材の取付け面１２ａに保持される円形平板状の配線基板１４と、該配線基板に電気接続器１６を経て電気的に接続されるプローブ基板１８と、電気接続器１６を受け入れる中央開口２０ａが形成されたベースリング２０と、該ベースリングの中央開口２０ａの縁部と共同してプローブ基板１８の縁部を挟持する固定リング２２とを備える。固定リング２２は、その中央部に、プローブ基板１８のプローブ１８ａの露出を許す中央開口２２ａを有する。図示の例では、配線基板１４を保持する支持部材１２の熱変形を抑制するための熱変形抑制部材２４が、ボルト２６により、支持部材１２の上面１２ｂに取り付けられている。

電気的接続装置１０は、図示しないが、従来よく知られているように、例えば半導体ウエハに作り込まれた多数のＩＣ回路の電気的検査のために、該ＩＣ回路の接続端子である各接続パッドをテスタの電気回路に接続するのに用いられる。

図２は、図１に示した電気的接続装置１０からベースリング２０、固定リング２２および熱変形抑制部材２４等の補助部品を除いた本発明の要部を分解して示す。図２を参照するに、配線基板１４は、全体的に円形板状の例えばポリイミド樹脂板からなり、その下面１４ａには、前記テスタの前記電気回路に接続される従来よく知られた多数の接続端子（図示せず）が矩形マトリクス状に配列されている。

支持部材１２は、その取付け面１２ａを配線基板１４の上面１４ｂに当接させて配置される例えばステンレス板からなる板状の枠部材からなる。図１に示した熱変形抑制部材２４は、支持部材１２の上面１２ｂにおける周縁部を覆って配置される環状部材からなり、例えばアルミニウムのような金属材料で構成されている。この熱変形抑制部材２４は、前記ＩＣ回路のような被検査体の例えばバーンインテスト下で、支持部材１２がその取付け面１２ａおよび上面１２ｂとの間で大きな温度差を生じたときに生じる支持部材１２の反り返りを抑制する。

支持部材１２には、プローブ基板１８を支持部材１２に取付けるための取付けボルト２８の貫通を許す貫通孔３０および電気接続器１６を取り付けるための取付けねじ３２が螺合するねじ孔３４がそれぞれ形成されている。また、配線基板１４には、貫通孔３０およびねじ孔３４に対応する各貫通孔３６、３８が形成されている。この貫通孔３６、３８は、従来におけると同様に配線基板１４の電気接続に影響を与えない領域に形成されている。また、支持部材１２および配線基板１４の外縁部には、ベースリング２０を支持部材１２に結合するための取付けボルト４０（図１参照）の挿通を許すボルト穴４２、４４が形成されている。配線基板１４のボルト穴４４には、配線基板１４を取付けボルト４０の締め付け力から保護するための従来よく知られたスリーブ４６（図１参照）が配置されている。

プローブ基板１８は、図２に示すように、従来よく知られているように、例えばセラミック板からなる基板部材４８と、該基板部材すなわちセラミック板の下面４８ａに形成された多層配線層５０とを備える。多層配線層５０は、図示しないが従来よく知られているように、電気絶縁性を示す例えばポリイミド樹脂材料からなる多層板と、該各多層板間に形成された配線路とを有する。多層配線層５０の下面５０ａには、該多層配線層の前記配線路にそれぞれ電気的に接続されたプローブランド１８ｂが形成されている。各プローブ１８ａの上端は、対応するプローブランド１８ｂに接続されており、これにより、各プローブ１８ａは、多層配線層５０の下面５０ａから下方へ突出するようにプローブ基板１８に設けられ、対応する各プローブランド１８ｂを経て多層配線層５０の前記配線路に接続されている。

図２に示す例では、プローブ基板１８（４８、５０）には、負荷を受けない自由状態で、うねり状の曲がり変形が生じている。このような変形は、セラミック板４８の加工時に該セラミック板に導入されることがあり、プローブ基板１８の下面におけるもっとも低い箇所と高い箇所との高低差が例えば数十μｍ〜１００μｍを示すことがある。このプローブ基板１８の曲がり変形に拘わらず、プローブランド１８ｂの下端はプローブ基板１８の仮想平面Ｐに平行な平面Ｐ１に揃えられており、各プローブランド１８ｂに接続されたプローブ１８ａは同一長に形成されていることから、プローブ基板１８の自由状態で各プローブ１８ａの下端すなわち先端は、仮想平面Ｐに平行な平面Ｐ２上に揃えられている。

セラミック板４８の上面４８ｂには、図示しないが多層配線層５０の前記配線路を経て対応する各プローブ１８ａに接続される電気接続部が形成されている。この電気接続部は、従来よく知られているように、配線基板１４の下面１４ａに矩形マトリクス状に配列された前記した多数の接続端子に対応して形成されている。

セラミック板４８の上面４８ｂに形成された前記電気接続部と、該各電気接続部に対応する配線基板１４の前記接続端子との間には、対応する両者を接続するために前記電気接続器１６が配置されている。

電気接続器１６は、図示の例では、板厚方向に形成された多数の貫通孔５２が形成された電気絶縁性を示す板状部材から成るポゴピンブロック１６ａと、各貫通孔５２内に直列的に配置され、それぞれが貫通孔５２からの脱落を防止された状態で貫通孔５２の軸線方向へ摺動可能に収容される一対のポゴピン１６ｂ、１６ｂとを備える。各一対のポゴピン１６ｂ、１６ｂ間には、両ポゴピン１６ｂ、１６ｂに相離れる方向への偏倚力を与え、両ポゴピン間の導電路となる圧縮コイルばね１６ｃが配置されている。また、ポゴピンブロック１６ａには、前記貫通孔３０、３６に整合して取付けボルト２８の貫通を許す貫通孔５４および前記ねじ孔３４および貫通孔３８に整合して取付けねじ３２を受け入れる貫通孔５６が形成されている。

電気接続器１６は、図１に示す電気的接続装置１０の組み立て状態では、その圧縮コイルばね１６ｃのばね力により、各一対のポゴピン１６ｂ、１６ｂの一方のポゴピン１６ｂが配線基板１４の前記接続端子に圧接し、また他方のポゴピン１６ｂが配線基板１４の前記接続端子に対応するセラミック板４８の前記電気接続部に圧接する。これにより、各プローブランド１８ｂに設けられたプローブ１８ａは、配線基板１４の対応する前記接続端子に確実に接続される。その結果、プローブ１８ａの先端が半導体ウエハに形成された前記ＩＣ回路の前記接続パッドに当接されると、該接続パッドは対応する各プローブ１８ａ、電気接続器１６および配線基板１４を経て、前記テスタに接続されることから、該テスタによる前記半導体ウエハの前記ＩＣ回路の電気的検査が行える。

前記した電気的接続装置１０の組み立てで、プローブ基板１８を支持部材１２に結合するために、プローブ基板１８の上面、すなわちセラミック板４８の上面４８ｂには、アンカー部５８が形成されている。このアンカー部の頂面には、支持部材１２の貫通孔３０、配線基板１４の貫通孔３６を貫通する取付けボルト２８の先端部に螺合する雌ねじ穴５８ａが開放する。

図２に示すプローブ基板１８には、前記した曲がり変形が生じており、各アンカー部５８の頂面は、プローブ基板１８の前記した曲がり変形を保持した状態で仮想平面Ｐに平行な平面Ｐ３上に揃うように、予め研削加工を受けている。また、プローブ基板１８が取り付けられる支持部材１２とプローブ基板１８との間には、取付けボルト２８の締め付けによるプローブ基板１８の変形を規制し、各アンカー部５８の頂面５８ｂと支持部材１２の取付け面１２ａとの間に所定の間隔を保持するための筒状のスペーサ６０が適用されている。

このプローブ基板１８の支持部材１２への取付けに先立って、図３に示すように、電気接続器１６の貫通孔５６および配線基板１４の貫通孔３８を貫通しかつ支持部材１２のねじ孔３４に先端が螺合する取付けねじ３２により、これら支持部材１２、配線基板１４および電気接続器１６が一体的に結合される。その後、図３には図面の簡素化のために省略されているが、図１に示したように、取付けボルト４０を介してベースリング２０が配線基板１４の下面１４ａに結合される。このベースリング２０の結合後、図３に示すように、各取付けボルト２８が支持部材１２の側から該支持部材の貫通孔３０および配線基板１４の貫通孔３６を貫通して挿通され、またそれぞれの取付けボルト２８にスペーサ６０が装着される。各スペーサ６０は、その上端６０ａ（図２参照）を支持部材１２の取付け面１２ａにおける各貫通孔３０の開口縁部に当接する。

各スペーサ６０の装着後、各取付けボルト２８の先端がプローブ基板１８の対応するアンカー部５８の雌ねじ穴５８ａに螺合され、所定の締め付け力で締め付けられる。この締め付けにより、各スペーサ６０の下端６０ｂ（図２参照）が対応するアンカー部５８の頂面５８ｂに当接する。したがって、前記したように、各スペーサ６０は、その下端６０ｂが当接するプローブ基板１８の当接部位であるアンカー部５８の頂面５８ｂと、その上端６０ａが当接する支持部材１２の当接部位である取付け面１２ａにおける貫通孔３０の開口縁部１２ａ′（図４参照）との間隔を規定する。

取付けボルト２８の締め付けによるプローブ基板１８の取付け後、図１に示すように、固定リング２２がベースリング２０にボルト６２で結合され、これにより、前記したように、固定リング２２とベースリング２０との間にプローブ基板１８の縁部が挟持され、電気的接続装置１０が組み立てられる。

本発明に係る電気的接続装置１０では、前記したように、スペーサ６０の上端６０ａおよび下端６０ｂは支持部材１２およびプローブ基板１８にそれぞれ当接して配置される。また、スペーサ６０と、その上端６０ａおよび下端６０ｂを受ける各当接部位が形成される支持部材１２およびプローブ基板１８とは、それぞれの加工公差内で形成される。

そのため、図４に示すように、各スペーサ６０の下端６０ｂから上端６０ａまでの設計上の高さ寸法Ｈ１を例えば基準長さとすると、各スペーサ６０の実長については、加工誤差Δ１として、基準長Ｈ１から±Δ１の公差ａ（誤差ａ１〜ａ４）が生じている。また、同様に、支持部材１２については、その上面１２ｂを基準面Ｐ４として、各当接部位である取付け面１２ａの貫通孔３０の縁部における当接部位迄の設計上の距離すなわち当該当接部位の設計上の距離を基準高さレベルＨ２とすると、取付け面１２ａの各当接部位１２ａ′の高さレベルには、加工誤差Δ２として、基準高さレベルＨ２から±Δ２の公差ｂ（誤差ｂ１〜ｂ４）が生じている。さらに、プローブ基板１８については、該プローブ基板の仮想平面Ｐに平行な各プローブ１８ａの下端が揃う平面Ｐ２を基準面とし、該基準面Ｐ２からアンカー部５８の頂面５８ｂまでの設計上の距離をプローブ基板１８の当接部位である頂面５８ｂの基準高さレベルＨ３とすると、各アンカー部５８の頂面５８ｂの高さレベルには、加工公差Δ３として、基準高さレベルＨ３から±Δ３の公差ｃ（誤差ｃ１〜ｃ４）が生じている。なお、図４では、図面の簡素化のために、セラミック板４８の前記変形が省略され、プローブ基板１８（４８、５０）が平坦に示されている。

これらの公差は、例えば±１０μｍであるが、互いに対応する当接部位１２ａ′、５８ｂと、該当接部位間に配置されるスペーサ６０との公差Δ１〜Δ３の組み合わせによっては、スペーサ６０を用いたにも拘わらず、支持部材１２の取付け面１２ａとプローブ基板１８の頂面５８ｂとの間隔に、最大、＋３０μｍ〜−３０μｍにも達するばらつきを生じることがあり、そのため、組み立て後の電気的接続装置１０における各プローブ１８ａの先端が、そのばらつきの許容誤差である例えば±１０μｍを大きく超えてしまうことがある。

そこで、スペーサ６０の実長、支持部材１２の各当接部位１２ａ′の実高およびプローブ基板１８の各当接部位である頂面５８ｂの実高がそれぞれ測定される。この測定のために、前記したスペーサ６０の各誤差ａ１〜ａ４、支持部材１２の各当接部位１２ａ′における各誤差ｂ１〜ｂ４およびプローブ基板１８の各当接部位すなわちアンカー部５８の頂面５８ｂの各誤差ｃ１〜ｃ４を測定することができる。

この誤差の実測には、例えば、レーザ光を用いたレーザ測定装置あるいは自動焦点機能を有するＣＣＤカメラを利用した自動測定装置等を用いることができる。

これらの実測により、スペーサ６０の各誤差ａ１〜ａ４、支持部材１２の各当接部位１２ａ′における各誤差ｂ１〜ｂ４およびプローブ基板１８の各当接部位すなわちアンカー部５８の頂面５８ｂの各誤差ｃ１〜ｃ４が得られると、互いに対応する支持部材１２の各当接部位１２ａ′と、該当接部位に対応するプローブ基板１８の各当接部位５８ｂとのそれぞれの誤差の加算値（ｂ＋ｃ、すなわちｂ１＋ｃ１、ｂ２＋ｃ２、ｂ３＋ｃ３、ｂ４＋ｃ４、）がそれぞれ求められる。次に、この誤差の各加算値（ｂ＋ｃ）と、各スペーサ６０の誤差（ａ）を加算（ａ＋ｂ＋ｃ）したとき、それらのばらつきが最も小さくなる組み合わせとなるように、互いに対向する当接部位１２ａ′および５８ｂ間毎に、これに配置されるスペーサ６０が選択される。

このように、各誤差の加算値加算（ａ＋ｂ＋ｃ）のばらつきが最も小さくなるような組み合わせで、各対応する当接部位１２ａ′および当接部位５８ｂ間にスペーサ６０を組み込むことにより、前記した各プローブ１８ａの先端のばらつきを抑制して、許容誤差内に保持することができる。

本発明に係る電気的接続装置１０の組み立て方法によれば、図２に沿って説明したように、プローブ基板１８が、負荷を受けない自由状態で曲がり変形を生じた平板状のプローブ基板であり、該プローブ基板に設けられたプローブ１８ａの先端が、該プローブ基板の前記変形を保持した状態で同一面Ｐ２上に保持されている場合、支持部材１２およびプローブ基板１８における両当接部位１２ａ′および５８ｂ間と、これに対応するスペーサ６０との組み合わせは、プローブ基板１８の曲がり変形を保持するのに最適な組み合わせとなるように、選択することができる。

この選択基準を採用することにより、プローブ基板１８にたとえ曲がり変形が生じていても、スペーサ６０、支持部材１２およびプローブ基板１８の加工公差Δ１〜Δ３に変更を招くことなく、プローブ先端のばらつきを抑制することができる。また、この選択は、それぞれの実測値に基づいて行うことができるので、勘に頼ることなく比較的容易に行うことができる。

また、プローブ基板１８がその変形を保持した状態で、プローブ１８ａの先端が同一面Ｐ２上に位置するように研削加工を受けている場合、支持部材１２における当接部位１２ａ′と該当接部位に対応するプローブ基板１８の当接部位５８ｂとの間に配置されるスペーサ６０との組み合わせは、前記プローブの前記先端の公差内でのばらつきを抑制するのに最適な組み合わせとなるように、選択することができる。この選択基準を採用することにより、スペーサおよび支持部材の加工公差に変更をまねくことなく、プローブ先端の公差内でのばらつきを抑制することができ、高精度にプローブ先端を同一面上に揃えることができる。

前記したところでは、このスペーサ６０の選択のために、各対応する当接部位１２ａ′および５８ｂ間の数に等しいスペーサ６０から最適な組み合わせを選択した例について説明したが、それに限らず、対応する当接部位１２ａ′および５８ｂ間の数よりも多数のスペーサ６０の中から例えば各誤差の加算値加算（ａ＋ｂ＋ｃ）が零となる組み合わせを探し出すことができる。これにより、各プローブ１８ａの先端のばらつきをほぼ無くすことができる。

さらに、前記したところでは、支持部材１２の当接部位１２ａ′およびプローブ基板１８の当接部位５８ｂの両者についての高さを測定した例に沿って説明したが、これに代えて、そのいずれか一方の当接部位１２ａ′または５８ｂの高さを測定し、その一方の誤差（ｂ１〜ｂ４またはｃ１〜ｃ４）と、スペーサ６０の長さを測定し、その誤差（ａ１〜ａ４）とから各スペーサ６０を選択することができる。

しかしながら、前記したように、支持部材１２の当接部位１２ａ′およびプローブ基板１８の当接部位５８ｂのそれぞれについて高さを測定し、その両者の誤差（ｂ１〜ｂ４およびｃ１〜ｃ４）とスペーサ６０の誤差（ａ１〜ａ４）とを考慮して対応する各当接部位１２ａ′および５８ｂ間のスペーサ６０を選択することが、より正確かつ確実に各プローブ１８ａの先端のばらつきを抑制する上で、望ましい。

また、前記した両当接部位１２ａ′、５８ｂの高さの測定、これらに対応するスペーサ６０の長さ測定に加えて、さらにこれらに対応するプローブ１８ａの長さを測定することにより、対応する各プローブ１８ａの下端位置のずれをも考慮して、両当接部位１２ａ′、５８ｂと、その間に配置されるスペーサ６０との組み合わせを選択することができる。これにより、各プローブ１８ａの加工公差によるその先端のばらつきをも効果的に抑制することができる。

本発明に係る前記方法は、曲がり変形が導入されていない平坦なプローブ基板を有する電気的接続装置にも適用することができる。

本発明は、上記実施例に限定されず、その趣旨を逸脱しない限り、種々変更することができる。

本発明に係る電気的接続装置の一実施例を示す縦断面図である。 図１に示した電気的接続装置の要部を分解して示す縦断面図である。 図２に示した電気的接続装置の要部を組み立てた図１と同様な図面である。 本発明に係る電気的接続装置の支持部材、スペーサおよびプローブ基板の加工公差を示す説明図である。

符号の説明

１０ 電気的接続装置
１２ 支持部材
１２ａ （取り付け面）当接部位
１４ 配線基板
１６ 電気接続器
１８ プローブ基板
１８ａ プローブ
１８ｂ プローブランド
２８ （取付ボルト）ねじ部材
５８ （アンカー部）当接部位
５８ａ （雌ねじ穴）ねじ穴
６０ スペーサ

Claims (6)

1. 支持部材と、該支持部材から間隔をおいて配置されるプローブ基板であって前記支持部材に対向する一方の面と反対側の他方の面に、テスタに電気的に接続されかつ先端が前記テスタにより電気的検査を受ける被検査体の電気接続端子に当接される多数のプローブが設けられた平板状のプローブ基板と、前記支持部材および前記プローブ基板の互いに対向する面の相互に対向する両当接部位に両端をそれぞれ当接させて前記支持部材および前記プローブ基板間に配置される複数のスペーサとを備える電気的接続装置の組み立て方法であって、
   前記支持部材の前記当接部位および前記プローブ基板の前記当接部位の少なくともいずれか一方の当接部位毎に該当接部位の高さを測定すること、
   予め形成された前記複数のスペーサ毎に該スペーサの長さを測定すること、
   前記両測定によって得られた測定値に基づいて、前記プローブの前記先端を同一面上に保持するに適した前記スペーサを前記両当接部位間毎に選択することを含む、電気的接続装置の組み立て方法。
2. 前記当接部位の高さの測定は、該当接部位の基準高さレベルと前記各当接部位の高さレベルとの差の測定であり、前記スペーサの長さ測定は、該スペーサの基準長と前記各スペーサ長との差の測定である、請求項１に記載の組み立て方法。
3. 前記支持部材を貫通しかつ前記スペーサを貫通する複数のねじ部材が設けられ、前記プローブ基板の前記一方の面には、前記各ねじ部材の先端部に螺合するねじ穴がそれぞれの頂部に開放しかつ予めすべての頂面が加工公差内の高さ位置にあるように研削加工を受けた複数のアンカー部が前記プローブ基板の前記当接部位として形成された電気的接続装置の組み立て方法であって、前記プローブ基板の前記当接部位の高さの測定として前記アンカー部の頂面の基準高さレベルと前記頂面の高さレベルとの差が測定され、少なくとも前記アンカー部および前記スペーサについての前記各測定値に基づいて、前記プローブの前記先端を同一面上に保持するに適した前記スペーサを前記両当接部位の間毎に選択する、請求項１に記載の組み立て方法。
4. 前記プローブ基板は、負荷を受けない自由状態で曲がり変形を生じた平板状のプローブ基板であり、前記プローブ基板が前記変形を保持した状態で前記プローブの前記先端が同一面上に保持されており、前記プローブ基板の曲がり変形を保持すべく、前記測定値に基づいて前記スペーサを前記両当接部位の間毎に選択することを含む、請求項１に記載の組み立て方法。
5. 前記プローブ基板は、負荷を受けない自由状態で曲がり変形を生じた平板状のプローブ基板であり、前記プローブは前記プローブ基板が前記変形を保持した状態で前記先端が加工公差内で同一面上に位置するように研削加工を受けており、前記測定値に基づいて、前記プローブの前記先端の公差内でのばらつきを抑制するに適した前記スペーサを前記両当接部位の間毎に選択することを含む、請求項１に記載の組み立て方法。
6. 前記支持基板と前記プローブ基板との間には、前記テスタに接続される回路を有しかつ前記ねじ部材の挿通を許す貫通孔を有する配線基板が配置され、該配線基板と前記プローブ基板間には、前記ねじ部材の挿通を許す貫通孔を有し前記配線基板の前記回路と前記プローブ基板の前記各プローブとを接続する接続器が配置されており、前記ねじ部材が前記配線基板および前記接続器の前記各貫通孔を挿通して配置され、前記ねじ部材に関連して前記スペーサが前記各貫通孔内に挿入された後、前記ねじ部材の前記アンカー部への締め付けにより、前記プローブ基板が前記支持基板に結合される、請求項３に記載の組み立て方法。

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