KR20080049612A

KR20080049612A - 전기적 접속 장치 및 그 조립 방법

Info

Publication number: KR20080049612A
Application number: KR1020070106514A
Authority: KR
Inventors: 요시에이 하세가와
Original assignee: 가부시키가이샤 니혼 마이크로닉스
Priority date: 2006-11-30
Filing date: 2007-10-23
Publication date: 2008-06-04
Also published as: TWI342401B; KR100926535B1; JP5337341B2; TW200829921A; JP2008139034A

Abstract

본 발명은, 피검사체의 전극의 미세배열피치에 대응할 수 있는 전기적 접속 장치를 제공한다. 본 발명은, 제1 판부재와 상기 제1 판부재로부터 간격을 두고 배치된 제2 판부재를 가지며, 상기 각 판부재의 각각에 대략 그 두께 방향으로 관통하는 복수의 프로브 가이드 구멍이 형성된 프로브 지지체와, 상기 프로브 가이드 구멍을 관통하여 배치되며 피검사체의 전극에 접촉하는 침선이 선단에 형성된 선단부를 상기 제1 판부재로부터 돌출시키고 또한 상기 제1 및 제2 판부재 사이에 상기 프로브 가이드 구멍의 가장자리부에 걸림고정이 가능한 스토퍼를 갖는 복수의 프로브를 구비하는 전기적 접속 장치에 관한 것이다. 본 발명에서는, 각 프로브를 수용하기 위한 가이드 구멍을 직선상에 배열하는 대신, 각 가이드 구멍의 배치에, 그 직선을 사이에 두는 지그재그 배치를 채용하고, 상기 지그재그 배치된 각 가이드 구멍으로부터 돌출된 프로브의 선단부에, 그 침선을 직선상에 정렬하기 위한 굴곡부를 형성한다.

전기적 접속 장치, 프로브, 프로브 지지체, 판부재, 스토퍼, 가이드 구멍

Description

전기적 접속 장치 및 그 조립 방법{Electrical Connecting Apparatus and Assembling Method Thereof}

본 발명은, 반도체 IC 칩 혹은 이것이 집합적으로 장착된 반도체 웨이퍼와 같은 반도체 디바이스의 전기적 검사에 사용하는데 적합한 전기적 접속 장치 및 그 조립 방법에 관한 것이다.

반도체 디바이스와 같은 피검사체는, 이것이 사양서대로 동작하는지 여부가 통전 검사된다. 상기 통전 검사에서는, 침선(tip)이 피검사체의 전극에 가압되는 복수의 프로브(접촉자)를 구비하는 프로브 카드와 같은 전기적 접속 장치를 거쳐 피검사체가 테스터 본체에 접속된다.

종래의 이러한 종류의 전기적 접속 장치에, 서로 간격을 두고 유지되는 하부판, 중간판 및 상부판을 구비하는 프로브 지지체(probe support)에 의해 지지되는 복수의 프로브를 구비하는 프로브 조립체가 있다(예를 들어, 특허문헌 1 및 2 참조). 프로브 지지체의 각 판에는, 프로브의 관통을 허용하는 가이드 구멍이 형성되 어 있다. 상기 가이드 구멍을 관통하여 배치되는 각 프로브의 하부판과 상부판 사이에 위치하는 부분에는, 프로브의 직경 방향의 바깥쪽으로 돌출된 스토퍼(stopper)가 형성되어 있다. 프로브가 프로브 지지체에 장착된 상태에서는, 하부판과 상부판의 각 가이드 구멍의 가장자리부와 스토퍼의 결합에 의해, 각각의 프로브가 프로브 지지체로부터 탈락되는 것이 방지되어 있다.

각 프로브의 선단부(tip portion)는, 하부판의 가이드 구멍으로부터 직선형상으로 돌출되어 배치되어 있으며, 상기 선단부의 침선이 피검사체에 배열된 대응 전극에 접촉되도록, 그 전극에 가압된다. 피검사체는 IC 칩 혹은 다수의 IC 칩이 장착된 반도체 웨이퍼이며, 칩 회로의 미세화에 따라, 피검사체의 전극 배열도 미세피치화된다. 상기 미세피치화에 대응하기 위해, 하부판에 형성된 각 프로브를 위한 가이드 구멍을 서로, 보다 근접시켜 배치할 필요가 있다. 그러나, 직선을 따라 일렬로 배열된 전극에 대응하여 각 가이드 구멍을 하나의 직선상에 배열하는 경우, 하부판의 가이드 구멍 간의 기계적 강도를 확보하기 위해, 일렬로 정렬되어 형성되는 가이드 구멍의 가장자리부 간에 소정의 거리가 필요하게 된다. 그 소정 거리를 확보하기 위해, 상기 하부판의 가이드 구멍의 배열 피치의 저감에 강한 제한을 받으며, 따라서, 프로브의 침선의 미세피치화가 강하게 제한된다. 따라서, 종래, 피검사체의 전극 배열의 미세피치화에 대응할 수 있는 전기적 접속 장치가 강하게 요구되었다.

특허문헌 1: 국제공개 제2004/072661호 팜플렛

특허문헌 2: 일본 공개특허 제2006-003191호 공보

본 발명의 목적은, 피검사체의 전극의 미세배열피치에 대응할 수 있는 전기적 접속 장치 및 그 조립 방법을 제공하는데 있다.

본 발명은, 각 프로브를 수용하기 위한 가이드 구멍을 직선상에 배열하는 대신, 각 가이드 구멍의 배치에, 상기 직선을 사이에 두는 지그재그 배치를 채용하고, 그 지그재그로 배치된 각 가이드 구멍으로부터 돌출된 프로브의 선단부에, 그 침선을 직선상에 정렬하기 위한 굴곡부(bend portion)를 형성한다는 기본 구상에 입각한다.

따라서, 본 발명은, 제1 판부재와 상기 제1 판부재로부터 간격을 두고 배치된 제2 판부재를 가지며, 상기 각 판부재의 각각에 대략 그 두께 방향으로 관통하는 복수의 프로브 가이드 구멍(probe guide hole)이 형성된 프로브 지지체와, 상기 프로브 가이드 구멍을 관통하여 배치되고 피검사체의 전극에 접촉하는 침선이 선단(先端)에 형성된 선단부를 상기 제1 판부재로부터 돌출시키며 또한 상기 제1 및 제2 판부재 사이에 상기 프로브 가이드 구멍의 가장자리부에 걸림고정이 가능한 스토퍼를 갖는 복수의 프로브를 구비하는 전기적 접속 장치로서, 적어도 상기 제1 판부재의 상기 복수의 가이드 구멍은, 상기 전극의 배열선에 대응하는 가상직선의 양 측에서 그 가상직선을 따라 배치되며 또한 양측의 상기 가이드 구멍이 상기 가상직선을 따라 서로 엇갈리게 배치되어 있고, 각 가이드 구멍을 관통하는 상기 프로브의 상기 선단부에는, 그 상기 침선을 상기 가상직선에 대응하는 상기 배열선 상의 상기 전극을 향하게 하는 굴곡부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 상기 전기적 접속 장치에서, 상기 제1 판부재에 형성된 복수의 가이드 구멍은 상기 가상직선의 양측에 각각 배치되어 있으며, 상기 양측의 가이드 구멍 열(列)의 각 가이드 구멍의 위치가 상기 가상직선을 따라서 엇갈리게 배치되어 있다. 따라서, 상기 가상직선을 따라 살펴보면, 상기 가상직선의 한쪽에서 그 가상직선을 따라서 배열된 가이드 구멍 열의 각 가이드 구멍 사이에 상기 가상직선의 다른 쪽에서 그 가상직선을 따라 배열된 가이드 구멍 열의 각 가이드 구멍이 위치한다. 그로 인해, 상기 가상직선을 따라 인접하는 가이드 구멍은, 상기 가상직선을 따라서 그 양측에 교대로 위치하게 된다. 그 결과, 각 가이드 구멍의 구경(口徑)에 변경을 초래하지 않고 이를 유지한 상태로, 상기 가상직선의 연장 방향으로 인접하는 가이드 구멍의 가장자리부 간의 거리를 저감하지 않고, 상기 가상직선을 따라 인접하는 가이드 구멍의 중심간 거리를 작게 할 수 있다. 또한, 가상직선의 양측에 위치하는 각 가이드 구멍을 관통하는 상기 프로브의 침선이 상기 가상직선에 대응하는 직선으로부터 어긋나는 것은, 각 프로브의 상기 선단부에 형성되는 비교적 작은 굴곡부에 의해 수정이 가능하다. 상기 굴곡부에 의해 각 침선을 상기 직선상에 용이하게 정렬시킬 수 있다.

본 발명에 따른 상기 전기적 접속 장치에 의하면, 가이드 구멍이 형성되는 제1 판부재의 강도 저하를 초래하지 않고, 인접하는 프로브의 배열 피치를 작게 할 수 있기 때문에, 피검사체의 전극 배열의 미세피치화에 대응하여 침선의 미세피치화를 도모할 수 있다. 또한, 상기 직선 가상선의 양측에서 각 가이드 구멍이 각각 소정의 간격을 유지하여 형성된다. 따라서, 상기 가이드 구멍을 따라 안내되는 프로브는, 상기 가이드 구멍 주변의 스토퍼 간에 간섭이 초래되지 않으므로, 상기 스토퍼 간의 간섭에 의한 전기적인 단락 문제를 확실히 방지할 수 있다.

상기 프로브의 침선은, 종래에 잘 알려져 있는 바와 같이, 상기 프로브의 탄성변형에 따라, 상기 제1 판부재를 향해 그리고 이것으로부터 멀어지는 방향으로의 세로 방향의 변위가 가능하다. 상기 굴곡부는, 상기 침선이 상기 제1 판부재를 향해 그 최대 스트로크로 세로 방향 변위를 일으켰을 때 상기 제1 판부재로부터 돌출된 위치에 있는 부분에 형성하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 프로브의 침선의 세로 방향 변위에 따른 가로 방향의 변위를 방지할 수 있다.

상기 제1 판부재의 상기 복수의 가이드 구멍은, 상기 가상 직선에 대응하는 상기 직선을 사이에 두고 상기 직선을 따라서 이른바 지그재그로 배치할 수 있다.

상기 프로브 지지체로서, 상기 각 프로브를 수용하는 프로브 가이드 구멍이 형성되고, 상기 제2 판부재의 상기 제1 판부재가 배치된 측과 반대측에 간격을 두고 배치되는 제3 판부재와, 상기 각 판부재를 장착하는 나사부재를 더 갖는 프로브 지지체를 사용할 수 있다. 상기 나사부재는, 상기 제1 내지 제3 판부재의 상기 각 프로브 가이드 구멍을 관통한 상기 프로브가 상기 제2 및 제3 판부재 사이에서 동일 방향으로 변위하는 탄성변형을 일으킨 상태에서 상기 각 프로브를 유지하도록, 상기 제1 내지 제3 판부재를 서로 분리 가능하게 결합할 수 있다.

상기 제2 및 제3 판부재에 형성되는 상기 가이드 구멍은, 상기 제1 판부재에 형성되는 상기 가이드 구멍의 배치에 대응하여 지그재그로 배치할 수 있다. 특히, 제2 판부재가 제1 판부재에 근접하여 배치되어 있는 경우, 제1 및 제2 가이드 구멍을 상술한 지그재로 배치로 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 접속판을 설치할 수 있다. 상기 접속판은, 상기 제3 판부재에서 봤을 때, 상기 제2 판부재가 배치된 측과 반대측에서 상기 제3 판부재에 접촉하여 배치된다. 상기 접속판에 상기 프로브 지지체가 지지된다. 또한, 상기 접속판을 관통하여 배치되는 배선의 한쪽 끝을 상기 프로브의 기단(基端)에 접속할 수 있다.

또한, 상기 접속판을 장착하기 위한 판 두께 방향으로 관통하는 개구와, 상기 각 배선에 대응하는 복수의 접속 랜드(connection land)를 갖는 배선 기판을 형성하고, 그 배선 기판에 상기 접속판을 지지할 수 있다. 그 경우, 상기 배선의 다른쪽 끝이 상기 접속 랜드에 접속된다.

본 발명에 따른 전기적 접속 장치의 조립에서는, 우선, 상기 제1 내지 제3 판부재의 서로 대응하는 가이드 구멍이 직선형상으로 정렬되도록 배치된 상태에서, 상기 프로브의 상기 스토퍼부가 상기 제1 및 제2 판부재 사이에 위치하고, 상기 프로브가 탄성변형 전의 직선 상태로 제1 내지 제3 판부재의 상기 각 가이드 구멍을 삽입하도록 상기 각 판부재에 결합된다.

상기 결합 상태에서, 상기 제3 판부재가 제1 및 제2 판부재에 대하여 판 두께 방향과 직각인 평면상에서 변위되면, 상기 제2 및 제3 판부재 사이에서 상기 프로브에 상기 변위 방향 및 변위량에 따른 한쪽 방향으로의 소정의 탄성변형이 가해진다. 제3 판부재는, 각 프로브에 소정의 탄성변형을 가하는 그 변위 위치에서, 상기 나사부재에 의해 제1 및 제2 판부재에 고정적으로 결합하는 것이 바람직하다.

이에 따라, 다수의 상기 프로브에 한쪽 방향으로의 균일하고 적정한 탄성변형을 가한 상태로 상기 프로브 지지체에 적절히 장착할 수 있다. 상기 탄성변형은, 각 프로브의 침선에 침압이 작용했을 때, 그 침선에 선단부의 길이 방향으로의 적정한 탄성 변위를 허용한다.

또한, 직선형상의 상기 프로브에 상기 제2 및 제3 판부재 사이에서의 상기 한쪽 방향으로의 탄성변형을 가한 상태에서 상기 제3 판부재를 제1 및 제2 판부재에 고정적으로 결합한 후, 상기 프로브의 굴곡부를 형성하는 것이 바람직하다.

프로브는, 자유 상태에서의 직선 상태에 유지되는 한, 그 축선의 주위에 비교적 자유로운 회동이 허용된다. 따라서, 상기 선단부에 소정의 굴곡부를 형성한 후, 각 프로브를 상기 프로브 지지체에 장착하고자 하면, 그 장착 시에, 다수의 프로브의 침선이 적정한 방향을 향하도록, 각 프로브의 굴곡부의 회전 자세를 적절하게 유지할 필요가 있다. 게다가 다수의 상기 프로브에 상술한 소정의 방향으로의 균일한 탄성 변위를 도입하도록, 각 프로브를 상기 프로브 지지체에 장착하는 작업이 필요해진다. 따라서, 프로브의 장착 작업은, 매우 번잡해지고, 또 용이하지 않다.

그러나, 상술한 바와 같이, 다수의 직선형상의 상기 프로브가 한쪽 방향으로 적절히 탄성변형을 일으킨 상태로 상기 프로브 지지체에 장착되면, 휘어짐을 수반하는 탄성변형에 의해 각 프로브는 그 축선 주위의 자유로운 회동이 억제된다. 따라서, 그 회동이 억제된 상태로 각 프로브에 적정한 방향으로의 굴곡부를 비교적 용이하게 형성할 수 있기 때문에, 침선을 비교적 용이하게 소정의 방향으로 적정하게 향하게 할 수 있다.

본 발명에 따른 전기적 접속 장치는, 피검사체의 전기적인 검사를 위한 프로브 카드로서 사용할 수 있다. 상기 전기적 접속 장치(10)가 도 1 및 도 2에 전체적으로 도시되어 있다. 도시의 예에서는, 전기적 접속 장치(10)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 척(chuck)(12) 상에 유지된 반도체 웨이퍼(14)에 집합적으로 장착된 다수의 IC(집적 회로) 칩 영역의 전기적인 검사에 사용되고 있다.

전기적 접속 장치(10)는, 상기 칩 영역에 형성된 다수의 전극(도시 생략)에 대응하는 다수의 프로브(16)가 장착된 프로브 조립체(18)와, 그 프로브 조립체가 결합되는 접속판(20)과, 그 접속판을 유지하는 원형의 배선 기판(22)을 구비한다. 배선 기판(22)은, 종래에 잘 알려져 있는 바와 같이, 유리 함유 에폭시 수지판(glass fiber epoxy resin board) 혹은 세라믹판(ceramic sheet)과 같은 전기절연기판에 도전로(도시 생략)가 장착되어 형성되어 있다.

배선 기판(22)에는, 그 중앙부에서 판 두께 방향으로 관통하는 직사각형의 개구(24)(도 2 참조)가 형성되어 있다. 배선 기판(22)의 한쪽 면(22a)에는, 개구(24)의 한 쌍의 맞변을 따라 다수의 접속 랜드(26)가 정렬되어 배치되어 있다. 또한, 한쪽 면(22a)의 바깥 가장자리부에는, 도시하지 않은 테스터의 전기 회로에 접속되는 다수의 테스터 랜드(tester land)(28)(도 1 참조)가 배치되어 있다. 각 접속 랜드(26)는, 종래의 경우와 마찬가지로, 배선 기판(22)의 상기 도전로를 거쳐 대응하는 테스터 랜드(28)에 접속되어 있다.

접속판(20)은, 전기절연재료로 형성되어 있으며, 개구(24) 내에 수용 가능한 직사각형의 평면형상을 갖는 직사각형부(20a)와, 그 직사각형부의 한쪽 면으로부터 직사각형부(20a)의 바깥 가장자리로 돌출된 직사각형의 환형 플랜지부(flange portion)(20b)를 구비한다. 접속판(20)은, 도 2에 명확하게 도시되어 있는 바와 같이, 직사각형부(20a)가 배선 기판(22)의 개구(24) 내에 수용되며 또한 환형 플랜지부(20b)가 배선 기판(22)의 한쪽 면(22a) 상에서 그 개구(24)의 가장자리부 위에 놓이도록 배치되고, 도 1에 나타낸 복수의 나사부재(30)에 의해 배선 기판(22)에 고정되어 있다.

접속판(20)의 직사각형부(20a)에는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 그 판 두께 방향으로 관통하는 다수의 관통 구멍(32; 32a, 32b)이 형성되어 있다. 관통 구멍(32; 32a, 32b)은, 반도체 웨이퍼(14)의 상기 IC 칩 영역의 각 전극에 대응하여 형성되어 있다.

피검사체인 반도체 웨이퍼(14)의 각각의 칩 영역은, 일반적으로는, 직사각형의 평면형상을 갖는다. 상기 각 칩 영역의 다수의 상기 전극은, 도시하지 않았으 나, 예를 들어 상기 각 칩 영역의 각 변을 따라 직사각형을 형성하도록 일렬로 배열되어 있다. 상기 IC 칩 영역의 각 전극에 대응하여 형성된 접속판(20)의 관통 구멍(32; 32a, 32b)은, 도 1에 나타낸 예에서는, 8개의 상기 칩 영역에 대응하여 형성되어 있다. 그러나, 도시의 예에서는, 관통 구멍(32a 및 32b)이 상기 칩 영역마다의 직사각형의 전극 열을 따라, 그 직사각형 배열의 안쪽 및 바깥쪽에서 이중의 직사각형 환형을 형성하도록, 이중으로 배열되어 있으며, 또한 각각의 상기 칩 영역에서, 양 관통 구멍(32a 및 32b)은 그 배열 방향으로 교대로 위치하도록, 엇갈리게 배열되어 있다.

프로브 조립체(18)의 각 프로브(16)는, 도 2에 나타내는 배선(34)에 접속되어 있다. 프로브(16)는, 후술하는 바와 같이, 그 기단에서 대응하는 배선(34)의 한쪽 끝에 전기적으로 접속되어 있으며, 그 배선의 다른쪽 끝은 각각에 대응하는 접속 랜드(26)에 접속되어 있다. 따라서, 각 프로브(16)는 이것이 접속된 접속 랜드(26)에 대응하는 테스터 랜드(28)를 거쳐, 상기 테스터의 전기 회로에 접속된다.

다수의 프로브(16)가 장착된 프로브 조립체(18)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 각 프로브(16)의 관통을 허용하는 프로브 지지체(36)를 구비한다. 프로브 지지체(36)는, 제1 판부재인 직사각형의 평면형상을 갖는 전체적으로 평판형상인 하부판(40)과, 그 하부판의 가장자리부에 형성된 직사각형 프레임부(40a)의 스페이서 기능에 의해, 하부판(40)의 직사각형 프레임부(40a)를 제외한 부분에 간격을 두고 상기 직사각형 프레임부에 겹쳐지는 제2 판부재인 중간판(42)과, 그 중간판에 스페이서 기능을 갖는 직사각형 프레임(44)을 통해 겹쳐지는 제3 판부재인 상부판(46) 을 갖는다. 하부판(40), 중간판(42) 및 상부판(46)의 각각에는, 각각의 판 두께 방향으로 각 프로브(16)를 관통시키는 프로브 가이드 구멍(48; 48a, 48b, 50; 50a, 50b, 및 52; 52a, 52b)이 형성되어 있다. 도 3에는, 절단면인 관계로 각각의 한쪽의 가이드 구멍(48a, 50a, 및 52a)이 도시되어 있다.

하부판(40), 중간판(42) 및 상부판(46)의 각각의 프로브 가이드 구멍(48; 48a, 48b, 50; 50a, 50b, 및 52; 52a, 52b)은, 각각의 판부재(40, 42, 46) 상에서 각각 동일한 간격으로 배치되고, 서로 정합(整合) 가능하게 형성되어 있다. 하부판(40), 중간판(42), 직사각형 프레임(44) 및 상부판(46)은, 나사부재(54)의 죄임에 의해, 일체로 결합되고, 이에 따라 전체적으로 직사각형의 프로브 지지체(36)가 조립된다.

상기 결합 상태에서는, 중간판(42)은 실질적으로 하부판(40)에 간격을 두고 배치되며, 또한 상부판(46)은, 중간판(42)의 하부판(40)이 배치된 측과 반대측에서 중간판(42)에 간격을 두고 유지되어 있다. 또한, 하부판(40) 및 중간판(42)의 각각의 프로브 가이드 구멍(48 및 50)은 서로 정합되지만, 이에 반해, 상부판(46)의 프로브 가이드 구멍(52)은, 그 배열 방향의 한쪽으로 치우친 위치에 있다. 상기 상부판(46)의 프로브 가이드 구멍(52; 52a, 52b)은, 프로브 지지체(36)의 접속판(20)에 부착된 상태에서, 상기 접속판의 관통 구멍(32; 32a, 32b)에 정합된다.

각각의 프로브(16)는, 프로브 지지체(36)의 각 프로브 가이드 구멍(48; 48a, 48b, 50; 50a, 50b, 및 52; 52a, 52b)을 관통하여 배치되어 있다. 각각의 프로브(16)는, 하부판(40)과 중간판(42) 사이에, 각 프로브 가이드 구멍(48, 50)의 가 장자리부에 걸림고정이 가능한 스토퍼부(56)를 갖는다. 프로브(16)는, 스토퍼부(56)를 하부판(40)의 상부면(40b)에 접촉시킨 상태로, 상기 하부판의 하부면(40c)으로부터 그 선단부(16a)가 돌출된다.

상기 프로브 조립체(18)의 조립에서는, 도 4의 (a)에 도시되어 있는 바와 같이, 나사부재(54)를 제거한 상태에서, 프로브 지지체(36)의 하부판(40), 중간판(42) 및 상부판(46)의 각 프로브 가이드 구멍(48, 50, 52)이 정합되도록, 하부판(40), 중간판(42), 직사각형 프레임(44) 및 상부판(46)이 결합된다. 상기 결합 상태에서는, 직선형상의 각 프로브(16)가, 각각의 스토퍼부(56)를 하부판(40)과 중간판(42) 사이에 위치시키고 또한 정합되는 프로브 가이드 구멍(48, 50, 52)을 삽입 관통하도록, 프로브 지지체(36)에 장착된다.

그 후, 도 4의 (b)에 도시하는 바와 같이 나사부재(54)를 위한 나사 구멍(58)을 정합시키기 위해, 상부판(46)이 하부판(40), 중간판(42) 및 직사각형 프레임(44)에 대하여, 평면 위를 도면의 화살표 A로 나타낸 한쪽 방향으로 이동된다. 이에 따라, 정합된 나사 구멍(58)에 나사부재(54)가 나사결합되고, 프로브 조립체(18)가 조립된다. 상기 프로브 조립체(18)의 조립 상태에서는, 상술한 바와 같이 프로브 지지체(36)의 상부판(46)의 프로브 가이드 구멍(52)은, 하부판(40) 및 중간판(42)의 각 프로브 가이드 구멍(48 및 50)에 대하여, 한쪽으로 치우쳐져 있으므로, 모든 프로브(16)에는, 중간판(42) 및 상부판(46) 사이에서 휘어짐을 수반하는 탄성적인 굴곡 변형이 도입된다.

조립이 완료된 프로브 조립체(18)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 배선 기 판(22)의 다른쪽 면(22b)으로부터 프로브 조립체(18)를 돌출시키고 또한 프로브(16)의 선단부를 아래쪽의 반도체 웨이퍼(14)를 향하게 하여, 접속판(20)에 배치된다. 또한, 프로브 조립체(18)는, 도 1에 나타낸 위치결정 핀(60)의 위치결정 작용에 의해, 도 5의 (a)에 나타낸 바와 같이, 접속판(20)에 대하여, 대응하는 프로브(16)와 배선(34)이 정합되는 적정 위치가 결정되고, 그 적정 위치에서, 나사부재(62)에 의해, 접속판(20)에 고정된다.

중간판(42)은 상부판(46)의 하부면(46b) 측에 배치되어 있으며, 접속판(20)은, 도 3에 나타낸 바와 같이, 상부판(46)에, 상기 상부판의 하부면(46b)과 반대측인 상부면(46a)에서 직사각형부(20a)를 접촉시켜 배치되어 있다.

프로브 조립체(18)의 각 프로브(16)의 기단에 접속되는 배선(34)은, 도 5의 (a)에 확대하여 나타낸 예에서는, 중심선(34a)과, 그 중심선을 덮는 절연재료로 이루어지는 피복(34b)을 구비한다. 각 배선(34)은, 중심선(34a)의 끝 부분이 상부판(46)의 프로브 가이드 구멍(52; 52a, 52b)을 삽입 관통하는 프로브(16)의 기단부(16b)에 접촉되도록, 관통 구멍(32)에 접착제를 적절히 사용하여 고정 부착되어 있다. 각 프로브(16)는, 상술한 탄성 굴곡 변형의 도입에 의해, 그 탄성력으로, 프로브(16)의 상기 기단부의 단부 표면을 중심선(34a)의 상기 끝부분의 단부 표면에 가압하고, 또 스토퍼부(56)를 하부판(40)을 향해 가압한다.

하부판(40)과 중간판(42) 사이에 형성된 각 프로브(16)의 스토퍼부(56)는, 하부판(40)의 상부면(40b)과, 그 상부면과 마주보고 이것에 간격을 둔 중간판(42)의 하부면(42a) 사이에서의 운동이 허용된다. 따라서, 프로브(16)의 선단부(16a)의 선단인 침선(16c)이 반도체 웨이퍼(14)의 대응하는 상기 전극에 상대적으로 가압되면, 각 프로브(16)는, 도 5의 (b)에 가상선(점선)으로 나타낸 바와 같은 한쪽 방향으로의 탄성변형을 발생시킨다. 상기 탄성변형에 따라, 각 프로브(16)의 침선(16c)은, 상부면(40b)과 하부면(42a) 사이의 적정한 소정의 스트로크(t)에 의해, 선단부(16a)의 길이 방향을 따라 전체적으로 세로 방향으로 변위된다. 또한, 상기 변위(t)에 따라, 프로브(16)와 하부판(40) 및 중간판(42)에 형성된 각 프로브 가이드 구멍(48, 50) 간의 여유 범위 내에서 침선(16c)에는 가로 방향으로 약간의 미끄러짐(w)이 발생한다.

각 프로브(16)의 침선(16c)은, 상술한 바와 같이 반도체 웨이퍼(14)의 상기 각 칩 영역에 정렬되어 형성된 상기 전극에 대응하여 배열된다. 상기 전극의 미세배열피치화에 대응하기 위해, 도 6 및 도 7에 나타내는 바와 같이, 본 발명에 따른 전기적 접속 장치(10)에서는, 하부판(40)에 형성되는 프로브 가이드 구멍(48; 48a, 48b)이 2열로 배열되어 있다. 보다 상세하게는, 도 7에 도시하는 바와 같이, 상기 전극의 중심선을 연결하는 전극의 배열 직선에 대응하는 가상직선(L)의 양측에서 그 가상직선(L)에 평행하게 연장되는 가상직선(L2 및 L1) 상에 각각의 중심을 위치시키도록, 프로브 가이드 구멍(48; 48a, 48b)이, 2열로 배열되어 있다.

중간판(42)이 하부판(40)에 근접하여 배치되는 경우, 도 6에 나타내는 바와 같이, 중간판(42)의 프로브 가이드 구멍(50; 50a, 50b)이 하부판(40)의 프로브 가이드 구멍(48; 48a, 48b)에 대응하여 2열로 배열되어 있다. 또한, 도 8의 (a) 및 (b)에 나타내는 바와 같이, 상부판(46)에 형성되는 프로브 가이드 구멍(52; 52a, 52b)도, 프로브 가이드 구멍(48; 48a, 48b) 및 프로브 가이드 구멍(50; 50a, 50b)에 정합되도록 형성할 수 있다.

도 7 및 도 9를 참조하여, 2열로 배열된 가이드 구멍의 상세한 사항을 하부판(40)에 있어서 설명한다. 도 9에 확대하여 나타내는 바와 같이, 하부판(40)의 한쪽의 가상직선(L1)을 따라서 한쪽의 프로브 가이드 구멍(48a)이 등간격(d1)으로 배치되어 있고, 다른쪽의 가상직선(L2)을 따라서 다른쪽의 프로브 가이드 구멍(48b)이 프로브 가이드 구멍(48a)의 경우와 동일한 등간격(d1)으로 배치되어 있다. 또한, 한쪽의 프로브 가이드 구멍 열의 각 가이드 구멍(48a)과 다른쪽의 프로브 가이드 열의 각 가이드 구멍(48b)은, 전극의 배열 직선과 마주보는 가상직선(L)을 따라 교대로 등간격으로 위치되도록, 배열 피치를 가상직선(L)을 따라서 엇갈리게 배치되어 있다. 따라서, 프로브 가이드 구멍(48; 48a, 48b)이 가상직선(L)을 사이에 두고 이것을 따라 이른바 지그재그로 배치되도록, 규칙성 있게 배열되어 있다. 또한, 도 7 및 도 9에 나타낸 예에서는, 각 프로브 가이드 구멍(48; 48a, 48b)의 가장자리부가 가상직선(L)에 거의 접한다.

프로브 가이드 구멍(48)의 배열에, 지그재그 배치 대신, 일렬 배치를 채용하기 위해서는, 도 9에 나타내는 프로브 가이드 구멍(48b)을 필요로 하지 않으며, 이것 대신 인접하는 프로브 가이드 구멍(48a, 48b) 사이에 가상선으로 나타낸 프로브 가이드 구멍(48a)을 배열하면, 인접하는 프로브 가이드 구멍(48a, 48a) 간의 거리는 d2로 나타낸 거리가 된다.

그러나, 도 9에 명확하게 도시되어 있는 바와 같이, 프로브 가이드 구멍(48; 48a, 48b)에 상술한 지그재그 배치를 채용함으로써, 가상직선(L)을 따라 인접하는 프로브 가이드 구멍(48a, 48b) 간의 거리(d3)는, 가상직선(L)을 따른 배열 피치(d1/2)를 변경하지 않는 한, 상술한 거리(d2)보다 크게 설정할 수 있다. 또한, 이것과는 반대로, 하부판(40)의 기계적 강도를 손상시키지 않고, 미세배열피치(d1/2)를 채용하는 것이 가능해진다.

또한, 각 프로브 가이드 구멍(48; 48a, 48b)을 삽입 관통하는 각 프로브(16)의 선단부(16a)는, 도 7에서 봤을 때 가상직선(L)의 양측으로 다소 치우쳐지지만, 도 6에 나타낸 바와 같이, 각 프로브(16)의 선단부(16a)에 굴곡부(64)를 형성함으로써, 각 프로브(16)의 침선(16c)을 상기 전극 배열의 직선상에 등피치(d1/2)로 정렬시킬 수 있다.

각 프로브(16)의 침선(16c)을 상기 전극 배열의 직선을 향하게 하는 굴곡부(64)는, 침선(16c)이 하부판(40)을 향해 그 최대 스트로크로 세로 방향 변위(t)를 발생시켰을 때 하부판(40)으로부터 돌출된 위치에 있는 부분에 형성하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 프로브(16)의 침선(16c)의 세로 방향 변위에 따른 가로 방향의 변위(w)를 필요최소한으로 억제할 수 있다.

또한, 도시의 예에서는, 상술한 바와 같이 중간판(42) 및 상부판(46)의 각 프로브 가이드 구멍(50; 50a, 50b 및 52; 52a, 52b)도 프로브 가이드 구멍(48; 48a, 48b)에 대응하여 배열되어 있다. 그것 대신, 적어도 하부판(40)으로부터 중간판(42)보다 먼 위치에 있는 상부판(46)의 프로브 가이드 구멍(52; 52a, 52b)을 일렬로 배열할 수도 있다. 그러나, 프로브 지지체(36)의 각 판부재(40, 42 및 46)의 가이드 구멍(48, 50 및 52)으로의 프로브(16)의 삽입 관통 작업을 용이하게 하기 위해서, 중간판(42) 및 상부판(46)의 각 프로브 가이드 구멍(50 및 52)도 상술한 바와 같은 지그재그 배치로 하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 전기적 접속 장치(10)에 의하면, 상술한 바와 같이, 하부판 즉 제1 판부재의 강도 저하를 초래하지 않고, 피검사체의 전극의 미세배열피치와 마주보도록 인접하는 프로브(16)의 침선(16c)을 미세배열피치로 정렬시킬 수 있다. 또한, 침선(16c)의 미세배열피치에도 불구하고, 각 프로브(16)의 스토퍼부(56) 간에 충분한 간격을 유지할 수 있으므로, 스토퍼부(56) 간의 간섭을 확실하게 방지할 수 있다.

본 발명에 따른 전기적 접속 장치(10)의 조립에서는, 상술한 바와 같이, 하부판(40), 중간판(42) 및 상부판(46)의 각 프로브 가이드 구멍(48, 50 및 52)이 정렬되도록 배치한 상태에서, 프로브(16)의 스토퍼부(56)가 하부판(40) 및 중간판(42) 사이에 위치하고, 또한 프로브(16)가 탄성변형되지 않는 직선 상태, 즉 무부하 상태로 각 가이드 구멍(48, 50 및 52)을 삽입하도록 프로브 지지체(36)에 결합된다.

상기 결합 상태에서, 각 프로브(16)에 한쪽 방향으로의 일정한 탄성변형을 부여하기 위해, 상부판(46)을 중간판(42) 및 하부판(40)에 대하여 가로 방향으로 이동시키고, 그 이동된 상태에서 상부판(46)을 하부판(40)에 결합한다.

이에 따라, 다수의 프로브(16)에 한쪽 방향으로의 균일하고 적절한 탄성변형을 가한 상태에서 프로브 지지체(36)에 적절하게 장착할 수 있다. 또한, 각 프로 브(16)는 상기 탄성변형에 의해 중간판(42) 및 상부판(46) 사이에서 휘어짐이 가해짐으로써, 각 프로브(16)는, 각 가이드 구멍(48, 50 및 52) 내에서의 자유로운 회동이 억제된다.

상기 프로브(16)의 회동이 억제된 상태에서, 각 프로브(16)에 배열마다에서 역방향을 향한 적정한 굴곡부(64)를 형성함으로써, 침선(16c)을 비교적 용이하게 가상직선(L)에 대응한 전극 배열선 위에 적절히 위치시킬 수 있다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 그 취지를 벗어나지 않는 한 각종 변경이 가능하다. 예를 들어, 상부판(46)을 필요로 하지 않을 수 있으며, 프로브 지지체(36)로서 도시한 예 이외에 각종 프레임 구성을 채용할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 전기적 접속 장치의 평면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 전기적 접속 장치의 정면도이다.

도 3은 도 1의 선III-III에 의한 단면도이다.

도 4는 도 3에 도시한 프로브 조립체의 조립 공정을 나타내는 도면이고, (a)는 프로브 조립체의 프로브 지지체로의 프로브의 삽입 관통 공정을 나타내며, (b)는 각 프로브에 탄성변형을 도입하여 프로브 지지체(36)를 결합하는 결합 공정을 나타낸다.

도 5는 프로브 조립체의 프로브의 움직임을 나타내는 설명도이고, (a)는 프로브의 침선에 부하가 작용하지 않은 상태를 나타내며, (b)는 프로브의 침선이 피검사체의 전극에 가압된 상태를 나타낸다.

도 6은 본 발명에 따른 프로브 조립체의 프로브에 형성되는 굴곡부를 확대하여 나타내는 부분적인 단면도이다.

도 7은 본 발명에 따른 프로브 지지체의 하부판에 형성된 프로브 가이드 구멍의 배열과, 상기 각 가이드 구멍에 안내되는 프로브의 침선 위치와의 관계를 나타내는 하부판의 부분적인 평면도이다.

도 8은 본 발명에 따른 프로브 지지체의 프로브와의 관계를 나타내며, (a)는 상부판에 형성된 가이드 구멍의 배열을 나타내고, (b)는 상부판의 가이드 구멍과 프로브와의 관계를 나타내는 상부판의 부분적인 단면도이다.

도 9는 도 7에 나타낸 일부의 가이드 구멍을 확대하여 나타내는 평면도이다.

* 도면의 주요부호에 대한 설명*

10: 전기적 접속 장치 14: 반도체 웨이퍼

16: 프로브 18: 프로브 조립체

20: 접속판 22: 배선 기판

26: 접속 랜드 34: 배선

36: 프로브 지지체 40: 하부판(제1 판부재)

42: 중간판(제2 판부재) 46: 상부판(제3 판부재)

48, 50, 52: 프로브 가이드 구멍 54: 나사부재

56: 스토퍼부 64: 굴곡부

Claims

제1 판부재와 상기 제1 판부재로부터 간격을 두고 배치된 제2 판부재를 가지며, 상기 각 판부재의 각각에 대략 그 두께 방향으로 관통하는 복수의 프로브 가이드 구멍이 형성된 프로브 지지체와, 상기 프로브 가이드 구멍을 관통하여 배치되며 또한 피검사체의 전극에 접촉하는 침선이 선단에 형성된 선단부를 상기 제1 판부재로부터 돌출시켜 배치되고, 각각이 상기 제1 및 제2 판부재 사이에 상기 프로브 가이드 구멍의 가장자리부에 걸림고정이 가능한 스토퍼를 갖는 복수의 탄성변형 가능한 선형상의 프로브를 구비하는 전기적 접속 장치로서,

적어도 상기 제1 판부재의 상기 복수의 가이드 구멍은, 상기 전극의 배열선에 대응하는 가상직선의 양측에서 그 가상직선을 따라 배치되고 또한 양측의 상기 가이드 구멍이 상기 가상직선을 따라 서로 엇갈리게 배치되어 있으며, 각 가이드 구멍을 관통하는 상기 프로브의 상기 선단부에는, 그 상기 침선을 상기 가상직선에 대응하는 상기 배열선 상의 상기 전극을 향하게 하는 굴곡부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전기적 접속 장치.
제1항에 있어서, 상기 프로브의 침선은, 그 프로브의 탄성변형에 따라, 상기 제1 판부재를 향해 그리고 이것으로부터 멀어지는 방향으로 변위 가능하며, 상기 침선이 상기 제1 판부재를 향해 그 최대 스트로크로 변위했을 때, 그 제1 판부재로 부터 돌출된 위치에 상기 굴곡부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전기적 접속 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1 판부재의 상기 복수의 가이드 구멍은, 상기 가상직선에 대응하는 상기 직선을 사이에 두고 그 직선을 따라 지그재그로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전기적 접속 장치.
제1항에 있어서, 상기 프로브 지지체는, 상기 각 프로브를 수용하는 프로브 가이드 구멍이 형성되고, 상기 제2 판부재의 상기 제1 판부재가 배치된 측과 반대측에 간격을 두고 배치되는 제3 판부재와, 상기 각 판부재를 장착하는 나사부재를 더 가지며, 상기 나사부재는, 상기 제1 내지 제3 판부재의 상기 각 프로브 가이드 구멍을 관통한 상기 프로브가 상기 제2 및 제3 판부재 사이에서 동일 방향으로 변위하는 탄성변형을 일으킨 상태에서 상기 각 프로브를 유지하도록, 상기 제1 내지 제3 판부재를 서로 분리 가능하게 결합하는 것을 특징으로 하는 전기적 접속 장치.
제4항에 있어서, 상기 제2 및 제3 판부재에 형성되는 상기 가이드 구멍은, 상기 제1 판부재에 형성되는 상기 가이드 구멍의 배치에 대응하여 지그재그로 배치 되어 있는 것을 특징으로 하는 전기적 접속 장치.
제5항에 있어서, 상기 제3 판부재에서 봤을 때 상기 제2 판부재가 배치된 측과 반대측에서 상기 제3 판부재에 접촉하여 배치되고, 상기 프로브 지지체가 지지되는 접속판과, 그 접속판을 관통하여 배치되며 한쪽 끝이 상기 프로브의 기단에 접속되는 배선을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전기적 접속 장치.
제6항에 있어서, 상기 접속판을 지지하는 배선 기판으로서 상기 접속판을 장착하기 위한 판 두께 방향으로 관통하는 개구와 복수의 접속 랜드를 더 가지며, 상기 각 배선은 대응하는 상기 접속 랜드에 각각 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 전기적 접속 장치.
제7항에 따른 전기적 접속 장치의 조립 방법으로서,

상기 제1 내지 제3 판부재의 서로에 대응하는 가이드 구멍이 직선형상으로 정렬되도록 배치된 상태에서, 상기 프로브의 상기 스토퍼가 상기 제1 및 제2 판부재 사이에 위치하고, 상기 프로브가 탄성변형 전의 직선 상태로 제1 내지 제3 판부재의 상기 각 가이드 구멍을 삽입하도록 상기 각 판부재에 결합되고,

상기 결합 상태에서, 상기 제2 및 제3 판부재 사이에서 상기 프로브에 한쪽 방향으로의 탄성변형이 가해지도록 상기 제1 및 제2 판부재에 대하여 상기 제3 판부재에 판 두께 방향과 직각인 평면상에서 한쪽 방향으로 변위를 가하고, 그 변위 위치에서 상기 제3 판부재를 상기 나사부재에 의해 상기 제1 및 제2 판부재에 고정적으로 결합하고,

그 후, 상기 탄성변형에 의해 상기 프로브가 그 축선 주위의 회동이 억제된 상태에서 상기 프로브의 굴곡부가 형성되는 것을 특징으로 하는 전기적 접속 장치의 조립 방법.