TW201840984A - 探針固持具及探針單元 - Google Patents

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Abstract

本發明的探針固持具係將分別以長邊方向的一方的端部側與接觸對象的一個電極接觸的複數根接觸探針予以保持者；該探針固持具係由一片板件構成；且形成有貫通探針固持具而將複數根接觸探針分別予以保持的複數個固持具孔；固持具孔係具有：第一孔部，係設在貫通方向的一端，沿貫通方向延伸；大徑部，係與第一孔部相連，並且沿貫通方向延伸，直徑比第一孔部的直徑大；及第二孔部，係設在貫通方向的另一端，與大徑部相連，並且沿貫通方向延伸，直徑比大徑部的直徑小。

Description

探針固持具及探針單元
本發明係有關探針固持具及探針單元。
習知技術中，在進行半導體積體電路、液晶面板等檢查對象的導通狀態檢查、動作特性檢查等時，為了達成檢查對象與輸出檢查用信號的信號處理裝置之間的電性連接，係使用具備有複數根接觸探針及收容複數根接觸探針的探針固持具之探針單元(參照例如下述之專利文獻1)。如下述之專利文獻1所示的習知技術的探針固持具係由兩片板件積層而成。各板件係分別形成有能夠收容接觸探針的一部分的孔，藉由使各板件的孔連通，形成用以收容各接觸探針的固持具孔。該些固持具孔係呈兩端的直徑縮徑而成的段差形狀。探針單元中，係藉由使接觸探針卡在固持具孔的段差部而防止接觸探針從探針固持具脫出。
此外，組裝探針單元、為了探針電氣特性的維持及穩定化而更換接觸探針等的時候，必須將接觸探針配設到探針固持具內。下述之專利文獻1所揭示的探針單元，係例如在更換接觸探針時，先將接觸探針配置到其 中一方之板件的孔，然後讓接觸探針插入另一方之板件的孔並且將該另一方之板件蓋上該一方之板件，藉此而組裝探針單元。
[先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本國特開2016-075709號公報
然而，如上述以兩片板件組成的構成中，必須在接觸探針已配置在其中一方之板件的孔的狀態下，確認預定的接觸探針是否收容在另一方之板件的孔而將另一方的板件積層至該一方之板件。此時，以不讓接觸探針夾於板件間的方式進行積層有所困難。
本發明係鑒於上述情事而研創，目的在於提供能夠將接觸探針確實且容易地配設至探針固持具的預定的位置之探針固持具及探針單元。
為了解決上述課題並達成目的，本發明的探針固持具係將分別以長邊方向的一方的端部側與接觸對象的一個電極接觸的複數根接觸探針予以保持者；該探針固持具係由一片板件構成；且形成有貫通該探針固持具而將前述複數根接觸探針分別予以保持的複數個固持具孔；前述固持具孔係具有：第一孔部，係設在貫通方向的一端， 沿前述貫通方向延伸；大徑部，係與前述第一孔部相連，並且沿前述貫通方向延伸，直徑比前述第一孔部的直徑大；及第二孔部，係設在前述貫通方向的另一端，與前述大徑部相連，並且沿前述貫通方向延伸，直徑比前述大徑部的直徑小。
此外，本發明的探針固持具係在前述發明中，將前述第一孔部的直徑設為D1，將前述大徑部的直徑設為D2，將前述第二孔部的直徑設為D3時，滿足D1=D3、0.50≦D1/D2≦0.95。
此外，本發明的探針固持具係在前述發明中，將前述第一孔部的直徑設為D1，將前述大徑部的直徑設為D2，將前述第二孔部的直徑為D3時，滿足D1/D3<1、0.50≦D1/D2≦0.95、0.5≦D3/D2≦0.95。
此外，本發明的探針固持具係在前述發明中，係使用具有0.5GPa以上20GPa以下之彎曲彈性模數的絕緣性材料形成。
此外，本發明的探針單元係具備：複數根接觸探針，係分別以長邊方向的一方的端部側與接觸對象的一個電極接觸；及探針固持具，係由一片板件構成，且形成有將前述複數根接觸探針分別予以保持的複數個固持具孔；前述固持具孔係具有：第一孔部，係設在貫通方向的一端，沿前述貫通方向延伸；大徑部，係與前述第一孔部相連，並且沿前述貫通方向延伸，直徑比前述第一孔部的直徑大；及第二孔部，係與前述大徑部相連，並且沿前 述貫通方向延伸，直徑比前述大徑部的直徑小。
此外，本發明的探針單元係在前述發明中，前述接觸探針係具備：第一柱塞，係具有第一突緣部；第二柱塞，係具有第二突緣部；及彈簧構件，係以一端與前述第一柱塞連接，並且以另一端與前述第二柱塞連接。
此外，本發明的探針單元係在前述發明中，將前述第二孔部的直徑設為D3，將前述第二突緣部的直徑設為D12時，滿足-20≦D3-D12≦10(μm)的關係。
此外，本發明的探針單元係在前述發明中，前述第一孔部的直徑與前述第二孔部的直徑係相同；前述第一突緣部的直徑與前述第二突緣部的直徑係相同。
此外，本發明的探針單元係在前述發明中，前述第一孔部的直徑係比前述第二孔部的直徑小；前述第一突緣部的直徑係比前述第二突緣部的直徑小。
依據本發明即達到能夠將接觸探針確實且容易地配設至探針固持具的預定的位置之效果。
1‧‧‧探針單元
2‧‧‧接觸探針(探針)
3‧‧‧探針固持具
4‧‧‧固持具構件
21‧‧‧第一柱塞
21a‧‧‧第一柱塞的突緣部
22‧‧‧第二柱塞
22a‧‧‧第二柱塞的突緣部
23‧‧‧彈簧構件
23a‧‧‧緊密捲繞部
23b‧‧‧稀疏捲繞部
31‧‧‧固持具孔
31a‧‧‧第一孔部
31b‧‧‧大徑部
31c‧‧‧第二孔部
100‧‧‧半導體積體電路
101‧‧‧連接用電極
200‧‧‧電路基板
201‧‧‧電路基板的電極
D1‧‧‧第一孔部的直徑
D11‧‧‧第一柱塞的突緣部的直徑
D12‧‧‧第二柱塞的突緣部的直徑
D2‧‧‧大徑部的直徑
D3‧‧‧第二孔部的直徑
θ1、θ2‧‧‧段差部的轉角部所成的角度
第1圖係顯示本發明一實施形態的探針單元的構成之立體圖。
第2圖係顯示本發明一實施形態的探針單元的主要部分的構成之局部剖面圖。
第3圖係顯示本發明一實施形態的探針單元所具備的 探針固持具的主要部分的構成之剖面圖。
第4圖係顯示於半導體積體電路之檢查時的探針單元的主要部分的構成之局部剖面圖。
以下，結合圖式一併詳細說明本發明的實施形態。另外，本發明不受限於下述實施形態。此外，下述說明中所參照的各圖，僅以讓本發明內容得以理解的程度，概略地顯示形狀、大小及位置關係。因此，本發明不受限於各圖所例示的形狀、大小及位置關係。
第1圖係顯示本發明一實施形態的探針單元的構成之立體圖。第1圖所示的探針單元1係在進行作為檢查對象物之半導體積體電路100的電氣特性檢查時所使用的裝置，且為將半導體積體電路100與對半導體積體電路100輸出檢查用信號的電路基板200之間予以電性連接的裝置。
探針單元1係具有：導電性的接觸探針2(以下簡稱為「探針2」)，係在長邊方向的兩端接觸相異的兩個被接觸體即半導體積體電路100及電路基板200；探針固持具3，係按照預定的佈局收容保持複數根探針2；及固持具構件4，係設在探針固持具3的周圍，抑制在進行檢查時與複數根探針2接觸的半導體積體電路100的位置偏移產生。
第2圖係顯示收容在探針固持具3的探針2的詳細構成之圖。第2圖所示的探針2係具備：第一柱塞 21，係使用導電性材料形成，在進行半導體積體電路100的檢查時接觸該半導體積體電路100的連接用電極；第二柱塞22，係接觸具備檢查電路的電路基板200的電極；及彈簧構件23，係設在第一柱塞21與第二柱塞22之間，伸縮自如地連結第一柱塞21及第二柱塞22二者。構成探針2的第一柱塞21、第二柱塞22以及彈簧構件23係具有同一軸線。探針2係在接觸到半導體積體電路100時，藉由彈簧構件23沿軸線方向伸縮，減輕對半導體積體電路100的連接用電極的碰撞，並且對半導體積體電路100及電路基板200施加荷重。
第一柱塞21係具有突緣部21a(以下亦稱為前端側突緣)，該突緣部21a具有該第一柱塞21的最大徑。
第二柱塞22係抵接於形成在電路基板200上的電極。第二柱塞22係具有突緣部22a(以下亦稱為配線側突緣)，該突緣部22a具有該第二柱塞22的最大徑。該第二柱塞22係藉由彈簧構件23的伸縮作用而能夠沿軸線方向移動，且藉由彈簧構件23的彈性力往電路基板200方向彈推而與電路基板200的電極接觸。另外，本實施形態中，突緣部21a的直徑與突緣部22a的直徑相同。
彈簧構件23中，第一柱塞21側為緊密捲繞部23a，而第二柱塞22側為稀疏捲繞部23b。緊密捲繞部23a的端部係壓入第一柱塞21，抵接於突緣部21a。另一方面，稀疏捲繞部23b的端部係壓入第二柱塞22，抵接於突緣部22a。此外，第一柱塞21與彈簧構件23及第二 柱塞22與彈簧構件23係藉由彈簧的緊箍力及/或焊接而接合。
第3圖係顯示本發明一實施形態的探針單元所具備的探針固持具的主要部分的構成之剖面圖。探針固持具3係由使用樹脂、可機械加工之陶瓷等絕緣性材料或金屬形成的一片板件所構成。使用金屬形成探針固持具3時，亦可在表面形成絕緣覆膜、結合絕緣材料等。探針固持具3係使用具有0.5GPa以上20GPa以下之彎曲彈性模數(elastic modulus)的樹脂材料、具有60GPa以上200GPa以下之縱向彈性模數的可機械加工之陶瓷、或具有70GPa以上250GPa以下之縱向彈性模數的金屬形成。
探針固持具3係為了收容複數根探針2而形成有貫通探針固持具3的固持具孔31。固持具孔31的形成位置係相應於半導體積體電路100的配線佈局而決定。
固持具孔31係呈沿貫通方向具有直徑相異的段差孔形狀。亦即，固持具孔31係由在探針固持具3的上端面具有開口的第一孔部31a(以下亦稱為前端側窄孔)、直徑比該第一孔部31a大的大徑部31b、及在探針固持具3的下端面具有開口的第二孔部31c(以下亦稱為配線側窄孔)所組成。固持具孔31的形狀係相應於收容的探針2的構成而決定。第一柱塞21的突緣部21a係抵接於第一孔部31a與大徑部31b的交界壁面，藉此而具有防止探針2從探針固持具3脫出的防脫出功能。此外，第二柱塞22 的突緣部22a係抵接於大徑部31b與第二孔部31c的交界壁面，藉此而具有防止探針2從探針固持具3脫出的防脫出功能。關於第一孔部31a與大徑部31b所形成的段差部、及大徑部31b與第二孔部31c所形成的段差部，該些段差部的轉角部所成的角度(例如第3圖中所示的角度θ1、θ2)係大致為90°，例如85°以上95°以下。另外，亦可採用超過95°的角度來形成段差部。
第一孔部31a的直徑係比大徑部31b的直徑小而大致與探針2的突緣部21a的直徑同等。此外，第二孔部31c的直徑係比大徑部31b的直徑小而大致與探針2的突緣部22a的直徑同等。本實施形態中，第一孔部31a的直徑與第二孔部31c的直徑係相同。此外，突緣部21a、22a的直徑亦相同。就第一孔部31a的直徑、及第二孔部31c的直徑而言，例如為200μm以上800μm以下。
將第一孔部31a的直徑設為D1，大徑部31b的直徑設為D2，第二孔部31c的直徑設為D3，突緣部21a的直徑設為D11，突緣部22a的直徑設為D12時，考量可將探針2插入固持具孔31且保持探針2不會從固持具孔31脫出，第二孔部31c與突緣部22a之間的間隔D3-D12(以下亦稱為配線側間隙)以滿足-20≦D3-D12≦10(μm)為較佳。此外，第一孔部31a、大徑部31b及第二孔部31c係滿足D1=D3、0.50≦D1/D2≦0.95(0.50≦D3/D2≦0.95)的關係。若D1/D2末達0.50便難以進行後述的搪孔加工，若D1/D2超過0.95便難以形成孔間的段差部的形狀。
製作探針固持具3時，首先，使用鑽頭等加工構件形成第一孔部31a及第二孔部31c。然後，藉由搪孔加工等形成大徑部31b。
製作出探針固持具3後，藉由將上述探針2從第二孔部31c側插入，便能夠組裝上述探針單元1。此時，探針2的突緣部21a、22a的直徑比進行插入之側的孔部的直徑大時，藉由使第一柱塞21及第二柱塞22傾斜、使孔部彈性變形等，來將探針2插入探針固持具3內。
此外，更換探針2時，將頂針等的治具從第一孔部31a插入，將探針2從相反側的第二孔部31c頂出，藉此，取出探針2並插入新的探針2而藉以能夠更換探針2。
第4圖係顯示使用探針固持具3進行的半導體積體電路100的檢查時的狀態之圖。在進行半導體積體電路100的檢查時，彈簧構件23係因來自半導體積體電路100的接觸荷重而成為沿長邊方向壓縮的狀態。當彈簧構件23受到壓縮，如第4圖所示，緊密捲繞部23a便與第二柱塞22的基端側接觸。藉此，可獲得更確實的電氣導通。此時，第二柱塞22的基端側係進入到緊密捲繞部23a的下方，故不會有第二柱塞22的軸線大幅度搖擺的狀況。
進行檢查時，從電路基板200供給至半導體積體電路100的檢查用信號係從電路基板200的電極201經探針2的第二柱塞22、緊密捲繞部23a、第一柱塞21而到達半導體積體電路100的連接用電極101。如上述， 探針2中，第一柱塞21與第二柱塞22係經由緊密捲繞部23a而導通，故能夠使電氣信號的導通路徑最小化。因此，可防止在進行檢查時信號流向稀疏捲繞部23b，而能夠謀求電感值的穩定化。
依據上述一實施形態，藉由使探針2插脫於由一片板件構成的探針固持具3且為具有能夠保持探針2的孔部(第一孔部31a及第二孔部31c)之探針固持具3，實現了探針單元1的組裝及探針2的更換。藉此，不需如習知技術般將探針2收容至其中一方之板件後蓋上另一方之板件、將兩片組成的板件分解來更換探針2，能夠確實且容易地將探針2配設在探針固持具3的預定的位置。
另外，上述實施形態中，係以第一孔部31a的直徑與第二孔部31c的直徑相同進行說明，但第一孔部31a的直徑與第二孔部31c的直徑亦可相異。具體而言，第一孔部31a的直徑係可比第二孔部31c的直徑小。此時，第一孔部31a的直徑D1、大徑部31b的直徑D2及第二孔部31c的直徑D3係例如滿足D1/D3<1、0.50≦D1/D2≦0.95、0.5≦D3/D2≦0.95的關係。此外，此時，突緣部21a的直徑係比突緣部22a的直徑小。
另外，探針2的突緣部21a、22a亦可將徑方向的端部設計成錐狀，亦可將內周側的材料與外周側的材料採用不同的材料而僅在突緣部的外周側具有彈性。
此外，上述實施形態中係以具備兩個柱塞以及將該些柱塞彼此連結的彈簧構件者進行說明，但不限 於此，只要例如為具有突緣的諸如管式探針之能夠沿接觸探針的長邊方向伸縮者，便能夠適用。
〔實施例〕
以下，針對本發明的探針固持具的實施例進行說明。另外，本發明不限於下述實施例。首先，針對本實施例的試驗內容進行說明。
本實施例中係如下述針對探針固持具3評價將探針2插入時的狀況以及所插入的探針2的保持狀態。
(插入探針)
○：能夠將探針2插入探針固持具3
×：無法將探針2插入探針固持具3
(保持探針)
○：能夠將探針2保持在探針固持具3
×：無法將探針2保持在探針固持具3
接著，針對本實施例的探針2及探針固持具3的構成進行說明。
(實施例1)
探針2中，前端側突緣21a的直徑設為640μm，配線側突緣22a的直徑設為650μm。探針固持具3係使用彎曲彈性模數為8GPa的超級工程塑膠之PEEK製作。探針固持具3中，前端側窄孔31a的直徑設為600μm，大徑部31b(寬孔)的直徑設為710μm，配線側窄孔31c的直徑設為620μm。配線側間隙為-30μm。尺寸及評價結果顯示於表1。
實施例1中，確認了無法將探針2插入探針固持具3。
(實施例2)
探針2係使用與實施例1相同的探針。探針固持具3係除了配線側窄孔31c的直徑設為630μm之外，皆與實施例1相同。配線側間隙為-20μm。
實施例2中，確認了能夠將探針2插入探針固持具3，且能夠將插入後的探針2予以保持。
(實施例3)
探針2係使用與實施例1相同的探針。探針固持具3係除了配線側窄孔31c的直徑設為640μm之外，皆與實施例1相同。配線側間隙為-10μm。
實施例3中，確認了能夠將探針2插入探針固持具3，且能夠將插入後的探針2予以保持。
(實施例4)
探針2係使用與實施例1相同的探針。探針固持具3係除了配線側窄孔31c的直徑設為650μm之外，皆與實施例1相同。配線側間隙為0μm。
實施例4中，確認了能夠將探針2插入探針固持具3，且能夠將插入後的探針2予以保持。
(實施例5)
探針2係使用與實施例1相同的探針。探針固持具3係除了配線側窄孔31c的直徑設為660μm之外，皆與實施例1相同。配線側間隙為10μm。
實施例5中，確認了能夠將探針2插入探針固持具3，且能夠將插入後的探針2予以保持。
(實施例6)
探針2係使用與實施例1相同的探針。探針固持具3係除了配線側窄孔31c的直徑設為670μm之外，皆與實施例1相同。配線側間隙為20μm。
實施例6中，確認了雖然能夠將探針2插入探針固持具3，但在插入後，探針2因本身的重量而落下，無法予以保持。
(實施例7)
探針2中，前端側突緣21a的直徑設為310μm，配線側突緣22a的直徑設為360μm。探針固持具3係使用彎曲彈性模數為8GPa的超級工程塑膠之PEEK製作。探針固持具3中，前端側窄孔31a的直徑設為310μm，大徑部31b(寬孔)的直徑設為400μm，配線側窄孔31c的直徑設為330μm。配線側間隙為-30μm。尺寸及評價結果顯示於表2。
實施例7中，確認了無法將探針2插入探針固持具3。
(實施例8)
探針2係使用與實施例7相同的探針。探針固持具3係除了配線側窄孔31c的直徑設為340μm之外，皆與實施例7相同。配線側間隙為-20μm。
實施例8中，確認了能夠將探針2插入探針固持具3，且能夠將插入後的探針2予以保持。
(實施例9)
探針2係使用與實施例7相同的探針。探針固持具3係除了配線側窄孔31c的直徑設為350μm之外，皆與實施例7相同。配線側間隙為-10μm。
實施例9中，確認了能夠將探針2插入探針固持具3，且能夠將插入後的探針2予以保持。
(實施例10)
探針2係使用與實施例7相同的探針。探針固持具3係除了配線側窄孔31c的直徑設為360μm之外，皆與實施例7相同。配線側間隙為0μm。
實施例10中，確認了能夠將探針2插入探針固持具3，且能夠將插入後的探針2予以保持。
(實施例11)
探針2係使用與實施例7相同的探針。探針固持具3係除了配線側窄孔31c的直徑設為370μm之外，皆與實施例7相同。配線側間隙為10μm。
實施例11中，確認了能夠將探針2插入探針固持具3，且能夠將插入後的探針2予以保持。
(實施例12)
探針2係使用與實施例7相同的探針。探針固持具3係除了配線側窄孔31c的直徑設為380μm之外，皆與實施例7相同。配線側間隙為20μm。
實施例12中，確認了雖然能夠將探針2插入探針固持具3，但在插入後，探針2因本身的重量而落下，無法予以保持。
另外，使用彎曲彈性模數為2.6GPa至8.4GPa的超級工程塑膠之PES(聚苯醚碸；polyethersulfone)、彎曲彈性模數為4.0GPa至17.0GPa的超級工程塑膠之PEEK(聚二醚酮；polyetherether ketone)、及彎曲彈性模數為2.4GPa至5.8GPa的超級工程塑膠之PI(聚醯亞胺；polyimide)，皆獲得相同的結果。
如上述，本發明係能夠包含未記載於本說明書中的各種實施形態等，在不脫離由申請專利範圍特定的技術思想的範圍內，當能夠施行各種設計變更等。
[產業上的利用可能性]
如上所述，本發明的探針固持具及探針單元係適合於將接觸探針確實且容易地配設至探針固持具的預定的位置。

Claims (9)

  1. 一種探針固持具，係將分別以長邊方向的一方的端部側與接觸對象的一個電極接觸的複數根接觸探針予以保持者；該探針固持具係由一片板件構成；且形成有貫通該探針固持具而將前述複數根接觸探針分別予以保持的複數個固持具孔；前述固持具孔係具有：第一孔部，係設在貫通方向的一端，沿前述貫通方向延伸；大徑部，係與前述第一孔部相連，並且沿前述貫通方向延伸，直徑比前述第一孔部的直徑大；及第二孔部，係設在前述貫通方向的另一端，與前述大徑部相連，並且沿前述貫通方向延伸，直徑比前述大徑部的直徑小。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之探針固持具，其中，將前述第一孔部的直徑設為D 1，將前述大徑部的直徑設為D 2，將前述第二孔部的直徑設為D 3時，滿足D 1=D 3、0.50≦D 1/D 2≦0.95。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之探針固持具，其中，將前述第一孔部的直徑設為D 1，將前述大徑部的直徑設為D 2，將前述第二孔部的直徑設為D 3時，滿足D 1/D 3<1、0.50≦D 1/D 2≦0.95、0.5≦D 3/D 2≦0.95。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項所述之探針固持 具，係使用具有0.5GPa以上20GPa以下之彎曲彈性模數的絕緣性材料形成。
  5. 一種探針單元，係具備：複數根接觸探針，係分別以長邊方向的一方的端部側與接觸對象的一個電極接觸；及探針固持具，係由一片板件構成，且形成有將前述複數根接觸探針分別予以保持的複數個固持具孔；前述固持具孔係具有：第一孔部，係設在貫通方向的一端，沿前述貫通方向延伸；大徑部，係與前述第一孔部相連，並且沿前述貫通方向延伸，直徑比前述第一孔部的直徑大；及第二孔部，係與前述大徑部相連，並且沿前述貫通方向延伸，直徑比前述大徑部的直徑小。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之探針單元，其中，前述接觸探針係具備：第一柱塞，係具有第一突緣部；第二柱塞，係具有第二突緣部；及彈簧構件，係以一端與前述第一柱塞連接，並且以另一端與前述第二柱塞連接。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之探針單元，其中，將前述第二孔部的直徑設為D 3，將前述第二突緣部的直徑設為D 12時，滿足-20≦D 3-D 12≦10(μm)的關係。
  8. 如申請專利範圍第6項或第7項所述之探針單元，其 中，前述第一孔部的直徑與前述第二孔部的直徑係相同；前述第一突緣部的直徑與前述第二突緣部的直徑係相同。
  9. 如申請專利範圍第6項或第7項所述之探針單元，其中，前述第一孔部的直徑係比前述第二孔部的直徑小；前述第一突緣部的直徑係比前述第二突緣部的直徑小。
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