TW201920963A

TW201920963A - 電性連接裝置

Info

Publication number: TW201920963A
Application number: TW107128167A
Authority: TW
Inventors: 那須美佳; 村本剛
Original assignee: 日商日本麥克隆尼股份有限公司
Priority date: 2017-08-24
Filing date: 2018-08-13
Publication date: 2019-06-01
Also published as: JP2019039753A; TWI682180B; WO2019039233A1

Abstract

本發明提供一種探針可與被檢查體以及配置在基板上的焊墊穩定接觸的電性連接裝置。本發明之電性連接裝置具備：探針10，具有分別使前端部從筒部11之兩端部的開口端露出的頂側柱塞121及底側柱塞122，並且在筒部11之兩端部的中間的區域形成有外徑與筒部11之主體部不同的制動區域13；以及探針頭20，具有制動區域13及筒部11的主體部當中的外徑相對較細的區域會通過，且外徑相對較粗的區域無法通過的中間導件23，並且以相對較細的區域貫穿中間導件23的狀態保持探針10，探針10構成為在兩端部與制動區域13之間分別朝軸方向伸縮自如，當探針10朝軸方向伸縮時，相對較粗的區域壓接在中間導件23上。

Description

電性連接裝置

本發明是關於一種用來測定被檢查體的特性的電性連接裝置。

為了在不與晶圓分離的狀態下測定積體電路等被檢查體的特性，使用一種具有使其與被檢查體接觸的探針的電性連接裝置。使探針的一端部與被檢查體接觸，並使探針的另一端部接觸於配置在基板上且與測試器電性連接的端子(以下稱為「焊墊」)。

此時，必須確保探針與被檢查體或焊墊之間的電性連接。因此，為了將探針用力壓接在被檢查體而施加過載(OD：over drive)。並且，採用一種透過使探針彈性變形而對探針及焊墊施加前負荷(preload)的前負荷構造。因此，採用一種在探針設置會彈性變形的部分的構造(參照例如專利文獻1)。

[先前技術文獻] [專利文獻]

專利文獻1：日本特開2010-281583號公報

探針為了與焊墊穩定接觸，前負荷的大小有適當的範圍。然而，施加OD時會對探針帶來影響，並且產生探針與焊墊之間的接觸變得不穩定的問題。根據本案發明者群的檢討得知，由於探針與焊墊接觸的壓力過大，因此會對焊墊造成損傷，以致接觸變得不穩定。此外，該接觸變得不穩定的問題在探針與被檢查體之間也會發生。

有鑑於上述問題點，本發明之目的在於提供一種探針可與被檢查體以及配置在基板上的焊墊穩定接觸的電性連接裝置。

根據本發明之一樣態，可提供一種電性連接裝置，具備：探針，具有管狀的筒部，以及以分別使前端部從筒部之兩端部的開口端露出的狀態與筒部接合的棒狀的頂側柱塞及底側柱塞，並且在兩端部的中間的區域形成有外徑與筒部之主體部不同的制動區域；以及探針頭，具有制動區域及主體部當中的外徑相對較細的區域會通過，且外徑相對較粗的區域無法通過的中間導件，並且以相對較細的區域貫穿中間導件的狀態保持探針；探針構成為在兩端部與制動區域之間分別朝軸方向伸縮自如，當探針朝軸方向伸縮時，相對較粗的區域壓接在中間導件上。

根據本發明，可提供一種探針可與被檢查體以及配置在基板上的焊墊穩定接觸的電性連接裝置。

2‧‧‧被檢查體

3‧‧‧基板

10‧‧‧探針

11‧‧‧筒部

11a‧‧‧頂部

11b‧‧‧底部

12‧‧‧柱塞

13‧‧‧制動區域

14‧‧‧接合部位

20‧‧‧探針頭

21‧‧‧頂部導件

22‧‧‧底部導件

23‧‧‧中間導件

23a‧‧‧導板

23b‧‧‧導板

121‧‧‧頂側柱塞

122‧‧‧底側柱塞

123‧‧‧中間部柱塞

131‧‧‧第1制動區域

132‧‧‧第2制動區域

200‧‧‧定位用孔

231‧‧‧第1中間導件

232‧‧‧第2中間導件

233‧‧‧中間區域

第1圖係本發明之第1實施形態的電性連接裝置的構成的示意圖，第1圖(a)顯示出電性連接裝置的整體構成，第1圖(b)顯示出探針的構成。

第2圖係比較例之電性連接裝置的構成的示意圖，第2圖(a)顯示出電性連接裝置的整體構成，第2圖(b)顯示出探針的構成。

第3圖係本發明之第1實施形態的電性連接裝置的探針的構造的示意圖，第3圖(a)顯示出筒部的構成，第3圖(b)顯示出筒部的剖面，第3圖(c)顯示出柱塞的構成。

第4圖係本發明之第1實施形態的電性連接裝置的探針的其他構造的示意圖，第4圖(a)顯示出筒部的構成，第4圖(b)顯示出柱塞的構成。

第5圖係本發明之第1實施形態的電性連接裝置的探針的其他構造的示意圖，第5圖(a)顯示出探針的構成，第5圖(b)顯示出筒部的構成，第5圖(c)顯示出柱塞的構成。

第6圖係本發明之第1實施形態的變形例的電性連接裝置的構成的示意圖，第6圖(a)顯示出電性連接裝置的整體構成，第6圖(b)顯示出探針的構成。

第7圖係本發明之第1實施形態的變形例的電性連接裝置的探針的構造的示意圖，第7圖(a)顯示出筒部的構成，第7圖(b)顯示出筒部的剖面，第7圖(c)顯示出柱塞的構成。

第8圖係本發明之第1實施形態的變形例的電性連接裝置的探針的其他構造的示意圖，第8圖(a)顯示出筒部的構成，第8圖(b)顯示出柱塞的構成。

第9圖係本發明之第1實施形態的變形例的電性連接裝置的探針的其他構造的示意圖，第9圖(a)顯示出探針的構成，第9圖(b)顯示出筒部的構成，第9圖(c)顯示出柱塞的構成。

第10圖係本發明之第1實施形態的變形例的電性連接裝置的實施例的示意圖。

第11圖係用來說明第10圖所示的電性連接裝置的組裝方法之例子的示意圖，第11圖(a)係側面圖，第11圖(b)係平面圖(之一)。

第12圖係用來說明第10圖所示的電性連接裝置的組裝方法之例子的示意圖，第12圖(a)是側面圖，第12圖(b)是平面圖(之二)。

第13圖係本發明之第1實施形態的其他變形例的電性連接裝置的構成的示意圖。

第14圖係本發明之第1實施形態的其他變形例的電性連接裝置的構成的示意圖。

第15圖係本發明之第2實施形態的電性連接裝置的構成的示意圖。

第16圖係本發明之第2實施形態的電性連接裝置的實施例的示意圖。

第17圖係用來說明第16圖所示的電性連接裝置的組裝方法之例子的示意圖，第17圖(a)係側面圖，第17圖(b)係平面圖(之一)。

第18圖係用來說明第16圖所示的電性連接裝置的組裝方法之例子的示意圖，第18圖(a)是側面圖，第18圖(b)是平面圖(之二)。

接下來，參照圖面來說明本發明之實施形態。在以下的圖面記載當中，在相同或相似的部分附上相同或相似的符號。然而，圖面僅為示意圖，須注意各部的厚度的比率等與現實不同。並且，在圖面彼此之間當然也包含彼此的尺寸關係或比率不同的部分。以下所示的實施形態係例示出將本發明的技術性思想加以具體化的裝置或方法，本發明的實施形態並非將構成零件的材質、形狀、構造、配置等限定在以下所記載的內容。

(第1實施形態)

本發明之第1實施形態的電性連接裝置如第1圖(a)所示，具備探針10以及保持探針10的探針頭20。探針10的一端部與配置在基板3上的焊墊31接觸，另一端部與被檢查體2接觸。此外，第1圖顯示出探針10並未與被檢查體2接觸的狀態，進行檢查時使搭載有被檢查體2的檢查台(省略圖示)上升等而使被檢查體2與探針10接觸。焊墊31與測試器等的檢查裝置電性連接，電性連接裝置是在判斷被檢查體2的電性特性時使用。

探針10是如第1圖(b)所示，具有：管狀的筒部11；以及分別使前端部從筒部11之兩端部的開口端露出的棒狀的頂側柱塞121及底側柱塞122。在探針10之兩端部的中間的區域形成有外徑與筒部11之主體部不同的制動區域13。此外，所謂筒部11的主體部是除了制動區域13以外之外徑大致固定的部分。

頂側柱塞121及底側柱塞122在接合部位14當中與筒部11接合。頂側柱塞121及底側柱塞122與筒部11可藉由點焊方式銲接，亦可透過接著材料而接著。以下將頂側柱塞121及底側柱塞122以及後述的中間部柱塞123總稱為「柱塞12」。此外，將焊墊31與被檢查體2電性連接的探針10可使用導電性的材料。例如，筒部11可使用Ni材料等，柱塞12可使用Ag、Pd、Cu材料等。

探針頭20具備：具有可供頂側柱塞121貫穿的貫穿孔的頂部導件21；具有可供底側柱塞122貫穿的貫穿孔的底部導件22；以及配置在頂部導件21與底部導件22之間的中間導件23。中間導件23係探針10的制動區域13及筒部11的主體部當中外徑相對較細的部分會通過，且外徑相對較粗的區域無法通過的構成。探針頭20例如由陶瓷構成。

如第1圖(a)所示，探針10以貫穿探針頭20的中間導件23的狀態被保持在探針頭20。因此，當探針10被安裝在探針頭20時，為在探針頭20的內部探針10 藉由制動區域13被中間導件23支持而懸掛的狀態。

第1圖(b)所示的探針10當中，制動區域13係使外徑比筒部11的主體部更粗的鍔狀區域。第1圖(a)所示的探針頭20係在制動區域13之沿著軸向的兩側分別配置有第1中間導件231及第2中間導件232的構成。此外，在第1中間導件231與第2中間導件232之間的中間區域233配置有使外徑比筒部11的主體部更粗的制動區域13。

探針10構成為在兩端部與形成有制動區域13的中間的區域之間分別朝軸方向伸縮自如。具體而言，在筒部11的各個端部與中間的區域之間形成有貫穿筒部11之側面的螺旋狀的切口。形成有該切口的區域成為彈簧部，探針10朝軸方向伸縮自如。此外，在配置制動區域13的區域未形成有切口。

透過在探針10形成彈簧部，能夠以固定的大小施加OD或預負荷。以下將靠近頂側柱塞121的前端部露出的開口端的彈簧部稱為「頂側彈簧部」，將靠近底側柱塞122的前端部露出的開口端的彈簧部稱為「底側彈簧部」。此外，為使圖面容易理解，柱塞12之插入在筒部11內部的部分省略圖示。

第1圖(a)所示的電性連接裝置當中，當探針10朝軸方向伸縮時，探針10之相對較粗的區域壓接在中間導件23上。例如，施加在底側柱塞122與被檢查體2之間的OD比施加在頂側柱塞121與焊墊31之間的預負荷大的情況下，制動區域13壓接在第1中間導件231上。另一方面，預負荷比OD大的情況，制動區域13壓接在第2中間導件232上。

如以上所述，根據本發明之第1實施形態的電性連接裝置，頂側彈簧部的伸縮及底側彈簧部個別的伸縮透過制動區域13與中間導件23的接觸而被限制。因此，可使會影響探針10與焊墊31接觸的壓力的頂側彈簧部的彈簧功能，以及會影響探針10與被檢查體2接觸的壓力的底側彈簧部的彈簧功能獨立發揮作用。

該結果，可依照期望穩定地施加預負荷或OD。亦即，可使探針10與被檢查體2以及配置在基板3上的焊墊31穩定地接觸。因此，可避免焊墊31或被檢查體2因為過大的壓力而發生損傷或是接觸變得不穩定以致接觸阻力不均的問題。

相對於此，第2圖(a)所示的比較例的電性連接裝置當中，頂側彈簧部與底側彈簧部不能獨立發揮作用。第2圖(b)所示的探針10A的外徑在筒部11A的外徑是固定的，並未形成有制動區域13。而且，使供頂側柱塞121A貫穿的頂部導件21A及供底側柱塞122A貫穿的底部導件22A接觸的探針頭20A並沒有中間導件23。因此，施加OD時會對預負荷帶來影響而產生探針10A與焊墊31之間的接觸變得不穩定等的問題。

又，比較例的電性連接裝置當中，由於過大的預負荷所導致的壓接，筒部21A的彈簧部會發生疲乏。並且，頂側柱塞121A的端部會因為施加OD而將焊墊31向上推，而產生基板3的上面鼓起的彎曲現象。

然而，根據第1圖(a)所示的電性連接裝置，可使頂側彈簧部與底側彈簧部獨立發揮作用。例如，即使為了使底側柱塞122的前端部穩定地與被檢查體2接觸而施加OD，也不會對預負荷帶來影響，而能以預先設定的適當的壓力，使頂側柱塞121壓接在焊墊31上。因此，探針10的彈簧部不會發生疲乏，也可抑制彎曲現象的發生。

第3圖(a)至第3圖(c)顯示出在筒部11形成有相對較粗的制動區域13的探針10的構成例。該構成例是在筒部11的外圍形成鍔狀的凸部，在筒部11的內部插入有頂側柱塞121及底側柱塞122的一部份。此外，雖然顯示出制動區域13與筒部11的主體一體成形的例子，但是亦可將鍔狀的零件焊接在筒部11的外部來形成制動區域13。

第4圖(a)至第4圖(b)顯示出相對較粗的制動區域13形成在分別與頂側柱塞121及底側柱塞122分開而插入筒部11內部的中間部柱塞123的探針10的構成例。筒部11被分割成可供頂側柱塞121插入的頂部11a以及可供底側柱塞122插入的底部11b。而且，制動區域13從頂部11a與底部11b之間露出。

第5圖(a)至第5圖(c)顯示出相對較粗的制動區域13形成在中間部柱塞123的探針10的其他構成例。制動區域13沿著探針10的軸方向被分割成兩個。中間部柱塞123是由連接於制動區域13之被分割的一方的第1中間部柱塞123a以及連接於被分割的另一方的第2中間部柱塞123b所構成。

〈變形例〉

第6圖(a)及第6圖(b)所示的第1實施形態之變形例的電性連接裝置當中，使外徑加粗的鍔狀的第1制動區域131及第2制動區域132沿著軸方向形成在探針10上。而且，在第1制動區域131與第2制動區域132之間配置有中間導件23。在中間導件23形成有比第1制動區域131及第2制動區域132的外徑狹窄，並且比第1制動區域131與第2制動區域132的中間的區域的外徑大的貫穿孔。因此，頂側彈簧部的伸縮係由於第1制動區域131與中間導件23的接觸而被限制。又，底側彈簧部的伸縮係由於第2制動區域132與中間導件23的接觸而被限制。因此，藉由頂側彈簧部及底側彈簧部可使彈簧功能獨立發揮作用。

第7圖(a)至第7圖(c)顯示出比起筒部11的主體部相對較粗的第1制動區域131及第2制動區域132形成在筒部11的探針10的構成例。該構成例是在筒部11的外圍的兩個部位形成鍔狀的凸部，並且在筒部11的內部插入有頂側柱塞121及底側柱塞122的一部份。

第8圖(a)至第8圖(b)顯示出第1制動區域131及第2制動區域132形成在被插入於筒部11內部的中間部柱塞123的探針10的構成例。筒部11被分割成可供頂側柱塞121插入的頂部11a以及可供底側柱塞122插入的底部11b。而且，第1制動區域131及第2制動區域132從頂部11a與底部11b之間露出。

第9圖(a)至第9圖(c)顯示出第1制動區域131及第2制動區域132形成在中間部柱塞123的探針10的其他構成例。第1制動區域131沿著探針10的軸方向分割成兩個。中間部柱塞123由連接於第1制動區域131之被分割的一方的第1中間部柱塞123a，以及連接於被分割的另一方並且形成有第2制動區域132的第2中間部柱塞123b所構成。此外，在此顯示出將第1制動區域131分割的例子，但是亦可分割第2制動區域132。

第10圖顯示出作為第6圖(a)所示的電性連接裝置的實施例，在頂部導件21與底部導件22之間配置有將分別形成有供探針10貫穿的開口部的導板23a及導板23b重疊的中間導件23的例子。第10圖所示的電性連接裝置當中，以第1制動區域131與第2制動區域132位在夾住中間導件23之位置的方式來配置探針10。而且，使分別形成在導板23a及導板23b的接觸面的開口部配置成在與軸向垂直的方向錯開。

第10圖所示的電性連接裝置可利用第11圖(a)、第11圖(b)至第12圖(a)、第12圖(b)所示的方法來組裝。亦即，準備將形成有直徑比第1制動區域131及第2制動區域132的外徑還要大的開口部的導板23a及導板23b重疊而成的中間導件23。然而，在使中間導件23與頂部導件21及底部導件22連接的既定位置，以使導板23a及導板23b的開口部的中心的位置錯開之方式事先形成開口部。接下來，如第11圖(a)、第11圖(b)所示，在對準開口部的中心的位置的狀態下，將探針10安裝在中間導件23上。

接下來，如第12圖(a)、第12圖(b)的箭頭所示，使導板23a及導板23b相對滑動。例如，進行導板23a與導板23b的位置對準，使分別形成在導板23a及導板23b的定位用孔200一致。藉此，導板23a的開口部的中心位置與導板23b的開口部的中心位置錯開，開口部之重疊的區域的直徑變得比第1制動區域131及第2制動區域132的外徑還要狹窄。該結果，第1制動區域131及第2制動區域132便無法通過中間導件23的開口部。藉此，可使頂側彈簧部及底側彈簧部獨立發揮作用。

又，第6圖(a)顯示出將外徑相對較粗的制動區域13配置在中間導件23兩側的例子。然而，亦可將制動區域13僅配置在中間導件23的單側。

例如，第13圖所示的電性連接裝置是在中間導件23與頂側彈簧部之間配置有制動區域13，但是在中間導件23與底側彈簧部之間並未配置有制動區域13。因此，對於改善頂側柱塞121與焊墊31的接觸性相當有效。例如，施加較強預負荷的情況下並不會影響到OD。

又，第14圖所示的電性連接裝置是在中間導件23與底側彈簧部之間配置有制動區域13，在中間導件23與頂側彈簧部之間沒有配置制動區域13。因此，對於改善底側柱塞122與被檢查體2的接觸性相當有效。例如，施加較強OD的情況下，不會影響到預負荷。

如上所述，亦可在筒部11的兩端部的只有任一方與中間導件23之間形成有制動區域13。

(第2實施形態)

本發明之第2實施形態的電性連接裝置如第15圖所示，探針10的制動區域13的外徑形成得比筒部11的主體部還要細。亦即，與第1實施形態之不同點在於，制動區域13為較細的區域。其他構成則與第1實施形態相同。

第15圖所示的電性連接裝置是在頂部導件21與底部導件22之間配置有制動區域13可通過，但是筒部11的主體部無法通過的構成的中間導件23。例如，將形成有比制動區域13的外徑寬，並且比筒部11的主體部的外徑狹窄的貫穿孔的中間導件23配置在頂部導件21與底部導件22之間。制動區域13係例如使在內部未配置有柱塞12的區域的筒部11的外徑縮小而形成。

第15圖所示的電性連接裝置當中，例如在施加在探針10與被檢查體2之間的OD大於施加在探針10與焊墊31之間的預負荷的情況下，制動區域13的底側彈簧部之側會壓接在中間導件23上。又，在預負荷比OD大的情況下，制動區域13的頂側彈簧部之側會壓接在中間導件23上。如此，頂側彈簧部的伸縮及底側彈簧部的伸縮可分別透過探針10之相對較粗的區域與中間導件23的接觸被限制。因此，可使頂側彈簧部與底側彈簧部的彈簧功能獨立發揮作用。

因此，根據本發明之第2實施形態的電性連接裝置，可使探針10與被檢查體2以及配置在基板3上的焊墊31穩定接觸。因此，可避免在焊墊31或被檢查體2產生損傷，或是接觸變得不穩定。又，亦可抑制在探針10的彈簧部產生疲乏，或是發生彎曲現象。其他實際上與第1實施形態相同，並省略重複的記載。

第16圖顯示出作為第15圖所示的電性連接裝置的實施例，使用了將分別形成有可供探針10貫穿的開口部的導板23a及導板23b重疊而成的中間導件23的例子。第16圖所示的電性連接裝置係在分別形成於導板23a及導板23b的開口部配置有探針10的制動區域13的構成。此外，分別形成在導板23a及導板23b的開口部係在與軸方向垂直的方向錯開而形成。

第16圖所示的電性連接裝置可利用第17圖(a)、第17圖(b)至第18圖(a)、第18圖(b)所示的方法來組裝。亦即，準備將分別形成有直徑比探針10的制動區域13以外的區域的外徑還要大的開口部的導板23a及導板23b重疊的中間導件23。然而，在使中間導件23與頂部導件21及底部導件22連接的既定位置以使導板23a與導板23b的開口部的中心的位置錯開之方式事先形成開口部。接下來，如第17圖(a)、第17圖(b)所示，在使開口部的中心的位置對準的狀態下，以使制動區域13通過開口部之方式將探針10安裝在中間導件23上。

接下來，如第18圖(a)、第18圖(b)的箭頭所示，使導板23a及導板23b相對滑動。例如，進行導板23a與導板23b的位置對準，使分別形成在導板23a及導板23b的定位用孔200一致。藉此，導板23a的開口部的中心位置與導板23b的開口部的中心位置錯開，開口部之重疊的區域的直徑變得比探針10的制動區域13以外的區域的外徑狹窄。該結果，可使頂側彈簧部及底側彈簧部獨立發揮作用。

(其他實施形態)

如上所述，雖利用實施形態來記載本發明，但是形成本揭示之一部份的論述及圖式不應理解為限定本發明的內容。依據該揭示，本發明所屬技術領域中具有通常知識者明瞭能有各式各樣的替代實施形態、實施例及運用技術。

例如，上述顯示出探針10的剖面形狀為圓形的情況，但是剖面形狀亦可為四角形等的多角形狀。

如此，本發明當然包含在本說明書中未記載的各種實施形態等。

Claims

一種電性連接裝置，具備：探針，具有管狀的筒部，以及以分別使前端部從前述筒部之兩端部的開口端露出的狀態與前述筒部接合的棒狀的頂側柱塞及底側柱塞，並且在前述兩端部的中間的區域形成有外徑與前述筒部之主體部不同的制動區域；以及探針頭，具有前述制動區域及前述主體部當中的外徑相對較細的區域會通過，且外徑相對較粗的區域無法通過的中間導件，並且以前述相對較細的區域貫穿前述中間導件的狀態保持前述探針，前述探針構成為在前述兩端部與前述制動區域之間分別朝軸方向伸縮自如，當前述探針朝前述軸方向伸縮時，前述相對較粗的區域壓接在前述中間導件上。
如申請專利範圍第1項所述之電性連接裝置，其中，在前述筒部之前述兩端部的各個端部與前述中間的區域之間，形成有貫穿前述筒部之側面的螺旋狀的切口。
如申請專利範圍第1或2項所述之電性連接裝置，其中，前述制動區域係使外徑比前述主體部更粗的鍔狀區域，在前述制動區域之沿著前述軸方向的兩側分別配置有前述中間導件。
如申請專利範圍第1或2項所述之電性連接裝置，其中，前述制動區域係使外徑比前述主體部更粗的鍔狀區域，兩個前述制動區域沿著前述軸方向形成在前述探針上，在兩個前述制動區域之間配置有前述中間導件。
如申請專利範圍第1或2項所述之電性連接裝置，其中，前述制動區域係使外徑比前述主體部更粗的鍔狀區域，僅在前述筒部的前述兩端部的其中一方與前述中間導件之間形成有前述制動區域。
如申請專利範圍第1或2項所述之電性連接裝置，其中，前述相對較粗的區域形成在前述筒部。
如申請專利範圍第1或2項所述之電性連接裝置，其中，前述探針又具備分別與前述頂側柱塞及前述底側柱塞分開而插入在前述筒部之內部的中間部柱塞，前述相對較粗的區域形成在前述中間部柱塞，前述筒部被分割成可供前述頂側柱塞插入的頂部以及可供前述底側柱塞插入的底部，前述相對較粗的區域從前述頂部與前述底部之間露出。
如申請專利範圍第1或2項所述之電性連接裝置，其中，前述制動區域的外徑比前述主體部更細。