TWI502201B - 探針單元 - Google Patents

Description

探針單元

本發明提供一種探針單元(probe unit)，係用於進行半導體積體電路及液晶面板(pannel)等檢查對象的導通狀態檢查或者動作特性檢查者。

以往，在進行半導體積體電路及液晶面板等檢查對象的導通狀態檢查或者動作特性檢查時，為了謀求檢查對象與輸出檢查用信號之信號處理裝置之間的電性連接，係採用收容複數個接觸探針(contact probe)之探針單元。在探針單元中，由於隨著近年來的半導體積體電路及液晶面板的高積體化、細微化之進展，接觸探針間的間距(ptich)變得狹小，而亦可適用於經過高積體化、細微化之檢查對象之技術係隨之進步。

再者，就上述之探針單元而言，已揭示有一種探針單元，係具有接觸探針，該接觸探針係其兩端部分別接觸於半導體積體電路及輸出檢查用信號之電路基板的電極，而藉此電性連接半導體積體電路與電路基板之間(例如，參照專利文獻1、2)。

專利文獻1所揭示之接觸探針係具有與半導體積體電路的電極接觸之第一導通構件，與輸出檢查用信號之電路基板的電極接觸之第二導通構件，以及連接第一導通構件及第二導通構件並施 加推壓彈力之導電性的線圈(coil)。再者，專利文獻2所公開之接觸探針係使用朝長邊方向貫穿之筒狀的導通構件來從內部冷卻接觸探針，並藉由冷卻而抑制電阻值的增加。

再者，已揭示有一種探針單元，係具有與半導體積體電路的電極接觸之接觸部、以及與連接於輸出檢查用信號之電路基板等之導線連接之彈性部，且具有彈性部和接觸部的與和半導體積體電路接觸之側不同之側的端部接觸之接觸探針(例如，參照專利文獻3)。

再者，已揭示有一種探針單元，係具有接觸探針，該接觸探針係具有與半導體積體電路的電極接觸，並可彈性變形之彈性導電板材、以及引導(guide)彈性導電板材的伸縮方向之引導筒(例如，參照專利文獻4)。

(先前技術文獻) (專利文獻)

專利文獻1：國際公開第2011/013731號

專利文獻2：日本特開2010-267502號公報

專利文獻3：日本實用新案登錄第3090255號公報

專利文獻4：日本特開平9-312185號公報

然而，在近年，於進行汽車控制系統(system)用半導體等的檢查之情形等，開始要求可流動電流值為大致1000A以上的大電流之接觸探針。然而，專利文獻1所揭示之以往的接觸探針係將線圈包含於導通路徑，且經由第一導通構件及第二導通構件與線圈 彈簧之各接點來進行導通，或經由第一導通構件及第二導通構件的接點來進行導通等，接點間的導通較多，並不適合流動大電流。

再者，由於專利文獻2至4所揭示之以往的接觸探針係導通板狀或線狀之構件，故導通路徑之截面積較小，並不適合流動大電流。

本發明係有鑑於上述問題所研創者，目的在於提供一種探針單元，係即便於流動有大電流之情形，亦可獲得與接觸對象之間的確實地導通。

為了解決上述課題以達成目的，本發明之探針單元，係在長度方向的兩端分別接觸被接觸體的電極及接觸對象的電極者，且具備有在長度方向的一方端部側與前述被接觸體的電極接觸之導電性的接觸探針、及收容複數個該接觸探針之探針保持件(probe holder)，其中：前述接觸探針係包括：柱塞(plunger)，係具有：接觸部，係與前述被接觸體的電極接觸；凸緣(flange)部，係從前述接觸部的基端側延伸，且具有比前述接觸部的直徑大之直徑；轂(boss)部，係從前述凸緣部的與和前述接觸部連接之側不同側之端部延伸，且具有比前述凸緣部的直徑小之直徑；及基端部，係從前述轂部的與和前述凸緣部連接之側不同側之端部延伸，且具有與前述轂部的直徑大致相同之直徑；以及線圈彈簧，係安裝於前述轂部；前述探針保持件係以導電性材料所形成；且具有：呈厚度方向的兩端縮徑之段差形狀，用於收容前述接觸探針之複數個保持孔；前述凸緣部係抵接於前述段差形狀的一方之段差部，並且前述線圈彈簧係抵接於另一方之段差部，藉此，前述線圈彈簧 對前述柱塞施加彈力。

再者，本發明之探針單元係於上述發明中具有下述特徵：前述基端部及前述接觸對象的電極係藉由導電性構件而連接。

再者，本發明之探針單元係於上述發明中具有下述特徵：前述導電性構件係為線材。

再者，本發明之探針單元係於上述發明中具有下述特徵：前述導電性構件係捲繞於前述基端部。

再者，本發明之探針單元係於上述發明中具有下述特徵：前述探針保持件係與前述接觸對象的電極接觸。

再者，本發明之探針單元係於上述發明中具有下述特徵：前述接觸探針之前述接觸部及/或前述基端部係與前述保持孔的壁面接觸。

再者，本發明之探針單元係於上述發明中具有下述特徵：前述探針保持件係具有：形成於包含有前述複數個保持孔之區域，且連通於外部之大徑部。

再者，本發明之探針單元係於上述發明中具有下述特徵：前述基端部的前端係位於前述大徑部。

依據本發明，由於在探針的導通路徑中使接點部分減少而對基板間進行電性導通，故發揮即便在流動大電流之情形，在與接觸對象之間亦可獲得確實地導通之功效。

1‧‧‧探針單元

2、2a、2b、2c‧‧‧接觸探針(探針)

3‧‧‧探針保持件

21‧‧‧柱塞

21a‧‧‧前端部

21b‧‧‧爪部

21c‧‧‧凸緣部

21d‧‧‧轂部

21e、21f‧‧‧基端部

22‧‧‧線圈彈簧

31‧‧‧第一構件

32‧‧‧第二構件

33、34‧‧‧保持孔

33a、34a‧‧‧小徑部

33b、34b‧‧‧大徑部

100、100a‧‧‧半導體積體電路

101、102‧‧‧連接用電極

200‧‧‧配線

L‧‧‧引線

第1圖係為顯示本發明實施形態之探針單元的要部的構成之部分剖面圖。

第2圖係為顯示本發明實施形態之在檢查半導體積體電路時之探針單元的要部的構成之部分剖面圖。

第3圖係為顯示本發明實施形態的變形例1之探針單元的要部的構成之部分剖面圖。

第4圖係為顯示本發明實施形態的變形例2之探針單元的要部的構成之部分剖面圖。

第5圖係為顯示本發明實施形態的變形例3之探針單元的要部的構成之部分剖面圖。

第6圖係為顯示本發明實施形態的變形例4之探針單元的要部的構成之部分剖面圖。

以下係與圖式一同詳細說明用以實施本發明之形態。另外，本發明並非由以下之實施形態所限定者。再者，於以下之說明中所參照之各圖係僅概略地顯示能夠大致理解本發明的內容之形狀、大小、以及位置關係者。亦即，本發明並非僅限定於各圖所例示形狀、大小、以及位置關係者。

第1圖係顯示本發明實施形態之探針單元的要部的構成之部分剖面圖。於第1圖所示之探針單元係在對屬於檢查對象物之半導體積體電路100進行電性特性檢查及電力供給時所使用之裝置，且為將半導體積體電路100、與對半導體積體電路100輸出檢查用信號之電路基板及分別連接至各電路基板等之配線200(電極)之間予以電性連接之裝置。

探針單元1係包括：接觸探針2(以下係簡稱為「探針2」)，係分別在長邊方向的一方端部側與屬於被接觸體之半導體積體電 路100的電極接觸；複數個探針保持件3，係對應於各探針2而設置，且依照預定的圖案(pattern)收容並保持複數個探針2。

探針2係使用導電性材料而予以形成，且以高度齊平之方式並排地配設於探針保持件3。探針2係包括：大致圓柱狀之柱塞21，係在進行半導體積體電路100檢查時接觸於該半導體積體電路100的連接用電極101；線圈彈簧22，係連接於柱塞21，且伸縮自在地連接於柱塞21。構成探針2之柱塞21及線圈彈簧係具有同一個軸線。探針2係在使半導體積體電路100的連接用電極101接觸時，藉由線圈彈簧22朝軸線方向伸縮，而緩和對於半導體積體電路100的連接用電極101之衝擊，並對半導體積體電路100施加荷重。

柱塞21係於同軸上包括：前端部21a(接觸部)，係使用銅鈹合金(copper-beryllium alloys)等予以形成並於外表面施加鍍金，且具有複數個呈現尖細之前端形狀之爪部21b；凸緣部21c，係從前端部21a的基端側延伸，並與前端部21a之直徑相比具有較大之直徑；轂部21d，係從凸緣部21c的與和前端部21a連接之側不同之端部延伸，且與凸緣部21c的直徑相比具有較小之直徑；以及基端部21e，係從轂部21d的與和凸緣部21c連接之側不同之端部延伸，且具有與轂部21d的直徑大致相同之直徑。

線圈彈簧22係使用不鏽鋼(stainless steel)等予以形成，且以與轂部21d的直徑大致相同之內徑予以捲繞。與柱塞21連接之側的端部在例如與轂部21d為大致相同之內徑時，係壓入於轂部21d並抵接於凸緣部21c。另外，線圈彈簧22係亦可包括：形成於端部側而緊密捲繞之緊密捲繞部分；以及以預定間隔(pitch)捲繞之 疏捲繞部分。再者，柱塞21及線圈彈簧22係亦可藉由銲接而接合。另外，用於形成線圈彈簧22之材料係只要為比柱塞電阻更大之導電性材料或絕緣性材料即可適用。

探針保持件3係使用黃銅等導電性材料而形成，且積層有位於第1圖的上面側之第一構件31以及位於下面側之第二構件32。於第一構件31以及第二構件32係形成有朝厚度方向貫穿，而用以收容複數個探針2之保持孔33及34。保持孔33及34的形成位置係因應半導體積體電路100的配線圖案而予以決定。

保持孔33及34係皆呈現沿著貫穿方向具有不同直徑之段差形狀。亦即，保持孔33係由在探針保持件3的上端面具有開口之小徑部33a、及比該小徑部33a具有更大直徑之大徑部33b所構成。小徑部33a與前端部21a的直徑相比係具有稍微較大之直徑。再者，大徑部33b與凸緣部21c的直徑及/或線圈彈簧22的直徑相比係具有稍微較大之直徑。

另一方面，保持孔34係由在第一構件31側的端面具有開口之小徑部34a、及比該小徑部34a具有更大直徑之大徑部34b所構成。小徑部34a與基端部21e的直徑相比係具有稍微較大之直徑。再者，大徑部33b的直徑係能夠一併地收容所收容之探針2的各基端部21e之前端的直徑。大徑部34b係對第二構件32的外部開口，更佳為貫穿至少一方的壁面。該等保持孔33及小徑部34a的形狀係因應所收容之探針2的構成而決定。另外，收容探針2之保持孔33及小徑部34a係以彼此的軸線為一致之方式予以形成。

柱塞21的凸緣部21c係藉由抵接於保持孔33的小徑部33a與大徑部33b的邊界壁面，而具有防止探針2的從探針保持件3 拔出之防拔功能。再者，線圈彈簧22的與和柱塞21連接側不同之側的端部係抵接於第一構件31及第2構件之邊界壁面(第二構件32的上表面)。藉此，線圈彈簧22係保持於大徑部33b內，並將柱塞21對於第一構件31的上面側賦勢。

第2圖係顯示使用探針保持件3之檢查半導體積體電路100時的狀態之部分剖面圖。在檢查半導體積體電路100時，由於來自半導體積體電路100之接觸荷重，線圈彈簧22係成為沿著長邊方向受到壓縮之狀態。如第2圖所示，線圈彈簧22一受到壓縮，柱塞21的基端部21e即進入大徑部34b內。因此，當由於來自半導體積體電路100所施加之荷重等而線圈彈簧22稍有蛇行時，施加於柱塞21之荷重的方向會變化，柱塞21會與保持孔33、34的內周(壁面)接觸。此時，例如柱塞21的前端部21a與小徑部33a的壁面接觸，基端部21e與小徑部34a的壁面接觸。檢查用信號係經由探針2與探針保持件3而在半導體積體電路100與電路基板之間導通。

於檢查時從配線200供給至半導體積體電路100之檢查用信號，係從電路基板的配線200分別經由探針保持件3及探針2而到達半導體積體電路100的連接用電極101。具體而言，於探針2中，在前端部21a與小徑部33a接觸之情形，經由柱塞21的前端部21a而到達半導體積體電路100的連接用電極101。再者，在基端部21e與小徑部34a接觸之情形，經由柱塞21的基端部21e、轂部21d、凸緣部21c、及前端部21a而到達半導體積體電路100的連接用電極101。如此，在探針單元1中，由於經由可確保較大導通截面積之探針保持件3來進行導通檢查用信號，故可將容 許電流加大。再者，基端部21e係形成為在施加了來自半導體積體電路100之荷重而移動時，不會接觸到配線200之長度。

依據上述實施形態，由於作成在探針的導通路徑中使接點部分減少，並經由探針保持件將基板間予以電性導通，故即便在流動了大電流之情形，亦可在與接觸對象之間獲得確實的導通。

再者，依據上述實施形態，由於係經由探針保持件而將基板間予以電性導通，而並非經由線圈彈簧22予以導通，故可更加地加大導通路徑之導通截面積而使其可對應於大電流。另外，在對以往的板狀或線狀的接觸探針加大截面積時，會產生冷卻效率下降及彈性的確保等問題，而有招致探針單元之大型化之虞。

再者，依據上述之實施形態，由於係使用導電性材料形成探針保持件3，故可將探針2所產生之熱由探針保持件3吸收而朝外部散熱。再者，由於對外部開口之大徑部34b係形成有可一併收容所收容之探針2的各基端部21e之空間，且各基端部21e的前端係位於該空間，故可更加有效率地對在將電流導通於柱塞21時所產生之熱進行散熱。藉此，使探針單元1的冷卻效率提升，而可防止由於熱所導致之探針等的損傷。

在此，在上述實施形態中，雖以連接用電極101為例如用於QFN(Quad Flat Non-leaded package，四方形平面無引線封裝)等之呈現平板狀之電極者而進行了說明，惟亦可為在QFP(Quad Flat Package，四方形平面封裝)等所使用之平板狀的引線(lead)，亦可為連接用電極呈現半球狀者。另外，在使探針接觸於平板狀的電極的接觸面之情形，藉由使其以複數個爪部進行接觸，與以往的平面彼此的接觸相比係可更進一步使接觸面積為固定，而可實現 探針與連接用電極之間的穩定之接觸。

再者，探針2並不限定於由柱塞與線圈彈簧所構成者，亦可為彈簧針(pogo pin)或將線(wire)彎曲為弓狀而得到荷重之線探針(wire probe)。

再者，探針2雖以藉由線圈彈簧22的蛇形而與探針保持件3進行接觸者而進行了說明，惟在將柱塞21收容於探針保持件3時，亦可預先以能夠接觸之方式進行配設。再者，探針2的與探針保持件3(保持孔33、34的壁面)接觸之部位，係亦可為前端部21a及基端部21e之兩者，亦可為任意一方。

第3圖係顯示本實施形態的變形例1之探針單元的要部的構成之部分剖面圖。在上述實施形態中，雖以柱塞21的基端部21e為不會與配線200直接地導通者進行了說明，惟亦可為會直接導通者。

第3圖所示之探針2a係包括：上述之柱塞21的基端部21e；以及連接基端部21e與配線200之間之屬於導電性的線材之引線L。引線L係藉由銲材C1及C2而分別固定於基端部21e及配線200。

藉此，由於柱塞21與配線200係藉由引線L而連接，故僅於前端部21a與連接用電極101之間的接點能夠實現基板間的電性導通。

如上述實施形態，藉由組合以與探針保持件3之接觸而達成之柱塞21與配線200之電性導通，係可流動更加大之電流。

第4圖係顯示本實施形態的變形例2之探針單元的要部的構成之部分剖面圖。在上述實施形態中，雖以柱塞21的基端部21e 為不會與配線200直接地導通者進行了說明，惟亦可為會直接地導通者。

第4圖所示之探針2b係包括：上述之柱塞21的基端部21e；以及連接基端部21e與配線200之間之屬於導電性的線材之線W1。線W1係捲繞基端部21e且可滑動地予以固定，並藉由銲材C3而固定於配線200。

藉此，由於柱塞21與配線200係藉由線W1而連接，故能以較少的接點而實現基板間的電性導通。

另外，如上述實施形態，藉由組合以與探針保持件3之接觸而達成之柱塞21與配線200之電性導通，係可流動更加大之電流。

第5圖係顯示本實施形態的變形例3之探針單元的要部的構成之部分剖面圖。並不限定於上述變形例2的構成，柱塞21的基端部21e的長度亦可為不同者。

第5圖所示之探針2c係包括：上述之柱塞21的基端部21e的長邊方向的長度較短之基端部21f；以及連接該基端部21f與配線200之間之線W2。線W2係捲繞基端部21f且可滑動地予以固定，並藉由銲材C4而固定於配線200。此時，線W2的基端部21f之捲繞部分係配置於小徑部34a內。

藉此，由於柱塞21及配線200係藉由線W2而連接，故能以較少的接點實現基板間的電性導通。再者，由於基端部21f的突出長度變短，故可將探針單元小型化。

另外，如上述實施形態，藉由組合以與探針保持件3之接觸而達成之柱塞21與配線200之電性導通，係可流動更加大之電流，並可將由於大電流而由柱塞發出之熱散熱至探針保持件。

再者，在上述之實施形態中雖以使一個探針對於一個連接用電極進行接觸者而進行了說明，惟如第6圖所示之變形例4，亦可使複數個探針2對於半導體積體電路100a的一個連接用電極102進行接觸。藉此，可流動更加大之電流。另外，此對於上述變形例1至3之探針2a至2c亦可適用。

(產業上之可利用性)

如上述，本發明之探針單元對於即便在流動了大電流之情形，在與接觸對象間亦可獲得確實的導通之用途上係為有用。

1‧‧‧探針單元

2‧‧‧接觸探針(探針)

3‧‧‧探針保持件

21‧‧‧柱塞

21a‧‧‧前端部

21b‧‧‧爪部

21c‧‧‧凸緣部

21d‧‧‧轂部

21e‧‧‧基端部

22‧‧‧線圈彈簧

31‧‧‧第一構件

32‧‧‧第二構件

33、34‧‧‧保持孔

33a、34a‧‧‧小徑部

33b、34b‧‧‧大徑部

100‧‧‧半導體積體電路

101‧‧‧連接用電極

200‧‧‧配線

Claims (8)

1. 一種探針單元，係在長度方向的兩端分別接觸被接觸體的電極及接觸對象的電極者，且具備有在長度方向的一方端部側與前述被接觸體的電極接觸之導電性的接觸探針、及收容複數個該接觸探針之探針保持件，其中：前述接觸探針係包括：柱塞，係具有：接觸部，係與前述被接觸體的電極接觸；凸緣部，係從前述接觸部的基端側延伸，且具有比前述接觸部的直徑大之直徑；轂部，係從前述凸緣部的與和前述接觸部連接之側不同側之端部延伸，且具有比前述凸緣部的直徑小之直徑；及基端部，係從前述轂部的與和前述凸緣部連接之側不同側之端部延伸，且具有與前述轂部的直徑大致相同之直徑；以及線圈彈簧，係安裝於前述轂部；前述探針保持件係以導電性材料所形成；且具有：呈厚度方向的兩端縮徑之段差形狀，用於收容前述接觸探針之複數個保持孔；前述凸緣部係抵接於前述段差形狀的一方之段差部，並且前述線圈彈簧的一端係抵接於前述凸緣部，且前述線圈彈簧的另一端係抵接於另一方之段差部，藉此，前述線圈彈簧對前述柱塞施加彈力；前述線圈彈簧係由電阻比前述柱塞更大之導電性材料或絕緣性之彈性材料所形成。
2. 如申請專利範圍第1項所述之探針單元，其中，前述基端部及 前述接觸對象的電極係藉由導電性構件而連接。
3. 如申請專利範圍第2項所述之探針單元，其中，前述導電性構件係為線材。
4. 如申請專利範圍第3項所述之探針單元，其中，前述導電性構件係捲繞於前述基端部。
5. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述之探針單元，其中，前述探針保持件係與前述接觸對象的電極接觸。
6. 如申請專利範圍第5項所述之探針單元，其中，前述接觸探針之前述接觸部及/或前述基端部係與前述保持孔的壁面接觸。
7. 如申請專利範圍第1項所述之探針單元，其中，前述探針保持件係具有：形成於包含有前述複數個保持孔之區域，且連通於外部之大徑部。
8. 如申請專利範圍第7項所述之探針單元，其中，前述基端部的前端係位於前述大徑部。