WO2004046739A1

WO2004046739A1 - 電気的プローブシステム

Info

Publication number: WO2004046739A1
Application number: PCT/JP2003/014717
Authority: WO
Inventors: Shigeki Ishikawa; Makoto Watanabe
Original assignee: Nhk Spring Co., Ltd.
Priority date: 2002-11-19
Filing date: 2003-11-19
Publication date: 2004-06-03
Also published as: JPWO2004046739A1; CN1714297B; CN1714297A; JP4486890B2; KR101067010B1; KR20050063811A; AU2003284411A1; TWI230796B; TW200415364A

Abstract

被検基板（１０）を保持する保持機構（２）と、前記保持機構（２）に対し位置決め可能なプローブユニット（３）とを備え、前記プローブユニット（３）は、前記基板（１０）の第１のパッド群(11k)に、第１のストローク変域（V1）内で、所定範囲（２ΔZ）の接触圧により弾接可能な第１のプローブ群(5a)と、前記基板（１０）の第２のパッド群(11k)に、前記第１のストローク変域（V1）と異なる第２のストローク変域（V2）内で、前記所定範囲（２ΔZ）の接触圧により弾接可能な第２のプローブ群(5b)と、前記第１及び第２のプローブ群(5a,5b)が植設されたプローブホルダ（３ｄ）とを備える電気的プローブシステム。

Description

明細書電気的プローブシステム技術分野

本発明は、電気的プローブシステムに関し、特に、検査対象となる回路基板の電気接点（以下「パッド」と呼ぶ。）へ個別に接触して検査のための導電路を構成する複数のリパルジブコンタクタプローブ（弾発式導電性接触子、以下単に「プローブ」と呼ぶ。）を備えた電気的プローブシステムに関する。背景技術

電気的プローブシステムは、通常、被検基板を保持する基板保持機構と、この保持機構に対しロボット等により三次元的に位置決め可能なプローブュニットとを備える。

従来のプローブュニットは、複数のプローブをプローブホルダの片面に同じ条件で植設した構成を有する。

従って、プローブの接触対象となるパッドの頂部を包絡する面がプローブホルダのプローブ植設面と平行であれば、それらのプローブとパッドとの接触圧が等しくなつて、好ましい測定精度が得られ、検查を円滑に行える。

反面、被検基板が自重あるいは接触圧により変形して、パッド頂部の包絡面がプローブ植設面に平行でなくなると、プローブとパッドとの接触圧が均一さを欠き、測定精度にその影響がでる。そこで、従来は、基板保持機構に工夫を施し、被検基板の変形を防止して所望の測定精度を維持するようにしていた。

(日本国特開平 1 1 一 1 5 3 6 4 7号公報参照）

しかしながら、基板サイズの拡大化に伴って、変形防止に手間取り、その分、検査の円滑性が損なわれていた。

本発明は、基板サイズが大きくなつても、その変形防止のために検査の円滑性が損なわれることのない電気的プローブシステムを提供することを一つの課題とする。発明の開示

本発明者等は、プローブをパッドに弾接させる電気的プローブシステムは、プロ一プの接触性能が良好なため、そのス卜ローク (つまり、プ Π一ブの伸縮に伴う先端部の変位）が適宜な幅の中にあれば、所の測定精度を維持可能な接触圧が得られることを知り、従つて、プロ一ブの植設条件を変えても、そのス卜ローク変域を管理するとによりヽ所望の測定精度を維持可能な範囲に接触圧を調整できることカ ^"カつて、前記課題を解決する次の発明を行つた。

本発明は、被検基板を保持する保持機構と、前記保持機構に対し位置決め可能なプロ一ブュニッ卜とを備え、前記プローブュニットは、 m 基板の第 1 のパッド群に、第 1 のストローク変域内で、所定範囲の接触圧により弹接可能な第 1 のプローブ群と、目 IJ記基板の第 2 のパッ群に、盲 U記第 1 のス卜 Π—ク変域と異なる第 2 のストローク変域内で、前記所定範囲の接触圧により弾接可能な第 2 のプロープ群と、 mi s己

1及び第 2 のプローブ群が植設されたプローブホルダとを備える電気的プ π一ブシステムである。本発明によれば、第 1 のプローブ群が所定範囲の接触圧により第 1 のパッド群に弹接可能な第 1 のストローク変域と、第 2 のプーブ群が同じ範囲の接触圧により第 2 のパッド群に弹接可能な第 2 のストローク変域とが異なる。

このため、第 1 のパッド群の頂部包絡面が第 1 のストローク変域に包含され、且つ、第 2 のパッド群の頂部包絡面が第

2 のス卜ーク変域に包含されていれば、各包絡面の起伏或いは第 1 及び第 2 ストローク変域の違いに係わりなく、第 1 及び第 2 のプローブ群の接触圧が所定の範囲に収まり、所望の測定度が維持される。

従つて、保持機構で保持される被検基板の変形を予測し、それに応じて変位するパッド頂部の包絡面を段階的に分割して、降り合う分割面の内の一方に対応するパッドを第 1 のパクド群とし、他方に対応するパッドを第 2 のパッド群として、それらのパッド群に対処可能なプローブ群を備えるプローブュ二ッ卜を用意することにより、基板の変形を防止せずとも所望の測定精度で検査を行え、基板サイズが大きくなっても、その変形防止のために検査の円滑性が損なわれずに済む。図面の簡単な明

本発明の上記その他の、特徴及ぴ効果は、以下に添付図面を參照してなされる本発明を実施するための最良の形態の明をむことにより明らかとなる。添付図面中：

図 1 は、本発明の第 1 の施の形態に係る i気的プ

実一ブシステムの斜視図，

図 2 はヽ図 1 の電気的プ Π一ブシステムのプ一ブの断面図

図 3 は、図 2 のプ一ブの変更例を示す断面図図 4 は、図 2 のプローブの別の変更例を示す断面図；図 5 は図 1 の電気的プロ一ブシステムの検査対象となる基板の平面図ラ

図 6 は図 5 の基板を保持する基板保持機構の平面図；図 7 は、図 6 の基板保持機構の変更例を示す平面図；図 8 は、図 6 の基板保持機構に従来の変形防止方式を適用した比較例の説明図

図 9 は図 6 の基板保持機構で保持された基板の変形を予測する明図

図 1 0 は、本発明の原理説明図；

図 1 1 は、本発明の第 2 の実施の形態に係る電気的プロ一ブシステムの側面図

図 1 2 は図 1 1 の電気的プローブシステムのプローブュニッ卜の底面図；

図 1 3 は、図 1 2 のプローブユニットの X I I I - XI I I線断面

図 1 4 は、本発明の第 3 の実施の形態に係る電気的プロ一ブシステムのプ口一ブュニットの底面図

図 1 5 は図 1 4 のプローブユニットの XV- XV線断面；図 1 6 は、本発明の第 4 の実施の形態に係る電気的プロ一ブシステムの側面図

図 1 7 は図 1 6 の電気的プローブシステムの下側プロ一ブュニ V 卜の斜視図

図 1 8 は、本発明の第 5 の実施の形態に係る電気的プロ一ブシステムの要部断面図；

図 1 9 は、本発明の第 6 の実施の形態に係る電気的プロ一ブシステムの要部断面図；そして図 2 0 は、本発明の第 7 の実施の形態に係る電気的プロ一ブシステムの要部断面図である。発明を実施するための最良の形態

以下に、本発明を実施するための最良の形態を、添付図面に基づき説明する。図中、同じ要素は同じ符号で表す。

(第 1 の実施の形態）

先ず、図 1 〜図 7 を参照して、本発明の第 1 の実施の形態及びその変更例を説明する。

図 1 は本発明の第 1 の実施の形態に係る電気的プローブシステム PS 1 の斜視図、図 2 は同プローブシステム PS 1 の任意なプローブ 5_n, _m ( 1≤ n ≤ N， 1≤ m≤ M ； N， M = 自然数、以下総称的には 5で示す。）の断面図、図 3及び図 4はそれぞれプローブ 5_n, _raの変更例を示す断面図、図 5 はプローブシステム PS 1 の検査対象となる半導体基板 1 0 の平面図、図 6 は基板 1 0 を保持する基板保持機構 2 の平面図、図 7 は基板保持機構 2 の変更例 1 2 を示す平面図である。

第 1 の実施の形態に係る電気的プローブシステム PS 1 は、図 1 に示す様に、基板 10 を水平に保持する基板保持機構 2 と、この保持機構 2 に対しロボットアーム RA により三次元的に位置決め可能なプローブュニット 3 とを備える。

プローブュニット 3 は、「テスター」と呼ばれるコンビユータ支援多軸位置決めロボットのアーム RA により支持されたプローブモジュールとして構成され、略々平らな絶縁性のハウジング MH と、検査対象となる基板 1 0専用に配置された中央及ぴ左右のプローブプロック 5 a, 5b， 5 a とから成る。各プローブブロック 5 a， 5 b， 5 a は、数百または数千のプローブ 5 _n, _ra をモジュールハウジング MH の底面（3a， 3b， 3a) の中央領域 3b に植設し、それぞれの接触下端部を所定の設計距離で露出させたマトリッタスとして構成される。

モジュールハウジング MHの底面（ 3a， 3b, 3a) の左右の領域 3a は、段差 3 c を介して持ち上げ、基板 10 の変形による当たりを回避する。図中、 6 ， 8 は取付けねじ、 7 は位置決めピンの揷入孔である ο

モジユーノレノヽウジング M Hは、図 2 に示すように、板状の下側プローブホルダ 3 d と、この下側プブホノレダ 3 dの上に積層された板状の中間プローブホルダ 3 e と、この中間プローブホノレダ 3 e の上に積層された板状の上側プ口ーブホルダ 3 f と、この上側プローブホルダ 3 f の上に積層されリ一ド導体 W 1 が形成された絶縁性基板としての配線プレート

3 g とを含む。

上記プローブホルダ 3 d , 3 e ， 3 f 及ぴ配線プレート 3 g は互いに密に接合され、プローブ 5 を個別に収容する支持孔 SHが形成される。各支持孔 SH は、下側ホルダ 3 d を縦通する下側支持孔 SH1 と、中間ホルダ 3 e を縦通する中間支持孔 SH 2 と、上側ホルダ 3 f を縦通する上側支持孔 SH 3 と力らなる。下側支持孔 SH1 は、内方への段差を設けて下部 SH4 を縮径し、上側支持孔 SH 3 も、内方への段差を設けて上端部 SH5 を縮径する。上側支持孔 SH3 の上端では、対応するリード導体 W1 の下端部が内方に露出する。

各プローブ 5 _n ^は、導電性の針状部材である上下のプランジャ PL1, PL2 とその間に介装された導電性のコイルばね SP1 とを有する弾発式の導電性接触子 CP1 として構成される。上側のプランジャ PL1 は、中間支持孔 SH 2から上側支持孔

SH3へかけて延在する比較的長寸の軸部 PL 11 と、上側支持孔 SH3 の縮径部へ摺動可能に嵌合する比較的短寸の針頭部 PL12 と、上側支持孔 SH3 の大径部へ摺動可能に嵌合する中間鍔部 PL13 とを有する。

下側のプランジャ PL2 は、下側支持孔 SH 1 の大径部中に延在する比較的短寸の軸部 PL21 と、下側支持孔 SH1 の縮径部へ摺動可能に嵌合して底面 3 b より突出する比較的長寸の針頭部 PL22 と、下側支持孔 SH1 の大径部へ摺動可能に嵌合する中間鍔部 PL23 とを有する。

コイルばね SP1 は、上側プランジャ PL1 の鍔部 PL13下側のボス部から軸部 PL11 に沿って延在するピッチ卷螺旋部 SP 11 と、同軸部 PL11 の下端から下側プランジャ PL2 の鍔部 PL23 上側のボス部にかけて延在する密着卷螺旋部 SP12 とからなる。コイルばね SP1 は、上側プランジャ PL1 の針頭部 PL12 がリード線 W1 下端に当接し且つ下側プランジャ PL2 の鍔部 PL23 が下側支持孔 SH1 の段差に係合する伸延状態（以下、しばしば「フリー状態」と呼ぶ。）と、上側プランジャ PL1 の針頭部 PL12 がリード線 W1 下端に当接し且つ下側プランジャ PL2の針頭部 PL22尖端がホルダ下面 3 b と略々面一になる縮退状態（以下、しばしば「コンプレツシヨン状態」と呼ぶ。）との間で伸縮する。

上下のプランジャ PL1， PL2 は、ばね SP1 により常時逆方向に付勢され、下側プランジャ PL2 は、鍔部 PL23 で下側支持孔 SH1 の段差に押し当てられ、これにより脱落阻止されて、針頭部 PL22 の尖端が外方へ突出し、基板 1 0 の対応領域 lli.j ( 1≤ i≤ I, 1≤ j≤ J； I ， J = 自然数）にあるノッド Ilk の頂部に弹接する。上側プランジャ PL1 は、針頭部 PL12 の尖端がリード導体 W1 の下端に押し当てられる。これにより、導電性接触子 CP1 ( = 5 _{n m}) が、ノッド 1 lk とリード導体 W1 とを結ぶ導電路として機能する。

各プローブ 5 _n,_mの下側プランジャ PL2 の針頭部 PL22 は、コイルばね SP1 の伸縮に応じて支持孔 SHから出没し、その尖端が、コイルばね SP 1 のフリー状態に対応するフリーストローク位置 PS1 力、ら、コイルばね SP1 のコンプレツシヨン状態に対応するコンプレツションストローク位置 PS2 までの（以下「フルストローク」と呼ぶ。）距離 h内で変位する。

従って、基板 1 0 の検査領域 11 』内でプローブ 5 _n, _m に対応するパッド 1 lk の頂部（より正確にはその上面）をホルダ仮面 3 b 力、ら距離 d の位置におき、この距離 d をフルストローク h より短くすれば、プローブ 5 _n,_mの下端（つまり下側ブランジャ針頭部 PL22 の尖端）が、フリーストローク位置 PS1 からの圧縮量（ h — d ) に応じた接触圧 P_n, _mで、ノッド Ilk の頂部に弾接する。この接触圧 P_n,_mは、フリーストローク位置 PS1でほぼ零となり、コンプレツシヨンストローク位置 PS2 で最大 Pmax となる。

個別のプローブ 5 _n,_m による測定の精度（即ち有効桁数）は、固有の上下限値（ 0 <下限圧く上限圧 < Pmax) により定義される圧閾幅（上限圧-下限圧）内で接触圧 P_n, _Bに連続的に依存し、従って、プローブュニット 3 による測定の精度は、（良質なコィルばねの採用により）全プローブ 5 の圧閾幅に重なりを持たせれば、その重なり内で、接触圧 P_n, _nの絶対値に連続的に依存させることができ、個別プローブ 5 _η,_π の植設条件（部材仕様及ぴ取付仕様を含む）に左右されずに済む。

これは、理論的な測定精度に対応する接触圧の基準値（即ち理論的な等圧値）を上記圧閾幅の重なり内に定め、この基準値の上下に（全プローブ 5 に関し）共通な微分領域を設定して、その領域内の接触圧で測定を行えば、その測定の精度が上記理的精度の数学的近傍（つまり所望な精度の範囲）に包含されることを意味する。

―方、個別プローブ 5 _n,_mの接触圧は、その圧縮量 h — d ( = プ一ブ下端のストローク変位）に比例する。

従つて、所望の精度を得る上で理想的なストローク変位の基準値を「局所的に」定め、この基準値の上下で（全プロ一ブ 5 に関し）幅が共通な差分領域 Δ Ζ を設定して、その設定変域 ( 2 Δ Z) 内のストロークで測定を行えば、所望の測定精度を維持することができる。

この点、個別プローブ 5 _n,_fflのストローク（ h _ d ) は、測定対象となる基板領域 1 ，」の対応部位におけるホルダ下面

3 b側への変形に対応するので、この局所的変形を包含するス卜ーク変域を上記設定変域（ 2 Δ Ζ) として選定すれば、基板 1 0 が変形した状態で測定しても所望の測定精度が得られる

な、プローブシステム psi は、保持機構 2で基板 10 を裏表逆に保持することにより、基板 10裏面のパッド列を検査する - とができる。

- の点、基板 1 0 を裏表逆に保持する代わりに、プローブュ二 V ト 3 をロポットアーム RA により基板 10 の裏側に移動させてもよく、その場合、前記プローブ 5 _n,_mとして、図 3 に示す上向き検査用導電性接触子 CP2又は図 4 に示す総ばね形導電性接触子 CP3 を用いることができる。

図 3の導電性接触子 CP2は、中央のコイルばね部材 SP2 と、このばね部材 SP2 の両端部に連結される上側導電性針状体 PL3及び下側導電性針状体 PL4 とを有する。上側の針状体 PL3 は、大径の胴部 PL31 と、先端に爪部 PL32 が形成された小径の軸部 PL33 とを備え、その間に抜け止め段差 PL34が画成される。爪部 PL32 は検査対象となる基板領域 11^·の裏面に設けられたパッド要素としてのハンダボール HB に弾接する。針状体 PL3 の段差 PL34 の位置を上げて、接触子 CP2 を可動部材と共に上方へ抜き取り可能な構成にしても良い。下側の針状体 PL4は、小径の軸部 PL41 と、配線プレートの導体に弹接する錐状基部 PL42 との間に鍔部 PL43 を設ける。ばね部材 SP2 は、上側の針状体 PL3 の胴部 PL31下側のボス部に嵌合する密着卷螺旋部 SP21 と、下側の針状体 PL4 の鍔部 PL43上側のボス部に嵌合するピッチ卷螺旋部 SP22 とを有する。

図 4 の導電性接触子 CP3 は、その全体がコイルばね部材からなり、所要の剛性を与える上下の密着卷螺旋部 SP3, SP5 とその間を連結しばね力を与えるピッチ卷螺旋部 SP4 とを有する。上下の密着巻螺旋部 SP3, SP5 は、いずれも、その大径コィノレ音 SP31, SP51 と / Jヽ径コィノレ音 SP32, SP52 との境界部に段部 SP33， SP53 カ形成され、これにより抜け止めされる。

以上において、被検基板 1 0 は、プローブシステム PS 1 による検査の後工程で切断分離される総数 IxJ個の半導体基板 11^· (以下、総称的には 11 で表す。）を図 5 に示すようにマトリックス状にパッケージ化した主部 10a と、それを囲繞する四辺の縁部 10b とで構成される。

各半導体基板 1 1 は、長さ L/3 x幅 W の寸法を有し、その表裏には多数のパッド 1 lkが所定位置に形成されている。

プローブユニット 3 は、連続する 3 個の半導体基板 11 』， ll_{i + 1},j， ll_{i + 2},j (例えば、図中に射影をつけて示した長さ Lx幅 Wの領域）を同時に検査する。

被検基板 1 0 を保持する基板保持機構 2 は、図 6 に示すように、一隅が欠けた矩形状の外枠 2a と、その 3 つの角隅 2d, 2e， 2f 及び四辺部 2g， 2h， 2i, 2j沿いに延在する内縁 2b と、外枠 2a の欠隅部 2c に摺動自在に嵌合する押当部材 2m と、この押当部材 2mを外枠 2a の内方に付勢する押ばね 2k と、図 1 に示すように、外枠 2a を外方より支承し、必要に応じ搬送、位置決めする保持枠 FR とを有する。

被検基板 10は、若干の押し代を残して内縁 2bに落し掛け、押当部材 2m の切欠部 2n を基板 1 0 の一角に当てがい、押ばね 2kで押して、他の三つの角を内縁 2b の三隅 2p， 2q, 2r に押し込むことにより、外枠 2aに対する位置決めを行う。

被検基板 1 0 は、図 6 の基板保持機構 2 に代え、図 7 に示す基板保持機構 1 2で保持しても良い。この保持機構 1 2 は、一対のコーナー部材 I2a， 12f と、これを保持する不図示の保持枠とで構成され、各コーナー部材 12a, 12f は、直角な角 12b， 12g画成する小寸外辺枠 12c， 12d及ぴ 12h， 12i と、それに対応する内縁 12e， 12 j とを備え、基板 10 は、その対角部を内縁 12e, 12j の角隅 12p, 12qにあてがって位置決めする。

ここで、図 8 〜図 10 を参照して、プローブシステム PS1 による基板 1 0 の検査方法につき説明を行う。

図 8 は基板保持機構 2 に従来の変形防止方式を適用した比較例の説明図、図 9 は基板保持機構 2で保持された基板 1 0 の変形を予測する説明図、図 1 0 は本発明の原理説明図である。

従来は、図 8 に示すように、 NxM個のプローブ 5 による接触圧 PoxNxM (及ぴ基板 10 の自重）を打ち消す.反力 Pcを加えて、基板 1 0 の撓みを補正し、検查対象領域 11 .， ll_{i + 1},_j5 ll_{i + 2},j のパッド 1 lkの頂部を包絡する面をホルダ下面 3bと平行にしていた。つまり、所望の検査精度を得るためにプローブ 5 の等接触圧（Po) 面（以下「検査基準面」と呼ぶ。 ) を平らな検査基準面 RS0 に変えて検查していた。この基準面 RS0は、全プローブ 5 に対して単一設定きれ、パッド Ilk頂部の包絡面に一致する。

本発明では、上記反力 Fc による橈み捕正を行わずに検査を行い、撓み捕正の手間を省く。このため、従来方式に合わせて考えれば、図 9 に示すように、プローブ 5 の等接触圧（P1) 面が下方に撓んだ検查基準面 RS1 になり、容易に実現し難レ、。この基準面 RS 1 もパッド Ilk頂部の包絡面に一致する。

この点、本発明は、図 10 に示すように、上記検査基準面 RS1 を、次の表 1 に示す有限個（この場合 3つ）の空間領域 VI， V2, V3で覆われる基準面 RS - 11， RS - 12， RS- 13 に分け、それぞれのストローク変位の基準値（つまり、対応するストローク変域 2 Δ Ζ の中点）に対応する平らな基準面 RS- 21， RS-22, RS-23で置換え、これらの基準面を合成した新たな検查基準面 RS2 に基づき検査しており、円滑な検査が可能である。

表 1 ：空間領域 VI， V2， V3の寸法

ところで、被検基板 1 0 は、そのパッド 1 lkのピッチが年々微小化し、現在ではピッチ 0 . 2 m m程度のものが通常化している。これに伴いプローブ 5 のピッチが微小化し、そのストロークも 0 . 5 mm程度のものが常用され、しかも基板 1 0力 S i . O mm以下に薄化する傾向にある。

また基板 1 0 のサイズが大きくなり（例えば、一辺 3 0 m m以上）、プローブユニット 3 の荷重による反りも大きくなつている。この点、プローブュニット 3 の荷重を小さくして基板 1 0 を保護する試みもあるが、それには、プロープ 5 のストロークを大きくして安定接触を図る必要がある。

しかしながら、基板 1 0への接触安定性を図ろうとすると、プローブのストロークが約 0 . 5 mmと短くなつた分、更に近づくので、上部プローブュニットの下部の外周エッジ部と基板 1 0 の被検查面との干渉を防止する必要がある。

本発明は、検查時に、基板に対するプローブの接触安定性を容易に図れるようにすることも目的としている。

この目的を達成するため、本実施例では、被検基板 1 0 に対向するプローブュニット 3 の面に、プローブ 5のノッド Ilk への当接による負荷で生じる基板 1 0 の反りを許容する差 3c を設けている。 (第 2及び第 3の実施の形態）

次に、図 1 1 〜図 1 3 を参照して、本発明の第 2 の実施の形態およびその変更例に相当する第 3 の実施の形態を説明する。なお、以下の実施の態様において、第 1 の実施の態様と同様な要素は、その参照番号の前に実施態様の番号を付して示す。

図 1 1 は第 2 の実施の形態に係る電気的プローブシステム PS2 の側面図、図 1 2はプロープシステム PS2 のプローブュニット 23 の底面図、図 1 3 は図 12 の XIII- XIII線断面図、図 1 4 は第 3 の実施の形態に係る電気的プローブシステム PS3のプローブュニット 33の底面図、図 1 5 は図 1 4 の XV- XV 線断面である。

プローブュニット 23は、被検基板 10 のパッド 1 lkに対応する複数のプローブ 25を備え、その基板 10への対向面 B に、プローブ 5 のパッドへの当接による負荷で生じる基板 10 の反りを許容する段差部 23 c を有する。

プローブユニット 23 は、片面検査の場合、基板 10 の上側に位置する。

このプローブュニット 23 は、周縁部が基板押えチャック 22で支持された基板 10 の上方から、シリンダ等の駆動により、各プローブ 5 を対応するパッド I l kに弾接させて検查を行う。このとき、基板 10 は、プローブユニット 23 の負荷により、プローブュエツト 23 の対向面 B の中央部に対応する部位が谷となる方向に反る。

この検查時、プローブュニット 23 は、図 1 2 に示すように、基板 10 の反りを、上記対向面 B に形成された段差部 23aで逃がし、プローブュニット 3 の基板 10 の被検査面 Cに対するェッジ部 Aの当接を回避し、反りに起因する対向面 B と被検査面 Cの谷部との隙間 d を小さくする。

プローブユニット 23 は、基板 10 の反りを矯正せず、そのまま受け入れる。例えば、チャック 22 による支持部でも応力集中がおきない。

エッジ部 Aの被検査面 Cへの当接を避けるので、エッジ部 Aによる基板 10 の損傷がない。このエッジ部の不具合については、段差部 23 aの境界となる段部 23 cの中央エッジ部 E も、チャック 22からの離間距離 Dがエッジ部 Aの同様な離間距離に比べて充分長いので、中央エッジ部 Eの接触荷重はエッジ部 Aのそれと比べて充分小さくなる。

基板 10 の反りに起因する隙間 d を小さくでき、その分プロープ 25 のストロークを稼げ、プローブの接触荷重の増大による接触安定性を図れる。図 12，図 13およぴ図 14，図 15 に示すように、段差部は、対向面 B の中央部に形成された高位部 23b， 33b の側部に形成され対向面 Bの他の部分を高位部 23b， 33b より低位に形成する低位部 23a, 33a として構成される。

図 12，図 13 のプローブユニット 23では、対向面 B の中央部に幅方向に横断するようにして高位部 23bが形成され、低位部 23aは高位部 23b の両側部分に段部 23c を境界として形成される。

図 14，図 15のプローブュニット 33では、対向面 B の中央部に矩形平面の高位部 33bが形成され、低位部 33aは高位部 33b を取卷き、高位部 33b の周囲に形成された段部 33c を境界とする。

基板 10 の反りを、プローブュニット 23， 33 の対向面 Bに低位部 23a, 33a として形成した段差部で逃がし、プローブュニット 23, 33の外周エッジ部が基板 10の被検査面 Cに干渉するのを回避でき、また対向面 Bの中央部を高位部 23b， 33b にしたので、対向面 B と被検査面 Cの谷部との隙間 d を小さくでき、プローブ 25, 35 の接触安定性を確実に図れ、被検査面 C が損傷しない。

低位部 23a, 33aは、高位部 23b, 33b との高低差がプローブ

25, 35 のフルストローク h の 1 5 %以上になる。この高低差は段部 23c, 33c の高さ H 1 に相当する。

基板 10 の反りを、プローブュニット 23， 33 の対向面 B に形成した低位部 23a, 33aで逃がす際、反り部が低位部 23a， 33a に漸近し、そこのプローブ 25a， 35aは、高位部 23b， 33b のプローブ 25b， 35b より大きいストロークを確保でき、低位部 23a, 33a にあるプローブ 25 a, 35 a の被検查面 Cに対する接触荷重を増大させ、プローブの接触安定性を図れる。低位部 23a, 33a と高位部 23b, 33b との高低差をプローブ 25， 35 のフルストローク h の 1 5 %以上としたのは、プロ一ブの被検査面 Cに対する接触安定性を得、プローブュニット 23, 33 の外周ェッジ部を干渉させないためである。

図中、 23d， 23e， 23f 及び 33d， 33e， 33f はプローブの下側ホルダ、中間ホルダ、上側ホルダ、 23g及ぴ 33gは配線プレート、 L2, L21, L3, L31， L32 は長さ寸法、 W2, W21, W3, W31, W32 は幅寸法、 26, 36， 27， 37 はねじ、 28a，29a，38a，39aは位置決めピン 28b, 29b, 38b, 39b の揷入孔である ₀

(第 4の実施の形態）

次に、図 1 6〜図 17 を参照して、本発明の第 4 の実施の形態を説明する。

図 1 6 は第 4 の実施の形態に係る両面同時検査用電気的プローブシステム PS4の側面図、図 1 7 はプローブシステム PS4 の下側プローブュ-ット 44斜視図である。

プローブシステム PS4は、基板 10 を上下から挟持する上部および下部プローブュニット 43, 44を、シリンダ等で駆動し、それぞれのプローブ 45a， 45bおよび 45c, 45dを対応するパッドに弹接させて検査を行う。

上部プローブュニット 43 は、高位部 43b及び基板 10 の反りを許容する段差部（低位部） 43a を有し、下部プローブュニット 44にも、段差部（低位部） 44a及ぴ高位部 44bが形成され、基板 10 の反りが干渉しない。

下部プローブュニット 44 の低位部 44a のプローブ 45 c は、高位部 44bのプローブ 45d よりも検査時のストロークが小さい。この点、下部プローブュニット 44による被検査面はマザ一ボード取付側となり、マザ一ボード取付側のパッドの配置はチップ搭载側に比べてピッチが相対的に広く、また下部プロープュニット 44 のプローブ 45c, 45d は、上咅 |3プローブュニット 43 のプローブ 45a, 45b に比べストロークを大きくでき、しかもマザ一ボード取付側はパッド数がチップ搭載側よりかなり少なく、プローブの接触が安定する。

図中、 44d, 44e， 44f はプローブの上側ホルダ、中間ホルダ、下側ホルダ、 44g は配線プレートである。

(第 5及び第 6 の実施の形態）

次に、図 1 8 〜図 1 9 を参照して、本発明の第 5 の実施の形態およびその変更例に相当する第 6 の実施の形態を説明する。

図 1 8 は第 5 の実施の形態に係る電気的プローブシステム PS5 の要部断面図、図 1 9 は第 6 の実施の形態に係る電気的プローブシステム PS6 の要部断面図である。

プローブシステム PS5、 PS6 のプローブュニット 54， 64 は、基板 10 のパッドに対応したプローブ 55, 65 を備え、基板 10 の被検査面じと、それ Cに対向するプローブュニット 54, 64 の面 B との離間距離が、プローブ 55.65 の弾接負荷で生じる基板 10 の反りに沿い相違する。

プローブ 55， 65は、基板 10の反りに沿つてグループ化（55c, 55d, 55c; 65c, 65d, 65c)され、グループ毎に上記離間距離に応じた突出量が設定される。

プローブュニット 55 は、基板 10 の反りの凹面側の被検査面 C にプローブ部が弾接し、基板 10 の凹面の谷部に対応するプローブ 55d が最大突出量グループ G1 となり、基板 10 の凹面谷部の両側の斜面に対応するプローブ 55c が最小突出量グループ G2 となる。プローブュニット 65 は、基板 10 の反りの凸面側の被検査面 Cにプローブが弾接し、基板 10 の凸面の頂部に対応するプロープ 65dが最小突出量グループ G2 となり、基板 10 の凸面頂部両側の斜面に対応するプローブ 65c が最大突出量グループ G1 となる。

プローブュニット 55 は片面検査時の上部プローブュニットとして使用でき、またプローブユニット 55, 65 は、それぞれ両面同時検查時の上部プローブュニット、下部プローブュニットとして使用できる。

プローブュ - ット 55， 65 のプローブ 55, 65 は、基板 10 の反りに沿ってグループ化され、グループ毎に基板 10 の被検查面 C とプローブュニットの対向面 B との離間距離に応じた突出量を持つので、前記離間距離の相違にも拘わらず、被検査面 C全体に安定接触する。

この接触安定性は、基板 10 の反りを矯正せず、大略残したまま得られので、接触時の応力集中がない。

好ましくは、最大突出量グループ G1 と最小突出量グループ G2 との突出量差 g を最大突出量の 2 0 %以上に設定する。

例えば、グループ G1 の突出量 2 m m、グループ G2 の突出量 1 . 5 m mとする。

検查時は、先ず、最大突出量グループ G1 のプローブが被検査面 C に当接して基板 10 に反りを生じさせ、プローブュニット 54， 64 内に後退する。最大突出量グループ G1 のプロ一ブがその突出量の少なくとも 2 0 %を越えて後退した後に、最小突出量グループ G2 のプローブが被検査面 C に当接し、その後さらに最大および最小突出量グループ Gl, G2 のプローブが共に後退する。これにより、各グループ Gl , G2 のプロープに必要な接触荷重が得られる。プローブュニット 54， 64は、最大突出量グループ G 1 と最小突出量グループ G2 との中間の突出量を有するグループを備えても良い。

最大突出量グループ G 1 と最小突出量グループ G2 との突出量差 g が最大突出量の 2 0 %未満の場合には、プローブの被検査面 Cに対する接触が安定しない。

(第 7 の実施の形態）

次に、図 2 0 を参照して、本発明の第 5及び第 6の実施の形態の変更例である第 7の実施の形態を説明する。

図 2 0 は第 7 の実施の形態に係る電気的プローブシステム PS 7 の要部断面図である。

プローブシステム PS 7 は、最大突出量グループ G 1 が、プローブュニット 7 4 の被検査面に対向する対向面の内で高位部分 74b に設けられたプローブ 75 dによって構成され、最小突出量グループ G2が、上記対向面の内で低位部分 74a に設けられたプローブ 75 c よって構成される。

上記各部 74a， 74bからのプローブの突出量 a は同一で、高位部分 74b と低位部分 74a との段差により、最大突出量の 2 0 %以上となる突出量差 g を確保する。

本発明によれば、被検基板の反りをプローブュニットの対向面に形成した段差部で逃がすことにより、プローブュニットの外周エッジ部が被検基板の被検査面に干渉するのを回避でき、反りに起因するプローブユニットの対向面と被検基板の被検査面の谷部との隙間を小さくできるので、基板に対するプローブの接触安定性を容易に図れる。

被検基板の反りをプローブュニットの対向面に低位部として形成した段差部で逃がすことにより、プローブュニットの外周ェジ部が被検基板の被検査面に干渉するのを回避でき対向面の中央部を高位部に形成すれば、反りに起因するプロ一ブュ二ットの対向面と被検基板の被検査面の谷部との隙間を一層小さくできる。

段差部としての低位部と、高位部との高低差を、プローブのフルス卜ロークの 1 5 %以上として接触安定性が得られるプブを被検基板の反りに沿ってグループ化し、グループ毎に被検基板の被検査面とプローブュニットの対向面との離間距離に応じた突出量を付与したので、離間距離の相違に拘わらず被検査面全体で接触安定性が得られる。

この接触安定性は、被検基板の反りを矯正するのではなく、反り状態を大略残したまま得られるので、その接触状態での応力集中を避けることができる。

最大突出量グループと最小突出量グループとの突出量差を大突出里の 2 0 %以上として、接触安定性を向上できる。産業上の利用可能性

本発明によれば、基板サイズが大きくなつても、その変形防止のために検査の円滑性が損なわれることのない電気的プ一ブシステムが提供される。

Claims

請求の範囲

1 . 被検基板（ 1 0 ) を保持する保持機構（ 2 ) と、前記保持機構（ 2 ) に対し位置決め可能なプローブユニット（ 3 ) とを備え、前記プローブユニット（ 3 ) は、前記基板（ 1 0 ) の第 1 のパッド群（Ilk)に、第 1 のストローク変域（VI)内で、所定範囲（ 2 Δ Ζ) の接触圧により弾接可能な第 1 のプローブ群（5a)と、前記基板（ 1 0 ) の第 2 のパッド群（Ilk)に、前記第 1 のストローク変域（VI) と異なる第 2 のストローク変域 (V2) 内で、前記所定範囲（ 2 Δ Z) の接触圧により弾接可能な第 2 のプローブ群（5b)と、前記第 1及び第 2 のプローブ群 (5a, 5b)が植設されたプローブホルダ（ 3 d ) とを備える電気的プローブシステム。

2. 被検基板のパッドに対応して複数のプローブを備えた基板検查用プローブュニットであって、

前記被検基板に対向する前記プローブュニットの対向面に、前記プローブの前記パッドへの当接による負荷で生じる前記被検基板の反りを許容する段差部が設けられていることを特徴とする基板検査用プローブユニット。

3 .請求項 2 に記載の基板検査用プローブユニットであって、前記段差部は、前記対向面の中央部に形成された高位部の側部に形成され前記対向面の他の部分を前記高位部より低位に形成する低位部として構成されていることを特徴とする基板検査用プローブュニット。

4 .請求項 3 に記載の基板検査用プローブュニットであって前記低位部は、 -刖、' -記高位部との高低力 IU記プ一プのフノレストロークの 1 5 %以上になるよに形成されていることを特徴とする基板検用プロープュ二ッ卜。

5 . 被検基板のパ V ド、に対応して複数のプロブを備えた基板検査用プロ一ブュ二ットであって、

前記被検基板の被検査面と、該被検查面に対向する刖記プローブュニットの対向面との離間距離は、前記プブの前記パッドへの当接による負荷で生じる前記被検基板の反りに沿つ飞相理してお、

前記複数のプ一ブは、 BU記被検基板の反りに沿つて適宜グループ化されるとに、各グループ毎に i U記離間距離に応じた突出量を有して取り付けられてレ、る

ことを特徴とする基板検査用プロ一ブュニッ卜 o

6 .請求項 5 に記載の基板検査用プローブュニットであって、前記複数のプローブは、最大突出量グループと最小突出量グループを少なくとも有してグループ化されており、かつ前記最大突出量グループと最小突出量グループとの突出量差が最大突出量の 2 0 %以上となるように設定されていることを特徴とする基板検査用プローブュニット。