(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電極を一方の面に有する平板状被検査体の通電試験に用いる検査用ヘッドにおいて、厚さ方向に貫通する複数の貫通穴を有する平板状のホルダと、一端を前記ホルダの一方の面から突出させた状態に前記貫通穴に配置された複数のコンタクトピンと、互いに直交する３方向へ弾性変形可能の弾性板であって前記ホルダに重ねられた弾性板と、前記弾性板にこれの厚さ方向に貫通した状態に配置された複数の接続ピンと、テスタへ接続される複数のランド部を一方の面に有する基板と、前記接続ピンの一端が前記コンタクトピンに当接しかつ前記接続ピンの他端が前記ランド部に当接した状態に前記ホルダおよび前記弾性板を前記基板に組み付ける組み付け具とを含む、平板状被検査体のための検査用ヘッド。
【請求項２】
前記接続ピンは前記弾性板に対し角度を有する、請求項１に記載の検査用ヘッド。
【請求項３】
前記コンタクトピンおよび前記接続ピンのいずれか一方は前記コンタクトピンおよび前記接続ピンのいずれか他方の端部を受け入れる凹所を有する、請求項１または２に記載の検査用ヘッド。
【請求項４】
前記ランド部および前記接続ピンのいずれか一方は前記ランド部および前記接続ピンのいずれか他方の端部を受け入れる凹所を有する、請求項１，２または３に記載の検査用ヘッド。
【請求項５】
前記凹所およびこれに受け入れられる前記端部は半球状の形状を有する、請求項３または４に記載の検査用ヘッド。
【請求項６】
前記電極は先端ほど小さい突起状電極であり、前記コンタクトピンは前記突起状電極の先端部を受け入れるべく一端面に開放する凹所を有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の検査用ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、集積回路のような平板状被検査体の通電試験に用いる検査用ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
フィリップチップのように、配線基板に搭載される未実装の集積回路チップは、一般に、多数の電極を一方の面にランダムにまたはマトリクス状に有しており、また回路基板に重ねられて電極を回路基板の電極（すなわち、パッド電極）に接続される。集積回路チップの各電極は、半田により形成された半球状突起（すなわち、バンプ電極）であり、回路基板の電極に当接された状態で加熱されることにより、パッド電極に電気的に接続される。この種の集積回路チップは、その良否の検査のために、回路基板に配置される前に通電試験をされる。
【０００３】
この種の集積回路チップの通電試験に用いる検査用ヘッドの１つとして、多数のプローブを、それらの先端が集積回路チップのバンプ電極と同様にマトリクス状となるように、板状のホルダに高密度に配置したものがある。各プローブは、その針先がバンプ電極に押圧されたとき、弧状に弾性変形するように、鍵型（Ｌ字型）に曲げられている。これにより、各プローブは、バンプ電極に所定の押圧力（針圧）を作用させる。
【０００４】
しかし、従来の検査用ヘッドでは、Ｌ字型に曲げられたプローブを用いているから、そのようなプローブを互いに電気的に接触しないようにホルダに高密度に配置することがきわめて難しく、したがって高価である。また、これを解決すべく直線状のプローブを基板に垂直に取り付けると、針先を回路基板の電極に押圧したとき、プローブが不規則に弾性変形し、その結果所定の針圧を得ることができないし、針先がパッド電極から外れるおそれがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、所望の針圧を確実に作用させることができるにもかかわらず、製作を容易にすることにある。
【０００６】
【解決手段、作用および効果】
本発明の検査用ヘッドは、複数の電極を一方の面に有する平板状被検査体の通電試験に用いられる。そのような検査用ヘッドは、厚さ方向に貫通する複数の貫通穴を有する平板状のホルダと、一端を前記ホルダの一方の面から突出させた状態に貫通穴に配置された複数のコンタクトピンと、互いに直交する３方向へ弾性変形可能の弾性板であってホルダに重ねられた弾性板と、弾性板にこれの厚さ方向に貫通した状態に配置された複数の接続ピンと、テスタへ接続される複数のランド部を一方の面に有する基板と、接続ピンの一端がコンタクトピンに当接しかつ接続ピンの他端がランド部に当接した状態にホルダおよび弾性板を基板に組み付ける組み付け具とを含む。
【０００７】
検査用ヘッドは、コンタクトピンの一端が被検査体の電極に当接した状態に、被検査体に押圧される。このとき、各コンタクトピンは、弾性板の側へ押し戻されて、接続ピンをランド部の側へ押し、弾性板を弾性変形させる。しかし、ホルダは、変形することなく、コンタクトピンを所定の状態に維持する。
【０００８】
上記の結果、コンタクトピンは、変形することなく、被検査体の電極に接触した状態に維持されるとともに、弾性板の弾性変形により所定の針圧を被検査体に作用させる。また、接続ピンは、コンタクトピンおよびランド部に確実に当接して、良好な電気的接続状態を維持する。
【０００９】
上記のように本発明によれば、被検査体の電極に接触させるコンタクトピンをホルダに一端を突出させた状態に配置し、コンタクトピンと基板のランド部とを接続する接続ピンを直交する３方向へ弾性変形可能の弾性板に配置したから、    Ｌ字型に湾曲されたプローブを用いる必要がなく、製作が容易であり、また所望の針圧を確実に作用させることができる。
【００１０】
接続ピンは弾性板に対し９０度未満の角度を有することができる。このようにすれば、接続ピンは、コンタクトピンにより押圧されたとき、弾性板に対する角度が小さくなるように変位し、したがって過剰の針圧が被検査体の電極に作用することを防止する。
【００１１】
コンタクトピンおよび接続ピンのいずれか一方はコンタクトピンおよび接続ピンのいずれか他方の端部を受け入れる凹所を有することができる。このようにすれば、コンタクトピンと接続ピンとが確実に係合するから、弾性板が弾性変形しても、両者の接続状態が正常に維持される。
【００１２】
ランド部および接続ピンのいずれか一方はランド部および接続ピンのいずれか他方の端部を受け入れる凹所を有することができる。このようにすれば、ランド部と接続ピンとが確実に係合するから、弾性板が弾性変形しても、両者の接続状態が正常に維持される。
【００１３】
凹所およびこれに受け入れられる端部は半球状の形状を有することができる。このようにすれば、弾性板に対する接続ピンの角度が弾性板の弾性変形にともなって変化しても、接続ピンがコンタクトピンまたはランド部に対し円滑に変位するから、接続ピンとコンタクトピンまたはランド部との電気的接続状態が正常に維持される。
【００１４】
電極は先端ほど小さい突起状電極であり、コンタクトピンは突起状電極の先端部を受け入れるべく一端面に開放する凹所を有することができる。このようにすれば、コンタクトピンによる突起状電極の先端の破損が防止されるから、平板状被検査体がこれを配置する回路基板に重ねられたとき、突起状電極の先端が回路基板の電極に確実に当接し、その結果バンプ電極とパッド電極との間の電気的接続状態が良好となる。
【００１５】
突起状電極は、半球状、円錐形状または角錐形状とすることができ、コンタクトピンを受け入れる凹所は座ぐり穴とすることができる。
【００１６】
コンタクトピンは、電極に接触される部位を一端部に有する棒状部と、該棒状部の他端部外周に形成されたフランジ部とを有することができる。このようにすれば、ホルダからのコンタクトピンの脱落が防止される。
【００１７】
好ましい実施例においては、基板は、ランド部に電気的に接続された配線部として作用する複数の配線パターン層と、複数の電気絶縁層とを交互に配置した多層構造を有し、各ランド部は、当該ランド部より弾性板の側の電気絶縁層を貫通して弾性板の側に突出する。
【００１８】
【実施の形態】
図１〜図４を参照するに、検査用ヘッド１０は、フィリップチップのような未実装の集積回路チップ１２の通電試験に用いられる。平板状被検査体すなわち集積回路チップ１２は、図７（Ａ）および（Ｂ）に示すように、多数の突起状電極１４を一方の面にマトリクス状に有する。各突起状電極は、半田により形成された半球状突起すなわちバンプ電極である。しかし、電極１４は、他の形状、たとえば、円錐形または角錐形のように先端ほど小さくなる形状であってもよい。
【００１９】
検査用ヘッド１０は、電気絶縁材料で形成された平板状のホルダ２０と、これに配置された複数のコンタクトピン２２と、ホルダ２０に重ねられた弾性板２４と、弾性板２４に配置された複数の接続ピン２６と、電気絶縁材料で形成された配線基板２８と、ホルダ２０および弾性板２４を配線基板２８に組み付ける環状の組み付け具３０とを含む。
【００２０】
ホルダ２０は、全周にわたる下向きの段部２０ａを外周部に有する円板の形に形成されており、またホルダ２０をその厚さ方向へほぼ直角に貫通する細い複数の貫通穴３２を有する。貫通穴３２は、検査すべき集積回路チップ１２の電極１４に対応されており、したがって電極１４と同様にマトリクス状に形成されている。ホルダ２０は、セラミック、合成樹脂等から製作することができる。
【００２１】
各コンタクトピン２２は、電極１４に接触する部位を一端に有する細長い棒状部３４と、棒状部３４の他端部外周に形成されたフランジ部３６とを有し、また導電性の金属材料で形成されている。各コンタクトピン２２は、棒状部３４の下端部はホルダ２０の下面から突出するが、フランジ部３６はホルダ２０の上面から突出しない状態に、貫通穴３２に長手方向へ変位可能に配置されている。各貫通穴３２の上部は、フランジ部３６を受け入れるように、直径寸法を大きくされた径大部３８とされている。
【００２２】
各コンタクトピン２２は、対応する電極１４の先端を受け入れる凹所４０を下端面に有するとともに、接続ピン２６の下端部を受け入れる凹所４２を上端面に有する。凹所４０は下方に開口する座ぐり穴であり、凹所４２は上方に開口する半球状の形状を有する。
【００２３】
弾性板２４は、直交する３方向へ弾性変形可能であり、またゴム材料、合成樹材料でホルダ２０よりやや小さい直径寸法の円板の形に形成されている。弾性板２４は、ホルダ２０の上側に重ねられている。
【００２４】
各接続ピン２６は、導電性の金属材料で作られており、また両端を凹所４２寄りやや小さい曲率の半球状とされており、さらに弾性板２４をその厚さ方向に斜めに貫通して半球状の両端が弾性板２４から突出させた状態に弾性板２４にマトリクス状に配置されている。接続ピン２６は、成形加工により、弾性板２４と一体的に製作することができる。
【００２５】
各接続ピン２６は、弾性板２４に対し９０度未満の角度を有する。図２および図４に示すように、弾性板２４に対する接続ピン２６の角度および向き（傾きの方向）は、同じであるが、異なっていてもよい。特に、弾性板２４に対する接続ピン２６の傾きの方向は、図５に示すように、弾性板２４の中心にして半径方向外方としてもよい。
【００２６】
各接続ピン２６は、コンタクトピン２２に対応されており、また弾性板２４がホルダ２０の上に配置された状態において半球状の下端部を対応するコンタクトピン２２の凹所４２に受け入れられている。凹所４２には、銀ペーストのような導電性ペーストが配置されている。これにより、コンタクトピン２２と接続ピン２６との電気的接続状態がより良好に維持される。
【００２７】
配線基板２８は、テスタに接続される複数のテスタランド（図示せず）を上面に有し、また接続ピン２６に個々に対応された複数のランド部４４を下面に有する。各ランド部４４は、配線部（図示せず）により上記テスタランドに電気的に接続されている。配線基板２８は、各ランド部４４が対応する接続ピン２６の半球状の上端部に接触するように、弾性板２４の上側に重ねられている。
【００２８】
配線基板２８は、テスタランド、配線部およびランド部４４をセラミックのような電気絶縁基板に印刷配線技術のような手法を用いて形成した配線基板とすることができる。
【００２９】
組み付け具３０は、リング部３０ａと、リング部３０ａの下端に形成された内向きのフランジ部３０ｂと、リング部３０ａの上端に形成された外向きのフランジ部３０ｃとにより、Ｚ字状の断面形状を有するリングに形成されている。組み付け具３０は、ホルダ２０の段部２０ａをフランジ部３０ｂに係止した状態で、フランジ部３０ｃにおいて複数のボルト４６により配線基板２８に取り付けられている。
【００３０】
検査用ヘッド１０は、各接続ピン２６の下端部が対応するコンタクトピン２２の凹所４２に受入られかつ各接続ピン２６の上端部が対応するランド部４４の下面に当接した状態に、ホルダ２０、弾性板２４および配線基板２８を重ね、ホルダ２０、弾性板２４および配線基板２８に形成された複数の位置合わせ穴４８に位置合わせピン５０を差し込み、組み付け具３０を複数のボルト４６により配線基板２８に取り付けることにより、組み立てられる。ホルダ２０と組み付け具３０とは、予め、ホルダ２０の段部２０ａを組み付け具３０のフランジ部３０ｂに受けた状態に、複数のねじ部材５２により結合される。
【００３１】
位置合わせ穴４８は、ホルダ２０、弾性板２４および配線基板２８のそれぞれに３つずつ形成されており、またそれらを厚さ方向へ貫通する貫通穴である。ホルダ２０、弾性板２４および配線基板２８の位置合わせ穴４８を整合させると、各接続ピン２６は対応するコンタクトピン２２およびランド部４４に当接する。
【００３２】
組み立てられた状態において、弾性板２４はホルダ２０と配線基板２８とに挟まれており、各コンタクトピン２２は弾性板２４および配線基板２８に対し垂直であり、接続ピン２６はホルダ２０、コンタクトピン２２および配線基板２８に対して傾いている。また、各コンタクトピン２２は、そのフランジ部３６がホルダ２０と弾性板２４とに挟まれていることにより、ヘッド１０からの脱落を防止されている。
【００３３】
検査用ヘッド１０は、図３（Ａ）に示すように集積回路チップ１２の各電極１４を対応するコンタクトピン２２の凹所に受け入れることができるように、試験装置すなわち検査装置に取り付けられる。
【００３４】
通電試験時、検査用ヘッド１０および集積回路チップ１２が相寄る方向へ相対的に移動されることにより、検査用ヘッド１０および集積回路チップ１２が相対的に押圧される。このとき、電極１４およびコンタクトピン２２は、電極１４の先端が対応するコンタクトピン２２の凹所４０に受け入れられた状態で、相対的に押圧される。図３においては、集積回路チップ１２が検査ヘッド１０に対し矢印５４の方向へ変位されるものとして示す。
【００３５】
これにより、図３（Ｂ）に示すように、各コンタクトピン２２は、弾性板２４の側へわずかに押し戻されて上端部をホルダ２０からわずかに突出させ、接続ピン２６をランド部４４の側へ押し、弾性板２４を弾性変形させる。しかし、各コンタクトピン２２は、変形することなく、電極１４に接触した状態に維持されるとともに、弾性板２４の弾性変形により所定の針圧を電極１４に作用させる。
【００３６】
各接続ピン２６は、コンタクトピン２２およびランド部４４に確実に当接して、良好な電気的接続状態を維持する。また、各接続ピン２６は、弾性板２４に対する角度が小さくなるようにわずかに倒されて弾性板２４を弾性変形させ、それにより、過剰の針圧が電極１４に作用することを防止する。
【００３７】
電極１４は、コンタクトピン２２により押圧される。しかし、図３（Ｂ）に示すように、電極１４の先端がコンタクトピン２２の凹所４０に受け入れるから、電極１４の先端はコンタクトピン２２に押圧されず、それによりコンタクトピン２２による電極１４の先端の変形および破損が防止される。その結果、集積回路チップ１２がこれを配置する回路基板に重ねられたとき、電極１４の先端が回路基板の電極に確実に当接し、両電極が電気的に確実に接続される。
【００３８】
検査用ヘッド１０のように、電極１４に接触させるコンタクトピン２２をホルダ２０に一端を突出させた状態に配置し、接続ピン２６を直交する３方向へ弾性変形可能の弾性板２４に配置すれば、    Ｌ字型に湾曲されたプローブを用いる必要がなく、製作が容易であり、また所望の針圧を確実に作用させることができる。
【００３９】
また、接続ピン２６の下端部がコンタクトピン２２の凹所４２に受け入れられていると、コンタクトピン２２と接続ピン２６との係合が外れず、したがって弾性板２４が弾性変形しても、両者の接続状態は正常に維持される。
【００４０】
さらに、コンタクトピン２２の凹所４２と接続ピン２６の下端部が半球状の形状を有すると、弾性板２４に対する接続ピン２６の角度が弾性板２４の弾性変形にともなって変化しても、接続ピン２６がコンタクトピン２２に対し円滑に変位し、その結果接続ピン２２とコンタクトピン２４との電気的接続状態が正常に維持される。
【００４１】
図６に示す実施例では、配線基板６０は、ランド部６２に電気的に接続された配線部として作用する複数の配線パターン層６４と、複数の電気絶縁層６６とを交互に配置した多層構造とされている。各ランド部６２はいずれか１つの配線パターン層６４のいずれか１つの配線部に接続されており、各配線部はテスタランドに接続されている。
【００４２】
各ランド部６２は、当該ランド部より弾性板２４の側の配線パターン層６４および電気絶縁層６６を貫通して弾性板２４の側に突出しており、また対応する接続ピン２６の上端部を受け入れる凹所６８を有する。各ランド部６２は、当該ランド部が貫通する配線パターンに接触しないように形成されている。凹所６８は、下方に開口する半球状の形状を有する。凹所６８には、銀ペーストのような導電性ペーストが配置されている。
【００４３】
本発明は、上記実施例に限定されない。たとえば、本発明は、複数の電極を１つの面にマトリクス状に有する集積回路チップのみならず、半導体ウエーハ上の未切断の集積回路、実装済みの集積回路等他の集積回路のための検査用ヘッドに適用することができるし、液晶表示パネルのような集積回路以外の平板状被検査体のための検査用ヘッドにも適用することができ、さらには複数の電極をランダムにまたは複数の電極を１以上の縁部に有する平板状被検査体のための検査用ヘッドにも適用することができる。また、各接続ピン２６は弾性板２４に垂直に配置してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の検査用ヘッドの一実施例を示す底面図である。
【図２】図１の２−２線に沿って得た断面図である。
【図３】図１の検査ヘッドの作用を説明するための拡大断面図であって、（Ａ）はコンタクトピンと被検査体の電極とを加圧しない状態を示し、（Ｂ）はコンタクトピンと被検査体の電極とを加圧した状態を示す。
【図４】弾性板への接続ピンの配置状態の一実施例を示す図であって弾性板の平面図である。
【図５】弾性板への接続ピンの配置状態の他の実施例を示す図であって弾性板の平面図である。
【図６】多層構造の配線基板を用いた実施例の一部を示す拡大断面図である。
【図７】被検査体の一実施例を示す図であって、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図である。
【符号の説明】
１０  検査用ヘッド
１２  集積回路チップ（被検査体）
１４  被検査体の電極
２０  ホルダ
２２  コンタクトピン
２４  弾性板
２６  接続ピン
２８  配線基板
３０  組み付け具
３２  貫通穴
３４  コンタクトピンの棒状部
３６  コンタクトピンのフランジ部
３８  貫通穴の径大部
４０，４２，６８  凹所
４４，６２  ランド部
６４  配線パターン層
６６  電気絶縁層
【図１】
0003595102.tif 000002
【図２】
0003595102.tif 000003
【図３】
0003595102.tif 000004
【図４】
0003595102.tif 000005
【図５】
0003595102.tif 000006
【図６】
0003595102.tif 000007
【図７】
0003595102.tif 000008