(57)【要約】  【課題】本発明は、検査品に適用され、接触ピン配列を構成するピン状接触部材を備えたコンタクトヘッドと、検査品を収容する検査平面の反対側にある接触部材の端部と接触する接触面を有する電気接続装置とを備えた、検査品の電気的検査、特にウエハの検査のための検査装置において、検査品の確実な接触が常に保証される検査装置を提供することを課題とする。  【解決手段】軸方向に延びる軸方向接触部材（２２）の接触面を、機械加工した接触面（１２ｃ）として形成する。  【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査品に適用され、接触ピン配列を構成するピン状接触部材を備えたコンタクトヘッドと、検査品を収容する検査平面の反対側にある接触部材の端部と接触する接触面を備えた電気接続装置とを有する、検査品の電気的検査、特にウエハの検査のための検査装置において、軸方向に延びる軸方向接触部材（２２）の接触面が機械加工した接触面（１２ｃ）として形成されていることを特徴とする検査装置。
【請求項２】
接触面が単一の機械加工工程で作られた接触面（１２ｃ）として形成されていることを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
【請求項３】
接触面がそれぞれ個別に及び共同で平面機械加工された接触面（１２ｃ）として形成されていることを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
【請求項４】
軸方向接触部材（２２）がはんだの山（２６）であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項５】
軸方向接触部材（２２）がはんだ付け又は溶接された導体の山（２６）であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項６】
接続装置（７）がプリント配線板（１０）、特に多層プリント配線板（１０）を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項７】
軸方向接触部材（２２）がプリント配線板（１０）の貫通接続（３０）であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項８】
プリント配線板（１０）が多層プリント配線板であり、貫通接続（３０）がプリント配線板（１０）の外側の層（２９）にあることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項９】
貫通接続（３０）を含むプリント配線板（１０）の層（２９）が機械加工された表面を有することを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項１０】
貫通接続（３０）が中実に形成され、特に中実に金属化して形成されていることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項１１】
軸方向接触部材（２２）を非導電性の硬化性埋込みコンパウンドに埋設し、その上で機械加工を行うことを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項１２】
機械加工の後に接触面に少なくとも１つの導電性被覆を被着したことを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項１３】
同じ及び／又は異なる材料からなる複数の被覆を接触面に逐次被着したことを特徴とする請求項１２に記載の検査装置。
【請求項１４】
接続装置（７）の接触面（１２ｃ）を機械加工、特に平面機械加工によって作製する特に請求項１から１３のいずれか１項又は数項に記載の検査装置の製造方法。
【請求項１５】
接触面（１２ｃ）を作るためにまず導電性材料で被覆し、その上でこの材料を機械加工することを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検査品に適用され、接触ピン配列を構成するピン状接触部材を備えたコンタクトヘッドと、検査品を収容する検査平面の反対側にある接触部材の端部と接触する接触面を備えた電気接続装置とを有する、検査品の電気的検査、特にウエハの検査のための検査装置に関する。
【０００２】
冒頭に述べた種類の電気的検査装置は、検査品に電気的に接触してその性能をテストするために使用される。
【背景技術】
【０００３】
電気的検査装置は機能検査として例えば抵抗測定、電流及び電圧測定等を行うために、検査品に電気的接続を行う。即ち一方では検査品の電気接続部に接触し、他方では検査システムに接続する電気接点を設け、検査システムは検査装置を介して検査品に電気信号を送る。電気検査品は多くの場合ごく小さな電子部品、例えば電子部品の製造に使われるウエハの上の電子回路であるから、検査ヘッドのピン状接触部材は極めて小さな寸法を有する。そこで上記の検査システムとの接続を可能にするために、検査ヘッドの接触部材は接続装置と接触し、接続装置はより大きな接点間隔への変換を行い、こうして検査システムに通じる電気接続ケーブルの接続を可能にする。検査の際に検査品は検査平面にあり、検査装置は検査品に向かって軸方向、とりわけ垂直方向に降下するから、ピン状接触部材の一方の端部が検査品に接触し、ピン状接触部材の他方の端部は接続装置の接触面に当接する。製造公差と外的条件の関係上、接触ピン配列の接触ピンがほぼ等しい接触圧力で検査品に接触することは必ずしも保証されない。部材の平面性の僅かな偏差があっても、接触ピンの一部又は１つの接触ピンだけが降下の際に検査品に早期に接触し、あるいはすべての又は他の多くの接触ピンがすでに接触した後に初めて接触することになり、検査時に特定の接触ピンにより強い又はより小さな接触圧力が現れるからである。公知の検査装置で最悪の場合は、他の接触ピンが所望の接触圧力で検査品にすでに当接しているのに、ある接触ピンは検査ピンに接触しないということが起こる。接触ピンは縦方向に弾性を有し、例えばたわみ線として形成されているから、僅少な偏差はとりわけひとりでに補償する。たわみ線は接触の際に縦方向の力を受けて、僅かに弓形に弾性的に撓屈する。ところがこうした補償は必ずしも十分でない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで本発明の根底にあるのは、検査品の確実な接触が常に保証される冒頭に挙げた種類の検査装置を提供するという課題である。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００５】
この課題は本発明に基づき軸方向に延びる軸方向接触部材の接触面を、機械加工した接触面として形成することによって解決される。機械加工は特に研削、フライス削り及び／又は平削りである。材料を削除する他の公知の機械加工工程ももちろん使用することができる。こうして接触面は軸方向接触部材、即ち軸方向に延びる部材にある。例えばこの部材を軸方向接触柱状体又は軸方向接触隆起として形成することができる。接触面の所定の軸方向位置を作製するために、この軸方向接触部材を例えばフライスで加工し又は研削して接触面を作ることができる。このようにして強すぎる接触圧力又は弱い接触圧力又は接触圧力の完全な欠如が起こらないように、本発明に基づく処置によって接触面の軸方向位置を作り出すことができるから、接触面の軸方向位置が極めて正確に設定され、接触部材との協動のもとで常に検査品との確実な接触が生じる。
【０００６】
特に接触面はそれぞれ個別に機械加工を行って作製するか、又は単一の機械加工工程で作られた接触面として形成することができる。そこで第２の代案によれば、接続装置のすべての接触面が共通の単一の機械加工工程で作られる。こうして例えば正確な平面性又は故意に平面性から偏る配列（それ自体は平坦な斜面）が得られる。
【０００７】
接触面をそれぞれ個別に及び共同で平面機械加工した接触面として形成すれば好都合である。このことは、確実な接触の前提をなす全配列の完全な平坦性が存在することを意味する。接触ピン配列の接触部材もとりわけ共同で１回の（別の）機械加工工程、例えば研削工程によって同じ長さに、かつ配列全体が平面をなすように研削したならば、同様に平面研削された接続装置がこの接触部材と完全に協動するから、確実な接触を妨げるような大きな偏差は軸方向に生じない。
【０００８】
接続装置の基礎接点の上に肉盛りすることによって軸方向接触部材を作製することができる。これは例えば基礎接点の上にはんだをかぶせて、適当なはんだの山となるように基礎接点にはんだ付けすることによって行うことができる。所望の軸方向位置に接触面を得るために、このはんだの山を続いて研削する。代案として、導体を基礎接点に例えばはんだ付け、溶接、又は導電性接着剤で接着し、続いて導体を機械加工、例えば研削することによって、軸方向接触部材を作製することができる。例えばごく小さな柱状の導体を使用し、これを基礎接点に導電的に固定することができる。
【０００９】
特に接続装置はプリント配線板、特に多層プリント配線板を有するように構成することができる。プリント配線板は片側に上記の基礎接点を有する。基礎接点は導電路を介して半径方向外側の接続接点に通じており、検査システムに通じる電気接続ケーブルをこの接続接点に接続することができる。接続装置としてプリント配線板を使用する場合は、貫通接続を接点の山として使用することが好ましい。即ち軸方向接触部材はプリント配線板の貫通接続からなる。多層プリント配線板は、コンタクトヘッドに適用され、貫通接続を備えた外層を有することが好ましい。プリント配線板の全外層、即ちこの外層の表面を機械加工すれば、プリント配線板の絶縁材だけでなく、そこにある貫通接続も同様に加工され、その際この加工によって貫通接続を所望の軸方向高さにすることができる。貫通接続は金属化した壁面を有し、従って接触ピン配列の接触ピンに面した環状の接触面を形成することができる。接触ピンの直径がこのような環状接触構造の自由な内径より大きく形成されていれば、接触ピンが没入する恐れはない。ところが中実の貫通接続を使用すれば、密な接触面が生じ、接触の確実性を高める。
【００１０】
また本発明は検査装置、特に前述の説明のいずれか１つ又は幾つかによる検査装置の製造のための方法において、接続装置の接触面を機械加工、特に平面機械加工によって作製する方法に関する。特に接触面の作製のためにまず導電性材料で被覆し、その上でこの材料を機械加工する。
【００１１】
図面は実施例に基づき本発明を明らかにしている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は電気的検査装置１の横断面概略図を示す。検査品に電気的検査を行うために、電気的検査装置１を検査品２に接触させ、図示しない電気接続ケーブルにより図示しない検査システムに接続することができる。例えばウエハ３として形成された検査品２が、支持するベース４の上にある。ベース４はチャックと呼ばれ、冷却又は加熱することができる。このようにして検査品２を電気的検査の間に例えば−５０℃から＋２００℃の範囲の様々な温度にさらして、この温度範囲で無事に作動するか否かを検査することができる。
【００１３】
ウエハ３の当該の接続点の接触のために、検査装置１を構成する垂直テストカード５が設けられている。
【００１４】
検査装置１はコンタクトヘッド６と接続装置７を有する。接続装置７は支持装置８に支えられる。コンタクトヘッド６は縦移動可能に支承された多数の接触部材９を備えており、接触部材９の一方の端部区域は検査品２に、他方の端部区域は接続装置７にされている。接続装置７は導電路１１を備えた多層プリント配線板１０として形成され、導電路１１はコンタクトヘッド６に適用される端部に、各接触部材９に対応する接点１２の基礎接点１２ａを有する。導電路１１は半径方向外側の端部に電気接続面１３を有し、接続面１３は上記の図示しない接続ケーブルを介して検査システム（同じく図示せず）に接続することができる。接続装置７は変換装置をなすように構成されている。即ち基礎接点１２ａのごく小さな基礎接触面１２ｂ（例えば直径５０から３００μｍ）の極めて狭い間隔が、導電路１１を介して接続面１３の大きな間隔に変換される。また接続面１３はそれぞれ検査システムにケーブル接続を行うことができるような大きさを有する。
【００１５】
検査品２の検査時に検査装置１は検査品２に向かって軸方向（矢印１４）に移動し、その際プリント配線板１０は支持装置８によって支えられる。接触部材９の正面端は一方ではウエハ３に、他方では接点１２に当接する。接触部材９はたわみ線１５として形成され、即ち撓屈により軸方向に僅かに弾性を持つように形成されているから、ウエハ３が平坦であり、すべてのたわみ線の長さが等しく、接点１２の接触面１２ｃも相等しい高さにあり、即ち平面性が存在する限り、完全な接触が可能である。接点１２の平面性をいかにして得ることができるかを、以下で詳しく説明する。
【００１６】
コンタクトヘッド６は互いに間隔を置いて平行な２枚のセラミック板１６及び１７を有する。これらのセラミック板はたわみ線１５を受けるための支え穴１８を備えている。２枚のセラミック板１６及び１７の平行な間隔配置はスペーサ１９によって実現される。
【００１７】
図２は検査装置１の１つの区域、即ち接続装置７の一部を示す。プリント配線板１０の下側２０に接点１２があり、その内の１つが図２に示されている。接点１２は基礎接点１２ａからなる。基礎接点１２ａは導電路パッドとして形成され、図２に示さない当該の導電路に接続する。基礎接点１２ａの基礎接触面１２ｂの上にはんだの山２１が被着されている。はんだの山２１は、基礎接点１２ａの上に「こぶ状」隆起が形成されるように融着したはんだ材料、例えばはんだの玉である。図２にはこのはんだの山２１の原形を表示するために、その下側中心区域が点線で示されている。プリント配線板１０の下側２０に多数の基礎接点１２ａがあり、各基礎接点１２ａに当該のはんだの山２１が被着されるから、多数の軸方向接触部材２２が生じる。この軸方向接触部材は、それぞれ全接点１２を意味する。図１及び図２で接点１２は軸方向（二重矢印２３）に延びているから、軸方向に同様に構成された接触部材がそれぞれ存在し、それが選ばれた名称「軸方向接触部材」をもたらす。
【００１８】
個々の軸方向接触部材２２はそれぞれ融着されたはんだの玉であるため、軸方向に相応の寸法差を伴うから、製造の際にすべての軸方向接触部材２２の下端２４を共通の機械加工工程、特に精密フライス工程及び／又は精密研削工程により平坦に加工し、特にフライス削り及び／又は研削し、それによって各軸方向接触部材２２に接触面１２ｃ、特にフライス削り及び／又は研削した接触面１２ｃを形成する。すべての接触面１２ｃはフライス工程及び／又は研削工程により個別に平坦であるとともに共同で平坦に横たわり、さらにベース４の上側に対して平面をなすとともに、例えばウエハ３として形成された検査品２に対して平面をなす。たわみ線１５は製造の際にやはり機械加工工程、特にフライス工程及び／又は研削工程によりすべて同じ長さになっているから、全体として正確に平面状の検査装置１が作り出される。即ち検査品２の接触の際に検査装置１を検査品２に向かって降下するときに、「早い」又は「遅い」接触が起こらず、すべての接触部材９が少なくともおおむね等しい接触圧力で検査品の当該の検査点に作用することが保証される。
【００１９】
図３は検査装置１の別の実施例を示す。この場合は図２の実施例と異なり、基礎接点１２ａの上に導体２５を固定することによって、接続装置７又はプリント配線板１０の下側２０に当該の接点１２が作製される。これは導体の当該の端面を基礎接触面１２ｂに溶接することによって行うことが好ましい。導体２５は例えばごく小さな円柱形の導電性接触部材である。こうしてプリント配線板１０の下側２０に導体の山２６が作られ、その自由端２４の区域が−平面構造を得るために−共通の機械加工工程で加工され、こうして例えばフライス削り及び／又は研削した接触面１２ｃが生じる。削除された材料区域を図３に点線で示唆した。
【００２０】
図４は軸方向接触部材２２を備えた、図３の実施例と同様の検査装置１を示す。相違するのは、導体２５が基礎接点１２ａに溶接でなく、はんだ付けによって固定されていることだけである。はんだ継手２７が図４で明らかである。いずれにしても−前掲の図の実施例と同様に−平面状の接触面１２ｃを作るために、精密機械加工工程が行われる。
【００２１】
図５の実施例では接続装置７を、図示しない所属の導電路を備えた適当な数の層２８を有する多層プリント配線板１０として形成することによって、軸方向に延びる軸方向接触部材２２が作られている。その場合各軸方向接触部材２２を作るために、最下層２９は貫通接続３０を有する。つまり層２９は軸方向穴３１を有し、導電性材料３２がこの穴の中でとりわけ中実になっている。導電性材料３２は図示しない適当な導電路に接続する。各接点１２の平面状接触面１２ｃを作るために、プリント配線板１０の全下面２０をとりわけ単一の工程で平坦に機械加工し、絶縁材も貫通接続３０の材料も削除し、全体として平坦な面が生じる。貫通接続３０の機械加工された接触面はこの面にあり、貫通接続に基づきそれぞれ軸方向に延びる軸方向接触部材２２が存在する。
【００２２】
本発明に基づく処置、即ち柱状の接点の山の機械加工、特にフライス削り及び／又は研削により接続装置７に被加工接触面１２ｃが生じる。これらの接触面は個別に平面状であるとともに、共同で平面配列を有する。この機械加工した接触面１２ｃの直径は約５０から３００μｍである。互いに電気的に絶縁された個々の接触面１２ｃは相互に約１００から３００μｍの中心間隔を有する。この中心間隔が、それぞれ試験される検査品２の接点位置に左右されることはもちろんである。
【００２３】
特に上記の接点の山、例えばはんだの山又は軸方向接触部材からなる接点の山を、機械加工特に表面フライス削り又は表面研削の前に、非導電性の埋込みコンパウンドに埋め込むことができる。この埋込みコンパウンドは例えばプラスチック材料である。その場合大変敏感な接点の山が機械加工工程の際に機械的に支えられ、従って極めてよく保護され、機械加工時に山がごく僅かな機械的応力しか受けないことが利点である。こうして例えば山をエポキシ樹脂に埋め込み、続いて−硬化の後に−機械加工工程を行うことが可能である。被着された保護材料は、機械加工をどの程度行うかによって、機械加工時に完全に再び除去されるか又は一部が製品に残る。原則として、多数の種々の埋込み材料が上記の保護機能に適しており、埋め込み材料が部分的に加工品に残るか又は再び除去されるといえる。
【００２４】
また本発明は、優れた電気接触性を持つ丈夫な表面を作るために、機械加工の後に−それぞれの実施例に関係なく−接触面の表面をさらに仕上加工することを特徴とする。例えば化学的又は電気化学的金メッキを行うことができる。所望の効果を得るために、もちろん他の金属も被着することができる。このような１つの実施形態は、はんだ材料、特にスズはんだからなる山に、機械加工の後に特に金、ニッケルさらに金からなる積層構造を具備せしめるものである。異なる材料を逐次電気化学的に被着する。
【００２５】
機械加工の後に当該の接触面に被着した上記の種類の表層を再度機械加工することも考えられる。表層を再び完全に削除することがないように、この加工は僅かな程度しか行わない。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】電気的検査装置の横断面概略図を示す。
【図２】図１の検査装置の詳細図を示す。
【図３】検査装置の別の実施例の詳細図を示す。
【図４】検査装置の別の実施例の詳細図を示す。
【図５】検査装置の別の実施例の詳細図を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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