(57)【要約】【課題】半導体集積回路の電気的検査に用いられるプローブカード等に有用なピン集合体１の提供。【解決手段】このピン集合体１は、互いに固定された同一長さの複数本の管部材３と、この管部材３の内側に基端側が挿入されて固定されることによって整列された複数本のピン２と、収容部５を有する基板４とを備えており、上記複数本の管部材３が、平行状態で縦横に互いに密着して固定されており、この固定された複数本の管部材３が上記基板４の収容部５に収容されており、上記複数本のピン２の先端側が、上記管部材３の同一側端部から同一長さだけ突出しており、上記複数本の管部材３が、互いに同一内径を有しており、上記ピン２が、管部材３の内径とほぼ同一の外径を有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに固定された複数本の管部材と、この管部材の内側に基端側が挿入されて固定されることによって整列された複数本のピンとを備えたピン集合体。
【請求項２】
上記複数本の管部材が、平行状態で互いに密着して固定されており、
上記複数本のピンの先端側が、上記管部材の同一側端部から突出しており、
上記複数本の管部材が、互いに同一内径を有しており、上記ピンが、管部材の内径とほぼ同一の外径を有している請求項１に記載のピン集合体。
【請求項３】
上記複数本の管部材が、同一長さを有しており、且つ、端部同士が面一となった状態で固定されている請求項１又は２に記載のピン集合体。
【請求項４】
上記複数本のピンの、管部材の同一側端部から突出している部分が、同一長さを有している請求項１から３のうちのいずれかに記載のピン集合体。
【請求項５】
基板をさらに備えており、
この基板に、上記固定された複数本の管部材が嵌合される収容部が形成されている請求項１から４のうちのいずれかに記載のピン集合体。
【請求項６】
整列された上記複数の管部材が、異なる外径の管部材を含んでおり、
小さい外径の管部材の外側に、合計の厚さが、大きい外径の管部材と小さい外径の管部材との外径の差に相当する一枚又は二枚以上のスペーサが添えられている請求項１から５のうちのいずれかに記載のピン集合体。
【請求項７】
互いに固定された複数本の管部材と、上記固定された複数本の管部材が嵌合される収容部が形成された基板と、上記管部材の内側に基端側が挿入されて固定されることにより、均等ピッチで整列された複数本のプローブピンとを備えたプローブカード。
【請求項８】
互いに同一内径を有する複数本の管部材を、互いに平行にして密着して固定する工程と、
この管部材の内側に、上記内径とほぼ同一の外径を有するピンを、その基端側から挿入して固定するとともに、ピンの先端側が管部材の同一側端部から突出した状態にするステップとを含んでいるピン集合体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はピン集合体に関する。さらに詳しくは、複数本のピンが整列状態で集合したものであり、様々な用途に供されるピン集合体に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開平５−２１１２１５号公報には、半導体集積回路（ＬＳＩ）の電気的検査（ウェハテスト）に用いられる垂直型のプローブカードが開示されている。プローブカードは、検査対象のＬＳＩチップと、検査装置（ＬＳＩテスタ）とを接続する役割を受け持つ。
【０００３】
図６に示されるように、このプローブカード５１は、基板５２と、基板５２の下面に垂直に立設された多数のプローブピン（探針）５３とを有している。プローブピン５３は微細なピンから構成されている。このプローブピン５３は、タングステン、パラジウム等から形成されている。基板５２の上面には、図示しないＬＳＩテスタと電気的に接続するための接続端子５４が、上記プローブピン５３の個数だけ設けられている。基板５２の内部には、プローブピン５３と接続端子５４とを１対１で接続する内部配線５５が施されている。上記プローブピン５３は、基板５２の下面のパッド（図示せず）に、ろう付けによって固定される。又は、基板５２の下面に小径の穴が等間隔に形成され、その穴にプローブピン５３が挿入されて固定される。
【０００４】
ＬＳＩのウェハテストは、図示しないＬＳＩチップの電極に、プローブカード５１のプローブピン５３を接触させて行われる。このテストにより、ＬＳＩチップの良否が判定される。ＬＳＩの高集積化、微細化に伴い、ＬＳＩチップ内のパッドピッチが小さくなっている。それに伴って、プローブカードのプローブピンの配列も小ピッチ化されている。プローブピンの外径が０．１ｍｍ程度以下にされ、配置ピッチが０．２ｍｍ程度以下にされる場合がある。
【０００５】
横断面の直径が約０．１ｍｍ程度以下のピンを、ろう付けや穴への挿入により、基板上に約０．２ｍｍ程度以下の間隔で縦横に突設することは容易ではない。突設間隔の０．２ｍｍは、ピンの基板への固定部分はもとより、ピンの先端部同士の間隔にも適用されなければならない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−２１１２１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ピンの外径が小さいほど、突設ピッチが小さいほど、穴の加工が困難となる。穴を、ピンを保持しうるほどの深さまで加工することが難しい。その結果、ピンの基板に対する直角度、突設ピッチ等を高精度に実現するのが難しい。
【０００８】
本発明は、以上の現状に鑑みてなされたものであり、簡単な構成により、複数本の細いピンが短ピッチで整列状態で立設された、ピン集合体を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るピン集合体は、
互いに固定された複数本の管部材と、この管部材の内側に基端側が挿入されて固定されることによって整列された複数本のピンとを備えている。
【００１０】
かかる構成のピン集合体では、細いピンであっても、また、ピン同士の間隔が短いピン配列であっても、所望のピッチでピンが容易に安定して保持されうる。
【００１１】
好ましくは、上記複数本の管部材が、平行状態で互いに密着して固定されており、
上記複数本のピンの先端側が、上記管部材の同一側端部から突出しており、
上記複数本の管部材が、互いに同一内径を有しており、上記ピンが、管部材の内径とほぼ同一の外径を有している。
【００１２】
好ましくは、上記複数本の管部材が、同一長さを有しており、且つ、端部同士が面一となった状態で固定されている。
【００１３】
好ましくは、上記複数本のピンの、管部材の同一側端部から突出している部分が、同一長さを有している。
【００１４】
好ましくは、基板をさらに備えており、この基板に、上記固定された複数本の管部材が嵌合される収容部が形成されている。
【００１５】
整列された上記複数の管部材が、異なる外径の管部材を含んでいる場合は、
小さい外径の管部材の外側に、合計の厚さが、大きい外径の管部材と小さい外径の管部材との外径の差に相当する一枚又は二枚以上のスペーサが添えられてもよい。
【００１６】
本発明に係るプローブカードは、
互いに固定された複数本の管部材と、上記固定された複数本の管部材が嵌合される収容部が形成された基板と、上記管部材の内側に基端側が挿入されて固定されることにより、整列された複数本のプローブピンとを備えている。
【００１７】
本発明に係るピン集合体の製造方法は、
互いに同一内径を有する複数本の管部材を、互いに平行にして密着して固定する工程と、
この管部材の内側に、上記内径とほぼ同一の外径を有するピンを、その基端側から挿入して固定するとともに、ピンの先端側が管部材の同一側端部から突出した状態にする工程とを含んでいる。
【００１８】
上記管部材は金属製であってもよい。この場合、金属製の管部材の製造方法が、上記工程に加えて、心材とこの心材の外周に融点のより高い金属層とを有する複合材料からなる棒材を、伸線して細線化する工程と、細線化された棒材を加熱することにより、心材を溶融して除去する工程と、をさらに含みうる。また、管部材は、このようなクラッド線から得られるほか、パイプの伸線、メッキ法等によっても得ることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係るピン集合体によれば、簡単な構成により、ピンの所望のピッチの配列が容易に達成される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本発明に係るピン集合体の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】図２は、図１のピン集合体の製造工程の一ステップを示す斜視図である。
【図３】図３は、図１のピン集合体の製造工程の他のステップを示す斜視図である。
【図４】図４は、図１のピン集合体の製造工程のさらに他のステップを示す斜視図である。
【図５】図５は、本発明に係るピン集合体の他の実施形態の一部を示す平面図である。
【図６】図６は、従来のピン集合体に相当する垂直型のプローブカードを示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。
【００２２】
図１に示されたピン集合体１は、多数本のピン２と、ピン２を収容する多数本の管部材３と、多数本の管部材３を収容する基板４とを有している。一本の管部材３の内側（貫通孔３ａ）には一本のピン２が収容されうる。ピン２の本数と管部材３の本数とは同一である。多数本の管部材３は、後述する基板４に形成された収容部５内に収容されている。上記多数本のピン２は、基板４の上面から、この上面の法線方向に突出している。
【００２３】
本実施形態では、ピン２の材質は、プローブカードに適用される場合は、タングステン、パラジウム等の導電性材料である。また、他の用途では、ステンレス鋼（例えばＪＩＳＧ４３０３  ＳＵＳ３０４相当）等であってもよい。管部材３は、プローブカードに適用される場合は、セラミックス等の非導電性材料が好ましい。管部材３に導電性材料が用いられる場合には、ピン２と管部材３との間は、絶縁コーティングが施される。絶縁コーティングとしては、テフロン（登録商標）等の樹脂コーティングが採用されうる。プローブカード用の基板４の材質としては、ガラスエポキシや紙フェノール等のプリント基板材料が好適である。ピン２、管部材３及び基板４の材料としては、用途に応じて種々のものを採用することができ、上記材質には限定されない。また、金属製に限定されることもない。しかし、特にピンの材質は、耐食性を有していることが好ましい。
【００２４】
管部材３は縦横に碁盤の目状に配列されて接合されている。管部材３の縦の列と横の行とは直角をなしている。この管部材集合体５では、縦６本×横６本の合計３６本の管部材３からなる。管部材集合体５は、その平面視が正方形を呈している。管部材３同士は、縦横に接触した状態で、均一ピッチで配列されている。全ての管部材３が、同一の内径、同一の外径及び同一の長さを有している。すなわち、全ての管部材３の外径及び肉厚は同一である。このように配置された管部材３のそれぞれの貫通孔３ａに、同一外径及び同一長さのピン２が、一本ずつ挿入され、固定されている。従って、ピン３は、均一ピッチで縦横に配列されている。各ピン２は、貫通孔３ａに同一深さだけ挿入され、管部材３の上端から同一長さだけ突出している。
【００２５】
管部材３の本数は上記には限定されず、管部材３の配列は正方形には限定されない。そのピン集合体の用途に応じて、他の本数、他の配列とすることは可能であり、容易である。たとえば、平面視で円形の配列、直線状に一列の配列（例えば図２に示される形状）、一列が円形に湾曲した配列、長方形状に一列の配列等であってもよい。また、たとえ正方形に配列される場合であっても、図３に示すような碁盤の目状の配列には限定されず、いわゆる千鳥配列にされてもよい。換言すれば、図３の配列では、平面視で、１本の管部材３の外周の９０°ごとに合計４本の隣接管部材３が接合されているが、１本の管部材３の外周の６０°ごとに合計６本の隣接管部材３が接合されてもよい。
【００２６】
以下に、上記ピン集合体１の製造方法の一例が説明される。管部材３は、金属製であっても非金属製であってもよい。金属製であれば、例えば、比較的融点が低い心材（例えば銅）と、この心材の外周面を覆う、心材より融点の高い被覆材（例えばステンレス鋼）とからなる複合棒材が用意される。この複合棒材が、繰り返し伸線加工が施されることによって細線化される。この複合線材が加熱されることにより、心材が溶融されて除去される。以上により、小径のステンレス鋼管が得られる。又は、比較的融点が低い心材の外周面に、心材より融点の高い被覆材（例えばニッケル）のメッキが施される。このメッキ棒が、繰り返し伸線加工が施されることによって細線化される。このメッキ線材が加熱されることにより、心材が溶融されて除去される。以上により、小径の管が得られる。他の方法によって小径の管が製造されてもよい。これらの小径の管が所定長さに切断され、上記管部材３となる。本実施形態では、管部材３の外径は約０．２ｍｍであり、肉厚は約０．０５５ｍｍであり、長さは約２ｍｍである。従って、管部材３の内径は約０．０９ｍｍとなる。これらの寸法は一例であり、かかる寸法に限定されない。プローブカード用の管部材であれば、１〜２ｍｍ程度である。
【００２７】
図２に示されるように、複数本の管部材３が互いに密接して直線状に一列に配列され、接着剤等によって接合される。これにより、複数本の管部材３から筏状集合体６ａが形成される。同一本数の管部材３から、上記筏状集合体（第１の筏）６ａと同一形状同一サイズの、他の筏状集合体（第２の筏）６ｂが新たに形成される。次に、第１の筏６ａの上面に、第２の筏６ｂが重ね合わされ、接着剤等によって接合される。第３以降の筏６（図示されず）が製造され、順次、上記第１の筏６ａ及び第２の筏６ｂに重ね合わされ、接着剤等によって接合される。これにより、図３に示されるように、多数本の管部材３からなるブロック７が形成される。
【００２８】
図３に示すように、上記ブロック７が、管軸方向に所定の長さとなるように、一端部又は両端部が切断され、除去される。図３においては、切断除去される部分が破線で示されている。上記所定の長さとは、このブロック７が後述する基板４の収容部５内に完全に収まりうる寸法である。本実施形態における上記所定の長さは約２ｍｍであるが、かかる寸法には限定されない。上記切断は、ブロック７の管軸方向の端部を、管軸に垂直な一平面とすることをも目的としている。
【００２９】
図４に示すように、平面視が正方形の板状の基板４を用意する。本実施形態の基板４は、一辺が約１０ｍｍ、厚さが約３ｍｍの板状を呈している。この基板４の上面の中央部に、管部材３のブロック７を収容するための収容部５としての凹所が形成される。この収容部５は、平面視が正方形の直方体形状を呈している。この収容部５は、上記ブロック７がちょうど嵌合しうる形状を呈している。すなわち、収容部５の平面視の一辺の長さがブロック７の平面視の一辺の長さよりやや大きいがほぼ同一であり、収容部５の深さは、ブロック７の管軸方向の長さよりやや大きいがほぼ同一である。
【００３０】
本実施形態の収容部５は、その一辺の長さが約１．０ｍｍであり、深さが約２ｍｍである。従って、収容部５の底部の厚さは約１ｍｍとなる。この基板４及び収容部５の形状及びサイズは、上記のものに限定されない。収容部５の形状及びサイズは、管部材３の集合体の形状及びサイズに応じて変更可能である。基板４の形状及びサイズは、ピン集合体１の用途、基板４の保持のされ方等に応じて変更可能である。図４及び図１では、基板４に対する管部材３のブロック７の位置関係を理解容易にするために、現物とはその大きさのバランスを変えている。実際は、図４及び図１の基板４に比較して収容部５及びブロック７の各大きさはもっと小さい。
【００３１】
上記ブロック７が、上記収容部５内に収容されるとともに、接着剤等によって固定される。接着剤等による固定には限定されない。例えば、収容部５が、ブロック７の平面視の一辺の長さに極めて近い平面視の一辺の長さを有するように形成されたうえで、収容部５内に圧入されてもよい。収容部５へのブロック７の挿入を容易にするために、ブロック７の４つの側周面の底部近傍が、内側に向かって傾斜しているのが好ましい。すなわち、ブロック７の底部側が、横断面形状が小さくなるようにテーパ状に削られているのが好ましい。
【００３２】
次いで、金属製（例えばタングステン）の、同一外径、同一長さの多数本のピン２が用意される。このピン２の外周面の所定部位は、絶縁コーティングが施されている。ピン２の外径は、管部材３の貫通孔３ａの内径（０．０９ｍｍ）よりやや小さいがほぼ同一である。本実施形態のピン２は、その外径が約０．０８ｍｍ、長さが約１４ｍｍである。このピン２のサイズは上記のものに限定されない。収容部５内の各管部材３の貫通孔３ａに、ピン２が挿入される。このとき、ピン２は、例えばピンセットによって保持されて貫通孔３ａに挿入される。
【００３３】
管部材３の長さ及び収容部５の深さはいずれも約２ｍｍであるから、ピン２は、管部材３から約１２ｍｍだけ外部に突出している。ピン２は、貫通孔３ａの内部に接着剤等によって固定される。接着剤等による固定には限定されない。例えば、ピン２が、貫通孔３ａの内径と極めて近い外径を有するように形成されたうえで、貫通孔３ａに圧入されてもよい。以上のごとくして、図１に示されるピン集合体１が完成する。
【００３４】
このピン集合体１が、後述するプローブカードとして用いられる場合は、上記収容部５の約１ｍｍの底部は、ブロック７が収容固定された後で切除される。その結果、基板４の底面にピン２の後端部が露出する。もちろん、上記収容部５が基板４を貫通するように形成されていてもよい。その場合、収容部５の底部が他の平板部材によって一旦閉鎖される。次いで、上記ブロック７が収容部５内に挿入固定された後で、上記平板部材が除去される。
【００３５】
貫通孔３ａへのピン２の挿入を容易にするために、ピン２の挿入側端部（基端）が円錐状等に尖っているのが好ましい。同一目的から、管部材３の上端面が、外周から内周にかけて下方に傾斜するテーパ状に形成されるのが好ましい。すなわち、管部材３の上端面にピン２の案内部が形成されるのが好ましい。
【００３６】
以上説明されたピン集合体１では、整列された全ての管部材３が、同一の内径及び同一の外径を有することにより、ピン２の配列が均一ピッチとなっている。しかし、本発明はかかる構成には限定されない。ピン２は、図５に示される構成等により、異なるピッチ（均一ではないピッチ）で一直線に配列されてもよい。
【００３７】
図５には、他の実施形態に係るピン集合体１１の一部分が示されている。このピン集合体１１は、同一の内径を有する複数の管部材３、１３を有している。しかし、一部の管部材１３は他の管部材３より外径が大きい。小径管部材３及び大径管部材１３のいずれにも、同一外径のピン２が挿入、固定されている。このように、同一の内径及び異なる外径の管部材３、１３が整列されているため、ピン２は異なるピッチで配列されることとなる。
【００３８】
異なる外径の管部材３、１３が一直線に整列されるために、板状のスペーサ１２が用いられている。スペーサ１２は、小径管部材３の左右側方それぞれに、小径管部材３に接触した状態で立てられている。スペーサ１２は小径管部材３に接着されていてもよい。このスペーサ１２は均一厚さを有している。スペーサ１２の肉厚は、大径管部材１３と小径管部材３との外径の差の約１／２の寸法である。かかる構成により、複数本のピン２は、異なるピッチで一直線に配列されうる。
【００３９】
スペーサ１２の配列は、小径管部材３の左右側方に１枚ずつには限定されない。２枚ずつ等であってもよい。また、ピン２の配列が一直線である必要がない場合には、スペーサ１２は、小径管部材３の片側方にのみ配置されてもよい。又は、左右側方のスペーサ１２の肉厚の合計が異なっていてもよい。このスペーサ１２は、管部材３、１３と同一の材料から形成されている。しかし、かかる材料には限定されない。
【００４０】
以上説明されたピン集合体１は、半導体集積回路の電気的検査のためのプローブカードとして有用である。図１に示されたピン集合体１は、プローブカードに適用される場合、図６において二点鎖線で示された範囲Ａを構成しうる。また、プローブピンとしての機能を奏するピン２は、その管部材３から露出している側端の部（先端）が円錐状等に尖っているのが好ましい。
【００４１】
以上説明されたピン集合体１は、プローブカードとして例示されているが、かかる適用には限定されない。前述の多数本のピン２がプローブニードル（プローブ針）として機能する。この場合、少なくともピン２は導電性材質から形成される必要がある。
【００４２】
ピン集合体１は、その適用先によっては、前述したような形状の基板４（図４参照）が用いられなくてもよい。ピン集合体を補強しうる形状及び構造、適用先において保持されやすい形状及び構造等の部材が用いられうる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明に係るピン集合体は、半導体集積回路の電気的検査等にとって有用である。
【符号の説明】
【００４４】
１・・・ピン集合体
２・・・ピン
３・・・管部材
４・・・基板
５・・・収容部
６・・・筏状集合体
７・・・ブロック
１１・・・ピン集合体
１２・・・スペーサ
１３・・・管部材
【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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【図６】
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