(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれが複数のコンタクトユニットを備える複数のユニット組立体と、各ユニット組立体が配置された複数の第１の開口を有する格子状部材と、該格子状部材が開口に配置された第１の開口を有する板状フレームと、前記格子状部材を前記板状フレームに組み付ける組み付け手段とを含む電気的接続装置であって、
前記ユニット組立体は、板状の支持体と、前記支持体に配置された弾性変形可能のコンタクトシートとを含み、
前記支持体は、厚さ方向の第１及び第２の面を有する板状部と、該板状部の一端縁に続く弾性変形部とを備え、
前記コンタクトシートは、前記第１の面から前記弾性変形部を経て前記第２の面に伸びるように前記支持体に配置されたシート状部材と、それぞれが少なくとも前記弾性変形部に対応する箇所から前記第２の面に対応する箇所に伸びるように前記シート状部材に形成された複数の配線部と、各配線部にあって前記弾性変形部に対応する箇所に設けられ、前記配線部から前記シート状部材の側と反対側に突出するコンタクト部とを備え、
前記ユニット組立体は、さらに、前記複数のコンタクトユニットをそれらの厚さ方向へ重ねた状態に維持する維持手段を備え、また少なくとも前記コンタクト部を前記第１の開口から突出させた状態に前記第１の開口に配置されており、
前記維持手段は、前記複数のコンタクトユニットを厚さ方向に貫通して前記複数のコンタクトユニットを重ねた状態に維持する固定ねじと、前記複数のコンタクトユニットが貫通する矩形の一対の固定フレームであって対向する一対の辺部分においてＸ字状に交差する状態に結合された固定フレームとを含み、前記一対の固定フレームは、それらの交差部において前記固定ねじにより相対的に揺動可能に結合されており、また前記格子状部材に係止する係止部を有する、電気的接続装置。
【請求項２】
さらに、プローブ組立体を含み、該プローブ組立体は、電気絶縁性の基板と、該基板を貫通する状態に該基板に配置された複数のプローブとを備え、また各プローブが前記コンタクトに電気的に接続された状態に前記板状フレームに組み付けられている、請求項１に記載の電気的接続装置。
【請求項３】
前記基板は、さらに、前記プローブが電気的に接続された複数の接続ランド部であって前記コンタクト部に接触された接続ランド部を一方の面に備える、請求項２に記載の電気的接続装置。
【請求項４】
前後方向又は左右方向に隣り合う前記ユニット組立体は、コンタクトユニットの厚さ方向を異にしている、請求項１から３のいずれか１項に記載の電気的接続装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、集積回路のような被検査体の電気的特性試験に用いるコンタクトユニット及びこれを用いた電気的接続装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
集積回路の通電試験に用いる電気的接続装置の１つとして、集積回路の電極部に押圧される複数のプローブを電気的絶縁性の基板に取り付けたニードルタイプのプローブカードがある。この種のプローブカードにおいて、プローブは、金属細線から製作されており、またパフォーマンスボード、マザーボード、中継ボード等のインターフェースを用いてテスタに電気的に接続される。
【０００３】
電気的接続装置の他の１つとして、複数のプローブ要素を有する弾性変形可能のプローブシートを板状の支持体に配置したプローブユニットを用いたプローブカードがある（特開平９−３０４４３８号公報）。各プローブ要素は、配線パターンを合成樹脂に形成し、その合成樹脂に切り込みを形成することにより、配線パターンの一部を含むフィンガー状に製作されており、フィンガー状のプローブ要素の先端を集積回路の電極部に押圧される。
【０００４】
【解決しようとする課題】
しかし、ニードルタイプのプローブカードでは、基板へのプローブの配置パターンが集積回路の電極部の配置パターンに対応するように固定されているから、集積回路の電極部の配置パターンが変更されるたびに、新たなプローブカードを製作しなければならない。
【０００５】
また、フィンガー状のプローブ要素を用いるプローブカードでは、プローブ要素の先端の高さ位置が不負揃いになりやすく、したがって集積回路の電極部へのプローブ要素の接触状態が不均一になり、正確な試験結果を得ることができないことがある。
【０００６】
それゆえに、この種の電気的接続装置においては、被検査体の電極部の配置パターンの変更に対応可能であるにもかかわらず、正確な試験結果を得られることが重要である。
【０００７】
【解決手段、作用、効果】
本発明のコンタクトユニットは、板状の支持体と、前記支持体に配置された弾性変形可能のコンタクトシートとを含む。前記支持体は、厚さ方向の第１及び第２の面を有する板状部と、該板状部の一端縁に続く弾性変形部とを備える。前記コンタクトシートは、前記第１の面から前記弾性変形部を経て前記第２の面に伸びるように前記支持体に配置されたシート状部材と、それぞれが少なくとも前記弾性変形部に対応する箇所から前記第２の面に対応する箇所に伸びるように前記シート状部材に形成された複数の配線部と、各配線部にあって前記弾性変形部に対応する箇所に設けられ、前記配線部から前記シート状部材の側と反対側に突出するコンタクト部とを備える。
【０００８】
本発明の電気的接続装置は、上記のような複数のコンタクトユニットを備える複数のユニット組立体と、各ユニット組立体が配置された複数の第１の開口を有する格子状部材と、該格子状部材が開口に配置された第１の開口を有する板状フレームと、前記格子状部材を前記板状フレームに組み付ける組み付け手段とを含む。前記ユニット組立体は、さらに、前記複数のコンタクトユニットをそれらの厚さ方向へ重ねた状態に維持する維持手段を備え、また少なくとも前記コンタクト部を前記第１の開口から突出させた状態に前記第１の開口に配置されている。
【０００９】
コンタクト部は、その先端をプローブカード、インターフェース等の被接触箇所に押圧される。このとき、支持体の弾性変形部が変形するから、コンタクト部が被接触箇所に確実に接触し、正確な試験結果を得ることができる。
【００１０】
電気的接続装置は、被接触箇所の配置パターンに応じた複数のコンタクトユニットを用いてプローブカード又はインターフェースに組み立てられる。このため、被接触箇所の配置パターンが変更されたときは、用いるコンタクトユニットの種類及び数を変更すればよい。
【００１１】
前記コンタクト部は、前記シート状部材の側と反対側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、被接触箇所がバンプ電極のような突起電極である場合に適用することができ、また、突起電極及びコンタクト部の高さのばらつきや、突起電極とコンタクト部の相互の平面的な位置ずれが存在していても、突起電極をコンタクト部の凹所に受け入れることにより、突起電極及びコンタクト部が確実に接触する。
【００１２】
前記シート状部材及び前記各配線部はそれぞれ前記第２の面に対応する部位からさらに伸びる延長部を有し、前記コンタクトシートはさらに前記延長部に設けられたコネクタを備えることができる。このようにすれば、コンタクトシートをフラットケーブルのような可撓性のフィルム状印刷配線板としても作用させることができるし、フラットケーブルを用いることなくコンタクトユニットをテスタに直接接続することができる。
【００１３】
前記維持手段は、前記複数のコンタクトユニットを厚さ方向に貫通して前記複数のコンタクトユニットを重ねた状態に維持する固定ねじと、前記複数のコンタクトユニットが貫通する矩形の一対の固定フレームであって対向する一対の辺部分においてＸ字状に交差する状態に結合された固定フレームとを含み、前記一対の固定フレームは、それらの交差部において前記固定ねじにより相対的に揺動可能に結合されており、また前記格子状部材に係止する係止部を有することができる。このようにすれば、電気的接続装置が全体的に熱的に伸縮しても、コンタクトユニット相互の位置的関係及びユニット組立体相互の位置的関係は変化しない。
【００１４】
電気的接続装置は、さらに、プローブ組立体を含み、該プローブ組立体は、電気絶縁性の基板と、該基板を貫通する状態に該基板に配置された複数のプローブとを備え、また各プローブが前記コンタクトに電気的に接続された状態に前記板状フレームに組み付けられていてもよい。この場合、コンタクト部の代わりに、プローブが被検査体の電極部のような被接触箇所に接触される。このようにすれば、被接触箇所の配置パターンが変更されたときは、プローブを被接触箇所の配置パターンに対応した状態に配置したプローブ組立体を用いればよい。
【００１５】
前記基板は、さらに、前記プローブが電気的に接続された複数の接続ランド部であって前記コンタクト部に接触された接続ランド部を一方の面に備えていてもよい。
【００１６】
隣り合う前記ユニット組立体のコンタクトユニットの厚さ方向は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。特に、前後方向又は左右方向に隣り合う前記ユニット組立体のコンタクトユニットの厚さ方向を異なる方向としてもよい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１及び図２を参照するに、コンタクトユニット１０は、矩形の板状部１２ａの一端縁に弾性変形部１２ｂを形成した板状の支持体１２と、支持体１２に配置された弾性変形可能のコンタクトシート１４とを含む。
【００１８】
板状部１２ａは、熱的伸縮が小さい材料から製作されている。これに対し、弾性変形部１２ｂは、図示の例では、シリコーンゴムのような弾性部材により形成されている。しかし、板状部１２ａの一端縁部（先端部）に切り込みのような凹所を形成することにより板状部１２ａの一端縁部を弾性変形可能にした弾性変形部であってもよい。
【００１９】
コンタクトシート１４は、ポリイミドのような電気絶縁性樹脂で製作された帯状のシート状部材１６の一方の面に複数の配線部１８を形成し、各配線部１８の一端部にコンタクト部２０を形成し、各配線部１８に接続された接続端子を有するコネクタ２２を後端部に配置している。
【００２０】
配線部１８は、印刷配線技術のような適宜な手法でシート状部材１６に形成された配線パターンであり、また互いに接触しないようにシート状部材１４の長手方向に伸びている。図示の例では、配線部１８を、シート状部材１６の先端側を除く部位に形成しているが、シート状部材１６の長手方向全体にわたって形成してもよい。
【００２１】
各コンタクト部２０は、ニッケルのような導電性の金属材料からリング状に形成しており、また配線部１８からシート状部材１６と反対側に突出している。このため、コンタクト部２０の空間部すなわち凹所２０ａは、シート状部材１６と反対側に開放している。
【００２２】
コンタクトシート１４は、配線部１８を外側としかつコンタクト部２０を弾性変形部１２ｂに対応する位置（先端の位置）とした状態に、及び、支持体１２の一方の面から弾性変形部１２ｂを経て支持体１２の他方の面に伸び、さらに支持体１２から伸びる状態に、Ｊ字状に曲げられて、先端側の部分において支持体１２に接着のような適宜な手法で取り付けられている。
【００２３】
コンタクトユニット１０は、支持体１２及びコンタクトシート１４を厚さ方向に貫通する複数（図示の例では、２つ）の穴２４を備えており、また隣り合う配線部１８を一部において独立させる切り込み２６を弾性変形部１２ｂ及びシート状部材１８に備えている。なお、配線部１８を覆う電気絶縁層をコンタクトユニット１０に設けてもよい。
【００２４】
図３から図５を参照するに、電気的接続装置３０は、複数のユニット組立体３２を格子状部材３４に配置し、格子状部材３４を板状フレーム３６に配置し、格子状部材３４及びプローブ組立体３８を板状フレーム３６に組み付けている。
【００２５】
図５及び図６に示すように、各ユニット組立体３２は、複数のコンタクトユニット１０をその先端側の部位（支持体１２側の部位）において厚さ方向を同じにした状態に重ね、重ねた部分を矩形の一対の固定フレーム４０に通し、その状態にねじ部材４２により維持されている。
【００２６】
固定フレーム４０は、対向する一対の辺部分においてＸ字状に交差する状態に結合されており、また交差部において１つの固定ねじ４２により相対的に揺動可能に結合されており、さらに一対のばね４４により拡開する力を受けている。各固定フレーム４０は、外方へ突出する三角形状の係止部４６を先端側（下方側）の辺部に有する。
【００２７】
各固定ねじ４２は、重ねられたコンタクトユニット１０の穴２４に一方から通された袋ナットと、穴２４に他方から挿入されて前記袋ナットに螺合されたねじ部材とにより形成されている。ばね４４は、両固定フレーム４０により、ユニット組立体３２から外れることを防止されている。
【００２８】
格子部材３４は、格子のように矩形をした複数の開口４８を有しており、またユニット組立体３２の重ねた部分をその先端部が下方へ突出した状態に開口４８に受け入れている。
【００２９】
各ユニット組立体３２は、コンタクトユニット１０の厚さ方向が隣りのユニット組立体のそれと異なるように格子状部材３４に配置されており、また開口４８を貫通している。各ユニット組立体３２は、両固定フレーム４０をばね４４の拡開力に抗して縮小させた状態で、開口４８にさし込むことにより、格子状部材３４に組み付けられる。
【００３０】
固定フレーム４０の係止部４６は、ユニット組立体３２が格子部材３４に上記のように配置された状態において、ばね４４により拡開されて、格子状部材３４の下面に係止し、それによりユニット組立体３２が格子部材３４から脱落することを防止する。
【００３１】
板状フレーム３６は、リングの形状を有しており、また開口５０に格子状部材３４を受け入れている。
【００３２】
プローブ組立体３８は、複数のプローブ５２を電気絶縁性の基板５４に配置している。各プローブ５４は、金属細線により形成されたニードルタイプのものであり、また基板５４をその厚さ方向へ貫通している。基板５４は、プローブ５２に電気的に接続された複数の接続ランド部５６を一方の面に有し、また半球状の被接触箇所５８を各接続ランド部５６に有する。
【００３３】
電気的接続装置３０は、各ユニット組立体３２を格子状部材３４に組み付け、格子状部材３４を板状フレーム３６の開口５０に配置し、プローブ組立体３８及び上格子固定板６０を複数のねじ部材６２により板状フレーム３６の上側に組み付けると共に下格子固定板６４を複数のねじ部材６６により板状フレーム３６の下側に組み付けることにより、組み立てられる。上下の固定板６０及び６４は、それぞれ、ユニット組立体３２を受け入れる開口６８及び７０を有する。
【００３４】
電気的接続装置３０に組み立てられた状態において、格子状部材３４は上下の固定板６０，６４に挟持されて板状フレーム３６に対し移動しない。各ユニット組立体３２及び各コンタクトユニット１０は、固定フレーム４０がばね４４により拡開された分だけ、格子状部材３４に対して変位可能である。
【００３５】
各コンタクト２０は、半球状の被接触箇所５８の先端部を凹所２０ａに受け入れて、被接触箇所５８に接触する。支持体１２の弾性変形部１２ｂは、電気的接続装置３０が組み立てられた状態において、コンタクト部２０が上固定板６０の側に後退するように弾性変形して、コンタクト部２０を被接触箇所５８により確実に接触させる。
【００３６】
プローブ５２は、針先が試験すべき集積回路７２の電極部の配置パターンと同じパターンになるように基板５４に配置されている。集積回路７２は、複数の電極パッドを電極部として一方の面にマトリックス状に有する。そのような集積回路７２の１つとして、半導体ウエーハ上の未切断のＩＣがある。
【００３７】
電気的接続装置３０はテスタの検査ステーションに配置され、コネクタ２２はテスタのテストヘッド７４に電気的に接続され、集積回路７２はテスタの検査テーブル７６上に配置される。
【００３８】
通電試験時、プローブ５２の針先が集積回路７２に押圧される。これにより、集積回路７２は、プローブ５２、接続ランド部５６、コンタクト部２０、配線部１８及びコネクタ２２によりテスタのテストヘッド７４に電気的に接続される。
【００３９】
電極部の配置パターンが異なる集積回路の通電試験をするときは、プローブ組立体３８を電極部の配置パターンに対応した状態にプローブを配置した他のプローブ組立体に交換すればよい。
【００４０】
電気的接続装置３０においては、コンタクト部２０がプローブ組立体３８の半球状の被接触箇所５８を凹所２０ａに受け入れるから、被接触箇所５８及びコンタクト部２０の高さのばらつきや、被接触箇所５８とコンタクト部２０の相互の平面的な位置ずれが存在していても、被接触箇所５８をコンタクト部２０の凹所２０ａに受け入れることにより、被接触箇所５８及びコンタクト部２０が確実に接触する。
【００４１】
また、各ユニット組立体３２及び各コンタクトユニット１０が格子状部材３４に対して変位可能であるから、全体的に熱的に伸縮しても、コンタクトユニット１０相互の位置的関係及びユニット組立体３２相互の位置的関係が大きく変化するおそれがなく、したがって集積回路のバーインテストに好適である。
【００４２】
電気的接続装置３０は、コンタクトシート１４がフラットケーブルのような可撓性のフィルム状印刷配線板としても作用するし、フラットケーブルを用いることなくコンタクトユニット１０をテスタのテストヘッド７４に直接接続することができる。
【００４３】
電気的接続装置３０は、図７に示すように、プローブ組立体３８を用いることなく、コンタクト部２０を集積回路８０の電極部すなわち被接触箇所８２に直接接触させるように、用いてもよい。被接触箇所８２は、図示の例ではコンタクト部２０が被接触箇所８２の先端部を受け入れる凹所２０ａを有することから、半球状のバンプ電極である。そのような集積回路８０として、複数のバンプ電極を一方の面に設けたボールアレイのＩＣ、ＣＳＰ（チップ・サイズ・パッケージ）のＩＣ等を挙げることができる。
【００４４】
図７に示す実施例においても、コンタクト部２０が集積回路８０の半球状の被接触箇所８２を凹所２０ａに受け入れるから、被接触箇所８２の高さのばらつきや、被接触箇所８２とコンタクト部２０の相互の平面的な位置ずれが存在していても、被接触箇所８２をコンタクト部２０の凹所２０ａに受け入れることにより、被接触箇所８２及びコンタクト部２０が確実に接触する。
【００４５】
図７に示す実施例において、電極部すなわち被接触箇所の配置パターンが異なる集積回路の通電試験をするときは、用いるコンタクトユニット１０の種類及び数、格子状部材３６等を変更すればよい。
【００４６】
なお、図２に示すように、配線部１８を覆う電気絶縁層２８をコンタクトシート１０に設けてもよい。このようにすれば、複数のコンタクトユニット１０を重ねても、隣り合うコンタクトユニット１０の配線部１８の電気的接触が防止される。
【００４７】
また、コンタクト部２０を配線部１８に予め形成しておく代わりに、ユニット組立体３２又は電気的接続装置３０に組み立てた後にユニット組立体３２又は電気的接続装置３０の全コンタクト部を配線部に形成してもよい。このようにすれば、コンタクト部を被接触箇所の配置パターンに正確に対応した配置に容易に形成することができる。
【００４８】
本発明は、上記実施例に限定されない。例えば、凹所２２ａを有するリング状のコンタクト部２０の代わりに、凹所を有さない通常の突起状コンタクト部としてもよい。また、本発明は、集積回路の通電試験に用いるコンタクトユニット及び電気的接続装置のみならず、液晶基板のような他の平板状被検査体の通電試験に用いるコンタクトユニット及び電気的接続装置にも適用することができる。それゆえに、本発明は、その趣旨を逸脱しない限り、種々変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るコンタクトユニットの一実施例を示す図であって、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は底面図である。
【図２】図１に示すコンタクトユニットの拡大断面図である。
【図３】図１に示すコンタクトユニットを用いた電気的接続装置の一実施例を示す底面図であって、プローブ組立体を除去した底面図である。
【図４】図３の４−４線に沿って得た断面図である。
【図５】図４の一部を拡大して示す図である。
【図６】ユニット組立体の一実施例を示す図であって、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は底面図である。
【図７】電気的接続装置の他の使用例を示す図である。
【符号の説明】
１０  コンタクトユニット
１２  支持体
１２ａ  板状部
１２ｂ  弾性変形部
１４  コンタクトシート
１６  シート状部材
１８  配線部
２０  コンタクト部
２０ａ  凹所
２２  コネクタ
２４  穴
２６  切り込み
３０  電気的接続装置
３２  ユニット組立体
３４  格子状部材
３６  板状フレーム
３８  プローブ組立体
４０  固定フレーム
４２  固定ねじ
４４  ばね
４６  係止部
４８，５０  開口
５２  プローブ
５４  基板
５６  接続ランド
５８  被接続部
６０，６４  固定板
６２，６６  ねじ部材
６８，７０  開口
７２，８０  集積回路
７４  テストヘッド
７６  検査テーブル
【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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【図７】
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