(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気絶縁性の基板と、該基板にこれを厚さ方向に貫通する状態に装着された複数のパイプと、該パイプに個々に対応されかつ対応するパイプに配置された複数のプローブとを含み、各プローブは、対応するパイプを貫通していると共に、対応するパイプの少なくとも一端に固着されており、
各パイプは、前記基板を貫通する筒状部であって前記プローブが貫通する筒状部と、該筒状部の一端部にあって前記基板の一方の面に当接されたフランジ部とを含み、前記筒状部の他端部に螺合されたねじ部材により前記基板に組み付けられている、電気的接続装置。
【請求項２】
各プローブは、前記パイプを貫通する針後部と、該針後部の一端部から一方に伸びる針主体部と、該針主体部の先端から前記基板の側と反対側に伸びる針先部とを含む、請求項１に記載の電気的接続装置。
【請求項３】
各プローブは、前記針後部と前記針主体部との境界の近傍において前記パイプに固着されている、請求項２に記載の電気的接続装置。
【請求項４】
各パイプは、前記筒状部を厚さ方向に貫通する１以上の穴を有する、請求項１に記載の電気的接続装置。
【請求項５】
各プローブは、前記パイプ内からその一方へ突出する針後部部材と、前記パイプ内からその他方へ突出する針先部部材と、前記針後部部材及び前記針先部部材の間に配置された圧縮コイルばねとを備えており、針後部部材において前記パイプの少なくとも一端に固着されている、請求項１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（ＩＣ）の検査に用いるプローブカードのような電気的接続装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
集積回路チップ（ＩＣチップ）、特に、半導体ウエーハに形成された未切断のＩＣチップの電気的特性試験は、一般に、プローブカード、プローブボード等と称されている電気的接続装置を用いて行われる。
【０００３】
この種の電気的接続装置の１つとして、ニードルタイプの複数のプローブ（すなわち、接触子）を電気絶縁製の基板に組み付けたものがある（例えば、特開平５−２９７９７３号公報）。この電気的接続装置は、ＩＣを長時間高温にさらすいわゆる酸化膜経時破壊試験（ＴＤＤＢ試験）に好適に用いられている。
【０００４】
この従来技術において、各プローブは、基板を貫通する針後部と、針後部の一端部から一方向に曲げられた針主体部と、針主体部の先端から基板の側と反対側に曲げられた針先部とを有している。また、各プローブは、針後部を基板の貫通穴に通されて針後部において貫通穴の内面に樹脂により接着されている。
【０００５】
【解決しようとする課題】
しかし、従来の電気的接続装置では、プローブが樹脂により貫通穴の内面に固定されているため、樹脂がこれの固化にともなって収縮することに起因して、樹脂がプローブと共に貫通穴の内面から剥がれ、プローブが基板から抜けるいわゆる脱落不良が発生する。
【０００６】
これを防止すべく、基板の貫通穴の少なくとも一部をねじ穴とし、このねじ穴に樹脂を絡ませると、プローブを樹脂と共に基板から抜くことが困難になり、その結果不良のプローブを交換することができない。
【０００７】
それゆえに、本発明の目的は、基板からのプローブの脱落を防止することができるにもかかわらず、プローブの交換を容易にすることにある。
【０００８】
【解決手段、作用及び効果】
本発明に係る電気的接続装置は、電気絶縁性の基板と、該基板にこれを厚さ方向に貫通する状態に装着された複数のパイプと、該パイプに個々に対応されかつ対応するパイプに配置された複数のプローブとを含み、各プローブは、対応するパイプを貫通していると共に、対応するパイプの少なくとも一端に固着されている。また、各パイプは、前記基板を貫通する筒状部であって前記プローブが貫通する筒状部と、該筒状部の一端部にあって前記基板の一方の面に当接されたフランジ部とを含み、前記筒状部の他端部に螺合されたねじ部材により前記基板に組み付けられている。
【０００９】
プローブは、半田や樹脂等の適宜な接着剤によりパイプに固着することができる。プローブがパイプの少なくとも一端に固着されていると、たとえ接着剤が樹脂であっても、接着剤とパイプの一端との結合強度が大きいから、接着剤がパイプの端部から剥がれるおそれが少なく、その結果基板及びパイプからのプローブの脱落が防止される。
【００１０】
不良のプローブの交換は、接着剤を加熱して軟化させ、その状態で不良プローブをパイプから引き抜き、新たなプローブをそのパイプに差し込んで固着することにより、行ってもよいし、プローブ及びパイプを基板から除去し、その代わりに新たなプローブを固着したパイプを基板に固着することにより、行ってもよい。このため、プローブの交換作業が容易になる。
【００１１】
好ましい実施例においては、各プローブは、前記パイプを貫通する針後部と、該針後部の一端部から一方に伸びる針主体部と、該針主体部の先端から前記基板の側と反対側に伸びる針先部とを含む。
【００１２】
上記のようなプローブは、前記針後部と前記針主体部との境界の近傍において前記パイプに固着されていてもよい。そのようにすれば、プローブとパイプの一端部との結合強度がより高くなる。
【００１３】
各パイプは、前記基板を貫通する筒状部であって前記プローブが貫通する筒状部と、該筒状部の一端部にあって前記基板の一方の面に当接されたフランジ部とを含み、前記筒状部において前記基板に接着されていてもよい。
【００１５】
上記いずれのパイプであっても、各パイプは、フランジ部と接着剤又はフランジ部とねじ部材とにより基板に強固に装着され、基板からの脱落を確実に防止される。
【００１６】
各パイプは、前記筒状部を厚さ方向に貫通する１以上の穴を有していてもよい。そのようにすれば、パイプとこれが貫通する基板の貫通穴の内面との間の隙間や、パイプ自体の内部等に存在する空気の体積が温度変化により変化しても、空気がパイプの穴を介して移動し、したがって電気的接続装置が酸化膜経時破壊試験のように高温にさらされても、前記のような空気の体積変化に起因する装置の損傷、特にパイプやプローブの損傷が防止される。
【００１７】
各プローブは、前記パイプ内からその一方へ突出する針後部部材と、前記パイプ内からその他方へ突出する針先部部材と、前記針後部部材及び前記針先部部材の間に配置された圧縮コイルばねとを備えており、針後部部材において前記パイプの少なくとも一端に固着されていてもよい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１から図３を参照するに、電気的接続装置１０は、ＴＤＤＢ試験に用いて好適なプローブカードの形に製作されている。電気的接続装置１０は、電気絶縁性の基板１２と、基板１２にこれを厚さ方向に貫通する状態に装着された複数のパイプ１４と、パイプ１４に個々に対応されかつ対応するパイプ１４に配置された複数のプローブ１６とを含む。
【００１９】
パイプ１４及びプローブ１６は、半導体ウエーハ上の集積回路に個々に対応されており、したがって半導体ウエーハ上に置ける集積回路の配置パターンに応じたパターンに配置されている。
【００２０】
基板１２は、セラミック、ガラス入りエポキシ、ポリイミド等の電気絶縁材料、好ましくはセラミックのような耐熱性の電気絶縁材料から長方形の支持基板の形に製作されている。基板１２は、その長手方向に間隔をおいて幅方向へ平行に伸びる複数のスロット１８を有していると共に、パイプ１４が貫通している複数の貫通穴２０を有しており、さらに電気的接続装置１０を手で持つための一対の取っ手２２を幅方向の端部に組み付けている。
【００２１】
各スロット１８は、これを介してプローブ１６の針先を確認することができるように、基板１２を厚さ方向に貫通している。貫通穴２０は、スロット１８の隣りにスロット１８の長手方向に間隔をおいて形成されており、またスロット１８と同数の複数列に形成されている。
【００２２】
各貫通穴２０は、その下端から上方にわたる所定範囲の領域においてほぼパイプ１４の外径寸法と同じ内径寸法を有している。各貫通穴２０の上端部は、パイプ１４の外径寸法より大きな内径寸法を有する大径部２０ａとされている。
【００２３】
各パイプ１４は、真鍮、ステンレス等の耐熱性材料、好ましくは金属材料により製作されている。各パイプ１４は、貫通穴２０を貫通する筒状部２４と、筒状部２４の下端部に形成された外向きのフランジ部２６と、筒状部２４を厚さ方向に貫通する複数の穴２８とを備えている。
【００２４】
各パイプ１４は、フランジ部２６が基板１２の下面に当接した状態に筒状部２４の上端部において樹脂のような接着剤３０により基板１２に接着されている。パイプ１４の横断面形状、特に筒状部２４の横断面形状は、円形を有していてもよいし、多角形のような他の形状を有していてもよい。
【００２５】
接着剤３０は、パイプ１４を上記のように貫通穴２０に貫通させた状態で、パイプ１４の上端部に周りにあって貫通穴２０の大径部に配置することができ、また固化されている。このため、各パイプ１４は接着剤３０により基板１２に固定されている。
【００２６】
各プローブ１６は、タングステンのような導電性の金属細線によりニードルタイプの接触子として製作されている。各プローブ１６は、パイプ１４の筒状部２４を貫通してパイプ１４の上方に突出する針後部３２と、針後部３２の下端部から一方に伸びる針主体部３４と、針主体部３４の先端から基板１２の側と反対側に伸びる針先部３６とを含む。
【００２７】
各プローブ１６は、針主体部３４がスロット１８の長手方向と交差する方向に伸びて、針先部３６がスロット１８の下方となるように、半田のように加熱により溶融する金属製接着剤３８により、針後部３２と針主体部３４との境界部近傍においてパイプ１４のフランジ部２６に固着されている。これにより、針主体部３４は、パイプ１４ひいては基板１２に片持ち梁状に支持されている。
【００２８】
金属製接着剤３８は、樹脂のような一般的な接着剤４０により覆われている。しかし、金属製接着剤３８を一般的な接着剤４０により覆わなくてもよい。
【００２９】
全てのプローブ１６は、針主体部３４及び針先部３６を針後部３２に対し同じ側に向けている。テスターへの接続は、各プローブ１６の上端部をフラットケーブルのような配線により行われる。
【００３０】
パイプ１４とプローブ１６とは、プローブ１６をパイプ１４に装着した後、パイプ１４を基板に装着してもよいし、パイプ１４を基板に装着した後、プローブ１６をパイプ１４に装着してもよい。プローブ１６の先端（針先）の高さ調整は、前者の場合はパイプ１４を基板に装着するときに行うことができ、後者の場合はプローブ１６をパイプに１４に装着するときに行うことができる。
【００３１】
通電試験時、プローブ１６の先端（針先）が基板１２の下方に配置された半導体ウエーハの集積回路に押圧され、プローブ１６はオーバードライブにより針主体部３４においてわずかに湾曲する。ＴＤＤＢ試験のように集積回路を高温に加熱する試験において、電気的接続装置１０は、集積回路と共に長時間高温状態におかれる。
【００３２】
そのような高温状態においても、電気的接続装置１０は、プローブ１６が基板１２に固着されたパイプ１４の端部に加熱により溶融する金属製接着剤３８で固着されているから、プローブ１６をパイプ１４に樹脂のような一般的な接着剤により固着した場合に比べ、プローブ１６がパイプ１４ひいては基板１２に対して変位するおそれがない。
【００３３】
また、電気的接続装置１０は、高温状態におかれることにより熱膨張する。しかし、電気的接続装置１０は、全てのプローブ１６の針主体部３４及び針先部３６が針後部３２から同じ側に向けて伸びているから、電気的接続装置と集積回路との相対的位置を変更するのみで、電気的接続装置の熱膨張による針先の位置の狂いを修正することができる。
【００３４】
これに対し、針主体部３４及び針先部３６の延在方向が異なるプローブが混在する電気的接続装置では、熱膨張による針先の変位方向が針後部３２に対する針主体部３４及び針先部３６の延在方向により異なるから、電気的接続装置と集積回路との相対的位置を変更するのみでは、熱膨張による針先の位置の狂いを修正することができない。
【００３５】
電気的接続装置１０においては、各プローブ１６が金属製接着剤３８によりパイプ１４のフランジ部２６に固着されているから、固化時における金属製接着剤３８の収縮が樹脂のような一般的な接着剤に比べて著しく少ないし、接着剤３８とパイプ１４の一端との結合強度がプローブをパイプの内面に接着した場合に比べて大きく、したがって接着剤３８がパイプ１４から剥がれるおそれがなく、基板１２及びパイプ１４からのプローブ１６の脱落が防止される。
【００３６】
また、プローブ１６が針後部３２と針主体部３４との境界の近傍においてパイプ１４の一端に固着されていているから、プローブ１６とパイプ１４との結合強度がより高く、したがって基板１２及びパイプ１４からのプローブ１６の脱落が確実に防止される。
【００３７】
不良のプローブの交換は、接着剤３８を加熱して軟化させ、その状態で不良プローブをパイプ１４から引き抜き、新たなプローブをそのパイプ１４に差し込んで固着することにより、行ってもよいし、プローブ１６及びパイプ１４を基板１２から除去し、その代わりに新たなプローブ１６を固着したパイプ１４を基板１２に固着することにより、行ってもよい。このため、プローブ１６の交換作業が容易になる。。
【００３８】
電気的接続装置１０の温度が変化すると、パイプ１４と貫通穴２０の内面との間や、パイプ１４自体の内部等に存在する空気が膨張又は収縮し、それにより装置、特にパイプ１４やプローブ１６が損傷されるおそれがある。
【００３９】
しかし、電気的接続装置１０においては、パイプ１４が筒状部２４を厚さ方向に貫通する１以上の穴２８を有しているから、上記のような空気の体積変化が生じても、空気がパイプ１４の穴２８を介して移動し、その結果、前記のような空気の体積変化に起因するパイプ１４やプローブ１６の損傷が防止される。
【００４０】
図４を参照するに、電気的接続装置５０は、貫通穴２０の上部をロート状の凹所５２とし、この凹所５２に接着剤３０を充填して、パイプ１４を基板１２に固着している。このため、電気的接続装置５０は、電気的接続装置１０と、同様に作用し、同様の効果を生じる。
【００４１】
図５を参照するに、電気的接続装置６０は、パイプ１４を接着剤により基板１２に固着する代わりに、筒状部２４の外周に雄ねじ６２を形成し、この雄ねじ６２の上端部にナット６４を螺合させて、パイプ１４を基板１２に組み付けている。電気的接続装置６０においては、金属製接着剤３８を露出させており、接着剤３８を樹脂のような一般的な接着剤で覆っていない。
【００４２】
電気的接続装置６０は、電気的接続装置１０及び５０と、同様に作用し、同様の効果を生じるのみならず、パイプ１４とプローブ１６とを交換することにより、プローブを容易に交換することができる。
【００４３】
上記の実施例は、いずれも、半田のような金属製接着剤３８によりプローブ１６をパイプ１４に固着しているが、樹脂のような一般的な接着剤によりプローブ１６をパイプ１４に固着してもよい。その場合、樹脂のような一般的な接着剤は、その固化時に収縮する。しかし、プローブ１６がパイプ１４の内面ではなくパイプ１４のフランジ部２６に固着されているから、接着剤３８とパイプ１４との結合強度が大きく、したがって接着剤３８がパイプ１４から剥がれるおそれがなく、基板１２及びパイプ１４からのプローブ１６の脱落が防止される。
【００４４】
図６を参照するに、電気的接続装置７０は、図５に示す電気的接続装置６０におけるプローブ１６の代わりに、ポゴピンタイプのプローブ７２を接触子として用いている。
【００４５】
各プローブ７２は、パイプ１４から上方へ突出する部分がパイプ１４内に位置する部分より小径とされた針後部部材７４と、パイプ１４から下方へ突出する部分がパイプ１４内に位置する部分より小径とされた針先部部材７６と、針後部部材７４と針先部部材７６との間に配置された圧縮コイルばね７８とを備えており、針先部部材７６の下端を針先として用いる。
【００４６】
電気的接続装置７０においては、各パイプ１４は、プローブ７２の針後部部材７４及び針先部部材７６が脱落しないように、内向きのフランジ部８０及び８２を上端部及び下端部に有している。各プローブ７２は、針後部７４において金属製又は樹脂製の接着剤８４により接着することができる。しかし、内向きのフランジ８０，８２を有することから、プローブ７２をパイプ１４に接着しなくてもよい。
【００４７】
本発明は、上記実施例に限定されない。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】本発明に係る電気的接続装置の第１の実施例を示す平面図である。
【図２】図１に示す電気的接続装置の側面図である。
【図３】図１に示す電気的接続装置の要部の拡大断面図である。
【図４】本発明に係る電気的接続装置の第２の実施例の要部を示す拡大断面図である。
【図５】本発明に係る電気的接続装置の第３の実施例の要部を示す拡大断面図である。
【図６】本発明に係る電気的接続装置の第４の実施例の要部を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
１０，５０，６０，７０  電気的接続装置
１２  基板
１４  パイプ
１６，７２  プローブ
１８  スロット
２０  貫通穴
２２  取っ手
２４  筒状部
２６  フランジ部
２８  穴
３０  接着剤
３２  針後部
３４  針主体部
３６  針先部
３８  金属製接着剤
４０  接着剤
５２  雄ねじ
５４  ナット
７４  針後部部材
７６  針先部部材
７８  圧縮コイルばね
８４  接着剤
【図１】
0003848582.tif 000002
【図２】
0003848582.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003848582.tif 000005
【図５】
0003848582.tif 000006
【図６】
0003848582.tif 000007