(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の配線部を一方の面に有する板状部と前記配線部を覆うべく前記板状部の一方の面に配置された被覆層とを備える基板であって前記板状部および前記被覆層を厚さ方向に貫通する複数の貫通部および前記被覆層を貫通して前記配線部に達する複数の凹所を有する基板と、針先部およびこれに続く湾曲部を有する複数のプローブであって針先部が前記貫通部を伸びて前記板状部の他方の面の側に突出されかつ針後部が前記凹所に受け入れられて前記配線部に当接された複数のプローブと、前記湾曲部と前記基板との間に配置された弾性体と、該弾性体が前記基板と前記湾曲部とに挟まれた状態に前記プローブを前記基板に組み付ける組み付け手段とを含む、平板状被検査体試験用ヘッド。
【請求項２】
前記組み付け手段は、前記基板の側に開放するケースと、該ケース内に配置されて前記プローブに当接されたシート状または板状の弾性部材とを備え、前記ケースは前記プローブを前記内部に収容した状態に前記基板に組み付けられている、請求項１に記載の試験用ヘッド。
【請求項３】
各貫通部は前記基板を厚さ方向に貫通する貫通穴である、請求項１または２に記載の試験用ヘッド。
【請求項４】
前記基板は、さらに、厚さ方向に貫通する開口を有し、各貫通部は、前記開口を形成する縁部に形成されて前記開口に連通するスリットである、請求項１または２に記載の試験用ヘッド。
【請求項５】
さらに、被検査体を受けるべく前記貫通穴を貫通するばね手段を含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の試験用ヘッド。
【請求項６】
前記湾曲部は、弧状、Ｊ字状、Ｌ字状またはコ字状に湾曲されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の試験用ヘッド。
【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、液晶表示パネル等の平板状被検査体の通電試験に用いるヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウエーハから切断前の集積回路、半導体ウエーハから切断したチップ状の集積回路（ＩＣチップ）、実装された集積回路、液晶表示パネル等、平板状被検査体の電気的特性の検査すなわち試験は、一般に、被検査体に通電するための検査用すなわち試験用のヘッドを用いて行われる。
【０００３】
この種の試験用ヘッドの１つとして、被検査体の電極部に接触される針先部と基板の配線部に接続される針後部とを有するＬ字状の複数のプローブを基板に設けられた針押えに片持ち梁状に組み付けたものがある。この試験用ヘッドにおいて、各プローブは、導電性の金属細線から製作されており、また針先部が該針先部と針後部との間の中間部において針押えに接着される。
【０００４】
しかし、この従来の試験用ヘッドでは、隣り合うプローブが接触することを防止しなければならないことから、プローブを針押えに接着する作業、針後部を配線部に半田付けする作業等、組立に熟練を要する。また、プローブの長さ寸法が大きいから、隣り合うプローブ間における電気信号の漏洩が多く、試験に用いる電気信号の周波数を高めることができない。さらに、針押えへの接着部から針先までの長さ寸法が大きいから、プローブが被検査体の端子部に押圧されたとき、針先が端子部から外れやすい。
【０００５】
試験用ヘッドの他の１つとして、逆Ｌ字状に曲げられた複数のプローブを配線基板に、針先部が配線基板をその厚さ方向へ貫通し、針先部より後方の主体部が配線基板に当接した状態に、樹脂により装着したものがある（特許第２５８５８１１号公報）。しかし、この試験用ヘッドでは、針先部が配線基板をそれと直角に貫通するにもかかわらず、主体部全体が樹脂に埋め込まれているから、プローブが弾性変形しにくく、その結果針先を被検査体の端子部に押圧したとき、被検査体の端子部に接触しないプローブが存在する。
【０００６】
【解決しようとする課題】
本発明の目的は、組立が容易で、プローブが短くなり、プローブが被検査体の端子部に確実に接触し、プローブが被検査体の端子部から外れない構造にすることにある。
【０００７】
【解決手段、作用および効果】
本発明の平板状被検査体試験用ヘッドは、複数の配線部を一方の面に有する板状部と配線部を覆うべく板状部の一方の面に配置された被覆層とを備える基板であって板状部および被覆層を厚さ方向に貫通する複数の貫通部および被覆層を貫通して配線部に達する複数の凹所を有する基板と、針先部およびこれに続く湾曲部を有する複数のプローブであって針先部が貫通部を伸びて板状部の他方の面の側に突出されかつ針後部が凹所に受け入れられて配線部に当接された複数のプローブと、湾曲部と基板との間に配置された弾性体と、該弾性体が基板と湾曲部とに挟まれた状態にプローブを基板に組み付ける組み付け手段とを含む。
【０００８】
試験用ヘッドは、たとえば、長い弾性体を基板の貫通部と凹所との間に配置し、各プローブの先端を被覆層の側から貫通部に挿し通すとともに針後部を凹所に挿し込み、その状態にプローブを組み付け手段により基板に装着することにより、組み立てることができる。このため、組立が容易である。
【０００９】
各プローブは、湾曲部とこの湾曲部に続く針先部とを有するから、従来の試験用ヘッドにおけるＬ字状のプローブに比べ、短くなり、隣り合うプローブ間における電気信号の漏洩が著しく小さくなる。
【００１０】
組み立てられた状態において、プローブはその湾曲部を弾性体と基板とに挟まれ、弾性体はプローブと取付手段とに挟まれる。各プローブは、その針先が被検査体の端子部に押圧されると、針後部が被覆層の凹所を形成する部位に当接した状態で湾曲部において弾性変形する。このため、全てのプローブが被検査体の端子部に確実に接触する。
【００１１】
各プローブは、弾性変形による変位方向および変位量を針先部が貫通する貫通部により規制される。このため、プローブが被検査体の端子部から外れるおそれがない。
【００１２】
本発明によれば、針先部および湾曲部を有する複数のプローブを用い、針先部が貫通部を貫通し、針後部が凹所に受け入れられた状態、および、弾性体がプローブの湾曲部と基板とに挟まれた状態に、プローブを基板に組み付けているから、プローブが短くなり、組立が容易で、プローブが被検査体の端子部に確実に接触し、プローブが被検査体の端子部から外れるおそれがない。
【００１３】
組み付け手段は、基板の側に開放するケースと、該ケース内に配置されてプローブに当接されたシート状または板状の弾性部材とを備え、ケースはプローブを内部に収容した状態に基板に組み付けられていることができる。
【００１４】
好ましい実施例においては、各貫通部は、基板を厚さ方向に貫通する貫通穴である。他の好ましい実施例においては、基板はさらに厚さ方向に貫通する開口を有し、各貫通部は開口を形成する縁部に形成され開口に連通するスリットとしてもよい。好ましい他の実施例においては、さらに、被検査体を受けるべく貫通穴を貫通するばね手段を含む。
【００１５】
各プローブの針先部は、プローブの湾曲部から直線的に伸びて貫通部を貫通していてもよいし、湾曲部と同様に湾曲していてもよい。各プローブは、被検査体に押圧されたとき、湾曲部の曲率半径が大きくなるように針先部が伸びる形状を有することができる。各プローブの湾曲部は、弧状、Ｊ字状、Ｌ字状またはコ字状とすることができる。また、弾性体は湾曲部の内側に配置することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１〜図３を参照するに、試験用ヘッド１０は、被検査体１２の検査すなわち試験、特に電気的特性試験のための通電試験装置に補助装置として用いられる。被検査体１２は、半導体ウエーハから切断前の集積回路、半導体ウエーハから切断したチップ状の集積回路、実装された集積回路、液晶表示パネル等、平板状の形状を有しており、また矩形の平面形状を有する。被検査体１２は、電極パッド、リード、端子等の複数の電極部１４を矩形の各辺に対応する箇所に有する。
【００１７】
検査地ヘッド１０は、円板状の板状部材２０と、板状部材２０の一方の面の側に配置されたシート状または板状の被覆部材２２と、弧状に湾曲された複数のプローブ２４と、被覆部材２２とプローブ２４との間に配置された長尺の弾性体２６と、基板２０の側に開放するケース２８と、ケース２８内に配置されたシート状または板状の弾性部材３０とを含む。
【００１８】
板状部材２０は、図示の例では配線パターンを電気絶縁材料からなるシート状部材または板状部材の一方の面に印刷配線技術により形成した配線基板である。配線基板すなわち板状部材２０は、それぞれがプローブ２４に対応された複数の配線部３２を一方の面に有するとともに、試験装置の電気回路に接続される複数のテスターランド３４を周縁部に有する。
【００１９】
各配線部３２は、配線パターンの一部であり、また仮想的な矩形の中央領域の外側の近傍から半径方向外方へ伸びている。仮想的な矩形は、被検査体１２の電極部１４の配置位置をむすぶことにより形成される矩形とほぼ等しい形状および大きさを有する。
【００２０】
被覆部材２２は、電気絶縁材料により上記の仮想的な矩形より大きい矩形に形成されており、また配線部３２の一部を覆うように板部材２０の中央領域に配置されている。板状部材２０は基板の板状部として作用し、被覆部材２２は基板の被覆層として作用する。
【００２１】
板状部材２０および被覆部材２２からなる基板は、板状部部材２０および被覆部材２２をその厚さ方向に貫通する複数の貫通穴３６を有するとともに、被覆部材２２をその厚さ方向に貫通して配線部３２に達する凹所３８を有する。
【００２２】
貫通穴３６は、上記した仮想的な矩形の輪郭に沿って間隔をおいており、また配線部３２に個々に対応されており、対応する配線部３２の内側端よりも板状部材２０の中心側の位置に形成されている。凹所３８は、貫通穴３６に個々に対応されており、対応する貫通穴３６から板状部材２０の半径方向外方に間隔をおいた箇所に形成されている。
【００２３】
各貫通穴３６は、プローブ２４の直径寸法より大きい直径寸法を有する円形の穴、または、プローブ２４の直径寸法よりやや大きい幅寸法を有する長穴とすることができる。後者の場合、各長穴は、板状部材２０の半径方向へ伸びる。
【００２４】
各凹所３８は、プローブ２４の直径寸法よりやや大きい直径寸法を有する円形の穴である。対応する貫通穴３６と凹所３８との中心間距離は、プローブ２４の曲率半径のほぼ２倍である。
【００２５】
被覆部材２２は、図示の例では、板状部材２０と一体に製作されているが、板状部材２０と別個に製作し、それを板状部材２０に変位不能に取り付けてもよい。
【００２６】
各プローブ２４は、配線部３２、貫通穴３６および凹所３８の組に対応されており、また導電性の金属細線により形成されている。各プローブ２４は、直線状に伸びる針先部４０と、針先部４０に一体的に続きかつ弧状に湾曲された針主体部すなわち湾曲部４２とを有する。
【００２７】
針先部４０は、湾曲部４２との境界部の接線方向へ伸びている。これに対し、湾曲部４２は、針先部４０が先端ほど板状部材２０の中心側となるように、１８０度よりやや小さい角度範囲にわたって弧状に湾曲されている。このため、針先部４０は、湾曲部４２からその外方へ伸びている。各プローブ２４の後端面は、球面に形成されている。
【００２８】
各プローブ２４は、図示の例では、針先部４０が針先側ほど小径になる一般的な針であるが、針先が針先側から見て湾曲部の軸線と直交する（プローブの湾曲面と直角に伸びる）いわゆるノミ型針、針先が針先側から見て湾曲部の軸線と平行に伸びる（プローブの湾曲面と平行に伸びる）いわゆるオノ型針、および、針先が針先側から見て湾曲部の軸線に対し９０度以外の角度、たとえば４５度の方向へ伸びる（プローブの湾曲面と平行に伸びる）針のいずれであってもよい。
【００２９】
各プローブ２４は、針先部４０が貫通穴３６を貫通して被覆部材２２と反対側に突出し、針後部が凹所３８に受け入れられた後端面が対応する配線部３２に当接した状態に、被覆部材２２の側から基板に組み付けられる。プローブ２４は、その後部を配線部３２に半田のような導電性材料により固定してもよいし、固定しなくてもよい。
【００３０】
弾性体２６は、ゴムのように電気絶縁性の材料、好ましくはシリコンゴムにより円形の断面形状を有する棒状に形成されており、またプローブ２４の湾曲部４２の内側にあって被覆層２２と湾曲部４２との間に配置されている。図示の例では、弾性体２６は、被覆層２２と湾曲部４２とにより押圧された状態に挟まれており、このため楕円形の断面形状を有するように示されている。
【００３１】
ケース２８は、被覆部材２２の側に開放する立方体状の箱の形を有する。弾性部材３０は、ゴムのように電気絶縁性の材料、好ましくはシリコンゴムにより製作されており、またケース２８内に配置されている。
【００３２】
試験用ヘッド１０は、たとえば、弾性体２６を被覆部材２２の貫通穴３６と凹所３８との間に配置し、各プローブ２４の針先部４０を被覆部材２２の側から貫通穴３６に挿し通すとともに針後部を凹所３８に挿し込み、ケース２８をこれに弾性部材３０を収容した状態でプローブ２４および弾性体２６に被せ、ケース２８を複数のねじ部材４４により板状部材２０組み付けることにより、図３（Ａ）に示すように組み立てることができる。このため、プローブの位置合わせおよび位置決めが自動的に行われ、組立が容易である。
【００３３】
組み立てられた状態において、プローブ２４は湾曲部４２を弾性体２６と弾性部材３０とに挟まれ、弾性体２６は板状部材２０および被覆部材２２とからなる基板とプローブ２４とに圧縮された状態に挟まれる。このため、針先部４０が貫通穴３６を貫通しかつ針後部が凹所３８に受け入れられていることと相まって、プローブ２４の変位が防止される。
【００３４】
検査用ヘッド１０と被検査体１２とは、図３（Ａ）に示すように針先部４０と端子部１４を当接させた状態で、わずかの過剰に相対的に押し付けられ、それにより、各プローブ２４は針先を被検査体１２の端子部１４にわずかに過剰に押圧される。
【００３５】
各プローブ２４は、針先部４０がやや内方へ斜めに伸びていることとから、針先が被検査体１２の端子部１４に押圧されると、図３（Ｂ）に示すように針後部が被覆部材２２の凹所３８を形成する部位に変位方向および変位量を規制された状態で湾曲部４２の曲率半径が大きくなるように主として湾曲部４２において弾性変形する。このため、全てのプローブ２４が被検査体１２の端子部１４に確実に接触し、また、プローブ２４を配線部３２に半田付けしなくても、プローブ２４は配線部３２に接触した状態に維持される。
【００３６】
しかし、針先部４０が湾曲部４２からその外内方へ向けて斜めに伸びるよう湾曲部４２を１８０度よりやや大きい角度範囲にわたって弧状に湾曲させてもよいし、針先部４０が板状部材２０と直角に伸びるように１８０度の角度範囲にわたって湾曲させてもよい。
【００３７】
前者の場合、針先が被検査体の端子部に押圧されると、プローブは湾曲部の曲率半径が小さくなるように弾性変形し、それにより全てのプローブが被検査体の端子部に確実に接触する。後者の場合、針先が被検査体の端子部に押圧されると、プローブは曲率半径が大きくまたは小さくなるように弾性変形し、それにより全てのプローブが被検査体の端子部に確実に接触する。いずれの場合も、プローブ２４の針後部を配線部３２に半田付けしてもよいし、しなくてもよい。
【００３８】
各プローブ２４は、弾性変形による変位方向および変位量を針先部４０において貫通部穴３６により規制される。このため、プローブ２４が被検査体１２の端子部１４から外れるおそれがない。
【００３９】
各プローブ２４は、電極部１４に当接される針先部４０と弧状の湾曲部４２とを有する形状であるから、Ｌ字状のプローブに比べ、短くなり、隣り合うプローブ間における電気信号の漏洩が著しく小さくなり、試験のための電気信号の周波数を高くすることができる。
【００４０】
図４および図５に示す検査用ヘッド５０は、板状部材２０と被覆部材２２とからなる基板の中央に基板の厚さ方向へ貫通する矩形の開口５２を形成しており、また貫通部として作用する複数のスリット５４を開口５２の周りに間隔をおいて形成している。各スリット５４は、開口５２の側に開口しかつ基板を厚さ方向に貫通する。
【００４１】
検査用ヘッド５０において、ケース２８および弾性部材３０は、基板の開口５２に対応する開口５６を有する。しかし、プローブ２４および弾性体２６は、各プローブ２４の針先部４０がスリット５４を貫通していることを除いて、検査用ヘッド１０のプローブ２４と同様に配置され、弾性体２６、ケース２８および弾性部材３０により基板に組み付けられている。
【００４２】
検査用ヘッド５０も、検査用ヘッド１０と同様に用いられ、同様に作用する。このため、検査用ヘッド５０は、検査用ヘッド１０と同様の利点を有しており、また、被検査体１２の端子部に対するプローブ２４の位置を開口５２，５６を介して確認することができる。
【００４３】
図６は、実装（モールド）された集積回路の検査に用いる検査用ヘッド６０の一実施例を示す。実装済みの集積回路すなわち被検査体１２は、複数のリードを端子部１４とする。
【００４４】
検査用ヘッド６０は、板状部材２０と被覆部材２２とからなる基板の中央に基板の厚さ方向へ貫通する矩形の開口６２を形成し、弾性部材３０に開口に対応する開口６４を形成し、圧縮コイルばね６６を開口６２，６４に配置していることおよび上下を逆にして用いられることを除いて、検査用ヘッド１０と同様に製作されている。
【００４５】
検査用ヘッド６０には、被検査体１２を案内するガイド７０がプローブ２４の針先を覆うように板状部材２０の上にねじ部材により組み付けられており、また被検査体１２を受ける板状の受け部材７２がコイルばね６６の上に水平に組み付けられている。
【００４６】
ガイド７０は、被検査体１２の平面形状と相似の平面形状を有する開口７４を有する。開口７４の内面上部は、被検査体１２を開口中央に案内する傾斜面７６とされている。このため、被検査体１２は、開口７４に落とし込まれると、端子部１４を傾斜面７６に当接した状態で、開口７４内を下降しつつ水平方向へ変位されて、受け部材７２に受けられる。これにより、被検査体１２は、検査用ヘッド６０に対する位置決めをされる。
【００４７】
受け部材７２は、被検査体１２を受ける凹所を上面に有する。被検査体１２は、受け部材７２に受けられた状態で、コンタクタ７８により押し下げられる。これにより、被検査体１２の端子部１４はプローブ２４に押圧され、プローブ２４はその湾曲部４２において弾性変形する。検査用ヘッド６０も、検査用ヘッド１０と同様に作用して同様の効果を生じる。
【００４８】
なお、各プローブの湾曲部は、弧状であることが好ましいが、Ｊ字状、コ字状、Ｌ字状等、他の形状を有していてもよい。いずれの場合も、弾性体は、基板に当接するように、湾曲部の内側に位置することが好ましい。
【００４９】
本発明は、上記実施例に限定されない。各プローブの後端面を球面とする代わりに、平坦面としてもよい。
【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線に沿って得た拡大断面図である。
【図３】図１に示す検査用ヘッドの動作を説明するための断面図であって、（Ａ）は被検査体をプローブに押圧する前の状態を示し、（Ｂ）は被検査体をプローブに押圧した状態を示す。
【図４】本発明の検査用ヘッドの他の実施例を示す底面図である。
【図５】図４の５−５線に沿って得た拡大断面図である。
【図６】本発明の検査用ヘッドのさらに他の実施例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１０，５０，６０  検査用ヘッド
１２  被検査体
１４  被検査体の端子部
２０  板状部材（基板の板状部）
２２  被覆部材（基板の被覆層）
２４プローブ
２６  弾性体
２８  ケース（取り付け手段）
３０  弾性部材（取り付け手段）
３２  配線部
３４  テスターランド
３６  貫通穴（基板の貫通部）
３８  基板の凹所
４０  針先部
４２  湾曲部（針主体部）
５２、６２  基板の開口
５４  スリット（基板の貫通部）
５６  取り付け手段の開口
６６  圧縮コイルばね
【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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