(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、上述したような二枚のプレートからなる構成では、一方のプレートの孔にコンタクトプローブを配置した状態で、他方のプレートの孔に所定のコンタクトプローブが収容されているかを確認しながら、一方のプレートに他方のプローブを積層する必要があった。この際、コンタクトプローブがプレート間に挟まれないように積層するのが困難な場合があった。
【0006】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、コンタクトプローブをプローブホルダの所定の位置に確実かつ容易に配設することができるプローブホルダおよびプローブユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るプローブホルダは、長手方向の一方の端部側で接触対象の一つの電極とそれぞれ接触する複数のコンタクトプローブを保持するプローブホルダであって、一枚板からなり、当該プローブホルダを貫通し、前記複数のコンタクトプローブをそれぞれ保持する複数のホルダ孔が形成され、前記ホルダ孔は、貫通方向の一端に設けられ、前記貫通方向に沿って延びる第1孔部と、前記第1孔部に連なるとともに、前記貫通方向に沿って延び、前記第1孔部の径と比して大きい太径部と、前記貫通方向の他端に設けられ、前記太径部に連なるとともに、前記貫通方向に沿って延び、前記太径部の径と比して小さい第2孔部と、を有することを特徴とする。
【0008】
また、本発明に係るプローブホルダは、上記の発明において、前記第1孔部の径をD
1、前記太径部の径をD
2、前記第2孔部の径をD
3としたとき、D
1=D
3、0.50≦D
1/D
2≦0.95を満たしていることを特徴とする。
【0009】
また、本発明に係るプローブホルダは、上記の発明において、前記第1孔部の径をD
1、前記太径部の径をD
2、前記第2孔部の径をD
3としたとき、D
1/D
3<1、0.50≦D
1/D
2≦0.95、0.5≦D
3/D
2≦0.95を満たしていることを特徴とする。
【0010】
また、本発明に係るプローブホルダは、上記の発明において、0.5GPa以上20GPa以下の曲げ弾性率を有する絶縁性材料を用いて形成されることを特徴とする。
【0011】
また、本発明に係るプローブユニットは、長手方向の一方の端部側で接触対象の一つの電極とそれぞれ接触する複数のコンタクトプローブと、前記複数のコンタクトプローブをそれぞれ保持する複数のホルダ孔が形成され、一枚板からなるプローブホルダと、を備え、前記ホルダ孔は、貫通方向の一端に設けられ、前記貫通方向に沿って延びる第1孔部と、前記第1孔部に連なるとともに、前記貫通方向に沿って延び、前記第1孔部の径と比して大きい太径部と、前記太径部に連なるとともに、前記貫通方向に沿って延び、前記太径部の径と比して小さい第2孔部と、を有することを特徴とする。
【0012】
また、本発明に係るプローブユニットは、上記の発明において、前記コンタクトプローブは、第1フランジ部を有する第1プランジャと、第2フランジ部を有する第2プランジャと、一端で前記第1プランジャと接続するとともに、他端で前記第2プランジャと接続するバネ部材と、を備えることを特徴とする。
【0013】
また、本発明に係るプローブユニットは、上記の発明において、前記第2孔部の径をD
3、前記第2フランジ部の径をD
12としたとき、−20≦D
3−D
12≦10(μm)の関係を満たしていることを特徴とする。
【0014】
また、本発明に係るプローブユニットは、上記の発明において、前記第1孔部の径と、前記第2孔部の径とは同じであり、前記第1フランジ部の径と、前記第2フランジ部の径とは同じであることを特徴とする。
【0015】
また、本発明に係るプローブユニットは、上記の発明において、前記第1孔部の径は、前記第2孔部の径より小さく、前記第1フランジ部の径は、前記第2フランジ部の径より小さいことを特徴とする。
【発明の効果】
【0016】
本発明によれば、コンタクトプローブをプローブホルダの所定の位置に確実かつ容易に配設することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、本発明を実施するための形態を図面と共に詳細に説明する。なお、以下の実施の形態により本発明が限定されるものではない。また、以下の説明において参照する各図は、本発明の内容を理解でき得る程度に形状、大きさ、および位置関係を概略的に示してあるに過ぎず、従って、本発明は各図で例示された形状、大きさ、および位置関係のみに限定されるものではない。
【0019】
図1は、本発明の一実施の形態にかかるプローブユニットの構成を示す斜視図である。
図1に示すプローブユニット1は、検査対象物である半導体集積回路100の電気特性検査を行う際に使用する装置であって、半導体集積回路100と半導体集積回路100へ検査用信号を出力する回路基板200との間を電気的に接続する装置である。
【0020】
プローブユニット1は、長手方向の両端で互いに異なる二つの被接触体である半導体集積回路100および回路基板200に接触する導電性のコンタクトプローブ2(以下、単に「プローブ2」という)と、複数のプローブ2を所定のパターンにしたがって収容して保持するプローブホルダ3と、プローブホルダ3の周囲に設けられ、検査の際に複数のプローブ2と接触する半導体集積回路100の位置ずれが生じるのを抑制するホルダ部材4と、を有する。
【0021】
図2は、プローブホルダ3に収容されるプローブ2の詳細な構成を示す図である。
図2に示すプローブ2は、導電性材料を用いて形成され、半導体集積回路100の検査を行なうときにその半導体集積回路100の接続用電極に接触する第1プランジャ21と、検査回路を備えた回路基板200の電極に接触する第2プランジャ22と、第1プランジャ21と第2プランジャ22との間に設けられて二つの第1プランジャ21および第2プランジャ22を伸縮自在に連結するバネ部材23とを備える。プローブ2を構成する第1プランジャ21および第2プランジャ22、ならびにバネ部材23は同一の軸線を有している。プローブ2は、半導体集積回路100をコンタクトさせた際に、バネ部材23が軸線方向に伸縮することによって半導体集積回路100の接続用電極への衝撃を和らげるとともに、半導体集積回路100および回路基板200に荷重を加える。
【0022】
第1プランジャ21は、当該第1プランジャ21の最大径を有するフランジ部21a(以下、先端側フランジともいう)を有する。
【0023】
第2プランジャ22は、回路基板200上に形成された電極に当接する。第2プランジャ22は、当該第2プランジャ22の最大径を有するフランジ部22a(以下、配線側フランジともいう)を有する。この第2プランジャ22は、バネ部材23の伸縮作用によって軸線方向に移動が可能であり、バネ部材23の弾性力によって回路基板200方向に付勢され、回路基板200の電極と接触する。なお、本実施の形態では、フランジ部21aの径と、フランジ部22aの径とは同じである。
【0024】
バネ部材23は、第1プランジャ21側が密着巻き部23aである一方、第2プランジャ22側が粗巻き部23bである。密着巻き部23aの端部は、第1プランジャ21に圧入されて、フランジ部21aに当接している。一方、粗巻き部23bの端部は、第2プランジャ22に圧入され、フランジ部22aに当接している。また、第1プランジャ21および第2プランジャ22とバネ部材23とは、バネの巻き付き力および/または半田付けによって接合されている。
【0025】
図3は、本発明の一実施の形態にかかるプローブユニットが備えるプローブホルダの要部の構成を示す断面図である。プローブホルダ3は、樹脂、マシナブルセラミックなどの絶縁性材料、または金属を用いて形成される一枚板からなる。プローブホルダ3は、金属を用いて形成される場合には表面に絶縁皮膜が形成されていたり絶縁材料が結合されていたりしてもよい。プローブホルダ3は、0.5GPa以上20GPa以下の曲げ弾性率を有する樹脂材料、60GPa以上200GPa以下の縦弾性率を有するマシナブルセラミック、または70GPa以上250GPa以下の縦弾性率を有する金属を用いて形成される。
【0026】
プローブホルダ3には、複数のプローブ2を収容するため、このプローブホルダ3を貫通するホルダ孔31が形成されている。ホルダ孔31の形成位置は、半導体集積回路100の配線パターンに応じて定められる。
【0027】
ホルダ孔31は、貫通方向に沿って径が異なる段付き孔形状をなしている。すなわち、ホルダ孔31は、プローブホルダ3の上端面に開口を有する第1孔部31a(以下、先端側細穴ともいう)と、この第1孔部31aよりも径が大きい大径部31bと、プローブホルダ3の下端面に開口を有する第2孔部31c(以下、配線側細穴ともいう)とからなる。ホルダ孔31の形状は、収容するプローブ2の構成に応じて定められる。第1プランジャ21のフランジ部21aは、第1孔部31aと大径部31bとの境界壁面に当接することにより、プローブ2のプローブホルダ3からの抜止機能を有する。また、第2プランジャ22のフランジ部22aは、大径部31bと第2孔部31cとの境界壁面に当接することにより、プローブ2のプローブホルダ3からの抜止機能を有する。第1孔部31aと大径部31bとが形成する段部、および大径部31bと第2孔部31cとが形成する段部は、その段部の角部のなす角度(例えば
図3に示す角度θ
1、θ
2)が略90°、例えば85°以上95°以下となる。なお、95°を越えた角度で段部を形成してもよい。
【0028】
第1孔部31aの径は、太径部31bの径よりも小さく、プローブ2のフランジ部21aの径と略同等である。また、第2孔部31cの径は、太径部31bの径よりも小さく、プローブ2のフランジ部22aの径と略同等である。本実施の形態において、第1孔部31aの径と、第2孔部31cの径とは同じである。また、フランジ部21a、22aの径も同じである。第1孔部31aの径、および第2孔部31cの径としては、例えば200μm以上800μm以下である。
【0029】
第1孔部31aの径をD
1、太径部31bの径をD
2、第2孔部31cの径をD
3、フランジ部21aの径をD
11、フランジ部22aの径をD
12としたとき、第2孔部31cとフランジ部22aとの間の間隔D
3−D
12(以下、配線側クリアランスともいう)が、−20≦D
3−D
12≦10(μm)を満たしていることが、プローブ2をホルダ孔31に挿入し、かつプローブ2がホルダ孔31から抜け落ちずに保持するうえで好ましい。また、第1孔部31a、太径部31bおよび第2孔部31cは、D
1=D
3、0.50≦D
1/D
2≦0.95(0.50≦D
3/D
2≦0.95)の関係を満たしている。D
1/D
2が0.50未満だと後述する中繰り加工が困難になり、D
1/D
2が0.95を超えると孔間の段差部の形状を形成するのが困難になる。
【0030】
プローブホルダ3を作製する際、まずは、ドリル等の加工部材を用いて第1孔部31aおよび第2孔部31cを形成する。その後、中繰り加工等により、太径部31bを形成する。
【0031】
プローブホルダ3が作製されると、上述したプローブ2を、第2孔部31c側から挿入することによって、上述したプローブユニット1を組み立てることができる。この際、プローブ2のフランジ部21a,22aの径が挿入する側の孔部の径より大きい場合は、第1プランジャ21および第2プランジャ22を傾斜させたり、孔部を弾性変形させたりすることによって、プローブ2をプローブホルダ3内に挿入する。
【0032】
また、プローブ2を交換する際は、第1孔部31aからピン等の治具を挿入して、反対側の第2孔部31cからプローブ2を押し出すことによってプローブ2を取り出し、新たなプローブ2を挿入することによって交換可能である。
【0033】
図4は、プローブホルダ3を用いた半導体集積回路100の検査時の状態を示す図である。半導体集積回路100の検査時には、半導体集積回路100からの接触荷重により、バネ部材23は長手方向に沿って圧縮された状態となる。バネ部材23が圧縮されると、
図4に示すように、密着巻き部23aが第2プランジャ22の基端側と接触する。これにより確実な電気導通が得られる。この際には、第2プランジャ22の基端側が密着巻き部23aの下方まで進入しているため、第2プランジャ22の軸線が大きくぶれることはない。
【0034】
検査時に回路基板200から半導体集積回路100に供給される検査用信号は、回路基板200の電極201からプローブ2の第2プランジャ22、密着巻き部23a、第1プランジャ21を経由して半導体集積回路100の接続用電極101へ到達する。このように、プローブ2では、第1プランジャ21と第2プランジャ22が密着巻き部23aを介して導通するため、電気信号の導通経路を最小にすることができる。したがって、検査時に粗巻き部23bに信号が流れるのを防止し、インダクタンスの安定化を図ることができる。
【0035】
上述した一実施の形態によれば、一枚板からなるプローブホルダ3であって、プローブ2を保持可能な孔部(第1孔部31aおよび第2孔部31c)を有するプローブホルダ3に対してプローブ2を挿脱させることにより、プローブユニット1の組み立て、およびプローブ2の交換を可能とした。これにより、従来のように、一方のプレートにプローブ2を収容後に、他方のプレートを被せたり、二枚からなるプレートを分解してプローブ2を交換したりすることなく、プローブ2をプローブホルダ3の所定の位置に確実かつ容易に配設することができる。
【0036】
なお、上述した実施の形態では、第1孔部31aの径と、第2孔部31cの径とが同じであるものとして説明したが、第1孔部31aの径と、第2孔部31cの径とが互いに異なっていてもよい。具体的には、第1孔部31aの径が、第2孔部31cの径よりも小さくてもよい。この際、第1孔部31aの径D
1、太径部31bの径D
2および第2孔部31cの径D
3は、例えば、D
1/D
3<1、0.50≦D
1/D
2≦0.95、0.5≦D
3/D
2≦0.95の関係を満たしている。また、この場合、フランジ部21aの径は、フランジ部22aの径より小さい。
【0037】
なお、プローブ2のフランジ部21a、22aにおいて、径方向の端部をテーパ状にしてもよいし、内周側の材料と外周側の材料とを異なるものとし、フランジ部の外周側のみに弾性をもたせるようにしてもよい。
【0038】
また、上述した実施の形態では、二つのプランジャと、このプランジャ同士を連結するばね部材とを備えるものとして説明したが、これに限らず、例えばフランジを有するパイププローブのようなコンタクトプローブの長手方向に沿って伸縮可能なものであれば適用可能である。
【実施例】
【0039】
以下、本発明に係るプローブホルダの実施例について説明する。なお、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。まず、本実施例に係る試験内容について説明する。
【0040】
本実施例では、プローブホルダ3について、プローブ2を挿入した際、および挿入したプローブ2の保持状態を以下のように評価した。
(プローブ挿入)
○:プローブ2をプローブホルダ3に挿入可能
×:プローブ2をプローブホルダ3に挿入不可能
(プローブ保持)
○:プローブ2をプローブホルダ3に保持可能
×:プローブ2をプローブホルダ3に保持不可能
【0041】
続いて、本実施例に係るプローブ2およびプローブホルダ3の構成について説明する。
【0042】
(実施例1)
プローブ2において、先端側フランジ21aの径を640μm、配線側フランジ22aの径を650μmとした。プローブホルダ3は、曲げ弾性率が8GPaのスーパーエンジニアリングプラスチックであるPEEKを用いて作製した。プローブホルダ3において、先端側細穴31aの径を600μm、太径部31b(太穴)の径を710μm、配線側細穴31cの径を620μmとした。配線側クリアランスは、−30μmであった。寸法および評価結果を表1に示す。
【表1】
【0043】
実施例1では、プローブ2のプローブホルダ3への挿入が不可能であることが確認された。
【0044】
(実施例2)
プローブ2は、実施例1と同様の物を用いた。プローブホルダ3は、配線側細穴31cの径を630μmとした以外は実施例1と同じである。配線側クリアランスは、−20μmであった。
【0045】
実施例2では、プローブ2のプローブホルダ3への挿入が可能であり、かつ挿入後のプローブ2を保持することが可能であることが確認された。
【0046】
(実施例3)
プローブ2は、実施例1と同様の物を用いた。プローブホルダ3は、配線側細穴31cの径を640μmとした以外は実施例1と同じである。配線側クリアランスは、−10μmであった。
【0047】
実施例3では、プローブ2のプローブホルダ3への挿入が可能であり、かつ挿入後のプローブ2を保持することが可能であることが確認された。
【0048】
(実施例4)
プローブ2は、実施例1と同様の物を用いた。プローブホルダ3は、配線側細穴31cの径を650μmとした以外は実施例1と同じである。配線側クリアランスは、0μmであった。
【0049】
実施例4では、プローブ2のプローブホルダ3への挿入が可能であり、かつ挿入後のプローブ2を保持することが可能であることが確認された。
【0050】
(実施例5)
プローブ2は、実施例1と同様の物を用いた。プローブホルダ3は、配線側細穴31cの径を660μmとした以外は実施例1と同じである。配線側クリアランスは、10μmであった。
【0051】
実施例5では、プローブ2のプローブホルダ3への挿入が可能であり、かつ挿入後のプローブ2を保持することが可能であることが確認された。
【0052】
(実施例6)
プローブ2は、実施例1と同様の物を用いた。プローブホルダ3は、配線側細穴31cの径を670μmとした以外は実施例1と同じである。配線側クリアランスは、20μmであった。
【0053】
実施例6では、プローブ2のプローブホルダ3への挿入が可能であるものの、挿入後、プローブ2が自重落下し、保持することが不可能であることが確認された。
【0054】
(実施例7)
プローブ2において、先端側フランジ21aの径を310μm、配線側フランジ22aの径を360μmとした。プローブホルダ3は、曲げ弾性率が8GPaのスーパーエンジニアリングプラスチックであるPEEKを用いて作製した。プローブホルダ3において、先端側細穴31aの径を310μm、太径部31b(太穴)の径を400μm、配線側細穴31cの径を330μmとした。配線側クリアランスは、−30μmであった。寸法および評価結果を表2に示す。
【表2】
【0055】
実施例7では、プローブ2のプローブホルダ3への挿入が不可能であることが確認された。
【0056】
(実施例8)
プローブ2は、実施例7と同様の物を用いた。プローブホルダ3は、配線側細穴31cの径を340μmとした以外は実施例7と同じである。配線側クリアランスは、−20μmであった。
【0057】
実施例8では、プローブ2のプローブホルダ3への挿入が可能であり、かつ挿入後のプローブ2を保持することが可能であることが確認された。
【0058】
(実施例9)
プローブ2は、実施例7と同様の物を用いた。プローブホルダ3は、配線側細穴31cの径を350μmとした以外は実施例7と同じである。配線側クリアランスは、−10μmであった。
【0059】
実施例9では、プローブ2のプローブホルダ3への挿入が可能であり、かつ挿入後のプローブ2を保持することが可能であることが確認された。
【0060】
(実施例10)
プローブ2は、実施例7と同様の物を用いた。プローブホルダ3は、配線側細穴31cの径を360μmとした以外は実施例7と同じである。配線側クリアランスは、0μmであった。
【0061】
実施例10では、プローブ2のプローブホルダ3への挿入が可能であり、かつ挿入後のプローブ2を保持することが可能であることが確認された。
【0062】
(実施例11)
プローブ2は、実施例7と同様の物を用いた。プローブホルダ3は、配線側細穴31cの径を370μmとした以外は実施例7と同じである。配線側クリアランスは、10μmであった。
【0063】
実施例11では、プローブ2のプローブホルダ3への挿入が可能であり、かつ挿入後のプローブ2を保持することが可能であることが確認された。
【0064】
(実施例12)
プローブ2は、実施例7と同様の物を用いた。プローブホルダ3は、配線側細穴31cの径を380μmとした以外は実施例7と同じである。配線側クリアランスは、20μmであった。
【0065】
実施例12では、プローブ2のプローブホルダ3への挿入が可能であるものの、挿入後、プローブ2が自重落下し、保持することが不可能であることが確認された。
【0066】
なお、曲げ弾性率が2.6GPa〜8.4GPaのスーパーエンジニアリングプラスチックであるPES(ポリエーテルサルフォン)、曲げ弾性率が4.0GPa〜17.0GPaのスーパーエンジニアリングプラスチックであるPEEK(ポリエーテルエーテルケトン)、および曲げ弾性率が2.4GPa〜5.8GPaのスーパーエンジニアリングプラスチックであるPI(ポリイミド)でも同じ結果が得られている。
【0067】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含みうるものであり、請求の範囲により特定される技術的思想を逸脱しない範囲内において種々の設計変更等を施すことが可能である。