特許 7473810 プローブ及び検査装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-04-16

(45)【発行日】2024-04-24

(54)【発明の名称】プローブ及び検査装置

(51)【国際特許分類】

   G01R 1/073 20060101AFI20240417BHJP

   G01R 31/26 20200101ALI20240417BHJP

【ＦＩ】

G01R1/073 A

G01R1/073 Z

G01R31/26 J

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020133356

(22)【出願日】2020-08-05

(65)【公開番号】P2022029831

(43)【公開日】2022-02-18

【審査請求日】2023-05-15

(73)【特許権者】

【識別番号】518232168

【氏名又は名称】ダイトロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003395

【氏名又は名称】弁理士法人蔦田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小薮 隆史

(72)【発明者】

【氏名】堀 正輝

(72)【発明者】

【氏名】小野 尚徳

【審査官】田口 孝明

(56)【参考文献】

【文献】特開平０８－１８４６３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１２００６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１４２０１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６３－１５１８７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／００４１４２８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許第１０７２５０６９（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】米国特許出願公開第２００７／０２００５７８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２００８／０１１１５７１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／００６４２１５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

ＩＰＣ Ｇ０１Ｒ １／０６－１／０７３、

３１／２６－３１／２７、

３１／２８－３１／３１９３、

Ｈ０１Ｌ ２１／６４－３１／６６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の板状の導電性部材が絶縁状態で積層された本体部と、
１の前記導電性部材が他の前記導電性部材と重ならないように前記本体部から突出した接点部を前記導電性部材毎に設けたコンタクト部とを備え、
１の前記導電性部材に前記接点部が複数設けられ、他の前記導電性部材に設けられた前記接点部が、１の前記導電性部材に前記接点部の間に配置され、
前記本体部及び前記コンタクト部の少なくとも一方を弾性変形させて前記接点部を被検査対象物に接触させるプローブ。

【請求項2】

前記本体部を弾性変形させて前記接点部を被検査対象物に接触させる請求項１に記載のプローブ。

【請求項3】

前記本体部が折れ曲がっている請求項１又は２に記載のプローブ。

【請求項4】

前記コンタクト部が折れ曲がっている請求項１又は２に記載のプローブ。

【請求項5】

被検査対象物に接触するプローブと、前記プローブを被検査対象物に押し付ける押圧部とを備える検査装置において、
前記プローブは、複数の板状の導電性部材が絶縁状態で積層された本体部と、１の前記導電性部材が他の前記導電性部材と重ならないように前記本体部から突出した接点部を前記導電性部材毎に設けたコンタクト部とを備え、
前記押圧部は、前記本体部及び前記コンタクト部の一方を押圧して弾性変形させて前記接点部を被検査対象物に接触させる検査装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、被検査体の電極に対して電気的な接続を行うプローブ及び、そのプローブを用いた検査装置に関する。

【背景技術】

【0002】

レーザやＩＣ等の半導体素子は、製造後に性能を評価するため、被検査対象の半導体素子の電極にプローブを接触させて通電し、半導体素子を動作させて性能評価や各種の電気特性測定といった検査が行われている。

【0003】

このような検査では、電極にプローブを接触させる際にプローブの形状が変形してキャパシタンスが変化しやすいため、パルス状の駆動電源を入力する検査について正確な評価ができないおそれがある。

【0004】

これに対して、一対の平状配線材の面を対面配置し、各平状配線材を通じて半導体素子の電極に正電位及び負電位を与える検査装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１２－２２５８６７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１の検査装置では、複数のプローブがスプリングによって伸縮自在に設けられたプローブユニットと半導体素子の電極との距離を調整することで、電極にプローブを所定の押圧力で押し付けるため、プローブを電極に接触させるための構造が複雑となりやすい。

【0007】

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、簡単な構成によって電極にプローブを接触させる際にキャパシタンスが変化しにくく正確に被検査対象物を検査することができるプローブ及び検査装置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】

【0008】

本発明にかかるプローブは、複数の板状の導電性部材が絶縁状態で積層された本体部と、１の前記導電性部材が他の前記導電性部材と重ならないように前記本体部から突出した接点部を前記導電性部材毎に設けたコンタクト部とを備え、１の前記導電性部材に前記接点部が複数設けられ、他の前記導電性部材に設けられた前記接点部が、１の前記導電性部材に前記接点部の間に配置され、前記本体部及び前記コンタクト部の少なくとも一方を弾性変形させて前記接点部を被検査対象物に接触させるプローブ。

【0009】

本発明にかかる検査装置は、被検査対象物に接触するプローブと、前記プローブを被検査対象物に押し付ける押圧部とを備える検査装置において、前記プローブは、複数の板状の導電性部材が絶縁状態で積層された本体部と、１の前記導電性部材が他の前記導電性部材と重ならないように前記本体部から突出した接点部を前記導電性部材毎に設けたコンタクト部とを備え、前記押圧部は、前記本体部及び前記コンタクト部の一方を押圧して弾性変形させて前記接点部を前記被検査対象物に接触させるものである。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、簡単な構成によって電極にプローブを接触させる際にキャパシタンスが変化しにくく正確に被検査対象物を検査することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の第１実施形態にかかる検査装置の要部を示す断面斜視図

【図2】本発明の第１実施形態にかかる検査装置の要部を拡大して示す断面図

【図3】（ａ）は本発明の第１実施形態にかかるプローブの斜視図、（ｂ）は同プローブの分解斜視図

【図4】（ａ）は本発明の第２実施形態にかかるプローブの斜視図、（ｂ）は同プローブの分解斜視図

【図5】本発明の第２実施形態にかかる検査装置の要部を示す斜視図

【図6】本発明の変更例１にかかるプローブの斜視図

【図7】本発明の変更例２にかかるプローブの斜視図

【発明を実施するための形態】

【0012】

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図面を参照して説明する。

【0013】

本実施形態では、被検査対象物５０としてキャンパッケージ型の半導体レーザを検査する検査装置１０を例として説明する。この検査装置１０は、コンタクト装置２０がステージ１２に載置された被検査対象物５０のリード端子５１、５２から検査用の駆動電源を入力することで、被検査対象物５０の電気特性を測定する。

【0014】

コンタクト装置２０は、図１及び図２に示すように、被検査対象物５０のリード端子５１、５２と接触するプローブ２２と、プローブ２２の下部を保持するベース部３０と、プローブ２２を押圧する押圧機構３２とを備える。

【0015】

プローブ２２は、図２、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、複数（本実施形態では２枚）の板状の導電性部材２３，２４が絶縁状態で積層された本体部２２ａと、本体部２２ａの一端部から突出するように設けられたコンタクト部２２ｂとを備える。プローブ２２は、ベース部３０から上方に延び上端部が折れ曲がった、全体として略Ｌ字状をなしている。

【0016】

導電性部材２３，２４は、いずれも銅に金メッキした金属板等の導電性を有する板バネからなる。導電性部材２３，２４は、ベース部３０から上方に延びる部分の少なくとも一部がプローブ２２の本体部２２ａを構成する。本体部２２ａでは、互いに直接接触することがないように、導電性部材２３，２４の少なくとも一部が絶縁層２５を介して積層されている。

【0017】

絶縁層２５は、例えば、テープ状の絶縁材を一方の導電性部材２３に巻き付けて設けられている。なお、絶縁層２５は、テープ状の絶縁材を巻き付けて設ける以外にも、例えば、導電性部材２３，２４の少なくとも一方をスリーブ状の絶縁材で覆ったり、導電性部材２３，２４の対向面に絶縁性の塗料を塗布することで設けたり、任意の方法で導電性部材２３，２４の間に絶縁層２５を設けることができる。

【0018】

導電性部材２３，２４の上端部は、間隔をあけて対向し絶縁状態を保ったままＬ字状に折れ曲がっている。この折れ曲がった部分の付け根側は、導電性部材２３，２４が間隔をあけて対向し、折れ曲がった部分の先端側には、被検査対象物５０のリード端子５１、５２と接触する接点部２６，２８が形成されている。

【0019】

つまり、本実施形態では、ベース部３０から上方に延びる部分とＬ字状に折れ曲がった部分の付け根側が、導電性部材２３，２４が絶縁状態で積層された本体部２２ａを構成し、折れ曲がった部分の先端側が、本体部２２ａから突出する接点部２６，２８を備えるコンタクト部２２ｂを構成する。

【0020】

接点部２６，２８は、導電性部材２３，２４の幅方向Ｗの少なくとも一部が、導電性部材２３，２４の厚さ方向に互いに重なり合わないように、幅方向Ｗにずらして設けられている。

【0021】

具体的には、一方の導電性部材２３の先端部には、幅方向Ｗの一方側に切欠部２７が形成され、幅方向Ｗの他方側に寄せて接点部２６が形成されている。また、他方の導電性部材２４の先端部には、幅方向Ｗの他方側に切欠部２９が形成され、幅方向Ｗの一方側に寄せて接点部２８が形成されている。

【0022】

このような導電性部材２３，２４を重ね合わせると、プローブ２２の本体部２２ａでは、導電性部材２３，２４が互いに絶縁された状態で積層される。また、プローブ２２のコンタクト部２２ｂでは、一方の導電性部材２３の接点部２６が、他方の導電性部材２４の切欠部２９と対向するように本体部２２ａから突出し、他方の導電性部材２４の接点部２８が、一方の導電性部材２３の接点部２６に接触することなく絶縁された状態で、一方の導電性部材２３の切欠部２７と対向するように本体部２２ａから突出する。

【0023】

ベース部３０は、プローブ２２が押圧機構３２から外力を受けていない状態において、プローブ２２に設けられた接点部２６，２８の先端が、ステージ１２に載置された被検査対象物５０のリード端子５１、５２と所定間隔をあけて対向するように、プローブ２２の本体部２２ａを保持する。

【0024】

ベース部３０は、検査用の駆動電源信号を生成する不図示の電源回路に接続された電極３８、３９が設けられている。ベース部３０は、プローブ２２の本体部２２ａを保持すると、電極３８、３９がプローブ２２を構成する導電性部材２３，２４に電気接続される。これにより、電源回路から電極３８を介して一方の導電性部材２３に正電位及び負電位の一方が与えられ、電極３９を介して他方の導電性部材２４に正電位及び負電位の他方が与えられる。なお、図２及び図３に示すように、一方の導電性部材２３に絶縁層２５が巻き付けられている場合、一方の導電性部材２３は、電極３８と対向する位置において絶縁層２５によって被覆されず、電極３８と導通可能に接触するようになっている。

【0025】

押圧機構３２は、プローブ２２の本体部２２ａに近接して設けられた円柱状の押圧部３４と、押圧部３４を移動させる移動部３６とを備える。押圧機構３２は、移動部３６が押圧部３４を移動させてプローブ２２の本体部２２ａを押圧する。これにより、本体部２２ａが弾性変形してプローブ２２の接点部２６，２８をリード端子５１、５２に接触させ、検査用の駆動電源を被検査対象物５０に入力する。

【0026】

上記した本実施形態のプローブ２２では、本体部２２ａにおいて絶縁層２５を介して導電性部材２３，２４が積層されている。そのため、接点部２６，２８がリード端子５１、５２に接触する際にプローブ２２を弾性変形させても、正電位及び負電位を与える導電性部材２３，２４の間隔が本体部２２ａにおいて一定に維持され、プローブ２２の変形によるプローブ２２のキャパシタンスの変動を抑えることができる。また、本実施形態では、導電性部材２３，２４に発生する磁界が打ち消し合うことで、パルス駆動時のリンギングを抑えることができる。その結果、大電流や高周波数の駆動電源を入力する検査であっても正確に評価することができる。

【0027】

また、プローブ２２は、導電性を有する板バネからなる導電性部材２３，２４を絶縁層２５を介して積層する簡単な構成であるため、低コストで製造することができる。しかも、本実施形態では、押圧部３４がプローブ２２を押圧することで、プローブ２２の接点部２６，２８をリード端子５１、５２に接触させることができるため、押圧機構３２の構成も簡素化することができる。

【0028】

本実施形態では、接点部２６，２８をリード端子５１、５２に接触させる際に、押圧部３４がプローブ２２の本体部２２ａを押圧してこれを弾性変形させるため、コンタクト部２２ｂの変形を極力抑えつつ、本体部２２ａを弾性変形することができ、プローブ２２の変形によるキャパシタンスの変動やパルス駆動時のリンギングを抑えることができる。

【0029】

また、本実施形態では、本体部２２ａが折れ曲がり、その先端に接点部２６，２８が設けられているため、プローブ２２において導電性部材２３，２４が絶縁状態で積層された本体部２２ａの割合が高くなり、プローブ２２の変形によるキャパシタンスの変動やパルス駆動時のリンギングを抑えることができる。

【0030】

（第２実施形態）
第２実施形態の検査装置１１０について、主に図４（ａ）（ｂ）及び図５に基づいて第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。なお、第１実施形態と同一の構成のものについては、同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。

【0031】

上記した第１実施形態では、導電性部材２３，２４にそれぞれ１つの接点部２６，２８を設けたが、本実施形態のプローブ１２２では１の導電性部材１２３に複数の接点部１２６、１２６ｂが設けられている。

【0032】

具体的には、図４（ａ）（ｂ）に示すように、一方の導電性部材１２３の先端部には、幅方向Ｗの中央部に切欠部１２７が形成され、幅方向Ｗの両側に接点部１２６ａ、１２６ｂが形成されている。また、他方の導電性部材１２４の先端部には、幅方向Ｗの両側に切欠部１２９ａ，１２９ｂが形成され、幅方向Ｗの中央部に接点部１２８が形成されている。

【0033】

このような導電性部材１２３，１２４を絶縁層１２５ａ，１２５ｂを介して重ね合わせると、プローブ１２２の本体部１２２ａでは、導電性部材１２３，１２４が互いに絶縁された状態で積層される。なお、本実施形態では、導電性部材１２３，１２４の周囲に絶縁層１２５ａ，１２５ｂを設けたが、導電性部材１２３，１２４のいずれか一方の周囲に絶縁層を設けたり、導電性部材１２３，１２４の間のみに絶縁層を設けてもよい。

【0034】

プローブ１２２のコンタクト部１２２ｂでは、一方の導電性部材１２３の接点部１２６ａ、１２６ｂが、他方の導電性部材１２４の切欠部１２９ａ、１２９ｂと対向するように本体部２２ａから突出する。他方の導電性部材１２４の接点部１２８は、一方の導電性部材１２３の接点部１２６ａ、１２６ｂに接触することなく絶縁された状態で、一方の導電性部材１２３の切欠部１２７と対向するように本体部２２ａから突出する。

【0035】

プローブ１２２には、電源回路から電極３８を介して一方の導電性部材１２３に正電位及び負電位の一方（例えば、正電位）が与えられ、電極３９を介して他方の導電性部材１２４に正電位及び負電位の他方（例えば、負電位）が与えられる。これにより、正電位の接点部１２６ａ、１２６ｂの間に負電位の接点部１２８が位置するように、接点部１２６ａ、１２６ｂ、１２８が導電性部材１２３，１２４の幅方向Ｗに並んで配置される。

【0036】

このような本実施形態のプローブ１２２は、図５に示すように、一方の導電性部材１２３の接点部１２６ａが被検査対象物５０のリード端子５１と対向し、他方の導電性部材１２４の接点部１２８がリード端子５２と対向するように、ベース部３０に保持される。

【0037】

そして、押圧機構３２の押圧部３４がプローブ１２２の本体部１２２ａを押圧して弾性変形させる。これにより、接点部１２６ａがリード端子５１に接触して正電位を与え、接点部１２８がリード端子５２に接触して負電位を与えて、被検査対象物５０を検査する。

【0038】

被検査対象物５０の検査が終わると、押圧部３４によるプローブ１２２の本体部１２２ａの押圧を解除して、接点部１２６ａ、１２８をリード端子５１，５２から離隔させる。その後、他方の導電性部材１２４の接点部１２８が被検査対象物５０のリード端子５１と対向し、一方の導電性部材１２４の接点部１２６ｂがリード端子５２と対向するように、不図示の移動機構によってベース部３０を幅方向Ｗへ移動させる。

【0039】

そして、押圧機構３２の押圧部３４がプローブ１２２の本体部１２２ａを押圧して弾性変形させる。これにより、接点部１２８がリード端子５１に接触して正電位を入力し、接点部１２６ｂがリード端子５２に接触して負電位を入力して、被検査対象物５０を検査する。

【0040】

このような本実施形態では、検査用の駆動電源信号を生成する電源回路を変更することなく、プローブ１２２を幅方向Ｗへ移動させるだけで、リード端子５１、５２に正電位及び負電位を入れ替えて入力することができる。

【0041】

なお、その他の構成及び作用効果は上記した第１実施形態と同様であり、詳細な説明は省略する。

【0042】

（変更例）
以上、本発明の実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

【0043】

例えば、上記した第１実施形態及び第２実施形態では、本体部２２ａが折れ曲がり、その先端に接点部２６，２８が設けられている場合について説明したが、例えば、図６、図７に示すように、コンタクト部２２２ｂ、３２２ｂの上端部において折れ曲がっていても良い。

【0044】

つまり、図６に示すプローブ２２２では、ベース部３０から上方に延びる部分に、導電性部材２２３，２２４が絶縁層２２５を介して積層された本体部２２２ａと、コンタクト部２２２ｂとが設けられている。

【0045】

コンタクト部２２２ｂでは、一方の導電性部材２２３の幅方向Ｗの一方側に切欠部３２７が形成され、幅方向Ｗの他方側に接点部２２６が形成されている。また、他方の導電性部材２２４の先端部には、幅方向Ｗの他方に切欠部２２９が形成され、幅方向Ｗの一方側に接点部２２８が形成されている。これにより、コンタクト部２２２ｂでは、導電性部材２２３，２２４の幅方向Ｗの少なくとも一部が、導電性部材２２３，２２４の厚さ方向に互いに重なり合わないように幅方向Ｗにずらして設けられている。コンタクト部２２２ｂの上端部は、Ｌ字状に折れ曲がり、その先端部にリード端子５１、５２と接触するようになっている。

【0046】

図７に示すプローブ３２２では、ベース部３０から上方に延びる部分に、導電性部材３２３，３２４が絶縁層３２５を介して積層された本体部３２２ａと、コンタクト部３２２ｂとが設けられている。コンタクト部３２２ｂでは、一方の導電性部材３２３の幅方向Ｗの中央部に切欠部３２７が形成され、幅方向Ｗの両側に接点部３２６ａ、３２６ｂが形成されている。また、他方の導電性部材３２４の先端部には、幅方向Ｗの両側に切欠部３２９ａ，３２９ｂが形成され、幅方向Ｗの中央部に接点部３２８が形成されている。これにより、コンタクト部３２２ｂでは、導電性部材２３２、３２４の幅方向Ｗの少なくとも一部が、導電性部材３２３，３２４の厚さ方向に互いに重なり合わないように幅方向Ｗにずらして設けられている。コンタクト部３２２ｂの上端部は、Ｌ字状に折れ曲がり、その先端部がリード端子５１、５２と接触するようになっている。

【0047】

このような変更例のプローブ２２２，３２２では、本体部２２２ａ、３２２ａを確保することで、プローブ２２２の変形によるキャパシタンスの変動やパルス駆動時のリンギングを抑えつつ、接点部２２６，２２８、３２６１，３２６ｂ、３２８をある程度個別に弾性変形させることができるようになり、リード端子５１、５２との接続抵抗を抑えることができる。

【0048】

なお、図６及び図７に示すようなプローブ２２２，３２２を被検査対象物５０のリード端子５１、５２に接触させるために、押圧部３４がプローブ２２２，３２２の本体部２２２ａ，３２２ａを押圧しても良く、また、コンタクト部２２２ｂ，３２２ｂを押圧してもよい。コンタクト部２２２ｂ，３２２ｂの変形を抑えつつプローブ２２２，３２２を被検査対象物５０のリード端子５１、５２に接触させることができることから、本体部２２２ａを押圧して被検査対象物５０のリード端子５１、５２にプローブ２２２，３２２を接触させることが好ましく、本体部２２２ａ，３２２ａのコンタクト部２２２ｂ、３２２ｂ近傍を押圧することがより好ましい。

【0049】

また、上記した第１実施形態及び第２実施形態では、２枚の導電性部材を絶縁状態で積層したプローブについて説明したが、３枚以上の導電性部材を絶縁状態で積層してプローブを構成してもよい。

【0050】

また、上記した第１実施形態及び第２実施形態では、導電性部材を折り曲げた部分の先端に接点部を設ける場合について説明したが、導電性部材を折り曲げること無くプローブ全体を平板状に設けてもよい。

【符号の説明】

【0051】

１０…検査装置、１２…ステージ、２０…コンタクト装置、２２…プローブ、２２ａ…本体部、２２ｂ…コンタクト部、２３…導電性部材、２４…導電性部材、２５…絶縁層、２６…接点部、２７…切欠部、２８…接点部、２９…切欠部、３０…ベース部、３２…押圧機構、３４…押圧部、３６…移動部、３８…電極、３９…電極、５０…半導体レーザ、５１…リード端子、５２…リード端子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】