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【発明の名称】 |
プローブ装置 |
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【氏名】中村 忠司
【氏名】吉田 秀昭 |
【課題】コンタクトプローブの取り付け姿勢に関わらず、プリント基板との接続を容易かつ確実にする。
【解決手段】プリント基板２１の中央窓部２２にメカニカルパーツ２３を直角に近い傾斜角度で取り付ける。メカニカルパーツの載置面２３ａにコンタクトプローブ１を装着し、パターン配線４の後端部４ｃとプリント基板２１の端子２４をフレキシブルプリントカード２５を介して接続する。フレキシブルプリントカード２５はパターン配線４の後端部４ｃとは第一コネクタ２６で接続し、プリント基板２１の端子２４とは第二コネクタ２７で接続する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 複数のパターン配線がフィルム上に形成され、これらのパターン配線の各先端が前記フィルムから突出してコンタクトピンとされるコンタクトプローブが、メカニカルパーツに装着されてなるプローブ装置において、前記パターン配線とプリント基板の端子とが、可撓性のあるフレキシブル配線を介して接続されていることを特徴とするプローブ装置。
【請求項２】 前記メカニカルパーツの載置面に１または複数のコンタクトプローブが装着されて、被検査部材またはプリント基板に対して直角に近い傾斜角度で保持され、前記コンタクトプローブのパターン配線はそれぞれフレキシブル配線を介してプリント基板に接続されていることを特徴とする請求項１記載のプローブ装置。
【請求項３】 前記パターン配線及びフレキシブル配線とフレキシブル配線及びプリント基板との少なくともいずれかは、コネクタによって接続されていることを特徴とする請求項１または２記載のプローブ装置。
【請求項４】 前記パターン配線及びフレキシブル配線とフレキシブル配線及びプリント基板との少なくともいずれかは、導電性接着剤によって接続されていることを特徴とする請求項１または２記載のプローブ装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ＩＣチップやＬＳＩチップ等の被検査部材の各端子に接触させて電気的なテストを行うコンタクトプローブを備えたプローブ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、プローブ装置では、ＩＣチップやＬＳＩチップ等の半導体チップ、またはＬＣＤ（液晶表示体）の各端子に接触させて電気的なテストを行うために、コンタクトピンが備えられたコンタクトプローブが用いられる。例えば、先行技術として図８及び図９に示すコンタクトプローブ１では、Ｃｕ等の金属層であるグラウンド２にポリイミド樹脂等からなるフィルム層３が積層され、このフィルム層３上に接着剤を介して例えばＮｉ基合金等からなるパターン配線４が配列固定されている。このパターン配線４の先端部は狭ピッチで略平行に配列されてグラウンド２及びフィルム層３の先端部から突出しており、それぞれコンタクトピン４ａを構成する。コンタクトプローブ１の基部１ａにはパターン配線４に直交する方向に延びる窓部５が形成されている。この窓部５でパターン配線４の端部４ｂが後述のプリント基板の端子と接続される。
【０００３】このようなコンタクトプローブ１は図１０及び図１１に示すようにメカニカルピースに組み込まれてプローブ装置６とされ、コンタクトピン４ａの針先に半導体ＩＣチップやＬＣＤ等の被検査部材の端子が接触させられることになる。即ち、図１０及び図１１において、円板形状をなし中央窓部８ａを有するプリント基板８の上に、トップクランプ９を取り付け、次にコンタクトプローブ１をその下面に取り付けたベースクランプ１０をトップクランプ９にボルト１１等で固定する。そして略額縁形状のボトムクランプ１２でコンタクトプローブ１の基部１ａを押さえつけることにより、コンタクトプローブ１の先端部を傾斜状態に保持し、基部１ａはボトムクランプ１２の弾性体１３でプリント基板８の下面に押しつけられる。これによって、コンタクトプローブ１のパターン配線４の端部４ｂが窓部５を通してプリント基板８の下面の端子に押しつけられて接触状態に保持されることになる。このような状態で、例えば図１２に示すような半導体ＩＣチップ１５の端子１６がコンタクトピン４ａに接触させられて電気的なテストが行われることになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このようなプローブ装置６においては、半導体ＩＣチップ１５の端子１６が、図１２に示すように、平面視で半導体チップ１５の縁部に沿って一列に配設されている場合には、コンタクトピン４ａを一列に突出させれば、各端子１６にコンタクトピン４ａを接触させることができるが、図１３に示すように半導体ＩＣチップ１５の端子１７が千鳥状に配列されている場合や、端子がＸ−Ｙ方向に面配列されている場合には、このようなコンタクトプローブ１の取り付け構造では対応できなかった。また、このようなプローブ装置６では、コンタクトプローブ１の保持角度を直角に近い大きな傾斜角度に設定できないためにコンタクトピン４ａの占有スペースが大きくなるという欠点もあった。仮にコンタクトプローブ１を大きな傾斜角度に設定できたとしても、このプローブ装置６の構成では、コンタクトプローブ１が折り曲げられることなく、パターン配線４の端部４ｂをプリント基板８の下面の端子に接続することが困難であり、折り曲げられると電気テスト時の高周波特性に悪影響を与えることがあるという問題もある。
【０００５】本発明は、このような実情に鑑みて、コンタクトプローブの傾斜角度を大きくしてもパターン配線をプリント基板へ確実に接続できるプローブ装置を提供することを目的とする。また、本発明の他の目的は、コンタクトプローブを複数枚配設しても、各コンタクトプローブのパターン配線をプリント基板へ確実に接続できるプローブ装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明に係るプローブ装置は、複数のパターン配線がフィルム上に形成され、これらのパターン配線の各先端がフィルムから突出してコンタクトピンとされるコンタクトプローブが、メカニカルパーツに装着されてなるプローブ装置において、パターン配線とプリント基板の端子とが、可撓性のあるフレキシブル配線を介して接続されていることを特徴とするものである。本発明では、メカニカルパーツに装着されたコンタクトプローブの傾斜角度が大きくて例えばほぼ直角に近い起立状態であっても、任意の湾曲状態に変形可能なフレキシブル配線によって確実にプリント基板の端子に接続され、しかもフレキシブル配線は折り曲げられることがないから、電気テスト時の高周波特性に悪影響を与えることもない。
【０００７】また、メカニカルパーツの載置面に１または複数のコンタクトプローブが装着されて、被検査部材またはプリント基板に対して直角に近い傾斜角度で保持され、コンタクトプローブのパターン配線はそれぞれフレキシブル配線を介してプリント基板に接続されていてもよい。メカニカルパーツの載置面にコンタクトプローブを重ねて配設すれば、千鳥状に配列された端子、面配列の端子、或いは挟ピッチで極細密に配列された端子等、各種の端子を備えた被検査部材に対してもコンタクトピンを適切に接触させることができ、しかも各コンタクトプローブのパターン配線にフレキシブル配線をそれぞれ接続させることができる。
【０００８】また、パターン配線及びフレキシブル配線と、フレキシブル配線及びプリント基板との少なくともいずれかは、コネクタによって接続されていてもよい。コネクタで接続すれば、コンタクトプローブやフレキシブル配線の着脱が容易である上に、電気テストの際の耐熱性が向上する。また、パターン配線及びフレキシブル配線と、フレキシブル配線及びプリント基板との少なくともいずれかは導電性接着剤によって接続されていてもよい。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付図面により説明するが、上述の先行技術と同一の部分には同一の符号を用いてその説明を省略する。図１及び図２は第一の実施の形態によるプローブ装置を示すもので、図１はプリント基板の中央窓部に保持されるコンタクトプローブとプリント基板の接続機構を示す斜視図、図２はコンタクトプローブとプリント基板の端子との接続機構を示す要部断面図である。図１及び図２に示すプローブ装置２０において、プリント基板２１は上述のプリント基板８と同様な略円板状とされ、その中央窓部２２は例えば四角形に形成されている。中央窓部２２の各側縁部２１に当接して略直方体板状のメカニカルパーツ２３が略直角に近い傾斜角度、即ちプリント基板２１または半導体ＩＣチップ１５に対して例えば７５°程度（１６°以上９０°未満であればよい）に起立して固定保持されている（図では１つのみが示されている）。しかもメカニカルパーツ２３は中央窓部２２を貫通して上下両方向に突出して配設されている。
【００１０】尚、メカニカルパーツ２３は、中央窓部２２の側縁部２２ａに当接する面に対向する表面がコンタクトプローブ１の載置面２３ａとされているが、少なくとも載置面２３ａがプリント基板２１に対して略直角に近い傾斜角度（例えば７５°）に設定されていることが好ましい。
【００１１】また、メカニカルパーツ２３の載置面２３ａには、コンタクトプローブ１がパターン配線４を載置面２３ａと反対側に向けて載置されており、ピン１９でコンタクトプローブ１の孔１ｂ（図８参照）を貫通させて載置面２３ａに位置決め固定されている。尚、このコンタクトプローブ１は図８に示すものと同一構成であるが、窓部５はなくてもよい。そして、コンタクトプローブ１に設けられたパターン配線４は、先端側のコンタクトピン４ａがコンタクトプローブ１の先端（図２で下方）から突出して、半導体ＩＣチップ１５の端子１６に接続可能とされている。また、パターン配線４の基端側の端部４ｂはフィルム層３上で後方（図２で上方）に配列されている。
【００１２】また、プリント基板２１には図示しない電気テスト用のプリント配線の端子２４が図１に示す中央窓部２２の周囲に設けられ、端子２４は例えば円周方向に配列されている（図１１参照）。そして、コンタクトプローブ１のパターン配線４の後端部４ｃとプリント基板２１のプリント配線の端子２４とは、可撓性の大きいフレキシブル配線、例えばフレキシブルプリントカード２５（或いはフラットケーブル、フレキシブルワイヤ等でもよい）によって着脱可能に互いに連結されている。このフレキシブルプリントカード２５は、コンタクトプローブ１のパターン配線４の導線と連結されてなり、一方の端部にはパターン配線４の後端部４ｃと接続するための第一コネクタ２６が連結され、他方の端部には、プリント基板２１の端子２４と接続するための第二コネクタ２７が連結されている。そして、接続状態で、フレキシブルプリントカード２５は折り曲げられることなく図１及び図２に示すように自由に湾曲されて保持されている。
【００１３】尚、図１及び図２では、プリント基板２１の中央窓部２２に各１つのコンタクトプローブ１とメカニカルパーツ２３とフレキシブルプリントカード２５のみが設けられ、その余の構成は省略されているが、電気テストを行うべき半導体ＩＣチップ１５等の端子１６の配列形状に応じて、中央窓部２２の４つの側縁２２ａの適宜の側縁２２ａにそれぞれ同一構成のコンタクトプローブ１とメカニカルパーツ２３とフレキシブルプリントカード２５が設けられていてもよい。
【００１４】本実施の形態は上述の構成を備えているから、メカニカルパーツ２３の載置面２３ａにコンタクトプローブ１を取り付けることで、コンタクトプローブ１の傾斜角度を７５°程度に大きく設定でき、コンタクトピン４ａの占有スペースを小さく設定できる。しかも、コンタクトプローブ１をこのような大きな傾斜角度に設定しても、コンタクトプローブ１のパターン配線４の後端部４ｃがプリント基板２１の上方に突出しているため、フレキシブルプリントカード２５を湾曲させることでプリント基板２１の端子２４と容易に接続できる。その際、フレキシブルプリントカード２５は折り曲げられることなく湾曲されるから、テスト時に半導体ＩＣチップ１５等の高周波特性が劣化することもない。またコンタクトプローブ１のパターン配線４の後端部４ｃとフレキシブルプリントカード２５との接続を第一コネクタ２６で行うことで、コンタクトプローブ１の着脱交換が容易である。また電気的テストが１５０℃程度の高温で行われることがあり、従来のボトムクランプ１２の弾性体１３による押圧接触では耐熱性が悪かったが、接続手段としてコネクタ２６，２７を用いることで、このような高温下でのテストにも耐えられ、耐熱性が向上する。
【００１５】次に本発明の第二の実施の形態を図３乃至図５により説明するが、第一の実施の形態と同一の部分には同一の符号を用いてその説明を省略する。図３はメカニカルパーツに装着されたコンタクトプローブのパターン配線を簡略化して示す斜視図、図４は図３に示す構造の縦断面図、図５は図４で矢印Ｆ方向から見た各コンタクトプローブのコンタクトピンの配列を示す図である。図３乃至図５に示すプローブ装置３０において、プリント基板２１の中央窓部２２の側縁部２２ａに装着されたメカニカルパーツ２３の載置面２３ａには、複数枚、例えば３枚のコンタクトプローブ３１（これを、符号３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃで示す）が積層状態で、一対のピン１９を貫通させて位置決め固定されている。しかも隣接する二枚のコンタクトプローブ３１Ａと３１Ｂ間、３１Ｂと３１Ｃ間には好ましくは絶縁体からなる仲介部材として穴あき形状のリング体３２，３２が位置し、これらのリング体３２、３２の各穴３２ａをピン１９がそれぞれ貫通して取り付けられている。そのため、各コンタクトプローブ３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ間には厚み方向（ピン１９の長さ方向）に若干の間隙が形成されて重ねられている。
【００１６】この状態で、各コンタクトプローブ３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃのパターン配線３３において、先端（図４で下端）側に突出する各コンタクトピン３３ａ、３３ｂ、３３ｃがそれぞれ各コンタクトプローブ毎に同一面上に所定間隔でずれて位置するものとし、各コンタクトプローブ３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ毎にコンタクトピン３３ａ、３３ｂ、３３ｃが厚み方向（ピン１９の長さ方向）にずれている。しかもプリント基板２１と平行な方向（図４において、矢印Ｆ方向）から見た場合、図５に示すように、重ねられたコンタクトプローブ３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃの各コンタクトピン３３ａ、３３ｂ、３３ｃはその配列方向（横方向）に互いに重ならないように順次ずれて、互いに微少の間隔を以て配設されている。
【００１７】しかも各コンタクトプローブ３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃの各配線パターン３３はフィルム層３上で後方（図４で上方）に後端部３３ｄ、３３ｅ、３３ｆを形成する。各コンタクトプローブの各後端部３３ｄ、３３ｅ、３３ｆはそれぞれフレキシブル配線としての第一フレキシブルプリントカード２５Ａ、第二フレキシブルプリントカード２５Ｂ、第三フレキシブルプリントカード２５Ｃの各第一コネクタ２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃで接続されている。また各フレキシブルプリントカード２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃはその各他端に設けられた第二コネクタ２７Ａ、２７Ｂ、２７Ｃによってそれぞれプリント基板２１の端子２４ａ、２４ｂ、２４ｃに接続されている。尚、プリント基板２１の各端子２４ａ、２４ｂ、２４ｃはそれぞれ横方向にずれて水平面上に互いに離間して配列されて、それぞれプリント配線に接続されているものとする。
【００１８】本実施の形態によるプローブ装置３０は上述のように構成されているから、例えば半導体ＩＣチップ１５の各端子１７が、図１３に示すように千鳥状に複数層（多段）、例えば３層でしかも互いに配列方向に等間隔にずれて多段に配列されている場合、これらの端子１７を各層毎に端子１７ａ、１７ｂ、１７ｃで表すと、平面視でこれら３種の端子が繰り返して等間隔で配列されたことになる。この場合、ＩＣチップ１５の第一層の端子１７ａ…には、図３乃至図５に示すように、メカニカルパーツ２３の載置面２３ａに当接する最下部の層をなすコンタクトプローブ３１Ｃのコンタクトピン３３ｃ…を当接させ、次に第二層の端子１７ｂ…には中間層をなすコンタクトプローブ３１Ｂのコンタクトピン３３ｂ…を当接させ、第三層の端子１７ｃ…には最上層のコンタクトプローブ３１Ａのコンタクトピン３３ａ…を当接させればよい。
【００１９】また、図１２に示すような半導体ＩＣチップ１５の端子１６が極微少間隔で一列に配列されている場合、３枚のコンタクトプローブ３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃを用いて、各１枚のコンタクトプローブで例えば３本置きの端子１６にそれぞれコンタクトピン３３ａ、３３ｂ、３３ｃを当接するようにすれば、高密度に配列されたＩＣチップ１５の端子１６に対してコンタクトプローブ３１のコンタクトピン３３を細密の間隔で配列する必要がなく、容易に製造することができる。また、その他、被検査部材の端子配列に応じてコンタクトピン配列を調整してコンタクトプローブを製作すれば、適切に接触できることになる。
【００２０】しかも、各コンタクトプローブ３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃのパターン配線３３の後端部３３ｄ、３３ｅ、３３ｆは、それぞれ第一乃至第三フレキシブルプリントカード２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃを介してプリント基板２１の端子２４ａ、２４ｂ、２４ｃに接続されているから、コンタクトプローブ３１を多数枚積層してメカニカルパーツ２３に配設してもプリント基板２１への接続が容易である。
【００２１】上述のように本実施の形態によれば、第一の実施の形態の効果に加えて、コンタクトプローブ３１を複数枚配設しても、各パターン配線３３の後端部３３ｄ，３３ｅ、３３ｆからプリント基板２１の端子２４ａ、２４ｂ、２４ｃへの接続が容易である。
【００２２】尚、上述の各実施の形態では、フレキシブルプリントカード２５とコンタクトプローブ１、３１のパターン配線４、３３の後端部４ｃ、３３ｄ、３３ｅ、３３ｆ及びプリント基板２１の端子２４、２４ａ、２４ｂ、２４ｃとの接続手段として、第一コネクタ２６，２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ、及び第二コネクタ２７、２７Ａ、２７Ｂ、２７Ｃを用いることとしたが、これらコネクタ２６…，２７…に代えてハンダ付けで接続してもよい。また、ハンダに代えて別の接続手段として、図６及び図７に示すように導電性接着剤を用いてもよい。この導電性接着剤３５は、例えば第一の実施の形態によるプローブ装置２０において、コンタクトプローブ１のパターン配線４の後端部４ｃとフレキシブルプリントカード２５とを張り合わせることになる。導電性接着剤３５は図６に示すように接着剤層３６の層内に導電性の金属粒３７が分散されて配設されている。そして、コンタクトプローブ１のパターン配線４の各後端部４ｃとフレキシブルプリントカード２５の各端子２５ａとで導電性接着剤３５を圧着させて保持すると、図７に示すように、後端部４ｃと端子２５ａで圧着された際、導電性接着剤３５は接着剤層３６内の金属粒３７が互いに接触した状態となって、これを介して後端部４ｃと端子２５ａとが接続状態になる。
【００２３】
【発明の効果】上述のように、本発明に係るプローブ装置では、パターン配線とプリント基板の端子とが、フレキシブル配線を介して接続されているから、メカニカルパーツに装着されたコンタクトプローブの傾斜角度が大きくてほぼ起立状態であったとしても、任意の湾曲状態に変形可能なフレキシブル配線によって確実にプリント基板の端子に接続され、しかもフレキシブル配線は折れ曲がることがないから、電気テスト時の高周波特性に悪影響を与えることもない。
【００２４】また、メカニカルパーツの載置面に１または複数のコンタクトプローブが装着されて、被検査部材またはプリント基板に対して直角に近い傾斜角度で保持され、コンタクトプローブのパターン配線はそれぞれフレキシブル配線を介してプリント基板に接続されているから、メカニカルパーツの載置面にコンタクトプローブを重ねて配設すれば、千鳥状に配列された端子、面配列の端子、或いは挟ピッチで極細密に配列された端子等、各種の端子を備えた被検査部材に対してもコンタクトピンを適切に接触させることができ、しかも各コンタクトプローブのパターン配線にフレキシブル配線をそれぞれコンタクトプローブ毎に接続させることができる。また、パターン配線及びフレキシブル配線と、フレキシブル配線及びプリント基板との少なくともいずれか一方は、コネクタによって接続されているから、電気的テストの際の耐熱性が向上する。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００６２６４
【氏名又は名称】三菱マテリアル株式会社
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| 【出願日】 |
平成９年（１９９７）１１月２８日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】志賀 正武 （外１１名）
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| 【公開番号】 |
特開平１１−１６０３５８ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）６月１８日 |
| 【出願番号】 |
特願平９−３２９２４７ |
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