WO2003087854A1 - Conductive contact - Google Patents

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WO2003087854A1
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conductive contact
needle
coil spring
conductive
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Inventor
Toshio Kazama
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Nhk Spring Co., Ltd
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    • H01L22/00Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
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    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R1/00Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
    • G01R1/02General constructional details
    • G01R1/06Measuring leads; Measuring probes
    • G01R1/067Measuring probes
    • G01R1/06711Probe needles; Cantilever beams; "Bump" contacts; Replaceable probe pins
    • G01R1/06716Elastic
    • G01R1/06722Spring-loaded
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
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    • G01R1/067Measuring probes
    • G01R1/073Multiple probes
    • G01R1/07307Multiple probes with individual probe elements, e.g. needles, cantilever beams or bump contacts, fixed in relation to each other, e.g. bed of nails fixture or probe card
    • G01R1/07314Multiple probes with individual probe elements, e.g. needles, cantilever beams or bump contacts, fixed in relation to each other, e.g. bed of nails fixture or probe card the body of the probe being perpendicular to test object, e.g. bed of nails or probe with bump contacts on a rigid support

Definitions

  • the present invention relates to a conductive contact, and more particularly, to a highly integrated semiconductor element having a high density of points to be accessed and suitable for testing other inspection objects.
  • This type of conductive contact includes a holder member forming a plate member having a plurality of holder holes penetrating in the thickness direction, a conductive coil spring received in each holder hole, and both axial ends of the coil spring. And a pair of needle-shaped members provided in the first and second members.
  • This type of conductive contact is typically used between the test object and the circuit board of the test equipment. In the case of a conductive contact having both movable ends, the two needles provided for each coil spring are prevented from coming out more than a certain degree by the shoulder surface provided on the holder.
  • one of the needles is similarly prevented from falling out, and the other of the needles is connected to a pad on the circuit board attached to the corresponding side of the holder. It is designed to strike.
  • each coil spring is assembled in a pre-compressed state in order to obtain the required elasticity from each coil spring. By doing so, the resilience does not change much, regardless of the corresponding immersion stroke of the needle.
  • the number of contact units (each having a conductive coil spring and a pair of needles) of each conductive contact is arranged at a high density in modern semiconductor devices. As the number of conductive contacts increases, the overall spring force of the conductive contact coil spring increases, making it difficult to secure the strength of the conductive contact holder. . Since each contact unit is extremely small, the spring force of each coil spring is small, but the number of contact units depends on the type of conductive contact used to inspect the latest semiconductor devices. Since it is enormous, the spring force as a whole becomes extremely large.
  • the total length (the line length through which the signal passes) must be reduced. It is good to make it shorter, but making the holder thinner will reduce the thickness of the support (the length of the conductive contact in the axial direction). If the support becomes thinner, its strength will decrease, and the above problem cannot be solved.
  • thermal expansion it is desirable to use a small insulating material, for example, ceramics.
  • the support is made of a brittle material such as ceramics, the support may be broken if the spring load is large, and the thickness must be reduced. There is a problem that it is difficult to make the support of the conductive contact to be made of ceramics.
  • a synthetic resin material can be used for the support, but in that case, there is a problem that the support is deformed by a load.
  • the main object of the present invention is to It is an object of the present invention to provide a conductive contact suitable for testing a highly integrated semiconductor device having a point to be accessed and other test objects.
  • a second object of the present invention is to provide a conductive contact which has a simple structure and can be manufactured economically.
  • a third object of the present invention is to provide a conductive contact that can be made extremely thin.
  • a third object of the present invention is to provide a conductive contact using a holder made of a material which has characteristics that are not necessarily good mechanically but is excellent in other characteristics.
  • a holder member having a plurality of holder holes penetrating in the thickness direction, and a conductive coil spring received in each of the holder holes are provided.
  • a pair of conductive contact members provided at both axial ends of the coil spring; and a pair of conductive contact members provided in each of the holder holes so that at least one of the two conductive contact members does not fall out of the holder holes.
  • the coil spring is incorporated in the holder hole so that the coil spring is in a substantially no-load state in a neutral state of the contact. This is achieved by providing a conductive contact that is characterized.
  • the retaining portion is provided with the retaining means.
  • the compression load of the coil spring does not act. Therefore, even if the thickness of the holder is reduced, it is possible to avoid the occurrence of warping and bending as shown in the conventional example, and it is possible to use ceramics, for example, as an insulating material having a small thermal expansion.
  • each coil spring may be needle-shaped.
  • an engaging portion is provided at each end of each of the holder holes so that the needle-like bodies do not fall out of the holder holes, or
  • An engagement portion is provided only at one end of each of the holder holes, so that the corresponding needle-like body does not fall out of the holder hole.
  • the engagement portion may include a shoulder surface defined in each of the holder holes. If the holder member is formed by laminating a plurality of support members, the shoulder surface is defined between mutually adjacent support members that have coaxial but mutually different holder holes. Good.
  • the contact member provided at one axial end of each coil spring forms a needle-like body, and the contact provided at the other axial end of each coil spring.
  • the member forms a coil end of the coil spring, and the engagement portion prevents only one of the contact members from dropping out of the holder hole. According to this, the number of parts and the number of assembly steps can be reduced, and the manufacturing cost can be reduced.
  • the circuit board of the test equipment is mounted on one side of the holder, and the contact member on the corresponding side contacts the pad of the circuit board. Therefore, for such a contact member, it is not necessary to provide an engaging portion for retaining in each holder hole. If the free end of the contact member on the side where the engaging portion is not provided is provided so as to be substantially flush with the outer surface of the holder member, the contact member protrudes from the holder outer surface in the assembled state to the holder. By inspecting the quantity, the quality of the assembly can be easily confirmed.
  • FIG. 1 is a plan view of a conductive contact holder used in a conductive contact unit to which the present invention is applied.
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a main part of the conductive contact unit corresponding to a section taken along line II-II in FIG.
  • FIG. 3 is a diagram showing a procedure for assembling a coil spring and a conductive needle-like body to a conductive contact support.
  • FIG. 4 is a view corresponding to FIG. 2 showing a second embodiment.
  • FIG. 5 is a view corresponding to FIG. 5 showing a third embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic perspective view showing a conductive contact unit in which needles are densely arranged (fourth embodiment).
  • FIG. 7 is a longitudinal sectional view of an essential part showing a fifth embodiment.
  • FIG. 1 is a plan view of a conductive contact holder used in a conductive contact unit to which the present invention is applied.
  • the size of the holder 1 may be a circular plate as shown in the figure around 8 inches (about 200 mm) in diameter.
  • the inspection target is, for example, an 8-inch wafer
  • the size of the holder 1 may be a circular plate as shown in the figure around 8 inches (about 200 mm) in diameter.
  • tens to hundreds of semiconductor chips are formed in the area.
  • a 12-inch (about 300 mm) wafer thousands of semiconductor chips are formed.
  • a plurality of holder holes 2 for conductive contacts are provided at positions respectively corresponding to the electrodes of the plurality of chips formed in the above.
  • the shape of the holder hole 2 is exaggerated and the number thereof is small.
  • FIG. 2 is a vertical sectional view of an essential part showing an example of the conductive contact unit to which the present invention is applied, and corresponds to a cross section viewed along the line II-II in FIG.
  • three support members 3, 4, 5 having the same outer shape in plan view of FIG. 1 are arranged as an upper layer, an intermediate layer, and a lower layer, and a three-layer conductive contact holder is provided. It is what constituted.
  • the supports 3, 4, and 5 may be made of the same material, and may be made of, for example, a synthetic resin capable of processing the holder hole 2 with high precision, or a ceramic effective for heat resistance. it can.
  • Each of the supports 3, 4, and 5 is formed in a disk shape having the same shape, and is fixed to the stacked state in FIG. 2 using, for example, screws (not shown). The screws are used to fix the laminated state to facilitate disassembly such as maintenance.
  • the support 3 is formed with a stepped hole in which a small-diameter hole 2a and a large-diameter hole 2b are provided coaxially. Is formed with a straight hole (2b) having the same diameter as the large diameter hole 2b.
  • a holder hole 2 is formed by the stepped holes (2a and 2b) and the straight holes (2b).
  • the conductive portion of the conductive contact is formed by a conductive coil spring 8 and a pair of conductive contacts provided at both ends thereof with their ends facing in opposite directions. It comprises conductive needles 9 ⁇ 10 as means.
  • the conductive needle 9 (on the lower side in the figure) has a needle 9a with a sharp end directed downward in the figure, a flange 9b having a diameter larger than that of the needle 9a, A boss 9c protruding from the flange 9b on the side opposite to the needle 9a (upper side in the figure) is formed coaxially.
  • the needle-shaped body 10 (upper side in the figure) has a needle-shaped part 10a with a sharp end directed upward in the figure, a boss 10b having a smaller diameter than the needle-shaped part 10a, Shaft portions 10c projecting from the boss portion 10b on the side opposite to the needle-like portion 10a (downward in the figure) are formed coaxially with each other.
  • the coil spring 8 has a tightly wound portion 8a formed on a lower portion in FIG. 3 and a coarsely wound portion 8b formed on an upper portion.
  • the boss 9c of one of the needles 9 fits into the coil end of the tightly wound portion 8a, and the boss 10b of the other needle 10 fits into the coil end of the coarsely wound portion 8b.
  • the fitting of the coil spring 8 with the bosses 9b and 10c may be based on the wrapping force of a spring, or may be further soldered. In the case of soldering, the coil spring 8 and the bosses 9b and 10c may be slightly loose.
  • the coil spring 8 has the natural length (no load) and the tightly wound portion 8a It is preferable that the protruding end of the shaft 10c of the other conductive needle-shaped body 10 overlaps the end of the roughly wound portion 8b in the axial direction. As a result, the coil spring 8 bends in a compressed state at the time of inspection, so that the closely wound portion 8a and the shaft portion 10c come into contact with each other. However, an electric signal passing between the conductive needles 9 and 10 is prevented from passing through the tightly wound portion 8a through the tightly wound portion 8a and the shaft portion 10c. As a result, electric signals flow in the axial direction of the two conductive needles 9 ⁇ 10, that is, in a straight line, and it can respond to recent high frequency chip inspection.
  • the coil spring 8 and the pair of conductive needles 9 ⁇ 10 integrated with each other are inserted into the holder hole 2, and the support (1 ⁇ 3 ⁇ 4 ).
  • the top and bottom may be reversed from that of Fig. 3 as shown in Fig. 2.
  • the flange portion 9b of one conductive needle 9 is The coil spring 8 and the needle-shaped body 9 ⁇ 10 are prevented from coming off by contacting the step formed by the small diameter hole 2 a and the large diameter hole 2 b.
  • a stepped portion formed by the small-diameter hole 2a and the large-diameter hole 2b and a flange portion 9b constitute a retaining portion.
  • the stepped hole side of the holder hole 2 is turned up, and the straight hole side of the holder hole 2 is turned down.
  • 1 is set by screwing.
  • the wiring board 11 is provided with terminals 11 a at positions corresponding to the conductive needles 10, and the needles 1 of the conductive needles 10 in the assembled state of FIG. 0a is in contact with the terminal 11a, thereby preventing the coil spring 8 and the conductive needles 9 ⁇ 10 with the straight hole side down from coming off.
  • the tip of the needle-like portion 10a of the needle-like body 10 contacts or does not contact the terminal 11a of the wiring board 11, that is,
  • the coil spring 8 is located at a position where almost no load is applied.
  • the needle-shaped portion 10 a is moved from the flange portion 9 b to the needle-shaped portion 10 a.
  • the length L up to the tip of the holder and the depth D of the large-diameter hole 2b of the holder 1 are set so that they are almost Set.
  • the terminal 1 la of the wiring board 11 set in the holder 1 is located on the same plane as the lower surface in FIG. 2 of the holder 1, so that the distance from the flange 9 b to the tip of the needle 10 a is The part is accommodated in the depth D of the large-diameter hole 2b, but since the length L and the depth D are almost the same as described above, no large compressive load is generated in the coil spring 8. .
  • the support 3 is not pushed up by the spring force of the coil spring 8, and even if the support 3 is reduced in thickness to, for example, about 1 mm, it is possible to avoid the occurrence of warpage and bending as shown in the conventional example. .
  • the needle-like portion 9a of the needle-like body 9 is absorbed by the above-mentioned variation so as not to be affected by the above-mentioned variation in the length L due to the coupling error with the coil spring 8. It is good to set the length to include the length to be obtained.
  • the support 3 can be made thin and an insulating material having a small thermal expansion, such as ceramics, can be used as the material of the support 3. Although ceramics is a brittle material, this structure can prevent the support 3 from being cracked, cracked or chipped.
  • a burn-in test is performed in which a voltage is applied under a high temperature atmosphere (about 150 degrees) and the test is performed for a long time (several hours to several tens of hours). Can be used without any problem as a conductive contact.
  • the relationship between the length L and the depth D is as follows, when the coil spring 8 and the needle-shaped body 9 ⁇ 10 are assembled to the holder 1, the outside of the holder 1 of the needle-shaped part 10 a (wiring board 1 It is advisable to minimize the amount of protrusion to the side 1) or to retract it so that it does not touch or touch. Even if the needle-shaped portion 10a presses the terminal 11a with the wiring board 11 set, it is desirable that the pressing force (spring load) be as small as possible. As a result, the projection from the outer surface of the holder when assembled to the holder 1 By inspecting the quantity, a defective product can be easily found, and the quality of the coil spring 8 and the length of the needle-shaped body 9 ⁇ 10 can be easily confirmed.
  • each needle 9a comes into contact with each electrode 26a, and each needle 9a and each needle 10a come into contact with each electrode 26a and Resiliently contacts each terminal 1 1a. In this way, a predetermined electrical test can be performed on wafer 26 via the conductive contact. In this state, only the spring load of the coil spring 8 acts on the wiring board 11 and the wafer 26, and no spring load acts on each of the supports 3, 4, and 5.
  • the conductive contact holder has a three-layer structure with three support members 3-4-5.
  • the conductive contact holder is constituted by one holder because of the hole diameter of the holder hole 2 and the pitch. May be.
  • Fig. 4 shows an example of the one-sheet configuration. Note that the support 1 in FIG. 4 may be the same as the support 1 in the illustrated example, and the same portions are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.
  • a coil spring 8 and a pair of conductive needles 9 and 10 are received in a stepped holder hole 2 of one support 1.
  • 1 can be a structure in which the support 3 has only one layer. In this case, holder 1 can be made thinner.
  • a pair of conductive needles 9 and 10 are provided as conductive contact means at both ends of the coil spring 8, but the conductive contact on the wiring board 11 side of the coil spring 8 is provided.
  • the corresponding coil end (coil end of the coarsely wound portion 8b) 12 of the coil spring 8 is used, and the coil end 12 is brought into contact with the terminal 11a. good.
  • the number of needles can be reduced Therefore, the number of parts and the number of assembling steps can be reduced, and the manufacturing cost can be reduced.
  • FIG. 5 shows a single-layer structure corresponding to FIG. 4, a laminated structure of the plurality of support plates 3, 4, 5 may be used. Can be brought into contact with.
  • each of the conductive contact units configured as described above since the coil spring 8 is substantially in a no-load state in the assembled state as described above, the configuration shown in FIG. 6 is used according to the chip to be inspected. This is effective when the number of needles 10 is large and dense. For example, if the inspection target is a semiconductor package substrate, there may be a case where pads (terminals, etc.) of about 300 or more per cm 2 are provided. Even if the load is small, the total load becomes enormous, and in the case of a plate-like holder, the load may cause warpage. However, in the conductive contact unit having this structure, since the load in the assembled state is substantially no load, the total load is zero or small, so that the above warpage does not occur.
  • FIG. 7 shows a main part of a conductive contact having both ends movable.
  • the illustrated contact unit of the conductive contact is a conductive contact having movable needles at both ends provided with conductive needles 29 and 31 at both ends of a conductive compression coil spring 30, respectively.
  • the holder is formed by laminating three synthetic resin supports 28-32-33. As shown in the figure, a small-diameter hole is provided in the upper support 28, and the needle-shaped portion of one conductive needle-shaped body 29 is supported by the small-diameter hole so as to be freely protruded and retracted.
  • the coil spring 30 is received in the large-diameter hole provided in the body 3 2 3 3 and the large-diameter hole of the communicating stepped hole, and the other conductive layer is formed by the small-diameter hole of the stepped hole of the lower support 33.
  • the needle-like portion of the sex needle-like body 31 is supported so as to be freely retractable.
  • the upper needle-like body 29 is provided with a flange portion that is received in the large-diameter hole of the support 32 in the middle layer, and the needle-like body 29 is prevented from coming off by the flange portion.
  • the compression coil spring 30 In the assembled state shown in the figure, the compression coil spring 30 is in the no-load state. You. Therefore, the compression coil spring 30 does not exert a force in a direction away from each other on the upper and lower supports 28 and 33. When both ends of the conductive contact are applied to the object to be inspected and the wiring board on the inspection device side, the compression coil spring 30 is compressed between both parts, and the required repulsive force is obtained at each contact point. Can be
  • the stress applied to the holder is minimized.
  • assembly is simplified.
  • the compression coil spring 30 When assembling the contact, insert the compression coil spring 30 and both needle-shaped bodies 29 and 31 into the corresponding holder holes before laminating and fixing the supports 28-32-33.
  • the compression coil spring 30 If the compression coil spring 30 is precompressed during assembly, the supports 28, 32, 33 need to be connected to each other by stakes in their spring force, which makes assembly quite difficult .
  • the conductive contact is provided between the object to be inspected and the inspection apparatus-side wiring board and used.
  • a wiring board is set on the lower surface of the lower support 33 in the figure, and the upper needle-like body 29 is brought into contact with the electrode to be inspected to perform the inspection.
  • a conductive contact for conducting burn-in testing for a long time (several hours to several tens of hours) by applying a voltage under a low temperature makes it possible to reduce the thickness of the conductive contact, contributing to downsizing of the entire device. obtain.
  • the inspection target is often the number of conductive contacts of the unit area equivalent have enough as a semiconductor package substrate (e.g., about 3 0 0 0 This Roh cm 2 or more) in the case Although the total load becomes enormous even if the initial load per rod is small, there is a possibility that the holder may be warped. Warpage can be prevented.
  • the tip of the other contacting means is roughly located on the same plane as the outer surface of the holder in the assembled state, inspect the amount of protrusion from the outer surface of the holder in the assembled state of the holder, and Can be easily checked.
  • the other contact means is a coil end of a coil spring, for example, if a needle-like body is formed as the contact means and the structure is combined with the coil spring, one of the contact ends is replaced with a coil end, so that the number of parts is reduced. In addition, the number of assembly steps can be reduced, and the manufacturing cost can be reduced.

Description

明 細 書
導電性接触子
技術分野
本発明は、 導電性接触子に関し、 特に、 高密度に配置されたアクセスされる べき点を有する高集積半導体素子、 その他の検査対象を試験するのに適する導 電性接触子に関する。
背景技術
この種の導電性接触子は、 厚さ方向に貫通する複数のホルダ孔を有する板部 材をなすホルダ部材と、 各ホルダ孔に受容された導電性コイルばねと、 コイル ばねの両軸線方向端に設けられた一対の針状体とを有する。 この種の導電性接 触子は、 通常、 検査対象と試験装置の回路基板との間に於いて用いられる。 . 両可動端を有する導電性接触子の場合、 各コイルばねについて設けられた 2 つの針状体は、 ホルダに設けられた肩面などにより、 ある程度以上に抜け出さ ないようにしている。 一方のみが可動端をなすような導電性接触子の場合、 針 状体の一方は同様に抜け止めされ、 針状体の他方は、 ホルダの対応する側に取 付けられた回路基板のパッドに衝当するようになっている。
いずれにせよ、 各コイルばねから所要の弾発力を得るために、 各コイルばね は予圧縮した状態で組み込まれる。 そうすることにより、 対応する針状体の没 入ストロークに関わらず、 弾発力があまり変化することのないようにしている。 しかしながら、 発明者の知見によれば、 各導電性接触子の (それぞれ導電性 コイルばねと一対の針状体とを有する) 接触ユニットの数が、 近代的な半導体 素子に於ける高密度に配置された端子或いはパッドに適合するように増大する につれて、 導電性接触子のコイルばねの全体としてのばね力が増大し、 導電性 接触子のホルダの強度を確保するのが困難になってきている。 各接触ュニット は、 極めて小型であることから、 各コイルばねのばね力が小さいが、 最新型の 半導体素子を検査するための導電性接触子によっては、 接触ュニットの数があ まりにも膨大であることから、 全体としてのばね力が極めて大きくなる。
特に、 両導電性針状体の少なくとも一方がホルダ孔から抜け落ちることのな いように、 ホルダ孔等に設けられた肩面などにより抜け止めされていることか ら、 このような肩面などは常時コイルばねの予圧縮力を受けることになる。 即 ち、 全体としてのばね力が肩面に作用し、 ホルダの一部を他の部分から押し離 すように作用する。
そのようなコイルばねの圧縮荷重が大きい場合には、 通常複数の層をなす支 持体からなるホルダには、 そのような圧縮荷重が作用し、 変形して支持体に反 りやたわみが生じる場合がある。 そのような場合、 針状体の先端位置 (接触位 置) の精度が悪化するという問題や、 針状体の動作を悪くするという問題があ る。 なお、 支持体を厚くすれば強度を確保することができる。
しかしながら、 検査対象の信号の高周波数化に伴い、 導電性接触子にも高周 波数化された検査信号を通し得るようにする必要があり、 そのためには、 全長 (信号が通る線路長) を短くすると良いが、 ホルダを薄型化することは支持体 の厚さ (導電性接触子の軸線方向長さ) を薄くすることになる。 支持体が薄く なるとその強度が低下してしまうため、 上記問題が解決されない。
また、 半導体関連部品の検査において、 高温雰囲気 (約 1 5 0度) 下で電圧 を印加して長時間 (数時間〜数十時間) テストするパ一ンインテストを行う場 合には、 熱膨張の小さな絶縁材料である例えばセラミックスを使用することが 望ましいが、 支持体がセラミックスのような脆い材質のものであると、 ばね荷 重が大きいと支持体が破壊される虞があり、 薄型化を要求される導電性接触子 の支持体をセラミックス製とすることが難しいという問題がある。 また、 常温 雰囲気で使用されるものでは支持体に合成樹脂材料を用いることができるが、 その場合には荷重により支持体が変形するという問題がある。
発明の開示
このような従来技術の課題に鑑み、 本発明の主な目的は、 高密度に配置され たアクセスされるべき点を有する高集積半導体素子、 その他の検査対象を試験 するのに適する導電性接触子を提供することにある。
本発明の第 2の目的は、 構造が単純で、 経済的に製造可能な導電性接触子を 提供することにある。
本発明の第 3の目的は、 極めて薄型化が可能な導電性接触子を提供すること にある。
本発明の第 3の目的は、 機械的には必ずしも良好でない特性を有するが、 そ の他の特性に於いて優れた材料からなるホルダを用いた導電性接触子を提供す ることにある。
このような目的は、 本発明によれば、 導電性接触子であって、 厚さ方向に貫 通する複数のホルダ孔を有するホルダ部材と、 前記各ホルダ孔に受容された導 電性コイルばねと、 前記コイルばねの両軸線方向端に設けられた一対の導電性 接触部材と、 前記両導電性接触部材の少なくとも一方が前記ホルダ孔から抜け 落ちることのないように、 前記各ホルダ孔に設けられた係合部とを有し、 当該 接触子の中立状態に於いて、 前記コイルばねが略無負荷状態になるように、 前 記コイルばねが、 前記ホルダ孔内に組み込まれていることを特徴とする導電性 接触子を提供することにより達成される。
これによれば、 コイルばね及び接触手段のホルダへの組み付け状態でコイル ばねが略無負荷状態であることから、 ホルダ孔により少なくとも一方の接触手 段を抜け止めする場合に、 その抜け止め部にコイルばねの圧縮荷重が作用する ことがない。 したがって、 ホルダの厚さを薄くしても、 従来例で示したような 反りやたわみが生じることを回避でき、 また熱膨張の小さな絶縁材料である例 えばセラミックスを使用することができる。
各コイルばねの両軸線方向端に設けられた前記接触部材は針状体をなすもの であって良い。 そのような場合、 前記各ホルダ孔の各端に係合部が設けられ、 前記両針状体が前記ホルダ孔から抜け落ちることのないようにしたり、 或いは 前記各ホルダ孔の一端のみに係合部が設けられ、 対応する前記針状体が前記ホ ルダ孔から抜け落ちることのないようにすることができる。 いずれの場合も、 前記係合部が、 前記各ホルダ孔内に画定された肩面を含むものであって良い。 前記ホルダ部材が、複数の支持部材を積層してなるものであれば、前記肩面は、 互いに同軸をなすが互いに異径のホルダ孔を有する互いに隣接する支持部材間 に画定されるものであって良い。
本発明の好適実施例によれば、 前記各コイルばねの一方の軸線方向端に設け られた前記接触部材が針状体をなし、 前記各コイルばねの他方の軸線方向端に 設けられた前記接触部材が、 該コイルばねのコイル端をなし、 前記係合部によ り、 前記両接触部材の一方のみが前記ホルダ孔から抜け落ちることのないよう にされている。 これによれば、 部品点数及び組み立て工数を削減でき、 製造コ ストを低廉ィ匕し得る。
通常、 ホルダの片側には試験装置の回路基板が取り付けられ、 対応する側の 接触部材が回路基板のパッドに当接する。 従って、 このような接触部材につい ては、 各ホルダ孔に抜け止めの係合部を設ける必要がない。 このように係合部 が設けられていない側の接触部材の遊端を、 ホルダ部材の外面と概ね同一面を なすように設ければ、 ホルダへの組み付け状態でホルダ外面からの接触部材の 突出量を検査することにより、 組み付けの良否を容易に確認することができる。 図面の簡単な説明
第 1図は、 本発明が適用された導電性接触子ュニットに用いられる導電性接 触子用ホルダの平面図。
第 2図は、 図 1の矢印 II— II線に沿って見た断面に対応する導電性接触ュニ ットの要部縦断面図。
第 3図は、 コイルばね及び導電性針状体を導電性接触子用支持体に組み付け る要領を示す図。
第 4図は、 第 2の実施の形態を示す図 2に対応する図。 第 5図は、 第 3の実施の形態を示す図 5に対応する図。
第 6図は、 針状体が密集して配設された導電性接触子ュニットを示す模式的 斜視図 (第 4の実施の形態)。
第 7図は、 第 5の実施の形態を示す要部縦断面図。
発明を実施するための最良の形態
図 1は、 本発明が適用された導電性接触子ュニットに用いられる導電性接触 子用ホルダの平面図である。 なお、 検査対象が例えば 8インチ ·ウェハの場合 には、 本ホルダ 1の大きさは、 直径 8インチ (約 2 0 0 mm) 前後の図に示さ れるような円形板状であって良い。 また 8インチ 'ウェハの場合には、 その面 積の中に数十個〜数百個の半導体チップが形成されている。 さらに、 1 2イン チ (約 3 0 0 mm) ·ウェハの場合には数千個の半導体チップが形成される。 図 1に示されている導電性接触子用ホルダ 1にあっては、 上記したように検 査対象のウェハと同様に平面視で円板形に形成されており、 従来例で示したよ うにウェハに形成された複数のチップの各電極にそれぞれ対応する位置に複数 の導電性接触子用のホルダ孔 2が設けられている。 なお、 図では、 ホルダ孔 2 の形状は誇張して示されており、 その数も少ない。
図 2は、 本発明が適用された導電性接触ュニッ卜の 1例を示す要部縦断面図 であり、 図 1の矢印 II— II線に沿って見た断面に対応する。 この図 2のもので は、 例えば図 1の平面視で同一外形の 3枚の支持体 3 · 4 · 5を上層 ·中間層 · 下層として配置して、 3層構造の導電性接触子用ホルダを構成したものである。 各支持体 3 · 4 · 5は、 それぞれ同一材質からなるものであって良く、 例え ばホルダ孔 2を高精度に加工し得る合成樹脂製や、 耐熱性に有効なセラミック ス製とすることができる。 なお、 各支持体 3 · 4 · 5は、 それぞれ同一形状の 円板状に形成され、 例えば図示されないねじを用いて図 2の積層状態に固定さ れている。 積層状態の固定にねじを用いるのは、 メンテナンスなどの分解組み 立てを容易にするためである。 図 2及び図 3に示されるように、 支持体 3には小径孔 2 aと大径孔 2 bとを 同軸的に設けた段付き孔が形成されており、 他の各支持体 4 · 5には大径孔 2 bと同一径のストレート孔(2 b ) が形成されている。 これら段付き孔 (2 a · 2 b ) 及び各ストレー卜孔 (2 b ) によりホルダ孔 2が形成されている。
また、 図 3に示されるように、 導電性接触子の導体部分は、 導電性コイルば ね 8と、 その両端部にそれぞれを互いに相反する向きに先端を向けて設けられ た一対の導電性接触手段としての導電性針状体 9 · 1 0とからなる。 一方 (図 における下側) の導電性針状体 9には、 図の下方に先鋭端を向けた針状部 9 a と、 針状部 9 aよりも拡径されたフランジ部 9 bと、 フランジ部 9 bに対して 針状部 9 aとは相反する側 (図の上方) に突設されたボス部 9 cとがそれぞれ 同軸的に形成されている。 他方 (図における上側) の針状体 1 0には、 図の上 方に先鋭端を向けた針状部 1 0 aと、 針状部 1 0 aよりも小径のボス部 1 0 b と、 ボス部 1 0 bに対して針状部 1 0 aとは相反する側 (図の下方) に突設さ れた軸部 1 0 cとがそれぞれ同軸的に形成されている。
コイルばね 8には、 図 3における下側部分に密着巻き部 8 aが形成され、 上 側部分に粗巻き部 8 bが形成されている。 その密着巻き部 8 aによるコイル端 部に一方の針状体 9のボス部 9 cが嵌合し、 粗巻き部 8 bによるコイル端部に 他方の針状体 1 0のボス部 1 0 bが嵌合するようになつている。 このコイルば ね 8の各ボス部 9 b · 1 0 cとの嵌合は、 ばねの巻き付き力によるものとした り、 さらに半田付けしたりしても良い。 なお、 半田付けの場合には、 コイルば ね 8と各ボス部 9 b · 1 0 cとが多少緩い状態であっても良い。
また、 図 3に示されるコイルばね 8と一対の導電性針状体 9 · 1 0との組み 付け状態にあっては、 コイルばね 8の自然長 (無負荷) 状態で密着巻き部 8 a の粗巻き部 8 b側端部に他方の導電性針状体 1 0の軸部 1 0 cの突出端部が軸 線方向に対して重なるようになっていると良い。 これにより、 検查時の圧縮状 態でコイルばね 8が湾曲することにより密着巻き部 8 aと軸部 1 0 cとが接触 し、 両導電性針状体 9 · 1 0間を通る電気信号が、 密着巻き部 8 aと軸部 1 0 cとを通って、 粗巻き部 8 aを通ることを回避される。 これにより、 両導電性 針状体 9 · 1 0の軸線方向にすなわち直線的に電気信号が流れ、 近年の高周波 数化されたチップの検査に対応し得る。
そして、 図 3の矢印に示されるように、 互いに一体化されたコイルばね 8及 び一対の導電性針状体 9 · 1 0をホルダ孔 2に挿入して、 支持体 (1 · 3 · 4 ) に組み付ける。 例えば、 実際の使用にあっては、 図 2に示されるように図 3と は天地を逆にする場合がある。 そのような場合であっても、 コイルばね 8及び 導電性針状体 9 · 1 0の組み付け時には図 3に示されるようにすることにより、 一方の導電性針状体 9のフランジ部 9 bが小径孔 2 a及び大径孔 2 bによる段 部に当接して、 コイルばね 8及び針状体 9 · 1 0が抜け止めされる。 これら小 径孔 2 a及び大径孔 2 bによる段部とフランジ部 9 bとにより抜け止め部が構 成されている。
そして、 図 2の組み付け状態にあっては、 ホルダ孔 2の段付き孔側を上にし て、 ホルダ孔 2のストレ一ト孔側を下にして、 その下側に検査装置側の配線板 1 1を例えばねじ止めしてセットしている。 その配線板 1 1には、 導電性針状 体 1 0に対応する位置に各端子 1 1 aが配設されており、 図 2の組み付け状態 で導電性針状体 1 0の針状部 1 0 aが端子 1 1 aに当接して、 それによりスト レート孔側を下にした状態におけるコイルばね 8及び導電性針状体 9 · 1 0が 抜け止めされている。
本発明によれば、 この図 2の組み付け状態において、 針状体 1 0の針状部 1 0 aの先端が、 配線板 1 1の端子 1 1 aに接触するか接触しない位置、 すなわ ちコイルばね 8が略無負荷状態になる位置にある。 例えば、 上記した図 3に示 されるコイルばね 8及び針状体 9 · 1 0が一体化されたものにおいて、 コイル ばね 8の略無負荷状態で、 フランジ部 9 bから針状部 1 0 aの先端までの長さ Lと、 ホルダ 1の大径孔 2 bの深さ Dとを、 概ね同一になるようにそれぞれ設 定する。
上記したようにホルダ 1にセットした配線板 1 1の端子 1 l aがホルダ 1の 図 2おける下面と同一面上に位置することにより、 フランジ部 9 bから針状部 1 0 aの先端までの部分が大径孔 2 bの深さ D内に収められることになるが、 上記したように長さ Lと深さ Dとが概ね同一であることから、 コイルばね 8に 大きな圧縮荷重が発生しない。 これにより、 支持体 3がコイルばね 8のばね力 により押し上げられることがなく、 支持体 3を例えば 1 mm程度まで薄型化し ても、 従来例で示したような反りやたわみが生じることを回避できる。 また、 大型 (2 0 0〜3 0 0 mmの直径) のホルダの支持体として使用可能である。 なお、 全数の針状部 1 0 aの先端が大径孔 2 b内に収まるようにしても良い。 その場合には、 コイルばね 8との結合誤差による上記長さ Lのばらつきによる 影響を受けないように、 針状体 9の針状部 9 aの突出量の長さを上記ばらつき 分を吸収し得る長さを含んだ長さに設定すると良い。
また、 支持体 3を薄型化でき、 かつ熱膨張の小さな絶縁材料である例えばセ ラミックスを支持体 3の材料として使用することができる。 セラミックスは脆 い材料であるが、 本構造により、 支持体 3にクラックや割れや欠けなどが発生 することを回避できる。 他の支持体 4 · 5も同様の材質にすることにより、 高 温雰囲気 (約 1 5 0度) 下で電圧を印加して長時間 (数時間〜数十時間) テス 卜するバーンインテストを行うための導電性接触子として何ら問題なく使用で きる。
また、 上記長さ Lと深さ Dとの関係は、 ホルダ 1へのコイルばね 8及び針状 体 9 · 1 0の組み付け状態で、 針状部 1 0 aのホルダ 1外方 (配線板 1 1側) への突出量をできるだけ小さくするか、 接触するかしないか位に引っ込んだ程 度にすると良い。 配線板 1 1をセットした状態で端子 1 1 aに針状部 1 0 aが 押圧しても、 その押圧力 (ばね荷重) ができるだけ小さくなるようにすること が望ましい。 これにより、 ホルダ 1への組み付け状態でホルダ外面からの突出 量を検査することにより、 不良品を容易に見付けることができ、 コイルばね 8 及び針状体 9 · 1 0の長さの良否を容易に確認することができる。
なお、 図 2に示されるように、 その上側の導電性針状体 9の針状部 9 aが上 方に突出しており、 検査対象のウェハ 2 6に向けて導電性接触子ュニットを図 の矢印に示されるように近づけることにより、 各電極 2 6 aに対して各針状部 9 aが当接し、 各針状部 9 a及び各針状部 1 0 aがそれぞれ各電極 2 6 a及び 各端子 1 1 aに弾発的に当接する。 このようにして導電性接触子を介して、 ゥ ェハ 2 6に対する所定の電気的検査を行うことができる。 この状態では配線板 1 1とウェハ 2 6とにコイルばね 8のばね荷重が作用するだけであり、 各支持 体 3 · 4 · 5にはばね荷重は作用しない。
また、 上記図示例では、 導電性接触子用ホルダを、 3枚の支持体 3 - 4 - 5 による 3層構造としたが、 ホルダ孔 2の孔径ゃピッチの大きさにより、 1枚で 構成しても良い。 その 1枚構成の例を図 4に示す。 なお、 図 4の支持体 1にあ つては、 上記図示例の支持体 1と同様であって良く、 同様の部分には同一の符 号を付してその詳しい説明を省略する。
図 4に示される導電性接触子用ホルダにあっては、 1枚の支持体 1の段付き 形状のホルダ孔 2内に、 コイルばね 8及び一対の導電性針状体 9 · 1 0が受容 されている。 一方の導電性針状体 9の出没量をそれ程大きく取らなくても良い 場合には、 コイルばね 8の粗巻き部 8 bの長さを長く確保する必要が無く、 本 図示例のようにホルダ 1を支持体 3が 1層のみの構造にすることができる。 こ の場合にはホルダ 1をより一層薄型化し得る。
また、 上記各図示例ではコイルばね 8の両端に導電性接触手段として一対の 導電性針状体 9 · 1 0を設けた構成にしたが、 コイルばね 8の配線板 1 1側の 導電性接触手段を、 図 5に示されるようにコイルばね 8の対応するコイルェン ド (図示例では粗巻き部 8 bのコイル端) 1 2として、 そのコイルエンド 1 2 を端子 1 1 aに当接さても良い。 これによれば、 針状体の点数を減らすことが できるため、 部品点数及び組み立て工数を削減でき、 製造コストを低廉化し得 る。 なお、 図 5では図 4に対応して 1層構造のものを示したが、 上記複数枚の 支持板 3 · 4 · 5による積層構造であっても良く、 同様にコイル端を端子 1 1 aに当接させるようにすることができる。
このようにして構成された各導電性接触子ユニットにあっては、 上記したよ うに組み付け状態でコイルばね 8が略無負荷状態であることから、 検査対象の チップに応じて、 図 6に示されるように針状体 1 0の本数が多くかつ密集して いる場合に有効である。 例えば検査対象が半導体パッケージ基板の場合に 1 c m2 当たり約 3 0 0 0以上のパッド(端子など)が配設されているものがあり、 そのような場合には、 1本当たりの組み付け状態の荷重が小さくても総荷重は 膨大な大きさになり、 板状のホルダの場合にはその荷重により反りが生じる虞 がある。 しかしながら、 本構造の導電性接触子ユニットにあっては、 組み付け 状態の荷重が略無負荷であることから、 その総荷重も 0か小さいため、 上記反 りが生じることがない。
図 7は両端可動型の導電性接触子の要部を示す。 図示された導電性接触子の 接触ュニットは、 それぞれ導電性圧縮コイルばね 3 0の両端にそれぞれ導電性 針状体 2 9 · 3 1を設け両端可動型の導電性接触子であり、 それらを支持する ホルダが 3枚の合成樹脂製支持体 2 8 - 3 2 - 3 3を積層して形成されている。 なお、 図に示されるように、 上層の支持体 2 8に小径孔を設け、 その小径孔に より一方の導電性針状体 2 9の針状部が出没自在に支持され、 他の各支持体 3 2 · 3 3に設けられた大径孔及び連通する段付き孔の大径孔内にコイルばね 3 0が受容され、 下層の支持体 3 3の段付き孔の小径孔により他方の導電性針状 体 3 1の針状部が出没自在に支持されている。 上側の針状体 2 9には、 中間層 の支持体 3 2の大径孔に受容されるフランジ部が設けられており、 そのフラン ジ部により針状体 2 9が抜け止めされている。
図示された組み付け状態に於いて、 圧縮コイルばね 3 0は、 無負荷状態にあ る。 従って、 圧縮コイルばね 3 0は、 上下層の支持体 2 8 · 3 3に対して互い に離反する向きの力を及ぼすことがない。 導電性接触子の両端を、 検査対象及 び検査装置側配線板に適用すると、 圧縮コイルばね 3 0は両部分間にて圧縮さ れ、 各接触点に於いて、 所要の弹発力が得られる。
この実施例によれば、 ホルダに加えられる応力が最小化される。 また、 圧縮 コイルばね 3 0を無負荷状態にすることにより、 組み付けも簡便化される。 接 触子の組み付けに際して、 支持体 2 8 - 3 2 - 3 3を積層して固定する前に、 圧縮コイルばね 3 0及び両針状体 2 9 · 3 1を対応するホルダ孔に揷入する必 要がある。 圧縮コイルばね 3 0が組み付け時に予圧縮されると、 支持体 2 8 · 3 2 · 3 3は、 そのばね力に杭して互いに結合される必要があり、 これは組み 付けをかなり困難にする。 それに対して、 本実施例によれば、 支持体 2 8 - 3 2 · 3 3を互いに結合する際にばね力に抗する必要がなく、 組み付け作業が単 純化される。
上記構造の導電性接触子にあっては、 被検査対象と検査装置側配線板との間 に設けられて使用される。 例えば、 図における下層の支持体 3 3の下面に配線 板をセットし、 上側の針状体 2 9を被検査対象の電極に接触させて検査を行う。 このように本発明によれば、 コイルばね及び接触手段のホルダへの組み付け 状態でコイルばねが略無負荷状態であることから、 ホルダ孔により少なくとも 一方の接触手段を抜け止めする場合に、 その抜け止め部にコイルばねの圧縮荷 重が作用することがない。 したがって、 ホルダの厚さを薄くしても、 従来例で 示したような反りやたわみが生じることを回避でき、 また熱膨張の小さな絶縁 材料である例えばセラミックスを使用することができるため、 高温雰囲気 (約 1 5 0度) 下で電圧を印加して長時間 (数時間〜数十時間) テストするバーン ィンテストを行う導電性接触子の薄型化が可能になり、 装置全体のコンパクト 化に寄与し得る。 また、 検査対象が半導体パッケージ基板のように単位面積当 たりの導電性接触子の本数が多い (例えば約 3 0 0 0本ノ c m2 以上) 場合に は、 1本当たりの初期荷重が小さくても総荷重は膨大な大きさになり、 ホルダ に反りが生じる虞があるが、 上記したように略無負荷状態にしていることから、 そのようなホルダの反りを防止することができる。
特に、 組み付け状態で他方の接触手段の先端がホルダの外面と同一面上に概 略位置するようにされていれば、 ホルダへの組み付け状態でホルダ外面からの 突出量を検査することにより、 組み付けの良否を容易に確認することができる。 また他方の接触手段がコイルばねのコイルェンドであれば、 例えば接触手段 として針状体を形成し、 それをコイルばねと結合する構造とした場合に、 片方 をコイルエンドで代用することから、 部品点数及び組み立て工数を削減でき、 製造コストを低廉化し得る。
以上、 本発明を特定の実施例について説明したが、 当業者であれば、 請求の 範囲に記載された本発明の概念から逸脱することなく、 種々の変形 ·変更が可 能である。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 導電性接触子であって、
厚さ方向に貫通する複数のホルダ孔 (2 ) を有するホルダ部材 (3, 4 , 5 ) と、
前記各ホルダ孔に受容された導電性コイルばね ( 8 ) と、
前記コイルばねの両軸線方向端に設けられた一対の導電性接触部材 (9, 1 0 ) と、
前記両導電性接触部材の少なくとも一方が前記ホルダ孔から抜け落ちること のないように、 前記各ホルダ孔に設けられた係合部 (2 a, 2 b ) とを有し、 当該接触子の中立状態に於いて、 前記コイルばねが略無負荷状態になるよう に、 前記コイルばねが、 前記ホルダ孔内に組み込まれていることを特徴とする 導電性接触子。
2 . 前記各コイルばねの両軸線方向端に設けられた前記接触部材が針状体をな すことを特徴とするクレーム 1に記載の導電性接触子。
3 . 前記各ホルダ孔の各端に係合部が設けられ、 前記両針状体が前記ホルダ孔 から抜け落ちることのないようにしたことを特徴とするクレーム 2に記載の導 電性接触子。
4. 前記各ホルダ孔の一端のみに係合部が設けられ、 対応する前記針状体が前 記ホルダ孔から抜け落ちることのないようにしたことを特徴とするクレーム 2 に記載の導電性接触子。
5 . 前記各コイルばねの一方の軸線方向端に設けられた前記接触部材が針状体 ( 9 ) をなし、 前記各コイルばねの他方の軸線方向端に設けられた前記接触部 材が、 該コイルばねのコイル端 (8 c ) をなし、 前記係合部により、 前記両接 触部材の一方のみが前記ホルダ孔から抜け落ちることのないようにしたことを 特徴とするクレーム 1に記載の導電性接触子。
6 . 前記係合部により、 前記両接触部材の一方のみが前記ホルダ孔から抜け落 ちることのないようにし、 前記両接触部材の他方が、 前記ホルダ部材の外面と 概ね同一面をなすように設けられることを特徴とするクレーム 1に記載の導電 性接触子。
7 . 前記係合部が、 前記各ホルダ孔内に画定された肩面を含むことを特徴とす るクレーム 1に記載の導電性接触子。
8 . 前記ホルダ部材が、 複数の支持部材を積層してなり、 前記肩面が、 互いに 同軸をなすが互いに異径のホルダ孔を有する互いに隣接する支持部材間に画定 されることを特徴とするクレーム 7に記載の導電性接触子。
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