JP5548339B2

JP5548339B2 - 電気的接続装置

Info

Publication number: JP5548339B2
Application number: JP2008028145A
Authority: JP
Inventors: 聡成田; 将遵山口
Original assignee: Micronics Japan Co Ltd
Current assignee: Micronics Japan Co Ltd
Priority date: 2008-02-07
Filing date: 2008-02-07
Publication date: 2014-07-16
Anticipated expiration: 2028-02-07
Also published as: JP2009186380A

Description

本発明は、半導体ウエハに集合的に形成された集積回路のような平板状の被検査体の電気的試験に用いるのに好適な電気的接続装置に関する。

従来のこの種の装置に、例えば特許文献１および２に記載の電気的接続装置がある。この電気的接続装置の要部が図５に示されている。前記電気接続装置は、テスタ（図示せず）に接続される配線路１ａ（図６参照）が内部に設けられ、また中央開口１ｂが設けられたリジッド配線基板１と、該リジッド配線基板の一方の面で中央開口１ｂを覆うように配置され、リジッド配線基板１に固定される支持板２とを備える。中央開口１ｂ内には、該開口を横切る板状のばね部材３が配置されている。このばね部材３の縁部は、取付け機構４の環状取付板４ａおよび環状挟持板４ｂにより挟持され、これによりばね部材３は、支持板２に支持されている。中央開口１ｂに位置するばね部材３の中央部には、ブロック５が支持されている。ブロック５は、フレキシブル多層配線基板６の接触子領域６ａを裏面で弾性支持する。各配線路１ａは、図６においては明瞭化のために実線で示されている。

接触子領域６ａの表面には、被検査体（図示せず）の対応する電極パッドに接触可能の多数の接触子７が設けられている。接触子領域６ａからフレキシブル多層配線基板６の張出領域６ｂがブロック５の縁部を越えてリジッド配線基板１に向けて角度的に伸長する。接触子領域６ａおよび張出領域６ｂには、各接触子７に対応する導電路が形成され、該導電路はフレキシブル多層配線基板６ｂでリジッド配線基板１の対応する前記配線路に接続されている。この配線路は、図示しないが、リジッド配線基板１の前記表面に設けられたソケットのような電気接続部を経てテスタに接続される。したがって、ばね部材３の弾性により、各接触子７が前記被検査体の前記電極パッドに好適に押圧されると、該電極は、フレキシブル多層配線基板６ｂの前記導電路、該導電路に接続されたリジッド配線基板１の前記配線路および前記ソケットを経て、前記テスタの電気回路に接続される。

特開２００７−２７８８６０号公報特開２００７−２７８８６１号公報

しかし、図５に示したように、ばね部材３を好適に保持するために、リジッド配線基板１の中央に比較的大径の中央開口１ｂを形成する必要がある。そのため、図６に示されているように、リジッド配線基板１に設けられる配線路１ａは、中央開口１ｂを避けてとり回す必要があることから、配線路１ａの自由度に強い制限を受ける。また、比較的大径の中央開口１ｂを避けて配線路１ａが形成されることから、該配線路の配置密度が部分的に高まることがある。交流信号を用いたテストでは、前記高密度配置部分で近接する配線路１ａ間で容量ノイズを生じる虞があることから、部分的にも高密度配置を避けることが望ましい。

そこで、本発明の目的は、電気的接続装置のリジッド配線基板内の配線路の配置密度の部分的な増大を抑制し、該配線の取り回しの自由度を高めることにある。

本発明に係る電気的接続装置は、一方の面にテスタへの接続部を有し、また該接続部に対応した配線路を有するリジッド配線基板と、該リジッド配線基板のほぼ中央部で該リジッド配線基板の前記一方の面に対向して配置され、該配線基板に固定される支持板と、該支持板に取付け機構を介して支持された板ばね部材と、該板ばね部材に取り付けられ、該板ばね部材を介して、前記リジッド配線基板の他方の面の側で該リジッド配線基板の板厚方向へ変位可能に弾性支持される支持ブロックと、該支持ブロックに裏面で支持されまた表面に複数の接触子が形成された接触子領域および該接触子領域から前記リジッド配線基板に向けて伸び該リジッド配線基板に結合される張出領域を有し、前記接触子を対応する前記リジッド配線基板の前記配線路に接続するための導電路が形成されたフレキシブルプローブシートとを備える。

本発明に係る前記電気的接続装置の前記リジッド配線基板には、前記支持ブロックの外方で該支持ブロックを取り巻く周方向へ相互に間隔を置いて複数の貫通孔が形成され、前記支持板には、対応する前記貫通孔に沿って該貫通孔内を伸長する複数の支持部が一体的に形成され、前記板ばね部材は、前記ブロックの前記変位を可能とすべく前記配線基板の前記他方の面から間隔を置いて、前記取付け機構により前記支持部に支持されている。前記リジッド配線基板の中央部には前記配線路の少なくとも一部が直線状に配置されている。

本発明に係る前記電気的接続装置では、前記板ばね部材は、前記リジッド配線基板に設けられた前記貫通孔のそれぞれに伸びる前記支持部に、前記取付け機構を介して前記リジッド配線基板の前記他方の面から間隔をおいて支持されている。そのため、前記リジッド配線基板の中央に前記板ばねを受け入れる従来のような大径の開口が不要となる。また、前記貫通孔は前記支持部を受け入れるが、板ばねを受け入れる従来の中央開口に比較して極めて小口径である。

そのため、リジッド配線基板内に形成される前記配線路の設計で、従来のような大径の中央開口を避けるような取り回しは、不要となり、また大径の中央開口が不要となることから、実質的に配線領域の面積が増大し、前記配線路の取り回しの自由度が増す。さらに、前記配線路が大径の中央開口を避ける必要がないことから、前記配線路に前記中央開口を避けるような大きな曲線部を設けることなく、従来に比較して直線的に配線路を敷設することができるので、配線路の短縮化が可能となる。この短縮化は、信号ノイズ（ＳＮ）比の増大に有利である。また、前記配線路の配線領域の面積の増大に伴い、配線密度の低減を図ることができるので、交流信号に対するノイズ低減効果をも期待することができる。

前記貫通孔を貫通して前記支持部を伸長させることにより、該支持部に前記リジッド配線基板の前記他方の面より突出した終端を形成することができる。この場合、前記終端に前記板ばね部材が前記取付け機構により結合される。

前記貫通孔として、前記支持ブロックを取り巻く周方向へ互いに１２０度の角度を置いて３つの貫通孔を形成することができる。この場合、前記支持部材には、前記各貫通孔に対応して３つの前記支持部が形成される。

前記取付け機構は、ねじ部材を介して前記支持部の前記終端に結合される環状のベース部材と、該ベース部材と共同して前記板ばね部材の縁部を挟持すべく前記ベース部材に取り外し可能に結合される環状の挟持板と、該挟持板および前記ベース部材を取り外し可能に結合するねじ部材とで構成することができる。

前記取付け機構に、前記板ばね部材の前記リジッド配線基板への支持姿勢を調整するための平行調整部を設けることができる。

本発明に係る電気的接続装置１０が図１ないし図４に示されている。図１は電気的接続装置１０の縦断面図を示し、図２は電気的接続装置１０を分解して示す斜視図である。電気的接続装置１０は、図１および図２に示すように、リジッド配線基板１２と、該リジッド配線基板に板状のばね部材１４を介して弾性支持される支持ブロック１６と、フレキシブル多層配線基板からなるプローブシート２０とを備える。プローブシート２０は、ポリイミド樹脂フィルムのような電気絶縁性を有する可撓性フィルムの積層体を基材として、リジッド配線基板１２内に形成された複数の配線路１８（図３参照）に電気的にそれぞれ接続される従来よく知られた複数の導電路（図示せず）が組み込まれている。

リジッド配線基板１２は、従来よく知られているように、例えばガラス繊維を分散させたポリイミド樹脂板に配線路１８を形成した円形のプリント配線基板からなる。リジッド配線基板１２の一方の面である上面１２ａには、図面の簡素化のために省略されているが、従来よく知られているように、各配線路１８に対応してこれに接続されたテスタランドあるいはソケットがリジッド配線基板１２の縁部に沿って配列されている。またリジッド配線基板１２の他方の面である下面１２ｂには、各配線路１８の他端が露出する。各配線路１８は、図３においては明瞭化のために実線で示されている。

リジッド配線基板１２の下面１２ｂの中央部の下方には、ばね部材１４を介して、後述するように、支持ブロック１６が弾性支持されている。また、リジッド配線基板１２には、この支持ブロック１６を取り巻く周方向に相互に間隔をおいて、複数の貫通孔２２が形成されている。

各貫通孔２２は、図示の例では、リジッド配線基板１２の平面図を示す図３から明らかなように、リジッド配線基板１２の中心点１２ｃを中心とする仮想円２４の外方で該仮想円に接するように配置されている。また、各貫通孔２２が１２０度の角度範囲で相互に間隔を置くように、したがって、３つの貫通孔２２が正三角形の頂点上に位置するように、配置されている。

仮想円２４は、支持ブロック１６の平面形状の最大外形をほぼ内接させるに十分な半径を有する。したがって、電気的接続装置１０をリジッド配線基板１２の上面１２ａから透視したとき、各貫通孔２２は、支持ブロック１６の外方に位置する。また、図示の例では、各貫通孔２２は、仮想円２４の半径方向を長軸方向とする長円形の断面形状を有する。

リジッド配線基板１２の中央部で上面１２ａには、図示の例では、円形平面形状を有する支持板２６が配置されている。リジッド配線基板１２の前記上面１２ａに対向する支持板２６の面には、図１および図４に示すように、貫通孔２２に対応して各貫通孔２２内に伸びる柱状の３本の支持部２６ａが形成されている。各支持部２６ａは貫通孔２２に対応した長円の横断面形状を有し、各支持部２６ａには、図１に明確に示されているように、支持板２６の板厚方向へ貫通するねじ穴２８およびボルト３０の挿通を許す貫通孔３２が長軸方向に整列して形成されている。

支持板２６は、図１に示すように、各支持部２６ａが対応する貫通孔２２内に伸びるように、リジッド配線基板１２に配置され、先端がリジッド配線基板１２に螺合する取付けボルト３４によりリジッド配線基板１２に固定される。図１に示す例では、支持部２６ａの終端すなわち先端は、リジッド配線基板１２の下面１２ｂを越えてリジッド配線基板１２の外方に位置する。図３のリジット配線基板１２においては取付けボルト３４用のねじ穴は明瞭化のために省略されている。

図１に明確に示されているように、各支持部２６ａの下端には、ばね部材１４の縁部が取付け機構３６により、結合されている。取付け機構３６は、図示の例では、支持部２６ａの終端面すなわち下端面に当接して配置される環状のベース部材３６ａと、該ベース部材と共同してばね部材１４の縁部を挟持するための環状の挟持板３６ｂと、両部材３６ａ、３６ｂ間にばね部材１４の縁部を位置させた状態で両部材３６ａ、３６ｂを締め付けるべく先端がベース部材３６ａに螺合するねじ部材３６ｃとを備える。図２には、簡素化のためにベース部材３６ａが省略されており、また挟持板３６ｂは、周方向に分割された弧状部材の組合せで示されている。

ばね部材１４は、図２に明確に示されているように、平板のばね材料からなり、支持ブロック１６が取り付けられる十字状の中央部１４ａと、該中央部を取り巻く環状の外縁部１４ｂとを備える。ばね部材１４は、前記したように、外縁部１４ｂで取付け機構３６を介して支持板２６の支持部２６ａに支持されている。ばね部材１４の１４ａには、支持ブロック１６が取り付けられている。図２に示す例では、支持ブロック１６は、全体に正８角形の平面形状を有する本体部１６ａと、該本体部の上端に連なる正方形の平面形状を有する取付部１６ｂと、該取付け部と共同してばね部材１４の中央部１４ａを挟持する取付板１６ｃとを備える。取付板１６ｃは、該取付板と取付部１６ｂとの間にばね部材１４の中央部１４ａを位置させた状態で、先端が取付部１６ｂに螺合するねじ部材１６ｄにより、取付部１６ｂに締め付けられる。これにより、支持ブロック１６は、リジッド配線基板１２の下面１２ｂから間隔を置いて弾性支持されることから、ばね部材１４の中央部１４ａの撓み変形に応じて、下面１２ｂに近づきまた離れるように、リジッド配線基板１２の板厚方向へ弾性的に変位可能である。

プローブシート２０は、従来よく知られているように、この支持ブロック１６の本体部１６ａに支持される８角形状の接触子領域３８ａ（図１参照）と、該接触子領域の各辺からリジッド配線基板１２の上面１２ａに向けて伸長する張出領域３８ｂとを備える。接触子領域３８ａは、プローブシート２０の裏面で、支持ブロック１６の本体部１６ａの下面に固着されている。またプローブシート２０の表面の接触子領域３８ａ、すなわち接触子領域３８ａの表面には、従来よく知られた例えばプローブのような接触子４０（図１参照）が、図示しない半導体ウエハのような被検査体に集合的に形成された各ＩＣの電極パッドに対応して設けられている。

各接触子４０は、従来よく知られているように、プローブシート２０の可撓性樹脂フィルム内に埋設された前記導電路に接続されている。張出領域３８ｂの端部のリジッド配線基板１２に対向する裏面の先端部には、前記導電路の接続端部（図示せず）が設けられている。

プローブシート２０の張出領域３８ｂの表面を覆うようには、環状のシリコンゴムシートのような弾性部材４２ａおよび環状の押さえ板４２ｂが配置されている。弾性部材４２ａおよび押さえ板４２ｂは、先端がリジッド配線基板１２に螺合するボルト４４の締め付けにより、張出領域３８ｂをリジッド配線基板１２の下面１２ｂに押し付ける。これにより、プローブシート２０の前記導電路の接続端部がリジッド配線基板１２の対応する前記配線路１８の前記他端に接続されることから、各接触子４０は、プローブシート２０の前記導電路およびリジッド配線基板１２の対応する配線路１８を経て、前記テスタランドに接続される。したがって、前記各テスタランドに前記テスタの配線を接続することにより、各接触子４０を前記テスタに接続することができる。また、接触子４０が前記被検査体に押圧されるときに支持ブロック１６の弾性変位を拘束しないように、プローブシート２０の張出領域３８ｂは、撓み変形が可能なように僅かな弛みを与えられている。

また、図示の例では、その図１に明確に示されているように、プローブシート２０の接触子領域３８ａと、リジッド配線基板１２とが正しく平行になるように調整するための平行調整部４６が取付け機構３６に関連して設けられている。この調整部４６は、支持部２６ａに設けられた前記ねじ穴２８に螺合する調整ねじ部材４６ａを含む。調整ねじ部材４６ａの下端は、支持部２６ａの下端から突出可能であり、これにより、ベース部材３６ａのベース部材３６ａに当接可能である。したがって、ボルト３０を緩めた状態で、調整ねじ部材４６ａの回転操作により、その下端が支持部２６ａの下端から突出する量を調整した後、ボルト３０を締め付けることにより、ばね部材１４の支持ブロック１６を保持する姿勢を調整することができ、これにより、プローブシート２０の接触子領域３８ａに設けられた各接触子４０の針先面を所定の水平面に合わせるべく、その傾斜姿勢を補正することができる。

本発明に係る電気的接続装置１０では、前記したように、プローブシート２０の接触子領域３８ａを支持する支持ブロック１６を弾性支持するための板状のばね部材１４は、取付け機構３６を介して、リジッド配線基板１２に設けられた貫通孔２２のそれぞれに伸びる支持部２６ａに好適に支持されている。そのため、リジッド配線基板１２の中央に板ばね１４を受け入れる従来のような大径の開口が不要となる。リジッド配線基板１２には、図３に示したように、支持部２６ａを受け入れる複数の貫通孔２２が形成されるが、各貫通孔２２は、板ばね１４を受け入れる従来の中央開口に比較して極めて小口径である。また複数の貫通孔２２は相互に間隔をおいて分散され、連続もしくは近接しては、設けられていない。

そのため、図３に示すように、リジッド配線基板１２に形成される配線路１８は、従来のような大径の中央開口を避ける必要はなく、実質的にリジッド配線基板１２の配線領域の面積が増大することから、配線路１８の取り回しの自由度が増す。さらに、配線路１８が大径の中央開口を避ける必要がないことから、配線路１８に従来の中央開口を避けるような大きな曲線部を設けることなく、したがって、従来に比較して直線的に配線路を敷設することができる。そのため、配線路の短縮化が可能となり、信号ノイズ（ＳＮ）比の増大に有利となる。また、配線路１８の配線領域の面積の増大に伴い、配線路１８の配線密度の低減を図ることができるので、交流信号に対するノイズ低減効果をも図ることができる。

前記したところでは、支持部２６ａの下端をリジッド配線基板１２の下面１２ｂより突出させた例を示したが、支持部２６ａの下端を貫通孔２２内で終端させ、該終端に当接可能の突起をベース部材３６ａに設けることができる。このベース部材３６ａのスペーサ機能によって、ばね部材１４をリジッド配線基板１２の下面１２ｂから所定の間隔を置くように、保持することができる。

３個の貫通孔２２および支持部２６ａをそれぞれ設けた例を示したが、少なくとも２個の貫通孔２２および支持部２６ａをそれぞれ仮想円２４の直径方向に配列することができる。しかしながら、ばね部材１４の安定した支持のためには、図示のとおり、３個の貫通孔２２および支持部２６ａを正三角の各頂点に配置することが望ましい。もちろん、４個以上の貫通孔２２および支持部２６ａを設けることができるが、リジッド配線基板１２の配線路１８のための配線領域の低減の防止、取付け機構３６の簡素化、調整部４６による平行度調整等の点から、図示の例が好ましい。

また、取付け機構３６として、ベース部材３６ａおよび挟持板３６ｂを備える挟持機構を示した。これに代えて、リジッド配線基板１２の下面１２ｂから突出する支持板２６の支持部２６ａの突出寸法を増大させることにより、スペーサ機能を果たすベース部材３６ａおよび挟持板３６ｂを不要とすることができる。この場合、ばね部材１４の外縁部１４ｂを例えばねじ部材３６ｃにより、直接支持部２６ａの下端面に結合することができる。

本発明は、上記実施例に限定されず、その趣旨を逸脱しない限り、種々に変更することができる。例えば、必要に応じて、支持板２６とリジッド配線基板１２との間に、該リジッド配線基板の補強作用をなす補強板を挿入することができる。

本発明に係る電気的接続装置の縦断面図である。図１に示した電気的接続装置の分解斜視図である。図１に示した電気的接続装置のリジッド配線基板の平面図である。図１に示した電気的接続装置の支持板を他方の面から見た斜視図である。従来の電気的接続装置を示す縦断面図である。従来の電気的接続装置のリジッド配線基板の平面図である。

符号の説明

１０電気的接続装置
１２リジッド配線基板
１４ばね部材
１６支持ブロック
１８配線路
２０プローブシート
２２貫通孔
２６支持板
３６取付け機構
３８ａ接触子領域
３８ｂ張出領域
４０接触子
４６調整部

Claims

一方の面にテスタへの接続部を有し、また該接続部に対応した配線路を有するリジッド配線基板と、該リジッド配線基板のほぼ中央部で該リジッド配線基板の前記一方の面に対向して配置され、該配線基板に固定される支持板と、該支持板に取付け機構を介して支持された板ばね部材と、該板ばね部材に取り付けられ、該板ばね部材を介して、前記リジッド配線基板の他方の面の側で該リジッド配線基板の板厚方向へ変位可能に弾性支持される支持ブロックと、該支持ブロックに裏面で支持されまた表面に複数の接触子が形成された接触子領域および該接触子領域から前記リジッド配線基板に向けて伸び該リジッド配線基板に結合される張出領域を有し、前記接触子を対応する前記リジッド配線基板の前記配線路に接続するための導電路が形成されたフレキシブルプローブシートとを備える電気的接続装置であって、
前記リジッド配線基板には、前記支持ブロックの外方で該支持ブロックを取り巻く周方向へ相互に間隔を置いて複数の貫通孔が形成され、前記支持板には、対応する前記貫通孔に沿って該貫通孔内を伸長する複数の支持部が形成され、
前記支持部は、前記貫通孔を貫通して伸長し、前記リジッド配線基板の前記他方の面より突出した終端を有し、該終端に前記板ばね部材が前記取付け機構により結合されており、
前記取付け機構は、ねじ部材を介して前記支持部の前記終端に結合される環状のベース部材と、該ベース部材と共同して前記板ばね部材の縁部を挟持すべく前記ベース部材に取り外し可能に結合される環状の挟持板と、該挟持板および前記ベース部材を取り外し可能に結合するねじ部材とを備え、
前記板ばね部材は、前記支持ブロックの前記変位を可能とすべく前記配線基板の前記他方の面から間隔を置いて、前記取付け機構により前記支持部に支持されており、
前記リジッド配線基板の中央部に前記配線路の少なくとも一部が直線状に配置されている、電気的接続装置。
各支持部は長円の横断面形状を有する、請求項１に記載の電気的接続装置。
３つの前記貫通孔が前記支持ブロックを取り巻く周方向へ互いに１２０度の角度を置いて配置され、前記各貫通孔に対応して３つの前記支持部が設けられている、請求項１に記載の電気的接続装置。
前記取付け機構は、さらに、前記板ばね部材の前記リジッド配線基板への支持姿勢を調整するための平行調整部を有する、請求項１に記載の電気的接続装置。