JP2004139801A - 接続介在体 - Google Patents

Abstract

【課題】検査システムにおいて、電源線では電源電圧の低下を起こさない、信号線では正確な高周波数の電気信号を通すことが可能な接続介在体を提供することを目的とする。
【解決手段】複数の電極を有する２枚の基板の間に介在されて、相対応する電極どうしを両側から導通接続するための接続介在体であって、
貫通した穴１０を形成配置した、接地電位と同電位の導電性の支持体１１と、穴１０に挿入され両側に接続端子１３を有する、支持体１１から絶縁された接続子１２と、支持体１１の穴の径Ｒ、接続子の線径ｒ、誘電体の誘電率εの少なくともいずれか一パラメーターを、電源線または信号線の接続のいずれかにおいて変化調整し形成して、接続子のインピーダンスが、電源線では低インピーダンスに、信号線ではインピーダンス整合をするように構成する。
【選択図】　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＬＳＩチップ等の半導体デバイスの電気的諸特性を測定する検査用具であるプローブカードなどの回路装置検査用冶具などに装備使用する接続介在体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
多くの電極ピンを有するＬＳＩチップ等の半導体デバイスの電気的諸特性の試験において、半導体試験装置と、検査用冶具であるプローブカードなどから構成される検査システムが必要である。検査システムにおいて、半導体試験装置側のテストヘッドと、プローブカードの電極基板の間を電気的に接続するために、フロックリングなどのような接続介在体が必要となる。この場合、半導体試験装置のテストヘッド側のパフォーマンスボードから、電源電圧や電気信号が、接続介在体を通してプローブカードへ送られ、さらにプローブカードを通って半導体デバイスなどに送られ、半導体デバイスの電気検査が可能となる。
【０００３】
また、上記以外にも、例えば、回路基板に装着された複数の電子デバイスなどを電気検査する場合にも、半導体試験装置から接続介在体を介して、回路基板に電源電圧や信号電圧をやりとりする場合がある。
【０００４】
上記の場合、正確な電気検査を行うためには、上記接続介在体は、デバイスや回路基板に正常な電源電圧を与え、正確な高周波数の信号電圧をやり取りする必要がある。
【０００５】
図５は、従来の接続介在体Ｉを含む検査ボードの断面構造を示す概念図である。半導体試験装置側のパフォーマンスボードである基板１は一方の面に電源線や信号線に対応する複数の電極２を、他方の半導体試験装置側の面に電極２と接続して複数の電極（図示省略）を配置している。プローブカードＰ側の基板３は一方の面に電源線や信号線に対応する複数の電極４を、他方の面に電極４と接続して複数の電極（図示省略）を配置している。基板３の他方の面に配置された上記複数の電極（図示省略）は、介在体５などを介して、複数の接触子６により半導体デバイスのウエハー７の電極に接触接続されている。プローブカードＰは基板３を介してカードホルダー８によって保持されている。
【０００６】
接続介在体Ｉ（ここではフロックリング）はリング形状の形をしていて、基板１と基板３の間に介在配置されている。従来の接続介在体Ｉは、複数の貫通した穴４０を形成配置した非絶縁性の樹脂板からなる支持体４１と、支持体４１によって支持された、穴４０にそれぞれ挿入固定された導電性のスプリングバネピンからなる接続子４２とから構成されている。接続子４２により、相対応する電極２と電極４どうしを導通接続している。これらにより従来の検査ボードは構成されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術による接続介在体では、接続子は樹脂板からなる支持体で支持されているのみであることから、電源線のインピーダンスや信号線の特性インピーダンス整合の調整が難しく、半導体デバイスなどの電気検査において、電源電圧の低下が起き、高周波数の電気信号を扱うことに支障が起きる時があり、正確な電気検査が困難となる問題があった。
【０００８】
本発明の目的は、検査システムにおいて、電源線では電源電圧の低下を起こさない、信号線では正確な高周波数の電気信号を通すことが可能な接続介在体を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するため、本発明の接続介在体は、その解決手段として、
電源線や信号線に対応する複数の電極を有する２枚の基板の間に介在されて、相対応する電極どうしを両側から導通接続するための接続介在体であって、
貫通した穴を形成配置した支持体と、穴に挿入され両側に接続端子を有する接続子と、接続子は穴において支持体に対し絶縁性を確保しつつ保持されているように構成するものである。
【００１０】
また、具体的には、支持体は導電性材料から形成し、また、具体的には、支持体は、非導電性の板の少なくとも片面に導電層を配置するように構成するものである。
【００１１】
また、詳細には、穴と支持体の間に、誘電体を有するように構成するものである。
【００１２】
また、更に詳細には、穴の径や、接続子の線径あるいは誘電体の誘電率を変え、あるいはこれらを組み合わせて調整し形成して、接続子のインピーダンスが、電源線では低インピーダンスに、信号線ではインピーダンス整合をするように構成するものである。
【００１３】
また、具体的には、支持体は接地電位と同電位になるように構成するものである。
【００１４】
また、望ましくは、支持体は、吸振性に優れた材料から形成するものである。
【００１５】
また、具体的には、接続子は、導電性であり、金属材料あるいは金属層を表面に形成した材料から形成するものである。
【００１６】
また、更に具体的には、接続子は、支持体の片側または両側に弾性を有するように構成するものである。
【００１７】
また、更に具体的には、接続子は、略規則性をもって所定の方向に曲げられているように構成するように構成するものである。
【００１８】
また、具体的には、接続子は、外側を接地電位の導電体で囲み、接続子と導電体とは絶縁性を確保した同軸型の接続子であり、少なくとも接続端子の先端部分を周囲の導電体からはみ出しているように構成するものである。
【００１９】
また、具体的には、接続子は、支持体の少なくとも片面に位置決めプレートを配置し、位置決めプレートに形成されたガイド穴を利用して曲げられているように構成するものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２１】
図１は、本発明の実施形態である接続介在体Ｊを含む検査ボードの断面構造を示す概念図である。図１において、図４の従来例と同じものは、同じ参照番号を付与している。検査ボードにおいて、半導体試験装置側のパフォーマンスボードである基板１の一方の面に電源線や信号線に対応する複数の電極２を、他方の面に電極２と接続して複数の電極（図示省略）を配置する。プローブカードＰ側の基板３の一方の面に電源線や信号線に対応する複数の電極４を、他方の面に電極４と接続して複数の電極（図示省略）を配置する。基板３の他方の面に配置した電極（図示省略）は、介在体５などを介して、複数の接触子６により半導体デバイスのウエハー７の電極に接触接続される。プローブカードＰは基板３を介してカードホルダー８によって保持する。
【００２２】
本発明の実施形態の接続介在体Ｊ（ここではフロックリング）は、例えばリング形状の構造体であり、基板１と基板３の間に介在させる。接続介在体Ｊの支持体１１は導電性であり、導電性材料から形成する。例えば、吸振性に優れた金属材料である榎本鋳工社製のノビナイトＣＦ−５のような材料を使用する。また、他の導電性材料を使用することもできる。
【００２３】
図２は、図１の一部を拡大した接続介在体Ｊの断面構造を示す概念図である。
【００２４】
図２において、接地電位と同電位にした導電性の支持体１１に複数の貫通した穴１０を形成配置し、それぞれの穴１０に両側に接続端子１３を有する接続子１２を挿入する。穴１０と支持体１１の間に誘電体１４を、例えばエポキシ樹脂材料を充填して形成し、接続子１２を導電性の支持体１１に対し絶縁性を確保しつつ保持する。接続子１２は、導電性であり、ＢｅＣｕのような金属材料、あるいはＡｕメッキのような良好な導電性を示す金属層を金属材料表面に形成した材料から形成する。また、接続子１２あるいは少なくとも接続端子１３は、図２に示すように、支持体１１の片側または両側に弾性を有する弾性体を使用しカンチレバー型とする。支持体１１の少なくとも一方の表面に位置決めプレート１５を配置し、その位置決めプレート１５に形成した位置や径を精度よく設計形成した貫通したガイド穴１６を利用して、接続子１２あるいは少なくとも接続端子１３を、略規則性をもって所定の方向に曲げて配置する。
【００２５】
図２の接続介在体Ｊにおいて、電源線または信号線（図示せず）に対応する接続箇所のいずれかにおいて、支持体１２の穴１０の径Ｒ、接続子１１の線径ｒ、誘電体１４の誘電率εを変え、あるいはこれらを組み合わせて調整し形成する。好ましくは、電源線／信号線の相対比較として、支持体１２の穴径は、それぞれ大／小とし、接続子１１の線径は、それぞれ大／小とし、誘電体の誘電率は、電源線に対応しては高誘電率の誘電体材料、例えば誘電率εが約３．８のエポキシ樹脂や、εが約３．６のポリイミド樹脂などを使用し、信号線に対応しては低誘電率の誘電体材料、例えば誘電率εが約２．３のポリエチレンや、εが約２のテフロン（登録商標）などを使用して変化させて調整し形成する。上記の方法による制御により、接続子１２のインピーダンスを、電源線に対応する接続子（図示せず）では１Ω以下の低インピーダンスに、信号線に対応する接続子（図示せず）では略５０Ωあるいは略７５Ωのインピーダンス整合をするように制御作成する。
【００２６】
図１に戻って、接続介在体Ｊを基板１、基板３の間に介在させ、両側の基板との接続間距離を調整し、接続子１２の接続端子１３により、相対応する電極２と電極４どうしを両側から圧力接続することにより電気的に導通接続させる。これらにより検査ボードを構成する。上記で、支持体１１の厚みｔを調整することによっても、両側の基板との接続間距離を調整できる。
【００２７】
図３は、本発明の実施形態の他の例における接続介在体の断面構造を示す概念図である。接続子を説明するため、一部省略している。図２の両側の接続端子が同じ方向に向いた片持ち針状の形状の接続子に代えて、図３（ａ）のように両側の接続端子が互いに反対方向へ向いた接続子、あるいは図３（ｂ）のように接続端子が曲がった形状の接続子、あるいは図３（ｃ）のようにスプリングバネピンの形状の接続子でもよい。
【００２８】
図４は、本発明の実施形態の他の例における接続介在体の断面構造を示す概念図である。図２と同じ構成のものには同じ参照番号を付与している。また、接続子を説明するため、一部省略している。図４において、導電性の支持体１１を接地電位と同電位とする。接続子２２は、接続子２２の外側をＣｕのような導電体２４で囲み、接続子２２と導電体２４の間に所定の誘電率の誘電体１４を挟んで接続子２２と導電体２４の間を絶縁した同軸型の接続子とする。この同軸型の接続子２２においては、弾性体からなるバネ性の接続端子２３の少なくとも先端部分２５を周囲の導電体２４からはみ出すように形成する。この同軸型の接続子２２を穴１０内に挿入し支持体１１に固定し、外側の導電体２４を接地電位と同電位とする。
【００２９】
上記で、導電性材料から形成された、あるいは非導電性の板に導電層を配置した導電性の支持体を、接地電位と同電位とし、支持体の穴の径や、支持体から絶縁された導電性の接続子の径、誘電体の誘電率を変え、あるいはこれらを組み合わせて調整し形成することにより、接続子のインピーダンスを、電源線では低インピーダンスを、信号線ではインピーダンス整合を容易に得ることが可能になり、電源線では電源電圧の低下を起こさない、信号線では正確な高周波数の電気信号を通すことが可能になる。
【００３０】
また、上記で、支持体は吸振性の優れた材料から形成されるので、他からの衝撃が加わってもその振動を即時に吸収でき、衝撃振動に強い接続介在体となる。
【００３１】
また、接続子の少なくとも接続端子は弾性を有するように支持体の片面あるいは両面に形成することにより、付勢接触あるいは接続により両側基板に対して導通不良を抑制して接続できる。
【００３２】
また、上記で、接続子は、外側を接地電位の導電体で囲み、接続子と導電体とを絶縁させた同軸型の接続子とし、接続端子の少なくとも先端部分を周囲の導電体からはみ出しているようにしたことにより、接続子が周囲の影響を受けることが低減し、接続子のインピーダンス整合を極めてとりやすくなり、高周波数の信号などを正確に伝達できる接続介在体とすることが可能になる。
【００３３】
また、上記で、支持体は、略規則性をもって所定の方向に曲げられているようにしたことにより、対応する電極に対して接続端子の先端は正確な位置となり、電極間の導通を良好に確保することが可能になる。
【００３４】
また、支持体の表面に、高精度に形成された貫通したガイド穴を有する位置決めプレートを配置し、そのガイド穴を利用して、接続子あるいは少なくとも接続端子を略規則性をもって所定の方向に曲げて配置することにより、対応する電極に対して接続端子の先端は更に正確な位置となり、電極間の導通を更に良好に確保することが可能になる。
【００３５】
なお、上記で、支持体は、導電性の材料から形成すると説明したが、非導電性の材料からなるセラミック板や樹脂板の片面あるいは両面に金属層からなる導電層を形成配置して導電性の支持体とするようにしても、同様に実施可能である。
【００３６】
また、上記で、接続子の接続端子を支持体の片面あるいは両面に弾性を有する構成とし、圧力接続の方法により対応する電極どうしを接続すると説明したが、例えば、少なくとも一方の接続端子を接続する方法として、一方の電極表面にＡｕメッキ処理し他方の端子にＳｎメッキをして２３０℃以上の温度で熱拡散接合させる拡散接続の方法、あるいは、ハンダ付けや、ワイヤーボンダーなどの接続方法も同様に実施可能である。
【００３７】
また、上記で、本発明の接続介在体を、検査システムにおいて、検査用冶具であるプローブカードの基板と半導体試験装置側のテストヘッドの基板との間に介在接続させるフロックリングの例として説明したが、リング形状でなく、上記プローブカードの中の介在体として使用することも実施可能である。また、上記以外にも、回路基板に装着された複数の電子デバイスなどを電気検査する場合において、回路試験機器から接続介在体を介して回路基板に電源電圧や信号電圧をやりとりするために、本発明の接続介在体は有効である。その他、種々の回路装置検査用、一般の回路基板接続用などにおける接続介在体としても利用が可能になる。
【００３８】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、導電性の支持体を接地電位と同電位とし、支持体の穴の径、支持体から絶縁された導電性の接続子の径、誘電体の誘電率を変え、あるいはこれらを組み合わせて調整し形成することにより、接続子のインピーダンスを、電源線では低インピーダンスを、信号線ではインピーダンス整合を得るので、電源線では電源電圧の低下を起こさない、信号線では正確な高周波数の電気信号を通すことができるようになり、より正確な電気検査を行うことが可能になる。
【００３９】
また、接続子として、外側を接地電位の導電体で囲み、接続子と導電体とを絶縁させた同軸型の接続子とし、接続端子の少なくとも先端部分を周囲の導電体からはみ出しているようにしたことにより、接続子のインピーダンス整合を極めてとりやすくできる。
【００４０】
また、吸振性に優れた材料で支持体を形成し、接続子の接続端子を略規則性をもって所定の方向に曲げて配置することにより、導通不良を抑制した衝撃振動に強い接続介在体とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態である接続介在体Ｊを含む検査ボードの断面構造を示す概念図
【図２】図１の一部を拡大した接続介在体Ｊの断面構造を示す概念図
【図３】本発明の実施形態における他の接続介在体の断面構造を示す概念図
【図４】本発明の実施形態における他の接続介在体の断面構造を示す概念図
【図５】従来の接続介在体Ｉを含む検査ボードの断面構造を示す概念図
【符号の説明】
１、３　基板
２、４　電極
５　介在体
６　接触子
７　ウエハー
８　カードホルダー
１０　穴
１１　支持体
１２、２２　接続子
１３、２３　接続端子
１４　誘電体
１５　位置決めプレート
１６　ガイド穴
Ｒ　径
ｒ　線径
２４　導電体
２５　先端部分

Claims (14)

1. 電源線や信号線に対応する複数の電極を有する２枚の基板の間に介在されて、相対応する前記電極どうしを両側から導通接続するための接続介在体であって、
   貫通した穴を形成配置した支持体と、前記穴に挿入され両側に接続端子を有する接続子と、前記接続子は前記穴において前記支持体に対し絶縁性を確保しつつ保持されているように構成した接続介在体。
2. 前記支持体は、導電性材料から形成した請求項１に記載の接続介在体。
3. 前記支持体は、非導電性の板の少なくとも片面に導電層を配置するように構成した請求項１に記載の接続介在体。
4. 前記穴と前記支持体の間に、誘電体を有するように構成した請求項１から３のいずれか一項に記載の接続介在体。
5. 前記穴の径を変えて調整し形成して、接続子のインピーダンスが前記電源線では低インピーダンスに、前記信号線ではインピーダンス整合をするように構成した請求項１から４のいずれか一項に記載の接続介在体。
6. 前記接続子の線径を変えて調整し形成して、接続子のインピーダンスが前記電源線では低インピーダンスに、前記信号線ではインピーダンス整合をするように構成した請求項１から５のいずれか一項に記載の接続介在体。
7. 前記誘電体の誘電率を変えて調整し形成して、接続子のインピーダンスが前記電源線では低インピーダンスに、前記信号線ではインピーダンス整合をするように構成した請求項１から６のいずれか一項に記載の接続介在体。
8. 前記支持体は接地電位と同電位になるように構成した請求項１から７のいずれか一項に記載の接続介在体。
9. 前記支持体は、吸振性に優れた材料から形成した請求項１から８のいずれか一項に記載の接続介在体。
10. 前記接続子は、導電性であり、金属材料あるいは金属層を表面に形成した材料から形成した請求項１から９のいずれか一項に記載の接続介在体。
11. 前記接続子は、前記支持体の片側または両側に弾性を有するように構成した請求項１から１０のいずれか一項に記載の接続介在体。
12. 前記接続子は、略規則性をもって所定の方向に曲げられているように構成した請求項１から１１のいずれか一項に記載の接続介在体。
13. 前記接続子は、外側を接地電位の導電体で囲み、前記接続子と前記導電体とは絶縁性を確保した同軸型の接続子であり、少なくとも前記接続端子の先端部分を周囲の前記導電体からはみ出しているように構成した請求項１から１２のいずれか一項に記載の接続介在体。
14. 前記接続子は、前記支持体の少なくとも片面に位置決めプレートを配置し、前記位置決めプレートに形成されたガイド穴を利用して曲げられているように構成した請求項１２に記載の接続介在体。

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