JPH0897260A - プローブ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 ＴＡＢ式半導体装置の電気的特性検査などに
用いられるプローブ装置の提供。 【構成】 透孔１２ａを有する絶縁基板１２の一方の面
に、多数本のプローブニードル１３を絶縁基板１２に対
して傾斜させかつ各遊端１２ａを透孔１２ａ面上で略一
直線上に配列させて固定するとともに、絶縁基板１２の
透孔１２ａ周縁に、プローブピン１４を収容しこのプロ
ーブピン１４を弾性的に突出退入させる筒体１５を多数
本、各プローブピン１４の遊端１４ａを前記プローブニ
ードル１３固定面側に突出させて固定し、プローブピン
１４に流体による弾性力を付与することにより弾性力の
調整が容易となり、電気的接続を確実にすることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＴＡＢ式半導体装置の
電気的特性検査などに用いられるプローブ装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】電子回路装置の高密度実装に対応して、
それに組み込まれる電子部品も小型化が要求され、同一
寸法でも高集積化して要求に応えている。このような電
子部品の一例を図４に示す。図はＴＡＢ式半導体装置
で、１は両側に沿って送り用の穴１ａ、１ａを、長手方
向に透孔１ｂをそれぞれ所定の間隔で穿設した絶縁テー
プ、２は絶縁テープ１に積層した導電箔をエッチングし
て形成され透孔１ｂ内に延在する多数本のインナリード
２ａを含む導電パターン、３は表面に多数の電極３ａを
形成した半導体ペレットを示す。インナリード２ａと半
導体ペレット３の電極とはそれぞれ重合されて電気的に
接続されＴＡＢ式半導体装置４を構成している。

【０００３】このような構造のＴＡＢ式半導体装置４は
図５に示すプローブ装置を用いて電気的特性が検査さ
れ、不良品部分が絶縁テープ１から切断除去され良品の
みが接続されて出荷され、絶縁テープ１の要部を所定の
形状に切断して個々に分離された半導体装置４のアウタ
リード２ｂを電子回路装置の要部に電気接続して実装し
ている。

【０００４】ここでプローブ装置の構造を説明する。図
５及び図６において、５は絶縁部材例えばガラスエポキ
シ樹脂からなる厚さ３乃至５ｍｍ、直径２００乃至３０
０ｍｍ程度の絶縁基板で、所定位置に透孔５ａを穿設し
ている。６はこの絶縁基板５の一方の面（下面）５ｂに
配列された多数本のプローブニードルで、タングステン
線などの耐摩耗性に優れ弾性力を有する部材よりなり、
先端に向かってテーパ状に成形され、各遊端６ａを平面
的に見て略一直線上に配列させ絶縁基板５に対して傾斜
させて固定されている。このプローブニードル６の遊端
６ａは透孔５ａから透視される。７は絶縁基板５の周縁
部を支持する突壁７ａを設けたベースブロック、８はベ
ースブロック７の突壁７ａ内方に植立された接触子で、
絶縁基板５の下面５ｂに弾性接触され絶縁基板５の表面
５ｂに形成された導電パターン（図示せず）を介してプ
ローブニードル６に電気的に接続されている。またこの
接触子８は外部の測定用の電源や測定装置に接続されて
いる。

【０００５】このプローブ装置９は、ガイド機構（図示
せず）によってガイドされ移動する半導体装置４の移動
経路の所定位置上方に配置され、半導体装置４とプロー
ブ装置９とは相対的に上下動して近接離隔する。また半
導体装置４の下方には電極（導電パターン）とプローブ
ニードル６の遊端６ａとを位置決め重合させた状態で半
導体装置４を押圧してプローブニードル６を所定深さ沈
み込ませる押圧ブロックが配置されている。以下にこの
プローブ装置９の動作を説明する。まず、半導体装置４
の半導体ペレットを所定位置に停止させ、プローブ装置
９のプローブニードル６の遊端６ａを半導体装置４の電
極に近接させて、絶縁基板の透孔５ａからテレビカメラ
（図示せず）などによりアウタリード２ｂと遊端６ａの
位置を観察し図示しない位置決め機構により正確に位置
決めして、プローブ装置９と半導体装置４をさらに近接
させ、プローブニードル遊端６ａをアウタリード２ｂに
当接させる。

【０００６】そして、この当接面より例えば１００μｍ
程度の所定深さ押圧ブロック１０にて押し上げ、プロー
ブニードル６に弾性力を生じさせ、アウタリード２ｂと
の接触を確実にし、接触抵抗を可及的に低くする。この
ようにして、外部の測定装置と半導体装置４との電気的
接続を完了した状態で、測定装置を作動させて測定しそ
の結果により半導体装置の良否を判別する。測定が終了
すると、押圧ブロック１０を下降させ、半導体装置４か
らプローブニードル６を離隔させ、半導体装置４を所定
ピッチ移動させ、次の半導体ペレットを所定位置に位置
決めして上記動作を繰り返す。

【０００７】このプローブ装置９はプローブニードル６
を半導体装置４の導電パターン配置構造や寸法形状に対
応して固定した絶縁基板５を用意し、測定する半導体装
置４に対応した絶縁基板５を選択してベースブロック７
に交換取り付けし、種々の半導体装置４に対応してい
る。一例として、液晶表示装置の駆動用半導体装置の場
合、入力側で３０乃至４０本、出力側で約２００本の導
電パターンが形成されており、液晶表示装置への実装性
の点から、入出力のアウタリードは例えば６０ｍｍ離隔
して平行な直線上に配列されている。このような半導体
装置用プローブ装置はプローブニードル６もこれに対応
して配置されるが、数の多い出力側のプローブニードル
６は遊端６ａを千鳥状に配置して隣接するプローブニー
ドル６、６が短絡しないようにしている。このプローブ
装置９は半導体装置４の上方に配置されているが、それ
ぞれを上下反転配置しプローブニードル６を上方に向け
てもよい。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このプロー
ブ装置９はプローブニードル６の遊端の高さ位置を完全
に同一平面に設定することが困難で、数１０μｍ程度の
高さのばらつきがあるため、半導体装置４との当接面か
らさらに数１００μｍ押下させることにより全てのプロ
ーブニードル６を確実に接触させ弾性力を生じさせて接
触圧を高め接触抵抗を下げているが、プローブニードル
６の一本当たりの接触圧を数１０乃至１００ｇとする
と、前記液晶表示装置用半導体装置の場合、入力側プロ
ーブニードルには３００乃至１０００ｇの加圧力が、出
力側プローブニードルには２Ｋｇ乃至２０Ｋｇの加圧力
がそれぞれかかり、それらの力は、絶縁基板５のプロー
ブニードル固定部にかかる。

【０００９】一方、多数のプローブニードル６は入力側
と出力側の２群に分けられ、透孔５ａの領域内で互いに
平行配置されているため、上記加圧力は絶縁基板５を不
均一に押圧し、絶縁基板５の中央部を傾斜変形させプロ
ーブニードル６と半導体装置４の電極との接触をばらつ
かせ、繰返し使用により、絶縁基板５の変形が残留する
という問題があった。透孔５ａはプローブニードル６と
電極の相対位置を確認するために設けられたもので、幅
広の半導体装置では透孔５ａの開口径を大きく設定しな
ければならず、絶縁基板５の強度を低下させるため加圧
力の不均一による絶縁基板５の変形が著しくなるという
問題もあった。

【００１０】そのため、プローブニードル６の数が多
く、しかも絶縁基板５上で偏在配置されるものでは、図
７に示すように、絶縁基板５の裏面に補強部材としての
補強板１１を固定している。この補強板１１は、厚み５
ｍｍ程度の高張力ステンレス鋼などが用いられ、絶縁基
板５の透孔５ａ部分に透孔１１ａを穿設し、接触子８の
障害とならないように、絶縁基板５の中央部にネジ止め
などにより固定されている。これにより、絶縁基板５周
辺部を基準としその中央部の変形量が１００μｍ程度か
ら２０乃至３０μｍ程度に軽減でき、補強部材１１とし
ての効果は確認できたが、それでもプローブニードル数
の多い出力側では変形が大きく、接触圧が低下し接触抵
抗も大きくなる虞があり、しかも出力側のプローブニー
ドルに流れる電流が大きいため、接触抵抗による電圧降
下が測定結果に影響を及ぼす虞があるため、より一層の
改善が望まれていた。

【００１１】補強材料１１は重く嵩張るためプローブ装
置の保管の面からあまり好ましいものではなかった。さ
らには、本数の少ない入力側のプローブニードルの接触
圧を出力側プローブニードルの接触圧と釣り合うように
大きく設定することもできるが接触圧を大きくすること
によりプローブニードル６の摩耗が著しくなり、摩耗し
たプローブニードルのみを交換することは作業の煩雑さ
からいって困難であり、絶縁基板５の単位で交換せざる
を得ずプローブ装置の寿命が短く、高価になるという問
題もあった。

【００１２】また半導体装置４が液晶表示装置用駆動回
路装置の場合、出力側のアウタリードの配列は標準化さ
れているが、入力側はユーザの設計に対応して、アウタ
リード２ｂの配列位置や間隔が異なり、個別にプローブ
装置を用意する必要があって非常に高価につくという問
題があった。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題の解決
を目的として提案されたもので、透孔を有する絶縁基板
の一方の面に、多数本のプローブニードルを絶縁基板に
対して傾斜させかつ各遊端を透孔面上で略一直線上に配
列させて固定するとともに、絶縁基板の透孔周縁に、プ
ローブピンを収容しこのプローブピンを弾性的に突出退
入させる筒体を多数本、各プローブピンの遊端を前記プ
ローブニードル固定面側に突出させて固定したプローブ
装置を提供する。

【００１４】プローブピンを収容した筒体を支持プレー
トに植立し、この支持プレートを絶縁基板に固定するこ
ともできる。コイルバネによって弾性力が付与されたプ
ローブピンを用いるだけでなく空気や液体などの流体に
よって弾性力を付与したプローブピンを用いることによ
り接触圧の調整を任意にできる。また、絶縁基板の透孔
を介して少なくともプローブピンの先端を観察可能とす
る光ガイド手段を設けることにより、プローブ装置と半
導体装置の相互の位置を確認できる。

【００１５】

【作用】本発明は上記課題解決手段により、本数が少な
い側のプローブニードルをプローブピンに置き換えたこ
とにより、絶縁基板の変形が抑えられ、プローブニード
ル及びプローブピンの接触抵抗を安定に充分低くでき、
プローブピンの摩耗を緩和し長寿命化できる。

【００１６】

【実施例】以下に本発明の実施例を図１及び図２から説
明する。図中、図５及び図６と同一符号は同一物を示し
説明を省略する。図において、１２は絶縁部材例えばガ
ラスエポキシ樹脂からなる厚さ３乃至５ｍｍ、直径２０
０乃至３００ｍｍ程度の絶縁基板で、被測定部品である
半導体装置４の電極（アウタリード）の内、本数の多い
出力側電極領域に対向して透孔１２ａを穿設している。
１３はこの絶縁基板１２の一方の面（下面）１２ｂに配
列された多数本のプローブニードルで、タングステン線
などの耐摩耗性に優れ弾性力を有する部材よりなり、先
端に向かってテーパ状に成形され、各遊端１３ａを平面
的に見て略一直線上に配列させ絶縁基板１２に対して傾
斜させて固定されている。このプローブニードル１３の
遊端１３ａは透孔１２ａから透視される。１４は筒体１
５に収容され図示しないコイルスプリングにより弾性力
が付与されて尖端部が筒体１５より突出したプローブピ
ンで、その尖端１４ａをプローブニードル１３の遊端１
３ａ側に突出させて筒体１５が前記遊端１３ａの配列と
対向する透孔１２ａの周縁に貫通固定されている。

【００１７】液晶表示装置の駆動用半導体装置の場合に
は、例えば入力側のプローブピン１４が３０乃至４０
本、出力側のプローブニードル１３が約２００本配列さ
れ、各遊端１３ａ、１４ａの間隔は絶縁テープの巾で規
定され例えば６０ｍｍ離隔して平行な直線上に配列され
ている。またプローブニードル１３、プローブピン１４
のそれぞれの配列間隔によっては千鳥状に配列される。
１６はプローブピン１４側の透孔１２ａ内周に固定され
透孔１２ａを介してプローブピン１４の尖端を観察し得
る光ガイド手段で、図示例では矩形ガラス板の下端面と
内面を研磨してプローブピン１４の尖端１４ａからでた
光が透孔１２ａの軸と同一方向に反射させている。１７
は絶縁基板１２の周縁部を支持する突壁１７ａを設けた
ベースブロック、１８はベースブロック１７の突壁１７
ａ内方に植立された接触子で、筒体１６とプローブピン
１５からなる部材と同一構造で、絶縁基板１２の下面１
２ｂに弾性接触され絶縁基板１２の表面１２ｂに形成さ
れた導電パターン（図示せず）を介してプローブニード
ル１３に電気的に接続されている。またこの接触子１８
は外部の測定用の電源や測定装置に接続されている。

【００１８】このプローブ装置１９は、ガイド機構（図
示せず）によってガイドされ移動する半導体装置４の移
動経路の所定位置下方に配置され、半導体装置４とプロ
ーブ装置１９とは相対的に上下動して近接離隔する。ま
た半導体装置４の下方には電極（導電パターン）とプロ
ーブニードル１３の遊端１３ａとを位置決め重合させた
状態で半導体装置４を押圧してプローブニードル１３を
所定深さ沈み込ませる押圧ブロック２０が配置されてい
る。以下にこのプローブ装置１９の動作を説明する。ま
ず、半導体装置４の半導体ペレット３を所定位置に停止
させ、プローブ装置１９のプローブニードル１３及びプ
ローブピン１４の各遊端１３ａ、１４ａを半導体装置４
の電極に近接させて、絶縁基板１２の透孔１２ａからテ
レビカメラ（図示せず）によりアウタリード２ｂと各遊
端１３ａ、１４ａの位置を観察し図示しない位置決め機
構により正確に位置決めして、プローブ装置１９と半導
体装置４をさらに近接させ、各遊端１３ａ、１４ａをア
ウタリード２ｂに当接させる。

【００１９】この時、プローブピン１４は絶縁基板１２
によって、テレビカメラから直視できないが、尖端部１
４ａの位置は光ガイド手段１６により、プローブニード
ル１３ａの位置と同時に観察される。プローブニードル
１３及びプローブピン１４がアウタリード２ｂに当接す
ると、押圧ブロック２０とプローブ装置１９を近接させ
て、この当接面より例えば１００乃至２００μｍ程度の
所定深さ近接させプローブニードル１３及びプローブピ
ン１４に弾性圧を生じさせ、アウタリード２ｂとの接触
を確実にし、接触抵抗を可及的に低くする。このように
して、外部の測定装置と半導体装置４との電気的接続を
完了した状態で、測定装置を作動させて測定しその結果
により半導体装置の良否を判別する。

【００２０】測定が終了すると、押圧ブロック２０を上
昇させ、プローブ装置１９を下降させて半導体装置４か
らプローブニードル１３、プローブピン１４を離隔さ
せ、半導体装置４を水平方向に所定ピッチ移動させ、次
の半導体ペレット３を所定位置に位置決めして上記動作
を繰り返す。このプローブ装置１９はプローブニードル
１３及びプローブピン１４を半導体装置４の導電パター
ン配置構造や寸法形状に対応して固定した絶縁基板１２
を用意し、測定する半導体装置４に対応した絶縁基板１
２を選択してベースブロック１７に交換取り付けし、種
々の半導体装置４に対応している。

【００２１】このプローブ装置は、被測定部品の電極数
の多い配列に対応してプローブニードル１３を、少ない
配列に対応してプローブピン１４をそれぞれ設けたか
ら、透孔１２ａの開口径を小さくでき、絶縁基板１２の
強度低下が小さく、絶縁基板１２に不均一な加圧力が加
えられても変形を抑えることができ、プローブ装置１９
と半導体装置４を近接させてプローブニードル１３を変
形させ生じさせた弾性圧を絶縁基板１２の変形により低
下させることがなく、半導体装置４との電気的接続を確
実にできる。また、プローブピン１４の弾性力はプロー
ブニードル１３とは独立して任意に設定でき、その尖端
１４ａはプローブニードル１３と異なり変位方向と直交
する力を受けないため摩耗がすくなく、プロープ装置１
９を長期間にわたって安定に動作させることができる。

【００２２】さらにはプローブピン１４は絶縁基板１２
に貫通した穴に筒体１５を挿入して固定した構造である
ため、プローブピン１４が部分的に損傷しても容易に交
換修復ができるため高価な絶縁基板１２全体の交換が不
要となる。またプローブピン１４は高さ位置の調整が、
筒体１５の固定位置の調整により容易にでき、高さの不
揃いを小さく設定でき、仮に高さの不揃いがあっても容
易に修正できる。本発明の他の実施例を図３から説明す
る。図において図１及び図２と同一符号は同一物を示し
説明を省略する。図１装置と相違するのは、絶縁基板１
２に対するプローブピン１４の固定構造で、絶縁基板１
２の透孔１２ａは半導体装置４の全ての電極を含む領域
を完全に透視する領域に開口している。２１はプローブ
ピン１４を固定した支持プレートで透孔１２ａを覆い、
両端部が絶縁基板１２の透孔周縁に固定されている。

【００２３】このような構造のプローブ装置２２は、透
孔１２ａの開口径を大きくすることにより引き起こされ
る絶縁基板１２の強度低下を、支持プレート２１が透孔
１２ａの開口半分を覆い補強することによって絶縁基板
１２を強化でき、プローブニードル１３の加圧力による
変形を防止できる。また、ユーザの設計に合わせた電極
配列でプローブピン１４を配列した支持プレート２１を
用意しておくことにより、支持プレート２１の交換だけ
で、種々の半導体装置４に対応することができプローブ
装置のコストを低減できる。

【００２４】尚、上記実施例では、径大の透孔１２ａを
開口したが、透孔１２ａとは別に筒体１５が挿通する穴
を穿設することにより透孔１２ａの開口径を最小限にで
き、絶縁基板１２の強度をより向上できる。また支持プ
レート２１を透明部材にて形成することにより、プロー
ブピン１４の尖端１４ａを直接透視することができ、こ
の透明部材に直接光ガイド手段１６を形成することもで
きる。光ガイド手段１６は透孔１２ａの内部に配置する
ことによりプローブニードル１３とプローブピン１４の
各尖端のテレビカメラによる撮像間隔を近接させ撮像領
域を縮小することができ、画像処理の時間を短縮するこ
とができる。

【００２５】また、上記各実施例ではプローブ装置１
９、２２は半導体装置４の下方に配置されているが、そ
れぞれを上下反転配置しプローブニードル１３及びプロ
ーブピン１４を下方に向けてもよい。また、プローブピ
ン１４に付与する弾性力はコイルスプリングだけでな
く、エアや液体などの流体を用いることができ、弾性力
を広範囲にわたって調整可能であり、その微調整も可能
となる。

【００２６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、電極総数
が多くしかも多数の電極配列と少数の電極配列とが偏在
している場合でも、電気的接続を確実にでき、長寿命化
でき、ユーザの設計にも容易に対応できるプローブ装置
を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明によるプローブ装置の側断面図

【図２】 図１装置の要部拡大側断面図

【図３】 本発明の他の実施例を示す要部拡大側断面図

【図４】 ＴＡＢ式半導体装置の一例を示す部分斜視図

【図５】 従来のプローブ装置を示す側断面図

【図６】 図５装置の下面図

【図７】 補強されたプローブ装置を示す側断面図

【符号の説明】

１２ａ 透孔 １２ 絶縁基板 １３ プローブニードル １４ プローブピン １５ 筒体 １６ 光ガイド手段 １９ プローブ装置 ２１ 支持プレート

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】透孔を有する絶縁基板の一方の面に、多数
   本のプローブニードルを絶縁基板に対して傾斜させかつ
   各遊端を透孔面上で略一直線上に配列させて固定すると
   ともに、絶縁基板の透孔周縁に、プローブピンを収容し
   このプローブピンを弾性的に突出退入させる筒体を多数
   本、各プローブピンの遊端を前記プローブニードル固定
   面側に突出させて固定したことを特徴とするプローブ装
   置。
2. 【請求項２】プローブピンを収容した筒体が支持プレー
   トに植立されて絶縁基板に固定されたことを特徴とする
   請求項１に記載のプローブ装置。
3. 【請求項３】プローブピンが流体によって弾性力が付与
   されていることを特徴とする請求項１に記載のプローブ
   装置。
4. 【請求項４】絶縁基板の透孔を介して少なくともプロー
   ブピンの先端を観察可能とする光ガイド手段を設けたこ
   とを特徴とする請求項１に記載のプローブ装置。