探针座及探针单元
阅读：883发布：2020-05-12
专利汇可以提供探针座及探针单元专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 的探 针座 ，用于保持多个 接触 式探针，该多个接触式探针在长度方向的一端部侧与接触对象的各个 电极 接触，该探针座由一 块 板件构成，并且形成有多个保持孔，该保持孔贯通该探针座，用于分别保持多个接触式探针，保持孔包括：第一孔部，其设置于贯通方向的一端，沿着贯通方向延伸；大径部，其与第一孔部相连，沿着贯通方向延伸，且比第一孔部的直径大；以及第二孔部，其设置于贯通方向的另一端，与大径部相连，沿着贯通方向延伸，且比大径部的直径小。，下面是探针座及探针单元专利的具体信息内容。
1. 一种探针座，用于保持多个接触式探针，该多个接触式探针在长度方向的一端部侧与接触对象的各个电极接触，所述探针座的特征在于：
由一块板件构成，并且
形成有多个保持孔，该保持孔贯通该探针座，用于分别保持所述多个接触式探针，所述保持孔包括：
第一孔部，其设置于贯通方向的一端，沿着所述贯通方向延伸；
大径部，其与所述第一孔部相连，沿着所述贯通方向延伸，且比所述第一孔部的直径大；以及
第二孔部，其设置于所述贯通方向的另一端，与所述大径部相连，沿着所述贯通方向延伸，且比所述大径部的直径小。
2.根据权利要求1所述的探针座，其特征在于：
所述第一孔部的直径为D1，所述大径部的直径为D2，所述第二孔部的直径为D3，满足D1=D3、0.50≤D1/D2≤0.95的关系。
3.根据权利要求1所述的探针座，其特征在于：
所述第一孔部的直径为D1，所述大径部的直径为D2，所述第二孔部的直径为D3，满足D1/D3<1、0.50≤D1/D2≤0.95、0.5≤D3/D2≤0.95的关系。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的探针座，其特征在于：
其是使用具有0.5GPa以上20GPa以下的弯曲弹性模量的绝缘性材料来形成的。
5. 一种探针单元，其特征在于，包括：
多个接触式探针，其在长度方向的一端部侧与接触对象的各个电极接触；以及探针座，其由一块板件构成，且形成有分别保持所述多个接触式探针的多个保持孔，所述保持孔包括：
第一孔部，其设置于贯通方向的一端，沿着所述贯通方向延伸；
大径部，其与所述第一孔部相连，沿着所述贯通方向延伸，且比所述第一孔部的直径大；以及
第二孔部，其与所述大径部相连，沿着所述贯通方向延伸，且比所述大径部的直径小。
6.根据权利要求5所述的探针单元，其特征在于：
所述接触式探针包括：
第一柱塞，其具有第一凸缘部；
第二柱塞，其具有第二凸缘部；以及
弹簧部件，其一端与所述第一柱塞连接，另一端与所述第二柱塞连接。
7.根据权利要求6所述的探针单元，其特征在于：
所述第二孔部的直径为D3，所述第二凸缘部的直径为D12，满足－20μm≤D3－D12≤10μm的关系。
8.根据权利要求6或7所述的探针单元，其特征在于：
所述第一孔部的直径与所述第二孔部的直径相同，
所述第一凸缘部的直径与所述第二凸缘部的直径相同。
9.根据权利要求6或7所述的探针单元，其特征在于：
所述第一孔部的直径比所述第二孔部的直径小，
所述第一凸缘部的直径比所述第二凸缘部的直径小。
探针座及探针单元
技术领域
[0001] 本发明涉及探针座及探针单元。
背景技术
[0002] 以往，在进行半导体集成电路和液晶面板等检测对象的导通状态检查或动作特性检查时，为了实现检查对象与输出检查用信号的信号处理装置之间的电气连接，使用具备多个接触式探针和用于收纳多个接触式探针的探针座的探针单元(例如参见专利文献1)。专利文献1所示的现有的探针座是将两块板件层叠起来而形成的。各板件上分别形成有可以收纳接触式探针的一部分的孔，通过使各板件上的孔连通，能够形成用于收纳各接触式探针的保持孔。该保持孔呈其两端的直径缩小的阶梯形状。在探针单元中，通过使接触式探针卡止于保持孔的阶梯部，来防止接触式探针从探针座脱落。
[0003] 另外，在装配探针单元时，或者在为了探针电特性的维持和稳定化而交换接触式探针时，需要将接触式探针配设在探针座内。专利文献1所公开的探针单元，例如在交换接触式探针时如下进行装配：在将接触式探针配置于一个板件的孔后，一边将接触式探针插入到另一个板件的孔，一边用另一个板件盖上一个板件。
[0004] 专利文献1：日本特开2016－075709号公报
发明内容
[0005] 然而，在如上所述的由两块板件构成的结构中，需要在一个板件的孔内配置接触式探针的状态下，一边确认接触式探针是否收纳到另一个板件的规定的孔，一边在一个板件上层叠另一个探针。此时不使接触式探针夹在板间来进行层叠，有些情况下这是难以做到的。
[0006] 本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于，提供一种能够精确且容易将接触式探针和探针座配设于规定位置的探针座及探针单元。
[0007] 为了解决上述问题而达成目的，本发明涉及的探针座用于保持多个接触式探针，该多个接触式探针在长度方向的一端部侧与接触对象的各个电极接触，所述探针座由一块板件构成，并且形成有多个保持孔，该保持孔贯通该探针座，用于分别保持所述多个接触式探针，所述保持孔包括：第一孔部，其设置于贯通方向的一端，沿着所述贯通方向延伸；大径部，其与所述第一孔部相连，沿着所述贯通方向延伸，且比所述第一孔部的直径大；以及第二孔部，其设置于所述贯通方向的另一端，与所述大径部相连，沿着所述贯通方向延伸，且比所述大径部的直径小。
[0008] 此外，本发明涉及的探针座，在上述发明中，所述第一孔部的直径为D1，所述大径部的直径为D2，所述第二孔部的直径为D3，满足D1＝D3、0.50≤D1/D2≤0.95的关系。
[0009] 此外，本发明涉及的探针座，在上述发明中，所述第一孔部的直径为D1，所述大径部的直径为D2，所述第二孔部的直径为D3，满足D1/D3<1、0.50≤D1/D2≤0.95、0.5≤D3/D2≤0.95的关系。
[0010] 此外，本发明涉及的探针座，在上述发明中，其是使用具有0.5GPa以上20GPa以下的弯曲弹性模量的绝缘性材料来形成的。
[0011] 此外，本发明涉及的探针单元包括：多个接触式探针，其在长度方向的一端部侧与接触对象的各个电极接触；以及探针座，其由一块板件构成，且形成有分别保持所述多个接触式探针的多个保持孔，所述保持孔包括：第一孔部，其设置于贯通方向的一端，且沿着所述贯通方向延伸；大径部，其与所述第一孔部相连，沿着所述贯通方向延伸，且比所述第一孔部的直径大；以及第二孔部，其与所述大径部相连，沿着所述贯通方向延伸，且比所述大径部的直径小。
[0013] 此外，本发明涉及的探针单元，在上述发明中，所述第二孔部的直径为D3，所述第二凸缘部的直径为D12，满足－20μm≤D3－D12≤10μm的关系。
[0014] 此外，本发明涉及的探针单元，在上述发明中，所述第一孔部的直径与所述第二孔部的直径相同，所述第一凸缘部的直径与所述第二凸缘部的直径相同。
[0015] 此外，本发明涉及的探针单元，在上述发明中，所述第一孔部的直径比所述第二孔部的直径小，所述第一凸缘部的直径比所述第二凸缘部的直径小。
[0017] 图1是表示本发明一实施方式涉及的探针单元的结构的立体图。
[0018] 图2是表示本发明一实施方式涉及的探针单元的主要部分的结构的部分截面图。
[0019] 图3是表示本发明一实施方式涉及的探针单元所具备的探针座的主要部分的结构的截面图。
[0020] 图4是表示半导体集成电路的检查时的探针单元的主要部分的结构的部分截面图。
具体实施方式
[0021] 下面，结合附图对用于实施本发明的方式进行详细说明。另外，本发明不限于以下的实施方式。此外，以下说明中所参照的各图，只不过以能够理解本发明内容的程度概略地示出形状、大小和位置关系而已，因此本发明并不仅限于各图中例示的形状、大小和位置关系。
[0022] 图1是表示本发明一实施方式涉及的探针单元的结构的立体图。图1所示的探针单元1是对作为检查对象物的半导体集成电路100进行电特性检查时使用的装置，是将半导体集成电路100与向半导体集成电路100输出检查用信号的电路基板200之间电气连接的装置。
[0023] 探针单元1包括：导电性接触式探针2(以下简称为“探针2”)，其在长度方向的两端，与彼此不同的两个被接触体即半导体集成电路100和电路基板200接触；探针座3，其按规定图案收纳并保持多个探针2；以及座部件4，其设置在探针座3的周围，用于抑制在检查时与多个探针2接触的半导体集成电路100产生的位置偏移。
[0024] 图2是表示收纳于探针座3的探针2的详细结构的图。图2所示的探针2包括：第一柱塞21，其使用导电性材料形成，在对半导体集成电路100进行检查时，与该半导体集成电路100的连接用电极接触；第二柱塞22，其与具备检查电路的电路基板200的电极接触；以及弹簧部件23，其设置于第一柱塞21与第二柱塞22之间，将第一柱塞21与第二柱塞22这两者以伸缩自由的方式连结。构成探针2的第一柱塞21、第二柱塞22和弹簧部件23具有同一轴线。
探针2与半导体集成电路100接触时，弹簧部件23沿着轴线方向进行伸缩来缓和对半导体集成电路100的连接用电极的冲击，并且对半导体集成电路100和电路基板200施加负荷。
探针2与半导体集成电路100接触时，弹簧部件23沿着轴线方向进行伸缩来缓和对半导体集成电路100的连接用电极的冲击，并且对半导体集成电路100和电路基板200施加负荷。
[0025] 第一柱塞21具有凸缘部21a(以下也称为“前端侧凸缘”)，其具有该第一柱塞21的最大直径。
[0026] 第二柱塞22与形成在电路基板200上的电极抵接。第二柱塞22具有凸缘部22a(以下也称为“配线侧凸缘”)，其具有该第二柱塞22的最大直径。该第二柱塞22借助弹簧部件23的伸缩作用能够在轴线方向上移动，因弹簧部件23的弹性力向电路基板200侧被施力而与电路基板200的电极接触。另外，在本实施方式中，凸缘部21a的直径与凸缘部22a的直径相同。
[0027] 弹簧部件23的第一柱塞21侧为紧密卷绕部23a，而第二柱塞22侧为稀疏卷绕部23b。紧密卷绕部23a的端部供第一柱塞21压入，并且与凸缘部21a抵接。另一方面，稀疏卷绕部23b的端部供第二柱塞22压入，并且与凸缘部22a抵接。此外，第一柱塞21及第二柱塞22，与弹簧部件23通过弹簧的缠绕力和/或焊接而接合。
[0028] 图3是表示本发明一实施方式涉及的探针单元所具备的探针座的主要部分的结构的截面图。探针座3由使用树脂和可加工陶瓷等绝缘性材料、或者金属来形成的一块板件构成。在使用金属来形成时，探针座3的表面可以形成有绝缘被摸，或者结合有绝缘材料。探针座3是使用具有0.5GPa以上20GPa以下的弯曲弹性模量的树脂材料、具有60GPa以上200GPa以下的纵向弹性模量的可加工陶瓷、或者具有70GPa以上250GPa以下的纵向弹性模量的金属来形成的。
[0029] 为了收纳多个探针2，探针座3形成有贯通该探针座3的保持孔31。保持孔31的形成位置根据半导体集成电路100的配线图案来确定。
[0030] 保持孔31呈其直径沿贯通方向产生变化的阶梯孔(stepped hole)形状。即，保持孔31由在探针座3的上端面具有开口的第一孔部31a(以下也称为“前端侧细孔”)、直径比第一孔部31a大的大径部31b、以及在探针座3的下端面具有开口的第二孔部31c(以下也称为“配线侧细孔”)构成。保持孔31的形状根据要收纳的探针2的结构而确定。第一柱塞21的凸缘部21a与第一孔部31a和大径部31b的分界壁面抵接，由此具有防止探针2从探针座3脱落的功能。此外，第二柱塞22的凸缘部22a会与大径部31b和第二孔部31c的分界壁面抵接，由此具有防止探针2从探针座3脱落的功能。由第一孔部31a与大径部31b形成出的阶梯部以及由大径部31b和第二孔部31c形成出的阶梯部，其角部构成的角度(例如图3所示的角度θ1、θ2)为大约90°，例如85°以上95°以下。另外，也可以形成角度超过95°的阶梯部。
[0031] 第一孔部31a的直径比大径部31b的直径小，与探针2的凸缘部21a的直径大致相等。此外，第二孔部31c的直径比大径部31b的直径小，与探针2的凸缘部22a的直径大致相等。在本实施方式中，第一孔部31a的直径与第二孔部31c的直径相同。此外，凸缘部21a与凸缘部22a的直径也相同。第一孔部31a的直径以及第二孔部31c的直径，例如为200μm以上800μm以下。
[0032] 假设第一孔部31a的直径为D1、大径部31b的直径为D2、第二孔部31c的直径为D3、凸缘部21a的直径为D11、凸缘部22a的直径为D12，此时，为了将探针2插入保持孔31，并且防止探针2从保持孔31脱落而进行保持，优选的是，第二孔部31c与凸缘部22a之间的间隔D3－D12(以下也称为“配线侧间隙”)满足－20μm≤D3－D12≤10μm。此外，第一孔部31a、大径部31b和第二孔部31c满足D1＝D3、0.50≤D1/D2≤0.95(0.50≤D3/D2≤0.95)的关系。如果D1/D2小于0.50，则后述的镗削加工变得困难，如果D1/D2超过0.95，则形成孔间的阶梯形状变得困难。
[0033] 在制作探针座3时，首先使用钻具等加工工具形成第一孔部31a和第二孔部31c。然后，通过镗削加工等来形成大径部31b。
[0034] 作成探针座3后，通过将上述的探针2从第二孔部31c侧插入，能够装配上述的探针单元1。此时，如果探针2的凸缘部21a，22a的直径比插入侧的孔部的直径大，则通过使第一柱塞21和第二柱塞22倾斜，或者使孔部产生弹性变形，从而将探针2插入探针座3内。
[0035] 此外，在交换探针2时，从第一孔部31a插入销子等工具来将探针2从相反侧的第二孔部31c挤出，从而取出探针2，然后插入新的探针2，由此完成交换。
[0036] 图4是表示使用探针座3对半导体集成电路100进行检查时的状态的图。在检查半导体集成电路100时，由于来自半导体集成电路100的接触负荷，弹簧部件23成为沿长度方向被压缩的状态。弹簧部件23被压缩，则如图4所示，紧密卷绕部23a会与第二柱塞22的基端侧接触。由此能够获得更为可靠的电气导通。此时，第二柱塞22的基端侧已进入到紧密卷绕部23a的下方，所以第二柱塞22的轴线不会大幅摆动。
[0037] 在检查时从电路基板200向半导体集成电路100供给的检查用信号，从电路基板200的电极201经由探针2的第二柱塞22、紧密卷绕部23a、第一柱塞21而到达半导体集成电路100的连接用电极101。这样，在探针2中第一柱塞21与第二柱塞22经由紧密卷绕部23a进行导通，因此能够使电信号的导通路径最小。由此，在检查时，能够防止信号流到稀疏卷绕部23b，实现电感稳定化。
[0038] 根据上述的一实施方式，通过对由一块板件构成、且对具有可保持探针2的孔部(第一孔部31a和第二孔部31c)的探针座3，进行探针2的插入和拔出，能够实现探针单元1的装配和探针2的交换。因此，可以不进行如以往那样在一个板中收纳探针2后盖上另一个板、或者拆开两块板件来交换探针2的操作，也能够精确且容易地将探针2配设于探针座3中的规定位置。
[0039] 另外，在上述实施方式的说明中，第一孔部31a的直径与第二孔部31c的直径相同，但第一孔部31a的直径与第二孔部31c的直径，可以彼此不同。具体而言，第一孔部31a的直径可以小于第二孔部31c的直径。此时，第一孔部31a的直径D1、大径部31b的直径D2以及第二孔部31c的直径D3，例如满足D1/D3<1、0.50≤D1/D2≤0.95、0.5≤D3/D2≤0.95的关系。此外，在这种情况下，凸缘部21a的直径小于凸缘部22a的直径。
[0040] 另外，探针2的凸缘部21a、22a中，直径方向的端部可以形成为斜面状，还可以使内周侧的材料和外周侧的材料不同，而仅对凸缘部的外周侧赋予弹性。
[0041] 此外，在上述实施方式中说明的是，包括两个柱塞和用于将这些柱塞彼此连结的弹簧部件的情况，但并不限于此，只要是例如带凸缘的管式探针那样的可沿长度方向伸缩的接触式探针，就可以适用。
[0042] 实施例
[0043] 下面，对本发明涉及的探针座的实施例进行说明。然而，本发明并不限于这些实施例。首先说明本实施例涉及的测试内容。
[0044] 在本实施例中，关于探针座3，对在插入探针2时以及插入探针2后的保持状态进行如下评价。
[0045] 插入探针
[0046] ○：能够将探针2插入探针座3
[0047] ×：不能将探针2插入探针座3
[0048] 保持探针
[0049] ○：能够将探针2保持于探针座3
[0050] ×：不能将探针2保持于探针座3
[0051] 接着，对本实施例涉及的探针2和探针座3的结构进行说明。
[0052] 实施例1
[0053] 探针2中，先端側凸缘21a的直径为640μm，配线侧凸缘22a的直径为650μm。探针座3是使用弯曲弹性模量为8GPa的超级工程塑料PEEK(Polyether ether ketone，聚醚醚酮)来制作的。探针座3中，前端侧细孔31a的直径为600μm，大径部31b(粗孔)的直径为710μm，配线侧细孔31c的直径为620μm。配线侧间隙为－30μm。表1中表示尺寸和评价结果。
[0054] 表1
[0055]
[0056] 关于实施例1，证实了不能将探针2插入探针座3。
[0057] 实施例2
[0058] 使用与实施例1相同的探针2。探针座3的配线侧细孔31c的直径为630μm，除此之外与实施例1相同。配线侧间隙为－20μm。
[0059] 关于实施例2，证实了能够将探针2插入探针座3，而且插入后能够保持探针2。
[0060] 实施例3
[0061] 使用与实施例1相同的探针2。探针座3的配线侧细孔31c的直径为640μm，除此之外与实施例1相同。配线侧间隙为－10μm。
[0062] 关于实施例3，证实了能够将探针2插入探针座3，而且插入后能够保持探针2。
[0063] 实施例4
[0064] 使用与实施例1相同的探针2。探针座3的配线侧细孔31c的直径为650μm，除此之外与实施例1相同。配线侧间隙为0μm。
[0065] 关于实施例4，证实了能够将探针2插入探针座3，而且插入后能够保持探针2。
[0066] 实施例5
[0067] 使用与实施例1相同的探针2。探针座3的配线侧细孔31c的直径为660μm，除此之外与实施例1相同。配线侧间隙为10μm。
[0068] 关于实施例5，证实了能够将探针2插入探针座3，而且插入后能够保持探针2。
[0069] 实施例6
[0070] 使用与实施例1相同的探针2。探针座3的配线侧细孔31c的直径为670μm，除此之外与实施例1相同。配线侧间隙为20μm。
[0071] 关于实施例6，证实了能够将探针2插入探针座3，但插入后探针2因自重而脱落，无法保持。
[0072] 实施例7
[0073] 探针2中，前端侧凸缘21a的直径为310μm，配线侧凸缘22a的直径为360μm。探针座3是使用弯曲弹性模量为8GPa的超级工程塑料PEEK来制作的。探针座3中，前端侧细孔31a的直径为310μm，大径部31b(粗孔)的直径为400μm，配线侧细孔31c的直径为330μm。配线侧间隙为－30μm。表2中表示尺寸和评价结果。
[0074] 表2
[0075]
[0076] 关于实施例7，证实了不能将探针2插入探针座3。
[0077] 实施例8
[0078] 使用与实施例7相同的探针2。探针座3的配线侧细孔31c的直径为340μm，除此之外与实施例7相同。配线侧间隙为－20μm。
[0079] 关于实施例8，证实了能够将探针2插入探针座3，而且插入后能够保持探针2。
[0080] 实施例9
[0081] 使用与实施例7相同的探针2。探针座3的配线侧细孔31c的直径为350μm，除此之外与实施例7相同。配线侧间隙为－10μm。
[0082] 关于实施例9，证实了能够将探针2插入探针座3，而且插入后能够保持探针2。
[0083] 实施例10
[0084] 使用与实施例7相同的探针2。探针座3的配线侧细孔31c的直径为360μm，除此之外与实施例7相同。配线侧间隙为0μm。
[0085] 关于实施例10，证实了能够将探针2插入探针座3，而且插入后能够保持探针2。
[0086] 实施例11
[0087] 使用与实施例7相同的探针2。探针座3的配线侧细孔31c的直径为370μm，除此之外与实施例7相同。配线侧间隙为10μm。
[0088] 关于实施例11，证实了能够将探针2插入探针座3，而且插入后能够保持探针2。
[0089] 实施例12
[0090] 使用与实施例7相同的探针2。探针座3的配线侧细孔31c的直径为380μm，除此之外与实施例7相同。配线侧间隙为20μm。
[0091] 关于实施例12，证实了能够将探针2插入探针座3，但插入后探针2因自重而脱落，无法保持。
[0092] 另外，在使用弯曲弹性模量为2.6GPa～8.4GPa的超级工程塑料PES(Polyether sulfone，聚醚砜)、弯曲弹性模量为4.0GPa～17.0GPa的超级工程塑料PEEK、或弯曲弹性模量为2.4GPa～5.8GPa的超级工程塑料PI(Polyimide，聚酰亚胺)时，也获得了相同的结果。
[0094] 如上所述，本发明涉及的探针座和探针单元适合用于将接触式探针精确且容易地配设到探针座的规定位置。
[0095] 符号说明
[0096] 1 探针单元
[0097] 2 接触式探针(探针)
[0098] 3 探针座
[0099] 21 第一柱塞
[0100] 21a，22a 凸缘部
[0101] 22 第二柱塞
[0102] 23 弹簧部件
[0103] 23a 紧密卷绕部
[0104] 23b 稀疏卷绕部
[0105] 31 保持孔
[0106] 31a 第一孔部
[0107] 31b 大径部
[0108] 31c 第二孔部
[0109] 100 半导体集成电路
[0110] 101 连接用电极
[0111] 200 电路基板
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