专利名称：探针单元用基座构件及探针单元的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种探针单元用基座构件及具备该探针单元用基座构件的探针单元， 该探针单元用基座构件设置于探针单元，固定并保持探针架座(probe holder)，其中，探针单元具备通过两端分别与不同的两个被接触体接触的导电性的探针和收容多个探针的探针架座。
背景技术：
在检查半导体封装件(package)等检查对象的电特性时，为了实现该检查对象与产生检查用信号的测试器(tester)的导通，使用具备多个导电性探针及绝缘性的探针架座的探针单元，其中，探针架座使多个探针与检查对象的配线图案对应而将多个探针收容并保持。以往，作为涉及探针单元的技术，已知有以铝或不锈钢等强度较高的金属为母材， 且将在该母材的大致整面设置有绝缘层的框状的基座构件向探针架座安装来进行加强的技术(例如，参照专利文献1)。在此技术中，为了进行半导体封装件与探针架座的正确对位，存在通过螺纹紧固在基座构件所具有的开口部安装具有绝缘性的框状的引导构件的情况。专利文献1 日本国际公开第03/087852号在上述的现有技术中，需要在引导构件穿过螺钉的部分确保某程度的厚度。因此， 例如在无法变更探针单元尺寸的情况下，在基座构件供该螺钉螺合的部分的厚度不得不变薄确保引导构件上螺钉穿过部分的厚度，结果导致基座构件的刚性降低。此外，在上述现有技术中，由于必须将基座构件与引导构件进行螺纹紧固，因此存在在制造探针单元时费时费工的问题。
发明内容
本发明鉴于上述问题而提出，其目的在于提供一种具有较高的刚性且在制造上不会费时费工的探针单元用基座构件及探针单元。为了解决上述问题并实现目的，本发明的探针单元用基座构件设置于探针单元， 固定并保持探针架座，该探针单元具备通过两端分别与不同的两个被接触体接触的导电性的探针、将多个所述探针以各探针的两端部露出的状态排列成规定的图案而进行收容的所述探针架座，所述探针单元用基座构件的特征在于，具备导电性的基板，其具有能够嵌合所述探针架座的第一开口部及与所述第一开口部连通的第二开口部；被膜，其由包含绝缘性粘接剂的材料构成，至少覆盖所述第二开口部的边缘；以及绝缘性的引导构件，其经由所述被膜粘接于所述第二开口部的边缘，将所述两个被接触体的一方向与所述探针接触的接触位置引导。此外，本发明的探针单元用基座构件在上述发明的基础上，其特征在于，所述引导构件由具有比所述绝缘性粘接剂高的防静电性的材料构成。
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此外，本发明的探针单元用基座构件在上述发明的基础上，其特征在于，所述第二开口部的开口面积比所述第一开口部的开口面积大，沿着所述第一开口部与所述第二开口部的边界切削出所述第一开口部与所述第二开口部的台阶面。此外，本发明的探针单元用基座构件在上述发明的基础上，其特征在于，所述台阶面上露出有前述基板。此外，本发明的探针单元的特征在于，具有导电性的探针，其通过两端分别与不同的两个被接触体接触；探针架座，其将多个所述探针以各探针的两端部露出的状态排列成规定的图案而进行收容；以及探针单元用基座构件，其具备导电性的基板，其具有能够嵌合所述探针架座的第一开口部及与所述第一开口部连通的第二开口部；被膜，其由包含绝缘性粘接剂的材料构成，至少覆盖所述第二开口部的边缘；以及绝缘性的引导构件，其经由所述被膜粘接于所述第二开口部的边缘，将所述两个被接触体的一方向与所述探针接触的接触位置引导，并且该探针单元用基座构件固定并保持所述探针架座。此外，本发明的探针单元在上述发明的基础上，其特征在于，所述探针单元用基座构件具有使空气从该探针单元用基座构件的外部流入的流入口，所述探针架座具有与所述流入口连通且使从所述流入口流入的空气流动的流路。此外，本发明的探针架座构件在上述发明的基础上，其特征在于，所述探针架座具备架座部，其由绝缘性材料构成，保持所述多个探针；框架部，其由导电性材料构成，具有能够嵌合所述架座部的中空部。发明效果根据本发明，由于具备导电性的基板，其具有能够嵌合探针架座的第一开口部、 及底面位于与所述第一开口部底面相同的平面上且与所述第一开口部底面重合的部分以掉底的状态与所述第一开口部连通的第二开口部；绝缘性的被膜，其由绝缘性粘接剂构成， 至少覆盖第二开口部的边缘；绝缘性的引导构件，其经由被膜粘接于第二开口部的边缘，将两个被接触体的一方向与探针接触的接触位置引导，因此，不需将引导构件螺纹紧固在基板上。因此，能够将基板中粘接引导构件的部分的厚度增厚不必确保引导构件上供螺钉穿过用的厚度的量，从而能够提高该基座构件的刚性。此外，由于不需将引导构件向基板螺纹紧固，因此可削减制造时的时间与劳力。
图1是表示本发明一实施方式的探针单元的结构的斜视图。图2是表示本发明一实施方式的探针单元的结构的分解斜视图。图3是图1的A-A线剖视图。图4是表示探针及探针架座的主要部分的结构的局部剖视图。
具体实施例方式以下，参照附图，说明用于实施本发明的最佳方式(以下称为“实施方式”)。另外，附图为示意图，应注意各部分的厚度与宽度的关系、各部分厚度的比率等与实际有所不同的情况，在附图相互间当然也存在包含彼此尺寸关系及比率不同的部分的情况。图1是表示本发明一实施方式的探针单元的结构的斜视图。图2是表示本实施方
4式的探针单元的结构的分解斜视图。图3是图1的A-A线剖视图。图1至图3所示的探针单元1为将不同的两个被接触体、即作为检查对象的半导体封装件与对该半导体封装件输出检查用信号的测试器(tester)侧的配线基板电连接的装置。探针单元1具备多个导电性探针2 ；探针架座3，其根据半导体封装件的配线图案而收容多个探针2 ；以及探针单元用基座构件4 (以下称为“基座构件4” )，其固定并保持探针架座3。说明探针单元1的详细的结构。首先，参照图4，说明探针2的结构。探针2具备 第一探触杆(Plunger) 21，其与半导体封装件100的电极101接触；第二探触杆22，其由与第一探触杆21相同的材料形成，向与第一探触杆21相反的方向突出，且与配线基板200的电极201接触；弹簧构件23，其设置在第一探触杆21与第二探触杆22之间，将第一探触杆 21与第二探触杆22连结，且在长度方向上伸缩自如。探针2由铁等导电性材料形成。第一探触杆21具有呈冠状的前端部21a ；凸缘部21b，其具有比前端部21a的直径大的直径；凸台部21c，其隔着凸缘部21b向与前端部21a相反的方向突出，呈直径比凸缘部21b的直径小且比弹簧构件23内径稍大的圆柱状，且压入弹簧构件23的端部；基端部 21d，其呈直径比凸台部21c小且比弹簧构件23内径小的圆柱状，并且第一探触杆21相对于与长度方向平行的轴呈轴对称形状。第二探触杆22具有具有尖锐端的前端部22a ；凸缘部22b，其具有比前端部2 的直径大的直径；凸台部22c，其隔着凸缘部22b向与前端部2 相反的方向突出，呈直径比凸缘部22b的直径小且比弹簧构件23内径稍大的圆柱状，且压入弹簧构件23的端部；基端部22d，其呈直径比凸台部22c小且比弹簧构件23内径小的圆柱状，第二探触杆22相对于与长度方向平行的轴呈轴对称形状。弹簧构件23为具有相等直径的导电性的螺旋弹簧，第一探触杆21侧为密接卷绕部23a，另一方面，第二探触杆22侧为稀疏卷绕部23b。密接卷绕部23a的端部压入凸台部 21c，另一方面，稀疏卷绕部23b的端部压入凸台部22c。接着，参照图1 图4、说明探针架座3的结构。探针架座3具备保持探针2的树脂制架座部31 ；具有能够嵌合架座部31的中空部的金属制的框架部32。架座部31由第一架座构件311及第二架座构件312沿板厚方向(图3的上下方向)层叠而成。在第一架座构件311及第二架座构件312分别各形成有相同数量的收容多个探针2的架座孔313及314，收容相同的探针2的架座孔313及314的轴线彼此一致。架座孔313及314的形状根据探针2的形状而确定。此外，架座孔313及314的形成位置根据半导体封装件100的配线图案而确定，在探针架座3中排列成大致正方形形状。在将探针2收容于探针架座3的状态下，第一探触杆21穿过架座孔313，第二探触杆22穿过架座孔 314。架座孔313、314均呈沿贯通方向直径不同的台阶孔形状。具体而言，架座孔313 由在图4中的探针架座3的上表面侧具有开口的小径部313a和直径比该小径部313a大的大径部31 构成。另一方面，架座孔314由在图4中的探针架座3的下表面侧具有开口的小径部31 和直径比该小径部31 大的大径部314b构成。在第一架座构件311与第二架座构件312的彼此对置的表面分别设有形成凹状的槽部311a、312a。槽部311a与所有架座孔313连通，另一方面，槽部31 与所有架座孔314 连通。槽部311131 通过彼此重合而形成在与架座部31的外部之间用于使气体流动的
5流路31a。在第一架座构件311的中央部设有在板厚方向贯通且与槽部311a连通的多个流出口 31b。具有以上结构的架座部31使用考虑到防静电性、绝缘性、热膨胀性、加工性的绝缘性材料而形成。框架部32由第一框架构件321及第二框架构件322沿板厚方向(图3的上下方向)层叠而成。在第一框架构件321中设有能够嵌合第一架座构件311的中空部321a ； 位于中空部321a外周侧，在板厚方向贯通的二个开口部321b ；以连结中空部321a与开口部321b的方式设于第一框架构件321底面的槽部321c。在第二框架构件322中设有能够嵌合第二架座构件312的中空部32 ；在第二框架构件322的表面且与第一框架构件321 相对向的表面设置的凹状的槽部322b。槽部322b与第一框架构件321的开口部321b及槽部321c—同构成与架座部31的流路31a连通的流路32a。如图3所示，该流路3 形成L 字剖面形状。在框架部32设有在板厚方向贯通且供紧固于基座构件4的螺钉构件5穿过的螺钉孔32b。螺钉孔32b也可以为供螺钉构件5穿过的直(straight)孔。具有以上结构的框架部32使用具有高强度且高耐热性并且热膨胀系数较小的导电性材料而形成。作为该种导线性材料，能够适用包含例如镍铁合金(invar)材料及科伐合金(Kovar)材料(注册商标)等低热膨胀金属、不锈钢、半导体、导电性陶瓷等中的至少任一种材料。框架部32还具有防止电信号通过探针2时产生并放射的电磁波、或从外部传播来的电磁波到达其它探针2的电磁波屏蔽功能。在此涵义上，若构成框架部32的导电性材料的体积电阻系数为1 ΙΟΟμ Ω · cm左右则优选。另外，也可以对框架部32的表面中的至少与架座部31的表面相连的表面(图2 中的框架部32的上表面及下表面)覆盖绝缘性的被膜。该情况的被膜既可以通过例如环氧树脂系粘接剂等绝缘性粘接剂来实现，也可以通过在绝缘性粘接剂中混合碳、玻璃粒子及纤维中的至少任一种而实现。优选被膜的厚度(膜厚)以设为50μπι 0.5mm左右。接着，参照图1至图3，说明基座构件4的结构。基座构件4具有成为母材的导电性的基板41 ；绝缘性的被膜42，其覆盖基板41表面的一部分；绝缘性的引导构件43，其在半导体封装件100与探针2接触时，将半导体封装件100向与探针2接触的接触位置引导。在基板41中设有能够嵌合探针架座3的第一开口部41a;第二开口部41b，其与第一开口部41a连通，且与第一开口部41a相合而将基板41沿板厚方向贯通；流入口 41c， 其沿着板厚方向贯通而与探针架座3的流路(第一框架构件321的开口部321b)连通，且使气体相对于探针架座3流入；螺钉孔41d，其沿板厚方向贯通，供向配线基板200安装的螺钉螺合。此外，在基座构件4的底面侧、即安装探针架座3侧设有与螺钉孔32b连通而供螺钉构件5螺合的螺钉孔(未图示)。第一开口部41a的开口面积比第二开口部41b的开口面积大。第一开口部41a、第二开口部41b、及第一开口部41a与第二开口部41b的台阶面41ab通过切削加工形成。其中，台阶面41ab沿着第一开口部41a与第二开口部41b的边界切削而成，在嵌合探针架座 3时与第一框架构件321的上表面抵接。如此，通过切削加工形成第一开口部41a、第二开口部41b及台阶面41ab，能够提高嵌合探针架座3时的定位的精度。
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在图3所示的情况下，流入口 41c的开口面积与开口部321b的开口面积相等，但不限于此，流入口 41c的开口面积也可以与开口部321b的开口面积不同。流入口 41c与流路31a及3 —同通过来自探针单元1的外部的鼓风或加压使探针架座3的内部、尤其是探针2周围的气体(空气)流动。在流入口 41c以及流路31a及 3 流动的气体经由流出口 31b而向探针架座3的外部流出。因此，在例如高频电路的通电检查那样探针2因流过大电流而发热的情况下，通过使空气从探针单元1的外部经由流入口 41c以及流路31a及3 流入，也能够使探针2及其周围的发热急速冷却。此外，在进行高温负载检查时，通过使高温的热风经由流入口 41c以及流路31a及3 流入，也能够使探针架座3的周边迅速成为高温状态。在流入口 41c的开口端部附近，被膜42比流入口 41c的开口面积稍大地剥离，使基座构件4的基板41露出于表面。由此，即使将使气体流入的气体流入用构件的前端部与流入口 41c接触并施加压力，流入口 41c也不会因气体温度等影响而变形。因此，气体不会泄漏而能够可靠地向探针单元1流入。在基板41上表面设有定位销6，该定位销6进行从基板41的上方向基板41安装的构件的定位。在将定位销6设于基板41上表面时，首先，在基板41上表面开设用于打入具有比定位销6的直径大的直径的棒状构件的孔，在该孔打入并固定棒状构件。之后，对固定的棒状构件实施切削加工等后加工，由此调整定位销6的位置及直径。此种后加工在适用树脂制基板时，由于强度上的问题而无法执行。因此，在树脂制基板上设置定位销情况下，需要进行部件阶段的销径及孔径、孔位置的精度管理。相对于此，由于基板41由金属等导电性材料而形成，因此可实施上述的后加工，即使在部件阶段不进行销径及孔径、孔位置的精度管理，也可以将定位销6以高精度向基板41的规定位置配设。具有以上结构的基板41使用与探针架座3的框架部32相同的导电性材料而实现。被膜42覆盖除了第一开口部41a的边缘、台阶面41ab、流入口 41c的开口端附近以外的基板41的表面。被膜42的材料及厚度(膜厚)分别与覆盖框架部32表面时的被膜的材料及厚度相同。即，优选被膜42通过绝缘性粘接剂等实现，其厚度为50 μ m 0. 5m
左右ο引导构件43具有能够收容半导体封装件100的第三开口部43a。第三开口部43a 的开口面积随着从面向外部的开口面朝向内部而逐渐变小，具有几乎固定的开口面积。由于引导构件43可能与半导体封装件100接触，因此优选为具有比构成被膜42的绝缘性材料高的绝缘性且具有比构成被膜42的绝缘性材料高的防静电性的材料，例如可使用PES、 PEEK等树脂实现。具有以上结构的探针单元1中，探针架座3与基座构件4的螺钉孔部分为高强度金属，因此能够将探针架座3与基座构件4强力地紧固。根据以上说明的本发明的一实施方式，由于具备导电性的基板41，其具有能够嵌合探针架座3的第一开口部41a、及底面位于与第一开口部41a底面相同的平面上且与第一开口部41a底面重合的部分以掉底的状态与第一开口部41a连通的第二开口部41b ；绝缘性的被膜42，其由绝缘性粘接剂构成，至少覆盖第二开口部41b的边缘；绝缘性的引导构件43，其经由被膜42粘接于第二开口部41b的边缘，将半导体封装件100向与探针2接触
7的接触位置引导，因此，不需将引导构件43螺纹紧固在基板41上。因此，能够将基板41中粘接引导构件43的部分的厚度增厚不必确保引导构件43上供螺钉穿过用的厚度的量，从而能够提高基座构件4的刚性。此外，由于不需将引导构件43向基板41螺纹紧固，因此可削减制造时的时间与劳力。此外，根据本实施方式，由于引导构件43 —体化为基座构件4的一部分，因此可减少螺钉或定位销等零件数量，且能够削减组装供需。因此，能够削减制造所需成本。此外，根据本实施方式，由于不需考虑用于紧固基板41与引导构件43的螺钉的位置，因此可提高布局设计的自由度。此外，根据本实施方式，由于基座构件4的流入口 41c由强度较高的导电性材料构成，因此即使将使气体从外部向探针单元1流入的气体流入用构件的前端部与流入口 41c 接触并施加压力，流入口 41c也不会变形。因此，气体不会从气体流入用构件泄漏而能够可靠地流入。以上，详细叙述了用于实施本发明的最佳方式，但本发明不应仅限定于上述一实施方式。例如，在本发明中，也可以为不设置基座构件的流入口及探针架座的流路的结构。 如此，本发明能够包含这里未记载的各种实施方式等，只要在不脱离技术方案所限定的技术思想的范围内，就能够进行各种设计变更等。产业上的可利用性本发明的探针单元用基座构件及探针单元适用于进行半导体封装件等的规定的电路结构的电特性检查。符号说明1探针单元2 探针3探针架座4探针单元用基座构件5螺钉构件6定位销21第一探触杆2la、2 前端部21b,22b 凸缘部21c、22c 凸台部21d、22d 基端部22第二探触杆23弹簧构件23a密接卷绕部23b稀疏卷绕部31架座部3la、3 流路31b 流出口32框架部
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41基板
41a第一开口部
41ab台阶面
41b第二开口部
41c流入口
42被膜
43引导构件
43a第三开口部
100半导体封装件
101,201 电极
200配线基板
311第一架座构件
311a,312a 槽部
312第二架座构件
313、314架座孔
313a、314a小径部
313b,314b大径部
321第一框架构件
321a,322a中空部
321b开口部
321c,322b 槽部
322第二框架构件
说明书7/7页
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权利要求
1.一种探针单元用基座构件，其设置于探针单元，固定并保持探针架座，该探针单元具备通过两端分别与不同的两个被接触体接触的导电性的探针、将多个所述探针以各探针的两端部露出的状态排列成规定的图案而进行收容的所述探针架座，所述探针单元用基座构件的特征在于，具备导电性的基板，其具有能够嵌合所述探针架座的第一开口部及与所述第一开口部连通的第二开口部；被膜，其由包含绝缘性粘接剂的材料构成，至少覆盖所述第二开口部的边缘；以及绝缘性的引导构件，其经由所述被膜粘接于所述第二开口部的边缘，将所述两个被接触体的一方向与所述探针接触的接触位置引导。
2.根据权利要求1所述的探针单元用基座构件，其特征在于， 所述引导构件由具有比所述绝缘性粘接剂高的防静电性的材料构成。
3.根据权利要求1或2所述的探针单元用基座构件，其特征在于， 所述第二开口部的开口面积比所述第一开口部的开口面积大，沿着所述第一开口部与所述第二开口部的边界切削出所述第一开口部与所述第二开口部的台阶面。
4.根据权利要求3所述的探针单元用基座构件，其特征在于， 所述台阶面上露出有所述基板。
5.一种探针单元，其特征在于，具有导电性的探针，其通过两端分别与不同的两个被接触体接触； 探针架座，其将多个所述探针以各探针的两端部露出的状态排列成规定的图案而进行收容；以及探针单元用基座构件，其具备导电性的基板，其具有能够嵌合所述探针架座的第一开口部及与所述第一开口部连通的第二开口部；被膜，其由包含绝缘性粘接剂的材料构成，至少覆盖所述第二开口部的边缘；以及绝缘性的引导构件，其经由所述被膜粘接于所述第二开口部的边缘，将所述两个被接触体的一方向与所述探针接触的接触位置引导，并且该探针单元用基座构件固定并保持所述探针架座。
6.根据权利要求5所述的探针单元，其特征在于，所述探针单元用基座构件具有使空气从该探针单元用基座构件的外部流入的流入口， 所述探针架座具有与所述流入口连通且使从所述流入口流入的空气流动的流路。
7.根据权利要求5或6所述的探针单元，其特征在于， 所述探针架座具备架座部，其由绝缘性材料构成，保持所述多个探针； 框架部，其由导电性材料构成，具有能够嵌合所述架座部的中空部。
全文摘要
本发明提供一种具有较高刚性且在制造上不会费时费工的探针单元用基座构件及探针单元。为此目的，本发明具备导电性的基板(41)，其具有能够安装探针架座(3)的第一开口部(41a)及与第一开口部(41a)连通的第二开口部(41b)；被膜(42)，其由包含绝缘性粘接剂的材料构成，至少覆盖第二开口部(41b)的边缘；以及绝缘性的引导构件(43)，其经由被膜(42)粘接于第二开口部(41b)的边缘，将两个被接触体的一方向与探针(2)接触的接触位置引导。
文档编号G01R1/073GK102216791SQ20098014625
公开日2011年10月12日 申请日期2009年11月26日 优先权日2008年11月26日
发明者伊藤修, 广中浩平, 近藤充博, 风间俊男 申请人:日本发条株式会社