JP2009162682A

JP2009162682A - プローブカード

Info

Publication number: JP2009162682A
Application number: JP2008002196A
Authority: JP
Inventors: Shinji Murata; 眞司村田
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2008-01-09
Filing date: 2008-01-09
Publication date: 2009-07-23

Abstract

【課題】垂直型カンチレバーを等間隔に円状配置してなるプローブピンがボール型電極との接触の際に座屈するのを防止することができるプローブカードを提供する。
【解決手段】本発明のプローブカード１Ａにおいては、複数のプローブピン３Ａが配線板２の表面２ａにアレイ配置されている。このプローブピン３Ａはボール型電極に接触する３個以上の垂直型カンチレバー４Ａを仮想円ＶＣ上に等間隔配置して形成されている。垂直型カンチレバー４Ａは、配線板２側の下方基準面６およびボール型電極側の上方傾斜面５とからなる内周面７を有している。また、下方基準面６と上方傾斜面５との交線Ｌがボール型電極の圧縮方向に対して傾くように上方傾斜面５を外側に傾斜させている。
【選択図】図２

Description

本発明は、プローブカードに係り、特に、ＢＧＡ型ＩＣのボール型電極にプローブピンを接触させてＢＧＡ型ＩＣの導通検査を行なう際に好適に利用できるプローブカードに関する。

従来のプローブカード１０１においては、その一例として、図１０に示すように、配線板１０２の表面上１０２ａに複数のプローブピン１０３がアレイ状（正方格子の格子点上）に配置されている。このプローブピン１０３は、複数の垂直型カンチレバー１０４を等間隔に円状配置して形成されている。また、垂直型カンチレバー１０４は、ボール型電極１０がプローブピン１０３に接触した際にその中央から外側に湾曲変形させるため、厚さの薄い四角柱状もしくは円弧型柱状の上端面１０５を３０°〜６０°程度外側に傾斜させた形状に形成されている。

図示しないＢＧＡ型ＩＣ（ボール・グリッド・アレイ型集積回路）のボール型電極１０がプローブピン１０３の中央付近に押下されると、垂直型カンチレバー１０４がプローブピン１０３の中央から外側に湾曲変形することによりプローブピン１０３がボール型電極１０を包むように接触するので、ボール型電極１０を傷つけることなくＩＣの導通検査を行なうことができる。

特開平８−１７５００号公報

しかしながら、図１１に示すように、垂直型カンチレバー１０４の厚さが薄くなると、傾斜した上端面１０５とその他の面の境界線（交線）Ｌにボール型電極１０からの大きな圧縮応力が集中的に印加されてしまうので、その境界線Ｌから垂直型カンチレバー１０４が座屈してしまうという問題があった。

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、垂直型カンチレバーを等間隔に円状配置してなるプローブピンがボール型電極との接触の際に座屈するのを防止することができるプローブカードを提供することを本発明の目的としている。

前述した目的を達成するため、本発明のプローブカードは、その第１の態様として、ボール型電極に接触する３個以上の垂直型カンチレバーを仮想円上に等間隔配置してなる複数のプローブピンを配線板の表面に備えており、垂直型カンチレバーは、配線板側に形成された下方基準面と、ボール型電極に最初に接触する上方傾斜面とからなる内周面を有しているとともに、下方基準面と上方傾斜面との交線がボール型電極の圧縮方向に対して傾くように上方傾斜面を外側に傾斜させた形状に形成されていることを特徴としている。

本発明の第１の態様のプローブカードによれば、ボール型電極が上方傾斜面に接触した際に、垂直型カンチレバーの上方傾斜面をボール型電極の圧縮方向の直交方向に変形させることができる。

本発明の第２の態様のプローブカードは、第１の態様のプローブカードにおいて、垂直型カンチレバーは、上方傾斜面がボール型電極と接触する範囲内において、仮想円の接線方向であってボール型電極から交線までの距離が遠ざかる方向に、オフセット配置されていることを特徴としている。

本発明の第２の態様のプローブカードによれば、ボール型電極から交線までの距離を遠ざけることができる。

本発明の第３の態様のプローブカードは、第１または第２の態様のプローブカードにおいて、任意のプローブピンにおけるすべての垂直型カンチレバーは、同一の形状に形成されていることを特徴としている。

本発明の第３の態様のプローブカードによれば、すべての垂直型カンチレバーに対してボール型電極の圧縮応力を均等配分することができる。

本発明の第４の態様のプローブカードは、第１から第３のいずれか１の態様のプローブカードにおいて、垂直型カンチレバーの上方傾斜面は、仮想円の接線方向を垂直型カンチレバーの幅方向として、配線板側からボール型電極側に向かってその幅が狭まるように、形成されていることを特徴としている。

本発明の第４の態様のプローブカードによれば、垂直型カンチレバーの変形量に応じてボール型電極に対する垂直型カンチレバーの抗力が大きくなるので、複数のボール型電極において高低差が生じてもすべてのボール型電極に接触することができる。

本発明の第５の態様のプローブカードは、第１から第４のいずれか１の態様のプローブカードにおいて、垂直型カンチレバーの内周面は、下方基準面および上方傾斜面のみによって形成されており、下方基準面および上方傾斜面は、平面状に形成されていることを特徴としている。

本発明の第５の態様のプローブカードによれば、プローブピンを容易に形成することができるので、プローブカードの製造コストを抑えることができる。

本発明の第６の態様のプローブカードは、第１から第４のいずれか１の態様のプローブカードにおいて、垂直型カンチレバーの内周面は、下方基準面および上方傾斜面のみによって形成されており、下方基準面および上方傾斜面は、連続的かつ湾曲面状に形成されていることを特徴としている。

本発明の第６の態様のプローブカードによれば、垂直型カンチレバーの変形部分が連続的に移動するので、垂直型カンチレバーの耐座屈力を大きくすることできる。

本発明のプローブカードによれば、垂直型カンチレバーの上方傾斜面がボール型電極の圧縮方向の直交方向に変形するので、プローブピンが座屈変形するのを防止することができるという効果を奏する。

以下、本発明のプローブカードをその３つの実施形態により説明する。

はじめに、第１の実施形態のプローブカード１Ａを説明する。

第１の実施形態のプローブカード１Ａにおいては、図１に示すように、配線板２の表面２ａにおいて配線、ビアまたはその他の配線部材（それぞれ図示せず）に接続された複数のプローブピン３Ａがアレイ状（正方格子の格子点上）に配置されている。それぞれのプローブピン３Ａは、図２に示すように、同一形状に形成された４個（３個以上）の垂直型カンチレバー４Ａを仮想円ＶＣ上に等間隔配置して形成されている。この仮想円ＶＣの直径はボール型電極１０の直径よりも小さい。

垂直型カンチレバー４Ａの形状は、一言で説明すると、図２に示すように、起立した薄膜板を斜めに山折りした形状になっている。詳細に説明すると、垂直型カンチレバー４Ａは、プローブピン３Ａの内側に対向する内周面７を有している。この内周面７は、平面状に形成された下方基準面６および上方傾斜面５のみからなっており、かつ、その展開図が矩形状になっている。

下方基準面６は配線板２側に形成されている。また、上方傾斜面５は下方基準面６の上方に位置しており、下方基準面６に対して傾斜している。そして、下方基準面６と上方傾斜面５との交線Ｌは、垂直型カンチレバー４Ａの高さ方向、すなわちボール型電極１０がプローブピン３Ａを圧縮する方向（以下、「ボール型電極１０の圧縮方向」という。）ＣＤに対して傾くように設定されている。具体的には、下方基準面６の法線ベクトルは仮想円ＶＣの径方向と平行に設定されており、上方傾斜面５の法線ベクトルは下方基準面６の法線ベクトル、仮想円ＶＣの接線方向およびにボール型電極１０の圧縮方向ＣＤの反対方向に対してそれぞれ０度よりも大きくかつ９０度未満に、好ましくは３０度〜６０度程度傾斜させている。これにより、ボール型電極１０の圧縮方向ＣＤに対してそれらの面の交線Ｌが傾くように設定されている。

この垂直型カンチレバー４Ａは、図３および図４に示すように、仮想円ＶＣの接線方向、かつ、ボール型電極１０から交線Ｌまでの距離がボール型電極１０の圧縮方向ＣＤにおいて遠ざかる方向ＳＤにオフセット配置されていることが好ましい。図３および図４においては、プローブピン３Ａの中央から見て交線Ｌが左上がりの傾きに設定されており、内周面７の右上隅が外側に開くように上方傾斜面５が傾斜しているので、垂直型カンチレバー４Ａはプローブピン３Ａの中央から見て左方向ＳＤにオフセットされる。ただし、垂直型カンチレバー４Ａのオフセット量は上方傾斜面５がボール型電極１０と接触する範囲内において設定される必要がある。

次に、第１の実施形態のプローブカード１Ａの作用を説明する。

第１の実施形態のプローブカード１Ａにおいては、図５および図６に示すように、垂直型カンチレバー４Ａの内周面７にある下方基準面６と上方傾斜面５との交線Ｌがボール型電極１０の圧縮方向ＣＤに対して傾くように垂直型カンチレバー４Ａの上方傾斜面５が傾斜している。このことから、ボール型電極１０が上方傾斜面５に接触した際、垂直型カンチレバー４Ａの上方傾斜面５が圧縮方向ＣＤおよびその直交方向ＰＤの両方向に対して仮想円ＶＣの外側に向けて傾斜しながら変形する。ここで、垂直型カンチレバー４Ａの幅方向（ボール型電極１０の圧縮方向ＣＤの直交方向ＰＤ）に圧力が印加されても垂直型カンチレバー４Ａは座屈しない。そのため、少なくとも、ボール型電極１０が下方基準面６と上方傾斜面５との交線Ｌに当接し、下方基準面６が従来のようにプローブピン３Ａの径方向外側に向かって変形して座屈を生じるまで、プローブピン３Ａの座屈を抑えることができる。

垂直型カンチレバー４Ａの内周面７は下方基準面６および上方傾斜面５以外の面が存在してもよいが、第１の実施形態においてはそれらのみによって形成されており、かつ、それら下方基準面６および上方傾斜面５が平面状に形成されていることが好ましい。プローブピン３Ａの内周面７に存在する面を限定することによりプローブピン３Ａを容易に形成することができるので、プローブカード１Ａの製造コストを抑えることができる。また、垂直型カンチレバー４Ａの内周面７に下方基準面６および上方傾斜面５以外の面を形成したときにその面と他の面との境界線から座屈が生じるのを防止することができる。

また、垂直型カンチレバー４Ａは、図７に示すように、前述した方向（点線の垂直型カンチレバー４が実線の垂直型カンチレバー４に移動する方向）ＳＤにオフセット配置されている。垂直型カンチレバー４Ａがオフセット配置されると、ボール型電極１０から交線Ｌまでの距離が遠ざかる。前述した通り、ボール型電極１０が下方基準面６と上方傾斜面５との交線Ｌに当接すると、プローブピン３Ａが座屈変形を生じるおそれがある。つまり、ボール型電極１０から交線Ｌまでの距離を遠ざけることによって、プローブピン３Ａの座屈変形が生じるまでに必要なボール型電極１０の押込量を大きくすることができるので、予定以上に押込量が大きくなってしまった場合においてもプローブピン３Ａの座屈を防止することができる。

なお、ボール型電極１０から交線Ｌまでの距離を遠ざけた場合であっても、上方傾斜面５の傾斜角を小さくすることにより、ボール型電極１０と上方傾斜面５との圧縮方向ＣＤにおける距離、すなわちプローブピン３のストローク量をオフセット前と同様に設定することができる。

このような垂直型カンチレバー４Ａがプローブピン３Ａには４個配置されているが、これらの形状や位置が自由に設定されていると、４個の垂直型カンチレバー４Ａのうちのいずれかにボール型電極１０から大きな圧縮応力が付与されてしまうので、プローブピン３Ａが座屈を起こしてしまう。そのため、図２または図３に示すように、これら４個の垂直型カンチレバー４Ａは、同一の形状に形成されており、仮想円ＶＣの円周上に等間隔配置されている。これにより、すべての垂直型カンチレバー４Ａに対してボール型電極１０の圧縮応力を均等配分することができる。

次に、第２の実施形態のプローブカード１Ｂを説明する。

第２の実施形態のプローブカード１Ｂにおいては、第１の実施形態と同様、配線板２の表面２ａにおいて配線、ビアまたはその他の配線部材（それぞれ図示せず）に接続された複数のプローブピン３Ｂがアレイ状（正方格子の格子点上）に配置されている。それぞれのプローブピン３Ｂは、図８に示すように、同一形状に形成された４個（３個以上）の垂直型カンチレバー４Ｂを仮想円ＶＣ上に等間隔配置して形成されている。図８に示すように、第１の実施形態と第２の実施形態との相違点は、垂直型カンチレバー４Ｂの形状である。

垂直型カンチレバー４Ｂの内周面７は、第１の実施形態と同様、下方基準面６および上方傾斜面５のみによって形成されている。ただし、第１の実施形態とは異なり、下方基準面６および上方傾斜面５は平面状に形成されて別個に区別されて存在するのではなく（図２または図３を参照）、図８に示すように、内周面７の左下隅から右上隅に向かって連続的かつ湾曲面状に形成されている。

具体的には、下方基準面６の法線ベクトルは仮想円ＶＣの径方向と平行に設定されている。また、上方傾斜面５の法線ベクトルは下方基準面６の法線ベクトル、仮想円ＶＣの接線方向およびにボール型電極１０の圧縮方向ＣＤの反対方向に対してそれぞれ０度よりも大きくかつ９０度未満に傾斜させている。下方基準面６および上方傾斜面５が連続的かつ湾曲面状に形成されているため、垂直型カンチレバー４Ｂの上方から下方に向かってこの傾斜角が任意の角度から０度に連続的に変化している。そのため、ボール型電極１０の圧縮方向ＣＤに対してそれらの面の交線Ｌが傾くように設定されている。

なお、垂直型カンチレバー４Ｂが前述と同様にオフセット配置されていること、垂直型カンチレバー４Ｂが同一形状に形成されていることは、第１の実施形態と同様である。

次に、第２の実施形態のプローブカード１Ｂの作用を説明する。

第２の実施形態のプローブカード１Ｂにおいては、図８に示すように、垂直型カンチレバー４Ｂの内周面７が下方基準面６および上方傾斜面５のみによって形成されている。第１の実施形態と同様、下方基準面６の法線ベクトルは仮想円ＶＣの径方向（つまり、プローブピン３Ｂの径方向）と平行に形成されており、上方傾斜面５の法線ベクトルおよびそれらの面の交線Ｌがボール型電極１０の圧縮方向ＣＤに対して傾くように設定されている。そのため、第１の実施形態と同様、少なくとも、ボール型電極１０が下方基準面６と上方傾斜面５との交線Ｌに当接し、下方基準面６が従来のようにプローブピン３Ｂの径方向外側に向かって変形して座屈を生じるまで、プローブピン３Ｂの座屈を抑えることができる。

その一方、第１の実施形態とは異なり、下方基準面６および上方傾斜面５が連続的かつ湾曲面状に形成されている。そのため、垂直型カンチレバー４Ｂの上方傾斜面５が湾曲変形するので、その変形部分を連続的に下方基準面６側に移動させることができる。その変形部分にはボール型電極１０から受ける圧縮応力が集中して印加される傾向があるので、その変形部分を連続的に移動させることによって垂直型カンチレバー４Ｂの上方傾斜面５の全面でボール型電極１０から受ける圧縮応力を支持し、垂直型カンチレバー４Ｂの耐座屈力を大きくすることできる。

また、第１の実施形態と同様の点については、第１の実施形態と同様の作用を得ることができる。

次に、第３の実施形態のプローブカード１Ｃを説明する。

第３の実施形態のプローブカード１Ｃにおいては、第２の実施形態と同様、配線板２の表面２ａにおいて配線、ビアまたはその他の配線部材（それぞれ図示せず）に接続された複数のプローブピン３Ｃがアレイ状（正方格子の格子点上）に配置されている。それぞれのプローブピン３Ｃは、図９に示すように、同一形状に形成された４個（３個以上）の垂直型カンチレバー４Ｃを仮想円ＶＣ上に等間隔配置して形成されている。図９に示すように、第２の実施形態と第３の実施形態との相違点は、垂直型カンチレバー４Ｃの幅の変化である。

垂直型カンチレバー４Ｃの内周面７は、第２の実施形態と同様、下方基準面６および上方傾斜面５のみによって形成されており、それらが、図９に示すように、連続的かつ湾曲面状に形成されている。上方傾斜面５の傾斜角の設定についても第２の実施形態と同様である。

その一方、第２の実施形態とは異なり、垂直型カンチレバー４Ｃの内周面は矩形状でなく三角形状となっている。仮想円ＶＣの接線方向を垂直型カンチレバー４Ｃの幅方向とした場合、垂直型カンチレバー４Ｃの幅については、配線板２側からボール型電極１０側に向かって狭まっている。ただし、垂直型カンチレバー４Ｃの下方基準面６を変形させる必要がないので、少なくとも垂直型カンチレバー４Ｃの上方傾斜面５の幅のみが配線板２側からボール型電極１０側に向かって狭まるように形成されていればよい。

なお、垂直型カンチレバー４Ｃが前述と同様にオフセット配置されていること、垂直型カンチレバー４Ｃが同一形状に形成されていることは、第１または第２の実施形態と同様である。

次に、第３の実施形態のプローブカード１Ｃの作用を説明する。

第３の実施形態のプローブカード１Ｃにおいては、第１または第２の実施形態と同様、図９に示すように、垂直型カンチレバー４Ｃの内周面７が下方基準面６および上方傾斜面５のみによって形成されている。下方基準面６の法線ベクトルは仮想円ＶＣの径方向（つまり、プローブピン３Ｃの径方向）と平行に形成されており、上方傾斜面５の法線ベクトルおよびそれらの面の交線Ｌがボール型電極１０の圧縮方向ＣＤに対して傾くように設定されている。そのため、第１または第２の実施形態と同様、少なくとも、ボール型電極１０が下方基準面６と上方傾斜面５との交線Ｌに当接し、下方基準面６が従来のようにプローブピン３Ｃの径方向外側に向かって変形して座屈を生じるまで、プローブピン３Ｃの座屈を抑えることができる。

また、第２の実施形態と同様、下方基準面６および上方傾斜面５が連続的かつ湾曲面状に形成されている。そのため、垂直型カンチレバー４Ｃの上方傾斜面５が湾曲変形するので、その変形部分が連続的に下方基準面６側に移動し、垂直型カンチレバー４Ｃの耐座屈力を大きくすることできる。

その一方、第１および第２の実施形態とは異なり、垂直型カンチレバー４Ｃの幅は、図９に示すように、配線板２側からボール型電極１０側に向かって狭まっており、垂直型カンチレバー４Ｃの形状がいわゆる上端に向かって先細りのような形状になっている。そのため、垂直型カンチレバー４Ｃが釣り竿効果を発揮し、垂直型カンチレバー４Ｃの変形量に応じてボール型電極１０に対する垂直型カンチレバー４Ｃの抗力が大きくなる。

釣り竿効果の必要性は、ＢＧＡ型ＩＣに配設された複数のボール型電極１０において所望せずにそれらに高低差が生じてしまうことに起因する。つまり、突出して配設されたボール型電極１０（高低差としては高いボール型電極１０）に対しては初期抗力を弱めることによりプローブピン３Ｃを奥まで押込むことを可能にしつつ、突出せずに配設されたボール型電極１０（高低差としては低いボール型電極１０）に対してはプローブピン３Ｃの上端付近において小さな応力での押込みを可能としている。そのため、プローブピン３Ｃの座屈を防止しつつ、複数のボール型電極１０において高低差が生じてもすべてのボール型電極１０に接触することができる。

なお、第１または第２の実施形態と同様の点については、第１の実施形態と同様の作用を得ることができる。

すなわち、第１から第３のいずれかの実施形態のプローブカード１Ａ〜１Ｃによれば、プローブピン３Ａ〜３Ｃに印加される圧縮応力が減少するので、プローブピン３Ａ〜３Ｃが座屈変形するのを防止することができるという効果を奏する。

なお、本発明は、前述した実施形態などに限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。

例えば、第１および第２の実施形態のプローブピン３Ａ〜３Ｂの垂直型カンチレバー４Ａ〜４Ｂにおいては、展開したその内周面７が矩形状に形成されているが、他の実施形態においては、展開したその内周面７が三角形や他の形状になっていてもよい。

第１の実施形態のプローブカードを示す部分斜視図第１の実施形態のプローブピンを示す斜視図第１の実施形態のプローブピンにおいて垂直型カンチレバーをオフセット配置した状態を示す斜視図第１の実施形態のプローブピンにおいて垂直型カンチレバーをオフセット配置した状態を示す平面図第１の実施形態のプローブピンにおいてボール型電極が接触する前の状態を示す正面図第１の実施形態のプローブピンにおいてボール型電極が接触した状態を示す正面図図４の７−７矢視断面図第２の実施形態のプローブピンを示す斜視図第３の実施形態のプローブピンを示す斜視図従来のプローブカードにおいてプローブピンにボール型電極が接触した状態を示す縦断面図従来のプローブカードにおいてプローブピンが座屈した状態を示す縦断面図

符号の説明

１Ａ、１Ｂ、１Ｃプローブカード
２配線板
３Ａ、３Ｂ、３Ｃプローブピン
４Ａ、４Ｂ、４Ｃ垂直型カンチレバー
５上方傾斜面
６下方基準面
７内周面
Ｌ交線
ＶＣ仮想円

Claims

ボール型電極に接触する３個以上の垂直型カンチレバーを仮想円上に等間隔配置してなる複数のプローブピンを配線板の表面に備えており、
前記垂直型カンチレバーは、前記配線板側に形成された下方基準面と、前記ボール型電極に最初に接触する上方傾斜面とからなる内周面を有しているとともに、前記下方基準面と前記上方傾斜面との交線が前記ボール型電極の圧縮方向に対して傾くように前記上方傾斜面を外側に傾斜させた形状に形成されている
ことを特徴とするプローブカード。
前記垂直型カンチレバーは、前記上方傾斜面が前記ボール型電極と接触する範囲内において、前記仮想円の接線方向であって前記ボール型電極から前記交線までの距離が遠ざかる方向に、オフセット配置されている
ことを特徴とする請求項１に記載のプローブカード。
任意の前記プローブピンにおけるすべての前記垂直型カンチレバーは、同一の形状に形成されている
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプローブカード。
前記垂直型カンチレバーの上方傾斜面は、前記仮想円の接線方向を前記垂直型カンチレバーの幅方向として、前記配線板側から前記ボール型電極側に向かってその幅が狭まるように、形成されている
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のプローブカード。
前記垂直型カンチレバーの内周面は、前記下方基準面および前記上方傾斜面のみによって形成されており、
前記下方基準面および前記上方傾斜面は、平面状に形成されている
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のプローブカード。
前記垂直型カンチレバーの内周面は、前記下方基準面および前記上方傾斜面のみによって形成されており、
前記下方基準面および前記上方傾斜面は、連続的かつ湾曲面状に形成されている
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のプローブカード。