ケルビンコンタクトプローブカード＆ソケットキット | 検査機器製造メーカーの株式会社精研

ケルビン接続測定（四端子測定）とは

ケルビン接続測定（四端子測定法）とは、低抵抗測定を正確に行うため用いられる接続方法です。電流を測定する回路（Force）と電圧を測定する回路（Sense）を独立させることにより、リード線自体の抵抗や接触抵抗の影響をキャンセルして対象デバイスの抵抗（Rs）を正確に測定することができます。

ケルビン測定を行う際、「H側(ハイ)」と「L側（ロー）」の電極にそれぞれForceとSenseのコンタクトプローブを接触させる必要があります。ケルビン接続測定を求められるデバイスはSOPなどのリード部や、QFN等の平面端子、WL-CSPのバンプ（はんだボール）が代表的なものになります。

ケルビンプローブカードに使用するコンタクトプローブ

ケルビン測定に対応したプローブカードの製作においては、2品種のプローブを状況により使い分けて使用しています。電極ピッチP=0.3mm～に用いる「極細プローブ」と、電極間0.1㎜以下に対応可能なナイフエッジ型形状の「ケルビンプローブ」をご提案します。

極細プローブ	ケルビンプローブ

垂直に可動するコンタクトプローブを用いたアドバンスト型プローブカードはピッチさえ満たしていれば、基本的にピン数や配置に制限がありません。数箇所コンタクトするチップ/1個測定から、1つのチップに100～1000個の電極があるもの、または数十個～数百個のチップを同時測定など柔軟に対応出来ます。

ケルビン測定用プローブ　特許取得済：5597108号

ケルビンコンタクトにおけるプローブの課題と解決

デバイスの小型化により、電極のサイズが縮小

従来では単純にニードルやクラウンなどのプローブを2本配置するだけでしたが、デバイスの小型化が進み、中にはφ200μのバンプに対して2本コンタクトさせなければならない条件も見受けられるようになりました。また、外形で位置決めをした場合に、デバイス外形のばらつきで電極からピンが外れてしまうといったご相談もいただきます。

精研では、ケルビン測定用プローブを開発し、2本のピンのギャップを0.1mm以下に抑えることでができます。そのため、小さいバンフやデバイス外形のバラつきが大きくても電極からピンが外れにくい治具を提案することができます。また、樹脂加工を含めたソリューションを提供しています。ピン交換も通常のプローブ同様の方法で行うことができますので、メンテナンス性も一般のプローブと変わりありません。

ピンボードに挿入後の使用例（ケルビンプローブ）

ケルビンプローブの強み

一般的な形状のプローブ（フラットタイプ）では、どのようにピン間のギャップを埋めようとしても、パイプの厚み2本分と、間にある壁の厚み分が残ってしまいます。より細いプローブにすることで2点間のギャップを詰めることはできますが、プローブが細くなると荷重が低くなり接触の安定性に不安がでてきます。

ケルビンコンタクト用プローブの先端はプローブの外形ギリギリのところあります。プローブの先端を外側に寄せ、向き合わせることで、ピンの太さを変えずに、2点間のギャップを「壁の厚み分」のみの最小限に抑えることに成功しました。そのため、安定した位置でのコンタクト、荷重を維持することができます。

極細プローブ	ケルビンプローブ

プローブ先端ピッチ 160μm～ (プローブ中心間ピッチP=0.3)	プローブ先端ピッチ 100μm～ (プローブ中心間ピッチP=0.4)
挟ピッチ製品に2点コンタクトさせることを重視した、一般的なコンタクトプローブを用いた構成です。条件：挟ピッチであり、コンタクト対象が小さい極めて小さいパッドに採用されます。プローブ径が細いため、低荷重・許容電流量が小さくなることが懸念されますが、細かなピッチでの配置が可能です。	極細プローブピンより太いプローブを採用し、検査性能の向上が期待できます。条件：対象は小さいが、ピッチは広め高い荷重でコンタクトでき、導通が安定します。許容電流量が確保できます。検査条件が揃えば最小60μまでプローブ間距離を詰めることができます。