CN113614899A - 接触式探针及信号传送方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的接触式探针包括第一柱塞、第二柱塞、螺旋弹簧和管体，其中，第一柱塞具有相对于管体的内周滑动的第一滑动部，第二柱塞具有相对于管体的内周滑动的第二滑动部，螺旋弹簧具有：紧密卷绕的第一附接部，其附接于第一柱塞；紧密卷绕的第二附接部，其附接于第二柱塞；稀疏卷绕部；第一接触部，其一端与第一附接部相连，其另一端与稀疏卷绕部相连，并且与管体接触；以及第二接触部，其一端与稀疏卷绕部相连，其另一端与第二附接部相连，并且与管体接触。

Description

接触式探针及信号传送方法
技术领域
本发明涉及一种探针单元，其用于容置对指定电路结构进行信号输入/输出的接触式探针。
背景技术
以往，在对半导体集成电路或液晶面板等检测对象进行导通状态检测或动作特性检测时，为了实现检测对象与用于输出检测用信号的信号处理装置之间的电连接，使用探针单元(例如参考专利文献1)，其具备多个接触式探针、以及用于容置多个接触式探针的探针座。专利文献1所示的现有技术的接触式探针具备：第一柱塞，其与检测对象接触；第二柱塞，其与信号处理装置的电极接触；螺旋弹簧，其连接第一柱塞及第二柱塞；导电性的管体，其设置于螺旋弹簧的内部。第一柱塞及第二柱塞可在管体的内部分别相对于该管体滑动。在此接触式探针中，第一柱塞及螺旋弹簧、螺旋弹簧及第二柱塞分别相对于管体滑动(接触)，从而使彼此电连接。
专利文献1：日本专利特开2011-169595号公报
发明内容
然而，柱塞与管体之间或有因柱塞倾斜等而导致接触不稳定的情况。当柱塞与管体之间的接触不稳定时，检测用信号的导通也就不稳定。
本发明是鉴于上述情况而完成的，旨在提供能在接触式探针中稳定地导通信号的接触式探针及信号传送方法。
为了解决上述问题以达成目的，本发明的接触式探针通过其长度方向上的两端分别与电极接触来传送信号，且包括：第一柱塞，其在所述长度方向上的一端侧与第一电极接触；第二柱塞，其在所述长度方向上的另一端侧与不同于所述第一电极的第二电极接触；螺旋弹簧，其一端与所述第一柱塞连接，且其另一端与所述第二柱塞连接；以及管体，其设置于所述螺旋弹簧的内部，其中，所述第一柱塞具有第一滑动部，其设置于与所述第一电极接触的一侧的相反侧，且相对于所述管体的内周滑动，所述第二柱塞具有第二滑动部，其设置于与所述第二电极接触的一侧的相反侧，且相对于所述管体的内周滑动，所述螺旋弹簧具有：紧密卷绕的第一附接部，其设置于所述螺旋弹簧的一端，且附接于所述第一柱塞；紧密卷绕的第二附接部，其设置于所述螺旋弹簧的另一端，且附接于所述第二柱塞；稀疏卷绕部，其以预定的间距卷绕；第一接触部，其一端与所述第一附接部相连，其另一端与所述稀疏卷绕部相连，并且与所述管体接触；以及第二接触部，其一端与所述稀疏卷绕部相连，其另一端与所述第二附接部相连，并且与所述管体接触。
此外，本发明的接触式探针在所述发明中，在所述接触式探针上未施加重力以外的负荷的自然状态下，不管所述管体在所述接触式探针的轴线方向上的位置如何，所述第一滑动部及所述第二滑动部都位于所述管体的内部。
此外，本发明的信号传送方法经由所述发明的接触式探针，将信号由所述第二电极传送至所述第一电极，其中，由所述第二电极输入至所述第二柱塞的所述信号经由第一路径及第二路径中的至少其中之一而传送至所述第一电极，所述第一路径为经由所述第二附接部、所述第二接触部、所述管体、所述第一接触部、所述第一附接部而到达所述第一电极，所述第二路径为经由所述第二滑动部、所述管体、所述第一滑动部而到达所述第一电极。
根据本发明，能获得在接触式探针中稳定地导通信号的效果。
附图说明
图1为表示本发明一实施方式的探针单元的结构的立体图。
图2为表示本发明一实施方式的探针单元的主要部分的结构的局部剖面图。
图3为表示在检测半导体集成电路时探针单元的主要部分的结构的局部剖面图。
图4为针对检测半导体集成电路时用于导通接触式探针的信号的导通路径进行说明的图。
图5为表示本发明的实施方式的变形例的探针单元的主要部分的结构的局部剖面图。
具体实施方式
以下，结合附图详细说明用于实施本发明的方式。此外，本发明并不限于以下实施方式。此外，在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示出的形状、尺寸以及位置关系，因此，本发明并不限于各图中所例示的形状、尺寸以及位置关系。
图1为表示本发明一实施方式的探针单元的结构的立体图。图1所示的探针单元1为在对作为检测对象物的半导体集成电路100进行电特性检测时所使用的装置，并且是将半导体集成电路100与用于将检测用信号向半导体集成电路100输出的电路基板200之间进行电连接的装置。
探针单元1具有：导电性的接触式探针2(以下简称为“探针2”)，其在长度方向的两端与不同的两个被接触体接触，两个被接触体为半导体集成电路100及电路基板200；探针座3，其依照规定的图案容置并保持多个探针2；以及座部件4，其设置于探针座3的周围，且用于抑制在检测时与多个探针2接触的半导体集成电路100产生位置偏移。
图2为表示容置于探针座3的探针2的详细结构的局部剖面图。图2所示的探针2是用导电性材料制成的，且具备：第一柱塞21，在对半导体集成电路100进行检测时，其与该半导体集成电路100的电极接触；第二柱塞22，其与具备检测电路的电路基板200的电极接触；螺旋弹簧23，其设置于第一柱塞21与第二柱塞22之间并以可伸缩方式连接第一柱塞21与第二柱塞22；以及管体24，其设置于螺旋弹簧23的内部。构成探针2的第一柱塞21、第二柱塞22、螺旋弹簧23以及管体24具有同一轴线。也就是说，第一柱塞21、第二柱塞22、螺旋弹簧23及管体24各自的中心轴位于同一直线上。探针2在与半导体集成电路100接触时，通过螺旋弹簧23在轴线方向上的伸缩来缓和对半导体集成电路100的电极的冲击，并且对半导体集成电路100及电路基板200施加负荷。
第一柱塞21具有：前端部21a，其呈渐缩的前端形状，且与半导体集成电路100的电极接触；凸缘部21b，其直径大于前端部21a的直径；凸台部21c，其隔着凸缘部21b而在前端部21a的相反侧上延伸，相较于凸缘部21b直径较小，且被压入螺旋弹簧23的一端；基端部21d，其隔着凸台部21c而在凸缘部21b的相反侧上延伸，且相较于凸台部21c直径较小；以及圆盘状的滑动部21e，其隔着基端部21d而设置于凸台部21c的相反侧，相对于管体24滑动。在本实施方式中，滑动部21e的直径比凸台部21c小，且比基端部21d的直径大。此第一柱塞21可通过螺旋弹簧23的伸缩作用而在轴线方向上移动，并通过螺旋弹簧23的弹力而被推向半导体集成电路100方向，与半导体集成电路100的电极接触。
第二柱塞22具有：前端部22a，其呈渐缩的前端形状，且与电路基板200的电极接触；凸缘部22b，其直径大于前端部22a的直径；凸台部22c，其隔着凸缘部22b而在前端部22a的相反侧上延伸，相较于凸缘部22b直径较小，且被压入螺旋弹簧23的另一端；基端部22d，其隔着凸台部22c而在凸缘部22b的相反侧上延伸，且相较于凸台部22c直径较小；以及圆盘状的滑动部22e，其隔着基端部22d而设置于凸台部22c的相反侧，相对于管体24滑动。在本实施方式中，滑动部22e的直径小于凸台部22c并大于基端部22d的直径。第二柱塞22可通过螺旋弹簧23的伸缩作用而在轴线方向上移动，并通过螺旋弹簧23的弹力而被推向电路基板200方向，与电路基板200的电极接触。此外，在本实施方式中，滑动部21e的直径与滑动部22e的直径相同。此外，在本说明书中，“相同(相等)”包含制造上的误差。
螺旋弹簧23具有：紧密卷绕的第一附接部23a，其附接于第一柱塞21的凸台部21c；紧密卷绕的第二附接部23b，其附接于第二柱塞22的凸台部22c；紧密卷绕的第一接触部23c，其与第一附接部23a相连，且能够在其内周侧与管体24的一端接触；紧密卷绕的第二接触部23d，其与第二附接部23b相连，且能够在其内周侧与管体24的另一端接触；以及稀疏卷绕部23e，其以预定的间隔卷绕。稀疏卷绕部23e的一端与第一接触部23c相连，另一端与第二接触部23d相连。螺旋弹簧23通过例如卷绕单条导电性线材而形成。
第一附接部23a的端部例如供第一柱塞21的凸台部21c压入，并与凸缘部21b抵接。另一方面，第二附接部23b的端部供第二柱塞22的凸台部22c压入，并与凸缘部22b抵接。此外，第一柱塞21及第二柱塞22与螺旋弹簧23之间通过弹簧的卷绕力和/或焊接而接合。探针2通过稀疏卷绕部23e的伸缩而在轴线方向上伸缩。
此外，在本实施方式中，虽然举出第一附接部23a及第一接触部23c的匝数、与第二附接部23b及第二接触部23d的匝数相同的例子进行说明，但亦可为不同的匝数，只要是可确保到第一接触部23c、第二接触部23d与管体24之间的接触即可。
管体24的外周直径与螺旋弹簧23的内周直径相等或是较其略小。此外，管体24的内周直径与滑动部21e、22e的直径相等，或是较其略大。管体24可沿着轴线方向在凸台部21c与凸台部22c之间移动。管体24其轴线方向的长度，大于自然状态下滑动部21e、22e之间的轴线方向距离，且大于检测时第一柱塞21与第二柱塞22接近时以下两者中较长者的距离：其一为滑动部21e与凸台部22c之间的轴线方向距离；其二为凸台部21c与滑动部22e之间的轴线方向距离。在此所指的“自然状态”是指探针2上未施加重力之外的负荷的状态。在此自然状态下，滑动部21e、22e位于管体24的内部(例如参见下述图5)。关于管体24其轴线方向的长度，优选为使得在自然状态下，不管管体24配置于轴线方向上凸台部21c、22c之间的哪个位置，滑动部21e、22e都位于管体24的内部的长度。关于管体24的外周直径，当其不同于螺旋弹簧23的内周直径时，在螺旋弹簧23(第一接触部23c、第二接触部23d)可相对于管体24滑动的范围，其小于螺旋弹簧23的内周直径。此外，关于管体24的内周直径，当其不同于滑动部21e、22e的直径时，在滑动部21e、22e可相对于管体24滑动的范围，其大于滑动部21e、22e的直径。
探针座3使用树脂、可加工陶瓷、硅酮等绝缘性材料而形成，由位于图2上侧的第一部件31及位于下侧的第二部件32层叠而成。在第一部件31及第二部件32中，分别形成有相同数量的用于容置多个探针2的保持孔33、34，用于容置探针2的保持孔33、34形成为彼此轴线一致。保持孔33、34的形成位置取决于半导体集成电路100的布线图案。
保持孔33、34皆形成为沿着贯穿方向而具有不同直径的带台阶孔状。也就是说，保持孔33由在探针座3的上端面具有开口的小径部33a、以及直径比此小径部33a大的大径部33b所构成。此外，保持孔34由在探针座3的下端面具有开口的小径部34a、以及直径比此小径部34a大的大径部34b所构成。
这些保持孔33、34的形状取决于所容置的探针2的结构。第一柱塞21的凸缘部21b通过与保持孔33的小径部33a和大径部33b之间的边界壁面抵接，而具有防止探针2从探针座3脱落的功能。此外，第二柱塞22的凸缘部22b通过与保持孔34的小径部34a和大径部34b之间的边界壁面抵接，而具有防止探针2从探针座3脱落的功能。
图3为表示在对半导体集成电路100进行检测时使用了探针保持部3的状态的图。当对半导体集成电路100进行检测时，由于来自半导体集成电路100的接触负荷，螺旋弹簧23成为沿着长度方向而受到压缩的状态。当螺旋弹簧23受到压缩时，稀疏卷绕部23e的间距变小。此时，第一柱塞21的滑动部21e、第二柱塞22的滑动部22e滑动于管体24的内周面。通过使滑动部21e、滑动部22e、第一接触部23c及第二接触部23d均接触管体24，而能获得可靠的导电。此时，由于滑动部21e、22e接触管体24，因此第二柱塞22的轴线不会有大的偏移。
检测时从电路基板200供给至半导体集成电路100的检测用信号，从电路基板200的电极201经由探针2的第二柱塞22、管体24、(螺旋弹簧23)、第一柱塞21而到达半导体集成电路100的电极101。
图4为针对检测半导体集成电路时用于导通接触式探针的信号的导通路径进行说明的图。检测时，信号经过多个路径当中的至少其中一个路径而到达电极101。图4中表示出多个路径的一示例。
具体来说，第一路径C1为经过前端部22a、凸缘部22b、第二附接部23b、第二接触部23d、管体24、第一接触部23c、第一附接部23a、凸缘部21b、前端部21a而到达电极101。
此外，第二路径C2为经过前端部22a、凸缘部22b、凸台部22c、基端部22d、滑动部22e、管体24、滑动部21e、基端部21d、凸台部21c、凸缘部21b、前端部21a而到达电极101。
除此之外，尚有经过前端部22a、凸缘部22b、第二附接部23b、第二接触部23d、管体24、滑动部21e、基端部21d、凸台部21c、凸缘部21b、前端部21a而到达电极101的路径；以及经过前端部22a、凸缘部22b、凸台部22c、基端部22d、滑动部22e、管体24、第一接触部23c、第一附接部23a、凸缘部21b、前端部21a而到达电极101的路径等。
在上述一实施方式中，作为用于导通探针2的信号的导通路径，可从经由管体24及螺旋弹簧23的紧密卷绕部分而到达第一柱塞21的第一路径C1、经由管体24及各个柱塞的滑动部而到达第一柱塞21的第二路径C2等多个路径中的任一个，来导通信号。例如，即便在第一路径C1中第一接触部23c、第二接触部23d与管体24之间的接触有不稳定的情况，也能够通过经由第二路径C2来传送信号，其结果为能够在探针2中稳定地导通信号。
此外，在上述实施方式中，由于滑动部21e、22e沿着管体24的内周面移动，使得探针2在伸缩时具有高度的笔直前进度。以此方式使得探针2具有高度的笔直前进度，可抑制检测时柱塞相对于探针2的轴线的倾斜。
此外，在上述实施方式中，基端部21d及滑动部21e的直径可相同。同样地，基端部22d及滑动部22e的直径亦可相同。在此情形下，例如，基端部21d及滑动部21e形成为具有相同直径的圆柱状。
变形例
接着，参照图5对本实施方式的变形例进行说明。图5为本发明的实施方式的变形例的探针单元的主要部分的结构的局部剖面图。在上述实施方式中，虽然是设为形成有与第二柱塞22抵接的带台阶状的保持孔34的结构来进行说明的，但亦可不在第二柱塞22侧的孔上设置台阶部，只要是使第二柱塞22不会脱落的结构即可，例如将电路基板200装接好等。在此情况下，可通过树脂、可加工陶瓷、硅酮等绝缘性材料所形成的单体式探针座3A来进行配置。
探针座3A中形成有用于容置多个探针2的保持孔35。保持孔35形成为在一方向上贯穿探针座3A。在第一柱塞21突出的一侧，保持孔35具有沿着贯穿方向具有不同直径的带台阶孔状。也就是说，保持孔35由在探针座3的上端面具有开口的小径部35a、以及直径比此小径部35a大的大径部35b所构成。大径部35b在与小径部35a相连的一侧的相反侧的端部处形成下端面的开口。
此外，在上述变形例中，亦可采用使前端部22a的直径与凸缘部22b为相同直径，并使前端部22a与凸缘部22b一体化的结构。
如上所述，本发明可包含未记载于此的各种实施方式等，在未脱离权利要求书所确定的技术思想的范围内，可进行各种设计变更等。
如上所述，本发明的接触式探针及信号传送方法适于在接触式探针中使信号稳定地导通。
符号说明
1 探针单元
2 接触式探针(探针)
3、3A 探针座
21 第一柱塞
21a、22a 前端部
21b、22b 凸缘部
21c、22c 凸台部
21d、22d 基端部
21e、22e 滑动部
22 第二柱塞
23 螺旋弹簧
24 管体
23a 第一附接部
23b 第二附接部
23c 第一接触部
23d 第二接触部
23e 稀疏卷绕部
31 第一部件
32 第二部件
33、34、35 保持孔
33a、34a、35a 小径部
33b、34b、35b 大径部
100 半导体集成电路
101、201 电极
200 电路基板

Claims (3)

1.一种接触式探针，其特征在于，通过其长度方向上的两端分别与电极接触来传送信号，且包括：
第一柱塞，其在所述长度方向上的一端侧与第一电极接触；
第二柱塞，其在所述长度方向上的另一端侧与不同于所述第一电极的第二电极接触；
螺旋弹簧，其一端与所述第一柱塞连接，且其另一端与所述第二柱塞连接；以及
管体，其设置于所述螺旋弹簧的内部，
其中，所述第一柱塞具有第一滑动部，所述第一滑动部设置于与所述第一电极接触的一侧的相反侧，且相对于所述管体的内周滑动，
所述第二柱塞具有第二滑动部，所述第二滑动部设置于与所述第二电极接触的一侧的相反侧，且相对于所述管体的内周滑动，
所述螺旋弹簧具有：
紧密卷绕的第一附接部，其设置于所述螺旋弹簧的一端，且附接于所述第一柱塞；
紧密卷绕的第二附接部，其设置于所述螺旋弹簧的另一端，且附接于所述第二柱塞；
稀疏卷绕部，其以预定的间距卷绕；
第一接触部，其一端与所述第一附接部相连，其另一端与所述稀疏卷绕部相连，并且与所述管体接触；以及
第二接触部，其一端与所述稀疏卷绕部相连，其另一端与所述第二附接部相连，并且与所述管体接触。
2.根据权利要求1所述的接触式探针，其特征在于，在所述接触式探针上未施加重力以外的负荷的自然状态下，不管所述管体在所述接触式探针的轴线方向上的位置如何，所述第一滑动部及所述第二滑动部都位于所述管体的内部。
3.一种信号传送方法，其特征在于，经由如权利要求1所述的接触式探针，将信号由所述第二电极传送至所述第一电极，
其中，由所述第二电极输入至所述第二柱塞的所述信号经由第一路径及第二路径中的至少其中之一而传送至所述第一电极，所述第一路径为经由所述第二附接部、所述第二接触部、所述管体、所述第一接触部、所述第一附接部，而到达所述第一电极，所述第二路径为经由所述第二滑动部、所述管体、所述第一滑动部而到达所述第一电极。
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