JP2002022769A - コンタクトプローブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】検査するデバイスに凹凸があってもその凹凸を
効果的に吸収することができると共にプローブ自身の抵
抗が安定しているほか、小型化することができるコンタ
クトプローブを提供する。 【解決手段】テフロン（登録商標）及びシリコン樹脂の
ような耐熱性を有し且つ弾性変形し得る合成樹脂の外周
を、薄い金属膜で被覆したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】この発明は、超小型に小型化
することができ且つ安定した接触が得られるコンタクト
プローブに係り、詳記すれば、特にストリップラインの
高周波測定用として有用なコンタクトプローブに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】コンタクトプローブは、電子デバイスと
試験装置とを電気的に接続する接点の役割をするもので
あり、製造したデバイスの最終検査に使用されている。

【０００３】従来のコンタクトプローブは、図１に示す
ように、筒状スリーブ１内にプランジャー部２を摺動自
在に嵌合し、同プランジャー部２は、その先端接触部が
デバイスの被測定面に押し当てられたときに、コイルス
プリング３の力に抗して、スリーブ１に対して相対移動
可能に構成されている。

【０００４】上記コンタクトプローブは、バネでデバイ
スの凹凸を吸収し、確実な電気的導通を得ているが、コ
ンタクトプローブ自身の長さが長くなりがち（一般には
１０ｍｍ以上）になる難点があった。そればかりか、プ
ランジャー部２は、スリーブ１の内側を擦っているの
で、その接触面積が微妙に変化するため、プローブ自身
の抵抗も変化する問題があった。

【０００５】一方、最近においては、電子回路を通過す
る信号（情報）が著しく増加する傾向にあるが、それに
伴って、半導体は勿論のこと、各種電子デバイス等にお
いても、高周波仕様となってきている。

【０００６】従来、高周波測定用プローブとして一般的
には、同軸ケーブル式プローブが広く使用されていた。

【０００７】従来の同軸式プローブは、シグナルとグラ
ンドが互いに近接した同一平面上にあるため、検査対象
である高周波デバイスの信号電極パッドが同一平面上に
なかったり、距離的に離れている場合にコンタクトが極
めて困難若しくはできない問題があった。即ち、５０Ω
をキープしながら、シグナルに対してグランド側のコン
タクトをすることは、極めて困難とされていた。また、
シグナル若しくはグランドを延ばしてコンタクトする
と、インピーダンス不整合、電波放射等により正確な高
周波測定ができない問題が生じる。

【０００８】そればかりか、プローブが長いほど、ケー
ブルの長さ方向に対してリタンロスが発生するが、従来
のプローブの長さを短くするには限界があることと、従
来のプローブは、中間接続部分等のライン上に突起があ
ることに起因して、リタンロスが多く発生することか
ら、電気信号をロスなく安定に伝えることができない問
題があった。

【０００９】この従来の高周波プローブは、上記の様な
問題があっても、メガ帯域では有効であったが、最近に
おける周波数（信号）の増加したギガ帯（Ｇ_ＨＺ）域、
特に２以上の高領域ギガ帯域では、信号ロスが大きいた
め検査処理が困難になってきている。

【００１０】電子デバイスのダウンサイズが進行し、こ
れらの電子回路、電極等に加わる情報信号の増大と、高
速電送用開発途上の諸問題の中にあって、精密と言われ
ている従来のプローブ検査治具をもってしても、効果的
な検査は得られず、デバイスメーカーの検査部門では、
極めて深刻な状況になっている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】この発明のうち請求項
１に記載の発明は、検査するデバイスに凹凸があっても
その凹凸を効果的に吸収することができると共にプロー
ブ自身の抵抗が安定しているほか、小型化することがで
きるコンタクトプローブを提供することを目的とする。

【００１２】請求項４に記載の発明は、請求項１に記載
の発明の目的に加えて、リタンロスを著しく小さくし、
２以上の高領域ギガ帯域でも支障なく使用することがで
きる高周波用接点プローブを提供することを目的とす
る。

【００１３】また請求項６に記載の発明は、請求項４に
記載の発明の目的に加えて、伝送信号のロスを著しく小
さくし、信号の伝送損失を著しく小さくしてほぼ完全に
信号を伝送することのできる高周波用接点プローブを提
供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明者は鋭意研究の結果、耐熱性を有し且つ弾性
変形し得る合成樹脂の外周を薄い金属膜で被覆したプロ
ーブを接点とすることによって、該プローブは弾力性が
あるので、検査するデバイスにミクロンの微小凹凸があ
っても、該凹凸を効果的に吸収し、しかも小型にするこ
とができることから、リタンロスを著しく少なくするこ
とができることを見出し、本発明に到達した。本発明の
プローブは、マイクロ的微小且つ伸縮性を有するシンプ
ルな構造のものであるが、これは全く新しいタイプのプ
ローブであり、このプローブによって、前記デバイスメ
ーカーの検査部門の重大且つ深刻な諸問題が解決され
る。

【００１５】即ち本発明のうち請求項１に記載の発明
は、テフロン及びシリコン樹脂のような耐熱性を有し且
つ弾性変形し得る合成樹脂の外周を、薄い金属膜で被覆
したことを特徴とする。しかして従来、このようなコン
タクトプローブは市販されていないし、このような発想
も全く知られていない。

【００１６】また、請求項４に記載の発明は、請求項１
に記載のコンタクトプローブを、基板のストリップライ
ンに近接して固定し、高周波デバイス検査用接点プロー
ブとしたことを特徴とする。

【００１７】また請求項６に記載の発明は、請求項１に
記載の金属膜を、金、弾力性を有する金合金若しくは金
メッキした材料から形成し、請求項４に記載のストリッ
プラインを金で形成したことを特徴とする。

【００１８】本発明のプローブ自身の抵抗が安定してい
るのは、電気を通過する部分の金属膜が、一体構造であ
るからである。

【００１９】次に、本発明の実施の形態を図面に基づい
て説明する。

【００２０】

【発明の実施の形態】図２は、本発明のチューブ型コン
タクトプローブの実施例を示すものであり、耐熱性を有
し且つ弾性変形し得る合成樹脂から形成した中央に貫通
孔４を有する筒状合成樹脂５の外周に、筒状金属膜６を
装着し、同筒状金属膜６の軸方向にスリット７を形成し
た例を示す。

【００２１】本発明に使用する耐熱性を有し且つ弾性変
形し得る合成樹脂としては、例えばテフロン又はシリコ
ン樹脂等が挙げられる。耐熱性としては、１００℃以
上、好ましくは２００℃以上の耐熱性を具備するのが良
い。テフロン若しくはシリコン樹脂は、２４０℃以上の
耐熱性があるので、ハンダ付けに際しても、何ら支障が
生じないので特に好ましい。

【００２２】上記実施例においては、合成樹脂を、中央
に貫通孔４を有する円筒型に形成している。これは押圧
により弾性変形し易くするためであるが、樹脂自体が充
分弾性変形し得るものであるなら、貫通孔４は必ずしも
必要ではない。

【００２３】また、筒状金属膜６に形成するスリット７
も弾性変形し易くするためのものであるが、これも必ず
しも必要ではない。

【００２４】筒状金属膜６の金属としては、特に限定さ
れないが、信号をロスなく伝送し得ることから、金合金
特に弾性を有することから、金―ニッケル合金を使用す
るのが好ましい。

【００２５】筒状金属膜６の大きさは、好ましくは、外
径１００〜２００μｍであり、肉圧は好ましくは１０〜
３０μｍである。

【００２６】本発明のプローブは、精密加工の領域を越
えた非常に微小なものであり、マイクロ加工によって製
造することができる。

【００２７】上記本発明のコンタクトプローブを製造す
るには、合成樹脂の筒状体を形成し、これに薄い金属膜
を巻き付けるか、或いは合成樹脂の筒状体を筒状金属膜
に挿入したのち、外部から押圧して、金属膜を筒状体に
密着させれば良い。

【００２８】本発明のコンタクトプローブの長さは、
０．１ｍｍ（１００マイクロメートル）程度に短くする
ことができる。従来のコンタクトプローブは３ｍｍ程度
が限界であったので、これは従来と比べて著しく小型化
し得ることを意味する。尚、本発明のコンタクトプロー
ブの長さは、その用途に応じて広範囲に変化させること
ができるのは勿論である。

【００２９】図３は、本発明の他の実施例を示すもので
あり、合成樹脂５を貫通孔のない円筒形に形成した例を
示す。このように形成すると、図２に示す実施例と比べ
て、押圧による変形量は小さくなるが、弾性力は逆に強
くなる。このプローブは、特に２〜５Ｇ_ＨＺ帯域の高周
波プローブとして有用である。

【００３０】図４は、本発明の他の実施例を示すもので
あり、合成樹脂５を薄いプレート状に形成した例を示
す。このプローブは、５Ｇ_ＨＺ帯域以上、特に５Ｇ_ＨＺ
帯域以上のミリ波帯域の信号を検査する高周波プローブ
として有用である。

【００３１】図５に示すように、本発明のコンタクトプ
ローブは、押圧することによって変形するので、デバイ
スにこの変形のストロークだけの凹凸があっても、この
凹凸を効果的に吸収することができる。本発明の収縮プ
ローブの最も効果的な応用法は、測定するＩＣその他デ
バイス等の電極、パターン電送ラインの検査目的とする
ストリップラインに装着し、押圧コンタクトによる検査
法である。

【００３２】図６及び図７は、基板８のストリップライ
ン（好ましくは次世代ストリップライン）９の末端に、
接点台座１０を介して、本発明のコンタクトプローブ１
１を近接固定し、高周波用接点プローブとした例を示
す。

【００３３】接点プローブ１１は、シグナル用を挟んで
グランド用のプローブが別々のストリップライン９の末
端に固定されている。シグナル用とグランド用とを合わ
せて一組とし、被測定物に応じて、必要な組数の接点プ
ローブが固定されている。

【００３４】シグナル用のストリップライン９の他端に
は、コネクターが接続され、高周波信号をコネクタによ
り取り出し、外部の計測器に伝送するようになってい
る。

【００３５】接点台座１０としては、銅のような金属板
に、接点プローブ１１よりも若干小さい貫通孔を形成し
たものを使用すれば良い。接点台座１０と接点プローブ
１１とは溶着させ、接点台座１０は、ストリップライン
９にハンダ付け１２により固定すれば良い。

【００３６】接点台座１０を使用すること無く、接点プ
ローブ１１を直接ハンダ付けしても良いが、接点プロー
ブ１１とストリップライン９とは、押圧しないときは、
接触しないようにする必要があるので、接点台座１０を
使用した方が固定が容易となる。

【００３７】接点台座１０の幅は、ストリップライン９
の回路幅に対してオーバーしない範囲で、できる限り幅
を接近させるのが好ましい。例えば、ストリップライン
０．５ｍｍの場合は、０．４ｍｍ以上、好ましくは０．
４５〜０．４９ｍｍ程度とするのが良い。

【００３８】図６に示すように、被測定物である高周波
デバイス１４に、本発明の接点プローブ１１を接触させ
て、基板８の上から押圧装置を使用して押圧すれば、高
周波デバイス１４の測定面が凹凸になっていても、本発
明の接点プローブ１１は弾性があるので、この凹凸を効
果的に吸収して接触する。

【００３９】本発明の接点プローブは、弾性があるの
で、押圧力を小さくしても充分接触するので、ハンダが
伸びて、接点プローブ１１が基板８から脱落する恐れは
殆どない。尚、接点プローブを弾性の無い材料で形成す
ると、４〜５ｋｇという大きな力で押圧する必要がある
ので、ハンダが伸びてハンダ溶着部が劣化し、容易に脱
落する。

【００４０】図６及び図７に示す実施例において、スト
リップライン９を金で形成し、金属膜６を金、金合金若
しくは金メッキで形成すれば、押圧によって、ストリッ
プライン９と金属膜６とが接触し導通して、金同士の伝
送ラインが形成されるので、伝送信号の減衰を著しく小
さくすることができる。金属膜６としては、特に好まし
くは金合金である。金メッキは、銅若しくは銅合金（真
ちゅう、リン青銅、ベリリウム銅等）に金メッキしたも
のを使用すれば良い。

【００４１】図８は、図４に示すプローブを１０Ｇ_ＨＺ
帯域（ミリ波）以上のストリップライン（検査用、高周
波５０Ωライン）に、固定した例を示す。従来のプロー
ブでは、１０Ｇ_ＨＺ帯域（ミリ波）以上を満足に検査す
ることはできなかった。上記本発明のプローブによれ
ば、ミリ波以上を極めて効果的に検査することができ
る。これは、プローブの厚さを１００μｍと極めて薄く
形成したことと、上面を平らとして面接触するように形
成したためと思われる。尚、図２及び図３に示すプロー
ブを使用した場合は、面接触ではなく、点接触するよう
になっている。

【００４２】本発明のコンタクトプローブ１１は、上記
したように、高周波プローブとして使用して特に効果を
発揮するが、通常の低周波用プローブとして使用するこ
ともできる。

【００４３】図９は、通常の低周波用プローブとして使
用する場合の実施例を示すものであり、コンタクトプロ
ーブをプローブ軸１５に挿通させ、該コンタクトプロー
ブ外周の筒状金属膜に間隔づけてリング状の除去部１６
を多数形成することによって、リング状の金属膜６′を
間隔づけて多数形成して、コンタクトプローブ１１ａと
した例を示す。

【００４４】被測定物にコンタクトプローブ１１ａを接
触させ、上方から押圧機構を使用して押圧して測定すれ
ば良い。このコンタクトプローブ１１ａは、主として低
周波用として使用するものであるが、高周波用として使
用することもできる。

【００４５】本発明のコンタクトプローブは、上から押
圧すること無く、ＩＣリードに弾性当接して使用するこ
ともできる。この場合でも、従来のシリンダー型プロー
ブと比べて、小さくすることができるから、電気信号の
伝送経路が著しく短くなるので、伝送信号のロスを著し
く少なくすることができる。

【００４６】上記コンタクトプローブ１１ａを作るに
は、リング状の金属膜６′の部分をマスクし、エッチン
グにより酸で溶解除去して、リング状の除去部１６を形
成すれば良い。

【００４７】本発明によれば、コンタクトプローブ自体
が、弾性を有するので、被測定面に凹凸があっても、そ
の凹凸を効果的に吸収することができる。従って、シグ
ナルとグランドとに常に同時に充分接触させることがで
きるので、高周波測定用として極めて適している。

【００４８】また本発明のプローブの電気信号を通す部
分である外周金属膜は、一体構造なので、従来の同軸ケ
ーブル式プローブと比べてプローブ自身の抵抗は極めて
安定している。

【００４９】更に、本発明のプローブは、０．１ｍｍ程
度という著しく小型化することができ、伝送経路を著し
く短く縮小することができるので、伝送信号の減衰を極
めて小さくすることができるから、高周波測定用として
極めて効果的である。

【００５０】

【発明の効果】以上述べた如く、本発明のうち請求項１
に記載の発明によれば、検査するデバイスに凹凸があっ
てもその凹凸を効果的に吸収することができ、しかもプ
ローブ自身の抵抗が安定していると共に小型化すること
ができるので、伝送信号の減衰を小さくすることができ
るというこの種従来のコンタクトプローブには、全く見
られない絶大な効果を奏する。

【００５１】請求項４に記載の発明によれば、請求項１
に記載の発明の効果に加えて、リタンロスを著しく小さ
くし、２Ｇ_ＨＺ以上の高領域ギガ帯域に支障なく使用で
きる効果が加わったものである。

【００５２】また請求項６に記載の発明は、請求項４に
記載の発明の効果に加えて、伝送信号のロスを著しく小
さくし、信号の伝送損失を著しく小さくしてほぼ完全に
信号を伝送することのできる効果が加わったものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のコンタクトプローブを示す断面図であ
る。

【図２】本発明の実施例を示す断面図である。

【図３】本発明の他の実施例を示す断面図である。

【図４】本発明の他の実施例を示す断面図である。

【図５】本発明コンタクトプローブの押圧する状態の説
明図である。

【図６】本発明高周波用接点プローブの使用状態を示す
断面図である。

【図７】本発明高周波用接点プローブの断面図である。

【図８】図４に示す本発明高周波用接点プローブの使用
状態を示す断面図である。

【図９】本発明の他の実施例を示す側面図である。

【符号の説明】

５・・………筒状合成樹脂 ６・・………筒状金属膜 ６′・・………リング状の金属膜 ７・・………スリット ８・・………基板 ９・・………ストリップライン １１・・………接点プローブ（コンタクトプローブ） １５・・………プローブ軸 １６・・………リング状の除去部

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】テフロン及びシリコン樹脂のような耐熱性
   を有し且つ弾性変形し得る合成樹脂の外周を、薄い金属
   膜で被覆したことを特徴とするコンタクトプローブ。
2. 【請求項２】前記合成樹脂を、弾性変形し易くするため
   中空筒状に形成してなる請求項１に記載のチューブ型コ
   ンタクトプローブ。
3. 【請求項３】前記金属膜を筒状とし、その軸方向に変形
   し易くするためのスリットを形成してなる請求項１又は
   ２に記載のコンタクトプローブ。
4. 【請求項４】前記コンタクトプローブを、基板のストリ
   ップラインに近接して固定し、高周波デバイス検査用接
   点プローブを形成してなる請求項１〜３のいずれか１項
   に記載のコンタクトプローブ。
5. 【請求項５】前記コンタクトプローブを、接点台座を介
   して基板のストリップラインに近接して固定してなる請
   求項４に記載のコンタクトプローブ。
6. 【請求項６】前記コンタクトプローブをプローブ軸に挿
   通させ、該コンタクトプローブ外周の筒状金属膜に間隔
   づけてリング状の除去部を多数形成することによって、
   リング状の金属膜を間隔づけて多数形成してなる請求項
   １に記載のコンタクトプローブ。
7. 【請求項７】前記金属膜を、金、金合金若しくは金メッ
   キした材料から形成し、前記ストリップラインを金で形
   成してなる請求項４に記載のコンタクトプローブ。