JP2004163228A - プローブとそれを用いたコンタクト装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コンタクト装置に使用するプローブに半田等の軟らかな電極のくずを、多くこびりつく前に簡単に除去できるようにし、電極のくずが多くこびりついてプローブと例えば半田ボール等の電極との接触面積が狭められて検査精度の低下、測定ミスが生じることを未然に防止できるプローブ及びそのプローブを使用するコンタクト装置を提供する。
【解決手段】プローブ３を、軸状部９を有する第１のプローブ素子４と、該プローブ素子４の軸状部９が慴動自在に嵌合される無底筒状の第２のプローブ素子６と、該二つのプローブ素子４・６間に縮設状に介在するスプリング５とで構成する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品、例えばＩＣ、プリント配線基板等の試験、特性、性能等の検査、測定のために、その各電極、各配線部分と測定回路との間を電気的に接続するプローブと、該プローブを用いたコンタクト装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品、例えばＩＣ、プリント配線基板等の試験、特性、性能等の検査、測定のために、その各電極、各配線部分と測定回路との間を電気的に接続することによりその各電極、各配線膜をその測定回路に電気的に導出することが必要である。そして、各配線膜、電極等の電気的導出にはコンタクト装置が用いられる。この種のコンタクト装置はプレートに多数のプローブを備え、各プローブの一端をプリント基板の各配線膜等の測定回路に電気的に接続すべき部分に接触させ、他端を測定回路に接続されたコードの先端に接触させるようになっているものが多い。これに関しては、本願出願人会社は特願平７−６１７２８、特願平８−１８３４４９、特願平１０−６６３３３、特願２００１−１３９４２０等により各種提案を行っている。
【０００３】
図３はそのようなコンタクト装置の従来例の一つを示す断面図である。ａはプローブ保持ボードで、複数枚の板ａ１、ａ２、ａ３、ａ４を重ね合わせてなる。ｂは該プローブ保持ボードａに形成された保持孔で、上記重ね合わされた各板ａ１、ａ２、ａ３、ａ４に形成された孔ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４が連通して構成されてなる。ｃはプローブで、第１のプローブ素子ｄと、第２のプローブ素子ｅと、該プローブ素子ｄ・ｅ間に介在する縮設されたコイルスプリングｆからなる。該プローブ素子ｄ・ｅは各々係合フランジｇを有する。ｈは両端に内向きの係合片ｉ・ｉを有するバレルで、該係合片ｉ・ｉが上記プローブ素子ｄ・ｅの係合フランジｇ・ｇと係合して、第１のプローブ素子ｄと第２のプローブ素子ｅを、接触端が外側を向き、それ等の反接触端側の端部間にスプリングｆが縮設された状態で、外側から保持する。
【０００４】
そして、バレルｈによって保持された第１のプローブ素子ｄと、第２のプローブ素子ｅと、該プローブ素子ｄ・ｅ間に介在する縮設されたスプリングｆからなるプローブｃが上記プローブ保持ボードａの保持孔ｂ内に収納されてコンタクト装置が構成されている。
上記第１のプローブ素子ｄの接触端及び上記第２のプローブ素子ｅの接触端は上記プローブ保持ボードａの下面及び上面から突出せしめられている。
ｊはプローブと、図示しない測定回路との間を電気的に接続する被覆コードで、その芯線ｋが第１のプローブ素子ｄの接触端と弾接せしめられる。
【０００５】
ｌは第２のプローブ素子ｅの接触端と弾接せしめられる、ＢＧＡタイプの半導体装置（図示しない）の電極を成す半田ボールである。
電極が半田ボールからなる半導体装置は、検査時において、その電極ｌ側を下向きにして、該各電極ｌと、それに対応するプローブｃの第２のプローブｅとが接するように位置合わせしてプローブ保持ボードａ上に臨まされ、所定の圧力で下側に押圧される。すると、各第２のプローブ素子ｄはコイルスプリングｆを介して押圧され、その接触端がそのコイルスプリングｆの弾力により被覆ケーブルｊの芯線ｋとの間が弾接し、その間に良好な電気的接続状態を形成することができる。従って、検査、測定が可能になるのである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図３に示すような従来のコンタクト装置は、ＢＧＡタイプの半導体装置の検査測定をする場合に、測定の繰り返しに伴って、第２のプローブ素子ｅのクラウン状の接触端が半田ボールｌと接することにより生じる半田くずが第２のプローブ素子ｅの表面に少しずつこびりつき、そのこびりつき量が多くなると、検査精度の低下、測定ミスをもたらす原因になるという問題があった。
【０００７】
即ち、ＢＧＡタイプの半導体装置の電極を成す半田ボールｌは、材料が半田からなり、軟らかなので、第２のプローブ素子ｅと接すると表面が削られて半田ゴミをつくり、それが第２のプローブ素子ｅの表面に付着する。そして、検査測定の繰り返しにより、その第２のプローブ素子ｅの表面に半田ゴミがこびりつき、そして、徐々に大きくなる。その付着した半田ゴミは大きくなればなるほど、第２のプローブ素子ｅと半田ボールｌとの接触する面積を狭め、延いては、検査精度の低下、測定ミスをもたらす。即ち、半田ゴミが全くないときは、第２のプローブ素子ｅの表面と半田ボールｌとはその間に良好な電気的接続状態を形成するに必要な接触面積が得られても、半田ゴミが局部的に大きく成長すると、第２のプローブ素子ｅの表面と半田ボールｌとはその局部的に大きく成長した半田ゴミを介してのみ接触する、或いはそれに近い状態になり、接触面積が極めて狭くなり、その間に良好な電気的接続状態を形成することができなくなる場合が生じる。すると、必然的に精確な測定、検査ができなくなり、更には、測定ミス、検査ミスが生じ得る。
【０００８】
そこで、本願発明者は、検査測定を何回か繰り返したら、第２のプローブ素子ｅに付着した半田ゴミを簡単に除去できるようにすべく模索をした。
本発明はその模索の結果として為されたものであり、コンタクト装置に使用するプローブに半田等の軟らかな電極のくずが多くこびりつく前に簡単に除去できるようにし、延いては、電極のくずが多くこびりついてプローブと例えば半田ボール等の電極との接触面積が狭められて検査精度の低下、測定ミスが生じることを未然に防止できるようにすることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１のプローブは、接触端と反対側に軸状部を有する第１のプローブ素子と、該プローブ素子の上記軸状部が慴動自在に嵌合される無底筒状の第２のプローブ素子と、該二つのプローブ素子間に縮設状に介在するスプリングからなることを特徴とする。
【００１０】
従って、請求項１のプローブによれば、上記第２のプローブ素子が無底筒状なので、非使用時に、第２のプローブ素子をその接触端側から真空引きすることにより第２のプローブ素子の接触端表面の半田等の電極くずを吸引除去することができる。
依って、電極のくずが多くこびりつく前に真空引きすることにより電極くずを吸引除去することができ、そうすることによって、電極のくずが多くこびりついて第２のプローブ素子と例えば半田ボール等の電極との接触面積が狭められて検査精度の低下、測定ミスが生じることを、未然に防止することが可能となる。
【００１１】
請求項２のプローブは、請求項１記載のプローブにおいて、前記第１、第２のプローブ素子と、その間に縮設されたスプリングを収納するバレルを備えたことを特徴とする。
従って、請求項２のプローブによれば、本発明をバレルを有するタイプのプローブにも適用することができる。
【００１２】
請求項３のプローブは、請求項１又は２記載のプローブにおいて、前記第２のプローブ素子の接触端がクラウン状に形成されてなることを特徴とする。
従って、請求項３のプローブによれば、第２のプローブ素子の接触端がクラウン状に形成されてなるので、被コンタクト体との接触をクラウン状の先端面の尖った部分にて為し得るので、より接触を良好に為すことができ、延いては、プローブと被コンタクト体との電気的接続性を良好に為し得る。
【００１３】
請求項４のコンタクト装置は、請求項１、２又は３記載の複数のプローブと、該各プローブを脱落しないように収納するプローブ保持ボードを有し、上記各プローブは両端部を二つの被コンタクト体にて押圧して縮んで該被コンタクト体との電気的接続に必要な弾力を蓄えるようにされたことを特徴とする。
従って、請求項４のコンタクト装置によれば、請求項１、２又は３記載のプローブを用いるので、請求項１、２又は３記載のプローブが奏する効果を享受することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明プローブは、基本的に、軸状部を有する第１のプローブ素子と、該プローブ素子の上記軸状部が慴動自在に嵌合される無底筒状の第２のプローブ素子と、該二つのプローブ素子間に縮設状に介在するスプリングとからなるが、第１、第２のプローブ素子と、その間に縮設されたスプリングをバレルに収納するようにした形態でも実施することができる。また、第２のプローブ素子の接触端は、クラウン状にすると接触抵抗を小さくすることができる。しかしながら、第２のプローブ素子の接触端はクラウン状であることは必ずしも不可欠ではなく、それ以外の形状を有していても良い。
【００１５】
【実施例】
以下、本発明を図示実施例に従って詳細に説明する。図１は本発明プローブの第１の実施例を示す斜視図である。
図において、１はプローブ保持ボードで、複数枚の板１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄを重ね合わせてなる。２は該プローブ保持ボード１に形成された保持孔で、上記重ね合わされた各板１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄに形成された孔２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄを連通させるようにして構成されてなる。該保持孔２内に、次に述べるプローブ３が収納される。
【００１６】
３はプローブで、第１のプローブ素子４と、スプリング５と、第２のプローブ素子６からなり、共に例えば金属からなる。但し、本バレル３においては、第１のプローブ素子４と第２のプローブ素子６とが直接接し、その間に良好な電気的接続状態を形成することができるので、スプリング５には電気的導電性がなくてもよく、従って、樹脂等金属以外の材料で形成しても良い。
７は第１のプローブ素子４の接触端で、それから稍離間したところにフランジ８が一体に形成され、該フランジ８から反接触端７側は軸状に形成されている。この軸状に形成された部分、即ち軸状部には「９」の符号を付した。
【００１７】
スプリング５はコイル状に形成されており、後でも述べるが、上記第１のプローブ素子４と、上記第２のプローブ素子６との間に縮設される。
第２のプローブ素子６は第１のプローブ素子４の軸状部９が慴動自在に内嵌される無底筒状に形成されており、一端１０が外方に曲折され、他端がクラウン状に形成され、接触端１１を成している。
【００１８】
各プローブ３は、第２のプローブ素子６がその接触端１０が上を向く向きで、その第２のプローブ素子６より下側に第１のプローブ素子４がその接触端７が下を向く向きで、その間にコイル状のスプリング５が縮設されて介在する状態で、各保持孔２内に収納されている。
尚、プローブ３の保持孔２内からの脱落は、第１のプローブ素子４のフランジ８が板１ａの孔２ａの上向きの段部２ａ’と係合することによって下方への落下を阻むことと、第２のプローブ素子６の外方に曲折された上記一端１０と、板１ｂと１ｃの孔２ｂと２ｃとで成す下向きの段部２ｂｃとが係合することにより上への抜けを阻むこととによって、防止するようになっている。
【００１９】
本プローブ３は、上述したように、プローブ保持ボード１の収納孔２に、脱落を防止された状態で保持されているが、第１のプローブ素子４の接触端７が図示しない一つの被コンタクト体、例えば被覆コードの芯線と接し、第２のプローブ素子６のクラウン状の接触端１１がもう一つの被コンタクト体である図示しない半導体装置の電極を成す半田ボール１２と接し、その二つの被コンタクト体（即ち、被覆コードの芯線と半田ボール１２）から圧縮方向の力を受けると、スプリング５が縮んで弾力を蓄え、その弾力によって上記接触端１１と半田ボール１２との電気的接触及び接触端１０と被覆コードの芯線との電気的接触を、共に良好にすることができる。
【００２０】
また、第１のプローブ素子４の軸状部９は、慴動自在に内嵌される無底筒状の第２のプローブ素子６から突出可能な程度に長くされており（尚、軸状部９は第２のプローブ素子６から突出する程長くしなければならないことは不可欠ではない。）、プローブ３の使用時において第１のプローブ素子４と第２のプローブ素子６はその軸状部９にて接し、スプリング５を介さなくても第１のプローブ素子４と第２のプローブ素子６間に、二つの被コンタクト体を繋ぐ電気経路を構成できる。従って、その二つの被コンタクト体間の電気的接続を極めて確実、良好なものとすることができる。
【００２１】
本コンタクト装置、即ち、複数（多数）の本プローブ３と、これ等複数（多数）の本プローブ３を収納するプローブ保持ボード１からなるコンタクト装置においても、使用を繰り返すと、各プローブ３において、半田ボール１２と第２のプローブ素子６のクラウン状の接触端１１との接触により、半田ボール１２による半田くずが生じ、それが第２のプローブ素子６に、主として第２のプローブ素子６の先端及びその近傍に付着する。その点では、従来のコンタクト装置と共通する。
しかし、本コンタクト装置においては、その半田くずが第２のプローブ素子６の先端及びその近傍にこびりついて検査精度が低くなったり、検査誤差が生じたりする前に、プローブ３の第２のプローブ素子６をその接触端１１側から真空引きすることにより、半田くずを除去することができるという利点がある。
【００２２】
具体的には、第２のプローブ素子６が無底筒状であるので、板１ｃと１ｂとの間でプローブ保持ボード１を分離し、第１のプローブ素子４を第２のプローブ素子６から抜くことによりプローブ３の第２のプローブ素子６を真空引きすることができる状態にし、その状態で第２のプローブ素子６をその接触端１１側から真空引きする。すると、それにより電極くずを極めて簡単に吸引除去することができるのである。即ち、プローブ素子一つごとに電極くずの除去をするのではなく、全第２のプローブ素子６、６、・・・に対して一斉に、或いは相当程度の数のプローブ素子６、６、・・・単位で一斉に電極くずの除去をすることができる。
従って、電極のくずが多くこびりついて第２のプローブ素子と例えば半田ボール等の電極との接触面積が狭められて検査精度の低下、測定ミスが生じることを未然に防止できる。
【００２３】
図２は本発明プローブの第２の実施例を示す断面図である。本実施例は、図１に示したプローブ３をバレル１４内に収納したものであり、それ以外の点で図１に示した実施例と基本的に異なることはない。
バレル１４は両端に内側に曲折した係合部１５・１５を有し、一方の係合部１５が第２のプローブ素子６の一端１０と係合し、他方の係合部１５が第２のプローブ素子４のフランジ８と係合することにより、第１のプローブ素子４、スプリング５及び第１のプローブ素子６を収納する。このプローブも、孔を有する板を複数枚、対応する孔同士が連通して収納孔を構成するように重ねたプローブ保持ボードのその収納孔に収納されてコンタクト装置を構成すること、言うまでもない。
このように、本発明はバレルを備えたタイプのプローブにも適用できる。
【００２４】
【発明の効果】
請求項１のプローブによれば、第２のプローブ素子が無底筒状なので、非使用時に、第２のプローブ素子をその接触端側から真空引きすることにより第２のプローブ素子の接触端表面の半田等の電極くずを極めて簡単に吸引除去することができる。
従って、電極のくずが多くこびりつく前に真空引きすることにより電極くずを吸引除去し、以て、電極のくずが多くこびりついて第２のプローブ素子と例えば半田ボール等の電極との接触面積が狭められて検査精度の低下、測定ミスが生じることを、未然に防止することができる。
【００２５】
請求項２のプローブによれば、本発明をバレルを有するタイプのプローブにも適用することができる。
【００２６】
請求項３のプローブによれば、第２のプローブ素子の接触端がクラウン状に形成されてなるので、被コンタクト体との接触をクラウン状の先端面の尖った部分にて為し得るので、より接触を良好に為すことができ、延いては、プローブと被コンタクト体との電気的接続性を良好に為し得る。
【００２７】
請求項４のコンタクト装置によれば、請求項１、２又は３記載のプローブを用いるので、請求項１、２又は３記載のプローブが享受する効果を享受することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明プローブの第１の実施例を用いたコンタクト装置を示す断面図である。
【図２】本発明プローブの第２の実施例を示す断面図である。
【図３】コンタクト装置の従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
１・・・プローブ保持ボード、２・・・収納孔、３・・・プローブ、
４・・・第１のプローブ素子、５・・・スプリング、
６・・・第２のプローブ素子、７・・・接触端、９・・・軸状部、
１１・・・接触端（クラウン状の接触端）、
１２・・・被コンタクト体（半田ボール）、１４・・・バレル。

Claims (4)

1. 一端が電極、配線等と接触する接触端とされ、他端側が軸状部とされた第１のプローブ素子と、
   一端が電極と接触する接触端とされ、上記第１のプローブ素子の上記軸状部が慴動自在に嵌合される無底筒状の第２のプローブ素子と、
   互いに接触端が外側を向く上記第１と第２のプローブ素子間に縮設状に介在するスプリングと、
   からなることを特徴とするプローブ。
2. 前記第１と、第２のプローブ素子に係合部が形成され、
   上記第１と第２のプローブ素子及び該プローブ素子間の前記スプリングの外側に位置して上記各係合部と係合する係合部を有し、該係合部が上記各プローブ素子の係合部と係合して上記第１と第２のプローブ素子間に上記スプリングが縮設された状態を維持するバレルを備えた
   ことを特徴とする請求項１記載のプローブ。
3. 前記第２のプローブ素子の接触端がクラウン状に形成されてなる
   ことを特徴とする請求項１又は２記載のプローブ。
4. 請求項１、２又は３記載の複数のプローブと、
   貫設された複数の収納孔を有し、該各収納孔にて上記各プローブを脱落しないように収納するプローブ保持ボードと、
   を有し、
   上記各プローブは、前記第１及び第２のプローブ素子の接触端にて二つの被コンタクト体によって押圧されると該第１及び第２のプローブ素子間の前記スプリングが縮んで該被コンタクト体と第１及び第２のプローブ素子の接触端との電気的接続に必要な弾力を蓄えるようにされた
   ことを特徴とするコンタクト装置。

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