JP2005345235A - プローブ用スプリングと、それを用いたプローブと、それを用いたコンタクト装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 プローブ素子４、６及びプローブ用スプリング５からなるプローブ３が微細化してもそのプローブ３による寄生抵抗が徒に大きくならないようにする。
【解決手段】 プローブ用スプリング５として、中間部分に、隣接巻部（ターン）どうしが完全に接する密着部分５ｂを有するものを用いる。両側部は普通のコイルスプリングのように弾性を有する弾性部分５ａ、５ａで構成する。
【効果】 その中間部分５ｂにおいては、プローブ用スプリング５自身による電気経路（コイル状の電気経路）のみならず、隣接巻部どうしが完全に接することにより環状の電気経路が形成され、この２つの電気経路が等価的に並列に接続される。
【選択図】 図１

Description

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に用いるプローブ用スプリングと、そのプローブと、それを用いたコンタクト装置に関する。

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、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、特願２００２−３２８７６１等により各種提案を行っている。

図３（Ａ）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、（Ｂ）はそれに用いるスプリングの斜視図である。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プローブ用スプリング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。

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。

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はプローブ用スプリングｆを介して押圧され、その接触端がそのプローブ用スプリング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。

そして、上記プローブ用スプリングｆは、図３（Ｂ）に示すように、必要な弾性を得られるようにコイルスプリング状に形成され、そのピッチｐは一定であり、各隣接ターン（一巻き分）どうしは適宜離間していた。ｄｉはその各隣接ターン間の間隔である。
特開平０８−２３６１８０号公報（特願平７−０６１７２８） 特開平１０−０２６６４８号公報（特願平８−１８３４４９） 特開平１１−２５８３１１号公報（特願平１０−６６３３３） 特開２００２−３３３４５３号公報（特願２００１−１３９４２０） 特願２００２−３２８７６１

ところで、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すような従来のコンタクト装置において、コイルスプリング状に形成された上記プローブ用スプリングｆは、そのピッチｐは一定であり、各隣接ターン（一巻き分）どうしは適宜離間していたので、コンタクト装置により各配線経路の寄生抵抗を必要な小ささにすることが難しいという問題が生じてきた。
即ち、半導体装置は、トランジスタ等からＩＣ（集積回路）、ＬＳＩ（大規模集積回路）、ＶＬＳＩ（超大規模集積回路）というように進化し、それに伴って多ピン化、小ピッチ化が進み、その多ピン化、小ピッチ化の進行の勢いは止まることを知らないのである。

従って、その半導体装置の測定、検査に不可欠なコンタクト装置もその多ピン化、小ピッチ化に対応する必要があるので、プローブの微細化が要求される。
それは必然的に、プローブ素子ｄ、ｅ及びスプリングｆの微細化が要求されることに他ならない。そして、プローブ素子ｄ、ｅ及びスプリングｆの微細化は、半導体装置の各電極或いは配線基板の各配線膜と、測定回路との間の電気経路に介在する各プローブによる寄生抵抗の増大を招き、それが精確な検査、測定に許容される限度を越えるおそれが生じつつある。

本発明はそのような問題を解決するためのもので、プローブ素子及びプローブ用スプリングからなるプローブが微細化してもそのプローブによる寄生抵抗が徒に大きくならないようにすることを目的とする。

請求項１のプローブ用スプリングは、プローブ保持空間内に納められるところの、一端が電極、配線等と接触する外向きの突出接触端とされた２つのプローブ素子間に縮設されるコイル状のプローブ用スプリングであって、一部、例えば中間部に、隣接巻部（ターン）どうしが完全に接する密着部分を有することを特徴とする。
請求項２のプローブ用スプリングは、請求項１記載のプローブ用スプリングにおいて、前記密着部分の外周面に導体が形成されたことを特徴とする。

請求項３のプローブは、プローブ保持空間内に、一端が電極、配線等と接触する外向きの突出接触端とされた２つのプローブ素子と、該２つのプローブ素子間に縮設されたコイル状のプローブ用スプリングとが設けられたプローブであって、上記コイル状のプローブ用スプリングは、一部、例えば中間部に、隣接巻部どうしが完全に接する密着部分を有することを特徴とする。
請求項４のプローブは、請求項３記載のプローブにおいて、その両側部分が上記各プローブ素子の上記内側部分に外嵌され上記スプリング係合部に係止されて上記２つのプローブ素子間に縮設されることを特徴とする。

請求項５のコンタクト装置は、複数枚のプローブ保持ボードにより複数のプローブ保持空間が形成され、上記各プローブ保持空間の両端に外側に開口する突出接触端挿通孔が形成され、上記各プローブ保持空間内に、一端が上記突出接触端挿通孔を挿通され上記電極、配線等と接触する外向きの突出接触端とされた２つのプローブ素子と、該２つのプローブ素子間に縮設されたコイル状のプローブ用スプリングとからなるプローブが保持されたコンタクト装置であって、上記コイル状のプローブ用スプリングは、一部、例えば中間部に、隣接巻部どうしが完全に接する密着部分を有することを特徴とする。

請求項６のコンタクト装置は、請求項５記載のコンタクト装置において、前記各プローブ素子は中間部にその内側部分よりも大径にされたスプリング係合部を有し、前記プローブ用スプリングはその両側部分が上記各プローブ素子の上記内側部分に外嵌され上記スプリング係合部に係止されて上記２つのプローブ素子間に縮設されることを特徴とする。

請求項１のプローブ用スプリングによれば、一部、例えば中間部に、隣接巻部（ターン）どうしが完全に接する密着部分を有するので、その密着部分においては、プローブ用スプリング自身による電気経路（コイル状の電気経路）のみならず、隣接巻部どうしが完全に接することにより環状の電気経路が形成され、等価的にこの２つの電気経路は並列に接続される。
従って、プローブ用スプリングの寄生抵抗を小さくすることができる。

請求項２のプローブ用スプリングによれば、請求項１記載のプローブ用スプリングにおいて、前記密着部分の外周面に導体、例えば半田が形成されるので、隣接巻部（ターン）どうしが接する状態を強固に保持し、その接する部分における接触抵抗を小さくすることが確実に為し得る。更に、導体自身も上記一部、例えば中間部における寄生抵抗を小さくするのに寄与する。
従って、よりプローブ用スプリングに寄生する寄生抵抗を小さくすることができる。

請求項３のプローブによれば、プローブ用スプリングの一部、例えば中間部に、隣接巻部（ターン）どうしが完全に接する密着部分を有するので、その密着部分においては、プローブ用スプリング自身による電気経路（コイル状の電気経路）のみならず、隣接巻部どうしが完全に接することにより環状の電気経路が形成される。
従って、プローブ用スプリングの中間部分における寄生抵抗を小さくすることができるので、その分、プローブに寄生する抵抗を小さくすることができる。

請求項４のプローブによれば、プローブ用スプリングは、その両側部分が上記各プローブ素子の上記内側部分に外嵌され上記スプリング係合部に係止されて上記２つのプローブ素子間に縮設されるので、プローブ素子の内端間に縮設される場合よりもプローブ収納空間を徒に長くすることなくプローブ用スプリングを必要な弾性が得られるように長くすることができる。
従って、プローブ用スプリングの中間部に、隣接巻部（ターン）どうしが完全に接する密着部分を設けることによって減少する弾性部分の長さを補って必要な弾性を得るようにすることがプローブ保持ボードを徒に厚くすることなく実現できる。

即ち、プローブ用スプリングは上記密着部分では弾性を得ることができないので、両側の大ピッチ部分にて必要な弾性を得なければならない。そして必要な弾性を得るにはある程度の長さが必要なので、プローブ用スプリングは長くなる、換言すればプローブ保持ボードが厚くなる傾向になる。
従って、従来におけるように一対のプローブ素子ｄ・ｅの内端間にプローブ用スプリングｆを介在させた場合には、プローブを収納する収納空間を長くし、プローブ保持ボードを厚くする必要性が生じ、コンタクト装置の小型化、軽量化が阻まれる。
しかるに、請求項４のプローブのようにすれば、プローブ用スプリングは、その両側部分が上記各プローブ素子の上記内側部分に外嵌されるので、その外嵌される分、プローブの長さが短くて済み、延いては徒にプローブを収納する収納空間を長くしたり、プローブ保持ボードを厚くしたりしなくて済むのである。

請求項５のコンタクト装置によれば、上記コイル状のプローブ用スプリングが、一部、例えば中間部に、隣接巻部どうしが完全に接する密着部分を有するので、その密着部分においては、プローブ用スプリング自身による電気経路（コイル状の電気経路）のみならず、隣接巻部どうしが完全に接することにより環状の電気経路が形成され、等価的にその環状の電気経路がプローブ用スプリング自身による電気経路（コイル状の電気経路）に並列に接続されることになる。
従って、プローブ用スプリングの一部、例えば中間部分における寄生抵抗を小さくすることができ、その分、プローブに寄生する抵抗を小さくすることができる。

請求項６のコンタクト装置は、プローブ用スプリングが、その両側部分が上記各プローブ素子の上記内側部分に外嵌され上記スプリング係合部に係止されて上記２つのプローブ素子間に縮設されるので、プローブ素子の内端間に縮設される場合よりもプローブ収納空間を徒に長くすることなくプローブ用スプリングを必要な弾性が得られるように長くすることができる。
従って、プローブ用スプリングの一部、例えば中間部に、隣接巻部（ターン）どうしが完全に接する密着部分を設けることによって減少する弾性部分の長さを補って必要な弾性を得るようにすることが、プローブ保持ボードを徒に厚くすることなく実現できる。

本発明は、基本的に、プローブ用スプリングの一部、例えば中間部に、隣接巻部（ターン）どうしが完全に接する密着部分を設けたものであり、その材料の線径φは例えば０．０８５ｍｍ、コイルとしての外径が例えば０．７５ｍｍ、内径が例えば０．５８ｍｍであり、長さ（プローブの一部として一対のプローブ素子と共にプローブ収納空間に収納された状態における長さ）が例えば３．２ｍｍである。また、中間部の密着部の長さが例えば０．９３５ｍｍで、巻数が例えば１０巻（ターン）、両側の弾性部の長さが各々例えば１．２３ｍｍで、巻数が各々例えば５巻（ターン）である。
尚、本発明はバレルのないタイプのものにもバレルのあるタイプのものにも適用することができる。しかし、バレルのないタイプのものに本発明が有効である。というのは、バレルがないタイプだと、バレルにより寄生抵抗を小さくすることができないので、寄生抵抗を小さくする必要性が切実に強いからである。そして、多ピン化、小ピッチ化にはバレルがないタイプが適しているので、寄生抵抗を小さくする必要性が強いが、本発明はその必要性に応えることが可能なのである。

以下、本発明を図示実施例に従って詳細に説明する。図１（Ａ）は本発明コンタクト装置の第１の実施例の一部（プローブ１個分）を示す断面図、（Ｂ）はそのプローブに用いられたプローブ用スプリングの斜視図である。
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に形成された孔２ａ、２ｂを連通させるようにして構成されており、プローブ収納空間を成し、該保持孔２内に、次に述べるプローブ３が収納される。２ａ１は該保持孔２の一端から上記プローブ保持ボード１の一方の表面に開口する突出接触端挿通孔、２ｂ１は該保持孔２の他端から上記プローブ保持ボード１の他方の表面に開口する突出接触端挿通孔であり、該突出接触端挿通孔２ａ１、２ｂ１には後述するプローブ素子４、６の突出接触端が挿通される。

２ａ２、２ｂ２は孔２ａ、２ｂとそれより小径の突出接触端挿通孔２ａ１、２ｂ１との間に形成された内向きの係合段部で、後述するプローブ素子４、６の係合段部と係合して、プローブ３のプローブ収納空間２からの抜けを防止する。
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。
７は第１のプローブ素子４の突出接触端（クラウン状の突出接触端）、８は第１のプローブ素子４の中間部に形成されたフランジであり、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。該軸状部９の先端（プローブ素子４の内端）は半円球状に形成されている。

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の上記フランジ８と、上記第２のプローブ素子６の後述するフランジ（１１）との間に縮設される。
１０は第２のプローブ素子６の突出接触端（針状の突出接触端）、１１は該第２のプローブ素子６の中間部に形成されたフランジであり、該フランジ１１から反接触端１０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「１２」の符号を付した。該軸状部１２の先端（プローブ素子６の内端）は半円球状に形成されている。

上記スプリング５は、基本的にはコイルスプリングであるが、図１（Ｂ）に示すように、両側部分５ａ、５ａと、中間部５ｂとでピッチＰが異なり、その中間部５ｂはピッチＰｂがそのコイルスプリングを構成する線材の径と同じであり、隣接巻部間間隔Ｄｂが０となり、隣接巻部（ターン）どうしが完全に接する密着部分を成している。従って、この部分におけるピッチＰｂはスプリング５を構成する線材の直径と同じである。このように、本スプリング５は一部（本実施例では中間部）に密着部分を有していることに大きな特徴がある。
このスプリング５の密着部分を成す中間部５ｂには当然のことながら弾性が存在しない。このように弾性を犠牲にしても一部、本例では中間部５ｂを密着部分とするのは、スプリング５による寄生抵抗を低減するためである。
即ち、密着部分５ｂにおいては、プローブ用スプリング５自身による電気経路（コイル状の電気経路）のみならず、隣接巻部（ターン）どうしが完全に接することにより環状の電気経路が形成され、等価的にこれがプローブ用スプリング５自身によるコイル状の電気経路に並列に接続されることになる。
従って、プローブ用スプリングの中間部分における寄生抵抗を有効に小さくすることができる。

それに対して、スプリング５の両側の部分５ａ、５ａは、弾性を持ち得るように通常のコイルスプリング状に形成されて弾性部を成す。即ち、その部分のピッチＰａは線材の径よりも大きく、隣接巻武官間隔Ｄａは０よりも大きい。このように、プローブ用スプリング５は、両側の弾性部５ａ、５ａによりプローブ用スプリングとして必要な弾性力が得られるようになっているのである。
そして、このスプリング５の内径は上記第１及び第２のプローブ素子４、６のフランジ８、１１の径（外径）よりも充分に小さく、且つ、該プローブ素子４、６のフランジ８、１１より内側の軸状部分９、１２よりも大きくされている。
該プローブ用スプリング５はプローブ収納空間２内の第１及び第２のプローブ素子４、６のフランジ８・１１間に縮設されて該第１及び第２ののプローブ素子４・６を外側に押す方向の、換言すれば、互いに離間させる方向の力を蓄える。

プローブ用スプリング５の両側部分が各プローブ素子４、６のフランジ８・１１より内側部分に外嵌され該フランジ８、１１に係止されて上記２つのプローブ素子間に縮設されるようにするのは、図３に示す従来におけるようにプローブ素子の内端間に縮設される場合よりもプローブ収納空間を徒に長くすることなくプローブ用スプリングを必要な弾性が得られるように長くすることができることが可能になるからである。
つまり、プローブ用スプリング５の中間部５ｂに、隣接巻部（ターン）どうしが完全に接する密着部分を設けることによって減少する弾性部分５ａ、５ａの長さを補って必要な弾性を得るようにすることがプローブ保持ボード１を徒に厚くすることなく実現できる。

即ち、プローブ用スプリング５は上記密着部分５ｂでは弾性を得ることができないので、両側の大ピッチの弾性部分５ａ、５ａにて必要な弾性を得なければならない。そして必要な弾性を得るにはある程度の長さが必要なので、プローブ用スプリング５は長くなる、換言すればプローブ保持ボード１が厚くなる傾向になる。
従って、従来におけるように一対のプローブ素子ｄ・ｅの内端間にプローブ用スプリングｆを介在させた場合には、プローブを収納する収納空間を長くし、プローブ保持ボードを厚くする必要性が生じ、コンタクト装置の小型化、軽量化が阻まれる。
しかるに、本実施例においては、プローブ用スプリング５の両側部分が上記各プローブ素子４、６のフランジ８、１１より内側部分に外嵌されるようにするので、その外嵌される分、プローブの長さが短くて済み、延いては徒にプローブを収納する収納空間を長くしたり、プローブ保持ボードを厚くしたりしなくて済むのである。

図２は本発明プローブ用スプリングの第２の実施例を示す断面図である。本実施例のプローブ用スプリング２５は、密着部分５ｂの外周面に例えば半田からなる導体３０を形成してなるものである。
隣接巻部（ターン）どうしが接する状態を強固に保持し、その接する部分における接触抵抗を小さくすることができ、更に、導体自身も上記中間部分における寄生抵抗を小さくするのに寄与する。
従って、よりプローブ用スプリングに寄生する寄生抵抗を小さくすることができる。
尚、密着部分をプローブ用スプリングの中間部以外の部分に設けた場合には、当然にその中間部以外の部分に設けた密着部分の外周面に例えば半田からなる導体３０を形成することになる。

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に用いるプローブ用スプリングと、それを用いたプローブと、それを用いたコンタクト装置に広く利用可能性がある。

（Ａ）は本発明コンタクト装置の第１の実施例の一部（プローブ１個分）を示す断面図、（Ｂ）はそのプローブに用いられたプローブ用スプリングの斜斜視図である。 本発明プローブの第２の実施例を示す断面図である。 （Ａ）はコンタクト装置の従来例の一部（プローブ１個分）を示す断面図、（Ｂ）はそのプローブに用いられたプローブ用スプリングの斜視図である。

符号の説明

１・・・プローブ保持ボード、２・・・プローブ保持空間（収納孔）、
３・・・プローブ、４・・・第１のプローブ素子、
５・・・プローブ用スプリング、５ａ・・・弾性部分、５ｂ・・・密着部分、
６・・・第２のプローブ素子、７・・・突出接触端（クラウン状の接触端）、
８・・・スプリング係合部（フランジ）、９・・・軸状部、
１０・・・突出接触端（針状の接触端）、
１１・・・スプリング係合部（フランジ）、１２・・・軸状部、
２５・・・プローブ用スプリング、３０・・・導体（半田）。

Claims (6)

1. プローブ保持空間内に納められるところの、一端が電極、配線等と接触する外向きの突出接触端とされた２つのプローブ素子間に縮設されるコイル状のプローブ用スプリングであって、
   一部に、隣接巻部どうしが完全に接する密着部分を有する
   ことを特徴とするプローブ用スプリング。
2. 前記密着部分の外周面に導体が形成された
   ことを特徴とする請求項１記載のプローブ用スプリング。
3. プローブ保持空間内に、一端が電極、配線等と接触する外向きの突出接触端とされた２つのプローブ素子と、該２つのプローブ素子間に縮設されたコイル状のプローブ用スプリングとが設けられたプローブであって、
   上記コイル状のプローブ用スプリングは、一部に、隣接巻部どうしが完全に接する密着部分を有する
   ことを特徴とするプローブ。
4. 前記各プローブ素子は中間部にその内側部分よりも大径にされたスプリング係合部を有し、
   前記プローブ用スプリングはその両側部分が上記各プローブ素子の上記内側部分に外嵌され上記スプリング係合部に係止されて上記２つのプローブ素子間に縮設される
   ことを特徴とする請求項３記載のプローブ。
5. 複数枚のプローブ保持ボードにより複数のプローブ保持空間が形成され、
   上記各プローブ保持空間の両端に外側に開口する突出接触端挿通孔が形成され、
   上記各プローブ保持空間内に、一端が上記突出接触端挿通孔を挿通され上記電極、配線等と接触する外向きの突出接触端とされた２つのプローブ素子と、該２つのプローブ素子間に縮設されたコイル状のプローブ用スプリングとからなるプローブが保持された
   コンタクト装置であって、
   上記コイル状のプローブ用スプリングは、一部に、隣接巻部どうしが完全に接する密着部分を有する
   ことを特徴とするコンタクト装置。
6. 前記各プローブ素子は中間部にその内側部分よりも大径にされたスプリング係合部を有し、
   前記プローブ用スプリングはその両側部分が上記各プローブ素子の上記内側部分に外嵌され上記スプリング係合部に係止されて上記２つのプローブ素子間に縮設される
   ことを特徴とする請求項５記載のコンタクト装置。
   

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