JP2006153723A

JP2006153723A - 垂直型コイルスプリングプローブとこれを用いたプローブユニット

Info

Publication number: JP2006153723A
Application number: JP2004346535A
Authority: JP
Inventors: Masao Okubo; 昌男大久保; Hikarichiyu Bun; 光中文
Original assignee: Japan Electronic Materials Corp
Current assignee: Japan Electronic Materials Corp
Priority date: 2004-11-30
Filing date: 2004-11-30
Publication date: 2006-06-15

Abstract

【目的】より細い垂直型コイルスプリングプローブであっても確実に接触荷重を確保することができ、数十万回のオーダーの使用に耐えることができるようにする。
【構成】垂直型コイルスプリングプローブＡは、プローブカードを構成する中間基板６００の導電パターン６１０に接続される上側プローブピン接続部１１０を有する上側プローブピン１００と、被測定対象物である半導体集積回路７００の導電パッド７１０に接触する下側プローブピン接続部２１０を有する下側プローブピン２００と、両プローブピン１００、２００の間に介在される第１の圧縮コイルスプリング３００と、この第１の圧縮コイルスプリング３００の内側に位置し、両プローブピン１００、２００の間に介在される導電性を有する第２の圧縮コイルスプリング４００とを有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体集積回路のような被測定対象物の電気的諸特性を測定する際に用いられる垂直型コイルスプリングプローブと、この垂直型コイルスプリングプローブを用いたプローブユニットとに関する。

従来、この種の圧縮コイルスプリングを用いたプローブカードとしては、特開昭６３−２９３９３４号公報、特開平０７−１９１０５７号公報、特開平０７−２８０８３７号公報、特開平１１−２８１６７３号公報、特開平１１−２９５３４１号公報、特開平１１−３２６３６８号公報、特開２００１−３１８１０７号公報、特開２００１−３４３３９７号公報、特開２００２−２６７６８６号公報、特開２００４−２７９１４１号公報に記載されたものがあった。

かかるプローブカードは、すべて１本の圧縮コイルスプリングを用いてプローブピンに対する圧力、すなわち被測定対象物の導電パッドへの接触荷重を得ているものである。

特開昭６３−２９３９３４号公報（図１及び図２参照）特開平０７−１９１０５７号公報（図１参照）特開平０７−２８０８３７号公報（図１参照）特開平１１−２８１６７３号公報（第３〜５頁、図１０参照）特開平１１−２９５３４１号公報（第３〜４頁、図１参照）特開平１１−３２６３６８号公報（図５参照）特開２００１−３１８１０７号公報（図１〜図６参照）特開２００１−３４３３９７号公報（図１１〜図１７参照）特開２００２−２６７６８６号公報（第３〜５頁、図４参照）特開２００４−２７９１４１号公報（図１参照）

しかしながら、近年では１枚のウエハーからより多くの半導体集積回路を製造する傾向や、半導体集積回路の導電パッドの間の間隔がより狭小になる傾向や、１個の半導体集積回路に設けられる導電パッドがより多くなる傾向や、同時に複数の半導体集積回路の電気的諸特定の測定が要求される傾向がある。

かかる傾向に対応するためには、プローブユニットを構成するプローブの細形成化が必要になってくる。しかし、圧縮コイルスプリングを用いたコイルスプリングプローブを細形成化には、圧縮コイルスプリングを構成するワイヤをより細くしなければならないという問題がある。例えば、コイルスプリングプローブの外径がφ９０μｍとすると、圧縮コイルスプリングを構成するワイヤの外径はφ２０μｍとなる。

しかしながら、この現在存在するワイヤを用いると、かかる寸法では所定の接触荷重（約５ｇ以上）を確保することができなくなる。また、測定の際に、コイルスプリングプローブにはオーバードライブが加えられるが、数万回の測定にも耐えられず、コイルスプリングが変形してしまう。

本発明は、上記事情に鑑みて創案されたもので、より細い垂直型コイルスプリングプローブであっても確実に接触荷重を確保することができ、数十万回のオーダーの使用に耐えることができる垂直型コイルスプリングプローブと、それを用いたプローブユニットを提供することを目的としている。

本発明に係る垂直型コイルスプリングプローブは、プローブカードの導電パターンに接続される上側プローブピン接続部を有する上側プローブピンと、被測定対象物の導電パッドに接触する下側プローブピン接続部を有する下側プローブピンと、両プローブピンの間に介在される第１の圧縮コイルスプリングと、この第１の圧縮コイルスプリングの内側に位置し、両プローブピンの間に介在される導電性を有する第２の圧縮コイルスプリングとを備えている。

前記上側プローブピンは、前記上側プローブピン接続部と、この上側プローブピン接続部に続き、上側プローブピン接続部より細くかつ前記第１の圧縮コイルスプリングの内径より細い上側プローブピン突出部と、この上側プローブピン突出部に続き、上側プローブピン突出部より細くかつ前記第２の圧縮コイルスプリングの内径より細い上側プローブピン端子部とが導電性を有する素材から一体に形成されたものであり、前記下側プローブピンは、前記下側プローブピン接続部と、この下側プローブピン接続部に続き、前記第１の圧縮コイルスプリングの内径より太い下側プローブピン鍔部と、この下側プローブピン鍔部に続き、前記第１の圧縮コイルスプリングの内径より細い又は同径の下側プローブピン突出部と、この下側プローブピン突出部に続き、下側プローブピン突出部より細くかつ前記第２の圧縮コイルスプリングの内径より細い下側プローブピン端子部とが導電性を有する素材から一体に形成されたものである。

前記第１の圧縮コイルスプリングは、導電性を有する素材からなる。

前記第１の圧縮コイルスプリングは、弾性を有する素材からなる略筒状の補助弾性体でコーティングされていてもよい。

前記補助弾性体は、弾性のみならず導電性を有する素材から構成されている。

前記第１の圧縮コイルスプリングは、弾性を有する素材からなる筒体内に収納されていてもよい。

前記第２の圧縮コイルスプリングの代わりに導電性及び弾性を有する屈曲させたばねを用いてもよい。

また、プローブカードを構成する中間基板の導電パターンに接続される上側プローブピン接続部を有する上側プローブピンと、被測定対象物の導電パッドに接触する下側プローブピン接続部を有する下側プローブピンと、両プローブピンの間に介在される第１の圧縮コイルスプリングと、この第１の圧縮コイルスプリングの内側に位置し、両プローブピンの間に介在される導電性を有する第２の圧縮コイルスプリングとを具備しており、前記上側プローブピンは、前記上側プローブピン接続部と、この上側プローブピン接続部に続き、上側プローブピン接続部と同じ太さでかつ前記第１の圧縮コイルスプリングの内径より細い上側プローブピン突出部と、この上側プローブピン突出部に続き、上側プローブピン突出部より細くかつ前記第２の圧縮コイルスプリングの内径より細い上側プローブピン端子部とが導電性を有する素材から一体に形成されたものであり、前記下側プローブピンは、前記下側プローブピン接続部と、この下側プローブピン接続部に続き、前記第１の圧縮コイルスプリングの内径より太い下側プローブピン鍔部と、この下側プローブピン鍔部に続き、前記第１の圧縮コイルスプリングの内径より細い下側プローブピン突出部と、この下側プローブピン突出部に続き、下側プローブピン突出部より細くかつ前記第２の圧縮コイルスプリングの内径より細い下側プローブピン端子部とが導電性を有する素材から一体に形成されたものであり、かつ前記上側プローブピンには第１及び第２の圧縮コイルスプリングが電気的及び機械的に固定的に接続され、前記下側プローブピンには第１の圧縮コイルスプリングが電気的及び機械的に固定的に接続するようにしてもよい。

一方、本発明に係るプローブユニットは、前記垂直型コイルスプリングプローブと、この垂直型コイルスプリングプローブを収納するケーシングとを具備しており、前記ケーシングは、垂直型コイルスプリングプローブの上側プローブピンの上側プローブピン接続部が貫通する上側開口が開設された上ガイド板と、下側プローブピンの下側プローブピン接続部が貫通する下側開口が開設された下ガイド板と、第１の圧縮コイルスプリングが貫通する中間開口が開設された中間ガイド板と、前記上ガイド板と前記中間ガイド板との間に所定の空間を形成する上側スペーサと、前記下ガイド板と前記中間ガイド板との間に所定の空間を形成する下側スペーサとを有し、前記上側開口、下側開口及び中間開口が同一Ｘ、Ｙ座標に配置されている。

また、前記中間ガイド板は、前記上側プローブピンの上側プローブピン端子部と、前記下側プローブピンの下側プローブピン端子部との間の間隔より厚く設定されており、かつ前記中間開口内に第２の圧縮コイルスプリング又は屈曲させたばねが位置している。

本発明に係る垂直型コイルスプリングプローブは、上側プローブピンと下側プローブピンとの間に第１の圧縮コイルスプリングと第２の圧縮コイルスプリングという２つの圧縮コイルスプリングを有しているので、より細いワイヤで構成されたより細い圧縮コイルスプリングを用いたとしても、被測定対象物の導電パッドとの間で正確な測定に必要な接触荷重を確実に得ることができる。

また、本発明に係るプローブユニットは、第２の圧縮コイルスプリングがケーシングを構成する中間基板に開設された中間開口内に位置しているので、オーバードライブの際に第２の圧縮コイルスプリングがずれることがない。このため、確実に所定の接触荷重を得ることができる。

図１は本発明の第１の実施の形態に係る垂直型コイルスプリングプローブの概略的一部断面図、図２は本発明の第１の実施の形態に係る垂直型コイルスプリングプローブの概略的分解図、図３は本発明の第１の実施の形態に係る垂直型コイルスプリングプローブを用いたプローブユニットの概略的一部断面図、図４は本発明の第２の実施の形態に係る垂直型コイルスプリングプローブの概略的一部断面図、図５は本発明の第３の実施の形態に係る垂直型コイルスプリングプローブの概略的一部断面図、図６は本発明の第４の実施の形態に係る垂直型コイルスプリングプローブの概略的一部断面図、図７は本発明の第５の実施の形態に係る垂直型コイルスプリングプローブの概略的一部断面図、図８は本発明の第４の実施の形態に係る垂直型コイルスプリングプローブを用いたプローブユニットの概略的一部断面図、図９は本発明の第１の実施の形態に係る垂直型コイルスプリングプローブを用いたプローブユニットと従来のプローブユニットとの導電パッドへの接触荷重を比較したグラフである。

本発明の第１の実施の形態に係る垂直型コイルスプリングプローブＡは、プローブカードを構成する中間基板６００の導電パターン６１０に接続される上側プローブピン接続部１１０を有する上側プローブピン１００と、被測定対象物である半導体集積回路７００の導電パッド７１０に接触する下側プローブピン接続部２１０を有する下側プローブピン２００と、両プローブピン１００、２００の間に介在される第１の圧縮コイルスプリング３００と、この第１の圧縮コイルスプリング３００の内側に位置し、両プローブピン１００、２００の間に介在される導電性を有する第２の圧縮コイルスプリング４００とを有している。そして、この上側プローブピン１００と、下側プローブピン２００と、第１の圧縮コイルスプリング３００と、第２の圧縮コイルスプリング４００とは、同一中心軸上に位置している。

前記上側プローブピン１００は、例えばタングステン等の導電性を有する素材から構成されている。かかる上側プローブピン１００は、図２等に示すように、異なる太さを有する３つの部分が軸芯方向に一列に並んだ形状に形成されている。すなわち、この上側プローブピン１００は、プローブカードを構成する中間基板６００の導電パターン６１０に接触するべく先端が先鋭化された上側プローブピン接続部１１０と、この上側プローブピン接続部１１０に続き、上側プローブピン接続部１１０より細く設定された上側プローブピン突出部１２０と、この上側プローブピン突出部１２０に続き、上側プローブピン突出部１２０より細く設定された上側プローブピン端子部１３０とを有している。

上側プローブピン１００の上側プローブピン接続部１１０は、先端がコーン状に先鋭化されており、それに円柱形が続いた形状に設定されている。この円柱形になった部分は、後述する第１の圧縮コイルスプリング３００の内径より太く設定されている。従って、上側プローブピン１００を第１の圧縮コイルスプリング３００に嵌め込んでも、上側プローブピン接続部１１０は、第１の圧縮コイルスプリング３００の内側に入り込むことはない。

前記上側プローブピン接続部１１０に続き、上側プローブピン１００の中間部分に相当する上側プローブピン突出部１２０は、円柱形状に形成されている。しかも、この上側プローブピン突出部１２０は、前記上側プローブピン接続部１１０より細くかつ後述する第１の圧縮コイルスプリング３００の内径より細く設定されている。その上、後述する第２の圧縮コイルスプリング４００の内径より太く設定されている。従って、上側プローブピン１１０を第１の圧縮コイルスプリング３００に嵌め込むと、上側プローブピン突出部１２０が第１の圧縮コイルスプリング３００の内側に入り込むことになる。しかし、垂直型コイルスプリングプローブＡとして組み立てた場合、この上側プローブピン突出部１１０は、第２の圧縮コイルスプリング４００の内側には入り込まないようになっている。

前記上側プローブピン突出部１１０に続く上側プローブピン端子部１２０は、円柱形状に形成されている。しかも、この上側プローブピン端子部１２０は、前記上側プローブピン突出部１２０より細くかつ後述する第２の圧縮コイルスプリング４００の内径より細く設定されている。従って、上側プローブピン端子部１２０は、第２の圧縮コイルスプリング４００の内側に入り込むことになる。

一方、前記下側プローブピン２００は、例えばタングステン等の導電性を有する素材から構成されている。かかる下側プローブピン２００は、図２等に示すように、異なる太さを有する４つの部分が軸芯方向に一列に並んだ形状に形成されている。すなわち、この下側プローブピン２００は、半導体集積回路の導電パッドに接触すべく先端が先鋭化された下側プローブピン接続部２１０と、この下側プローブピン接続部２１０に続き、前記第１の圧縮コイルスプリング３００の内径より太い下側プローブピン鍔部２４０と、この下側プローブピン鍔部２４０に続き、前記第１の圧縮コイルスプリング３００の内径より細い下側プローブピン突出部２２０と、この下側プローブピン突出部２２０に続き、下側プローブピン突出部２２０より細くかつ前記第２の圧縮コイルスプリング４００の内径より細い下側プローブピン端子部２３０とを有している。

下側プローブピン２００の下側プローブピン接続部２１０は、先端がコーン状に先鋭化されており、それに円柱形が続いた形状に設定されている。なお、図１や図２等においては、下側プローブピン接続部２１０は、先端がコーン状に先鋭化されたものを示しているが、被測定対象物である半導体集積回路や発光ダイオードチップ等の導電パッドの形状に応じて種々選択できるものである。

例えば、先端がアール状に丸くなったもの、先端に４つの突起が形成されたもの、先端がコーン状に先鋭化されたもの、先端に３つの突起が形成されたもの、先端に３つの突起が密接して形成されたもの、先端が三角錐状に形成されたもの、先端が半球状に丸くなったもの、先端が凹んでカップ状になったもの、先端がフラットになったものなどが存在する。

前記下側プローブピン接続部２１０に続く下側プローブピン鍔部２４０は、前記第１の圧縮コイルスプリング３００の内径より太く設定されている。このため、下側プローブピン２００を第１の圧縮コイルスプリング３００に嵌め込んでも、下側プローブピン接続部２１０は第１の圧縮コイルスプリング３００の内側には入り込まないようになっている。

また、前記下側プローブピン鍔部２４０に続く下側プローブピン突出部２２０は、前記下側プローブピン接続部２１０より細くかつ前記第１の圧縮コイルスプリング３００の内径より細く設定されている。このため、下側プローブピン突出部２２０は、第１の圧縮コイルスプリング３００の内側に嵌まり込むことができる。さらに、この下側プローブピン突出部２２０は、前記第２の圧縮コイルスプリング４００の内径より太く設定されている。

前記下側プローブピン突出部２２０に続く下側プローブピン端子部２３０は、円柱形状に形成されている。しかも、この下側プローブピン端子部２３０は、前記下側プローブピン突出部２２０より細くかつ後述する第２の圧縮コイルスプリング４００の内径より細く設定されている。従って、下側プローブピン端子部２３０は、第２の圧縮コイルスプリング４００の内側に入り込むことになる。

一方、前記第１の圧縮コイルスプリング３００は、直径が４５μｍの線材を巻回して構成したものである。この第１の圧縮コイルスプリング３００は、例えばピアノ線、レニウムとタングステンとの合金等の導電性を有する線材から構成されている。かかる第１の圧縮コイルスプリング３００の外径は２００μｍ、内径は１１０μｍに設定されている。

かかる第１の圧縮コイルスプリング３００の自由長は、後述するケーシング５００を構成する上ガイド板５１０の下面５１２と下ガイド板５２０の上面５２２との間の距離より小さく設定されている。また、この第１の圧縮コイルスプリング３００は、両端が密に巻回され、中間が疎に巻回されている。このように、特に両端を密にし、中間を疎にしたものであると、上側プローブピン１００及び下側プローブピン２００の間の接続のための接触を良好にすることができるとともに、適正な弾性力を確保することができるというメリットがある。

また、前記第２の圧縮コイルスプリング４００は、直径が２０μｍの線材を巻回して構成したものである。この第２の圧縮コイルスプリング４００は、例えばピアノ線、レニウムとタングステンとの合金等の導電性を有する線材から構成されている。かかる第２の圧縮コイルスプリング４００の外径は９０μｍ、内径は５０μｍに設定されている。

従って、第２の圧縮コイルスプリング４００は、第１の圧縮コイルスプリング３００の内側に入り込むことができるようになっている。

また、第１の圧縮コイルスプリング３００と第２の圧縮コイルスプリング４００とでは、巻き方向を逆にする。この巻き方向を逆にすることにより、両スプリング３００、４００の間に発生するフラックスを相殺し、ノイズの減少を図ることができる。

次にこれらの部品から構成される垂直型コイルスプリングプローブＡの組み立て等について説明する。
まず、第２の圧縮コイルスプリング４００の下端に下側プローブピン２００の下側プローブピン端子部２３０を圧入するとともに、第１の圧縮コイルスプリング３００の下端に下側プローブピンの下側プローブピン突出部２２０を圧入する。
次に、第２の圧縮コイルスプリング４００の上端に上側プローブピン１００の上側プローブピン端子部１３０を圧入するとともに、第１の圧縮コイルスプリング３００の上端に上側プローブピン１００の上側プローブピン突出部１２０を圧入する。

これによって、上側プローブピン１００と下側プローブピン２００とは、第１の圧縮コイルスプリング３００及び第２の圧縮コイルスプリング４００で接続されたことになる。

このように構成された垂直型コイルスプリングプローブＡを用いたプローブユニットは、図３に示すように、前記垂直型コイルスプリングプローブＡを収納するケーシング５００を有している。

前記ケーシング５００は、垂直型コイルスプリングプローブの上側プローブピン１００の上側プローブピン接続部１１０が貫通する上側開口が開設された上ガイド板５１０と、下側プローブピン２００の下側プローブピン接続部２１０が貫通する下側開口５１１が開設された下ガイド板５２０と、第１の圧縮コイルスプリング３００が貫通する中間開口５３１が開設された中間ガイド板５３０と、前記上ガイド板５１０と前記中間ガイド板５３０との間に所定の空間を形成する上側スペーサ５４０と、前記下ガイド板５２０と前記中間ガイド板５３０との間に所定の空間を形成する下側スペーサ５５０とを有し、前記上側開口５１１、下側開口５２１及び中間開口５３１が同一Ｘ、Ｙ座標に配置されている。

前記上ガイド板５１０は、絶縁性を有する素材から構成された平板であり、その厚さ寸法は上側プローブピン１００の上側プローブピン接続部１１０の長さ寸法より大きく設定されている。そして、この上ガイド板５１０には、被測定対象物である半導体集積回路７００の導電パッド７１０の配置に対応して複数個の上側開口５１１が開設されている。この上側開口５１１は、上側プローブピン接続部１１０の外径より若干大きく設定されている。

また、前記下ガイド板５２０は、絶縁性を有する素材から構成された平板であり、その厚さ寸法は下側プローブピン２００の下側プローブピン接続部２１０の長さ寸法より大きく設定されている。そして、この下ガイド板５２０には、被測定対象物である半導体集積回路７００の導電パッド７１０の配置に対応して複数個の下側開口５２１が開設されている。この下側開口５２１は、下側プローブピン接続部２１０の外径より若干大きく、かつ下側プローブピン鍔部２４０の外径より小さく設定されている。

さらに、前記中間ガイド板５３０は、絶縁性を有する素材から構成された平板であり、その厚さ寸法は、前記上側プローブピン１００の上側プローブピン端子部１３０と、前記下側プローブピン２００の下側プローブピン端子部２３０との間の間隔より大きく設定されている。そして、この中間ガイド板５３０には、被測定対象物である半導体集積回路７００の導電パッド７１０の配置に対応して複数個の中間開口５３１が開設されている。この中間開口５３１は、垂直型コイルスプリングプローブＡの外径、すなわち第１の圧縮コイルスプリング３００の外径より若干大きく設定されている。

前記上ガイド板５１０と中間ガイド板５３０との間には、絶縁性を有する素材からなる上側スペーサ５４０が介在されている。この上側スペーサ５４０は、前記上ガイド板５１０と前記中間ガイド板５３０との間に所定の空間を形成するためのものであり、上側開口５１１及び中間開口５３１を避けた位置に設けられている。

また、前記中間ガイド板５３０と下ガイド板５２０との間には、絶縁性を有する素材からなる下側スペーサ５５０が介在されている。この下側スペーサ５５０は、前記下ガイド板５２０と中間ガイド板５３０との間に所定の空間を形成するためのものであり、下側開口５２１及び中間開口５３１を避けた位置に設けられている。

上ガイド板５１０の上側開口５１１、下ガイド板５０２の下側開口５２１及び中間ガイド板５３０の中間開口５３１は、すべて被測定対象物である半導体集積回路７００の導電パッド７１０の配置に対応して開設されているので、同一Ｘ、Ｙ座標に配置されていることになる。

このように構成されたケーシング５００に対して垂直型コイルスプリングプローブＡを次のように格納する。
すなわち、下側プローブピン２００の下側プローブピン接続部２１０を下向きにして、ケーシング５００の上ガイド板５１０の上側開口５１１から垂直型コイルスプリングプローブＡを挿入する。すると、下側プローブピン２００の下側プローブピン鍔部２４０が下ガイド板５２０の上面に当接する。この状態では、ケーシング５００の上ガイド板５１０の上側開口５１１からは上側プローブピン接続部１１０が突出し、下ガイド板５２０の下側開口５２１からは下側プローブピン接続部２１０が突出する。しかも、第２の圧縮コイルスプリング４００は中間基板５３０の中間開口５３１の内側に位置することになる。

この状態のケーシング５００をプローブカードを構成する中間基板６００に対して取り付ける。すなわち中間基板６００の下面に露出形成された導電パターン６１０に上側プローブピン１００の上側プローブピン接続部１１０を圧接した状態で図示しない適宜な取付手段によってケーシング５００を中間基板６１０に取り付ける。

このように構成されたプローブカードで半導体集積回路７００の電気的諸特性を測定する際には、下側プローブピン２００の下側プローブピン接続部２１０を半導体集積回路７００の導電パッド７１０に接触させ、オーバードライブを加える。約３００μｍのオーバードライブを加えると、図９に示すように、上述した垂直型コイルスプリングプローブＡを用いたプローブユニットを有するプローブカードでは、前記導電パッド７１０と下側プローブピン２００との間には約５．５ｇの接触荷重が確保される。これに対して、従来のもの、すなわちスプリングを１つしか用いていないものでは、正確な測定には不十分な約３．５ｇの接触荷重しか得ることができない。すなわち、本発明の第１の実施の形態に係る垂直型コイルスプリングプローブＡでは、必要な接触荷重を確保しつつより細形成化することが可能なのである。

上述した垂直型コイルスプリングプローブＡの変形例として、本発明の第２の実施の形態に係る垂直型コイルスプリングプローブＢについて図４を参照しつつ説明する。
この垂直型コイルスプリングプローブＢは、主要な部分、すなわち上側プローブピン１００、下側プローブピン２００、第１の圧縮コイルスプリング３００及び第２の圧縮コイルスプリング４００は、垂直型コイルスプリングプローブＡと同様である。
この垂直型コイルスプリングプローブＢが垂直型コイルスプリングプローブＡと相違する点は、第１の圧縮コイルスプリング３００が、弾性を有する素材からなる略筒状の補助弾性体８００でコーティングされている点である。

前記補助弾性体８００は、シリコン樹脂を第１の圧縮コイルスプリング３００にコーティングすることで得られる。このように、補助弾性体８００を設けると、第１の圧縮コイルスプリング３００自身の弾性に、シリコン樹脂からなる補助弾性体８００が有する弾性が付加されたことになる。換言すれば、第１の圧縮コイルスプリング３００の弾性力をより強くしたのと同じになる。このため、より第１の圧縮コイルスプリング３００をより細くしても、半導体集積回路７００の導電パッド７１０との間で必要な接触荷重を確保することが可能となる。

また、補助弾性体８００で第１の圧縮コイルスプリング３００の内部が密封されるのと同じことになるので、内部に異物が入り込まないようになる。例えば、導電性の異物が第１の圧縮コイルスプリング３００の内部に入り込むと、第１の圧縮コイルスプリング３００や第２の圧縮コイルスプリング４００の間に挟まり、スプリングの一部が動作しないおそれがあるが、補助弾性体８００で密封してあるので、かかる問題が発生しないというメリットがある。

また、図５に示す本発明の第３の実施の形態に係る垂直型コイルスプリングプローブＣのように、補助弾性体８００ではなく、単なる筒体８１０で覆うことも可能である。この場合には、第１の圧縮コイルスプリング３００の弾性力を強くしたのと同じ効果を得ることはできないが、第１の圧縮コイルスプリング３００の内部の密封による異物の入り込み、それに基づく問題が発生しないというメリットがある。

さらに、図６に示す本発明の第４の実施の形態に係る垂直型コイルスプリングプローブＤのように、第２の圧縮コイルスプリング４００の代わりに、導電性及び弾性を有する屈曲させたばね８２０を用いることも可能である。

この垂直型コイルスプリングプローブＤの場合には、ばね８２０を第２の圧縮コイルスプリング４００より安価に製造することができるため、全体としてのコストダウンに資するという効果がある。

この垂直型コイルスプリングプローブＤを用いたプローブユニットは、図８に示すように構成される。

またさらに、図７に示すような垂直型コイルスプリングプローブＥもある。
この垂直型コイルスプリングプローブＥは、プローブカードを構成する中間基板２００の導電パターンに接続される上側プローブピン接続部１１０Ｅを有する上側プローブピン１００Ｅと、被測定対象物である半導体集積回路７００の導電パッド７１０に接触する下側プローブピン接続部２１０を有する下側プローブピン２００と、両プローブピン１００Ｅ、２００の間に介在される第１の圧縮コイルスプリング３００と、この第１の圧縮コイルスプリング３００の内側に位置し、両プローブピン１００Ｅ、２００の間に介在される導電性を有する第２の圧縮コイルスプリング４００とを備えており、前記上側プローブピン１００Ｅは、前記上側プローブピン接続部１１０Ｅと、この上側プローブピン接続部１１０Ｅに続き、上側プローブピン接続部１１０Ｅと同じ太さでかつ前記第１の圧縮コイルスプリング３００の内径より細い上側プローブピン突出部１２０Ｅと、この上側プローブピン突出部１２０Ｅに続き、上側プローブピン突出部１２０Ｅより細くかつ前記第２の圧縮コイルスプリング４００の内径より細い上側プローブピン端子部１３０Ｅとが導電性を有する素材から一体に形成されたものであり、前記下側プローブピン２００は、前記下側プローブピン接続部２１０と、この下側プローブピン接続部２１０に続き、前記第１の圧縮コイルスプリング３００の内径より太い下側プローブピン鍔部２４０と、この下側プローブピン鍔部２４０に続き、前記第１の圧縮コイルスプリング３００の内径より細い下側プローブピン突出部２２０と、この下側プローブピン突出部２２０に続き、下側プローブピン突出部２２０より細くかつ前記第２の圧縮コイルスプリング４００の内径より細い下側プローブピン端子部２３０とが導電性を有する素材から一体に形成されたものであり、かつ前記上側プローブピン１００Ｅには第１の圧縮コイルスプリング３００及び第２の圧縮コイルスプリング４００が電気的及び機械的に固定的に接続され、前記下側プローブピン２００には第１の圧縮コイルスプリング３００が半田付けによって電気的及び機械的に固定的に接続されている。

この垂直型コイルスプリングプローブＥが上述した垂直型コイルスプリングプローブＡと相違する点は、主として上側プローブピン１００Ｅにある。この上側プローブピン１００Ｅは、上側プローブピン接続部１１０Ｅ、上側プローブピン突出部１２０Ｅ及び上側プローブピン端子部１３０Ｅが同じ太さであり、全体として略針状に細く形成されている点にある。

かかる構成の垂直型コイルスプリングプローブＥは、以下のようなメリットがある。すなわち、垂直型コイルスプリングプローブＥを構成する上側プローブピン１００Ｅには、垂直型コイルスプリングプローブＡを構成する上側プローブピン１００のような上側プローブピン突出部１２０が存在しないので、単なる棒材であり、製造容易でコスト低減に資する。また、第１の圧縮コイルスプリング３００、第２の圧縮コイルスプリング４００、上側プローブピン１００Ｅを半田付けしたものであれば、高温又は低温環境において垂直型コイルスプリングプローブＥの安定的な接触を保持することが可能となる。

本発明の第１の実施の形態に係る垂直型コイルスプリングプローブの概略的一部断面図である。本発明の第１の実施の形態に係る垂直型コイルスプリングプローブの概略的分解図である。本発明の第１の実施の形態に係る垂直型コイルスプリングプローブを用いたプローブユニットの概略的一部断面図である。本発明の第２の実施の形態に係る垂直型コイルスプリングプローブの概略的一部断面図である。本発明の第３の実施の形態に係る垂直型コイルスプリングプローブの概略的一部断面図である。本発明の第４の実施の形態に係る垂直型コイルスプリングプローブの概略的一部断面図である。本発明の第５の実施の形態に係る垂直型コイルスプリングプローブの概略的一部断面図である。本発明の第４の実施の形態に係る垂直型コイルスプリングプローブを用いたプローブユニットの概略的一部断面図である。本発明の第１の実施の形態に係る垂直型コイルスプリングプローブを用いたプローブユニットと従来のプローブユニットとの導電パッドへの接触荷重を比較したグラフである。

符号の説明

１００上側プローブピン
１１０上側プローブピン接続部
１２０上側プローブピン突出部
１３０上側プローブピン端子部
２００下側プローブピン
２１０下側プローブピン接続部
２２０下側プローブピン突出部
２３０下側プローブピン端子部
２４０下側プローブピン鍔部
３００第１の圧縮コイルスプリング
４００第２の圧縮コイルスプリング

Claims

プローブカードの導電パターンに接続される上側プローブピン接続部を有する上側プローブピンと、被測定対象物の導電パッドに接触する下側プローブピン接続部を有する下側プローブピンと、両プローブピンの間に介在される第１の圧縮コイルスプリングと、この第１の圧縮コイルスプリングの内側に位置し、両プローブピンの間に介在される導電性を有する第２の圧縮コイルスプリングとを具備したことを特徴とする垂直型コイルスプリングプローブ。
前記上側プローブピンは、前記上側プローブピン接続部と、この上側プローブピン接続部に続き、上側プローブピン接続部より細くかつ前記第１の圧縮コイルスプリングの内径より細い上側プローブピン突出部と、この上側プローブピン突出部に続き、上側プローブピン突出部より細くかつ前記第２の圧縮コイルスプリングの内径より細い上側プローブピン端子部とが導電性を有する素材から一体に形成されたものであり、前記下側プローブピンは、前記下側プローブピン接続部と、この下側プローブピン接続部に続き、前記第１の圧縮コイルスプリングの内径より太い下側プローブピン鍔部と、この下側プローブピン鍔部に続き、前記第１の圧縮コイルスプリングの内径より細い又は同径の下側プローブピン突出部と、この下側プローブピン突出部に続き、下側プローブピン突出部より細くかつ前記第２の圧縮コイルスプリングの内径より細い下側プローブピン端子部とが導電性を有する素材から一体に形成されたものであり、前記上側プローブピン、下側プローブピン、第１の圧縮コイルスプリング及び第２の圧縮コイルスプリングは同一中心軸上に配置されていることを特徴とする請求項１記載の垂直型コイルスプリングプローブ。
前記第１の圧縮コイルスプリングは、導電性を有する素材からなることを特徴とする請求項１又は２記載の垂直型コイルスプリングプローブ。
前記第１の圧縮コイルスプリングは、弾性を有する素材からなる略筒状の補助弾性体でコーティングされていることを特徴とする請求項１、２又は３記載の垂直型コイルスプリングプローブ。
前記補助弾性体は、弾性のみならず導電性を有する素材から構成されていることを特徴とする請求項４記載の垂直型コイルスプリングプローブ。
前記第１の圧縮コイルスプリングは、弾性を有する素材からなる筒体内に収納されていることを特徴とする請求項１、２又は３記載の垂直型コイルスプリングプローブ。
前記第２の圧縮コイルスプリングの代わりに導電性及び弾性を有する屈曲させたばねを用いることを特徴とする請求項１、２、３、４、５又は６記載の垂直型コイルスプリングプローブ。
プローブカードを構成する中間基板の導電パターンに接続される上側プローブピン接続部を有する上側プローブピンと、被測定対象物の導電パッドに接触する下側プローブピン接続部を有する下側プローブピンと、両プローブピンの間に介在される第１の圧縮コイルスプリングと、この第１の圧縮コイルスプリングの内側に位置し、両プローブピンの間に介在される導電性を有する第２の圧縮コイルスプリングとを具備しており、前記上側プローブピンは、前記上側プローブピン接続部と、この上側プローブピン接続部に続き、上側プローブピン接続部と同じ太さでかつ前記第１の圧縮コイルスプリングの内径より細い上側プローブピン突出部と、この上側プローブピン突出部に続き、上側プローブピン突出部より細くかつ前記第２の圧縮コイルスプリングの内径より細い上側プローブピン端子部とが導電性を有する素材から一体に形成されたものであり、前記下側プローブピンは、前記下側プローブピン接続部と、この下側プローブピン接続部に続き、前記第１の圧縮コイルスプリングの内径より太い下側プローブピン鍔部と、この下側プローブピン鍔部に続き、前記第１の圧縮コイルスプリングの内径より細い下側プローブピン突出部と、この下側プローブピン突出部に続き、下側プローブピン突出部より細くかつ前記第２の圧縮コイルスプリングの内径より細い下側プローブピン端子部とが導電性を有する素材から一体に形成されたものであり、かつ前記上側プローブピンには第１及び第２の圧縮コイルスプリングが電気的及び機械的に固定的に接続され、前記下側プローブピンには第１の圧縮コイルスプリングが電気的及び機械的に固定的に接続されていることを特徴とする垂直型コイルスプリングプローブ。
請求項２、３、４、５、６又は７記載の垂直型コイルスプリングプローブと、この垂直型コイルスプリングプローブを収納するケーシングとを具備しており、前記ケーシングは、垂直型コイルスプリングプローブの上側プローブピンの上側プローブピン接続部が貫通する上側開口が開設された上ガイド板と、下側プローブピンの下側プローブピン接続部が貫通する下側開口が開設された下ガイド板と、第１の圧縮コイルスプリングが貫通する中間開口が開設された中間ガイド板と、前記上ガイド板と前記中間ガイド板との間に所定の空間を形成する上側スペーサと、前記下ガイド板と前記中間ガイド板との間に所定の空間を形成する下側スペーサとを有し、前記上側開口、下側開口及び中間開口が同一Ｘ、Ｙ座標に配置されていることを特徴とするプローブユニット。
前記中間ガイド板は、前記上側プローブピンの上側プローブピン端子部と、前記下側プローブピンの下側プローブピン端子部との間の間隔より厚く設定されており、かつ前記中間開口内に第２の圧縮コイルスプリング又は屈曲させたばねが位置することを特徴とする請求項９記載のプローブユニット。