JP2006194803A - コンタクトプローブ - Google Patents

Abstract

【課題】 製品歩留まりや性能向上等を図ったコンタクトプローブを提供する。
【解決手段】 コンタクトプローブ４は、円筒状のスリーブ５と、スリーブ５の両端にそれぞれ所定のストロークＳをもって摺動自在に保持された一対のプローブピン６と、スリーブ５の端部から突出する方向に両プローブピン６を付勢するスプリング７と、スリーブ５からの両プローブピン６の脱落を防止する一対のストッパ８とから構成されている。スリーブ５は較的高硬度の鋼管を素材としており、ストッパ８はレーザ溶接によりスリーブ５に固着される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、半導体チップ等の検査に用いられるコンタクトプローブに係り、詳しくは、製品歩留まりや性能向上等を図る技術に関する。

ＬＳＩ等の半導体デバイスの製造ラインでは、ウエハの状態で通電検査を行うことによってチップの選別が行われ、ウエハを分離（切断）した後に良品のみが次工程（パッケージ工程）に送られる。チップ選別用のテスタには多数のコンタクトプローブを保持したプローブカードが取り付けられており、ウエハをテスタにセットすることにより、コンタクトプローブ先端のプローブピンがチップ上の各電極パッドに弾接する。

コンタクトプローブは、円筒状を呈する金属製のスリーブ（バレル等ともいう）にスプリングやプローブピンを収納・保持させたもので、スプリングのばね力によってスリーブからプローブピンが突出する構造となっている。コンタクトプローブでは、スリーブからのプローブピンの突出量を規制したり、スリーブからのスプリングやプローブピンの脱落防止を行う必要がある。そのため、図１０（ａ）に図示したコンタクトプローブ４のように、中間に小径部１２を有するプローブピン６をスプリング７と伴にスリーブ５に収納した後、小径部１２に嵌入する環状ビード部３１をスリーブ５の内周面に形成する方法（特許文献１参照）や、図１０（ｂ）に図示したコンタクトプローブ４のように、先端側が細い段付きのプローブピン６をスプリング７と伴にスリーブ５に収納した後、大径部１１を係止するための絞り部３２をスリーブ５の先端に形成する方法（特許文献２参照）等が採られている。通常、これら環状ビード部３１や絞り部３２は、ロール加締め等の塑性加工をスリーブ５に施すことにより形成される。なお、コンタクトプローブ４は、スリーブ５の外径がプローブカード（図示せず）のプローブ保持部（金属パイプや樹脂保持孔）の内径より大きく設定されており、圧入によってプローブカードに装着される。
特開２００１−４６５９号公報（段落００１３、図４） 実用新案登録第２５５８２５４号公報（段落００２０、図２）

集積度が高いＬＳＩ等の検査を行うテスタでは、プローブカード上に高密度に配置する都合上、微少径（例えば、０．１〜０．３ｍｍ程度）のコンタクトプローブが用いられる。この種のコンタクトプローブでは、スリーブの肉厚が小さくなることから、上述の塑性加工を行う際にスリーブに潰れや曲がり等の変形が生じやすくなる。スリーブが変形した場合、その修正が殆ど不可能であることからコンタクトプローブを廃棄せざるを得ず、生産歩留まりの低下による製品コストの増大や生産性の低下がもたらされていた。

一方、従来のコンタクトプローブには、低硬度の銅系合金（黄銅や燐青銅等）やこれを母体にしたクラッド材がスリーブの素材として用いられることに起因して、外力により変形しやすい等の問題があった。例えば、コンタクトプローブの使用時において、プローブピンが繰り返し衝突することによって環状ビード部や絞り部が変形し、プローブピンの突出量が変化することがあった。また、プローブカードにコンタクトプローブを装着する際にスリーブが変形（湾曲）し、プローブピンが円滑に作動しなくなることがあった。更に、コンタクトプローブの剛性を確保する都合上、スリーブの肉厚をあまり小さくできないとこから、プローブピンやスプリングの設計自由度が小さくなっていた。これらの問題を解決するためにはスリーブの素材に高硬度のものを用いればよいが、その場合には上述した塑性加工が円滑に行えなくなる。
本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、製品歩留まりや性能向上等を図ったコンタクトプローブを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係るコンタクトプローブは、筒状のスリーブと、前記スリーブに摺動自在に保持され、その先端が当該スリーブの端部から突出したプローブピンと、前記スリーブに収納され、当該スリーブから突出する方向に前記プローブピンを付勢する弾性部材と、前記スリーブからの前記プローブピンの脱落を防止する筒状のストッパとを有し、前記プローブピンには、前記スリーブの内周面に摺接する大径部と、当該大径部より外径の小さい小径部とが形成され、前記ストッパは、前記スリーブに挿入されるとともに、前記プローブピンの小径部の外側位置で当該スリーブの内周面に固着されている。

また、本発明に係るコンタクトプローブにおいては、前記ストッパが前記ピン保持部に前記プローブピンの小径部を嵌め込むための切欠部を有する形態を採ることが望ましい。

また、本発明に係るコンタクトプローブにおいては、前記ストッパの前記スリーブへの固着がレーザ溶接によって行われる形態を採ることが望ましい。

また、本発明に係るコンタクトプローブにおいては、前記スリーブの内面に凹凸が形成されていないことが望ましい。

本発明のコンタクトプローブによれば、プローブピンの脱落防止をスリーブに塑性加工を施すことなく行えるため、スリーブの変形に起因するプローブピンの作動不良等が起こり難くなる。また、スリーブの素材として高硬度の鋼管等を用いることができるため、プローブカードに装着する際や使用時におけるスリーブの曲がり等が起こり難くなる他、スリーブの肉厚を減少させることで設計自由度を向上させることができる。また、ストッパに切欠部を設けたものでは、コンタクトプローブの組立作業性が向上する。また、ストッパのスリーブへの固着をレーザ溶接によって行うものでは、スリーブを変形させることなく確実な固着が実現される。また、前記スリーブの内面に凹凸が形成されていないものでは、コンタクトプローブの使用時における変形等が起こり難い。

以下、図面を参照し、本発明に係るコンタクトプローブの実施形態を詳細に説明する。
図１は第１実施形態に係るコンタクトプローブが装着されたプローブカードの断面図であり、図２は第１実施形態に係るコンタクトプローブの縦断面図であり、図３は第１実施形態に係るコンタクトプローブの分解斜視図であり、図４はプローブピンの小径部とストッパとの係合形態を示す図であり、図５は第１実施形態でのコンタクトプローブの製造工程の一部を示す図である。また、図６は第２実施形態に係るコンタクトプローブの要部縦断面図であり、図７は第２実施形態に係るコンタクトプローブの製造方法を示す図であり、図８は第３実施形態に係るコンタクトプローブの要部縦断面図であり、図９は図８中のＡ部拡大図である。

《第１実施形態》
図１に示すように、プローブカード１は樹脂材やセラミックス材を素材とするカードブロック２に多数の保持孔３を穿設したものであり、各保持孔３にはそれぞれコンタクトプローブ４が圧入されている。なお、カードブロック２には、コンタクトプローブ４の抜け出しを防止する機構（図示せず）が設けられている。プローブカード１の使用時において、コンタクトプローブ４は、その上端が検査基盤４１の電極パッド４２に弾接し、その下端がＬＳＩ４３の電極パッド４４に弾接する。

図２に示すように、第１実施形態のコンタクトプローブ４は、円筒状のスリーブ５と、スリーブ５の両端にそれぞれ所定のストロークＳをもって摺動自在に保持された一対のプローブピン６と、スリーブ５の端部から突出する方向に両プローブピン６を付勢するスプリング（圧縮コイルばね）７と、スリーブ５からの両プローブピン６の脱落を防止する一対のストッパ８とから構成されている。本実施形態の場合、スリーブ５は較的高硬度の鋼管（例えば、ニッケルメッキされた鋼管やステンレス鋼管等）を所定の寸法に切断したものを素材とし、プローブピン６は高硬度材（例えば、炭素鋼やタングステン、超硬合金等）を素材とし、ストッパ８は金属（例えば、ニッケル電鋳材やステンレス鋼、燐青銅等）を素材としている。また、スリーブ５やプローブピン６、ストッパ８は、導電性を向上させるべく、その表面に金メッキが施されている。

図２，図３に示すように、プローブピン６は、スリーブ５の内周面に摺接する大径部１１と、ストッパ８が係合する小径部１２と、大径部１１と同径の後部１３とからなっている。大径部１１の先端には円錐状の接触部１４が形成されており、この接触部１４が電極パッド４２，４４に当接する。また、ストッパ８は、図４にも示すように、組立時にプローブピン６の小径部１２が通過する切欠１５を備えた断面略Ｃ字形状を呈しており、その外径がスリーブ５の内径と略等しく設定されている。

コンタクトプローブ４の製造にあたっては、図３に示すように、スリーブ５にスプリング７を嵌挿させた後、小径部１２にストッパ８が嵌め込まれたプローブピン６をスリーブ５に挿入する。次に、図５に示すように、プローブピン６の先端を治具２１に当接させて位置決めを行った状態で、スリーブ５のストッパ８が位置する部位にＹＡＧレーザ等のレーザビーム２２を照射してスリーブ５とストッパ８とを溶接する。これにより、スリーブ５の変形を伴わずにストッパ８がスリーブ５に確実かつ高い位置精度をもって固着されることになる。

第１実施形態のコンタクトプローブ４では、このような構成を採ったことにより、スリーブ５にロール加締め等の塑性加工を施す必要が無くなるとともに、従来品に較べてスリーブ５の強度や剛性を有意に高くすることができた。その結果、スリーブ５は、製造時における変形が起こり難くなる他、プローブカード１への装着時や使用時にも変形し難くなった。また、強度や剛性を確保しながらスリーブ５の肉厚を小さくすることができるため、プローブピン６やスプリング７の設計自由度が向上し、製造の容易化や性能の向上を図りやすくなった。

《第２実施形態》
図６に示すように、第２実施形態のコンタクトプローブ４は、上述した第１実施形態のコンタクトプローブと略同様の構成を採っているが、第１実施形態とはプローブピン６およびストッパ８の形状等が異なる。第２実施形態のプローブピン６は、スリーブ５の内周面に摺接する大径部１１と、先端に円錐状の接触部１４を有する小径部１２とからなっている。ストッパ８は、円筒状を呈しており、その後端でプローブピン６の大径部１１を係止する。

コンタクトプローブ４の製造にあたっては、図７に示すように、治具２１により押し込むことでストッパ８の先端がスリーブ５の先端と面一となるように位置決めを行った状態で、スリーブ５の表面にＹＡＧレーザ等のレーザビーム２２を照射し、スリーブ５とストッパ８とを溶接する。これにより、第１実施形態と同様に、スリーブ５の変形を伴わずにストッパ８がスリーブ５に確実かつ高い位置精度をもって固着されることになる。

《第３実施形態》
図８に示すように、第２実施形態のコンタクトプローブ４は、上述した第２実施形態のコンタクトプローブと略同様の構成を採っているが、ストッパ８がスリーブ５の端面から突き出している。コンタクトプローブ４の製造にあたっては、図示しない治具によりストッパ８をスリーブ５に所定寸法押し込んだ後、図９に示すように、スリーブ５の端部とストッパ８とを隅肉溶接する。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、上記実施形態では、スリーブの素材として鋼管を用いるようにしたが、銅系合金と金とのクラッド材を用いてもよく、その場合にもスリーブに塑性加工を行わないことによる効果が得られる。その他、コンタクトプローブの具体的構造や各構成部材の形状等についても、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

第１実施形態に係るコンタクトプローブが装着されたプローブカードの断面図である。 第１実施形態に係るコンタクトプローブの縦断面図である。 第１実施形態に係るコンタクトプローブの分解斜視図である。 プローブピンの小径部とストッパとの係合形態を示す図である。 第１実施形態でのコンタクトプローブの製造工程の一部を示す図である。 第２実施形態に係るコンタクトプローブの要部縦断面図である。 第２実施形態に係るコンタクトプローブの製造方法を示す図である。 第３実施形態に係るコンタクトプローブの要部縦断面図である。 図８中のＡ部拡大図である。 従来のコンタクトプローブを示す要部縦断面図である。

符号の説明

４ コンタクトプローブ
５ スリーブ
６ プローブピン
７ スプリング
８ ストッパ
１１ 大径部
１２ 小径部
１５ 切欠

Claims (4)

1. 筒状のスリーブと、
   前記スリーブに摺動自在に保持され、その先端が当該スリーブの端部から突出したプローブピンと、
   前記スリーブに収納され、当該スリーブから突出する方向に前記プローブピンを付勢する弾性部材と、
   前記スリーブからの前記プローブピンの脱落を防止する筒状のストッパとを有し、
   前記プローブピンには、前記スリーブの内周面に摺接する大径部と、当該大径部より外径の小さい小径部とが形成され、
   前記ストッパは、前記スリーブに挿入されるとともに、前記プローブピンの小径部の外側位置で当該スリーブの内周面に固着されることを特徴とするコンタクトプローブ。
2. 前記ストッパが、前記ピン保持部に前記プローブピンの小径部を嵌め込むための切欠部を有することを特徴とする、請求項１記載のコンタクトプローブ。
3. 前記ストッパの前記スリーブへの固着がレーザ溶接によってなされたことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のコンタクトプローブ。
4. 前記スリーブの内面に凹凸が形成されていないことを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のコンタクトプローブ。
   

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