JP2007178404A

JP2007178404A - コンタクトプローブ

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Publication number: JP2007178404A
Application number: JP2005380378A
Authority: JP
Inventors: Toshio Kazama; 俊男風間; Shigeki Ishikawa; 重樹石川
Original assignee: NHK Spring Co Ltd
Current assignee: NHK Spring Co Ltd
Priority date: 2005-12-28
Filing date: 2005-12-28
Publication date: 2007-07-12
Anticipated expiration: 2025-12-28
Also published as: WO2007077784A1; JP4916719B2; TWI325960B; TW200739085A

Abstract

【課題】コンタクトプローブ間の所望ピッチを満足しつつ、コンタクトプローブに要求される荷重特性、耐摩耗特性、電気特性などの各種特性を一層、満足させることができるコンタクトプローブを提供すること。
【解決手段】被検査物に接触するプランジャー１と検査装置側の接続端子３１に接触するプランジャー２と各プランジャー１，２間に設けられるワイヤー３とを有し、前記被検査物に応じて選択された所望の特性をもつ各プランジャー１，２と前記被検査物に応じて選択された所望の特性をもつワイヤー３とを組み合わせ、密巻ばね継手４，５を用いて機械的に接続する。
【選択図】図２

Description

この発明は、ＬＣＤパネルやＬＳＩチップ等の半導体集積回路などを電気的に検査する際に用いられるコンタクトプローブに関するものである。

従来から、ＬＣＤパネルなどを検査する場合、ＬＣＤパネルの複数の接続端子に複数のコンタクトプローブを介して電気的に接触させ、検査装置から各種のテスト信号などを与えてＬＣＤパネルの検査を行っていた。

このコンタクトプローブとしてワイヤープローブがあり、このワイヤープローブは、プランジャーとワイヤーによるばね部とが同じ材質で形成されている。このワイヤープローブは、プレートに所定ピッチで複数配置され、各プランジャーの針状先端部が被検査物の端子に接触し、ばね部の反力によって針状先端部と被検査物の端子との間を確実にコンタクトさせるようにしている。このとき、各プランジャーはプランジャーをガイドするプレートの開口部を摺動する。

また、先端にニードル部を有する極細線状体に、ばね性を有する凹部若しくは凸部を形成した薄板を一体として連設し、この極細線状体に極細筒体を密嵌させたコンタクトプローブがある（特許文献１参照）。

特許第３６８０２９５号明細書特開２００４−１５２４９５号公報特開２００５−９９０３７号公報特開平６−１４８２３６号公報

ところで、上述した従来のワイヤープローブは、プランジャーとばね部とが同じ材質で形成されており、電気抵抗、耐摩耗性、および生産性などを満足させる材質であるタングステンや粉末ハイスなどを用いて製造しているのが通常である。

しかしながら、このタングステンや粉末ハイスは、電気抵抗値が高く、高周波測定を行うことは困難であるという問題点があった。

一方、上述したワイヤープローブは、単線構造であり、ピッチを考えてワイヤー径が決定される。たとえば、ピッチ１５０μｍ以下では、ワイヤー径が５０μｍ〜７０μｍとなあり、この場合にタングステンを用いると、接触抵抗を含めた抵抗値は、５Ω以上と高くなる。さらに、このワイヤープローブでは、ワイヤー径が５０μｍ、全長が３０ｍｍの場合、許容電流限界が１〜３Ａである。

この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、コンタクトプローブ間の所望ピッチを満足しつつ、コンタクトプローブに要求される荷重特性、耐摩耗特性、電気特性などの各種特性を一層、満足させ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。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明にかかるコンタクトプローブは、被検査物に接触するプランジャーと検査装置側の接続端子に接触するプランジャーと各プランジャー間に設けられるワイヤーとを有し、前記被検査物に応じて選択された所望の特性をもつ各プランジャーと前記被検査物に応じて選択された所望の特性をもつワイヤーとを組み合わせて機械的に接続したことを特徴とする。

また、この発明にかかるコンタクトプローブは、被検査物に接触するプランジャーと一端を該プランジャーに接続するとともに他端を検査装置側の接続端子に接触するワイヤーとを有し、前記被検査物に応じて選択された所望の特性をもつ前記プランジャーと前記検査物に応じて選択された所望の特性をもつワイヤーとを組み合わせて機械的に接続したことを特徴とする。

また、この発明にかかるコンタクトプローブは、上記の発明において、前記ワイヤーの他端はバレル研磨処理されることを特徴とする。

また、この発明にかかるコンタクトプローブは、上記の発明において、前記プランジャーと前記ワイヤーとは、パイプ継手を用いて機械的に接続されることを特徴とする。

また、この発明にかかるコンタクトプローブは、上記の発明において、前記プランジャーと前記ワイヤーとは、密巻コイルばねを用いて機械的に接続されることを特徴とする。

また、この発明にかかるコンタクトプローブは、上記の発明において、前記ワイヤーは、所望ピッチ巻きのコイルばねによって被われることを特徴とする。

また、この発明にかかるコンタクトプローブは、上記の発明において、前記プランジャーの摺動方向に対して、各プランジャーの位置、あるいは前記プランジャーと前記ワイヤーの他端との位置にオフセットをもたせ、前記ワイヤー全体をＳ字状に撓ませることを特徴とする。

また、この発明にかかるコンタクトプローブは、上記の発明において、前記プランジャーは、切削加工時あるいは電鋳加工時に前記ワイヤーを結合する溝が形成されることを特徴とする。

また、この発明にかかるコンタクトプローブは、上記の発明において、前記ワイヤーは、低抵抗材料のめっきが施されることを特徴とする。

この発明にかかるコンタクトプローブでは、被検査物に接触するプランジャーと検査装置側の接続端子に接触するプランジャーと各プランジャー間に設けられるワイヤーとを有し、前記被検査物に応じて選択された所望の特性をもつ各プランジャーと前記被検査物に応じて選択された所望の特性をもつワイヤーとを組み合わせて機械的に接続するようにしているので、コンタクトプローブ間の所望ピッチを満足しつつ、コンタクトプローブに要求される荷重特性、耐摩耗特性、電気特性などの各種特性を一層、満足させることができるコンタクトプローブを柔軟に実現することができるという効果を奏する。

以下、この発明を実施するための最良の形態であるコンタクトプローブについて図面を参照して説明する。

（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１であるコンタクトプローブの実装状態を示す断面図である。また、図２は、図１に示したコンタクトプローブが所望のストロークで被検査物に接触している状態を示す断面図である。図１および図２において、このコンタクトプローブ１０は、被検査物に接触する先端側が錘状に形成された円柱状のプランジャー１と、検査装置側の接続端子３１に接触する先端が錘状に形成された円柱状のプランジャー２と、各プランジャー１，２間を結合して所望のばね係数をもつ円柱状のワイヤー３とを有する。プランジャー１の後端とワイヤー３の一端とは、密巻ばね継手４によって機械的に接続される。密巻ばね継手４は、密巻ばね部４ａ，４ｃとこれらの間に挟まれるピッチ巻ばね部４ｂとからなり、ピッチ巻きばね部４ｂが半田やロウ付けされることによってプランジャー１とワイヤー３とが接続される。また、プランジャー２の後端とワイヤー３とは、密巻ばね継手５によって機械的に接続され、密巻ばね継手５は、密巻ばね継手４と同様に、密巻ばね部の間にピッチばね部を有し、このピッチばね部が半田やロウ付けされることによってプランジャー２とワイヤー３とが接続される。このような密巻ばね部４ａ，４ｃを設けることによって、ピッチばね部４ｂにのった半田が広がるのを防止することができる。

コンタクトプローブ１０は、プローブブロック２０内に複数、所定ピッチをもって配置される。プローブブロック２０は、層状の上側絶縁部２１、層状の下側絶縁部２２、および側壁絶縁部２３を有し、コンタクトプローブ１０が複数配置される内部空間を形成する。上側絶縁部２１および下側絶縁部２２は、それぞれ対応する開口部２１ａ，２２ａが設けられ、開口部２１ａにはプランジャー１が挿入され、プランジャー１の位置決めとガイドとの機能を果たす。また、開口部２２ａにはプランジャー２が挿入され、プランジャー２の位置決めとガイドとの機能を果たす。開口部２１ａ，２２ａは、その断面が円形であるが、それぞれの径は、それぞれプランジャー１，２の径に比して少し大きく形成される。

プランジャー１は、後端側にプランジャーがプローブブロック２２の外部に抜け出るのを防止する抜け止め部６を有する。この抜け止め部６の径は、開口部２１ａの径に比して少し大きく形成される。側壁絶縁部２３の高さは、ワイヤーに荷重がかからない状態で、抜け止め部６が上側絶縁部２１の内壁に接触し、プランジャー２の先端が接続ブロック３０の接続端子３１に当接するように設定される。

ここで、プローブブロック２０および接続ブロック３０を一体として、プランジャー１の先端側を被検査物の端子側に移動してプランジャー１の先端を被検査物の端子に押圧して接触させると、図２に示したように、プランジャー１が下端方向に摺動し、ワイヤー３全体が弓状に撓み、ばねとして機能する。この場合、ワイヤー３は、ワイヤー３全体が弓状に撓むため、低いばね係数をもつばねを実現できる。

なお、ワイヤー３は、平角線を用いて撓みに方向性を持たせるようにしてもよい。ワイヤー３の材質は、ピアノ線、タングステン（Ｗ）線、ベリリウムニッケル（ＢｅＮｉ）線、ベリ銅（ＢｅＣｕ）線などによって実現され、表面には、抵抗値、高周波特性を改善するために、または、ばね特性を変えるための目的で、半田メッキ、Ａｕメッキ、Ｎｉメッキなどが施される。また、プランジャー１，２は、ＳＫ材のほかに、Ｎｉ材、パリネイ７などによって実現され、必要に応じてＡｕメッキ、Ｎｉメッキなどが施される。なお、プランジャー１，２は、切削加工、プレス加工、電鋳加工、エッチング加工などによって製造される。

また、プランジャー１，２とワイヤー３とは、半田によって接合するようにしていたが、レーザ溶接装置によるレーザ溶接によって接合してもよいし、溶接手法としてスポット溶接などで接合してもよい。また、プレスなどの圧着によって接合してもよい。

さらに、図３に示すように、密巻ばね継手４，５に替えてパイプ継手１４を用いてもよい。この場合、カシメなどによってプランジャー１，２とワイヤー３とを接続する。

また、ワイヤー３には絶縁皮膜を設け、ストローク時に隣接するワイヤー同士の電気的接触を防止する。この場合、ワイヤー３に予め絶縁皮膜が形成されている場合には、その絶縁皮膜が形成された状態のものをもちいて製造することが好ましい。ただし、プランジャー１，２と電気的に接触する部分の絶縁皮膜は取り除いておく必要がある。

ここで、この実施の形態１では、検査内容に応じて、プランジャー１、プランジャー２、およびワイヤー３の最適な材質や最適な構造をもたせ、これらの組み合わせを上述した密巻ばね４，５などによって機械的に接続するようにしているので、最適なコンタクトプローブ１０を柔軟に製造することができる。たとえば、検査の許容電流値に合わせた線材の断面積を有するワイヤー３をもつコンタクトプローブ１０を容易に製造することができる。また、検査が高周波信号を用いる場合には、ワイヤー３の高周波抵抗値を低くすべく各種のメッキを表面に施したワイヤー３をもつコンタクトプローブを容易に製造することができる。さらに、プランジャー１，２も検査対象に応じて適切な材質や構造をもつプランジャーに変更することができる。すなわち、プランジャー１，２およびワイヤー３が同一の材質で製造するという制限が解除されるため、これらを機械的に結合することによって荷重特性、耐摩耗特性、電気特性などの最適な特性をもつコンタクトプローブを柔軟に製造することができる。

また、この実施の形態１で用いるワイヤー３は、ワイヤー３に特殊な凹凸形状を施していないので、特殊な形状を設けることによって線材の断面積が減少して許容電流値を低くしてしまうことがない。また、ワイヤー３全体が撓むことによってばね作用が生じるようにしているので、低いばね係数をもつコンタクトプローブを実現できる。

（実施の形態２）
つぎに、この発明の実施の形態２について説明する。上述した実施の形態１では、開口部２１ａ，２２ａの中心軸が一致するように形成していたが、この実施の形態２では、開口部２１ａ、２２ａの中心軸をずらすようにしている。

図４は、この発明の実施の形態２であるコンタクトプローブ１１の実装状態を示す図である。図４に示すように、上側絶縁部２１の開口部２１ａの中心軸Ｃ１と、下側絶縁部２２の開口部２２ａの中心軸Ｃ２とが所定のオフセットをもつように、各開口部２１ａ，２２ａが設けられる。このオフセットは、０．１〜１ｍｍ程度である。

プランジャー１が開口部２１ａに挿入され、プランジャー２が開口部２２ａに挿入されると、図４に示すように、ワイヤー３がＳ字形状をなしてコンタクトプローブ２０にセットされる。ここで、プランジャー１がストローク状態になると、ワイヤー３は予めＳ字形状をなしているため、このＳ字がつぶされる方向にワイヤー３が撓むことになる。すなわち、開口部２１ａと開口部２２ａとを結ぶ方向に、ワイヤー３の撓みを規制することができる。

この実施の形態２では、開口部２１ａ，２２ａの中心軸のオフセットによって、ワイヤー３の撓み方向を規制できるため、隣接するワイヤー同士の接触を防止することができ、狭ピッチ化を促進することができる。

（実施の形態３）
つぎに、この発明の実施の形態３について説明する。この実施の形態３では、実施の形態１で示したコンタクトプローブ１０のワイヤー３に密巻ばね４０をさらに設けている。

図５は、この発明の実施の形態３であるコンタクトプローブの構成を示す図である。図５に示すように、このコンタクトプローブ４０は、実施の形態１で示したコンタクトプローブ１０のワイヤー３にさらに密巻ばね４１を巻き付けている。その他の構成を実施の形態１と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。

このコンタクトプローブ４０では、ワイヤー３にさらに密巻ばね４１を設けているので、ワイヤー３のばね係数を大きくすることができる。さらに、ばね係数の微調整を行う場合には、密巻ばね４１に替えてピッチばねを用いるとよい。また、密巻ばね４を設けると、許容電流値も大きくすることができる。

（実施の形態４）
つぎに、この発明の実施の形態４について説明する。上述した実施の形態１〜３では、いずれも、コンタクトプローブの両端にプランジャーを接続するようにしていたが、この実施の形態４では、被検査物側のプランジャーのみをワイヤーに接続し、検査装置側のプランジャーを設けない構造としている。

図６は、この発明の実施の形態４であるコンタクトプローブの構成を示す図である。図６に示すように、このコンタクトプローブ５０は、実施の形態１で示したコンタクトプローブ１０のプランジャー２および密巻ばね５を削除し、ワイヤー３に相当するワイヤー５３が直接、接続端子に接触できる長さをもった構成としている。さらに、ワイヤー５３の両端は、バレル研磨加工によって端部を球状に形成している。なお、プランジャー１側のワイヤー端部は、密巻ばね継手４および半田接合などによってプランジャー１に接続される。

この実施の形態４では、プランジャー２を設ける必要がないので、簡易な構成で、最適な特性をもつコンタクトプローブを柔軟に実現することができる。

（実施の形態５）
つぎに、この発明の実施の形態５について説明する。上述した実施の形態４では、プランジャー１とワイヤー５３とを密巻ばね継手４および半田接合などによって接続するようにしていたが、この実施の形態５では、密巻ばね継手４を用いずにプランジャーとワイヤーとを接続するようにしている。

図７は、この発明の実施の形態５であるコンタクトプローブの構成を示す図である。図７に示すように、プランジャー１に対応するプランジャー６１は、後端側に、ワイヤー５３に対応するワイヤー６３の一端を挟む溝６２が設けられる。この溝６２によってワイヤー６３の一端を挟み、半田、カシメ、打ち込み、レーザ溶接などを施すことによって、プランジャー６１とワイヤー６３とを接続する。なお、ワイヤー６３のプランジャー６１側の端部は、バレル研磨加工などを施す必要はない。なお、プランジャー６１の溝６２は、プランジャー６１をプレス加工や電鋳加工によって製造することによって形成できる。

この実施の形態５では、さらに被検査物側のプランジャーとワイヤーとの接合に用いる密巻ばね継手４を用いていないので、さらに簡易な構成で、最適な特性をもつコンタクトプローブを柔軟に実現することができる。

この発明の実施の形態１であるコンタクトプローブの構成を示す図である。図１に示したコンタクトプローブのストローク状態を示す図である。プランジャーとワイヤーとの接合をパイプ継手を用いた場合のコンタクトプローブの構成を示す図である。この発明の実施の形態２であるコンタクトプローブの構成を示す図である。この発明の実施の形態３であるコンタクトプローブの構成を示す図である。この発明の実施の形態４であるコンタクトプローブの構成を示す図である。この発明の実施の形態５であるコンタクトプローブの構成を示す図である。

符号の説明

１，２，６１プランジャー
３，５３，６３ワイヤー
４，５密巻ばね継手
４ａ，４ｃ密巻ばね部
４ｂピッチばね部
６抜け止め部
１０，１１，４０，５０，６０コンタクトブロック
１４パイプ継手
２０プローブブロック
２１上側絶縁部
２１ａ，２２ａ開口部
２２下側絶縁部
２３側壁絶縁部
３０接続ブロック
３１接続端子
４１密巻ばね
Ｃ１，Ｃ２中心軸

Claims

被検査物に接触するプランジャーと検査装置側の接続端子に接触するプランジャーと各プランジャー間に設けられるワイヤーとを有し、前記被検査物に応じて選択された所望の特性をもつ各プランジャーと前記被検査物に応じて選択された所望の特性をもつワイヤーとを組み合わせて機械的に接続したことを特徴とするコンタクトプローブ。
被検査物に接触するプランジャーと一端を該プランジャーに接続するとともに他端を検査装置側の接続端子に接触するワイヤーとを有し、前記被検査物に応じて選択された所望の特性をもつ前記プランジャーと前記検査物に応じて選択された所望の特性をもつワイヤーとを組み合わせて機械的に接続したことを特徴とするコンタクトプローブ。
前記ワイヤーの他端はバレル研磨処理されることを特徴とする請求項２に記載のコンタクトプローブ。
前記プランジャーと前記ワイヤーとは、パイプ継手を用いて機械的に接続されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のコンタクトプローブ。
前記プランジャーと前記ワイヤーとは、密巻コイルばねを用いて機械的に接続されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のコンタクトプローブ。
前記ワイヤーは、所望ピッチ巻きのコイルばねによって被われることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載のコンタクトプローブ。
前記プランジャーの摺動方向に対して、各プランジャーの位置、あるいは前記プランジャーと前記ワイヤーの他端との位置にオフセットをもたせ、前記ワイヤー全体をＳ字状に撓ませることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載のコンタクトプローブ。
前記プランジャーは、切削加工時あるいは電鋳加工時に前記ワイヤーを結合する溝が形成されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載のコンタクトプローブ。
前記ワイヤーは、低抵抗材料のめっきが施されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載のコンタクトプローブ。