JP2008281520A - 接触子 - Google Patents
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Abstract
【課題】ばね接触部に印加される応力が個々に異なってもそれらのひずみを同程度にすることができる接触子を提供すること。
【解決手段】本発明の接触子1は、立体らせん状のばね接触部3および樹脂弾性部5を備えている。樹脂弾性部5は、ばね接触部3の始点Sからばね接触部3の途中Xまでに沿って、ばね接触部3から配線板10までの隙間を充填するように形成されており、ばね接触部3の変形途中から接触子1全体の弾性係数を高めるようになっている。
【選択図】図1
【解決手段】本発明の接触子1は、立体らせん状のばね接触部3および樹脂弾性部5を備えている。樹脂弾性部5は、ばね接触部3の始点Sからばね接触部3の途中Xまでに沿って、ばね接触部3から配線板10までの隙間を充填するように形成されており、ばね接触部3の変形途中から接触子1全体の弾性係数を高めるようになっている。
【選択図】図1
Description
本発明は、接触子に係り、特に、プローブカードに用いるばね型プローブ(探針)として好適に利用できる接触子に関する。
一般的に、プローブカードにおいては、ばね弾性を有する接触子が用いられている。従来の接触子101は、その一例として、図6に示すように、配線板110の配線パターン110aに接続する配線取付部102と、この配線取付部102から延在するばね接触部103とを有して形成されている。また、このばね接触部103は、ばね特性およびストローク量を制御しやすくするため、立体らせん状に形成されていた(特許文献1を参照)。
しかしながら、ばね接触部103に係る荷重と圧縮との関係は図7に示すような線形であることから、ばね接触部103に応力が加わると、その分だけ比例してひずみが発生していた。そのため、検査対象のウエハ(図示せず)が斜めに当接したりそのウエハの電極の高さが個々に異なったりした場合、それぞれのばね接触部103のストローク量を同程度にすることができないという問題があった。
また、図6に示すように、ばね接触部103の下方に平板状の配線板110が配置されている場合、ばね接触部103のストローク量が不足すると、ばね接触部103に印加する応力が小さくてもばね接触部103が縮みきってしまい、ばね接触部103が配線板110に衝突してしまう。ばね接触部103が配線板110に衝突すると、ばね接触部103を介して配線板110や検査対象のウエハに大きな衝撃力が加わるため、検査対象や配線板110が破損するおそれがあった。
さらに、ばね接触部103に印加する応力は、図8に示すように、ばね接触部103の素線104の巻回外側104bやばね接触部103と配線取付部102との境界B付近に集中する。そのため、ばね接触部103に印加する応力が大きくなったり、ばね接触部103の繰返し変形が多くなると、ばね接触部103の素線104の巻回外側104bやばね接触部103と配線取付部102との境界B付近からばね接触部103が塑性変形を生じるおそれもあった。
そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、ばね接触部に印加される応力が個々に異なってもそれらのひずみを同程度にすることができる接触子を提供することを本発明の目的としている。
また、本発明は、ばね接触部に大きな応力が印加されてもばね接触部の底付きを防止することができる接触子を提供することを本発明の目的としている。
さらに、本発明は、ばね接触部の素線やばね接触部と配線取付部との境界付近に生じる応力集中を緩和してばね接触部の塑性変形を防止することができる接触子を提供することを本発明の目的としている。
前述した目的を達成するため、本発明の接触子は、その第1の態様として、配線板の表面に形成された配線パターンに接続している配線取付部と、配線取付部から連続して形成されているとともに配線板から離間しており配線板を基準にして上下方向にストロークするばね接触部と、配線取付部とばね接触部との境界をばね接触部の始点としてばね接触部の始点からばね接触部の途中までの間におけるばね接触部から配線板までの隙間を充填する樹脂弾性部とを備えていることを特徴としている。
本発明の第1の態様の接触子によれば、ばね接触部のストローク初期から途中までにおいてはばね接触部のみ弾性変形し、ばね接触部のストローク途中から後半においてはばね接触部および樹脂弾性部が弾性変形するので、接触子の変位量に応じてその弾性係数を2段階に変化させることができる。
本発明の第2の態様の接触子は、第1の態様の接触子において、ばね接触部は、素線を用いて中央が上方に突出した立体らせん状に形成されていることを特徴としている。
本発明の第2の態様の接触子によれば、素線の幅や巻き数、ばね接触部の高さの変更によってばね接触部のばね特性を容易に変更することができるので、ばね接触部のストローク量の調整を容易に行なうことができる。
本発明の第3の態様の接触子は、第2の態様の接触子において、ばね接触部の素線は、1回よりも多く巻回されており、樹脂弾性部は、最外周に巻回されているばね接触部の素線の下方に形成されているとともに、最外周よりも内側に巻回されているばね接触部の素線の下方に形成されていないことを特徴としている。
本発明の第3の態様の接触子によれば、樹脂弾性部の配置を調整することにより、ばね接触部のストローク量をほぼ減少させることなく接触子全体の弾性力を向上させることができる。
本発明の第4の態様の接触子は、第2または第3の態様の接触子において、ばね接触部は、平板長尺状に形成された素線を立体らせん状に巻回するとともに、素線の巻回内側をその巻回外側より高くすることにより、形成されていることを特徴としている。
本発明の第4の態様の接触子によれば、ばね接触部の圧縮変形時に素線の応力集中箇所が素線の巻回外側からその巻回内側に移動するので、素線に加わる応力を緩和することができる。
本発明の第5の態様の接触子は、第2から第4のいずれか1の態様の接触子において、樹脂弾性部は、ばね接触部の素線の下方から素線の側方または上方までばね接触部の素線を包み込む形状に形成されていることを特徴としている。
本発明の第5の態様の接触子によれば、ばね接触部が下方だけでなく、側方や上方に変形した際にも樹脂弾性部から弾性力が生じるので、いずれの方向からばね接触部に応力が印加されても樹脂弾性部が弾性力を発揮することができる。
本発明の第6の態様の接触子は、第2から第5のいずれか1の態様の接触子において、配線取付部は、ばね接触部との境界付近であってばね接触部の素線よりも外側において、ばね接触部の素線の巻回方向と逆方向に半円状に窪んでいるR部を有していることを特徴としている。
本発明の第6の態様の接触子によれば、配線取付部とばね接触部との境界付近に印加される応力をR部全体に均一に分散することができるので、応力集中を緩和することができる。
本発明の第7の態様の接触子は、第1から第6のいずれか1の態様の接触子において、樹脂弾性部は、ポリイミドを用いて形成されていることを特徴としている。
本発明の第7の態様の接触子によれば、他の一般的な樹脂を樹脂弾性部に用いるよりも樹脂弾性部の弾性係数を大きくすることができる。
本発明の接触子によれば、接触子の変位量に応じてその弾性係数を2段階に変化させているので、ばね接触部に印加される応力が個々に異なってもそれらのひずみを同程度にすることができるという効果を奏する。
また、本発明の接触子によれば、ばね接触部のストローク量をあまり減少させることなく接触子全体の弾性力を向上させているので、ばね接触部に大きな応力が印加されてもばね接触部の底付きを防止することができるという効果を奏する。
さらに、本発明の接触子によれば、素線および配線取付部とばね接触部との境界付近に印加される応力を分散させているので、ばね接触部の素線やばね接触部と配線取付部との境界付近に生じる応力集中を緩和してばね接触部の塑性変形を防止することができるという効果を奏する。
以下、図を用いて、本発明の接触子をその一実施形態により説明する。
図1は本実施形態の接触子1を示す正面図であり、図2は本実施形態の接触子1を示す平面図である。本実施形態の接触子1は、図1および図2に示すように、配線取付部2、ばね接触部3および樹脂弾性部5を備えている。
配線取付部2は、図1および図2に示すように、CuやNi−Pなどの金属を用いて略矩形状に形成されており、プローブカードの配線板10の表面に形成されたビアや導線などの配線パターン10aに接続されている。配線取付部2の材質や形状については、配線パターン10aに導通することができる材質であり、かつ、ばね接触部3を支えながら配線板10に取付けることができる形状であれば、金属以外の材質や矩形状以外の形状を採用しても良い。
ばね接触部3は、CuやNi−Pなどの金属を用いて配線取付部2から連続して形成されており、配線取付部2を介して配線パターン10aに導通している。このばね接触部3は、配線板10を基準にして上下方向にストロークするばねであり、配線板10から離間している。本実施形態のばね接触部3の高さh1は50μm〜100μm程度である。
ばね接触部3の形状は、ばね片や板ばね、ばね皿形状、らせん形状などの上下にストロークするばね形状であればいずれの形状も採用することができる。本実施形態のばね接触部3においては、素線4を用いて中央が上方に突出した立体らせん状に形成されている。その際、ばね接触部3の素線4は、図1および図2に示すように、1回よりも多く巻回されていることが好ましい。また、ばね接触部3の素線4は、図1に示すように、平板長尺状に形成されており、素線4の巻回内側4aをその巻回外側4bよりも高くして巻回されていることが好ましい。
ここで、配線取付部2においては、本実施形態のばね接触部3が立体らせん状に形成されていることから、図3に示すように、配線取付部2とばね接触部3との境界B付近であってばね接触部3の素線4よりも外側にR部6が形成されていることが好ましい。このR部6は、ばね接触部3の素線4の巻回方向(図3においては時計回り方向)と逆方向(反時計回り方向)に半円状に窪ませるように形成されている。
樹脂弾性部5は、図2に示すように、配線取付部2とばね接触部3との境界Bをばね接触部3の始点Sとして、ばね接触部3の始点Sからばね接触部3の途中Xまでの間に素線4に沿って配設されている。また、樹脂弾性部5は、図1に示すように、ばね接触部3から配線板10までの隙間を充填するように形成されている。本実施形態の樹脂弾性部5の厚さh2は5μm〜10μm程度である。
また、樹脂弾性部5は、図2に示すように、最外周に巻回されているばね接触部3の素線4の下方にのみ形成されていることが好ましい。つまり、ばね接触部3の始点Sから最外周におけるばね接触部3の終点Pまでの間にのみ樹脂弾性部5が形成されており、最外周よりも内側に巻回されているばね接触部3の素線4の下方に樹脂弾性部5が形成されていないことが好ましい。さらに、この樹脂弾性部5は、ばね接触部3の素線4の下方にのみ配置されるような形状でなく、図1および図2に示すように、ばね接触部3の素線4の下方から素線4の側方または上方にまで配置されておりばね接触部3の素線4を包み込むような形状に形成されていることが好ましい。
図4A〜Hは、本実施形態の接触子1の製造工程を示している。本実施形態の接触子1は、図4A〜Hならびに図1および図2に示すように、工程aから工程iの9工程を経て製造される。
工程aにおいては、図4Aに示すように、配線板10の表面に平膜状のレジスト膜11を形成した後、配線取付部2を形成する位置の近傍に円錐状のレジスト錐12を形成する。レジスト錐12は、レジスト材を柱状または平板状に形成した後に多重露光・多重現像を行なうことにより円錐状に形成されている。
工程bにおいては、図4Bに示すように、配線パターン10aの周辺に形成されたレジスト膜11をレジスト除去剤により除去することにより、配線パターン10aの周辺を露出させる。この工程bは、工程aにおいてレジスト膜11を露光・現像することにより工程aと同時に工程b(配線パターン10aの露出工程)を行なっても良い。
工程cにおいては、図4Cに示すように、レジスト膜11から配線パターン10aが露出した後にCuスパッタを行なうことにより、配線板10、配線パターン10a、レジスト膜11およびレジスト錐12の表面にシード膜13を形成する。
工程dにおいては、図4Dに示すように、シード膜13の表面にレジスト材を膜状に形成した後、配線取付部2の形成位置において膜状に形成されたレジスト材を矩形状にエッチングするとともに、ばね接触部3の形成位置において膜状に形成されたレジスト材を立体らせん状にエッチングする。これにより、シード膜13の表面にレジスト型14を形成する。配線取付部2に図3に示すようなR部6を形成する場合はR部6に対応した形状にエッチングしたレジスト型14を形成する。
工程eにおいては、図4Eに示すように、レジスト型14から露出したシード膜13にCuまたはNi−Pなどの導電性または弾性特性に優れた金属をめっきすることにより、配線取付部2およびばね接触部3を連続して形成する。めっき厚さはレジスト型14の厚さを超えない程度の厚さにして配線取付部2およびばね接触部3の形状を整える。
工程fにおいては、図4Fに示すように、レジスト型14をレジスト除去剤により除去する。工程gにおいては、図4Gに示すように、レジスト型14の除去後に露出したシード膜13をイオンミリングにより除去する。そして、工程hにおいては、図4Hに示すように、シード膜13の除去後、レジスト膜11およびレジスト錐12をレジスト除去剤により除去する。
最後の工程iにおいては、図1および図2に示すように、レジスト膜11およびレジスト錐12の除去後、樹脂を用いて、ばね接触部3の始点Sからばね接触部3の途中Xまでの間におけるばね接触部3から配線板10までの隙間を充填するように、ばね接触部3の素線4に沿って樹脂弾性部5を形成する。具体的には、ポリイミドなどの弾性特性に優れた樹脂をばね接触部3の素線4の少なくとも下方、好ましくはその上方および側方にも下方から連続して塗布し、樹脂弾性部5として不必要な部分を除去剤により化学的に除去することにより、樹脂弾性部5が形成されている。以上の工程a〜iを経ることにより、本実施形態の接触子1が製造される。
次に、図1から図5を用いて、本実施形態の接触子1の作用を説明する。
本実施形態の接触子1は、図1および図2に示すように、プローブカードの配線板10の表面に形成された配線取付部2、ばね接触部3および樹脂弾性部5を備えている。このばね接触部3は立体らせん状に形成されており、その高さh1分だけ上下方向にストロークする。また、樹脂弾性部5は、ばね接触部3の始点Sからばね接触部3の途中Xまでの間に沿って、ばね接触部3から配線板10までの隙間に介在している。
そのため、図1に示すような接触子1のばね接触部3が下方に圧縮されると、ばね接触部3のストローク初期から途中まで(0≦ストローク量≦ばね接触部3の高さh1−樹脂弾性部5の厚さh2)においては、ばね接触部3のみ弾性変形する。また、ばね接触部3のストローク途中から後半まで(ばね接触部3の高さh1−樹脂弾性部5の厚さh2<ストローク量≦ばね接触部3の高さh1)においては、ばね接触部3とともに樹脂弾性部5も弾性変形する。これにより、図5に示すように、ばね接触部3の変位量に応じて接触子1の弾性係数を2段階に変化させることができるので、ある一定量(h1−h2)以上はより大きな荷重をかけなければストロークしづらくなる。そのため、検査対象のウエハ(図示せず)が斜めに当接したりその電極の高さが個々に異なったりした場合であっても、大きく押し込まれた接触子1はストロークしづらく、少しだけ押し込まれた接触子1はストロークしやすくなるので、それぞれのばね接触部3のストローク量を同程度にすることができる。
また、ばね接触部3は、図1に示すように、素線4を用いて中央が上方に突出した立体らせん状に形成されている。ばね接触部3の形状を立体らせん状にすることにより、素線4の幅や巻数、ばね接触部3の高さh1の変更によってばね接触部3のばね特性を容易に変更することができるので、ばね接触部3のストローク量の調整を容易に行なうことができる。また、樹脂弾性部5をポリイミドを用いて形成しているので、他の一般的な樹脂を樹脂弾性部5に用いるよりも樹脂弾性部5の弾性係数を大きくすることができる。ばね接触部3のばね特性および樹脂弾性部5の弾性係数を制御することにより、ばね接触部3のストローク量が不足したり、ばね接触部3に印加する応力が大きかったりしてばね接触部3が縮みきってしまうことを防止することができるので、ばね接触部3が配線板10に衝突して検査対象や配線板10が破損することを防止することができる。
ここで、樹脂弾性部5が最外周よりも内側に巻回されているばね接触部3の素線4の下方にも形成されていたとすると、樹脂弾性部5の厚さh2が大きくなってその弾性力が大きくなりすぎるため、接触子1全体のストローク量が減少してしまう。接触子1のストローク量が減少すると、検査対象のウエハが斜めに当接したりその電極の高さが個々に異なったりした場合に、複数形成された接触子1の一部がウエハの一部の電極と接触する前に他の接触子1がストロークを終えるため、一部の接触子1が一部の電極と接触することができない。そのため、図2に示すように、最外周に巻回されているばね接触部3の素線4の下方にのみ本実施形態の樹脂弾性部5を形成している。これにより、ばね接触部3のストローク量をほぼ減少させることなく接触子1全体の弾性力を向上させることができる。
また、検査対象のウエハが斜めに当接した場合、ばね接触部3は斜めに押圧されるため、ばね接触部3に対してばね接触部3の下方だけでなく、側方にも応力が印加される。また、誤って接触子1を引張ってしまった場合、ばね接触部3に対して接触子1の上方にも応力が印加される。その際、最も応力が集中する箇所は樹脂弾性部5が形成されるばね接触部3の始点Sからばね接触部3の途中Xまでの間の素線4である。そのため、本実施形態の樹脂弾性部5は、図1および図2に示すように、ばね接触部3の始点Sからばね接触部3の途中Xまでの間において、ばね接触部3の素線4を包み込む形状に形成されている。これにより、樹脂弾性部5がばね接触部3の素線4の下方から素線4の側方または上方まで形成されるので、ばね接触部3が下方だけでなく、側方や上方に変形した際にも樹脂弾性部5から弾性力が生じる。したがって、ばね接触部3に対していずれの方向から応力が印加されても樹脂弾性部5が弾性力を発揮することができるので、ばね接触部3が塑性変形や破断により破損してしまうことを防止することができる。
さらに、本実施形態の接触子1においては、ばね接触部3の素線4の巻回外側4bからばね接触部3が早期に塑性変形することを防止するため、図1に示すように、ばね接触部3の素線4を立体らせん状に巻回し、かつ、素線4の巻回内側4aをその巻回外側4bよりも高くしている。そのため、ばね接触部3の圧縮変形時において、素線4の巻回内側4aの高さがその巻回外側4bの高さと等しくなるように素線4を内側に回転させているので、素線4の応力集中箇所が素線4の巻回外側4bからその巻回内側4aに移動して素線4に加わる応力が均一に分散され、ばね接触部3が早期に塑性変形することを防止することができる。
また、本実施形態の接触子1においては、配線取付部2とばね接触部3との境界B付近に応力集中が生じてばね接触部3の根元が塑性変形することを防止するため、図3に示すように、配線取付部2にR部6が形成されている。このR部6が形成されることにより、配線取付部2とばね接触部3との境界B付近の外側に印加される応力が所定の一箇所からR部6全体に均一に分散されるので、応力集中を緩和することができ、接触子1が早期に塑性変形することを防止することができる。
すなわち、本実施形態の接触子1によれば、樹脂弾性部5を形成することにより、接触子1の変位量に応じてその弾性係数を2段階に変化させているので、ばね接触部3に印加される応力が個々に異なってもそれらのひずみを同程度にすることができるという効果を奏する。
また、本実施形態の接触子1によれば、樹脂弾性部5の配置や形状を考慮することにより、ばね接触部3のストローク量をあまり減少させることなく接触子1全体の弾性力を向上させているので、ばね接触部3に大きな応力が印加されてもばね接触部3の底付きを防止することができるという効果を奏する。
さらに、本実施形態の接触子1によれば、素線4の形状および向きならびに配線取付部2におけるR部6の形成により、素線4および配線取付部2とばね接触部3との境界B付近に印加される応力を分散させているので、ばね接触部3の素線4やばね接触部3と配線取付部2との境界B付近に生じる応力集中を緩和してばね接触部3の塑性変形を防止することができるという効果を奏する。
なお、本発明は、前述した実施形態などに限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。
1 接触子
2 配線取付部
3 ばね接触部
4 素線
5 樹脂弾性部
6 R部
10 配線板
10a 配線パターン
2 配線取付部
3 ばね接触部
4 素線
5 樹脂弾性部
6 R部
10 配線板
10a 配線パターン
Claims (7)
- 配線板の表面に形成された配線パターンに接続している配線取付部と、
前記配線取付部から連続して形成されているとともに前記配線板から離間しており、前記配線板を基準にして上下方向にストロークするばね接触部と、
前記配線取付部と前記ばね接触部との境界を前記ばね接触部の始点として前記ばね接触部の始点から前記ばね接触部の途中までの間における前記ばね接触部から前記配線板までの隙間を充填する樹脂弾性部と
を備えていることを特徴とする接触子。 - 前記ばね接触部は、素線を用いて中央が上方に突出した立体らせん状に形成されている
ことを特徴とする請求項1に記載の接触子。 - 前記ばね接触部の素線は、1回よりも多く巻回されており、
前記樹脂弾性部は、最外周に巻回されている前記ばね接触部の素線の下方に形成されているとともに、最外周よりも内側に巻回されている前記ばね接触部の素線の下方に形成されていない
ことを特徴とする請求項2に記載の接触子。 - 前記ばね接触部は、平板長尺状に形成された素線を立体らせん状に巻回するとともに、前記素線の巻回内側をその巻回外側より高くすることにより、形成されている
ことを特徴とする請求項2または請求項3に記載の接触子。 - 前記樹脂弾性部は、前記ばね接触部の素線の下方から前記素線の側方または上方まで前記ばね接触部の素線を包み込む形状に形成されている
ことを特徴とする請求項2から請求項4のいずれか1項に記載の接触子。 - 前記配線取付部は、前記ばね接触部との境界付近であって前記ばね接触部の素線よりも外側において、前記ばね接触部の素線の巻回方向と逆方向に半円状に窪んでいるR部を有している
ことを特徴とする請求項2から請求項5のいずれか1項に記載の接触子。 - 前記樹脂弾性部は、ポリイミドを用いて形成されている
ことを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の接触子。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2016161418A (ja) * | 2015-03-02 | 2016-09-05 | 株式会社東芝 | 電子部品測定装置 |
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2007
- 2007-05-14 JP JP2007128088A patent/JP2008281520A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
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JP2016161418A (ja) * | 2015-03-02 | 2016-09-05 | 株式会社東芝 | 電子部品測定装置 |
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