JP2009103655A - 同軸スプリングコンタクトプローブ - Google Patents

Abstract

【課題】一本単位での交換を可能とし、更に高周波領域での挿入損失の小さい同軸スプリングコンタクトプローブを提供する。
【解決手段】マトリクス状に配置された複数の貫通孔を有するブロックの前記複数の貫通孔のそれぞれに挿入位置決めされる同軸スプリングコンタクトプローブであって、プローブピンと、同軸ケーブルと、前記プローブピンと同軸ケーブルを接続するコネクタを有し、前記コネクタは、前記被検査対象の接地電極部に接触する一端側を有する円筒状の導電体プランジャを有し、更に前記導電体プランジャと、前記導電体プランジャの他端側に押圧を付与する第２のコイルスプリングを覆うシェル部を有し、前記シェル部は、前記導電体プランジャと反対側に前記同軸ケーブルが挿入される開口部を有し、且つ前記ブロックの貫通孔に挿入されるとき、前記貫通孔の内壁に形成された抜け止め突部と係止するストップリングを有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、同軸スプリングコンタクトプローブに関する。特にＩＣあるいは半導体ウエハの特性測定に適した同軸スプリングを有するコンタクトプローブに関する。

プリント基板、ＩＣ、又は半導体ウエハ等の特性を測定するために、特許文献１に示されるようなスプリングコンタクトプローブが用いられる。

すなわち、プリント基板、ＩＣ、あるいは半導体ウエハは複数の電極を有し、これらの特性を測定するためには、同時的に複数の電極信号を取り出し特性を測定することが必要である。

この測定のために用いられるツールとして、特許文献１に示されるようなスプリングコンタクトプローブが知られている。かかる特許文献１に示されるスプリングコンタクトプローブは、複数のスプリングプローブが、それぞれシールド部材を介して金属ブロック内に配置された構造である。

複数のスプリングコンタクトプローブは、それぞれ同軸ケーブルに接続され、測定器に信号を送るように構成される。

複数のスプリングコンタクトプローブの先端がプリント基板、ＩＣ、あるいは半導体ウエハの複数の電極に同時的に接触し、検知される信号を測定器で測定することができる。

一方、近年、携帯電話通信の普及により、携帯電話機等に用いられる高周波、高速用の半導体ウエハ、ＩＣモジュールに対する特性測定のためにも同様に特許文献１に示されたようなスプリングコンタクトプローブが用いられる。

ここで、高周波、高速用の半導体ウエハ、ＩＣモジュールなどの特性を検査する場合は、ＲＦ信号用端子と接触するスプリングプローブは、ノイズを拾い易いという特徴を有する。

かかる点を考慮して特許文献２に記載の発明は、ノイズの低減を図る構造として、プローブの外周のアース電位層が金属スリーブの接触部を介して金属ブロックに接触するように構成としている。
米国特許５，１７５，４９３号公報 特開２００５−４９１６３号公報

上記したように、複数のスプリングコンタクトプローブが同軸ケーブルに接続され、測定器に信号を送るように構成されているが、スプリングコンタクトプローブと同軸ケーブルの接続箇所にはコネクタを配置している。このためにコネクタの信頼性が要求される。

また、コネクタの箇所ではＲＦ（無線周波数）信号の反射及び減衰が発生し、コネクタのＲＦ特性に依存してスプリングコンタクトプローブの特性が支配される、
また、スプリングコンタクトプローブは、交換されることが多い部材であり、スプリングコンタクトプローブ自体の交換は容易であるが、スリーブの破損時にはスリーブの交換に大変な工数時間を要する。

さらに、１箇所のスプリングコンタクトプローブを交換する際もコネクタを構成するプレートを外すため、全てのプローブを再度プレート間に収める必要がある。

したがって、本発明の目的はかかる不都合を解消し、一本単位での交換を可能とする同軸スプリングコンタクトプローブを提供することにある。さらに、高周波領域での挿入損失の小さい同軸スプリングコンタクトプローブを提供することにある。

上記の課題を達成する、本発明に従う同軸スプリングコンタクトプローブは、第１の側面として、マトリクス状に配置された複数の貫通孔を有するブロック体の前記複数の貫通孔のそれぞれに挿入位置決めされる同軸スプリングコンタクトプローブであって、
プローブピンと、同軸ケーブルと、前記プローブピンと同軸ケーブルを接続するコネクタを有し、
前記プローブピンは、
円筒状の外部導体と、前記外部導体内に誘電体を介して上下に移動可能に挿入され、被検査対象の信号電極部と接触する一端を有する中心導体と、前記中心導体の他端に、押圧を付与する第１のコイルスプリングを有し、
前記コネクタは、
前記ブロック体の前記貫通孔に挿入可能とされ、
前記被検査対象の接地電極部に接触する一端側を有する円筒状の導電体プランジャを有し、前記導電体プランジャは、前記円筒状の外部導体の外側に電気的に接触可能に配置され、更に前記導電体プランジャと、前記導電体プランジャの他端側に押圧を付与する第２のコイルスプリングを覆うシェル部を有し、
前記シェル部は、前記導電体プランジャと反対側に前記同軸ケーブルが挿入される開口部を有し、且つ前記ブロックの貫通孔に挿入されるとき、前記貫通孔の内壁に形成された抜け止め突部と係止するストップリングを有する、
ことを特徴とする。
また、上記の課題を達成する、本発明に従う同軸スプリングコンタクトプローブは、第２の側面として、マトリクス状に配置された複数の貫通孔を有するブロックの前記複数の貫通孔のそれぞれに挿入位置決めされる同軸スプリングコンタクトプローブであって、
プローブピンと、同軸ケーブルと、前記プローブピンと同軸ケーブルを接続するコネクタを有し、
前記プローブピンは、被検査対象の電極に位置決めされる基板のソケットに挿入可能とされ、
円筒状の外部導体と、前記外部導体内に誘電体を介して上下に移動可能に挿入され、被検査対象の一電極部と接触する一端を有する中心導体と、前記中心導体の他端に、押圧を付与する第１のコイルスプリングと、更に、前記円筒状の外部導体の外側に設けられるスプリングコンタクトを有し、
前記コネクタは、一端側に前記プローブピンが挿入される第一の開口部と、他端側に前記同軸ケーブルが挿入される第二の開口部を有し、且つ前記ブロック体の貫通孔に挿入されるとき、前記貫通孔の内壁に形成された抜け止め突部と係止するストップリングを有する、
ことを特徴とする。

以下に図面に従い本発明の実施例を説明する。

図１は、本発明に従う第１の実施例の同軸スプリングコンタクトプローブの概観図である。図２は、マトリクス状に配置された複数の貫通孔を有するブロックに挿入され位置決めされている同軸スプリングプローブコンタクトの断面図である。

先端側にプローブピン１を有し、プローブピン１の中心導体１０と同軸ケーブル２と、前記プローブピン１と同軸ケーブル２を接続するコネクタ３が示されている。

図２は、マトリクス状に配置された複数の貫通孔１０１を有するブロック１００に挿入され位置決めされている同軸スプリングプローブコンタクトの断面図である。

複数の貫通孔１０１を有するブロック１００は、図３に示すごとくである。図３において、Ａは正面図、Ｂは上面図、Ｃは側面図である。ブロック１００の複数の貫通孔１０１のそれぞれに同軸スプリングコンタクトプローブが挿入位置決めされる。

複数の同軸スプリングコンタクトプローブを挿入した状態で、測定時に被検査対象、例えば半導体ウエハの電極上に位置決め、配置される。

図４は、更にプローブピン１の詳細断面図を示す図であり、プローブピン１の中心導体１０が被検査対象２００の信号電極２０１に接触された状態を示している。

プローブピン１は、円筒状の外部導体１１と、前記外部導体１１内に誘電体１２を介して上下に移動可能に挿入され、被検査対象２００の信号電極２０１と接触する一端を有する中心導体１０と、前記中心導体１０の他端に、押圧を付与する第１のコイルスプリング１３を有して構成されている。

コネクタ３は、前記ブロック１００の貫通孔１０１に挿入可能とされている。

そして、前記被検査対象２００の接地電極部２０２に接触する一端側を有する円筒状の導電体プランジャ３０を有し、この導電体プランジャ３０は、前記プローブピン１の円筒状の外部導体１１の外側に電気的に接触可能に配置される。

さらに前記導電体プランジャ３０の他端側に押圧を付与する第２のコイルスプリング３１を有している、シェル部３２により、前記導電体プランジャ３０と第２のコイルスプリング３１は一体に保持されることが可能である。

前記シェル部３２は、前記導電体プランジャ３０と反対側に前記同軸ケーブル２が挿入される開口部を有している。

さらに、シェル部３２は、前記ブロック１００の貫通孔１０１に挿入されるとき、前記貫通孔１０１の内壁に形成された抜け止め突部１０２と係止するストップリング３３を有している。

プローブピン１と同軸ケーブル２がコネクタ３に挿入接続された状態の同軸スプリングコンタクトプローブ（図１参照）は、ブロック１００の貫通孔１０１に挿入される際に、ストップリング３３が貫通孔１０１の内壁に形成された抜け止め突部１０２に当接して、収縮される。これによりストップリング３３が、受け抜け止め突部１０２を超えることができる。

抜け止め突部１０２を超えると、ストップリング３３の収縮が解除され、抜け止め突部１０２の壁に係止して挿入方向と逆方向の抜けが防止される。同時にコネクタ３の本体部の径が抜け止め突部１０２より大きく、従って同軸スプリングコンタクトプローブの更なる挿入が阻止される。

ここで、同軸スプリングコンタクトプローブ自体が故障し、個別に交換が必要となる場合がある。この際は、特徴としてシェル部３２と、ブロック１００の貫通孔１０１との間に隙間１０２が形成されている構成が生かされる。

すなわち、シェル部３２と、ブロック１００の貫通孔１０１との間の隙間１０２に挿入できる治具を用いて、ストップリング３３を収縮すると、抜け止め突部１０２の壁との係合が外れ、貫通孔１０１からスプリングコンタクトプローブを抜き出し、新しいものと置き換えることが可能である。

図５は、本発明に従う同軸スプリングコンタクトプローブの第２の実施例構成図である。図６は、その断面構造を示す図である。

この実施例は、電極基板を用いて被検査物の電極にプローブピン１を電気的に接触する場合に適用する場合に適したスプリングコンタクトプローブの構成である。

図５において、この実施例のスプリングコンタクトプローブは、先に説明したと同様に、プローブピン１、同軸ケーブル２及びコネクタ３により構成される。

この実施例におけるプローブピン１は、図１の実施例においてプローブピン１の円筒状の外部導体１１の外側にコネクタ３を構成する導電体プランジャ３０が配置される代わりに、スプリングコンタクト１４が設けられている点が異なる。

図７は、スプリングコンタクト１４の構成を示す図である。図７Ａは上面図、Ｂは側面図である。リング状に連結された複数の板ばねで構成される。

コネクタ３は、第１の実施例と異なり、一端側に前記プローブピン１が挿入される第一の開口部３５と、他端側に前記同軸ケーブル２が挿入される第二の開口部３６を有している。第１の実施例と同様にブロック１００の貫通孔１０１に挿入されるとき、貫通孔１０１の内壁に形成された抜け止め突部１０２と係止するストップリング３３を有する、
この第２の実施例では、被検査対象の電極と接続される電極基板を用いてプローブピン１を電気的に接触するように用いられる。

図８は、電極基板３００の構成例である。図８Ａにおいて、絶縁基体である電極基板３００には、複数の電極パターン３０１が形成されている。

図８Ｂに示すように誘電体の中間部材３１０に複数の電極キャップ３１１が埋め込まれている。電極キャップ３１１の底部が電極基板３００の複数の電極パターン３０１と対応して半田付けにより接続される。図８Ｃは電極キャップ３１１の開口部側から見た図である。

この電極キャップ３１１にプローブピン１が挿入される。図９は、電極基板３００の電極パターンと電気的に接続され、複数に配列された電極キャップ３０３にプローブピン１が挿入される前の状態、図１０は、電極キャップ３０３にプローブピン１が挿入された状態を示す図である。

図１１は、更に電極キャップ３０３と、電極キャップ３０３に挿入されたプローブピン１の状態を拡大して示す図である。

プローブピン１の外部導体１１の外側にスプリングコンタクト１４が設けられているので、プローブピン１は電極キャップ３０３と全周囲に渉って電気的接触が確実になる。これにより、この実施例では、無線周波数体の高周波信号であって挿入損失を小さくすることができる。

また、本実施例構成において、中間部材３０２に埋め込まれた複数の電極キャップ３０３の底部を電極基板３００の電極パターン３０１と半田付けＳＤにより固定する場合、横方向からの半田付けは不可能である。しかし、電極キャップ３０３の開口部側から加熱する過熱することにより複数の電極キャップ３０３を同時に電極パターン３０１に半田付けすることが可能である。

本発明に従う第１の実施例に従う同軸スプリングコンタクトプローブの概観図である。 マトリクス状に配置された複数の貫通孔を有するブロックに挿入され位置決めされている同軸スプリングプローブコンタクトの断面図である。 複数の貫通孔を有するブロック示す図である。 プローブピン１の詳細断面図を示す図であり、プローブピン１の中心導体１０が非検査対象の信号電極に接触された状態である。 本発明に従うスプリングコンタクトプローブの第２の実施例構成図である。 図５に示す実施例の断面構造を示す図である。 スプリングコンタクト１４の構成を示す図である。 電極基板３００の構成例である。 電極基板３００の電極パターンと電気的に接続され、複数に配列された電極キャップ３０３にプローブピン１が挿入される前の状態を示す図である。 電極キャップ３０３にプローブピン１が挿入された状態を示す図である。 電極キャップ３１１にプローブピン１が挿入された状態を拡大して示す図である。

符号の説明

１ コンタクトピン
２ 同軸コネクタ
３ コネクタ
１０ プローブピン
１１ 円筒状の外部導体
１２ 誘電体
１３ 外部導体
３３ ストップリング
１００ ブロック
１０１ 隙間
１０２ 抜け止め突部

Claims (2)

1. マトリクス状に配置された複数の貫通孔を有するブロックの前記複数の貫通孔のそれぞれに挿入位置決めされる同軸スプリングコンタクトプローブであって、
   プローブピンと、同軸ケーブルと、前記プローブピンと同軸ケーブルを接続するコネクタを有し、
   前記プローブピンは、
   円筒状の外部導体と、前記外部導体内に誘電体を介して上下に移動可能に挿入され、被検査対象の信号電極部と接触する一端を有する中心導体と、前記中心導体の他端に、押圧を付与する第１のコイルスプリングを有し、
   前記コネクタは、
   前記ブロックの前記貫通孔に挿入可能とされ、
   前記被検査対象の接地電極部に接触する一端側を有する円筒状の導電体プランジャを有し、前記導電体プランジャは、前記円筒状の外部導体の外側に電気的に接触可能に配置され、更に前記導電体プランジャと、前記導電体プランジャの他端側に押圧を付与する第２のコイルスプリングを覆うシェル部を有し、
   前記シェル部は、前記導電体プランジャと反対側に前記同軸ケーブルが挿入される開口部を有し、且つ前記ブロックの貫通孔に挿入されるとき、前記貫通孔の内壁に形成された抜け止め突部と係止するストップリングを有する、
   ことを特徴とする同軸スプリングコンタクトプローブ。
2. マトリクス状に配置された複数の貫通孔を有するブロック体の前記複数の貫通孔のそれぞれに挿入位置決めされる同軸スプリングコンタクトプローブであって、
   プローブピンと、同軸ケーブルと、前記プローブピンと同軸ケーブルを接続するコネクタを有し、
   前記プローブピンは、被検査対象の電極に位置決めされる基板のソケットに挿入可能とされ、
   円筒状の外部導体と、前記外部導体内に誘電体を介して上下に移動可能に挿入され、被検査対象の一電極部と接触する一端を有する中心導体と、前記中心導体の他端に、押圧を付与する第１のコイルスプリングと、更に、前記円筒状の外部導体の外側に設けられるスプリングコンタクトを有し、
   前記コネクタは、一端側に前記プローブピンが挿入される第一の開口部と、他端側に前記同軸ケーブルが挿入される第二の開口部を有し、且つ前記ブロック体の貫通孔に挿入されるとき、前記貫通孔の内壁に形成された抜け止め突部と係止するストップリングを有する、
   ことを特徴とする同軸スプリングコンタクトプローブ。