JP2010091436A - コンタクトプローブ。 - Google Patents

Abstract

【課題】 電気的な接触抵抗を低減させ導通経路を安定化させたコンタクトプローブを提供する。
【解決手段】 導電性の筒状体からなるバレルと、該バレル内に摺動自在に嵌合する導電性のプランジャーと、前記バレル内に配置され該プランジャーを軸方向に付勢するスプリングとを備え、前記プランジャーは前記スプリングにその端部を当接する径小部と、該径小部に連結する径大部とを有し、前記径小部の外形を前記径大部の外形と比較して小さい値に設定する。本発明は、電気的接触抵抗を低減させ導通経路を安定化させることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、コンタクトプローブに関し、特に例えば半導体デバイスやウェハー等の電気的特性を検査する際に用いられる小型のコンタクトプローブに関する。

コンタクトプローブは電子部品や回路基板の電極端子に接触させ、電極端子を外部装置と一時的に導通させるためのプローブ装置であり、例えば、回路基板の検査を行う際、回路基板の電極端子に針状のプランジャーを弾性的に当接させて電気的測定を行うものである。このコンタクトプローブは極めて細かい電極端子に当接させるために極めて小径のプランジャーが必要があり、被検査体の極小化に伴って更に小径のプランジャーが要求されるようになっている。

従来のコンタクトプローブの一例を図２２、図２３を参照して説明する。図２２は従来のコンタクトプローブの一例を示す外観図である。図２２に示すように従来のコンタクトプローブ１は棒状体のプランジャー２を被測定体と当接する先端（接触端）２Ｃを突出させた状態で、筒状体のバレル３内に収納されている。また、このプランジャー２は、バレル３から抜け出ないようにして、挿抜方向（プランジャー２の軸方向）に移動自在となるようにバレル３内に配設されている。また、プランジャー２は、バレル３内において軸方向に付勢されているため、先端２Ｃを図示しない電極端子に当接させれば、電極端子からの反力に応じて、プランジャー２の突出部の一部がバレル３内に弾性的に収容される。従って、適度な押圧力を保ちながら、先端２Ｃを電極端子に接触させることができる。

図２３は、図２２におけるＡ部の部分拡大縦断面図で、バレル３の中心軸を含む切断面により切断した断面図である。図２３に示すように、このコンタクトプローブ１は、バレル３内にスプリング４が収容され、このスプリング４の一端をプランジャー２の後端２ｂに当接させることによって、プランジャー２を付勢している。これらのプランジャー２、バレル３及びスプリング４は、いずれも導電性部材からなり電極端子に当接させるプランジャー２を外部装置に導通させる導通経路を有している。第１の導通経路はプランジャー２及びスプリング４の接点を経由させるものであり、第２の導通経路は、プランジャー２及びバレル３の接点を経由させるものである。

前述の第１の導通経路は常時形成されているが、第２の導通経路はプランジャー２とバレル３の内周部との間に設けられている隙間の方向にプランジャー２が移動し、プランジャー２の側面がバレル３の内周部に接触している場合にのみ形成されるため電気的な接触が不安定なものであった。そこで、電気的な接触を安定させるために図２４に示すようなコンタクトプローブ１０が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。図２４はコンタクトプローブ１０の主要部を示す部分断面図で、プランジャー２が被検査体に押圧された際、スプリング４の付勢力に抗してプランジャー２がバレル３の内部に押し込まれた状態を示している。図２４に示すように、コンタクトプローブ１０は、プランジャー２をバレル３の内周部に接触させるために、プランジャー２の後端２ｂをバレル３の断面に対して角度を有して形成し、スプリング４の付勢力により、プランジャー２にバレル３の中心軸に直交する押圧力が加え、プランジャー２の後端２ｂをバレル３に対し偏心させて、接点Ｂ，Ｃにて、プランジャー２をバレル３に当接し電気的に接触させた技術が開示されている。この場合の第２の導通経路は接点のＢ、Ｃを通り矢印７、８で示す二つの導通経路である。

特開２００４−６９５０８号公報（図５参照）

しかしながら、従来技術におけるコンタクトプローブは、プランジャー２が被検査体に押圧された際、スプリング４の付勢力に抗してプランジャー２がバレル３の内部に押し込まれ、プランジャー２がバレル３内部を摺動するときに摺動カスが発生する。この摺動カスは、プランジャー２の後端２ｂ付近である接点Ｂの付近に多く付着滞留する。この摺動カスのためプランジャー２をバレル３の内周部に確実に接触させることができなくなり、接点Ｂにおける電気的な接触抵抗を増加させ接触不良が発生し、測定値の再現性が悪くなるという問題があった。また、この摺動カスは絶縁性であるため接点Ｂにおける電気的な接触抵抗をさらに増加させるという問題があった。

（発明の目的）
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、電気的な接触抵抗を低減させ導通経路を安定化させたコンタクトプローブを提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明におけるコンタクトプローブは、導電性の筒状体からなるバレルと、 該バレル内に摺動自在に嵌合する導電性のプランジャーと、前記バレル内に配置され該プランジャーを軸方向に付勢するスプリングとを備え、前記プランジャーは前記スプリングにその端部を当接する径小部と、該径小部に連結する径大部とを有し、前記径小部の外径を前記径大部の外径と比較して小さい値に設定したことを特徴とする。

また、前記プンジャーの径小部は前記径大部との境界から前記スプリングに当接する端部に向かって外径が小さくなる略円錐台形形状をなすことを特徴とする。

また、前記プンジャーの径小部は第１の径小部と第２の径小部とを有し、該第１の径小部の外径は該第２の径小部の外径と比較して小さい値に設定され、且つ前記第２の径小部が前記スプリング側に位置することを特徴とする。

また、前記径小部は、その中心を通る径小部中心軸線が前記径大部の中心を通る径大部中心軸線に対して傾斜するように前記径大部と前記径小部との境界付近を基点として屈曲されていることを特徴とする。

また、前記径小部の前記スプリングに当接する端部が略円錐形形状をなし、その断面形状における頂角の角度が１２０度から１６０度の範囲に設定されていることを特徴とする。

また、前記径小部の前記スプリングに当接する端部が半球状の形状をなすことを特徴とする。

また、前記バレルが、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈの少なくとも一つの貴金属を１０％以上含んで成る導電性合金によって形成されていることを特徴とする
また、前記バレルがニッケル材を主成分とする電気鋳造方法によって形成されていることを特徴とする。

また、前記バレルの外径が８００μｍ以下であることを特徴とする。

（作用）
本発明のコンタクトプローブは、プランジャーに径大部と径小部とを設け、この径小部の外周部とバレルの内周部との間に形成する隙間に、プランジャーの摺動に伴い生ずる摺動カスを収納する。一方、径大部の外周部とバレルの内周部とを接触させて導通経路を形成している。この導通経路の形成部分と摺動カスの収納される部分とは互いに離間した位置にあるため摺動カスによる接触不良を防止し、径大部の外周部とバレルの内周部とを接触を確実にすることが出来る。

また、径小部は、径大部との境界付近を基点として屈曲させることにより導通経路の接点となる径大部の外周部とバレルの内周部とを接触を確実にすることが出来、これによって電気的接触抵抗を低下させるとともに、安定化させることができる。
さらに、径小部のスプリングに当接する端部を円錐形形状または半球状に形成することにより、径大部の外周部とバレルの内周部とを接触をより確実にすることが出来る。

また、バレルを電気鋳造方法によって形成することにより、径の小さい超小型のバレルを高精度で製作することができる。
また、前記バレルの外径が８００μｍ以下に設定することにより、径大部の外周部とバレルの内周部とを接触を確実にすることが出来る。

以上のように本発明のコンタクトプローブは、プランジャーの摺動部に径大部と径小部とを設け、径小部の外周部とバレルの内周部との間にプランジャーの摺動に伴い生ずる摺動カスを収納する隙間を設け、径大部の外周部とバレルの内周部とを接触させて導通経路を形成することによって、摺動カスによる接触不良をなくし、径大部の外周部とバレルの内周部とを接触を確実にすることができる。この結果、本発明のコンタクトプローブは、電気的接触抵抗を低減させ導通経路を安定化させることができる。

また、バレルの外径が８００μｍ以下の場合に大きな効果が得られ、導通経路が安定した信頼性の高い小型のコンタクトプローブを得ることができる。

図１から図５は第１の実施形態におけるコンタクトプローブを示す図、図６から図９は第２の実施形態におけるコンタクトプローブを示す図、図１０から図１３は第３の実施形態におけるコンタクトプローブを示す図、図１４から図１７は第４の実施形態におけるコンタクトプローブを示す図、図１８、図１９は第５の実施形態におけるコンタクトプローブを示す図、図２０、図２１は第５の実施形態におけるスプリングと当接するプランジャーの端部の他の例を示す断面図である。以下、本発明の実施形態におけるコンタクトプローブついて図に基づいて詳細に説明する。

（第１の実施形態）
図１は第１の実施形態におけるコンタクトプローブの主要部を示す断面図、図２はプランジャーの主要部を示す部分拡大断面図、図３はスプリングと当接するプランジャーの端部を示す部分拡大断面図、図４はプランジャーを偏芯させた状態を示す部分拡大断面図、図５は、第１の実施形態におけるコンタクトプローブの接触抵抗値を示す表である。図１に示すように、本実施形態におけるコンタクトプローブ１１は筒状体からなるバレル１３と、
バレル１３内に摺動自在に嵌合するプランジャー１２と、バレル１３内に配置されプランジャー１２を軸方向に付勢するスプリング１４とを備えており、いずれも導電性材料からなる。

プランジャー１２は径小部１８と、径小部１８に連結する径大部１７と、径大部１７に連結する接触部１５とを備えており、径小部１８の外径は径大部１７の外径に比較して小さい値に設定されている。また、プランジャー１２の接触部１５と径大部１７との間には、他部より径が細い細径領域１６が設けられ、更に細径領域１６と径大部１７との境界には段部１７ａが形成されている。また、プランジャー１２の接触部１５側がバレル１３の開口されている一端から突出し、その先端（図示せず）が被測定物に当接するようになっている。さらに、径小部１８側がバレル１３内に挿入された状態で径小部１８の端部１８ａがスプリング１４の一方の端部に当接されているとともに径小部１８の端部１８ａを押圧している。

一方バレル１３の他端（図示せず）は、かしめられてスプリング１４の他方の端部（図示せず）が当接して外部に押出されないようにされている。また、バレル１３の内周部には周方向に延びる凸部からなる窪み１３ａがプランジャー１２の細径領域１６に遊嵌する様に設けられている。これによって、窪み１３ｂと段部１７ａとが当接してプランジャー１２がバレル１３から外れるのを防止し、段部１７ａがバレル１３の窪み１３ｂと当接してプランジャー１２の可動範囲を規制するとともに軸方向に移動自在に保持している。なお、本実施形態におけるバレル１３は金（Ａｕ）、プラチナ（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）を含んで成る導電性合金によって形成されている。

図２は図１の主要部を拡大した部分拡大断面を示している。図２に示すように、径小部１８の外径ｂの値は径大部１７の外径ｄの値と比較して小さい値に設定されている。また、バレル１３の内径ａと径大部１７の外径ｄと隙間はプランジャー１２がバレル１３内の摺動を円滑に案内するために所定のクリアランスが確保されるように、その値が設定されている。これに対して径小部１８の外周部１８ｂとバレル１３の内周部１３ａとの隙間１９は、バレル１３の内径ａと径大部１７の外径ｄと隙間より大きい値に設定されており、この隙間１９にプランジャー１２の摺動に伴い発生する摺動カスを収納するようになっている。

図３は図１のプランジャー１２の径小部１８の端部１８ａ付近を拡大した部分拡大断面を示している。図３に示すように径小部１８の外径ｂはスプリング１４の内径ｃに対して大きい値に設定されている。また、径小部１８の端部１８ａは略円錐形形状をなし、その断面形状における頂角の角度Ｐの値は１２０度から１６０度の範囲に設定することが好ましい。この頂角の角度が１２０度より小さいと端部１８ａがスプリング１４の内部に奥深く入り込むためプランジャー１２がスプリング１４により付勢された際に径小部１８の端部１８ａをバレル１３の中心軸Ｍに対し矢印Ｂ、Ｃで示す方向に偏心させにくくなり、好ましくない。また、頂角の角度が１６０度より大きいと端部１８ａとスプリング１４の端部とが滑り易く、互いの位置が不安定となり好ましくない。なお、本実施形態においては角度Ｐの値を１４０度に設定した。

図４はコンタクトプローブ１１の主要部を示す部分断面図で、プランジャー１２が被測定物に押圧された際、スプリング１４の付勢力に抗してプランジャー１２がバレル１３の内部に押し込まれた状態を示している。図４に示すように、コンタクトプローブ１１は、プランジャー１２をバレル１３の内周部に接触させるために、プランジャー１２の径小部１８の端部１８ａは略円錐形形状に形成されている。プランジャー１２にはスプリング１４の付勢力により、バレル１３の中心軸Ｍに直交する方向（矢印Ｂ、Ｃで示す方向）に押圧力が加えられ、プランジャー１２の径小部１８の端部１８ａがバレル１３の中心軸に対し偏心することになる。このとき、径大部１７も傾き、径大部１７の外周部の一部がバレル１３の内周部１３ａに接触し、接点１０１、１０２でプランジャー１２がバレル１３に当接し電気的に接触する。この場合の導通経路は接点１０１、１０２を通り矢印２０１、２０２で示す二つの導通経路となる。さらに、接触部１５も傾き、接触部１５の外周部の一部がバレル１３の内周部１３ａに接触し、接点１０３、１０４でプランジャー１２がバレル１３に当接し電気的に接触する。この場合の導通経路は接点１０３、１０４を通り矢印２０３、２０４で示す二つの導通経路となる。

以上のように、本実施形態におけるコンタクトプローブ１１は、被測定物に接触部１５を当接させると、当接力を調節するために、プランジャー１２がバレル１３内を径大部１７にガイドされ摺動しながら矢印Ａに示す方向に移動する。この際、プランジャー１２の摺動により摺動カスが発生するが、摺動カスはバレル１３の内周部１３ａとプランジャー１２の径小部１８の外周部１８ｂとの隙間１９における径小部１８の端部１８ａの近傍に収納される。この摺動カスを収納する位置は径大部１７の外周部の一部がバレル１３の内周部に接触させて導通経路２０２を形成する接点１０２と互いに離間した位置にあるため摺動カスによる接触不良が防止され、径大部１７の外周部とバレル１３の内周部とを接触を確実にすることが出来る。

次に本実施形態におけるコンタクトプローブ１１の耐久試験の結果について説明する。
図５（ａ）は、本実施形態におけるコンタクトプローブ１１の耐久試験の結果を示し、図５（ｂ）は比較のために従来例におけるコンタクトプローブの耐久試験の結果を示す。本実施形態におけるバレル１３は従来例におけるコンタクトプローブは、プランジャーの形状が本実施形態と異なり、径小部１８が形成されていないものである。その他は、ほぼ同様である。また、耐久試験はプランジャーをバレル内で３０万回繰り返し摺動させた後の接触抵抗値を測定したものである。また、サンプル数は５個とした。図５（ａ）に示すように本実施形態におけるコンタクトプローブ１１の耐久試験後の接触抵抗値（サンプル５個の平均値）は、４４７．７ｍΩと非常に小さく、また、ばらつきの範囲も１０３．３ｍΩと非常小さく安定した結果得られた。

これに対して、従来例におけるコンタクトプローブの耐久試験の結果は、図５（ｂ）に示すように、接触抵抗値（サンプル５個の平均値）は、２４６７．８ｍΩと非常に大きく、また、ばらつきの範囲も２２３０．６ｍΩと非常に大きく不安定な結果得られた。このように、本実施形態におけるコンタクトプローブ１１の耐久試験後の接触抵抗値は従来例に比較して約１／５に低減し、ばらつきの範囲を１／２０に低減することができた。
以上のように本実施形態のコンタクトプローブ１１は、プランジャー１２の径小部１８とバレル１３の内周部１３ａとの間に形成する隙間１９に、プランジャー１２の摺動に伴い生ずる摺動カスを収納することにより、摺動カスによる接触不良を防止し、径大部１７の外周部とバレルの内周部との接触点１０１、１０２における電気的な接触を確実にすることが出来る。

（第２の実施形態）
図６は第２の実施形態におけるコンタクトプローブの主要部を示す断面図、図７はプランジャーの主要部を示す部分拡大断面図、図８はスプリングと当接するプランジャーの端部を示す部分拡大断面図、図９はプランジャーを偏芯させた状態を示す部分拡大断面図である。図６に示すように、本実施形態におけるコンタクトプローブ２１は筒状体からなるバレル２３と、
バレル２３内に摺動自在に嵌合するプランジャー２２と、バレル２３内に配置されプランジャー２２を軸方向に付勢するスプリング１４とを備えており、いずれも導電性材料からなる。

プランジャー２２は径小部２８と、径小部２８に連結する径大部２７と、径大部２７に連結する接触部２５とを備えている。径小部２８の径大部２７との境界２６における外径は径大部２７の外径と同じ値に設定されており、径小部１８の端部２８ａの外径は径大部１７の外径に比較して小さい値に設定されている。さらに、径小部２８は境界２６からスプリング１４に当接する端部２８ａに向かって外径が小さくなる略円錐台形形状をなしている。また、プランジャー２２の接触部２５と径大部２７との境界には段部２７ａが形成されており、プランジャー２２の接触部２５側がバレル２３の開口されている一端から突出し、その先端（図示せず）が被測定物に当接するようになっている。さらに、径小部２８側がバレル２３内に挿入された状態で径小部２８の端部２８ａがスプリング１４の一方の端部に当接されているとともに径小部２８の端部２８ａを押圧している。

一方バレル２３の他端（図示せず）は、かしめられてスプリング１４の他方の端部（図示せず）が当接して外部に押出されないようにされている。また、バレル２３の開口されている一端には全周に亘って内側に向かって突出する鍔部２３ｂがプランジャー１２の接触部２５に遊嵌する様に設けられている。これによって、鍔部２３ｂと段部２７ａとが当接してプランジャー２２がバレル２３から外れるのを防止し、段部２７ａがバレル２３の鍔部２３ｂと当接してプランジャー２２の可動範囲を規制するとともに軸方向に移動自在に保持している。なお、本実施形態におけるバレル２３は、ニッケル材を主成分とする電気鋳造法により形成したものであり、内側に導電材料として金（Ａｕ）、外側にニッケル（Ｎｉ）とした構造である。電気鋳造法によれば、径の小さい超小型のバレルが高精度で製作可能であり、現在その外径が２０μｍ程度まで製作可能である。

図７は図６の主要部を拡大した部分拡大断面を示している。図７に示すように、径小部２８の端部２８ａの外径ｂの値は径大部２７の外径ｄの値と比較して小さい値に設定されている。また、バレル２３の内径ａと径大部２７の外径ｄと隙間はプランジャー２２がバレル２３内の摺動を円滑に案内するために所定のクリアランスが確保されるように、その値が設定されている。これに対して略円錐台形形状をなす径小部２８の外周部２８ｂとバレル２３の内周部２３ａとの隙間は径小部２８の端部２８ａ付近で最大となり、この端部２８ａ付近の隙間２９がバレル２３の内径ａと径大部１７の外径ｄと隙間より大きい値に設定されており、この隙間２９にプランジャー２２の摺動に伴い発生する摺動カスを収納するようになっている。

図８は図６のプランジャー２２の径小部２８の端部２８ａ付近を拡大した部分拡大断面を示している。図８に示すように径小部２８の端部２８ａの外径ｂはスプリング１４の内径ｃに対して大きい値に設定されている。また、径小部２８の端部２８ａは略半球状の形状をなし、その断面形状における円弧の半径Ｒの値は径小部２８の端部２８ａの外径の１／２とした。なお、半径Ｒの値は特に限定されるものではないが、プランジャー２２がスプリング１４により付勢された際に径小部２８の端部２８ａをバレル１３の中心軸Ｍに対し矢印Ｂ、Ｃで示す方向に偏心させやすく、かつ端部２８ａとスプリング１４の端部の互いの位置を安定させるためには、半径Ｒの値を端部２８ａの外径の１／２に近い値に設定することが好ましい。

図９はコンタクトプローブ２１の主要部を示す部分断面図で、プランジャー２２が被測定物に押圧された際、スプリング１４の付勢力に抗してプランジャー２２がバレル２３の内部に押し込まれた状態を示している。図９に示すように、コンタクトプローブ２１は、プランジャー２２をバレル２３の内周部に接触させるために、プランジャー２２の径小部２８の端部２８ａは略半球状の形状に形成されている。プランジャー２２はスプリング１４の付勢力により、バレル２３の中心軸Ｍに直交する方向（矢印Ｂ、Ｃで示す方向）に押圧力が加えられ、プランジャー２２の径小部２８の端部２８ａがバレル２３の中心軸Ｍに対し偏心することになる。このとき、径大部２７も傾き、径大部２７の外周部の一部がバレル２３の内周部２３ａに接触し、接点１０１、１０２でプランジャー２２がバレル２３に当接し電気的に接触する。この場合の導通経路は接点１０１、１０２を通り矢印２０１、２０２で示す二つの導通経路となる。

以上のように、本実施形態におけるコンタクトプローブ２１は、プランジャー２２の摺動により発生する摺動カスがバレル２３の内周部２３ａとプランジャー２２の径小部２８の外周部２８ｂとの端部２８ａ付近の隙間２９に収納される。したがって、第１の実施形態と同様に摺動カスによる接触不良が防止され、径大部２７の外周部とバレル２３の内周部２３ａとの接触を確実にすることが出来る。また、本実施形態のコンタクトプローブ２１は径小部２８が径大部２７との境界２６からスプリング１４に当接する端部２８ａに向かって外径が小さくなる略円錐台形形状をなしているため強度的に優れており小型化に適した構造である。

本実施形態におけるコンタクトプローブ２１の耐久試験後の接触抵抗値は第１の実施形態の場合と同様に、従来例に比較して約１／５に低減し、ばらつきの範囲を１／２０に低減することができた。以上のように本実施形態のコンタクトプローブ２１は、第１の実施形態と同様に、摺動カスによる接触不良を防止し、径大部２７の外周部とバレル２３の内周部との接触点１０１、１０２における電気的な接触を確実にすることが出来る。

（第３の実施形態）
図１０は第３の実施形態におけるコンタクトプローブの主要部を示す断面図、図１１はプランジャーの主要部を示す部分拡大断面図、図１２はスプリングと当接するプランジャーの端部を示す部分拡大断面図、図１３はプランジャーを偏芯させた状態を示す部分拡大断面図である。図１０に示すように、本実施形態におけるコンタクトプローブ３１は筒状体からなるバレル３３と、
バレル３３内に摺動自在に嵌合するプランジャー３２と、バレル２３内に配置されプランジャー３２を軸方向に付勢するスプリング１４とを備えており、いずれも導電性材料からなる。

プランジャー３２は径小部３８と、径小部３８に連結する径大部３７と、径大部３７に連結する接触部３５とを備えており、径小部３８の外径は径大部３７の外径に比較して小さい値に設定されている。また、プランジャー３２の接触部３５と径大部３７との境界には段部３７ａが形成されている。また、プランジャー３２の接触部３５側がバレル３３の開口されている一端から突出し、その先端（図示せず）が被測定物に当接するようになっている。さらに、径小部３８側がバレル３３内に挿入された状態で径小部３８の端部３８ａがスプリング１４の一方の端部に当接されているとともに径小部３８の端部３８ａを押圧している。

一方バレル３３の他端（図示せず）は、かしめられてスプリング１４の他方の端部（図示せず）が当接して外部に押出されないようにされている。また、バレル３３の内周部には周方向に延びる凸部からなる窪み３３ａがプランジャー３２の接触部３５に遊嵌する様に設けられている。これによって、窪み３３ａと段部３７ａとが当接してプランジャー３２がバレル３３から外れるのを防止し、段部３７ａがバレル３３の窪み３３ａと当接してプランジャー３２の可動範囲を規制するとともに軸方向に移動自在に保持している。なお、本実施形態におけるバレル３３は、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、プラチナ（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）を含んで成る導電性合金によって形成されている。

図１１は図１０の主要部を拡大した部分拡大断面を示している。図１１に示すように、径小部３８は、第１の径小部８８ａと第２の径小部８８ｂとを有し、第１の径小部８８ａの外径ｅは第２の径小部８８ｂの外径ｂと比較して小さい値に設定されており、第２の径小部８８ｂはスプリング１４側に位置するようになっている。第２の径小部８８ｂの外径ｂの値は径大部３７の外径ｄの値と比較して小さい値に設定されている。また、第１の径小部８８ａと径大部３７との境界部は互いの外周部を接続するように斜面３６が形成されている。この斜面３６は外径の小さい第１の径小部８８ａと径大部３７との境界部の機械的強度を補強するものであり、曲面であっても良い。

また、バレル３３の内径ａと径大部１７の外径ｄと隙間はプランジャー３２がバレル３３内の摺動を円滑に案内するために所定のクリアランスが確保されるように、その値が設定されている。これに対して径小部３８の外周部３８ｂとバレル３３の内周部３３ａとの隙間３９は、バレル３３の内径ａと径大部１７の外径ｄと隙間より大きい値に設定されており、この隙間３９にプランジャー３２の摺動に伴い発生する摺動カスを収納するようになっている。また、第１の径小部８８ａと第２の径小部８８ｂとの境界部には段部が形成されているが、この境界部も斜面または曲面とすることでプランジャー３２の機械的強度を補強することができる。

図１２は図１０のプランジャー３２の径小部３８の端部３８ａ付近を拡大した部分拡大断面を示している。図１２に示すように第２の径小部８８ｂの外径ｂはスプリング１４の内径ｃに対して大きい値に設定されている。また、第２の径小部８８ｂの端部である径小部３８の端部３８ａは第１の実施形態と同様に略円錐形形状をなし、その断面形状における頂角の角度Ｐの値は１２０度に設定されている。

図１３はコンタクトプローブ３１の主要部を示す部分断面図で、プランジャー３２が被測定物に押圧された際、スプリング１４の付勢力に抗してプランジャー３２がバレル３３の内部に押し込まれた状態を示している。図１３に示すように、コンタクトプローブ３１は、プランジャー３２をバレル３３の内周部に接触させるために、プランジャー３２の径小部３８の端部３８ａは第１の実施形態と同様に略円錐形形状に形成されている。径小部３８の端部３８ａはスプリング１４の付勢力によりバレル３３の中心軸に対し偏心し、径大部３７が傾き、径大部３７の外周部の一部がバレル３３の内周部３３ａに接触する。このとき、接点１０１、１０２でプランジャー３２がバレル３３に当接し電気的に接触すし矢印２０１、２０２で示す二つの導通経路が形成される。

以上のように、本実施形態におけるコンタクトプローブ３１は、プランジャー３２の摺動により発生する摺動カスがバレル３３の内周部３３ａとプランジャー３２の径小部３８の外周部３８ｂとの隙間３９に収納される。これによって、第１の実施形態と同様に摺動カスによる接触不良が防止され、径大部３７の外周部とバレル３３の内周部３３ａとの接触を確実にすることが出来る。また、本実施形態のコンタクトプローブ３１は第１の径小部８８ａの外径ｅ値が第２の径小部８８ｂの外径ｂの値ｂより小さく隙間３９の容積が大きいため発生する摺動カスを収納する容積を大きくすることができる。これによって径大部３７の外周部とバレル３３の内周部３３ａとの接触をより確実にすることが出来る。

本実施形態におけるコンタクトプローブ３１の耐久試験後の接触抵抗値は第１の実施形態の場合と同様に、従来例に比較して約１／５に低減し、ばらつきの範囲は１／２０に低減することができた。以上のように本実施形態のコンタクトプローブ３１は、第１の実施形態と同様に、摺動カスによる接触不良を防止し、径大部３７の外周部とバレル３３の内周部３３ａとの接触点１０１、１０２における電気的な接触を確実にすることが出来る。

（第４の実施形態）
図１４は第４の実施形態におけるコンタクトプローブの主要部を示す断面図、図１５はスプリングと当接するプランジャーの端部を示す部分拡大断面図、図１６はプランジャーを偏芯させた状態を示す部分拡大断面図である。図１４に示すように、本実施形態におけるコンタクトプローブ４１はバレル４３と、
プランジャー４２と、スプリング１４とを備えており、プランジャー４２の形状が第１の実施形態と異なり、バレル４３は第２の実施形態のバレル２３と同様にニッケル材を主成分とする電気鋳造法により形成したものである。その他は第１の実施形態とほぼ同様である。

プランジャー４２は径小部４８と、径小部４８に連結する径大部４７と、径大部４７に連結する接触部４５とを備えており、径小部４８の外径は径大部４７の外径に比較して小さい値に設定されている。なおバレル４３は外径が８００μｍで、その大きさが第１の実施形態と異なるが、その他の形状については、ほぼ同様である。また、プランジャー４２とバレル４３との配置状態についても第１の実施形態と同様であるため説明は省略する。

図１５は図１４の主要部を拡大した部分拡大断面を示している。図１５に示すように、径小部４８は、径大部４７と径小部４８との境界４６を基点として径小部４８の中心を通る径小部中心軸線Ｎが径大部４７の中心を通る径大部中心軸線Ｍに対して所定の傾斜角度Ｑで傾斜するように屈曲されている。境界４６には段部が形成されているが、この段部に代えて斜面または曲面としてもよく、これによってプランジャー４２の機械的強度を補強することができる。

また、バレル４３の内径ａと径大部４７の外径ｄと隙間はプランジャー４２がバレル４３内の摺動を円滑に案内するために所定のクリアランスが確保されるように、その値が設定されている。これに対して径小部４８の外周部４８ｂとバレル４３の内周部４３ａとの隙間４９は、バレル４３の内径ａと径大部４７の外径ｄと隙間より大きい値に設定されており、この隙間４９にプランジャー４２の摺動に伴い発生する摺動カスを収納するようになっている。

図１６は図１４のプランジャー４２の径小部４８の端部４８ａ付近を拡大した部分拡大断面を示している。図１６に示すように径小部４８の外径ｂはスプリング１４の内径ｃに対して大きい値に設定されている。また、径小部４８の端部４８ａは第１の実施形態と同様に略円錐形形状をなし、その断面形状における頂角の角度Ｐの値は１６０度に設定されている。

図１７はコンタクトプローブ４１の主要部を示す部分断面図で、プランジャー４２が被測定物に押圧された際、スプリング１４の付勢力に抗してプランジャー４２がバレル４３の内部に押し込まれた状態を示している。図１７に示すように、コンタクトプローブ４１は、プランジャー４２をバレル４３の内周部に接触させるために、プランジャー４２の径小部４８の端部４８ａは第１の実施形態と同様に略円錐形形状に形成されている。径小部４８の端部４８ａはスプリング１４の付勢力によりバレル４３の中心軸に対し偏心し、径大部４７が傾き、径大部４７の外周部の一部がバレル４３の内周部４３ａに接触する。このとき、接点１０１、１０２でプランジャー４２がバレル４３に当接し、電気的に接触して矢印２０１、２０２で示す二つの導通経路が形成される。本実施形態における径小部４８は、径大部４７と径小部４８との境界４６を基点として所定の傾斜角度Ｑで傾斜するように屈曲しているためスプリング１４の付勢力によりバレル４３の中心軸に対し偏心し易くなっている。この傾斜角度Ｑの値は、特に限定されるものではなく、プランジャー４２がスプリング１４の付勢力により所望の値に偏心するよう適宜決めることができ、１度から３度の間であることが望ましい。なお、本実施形態においては、傾斜角度Ｑの値を約２度とした。

以上のように、本実施形態におけるコンタクトプローブ４１は、プランジャー４２の摺動により発生する摺動カスがバレル４３の内周部４３ａとプランジャー４２の径小部４８の外周部４８ｂとの隙間４９に収納される。これによって、第１の実施形態と同様に摺動カスによる接触不良が防止され、径大部４７の外周部とバレル４３の内周部４３ａとの接触を確実にすることが出来る。また、本実施形態のコンタクトプローブ４１は径小部４８との境界４６を基点として屈曲しているためスプリング１４の付勢力によりバレル４３の中心軸に対し偏心し易く、径大部４７の外周部とバレル４３の内周部４３ａとの接触をより確実にすることが出来る。

本実施形態におけるコンタクトプローブ４１の耐久試験後の接触抵抗値は、第１の実施形態の場合と同様に、従来例に比較して約１／５に低減し、ばらつきの範囲は１／２０程度に低減することができた。なお、本実施形態、従来例におけるバレルの外径の値は、共に８００μｍとした。以上のように本実施形態のコンタクトプローブ４１は、第１の実施形態と同様に、摺動カスによる接触不良を防止し、径大部４７の外周部とバレル４３の内周部４３ａとの接触点１０１、１０２における電気的な接触を確実にすることが出来る。

（第５の実施形態）
図１８は第５の実施形態におけるプランジャーの主要部を示す断面図で、図１９は第５の実施形態におけるコンタクトプローブの主要部を示す断面図で、プランジャーを偏芯させた状態を示す部分拡大断面図である。本実施形態におけるコンタクトプローブはプランジャーの端部の形状が第１の実施形態と異なる例であり、その他は第１の実施形態と同様である。そこで同じ構成要素については同一番号を付与し詳細な説明を省略する。

図１８に示すように、コンタクトプローブ５１は、プランジャー１２の径小部１８の端部５８ａが平面状に形成されており、この平面がプランジャー１２の中心軸線に対して直交する方向に形成されている。また、図１９はコンタクトプローブ５１の主要部を示す部分断面図で、プランジャー１２が被測定物に押圧された際、スプリング１４の付勢力に抗してプランジャー１２がバレル１３の内部に押し込まれた状態を示している。図１９に示すように本実施形態においては、プランジャー１２がバレル１３の内部に押し込まれた場合、端部５８ａが平面状に形成されているため、通常ではスプリング１４の付勢力によりバレル１３の中心軸と直交する方向の力を受けにくいが、スプリング１４の線径を細くする等、ばね形状を工夫することによりスプリング１４を屈曲させ、径小部１８の端部５８ａをバレル１３の中心軸に対し偏心させることができる。これによって径大部１７が傾き、径大部１７の外周部の一部がバレル１３の内周部１３ａに接触し、第１の実施形態と同様に接点１０１、１０２を通る矢印２０１、２０２で示す二つの導通経路が形成される。

以上のように、本実施形態におけるコンタクトプローブ５１は、第１の実施形態と同様に摺動カスによる接触不良が防止され、電気的接触を確実にすることが出来る。なお、本実施形態におけるコンタクトプローブ５１の耐久試験後の接触抵抗値は第１の実施形態と同様に、従来例に比較して約１／５に低減し、ばらつきの範囲は１／２０程度に低減することができた。

図２０、図２１は、第５の実施形態におけるプランジャーの端部の他の例を示す。図２０はプランジャーの主要部を示す断面図、図２１はコンタクトプローブ６１の主要部を示す部分断面図で、プランジャー１２が被測定物に押圧された際、スプリング１４の付勢力に抗してプランジャー１２がバレル１３の内部に押し込まれた状態を示す図である。図２０に示すように、コンタクトプローブ６１は、プランジャー１２の径小部１８の端部６８ａがプランジャー１２の中心軸線に対して角度を有する斜面状に形成されている。このため図２１に示すようにスプリング１４の付勢力により、プランジャー１２にバレル１３の中心軸に直交する押圧力が加えられ、プランジャー１２の端部６８ａをバレル３に対し偏心し、径大部１７が傾き、径大部１７の外周部の一部がバレル１３の内周部１３ａに接触させ易くすることが出来る。これによって、電気的接触をより確実にすることが出来る。なお、本例におけるコンタクトプローブ６１の耐久試験後の接触抵抗値は第１の実施形態と同様に、従来例に比較して約１／５に低減し、ばらつきの範囲は１／２０程度に低減することができた。

なお、本発明のコンタクトプローブにおいては、バレル外径については、８００μｍ以上の場合にも耐久試験後の接触抵抗値を従来例と比較して小さくすることができるが、バレル外径が８００μｍ以下で大きな効果が得られ、特に３００μｍ以下の極小径の場合に顕著な効果が得られる。

また、各実施形態におけるプランジャー、スプリングについては、特に記載してないが従来と同様の材料を用いたものを採用した。

また、各実施形態におけるコンタクトプローブについては、片側可動タイプを例に説明したが、これに限定されるものではなく両側タイプの場合も同様な効果を得ることができる。

本発明の第１の実施形態におけるコンタクトプローブの主要部を示す断面図である。 本発明の第１の実施形態におけるプランジャーの主要部を示す部分拡大断面図である。 本発明の第１の実施形態におけるスプリングと当接するプランジャーの端部を示す部分拡大断面図である。 図１におけるプランジャーを偏芯させた状態を示す部分拡大断面図である。 本発明の第１の実施形態における接触抵抗値を示す表である。 本発明の第２の実施形態におけるコンタクトプローブの主要部を示す断面図である。 本発明の第２の実施形態におけるプランジャーの主要部を示す部分拡大断面図である。 本発明の第２の実施形態におけるスプリングと当接するプランジャーの端部を示す部分拡大断面図である。 図６におけるプランジャーを偏芯させた状態を示す部分拡大断面図である。 本発明の第３の実施形態におけるコンタクトプローブの主要部を示す断面図である。 本発明の第３の実施形態におけるプランジャーの主要部を示す部分拡大断面図である。 本発明の第３の実施形態におけるスプリングと当接するプランジャーの端部を示す部分拡大断面図である。 図１０におけるプランジャーを偏芯させた状態を示す部分拡大断面図である。 本発明の第４の実施形態におけるコンタクトプローブの主要部を示す断面図である。 本発明の第４の実施形態におけるプランジャーの主要部を示す部分拡大断面図である。 本発明の第４の実施形態におけるスプリングと当接するプランジャーの端部を示す部分拡大断面図である。 図１４におけるプランジャーを偏芯させた状態を示す部分拡大断面図である。 本発明の第５の実施形態におけるプランジャーの主要部を示す断面図である。 本発明の第５の実施形態におけるコンタクトプローブの主要部を示す図で、プランジャーを偏芯させた状態を示す部分拡大断面図である。 本発明の第５の実施形態におけるプランジャーの端部の他の例を示す断面図である。 図２０に示すプランジャーを搭載したコンタクトプローブの主要部を示す図で、プランジャーを偏芯させた状態を示す部分拡大断面図である。 従来技術におけるコンタクトプローブを示す外観図である。 図２２におけるＡ部の部分拡大断面図である。 図２３におけるプランジャーを偏芯させた状態を示す部分拡大断面図である。

符号の説明

１１、２１、３１、４１、５１、６１ コンタクトプローブ
１２、２２、３２、４２ プランジャー
１３、２３、３３、４３ バレル
１３ａ、２３ａ、３３ａ、４３ａ バレルの内周部
１３ｂ、３３ｂ、４３ｂ 窪み
１４ スプリング
１５、２５、３５、４５ プランジャーの接触部
１６ 細径部
１７、２７、３７、４７ 径大部
１７ａ、２７ａ、３７ａ、４７ａ 段部
１８、２８、３８、４８ 径小部
１８ａ、２８ａ、３８ａ、４８ａ、５８ａ、６８ａ 径小部の端部
１８ｂ、２８ｂ、３８ｂ、４８ｂ 径小部の外周部
１９、２９、３９、４９ 隙間
２３ｂ
２６、４６ 境界
３６ 斜面
８８ａ 第１の径小部
８８ｂ 第２の径小部
１０１、１０２、１０３ 接点
２０２、２０２、２０３ 導通径路

Claims (9)

1. 導電性の筒状体からなるバレルと、 該バレル内に摺動自在に嵌合する導電性のプランジャーと、前記バレル内に配置され該プランジャーを軸方向に付勢するスプリングとを備え、前記プランジャーは前記スプリングにその端部を当接する径小部と、該径小部に連結する径大部とを有し、前記径小部の外径を前記径大部の外径と比較して小さい値に設定したことを特徴とするコンタクトプローブ。
2. 前記プンジャーの径小部は前記径大部との境界から前記スプリングに当接する端部に向かって外径が小さくなる略円錐台形形状をなすことを特徴とする請求項１に記載のコンタクトプローブ。
3. 前記プンジャーの径小部は第１の径小部と第２の径小部とを有し、該第１の径小部の外径は該第２の径小部の外径と比較して小さい値に設定され、且つ前記第２の径小部が前記スプリング側に位置することを特徴とする請求項１に記載のコンタクトプローブ。
4. 前記径小部は、その中心を通る径小部中心軸線が前記径大部の中心を通る径大部中心軸線に対して傾斜するように前記径大部と前記径小部との境界付近を基点として屈曲されていることを特徴とする請求項１に記載のコンタクトプローブ。
5. 前記径小部の前記スプリングに当接する端部が略円錐形形状をなし、その断面形状における頂角の角度が１２０度から１６０度の範囲に設定されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のコンタクトプローブ。
6. 前記径小部の前記スプリングに当接する端部が半球状の形状をなすことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のコンタクトプローブ。
7. 前記バレルが、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈの少なくとも一つの貴金属を１０％以上含んで成る導電性合金によって形成されていることを特徴とする請求項１に記載のコンタクトプローブ
8. 前記バレルがニッケル材を主成分とする電気鋳造方法によって形成されていることを特徴とする請求項１に記載のコンタクトプローブ。
9. 前記バレルの外径が８００μｍ以下であることを特徴とする請求項１または請求項７に記載のコンタクトプローブ。

Images