JP2010117209A

JP2010117209A - プローブピン

Info

Publication number: JP2010117209A
Application number: JP2008289747A
Authority: JP
Inventors: Seiichi Fukushi; 誠一福士; Mutsumi Wada; 睦和田; Takumi Yamamoto; 巧山本; Yuji Kobayashi; 祐児小林; Takashi Kaneko; 隆金子
Original assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Priority date: 2008-11-12
Filing date: 2008-11-12
Publication date: 2010-05-27

Abstract

【課題】細径化を図りながら高い高周波領域での使用を可能とするプローブピンを提供する。
【解決手段】導電針２と外部導体４との隙間に設けられた絶縁体３に、導電針２に外周面を覆って設けられた内層体３ａと、外部導体４の内周面を覆って設けられた外層体３ｂと、内層体３ａから径方向外側に向けて放射状に突出して外層体３ｂの内周側に連結する複数の放射状リブ３ｃとを備え、放射状リブ３ｃを導電針２の長手方向に連続して設ける。
【選択図】図２

Description

本発明は、ＩＣチップや基板上の電気回路などの電気的な特性検査に使用されるプローブピンに関する。

上記プローブピンとしては、（１）円筒状に形成された外部導体の中心に空隙をもって導電針を挿通するとともに、外部導体における軸心方向の適所に絶縁材からなるスペーサを配備してこのスペーサに導電針に挿通支持した構造のもの（例えば、特許文献１参照）や、（２）導電針と外部導体との間の隙間を発泡材からなる絶縁体で埋めたもの、などが提案されている。
特開２００２−２５７８４９号公報

近年の半導体装置は小型化および微細化が進んでいるために、入出力端子の配列ピッチも可及的に小さくなってきている。入出力端子の配列ピッチの狭小化に伴ってプローブピンに対する細径化の要求が高まり、現状では0.3ｍｍ程度にまで細径化が進んでいるが、更なる細径化が望まれている。

また、プローブピンにおいて所望の高周波特性を確保するためには絶縁体の誘電率を高めることも要求されている。

このような要望に対して、上記従来構造（１）によると、中心の導電針とこれを囲む外部導体との間に空気絶縁層としての空隙が形成されているので、ある程度の誘電率を得ることができるが、空隙によって形成される空気絶縁層が軸心方向の適所に配備されたスペーサによって分断されるために、空隙とスペーサとの境目が高周波の反射を引起す要因となり、数ギガ以上の高周波領域での使用が困難となるものであった。

また、絶縁体を発泡材で形成した上記従来構造（２）において絶縁体の誘電率を高めるためには発泡率を高めるか、絶縁体の径を大きくする必要があるが、現状の発泡絶縁体の構成では、所望の強度（導電針の引き抜き強度）を確保しながら発泡率を５０パーセント以上にすることができず、絶縁体径を大きくして所望の高周波特性を確保せざるを得ないものとなっている。

本発明は、このような点に着目してなされたものであって、細径化を図りながら高い高周波領域での使用を可能とするプローブピンを提供することを主たる目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、
導電針と、
前記導電針との間に隙間を介して同軸心に配置された外部導体と、
前記隙間に設けられた絶縁体と、
を備え、
前記記絶縁体は、
前記導電針に外周面を覆って設けられた内層体と、
前記外部導体の内周面を覆って設けられた外層体と、
前記内層体から径方向外側に向けて放射状に突出して前記外層体の内周側に連結する複数の放射状リブと、
を備え、
前記放射状リブは、前記導電針の長手方向に連続して設けられる、
ことを特徴とする。

この構成によると、空隙によって形成される空気絶縁層が導電針長手方向に連続しているので、数ギガ以上の高周波領域でも反射のない良好な信号授受が可能となる。

また、導電針と外部導体との間の隙間における空孔の割合を十分に高めて絶縁体の誘電率を高めることができ、所望の高周波特性を確保しながら十分な細径化が可能となる。

本発明は、
前記導電針を、タングステン合金を含むタングステン材から構成される、
のが好ましい。

この構成によると、導電針の強度と耐久性が高いものとなり、プローブピンの細径化に有効となる。

本発明は、
前記絶縁体の空孔率が６０パーセント以上である、
のが好ましい。

この構成によると、導電針と外部導体との間の隙間における空孔の割合を十分に高めて絶縁体の誘電率を高めることができ、所望の高周波特性を確保しながら十分な細径化が可能となる。

このように、本発明に係るプローブピンによれば、細径化を図りながら、従来では検査が困難であった高い高周波領域での検査を安定した特性で行うことが可能となる。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。図１に、本発明に係るプローブピン１の外観斜視図が、図２に、その縦断面図が、また、図３に、その横断面図がそれぞれ示されている。

プローブピン１は、導電針２と、この導電針２が中心に挿通された絶縁体３と、絶縁体３の外周に導電針２と同心状の外囲配置された外部導体４と、外部導体４の外周を覆う絶縁外皮５とを備える。プローブピン１は、軸心方向長さが約20mm、外径が0.3mm以下の極細線状に構成されている。導電針２は、タングステンあるいはタングステン合金からなる直径が約0.1mmの単線で形成され、この例では検出端となる下端が扁平に形成されている。外部導体４は、直径が0.03mmの錫メッキした銅合金細線の２０数本を螺旋状に巻回して形成されている。

絶縁体３はＰＦＡ（テトラフロオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）などの絶縁樹脂材からなり、導電針２に外周面を覆って設けられた内層体３ａと、外部導体４の内周面を覆って設けられた外層体３ｂと、内層体３ａから径方向外側に向けて放射状に突出して外層体３ｂの内周側に連結する複数の放射状リブ３ｃとを備えたハニカム構造に形成されている。この例では、内層体３ａ、外層体３ｂ、および放射状リブ３ｃで囲まれた横断面形状扇形の６個の透孔６が、導電針２の軸心に対して点対称となるように周方向等ピッチで配置形成され、かつ、各透孔６は導電針軸心方向に貫通されて絶縁体３の上下端において開放されており、この絶縁体３の空孔率が６０パーセント以上となっている。また、絶縁外皮５は、厚さが0.008mmのＰＥＴテープを巻回して形成されている。

本発明に係るプローブピン１は以上のように構成されており、図４に示すように、検査装置８に導通接続された一対のプローブピン１における各導電針２の先端を、基板９に搭載されたＩＣチップ１０の端子や、基板９における所定の回線部位に押し当て、両プローブピン１に高周波検査信号を流して回路の特性検査を行うことになる。

この場合、透孔６によって形成される空気絶縁層が軸心方向に連続しているので、プローブピン１は良好な高周波特性を備える。そのため、数ギガＨｚ以上の高周波領域でもプローブピン１を介して良好な信号授受を行うことが可能となる。また、導電針２が、その略全長において絶縁体３の内層体３ａで支持されることで、導電針２に引き抜き強度が高いものとなっている。

以下、本発明構造と、従来構造（発泡絶縁体を備える）とにおいて特性の差異を比較した結果を以下に説明する。

一般に、発泡絶縁体を用いた従来構造における発泡度と、本発明構造における空孔率（発泡度＝空孔率）とは、
本発明構造：60%min
従来構造：50%max
となる。

そこで、それぞれ同一径の導電針を備えた本発明構造（空孔率60%）並びに従来構造（発泡度50%）におけるプローブピンの最外径を比較する。

本発明構造では、
最外径:do1
導電針径:di
空隙:A1
空孔率:0.6
とすると、
空孔率=A1/[π/4×(do1²-di²)]
となる。

ここで、空孔率=0.6を代入すると、
0.6=A1/[π/4×(do1²-di²)]
となる。

一方、従来構造では、
最外径:do2
導電針径:di
空隙:A2
発泡度:0.5
とすると、
発泡度=A2/[π/4×(do2²-di²)]
となる。

ここで、空孔率=0.5を代入すると、
0.5=A2/[π/4×(do2²-di²)]
となる。なお、ここでいう空隙とは、軸線に垂直な一断面における空孔面積の合計のことである。

本発明構造の電気特性と従来構造の電気特性とを同等にするためには、本発明構造の空隙A1と従来構造の空隙A2とを同一にする必要がある(A1=A2)。
したがって、
0.6×π/4×(do1²-di²)=0.5×π/4×(do2²-di²)
となる。

この式を変形すると、
do2=√[(0.6/0.5)×do1²-(0.1/0.5)×di²]
となる。

以下、導電針径diを0.1mmとし、かつ本発明構造の最外径d1を0.2mmと仮定して説明する。この場合、
do2=√[(0.6/0.5)×0.2²-(0.1/0.5)×0.1²]=0.214
となる。

したがって、do2:do1=0.214:0.2=1.07:1.0
となる。つまり、同一の電気特性を得るためには、従来構造では、本発明の1.07倍の外径が必要となる。

なお、以上の説明では、最大発泡度（50%)を有する従来構造と最小空孔率(60%)を有する本発明構造におけるプローブピンの最外径を比較したが、従来構造において汎用される絶縁体の発泡度は48%であり、本発明において汎用が予想される絶縁体の空孔率は61%である。この汎用構成を上記計算式で比較した場合、do2:do1=1.1:1.0となり、同一の電気特性を得るためには、従来構造では、本発明の1.1倍の外径が必要となってしまう。

[他の実施例]
本発明は、以下のような形態で実施することもできる。

（１）導電針２の検査用先端部の形状は、上記実施例のように扁平にカットした形状に限られるものではなく、例えば、先端部を先細りにした形状や、先端部を鉤形に屈曲した形状、等を検査対象に対応して任意に設定することができる。

（２）導電針２は、必要に応じて金メッキを施したタングステン単線を使用することができる。

（３）上記外部導体４を、銅合金テープを巻回して形成することもできる。

（４）透孔６の数は上記実施例に限られるものではなく、４個、８個、等の偶数個、あるいは、５個、７個、等の奇数個とすることもできる。

（５）放射状リブ３ｃの断面形状の設定によっては、透孔６の横断面形状を円形や多角形にすることもできる。

（６）上記実施例では、放射状リブ３ｃを導電針２の軸心と平行する直線状に形成しているが、導電針２の長手方向に沿って緩く螺旋状に連続するものであってもよい。

プローブピンの外観斜視図である。プローブピンの縦断正面図である。プローブピンの横断面図である。使用形態の概略構成図

符号の説明

２導電針
３絶縁体
３ａ内層体
３ｂ外層体
３ｃ放射状リブ
４外部導体

Claims

導電針と、
前記導電針との間に隙間を介して同軸心に配置された外部導体と、
前記隙間に設けられた絶縁体と、
を備え、
前記記絶縁体は、
前記導電針に外周面を覆って設けられた内層体と、
前記外部導体の内周面を覆って設けられた外層体と、
前記内層体から径方向外側に向けて放射状に突出して前記外層体の内周側に連結する複数の放射状リブと、
を備え、
前記放射状リブは、前記導電針の長手方向に連続して設けられる、
ことを特徴とするプローブピン。
前記導電針を、タングステン合金を含むタングステン材から構成される、
ことを特徴とする請求項１記載のプローブピン。
前記絶縁体の空孔率が６０パーセント以上である、
ことを特徴とする請求項１または２記載のプローブピン。