JP2011158329A - コンタクトプローブ及びこれを用いた電子回路試験装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コンタクトプローブのメンテナンスを簡単且つ安価に行うことが可能なコンタクトプローブ及びこれを用いた電子回路試験装置を提供する。
【解決手段】導電性の筒状体からなるスリーブと、 該スリーブ内に摺動自在に嵌合する導電性のプランジャーと、前記スリーブ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貴金属の中実ムク材によって形成され前記スリーブと着脱可能に構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、コンタクトプローブ及びこれを用いた電子回路試験装置に関し、特に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コンタクトプローブ及びこれを用いた電子回路試験装置に関する。

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コンタクトプローブを用いた電子回路試験装置が開示されている。このコンタクトプローブは、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。

図９は従来のコンタクトプローブの一例を示す断面図である。図９に示すコンタクトプローブ１０は、円筒状のスリーブ２と、スリーブ２の内部を摺動するプランジャー４と、プランジャー４を付勢するコイルスプリング６と、コイルスプリング６の固定端６ａ側に配置されたショートピン８によって構成されている。これら部材の材料としては、いずれも金属などの導電材料が用いられる。スリーブ２にはリング状にカシメ加工されたカシメ部２ａが設けられており、この部分においてスリーブ２の内径が狭くなっている。カシメ部２ａ部分の内径は、プランジャー４の摺動部４ａ及びバネ受け部４ｂの外径よりも狭くなっている。連結部４ｃの外径は、カシメ部２ａと干渉しないよう、カシメ部２ａが設けられた部分の内径よりも細く設定されている。これにより、スリーブ２からのプランジャー４、コイルスプリング６及びショートピン８の脱落が防止される。

プランジャー４の先端４ｄは被測定物の電極と接触する部分である。電極は薄い金属酸化膜や有機性の汚れが付着しているため、動作テストを繰り返し行うと、プランジャー４の先端４ｄにも汚れが付着してしまう。このためプランジャー４と電極との接触抵抗が増大したり、抵抗値にばらつきが生じたりすることから、正常な動作テストが妨げられてしまう。このため、動作テストを所定回数行う度に、プランジャー４の再メッキ処理を施してクリーニングが行われていたが、スリーブ２の内部にメッキ液が侵入しないようにプランジャー４の先端４ｄだけを正確にメッキ浴に浸す必要があった。このため、再メッキ処理には、専用のメンテナンス治具を用いる必要でありコンタクトプローブを簡単且つ安価にクリーニングすることは困難であった。

そこで、プランジャーを着脱可能に構成して、プランジャーをスリーブから取り外して、プランジャー全体をメッキ浴に浸すだけでクリーニングを行うことを可能としたコンタクトプローブが開示されている（例えば、特許文献１参照。）。

図７は、プランジャーを着脱可能に構成したコンタクトプローブを示す図である。コンタクトプローブ３０は、円筒状のスリーブ２１と、スリーブ２１の内部を摺動するプランジャー２２と、スリーブ２１の内部に収容され、プランジャー２２を付勢するコイルスプリング２３と、コイルスプリング２３の固定端２３ａと接するショートピン２４によって構成されている。スリーブ２１にはコイルスプリング２３及びショートピン２４の脱落を防止するカシメ部２１ａが設けられており、プランジャー２２はカシメ部２１ａと干渉することなく着脱可能に構成されている。

図８は、前述のプランジャーを着脱可能に構成したコンタクトプローブを用いた電子回路試験装置の主要部の構造を示す略断面図である。図８に示す電子回路試験装置１００は、前述のプランジャーを着脱可能に構成したコンタクトプローブ３０と、プランジャー２２の突出部２２ａが露出するようにコンタクトプローブ３０を収容するプローブホルダ２７と、プランジャー２２の突出部２２ａを貫通させる貫通孔２６ａを有するプランジャーストッパー２６とを備え、プランジャーストッパー２６に設けられた貫通孔２６ａの径がプランジャー２２の摺動部２２ｂの径よりも小さい値に設定されている。これによりプランジャーストッパー２６によってプランジャー２２の脱落を防止することが可能となる。一方、メンテナンス時においては、プランジャーストッパー２７を取り外すことにより、スリーブ２１からプランジャー２２を簡単に取り出すことが可能となる。

特開２００９−１９２３７４号公報（第４−５頁、図４参照）

しかしながら、従来技術におけるコンタクトプローブ３０及びこれを用いた電子回路試験装置１００は、再メッキ処理によるクリーニングは安価で簡単に行うことができるが、プランジャー２２の表面にメッキ処理が施されているため回路基板の電極端子にプランジャー２２を弾性的に当接させて電気的測定を行っている際にメッキが剥離する場合がある。これによって導電性が悪くなり、接触抵抗が増大したり、抵抗値にばらつきが生じたりすることから正常な測定が妨げられてしまうという不具合があった。
また、スリーブ２１内部にて発生する摺動屑及び、プローブホルダ２７とスリーブ２１との摩擦で発生する屑が、プランジャーストッパー２６の貫通孔２６ａに入り込み、被測定物に付着して測定が不安定になるおそれがあった。

（発明の目的）
本発明は上記問題を解決して、電気的測定の際に安定した導電性を有し、常に正常な測定を行うことができるとともにコンタクトプローブのメンテナンスを簡単且つ安価に行うことが可能なコンタクトプローブ及びこれを用いた電子回路試験装置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スリーブと、 該スリーブ内に摺動自在に嵌合する導電性のプランジャーと、前記スリーブ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貴金属の中実ムク材によって形成され前記スリーブと着脱可能に構成されていることを特徴とする。

また、前記貴金属は金、銀、白金、パラジウム、タングステンの少なくとも一つの貴金属を含んで成る導電性合金であることを特徴とする。

また、前記貴金属は時効処理が施されており、貴金属の硬度が３８０（ＨＶ）から６００（ＨＶ）の範囲であることを特徴とする。

また、前記プランジャーは、前記スリーブ内に摺動自在に嵌合する摺動部と、前記スリーブから突出する突出部とを有し、該突出部と前記摺動部との境界部に径大部が設けられていることを特徴とする。

また、前記径大部の外径は前記突出部の外径に比較して大きく、且つ前記スリーブの内径と比較して大きい値に設定されていることを特徴とする。

本発明における電子回路試験装置は、上記のコンタクトプローブと、前記プランジャーの突出部が露出するように前記コンタクトプローブを収容するプローブホルダと、前記プランジャーの突出部を貫通させる貫通孔を有するプランジャーストッパーとを備えることを特徴とする。

また、前記プランジャーストッパーに設けられた前記貫通孔の内径は、前記プランジャーの径大部の外径と比較して小さい値に設定されていることを特徴とする。

以上のように、本発明のコンタクトプローブ及びこれを用いた電子回路試験装置はプランジャーが導電性を有する貴金属の中実ムク材からなるため、電気的測定を行っている際に接触抵抗が増大したり抵抗値にばらつきが生じることがなく、安定した導電性を有し、常に正常な測定を行うことができる。

また、プランジャーが貴金属の中実ムク材からなりスリーブと着脱可能に構成されているため、プランジャーが摩耗した場合は、取り外して新品と交換し、使用済みプランジャーは精製することによって再利用することができる。これによって、プランジャーのメンテナンスを簡単且つ安価に行うことが可能となりコンタクトプローブ及びこれを用いた電子回路試験装置のコストダウンを実現することができる。

また、プランジャーの材料として、貴金属合金を用いることによって、メッキ処理を施した従来品と比較して耐摩耗性及び耐酸化性が向上し、コンタクトプローブ及びこれを用いた電子回路試験装置の長寿命化を図ることができる。

さらに、貴金属合金に時効処理を施し硬度を高くすることによって耐摩耗性を向上させることが出来るとともに、切削加工性を向上させることが出来、コンタクトプローブ及びこれを用いた電子回路試験装置のコストダウンが可能となる。

また、本発明のコンタクトプローブ及びこれを用いた電子回路試験装置によれば、プランジャーの突出部と摺動部との境界部に径大部を設けることにより、スリーブ内部にて発生する摺動屑及び、プローブホルダとスリーブとの摩擦で発生する屑がプランジャーストッパーの貫通孔に入り込むことを防止することができる。この結果、摺動屑が被測定物に付着することを防止することができ、安定した導電性を確保して常に正常な測定を行うことができる。

本発明の第１の実施形態におけるコンタクトプローブを示す概略断面図である。 本発明の第１の実施形態におけるスリーブを示す概略断面図である。 本発明の第１の実施形態におけるプランジャーを示す概略側面図である。 図１におけるコンタクトプローブを用いた電子回路試験装置の主要部を示す概略断面図である。 本発明の第２の実施形態におけるコンタクトプローブを示す概略断面図である。 図５におけるコンタクトプローブを用いた電子回路試験装置の主要部を示す概略断面図である。 従来技術におけるコンタクトプローブを示し、プランジャーを着脱可能に構成したコンタクトプローブを示す概略断面図である。 図７におけるコンタクトプローブを用いた電子回路試験装置の主要部を示す概略断面図である。 従来技術におけるコンタクトプローブを示す概略断面図である。

図１から図４は本発明の第１の実施形態におけるコンタクトプローブ及びこれを用いた電子回路試験装置を示す図、図５から図６は第２の実施形態におけるコンタクトプローブ及びこれを用いた電子回路試験装置を示す図である。以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。

（第１の実施形態）
図１は本実施形態におけるコンタクトプローブを示す概略断面図である。図１に示すように、本実施形態によるコンタクトプローブ２０は、円筒状のスリーブ１１と、スリーブ１１の内部を軸方向に摺動するプランジャー１２と、スリーブ１１の内部に収容され、プランジャー１２をスリーブ１１の軸方向に付勢するコイルスプリング１３と、コイルスプリング１３の固定端１３ａと接するショートピン１４とを備えている。

図２は本実施形態におけるスリーブを示す概略断面図である。図２に示すようにスリーブ１１にはカシメ加工されたカシメ部１１ａが設けられており、スリーブ１１の内径ｅに対して、カシメ部１１ａの内径ｆが狭くなっている。このカシメ部１１ａは、図２に示すようにコイルスプリング１３及びショートピン１４の脱落を防止するようになっている。スリーブ１１、ショートピン１４の材料は、いずれも金属などの導電材料が用いられる。また、コイルスプリング１３については特に限定されないが、金属などの導電材料を用いることが好ましい。なおショートピン１４は外部の電極（図示せず）と接触する部分である。

プランジャー１２は貴金属の中実ムク材によって形成されており、貴金属はパラジウム（Ｐｄ）４０％、銀（Ａｇ）４０％、銅（Ｃｕ）を含有する導電性のパラジウム合金からなる。さらに、このパラジウム合金は硬度が４３０（ＨＶ）となるように時効処理が施されている。なお、貴金属としてはプラチナ（Ｐｔ）９０％、ニッケル（Ｎｉ）を含有する導電性の白金合金を用いることができる。この白金合金は時効処理なしで硬度が３６０（ＨＶ）である。また、レニウム（Ｒｅ）３％、タングステン（Ｗ）を含有する導電性のタングステン合金も用いることができる。このタングステン合金は時効処理なしで硬度が６００（ＨＶ）である。

図３は本実施形態におけるプランジャーを示す概略側面図である。プランジャー１２は、スリーブ１１と摺動自在に嵌合する摺動部１２ｃと、スリーブ１１から突出する突出部１２ｂと、突出部１２ｂと摺動部１２ｃとの境界部に設ける径大部１２ａと、摺動部１２ｃからみて突出部１２ｂとは反対側に設けられた後端部１２ｄとを備えている。突出部１２ｂの先端１２ｅは、図示しない被測定物の電極と接触する部分である。後端部１２ｄの外径は摺動部１２ｃの外径ｃよりも小さく、且つスリーブ１１のカシメ部１１ａの内径ｆより小さい値に設定されている。また、径大部１２ａの外径ａは突出部１２ｂの外径ｂ、摺動部１２ｃの外径ｃに比較して大きく、且つスリーブ１１の内径ｅと比較して大きい値に設定されている。

図１に示すようにスリーブ１１にプランジャー１２を挿入すると後端部１２ｄはスリーブ１１のカシメ部１１ａを通過して、コイルスプリング１３の可動端１３ｂと接しプランジャー１２がコイルスプリング１３によって付勢されることになる。なお、スリーブ１１に挿入されているプランジャー１２は、矢印Ａに示す方向に移動する場合、スリーブ１１のカシメ部１１ａと干渉する部分がなくそのままスリーブ１１から抜き出すことができる。

図４は本実施形態におけるコンタクトプローブ２０を用いた電子回路試験装置の主要部を示す概略断面図である。図４に示す電子回路試験装置２００は、コンタクトプローブ２０を保持するプローブホルダ１７と、プランジャーストッパー１６、プリント配線基板１５とを備えている。

プローブホルダ１７は、プランジャー１２の突出部１２ｂが露出するようにコンタクトプローブ２０を収容することにより支持する部材であり、一方の面にプランジャーストッパー１６が固定され、他方の面にプリント配線基板１５が固定される。プランジャーストッパー１６は貫通孔１６ａを有しており、この貫通孔１６ａにはプランジャー１２の突出部１２ｂが貫通している。貫通孔１６ａの内径ｄはプランジャー１２の径大部１２ａの外径ａよりも小さい値に設定されている。このため、プランジャー１２の径大部１２ａがプランジャーストッパー１６と干渉することにより、プランジャー１２の脱落が防止される。これにより、測定時においては、着脱自在なプランジャー１２の脱落を防止して正常な測定を行うことができる。また、摩耗したプランジャー１２を交換する際には、プランジャーストッパー１６をプローブホルダ１７から取り外すことにより、プランジャー１２を簡単に抜き取ることができる。

以上のように本実施形態のコンタクトプローブ２０及び電子回路試験装置２００は、プランジャー１２の材料として、導電性を有する貴金属合金の中実ムク材を用いることによって、メッキ処理を施した従来品と比較して耐摩耗性及び耐酸化性が向上し、製品の長寿命化を図ることができる。また、貴金属合金に時効処理を施し硬度を高くすることによって耐摩耗性をさらに向上させることが出来るとともに、プランジャー１２の切削加工性を向上させることが出来、コンタクトプローブ２０及び電子回路試験装置２００のコストダウンが可能となる。

また、プランジャー１２がスリーブ１１と着脱可能に構成されているため、プランジャー１２が摩耗した場合は、プランジャーストッパー１６をプローブホルダ１７から取り外すことにより、プランジャー１２を簡単に抜き取ることができる。この取り外したプランジャー１２を新品のプランジャーと交換し使用済みプランジャーは精製することによって再利用することができる。これによって、コンタクトプローブ２０のメンテナンスを簡単且つ安価に行うことが可能となりコンタクトプローブ２０及び電子回路試験装置２００のコストダウンを実現することができる。

また、プランジャー１２の突出部１２ｂと摺動部１２ｃとの境界部に径大部１２ａを設けることにより、スリーブ１１内部にて発生する摺動屑及び、プローブホルダ１７とスリーブ１１との摩擦で発生する屑がプランジャーストッパー１６の貫通孔１６ａに入り込むことを防止することができる。この結果、摺動屑が被測定物に付着することを防止することができる。この結果、安定した導電性を確保して常に正常な測定を行うことができるコンタクトプローブ２０及び電子回路試験装置２００を実現することができる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態におけるコンタクトプローブ及び電子回路試験装置は、プランジャーの材質と形状が第１の実施形態と異なり、その他は第１の実施形態とほぼ同様である。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５は本実施形態におけるコンタクトプローブを示す概略断面図である。図５に示すように、本実施形態によるコンタクトプローブ４０は、円筒状のスリーブ１１と、スリーブ１１の内部を軸方向に摺動するプランジャー４２と、スリーブ１１の内部に収容され、プランジャー４２をスリーブ１１の軸方向に付勢するコイルスプリング１３と、コイルスプリング１３の固定端１３ａと接するショートピン１４とを備えている。

プランジャー４２は貴金属の中実ムク材によって形成されており、貴金属は金（Ａｕ）１０％、銀（Ａｇ）３０％、プラチナ（Ｐｔ）１０％、パラジウム（Ｐｄ）３５％、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）を含有する導電性の金合金からなる。さらに、この金合金は硬度が３８０（ＨＶ）となるように時効処理が施されている。なお、貴金属としては銀（Ａｇ）６０％、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）を含有する導電性の銀合金を用いることができる。この銀合金は時効処理なしで硬度が１８０（ＨＶ）である。

プランジャー４２は、スリーブ１１と摺動自在に嵌合する摺動部４２ｃと、スリーブ１１から突出する突出部４２ｂと、突出部４２ｂと摺動部４２ｃとの境界部に設ける段差部４２ａと、摺動部４２ｃからみて突出部４２ｂとは反対側に設けられた後端部４２ｄとを備えている。突出部４２ｂの外径は摺動部４２ｃの外径に対して小さい値に設定されている。また、後端部４２ｄは第１の実施形態における後端部１２ｄと同様である。

本実施形態においても第１の実施形態と同様に、スリーブ１１に挿入されているプランジャー４２は、スリーブ１１のカシメ部１１ａと干渉する部分がなくそのままスリーブ１１から抜き出すことができる。

図６は第２の実施形態におけるコンタクトプローブ４０を用いた電子回路試験装置の主要部を示す概略断面図である図６に示す電子回路試験装置３００は、コンタクトプローブ４０を保持するプローブホルダ１７と、プランジャーストッパー１６、プリント配線基板１５とを備えている。

図６に示すように、プランジャーストッパー１６の貫通孔１６ａにはプランジャー４２の突出部４２ｂが貫通している。貫通孔１６ａの内径ｄはプランジャー４２の摺動部４２ｃの外径ｃよりも小さく設定されている。このため、プランジャー４２の段差部４２ａがプランジャーストッパー１６と干渉することにより、プランジャー４２の脱落が防止される。これにより、測定時においては、着脱自在なプランジャー４２の脱落を防止して正常な測定を行うことができる。また、摩耗したプランジャー４２を交換する際には、プランジャーストッパー１６をプローブホルダ１７から取り外すことにより、プランジャー４２を簡単に抜き取ることができる。その他は第１の実施形態と同様であるため説明を省略する。

以上のように本実施形態のコンタクトプローブ４０及び電子回路試験装置３００は、プランジャー４２の材料として、導電性を有する貴金属合金の中実ムク材を用いており、第１の実施形態と同様に、製品の長寿命化を図ることができるとともにコストダウンが可能となる。また、プランジャー４２がスリーブ１１と着脱可能に構成されているため、コンタクトプローブのメンテナンスを簡単且つ安価に行うことが可能となる。

１１ スリーブ
１１ａ カシメ部
１２、４２ プランジャー
１２ａ 径大部
１２ｂ、４２ｂ 突出部
１２ｃ、４２ｃ 摺動部
１２ｄ、４２ｄ 後端部
１２ｅ 先端
１３ コイルスプリング
１３ａ コイルスプリングの固定端
１３ｂ コイルスプリングの移動端
１４ ショートピン
１５ プリント配線基板
１６ プランジャーストッパー
１６ａ 貫通孔
１７ プローブホルダ
２０、４０ コンタクトプローブ
４２ａ 段差部
２００、３００ 電子回路試験装置

Claims (7)

1. 導電性の筒状体からなるスリーブと、 該スリーブ内に摺動自在に嵌合する導電性のプランジャーと、前記スリーブ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貴金属の中実ムク材によって形成され前記スリーブと着脱可能に構成されていることを特徴とするコンタクトプローブ。
2. 前記貴金属は金、銀、白金、パラジウム、タングステンの少なくとも一つの貴金属を含んで成る導電性合金であ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。
3. 前記貴金属は時効処理が施されており、貴金属の硬度が３８０（ＨＶ）から６００（ＨＶ）の範囲であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のコンタクトプローブ。
4. 前記プランジャーは、前記スリーブ内に摺動自在に嵌合する摺動部と、前記スリーブから突出する突出部とを有し、該突出部と前記摺動部との境界部に径大部が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のコンタクトプローブ。
5. 前記該径大部の外径は前記突出部の外径に比較して大きく、且つ前記スリーブの内径と比較して大きい値に設定されていることを特徴とする請求項４に記載のコンタクトプローブ。
6. 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のコンタクトプローブと、前記プランジャーの突出部が露出するように前記コンタクトプローブを収容するプローブホルダと、前記プランジャーの突出部を貫通させる貫通孔を有するプランジャーストッパーとを備えることを特徴とする電子回路試験装置。
7. 前記プランジャーストッパーに設けられた前記貫通孔の内径は、前記プランジャーの径大部の外径と比較して小さい値に設定されていることを特徴とする請求項６に記載の電子回路試験装置。

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