JP2011169595A - 両端変位型コンタクトプローブ - Google Patents

Abstract

【課題】耐久性に優れ、小型化が可能な両端変位型コンタクトプローブを提供する。
【解決手段】コイルばねにより相反する方向に付勢された一対の導電性可動体が検査装置のソケットの内部に往復動を許容して収容されると共に、一方の導電性可動体が被検査体に当接するように取り付けられ、かつ他方の導電性可動体が回路基板に電気的に接続して取り付けられている両端変位型コンタクトプローブにおいて、コイルばね内に配設され一対の導電性可動体の軸方向に延在する中空の導電性パイプ体を有し、一対の導電性可動体が導電性パイプ体の両端部から内部に向かってそれぞれ挿入されており、一対の導電性可動体が導電性パイプに対して摺動可能で且つ電気的に接続されている。
【選択図】図１

Description

本発明はコンタクトプローブに関し、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検査用ソケットに装備される両端変位型コンタクトプローブに関する。

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には、複数のコンタクトプローブを備えた検査用ソケットが装備されており、このコンタクトプローブとして両端のコンタクト部の間にコイルばねを設けて接触圧を付与して電気的測定を行う両端変位型のものが開示されている。

図６は従来の両端変位型コンタクトプローブの第１の例を示す断面図である。図６に示す両端変位型コンタクトプローブ１０は、その軸方向両端側に、それぞれ電気的接触部を構成する第１導電部材１及び第２導電部材２と、第１導電部材１及び第２導電部材２が軸方向の所定間隔より接近するときその間隔を拡大する方向に両導電部材１、２を付勢する中空のコイルばね３と、コイルばね３内に収納されコイルばね３の略軸方向に延在する第３導電部材４とを備えており、検査装置（図示せず）のソケット６内に隔壁部８を隔てて複数本、互いに平行に所定ピッチで配設されている。

コイルばね３は、第１導電部材１を保持結合した一端部３ａと、第２導電部材２を保持結合した他端部３ｂと、第３導電部材４を第１導電部材１及び第２導電部材２に摺動可能な所定姿勢で保持する中間部３ｃとを有している。このコイルばね３の中間部３ｃは他の部分より小ピッチで形成されている。また、第１導電部材１及び第２導電部材２の軸方向に対向する部位には、第３導電部材４の一端部４ａ及び他端部４ｂを収納する一対の凹部１ａ、２ａが形成されている。

一方、第３導電部材４は、一端部４ａ及び他端部４ｂより大径の中間部４ｃを有し、第１導電部材１又は第２導電部材２のいずれか一方に形成された一方の凹部１ａ、または凹部２ａに向かいコイルばね３を通して第３導電部材４が挿入されている。ここで、コイルばね３の中間部３ｃより挿入方向先方側でコイルばね３が圧縮されると、第３導電部材４の一端部４ａ又は他端部４ｂが一方の凹部１ａの内部の側面及び底面に近接又は当接するとともに、第３導電部材４の中間部４ｃがコイルばね３の中間部３ｃに保持されるようになっている。

このように構成された両端変位型コンタクトプローブ１０では、検査対象物９に第１導電部材１が当接するとともに、検査装置の回路基板７に第２導電部材２が当接する。このとき、圧縮コイルばね３により、第１導電部材１と第２導電部材２とが互いに近接する方向に変位するとともに、第１導電部材１及び第２導電部材２への電気的接続をなすための所要の接触圧が付与される（例えば、特許文献１参照。）。

また、従来技術の第２の例として図７に示す導電性接触子５０が開示されている。この導電性接触子５０は、コイルばね３２により付勢された一対の導電性可動体３３、３４を備えており、ホルダ３８の支持孔３８ａに収容されている。導電性可動体３３は、検査時に被検査体３９に当接するように取り付けられており、導電性可動体３４は、配線プレート３５に電気的に接続して取り付けられている。また、導電性可動体３３に固定されると共に、導電性可動体３４に向かって延設されている密着巻きコイル体３６が、コイルばね３２内に配設されている。さらに、導電性可動体３４の軸部３７が、密着巻きコイル体３６に対して摺動可能に電気的に接続されている（例えば、特許文献２照。）。

特開２００６−８４２１２号公報（第５−７頁、図１参照） 特開２００３−１７２７４８号公報（第４−５頁、図１参照）

しかしながら、従来技術の第１の例における両端変位型コンタクトプローブ１０は、第３導電部材４は細長いピン状の形状をなし、摺動と導通を確保するためには第１導電部材１及び第２導電部材２のそれぞれに深さの大きい凹部１ａ、凹部２ａを設ける必要がある。このため両端変位型コンタクトプローブの小型化を図ろうとすると、凹部１ａ、凹部２ａの内径が小さくなり、その形成が難しいいう問題があった。また、第３導電部材４は細長いピン状の形状であるため小型化すると強度が不足し耐久性が低くなるという問題があった。

また、従来技術の第２の例における導電性接触子５０は、密着巻きコイル体３６の内径はその材料として用いる線材の線径によって制限されため、密着巻きコイル体３６を小径化すると十分な内径を確保することが出来ないという問題があった。さらに線径が小さくなると強度的にも不足し小型化すると耐久性が低くなるという問題もあった。

（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摺動と導電性を有し、耐久性に優れ長寿命化が図れるとともに小型化を簡単且つ安価に実現することが可能な両端変位型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両端変位型コンタクトプローブは、コイルばねにより相反する方向に付勢された一対の導電性可動体が検査装置のソケットの内部に往復動を許容して収容されると共に、一方の導電性可動体が、検査時に被検査体に当接するように取り付けられており、かつ他方の導電性可動体が、回路基板に電気的に接続して取り付けられて構成される両端変位型コンタクトプローブにおいて、前記コイルばね内に配設され前記一対の導電性可動体の軸方向に延在する中空の導電性パイプ体を有し、前記一対の導電性可動体が前記導電性パイプ体の両端部から内部に向かってそれぞれ挿入されており、前記一対の導電性可動体が前記導電性パイプに対して摺動可能で且つ電気的に接続されていることを特徴とする。

また、前記一対の導電性可動体が前記導電性パイプ体の内周面に当接する軸部を有することを特徴とする。

また、前記導電性パイプ体の一方の端部が前記一対の導電性可動体のうちいずれか一方の導電性可動体に固定されていることを特徴とする。

また、前記一方の導電性可動体は、前記導電性パイプ体の一方の端部が固定される固定部を有することを特徴とする。

また、前記導電性パイプ体は、その横断面における外周面の中心に対して内周面の中心が偏心して形成されていることを特徴とする。

また、前記導電性パイプ体は金、パラジウム、銅の少なくとも一つの金属を含んで成る導電性合金材料からなることを特徴とする。

また、前記導電性パイプ体はステンレス材またはニッケル材の導電性金属材料からなることを特徴とする。

以上のように、本発明の両端変位型コンタクトプローブは、電気的測定の際に安定した摺動と導電性を有し、耐久性に優れ長寿命化が図れるとともに小型化を簡単且つ安価に実現することができる。

本発明の第１の実施形態における両端変位型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両端変位型コンタクトプローブの動作状態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両端変位型コンタクトプローブの導電性パイプ体を示し、図３（ａ）は正面図、図３（ｂ）は図３（ａ）におけるＡ−Ａ断面図、図３（ｃ）は図３（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。 本発明の第２の実施形態における両端変位型コンタクトプローブを示し、図４（ａ）は、導電性パイプ体と導電性可動体との位置関係を説明するため図、図４（ｂ）は、導電性パイプ体と導電性可動体との摺動状態を示す部分概略断面図である。 本発明の第３の実施形態における両端変位型コンタクトプローブを示す概略断面図である。 従来技術の第１の例である両端変位型コンタクトプローブを示す概略断面図である。 従来技術の第２の例である導電性接触子を示す概略断面図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、図６に示す構成要素と同じ構成要素については、同一符号を付してある。

（第１の実施形態）
図１、図２は本発明の第１本実施形態における両端変位型コンタクトプローブを示す概略断面図であり、図１は待機状態を示し、図２は検査状態を示す。なお、本実施形態の両端変位型コンタクトプローブは検査装置（図示せず）のソケット内に所定のピッチにて縦横に並列に配設されている。

図１に示すように、本実施形態による両端変位型コンタクトプローブ２０は、コイルばね１３により相反する方向に付勢された一対の導電性可動体１１、１２が検査装置（図示せず）のソケット６の内部に往復動を許容して収容されると共に、一方の導電性可動体１２が、検査時に被検査体９に当接するように取り付けられており、かつ他方の導電性可動体１１が、回路基板７に電気的に接続して取り付けられている。

また、コイルばね１３内に配設され一対の導電性可動体１１、１２の軸方向に延在する中空の導電性パイプ体１４を有し、一対の導電性可動体１１、１２が導電性パイプ体１４の両端部から内部に向かってそれぞれ挿入されており、一対の導電性可動体１１、１２が導電性パイプ体１４に対して摺動可能で且つ電気的に接続されている。

導電性可動体１１は、フランジ部１１ｂと、フランジ部１１ｂの一方の側に設けるコンタクト部１１ａと、フランジ部１１ｂの他方の側に設ける嵌入部１１ｃと、この嵌入部１１ｃを介し設ける軸部１１ｄを有し一体的に形成されている。導電性可動体１２も導電性可動体１１と同様に、コンタクト部１２ａ、フランジ部１２ｂ、嵌入部１２ｃ及び軸部１２ｄを有し一体的に形成されている。

この軸部１１ｄ、１２ｄは、図１に示す待機状態（導電性可動体１２を被検査体９に当接させていない状態）にあるとき、導電性パイプ体１４の両端部から内部に向かってそれぞれ挿入されており、導電性パイプ体１４の内周面１４ａに接触するとともに摺動可能に保持され且つ電気的にも接続されている。また軸部１１ｄ、１２ｄは、嵌入部１１ｃ、１２ｃより小径に形成されている。

また、コイルばね１３は、圧縮コイルばねとして形成されており、導電性可動体１１、１２のフランジ部１１ｂ、１２ｂ間に配置されコイルばね１３の両端部が嵌入部１１ｃ、１２ｃにそれぞれ嵌入されて装着されている。このコイルばね１３は例えば、ばね用のピアノ線、ステンレス線、または、プラスチックで形成することができる。

導電性パイプ体１４は、その横断面における外周面の中心に対して内周面の中心が同心に形成されており、導電性可動体１１、１２またはコイルばね１３のいずれにも固定されておらず導電性可動体１１、１２の軸線に沿って嵌入部１１ｃ、１２ｃ間で自由に移動可能に配置されている。また、この導電性パイプ体１４はニッケル（Ｎｉ）材からなり電気鋳造法によって形成されており、その外径は７０μｍ程度である。

また、ソケット６は、内部空間の両端に外部に向けて貫通する貫通孔６ａ、６ｂが連通されて形成されている。また貫通孔６ａ、６ｂと内部空間の境界部には段部６ｃ、６ｄが形成されている。このソケット６の内部空間内に一対の導電性可動体１１、１２、コイルばね１３、および導電性パイプ体１４が配置されソケット６に組み込まれている。この状態では、一対の導電性可動体１１、１２は、それぞれのコンタクト部１１ａ、１２ａの先端部分をソケット６の貫通孔６ａ、６ｂから外方へ突出させると共に、ソケット６の内部空間内で往復動可能に収容されている。また、コイルばね１３のばね力が一対の導電性可動体１１、１２を付勢した場合には各フランジ部１１ｂ、１２ｂがそれぞれ各段部６ｃ、６ｄに突き当てられて抜け止めされている。

上述のように構成された本実施形態の両端変位型コンタクトプローブ２０では、図２に示す検査状態おいて、被検査体９に導電性可動体１２のコンタクト部１２ａが当接するとともに、検査機器の回路基板７に導電性可動体１１のコンタクト部１１ａが当接する。また、導電性可動体１１、１２がコイルばね１３のばね力に抗してソケット６の内部空間内に没入すると共に、導電性可動体１１、１２が導電性パイプ体１４を介して電気的接続をなすための所要の接触圧が付与される。このように両端変位型コンタクトプローブ２０は、導電性可動体１２のコンタクト部１２ａの先端を、被検査体９に弾接させてショートや断線の有無を検査することができる。

以上のように、第１の実施形態における両端変位型コンタクトプローブ２０は、コイルばね１３の内部に導電性パイプ体１４が配置されているため、コイルばね１３の撓みを防止することができ、導電性可動体１１、１２と導電性パイプ体１４との摺動を安定化するとともに長寿命化を図ることができる。

また、本実施形態における導電性パイプ体１４は、ニッケル（Ｎｉ）材からなり電気鋳造法によって形成されるため、安価で高精度を確保できるとともに小型化が容易となる。このように、本実施形態の両端変位型コンタクトプローブ２０は、電気的測定の際に安定した摺動と導電性を有し、耐久性に優れ長寿命化が図れるとともに小型化を簡単且つ安価に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両端変位型コンタクトプローブは、導電性パイプ体の材質と形状が第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３は第２の実施形態における両端変位型コンタクトプローブの導電性パイプ体を示し、図３（ａ）は正面図、図３（ｂ）は図３（ａ）におけるＡ−Ａ断面図、図３（ｃ）は図３（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。

図３（ｂ）に示すように導電性パイプ体２４は、その横断面における外周面２４ｂの中心位置ｇに対して内周面２４ａの中心位置ｈが偏心して形成されている。このため図３（ｃ）に示すように導電性パイプ体２４の縦断面における外周面２４ｂの中心線Ｐと内周面２４ａの中心線Ｑが一致せず、互い離間した位置となる。

また、この導電性パイプ体２４の材料は、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、プラチナ（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）等を含有する導電性の金合金を用いており、その外径は５０μｍ程度とした。この導電性パイプ体２４の外径は、３０〜３００μｍ程度の範囲で適応することができる。なお、導電性パイプ体２４の材料としては、この他にパラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）を含有する導電性のパラジウム合金や、銅（Ｃｕ）を主として含有する導電性の銅合金を用いる事が出来る。また、ステンレス材（ＳＵＳ）を用いても良い。

図４は、第２の実施形態における両端変位型コンタクトプローブ３０を示し、図４（ａ）は、導電性パイプ体２４と導電性可動体１１、１２との位置関係を説明するため図で、導電性パイプ体２４に導電性可動体１１、１２を挿入しない状態を想像で描いたものである。図４（ａ）に示すように、導電性パイプ体２４はコイルばね１３の内部に配置されると、前述したように、導電性パイプ体２４外周面２４ｂの中心位置ｇに対して内周面２４ａの中心位置ｈが偏心して形成されているため、導電性パイプ体２４の外周面２４ｂの中心線Ｐは、導電性可動体１１、１２の中心軸線と略一致するが、導電性パイプ体２４の内周面２４ａの中心線Ｑは、中心線Ｐに対して差Ｒだけ離間した位置となる。

図４（ｂ）は、導電性パイプ体と導電性可動体との摺動状態を示す部分概略断面図である。図４（ｂ）に示すように、一対の導電性可動体１１、１２の軸部１１ｄ、１２ｄを導電性パイプ体２４の両端部から内部に向かってそれぞれ挿入すると、軸部１１ｄ、１２ｄの軸線方向は導電性パイプ体２４の内周面２４ａの中心線Ｑに対して、それぞれ角度ｍ、ｎだけ傾斜した状態で装着される。この結果、一対の導電性可動体１１、１２の軸部１１ｄ、１２ｄと導電性パイプ体２４との摺動状態が安定化し電気的接続もより確実となる。なお、導電性パイプ体２４は、第１の実施形態と同様に導電性可動体１１、１２またはコイルばね１３のいずれにも固定されておらず嵌入部１１ｃ、１２ｃ間で自由に移動可能に配置されている。その他の点については、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、第２の実施形態における両端変位型コンタクトプローブ３０は、一対の導電性可動体１１、１２の軸部１１ｄ、１２ｄが導電性パイプ体２４の軸線方向に対して傾斜した状態で導電性パイプ体２４の両端部から内部に向かって挿入されているため、一対の導電性可動体１１、１２の軸部１１ｄ、１２ｄと導電性パイプ体２４との摺動状態がより安定化し電気的接続もより確実となる。また、本実施形態においても第１の実施形態と同様の効果を得ることが出来る。

（第３の実施形態）
第３の実施形態における両端変位型コンタクトプローブは、導電性パイプ体の一方の端部が一対の導電性可動体のうちいずれか一方の導電性可動体に固定されている点が第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は第３の実施形態における両端変位型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、一方の導電性可動体２１は、フランジ部２１ｂと、フランジ部２１ｂの一方の側に設けるコンタクト部２１ａと、フランジ部２１ｂの他方の側に設ける嵌入部２１ｃと、この嵌入部２１ｃを介し設ける固定部２１ｅを有し一体的に形成されている。この固定部２１ｅが導電性パイプ体１４の一方の端部から挿入され、この固定部２１ｅにおいて導電性パイプ体１４と導電性可動体２１とが固定されている。固定部２１ｅの外径は、導電性可動体１２の軸部１２ｄの外径より径大に形成されており、導電性パイプ体１４の内周面１４ａと固定部２１ｅの外周部が当接され電気的に接続されている。なお、一方の導電性可動体２１のコンタクト部２１ａ、フランジ部２１ｂ、嵌入部２１ｃについては、第１の実施形態における導電性可動体１１のコンタクト部１１ａ、フランジ部１１ｂ、嵌入部１１ｃと同様であるため説明は省略する。

また、他方の導電性可動体１２の軸部１２ｄは、待機状態（導電性可動体１２を被検査体９に当接させていない状態）にあるとき、導電性パイプ体１４の他方の端部から内部に向かって挿入されており、導電性パイプ体１４の内周面１４ａに接触するとともに摺動可能に保持され且つ電気的にも接続されている。その他については、第１の実施形態と同様であるため説明は省略する。

本実施形態においては、一方の導電性可動体２１に導電性パイプ体１４を固定した例で説明したが、同様に他方の導電性可動体１２に導電性パイプ体１４を固定することもできる。また、本実施形態においても第１の実施形態と同様の効果を得ることが出来る。

６ ソケット
６ａ、６ｂ 貫通孔
６ｃ、６ｄ 段部
７ 回路基板
９ 被測定物
１１、１２ 導電性可動体
１１ａ、１２ａ コンタクト部
１１ｂ、１２ｂ フランジ部
１１ｃ、１２ｃ 嵌入部
１１ｄ、１２ｄ 軸部
１３ コイルスばね
１４ 導電性パイプ体
１４ａ 内周面
２０、３０、４０ 両端変位型コンタクトプローブ
２１ 導電性可動体
２１ａ コンタクト部
２１ｂ フランジ部
２１ｃ 嵌入部
２１ｅ 固定部
２４ 導電性パイプ体
２４ａ 内周面
２４ｂ 外周面

Claims (7)

1. コイルばねにより相反する方向に付勢された一対の導電性可動体が検査装置のソケットの内部に往復動を許容して収容されると共に、一方の導電性可動体が、検査時に被検査体に当接するように取り付けられており、かつ他方の導電性可動体が、回路基板に電気的に接続して取り付けられて構成される両端変位型コンタクトプローブにおいて、
   前記コイルばね内に配設され前記一対の導電性可動体の軸方向に延在する中空の導電性パイプ体を有し、前記一対の導電性可動体が前記導電性パイプ体の両端部から内部に向かってそれぞれ挿入されており、前記一対の導電性可動体が前記導電性パイプに対して摺動可能で且つ電気的に接続されていることを特徴とする両端変位型コンタクトプローブ。
2. 前記一対の導電性可動体が前記導電性パイプ体の内周面に当接する軸部を有することを特徴とする請求項１に記載の両端変位型コンタクトプローブ。
3. 前記導電性パイプ体の一方の端部が前記一対の導電性可動体のうちいずれか一方の導電性可動体に当接されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の両端変位型コンタクトプローブ。
4. 前記一方の導電性可動体は、前記導電性パイプ体の一方の端部が固定される固定部を有することを特徴とする請求項３に記載の両端変位型コンタクトプローブ。
5. 前記導電性パイプ体は、その横断面における外周面の中心に対して内周面の中心が偏心して形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の両端変位型コンタクトプローブ。
6. 前記導電性パイプ体は金、パラジウム、銅の少なくとも一つの金属を含んで成る導電性合金材料からなることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の両端変位型コンタクトプローブ。
7. 前記導電性パイプ体はステンレス材またはニッケル材の導電性金属材料からなることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の両端変位型コンタクトプローブ。

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