JP2011226870A

JP2011226870A - コンタクトプローブ及びソケット

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Publication number: JP2011226870A
Application number: JP2010095537A
Authority: JP
Inventors: Tsugio Yamamoto; 次男山本
Original assignee: Yokowo Co Ltd; Yokowo Mfg Co Ltd
Current assignee: Yokowo Co Ltd
Priority date: 2010-04-16
Filing date: 2010-04-16
Publication date: 2011-11-10
Anticipated expiration: 2030-04-16
Also published as: JP5645451B2

Abstract

【課題】第１プランジャー及び第２プランジャーの可動ストローク並びに重ね代の長さを同じとしたとき、従来と比較して全長を短くすることの可能なコンタクトプローブ及びこれを備えたソケットを提供する。
【解決手段】コイルスプリング６が縮んでいる圧縮状態では、第１プランジャー４の末端部１１の平面部分は、第２プランジャー５の末端部２１の平面部分から先端側本体部２３の基端から所定長の範囲及びフランジ部２２の平面部分に跨って対面し、接触する。第２プランジャー５の末端部２１の平面部分は、第１プランジャー４の末端部１１の平面部分から先端側本体部１３の基端から所定長の範囲及びフランジ部１２の平面部分に跨って対面し、接触する。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体集積回路等の検査に使用するコンタクトプローブ及びこれを備えたソケットに関する。

半導体集積回路等の検査対象物の検査を行う場合において、検査対象物と測定器側の検査用基板とを電気的に接続するためにコンタクトプローブが一般的に使用されている。

図６は、従来のコンタクトプローブの説明図であり、(Ａ)はスプリング開放状態、(Ｂ)はスプリング圧縮状態(通電時)を示す。この種のコンタクトプローブは、小径化のためにコイルスプリングの外側に金属チューブを有しない構造である。また、電気の通過抵抗を抑えるために、半導体集積回路等の検査対象物との接続部品である第１プランジャー６１と、検査用基板との接続部品である第２プランジャー６２とを直接接触させる構造である。コンタクトプローブの構成部品であるコイルスプリング６３を圧縮して発生するバネ力で、第１及び第２プランジャー６１,６２の先端がそれぞれ検査対象物及び検査用基板に押し当てられる。なお、図６と同様の構造を有する先行技術文献として、下記特許文献１及び２がある。

特開２０００−２４１４４７号公報米国特許第６４６２５６７号公報

従来のコンタクトプローブの開放時全長Ｌ₁及び圧縮時全長Ｌ₂はそれぞれ、
Ｌ₁＝２（Ａ＋Ｂ）＋Ｃ＋Ｘ＋Ｙ
Ｌ₂＝Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｘ＋Ｙ
と表される。ここで、図６にも示すとおり、
・Ａ＝第１プランジャー６１の可動ストローク
・Ｂ＝第２プランジャー６２の可動ストローク
・Ｃ＝第１及び第２プランジャー６１,６２の重ね代の長さ
・Ｘ＝(第１プランジャー６１の全長)−(Ａ＋Ｂ＋Ｃ)
・Ｙ＝(第２プランジャー６２の全長)−(Ａ＋Ｂ＋Ｃ)
である。

コンタクトプローブに求められる性能としては、例えば低抵抗・大電流対応・高周波対応が挙げられる。これらの性能を満足させるためには、コンタクトプローブの全長は短いほど好ましい。しかし、上記の各長さのうち第１プランジャー及び第２プランジャーの可動ストロークＡ,Ｂ並びに重ね代の長さＣは、要求される仕様によって決まってしまい一定長以下に短くすることができない。

本発明はこうした状況を認識してなされたものであり、その目的は、第１プランジャー及び第２プランジャーの可動ストローク並びに重ね代の長さを同じとしたとき、従来と比較して全長を短くすることの可能なコンタクトプローブ及びこれを備えたソケットを提供することにある。

本発明の第１の態様は、コンタクトプローブである。このコンタクトプローブは、
スプリングと、一方が検査対象物との接続用で他方が検査用基板との接続用である第１及び第２プランジャーとを備え、
前記第１及び第２プランジャーはそれぞれ、前記スプリングを係止する係止凸部を長さ方向の中間部に有し、
前記スプリングは、前記係止凸部に係止され、かつ前記第１及び第２プランジャーを互いに離れる方向に付勢し、
前記スプリングが所定長以下の長さに縮んでいるとき、前記第２プランジャーの末端が、前記スプリングよりも、前記第１プランジャーの先端寄りに位置する。

第１の態様のコンタクトプローブにおいて、
前記第１プランジャーは、末端部と、先端部と、前記末端部及び前記先端部の間のフランジ部とを有し、
前記フランジ部が前記係止凸部を有し、
前記先端部の基端から所定長の範囲と、前記フランジ部と、前記末端部とに渡って前記第２プランジャーとの摺動面が連続して存在するとよい。

第１の態様のコンタクトプローブにおいて、前記スプリングが所定長以下の長さに縮んでいるとき、前記第１プランジャーの末端が、前記スプリングよりも、前記第２プランジャーの先端寄りに位置するとよい。

第１の態様のコンタクトプローブにおいて、前記第１及び第２プランジャーの相互摺動面が平面であるとよい。

本発明の第２の態様は、ソケットである。このソケットは、第１の態様のコンタクトプローブを複数本絶縁支持体で支持してなるものである。

第２の態様のソケットにおいて、各コンタクトプローブの第１プランジャーは、前記スプリングが所定長以上の長さに伸びているとき、前記第２プランジャーとの摺動面が、前記スプリングの伸縮方向に関して前記絶縁支持体の内側から外側にかけて延在するとよい。

この場合、前記第１プランジャーの前記係止凸部は前記絶縁支持体からの抜止めであり、前記第１プランジャーの前記摺動面は前記係止凸部よりも先端側において溝形状の底面であるとよい。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法やシステムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、スプリングが所定長以下の長さに縮んでいるとき、第２プランジャーの末端がスプリングよりも第１プランジャーの先端寄りに位置するため、第１プランジャー及び第２プランジャーの可動ストローク並びに重ね代の長さが同じであれば従来と比較してコンタクトプローブの全長を短くすることが可能となる。

本発明の第１の実施の形態に係るコンタクトプローブの全体構成図であり、(Ａ)はスプリング開放状態の正面図、(Ｂ)はスプリング圧縮状態の正面図、(Ｃ)は第１及び第２プランジャーの重ね代部分の断面図。同コンタクトプローブを複数本支持してなるソケットの、使用時における正断面図。本発明の第２の実施の形態に係るコンタクトプローブの全体構成図であり、(Ａ)はスプリング開放状態、(Ｂ)はスプリング圧縮状態を示す。本発明の第３の実施の形態に係るコンタクトプローブの全体構成図であり、(Ａ)はスプリング開放状態の正面図、(Ｂ)は同右側面図、(Ｃ)はスプリング圧縮状態の正面図、(Ｄ)は同右側面図。同コンタクトプローブの第１プランジャーの部品図であり、(Ａ)は正面図、(Ｂ)は右側面図、(Ｃ)は底面図。従来のコンタクトプローブの全体構成図であり、(Ａ)はスプリング開放状態、(Ｂ)はスプリング圧縮状態を示す。

以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を詳述する。なお、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材等には同一の符号を付し、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は発明を限定するものではなく例示であり、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

(第１の実施の形態)
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るコンタクトプローブ１００の全体構成図であり、(Ａ)はスプリング開放状態の正面図、(Ｂ)はスプリング圧縮状態の正面図、(Ｃ)は第１及び第２プランジャーの重ね代部分の断面図である。図２は、同コンタクトプローブ１００を複数本支持してなるソケット３０の、使用時における正断面図である。

コンタクトプローブ１００は、第１プランジャー４と、第２プランジャー５と、スプリングとしてのコイルスプリング６とを備える。第１プランジャー４は検査対象物７(図２参照)との接続部品であり、第２プランジャー５は検査用基板８(図２参照)との接続部品である。例えばピアノ線やステンレス線等の一般的な導電性金属材質で形成されたコイルスプリング６は、第１及び第２プランジャー４,５が相互に摺動可能となるように第１及び第２プランジャー４,５に対して設けられている(第１及び第２プランジャー４,５を連結している)。コイルスプリング６は、また、使用時に第１及び第２プランジャー４,５を互いに離れる方向に付勢して、第１及び第２プランジャー４,５を検査対象物７及び検査用基板８に押圧する。検査対象物７は、例えば電極が所定間隔で配列された半導体集積回路であり、図示の場合、電極バンプ７ａ(例えば半田バンプ)が所定間隔で配列されたものである。検査用基板８は、測定器側に接続される電極パッド(図示せず)を電極バンプ７ａに対応して所定間隔で有するものである。

図１に示すように、銅合金等の導電性金属体である第１プランジャー４は、末端部１１と、係止凸部を成すフランジ部１２と、先端部としての先端側本体部１３とを有する棒形状である。半円柱形状の末端部１１は、コイルスプリング６の内径よりも小径で、コイルスプリング６の内側に位置する。末端部１１の曲面部分は、コイルスプリング６の内周に沿って位置する。末端部１１の平面部分は、コイルスプリング６の軸芯側に位置し、第２プランジャー５に接する。フランジ部１２は、コイルスプリング６の内径よりも大径である。フランジ部１２の末端側端面は、コイルスプリング６の一端と当接する。フランジ部１２の先端側端面は、絶縁支持体９に係止される。先端側本体部１３は、フランジ部１２よりも小径である。先端側本体部１３の先端は、検査対象物７の電極バンプ７ａと接触する接触部１３ａとなっている。

先端側本体部１３の基端から所定長の範囲とフランジ部１２は、半円柱形状であり、平面部分が末端部１１の平面部分と面一である。先端側本体部１３の前記所定長の範囲、フランジ部１２、及び末端部１１の平面部分が、第２プランジャー５と接触可能な摺動面１４である。なお、先端側本体部１３の平面部分は、スプリング６の開放時でも後述する絶縁支持体９の外側に出ない範囲で形成される。

銅合金等の導電性金属体である第２プランジャー５は、第１プランジャー４と同様に、末端部２１と、係止凸部を成すフランジ部２２と、先端部としての先端側本体部２３とを有する棒形状である。半円柱形状の末端部２１は、コイルスプリング６の内径よりも小径で、コイルスプリング６の内側に位置する。末端部２１の曲面部分は、コイルスプリング６の内周に沿って位置する。末端部２１の平面部分は、コイルスプリング６の軸芯側に位置し、第１プランジャー４に接する。フランジ部２２は、コイルスプリング６の内径よりも大径である。フランジ部２２の末端側端面は、コイルスプリング６の他端と当接する。フランジ部２２の先端側端面は、絶縁支持体９に係止される。先端側本体部２３は、フランジ部２２よりも小径である。先端側本体部２３の先端は、検査用基板８の電極パッド(不図示)と接触する接触部２３ａとなっている。

先端側本体部２３の基端から所定長の範囲とフランジ部２２は、半円柱形状であり、平面部分が末端部２１の平面部分と面一である。先端側本体部２３の前記所定長の範囲、フランジ部２２、及び末端部２１の平面部分が、第１プランジャー４と接触可能な摺動面２４である。なお、先端側本体部２３の平面部分は、スプリング６の開放時でも絶縁支持体９の外側に出ない範囲で形成される。

図２に示すように、ソケット３０は、コンタクトプローブ１００を複数本平行に配置するための空洞部３２を所定間隔で有する絶縁支持体９(例えば樹脂又はセラミック製)を備え、それらの各空洞部３２にコンタクトプローブ１００を挿入配置したものである。具体的には、第１プランジャー４、第２プランジャー５及びコイルスプリング６の三者を図１に示すように一体的に組み立ててコンタクトプローブ１００を構成したものを、図３の絶縁支持体９の空洞部３２に挿入配置する。空洞部３２両端(上下端)の開口側摺動支持部３３,３４は第１及び第２プランジャー４,５の先端側本体部１３,２３をそれぞれ摺動自在に支持する。空洞部３２の開口側摺動支持部３３,３４を除く中間部３５は、開口側摺動支持部３３,３４よりも大径で、フランジ部１２,２２及びコイルスプリング６が自由に動ける内周径となっている。空洞部３２の開口側摺動支持部３３,３４の中間部３５側に形成される段部が、フランジ部１２,２２の先端側面にそれぞれ係合して第１及び第２プランジャー４,５の抜け出しを規制する。なお、絶縁支持体９は、コンタクトプローブ１００を空洞部３２内に組み込むために、複数層に分割できる構造となっている(図では２分割構造)。

図２のように組み立てられたソケット３０を使用して検査を行う場合、ソケット３０は検査用基板８上に位置決め載置され、この結果、コイルスプリング６が所定長だけ縮んで第２プランジャー５の先端側本体部２３の接触部２３ａが検査用基板８の電極パッドに弾接する。半導体集積回路等の検査対象物７が無い状態では、第１プランジャー４はフランジ部１２が開口側摺動支持部３３で規制されるまで突出方向に移動しており、先端側本体部１３の絶縁支持体９からの突出量は最大となっている。検査対象物７がソケット３０の絶縁支持体９に対して所定の間隔で対向配置されることにより、先端側本体部１３は後退してスプリング６はさらに圧縮され、その結果、先端側本体部１３は検査対象物７の電極バンプ７ａに弾接する。この状態で検査対象物７の検査が実行される。

図１(Ａ)に示すように、コイルスプリング６が伸びている第１の状態(開放状態)では、第１プランジャー４の末端部１１及び第２プランジャー５の末端部２１は、双方の末端側から所定長に渡って摺動面同士が対面し、接触する。そして、前記第１の状態(開放状態)から図１(Ｂ)に示すようにコイルスプリング６が縮んでいる第２の状態(圧縮状態すなわち通電状態)に遷移すると、第１プランジャー４の末端部１１の平面部分(摺動面)は、第２プランジャー５の末端部２１の平面部分から先端側本体部２３の前記所定長の範囲及びフランジ部２２の平面部分に跨って対面し、接触する。すなわち、第１プランジャー４の末端部１１の末端は、コイルスプリング６よりも、第２プランジャー５の先端寄りに位置する。第２プランジャー５の末端部２１の平面部分(摺動面)は、第１プランジャー４の末端部１１の平面部分から先端側本体部１３の前記所定長の範囲及びフランジ部１２の平面部分に跨って対面し、接触する。すなわち、第２プランジャー５の末端部２１の末端は、コイルスプリング６よりも、第１プランジャー４の先端寄りに位置する。

本実施の形態のコンタクトプローブ１００の第１プランジャー４の可動ストロークＡ、第２プランジャー５の可動ストロークＢ、及び第１及び第２プランジャー４,５の重ね代の長さＣは、図６に示す従来のコンタクトプローブのものと同じである。一方、下記Ｘ',Ｙ'
・Ｘ'＝(第１プランジャー４の全長)−(Ａ＋Ｂ＋Ｃ)
・Ｙ'＝(第２プランジャー５の全長)−(Ａ＋Ｂ＋Ｃ)
は、図６に示す従来のコンタクトプローブのＸ,Ｙ
・Ｘ＝(第１プランジャー６１の全長)−(Ａ＋Ｂ＋Ｃ)
・Ｙ＝(第２プランジャー６２の全長)−(Ａ＋Ｂ＋Ｃ)
との関係で、
Ｘ'＜ＸかつＹ'＜Ｙ
となる。これは、従来のコンタクトプローブと異なり、先端側本体部１３,２３の前記所定長の範囲及びフランジ部１２,２２を半円柱形状として平面部分を有するものとした本実施の形態の特有の構成に起因する。本構成では、末端部１１,２１の平面部分だけでなく、先端側本体部１３,２３の前記所定長の範囲及びフランジ部１２,２２の平面部分も相互摺動面となり、上記のとおりＸ',Ｙ'をそれぞれＸ,Ｙよりも短くすることができる。すなわち、本実施の形態のコンタクトプローブ１００の開放時全長Ｌ₁'及び圧縮時全長Ｌ₂'並びに従来のコンタクトプローブの開放時全長Ｌ₁及び圧縮時全長Ｌ₂はそれぞれ
Ｌ₁'＝２（Ａ＋Ｂ）＋Ｃ＋Ｘ'＋Ｙ'
Ｌ₂'＝Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｘ'＋Ｙ'
Ｌ₁＝２（Ａ＋Ｂ）＋Ｃ＋Ｘ＋Ｙ
Ｌ₂＝Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｘ＋Ｙ
で、Ｌ₁'＜Ｌ₁ かつＬ₂'＜Ｌ₂となる。

このように、本実施の形態によれば、第１プランジャー４及び第２プランジャー５の可動ストローク並びに重ね代の長さを同じとしたとき、従来のものと比較してコンタクトプローブの全長を短くすることが可能となる。したがって、従来のコンタクトプローブと比較して低抵抗・大電流対応・高周波対応の面で有利である。また、第１及び第２プランジャー４，５において、フランジ部１２，２２がそれぞれ１８０°以上にわたって外周に形成されているから、スプリング６の保持は安定である。また、先端側本体部１３，２３の平面部分はスプリング６の開放時であっても絶縁支持体９の外に出ないので、がたつきを防止できる。

(第２の実施の形態)
図３は、本発明の第２の実施の形態に係るコンタクトプローブの全体構成図であり、(Ａ)はスプリング開放状態、(Ｂ)はスプリング圧縮状態を示す。本実施の形態のコンタクトプローブは、第１の実施の形態のものと異なり、第１プランジャー４の先端側本体部１３の末端側から所定長の範囲、及びフランジ部１２が、円柱形状の長さ方向に溝１３５を形成した形状である。溝１３５は、底面が末端部１１の平面部分と面一の平面である。図３(Ａ)に示すように、コイルスプリング６の開放時、溝１３５の先端側は所定長に渡って絶縁支持体９の外側に出ている。一方、図３(Ｂ)に示すように、コイルスプリング６の圧縮時、第２プランジャー５の末端部２１の平面部分(摺動面)２４は、溝１３５の底面（摺動面１４）のうちコイルスプリング６の開放時に絶縁支持体９の外側に出ていた部分の底面にまで渡って対面し、接触する。

本実施の形態のコンタクトプローブでは、第１の実施の形態のものと異なり、第１プランジャー４の摺動面１４がコイルスプリング６の開放時に絶縁支持体９の外側にまで延在する。したがって、同じ可動ストローク及び重ね代の長さであれば、第１プランジャーをより短くすることが可能となる。すなわち、第１の実施の形態と比較してコンタクトプローブの全長を更に短くすることが可能となる。また、第１プランジャー４の先端側本体部１３の末端側から所定長の範囲が、円柱形状の長さ方向に溝１３５を形成した形状であるため、コイルスプリング６の開放時に底面（摺動面１４）は絶縁支持体９の外側に出ているが、同範囲が半円柱形状である場合と比較して、コイルスプリング６の開放時における第１プランジャー４の絶縁支持体９に対する横方向のがたつきを抑えることができて好ましい。

(第３の実施の形態)
図４は、本発明の第３の実施の形態に係るコンタクトプローブの全体構成図であり、(Ａ)はスプリング開放状態の正面図、(Ｂ)は同右側面図、(Ｃ)はスプリング圧縮状態の正面図、(Ｄ)は同右側面図である。図５は、同コンタクトプローブの第１プランジャー４の部品図であり、(Ａ)は正面図、(Ｂ)は右側面図、(Ｃ)は底面図である。

本実施の形態のコンタクトプローブは、第１の実施の形態のものと異なり、第２プランジャー５の末端部２１が、中間部から末端にかけて２本に分かれた二股部２１ａ,２１ｂを有する。また、第１プランジャー４の末端部１１は、二股部２１ａ,２１ｂの間に位置する。フランジ部１２は、二股部２１ａ,２１ｂとの摺動部分をそれぞれ溝状に切り欠いた円柱形状である。したがって、末端部１１からフランジ部１２、さらに先端側本体部１３の途中にまで至る摺動面１４ａ，１４ｂが形成される。フランジ部１２の末端側端面は、コイルスプリング６の一端と当接する。本実施の形態によれば、第１及び第２プランジャー４,５の接触箇所を増やすことができ、第１の実施の形態と比較してより低抵抗化が期待できる。

以上、実施の形態を例に本発明を説明したが、実施の形態の各構成要素には請求項に記載の範囲で種々の変形が可能であることは当業者に理解されるところである。以下、変形例について触れる。

実施の形態では第１及び第２プランジャー４,５の末端部１１,２１が半円柱形状である場合を説明したが、末端部１１,２１は相互の対向面が平面であれば半円柱形状に限定されない。つまり、末端部１１,２１は、側面に摺動面となる平面があればよい。第１の実施の形態における先端側本体部１３,２３の基端から所定長の範囲及びフランジ部１２の形状についても同様のことがいえる。

第２の形態では第１プランジャー４の先端側本体部１３の基端から所定長の範囲及びフランジ部１２が円柱形状の長さ方向に溝１３５を形成した形状である場合を説明したが、先端側本体部１３の前記所定長の範囲及びフランジ部１２は第１の実施の形態と同様の形状(例えば半円柱形状)であってもよい。この場合、コイルスプリング６の開放時における第１プランジャー４の絶縁支持体９に対する横方向のがたつきは第２の実施の形態よりも大きくなるものの、コンタクトプローブの全長を短くする点においては第２の実施の形態と同様の効果を奏することができる。

実施の形態では、コイルスプリング６の圧縮状態において第１及び第２プランジャー４,５の末端部１１,２１の末端が共にコイルスプリング６の伸縮方向に関してコイルスプリング６の外側に位置する場合を説明したが、変形例では末端部１１,２１の末端の一方はコイルスプリング６の外側に位置し、他方はコイルスプリング６の内側に位置してもよい。この場合も、従来との比較ではコンタクトプローブの全長を短くすることができる。

４第１プランジャー
５第２プランジャー
６コイルスプリング
７検査対象物
７ａ電極バンプ
８検査用基板
９絶縁支持体
１１,２１末端部
１２,２２フランジ部
１３,２３先端側本体部
１３ａ,２３ａ接触部
３０ソケット
１００コンタクトプローブ

Claims

スプリングと、一方が検査対象物との接続用で他方が検査用基板との接続用である第１及び第２プランジャーとを備え、
前記第１及び第２プランジャーはそれぞれ、前記スプリングを係止する係止凸部を長さ方向の中間部に有し、
前記スプリングは、前記係止凸部に係止され、かつ前記第１及び第２プランジャーを互いに離れる方向に付勢し、
前記スプリングが所定長以下の長さに縮んでいるとき、前記第２プランジャーの末端が、前記スプリングよりも、前記第１プランジャーの先端寄りに位置する、コンタクトプローブ。
請求項１に記載のコンタクトプローブにおいて、
前記第１プランジャーは、末端部と、先端部と、前記末端部及び前記先端部の間のフランジ部とを有し、
前記フランジ部が前記係止凸部を有し、
前記先端部の基端から所定長の範囲と、前記フランジ部と、前記末端部とに渡って前記第２プランジャーとの摺動面が連続して存在する、コンタクトプローブ。
請求項１又は２に記載のコンタクトプローブにおいて、前記スプリングが所定長以下の長さに縮んでいるとき、前記第１プランジャーの末端が、前記スプリングよりも、前記第２プランジャーの先端寄りに位置する、コンタクトプローブ。
請求項１から３のいずれかに記載のコンタクトプローブにおいて、前記第１及び第２プランジャーの相互摺動面が平面である、コンタクトプローブ。
請求項１から４のいずれかに記載のコンタクトプローブを複数本絶縁支持体で支持してなるソケット。
請求項５に記載のソケットにおいて、各コンタクトプローブの第１プランジャーは、前記スプリングが所定長以上の長さに伸びているとき、前記第２プランジャーとの摺動面が、前記スプリングの伸縮方向に関して前記絶縁支持体の内側から外側にかけて延在する、ソケット。
請求項６に記載のソケットにおいて、
前記第１プランジャーの前記係止凸部は、前記絶縁支持体からの抜止めであり、
前記第１プランジャーの前記摺動面は、前記係止凸部よりも先端側において溝形状の底面である、ソケット。