JP2012163527A

JP2012163527A - パワーデバイス用コンタクトプローブ

Info

Publication number: JP2012163527A
Application number: JP2011026119A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Kiyota; 茂男清田
Original assignee: KIYOTA SEISAKUSHO KK; Kiyota Manufacturing Co
Current assignee: KIYOTA SEISAKUSHO KK; Kiyota Manufacturing Co
Priority date: 2011-02-09
Filing date: 2011-02-09
Publication date: 2012-08-30

Abstract

【課題】コンタクト回数によって、抵抗値がほぼ一定であって支障なく半導体パワーデバイス用コンタクトプローブとして使用し得ると共に、支障なく多数回使用することができる使用寿命の長い半導体パワーデバイス用コンタクトプローブを提供する。
【解決手段】スリーブを、先端から下方に向けてスリ割りを形成し、該スリ割りの位置の内周に凸部を有するバネ性を有する部材から形成することによって、コンタクト回数によって、抵抗値がほぼ一定とすることができる。また、スリーブに、プランジャーを摺動自在に嵌合し、該プランジャーに固定した耐熱性の材料から形成された絶縁性チューブを前記スリーブに嵌合し、コイルスプリングは、該絶縁性チューブの外周に固定するか、スリーブに嵌合させた別の絶縁性チューブ内に位置させて、前記プランジャーに固定した絶縁性チューブでコイルスプリングを押圧するように構成することによって、長寿命のコンタクトプローブとすることができる。
【選択図】図４

Description

この発明は、大電流が流れる半導体パワーデバイスを検査するコンタクトプローブに係り、詳記すれば従来はパワーデバイス用として支障なく使用し得なかったバネ付きコンタクトプローブを支障なく使用し得るようにしたパワーデバイス用コンタクトプローブに関する。

近年自動車産業においては、車の各種機能の電子化が著しく進んできた。例えば、ハイブリッド車に搭載するエネルギーの電源には、従来にない大電流が流れる電源が搭載されている。

このような半導体パワーデバイスを検査する大電流用プローブとしては、先に本願出願人が特許出願した積層型プローブ（特願２０１０―１３３６０２号）があったが、これでは、狭い部分が検査し難い問題があった。

狭い部分を検査するには、図１に示すような、スリーブ１と該スリーブ１に嵌合するプランジャー２とを具備し、スリーブ１内の絶縁材被覆したコイルスプリング３で、プランジャー２を摺動自在としたバネタイプのコンタクトプローブであれば、支障なく使用することができる。尚、図中４は、ストッパーである。

しかしながら、このものは、プランジャー２の摺動中に若干の隙間a（拡大して表したものである）が形成されるので、コンタクト回数毎に、抵抗値が大きく変化するから、半導体パワーデバイスを検査するコンタクトプローブとしては、使用し得なかった。そればかりか、多数回使用することによって、コイルスプリングに被覆した絶縁材が剥がれるので、短期間で使用し得なくなる問題があった。

また、本願出願人の特許であるが、コイルスプリングの両端にフランジ状の絶縁体を介在させたコンタクトプローブも知られていた（特許文献１）。

しかしながら、このものは、絶縁体とコイルスプリングとが、曲がって接触したりして、コイルスプリングに被覆した絶縁材が剥がれるので、短期間で使用し得なくなると共に、図１に示すコンタクトプローブと同様に抵抗値が大きく変化するから、半導体パワーデバイスを検査するコンタクトプローブとしては、産業上使用し得なかった。

特許第２５４８０４６号

この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、コンタクト回数によって、抵抗値がほぼ一定であって支障なく半導体パワーデバイス用コンタクトプローブとして使用し得ると共に、支障なく多数回使用することができる使用寿命の長い半導体パワーデバイス用コンタクトプローブを提供することを目的とする。

上記目的に沿う本発明の構成は、先端から後方に向けてスリ割りを形成し、該スリ割りの位置の内周に凸部を形成したスリーブに、プランジャーを摺動自在に嵌合し、該プランジャーに固定した耐熱・絶縁性チューブを前記スリーブに嵌合し、コイルスプリングは、該耐熱・絶縁性チューブの外周に固定するか、スリーブに嵌合させた別の耐熱・絶縁性チューブに内装し、前記プランジャーに固定した耐熱・絶縁性チューブで、コイルスプリングを押圧するように構成したことを特徴とする。

先端から後方に向けてスリ割りを形成し、該スリ割りの位置の内周に凸部を有するバネ性を有する部材から形成したスリーブに、プランジャーを摺動自在に嵌合し、該プランジャーに外嵌固定した耐熱・絶縁性チューブを前記スリーブに嵌合し、コイルスプリングは、該耐熱・絶縁性チューブの外周に固定し、前記コイルスプリングの両端は、前記プランジャーに外嵌した耐熱・絶縁性リングに接触させるようにするのが良い（請求項２）。

前記コイルスプリングの後端に接触した絶縁性リングは、直接若しくはスリーブに外嵌した金属製リングを介して前記スリーブ先端に接触している（請求項３）。

先端から後方に向けてスリ割りを形成し、該スリ割りの位置の内周に凸部を有するバネ性を有する部材から形成したスリーブに、プランジャーを摺動自在に嵌合し、該プランジャーの後端に耐熱・絶縁性チューブを固定し、コイルスプリングは、スリーブに嵌合させた別の耐熱・絶縁性チューブに内装し、前記プランジャーに固定した耐熱・絶縁性チューブの後端開口に耐熱・絶縁性部材を嵌合して、前記別の耐熱・絶縁性チューブに摺動自在に嵌合し、該耐熱・絶縁性部材でコイルスプリングを押圧するように構成しても良い（請求項４）。

前記耐熱・絶縁性部材は、金属線状体に絶縁性チューブを外嵌し、該絶縁性チューブ後端を押し潰したものであるのが好ましい（請求項５）。
前記スリ割りの位置の内周に凸部を形成し、前記スリ割りの外周には、伸縮自在のバネ性リングを嵌合するのが好ましい（請求項６）。

前記スリ割りの位置の外周を凹ませて、内周に凸部を形成すれば、バネ性リングを不要とすることができる（請求項７）。

前記凸部は、対向して若しくはリング状に形成するのが好ましい（請求項８）。

前記スリーブ後端には、耐熱・絶縁体が嵌合装着され、コイルスプリングの後端は、該耐熱・絶縁体に接触するようにするのが良い（請求項９）。

前記スリーブに細径部を形成して、スリーブの後部に段部を形成し、該段部が当接する位置決め用ストッパーを前記スリーブ内周に形成するのが好ましい（請求項１０）。

前記バネ性を有する部材が、銅とベリリウム合金のベリリウム銅材又はリン青銅材であるのが好ましい（請求項１１）。

前記耐熱・絶縁性チューブ、耐熱・絶縁リング及び耐熱・絶縁体は、耐熱・絶縁性部材から形成されるが、該耐熱・絶縁性部材は、耐熱性のポリイミド樹脂を使用するのが好ましい（請求項１２）。

本発明によれば、スリーブを、先端から下方に向けてスリ割りを形成し、該スリ割りの位置の内周に凸b部を有するバネ性を有する部材から形成することによって、コンタクト回数によって、抵抗値をほぼ一定とすることができ、パワーデバイス用コンタクトプローブとして支障なく使用することができる。また、コイルスプリングに絶縁性部材を被覆しないで、コイルスプリングに接する部材を絶縁性チューブで形成することによって、著しく長寿命のコンタクトプローブとすることができる。

従来のコンタクトプローブを示す断面図である。本発明の一実施例を示す断面図である。図２のスリーブの切り割り部分を示す斜視図である。本発明の他の実施例を示す断面図である。従来のコンタクトプローブ使用し、コンタクト回数毎の抵抗値の測定試験を示すグラフである。本発明のコンタクトプローブ使用し、コンタクト回数毎の抵抗値の測定試験を示すグラフである。

１,１´ スリーブ
２,２´ プランジャー
３,３´ コイルスプリング
４,４´ ストッパー
５,６,１３耐熱・絶縁性チューブ
７耐熱絶縁体
１０スリ割り
１１リング状凸条
１２バネ性リング
１４,１５耐熱・絶縁リング
１６金属リング
１７耐熱・絶縁体

以下、本発明の好ましい実施の形態を、添付図面に基づいて詳細に説明する。

図２は、本発明のコンタクトプローブの一実施例を示す断面図であり、スリーブ１´内にプランジャー２´が摺動自在に嵌合し、スリーブ１´後端には、耐熱・絶縁体１７が嵌合装着されている。

スリーブ１´内後部には、耐熱性の絶縁材から形成された耐熱・絶縁性チューブ５が内嵌し、一端が耐熱・絶縁体１７に接触し、他端がスリーブ１´の段部に当接している。プランジャー２´後端には、耐熱・絶縁性チューブ６が連設し、該耐熱・絶縁性チューブ６は、耐熱・絶縁性チューブ５に摺動自在に内嵌している。

耐熱・絶縁性チューブ６の後部開口には、耐熱・絶縁体７が内嵌し、耐熱・絶縁性チューブ５には、コイルスプリング３´が内装されている。耐熱・絶縁体７は、後端を先細とした金属線状体８に耐熱・絶縁性チューブ９が外嵌し、チューブ９の後端は押し潰して、線状体８を完全に覆っている。耐熱・絶縁体７は、全体を耐熱性の絶縁材から形成しても、耐熱性の絶縁材をコーティングしても良いが、コストの点と高寿命という点から、耐熱・絶縁性チューブ９を外嵌させるのが好ましい。

図３に示すように、スリーブ１´の先端から下方に向けてスリ割り１０が形成され、該スリ割り１０の位置の内周にリング状凸条１１が形成され、該スリ割り１０の外周には、伸縮自在のバネ性リング１２が嵌合している。このように形成することによって、スリーブ１´とプランジャー２´とは、常時密接するので、コンタクト回数によって、抵抗値が殆ど変化しないから、パワーデバイス半導体を検査するコンタクトプローブとして、好適に使用し得ることが、実験により判明した。

プランジャー２´の中央部は、若干細く形成されているので、後部との間に段部が形成され、該段部に位置決め用ストッパー４´が当たるようになっている。

図４は、本発明の他の実施例を示すものであり、スリーブ１´内にプランジャー２´が摺動自在に嵌合し、プランジャー２´の前部には、耐熱・絶縁性チューブ１３が外嵌し、耐熱・絶縁性チューブ１３には、コイルスプリング３´が外嵌している。耐熱・絶縁性チューブ１３先端のプランジャー２´は、大径に形成され、耐熱・絶縁性チューブ１３先端は、プランジャー２´に外嵌した絶縁リング１４に接触し、耐熱・絶縁性チューブ１３後端は、耐熱・絶縁リング１５に接触している。

絶縁性チューブ１３後端が接触する耐熱・絶縁リング１５は、プランジャー２´に外嵌した金属リング１６を介してスリーブ１´先端に接触している。コイルスプリング３´両端は、耐熱・絶縁リング１４及び１５にそれぞれ接触している。尚、金属リング１６とスリーブ１´とは、固定されていない。耐熱・絶縁リング１５が、ある程度硬い材料で形成する場合は、金属リング１６を不要とすることができる。

スリーブ１´の先端から下方に向けてスリ割り１０が形成され、該スリ割り１０の位置の内周にリング状凸条１１が形成されている。リング状凸条１１は、スリ割りの位置の外周をリング上に凹ませて、内周に形成している。このように形成すれば、バネ性リング１２を不要とすることができる。このように形成することによって、スリーブ１´とプランジャー２´とは、常時密接するので、コンタクト回数によって、抵抗値が殆ど変化しない。

本発明のスリーブは、バネ性が良く、電気抵抗が小さい金属で形成するのが良いが、このようなものとしては、銅とベリリウム合金のベリリウム銅材又はリン青銅材であるのが好ましい。

上記実施例においては、スリーブ１´内の凸部は、リング状凸部としたが、これは必ずしもこのようでなくともよく、多数の凸部をリング状に配置しても、対向する凸部としても差し支えない。

上記図４に示すコンタクトプローブは、図２に示すコンタクトプローブよりも製造が容易であるので、製造コストを低減することができる。

また、前記耐熱・絶縁性チューブ５,６,９,１３、耐熱・絶縁リング１４,１５及び耐熱・絶縁体７、１７は、耐熱・絶縁性材料から形成されるが、該耐熱・絶縁性材料として、耐熱性のポリイミド樹脂を使用するのが好ましい。

図２及び図３に示すφ１．５mmのコンタクトプローブの接触抵抗を測定した。測定は、コンタクトプローブに所定の電流を流し、所定のコンタクト回数毎に抵抗値を測定することにより行った。試験には、大電流測定器として、高砂製作所製のGP０３５−５０Rを、大電流耐久試験測定器として、ジェイシーエム社製の測定器を使用した。

（１）図１に示す従来のコンタクトプローブ使用し、下記測定条件で抵抗値の測定試験を行った。
測定電流：１０A、測定電圧：１５V、コンタクト時間：１秒、押し込み量：０．１mm：放電時間：１秒、測定間隔：１秒、試験回数：１００回：室内温度：２２℃
結果を次表１及び図５に示す。

上記表１及び図５に示す結果から明らかな如く、抵抗値自体は小さいが、コンタクト回数によって抵抗値が大きく異なる。これでは、どの抵抗値も基準とできないので、パワーデバイス用コンタクトプローブとしては、産業上使用し得ない。

（２）図２に示す本発明のコンタクトプローブ使用し、下記測定条件で抵抗値の測定試験を行った。
測定電流：１３A、測定電圧：１５V、コンタクト時間：１秒、押し込み量：２．０mm：放電時間：１秒、測定間隔：１秒、試験回数：１００回：室内温度：２２℃
結果を次表２及び図６に示す。

上記表２及び図６に示す結果から明らかな如く、コンタクト回数によって抵抗値が変わらず、ほぼ一定という驚くべき結果が得られた。しかも、抵抗値自体もかなり小さい。パワーデバイス用スプリングコンタクトプローブとして、初めて産業上使用し得るプローブが得られた。

パワーデバイス用プローブとして、積層型プローブでは、検査し難い箇所があるが、このような箇所を検査できるスプリングタイプのパワーデバイス用プローブは、従来存在しなかったので、当然この目的での使用が期待される。

Claims

先端から後方に向けてスリ割りを形成し、該スリ割りの位置の内周に凸部を形成したスリーブに、プランジャーを摺動自在に嵌合し、該プランジャーに固定した耐熱・絶縁性チューブを前記スリーブに嵌合し、コイルスプリングは、該耐熱・絶縁性チューブの外周に固定するか、スリーブに嵌合させた別の耐熱・絶縁性チューブに内装し、前記プランジャーに固定した耐熱・絶縁性チューブでコイルスプリングを押圧するように構成したことを特徴とする半導体パワーデバイス検査用コンタクトプローブ。
先端から下方に向けてスリ割りを形成し、該スリ割りの位置の内周に凸部を有するバネ性を有する部材から形成したスリーブに、プランジャーを摺動自在に嵌合し、該プランジャーに外嵌固定した耐熱・絶縁性チューブを前記スリーブに嵌合し、コイルスプリングは、該耐熱・絶縁性チューブの外周に固定し、前記コイルスプリングの両端は、前記プランジャーに外嵌した耐熱・絶縁性リングに接触している請求項１記載のコンタクトプローブ。
前記コイルスプリングの後端に接触した耐熱・絶縁性リングは、直接若しくはスリーブに外嵌した金属製リングを介して前記スリーブ先端に接触している請求項２記載のコンタクトプローブ。
先端から下方に向けてスリ割りを形成し、該スリ割りの位置の内周に凸部を有するバネ性を有する部材から形成したスリーブに、プランジャーを摺動自在に嵌合し、該プランジャーの後端に耐熱・絶縁性チューブを固定し、コイルスプリングは、スリーブに嵌合させた別の耐熱・絶縁性チューブに内装し、前記プランジャーに固定した耐熱・絶縁性チューブの後端開口に耐熱・絶縁性部材を嵌合して、前記別の耐熱・絶縁性チューブに摺動自在に嵌合し、該耐熱・絶縁性部材でコイルスプリングを押圧する請求項１記載のコンタクトプローブ。
前記耐熱・絶縁性部材は、金属線状体に耐熱・絶縁性チューブを外嵌し、該耐熱・絶縁性チューブ後端を押し潰したものである請求項４記載のコンタクトプローブ。
前記スリ割りの位置の内周に凸部を形成し、前記スリ割りの外周には、伸縮自在のバネ性リングを嵌合する請求項１〜５のいずれかに記載のコンタクトプローブ。
前記スリ割りの位置の外周を凹ませて、内周に凸部を形成する請求項１〜５のいずれかに記載のコンタクトプローブ。
前記凸部は、対向して若しくはリング状に形成されている請求項１〜７のいずれかに記載のコンタクトプローブ。
前記スリーブ後端には、耐熱・絶縁体が嵌合装着され、コイルスプリングの後端は、該耐熱・絶縁体に接触している請求項４〜８のいずれかに記載のコンタクトプローブ。
前記スリーブに細径部を形成して、スリーブの後部に段部を形成し、該段部が当接する位置決め用ストッパーを前記スリーブ内周に形成する請求項１〜９のいずれかに記載のコンタクトプローブ。
前記バネ性を有する部材が、銅とベリリウム合金のベリリウム銅材又はリン青銅材である請求項１〜１０のいずれかに記載のコンタクトプローブ。
前記耐熱・絶縁性チューブ、耐熱・絶縁リング及び耐熱・絶縁体は、耐熱・絶縁性部材から形成されるが、該耐熱・絶縁性部材は、耐熱性のポリイミド樹脂である請求項１〜１１のいずれかに記載のコンタクトプローブ。