JP2014137264A - Contact probe - Google Patents
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Description
この発明は、半導体素子などの電子部品や、電子回路など、電気的な特性の測定が必要とされる検査対象物のこの測定にあたり、各種の測定器にこの検査対象物から得られる電気的信号を伝達させるために用いられるコンタクトプローブの改良に関する。 In this measurement of an inspection object that requires measurement of electrical characteristics, such as an electronic component such as a semiconductor element, an electronic circuit, etc., an electrical signal obtained from the inspection object is transmitted to various measuring instruments. It is related with the improvement of the contact probe used in order to transmit.
回転式ないしはターンタイプといわれるコンタクトプローブがある。(特許文献1参照)このタイプのコンタクトプローブは、プランジャーに螺旋状案内面を切削加工により形成させると共に、この螺旋状案内面に接触する凸部をプランジャーを納めるスリーブ(バレルとも称される。)に形成させ、さらに内蔵させた圧縮コイルバネによりプランジャーの接触端側がスリーブから一定量突き出した状態が維持されるようになっている。そして、プランジャーの接触端が半導体素子などの検査対象物の被接触箇所、典型的には電極に接触されたときに固定側となるスリーブ内でプランジャーが回転しながら後退するようになっている。 There are contact probes called rotary or turn type. In this type of contact probe, a helical guide surface is formed on a plunger by cutting, and a sleeve (also referred to as a barrel) in which a convex portion that contacts the spiral guide surface is accommodated. The contact end side of the plunger protrudes from the sleeve by a certain amount by the compression coil spring formed and further incorporated. Then, when the contact end of the plunger comes into contact with an inspection object such as a semiconductor element, typically the electrode comes into contact with the electrode, typically the plunger moves backward within the sleeve on the fixed side. Yes.
ここで、前記半導体素子などの電極間のピッチは、かかる半導体素子などの小型化に伴い極小化しており、これに伴ってコンタクトプローブの外径も極小化が求められている。 Here, the pitch between electrodes of the semiconductor element or the like has been minimized with the miniaturization of the semiconductor element or the like, and accordingly, the outer diameter of the contact probe is also required to be minimized.
コンタクトプローブの外径、つまり、前記スリーブの外径の極小化には、前記バネの外径の極小化が不可欠となる。すなわち、前記スリーブの外径を0.1mmとするには、前記バネの外径を0.08mm未満とする必要がある。 In order to minimize the outer diameter of the contact probe, that is, the outer diameter of the sleeve, it is essential to minimize the outer diameter of the spring. That is, in order to make the outer diameter of the sleeve 0.1 mm, the outer diameter of the spring needs to be less than 0.08 mm.
一方、金属線をコイル状にして前記バネとする加工は、バネの外径と金属線の線径との関係では、バネの外径を金属線の線径の4倍とするのが限界である。このため、例えば、前記バネの外径を0.07mmとする場合、これを構成する金属線の線径は一般に0.018mm以上にはすることができない。 On the other hand, in the process of making a metal wire into a coil shape and making the spring, the limit is that the outer diameter of the spring is four times the wire diameter of the metal wire in relation to the outer diameter of the spring and the wire diameter of the metal wire. is there. For this reason, for example, when the outer diameter of the spring is 0.07 mm, the diameter of the metal wire constituting the spring cannot generally be 0.018 mm or more.
しかしながら、バネ定数は、バネを構成する金属線の線径の4乗に比例することから、かかる金属線の線径をできるだけ大きくさせながら前記バネの外径をできるだけ小さくできるようにすることが求められるところである。 However, since the spring constant is proportional to the fourth power of the diameter of the metal wire constituting the spring, it is required to make the outer diameter of the spring as small as possible while making the diameter of the metal wire as large as possible. It is where it is done.
すなわち、前記バネを構成する金属線の線径は、前記電極に対するプランジャーの接触端の押し付け荷重、つまり、コンタクトプローブにおける電極との接触性能に影響する。 That is, the wire diameter of the metal wire constituting the spring affects the pressing load of the contact end of the plunger against the electrode, that is, the contact performance of the contact probe with the electrode.
この発明が解決しようとする主たる問題点は、コンタクトプローブにおける電極との接触性能を低下させることなく、かかるコンタクトプローブの外径の可及的極小化を実現する点にある。 The main problem to be solved by the present invention is that the outer diameter of the contact probe can be minimized as much as possible without deteriorating the contact performance with the electrode in the contact probe.
前記課題を達成するために、この発明にあっては、コンタクトプローブを、一端を検査対象物に対する接触端としたプランジャーを前後動可能に納めるスリーブに内蔵された圧縮コイルバネにより、このスリーブの開放端から前記接触端側を一定量突き出させた前記プランジャーが前進位置にある状態を維持するようにしてなるコンタクトプローブであって、
前記バネを構成する金属線を、このバネの長さ方向において長く且つこのバネの径方向において短い扁平の断面形状を持つように構成したものとした。
In order to achieve the above object, according to the present invention, the contact probe is opened by a compression coil spring built in a sleeve in which a plunger having one end as a contact end with respect to an object to be inspected can be moved back and forth. A contact probe configured to maintain a state in which the plunger projecting a predetermined amount from the end to the contact end side is in an advanced position;
The metal wire constituting the spring is configured to have a flat cross-sectional shape that is long in the length direction of the spring and short in the radial direction of the spring.
この発明にかかるコンタクトプローブにあっては、これを構成する前記バネを構成する金属線を、このバネの長さ方向において長く且つこのバネの径方向において短い扁平の断面形状を持つように構成していることから、このバネの外径を可及的に極小化しながら、前記金属線の断面積を可及的に最大化して、電極との接触性能を低下させることなくコンタクトプローブの外径の可及的極小化を実現することができる。 In the contact probe according to the present invention, the metal wire constituting the spring constituting the contact probe is configured to have a flat cross-sectional shape that is long in the length direction of the spring and short in the radial direction of the spring. Therefore, while minimizing the outer diameter of the spring as much as possible, the cross-sectional area of the metal wire is maximized as much as possible, and the outer diameter of the contact probe is reduced without deteriorating the contact performance with the electrode. Minimization as much as possible can be realized.
以下、図1及び図2に基づいて、この発明の典型的な実施の形態について、説明する。この実施の形態にかかるコンタクトプローブは、半導体素子などの電子部品や、電子回路など、電気的な特性の測定が必要とされる検査対象物のこの測定にあたり、各種の測定器にこの検査対象物から得られる電気的信号を伝達させるために用いられるものである。かかるコンタクトプローブは、スリーブと、プランジャーと、圧縮コイルバネとを備えてなる。 Hereinafter, a typical embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. The contact probe according to this embodiment is used for measuring various kinds of measuring objects such as electronic components such as semiconductor elements and electronic circuits that require measurement of electrical characteristics. It is used to transmit an electrical signal obtained from. Such a contact probe includes a sleeve, a plunger, and a compression coil spring.
図示の例では、プランジャーを二本としている。すなわち、図示の例では、コンタクトプローブは、それぞれ導電性材料から構成される、スリーブ1と、第一プランジャー2と、第二プランジャー3と、圧縮コイルバネ4とを組み合わせて構成されている。
In the illustrated example, there are two plungers. That is, in the illustrated example, the contact probe is configured by combining a
スリーブ1は、両端をそれぞれ開放させた細長い円筒状を呈している。
The
第一プランジャー2及び第二プランジャー3はそれぞれ、スリーブ1の内径よりも外径をやや小さくした棒状をなす。第一プランジャー2は、その一端2aを前記スリーブ1の一方の開放端から外方に突き出される接触端2a’として、その他端2b側を先にしてスリーブ1に挿入されており、このスリーブ1の筒軸方向に沿った前後動可能にスリーブ1に組み合わされている。また、第二プランジャー3は、その一端3aを前記スリーブ1の他方の開放端から外方に突き出される接触端3a’として、その他端3b側を先にしてスリーブ1に挿入されており、前記第一プランジャー2と同様にこのスリーブ1の筒軸方向に沿った前後動可能にスリーブ1に組み合わされている。
Each of the
スリーブ1体内には、前記第一プランジャー2の他端2bと第二プランジャー3の他端3bとの間において、このスリーブ1の筒軸方向にバネの長さ方向を沿わせる向きで圧縮コイルバネ4が納められている。このバネ4は、その一端を第一プランジャー2の他端2aへの当接部4aとし、かつ、その他端を第二プランジャー3の他端3bへの当接部4bとしている。
The
第一プランジャー2はその両端2a、2b間に螺旋状案内面2cを有している。この螺旋状案内面2cは丸棒状をなすこの第一プランジャー2の母材に切削加工を施すことで形成されており、この螺旋状案内面2cの形成箇所では第一プランジャー2の断面はD字状をなしている。螺旋状案内面2cは、第一プランジャー2の軸芯を巡る仮想の螺旋に沿うように形成されている。かかる螺旋状案内面2cと第一プランジャー2の他端2bとの間には段差2dが形成されている。一方、第二プランジャー3は、その両端3a、3b間を小径部3cとしている。
この実施の形態にあっては、前記スリーブ1には、その内方に向けて突き出して、第一プランジャー2の螺旋状案内面2cに摺接される前側凸部1aと、第二プランジャー3の両端間に入り込む後側凸部1bとが形成されている。かかる前側凸部1a及び後側凸部1bにより、第一プランジャー2及び第二プランジャー3はその接触端側をスリーブ1から一定量突き出した前進位置に保持されるようになっている。
The
In this embodiment, the
前記スリーブ1側をコンタクトプローブのマウント部材(図示は省略する。)固定させた状態から、第一プランジャー2の接触端2a’を検査対象物の被接触箇所(図示は省略する)所定の荷重で接しさせると、前記螺旋状案内面2cと前側凸部1aとの協働によってかかる第一プランジャー2は前記バネ4を圧縮しながら回転後退され、前記被接触箇所の表面に付着物(酸化被膜、フラックスなど)がある場合でもこれを除いてかかる被接触箇所に接触端を適切に電気的に接続させるようになっている。図示の例では、前記第二プランジャー3の接触端3a’が測定機器側の電極に所定の荷重で接触されるようになっており、これにより前記検査対象物と測定機器側とがコンタクトプローブを介して電気的に接続されるようになっている。
From the state in which the
この実施の形態にかかるコンタクトプローブにあっては、前記バネ4を構成する金属線4’は、このバネ4の長さ方向xにおいて長く且つこのバネ4の径方向yにおいて短い扁平の断面形状を持つように構成されている。このような断面を持った金属線4’は、典型的には断面を円形とする金属線(図2においてその外径を想像線で示す。)を、ロール加工によりつぶして、この金属線の長さ方向に直交する向きの断面を長円状とするようにすることで得ることができる。そして、このように断面を長円状とした金属線4’に対し、生成されるバネ4の長さ方向xに前記長円の長さ側を沿わせる向きでコイル状とするコイル加工を施すことで、前記バネ4を得ることができる。前記金属線4’から構成されるバネ4は第一プランジャー2及び第二プランジャー3の移動時にスリーブ1の内面に摺接されるが、前記金属線4’は断面を長円状とするのでかかる摺接抵抗は最小化される。
In the contact probe according to this embodiment, the metal wire 4 ′ constituting the spring 4 has a flat cross-sectional shape that is long in the length direction x of the spring 4 and short in the radial direction y of the spring 4. It is configured to have. The metal wire 4 ′ having such a cross section is typically a metal wire having a circular cross section (the outer diameter is indicated by an imaginary line in FIG. 2) by rolling, and the metal wire 4 ′ It can be obtained by making the cross section in the direction perpendicular to the length direction into an oval shape. Then, coil processing is performed on the metal wire 4 ′ having an oval cross section in this manner so as to form a coil shape in a direction along the length direction x of the spring 4 to be generated. Thus, the spring 4 can be obtained. The spring 4 composed of the metal wire 4 'is in sliding contact with the inner surface of the
これにより、前記バネ4の外径を可及的に極小化しながら、前記金属線4’の断面積を可及的に最大化することができる。例えば、外径を0.07mmとするバネ4を断面円形の金属線で構成させる場合、金属線をコイル状にして前記バネ4とする加工は、バネ4の外径と金属線の線径との関係では、バネ4の外径を金属線の線径の4倍とするのが限界であるため、この金属線の直径は最大で0.018mmとなる。しかるに、断面を前記のような長円状とする金属線4’によれば、生成されるバネ4の径方向yの金属線4’の寸法を前記コイル加工可能な0.018mmとしながら、このバネ4の長さ方向xの金属線の寸法を0.018mmよりも大きくすることができる。バネ定数は、バネを構成する金属線の線径の4乗に比例することから、断面を前記のような長円状とする金属線4’から構成されるバネ4は、断面を円形とする金属線から構成されるバネと同じ外径を有しながらこの断面を円形とする金属線から構成されるバネ4よりもバネ定数を大きくする。コンタクトプローブの外径、すなわち、スリーブ1の外径は前記バネ4の外径に依存することから、この実施の形態によれば前記バネ4の付勢力に起因したコンタクトプローブの接触性能を低下させることなくこのコンタクトプローブの外径の可及的極小化を実現することができる。また、前記のように構成されるバネ4によれば、所定の付勢力を確保しつつ可及的にその全長を短縮させること可能となることから、この実施の形態にかかるコンタクトプローブはその全長も可及的に極小化可能であり、電気信号の高速伝達にも寄与するものである。
Thereby, the cross-sectional area of the metal wire 4 ′ can be maximized as much as possible while minimizing the outer diameter of the spring 4 as much as possible. For example, when the spring 4 having an outer diameter of 0.07 mm is formed of a metal wire having a circular cross section, the process of making the metal wire into a coil shape and forming the spring 4 includes the outer diameter of the spring 4 and the wire diameter of the metal wire. In this relation, since the limit of the outer diameter of the spring 4 is four times the diameter of the metal wire, the diameter of the metal wire is 0.018 mm at the maximum. However, according to the metal wire 4 ′ having an elliptical cross section as described above, the size of the metal wire 4 ′ in the radial direction y of the generated spring 4 is 0.018 mm that can be processed by the coil. The dimension of the metal wire in the length direction x of the spring 4 can be made larger than 0.018 mm. Since the spring constant is proportional to the fourth power of the diameter of the metal wire constituting the spring, the spring 4 composed of the metal wire 4 ′ having an elliptical cross section as described above has a circular cross section. The spring constant is made larger than that of the spring 4 made of a metal wire having the same outer diameter as that of the spring made of a metal wire and having a circular cross section. Since the outer diameter of the contact probe, that is, the outer diameter of the
1 スリーブ
2 第一プランジャー
2a 一端
2a’ 接触端
4 バネ
4’ 金属線
x バネの長さ方向
y バネの径方向
1
Claims (1)
前記バネを構成する金属線が、このバネの長さ方向において長く且つこのバネの径方向において短い扁平の断面形状を持つよう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。 The plunger with a fixed end protruding from the open end of the sleeve to the forward position by a compression coil spring built in the sleeve, which has a plunger with one end in contact with the object to be inspected so as to move back and forth. A contact probe configured to maintain a certain state,
A contact probe characterized in that the metal wire constituting the spring has a flat cross-sectional shape that is long in the length direction of the spring and short in the radial direction of the spring.
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2013
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