JP2014211378A - Spring probe - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、たとえば電子機器に用いられる半導体集積回路製造のウエハ検査工程において、ウエハ上に形成された半導体集積回路の電気的諸特性を検査するのに用いられ、または半導体両端部などの検査をおこなうなど、半導体検査用の部品であるプローブに関し、より精緻な測定を可能にすると共に、低コスト化をはかり、しかも取り付けの方向性を無くして着脱作業性を良好にすることを目的とする。 The present invention is used, for example, to inspect electrical characteristics of a semiconductor integrated circuit formed on a wafer or to inspect both ends of a semiconductor in a wafer inspection process for manufacturing a semiconductor integrated circuit used in an electronic device. An object of the present invention is to provide a probe that is a part for semiconductor inspection, such as performing the measurement, to achieve more precise measurement, to reduce the cost, and to eliminate the mounting direction and improve the detachability.
これまでに知られているこの種のプローブには、たとえば半導体デバイスの導電
部と接続基板側の接続パッド間に位置して測定を可能にするために、円形のベース部を基準とし、該べース部の下面に設けられたところの、下先端を鋭突にした円柱状の接触子と、上記したベース部の上面に設けられたところの、上端に接続部を有する円柱状本体部と、該円柱状本体部に、ベース部から間隔をあけて配置されたリング状のフランジ部とを有する円柱状の案内子(接触ピン)、および該円柱状の案内子の外側に被せられ、ベース部の上面上に設置され、上端部が先鋭化されていて、案内子の上端部と摺動する上側座巻き部と下側座巻き部および上側座巻き部と下側座巻き部との間に弾性変形部(粗巻き部)を有し、かつ前記した接触ピンの案内子が挿入され、内周面を平坦面としたコイルスプリングとからなり、さらに該コイルスプリングの下側座巻き部が円柱状案内子のリング状フランジ部の外周面に押し込まれることにより、リング状フランジ部がコイルスプリングの下側座巻き部によってカシメ固着されるようにしたものがある(特許第4566248号公報参照)。
This type of probe known so far is based on a circular base, for example, in order to be able to measure between a conductive part of a semiconductor device and a connection pad on the connection board side. A cylindrical contact having a lower tip sharply provided on the lower surface of the base portion, and a cylindrical main body having a connection portion at the upper end provided on the upper surface of the base portion described above. A cylindrical guide member (contact pin) having a ring-shaped flange portion disposed at a distance from the base portion on the cylindrical main body portion; Between the upper and lower end winding portions and the upper and lower end winding portions that are installed on the upper surface of the section and have a sharpened upper end portion that slides with the upper end portion of the guide element. Having an elastically deformable portion (coarse winding portion) and a contact pin guide described above A coil spring having a flat inner peripheral surface, and the lower end winding portion of the coil spring is pushed into the outer peripheral surface of the ring-shaped flange portion of the cylindrical guide, thereby the ring-shaped flange portion. Is fixed by caulking with the lower end winding portion of the coil spring (see Japanese Patent No. 4566248).
また、特開2011―258547号公報には、導電性を有する筒状金属管のバレルと、同じく導電性を有するコイルスプリングとからなり、バレル内に収容されるコイルスプリングは長さ方向両端部を密巻きにするとともに中間部を疎巻き状にして弾性変形部とし、バレル内に収容した後、バレルの底部付近をカシメてコイルスプリングの下側密巻き部を固定するようにした構成の接続ピンが記載されている。またこの従来発明においては、バレルの底部側を開放端部とし、コイルスプリングの下側密巻き部をバレルの底部より下方に突出させた状態でバレルの下端部付近をカシメてコイルスプリングの下側密巻き部を固定するようにした構成の接続ピンも記載されている(第2実施例)。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-258547 discloses a cylindrical metal tube barrel having conductivity and a coil spring having the same conductivity, and the coil spring accommodated in the barrel has both ends in the length direction. A connection pin with a structure in which the middle coil portion is loosely wound and elastically deformed with an intermediate portion, accommodated in the barrel, and then caulked near the bottom of the barrel to fix the lower coiled portion of the coil spring. Is described. In this conventional invention, the bottom side of the barrel is an open end, and the lower coiled portion of the coil spring is protruded downward from the bottom of the barrel, and the lower end of the barrel is caulked to lower the coil spring. A connection pin having a configuration in which the tightly wound portion is fixed is also described (second embodiment).
近時各種の電子機器等半導体デバイスの分野においてはますます小型・軽量化する傾向にあり、これらの検査等に用いられるプローブ類についても必然的に微細化することになる。特許文献1に記載のプローブにおいても特に円柱状の案内子の生産にはきわめて高度な技術を必要とし、またコスト高となるために必ずしも量産加工には適さない。
Recently, in the field of semiconductor devices such as various electronic devices, there is a tendency to become smaller and lighter, and the probes used for these inspections are inevitably miniaturized. The probe described in
また特許文献2に記載の接続ピンにあっても、使用時にメイン基板の電極に接触したコイルスプリングの上部が先端部を支点として傾斜し、バレル内周面に接触させてバレルの下端部、もしくはバレルの下端部にカシメつけられたコイルスプリングの下部が配線基板のスルーホールに接して電気経路を形成するために、ここで用いられるバレルの材質にはきわめて良好な導電性を有する金属素材を用いる必要があり、この場合においても高コストとなるのを避けられない。
Further, even in the connection pin described in
またそればかりでなく、既述した特許文献1に記載のプローブを含め、この場合の接続ピンは、全体的に使用に際して取り付けの方向性があり、ガイド板のガイド孔内に接続ピンを装入する際にバレルの片側端部(下端)に形成したカシメ付け部、つまり接続ピン側を先頭に装入する必要があり、全体で外径が0.6mm程度、長さ7〜8mm程度の微細な接続ピンを装着・交換する作業は容易ではなく、作業性の面からみても熟練を要する等の課題がある。
In addition, the connection pins in this case, including the probe described in
そこで本発明では、取り付けに際して方向性がなく、しかもバレルの材質についても必ずしも良好な導電性を有する必要がなく、これによって取り扱い性および交換作業性を良好とするとともに低コスト化をはかることができるスプリングプローブを開発するに至ったものである。具体的には、細長パイプ状のバレルと、該バレル内に、両端部をバレル端からそれぞれ突出させた状態にて装入されるコイルスプリングとからなり、コイルスプリングは、長さ方向中間部と両端部とにそれぞれ密巻き部を形成するとともに、両端部の密巻き部と中間部の密巻き部とのそれぞれの中間に位置して疎巻き弾性部を形成してなり、バレル内にコイルスプリングを装入した状態において、バレル中央部を内部のコイルスプリングの中間部密巻き部にカシメ付けてコイルスプリングを固定してなるスプリングプローブに関する。 Therefore, in the present invention, there is no directionality in mounting, and the barrel material does not necessarily have a good conductivity, which makes it easy to handle and replace and can reduce costs. The spring probe has been developed. Specifically, it is composed of an elongated pipe-shaped barrel and a coil spring that is inserted into the barrel in a state in which both end portions protrude from the end of the barrel. A densely wound portion is formed at each end portion, and a loosely wound elastic portion is formed between each of the densely wound portion at both end portions and the densely wound portion at the intermediate portion. The present invention relates to a spring probe in which the center portion of the barrel is crimped to the intermediate winding portion of the internal coil spring and the coil spring is fixed.
本発明によれば、バレルは単純なパイプ状をなしており、片側端部を絞って底部を形成し、あるいは上端開口部を鋭突にするためにテーパ面を形成する等の加工の必要もなく、また必ずしも導電性の良い高価な金属を用いる必要もない。またコイルスプリングについても、導電性が良好な材料を用いれば容易に生産が可能であり、断面が円形の線材を巻き回すだけで高精度かつ容易に巻回成型することができることから低コストで量産化に適している。 According to the present invention, the barrel has a simple pipe shape, and it is necessary to form a bottom portion by narrowing one end portion or forming a tapered surface to make the upper end opening sharp. In addition, it is not always necessary to use an expensive metal having good conductivity. Coil springs can also be easily produced by using materials with good conductivity, and can be mass-produced at low cost because they can be wound and formed with high accuracy simply by winding a wire with a circular cross section. Suitable for
さらにコイルスプリングは、長さ方向両端部を、それぞれ密巻き部とするとともに、一方の端部の密巻き部と他方の端部の密巻き部との中間部、つまりコイルスプリングの中間部にも密巻き部を形成するとともに、両端部の密巻き部と中間部の密巻き部とのそれぞれの中間に疎巻き弾性部を形成してなるために、これによって、バレル内にコイルスプリングを装入する際に何れか一方を先頭に挿入すればよく、挿入後に両端部をバレルの端部よりそれぞれ同じ長さ突出させた状態で、バレルの中央部を内部のコイルスプリングの中間部密巻き部にカシメ付けるだけで完成するのでプローブの生産性がよく、また特にプローブを使用する際に方向性がなく、いずれの側を先頭に装入してもよいため、作業性に著しく優れる。 Furthermore, the coil spring has both ends in the length direction as densely wound portions, and is also provided at an intermediate portion between the densely wound portion at one end and the densely wound portion at the other end, that is, at the intermediate portion of the coil spring. In addition to forming a densely wound portion, and forming a loosely wound elastic portion in the middle of each of the densely wound portion at both ends and the densely wound portion at the intermediate portion, a coil spring is thereby inserted into the barrel. When inserting, either one should be inserted at the head, with both ends projecting the same length from the end of the barrel after insertion, and the middle part of the barrel to the middle coiled part of the coil spring inside Since it is completed only by caulking, the productivity of the probe is good, and there is no directionality especially when using the probe, and either side may be inserted at the head, so the workability is remarkably excellent.
以下に本発明の詳細を説明すると、本発明のプローブは、細長いパイプ状のバレルと、該バレル内に装入されるコイルスプリングとからなり、バレル内に装入されたコイルスプリングは、両端部の一部がバレルの両端部からそれぞれ外方(軸方向)に向けて突出させており、この状態において、バレルの長さ方向中間部を内部のコイルスプリングに向けて突出させることによりコイルスプリングの外周面にカシメつけられて固定される。 The details of the present invention will be described below. The probe of the present invention comprises an elongated pipe-shaped barrel and a coil spring loaded in the barrel. The coil spring loaded in the barrel has both end portions. Are protruded outward (in the axial direction) from both ends of the barrel, and in this state, the intermediate portion in the longitudinal direction of the barrel is protruded toward the internal coil spring. It is fixed by caulking on the outer peripheral surface.
具体的には図1から図4の実施例にそれぞれ拡大してあらわしたように、細長パイプ状のバレル1と、該バレル1内に、両端部をバレル端からそれぞれ一部を突出させた状態にて装入されるコイルスプリング2とから構成され、しかもコイルスプリング2は、長さ方向中間部と両端部とにそれぞれ密巻き部2cおよび2a・2bを形成するとともに、両端部の密巻き部2a・2bと中間部の密巻き部2cとのそれぞれの中間に疎巻き弾性部2d・2eを形成してなるものである。
Specifically, as shown in an enlarged manner in each of the embodiments of FIGS. 1 to 4, an elongated pipe-
バレル1の材質については、一般的に銅合金やニッケルシルバー等の従来から使用されてきた導電性の高い物質素材が用いられる。しかし本発明においてはコイルスプリング2の両端部が直接に半導体基板3や接触対象物4の接触部に接触するところから、必ずしも高価な導電性の高い物質を用いる必要はないが、バレル1の導電性が良ければ使用時にコイルスプリング2の両端密巻き部2a・2bがそれぞれ端部側から加圧された際に変形してバレル1の内周面に接触するために、通電経路が増えてプローブ全体の電気抵抗値をより一層低下させることができる。またバレル1の具体的な寸法については、外径A0.8mmを超えると太すぎて最近の半導体デバイスの検査等に対応しにくく、細いほど検査には良好ではあるものの現時点での技術水準や、取り扱い性の面からみて0.4mmまでが限界となる。
As for the material of the
したがってバレル1の外径Aについては0.4mmから0.8mm程度の範囲(平均:0.6mm±0.01mm)であるのが望ましい。また長さBについては特に制限はないが、巻回されたコイルスプリング2の両端および中間に密巻き部2a・2bおよび2cを形成するとともに、そのそれぞれの間に疎巻きによる弾性部2dおよび2eを形成する必要から、少なくとも4mm以上は必要で有り、10mm程度まであれば十分である(平均:5.6mm)。
Accordingly, it is desirable that the outer diameter A of the
なお厚みについては、使用する材質にもよるが、プローブの使用時に両端から突出したコイルスプリング2の突出部が半導体や測定機器等の接触子に押圧された際に容易に座屈しない程度の強度を維持できれば足りる。したがって肉厚については0.02mm〜0.6mm(平均:0.06mm)程度の範囲とし、バレル1の内径を0.27〜0.65mm(平均:0.48mm±0.01mm)程度とするのが好ましいといえる。
Although the thickness depends on the material used, the strength is such that it does not easily buckle when the protruding portion of the
一方、コイルスプリング2は、例えばニッケル金(Ni+Au)、アモルファス合金、ステンレス、ピアノ線などの断面円形をした導電性の良好な線材を用い、機械的に円筒状に巻回して一定の長さに形成される。具体的には長さ方向における中間部と、両端部とに、それぞれ密巻き部2cおよび2a・2bを形成し、さらに両端部の密巻き部2a・2bと、中間部の密巻き部2cとのそれぞれの中間に疎巻き弾性部2dおよび2eを形成して構成される。
On the other hand, the
コイルスプリング2の寸法については、太さ(外径)Cはバレル1内に装入可能な程度、すなわち0.25mm〜0.64mm(平均:0.45mm±0.01mm)程度が望ましい。また長さDについては、両端部がそれぞれバレル1の端部より軸方向外方に十分に突出する長さとする必要があり、具体的には6mm〜14mm(平均:7.68mm)程度である。さらにコイルスプリング2を構成する各部の巻きピッチおよび該巻きピッチ各部分の寸法について図1および図2に示した実施例について説明をすると、片側端部の密巻き部2aを構成する部分Eは隣り合う巻線が互いに密着状態で22回巻きしてあり、部分Eの長さは1.32mmである。
As for the dimensions of the
また反対側端部の密巻き部2bを構成する部分Fも同様であり、隣り合う巻線が互いに密着状態で22回巻きしてあり、部分Fの長さは1.32mmである。さらに中央の密巻き部2cは隣り合う巻線が互いに密着状態で4回巻きして部分Gを構成しており、部分Gの長さは0.24mmである。さらに両端部の密巻き部2a・2bと中間部の密巻き部2cとのそれぞれの中間には疎巻き弾性部2d・2eの各部分H・Iが形成されている。
The same applies to the portion F constituting the closely
この疎巻き弾性部2d・2eは、共に14回巻きであり、部分Hおよび部分Iの長さは共に2.40mmである。なおコイルスプリング2の両端部2aおよび2bの各先端部付近は図2にもあらわしたように外径が端部にかけて若干縮径するようにすると基板3や接触対象物4の接触子との接触性がより良好になるとともに、バレル1内に出没出入りする際にバレル開口縁への引っかかりがなくなりスムースになる。なお、上記したコイルスプリング2の各部分E・F・G・H・Iの長さ寸法については上記に記載した各寸法に対して20%程度の範囲までは増減することが可能である。
The loosely wound
つぎにバレル1とコイルスプリング2との組み付けについて説明をすると、パイプ状のバレル1内にコイルスプリング2を装入する。この場合コイルスプリング2の両端部2a・2bのいずれの側の端部を先頭にして装入してもよく、装入後、その両端部2a・2bのそれぞれ略半分程を、共にバレル1の端部から軸方向外方に突出させる。なおこの場合の突出長さE1・F1については図1にも示したように、共に1.04mm程度である。
Next, the assembly of the
この状態において、バレル1の長さ方向における中央部を内方に向けて陥没させることにより、バレル1内のコイルスプリング2の中間部に形成した密巻き部2cに対してカシメ付けてカシメ付け部1aを形成ることによりコイルスプリング2に対しバレル1を固定することができる。なおこの場合におけるカシメ付け部1aの形成については、本実施例の場合、図3にも示したようにバレル1の周方向に等間隔に4箇所形成したが、格別4箇所に限られるものではなく、1箇所でも、あるいは2箇所以上の複数個所であってもよい。
In this state, the central portion in the longitudinal direction of the
しかし全周に亘って帯状にカシメ部を形成すると、バレル1の強度を劣化させることがあるため、1箇所から4箇所程度までで十分である。なお図3は、カシメ部1aのカシメ箇所を説明する便宜上からバレル1部分のみを描き表したものであり、コイルスプリング2を装入する以前からカシメ部1aを有するものではない。また図1〜図3に描き表したバレル1とコイルスプリング2は、説明の便宜上拡大してあらわしたものであり、また拡大に伴って長さ寸法が大きくなりすぎるために太さに対する長さの比率を縮小してあらわしてある。
However, if the caulking portion is formed in a strip shape over the entire circumference, the strength of the
本発明品であるスプリングプローブの使用について図5に基づいて簡単に説明をすると、例えば半導体集積基板などの基板3上にある導電パッド(図示省略)を介して電気的特性の検査をおこなう場合に、検査用の絶縁板5に、上記導電パッドに対応する箇所にガイド孔5aが設けられており、このガイド孔5a内にスプリングプローブを差し込むことによって簡単に取り付けられる。しかもこの場合に、本発明のスプリングプローブには格別取り付けの方向性がないために、長さ方向両端部のいずれの側の端部を先頭にしても差し込むことができる。
The use of the spring probe according to the present invention will be briefly described with reference to FIG. 5. For example, when the electrical characteristics are inspected via a conductive pad (not shown) on the
なお図5の検査用絶縁板5にはガイド孔5aを1箇所だけ設けた場合について図示しているが、通常は少なくとも複数のガイド孔5aが形成され、それぞれのガイド孔5a内にスプリングプローブを取り付けて接触対象物4の導電部との間を短絡させ、接触対象物4を基板3方向に移動させることによってコイルスプリング2のバレル1の両端から突出している密巻き部2a・2bのそれぞれの端部が接触かつ加圧され、この加圧によってコイルスプリング2の疎巻き弾性部2dおよび2eが収縮して上記加圧力をある程度吸収するとともに、基板3および接触対象物4との各導電部との接触を、より確実なものとして電気的接合をより一層確実なものとしている。
5 shows a case where only one
1 バレル
1a カシメ部
2 コイルスプリング
2a 密巻き部
2b 密巻き部
2c 密巻き部
2d 疎巻き弾性部
2e 疎巻き弾性部
1
Claims (3)
2. The spring probe according to claim 1, wherein a plurality of caulking locations for fixing the coil spring by caulking the middle portion of the barrel to an intermediate dense winding portion of the internal coil spring are a plurality of locations in the barrel circumferential direction.
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