JP2016223996A

JP2016223996A - プローブピン

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Publication number: JP2016223996A
Application number: JP2015112987A
Authority: JP
Inventors: 中村　敏幸; Toshiyuki Nakamura; 敏幸中村
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-06-03
Filing date: 2015-06-03
Publication date: 2016-12-28
Anticipated expiration: 2035-06-03
Also published as: JP6548463B2

Abstract

【課題】短ピン化が実現できるプローブピンを提供する。【解決手段】本発明に係るプローブピン１０は、上部接触部１４と下部接触部１６有し、該上部接触部１４と下部接触部１６との間に弾性バネ部１２を有するプローブピン１０において、弾性バネ部１２が、金属製の板材の両縁部から交互に剪断線２４が設けられ、該板材が引き伸ばされ、かつ焼成されることにより、挟角が鋭角をなすジグザグ状に形成されていることを特徴とする。【選択図】図３

Description

本発明は、電気製品の電気的特性の測定用等に用いられるプローブピンに関する。

半導体集積回路、半導体集積回路搭載用のパッケージ等の電気部品（以下、「被測定体」という）の電気的特性の測定は、測定装置用治具（以下、プローブ装置という）を用い、該プローブ装置に装着されたプローブピンの先端部（下部接触部）を、被測定体の電極に接触させることにより行われる。また、プローブピンは、ソケット部に装着されてプローブ装置内に組み入れられ、その上部接触部においてプローブ装置内の配線基板の電極に接触するようになされている。
その他プローブピンとしては、半導体装置または半導体装置に関する製品に、電気的導通をとるためのピンとして組み込まれて使用されるものもある。
近年、半導体集積回路の高密度化に伴う狭ピッチ化、多ピン化の要求に対応するためプローブピンの微細化が必要とされている。

プローブピンは、上記のように、上部接触部と下部接触部を有し、またこの上部接触部と下部接触部とを電極に弾性接触させるために、上部接触部と下部接触部との間に弾性バネ部を有している。
このようなプローブピンの製造方法は種々知られているが、特許文献１には、プレス加工により、上部接触部、下部接触部および弾性バネ部を一体に製造する方法が示されている。

特許第５１９０４７０号公報

ところで、特許文献１に示されるプローブピンの製造方法では、その弾性バネ部を、金属板を連続するＳ字状に打ち抜くことにより形成している。
しかし、弾性バネ部を連続するＳ字状に設けたのでは、各Ｓ字部が長くなり、プローブピン全体の短ピン化が図れないという課題が生じた。
本発明は上記課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、短ピン化が実現できるプローブピンを提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明は次の構成を備える。
すなわち、本発明に係るプローブピンは、上部接触部と下部接触部を有し、該上部接触部と下部接触部との間に弾性バネ部を有するプローブピンにおいて、前記弾性バネ部が、金属製の板材の両縁部から交互に剪断線が設けられ、該板材が引き伸ばされ、かつ焼成されることにより、挟角が鋭角をなすジグザグ状に形成されていることを特徴とする。

また、本発明に係るプローブピンは、上部接触部と下部接触部を有し、該上部接触部と下部接触部との間に弾性バネ部を有するプローブピンにおいて、前記弾性バネ部が、金属製の板材の両縁部には至らないようにして両縁部間に設けられた剪断線と、該板材の両縁部から中央部方向に中央部には至らないように対向して設けられた切り込み部もしくは剪断線とが交互に形成され、該板材が引き伸ばされ、かつ焼成されることによって、細長く、両端側の挟角が鋭角状をなす複数のループ部が中央部で連結された形状をなすことを特徴とする。

前記ジグザグ状をなす弾性バネ部の交互に生じている各山部をピン中心線を中心とする渦巻き状に巻くようにすることができる。
また、前記弾性バネ部の前記各細長いループ部の両端側を対向してピン中心線を中心とする円弧状に巻くようにすることができる。
前記上部接触部と前記下部接触部と前記弾性バネ部とを一体に繋がっているようにすることができる。

前記弾性バネ部を筒状のボディ部に伸縮可能に収納することができる。
前記ボディ部を、金属製の板材を丸めて形成することができる。
前記弾性バネ部に凸部を形成し、該凸部を、前記ボディ部に形成された位置決め孔に嵌入して位置決めするようにすると好適である。
前記凸部から前記上部接触部との間の前記弾性バネ部の山部の数よりも、前記凸部から前記下部接触部との間の前記弾性バネ部の山部の数の方が多くなるように設定すると好適である。
前記ボディ部外周に、ソケット部に係合する凸部を設けるようにすることができる。

本発明によれば、弾性バネ部を、剪断加工し、引き伸ばして形成することで、短寸化ができるプローブピンを提供できる。

プローブピンの説明断面図である。プローブピンの説明図である。上下接触部と弾性バネ部（ピン本体）の展開図である。ピン本体の展開状態における正面図である。弾性バネ部を引き伸ばした状態の説明図である。弾性バネ部を渦巻き状に巻き込んだ状態の説明図である。プレス加工によって製造されたボディ部の展開図である。ボディ部の展開状態における正面図である。プローブピンの他の実施の形態におけるピン本体のプレス展開図である。プローブピンのさらに他の実施の形態におけるプレス展開図である。図１０のピン本体を引き伸ばした状態の説明図である。プローブピンの説明断面図である。ボディ部を有しないプローブピンの説明図である。プローブピンのまたさらに他の実施の形態におけるピン本体のプレス展開図である。

以下本発明の実施の形態を添付図面に基づき詳細に説明する。
図１は本実施の形態に係るプローブピン１０の説明断面図、図２はプローブピン１０の側面図である。図３は上下接触部と弾性バネ部（ピン本体）の展開図、図４はその正面図、図５は、弾性バネ部を引き伸ばした状態の説明図である。図６は、弾性バネ部を渦巻き状に巻き込んだ状態の説明図である。
図１に示すように、本実施の形態におけるプローブピン１０は、弾性バネ部１２と、弾性バネ部１２の両端部に一体に接続して形成された上部接触部１４および下部接触部１６を有し、この上下接触部１４、１６および弾性バネ部１２からなるピン本体１７がボディ部１８内に収納されてなる。弾性バネ部１２は筒状のボディ部１８内に位置し、ボディ部１８内で伸縮可能である。

上部接触部１４および下部接触部１６は、先端部をボディ部１８から突出させてボディ部１８内で摺動可能となっている。下部接触部１６は、その先端部１６ａが弾性バネ部１２により被測定体（図示せず）の電極（例えばはんだボール）に弾性的に接触するようになっている。また、上部接触部１４は、プローブピン１０がプローブ装置（図示せず）に組み込まれた際、その先端部１４ａが弾性バネ部１２により、プローブ装置内の配線基板（図示せず）の電極に弾性的に接触するようになっている。これにより、被測定体における導通状態の測定などの電気的特性が計測可能となる。なお、先端接触部１４ａ、１６ａの形状は種々に設定が可能である。

上部接触部１４、下部接触部１６、弾性バネ部１２は、金属製の板材をプレス加工することによって、一体的に繋がって形成されている。
これら上部接触部１４、下部接触部１６、弾性バネ部１２は、弾性バネ部１２に設けられた凸部１９が、ボディ部１８に設けられた位置決め孔２０に嵌入していることで、ボディ部１８内に位置決めして収納されている。
また、ボディ部１８の外周面には凸部２２が形成され、これにより、プローブピン１０は、ソケット（図示せず）に位置決めして組み込み可能となっている。そして、このソケットがプローブ装置内に組み込まれることによって、プローブピン１０はプローブ装置の所定位置に装着可能となっている。被測定体がＢＧＡパッケージ等の場合、その端子（電極）の配列に合わせて、プローブピン１０が多数、プローブ装置に装着される。

プローブピン１０は、プレス加工によって連続的に製造可能になっている。
図３は、プレス加工によって製造された上部接触部１４、下部接触部１６、弾性バネ部１２の展開図、図４はその正面図である。
図３に示すように、弾性バネ部１２は、金属製の板材の両側から交互に剪断線２４が設けられ、図５に示されるように、該板材が引き伸ばされることによって、剪断線２４がＶ字状に開き、挟角が鋭角をなすジグザグ状に形成されている。
そして、ジグザグ状をなす弾性バネ部１２の交互に生じている各山部１２ａが、図６に示すように、先端部が内側にくるようにして、ピン中心線を中心に渦巻き状に巻き込まれている。これにより、弾性バネ部１２は、全体が細径の棒状をなす。なお、弾性バネ部１２は、各山部１２ａが渦巻き状に巻かれているが、当然に弾性力を維持している。
また、上部接触部１４、下部接触部１６も筒状に巻かれている。

図７は、プレス加工によって製造されたボディ部１８の展開図、図８はその正面図である。
図７の展開図において、長方形の板材の両側に切欠きが形成され、また、板材の２箇所に凸部２２が形成される。この板材が丸められて筒状に形成されることにより、両切欠きが突き合わされて、前記位置決め孔２０となり、また外周上２箇所に前記凸部２２を有するボディ部１８に形成される。

板材からの上記一連の加工は、順送型を用いたプレス加工によって連続的に行われる。
なお、上下接触部１４、１６、および弾性バネ部１２のみならず、ボディ部１８も含めて、１枚の板材から、順送型を用いた連続的なプレス加工により、最終形態のプローブピン１０にまで製造することが可能である。
このプレス加工の後、所要の焼き入れ加工を行うことによって、弾性バネ部１２における弾性力を生じさせるようになっている。
板材の材質としては、特に限定されるものではないが、ベリリウム銅合金やベリリウムニッケル合金を用いることができる。また、プローブピン１０の適所に金めっきを施すと好ましい。

本実施の形態において、上記剪断線２４の加工は、抜き金型によるものではなく、ダイと切断刃等（図示せず）による剪断加工によって形成される。剪断線２４は、剪断加工によって行われるものであるため、その幅は事実上ゼロである。
本実施の形態では、弾性バネ部１２のＶ字の山部１２ａの内側部分は、図３に示すように、すべて剪断加工によって形成されるものであるが、図５では、比較上便宜なため、バネ部材１２の各山部１２ａを、左側の２個を、本実施の形態による剪断線２４を形成した後、板材を引き伸ばしてＶ字状に形成したものを示し、右側の６個を、従前の抜き加工によってＶ字状に形成した状態（Ｖ字の底部がＲ状をなす）で示した。

本実施の形態による左側２個の山部１２ａの内側底部（Ｖ字の底部）の幅は事実上ゼロであるのに対し、右側６個の山部１２ａの内側底部（Ｖ字の底部）は、幅約０．０６ｍｍのＲ状となっている（半径約０．０３ｍｍの円弧）。従前の抜型によるプレス加工によれば、抜型の刃部の強度確保のため、刃部を所要厚さに確保する必要があり、抜き幅をゼロとすることはできないのである。
本実施の形態では、山部１２ａを剪断線２４を引き伸ばすことによって形成するので、従前に比して、プローブピン１０全体として、０．０６×８＝０．４８ｍｍの短寸化を図ることが可能となる。
プローブピン１０は、長さが数ｍｍ程度のものであるため、０．４８ｍｍの短寸化の効果は大きく、被測定体の電気特性計測時における高周波特性を大幅に改善できる。なお、プローブピンの１０の太さは、直径約０．３〜０．８ｍｍ程度のものである。

上記実施の形態において、弾性バネ部１２の山部１２ａは全部で８個とし、ボディ部１８への固定部である凸部１９から上部接触部１４側の山部１２ａを１個、下部接触部１６側の山部１２ａを７個としている。
下部接触部１６側の山部１２ａの数を多くしたのは、下部接触部１６は、被計測体の計測の都度、被計測体にその都度接触させるものであるため、弾性バネ部１２の繰り返し伸縮の頻度が高いので、山部１２ａの数を多くして耐久性を高めるためである。これに対して、上部接触部１４側は、一旦プローブ装置に組み込んでしまうと、プローブピン１０を交換するまでは、常時プローブ装置の配線基板の電極に圧接している状態となり、弾性バネ部１２の繰り返し伸縮の頻度が少なくなるため、数を少なくしても耐久性に問題がなくなる。これにより、弾性バネ部１２の、上部接触部１４側と下部接触部１６側との耐久性のバランスをとるようにしている。

図９は、プローブピン１０の他の実施の形態におけるプレス展開図である。
前記実施の形態と同一の部材は同一符号をもって示し、その説明を省略する。
本実施の形態においては、凸部２０から、上部接触部１４側、下部接触部１６側における弾性バネ部１２の山部１２ａの数を同数（それぞれ２個）としている。
本実施の形態におけるプローブピン１０は、例えば、ＢＧＡタイプのパッケージとインターポーザーとの間の接触テスト等のように、両接触部１４、１６とも、測定電極に対して繰り返し接触を要するタイプのプローブピン１０に好適である。
本実施の形態においても、弾性バネ部１２の各山部１２ａの形成は、剪断線を形成した後、引き伸ばして、焼き入れをすることにより、挟角が鋭角となる山部１２ａになるようにしているので、短寸化が可能となる。

図１０〜図１２に、プローブピン１０のさらに他の実施の形態を示し、図１０はそのプレス加工時の展開図、図１１はその引き伸ばし状態を示す説明図、図１２はプローブピンの説明断面図である。
前記各実施の形態と同一の部材は同一の符号を付している。
本実施の形態では、弾性バネ部１２を、まず図１０に示すように、金属製の板材の両縁部には至らないようにして両縁部間に設けられた剪断線２８と、該板材の両縁部から中央部方向に中央部には至らないように対向して設けられた切り込み部３０とを交互に形成し、次いで、図１１に示すように、該板材を引き伸ばし、細長く、両端側の挟角が鋭角状をなす複数（図示の例では２個）のループ部３２が中央部で連結された形状に形成している。

本実施の形態においては、図１２に示すように、弾性バネ部１２の各細長いループ部３２の両端側（山部３２ａ）を対向してピン中心線を中心とする円弧状に巻いている。なお、本実施の形態においても、プレス加工の後、焼き入れを行うことによって、弾性バネ部１２のバネ性を確保するようにしている。
このようにして形成された上下接触部１４、１６および弾性バネ部１２からなるピン本体１７を、筒状のボディ部１８に、凸部１９と位置決め孔２０とで位置決めして収納して、プローブピン１０に完成している。
本実施の形態においても、板材に剪断線２８を形成し、引き伸ばしてループ部３２を形成しているので、弾性バネ部１２を短寸化することができる。
なお、本実施の形態では、ループ部３２間の切り込み部３０を抜き加工によって形成したが、この切り込み部３０に替えて剪断線とすることによって、弾性バネ部１２をさらに短寸化することも可能である。

上記各実施の形態では、上下接触部１４、１６および弾性バネ部１２からなるピン本体１７を、筒状のボディ部１８に収納してプローブピン１０としたが、図１３に示すように、ピン本体１７そのものをプローブピン１０とし、このプローブピン１０を直接プローブ装置のソケット３４に組み入れるようにして用いてもよい。

なお、プローブピンの短ピン化を図るためには、弾性バネ部を上記のように剪断加工によって形成するのでなく、弾性バネ部における山部が曲率の小さなＲ状となるように、抜き加工によって形成するのでもよい。弾性バネ部における山部が台形状となるように抜き加工するのに比して、全体の短ピン化が図れる。
図１４は、ピン本体において、弾性バネ部１２における山部１２ａを曲率の小さなＲ状となるように、抜き加工によって形成した例を示す。また、図１４に示すように、弾性バネ部１２を複数のループ部が連続して繋がった形状とすることで、ループ部の両山部の弾性力が働くことから、ジグザグ状に設けるのと比して、山部の数を少なくでき、短寸化が図れる。

１０プローブピン
１２弾性バネ部
１４上部接触部
１６下部接触部
１７ピン本体
１８ボディ部
１９凸部
２０位置決め孔
２２凸部
２４剪断線
２８剪断線
３０切り込み部
３２ループ部

Claims

上部接触部と下部接触部を有し、該上部接触部と下部接触部との間に弾性バネ部を有するプローブピンにおいて、
前記弾性バネ部が、
金属製の板材の両縁部から交互に剪断線が設けられ、該板材が引き伸ばされ、かつ焼成されることにより、挟角が鋭角をなすジグザグ状に形成されていることを特徴とするプローブピン。
上部接触部と下部接触部を有し、該上部接触部と下部接触部との間に弾性バネ部を有するプローブピンにおいて、
前記弾性バネ部が、
金属製の板材の両縁部には至らないようにして両縁部間に設けられた剪断線と、該板材の両縁部から中央部方向に中央部には至らないように対向して設けられた切り込み部もしくは剪断線とが交互に形成され、該板材が引き伸ばされ、かつ焼成されることによって、細長く、両端側の挟角が鋭角状をなす複数のループ部が中央部で連結された形状をなすことを特徴とするプローブピン。
前記ジグザグ状をなす弾性バネ部の交互に生じている各山部がピン中心線を中心に渦巻き状に巻き込まれていることを特徴とする請求項１記載のプローブピン。
前記弾性バネ部の前記各細長いループ部の両端側が対向してピン中心線を中心とする円弧状に巻かれていることを特徴とする請求項２記載のプローブピン。
前記上部接触部と前記下部接触部と前記弾性バネ部とが一体に繋がっていることを特徴とする請求項１〜４いずれか１項記載のプローブピン。
前記弾性バネ部が筒状のボディ部に伸縮可能に収納されていることを特徴とする請求項１〜５いずれか１項記載のプローブピン。
前記ボディ部が、金属製の板材を丸めて形成されていることを特徴とする請求項６記載のプローブピン。
前記弾性バネ部に凸部が形成され、該凸部が、前記ボディ部に形成された位置決め孔に嵌入していることを特徴とする請求項６または７記載のプローブピン。
前記凸部から前記上部接触部との間の前記弾性バネ部の山部の数よりも、前記凸部から前記下部接触部との間の前記弾性バネ部の山部の数の方が多くなるように設定されていることを特徴とする請求項８記載のプローブピン。
前記ボディ部外周に、ソケット部に係合する凸部が設けられていることを特徴とする請求項６〜９いずれか１項記載のプローブピン。