JP2018021816A - スプリングプローブ - Google Patents

Abstract

【課題】電気抵抗値の安定化と小型化とを両立することができるスプリングプローブを提供する。【解決手段】先端に被検査体接触用の端子部２ａを有するスリーブ２と、一端がスリーブ２に挿入されたシャフト３と、端子部２ａに付勢力を与えるスプリング４とを備え、スリーブ２が、内側に突出しシャフト３に当接する弾性片２ｅを有しており、シャフト３が弾性片２ｅに当接した状態で、スリーブ２内を摺動自在とされている。弾性片２ｅがシャフト３の挿入方向に向かって窄まっており、シャフト３が、弾性片２ｅに係止される段差３ｅを有している。【選択図】図１

Description

この発明は、主として半導体製品の電気的特性の検査に使用するスプリングプローブに関する。

従来より、ＩＣやＬＳＩ等の半導体製品は、ウエハ上に形成された段階やパッケージ化された段階等の各製造段階において、プローブカードを備えたテスタ等を用いて電気的特性が検査され、良品と不良品の選別が行われている。

プローブカードには、導電性を有する複数のコンタクトプローブが設けられており、これらコンタクトプローブを半導体部品の電極と検査用回路の電極との間に介在させ、電極間を通電状態とすることで、半導体部品の電気的特性を検査する。

出願人は、特許文献１において、一枚の連続する金属板をプレス加工することで、検査対象物に当接する端子と、スプリングと、端子及びスプリングを内包するスリーブとを備えた一体型のスプリングプローブを提案している。このような一体型のスプリングプローブは、各構成部位が連続しているため、電気抵抗値が小さく安定するといったメリットがある。

特開２０１２−１０７９７０号公報

ところで近年、半導体部品の小型化がさらに進み、電極間のピッチが一段と狭くなっている。そのため、コンタクトプローブの小型化が求められている。

ところが、引用文献１に開示されているような一体型のスプリングプローブは、プレス加工にある程度の大きさが必要なため、耐久性を維持しながら小型化を図るといったことが困難な場合がある。

各構成部位を別々に製造するのであれば、それぞれの部位に適した加工が行えるため、小型化を図り易い。ただ、各構成部位が別々であるが故に、電気抵抗値が製品毎に大きくばらつく等、安定性に欠けることがある。

そこで、本発明は、電気抵抗値の安定化と小型化とを両立することができるスプリングプローブの提供を目的とする。

本発明のスプリングプローブは、先端に被検査体接触用の端子部２ａを有するスリーブ２と、一端がスリーブ２に挿入されたシャフト３と、端子部２ａに付勢力を与えるスプリング４とを備え、スリーブ２が、内側に張り出しシャフト３に当接する弾性片２ｅを有しており、シャフト３が弾性片２ｅに当接した状態で、スリーブ２内を摺動自在とされていることを特徴とする。

弾性片２ｅがシャフト３の挿入方向に向かって窄まっており、シャフト３が、弾性片２ｅに係止される段差３ｅを有していることが好ましい。

本発明のスプリングプローブは、先端に被検査体接触用の端子部を有するスリーブと、一端がスリーブに挿入されたシャフトと、端子部に付勢力を与えるスプリングとを備え、スリーブが、内側に張り出しシャフトに当接する弾性片を有しており、シャフトが弾性片に当接した状態で、スリーブ内を摺動自在とされているため、スリーブとシャフトが別体から構成されていても、スリーブとシャフトとの当接状態を常に維持することができ、電気抵抗値の安定化を図ることができる。また、スリーブ、スプリング、シャフトをそれぞれ別体で形成することで、スプリングプローブの小型化を図ることができる。

弾性片がシャフトの挿入方向に向かって窄まっており、シャフトが、弾性片に係止される段差を有していれば、シャフトをスリーブに挿入するだけで、スリーブからのシャフトの抜け落ちを防止することができる。そのため、シャフト挿入後に別途、カシメ加工等の抜け止めを施す必要が無く、組み立てが非常に簡単である。

この発明の一実施形態に係るスプリングプローブを示す、（ａ）が正面図、（ｂ）が定常時のＡ部断面図、（ｃ）が摺動時のＡ部断面図である。 スリーブの（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。 シャフトの正面図である。

次に、この発明のスプリングプローブの一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。本発明のスプリングプローブ１は、図１ａに示すように、先端に被検査体接触用の端子部２ａを有するスリーブ２と、一端がスリーブ２内に挿入され、他端がスリーブ２から突出したシャフト３と、シャフト３のスリーブ２から突出した部分の外周に位置し、端子部２ａに付勢力を与えるスプリング４の３部材から構成されている。大きさは、例えば全長が１〜５０ｍｍ、軸径が０．２〜５ｍｍとされている。

スリーブ２は円筒状であって、図１ｂや図２に示すように、一方端部にシャフト３の一端を挿入するための挿入口２ｂを備えている。径は、シャフト３が挿入される基部（図１ａにおいて上方）２ｃが大径とされ、端子部（図１ａにおいて下方）２ａが基部２ｃよりも小径とされている。そして、端子部２ａと基部２ｃとの間に段差２ｄが設けられている。なお、この段差２ｄはシャフト３の過剰な挿入を抑制するための規制部として機能する。

基部２ｃには、図２に示すように、挿入口２ｂの近傍において、内側に張り出す張り出し片２ｅが２つ、互いに対向して設けられている。この張り出し片２ｅは、基部２ｃを構成する壁の一部を、挿入口２ｂ側が固定端、端子部２ａ側が自由端となるように舌状（略Ｕ字状）に切り抜き、自由端側を内側に折り曲げることで構成されている。そのため、挿入口２ｂから端子部２ａに向かって（すなわち、シャフト３の挿入方向に向かって）窄んでいる。また、自由端側は、基部２ｃの内面と略平行となるようにして折り曲げられており、基部２ｃ内に挿入されたシャフト３の外周面と面接触できるようになっている（図１ｂ、ｃ参照）。さらに、張り出し片２ｅの内側への張り出し量は、基部２ｃの板厚（壁厚）より小さくされている。

端子部２ａの先端（下端）は、図２に示すように３つ山とされており、ここが被検査体に接触する接触部２ｆとなる。なお、山の数は３つに限らず、被検査体に合わせて適宜変更可能である。

スリーブ２の材質は、バネ性と導電性を有する金属、例えばベリリウム銅やベリリウムニッケルである。そのため、張り出し片２ｅは、自由端側を外側（外周側）に押しやれば、元の位置に戻ろうとして反発する弾性片として機能する。

シャフト３もスリーブ２と同様に円筒状である。シャフト３は、図３に示すように、軸部３ａと、スリーブ挿入側（図３において下側）の端部に設けられた第１拡径部３ｂと、その反対側（図３において上側）に設けられた第２拡径部３ｃと、軸部３ａと第２拡径部３ｂとの間に設けられた第３拡径部３ｄとから構成Ｗされている。

軸部３ａは、スリーブ２の基部２ｃの内径より小径で、弾性片２ｅ、２ｅ間の間隔よりも大径とされている。そのため、スリーブ２内に挿入された軸部３ａの外面には、弾性片２ｅが反発力を持って当接した状態となる。なお、弾性片２ｅは、シャフト３の軸方向の動きを規制するほどの強い反発力を有してはおらず、また軸部３ａとは面で接触しており、軸部３ａに食い込むこともない。従って、シャフト３は一対の弾性片２ｅ、２ｅによって言わば挟持され、スリーブ２との電気的な接続状態を常に維持しつつも、基部２ｃ内を摺動自在な状態でスリーブ２内に内包されている（図１ｂ、ｃ参照）。

第１拡径部３ｂは軸部３ａより大径で、弾性片２ｅ、２ｅ間の間隔よりも大径とされている。そのため、第１拡径部３ｂが弾性片２ｅを乗り越えると、第１拡径部３ｂによって押し広げられた弾性片２ｅが元の形状に戻ろうとして、内面（軸部３ａ側の面）が軸部３ａに当接し、先端（自由端）が軸部３ａと第１拡径部３ｂとの間の段差３ｅに引っ掛かって、シャフト３のスリーブ２からの抜けが規制される（図１ｂ参照）。すなわち、弾性片２ｅが、挿入は許容するが抜けは許容しない「かえし」として働くのである。なお、スリーブ２への挿入を容易にするため、第１拡径部３ｂの先端は僅かに縮径し、アール部を形成している。

第２拡径部３ｃは、検査用回路の電極に接続される接続部である。なお、検査用回路の電極の接続部は、通常、孔とされていることから、この第２拡径部の先端も僅かに縮径してアール部を形成しており、検査用回路との接続を容易にしている。

第３拡径部３ｄは、シャフト３の中で最も大径とされた部分であって、基部２ｃの外径と略同径とされている。そして、シャフト３に挿通されたスプリング４の一方端部と当接し、シャフト３からのスプリング４の抜けを規制している（図１ａ参照）。

シャフト３の材質はスリーブ２と合わせることが好ましい。ただ、必ずしもバネ性を有する必要は無いため、導電性を有する異なる材質を使用しても良い。

スプリング４は、例えば金属線をコイル状に巻回しバネ性を与えることでなる圧縮コイルバネである。このスプリング４は、図１ａに示すように、第３拡径部３ｄと、スリーブ２の挿入口２ｂ側の端部との間に保持され、スリーブ２とシャフト３を互いに離間させる方向にそれぞれ付勢している。

上記構成のスプリングプローブ１は、以下のようにして製造する。まず、スリーブ２、シャフト３、スプリング４をそれぞれ別々に製造する。スリーブ２とシャフト３については、例えばプレス加工により成形する。具体的には、薄肉金属板を所定形状に打ち抜き、徐々に筒状に丸めていくことで成形する。なお、図面では省略しているが、丸めることで筒状に成形する場合には、軸方向に沿って繋ぎ目が形成される。スリーブ２の弾性片２ｅやシャフト３の各拡径部３ｂ、３ｃ、３ｄは、丸め終わった段階で成形が完了するように、プレス段階で前もって形成しておくことが好ましい。ただ、筒状に成形した後で形成しても良い。特に、弾性片２ｅについては溶接等によって取り付けても良い。成形後は、バネ性を与えるために焼き入れ、焼き戻しを行い、製造を完了する。スプリング４については、金属線を所定の径、巻数となるようにして巻回し、同様に焼き入れ、焼き戻しを行うことで製造される。なお、導電性を高めるため、各部材の表面に金やニッケルでメッキを施しても良い。

各部材を別々に製造した後、これらを組み立てて一体化する。具体的には、シャフト３にスプリング４を挿通した状態で、シャフト３をスリーブ２の基部２ｃに挿入する。この際、第１拡径部３ｂが弾性片２ｅを乗り越えるまで挿入すれば、シャフト３のスリーブ２からの抜けが規制されるため、別途、抜け止めのための加工を施す必要が無く、組み立てが非常に簡単である。

上記構成のスプリングプローブ１は、接触部２ｆを被検査体に当接させ、所定圧力で押し込むようにして使用する。この際、シャフト３は、スプリング４の弾性力に抗してスリーブ２内に押し込まれるが、スリーブ２の弾性片２ｅは、自身の反発力をもってシャフト３の軸部３ａの外表面に当接し続けることになる。そのため、シャフト３が摺動しても、スリーブ２とシャフト３の電気的な接続状態は変わることはなく、電気抵抗値が安定する。また、弾性片２ｅは、シャフト３と面接触しているため、点接触するものと比べて磨耗による影響が小さく、耐久性にも優れる。

以上に、この発明の実施形態について説明したが、この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することが可能である。例えば、上記実施形態では、弾性片２ｅが２つであったが、１つであっても良いし、３つ以上であっても良い。１つであれば、弾性片２ｅによってシャフトをスリーブの内面に押し付けるようにして接触させることができる。また、３つ以上であれば、スリーブ内でのシャフトの位置が安定し易くなる。また、スプリングは、スリーブの外に位置していたが、スリーブ内に設けるようにしても良い。また、スプリングの素材としては、金属の他、導電性を有しない樹脂であっても良い。また、スリーブやシャフトは円筒形であったが、角筒状であっても良い。

１・・スプリングプローブ
２・・スリーブ
２ａ・・端子部
２ｂ・・挿入口
２ｃ・・基部
２ｄ・・段差
２ｅ・・弾性片
２ｆ・・接触部
３・・シャフト
３ａ・・軸部
３ｂ・・第１拡径部（抜け止め部）
３ｃ・・第２拡径部（接続部）
３ｄ・・第３拡径部
３ｅ・・段差
４・・スプリング

Claims (2)

1. 先端に被検査体接触用の端子部（２ａ）を有するスリーブ（２）と、
   一端が前記スリーブ（２）に挿入されたシャフト（３）と、
   前記端子部（２ａ）に付勢力を与えるスプリング（４）とを備え、
   前記スリーブ（２）が、内側に張り出し前記シャフト（３）に当接する弾性片（２ｅ）を有しており、
   前記シャフト（３）が前記弾性片（２ｅ）に当接した状態で、前記スリーブ（２）内を摺動自在とされていることを特徴とするスプリングプローブ。
2. 前記弾性片（２ｅ）が前記シャフト（３）の挿入方向に向かって窄まっており、
   前記シャフト（３）が、前記弾性片（２ｅ）に係止される段差（３ｅ）を有している、
   請求項１記載のスプリングプローブ。

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