JP2018128404A - プローブ及び電気的接続装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】プローブの撓みに起因したプローブ間の接触を防止することが可能なプローブ及び電気的接続装置を提供する。
【解決手段】
第１接触対象と第２接触対象とを電気的に接続するプローブ２０であって、上下方向Ｚに延びる筒状のバレル部５０と、一部がバレル部５０の一端から挿入され、第１接触対象に電気的に接触する第１プランジャー部６０と、一部がバレル部５０の他端から挿入され、第２接触対象に電気的に接触する第２プランジャー部７０と、を備え、バレル部５０は、内径φ１ｉを有する第１バレル部５１と、第１バレル部５１の内側に配置され、内径φ１ｉよりも小さい外径φ２ｏを有する第２バレル部５２と、を備え、第１バレル部５１は、第１スプリング部１５１を備え、第２バレル部５２は、第２スプリング部１５２を備え、第１プランジャー部６０は、第１バレル部５１の内径よりも大きい寸法の本体部分６１を有する。
【選択図】図４

Description

本発明は、被検査体の電気的検査などに用いられるプローブ及び電気的接続装置に関する。
半導体ウエハに作り込まれた多数の集積回路は、一般的に、該ウエハから切断、分離される前に、仕様書通りの性能を有するか否かの電気的検査を受ける。このような電気的検査に用いられる装置として、複数のプローブを備えた電気的接続装置がある。
この種の電気的接続装置を用いて電気的検査を実施する際、複数のプローブの基端部（上端部）を、テスタなどの装置に接続されるプローブ基板の電極に接触させ、プローブの先端部（下端部）を、集積回路などの被検査体の電極に接触させる。
このとき、電気的接続装置から上方に延出するプローブの基端部（上端部）は、プローブ基板に所定荷重で圧着した圧着状態（所謂、プリロード状態）を保持することにより、プローブとプローブ基板との電気的な接続が維持される。
また、電気的接続装置から下方に延出するプローブの先端部は、被検査体に所定荷重で圧着させた圧着状態（所謂、オーバードライブ状態）とすることにより、プローブと被検査体との電気的な接続が維持される。このようにして、プローブを介して、被検査体とプローブ基板とが電気的に接続されて、電気的検査が実施される。
また、電気的接続装置に組み込まれるプローブとしては、上下方向の一部の区間においてスプリング機能（弾性力）を発揮するスプリング部を備えたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
かかるプローブは、被検査体に接触するプランジャーと、円筒形状を有するバレルとを備え、バレルが、上下方向（長手方向）にスプリング部を備える。
このように、プローブがスプリング部を有することで、プリロード状態やオーバードライブ状態となった場合に、上下方向に圧縮するとともに、プローブ基板や被検査体に対して適度な押圧力を付与できる。更には、製造誤差に伴うプローブ長さのバラツキもスプリング部の圧縮により吸収できる。
特開２０１６−９９３３７号公報
ところで、従来技術に係るプローブにおいて、スプリング部には、プリロード状態とオーバードライブ状態とにおいて圧縮するだけの圧縮長さと、製造誤差に伴うプローブ長さのバラツキを吸収するだけの圧縮長さとを設定する必要がある。このため、従来技術に係るプローブでは、複数のスプリング部を上下方向に直列的に配置するなど、上下方向においてスプリング部を長い区間にわたって形成させていた。
しかしながら、上下方向においてスプリング部を長い区間にわたって形成させると、プローブの上下方向における長さも長くなってしまうため、プローブが撓みやすくなる。また、各プローブが撓みやすくなると、電気的検査を実施する際に、隣接するプローブに接触して短絡（ショート）するおそれがある。
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、プローブの撓みに起因したプローブ間の接触を防止することが可能なプローブ及び電気的接続装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明に係るプローブの第１の特徴は、第１接触対象と第２接触対象とを電気的に接続するプローブであって、上下方向に延びる筒状のバレル部と、一部が前記バレル部の一端から挿入され、前記第１接触対象に電気的に接触する第１プランジャー部と、一部が前記バレル部の他端から挿入され、上記第２接触対象に電気的に接触する第２プランジャー部と、を備え、前記バレル部は、所定の内径を有する第１バレル部と、前記第１バレル部の内側に配置され、前記所定の内径よりも小さい外径を有する第２バレル部と、を備え、前記第１バレル部は、上下方向においてスプリング機能を発揮する第１スプリング部を備え、前記第２バレル部は、上下方向においてスプリング機能を発揮する第２スプリング部を備え、前記第１プランジャー部は、前記第１バレル部の内径よりも大きい寸法の本体部分を有することにある。
本発明に係るプローブの第２の特徴は、上記特徴に係り、前記第１スプリング部と前記第２スプリング部とは、共に、前記第１プランジャー部を前記第１接触対象に向けて押圧することにある。
本発明に係るプローブの第３の特徴は、上記特徴に係り、前記第１バレル部の上下方向の長さは、前記第２バレル部の上下方向の長さよりも短いことにある。
本発明に係るプローブの第４の特徴は、上記特徴に係り、前記第１スプリング部は、上方第１スプリング部と、前記上方第１スプリング部よりも上下方向の下方に配置される下方第１スプリング部とを備えることにある。
本発明に係るプローブの第５の特徴は、上記特徴に係り、前記上方第１スプリング部と前記下方第１スプリング部とは、互いの旋回方向が逆の螺旋形状に形成されることにある。
本発明に係るプローブの第６の特徴は、上記特徴に係り、前記第１バレル部と前記第２バレル部とは、分離可能に構成されることにある。
本発明に係るプローブの第７の特徴は、上記特徴に係り、前記第１バレル部は、他の内径を有する外側第１バレル部と、前記外側第１バレル部の内側に配置され、前記他の内径よりも小さい外径を有する内側第１バレル部と、を備え、前記外側第１バレル部は、上下方向においてスプリング機能を発揮する外側第１スプリング部を備え、前記内側第１バレル部は、上下方向においてスプリング機能を発揮する内側第１スプリング部を備えることにある。
本発明に係るプローブの第８の特徴は、上記特徴に係り、前記バレル部に挿入される前記第２プランジャー部の上端部は、前記第２バレル部に備えられる前記第２スプリング部の下端部よりも上下方向の上方に位置することにある。
本発明に係る電気的接続装置の特徴は、第１接触対象と第２接触対象とを電気的に接続する複数のプローブを備える電気的接続装置であって、前記プローブは、上下方向に延びる筒状のバレル部と、一部が前記バレル部の一端から挿入され、前記第１接触対象に電気的に接触する第１プランジャー部と、一部が前記バレル部の他端から挿入され、上記第２接触対象に電気的に接触する第２プランジャー部と、を備え、前記バレル部は、所定の内径を有する第１バレル部と、前記第１バレル部の内側に配置され、前記所定の内径よりも小さい外径を有する第２バレル部と、を備え、前記第１バレル部は、上下方向においてスプリング機能を発揮する第１スプリング部を備え、前記第２バレル部は、上下方向においてスプリング機能を発揮する第２スプリング部を備え、前記第１プランジャー部は、前記第１バレル部の内径よりも大きい寸法の本体部分を有することにある。
本発明によれば、プローブの撓みに起因したプローブ間の接触を防止することが可能なプローブ及び電気的接続装置を提供することができる。
本発明の第１実施形態に係る電気的接続装置を含む検査装置を概略的に示す側面図である。 本発明の第１実施形態に係る電気的接続装置（プローブ支持体）を概略的に示す断面図である。 本発明の第１実施形態に係るプローブを概略的に示す側面図である。 本発明の第１実施形態に係るプローブを概略的に示す断面図である。 本発明の第１実施形態に係るプローブを概略的に示す断面図である。 本発明の第１実施形態の変形例に係るプローブを概略的に示す側面図である。 本発明の第１実施形態の変形例に係るプローブを概略的に示す断面図である。
以下、本発明の実施形態に係る電気的接続装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。また、以下に示す実施形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置等を例示するものであって、この発明の技術的思想は、各構成部品の配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
［第１実施形態］
＜検査装置の構成＞
図１は、本発明の第１実施形態に係るプローブ２０を備えた電気的接続装置を含む検査装置１を概略的に示す側面図である。なお、説明のため、図面において、上下方向Ｚと、上下方向Ｚに直交する左右方向Ｘと、上下方向Ｚ及び左右方向Ｘに直交する前後方向Ｙを規定する。また、上下方向Ｚは、プローブ２０の長手方向とも言い換えられる。
図１に示すように、検査装置１は、主に、カード状接続装置２と、チャック１２とを備える。
カード状接続装置２（プローブカードとも称される場合がある）が、昇降可能なチャック１２の上方でフレーム（不図示）に保持される。チャック１２上には、被検査体の一例として半導体ウエハ１４が保持されている。半導体ウエハ１４には多数の集積回路が組み込まれている。
半導体ウエハ１４は、集積回路の電的検査のために、該集積回路の多数の電極パッド１４ａを上方に向けて、チャック１２上に配置されている。
カード状接続装置２は、プローブ基板１６と、プローブ支持体１８とを備える。
プローブ基板１６は、例えば円形のリジッド配線基板からなる。プローブ基板１６は、プローブ２０の基端部２０ｂ（上端部）に電気的に接続される。
プローブ基板１６の一方の面（図１に示す上面）の周縁部には、テスタ（不図示）への接続端となる多数のテスタランド１６ｂが設けられている。各テスタランド１６ｂは、プローブ基板１６に設けられた配線１６ａに接続されている。
また、プローブ基板１６の一方の面（図１に示す上面）には、プローブ基板１６を補強する例えば金属製の補強板５が設けられている。該補強板５は、プローブ基板１６のテスタランド１６ｂが設けられた周縁分を除く中央部に配置されている。また、プローブ基板１６の他方の面（図１に示す下面）には、プローブ支持体１８が配置されている。
プローブ支持体１８は、所定の保持部材によりプローブ基板１６に保持されている。プローブ支持体１８は、複数のプローブ２０を備える。プローブ支持体１８は、プローブ２０の先端部２０ａ（下端部）が半導体ウエハ１４に押圧されたときに、プローブ２０の相互間の干渉を防止する。なお、プローブ２０を備えたプローブ支持体１８が、特許請求の範囲に記載の電気的接続装置を構成する。
プローブ２０は、先端部２０ａと基端部２０ｂとを有する。プローブ２０の先端部２０ａは、半導体ウエハ１４に対応して設けられている電極パッド１４ａに対向するように配置される。
プローブ２０の基端部２０ｂは、プローブ基板１６の接続パット（不図示）に圧着された圧着状態、すなわちプリロード状態で当接している。これにより、プローブ２０の基端部２０ｂは、プローブ基板１６と電気的に接続されている。
なお、本実施形態において、プローブ基板１６の接続パット（不図示）が、特許請求の範囲に記載の第１接触対象を構成し、半導体ウエハ１４の電極パッド１４ａが、特許請求の範囲に記載の第２接触対象を構成する。
＜プローブ支持体の構成＞
次に、図２を参照して、プローブ支持体１８の構成について詳細に説明する。図２は、プローブ支持体１８の概略構成を説明するための断面図である。ここで、図２では、説明の簡単化のために９本のプローブ２０を示しているが、９本に限定されるものではない。また、図２には、複数のプローブ２０の配列が、１列の場合を例示しているが、これ限定されず、上下方向Ｚから見てマトリックス状の配置など、任意に配置されていても良い。なお、図２では、プローブ２０の概略構成を示しており、プローブ２０の詳細な構成についは後述する（図３参照）。
プローブ支持体１８は、上方ガイド板３１と、下方ガイド板３２と、中間ガイド板３３と、固定ネジ３６と、プローブ２０とを有する。
上方ガイド板３１は、各プローブ２０の上部を位置決めして保持し、プローブ２０の摺動を許すための支持部材である。すなわち、上方ガイド板３１は、各プローブ２０の上部の位置保持ガイドである。上方ガイド板３１は、中央に上方に向かう凹部３１ｘを有する平板状に形成されている。凹部３１ｘには、プローブ２０の上部が貫通されて支持されるガイド穴３１ａが設けられている。ガイド穴３１ａの直径は、下方ガイド板３２のガイド穴３２ａの直径よりも大きく、かつ、中間ガイド板３３のガイド穴３３ａの直径よりも大きい。
ガイド穴３１ａは、中間ガイド板３３の各ガイド穴３３ａに整合するように配置されるとともに、プローブ基板１６の図示しない各電極と整合する位置にそれぞれ対応するように設けられている。これにより、各ガイド穴３１ａに各プローブ２０の上部が嵌り込むことで、各プローブ２０の基端部２０ｂがプローブ基板１６の各接続パッドと接触するようになっている。各プローブ２０の後述するスプリング機能により、各プローブ２０の上部は、プローブ２０の伸縮に伴って、各ガイド穴３１ａを貫通している状態で摺動するようになっている。
なお、上方ガイド板３１は、例えば、セラミックで成形されていて絶縁性を有する。また、上方ガイド板３１に代えて、円環や矩形環等に形成されているスペーサを適用するものであっても良い。
下方ガイド板３２は、各プローブ２０の下部を位置決めして保持し、プローブ２０の摺動を許すための支持部材である。すなわち、下方ガイド板３２は、各プローブ２０の下部の位置保持ガイドである。下方ガイド板３２は、中央に下方に向かう凹部３２ｘを有する平板状に形成されている。凹部３２ｘには、プローブ２０の下部が貫通されて支持されるガイド穴３２ａが設けられている。ガイド穴３２ａの直径は、上方ガイド板３１のガイド穴３１ａの直径よりも小さく、かつ、中間ガイド板３３のガイド穴３３ａの直径よりも小さい。
ガイド穴３２ａは、半導体ウエハ１４の各電極パッド１４ａと整合する位置に、各電極パッド１４ａにそれぞれ対応するように設けられている。これにより、各ガイド穴３２ａに各プローブ２０の下部が嵌り込むことで、各プローブ２０の先端部２０ａが半導体ウエハ１４の各電極パッド１４ａと接触するようになっている。各プローブ２０の後述するスプリング機能により、各プローブ２０の下部は、プローブ２０の伸縮に伴って、各ガイド穴３２ａを貫通している状態で摺動するようになっている。
なお、下方ガイド板３２は、例えば、セラミックで成形されていて絶縁性を有する。下方ガイド板３２に代えて、円環や矩形環等に形成されているスペーサを適用するものであっても良い。
中間ガイド板３３は、隣接するプローブ２０間でのショートを防止すると共に各プローブ２０の垂直性を保持するための部材である。中間ガイド板３３は、その周縁部が、上方ガイド板３１と下方ガイド板３２とで挟まれて支持されている。
中間ガイド板３３には、上方ガイド板３１の各ガイド穴３１ａと、下方ガイド板３２の各ガイド穴３２ａとに整合する位置に、それぞれ対応するガイド穴３３ａが設けられている。中間ガイド板３３のガイド穴３３ａの直径は、上方ガイド板３１のガイド穴３１ａの直径よりも小さく、かつ、下方ガイド板３２のガイド穴３２ａの直径よりも大きい。
なお、中間ガイド板３３は、耐摩耗性及び耐熱性に優れた合成樹脂製フィルム、例えばポリイミドフィルム等で薄く構成されている。中間ガイド板３３は、セラミック等により構成されていてもよい。
固定ネジ３６は、プローブ支持体１８全体を一体的に固定するためにネジである。上方ガイド板３１、下方ガイド板３２、及び中間ガイド板３３は、固定ネジ３６によって一体的に固定され、かつ着脱自在に構成されている。
＜プローブの構成＞
次に、図３〜５を参照して、第１実施形態に係るプローブ２０の構成について詳細に説明する。図３は、プローブ２０の側面図であり、図４は、プローブ支持体１８に組み付けたプローブ２０の中心軸に沿った断面図であり、図５は、プローブ２０をプローブ支持体１８への組み付け状況を示す断面図である。
図３〜４に示すように、プローブ２０は、上下方向Ｚに延びる筒状のバレル部５０と、第１プランジャー部６０と、第２プランジャー部７０と、を備える。なお、バレル部５０と第１プランジャー部６０と第２プランジャー部７０とは、いずれも導電性の材質で形成されている。
バレル部５０は、筒状の第１バレル部５１と、筒状の第２バレル部５２とを備える。第１バレル部５１は、内径φ１ｉと外径φ１ｏとを有する円筒形状である。第１バレル部５１の外径φ１ｏは、上方ガイド板３１のガイド穴３１ａの直径よりも小さいが、中間ガイド板３３のガイド穴３３ａの直径よりも大きい。よって、第１バレル部５１の下端部５１ａは、プローブ支持体１８に組み込まれた際に、中間ガイド板３３の上面３３ｂに当接する。また、第１バレル部５１の上端部５１ｂは、後述する第１プランジャー部６０の本体部分６１の下面６１ａに当接する。
第１バレル部５１は、上下方向Ｚにおいてスプリング機能を発揮する第１スプリング部１５１を備える。具体的に、第１スプリング部１５１は、上下方向Ｚに伸縮するとともに、上下方向Ｚへの弾性力を発揮する。
例えば、プローブ２０の基端部２０ｂがプローブ基板１６に圧着されるプリロード状態において、第１バレル部５１に対して上下方向Ｚに圧縮力が付与される。これにより、第１スプリング部１５１は、上下方向Ｚに沿って圧縮するとともに、プローブ基板１６に対して弾性力（押圧力）を付与する。
なお、第１バレル部５１は、第１スプリング部１５１の上方と下方とのそれぞれにおいて、弾性力を発揮しない非スプリング部（不図示）を備える。
第２バレル部５２は、第１バレル部５１の内側に配置される。第２バレル部５２は、第１バレル部５１の内径φ１ｉよりも小さい外径φ２ｏを有する円筒形状である。このような第２バレル部５２が第１バレル部５１の内側に配置されることにより、第１バレル部５１と第２バレル部５２とは、中心軸ＣＬを中心とした同心円状に配置される。第２バレル部５２の外径φ２ｏは、中間ガイド板３３のガイド穴３３ａの直径よりも小さいが、下方ガイド板３２のガイド穴３２ａの直径よりも大きい。
また、第２バレル部５２は、上下方向Ｚにおいてスプリング機能を発揮する第２スプリング部１５２を備える。具体的に、第２スプリング部１５２は、上下方向Ｚに伸縮するとともに、上下方向Ｚへの弾性力を発揮するものである。
また、本実施形態では、図４に示すように、第２スプリング部１５２は、上方第２スプリング部１５２ｘと、下方第２スプリング部１５２ｙとを有する。
例えば、プローブ２０の先端部２０ａが半導体ウエハ１４に圧着されるオーバードライブ状態において、第２バレル部５２に対して上下方向Ｚに圧縮力が付与されると、第２スプリング部１５２は、上下方向Ｚに沿って圧縮するとともに、半導体ウエハ１４に対して弾性力（押圧力）を付与する。すなわち、上方第２スプリング部１５２ｘと下方第２スプリング部１５２ｙとの両方が、上下方向Ｚに沿って圧縮するとともに、弾性力（押圧力）を付与する。
なお、第２バレル部５２は、上方第２スプリング部１５２ｘの上方と、上方第２スプリング部１５２ｘと下方第２スプリング部１５２ｙとの間と、下方第２スプリング部１５２ｙの下方との３つの部位において、弾性力を発揮しない非スプリング部（いずれも不図示）を備える。
また、図４に示すように、バレル部５０において、第１バレル部５１の上下方向Ｚにおける長さＬ１と第２バレル部５２の上下方向Ｚにおける長さＬ２とは、異なる。具体的に、第１バレル部５１の上下方向Ｚの長さＬ１は、第２バレル部５２の上下方向Ｚの長さＬ２よりも短い。なお、長さＬ１と長さＬ２との差ΔＬは、下方ガイド板３２の上面３２ｂと中間ガイド板３３の上面３３ｂとの上下方向Ｚにおける長さＬＤよりも長さαだけ短い。よって、第２バレル部５２の下端部５２ａは、下方ガイド板３２の上面３２ｂから上下方向Ｚの上方に長さαだけ離間する。
第１プランジャー部６０は、一部がバレル部５０の上端部（一端）から挿入され、プローブ基板１６に電気的に接触するものである。具体的に、第１プランジャー部６０は、幅広の本体部分６１と、幅狭の挿入部分６２とを有する。
本体部分６１の左右方向Ｘにおける幅（直径φ６１）は、第１バレル部５１の内径φ１ｉよりも大きい。そして、本体部分６１の下面６１ａは、バレル部５０の上端部に当接する。具体的に、本体部分６１の下面６１ａは、第１バレル部５１の上端部５１ｂと第２バレル部５２の上端部５２ｂとに当接する。
ここで、第１プランジャー部６０は、本体部分６１が第１バレル部５１に当接するものの、第１バレル部５１とは固定されていない。これにより、図５に示すように、第１バレル部５１と第２バレル部５２とは、分離可能に構成されている。
挿入部分６２は、バレル部５０の第２バレル部５２に挿入される。また、挿入部分６２は、所定位置ＣＴにおいて、バレル部５０の第２バレル部５２と接合により固定されている。なお、接合方法は、例えば、抵抗溶接（スポット溶接）、レーザ溶接又はカシメによって接合する方法などが挙げられる。
また、挿入部分６２の下端部６２ａは、第１プランジャー部６０の下端部６０ａとなる。挿入部分６２の下端部６２ａは、上方第２スプリング部１５２ｘの上端部１５２ｘｂよりも、上下方向Ｚの上方に位置する。
第２プランジャー部７０は、概ね円柱形状を有する。第２プランジャー部７０は、一部がバレル部５０の下端部（他端）から挿入され、半導体ウエハ１４に電気的に接触するものである。
第２プランジャー部７０は、所定位置ＣＢにおいて、第２バレル部５２と固定されている。具体的に、第２プランジャー部７０は、下方第２スプリング部１５２ｙの下方に配置される非スプリング部（不図示）に位置する所定位置ＣＢにおいて、第２バレル部５２と接合により固定されている。なお、接合方法は、上述した第１プランジャー部６０の挿入部分６２における接合方法と同様である。
なお、第２プランジャー部７０の上端部７０ｂは、第２バレル部５２に備えられる第２スプリング部１５２の下端部よりも上下方向Ｚの上方に位置する。具体的に、本実施形態では、第２プランジャー部７０の上端部７０ｂは、第２スプリング部１５２の上方第２スプリング部１５２ｘの上端部１５２ｘｂよりも、上下方向Ｚの上方に位置する。
＜作用及び効果＞
以上のように、本発明の第１実施形態に係るプローブ２０では、バレル部５０と、第１プランジャー部６０と、第２プランジャー部７０とを備える。バレル部５０は、内径φ１ｉ（所定の内径）を有する第１バレル部５１と、第１バレル部５１の内側（中心軸ＣＬ側）に配置され、内径φ１ｉよりも小さい外径φ２ｏを有する第２バレル部５２とを備える。すなわち、第１バレル部５１と第２バレル部５２とは、互いに同心円状に配置される。そして、第１バレル部５１は、第１スプリング部１５１を備え、第２バレル部５２は、第２スプリング部１５２を備える。また、第１プランジャー部６０は、第１バレル部５１の内径φ１ｉよりも大きい寸法（幅、又は径）の本体部分６１を有する。
これにより、第１スプリング部１５１と第２スプリング部１５２とが、上下方向Ｚに向けて並列に配置した状態で、例えば、第１プランジャー部６０（又は第２プランジャー部７０）にスプリング機能を発揮できるため、上下方向Ｚに直列に配置される場合に比べて、第１スプリング部１５１と第２スプリング部１５２との上下方向Ｚにおける長さを短くできる。よって、プローブ２０の上下方向Ｚにおける長さも短くすることが可能になるため、プローブ２０が撓み難くなり、プローブ２０の撓みに起因したプローブ２０間の接触を防止することができる。
更に、プローブ２０の撓みに起因したプローブ２０間の接触を防止できるため、プローブ支持体１８には、プローブ２０を狭い間隔（狭ピッチ）で配置させることができる。
また、第１実施形態に係るプローブ２０では、第２バレル部５２の下端部５２ａは、下方ガイド板３２の上面３２ｂから上下方向Ｚの上方に長さαだけ離間する構成であったが（図４参照）、この長さαを適宜変更することも可能である。
例えば、長さαは、零（ゼロ）にしてもよい。すなわち、長さαを設けなくてもよい。この場合、プローブ支持体１８にプローブ２０を組み付けた際に、第１バレル部５１の下端部５１ａが中間ガイド板３３の上面３３ｂに当接するとともに、第２バレル部５２の下端部５２ａが、下方ガイド板３２の上面３２ｂに当接することになる。そして、プリロード状態において、第１スプリング部１５１と第２スプリング部１５２とは、共に、第１プランジャー部６０をプローブ基板１６に向けて押圧する。これにより、第１スプリング部１５１と第２スプリング部１５２との両方の弾性力（押圧力）によって、第１プランジャー部６０をプローブ基板１６に押圧できるため、より強く押圧できる。また、第１スプリング部１５１と第２スプリング部１５２とのいずれか一方が劣化（例えば、へたりの発生による劣化）しても、他方により押圧できるため、第１プランジャー部６０とプローブ基板１６との電気的な接続関係をより長い期間にわたって維持できる。
更に、長さαは、第１バレル部５１の第１スプリング部１５１がプリロード状態において圧縮する圧縮長さβ以上に構成してもよい。この場合、プリロード状態においても、第２バレル部５２の下端部５２ａが下方ガイド板３２の上面３２ｂと当接せずに、離間する。これにより、プリロード状態とオーバードライブ状態とで、スプリング機能を分離できる。具体的に、プリロード状態において、第１バレル部５１の第１スプリング部１５１のみで第１プランジャー部６０をプローブ基板１６に向けて押圧する。一方、オーバードライブ状態において、第２バレル部５２の第２スプリング部１５２のみで第２プランジャー部７０を半導体ウエハ１４に向けて押圧する。これにより、第１バレル部５１の第１スプリング部１５１のバネ定数と、第２バレル部５２の第２スプリング部１５２のバネ定数とを調整することで、プリロード状態の押圧力とオーバードライブ状態の押圧力とをより柔軟に調整できる。
更に、長さαは、第１バレル部５１の第１スプリング部１５１がプリロード状態で圧縮する圧縮長さβの所定割合（例えば、β／２）となるように構成してもよい。この場合、プリロード状態とするために、プローブ２０の基端部２０ｂをプローブ基板１６に圧着する途中で、第２バレル部５２の下端部５２ａが下方ガイド板３２の上面３２ｂと当接する。これにより、第１スプリング部１５１の圧縮長さが所定割合未満の範囲（例えば、β／２未満）では、第１バレル部５１の第１スプリング部１５１のみで第１プランジャー部６０をプローブ基板１６に向けて押圧し、第１スプリング部１５１の圧縮長さが所定割合以上（例えば、β／２以上）の範囲では、第１スプリング部１５１と第２スプリング部１５２とは、共に、第１プランジャー部６０をプローブ基板１６に向けて押圧する。これにより、圧縮長さに応じて押圧力（弾性力）を段階的に増加できる。
本発明の第１実施形態に係るプローブ２０では、第１バレル部５１の上下方向Ｚの長さＬ１は、第２バレル部５２の上下方向Ｚの長さＬ２よりも短い。これにより、第１バレル部５１の材料費を抑制できるためプローブ２０の製造コストを抑制できる。
また、第１実施形態に係るプローブ２０では、第１バレル部５１と第２バレル部５２とは、分離可能に構成される。これにより、第１バレル部５１と第２バレル部５２とを別々に交換することが可能になる。例えば、第１バレル部５１と第２バレル部５２とのいずれか一方が故障した場合に、故障した一方のみを交換できるため、利便性に優れる。
また、第１実施形態に係るプローブ２０では、第２スプリング部１５２は、上方第２スプリング部１５２ｘと下方第２スプリング部１５２ｙとを備える。これにより、例えば、上方第２スプリング部１５２ｘと下方第２スプリング部１５２ｙとのバネ定数を相違させることも可能になる。よって、上方第２スプリング部１５２ｘと下方第２スプリング部１５２ｙとの組合せにより、オーバードライブ状態における半導体ウエハ１４への押圧力をより柔軟に調整することができる。
第１実施形態に係るプローブ２０では、バレル部５０に挿入される第２プランジャー部７０の上端部７０ｂは、第２バレル部５２に備えられる第２スプリング部１５２の下方第２スプリング部１５２ｙの下端部１５２ｙａよりも上下方向Ｚの上方に位置する。具体的に、第２プランジャー部７０の上端部７０ｂは、上方第２スプリング部１５２ｘの上端部１５２ｘｂ（第２スプリング部１５２の上端部）よりも上下方向Ｚの上方に位置する。これにより、第２プランジャー部７０が第２スプリング部１５２の内部に配置されるため、プローブ２０は、第２スプリング部１５２において折れにくくなる。
［変形例１］
次いで、本発明の第１実施形態に係るプローブ２０の変形例１について説明する。図６は、本変形例に係るプローブ２０を示す側面図である。
図６に示すように、本変形例に係るプローブ２０では、第１バレル部５１に備えられる第１スプリング部１５１は、上方第１スプリング部１５１ｘと、上方第１スプリング部１５１ｘよりも上下方向Ｚの下方に配置される下方第１スプリング部１５１ｙとを備える。
なお、第１バレル部５１は、上方第１スプリング部１５１ｘの上方と、上方第１スプリング部１５１ｘと下方第１スプリング部１５１ｙとの間と、下方第１スプリング部１５１ｙの下方との３つの部位において、弾性力を発揮しない非スプリング部（いずれも不図示）を備える。
また、上方第１スプリング部１５１ｘと下方第１スプリング部１５１ｙとは、互いの旋回方向が逆の螺旋形状に形成される。具体的に、図６に示すように、上方第１スプリング部１５１ｘは、左下がりに旋回する螺旋形状に形成されており、下方第１スプリング部１５１ｙは、右下がりに旋回する螺旋形状に形成されている。
以上のように、変形例１に係るプローブ２０では、第１スプリング部１５１が、上方第１スプリング部１５１ｘと下方第１スプリング部１５１ｙとを備える。これにより、例えば、上方第１スプリング部１５１ｘと下方第１スプリング部１５１ｙとのバネ定数を相違させることも可能である。よって、上方第１スプリング部１５１ｘと下方第１スプリング部１５１ｙとの組合せにより、プリロード状態におけるプローブ基板１６への押圧力をより柔軟に調整することができる。
また、変形例１に係るプローブ２０では、上方第１スプリング部１５１ｘと下方第１スプリング部１５１ｙとは、互いの旋回方向が逆の螺旋形状に形成される。これにより、上方第１スプリング部１５１ｘと下方第１スプリング部１５１ｙとの圧縮により生じる旋回方向への付勢力は、互いに打ち消し合い、旋回方向が同一の２つの螺旋状のスプリング部を連結した場合に比べて、折れ曲がりにくくまた捻じれ難くなる。
［変形例２］
次いで、本発明の第１実施形態に係るプローブ２０の変形例２について説明する。図７は、本変形例に係るプローブ２０を示す断面図である。
図７に示すように、本変形例に係るプローブ２０では、第１バレル部５１が、直径の異なる複数のバレル部により構成される。具体的に、第１バレル部５１は、外側第１バレル部５１ｏと、外側第１バレル部５１ｏの内側に配置される内側第１バレル部５１ｉと、を備える。なお、外側第１バレル部５１ｏは、内径φ３ｉ（他の内径）を有し、内側第１バレル部５１ｉは、内径φ３ｉよりも小さい外径φ１ｏを有する。
また、外側第１バレル部５１ｏは、上下方向Ｚにおいてスプリング機能を発揮する外側第１スプリング部１５１ｏを備え、内側第１バレル部５１ｉは、上下方向Ｚにおいてスプリング機能を発揮する内側第１スプリング部１５１ｉを備える。
以上のように、変形例２に係るプローブ２０によれば、第１バレル部５１は、外側第１バレル部５１ｏと内側第１バレル部５１ｉとを備え、外側第１バレル部５１ｏは、外側第１スプリング部１５１ｏを備え、内側第１バレル部５１ｉは、内側第１スプリング部１５１ｉを備える。これにより、例えば、外側第１スプリング部１５１ｏと内側第１スプリング部１５１ｉとのバネ定数を相違させることも可能になる。よって、外側第１スプリング部１５１ｏと内側第１スプリング部１５１ｉとの組合せにより、プリロード状態におけるプローブ基板１６への押圧力をより柔軟に調整することができる。
［本発明のその他の実施形態］
以上、上述の実施形態を用いて本発明について詳細に説明したが、当業者にとっては、本発明が本明細書中に説明した実施形態に限定されるものではないということは明らかである。
例えば、上述した実施形態では、第１プランジャー部６０は、第１バレル部５１とは固定されていない場合を例に挙げて説明したが、第１バレル部５１と固定されていてもよい。すなわち、第１バレル部５１と第２バレル部５２とは、第１プランジャー部６０により連結されていてもよい。
また、例えば、プローブ支持体１８は、上述した実施形態に示したプローブ２０を少なくとも一つ備えていればよい。
また、上述した実施形態では、第２プランジャー部７０の上端部７０ｂは、上方第２スプリング部１５２ｘの上端部１５２ｘｂよりも上方に位置していたが、これに限定されない。例えば、第２プランジャー部７０の上端部７０ｂは、下方第２スプリング部１５２ｙの上端部１５２ｙｂと、上方第２スプリング部１５２ｘの下端部１５２ｘａとの間に配置してもよい。この場合、第１プランジャー部６０の下端部６０ａ、すなわち、第１プランジャー部６０の挿入部分６２の下端部６２ａは、上方第２スプリング部１５２ｘの下端部１５２ｘａと、下方第２スプリング部１５２ｙの上端部１５２ｙｂとの間に配置する。これにより、第１プランジャー部６０が上方第２スプリング部１５２ｘの内部に配置され、第２プランジャー部７０が下方第２スプリング部１５２ｙの内部に配置されるため、プローブ２０は、第２スプリング部１５２において折れにくくなる。
また、上述した変形例１では、上方第１スプリング部１５１ｘと下方第１スプリング部１５１ｙとの形状に着目して、それぞれの旋回方向が逆の螺旋形状に形成される場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、第２バレル部５２において、上方第２スプリング部１５２ｘと下方第２スプリング部１５２ｙとは、互いの旋回方向が逆の螺旋形状に形成されてもよい。
このように、本発明は上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。
１…検査装置
２…カード状接続装置
１２…チャック
１４…半導体ウエハ
１４ａ…電極パッド
１６…プローブ基板
１８…プローブ支持体
２０…プローブ
２０ａ…先端部
２０ｂ…基端部
３１…上方ガイド板
３２…下方ガイド板
３３…中間ガイド板
５０…バレル部
５１…第１バレル部
５２…第２バレル部
６０…第１プランジャー部
７０…第２プランジャー部
１５１…第１スプリング部
１５２…第２スプリング部

Claims (9)

  1. 第１接触対象と第２接触対象とを電気的に接続するプローブであって、
    上下方向に延びる筒状のバレル部と、
    一部が前記バレル部の一端から挿入され、前記第１接触対象に電気的に接触する第１プランジャー部と、
    一部が前記バレル部の他端から挿入され、上記第２接触対象に電気的に接触する第２プランジャー部と、を備え、
    前記バレル部は、
    所定の内径を有する第１バレル部と、
    前記第１バレル部の内側に配置され、前記所定の内径よりも小さい外径を有する第２バレル部と、を備え、
    前記第１バレル部は、上下方向においてスプリング機能を発揮する第１スプリング部を備え、
    前記第２バレル部は、上下方向においてスプリング機能を発揮する第２スプリング部を備え、
    前記第１プランジャー部は、前記第１バレル部の内径よりも大きい寸法の本体部分を有する
    ことを特徴とするプローブ。
  2. 前記第１スプリング部と前記第２スプリング部とは、共に、前記第１プランジャー部を前記第１接触対象に向けて押圧する
    ことを特徴とする請求項１に記載のプローブ。
  3. 前記第１バレル部の上下方向の長さは、前記第２バレル部の上下方向の長さよりも短い
    ことを特徴とする請求項１又は２に記載のプローブ。
  4. 前記第１スプリング部は、上方第１スプリング部と、前記上方第１スプリング部よりも上下方向の下方に配置される下方第１スプリング部とを備える
    ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のプローブ。
  5. 前記上方第１スプリング部と前記下方第１スプリング部とは、互いの旋回方向が逆の螺旋形状に形成される
    ことを特徴とする請求項４に記載のプローブ。
  6. 前記第１バレル部と前記第２バレル部とは、分離可能に構成される
    ことを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載のプローブ。
  7. 前記第１バレル部は、
    他の内径を有する外側第１バレル部と、
    前記外側第１バレル部の内側に配置され、前記他の内径よりも小さい外径を有する内側第１バレル部と、を備え、
    前記外側第１バレル部は、上下方向においてスプリング機能を発揮する外側第１スプリング部を備え、
    前記内側第１バレル部は、上下方向においてスプリング機能を発揮する内側第１スプリング部を備える
    ことを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載のプローブ。
  8. 前記バレル部に挿入される前記第２プランジャー部の上端部は、前記第２バレル部に備えられる前記第２スプリング部の下端部よりも上下方向の上方に位置する
    ことを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載のプローブ。
  9. 第１接触対象と第２接触対象とを電気的に接続する複数のプローブを備える電気的接続装置であって、
    前記プローブは、
    上下方向に延びる筒状のバレル部と、
    一部が前記バレル部の一端から挿入され、前記第１接触対象に電気的に接触する第１プランジャー部と、
    一部が前記バレル部の他端から挿入され、上記第２接触対象に電気的に接触する第２プランジャー部と、を備え、
    前記バレル部は、
    所定の内径を有する第１バレル部と、
    前記第１バレル部の内側に配置され、前記所定の内径よりも小さい外径を有する第２バレル部と、を備え、
    前記第１バレル部は、上下方向においてスプリング機能を発揮する第１スプリング部を備え、
    前記第２バレル部は、上下方向においてスプリング機能を発揮する第２スプリング部を備え、
    前記第１プランジャー部は、前記第１バレル部の内径よりも大きい寸法の本体部分を有する
    ことを特徴とする電気的接続装置。
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