JP2021188989A - スプリングプローブ - Google Patents

Abstract

【課題】スプリングに荷重がかかった時のストロークを簡易な構造で確保することができるスプリングプローブを提供すること。【解決手段】上下に加えられる圧力に対して弾発緩衝作動するスプリング４を有し、上接地部を有する筒状スリーブ２がスプリング４を覆うように、かつ、上下移動案内可能に設置され、スプリング４は、筒状スリーブ２の中心軸線を中心として渦巻き状に巻き取られてなる外側バネ４１と、外側バネ４１の両端のそれぞれから渦巻き状に巻き取られて延在してなる一対の内側バネ４２，４２とで構成されたスプリング４を少なくとも一つを有して構成され、内側バネ４２は、その収縮方向の幅が、外側バネ４１の幅以下であって外側バネ４１の両端のそれぞれから徐々に狭くなるように形成され、外側バネ４１とそれに隣接する外側バネ４１との中心軸方向における間隔が所定間隔空くように外側バネ４１が形成されている。【選択図】 図２

Description

この発明は、半導体部品やプリント配線基板等の電気的特性を検査する際に用いられるスプリングプローブに関する。

従来より、ＩＣやＬＳＩ等の半導体部品は、ウエハ上に形成された段階、パッケージ化された段階等の各製造段階において電気的特性が検査されて、良品、不良品の選別が成されている。このような電気的特性を検査する検査装置としては、プローブカードを備えたテスタ、ＩＣソケットが一般的に知られている。

プローブカードやＩＣソケットには、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、そ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て、これら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調査するようになっている。

この種のコンタクトプローブとしては、例えば、図７に示すようなスプリングプローブが知られている。スプリングプローブは、筒状スリーブ（図示せず）の一端部に取り付けられた端子（図示せず）と、端子を突出方向に付勢するスプリング部とを備えている。端子を、半導体部品の電極に接触させるとともに、筒状スリーブの他端部を、検査用回路の電極に接続して、端子をスプリング部の付勢によって半導体部品の電極に安定的に押し付けることで、電極間の通電状態を良好に維持するようになっている。

特許第５７２４０９５号公報

しかしながら、従来のスプリングプローブを構成する図７に示すスプリング部１００は、図８に示すようにプローブ軸方向に直交するラインであって外側バネ１２０の一端部（図８の上側円の中心）を通過するラインと他端部（図８の下側円の中心）を通過するラインは重なる。このためプローブ軸方向（中心軸Ｌ_Ｃ方向）に沿って互いに隣接する外側バネ１２０と外側バネ１２１のプローブ軸方向における間隔が全くないのでスプリングに荷重がかかった時のストロークを確保することができない。上記例はスプリングプローブの中心軸を境に外側バネと内側バネで構成されるバネ部が略Ｖ字状のものであるが、例えば、上記特許文献１に示すようなプローブの中心軸を境に外側バネと内側バネで構成されるバネ部が略Ｕ字状のものであっても同様にスプリングに荷重がかかった時のストロークが確保できない。

この発明が解決しようとする課題は、スプリングに荷重がかかった時のストロークを簡易な構造で確保することができるスプリングプローブを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のスプリングプローブの一側面は、上下に加えられる圧力に対して弾発緩衝作動するバネ部を有するスプリングプローブにおいて、上接地部を有する円筒状のスリーブ部が、バネ部を覆うように、かつ、上下移動案内可能に設置され、バネ部は、スリーブ部の中心軸線を中心として渦巻き状に巻き取られてなる外側バネと、外側バネの両端のそれぞれから渦巻き状に巻き取られて延在してなる一対の内側バネとで構成されたバネ部を少なくとも一つを有して構成され、内側バネは、その収縮方向の幅が、外側バネの幅以下であって外側バネの両端のそれぞれから徐々に狭くなるように形成され、外側バネとそれに隣接する外側バネとの中心軸方向における間隔が所定間隔空くように外側バネが形成されていることを特徴とする。

本発明のスプリングプローブの他の側面は、バネ部は、外側バネと、隣接する外側バネの端部同士を連結するようにして設けられる略Ｕ字状の内側バネとを備え、中心軸方向に、外側バネと内側バネとが交互に連続しており、内側バネが外側バネに向かって渦巻き状に巻回された状態で、スリーブ部に内装されていることを特徴とする。

本発明のスプリングプローブの他の側面は、中心軸方向に対する外側バネの延在方向の角度は、中心軸方向に対する内側バネの延在方向の角度より小さいことを特徴とする。

この発明のスプリングプローブは、スプリングに荷重がかかった時のストロークを簡易な構造で確保することができる。

図１は本発明のスプリングプローブの構成を示した図である。 図２は本発明のスプリングプローブを構成するスプリングの構造を示した展開平面図である。 図３は本発明のスプリングプローブにおけるストロークを説明するための展開平面図である。 図４は本発明のスプリングプローブを構成するスプリングの構造を示した斜視図である。 図５は本発明のスプリングプローブを構成するスプリングの構造を示した他の斜視図である。 図６は本発明のスプリングプローブを構成するスプリングの構造を示したさらに他の斜視図である。 図７は従来のスプリングプローブを構成するスプリングの構造を示した展開平面図である。 図８は従来のスプリングプローブにおけるストロークを説明するための展開平面図である。

以下、この発明のスプリングプローブについて図面に基づいて詳細に説明する。この発明の実施形態に係るスプリングプローブ１は、図１に示すように、筒状スリーブ２と、筒状スリーブ２の一端部に設けられた被検査体接触用の端子３と、筒状スリーブ２の内側に上下移動案内可能に内装され、端子３を突出方向に付勢する機能を有するスプリング４とを一体成形してなる。ここで、筒状スリーブ２は請求項１のスリーブ部に相当し、スプリング４は請求項１のバネ部に相当する。

このスプリングプローブ１は、例えばプローブガードを備えたテスタ、ＩＣソケット等の検査装置に装着されて、その端子３を、半導体部品等の被検査体の電極に接触させるとともに、筒状スリーブ２の他端部を、検査用回路（図示せず）の電極に接続して、端子３をスプリング４の付勢によって半導体部品の電極に安定的に押し付けることで、電極間の通電状態を良好に維持するようになっている。

図２に示すように、スプリング４は、スプリングプローブ１の軸方向（中心軸Ｌ_Ｃ）に沿って断続的に設けられる複数の外側バネ４１・・と、外側バネ４１・・から延在する略Ｕ字状の内側バネ４２・・とで形成される。また、この内側バネ４２は、図２に示すように、一端部が、互いに対向する外側バネ４１、４１の端部にそれぞれ連結されるとともに、一対の延設部４２ａ、４２ａと、この一対の延設部４２ａ、４２ａの他端部同士を連結する湾曲部４２ｂとから構成されている。また、図２の展開平面図に示す外側バネ４１は、渦巻き状に巻回すると外側バネ４１Ａと外側バネ４１Ｂとして互いに隣接した構成となる。なお、外側バネ４１・・と内側バネ４２・・は請求項1のバネ部材に相当する。

中心軸Ｌ_Ｃに対する外側バネ４１・・の延在方向線分の角度（θ_１）は、中心軸Ｌ_Ｃに対する延設部４２ａの延在方向線分の角度（θ_２）よりも小さい。言い換えれば外側バネ４１・・の延在方向線分と延設部４２ａの延在方向線分とは所定の角度をなしており、少なくとも平行ではない状態にある。そして互いに隣接する内側バネ４２・・において、一方の内側バネ４２が外側バネ４１の一端側に位置され、他方の内側バネ４２が外側バネ４１の他端側に位置されるように互い違いに設けられている。

すなわち、スプリング４は、最上部に位置する外側バネ４１の下端部に、一方側の内側バネ４２の上方側の延設部４２ａの端部が連結され、この内側バネ４２の下方側の延設部４２ａの端部に、別の外側バネ４１の上端部が連結され、この外側バネ４１の下端側に他方側の内側バネ４２の上方側の延設部４２ａの端部が連結され、この内側バネ４２の下方側の延設部４２ａの端部に、さらに別の外側バネ４１の上端部が連結され、この外側バネ４１の下端部にさらに別の内側バネ４１の上方側の延設部４２ａの端部が連結され、このように最下部に位置する外側バネ４１まで外側バネ４１と内側バネ４２とが交互に連続形成された形態とされており、この形態を筒状プローブ２の上端から下端にかけて繰り返し連続することでスプリング４が構成されている。

また、内側バネ４２は、その幅が湾曲部４２ｂに向かって徐々に狭くなるようにテーパー状に形成される（Ｌ１＞Ｌ２＞Ｌ３）。

上記した実施例によれば、図３に示すようにプローブ軸方向に直交するラインであって外側バネ４１の一端部（図３の上側円の中心）を通過するラインと他端部（図３の下側円の中心）を通過するラインは重ならない。このためプローブ軸方向（中心軸方向）に沿って外側バネ４１Ａと外側バネ４１Ｂのプローブ軸方向における間隔Ｌ_Ｘが所定の距離を有するためスプリング部４に荷重がかかった時のストロークを大きくすることができる。

上記した実施例によれば、内側バネ４２は、その幅が湾曲部４２ｂに向かって徐々に狭くなるようにテーパー状に形成されるので、内側バネの荷重を小さくでき、結果として内側バネの荷重と外側バネの荷重との良好なバランスを保つことができる。したがって、外側バネに比べて荷重の大きい内側バネの荷重を軽減できるのでスプリング部４のより大きなストロークを確保することができる。

以下に、スプリングプローブ１の製造方法について説明する。この製造方法においては、順送型による自動組立方式を採用しており、例えばベリリウム銅製又はベリリウムニッケル製の高硬度で導電性に優れた薄肉帯状の基板を、その長手方向に搬送しながら、基板に対して以下の各工程を順次実行することで、大量のスプリングプローブ１・・を連続して製造可能とする。

まず、第１工程において、基板（図示せず）に打ち抜き加工を施して、略長方形状のスリーブ成形部（図示せず）と、このスリーブ成形部の短手方向の一端部中央から折曲境界部（図示せず）を介して延出したスプリング４と、スプリング４の先端部分を拡張してなる端子成形部（図示せず）とをそれぞれ同一平面上に形成する。

続いて、第２工程において、端子成形部に曲げ加工を施して、端子成形部を筒状に丸めることで端子を成形する。

続いて、第３工程において、スプリング４の内側バネ４２・・に曲げ加工を施す。具体的には、図４〜図６に示すように、内側バネ４２の先端部（湾曲部４２ｂ）が中心に位置するようにして、湾曲部４２ｂから外側バネ４１に向かって内側バネ４２・・を渦巻き状に巻回する。また、この際、互い違いに延出された内側バネ４２・・が同一面側（例えば表面側）に位置するように、また、渦巻き状の内側バネ４２・・の軸心同士が略一致するように、さらに、渦巻き状の内側バネ４２の軸心と外側バネ４１の軸心とが略平行となるように内側バネ４２・・が巻回される。その後、外側バネ４１を中心軸Ｌｃに向かって曲げ加工（巻回処理）する。

続いて、第４工程において、基板と端子の先端部とを接続している接続部を切断し、スリーブ成形部とスプリング４との間の折曲境界部を折り曲げて、スプリングの中心軸をスリーブ成型部の長手方向の中心線に沿わせるようにしてスリーブ成形部とスプリング４とを重ね合わせる。

続いて、第５工程において、スリーブ成形部に曲げ加工を施して、スリーブ成形部を筒状に丸めることで、端子のそれぞれの根元部及びスプリング４を包み込むように筒状スリーブ２を成形する。

そして、第６工程において、端子をスプリング４の付勢力に抗して筒状スリーブ２に押し込み、焼入れ及び焼き戻しを行って、スプリング４を含めた製品全体に硬さと粘り強さを与えた後、最後に、基板１０と筒状スリーブ２とを接続する接続部を切断して、製品すなわち図１に示すスプリングプローブ１を切り離す。以上の各工程を、搬送される基板１０に対して順次実行することで、各構成部品（筒状スリーブ２、被検査体接触用の端子３、スプリング４）が一体成形されたスプリングプローブ１が連続的に製造される。

以上にこの発明の具体的な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られるものではなく、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、上記実施例においては、複数の内側バネ４２・・が設けられていたが１個でも良い。また、上記実施の形態では、内側バネ、外側バネの巻回は渦巻き状に行う旨説明したが、渦巻き状とは、螺旋状（らせん状）も含む概念である。

１ スプリングプローブ
２ 筒状スリーブ
３ 被検査体接触用の端子
４ スプリング
４１ 外側バネ
４２ 内側バネ
４２ａ 延設部
４２ｂ 湾曲部

Claims (3)

1. 上下に加えられる圧力に対して弾発緩衝作動するバネ部を有するスプリングプローブにおいて、
   上接地部を有する円筒状のスリーブ部が前記バネ部を覆うように、かつ、上下移動案内可能に設置され、
   前記バネ部は、前記スリーブ部の中心軸線を中心として渦巻き状に巻き取られてなる外側バネと、該外側バネの両端のそれぞれから渦巻き状に巻き取られて延在してなる一対の内側バネとで構成されたバネ部材を少なくとも一つを有して構成され、
   前記内側バネは、その収縮方向の幅が、前記外側バネの幅以下であって前記外側バネの両端のそれぞれから徐々に狭くなるように形成され、
   前記外側バネとそれに隣接する外側バネとの前記中心軸方向における間隔が所定間隔空くように前記外側バネが形成されている、
   ことを特徴とするスプリングプローブ。
2. 上記バネ部は、前記外側バネと、前記隣接する外側バネの端部同士を連結するようにして設けられる略Ｕ字状の前記内側バネとを備え、前記中心軸方向に、前記外側バネと前記内側バネとが交互に連続しており、前記内側バネが前記外側バネに向かって渦巻き状に巻回された状態で、前記スリーブ部に内装されている、
   ことを特徴とする請求項1に記載のスプリングプローブ。
3. 前記中心軸方向に対する前記外側バネの延在方向の角度は、前記中心軸方向に対する前記内側バネの延在方向の角度より小さい、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のスプリングプローブ。

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