JP2023173519A - プローブ - Google Patents

Abstract

【課題】プランジャの内部側圧を確実に発生させて抵抗値の安定化を図る。【解決手段】中空のバレル部を有する第１プランジャと、前記バレル部内を摺動自在で、その開口した端部から突出する第２プランジャと、前記バレル部の内側に設けられ、前記第１プランジャと前記第２プランジャとを互いに離れる方向に付勢するスプリングとを備え、前記第２プランジャは前記スプリングの一部が入る中空部を有し、前記スプリングは、疎巻部と、前記疎巻部の一端側に位置して前記第１プランジャに当接する第１座巻部と、前記疎巻部の他端側に位置して前記第２プランジャに当接する第２座巻部と、を有し、前記第１座巻部及び前記第２座巻部は前記疎巻部とは異なる径であり、前記第１座巻部及び第２座巻部の中心軸は、前記疎巻部の中心軸に対して同一方向にオフセットしている。【選択図】図１

Description

本発明は、プローブに関する。

従来、プローブとして、中空のバレル部を有する導電性の第１プランジャと、前記バレル部内を摺動自在で、前記バレル部の開口した端部から突出する導電性の第２プランジャと、前記第１のプランジャと前記第２プランジャとを互いに離れる方向に付勢するスプリングと、を備える構造が知られている。

しかしながら、従来一般的なスプリングは偏心構造を持たないため、プローブの場合にはスプリングが圧縮されても撓みにくい。このため、前記第２プランジャを前記バレル部内壁に押し付ける方向の側圧を発生させにくく、プローブの抵抗値、つまり前記第１のプランジャと前記第２プランジャ間の抵抗値が安定しない。

また、下記特許文献１には、ピンのスプリングに接触する部分（以下、ピン底面という）を円錐に加工するともに、ピンとチューブの穴で構成された空間内に、スプリングを設置したプローブピンが開示されている。この場合、スプリングは、径がほぼ等しい中央部分と、これに隣接しかつ徐々に径が小さくなりかつその中心軸が中央部分の中心軸から斜め方向にオフセットされたテーパ部分をもち、全体として湾曲した形状が特徴となっている。使用時にピン底面の円錐部とチューブ穴底面により、スプリングの両端が押し縮められと、ピンはスプリングのテーパ部分によってチューブの軸方向から傾斜した方向に荷重を受けるため、ピンは傾いた状態にあり、ピンがチューブ内壁に押し付けられることでスプリングの軸方向の圧縮量に応じた側圧を発生させている。但し、スプリングの構造は複雑で製造に手間がかかる可能性がある。

特許第５１９７７５４号公報

上記のように、一般的な偏心構造を持たないスプリング構造のプローブであると側圧を安定的に発生させることができず、プローブの抵抗値が安定しない。また、特許文献１のプローブピンの場合にはスプリング構造が複雑な場合の適用が難しい。

本発明はこうした状況を認識してなされたものであり、その目的の一例は、簡素なスプリング構造でプランジャの内部側圧を確実に発生させて抵抗値の安定化を図ったプローブを提供することにある。本発明の他の目的は、本明細書の記載から明らかになるであろう。

本発明の一態様は、プローブであって、中空のバレル部を有する導電性の第１プランジャと、
前記バレル部内を摺動自在で、前記バレル部の開口した端部から突出する導電性の第２プランジャと、
前記バレル部の内側に設けられ、前記第１プランジャと前記第２プランジャとを互いに離れる方向に付勢するスプリングと、を備え、
前記スプリングは、疎巻部と、前記疎巻部の一端側に位置して前記第１プランジャに当接する第１座巻部と、前記疎巻部の他端側に位置して前記第２プランジャに当接する第２座巻部と、を有し、前記第１座巻部及び前記第２座巻部は前記疎巻部とは異なる径であり、
前記第１座巻部及び第２座巻部の中心軸は、前記疎巻部の中心軸に対して同一方向にオフセットしている。

本発明の上記態様によれば、簡素なスプリング構造でプランジャの内部側圧を確実に発生させて抵抗値の安定化を図ったプローブを実現できる。

本発明に係るプローブの実施の形態を示す縦断面図である。 実施の形態で用いるスプリングの正面図である。 同左側面図である。 同右側面図である。 実施の形態で示したプローブの使用例を示す説明図である。

以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を詳述する。なお、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理等には同一の符号を付し、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は発明を限定するものではなく例示であり、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

図１から図４を用いて本発明に係るプローブの実施の形態を説明する。これらの図において、プローブ１は、バレル部１１を一体に有する導電性の第１プランジャ１０と、バレル部１１内を摺動自在で、バレル部１１の開口した端部から突出する導電性の第２プランジャ２０と、バレル部１１の内側に設けられ、第１のプランジャ１０と第２プランジャ２０とを互いに離れる方向に付勢するスプリング３０と、を備える。

第１プランジャ１０のバレル部１１は、内側に円柱状中空部１２を有する有底円筒状であって、一方端部が開口している。第１プランジャ１０の開口の反対側は、半導体等の検査対象物のバンプ若しくは電極と接触する先端部１３となっており、先端部１３は例えば尖った突起部１４を複数有している。

第２プランジャ２０はスプリング３０の一部が入る円柱状中空部２１を有する有底円筒形状である。第２プランジャ２０は、バレル部１１の内側を摺動自在な入管部２２と、入管部２２よりも小径で、バレル部１１の端部から突出する先端部２３とを有する。先端部２３には検査用基板の電極と接触する突起部２４が設けられている。入管部２２は、バレル部１０の開口端部のかしめ部１５により、バレル部１０から外れないように保持される。

図２は外力が無いときのスプリング３０の正面図、図３は左側面図、図４は右側面図である。これらの図に示すように、スプリング３０は弾性金属線を巻回した導電性のコイルスプリングであり、一定の外径となるように巻かれた疎巻部３１と、疎巻部３１の一端側に位置して第１プランジャ１０の内側底面に当接する第１座巻部３２と、疎巻部３１の他端側に位置して第２プランジャ２０の内側底面に当接する第２座巻部３３とを有する。疎巻部３１は圧縮バネとして機能する有効巻部であり、例えば密巻きである。第１座巻部３２及び第２座巻部３３は疎巻部３１とは異なる径である。図示の場合は、第１座巻部３２及び第２座巻部３３は疎巻部３１よりも大径であり、図３及び図４からわかるように、第１座巻部３２の中心軸ａ及び第２座巻部３３の中心軸ｂは、疎巻部３１の中心軸ｃに対して同じ方向にオフセット（偏心）し、かつ疎巻部３１の外周端と、第１座巻部３２及び第２座巻部３３の外周端とは、疎巻部３１の中心軸ｃに対するオフセット方向の反対側の外側で揃っている。

図１に示すように、バレル部１１の内側底面にはスプリング３０の第１座巻部３２が嵌まる凹部１６が形成されている。第１座巻部３２の座りを良くするために、第１座巻部３２が当接する凹部１６の底面１６ａは、例えばエンドミル加工等によってバレル部１１の中心軸１１ａに垂直な平坦面に形成されている。なお、普通のドリル加工では平坦面にはならない。

以上の実施の形態の構成において、図１の無荷重の状態からプローブ１に荷重を加えて第２プランジャ２０の先端部２３を押し込んで行くと、スプリング３０は圧縮されるが、このとき第１座巻部３２及び第２座巻部３３が疎巻部４１に対して偏心位置に形成されていることに起因して、スプリング３０がアーチ状、換言すれば弓なり状に撓む。これにより、第２プランジャ２０の内壁がスプリング３０に押されて、第２プランジャ２０の入管部２２をバレル部１１の内壁に押し付ける向きの側圧を発生する。この側圧により第２プランジャ２０の入管部２２がバレル部１１の内壁に安定して接触し、第１プランジャ１０と第２プランジャ２０間の接触抵抗値を低い値に安定的に維持できる。

図５は実施の形態に示したプローブ１の使用例を示す説明図である。この場合、プローブ１は絶縁支持体１００を有するソケット９０に組み込まれている。絶縁支持体１００は貫通孔１０１ａを有する第１絶縁支持体１０１と、貫通孔１０２ａを有する第２絶縁支持体１０２とを重ねた構造であり、貫通孔１０１ａ及び貫通孔１０２ａ内にプローブ１が脱落しないように保持されている。

ソケット９０を使用して半導体等の検査対象物１１０の検査を行う場合、検査対象物１１０を押し下げて、第１プランジャ１０の突起部１４を検査対象物１１０のバンプ１１１に接触させ、検査用基板１２０の電極１２１に第２プランジャ２０の先端部２３に設けられた突起部２４を当接させる。これにより、プローブ１を介して検査対象物１１０のバンプ１１１と検査用基板１２０間を電気接続する。

本実施の形態によれば、下記の効果を奏することができる。

(1) 第１プランジャ１０と第２プランジャ２０とを相互に離間方向に付勢するスプリング３０の第１及び第２座巻部３２，３３は、疎巻部４１とは異なる径であり、かつ第１及び第２座巻部３２，３３の中心軸が、疎巻部３１の中心軸に対して同一方向にオフセット（偏心）している。このため、スプリング３０がアーチ状に撓みやすくなる。この結果、第２プランジャ２０の内壁がスプリング３０に押されて、第２プランジャ２０の入管部２２がバレル部１１の内壁に安定して接触し、第１プランジャ１０と第２プランジャ２０間の接触抵抗値を低い値に安定的に維持できる。

(2) スプリング３０の第１座巻部３２及び第２座巻部３３を疎巻部３１よりも大径とした場合、スプリング３０を小径としたときでも第１及び第２座巻部３２，３３の形成が容易である。また、第１プランジャ１０の内側底面にスプリング３０が大きな径で当接することになってスプリング３０の端部の保持が安定する。

(3) 第１座巻部３２が嵌まる凹部１６がバレル部１１の内側底面に形成され、かつ第１座巻部３２が当接する凹部１６の底面１６ａがバレル部１１の中心軸１１ａに垂直な平坦面であるので、第１プランジャ１０の内側底面に対する第１座巻部３２の座りが安定する。

(4) 疎巻部３１及びその両側にある第１及び第２座巻部３２，３３を有するスプリング３０は、左右対称形状であり、天地逆さでも同じ性能が出るため組立性がよい。組立時にスプリング３０のバレル部１１への挿入方向に配慮する必要が無い。

(5) 第１座巻部３２の中心軸ａ及び第２座巻部３３の中心軸ｂは、疎巻部３１の中心軸ｃに対して同じ方向にオフセット（偏心）している。さらに疎巻部３１の外周端と、第１座巻部３２の外周端とは、疎巻部３１の中心軸ｃに対するオフセット方向の反対側で揃っている。すなわち、図１等では、疎巻部３１の下方が第１座巻部３２の下方と揃っている。また、疎巻部３１の外周端と、第２座巻部３３の外周端とは、疎巻部３１の中心軸ｃに対するオフセット方向の反対側で揃っている。すなわち、図１等では、疎巻部３１の下方が第２座巻部３３の下方と揃っている。以上のことから、プローブ１の製造容易である。

以上、実施の形態を例に本発明を説明したが、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスには請求項に記載の範囲で種々の変形が可能であることは当業者に理解されるところである。以下、変形例について触れる。

実施の形態において、第１プランジャはバレル部を一体に有する一部品であるが、中空のバレル部と先端部とを別部品で構成し、相互に接合一体化した構造であってもよい。

実施の形態において、疎巻部よりもその両側にある第１座巻部及び第２座巻部が大径である場合を例示したが、疎巻部よりも第１座巻部及び第２座巻部が小径であってもよい。

実施の形態では、第１プランジャは先端部に尖った突起部を複数有している場合を図示したが、突起部は１個でもよく、突起部の形状及び配置は検査対象物のバンプ若しくは電極等に対応させて適宜変更可能である。

実施の形態では、スプリング４０を第１プランジャ１０から見たときに、スプリング４０が右巻きになっている場合を図示したが、左巻きであってもよい。

本明細書によれば、以下の態様のプローブが提供される。
（態様１）
態様１は、中空のバレル部を有する導電性の第１プランジャと、
前記バレル部内を摺動自在で、前記バレル部の開口した端部から突出する導電性の第２プランジャと、
前記バレル部の内側に設けられ、前記第１プランジャと前記第２プランジャとを互いに離れる方向に付勢するスプリングと、を備え、
前記スプリングは、疎巻部と、前記疎巻部の一端側に位置して前記第１プランジャに当接する第１座巻部と、前記疎巻部の他端側に位置して前記第２プランジャに当接する第２座巻部と、を有し、前記第１座巻部及び前記第２座巻部は前記疎巻部とは異なる径であり、
前記第１座巻部及び第２座巻部の中心軸は、前記疎巻部の中心軸に対して同一方向にオフセットしている、プローブである。

上述の態様１によれば、前記第２プランジャが前記スプリングに押されて、前記バレル部の内壁に安定して接触し、前記第１プランジャと前記第２プランジャ間の接触抵抗値を低い値に安定的に維持できる。

（態様２）
態様２は、前記第１座巻部及び前記第２座巻部が前記疎巻部よりも大径である。

上述の態様２によれば、前記スプリングを小径としたときでも前記第１及び第２座巻部の形成が容易である。また、前記第１プランジャの内側底面に前記スプリングが大きな径で当接することになってスプリングの端部の保持が安定する。

（態様３）
態様３は、前記第１座巻部及び前記第２座巻部が前記疎巻部よりも小径である。

上述の態様３によれば、前記スプリングの外径を細くすることが可能となり、プローブの小径化を図る場合に有利である。

（態様４）
態様４は、前記疎巻部の外周端と、前記第１座巻部及び前記第２座巻部の外周端とが、前記疎巻部の中心軸に対する前記オフセット方向の反対側の外側で揃っている。

上述の態様４によれば、前記疎巻部に対する前記第１及び第２座巻部のオフセット量を大きくでき、製造も容易である。

（態様５）
態様５は、前記第１座巻部が嵌まる凹部が前記バレル部の内側底面に形成されている。

上述の態様５によれば、前記バレル部の内側底面に対する前記第１座巻部の座りが安定する。

１ プローブ
１０ 第１プランジャ
１１ バレル部
１２ 円柱状中空部
１３ 先端部
１６ 凹部
１６ａ 底面
２０ 第２プランジャ
２１ 円柱状中空部
２２ 入管部
２３ 先端部
３０ スプリング
３１ 疎巻部
３２ 第１座巻部
３３ 第２座巻部
ａ 第１座巻部の中心軸
ｂ 第２座巻部の中心軸
ｃ 疎巻部の中心軸

Claims (5)

1. 中空のバレル部を有する導電性の第１プランジャと、
   前記バレル部内を摺動自在で、前記バレル部の開口した端部から突出する導電性の第２プランジャと、
   前記バレル部の内側に設けられ、前記第１プランジャと前記第２プランジャとを互いに離れる方向に付勢するスプリングと、を備え、
   前記スプリングは、疎巻部と、前記疎巻部の一端側に位置して前記第１プランジャに当接する第１座巻部と、前記疎巻部の他端側に位置して前記第２プランジャに当接する第２座巻部と、を有し、前記第１座巻部及び前記第２座巻部は前記疎巻部とは異なる径であり、
   前記第１座巻部及び第２座巻部の中心軸は、前記疎巻部の中心軸に対して同一方向にオフセットしている、プローブ。
2. 前記第１座巻部及び前記第２座巻部は前記疎巻部よりも大径である、請求項１に記載のプローブ。
3. 前記第１座巻部及び前記第２座巻部は前記疎巻部よりも小径である、請求項１に記載のプローブ。
4. 前記疎巻部の外周端と、前記第１座巻部及び前記第２座巻部の外周端とは、前記疎巻部の中心軸に対する前記オフセット方向の反対側の外側で揃っている、請求項１から３のいずれか一項に記載のプローブ。
5. 前記第１座巻部が嵌まる凹部が前記バレル部の内側底面に形成されている、請求項１から３のいずれか一項に記載のプローブ。
   

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