JP4089976B2 - 大電流用プローブ - Google Patents

Description

本発明は大電流用プローブに係り、より詳しくは外管の内外に弾性的に出没可能に形成されたプランジャが、検査対象物から下向きに加圧力を受けて下方に移動するとき、回路基板に連結された下側の接触部材と接触するようにし、前記プランジャ又は接触部材の内部に形成された挿入孔に挿設された多数の接触線材により確かな接触をなすることにより、検査信頼性を向上させるばかりでなく、電流密度及び接触抵抗を最小にして劣化による破損などを防止する構造の大電流用プローブに関するものである。

大電流用プローブは、５Ａ以上に相当する大容量の電流を通電させることで検査が行われるチップのテスト用として使用されるもので、微量の電流が通電される半導体チップ検査用プローブに比べ、電流の安定した流動経路の形成に重点を置いた構造に製作される。

一般に、半導体チップ検査用プローブは、検査の際、コイルスプリング及びコイルスプリングと外管の接触部の極小面積の経路を通して電流が集中的に流れる場合が頻繁に生じる。ところで、５Ａ以下の電流が流れる場合は、前記のような極小経路を通して電流が流れてもプローブの寿命に影響を殆ど及ぼさないので、弾性力をより強く付与するなど、接触安定性のための構造変形が自由になされる。

これに対し、大電流用プローブは、５〜５００Ａに相当する大容量の電流が流れるので、全体サイズが前記半導体チップ検査用プローブより大きく、コイルスプリング及び極小接触部を介して１地点に集中的に流れる場合、前記コイルスプリング及び極小接触部が容易に劣化するので、素材が融けるか又は熱特性が変化するため、機械的作動が円滑にできなくなる。

このような大電流用プローブにおいても、半導体チップ検査用と同様に、プランジャを弾性的に遊動させるため、コイルスプリングを収容して結合させる構造が必ず必要となる。したがって、従来は、コイルスプリング及び構成要素間の組立による接触面積の不確実性により電流経路が不安定になって部品の破損が頻繁に発生し、一部の部品の破損時には、残りの部品の再使用もできなくなり、プローブ全体を取り替えなければならない問題点があった。

したがって、本発明は前記のような問題点を解決するためになされたもので、接触安定性を有するとともに、コイルスプリングを経由しない確かな電流の流れ経路と気密な組立構造により電流の流れが安定的になり、検査の信頼性を向上させ得る構造の大電流用プローブを提供することにその目的がある。

また、本発明のほかの目的は、電流密度及び接触抵抗を最小化して、劣化による破損を防止することにより、プローブ自体の寿命を延長させ得る構造の大電流用プローブを提供することにある。

また、本発明のさらなるほかの目的は、組立及び解体を容易にして、破損部品の交替が可能な大電流用プローブを提供することにある。

前記のような目的を達成するため、本発明は、上下端が開放された円筒状の外管と、前記外管の上部に弾性的に出没可能に設けられ、検査対象物の接触端子と接触するプランジャと、前記外管の下部と嵌合され、回路基板の接触端子に電気的に連結される接触部材と、前記プランジャと前記接触部材間を電気的に連結するため、前記プランジャと前記接触部材の嵌合部に介在され、一方の端部が前記嵌合部から外側に突出して折り曲げられた多数の接触線材とを含んでなる大電流用プローブを提供する。

前記プランジャの下部には、前記接触部材の上部が挿入される挿入孔が形成され、前記接触部材は、前記プランジャとの間に弾性スプリングを介して前記外管の下部に固着され、上部には、前記プランジャの挿入孔に挿入される線材接触部が設けられ、前記接触線材は、一方の端部が前記プランジャの挿入孔に挿入され、他方の端部が前記プランジャの下端から突出して前記プランジャの外面側に折り曲げられ、前記折り曲げられた他方の端部は前記プランジャの外周面に嵌合される線材固定管により前記プランジャの外周面に密着、固定されることができる。

また、前記プランジャの下部には線材接触部が設けられ、前記接触部材は、前記プランジャとの間に弾性スプリングを介して前記外管の下部に固着され、上部には、前記プランジャの線材接触部が挿入される挿入孔が設けられ、前記接触線材は、一方の端部が前記接触部材の挿入孔に挿入され、他方の端部が前記接触部材の上端から突出して前記接触部材の外面側に折り曲げられ、前記折り曲げられた他方の端部は前記接触部材の外周面に嵌合される線材固定管により前記接触部材の外周面に密着、固定されることもできる。

前記プランジャは、上端に多数の探針突起が形成され、前記外管の内部に挿入される部分が円筒状に形成されることが好ましい。

前記プランジャの前記外管内での上向き移動を制限するため、前記外管には内側に突出する係止突起が設けられ、前記プランジャの一部は縮径され、この縮径部に前記係止突起が収容されることが好ましい。

前記挿入孔は、内側端部に半球状の拘束膨出部が形成され、前記拘束膨出部の外周と前記挿入孔の内周面の間に形成される溝に、前記接触線材の一方の端部が拘束されることが好ましい。

前記接触線材が前記挿入孔の中心側に曲がっていることが好ましい。

前記プランジャの下端部が縮径されており、前記線材固定管は、前記プランジャの外周面に同一面上に連続する外周面を有し、前記プランジャの内側端部の縮径部に嵌合されることができる。

また、前記接触部材の上端部が縮径されており、前記線材固定管は、前記接触部材の外周面に同一面上に連続する外周面を有し、前記接触部材の内側端部の縮径部に嵌合されることもできる。

前記線材固定管は、前記接触線材の折曲部に対応する端部の内経が縮径されることが好ましい。

前記接触線材は、前記挿入孔の内側端に一方の端部が拘束され、前記線材固定管により他方の端部が固定されることにより、その中間部が前記挿入孔の中心側に曲がることが好ましい。

このように構成される本発明は、接触安定性を有するとともに、コイルスプリングを経由しない確かな電流の流れ経路と気密な組立構造により電流の流れが安定的になり、検査の信頼性を向上される効果がある。

また、電流密度及び接触抵抗が最小化して、劣化による破損を防止することにより、プローブ自体の寿命を延長させることができる効果がある。

また、組立及び解体を容易にして、破損部品の交替が可能となる効果がある。

以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。

図１は本発明の第１実施例による大電流用プローブを示す縦断面図、図２は本発明の第２実施例による大電流用プローブを示す縦断面図、図３は本発明の第３実施例による大電流用プローブを示す縦断面図、図４は図３の分解縦断面図、図５は本発明の第４実施例による大電流用プローブを示す縦断面図である。

本発明による大電流用プローブは、検査の際、上側の検査対象物から下向き加圧力を受けて外管１０の内外に弾性的に出没するプランジャ２０と、前記外管１０の下部に固定され、回路基板に下端部が電気的に連結される接触部材３０とを備えた大電流用プローブにおいて、接触線材５０と、線材固定管６０とを含んでなる構造を有する。

まず、図１及び図２に示す第１及び第２実施例について説明する。第１及び第２実施例において、前記プランジャ２０は上下に開放された円筒状の前記外管１０の内側に上部が上方に突出するように取り付けられ、前記外管１０から突出して検査対象物と接触し、検査対象物により加圧される上端部には、検査対象物との接触信頼性を高めるため、多数の探針突起が形成され、前記外管１０の内側に位置する外管挿入部２２は前記外管１０から外部へ離脱しないように、前記外管１０の形状に対応する外周形状を有し、前記外管挿入部２２の下部には、前記外管１０の下部に固定された前記接触部材３０の上部が挿入するように、前記接触部材の上部の位置及び形状に対応する挿入孔４０が下端部から上方に形成される。

前記接触線材５０は、前記プランジャ本体の挿入孔４０に挿設され、前記プランジャ本体が加圧されて下方に移動するとき、前記挿入孔４０の内側に挿入される前記接触部材３０と直接接触して電流の主な流れ経路を形成する。

前記接触線材５０の形状は、図１及び図２に示すような、前記挿入孔４０の内側に中央部が突出するように折曲された形状に限定されるものではなく、前記接触線材５０の上端部に行くほど前記挿入孔４０の内側に内向する形状となるなど、素材、プローブのサイズ、前記接触部材３０の上部形状によって多様な実施例を有することが好ましい。

そして、前記第１及び第２実施例のような形状を有する場合、前記接触線材５０の上端を前記挿入孔４０の上端から所定の距離だけ離隔させると、前記接触部材３０との接触部位が加圧されて平らになり、前記接触部材３０との接触面積が拡張して前記接触部材３０に対する摩擦を最小化することができ、前記接触線材５０の上端を前記挿入孔４０の上端に限定させると、前記接触部材３０との接触部位が加圧されて弾性変形され、拡張するとともに確かな接触が得られる。

前記接触線材５０は、前記挿入孔４０の下端から突出した一方の端部が外側に折曲され、前記接触線材５０の折曲端部は前記プランジャ２０の外側に位置し、前記プランジャ２０の下端部の外周上に嵌合される線材固定管６０により、前記プランジャ２０の外周上に密着して固定される。

本発明による大電流用プローブにおいて、検査対象物から伝達された電流は前記プランジャ本体を介して下側に流れ、前記接触線材５０を介して回路基板に連結された前記接触部材３０に伝達され、前記接触線材５０の本数が多いほど前記接触部材３０との接触面積が拡張して接触安定性が向上され、コイルスプリング４００だけでなく前記接触線材５０と接触部材３０の接触面積に相当する確かな電流の流れ経路により電流が安定的に流れるので、検査の信頼性が向上される。

前記接触線材５０と接触部材３０の接触面積に相当する電流の流れ経路が形成されることにより、電流密度及び接触抵抗が格段に低下して、劣化による破損が防止され、組立及び解体が容易になるので、損傷した各構成要素の個別交替が可能となる。

前記第１実施例において、前記外管１０の上端部は内側に緩やかに曲がった形状を取り、前記プランジャ２０は、前記外管１０の上端部の形状に対応するよう、前記外管１０の内側に位置する外管挿入部２２の外周面形状を円筒状に形成し、前記外管１０から突出する突出部を、前記外管１０の開放孔の直径に対応する外径を有するように形成する。

前記第２実施例において、前記外管１０は、上部で内側に突出した環状の係止突条１１が形成され、前記プランジャ２０は、前記外管１０の係止突条１１にかかって上下移動が制限されるように、上下移動距離に相当する一部の外径が縮小した構造を有する。

前記第１及び第２実施例において、前記線材固定管６０は、前記接触線材５０の外側端部を収容するとともに、前記外管１０に挿入されたとき、前記プランジャ本体の外管挿入部２２の外面に繋がる滑らかな外周面を形成するため、下端部の外周面に固定管嵌合縮径部及び線材収容縮径部が形成される。前記線材固定管６０は前記外管挿入部２２と同一外径を有するように形成され、前記接触線材５０の下端を前記プランジャ本体の下端に加圧して固定させる係止段を含むことにより、前記接触線材５０の前記外管１０との組立性、密着性及び堅固性を向上させる。

前記接触部材３０は、前記プランジャ２０との間に弾性スプリング７０を介在して前記外管１０の下部に固着され、前記プランジャ２０の挿入孔４０に挿入されるとき、前記接触線材５０との接触が円滑になる形状のピンに形成される。

つぎに、図３、図４及び図５に示す本発明の第３及び第４実施例について説明する。

本発明の第３及び第４実施例による大電流用プローブは、円筒状の外管１０、プランジャ２０、接触部材３０、接触線材５０、及び線材固定管６０からなり、円筒状の外管１０の一方の端部から外側に突出するプランジャ２０が前記外管２０の内外側に弾性的に移動するタイプのもので、前記プランジャ２０が設けられていない前記外管１０の端部には、前記外管１０の端部を閉塞させるように前記外管１０の内部に挿着された接触部材３０と、前記外管１０の内部に挿着された前記接触部材３０の端部にかかり、前記接触部材３０の内外側に折り曲げられて嵌合される接触線材５０と、前記接触線材５０の中央部を折り曲げて前記接触部材３０に堅く固定させる線材固定管６０とを含む。

前記接触部材３０は、挿入孔４０が形成された内側部と外側結合部３２とからなる。前記内側部は前記外管２０の内周面から離隔して内部に挿入され、前記外側結合部３２は前記挿入孔４０の下端を閉鎖するとともに前記挿入孔４０の下端から延長して前記外管１０の内周面に堅く挿着される。

前記接触線材５０は内側挿入部と外側係合部からなり、前記内側挿入部は、前記接触部材３０の挿入孔４０内に前記挿入孔４０の全長と同一又はそれ以上の長さで挿入され、前記外側係合部は前記内側挿入部の上端から前記挿入孔４０の外側下向きに折り曲げられて前記接触部材３０の内側部にかかる形状に形成され、前記接触部材３０の内側部の上端部及び外側面に位置することになる。

前記線材固定管６０は前記円筒状の接触部材３０の内側部にかかって折り曲げられた多数の接触線材５０を前記内側部の上端部及び外周面上に固定させる構成要素で、前記接触線材５０の外側係合部を前記接触部材３０の上端及び外周上に密着させ、前記接触部材３０の内側部の外周に嵌合されて、前記接触部材３０及び接触線材５０に堅く結合される。

第３実施例において、前記接触部材３０の内側部は、前記接触線材５０及び線材固定管６０と堅く結合するため、前記接触線材５０の内側係合部及び線材固定管６０の厚さ及び内経を考慮して、下方に行くほど外径が拡張する多段の係止段を有する。

前記接触線材５０の内側挿入部の下端が接触して下向き移動の限界部をなす前記接触部材３０の外側結合部３２の上端部、すなわち挿入孔４０の下端部は、その中心部が上方に球面状に突出した半球状の係止突起３２ａを形成するので、接触線材５０の下端部が前記挿入孔４０の拘束膨出部３２ａの外周溝部に拘束される。したがって、前記接触線材５０が下方加圧力、又は捻り力により曲がるとき、前記接触線材５０の拘束されていない中間部が前記挿入孔４０の中心側に曲がることになる。

また、第３実施例において、前記接触部材３０の外側結合部３２の下端部は、前記外管１０の外周面に相当する外径まで拡径される。この明細書では、前記拡径された前記外側結合部３２の下端部を外管仕上げ部と呼ぶ。前記外管仕上げ部は、前記接触部材３０が下から前記外管１０に挿入されるとき、前記外管１０の下端にかかって、前記外管１０の下端部を閉塞させるとともに滑らかに仕上げる機能をする。

前記線材固定管６０は前記接触線材５０の上端折曲部を前記接触部材３０の内側部の上端に密着させるように、上端部の内経が縮径される。さらに、前記線材固定管６０の上端部は、その上に設けられるコイルスプリングが安定に支持されるようにする支持部の役割をする。

前記接触線材５０は、前記外側係合部が直線形の前記内側挿入部の上端で外側下方に鋭角に折り曲げられ、前記線材固定管６０により前記外側係合部が前記接触部材３０の内側部の外周上に圧着され、前記鋭角に折り曲げられた上端が前記接触部材３０の内側部の上端に圧着されるので、前記内側挿入部が前記挿入孔４０の中心側に曲がることになる。

この実施例において、前記外管仕上げ部の拘束膨出部４１により前記内側挿入部の下端部が限定され、前記接触線材５０の上端が前記接触部材３０の内側部の上端に圧着されるので、接触線材５０の内側挿入部には余計な長さの部分が形成されるので、前記内側挿入部を持ち上げる力により、接触線材５０の内側挿入部の中間部が中心側に曲がることになる。このような接触線材５０の曲がりにより、前記プランジャの線材接触部２４が前記挿入孔４０の内部に移動するとき、前記接触線材５０とより確実に接触するので、前記プランジャ２０の上端から流れて入った電流が、プローブの下端に設けられた前記接触部材３０に流れるようにする役割をする。

第３実施例とは異なり、前記外管結合部３２に拘束膨出部４１が形成されていない場合においても、前記接触線材５０は前記挿入孔４０の中心側に曲がって前記プランジャ２０に確実に密着可能であり、前記接触線材の外側係合部が鋭角に折り曲げられなくて前記挿入孔４０の上部形状に対応する形状に折り曲げられる場合であっても、前記内側挿入部の長さが前記挿入孔４０の長さより長いと、接触線材５０の曲がりが生じ、前記接触部材３０の内側部の外周形状も前記接触線材５０及び線材固定管６０の形状によって多様に形成できるので、本発明は前記の実施例に限定されなく多様に変形実施可能なものである。

前記外管１０には上部係止突条と下部係止突条が設けられる。前記上部係止突条は、前記プランジャ２０の上向き移動を制限するように内側突出し、前記下部係止突条は、前記接触部材３０を前記外管１０の内周面に固定するように内側に突出する。

前記外管１０の内部には、上から、前記上部係止突条にかかって上向き移動が制限されるプランジャ２０と、前記プランジャ２０に弾性力を付与するコイルスプリング７０と、前記コイルスプリング７０の下端に対する支持面を提供するとともに前記接触線材５０を前記接触部材３０に固定させる線材固定管６０と、前記線材固定管６０の内側及び下側で前記下部係止突条により前記外管１０に固定される接触部材３０とが順に設けられる。

前記プランジャ２０は、探針部、外管挿入部２２、及び線材接触部２４からなる。前記探針部は、上側のチップ端子と接触する上端に多数の探針突起２１が形成され、前記外管挿入部２２は、前記探針部の下端に連結され、前記外管１０の内部で下方に伸びている連続部と、前記外管１０の上部係止突条の下側部にかかるよう、前記連続部上に拡径された係止段部とを含み、前記線材接触部２４は前記外管挿入部２２の下端に連結されるもので、検査の際、前記挿入孔４０の内部に移動することにより、前記接触線材５０と電気的に連結される。

図５に示す第４実施例は、前記外管１０の下端部を内側に折り曲げ、前記接触部材の外管結合部３２の下端を前記外管１０の下端部内側に配置させた構造のもので、前記外管結合部３２で前記外管１０の下端を仕上げる構造の前記実施例とは異なり、前記外管１０により接触部材３０の下端をより堅固に固定させることができる。

本発明による大電流用プローブは、前記プランジャ２０が前記コイルスプリングにより安定的にかつ弾性的に遊動可能なので、接触安定性を有する。また、前記プランジャ２０の上端から前記接触線材５０を介して下端の接触部材３０まで電流経路が形成されるので、コイルスプリングのような小さい断面経路を経ない確かな電流の流れ経路が得られる。

また、前記接触部材３０、接触線材５０、及び線材固定管６０の組立体を前記外管１０に対して容易に組立及び解体することができるので、疲労が集中し劣化しやすい前記プランジャ２０、コイルスプリング７０、接触線材５０などの交換が容易になる。したがって、プローブの一部構成要素が破損した場合にも、破損されていない構成要素は再び組み立てて使用することが可能なので、部品の無駄な廃棄を減らすことができる。

本発明の第１実施例による大電流用プローブの縦断面図である。 本発明の第２実施例による大電流用プローブの縦断面図である。 本発明の第３実施例による大電流用プローブの縦断面図である。 図３の分解縦断面図である。 本発明の第４実施例による大電流用プローブの縦断面図である。

符号の説明

１０ 外管
１１ 係止突起
２０ プランジャ
２１ 探針突起
２２ 外管挿入部
２４ 線材接触部
３０ 接触部材
３２ 外管結合部
４０ 挿入孔
４１ 拘束膨出部
５０ 接触線材
６０ 線材固定管
７０ 弾性スプリング

Claims (8)

1. 上下端が開放された円筒状の外管と、
   前記外管の上部に弾性的に出没可能に設けられ、検査対象物の接触端子と接触するプランジャと、
   前記外管の下部と嵌合され、回路基板の接触端子に電気的に連結される接触部材と、
   前記プランジャと前記接触部材間を電気的に連結するための部材からなる、大電流用プローブであって、
   前記プランジャの下部には、前記接触部材の上部が挿入される挿入孔が形成され、
   前記接触部材は、前記プランジャとの間に弾性スプリングを介して前記外管の下部に固着され、上部には、前記プランジャの挿入孔に挿入される線材接触部が設けられ、
   前記接触線材は、挿入孔内面上にプランジャ軸方向に沿って並ぶ多数の所定長線材からなり、前記線材の各線は一方の端部が前記プランジャの挿入孔に挿入され、他方の端部が前記プランジャの下端から突出して前記プランジャの外面側に折り曲げられ、前記折り曲げられた他方の端部は前記プランジャの外周面に嵌合される線材固定管により前記プランジャの外周面に密着、固定されることを特徴とする大電流用プローブ。
2. 上下端が開放された円筒状の外管と、
   前記外管の上部に弾性的に出没可能に設けられ、検査対象物の接触端子と接触するプランジャと、
   前記外管の下部と嵌合され、回路基板の接触端子に電気的に連結される接触部材と、
   前記プランジャと前記接触部材間を電気的に連結するための部材からなる、大電流用プローブであって、
   前記プランジャの下部には線材接触部が設けられ、
   前記接触部材は、前記プランジャとの間に弾性スプリングを介して前記外管の下部に固着され、上部には、前記プランジャの線材接触部が挿入される挿入孔が設けられ、
   前記接触線材は、一方の端部が前記接触部材の挿入孔に挿入され、他方の端部が前記接触部材の上端から突出して前記接触部材の外面側に折り曲げられ、前記折り曲げられた他方の端部は前記接触部材の外周面に嵌合される線材固定管により前記接触部材の外周面に密着、固定されることを特徴とする大電流用プローブ。
3. 前記プランジャは、上端に多数の探針突起が形成され、前記外管の内部に挿入される部分が円筒状に形成されることを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項に記載の大電流用プローブ。
4. 前記プランジャの前記外管内での上向き移動を制限するため、前記外管には内側に突出する係止突起が設けられ、前記プランジャの一部は縮径され、この縮径部に前記係止突起が収容されることを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項に記載の大電流用プローブ。
5. 前記挿入孔は、内側端部に半球状の拘束膨出部が形成され、前記拘束膨出部の外周と前記挿入孔の内周面間に形成される溝に前記接触線材の一方の端部が拘束されることを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項に記載の大電流用プローブ。
6. 前記プランジャの下端部が縮径されており、前記線材固定管は、前記プランジャの外周面に同一面上に連続する外周面を有し、前記プランジャの内側端部の縮径部に嵌合されることを特徴とする請求項１に記載の大電流用プローブ。
7. 前記接触部材の上端部が縮径されており、前記線材固定管は、前記接触部材の外周面に同一面上に連続する外周面を有し、前記接触部材の内側端部の縮径部に嵌合されることを特徴とする請求項２に記載の大電流用プローブ。
8. 前記線材固定管は、前記接触線材の折曲部に対応する端部の内経が縮径されることを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項に記載の大電流用プローブ。

Images