JP4390983B2

JP4390983B2 - コンタクトプローブ及びその製造方法

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Publication number: JP4390983B2
Application number: JP2000214956A
Authority: JP
Inventors: 征沼尾; 伸夫川村; 俊司阿部; 真上野
Original assignee: Yamaichi Electronics Co Ltd
Current assignee: Yamaichi Electronics Co Ltd
Priority date: 2000-07-14
Filing date: 2000-07-14
Publication date: 2009-12-24
Anticipated expiration: 2020-07-14
Also published as: JP2002031648A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンタクトプローブ及びその製造方法に関し、特にＩＣ素子などの検査に用いるプローブ及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
実装密度の向上及び低コスト化などが可能な表面実装型のＩＣ素子として、現在、ＢＧＡ（Ball Grid Array）型ＩＣ素子が用いられているが、このようなＩＣ素子の検査工程に用いられる検査装置では、検査対象となるＩＣ素子を着脱可能に保持する装着部において、ＩＣ素子の一面から突出する外部端子としての金属バンプに接離可能に接触するプローブを多数立設したものが用いられている。
【０００３】
このプローブでは、多数配列された全ての金属バンプに対し適当な接触圧を安定して確保する必要がある。ところが、金属バンプのＩＣ素子表面からの突出量は必ずしも一様ではなく、多少のばらつきが存在する。そこで、こうしたばらつきを吸収しつつ適正な接触圧が得られるようにするため、従来よりこの種のプローブには、図１１に示すような弾性的に伸縮可能な構造が採られている。
【０００４】
すなわち、図１１に示すコンタクトプローブＰは、上下両端に開口部を有する円筒状のスリーブＰ１と、このスリーブＰ１の各開口部からそれぞれ出没可能に設けられた一対の接触部Ｐ２，Ｐ３と、両接触部Ｐ２，Ｐ３に突設された両つば部Ｐ２ａとＰ３ａとの間に弾装した金属製のコイルばねＰ４とを有するものとなっている。
【０００５】
そして、このコンタクトプローブＰは、検査装置の装着部を構成する所定の保持体に多数本立設支持され、その一方の接触部は保持体から上方へと突出し、他方の接触部は検査装置に内蔵される所定の装置基板に接続されている。
【０００６】
検査時には、ＩＣ素子のバンプに一方の接触部の端部を接触させることでＩＣから一方の接触部、コイルばね及び接触部を経て装置基板に至る導通路が形成され、検査可能状態となる。この際、検査対象となるＩＣ基板を前記コンタクトプローブに押し当て、コイルばねを縮小させた状態でコンタクトプローブとＩＣ基板のバンプとの接触を行なえば、ＩＣ素子のバンプの高さに多少のばらつきが生じていたとしてもこれをプローブの伸縮量で吸収することができ、全てのコンタクトプローブを各バンプに適正な圧力をもって接触させることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のコンタクトプローブにあっては、スリーブＰ１と、２本の接触部Ｐ２，Ｐ３と、両接触部Ｐ２，Ｐ３の間に弾装されるコイルばねＰ４の合計４部材を要すると共に、各部品は個々に独立して製造する必要があるため部品コストが高く、しかもそれら部品の組み立て工程は全て人手による複雑な作業となっていたため、その製造には多くの時間を要し、高価なものとなっていた。
【０００８】
本発明は、上記従来技術に着目してなされたもので、被検出対象に対し適正な接触圧をもって接触させることができると共に、容易かつ安価に製造することが可能なコンタクトプローブの提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は以下のような構成を有するものとする。
【００１０】
すなわち、請求項１記載の発明は、筒状をなす保持体と、この保持体の両端部に設けた一対の接触部と、前記保持体内に収納されると共に前記一対の接触部の間に介在させたばね体とを備え、前記接触部のうち少なくとも一方の接触部を保持体に対して移動可能な可動接触部とすると共に、前記可動接触部の一部を前記ばね体の付勢力によって常には外方へと突出させるようにしたコンタクトプローブにおいて、前記ばね体を、前記一対の接触部のうち少なくとも一方の接触部に一体成形した弾性構造部により構成し、前記弾性構造部は、所定の平面に沿って波状に屈曲する線状部分を、円筒状の曲面に沿って湾曲させてなることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記ばね体を前記一対の接触部の間に一体形成したものである。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、前記一対の接触部が、いずれも保持体に対して移動可能な可動接触部であることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項４記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、前記一対の接触部のうち、一方の接触部が保持体に対して移動可能な可動接触部であり、他方の接触部が保持体に対して固定される固定接触部であることを特徴とするものである。
【００１４】
請求項５記載の発明は、請求項１ないし４いずれか記載の発明において、前記ばね体が、前記一対の接触部のうち、可動接触部に一体形成されていることを特徴とするものである。
【００１５】
請求項６記載の発明は、請求項１ないし４いずれか記載の発明において、前記ばね体が、前記一対の接触部のうち、固定接触部に一体形成されていることを特徴とするものである。
【００１６】
請求項７記載の発明は、請求項１ないし６いずれか記載の発明において、前記一対の接触部及び弾性構造部が導体からなり、固定接触部が前記導体と電気的に絶縁される絶縁構造をなすことを特徴とするものである。
【００１８】
請求項８記載の発明は、平板形状をなす金属板に打ち抜き加工を施すことにより一対の平板部とこの一対の平板部を連結する波形に屈曲した線状部とを形成すると共に、前記平板部及び線状部分を円柱状の周面形状に沿ってプレス成形加工とを施すことにより、前記平板部を円筒状をなす接触部とし、かつ前記線状部分を円周方向に沿って不連続な線輪形状をなすばね体として一体に構成し、前記接触部及びばね体を円筒状の保持体に収納することを特徴とするコンタクトプローブの製造方法である。
請求項９記載の発明は、請求項１ないし７のいずれかに記載のコンタクトプローブと、該コンタクトプローブが多数設けられ、被検査対象を前記コンタクトプローブの一方の接触部に接触可能に保持する装着部と、を備えることを特徴とする検査装置である。
請求項１０記載の発明は、請求項９に記載の発明において、前記装着部が、前記コンタクトプローブが立設される第１基板と、該第１基板上に設けられ、前記コンタクトプローブの一方の接触部に接触可能な状態に前記被検査対象を保持する第２基板と、を備えることを特徴とする検査装置である。
請求項１１記載の発明は、請求項９または１０に記載の発明において、前記第２基板が前記第１基板に対して上下に移動可能に設けられると共に、前記第１基板と前記第２基板との間に弾装されたばね体によって第１の基板から離間する方向に付勢されていることを特徴とする検査装置である。
【００１９】
【発明の実施形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
【００２０】
図１は、本発明の第１の実施形態におけるコンタクトプローブ１の外観構成を示す斜視図、図２は同コンタクトプローブの縦断側面図である。
【００２１】
各図に示すように、この実施形態におけるコンタクトプローブ１は、両端面１ａ，１ｂにその端面形状より小径の開口部１ａ１，１ｂ１をそれぞれ形成してなる円筒状のスリーブ２（保持体）と、一部がこのスリーブの各開口部１ａ１，１ｂ１から突出するよう挿入された一対の接触部３，４とによりその外殻が形成される。
【００２２】
前記接触部３，４は、前記開口部１ａ１，１ｂ１から出没可能な円筒状の小径部３ａ，４ａと、この小径部３ａ，４ａより大であり、かつスリーブ２の内径より若干小なる外径を有する円筒状の大径部３ｂ，４ｂとで形成されている。このため、前記両接触部３，４は、前記スリーブ２に対して出没可能に挿入される一方、大径部３ｂ，４ｂと各端面１ａ，１ｂとの当接によって外方への抜脱が阻止されるようになっている。
【００２３】
また、前記スリーブ２の内方には前記両接触部３，４の間においてばね体５が介在している。このばね体５は、後述の製造工程によって前記スリーブ２と一体成形されたものとなっており、スリーブ２及びばね体５を形成する素材としては、弾性変形可能な導体（金属）が用いられ、このばね体５の弾性力によって前記両接触部３，４はスリーブ２の外方へと付勢され、常には前記大径部３ｂ，４ｂの端面が前記両端面１ａ，１ｂに圧接し、小径部３ａ，４ａが開口部１ａ１，１ｂ１から最大に突出した状態となる。
【００２４】
上記構成を有するコンタクトプローブ１によれば、スリーブ２の両端から突出する各接触部３，４の小径部３ａ，４ａをスリーブ２の内方へ向けて加圧、解放することによりばね体５が伸縮するため、各接触部３，４は往復移動し、コンタクトプローブ１の全長が変化する。
【００２５】
次に、この実施形態における上記コンタクトプローブ１の製造方法を図３ないし図８に基づき説明する。
【００２６】
このコンタクトプローブ１を構成する前記接触部３，４、ばね体５、及びスリーブ２は、いずれも図３に示すようにロール状に捲回された帯状金属板Ｍを素材としている。この帯状金属板は、製造ラインに設備された図外の送給装置によって所定のプレス加工工程へと繰り出され、ここで予め設定されているポンチ及びダイによって図４に示すような打ち抜き加工が順次繰り返される。ここで、図４中、３Ａ，４Ａ及び５Ａは、前記接触部３，４及びばね体５の成形加工前の部分を、２Ａはスリーブ２の成形加工前の部分（弾性構造体）をそれぞれ示しており、前記３Ａ，４Ａ及び５Ａからなる複合部分１１Ａと前記スリーブの加工前の部分２Ａとは交互に形成されてゆく。
【００２７】
この後、上記のようにして形成された複合部分１１Ａと、スリーブの加工前の部分２Ａとは、それぞれ図５に示すように単一の半製品として帯状金属板の他の部分から切り離される。
【００２８】
図５に示す半製品において、接触部３，４の成形加工前の部分３Ａ，４Ａは、外側に位置する狭幅部３Ａａ，４Ａａとこれより内側に位置する拡幅部３Ａｂ，４Ａｂとからなり、両拡幅部３Ａａ，４Ａｂの間には、ばね体５の加工前の部分５Ａが、波状に屈曲した線状部分（弾性構造体）によって形成されている。
【００２９】
また、図６に示す半製品、すなわちスリーブ２の加工前の部分２Ａは長方形形状をなし、その長手方向における寸法Ｔ２は、図５に示す半製品の両拡幅部３Ａｂ，４Ａｂの外端部の間の距離間隔Ｔ１以下に設定され、さらにこのスリーブ２の幅Ｔ５は、前記拡幅部３Ａｂ，４Ａｂの幅Ｔ３より幅広に設定されている。
【００３０】
次に、図５及び図７（ｂ）に示す前記半製品は、第２のプレス加工工程において、図７（ａ）に示す円柱状の成形ピン４０の外周面に沿って捲きつけるようプレス加工され（図７（ｃ）参照）、前記拡幅部３Ａｂ，４Ａｂは前記大径部３ｂ，４ｂとなり、狭幅部３Ａａ，４Ａａは前記小径部３ａ，４ａとなる一方、平面に沿って波形形状をなしていた前記線状部は成形ピン４０の外周面に沿って湾曲し、最終的に図２に示すような立体形状をなすばね体（弾性構造部）となる。これにより、両接触部３，４とばね体５との同時成形が完了する。
【００３１】
この後、形成された接触部３，４とばね体５の一体成形品１１の周囲に沿って、スリーブ２の半製品２Ａを円筒状にプレス加工する。この際、円筒状に形成されたスリーブ２の両端部は、内方へと絞り込まれ、その開口部は前記小径部３ａ，４ａと略同径かこれより僅かに大きく、しかも大径部３ｂ，４ｂより小さい径を有する開口部となる。このため、一対の接触部３，４はスリーブ２内で移動可能に収納され、かつ接触部３，４の大径部３ｂ，４ｂの外端が常にはばね体５によってスリーブ２の両端に圧接する、伸縮可能なコンタクトプローブ１が形成される。
【００３２】
次に、上記コンタクトプローブ１の適用の一例として前述のＢＧＡ型ＩＣ素子の検査装置に適用した場合を図８ないし図１１に基づき説明する。なお、図８は前記検査装置において被検査対象であるＩＣ素子を装着する装着部を、図１０は図８に示した装着部を検査装置の装置基板に装着した状態をそれぞれ示している。
【００３３】
ここに示す検査装置の装着部２１は、平坦な底面形状をなす第１基板２２と、この第１基板２２上にガイドピン２３に沿って上下に移動可能に設けられた第２基板２４とを備えており、第２基板２４は第１基板２２との間に弾装された付勢コイルばね２５によって上方へと付勢され、常には前記ガイドピン２３の頭部に圧接し、第１基板２２の上面から浮上した状態に保持されるようになっている。
【００３４】
そして、前記第１基板２２には、上記コンタクトプローブ１が多数本マトリクス状に立設され、その一方の接触部３は、前記第１基板２２の上面から突出可能となっており、また、他方の接触部４は第１基板２２下面から突出可能となっている（図８（ｂ）参照）。また、前記第２基板２４には、各コンタクトプローブ１の一方の接触部３を挿入させ得る貫通孔２４ａがマトリクス状に多数形成されている。なお、図８及び図９において、２７は前記装着部２１に載置されたＩＣ素子を上方から押圧するための押圧板であり、検査装置に昇降可能に保持されている。
【００３５】
以上の構成を有する装着部は、図１０に示すように検査装置の装置基板３１上に載置・固定され、下方の接触部４が装置基板３１の所定の導通部に圧接し所定の電気的接続状態が得られる。
【００３６】
ここで、被検査対象であるＢＧＡ型ＩＣ素子の検査時には、前記第２基板２４に形成した貫通孔２４ａにＩＣ素子１００の各バンプ１０１を挿入し（図１０参照）、さらにＩＣ素子１００を押圧板２７によって第２基板２４と共にコイルばね２５の付勢力に抗して下方へと押し下げる。これにより、前記貫通孔２４ａ内に挿入されているバンプ１０１は、同貫通孔２４ａ内に挿入されているコンタクトプローブ１の接触部に接触しつつその接触部３をスリーブ２内に押し込む。このときの接触部の移動ストロークは、前記バンプ１０１の適正突出量より大きく設定されているため、例え、バンプ１０１の突出量にばらつきが生じていたとしても、全てのバンプを接触部に確実に接触させることができる。よって、ＩＣ素子１００と装置基板３１との間には、バンプ１０１から接触部３、ばね体５、スリーブ２、及び接触部４を介して装置基板３１に至る導通路が確実に形成され、検査可能な状態となる。
【００３７】
なお、上記実施形態においては、コンタクトプローブ１の両端に位置する接触部３，４をスリーブ２に対して移動させ得る可動接触部としたが、その使用形態によっては、一方の接触部をスリーブに固定しても良く、さらには、スリーブに固定すべき接触部を他方の接触部とは一体に形成せず、スリーブと一体に形成しても良い。
【００３８】
また、上記実施形態では、スリーブと接触部とを一体形成する場合を例にとり説明したが、スリーブとしては、予め円筒状に形成されている部材を用いても良く、さらには、スリーブを絶縁体によって構成することも可能である。
【００３９】
また、本発明に係るコンタクトプローブは、ＢＧＡ型ＩＣ素子の検査装置以外の検査、例えば回路基板の検査などに適用することも可能であり、特に上記実施形態に限定されるものではない。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、保持体の両端部に設けた接触部のうち、少なくとも一方の接触部を保持体に対して移動可能な可動接触部とすると共に、前記可動接触部の一部を前記ばね体の付勢力によって常には保持体より外方へと突出させるようにし、かつ前記ばね体を、前記一対の接触部のうち少なくとも一方の接触部に一体成形された弾性構造部として構成するようにしたため、被検出対象に対し適正な接触圧をもって接触部を接触させることができ、良好な検出性能を得ることができると共に、安価かつ容易に製造することが可能になる。
【００４１】
また、平板形状をなす金属板に打ち抜き加工を施すことにより一対の平板部とこの一対の平板部を連結する波形に屈曲した線状部分とを形成すると共に、前記平板部及び線状部分を円柱状の周面形状に沿ってプレス成形加工を施すことにより、前記平板部を円筒状をなす接触部とし、かつ前記線状部分を円周方向に沿って不連続な線輪形状をなすばね体によって一体に構成し、前記接触部及びばね体を円筒状の保持体に収納するようにすれば、同一の素材から極めて容易に構成することができるため、コンタクトプローブの製造コストを、より一層低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態におけるコンタクトプローブを示す斜視図である。
【図２】図１に示したものの縦断側面図である。
【図３】図１に示したコンタクトプローブの原材料となる金属板の供給方式を示す説明斜視図である。
【図４】図３に示した金属板にプレス加工を施した状態を示す説明平面図である。
【図５】図１に示した接触部及びばね体の半製品を示す平面図である。
【図６】図１に示したスリーブの半製品を示す平面図である。
【図７】（ａ）は図５に示した半製品の加工に用いる成形ピンを示す斜視図、（ｂ）は図５に示した半製品の加工状態を示す説明斜視図、（ｃ）は同図（ａ）に示したピンの周面に沿って同図（ｂ）に示した半製品にプレス加工を施す状態を示す説明斜視図である。
【図８】本発明の実施形態におけるコンタクトプローブを適用したＩＣ素子検査装置の装着部を示す図で、（ａ）は平面図を、（ｂ）は側面図をそれぞれ示す。
【図９】図８に示したものの縦断側面図である。
【図１０】図９に示したもののＩＣ素子検査状態を示す説明縦断側面図である。
【図１１】従来のコンタクトプローブを示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は分解斜視図である。
【符号の説明】
１コンタクトプローブ
２スリーブ
３接触部
４接触部
５ばね体
３Ａ接触部３の成形加工前の部分
３Ｂ接触部４の成形加工前の部分
５Ａばね体５の成形加工前の部分
２１検査装置におけるＩＣ素子の装着部
２２第１基板
２３ガイドピン
２４第２基板
２５コイルばね
１００ＩＣ基板
１０１バンプ

Claims

筒状をなす保持体と、この保持体の両端部に設けた一対の接触部と、前記保持体内に収納されると共に前記一対の接触部の間に介在させたばね体とを備え、
前記接触部のうち少なくとも一方の接触部を保持体に対して移動可能な可動接触部とすると共に、前記可動接触部の一部を前記ばね体の付勢力によって常には外方へと突出させるようにしたコンタクトプローブにおいて、
前記ばね体を、前記一対の接触部のうち少なくとも一方の接触部に一体成形した弾性構造部により構成し、前記弾性構造部は、所定の平面に沿って波状に屈曲する線状部分を、円筒状の曲面に沿って湾曲させてなることを特徴とするコンタクトプローブ。
前記ばね体は、前記一対の接触部の間に一体形成されていることを特徴とする請求項１記載のコンタクトプローブ。
前記一対の接触部は、いずれも保持体に対して移動可能な可動接触部であることを特徴とする請求項１または２記載のコンタクトプローブ。
前記一対の接触部のうち、一方の接触部が保持体に対して移動可能な可動接触部であり、他方の接触部が保持体に対して固定される固定接触部であることを特徴とする請求項１または２記載のコンタクトプローブ。
前記ばね体は、前記一対の接触部のうち、可動接触部に一体形成されていることを特徴とする請求項１ないし４いずれか記載のコンタクトプローブ。
前記ばね体は、前記一対の接触部のうち、固定接触部に一体形成されていることを特徴とする請求項１ないし４いずれか記載のコンタクトプローブ。
前記一対の接触部及び弾性構造部は導体からなり、前記保持体は前記導体と電気的に絶縁される絶縁構造をなすことを特徴とする請求項１ないし６いずれか記載のコンタクトプローブ。
平板形状をなす金属板に打ち抜き加工を施すことにより一対の平板部とこの一対の平板部を連結する波形に屈曲した線状部とを形成すると共に、前記平板部及び線状部分を円柱状の周面形状に沿ってプレス成形加工を施すことにより、前記平板部を円筒状をなす接触部とし、かつ前記線状部分を円周方向に沿って不連続な線輪形状をなすばね体として一体に構成し、前記接触部及びばね体を円筒状の保持体に収納することを特徴とするコンタクトプローブの製造方法。
請求項１ないし７のいずれか１項に記載のコンタクトプローブと、
該コンタクトプローブが多数設けられ、被検査対象を前記コンタクトプローブの一方の接触部に接触可能に保持する装着部と、
を備えることを特徴とする検査装置。
前記装着部は、
前記コンタクトプローブが立設される第１基板と、
該第１基板上に設けられ、前記コンタクトプローブの一方の接触部に接触可能な状態に前記被検査対象を保持する第２基板と、
を備えることを特徴とする請求項９記載の検査装置。
前記第２基板は、前記第１基板に対して上下に移動可能に設けられると共に、前記第１基板と前記第２基板との間に弾装されたばね体によって第１の基板から離間する方向に付勢されていることを特徴とする請求項９または１０記載の検査装置。