JP4614434B2

JP4614434B2 - プローブ

Info

Publication number: JP4614434B2
Application number: JP2004285772A
Authority: JP
Inventors: 岳史 ▲轟▼木
Original assignee: Yokowo Co Ltd
Current assignee: Yokowo Co Ltd
Priority date: 2004-09-30
Filing date: 2004-09-30
Publication date: 2011-01-19
Anticipated expiration: 2024-09-30
Also published as: JP2006098254A

Description

本発明は、ソケットに配設され、このソケットに配設される基板と被検査部材の間を電気的導通させるためのプローブに関するものである。

従来より、半導体やＩＣソケットなどの被検査部材の電気特性試験において、ソケットに両端部に可動端子を有するプローブを複数本配設し、ソケットに配設したＩＣテスタなどの基板に一方の可動端子を弾接させ、他方の可動端子に被検査部材を弾接させ、もって基板と被検査部材の間の電気的導通が図られる。

かかる従来例のプローブの構造の一例を図６を参照して説明する。図６は、従来のプローブの一例の縦断面図である。導電性の筒状部材１０の両端部に狭搾部１０ａ、１０ａが形成される。この筒状部材１０内の両端側に、小径の突出部１２ａ、１２ａを外方に突出させるとともに大径の内側端部１２ｂ、１２ｂにより外方への抜けが規制される導電性の可動端子１２、１２が軸方向に摺動自在にそれぞれに配設される。しかも、筒状部材１０内の２つの可動端子１２、１２の間にコイルスプリング１４が縮設されて、プローブ１６が構成されている。そして、このプローブ１６が一例として絶縁材からなるソケット１８に可動端子１２、１２の突出部１２ａ、１２ａの先端がそれぞれに表面から外方に突出するようにして複数本配設され、さらにソケット１８の一方の面にＩＣテスタなどの基板２０が配設される。なお、ソケット１８が導電材からなり、ソケット１８とプローブ１６の間に絶縁材が介装され、プローブ１６がソケット１８に対して電気的絶縁状態に配設されて同軸構造が形成されても良い。また、導電材からなるソケット１８をグランドとして作用させ、プローブ１６がソケット１８に電気的導通状態に配設されて、プローブ１６をグランド接地用の端子として作用させても良い。さらに、導電材からなるソケット１８とプローブ１６の間に誘電体を介装させてプローブ１６とソケット１８を電極とするコンデンサを形成させ、プローブ１６を貫通型コンデンサの端子として作用させても良い。

かかる構成において、一方の可動端子１２の突出部１２ａの先端がコイルスプリング１４の弾力により基板２０に弾接して、プローブ１６と基板２０の電気的接続がなされる。また、ソケット１８の他方の面に被検査部材を接近させて、この被検査部材に他方の可動端子１２の突出部１２ａの先端を当接させれば、コイルスプリング１４の弾力により弾接して、プローブ１６と被検査部材の電気的接続がなされる。もって、プローブ１６を介して、基板２０と被検査部材の電気的接続が図られる。なお、両端部の２つの可動端子１２、１２は、筒状部材１０およびコイルスプリング１４を介して良好な電気的導通状態にあることは勿論である。

上述の従来例のプローブ１６にあっては、両端部の可動端子１２、１２が基板２０と被検査部材とに弾接する弾力は同じである。そこで、一方の可動端子１２を被検査部材に所定の弾力で弾接させて確実な電気的導通を確保するためには、基板２０に対しても所定の大きさの弾力が加わることとなる。ところで、近年は、ＩＣの多ピン化などによりソケット１８に配設されるプローブ１６の本数が増大している。そして、ＩＣの動作速度が高速であるので、プローブ１６自体のインダクタンス成分をより小さくすべく、その軸方向長さが短く設定され、これに伴いソケット１８の厚さが薄くなる傾向にある。

そこで、プローブ１６の基板２０に弾接する弾力が大きいと、本数の増加によりソケット１８に加わる総和の力は極めて大きなものとなる。しかも、ソケット１８の厚さは薄くなって機械的強度は小さくなっている。この結果、ソケット１８がプローブ１６の弾力で撓み、プローブ１６の可動端子１２の先端の位置精度が悪いという不具合が生ずる。また、ソケット１８に基板２０を配設する際には、総和の大きな力に抗して作業をしなければならず、作業性が悪いという不具合もあった。

ところで、特開２００３−３２９７０７号公報（特許文献１）には、被検査部材の一例である半田ボールに対して可動端子が弾接する力を小さなものとし、半田ボールに傷が付かないようにした技術が示されている。しかるに、この特許文献１には、ソケットと基板の間に作用する弾力によるソッケトの撓みなどについては何ら記述されていない。
特開２００３−３２９７０７号公報

本発明は、上述したごとき従来のプローブの事情に鑑みてなされたもので、プローブが配設されるソケットに撓みがなく、高い位置精度が得られるプローブを提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために、本発明のプローブは、導電性の筒状部材の両端部に狭搾部を設け、前記狭搾部から突出部を外方に突出させるとともに外方に抜け出さないように大径の内側端部を設けて軸方向に摺動自在に導電性の可動端子をそれぞれに配設し、２つの前記可動端子の間に縮設されるコイルスプリングにより前記可動端子を突出方向にそれぞれ弾性付勢し、しかもソケットに配設され、前記ソケットの一方の面に基板が配設されて一方の前記可動端子が前記基板に弾接し、前記ソケットの他方の面に被検査部材が接近して他方の前記可動端子が弾接するプローブにおいて、前記コイルスプリングが大きい弾力の部分と小さい弾力の部分とを有して２つのバネ定数を備え、前記ソケットに前記基板が配設されて小さい弾力の部分の作用により小さいバネ定数の弾力で一方の前記可動端子が前記基板に弾接し、前記ソケットに前記被検査部材が接近すると、前記小さい弾力の部分が密着巻き状態となって前記コイルスプリングの大きな弾力の部分の作用により大きなバネ定数で前記可動端子がそれぞれに前記基板と前記被検査部材に弾接するように構成されている。

そして、前記コイルスプリングに巻きピッチの大きい部分と巻きピッチの小さい部分を設けて２つのバネ定数を設定し、前記巻きピッチの小さい部分の弾力により一方の前記可動端子が前記基板に弾接するように構成しても良い。

また、前記コイルスプリングに巻き径の大きい部分と巻き径の小さい部分を設けて２つのバネ定数を設定し、前記巻き径の大きい部分の弾力により一方の前記可動端子が前記基板に弾接するように構成しても良い。

さらに、前記コイルスプリングに線径の太い部分と線径の細い部分を設けて２つのバネ定数を設定し、前記線径の細い部分の弾力により一方の前記可動端子が前記基板に弾接するように構成しても良い。

そしてまた、導電性の筒状部材の両端部に狭搾部を設け、前記狭搾部から突出部を外方に突出させるとともに外方に抜け出さないように大径の内側端部を設けて軸方向に摺動自在に導電性の可動端子をそれぞれに配設し、コイルスプリングにより前記可動端子を突出方向にそれぞれ弾性付勢し、しかもソケットに配設され、前記ソケットの一方の面に基板が配設されて一方の前記可動端子が前記基板に弾接し、前記ソケットの他方の面に被検査部材が接近して他方の前記可動端子が弾接するプローブにおいて、巻き径が異なる２つのコイルバネを同軸上に配設して前記コイルスプリングとなし、一方の小さい巻径の前記コイルバネを自然状態で両端側の前記可動端子の間で縮設されずに一方の前記可動端子が収容方向に所定寸法だけ移動されて始めて両端側の前記可動端子の間で縮設される寸法に設定し、他方の大きい巻径の前記コイルバネを両端側の前記可動端子の間で縮設される寸法に設定し、前記ソケットに前記基板が配設されて大きい巻径のコイルバネの弾力で一方の前記可動端子が前記基板に弾接し、前記ソケットに前記被検査部材が接近すると、２つの前記コイルバネのそれぞれの弾力による前記コイルスプリング全体の大きな弾力で前記可動端子がそれぞれに前記基板と前記被検査部材に弾接するように構成することもできる。

請求項１記載のプローブにあっては、２つの可動端子の間に縮設されるコイルスプリングが２つのバネ定数を備え、小さいバネ定数の弾力で一方の可動端子を基板に弾接させるので、プローブの本数が多くてもソケットおよび基板に加わる弾力の総和は、従来に比較して小さなものとすることができる。そこで、ソケットの撓みが抑制され、プローブの可動端子の位置精度が向上する。そして、被検査部材が他方の可動端子に弾接すると、コイルスプリングの小さい弾力の部分が密着巻き状態となって大きなバネ定数で可動端子がそれぞれに基板と被検査部材に弾接し、確実な電気的接続が得られる。

請求項２ないし４記載のいずれのプローブにあっても、簡単な構成によりコイルスプリングに２つのバネ定数を設定することができる。

請求項５記載のプローブにあっては、巻き径が異なる２つのコイルバネを同軸上に配設してコイルスプリングとなし、可動端子が所定寸法だけ収容方向に移動するまでは大きい巻径のコイルバネの弾力で一方の可動端子が基板に弾接し、被検査部材が接近すると２つのコイルバネのそれぞれの弾力によるコイルスプリング全体の大きな弾力で可動端子がそれぞれに基板と被検査部材に弾接するので、２つのコイルバネのバネ定数を適宜に設定することで、基板に一方の可動端子が当接する弾力と、被検査部材が接近して可動端子がそれぞれに基板と被検査部材に当接する弾力とを任意に設定することができる。そこで、被検査部材が他方の可動端子に弾接すると、コイルスプリング全体の大きな弾力で可動端子がそれぞれに基板と被検査部材に弾接し、確実な電気的接続が得られる。しかも、請求項１のプローブと同様に、大きい巻き径のコイルバネの弾力で一方の可動端子を基板に弾接させるので、プローブの本数が多くてもソケットおよび基板に加わる弾力の総和は、従来に比較して小さなものとすることができる。そこで、ソケットの撓みが抑制され、プローブの可動端子の位置精度が向上する。

以下、本発明の第１実施例を図１を参照して説明する。図１は、本発明のプローブの第１実施例の縦断面図であり、（ａ）はソケットに基板が配設されていない状態を示し、（ｂ）はソケットに基板が配設された状態を示す。図１において、図６と同じまたは均等な部材には同じ符号を付けて重複する説明を省略する。

図１に示す第１実施例のプローブ４４において、図６に示す従来例と相違するところは、筒状部材１０内の２つの可動端子１２、１２の間に縮設されるコイルスプリング２４が巻きピッチの大きな部分２４ａと巻きピッチの小さい部分２４ｂとからなることにある。この巻きピッチの大きな部分２４ａは大きな弾力を備え、巻きピッチの小さな部分２４ｂは小さな弾力を備える。そこで、コイルスプリング２４は２つの異なるバネ定数を有する。

そこで、図１（ｂ）に示すごとく、ソケット１８に基板２０が配設されると、一方の可動端子１２は巻きピッチの小さい部分２４ｂの小さな弾力により基板２０に弾接する。そこで、ソケット１８および基板２０に加わる総和の弾力は、従来のものよりも小さく設定でき、ソケット１８が撓むようなことがない。そして、他方の可動端子１２は巻きピッチの大きな部分２４ａの大きな弾力で被検査部材に弾接し得る。なお、図１にあっては、基板２０に当接する可動端子１２側に巻きピッチの小さな部分２４ｂが配設されるが、巻きピッチの大きな部分２４ａが配設されていてもかまわない。そして、基板２０に一方の可動端子１２が弾接した状態で巻きピッチの小さな部分２４ｂが密着巻き状態となるように設定することが望ましい。すると、被検査部材に対して他方の可動端子１２は、弾接当初より巻きピッチの大きな部分２４ａの大きな弾力で弾接することができる。そこで、被検部材が接近した状態では、２つの可動端子１２、１２を巻きピッチの大きな部分２４ａの大きな弾力で、基板２０と被検査部材にそれぞれに弾接させることができ、基板２０と被検査部材に確実な電気的接続が得られる。

本発明の第２実施例を図２を参照して説明する。図２は、本発明のプローブの第２実施例の縦断面図であり、（ａ）はソケットに基板が配設されていない状態を示し、（ｂ）はソケットに基板が配設された状態を示す。図２において、図１および図６と同じまたは均等な部材には同じ符号を付けて重複する説明を省略する。

図２に示す第２実施例のプローブ４６において、図１に示す第１実施例と相違するところは、筒状部材１０内の２つの可動端子１２、１２の間に縮設されるコイルスプリング２６が巻き径の小さい部分２６ａと巻き径の大きな部分２６ｂとからなることにある。この巻き径の小さな部分２６ａは大きな弾力を備え、巻き径の大きな部分２４ｂは小さな弾力を備える。そこで、コイルスプリング２６は２つの異なるバネ定数を有する。一方の可動端子１２が巻き径の大きな部分２６ｂの弾力により基板２０に弾接される。図２（ｂ）に示すごとく、一方の可動端子１２が基板２０に弾接した状態で巻き径の大きな部分２６ｂが密着巻きの状態となることが望ましい。

本発明の第３実施例を図３を参照して説明する。図３は、本発明のプローブの第３実施例の縦断面図であり、（ａ）はソケットに基板が配設されていない状態を示し、（ｂ）はソケットに基板が配設された状態を示す。図３において、図１と図２および図６と同じまたは均等な部材には同じ符号を付けて重複する説明を省略する。

図３に示す第３実施例のプローブ４８において、図１に示す第１実施例と相違するところは、コイルスプリング２８が線径の太い部分２８ａと線径の細い部分２８ｂとからなることにある。なお、図３では、線径の太い部分２８ａと線径の細い部分２８ｂの巻き径は同じで巻きピッチは線径の細い部分２８ｂが小さくなっている。線径の太い部分２８ａは大きな弾力を備え、線径の細い部分２８ｂは小さな弾力を備える。そこで、コイルスプリング２８は２つの異なるバネ定数を有する。一方の可動端子１２が線径の細い部分２８ｂの弾力により基板２０に弾接される。図３（ｂ）に示すごとく、一方の可動端子１２が基板２０に弾接した状態で線径の細い部分２８ｂが密着巻きの状態となることが望ましい。

本発明の第４実施例を図４を参照して説明する。図４は、本発明のプローブの第４実施例の縦断面図であり、（ａ）はソケットに基板が配設されていない状態を示し、（ｂ）はソケットに基板が配設された状態を示す。図４において、図１ないし図３および図６と同じまたは均等な部材には同じ符号を付けて重複する説明を省略する。

図４に示す第４実施例のプローブ５０において、図１に示す第１実施例と相違するところは、コイルスプリング３０が巻き径の異なる２つのコイルバネ３２、３４が同軸上に配設されて構成されたことにある。しかも、一方の巻き径が大きいコイルバネ３２は、２つの可動端子１２、１２の間に縮設され、他方の巻き径が小さいコイルバネ３４は自然状態で２つの可動端子１２、１２の間で縮設されずに一方の可動端子１２が収容方向に所定寸法ｄだけ移動されて初めて両端側の可動端子１２、１２の間で縮設され得る寸法に設定される。なお、一方の巻き径の大きなコイルバネ３２の巻きピッチは、他方の巻き径の小さなコイルバネ３４の巻きピッチより大きく設定される。そこで、図４（ｂ）のごとく、ソケット１８に基板２０が配設されると、一方の巻き径の大きなコイルバネ３２の弾力により一方の可動端子１２が基板２０に弾接される。そして、他方の可動端子１２に被検査部材が当接すれば、２つのコイルバネ３２、３４のそれぞれの弾力によるコイルスプリング３０全体の大きな弾力により弾接することとなる。なお、第４実施例において、径の異なる２つのコイルバネ３２、３４が別部材として形成され、これらのコイルバネ３２、３４が弾接する可動端子１２、１２の端部が適宜な形状とされていて、２つのコイルバネ３２、３４が確実に同軸上に配設されるようにしても良い。また、図５に示すごとく、２つのコイルバネ３２、３４がその一端側（図４で下側）で連結される一部材として形成され、それ自体によって同軸上に配設される構成としても良い。

なお、上記実施例において、巻きピッチや巻き径および線径の違いにより、バネ定数を大きいものと小さいものに設定しているが、これらを適宜に組み合わせてバネ定数を適宜に設定しても良いことは勿論である。例えば、巻きピッチが大きくしかも巻き径が小さなの部分と巻きピッチが小さくしかも巻き径が大きな部分により、２つの異なるバネ定数を設定しても良い。

本発明のプローブの第１実施例の縦断面図であり、（ａ）はソケットに基板が配設されていない状態を示し、（ｂ）はソケットに基板が配設された状態を示す。本発明のプローブの第２実施例の縦断面図であり、（ａ）はソケットに基板が配設されていない状態を示し、（ｂ）はソケットに基板が配設された状態を示す。本発明のプローブの第３実施例の縦断面図であり、（ａ）はソケットに基板が配設されていない状態を示し、（ｂ）はソケットに基板が配設された状態を示す。本発明のプローブの第４実施例の縦断面図であり、（ａ）はソケットに基板が配設されていない状態を示し、（ｂ）はソケットに基板が配設された状態を示す。本発明のプローブの第４実施例の２つのコイルバネの一端側が連結されて一部材として形成される例を示す図である。従来のプローブの一例の縦断面図である。

１０筒状部材
１０ａ狭搾部
１２可動端子
１２ａ突出部
１２ｂ内側端部
１４、２４、２６、２８、３０コイルスプリング
１６、４４、４６、４８、５０、５２、５４、５６プローブ
１８ソケット
２０基板
２４ａ巻きピッチの大きな部分
２４ｂ巻きピッチの小さな部分
２６ａ巻き径の小さい部分
２６ｂ巻き径の大きい部分
２８ａ線径の太い部分
２８ｂ線径の細い部分
３２、３４コイルバネ
ｄ所定寸法

Claims

導電性の筒状部材の両端部に狭搾部を設け、前記狭搾部から突出部を外方に突出させるとともに外方に抜け出さないように大径の内側端部を設けて軸方向に摺動自在に導電性の可動端子をそれぞれに配設し、２つの前記可動端子の間に縮設されるコイルスプリングにより前記可動端子を突出方向にそれぞれ弾性付勢し、しかもソケットに配設され、前記ソケットの一方の面に基板が配設されて一方の前記可動端子が前記基板に弾接し、前記ソケットの他方の面に被検査部材が接近して他方の前記可動端子が弾接するプローブにおいて、前記コイルスプリングが大きい弾力の部分と小さい弾力の部分とを有して２つのバネ定数を備え、前記ソケットに前記基板が配設されて小さい弾力の部分の作用により小さいバネ定数の弾力で一方の前記可動端子が前記基板に弾接し、前記ソケットに前記被検査部材が接近すると、前記小さい弾力の部分が密着巻き状態となって前記コイルスプリングの大きい弾力の部分の作用により大きなバネ定数で前記可動端子がそれぞれに前記基板と前記被検査部材に弾接するように構成したことを特徴とするプローブ。
請求項１記載のプローブにおいて、前記コイルスプリングに巻きピッチの大きい部分と巻きピッチの小さい部分を設けて２つのバネ定数を設定し、前記巻きピッチの小さい部分の弾力により一方の前記可動端子が前記基板に弾接するように構成したことを特徴とするプローブ。
請求項１記載のプローブにおいて、前記コイルスプリングに巻き径の大きい部分と巻き径の小さい部分を設けて２つのバネ定数を設定し、前記巻き径の大きい部分の弾力により一方の前記可動端子が前記基板に弾接するように構成したことを特徴とするプローブ。
請求項１記載のプローブにおいて、前記コイルスプリングに線径の太い部分と線径の細い部分を設けて２つのバネ定数を設定し、前記線径の細い部分の弾力により一方の前記可動端子が前記基板に弾接するように構成したことを特徴とするプローブ。
導電性の筒状部材の両端部に狭搾部を設け、前記狭搾部から突出部を外方に突出させるとともに外方に抜け出さないように大径の内側端部を設けて軸方向に摺動自在に導電性の可動端子をそれぞれに配設し、コイルスプリングにより前記可動端子を突出方向にそれぞれ弾性付勢し、しかもソケットに配設され、前記ソケットの一方の面に基板が配設されて一方の前記可動端子が前記基板に弾接し、前記ソケットの他方の面に被検査部材が接近して他方の前記可動端子が弾接するプローブにおいて、巻き径が異なる２つのコイルバネを同軸上に配設して前記コイルスプリングとなし、一方の小さい巻径の前記コイルバネを自然状態で両端側の前記可動端子の間で縮設されずに一方の前記可動端子が収容方向に所定寸法だけ移動されて始めて両端側の前記可動端子の間で縮設される寸法に設定し、他方の大きい巻径の前記コイルバネを両端側の前記可動端子の間で縮設される寸法に設定し、前記ソケットに前記基板が配設されて大きい巻径のコイルバネの弾力で一方の前記可動端子が前記基板に弾接し、前記ソケットに前記被検査部材が接近すると、２つの前記コイルバネのそれぞれの弾力による前記コイルスプリング全体の大きな弾力で前記可動端子がそれぞれに前記基板と前記被検査部材に弾接するように構成したことを特徴とするプローブ。