JP4998838B2 - プローブピン及びそれを備えるｉｃソケット - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウエハ等の第１の被接触物としての半導体装置と第２の被接触物としての配線基板との間を電気的に接続し、電気的に検査を行うために用いられるＩＣソケットに使用されるプローブピン及びそれを備えるＩＣソケットに関する。

半導体ウエハや集積回路パッケージ（「ＩＣパッケージ」ともいう。）等の半導体装置の製造工程において、該半導体装置の不良の有無を検査するため、種々の試験が行われている。それらの試験の１つとして、テスト信号を被検査物である半導体装置に与え、半導体装置の電気的特性をチェックする検査が知られている。通常、このような試験は、被検査物とテストボードのような配線基板とを電気的に接続する半導体装置用電気接続装置（以下、単に、「ＩＣソケット」という。）を介して行われる。そのようなＩＣソケットとして、例えば、特許文献１に開示されるＩＣソケットが知られている。

特許文献１に開示されるＩＣソケットにおいては、金属薄板からプレス加工により所定形状に打ち抜かれたプランジャと、コイルバネユニットを有するコンタクトとしてのプローブピンが使用されている。プローブピンを構成するプランジャは、連結部を介してコ字状に折り曲げられた第１の部分と第２の部分を備え、ＩＣソケットのソケット基板を構成する絶縁基板に形成された径小部と径大部を有する貫通孔内を上下動し得るように該貫通孔内に収容されている。プランジャは、また、平面的な広がりを持ち、半導体装置の外部接点に接触する３つの接点を有する上方接触片を有し、該プランジャの３つの接点先端が貫通孔より上方に突出するように、貫通孔内に収容されている。プランジャは、さらに、該プランジャを弾性的に上方に付勢するバネ部を含む、プローブピンを構成するコイルバネユニットの密着巻き部の細巻き部に弾性的に接触し得る２つの接点を有する下方接触片を備えている。

米国特許第７、６７７、９０１号明細書

近年、被検査物としての半導体装置の外部接点の配置が高密度化することに対応して、ＩＣソケットのプローブピン（「コンタクト」ともいう。）の配置においても、微細ピッチ化（または、「挟ピッチ化」ともいう。）が求められている。上記特許文献１に開示されるＩＣソケットにおけるプローブピンは、信頼性、耐久性及び半導体装置の外部接点との接触安定性に優れている。しかしながら、プランジャの第１の部分と第２の部分が連結部を介してコ字状に折り曲げられ、該第１の部分と第２の部分とが間隔を有して配置されている。したがって、プローブピンの配置に関し微細ピッチ化に対応することが難しい。

本発明の目的は、微細ピッチ化に対応し得るとともに、従来のプローブピンが有する信頼性、耐久性及び接触信頼性をできるだけ損なうことがないＩＣソケットに使用されるプローブピン及びそれを備えるＩＣソケットを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係るプローブピンは、金属薄板からなるプランジャ及び該プランジャをその上に保持する金属線からなるコイルバネユニットからなプローブピンであって、プランジャは、展開された状態で、上方接触片、幅広部及び下方接触片をそれぞれ備える第１及び第２の部分を有し、該第１及び第２の部分は、それぞれに形成された上記幅広部を介して連結されるとともに、プランジャは、それぞれに形成された幅広部の境界線に沿って折り畳まれ、少なくともそれぞれに形成された幅広部が互いに密着することで一体に形成され、前記第１及び第２の部分それぞれに形成された前記下方接触片には、それぞれその下方に弾性変形部が形成され、前記第１及び第２の部分それぞれに形成された前記下方接触片は、前記第１の部分と第２の部分とが折り畳まれ前記プランジャを形成するとき、前記弾性変形部を除いて互いに密着し、一体に形成されるとともに、前記弾性変形部は、互いに対して弾性変形し得る一対の弾性変形部を形成することを特徴とする。

さらに、第１及び第２の部分それぞれに形成された前記上方接触片には、それぞれその上方に接点部が形成され、第１及び第２の部分それぞれに形成された上方接触片は、第１の部分と第２の部分とが折り畳まれた前記プランジャを形成するとき、接点部を除いて互いに密着し、一体に形成されるとともに、接点部は、複数の接点が平面的な広がりを持って配置され接点部を形成してもよい。あるいは、第１及び第２の部分それぞれに形成された上方接触片は、第１の部分と第２の部分とが折り畳まれプランジャを形成するとき、互いに密着し、一体に形成されるとともに、接点部は、単一の接点部を形成してもよい。

また、本発明に係るプローブピンは、第１の部分または第２の部分のいずれか一方に突部を形成され、他方に、第１の部分と第２の部分が折り畳まれプランジャを形成するとき、突部が圧入される開口または凹部が形成されることが好ましい。

本発明に係るプローブピンは、プランジャが、第１の部分と第２の部分が折り畳まれ、互いに密着され、一体化されることにより、２枚重ねとされたプランジャの強度が増すとともに、プランジャの厚みを薄くすることができる。それにより、プランジャの耐久性を損なうことなく、その幅及び厚さを小さくすることができ、挟ピッチ化に対応することが可能となる。また、プローブピンを上述のように挟ピッチ化対応に形成しても、該一対の弾性変形部の弾性変形のための間隔を確保することで、一対の弾性変形部と密着巻き部分の内周面とを確実に接触させ、短絡回路を作り出し、従来と同様に高速伝送を可能とする。さらに、上方接触片の接点部についても、プローブピンが挟ピッチ化対応に形成されても、従来と同様の接触信頼性を維持することが可能となる。

本発明に係るプローブピンの実施態様であり、（ａ）は、正面図、（ｂ）は、側面図である。 図１に示されるプローブピンを構成するプランジャの詳細図であり、（ａ）は、上面図、（ｂ）は、正面図、（ｃ）は、底面図、（ｄ）は、側面図、（ｅ）は、展開図である。 図２に示されるプランジャの第２の変形例を示し、（ａ）は、側面図、（ｂ）は、展開図である。 図２に示されるプランジャの第３の変形例を示し、（ａ）は、側面図、（ｂ）は、展開図である。 図１に示されるプローブピンが組み込まれているＩＣソケットの概略断面図である。 図１に示されるプローブピンの動作を説明するためのＩＣソケットの部分拡大断面図であり、（ａ）は、プローブピンがＩＣソケットに取付けられた図５と同様の状態を示し、（ｂ）は、ＩＣソケットが配線基板に取付けられた状態を示し、（ｃ）は、さらに、ＩＣソケットに半導体装置が取付けられた状態を示す。 本発明に係るプローブピンの下方接触片とコイルバネユニットの密着巻き部との接触を説明するための図６（ｃ）のＶＩＩ−ＶＩＩ断面線に沿う部分拡大断面図であり、（ａ）は、図２に示されるプランジャの接触態様を示し、（ｂ）は、図２に示されるプランジャの第１の変形例の接触態様を示し、（ｃ）は、図２に示されるプランジャの第２の変形例の接触態様を示し、（ｄ）は、図２に示されるプランジャの第３の変形例の接触態様を示す。 図２に示されるプランジャの上方接触片の変形例の部分拡大図を示し、（ａ）は、上面図、（ｂ）は、正面図、（ｃ）は、側面図である。 図２に示されるプランジャの上方接触片の別の変形例の部分拡大図を示し、（ａ）は、上面図、（ｂ）は、正面図、（ｃ）は、側面図である。 図２に示されるプランジャの上方接触片のさらに別の変形例の部分拡大図を示し、（ａ）は、図９に示されるプランジャのさらなる変形例の上面図と正面図を示し、（ｂ）は、図１０（ａ）に示されるプランジャのさらなる変形例の上面図と正面図、（ｃ）は、図８に示されるプランジャのさらなる変形例の上面図と正面図を示す。 図１に示されるプローブピンのコイルバネユニットの変形例を示す部分拡大図であり、（ａ）は、密着巻き部が細巻き部のみで形成される例を示し、（ｂ）は、密着巻き部がバネ部と同じ外径及び内径を有する例を示す。 図２に示されるプランジャの第１の部分と第２の部分とを固定するための手段を示し、（ａ）は、第１の手段を示し、（ｂ）は、第２の手段を示す。

以下、図面を用いて本発明に係るプローブピンの好ましい実施態様について説明する。

最初に、本発明に係るプローブピンが適用されるＩＣソケットについて図５を用いて簡単に説明する。本発明に係るプローブピンが適用されるＩＣソケットは、本質的に従来のものと同様の構造を備えており、したがって、該ＩＣソケットの詳細は、例えば、上記特許文献１を参照されたい。

図５に示されるように、ＩＣソケット１０は、概略、第１ベース部材２０、第２ベース部材３０、及び複数のコンタクトとしてのプローブピン４０を備えている。図において、８０は、ＩＣソケット１０のプローブピン４０に接触する第２の被接触物であって、ＩＣソケット１０が取り付けられるテストボードのような配線基板である。９０は、ＩＣソケット１０のプローブピン４０に接触する第１の被接触物であって、ＩＣソケット１０に搭載されるＩＣパッケージである。第１の被接触物としてのＩＣパッケージ９０は、ＩＣソケット１０を介して第２の被接触物としての配線基板８０に電気的に接続される。

第１ベース部材２０は、電気的に絶縁性の合成樹脂材料から成形され、概略直方体をなしており、第２ベース部材３０に形成される収容凹部３１内に収容される。

第１ベース部材２０の中央部分には、ＩＣパッケージ９０が収容される載置凹部２１が形成される。第１ベース部材２０の下面２３と載置凹部２１の底面２２との間には、搭載されるＩＣパッケージ９０に設けられている複数の半田ボールのような外部接点９２に対応して、複数の第１貫通孔２５が形成される。複数の第１貫通孔２５は、ＩＣパッケージ９０の複数の外部接点９２の配列と同じくマトリックス状に配列される。第１貫通孔２５は、後述する第２ベース部材３０に設けられた、対応する第２貫通孔３５とともに、後述するプローブピン４０を収容するプローブピン収容空間を形成する。なお、本実施態様では、搭載されるＩＣパッケージ９０は、半田ボールのような外部接点９２を有するＢＧＡ（Ball Grid Array）タイプのものが示されているが、搭載されるＩＣパッケージはこれに限られるものではなく、ＬＧＡ（Land Grid Array）タイプやガルウィング形に形成されたＱＦＰ（Quad Flat Package）タイプなど、どのようなタイプのものであってもよい。

第１貫通孔２５それぞれは、図６（ａ）〜（ｃ）により詳細に示されるように、上から、円筒状の小径部分２５ａ、肩部分２５ｂ及び円筒状の大径部分２５ｃを有する。小径部分２５ａには、プローブピン４０を構成するプランジャ４１の上方接触片４３が収容される。この場合、上方接触片４３の接点部４２が底面２２から上方に十分突出するように小径部分２５ａの長さが設定される。大径部分２５ｃには、プローブピン４０を構成するプランジャ４１の幅広部４４及びコイルバネユニット５１のバネ部分５３が収容される。小径部分２５ａと大径部分２５ｃの間には、肩部分２５ｂが形成される。該肩部分２５ｂは、図５、６（ａ）に示されるようにＩＣソケット１０として組み立てられたとき、プランジャ４１の幅広部４４に当接し、プローブピン４０を若干圧縮した状態でプローブピン収容空間内に保持する。

第２ベース部材３０は、第１のベース部材と同様、電気的に絶縁性の合成樹脂材料から成形され、概略直方体をなしている。第２ベース部材３０の中央部分には、上方に向って開口する概略直方体形の収容凹部３１が形成される。該収容凹部３１内には第１のベース部材２０が収容され、ボルトなどの固定部材を用いて固定される。

第２ベース部材３０の下面３３と収容凹部３１の底面３２との間には、第１のベース部材２０に設けられている複数の第１貫通孔２５に対応して、複数の第２貫通孔３５が形成される。第２貫通孔３５は、第１ベース部材２０に設けられた、対応する第１貫通孔２５とともに、プローブピン４０を収容するプローブピン収容空間を形成する。したがって、第２貫通孔３５は、ＩＣソケット１０として組み立てられたとき、対応する第１貫通孔２５とその中心線を同じくするとともに、複数の第２貫通孔３５は、マトリックス状に配列されている。

第２貫通孔３５それぞれは、図６（ａ）に示されるように、上から、円筒状の大径部分３５ａ、肩部分３５ｂ及び円筒状の小径部分３５ｃを有する。大径部分３５ａには、プローブピン４０を構成するコイルバネユニット５１のバネ部分５３の下方部分及び密着巻き部分５５の誘い込み部５５ａを収容する。小径部分３５ｃには、プローブピン４０を構成するコイルバネユニット５１の細巻き部分５５ｂを収容する。この場合、細巻き部分５５ｂの接点５５ｃが底面３３から下方に十分突出するように小径部分３５ｃの長さが設定される。また、大径部分３５ａと小径部分３５ｃの間には、第１貫通孔２５と同様、肩部分３５ｂが形成される。該肩部分３５ｂは、図５、６（ａ）に示されるようにＩＣソケット１０として組み立てられたとき、コイルバネユニット５１の密着巻き部分５５の誘い込み部分５５ａに当接し、プローブピン４０をコンタクト収容空間内に保持する。

次に、本発明に係るプローブピン４０の実施態様について図１〜１２を用いて説明する。図１（ａ）、（ｂ）に本発明に係るプローブピン４０の１つの実施態様が示されている。図に示されるように、プローブピン４０は、プランジャ４１及びコイルバネユニット５１を備えている。プローブピン４０は、図１（ａ）に示されるように、正面から見て中心線Ｏ−Ｏを有し、図１（ｂ）に示されるように、側面から見て中心線Ｏ１−Ｏ１を有する。プローブピン４１は、中心線Ｏ−Ｏ及び中心線Ｏ１−Ｏ１に対してほぼ左右対称に形成されている。プローブピン４０は、図５、６（ａ）に示されるように、ＩＣソケット１０として組み立てられたとき、プローブピン収容空間内に収容される。

図１（ａ）、（ｂ）に示される本発明に係るプローブピン４０を構成するプランジャ４１は、図２（ａ）〜（ｅ）にその詳細が示されている。図２（ａ）に示されるように、プランジャ４１は、上方接触片４３、幅広部４４及び下方接触片４５を備えている。プランジャ４１は、導電性の金属薄板から打ち抜き加工及び曲げ加工により形成される。

具体的には、プランジャ４１は、先ず、図２（ｅ）の展開図に示されるように、概略同じ形状を有し、折り曲げ線Ｏ’−Ｏ’に対してほぼ対称に形成された第１の部分４１ａと第２の部分４１ｂが連結された形で金属薄板から打ち抜かれる。第１及び第２の部分４１ａ、４１ｂは、それぞれ、上方接触片４３ａ、幅広部４４ａ、下方接触片４５ａ及び上方接触片４３ｂ、幅広部４４ｂ、下方接触片４５ａを含んでいる。第１及び第２の部分４１ａ、４１ｂは、それぞれの幅広部４４ａ、４４ｂを介して連結されている。続いて、幅広部分４４ａ、４４ｂの境界線である折り曲げ線Ｏ’−Ｏ’に沿って第１の部分４１ａと第２の部分４１ｂが折り畳まれることによりプランジャ４１が形成される。すなわち、折り曲げ線Ｏ’−Ｏ’に沿って第１の部分４１ａと第２の部分４１ｂが折り畳まれ、第１の部分４１ａと第２の部分４１ｂが互いに密着するように重ね合わされることにより、一体化されたプランジャ４１が形成される。なお、本実施態様では、上方接触片４３の上端部に形成される接点部４２及び下方接触片４５の下端部に形成される弾性変形部４６ａ、４６ｂは、後述されるように、密着していない。むしろ、図２（ｄ）に示されるように、これらの部分においては、第１の部分４１ａと第２の部分４１ｂとは互いに間隔をおいて離れた状態に配置される。このことから、本発明に係るプローブピン４０は、第１の部分４１ａと第２の部分４１ｂが折り畳まれた後、少なくとも幅広部４４の部分が互いに密着することで、一体化されていればよいことが理解されよう。

第１の部分４１ａと第２の部分４１ｂとの密着度を高めるために、図１２（ａ）、（ｂ）に示されるような結合手段が適用され得る。図１２（ａ）に示される結合手段について説明する。第１の部分４１ａの幅広部４４ａには幅広部４４ａを貫通する開口４４ａ１が、第２の部分４１ｂの幅広部４４ｂには開口４４ａ１に嵌合する（または、圧入される）突部４４ｂ１が、それぞれ、予め形成されている。第１の部分４１ａと第２の部分４１ｂを折り畳むと同時に、該突部４４ｂ１が開口４４ａ１に嵌合し（または、圧入され）、幅広部４４ａと４４ｂを結合させることにより、第１の部分４１ａと第２の部分４１ｂが互いに密着し、一体化される。なお、開口４４ａ１と突部４４ｂ１とは、図１２（ａ）とは逆に、それぞれ、第２の部分４１ｂ及び第１の部分４１ａに設けられてもよい。また、開口４４ａ１に代えて、図１２（ｂ）に示されるように、第１の部分４１ａの幅広部に突部４４ｂ１が嵌合する（または、圧入される）凹部４４ａ２を設けて、一体化させてもよい。図１２（ｂ）の場合、第１の部分４１ａと第２の部分４１ｂを折り畳んだ後、第２の部分４１ｂの突部４４ｂ１を第１の部分４１ａの凹部４４ａ２に嵌合（または圧入）させることで第１の部分４１ａと第２の部分４１ｂを一体化させる。本実施態様においては、第１の部分４１ａと第２の部分４１ｂとの結合手段は、図１２（ａ）、（ｂ）に示されるように、幅広部に設けられているがこれに限られるものではなく、該結合手段は、上方接触片または下方接触片に設けられてもよい。このように、第１の部分４１ａと第２の部分４１ｂとの密着度を高めることにより、ＩＣパッケージ９０とプローブピン４０とが接触した際においても、第１の部分４１ａと第２の部分４１ｂとの密着度が維持される。したがって、ＩＣパッケージ９０とプローブピン４０との安定した接触が可能となる。

図２（ａ）〜（ｅ）に戻って、プランジャ４０を構成する上方接触片４３は、その上端部に、ＩＣパッケージ９０の外部接点９２に接触する接点部４２を有する。本実施態様にかかる上方接触片４３は、図２（ｄ）に示されるように、接点部４２を除いて、第１の部分４１ａの上方接触片４３ａと第２の部分４１ｂの上方接触片４３ｂは互いに密着している。本実施態様では、図２（ｅ）に示される展開図の段階で、第１及び第２の部分４１ａ、４１ｂそれぞれに設けられた接点部４２ａ、４２ｂは、予めプレス加工などにより押し潰され（圧潰され）、薄く形成される。それにより、第１及び第２の部分４１ａ、４１ｂを折り畳んだとき、図２（ｄ）に示されるように、接点部４２は、密着することがない。本実施態様では、また、第１及び第２の部分４１ａ、４１ｂそれぞれに設けられた接点部４２ａ、４２ｂには、それぞれ、２つずつの接点４２ａ１、４２ａ２、４２ｂ１及び４２ｂ２が形成されている（図２（ｅ）参照）。したがって、本実施態様における接点部４２は、複数の接点が平面的な広がりを持って配置され得る。本実施態様では、第１及び第２の部分４１ａ、４１ｂそれぞれに設けられた接点は、図２（ｂ）に示されるように、正面から見て、重なるように配置されているが、これに限られるものではなく、設計上許されるのであれば、正面から見てずれて形成されていてもよい。また、第１及び第２の部分４１ａ、４１ｂそれぞれに設けられた接点の数は、同じであってもよいし異なっていてもよい。本実施態様においては、上方接触片４３は、補強用のリブ４３ａ１、４３ｂ１を備えている。該リブ４３ａ１、４３ｂ１を設けることは、挟ピッチ化に伴い、プローブピン４０の厚さや幅が小さく設定されることで、ＩＣパッケージ９０の外部接点９２に当接する接点部４２を支える上方接触片４３の耐久性が低下することを防止することができる。

なお、接点部４２の構成に関しては、上述のような構造に限られるものではなく、図３、４及び図８（ａ）〜（ｃ）に示される変形例のように、接点部が完全に密着するように形成されていてもよい。また、図９（ａ）〜（ｃ）、図１０（ａ）、（ｂ）に示されるように、接点部が第１の部分または第２の部分のいずれか一方にのみ形成されるようにしてもよい。また、接点部４２を含む上方接触片４３の構成に関しても、図１０（ｃ）に示される変形例のように、第１及び第２の部分４１ａ、４１ｂそれぞれに形成される上方接触片４３ａ、４３ｂを予めプレス加工などにより押し潰し（圧潰し）、薄く形成してもよい。図１０（ｃ）に示される上方接触片４３は、したがって、第１及び第２の部分４１ａ、４１ｂそれぞれの上方接触片４３ａ、４３ｂは、大部分が密着していない。また、図１０（ｃ）に示される上方接触片４３は、本実施態様のように補強用のリブ４３ａ１，４３ｂ１を設ける代わりに、幅方向に湾曲させることで上方接触片４３ａ、４３ｂを補強している。いずれにしても、接点部４２及び該接点部４２を含む上方接触片４３の形状は、接触するＩＣパッケージ９０の外部接点９２の形状などに対応して適宜の形状に設定され得る。

本実施態様におけるプランジャ４１を構成する幅広部４４は、それぞれ、左右に上肩部４４ｃ、４４ｄを有し、該上肩部４４ｃ、４４ｄを介して対応する上方接触片４３に階段状に連続している。幅広部４４の左右の上肩部４４ｃ、４４ｄは、ＩＣソケット１０として組み立てられたとき、第１貫通孔２５の肩部分２５ａに当接し、プローブピン４０をコンタクト収容空間内に保持する。

また、本実施態様におけるプランジャ４１を構成する幅広部４４は、左右に下肩部４４ｅ、４４ｆを有し、該下肩部４４ｅ、４４ｆを介し下方接触片４５に階段状に連続する。幅広部４４の下肩部４４ｅ、４４ｆは、ＩＣソケット１０として組み立てられたとき、コイルバネユニット５１を構成するバネ部分５３の支持部５２に当接する。下肩部４４ｅ、４４ｆが支持部５２に当接することで、プランジャ４１は、プローブピン収容空間内を上下動自在にコイルバネユニット５１に支持される。これらのことから、幅広部４４の幅は、第１貫通孔２５の小径部分２５ａ及びバネ部分５３の内径より大きく、バネ部分５３の外径とほぼ同じ大きさに設定されることが好ましい。

次に、本実施態様におけるプランジャ４１を構成する下方接触片４５は、図１（ａ）及び（ｂ）に示されるように、プローブピン４０として組み立てられたとき、コイルバネユニット５１を構成するバネ部分５３内に配置される。本実施態様における下方接触片４５は、その下方に形成される一対の弾性変形部４６ａ、４６ｂ（以下、まとめて「弾性変形部４６」ともいう。）を含んでいる。該一対の弾性変形部４６ａ、４６ｂは、図６（ｃ）に示されるようにプランジャ４１が押し下げられたとき、コイルバネユニット５１を構成する細巻き部分５５ｂの内周面に接触する。また、下方接触片４５に突起４５ｃ、４５ｄを形成することによりバネコイルユニット５１をプランジャ４１に保持し得るように構成することが好ましい。このように構成することにより、プローブピン４０としての取り扱いが容易となり、ＩＣソケット１０の組み立てを容易にする。

本実施態様においては、下方接触片４５は、第１及び第２の部分４１ａ、４１ｂそれぞれに形成される下方接触片４５ａ、４５ｂは、折り畳まれることでプランジャ４１を形成するとき、一対の弾性変形部４６を除いて、互いに密着している。すなわち、一対の弾性変形部４６ａ及び４６ｂは、図２（ｃ）及び（ｄ）に示されるように、互いに対して密着しておらず、間隔をおいて配置されるように形成され、それにより互いに対して変形することが可能に形成される。

具体的には、本実施態様では、図２（ｅ）に示される展開図の段階で、第１及び第２の部分４１ａ、４１ｂそれぞれに設けられた弾性変形部４６ａ、４６ｂは、上記接点部４２と同様に、予めプレスなどで押し潰され、薄く形成される。それにより、第１及び第２の部分４１ａ、４１ｂを折り畳んだとき、図２（ｄ）に示されるように、弾性変形部４６ａ、４６ｂは、密着することがなく、互いに向って弾性変形することができるように形成される。本実施態様では、さらに、図２（ｅ）に示されるように、弾性変形部４６ａ及び４６ｂは、いずれも、中心線Ｏ−Ｏを跨いで入るが、該中心線Ｏ−Ｏに対して左側に偏って配置され、従って、該中心線Ｏ−Ｏに対して対称的には形成されていない。加えて、弾性変形部４６ａ及び４６ｂは、折り曲げ線Ｏ’−Ｏ’に対して、弾性変形部４６ａ及び４６ｂが対称的に位置するようにも形成されていない。すなわち、本実施態様に係る弾性変形部４６ａ及び４６ｂは、図２（ｂ）〜（ｄ）に示されるように、正面から見ると互いに左右にずれ、側面から見ると中心線Ｏ１−Ｏ１に対して互いに対称的に配置される。言い換えれば、本実施態様における一対の弾性変形部４６ａと４６ｂは、図２（ｃ）に示されるように、間隔をおいて対角線上に配置される。プローブピン４０を構成するプランジャ４１が、図６（ｃ）に示されるように押し下げられると、一対の弾性変形部４６ａ、４６ｂは、細巻き部５５ｃ内に入り込む。それにより、本実施態様の弾性変形部４６ａと４６ｂは、図７（ａ）に示されるように、細巻き部５５ｃの内周面に接触することで、一点鎖線部分から実線部分へ互いに向って斜め方向に弾性変形し得る。図７（ａ）において、一点鎖線で示される弾性変形部４６ａ、４６ｂは、該弾性変形部４６ａ、４６ｂがコイルバネユニット５５を構成するバネ部分５３内にあって、該弾性変形部４６ａ、４６ｂに力が加えられていないフリーの状態を示す。

本実施態様では、上述したように、弾性変形部４６ａ、４６ｂが斜め方向に互いに向って弾性変形するため、弾性変形部４６ａ、４６ｂそれぞれの細巻き部５５ｃの内周面に接触する部分を面取りすることが好ましい。それにより、弾性変形部４６ａ、４６ｂの斜め方向への移動が円滑に行われるとともに、弾性変形部４６ａ、４６ｂと細巻き部分５５ｃの内周面との接触性が向上する。

なお、対をなす弾性変形部４６ａ、４６ｂの構成に関しては、上述のような構造に限られるものではなく、図７（ｂ）から（ｄ）に示されるように形成されていてもよい。図７（ｂ）に示される一対の弾性変形部４６′ａ、４６′ｂは、図２（ｂ）に示されるようにプランジャ４１を正面から見たとき、前後に（紙面に対して垂直方向に）重なるように配置されている。すなわち、この実施態様においては、第１及び第２の部分４１ａ、４１ｂそれぞれに形成される弾性変形部４６′ａ、４６′ｂは、図２（ｅ）に示される展開図において、中心線Ｏ−Ｏに対して左右対称になるように形成される。図７（ｃ）及び（ｄ）にそれぞれ示される一対の弾性変形部１４６ａ、１４６ｂ及び２４６ａ、２４６ｂは、それぞれ、図３（ａ）、（ｂ）及び図４（ａ）、（ｂ）のプランジャ１４１、１４２の変形例において採用されているものであり、後述する図３（ａ）、（ｂ）及び図４（ａ）、（ｂ）の説明の欄を参照されたい。

また、弾性変形部４６ａ、４６ｂを含む下方接触片４５の構成に関しても、下方接触片４５を構成する第１及び第２の部分４１ａ、４１ｂそれぞれの下方接触片４５ａ、４５ｂを予めプレスなどで押し潰し、薄く形成してもよい。いずれにしても、一対の弾性変形部４６及び該一対の弾性変形部４６を含む下方接触片４５の形状は、接触する密着巻き部分５５の形状などに対応して適宜の形状に設定され得る。

次に、本実施態様に係るコイルバネユニット５１は、上記特許文献１などに示されるような従来のコイルバネユニットとほぼ同様の構造を有する。本実施態様におけるコイルバネユニット５１は、プローブピン４０を構成する部材であって、上記プランジャ４１を上下動可能に、該コイルバネユニット５１の上に保持する部材である。コイルバネユニット５１は、例えば、ステンレスやピアノ線のような金属線で形成され、概略、バネ部分５３及び密着巻き部分５５を含んでいる。

コイルバネユニット５１を構成するバネ部分５３は、その上端に形成される支持部５２でプランジャ４１を上下動可能に保持する。該プランジャ４１を安定して保持するために、バネ部分５３の支持部５２は、図１（ａ）、（ｂ）に示されるように、概略２回りほど密着状に形成されることが好ましい。バネ部分５３は、圧縮コイルバネとして伸縮可能であり、図５に示されるようにＩＣソケット１０として組み立てられたとき、プローブピン収容空間内で圧縮され、プランジャ４１を上方に向けて付勢するとともに、密着巻き部分５５を下方に付勢する。本実施態様においては、バネ部分５３の長さ（負荷が掛けられていない自由な状態にあるときの長さ）は、プランジャ４１を構成する下方接触片４５の長さより若干長く形成されている。

コイルバネユニット５１を構成する密着巻き部分５５は、バネ部分５３に連続して形成され、コイルが螺旋状に密着して巻かれており、バネとしては機能しない部分である。本実施態様に係る密着巻き部分５５は、概略円錐状の誘い込み部分５５ａとバネ部分５３より小さい外径を有する円筒状に形成される細巻き部分５５ｂを含んでいる。

誘い込み部分５５ａは、バネ部分５３から細巻き部分５５ｂまで円錐状に縮径している部分を含んでいる。上述したように、誘い込み部分５５ａの円錐状に縮径している部分は、第２ベース部材３０の第２貫通孔３５の肩部分３５ｂに当接し、コイルバネユニット５１をプローブピン収容空間内に保持するとともに、該空間からのコイルバネユニット５１の抜けを防止する。また、細巻き部分５５ｂは、第２貫通孔３５の小径部分３５ｃ内に収容され、その下端部は、接点５５ｃとして配線基板８０の外部接点と電気的に接続される。

本実施態様では、密着巻き部分５５は、誘い込み部分５５ａ及び細巻き部分５５ｂを備えているが、密着巻き部分５５の構成は、これに限定されるものではない。図１１（ａ）に示されるように、密着巻き部分５５’を構成する誘い込み部分５５’ａが、円錐状に縮径している部分のみで形成されていてもよい。あるいは、図１１（ｂ）に示されるように、密着巻き部分５５”は、バネ部分５３と同じ外径を有する円筒形状であってもよい。すなわち、誘い込み部分５５ａの円錐状縮径部分及び細巻き部分５５ｂが省略されてもよい。この場合、プランジャ４１の一対の弾性変形部４６ａ、４６ｂは、密着巻き部分５５”の内周面に接触するように、該内周面に向って突出する部分が形成され得る。また、第２ベース部材３０の第２貫通孔３５に設けられた肩部３５ｂも省略され、第２貫通孔３５は、大径部分３５ｃのみとなる。

本実施態様に係るプローブピン４０は、以上のような構成を備える。特に、プランジャ４１は、第１の部分４１ａと第２の部分４１ｂが折り畳まれ、密着されることにより、２枚重ねとされたプランジャ４１の強度が増すとともに、プランジャ４１の厚み（図２（ｄ）において左右方向の長さ）を薄くすることができる。したがって、プランジャ４１の強度を落とすことなく、その幅（図２（ｂ）において左右方向の長さ）及び厚みを薄くすることができ、挟ピッチ化に対応することが可能となる。また、プランジャ４１の下方接触片４５の一対の弾性変形部４６ａ、４６ｂを予め圧潰しておくことで、プローブピン４０を上述のように挟ピッチ化対応に形成しても、該一対の弾性変形部４６ａ、４６ｂの弾性変形のための間隔を確保することが可能となる。それにより、一対の弾性変形部４６ａ、４６ｂと密着巻き部分５５（本実施態様では、密着巻き部分５５の細巻き部分５５ｂ）の内周面とを確実に接触させ、短絡回路を作り出し、高速伝送を可能とする。

本実施態様に係るＩＣソケット１０の組み立て及びＩＣパッケージ９０が配線基板８０と電気的に接続される動作について以下簡単に説明する。

プローブピン４０は、ＩＣソケット１０として組み立てられた状態において、図６（ａ）、（ｂ）に詳細に示されるように、そのコイルバネユニット５１のバネ部分５３が若干圧縮された状態で貫通孔２５、３５内に配置される。

ＩＣソケット１０の組み立てについては、先ず、プランジャ４１の下方接触片４５をコイルバネユニット５１の支持部５２からバネ部分５３内に嵌め込むことで、プローブピン４０を図１（ａ）、（ｂ）に示されるように組み立てる。

次に、プローブピン４０を第１及び第２ベース部材２０及び３０それぞれに設けられた第１及び第２貫通孔２５、３５で形成されるプローブピン収容空間内に組み込むことで、図５、図６（ａ）に示されるように、ＩＣソケット１０が組み立てられる。

図６（ａ）に示されるように、プローブピン４０は、コイルバネユニット５１を構成するバネ部分５３が若干圧縮された状態で、一部を除いてコンタクト収容空間内に収容されている。このとき、プランジャ４１の幅広部４４の上肩部４４ｃ、４４ｄは、第１貫通孔２５の肩部分２５ｂに、コイルバネユニット５１の誘い込み部５５ａは、第２貫通孔３５の肩部分３５ｂにそれぞれ当接している。それにより、プローブピン４０は、第１のベース部材２０の第１貫通孔及び第２のベース部材３０の第２貫通孔３５から形成されるプローブピン収容空間内に保持されている。

図６（ｂ）には、ＩＣソケット１０がテストボードのような配線基板８０に取付けられた状態が示されている。この状態において、プローブピン４０を構成するコイルバネユニット５１の細巻き部分５５ｂは、その接点５５ｃが配線基板８０の外部接点（不図示）に接触するとともに、配線基板８０により上方に押し上げられ、バネ部分５３をさらに若干圧縮させている。

次に、図６（ｃ）には、配線基板８０に取付けられたＩＣソケット１０の載置凹部２１にＩＣパッケージ９０が装着された状態が示されている。この状態において、プローブピン４０上に案内されたＩＣパッケージ９０は、上方から図示されない押圧体によりプローブピン４０に向けて所定量だけ下方に押し下げられる。プローブピン４０を構成するプランジャ４１の上方接触片４３の接点４２ａ１、４２ａ２、４２ｂ１及び４２ｂ２がＩＣパッケージ９０の外部接点である半田ボール９２の下方部分を取り囲むように４箇所で接触している。プローブピン４０を構成するプランジャ４１は、ＩＣパッケージ９０の押し下げ量に相当する距離だけ下方に変位し、プローブピン４０を構成するコイルバネユニット５１のバネ部分５３を圧縮する。コイルバネユニット５１のバネ部分５３が圧縮されることで、該バネ部分５３の反発力により、４つの接点４２ａ１、４２ａ２、４２ｂ１及び４２ｂ２と半田ボール９２との接触圧力及び接点５５ｃと配線基板８０の外部接点との接触圧力が決定される。また、プランジャ４１を構成する下方接触片４５の一対の弾性変形部４６ａ、４６ｂが、図７（ａ）に示されるように、コイルバネユニット５１の細巻き部５５ｂの内周面に弾性的に接触し、短い電気経路（信号回路）を形成する。それにより、配線基板８０とＩＣパッケージ９０との間で信号を高速に伝送することが可能となる。

続いて、本実施態様に係るプローブピンの変形例について、図３（ａ）、（ｂ）、４（ａ）、（ｂ）及び図８〜１１を用いて簡単に説明する。

図３（ａ）、（ｂ）に示される変形例は、プローブピンを構成するプランジャの変形例である。本変形例におけるプランジャ１４１を構成する接点部１４２を含む上方接触片１４３は、図３（ｂ）に示される展開図における第１及び第２の部分１４１ａ、１４１ｂそれぞれの上方接触片１４３ａ、１４３ｂが完全に重なり合い密着することで形成される。より具体的には、第１及び第２の部分１４１ａ、１４１ｂそれぞれに形成された接点部１４２ａ、１４２ｂを含む上方接触片１４３ａ、１４３ｂが折り曲げ線Ｏ’−Ｏ’に沿って折り畳まれ、互いに密着し、一体化された上方接触片１４２が形成される。なお、本変形例における第１及び第２の部分１４１ａ、１４１ｂそれぞれに形成された接点部１４２ａ、１４２ｂには、折り畳まれたとき互いに重なり合うように複数の接点が形成され、したがって、本変形例における接点部１４２には、複数の接点が形成される。また、本変形例では、幅広部１４４及び一対の弾性変形部１４６ａ、１４６ｂを除く下方接触片１４５も同様に密着され、一体化される。なお、ここでは、本変形例に係るプランジャ１４１のその他の構成は、上記実施態様におけるプランジャ４１の構成と同じであり、説明を省略している。しかしながら、本変形例にかかるプランジャ１４１のその他の構成は、図３（ａ）、（ｂ）の参照番号についている１００番を取り去ることで、上記実施態様に係るプランジャ４１の説明から本変形例におけるその他の構成が理解されるだろう。

本変形例においては、下方接触片１４５を構成する一対の弾性変形部１４６ａ、１４６ｂは、第１及び第２の部分１４１ａ、１４１ｂそれぞれの中心線Ｏ−Ｏより左右いずれか一方の側に偏って形成される。本変形例においては、図３（ｂ）の展開図に示されるように、中心線Ｏ−Ｏより左側に偏って形成される。このように形成することで、第１及び第２の部分１４１ａ及び１４１ｂが折り畳まれて密着されると、図７（ｃ）の一点鎖線で示されるように、弾性変形部１４６ａ、１４６ｂは、図７（ｃ）において互いに対して左右方向に間隔をあけ、かつ斜めに対をなして配置される。図３（ａ）の側面図においては、一対の弾性変形部１４６ａ、１４６ｂは、互いに接触しているように見えるが、同図３（ａ）においては、紙面に直交する方向に間隔をおいて配置されている。したがって、本変形例においては、一対の弾性変形部１４６ａ、１４６ｂそれぞれは、該図７（ｃ）において実線で示されるように左右及び上下方向に変形可能に形成される。

図４（ａ）、（ｂ）に示される変形例は、プローブピンを構成するプランジャのさらに別の変形例である。本変形例におけるプランジャ２４１は、上記図３（ａ）、（ｂ）に示される変形例と比べて、下方接触片２４５を構成する一対の弾性変形部２４６ａ、２４６ｂの構成が若干異なるのみでその他の構成は全く同じである。したがって、ここでは、一対の弾性変形部２４６ａ、２４６ｂの構成についてのみ説明し、その他の構成については説明を省略する。なお、図４（ａ）、（ｂ）の示される変形例の一対の弾性変形部２４６ａ、２４６ｂを除くその他の構成は、図４（ａ）、（ｂ）の参照番号についている２００番を１００番に置き換えることで、あるいは、２００番を取り去ることで、上記図３（ａ）、（ｂ）あるいは上記実施態様に係るプランジャ４１の説明からその構成が理解されるであろう。

本変形例においては、下方接触片２４５を構成する一対の弾性変形部２４６ａ、２４６ｂは、図４（ｂ）の展開図に示されるように、第１及び第２の部分２４１ａ、２４１ｂそれぞれの中心線Ｏ−Ｏより左側に偏って形成される。ここまでは、上記図３（ａ）、（ｂ）に示される変形例と同じであるが、本変形例では、さらに、図４（ｂ）の展開図の段階で、第１及び第２の部分２４１ａ、２４１ｂそれぞれに形成された弾性変形部２４６ａ、２４６ｂは、その付け根部において階段状に折り曲げられることで、図４（ｂ）の展開図において前方に（紙面に垂直方向手前に）配置される（図４（ａ）参照）。このように形成することで、第１及び第２の部分１４１ａ及び１４１ｂが折り畳まれて密着されると、一対の弾性変形部２４６ａ、２４６ｂは、図４（ａ）に示されるように、側面から見ると、重なって見える。一対の弾性変形部２４６ａ、２４６ｂは、このように形成されることで、図７（ｄ）に一点鎖線で示されているように、互いに対して左右方向に間隔をあけて対をなして配置される。したがって、本変形例においては、一対の弾性変形部１４６ａ、１４６ｂそれぞれは、図７（ｄ）に実線で示されるように、左右方向に変形可能に形成される。

次に、図８（ａ）から図１０（ｃ）に示す変形例について説明する。これらの変形例は、いずれも、上記実施態様におけるプローブピン４０を構成するプランジャ４１の接点部４２を含む上方接触片４３の変形例である。

図８（ａ）〜（ｃ）に示される上方接触片の変形例は、上記図３（ａ）、（ｂ）、図４（ａ）、（ｂ）に示された変形例と同様、接点部４２′を含む上方接触片４３′は、例えば、図３（ｂ）の展開図に示されるような第１及び第２の部分それぞれに形成された上方接触片が一体に密着することで形成されている。本変形例では、第１及び第２の部分それぞれに形成される接点部４２′ａ１、４２′ｂ１が１つであり、したがって、第１及び第２の部分が折り畳まれ、密着されたとき、接点部４２′ａ１、４２′ｂ１が重なり合い、単一の接点部４２′を作り出している。

図９（ａ）〜（ｃ）に示される上方接触片の変形例は、展開図においてプランジャを構成する第１または第２の部分のいずれか一方にだけ接点部４２"ａ１が形成されるようにした点でのみ、図８（ａ）〜（ｃ）に示される変形例と異なる。したがって、本変形例では、接点部４２"ａ１で形成される単一の接点部４２"が作り出される。本変形例では、接点部４２ａ１が上方接触片４３"に対して傾けられているがこれに限定されるものではない。例えば、図１０（ａ）、（ｂ）それぞれに示される変形例のように、接点部４２"（実質的には、４２"ａ２または４２"ａ３）は、上方接触片４３"に沿って真っ直ぐ上方に延在するように形成されてもよい。なお、図１０（ａ）と図１０（ｂ）に示される徐プ方接触片の変形例は、接点部の形状が異なっている点でのみ両者は相違する。

最後に、図１０（ｃ）に示される上方接触片の変形例は、展開図においてプランジャを構成する第１及び第２の部分それぞれに形成された上方接触片４３’’’ａ、４３’’’ｂが折り畳まれたとき該上方接触片４３’’’ａ、４３’’’ｂが密着しないで上方接触片４３’’’を形成している例である。本変形例では、プランジャを構成する上方接触片４３’’’は、展開図の状態において第１及び第２の部分それぞれに形成される上方接触片４３’’’ａ、４３’’’ｂを予めプレス加工などにより押し潰し（圧潰し）、薄く形成することで形成される。続いて、上方接触片４３’’’ａ、４３’’’ｂが折り畳まれ、プランジャとしての上方接触片４３を形成したとき、図１０（ｃ）の上面図に示されるように、該２つの上方接触片４３’’’ａ、４３’’’ｂは、水平断面が概略円形を成すように、予め円弧状にプレス加工される。その後、上記実施態様と同じように、折り曲げ線Ｏ’−Ｏ’に沿って折り畳むことによりプランジャが形成される。本変形例では、特に接点部が設けられておらず、上方接触片４３’’’ａ、４３’’’ｂそれぞれの上端が接点４２’’’ａ４、４２’’’ｂ４として機能する。なお、本変形例のさらなる変形例として、上方接触片４３’’’ａ、４３’’’ｂを円弧状にプレス加工することを省略してもよいし、上方接触片４３’’’ａ、４３’’’ｂの上端に接点を設けるようにしてもよい。あるいは、上方接触片４３’’’ａまたは４３’’’ｂのいずれか一方を省略し、残った上方接触片４３’’’ａまたは４３’’’ｂを予め圧潰し、薄くして後、これを中心軸Ｏ−Ｏの周りに巻くようにして、上方接触片４３’’’を概略円筒状に形成してもよい。

４０ プローブピン
４１ プランジャ
４１ａ 第１の部分
４１ｂ 第２の部分
４２ 接点部
４２ａ （第１の部分に形成される）接点部
４２ｂ （第２の部分に形成される）接点部
４３ 上方接触片
４３ａ （第１の部分に形成される）上方接触片
４３ｂ （第２の部分に形成される）上方接触片
４４ 幅広部
４４ａ （第１の部分に形成される）幅広部
４４ｂ （第２の部分に形成される）幅広部
４５ 下方接触片
４５ａ （第１の部分に形成される）下方接触片
４５ｂ （第２の部分に形成される）下方接触片
４６ 一対の弾性変形部
４６ａ （第１の部分に形成される）弾性変形部
４６ｂ （第２の部分に形成される）弾性変形部
５１ コイルバネユニット

Claims (5)

1. 金属薄板からなるプランジャ及び該プランジャをその上に保持する金属線からなるコイルバネユニットからなプローブピンであって、
   前記プランジャは、展開された状態で、上方接触片、幅広部及び下方接触片をそれぞれ備える第１及び第２の部分を有し、該第１及び第２の部分は、それぞれに形成された前記幅広部を介して連結されるとともに、
   前記プランジャは、前記それぞれに形成された幅広部の境界線に沿って折り畳まれ、少なくとも前記それぞれに形成された幅広部が互いに密着することで一体に形成され、
   前記第１及び第２の部分それぞれに形成された前記下方接触片には、それぞれその下方に弾性変形部が形成され、
   前記第１及び第２の部分それぞれに形成された前記下方接触片は、前記第１の部分と第２の部分とが折り畳まれ前記プランジャを形成するとき、前記弾性変形部を除いて互いに密着し、一体に形成されるとともに、前記弾性変形部は、互いに対して弾性変形し得る一対の弾性変形部を形成することを特徴とするプローブピン。
2. 前記第１及び第２の部分それぞれに形成された前記上方接触片には、それぞれその上方に接点を有する接点部が形成され、
   前記第１及び第２の部分それぞれに形成された前記上方接触片は、前記第１の部分と第２の部分とが折り畳まれた前記プランジャを形成するとき、前記接点部を除いて互いに密着し、一体に形成されるとともに、前記接点部は、複数の前記接点が平面的な広がりを持って配置され接点部を形成することを特徴とする請求項１に記載のプローブピン。
3. 前記第１及び第２の部分それぞれに形成された前記上方接触片には、それぞれその上方に接点を有する接点部が形成され、
   前記第１及び第２の部分それぞれに形成された前記上方接触片は、前記第１の部分と第２の部分とが折り畳まれ前記プランジャを形成するとき、互いに密着し、一体に形成されるとともに、前記接点部は、単一の接点を形成することを特徴とする請求項１に記載のプローブピン。
4. 前記第１の部分または第２の部分のいずれか一方に突部を形成され、他方に、前記第１の部分と第２の部分が折り畳まれ前記プランジャを形成するとき、前記突部が嵌合する開口または凹部が形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のプローブピン。
5. 第１の被接触物としての半導体装置と第２の被接触物を電気的に接続するＩＣソケットであって、
   前記半導体装置が収容される載置凹部及び複数の貫通孔を有するベース部材と、
   前記複数の貫通孔それぞれに形成されるプローブピン収容空間内に保持される請求項２または３に記載の複数のプローブピンと、を少なくとも備え、
   前記複数のプローブピンそれぞれの前記プランジャの前記上方接触片に設けられた前記接点は、前記第１の被接触物の外部接点に接触し、前記プローブピンを構成する前記コイルバネユニットに設けられた接点は、前記第２の被接触物の外部接点に接触することを特徴とするＩＣソケット。

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