JP6152513B2 - 積層型コンタクトプローブ - Google Patents

Description

この発明は、特に、大電流を要する印加や電気的特性検査に用いる積層型プローブに関する。

近年、半導体装置において、特に大電流を要する印加や電気的特性検査を行う際、半導体装置にコンタクトプローブを接触させて電流・電圧の印加や電気的特性検査を行っている。

一般に、コンタクトプローブとして、スプリング型コンタクトプローブもしくは、積層型コンタクトプローブが用いられる。スプリング型コンタクトプローブは、ばねで上下に伸縮可能な金属ピンを半導体装置に接触させて、半導体装置との電気的接続を行うコンタクトプローブである。

また、積層型コンタクトプローブは、厚み方向に積層した金属薄板を半導体装置に押し当てることにより、電気的接続を行うプローブである（例えば、特許文献１参照）。

特許第３７９７３９９号公報

上述の従来のスプリング型コンタクトプローブでは、半導体装置などの検査対象の被測定物との接点数が少ないため、通電電流に制限があり、大電流を要する電気的特性試験に適さない問題があった。また、コンタクトプローブの形状による自己のインダクタンス成分により、本来必要とする試験条件を満足できないことがあった。

そこで、図７に示すような超微小なピッチ間隔の電子回路面を有する半導体装置の検査などに対応する特許文献１の積層プローブが提案さている。
この積層プローブは、一枚毎のＬ字形プローブ２０の円滑な作動を確保する必要があり、このＬ字形プローブ２０の形状が複雑化し、しかも、前記Ｌ字形プローブ２０の弾性ニードル２０ａが片持ち構造なのでワイピング状態の接触になり、検査対象の被測定物に線状傷ができるなどの問題があった。

この発明は、以上の課題を解決するためになされたものであり、簡単な構造で、プローブのニードルの接触による電子回路面の線状傷をなくし、精度のよいプローブの作動ストロークを確保できる大電流の通電可能な積層型コンタクトプローブの提供を目的とする。

前記課題を解決し、かつ目的を達成するために、この発明は、以下のように構成した。

請求項１に記載の発明は、金属薄板のプローブを厚み方向に複数枚積層してなるコンタクトプローブであって、前記プローブの上端に外部リード線が接続されるターミナルを形成するとともに、下端に電子部品の電子回路面に接触するニードルを形成し、このニードルが前記電子回路面に対して、垂直方向に上下動するように前記プローブをホルダーに支持し、
前記プローブの両側縁に切欠きを形成し、この切欠きのそれぞれに弾性部材を嵌込み、前記ニードルを前記弾性部材により垂直方向に付勢できるようにしたことを特徴とする積層型コンタクトプローブである。

請求項２に記載の発明は、前記ホルダーの左右に、前記プローブの積層によりなる間隔を確保するスペーサーを配置し、このスペーサーを前記ホルダーに固定することを特徴とする請求項１に記載の積層型コンタクトプローブである。

請求項３に記載の発明は、前記プローブの上端と下端との中間に長軸が上下方向となる長円孔を穿設し、この長円孔に前記ホルダーに横架されるガイドピンを挿入することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の積層型コンタクトプローブである。

前記構成により、この発明は、以下のような効果を有する。

請求項１に記載の発明では、金属薄板のプローブを厚み方向に複数枚積層してなるコンタクトプローブであって、前記プローブの上端に外部リード線が接続されるターミナルを形成するとともに、下端に電子部品の電子回路面に接触するニードルを形成し、このニードルが前記電子回路面に対して、垂直方向に上下動するように前記プローブをホルダーに支持し、
前記プローブの両側縁に切欠きを形成し、この切欠きのそれぞれに弾性部材を嵌込み、前記ニードルを前記弾性部材により垂直方向に付勢できるようにしたので、前記プローブの前記ニードルが前記電子部品の前記電子回路面に垂直方向より接触し、ワイピング作動が生じることはなく、しかも、外部リード線に接続される前記プローブの上端から前記電子回路面に接触する前記ニードルの下端まで直線的な電流となり、前記ターミナルから前記ニードルの接触する前記電子回路面までの距離が短くなり、抵抗値を少なくすることができ、電圧、電流の印加が確実になるとともに、前記電気部品の電気的特性検査の精度が向上する。また、前記弾性部材の垂直方向の付勢力により、前記プローブの前記ニードルを前記電子回路面に密接でき、しかも、前記弾性部材の付勢力は前記プローブに左右均等に作用し、複数枚の前記プローブの前記ニードルを前記電子回路面に均一に接触させることができ、印加および検査を正確に実施することができる。

請求項２に記載の発明では、前記ホルダーの左右に、前記プローブの積層によりなる間隔を確保するスペーサーを配置し、このスペーサーを前記ホルダーに固定するとともに、前記プローブの両側縁に切欠きを形成し、この切欠きのそれぞれに弾性部材を嵌込み、前記ニードルを前記弾性部材により垂直方向に付勢できるようにしたので、各々の前記プローブが圧接されることがなく、一枚毎にプローブが上下動することになり、前記ニードルが個別に変形して、前記電子回路面の形状に沿った形状となり、前記電子回路面に多くの接触点ができ、前記外部リード線のより前記プローブを通して電気的に接続され、前記電 子回路部への電流・電圧の印加や電気的特性の検査がされるとともに、前記弾性部材の垂直方向の付勢力により、前記プローブの前記ニードルを前記電子回路面に密接でき、しかも、前記弾性部材の付勢力は前記プローブに左右均等に作用し、複数枚の前記プローブの前記ニードルを前記電子回路面に均一に接触させることができ、印加および検査を正確に実施することができる。

請求項３に記載の発明では、前記プローブの上端と下端との中間に長軸が上下方向となる長円孔を穿設し、この長円孔に前記ホルダーに横架されるガイドピンを挿入するとともに、前記プローブの両側縁に切欠きを形成し、この切欠きのそれぞれに弾性部材を嵌込み、前記ニードルを前記弾性部材により垂直方向に付勢できるようにしたので、前記プローグの前記ニードルの作動ストロークは長軸の範囲に限られることになり、作動距離の変化がなく、作動ストロークの精度が確保でき、常時一定の接触圧を得ることになり、前記コンタクトプローブの押し下げによる電子回路面に対するニードルの接触のバラツキをなく、しかも、前記弾性部材の垂直方向の付勢力により、前記プローブの前記ニードルを前記電子回路面に密接できるとともに、前記弾性部材の付勢力は前記プローブに左右均等に作用し、複数枚の前記プローブの前記ニードルを前記電子回路面に均一に接触させることができ、印加および検査を正確に実施することができる。

この発明における積層型コンタクトプローブを示す斜視図である。 この発明における積層型コンタクトプローブを示す正面図である。 図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 図３のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 動作を説明する図３のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 積層型コンタクトプローブにおける絶縁部材を示す斜視図である。 従来のプローブの一部を示す側面図である。

以下、この発明における積層型コンタクトプローブの実施の形態について説明する。この発明の実施の形態は、発明の最も好ましい形態を示すものであり、この発明にこれは限定されない。

この発明の実施の態様を図１および図６に基づいて説明する。符号１は前後のホルダー１０、１０により挟持されるコンタクトプローブで、このコンタクトプローブ１は、金属薄板の前記プローブ２を厚み方向に複数枚積層してなり、各金属薄板の厚みはほぼ等しく、例えば、板厚を１００μｍとし、積層数は、１０〜１００程度にする。

前記プローブ２の上端２ａには、外部リード線Ｒが接続されるターミナル３が形成され、下端２ｂには、電子部品Ｗの電子回路面Ｆに接触するニードル４が形成される。なお、前記プローブ２は、例えば、ベリリウム銅、黄銅などに金メッキを被覆した導電性材料よりなる。

前記ホルダー１０、１０の左右には、前記プローブ２の積層枚数に応じて間隔を確保するスペーサー１１、１１を配置し、このスペーサー１１、１１を貫通する複数の連結ピン１２により、前記ホルダー１０、１０に前記スペーサー１１、１１を支持するとともに、複数の締結ネジ１３により前記スペーサー１１、１１を前記ホルダー１０、１０に固定する。

前記プローブ２の上端２ａと下端２ｂとの中間には、長軸が上下方向となる長円孔５を穿設し、この長円孔５には前記ホルダー１０、１０に横架するガイドピン９を嵌合する。この嵌合により、前記ガイドピン９は前記長円孔５の上縁５ａと下縁５ｂまで垂直方向に上下動する。

前記長円孔５は前記プローブ２の上端２ａと下端２ｂ間の上下に一対設置し、これらの長円孔５には、それぞれ前記ガイドピン９が嵌合され、前記プローブ２の左右方向のはみ出しを規制する。なお、前記ガイドピン９の両端は左右の前記ホルダー１０、１０に穿設した支持孔１０ａ、１０ａに挿入される。

符号９は断面Ｕ字状の一対の弾性部材７、７で、この弾性部材７、７の先端７ａ、７ａを前記プローブ２の両側縁２ｃ、２ｃに形成した切欠き６、６に嵌込み、これにより、前記弾性部材７、７の先端７ａ、７ａの付勢力は前記プローブ２に左右均等に作用する。

前記弾性部材７、７の基端７ｂ、７ｂは、前記スペーサー１１、１１の下端に設けた窪み１１ａ、１１ａに嵌め込まれ、さらに、前記弾性部材７、７の両端は前記ホルダー１０、１０の凹部１０ｂ、１０ｂにて支持される。なお、前記弾性部材７、７の表面にはフッ素樹脂よりなる絶縁フィルム８、８を被覆したが、表面に絶縁コーティングを施してもよい。

前記弾性部材７、７の前記先端７ａ、７ａが変形して発生する付勢力により、前記電子回路面Ｆに接触した前記プローブ２の前記ニードル４を、前記電子回路面Ｆに密接させる。また、前記弾性部材７、７の前記先端７ａ、７ａは、前記コンタクトプローブ１が上方へ移動すると、変形前の形状に戻るようになる。

前記プローブ２の間には、前記電子回路面Ｆに接触する前記ニードル４を除いた形状のフッ素樹脂よりなる絶縁部材１４が介在されており、これにより、前記ニードル４同志の接触をなくするとともに、前記絶縁部材１４の厚さを変えることにより、前記ニードル４のピッチを調整でき、特に狭ピッチの電極を多数有する前記電子回路面Ｆに対応することができる。

前記ホルダー１０、１０の内側面と前記プローブ２との間は前記ニードル４同志の接触がないので、前記絶縁部材１４の厚さを薄くし、前記コンタクトプローブ１をコンパクト化し、狭ピッチの電極を多数有する電子回路面Ｆに対し、一度に印加や電気特性検査を行うことができる。

前記絶縁部材１４の上下の中間には、前記ガイドピン９が嵌合する一対の丸孔１５と、両側縁に前記弾性部材７、７の前記先端７ａ、７ａが嵌込まれる下部切欠き１６とを形成する。前記絶縁部材１４は、前記ガイドピン９の上下動に一致して移動する。

上記の構成の前記コンタクトプローブ１を用いて前記電子部品Ｗに対する印加や電気的特性検査をする手順を以下に説明する。まず、図４に示すような前記コンタクトプローブ１の前記プローブ２の初期位置から前記電子回路面Ｆに向かい垂直方向の下方に移動させると、前記プローブ２の前記ニードル４を前記電子回路面Ｆに接触する。

さらに、前記コンタクトプローブ１を押下げると、図５に示すように前記ガイドピン９が前記長円孔５の前記上縁５ａより前記下縁５ｂに位置した状態となり、前記弾性部材７、７の前記先端７ａが変形し、前記弾性部材７、７の付勢力により前記ニードル４を前記電子回路面Ｆに圧接させる。

そして、前記電子回路面Ｆの電流・電圧の印加や電気的特性検査が終了し、前記コンタクトプローブ１を上方へ移動させると、前記ガイドピン９が上方の位置になり、さらに、前記プローブ２も上方に移動し、前記弾性部材７、７の前記先端７ａ、７ａの変形は元の形状に戻り、図４に示すように前記ガイドピン５が前記長円孔４ａの前記上縁５ａに当接する初期位置となる。

以上の実施の態様における前記コンタクトプローブ１によれば、前記コンタクトプローブ１の前記プローブ２の前記下端２ｂに前記電子回路面Ｆに接触する前記ニードル４を形成し、このニードル４が前記電子回路面Ｆに対して、垂直方向に上下動するように前記プローブ２を前記ホルダー１０に支持するので、前記プローブ２の前記ニードル４が前記電子回路面Ｆに垂直方向より接触し、ワイピング状態が生じることはなく、前記電子回路面Ｆに接触の線状傷は付かなくなる。

しかも、前記外部リード線Ｒに接続される前記ターミナル３から前記電子回路面Ｆに接触する前記ニードル４まで直線的に電気が流れ、前記ターミナル３から前記ニードル４の接触する前記電子回路面Ｆまでの距離が短くなり、抵抗値を少なくすることができるとともに、前記外部リード線Ｒに接続される前記プローブ３は上下に移動するのみなので、接続箇所に無理な力が作用せず前記外部リード線Ｒが破損し断線するとかがなくなり、従来よりも著しく使用寿命が向上するという絶大な効果を奏する。

前記ホルダー１０の左右に、前記プローブ２の積層によりなる間隔を確保するスペーサー１１を配置し、このスペーサー１１を前記ホルダー１０に固定するので、各々の前記プローブ２が圧接されることがなく、一枚毎に前記プローブ２が上下動することになり、前記ニードル４が個別に変形して、前記電子回路面Ｆの形状に沿った形状となり、前記電子回路面Ｆに多くの接触点に対して非接触しない箇所がなく、前記外部リード線Ｒより前記プローブ２を通して電気的に確実に接続され、前記電子回路部Ｆへの電流・電圧の印加や電気的特性の検査がされる。

さらに、前記プローブ２の上端２ａと下端２ｂとの中間に長軸が上下方向となる前記長円孔５を穿設し、この長円孔５に前記ホルダー１０に横架する前記ガイドピン９を挿入するので、前記プローグ２の前記ニードル４の作動ストロークは、前記長円孔５の長軸の範囲になり、作動距離が変わらなく、作動ストロークの精度が確保でき、常時ほぼ一定の接触圧を得ることになり、前記コンタクトプローブ１の押し下げによる前記電子回路面Ｆに対する前記ニードル４の接触のバラツキをなくする。

また、前記プローブ２の両側縁２ｃ、２ｃに前記切欠き６、６を形成し、この切欠き６、６のそれぞれに前記弾性部材７、７の前記先端７ａ、７ａを嵌込み、前記ニードル４を前記弾性部材７、７により垂直方向に付勢するので、前記弾性部材７，７の先端７ａ、７ａの付勢力は前記プローブ２に左右均等に作用し、複数枚の前記プローブ２の前記ニードル４を前記電子回路面Ｆに均一に密接させることができ、印加および検査を正確に実施することができる。

この発明における積層型コンタクトプローブは、電気機器および半導体、プリント基板などの電子部品における電流・電圧の印加または導通状態などの電気特性検査を行うのに適しており、特に狭ピッチの電極を多数有する電子回路面に対する印加や電気特性検査を行うのに好適である。

１ コンタクトプローブ
２ プローブ
２ａ 上端
２ｂ 下端
２ｃ 側縁
３ ターミナル
４ ニードル
５ 長円孔
５ａ 上縁
５ｂ 下縁
６ 切欠き
７ 弾性部材
７ａ 先端
７ｂ 基端
８ 絶縁フィルム
９ ガイドピン
１０ ホルダー
１０ａ 支持孔
１０ｂ 凹部
１１ スペーサー
１１ａ 窪み
１２ 連結ピン
１３ 締結ネジ
１４ 絶縁部材
１４ａ 側縁
１５ 丸孔
１６ 下部切欠き
２０ Ｌ字形プローブ
２０ａ 弾性ニードル
Ｗ 電子部品
Ｆ 電子回路面
Ｒ 外部リード線

Claims (3)

1. 金属薄板のプローブを厚み方向に複数枚積層してなるコンタクトプローブであって、前記プローブの上端に外部リード線が接続されるターミナルを形成するとともに、下端に電子部品の電子回路面に接触するニードルを形成し、このニードルが前記電子回路面に対して、垂直方向に上下動するように前記プローブをホルダーに支持し、
   前記プローブの両側縁に切欠きを形成し、この切欠きのそれぞれに弾性部材を嵌込み、前記ニードルを前記弾性部材により垂直方向に付勢できるようにしたことを特徴とする積層型コンタクトプローブ。
2. 前記ホルダーの左右に、前記プローブの積層によりなる間隔を確保するスペーサーを配置し、このスペーサーを前記ホルダーに固定することを特徴とする請求項１に記載の積層型コンタクトプローブ。
3. 前記プローブの上端と下端との中間に長軸が上下方向となる長円孔を穿設し、この長円孔に前記ホルダーに横架されるガイドピンを挿入することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の積層型コンタクトプローブ。

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