JP6395297B2 - プランジャ、コンタクトプローブ、ソケット及びプランジャの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体集積回路等の被検査電子部品の検査に使用するプランジャ、コンタクトプローブ、ソケット及びプランジャの製造方法に関する。

半導体集積回路等の被検査電子部品の検査に用いるソケットは、多数のコンタクトプローブを保持しており、被検査電子部品に設けられた端子（電極パッド）にコンタクトプローブの先端部分を構成するプランジャを接触させて、被検査電子部品と検査用基板（測定器に接続される）とをコンタクトプローブを介して電気的に接続する。

図８で従来のコンタクトプローブについて説明する。この図において、コンタクトプローブは、第１のプランジャ１と、第２のプランジャ２と、チューブ３と、チューブ３内に設けられるスプリング４とを有している。第１のプランジャ１はチューブ３の一方の端部に固定されている。第２のプランジャ２はチューブ３の内側を摺動自在であり、第２のプランジャ２の小径接触部２ａはチューブ３の外側に突出している。スプリング４は第１のプランジャ１と第２のプランジャ２とを離反させる向きに付勢している。第１のプランジャ１の先端部に形成された接触部１ａは被検査電子部品の端子に接触するものであり、第２のプランジャ２の小径接触部２ａは検査用基板のコンタクトパッドに接触するものである。

ところで、従来は第１及び第２のプランジャ１，２は両方共に切削加工によって製造されていた。とくに、第１のプランジャ１は、被検査電子部品の端子との電気的な接続を安定させるために先端が四つ割り形状をしており、カッター等の切削工具を使用し微細加工を行っていたが、加工に時間がかかりコスト高の一因になっていた。

なお、プランジャを切削加工で作製した公知例として下記特許文献１がある。

特許第５３７８２７３号公報

上述のように、被検査電子部品の端子との電気的な接続を行うためのプランジャは、電気的な接触を安定させるために先端の加工が必要であるが、従来はカッター等の切削工具を使用して微細加工を行っているため、加工に時間がかかりコスト高となっていた。

本発明はこうした状況を認識してなされたものであり、その目的は、加工時間を短縮可能で、生産タクトの向上、ひいてはコストダウンを実現可能なプランジャ、コンタクトプローブ、ソケット及びプランジャの製造方法を提供することにある。

本発明の第１の態様はプランジャである。このプランジャは、金属の絞り加工により有底状に形成され、かつ周方向に連続した筒部と、前記筒部の底部をなす部分である肩部と、前記肩部の内縁から立ち上がっていて、一方の対象物に接触する接触部と、を備えることを特徴とする。

前記第１の態様において、前記接触部は前記肩部の内縁に沿って折り曲げ形成されているとよい。

前記第１の態様において、前記肩部の内側は、スプリングの一端が当接する座面となっているとよい。

本発明の第２の態様はコンタクトプローブである。このコンタクトプローブは、前記第１の態様に係る第１のプランジャと、
前記第１のプランジャの内側に摺動自在に設けられ、先端部が他方の対象物に接触する第２のプランジャと、
前記第１のプランジャの内側に配置されていて、前記第１及び第２のプランジャを互いに離反させる向きに付勢するスプリングと、
を備えることを特徴とする。

前記第２の態様において、前記スプリングの一端は前記肩部の内側の座面に当接し、他端が前記２のプランジャの基端部に当接するとよい。

前記第２の態様において、前記第２のプランジャの先端部を貫通させて、前記第１のプランジャの他方の開口の縁部に装着されるカバーを有するとよい。

前記カバーは前記第１のプランジャの開口縁に形成されたフランジ状部に係合する抜け止め係止部を有しているとよい。

本発明の第３の態様はソケットである。このソケットは、前記第２の態様のコンタクトプローブを、絶縁支持体で支持したことを特徴とする。

本発明の第４の態様はプランジャの製造方法である。このプランジャの製造方法は、金属板の絞り加工により有底筒部を形成し、
前記有底筒部の底部をなす部分に、複数の切り込み又は溝を形成し、
前記底部を立ち上げて一方の対象物に接触する接触部を切り曲げ形成する、
ことを特徴とする。
本発明の第５の態様もプランジャの製造方法である。このプランジャの製造方法は、 金属板の絞り加工により有底筒部を形成し、
前記有底筒部の底部をなす部分に、前記底部の中心を通って交差する複数の切り込み又は溝を形成し、
前記底部の中心付近を立ち上げて一方の対象物に接触する接触部を切り曲げ形成する、
ことを特徴とする。

前記第４又は第５の態様において、前記切り込み又は溝は、前記有底筒部の外側から第１のパンチを打ち込むことで形成するとよい。

前記有底筒部の内側に芯金に差し込み、前記芯金に対して常に一定の位置関係で相対移動する前記第１のパンチの打ち込みで前記切り込み又は溝を形成し、
その後、前記有底筒部の内側に第２のパンチを挿入して前記底部を貫通させて前記接触部を切り曲げ形成するとよい。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法やシステムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、短時間で加工可能なプランジャ構造としており、生産タクトの向上、ひいてはそのプランジャを用いたコンタクトプローブ及びソケットのコストダウンを実現可能である。

本発明の実施の形態１であって、（Ａ）はコンタクトプローブの一部を断面とした側面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）はＡ部拡大断面図。 実施の形態１における第１のプランジャの前半の工程の製造方法であって、（Ａ）は金属薄板の絞り加工による有底円筒部を芯金に差し込み、第１のパンチを前記有底円筒部の底部をなす部分に対向させた状態の断面図、（Ｂ）前記第１のパンチによる切り込み又は溝形成のための打ち込み状態の断面図、（Ｃ）前記第１のパンチによる切り込み又は溝が形成された前記有底円筒部の斜視図、（Ｄ）底部の中心を通って交差する複数の切り込み又は溝が形成された有底円筒部の斜視図。 実施の形態１における第１のプランジャの後半の工程の製造方法であって、（Ａ）は前記有底円筒部の内側に第２のパンチを挿入した状態、（Ｂ）は前記有底円筒部の底部をなす部分を第２のパンチで折り曲げる過程、（Ｃ）は前記有底円筒部の底部をなす部分に第２のパンチを貫通させて折り曲げを完了した状態、をそれぞれ示す断面図。 実施の形態１における第１のプランジャの先端部を示す斜視図。 実施の形態１のコンタクトプローブを適用したソケットを示す断面図。 実施の形態２における第１のプランジャの製造方法であって、（Ａ）は底部の中心を通って交差する複数の切り込み又は溝が形成された有底円筒部、（Ｂ）は折り曲げにより接触部が形成された有底円筒部、をそれぞれ示す斜視図。 実施の形態３における第１のプランジャを示す斜視図。 従来のコンタクトプローブであって、半分を断面とした側面図。

以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を詳述する。なお、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理等には同一の符号を付し、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は発明を限定するものではなく例示であり、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

図１乃至図５は本発明の実施の形態１であって、図１はコンタクトプローブを示し、図２乃至図４は前記コンタクトプローブで用いる第１のプランジャを示し、図５はコンタクトプローブを備えるソケットを示す。

図１（Ａ）,（Ｂ）,（Ｃ）に示すように、コンタクトプローブ１０は、後述のプレス加工で作製されるチューブ状の第１のプランジャ２０と、第２のプランジャ３０と、第１のプランジャ２０内に設けられるスプリング４０と、カバー５０とを有している。

チューブ状の第１のプランジャ２０は、導体金属薄板を絞り加工した有底円筒部の底部に切り曲げよって接触部２３を形成したものであり、円筒部２１と、前記円筒部２１の先端側の開口において、外縁から中心に向かって開口の外周を塞ぐように形成された肩部２２と、肩部２２の内縁から立ち上がった４個の前記接触部２３とを備える。肩部２２を構成する平面は、円筒部２１の軸方向と直交し、接触部２３は肩部２２を構成する平面と直交する。図４に示すように、円筒部２１の先端側に形成された４個の接触部２３は、一方の対象物、つまり半導体集積回路等の被検査電子部品の端子（電極パッド）に電気的に接触するものであり、同じ突出高さで四つ割り形状に相当する構造である。各接触部２３は、肩部２２の内縁に沿って折り曲げ形成され、同形状の二等辺三角形として肩部２２から立ち上がっている（切り起こされている）。各接触部の頂角はいずれも９０°である。

第２のプランジャ３０は、導体金属製であって、第１のプランジャ２０の円筒部２１内を摺動自在でそれと電気的に接続する大径部３１と、これより小径で円筒部２１の基端側開口より突出する小径接触部３２とを有している。第２のプランジャ３０の小径接触部３２は他方の対象物、つまり検査用基板のコンタクトパッドに接触するものである。

スプリング４０は、第１のプランジャ２０の内側に配置されていて、第１及び第２のプランジャ２０，３０を互いに離反させる向きに付勢するものであり、スプリング４０の一端は肩部２２の内側の座面２２ａに当接し、他端が第２のプランジャ３０の基端部、つまり大径部３１の基端側の端面に当接している。

カバー５０は、有底円筒形状を有し、その底部に、第２のプランジャ３０の小径接触部３２を貫通させるが大径部３１は貫通させない貫通孔５１を形成するとともに、側面（円周面）部分に抜け止め係止部５２をプレス加工で形成している。抜け止め係止部５２は図１（Ｃ）に示すように、カバー５０の内周面から突出するように内側に折り曲げられており、カバー５０を第１のプランジャ２０の基端縁の外周に圧入によって被せたときに、抜け止め係止部５２は第１のプランジャ２０の開口縁に形成されたフランジ状部２４に係合して、カバー５０の抜けを防止し、ひいては第２のプランジャ３０の飛び出しを防止する。第１のプランジャ２０の開口縁のフランジ状部２４は、絞り加工で得られた有底円筒部を金属薄板から切り離すときに残存する形状である。

図２乃至図４でチューブ状の第１のプランジャ２０の製造方法について詳述する。まず、プレスによる絞り加工にて導体金属薄板を円形のカップ状、つまり有底円筒形状に成形して図２（Ａ）に示す有底円筒部６１を作製する。そして、有底円筒部６１の内側に芯金７０を挿入しておき、有底円筒部６１の底部６２に外側からＶ字のパンチ７１を突く｛図２（Ｂ）｝。ここで、芯金７０の中心軸とパンチ７１の中心軸とは一致し、両者は中心軸が一致した状態で、近接及び離反方向に相対移動可能となっている。また、Ｖ字のパンチ７１は、断面がＶ字状で円形の底部６２の直径よりも少し短い長さの直線状凸部７２を端面に有するものであり、パンチ７１の打ち込みを有底円筒部６１の内側の芯金７０で受けることで、図２（Ｃ）のように第１の直線状Ｖ溝６３が有底円筒部６１の底部６２の外面に直径方向に形成される。

さらに、中心軸を回転の中心としてＶ字のパンチ７１を芯金に対して９０°回転させた位置で有底円筒部６１の底部６２を突き（打ち込み）、第２の直線状Ｖ溝６４を形成する。第２の直線状Ｖ溝６４も底部６２の直径方向に形成されるから、図２（Ｄ）のように第１及び第２の直線状Ｖ溝６３，６４は円形の底部６２の中心点で交差する十字溝を構成する。この時、円形の底部６２の円の中心と十字溝の交点の同芯度、及び９０°の交差角度の精度を確保することで、後加工（切り曲げ加工）で得られる四つ割り形状（図４の切り曲げよる接触部２３）の高さを揃えることが可能となる。

なお、Ｖ字のパンチは有底円筒部６１の底部６２の内側から突くことも可能であるが、外側からＶ溝を入れる方が後述するように有底円筒部６１の底部６２を内側からパンチ８０で突いて接触部を形成したときに四つ割り形状がきれいにできる。

上述の前工程によって第１及び第２の直線状Ｖ溝６３，６４からなる十字溝を形成後、図３（Ａ）のように、有底円筒部６１の内側に、先端が円錐となった円柱状先端部８１を有するパンチ８０を挿入するとともに、底部６２の外側面の外周部をガイドするように駒８５をパンチ８０の反対側から当接させる。駒８５は円柱状先端部８１よりも大径且つ円柱状先端部８１を収容できる深さの円柱状凹部８６を有し、円柱状凹部８６の周囲の平坦面８７が底部６２に当接する。このとき、パンチ８０の中心軸（円柱先端部８１の頂点を通る）と駒８５の中心軸（円柱状凹部８６の中心を通る）とは一致し、両者は中心軸が一致した状態で、近接及び離反方向に相対移動可能となっている。

そして、図３（Ｂ）のようにパンチ８０の円柱状先端部８１で有底円筒部６１の底部６２中心を突き、さらに同図（Ｃ）のように円柱状先端部８１を底部６２に貫通させる。これにより、前工程で底部６２に形成された十字溝の部分が破断し、破断後の４つの二等辺三角形の部分が外側に曲げられて起立し、図４のように第１のプランジャ２０の接点部分となる接触部２３が切り曲げ形成される。なお、駒８５の平坦面８７が当接していた有底円筒部６１の底部６２の部分は、プランジャ２０の肩部２２となり、有底円筒部６１の円筒形状の側面部分は円筒部２１となる。

図５は実施の形態１のコンタクトプローブ１０を複数本有するソケット１５を示す。ソケット１５は、絶縁支持体としてのハウジング１６に空洞部１７を相互に平行に形成し、各空洞部１７にコンタクトプローブ１０をそれぞれ配置し、支持したものである。カバー５０は空洞部１７の中間位置の段部１８に当接して第１のプランジャ２０が先端方向に抜けないように保持している。つまり、コンタクトプローブ１０のカバー５０は第２のプランジャ３０の抜け止めであるが、同時にコンタクトプローブ１０全体のハウジング１６からの抜け止めも兼ねており、新たにコンタクトプローブ１０の抜け止めのためにフランジや突起を設ける必要がない。

ソケット５の使用時において、コンタクトプローブ１０の第１のプランジャ２０の接触部２３は、一方の対象物、つまり半導体集積回路等の被検査電子部品９０の端子９１に電気的に接触し、第２のプランジャ３０の小径接触部３２は他方の対象物、つまり検査用基板１００のコンタクトパッド１０１に接触する。これにより、コンタクトプローブ１０を介して被検査電子部品９０の端子９１と検査用基板１００のコンタクトパッド１０１間を電気的に接続する。

本実施の形態によれば、下記の効果を奏することができる。

(1) コンタクトプローブ１０を構成する第１のプランジャ２０の製造方法を、切削加工からプレス加工に変更し、被検査電子部品との接触部分である四つ割り形状の接触部２３を切り曲げにより作製することにより、加工時間を短縮し、生産タクトの向上、ひいてはコストダウンを実現できる。

(2) コンタクトプローブ１０の第１のプランジャ２０は、円筒部２１の一方の開口に、前記開口の外周を塞ぐように形成された肩部２２を有し、接触部２３は肩部２２の内縁から立ち上がった構造である。このため、肩部２２の内側を、スプリング４０の一端が当接する座面として利用でき、接触部２３の近傍までスプリング４０を配置できるので、スプリング４０の設計の自由度が高まる。また、コンタクトプローブ１０の長さを短縮する場合にも有利である。

(3) 金属薄板から第１のプランジャ２０を絞り加工で形成し、分離する際、図１（Ｃ）のように第１のプランジャ２０の開口縁にフランジ状部２４が残存する。このフランジ状部２４をカバー５０の抜け止めに利用することができ、コンタクトプローブ１０の製造工数を低減できる。

(4) コンタクトプローブ１０のカバー５０は第２のプランジャ３０の抜け止めであるが、同時にコンタクトプローブ１０全体のハウジング１６からの抜け止めも兼ねることが可能であり、新たにコンタクトプローブ１０の抜け止めのためにフランジや突起を設ける必要がなく、コンタクトプローブ１０の構造の簡素化や製造工数を低減が可能である。

上述の実施の形態１では、第１及び第２の直線状Ｖ溝６３，６４が直交した十字溝を第１のプランジャ２０となる有底円筒部６１の底部６２に形成したが、直線状Ｖ溝６３，６４が交差する角度を９０°以外とした場合を図６に実施の形態２として示す。図６（Ａ）では、第１及び第２の直線状Ｖ溝６３，６４は有底円筒部６１の円形の底部６２の中心点で交差しているが、交差角度は非直角となっている。そして、図６（Ｂ）のように四つ割り形状の接触部２３を切り曲げ加工で作製する。この場合、高さの異なる四つ割り形状の接触部２３を有する第１のプランジャ２０を作ることが可能となる。なお、その他の点は実施の形態１と同様である。

図７は本発明の実施の形態３であって、図３に示したパンチ８０における先端が円錐の円柱状先端部８１の径、及び駒８５における円柱状凹部８６の径を、第１及び第２の直線状Ｖ溝６３，６４の長さよりも小さく設定することにより、切り曲げ加工において第１及び第２の直線状Ｖ溝６３，６４の根元手前で四つ割り形状の接触部２３を折り曲げ形成している。なお、その他の点は実施の形態１と同様である。

以上、実施の形態を例に本発明を説明したが、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスには請求項に記載の範囲で種々の変形が可能であることは当業者に理解されるところである。以下、変形例について触れる。

上記実施の形態１では、第２のプランジャ３０が、第１のプランジャ２０の円筒部２１内を摺動自在な大径部３１と、これより小径で筒部２１の基端側開口より突出する小径接触部３２とを有し、抜け止めのためのカバー５０を第１のプランジャ２０の基端側に装着したが、第２のプランジャの構造は第１のプランジャ２０の円筒部２１内を摺動自在な構造であれば、適宜変更可能である。また、第２のプランジャ３０の抜け止めのための構造も適宜変更可能である。

各実施の形態では、第１のプランジャの製造過程において、有底円筒部の底部に直線状Ｖ溝を形成したが、切り曲げ加工によって底部の中心付近を立ち上げて接触部を形成可能な切り込み又は溝であればよく、Ｖ溝に限定されない。前記切り込み又は溝の深さは、底部の厚みの全長に達してもよいし、切り曲げ可能であれば、底部の厚みよりも浅く形成されていてもよい。

１，２０ 第１のプランジャ
２，３０ 第２のプランジャ
４，４０ スプリング
１０ コンタクトプローブ
２１ 円筒部
２２ 肩部
２２ａ 座面
２３ 接触部
２４ フランジ状部
４０ スプリング
５０ カバー
５１ 貫通孔
５２ 抜け止め係止部
６１ 有底円筒部
６２ 底部
６３，６４ 直線状Ｖ溝
７０ 芯金
７１，８０ パンチ
８５ 駒

Claims (12)

1. 金属の絞り加工により有底状に形成され、かつ周方向に連続した筒部と、
   前記筒部の底部をなす部分である肩部と、
   前記肩部の内縁から立ち上がっていて、一方の対象物に接触する接触部と、
   を備えることを特徴とするプランジャ。
2. 前記接触部は前記肩部の内縁に沿って折り曲げ形成されていることを特徴とする請求項１に記載のプランジャ。
3. 前記肩部の内側は、スプリングの一端が当接する座面となっていることを特徴とする請求項１又は２に記載のプランジャ。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の第１のプランジャと、
   前記第１のプランジャの内側に摺動自在に設けられ、先端部が他方の対象物に接触する第２のプランジャと、
   前記第１のプランジャの内側に配置されていて、前記第１及び第２のプランジャを互いに離反させる向きに付勢するスプリングと、
   を備えることを特徴とするコンタクトプローブ。
5. 前記スプリングの一端は前記肩部の内側の座面に当接し、他端が前記第２のプランジャの基端部に当接することを特徴とする請求項４に記載のコンタクトプローブ。
6. 前記第２のプランジャの先端部を貫通させて、前記第１のプランジャの他方の開口の縁部に装着されるカバーを有することを特徴とする請求項４又は５に記載のコンタクトプローブ。
7. 前記カバーは前記第１のプランジャの開口縁に形成されたフランジ状部に係合する抜け止め係止部を有していることを特徴とする請求項６に記載のコンタクトプローブ。
8. 請求項４乃至７のいずれか一項に記載のコンタクトプローブを、絶縁支持体で支持したことを特徴とするソケット。
9. 金属板の絞り加工により有底筒部を形成し、
   前記有底筒部の底部をなす部分に、複数の切り込み又は溝を形成し、
   前記底部を立ち上げて一方の対象物に接触する接触部を切り曲げ形成する、
   ことを特徴とするプランジャの製造方法。
10. 金属板の絞り加工により有底筒部を形成し、
    前記有底筒部の底部をなす部分に、前記底部の中心を通って交差する複数の切り込み又は溝を形成し、
    前記底部の中心付近を立ち上げて一方の対象物に接触する接触部を切り曲げ形成する、
    ことを特徴とするプランジャの製造方法。
11. 前記切り込み又は溝は、前記有底筒部の外側から第１のパンチを打ち込むことで形成することを特徴とする請求項９又は１０に記載のプランジャの製造方法。
12. 前記有底筒部の内側に芯金に差し込み、前記芯金に対して常に一定の位置関係で相対移動する前記第１のパンチの打ち込みで前記切り込み又は溝を形成し、
    その後、前記有底筒部の内側に第２のパンチを挿入して前記底部を貫通させて前記接触部を切り曲げ形成することを特徴とする請求項１１に記載のプランジャの製造方法。

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