JP6647451B2 - コンタクトプローブおよびプローブユニット - Google Patents

Description

本発明は、半導体集積回路や液晶パネルなどの検査対象の導通状態検査または動作特性検査に用いられるコンタクトプローブおよびプローブユニットに関するものである。

従来、半導体集積回路や液晶パネルなどの検査対象の導通状態検査や動作特性検査を行う際には、検査対象と検査用信号を出力する信号処理装置との間の電気的な接続を図るために、コンタクトプローブを複数収容するプローブユニットが用いられる。プローブユニットにおいては、近年の半導体集積回路や液晶パネルの高集積化、微細化の進展に伴い、コンタクトプローブ間のピッチを狭小化することにより、高集積化、微細化された検査対象にも適用可能な技術が進歩してきている。

上述したコンタクトプローブとして、パイプ部材と、パイプ部材から進退自在に延出するプランジャと、パイプ部材の内部に設けられ、プランジャを付勢するバネ部材とを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１では、パイプ部材の端部であって、プランジャが延出している側の端部をかしめることによって、プランジャが抜け止めされている。

特許第５０８３４３０号公報

しかしながら、特許文献１が開示する従来のコンタクトプローブでは、コンタクトプローブを小型化するためにパイプ部材を細径化すると、パイプ部材の強度が低下する。パイプ部材の強度が低下すると、端部をかしめることができず、細径化したコンタクトプローブを得ることができないという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、パイプ部材を用いた構成において細径化をはかることができるコンタクトプローブおよびプローブユニットを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるコンタクトプローブは、軸線方向に沿って伸縮可能な導電性のコンタクトプローブであって、一方の接触対象に接触する第１接触部材と、他方の接触対象に接触し、前記第１接触部材の少なくとも一部を収容可能な第２接触部材と、各端部で前記第１接触部材および前記第２接触部材を伸縮自在に連結するバネ部材と、を備え、前記バネ部材は、螺旋状に巻回されてなり、少なくとも前記第２接触部材に保持される端部における外周の径が、他の部分の径よりも大きいことを特徴とする。

また、本発明にかかるコンタクトプローブは、上記の発明において、前記第１接触部材は、前記一方の接触対象に接触する第１先端部と、前記第１先端部の基端に設けられる第１フランジ部と、前記バネ部材に嵌合して該バネ部材と連結するボス部と、を有し、前記第２接触部材は、前記他方の接触対象に接触する第２先端部と、前記第２先端部から、内周の径が一様な筒状をなして延びており、前記バネ部材の少なくとも一部を収容する筒状部と、前記筒状部の外周に設けられる第２フランジ部と、を有することを特徴とする。

また、本発明にかかるコンタクトプローブは、上記の発明において、自然状態における前記バネ部材の前記軸線方向の長さが、前記筒状部の軸線方向の長さよりも小さいことを特徴とする。

また、本発明にかかるコンタクトプローブは、上記の発明において、自然状態における前記バネ部材の前記軸線方向の長さが、前記筒状部の軸線方向の長さよりも大きいことを特徴とする。

また、本発明にかかるコンタクトプローブは、上記の発明において、前記第１フランジ部が嵌合するとともに、外表面が前記筒状部と摺動可能に接触するスリーブ、をさらに備えることを特徴とする。

また、本発明にかかるコンタクトプローブは、上記の発明において、前記バネ部材は、内周が前記第１接触部材に接触し、予め設定された間隔をもって巻回されている粗巻き部と、前記粗巻き部から延設され、外周が前記筒状部に接触する密着巻き部と、を有し、前記密着巻き部の径は、前記粗巻き部の径より大きいことを特徴とする。

また、本発明にかかるコンタクトプローブは、上記の発明において、前記第１接触部材は、前記一方の接触対象に接触する第１先端部と、前記第１先端部から筒状をなして延びる第１筒状部と、前記第１筒状部の外周に設けられる第１フランジ部と、を有し、前記第２接触部材は、前記他方の接触対象に接触する第２先端部と、前記第２先端部から、内周の径が一様な筒状をなして延びる第２筒状部と、前記第２筒状部の外周に設けられる第２フランジ部と、を有し、前記バネ部材は、前記第１および第２筒状部が形成する中空空間に位置していることを特徴とする。

また、本発明にかかるコンタクトプローブは、上記の発明において、前記バネ部材は、外周が前記第１筒状部に接触する第１密着巻き部と、前記第１密着巻き部から延設され、予め設定された間隔をもって巻回されている粗巻き部と、前記粗巻き部の前記第１密着巻き部側と反対側の端部に設けられ、外周が前記第２筒状部に接触する第２密着巻き部と、を有し、前記第１密着巻き部の径は、前記第２密着巻き部の径よりも小さく、前記粗巻き部の径は、前記第１密着巻き部の径よりも小さいことを特徴とする。

また、本発明にかかるコンタクトプローブは、上記の発明において、前記第１フランジ部は、前記第１接触部に連なる側と反対側の端部がテーパ状をなすことを特徴とする。

また、本発明にかかるプローブユニットは、軸線方向に沿って伸縮可能な導電性のコンタクトプローブであって、一方の接触対象に接触する第１接触部材と、他方の接触対象に接触し、前記第１接触部材の少なくとも一部を収容可能な第２接触部材と、螺旋状に巻回されてなり、少なくとも前記第２接触部材に保持される端部における外周の径が、他の部分の径よりも大きく、各端部で前記第１接触部材および前記第２接触部材を伸縮自在に連結するバネ部材と、を有するコンタクトプローブと、複数の前記コンタクトプローブをそれぞれ保持する複数のホルダ孔が形成されているプローブホルダと、を備えることを特徴とする。

また、本発明にかかるプローブユニットは、上記の発明において、前記第１接触部材は、当該第１接触部材の最大径を有するフランジ部を有し、前記コンタクトプローブが前記プローブホルダに保持された状態において、前記フランジ部の少なくとも一部が、前記第２接触部材の内部に位置していることを特徴とする。

また、本発明にかかるプローブユニットは、上記の発明において、前記第１接触部材は、当該第１接触部材の最大径を有するフランジ部を有し、前記コンタクトプローブが前記プローブホルダに保持された状態において、前記フランジ部が、前記第２接触部材の外部に位置していることを特徴とする。

また、本発明にかかるプローブユニットは、上記の発明において、前記プローブホルダは、一枚板からなることを特徴とする。

また、本発明にかかるプローブユニットは、上記の発明において、前記第２接触部材は、前記他方の接触対象に接触する先端部と、前記先端部から、内周の径が一様な筒状をなして延びる筒状部と、前記筒状部の外周に設けられるフランジ部と、を有し、前記筒状部には、当該筒状部の前記先端部側と反対側の端部から延びるスリットが形成されていることを特徴とする。

本発明にかかるコンタクトプローブは、パイプ部材を用いた構成において細径化をはかることができるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態１にかかるプローブユニットの構成を示す斜視図である。 図２は、本発明の実施の形態１にかかるプローブユニットの要部の構成を示す部分断面図である。 図３は、本発明の実施の形態１にかかるコンタクトプローブの構成を示す部分断面図である。 図４Ａは、本発明の実施の形態１にかかるコンタクトプローブの収縮態様を説明する図である。 図４Ｂは、本発明の実施の形態１にかかるコンタクトプローブの収縮態様を説明する図である。 図５は、本発明の実施の形態１の変形例１にかかるコンタクトプローブの要部の構成を示す断面図である。 図６は、本発明の実施の形態１の変形例２にかかるプローブユニットの要部の構成を示す部分断面図である。 図７は、本発明の実施の形態１の変形例２にかかるコンタクトプローブの構成を示す部分断面図である。 図８は、本発明の実施の形態１の変形例３にかかるプローブユニットの要部の構成を示す部分断面図である。 図９は、本発明の実施の形態１の変形例４にかかるプローブユニットの要部の構成を示す部分断面図である。 図１０は、本発明の実施の形態１の変形例５にかかるプローブユニットの要部の構成を示す部分断面図である。 図１１は、本発明の実施の形態１の変形例６にかかるコンタクトプローブの構成を示す部分断面図である。 図１２は、本発明の実施の形態１の変形例７にかかるコンタクトプローブの構成を示す部分断面図である。 図１３は、本発明の実施の形態２にかかるプローブユニットの要部の構成を示す部分断面図である。

以下、本発明を実施するための形態を図面と共に詳細に説明する。なお、以下の実施の形態により本発明が限定されるものではない。また、以下の説明において参照する各図は、本発明の内容を理解でき得る程度に形状、大きさ、および位置関係を概略的に示してあるに過ぎず、従って、本発明は各図で例示された形状、大きさ、および位置関係のみに限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１にかかるプローブユニットの構成を示す斜視図である。図１に示すプローブユニット１は、検査対象物である半導体集積回路１００の電気特性検査を行う際に使用する装置であって、半導体集積回路１００と半導体集積回路１００へ検査用信号を出力する回路基板２００との間を電気的に接続する装置である。

プローブユニット１は、長手方向の両端で互いに異なる二つの被接触体である半導体集積回路１００および回路基板２００に接触する導電性のコンタクトプローブ２（以下、単に「プローブ２」という）と、複数のプローブ２を所定のパターンにしたがって収容して保持するプローブホルダ３と、プローブホルダ３の周囲に設けられ、検査の際に複数のプローブ２と接触する半導体集積回路１００の位置ずれが生じるのを抑制するホルダ部材４と、を有する。例えば、隣り合うプローブ２間の距離（ピッチ）は０．８ｍｍである。

図２は、本発明の実施の形態１にかかるプローブユニットの要部の構成を示す部分断面図であって、プローブホルダ３に収容されるプローブ２の詳細な構成を示す図である。図３は、本発明の実施の形態１にかかるコンタクトプローブの構成を示す部分断面図である。図３に示すプローブ２は、外部から重力以外の荷重が加わっていない状態を示す図である。図２、３に示すプローブ２は、導電性材料を用いて形成され、半導体集積回路１００の検査を行なうときにその半導体集積回路１００の接続用電極に接触するプランジャ２１と、検査回路を備えた回路基板２００の電極に接触するパイプ部材２２と、各端部でプランジャ２１とパイプ部材２２とを伸縮自在に連結するバネ部材２３とを備える。プローブ２を構成するプランジャ２１、パイプ部材２２およびバネ部材２３は同一の軸線を有している。具体的には、プランジャ２１、パイプ部材２２およびバネ部材２３は、各々の中心軸が軸線Ｎ（図２参照）と一致する。ここでいう一致とは多少の傾斜を含んでいる。プローブ２は、半導体集積回路１００をコンタクトさせた際に、バネ部材２３が軸線Ｎ方向に伸縮することによって半導体集積回路１００の接続用電極への衝撃を和らげるとともに、半導体集積回路１００および回路基板２００に荷重を加える。

プランジャ２１は、クラウン形状をなす先端部２１ａと、先端部２１ａの径と比して大きい径を有するフランジ部２１ｂと、フランジ部２１ｂを介して先端部２１ａと反対側に延び、フランジ部２１ｂと比して径が小さく、バネ部材２３の端部が圧入されるボス部２１ｃと、ボス部２１ｃを介してフランジ部２１ｂと反対側に延び、ボス部２１ｃと比して若干径の小さい基端部２１ｄとを有する。このプランジャ２１は、バネ部材２３の伸縮作用によって軸線方向に移動が可能であり、バネ部材２３の弾性力によって半導体集積回路１００方向に付勢され、半導体集積回路１００の電極と接触する。なお、ここでいう径は、軸線Ｎと直交する平面を切断面とする断面における円の直径をさす。また、ボス部２１ｃは、バネ部材２３と連結していればよく、圧入のほか、バネ部材２３に合わせた溝をボス部２１ｃに形成して連結するなど、ボス部２１ｃとバネ部材２３とは少なくとも嵌合していればよい。

先端部２１ａは、複数の爪部を有するクラウン状をなしている。複数の爪部は、例えば、互いに同じ錐状をなして突出している。なお、先端部２１ａは、クラウン形状のほか、先端形状が円錐状や、平面状、平板状をなしていてもよい。

フランジ部２１ｂは、先端部２１ａに連なる側と反対側の端部がテーパ状をなしている。なお、本実施の形態１のように、プローブホルダ３に配設した状態においてフランジ部２１ｂの一部がパイプ部材２２に収容されている場合や、重力以外の荷重が加わっていない状態においてフランジ部２１ｂの一部がパイプ部材２２に収容されている場合は、テーパ状をなしていなくてもよい。

パイプ部材２２は、有底筒状をなしている。パイプ部材２２は、回路基板２００上に形成された電極に当接する先鋭端を有する先端部２２ａと、先端部２２ａの基端から延び、筒状をなす筒状部２２ｂと、筒状部２２ｂの外表面から突出してなるフランジ部２２ｃとを有する。

先端部２２ａは、先端にいくにしたがって厚さが薄くなっている。
筒状部２２ｂの外周のなす径は、例えば０．４ｍｍ以上０．６５ｍｍ以下である。また、筒状部２２ｂの内周のなす径は、一様であり、フランジ部２１ｂの径と同等か、この径以上となっている。なお、ここでいう「同等」とは、製造上の誤差や、フランジ部２１ｂが摺動可能な径を含む許容範囲を有している。
フランジ部２２ｃは、先端部２２ａ側から反対側に向けて突出長さが小さくなるテーパ状をなしている。

バネ部材２３は、例えば、同一の線材を巻回してなる。バネ部材２３は、所定のピッチで巻回されてなる粗巻き部２３ａと、パイプ部材２２に当接する側の端部に設けられる密着巻き部２３ｂとを有する。粗巻き部２３ａは、軸線Ｎ方向で隣り合う線材の間隔Ｄsが、予め設定された長さとなっている。密着巻き部２３ｂは、軸線Ｎ方向で隣り合う線材同士が接触している。粗巻き部２３ａの外周のなす径は、密着巻き部２３ｂの外周のなす径よりも小さい。バネ部材２３は、例えば、重力以外の荷重が加わっていない状態において、粗巻き部２３ａの内周のなす径が、ボス部２１ｃの径と同等、またはこの径より小さく、密着巻き部２３ｂの外周のなす径が、筒状部２２ｂの内周面のなす径以上となっている。粗巻き部２３ａの端部は、ボス部２１ｃに圧入され、フランジ部２１ｂに当接している。粗巻き部２３ａのボス部２１ｃに圧入される部分は、軸線Ｎ方向で隣り合う線材間のピッチが小さくなっていたり、接していたりする場合がある。一方、密着巻き部２３ｂは、例えば、先端部２２ａと筒状部２２ｂとの境界近傍の内周面に圧入して保持されている。プランジャ２１とバネ部材２３とは、バネの巻き付き力および／または半田付けによって接合されている。また、パイプ部材２２とバネ部材２３とは、圧接および／または半田付けによって接合されている。

本実施の形態１では、コンタクトプローブ２におけるバネ部材２３の中心軸（軸線Ｎ）方向の自然状態の長さを、筒状部２２ｂの中心軸（軸線Ｎ）方向の長さよりも小さくしている（図３参照）。このため、プローブホルダ３に配設し、かつ半導体集積回路１００および回路基板２００からの荷重が加わっていない場合や、自然状態のプローブ２において、フランジ部２１ｂの少なくとも一部が、筒状部２２ｂ内に位置する。ここでいう自然状態とは、重力以外の荷重が加わっていない状態のことをさす。

本実施の形態１にかかるプローブ２は、パイプ部材２２をかしめていないため、細径化した場合であってもプローブ２を作製することが可能である。

プローブホルダ３は、樹脂、マシナブルセラミック、シリコンなどの絶縁性材料を用いて形成され、図２の上面側に位置する第１部材３１と下面側に位置する第２部材３２とが積層されてなる。第１部材３１および第２部材３２には、複数のプローブ２を収容するためのホルダ孔３３および３４がそれぞれ同数ずつ形成され、プローブ２を収容するホルダ孔３３および３４は、互いの軸線が一致するように形成されている。ホルダ孔３３および３４の形成位置は、半導体集積回路１００の配線パターンに応じて定められる。

ホルダ孔３３および３４は、ともに貫通方向に沿って径が異なる段付き孔形状をなしている。すなわち、ホルダ孔３３は、プローブホルダ３の上端面に開口を有する小径部３３ａと、この小径部３３ａよりも径が大きい大径部３３ｂとからなる。他方、ホルダ孔３４は、プローブホルダ３の下端面に開口を有する小径部３４ａと、この小径部３４ａよりも径が大きい大径部３４ｂとからなる。これらのホルダ孔３３および３４の形状は、収容するプローブ２の構成に応じて定められる。プランジャ２１のフランジ部２１ｂは、ホルダ孔３３の小径部３３ａと大径部３３ｂとの境界壁面に当接することにより、プローブ２のプローブホルダ３からの抜止機能を有する。また、パイプ部材２２のフランジ部２２ｃは、ホルダ孔３４の小径部３４ａと大径部３４ｂとの境界壁面に当接することにより、プローブ２のプローブホルダ３からの抜止機能を有する。

図４Ａおよび図４Ｂは、本発明の実施の形態１にかかるコンタクトプローブの収縮態様を説明する図である。図４Ａは、パイプ部材２２が回路基板２００と接触し、かつプランジャ２１の先端部２１ａには荷重が加わっていない状態を示す図である。図４Ｂは、図４Ａに示す状態に対して、半導体集積回路１００を接触させた検査状態を示す図である。

プローブユニット１に半導体集積回路１００および回路基板２００からの荷重が加わっていない場合、プローブ２は、図２に示すように、フランジ部２１ｂがホルダ孔３３の段部に係止するとともに、フランジ部２２ｃがホルダ孔３４の段部に係止している。この際、フランジ部２１ｂの一部が、筒状部２２ｂの内部に収容されている。このため、プランジャ２１の軸線と、パイプ部材２２の軸線とのずれを抑制することができる。なお、図２では、プローブ２がプローブホルダ３に保持されている状態を示しているが、プローブホルダ３から取り外したプローブ２は、軸線Ｎ方向の長さが、図２の状態における軸線Ｎ方向の長さよりも大きくなることがある。

プローブユニット１に回路基板２００を取り付けると、図４Ａに示すように、パイプ部材２２が回路基板２００から荷重を受けて、プローブホルダ３内に収納される。この際、筒状部２２ｂの先端部２２ａ側と反対側の端部が、小径部３３ａと大径部３３ｂとがなす段部に近づく。

図４Ａの状態において、プランジャ２１に半導体集積回路１００を接触させると、図４Ｂに示すように、プランジャ２１が半導体集積回路１００から荷重を受けて、パイプ部材２２の内部に入り込む。この際、プランジャ２１は、受けた荷重によって傾斜するなどして、一部が筒状部２２ｂと接触している。図４Ｂに示すような半導体集積回路１００の検査時に回路基板２００から半導体集積回路１００に供給される検査用信号は、回路基板２００の電極からプローブ２のパイプ部材２２、プランジャ２１を経由して半導体集積回路１００の接続用電極へ到達する。このように、プローブ２では、プランジャ２１とパイプ部材２２とを介して導通するため、電気信号の導通経路を最小にすることができる。

上述した実施の形態１によれば、プランジャ２１、パイプ部材２２およびバネ部材２３からなるプローブ２において、一様な径を有する筒状部２２ｂの内部にバネ部材２３を配設し、バネ部材２３がプランジャ２１と連結するようにしたので、パイプ部材２２をかしめる必要がなくプローブ２を作製することが可能であり、パイプ部材を用いた構成において細径化をはかることができる。実施の形態１にかかるプローブ２は、バネ部材２３の一端部がボス部２１ｃを保持し、他端部が筒状部２２ｂに保持されているため、バネ部材２３によりプランジャ２１がパイプ部材２２から離脱することを防止している。一方で、従来のようにパイプ部材をかしめてプローブを作製する構成では、パイプ部材の径が０．４ｍｍ程度であるとかしめが困難であり、作製することができない場合がある。

（実施の形態１の変形例１）
図５は、本発明の実施の形態１の変形例１にかかるコンタクトプローブの要部の構成を示す断面図である。上述した実施の形態１では、先端部２２ａが先端に向けて厚さが薄くなるものとして説明したが、これに限らない。パイプ部材２２の先端部の強度を大きくするには、厚さが厚い方が好ましい。例えば、スイープカットドリルを用いた切削によって、図５に示す先端部２２ｄのように、先端の厚さを厚くしてもよい。また、先端部の形状は、図２や図５に示すような錐状をなすもののほか、クラウン状をなすものであってもよいし、柱状をなすものであってもよいし、筒状をなすものであってもよい。また、先端部２２ａの先端において、軸線Ｎ方向に貫通する貫通孔を形成してもよい。

（実施の形態１の変形例２）
図６は、本発明の実施の形態１の変形例２にかかるプローブユニットの要部の構成を示す部分断面図である。図７は、本発明の実施の形態１の変形例２にかかるコンタクトプローブの構成を示す部分断面図である。図７に示すプローブ２Ａは、外部から重力以外の荷重が加わっていない状態を示す図である。上述した実施の形態１では、プローブユニット１に半導体集積回路１００および回路基板２００からの荷重が加わっていない場合、プローブ２のフランジ部２１ｂの一部が、筒状部２２ｂの内部に収容されているものとして説明したが、これに限らない。例えば、図６に示すプローブ２Ａのように、プローブユニット１に半導体集積回路１００および回路基板２００からの荷重が加わっていない場合に、フランジ部２１ｂがパイプ部材の外部に位置していてもよい。プローブ２Ａは、上述したプローブ２において、パイプ部材２２に代えてパイプ部材２２Ａを備える。パイプ部材２２Ａは、パイプ部材２２の筒状部２２ｂに代えて筒状部２２ｅを有する。筒状部２２ｅは、軸線方向の長さが、筒状部２２ｂよりも短くなっている。

本変形例２では、コンタクトプローブ２Ａにおけるバネ部材２３の中心軸（軸線Ｎ）方向の自然状態の長さを、筒状部２２ｅの中心軸（軸線Ｎ）方向の長さよりも大きくしている（図７参照）。このため、プローブホルダ３に配設し、かつ半導体集積回路１００および回路基板２００からの荷重が加わっていない場合や、自然状態のプローブ２Ａにおいて、フランジ部２１ｂが、筒状部２２ｅの外部に位置する。この場合、フランジ部２１ｂの先端部２１ａ側と反対側の端部をテーパ状とすることによって、プランジャ２１のパイプ部材２２Ａへの進入を円滑に行うことができる。

（実施の形態１の変形例３）
図８は、本発明の実施の形態１の変形例３にかかるプローブユニットの要部の構成を示す部分断面図である。本変形例３にかかるプローブ２Ｂは、上述したプローブ２のパイプ部材２２に代えてパイプ部材２２Ｂを備える。パイプ部材２２Ｂは、上述したパイプ部材２２の構成に加え、第２フランジ部２２ｆを有している。第２フランジ部２２ｆは、筒状部２２ｂの端部であって、先端部２２ａに連なる側と反対側の端部に設けられている。これにより、プローブ２Ｂがホルダ孔３３、３４に収容されている状態において、プローブ２Ｂの傾きを抑制することが可能である。

（実施の形態１の変形例４）
図９は、本発明の実施の形態１の変形例４にかかるプローブユニットの要部の構成を示す部分断面図である。上述した実施の形態１では、プローブホルダ３が、段付き孔形状をなすホルダ孔３３が形成されている第１部材３１と、段付き形状をなすホルダ孔３４が形成されている第２部材３２とからなるものとして説明したが、これに限らない。図９に示すように、段付き形状をなすホルダ孔３７が複数形成されている第１部材３５と、一様な径を有するホルダ孔３８が複数形成されている第２部材３６とからなるプローブホルダ３Ａであっても適用可能である。プローブ２を収容するホルダ孔３７および３８は、互いの軸線が一致するように形成されている。

ホルダ孔３７は、貫通方向に沿って径が異なる段付き孔形状をなしている。すなわち、ホルダ孔３７は、プローブホルダ３の下端面に開口を有する小径部３７ａと、この小径部３７ａよりも径が大きい大径部３７ｂとからなる。ホルダ孔３８は、大径部３７ｂよりも小さく、かつ先端部２１ａよりも大きい径を有する。

プランジャ２１のフランジ部２１ｂは、ホルダ孔３７の大径部３７ｂとホルダ孔３８との境界壁面に当接することにより、プローブ２のプローブホルダ３からの抜止機能を有する。また、パイプ部材２２のフランジ部２２ｃは、ホルダ孔３７の小径部３７ａと大径部３７ｂとの境界壁面に当接することにより、プローブ２のプローブホルダ３からの抜止機能を有する。

（実施の形態１の変形例５）
図１０は、本発明の実施の形態１の変形例５にかかるプローブユニットの要部の構成を示す部分断面図である。上述した実施の形態１では、プローブホルダ３が、段付き形状をなすホルダ孔３３が形成されている第１部材３１と、段付き形状をなすホルダ孔３４が形成されている第２部材３２とからなるものとして説明したが、これに限らない。図１０に示すように、一枚板からなるプローブホルダ３Ｂであっても適用可能である。

プローブホルダ３Ｂは、樹脂、シリコンなどの弾性変形可能な絶縁性材料を用いて形成されてなる。プローブホルダ３Ｂには、複数のプローブ２を収容するためのホルダ孔３９が複数形成されている。ホルダ孔３９の形成位置は、半導体集積回路１００の配線パターンに応じて定められる。

ホルダ孔３９は、貫通方向に沿って径が異なる段付き孔形状をなしている。すなわち、ホルダ孔３９は、プローブホルダ３Ｂの上端面に開口を有する第１小径部３９ａと、この第１小径部３９ａよりも径が大きい大径部３９ｂと、プローブホルダ３の下端面に開口を有する第２小径部３９ｃとからなる。第２小径部３９ｃは、筒状部２２ｂの外周のなす径よりも大きく、フランジ部２２ｃの最大径よりも小さい。これらのホルダ孔３９の形状は、収容するプローブ２の構成に応じて定められる。プランジャ２１のフランジ部２１ｂは、第１小径部３９ａと大径部３９ｂとの境界壁面に当接することにより、プローブ２のプローブホルダ３Ｂからの抜止機能を有する。また、パイプ部材２２のフランジ部２２ｃは、大径部３９ｂと第２小径部３９ｃとの境界壁面に当接することにより、プローブ２のプローブホルダ３Ｂからの抜止機能を有する。

プローブホルダ３Ｂにプローブ２を配設するには、プローブ２を、プランジャ２１側から第２小径部３９ｃに挿入する。この際、第２小径部３９ｃは、フランジ部２２ｃが圧入されて変形した後、元の形状に戻る。これにより、プローブ２をホルダ孔３９内に配設しつつ、第２小径部３９ｃとフランジ部２２ｃとを係止させて、プローブ２のプローブホルダ３Ｂからの抜止機能を付与することができる。

また、本変形例５において、フランジ部２２ｃがテーパ状をなしているため、ホルダ孔３９、特に第２小径部３９ｃへの挿入性を向上することができる。

（実施の形態１の変形例６）
図１１は、本発明の実施の形態１の変形例６にかかるコンタクトプローブの構成を示す部分断面図である。図１１に示すプローブ２Ｃは、外部から重力以外の荷重が加わっていない状態を示す図である。本変形例６にかかるプローブ２Ｃは、上述したプローブ２のパイプ部材２２に代えてパイプ部材２２Ｃを備える。パイプ部材２２Ｃは、上述したパイプ部材２２の筒状部２２ｂにスリット２２ｇを形成したものである。スリット２２ｇは、筒状部２２ｂの端部であって、先端部２２ａに連なる側と反対側の端部から、フランジ部２２ｃの先端部２２ａ側の端部にわたって設けられている。これにより、例えば、変形例５に示すプローブホルダ３Ｂのホルダ孔３９にプローブ２Ｃを挿入する際、筒状部２２ｂやフランジ部２２ｃが第２小径部３９ｃに差し掛かった際に、筒状部２２ｂやフランジ部２２ｃの外径が縮径する。パイプ部材２２Ｃの外径が縮径することによって、プローブ２Ｃをホルダ孔３９に一段と容易に挿入することができる。なお、プローブ２Ｃにおけるバネ部材２３の中心軸（軸線Ｎ）方向の自然状態の長さは、パイプ部材２２Ｃを縮径させるために、筒状部２２ｂの中心軸（軸線Ｎ）方向の長さよりも大きくすることが好ましい。

（実施の形態１の変形例７）
図１２は、本発明の実施の形態１の変形例７にかかるプローブユニットの要部の構成を示す部分断面図である。本変形例３にかかるプローブ２Ｄは、上述したプローブ２の構成に対し、プランジャ２１に代えてプランジャ２１Ａを備えるとともに、スリーブ２４をさらに備える。なお、バネ部材２３の粗巻き部２３ａ、およびプローブホルダ３の小径部３３ａは、プランジャ２１Ａに合わせて径を小さくしている。

プランジャ２１Ａは、上述したプランジャ２１の外径を小さくしたものである。プランジャ２１Ａは、クラウン形状をなす先端部２１ｅと、先端部２１ｅの径と比して大きい径を有するフランジ部２１ｆと、フランジ部２１ｆを介して先端部２１ｅと反対側に延び、フランジ部２１ｆと比して径の小さい、バネ部材２３の端部が圧入されるボス部２１ｇと、ボス部２１ｇを介してフランジ部２１ｆと反対側に延び、ボス部２１ｇと比して若干径の小さい基端部２１ｈとを有する。このプランジャ２１Ａは、バネ部材２３の伸縮作用によって軸線方向に移動が可能であり、バネ部材２３の弾性力によって半導体集積回路１００方向に付勢され、半導体集積回路１００の電極と接触する。

スリーブ２４は、導電性材料を用いて形成され、筒状をなしている。スリーブ２４は、フランジ部２１ｆが圧入するとともに、外表面が筒状部２２ｂと摺動可能に接触する。この際、スリーブ２４の先端部２１ｅ側の端部は、フランジ部２１ｆの先端部２１ｅ側の面と同じ位置か、この位置よりも基端側に位置する。また、スリーブ２４は、フランジ部２１ｆと連結していればよく、圧入のほか、スリーブ２４の内周とフランジ部２１ｆの外周とに互いに嵌め合い可能な溝を形成して連結するなど、スリーブ２４とフランジ部２１ｆとは少なくとも嵌合していればよい。

プランジャ２１Ａのフランジ部２１ｆは、ホルダ孔３３の小径部３３ａと大径部３３ｂとの境界壁面に当接することにより、プローブ２Ａのプローブホルダ３からの抜止機能を有する。

上述したプローブ２Ｄは、半導体集積回路１００や回路基板２００から荷重が加わると、図４Ａ、図４Ｂに示すプローブ２と同様に動作する。プローブ２Ｄでは、外部から荷重が加わると、プランジャ２１Ａとスリーブ２４とが一体的に移動し、スリーブ２４が筒状部２２ｂに対して摺動する。半導体集積回路１００の検査時に回路基板２００から半導体集積回路１００に供給される検査用信号は、回路基板２００の電極からプローブ２Ｄのパイプ部材２２、スリーブ２４、プランジャ２１Ａを経由して半導体集積回路１００の接続用電極へ到達する。このように、プローブ２Ｄでは、プランジャ２１Ａと、スリーブ２４と、パイプ部材２２とを介して導通するため、電気信号の導通経路を最小にすることができる。また、本変形例７においても、パイプ部材２２をかしめる必要がなくプローブ２Ｄを作製することが可能であり、パイプ部材を用いた構成において細径化をはかることができる。

なお、本変形例７のバネ部材２３において、粗巻き部２３ａがボス部２１ｇに連結する構成に代えて、粗巻き部２３ａがスリーブ２４に連結する構成としてもよい。

また、本変形例７において、スリーブ２４の外周にフランジを設けて、このフランジをホルダ孔３３の段部に当接させて、プローブ２Ａのプローブホルダ３からの抜止機能を確保するようにしてもよい。

（実施の形態２）
図１３は、本発明の実施の形態２にかかるプローブユニットの要部の構成を示す部分断面図である。上述した実施の形態１では、プローブ２が、プランジャ２１、パイプ部材２２およびバネ部材２３からなるものとして説明したが、これに限らない。本実施の形態２では、プローブ２Ｅが、二つのパイプ部材と、バネ部材とからなる。

プローブ２Ｅは、第１パイプ部材２５と、第２パイプ部材であるパイプ部材２２（以下、第２パイプ部材２２という）と、バネ部材２３Ａとを有する。

第１パイプ部材２５は、有底筒状をなしている。第１パイプ部材２５は、半導体集積回路１００上に形成された電極に当接する先鋭端を有する先端部２５ａと、先端部２５ａの基端から延び、筒状をなす筒状部２５ｂと、筒状部２５ｂの外表面から突出してなるフランジ部２５ｃとを有する。

先端部２５ａは、例えば、同じ厚さを有する。なお、先端にいくにしたがって厚さが薄くなるようにしてもよいし、厚くなるようにしてもよい。
筒状部２５ｂの外周のなす径は、筒状部２２ｂの内周のなす径よりも小さい。
フランジ部２５ｃは、先端部２５ａ側から反対側に向けて突出長さが小さくなるテーパ状をなしている。フランジ部２５ｃの最大径は、筒状部２２ｂの内周のなす径と同等か、この径以下となっている。

バネ部材２３Ａは、第１パイプ部材２５と第２パイプ部材２２とが形成する中空空間に位置している。また、バネ部材２３Ａは、第１パイプ部材２５に当接する側の端部に設けられる第１密着巻き部２３ｃと、所定のピッチで巻回されてなる粗巻き部２３ｄと、第２パイプ部材２２に当接する側の端部に設けられる第２密着巻き部である密着巻き部２３ｂ（以下、第２密着巻き部２３ｂという）とを有する。第１密着巻き部２３ｃの外周のなす径は、第２密着巻き部２３ｂの外周のなす径より小さい。粗巻き部２３ｄの外周のなす径は、第１密着巻き部２３ｃおよび第２密着巻き部２３ｂの外周のなす径よりも小さい。

バネ部材２３Ａは、例えば、同一の線材を巻回してなり、重力以外の荷重が加わっていない状態において、第１密着巻き部２３ｃの外周のなす径が、筒状部２５ｂの内周のなす径と同等、またはこの径より大きい。第１密着巻き部２３ｃは、例えば、先端部２５ａと筒状部２５ｂとの境界近傍の内周面に圧入している。一方、第２密着巻き部２３ｂは、例えば、先端部２２ａと筒状部２２ｂとの境界近傍の内周面に圧入している。第１パイプ部材２５とバネ部材２３Ａとは、圧接および／または半田付けによって接合されている。また、第２パイプ部材２２とバネ部材２３Ａとは、圧接および／または半田付けによって接合されている。

上述したプローブ２Ｅは、半導体集積回路１００や回路基板２００から荷重が加わると、図４Ａ、図４Ｂに示すプローブ２と同様に動作する。半導体集積回路１００の検査時に回路基板２００から半導体集積回路１００に供給される検査用信号は、回路基板２００の電極からプローブ２Ｅの第２パイプ部材２２、第１パイプ部材２５を経由して半導体集積回路１００の接続用電極へ到達する。このように、プローブ２Ｅでは、第１パイプ部材２５と第２パイプ部材２２とを介して導通するため、電気信号の導通経路を最小にすることができる。

上述した実施の形態２によれば、第１パイプ部材２５、第２パイプ部材２２およびバネ部材２３Ａからなるプローブ２Ｅにおいて、一様な径を有する筒状部２２ｂの内部にバネ部材２３Ａを配設し、バネ部材２３が第１パイプ部材２５と連結するようにしたので、第２パイプ部材２２をかしめる必要がなくプローブ２Ｅを作製することが可能であり、パイプ部材を用いた構成において細径化をはかることができる。実施の形態２にかかるプローブ２Ｅは、バネ部材２３Ａの一端部が筒状部２５ｂに保持され、他端部が筒状部２２ｂに保持されているため、バネ部材２３Ａにより第１パイプ部材２５が第２パイプ部材２２から離脱することを防止している。

以上のように、本発明にかかるコンタクトプローブおよびプローブユニットは、パイプ部材を用いた構成において細径化をはかるのに適している。

１ プローブユニット
２、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅ コンタクトプローブ（プローブ）
３、３Ａ、３Ｂ プローブホルダ
２１ プランジャ
２１ａ、２２ａ、２２ｄ、２４ａ 先端部
２１ｂ、２２ｃ、２４ｃ フランジ部
２１ｃ ボス部
２１ｄ 基端部
２２、２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ パイプ部材
２２ｂ、２４ｂ、２２ｅ 筒状部
２２ｆ 第２フランジ部
２２ｇ スリット
２３、２３Ａ バネ部材
２３ａ、２３ｄ 粗巻き部
２３ｂ 密着巻き部
２３ｃ 第１密着巻き部
２４ スリーブ
２５ 第１パイプ部材
３１、３５ 第１部材
３２、３６ 第２部材
３３、３４、３７、３８、３９ ホルダ孔
３３ａ、３４ａ、３７ａ 小径部
３３ｂ、３４ｂ、３７ｂ、３９ｂ 大径部
３９ａ 第１小径部
３９ｃ 第２小径部
１００ 半導体集積回路
２００ 回路基板

Claims (11)

1. 軸線方向に沿って伸縮可能な導電性のコンタクトプローブであって、
   一方の接触対象に接触する第１接触部材と、
   他方の接触対象に接触し、前記第１接触部材の少なくとも一部を収容可能な第２接触部材と、
   各端部で前記第１接触部材および前記第２接触部材を伸縮自在に連結するバネ部材と、
   を備え、
   前記第１接触部材は、
   前記一方の接触対象に接触する第１先端部と、
   前記第１先端部の基端に設けられる第１フランジ部と、
   前記バネ部材に嵌合して該バネ部材と連結するボス部と、
   を有し、
   前記第２接触部材は、
   前記他方の接触対象に接触する第２先端部と、
   前記第２先端部から、内周の径が一様な筒状をなして延びており、前記バネ部材の少なくとも一部を収容する筒状部と、
   前記筒状部の外周に設けられる第２フランジ部と、
   を有し、
   前記バネ部材は、螺旋状に巻回されてなり、少なくとも前記第２接触部材に保持される端部における外周の径が、他の部分の径よりも大きく、
   前記第２接触部材の前記第１接触部材を収容する側の端部の内周のなす径が、前記第１接触部材の最大径以上である
   ことを特徴とするコンタクトプローブ。
2. 自然状態における前記バネ部材の前記軸線方向の長さが、前記筒状部の軸線方向の長さよりも小さい
   ことを特徴とする請求項１に記載のコンタクトプローブ。
3. 自然状態における前記バネ部材の前記軸線方向の長さが、前記筒状部の軸線方向の長さよりも大きい
   ことを特徴とする請求項１に記載のコンタクトプローブ。
4. 前記第１フランジ部が嵌合するとともに、外表面が前記筒状部と摺動可能に接触するスリーブ、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のコンタクトプローブ。
5. 前記バネ部材は、
   内周が前記第１接触部材に接触し、予め設定された間隔をもって巻回されている粗巻き部と、
   前記粗巻き部から延設され、外周が前記筒状部に接触する密着巻き部と、
   を有し、
   前記密着巻き部の径は、前記粗巻き部の径より大きい
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のコンタクトプローブ。
6. 軸線方向に沿って伸縮可能な導電性のコンタクトプローブであって、
   一方の接触対象に接触する第１接触部材と、
   他方の接触対象に接触し、前記第１接触部材の少なくとも一部を収容可能な第２接触部材と、
   各端部で前記第１接触部材および前記第２接触部材を伸縮自在に連結するバネ部材と、
   を備え、
   前記第１接触部材は、
   前記一方の接触対象に接触する第１先端部と、
   前記第１先端部から筒状をなして延びる第１筒状部と、
   前記第１筒状部の外周に設けられる第１フランジ部と、
   を有し、
   前記第２接触部材は、
   前記他方の接触対象に接触する第２先端部と、
   前記第２先端部から、内周の径が一様な筒状をなして延びる第２筒状部と、
   前記第２筒状部の外周に設けられる第２フランジ部と、
   を有し、
   前記バネ部材は、螺旋状に巻回されてなり、前記第１および第２筒状部が形成する中空空間に位置し、少なくとも前記第２接触部材に保持される端部における外周の径が、他の部分の径よりも大きく、
   前記第２接触部材の前記第１接触部材を収容する側の端部の内周のなす径が、前記第１接触部材の最大径以上である
   ことを特徴とするコンタクトプローブ。
7. 前記バネ部材は、
   外周が前記第１筒状部に接触する第１密着巻き部と、
   前記第１密着巻き部から延設され、予め設定された間隔をもって巻回されている粗巻き部と、
   前記粗巻き部の前記第１密着巻き部側と反対側の端部に設けられ、外周が前記第２筒状部に接触する第２密着巻き部と、
   を有し、
   前記第１密着巻き部の径は、前記第２密着巻き部の径よりも小さく、
   前記粗巻き部の径は、前記第１密着巻き部の径よりも小さい
   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. 前記第１フランジ部は、前記第１先端部に連なる側と反対側の端部がテーパ状をなす
   ことを特徴とする請求項１または６に記載のコンタクトプローブ。
9. 軸線方向に沿って伸縮可能な導電性のコンタクトプローブであって、一方の接触対象に接触する第１接触部材と、他方の接触対象に接触し、前記第１接触部材の少なくとも一部を収容可能な第２接触部材と、螺旋状に巻回されてなり、少なくとも前記第２接触部材に保持される端部における外周の径が、他の部分の径よりも大きく、各端部で前記第１接触部材および前記第２接触部材を伸縮自在に連結するバネ部材と、を有し、前記第２接触部材の前記第１接触部材を収容する側の端部の内周のなす径が、前記第１接触部材の最大径以上であるコンタクトプローブと、
   複数の前記コンタクトプローブをそれぞれ保持する複数のホルダ孔が形成されているプローブホルダと、
   を備え、
   前記第１接触部材は、当該第１接触部材の最大径を有するフランジ部を有し、
   前記コンタクトプローブが前記プローブホルダに保持された状態において、前記フランジ部の少なくとも一部が、前記第２接触部材の内部に位置している
   ことを特徴とするプローブユニット。
10. 軸線方向に沿って伸縮可能な導電性のコンタクトプローブであって、一方の接触対象に接触する第１接触部材と、他方の接触対象に接触し、前記第１接触部材の少なくとも一部を収容可能な第２接触部材と、螺旋状に巻回されてなり、少なくとも前記第２接触部材に保持される端部における外周の径が、他の部分の径よりも大きく、各端部で前記第１接触部材および前記第２接触部材を伸縮自在に連結するバネ部材と、を有し、前記第２接触部材の前記第１接触部材を収容する側の端部の内周のなす径が、前記第１接触部材の最大径以上であるコンタクトプローブと、
    複数の前記コンタクトプローブをそれぞれ保持する複数のホルダ孔が形成されているプローブホルダと、
    を備え、
    前記第１接触部材は、当該第１接触部材の最大径を有するフランジ部を有し、
    前記コンタクトプローブが前記プローブホルダに保持された状態において、前記フランジ部が、前記第２接触部材の外部に位置している
    ことを特徴とするプローブユニット。
11. 軸線方向に沿って伸縮可能な導電性のコンタクトプローブであって、一方の接触対象に接触する第１接触部材と、他方の接触対象に接触し、前記第１接触部材の少なくとも一部を収容可能な第２接触部材と、螺旋状に巻回されてなり、少なくとも前記第２接触部材に保持される端部における外周の径が、他の部分の径よりも大きく、各端部で前記第１接触部材および前記第２接触部材を伸縮自在に連結するバネ部材と、を有し、前記第２接触部材の前記第１接触部材を収容する側の端部の内周のなす径が、前記第１接触部材の最大径以上であるコンタクトプローブと、
    一枚板からなり、複数の前記コンタクトプローブをそれぞれ保持する複数のホルダ孔が形成されているプローブホルダと、
    を備え、
    前記第２接触部材は、
    前記他方の接触対象に接触する先端部と、
    前記先端部から、内周の径が一様な筒状をなして延びる筒状部と、
    前記筒状部の外周に設けられるフランジ部と、
    を有し、
    前記筒状部には、当該筒状部の前記先端部側と反対側の端部から延びるスリットが形成されている
    ことを特徴とするプローブユニット。

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