WO2009102029A1 - コンタクトプローブおよびプローブユニット - Google Patents

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WO2009102029A1
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coil spring
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probe
tightly wound
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Toshio Kazama
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Nhk Spring Co., Ltd.
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    • G01R1/00—Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
    • G01R1/02—General constructional details
    • G01R1/06—Measuring leads; Measuring probes
    • G01R1/067—Measuring probes
    • G01R1/06711—Probe needles; Cantilever beams; "Bump" contacts; Replaceable probe pins
    • G01R1/06716—Elastic
    • G01R1/06722—Spring-loaded
    • G—PHYSICS
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    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
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    • G01R1/0408—Test fixtures or contact fields; Connectors or connecting adaptors; Test clips; Test sockets
    • G01R1/0433—Sockets for IC's or transistors
    • G01R1/0483—Sockets for un-leaded IC's having matrix type contact fields, e.g. BGA or PGA devices; Sockets for unpackaged, naked chips

Definitions

  • the present invention relates to a conductive contact probe for inspecting electrical characteristics of an inspection object such as a semiconductor integrated circuit and a probe unit including the contact probe.
  • a probe unit in which a plurality of conductive contact probes are accommodated at predetermined positions corresponding to the external connection electrode installation pattern of the semiconductor integrated circuit is used.
  • the probe unit includes a probe holder provided with a plurality of holes through which the contact probe is inserted, and both ends of the contact probe held by the probe holder output a spherical electrode of the semiconductor integrated circuit and an inspection signal.
  • the semiconductor integrated circuit and the circuit board are electrically connected to each other by making contact with the electrodes of the board (see, for example, Patent Document 1).
  • the solder of the spherical electrode of the semiconductor integrated circuit is transferred to the tip of the contact probe, the contact resistance increases, and normal electrical characteristic inspection may not be possible. is there.
  • the conventional probe unit every time the inspection is performed a predetermined number of times, the work of scraping off the solder adhered to the tip of the contact probe by using a paper file or the like is periodically performed. .
  • the present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a contact probe that can be easily maintained at low cost and a probe unit including the contact probe.
  • a contact probe according to the present invention is in contact with two different objects to be contacted at both ends in the longitudinal direction, and electrically between the two objects to be contacted.
  • a conductive contact probe to be connected wherein the first plunger is in contact with one of the two contacted bodies, and one end is attached to the first plunger, and is extendable along the axial direction of the first plunger.
  • a coil spring and a second plunger that is partly insertable / removable from the other end of the coil spring into the inner peripheral portion of the coil spring and contacts the other of the two contacted bodies, To do.
  • the coil spring is continuous to the tightly wound portion around which the wire is tightly wound and the tightly wound portion, and the length in the longitudinal direction of the natural length is the length.
  • a coarsely wound portion that is longer than the length in the longitudinal direction of the tightly wound portion and in which the wire is wound more coarsely than the tightly wound portion, and the length in the longitudinal direction of the second plunger is that of the first plunger It is longer than the length in the longitudinal direction, and the second plunger can contact the tightly wound portion in a state where a part of the second plunger is inserted into the coil spring.
  • the probe unit according to the present invention includes a plurality of conductive contact probes that are in contact with two different objects to be contacted at both ends in the longitudinal direction and electrically connect the two objects to be contacted.
  • a probe unit comprising a probe holder for holding both ends exposed to the outside while retaining them, wherein the contact probe has a first plunger that contacts one of the two contacted bodies, A coil spring attached to the first plunger and extending and contracting along the axial direction of the first plunger, and a part of the coil spring can be inserted into and removed from the other end of the coil spring to the inner periphery of the coil spring; And a second plunger in contact with the other of the contacted bodies.
  • the coil spring is continuous to the tightly wound portion around which the wire is tightly wound and the tightly wound portion, and the length in the longitudinal direction of the natural length is the length.
  • a coarsely wound portion that is longer than the length in the longitudinal direction of the tightly wound portion and in which the wire is wound more coarsely than the tightly wound portion, and the length in the longitudinal direction of the second plunger is that of the first plunger
  • the length of the second plunger is longer than the length in the longitudinal direction, and the second plunger can contact the tightly wound portion in a state where a part of the second plunger is inserted into the coil spring.
  • the contacted body that the first plunger contacts is a circuit board that generates and outputs an inspection signal, and the contacted contact that the second plunger contacts.
  • the body is an inspection object that receives the inspection signal output from the circuit board.
  • a first plunger that comes into contact with one of two different objects to be contacted, a coil spring that is attached to the first plunger and that can extend and contract along the axial direction of the first plunger, and a part thereof Can be inserted into and removed from the other end of the coil spring to the inner periphery of the coil spring, and the second plunger is in contact with the other of the two contacted bodies, so that only the second plunger is used when performing maintenance. Can be exchanged. Therefore, maintenance can be performed easily and at low cost.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing an overall configuration of a probe unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a main part of the probe unit according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is an exploded view of the probe according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram showing a state in the natural length of the probe according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram showing an outline of assembly of the probe unit according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram showing a state at the time of inspection of the probe unit according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a probe according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a probe according to still another embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a probe unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a partial cross-sectional view showing a configuration of a main part of the probe unit according to the present embodiment.
  • the probe unit 1 shown in these drawings is a device used when performing an electrical characteristic test on the semiconductor integrated circuit 100 that is an inspection target, and outputs a test signal to the semiconductor integrated circuit 100 and the semiconductor integrated circuit 100. This is an apparatus for electrically connecting the circuit board 200.
  • the probe unit 1 includes a conductive contact probe 2 (hereinafter simply referred to as “probe 2”) that contacts two different objects to be contacted at both ends in the longitudinal direction, and a semiconductor substrate 100 and a circuit board 200.
  • the probe holder 3 that accommodates and holds the probe 2 according to a predetermined pattern, and the semiconductor integrated circuit 100 that is provided around the probe holder 3 and contacts the plurality of probes 2 during inspection are prevented from being displaced.
  • the probe 2 is formed using a conductive material, and a first plunger 21 whose tip is in contact with the circuit board 200 and a second plunger that is longer in the longitudinal direction than the first plunger 21 and is in contact with the semiconductor integrated circuit 100. 22 and a coil spring 23 provided between the first plunger 21 and the second plunger 22.
  • the first plunger 21 protrudes in a direction opposite to the distal end portion 21a via the flange portion 21b, a distal end portion 21a having a needle-like distal end, a flange portion 21b having a diameter larger than the diameter of the distal end portion 21a, and a flange portion.
  • a cylindrical shape having a diameter smaller than the diameter of 21b and slightly larger than the inner diameter of the coil spring 23, a boss part 21c into which the end of the coil spring 23 is press-fitted, and a diameter smaller than the diameter of the boss part 21c and the coil spring
  • a base end portion 21 d having a columnar shape having a diameter smaller than the inner diameter of 23.
  • the second plunger 22 protrudes in a direction opposite to the distal end portion 22a through the flange portion 22b, a distal end portion 22a having a crown-shaped distal end, a flange portion 22b having a diameter larger than the diameter of the distal end portion 22a, and a flange portion. And a base end portion 22c having a cylindrical shape having a diameter smaller than the diameter of 22b and smaller than the inner diameter of the coil spring 23. Note that the tip shape of the tip 22a is merely an example, and other shapes may be used.
  • the coil spring 23 includes a tightly wound portion 23a in which a wire is tightly wound, and a coarsely wound portion 23b that is longer in the longitudinal direction than the tightly wound portion 23a and is wound more coarsely than the tightly wound portion 23a. And has a uniform diameter along the longitudinal direction.
  • the end of the tightly wound portion 23 a is press-fitted into the boss portion 21 c of the first plunger 21. For this reason, the coil spring 23 can be expanded and contracted along the axial direction of the first plunger 21.
  • the base end portion 22c of the second plunger 22 is attached to the inner peripheral portion of the rough winding portion 23b so as to be freely inserted and removed (see FIG. 3).
  • FIG. 4 is a view showing a state in which the second plunger 22 is attached to the coil spring 23.
  • the coil spring 23 has a natural length.
  • the length P in the longitudinal direction of the base end portion 22c of the second plunger 22 is longer than the natural length S of the rough winding portion 23b of the coil spring 23 (P> S).
  • the base end portion 22 c of the second plunger 22 comes into surface contact with the tightly wound portion 23 a of the coil spring 23 when the length of the coil spring 23 is compressed to a length equal to or less than the natural length and is slightly curved.
  • the proximal end portion 22c of the second plunger 22 is guided by the tightly wound portion 23a, and the axis of the second plunger 22 and the coil spring 23 (and the first plunger 21) is shaken. It becomes difficult. Therefore, the straight advanceability of the second plunger 22 when the base end portion 22 c of the second plunger 22 is inserted into the coil spring 23 is improved.
  • the probe holder 3 is fixed in a state in which a first substrate 31 and a second substrate 32 formed using an insulating material such as resin, machinable ceramic, and silicon are laminated in the thickness direction (vertical direction in FIG. 2). It consists of
  • the first substrate 31 is provided with a plurality of holes 311 penetrating in the thickness direction.
  • the hole 311 includes a cylindrical small-diameter hole 311a through which the tip 21a of the first plunger 21 can be inserted, and a cylindrical large-diameter hole 311b having a diameter larger than that of the small-diameter hole 311a and coaxial with the small-diameter hole 311a.
  • Have The diameter of the large-diameter hole 311b is larger than the outer diameter of the coil spring 23, and has a gap that can be bent when the coil spring 23 is compressed.
  • the diameter of the small diameter hole 311a is smaller than the diameter of the flange portion 21b of the first plunger 21, and the first plunger 21 is prevented from coming off while the tip end portion 21a of the first plunger 21 is exposed.
  • the second substrate 32 is provided with a plurality of hole portions 321 corresponding to the plurality of hole portions 311 of the first substrate 31.
  • the hole portion 321 communicates coaxially with any of the plurality of hole portions 311 provided in the first substrate 31.
  • the hole portion 321 includes a cylindrical small-diameter hole 321a that can be inserted through the distal end portion 22a of the second plunger 22, and a cylindrical large-diameter hole 321b that is larger in diameter than the small-diameter hole 321a and coaxial with the small-diameter hole 321a.
  • the diameter of the small diameter hole 321a is smaller than the diameter of the flange portion 22b of the second plunger 22, and the second plunger 22 is prevented from coming off while the front end portion 22a of the second plunger 22 is exposed.
  • the diameter of the large diameter hole 321 b is equal to the diameter of the large diameter hole 311 b of the hole portion 311 of the first substrate 31 and is larger than the outer diameter of the coil spring 23.
  • the holes 311 and 321 are formed by performing drilling, etching, punching, or processing using a laser, an electron beam, an ion beam, wire discharge, or the like.
  • the probe holder 3 may be configured such that the surface of the substrate made of a conductive material (including portions corresponding to the side surfaces of the holes 311 and 321) is covered with an insulating material.
  • FIG. 5 is a diagram showing an outline of assembly of the probe unit 1.
  • the integrated first plunger 21 and coil spring 23 are inserted from the end of the large-diameter hole 311b of the first substrate 31 with the tip 21a of the first plunger 21 at the top.
  • the base end portion 22 c of the second plunger 22 is inserted into the inner peripheral portion of the coil spring 23 from the end portion of the rough winding portion 23 b of the coil spring 23.
  • the probe 2 is in the state shown in FIG.
  • the second substrate 32 is lowered to the first substrate 31 with the surface including the opening of the large-diameter hole 321b of the hole 321 among the surfaces of the second substrate 32 being lowered, and the tips of the plurality of second plungers 22 are moved.
  • the portions 22a are inserted through the corresponding hole portions 321, respectively.
  • the first substrate 31 and the second substrate 32 are fixed using screws or the like.
  • the length of the coil spring 23 is shorter than the natural length due to the weight of the second plunger 22, and the proximal end portion 22 c of the second plunger 22 is tightly wound by the coil spring 23. It has entered deeper into the inner periphery of the portion 23a. For this reason, the probe 2 is less likely to be shaken from the axial direction (vertical direction in FIG. 5), and the second substrate 32 is easily attached.
  • a positioning opening is provided in each of the first substrate 31 and the second substrate 32 and the positioning pins are inserted into the openings corresponding to each other, the both substrates are positioned. 1 can be assembled more easily and quickly.
  • FIG. 6 is a partial cross-sectional view showing a configuration of a main part of the probe unit 1 when the semiconductor integrated circuit 100 is inspected.
  • a contact load from the semiconductor integrated circuit 100 is applied.
  • the coil spring 23 is compressed along the longitudinal direction.
  • the coil spring 23 is curved in the large-diameter holes 311b and 321b communicating with each other in the probe holder 3, and the tightly wound portion 23a contacts the base end portion 22c of the second plunger 22.
  • reliable electrical conduction is obtained.
  • the base end portion 22c of the second plunger 22 has entered the lower part of the tightly wound portion 23a, so that the axis of the second plunger 22 does not shake significantly.
  • a test signal supplied from the circuit board 200 to the semiconductor integrated circuit 100 at the time of inspection is transmitted from the electrode 201 of the circuit board 200 to the semiconductor integrated circuit via the first plunger 21, the tightly wound portion 23 a, and the second plunger 22 of the probe 2. 100 electrodes 101 are reached.
  • the conduction path of the electric signal can be minimized. Therefore, it is possible to prevent a signal from flowing through the rough winding portion 23b during inspection, and to reduce and stabilize the inductance and resistance.
  • the probe unit 1 When the probe unit 1 repeatedly inspects the plurality of semiconductor integrated circuits 100 and the second plunger 22 deteriorates and must be replaced, the second substrate 32 is removed from the first substrate 31. After that, only the second plunger 22 needs to be replaced. For this reason, it is not necessary to replace parts that do not need to be replaced as in a conventional integrated probe.
  • the first plunger that comes into contact with one of the two different objects to be contacted, one end attached to the first plunger, and expansion and contraction along the axial direction of the first plunger Maintenance is provided with a free coil spring and a second plunger that is partly insertable / removable from the other end of the coil spring into the inner periphery of the coil spring and contacts the other of the two contacted bodies. Only the second plunger can be exchanged when performing. Therefore, maintenance can be performed easily and at low cost.
  • the length of the second plunger in the longitudinal direction is longer than the length of the first plunger in the longitudinal direction, and the second plunger can be inserted up to the tightly wound portion of the coil spring.
  • the contact probe can be prevented from moving from the axial direction when the probe unit is assembled or the semiconductor integrated circuit is inspected, and the straightness of the second plunger can be improved.
  • the coil spring is slightly bent inside the probe holder by compression, the tightly wound portion of the coil spring comes into contact with the proximal end portion of the second plunger, so that reliable electrical conduction is obtained. Therefore, the assemblability of the probe unit can be greatly improved, and stable conduction at the time of inspection can be ensured.
  • the second plunger since the second plunger is brought into contact with the object to be inspected, the plunger on the side that is heavily consumed can be easily replaced as a single unit. As a result, the first plunger and the coil spring can be used for a long time, and the cost required for maintenance can be reduced.
  • the second plunger is not fixed to the coil spring, so that the processing is performed with an accuracy lower than the dimensional accuracy required for the boss portion of the first plunger and the inner diameter of the coil spring. Is possible. Therefore, the productivity of the contact probe can be improved.
  • FIG. 7 is a partial cross-sectional view showing a configuration of a contact probe according to another embodiment of the present invention.
  • the contact probe 5 shown in the figure includes a first plunger 51 that contacts the semiconductor integrated circuit 100, a second plunger 52 that contacts the circuit board 200, and a coil provided between the first plunger 51 and the second plunger 52. And a spring 53.
  • the 1st plunger 51 has the front-end
  • the second plunger 52 has a distal end portion 52 a, a flange portion 52 b, and a proximal end portion 52 c, and the length in the longitudinal direction is shorter than that of the first plunger 51.
  • the coil spring 53 has a tightly wound portion 53a and a coarsely wound portion 53b.
  • the contact probe 5 has a shorter second plunger 52 that can be inserted into and removed from the coil spring 53, and the positional relationship between the tightly wound portion 53a and the coarsely wound portion 53b is opposite to that of the contact probe 2, and the first The side that is press-fitted into the boss 51c of the plunger 51 is a coarsely wound portion 53b. Also in the contact probe 5 having such a configuration, since only the second plunger 52 can be exchanged, the same effect as that of the above-described embodiment, that is, maintenance can be easily performed at low cost.
  • FIG. 8 is a view showing a configuration of a contact probe according to still another embodiment of the present invention, and is a view showing a case where the contact probe is in the same state as the probe 2 shown in FIG.
  • the contact probe 6 shown in FIG. 8 is inserted into the first substrate 31, and the boundary between the tightly wound portion 24 a and the coarsely wound portion 24 b of the coil spring 24 is located above the upper surface of the first substrate 31. .
  • the lengths of the tightly wound portion and the coarsely wound portion of the coil spring can be appropriately changed.
  • the present invention can include various embodiments and the like not described herein, and various design changes and the like can be made without departing from the technical idea specified by the claims. It is possible to apply.
  • the present invention is useful when performing an electrical property test on an inspection target such as a semiconductor integrated circuit.

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Abstract

　メインテナンスを容易にかつ低コストで行うことができるコンタクトプローブおよび当該コンタクトプローブを備えたプローブユニットを提供する。この目的のため、互いに異なる二つの被接触体の一方と接触する第１プランジャと、一端が第１プランジャに取り付けられ、第１プランジャの軸線方向に沿って伸縮自在なコイルばねと、一部がコイルばねの他端から当該コイルばねの内周部へ挿抜自在に取り付けられ、二つの被接触体の他方と接触する第２プランジャと、を備える。

Description

コンタクトプローブおよびプローブユニット
　本発明は、半導体集積回路等の検査対象物の電気特性検査を行う導電性のコンタクトプローブおよび当該コンタクトプローブを備えたプローブユニットに関する。
　ＩＣチップなどの半導体集積回路の電気特性検査においては、その半導体集積回路が有する外部接続用電極の設置パターンに対応して、複数の導電性コンタクトプローブを所定の位置に収容したプローブユニットが用いられる。プローブユニットは、コンタクトプローブを挿通する孔部が複数設けられたプローブホルダを備えており、このプローブホルダが保持するコンタクトプローブの両端部が、半導体集積回路の球状電極と検査用信号を出力する回路基板の電極とにそれぞれ接触することにより、半導体集積回路と回路基板との間を電気的に接続する（例えば、特許文献１を参照）。
特開２００２－１０７３７７号公報
　プローブユニットでは、電気特性検査の検査回数が増加してくると、コンタクトプローブの先端に半導体集積回路の球状電極の半田が転写され、接触抵抗が増加し、正常な電気特性検査ができなくなる場合がある。このような事態を回避するため、従来のプローブユニットでは、所定の回数だけ検査するごとに、紙ヤスリなどを用いることによってコンタクトプローブの先端に付着した半田を削り落とす作業を定期的に行っていた。
　上述した削り作業を繰り返すと、接触抵抗を小さくするために設けられたＡｕ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｎｉなどの表面メッキが削り取られ、コンタクトプローブの先端は徐々に磨耗していき、いずれはコンタクトプローブを交換しなければならない。しかしながら、従来のプローブユニットでは、コンタクトプローブの交換作業は容易なものではなく、検査用のラインを停止したり、プローブホルダをハンドラーから外して分解したりしなければならないこともあった。このため、コンタクトプローブの交換作業に多くの時間と手間が費やされていた。また、交換が必要なコンタクトプローブの先端部以外も一括して交換しなければならないため、メインテナンス費用がかさむという問題もあった。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、メインテナンスを容易にかつ低コストで行うことができるコンタクトプローブおよび当該コンタクトプローブを備えた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、本発明に係るコンタクトプローブは、長手方向の両端で互いに異なる二つの被接触体と接触し、前記二つの被接触体の間を電気的に接続する導電性のコンタクトプローブであって、前記二つの被接触体の一方と接触する第１プランジャと、一端が前記第１プランジャに取り付けられ、前記第１プランジャの軸線方向に沿って伸縮自在なコイルばねと、一部が前記コイルばねの他端から当該コイルばねの内周部へ挿抜自在であり、前記二つの被接触体の他方と接触する第２プランジャと、を備えたことを特徴とする。
　また、本発明に係るコンタクトプローブは、上記発明において、前記コイルばねは、線材が密着して巻かれた密着巻き部と、前記密着巻き部に連続し、自然長における長手方向の長さが前記密着巻き部の長手方向の長さよりも長く、前記線材が前記密着巻き部よりも粗く巻かれた粗巻き部と、を有し、前記第２プランジャの長手方向の長さは前記第１プランジャの長手方向の長さよりも長く、前記第２プランジャの一部を前記コイルばねに挿入した状態で前記第２プランジャは前記密着巻き部と接触可能であることを特徴とする。
　本発明に係るプローブユニットは、長手方向の両端で互いに異なる二つの被接触体と接触し、前記二つの被接触体を電気的に接続する導電性のコンタクトプローブを複数備えるとともに、各コンタクトプローブの両端部を外部に表出させつつ抜け止めした状態で保持するプローブホルダを備えるプローブユニットであって、前記コンタクトプローブは、前記二つの被接触体の一方と接触する第１プランジャと、一端が前記第１プランジャに取り付けられ、前記第１プランジャの軸線方向に沿って伸縮自在なコイルばねと、一部が前記コイルばねの他端から当該コイルばねの内周部へ挿抜自在であり、前記二つの被接触体の他方と接触する第２プランジャと、を有することを特徴とする。
　また、本発明に係るプローブユニットは、上記発明において、前記コイルばねは、線材が密着して巻かれた密着巻き部と、前記密着巻き部に連続し、自然長における長手方向の長さが前記密着巻き部の長手方向の長さよりも長く、前記線材が前記密着巻き部よりも粗く巻かれた粗巻き部と、を有し、前記第２プランジャの長手方向の長さは前記第１プランジャの長手方向の長さよりも長く、前記第２プランジャの一部を前記コイルばねに挿入した状態で、前記第２プランジャは前記密着巻き部と接触可能であることを特徴とする。
　また、本発明に係るプローブユニットは、上記発明において、前記第１プランジャが接触する前記被接触体は検査用信号を生成して出力する回路基板であり、前記第２プランジャが接触する前記被接触体は前記回路基板が出力した前記検査用信号を受信する検査対象物であることを特徴とする。
　本発明によれば、互いに異なる二つの被接触体の一方と接触する第１プランジャと、一端が第１プランジャに取り付けられ、第１プランジャの軸線方向に沿って伸縮自在なコイルばねと、一部がコイルばねの他端から当該コイルばねの内周部へ挿抜自在であり、二つの被接触体の他方と接触する第２プランジャと、を備えているため、メインテナンスを行う際に第２プランジャだけを交換することができる。したがって、メインテナンスを容易にかつ低コストで行うことが可能となる。
図１は、本発明の一実施の形態に係るプローブユニットの全体構成を模式的に示す斜視図である。 図２は、本発明の一実施の形態に係るプローブユニットの要部の構成を示す図である。 図３は、本発明の一実施の形態に係るプローブの分解図である。 図４は、本発明の一実施の形態に係るプローブの自然長における状態を示す図である。 図５は、本発明の一実施の形態に係るプローブユニットの組み立ての概要を示す図である。 図６は、本発明の一実施の形態に係るプローブユニットの検査時の状態を示す図である。 図７は、本発明の別な実施の形態に係るプローブの構成を示す図である。 図８は、本発明のさらに別な実施の形態に係るプローブの構成を示す図である。
符号の説明
　１　プローブユニット
　２、５、６　コンタクトプローブ
　３　プローブホルダ
　４　ホルダ部材
　２１、５１　第１プランジャ
　２１ａ、２２ａ、５１ａ、５２ａ　先端部
　２１ｂ、２２ｂ、５１ｂ、５２ｂ　フランジ部
　２１ｃ、５１ｃ　ボス部
　２１ｄ、５１ｄ　基端部
　２２、５２　第２プランジャ
　２３、２４、５３　コイルばね
　２３ａ、２４ａ、５３ａ　密着巻き部
　２３ｂ、２４ｂ、５３ｂ　粗巻き部
　３１　第１基板
　３２　第２基板
　１００　半導体集積回路
　１０１、２０１　電極
　２００　回路基板
　３１１、３２１　孔部
　３１１ａ、３２１ａ　小径孔
　３１１ｂ、３２１ｂ　大径孔
　以下、添付図面を参照して本発明を実施するための最良の形態（以後、「実施の形態」と称する）を説明する。なお、図面は模式的なものであって、各部分の厚みと幅との関係、それぞれの部分の厚みの比率などは現実のものとは異なる場合もあることに留意すべきであり、図面の相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれる場合があることは勿論である。
　図１は、本発明の一実施の形態に係るプローブユニットの構成を示す斜視図である。また、図２は、本実施の形態に係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。これらの図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、を備える。
　プローブ２は導電性材料を用いて形成され、先端が回路基板２００と接触する第１プランジャ２１と、第１プランジャ２１よりも長手方向の長さが長く、半導体集積回路１００と接触する第２プランジャ２２と、第１プランジャ２１と第２プランジャ２２との間に設けられるコイルばね２３とを有する。
　第１プランジャ２１は、先端が針状をなす先端部２１ａと、先端部２１ａの径よりも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と反対方向に突出し、フランジ部２１ｂの径よりも小さくかつコイルばね２３の内径よりも若干大きい径を有する円柱状をなし、コイルばね２３の端部が圧入されるボス部２１ｃと、ボス部２１ｃの径よりも小さくかつコイルばね２３の内径よりも小さい径を有する円柱状をなす基端部２１ｄとを有する。
　第２プランジャ２２は、先端がクラウン形状をなす先端部２２ａと、先端部２２ａの径よりも大きい径を有するフランジ部２２ｂと、フランジ部２２ｂを介して先端部２２ａと反対方向に突出し、フランジ部２２ｂの径よりも小さくかつコイルばね２３の内径よりも小さい径を有する円柱状をなす基端部２２ｃとを備える。なお、先端部２２ａの先端形状はあくまでも一例に過ぎず、他の形状であってもよい。
　コイルばね２３は、線材が密着して巻かれている密着巻き部２３ａと、密着巻き部２３ａよりも長手方向の長さが長く、密着巻き部２３ａよりも粗く巻かれている粗巻き部２３ｂとを備え、長手方向に沿って均一な径を有する。密着巻き部２３ａの端部は第１プランジャ２１のボス部２１ｃに圧入されている。このため、コイルばね２３は、第１プランジャ２１の軸線方向に沿って伸縮自在である。これに対して、粗巻き部２３ｂの端部では、第２プランジャ２２の基端部２２ｃが粗巻き部２３ｂの内周部へ挿抜自在に取り付けられる（図３を参照）。
　図４は、第２プランジャ２２をコイルばね２３に取り付けた状態を示す図である。図４において、コイルばね２３は自然長である。この状態で、第２プランジャ２２の基端部２２ｃの長手方向の長さＰは、コイルばね２３の粗巻き部２３ｂの自然長Ｓよりも長い（Ｐ＞Ｓ）。このため、第２プランジャ２２の基端部２２ｃは、コイルばね２３の長さが自然長以下の長さに圧縮されて若干湾曲すると、そのコイルばね２３の密着巻き部２３ａに面接触する。このような構成を有するプローブ２によれば、第２プランジャ２２の基端部２２ｃが密着巻き部２３ａによってガイドされ、第２プランジャ２２とコイルばね２３（および第１プランジャ２１）との軸線がぶれにくくなる。したがって、第２プランジャ２２の基端部２２ｃをコイルばね２３に挿入したときの第２プランジャ２２の直進性が向上する。
　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それぞれ形成された第１基板３１および第２基板３２を厚さ方向（図２の上下方向）に積層した状態で固着して成る。
　第１基板３１には、板厚方向に貫通された複数の孔部３１１が設けられている。孔部３１１は、第１プランジャ２１の先端部２１ａを挿通可能な円筒状の小径孔３１１ａと、小径孔３１１ａよりも径が大きく、かつ小径孔３１１ａと同軸をなす円筒状の大径孔３１１ｂとを有する。大径孔３１１ｂの径はコイルばね２３の外径よりも大きく、コイルばね２３が圧縮されたときに湾曲することができる隙間を有している。小径孔３１１ａの径は、第１プランジャ２１のフランジ部２１ｂの径よりも小さく、第１プランジャ２１の先端部２１ａを表出させた状態で第１プランジャ２１を抜け止めしている。
　第２基板３２には、第１基板３１が有する複数の孔部３１１に対応する複数の孔部３２１が設けられている。孔部３２１は、第１基板３１に設けられた複数の孔部３１１のいずれかと同軸的に連通している。孔部３２１は、第２プランジャ２２の先端部２２ａを挿通可能な円筒状の小径孔３２１ａと、小径孔３２１ａよりも径が大きく、かつ小径孔３２１ａと同軸をなす円筒状の大径孔３２１ｂとを有する。小径孔３２１ａの径は、第２プランジャ２２のフランジ部２２ｂの径よりも小さく、第２プランジャ２２の先端部２２ａを表出させた状態で第２プランジャ２２を抜け止めしている。大径孔３２１ｂの径は第１基板３１の孔部３１１の大径孔３１１ｂの径と等しく、コイルばね２３の外径よりも大きい。
　孔部３１１、３２１は、ドリル加工、エッチング、打抜き成形を行うか、あるいはレーザ、電子ビーム、イオンビーム、ワイヤ放電等を用いた加工を行うことによって形成される。
　なお、プローブホルダ３は、導電性材料から成る基板の表面（孔部３１１、３２１の側面に対応する部分も含む）を絶縁性材料によって被覆した構成とすることも可能である。
　図５は、プローブユニット１の組み立ての概要を示す図である。プローブユニット１を組み立てる際には、一体化されている第１プランジャ２１およびコイルばね２３を、第１プランジャ２１の先端部２１ａを先頭に第１基板３１の大径孔３１１ｂの端部から挿通した後、第２プランジャ２２の基端部２２ｃをコイルばね２３の粗巻き部２３ｂの端部からコイルばね２３の内周部へ挿入する。これにより、プローブ２は図５に示す状態となる。この後、第２基板３２の表面のうち孔部３２１の大径孔３２１ｂの開口を含む表面を底面として第２基板３２を第１基板３１へ下降させていき、複数の第２プランジャ２２の先端部２２ａを各々対応する孔部３２１へ挿通する。最後に、ネジ等を用いて第１基板３１と第２基板３２とを固着する。図５に示す状態で、プローブ２は、第２プランジャ２２の自重によってコイルばね２３の長さが自然長よりも短くなっており、第２プランジャ２２の基端部２２ｃはコイルばね２３の密着巻き部２３ａの内周へより深く進入している。このため、プローブ２は軸線方向（図５の上下方向）からぶれにくくなり、第２基板３２を装着しやすくなっている。
　なお、第１基板３１および第２基板３２に位置決め用の開口部をそれぞれ設けておき、互いに対応する開口部同士に位置決めピンを挿入することによって両基板の位置決めを行うようにすれば、プローブユニット１の組み立てを一段と容易にかつ迅速に行うことができる。
　図６は、半導体集積回路１００の検査時におけるプローブユニット１の要部の構成を示す部分断面図である。半導体集積回路１００の検査時には、半導体集積回路１００からの接触荷重が加わる。接触荷重が加わった結果、コイルばね２３は長手方向に沿って圧縮された状態となる。コイルばね２３が圧縮されると、コイルばね２３はプローブホルダ３の互いに連通する大径孔３１１ｂ、３２１ｂの中で湾曲し、密着巻き部２３ａが第２プランジャ２２の基端部２２ｃと接触する。これにより確実な電気導通が得られる。この際には、第２プランジャ２２の基端部２２ｃが密着巻き部２３ａの下方まで進入しているため、第２プランジャ２２の軸線が大きくぶれることはない。
　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２０１からプローブ２の第１プランジャ２１、密着巻き部２３ａ、第２プランジャ２２を経由して半導体集積回路１００の電極１０１へ到達する。このように、プローブ２では、第１プランジャ２１と第２プランジャ２２が密着巻き部２３ａ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。したがって、検査時に粗巻き部２３ｂに信号が流れるのを防止し、インダクタンスおよび抵抗の低減および安定化を図ることができる。
　プローブユニット１が複数の半導体集積回路１００に対して検査を繰り返し行った結果、第２プランジャ２２が劣化して交換しなければならなくなった場合には、第２基板３２を第１基板３１から取り外した後、第２プランジャ２２のみを交換すればよい。このため、従来の一体型のプローブのように、交換する必要がない箇所まで交換しなくて済む。
　以上説明した本発明の一実施の形態によれば、互いに異なる二つの被接触体の一方と接触する第１プランジャと、一端が第１プランジャに取り付けられ、第１プランジャの軸線方向に沿って伸縮自在なコイルばねと、一部がコイルばねの他端から当該コイルばねの内周部へ挿抜自在であり、二つの被接触体の他方と接触する第２プランジャと、を備えているため、メインテナンスを行う際に第２プランジャだけを交換することができる。したがって、メインテナンスを容易にかつ低コストで行うことが可能となる。
　また、本実施の形態によれば、第２プランジャの長手方向の長さが第１プランジャの長手方向の長さより長く、かつ第２プランジャがコイルばねの密着巻き部まで挿入可能な構成としているため、プローブユニットの組立時や半導体集積回路の検査時にコンタクトプローブが軸線方向からぶれるのを抑制し、第２プランジャの直進性を向上させることができる。また、圧縮によってコイルばねがプローブホルダの内部で若干湾曲することにより、そのコイルばねの密着巻き部が第２プランジャの基端部と接触するため、確実な電気導通が得られる。したがって、プローブユニットの組立性を大きく向上させることができるとともに、検査時の安定した導通を確保することができる。
　また、本実施の形態によれば、第２プランジャを検査対象物と接触させているため、消耗が激しい側のプランジャを単体で容易に交換可能な構成とすることができる。この結果、第１プランジャやコイルばねを長期にわたって使用することが可能となり、メインテナンスに要するコストを低減することができる。
　また、本実施の形態によれば、第２プランジャはコイルばねに固着されるわけではないため、第１プランジャのボス部とコイルばねの内径に要求される寸法精度よりも低い精度で加工することが可能となる。したがって、コンタクトプローブの生産性を向上させることができる。
　ここまで、本発明を実施するための最良の形態を説明してきたが、本発明は上述した一実施の形態によってのみ限定されるべきものではない。図７は、本発明の別な実施の形態に係るコンタクトプローブの構成を示す部分断面図である。同図に示すコンタクトプローブ５は、半導体集積回路１００に接触する第１プランジャ５１と、回路基板２００に接触する第２プランジャ５２と、第１プランジャ５１と第２プランジャ５２との間に設けられるコイルばね５３とを有する。第１プランジャ５１は、先端部５１ａ、フランジ部５１ｂ、ボス部５１ｃおよび基端部５１ｄを有する。第２プランジャ５２は、先端部５２ａ、フランジ部５２ｂおよび基端部５２ｃを有し、長手方向の長さが第１プランジャ５１よりも短い。コイルばね５３は、密着巻き部５３ａおよび粗巻き部５３ｂを有している。コンタクトプローブ５は、コイルばね５３に対して挿抜自在な第２プランジャ５２の方が短く、かつ密着巻き部５３ａと粗巻き部５３ｂとの位置関係がコンタクトプローブ２の場合と逆であり、第１プランジャ５１のボス部５１ｃに圧入される側が粗巻き部５３ｂとなっている。このような構成を有するコンタクトプローブ５においても、第２プランジャ５２のみを交換することができるため、上記一実施の形態と同様の効果、すなわちメインテナンスを容易にかつ低コストで行うことができる。
　図８は、本発明のさらに別な実施の形態に係るコンタクトプローブの構成を示す図であり、コンタクトプローブが図５に示すプローブ２と同じ状態にある場合を示す図である。図８に示すコンタクトプローブ６は、第１基板３１へ挿通した状態で、コイルばね２４の密着巻き部２４ａと粗巻き部２４ｂとの境界が第１基板３１の上面よりも上方に位置している。このように、本発明において、コイルばねの密着巻き部および粗巻き部の長さは適宜変更することができる。
　このように、本発明は、ここでは記載していない様々な実施の形態等を含みうるものであり、特許請求の範囲により特定される技術的思想を逸脱しない範囲内において種々の設計変更等を施すことが可能である。
　以上のように、本発明は、半導体集積回路等の検査対象物の電気特性検査を行う際に有用である。

Claims (5)

  1. 　長手方向の両端で互いに異なる二つの被接触体と接触し、前記二つの被接触体の間を電気的に接続する導電性のコンタクトプローブであって、
    　前記二つの被接触体の一方と接触する第１プランジャと、
    　一端が前記第１プランジャに取り付けられ、前記第１プランジャの軸線方向に沿って伸縮自在なコイルばねと、
    　一部が前記コイルばねの他端から当該コイルばねの内周部へ挿抜自在であり、前記二つの被接触体の他方と接触する第２プランジャと、
    　を備えたことを特徴とするコンタクトプローブ。
  2. 　前記コイルばねは、
    　線材が密着して巻かれた密着巻き部と、
    　前記密着巻き部に連続し、自然長における長手方向の長さが前記密着巻き部の長手方向の長さよりも長く、前記線材が前記密着巻き部よりも粗く巻かれた粗巻き部と、
    　を有し、
    　前記第２プランジャの長手方向の長さは前記第１プランジャの長手方向の長さよりも長く、
    　前記第２プランジャの一部を前記コイルばねに挿入した状態で、前記第２プランジャは前記密着巻き部と接触可能であることを特徴とする請求項１記載のコンタクトプローブ。
  3. 　長手方向の両端で互いに異なる二つの被接触体と接触し、前記二つの被接触体を電気的に接続する導電性のコンタクトプローブを複数備えるとともに、各コンタクトプローブの両端部を外部に表出させつつ抜け止めした状態で保持するプローブホルダを備えるプローブユニットであって、
    　前記コンタクトプローブは、
    　前記二つの被接触体の一方と接触する第１プランジャと、
    　一端が前記第１プランジャに取り付けられ、前記第１プランジャの軸線方向に沿って伸縮自在なコイルばねと、
    　一部が前記コイルばねの他端から当該コイルばねの内周部へ挿抜自在であり、前記二つの被接触体の他方と接触する第２プランジャと、
    　を有することを特徴とするプローブユニット。
  4. 　前記コイルばねは、
    　線材が密着して巻かれた密着巻き部と、
    　前記密着巻き部に連続し、自然長における長手方向の長さが前記密着巻き部の長手方向の長さよりも長く、前記線材が前記密着巻き部よりも粗く巻かれた粗巻き部と、
    　を有し、
    　前記第２プランジャの長手方向の長さは前記第１プランジャの長手方向の長さよりも長く、
    　前記第２プランジャの一部を前記コイルばねに挿入した状態で、前記第２プランジャは前記密着巻き部と接触可能であることを特徴とする請求項３記載のプローブユニット。
  5. 　前記第１プランジャが接触する前記被接触体は検査用信号を生成して出力する回路基板であり、
    　前記第２プランジャが接触する前記被接触体は前記回路基板が出力した前記検査用信号を受信する検査対象物であることを特徴とする請求項３または４記載のプローブユニット。
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