(57)【要約】      （修正有）【課題】同軸構造を保持する絶縁体を備えつつプローブピン全体の特性インピーダンスの変動が小さく、また、絶縁体として硬質な誘電体リングを使用することが可能なプローブピンを提供する。【解決手段】プローブピン１は、第１接触部１１１を有する第１プランジャー１１、第２接触部１２１を有する第２プランジャー１２、およびスプリング１６を内包するパイプ材１５を備え、第１接触部１１１とパイプ材１５との間に位置する第１絶縁リング１３の外径Ｄ１３、および第２接触部１２１とパイプ材１５との間に位置する第２絶縁リング１４の外径Ｄ１４は、パイプ材１５の外径Ｄ１５よりも大きい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性を有する第１プランジャー、導電性を有する第２プランジャー、絶縁性の第１絶縁リング、絶縁性の第２絶縁リング、導電性を有するパイプ材、および前記パイプ材に内包されるスプリングを備えるプローブピンであって、
前記第１プランジャーは、一方の端部に、検査対象物の電極と接触するための第１接触部を備え、他方の端部に、前記パイプ材の一方の端部から前記パイプ材の内側面と摺動可能に挿入される第１軸を備え、
前記第２プランジャーは、一方の端部に、検査用基板の電極と接触するための第２接触部を備え、他方の端部に、前記パイプ材の他方の端部から前記パイプ材の内側面と摺動可能に挿入される第２軸を備え、
前記第１絶縁リングは、前記第１プランジャーの前記第１軸をその貫通孔に挿通させて、前記パイプ材の前記一方の端部と前記第１プランジャーの前記第１接触部との間に位置し、
前記第２絶縁リングは、前記第２プランジャーの前記第２軸をその貫通孔に挿通させて、前記パイプ材の前記他方の端部と前記第２プランジャーの前記第２接触部との間に位置し、
前記第１絶縁リングの外径Ｄ１３および前記第２絶縁リングの外径Ｄ１４は、前記パイプ材の外径Ｄ１５よりも大きいこと
を特徴とするプローブピン。
【請求項２】
前記第１絶縁リングの内径ｄ１３は、前記パイプ材の外径Ｄ１５および前記第１接触部の外径Ｄ１１１より小さく、
前記第２絶縁リングの内径ｄ１４は、前記パイプ材の外径Ｄ１５および前記第２接触部の外径Ｄ１２１より小さく、
前記第１絶縁リングは、前記第１接触部と前記パイプ材との間で、前記第１軸に対して隙間嵌めされ、前記第２絶縁リングは、前記第２接触部と前記パイプ材との間で、前記第２軸に対して隙間嵌めされることを特徴とする、請求項１に記載のプローブピン。
【請求項３】
前記第１絶縁リングの外径Ｄ１３および内径ｄ１３、および、前記第２絶縁リングの外径Ｄ１４および内径ｄ１４、ならびに、前記パイプ材の外径Ｄ１５は、下記式で示される関係を有する、請求項１または請求項２に記載のプローブピン。
ｌｏｇ（Ｄ１３／Ｄ１５）＝１／（ε１０．５）×ｌｏｇ（Ｄ１３／ｄ１３）  
ｌｏｇ（Ｄ１４／Ｄ１５）＝１／（ε２０．５）×ｌｏｇ（Ｄ１４／ｄ１４）  
ここで、ε１は前記第１絶縁リングの比誘電率、ε２は前記第２絶縁リングの比誘電率である。
【請求項４】
前記第１絶縁リングおよび前記第２絶縁リングはエンジニアリングプラスチックで構成される、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のプローブピン。
【請求項５】
前記第１絶縁リングと前記第２絶縁リングとは等しい材料で構成される、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のプローブピン。
【請求項６】
前記パイプ材の内側面が部分的に縮径した第１縮径部を有し、前記第１プランジャーの前記第１軸には外径が部分的に細くなった第１細径部が設けられ、前記第１細径部と前記第１縮径部とが対向配置されることにより、前記第１プランジャーの前記パイプ材からの脱落止め構造が構成され、
前記パイプ材の内側面が部分的に縮径した第２縮径部を有し、前記第２プランジャーの前記第２軸には外径が部分的に細くなった第２細径部が設けられ、前記第２細径部と前記第２縮径部とが対向配置されることにより、前記第２プランジャーの前記パイプ材からの脱落止め構造が構成される、
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のプローブピン。
【請求項７】
前記第１縮径部および前記第２縮径部の少なくとも一方は、前記パイプ材の外側面の一部が押されて形成された内側面の凸部からなる、請求項６に記載のプローブピン。
【請求項８】
前記パイプ材の前記外側面の一部は肉厚が薄い切り欠き部を有し、前記凸部は前記切り欠き部に形成された、請求項７に記載のプローブピン。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれか一項に記載されるプローブピンと、複数の貫通孔を有するハウジングと、を備えるＩＣソケットであって、
前記ハウジングの前記複数の貫通孔のそれぞれの中空部に前記プローブピンは保持され、少なくとも前記中空部の内側面は導電性を有し、前記プローブピンは前記第１絶縁リングおよび前記第２絶縁リングにおいて前記ハウジングの前記貫通孔の前記中空部に接触し、前記プローブピンにおける導電性の部分は前記ハウジングと電気的に絶縁されること
を特徴とするＩＣソケット。
【請求項１０】
前記ハウジングは導電性材料から構成される、請求項９に記載のＩＣソケット。
【請求項１１】
前記ハウジングは、絶縁性材料から構成される部分を有する、請求項９に記載のＩＣソケット。
【請求項１２】
前記ハウジングが備える前記貫通孔は、
前記第１プランジャーの前記第１接触部は通過可能であるが前記第１絶縁リングは通過不能に部分的に閉塞された第１部分閉塞開口を一方の端部に有し、
前記第２プランジャーの前記第２接触部は通過可能であるが前記第２絶縁リングは通過不能に部分的に閉塞された第２部分閉塞開口を他方の端部に有し、前記第１部分閉塞開口と前記第２部分閉塞開口との間に前記中空部が構成される、
請求項９から請求項１１のいずれか一項に記載のＩＣソケット。
【請求項１３】
前記貫通孔は、前記第１部分閉塞開口に、前記第１プランジャーの前記第１接触部の少なくとも一部を収容可能な座繰り部を有する、請求項９から請求項１２のいずれか一項に記載のＩＣソケット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ、集積回路）の検査などに使用されるプローブピンおよびＩＣソケットに関する。
【背景技術】
【０００２】
多数の端子を備えるＩＣを検査するときには、ＩＣにおける隣接する端子同士での電気的な接続（短絡）を抑制しつつ、ＩＣの各端子と、ＩＣを検査するための検査装置（ＩＣテスター）に接続された検査用基板における各端子に対応する電極とを電気的に接続するために、各端子に対応するプローブピンを備えたＩＣソケットが使用される。
【０００３】
プローブピンの代表的な構成は、両端が部分的に閉塞されつつ開口された管状体と、この管状体の内部に配置されたコイルバネと、このコイルバネに付勢されながら前記の部分的な閉塞部に係止された状態で管状体から部分的に突出する二つの接触部材とからなる。
【０００４】
また、ＩＣソケットは、一般的にはプラスチックなどの絶縁性の剛体からなり、検査対象物であるＩＣの端子に対応した配列の貫通孔を有するハウジングを備え、ハウジングの貫通孔内にプローブピンが保持される。本明細書においては、ハウジングにプローブピンが保持された組立体をＩＣソケットと呼ぶ。
【０００５】
ここで検査対象物であるＩＣが高速で動作する場合は、高周波性能に優れたＩＣソケットが求められる。高周波性能に優れたＩＣソケットとしては、全長の短いプローブピンを使用することによりプローブピンのインダクタンスを小さくしたＩＣソケット、あるいは、ハウジングを導電性の金属とし、プローブピンを導電性のハウジングと絶縁しつつハウジングの貫通孔内に保持することにより、導電性ハウジングとプローブピンを同軸構造にしたＩＣソケットなどがある。導電性ハウジングとプローブピンを同軸構造にしたＩＣソケットの一例としては、特許文献１、特許文献２に開示されたＩＣソケットがある。
【０００６】
特許文献１のＩＣソケットは、ＲＦ信号用コンタクトプローブの外周の少なくとも２か所に誘電体リングが固着され、金属ブロック（ハウジング）の貫通孔に嵌合されることにより、前記コンタクトプローブと金属ブロックとの間に中空部が形成され、前記コンタクトプローブを中心導体とすると共に前記金属ブロックを外部導体とし、所望の特性インピーダンスの同軸線路となるように前記誘電体リングの外径が設定されてなる高周波・高速用デバイスの検査治具（ＩＣソケット）であって、前記誘電体リングが、前記コンタクトプローブの外周に樹脂の一体成形により形成されてなる検査治具である。
【０００７】
また、特許文献２のＩＣソケットは、金属パイプの少なくとも一端部からプランジャーの突出長を可変できるコンタクトプローブ（プローブピン）と、該コンタクトプローブを少なくとも一方から挿入できる挿入孔が形成された金属ブロック（ハウジング）と、前記コンタクトプローブを前記挿入孔とほぼ同心に保持しながら、前記金属パイプ端部のみを絶縁体を介して前記金属ブロックに固定する固定手段とを有し、前記コンタクトプローブを中心導体とし、前記金属ブロックを外部導体として所定のインピーダンスの同軸構造を形成するように、前記金属パイプの外径および前記挿入孔の内径がそれぞれ設定されてなる検査用同軸プローブであって、前記金属パイプ先端部の外径に合せた凹部を有すると共に、該凹部とほぼ同心で前記プランジャーを貫通させる貫通孔が形成された絶縁性基板が、該絶縁性基板の凹部と前記金属ブロックの挿入孔とがほぼ同心になるように前記金属ブロック表面に固定されることにより、前記固定手段が形成されてなる検査用同軸プローブである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−１７０１８２号公報
【特許文献２】特開２００４−３２５３０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１のＩＣソケットは、コンタクトプローブの外周に誘電体リングを固着した構造であり、そのため、誘電体リングをコンタクトプローブの外周に一体成形している。誘電体リングの外径は、実際には１ｍｍ以下であり、一体成形することは難しい。また、誘電体リングをハウジングの貫通孔に圧入してコンタクトプローブを保持する構造であり、誘電体リングには、少なくとも若干の弾性が必要であり、硬質な誘電体を使用することができない。また、誘電体リングが固着された部位の特性インピーダンスは、その他の外周の特性インピーダンスと異なるため、コンタクトプローブ全体の特性インピーダンスが変動する。
【００１０】
また、特許文献２のＩＣソケットは、ハウジングの凹部に、プランジャーを貫通させる貫通孔が形成された絶縁性基板を固定した構造であるが、実際の絶縁性基板は外形が１ｍｍ以下の小さい部品であり、ハウジングに固定するのは難しい。また、絶縁性基板が摩耗した時に、絶縁性基板を交換することも難しい。
【００１１】
かかる技術背景に鑑み、本発明は、上記の問題を解決し、同軸構造のＩＣソケットにおいて、同軸構造を保持する絶縁体を備えつつプローブピン全体の特性インピーダンスの変動が小さく、また、絶縁体として硬質な誘電体リングを使用することが可能なプローブピンを提供することを目的とする。また、本発明は、上記のプローブピンを備えるＩＣソケットを提供することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために提供される本発明は次のとおりである。
（１）導電性を有する第１プランジャー、導電性を有する第２プランジャー、絶縁性の第１絶縁リング、絶縁性の第２絶縁リング、導電性を有するパイプ材、および前記パイプ材に内包されるスプリングを備えるプローブピンであって、前記第１プランジャーは、一方の端部に、検査対象物の電極と接触するための第１接触部を備え、他方の端部に、前記パイプ材の一方の端部から前記パイプ材の内側面と摺動可能に挿入される第１軸を備え、前記第２プランジャーは、一方の端部に、検査用基板の電極と接触するための第２接触部を備え、他方の端部に、前記パイプ材の他方の端部から前記パイプ材の内側面と摺動可能に挿入される第２軸を備え、前記第１絶縁リングは、前記第１プランジャーの前記第１軸をその貫通孔に挿通させて、前記パイプ材の前記一方の端部と前記第１プランジャーの前記第１接触部との間に位置し、前記第２絶縁リングは、前記第２プランジャーの前記第２軸をその貫通孔に挿通させて、前記パイプ材の前記他方の端部と前記第２プランジャーの前記第２接触部との間に位置し、前記第１絶縁リングの外径Ｄ１３および前記第２絶縁リングの外径Ｄ１４は、前記パイプ材の外径Ｄ１５よりも大きいことを特徴とするプローブピン。
（２）前記第１絶縁リングの内径ｄ１３は、前記パイプ材の外径Ｄ１５および前記第１接触部の外径Ｄ１１１より小さく、前記第２絶縁リングの内径ｄ１４は、前記パイプ材の外径Ｄ１５および前記第２接触部の外径Ｄ１２１より小さく、前記第１絶縁リングは、前記第１接触部と前記パイプ材との間で、前記第１軸に対して隙間嵌めされ、前記第２絶縁リングは、前記第２接触部と前記パイプ材との間で、前記第２軸に対して隙間嵌めされることを特徴とする、上記（１）に記載のプローブピン。
（３）前記第１絶縁リングの外径Ｄ１３および内径ｄ１３、および、前記第２絶縁リングの外径Ｄ１４および内径ｄ１４、ならびに、前記パイプ材の外径Ｄ１５は、下記式で示される関係を有する、上記（１）または上記（２）に記載のプローブピン。
ｌｏｇ（Ｄ１３／Ｄ１５）＝１／（ε１０．５）×ｌｏｇ（Ｄ１３／ｄ１３）  
ｌｏｇ（Ｄ１４／Ｄ１５）＝１／（ε２０．５）×ｌｏｇ（Ｄ１４／ｄ１４）  
ここで、ε１は前記第１絶縁リングの比誘電率、ε２は前記第２絶縁リングの比誘電率である。
（４）前記第１絶縁リングおよび前記第２絶縁リングはエンジニアリングプラスチックで構成される、上記（１）から上記（３）のいずれかに記載のプローブピン。
（５）前記第１絶縁リングと前記第２絶縁リングとは等しい材料で構成される、上記（１）から上記（４）のいずれかに記載のプローブピン。
（６）前記パイプ材の内側面が部分的に縮径した第１縮径部を有し、前記第１プランジャーの前記第１軸には外径が部分的に細くなった第１細径部が設けられ、前記第１細径部と前記第１縮径部とが対向配置されることにより、前記第１プランジャーの前記パイプ材からの脱落止め構造が構成され、前記パイプ材の内側面が部分的に縮径した第２縮径部を有し、前記第２プランジャーの前記第２軸には外径が部分的に細くなった第２細径部が設けられ、前記第２細径部と前記第２縮径部とが対向配置されることにより、前記第２プランジャーの前記パイプ材からの脱落止め構造が構成される、上記（１）から上記（５）のいずれかに記載のプローブピン。
（７）前記第１縮径部および前記第２縮径部の少なくとも一方は、前記パイプ材の外側面の一部が押されて形成された内側面の凸部からなる、上記（６）に記載のプローブピン。
（８）前記パイプ材の前記外側面の一部は肉厚が薄い切り欠き部を有し、前記凸部は前記切り欠き部に形成された、上記（７）に記載のプローブピン。
（９）上記（１）から上記（８）のいずれかに記載されるプローブピンと、複数の貫通孔を有するハウジングと、を備えるＩＣソケットであって、前記ハウジングの前記複数の貫通孔のそれぞれの中空部に前記プローブピンは保持され、少なくとも前記中空部の内側面は導電性を有し、前記プローブピンは前記第１絶縁リングおよび前記第２絶縁リングにおいて前記ハウジングの前記貫通孔の前記中空部に接触し、前記プローブピンにおける導電性の部分は前記ハウジングと電気的に絶縁されることを特徴とするＩＣソケット。
（１０）前記ハウジングは導電性材料から構成される、上記（９）に記載のＩＣソケット。
（１１）前記ハウジングは、絶縁性材料から構成される部分を有する、上記（９）に記載のＩＣソケット。
（１２）前記ハウジングが備える前記貫通孔は、前記第１プランジャーの前記第１接触部は通過可能であるが前記第１絶縁リングは通過不能に部分的に閉塞された第１部分閉塞開口を一方の端部に有し、前記第２プランジャーの前記第２接触部は通過可能であるが前記第２絶縁リングは通過不能に部分的に閉塞された第２部分閉塞開口を他方の端部に有し、前記第１部分閉塞開口と前記第２部分閉塞開口との間に前記中空部が構成される、上記（９）から上記（１１）のいずれかに記載のＩＣソケット。
（１３）前記貫通孔は、前記第１部分閉塞開口に、前記第１プランジャーの前記第１接触部の少なくとも一部を収容可能な座繰り部を有する、上記（９）から上記（１２）のいずれかに記載のＩＣソケット。
【発明の効果】
【００１３】
本発明により、同軸構造のＩＣソケットにおいて、同軸構造を保持する絶縁体を備えつつプローブピン全体の特性インピーダンスの変動が小さく、また、絶縁体として硬質な誘電体リングを使用することが可能なプローブピンが提供される。また、本発明により、上記のプローブピンを備えるＩＣソケットも提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係るプローブピン１の断面図である。
【図２】図２は、本発明の第１実施形態に係るプローブピン１を保持したＩＣソケット３の断面図である。
【図３】図３は、ＩＣソケット３が検査用基板５に載置され、検査対象物であるＩＣ４を検査している状態を示す断面図である。
【図４】図４は、本発明の第１実施形態の第１変形例に係るプローブピン１の断面図である。
【図５】図５は、本発明の第１実施形態の第２変形例に係るＩＣソケット３が検査用基板５に載置され、検査対象物であるＩＣ４を検査している状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照しつつ、本発明に係るプローブピンおよびＩＣソケットを説明する。
【００１６】
〔第１実施形態〕
本発明の第１実施形態に係るプローブピン１は、第１プランジャー１１、第２プランジャー１２、第１絶縁リング１３、第２絶縁リング１４、パイプ材１５、スプリング１６から構成される。図１は、本発明の第１実施形態に係るプローブピン１の断面図である。ここで、いずれも導電性を有する第１プランジャー１１、第２プランジャー１２、パイプ材１５の材質は金属であり、いずれも絶縁性である第１絶縁リング１３、第２絶縁リング１４の材質は、例えばプラスチックなどの絶縁体である。
【００１７】
第１プランジャー１１は、一方の端部に検査対象物の電極と接触するための第１接触部１１１を備え、他方の端部にパイプ材１５の内側面と摺動可能に挿入される第１軸１１２を備える。また、第１軸１１２は、直径が小さく加工された第１細径部１１３を備える。ここで第１接触部１１１の外径をＤ１１１、第１軸１１２の外径をＤ１１２とする。第２プランジャー１２は、一方の端部に検査用基板の電極と接触するための第２接触部１２１を備え、他方の端部にパイプ材１５の内側面摺動可能に挿入される第２軸１２２を備える。また、第２軸１２２は、直径が小さく加工された第２細径部１２３を備える。ここで第２接触部１２１の外径をＤ１２１、第２軸１２２の外径をＤ１２２とする。
【００１８】
第１絶縁リング１３は、リング状の絶縁体であり、第１絶縁リング１３の外径をＤ１３、内径をｄ１３とする。第２絶縁リング１４もリング状の絶縁体であり、第２絶縁リング１４の外径をＤ１４、内径をｄ１４とする。
【００１９】
パイプ材１５は、外径および内径がほぼ一定の金属製の筒状の部材（パイプ）から形成されるものであり、パイプ材１５の外径をＤ１５とする。
【００２０】
スプリング１６は、図１に示した通りコイルバネが使用される。
【００２１】
パイプ材１５の一方の端部の内径側に第１プランジャー１１の第１軸１１２の第１接触部１１１とは反対側の端部が挿入され、パイプ材１５の他方の端部の内径側に第２プランジャー１２の第２軸１２２の第２接触部１２１とは反対側の端部が挿入される。スプリング１６は、パイプ材１５の内部において、第１軸１１２の第１接触部１１１とは反対側の端部と、第２軸１２２の第２接触部１２１とは反対側の端部とに挟持される。
【００２２】
第１絶縁リング１３は、その貫通孔に第１軸１１２を挿通させ、第１接触部１１１とパイプ材１５との間に配置され、第２絶縁リング１４は、その貫通孔に第２軸１２２を挿通させ、第２接触部１２１とパイプ材１５との間に配置される。ここで第１絶縁リング１３の内径ｄ１３は、第１軸１１２の外径Ｄ１１２より極僅かに大きく、第１接触部１１１の外径Ｄ１１１、および、パイプ材１５の外径Ｄ１５より小さく設定され、第２絶縁リング１４の内径ｄ１４は、第２軸１２２の外径Ｄ１２２より極僅かに大きく、第２接触部１２１の外径Ｄ１２１、および、パイプ材１５の外径Ｄ１５より小さく設定される。
【００２３】
さらに、パイプ材１５における、パイプ材１５に挿入された第１軸１１２の第１細径部１１３が位置する部位の外側面の一部が、例えばプレス金型などにより押されて縮径され、パイプ材１５の内側面の局所的な凸部からなる第１縮径部１５１が形成される。このように、第１細径部１１３と第１縮径部１５１とが対向配置されることにより、第１プランジャー１１がパイプ材１５から脱落しないための構造（脱落止め構造）が構成される。なお、第１縮径部１５１を構成する凸部は、パイプ材１５の内側面にリング状に形成されてもよいし、複数の突起から構成されてもよい。
【００２４】
同様に、パイプ材１５における、パイプ材１５に挿入された第２軸１２２の第２細径部１２３が位置する部位の外側面の一部が押されて縮径され、パイプ材１５の内側面の局所的な凸部からなる第２縮径部１５２が形成される。このように、第２細径部１２３と第２縮径部１５２とが対向配置されることにより、第２プランジャー１２がパイプ材１５から脱落しないための構造（脱落止め構造）が構成される。なお、第２縮径部１５２を構成する凸部は、パイプ材１５の内側面にリング状に形成されてもよいし、複数の突起から構成されてもよい。
【００２５】
このように配置、組み立てられた本発明の第１実施形態に係るプローブピン１においては、第１プランジャー１１の第１軸１１２の外側面とパイプ材１５の内側面、および、第２プランジャー１２の第２軸１２２の外側面とパイプ材１５の内側面が摺動接触構造を構成する。この摺動接触構造により、第１プランジャー１１と第２プランジャー１２とは電気的接触を維持しつつ相対位置を変動することが可能となる。また、第１縮径部１５１および第２縮径部１５２により、第１プランジャー１１と第２プランジャー１２は、パイプ材１５から容易に脱離することはない。また、第１絶縁リング１３は第１プランジャー１１から、第２絶縁リング１４は第２プランジャー１２から、容易に脱離することはない。なお、第１絶縁リング１３と第２絶縁リング１４の機能は後述する。
【００２６】
ここでプローブピン１の組立方法を説明する。プローブピン１の組立方法は、先ずスプリング１６をパイプ材１５の内径側に挿入する。続いて、第１プランジャー１１の第１軸１１２を第１絶縁リング１３の内径側に貫通させつつ、さらに、パイプ材１５の一方の端部からパイプ材１５の内径側に挿入する。同様に、第２プランジャー１２の第２軸１２２を第２絶縁リング１４の内径側に貫通させつつ、さらに、パイプ材１５の他方の端部からパイプ材１５の内径側に挿入する。その後、パイプ材１５におけるパイプ材１５に挿入された第１軸１１２の第１細径部１１３が位置する部位の外側面の一部、および、パイプ材１５におけるパイプ材１５に挿入された第２軸１２２の第２細径部１２３が位置する部位の外側面の一部を、例えばプレス金型などにより縮径すればよい。こうして、プローブピン１に脱落止め構造が形成される。
【００２７】
続いて、図２、図３を用いて、本発明の第１実施形態に係るハウジング２、および、ＩＣソケット３の構造を説明する。図２は、本発明の第１実施形態に係るプローブピン１をハウジング２が保持した状態、即ちＩＣソケット３の断面図である。また、図３は、ＩＣソケット３が検査用基板５に載置され、検査対象物であるＩＣ４を検査している状態を示す断面図である。ハウジング２は金属などの導電体である。
【００２８】
ＩＣソケット３は、ハウジング２に設けられた複数の貫通孔２１のそれぞれの中空部２１３により、プローブピン１を、検査対象物であるＩＣ４に付設される電極に対応した位置に保持する。具体的には、ハウジング２は主面内方向に２分割され、いずれも導電性材料から構成された第１部分ハウジング２０１および第２部分ハウジング２０２を備える。
【００２９】
第１部分ハウジング２０１は第１貫通孔２１１を複数有する。第１貫通孔２１１は、第１プランジャー１１の第１接触部１１１は通過可能であるが第１絶縁リング１３は通過不能に部分的に閉塞された第１部分閉塞開口２１１Ａを一方に有し、第１絶縁リング１３が挿入可能に開口する第１開口２１１Ｂを他方に有する。第１貫通孔２１１の中空部２１３Ａの内径は、第１開口２１１Ｂの開口径と等しい。
【００３０】
第２部分ハウジング２０２は第２貫通孔２１２を複数有する。第２貫通孔２１２は、第２プランジャー１２の第２接触部１２１は通過可能であるが第２絶縁リング１４は通過不能に部分的に閉塞された第２部分閉塞開口２１２Ａを一方に有し、第２絶縁リング１４が挿入可能に開口する第２開口２１２Ｂを他方に有する。第２貫通孔２１２の中空部２１３Ｂの内径は、第２開口２１２Ｂの開口径と等しい。
【００３１】
第１開口２１１Ｂの開口径と第２開口２１２Ｂの開口径とは等しく、第１開口２１１Ｂと第２開口２１２Ｂとが当接するように第１部分ハウジング２０１と第２部分ハウジング２０２とが組み立てられて、第１貫通孔２１１と第２貫通孔２１２とが連通して貫通孔２１を構成する。貫通孔２１の中空部２１３の内径をｄ２１３とする。
【００３２】
図２に示されるＩＣソケット３では、第１部分閉塞開口２１１Ａと中空部２１３との境界には第１孔内段差部２１４が設けられ、第２部分閉塞開口２１２Ａと中空部２１３との境界には第２孔内段差部２１５が設けられる。ここで本発明の第１実施形態に係るプローブピン１は、図２に示した通り、ＩＣソケット３が組み立てられた状態において、プローブピン１が備える第１絶縁リング１３の第１接触部１１１側の端部が第１孔内段差部２１４と係止し、第２絶縁リング１４の第２接触部１２１側の端部が第２孔内段差部２１５と係止する。これにより、プローブピン１は、貫通孔２１の中空部２１３に保持される。このように、プローブピン１は第１絶縁リング１３および第２絶縁リング１４においてハウジング２の貫通孔２１の中空部２１３に接触するため、プローブピン１における導電性の部分（第１接触部１１１、パイプ材１５および第２接触部１２１を含む部分）と、ハウジング２の中空部２１３の内側面とは電気的に絶縁されている。
【００３３】
さらに、本発明の第１実施形態に係るＩＣソケット３においては、プローブピン１が備える第１絶縁リング１３の外径Ｄ１３、および、第２絶縁リング１４の外径Ｄ１４は、ハウジング２の中空部２１３の内径ｄ２１３より極僅か小さく、且つ、パイプ材１５の外径Ｄ１５より大きく設定される。このように設定、配置された本発明の第１実施形態に係るＩＣソケット３においては、プローブピン１は、ハウジング２の貫通孔２１とほぼ同軸に配置される。また、プローブピン１は、第１絶縁リング１３と第２絶縁リング１４以外の部位でハウジング２の貫通孔２１の内側面と接触することはなく、プローブピン１は、その導電性の部分がハウジング２と電気的に絶縁された状態で、貫通孔２１の中空部２１３に保持される。
【００３４】
また、図３に示した通り、ＩＣソケット３が検査対象物であるＩＣ４を検査している状態においては、ＩＣソケット３はＩＣ４と検査用基板５との間に位置し、プローブピン１の備えるスプリング１６が所定の長さまで圧縮される。スプリング１６の弾性回復力により、検査対象物であるＩＣ４の各端子４１とＩＣソケット３の各プローブピン１の第１接触部１１１との接点部分には所定の接触圧力が加わるとともに、検査用基板５と第２接触部１２１との接点部分においても所定の接触圧力が加わり、電気的に安定した検査が可能となる。
【００３５】
続いて、図２を用いて、プローブピン１の特性インピーダンスを説明する。同軸構造の伝送線路の特性インピーダンスＺ０は、外部導体の内径をｄ、内部導体の外径をＤ、外部導体と内部導体の間に存在する絶縁体の比誘電率をεとすると、下記式（１）で算出される。（ｌｏｇは常用対数）
Ｚ０＝１３８／（ε０．５）×ｌｏｇ（ｄ／Ｄ）    （１）
【００３６】
本実施形態に係るＩＣソケット３では、ＩＣソケット３の各部の特性インピーダンスＺ０が等しくなるように、第１絶縁リング１３および第２絶縁リング１４の材質および形状ならびにパイプ材１５の形状が上記式（１）に基づいて規定されている。
【００３７】
ＩＣソケット３において、第１絶縁リング１３が設けられている部分では、上記式（１）は、下記式（２）のように表される。
Ｚ０＝１３８／（ε１０．５）×ｌｏｇ（ｄ２１３／Ｄ１１２）    （２）
ここで、ε１は第１絶縁リング１３の比誘電率である。上記のとおり、ｄ２１３はハウジング２の中空部２１３の内径であり、Ｄ１１２は第１プランジャー１１の第１軸１１２の外径である。第１絶縁リング１３の外径Ｄ１３は、ハウジング２の中空部２１３の内径ｄ２１３よりわずかに細いだけであり、第１絶縁リング１３の内径ｄ１３は、第１軸１１２の外径Ｄ１１２よりわずかに太いだけであるから、上記式（２）は下記式（２−１）と近似することができる。
Ｚ０＝１３８／（ε１０．５）×ｌｏｇ（Ｄ１３／ｄ１３）    （２−１）
【００３８】
ＩＣソケット３において、パイプ材１５が位置する部分では、上記式（１）は、下記式（３）のように表される。
Ｚ０＝１３８／（ε００．５）×ｌｏｇ（ｄ２１３／Ｄ１５）    （３）
ここで、ε０は空気の比誘電率（＝１）である。第１絶縁リング１３の外径Ｄ１３は、ハウジング２の中空部２１３の内径ｄ２１３よりわずかに細いだけであるから、上記式（３）は下記式（３−１）と近似することができる。
Ｚ０＝１３８×ｌｏｇ（Ｄ１３／Ｄ１５）    （３−１）
【００３９】
ＩＣソケット３において、第２絶縁リング１４が設けられている部分では、上記式（１）は、下記式（４）のように表される。
Ｚ０＝１３８／（ε２０．５）×ｌｏｇ（ｄ２１３／Ｄ１２２）    （４）
ここで、ε２は第２絶縁リング１４の比誘電率である。上記のとおり、ｄ２１３はハウジング２の中空部２１３の内径であり、Ｄ１２２は第２プランジャー１２の第２軸１２２の外径である。第２絶縁リング１４の外径Ｄ１４は、ハウジング２の中空部２１３の内径ｄ２１３よりわずかに細いだけであり、第２絶縁リング１４の内径ｄ１４は、第２軸１２２の外径Ｄ１２２よりわずかに太いだけであるから、上記式（４）は下記式（４−１）と近似することができる。
Ｚ０＝１３８／（ε２０．５）×ｌｏｇ（Ｄ１４／ｄ１４）    （４−１）
【００４０】
第１絶縁リング１３の外径Ｄ１３および第２絶縁リング１４の外径Ｄ１４が、いずれもＩＣソケット３の中空部２１３の内径ｄ２１３と実質的に等しい場合には、Ｄ１３＝Ｄ１４＝ｄ２１３となり、第１絶縁リング１３の外径Ｄ１３および内径ｄ１３、第２絶縁リング１４の外径Ｄ１４および内径ｄ１４、ならびにパイプ材１５の外径Ｄ１５が下記の式（５）および式（６）を満たすように設計すれば、ＩＣソケット３の各部の特性インピーダンスＺ０が実質的に等しくなる。
ｌｏｇ（Ｄ１３／Ｄ１５）＝１／（ε１０．５）×ｌｏｇ（Ｄ１３／ｄ１３）    （５）
ｌｏｇ（Ｄ１４／Ｄ１５）＝１／（ε２０．５）×ｌｏｇ（Ｄ１４／ｄ１４）    （６）
【００４１】
一例として、ハウジング２の中空部２１３の内径ｄ２１３を０．６ｍｍ、プローブピン１に求められる特性インピーダンスＺ０を５０Ωとして、上記式（３）からＤ１５を算出すると、ハウジング２の中空部２１３の絶縁体は空気であり、その比誘電率εは１．０であるから、Ｄ１５＝０．２６０ｍｍと算出される。即ち、パイプ材１５の外径Ｄ１５は０．２６０ｍｍと決定される。
【００４２】
続いて、プローブピン１における第１プランジャー１１の第１軸１１２が第１絶縁リング１３を貫通している部分の特性インピーダンスＺ０、および、第２プランジャー１２の第２軸１２２が第２絶縁リング１４を貫通している部分の特性インピーダンスＺ０を算出することになるが、本発明において絶縁リングの材質は重要であり、比誘電率ε以外に、硬度と加工精度を勘案して材質を決定する必要がある。以下に、本発明に使用される絶縁リングの材質について説明する。
【００４３】
本発明に使用される絶縁リングの材質は、その候補となる材質が２つのグループに大別される。一つはＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）やポリエチレンなど、樹脂の中でもっとも比誘電率εが小さい樹脂のグループであり、比誘電率εは凡そ２．１〜２．３である。もう一つは、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＥＩ（ポリエーテルイミン）、ＰＥＳ（ポリエーテルスルホン）などのエンジニアリングプラスチックであり、比誘電率εはＰＴＦＥやポリエチレンよりも若干大きいが、硬度が高く、加工精度も高い樹脂のグループである。比誘電率εは凡そ３．３〜３．５である。
【００４４】
先ず、ＰＴＦＥやポリエチレンなど、樹脂の中でもっとも比誘電率εが小さい樹脂のグループについて説明する。ＰＴＦＥやポリエチレンなどは比誘電率εが小さい半面、硬度がショア硬度Ｄ５５〜６５と柔らかい樹脂である。柔らかいため、旋盤などにより切削加工ができず、リング形状を得るためには、押出成形によりパイプ形状の部材を製作し、それを切断する。押出成形時の収縮率も大きいため、外径と内径の寸法公差を±０．０３ｍｍ以下にすることが難しい。
【００４５】
他方、ＰＥＥＫ、ＰＥＩ、ＰＥＳなどのエンジニアリングプラスチックは、硬度がロックウェル硬度Ｍ１００〜１１０とかなり硬い樹脂である。リング形状を得るためには、旋盤などにより切削加工してもよいし、押出成形によりパイプ形状の部材を製作して切断してもよい。押出成形時の収縮率が小さいので、いずれの加工方法を用いても、外径と内径の寸法公差を±０．０１ｍｍ以下にすることが可能である。
【００４６】
ここで特性インピーダンスＺ０は、上記式（１）からｌｏｇ（ｄ／Ｄ）に比例するので、絶縁リングの外径や内径に製造上の公差があると、その絶縁リングを用いたプローブピンの特性インピーダンスＺ０も変動する。したがって、本発明に係るプローブピンの絶縁リングの材質を選定する時は、比誘電率εのほか、製造上の寸法公差を勘案することが望ましい。
【００４７】
以下、再び図２を用いて、プローブピン１における第１プランジャー１１の第１軸１１２が第１絶縁リング１３を貫通している部分の特性インピーダンスＺ０、および、第２プランジャー１２の第２軸１２２が第２絶縁リング１４を貫通している部分の特性インピーダンスＺ０を説明する。上記の通り、ハウジング２の中空部２１３の内径ｄ２１３は０．６ｍｍ、プローブピン１に求められる特性インピーダンスＺ０は５０Ωであり、パイプ材１５の外径Ｄ１５は０．２６０ｍｍと決定された。続いて、プローブピン１における第１プランジャー１１の第１軸１１２が第１絶縁リング１３を貫通している部分の特性インピーダンスＺ０を上記式（５）に基づき計算する。
【００４８】
ここで本発明に使用される絶縁リングの材質は、前述のとおり、その候補となる材質が２つのグループに大別されるが、プローブピンの特性インピーダンスＺ０の変動を小さくするためには、寸法精度に優れるＰＥＥＫ、ＰＥＩ、ＰＥＳなどのエンジニアリングプラスチックを使用することが望ましい。しかしながら、ＰＥＥＫ、ＰＥＩ、ＰＥＳなどのエンジニアリングプラスチックは、比誘電率εが凡そ３．３〜３．５であり、ＰＴＦＥやポリエチレンなど、樹脂の中でもっとも比誘電率εが小さい樹脂と比較すると、比誘電率εが大きい。本発明の第１実施形態に係るプローブピン１は、絶縁リング（第１絶縁リング１３と第２絶縁リング１４）を、パイプ材１５よりも外径が小さい第１プランジャー１１の第１軸１１２、および、第２プランジャー１２の第２軸１２２の外周に配置することにより、絶縁リングの内径を小さくすることが可能となり、絶縁リングの材質として、ＰＥＥＫ、ＰＥＩ、ＰＥＳなどのエンジニアリングプラスチックを使用することが可能となる。以下に具体的な設計例を示す。
【００４９】
具体的な一例として、絶縁リングの材質をＰＥＥＫとする。ＰＥＥＫの比誘電率εは３．３である。上記の通り、本明細書の特性インピーダンスＺ０の算出においては、第１絶縁リング１３の外径Ｄ１３はハウジング２の中空部２１３の内径ｄ２１３と同じ値としているので、上記式（２−１）にε１＝３．３、Ｄ１３＝０．６ｍｍ、Ｚ０＝５０を代入し、ｄ１３の値を求めると、ｄ１３＝０．１３２ｍｍとなる。したがって、第１絶縁リング１３の内径ｄ１３は０．１３２ｍｍとすればよい。
【００５０】
さらに、本明細書の特性インピーダンスＺ０の算出においては、上記の通り、第１絶縁リング１３の内径ｄ１３は第１プランジャー１１の第１軸１１２の外径Ｄ１１２と同じ値としているので、本設計例では、第１軸１１２の外径Ｄ１１２を０．１３２ｍｍとすればよい。また、第２絶縁リング１４の内径ｄ１４は、上記式（４−１）に基づいて算出されるが、本設計例ではε１＝ε２＝３．３なので、第２絶縁リング１４の内径ｄ１４は第１絶縁リング１３の内径ｄ１３と同じ値とすればよい。さらに、第２軸１２２の外径Ｄ１２２は、第２絶縁リング１４の内径ｄ１４と同じ値とすればよい。本設計例において、パイプ材１５の外径Ｄ１５は０．２６０ｍｍなので、パイプ材１５の肉厚等を調整し、第１軸１１２の外径Ｄ１１２、および、第２軸１２２の外径Ｄ１２２を０．１３２ｍｍとすることは可能である。
【００５１】
また、本設計例において、絶縁リングの材質をＰＴＦＥやポリエチレンなど、樹脂の中でもっとも比誘電率εが小さい樹脂を使用することも可能である。一例として、絶縁リングの材質をＰＴＦＥとする。ＰＴＦＥの比誘電率εは２．１である。上記の設計例と同様に、上記式（２−１）にε＝２．１、Ｄ１３＝０．６ｍｍ、Ｚ０＝５０を代入し、ｄ１３の値を求めると、ｄ１３＝０．１７９ｍｍとなる。したがって、第１絶縁リング１３の内径ｄ１３、および、第１軸１１２の外径Ｄ１１２を０．１７９ｍｍとすればよい。第２絶縁リング１４の内径、および、第２軸１２２の外径も同じ値とすればよい。上記の設計例と同様に、本設計例において、パイプ材１５の外径Ｄ１５は０．２６０ｍｍなので、パイプ材１５の肉厚等を調整し、第１軸１１２の外径Ｄ１１２、および、第２軸１２２の外径Ｄ１２２を０．１７９ｍｍとすることは可能である。
【００５２】
以上の通り、本発明の第１実施形態に係るプローブピン１は、特性インピーダンスＺ０を所定の値としつつ、絶縁リングの材質を、ＰＥＥＫ、ＰＥＩ、ＰＥＳなどのエンジニアリングプラスチック、および、ＰＴＦＥやポリエチレンなど、樹脂の中でもっとも比誘電率εが小さい樹脂のいずれも使用することが可能である。しかしながら、上述した通り、ＰＴＦＥやポリエチレンなどは加工精度が劣るため、絶縁リングの材質は、ＰＥＥＫ、ＰＥＩ、ＰＥＳなどのエンジニアリングプラスチックを使用することが望ましい。
【００５３】
また、ハウジング２が備える検査対象物であるＩＣ４に対向する面に設けられる第１部分閉塞開口２１１Ａの孔径は、第１部分閉塞開口２１１Ａの内側面と第１プランジャー１１が備える第１軸１１２の外径との間の特性インピーダンスＺ０が所定の値（上記の設計例では５０Ω）にできる限り近くなるよう設定することが望ましい。また、検査用基板５に対向する面に設けられる第２部分閉塞開口２１２Ａの孔径は、図３に示したＩＣソケット３が検査用基板５に載置された状態において、第２部分閉塞開口２１２Ａの内側面と第２プランジャー１２が備える第２接触部１２１の外径との間の特性インピーダンスＺ０が所定の値（上記の設計例では５０Ω）にできる限り近くなるよう設定することが望ましい。
【００５４】
〔第１実施形態の第１変形例〕
図４は、本発明の第１実施形態の第１変形例に係るプローブピン１の断面図である。本発明の第１実施形態に係るプローブピン１は、上述の通り、パイプ材１５におけるパイプ材１５に挿入された第１軸１１２の第１細径部１１３が位置する部位の外側面の一部、および、第２軸１２２の第２細径部１２３が位置する部位の外側面の一部が、例えばプレス金型などにより縮径されている。この時、パイプ材１５の肉厚が厚い場合は、部分的に切り欠き部を設ければよい。具体的には、図４に示した通り、パイプ材１５における縮径される部位の外側面に第１切り欠き部１５３および第２切り欠き部１５４を設け、縮径される部位の肉厚を薄くしてもよい。パイプ材１５における第１切り欠き部１５３および第２切り欠き部１５４の外径は、パイプ材１５の外径Ｄ１５より若干小さくなり、この部位の特性インピーダンスＺ０は若干大きくなるが、その差異は小さいので、プローブピン１の特性インピーダンスＺ０に与える影響も小さい。なお、第１切り欠き部１５３に形成される第１縮径部１５１を構成する凸部および２切り欠き部１５４に形成される第２縮径部１５２を構成する凸部は、パイプ材１５の内側面にリング状に形成されてもよいし、複数の突起から構成されてもよい。
【００５５】
〔第１実施形態の第２変形例〕
図５は、本発明の第１実施形態の第２変形例に係るＩＣソケット３が検査用基板５に載置され、検査対象物であるＩＣ４を検査している状態を示す断面図である。図５に示した通り、ハウジング２が備える検査対象物であるＩＣ４に対向する面に設けられる第１部分閉塞開口２１１Ａは、第１プランジャー１１の第１接触部１１１の少なくも一部を収容可能な座繰り部２１６を有してもよい。ここで、座繰り部２１６の孔径は、図５に示したＩＣソケット３が検査用基板５に載置された状態において、座繰り部２１６の内側面と第１プランジャー１１が備える第１接触部１１１の外径との間の特性インピーダンスＺ０が所定の値（上記の設計例では５０Ω）にできる限り近くなるよう設定することが望ましい。
【００５６】
以上の通り、本発明の第１実施形態に係るプローブピン１は、絶縁リングを備える部位の特性インピーダンスＺ０をも所定の値にすることが可能であり、また、絶縁リングの材質として、硬質なエンジニアリングプラスチックを使用することも可能である。
【００５７】
なお、以上説明した第１実施形態、および、その変形例は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
例えば、上記のＩＣソケット３では、ハウジング２は主面内方向に２分割され、いずれも導電性材料から構成された第１部分ハウジング２０１および第２部分ハウジング２０２を備えるが、貫通孔２１の中空部２１３は一体とし、ハウジング２を別の部分で分割してもよい。また、貫通孔２１の中空部２１３の内側面が導電性を有していればよいので、ハウジング２の一部を絶縁体で構成してもよい。
【符号の説明】
【００５８】
１        プローブピン
１１      第１プランジャー
１２      第２プランジャー
１３      第１絶縁リング
１４      第２絶縁リング
１５      パイプ材  
１６      スプリング
１１１    第１接触部
１１２    第１軸
１１３    第１細径部
１２１    第２接触部
１２２    第２軸
１２３    第２細径部
１５１    第１縮径部
１５２    第２縮径部
１５３    第１切り欠き部
１５４    第２切り欠き部
Ｄ１３    第１絶縁リングの外径
ｄ１３    第１絶縁リングの内径
Ｄ１４    第２絶縁リングの外径
ｄ１４    第２絶縁リングの内径
Ｄ１５    パイプ材の外径
Ｄ１１１  第１接触部の外径
Ｄ１２１  第２接触部の外径
Ｄ１１２  第１軸の外径
Ｄ１２２  第２軸の外径
２        ハウジング
２０１    第１部分ハウジング
２０２    第２部分ハウジング
２１      貫通孔
２１１    第１貫通孔
２１１Ａ  第１部分閉塞開口
２１１Ｂ  第１開口
２１２    第２貫通孔
２１２Ａ  第２部分閉塞開口
２１２Ｂ  第２開口
２１３    中空部
ｄ２１３  中空部の内径
２１３Ａ  第１貫通孔２１１の中空部
２１３Ｂ  第２貫通孔２１２の中空部
２１４    第１孔内段差部
２１５    第２孔内段差部
２１６    座繰り部
３        ＩＣソケット
４        ＩＣ
４１      ＩＣの端子
５        検査用基板
【図１】
2020153723.tif 000003
【図２】
2020153723.tif 000004
【図３】
2020153723.tif 000005
【図４】
2020153723.tif 000006
【図５】
2020153723.tif 000007