(57)【要約】【目的】  電気抵抗が小さく、酸化しにくく、かつ高硬度を有するロジウム、イリジウムなどのレアメタルを材料とする、スプリングプローブ用の段付きプランジャーを製造する際に、高硬度であるがゆえに段付き軸の形成が困難であることを鑑み、前記のプランジャーに段付き形状を容易に付与することを目的とする。【構成】  ロジウム、イリジウムなどのレアメタルを材料とする、スプリングプローブ用のプランジャーの一部の外周面に溝を形成した上で、塑性加工容易な部材からなる円環部材を前記の溝を覆うように前記のプランジャーに嵌着し、前記の円環部材の外周面を圧着して、前記円環部材の内周面の一部を前記溝に食い込ませることによって、ロジウム、イリジウムなどのレアメタルを材料とする高硬度材料からなるプランジャーに段付き形状を形成することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スプリングプローブ用のプランジャーであって、ロジウム、イリジウム、オスミウムなどのレアメタルまたはタングステンなどの、高硬度材料からなるプランジャーに段付き形状を形成するため、前記プランジャーの一部の外周面に溝を形成した上で、塑性加工容易な部材からなる円環部材を前記の溝を覆うように前記のプランジャーに嵌着し、前記の円環部材の外周面の一部に外力を加えて変形させ、前記円環部材の内周面の一部を前記溝に食い込ませることによって、前記のプランジャーに段付き形状を付与したことを特徴とするスプリングプローブのプランジャー。
【請求項２】
前記の請求項１によるプランジャーを有するスプリングプローブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  この発明は、半導体デバイスのウェハ上での電気検査や、電子部品の電気検査を行うためのスプリングプローブとそのプランジャーに関する。
【背景技術】
【０００２】  電気自動車や電力変換用デバイス向けなどの、パワー半導体電気検査用として、電流搬送能力の大きいスプリングプローブの需要が高まっている。スプリングプローブ用のプランジャーの材料としては、従来、酸化しやすい材料であるパラジウム合金やタングステンなどの材料に金メッキを施したプランジャーが用いられていた。【０００３】  しかしながら、前記のプランジャーの金メッキは、メッキ厚さが高々２ミクロン程度しかなく、電気検査対象の電極パッドとの接触によって摩耗し、寿命が短いと言う不具合がある。また、従来の材料のパラジウム合金やタングステンは、電気抵抗が小さくなく、電流搬送能力にも限界があった。【０００４】  近年、前記のプランジャーの材料として、電気抵抗が小さく、電流搬送能力が大きく、酸化しにくいため接触抵抗が小さく、高硬度のため摩耗しにくいプランジャー材料として、ロジウム、イリジウム、オスミウムなどのレアメタルが注目されている。しかしながら、前記のレアメタルは高硬度であるため、塑性加工での段付き加工は難しく、また研摩加工による段付き加工はコストアップとなる
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  本発明は、上述したような不具合に鑑みてなされたもので、高硬度のレアメタルを材料とするプランジャーにおいて、経済的価格で段付き形状を形成できるプランジャーの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  本発明の請求項１、請求項２によると、スプリングプローブとそのプランジャーであって、ロジウム、イリジウム、オスミウムなどのレアメタルまたはタングステンなどの、高硬度材料からなるプランジャーに段付き形状を形成するため、前記プランジャーの一部の外周面に溝を形成した上で、塑性加工容易な部材からなる円環部材を前記の溝を覆うように前記のプランジャーに嵌着し、前記の円環部材の外周面の一部に外力を加えて変形させ、前記円環部材の内周面の一部を前記溝に食い込ませることによって、前記のプランジャーに段付き形状を付与したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】  本発明によるプランジャーでは、高硬度のレアメタルであるロジウム、イリジウムなどを材料とするプランジャーにたいして、段付き形状の形成を経済的価格で実現するので、レアメタルがもたらす、低い接触抵抗、検査接触部への異物の付着低減とその結果がもたらすクリーニング頻度の低減とランニングコストの低減、高い電流搬送能力など、従来のスプリングプローブに対して検査性能を飛躍的に高める効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】は、高硬度のレアメタルプランジャーに段付き形状を形成する過程と、段付き形状を付与されたプランジャーの構造を説明する図。
【図２】は、本発明に基づいて形成された段付き形状を有するプランジャーを適用したスプリングプローブの構造と作用を説明する図。
【０００９】  以下に図面を参照して本発明に係わる実施例の形態を詳細に説明する。
本発明に基づく一実施例を図１、図２に従って説明する。
【実施例】
【００１０】  図１（ａ）において、ロジウム、イリジウム等のレアメタルの材料からなる溝付きプランジャー１は、外周面に形成された溝２を有している。以下、前記溝付きプランジャー１を、同図（ｅ）にしめす段付きプランジャーへ５と加工していく工程を説明する。【００１１】  図１（ｂ）に示す、アルミニウム、銅合金等の塑性加工容易で優れた電気伝導性を有する材料からなる円環部材３は、外周面中央に、くぼみ４を有している。前記の円環部材３を、同図（ｃ）に示すように、前記の溝２を覆うように、前記溝付きプランジャー１に嵌着する。【００１２】  次に、同図（ｄ）に示すように、対向して設置される一対のコイニング部材６ａ、６ｂを、矢印７ａ、７ｂの方向に前記くぼみ４をつぶすように押し付けながら、矢印８にしめす方向に、前記溝付きプランジャー１の軸芯回りに回転させながら前記のコイニング動作を繰り返す。【００１３】  かくして、同図（ｅ）に示すように、前記溝付きプランジャー１は、段付きプランジャー５へと変貌し、前記円環部材３は、段付部９へと変貌する。【００１４】  次に図２に従って、前記段付きプランジャー５を、スプリングプローブへ組み込んだ実施例を説明する。【００１５】  図２において、（ａ）は前記段付きプランジャー下端部１０とパワー半導体デバイス１１の電極パッド１２とが接触する前であり、かつ、前記段付きプランジャー上端部１３とプリント基板１４の検査電極１５とが接触する前の状態を示している。【００１６】  図２において、前記段付きプランジャー５、バレル１６、およびコイルばね１７とでスプリングプローブ１８を構成している。また前記の段付き部９は、前記コイルばね１７の作用によって、前記バレル１６の下端部１９に接している。【００１７】  前記のスプリングプローブ１８は、保持板２０に嵌着されており、前記段付きプランジャー下端部１０は、下側ホールプレート２２に貫通しており、前記の保持板２０と下側ホールプレート２２とは、連結部材２１ａ、２１ｂと図示していないネジによって連結されている。【００１８】  前記の保持版２０は上側ホールプレート２３に図示しないボルトで固定されており、また前記のプリント基板１４は、抑え板２４によって、前記の上側ホールプレート２３に押付けられていて、前記の前記段付きプランジャーの上端部１３からの力に対して抵抗できるようになっている。【００１９】  前記のスプリングプローブ１８、保持板２０、連結部材２１ａ、２１ｂ、下側ホールプレート２２、上側ホールプレート２３、プリント基板１４、および抑え板２４とで、検査治具２５が構成されている。【００２０】  なお、図２では説明の便宜上、一式のスプリングプローブ１８しか示していないが、実際には、前記の検査治具２５には、数百から数千式のスプリングプローブが組み込まれる。【００２１】  図２（ｂ）において、前記検査治具２５が矢印２６で示す方向に下降すると、先ず前記の段付きプランジャー下端部１０が、前記の電極パッド１２と接触する。さらに矢印２６に示す方向に下降すると、前記の段付きプランジャー下端部１０は前記の段付き部９を押し上げ、前記の段付きプランジャー上端部１３を前記の検査電極１５と接触させて、電気導通検査が可能な状態となる。【００２２】  前記の状態において、前記段付きプランジャー下端部１０は、所定の接触力をもって前記電極パッド１２に接しており、前記電極パッド１２の表面の酸化膜を破って、良好な接触導通を確保するようになっている。【００２３】  次に本発明の効果を説明する。
近年、シリコンカーバイドバース、または窒化ガリウムベースのパワー半導体が目覚ましい成長を見せており、電気自動車、太陽電池発電の電力変換、輸送車両制御などの様々な分野で、パワー半導体を搭載したパワーデバイスが普及し始めている。【００２４】  前記パワーデバイスは、大電流、高電圧の電気信号検査を必要としており、プランジャー材料であるタングステン、ベリリウム銅合金、銀銅合金、パラジウム合金などの従来の材料では、電流搬送能力が小さいため、前記したパワーデバイスの電気導通検査では不向きとなっている。そのため、前記のプランジャー材料として、電気抵抗が小さく、電流搬送能力の大きいロジウム、イリジウムなどのレアメタルの材料の適用が望まれている。【００２５】  また、従来のプランジャー材料では表面に酸化膜を有しており、高電圧、大電流の検査の場合、前記の電極パッド１２とプランジャー下降端部１０との接触部で、前記の酸化膜を絶縁体として、絶縁破壊を起こす放電が発生する。この放電によって前記のプランジャー下降端部が受けるダメージは、前記の酸化膜による絶縁抵抗が大きいほど、ダメージも大きい。【００２６】  一方、ロジウム、イリジウムなどのレアメタルでは、通常の環境では酸化膜を表面に形成しないため、前記の絶縁破壊による放電を抑制し、さらに、融点が高いため放電によるダメージは殆ど生じない。【００２７】  しかしながら、前記のロジウム、イリジウムなどの高性能の７レアメタルを、前記のプランジャー材料として適用するには、段付き形状を形成することが困難であった。高硬度のため、前記の形状を形成するのに、研摩加工ではコスト高になり、また、塑性加工で段付き形状を形成することも、塑性加工用の金型の低寿命を招くため困難であった。【００２８】  本発明による段付きプランジャーでは、先ず、図１（ａ）に示すように、溝２をプランジャー１に加工する。前記の溝加工の溝深さは十ミクロンから十数ミクロンの浅い溝であり、前記の溝付きプランジャー１は、複数のプランジャーを転動させて同時加工できるため、極めて安価に製造できる。【００２９】  また、図１に示すように、くぼみ４を有する円環部材５を、前記の溝２の上でコイニングによって、前記の溝付きプランジャーと一体化するので、自動化装置を導入すれば、コストを低く抑えて、段付き部９を有する段付きプランジャー５を、低価格で量産することを可能とする。【００３０】  ロジウム、イリジウムなどのレアメタルは、プランジャー材料としては極めて優れており、電流搬送能力が大きく、酸化しにくいので接触抵抗が小さく、異種金属との親和性が小さいため、電極との接触部に異物の付着が少なく、その結果、前記のプランジャー下降端部１０のクリーニング頻度を低減するのでランニングコストが小さく、さらに高硬度の故に高寿命である。【００３１】  本発明は、上述したような高性能のレアメタルをスプリングプローブに経済的に適用することを可能とするため、産業上、次のような効果がある。
第一に、電流搬送能力が大きく、大電流、高電圧でのパワーデバイスの電気検査を可能とする。【００３２】  第二に、接触抵抗が小さく、放電を生じにくい段付きプランジャーであるため、安定した信頼性の高いパワーデバイスの電気検査を実現し、以て、パワーデバイスの歩留まり向上、生産性向上、およびコスト引き下げに寄与し、パワー半導体産業の発展に寄与する。
【符号の説明】
【００３３】１              溝付きプランジャー
２              溝
３              円環部材３
４              くぼみ
５              段付きプランジャー
６ａ、６ｂ      コイニング部材
７ａ、７ｂ      矢印
８              矢印
９              段付き部
１０            段付きプランジャー下端部
１１            パワー半導体デバイス
１２            電極パッド
１３            段付きプランジャー上端部
１４            プリント基板
１５            検査電極
１６            バレル
１７            コイルばね
１８            スプリングプローブ
１９            バレルの下端部
２０            保持板
２１ａ、２１ｂ  連結部材
２２            下側ホールプレート
２３            上側ホールプレート
２４            抑え板
２５            検査治具
【図１】
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【図２】
2020056764.tif 000004