(57)【要約】【課題】導電針の引き抜き強度を充分確保することができるとともに、細径化を図りながら高い高周波領域での使用を可能とするプローブピンを提供する。【解決手段】導電針２と、導電針２との間に隙間を介して同軸心に配置された外部導体４と、隙間に設けられた絶縁体３と、を備え、外部導体４の外周面に、絶縁外皮として螺旋巻きされたテーピング層５を配備するとともに、このテーピング層５を、1/2ラップ巻きして形成してある。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電針と、
前記導電針との間に隙間を介して同軸心に配置された外部導体と、
前記隙間に設けられた絶縁体と、
を備え、
前記外部導体の外周面に、絶縁外皮として螺旋巻きされたテーピング層を配備するとともに、このテーピング層を、1/2ラップ巻きして形成してある、
ことを特徴とするプローブピン。
【請求項２】
前記絶縁体を、導電針長手方向に連続した複数の空隙を有するハニカム構造に構成してある、
ことを特徴とする請求項１記載のプローブピン。
【請求項３】
前記絶縁体の空孔率が６０パーセント以上である、
ことを特徴とする請求項２記載のプローブピン。
【請求項４】
前記導電針を、タングステン合金を含むタングステン材から構成してある、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のプローブピン。
【請求項５】
前記外部導体を、多数本の導線を螺旋巻きして形成するとともに、前記テーピング層の螺旋巻き方向と前記導線の螺旋巻き方向とを逆向きにしてある、
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のプローブピン。
【請求項６】
前記テーピング層の裏面に熱融着層を備えてある、
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のプローブピン。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれかに記載のプローブピンを支持する構造であって、
前記プローブピンにおける基端側を固定板に固定支持し、前記プローブピンにおける検査端側を滑り板に摺動可能に貫通支持し、間隔を固定した前記固定板と滑り板とを検査対象に対して相対接近離反させて、プローブピンの検査端を検査対象に接触押圧させるように構成してある、
ことを特徴とするプローブピン支持構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の電気的特性検査において半導体装置の各入出力端子にテスト信号を供給するために用いられるプローブピンに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の小型化および微細化に伴って、これらの入出力端子の配列ピッチも可及的に小さくなっており、これら入出力端子における配列ピッチの狭小化に対応してプローブピンも細径化している。
【０００３】
上記プローブピンとしては、（１）円筒状に形成された外部導体の中心に空隙をもって導電針を挿通するとともに、外部導体における軸心方向の適所に絶縁材からなるスペーサを配備してこのスペーサに導電針に挿通支持した構造のもの（例えば、特許文献１参照）や、（２）導電針と外部導体との間の隙間を発泡樹脂材からなる絶縁体で埋めたもの、などが提案されている。
【特許文献１】特開２００２−２５７８４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、半導体装置の小型化および微細化に伴って、これらの入出力端子の配列ピッチも可及的に小さくなっており、これら入出力端子における配列ピッチの狭小化に対応してプローブピンも細径化が要求されている。
【０００５】
また、このプローブピンは導電針の先端（検査端）を検査対象に所定の圧力をもって押圧接触させるので、その押圧反力で導電針が絶縁体に対して軸心方向に摺動変位することがないように、絶縁体に対する導電針の軸心方向への引き抜き強度を確保することも望まれている。
【０００６】
また、プローブピンにおいて所望の高周波特性を確保するためには絶縁体の誘電率を高めることも要求されている。
【０００７】
このような要望に対して、上記従来構造（１）によると、中心の導電針とこれを囲む外部導体との間に空気絶縁層としての空隙を形成することで、ある程度の誘電率を得ることができるが、空気絶縁層を形成するために軸心方向の適所にスペーサを配備する構造上、このスペーサに貫通支持された導電針の軸心方向での支持長さが導電針の長さに対して短いものとなってしまい、プローブピンの細径化を図り、絶縁体の誘電率を高めながら導電針の軸心方向への引き抜き強度を充分大きくすることが難しいものとなっていた。
【０００８】
また、絶縁体を発泡樹脂材で形成した上記従来構造（２）においては、絶縁体は導電針に対して軸心方向に長く接触されるのであるが、絶縁体が押出し成形によって形成されるので、導電針の外周に対する絶縁体の密着度合いが強くなく、導電針の引き抜き強度を充分大きくすることが困難なものであった。
【０００９】
特に、絶縁体の誘電率を高めるためには発泡率を高めるか、絶縁体の径を大きくする必要があるが、発泡率を高めると絶縁体と導電針との密着度合いが低下して所望の引き抜き強度を確保することが困難となる。
【００１０】
本発明は、このような点に着目してなされたものであって、導電針の引き抜き強度を充分確保することができるとともに、細径化を図りながら高い高周波領域での使用を可能とするプローブピンを提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成した。
【００１２】
第１の発明に係るプローブピンは、
導電針と、
前記導電針との間に隙間を介して同軸心に配置された外部導体と、
前記隙間に設けられた絶縁体と、
を備え、
前記外部導体の外周面に、絶縁外皮として螺旋巻きされたテーピング層を配備するとともに、このテーピング層を、1/2ラップ巻きして形成してある、
ことを特徴とする。
【００１３】
この構成によると、プローブピンの外周絶縁外皮を、1/2ラップ巻きされたテーピング層で形成することで、絶縁体が外周から巻き締められて導電針に強固に密着され、導電針２の引き抜き強度が高いものとなる。
【００１４】
プローブピンの外周絶縁外皮が、1/2ラップ巻きされたテーピング層で形成されているので、絶縁体が外周からの巻き締めによって導電針に強く密着され、導電針の引き抜き強度が高いものとなる。また、プローブピンの外周絶縁外皮が、1/2ラップ巻きによって２重に巻き重ねられたテーピング層で形成されることで、プローブピン全体の挫屈強度が高いものとなり、導電針の検査端が検査対象に押圧された際に、その押圧反力によってプローブピン大きく挫屈変形してしまって、検査対象への接触圧力が不十分になることを未然に回避することができる。
【００１５】
さらに、プローブピンの外周面となるテーピング層の外周面は、1/2ラップ巻きによって、巻き段差のない平滑面となっているので、プローブピンの基部を固定板に固定支持し、プローブピンの検査端側を滑り板にスライド可能に貫通支持して検査対象に接近させる場合、検査対象への押圧反力で撓み変形するプローブピンを、滑り板に対して抵抗少なく円滑にスライド変位させることができ、プローブピンの撓み復元力によって導電針の検査端を適切な接触圧力で監査対象に押圧することができる。
【００１６】
なお、本発明において1/2ラップ巻きと表現しているテーピング層の巻回構造とは、巻回によって隣接するテーピング層どうしを、1/2テープ幅でもって積層し合いながら、テーピング層を巻回してなる構造をいう。
【００１７】
第２の発明は、上記第１の発明において、
前記絶縁体を、導電針長手方向に連続した複数の空隙を有するハニカム構造に構成してある、
ことを特徴とする。
【００１８】
この構成によると、空隙によって形成される空気絶縁層が導電針長手方向に連続しているので、数ギガ以上の高周波領域でも反射のない良好な信号授受が可能となる。
【００１９】
また、導電針と外部導体との間の隙間における空孔の割合を十分に高めて絶縁体の誘電率を高めることができ、所望の高周波特性を確保しながら十分な細径化が可能となる。
【００２０】
第３の発明は、上記第２の発明において、
前記絶縁体の空孔率が６０パーセント以上である、
ことを特徴とする。
【００２１】
この構成によると、導電針と外部導体との間の隙間における空孔の割合を十分に高めて絶縁体の誘電率を高めることができ、所望の高周波特性を確保しながら十分な細径化が可能となる。
【００２２】
第４の発明は、上記第１〜第３のいずれかの発明において、
前記導電針を、タングステン合金を含むタングステン材から構成してある、
ことを特徴とする。
【００２３】
この構成によると、導電針の強度と耐久性が高いものとなり、プローブピンの細径化に有効となる。
【００２４】
第５の発明は、上記第１〜第４のいずれかの発明において、
前記外部導体を、多数本の導線を螺旋巻きして形成するとともに、前記テーピング層の螺旋巻き方向と前記導線の螺旋巻き方向とを逆向きにしてある、
ことを特徴とする。
【００２５】
この構成によると、導線の巻きほぐれ、および、テーピング層の巻きほぐれを互いに阻止し合うことになり、プローブピンの挫屈強度を高く維持することができる。
【００２６】
第６の発明は、上記第１〜第５のいずれかの発明において、
前記テーピング層の裏面に熱融着層を備えてある、
ことを特徴とする。
【００２７】
この構成によると、テーピング層をラップ巻き処理した後の加熱、あるいは、加熱しながらのラック巻き処理によって、テーピング層を高い密着性でもって外部導体に巻き付けることができ、巻き締め効果が高いものとなってプローブピンの挫屈強度の向上に一層有効となる。
【００２８】
第７の発明は、上記第１〜第６のいずれかの発明のプローブピンを支持する構造であって、
前記プローブピンにおける基端側を固定板に固定支持し、前記プローブピンにおける検査端側を滑り板に摺動可能に貫通支持し、間隔を固定した前記固定板と滑り板とを検査対象に対して相対接近離反させて、プローブピンの検査端を検査対象に接触押圧させるよいうに構成してある、
ことを特徴とする。
【００２９】
この構成によると、プローブピンの外周面となるテーピング層の外周面は、1/2ラップ巻きによって、巻き段差のない平滑面となっているので、プローブピンの下部が滑り板に対して上方にスライド変位する際に、滑り板との貫通部位においてプローブピンの下部は抵抗少なく円滑にスライド変位することができる。
【００３０】
また、プローブピンの外周絶縁外皮が、1/2ラップ巻きによって２重に巻き重ねられたテーピング層で形成されることで、プローブピン全体の挫屈強度が高いものとなっており、導電針の検査端が検査対象に押圧された際に、その押圧反力によって大きく挫屈変形してしまうことを未然に回避することができる。
【発明の効果】
【００３１】
このように、本発明によれば、導電針の引き抜き強度を充分確保することができるとともに、細径化を図りながら高い高周波領域での使用を可能とするプローブピンを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明の実施例のいくつかを図面に基づいて説明する。
【００３３】
図１〜図４に、本発明に係るプローブピン１の第１の実施の形態が示されており、図１はプローブピン１の外観斜視図、図２はその縦断正面図、図３はその要部の拡大正面図、また、図４はその横断平面図である。
【００３４】
このプローブピン１は、導電針２と、この導電針２が中心に挿通された絶縁体３と、絶縁体３の外周に導電針２と同心状の外囲配置された外部導体４と、外部導体４の外周を覆う絶縁外皮としてのテーピング層５とを備え、軸心方向長さが約20mm、外径が0.3mm以下の極細線状に構成されている。
【００３５】
導電針２は、タングステンあるいはタングステン合金からなる直径が約0.1mmの単線で形成され、この例では検出端となる下端が扁平に形成されている。外部導体４は、直径が0.03mmの錫メッキした銅合金細線からなる導線４ａの２０数本を緩く螺旋巻きして形成されている。
【００３６】
絶縁体３は、導電針２の外周に、PFA（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）,FEP（テトラフロオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体）などの樹脂材からなる発泡率数十パーセントの発泡材を押出し成形して形成されている。
【００３７】
絶縁外皮としての前記テーピング層５は、厚さが0.004mmのＰＥＴテープを、テープ幅ｗの1/2に重複するピッチで、前記外部導体４を形成する導体４ａの螺旋巻き方向と逆向きに螺旋巻き（1/2ラップ巻き）して形成されている。このように、1/2ラップ巻きされたテーピング層５の外周面は、巻き段差のない平滑面となっている。また、テーピング層５の裏面（内面）には熱融着層（図示せず）が形成されており、ラップ巻き処理した後の加熱、あるいは、加熱しながらのラップ巻き処理によって、テーピング層５が高い密着性でもって外部導体４に巻き付けられるようになっている。なお、本発明において1/2ラップ巻き表現しているテーピング層５の巻回構造とは、巻回によって隣接するテーピング層５どうしを、1/2テープ幅でもって積層し合いながら、テーピング層５を巻回してなる構造をいう。したがって、巻回後のテーピング層５では、全ての断面において、テープ厚みが、元のテープ厚みの2倍になった状態で、テープ表面は段差のない平滑面になる。
【００３８】
本発明に係るプローブピン１は以上のように構成されており、図５に示すように、検査装置８に導通接続された一対のプローブピン１における各導電針２の先端検査端を、基板９に搭載されたＩＣチップ１０の入出力端子や、基板９における所定の回線部位に押し当て、両プローブピン１に高周波検査信号を流して回路の特性検査を行うことになる。
【００３９】
上記特性検査を行う場合のプローブピン１の支持構造が図６に示されている。この場合、プローブピン１は鉛直姿勢に保持されて、上方の固定板１１と下方の滑り板１２とに亘って貫通支持され、プローブピン１の上部基端側が固定板１１に挿通固定されるとともに、プローブピン１の下部検査端側が滑り板１に上下スライド可能に挿通支持される。
【００４０】
プローブピン１を鉛直姿勢に支持した固定板１１と滑り板１２とは、互いの上下間隔が固定された状態で一体に昇降され、支持されたプローブピン１が検査対象Ｓに対して接近および離反移動される。
【００４１】
一体昇降する固定板１１と滑り板１２は、プローブピン１における導電針２の下端（検査端）が検査対象Ｓに接触した後も、所定量だけ検査対象Ｓに接近移動される。この場合、図６（ｂ）に示すように、プローブピン１には検査対象Ｓに対する押圧反力が上方に向けて作用し、この押圧反力によってプローブピン１の下部が滑り板に対して上方にスライド変位し、固定板１１と滑り板１２との間においてプローブピン１が弾性的に撓み変形し、その弾性復元力によって導電針２の下端（検査端）が検査対象Ｓに所定の接触圧力で押圧されることになる。
【００４２】
ここで、プローブピン１の外周面、すなわち、テーピング層５の外周面は、巻き段差のない平滑面となっているので、上記のようにプローブピン１の下部が滑り板１２に対して上方にスライド変位する際に、滑り板１２との貫通部位においてプローブピン１の下部は抵抗少なく円滑にスライド変位することができる。
【００４３】
また、プローブピン１の外周絶縁外皮が、1/2ラップ巻きされたテーピング層５で形成されているので、絶縁体３が外周から巻き締められて導電針２に強く密着され、導電針２の引き抜き強度が高いものとなる。また、プローブピン１の外周絶縁外皮が、1/2ラップ巻きによって２重に巻き重ねられたテーピング層５で形成されることで、プローブピン１全体の挫屈強度が高いものとなっており、上記のように導電針２の下端（検査端）が検査対象Ｓに押圧された際に、その押圧反力によって大きく挫屈変形してしまって、検査対象Ｓへの接触圧力が低減することが未然に回避される。
【００４４】
図７〜図９に、本発明に係るプローブピン１の第２の実施の形態が示されており、図７はプローブピン１の外観斜視図、図８はその縦断正面図、また、図９はその横断平面図である。
【００４５】
この例のプローブピン１は、導電針２と、この導電針２が中心に挿通された絶縁体３と、絶縁体３の外周に導電針２と同心状の外囲配置された外部導体４と、外部導体４の外周を覆う絶縁外皮としてのテーピング層５とを備え、絶縁体３以外の構成は上記第１例と同様である。
【００４６】
この例における前記絶縁体３は、ＰＦＡ（テトラフロオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）などの絶縁樹脂材からなり、導電針２に外周面を覆って設けられた内層体３ａと、外部導体４の内周面を覆って設けられた外層体３ｂと、内層体３ａから径方向外側に向けて放射状に突出して外層体３ｂの内周側に連結する複数の放射状リブ３ｃを備えたハニカム構造に形成されている。そして、内層体３ａ、外層体３ｂ、および放射状リブ３ｃで囲まれた横断面形状扇形の６個の透孔６が、周方向等ピッチで配置形成され、かつ、各透孔６は導電針軸心方向に貫通されて絶縁体３の上下端において開放されており、この絶縁体３の空孔率が６０パーセント以上となっている。
【００４７】
この絶縁体構造によると、透孔６によって形成される空気絶縁層が軸心方向に連続しているので、数ギガ以上の高周波領域でも良好な信号授受が可能となる。
【００４８】
また、導電針２が、その略全長において絶縁体３の内層体３ａで支持され、さらに、絶縁体３が外周からテーピング層５で二重に巻き締められることで、導電針２と絶縁体３が強く密着され、導電針２に引き抜き強度が高められる。
【００４９】
テーピング層５を備えた本発明構造の引き抜き強度と、従来構造（テーピング層５からなる絶縁外皮を備えない）の引き抜き強度とをそれぞれ測定した結果は以下の通りである。すなわち、従来構造の引き抜き強度は1.04Nであった。これに対して本発明構造の引き抜き強度は1.93Nであった。この測定結果においても、本発明構造を採用することで引き抜き強度が向上していることは明らかである。なお、上記測定では、20.0mmの長さを有する両構造（導電針）における引き抜き強度を測定した。
［他の実施例］
【００５０】
本発明は、以下のような形態で実施することもできる。
【００５１】
（１）導電針２の検査用先端部の形状は、上記実施の形態のように扁平にカットした形状に限られるものではなく、例えば、先端部を先細りにした形状や、先端部を鉤形に屈曲した形状、等を検査対象に対応して任意に設定することができる。
【００５２】
（２）導電針２は、必要に応じて金メッキを施したタングステン単線を使用することができる。
【００５３】
（３）上記外部導体４を、銅合金テープを巻回して形成することもできる。
【００５４】
（４）第２の実施の形態において、絶縁体３に形成される透孔６の数は上記例に限られるものではなく、４個、８個、等の偶数個、あるいは、５個、７個、等の奇数個とすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の第１の実施の形態のプローブピンの外観斜視図である。
【図２】第１の実施の形態のプローブピンの縦断正面図である。
【図３】第１の実施の形態のプローブピンの一部を拡大した正面図である。
【図４】第１の実施の形態のプローブピンの横断平面図である。
【図５】本発明のプローブピンの使用形態の概略構成図である。
【図６】本発明のプローブピンの支持構造を示す概略正面図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態のプローブピンの外観斜視図である。
【図８】第２の実施の形態のプローブピンの縦断正面図である。
【図９】第２の実施の形態のプローブピンの横断平面図である。
【符号の説明】
【００５６】
２          導電針
３          絶縁体
４          外部導体
５          テーピング層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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