(57)【要約】【課題】スプリング部の形状を工夫して特定部位への応力集中を緩和し、また撓み易くして変位量を大きくすることを可能にしたコンタクトピン及びコンタクトプローブを提供する。【解決手段】コンタクトピン３０は、プランジャ部４０とスプリング部６０とが導電材料で一体に形成され、スプリング部６０は六角形のリング６１の対向する一対の頂点を連結部として複数のリングが連結形成されたものであり、前記連結部たる頂点を構成する一対の二辺がそれぞれ前記リングの内方向へ湾曲している。コンタクトプローブ２０はコンタクトピン３０を導電性チューブ７０に挿通した構造である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プランジャ部とスプリング部とが導電材料で一体に形成されたコンタクトピンにおいて、
前記スプリング部は六角形のリングの対向する一対の頂点を連結部として複数のリングが連結形成されたものであり、
前記連結部たる頂点を構成する一対の二辺がそれぞれ前記リングの内方向へ湾曲している、コンタクトピン。
【請求項２】
請求項１に記載のコンタクトピンにおいて、前記連結部を構成しない頂点を結ぶ一対の辺が、それぞれ前記リングの外方向へ湾曲している、コンタクトピン。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のコンタクトピンにおいて、前記連結部たる頂点を構成する一対の二辺が、前記連結部から離れるに従って壁厚が薄くなるように形成されている、コンタクトピン。
【請求項４】
請求項３に記載のコンタクトピンにおいて、前記連結部を構成しない頂点を結ぶ一対の辺の壁厚が、前記連結部たる頂点を構成する一対の二辺の壁厚の最小値よりも大きくなるように形成されている、コンタクトピン。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載のコンタクトピンが、導電性チューブ内に挿通され、前記チューブ端から前記プランジャ部の先端部が突出している、コンタクトプローブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＣチップ等の被検査電子部品の電気的検査等に使用するコンタクトピン及びこれを備えるコンタクトプローブに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ＩＣチップ等の被検査電子部品の回路の検査は、多数のコンタクトプローブを備えた検査装置を用いて行われている。そして、近年の検査対象となる回路の更なる高密度化、微細化により、検査装置側においてもより多くのコンタクトプローブを高密度に（例えば、０．１ｍｍピッチ以下で）搭載することが必要になってきている。
【０００３】
従来のコンタクトプローブ１の一例を図５に示す。この図５のコンタクトプローブは、金属筒状体であるチューブ２と、その両端部より突出自在なプランジャ３，４と、両プランジャ３，４を突出方向に付勢するスプリング５とを備えている。使用時には、コンタクトプローブ１は検査装置側の絶縁性ハウジング６に配設される。
【０００４】
このコンタクトプローブ１では、それらの構成部品を個別に機械加工し、その後、組み立てる必要があり、また高密度に搭載するために各部品も微細化し、それにより加工、組立共に困難になりつつあった。
【０００５】
この問題を解決する方法として、下記特許文献１のようなプランジャ部とスプリング部とを一体としたコンタクトプローブが提案されている。
【特許文献１】特開２００１−３４３３９７号公報
【０００６】
上記特許文献１に示されるスプリング部の形状は、円形や楕円形のリングを一体に連結した構成であるが、これらの形状は荷重を付加した際に応力集中が起きやすく、また剛性が高いため、効率的に変位を得ることができない。図６を用いてその理由を以下に詳述する。
【０００７】
(1)  図６のスプリング部の構成では、円形リング１０の連結部が太くなっているため、他の部分と比べて変形し難く、よってその近辺に応力が集中する（図６のａ部）。
【０００８】
(2)  図６のｂ部は円形リングの形状に起因して応力が集中する部分となる。
【０００９】
(3)  荷重を垂直に支えるアーチ部分（図６のｃ部）は剛性が高く変形し難い。
【００１０】
以上のように、円形リングが連なったスプリング部の構成では、各円形リングの上記２箇所（ａ部及びｂ部）に応力が集中し、また剛性が高い形状であるため、スプリングとしての変位を大きくとることができない。また、楕円形リング形状を用いる場合にも同様のことが言える。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述のように、円形や楕円形のリングを一体に連結したスプリング部では、荷重を付加した際に特定部位に応力集中が起きやすく、また剛性が高くて変位量が少ない問題があった。
【００１２】
本発明はこうした状況を認識してなされたものであり、その目的は、スプリング部の形状を工夫して特定部位への応力集中を緩和し、また撓み易くして変位量を大きくすることを可能にしたコンタクトピン及びコンタクトプローブを提供することにある。
【００１３】
本発明のその他の目的や新規な特徴は後述の実施の形態において明らかにする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明のある態様のコンタクトピンは、プランジャ部とスプリング部とが導電材料で一体に形成され、
前記スプリング部は六角形のリングの対向する一対の頂点を連結部として複数のリングが連結形成されたものであり、
前記連結部たる頂点を構成する一対の二辺がそれぞれ前記リングの内方向へ湾曲していることを特徴としている。
【００１５】
前記態様において、前記連結部を構成しない頂点を結ぶ一対の辺が、それぞれ前記リングの外方向へ湾曲しているとよい。
【００１６】
前記態様において、前記連結部たる頂点を構成する一対の二辺が、前記連結部から離れるに従って壁厚が薄くなるように形成されているとよい。また、前記連結部を構成しない頂点を結ぶ一対の辺の壁厚が、前記連結部たる頂点を構成する一対の二辺の壁厚の最小値よりも大きくなるように形成されているとよい。
【００１７】
本発明の別の態様はコンタクトプローブであり、前記コンタクトピンが、導電性チューブ内に挿通され、前記チューブ端から前記プランジャ部の先端部が突出していることを特徴としている。
【００１８】
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法やシステムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、スプリング部の形状を工夫することで特定部位への応力集中を緩和し、また撓み易くして変位量を大きくすることができ、より大きな変位でも破壊しないようにすることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を詳述する。なお、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理等には同一の符号を付し、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は発明を限定するものではなく例示であり、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。
【００２１】
図１及び図２において、コンタクトプローブ２０は、プランジャ部４０，５０とスプリング部６０とが導電材料で一体に形成されたコンタクトピン３０と、導電性円筒状チューブ７０とを備え、コンタクトピン３０は、チューブ７０内に挿通され、チューブ端からプランジャ部４０，５０の先端部４１，５１が突出している。コンタクトピン３０はパラジウム系合金やニッケル系合金等の硬質金属であることが好ましく、プランジャ部４０，５０とスプリング部６０とを金属板のエッチング加工等により一体に形成したものである。チューブ７０は銅等の導電性の良好な金属が好ましい。
【００２２】
コンタクトピン３０に一体に形成されたスプリング部６０は、図３及び図４に示すように、六角形のリング６１の対向する一対の頂点を連結部６２として複数のリング６１が一体に連結形成されたものであり、連結部６２たる頂点を構成する一対の二辺６３がそれぞれリング６１の内方向へ湾曲している。また、連結部６２を構成しない頂点を結ぶ一対の辺６４が、それぞれリング６１の外方向へ湾曲している。各リング６１は連結部６２を結んだ直線に対し左右対称で、且つ、連結部６２の中点で前記直線に直交する直交線に対し上下対称でもある。
【００２３】
図３及び図４（Ｂ）に示すように、前記連結部６２たる頂点を構成する一対の二辺６３は、連結部６２から離れるに従って壁厚が薄くなるように形成されていることが望ましい。このとき、連結部６２を構成しない頂点を結ぶ一対の辺６４の壁厚は、前記辺６３の壁厚の最小値よりも十分大きく（辺６３の連結部６２近傍の壁厚と同程度に）形成されている。
【００２４】
上記リング形状とする理由は次の通りである。
【００２５】
(1)  連結部６２たる頂点を構成する一対の二辺６３がそれぞれリング６１の内方向へ湾曲していることにより、梁となる二辺６３を撓み易くし、荷重（応力）が加わったときの変位量を稼ぐ。
【００２６】
(2)  連結部６２たる頂点を構成する一対の二辺６３が連結部６２から離れるに従って壁厚が薄くなるように形成されていることにより、梁となる二辺６３の連結部付近に加わる応力を辺全体に分散し、より大きな変位でも破損しないようにしている。
【００２７】
(3)  連結部６２を構成しない頂点を結ぶ一対の辺６４は側辺となる部分であり、応力が集中する部分であるため、その壁厚を、辺６３の壁厚の最小値よりも十分大きく形成することにより、応力集中による破損を防止する。
【００２８】
図４（Ａ）は辺６３，６４の壁厚一定のリングの場合の応力分布、図４（Ｂ）は壁厚調整（辺６３を、連結部６２から離れるに従って壁厚を薄くし、辺６４の壁厚は十分に厚くした）後のリングの応力分布の解析結果を示す（但し、図中点線は応力を加える前のリング形状を示す）。応力の高い部分程、塗りを濃くし、応力の低い部分は塗りを薄くして表示している。
【００２９】
図４（Ａ）において応力があまりかかっていない所は壁を薄くし、逆に応力が集中している所は壁を厚くなるように壁厚調整したものが図４（Ｂ）のリング形状である。図４（Ｂ）のように、リング６１の壁断面積の調整により応力が分散し（全体的に塗りが薄くなっている）、より大きな変位でも破損しない形状にできる。
【００３０】
コンタクトプローブ２０は、図１及び図２のように上記リング６１が連なったスプリング部６０とプランジャ部４０，５０とが一体のコンタクトピン３０を、導電性円筒状チューブ７０に挿通したものであり、チューブ７０の上端部はかしめられて上側のプランジャ部４０の尖った先端部（細幅部）４１がチューブ７０上端部開口より突出している。上側のプランジャ部４０の基部４２はチューブ７０上端部開口が引っ掛かるように幅広となっている。なお、チューブ７０はコンタクトピン３０よりも導電性の良好な銅等の良導電性の金属であり、スプリング部６０が一体のコンタクトピン３０を真っ直ぐに維持する機能を有するとともに、プランジャ部４０，５０と電気的に接触することにより、コンタクトプローブ２０全体の電気抵抗を下げる機能を有する。
【００３１】
また、下側のプランジャ部５０は尖った先端部（細幅部）５１と中間部５２と基部５３とを有し、中間部５２は先端部５１及び基部５３よりも幅広のストッパとなっている。
【００３２】
図１及び図２は半導体ウエハーやプリント基板等の検査対象９５上のハンダボール９６（電極パッドであってもよい）にコンタクトプローブ２０の下側のプランジャ部５０を接触させる場合であって、図１は接触前、図２は接触時の状態を示す。これらの図に示すように、コンタクトプローブ２０は、使用時においては検査装置側の絶縁性ハウジング８０の取付穴８１に挿入配置されている。このとき、取付穴８１の下部は小径部８２となっており、下側のプランジャ部５０の尖った先端部５１のみが小径部８２を貫通して絶縁性ハウジング８０の下面より突出している。また、中間部５２は小径部８２の径よりも幅広で、チューブ７０が配置されている取付穴８１の大径部８３の底部に当接して、先端部５１の突出量を規制するストッパとして機能する。
【００３３】
絶縁性ハウジング８０の上側には検査装置側のプリント基板９０が重ねて配置、固定されており、プリント基板９０の下面の電極端子９１に上側のプランジャ部４０の尖った先端部４１が弾接している。
【００３４】
図１の下側のプランジャ部５０がハンダボール９６に接触前の状態では、プランジャ部５０の幅広の中間部５２が大径部８３の底部に当接し、先端部５１の絶縁性ハウジング８０の下面からの突出量が最大値となる。
【００３５】
半導体ウエハーやプリント基板等の検査対象９５の検査のために、図２のように絶縁性ハウジング８０を下降させ、下側のプランジャ部５０の先端部５１を検査対象９５のハンダボール９６に接触させたとき、スプリング部６０が撓んで縮むことにより、先端部５１はハンダボール９６に弾接する。
【００３６】
本実施の形態によれば、下記の効果を奏することができる。
【００３７】
(1)  コンタクトプローブ２０は、プランジャ部４０，５０とスプリング部６０とが導電材料で一体に形成されたコンタクトピン３０を導電性チューブ７０に挿入したものであり、部品点数が少なく簡素な構造であり、また微細化、小径化が可能である。この結果、コンタクトプローブを２０を高密度に（例えば、０．１ｍｍピッチ以下で）検査装置側の絶縁ハウジング８０に搭載することが可能である。
【００３８】
(2)  スプリング部６０の形状を工夫することで特定部位への応力集中を緩和し、また撓み易くして変位量を大きくすることができ、より大きな変位でも破壊しないようにすることが可能である。つまり、(a)連結部６２たる頂点を構成する一対の二辺６３がそれぞれリング６１の内方向へ湾曲していることにより、梁となる二辺６３を撓み易くし、荷重（応力）が加わったときの変位量を稼ぐことができる。(b)連結部６２たる頂点を構成する一対の二辺６３が連結部６２から離れるに従って壁厚が薄くなるように形成されていることにより、梁となる二辺６３に加わる応力を分散し、より大きな変位でも破損しないようにすることができる。(c)連結部６２を構成しない頂点を結ぶ一対の辺６４は側辺となる部分であり、応力が集中する部分であるため、その壁厚を、辺６３の壁厚の最小値よりも十分大きく形成することでことにより、応力集中による破損を防止できる。
【００３９】
以上、実施の形態を例に本発明を説明したが、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスには請求項に記載の範囲で種々の変形が可能であることは当業者に理解されるところである。以下、変形例について触れる。
【００４０】
図１及び図２ではコンタクトピンが挿入された導電性の円筒状チューブの一端部のみがかしめられて、一方のプランジャ部の突出を規制する構成であるが、前記チューブの両端部をかしめて上下のプランジャ部の両方の突出を規制する構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係るコンタクトピン及びこれを備えるコンタクトプローブの実施の形態であって、検査対象への接触前の状態を示す正断面図である。
【図２】同じく検査対象への接触後の状態を示す正断面図である。
【図３】実施の形態におけるコンタクトピンのスプリング部の拡大正面図である。
【図４】前記スプリング部の基本要素であるリング形状であって、（Ａ）はリング壁厚一定の場合の応力分布、（Ｂ）はリング壁厚調整後の場合の応力分布を示す斜視図である。
【図５】従来例のコンタクトプローブの正断面図である。
【図６】他の従来例（特許文献１）のコンタクトピンと一体のスプリング部を示す拡大正面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１，２０  コンタクトプローブ
２  バレル
３，４  プランジャ
５  スプリング
６，８０  絶縁性ハウジング
１０  円形リング
３０  コンタクトピン
４０，５０  プランジャ部  
６０  スプリング部
６１  リング
６２  連結部
６３，６４  辺
７０  チューブ
９５  検査対象
【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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