(57)【要約】【課題】プローブの量産と低コスト化、および交換作業性の向上をはかる。【解決手段】細長パイプ状のバレルと、該バレル内に、両端部をバレル端からそれぞれ突出させた状態にて装入されるコイルスプリングとからなり、コイルスプリングは、長さ方向中間部と両端部とにそれぞれ密巻き部を形成するとともに、両端部の密巻き部と中間部の密巻き部とのそれぞれの中間に疎巻き弾性部を形成してなり、バレル内にコイルスプリングを装入した状態において、バレル中央部を内部のコイルスプリングの中間部密巻き部にカシメ付けてコイルスプリングを固定してなる。これにより低コスト化と生産性向上がはかれ、しかも装着・交換作業性が向上する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
細長パイプ状のバレルと、該バレル内に、両端部をバレル端からそれぞれ突出させた状態にて装入されるコイルスプリングとからなり、コイルスプリングは、長さ方向中間部と両端部とにそれぞれ密巻き部を形成するとともに、両端部の密巻き部と中間部の密巻き部とのそれぞれの中間に位置して疎巻き弾性部を形成してなり、バレル内にコイルスプリングの両端の一部をそれぞれバレル端から突出させた状態に装入した状態において、バレルの中央部を内部のコイルスプリングの中間部密巻き部にカシメ付けてコイルスプリングを固定してなるスプリングプローブ。
【請求項２】
バレルの中央部を内部のコイルスプリングの中間部密巻き部にカシメ付けてコイルスプリングを固定するカシメ箇所が１箇所であるところの請求項１に記載のスプリングプローブ。
【請求項３】
バレルの中央部を内部のコイルスプリングの中間部密巻き部にカシメ付けてコイルスプリングを固定するカシメ箇所がバレルの周方向複数箇所であるところの請求項１に記載のスプリングプローブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば電子機器に用いられる半導体集積回路製造のウエハ検査工程において、ウエハ上に形成された半導体集積回路の電気的諸特性を検査するのに用いられ、または半導体両端部などの検査をおこなうなど、半導体検査用の部品であるプローブに関し、より精緻な測定を可能にすると共に、低コスト化をはかり、しかも取り付けの方向性を無くして着脱作業性を良好にすることを目的とする。
【背景技術】
【０００２】
これまでに知られているこの種のプローブには、たとえば半導体デバイスの導電
部と接続基板側の接続パッド間に位置して測定を可能にするために、円形のベース部を基準とし、該べース部の下面に設けられたところの、下先端を鋭突にした円柱状の接触子と、上記したベース部の上面に設けられたところの、上端に接続部を有する円柱状本体部と、該円柱状本体部に、ベース部から間隔をあけて配置されたリング状のフランジ部とを有する円柱状の案内子（接触ピン）、および該円柱状の案内子の外側に被せられ、ベース部の上面上に設置され、上端部が先鋭化されていて、案内子の上端部と摺動する上側座巻き部と下側座巻き部および上側座巻き部と下側座巻き部との間に弾性変形部（粗巻き部）を有し、かつ前記した接触ピンの案内子が挿入され、内周面を平坦面としたコイルスプリングとからなり、さらに該コイルスプリングの下側座巻き部が円柱状案内子のリング状フランジ部の外周面に押し込まれることにより、リング状フランジ部がコイルスプリングの下側座巻き部によってカシメ固着されるようにしたものがある（特許第４５６６２４８号公報参照）。
【０００３】
また、特開２０１１―２５８５４７号公報には、導電性を有する筒状金属管のバレルと、同じく導電性を有するコイルスプリングとからなり、バレル内に収容されるコイルスプリングは長さ方向両端部を密巻きにするとともに中間部を疎巻き状にして弾性変形部とし、バレル内に収容した後、バレルの底部付近をカシメてコイルスプリングの下側密巻き部を固定するようにした構成の接続ピンが記載されている。またこの従来発明においては、バレルの底部側を開放端部とし、コイルスプリングの下側密巻き部をバレルの底部より下方に突出させた状態でバレルの下端部付近をカシメてコイルスプリングの下側密巻き部を固定するようにした構成の接続ピンも記載されている（第２実施例）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４５６６２４８号公報
【特許文献２】特開２０１１―２５８５４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近時各種の電子機器等半導体デバイスの分野においてはますます小型・軽量化する傾向にあり、これらの検査等に用いられるプローブ類についても必然的に微細化することになる。特許文献１に記載のプローブにおいても特に円柱状の案内子の生産にはきわめて高度な技術を必要とし、またコスト高となるために必ずしも量産加工には適さない。
【０００６】
また特許文献２に記載の接続ピンにあっても、使用時にメイン基板の電極に接触したコイルスプリングの上部が先端部を支点として傾斜し、バレル内周面に接触させてバレルの下端部、もしくはバレルの下端部にカシメつけられたコイルスプリングの下部が配線基板のスルーホールに接して電気経路を形成するために、ここで用いられるバレルの材質にはきわめて良好な導電性を有する金属素材を用いる必要があり、この場合においても高コストとなるのを避けられない。
【０００７】
またそればかりでなく、既述した特許文献１に記載のプローブを含め、この場合の接続ピンは、全体的に使用に際して取り付けの方向性があり、ガイド板のガイド孔内に接続ピンを装入する際にバレルの片側端部（下端）に形成したカシメ付け部、つまり接続ピン側を先頭に装入する必要があり、全体で外径が０．６ｍｍ程度、長さ７〜８ｍｍ程度の微細な接続ピンを装着・交換する作業は容易ではなく、作業性の面からみても熟練を要する等の課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そこで本発明では、取り付けに際して方向性がなく、しかもバレルの材質についても必ずしも良好な導電性を有する必要がなく、これによって取り扱い性および交換作業性を良好とするとともに低コスト化をはかることができるスプリングプローブを開発するに至ったものである。具体的には、細長パイプ状のバレルと、該バレル内に、両端部をバレル端からそれぞれ突出させた状態にて装入されるコイルスプリングとからなり、コイルスプリングは、長さ方向中間部と両端部とにそれぞれ密巻き部を形成するとともに、両端部の密巻き部と中間部の密巻き部とのそれぞれの中間に位置して疎巻き弾性部を形成してなり、バレル内にコイルスプリングを装入した状態において、バレル中央部を内部のコイルスプリングの中間部密巻き部にカシメ付けてコイルスプリングを固定してなるスプリングプローブに関する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、バレルは単純なパイプ状をなしており、片側端部を絞って底部を形成し、あるいは上端開口部を鋭突にするためにテーパ面を形成する等の加工の必要もなく、また必ずしも導電性の良い高価な金属を用いる必要もない。またコイルスプリングについても、導電性が良好な材料を用いれば容易に生産が可能であり、断面が円形の線材を巻き回すだけで高精度かつ容易に巻回成型することができることから低コストで量産化に適している。
【００１０】
さらにコイルスプリングは、長さ方向両端部を、それぞれ密巻き部とするとともに、一方の端部の密巻き部と他方の端部の密巻き部との中間部、つまりコイルスプリングの中間部にも密巻き部を形成するとともに、両端部の密巻き部と中間部の密巻き部とのそれぞれの中間に疎巻き弾性部を形成してなるために、これによって、バレル内にコイルスプリングを装入する際に何れか一方を先頭に挿入すればよく、挿入後に両端部をバレルの端部よりそれぞれ同じ長さ突出させた状態で、バレルの中央部を内部のコイルスプリングの中間部密巻き部にカシメ付けるだけで完成するのでプローブの生産性がよく、また特にプローブを使用する際に方向性がなく、いずれの側を先頭に装入してもよいため、作業性に著しく優れる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施例であるスプリングプローブのバレル部分のみを半裁断面であらわした拡大図。
【図２】図１におけるコイルスプリング部分のみをあらわした拡大図。
【図３】図１におけるバレル部分のみをあらわした半裁断面拡大図。
【図４】本発明におけるバレルの外観拡大図。
【図５】本発明のスプリングプローブの取り付け状態をあらわした参考図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に本発明の詳細を説明すると、本発明のプローブは、細長いパイプ状のバレルと、該バレル内に装入されるコイルスプリングとからなり、バレル内に装入されたコイルスプリングは、両端部の一部がバレルの両端部からそれぞれ外方（軸方向）に向けて突出させており、この状態において、バレルの長さ方向中間部を内部のコイルスプリングに向けて突出させることによりコイルスプリングの外周面にカシメつけられて固定される。
【００１３】
具体的には図１から図４の実施例にそれぞれ拡大してあらわしたように、細長パイプ状のバレル１と、該バレル１内に、両端部をバレル端からそれぞれ一部を突出させた状態にて装入されるコイルスプリング２とから構成され、しかもコイルスプリング２は、長さ方向中間部と両端部とにそれぞれ密巻き部２ｃおよび２ａ・２ｂを形成するとともに、両端部の密巻き部２ａ・２ｂと中間部の密巻き部２ｃとのそれぞれの中間に疎巻き弾性部２ｄ・２ｅを形成してなるものである。
【００１４】
バレル１の材質については、一般的に銅合金やニッケルシルバー等の従来から使用されてきた導電性の高い物質素材が用いられる。しかし本発明においてはコイルスプリング２の両端部が直接に半導体基板３や接触対象物４の接触部に接触するところから、必ずしも高価な導電性の高い物質を用いる必要はないが、バレル１の導電性が良ければ使用時にコイルスプリング２の両端密巻き部２ａ・２ｂがそれぞれ端部側から加圧された際に変形してバレル１の内周面に接触するために、通電経路が増えてプローブ全体の電気抵抗値をより一層低下させることができる。またバレル１の具体的な寸法については、外径Ａ0.8mmを超えると太すぎて最近の半導体デバイスの検査等に対応しにくく、細いほど検査には良好ではあるものの現時点での技術水準や、取り扱い性の面からみて0.4mmまでが限界となる。
【００１５】
したがってバレル１の外径Ａについては0.4mmから0.8mm程度の範囲（平均：0.6mm±0.01mm）であるのが望ましい。また長さＢについては特に制限はないが、巻回されたコイルスプリング２の両端および中間に密巻き部２a・２bおよび２cを形成するとともに、そのそれぞれの間に疎巻きによる弾性部２dおよび２eを形成する必要から、少なくとも4mm以上は必要で有り、10mm程度まであれば十分である（平均：5.6mm）。
【００１６】
なお厚みについては、使用する材質にもよるが、プローブの使用時に両端から突出したコイルスプリング２の突出部が半導体や測定機器等の接触子に押圧された際に容易に座屈しない程度の強度を維持できれば足りる。したがって肉厚については0.02mm〜0.6mm（平均：0.06mm）程度の範囲とし、バレル１の内径を0.27〜0.65mm（平均：0.48mm±0.01mm）程度とするのが好ましいといえる。
【００１７】
一方、コイルスプリング２は、例えばニッケル金（Ni+Au）、アモルファス合金、ステンレス、ピアノ線などの断面円形をした導電性の良好な線材を用い、機械的に円筒状に巻回して一定の長さに形成される。具体的には長さ方向における中間部と、両端部とに、それぞれ密巻き部２cおよび２a・２bを形成し、さらに両端部の密巻き部２a・２bと、中間部の密巻き部２cとのそれぞれの中間に疎巻き弾性部2ｄおよび２eを形成して構成される。
【００１８】
コイルスプリング２の寸法については、太さ（外径）Ｃはバレル１内に装入可能な程度、すなわち0.25mm〜0.64mm（平均：0.45mm±0.01mm）程度が望ましい。また長さＤについては、両端部がそれぞれバレル１の端部より軸方向外方に十分に突出する長さとする必要があり、具体的には6mm〜1４mm（平均：7.68mm）程度である。さらにコイルスプリング２を構成する各部の巻きピッチおよび該巻きピッチ各部分の寸法について図１および図２に示した実施例について説明をすると、片側端部の密巻き部２aを構成する部分Ｅは隣り合う巻線が互いに密着状態で２２回巻きしてあり、部分Ｅの長さは1.32mmである。
【００１９】
また反対側端部の密巻き部２ｂを構成する部分Ｆも同様であり、隣り合う巻線が互いに密着状態で２２回巻きしてあり、部分Ｆの長さは1.32mmである。さらに中央の密巻き部２ｃは隣り合う巻線が互いに密着状態で４回巻きして部分Ｇを構成しており、部分Ｇの長さは0.24mmである。さらに両端部の密巻き部２ａ・２ｂと中間部の密巻き部２ｃとのそれぞれの中間には疎巻き弾性部２ｄ・２ｅの各部分Ｈ・Ｉが形成されている。
【００２０】
この疎巻き弾性部２ｄ・２ｅは、共に１４回巻きであり、部分Ｈおよび部分Ｉの長さは共に2.40mmである。なおコイルスプリング２の両端部２aおよび２bの各先端部付近は図２にもあらわしたように外径が端部にかけて若干縮径するようにすると基板３や接触対象物４の接触子との接触性がより良好になるとともに、バレル１内に出没出入りする際にバレル開口縁への引っかかりがなくなりスムースになる。なお、上記したコイルスプリング２の各部分Ｅ・Ｆ・Ｇ・Ｈ・Ｉの長さ寸法については上記に記載した各寸法に対して２０％程度の範囲までは増減することが可能である。
【００２１】
つぎにバレル１とコイルスプリング２との組み付けについて説明をすると、パイプ状のバレル１内にコイルスプリング２を装入する。この場合コイルスプリング２の両端部２a・２bのいずれの側の端部を先頭にして装入してもよく、装入後、その両端部２a・２bのそれぞれ略半分程を、共にバレル１の端部から軸方向外方に突出させる。なおこの場合の突出長さＥ１・Ｆ１については図１にも示したように、共に1.04mm程度である。
【００２２】
この状態において、バレル１の長さ方向における中央部を内方に向けて陥没させることにより、バレル１内のコイルスプリング２の中間部に形成した密巻き部２cに対してカシメ付けてカシメ付け部１aを形成ることによりコイルスプリング２に対しバレル１を固定することができる。なおこの場合におけるカシメ付け部１aの形成については、本実施例の場合、図３にも示したようにバレル１の周方向に等間隔に4箇所形成したが、格別4箇所に限られるものではなく、1箇所でも、あるいは2箇所以上の複数個所であってもよい。
【００２３】
しかし全周に亘って帯状にカシメ部を形成すると、バレル１の強度を劣化させることがあるため、1箇所から4箇所程度までで十分である。なお図3は、カシメ部１aのカシメ箇所を説明する便宜上からバレル１部分のみを描き表したものであり、コイルスプリング２を装入する以前からカシメ部１aを有するものではない。また図１〜図３に描き表したバレル１とコイルスプリング２は、説明の便宜上拡大してあらわしたものであり、また拡大に伴って長さ寸法が大きくなりすぎるために太さに対する長さの比率を縮小してあらわしてある。
【００２４】
本発明品であるスプリングプローブの使用について図５に基づいて簡単に説明をすると、例えば半導体集積基板などの基板３上にある導電パッド（図示省略）を介して電気的特性の検査をおこなう場合に、検査用の絶縁板５に、上記導電パッドに対応する箇所にガイド孔５ａが設けられており、このガイド孔５ａ内にスプリングプローブを差し込むことによって簡単に取り付けられる。しかもこの場合に、本発明のスプリングプローブには格別取り付けの方向性がないために、長さ方向両端部のいずれの側の端部を先頭にしても差し込むことができる。
【００２５】
なお図５の検査用絶縁板５にはガイド孔５ａを1箇所だけ設けた場合について図示しているが、通常は少なくとも複数のガイド孔５ａが形成され、それぞれのガイド孔５ａ内にスプリングプローブを取り付けて接触対象物４の導電部との間を短絡させ、接触対象物４を基板３方向に移動させることによってコイルスプリング２のバレル１の両端から突出している密巻き部２ａ・２ｂのそれぞれの端部が接触かつ加圧され、この加圧によってコイルスプリング２の疎巻き弾性部２ｄおよび２ｅが収縮して上記加圧力をある程度吸収するとともに、基板３および接触対象物４との各導電部との接触を、より確実なものとして電気的接合をより一層確実なものとしている。
【符号の説明】
【００２６】
１        バレル
１ａ      カシメ部
２        コイルスプリング
２ａ      密巻き部
２ｂ      密巻き部
２ｃ      密巻き部
２ｄ      疎巻き弾性部
２ｅ      疎巻き弾性部
【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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