(57)【要約】【課題】  構造の簡略化を図れ、高密度実装化された半導体デバイスなどをプローブするのに有利なスプリングコンタクトプローブ装置を提供する。【解決手段】  プローブピン１０を、離間して配設されて互いに固定されたガイドプレート２１と固定プレート２２を具備したプローブ支持体２０に貫通して、プローブピン１０の一方の端部をガイドプレート２１にスライド可能に支持し、該ガイドプレート２１から露出するコンタクト部１３を被検査体に接触させたとき、プローブピン１０がガイドプレート２１と固定プレート２２間で撓んで、所定の弾性力を発揮可能な構成とした。従って、コイルスプリングなどの他のスプリング部材を用いることなく、極めて簡易な構成のスプリングコンタクトプローブ装置を提供できる。【選択図】  図１
2006133199.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ厚み方向に貫通する貫通孔が面方向に沿って複数形成されると共に、対向する貫通孔同士が同一軸芯上に位置するように互いに離間して設けられる一対のプレート部材を備えたプローブ支持体と、
前記一対のプレート部材の対向する一組の貫通孔ごとに挿通されると共に、一端部に被検査体に接触するコンタクト部を備え、該一端部が一方のプレート部材に形成された貫通孔にスライド可能に支持され、他端部が他方のプレート部材に形成された貫通孔に固定されて配設され、前記一方のプレート部材から突出する前記コンタクト部を被検査体に接触させた際に、前記一対のプレート部材間で撓み、所定の弾性力を発揮可能なプローブピンと
を有することを特徴とするスプリングコンタクトプローブ装置。
【請求項２】
さらに、前記プローブ支持体を構成する一対のプレート部材間であって、隣接する前記プローブピン間の隙間に、各プローブピンを、撓みを許容しつつ保持する軟質の保持材が充填されていることを特徴とするスプリングコンタクトプローブ装置。
【請求項３】
それぞれ厚み方向に貫通する貫通孔が面方向に沿って複数形成されると共に、対向する貫通孔同士が同一軸芯上に位置するように互いに離間して設けられる一対のプレート部材を備えたプローブ支持体と、
前記一対のプレート部材の対向する一組の貫通孔ごとに挿通されると共に、両端部に被検査体に接触するコンタクト部を備え、いずれの端部も各プレート部材に形成された貫通孔にスライド可能に支持され、前記各プレート部材からそれぞれ突出するいずれかのコンタクト部を被検査体に接触させた際に、前記一対のプレート部材間で撓み、所定の弾性力を発揮可能なプローブピンと、
前記プローブ支持体を構成する一対のプレート部材間であって、隣接する前記プローブピン間の隙間に充填され、各プローブピンを、撓みを許容しつつ保持する軟質の保持材と
を有することを特徴とするスプリングコンタクトプローブ装置。
【請求項４】
前記プローブピンは、
ガラス製細管と、
該ガラス製細管内に挿通されると共に、ガラス製細管の端部付近に形成された開口部から一部が露出するように設けられ、該開口部から露出している部分が、所定の剛性を備えた、被検査体に接触するコンタクト部を構成する金属製細線と
を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１に記載のスプリングコンタクトプローブ装置。
【請求項５】
前記プローブピンが、金属製細線からなることを特徴とする請求項２又は３記載のスプリングコンタクトプローブ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検査体に接触して電気特性検査を行うために使用されるプローブピンを備えたスプリングコンタクトプローブ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体デバイスの電気特性を検査するために、１本又は複数本のプローブピンをチャックを介してあるいは接着によりプローブ基板などの支持部材に取り付け、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に動作させて、被検査体である半導体デバイスの端子部などにプローブピンのコンタクト部を接触させるプローブ装置が知られている。
【０００３】
例えば、非特許文献１には、タングステンにニッケルめっき等を施した金属線の周囲に、隣接配置されるプローブピンとの電気的絶縁を保つため、プローブピン先端のコンタクト部を除き、フッ素樹脂などの合成樹脂により絶縁性被膜を形成したプローブピン（コンタクトピン）が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−１９４３８４号公報
【特許文献２】特開２００３−２０２３５０号公報
【特許文献３】特開平６−２１３９２７号公報
【非特許文献１】http://www.shibata.co.jp/jtxt/contact-probe.htm 、株式会社シバタ  ホームページ、「コンタクトプローブ」（インターネット）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記のようなプローブ装置として、プローブピンのコンタクト部を被検査体に接触させたときに、所定のスプリング力を発揮するようにしたスプリングコンタクトプローブ装置がある。このようなスプリングコンタクトプローブ装置を設ける場合、例えば、コイルスプリングなどのスプリング部材を用いる必要があるが、このようなスプリング部材を用いる構成では、構造の複雑化を来し、部品数の増大や、組立工数の増加などを招くという問題点があった。
【０００５】
特に、近年、表面実装タイプチップ、ＬＣＤディスプレイ、ファインピッチガラス基板などの半導体デバイスでは、より高密度実装化が図られ、検査部分が多数あり、そのピッチが極めて狭い。このような検査対象物に対しては、複数本のプローブピンを面方向に（縦横に）、できるだけ狭いピッチで多数設ける必要があるが、上記のようなスプリング部材を用いる構成では、スプリング部材を配置するスペースが必要になると共に構造が複雑化するため、狭ピッチ化の妨げとなっていた。
【０００６】
本発明は上記に鑑みなされたものであり、構造の簡略化、部品数の低減を図れ、プローブピンを面方向により狭ピッチで配置でき、特に、高密度実装化された半導体デバイスなどの検査に適するスプリングコンタクトプローブ装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明では、それぞれ厚み方向に貫通する貫通孔が面方向に沿って複数形成されると共に、対向する貫通孔同士が同一軸芯上に位置するように互いに離間して設けられる一対のプレート部材を備えたプローブ支持体と、
前記一対のプレート部材の対向する一組の貫通孔ごとに挿通されると共に、一端部に被検査体に接触するコンタクト部を備え、該一端部が一方のプレート部材に形成された貫通孔にスライド可能に支持され、他端部が他方のプレート部材に形成された貫通孔に固定されて配設され、前記一方のプレート部材から突出する前記コンタクト部を被検査体に接触させた際に、前記一対のプレート部材間で撓み、所定の弾性力を発揮可能なプローブピンと
を有することを特徴とするスプリングコンタクトプローブ装置を提供する。
請求項２記載の発明では、さらに、前記プローブ支持体を構成する一対のプレート部材間であって、隣接する前記プローブピン間の隙間に、各プローブピンを、撓みを許容しつつ保持する軟質の保持材が充填されていることを特徴とするスプリングコンタクトプローブ装置を提供する。
請求項３記載の発明では、それぞれ厚み方向に貫通する貫通孔が面方向に沿って複数形成されると共に、対向する貫通孔同士が同一軸芯上に位置するように互いに離間して設けられる一対のプレート部材を備えたプローブ支持体と、
前記一対のプレート部材の対向する一組の貫通孔ごとに挿通されると共に、両端部に被検査体に接触するコンタクト部を備え、いずれの端部も各プレート部材に形成された貫通孔にスライド可能に支持され、前記各プレート部材からそれぞれ突出するいずれかのコンタクト部を被検査体に接触させた際に、前記一対のプレート部材間で撓み、所定の弾性力を発揮可能なプローブピンと、
前記プローブ支持体を構成する一対のプレート部材間であって、隣接する前記プローブピン間の隙間に充填され、各プローブピンを、撓みを許容しつつ保持する軟質の保持材と
を有することを特徴とするスプリングコンタクトプローブ装置を提供する。
請求項４記載の発明では、前記プローブピンは、
ガラス製細管と、
該ガラス製細管内に挿通されると共に、ガラス製細管の端部付近に形成された開口部から一部が露出するように設けられ、該開口部から露出している部分が、所定の剛性を備えた、被検査体に接触するコンタクト部を構成する金属製細線と
を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１に記載のスプリングコンタクトプローブ装置を提供する。
請求項５記載の発明では、前記プローブピンが、金属製細線からなることを特徴とする請求項２又は３記載のスプリングコンタクトプローブ装置を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、プローブ支持体が、それぞれ厚み方向に貫通する貫通孔が面方向に沿って複数形成されると共に、対向する貫通孔同士が同一軸芯上に位置するように互いに離間して設けられる一対のプレート部材を備えてなり、プローブピンをこの一対のプレート部材の対向する一組の貫通孔ごとに挿通配設した構成である。従って、プローブピンのコンタクト部を備えた一端部を一方のプレート部材に形成された貫通孔にスライド可能に支持し、他端部を他方のプレート部材に形成された貫通孔に固定して支持することにより、一方のプレート部材から突出するコンタクト部を被検査体に接触させた際に、一対のプレート部材間で撓み、所定の弾性力を発揮できる。このため、従来のように別途のスプリング部材を用いることなく、きわめて簡易な構造のスプリングコンタクトプローブ装置とすることができ、従来より、プローブピン間の狭ピッチ化を図れ、高密度実装化された半導体デバイスなどの検査に適する。
【０００９】
また、コンタクト部を両端に備えたプローブピンを用いる場合には、一対のプレート部材間に、各プローブピンの撓みを許容しつつ保持する軟質の保持材を充填した構成とすることで、上記と同様に簡易な構造のスプリングコンタクトプローブ装置を提供できる。また、軟質の保持材により支持されるため、隣接するプローブピン間の絶縁は、該軟質の保持材により果たすことができる。従って、この場合には、プローブピンとしてガラス製細管によって被覆されたものではなく、金属製細線のみからなるものを用いることができる。金属製細線のみからプローブピンを構成した場合には、ガラス製細管で被覆したものと比較して撓みやすくなるため、プローブ支持体を構成する一対のプレート部材間の間隔を短くしても撓む。この結果、通電距離が短くなり、例えば、高周波電流をこのプローブピンに供給して検査する場合における損失が小さくなる。また、ガラス製細管で被覆する必要がないため、プローブピン間のさらなる狭ピッチ化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面に示した実施形態に基づいて本発明を更に詳しく説明する。図において、１は本発明の一の実施形態のスプリングコンタクトプローブ装置を示す。この図に示したように、スプリングコンタクトプローブ装置１は、プローブピン１０とプローブ支持体２０とを備えて構成される。
【００１１】
プローブピン１０は、図２に示すように、ガラス製細管１１と金属製細線１２とからなる。ガラス製細管１１は、直線状に均一の太さ（外径）で形成され、例えば、ガスクロマトグラフィーカラムや微生物検出装置の容器に用いられるガラス製のキャピラリーチューブを用いて形成される。被検査体における半導体デバイスの高密度実装化に対応するため、隣接するプローブピン１０間の配設ピッチは、できるだけ狭ピッチとすることが好ましく、ガラス製細管１１の外径もこれに伴い細いほど好ましいが、直線性を維持できる程度かそれ以上の剛性を有する必要がある。このため、本実施形態においては、例えば、プローブピン１０の先端からガラス製細管１１の後端までの長さを５〜２０ｍｍ程度とした場合、ガラス製細管１１は、先端部において外径１０〜２００μｍの範囲、内径５〜１００μｍの範囲で形成されることが好ましく、さらには、先端部における外径が１０〜１５０μｍの範囲、内径が５〜８０μｍの範囲で形成されることがより好ましい。
【００１２】
金属製細線１２の材料は限定されるものではなく、従来使用されているものから適宜選択することができる。例えば、タングステン、ベリリウム銅、銅合金などを用い、周面に、ニッケルめっき、金めっき、銀めっきなどのめっき層を少なくとも１層施したものを用いることができる。
【００１３】
金属製細線１２は、先端付近がガラス製細管１１から、例えば、０．１ｍｍ以下の寸法で露出するように設けられるため、ガラス製細管１１よりも長いものが用いられる一方で、その直径はガラス製細管１１の内径と同等又はそれ以下であり、ガラス製細管１１内に挿通支持されない限りは容易に撓んでしまう。本実施形態では、ガラス製細管１１内に挿通されて支持され、ガラス製細管１１から短い長さで露出させた部分をコンタクト部１３としているため、該コンタクト部１３がプローブ時に必要とされる剛性を有していればよく、金属製細線２０の直径は、従来よりも細いもの、好ましくは直径５〜１００μｍのもの、より好ましくは直径５〜８０μｍのものを用いることができる。
【００１４】
上記したように、金属製細線１２はガラス製細管１１内に挿通されて支持されるが、より具体的には、金属製細線１２を、該金属製細線１２の直径よりも若干内径の大きいガラス製細管１１内に挿通した後、ガラス製細管１１を延伸し、ガラス製細管１１の内面に金属製細線１２が密着するように形成される。
【００１５】
プローブピン１０の先端部、即ち、金属製細線１２の先端部のコンタクト部１３はテーパ状に加工されて円錐形状に形成される。あるいは、金属製細線１２の直径が上記のように極めて細いため、ガラス製細管１１の先端の開口部から金属製細線１２の先端付近をそのまま突出させて直線状（針状）のコンタクト部１３としても良い。
【００１６】
一方、プローブ支持体２０は、図３に示すような形状に形成されており、離間して配設された一対のプレート部材であるガイドプレート２１と固定プレート２２を具備している。ガイドプレート２１と固定プレート２２は、例えば、ガラス基板等の絶縁性基板から構成される。但し、プローブピン１０は、金属製細線１２の周囲がガラス製細管１１により被覆されており、ガイドプレート２１と固定プレート２２の貫通孔２１ｃ，２２ｃにはガラス製細管１１が接触する。従って、ガイドプレート２１と固定プレート２２をガラス基板等の絶縁性基板２１ａ，２２ａで形成することは必須ではなく、金属材料を含んだ材料を用いて形成することもできる。
【００１７】
ガイドプレート２１と固定プレート２２には、それぞれのコーナ部分に取り付けられた連結軸２３によって対向配置され、それぞれ、厚み方向に貫通する複数の貫通孔２１ｃ，２２ｃが面方向に（縦横に）設けられている。なお、ガイドプレート２１に形成される貫通孔２１ｃと固定プレート２２に形成される貫通孔２２ｃは、連結軸２３によってガイドプレート２１及び固定プレート２２を連結すると、該貫通孔２１ｃ，２２ｃ同士が同一軸芯上に位置するように位置合わせされて形成されている。そして、プローブピン１０は、ガイドプレート２１と固定プレート２２それぞれの貫通孔２１ｃ，２２ｃに挿通されて、コンタクト部１３を備えた先端部がガイドプレート２２にスライド可能に支持されると共に、後端部が固定プレート２２に接着剤などにより固着される。
【００１８】
ここで、プローブピン１０の配列の仕方、すなわち、ガイドプレート２１及び固定プレート２２に形成する貫通孔２１ｃ，２２ｃの開設位置は、面方向に沿って配置される限り任意である。「面方向に沿って」とは、一方向に一列のみ形成されるのではなく、所定の面積の範囲に貫通孔２１ｃ，２２ｃが一方向だけでなく他方向に沿っても存在するように、すなわち２次元方向に存在するように設ける意味である。例えば、図４（ａ）に示すように、隣り合う列のプローブピン１０同士が整列し、縦方向及び横方向がそれぞれ同数ずつとなるように、すなわち、隣接する４本のプローブピン１０が略正方形となるように配置することもできるし、図４（ｂ）に示すように、千鳥状に位置ずれさせて、すなわち、隣接する３本のプローブピン１０が略正三角形となるように配置することもできる。また、形成した貫通孔２１ｃ，２２ｃの全てにプローブピン１０を挿通するのではなく、挿通する貫通孔２１ｃ，２２ｃを適宜に選択することによってもプローブピン１０の配列を調整することができる。プローブピン１０の配列ピッチＰ（中心間距離）は、いずれも、１５０μｍ以下、好ましくは１００μｍ以下、より好ましくは６０μｍ以下である。
【００１９】
本実施形態によれば、プローブピン１０の金属製細線１２の各先端（コンタクト部１３）を略垂直方向から被検査体に接触させると、プローブピン１０の後端部のみが固定プレート２２に固定されているため、プローブピン１０のうち、ガイドプレート２１と固定プレート２２間に位置する部分１０ａが図１（ｂ）のように撓んで曲がり、所定のスプリング力を発生させることができる。この際、本実施形態によれば、プローブピン１０がガラス製細管１１により被覆されていることにより、隣接するプローブピン１０との絶縁性が確保される。
【００２０】
このため、コイルスプリングなどの他のスプリング部材を用いることなく、極めて簡易な構造で形成でき、部品数の低減、組み立て工数の低減などを図れるスプリングコンタクトプローブ装置１として提供することができる。また、他のスプリング部材を用いる必要がないため、隣接するコンタクト部１３の間隔が極めて狭いスプリングコンタクトプローブ装置１を提供でき、近年のより高密度実装化が図られた半導体デバイスなどのプローブを容易に行うことができ、面方向に沿って複数のプローブピン１０を有するため、一度で広い範囲の検査を実施でき、検査回数の低減を図れ、検査のための工数低減を図ることができる。
【００２１】
なお、プローブピン１０のうち、ガイドプレート２１と固定プレート２２間に位置する部分１０ａが図１（ｂ）に示すように撓んでいるが、別の方向に撓んで所定のスプリング力を発生する場合もあり、この撓み方向は何ら制限されるものではない。
【００２２】
図５は、本発明の他の実施形態に係るスプリングコンタクトプローブ装置１Ａを示す図である。このスプリングコンタクトプローブ装置１Ａは、図１の実施形態のプローブ支持体２０を構成するガイドプレート２１と固定プレート２２とからなる一対のプレート部材に代えて、該一対のプレート部材として、２枚とも、ガイドプレート２１からなるものを備えたものである。ここで用いるプローブピン１０は、両端部にコンタクト部１３を備えるものであり、各プローブピン１０が、一対のプレート部材である各ガイドプレート２１に形成した貫通孔に挿通されることは上記実施形態と同様であるが、コンタクト部１３を備えた両方の端部は、いずれも各ガイドプレート２１に形成された貫通孔にスライド可能に挿通される。
【００２３】
すなわち、このように設けられるプローブピン１０は、例えば、一方のコンタクト部１３に基準となる第１の基板が接触され、他方のコンタクト部１３に検査対象となる第２の基板が接触されて、高周波電流を流して検査される。従って、該プローブピン１０は、２つのコンタクト部１３のいずれに接触した場合にも、弾性力を発揮する必要があるため、すなわち、本実施形態ではプローブピン１０のうち、一対のガイドプレート２１間に位置する部分１０ａが撓む必要があるため、いずれのガイドプレート２１に対してもコンタクト部１３を備えた各端部が貫通孔に固着されず、スライド可能に配設される。この結果、プローブピン１０を、一対のガイドプレート２１間で撓みを許容しつつ保持する手段が必要となり、本実施形態では、隣接する前記プローブピン間の隙間に軟質の保持材２５を充填した構成としている。軟質の保持材２５としては、例えば、シリコンゴムを用いることができる。
【００２４】
本実施形態のように軟質の保持材２５を用いた場合には、２枚のガイドプレート２１間における各プローブピン１０間にかかる保持材２５が充填されているため、隣接するプローブピン１０同士の絶縁性はこの保持材２５によって果たされる。従って、上記した図１の実施形態のように、プローブピン１０としては、金属製細線をガラス製細管によって被覆する必要はなく、金属製細線をそのままプローブピンとして用いることができる。このため、例えば、金属製細線として直径２０μｍ以下のきわめて細いものを用いることができる。
【００２５】
かかるスプリングコンタクトプローブ装置１Ａでは、例えば、各コンタクト部１３をそれぞれ基準となる一方の基板と、検査対象となる他方の基板に接触させて、高周波電流を供給して検査される。それぞれを各基板に接触させると、プローブピン１０の中間部分、即ち、２枚のガイドプレート２１間に位置する部分１０ａが軟質な保持材２５に保持されているため、この部分１０ａが図５（ｂ）のように撓んで曲がり、所定のスプリング力を発生させることができる。この際、本実施形態によれば、プローブピン１０としてガラス製細管により被覆されていない金属製細線のみからなるものを用いることができるため、２枚のガイドプレート２１間に位置する部分１０ａが短くても撓むことができる。すなわち、２枚のガイドプレート２１間の間隔を、図１に示した実施形態よりも短く設定しても、プローブピン１０が撓んでスプリング機能を発揮できるため、高周波電流を流した際の損失を小さくできる。
【００２６】
なお、図１に示した実施形態においても、図５に示した実施形態のように、軟質の保持材を充填した構成とすることができる。その場合に、プローブピン１０としては、ガラス製細管を備えていてもよいが、ガラス製細管を備えていない金属製細線のみからなる構成とすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一の実施形態に係るスプリングコンタクトプローブ装置を示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）はプローブピンの撓んだ状態を示す正面図である。
【図２】上記実施形態に係るスプリングコンタクトプローブ装置のプローブピンを示す正面図である。
【図３】上記実施形態に係るスプリングコンタクトプローブ装置のプローブ支持体の形状の例を示す斜視図である。
【図４】（ａ），（ｂ）は上記プローブ支持体におけるプローブピンの配列形態を示す図である。
【図５】本発明の他の実施形態に係るスプリングコンタクトプローブ装置を示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）はプローブピンの撓んだ状態を示す正面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１，１Ａ  スプリングコンタクトプローブ装置
１０  プローブピン
１１  ガラス製細管
１２  金属製細線
１３  コンタクト部
２０  プローブ支持体
２１  ガイドプレート
２２  固定プレート
２５  軟質な保持材
【図１】
2006133199.tif 000003
【図２】
2006133199.tif 000004
【図３】
2006133199.tif 000005
【図４】
2006133199.tif 000006
【図５】
2006133199.tif 000007