(57)【要約】【課題】狭ピッチ化が可能な、プランジャーとバレルが固着されたプローブ及びその製造方法を提供する。【解決手段】先端部１１１及び先端部１１１に連結する挿入部１１２を有する棒形状のプランジャー１１と、プランジャー１１の挿入部１１２が内部に配置された管形状のバレル１２と、プランジャー１１とバレル１２の対向する領域に配置されてプランジャー１１とバレル１２とを固着させる、プランジャー１１及びバレル１２のいずれの材料よりも融点の低い導電性の第１固着部材１３１とを備え、第１固着部材１３１が配置された領域を含むプランジャー１１とバレル１２とが重なった領域の切断面においてプランジャー１１とバレル１２の間が第１固着部材１３１によって隙間なく埋め込まれている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端部及び前記先端部に連結する挿入部を有する棒形状のプランジャーと、
前記プランジャーの前記挿入部が内部に配置された管形状のバレルと、
前記プランジャーと前記バレルの対向する領域に配置されて前記プランジャーと前記バレルとを固着させる、前記プランジャー及び前記バレルのいずれの材料よりも融点の低い導電性の第１固着部材と
を備え、
前記第１固着部材が配置された領域を含む前記プランジャーと前記バレルとが重なった領域の切断面において前記プランジャーと前記バレルの間が前記第１固着部材によって隙間なく埋め込まれていることを特徴とするプローブ。
【請求項２】
前記プランジャーの挿入された前記バレルの開口部に向かって前記第１固着部材が移動することを防止するストッパー部が、前記第１固着部材と接する領域よりも前記開口部に近い領域で前記挿入部に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のプローブ。
【請求項３】
前記ストッパー部が、前記第１固着部材と接する領域よりも外径を太くした鍔状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載のプローブ。
【請求項４】
前記挿入部の表面に設けられた凹部に前記第１固着部材が配置されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のプローブ。
【請求項５】
前記バレルの内壁面に設けられた凹部に前記第１固着部材が配置されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のプローブ。
【請求項６】
前記バレルが外層と内層を有する多層構造であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のプローブ。
【請求項７】
前記バレルの前記内層の前記第１固着部材と接する領域に、前記第１固着部材と合金を形成する材料が配置されていることを特徴とする請求項６に記載のプローブ。
【請求項８】
前記プランジャーが、前記バレルの内径よりも外径が大きい凸領域を前記先端部と前記挿入部の間に有し、
前記プランジャーの前記凸領域と前記バレルの開口端の端面とが第２固着部材によって固着されていることを特徴とする請求項１に記載のプローブ。
【請求項９】
先端部及び前記先端部に連結する挿入部を有する棒形状のプランジャー、及び前記プランジャーの前記挿入部が内部に配置される管形状のバレルを有するプローブの製造方法であって、
前記プランジャーと前記バレルの少なくともいずれか一方の特定の領域に、前記プランジャー及び前記バレルのいずれの材料よりも融点の低い導電性の第１固着部材を形成するステップと、
前記特定の領域で前記第１固着部材を介して前記プランジャーと前記バレルが連結するように、前記プランジャーの前記挿入部を前記バレルの開口端から内部に挿入するステップと、
前記第１固着部材を溶解させて、前記プランジャーと前記バレルを固着させるステップと
を含むことを特徴とするプローブの製造方法。
【請求項１０】
前記第１固着部材を加熱処理によって溶解することを特徴とする請求項９に記載のプローブの製造方法。
【請求項１１】
前記プランジャーの側面上を円周方向に前記第１固着部材を連続的に形成し、前記第１固着部材が形成された領域を含む前記プランジャーと前記バレルとが重なった領域の切断面において、前記プランジャーと前記バレルの間を溶解させた前記第１固着部材によって隙間なく埋め込むことを特徴とする請求項９又は１０に記載のプローブの製造方法。
【請求項１２】
前記挿入部の表面に前記第１固着部材を形成することを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか１項に記載のプローブの製造方法。
【請求項１３】
前記挿入部の表面に設けられた凹部に前記第１固着部材を形成することを特徴とする請求項１２に記載のプローブの製造方法。
【請求項１４】
前記バレルの内壁面に前記第１固着部材を形成することを特徴とする請求項９乃至１３のいずれか１項に記載のプローブの製造方法。
【請求項１５】
前記バレルの内壁面に設けられた凹部に前記第１固着部材を形成することを特徴とする請求項１４に記載のプローブの製造方法。
【請求項１６】
前記バレルが外層と内層を有する多層構造であることを特徴とする請求項９乃至１５のいずれか１項に記載のプローブの製造方法。
【請求項１７】
前記バレルの前記内層の前記第１固着部材と接する領域が、前記第１固着部材と合金を形成する材料であることを特徴とする請求項１６に記載のプローブの製造方法。
【請求項１８】
前記バレルの内径よりも外径が大きい凸領域を前記先端部と前記挿入部の間に有する前記プランジャーを用意し、
前記プランジャーの前記凸領域と前記バレルの開口端の端面とを第２固着部材によって固着することを特徴とする請求項９乃至１７のいずれか１項に記載のプローブの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検査体の特性の測定に使用されるプローブに関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路などの被検査体の特性をウェハから分離しない状態で測定するために、被検査体に接触させるプローブが用いられている。プローブには、例えば、被検査体に接触する小径の伝導部であるプランジャーと、適切な押圧でプランジャーが被検査体に接触するために収縮自在に形成された円筒形状部であるバレルとが連結された構造などが使用されている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−５３９３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
プランジャーとバレルを固着させるために、スポット溶接を使用可能である。しかしながら、スポット溶接によってプランジャーとバレルを固着させると、スポット溶接における加圧に起因してバレルが外側に膨らむ現象が生じる。このため、プローブ同士の接触を防止するためにプローブの間隔を広くする必要があり、プローブの配置の狭ピッチ化が阻害されるという問題があった。
【０００５】
上記問題点に鑑み、本発明は、狭ピッチ化が可能な、プランジャーとバレルが固着されたプローブ及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、先端部及び先端部に連結する挿入部を有する棒形状のプランジャーと、プランジャーの挿入部が内部に配置された管形状のバレルと、プランジャーとバレルの対向する領域に配置されてプランジャーとバレルとを固着させる、プランジャー及びバレルのいずれの材料よりも融点の低い導電性の第１固着部材とを備え、第１固着部材が配置された領域を含むプランジャーとバレルとが重なった領域の切断面においてプランジャーとバレルの間が第１固着部材によって隙間なく埋め込まれているプローブが提供される。
【０００７】
本発明の他の態様によれば、先端部及び先端部に連結する挿入部を有する棒形状のプランジャー、及びプランジャーの挿入部が内部に配置される管形状のバレルを有するプローブの製造方法であって、プランジャーとバレルの少なくともいずれか一方の特定の領域に、プランジャー及びバレルのいずれの材料よりも融点の低い導電性の第１固着部材を形成するステップと、特定の領域で第１固着部材を介してプランジャーとバレルが連結するように、プランジャーの挿入部をバレルの開口端から内部に挿入するステップと、第１固着部材を溶解させて、プランジャーとバレルを固着させるステップとを含むプローブの製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、狭ピッチ化が可能な、プランジャーとバレルが固着されたプローブ及びその製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るプローブの構成を示す模式図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るプローブの構成を示す模式的な断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るプローブを保持した例を示す模式図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係るプローブの第１固着部材の形成例を示す模式図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係るプローブの第１固着部材の他の形成例を示す模式図であり、図５（ａ）は第１固着部材を配置する前のプランジャーの状態を示し、図５（ｂ）は第１固着部材を配置したプランジャーの状態を示し、図５（ｃ）はプランジャーとバレルを固着した状態を示す。
【図６】本発明の第１の実施形態に係るプローブの第１固着部材の他の形成例を示す模式図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係るプローブの第１固着部材の他の形成例を示す模式図である。
【図８】比較例のプローブの製造方法を説明するための模式的な断面図である。
【図９】比較例のプローブの形状を示す模式図である。
【図１０】バレルの形成方法を説明するための模式図である。
【図１１】バレルの構成を示す模式的な断面図である。
【図１２】本発明の第１の実施形態の変形例に係るプローブの構成を示す模式図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態に係るプローブの構成を示す模式図である。
【図１４】図１３に示したプローブにおける第２固着部材の形成方法を示す模式的な斜視図である。
【図１５】本発明のその他の実施形態に係るプローブの構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各部の厚みの比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。以下に示す実施形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の実施形態は、構成部品の材質、形状、構造、配置などを下記のものに特定するものでない。
【００１１】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係るプローブ１は、図１に示すように、先端部１１１及び先端部１１１に連結する挿入部１１２を有する棒形状のプランジャー１１と、プランジャー１１の挿入部１１２が内部に配置された管形状のバレル１２と、プランジャー１１とバレル１２とを固着させる第１固着部材１３１とを備える。第１固着部材１３１は、プランジャー１１とバレル１２の対向する領域に配置され、プランジャー１１及びバレル１２のいずれの材料よりも融点が低い部材である。図１に示すように、バレル１２の外径は一定である。なお、わかり易くするため、ハッチングをかけて第１固着部材１３１を示している（以下において同様。）。
【００１２】
図２に、第１固着部材１３１によってプランジャー１１とバレル１２が固着された領域の断面形状を示す。図２に示すように、第１固着部材１３１が配置された領域を含むプランジャー１１とバレル１２とが重なった領域の切断面において、プランジャー１１の表面とバレル１２の内壁面との間は第１固着部材１３１によって隙間なく埋め込まれている。
【００１３】
図１に示したプローブ１は、バレル１２の両端の開口端からプランジャー１１がそれぞれ挿入された構成である。プローブ１は、例えば被検査体の電気的特性の取得に使用される。この場合、一方のプランジャー１１の先端部１１１が被検査体に接触する。他方のプランジャー１１の先端部１１１は配線基板などの端子と接触し、配線基板を介してテスタなどの測定機器と電気的に接続される。
【００１４】
このため、プランジャー１１及びバレル１２には導電性の材料が使用される。例えば、プランジャー１１にＡｇＰｄＣｕ材などが使用され、バレル１２にＮｉ材などが使用される。プランジャー１１とバレル１２は第１固着部材１３１を介して電気的に接続されるため、第１固着部材１３１に導電性の材料が使用される。
【００１５】
図１に示したように、バレル１２の側面を貫通する螺旋状の切り込みが形成され、バレル１２の一部がバネ状になっている。これにより、バレル１２は軸方向に伸縮自在である。このため、適切な押圧でプランジャー１１を被検査体や配線基板と接触させることができる。なお、内部にプランジャー１１が配置されていない領域には切り込みは形成されない。
【００１６】
プローブ１は、例えば図３に示すようにソケット２によって保持される。被検査体の測定に必要な個数のプローブ１が、ソケット２を貫通して配置される。ソケット２の一方の主面から露出したプランジャー１１が、被検査体に接触する。ソケット２の他方の主面から露出したプランジャー１１が、測定機器と電気的に接続される。
【００１７】
以下に、図１に示したプローブ１の製造方法を説明する。なお、以下に述べるプローブ１の製造方法は一例であり、この変形例を含めて、これ以外の種々の製造方法により実現可能であることはもちろんである。
【００１８】
先ず、プランジャー１１とバレル１２の少なくともいずれか一方の特定の領域に、プランジャー１１及びバレル１２のいずれの材料よりも融点の低い第１固着部材１３１を形成する。例えば、図４に示すように、プランジャー１１の表面に第１固着部材１３１を形成する。第１固着部材１３１の形成された領域は、図４に破線で示したように、バレル１２の開口端から一定の距離の領域に対応する。
【００１９】
そして、特定の領域で第１固着部材１３１を介してプランジャー１１とバレル１２が連結するように、プランジャー１１の挿入部１１２をバレル１２の開口端から内部に挿入する。その後、第１固着部材１３１を溶解させて、プランジャー１１とバレル１２を固着させる。
【００２０】
第１固着部材１３１は、例えば加熱処理によって溶解される。例えば、リフローによって第１固着部材１３１を高温環境下において溶解させる。
【００２１】
なお、上記の製造方法における第１固着部材１３１を形成する特定の領域とは、プランジャー１１とバレル１２が接続された状態においてプランジャー１１とバレル１２の対向する領域であり、以下において「固着領域」という。固着領域に第１固着部材１３１を形成するには、第１固着部材１３１の種類などに応じて種々の方法を使用可能である。第１固着部材１３１を形成する方法としては、例えば、Ａｕ／Ｓｎめっきを形成する方法、或いは半田ペーストを塗布する方法がある。
【００２２】
既に述べたように、プローブ１においては、プランジャー１１とバレル１２を経由して電気的信号が伝達される。このため、プランジャー１１とバレル１２との間の電気抵抗が低いことが必要である。したがって、プランジャー１１とバレル１２を電気的に接続する第１固着部材１３１は、プランジャー１１とバレル１２の間を隙間なく埋め込んでいることが好ましい。このために、第１固着部材１３１をプランジャー１１の側面上を円周方向に連続的に形成する。これにより、第１固着部材１３１が形成された固着領域の切断面において、プランジャー１１とバレル１２の間が溶解させた第１固着部材１３１によって隙間なく埋め込まれる。
【００２３】
なお、図５（ａ）に示すようにプランジャー１１の挿入部１１２の表面に外縁に添った凹部を設け、図５（ｂ）に示すように、この凹部の内部に第１固着部材１３１を形成してもよい。図５（ｂ）に示した状態のプランジャー１１をバレル１２と固着させた状態を図５（ｃ）に示す。
【００２４】
挿入部１１２の表面に設けられた凹部に第１固着部材１３１を形成することにより、図５（ｃ）に示したように、凹部を形成しないプランジャー１１とバレル１２との間隔が狭くなる。これにより、プローブ１に流す電流の許容量を大きくできる。また、固着領域以外の領域においても、プランジャー１１の表面とバレル１２の内壁面を接合させることが可能である。このため、プランジャー１１とバレル１２との間の電気抵抗を更に低くすることができる。
【００２５】
なお、上記では第１固着部材１３１をプランジャー１１に形成する例を示したが、第１固着部材１３１は、固着前のプランジャー１１とバレル１２のいずれに形成してもよい。或いは、プランジャー１１とバレル１２の両方に第１固着部材１３１を形成してもよい。
【００２６】
図６に、バレル１２の表面に第１固着部材１３１を形成した例を示す。また、図７に示すように、バレル１２の内壁面に設けた凹部に第１固着部材１３１を形成してもよい。凹部の内部に第１固着部材１３１が形成することにより、固着領域以外の領域において、プランジャー１１とバレル１２の間隔を狭くすることができる。これにより、上記のように、プローブ１に流す電流の許容量を大きくしたり、プランジャー１１とバレル１２の間の電気抵抗を低くしたりできる。なお、プランジャー１１の挿入部１１２の表面とバレル１２の内壁面の両方に凹部を設けて、それらの凹部の内部に第１固着部材１３１を形成してもよい。
【００２７】
図８に、比較例として、スポット溶接によってプランジャー１１Ａとバレル１２Ａを固着する方法を示す。スポット溶接では、プランジャー１１Ａとバレル１２Ａを電極１００によって矢印の方向に加圧（プレス）しつつ電流を流す。これにより、プランジャー１１Ａとバレル１２Ａの接触面に抵抗熱を発生させる。この熱抵抗によってプランジャー１１Ａやバレル１２Ａの内部で金属の溶解凝固を起こして、プランジャー１１Ａとバレル１２Ａが溶接される。このときのプレスによって、図９に示すように、形状変化によりバレル１２Ａの表面に膨らみが生じる。
【００２８】
プローブの表面に膨らみが生じると、プローブ同士の接触を防止するために、プローブの間隔を広くする必要がある。このため、プローブの配置の狭ピッチ化が阻害される。
【００２９】
これに対し、上記に説明した本発明の第１の実施形態に係るプローブ１の製造方法によれば、プランジャー１１とバレル１２との固着にプレスが不要である。このため、バレル１２のプランジャー１１と固着された固着領域に膨らみが発生せず、バレル１２の外径は一定である。したがって、プローブの配置の狭ピッチ化が可能である。
【００３０】
ところで、図１０に示すようにバレル１２の内部に芯線１２０を通した状態で、バレル１２に螺旋状の切り込みが形成されている。例えばフォトリソグラフィ技術を用いて、切り込みが形成される。このとき、図１１に示すように、バレル１２を多層構造にしておくことが好ましい。例えば、内層１２１をＡｕ材とし、外層１２２をＮｉ材とする。これにより、バレル１２の側面がエッチングされたときに、エッチング材がバレル１２の裏側から回りこむことが内層１２１によって防止される。また、内層１２１をＡｕ材とすることにより、バレル１２から芯線１２０をスムーズに引き抜くことができる。
【００３１】
また、バレル１２を多層構造にしたときに、溶解させた第１固着部材１３１と反応して合金を形成する材料を内層１２１に使用してもよい。これにより、プランジャー１１とバレル１２をより強固に固着させることができる。
【００３２】
＜変形例＞
図１２に示す第１の実施形態の変形例に係るプローブ１は、プランジャー１１の挿入部１１２にストッパー部１１０が形成されている。ストッパー部１１０は、第１固着部材１３１と接する領域よりも、プランジャー１１の挿入されたバレル１２の開口部に近い領域で挿入部１１２に形成されている。挿入部１１２により、バレル１２の開口部に向かって第１固着部材１３１が移動することが防止される。ストッパー部１１０は、第１固着部材１３１と接する領域よりも外径を太くした鍔状に形成されている。
【００３３】
ストッパー部１１０の外径は、ストッパー部１１０がバレル１２の内部に挿入できる範囲で太いほうが好ましい。これにより、固まる前に第１固着部材１３１がプランジャー１１の先端部１１１に流れることを効果的に抑制することができる。
【００３４】
（第２の実施形態）
図１３に、本発明の第２の実施形態に係るプローブ１を示す。図１３に示したプローブ１は、プランジャー１１が、バレル１２の内径よりも外径が大きい凸領域１１３を先端部１１１と挿入部１１２の間に有する。
【００３５】
図１３に示したプローブ１では、図１４に示すように、凸領域１１３のバレル１２の開口端の端面と対向する面に第２固着部材１３２を形成する。これにより、プランジャー１１の挿入部１１２をバレル１２の内部に挿入させた場合に、プランジャー１１の凸領域１１３とバレル１２の開口端の端面とが第２固着部材１３２によって固着される。
【００３６】
図１３に示したプローブ１によれば、溶解した第２固着部材１３２の位置が安定する。即ち、溶解された第２固着部材１３２が所定の位置から流れることなどを抑制できる。
【００３７】
上記ではプランジャー１１の凸領域１１３に第２固着部材１３２を形成する例を示したが、バレル１２の開口端の端面に第２固着部材１３２を形成してもよい。或いは、プランジャー１１の凸領域１１３とバレル１２の開口端の端面の両方に第２固着部材１３２を形成してもよい。
【００３８】
なお、図１５に示すように、プランジャー１１の挿入部１１２とバレル１２の内壁面との間に第１固着部材１３１を配置し、且つ、プランジャー１１の凸領域１１３とバレル１２の開口端との間に第２固着部材１３２を配置し、これら両方の領域を固着領域としてもよい。これにより、複数の接続領域によってプランジャー１１とバレル１２をより強固に固着させることができる。
【００３９】
（その他の実施形態）
上記のように本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００４０】
例えば、上記では、プローブ１の断面の形状が円形状である場合を示したが、断面の形状が四角形などの多角形状であってもよい。
【００４１】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態などを含むことはもちろんである。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【符号の説明】
【００４２】
１…プローブ
１１…プランジャー
１２…バレル
１１０…ストッパー部
１１１…先端部
１１２…挿入部
１１３…凸領域
１３１…第１固着部材
１３２…第２固着部材
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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