(57)【要約】【課題】接触対象との間で確実な導通を得ることができるコンタクトプローブを提供すること。【解決手段】コンタクトプローブ２の長手方向の少なくとも一方の端部からそれぞれ突出する複数のカーボンナノチューブで構成されるカーボンナノチューブ群ＣＴ１を備えた弾性変形可能な導電性のコンタクトプローブ２であって、各カーボンナノチューブが接触対象と接触することによって、酸化皮膜の硬度に因らず確実な導通と、繰り返し使用に対する安定した導通とを実現することができる。【選択図】図２
2011203087.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性変形可能な導電性の本体部と、
前記本体部の長手方向の少なくとも一方の端部からそれぞれ突出する複数のカーボンナノチューブと、
を備えたことを特徴とするコンタクトプローブ。
【請求項２】
前記端部は、前記長手方向と垂直な平面部を有し、
前記カーボンナノチューブは、前記平面部から突出していることを特徴とする請求項１に記載のコンタクトプローブ。
【請求項３】
前記端部は、前記平面部を底面とする凹状形状をなすことを特徴とする請求項２に記載のコンタクトプローブ。
【請求項４】
前記カーボンナノチューブは、前記長手方向に平行な方向に延びることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のコンタクトプローブ。
【請求項５】
前記カーボンナノチューブは、前記端部の表面に垂直な方向に延びることを特徴とする請求項１に記載のコンタクトプローブ。
【請求項６】
隣り合う前記カーボンナノチューブは、間隔を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載のコンタクトプローブ。
【請求項７】
前記カーボンナノチューブを前記本体部に固定する固定部材を設けたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の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、半導体集積回路や液晶パネルなどの検査対象の導通状態検査または動作特性検査に用いられるコンタクトプローブに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体集積回路や液晶パネルなどの検査対象の導通状態検査や動作特性検査を行う際には、検査対象と検査用信号を出力する信号処理装置との間の電気的な接続を図るために、コンタクトプローブを複数収容するプローブユニットが用いられる。プローブユニットにおいては、近年の半導体集積回路や液晶パネルの高集積化、微細化の進展に伴い、コンタクトプローブ間のピッチを狭小化することにより、高集積化、微細化された検査対象にも適用可能な技術が進歩してきている。
【０００３】
上述したコンタクトプローブとして、プローブ電気特性の維持・安定化のため、下部プランジャと上部シリンダとが予め接触した状態とし、プローブの長手方向に弾性変形可能なコイルばねの弾性変形によって下部プランジャが上部シリンダ内部壁面を摺動するようにして、安定した検査を行なうことが可能なコンタクトプローブが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、このコンタクトプローブは、検査対象の電極と接触した際に、電極表面に存在する汚れや不導体被膜（以下、「酸化皮膜」という）を突き破り、この酸化皮膜内部に接触することによって検査対象と信号処理装置とを電気的に接続する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２５８４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１が開示する従来のコンタクトプローブでは、先端部が電極と接触する場合、電極表面の酸化皮膜を突き破ることができず、接触対象との間で導通不良を生じるおそれがあった。また、従来のコンタクトプローブは、繰り返し使用する場合において、酸化皮膜が先端部に付着することによって、接触対象との間で導通不良を生じるおそれがあった。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、接触対象との間で確実な導通を得ることができるコンタクトプローブ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】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、弾性変形可能な導電性の本体部と、前記本体部の長手方向の少なくとも一方の端部からそれぞれ突出する複数のカーボンナノチューブと、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明にかかるコンタクトプローブは、上記の発明において、前記端部は、前記長手方向と垂直な平面部を有し、前記カーボンナノチューブは、前記平面部から突出していることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明にかかるコンタクトプローブは、上記の発明において、前記端部は、前記平面部を底面とする凹状形状をなすことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明にかかるコンタクトプローブは、上記の発明において、前記カーボンナノチューブは、前記長手方向に平行な方向に延びることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明にかかるコンタクトプローブは、上記の発明において、前記カーボンナノチューブは、前記端部の表面に垂直な方向に延びることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明にかかるコンタクトプローブは、上記の発明において、隣り合う前記カーボンナノチューブは、間隔を有することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明にかかるコンタクトプローブは、上記の発明において、前記カーボンナノチューブを前記本体部に固定する固定部材を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明にかかるコンタクトプローブは、プローブの先端部に、カーボンナノチューブを複数設けて接触対象の電極と接触するようにしたので、確実な導通を得ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の実施の形態にかかるプローブユニットの構成を示す斜視図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態にかかるプローブユニットの要部の構成を示す部分断面図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態にかかるプローブユニットの矢視Ａ方向の上面図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態にかかるプローブユニットのＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】図５は、半導体集積回路の検査時におけるプローブユニットの要部の構成を示す部分断面図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態の変形例１であるプローブ先端部を示す断面図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態の変形例２であるプローブ先端部を示す断面図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態の変形例３であるプローブ先端部を示す断面図である。
【図９】図９は、本発明の実施の形態の変形例４であるプローブ先端部を示す断面図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態の変形例５であるプローブ先端部を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための形態を図面と共に詳細に説明する。なお、以下の実施の形態により本発明が限定されるものではない。また、以下の説明において参照する各図は、本発明の内容を理解でき得る程度に形状、大きさ、および位置関係を概略的に示してあるに過ぎず、従って、本発明は各図で例示された形状、大きさ、および位置関係のみに限定されるものではない。
【００１８】
図１は、本発明の実施の形態にかかるプローブユニットの構成を示す斜視図である。図１に示すプローブユニット１は、検査対象物である半導体集積回路１００の電気特性検査を行う際に使用する装置であって、半導体集積回路１００と半導体集積回路１００へ検査用信号を出力する回路基板２００との間を電気的に接続する装置である。
【００１９】
プローブユニット１は、長手方向の両端で互いに異なる二つの被接触体である半導体集積回路１００および回路基板２００に接触する導電性のコンタクトプローブ２（以下、単に「プローブ２」という）と、複数のプローブ２を所定のパターンにしたがって収容して保持するプローブホルダ３と、プローブホルダ３の周囲に設けられ、検査の際に複数のプローブ２と接触する半導体集積回路１００の位置ずれが生じるのを抑制するホルダ部材４と、を有する。
【００２０】
図２は、プローブホルダ３に収容されるプローブ２の詳細な構成を示す図である。図２に示す本体部としてのプローブ２は、導電性材料を用いて形成され、半導体集積回路１００の検査を行なうときにその半導体集積回路１００の接続用電極に接触する第１プランジャ２１と、検査回路を備えた回路基板２００の電極に接触する第２プランジャ２２と、第１プランジャ２１と第２プランジャ２２との間に設けられて二つの第１プランジャ２１および第２プランジャ２２を伸縮自在に連結するバネ部材２３とを備える。プローブ２を構成する第１プランジャ２１および第２プランジャ２２、ならびにバネ部材２３は同一の軸線を有している。プローブ２は、半導体集積回路１００をコンタクトさせた際に、バネ部材２３が軸線方向に伸縮することによって半導体集積回路１００の接続用電極への衝撃を和らげるとともに、半導体集積回路１００および回路基板２００に荷重を加える。
【００２１】
第１プランジャ２１は、半導体集積回路１００の接続用電極に接触する先端部２１ａと、先端部２１ａの径と比して大きい径を有するフランジ部２１ｂと、フランジ部２１ｂを介して先端部２１ａと反対側に延び、フランジ部２１ｂと比して径が小さく、バネ部材２３の端部が圧入されるボス部２１ｃと、ボス部２１ｃを介してフランジ部２１ｂと反対側に延び、ボス部２１ｃと比して若干径が小さい基端部２１ｄとを有する。
【００２２】
先端部２１ａは、先端に向けて先細な先端形状をなすとともに、先端部分が第１プランジャ２１の長手方向に対して垂直な平面形状をなす平面部２１ｅを有する。また、平面部２１ｅは、第１プランジャ２１の長手方向に対して平行に延びる複数のカーボンナノチューブの束であるカーボンナノチューブ群ＣＴ１を有する。
【００２３】
ここで、図３は、図２に示すプローブ２の矢視Ａ方向の上面図である。また、図４は、図３に示す第１プランジャ２１のＢ−Ｂ線断面図である。図３，４に示すように、第１プランジャ２１の先端部２１ａは、プローブ２の長手方向に垂直な平面形状をなす平面部２１ｅと、平面部２１ｅに設けられ、円形の開口部を有する凹部２１ｆと、凹部２１ｆの底面からプローブ２の長手方向に延びる略円筒状のカーボンナノチューブＣが間隔を有して複数配設されるブラシ状のカーボンナノチューブ群ＣＴ１とを有する。なお、凹部２１ｆは、プローブ２の長手方向に垂直な底面を有する。
【００２４】
カーボンナノチューブＣは、グラファイトシートが丸まった円筒形状をなす。カーボンナノチューブＣは、この円筒状の直径が０．７〜５０ｎｍ（ナノメートル）程度であって、高電流密度耐性、高熱伝導特性を有し、高い機械的強度と弾性力とを併せもつ。なお、カーボンナノチューブＣの形成は、ここに書く特開２００７−２８７３７５号公報が開示するような公知の技術を用いる。
【００２５】
第２プランジャ２２は、図２に示すように、回路基板２００上に形成された電極に当接する先鋭端を有する先端部２２ａと、先端部２２ａの径と比して大きい径のフランジ部２２ｂと、フランジ部２２ｂの先端部２２ａと対向して設けられ、フランジ部２２ｂと比して径が小さく、バネ部材２３の端部が圧入されるボス部２２ｃと、ボス部２２ｃのフランジ部２２ｂと対向して設けられ、ボス部２２ｃと比して若干径が小さい基端部２２ｄとを有する。この第２プランジャ２２は、バネ部材２３の伸縮作用によって軸線方向に移動が可能であり、バネ部材２３の弾性力によって回路基板２００方向に付勢され、回路基板２００の電極と接触する。
【００２６】
バネ部材２３は、第１プランジャ２１側が密着巻き部２３ａである一方、第２プランジャ２２側が粗巻き部２３ｂである。密着巻き部２３ａの端部は、ボス部２１ｄに圧入されて、フランジ部２１ｃに当接している。一方、粗巻き部２３ｂの端部は、ボス部２２ｃに圧入され、フランジ部２２ｂに当接している。
【００２７】
プローブホルダ３は、樹脂、マシナブルセラミック、シリコンなどの絶縁性材料を用いて形成され、図２の上面側に位置する第１部材３１と下面側に位置する第２部材３２とが積層されて成る。第１部材３１および第２部材３２には、複数のプローブ２を収容するためのホルダ孔３３および３４がそれぞれ同数ずつ形成され、プローブ２を収容するホルダ孔３３および３４は、互いの軸線が一致するように形成されている。ホルダ孔３３および３４の形成位置は、半導体集積回路１００の配線パターンに応じて定められる。
【００２８】
ホルダ孔３３および３４は、ともに貫通方向に沿って径が異なる段付き孔形状をなしている。すなわち、ホルダ孔３３は、プローブホルダ３の上端面に開口を有する小径部３３ａと、この小径部３３ａよりも径が大きい大径部３３ｂとからなる。他方、ホルダ孔３４は、プローブホルダ３の下端面に開口を有する小径部３４ａと、この小径部３４ａよりも径が大きい大径部３４ｂとからなる。これらのホルダ孔３３および３４の形状は、収容するプローブ２の構成に応じて定められる。第１プランジャ２１のフランジ部２１ｃは、ホルダ孔３３の小径部３３ａと大径部３３ｂとの境界壁面に当接することにより、プローブ２のプローブホルダ３からの抜止機能を有する。また、第２プランジャ２２のフランジ部２２ｂは、ホルダ孔３４の小径部３４ａと大径部３４ｂとの境界壁面に当接することにより、プローブ２のプローブホルダ３からの抜止機能を有する。
【００２９】
図５は、プローブホルダ３を用いた半導体集積回路１００の検査時の状態を示す図である。半導体集積回路１００の検査時には、半導体集積回路１００からの接触荷重により、バネ部材２３は長手方向に沿って圧縮された状態となる。バネ部材２３が圧縮されると、密着巻き部２３ａが第２プランジャ２２の基端部２２ｄと接触する。これにより確実な電気導通が得られる。この際には、第２プランジャ２２の基端部２２ｄが密着巻き部２３ａの下方まで進入しているため、第２プランジャ２２の軸線が大きくぶれることはない。
【００３０】
また、カーボンナノチューブ群ＣＴ１の各先端が、接続用電極１０１の表面に当接して、接続用電極１０１の表面に形成された酸化皮膜を突き破り、カーボンナノチューブを接続用電極１０１と直接接触させることができる。
【００３１】
検査時に回路基板２００から半導体集積回路１００に供給される検査用信号は、回路基板２００の電極２０１からプローブ２の第１プランジャ２１、密着巻き部２３ａ、第２プランジャ２２を経由して半導体集積回路１００の接続用電極１０１へ到達する。このように、プローブ２では、第１プランジャ２１と第２プランジャ２２が密着巻き部２３ａを介して導通するため、電気信号の導通経路を最小にすることができる。したがって、検査時に粗巻き部２３ｂに信号が流れるのを防止し、インダクタンスの低減および安定化を図ることができる。
【００３２】
上述した実施の形態によって、高い強度を有するカーボンナノチューブが接続用電極表面の酸化皮膜を突き破ることができるため、回路基板と半導体集積回路との間に電気信号を確実に流し、検査の精度を維持することができる。また、カーボンナノチューブが有する弾性力によって、硬度の高い酸化皮膜であっても削り取って接続用電極と接触させることができる。さらに、カーボンナノチューブの表面は、プローブの先端部が金属の場合と比して接続用電極の材質が付着し難いため、プローブの寿命低下を防止することが可能となる。
【００３３】
図６は、本実施の形態の変形例１である先端部を示す断面図である。図６に示す変形例１では、凹部２１ｆと各カーボンナノチューブＣとの接触部分に、固定部材２１ｇを設けている。固定部材２１ｇとしては、金属、樹脂等が挙げられる。凹部２１ｆと各カーボンナノチューブＣとの間に固定部材を設けることによって、凹部２１ｆからカーボンナノチューブＣが離脱することを一段と確実に防止できる。
【００３４】
図７は、本実施の形態の変形例２である先端部２１ｈを示す断面図である。図７に示す変形例２では、図４，６に示す凹部２１ｆを設けずに、平面部２１ｅに対してカーボンナノチューブＣを配設してカーボンナノチューブ群ＣＴ２が形成されている。
【００３５】
また、図８は、本実施の形態の変形例３である先端部２１ｉを示す断面図である。図８に示す変形例３では、図７に示す先端部２１ｈと同様、平面部２１ｅにカーボンナノチューブＣを設けるとともに、平面部２１ｅ全体にカーボンナノチューブＣを配設したカーボンナノチューブ群ＣＴ３が形成されている。
【００３６】
図７，８に示す先端部２１ｆ，２１ｈは、平面部２１ｅにカーボンナノチューブＣを配設するため、カーボンナノチューブ群ＣＴ２，ＣＴ３を形成させる面積の自由度を高めることができる。
【００３７】
図９は、本実施の形態の変形例４である先端部２１ｊを示す断面図である。図９に示す変形例４では、上述した平面部２１ｅを有さない先端部２１ｊに対して、先端部２１ｊの先端側の表面に、プローブ２の長手方向に平行な方向に延びるカーボンナノチューブＣを配設したカーボンナノチューブ群ＣＴ４が形成されている。
【００３８】
図１０は、本実施の形態の変形例５である先端部２１ｋを示す断面図である。図１０に示す変形例５では、図９に示す先端部２１ｊと同様、上述した平面部２１ｅを有さない先端部２１ｋに対して、先端部２１ｋの先端側の表面に、この表面と垂直な方向に延びるカーボンナノチューブＣを配設したカーボンナノチューブ群ＣＴ５が形成されている。変形例５に係る先端部２１ｋを有するプローブは、特に、接触用電極がプローブの長手方向と異なる方向に存在する場合に有効である。
【００３９】
なお、本実施の形態で用いられるカーボンナノチューブは、単層であってもよく、多層であっても良い。カーボンナノチューブ群は、隣り合うカーボンナノチューブが間隔を有するものとして説明したが、各カーボンナノチューブが接触していてもよい。
【００４０】
また、カーボンナノチューブ（カーボンナノチューブ群）は、第２プランジャ２２の先端部２２ａに配設してもよく、先端部２１ａ，２２ａの両方に配設してもよい。
【００４１】
以上のように、本発明にかかるコンタクトプローブは、電極と接続し、電気信号を導通させることに有用であり、特に、半田等、表面に酸化皮膜を形成する電極を使用する場合に適している。
【符号の説明】
【００４２】
１  プローブユニット
２  コンタクトプローブ（プローブ）
３  プローブホルダ
２１  第１プランジャ
２１ａ，２２ａ  先端部
２１ｂ，２２ｂ  フランジ部
２１ｃ，２２ｃ  ボス部
２１ｄ，２２ｄ  基端部
２２  第２プランジャ
２３  バネ部材
２３ａ  密着巻き部
２３ｂ  粗巻き部
３１  第１部材
３２  第２部材
３３，３４  ホルダ孔
３３ａ，３４ａ  小径部
３３ｂ，３４ｂ  大径部
１００  半導体集積回路
１０１  接続用電極
２００  回路基板
２０１  電極
Ｃ  カーボンナノチューブ
ＣＴ１〜ＣＴ５  カーボンナノチューブ群
【図１】
2011203087.tif 000003
【図２】
2011203087.tif 000004
【図３】
2011203087.tif 000005
【図４】
2011203087.tif 000006
【図５】
2011203087.tif 000007
【図６】
2011203087.tif 000008
【図７】
2011203087.tif 000009
【図８】
2011203087.tif 000010
【図９】
2011203087.tif 000011
【図１０】
2011203087.tif 000012