(57)【要約】【課題】バネ部のヘタリに起因する許容電流値の低下を抑制できるプローブを提供する。【解決手段】側面を貫通する螺旋状の切り込みが形成されたコイルバネ形状のバネ部を有する管形状のバレル１０と、バレル１０の端部の開口端から先端部が露出した状態でバレル１０に接合された棒形状のプランジャー２０とを備え、バレル１０のバネ部が、導電性を有する基体１１と、基体１１よりも熱伝導率の高い材料からなり、基体１１に接触する放熱材１２を有する。【選択図】図１
2019039755.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
側面を貫通する螺旋状の切り込みが形成されたコイルバネ形状のバネ部を有する管形状のバレルと、
前記バレルの端部の開口端から先端部が露出した状態で前記バレルに接合された棒形状のプランジャーと
を備え、
前記バレルの前記バネ部が、
導電性を有する基体と、
前記基体よりも熱伝導率の高い材料からなり、前記基体に接触する放熱材と
を有することを特徴とするプローブ。
【請求項２】
前記放熱材が、前記基体に周囲を囲まれて前記基体の内部に埋め込ま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】
前記バレルの端部の前記開口端で前記放熱材の端部が露出するように、前記放熱材が前記バレルの内部に連続的に埋め込ま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】
複数の前記放熱材が、前記基体の膜厚方向に積層されていることを特徴とする請求項２又は３に記載のプローブ。
【請求項５】
前記基体に埋め込まれた前記放熱材の表面の一部が、前記バレルの表面に露出し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６】
前記基体に周囲を囲まれて前記基体の内部に埋め込まれた前記放熱材と、表面の一部が前記バレルの表面に露出した前記放熱材とが、前記バネ部で前記基体の膜厚方向に積層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７】
前記放熱材が、前記基体の表面に全体が露出して配置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８】
前記放熱材が、前記基体の表面に全体が露出して配置された表面領域、及び前記表面領域と一部が接触して前記基体に埋め込まれた埋込領域を有す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】
前記放熱材が導電性を有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のプローブ。
【請求項１０】
前記放熱材の硬度が前記基体の硬度よりも高いことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載のプローブ。
【請求項１１】
前記バネ部の最も外側に絶縁材料からなる絶縁層が配置されていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のプローブ。
【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】
集積回路などの特性をウェハから分離しない状態で測定するために、プローブが用いられている。プローブを用いた検査では、プローブの一方の端部を被検査体に接触させ、プローブの他方の端部を、基板に配置されてテスタと電気的に接続された端子（以下において「ランド」という。）に接触させる。
【０００３】
検査での被検査体やランドとプローブとの電気的な接続を確保するために、弾性変形するように構成されたプローブが使用されている。例えば、特許文献１に、側面にスリット状の切り込みを形成して弾性変形するバネ部をプローブに設ける構造が用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２８１５８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、切り込みによりバネ部を形成したプローブにおいては、プローブに流れる電流により生じるジュール熱によってバネ部にヘタリが生じる。ヘタリが生じると、被検査体やランドとプローブとの接触が弱くなり、プローブに流せる電流の許容値（以下において「許容電流値」という。）が低下するという問題が生じていた。
【０００６】
上記問題点に鑑み、本発明は、バネ部のヘタリに起因する許容電流値の低下を抑制できる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】
【０００７】
本発明の一態様によれば、側面を貫通する螺旋状の切り込みが形成されたコイルバネ形状のバネ部を有する管形状のバレルと、バレルの端部の開口端から先端部が露出した状態でバレルに接合された棒形状のプランジャーとを備え、バレルのバネ部が、導電性を有する基体と、基体よりも熱伝導率の高い材料からなり、基体に接触する放熱材とを有するプローブが提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、バネ部のヘタリに起因する許容電流値の低下を抑制できるプローブを提供できる。
【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バレルの構成を示す模式図であり、図２（ａ）は側面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＩＩ−ＩＩ方向に沿った断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態の変形例に係るプローブのバレルの構成を示す模式図であり、図３（ａ）は側面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＩＩＩ−ＩＩＩ方向に沿った断面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態の変形例に係るプローブのバレルの他の構成を示す模式的な断面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態の変形例に係るプローブのバレルの更に他の構成を示す模式的な断面図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係るプローブのバレルの構成を示す模式図であり、図６（ａ）は側面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＶＩ−ＶＩ方向に沿った断面図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係るプローブのバレルの他の構成を示す模式図であり、図７（ａ）は側面図、図７（ｂ）は図７（ａ）のＶＩＩ−ＶＩＩ方向に沿った断面図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係るプローブのバレルの更に他の構成を示す模式図であり、図８（ａ）は側面図、図８（ｂ）は図８（ａ）のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ方向に沿った断面図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係るプローブのバレルの更に他の構成を示す模式図であり、図９（ａ）は側面図、図９（ｂ）は図９（ａ）のＩＸ−ＩＸ方向に沿った断面図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態の変形例に係るプローブのバレルの構成を示す模式図であり、図１０（ａ）は側面図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＸ−Ｘ方向に沿った断面図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態に係るプローブのバレルの構成を示す模式図であり、図１１（ａ）は側面図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のＸＩ−ＸＩ方向に沿った断面図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態に係るプローブのバレルの他の構成を示す模式図であり、図１２（ａ）は側面図、図１２（ｂ）は図１２（ａ）のＸＩＩ−ＸＩＩ方向に沿った断面図である。
【図１３】本発明の第４の実施形態に係るプローブのバレルの構成を示す模式図であり、図１３（ａ）は側面図、図１３（ｂ）は図１３（ａ）のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ方向に沿った断面図である。
【図１４】本発明の第４の実施形態に係るプローブのバレルの他の構成を示す模式図であり、図１４（ａ）は側面図、図１４（ｂ）は図１４（ａ）のＸＩＶ−ＸＩＶ方向に沿った断面図である。
【図１５】本発明の第５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１６】本発明の第５の実施形態に係るプローブのバレルの構成を示す模式図であり、図１６（ａ）は側面図、図１６（ｂ）は図１６（ａ）のＸＶＩ−ＸＶＩ方向に沿った断面図である。
【図１７】本発明の第５の実施形態に係るプローブのバレルの他の構成を示す模式図であり、図１７（ａ）は側面図、図１７（ｂ）は図１７（ａ）のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ方向に沿った断面図である。
【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、各部の長さや厚みの比率などは現実のものとは異なる。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。
【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は、図１に示すように、側面を貫通する螺旋状の切り込みが形成されたコイルバネ形状のバネ部を有する管形状のバレル１０と、バレル１０の端部の開口端から先端部が露出した状態でバレルに接合された棒形状のプランジャー２０を備える。バレル１０のバネ部は、導電性を有する基体１１と、基体１１よりも熱伝導率の高い材料からなり、基体１１に接触する放熱材１２を有する。
【００１２】
図１に示したプローブは、バレル１０の両端部の開口端からそれぞれ先端部が露出した状態でバレル１０に接合された、２つのプランジャー２０を備える。接合部３０において、バレル１０の内部に挿入されたプランジャー２０の挿入部とバレル１０とが接合されている。バレル１０とプランジャー２０とは、スポット溶接によって溶接してもよいし、接着材によって接着してもよい。なお、プローブの全体を示す図１では、プランジャー２０のバレル１０の内部に挿入された部分の図示を省略している（以下において同様。）。
【００１３】
プローブは、例えば被検査体の電気的特性を判断する際に使用される。即ち、一方のプランジャー２０の先端部は被検査体に接触し、他方のプランジャー２０の先端部は配線基板などのランドと接触する。
【００１４】
被検査体の電気的特性を検査するために、バレル１０とプランジャー２０には導電性材料が使用される。例えば、バレル１０にニッケル（Ｎｉ）材などが使用され、プランジャー２０にＡｇＰｄＣｕ材などが使用される。
【００１５】
バレル１０の一部がコイルバネ形状になっているため、バレル１０は軸方向に伸縮自在である。したがって、適切な押圧でプランジャー２０を被検査体や配線基板と接触させることができる。即ち、プローブを強く被検査体に押し付けるようにオーバードライブ（ＯＤ）をかけられる。また、プローブを弾性変形させることによってプローブとランドにプリロードをかけることができる。なお、例えばフォトリソグラフィ技術などを用いて、バレル１０に切り込みをエッチングによって形成することができる。
【００１６】
プローブの使用時には、プローブを介して被検査体に電流が流れる。このときプローブに発生するジュール熱によって、バレル１０に形成したバネ部にヘタリ（熱ヘタリ）が生じることが想定される。バネ部にヘタリが生じると、被検査体やランドに接触するプローブの針圧が低下し、プローブの許容電流値が低下する。そのため、被検査体に流せる電流の大きさに限界が生じ、被検査体の十分な検査ができない事態が生じ得る。
【００１７】
これに対し、図１に示したプローブでは、バレル１０のバネ部に放熱材１２が配置されている。この放熱材１２が熱伝導経路となり、バネ部に生じるジュール熱を放熱材１２での熱伝導によってバネ部の外部に放熱することができる。したがって、バネ部のヘタリの発生が抑制され、プローブの許容電流値は低下しない。
【００１８】
なお、被検査体の検査時に電流をバレル１０に流すため、放熱材１２が導電性を有することが好ましい。例えば、放熱材１２には、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ），銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）などが好適に使用される。バネ部の全体を導電性の材料にすることにより、プローブの許容電流値が増大する。
【００１９】
図２（ａ）及び図２（ｂ）に、図１に示したプローブのバネ部の拡大図を示す。図２（ａ）及び図２（ｂ）に示したプローブでは、放熱材１２が、基体１１に周囲を囲まれて基体１１の内部に埋め込まれている。放熱材１２は、基体１１と同様に螺旋状に延伸する。
【００２０】
なお、バレル１０の両端部の開口端で放熱材１２の端部が露出するように、放熱材１２をバレル１０の内部に連続的に埋め込むことが好ましい。放熱材１２の端部をバレル１０の外側に露出させることにより、バネ部で発生したジュール熱が効率的にバレル１０の外部に放出される。
【００２１】
＜変形例＞
図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、基体１１の延伸方向に垂直な幅方向に互いに離間して配置された複数の放熱材１２を、基体１１の内部に配置してもよい。これにより、基体１１の断面積の減少を抑制しつつ、バネ部の全体の放熱が行われる。なお、２列の放熱材１２がコイル部に沿って平行に延伸する例を示したが、３列以上の放熱材１２を基体１１の内部に配置してもよい。
【００２２】
また、図４に示すように、複数の放熱材１２を基体１１の膜厚方向に積層してもよい。図４は、図２（ｂ）と同様の方向から見たバネ部の断面図である。これにより、バネ部の内部に満遍なく放熱材１２を配置できる。このとき、図４に示すようにコイル部の側面に放熱材１２を露出させることにより、バレル１０の基体１１で発生したジュール熱をプローブの周囲に放出することができる。更に、図５に示すように、基体１１の内部に積層された放熱材１２を連結させてもよい。
【００２３】
以上に説明したように、本発明の第１の実施形態に係るプローブによれば、バネ部で発生したジュール熱が放熱材１２を伝わって速やかにバネ部以外に放熱される。このため、バネ部の温度上昇が抑制される。その結果、バネ部のヘタリが発生せず、プローブの許容電流値の減少を抑制することができる。
【００２４】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係るプローブは、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、バレル１０の基体１１に埋め込まれた放熱材１２の一部が、バネ部でバレル１０の表面に露出している。つまり、放熱材１２の全体が基体１１に囲まれていない点が第１の実施形態と異なり、他は図１に示したプローブと同様である。
【００２５】
図６（ａ）及び図６（ｂ）に示したプローブでは、バネ部において基体１１の幅方向の中央に埋め込まれた放熱材１２が、コイル部に沿って螺旋状に配置されている。第２の実施形態に係るプローブによれば、バネ部の表面に放熱材１２を露出させることにより、バネ部で生じたジュール熱を効率よくプローブの周囲に放熱させることができる。
【００２６】
図６（ａ）及び図６（ｂ）では、バネ部の全体に放熱材１２が連続的に配置されている例を示したが、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、コイル部の延伸する方向に沿って複数の放熱材１２が離間して配置されていてもよい。図７（ａ）に示した例では、放熱材１２が離間して一列に配列されている。
【００２７】
また、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、基体１１の幅方向に離間して平行に配置された複数の放熱材１２を、コイル部に沿って延伸させてもよい。或いは、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、平行に延伸する複数の放熱材１２のそれぞれを、延伸する方向に沿って離間して配置してもよい。図９（ａ）に示した例では、コイル部に沿って離間して配置された放熱材１２が二列に配列されている。
【００２８】
本発明の第２の実施形態に係るプローブによれば、放熱材１２の一部をバネ部の表面に露出させることにより、バネ部で発生したジュール熱をプローブの周囲に効率的に放熱することができる。このため、バネ部のヘタリが発生せず、プローブの許容電流値の減少を抑制することができる。他は、第１の実施形態と実質的に同様であり、重複した記載を省略する。
【００２９】
＜変形例＞
図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示した第２の実施形態の変形例に係るプローブでは、基体１１に周囲を囲まれて基体１１の内部に埋め込まれた放熱材１２と、一部がバレル１０の表面に露出した放熱材１２とが、バネ部で基体１１の膜厚方向に積層されている。図１０（ａ）に示した例では、それぞれの放熱材１２をコイル部に沿って延伸するように配置している。また、図１０（ｂ）に示すように、基体１１の内部に埋め込まれた放熱材１２とバレル１０の表面に露出した放熱材１２とは、積層方向に沿って重ねずに幅方向にずらして配置されている。
【００３０】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態に係るプローブは、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に示すように、放熱材１２が、バネ部で基体１１の表面に全体が露出して配置されている。つまり、放熱材１２が基体１１に埋め込まれた部分を有さない点が第１及び第２の実施形態と異なり、他は図１に示したプローブと同様である。
【００３１】
図１１（ａ）及び図１１（ｂ）にはコイル部の外部に向いた外表面にのみ放熱材１２を配置する例を示した。しかし、図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示すように、コイル部の側面にも放熱材１２を配置してもよい。
【００３２】
放熱材１２を基体１１の表面に配置することによって、バネ部で生じたジュール熱をプローブの周囲に放熱させることができる。このため、バネ部のヘタリが発生せず、プローブの許容電流値の減少を抑制することができる。他は、第１及び第２の実施形態と実質的に同様であり、重複した記載を省略する。
【００３３】
（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態に係るプローブは、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）に示すように、放熱材１２が、バネ部で基体１１の表面に全体が露出して配置された表面領域１２１、及び、表面領域１２１と一部が接触して基体１１に埋め込まれた埋込領域１２２を有する。つまり、基体１１に埋め込まれた放熱材１２が、バレル１０の表面に配置された放熱材１２と一体化されている点が第１〜第３の実施形態と異なる。
【００３４】
放熱材１２の表面領域１２１と埋込領域１２２は、コイル部に沿って螺旋状に延伸して配置されている。なお、図１４（ａ）及び図１４（ｂ）に示すように、平行に延伸する複数の埋込領域１２２を基体１１に埋め込んだ構成にしてもよい。
【００３５】
第４の実施形態に係るプローブによれば、バレル１０のバネ部で発生したジュール熱を、速やかにバネ部以外に放熱することができる。なお、図１３（ｂ）に示すように、コイル部の外表面のみに表面領域１２１を配置してもよいし、図１４（ｂ）に示すように、コイル部の外表面と側面に表面領域１２１を配置してもよい。他は、第１〜第３の実施形態と実質的に同様であり、重複した記載を省略する。
【００３６】
（第５の実施形態）
本発明の第５の実施形態に係るプローブは、図１５に示すように、バレル１０のバネ部の最も外側に絶縁材料からなる絶縁層４０が配置されている。このため、仮に隣接するプローブ同士が接触しても、プローブ同士は絶縁層４０によって電気的に絶縁されるためにプローブ間のショートを抑制できる。他は、図１に示したプローブと同様である。
【００３７】
例えば図１６（ａ）〜図１６（ｂ）に示すように、バレル１０のコイル部の外側に向いた外表面１０１のみに絶縁層４０を配置する。或いは、図１７（ａ）〜図１７（ｂ）に示すように、コイル部の外表面１０１と側面１０２に絶縁層４０を配置してもよい。図１６（ａ）に示す構造によれば、バネ部に絶縁層４０を容易に形成することができる。一方、図１７（ａ）に示す構造によれば、より確実にプローブ間のショートを抑制できる。
【００３８】
なお、図１１や図１３に示すプローブのように基体１１の表面に放熱材１２が配置される場合には、放熱材１２の外側に絶縁層４０を配置する。他は、第１〜第４の実施形態と実質的に同様であり、重複した記載を省略する。
【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、放熱材１２の材料は基体１１よりも熱伝導率の高い材料であるが、更に、放熱材１２の硬度を基体１１の硬度よりも高くしてもよい。例えば、バレル１０の基体１１がＮｉ材である場合に、Ｎｉ材よりも硬度の高い材料の放熱材１２を使用する。これにより、バレル１０の剛性が高くなり、バネ部のヘタリを抑制することができる。その結果、プローブの許容電流値の低下を抑制できるとともに、隣接するプローブ間のショートを防止できる。
【００４１】
また、上記ではバレル１０の両端部にプランジャー２０が装着されたプローブの例を説明したが、バレル１０の一方の端部のみにプランジャー２０が装着され、バレル１０の他方の端部がランドなどに接触するプローブでも、本発明は適用可能である。
【００４２】
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】
【００４３】
１０…バレル
１１…基体
１２…放熱材
２０…プランジャー
３０…接合部
４０…絶縁層
【図１】
2019039755.tif 000003
【図２】
2019039755.tif 000004
【図３】
2019039755.tif 000005
【図４】
2019039755.tif 000006
【図５】
2019039755.tif 000007
【図６】
2019039755.tif 000008
【図７】
2019039755.tif 000009
【図８】
2019039755.tif 000010
【図９】
2019039755.tif 000011
【図１０】
2019039755.tif 000012
【図１１】
2019039755.tif 000013
【図１２】
2019039755.tif 000014
【図１３】
2019039755.tif 000015
【図１４】
2019039755.tif 000016
【図１５】
2019039755.tif 000017
【図１６】
2019039755.tif 000018
【図１７】
2019039755.tif 000019