(57)【要約】【課題】プランジャーとバレルが接合されるときにバレルが外側に膨らむことを抑制できるプローブ及びプローブの製造方法を提供する。【解決手段】先端部１１１及び挿入部１１２を有する棒形状のプランジャー１１と、挿入部１１２が挿入される開口端を有する管形状のバレル１２とを備え、バレル１２は開口端にそれぞれ連結する一対のスリット１２１を有し、バレル１２の内部の空間を介して対向する少なくとも一対の接合部２０がスリット１２１の何れかに近接している領域に定義され、バレル１２の内部の空間で挿入部１１２と接合部２０が接合され、バレル１２が接合部２０においてプランジャー１１に向かって凹んだ形状である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端部及び挿入部を有する棒形状のプランジャーと、
前記挿入部が挿入される開口端を有する管形状のバレルと
を備え、
前記バレルは前記開口端にそれぞれ連結する一対のスリットを有し、前記バレルの内部の空間を介して対向する少なくとも一対の接合部が前記スリットの何れかに近接している領域に定義され、
前記バレルの内部の空間で前記挿入部と前記接合部が接合され、
前記バレルが前記接合部において前記プランジャーに向かって凹んだ形状であることを特徴とするプローブ。
【請求項２】
前記接合部が、前記バレルの軸方向と垂直な周方向に沿って複数定義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】
一対の前記スリットの間の領域の端部の位置が、一対の前記スリットの外側の領域の端部の位置よりも、前記開口端から前記バレルの軸方向に沿って後退していることを特徴とする請求項１又は２に記載のプローブ。
【請求項４】
一対の前記スリットの外側の領域の端部の位置が、一対の前記スリットの間の領域の端部の位置よりも、前記開口端から前記バレルの軸方向に沿って後退していることを特徴とする請求項１又は２に記載のプローブ。
【請求項５】
前記バレルの両端に前記開口端がそれぞれ設けられ、一方の前記開口端に１つの前記プランジャーが挿入され、他方の前記開口端に他の１つの前記プランジャーが挿入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】
先端部及び挿入部を有する棒形状のプランジャーの前記挿入部を、開口端にそれぞれ連結する一対のスリットを有する管形状のバレルの前記開口端から挿入するステップと、
前記スリットの何れかに近接している領域で前記バレルに定義された、前記バレルの内部の空間を介して対向する少なくとも一対の接合部を前記挿入部に押し付けながら、前記バレルが前記接合部において前記プランジャーに向かって凹んだ形状になるように前記挿入部と前記接合部を接合するステップと
を含むことを特徴とするプローブの製造方法。
【請求項７】
一対の前記接合部を前記プランジャーに押し付けた状態で一対の前記接合部の間に電流を流すスポット溶接によって、前記プランジャーと前記バレルを接合することを特徴とする請求項６に記載のプローブの製造方法。
【請求項８】
前記バレルの軸方向と垂直な周方向に沿って配置された複数の一対の前記接合部を有する前記バレルを準備し、
複数の一対の前記接合部にそれぞれ含まれる前記接合部を同時に前記挿入部に押し付けることを特徴とする請求項６又は７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、被検査体に接触する小径のプランジャーとプランジャーの一部が挿入される大径の円筒形状部であるバレルとを有し、プランジャーの挿入された部分とバレルとが接合された構造が使用されている（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２０１１−８９９１８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とは、スポット溶接などを使用して接合される。しかしながら、スポット溶接では、加圧に起因してバレルが外側に膨らむという問題が生じる。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、プランジャーとバレルが接合されるときにバレルが外側に膨らむことを抑制できるプローブ及びプローブ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、先端部及び挿入部を有する棒形状のプランジャーと、挿入部が挿入される開口端を有する管形状のバレルとを備え、バレルは開口端にそれぞれ連結する一対のスリットを有し、バレルの内部の空間を介して対向する少なくとも一対の接合部がスリットの何れかに近接している領域に定義され、バレルの内部の空間で挿入部と接合部が接合され、バレルが接合部においてプランジャーに向かって凹んだ形状であるプローブが提供される。
【０００７】
本発明の他の態様によれば、先端部及び挿入部を有する棒形状のプランジャーの挿入部を、開口端にそれぞれ連結する一対のスリットを有する管形状のバレルの開口端から挿入するステップと、スリットの何れかに近接している領域でバレルに定義された、バレルの内部の空間を介して対向する少なくとも一対の接合部を挿入部に押し付けながら、バレルが接合部においてプランジャーに向かって凹んだ形状になるように挿入部と記接合部を接合す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、プランジャーとバレルが接合されるときにバレルが外側に膨らむことを抑制できるプローブ及びプローブの製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係るプローブの構成を示す模式的な平面図である。
【図２】本発明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】本発明の実施形態に係るプローブの製造方法を説明するための模式図である。
【図５】本発明の実施形態に係るプローブのプランジャーとバレルの接合された状態を示す模式的な断面図である。
【図６】本発明の実施形態に係るプローブの構成を示す模式的な側面図である。
【図７】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８】比較例のプローブの形状を示す模式図である。
【図９】本発明の実施形態の第１の変形例に係るプローブの構成を示す模式図である。
【図１０】図９のＸ−Ｘ方向に沿った断面図である。
【図１１】本発明の実施形態の第１の変形例に係るプローブの製造方法を説明するための模式図である（その１）。
【図１２】本発明の実施形態の第１の変形例に係るプローブの製造方法を説明するための模式図である（その２）。
【図１３】本発明の実施形態の第２の変形例に係るプローブの構成を示す模式図である。
【図１４】本発明の実施形態の第２の変形例に係るプローブの他の構成を示す模式図である。
【図１５】本発明のその他の実施形態に係るプローブの製造方法を説明するための模式図である。
【図１６】本発明のその他の実施形態に係るプローブの他の製造方法を説明するための模式図である。
【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】
本発明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、隣接して開口端にそれぞれ連結する一対のスリット１２１が形成された管形状のバレル１２を備える。バレル１２には、スリット１２１に近接している領域に接合部２０１が定義されている。例えば、図１に示したように、一対のスリット１２１の中間に接合部２０１が定義される。
【００１２】
図１に示されたバレル１２の上面に定義された接合部２０１と対向して、図２に示すように、接合部２０１と対をなす接合部２０２が、バレル１２の下面に形成された一対のスリット１２１の中間に定義されている。以下において、バレル１２に定義された接合部を総称して「接合部２０」という。
【００１３】
上記のように、バレル１２は、管形状の内部の空間を介して接合部２０が対向する接合部対を有する。図２に示すように、バレル１２の内部に挿入されたプランジャー１１の挿入部１１２と、バレル１２に定義された接合部２０とが接合されている。
【００１４】
スリット１２１は、バレル１２の軸方向に沿って延伸する直線形状である。バレル１２では、隣接して形成されたスリット１２１の中間であるために外力が加わったときに変形しやすい領域に、接合部２０が定義されている。そのため、プランジャー１１とバレル１２を接合するときに接合部２０がプランジャー１１の挿入部１１２に押しつけられると、接合部２０は容易に変形する。このため、バレル１２は、接合部２０においてプランジャー１１に向かって凹んだ形状である。
【００１５】
スリット１２１の幅Ｓや接合部２０を挟む２つのスリット１２１の間隔Ｗは、バレル１２の材料や外径などに応じて、接合部２０が外力によって変形しやすいように適宜設定される。例えば、プローブ１の直径Ｄが１０５μｍの場合、スリット１２１の幅Ｓは５μｍ〜７０μｍ程度、スリット１２１の間隔Ｗは５μｍ〜９０μｍ程度である。スリット１２１の間隔Ｗによって、幅Ｓの最大値は決まる。なお、上記の寸法は円弧寸法ではなく、平行寸法である。また、スリットの長さＬは５〜７００μｍ程度である。
【００１６】
また、プローブ１の直径Ｄが９５μｍの場合、スリット１２１の幅Ｓは５μｍ〜６５μｍ程度、スリット１２１の間隔Ｗは５μｍ〜９０μｍ程度である。プローブ１の直径が７０μｍの場合は、スリット１２１の幅Ｓは５μｍ〜４５μｍ程度、スリット１２１の間隔Ｗは５μｍ〜７０μｍ程度である。プローブ１の直径が６０μｍの場合は、スリット１２１の幅Ｓは５μｍ〜４０μｍ程度、スリット１２１の間隔Ｗは５μｍ〜５０μｍ程度である。スリット１２１の長さＬは、５〜７００μｍ程度である。
【００１７】
図１に示すように、バレル１２の両端に開口端がそれぞれ設けられ、一方の開口端に１つのプランジャー１１が挿入され、他方の開口端に他の１つのプランジャー１１が挿入されている。プローブ１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。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。
【００１８】
このため、プランジャー１１及びバレル１２には導電性材料が使用される。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。
【００１９】
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ていない。
【００２０】
プローブ１は、例えば図３に示すようにプローブヘッド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、プローブヘッド２を貫通して配置される。プローブヘッド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。プローブヘッド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。
【００２１】
以下に、スポット溶接によってプランジャー１１とバレル１２を接合するプローブ１の製造方法の例を説明する。
【００２２】
導電性材料からなるプランジャー１１とバレル１２を準備する。スリット１２１に挟まれていることで外力によって変形しやすい領域に、バレル１２の内部の空間を介して対向する少なくとも一対の接合部２０が、バレル１２に定義されている。
【００２３】
そして、開口端からバレル１２の内部にプランジャー１１の挿入部１１２を挿入する。次いで、バレル１２の接合部２０１及び接合部２０２をプランジャー１１の挿入部１１２に押し付けながら、バレル１２が接合部２０においてプランジャー１１に向かって凹んだ形状になるように挿入部１１２と接合部２０を接合する。
【００２４】
即ち、図４に示すように、バレル１２の直径方向に沿って配置された第１の電極１０１と第２の電極１０２によって矢印の方向に加圧（プレス）しつつ、バレル１２とプランジャー１１間に電流を流す。つまり、バレル１２の内部の空間を介して対向する接合部２０１と接合部２０２をそれぞれプランジャー１１に押し付けた状態で、接合部２０１と接合部２０２との間に電流が流される。これにより、プランジャー１１とバレル１２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１１やバレル１２の内部で金属の溶解凝固を起こして、プランジャー１１とバレル１２が接合される。なお、接合部２０に接触する第１の電極１０１と第２の電極１０２を結ぶ仮想線と平行に、接合部２０１に近接するスリット１２１と接合部２０２に近接するスリット１２１が配置されている。
【００２５】
上記のスポット溶接により、図５に示すように、接合部２０においてバレル１２の内壁面がプランジャー１１の表面に接合される。一対の接合部２０がバレル１２の側面に定義されているため、プランジャー１１の挿入部１１２がバレル１２の内部に挿入された状態では、接合部２０１と接合部２０２はプランジャー１１を介して対向している。
【００２６】
スリット１２１に挟まれて変形しやすい領域に定義された接合部２０を挿入部１１２に押し付けながらプランジャー１１とバレル１２を接合することにより、図６に示すように、バレル１２が接合部２０においてプランジャー１１に向かって凹んだ形状になる。なお、図６は、接合部２０が上面と下面に位置するように図示されたプローブ１の側面図である、加圧に起因する変形が接合部２０に集中するため、接合部２０以外のバレル１２の形状は、プランジャー１１とバレル１２が接合される前の状態に維持される。
【００２７】
これに対し、スリット１２１を設けていないバレル１２Ａとプランジャー１１をスポット溶接した比較例を図７に示す。比較例では、プランジャー１１とバレル１２Ａを第１の電極１０１と第２の電極１０２によって矢印の方向に加圧しつつ電流を流すことにより、プランジャー１１とバレル１２Ａが接合される。このときの加圧によって、図８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】
一方、図１に示したプローブ１では、開口端にそれぞれ連結して隣接する一対のスリット１２１の中間にバレル１２の接合部２０が定義されている。このように、接合されるときに加わる外力によって容易に変形するように接合部２０を意図的に形成しておくことにより、図６に示すように、バレル１２の側面が接合部２０で凹んだ形状のプローブ１が得られる。
【００３０】
以上に説明したように、本発明の実施形態に係るプローブ１によれば、バレル１２の所定の箇所だけが内側に凹むように変形するため、接合部２０以外のバレル１２の表面が外側に膨らむことが抑制される。つまり、接合部２０における外径、及び接合部２０以外のバレル１２の外径が、プランジャー１１とバレル１２が接合される前よりも大きくならない。このため、プローブ１の配置の狭ピッチ化が可能である。
【００３１】
＜第１の変形例＞
図９及び図１０に示した第１の変形例に係るプローブ１のバレル１２では、バレル１２の内部の空間を介して対向する一対の接合部２０からなる接合部対が、バレル１２の軸方向と垂直な周方向に沿って複数定義されている。
【００３２】
図１０に示すように、バレル１２に定義された接合部２０１ａと接合部２０２ａが接合部対を構成する。そして、接合部２０１ｂと接合部２０２ｂが接合部対を構成し、接合部２０１ｃと接合部２０２ｃが接合部対を構成し、接合部２０１ｄと接合部２０２ｄが接合部対を構成する。以下において、接合部２０１ａ、接合部２０１ｂ、接合部２０１ｃ及び接合部２０１ｄを総称して「第１接合部群」という。また、接合部２０２ａ、接合部２０２ｂ、接合部２０２ｃ及び接合部２０２ｄを総称して「第２接合部群」という。
【００３３】
第１の変形例に係るプローブ１のバレル１２とプランジャー１１をスポット溶接によって接合する例を図１１〜図１２に示す。先ず、図１１に示すように、複数の接合部対が定義されたバレル１２の開口端から、バレル１２の内部にプランジャー１１の挿入部１１２を挿入する。
【００３４】
次いで、図１２に示すように、接触面が円弧形状の複数のパーツからなる第１の電極１０１を第１接合部群に接触させる。同様に、接触面が円弧形状の複数のパーツからなる第２の電極１０２を第２接合部群に接触させる。第１の電極１０１及び第２の電極１０２の各パーツの端部の接触面に設けられた突起部が、接合部２０に接触する。図１２に示すように、接合部２０のそれぞれには２つのパーツの突起部が接触する。そして、第１接合部群及び第２接合部群をプランジャー１１に押し付けるように第１の電極１０１及び第２の電極１０２によってバレル１２を加圧しつつ、バレル１２とプランジャー１１間に電流を流す。これにより、プランジャー１１とバレル１２が接合される。その後、バレル１２から第１の電極１０１及び第２の電極１０２を離す。
【００３５】
上記の接合方法によれば、プランジャー１１とバレル１２を接合するときに、接合部対にそれぞれ含まれる接合部２０を同時に挿入部１１２に押し付ける。このため、複数の個所で同時にバレル１２の膨らみを抑制できる。なお、必ずしもすべての接合部対に電流を流してプランジャー１１とバレル１２をスポット溶接させる必要はない。即ち、複数の接合部対のうちの一部、例えば一組の接合部対のみに電流を流して、プランジャー１１とバレル１２をスポット溶接してもよい。なお、複数の接合部対を同時に挿入部１１２とスポット溶接してもよい。
【００３６】
また、図１２に示したバレル１２の構成によれば、プランジャー１１とバレル１２を接合するときに、第１の電極１０１及び第２の電極１０２とバレル１２を位置合わせする工程を簡略化できる。例えば一組の第１の電極１０１と第２の電極１０２を使用する場合に、接合部対が一組の場合は、軸方向を回転軸としてバレル１２を回転させて接合部２０と第１の電極１０１及び第２の電極１０２とを位置合わせする必要がある。しかし、図１２に示したバレル１２では、複数の接合部対のいずれかが第１の電極１０１及び第２の電極１０２と向き合っていればよいため、バレル１２を回転させる工程を省略できる。このため、プローブ１の製造工程を短縮できる。
【００３７】
＜第２の変形例＞
図１に示したバレル１２では、スリット１２１に挟まれた接合部２０の定義された領域の端部の位置と、スリット１２１の外側の領域の端部の位置とが、バレル１２の開口端で揃っている。しかし、接合部２０の定義された領域とそれ以外の領域とで、端部の位置にズレを持たせてもよい。これにより、接合のときに加わる外力によって接合部２０をより変形させやすくすることができる。
【００３８】
例えば、図１３に示したバレル１２では、一対のスリット１２１の間の接合部２０が定義された領域の端部の位置が、一対のスリット１２１の外側の領域の端部の位置よりも、開口端からバレル１２の軸方向に沿って後退している。また、図１４に示したバレル１２では、一対のスリット１２１の外側の領域の端部の位置が、一対のスリット１２１の間の領域の端部の位置よりも、開口端からバレル１２の軸方向に沿って後退している。
【００３９】
図１３や図１４に示したバレル１２を使用することにより、接合部２０をより変形しやすくできる。このため、バレル１２の接合部２０が外側に膨らむことを更に抑制することができる。
【００４０】
なお、図１３や図１４に示したように接合部２０が定義された領域の端部の位置をバレル１２の軸方向に沿って変化させた構成の接合部対を、図９を参照して説明した第１の変形例と同様に、バレル１２の周方向に沿って複数定義してもよい。接合部対にそれぞれ含まれる接合部２０を同時に挿入部１１２に押し付けることにより、複数の個所で同時にバレル１２の膨らみを抑制できる。
【００４１】
このとき、バレル１２の一対の接合部対だけをプランジャー１１に押し付けてスポット溶接してもよい。或いは、複数の接合部対をプランジャー１１とスポット溶接してもよい。
【００４２】
（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。
【００４３】
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。また、スリット１２１がバレル１２の軸方向と垂直に延伸する例を示したが、スリット１２１の延伸方向とバレル１２の軸方向が所定の角度で交差するようにしてもよい。
【００４４】
また、スポット溶接以外の接合方法で、プランジャー１１とバレル１２を圧着させながら接合する場合にも、本発明を適用することにより、バレル１２が外側に膨らむことを抑制できる。
【００４５】
また、図９及び図１０に示した第１の変形例に係るプローブ１の製造には、図１２に示したような突起部を有する複数のパーツに分割された電極とは異なる、図１５に示す一体化した円弧状の第１の電極１０１及び第２の電極１０２を使用してもよい。スリット１２１に挟まれた接合部２０は、図１５に示した第１の電極１０１及び第２の電極１０２によってバレル１２の外周を圧迫してもプランジャー１１に押し付けられる。或いは、図１６に示すように、第１接合部群及び第２接合部群に含まれる個々の接合部２０のそれぞれについて、第１の電極１０１ａ〜１０１ｄと第２の電極１０２ａ〜１０２ｄによって加圧しつつ電流を流してもよい。
【００４６】
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】
【００４７】
１…プローブ
１１…プランジャー
１２…バレル
２０…接合部
１１１…先端部
１１２…挿入部
１２１…スリット
【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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【図１６】
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