(57)【要約】【課題】本発明は、接触抵抗を低減させることが可能なコンタクトプローブを提供することを課題とする。【解決手段】  プローブブロック３の収容部３１に収容されるコンタクトプローブＰであって、導電性及びバネ性を有し軸方向に伸縮可能なバネ体１と、このバネ体１に着脱可能に連結されるプランジャ２と、を備えることを特徴とする構成となっている。このように、プランジャ２をバネ体１に着脱可能な別部材とし、バネ体１とプランジャ２とを別々に成形可能としてプランジャ２の加工精度を高めることで、コンタクトプローブＰの接触抵抗を低減させることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性及びバネ性を有し軸方向に伸縮可能なバネ体と、
このバネ体に着脱可能に連結されるプランジャと、を備えることを特徴とする、コンタクトプローブ。
【請求項２】
前記バネ体と前記プランジャとの間には、連結手段が設けられ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】
前記連結手段は、軸方向に突出する突起部と、
この突起部が挿入される連結穴部と、を有していることを特徴とする、請求項２に記載のコンタクトプローブ。
【請求項４】
前記バネ体は、導電性及びバネ性を有する変形部と、前記プランジャに連結する連結部と、を備え、
前記変形部は、前記バネ体の軸方向に延びる第１導電部と、前記バネ体の軸方向と交差する方向に延びる第２導電部と、を有し、
前記第２導電部の断面積は、前記第１導電部の断面積よりも大きく形成されていることを特徴とする、請求項１〜３の何れかに記載のコンタクトプローブ。
【請求項５】
前記第１導電部及び前記第２導電部は、略同一平面上に形成されていることを特徴とする、請求項４に記載のコンタクトプローブ。
【請求項６】
前記第１導電部は、前記連結部の隅部に接続されていることを特徴とする、請求項４又は請求項５に記載のコンタクトプローブ。
【請求項７】
前記バネ体は、銅、銀、金、白金の何れかを含む合金により形成されていることを特徴とする、請求項１〜６の何れかに記載のコンタクトプローブ。
【請求項８】
プローブブロックの収容部に収容されるコンタクトプローブであって、
前記プランジャは、前記収容部の内周面に沿って摺動可能な摺動面を有していることを特徴とする、請求項１〜７の何れか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、被検査物（例えば、半導体デバイスやウェハー、回路基板、集積回路等）の電気的特性を検査する際に用いられるコンタクトプローブに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、被検査物（例えば、半導体デバイスやウェハー、回路基板、集積回路等）の電気的特性を検査する際に用いられるコンタクトプローブとして、導電性およびバネ性を有する薄板によって、接触部と変形部とが一体に形成された電気接触子が知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５１０３５６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、被検査物にコンタクトプローブの接触部を接触させたとき、その接触面には抵抗（接触抵抗）が生じ、さらにこの接触抵抗にはバラツキが生じるのが通常である。この接触抵抗及びバラツキが増大すると、被検査物の正確な検査結果を得ることができない。そのため、被検査物の正確な検査結果を得るためには、接触抵抗及びバラツキを低減するための対策が必要不可欠である。
【０００５】
本発明者は、この接触抵抗及びバラツキを低減するため試行錯誤を繰り返した結果、接触抵抗及びバラツキを低減するためには、被検査物と接触する接触部の加工精度を向上させることが最重要課題の１つであることを見出した。
その点、特許文献１に記載の電気接触子は金型を用いて形成されるため、接触部に高精度な加工（例えば、微小な凹凸の無いＲ加工等）を施すことが難しいという問題があった。
【０００６】
本発明は、以上のような点を考慮してなされたものであり、接触抵抗及びバラツキを低減させることが可能なコンタクトプローブ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、本発明に係るコンタクトプローブは、導電性及びバネ性を有し軸方向に伸縮可能なバネ体と、このバネ体に着脱可能に連結されるプランジャと、を備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明に係るコンタクトプローブによれば、プランジャをバネ体に着脱可能な別部材としたことで、バネ体とプランジャとを別々に成形することができる。そのため、プランジャの接触部を高精度に加工することができ、コンタクトプローブと被検査物の接触性を高めて、接触抵抗及びバラツキを低減させることができる。
なお、プランジャをバネ体から取り外して、プランジャのみに再加工や再メッキ等のクリーニングを施したり、プランジャ自体を交換することも可能であり、コンタクトプローブのメンテナンスを容易に行うことができる。
【０００９】
本発明の好ましい形態では、前記バネ体と前記プランジャとの間には、連結手段が設けられていることを特徴とする。
また、本発明の好ましい形態では、前記連結手段は、軸方向に突出する突起部と、この突起部が挿入される連結穴部と、を有していることを特徴とする。
このような構成とすることにより、プランジャをバネ体へ容易に取り付けることができる。
【００１０】
本発明の好ましい形態では、前記バネ体は、導電性及びバネ性を有する変形部と、前記プランジャに連結する連結部と、を備え、前記変形部は、前記バネ体の軸方向に延びる第１導電部と、前記バネ体の軸方向と交差する方向に延びる第２導電部と、を有し、前記第２導電部の断面積は、前記第１導電部の断面積よりも大きく形成されていることを特徴とする。
このように、第２導電部の断面積を第１導電部の断面積よりも大きく形成することにより、電気抵抗を低減し、発熱を抑えて、所望の導電性を確保することができる。
【００１１】
本発明の好ましい形態では、前記第１導電部及び前記第２導電部は、略同一平面上に形成されていることを特徴とする。
このように前記第１導電部と前記第２導電部を略同一平面上に設けることにより、変形部を電気鋳造や金属成形、エッチング等の手法で高精度に成形することができる。
【００１２】
本発明の好ましい形態では、前記第１導電部は、前記連結部の隅部に接続されていることを特徴とする。
このような構成とすることにより、バネ体の限られた長さの中で、圧縮できる距離（ストローク量）を大きくとることができ、所望のバネ性を確保することができる。
【００１３】
本発明の好ましい形態では、前記バネ体は、銅、銀、金、白金の何れかを含む合金により形成されていることを特徴とする。
このように、バネ体を銅、銀、金、白金の何れかを含む合金により形成することにより、好ましい導電性及びバネ性を有したコンタクトプローブとすることができる。
【００１４】
本発明の好ましい形態では、プローブブロックの収容部に収容されるコンタクトプローブであって、前記プランジャの外周面には、前記収容部の内周面に沿って摺動可能な摺動面が設けられていることを特徴とする。
このように、プランジャの外周面に摺動面を設けたことにより、導電経路に摺動箇所を形成することなく、プランジャの摺動方向を設定することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、接触抵抗及びバラツキを低減させることが可能なコンタクトプローブを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係るコンタクトプローブの正面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るコンタクトプローブの斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るバネ体の変形部の拡大図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るバネ体の連結部の拡大図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るプランジャの正面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るプランジャの他の形状を示す正面図である。
【図７】本発明の一実施形態に係るコンタクトプローブをプローブブロックに収容した様子を示す平面図である。
【図８】本発明の一実施形態に係るコンタクトプローブをプローブブロックに収容した様子を示す図６のＡ‐Ｂ‐Ｃ‐Ｄ‐Ｅ‐Ｆ線組合せ断面図である。
【図９】本発明の一実施形態に係るプローブブロックを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を図面に示した好ましい一実施形態について図１〜図９を用いて詳細に説明する。本発明の技術的範囲は、添付図面に示した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、適宜変更が可能である。
【００１８】
図１〜図６は本実施形態に係るコンタクトプローブＰを説明する図であり、図７〜図９はコンタクトプローブＰが配置されるプローブブロック３を説明する図である。
この本実施形態に係るコンタクトプローブＰは、図７〜図９に示すようなプローブブロック３の収容部３１に収容される検査用プローブであり、被検査物に近接させられて、プローブブロック３が装着された検査装置と被検査物とを電気的に接続するものである。
なお、本実施形態に示すプローブブロック３は、本発明のコンタクトプローブＰが用いられる一例であり、プローブブロック３の構成や形状は検査装置に合わせて変更が可能であるし、プローブブロック３を用いない方法を採用してもよい。
【００１９】
本実施形態に係るコンタクトプローブＰは、図１及び図２に示すように、導電性及びバネ性を有し軸方向に伸縮可能なバネ体１と、このバネ体１に着脱可能に連結されるプランジャ２と、を備えている。
【００２０】
図１は、本実施形態に係るコンタクトプローブＰの正面図であり、図１（ａ）はプランジャ２がバネ体１と連結した状態を示し、図１（ｂ）は離脱した状態を示している。
図２は、本実施形態に係るコンタクトプローブＰの斜視図であり、図２（ａ）はプランジャ２がバネ体１と連結した状態を示し、図２（ｂ）は離脱した状態を示している。
【００２１】
バネ体１は、導電性及びバネ性を有する変形部１１と、プランジャ２と連結する連結部１２と、を有している。このバネ体１は、幅Ｗ１よりも厚みＴが小さい薄肉に形成されており、全体として、軸方向に延びる蛇状に形成されている（図１（ｂ）及び図２（ｂ）参照）。
このバネ体１は、例えば、長さＬが１５．１ｍｍ、幅Ｗ１が０．８ｍｍ、厚さＴが０．２ｍｍに設定されている。
【００２２】
図３は、本実施形態に係るバネ体１の変形部１１の一例を示す拡大図である。
変形部１１は、バネ体１の軸方向に延びる第１導電部１１１と、バネ体１の軸方向と交差する方向に延びる第２導電部１１２と、第１導電部１１１と第２導電部１１２の間に形成される屈曲部１１３と、を有し、バネ体１の軸方向に伸縮可能な構成となっている。全体としては、複数の第１導電部１１１と第２導電部１１２と屈曲部１１３とが繰り返し連続することにより、蛇状のバネ体１を形成している。
【００２３】
この第２導電部１１２の断面積は、第１導電部１１１の断面積よりも大きく形成されていることが望ましい。このように、第２導電部１１２の断面積を大きく形成することにより、バネ体１の電気抵抗を低減することができる。
この第１導電部１１１は、例えば、長さが０．１３ｍｍ、幅が０．０５ｍｍ、厚さが０．２ｍｍに設定されている。
また、第２導電部１１２は、例えば、長さが０．２５ｍｍ、幅が０．１ｍｍ、厚さが０．２ｍｍに設定されている。
なお、第２導電部１１２の断面積をより大きくするため、第２導電部１１２の厚さを第１導電部１１１の厚さよりも大きく設定してもよい。
また、屈曲部１１３は、第１導電部１１１から第２導電部１１２に向かって漸次断面積が拡大するよう形成されている。
【００２４】
また、第１導電部１１１が延びる方向と、第２導電部１１２が延びる方向とがなす角度θが、９０度以下であることが望ましい（図３においては７０度）。このように、第１導電部１１１と第２導電部１１２とがなす角度を９０度以下に設定することにより、バネ体１が軸方向の内側に向かってに収縮した際に、変形部１１が幅方向に広がらないよう構成することができる。
【００２５】
なお、このバネ体１は、バネ性を付与する第１導電部１１１及び屈曲部１１３と、導電性を向上させる第２導電部１１２と、を有することにより、コンタクトプローブＰに望ましい所望のバネ性と導電性を両立している。すなわち、このバネ体１は、応力がかかり変形する箇所（撓む箇所）を第１導電部１１１及び屈曲部１１３に限定し、かつ、第２導電部１１２は断面積を大きくして導電性の向上にあてた点に特徴がある。
【００２６】
図４は、本実施形態に係る連結部１２の一例を示す拡大図である。
連結部１２は、二股状に分岐する一対の突起部１２１を有し、この突起部１２１がプランジャ２の連結穴部２４に挿入されることで、バネ体１とプランジャ２が連結されるよう構成されている。
【００２７】
突起部１２１は、幅方向の外側に向けて膨らむように形成され連結穴部２４の内周面に当接される膨らみ部１２１１と、この突起部１２１同士が近づくように撓ませる撓み部１２１２と、を有している。
【００２８】
この一対の膨らみ部１２１１の外縁部が形成する幅Ｗ２は、連結穴部２４の内径Ｄ３よりも大きく設定されている（Ｗ２＞Ｄ３）。これにより、突起部１２１の挿入時に幅方向の内側に向けて撓んだ撓み部１２１２が外側に向かって反発する力によって、膨らみ部１２１１が連結穴部２４の内周面２４１に押し付けられることで、連結部１２と連結穴部２４とが固定・位置決めされている。
また、この幅Ｗ２は、例えば、０．６ｍｍに設定されている。
【００２９】
また、変形部１１と連結部１２は一体に形成されており、変形部１１の端部に形成された第１導電部１１１が、連結部１２の隅部１２２に接続されている。このように、第１導電部１１１を連結部１２の隅部１２２に接続することで、バネ体１の圧縮距離（ストローク量）を大きくとることができる。
前述したように、変形部１１は、第１導電部１１１と屈曲部１１３と第２導電部１１２の繰り返しにより、所望の導電性とバネ性を確保しており、特に、第１導電部１１１及び屈曲部１１３に応力がかかることで、変形部１１全体がバネ体１の軸方向内側に向かって撓むよう構成されている。
仮に、連結部１２の中央寄りに第１導電部１１１を接続する場合には、連結部１２に接続された第１導電部１１１の距離だけ、撓みに寄与しない無駄なスペースが形成されてしまい、その分圧縮距離（ストローク量）を稼ぐことができない。
【００３０】
このバネ体１は、金型を用いた型抜き等の慣用の手法により形成することができるが、バリ・カエリ・ひずみ・たわみ等の材料変形の心配が少ない電気鋳造や金属成形、エッチング加工により形成されることが望ましい。
このバネ体１の材料としては、例えば硬鋼線等の導電性及びバネ性を有した材料を採用することができるが、より好ましく用いられる材料としては、銅、銀、金、白金の何れかを含む合金が挙げられる。
【００３１】
図５は、本実施形態に係るプランジャ２の一例を示す図である。
プランジャ２は、被検査物と接触される接触部２１と、プローブブロック３の収容部３１内を摺動する摺動面２２と、この摺動面２２中に設けられる段部２３と、バネ体１の突起部１２１が挿入される連結穴部２４と、を有している。
【００３２】
接触部２１は、概略円錐状（または切頭円錐状）に形成されており、基端側から先端側へ向かうに従い漸次径方向の内側へ向けて傾斜するテーパー面２１１と、このテーパー面２１１の先端側に配置されるとともに先端側へ向けて凸となる球状面２１２と、を有している。
【００３３】
テーパー面２１１は、例えば、外側の直径が０．７８ｍｍ、内側の直径が０．３５ｍｍに設定されている。
球状面２１２は、例えば、直径０．３５ｍｍ、曲率半径０．２５ｍｍに設定されている。
【００３４】
摺動面２２は、小径摺動面２２１と、この小径摺動面２２１の基端側に配置される大径摺動面２２２と、を有している。
小径摺動面２２１は、コンタクトプローブＰがプローブブロック３内に収容された際に、収容部３１の小径内周面３１１に当接される径Ｄ１に設定されている。この径Ｄ１は、例えば、０．７８ｍｍに設定されている。
また、大径摺動面２２２は、コンタクトプローブＰがプローブブロック３内に収容された際に、収容部３１の大径内周面３１２に当接される径Ｄ２に設定されている。この径Ｄ２は、例えば、０．８８ｍｍに設定されている。
【００３５】
段部２３は、小径摺動面２２１と大径摺動面２２２の間に設けられている。この段部２３は、収容部３１に設けられた係合段部３１３に係合することで、プランジャ２の位置を位置決めできるよう構成されている。
【００３６】
連結穴部２４は、内径Ｄ３に設定された内周面２４１と、この内周面２４１の開口側に形成されるテーパー面２４２と、を有している。テーパー面２４２は、内周面２４１の基端側から径方向の外側に向けて広がる傾斜を有し、突起部１２１を挿入しやすいよう構成されている。
【００３７】
このプランジャ２は、高精度な加工が可能な切削や研磨等により成形されることが望ましい。なお、このプランジャ２の材料としては、銅又は真鍮，ベリリウム銅合金等の銅合金，銀又は銀タングステン，銀パラジウム等の銀合金，タングステン又はレニウムタングステン等のタングステン合金，金及び金合金，プラチナ又はプラチナ合金，ロジウム又はロジウム合金，イリジウム又はイリジウム合金、ＳＫ材等を採用することができる。
このように、プランジャ２の材料は被検査物に応じて、最適な材料を選択することが可能であり、さらには、バネ体１と別材料のプランジャ２組み合わせることが可能である。また、ＳＫ材を採用する場合には、プランジャ２の耐久性を向上させることができる。
【００３８】
なお、本実施形態においては、プランジャ２の外形として、概略円柱状を例示したが、これに限られず、収容部３１の内周面に合わせて、概略多角柱状や概略円錐状等を採用することも可能である。
【００３９】
また、このプランジャ２は、測定する被検査物に適した接触部形状のプランジャ２に変更することができる。例えば、図６の（ａ）〜（ｆ）に示す様な形状を例示することができる。
図６（ａ）は、接触部が尖った１本の針状に形成されたプランジャの正面図を示している。図６（ｂ）は、４本の山がクラウン状に配列したプランジャの正面図を示している。図（ｃ）は、テーパーが設けられた１本の針状に形成されたプランジャの正面図を示している。図６（ｄ）は、先端に平坦面を有する形状に形成されたプランジャの正面図を示している。図６（ｅ）は、先端にギザギザ状の複数の山が形成されたプランジャの正面図を示している。図６（ｆ）は、基端側に凹んだ窪みが形成されたプランジャの正面図を示している。
例示した図６（ａ）〜（ｆ）の形状の他にも、被検査物の形状に応じた様々な形状のプランジャ２を用いることが可能である。
【００４０】
次に、図７〜図９を参照して、本実施形態に係るコンタクトプローブＰを収容可能なプローブブロック３について説明する。
図７は、コンタクトプローブＰが収容されたプローブブロック３の平面図である。図８は、図７のＡ‐Ｂ‐Ｃ‐Ｄ‐Ｅ‐Ｆ線組合せ断面図である。図９は、プローブブロック３の構成を説明する分解図である。
【００４１】
プローブブロック３は、コンタクトプローブＰを収容する収容部３１と、このプローブブロック３を検査装置に取り付けるための貫通孔３２と、を有している。
収容部３１は、コンタクトプローブＰの小径摺動面２２１と当接される小径内周面３１１と、大径摺動面２２２と当接される大径内周面３１２と、段部２３に当接される係合段部３１３と、を有している。
【００４２】
また、プローブブロック３は、図９に示す様に、第１筐体３Ａと、第２筐体３Ｂと、これら第１筐体３Ａと第２筐体３Ｂとを連結する連結体３Ｃと、を備えている。コンタクトプローブＰを収容する際や取り出す際には、ネジＮを取り外し、第１筐体３Ａと第２筐体３Ｂとを分離することで、コンタクトプローブＰの収容および取り出しが行われる。
【００４３】
具体的には、第１筐体３Ａ及び第２筐体３Ｂに、連結体３Ｃが収納される連結体収納部３３が形成されており、この連結体収納部３３に連通するに貫通孔３４からネジＮを挿通して連結体３Ｃに螺合することにより、プローブブロック３が構成されている。
【００４４】
また、第２筐体３Ｂの貫通孔３４にはネジＮのネジ山部分を収容可能な凹部３３３が形成されており、被検査物にコンタクトプローブＰが接触する妨げにならないよう設計されている。
【００４５】
本発明によれば、バネ体１とプランジャ２を別部材としたことにより、バネ体１とプランジャ２とを別々に成形することができため、プランジャ２の成形（加工）方法や形状、材質（材料）が、バネ体１の成形方法や形状、材質に制限されることがない。
すなわち、被検査物に適したプランジャ２の形状を選択でき、かつ、接触部２１表面に微小な凹凸等の無い高精度な加工を施すことができるため、接触抵抗を低減させることができる。
また、バネ体１にはバネ性と導電性を両立する材料を、プランジャ２には接触抵抗を低減できる材料を採用することができ、コンタクトプローブ全体として接触抵抗を低減させることができる。
【００４６】
また、本発明によれば、プランジャ２の摺動面２２がプローブブロック３の収容部３１の内周面に沿って摺動することで、プランジャ２がプローブブロック３内に沈みこむよう構成されている。そのため、プランジャ２を別部材とすることで、プランジャ２の摺動面２２の加工精度についても向上させることができ、プランジャ２の摺動方向の精度を向上させることができる。
すなわち、プランジャ２摺動時のガタツキや傾きを抑制し、接触箇所がずれてしまうこと等を抑制することで、測定の精度を向上させることができる。また、繰り返しの使用によっても劣化を抑制することができ、耐久性も向上する。
【００４７】
また、本発明によれば、第１導電部１１１が、連結部１２の隅部１２２に接続されていることにより、バネ体１の圧縮距離（ストローク量）を大きくとることができる。これにより、プランジャ２が被検査物に接触する際の衝撃を和らげて、被検査物やコンタクトプローブＰが破損してしまうことを抑制することにより、コンタクトプローブＰと被検査物の接触を良好に保つことができる。
【符号の説明】
【００４８】
Ｐ  コンタクトプローブ
１  バネ体
１１  変形部
１２  連結部
２  プランジャ
２１  接触部
２２  摺動面
２３  段部
２４  連結穴部
３  プローブブロック
３１  収容部
３２  貫通孔
【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】
2019082378.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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