(57)【要約】【課題】被測定物が極小化しても、その電極面において確実且つ容易にケルビン接続を行うことができ、またオンボードであっても、四端子測定を高精度且つ簡単に行うことができるプローブを提供する。【解決手段】被測定物への当接部が傾斜したバネ性を有する薄板で形成した接触子を、前記傾斜部が交叉するように積層して成り、交叉部までの前記薄板傾斜部が被測定物に当たると独立して弾性変形して被測定物へ弾性当接し得るように構成した。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定物への当接部が傾斜したバネ性を有する薄板で形成した接触子を、前記傾斜部が交叉するように積層して成り、交叉部までの前記薄板傾斜部が被測定物に当たると独立して弾性変形して被測定物へ弾性当接し得るように構成したことを特徴とする積層型プローブ。
【請求項２】
前記接触子を絶縁体を介して複数枚積層してなり、前記交叉するように形成した接触子を１組とし、１組若しくは複数組積層してなる請求項１に記載のプロ−ブ。
【請求項３】
前記接触子は、先端が傾斜した頭部板体に屈曲した帯状物を一体として連設し、該帯状物が弾性変形することによって、前記接触子頭部先端が被測定物に接触して移動し得るように構成してなる請求項１又は２に記載のプロ−ブ。
【請求項４】
前記薄板の厚さが、０．０２ｍｍ〜０．５ｍｍである請求項１〜３のいずれかに記載のプローブ。
【請求項５】
前記薄板を、鋼、銅合金、タングステン又は焼入れ帯鋼板から形成してなる請求項１〜４のいずれかに記載のプローブ。
【請求項６】
前記接触子を２組積層して４端子ケルビンプローブコンタクトとしてなる請求項１〜５のいずれかに記載のプローブ。
【請求項７】
前記１組の接触子の交叉部に、先端が山形に傾斜した薄板接触子を配設してなる請求項１〜５のいずれかに記載のプローブ。
【請求項８】
先端が傾斜した頭部板体に屈曲した帯状物を一体として連設し、該帯状物が弾性変形することによって、前記接触子頭部先端が被測定物に接触して移動し得るように構成したことを特徴とする接触子。
【請求項９】
前記帯状物は、連結方向の両側に突出した屈曲部を有し、頭部が被測定物にどのような角度で当たっても弾性移動し、押圧を解くと元の位置に復帰し得るように構成したことを特徴とする請求項８に記載の接触子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体ウエハや電子部品等の被検査体の電気的検査に用いられるプローブに係り、詳記すれば微小なチップ部品を容易に４端子検査し得る積層型プローブ及び該プローブに使用する接触子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、チップ部品の電気特性値を測定するためのプローブとしては、図１に示すようなピンセット型のプローブ１が知られていた。これは、プローブ先端でチップ部品２の電極のある両側部を挟んで四端子（（１）〜（４））で電気的特性を測定するものである。尚、二端子型のプローブも知られていた。
【０００３】
しかして、チップ部品は、２．０×１．０ｍｍ、１．６×０．８ｍｍ、１．２×０．６ｍｍ、１．０×０．５ｍｍ、０．６×０．３ｍｍと極小化しているが、このような極小チップ部品の場合は、従来のピンセット型プローブでは、保持測定が極めて困難若しくは測定し得ない問題があった。安定な接触が維持できないことと、チップ部品を弾き飛ばすなどのトラブルが生じたからである。そればかりか、両側部から挟むので、狭いスペースでの測定が困難であったから、オンボード（チップ部品の実装状態）での測定は、不能若しくは極めて困難であった。
そのため、微小チップ部品の場合、従来は、ワイヤー状プローブを両側部から当てる２端子測定により行っていたが、これでは２端子の測定精度しか得られない問題があった。ワイヤーを両側部から２本づつあてて４端子測定することも行われているが、操作が極めて煩雑となるので、実用的には到底採用できない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、このような問題点に鑑みなされたものであり、被測定物が極小化しても、その電極面において確実且つ容易にケルビン接続を行うことができ、またオンボードであっても、四端子測定を高精度且つ簡単に行うことができるプローブを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的に沿う本発明のうち請求項１に記載の発明は、先端が傾斜したバネ性を有する薄板で形成した接触子を、前記傾斜部が交叉するように積層して成り、交叉部までの前記薄板傾斜部が被測定物に当たると独立して弾性変形して被測定物に弾性当接し得るように構成したことを特徴とする。
【０００６】
要するに本発明は、薄板の厚みを薄くすることによって、微小チップ部品を支障なく検査し得るようにしたほか、薄板を全方向に弾性移動するように構成することによって、薄板の交叉部までのコンタクトラインが確実にチップ部品に接触し得るようにすると共に上部から押し当てることを可能としてコンタクトスペースを小さくし、オンボードでの四端子測定を可能としたことを要旨とするものである。
【０００７】
接触子を絶縁体を介して複数枚積層してなり、前記交叉するように形成した接触子を１組とし、１組若しくは複数組積層するのが好ましい（請求項２）。
【０００８】
接触子は、先端が傾斜した頭部板体に屈曲した帯状物を一体として連設し、該帯状物が弾性変形することによって、接触子頭部先端が被測定物に接触して移動し得るように構成するのが好ましい（請求項３）。
【０００９】
薄板の厚さが、２ｍｍ以下、好ましくは０．０２ｍｍ〜０．５ｍｍとするのが良い（請求項４）。
【００１０】
薄板を、バネ性を有する導電体、例えば、銅、銅合金、タングステン又は焼入れ帯鋼板から形成するのが良い（請求項５）。銅若しくは銅合金で形成すると、接触子自体の持つ抵抗Ｒを極小化することができる。また、バネ性を有する素材（導電性は無くても良い）へ伝導性粉末状物質をコーティングしても良い。
【００１１】
接触子を２組積層して４端子ケルビンプローブコンタクトとするのが特に好ましい（請求項６）。
【００１２】
１組の接触子の交叉部に、先端が山形に傾斜した薄板接触子を配設することによって、３端子プローブとすることもできる（請求項７）。
【００１３】
本発明の接触子には、電流、電圧等の信号を測定することも、流すことも印可することもできるが、ケルビンプローブとするには、一方の接触子が電流印加電極であり、他方の接触子が電圧検知電極であり、該両接触子を１組とし、１組若しくは複数組具備するようにするのが良い。ケルビンプローブとする場合でも、上記電極以外に、グランド若しくはガードの役割をする薄板を設けると良い。
【００１４】
本発明の接触子は、先端が傾斜した頭部板体に屈曲した帯状物を一体として連設し、該帯状物が弾性変形することによって、前記接触子頭部が被測定物に接触して移動し得るように構成したことを特徴とする（請求項８）。
【００１５】
上記帯状物は、連結方向の両側に突出した屈曲部を有し、頭部が被測定物にどのような角度で当たっても弾性移動し、押圧を解くと元の位置に復帰し得るように構成するのが好ましい（請求項９）。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
図２は本発明の実施例を示すものであり、下端が傾斜した超薄板で形成したプローブＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４を、Ｐ１とＰ２、Ｐ３とＰ４とがＸ字状に交叉するようにそれぞれ絶縁体３ａ，３ｂ，３ｃを介して積層した例を示す。尚、Ｐ１とＰ２の一方及びＰ３とＰ４の一方が電圧印加コンタクトであり、他方が電圧検知コンタクトである。
【００１８】
接触子Ｐ１，Ｐ２が被測定物であるチップ部品２に当たると、独立して図２の矢印（ａ〜ｅ）で示すように縦、横、斜めの全方向に弾性変形して移動し得るように成っている。即ち、プローブＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４は、プローブ全周が接触子の機能を持ち、全方向可動型になっている。
【００１９】
電流印加コンタクトと電圧検知コンタクトとは、それぞれリード線に接続されて、電流を印加し、電圧を検出するケルビン接続し得るように形成されている。
【００２０】
両接触子１，２は、独立して移動し得るので、図３に示す絶縁体３ａ，３ｂ，３ｃは、固定しないか或は一方若しくは両方に接着等によって固定されている。
絶縁体としては、一方若しくは両方の接触子にフッ素樹脂（テフロン（登録商標））、その他の高分子化合物、ダイヤモンドコンパウンド等の絶縁体被膜を形成したものでもよい。このように絶縁体被膜を形成すると、２端子（２接触子）間を極めて近接配置できる。
【００２１】
図４は、接触子Ｐ１〜Ｐ４の配置例を示すものであり、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４の順に積層されているが、図のＰ１〜Ｐ４は、接触子が被測定物に当たる位置を示すものである。図４から（Ａ）は、Ｐ１及びＰ２とＰ３及びＰ４とが交叉するように積層され、（Ｂ）は、Ｐ１とＰ２及びＰ３とＰ４とが交叉するように積層され、（Ｃ）は、Ｐ１とＰ２及びＰ３とＰ４とが交叉するように積層されているが、Ｐ１とＰ４及びＰ２とＰ３とが同方向に位置するようになっていることがわかる。このように、本発明で接触子が交叉するというのは、隣接する接触子が交叉しても、隣接しない接触子が交叉しても差し支えない意味である。
【００２２】
図５は、本発明の接触子の実施例を示すものであり、先端が斜辺４に形成された板体５と四角形の板体６とを屈曲したバネ性を有する帯状物７で一体として連結した例を示す。屈曲した帯状物７は、連結方向の両側に角形の突出部（突出した屈曲部）８，８´が形成されている。このように形成すると、板体５が被測定物にどのような角度で当たっても、帯状物７が容易に弾性変形して移動することができる。尚、突出部８，８´の形状自体は特に限定されないが、突出部８と８´とは、対称若しくは略対称形とするのが好ましい。
【００２３】
図６は、本発明の接触子の他の実施例を示すものであり、バネ性を有する帯状物７を、サインカーブ（なだらかなＳ字状）に形成している。バネ性を有する帯状物７は、図７に示すように、帯状物７の両側の突出部８，８´の個数と大きさを異なるように形成しても良い。但し、この場合は、両側の突出部８，８´の面積は同程度となるようにするのが好ましい。
【００２４】
頭部（コンタクト）５の形状は、傾斜（斜辺及び段部を含む意味である）したコンタクトライン４を有し、斜辺の交叉部で電極に当接する形状であるなら、どのような形状であっても差し支えない。例えば、図８に示す形状のものが挙げられる。
【００２５】
図８のア、イ、ウは、斜辺の角度を変化させた例であり、本発明においては、斜辺の角度は特に限定されない。また、斜辺を凸状のＲ面（エ）にしても、凹状のＲ面（オ）にしても差し支えない。また、図８のカ〜サに示すように、斜辺が段部であっても良い。段部はその段数は特に限定されず、断部の最下端の形状も上記ア〜オと同様の形状であっても、平坦（ケ）であっても良い。また、断部の形状も直角状（ケ）であっても、鈍角状（コ）であっても、鈍角状のＲ面（サ）であっても良い。
【００２６】
また、図８（シ）に示すように、先端が中央に向って傾斜した山形であっても良い。この図８（シ）のプローブは、特に接触子の交叉部に配設して３端子プローブとするのに好適である。
【００２７】
本発明のプローブコンタクトは、図２〜図４に示すように、代表例としては４枚積層した４端子プローブコンタクトであり、チップ部品を測定するのに効果的であるが、特にこれらに限定されるものではない。チップ部品以外の各種電子部品の測定に使用することもできる。
【００２８】
図９は、２端子プローブとした例を示すものであり、図８（ア）に示すプローブＰ１と図８（ア）と対称形のプローブＰ２とを、交叉するように絶縁材を介して積層した例を示す。このプローブを使用することによって、常用されている２端子チップ部品を容易に２端子測定することができる。
【００２９】
図１０は、３端子プローブとした例を示すものであり、図８（ア）に示すプローブＰ１と図８（ア）と対称形のプローブＰ２とを、図８（シ）の先端が中央に向って傾斜した山形のプローブＰ３を介して積層した例を示す。尚、プローブＰ１〜Ｐ３の積層する順は特に限定されず、また各プローブ間には、絶縁材が介装されている。
【００３０】
このプローブを使用することによって、電極（１）〜（３）を３つ有する３端子チップデバイス２ａも支障なく測定することができる。
【００３１】
本発明は、被測定デバイス電極に対応して接触子を組み合わせて配置することによって、２極〜任意の多極のプローブを構成することができる。
【００３２】
図１１は、多極（６端子）チップデバイス測定用の多極（６極）プローブの例を示すものであり、図８（ア）に示すプローブＰ×３枚（Ｐ３，Ｐ２，Ｐ１）と、これと対称形のプローブＰ×３枚（Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６）とを、絶縁材を介して交互に積層した例を示す。
【００３３】
上記電極（１，２，３）間と（４，５，６）間の寸法に応じて、接触子の薄板の厚さと絶縁材の厚さとを選択することによって、多様な電子部品測定用プローブとすることができる。
【００３４】
上記したように、本発明のプローブは、接触子を積層した状態で、好ましくはプレートで接触子先端部が突出し且つ独立して移動し得るように挟持して、一軸のプローブホルダーに嵌合固定して使用すれば良い。
【００３５】
本発明によれば、年々極小化の進んでいる「微小チップ部品」に対し、ホルダーに固定した１本だけのプローブをチップ部品上部から軽く押し当てるだけで、簡単にチップ部品電極に対し、確実に４端子（２端子以上であれば良く特に限定されない）接触を可能とする。また、測定に際しては、微細なチップ部品の面積分のコンタクトスペースしか必要としない。
【００３６】
図１２（Ａ）に示すように、従来のピンセット型プローブ１で、プリント基板９上のチップ部品２を検査するには、狭いチップ部品が集合している部位は、プローブ端子ブロックが大きいので、測定不能若しくは極めて困難であった。これに対し本発明のプローブを使用すれば、図１２（Ｂ）に示すように、ほぼチップ部品２のコンタクトスペースがあれば支障なく測定することができる。
【００３７】
本発明のプローブは、プローブ頭部５を被測定物２に押し当てると、各々の接触子が独立して、図２の矢印ａ〜ｅに示すように、上下、左右と自在な方向に動くので、斜辺のコンタクトライン４のどの位置かが確実にチップ部品２電極に接触するから、信頼性の高い検査結果が得られる。
【００３８】
また、接触子の厚さを極端に薄くできるので、極小チップ部品でもチップ部品電極へ線状で若干擦りながらスライドして接触するので、確実に４点（４極）接触するので、従来測定し得なかった極小チップ部品でも支障なく測定検査することができる。
【００３９】
本発明の接触子はバネ性を有するので、被測定物に対して垂直に押し当てた場合だけでなく、広範囲の角度に対して接触子が接触可能となる。一方の接触子が他方の接触子が接触するまで、バネの力に抗して上昇移動するからである。
【００４０】
また、本発明の接触子は、一定板厚が容易に得られる素材から簡素な板状形状で構成できるから、プレス加工等で必要な外形精度が高い均一性で得られる。
【００４１】
【発明の効果】
以上述べたごとく、本発明によれば、薄板の厚みを薄くすることによって、従来容易に測定し得なかった微小チップ部品を支障なく検査し得るようにしたほか、薄板を全方向に弾性移動するように構成することによって、薄板の交叉部までのコンタクトラインが確実にチップ部品に接触し得るようにすると共に上部から押し当てることを可能としてコンタクトスペースを小さくし、従来容易に検査し得なかったオンボードでの四端子測定を可能とするなど、多くの絶大な利点を併有する。
【００４２】
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のピンセット型プロ−ブの斜視図である。
【図２】本発明の４端子プローブの実施例を示す正面図である。
【図３】図２の側面図である。
【図４】本発明の接触子がチップ部品にコンタクトした状態の積層例を示す説明図である。
【図５】本発明の接触子の実施例を示す側面図である。
【図６】本発明の接触子の他の実施例を示す側面図である。
【図７】本発明の接触子の他の実施例を示す側面図である。
【図８】本発明の接触子の頭部形状の例を示す側面図である。
【図９】本発明の２端子プローブの実施例を示す正面図である。
【図１０】本発明の３端子プローブの実施例を示す正面図である。
【図１１】本発明の６端子プローブの実施例を示す正面図である。
【図１２】（Ａ）従来のピンセット型プローブでオンボードのチップ部品を検査する状態の正面図である。
（Ｂ）本発明のプローブでオンボードのチップ部品を検査する状態の正面図である。
【符号の説明】
２，２ａ，２ｂ        チップ部品
３ａ，３ｂ，３ｃ      絶縁体
４                    斜辺（コンタクトライン）
５                    先端が斜辺に形成された板体
８，８′              帯状物の突出部
９                    プリント基板
【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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