(57)【要約】【課題】プランジャが元の正常な位置にまで確実に戻り、常に正常なコンタクトを実現させることが可能な構造を備える、コンタクトプローブを提供する。【解決手段】プランジャ１０２の後端軸部１１４に、嵌り込み防止構造として、ねじりコイルばね１０３の端部を受入れるための、円錐形状の凹部領域１１６が設けられている。また、ねじりコイルばね１０３の端部領域１０３ａは、他の領域１０３ｂよりも小さい外径寸法となるように設けられている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の形態を備えるバレルと、前記バレル内に配設されるねじりコイルばねと、先端部側が前記バレル内から露出し、後端部側が前記ねじりコイルばねにより先端側に向けて付勢され、前記バレル内に摺動可能に収容されるプランジャとを備える、コンタクトプローブであって、
前記プランジャの後端部側と前記ねじりコイルばねとの当接領域には、前記プランジャの外周面と前記バレル内周壁面との間への前記ねじりコイルばねの端部の嵌り込みを防止するための嵌り込み防止構造が設けられていることを特徴とする、コンタクトプローブ。
【請求項２】
前記嵌り込み防止構造として、前記ねじりコイルばねの端部に当接する前記プランジャの後端部に、前記ねじりコイルばねの端部を受入れるための凹部領域が設けられる、請求項１に記載のコンタクトプローブ。
【請求項３】
前記ねじりコイルばねの端部領域は、他の領域よりも小さい外径寸法である、請求項２に記載のコンタクトプローブ。
【請求項４】
前記プランジャは、
先端部側を含む第１軸部と、前記凹部領域が設けられる第２軸部とを有し、
前記第２軸部の外周面は、前記第１軸部から外側に張出す略球面形状である、請求項２または３に記載のコンタクトプローブ。
【請求項５】
前記プランジャは、
軸状プランジャと、この軸状プランジャと前記ねじりコイルばねとの間に配設される球状プランジャとを有し、
前記嵌り込み防止構造として、前記ねじりコイルばねの端部領域は、他の領域よりも小さい外径寸法である、請求項１に記載のコンタクトプローブ。
【請求項６】
前記軸状プランジャは、
先端部側を含む第１軸部と、前記球状プランジャに当接する側に設けられる第２軸部とを有し、
前記第２軸部の外周面は、前記第１軸部から外側に張出す略球面形状である、請求項５に記載のコンタクトプローブ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、コンタクトプローブに関し、より特定的には、半導体基板などの被検査回路について電気的検査を行うための検査装置に使用するコンタクトプローブの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置のリード、プリント基板に実装された部品の電極部に押し当てて、その部品のオープン、ショート、その他の動作機能を検査する際に、コンタクトプローブが用いられる。
【０００３】
ここで、半導体装置の動作機能を検査する場合に用いられるコンタクトプローブの構造について説明する。
【０００４】
半導体装置は、リードと呼ばれる端子をプリント基板に半田付けし実装された後、検査工程を経て、半導体装置メーカーから出荷されている。半導体装置の動作機能検査は、リードにコンタクトプローブを押し付けて、半導体装置と試験機（一般にテスターと呼ばれる。）との間において、検査信号のやり取りを行なう。この際、コンタクトプローブは、正常に接圧されて適当な接触抵抗値以下で用いられる。
【０００５】
一般的に、半導体装置のリードの高さ方向寸法にはばらつきがあるため、この寸法誤差を吸収する目的から、コンタクトプローブにばねの付勢力を利用した、プランジャの摺動機構が採用されている。
【０００６】
また、半導体装置のリードの表面には酸化膜が形成されているため、酸化膜を突破ってリードに直接接するための接圧がコンタクトプローブに与えられるが、コンタクト時にリードに損傷を与えない観点からも、ばねの付勢力を利用した、プランジャの摺動機構の採用が必要不可欠である。
【０００７】
ここで、以下に、従来の技術における２種類のコンタクトプローブの構造について、図５および図６を参照して説明する。まず、図５を参照して、従来の技術におけるコンタクトプローブ１００Ｃについて説明する。なお、図において内部構造を容易に理解するために、一部分を破断した状態で示している。
【０００８】
（コンタクトプローブ１００Ｃ）
このコンタクトプローブ１００Ｃは、筒状の形態を備えるバレル１０１と、このバレル１０１内に配設されるねじりコイルばね１０３と、先端部側がバレル１０１内から露出し、後端部側がねじりコイルばね１０３により先端側に向けて付勢され、バレル１０１内に摺動可能に収容されるプランジャ１０２とを備えている。
【０００９】
プランジャ１０２は、円錐形状の先端軸部１１１、摺動軸部１１２、この摺動軸部１１２よりも外径が細く設けられた連結軸部１１３、バレル１０１の内周壁に接するように設けられる後端軸部１１４、およびこの後端軸部１１４から後側に向かって延びる円錐形状のばね当接軸部１１５から構成されている。
【００１０】
このコンタクトプローブ１００Ｃにおける電気信号は、主として、小さい電気抵抗、小さいインダクタンスの経路を選んで、プランジャ１０２からバレル１０１の内周壁へと伝導する。
【００１１】
ねじりコイルばね１０３は、大きい電気抵抗、大きいインダクタンスを有しているため、コンタクトプローブ１００Ｃにおいては、電気信号の主経路とはなり得ない。
【００１２】
コンタクトプローブ１００Ｃにおいて、電気信号がスムーズに、プランジャ１０２からバレル１０１へと流れるように、各部の、材質、表面めっき、さらに、プランジャ１０２とバレル１０１の内周壁との隙間（クリアランス）が、高信頼度のコンタクトプローブ１００Ｃを得るための重要な要素となる。たとえば、プランジャ１０２の押し込み量が、約１．２ｍｍのコンタクトプローブ１００Ｃにおいては、約数十ｍΩのコンタクト抵抗で、数十万回の耐久性が要求される。
【００１３】
（コンタクトプローブ２００Ｃ）
次に、図６を参照して、従来の技術におけるコンタクトプローブ２００Ｃについて説明する。なお、図において内部構造を容易に理解するために、一部分を破断した状態で示している。
【００１４】
このコンタクトプローブ２００Ｃの基本的構成は、上記コンタクトプローブ１００Ｃと同じであり、筒状の形態を備えるバレル２０１と、このバレル２０１内に配設されるねじりコイルばね２０５と、先端部側がバレル２０１内から露出し、後端部側がねじりコイルばね２０５により先端側に向けて付勢され、バレル２０１内に摺動可能に収容される軸状プランジャ２０２とを備えている。また、このコンタクトプローブ２００Ｃの特徴的構成として、軸状プランジャ２０２の後端部とねじりコイルばね２０５との間には、ボール部材（一般的には金属製）からなる球状プランジャ２０４が配設されている。
【００１５】
軸状プランジャ２０２は、円錐形状の先端軸部２１１、摺動軸部２１２、この摺動軸部２１２よりも外径が細く設けられた連結軸部２１３、および後端軸部２１４を有し、さらに、後端軸部２１４の球状プランジャ２０４の当接面には、一方向に斜め切断された端面からなるバイアス２１４ａが設けられている。
【００１６】
この構成からなる、コンタクトプローブ２００Ｃの電気信号の経路は、上記コンタクトプローブ１００Ｃの場合と同じであるが、軸状プランジャ２０２をバレル２０１内に押し込むと、球状プランジャ２０４を介してねじりコイルばね２０５に力が及ぶ。その際、軸状プランジャ２０２の球状プランジャ２０４に当接する領域にバイアス２１４ａが設けられているため、軸状プランジャ２０２はある一方向に強くバレル２０１の内周壁に押し付けられた状態で摺動することになる。その結果、確実に、軸状プランジャ２０２とバレル２０１との間において電気信号経路が確保されることになる。したがって、電気信号経路の確保という観点からは、図５に示すコンタクトプローブ１００Ｃの構造よりも、図６に示すコンタクトプローブ２００Ｃの構造の方が、信頼性が高いと言える。なお、コンタクトプローブの構造を開示する特許文献として下記のものが挙げられる。
【００１７】
【特許文献１】
特開昭５６−０９４２７２号公報
【００１８】
【特許文献２】
実開昭６３−１１１６７１号公報
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
上記構成からなるコンタクトプローブを用いた半導体装置の動作機能検査におけるコンタクト不良、即ち、正常に接圧されて適当な接触抵抗値以下にならない不良の発生が生じる。このコンタクト不良の１つの原因として、プランジャがバレル内に押し込まれたままの状態となり、次の検査の際に、正常な接圧が得られないという現象が挙げられる。
【００２０】
この現象の発生原因は、図５に示すコンタクトプローブ１００Ｃの場合、図７に示すように、ねじりコイルばね１０３の端部が当接軸部１１５に当接することにより外側に押し拡げられる結果、プランジャ１０２の当接軸部１１５とバレル１０１の内周壁面との間にねじりコイルばね１０３の端部が嵌り込むことにより、プランジャ１０２およびねじりコイルばね１０３が共にバレル１０１に固定された状態となることに起因する。この現象は、図６に示すコンタクトプローブ２００Ｃの場合においても、球状プランジャ２０４とバレル２０１の内周壁面との間にねじりコイルばね２０５の端部が嵌り込むことにより、同じ現象が生じ得る。
【００２１】
したがって、この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、プランジャが元の正常な位置にまで確実に戻り、常に正常なコンタクトを実現させることが可能な構造を備える、コンタクトプローブを提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
この発明に基づいたコンタクトプローブによれば、プランジャの後端部側とねじりコイルばねとの当接領域には、プランジャの外周面とバレル内周壁面との間へのねじりコイルばねの端部の嵌り込みを防止するための嵌り込み防止構造が設けられている。この構造を採用することにより、プランジャの外周面とバレル内周壁面との間へのねじりコイルばねの端部の嵌り込みが回避され、プランジャは常にバレル内での摺動が可能となり、正常なコンタクトを常に実現させることが可能となる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に基づいた各実施の形態におけるコンタクトプローブの構造について、以下図を参照しながら説明する。なお、従来の技術におけるコンタクトプローブの構造と同一または相当部分については、同一の参照符号を付し、重複する説明は避け、各実施の形態におけるコンタクトプローブの特徴的構造を詳細に説明するものとする。また、各図において内部構造を容易に理解するために、一部分を破断した状態で示している。
【００２４】
（実施の形態１）
実施の形態１におけるコンタクトプローブ１００Ａの構造について、図１を参照して説明する。
【００２５】
＜コンタクトプローブ１００Ａ＞
このコンタクトプローブ１００Ａの特徴的構造は、図５に示した従来のコンタクトプローブ１００Ｃの構造に対して、プランジャ１０２の後端軸部１１４に、嵌り込み防止構造として、ねじりコイルばね１０３の端部を受入れるため、円錐形状の凹部領域１１６が設けられている点にある。なお、円錐形状は一例であり、球状、円筒状その他の凹部形状の採用が可能である。
【００２６】
また、さらに好ましい形態として、ねじりコイルばね１０３の端部領域１０３ａは、他の領域１０３ｂよりも小さい外径寸法となるように設けられている。たとえば、ねじりコイルばね１０３の線径が数十μｍの場合に、端部領域１０３ａの外径寸法は、約φ２００μｍ以下、他の領域１０３ｂの外径寸法は、約φ３００μｍ以下程度ある。また、端部領域１０３ａとしては、ねじりコイルばね１０３の端部から、数ターン巻分あれば十分である。
【００２７】
この構成からなるコンタクトプローブ１００Ａの場合、凹部領域１１６にねじりコイルばね１０３の端部が嵌り込むため、コンタクトプローブ１００Ａのプランジャ１０２に押されることによる、ねじりコイルばね１０３の端部の拡がりが抑制される。その結果、コンタクト時にプランジャ１０２が、左右、または、上下に摺動する際に発生する、プランジャ１０２の後端軸部１１４の外周面とバレル１０１内周壁面との隙間へのねじりコイルばね１０３の端部１０３ａの嵌り込みを防ぐことが可能になり、プランジャ１０２が元の正常な位置にまで確実に戻ることを可能とする。
【００２８】
（実施の形態２）
次に、実施の形態２におけるコンタクトプローブ２００Ａの構造について、図２を参照して説明する。
【００２９】
＜コンタクトプローブ２００Ａ＞
このコンタクトプローブ２００Ａの特徴的構造は、図６に示した従来のコンタクトプローブ２００Ｃの構造に対して、ねじりコイルばね２０５の端部領域２０５ａは、嵌り込み防止構造として、他の領域２０５ｂよりも小さい外径寸法となるように設けられている点にある。たとえば、球状プランジャ２０４の外径寸法は、約φ５００μｍ、ねじりコイルばね２０５の線径が数十μｍの場合に、端部領域２０５ａの外径寸法は、約φ２００μｍ以下、他の領域２０５ｂの外径寸法は、約φ３００μｍ以下程度ある。また、端部領域２０５ａとしては、ねじりコイルばね２０５の端部から、数ターン巻分あれば十分である。
【００３０】
この構成からなるコンタクトプローブ２００Ａの場合、球状プランジャ２０４に押された場合であっても、ねじりコイルばね２０５の端部領域２０５ａは、他の領域２０５ｂよりも小さい外径寸法となるように設けられていることから、ねじりコイルばね２０５の端部の拡がりが抑制される。その結果、コンタクト時に球状プランジャ２０４が、左右、または、上下に摺動する際に発生する、球状プランジャ２０４の外周面とバレル２０１内周壁面との間へのねじりコイルばね２０５の端部２０５ａの嵌り込みを防ぐことが可能になり、プランジャ２０３が元の正常な位置にまで確実に戻ることを可能とする。
【００３１】
（実施の形態３）
次に、実施の形態３におけるコンタクトプローブ１００Ｂの構造について、図３を参照して説明する。
【００３２】
＜コンタクトプローブ１００Ｂ＞
このコンタクトプローブ１００Ｂの特徴的構造は、図１に示したコンタクトプローブ１００Ａの構造に対して、プランジャ１０２の後端軸部（第２軸部）１１４の外周面が連結軸部（先端部側を含む第１軸部）１１３から外側に張出す略球面形状を有している点にある。
【００３３】
このように、バレル１０１の内周壁面に接する後端軸部１１４の外周面を略球面形状とすることにより、バレル１０１の内周壁面と後端軸部１１４の接触において滑らかな面接触を実現させることが可能になる。従来構造においては、後端軸部１１４の切断面に発生したエッジによるバレル１０１の内周壁面の研削（内周壁面に施された金めっきの剥がれ等）が問題となっていたが、本実施の形態における構造を採用することで、バレル１０１の内周壁面と後端軸部１１４の接触における磨耗紛・切削紛の発生が防止され、磨耗紛・切削紛の発生に起因するプランジャ１０２の戻り不良の発生を回避することが可能になる。
【００３４】
（実施の形態４）
次に、実施の形態４におけるコンタクトプローブ２００Ｂの構造について、図４を参照して説明する。
【００３５】
＜コンタクトプローブ２００Ｂ＞
このコンタクトプローブ２００Ｂの特徴的構造は、上記実施の形態３の場合と同様に、図２に示したコンタクトプローブ２００Ａの構造に対して、軸状プランジャ２０３の後端軸部２１４において、先端部側を含む第１軸部２１４ｂと、バイアス２１４ａを含む第２軸部２１４ｃとを有し、第２軸部２１４ｃの外周面が第１軸部２１４ｂから外側に張出す略球面形状を有している点にある。
【００３６】
このように、バレル２０１の内周壁面に接する第２軸部２１４ｃの外周面を略球面形状とすることにより、バレル２０１の内周壁面と第２軸部２１４ｃの接触において滑らかな面接触を実現させることが可能になる。従来構造においては、後端軸部２１４の切断面に発生したエッジによるバレル２０１の内周壁面の研削（内周壁面に施された金めっきの剥がれ等）が問題となっていたが、本実施の形態における構造を採用することで、バレル２０１の内周壁面と第２軸部２１４ｃとの接触における磨耗紛・切削紛の発生が防止され、磨耗紛・切削紛の発生に起因するプランジャ２０３の戻り不良の発生を回避することが可能になる。
【００３７】
なお、上述した各実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００３８】
【発明の効果】
この発明に基づいたコンタクトプローブによれば、プランジャが元の正常な位置にまで確実に戻り、常に正常なコンタクトを実現させることが可能な構造を備える、コンタクトプローブを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に基づいた実施の形態１におけるコンタクトプローブの構造を示す全体図である。
【図２】この発明に基づいた実施の形態２におけるコンタクトプローブの構造を示す全体図である。
【図３】この発明に基づいた実施の形態３におけるコンタクトプローブの構造を示す部分図である。
【図４】この発明に基づいた実施の形態４におけるコンタクトプローブの構造を示す部分図である。
【図５】従来の技術（第１）におけるコンタクトプローブの構造を示す全体図である。
【図６】従来の技術（第２）におけるコンタクトプローブの構造を示す全体図である。
【図７】従来の技術におけるコンタクトプローブの問題点を示す拡大図である。
【符号の説明】
１００Ａ，１００Ｂ，２００Ａ，２００Ｂ  コンタクトプローブ、１０１，２０１  バレル、１０２  プランジャ、１０３，２０５  ねじりコイルばね、１０３ａ，２０５ａ  端部領域、１０３ｂ，２０５ｂ  他の領域、１１１，２１１  先端軸部、１１２，２１２  摺動軸部、１１３  連結軸部（先端部側を含む第１軸部）、１１４  後端軸部（第２軸部）、１１５  当接軸部、１１６  凹部領域、２０３  軸状プランジャ、２０４  球状プランジャ、２１３  連結軸部、２１４  後端軸部、２１４ａ  バイアス、２１４ｂ  第１軸部、２１４ｃ  第２軸部。
【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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