(57)【要約】【課題】プランジャの外形の歪みが少ないコンタクトプローブ、そのコンタクトプローブを備えた半導体素子用ソケット、及びそのコンタクトプローブの製造方法を提供すること。【解決手段】  コンタクトプローブ１１が有するプランジャ１２の貫通孔１５の内周面に、径方向内方に突出する一対の突起部３５が設けられ、コイルバネ１７は、一方の端部で突起部３５に接触して、上部接触子１３を半導体素子７３の電極部７２へ付勢する。プランジャ１２は、貫通孔１５の内周面のうち突起部３５が設けられた部分に対応する外周面の部分が平坦である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状に形成されて軸方向に貫通する貫通孔を有するプランジャと、前記プランジャの先端に設けられて半導体素子の電極部に接触される上部接触子と、検査用基板の電極部に接触される下部接触子と、前記上部接触子と前記下部接触子とを互いに離間する方向へ付勢する弾性部材と、を備えるコンタクトプローブであって、
前記プランジャの前記貫通孔の内周面に、径方向内方に突出する突起部が設けられ、
前記弾性部材は、一方の端部で前記突起部に接触して、前記上部接触子を前記半導体素子の前記電極部へ付勢し、
前記プランジャは、前記内周面のうち前記突起部が設けられた部分に対応する外周面の部分が平坦であることを特徴とするコンタクトプローブ。
【請求項２】
前記上部接触子は山型形状の尖鋭部を有し、
前記尖鋭部は、前記プランジャの軸方向に沿って略平行に形成さ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】
請求項１又は２に記載のコンタクトプローブを備え、前記半導体素子の前記電極部と前記検査用基板の前記電極部とを、前記コンタクトプローブを介して導通させることを特徴とする半導体素子用ソケット。
【請求項４】
筒状のプランジャと、前記プランジャの先端に設けられて半導体素子の電極部に接触される上部接触子と、検査用基板の電極部に接触される下部接触子と、前記上部接触子と前記下部接触子とを互いに離間する方向へ付勢する弾性部材と、を備えるコンタクトプローブの製造方法であって、
前記プランジャの材料である金属棒材を準備する準備工程と、
前記金属棒材に、前記金属棒材の軸方向に貫通する貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、
前記貫通孔が形成された金属棒材の外周面の一部を押圧して、前記貫通孔の内周面に、径方向内方に突起する突起部を形成する突起部形成工程と、
前記突起部が形成された金属棒材の外周面を切削して、前記貫通孔の内周面のうち前記突起部が形成された部分に対応する外周面の部分を平坦にする外周面切削工程と、
を含むことを特徴とするコンタクトプローブの製造方法。
【請求項５】
前記外周面切削工程の後、前記金属棒材の先端に前記上部接触子を形成する上部接触子形成工程を更に含む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の製造方法。
【請求項６】
前記突起部形成工程の後、前記金属棒材の先端に前記上部接触子を形成する上部接触子形成工程を含み、
前記上部接触子形成工程の後、前記外周面切削工程が行なわれ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の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンタクトプローブ、コンタクトプローブを備えた半導体素子用ソケット、及びコンタクトプローブの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＩＣ（Integrated Circuit）パッケージなどの半導体素子を検査装置に固定する装置として半導体素子用ソケットがある。この種の半導体素子用ソケットは、ＩＣパッケージの半田ボールや半田バンプなどの電極部と検査装置の検査回路基板との間を電気的に接続するコンタクトプローブを有している。
【０００３】
この種のコンタクトプローブは、ＩＣパッケージの半田ボールに接触するプランジャと、ＩＣパッケージの半田ボールに対して所定の圧力でプランジャを接触させるコイルバネとを有している（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１４２０１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載のコンタクトプローブは、プランジャの内部に内向きの突起部が形成されている（特許文献１の図２や図１１を参照）。この内向きの突起部がコイルバネの線材の間に入り込み、このコイルバネをプランジャの内部に固定している。この内向きの突起部は、プランジャの外周面に対して点加締めやロール加締めなど、プランジャの外周面を外部から押圧する加工によって形成される。プランジャの外周面を外部から押圧して内向き突起部を形成する際、押圧する方向や場所、力の大きさに誤差がふくまれると、プランジャの外形が歪んでしまう場合があった。
【０００６】
近年、半導体素子の電極部の細密化に伴い、コンタクトプローブを、半導体素子用ソケットの限られた空間の中に多く配置することが求められているが、プランジャの外形が歪んでしまうと、ソケットのコンタクトプローブ収納孔とコンタクトプローブが干渉してしまい、検査結果の精度が低下してしまう場合があった。
【０００７】
本発明の目的は、プランジャの外形の歪みが少ないコンタクトプローブ、そのコンタクトプローブを備えた半導体素子用ソケット、及びそのコンタクトプローブの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のコンタクトプローブは、筒状に形成されて軸方向に貫通する貫通孔を有するプランジャと、前記プランジャの先端に設けられて半導体素子の電極部に接触される上部接触子と、検査用基板の電極部に接触される下部接触子と、前記上部接触子と前記下部接触子とを互いに離間する方向へ付勢する弾性部材と、を備えるコンタクトプローブであって、前記プランジャの前記貫通孔の内周面に、径方向内方に突出する突起部が設けられ、前記弾性部材は、一方の端部で前記突起部に接触して、前記上部接触子を前記半導体素子の前記電極部へ付勢し、前記プランジャは、前記内周面のうち前記突起部が設けられた部分に対応する外周面の部分が平坦であるものである。
【０００９】
前記上部接触子は山型形状の尖鋭部を有し、前記尖鋭部は、前記プランジャの軸方向に沿って略平行に形成されていることが好ましい。
【００１０】
また、本発明の半導体素子用ソケットは、上記のコンタクトプローブを備え、前記半導体素子の前記電極部と前記検査用基盤の前記電極部とを、前記コンタクトプローブを介して導通させるものである。
【００１１】
また、本発明のコンタクトプローブの製造方法は、筒状のプランジャと、前記プランジャの先端に設けられて半導体素子の電極部に接触される上部接触子と、検査用基板の電極部に接触される下部接触子と、前記上部接触子と前記下部接触子とを互いに離間する方向へ付勢する弾性部材と、を備えるコンタクトプローブの製造方法であって、前記プランジャの材料である金属棒材を準備する準備工程と、前記金属棒材に、前記金属棒材の軸方向に貫通する貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、前記貫通孔が形成された金属棒材の外周面の一部を押圧して、前記貫通孔の内周面に、径方向内方に突起する突起部を形成する突起部形成工程と、前記突起部が形成された金属棒材の外周面を切削して、前記貫通孔の内周面のうち前記突起部が形成された部分に対応する外周面の部分を平坦にする外周面切削工程と、を含むものである。
【００１２】
前記外周面切削工程の後、前記金属棒材の先端に前記上部接触子を形成する上部接触子形成工程を更に含んでも良い。
【００１３】
前記突起部形成工程の後、前記金属棒材の先端に前記上部接触子を形成する上部接触子形成工程を含み、前記上部接触子形成工程の後、前記外周面切削工程を行なっても良い。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、プランジャとなる筒体の貫通孔の内周面に突起部を形成した後に、筒体の外周面を切削する工程を行うため、突起部を形成する際に筒体の外周面上に発生する歪みを取り除くことができ、外形の歪みが少ないコンタクトプローブが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】コンタクトプローブの半分を断面視した側面図である。
【図２】図１に示すコンタクトプローブの分解図である。
【図３】半導体素子用ソケットの概略構造を説明する断面図である。
【図４】図１に示すコンタクトプローブの変形例を示す側面図である。
【図５】図１に示すコンタクトプローブの製造方法を説明する図であり、図５（ａ）から（ｅ）は各工程におけるプランジャの断面図である。
【図６】図５に示すコンタクトプローブの製造方法の変形例を説明する図であり、図６（ａ）から（ｅ）は各工程におけるプランジャの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係るコンタクトプローブ、コンタクトプローブを備えた半導体素子用ソケット、及びコンタクトプローブの製造方法の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１７】
本実施形態のコンタクトプローブ１１は、図１及び図２に示すように、導電性を有する金属材料から形成された筒状のプランジャ１２を備えている。プランジャ１２は、その上端である先端に上部接触子１３を有している。また、コンタクトプローブ１１は、その下端に下部接触子１４を有している。上部接触子１３は、プランジャ１２の先端に設けられる山型形状の尖鋭部２５を２つ有している。この尖鋭部２５は、軸方向に沿って略平行となるように形成されている。
【００１８】
プランジャ１２は、軸方向に貫通する貫通孔１５を有している。プランジャ１２の外周面の中間部には、外周面の周方向に亘って径方向の外方に突出するフランジ部２２が形成されている。プランジャ１２の下端には、下端に近づくにつれて、径方向の内方へ絞り込まれて径が次第に小さくなる絞り部２９が形成されている。
【００１９】
プランジャ１２の下方側には、サブプランジャ１６が設けられている。このサブプランジャ１６は、導電性を有する金属材料から形成されたものであり、その下端部が下部接触子１４である。
【００２０】
また、プランジャ１２の貫通孔１５の内部には、貫通孔１５の径よりも僅かに小さい外径のコイルバネ（弾性部材の一例）１７が収納されている。コイルバネ１７は、バネ鋼から形成されている。コイルバネ１７の弾性力によって、サブプランジャ１６はプランジャ１２に対して下端側へ付勢されている。すなわち、プランジャ１２の上部接触子１３とサブプランジャ１６の下部接触子１４とは、コイルバネ１７によって互いに離間する方向へ付勢されている。
【００２１】
サブプランジャ１６は、円柱状の棒状部３１と、この棒状部３１の中間部に設けられたフランジ部３２とを有している。棒状部３１の下端部が下部接触子１４である。棒状部３１は、コイルバネ１７の内径よりも僅かに小さい外径となるように形成されている。また、フランジ部３２は、コイルバネ１７の内径よりも大きく且つプランジャ１２の貫通孔１５の内径よりも僅かに小さな外径となるように形成されている。棒状部３１の上端側がコイルバネ１７に挿し込まれ、フランジ部３２がコイルバネ１７の下端部に当接している。
【００２２】
プランジャ１２の貫通孔１５の内周面には、上端部の所定位置に、径方向内方に突出する一対の突起部３５が形成されている。コイルバネ１７の上端部（弾性部材の一方の端部の一例）は、一対の突起部３５に接触して位置決めされている。この突起部により、コイルバネ１７は、プランジャ１２の上端からの抜け出しが防止されると共に、上部接触子１３を上方に付勢する。また、プランジャ１２の外周面において、一対の突起部３５が形成される内周面部分に対応する部分も含め、その外周面の表面は、フランジ部２２及び絞り部２９を除き一様に平坦状に形成されている。
【００２３】
サブプランジャ１６は、コイルバネ１７の付勢力によってプランジャ１２の下端側に押し込まれてプランジャ１２の内部に収納されている。またサブプランジャ１６は、プランジャ１２の絞り部２９によってプランジャ１２の下端からの抜け出しが防止されている。
【００２４】
このように、コンタクトプローブ１１は、コイルバネ１７が圧縮された状態でプランジャ１２の貫通孔１５内に収納されている。プランジャ１２とサブプランジャ１６とがコイルバネ１７によって互いに離間する方向へ付勢されて、すなわち、上部接触子１３と下部接触子１４とが互いに離間する方向へ付勢されている。
【００２５】
次に、前述した複数のコンタクトプローブ１１を備えた半導体素子用ソケットについて図３を参照しながら説明する。
図３に示すように、半導体素子用ソケット４１は、プローブ収納ブロック４３を有している。プローブ収納ブロック４３は、検査用基板４２上に、位置決めピン４４によって位置決めされて、締結ボルト４５によって固定されている。
【００２６】
プローブ収納ブロック４３は、それぞれ絶縁性を有する接触子配列基板５１とソケット基板５２とから構成されている。ソケット基板５２は、その下面側に、配列基板収納凹部５３が設けられている。この配列基板収納凹部５３に接触子配列基板５１が嵌め込まれ、位置決めピン５４で位置決めされて、ビス５５で締結固定されている。
【００２７】
ソケット基板５２には、複数のプローブ収納孔６１が設けられている。複数のプローブ収納孔６１には、下方側からコンタクトプローブ１１が挿し込まれて収納されている。プローブ収納孔６１は、その軸方向の中間部に段部６２がそれぞれ設けられている。この段部６２を境界として、プローブ収納孔６１の上方側がプランジャ１２のフランジ部２２よりも小径に形成され、また、その下方側がプランジャ１２のフランジ部２２よりも僅かに大径に形成されている。このため、下方側から挿し込まれたコンタクトプローブ１１は、プランジャ１２のフランジ部２２が段部６２に係合し、上方側への移動が規制されている。
【００２８】
ソケット基板５２に固定された接触子配列基板５１には、各プローブ収納孔６１に対応する複数の接触子保持孔６５が形成されている。そして、この複数の接触子保持孔６５には、各プローブ収納孔６１に収納されたコンタクトプローブ１１の下部接触子１４が挿入されている。コンタクトプローブ１１の下部接触子１４それぞれが、この複数の接触子保持孔６５により保持されて検査用基板４２の所定位置に配置されている。検査用基板４２は、コンタクトプローブ１１の下部接触子１４が配置される位置に、電極部（不図示）が設けられており、コンタクトプローブ１１の下部接触子１４がそれぞれ接触している。
【００２９】
ソケット基板５２は、その上面側に、ソケット凹部６７が形成されている。ソケット凹部６７の上方側から、複数の半田ボール７１を有する電極部７２が下面側に設けられた半導体素子７３が、ソケット凹部６７の内部に収納可能である。
【００３０】
半導体素子用ソケット４１を用いて半導体素子７３を検査する場合、ソケット基板５２のソケット凹部６７に半導体素子７３を収納する。この状態で、所定の押圧体（不図示）を用いて半導体素子７３を下方へ押圧する。これにより、半導体素子７３がソケット凹部６７に押し込まれ、電極部７２を構成する各半田ボール７１が、コンタクトプローブ１１の上部接触子１３に押し付けられて接触する。
【００３１】
コンタクトプローブ１１の上部接触子１３に半田ボール７１が押し付けられると、コンタクトプローブ１１には、軸方向に沿う圧縮力が作用して、コイルバネ１７が圧縮される。これにより、コイルバネ１７の弾性力が大きくなり、このコイルバネ１７の弾性力でコンタクトプローブ１１の下部接触子１４が検査用基板４２の電極部に押し付けられる。
【００３２】
また、コンタクトプローブ１１の上部接触子１３の尖鋭部２５は、山型形状に形成されている。このため、半田ボール７１の表面や尖鋭部２５の表面が酸化皮膜で覆われていたり、または、その表面に異物が付着していても、半田ボール７１と尖鋭部２５との間での接触運動により、酸化皮膜や異物が除去され、コンタクトプローブ１１と半田ボール７１の電気的接続が維持される。
【００３３】
以上のように、本実施形態のコンタクトプローブ１１によれば、プランジャ１２の貫通孔１５の内周面に、径方向内方に突出する一対の突起部３５が設けられている。コイルバネ１７は、一端部でこの一対の突起部３５に接触して、上部接触子１３を半導体素子７３の電極部７２へ付勢している。
【００３４】
また、プランジャ１２の外周面の表面部分は、一対の突起部３５が形成されている内周面に対応する部分が一様に平坦状に形成されている。このため、コンタクトプローブ１１はプローブ収納孔６１の内周面に沿って精度良く配置される。これにより、プローブ収納孔６１の内周面とプランジャ１２の外周面とのクリアランスを小さくしても、プローブ収納孔６１の内周面とプランジャ１２の外周面とが干渉することを抑制できる。従って、複数のコンタクトプローブ１１を半導体素子用ソケット４１の限られた空間の中に近接配置することができる。
【００３５】
また、プランジャ１２は、その先端に山型形状の尖鋭部２５を有し、この尖鋭部２５は軸方向に沿って略平行に形成されている。このため、半導体素子７３の電極部７２と上部接触子１３とを確実且つ安定的に導通させると共に、その加工時に曲げ加工を不用として外形の歪みの発生を抑制することができる。
【００３６】
また、半導体素子用ソケット４１において、プランジャ１２の上部接触子１３とサブプランジャ１６の下部接触子１４とは、コイルバネ１７によって互いに離間する方向へ付勢されている。そのため、半導体素子７３の電極部７２と検査用基板４２の電極部とを、コンタクトプローブ１１を介して確実に導通させることができ、多数回に亘る半導体素子７３の検査の信頼性を維持させることができる。
【００３７】
なお、本実施形態では、コイルバネ１７は突起部３５に接触することで位置決めされているが、これに限らず、突起部３５がコイルバネ１７の線材の間に入り込んで、コイルバネ１７の上端部が突起部３５に固定される構成であっても良い。また、本実施形態では、一対の突起部３５が、貫通孔１５の内周面で対向するように形成されているが、周方向にずれても、或いは軸方向でもずれて形成されても良いまた、更には、突起部３５は一対に限らず、単一の環状の突起部（ロール状の突起）、或いは３つ以上の複数の突起部としても良い。また、尖鋭部２５を２つとしたが、これに限らず、４つでもそれ以外の数の尖鋭部を設けても良い。
【００３８】
また、本実施形態のコンタクトプローブ１１のコイルバネ１７は、図４に示される変形例のように構成しても良い。図４に示される変形例のコイルバネ１７は、その上端部に中駒部材１７ａが取り付けられている。この中駒部材１７ａは、コイルバネ１７をプランジャ１２の貫通孔１５内に挿入する前に、その上端部に取り付けられる。そして、プランジャ１２の貫通孔１５内に収納される際には、この中駒部材１７ａは突起部に接触することになる。これにより、中駒部材１７ａが蓋として機能し、コンタクトプローブ１１内部に異物（ゴミや粉塵など）が侵入するのを防止することができる。
【００３９】
次に、本実施形態のコンタクトプローブ１１のプランジャ１２の製造方法について図５を参照しながら説明する。
【００４０】
まず、図５（ａ）に示すように、銅又は鉄系などの金属棒材３６を旋盤などの工作機械（不図示）に設置する（準備工程の一例）。準備工程の後、図５（ｂ）に示すように、工作機械を動作させて、この金属棒材にコイルバネ１７が挿入可能な貫通孔１５を形成し、プランジャ１２となる円筒体３７を形成する（貫通孔形成工程の一例）。なお、この工程では、後工程である外周面切削工程（後述）を考慮して、円筒体３７の肉厚を、最終的なプランジャ１２の肉厚よりも厚くなるように形成する。
【００４１】
貫通孔形成工程の後、図５（ｃ）に示すように、円筒体３７の外周面の一部にピンにてプレスを施して、円筒体３７の貫通孔１５の内周面に、径方向内方に突起する一対の突起部３５を、対向して配置されるように形成する（突起部形成工程の一例）。このとき、前述のプレスにより外周面にプレス痕（加工痕）３８が残る。
【００４２】
そして、突起部形成工程の後、図５（ｄ）に示すように、円筒体３７の外周面において、一対の突起部３５が形成された内周面に対応する部分も含め、その表面を切削して平坦状に形成して、プレス痕３８を取り除く（外周面切削工程の一例）。この際、円筒体３７の外周面の下側の一部にフランジ部２２も形成する。
【００４３】
外周面切削工程の後、図５（ｅ）に示すように、上部接触子１３を形成するため、円筒体３７の先端部に対しＶ字状の切れ込みを複数形成して、山型形状の尖鋭部２５を２つ設ける（上部接触子形成工程の一例）。なお、尖鋭部２５に対して曲げ加工は行なわない。このため、尖鋭部２５は軸方向に沿って略平行になるように形成される。
【００４４】
上記の一連の工程により、プランジャ１２を形成した後、プランジャ１２にコイルバネ１７やサブプランジャ１６などを組み付ける工程を行って、最終的にコンタクトプローブ１１が製造される。
【００４５】
以上説明したように、本実施形態のコンタクトプローブ１１の製造方法によれば、円筒体３７の外周面の一部にプレス（押圧）を施して、貫通孔１５の内周面に、径方向内方に突起する突起部３５を形成し、その後、突起部３５が形成された内周面に対応する外周面の部分を含め、円筒体３７の外周面の表面を切削して平坦状にする。
【００４６】
外周面を切削する工程により、突起部形成工程のプレスによって形成された円筒体３７の外周面上のプレス痕（加工痕）３８を取り除くと共に、プレスの際に発生する円筒体３７の外形の歪みも取り除くことができる。すなわち、プランジャ１２の内周面に突起部３５を形成しつつ、プランジャ１２の外周面には、プレスによる外形の歪みやプレス痕３８が取り除かれたプランジャ１２を形成することができる。このプランジャ１２を備えるコンタクトプローブ１１は、プランジャ１２の外形上の歪みが取り除かれているため、半導体素子用ソケット４１のプローブ収納孔６１の内周面に沿って精度良く配置することできる。これにより、プローブ収納孔６１の内周面とプランジャ１２の外周面とのクリアランスを小さくしても、プローブ収納孔６１の内周面とプランジャ１２の外周面とが干渉することを抑制できる。従って、複数のコンタクトプローブ１１を半導体素子用ソケット４１の限られた空間の中に近接配置することができる。
【００４７】
なお、本実施形態ではプレスにて突起部３５を形成するが、これに代えて加締などの加工方法などを適宜採用しても良い。また、一対の突起部３５は、貫通孔１５の内周面で対向するように形成されているが、周方向にずれても、或いは軸方向でもずれて形成されても良いまた、更には、突起部３５は一対に限らず、単一の環状の突起部（ロール状の突起）、或いは３つ以上の複数の突起部としても良い。
【００４８】
次に、本実施形態に係るコンタクトプローブ１１の製造方法の変形例について図６を参照しながら説明する。
【００４９】
本変形例に係る製造方法では、図６に示すように、突起部形成工程（図６（ｃ））の後に、上部接触子形成工程（図６（ｄ）参照）が行なわれる。そして、この上部接触子形成工程の後に、外周面切削工程（図６（ｅ））が行なわれる。
【００５０】
このように、突起部形成工程と上部接触子形成工程が終わった後、すなわち、円筒体３７の外形に歪みが発生することがある工程が終了した後に、歪みを取りぞくことができる外周面切削工程を行う。この工程によれば、例えば、上部接触子形成工程においてプランジャ１２の外形がその切れ込み加工などの影響により歪んでしまっても、その後工程である外周面切削工程においてプランジャ１２の外周面表面が切削され、その歪みを取りぞくことができる。
【００５１】
本発明は上記実施形態に例示したものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１１：コンタクトプローブ、１２：プランジャ、１３：上部接触子、１４：下部接触子、１５：貫通孔、１６：サブプランジャ、１７：コイルバネ（弾性部材の一例）、２５：尖鋭部、３５：突起部、３６：金属棒材、３７：円筒体、４１：半導体素子用ソケット、４２：検査用基板、７１：半田ボール、７２：電極部、７３：半導体素子
【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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