(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向の両端で電極とそれぞれ接触して信号を伝送するコンタクトプローブであって、
前記長手方向の一端側で第１の電極に接触する第１プランジャと、
前記長手方向の他端側で前記第１の電極とは異なる第２の電極に接触する第２プランジャと、
一端で前記第１プランジャと接続するとともに、他端で前記第２プランジャと接続するコイルばねと、
前記コイルばねの内部に設けられるパイプ体と、
を備え、
前記第１プランジャは、前記第１の電極と接触する側と反対側に設けられ、前記パイプ体の内周に対して摺動する第１の摺動部を有し、
前記第２プランジャは、前記第２の電極と接触する側と反対側に設けられ、前記パイプ体の内周に対して摺動する第２の摺動部を有し、
前記コイルばねは、
当該コイルばねの一端に設けられ、前記第１プランジャに取り付けられる密着巻きの第１取付部と、
当該コイルばねの他端に設けられ、前記第２プランジャに取り付けられる密着巻きの第２取付部と、
予め設定されたピッチで巻回される粗巻き部と、
一端が前記第１取付部に連なるとともに、他端が前記粗巻き部に連なり、少なくとも前記信号の伝送時に前記パイプ体と電気的に接続する密着巻きの第１接触部と、
一端が前記粗巻き部に連なるとともに、他端が前記第２取付部に連なり、少なくとも前記信号の伝送時に前記パイプ体と電気的に接続する密着巻きの第２接触部と、
を有することを特徴とするコンタクトプローブ。
【請求項２】
前記第１の摺動部および前記第２の摺動部は、当該コンタクトプローブに重力以外の荷重が加わっていない自然状態において、当該コンタクトプローブの軸線方向における前記パイプ体の位置によらず、該パイプ体の内部に位置している
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に記載のコンタクトプローブを経由して前記第２の電極から前記第１の電極に信号を伝送する信号伝送方法であって、
前記第２の電極から前記第２プランジャに入力された前記信号が、前記第２取付部、前記第２接触部、前記パイプ体、前記第１接触部、前記第１取付部を経て前記第１の電極に到達する第１経路、および、前記第２の摺動部、前記パイプ体、前記第１の摺動部を経て前記第１の電極に到達する第２経路のうちの少なくとも一方を経由して前記第１の電極に伝送される
ことを特徴とする信号伝送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定回路構造に対して信号入出力を行うコンタクトプローブを収容するプローブユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体集積回路や液晶パネルなどの検査対象の導通状態検査や動作特性検査を行う際には、検査対象と検査用信号を出力する信号処理装置との間の電気的な接続を図るために、複数のコンタクトプローブと、コンタクトプローブを複数収容するプローブホルダとを備えたプローブユニットが用いられる（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に示すような従来のコンタクトプローブは、検査対象に接触する第１プランジャと、信号処理装置の電極に接触する第２プランジャと、第１および第２プランジャを接続するコイルばねと、コイルばねの内部に設けられる導電性のパイプ体とを備える。第１および第２プランジャは、パイプ体の内部において、該パイプ体に対してそれぞれ摺動可能である。このコンタクトプローブでは、第１プランジャおよびコイルばね、コイルばねおよび第２プランジャが、パイプ体に対してそれぞれ摺動（接触）することによって電気的に接続される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１６９５９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、プランジャとパイプ体とは、プランジャの傾き等によって接触が安定しない場合があった。プランジャとパイプ体との接触が安定しないと、検査用信号の導通も安定しない。【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、コンタクトプローブにおいて信号を安定して導通させることができるコンタクトプローブおよび信号伝送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】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るコンタクトプローブは、長手方向の両端で電極とそれぞれ接触して信号を伝送するコンタクトプローブであって、前記長手方向の一端側で第１の電極に接触する第１プランジャと、前記長手方向の他端側で前記第１の電極とは異なる第２の電極に接触する第２プランジャと、一端で前記第１プランジャと接続するとともに、他端で前記第２プランジャと接続するコイルばねと、前記コイルばねの内部に設けられるパイプ体と、を備え、前記第１プランジャは、前記第１の電極と接触する側と反対側に設けられ、前記パイプ体の内周に対して摺動する第１の摺動部を有し、前記第２プランジャは、前記第２の電極と接触する側と反対側に設けられ、前記パイプ体の内周に対して摺動する第２の摺動部を有し、前記コイルばねは、当該コイルばねの一端に設けられ、前記第１プランジャに取り付けられる密着巻きの第１取付部と、当該コイルばねの他端に設けられ、前記第２プランジャに取り付けられる密着巻きの第２取付部と、予め設定されたピッチで巻回される粗巻き部と、一端が前記第１取付部に連なるとともに、他端が前記粗巻き部に連なり、前記パイプ体に接触する第１接触部と、一端が前記粗巻き部に連なるとともに、他端が前記第２取付部に連なり、前記パイプ体に接触する第２接触部と、を有することを特徴とする。【０００７】
また、本発明に係るコンタクトプローブは、上記の発明において、前記第１の摺動部および前記第２の摺動部は、当該コンタクトプローブに重力以外の荷重が加わっていない自然状態において、当該コンタクトプローブの軸線方向における前記パイプ体の位置によらず、該パイプ体の内部に位置していることを特徴とする。【０００８】
また、本発明に係る信号伝送方法は、上記の発明にかかるコンタクトプローブを経由して前記第２の電極から前記第１の電極に信号を伝送する信号伝送方法であって、前記第２の電極から前記第２プランジャに入力された前記信号が、前記第２取付部、前記第２接触部、前記パイプ体、前記第１接触部、前記第１取付部を経て前記第１の電極に到達する第１経路、および、前記第２の摺動部、前記パイプ体、前記第１の摺動部を経て前記第１の電極に到達する第２経路のうちの少なくとも一方を経由して前記第１の電極に伝送されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、コンタクトプローブにおいて信号を安定して導通させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の一実施の形態にかかるプローブユニットの構成を示す斜視図である。
【図２】図２は、本発明の一実施の形態にかかるプローブユニットの要部の構成を示す部分断面図である。
【図３】図３は、半導体集積回路の検査時におけるプローブユニットの要部の構成を示す部分断面図である。
【図４】図４は、半導体集積回路の検査時にコンタクトプローブを導通する信号の導通経路を説明する図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態の変形例にかかるプローブユニットの要部の構成を示す部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための形態を図面と共に詳細に説明する。なお、以下の実施の形態により本発明が限定されるものではない。また、以下の説明において参照する各図は、本発明の内容を理解でき得る程度に形状、大きさ、および位置関係を概略的に示してあるに過ぎず、従って、本発明は各図で例示された形状、大きさ、および位置関係のみに限定されるものではない。
【００１２】
図１は、本発明の一実施の形態にかかるプローブユニットの構成を示す斜視図である。図１に示すプローブユニット１は、検査対象物である半導体集積回路１００の電気特性検査を行う際に使用する装置であって、半導体集積回路１００と半導体集積回路１００へ検査用信号を出力する回路基板２００との間を電気的に接続する装置である。
【００１３】
プローブユニット１は、長手方向の両端で互いに異なる二つの被接触体である半導体集積回路１００および回路基板２００に接触する導電性のコンタクトプローブ２（以下、単に「プローブ２」という）と、複数のプローブ２を所定のパターンにしたがって収容して保持するプローブホルダ３と、プローブホルダ３の周囲に設けられ、検査の際に複数のプローブ２と接触する半導体集積回路１００の位置ずれが生じるのを抑制するホルダ部材４と、を有する。
【００１４】
図２は、プローブホルダ３に収容されるプローブ２の詳細な構成を示す部分断面図である。図２に示すプローブ２は、導電性材料を用いて形成され、半導体集積回路１００の検査を行なうときにその半導体集積回路１００の電極に接触する第１プランジャ２１と、検査回路を備えた回路基板２００の電極に接触する第２プランジャ２２と、第１プランジャ２１と第２プランジャ２２との間に設けられて二つの第１プランジャ２１および第２プランジャ２２を伸縮自在に連結するコイルばね２３と、コイルばね２３の内部に設けられるパイプ体２４とを備える。プローブ２を構成する第１プランジャ２１および第２プランジャ２２、コイルばね２３ならびにパイプ体２４は同一の軸線を有している。すなわち、第１プランジャ２１および第２プランジャ２２、コイルばね２３ならびにパイプ体２４は、各々の中心軸が、同一の直線上に位置している。プローブ２は、半導体集積回路１００をコンタクトさせた際に、コイルばね２３が軸線方向に伸縮することによって半導体集積回路１００の電極への衝撃を和らげるとともに、半導体集積回路１００および回路基板２００に荷重を加える。
【００１５】
第１プランジャ２１は、先細な先端形状をなし、半導体集積回路１００の電極に接触する先端部２１ａと、先端部２１ａの径と比して大きい径を有するフランジ部２１ｂと、フランジ部２１ｂを介して先端部２１ａと反対側に延び、フランジ部２１ｂと比して径の小さい、コイルばね２３の一端部が圧入されるボス部２１ｃと、ボス部２１ｃを介してフランジ部２１ｂと反対側に延び、ボス部２１ｃと比して径の小さい基端部２１ｄと、基端部２１ｄを介してボス部２１ｃと反対側に設けられ、パイプ体２４に対して摺動する円板状の摺動部２１ｅとを有する。本実施の形態において、摺動部２１ｅの径は、ボス部２１ｃより小さく、基端部２１ｄの径より大きい。この第１プランジャ２１は、コイルばね２３の伸縮作用によって軸線方向に移動が可能であり、コイルばね２３の弾性力によって半導体集積回路１００方向に付勢され、半導体集積回路１００の電極と接触する。
【００１６】
第２プランジャ２２は、先細な先端形状をなし、回路基板２００の電極に接触する先端部２２ａと、先端部２２ａの径と比して大きい径を有するフランジ部２２ｂと、フランジ部２２ｂを介して先端部２２ａと反対側に延び、フランジ部２２ｂと比して径の小さい、コイルばね２３の他端部が圧入されるボス部２２ｃと、ボス部２２ｃを介してフランジ部２２ｂと反対側に延び、ボス部２２ｃと比して径の小さい基端部２２ｄと、基端部２２ｄを介してボス部２２ｃと反対側に設けられ、パイプ体２４に対して摺動する円板状の摺動部２２ｅとを有する。本実施の形態において、摺動部２２ｅの径は、ボス部２２ｃより小さく、基端部２２ｄの径より大きい。第２プランジャ２２は、コイルばね２３の伸縮作用によって軸線方向に移動が可能であり、コイルばね２３の弾性力によって回路基板２００方向に付勢され、回路基板２００の電極と接触する。なお、本実施の形態では、摺動部２１ｅの径と、摺動部２２ｅの径とは同じである。なお、本明細書において、「同じ（同等）」とは製造上の誤差を含んでいる。
【００１７】
コイルばね２３は、第１プランジャ２１のボス部２１ｃに取り付けられる密着巻きの第１取付部２３ａと、第２プランジャ２２のボス部２２ｃに取り付けられる密着巻きの第２取付部２３ｂと、第１取付部２３ａに連なり、内周側でパイプ体２４の一端部と接触可能な密着巻きの第１接触部２３ｃと、第２取付部２３ｂに連なり、内周側でパイプ体２４の他端部と接触可能な密着巻きの第２接触部２３ｄと、所定の間隔をもって巻回される粗巻き部２３ｅとを有する。粗巻き部２３ｅは、一端が第１接触部２３ｃに連なり、他端が第２接触部２３ｄに連なっている。コイルばね２３は、例えば、一本の導電性の線材を巻回してなる。
【００１８】
第１取付部２３ａの端部は、例えば第１プランジャ２１のボス部２１ｃに圧入されて、フランジ部２１ｂに当接している。一方、第２取付部２３ｂの端部は、第２プランジャ２２のボス部２２ｃに圧入され、フランジ部２２ｂに当接している。また、第１プランジャ２１および第２プランジャ２２とコイルばね２３とは、バネの巻き付き力および／または半田付けによって接合されている。プローブ２は、粗巻き部２３ｅの伸縮によって、軸線方向に伸縮する。
なお、本実施の形態では、第１取付部２３ａおよび第１接触部２３ｃの巻き数と、第２取付部２３ｂおよび第２接触部２３ｄの巻き数とが同じである例を説明するが、第１接触部２３ｃ、第２接触部２３ｄと、パイプ体２４との接触が確保できれば、巻き数が異なる構成としてもよい。
【００１９】
パイプ体２４は、外周のなす径がコイルばね２３の内周のなす径と同等またはそれより若干小さい。また、パイプ体２４の内周のなす径は、摺動部２１ｅ、２２ｅの径と同等、またはそれより若干大きい。パイプ体２４は、ボス部２１ｃとボス部２２ｃとの間を軸線方向に沿って移動可能である。パイプ体２４の軸線方向の長さは、自然状態における摺動部２１ｅ、２２ｅ間の軸線方向の距離より大きく、かつ、検査時に第１プランジャ２１と第２プランジャ２２とが近づいた際の、摺動部２１ｅとボス部２２ｃとの間の軸線方向の距離、および、ボス部２１ｃと摺動部２２ｅとの間の軸線方向の距離のうちの長い方の距離よりも大きい。ここでいう「自然状態」とは、プローブ２に重力以外の荷重が加わっていない状態をいう。摺動部２１ｅ、２２ｅは、この自然状態において、パイプ体２４の内部に位置している（例えば、後述する図５参照）。パイプ体２４の軸線方向の長さは、自然状態において、パイプ体２４が軸線方向においてボス部２１ｃ、２２ｃ間のどの位置に配置されている場合であっても、摺動部２１ｅ、２２ｅがパイプ体２４の内部に位置する長さであることが好ましい。パイプ体２４の外周のなす径は、コイルばね２３の内周のなす径と異なる場合は、コイルばね２３（第１接触部２３ｃ、第２接触部２３ｄ）がパイプ体２４に対して摺動可能な範囲でコイルばね２３の内周のなす径よりも小さい。また、パイプ体２４の内周のなす径は、摺動部２１ｅ、２２ｅの径と異なる場合は、摺動部２１ｅ、２２ｅがパイプ体２４に対して摺動可能な範囲で摺動部２１ｅ、２２ｅの径よりも大きい。
【００２０】
プローブホルダ３は、樹脂、マシナブルセラミック、シリコンなどの絶縁性材料を用いて形成され、図２の上面側に位置する第１部材３１と下面側に位置する第２部材３２とが積層されてなる。第１部材３１および第２部材３２には、複数のプローブ２を収容するためのホルダ孔３３および３４がそれぞれ同数ずつ形成され、プローブ２を収容するホルダ孔３３および３４は、互いの軸線が一致するように形成されている。ホルダ孔３３および３４の形成位置は、半導体集積回路１００の配線パターンに応じて定められる。
【００２１】
ホルダ孔３３および３４は、ともに貫通方向に沿って径が異なる段付き孔形状をなしている。すなわち、ホルダ孔３３は、プローブホルダ３の上端面に開口を有する小径部３３ａと、この小径部３３ａよりも径が大きい大径部３３ｂとからなる。他方、ホルダ孔３４は、プローブホルダ３の下端面に開口を有する小径部３４ａと、この小径部３４ａよりも径が大きい大径部３４ｂとからなる。これらのホルダ孔３３および３４の形状は、収容するプローブ２の構成に応じて定められる。第１プランジャ２１のフランジ部２１ｂは、ホルダ孔３３の小径部３３ａと大径部３３ｂとの境界壁面に当接することにより、プローブ２のプローブホルダ３からの抜止機能を有する。また、第２プランジャ２２のフランジ部２２ｂは、ホルダ孔３４の小径部３４ａと大径部３４ｂとの境界壁面に当接することにより、プローブ２のプローブホルダ３からの抜止機能を有する。
【００２２】
図３は、プローブホルダ３を用いた半導体集積回路１００の検査時の状態を示す図である。半導体集積回路１００の検査時には、半導体集積回路１００からの接触荷重により、コイルばね２３は長手方向に沿って圧縮された状態となる。コイルばね２３が圧縮されると、粗巻き部２３ｅのピッチが小さくなる。この際、第１プランジャ２１の摺動部２１ｅ、第２プランジャ２２の摺動部２２ｅは、パイプ体２４の内周面を摺動する。パイプ体２４に対して、摺動部２１ｅ、摺動部２２ｅ、第１接触部２３ｃ、および第２接触部２３ｄがそれぞれ接触することにより確実な電気導通が得られる。この際には、摺動部２１ｅ、２２ｅがパイプ体２４と接触しているため、第２プランジャ２２の軸線が大きくぶれることはない。
【００２３】
検査時に回路基板２００から半導体集積回路１００に供給される検査用信号は、回路基板２００の電極２０１からプローブ２の第２プランジャ２２、パイプ体２４、（コイルばね２３）、第１プランジャ２１を経由して半導体集積回路１００の電極１０１へ到達する。
【００２４】
図４は、半導体集積回路の検査時にコンタクトプローブを導通する信号の導通経路を説明する図である。検査時、信号は、複数の経路のうちの少なくとも一つの経路を経て電極１０１に到達する。図４では、複数の経路の一例を示している。
具体的に、第１経路Ｃ1は、先端部２２ａ、フランジ部２２ｂ、第２取付部２３ｂ、第２接触部２３ｄ、パイプ体２４、第１接触部２３ｃ、第１取付部２３ａ、フランジ部２１ｂ、先端部２１ａを経て電極１０１に到達する。
また、第２経路Ｃ2は、先端部２２ａ、フランジ部２２ｂ、ボス部２２ｃ、基端部２２ｄ、摺動部２２ｅ、パイプ体２４、摺動部２１ｅ、基端部２１ｄ、ボス部２１ｃ、フランジ部２１ｂ、先端部２１ａを経て電極１０１に到達する。
このほか、先端部２２ａ、フランジ部２２ｂ、第２取付部２３ｂ、第２接触部２３ｄ、パイプ体２４、摺動部２１ｅ、基端部２１ｄ、ボス部２１ｃ、フランジ部２１ｂ、先端部２１ａを経て電極１０１に到達する経路や、先端部２２ａ、フランジ部２２ｂ、ボス部２２ｃ、基端部２２ｄ、摺動部２２ｅ、パイプ体２４、第１接触部２３ｃ、第１取付部２３ａ、フランジ部２１ｂ、先端部２１ａを経て電極１０１に到達する経路等がある。
【００２５】
上述した一実施の形態では、プローブ２を導通する信号の導通経路として、パイプ体２４、およびコイルばね２３の密着巻き部分を経由して第１プランジャ２１に到達する第１経路Ｃ1や、パイプ体２４、および各プランジャの摺動部を経由して第１プランジャ２１に到達する第２経路Ｃ2等の複数の経路のうちのいずれかを経て信号を導通させることができる。例えば、第１経路Ｃ1において第１接触部２３ｃ、第２接触部２３ｄとパイプ体２４との接触が不安定であったとしても、第２経路Ｃ2を経由することによって信号を伝送することができ、その結果、プローブ２において信号を安定して導通させることができる。
【００２６】
また、上述した実施の形態では、摺動部２１ｅ、２２ｅがパイプ体２４の内周面に倣って移動するため、プローブ２が伸縮する際、高い直進性を有する。このように、プローブ２が高い直進性を有していれば、検査時において、プローブ２の軸線に対するプランジャの傾きを抑制することができる。
【００２７】
なお、上述した実施の形態において、基端部２１ｄおよび摺動部２１ｅの径を同じにしてもよい。同様に、基端部２２ｄおよび摺動部２２ｅの径を同じにしてもよい。この場合、例えば、基端部２１ｄおよび摺動部２１ｅは、一様な径を有する円柱状をなす。
【００２８】
（変形例）
次に、本実施の形態の変形例について、図５を参照して説明する。図５は、本発明の実施の形態の変形例にかかるプローブユニットの要部の構成を示す部分断面図である。上述した実施の形態では、第２プランジャ２２と当接する段付き形状のホルダ孔３４が形成されるものとして説明したが、回路基板２００が組み付けられるなど、第２プランジャ２２が抜け落ちない構成であれば、第２プランジャ２２側の孔に段部を設けなくてもよい。この場合、樹脂、マシナブルセラミック、シリコンなどの絶縁性材料を用いて形成される一枚のプローブホルダ３Ａによって構成される。
【００２９】
プローブホルダ３Ａには、複数のプローブ２を収容するためのホルダ孔３５が形成される。ホルダ孔３５は、プローブホルダ３Ａを一方向に貫通してなる。ホルダ孔３５は、第１プランジャ２１が突出する側において貫通方向に沿って径が異なる段付き孔形状を有する。すなわち、ホルダ孔３５は、プローブホルダ３の上端面に開口を有する小径部３５ａと、この小径部３５ａよりも径が大きい大径部３５ｂとからなる。大径部３５ｂは、小径部３５ａに連なる側と反対側の端部において、下端面の開口を形成する。
【００３０】
なお、上述した変形例において、先端部２２ａの径を、フランジ部２２ｂと同じ径にして、先端部２２ａとフランジ部２２ｂとを一体化した構成としてもよい。
【００３１】
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の形態等を含みうるものであり、特許請求の範囲により特定される技術的思想を逸脱しない範囲内において種々の設計変更等を施すことが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
以上のように、本発明に係るコンタクトプローブおよび信号伝送方法は、コンタクトプローブにおいて信号を安定して導通させるのに好適である。
【符号の説明】
【００３３】
１  プローブユニット
２  コンタクトプローブ（プローブ）
３、３Ａ  プローブホルダ
２１  第１プランジャ
２１ａ、２２ａ  先端部
２１ｂ、２２ｂ  フランジ部
２１ｃ、２２ｃ  ボス部
２１ｄ、２２ｄ  基端部
２１ｅ、２２ｅ  摺動部
２２  第２プランジャ
２３  コイルばね
２４  パイプ体
２３ａ  第１取付部
２３ｂ  第２取付部
２３ｃ  第１接触部
２３ｄ  第２接触部
２３ｅ  粗巻き部
３１  第１部材
３２  第２部材
３３、３４、３５  ホルダ孔
３３ａ、３４ａ、３５ａ  小径部
３３ｂ、３４ｂ、３５ｂ  大径部
１００  半導体集積回路
１０１、２０１  電極
２００  回路基板
【図１】
0006840298.tif 000002
【図２】
0006840298.tif 000003
【図３】
0006840298.tif 000004
【図４】
0006840298.tif 000005
【図５】
0006840298.tif 000006