コンタクトプローブおよびプローブユニット
【課題】ピッチを狭小化し、繰り返しの使用による耐久性および耐熱性が高く、バネ性を有しながら、接触対象間で確実かつ良好な導通を得ることができるコンタクトプローブおよびプローブユニットを提供すること。
【解決手段】板厚が均一な略平板状をなし、異なる基板間を接続するコンタクトプローブ２０と、コンタクトプローブ２０を保持するプローブホルダ１０と、を備えたプローブユニット１であって、コンタクトプローブ２０は、一方の基板の電極と接触する第１接触部と、他方の基板の電極と接触する第２接触部と、第１および第２接触部を接続する接続部と、第１および第２接触部に加わる荷重によって弾性変形する弾性部と、弾性部の接続部との連結側と異なる側の端部に設けられ、第２接触部側と反対方向に突出してプローブホルダ１０に取り付けられる取付部と、を有し、プローブホルダ１０が、取付部を挟み込んで保持する。
【解決手段】板厚が均一な略平板状をなし、異なる基板間を接続するコンタクトプローブ２０と、コンタクトプローブ２０を保持するプローブホルダ１０と、を備えたプローブユニット１であって、コンタクトプローブ２０は、一方の基板の電極と接触する第１接触部と、他方の基板の電極と接触する第２接触部と、第１および第２接触部を接続する接続部と、第１および第２接触部に加わる荷重によって弾性変形する弾性部と、弾性部の接続部との連結側と異なる側の端部に設けられ、第２接触部側と反対方向に突出してプローブホルダ１０に取り付けられる取付部と、を有し、プローブホルダ１０が、取付部を挟み込んで保持する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気回路基板間等の接続に用いられるコンタクトプローブおよび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、導電性のコンタクトプローブを複数収容するプローブユニットが用いられる。プローブユニットにおいては、近年の半導体集積回路や液晶パネルの高集積化、微細化の進展に伴い、コンタクトプローブ間のピッチを狭小化することにより、高集積化、微細化された検査対象にも適用可能な技術が進歩してきている。
【０００３】
コンタクトプローブ間のピッチを狭小化する技術として、例えばコンタクトプローブの外部からの荷重に応じて屈曲可能な弾性を備えたワイヤー型のコンタクトプローブに関する技術が知られている。ワイヤー型のコンタクトプローブは、バネを用いたピン型のコンタクトプローブと比較して細径化が容易であるが、荷重が加わった時に撓む方向が揃っていないと、隣接するコンタクトプローブ同士が接触したり被接触体との接触にバラツキが生じたりしてしまう恐れがある。このため、コンタクトプローブにおいては、荷重によって撓む方向を一様に揃えるための様々な工夫が施されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００４】
このうち、特許文献１では、接触体との接触間に湾曲した形状をなしてバネ性を有する複数のコンタクトプローブがテストボードに収容されたプローブユニットが開示されている。このコンタクトプローブでは、バネ性を有する部分が電気信号の導通部分と共通している。
【０００５】
また、特許文献２では、コンタクトプローブに対してゴムまたは樹脂によって形成されるエラストマが設けられたプローブユニットが開示されている。このプローブユニットでは、コンタクトプローブと電極等との接触によってエラストマが弾性変形し、コンタクトプローブと電極との接触状態を維持している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平４−２７７６６５号公報
【特許文献２】特開２００７−１７４４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１が開示するコンタクトプローブにおいて、バネ性を確保するにはコンタクトプローブ自体を長くしなければならず、電気抵抗が大きくなって導通性が悪くなるという問題があった。
【０００８】
また、特許文献２が開示するコンタクトプローブでは、バネ性を確保するためにコンタクトプローブ自体を長くする必要はないものの、バネ性の確保のために用いるエラストマが、金属と比して繰り返しの使用による耐久性および耐熱性が低いという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ピッチを狭小化し、繰り返しの使用による耐久性および耐熱性が高く、バネ性を有しながら、接触対象間で確実かつ良好な導通を得ることができるコンタクトプローブおよびプローブユニット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】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるプローブユニットは、板厚が均一な略平板状をなし、異なる基板間を接続するコンタクトプローブと、前記コンタクトプローブを保持するプローブホルダと、を備えたプローブユニットであって、前記コンタクトプローブは、一方の基板の電極と接触する第１接触部と、他方の基板の電極と接触する第２接触部と、前記第１接触部および前記第２接触部を接続する接続部と、前記第１接触部および前記第２接触部に加わる荷重によって弾性変形する弾性部と、前記弾性部の前記接続部との連結側と異なる側の端部に設けられ、前記第２接触部側と反対方向に突出して前記プローブホルダに取り付けられる取付部と、を有し、前記プローブホルダは、前記取付部を挟み込んで保持することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明にかかるプローブユニットは、上記の発明において、前記プローブホルダは、前記コンタクトプローブを収容する収容部が設けられた略平板状の収容部材と、前記取付部を収容して固定する穴部が設けられ、前記収容部材と着脱可能な略平板状の固定部材と、を有することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明にかかるプローブユニットは、上記の発明において、前記プローブホルダは、前記収容部材の底面と前記穴部の底部とによって前記取付部を挟み込むことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明にかかるプローブユニットは、上記の発明において、前記プローブホルダは、前記収容部材の底面と前記固定部材の上面とによって前記取付部を挟み込むことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明にかかるプローブユニットは、上記の発明において、前記穴部は、前記固定部材の板厚方向に貫通し、前記プローブホルダは、前記収容部材の底面と前記他方の基板とによって前記取付部を挟み込むことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明にかかるコンタクトプローブは、板厚が均一な略平板状をなし、プローブホルダに保持された状態で異なる基板間を接続するコンタクトプローブであって、一方の基板の電極と接触する第１接触部と、他方の基板の電極と接触する第２接触部と、前記第１接触部および前記第２接触部を接続する接続部と、前記第１接触部および前記第２接触部に加わる荷重によって弾性変形する弾性部と、前記弾性部の前記接続部との連結側と異なる側の端部に設けられ、前記第２接触部側と反対方向に突出して前記プローブホルダに取り付けられる取付部と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明にかかるコンタクトプローブおよびプローブユニットは、略平板状のプローブにおいて、同一のプローブ内で電気的導通を行なう部分とバネ性を有する部分とが異なる形状としたので、ピッチを狭小化し、繰り返しの使用による耐久性および耐熱性が高く、バネ性を有しながら、接触対象間で確実かつ良好な導通を得ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の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、図１に示すプローブユニットの要部の構成を示す分解斜視図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態にかかるプローブユニットに用いられる半導体集積回路を示す斜視図である。
【図４】図４は、図１に示すプローブホルダの構成を示す分解斜視図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態にかかるコンタクトプローブを示す斜視図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態にかかるコンタクトプローブを示す側面図である。
【図７】図７は、図１に示す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８】図８は、図１に示す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９】図９は、図１に示す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１０】図１０は、本発明の実施の形態の変形例１にかかるコンタクトプローブを示す斜視図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施の形態の変形例２にかかるコンタクトプローブを示す斜視図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施の形態の変形例３にかかるコンタクトプローブを示す側面図である。
【図１３】図１３は、本発明の実施の形態の変形例４にかかるコンタクトプローブを示す側面図である。
【図１４】図１４は、本発明の実施の形態の変形例５にかかるコンタクトプローブを示す斜視図である。
【図１５】図１５は、本発明の実施の形態の変形例６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１６】図１６は、本発明の実施の形態の変形例７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】
【００１８】
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ない。すなわち、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。
【００１９】
図１は、本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は、図１に示すプローブユニットの要部の構成を示す分解斜視図である。図１，２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３０との間を電気的に接続する装置である。なお、本実施の形態において、半導体集積回路１００は、図３に示すような電極１０１およびグランド電極１０２を有するＱＦＮ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｎｏｎ‐ｌｅａｄｅｄ Ｐａｃｋａｇｅ）であるものとして説明する。
【００２０】
プローブユニット１は、異なる二つの基板である半導体集積回路１００および回路基板３０の各電極に接触する導電性のコンタクトプローブ２０（以下、単に「プローブ２０」という）と、複数のプローブ２０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１０と、プローブホルダ１０の底部に当接し、プローブ２０を介して半導体集積回路１００へ検査用信号を出力する回路基板３０とを有する。
【００２１】
回路基板３０は、図２に示すように、プローブ２０を介して半導体集積回路１００へ検査用信号を出力するための電極３１およびグランド電極３２を有する。電極３１およびグランド電極３２は、プローブホルダ１０に保持されたプローブ２０に対応して回路基板３０上に配設される。なお、プローブホルダ１０と回路基板３０とは、ネジ等によって接続されてもよく、接着剤またはシール部材によって接着されてもよい。すなわち、プローブホルダ１０と回路基板３０との接着形態は、プローブ２０と、電極３１およびグランド電極３２との接触を妨げなければ、如何なる接着形態でもよい。
【００２２】
図４は、プローブホルダ１０の構成を示す分解斜視図である。プローブホルダ１０は、樹脂、マシナブルセラミックなどの絶縁性材料を用いて形成され、プローブ２０を収容する略平板状の収容部材１０ａと、プローブ２０を固定し、収容部材１０ａと着脱可能な略平板状の固定部材１０ｂと、を有する。
【００２３】
収容部材１０ａは、複数のプローブ２０を収容可能な収容空間が形成された収容部１１と、各プローブ２０を所定パターンで保持するためのスリット１２（収容部）とを有する。スリット１２は、グランド電極１０２に対応して設けられ、プローブホルダ１０の上方から半導体集積回路１００が近接した際に、各プローブ２０が、グランド電極１０２と接触する位置に形成される。
【００２４】
固定部材１０ｂは、プローブ２０を固定して保持するプローブ保持部１３が、配設するプローブ２０に対応して形成されている。プローブ保持部１３は、プローブ２０を保持して固定する穴部１４と、プローブ２０の少なくとも第２接触部２２を挿通してプローブ２０の配設位置がずれないよう保持する挿通部１５とを有する。穴部１４は、収容部１１およびスリット１２に挿通されたプローブ２０の端部を収容する。また、挿通部１５は、収容部１１の所定位置にプローブ２０の他方の先端部分が位置するようプローブ２０を保持する。また、固定部材１０ｂは、グランド電極１０２に対応してプローブ保持部１６が設けられている。プローブ保持部１６は、上述した穴部１４および挿通部１５と同様の構成をなし、スリット１２に挿通されるプローブ２０を保持する穴部１７および挿通部１８が形成されている。
【００２５】
図５は、本実施の形態にかかるプローブ２０を示す斜視図である。また、図６は、本実施の形態１にかかるプローブ２０を示す側面図である。また、図７は、図１に示すプローブユニット１の要部の構成を示す部分断面図である。図５，６に示すプローブ２０は、板厚が均一な略平板状であって、先端部で弧状をなす側面を有し、この側面で半導体集積回路１００と接触する第１接触部２１と、弧状をなす側面を有し、この側面で回路基板３０と接触する第２接触部２２と、第１接触部２１および第２接触部２２を接続する帯状の接続部２３と、接続部２３から延びて、第１接触部２１と接する第１の平面Ｇ１と、第１の平面Ｇ１と平行であって、第２接触部２２と接する第２の平面Ｇ２との間に位置し、第１接触部２１および第２接触部２２に加わる荷重によって弾性変形する弾性部２４と、弾性部２４の接続部２３との連結側と異なる側の端部に設けられ、第２接触部２２と反対側に突出してプローブホルダ１０に取り付けられる取付部２５と、を備える。プローブ２０は、銅、ニッケル、鉄、タングステン等の合金を用いて形成される。なお、弾性を有する金属材料を用いて成形した後、表面にめっき加工を施したものであってもよい。
【００２６】
第２接触部２２は、回路基板３０と接触する側の外縁が弧状をなし、図７に示すように、プローブホルダ１０に保持されて回路基板３０の電極３１に当接する。ここで、第２接触部２２の外縁であって、固定部材１０ｂおよび電極３１にそれぞれ当接する接触箇所同士のうち、最短となる接触箇所同士を結ぶ外縁は、Ｒ形状をなしている。
【００２７】
弾性部２４は、図６に示すように、板厚方向に直交する幅Ｗ１が、接続部２３の幅Ｗ２と比して小さい。このため、弾性部２４は、第１接触部２１または第２接触部２２に加わる荷重に対して他の部分よりも弾性変形を生じやすい。また、弾性部２４は、接続部２３の湾曲態様と凹凸が逆の湾曲態様で接続部２３から延びる。弾性部２４は、凹凸が逆の湾曲部分を繰り返してジグザグ状に延びている。弾性部２４は、平面Ｇ１，Ｇ２と略直交する方向に往復して、平面Ｇ１，Ｇ２と平行な方向に延びる形状をなす。なお、弾性部２４の幅と接続部２３の幅との比は、弾性部２４が優先的に弾性変形可能であれば、如何なる比であってもよい。
【００２８】
また、弾性部２４は、上述したように、第１接触部２１と接する第１の平面Ｇ１と、第１の平面Ｇ１に平行であって、第２接触部２２と接する第２の平面Ｇ２との間に位置する。すなわち、弾性部２４は、第２の平面Ｇ２から、弾性部２４の第２の平面Ｇ２に最も遠い点までの距離ｄ２が、第１の平面Ｇ１と第２の平面Ｇ２との間の距離ｄ１より小さくなるように湾曲されて形成される。これにより、図７に示すように、プローブ２０がプローブホルダ１０に保持された際に、プローブ２０の配設高さが、第１接触部２１で最も高くなる。このため、プローブ２０の上方から検査対象を近づけた際に、弾性部２４と接触することなく、第１接触部２１と検査対象を接触させることができる。
【００２９】
取付部２５は、略矩形をなして幅方向（第２接触部２２と反対側）に突出し、一部が突出方向に沿って切り欠かれている。取付部２５は、この切り欠きによって、上述した第１の平面Ｇ１に垂直な方向に伸縮可能となる。なお、取付部２５において、第１の平面Ｇ１に垂直な方向の距離ｄ３は、図７に示す穴部１４の深さより若干大きい程度であることが好ましい。
【００３０】
また、取付部２５は、図７に示すように、穴部１４に収容された後、穴部１４の上方から収容部材１０ａが載置されることによって、取付部２５の突出部分が収容部材１０ａの底面および穴部１４の底部によって挟み込まれる。これにより、プローブ２０がプローブホルダ１０に保持される。このとき、取付部２５は、上述した切り欠き部分が変形して圧縮された状態となっており、プローブホルダ１０に保持されたプローブ２０の高さ方向（紙面の上下方向）が固定されている。
【００３１】
また、プローブ２０がプローブホルダ１０に固定された状態において、第２接触部２２は、挿通部１５に挿通され、挿通部１５の壁面に当接している。第２接触部２２が挿通部１５の壁面に当接することによって、接続部２３の傾斜方向が固定される。これにより、第１接触部２１の突出方向が決まる。したがって、第２接触部２２の挿通部１５の壁面に対する当接位置、角度を調節することによって、第１接触部２１の突出方向を調節することができる。
【００３２】
図８は、プローブユニット１の要部の構成を示す図であって、第１接触部２１または第２接触部２２に荷重が加わった状態を示す部分断面図である。図８に示すように、第１接触部２１が半導体集積回路１００の電極１０１と接触して荷重が加わると、弾性部２４の湾曲部分が弾性変形する。ここで、破線Ｐ０は、半導体集積回路１００から荷重が加わっていない状態でのプローブ２０の位置を示している（図７参照）。
【００３３】
第１接触部２１に外部からの荷重が加わると、第１接触部２１、第２接触部２２（接続部２３を含む）は弾性変形することなく、荷重に応じて電極１０１、電極３１と当接しながら移動する。また、弾性部２４は、接続部２３および第２接触部２２を介して伝達される荷重に応じて弾性変形を生ずる。なお、このときに流れる電流の大部分は、第１接触部２１、接続部２３および第２接触部２２を流れる。
【００３４】
図９は、プローブユニット１の要部の構成を示す部分断面図であって、第１接触部２１に荷重が加わる前後の第１接触部２１と電極１０１との接触状態および第２接触部２２と電極３１との接触状態を説明する図である。まず、図９（ａ）は、第１接触部２１に対して半導体集積回路１００の電極１０１が当接した状態（荷重が加わっていない状態）を示している。この場合の第１接触部２１と電極１０１との接触点をＳ０、第２接触部２２と電極３１との接触点をＣ０とする。
【００３５】
図９（ａ）において、半導体集積回路１００が図中下方に移動すると、第１接触部２１に荷重が加わり、第１接触部２１が押し下げられる。この第１接触部２１の移動によって第１接触部２１の電極１０１および第２接触部２２の電極３１との接触点がそれぞれＳ１，Ｃ１にずれる（図９（ｂ））。なお、破線Ｐ０は、図９（ａ）に示す荷重が加わっていない状態でのプローブ２０の位置を示し、破線Ｉ０は、図９（ａ）に示す半導体集積回路１００の位置を示している。
【００３６】
ここで、第１接触部２１および第２接触部２２は、各電極１０１，３１の形成面に沿って接触点が移動する。このため、各接触部と対応する各電極との摩擦力等が小さく、接触部および電極それぞれの磨耗を抑制することが可能となる。なお、上述したプローブ２０の配設および動作は、グランド電極１０２，３２に対応して設けられたプローブ２０でも同様である。
【００３７】
上述した実施の形態によれば、略平板状の金属からなるプローブにおいて、同一プローブ内で電気的導通を行なう部分とバネ性を有する部分とが異なる形状としたので、ピッチを狭小化し、繰り返しの使用による耐久性および耐熱性が高く、バネ性の確保によって電気的な導通経路が長くなることなく、プローブの設計を行なうことができ、確実な電気的導通を行なうとともに、プローブのバネ性を確保することが可能となる。
【００３８】
また、各接触部が電極との接触に対して接触点を移動させるため、接触部と電極との間の摩擦を軽減し、接触部および電極の磨耗を抑制することができる。このとき、第２接触部において、電極と接触する側の端部がＲ形状をなすことによって、一段と効率よく第２接触部が電極面上を回転することができるため、電極の磨耗を一層抑制することが可能となる。
【００３９】
また、取付部２５が固定部材１０ｂの穴部１４に保持された場合に、第２接触部２２が挿通部１５に挿通され、挿通部１５の壁面に当接することによって位置決めの効果を有するため、プローブ２０をプローブユニット１の所定位置に容易に配設することができる。
【００４０】
また、本実施の形態にかかるプローブによれば、取付部２５が収容部材１０ａと穴部１４との間で挟み込んで固定されており、プローブ２０の交換を行う際、収容部材１０ａを固定部材１０ｂから取り外し、固定部材１０ｂからプローブ２０を抜き差しするのみで容易にプローブの交換を行うことが可能である。
【００４１】
なお、第１接触部２１に対して重力以外の外力が加わっていない状態において、第２接触部２２の側面が固定部材１０ｂの壁面と当接するものとして説明したが、第２接触部２２の電極３１側に位置する側の少なくとも一点が固定部材１０ｂと接触していればよい。
【００４２】
上述した実施の形態１において、半導体集積回路が外部にリードを有しないＱＦＮであるものとして説明してきたが、リードを有する半導体集積回路（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｐａｃｋａｇｅ：ＱＦＰ）であってもよい。
【００４３】
また、半導体集積回路において、中央部にグランド電極（グランド電極１０２）が配設されていない場合、プローブユニットとしてスリット１２（穴部１７および挿通部１８）およびスリット１２に配設されるプローブ２０を設けない構成としてもよい。
【００４４】
図１０は、本実施の形態の変形例１にかかるプローブを示す斜視図である。なお、図５等で上述したプローブ２０と同じ構成要素には同じ符号を付してある。図１０に示すプローブ２０ａのように、取付部２５ａが、湾曲部分を繰り返してジグザグ状をなしてもよい。このジグザグ状によって、上述した第１の平面Ｇ１に垂直な方向に伸縮可能となる。
【００４５】
図１１は、本実施の形態の変形例２にかかるプローブを示す斜視図である。なお、図５等で上述したプローブ２０と同じ構成要素には同じ符号を付してある。図１１に示すプローブ２０ｂは、取付部２５ｂが、第２接触部２２と反対方向に弧状に突出した形状をなしてもよい。この弧状によって、上述した第１の平面Ｇ１に垂直な方向に伸縮可能となる。
【００４６】
図１２は、本実施の形態の変形例３にかかるプローブを示す側面図である。なお、図６等で上述したプローブ２０と同じ構成要素には同じ符号を付してある。図１２に示すプローブ２０ｃは、板厚が均一な略平板状であって、上述した第１接触部２１、第２接触部２２および接続部２３と、接続部２３から延び、弧状に湾曲した形状をなして、第１接触部２１および第２接触部２２に加わる荷重によって弾性変形する弾性部２４ａと、弾性部２４ａの接続部２３との連結側と異なる側の端部に設けられ、第２接触部２２と反対側に突出してプローブホルダ１０に取り付けられる取付部２５と、を備える。プローブ２０ｃは、プローブ２０と同様、銅、ニッケル、鉄、タングステン等の合金を用いて形成される。なお、弾性を有する金属材料を用いて成形した後、表面にめっき加工を施したものであってもよい。
【００４７】
弾性部２４ａは、図５に示す弾性部２４と同様に、接続部２３の幅と比して小さい幅を有する。また、弾性部２４ａの接続部２３側と異なる側の端部側に設けられた取付部２５が穴部１４に収容されて取り付けられて、プローブ２０ｃがプローブホルダ１０に保持される。
【００４８】
弾性部２４ａは、接続部２３の外縁から板面に沿って延伸している。弾性部２４ａは、図６に示すプローブ２０と同様に、第２の平面Ｇ２から、弾性部２４ａの第２の平面Ｇ２に最も遠い点までの距離ｄ４が、第１の平面Ｇ１と第２の平面Ｇ２との間の距離ｄ１より小さくなるように形成される。
【００４９】
図１３は、本実施の形態の変形例４にかかるプローブを示す側面図である。なお、図６等で上述したプローブ２０と同じ構成要素には同じ符号を付してある。図１３に示すプローブ２０ｄは、板厚が均一な略平板状であって、上述した第１接触部２１、第２接触部２２および接続部２３と、接続部２３から延び、湾曲部分を繰り返してジグザグ状をなし、第１接触部２１および第２接触部２２に加わる荷重によって弾性変形する弾性部２４ｂと、弾性部２４ｂの接続部２３との連結側と異なる側の端部に設けられ、第２接触部２２と反対側に突出してプローブホルダ１０に取り付けられる取付部２５と、を備える。プローブ２０ｄは、プローブ２０と同様、銅、ニッケル、鉄、タングステン等の合金を用いて形成される。なお、弾性を有する金属材料を用いて成形した後、表面にめっき加工を施したものであってもよい。
【００５０】
弾性部２４ｂは、図５に示す弾性部２４と同様に、接続部２３の幅と比して小さい幅を有する。また、弾性部２４ｂの接続部２３側と異なる側の端部は、直線状をなして延びおり、この直線状部分の先端部が穴部１４に差し込んで取り付けられて、プローブ２０ｄがプローブホルダ１０に保持される。
【００５１】
弾性部２４ｂは、接続部２３の外縁から板面に沿って延伸して形成される。また、弾性部２４ｂは、接続部２３の湾曲態様と凹凸が逆の湾曲態様で接続部２３から延びる。弾性部２４ｂは、凹凸が逆の湾曲部分を繰り返してジグザグ状に延びている。弾性部２４ｂは、平面Ｇ１，Ｇ２と平行な方向に往復して、平面Ｇ１，Ｇ２と垂直な方向に延びる形状をなす。弾性部２４ｂは、図６に示すプローブ２０と同様に、第２の平面Ｇ２から、弾性部２４ｂの第２の平面Ｇ２に最も遠い点までの距離ｄ５が、第１の平面Ｇ１と第２の平面Ｇ２との間の距離ｄ１より小さくなるように湾曲されて形成される。
【００５２】
図１４は、本実施の形態の変形例５にかかるプローブを示す斜視図である。なお、図５等で上述したプローブ２０と同じ構成要素には同じ符号を付してある。図１４に示すプローブ２０ｅは、板厚が均一な略平板状であって、上述した第１接触部２１、第２接触部２２および接続部２３と、第２接触部２２から延び、弧状をなし、第１接触部２１および第２接触部２２に加わる荷重によって弾性変形する弾性部２４ｃと、弾性部２４ｃの接続部２３との連結側と異なる側の端部に設けられ、第２接触部２２と反対側に突出してプローブホルダ１０に取り付けられる取付部２５と、を備える。プローブ２０ｅは、プローブ２０と同様、銅、ニッケル、鉄、タングステン等の合金を用いて形成される。なお、弾性を有する金属材料を用いて成形した後、表面にめっき加工を施したものであってもよい。
【００５３】
プローブ２０ｅは、図７に示すようにプローブ２０ｅがプローブホルダ１０に配設された際、第１接触部２１の高さより、弾性部２４ｃの高さが高くなる。すなわち、図６等に示した第２の平面Ｇ２から、弾性部２４ｃの第２の平面Ｇ２に最も遠い点までの距離が、第１の平面Ｇ１と第２の平面Ｇ２との間の距離ｄ１より大きくなっている。プローブ２０ｅは、弾性部の高さに制限がない場合、収容部１１に収容するプローブに対して適用可能である。
【００５４】
図１５は、本実施の形態の変形例６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。なお、図７等で上述したプローブユニットと同じ構成要素には同じ符号を付してある。変形例６にかかるプローブ２０ｆは、板厚が均一な略平板状であって、上述した第１接触部２１、第２接触部２２、接続部２３および弾性部２４と、弾性部２４の接続部２３との連結側と異なる側の端部に設けられ、プローブホルダ１０に取り付けられる取付部２５ｃと、を備える。プローブ２０ｆは、収容部材１０ｄと固定部材１０ｅとからなるプローブホルダ１０ｃによって保持される。プローブ２０ｆは、プローブ２０と同様、銅、ニッケル、鉄、タングステン等の合金を用いて形成される。なお、弾性を有する金属材料を用いて成形した後、表面にめっき加工を施したものであってもよい。
【００５５】
取付部２５ｃは、弾性部２４の端部から延伸されてなる第１取付部２５ｄと、第１取付部２５ｄの延伸方向と垂直な方向（板面の幅方向）に突出する第２取付部２５ｅと、からなる。
【００５６】
固定部材１０ｅには、上述した第１取付部２５ｄを収容する穴部１４ａが形成されている。プローブ２０ｆは、第１取付部２５ｄがこの穴部１４ａに収容されるとともに、第２取付部２５ｅが収容部材１０ｄの底面と固定部材１０ｅの上面との間に挟み込まれることによってプローブホルダ１０ｃに保持される。このとき、第１取付部２５ｄの先端から第２取付部２５ｅの突出端部までの距離は、穴部１４ａの深さ以下であることが好ましい。また、収容部材１０ｄは、プローブ２０が取り付けられた状態において、少なくとも第１接触部２１が上面から突出するような板厚となるように形成される。
【００５７】
図１６は、本実施の形態の変形例７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。なお、図７等で上述したプローブユニットと同じ構成要素には同じ符号を付してある。変形例７にかかるプローブ２０ｇは、板厚が均一な略平板状であって、上述した第１接触部２１、第２接触部２２、接続部２３および弾性部２４と、弾性部２４の接続部２３との連結側と異なる側の端部に設けられ、プローブホルダ１０ｆに取り付けられる取付部２５ｆと、を備える。プローブ２０ｇは、上述した収容部材１０ａと、固定部材１０ｇとからなるプローブホルダ１０ｆおよび回路基板３０ａによって保持される。プローブ２０ｇは、プローブ２０と同様、銅、ニッケル、鉄、タングステン等の合金を用いて形成される。また、回路基板３０ａに形成される電極３１ａは、上述した回路基板３０の電極３１と比して外縁側に延伸されている。なお、弾性を有する金属材料を用いて成形した後、表面にめっき加工を施したものであってもよい。
【００５８】
固定部材１０ｇは、取付部２５ｆを収容する穴部１４ｂが形成されている。この穴部１４ｂは、固定部材１０ｇの厚さ方向に貫通している。
【００５９】
取付部２５ｆは、弾性部２４の端部から延伸された長さが固定部材１０ｇの厚さと同等または若干大きく、第２接触部２２と異なる側に略矩形をなして突出している。また、取付部２５ｆは、一部が突出方向に沿って切り欠かれている。取付部２５ｆは、この切り欠きによって、上述した第１の平面Ｇ１に垂直な方向に伸縮可能となる。
【００６０】
プローブ２０ｇは、図１６に示すように、取付部２５ｆがこの穴部１４ａに収容された際、取付部２５ｆの端部が固定部材１０ｇを貫通して回路基板３０ａの電極３１ａに接触する。プローブ２０ｇは、取付部２５ｆが穴部１４ｂに収容された状態で、収容部材１０ａと回路基板３０ａ（電極３１ａ）との間に挟み込まれることによって保持される。
【００６１】
上述した変形例７のように、取付部２５ｆ側でも回路基板３０ａの電極３１ａと接触してもよい。取付部２５ｆと電極３１ａとの接触によって、万が一、弾性部２４に電気信号が流れた場合であっても、信号の反射をなくして損失を防止することができ、特に高周波の信号の場合に有効である。
【００６２】
以上のように、本発明にかかるコンタクトプローブおよびプローブユニットは、ピッチを狭小化し、繰り返しの使用による耐久性および耐熱性が高く、バネ性を有しながら、接触対象間で確実かつ良好な導通を得る場合に有用である。
【符号の説明】
【００６３】
１ プローブユニット
１０，１０ｃ，１０ｆ プローブホルダ
１０ａ，１０ｄ 収容部材
１０ｂ，１０ｅ，１０ｇ 固定部材
１１ 収容部
１２ スリット
１３，１６ プローブ保持部
１４，１７ 穴部
１５，１８ 挿通部
２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ，２０ｆ，２０ｇ プローブ
２１ 第１接触部
２２ 第２接触部
２３ 接続部
２４，２４ａ，２４ｂ，２４ｃ 弾性部
２５，２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｆ 取付部
２５ｄ 第１取付部
２５ｅ 第２取付部
３０，３０ａ 回路基板
３１，３１ａ，１０１ 電極
３２，１０２ グランド電極
１００ 半導体集積回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気回路基板間等の接続に用いられるコンタクトプローブおよび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、導電性のコンタクトプローブを複数収容するプローブユニットが用いられる。プローブユニットにおいては、近年の半導体集積回路や液晶パネルの高集積化、微細化の進展に伴い、コンタクトプローブ間のピッチを狭小化することにより、高集積化、微細化された検査対象にも適用可能な技術が進歩してきている。
【０００３】
コンタクトプローブ間のピッチを狭小化する技術として、例えばコンタクトプローブの外部からの荷重に応じて屈曲可能な弾性を備えたワイヤー型のコンタクトプローブに関する技術が知られている。ワイヤー型のコンタクトプローブは、バネを用いたピン型のコンタクトプローブと比較して細径化が容易であるが、荷重が加わった時に撓む方向が揃っていないと、隣接するコンタクトプローブ同士が接触したり被接触体との接触にバラツキが生じたりしてしまう恐れがある。このため、コンタクトプローブにおいては、荷重によって撓む方向を一様に揃えるための様々な工夫が施されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００４】
このうち、特許文献１では、接触体との接触間に湾曲した形状をなしてバネ性を有する複数のコンタクトプローブがテストボードに収容されたプローブユニットが開示されている。このコンタクトプローブでは、バネ性を有する部分が電気信号の導通部分と共通している。
【０００５】
また、特許文献２では、コンタクトプローブに対してゴムまたは樹脂によって形成されるエラストマが設けられたプローブユニットが開示されている。このプローブユニットでは、コンタクトプローブと電極等との接触によってエラストマが弾性変形し、コンタクトプローブと電極との接触状態を維持している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平４−２７７６６５号公報
【特許文献２】特開２００７−１７４４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１が開示するコンタクトプローブにおいて、バネ性を確保するにはコンタクトプローブ自体を長くしなければならず、電気抵抗が大きくなって導通性が悪くなるという問題があった。
【０００８】
また、特許文献２が開示するコンタクトプローブでは、バネ性を確保するためにコンタクトプローブ自体を長くする必要はないものの、バネ性の確保のために用いるエラストマが、金属と比して繰り返しの使用による耐久性および耐熱性が低いという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ピッチを狭小化し、繰り返しの使用による耐久性および耐熱性が高く、バネ性を有しながら、接触対象間で確実かつ良好な導通を得ることができるコンタクトプローブおよびプローブユニット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】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるプローブユニットは、板厚が均一な略平板状をなし、異なる基板間を接続するコンタクトプローブと、前記コンタクトプローブを保持するプローブホルダと、を備えたプローブユニットであって、前記コンタクトプローブは、一方の基板の電極と接触する第１接触部と、他方の基板の電極と接触する第２接触部と、前記第１接触部および前記第２接触部を接続する接続部と、前記第１接触部および前記第２接触部に加わる荷重によって弾性変形する弾性部と、前記弾性部の前記接続部との連結側と異なる側の端部に設けられ、前記第２接触部側と反対方向に突出して前記プローブホルダに取り付けられる取付部と、を有し、前記プローブホルダは、前記取付部を挟み込んで保持することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明にかかるプローブユニットは、上記の発明において、前記プローブホルダは、前記コンタクトプローブを収容する収容部が設けられた略平板状の収容部材と、前記取付部を収容して固定する穴部が設けられ、前記収容部材と着脱可能な略平板状の固定部材と、を有することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明にかかるプローブユニットは、上記の発明において、前記プローブホルダは、前記収容部材の底面と前記穴部の底部とによって前記取付部を挟み込むことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明にかかるプローブユニットは、上記の発明において、前記プローブホルダは、前記収容部材の底面と前記固定部材の上面とによって前記取付部を挟み込むことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明にかかるプローブユニットは、上記の発明において、前記穴部は、前記固定部材の板厚方向に貫通し、前記プローブホルダは、前記収容部材の底面と前記他方の基板とによって前記取付部を挟み込むことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明にかかるコンタクトプローブは、板厚が均一な略平板状をなし、プローブホルダに保持された状態で異なる基板間を接続するコンタクトプローブであって、一方の基板の電極と接触する第１接触部と、他方の基板の電極と接触する第２接触部と、前記第１接触部および前記第２接触部を接続する接続部と、前記第１接触部および前記第２接触部に加わる荷重によって弾性変形する弾性部と、前記弾性部の前記接続部との連結側と異なる側の端部に設けられ、前記第２接触部側と反対方向に突出して前記プローブホルダに取り付けられる取付部と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明にかかるコンタクトプローブおよびプローブユニットは、略平板状のプローブにおいて、同一のプローブ内で電気的導通を行なう部分とバネ性を有する部分とが異なる形状としたので、ピッチを狭小化し、繰り返しの使用による耐久性および耐熱性が高く、バネ性を有しながら、接触対象間で確実かつ良好な導通を得ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の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、図１に示すプローブユニットの要部の構成を示す分解斜視図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態にかかるプローブユニットに用いられる半導体集積回路を示す斜視図である。
【図４】図４は、図１に示すプローブホルダの構成を示す分解斜視図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態にかかるコンタクトプローブを示す斜視図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態にかかるコンタクトプローブを示す側面図である。
【図７】図７は、図１に示す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８】図８は、図１に示す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９】図９は、図１に示す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１０】図１０は、本発明の実施の形態の変形例１にかかるコンタクトプローブを示す斜視図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施の形態の変形例２にかかるコンタクトプローブを示す斜視図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施の形態の変形例３にかかるコンタクトプローブを示す側面図である。
【図１３】図１３は、本発明の実施の形態の変形例４にかかるコンタクトプローブを示す側面図である。
【図１４】図１４は、本発明の実施の形態の変形例５にかかるコンタクトプローブを示す斜視図である。
【図１５】図１５は、本発明の実施の形態の変形例６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１６】図１６は、本発明の実施の形態の変形例７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】
【００１８】
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ない。すなわち、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。
【００１９】
図１は、本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は、図１に示すプローブユニットの要部の構成を示す分解斜視図である。図１，２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３０との間を電気的に接続する装置である。なお、本実施の形態において、半導体集積回路１００は、図３に示すような電極１０１およびグランド電極１０２を有するＱＦＮ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｎｏｎ‐ｌｅａｄｅｄ Ｐａｃｋａｇｅ）であるものとして説明する。
【００２０】
プローブユニット１は、異なる二つの基板である半導体集積回路１００および回路基板３０の各電極に接触する導電性のコンタクトプローブ２０（以下、単に「プローブ２０」という）と、複数のプローブ２０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１０と、プローブホルダ１０の底部に当接し、プローブ２０を介して半導体集積回路１００へ検査用信号を出力する回路基板３０とを有する。
【００２１】
回路基板３０は、図２に示すように、プローブ２０を介して半導体集積回路１００へ検査用信号を出力するための電極３１およびグランド電極３２を有する。電極３１およびグランド電極３２は、プローブホルダ１０に保持されたプローブ２０に対応して回路基板３０上に配設される。なお、プローブホルダ１０と回路基板３０とは、ネジ等によって接続されてもよく、接着剤またはシール部材によって接着されてもよい。すなわち、プローブホルダ１０と回路基板３０との接着形態は、プローブ２０と、電極３１およびグランド電極３２との接触を妨げなければ、如何なる接着形態でもよい。
【００２２】
図４は、プローブホルダ１０の構成を示す分解斜視図である。プローブホルダ１０は、樹脂、マシナブルセラミックなどの絶縁性材料を用いて形成され、プローブ２０を収容する略平板状の収容部材１０ａと、プローブ２０を固定し、収容部材１０ａと着脱可能な略平板状の固定部材１０ｂと、を有する。
【００２３】
収容部材１０ａは、複数のプローブ２０を収容可能な収容空間が形成された収容部１１と、各プローブ２０を所定パターンで保持するためのスリット１２（収容部）とを有する。スリット１２は、グランド電極１０２に対応して設けられ、プローブホルダ１０の上方から半導体集積回路１００が近接した際に、各プローブ２０が、グランド電極１０２と接触する位置に形成される。
【００２４】
固定部材１０ｂは、プローブ２０を固定して保持するプローブ保持部１３が、配設するプローブ２０に対応して形成されている。プローブ保持部１３は、プローブ２０を保持して固定する穴部１４と、プローブ２０の少なくとも第２接触部２２を挿通してプローブ２０の配設位置がずれないよう保持する挿通部１５とを有する。穴部１４は、収容部１１およびスリット１２に挿通されたプローブ２０の端部を収容する。また、挿通部１５は、収容部１１の所定位置にプローブ２０の他方の先端部分が位置するようプローブ２０を保持する。また、固定部材１０ｂは、グランド電極１０２に対応してプローブ保持部１６が設けられている。プローブ保持部１６は、上述した穴部１４および挿通部１５と同様の構成をなし、スリット１２に挿通されるプローブ２０を保持する穴部１７および挿通部１８が形成されている。
【００２５】
図５は、本実施の形態にかかるプローブ２０を示す斜視図である。また、図６は、本実施の形態１にかかるプローブ２０を示す側面図である。また、図７は、図１に示すプローブユニット１の要部の構成を示す部分断面図である。図５，６に示すプローブ２０は、板厚が均一な略平板状であって、先端部で弧状をなす側面を有し、この側面で半導体集積回路１００と接触する第１接触部２１と、弧状をなす側面を有し、この側面で回路基板３０と接触する第２接触部２２と、第１接触部２１および第２接触部２２を接続する帯状の接続部２３と、接続部２３から延びて、第１接触部２１と接する第１の平面Ｇ１と、第１の平面Ｇ１と平行であって、第２接触部２２と接する第２の平面Ｇ２との間に位置し、第１接触部２１および第２接触部２２に加わる荷重によって弾性変形する弾性部２４と、弾性部２４の接続部２３との連結側と異なる側の端部に設けられ、第２接触部２２と反対側に突出してプローブホルダ１０に取り付けられる取付部２５と、を備える。プローブ２０は、銅、ニッケル、鉄、タングステン等の合金を用いて形成される。なお、弾性を有する金属材料を用いて成形した後、表面にめっき加工を施したものであってもよい。
【００２６】
第２接触部２２は、回路基板３０と接触する側の外縁が弧状をなし、図７に示すように、プローブホルダ１０に保持されて回路基板３０の電極３１に当接する。ここで、第２接触部２２の外縁であって、固定部材１０ｂおよび電極３１にそれぞれ当接する接触箇所同士のうち、最短となる接触箇所同士を結ぶ外縁は、Ｒ形状をなしている。
【００２７】
弾性部２４は、図６に示すように、板厚方向に直交する幅Ｗ１が、接続部２３の幅Ｗ２と比して小さい。このため、弾性部２４は、第１接触部２１または第２接触部２２に加わる荷重に対して他の部分よりも弾性変形を生じやすい。また、弾性部２４は、接続部２３の湾曲態様と凹凸が逆の湾曲態様で接続部２３から延びる。弾性部２４は、凹凸が逆の湾曲部分を繰り返してジグザグ状に延びている。弾性部２４は、平面Ｇ１，Ｇ２と略直交する方向に往復して、平面Ｇ１，Ｇ２と平行な方向に延びる形状をなす。なお、弾性部２４の幅と接続部２３の幅との比は、弾性部２４が優先的に弾性変形可能であれば、如何なる比であってもよい。
【００２８】
また、弾性部２４は、上述したように、第１接触部２１と接する第１の平面Ｇ１と、第１の平面Ｇ１に平行であって、第２接触部２２と接する第２の平面Ｇ２との間に位置する。すなわち、弾性部２４は、第２の平面Ｇ２から、弾性部２４の第２の平面Ｇ２に最も遠い点までの距離ｄ２が、第１の平面Ｇ１と第２の平面Ｇ２との間の距離ｄ１より小さくなるように湾曲されて形成される。これにより、図７に示すように、プローブ２０がプローブホルダ１０に保持された際に、プローブ２０の配設高さが、第１接触部２１で最も高くなる。このため、プローブ２０の上方から検査対象を近づけた際に、弾性部２４と接触することなく、第１接触部２１と検査対象を接触させることができる。
【００２９】
取付部２５は、略矩形をなして幅方向（第２接触部２２と反対側）に突出し、一部が突出方向に沿って切り欠かれている。取付部２５は、この切り欠きによって、上述した第１の平面Ｇ１に垂直な方向に伸縮可能となる。なお、取付部２５において、第１の平面Ｇ１に垂直な方向の距離ｄ３は、図７に示す穴部１４の深さより若干大きい程度であることが好ましい。
【００３０】
また、取付部２５は、図７に示すように、穴部１４に収容された後、穴部１４の上方から収容部材１０ａが載置されることによって、取付部２５の突出部分が収容部材１０ａの底面および穴部１４の底部によって挟み込まれる。これにより、プローブ２０がプローブホルダ１０に保持される。このとき、取付部２５は、上述した切り欠き部分が変形して圧縮された状態となっており、プローブホルダ１０に保持されたプローブ２０の高さ方向（紙面の上下方向）が固定されている。
【００３１】
また、プローブ２０がプローブホルダ１０に固定された状態において、第２接触部２２は、挿通部１５に挿通され、挿通部１５の壁面に当接している。第２接触部２２が挿通部１５の壁面に当接することによって、接続部２３の傾斜方向が固定される。これにより、第１接触部２１の突出方向が決まる。したがって、第２接触部２２の挿通部１５の壁面に対する当接位置、角度を調節することによって、第１接触部２１の突出方向を調節することができる。
【００３２】
図８は、プローブユニット１の要部の構成を示す図であって、第１接触部２１または第２接触部２２に荷重が加わった状態を示す部分断面図である。図８に示すように、第１接触部２１が半導体集積回路１００の電極１０１と接触して荷重が加わると、弾性部２４の湾曲部分が弾性変形する。ここで、破線Ｐ０は、半導体集積回路１００から荷重が加わっていない状態でのプローブ２０の位置を示している（図７参照）。
【００３３】
第１接触部２１に外部からの荷重が加わると、第１接触部２１、第２接触部２２（接続部２３を含む）は弾性変形することなく、荷重に応じて電極１０１、電極３１と当接しながら移動する。また、弾性部２４は、接続部２３および第２接触部２２を介して伝達される荷重に応じて弾性変形を生ずる。なお、このときに流れる電流の大部分は、第１接触部２１、接続部２３および第２接触部２２を流れる。
【００３４】
図９は、プローブユニット１の要部の構成を示す部分断面図であって、第１接触部２１に荷重が加わる前後の第１接触部２１と電極１０１との接触状態および第２接触部２２と電極３１との接触状態を説明する図である。まず、図９（ａ）は、第１接触部２１に対して半導体集積回路１００の電極１０１が当接した状態（荷重が加わっていない状態）を示している。この場合の第１接触部２１と電極１０１との接触点をＳ０、第２接触部２２と電極３１との接触点をＣ０とする。
【００３５】
図９（ａ）において、半導体集積回路１００が図中下方に移動すると、第１接触部２１に荷重が加わり、第１接触部２１が押し下げられる。この第１接触部２１の移動によって第１接触部２１の電極１０１および第２接触部２２の電極３１との接触点がそれぞれＳ１，Ｃ１にずれる（図９（ｂ））。なお、破線Ｐ０は、図９（ａ）に示す荷重が加わっていない状態でのプローブ２０の位置を示し、破線Ｉ０は、図９（ａ）に示す半導体集積回路１００の位置を示している。
【００３６】
ここで、第１接触部２１および第２接触部２２は、各電極１０１，３１の形成面に沿って接触点が移動する。このため、各接触部と対応する各電極との摩擦力等が小さく、接触部および電極それぞれの磨耗を抑制することが可能となる。なお、上述したプローブ２０の配設および動作は、グランド電極１０２，３２に対応して設けられたプローブ２０でも同様である。
【００３７】
上述した実施の形態によれば、略平板状の金属からなるプローブにおいて、同一プローブ内で電気的導通を行なう部分とバネ性を有する部分とが異なる形状としたので、ピッチを狭小化し、繰り返しの使用による耐久性および耐熱性が高く、バネ性の確保によって電気的な導通経路が長くなることなく、プローブの設計を行なうことができ、確実な電気的導通を行なうとともに、プローブのバネ性を確保することが可能となる。
【００３８】
また、各接触部が電極との接触に対して接触点を移動させるため、接触部と電極との間の摩擦を軽減し、接触部および電極の磨耗を抑制することができる。このとき、第２接触部において、電極と接触する側の端部がＲ形状をなすことによって、一段と効率よく第２接触部が電極面上を回転することができるため、電極の磨耗を一層抑制することが可能となる。
【００３９】
また、取付部２５が固定部材１０ｂの穴部１４に保持された場合に、第２接触部２２が挿通部１５に挿通され、挿通部１５の壁面に当接することによって位置決めの効果を有するため、プローブ２０をプローブユニット１の所定位置に容易に配設することができる。
【００４０】
また、本実施の形態にかかるプローブによれば、取付部２５が収容部材１０ａと穴部１４との間で挟み込んで固定されており、プローブ２０の交換を行う際、収容部材１０ａを固定部材１０ｂから取り外し、固定部材１０ｂからプローブ２０を抜き差しするのみで容易にプローブの交換を行うことが可能である。
【００４１】
なお、第１接触部２１に対して重力以外の外力が加わっていない状態において、第２接触部２２の側面が固定部材１０ｂの壁面と当接するものとして説明したが、第２接触部２２の電極３１側に位置する側の少なくとも一点が固定部材１０ｂと接触していればよい。
【００４２】
上述した実施の形態１において、半導体集積回路が外部にリードを有しないＱＦＮであるものとして説明してきたが、リードを有する半導体集積回路（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｐａｃｋａｇｅ：ＱＦＰ）であってもよい。
【００４３】
また、半導体集積回路において、中央部にグランド電極（グランド電極１０２）が配設されていない場合、プローブユニットとしてスリット１２（穴部１７および挿通部１８）およびスリット１２に配設されるプローブ２０を設けない構成としてもよい。
【００４４】
図１０は、本実施の形態の変形例１にかかるプローブを示す斜視図である。なお、図５等で上述したプローブ２０と同じ構成要素には同じ符号を付してある。図１０に示すプローブ２０ａのように、取付部２５ａが、湾曲部分を繰り返してジグザグ状をなしてもよい。このジグザグ状によって、上述した第１の平面Ｇ１に垂直な方向に伸縮可能となる。
【００４５】
図１１は、本実施の形態の変形例２にかかるプローブを示す斜視図である。なお、図５等で上述したプローブ２０と同じ構成要素には同じ符号を付してある。図１１に示すプローブ２０ｂは、取付部２５ｂが、第２接触部２２と反対方向に弧状に突出した形状をなしてもよい。この弧状によって、上述した第１の平面Ｇ１に垂直な方向に伸縮可能となる。
【００４６】
図１２は、本実施の形態の変形例３にかかるプローブを示す側面図である。なお、図６等で上述したプローブ２０と同じ構成要素には同じ符号を付してある。図１２に示すプローブ２０ｃは、板厚が均一な略平板状であって、上述した第１接触部２１、第２接触部２２および接続部２３と、接続部２３から延び、弧状に湾曲した形状をなして、第１接触部２１および第２接触部２２に加わる荷重によって弾性変形する弾性部２４ａと、弾性部２４ａの接続部２３との連結側と異なる側の端部に設けられ、第２接触部２２と反対側に突出してプローブホルダ１０に取り付けられる取付部２５と、を備える。プローブ２０ｃは、プローブ２０と同様、銅、ニッケル、鉄、タングステン等の合金を用いて形成される。なお、弾性を有する金属材料を用いて成形した後、表面にめっき加工を施したものであってもよい。
【００４７】
弾性部２４ａは、図５に示す弾性部２４と同様に、接続部２３の幅と比して小さい幅を有する。また、弾性部２４ａの接続部２３側と異なる側の端部側に設けられた取付部２５が穴部１４に収容されて取り付けられて、プローブ２０ｃがプローブホルダ１０に保持される。
【００４８】
弾性部２４ａは、接続部２３の外縁から板面に沿って延伸している。弾性部２４ａは、図６に示すプローブ２０と同様に、第２の平面Ｇ２から、弾性部２４ａの第２の平面Ｇ２に最も遠い点までの距離ｄ４が、第１の平面Ｇ１と第２の平面Ｇ２との間の距離ｄ１より小さくなるように形成される。
【００４９】
図１３は、本実施の形態の変形例４にかかるプローブを示す側面図である。なお、図６等で上述したプローブ２０と同じ構成要素には同じ符号を付してある。図１３に示すプローブ２０ｄは、板厚が均一な略平板状であって、上述した第１接触部２１、第２接触部２２および接続部２３と、接続部２３から延び、湾曲部分を繰り返してジグザグ状をなし、第１接触部２１および第２接触部２２に加わる荷重によって弾性変形する弾性部２４ｂと、弾性部２４ｂの接続部２３との連結側と異なる側の端部に設けられ、第２接触部２２と反対側に突出してプローブホルダ１０に取り付けられる取付部２５と、を備える。プローブ２０ｄは、プローブ２０と同様、銅、ニッケル、鉄、タングステン等の合金を用いて形成される。なお、弾性を有する金属材料を用いて成形した後、表面にめっき加工を施したものであってもよい。
【００５０】
弾性部２４ｂは、図５に示す弾性部２４と同様に、接続部２３の幅と比して小さい幅を有する。また、弾性部２４ｂの接続部２３側と異なる側の端部は、直線状をなして延びおり、この直線状部分の先端部が穴部１４に差し込んで取り付けられて、プローブ２０ｄがプローブホルダ１０に保持される。
【００５１】
弾性部２４ｂは、接続部２３の外縁から板面に沿って延伸して形成される。また、弾性部２４ｂは、接続部２３の湾曲態様と凹凸が逆の湾曲態様で接続部２３から延びる。弾性部２４ｂは、凹凸が逆の湾曲部分を繰り返してジグザグ状に延びている。弾性部２４ｂは、平面Ｇ１，Ｇ２と平行な方向に往復して、平面Ｇ１，Ｇ２と垂直な方向に延びる形状をなす。弾性部２４ｂは、図６に示すプローブ２０と同様に、第２の平面Ｇ２から、弾性部２４ｂの第２の平面Ｇ２に最も遠い点までの距離ｄ５が、第１の平面Ｇ１と第２の平面Ｇ２との間の距離ｄ１より小さくなるように湾曲されて形成される。
【００５２】
図１４は、本実施の形態の変形例５にかかるプローブを示す斜視図である。なお、図５等で上述したプローブ２０と同じ構成要素には同じ符号を付してある。図１４に示すプローブ２０ｅは、板厚が均一な略平板状であって、上述した第１接触部２１、第２接触部２２および接続部２３と、第２接触部２２から延び、弧状をなし、第１接触部２１および第２接触部２２に加わる荷重によって弾性変形する弾性部２４ｃと、弾性部２４ｃの接続部２３との連結側と異なる側の端部に設けられ、第２接触部２２と反対側に突出してプローブホルダ１０に取り付けられる取付部２５と、を備える。プローブ２０ｅは、プローブ２０と同様、銅、ニッケル、鉄、タングステン等の合金を用いて形成される。なお、弾性を有する金属材料を用いて成形した後、表面にめっき加工を施したものであってもよい。
【００５３】
プローブ２０ｅは、図７に示すようにプローブ２０ｅがプローブホルダ１０に配設された際、第１接触部２１の高さより、弾性部２４ｃの高さが高くなる。すなわち、図６等に示した第２の平面Ｇ２から、弾性部２４ｃの第２の平面Ｇ２に最も遠い点までの距離が、第１の平面Ｇ１と第２の平面Ｇ２との間の距離ｄ１より大きくなっている。プローブ２０ｅは、弾性部の高さに制限がない場合、収容部１１に収容するプローブに対して適用可能である。
【００５４】
図１５は、本実施の形態の変形例６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。なお、図７等で上述したプローブユニットと同じ構成要素には同じ符号を付してある。変形例６にかかるプローブ２０ｆは、板厚が均一な略平板状であって、上述した第１接触部２１、第２接触部２２、接続部２３および弾性部２４と、弾性部２４の接続部２３との連結側と異なる側の端部に設けられ、プローブホルダ１０に取り付けられる取付部２５ｃと、を備える。プローブ２０ｆは、収容部材１０ｄと固定部材１０ｅとからなるプローブホルダ１０ｃによって保持される。プローブ２０ｆは、プローブ２０と同様、銅、ニッケル、鉄、タングステン等の合金を用いて形成される。なお、弾性を有する金属材料を用いて成形した後、表面にめっき加工を施したものであってもよい。
【００５５】
取付部２５ｃは、弾性部２４の端部から延伸されてなる第１取付部２５ｄと、第１取付部２５ｄの延伸方向と垂直な方向（板面の幅方向）に突出する第２取付部２５ｅと、からなる。
【００５６】
固定部材１０ｅには、上述した第１取付部２５ｄを収容する穴部１４ａが形成されている。プローブ２０ｆは、第１取付部２５ｄがこの穴部１４ａに収容されるとともに、第２取付部２５ｅが収容部材１０ｄの底面と固定部材１０ｅの上面との間に挟み込まれることによってプローブホルダ１０ｃに保持される。このとき、第１取付部２５ｄの先端から第２取付部２５ｅの突出端部までの距離は、穴部１４ａの深さ以下であることが好ましい。また、収容部材１０ｄは、プローブ２０が取り付けられた状態において、少なくとも第１接触部２１が上面から突出するような板厚となるように形成される。
【００５７】
図１６は、本実施の形態の変形例７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。なお、図７等で上述したプローブユニットと同じ構成要素には同じ符号を付してある。変形例７にかかるプローブ２０ｇは、板厚が均一な略平板状であって、上述した第１接触部２１、第２接触部２２、接続部２３および弾性部２４と、弾性部２４の接続部２３との連結側と異なる側の端部に設けられ、プローブホルダ１０ｆに取り付けられる取付部２５ｆと、を備える。プローブ２０ｇは、上述した収容部材１０ａと、固定部材１０ｇとからなるプローブホルダ１０ｆおよび回路基板３０ａによって保持される。プローブ２０ｇは、プローブ２０と同様、銅、ニッケル、鉄、タングステン等の合金を用いて形成される。また、回路基板３０ａに形成される電極３１ａは、上述した回路基板３０の電極３１と比して外縁側に延伸されている。なお、弾性を有する金属材料を用いて成形した後、表面にめっき加工を施したものであってもよい。
【００５８】
固定部材１０ｇは、取付部２５ｆを収容する穴部１４ｂが形成されている。この穴部１４ｂは、固定部材１０ｇの厚さ方向に貫通している。
【００５９】
取付部２５ｆは、弾性部２４の端部から延伸された長さが固定部材１０ｇの厚さと同等または若干大きく、第２接触部２２と異なる側に略矩形をなして突出している。また、取付部２５ｆは、一部が突出方向に沿って切り欠かれている。取付部２５ｆは、この切り欠きによって、上述した第１の平面Ｇ１に垂直な方向に伸縮可能となる。
【００６０】
プローブ２０ｇは、図１６に示すように、取付部２５ｆがこの穴部１４ａに収容された際、取付部２５ｆの端部が固定部材１０ｇを貫通して回路基板３０ａの電極３１ａに接触する。プローブ２０ｇは、取付部２５ｆが穴部１４ｂに収容された状態で、収容部材１０ａと回路基板３０ａ（電極３１ａ）との間に挟み込まれることによって保持される。
【００６１】
上述した変形例７のように、取付部２５ｆ側でも回路基板３０ａの電極３１ａと接触してもよい。取付部２５ｆと電極３１ａとの接触によって、万が一、弾性部２４に電気信号が流れた場合であっても、信号の反射をなくして損失を防止することができ、特に高周波の信号の場合に有効である。
【００６２】
以上のように、本発明にかかるコンタクトプローブおよびプローブユニットは、ピッチを狭小化し、繰り返しの使用による耐久性および耐熱性が高く、バネ性を有しながら、接触対象間で確実かつ良好な導通を得る場合に有用である。
【符号の説明】
【００６３】
１ プローブユニット
１０，１０ｃ，１０ｆ プローブホルダ
１０ａ，１０ｄ 収容部材
１０ｂ，１０ｅ，１０ｇ 固定部材
１１ 収容部
１２ スリット
１３，１６ プローブ保持部
１４，１７ 穴部
１５，１８ 挿通部
２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ，２０ｆ，２０ｇ プローブ
２１ 第１接触部
２２ 第２接触部
２３ 接続部
２４，２４ａ，２４ｂ，２４ｃ 弾性部
２５，２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｆ 取付部
２５ｄ 第１取付部
２５ｅ 第２取付部
３０，３０ａ 回路基板
３１，３１ａ，１０１ 電極
３２，１０２ グランド電極
１００ 半導体集積回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板厚が均一な略平板状をなし、異なる基板間を接続するコンタクトプローブと、前記コンタクトプローブを保持するプローブホルダと、を備えたプローブユニットであって、
前記コンタクトプローブは、
一方の基板の電極と接触する第１接触部と、
他方の基板の電極と接触する第２接触部と、
前記第１接触部および前記第２接触部を接続する接続部と、
前記第１接触部および前記第２接触部に加わる荷重によって弾性変形する弾性部と、
前記弾性部の前記接続部との連結側と異なる側の端部に設けられ、前記第２接触部側と反対方向に突出して前記プローブホルダに取り付けられる取付部と、
を有し、
前記プローブホルダは、前記取付部を挟み込んで保持することを特徴とするプローブユニット。
【請求項２】
前記プローブホルダは、
前記コンタクトプローブを収容する収容部が設けられた略平板状の収容部材と、
前記取付部を収容して固定する穴部が設けられ、前記収容部材と着脱可能な略平板状の固定部材と、
を有することを特徴とする請求項１に記載のプローブユニット。
【請求項３】
前記プローブホルダは、前記収容部材の底面と前記穴部の底部とによって前記取付部を挟み込むことを特徴とする請求項２に記載のプローブユニット。
【請求項４】
前記プローブホルダは、前記収容部材の底面と前記固定部材の上面とによって前記取付部を挟み込むことを特徴とする請求項２に記載のプローブユニット。
【請求項５】
前記穴部は、前記固定部材の板厚方向に貫通し、
前記プローブホルダは、前記収容部材の底面と前記他方の基板とによって前記取付部を挟み込むことを特徴とする請求項２に記載のプローブユニット。
【請求項６】
板厚が均一な略平板状をなし、プローブホルダに保持された状態で異なる基板間を接続するコンタクトプローブであって、
一方の基板の電極と接触する第１接触部と、
他方の基板の電極と接触する第２接触部と、
前記第１接触部および前記第２接触部を接続する接続部と、
前記第１接触部および前記第２接触部に加わる荷重によって弾性変形する弾性部と、
前記弾性部の前記接続部との連結側と異なる側の端部に設けられ、前記第２接触部側と反対方向に突出して前記プローブホルダに取り付けられる取付部と、
を備えたことを特徴とするコンタクトプローブ。
【請求項１】
板厚が均一な略平板状をなし、異なる基板間を接続するコンタクトプローブと、前記コンタクトプローブを保持するプローブホルダと、を備えたプローブユニットであって、
前記コンタクトプローブは、
一方の基板の電極と接触する第１接触部と、
他方の基板の電極と接触する第２接触部と、
前記第１接触部および前記第２接触部を接続する接続部と、
前記第１接触部および前記第２接触部に加わる荷重によって弾性変形する弾性部と、
前記弾性部の前記接続部との連結側と異なる側の端部に設けられ、前記第２接触部側と反対方向に突出して前記プローブホルダに取り付けられる取付部と、
を有し、
前記プローブホルダは、前記取付部を挟み込んで保持することを特徴とするプローブユニット。
【請求項２】
前記プローブホルダは、
前記コンタクトプローブを収容する収容部が設けられた略平板状の収容部材と、
前記取付部を収容して固定する穴部が設けられ、前記収容部材と着脱可能な略平板状の固定部材と、
を有することを特徴とする請求項１に記載のプローブユニット。
【請求項３】
前記プローブホルダは、前記収容部材の底面と前記穴部の底部とによって前記取付部を挟み込むことを特徴とする請求項２に記載のプローブユニット。
【請求項４】
前記プローブホルダは、前記収容部材の底面と前記固定部材の上面とによって前記取付部を挟み込むことを特徴とする請求項２に記載のプローブユニット。
【請求項５】
前記穴部は、前記固定部材の板厚方向に貫通し、
前記プローブホルダは、前記収容部材の底面と前記他方の基板とによって前記取付部を挟み込むことを特徴とする請求項２に記載のプローブユニット。
【請求項６】
板厚が均一な略平板状をなし、プローブホルダに保持された状態で異なる基板間を接続するコンタクトプローブであって、
一方の基板の電極と接触する第１接触部と、
他方の基板の電極と接触する第２接触部と、
前記第１接触部および前記第２接触部を接続する接続部と、
前記第１接触部および前記第２接触部に加わる荷重によって弾性変形する弾性部と、
前記弾性部の前記接続部との連結側と異なる側の端部に設けられ、前記第２接触部側と反対方向に突出して前記プローブホルダに取り付けられる取付部と、
を備えたことを特徴とするコンタクトプローブ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１３−６１１８８（Ｐ２０１３−６１１８８Ａ）
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９８７５５（Ｐ２０１１−１９８７５５）
【出願日】平成２３年９月１２日（２０１１．９．１２）
【出願人】（０００００４６４０）日本発條株式会社 (1,048)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１２日（２０１１．９．１２）
【出願人】（０００００４６４０）日本発條株式会社 (1,048)
【Ｆターム（参考）】
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