コンタクトプローブ及びそれを備えた半導体素子用ソケット
【課題】半導体素子の電極部に対する接触子の接触抵抗の増加を抑制し、電極部に安定的に接触子を接触させて半導体素子の検査を円滑かつ良好に行うことが可能なコンタクトプローブ及びそれを備えた半導体素子用ソケットを提供する。
【解決手段】コンタクトプローブ１１は、プランジャ１２の先端に設けられて半導体素子の電極部が接触される上部接触子１３と、検査用基板の電極部に接触される下部接触子１４と、上部接触子１３と下部接触子１４とを互いに離間する方向へ付勢するコイルスプリング１７とを備え、プランジャ１２は、軸方向に貫通する貫通孔１５を有する筒状に形成され、上部接触子１３は、プランジャ１２の先端に形成された山型形状の複数の尖鋭部２５を有し、尖鋭部２５は、山の頂点２６を通るプランジャ１２の軸線に沿う直線Ａを境に非対称形状に形成され、プランジャ１２の中心側へ曲げられている。
【解決手段】コンタクトプローブ１１は、プランジャ１２の先端に設けられて半導体素子の電極部が接触される上部接触子１３と、検査用基板の電極部に接触される下部接触子１４と、上部接触子１３と下部接触子１４とを互いに離間する方向へ付勢するコイルスプリング１７とを備え、プランジャ１２は、軸方向に貫通する貫通孔１５を有する筒状に形成され、上部接触子１３は、プランジャ１２の先端に形成された山型形状の複数の尖鋭部２５を有し、尖鋭部２５は、山の頂点２６を通るプランジャ１２の軸線に沿う直線Ａを境に非対称形状に形成され、プランジャ１２の中心側へ曲げられている。
【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及びコンタクトプローブを備えた半導体素子用ソケットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電極部として半田ボールや半田バンプを有するＩＣ（集積回路）パッケージなどの半導体素子と検査装置の検査回路基板との間を電気的に接続する接続子としてコンタクトプローブが配設された半導体素子用ソケットが提供されている。この種の半導体素子用ソケットに配設されたコンタクトプローブとしては、ＩＣパッケージの半田ボールに接触するプランジャと、半田ボールに所定の圧力で接触させるための弾性付勢力をプランジャに与えるコイルバネとから構成されるものが用いられている（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００３】
電極部とコンタクトプローブとの間で良好な電気的接続を得るためには、電極部表面に存在する酸化被膜を除去する必要がある。このため、コンタクトプローブは、金属薄板からプレス加工により所定の形状に打抜かれた板状（特許文献１参照）、または円柱状（特許文献２参照）に形成されたプランジャの先端に、複数の鋭利な接点部を有する接触子を備えている。そして、コイルバネによる弾性付勢力によりプランジャの接触子が電極部に点接触して突き刺さることにより酸化被膜が破られて良好な接続を得ることができるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１５２４９５号公報
【特許文献２】特開２００３−１６７００１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、半導体素子の電極部は、略球状の半田ボールからなるバンプであったり、平板状のパッドであったりとその形態は様々である。特に、バンプとなる略球状の半田ボールは、その形状も真の球形とは限らず、また、位置精度や大きさのばらつきもある。このため、プランジャの接触子に設けられた複数の接点部が半田ボールに均一に接触することは稀であり、接触にばらつきが生じ易く不安定となる傾向がある。
また、半田の表面は、酸化被膜で覆われているだけでなく、異物が付着していることもあるため、活性な半田に接触子を安定的に接触させるためには、大きな圧力を付与して電極部に接触子を食い込ませなければならず、電極部を損傷させてしまうおそれもある。
【０００６】
また、コンタクト時の圧力により電極部の半田ボールにプランジャの鋭利な接触子を食い込ませると、プランジャの接触子に電極部の半田や異物が転写されることがあるが、これらの付着した半田や異物は除去が困難であった。特に、コンタクト動作を繰り返した場合、プランジャの接触子に転写された半田の表面にも酸化被膜が形成されることがあり、このため、酸化被膜による接触抵抗が増大し、良好な電気的接続が維持できなくなるおそれがある。
【０００７】
本発明の目的は、半導体素子の電極部に対する接触子の接触抵抗の増加を抑制し、電極部に安定的に接触子を接触させて半導体素子の検査を円滑かつ良好に行うことが可能なコンタクトプローブ及びそれを備えた半導体素子用ソケットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決することのできる本発明のコンタクトプローブは、プランジャの先端に設けられて半導体素子の電極部が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たコンタクトプローブであって、
前記プランジャは、軸方向に貫通する貫通孔を有する筒状に形成され、
前記上部接触子は、前記プランジャの先端に形成された山型形状の複数の尖鋭部を有し、
前記尖鋭部は、山の頂点を通る前記プランジャの軸線に沿う直線を境に非対称形状に形成され、前記プランジャの中心側へ曲げられていることを特徴とする。
【０００９】
本発明のコンタクトプローブにおいて、前記尖鋭部は、山の頂点に向かって次第に厚さが薄く形成されていることが好ましい。
【００１０】
本発明のコンタクトプローブにおいて、前記尖鋭部は、山の頂点を通る前記プランジャの軸線に沿う直線に対して、山型形状を形成する稜線が同一側に配置されていることが好ましい。
【００１１】
本発明のコンタクトプローブにおいて、前記下部接触子を有するサブプランジャを備え、前記プランジャと前記サブプランジャとが前記弾性部材によって互いに離間する方向へ付勢されていることが好ましい。
【００１２】
本発明の半導体素子用ソケットは、上記の何れかのコンタクトプローブを備え、半導体素子の電極部と前記検査用基板の電極部とを、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。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のコンタクトプローブによれば、上部接触子の尖鋭部が、山型形状に形成されるとともに、山の頂点を通るプランジャの軸線に沿う直線を境に非対称形状に形成されているので、半導体素子の電極部を尖鋭部の長い方の稜線に沿って摺動させて線接触させることができる。これにより、半導体素子の電極部と上部接触子の尖鋭部とを確実かつ安定的に導通させることができる。
また、各尖鋭部が、プランジャの中心側へ曲げられて弾性変形しやすい構造であるので、半導体素子の電極部とコンタクトプローブとの当初の接触位置がずれていても、尖鋭部が弾性変形することにより、半導体素子の電極部と各尖鋭部との距離の差を吸収することができる。これにより、半導体素子の電極部に対して各尖鋭部をばらつきなく均一に接触させることができる。
また、本発明の半導体素子用ソケットによれば、半導体素子の電極部と検査用基板の電極部とを、コンタクトプローブを介して確実に導通させることができ、多数回にわたる半導体素子の検査の信頼性を維持させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係るコンタクトプローブの一実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１の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３】図１のコンタクトプローブの分解断面図である。
【図４】図１のコンタクトプローブを構成するプランジャを示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図５】図１のコンタクトプローブを構成するプランジャの上方側から見た斜視図である。
【図６】プランジャの上部接触子を構成する尖鋭部の形状例を示す図であって、（ａ）から（ｃ）はそれぞれ断面図である。
【図７】本発明に係る半導体素子用ソケットの構造の一例を示す断面図である。
【図８】図７の半導体素子用ソケットの動作を示す断面図である。
【図９】上部接触子に対する半田ボールの接触状態を示す図であって、（ａ）から（ｃ）はそれぞれ側面図である。
【図１０】プランジャの上部接触子の尖鋭部の曲げについて示すプランジャの上部接触子における断面図である。
【図１１】切削加工によるプランジャの製造工程を示す図であって、（ａ）から（ｅ）はそれぞれ斜視図である。
【図１２】プレス加工によるプランジャの製造工程を示す図であって、（ａ）は金属板の平面図、（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれ斜視図である。
【図１３】プランジャの上部接触子の加工を示す図であって、（ａ）から（ｃ）はそれぞれ断面図である。
【図１４】プランジャへのコイルスプリング及びサブプランジャの組み付けを示す図であって、（ａ）から（ｃ）はそれぞれ断面図である。
【図１５】本発明の他の実施形態に係るコンタクトプローブのプランジャを示す図であって、（ａ）は金属板の平面図、（ｂ）は製造されたプランジャの斜視図である。
【図１６】本発明の他の実施形態に係る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１７】本発明の他の実施形態に係るコンタクトプローブのプランジャを示す図であって、（ａ）から（ｅ）はそれぞれ斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係るコンタクトプローブ及びそれを備えた半導体素子用ソケットの実施の形態の例を、図面を参照して説明する。
図１に示すように、本実施形態に係るコンタクトプローブ１１は、導電性を有する金属材料から形成されたプランジャ１２を備えている。このプランジャ１２には、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、下方側に、下部接触子１４を有している。
【００１６】
図２及び図３に示すように、プランジャ１２は、軸方向に貫通する貫通孔１５を有する筒状に形成されており、このプランジャ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として形成されている。
【００１７】
また、コンタクトプローブ１１は、プランジャ１２の貫通孔１５内に、貫通孔１５の径よりも僅かに小さい外径のコイルスプリング（弾性部材）１７が収容されている。このコイルスプリング１７は、バネ鋼から形成されており、このコイルスプリング１７の弾性力によって、プランジャ１２に対してサブプランジャ１６が後端側へ付勢されている。これにより、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、コイルスプリング１７によって互いに離間する方向へ付勢されている。
【００１８】
図４及び図５に示すように、このプランジャ１２の先端に設けられた上部接触子１３は、山型形状の複数（本例では４つ）の尖鋭部２５を有しており、この尖鋭部２５は、その山の頂点２６を境として両側に稜線２７ａ，２７ｂを有している。図４（ｂ）に示すように、この尖鋭部２５は、山の頂点２６を通るプランジャ１２の軸線に沿う直線Ａを境に非対称形状に形成されている。これにより、尖鋭部２５の稜線２７ａ，２７ｂは、その長さが異なっている。具体的には、稜線２７ａよりも稜線２７ｂの長さが短くされている。
また、図１〜図５に示すように、円筒状に形成されたプランジャ１２には、周方向へわたって外周へ突出するフランジ部２２が形成されている。
【００１９】
図６（ａ）に示すように、上部接触子１３では、それぞれの尖鋭部２５がプランジャ１２の中心側へ曲げられている。これにより、各尖鋭部２５の頂部２６を通る円の径は、プランジャ１２に形成された貫通孔１５の径よりも小さくされている。また、この尖鋭部２５の頂部２６を通る円の径は、コイルスプリング１７の外径よりも小さくされている。したがって、図２に示すように、コイルスプリング１７は、その上端が上部接触子１３の尖鋭部２５の内面に当接して、プランジャ１２の上端からの抜け出しが防止されている。
なお、尖鋭部２５は、図６（ｂ）に示すように、山の頂点２６に向かって次第に厚さが薄くされていても良く、図６（ｃ）に示すように、外周側へ膨出するように湾曲されていても良い。
また、図２に示すように、プランジャ１２の下端は、中心方向へ絞り込まれて径が次第に小さくされた絞り部２９とされている。
【００２０】
図２及び図３に示すように、サブプランジャ１６は、円柱状の棒状部３１と、この棒状部３１の軸の中間部に形成されたフランジ部３２とを有しており、棒状部３１の下端部が下部接触子１４とされている。棒状部３１は、コイルスプリング１７の内径よりも僅かに小径の外径を有し、フランジ部３２は、コイルスプリング１７の内径よりも大きくかつプランジャ１２の貫通孔１５の径よりも僅かに小さな外径を有している。そして、このサブプランジャ１６は、棒状部３１の上端側がコイルスプリング１７に挿し込まれ、フランジ部３２がコイルスプリング１７に当接されている。また、サブプランジャ１６は、コイルスプリング１７の付勢力に抗してプランジャ１２の貫通孔１５内に押し込まれて収容され、プランジャ１２の絞り部２９に係合されてプランジャ１２の下端からの抜け出しが防止されている。
【００２１】
そして、上記のように構成されたコンタクトプローブ１１では、コイルスプリング１７が圧縮された状態でプランジャ１２の貫通孔１５内に収容されている。これにより、プランジャ１２とサブプランジャ１６とがコイルスプリング１７によって互いに離間する方向へ付勢されて、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。
【００２２】
次に、複数本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説明する。
図７に示すように、半導体素子用ソケット４１は、プローブ収容ブロック４３を有し、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。
【００２３】
プローブ収容ブロック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には、その下面側に、配列基板収容凹部５３が形成されており、この配列基板収容凹部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。
【００２４】
ソケット基板５２には、複数のプローブ収容孔６１が形成されており、これらのプローブ収容孔６１には、下方側からコンタクトプローブ１１が挿し込まれて収容されている。プローブ収容孔６１は、その軸方向の中間部に段部６２が形成されており、この段部６２を境として、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、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。これにより、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。
【００２５】
ソケット基板５２に固定された接触子配列基板５１には、各プローブ収容孔６１に対応する複数の接触子保持孔６５が形成されている。これらの接触子保持孔６５には、各プローブ収容孔６１に収容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。これにより、コンタクトプローブ１１の下部接触子１４が、接触子保持孔６５によって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には、コンタクトプローブ１１の下部接触子１４の配置位置に、電極部（図示省略）が設けられており、それぞれのコンタクトプローブ１１の下部接触子１４が導通接触されている。
【００２６】
ソケット基板５２には、その上面側に、ソケット凹部６７が形成されており、このソケット凹部６７には、半田ボール７１を有する複数の電極部７２が下面側に設けられた半導体素子７３が上方側から収容可能とされている。
【００２７】
上記構造の半導体素子用ソケット４１で半導体素子７３を検査する場合は、ソケット基板５２のソケット凹部６７へ半導体素子７３を収容させる。
この状態で、図８に示すように、押圧体７５で半導体素子７３を下方へ押圧する。すると、半導体素子７３がソケット凹部６７へ押し込まれ、図９（ａ）に示すように、電極部７２を構成する各半田ボール７１が対応するコンタクトプローブ１１の上部接触子１３に近接し、その後、図９（ｂ）に示すように、半田ボール７１が上部接触子１３に押し付けられて接触する。
【００２８】
このように、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付与され、前述したコイルスプリング１７が圧縮される。したがって、コイルスプリング１７の弾性力が大きくなり、このコイルスプリング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。
【００２９】
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、しかも、図１及び図４（ｂ）に示すように、山の頂点２６を通るプランジャ１２の軸線に沿う直線Ａを境に非対称形状に形成されているので、上部接触子１３に押し付けられる半田ボール７１に対する尖鋭部２５の頂部２６の食い込みが殆どない状態に抑制される。これにより、半田ボール７１は、尖鋭部２５の長い方の稜線２７ａに沿って軸方向と交差する方向へ変位する。したがって、半田ボール７１と各尖鋭部２５とは、互いに押し付けられながら、図９（ｂ）に示すように、微小に摺動することとなる。これにより、半田ボール７１の表面または各尖鋭部２５の表面が酸化被膜で覆われていたり、半田ボール７１の表面または各尖鋭部２５の表面に異物が付着したりしていたとしても、半田ボール７１と尖鋭部２５との間では、互いに摺動することで、酸化被膜や異物が除去される。よって、半田ボール７１の活性な半田部分と上部接触子１３の尖鋭部２５の長い方の稜線２７ａの一部（図５中矢印部分）とが線接触し、確実かつ安定的に導通される。
【００３０】
また、各尖鋭部２５は、プランジャ１２の中心側へ曲げられているので、図１０に示すように、各尖鋭部２５は半田ボール７１が押し付けられて内側（図１０矢印方向）へ弾性変形する。そして、半田ボール７１とコンタクトプローブ１１とがずれていると、大きな荷重が作用する尖鋭部２５が他の尖鋭部２５よりも大きく内側へ弾性変形することにより、半田ボール７１と各尖鋭部２５との距離の差が吸収され、半田ボール７１に対して各尖鋭部２５がばらつきなく均一に接触する。
これにより、半導体素子７３の電極部７２と検査用基板４２の電極部とがコンタクトプローブ１１を介して確実に導通され、半導体素子７３の検査が可能となる。
【００３１】
このように、上記実施形態に係るコンタクトプローブによれば、上部接触子１３の尖鋭部２５が、山型形状に形成され、しかも、山の頂点２６を通るプランジャ１２の軸線に沿う直線Ａを境に非対称形状に形成されているので、半田ボール７１を尖鋭部２５の長い方の稜線２７ａに沿って摺動させて線接触させることができる。これにより、半田ボール７１の活性な半田部分と上部接触子１３の尖鋭部２５とを確実かつ安定的に導通させることができる。
【００３２】
また、各尖鋭部２５が、プランジャ１２の中心側へ曲げられているので中心側へ弾性変形しやすい。そのため、半田ボール７１とコンタクトプローブ１１とがずれていても、尖鋭部２５が弾性変形することにより、半田ボール７１と各尖鋭部２５との距離の差を吸収することができて、半田ボール７１に対して各尖鋭部２５をばらつきなく均一に接触させることができる。
【００３３】
特に、尖鋭部２５を、山の頂点２６に向かって次第に厚さが薄くなる形状とすれば、さらに弾性変形しやすい構造となり、半田ボール７１に対する各尖鋭部２５の接触状態のさらなる均一化を図ることができる。
【００３４】
そして、こ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４１によれば、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る。したがって、多数回にわたる半導体素子７３の検査の信頼性を維持させることができる。
【００３５】
また、本実施形態に係るコンタクトプローブ１１は、切削加工またはプレス加工によってプランジャ１２を加工し、さらに、コイルスプリング１７及びサブプランジャ１６を組み付けることにより比較的容易に製造することができる。
次に、コンタクトプローブ１１の製造方法の一例の概要を説明する。
【００３６】
（１）プランジャ１２の加工について
（切削加工の場合）
図１１（ａ）に示すように、銅または鉄系等の金属の棒材の一端に、旋盤等を用いてコイルスプリング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８１を作製する。このとき、円筒体８１の肉厚は、半導体素子７３の検査時に作用する荷重に対して十分な強度を有する厚さとする。
図１１（ｂ）に示すように、上部接触子１３となる円筒体８１の先端部をテーパ形状に切削する。
図１１（ｃ）に示すように、テーパ形状に形成した円筒体８１の先端部を切削し、Ｖ字状の切り込み８２を形成する。
【００３７】
図１１（ｄ）に示すように、円筒体８１を回転させながら複数箇所にＶ字状の切り込み８２を形成し、山型形状の複数の尖鋭部２５を形成する。このとき、尖鋭部２５は、山の頂点２６を通るプランジャ１２となる円筒体８１の軸線に沿う直線Ａ（図１及び図４参照）を境に非対称形状となるように形成する。
【００３８】
図１１（ｅ）に示すように、円筒体８１の先端部に対して曲げ加工を行い、それぞれの尖鋭部２５を円筒体８１の中心側へ向かって曲げる。
その後、棒体から円筒体８１を切り離してプランジャ１２とし、このプランジャ１２に対し、材質に応じてニッケルメッキまたは金メッキ等の各種の表面処理を行う。
【００３９】
（プレス加工の場合）
図１２（ａ）に示すように、銅または鉄系等の金属板８５に対して、プレス加工機等を用いて金型によって打ち抜き加工を施す。金属板８５としては、半導体素子７３の検査時に作用する荷重に対して十分な強度を有する板厚のものを用いる。この打ち抜き加工により、金属板８５の一側縁に、複数のＶ字状の切り込み８６を形成し、山型形状の複数の尖鋭部２５を形成する。このとき、尖鋭部２５は、左右非対称形状となるように形成する。
【００４０】
図１２（ｂ）に示すように、金属板８５に曲げ加工を施すことにより、コイルスプリング１７が挿入可能な貫通孔１５を有する円筒状に形成する。
図１２（ｃ）に示すように、金属板８５からなる円筒体の先端部に対して曲げ加工を行い、それぞれの尖鋭部２５を円筒体の中心側へ向かって曲げ、プランジャ１２とする。
その後、このプランジャ１２に対し、材質に応じてニッケルメッキまたは金メッキ等の各種の表面処理を行う。
【００４１】
（２）尖鋭部の曲げ加工について
プランジャ１２の上部接触子１３を構成する尖鋭部２５をプランジャ１２の中心側へ曲げる曲げ加工としては、図１３（ａ）に示すように、成形治具９１を用いる。この成形治具９１には、成形凹部９２が形成されている。この成形凹部９２は、内部の底部側へ向かって次第に窄まるテーパ壁９３を有している。
【００４２】
そして、図１３（ｂ）に示すように、成形治具９１の成形凹部９２へプランジャ１２の先端部を押し込む。すると、プランジャ１２の先端の尖鋭部２５が成形凹部９２のテーパ壁９３に沿って曲げられる。
これにより、図１３（ｃ）に示すように、プランジャ１２の中心側へ向かって曲げられた尖鋭部２５を有するプランジャ１２が得られる。
【００４３】
（３）組み付け工程について
作製したプランジャ１２へコイルスプリング１７及びサブプランジャ１６を組み付けるには、図１４（ａ）に示すように、組付治具９５を用いる。この組付治具９５には、カシメ凹部９６が形成されている。このカシメ凹部９６は、底部側へ向かって次第に窄まるカシメ壁９７を有している。また、カシメ凹部９６の底部には、保持凹部９８が形成されている。
【００４４】
この組付治具９５を用いて組み付けるには、まず、プランジャ１２の下端側から貫通孔１５へコイルスプリング１７及びサブプランジャ１６を順に挿入する。
次に、図１４（ｂ）に示すように、組付治具９５のカシメ凹部９６へサブプランジャ１６側を押し込む。すると、まず、サブプランジャ１６の下部接触子１４が保持凹部９８の底部に当接することにより下方への移動が規制される。これにより、サブプランジャ１６が、コイルスプリング１７を圧縮しつつプランジャ１２の貫通孔１５内へ入り込む。
【００４５】
組付治具９５へさらに押し込むと、プランジャ１２の下端部がカシメ凹部９６のカシメ壁９７に沿って曲げられる。
これにより、図１４（ｃ）に示すように、プランジャ１２の下端部が加締められて絞り部２９が形成され、プランジャ１２にコイルスプリング１７及びサブプランジャ１６が組み付けられたコンタクトプローブ１１が得られる。
【００４６】
このように、コンタクトプローブ１１は、上記のように、プランジャ１２を切削加工またはプレス加工の何れの加工方法によっても容易に作製することができる。したがって、例えば、少量生産または大量生産等の生産状況に応じて最適な加工方法を選択して効率的に製造することができ、不要な金型を作製することによるコストアップ等を防止することができる。
【００４７】
なお、コンタクトプローブ１１の尖鋭部２５の形状としては、上記実施形態のものに限定されない。
図１５（ａ），（ｂ）に示すように、尖鋭部２５としては、山の頂点２６を通るプランジャ１２の軸線に沿う直線Ａに対して、山型形状を形成する稜線２７ａ，２７ｂが同一側に配置されている形状であっても良い。
このような形状の尖鋭部２５からなる上部接触子１３を有するコンタクトプローブ１１では、半導体素子７３の検査時に作用する荷重による尖鋭部２５の弾性変形がさらに生じやすくなり、半田ボール７１とのさらなる均一な接触状態を得ることができる。
【００４８】
このような尖鋭部２５を有するプランジャ１２を作製する場合も、図１５（ａ）に示すように、打ち抜き加工により、金属板８５の一側縁に、複数のＶ字状の切り込み８６を形成し、山型形状の複数の尖鋭部２５を形成する。このとき、尖鋭部２５は、左右非対称形状となり、しかも、頂点２６を通る直線Ａに対して山型形状を形成する稜線２７ａ，２７ｂが同一側に配置されるように形成する。そして、図１５（ｂ）に示すように、金属板８５に曲げ加工を施すことにより、コイルスプリング１７が挿入可能な貫通孔１５を有する円筒状に形成する。
【００４９】
上記実施形態では、下部接触子１４を有するサブプランジャ１６を備えた場合を例示したが、サブプランジャ１６を設けない構成も採用できる。
図１６に示すように、このコンタクトプローブ１１は、サブプランジャ１６に代えてコイルスプリング１７の下端部分を下部接触子１４としたものである。
【００５０】
具体的には、コイルスプリング１７の下端部に、その巻き径を小さくしつつ軸方向へ密着させて棒状部１７ａを形成し、この棒状部１７ａをプランジャ１２の下端から突出させている。そして、このコンタクトプローブ１１では、コイルスプリング１７の棒状部１７ａが下部接触子１４として機能する。
このような構造のコンタクトプローブ１１によれば、部品点数の削減によるコストダウンを図ることができる。
【００５１】
また、プランジャ１２の上部接触子１３を構成する尖鋭部２５の数は、複数であればよく、４つに限定されない。
例えば、４つよりも少ない尖鋭部２５を有する上部接触子１３として、図１７（ａ）に示すように、２つの尖鋭部２５を対向位置に形成したり、または、図１７（ｂ）に示すように、３つの尖鋭部２５を周方向へ等間隔に形成しても良い。
【００５２】
さらに、４つよりも多い尖鋭部２５を有する上部接触子１３として、図１７（ｃ）に示すように、５つの尖鋭部２５を周方向へ等間隔に形成したり、図１７（ｄ）に示すように、６つの尖鋭部２５を周方向へ等間隔に形成したり、さらには、図１７（ｅ）に示すように、８つの尖鋭部２５を周方向へ等間隔に形成しても良い。
【符号の説明】
【００５３】
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：コイルスプリング（弾性部材）、２５：尖鋭部、２６：頂点、２７ａ，２７ｂ：稜線、４１：半導体素子用ソケット、４２：検査用基板、７１：半田ボール（電極部）、７２：電極部、７３：半導体素子、Ａ：直線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンタクトプローブ及びコンタクトプローブを備えた半導体素子用ソケットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電極部として半田ボールや半田バンプを有するＩＣ（集積回路）パッケージなどの半導体素子と検査装置の検査回路基板との間を電気的に接続する接続子としてコンタクトプローブが配設された半導体素子用ソケットが提供されている。この種の半導体素子用ソケットに配設されたコンタクトプローブとしては、ＩＣパッケージの半田ボールに接触するプランジャと、半田ボールに所定の圧力で接触させるための弾性付勢力をプランジャに与えるコイルバネとから構成されるものが用いられている（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００３】
電極部とコンタクトプローブとの間で良好な電気的接続を得るためには、電極部表面に存在する酸化被膜を除去する必要がある。このため、コンタクトプローブは、金属薄板からプレス加工により所定の形状に打抜かれた板状（特許文献１参照）、または円柱状（特許文献２参照）に形成されたプランジャの先端に、複数の鋭利な接点部を有する接触子を備えている。そして、コイルバネによる弾性付勢力によりプランジャの接触子が電極部に点接触して突き刺さることにより酸化被膜が破られて良好な接続を得ることができるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１５２４９５号公報
【特許文献２】特開２００３−１６７００１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、半導体素子の電極部は、略球状の半田ボールからなるバンプであったり、平板状のパッドであったりとその形態は様々である。特に、バンプとなる略球状の半田ボールは、その形状も真の球形とは限らず、また、位置精度や大きさのばらつきもある。このため、プランジャの接触子に設けられた複数の接点部が半田ボールに均一に接触することは稀であり、接触にばらつきが生じ易く不安定となる傾向がある。
また、半田の表面は、酸化被膜で覆われているだけでなく、異物が付着していることもあるため、活性な半田に接触子を安定的に接触させるためには、大きな圧力を付与して電極部に接触子を食い込ませなければならず、電極部を損傷させてしまうおそれもある。
【０００６】
また、コンタクト時の圧力により電極部の半田ボールにプランジャの鋭利な接触子を食い込ませると、プランジャの接触子に電極部の半田や異物が転写されることがあるが、これらの付着した半田や異物は除去が困難であった。特に、コンタクト動作を繰り返した場合、プランジャの接触子に転写された半田の表面にも酸化被膜が形成されることがあり、このため、酸化被膜による接触抵抗が増大し、良好な電気的接続が維持できなくなるおそれがある。
【０００７】
本発明の目的は、半導体素子の電極部に対する接触子の接触抵抗の増加を抑制し、電極部に安定的に接触子を接触させて半導体素子の検査を円滑かつ良好に行うことが可能なコンタクトプローブ及びそれを備えた半導体素子用ソケットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決することのできる本発明のコンタクトプローブは、プランジャの先端に設けられて半導体素子の電極部が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たコンタクトプローブであって、
前記プランジャは、軸方向に貫通する貫通孔を有する筒状に形成され、
前記上部接触子は、前記プランジャの先端に形成された山型形状の複数の尖鋭部を有し、
前記尖鋭部は、山の頂点を通る前記プランジャの軸線に沿う直線を境に非対称形状に形成され、前記プランジャの中心側へ曲げられていることを特徴とする。
【０００９】
本発明のコンタクトプローブにおいて、前記尖鋭部は、山の頂点に向かって次第に厚さが薄く形成されていることが好ましい。
【００１０】
本発明のコンタクトプローブにおいて、前記尖鋭部は、山の頂点を通る前記プランジャの軸線に沿う直線に対して、山型形状を形成する稜線が同一側に配置されていることが好ましい。
【００１１】
本発明のコンタクトプローブにおいて、前記下部接触子を有するサブプランジャを備え、前記プランジャと前記サブプランジャとが前記弾性部材によって互いに離間する方向へ付勢されていることが好ましい。
【００１２】
本発明の半導体素子用ソケットは、上記の何れかのコンタクトプローブを備え、半導体素子の電極部と前記検査用基板の電極部とを、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。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のコンタクトプローブによれば、上部接触子の尖鋭部が、山型形状に形成されるとともに、山の頂点を通るプランジャの軸線に沿う直線を境に非対称形状に形成されているので、半導体素子の電極部を尖鋭部の長い方の稜線に沿って摺動させて線接触させることができる。これにより、半導体素子の電極部と上部接触子の尖鋭部とを確実かつ安定的に導通させることができる。
また、各尖鋭部が、プランジャの中心側へ曲げられて弾性変形しやすい構造であるので、半導体素子の電極部とコンタクトプローブとの当初の接触位置がずれていても、尖鋭部が弾性変形することにより、半導体素子の電極部と各尖鋭部との距離の差を吸収することができる。これにより、半導体素子の電極部に対して各尖鋭部をばらつきなく均一に接触させることができる。
また、本発明の半導体素子用ソケットによれば、半導体素子の電極部と検査用基板の電極部とを、コンタクトプローブを介して確実に導通させることができ、多数回にわたる半導体素子の検査の信頼性を維持させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係るコンタクトプローブの一実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１の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３】図１のコンタクトプローブの分解断面図である。
【図４】図１のコンタクトプローブを構成するプランジャを示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図５】図１のコンタクトプローブを構成するプランジャの上方側から見た斜視図である。
【図６】プランジャの上部接触子を構成する尖鋭部の形状例を示す図であって、（ａ）から（ｃ）はそれぞれ断面図である。
【図７】本発明に係る半導体素子用ソケットの構造の一例を示す断面図である。
【図８】図７の半導体素子用ソケットの動作を示す断面図である。
【図９】上部接触子に対する半田ボールの接触状態を示す図であって、（ａ）から（ｃ）はそれぞれ側面図である。
【図１０】プランジャの上部接触子の尖鋭部の曲げについて示すプランジャの上部接触子における断面図である。
【図１１】切削加工によるプランジャの製造工程を示す図であって、（ａ）から（ｅ）はそれぞれ斜視図である。
【図１２】プレス加工によるプランジャの製造工程を示す図であって、（ａ）は金属板の平面図、（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれ斜視図である。
【図１３】プランジャの上部接触子の加工を示す図であって、（ａ）から（ｃ）はそれぞれ断面図である。
【図１４】プランジャへのコイルスプリング及びサブプランジャの組み付けを示す図であって、（ａ）から（ｃ）はそれぞれ断面図である。
【図１５】本発明の他の実施形態に係るコンタクトプローブのプランジャを示す図であって、（ａ）は金属板の平面図、（ｂ）は製造されたプランジャの斜視図である。
【図１６】本発明の他の実施形態に係る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１７】本発明の他の実施形態に係るコンタクトプローブのプランジャを示す図であって、（ａ）から（ｅ）はそれぞれ斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係るコンタクトプローブ及びそれを備えた半導体素子用ソケットの実施の形態の例を、図面を参照して説明する。
図１に示すように、本実施形態に係るコンタクトプローブ１１は、導電性を有する金属材料から形成されたプランジャ１２を備えている。このプランジャ１２には、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、下方側に、下部接触子１４を有している。
【００１６】
図２及び図３に示すように、プランジャ１２は、軸方向に貫通する貫通孔１５を有する筒状に形成されており、このプランジャ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として形成されている。
【００１７】
また、コンタクトプローブ１１は、プランジャ１２の貫通孔１５内に、貫通孔１５の径よりも僅かに小さい外径のコイルスプリング（弾性部材）１７が収容されている。このコイルスプリング１７は、バネ鋼から形成されており、このコイルスプリング１７の弾性力によって、プランジャ１２に対してサブプランジャ１６が後端側へ付勢されている。これにより、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、コイルスプリング１７によって互いに離間する方向へ付勢されている。
【００１８】
図４及び図５に示すように、このプランジャ１２の先端に設けられた上部接触子１３は、山型形状の複数（本例では４つ）の尖鋭部２５を有しており、この尖鋭部２５は、その山の頂点２６を境として両側に稜線２７ａ，２７ｂを有している。図４（ｂ）に示すように、この尖鋭部２５は、山の頂点２６を通るプランジャ１２の軸線に沿う直線Ａを境に非対称形状に形成されている。これにより、尖鋭部２５の稜線２７ａ，２７ｂは、その長さが異なっている。具体的には、稜線２７ａよりも稜線２７ｂの長さが短くされている。
また、図１〜図５に示すように、円筒状に形成されたプランジャ１２には、周方向へわたって外周へ突出するフランジ部２２が形成されている。
【００１９】
図６（ａ）に示すように、上部接触子１３では、それぞれの尖鋭部２５がプランジャ１２の中心側へ曲げられている。これにより、各尖鋭部２５の頂部２６を通る円の径は、プランジャ１２に形成された貫通孔１５の径よりも小さくされている。また、この尖鋭部２５の頂部２６を通る円の径は、コイルスプリング１７の外径よりも小さくされている。したがって、図２に示すように、コイルスプリング１７は、その上端が上部接触子１３の尖鋭部２５の内面に当接して、プランジャ１２の上端からの抜け出しが防止されている。
なお、尖鋭部２５は、図６（ｂ）に示すように、山の頂点２６に向かって次第に厚さが薄くされていても良く、図６（ｃ）に示すように、外周側へ膨出するように湾曲されていても良い。
また、図２に示すように、プランジャ１２の下端は、中心方向へ絞り込まれて径が次第に小さくされた絞り部２９とされている。
【００２０】
図２及び図３に示すように、サブプランジャ１６は、円柱状の棒状部３１と、この棒状部３１の軸の中間部に形成されたフランジ部３２とを有しており、棒状部３１の下端部が下部接触子１４とされている。棒状部３１は、コイルスプリング１７の内径よりも僅かに小径の外径を有し、フランジ部３２は、コイルスプリング１７の内径よりも大きくかつプランジャ１２の貫通孔１５の径よりも僅かに小さな外径を有している。そして、このサブプランジャ１６は、棒状部３１の上端側がコイルスプリング１７に挿し込まれ、フランジ部３２がコイルスプリング１７に当接されている。また、サブプランジャ１６は、コイルスプリング１７の付勢力に抗してプランジャ１２の貫通孔１５内に押し込まれて収容され、プランジャ１２の絞り部２９に係合されてプランジャ１２の下端からの抜け出しが防止されている。
【００２１】
そして、上記のように構成されたコンタクトプローブ１１では、コイルスプリング１７が圧縮された状態でプランジャ１２の貫通孔１５内に収容されている。これにより、プランジャ１２とサブプランジャ１６とがコイルスプリング１７によって互いに離間する方向へ付勢されて、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。
【００２２】
次に、複数本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説明する。
図７に示すように、半導体素子用ソケット４１は、プローブ収容ブロック４３を有し、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。
【００２３】
プローブ収容ブロック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には、その下面側に、配列基板収容凹部５３が形成されており、この配列基板収容凹部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。
【００２４】
ソケット基板５２には、複数のプローブ収容孔６１が形成されており、これらのプローブ収容孔６１には、下方側からコンタクトプローブ１１が挿し込まれて収容されている。プローブ収容孔６１は、その軸方向の中間部に段部６２が形成されており、この段部６２を境として、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、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。これにより、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。
【００２５】
ソケット基板５２に固定された接触子配列基板５１には、各プローブ収容孔６１に対応する複数の接触子保持孔６５が形成されている。これらの接触子保持孔６５には、各プローブ収容孔６１に収容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。これにより、コンタクトプローブ１１の下部接触子１４が、接触子保持孔６５によって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には、コンタクトプローブ１１の下部接触子１４の配置位置に、電極部（図示省略）が設けられており、それぞれのコンタクトプローブ１１の下部接触子１４が導通接触されている。
【００２６】
ソケット基板５２には、その上面側に、ソケット凹部６７が形成されており、このソケット凹部６７には、半田ボール７１を有する複数の電極部７２が下面側に設けられた半導体素子７３が上方側から収容可能とされている。
【００２７】
上記構造の半導体素子用ソケット４１で半導体素子７３を検査する場合は、ソケット基板５２のソケット凹部６７へ半導体素子７３を収容させる。
この状態で、図８に示すように、押圧体７５で半導体素子７３を下方へ押圧する。すると、半導体素子７３がソケット凹部６７へ押し込まれ、図９（ａ）に示すように、電極部７２を構成する各半田ボール７１が対応するコンタクトプローブ１１の上部接触子１３に近接し、その後、図９（ｂ）に示すように、半田ボール７１が上部接触子１３に押し付けられて接触する。
【００２８】
このように、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付与され、前述したコイルスプリング１７が圧縮される。したがって、コイルスプリング１７の弾性力が大きくなり、このコイルスプリング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。
【００２９】
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、しかも、図１及び図４（ｂ）に示すように、山の頂点２６を通るプランジャ１２の軸線に沿う直線Ａを境に非対称形状に形成されているので、上部接触子１３に押し付けられる半田ボール７１に対する尖鋭部２５の頂部２６の食い込みが殆どない状態に抑制される。これにより、半田ボール７１は、尖鋭部２５の長い方の稜線２７ａに沿って軸方向と交差する方向へ変位する。したがって、半田ボール７１と各尖鋭部２５とは、互いに押し付けられながら、図９（ｂ）に示すように、微小に摺動することとなる。これにより、半田ボール７１の表面または各尖鋭部２５の表面が酸化被膜で覆われていたり、半田ボール７１の表面または各尖鋭部２５の表面に異物が付着したりしていたとしても、半田ボール７１と尖鋭部２５との間では、互いに摺動することで、酸化被膜や異物が除去される。よって、半田ボール７１の活性な半田部分と上部接触子１３の尖鋭部２５の長い方の稜線２７ａの一部（図５中矢印部分）とが線接触し、確実かつ安定的に導通される。
【００３０】
また、各尖鋭部２５は、プランジャ１２の中心側へ曲げられているので、図１０に示すように、各尖鋭部２５は半田ボール７１が押し付けられて内側（図１０矢印方向）へ弾性変形する。そして、半田ボール７１とコンタクトプローブ１１とがずれていると、大きな荷重が作用する尖鋭部２５が他の尖鋭部２５よりも大きく内側へ弾性変形することにより、半田ボール７１と各尖鋭部２５との距離の差が吸収され、半田ボール７１に対して各尖鋭部２５がばらつきなく均一に接触する。
これにより、半導体素子７３の電極部７２と検査用基板４２の電極部とがコンタクトプローブ１１を介して確実に導通され、半導体素子７３の検査が可能となる。
【００３１】
このように、上記実施形態に係るコンタクトプローブによれば、上部接触子１３の尖鋭部２５が、山型形状に形成され、しかも、山の頂点２６を通るプランジャ１２の軸線に沿う直線Ａを境に非対称形状に形成されているので、半田ボール７１を尖鋭部２５の長い方の稜線２７ａに沿って摺動させて線接触させることができる。これにより、半田ボール７１の活性な半田部分と上部接触子１３の尖鋭部２５とを確実かつ安定的に導通させることができる。
【００３２】
また、各尖鋭部２５が、プランジャ１２の中心側へ曲げられているので中心側へ弾性変形しやすい。そのため、半田ボール７１とコンタクトプローブ１１とがずれていても、尖鋭部２５が弾性変形することにより、半田ボール７１と各尖鋭部２５との距離の差を吸収することができて、半田ボール７１に対して各尖鋭部２５をばらつきなく均一に接触させることができる。
【００３３】
特に、尖鋭部２５を、山の頂点２６に向かって次第に厚さが薄くなる形状とすれば、さらに弾性変形しやすい構造となり、半田ボール７１に対する各尖鋭部２５の接触状態のさらなる均一化を図ることができる。
【００３４】
そして、こ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４１によれば、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る。したがって、多数回にわたる半導体素子７３の検査の信頼性を維持させることができる。
【００３５】
また、本実施形態に係るコンタクトプローブ１１は、切削加工またはプレス加工によってプランジャ１２を加工し、さらに、コイルスプリング１７及びサブプランジャ１６を組み付けることにより比較的容易に製造することができる。
次に、コンタクトプローブ１１の製造方法の一例の概要を説明する。
【００３６】
（１）プランジャ１２の加工について
（切削加工の場合）
図１１（ａ）に示すように、銅または鉄系等の金属の棒材の一端に、旋盤等を用いてコイルスプリング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８１を作製する。このとき、円筒体８１の肉厚は、半導体素子７３の検査時に作用する荷重に対して十分な強度を有する厚さとする。
図１１（ｂ）に示すように、上部接触子１３となる円筒体８１の先端部をテーパ形状に切削する。
図１１（ｃ）に示すように、テーパ形状に形成した円筒体８１の先端部を切削し、Ｖ字状の切り込み８２を形成する。
【００３７】
図１１（ｄ）に示すように、円筒体８１を回転させながら複数箇所にＶ字状の切り込み８２を形成し、山型形状の複数の尖鋭部２５を形成する。このとき、尖鋭部２５は、山の頂点２６を通るプランジャ１２となる円筒体８１の軸線に沿う直線Ａ（図１及び図４参照）を境に非対称形状となるように形成する。
【００３８】
図１１（ｅ）に示すように、円筒体８１の先端部に対して曲げ加工を行い、それぞれの尖鋭部２５を円筒体８１の中心側へ向かって曲げる。
その後、棒体から円筒体８１を切り離してプランジャ１２とし、このプランジャ１２に対し、材質に応じてニッケルメッキまたは金メッキ等の各種の表面処理を行う。
【００３９】
（プレス加工の場合）
図１２（ａ）に示すように、銅または鉄系等の金属板８５に対して、プレス加工機等を用いて金型によって打ち抜き加工を施す。金属板８５としては、半導体素子７３の検査時に作用する荷重に対して十分な強度を有する板厚のものを用いる。この打ち抜き加工により、金属板８５の一側縁に、複数のＶ字状の切り込み８６を形成し、山型形状の複数の尖鋭部２５を形成する。このとき、尖鋭部２５は、左右非対称形状となるように形成する。
【００４０】
図１２（ｂ）に示すように、金属板８５に曲げ加工を施すことにより、コイルスプリング１７が挿入可能な貫通孔１５を有する円筒状に形成する。
図１２（ｃ）に示すように、金属板８５からなる円筒体の先端部に対して曲げ加工を行い、それぞれの尖鋭部２５を円筒体の中心側へ向かって曲げ、プランジャ１２とする。
その後、このプランジャ１２に対し、材質に応じてニッケルメッキまたは金メッキ等の各種の表面処理を行う。
【００４１】
（２）尖鋭部の曲げ加工について
プランジャ１２の上部接触子１３を構成する尖鋭部２５をプランジャ１２の中心側へ曲げる曲げ加工としては、図１３（ａ）に示すように、成形治具９１を用いる。この成形治具９１には、成形凹部９２が形成されている。この成形凹部９２は、内部の底部側へ向かって次第に窄まるテーパ壁９３を有している。
【００４２】
そして、図１３（ｂ）に示すように、成形治具９１の成形凹部９２へプランジャ１２の先端部を押し込む。すると、プランジャ１２の先端の尖鋭部２５が成形凹部９２のテーパ壁９３に沿って曲げられる。
これにより、図１３（ｃ）に示すように、プランジャ１２の中心側へ向かって曲げられた尖鋭部２５を有するプランジャ１２が得られる。
【００４３】
（３）組み付け工程について
作製したプランジャ１２へコイルスプリング１７及びサブプランジャ１６を組み付けるには、図１４（ａ）に示すように、組付治具９５を用いる。この組付治具９５には、カシメ凹部９６が形成されている。このカシメ凹部９６は、底部側へ向かって次第に窄まるカシメ壁９７を有している。また、カシメ凹部９６の底部には、保持凹部９８が形成されている。
【００４４】
この組付治具９５を用いて組み付けるには、まず、プランジャ１２の下端側から貫通孔１５へコイルスプリング１７及びサブプランジャ１６を順に挿入する。
次に、図１４（ｂ）に示すように、組付治具９５のカシメ凹部９６へサブプランジャ１６側を押し込む。すると、まず、サブプランジャ１６の下部接触子１４が保持凹部９８の底部に当接することにより下方への移動が規制される。これにより、サブプランジャ１６が、コイルスプリング１７を圧縮しつつプランジャ１２の貫通孔１５内へ入り込む。
【００４５】
組付治具９５へさらに押し込むと、プランジャ１２の下端部がカシメ凹部９６のカシメ壁９７に沿って曲げられる。
これにより、図１４（ｃ）に示すように、プランジャ１２の下端部が加締められて絞り部２９が形成され、プランジャ１２にコイルスプリング１７及びサブプランジャ１６が組み付けられたコンタクトプローブ１１が得られる。
【００４６】
このように、コンタクトプローブ１１は、上記のように、プランジャ１２を切削加工またはプレス加工の何れの加工方法によっても容易に作製することができる。したがって、例えば、少量生産または大量生産等の生産状況に応じて最適な加工方法を選択して効率的に製造することができ、不要な金型を作製することによるコストアップ等を防止することができる。
【００４７】
なお、コンタクトプローブ１１の尖鋭部２５の形状としては、上記実施形態のものに限定されない。
図１５（ａ），（ｂ）に示すように、尖鋭部２５としては、山の頂点２６を通るプランジャ１２の軸線に沿う直線Ａに対して、山型形状を形成する稜線２７ａ，２７ｂが同一側に配置されている形状であっても良い。
このような形状の尖鋭部２５からなる上部接触子１３を有するコンタクトプローブ１１では、半導体素子７３の検査時に作用する荷重による尖鋭部２５の弾性変形がさらに生じやすくなり、半田ボール７１とのさらなる均一な接触状態を得ることができる。
【００４８】
このような尖鋭部２５を有するプランジャ１２を作製する場合も、図１５（ａ）に示すように、打ち抜き加工により、金属板８５の一側縁に、複数のＶ字状の切り込み８６を形成し、山型形状の複数の尖鋭部２５を形成する。このとき、尖鋭部２５は、左右非対称形状となり、しかも、頂点２６を通る直線Ａに対して山型形状を形成する稜線２７ａ，２７ｂが同一側に配置されるように形成する。そして、図１５（ｂ）に示すように、金属板８５に曲げ加工を施すことにより、コイルスプリング１７が挿入可能な貫通孔１５を有する円筒状に形成する。
【００４９】
上記実施形態では、下部接触子１４を有するサブプランジャ１６を備えた場合を例示したが、サブプランジャ１６を設けない構成も採用できる。
図１６に示すように、このコンタクトプローブ１１は、サブプランジャ１６に代えてコイルスプリング１７の下端部分を下部接触子１４としたものである。
【００５０】
具体的には、コイルスプリング１７の下端部に、その巻き径を小さくしつつ軸方向へ密着させて棒状部１７ａを形成し、この棒状部１７ａをプランジャ１２の下端から突出させている。そして、このコンタクトプローブ１１では、コイルスプリング１７の棒状部１７ａが下部接触子１４として機能する。
このような構造のコンタクトプローブ１１によれば、部品点数の削減によるコストダウンを図ることができる。
【００５１】
また、プランジャ１２の上部接触子１３を構成する尖鋭部２５の数は、複数であればよく、４つに限定されない。
例えば、４つよりも少ない尖鋭部２５を有する上部接触子１３として、図１７（ａ）に示すように、２つの尖鋭部２５を対向位置に形成したり、または、図１７（ｂ）に示すように、３つの尖鋭部２５を周方向へ等間隔に形成しても良い。
【００５２】
さらに、４つよりも多い尖鋭部２５を有する上部接触子１３として、図１７（ｃ）に示すように、５つの尖鋭部２５を周方向へ等間隔に形成したり、図１７（ｄ）に示すように、６つの尖鋭部２５を周方向へ等間隔に形成したり、さらには、図１７（ｅ）に示すように、８つの尖鋭部２５を周方向へ等間隔に形成しても良い。
【符号の説明】
【００５３】
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：コイルスプリング（弾性部材）、２５：尖鋭部、２６：頂点、２７ａ，２７ｂ：稜線、４１：半導体素子用ソケット、４２：検査用基板、７１：半田ボール（電極部）、７２：電極部、７３：半導体素子、Ａ：直線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プランジャの先端に設けられて半導体素子の電極部が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たコンタクトプローブであって、
前記プランジャは、軸方向に貫通する貫通孔を有する筒状に形成され、
前記上部接触子は、前記プランジャの先端に形成された山型形状の複数の尖鋭部を有し、
前記尖鋭部は、山の頂点を通る前記プランジャの軸線に沿う直線を境に非対称形状に形成され、前記プランジャの中心側へ曲げ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】
請求項１に記載のコンタクトプローブであって、
前記尖鋭部は、山の頂点に向かって次第に厚さが薄く形成されていることを特徴とするコンタクトプローブ。
【請求項３】
請求項１または２に記載のコンタクトプローブであって、
前記尖鋭部は、山の頂点を通る前記プランジャの軸線に沿う直線に対して、山型形状を形成する稜線が同一側に配置されていることを特徴とするコンタクトプローブ。
【請求項４】
請求項１から３に記載のコンタクトプローブであって、
前記下部接触子を有するサブプランジャを備え、前記プランジャと前記サブプランジャとが前記弾性部材によって互いに離間する方向へ付勢されていることを特徴とするコンタクトプローブ。
【請求項５】
請求項１から４の何れか一項に記載のコンタクトプローブを備え、半導体素子の電極部と前記検査用基板の電極部とを、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１】
プランジャの先端に設けられて半導体素子の電極部が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たコンタクトプローブであって、
前記プランジャは、軸方向に貫通する貫通孔を有する筒状に形成され、
前記上部接触子は、前記プランジャの先端に形成された山型形状の複数の尖鋭部を有し、
前記尖鋭部は、山の頂点を通る前記プランジャの軸線に沿う直線を境に非対称形状に形成され、前記プランジャの中心側へ曲げ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】
請求項１に記載のコンタクトプローブであって、
前記尖鋭部は、山の頂点に向かって次第に厚さが薄く形成されていることを特徴とするコンタクトプローブ。
【請求項３】
請求項１または２に記載のコンタクトプローブであって、
前記尖鋭部は、山の頂点を通る前記プランジャの軸線に沿う直線に対して、山型形状を形成する稜線が同一側に配置されていることを特徴とするコンタクトプローブ。
【請求項４】
請求項１から３に記載のコンタクトプローブであって、
前記下部接触子を有するサブプランジャを備え、前記プランジャと前記サブプランジャとが前記弾性部材によって互いに離間する方向へ付勢されていることを特徴とするコンタクトプローブ。
【請求項５】
請求項１から４の何れか一項に記載のコンタクトプローブを備え、半導体素子の電極部と前記検査用基板の電極部とを、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。
【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１７】
【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１７】
【公開番号】特開２０１２−２０７９９４（Ｐ２０１２−２０７９９４Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７３３４５（Ｐ２０１１−７３３４５）
【出願日】平成２３年３月２９日（２０１１．３．２９）
【出願人】（０００１７７６９０）山一電機株式会社 (233)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２９日（２０１１．３．２９）
【出願人】（０００１７７６９０）山一電機株式会社 (233)
【Ｆターム（参考）】
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