説明

コンタクトプローブ及びソケット

【課題】第1プランジャー及び第2プランジャーの可動ストローク並びに重ね代の長さを同じとしたとき、従来と比較して全長を短くすることの可能なコンタクトプローブ及びこれを備えたソケットを提供する。
【解決手段】コイルスプリング6が縮んでいる圧縮状態では、第1プランジャー4の末端部11の平面部分は、第2プランジャー5の末端部21の平面部分から先端側本体部23の基端から所定長の範囲及びフランジ部22の平面部分に跨って対面し、接触する。第2プランジャー5の末端部21の平面部分は、第1プランジャー4の末端部11の平面部分から先端側本体部13の基端から所定長の範囲及びフランジ部12の平面部分に跨って対面し、接触する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体集積回路等の検査に使用するコンタクトプローブ及びこれを備えたソケットに関する。
【背景技術】
【0002】
半導体集積回路等の検査対象物の検査を行う場合において、検査対象物と測定器側の検査用基板とを電気的に接続するためにコンタクトプローブが一般的に使用されている。
【0003】
図6は、従来のコンタクトプローブの説明図であり、(A)はスプリング開放状態、(B)はスプリング圧縮状態(通電時)を示す。この種のコンタクトプローブは、小径化のためにコイルスプリングの外側に金属チューブを有しない構造である。また、電気の通過抵抗を抑えるために、半導体集積回路等の検査対象物との接続部品である第1プランジャー61と、検査用基板との接続部品である第2プランジャー62とを直接接触させる構造である。コンタクトプローブの構成部品であるコイルスプリング63を圧縮して発生するバネ力で、第1及び第2プランジャー61,62の先端がそれぞれ検査対象物及び検査用基板に押し当てられる。なお、図6と同様の構造を有する先行技術文献として、下記特許文献1及び2がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2000−241447号公報
【特許文献2】米国特許第6462567号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
従来のコンタクトプローブの開放時全長L1及び圧縮時全長L2はそれぞれ、
1=2(A+B)+C+X+Y
2=A+B+C+X+Y
と表される。ここで、図6にも示すとおり、
・A=第1プランジャー61の可動ストローク
・B=第2プランジャー62の可動ストローク
・C=第1及び第2プランジャー61,62の重ね代の長さ
・X=(第1プランジャー61の全長)−(A+B+C)
・Y=(第2プランジャー62の全長)−(A+B+C)
である。
【0006】
コンタクトプローブに求められる性能としては、例えば低抵抗・大電流対応・高周波対応が挙げられる。これらの性能を満足させるためには、コンタクトプローブの全長は短いほど好ましい。しかし、上記の各長さのうち第1プランジャー及び第2プランジャーの可動ストロークA,B並びに重ね代の長さCは、要求される仕様によって決まってしまい一定長以下に短くすることができない。
【0007】
本発明はこうした状況を認識してなされたものであり、その目的は、第1プランジャー及び第2プランジャーの可動ストローク並びに重ね代の長さを同じとしたとき、従来と比較して全長を短くすることの可能なコンタクトプローブ及びこれを備えた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】
本発明の第1の態様は、コンタクトプローブである。このコンタクトプローブは、
スプリングと、一方が検査対象物との接続用で他方が検査用基板との接続用である第1及び第2プランジャーとを備え、
前記第1及び第2プランジャーはそれぞれ、前記スプリングを係止する係止凸部を長さ方向の中間部に有し、
前記スプリングは、前記係止凸部に係止され、かつ前記第1及び第2プランジャーを互いに離れる方向に付勢し、
前記スプリングが所定長以下の長さに縮んでいるとき、前記第2プランジャーの末端が、前記スプリングよりも、前記第1プランジャーの先端寄りに位置する。
【0009】
第1の態様のコンタクトプローブにおいて、
前記第1プランジャーは、末端部と、先端部と、前記末端部及び前記先端部の間のフランジ部とを有し、
前記フランジ部が前記係止凸部を有し、
前記先端部の基端から所定長の範囲と、前記フランジ部と、前記末端部とに渡って前記第2プランジャーとの摺動面が連続して存在するとよい。
【0010】
第1の態様のコンタクトプローブにおいて、前記スプリングが所定長以下の長さに縮んでいるとき、前記第1プランジャーの末端が、前記スプリングよりも、前記第2プランジャーの先端寄りに位置するとよい。
【0011】
第1の態様のコンタクトプローブにおいて、前記第1及び第2プランジャーの相互摺動面が平面であるとよい。
【0012】
本発明の第2の態様は、ソケットである。このソケットは、第1の態様のコンタクトプローブを複数本絶縁支持体で支持してなるものである。
【0013】
第2の態様のソケットにおいて、各コンタクトプローブの第1プランジャーは、前記スプリングが所定長以上の長さに伸びているとき、前記第2プランジャーとの摺動面が、前記スプリングの伸縮方向に関して前記絶縁支持体の内側から外側にかけて延在するとよい。
【0014】
この場合、前記第1プランジャーの前記係止凸部は前記絶縁支持体からの抜止めであり、前記第1プランジャーの前記摺動面は前記係止凸部よりも先端側において溝形状の底面であるとよい。
【0015】
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法やシステムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【0016】
本発明によれば、スプリングが所定長以下の長さに縮んでいるとき、第2プランジャーの末端がスプリングよりも第1プランジャーの先端寄りに位置するため、第1プランジャー及び第2プランジャーの可動ストローク並びに重ね代の長さが同じであれば従来と比較してコンタクトプローブの全長を短くすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係るコンタクトプローブの全体構成図であり、(A)はスプリング開放状態の正面図、(B)はスプリング圧縮状態の正面図、(C)は第1及び第2プランジャーの重ね代部分の断面図。
【図2】同コンタクトプローブを複数本支持してなるソケットの、使用時における正断面図。
【図3】本発明の第2の実施の形態に係るコンタクトプローブの全体構成図であり、(A)はスプリング開放状態、(B)はスプリング圧縮状態を示す。
【図4】本発明の第3の実施の形態に係るコンタクトプローブの全体構成図であり、(A)はスプリング開放状態の正面図、(B)は同右側面図、(C)はスプリング圧縮状態の正面図、(D)は同右側面図。
【図5】同コンタクトプローブの第1プランジャーの部品図であり、(A)は正面図、(B)は右側面図、(C)は底面図。
【図6】従来のコンタクトプローブの全体構成図であり、(A)はスプリング開放状態、(B)はスプリング圧縮状態を示す。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を詳述する。なお、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材等には同一の符号を付し、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は発明を限定するものではなく例示であり、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。
【0019】
(第1の実施の形態)
図1は、本発明の第1の実施の形態に係るコンタクトプローブ100の全体構成図であり、(A)はスプリング開放状態の正面図、(B)はスプリング圧縮状態の正面図、(C)は第1及び第2プランジャーの重ね代部分の断面図である。図2は、同コンタクトプローブ100を複数本支持してなるソケット30の、使用時における正断面図である。
【0020】
コンタクトプローブ100は、第1プランジャー4と、第2プランジャー5と、スプリングとしてのコイルスプリング6とを備える。第1プランジャー4は検査対象物7(図2参照)との接続部品であり、第2プランジャー5は検査用基板8(図2参照)との接続部品である。例えばピアノ線やステンレス線等の一般的な導電性金属材質で形成されたコイルスプリング6は、第1及び第2プランジャー4,5が相互に摺動可能となるように第1及び第2プランジャー4,5に対して設けられている(第1及び第2プランジャー4,5を連結している)。コイルスプリング6は、また、使用時に第1及び第2プランジャー4,5を互いに離れる方向に付勢して、第1及び第2プランジャー4,5を検査対象物7及び検査用基板8に押圧する。検査対象物7は、例えば電極が所定間隔で配列された半導体集積回路であり、図示の場合、電極バンプ7a(例えば半田バンプ)が所定間隔で配列されたものである。検査用基板8は、測定器側に接続される電極パッド(図示せず)を電極バンプ7aに対応して所定間隔で有するものである。
【0021】
図1に示すように、銅合金等の導電性金属体である第1プランジャー4は、末端部11と、係止凸部を成すフランジ部12と、先端部としての先端側本体部13とを有する棒形状である。半円柱形状の末端部11は、コイルスプリング6の内径よりも小径で、コイルスプリング6の内側に位置する。末端部11の曲面部分は、コイルスプリング6の内周に沿って位置する。末端部11の平面部分は、コイルスプリング6の軸芯側に位置し、第2プランジャー5に接する。フランジ部12は、コイルスプリング6の内径よりも大径である。フランジ部12の末端側端面は、コイルスプリング6の一端と当接する。フランジ部12の先端側端面は、絶縁支持体9に係止される。先端側本体部13は、フランジ部12よりも小径である。先端側本体部13の先端は、検査対象物7の電極バンプ7aと接触する接触部13aとなっている。
【0022】
先端側本体部13の基端から所定長の範囲とフランジ部12は、半円柱形状であり、平面部分が末端部11の平面部分と面一である。先端側本体部13の前記所定長の範囲、フランジ部12、及び末端部11の平面部分が、第2プランジャー5と接触可能な摺動面14である。なお、先端側本体部13の平面部分は、スプリング6の開放時でも後述する絶縁支持体9の外側に出ない範囲で形成される。
【0023】
銅合金等の導電性金属体である第2プランジャー5は、第1プランジャー4と同様に、末端部21と、係止凸部を成すフランジ部22と、先端部としての先端側本体部23とを有する棒形状である。半円柱形状の末端部21は、コイルスプリング6の内径よりも小径で、コイルスプリング6の内側に位置する。末端部21の曲面部分は、コイルスプリング6の内周に沿って位置する。末端部21の平面部分は、コイルスプリング6の軸芯側に位置し、第1プランジャー4に接する。フランジ部22は、コイルスプリング6の内径よりも大径である。フランジ部22の末端側端面は、コイルスプリング6の他端と当接する。フランジ部22の先端側端面は、絶縁支持体9に係止される。先端側本体部23は、フランジ部22よりも小径である。先端側本体部23の先端は、検査用基板8の電極パッド(不図示)と接触する接触部23aとなっている。
【0024】
先端側本体部23の基端から所定長の範囲とフランジ部22は、半円柱形状であり、平面部分が末端部21の平面部分と面一である。先端側本体部23の前記所定長の範囲、フランジ部22、及び末端部21の平面部分が、第1プランジャー4と接触可能な摺動面24である。なお、先端側本体部23の平面部分は、スプリング6の開放時でも絶縁支持体9の外側に出ない範囲で形成される。
【0025】
図2に示すように、ソケット30は、コンタクトプローブ100を複数本平行に配置するための空洞部32を所定間隔で有する絶縁支持体9(例えば樹脂又はセラミック製)を備え、それらの各空洞部32にコンタクトプローブ100を挿入配置したものである。具体的には、第1プランジャー4、第2プランジャー5及びコイルスプリング6の三者を図1に示すように一体的に組み立ててコンタクトプローブ100を構成したものを、図3の絶縁支持体9の空洞部32に挿入配置する。空洞部32両端(上下端)の開口側摺動支持部33,34は第1及び第2プランジャー4,5の先端側本体部13,23をそれぞれ摺動自在に支持する。空洞部32の開口側摺動支持部33,34を除く中間部35は、開口側摺動支持部33,34よりも大径で、フランジ部12,22及びコイルスプリング6が自由に動ける内周径となっている。空洞部32の開口側摺動支持部33,34の中間部35側に形成される段部が、フランジ部12,22の先端側面にそれぞれ係合して第1及び第2プランジャー4,5の抜け出しを規制する。なお、絶縁支持体9は、コンタクトプローブ100を空洞部32内に組み込むために、複数層に分割できる構造となっている(図では2分割構造)。
【0026】
図2のように組み立てられたソケット30を使用して検査を行う場合、ソケット30は検査用基板8上に位置決め載置され、この結果、コイルスプリング6が所定長だけ縮んで第2プランジャー5の先端側本体部23の接触部23aが検査用基板8の電極パッドに弾接する。半導体集積回路等の検査対象物7が無い状態では、第1プランジャー4はフランジ部12が開口側摺動支持部33で規制されるまで突出方向に移動しており、先端側本体部13の絶縁支持体9からの突出量は最大となっている。検査対象物7がソケット30の絶縁支持体9に対して所定の間隔で対向配置されることにより、先端側本体部13は後退してスプリング6はさらに圧縮され、その結果、先端側本体部13は検査対象物7の電極バンプ7aに弾接する。この状態で検査対象物7の検査が実行される。
【0027】
図1(A)に示すように、コイルスプリング6が伸びている第1の状態(開放状態)では、第1プランジャー4の末端部11及び第2プランジャー5の末端部21は、双方の末端側から所定長に渡って摺動面同士が対面し、接触する。そして、前記第1の状態(開放状態)から図1(B)に示すようにコイルスプリング6が縮んでいる第2の状態(圧縮状態すなわち通電状態)に遷移すると、第1プランジャー4の末端部11の平面部分(摺動面)は、第2プランジャー5の末端部21の平面部分から先端側本体部23の前記所定長の範囲及びフランジ部22の平面部分に跨って対面し、接触する。すなわち、第1プランジャー4の末端部11の末端は、コイルスプリング6よりも、第2プランジャー5の先端寄りに位置する。第2プランジャー5の末端部21の平面部分(摺動面)は、第1プランジャー4の末端部11の平面部分から先端側本体部13の前記所定長の範囲及びフランジ部12の平面部分に跨って対面し、接触する。すなわち、第2プランジャー5の末端部21の末端は、コイルスプリング6よりも、第1プランジャー4の先端寄りに位置する。
【0028】
本実施の形態のコンタクトプローブ100の第1プランジャー4の可動ストロークA、第2プランジャー5の可動ストロークB、及び第1及び第2プランジャー4,5の重ね代の長さCは、図6に示す従来のコンタクトプローブのものと同じである。一方、下記X',Y'
・X'=(第1プランジャー4の全長)−(A+B+C)
・Y'=(第2プランジャー5の全長)−(A+B+C)
は、図6に示す従来のコンタクトプローブのX,Y
・X=(第1プランジャー61の全長)−(A+B+C)
・Y=(第2プランジャー62の全長)−(A+B+C)
との関係で、
X'<X かつ Y'<Y
となる。これは、従来のコンタクトプローブと異なり、先端側本体部13,23の前記所定長の範囲及びフランジ部12,22を半円柱形状として平面部分を有するものとした本実施の形態の特有の構成に起因する。本構成では、末端部11,21の平面部分だけでなく、先端側本体部13,23の前記所定長の範囲及びフランジ部12,22の平面部分も相互摺動面となり、上記のとおりX',Y'をそれぞれX,Yよりも短くすることができる。すなわち、本実施の形態のコンタクトプローブ100の開放時全長L1'及び圧縮時全長L2'並びに従来のコンタクトプローブの開放時全長L1及び圧縮時全長L2はそれぞれ
1'=2(A+B)+C+X'+Y'
2'=A+B+C+X'+Y'
1=2(A+B)+C+X+Y
2=A+B+C+X+Y
で、L1'<L1 かつ L2'<L2となる。
【0029】
このように、本実施の形態によれば、第1プランジャー4及び第2プランジャー5の可動ストローク並びに重ね代の長さを同じとしたとき、従来のものと比較してコンタクトプローブの全長を短くすることが可能となる。したがって、従来のコンタクトプローブと比較して低抵抗・大電流対応・高周波対応の面で有利である。また、第1及び第2プランジャー4,5において、フランジ部12,22がそれぞれ180°以上にわたって外周に形成されているから、スプリング6の保持は安定である。また、先端側本体部13,23の平面部分はスプリング6の開放時であっても絶縁支持体9の外に出ないので、がたつきを防止できる。
【0030】
(第2の実施の形態)
図3は、本発明の第2の実施の形態に係るコンタクトプローブの全体構成図であり、(A)はスプリング開放状態、(B)はスプリング圧縮状態を示す。本実施の形態のコンタクトプローブは、第1の実施の形態のものと異なり、第1プランジャー4の先端側本体部13の末端側から所定長の範囲、及びフランジ部12が、円柱形状の長さ方向に溝135を形成した形状である。溝135は、底面が末端部11の平面部分と面一の平面である。図3(A)に示すように、コイルスプリング6の開放時、溝135の先端側は所定長に渡って絶縁支持体9の外側に出ている。一方、図3(B)に示すように、コイルスプリング6の圧縮時、第2プランジャー5の末端部21の平面部分(摺動面)24は、溝135の底面(摺動面14)のうちコイルスプリング6の開放時に絶縁支持体9の外側に出ていた部分の底面にまで渡って対面し、接触する。
【0031】
本実施の形態のコンタクトプローブでは、第1の実施の形態のものと異なり、第1プランジャー4の摺動面14がコイルスプリング6の開放時に絶縁支持体9の外側にまで延在する。したがって、同じ可動ストローク及び重ね代の長さであれば、第1プランジャーをより短くすることが可能となる。すなわち、第1の実施の形態と比較してコンタクトプローブの全長を更に短くすることが可能となる。また、第1プランジャー4の先端側本体部13の末端側から所定長の範囲が、円柱形状の長さ方向に溝135を形成した形状であるため、コイルスプリング6の開放時に底面(摺動面14)は絶縁支持体9の外側に出ているが、同範囲が半円柱形状である場合と比較して、コイルスプリング6の開放時における第1プランジャー4の絶縁支持体9に対する横方向のがたつきを抑えることができて好ましい。
【0032】
(第3の実施の形態)
図4は、本発明の第3の実施の形態に係るコンタクトプローブの全体構成図であり、(A)はスプリング開放状態の正面図、(B)は同右側面図、(C)はスプリング圧縮状態の正面図、(D)は同右側面図である。図5は、同コンタクトプローブの第1プランジャー4の部品図であり、(A)は正面図、(B)は右側面図、(C)は底面図である。
【0033】
本実施の形態のコンタクトプローブは、第1の実施の形態のものと異なり、第2プランジャー5の末端部21が、中間部から末端にかけて2本に分かれた二股部21a,21bを有する。また、第1プランジャー4の末端部11は、二股部21a,21bの間に位置する。フランジ部12は、二股部21a,21bとの摺動部分をそれぞれ溝状に切り欠いた円柱形状である。したがって、末端部11からフランジ部12、さらに先端側本体部13の途中にまで至る摺動面14a,14bが形成される。フランジ部12の末端側端面は、コイルスプリング6の一端と当接する。本実施の形態によれば、第1及び第2プランジャー4,5の接触箇所を増やすことができ、第1の実施の形態と比較してより低抵抗化が期待できる。
【0034】
以上、実施の形態を例に本発明を説明したが、実施の形態の各構成要素には請求項に記載の範囲で種々の変形が可能であることは当業者に理解されるところである。以下、変形例について触れる。
【0035】
実施の形態では第1及び第2プランジャー4,5の末端部11,21が半円柱形状である場合を説明したが、末端部11,21は相互の対向面が平面であれば半円柱形状に限定されない。つまり、末端部11,21は、側面に摺動面となる平面があればよい。第1の実施の形態における先端側本体部13,23の基端から所定長の範囲及びフランジ部12の形状についても同様のことがいえる。
【0036】
第2の形態では第1プランジャー4の先端側本体部13の基端から所定長の範囲及びフランジ部12が円柱形状の長さ方向に溝135を形成した形状である場合を説明したが、先端側本体部13の前記所定長の範囲及びフランジ部12は第1の実施の形態と同様の形状(例えば半円柱形状)であってもよい。この場合、コイルスプリング6の開放時における第1プランジャー4の絶縁支持体9に対する横方向のがたつきは第2の実施の形態よりも大きくなるものの、コンタクトプローブの全長を短くする点においては第2の実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【0037】
実施の形態では、コイルスプリング6の圧縮状態において第1及び第2プランジャー4,5の末端部11,21の末端が共にコイルスプリング6の伸縮方向に関してコイルスプリング6の外側に位置する場合を説明したが、変形例では末端部11,21の末端の一方はコイルスプリング6の外側に位置し、他方はコイルスプリング6の内側に位置してもよい。この場合も、従来との比較ではコンタクトプローブの全長を短くすることができる。
【符号の説明】
【0038】
4 第1プランジャー
5 第2プランジャー
6 コイルスプリング
7 検査対象物
7a 電極バンプ
8 検査用基板
9 絶縁支持体
11,21 末端部
12,22 フランジ部
13,23 先端側本体部
13a,23a 接触部
30 ソケット
100 コンタクトプローブ

【特許請求の範囲】
【請求項1】
スプリングと、一方が検査対象物との接続用で他方が検査用基板との接続用である第1及び第2プランジャーとを備え、
前記第1及び第2プランジャーはそれぞれ、前記スプリングを係止する係止凸部を長さ方向の中間部に有し、
前記スプリングは、前記係止凸部に係止され、かつ前記第1及び第2プランジャーを互いに離れる方向に付勢し、
前記スプリングが所定長以下の長さに縮んでいるとき、前記第2プランジャーの末端が、前記スプリングよりも、前記第1プランジャーの先端寄りに位置する、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において、
前記第1プランジャーは、末端部と、先端部と、前記末端部及び前記先端部の間のフランジ部とを有し、
前記フランジ部が前記係止凸部を有し、
前記先端部の基端から所定長の範囲と、前記フランジ部と、前記末端部とに渡って前記第2プランジャーとの摺動面が連続して存在する、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において、前記スプリングが所定長以下の長さに縮んでいるとき、前記第1プランジャーの末端が、前記スプリングよりも、前記第2プランジャーの先端寄りに位置する、コンタクトプローブ。
【請求項4】
請求項1から3のいずれかに記載のコンタクトプローブにおいて、前記第1及び第2プランジャーの相互摺動面が平面である、コンタクトプローブ。
【請求項5】
請求項1から4のいずれかに記載のコンタクトプローブを複数本絶縁支持体で支持してなるソケット。
【請求項6】
請求項5に記載のソケットにおいて、各コンタクトプローブの第1プランジャーは、前記スプリングが所定長以上の長さに伸びているとき、前記第2プランジャーとの摺動面が、前記スプリングの伸縮方向に関して前記絶縁支持体の内側から外側にかけて延在する、ソケット。
【請求項7】
請求項6に記載のソケットにおいて、
前記第1プランジャーの前記係止凸部は、前記絶縁支持体からの抜止めであり、
前記第1プランジャーの前記摺動面は、前記係止凸部よりも先端側において溝形状の底面である、ソケット。

【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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【公開番号】特開2011−226870(P2011−226870A)
【公開日】平成23年11月10日(2011.11.10)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−95537(P2010−95537)
【出願日】平成22年4月16日(2010.4.16)
【出願人】(000006758)株式会社ヨコオ (158)
【Fターム(参考)】