JP2004340867A - スプリングプローブ及びｉｃソケット - Google Patents

Abstract

【課題】ＩＣソケットに用いられるスプリングプローブにおいて、プローブの全長を縮めるためにバレルを短くした場合でも、コイルスプリングの長さを確保できるようにする
【解決手段】導電性材料からなる筒形のバレル９と、被検査ＬＳＩの外部接続用端子に接触するプランジャー１２Ｔ及び検査用回路基板の外部接続用端子に接触するプランジャー１２Ｂと、２つのプランジャーを外部方向に付勢するコイルスプリング１０とを含んでなるスプリングプローブにおいて、２つのプランジャー１２Ｔ，１２Ｂの少なくとも一方に、コイルスプリング１０を入れ込む凹み状の逃げ穴１３Ｔ，１３Ｂを設ける。バレル９を短くしたとき、コイルスプリング１０のバレルからはみ出す分を逃げ穴１３Ｔ，１３Ｂで吸収するので、コイルスプリング１０は短くする必要がなく、元の長さのままでよい。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばＬＳＩのような半導体装置の電気的検査の際に用いるＩＣソケットと、これに用いるスプリングプローブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、パッケージに封入されて完成したＬＳＩの電気的特性を出荷のため、或いは購入したＬＳＩを受入れのために検査するときなどには、検査すべきいくつかのＬＳＩを次々に取り替えながら検査に掛けてゆく。従って、プリント配線基板などに実装して実際の電子回路として機能させるときとは違って、検査対象のＬＳＩをはんだ付けなどで検査装置に半永久的に固定してしまうわけにはいかず、必ず、被検査ＬＳＩを簡単に交換できるようになっていなければならない。ＩＣソケットは、そのような電気的検査の際に用いるものであって、被検査ＬＳＩと検査装置との間に介在させて、両者の電気的接続を臨時的に実現するためのものである。
【０００３】
図３に、ＩＣソケットを用いた電気的接続方法の概念を、ＢＧＡ（ボール・グリッド・アレイ）構造のＬＳＩを例にして示す。図３を参照して、紙面一番上に被検査ＬＳＩ１が位置している。このＬＳＩ１の外部との接続用端子はＢＧＡ構造で、パッケージの下面に数多くのはんだボール電極２が並んでいる。紙面一番下には、検査用回路基板３が位置している。この検査用回路基板３は平板状で、面上の上記被検査ＬＳＩのボール電極２に対応する位置に、ボール電極と電気的に接続すべき回路基板側の電極４が設けられていて、その電極４からの図示しない配線が検査装置（図示省略）に接続している。そして、被検査ＬＳＩ１と回路基板３との間に、ＩＣソケット５が介在している。ＩＣソケット５と回路基板３とは、例えばねじ６などで予め固定されている。一方、ＩＣソケット５と被検査ＬＳＩ１とは、被検査ＬＳＩをＩＣソケットに押しつけることで接触させた状態にある。
【０００４】
ＩＣソケット５は、ブロック状で絶縁性のソケット基体７に、棒状で導電性のプローブ８を植え立てた構造になっている。各プローブは被検査ＬＳＩのボール電極２の配列に合わせて配列されており、上端、下端ともソケット基体７からわずかに飛び出していて、上下からの圧縮力に応じて伸縮する。そして、ＩＣソケット５と検査用回路基板３とは、プローブ８の下端が回路基板上の電極４に圧接するようにして、予めねじ６で固定されている。一方、プローブ８の上端には被検査ＬＳＩのボール電極２が押しつけられていて、これにより、プローブ８は、上端側も下端側も、無負荷のときより少し沈み込んだ状態になっている。
【０００５】
ＩＣソケットの複数のプローブのうちの一本について断面を拡大して示す図４を参照して、この図に示すプローブ８はスプリングプローブと呼ばれるもので、上下の底面を穴の開いた蓋で塞がれた円筒状のバレル９と、そのバレルの中に収納されたコイルスプリング１０と、バレル９の中を軸方向に摺動する上下二つのプランジャー１１Ｔ，１１Ｂとからなっている。バレル１０と、プランジャー１１Ｔ及び１１Ｂは、いずれも金属などの導電材料でできている。二つのプランジャー１１Ｔ，１１Ｂは、コイルスプリング１０によって互いに外向きに付勢されて、前述したバレルの上底面および下底面の穴から飛び出して、上向きのプランジャー１１Ｔは被検査ＬＳＩ１に接触し、下向きのプランジャー１１Ｂは検査用回路基板３の電極４に接触する。これにより、被検査ＬＳＩ１と回路基板３とは、プローブ８を介して電気的に接続される。尚、下側のプランジャー１１Ｂは、前述したように、回路基板３とＩＣソケット５とがねじ止めされていることで、予めバレル内に少し押し込まれた状態になっている。上側のプランジャー１１Ｔは、図中に白抜きの矢印で示すように、検査の際に被検査ＬＳＩ１を上から押しつけることによって、バレル９の中に少し沈み込む。
【０００６】
ところで、半導体装置の電気的検査において検査精度を上げるには、上述のプローブ８は長さが短い方がよい。近年のＬＳＩのように動作が高速化されてくると、これを検査するために検査装置から被検査ＬＳＩに送り込む信号や、被検査ＬＳＩから検査装置に返される信号の周波数が高くなり、プローブ８のインダクタンスが信号波形に及ぼす影響が無視できなくなって、検査精度が低下してくるからであり、プローブのインダクタンスを小さくするにはその長さを短くすることが有効だからである。
【０００７】
スプリングプローブの長さを短くする技術の一つが、特許文献１に記載されている。上記特許文献１に記載のプローブにおいては、被検査ＬＳＩのボール電極２に接触するプランジャー１１Ｔに、もう一方のプランジャー１１Ｂ（回路基板の電極に接触する方のプランジャー）側に延びる軸部を設け、一方、プランジャー１１Ｂには、上記プランジャー１１Ｔの軸部が挿入される軸穴を設け、プランジャー１１Ｔの軸部がプランジャー１１Ｂの軸穴内を摺動する構造にすることによって、コイルスプリングを収納するためのバレル９（図４参照）を不必要にして、プローブの全長を短くしている。
【０００８】
ここで、本発明との関連において、図４や特許文献１に記載の従来のスプリングプローブに特徴的なのは、２つのプランジャー１１Ｔ、１１Ｂそれぞれの、バレル内でコイルスプリング１０に接触している部分が平坦な面であって、コイルスプリング１０は、それら２つのプランジャーの平坦面に挟まれていることである。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００１−２５５３４０号公報（段落「００２０」、図１および図５）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、ＬＳＩなどの電気的特性の検査において検査精度を向上させるには、スプリングプローブの長さを短くすることが有効な手段の一つなのであるが、これまで述べた従来のスプリングプローブ、すなわち、コイルスプリングが２つのプランジャーの平坦面どうしの間に挟まれている構造のスプリングプローブでは、プローブを短くすると別の副作用が生じてしまうことがあって、プローブを短くすることは容易ではない。以下に、その説明をする。
【００１１】
図５に、本来の長さのスプリングプローブと、全長を短くしたプローブとを比較して示す。紙面左側のものが本来の長さのプローブであり、右側のプローブが全長を縮めたプローブである。右側のプローブは、プローブ全体の長さを短くするために、バレル９を短く切り詰めてある。このように、単純にバレル９の長さを短くすると、図５から明らかなように、コイルスプリング１０も短くなってしまう。その結果、被検査ＬＳＩに対して十分な接触圧が得られなくなり、接触抵抗が増加するという別の要因で検査精度が低下してしまったり、はなはだしいときは接続の信頼性が失われてしまう。これに対し、コイルスプリングを短くしながら、一方で接触圧はこれまでと同じに保つことは、荷重の高いスプリングを採用することで可能であるが、そのようにするとスプリングの可動長が短くなってばねの劣化が早くなり、長期にわたる使用での検査精度の低下が避けられなくなる。
【００１２】
従って、本発明は、ＩＣソケットに用いられるスプリングプローブにおいて、プローブの全長を縮めるためにバレルを短くした場合でも、コイルスプリングの長さを確保できるようにすることを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明のスプリングプローブは、半導体装置の電気的検査に用いるＩＣソケットに設けられて被検査半導体装置と検査用回路基板とを電気的に接続するスプリングプローブであって、導電性材料からなる筒形のバレルと、前記被検査半導体装置の外部接続用端子に接触する第１の接触端子及び前記検査用回路基板の外部接続用端子に接触する第２の接触端子と、前記第１及び第２の接触端子を外部方向に付勢するコイルスプリングとを含んでなるスプリングプローブにおいて、前記二つの接触端子の少なくとも一方に、前記コイルスプリングを入れ込む凹み状の逃げ穴を設けたことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。本発明の第１の実施例（実施例１）に係るスプリングプローブの断面図を、従来例１及び従来例２に係るスプリングプローブと比較して示す図１を参照して、実施例１に係るスプリングプローブは、円筒形のバレル９の中にコイルスプリング１０と、そのスプリングによってそれぞれ上方向、下方向に付勢される２つのプランジャーを収納した点では、従来例１及び従来例２のスプリングプローブと同じである。しかし、上下２つのプランジャー１２Ｔ，１２Ｂのそれぞれに逃げ穴１３Ｔ，１３Ｂを設けてある点が異なっている。逃げ穴１３Ｔ，１３Ｂは、各プランジャー１２Ｔ，１２Ｂのコイルスプリング側をドリルによって穴あけ加工するなどして作った、窪み穴である。
【００１５】
本実施例のように、各プランジャー１２Ｔ，１２Ｂに逃げ穴１３Ｔ，１３Ｂを設けると、図示するように、コイルスプリング１０の両方の先端部分をこの逃げ穴１３Ｔ，１３Ｂに入れ込むことができる。コイルスプリング１０がバレル９より長くても、バレルからはみ出したコイルスプリングの分は、各プランジャー１２Ｔ，１２Ｂに設けた逃げ穴１３Ｔ，１３Ｂで吸収するので、バレル９の長さを縮めてもコイルスプリング１０を短くする必要はない。
【００１６】
つまり、図１の一番左側に示す従来例１のプローブと真ん中に示す実施例１に係るプローブとを比較すると分かるように、プローブ全体を短くしながらコイルスプリング１０は元のままの長さにしておくことができるので、プローブと被検査ＬＳＩとの間の接触圧、換言すれば接触抵抗や接触の信頼性は従来のままを維持しながらプローブのインダクタンスを小さくして、検査精度を上げることができる。
【００１７】
逆に、実施例１に係るプローブとその右側に示す従来例２のプローブとの比較から明らかなように、プローブ全体の長さを同じにしておくのであれば、コイルスプリング１０の長さを従来例２におけるより長くすることができるので、インダクタンスは元のままでありながら接触抵抗や接触の信頼性はよくなり、やはり検査精度が向上する。
【００１８】
尚、一般にスプリングプローブは、バレル９もプランジャーも導電性が良好で且つ適当な硬度を持っていることが重要で、通常、例えば真鍮などの金属に金めっきを施したもののような良導電性の材料でできている。従って、本実施例に係るプローブのように、プランジャーに逃げ穴１３Ｔ，１３Ｂを形成することに、困難なことは何らない。先にも述べたとおり、例えばプランジャーの地金にドリルなどで穴あけ加工したあと金めっきを施すなどして、容易に形成することができる。
【００１９】
上に述べた実施例１は、被検査ＬＳＩ側のプランジャー１２Ｔも回路基板側のプランジャー１２Ｂも共に移動する構造の、言ってみれば両側移動型のプローブの例であるが、この実施例１におけると同じ作用効果は、次に示す第２の実施例（実施例２）のように、一方のプランジャーだけが動くようにした、いわば片側移動型のプローブでも同様に得られる。実施例２に係るスプリングプローブの断面図を示す図２を参照して、本実施例に係るプローブは、２つのプランジャーに逃げ穴が設けられている点では実施例１に係るプローブと同じである。しかし、被検査ＬＳＩ側のプランジャー１２Ｔとバレル９とが一体化されて、プランジャー１２Ｔは、バレル内を移動しない構造になっている。一方、回路基板側のプランジャー１２Ｂは実施例１に係るプローブのプランジャー１２Ｂと同じ構造で、バレル内を摺動する。本実施例に係るプローブでは、バレル９とプランジャーとの接点がプランジャー１２Ｂとバレル９との間の一点のみであるので、接点が２カ所ある両側移動型のプローブ（実施例１）に比べ接触の信頼性に優れている。
【００２０】
尚、これまでの実施例はいずれも、２つのプランジャー１２Ｔ，１２Ｂのどちらにも逃げ穴を設けた例であるが、本発明はこれに限らない。どちらか一方のプランジャーにのみ逃げ穴を設けることでも、本発明の作用効果を得ることができる。
【００２１】
尚また、被検査半導体装置については、ＢＧＡ構造のＬＳＩを例にして述べたが、パッケージについては例えばＱＦＰ、ＳＯＰ或いはＳＯＪと称されるフラット・パッケージ構造などの、ＢＧＡ構造以外のものでもよいし、勿論、外部接続用端子の数や集積度などは問わない。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、ＩＣソケットに用いられるスプリングプローブにおいて、プローブの全長を縮めるためにバレルを短くした場合でも、コイルスプリングの長さを確保できるようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１に係るスプリングプローブの断面図を、従来のスプリングプローブと比較して示す図である。
【図２】実施例２に係るスプリングプローブの断面図を示す図である。
【図３】ＩＣソケットを用いた電気的接続方法の概念を示す図である。
【図４】ＩＣソケットのうちの一本のプローブについて断面を拡大して示す図である。
【図５】従来のスプリングプローブについて、本来の長さのプローブと全長を短くしたプローブとを比較して示す図である。
【符号の説明】
１ 被検査ＬＳＩ
２ ボール電極
３ 検査用回路基板
４ 検査用回路基板の電極
５ ＩＣソケット
６ ねじ
７ ソケット基体
８ プローブ
９ バレル
１０ コイルスプリング
１１Ｔ，１１Ｂ プランジャー
１２Ｔ，１２Ｂ プランジャー
１３Ｔ，１３Ｂ 逃げ穴

Claims (6)

1. 半導体装置の電気的検査に用いるＩＣソケットに設けられて被検査半導体装置と検査用回路基板とを電気的に接続するスプリングプローブであって、導電性材料からなる筒形のバレルと、前記被検査半導体装置の外部接続用端子に接触する第１の接触端子及び前記検査用回路基板の外部接続用端子に接触する第２の接触端子と、前記第１及び第２の接触端子を外部方向に付勢するコイルスプリングとを含んでなるスプリングプローブにおいて、
   前記二つの接触端子の少なくとも一方に、前記コイルスプリングを入れ込む凹み状の逃げ穴を設けたことを特徴とするスプリングプローブ。
2. 半導体装置の電気的検査に用いるＩＣソケットに設けられて被検査半導体装置と検査用の回路基板とを電気的に接続するスプリングプローブであって、導電性材料からなる筒形のバレルと、前記被検査半導体装置の外部接続用端子に接触する第１の接触端子及び前記検査用回路基板の外部接続用端子に接触する第２の接触端子と、前記第１と第２の接触端子とを外部の方向に付勢するコイルスプリングとを含んでなるスプリングプローブにおいて、
   前記第１の接触端子と第２の接触端子間に圧縮力を加えない状態でのコイルスプリングの長さが、前記バレルの長さより長いことを特徴とするスプリングプローブ。
3. 前記第１の接触端子及び第２の接触端子が、両接触端子間に加わる圧力に応じて共にバレル内を移動する構造であることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載のスプリングプローブ。
4. 前記第１の接触端子及び第２の接触端子が共に移動する構造であるのに替えて、前記第２の接触端子に限って移動する構造にしたことを特徴とする、請求項３に記載のスプリングプローブ。
5. 前記第１の接触端子とバレルとが一体構造のものであることを特徴とする、請求項４に記載のスプリングプローブ。
6. 半導体装置の電気的特性を検査する際に、被検査半導体装置と検査用回路基板とを電気的に接続するために、前記被検査半導体装置と検査用回路基板との間に介在させるソケットであって、ソケットの基体に、前記被検査半導体装置の外部接続用端子と前記検査用回路基板の外部接続用端子との間を導通させるスプリングプローブを埋め込んだ構造のソケットにおいて、
   前記スプリングプローブに、請求項１乃至５の何れか１項に記載のスプリングプローブを用いたことを特徴とするソケット。

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