JP2010197092A - コンタクトプローブおよびプローブユニット - Google Patents

Abstract

【課題】長期にわたって安定した検査を行う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。
【解決手段】一端が先鋭化した柱状をなす第１接触部２１と、第１接触部２１の他端から第１接触部２１の長手方向に沿って略柱状をなして延び、外部からの荷重によって弾性座屈を生じる弾性座屈部２２と、弾性座屈部２２が延びる方向の端部であって第１接触部２１に連なる端部とは異なる端部から延びる方向に沿って柱状をなして延びる接続部２３と、接続部２３の端部から該接続部２３が延びる方向と異なる方向に延び、外部から加わる荷重に応じて弾性変形を生じる腕部２４と、腕部２４から弾性座屈部２２が延びる方向と略平行であって第１接触部２１から遠ざかる方向に突出し、先端が先鋭化した第２接触部２５と、を備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、半導体集積回路や液晶パネルなどの電子部品における導通状態検査や動作特性検査を行う際に、その電子部品の電極や端子に接触して電気信号の送受信を行うコンタクトプローブおよびプローブユニットに関する。

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。（例えば、特許文献１を参照）。

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、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（例えば、特許文献１および２を参照）。このうち、特許文献１では、予め曲げられて湾曲している中央部のバネ作用によって両端部に荷重を発生する技術が開示されている。また、特許文献２では、検査対象と接触する下端部に係止部を設けることにより、検査用信号を出力する配線基板と接続する上端部で常に荷重を発生させる技術が開示されている。

特公昭６０−３４７８６号公報 特開２００７−１１３９７２号公報

上記特許文献１に記載の技術では、コンタクトプローブの下端部が検査対象の電極と接触しなければ、上端部と配線基板との間の接触荷重も発生しないため、検査時には上端部が配線基板との接触および離間を繰り返すこととなる。このため、長期の使用によりコンタクトプローブの上端部が磨耗して検査時に所望の接触が得られない状態が生じやすくなり、検査を安定して行うことができなくなってしまうという問題があった。

また、上記特許文献２に記載の技術では、コンタクトプローブのバネ作用を上下両端部で共用しているため、下端部が検査対象と接触するごとに上端部に加わる荷重の方向や大きさが変化し、上端部は検査のたびに配線基板の電極の表面を摺動することとなる。このため、上記特許文献１に記載の技術と同様、長期の使用によりコンタクトプローブの上端部が磨耗して検査時に所望の接触が得られない状態が生じやすくなり、検査を安定して行うことができなくなってしまうという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、長期にわたって安定した検査を行う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。

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、両端で異なる二つの回路構造とそれぞれ接触し、該二つの回路構造を電気的に接続する導電性のコンタクトプローブにおいて、一端が先鋭化した柱状をなす第１接触部と、前記第１接触部の他端から前記第１接触部の長手方向に沿って略柱状をなして延び、外部からの荷重によって弾性座屈を生じる弾性座屈部と、前記弾性座屈部が延びる方向の端部であって前記第１接触部に連なる端部とは異なる端部から前記延びる方向に沿って柱状をなして延びる接続部と、前記接続部の端部から該接続部が延びる方向と異なる方向に延び、外部から加わる荷重に応じて弾性変形を生じる腕部と、前記腕部から前記弾性座屈部が延びる方向と略平行であって前記第１接触部から遠ざかる方向に突出し、先端が先鋭化した第２接触部と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明に係るコンタクトプローブは、上記発明において、前記腕部は、前記弾性座屈部を前記接続部の下方として下に凸な形状をなし、前記第２接触部は、前記腕部における前記接続部との境界を始端として前記腕部の終端付近に設けられたことを特徴とする。

また、本発明に係るコンタクトプローブは、上記発明において、前記腕部は、前記弾性座屈部を前記接続部の下方として前記接続部から斜め上方に傾斜して延びた形状をなし、前記第２接触部は、前記腕部の前記接続部との境界を始端として前記腕部の終端付近に設けられたことを特徴とする。

また、本発明に係るコンタクトプローブは、上記発明において、前記弾性座屈部は、前記腕部が延びる方向の幅を含む断面が、前記腕部が延びている側でくぼんだ形状をなしていることを特徴とする。

また、本発明に係るコンタクトプローブは、上記発明において、前記腕部は、前記弾性座屈部を前記接続部の下方として上に凸な形状をなし、前記第２接触部は、前記腕部の上端付近に設けられたことを特徴とする。

また、本発明に係るコンタクトプローブは、上記発明において、前記腕部は、板状をなして前記接続部が延びる方向と直交する方向に延び、この延びる方向に沿って略中央部に形成されたスリットを有し、前記第２接触部は、前記弾性座屈部を前記接続部の下方として前記スリットの上方に設けられたことを特徴とする。

また、本発明に係るコンタクトプローブは、上記発明において、前記弾性座屈部は、前記腕部が延びる方向の幅を含む断面が、前記腕部が延びている側と反対側でくぼんだ形状をなしていることを特徴とする。

また、本発明に係るコンタクトプローブは、上記発明において、前記腕部の前記接続部に接続する端部を介して前記接続部が延びる方向に沿って突出し、先端が先鋭化した第３接触部をさらに備え、前記腕部は、前記弾性座屈部を前記接続部の下方として下に凸な形状をなし、前記第２接触部は、前記腕部の終端付近に設けられたことを特徴とする。

また、本発明に係るコンタクトプローブは、上記発明において、前記第３接触部の先端は、前記第２接触部の先端よりも上方に位置することを特徴とする。

また、本発明に係るコンタクトプローブは、上記発明において、前記第１接触部の先鋭化した一端を通過して前記弾性座屈部が延びる方向に平行な平面と、前記弾性座屈部が延びる方向と直交する方向の前記弾性座屈部の最小幅の中点を通過して前記弾性座屈部が延びる方向に平行な平面とは異なることを特徴とする。

また、本発明に係るプローブユニットは、上記いずれかの発明に係る複数のコンタクトプローブと、前記接続部を挿通するとともに前記腕部を収容する第１保持孔を複数有する複数の第１ホルダと、前記第１接触部を挿通する第２保持孔を複数有する第２ホルダと、を備えたことを特徴とする。

本発明に係るコンタクトプローブおよびプローブユニットによれば、第１接触部が受ける荷重は第１接触部と同じ方向に延びる弾性座屈部に主として加わる一方、第２接触部が受ける荷重は第１接触部や弾性座屈部と異なる方向に延びる腕部に主として加わるため、第１接触部が受ける荷重と第２接触部が受ける荷重とを分離することができる。したがって、検査を行う際に配線基板を一方の接触部（第２接触部）に接触させた状態で荷重を一定化することで長期の使用によるコンタクトプローブの磨耗を防止することができ、長期にわたって安定した検査を行うことが可能となる。

以下、添付図面を参照して本発明を実施するための最良の形態（以後、「実施の形態」と称する）を説明する。なお、図面は模式的なものであって、各部分の厚みと幅との関係、それぞれの部分の厚みの比率などは現実のものとは異なる場合もあることに留意すべきであり、図面の相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれる場合があることは勿論である。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係るプローブユニットの構成を示す斜視図である。同図に示すプローブユニット１は、半導体集積回路や液晶パネル等の検査対象の配線パターンにおける短絡や断線の有無を検査する導通検査や検査対象に信号を入力したときの動作特性検査を行う際、検査対象と検査用の信号を生成出力する信号処理装置との電気的な接続を図る装置である。具体的には、プローブユニット１は、検査対象側および信号処理装置側にそれぞれ設けられた電極または端子と両端で接触する複数の導電性のコンタクトプローブ２と、複数のコンタクトプローブ２を所定のパターンで収容して保持するプローブホルダ３とを備える。

図２は、コンタクトプローブ２の構成を示す斜視図である。図３は、コンタクトプローブ２およびプローブホルダ３の要部の構成を示す部分断面図である。コンタクトプローブ２は、一端が先鋭化した角柱状をなす第１接触部２１と、第１接触部２１の他端から第１接触部２１の長手方向（図２のｚ軸方向）に沿って略角柱状をなして延び、外部からの荷重に応じて弾性座屈を生じる弾性座屈部２２と、弾性座屈部２２が延びる方向の端部であって第１接触部２１に連なる端部とは異なる端部から弾性座屈部２２が延びる方向に沿って角柱状をなして延びる接続部２３と、接続部２３の端部から接続部２３が延びる方向と異なる方向（図２のｘ軸方向）へ延び、弾性変形が可能な腕部２４と、腕部２４における接続部２３との境界を始端として腕部２４の終端に設けられ、接続部２３が延びる方向と平行な方向に突出し、先端が先鋭化した第２接触部２５と、を備える。コンタクトプローブ２は、腕部２４を底辺とする略Ｌ字状の外観形状を有する。

弾性座屈部２２は、図３に示すように、ｘ軸方向の幅を含む断面が、腕部２４が延びている側で円弧状にくぼんだ形状をなしている。また、図３に示すように、弾性座屈部２２のｘ軸方向の幅のうち最も小さい幅（第１接触部２１の柱状部分のｘ軸方向における最大幅Ｒとの差が最も大きい幅）の中点Ｍ₁を通過してｚ軸と平行な平面Ｐ₁は、第１接触部２１の先鋭化した先端Ｔ₁を通過してｚ軸と平行な平面Ｐ₂と異なっており、平面Ｐ₁は平面Ｐ₂よりも腕部２４から遠くに位置している。

腕部２４は、弾性座屈部２２を接続部２３の下方として下に凸な円弧状をなしており、第２接触部２５を介して外部から荷重が加わると弾性変形を生じる。

以上の構成を有するコンタクトプローブ２は、ニッケル合金の電気鋳造によって形成されている。なお、コンタクトプローブ２を形成する際には、エッチング、プレス加工およびそれらの組み合わせによって形成しても構わない。また、コンタクトプローブ２の材質として、銅、鉄（ステンレス）、タングステン、ベリリウム系の合金などを用いて形成してもよい。

コンタクトプローブ２の板幅（図２のｙ軸方向の幅）は５０μｍ程度である。また、コンタクトプローブ２の長手方向（図２のｚ軸方向）の長さは５ｍｍ程度である。また、腕部２４における円弧の径方向の厚さは１００μｍ程度である。なお、この寸法はあくまでも一例に過ぎない。

プローブホルダ３は、コンタクトプローブ２の接続部２３を挿通するとともに腕部２４を保持する板状の第１ホルダ３１と、第１ホルダ３１と離間して設けられ、コンタクトプローブ２の第１接触部２１を保持する板状の第２ホルダ３２と、第１ホルダ３１および第２ホルダ３２をそれぞれ挟持して固定する二つのホルダ固定部材３３、３４と、を有する。第１ホルダ３１の表面と第２ホルダ３２の表面とは互いに平行である。

図４は、プローブホルダ３を第１ホルダ３１の上方から見た平面図である。第１ホルダ３１は、各々がＬ字断面形状を有し、接続部２３を挿通するとともに腕部２４を収容する複数の第１保持孔３１１を有する。第１保持孔３１１は、Ｌ字状の断面を有し、円弧状をなす腕部２４の底面を載置して収容する大径部３１１ａと、接続部２３を挿通する小径部３１１ｂとを有する。第１保持孔３１１を形成する際には、ドリル加工等によって小径部３１１ｂとなる貫通孔を形成した後、腕部２４の形状に合わせてザグリ加工を施すことによって大径部３１１ａを形成する。複数の第１保持孔３１１は、大径部３１１ａの長手方向が互いに平行で列状をなしている。第１保持孔３１１のピッチは、５０〜１５０μｍ程度である。なお、大径部３１１ａを有する板状部材と小径部３１１ｂを有する板状部材とを貼り合わせることによって第１ホルダ３１を実現することも可能である。

第２ホルダ３２は、各々が第１接触部２１を挿通する円柱状をなす複数の第２保持孔３２１を有する。第２保持孔３２１の径は第１保持孔３１１の小径部３１１ｂの径と等しい。第２保持孔３２１の位置は、第１保持孔３１１の小径部３１１ｂの位置に対応して列状に形成される。このようにして、複数の第１保持孔３１１（の小径部３１１ｂ）が複数の第２保持孔３２１のいずれかと上下方向に連通することとなり、この連通している第１保持孔３１１と第２保持孔３２１の組がコンタクトプローブ２を保持する。

ホルダ固定部材３３、３４は、第１保持孔３１１および第２保持孔３２１が列状に並んでいる方向と直交する方向の第１ホルダ３１および第２ホルダ３２の端面を挟持し、この挟持した端面を固定して支持する。

以上の構成を有するプローブホルダ３は、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）や窒化珪素（Ｓｉ₃Ｎ₄）等のセラミックス、プラスチック樹脂等の絶縁性材料を用いて形成される。なお、プローブホルダ３の原材料として、金属等の導電性材料の表面を絶縁被膜によってコーティングしてもよい。

なお、図４に示すコンタクトプローブ２の配置パターンはあくまでも一例に過ぎない。すなわち、プローブホルダ３の配線パターンは検査対象の電極または端子の配線パターンに応じて定められるものであり、適宜設計変更を施すことが可能である。

図５は、以上の構成を有するプローブユニット１に対して配線基板２００を取り付けて第２接触部２５へ荷重を加えた状態を示す図である。同図に示す配線基板２００は、ポリイミドからなるシート状の基材の一方の表面に、ニッケル等からなる多数の配線および接続用の電極が形成されたものである。配線基板２００をプローブホルダ３に固定する際には、対応する電極２０１と第２接触部２５とが接触するように位置合わせを行った後、プローブホルダ３と同様の材料からなる固定部材３００および第１ホルダ３１によって配線基板２００を挟持し、ネジ止め等によって固定する。このようにして配線基板２００をプローブホルダ３に固定すると、コンタクトプローブ２には所定の荷重が加わる。なお、配線基板２００と第１ホルダ３１との間に適宜スペーサを設けるようにしてもよい。

図５において、腕部２４は、電極２０１との接触によって生じる荷重に応じて弾性変形を生じており、無荷重時よりも若干広がった円弧状をなしている。また、腕部２４は荷重を受けることによって図５で時計回りに若干回転するため、第１接触部２１および接続部２３が第２保持孔３２１および第１保持孔３１１にそれぞれ当接する。その結果、弾性座屈部２２は、両端部で図５のｘ軸の正の方向への力を受け、中央部がｘ軸の負の方向へ撓む。この際、弾性座屈部２２は、腕部２４が延びている側でくぼんだ形状をなしているため、容易に撓むことができる。

図６は、図５に示す状態から第１接触部２１に半導体集積回路１００の電極１０１を接触させることによって半導体集積回路１００の検査を行う状態を示す図である。図６に示すように、弾性座屈部２２は半導体集積回路１００からの荷重に応じてさらに撓む。この撓みを生じる際、第１接触部２１は半導体集積回路１００の電極１０１をｘ軸方向に摺動する。したがって、電極１０１が酸化膜で覆われていたり、電極１０１の表面に汚れが付着したりしている場合には、これらの酸化膜または汚れを削り取ることができる。

プローブユニット１を組み立てる際には、互いに対応する第１保持孔３１１と第２保持孔３２１が連通するように第１ホルダ３１と第２ホルダ３２を厚さ方向に積層する。続いて、複数の第１保持孔３１１の各開口面から第１接触部２１を先頭にコンタクトプローブ２を挿入して第１保持孔３１１および第２保持孔３２１を貫通させ、腕部２４を大径部３１１ａに埋め込んで収容する。その後、第２ホルダ３２を第１ホルダ３１から離間させ、第１ホルダ３１および第２ホルダ３２の相互の位置合わせを行ってホルダ固定部材３３、３４によって固定することにより、プローブユニット１が完成する。

以上説明した本発明の実施の形態１によれば、第１接触部２１が受ける荷重は第１接触部２１と同じ方向に延びる弾性座屈部２２に主として加わる一方、第２接触部２５が受ける荷重は第１接触部２１や弾性座屈部２２と異なる方向に延びる腕部２４に主として加わるため、第１接触部２１が受ける荷重と第２接触部２５が受ける荷重とを分離することができる。したがって、検査を行う際に配線基板２００の電極２０１を第２接触部２５に接触させた状態で荷重を一定化することで長期の使用によるコンタクトプローブ２の磨耗を防止することができ、長期にわたって安定した検査を行うことが可能となる。

また、本実施の形態１によれば、第１接触部２１の先端Ｔ₁を通過する平面が、弾性座屈部２２の最小幅の中点Ｍ₁を通過しないようにオフセットしているため、外部から荷重が加わった時の撓み方向を制御することができる。

また、本実施の形態１によれば、腕部２４を収容するためにプローブホルダ３側には横長の第１保持孔３１１が形成されることとなり、コンタクトプローブ２の整列方向を容易に揃えることができるとともに、コンタクトプローブ２のプローブホルダ３への取り付けが容易となる。加えて、コンタクトプローブ２を取り外す際にプローブホルダ３を分解する必要がないため、取り外しも容易である。したがって、ユニット化する際の組立を容易に行うことができ、ユニット化した後のメインテナンスを効率よく行うことができる。

（実施の形態２）
図７は、本発明の実施の形態２に係るコンタクトプローブの構成を示す図である。同図に示すコンタクトプローブ４は、コンタクトプローブ２の第１接触部２１、弾性座屈部２２、接続部２３および第２接触部２５にそれぞれ対応する第１接触部４１、弾性座屈部４２、接続部４３および第２接触部４５を有するとともに、弾性座屈部４２を接続部４３の下方として接続部４３から斜め上方に傾斜して延びた形状をなす腕部４４を有する。コンタクトプローブ４は、腕部４４を底辺とする略Ｌ字状の外観形状を有する。

弾性座屈部４２は、図７のｘ軸方向の幅を含む断面が、腕部４４が延びている側で円弧状にくぼんだ形状をなしている。また、図７に示すように、弾性座屈部４２のｘ軸方向の幅のうち最も小さい幅（第１接触部４１の柱状部分のｘ軸方向における最大幅Ｒとの差が最も大きい幅）の中点Ｍ₂を通過してｚ軸と平行な平面Ｐ₃は、第１接触部４１の先鋭化した先端Ｔ₂を通過してｚ軸と平行な平面Ｐ₄と異なっており、平面Ｐ₃は平面Ｐ₄よりも腕部４４から遠くに位置している。

腕部４４は、接続部４３との境界を始端として、終端付近に第２接触部４５が設けられており、第２接触部４５を介して外部から荷重が加わると弾性変形を生じる。

以上の構成を有するコンタクトプローブ４は、コンタクトプローブ２と同様の材料を用いて形成される。

本実施の形態２に係るプローブユニットは、複数のコンタクトプローブ４と、複数のコンタクトプローブ４を個別に収容するプローブホルダ３とを備える。

図８は、本実施の形態２に係るプローブユニットに対して配線基板２００を取り付けて第２接触部４５へ荷重を加えた状態を示す図である。図８において、腕部４４は電極２０１から加わった荷重により弾性変形を生じて傾斜が若干小さくなっている。この弾性変形に伴って、第１接触部４１および接続部４３が第２保持孔３２１および第１保持孔３１１にそれぞれ当接する。その結果、弾性座屈部４２は、両端部で図８のｘ軸の正の方向への力を受け、中央部がｘ軸の負の方向へ撓む。

半導体集積回路１００の電極１０１を第１接触部４１に接触させて検査を行う際、弾性座屈部４２は、図６に示すコンタクトプローブ２の弾性座屈部２２と同様、さらに撓んだ形状となる。

以上説明した本発明の実施の形態２によれば、第１接触部４１が受ける荷重は第１接触部４１と同じ方向に延びる弾性座屈部４２に主として加わる一方、第２接触部４５が受ける荷重は第１接触部４１や弾性座屈部４２と異なる方向に延びる腕部４４に主として加わるため、第１接触部４１が受ける荷重と第２接触部４５が受ける荷重とを分離することができる。したがって、検査を行う際に配線基板２００の電極２０１を第２接触部４５に接触させた状態で荷重を一定化することで長期の使用によるコンタクトプローブ４の磨耗を防止することができ、長期にわたって安定した検査を行うことが可能となる。

また、本実施の形態２によれば、第１接触部４１の先端Ｔ₂を通過する平面が、弾性座屈部４２の最小幅の中点Ｍ₂を通過しないようにオフセットしているため、外部から荷重が加わった時の撓み方向を制御することができる。したがって、プローブホルダ３が保持する複数のコンタクトプローブ４の撓み方向を一様に揃えることができる。

また、本実施の形態２によれば、上記実施の形態１と同様、ユニット化する際の組立を容易に行うことができ、ユニット化した後のメインテナンスを効率よく行うことができる。

（実施の形態３）
図９は、本発明の実施の形態３に係るコンタクトプローブの構成を示す図である。同図に示すコンタクトプローブ５は、一端が先鋭化した角柱状をなす第１接触部５１と、第１接触部５１の他端から第１接触部５１の長手方向（図９のｚ軸方向）に沿って略角柱状をなして延び、外部からの荷重に応じて弾性座屈を生じる弾性座屈部５２と、弾性座屈部５２が延びる方向の端部であって第１接触部５１に連なる端部とは異なる端部から弾性座屈部５２が延びる方向に沿って角柱状をなして延びる接続部５３と、弾性座屈部５２を接続部５３の下方として上に凸な形状をなして延びる腕部５４とを備える。コンタクトプローブ５は、腕部５４を底辺とする略Ｌ字状の外観形状を有する。

弾性座屈部５２は、図９のｘ軸方向の幅を含む断面が、腕部５４が延びている側と反対側で円弧状にくぼんだ形状をなしている。また、図９に示すように、弾性座屈部５２のｘ軸方向の幅のうちもっとも小さい幅（第１接触部５１の柱状部分のｘ軸方向における最大幅Ｒとの差が最も大きい幅）の中点Ｍ₃を通過してｚ軸と平行な平面Ｐ₅は、第１接触部５１の先鋭化した先端Ｔを通過してｚ軸と平行な平面Ｐ₆と異なっており、平面Ｐ₅は平面Ｐ₆よりも腕部５４から近くに位置している。

腕部５４は、延びる方向の略中央部が上方に最も突出しており、この突出した頂点付近に第２接触部５５が設けられている。腕部５４は、第２接触部５５を介して外部から荷重が加わると弾性変形を生じる。

以上の構成を有するコンタクトプローブ５は、コンタクトプローブ２と同様の材料を用いて形成される。

本実施の形態３に係るプローブユニットは、複数のコンタクトプローブ５と、複数のコンタクトプローブ５を個別に収容するプローブホルダ３とを備える。

図１０は、本実施の形態３に係るプローブユニットに対して配線基板４００を取り付けて第２接触部５５へ荷重を加えた状態を示す図である。同図に示す配線基板４００は、信号処理回路に接続される電極４０１の位置が配線基板２００の電極２０１と異なっている。配線基板４００は、ポリイミドからなるシート状の基材の一方の表面に、ニッケル等からなる多数の配線および電極が形成されたものである。配線基板４００をプローブホルダ３に固定する際には、対応する電極４０１と第２接触部５５とが接触するように位置合わせを行った後、固定部材３００および第１ホルダ３１によって配線基板４００を挟持し、ネジ止め等によって固定する。このようにして配線基板４００をプローブホルダ３に固定すると、コンタクトプローブ５には所定の荷重が加わる。なお、配線基板４００と第１ホルダ３１との間に適宜スペーサを設けるようにしてもよい。

図１０に示すように、腕部５４は配線基板４００の電極４０１から加わった荷重により弾性変形を生じて延びている方向に若干広がっている。これに対して、第１接触部５１、弾性座屈部５２および接続部５３は、図９のｘ軸の負の方向に若干移動するだけであり、第１保持孔３１１と接触することはない。したがって、第１接触部５１、弾性座屈部５２および接続部５３は、配線基板４００をプローブホルダ３に固定しても変形しない。

図１１は、図１０に示す状態から第１接触部５１に半導体集積回路１００の電極１０１を接触させることによって半導体集積回路１００の検査を行う状態を示す図である。図１１において、弾性座屈部５２は、腕部５４が延びている側でくぼんだ形状をなしているため、半導体集積回路１００からの荷重に応じて図１１のｘ軸の正の方向へ撓む。この撓みを生じる際、第１接触部５１は半導体集積回路１００の電極１０１をｘ軸方向に摺動する。したがって、電極１０１が酸化膜で覆われていたり、電極１０１の表面に汚れが付着したりしている場合には、これらの酸化膜または汚れを削り取ることができる。

以上説明した本発明の実施の形態３によれば、第１接触部５１が受ける荷重は第１接触部５１と同じ方向に延びる弾性座屈部５２に主として加わる一方、第２接触部５５が受ける荷重は第１接触部５１や弾性座屈部５２と異なる方向に延びる腕部５４に主として加わるため、第１接触部５１が受ける荷重と第２接触部５５が受ける荷重とを分離することができる。したがって、検査を行う際に配線基板４００の電極４０１を第２接触部５５に接触させた状態で荷重を一定化することで長期の使用によるコンタクトプローブ５の磨耗を防止することができ、長期にわたって安定した検査を行うことが可能となる。

また、本実施の形態３によれば、第１接触部５１の先端Ｔ₃を通過する平面が、弾性座屈部５２の最小幅の中点Ｍ₃を通過しないようにオフセットしているため、外部から荷重が加わった時の撓み方向を制御することができる。したがって、プローブホルダ３が保持する複数のコンタクトプローブ５の撓み方向を一様に揃えることができる。

また、本実施の形態３によれば、上記実施の形態１と同様、ユニット化する際の組立を容易に行うことができ、ユニット化した後のメインテナンスを効率よく行うことができる。

なお、本実施の形態３において、コンタクトプローブの弾性座屈部の形状を、コンタクトプローブ２の弾性座屈部２２と同様、腕部５４が延びている側に円弧状にくぼんだ形状としてもよい。

（実施の形態４）
図１２は、本発明の実施の形態４に係るコンタクトプローブの構成を示す図である。同図に示すコンタクトプローブ６は、コンタクトプローブ５の第１接触部５１、弾性座屈部５２、接続部５３および第２接触部５５にそれぞれ対応する第１接触部６１、弾性座屈部６２、接続部６３および第２接触部６５を有するとともに、板状をなして接続部６３が延びる方向とは異なる方向へ延びる腕部６４を有する。コンタクトプローブ６は、腕部６４を底辺とする略Ｌ字状の外観形状を有する。

弾性座屈部６２は、図１２のｘ軸方向の幅を含む断面が、腕部６４が延びている側と反対側で円弧状にくぼんだ形状をなしている。また、図１２に示すように、弾性座屈部６２のｘ軸方向の幅のうち最も小さい幅（第１接触部６１の柱状部分のｘ軸方向における最大幅Ｒとの差が最も大きい幅）の中点Ｍ₄を通過してｚ軸と平行な平面Ｐ₇は、第１接触部６１の先鋭化した先端Ｔ₄を通過してｚ軸と平行な平面Ｐ₈と異なっており、平面Ｐ₇は平面Ｐ₈よりも腕部６４から近くに位置している。

腕部６４は、接続部６３の上端から板状をなして図１２のｘ軸の正の方向に延びている。腕部６４の中央部には、腕部６４が延びる方向に沿って形成されたスリット６４ａが形成されている。また、第２接触部６５はスリット６４ａの上方すなわち腕部６４の略中央部の上端に設けられている。

以上の構成を有するコンタクトプローブ６は、コンタクトプローブ２と同様の材料を用いて形成される。

本実施の形態４に係るプローブユニットは、複数のコンタクトプローブ６と、複数のコンタクトプローブ６を個別に収容するプローブホルダ３とを備える。

図１３は、本実施の形態４に係るプローブユニットに対して配線基板４００を取り付けて第２接触部６５へ荷重を加えた状態を示す図である。図１３において、腕部６４は配線基板４００の電極４０１から加わった荷重により弾性変形を生じ、スリット６４ａの面積が若干小さくなっている。なお、第１接触部６１、弾性座屈部６２および接続部６３は、配線基板４００をプローブホルダ３に固定しても変形しない。

図１４は、図１３に示す状態から第１接触部６１に半導体集積回路１００の電極１０１を接触させることによって半導体集積回路１００の検査を行う状態を示す図である。図１４に示すように、弾性座屈部６２は、半導体集積回路１００からの荷重に応じて図１４のｘ軸の正の方向へ撓む。この撓みを生じる際、第１接触部６１は半導体集積回路１００の電極１０１をｘ軸方向に摺動する。したがって、電極１０１が酸化膜で覆われていたり、電極１０１の表面に汚れが付着したりしている場合には、これらの酸化膜または汚れを削り取ることができる。

なお、本実施の形態４において、腕部６４に設けられるスリット６４ａの位置や形状は上述したものに限られるわけではなく、第２接触部６５の位置との関係で適宜変更することが可能である。

以上説明した本発明の実施の形態４によれば、第１接触部６１が受ける荷重は第１接触部６１と同じ方向に延びる弾性座屈部６２に主として加わる一方、第２接触部６５が受ける荷重は第１接触部６１や弾性座屈部６２と異なる方向に延びる腕部６４に主として加わるため、第１接触部６１が受ける荷重と第２接触部６５が受ける荷重とを分離することができる。したがって、検査を行う際に配線基板４００の電極４０１を第２接触部６５に接触させた状態で荷重を一定化することで長期の使用によるコンタクトプローブ６の磨耗を防止することができ、長期にわたって安定した検査を行うことが可能となる。

また、本実施の形態４によれば、第１接触部６１の先端Ｔ₄を通過する平面が、弾性座屈部６２の最小幅の中点Ｍ₄を通過しないようにオフセットしているため、外部から荷重が加わった時の撓み方向を制御することができる。したがって、プローブホルダ３が保持する複数のコンタクトプローブ６の撓み方向を一様に揃えることができる。

また、本実施の形態４によれば、上記実施の形態１と同様、ユニット化する際の組立を容易に行うことができ、ユニット化した後のメインテナンスを効率よく行うことができる。

（実施の形態５）
図１５は、本発明の実施の形態５に係るコンタクトプローブの構成を示す図である。同図に示すコンタクトプローブ７は、一端が先鋭化した角柱状をなす第１接触部７１と、第１接触部７１の他端から第１接触部７１の長手方向(図１５のｚ軸方向)に沿って角柱状をなして延び、外部からの荷重によって弾性座屈を生じる弾性座屈部７２と、弾性座屈部２２が延びる方向の端部であって第１接触部７１に連なる端部とは異なる端部から弾性座屈部７２が延びる方向に沿って角柱状をなして延びる接続部７３と、接続部７３の端部から接続部７３が延びる方向と異なる方向（図１５のｘ軸方向）へ延び、弾性変形が可能な腕部７４と、腕部７４における接続部７３との境界を始端として腕部７４の終端に設けられ、接続部７３が延びる方向と平行な方向に突出し、先端が先鋭化した第２接触部７５と、腕部７４の接続部７３に接続する端部を介して接続部７３が延びる方向に沿って突出し、先端が先鋭化した第３接触部７６と、を備える。コンタクトプローブ７は、腕部７４を底辺とする略Ｌ字状の外観形状を有する。

腕部７４は、弾性座屈部７２を接続部７３の下方として下に凸な円弧状をなしており、第２接触部７５および第３接触部７６を介して外部から荷重が加わると弾性変形を生じる。

第３接触部７６は、配線基板側に設けられるダミー電極と接触して荷重を受ける機能を有し、弾性座屈部７２の撓みを補助する。第３接触部７６の先端は、弾性座屈部７２を接続部７３の下方として第２接触部７５の先端よりも上方に位置する。

以上の構成を有するコンタクトプローブ７は、コンタクトプローブ２と同様の材料を用いて形成される。

本実施の形態５に係るプローブユニットは、複数のコンタクトプローブ７と、複数のコンタクトプローブ７を個別に収容するプローブホルダ３とを備える。

図１６は、本実施の形態５に係るプローブユニットに対して配線基板５００を取り付けて第２接触部７５および第３接触部７６へ荷重を加えた状態を示す図である。同図に示す配線基板５００は、ポリイミドからなるシート状の基材の一方の表面に、ニッケル等からなる多数の配線および電極が形成されたものであり、配線を介して信号処理回路と接続する電極５０１と、信号処理回路と接続せずに絶縁されたダミー電極５０２とを同数ずつ有する。電極５０１は第２接触部７５と接触する一方、ダミー電極５０２は第３接触部７６と接触する。配線基板５００をプローブホルダ３に固定する際には、電極５０１およびダミー電極５０２が各々対応する第２接触部７５および第３接触部７６と接触するように位置合わせを行った後、固定部材３００および第１ホルダ３１によって配線基板５００を挟持し、ネジ止め等によって固定する。なお、配線基板５００と第１ホルダ３１との間に適宜スペーサを設けるようにしてもよい。

図１６に示すように、腕部７４は、配線基板５００からの荷重によって弾性変形を生じる。この弾性変形を生じる際、第３接触部７６の先端の高さは第２接触部７５の先端の高さよりも大きいため、まず第３接触部７６がダミー電極５０２と接触する。この接触により腕部７４は図１６で反時計回りに若干回転しながら変形した後、第２接触部７５が電極５０１と接触する。したがって、弾性座屈部７２は、図１６のｘ軸の正の方向に撓むこととなる。このように、本実施の形態５においては、第３接触部７６を設けることによって弾性座屈部７２の撓みを制御することができるため、弾性座屈部７２の形状が柱状でも所望の方向へ容易に撓ませることができる。

図１７は、図１６に示す状態から第１接触部７１に半導体集積回路１００の電極１０１を接触させることによって半導体集積回路１００の検査を行う状態を示す図である。図１７において、弾性座屈部７２は半導体集積回路１００からの荷重に応じてさらに撓む。この撓みを生じる際、第１接触部７１は半導体集積回路１００の電極１０１をｘ軸方向に摺動する。したがって、電極１０１が酸化膜で覆われていたり、電極１０１の表面に汚れが付着したりしている場合には、これらの酸化膜または汚れを削り取ることができる。

以上説明した本発明の実施の形態５によれば、第１接触部７１が受ける荷重は第１接触部７１と同じ方向に延びる弾性座屈部７２に主として加わる一方、第２接触部７５が受ける荷重は第１接触部７１や弾性座屈部７２と異なる方向に延びる腕部７４に主として加わるため、第１接触部７１が受ける荷重と第２接触部７５が受ける荷重とを分離することができる。したがって、検査を行う際に配線基板５００の電極５０１を第２接触部７５に接触させた状態で荷重を一定化することで長期の使用によるコンタクトプローブ７の磨耗を防止することができ、長期にわたって安定した検査を行うことが可能となる。

また、本実施の形態５によれば、上記実施の形態１と同様、ユニット化する際の組立を容易に行うことができ、ユニット化した後のメインテナンスを効率よく行うことができる。

（その他の実施の形態）
ここまで、本発明を実施するための最良の形態として、実施の形態１〜５を詳述してきたが、本発明はそれら五つの実施の形態によってのみ限定されるべきものではない。例えば、本発明において、コンタクトプローブの腕部の長さや幅、第２接触部の設置位置を調整することによって腕部のバネ定数を適宜変更することができる。また、コンタクトプローブの弾性座屈部についても、その長さや形状を調整することによって荷重−撓み特性を適宜変更することができる。

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。

本発明は、半導体集積回路や液晶パネルなどの電子部品における導通状態検査や動作特性検査を行う際に有用である。

本発明の実施の形態１に係るプローブユニットの構成を示す斜視図である。 本発明の実施の形態１に係るコンタクトプローブの構成を示す図である。 本発明の実施の形態１に係るコンタクトプローブおよび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。 プローブホルダを第１ホルダの上方から見た平面図である。 本発明の実施の形態１に係るプローブユニットに対して配線基板を取り付けた状態を示す図である。 本発明の実施の形態１に係るプローブユニットを用いて検査を行っている状態を示す図である。 本発明の実施の形態２に係るコンタクトプローブの構成を示す図である。 本発明の実施の形態２に係るプローブユニットに対して配線基板を取り付けた状態を示す図である。 本発明の実施の形態３に係るコンタクトプローブの構成を示す図である。 本発明の実施の形態３に係るプローブユニットに対して配線基板を取り付けた状態を示す図である。 本発明の実施の形態３に係るプローブユニットを用いて検査を行っている状態を示す図である。 本発明の実施の形態４に係るコンタクトプローブの構成を示す図である。 本発明の実施の形態４に係るプローブユニットに対して配線基板を取り付けた状態を示す図である。 本発明の実施の形態４に係るプローブユニットを用いて検査を行っている状態を示す図である。 本発明の実施の形態５に係るコンタクトプローブの構成を示す図である。 本発明の実施の形態５に係るプローブユニットに対して配線基板を取り付けた状態を示す図である。 本発明の実施の形態５に係るプローブユニットを用いて検査を行っている状態を示す図である。

１ プローブユニット
２、４、５、６、７ コンタクトプローブ
３ プローブホルダ
２１、４１、５１、６１、７１ 第１接触部
２２、４２、５２、６２、７２ 弾性座屈部
２３、４３、５３、６３、７３ 接続部
２４、４４、５４、６４、７４ 腕部
２５、４５、５５、６５、７５ 第２接触部
３１ 第１ホルダ
３２ 第２ホルダ
３３、３４ ホルダ固定部材
６４ａ スリット
７６ 第３接触部
１００ 半導体集積回路
１０１、２０１、４０１、５０１ 電極
２００、４００、５００ 配線基板
３００ 固定部材
３１１ 第１保持孔
３１１ａ 大径部
３１１ｂ 小径部
３２１ 第２保持孔
５０２ ダミー電極

Claims (11)

1. 両端で異なる二つの回路構造とそれぞれ接触し、該二つの回路構造を電気的に接続する導電性のコンタクトプローブにおいて、
   一端が先鋭化した柱状をなす第１接触部と、
   前記第１接触部の他端から前記第１接触部の長手方向に沿って略柱状をなして延び、外部からの荷重によって弾性座屈を生じる弾性座屈部と、
   前記弾性座屈部が延びる方向の端部であって前記第１接触部に連なる端部とは異なる端部から前記延びる方向に沿って柱状をなして延びる接続部と、
   前記接続部の端部から該接続部が延びる方向と異なる方向に延び、外部から加わる荷重に応じて弾性変形を生じる腕部と、
   前記腕部から前記弾性座屈部が延びる方向と略平行であって前記第１接触部から遠ざかる方向に突出し、先端が先鋭化した第２接触部と、
   を備えたことを特徴とするコンタクトプローブ。
2. 前記腕部は、
   前記弾性座屈部を前記接続部の下方として下に凸な形状をなし、
   前記第２接触部は、
   前記腕部における前記接続部との境界を始端として前記腕部の終端付近に設けられたことを特徴とする請求項１記載のコンタクトプローブ。
3. 前記腕部は、
   前記弾性座屈部を前記接続部の下方として前記接続部から斜め上方に傾斜して延びた形状をなし、
   前記第２接触部は、
   前記腕部の前記接続部との境界を始端として前記腕部の終端付近に設けられたことを特徴とする請求項１記載のコンタクトプローブ。
4. 前記弾性座屈部は、
   前記腕部が延びる方向の幅を含む断面が、前記腕部が延びている側でくぼんだ形状をなしていることを特徴とする請求項２または３記載のコンタクトプローブ。
5. 前記腕部は、
   前記弾性座屈部を前記接続部の下方として上に凸な形状をなし、
   前記第２接触部は、
   前記腕部の上端付近に設けられたことを特徴とする請求項１記載のコンタクトプローブ。
6. 前記腕部は、
   板状をなして前記接続部が延びる方向と直交する方向に延び、この延びる方向に沿って略中央部に形成されたスリットを有し、
   前記第２接触部は、
   前記弾性座屈部を前記接続部の下方として前記スリットの上方に設けられたことを特徴とする請求項１記載のコンタクトプローブ。
7. 前記弾性座屈部は、
   前記腕部が延びる方向の幅を含む断面が、前記腕部が延びている側と反対側でくぼんだ形状をなしていることを特徴とする請求項５または６記載のコンタクトプローブ。
8. 前記第１接触部の先鋭化した一端を通過して前記弾性座屈部が延びる方向に平行な平面と、前記弾性座屈部が延びる方向と直交する方向の前記弾性座屈部の最小幅の中点を通過して前記弾性座屈部が延びる方向に平行な平面とは異なることを特徴とする請求項４または７記載のコンタクトプローブ。
9. 前記腕部の前記接続部に接続する端部を介して前記接続部が延びる方向に沿って突出し、先端が先鋭化した第３接触部
   をさらに備え、
   前記腕部は、
   前記弾性座屈部を前記接続部の下方として下に凸な形状をなし、
   前記第２接触部は、
   前記腕部の終端付近に設けられたことを特徴とする請求項１記載のコンタクトプローブ。
10. 前記第３接触部の先端は、前記第２接触部の先端よりも上方に位置することを特徴とする請求項９記載のコンタクトプローブ。
11. 請求項１〜１０のいずれか一項記載の複数のコンタクトプローブと、
    前記接続部を挿通するとともに前記腕部を収容する第１保持孔を複数有する複数の第１ホルダと、
    前記第１接触部を挿通する第２保持孔を複数有する第２ホルダと、
    を備えたことを特徴とするプローブユニット。

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