JP3806874B2 - コンタクトプローブ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンタクトプローブ、詳しくは、半導体や液晶、電気電子デバイスの超微小ピッチで形成された回路パターンなどを検査することに用いられるコンタクトプローブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子回路基板の回路パターンは、その基板に搭載される半導体や抵抗、コンデンサー、コイルといった電子素子の小形化に伴って微細化されている。これに対し、電子回路基板の回路パターンを検査することに用いられるコンタクトプローブとして、従来、コイルばねによって探針を弾発付勢した構成のもの（コイルばね型コンタクトプローブ）が知られていたけれども、このものは、小形化することが困難である、などの理由によって、微細化された回路パターンの検査には対応しきれていなかった。
【０００３】
ところで、微細化された回路パターンの検査に適応し得るコンタクトプローブの探針先端（プローブ先端）は、半径０．１ｍｍ程度の微細な球形又は角張り形状を持つことが要求され、しかも、隣接する探針の相互間ピッチは０．２ｍｍ程度以下という精密さが要求されることがわかっていて、この点でも、上記したコイルばね型コンタクトプローブは、要求を満たし得るものではない。
【０００４】
そこで、探針を弾発付勢する手段を備えるコンタクトプローブとして、カンチレバー型や座屈型が利用されていた。このうち、座屈型コンタクトプローブは、ばね部分の弾性係数を大きくとれなかったり、座屈する長さ方向に長くなって小形化が困難であるという欠点を持っており、さらに、ばね部分の弾性係数をある程度大きくすると耐用寿命が短くなって実用にならないという欠点があった。一方、カンチレバー型コンタクトプローブは、微細なコンタクトを持つタイプであるとして従来より多く採用されているけれども、座屈型コンタクトプローブと同様に耐用寿命の問題が解決されていない。
【０００５】
一方、探針を有する梁部を突出させた薄板を多数枚積層することによって構成されたコンタクトプローブがあった（たとえば、特許文献１参照）。このコンタクトプローブでは、薄板に細長い切り書きを形成することによって薄板から上記梁部を鶴首形状に立ち上げ、その梁部の先端に先尖りのリードルと称する探針を具備させているものである。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−８３１７９号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、微細化された回路パターンの検査に適応し得るコンタクトプローブとして知られている従来の座屈型コンタクトプローブやカンチレバー型コンタクトプローブは小形化と耐用寿命との両方を満足するものではなかった。
【０００８】
本発明は以上の状況に鑑みてなされたものであり、カンチレバー型コンタクトプローブの長所、すなわち微細なコンタクトを持たせることができ、しかも、小形化も座屈型コンタクトプローブに比べて容易であるという長所を生かしつつ、探針を弾発付勢するためのばね部分を梁部自体で形成することによって、小形化と耐用寿命との両方を満足させることのできるコンタクトプローブを提供することを目的とする。
【０００９】
また、本発明は、微細化された回路パターンの検査に適応し得るものでありながら、容易にかつ安価に製作することのできるコンタクトプローブを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るコンタクトプローブは、探針を有する梁部が突出された多数の導電性薄板の積層体でなり、個々の導電性薄板が相互に電気的に絶縁されている。そして、上記導電性薄板の板厚と同一の幅を有する上記梁部が伸縮弾性を備える蛇行形状に形成されていると共に、その梁部の先端を尖らせることによって形成された上記探針が、当該梁部の先端で、導電性薄板の肉厚方向の一部から突出されている。
【００１１】
この構成を採用すると、梁部が蛇行形状に形成されているために、その梁部の直線突出幅が当該梁部の沿面長さに比べて短くなる。しかも、導電性薄板の板厚と同一の幅を有する梁部が伸縮弾性を備える蛇行形状に形成されているために、梁部自体に探針を弾発付勢するばね性が備わり、その梁部自体が耐用寿命の長いばね部分として作用する。これらのことから、当該コンタクトプローブの小形化が促進しやすくなり、併せて、耐用寿命も長くなる。
【００１２】
また、上記導電性薄板の板厚と同一の幅を有する上記梁部が伸縮弾性を備える蛇行形状に形成されていると共に、その梁部の先端を尖らせることによって形成された上記探針が、当該梁部の先端で、導電性薄板の肉厚方向の一部から突出されているので、探針を別部材によって形成して梁部の先端に固着する場合に比べて探針の製作が容易であり、しかも、研磨などの手段を採用することによって、探針先端を所望半径の球形や所望の角張り形状に容易に仕上げることが可能になる。
【００１３】
本発明では、個々の上記導電性薄板の端部にリード線が接続される端子が備わり、それらの端子が、導電性薄板の積層方向で互いに重なりあわないように位置ずれしていることが望ましく、この構成を採用することによって、それぞれの端子にリード線を容易に接続することが可能になり、併せて、端子同士の短絡も起こる余地がなくなる。
【００１４】
本発明では、相隣接する導電性薄板が電気絶縁性皮膜又は電気絶縁性塗膜によって電気的に絶縁されていることが望ましく、これによれば、導電性薄板の積層ピッチを短くして探針の相互間ピッチを短くすることが容易になるので、回路パターンの微細化に探針の相互間ピッチを適応させやすくなる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１（Ａ）は本発明に係るコンタクトプローブの構成要素である導電性薄板１の概略側面図、同（Ｂ）は同導電性薄板１の平面図、（Ｃ）は梁部の要部を拡大した概略斜視図、図２（Ａ）は同コンタクトプローブの要部の一部破断側面図、同（Ｂ）は同（Ａ）のＩＩＢ矢視図、図３（Ａ）（Ｂ）は小形化促進作用及びばね性についての説明図である。
【００１６】
図１に示した導電性薄板１は、その一辺の適所を起点ａとして梁部２が延び出ており、その梁部２の先端に探針３が備わっている。梁部２は蛇行形状に形成されていて、その山形部又は谷形部のピッチが拡縮する矢印ｓ方向に伸縮可能であり、しかも、その梁部２が伸縮したときには、その梁部２を自然形状に復帰させる弾性を備えている。この導電性薄板１は、図２に示したような多数枚を重ね合わせることによって形成された積層体によってコンタクトプローブを構成し、そのようなコンタクトプローブにおいて、個々の導電性薄板１は相互に電気的に絶縁され、しかも、個々の導電性薄板１にはリード線を接続するための端子４が具備される。
【００１７】
このように、導電性薄板１が、先端に探針３を有する蛇行形状の梁部２を備えていることによって、その導電性薄板１の幅寸法が短く抑えられて当該コンタクトプローブが小形化されるだけでなく、耐用寿命が長くなる。この点を図３を参照して説明する。
【００１８】
図３（Ａ）は、一端１１を固定してその他端１２が荷重Ｐを受ける作用点として形成されたカンチレバー型の平坦な板ばね材１０を示している。この板ばね材１０において、板ばね材１０を撓ませ得る荷重Ｐの大きさは、板ばね材１０の一端１１から他端１２までの直線長さＬに反比例し、板厚ｔの２乗や板幅Ｗに比例する。
【００１９】
これを式で表すと、
Ｐ∝（ｔ^２・Ｗ）／Ｌ…………（１）
となる。そして、板ばね材１０は平坦であるから、板ばね材１０の一端１１から他端１２までの直線長さＬは、板ばね材１０の一端１１から他端１２までの沿面長さ（板ばね材１０の表面に沿う長さ）に一致している。したがって、荷重Ｐを大きくするために板厚ｔ及び板幅Ｗを大きくして板ばね材１０を撓ませるとばねとしての耐用寿命が短くなって塑性変形してしまう。一方、耐用寿命は直線長さＬに比例するので、その直線長さＬを長くすると耐用寿命は延びるものの、板ばね材１０が長く大形化してしまう。
【００２０】
これに対し、一端から他端までの沿面長さが図３（Ａ）の板ばね材１０と同じ長さを持つ板ばね材１０’を図３（Ｂ）のように蛇行形状に曲げたものでは、その板ばね材１０’の直線長さＬ’が、図３（Ａ）の板ばね材１０の直線長さＬよりも短くなる。また、蛇行形状の板ばね材１０’は、その山形部又は谷形部のピッチが拡縮する方向に伸縮可能であって、その方向に伸縮した場合には元の自然形状に復帰させようとする弾性を発揮する。
【００２１】
したがって、図１で説明したように、梁部２を伸縮弾性を備えた蛇行形状に形成しておくと、導電性薄板１の幅寸法が短く抑えられて当該コンタクトプローブが小形化され、併せて、梁部２の沿面長さが直線長さの割りに長くなって蛇行形状の梁部２自体が弾性を発揮するようになるので耐用寿命も長くなる。また、したがって、このような導電性薄板１を多数枚積層することによってコンタクトプローブを形成すると、導電性薄板１の幅寸法の短い小形化された耐用寿命の長いコンタクトプローブを製作することができるようになる。
【００２２】
次に、図１（Ｂ）（Ｃ）のように、探針３は、梁部２の先端で、導電性薄板１の肉厚方向ｍの一部から突出されている。この探針３は、梁部２をエッチング加工したり、レーザ加工あるいはワイヤカット加工して、その加工箇所を研磨することによって先尖り状に形成されている。探針３を梁部２の先端の、導電性薄板１の肉厚方向ｍの一部から突出させておくことは、梁部２の幅（導電性薄板１の板厚）や梁部２の肉厚を大きくしてその耐用寿命を長くした上で、探針３を梁部２と一体にその先端に具備させる上で有益である。実用上、導電性薄板１には０．１ｍｍ程度あるいはそれ以下の板厚を有するものが用いられるため、上記のように探針３を梁部２の先端の、導電性薄板１の肉厚方向ｍの一部から突出させた場合、コンタクトプローブでの隣接する探針３の相互間ピッチも導電性薄板１の板厚と同一になる。
【００２３】
図２（Ａ）（Ｂ）のように、積層体を形成している個々の導電性薄板１の端子４は、導電性薄板１の積層方向で互いに重なりあわないように位置ずれしている。具体的には、個々の導電性薄板１の端子４が斜めに並ぶように少しずつ位置ずれしている。このようにしておけば、隣接する導電性薄板１の相互間で端子４同士が短絡するという事態が起こり得なくなるだけでなく、個々の端子４にリード線（不図示）を半田付けなどによって接続する場合に、その接続作業を他の端子にじゃまされずに容易に行うことが可能になるという利点がある。
【００２４】
コンタクトプローブにおいて、積層された個々の導電性薄板１は相互に電気的に絶縁されている必要がある。このような電気絶縁性は、梁部２を含めた導電性薄板１の表面に電気絶縁性を発揮する酸化皮膜を形成したり、梁部２を含めた導電性薄板１の表面に電気絶縁性塗料を塗布することによって電気絶縁性塗膜を形成したりすることによって確保することが可能であり、そのようにすると、導電性薄板１の積層ピッチを短くして探針３の相互間ピッチを短くすることが容易になるので、回路パターンの微細化に探針３の相互間ピッチを適応させやすくなるという利点がある。
【００２５】
本発明に係るコンタクトプローブにおいて、梁部２の蛇行形状は図１（Ａ）に示したように山形部分や谷形部分が上下逆向きのＶ字状に形成されている形状に限定されるものではなく、たとえば谷形部分がＵ字状であって、山形部分が谷形部分の立上り部を重ね合わせたような形状になっていてもよい。
【００２６】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係るコンタクトプローブは、カンチレバー型コンタクトプローブの長所、すなわち微細な探針を持たせることができ、しかも、小形化も座屈型コンタクトプローブに比べて容易であるという長所を生かしたものであって、探針を弾発付勢するためのばね部分を蛇行形状の伸縮弾性を備えた梁部自体で形成することによって小形化と耐用寿命との両方を満足させることのできるものである。したがって、微細化された回路パターンの検査に要求される性能を備えていて、微細化された回路パターンの検査に十分に適応し得るものである。それにもかかわらず、弾力性を備えたウレタン樹脂やシリコン樹脂、さらには梁部とは別体であるばね材を用いることなく、探針を弾発付勢するためのばね部分を梁部に担わせてあるので、部品点数が少なくて容易にかつ安価に製作することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （Ａ）は本発明に係るコンタクトプローブの構成要素である導電性薄板の概略側面図、（Ｂ）は同導電性薄板の平面図、（Ｃ）は梁部の要部を拡大した概略斜視図である。
【図２】 （Ａ）は同コンタクトプローブの要部の一部破断側面図、（Ｂ）は（Ａ）のＩＩＢ矢視図である。
【図３】 （Ａ）（Ｂ）は小形化促進作用及びばね性についての説明図である。
【符号の説明】
１ 導電性薄板
２ 梁部
３ 探針
４ 端子

Claims (3)

1. 探針を有する梁部が突出された多数の導電性薄板の積層体でなり、個々の導電性薄板が相互に電気的に絶縁されているコンタクトプローブにおいて、
   上記導電性薄板の板厚と同一の幅を有する上記梁部が伸縮弾性を備える蛇行形状に形成されていると共に、その梁部の先端を尖らせることによって形成された上記探針が、当該梁部の先端で、導電性薄板の肉厚方向の一部から突出されていることを特徴とするコンタクトプローブ。
2. 個々の上記導電性薄板の端部にリード線が接続される端子が備わり、それらの端子が、導電性薄板の積層方向で互いに重なりあわないように位置ずれしている請求項１に記載したコンタクトプローブ。
3. 相隣接する導電性薄板が電気絶縁性皮膜又は電気絶縁性塗膜によって電気的に絶縁されている請求項１又は請求項２に記載したコンタクトプローブ。

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