JPWO2010117080A1 - プローブホルダおよびプローブユニット - Google Patents

Abstract

小型化しても強度的な問題を生じることがなく、製造コストも低く抑えることができるプローブホルダおよびプローブユニットを提供する。各々が板状をなし、板厚方向に積層された第１ホルダ部材および第２ホルダ部材と、第１ホルダ部材および第２ホルダ部材を相互に固定する固定ねじと、固定ねじのねじ部に着脱自在に装着されたコイルばねとを備え、第１ホルダ部材は、ねじ部の最大外径より大きくかつコイルばねの外径より小さい径を有し、ねじ部を挿通する挿通部を含む第１ねじ孔を備え、第２ホルダ部材は、コイルばねの外径より大きい径を有する大径部と、大径部に連通し、ねじ部を螺合可能なねじ山が設けられた小径部とを含む第２ねじ孔を備え、ねじ部を小径部に螺合し、固定ねじのねじ頭と第２ホルダ部材によって第１ホルダ部材を挟持する。

Description

本発明は、半導体集積回路等の電子部品の電気的な検査に用いる複数の導電性のコンタクトプローブを収容するプローブホルダおよび当該プローブホルダと複数のコンタクトプローブとを備えたプローブユニットに関する。

従来、半導体集積回路等の電子部品の導通状態検査や動作特性検査を行う際には、検査対象と該検査対象へ検査用信号を出力するテスターとの間の電気的な接続を図るため、複数の導電性のコンタクトプローブが用いられる。これらのコンタクトプローブは、検査対象の配線パターンに応じて配置され、プローブホルダに個別に収容される。プローブホルダは、コンタクトプローブを抜け止めする構成を有しており、板厚方向に重なった２枚の平板状のホルダ部材がねじによって相互に固定されている（例えば、特許文献１を参照）。

しかしながら、上述した特許文献１に記載の技術では、ねじを緩めた状態でねじがホルダ部材から脱落してしまうことがあるため、ホルダ部材の上下を意識しながら組立作業を行わなければならず、良好な作業性を得ることができなかった。この問題を解決するために、２枚のホルダ部材を相互に固定するねじとしてカバーねじ（例えば、特許文献２を参照）を用いることが考えられる。図７は、カバーねじによる２枚のホルダ部材の固定部分の構成を示す部分断面図である。図７において、ホルダ部材１１、１２を相互に固定するカバーねじ１３は、薄い円盤状をなすねじ頭１３１と、ねじ部１３２とを備える。ねじ部１３２は、ねじ山が設けられている先端部１３２ａと、先端部１３２ａよりもねじ頭１３１の近くに位置し、円柱状をなす基端部１３２ｂとを有する。基端部１３２ｂの径は、先端部１３２ａの最小外径より小さい。

次に、ホルダ部材１１、１２にそれぞれ設けられるカバーねじ１３用のねじ孔１１１、１２１の構成を説明する。ねじ孔１１１は、ねじ頭１３１を載置する載置部１１１ａと、ねじ部１３２を挿通可能であり、載置部１１１ａと互いの中心軸が一致する挿通部１１１ｂとを有する。載置部１１１ａは、ねじ頭１３１の径よりも大きい径を有するとともに、開口からの深さがねじ頭１３１の高さより大きくなるように座ぐりされている。挿通部１１１ｂの内周面の一部にはねじ山１１１ｃが設けられており、先端部１３２ａと螺合可能である。一方、ねじ孔１２１は、ねじ孔１１１と互いの中心軸が一致して連通しており、内周面に先端部１３２ａと螺合可能なねじ山が設けられている。

カバーねじ１３を用いてホルダ部材１１、１２を相互に固定する際には、まず先端部１３２ａを載置部１１１ａの開口からねじ孔１１１へ挿入する。この挿入によって先端部１３２ａがねじ山１１１ｃまで達した後、ねじ頭１３１を所定の方向に回転させて先端部１３２ａをねじ山１１１ｃに螺合する。ねじ頭１３１を回転させ続けると、先端部１３２ａはねじ山１１１ｃを越えて挿通部１１１ｂの開口に到達できるようになる。このようにしてねじ頭１３１と先端部１３２ａがねじ山１１１ｃを介して反対側に位置する状態に達すると、カバーねじ１３はホルダ部材１１から抜け止めされる。その後、ねじ頭１３１を載置部１１１ａに載置してホルダ部材１２の位置合わせを行い、先端部１３２ａをねじ孔１２１に螺合する。これにより、ホルダ部材１１がねじ頭１３１とホルダ部材１２によって挟持された状態となり、ホルダ部材１１、１２が相互に固定される。

以上説明したように、カバーねじ１３は、ホルダ部材１１に抜け止めされた状態でホルダ部材１２に螺合されるため、組立の際にカバーねじ１３がホルダ部材１１から脱落してしまうことがない。したがって、組立の際にホルダ部材１１の上下を気にすることなく作業を行うことができ、良好な作業性を得ることができる。

特開２００２−１３９５１３号公報 特開２００７−９２９８０号公報

ところで近年、検査対象である電子部品の小型化に伴い、プローブホルダの小型化も求められてきている。プローブホルダを小型化する場合には、カバーねじ１３の細径化が必要になってくる場合もある。しかしながら、例えばねじ部１３２の最大外径が２．０ｍｍ以下であるような微小なサイズのカバーねじ１３を実現しようとすると、基端部１３２ｂの径をさらに細くしなければならないため、強度的な問題が生じるおそれがあった。

また、カバーねじ１３は、ホルダ部材１１の板厚に応じて基端部１３２ｂの長さを変更しなければならないため、汎用性に乏しく、製造コストがかか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、小型化しても強度的な問題を生じることがなく、製造コストも低く抑えることができるプローブホルダ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、本発明に係るプローブホルダは、両端部が異なる回路構造とそれぞれ接触し、前記異なる回路構造間の電気信号の入出力を行う導電性のコンタクトプローブを、所定のパターンにしたがって複数個収容するプローブホルダであって、各々が板状をなし、板厚方向に積層された第１および第２ホルダ部材と、前記第１および第２ホルダ部材を相互に固定する固定ねじと、前記固定ねじのねじ部に着脱自在に装着されたコイルばねと、を備え、前記第１ホルダ部材は、前記ねじ部の最大外径より大きくかつ前記コイルばねの外径より小さい径を有し、前記ねじ部を挿通する挿通部を含む第１ねじ孔を備え、前記第２ホルダ部材は、前記コイルばねの外径より大きい径を有する大径部と、前記大径部に連通し、前記ねじ部を螺合可能なねじ山が設けられた小径部とを含む第２ねじ孔を備え、前記ねじ部を前記小径部に螺合し、前記固定ねじのねじ頭と前記第２ホルダ部材によって前記第１ホルダ部材を挟持することを特徴とする。

また、本発明に係るプローブホルダは、上記発明において、前記ねじ部の最大外径は２．０ｍｍ以下であることを特徴とする。

また、本発明に係るプローブホルダは、上記発明において、前記コイルばねの巻き数は２以下であ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、上記発明に係るプローブホルダと、前記プローブホルダが収容する複数の前記コンタクトプローブと、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、二つのホルダ部材を固定する固定ねじのねじ部にコイルばねを装着することによって固定ねじを一方のホルダ部材から抜け止めしているため、固定ねじとして通常のねじを適用することができる。したがって、細径化しても強度的な問題を生じるおそれがなく、製造コストも低く抑えることが可能となる。

図１は、本発明の一実施の形態に係るプローブユニットの全体構成を示す斜視図である。 図２は、本発明の一実施の形態に係るプローブユニットの構成を示す分解斜視図である。 図３は、本発明の一実施の形態に係るプローブホルダが備える第１および第２ホルダ部材の固定部分の構成を示す部分断面図である。 図４は、第１ホルダ部材の第１ねじ孔に挿通した固定ねじにコイルばねを螺合する状況を示す図である。 図５は、図４に示す状態からコイルばねを所定の位置まで移動した状態を示す図である。 図６は、固定ねじを第２ホルダ部材に螺合する状況を示す図である。 図７は、従来のプローブホルダにおける二つのホルダ部材の固定部分の構成を示す部分断面図である。

以下、添付図面を参照して本発明を実施するための形態を説明する。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。

図１は、本発明の一実施の形態に係るプローブユニットの全体構成を示す斜視図である。また、図２は、本実施の形態に係るプローブユニットの構成を示す分解斜視図である。図１および図２に示すプローブユニット１は、半導体集積回路等の回路構造の電気的特性を検査する装置であり、異なる二つの回路構造をそれぞれ具備した検査対象と回路基板との間で電気信号の送受信を行う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。なお、図２では、複数のコンタクトプローブ２のうち１本のみを代表的に記載している。

コンタクトプローブ２は、例えばコイルばねの両端部に針状体を連結した両端可動型のコンタクトプローブである（上記特許文献１の図１１を参照）。なお、コンタクトプローブ２は両端可動型に限られるわけではなく、従来知られている様々なタイプのものを適用することが可能である。

プローブホルダ３は、絶縁性が高い合成樹脂材などの絶縁性材料を用いてそれぞれ形成され、板厚方向に積層された第１ホルダ部材４および第２ホルダ部材５と、薄い円柱状のねじ頭６１およびねじ部６２を有し、第１ホルダ部材４と第２ホルダ部材５とを相互に固定する複数の金属製の固定ねじ６と、ピアノ線等の線材からなり、ねじ部６２に装着されるコイルばね７と、を備える。ねじ部６２の最大外径は２．０ｍｍ以下である。また、コイルばね７の巻き数は２巻き程度である。コイルばね７の巻き数は、２以下であればより好ましい。なお、図２では、４つの固定ねじ６のうち１本のみを代表的に記載している。

第１ホルダ部材４は板状をなしている。第１ホルダ部材４は、その板厚方向に貫通され、コンタクトプローブ２の一部を挿通して保持する複数の保持孔４１と、固定ねじ６を挿通する複数の第１ねじ孔４２とを有する。一方、第２ホルダ部材５は、第１ホルダ部材４と同様に板状をなしている。第２ホルダ部材５は、その板厚方向に貫通され、各々が複数の保持孔４１のいずれかと互いの中心軸が一致して連通し、コンタクトプローブ２の一部を挿通して保持する複数の保持孔５１と、各々が複数の第１ねじ孔４２のいずれかと互いの中心軸が一致して連通し、固定ねじ６を螺合可能な第２ねじ孔５２とを有する。保持孔４１、５１の配置パターンは、検査対象の電極の配置パターンに対応している。

なお、第１ホルダ部材４および第２ホルダ部材５として、金属等の導電性材料からなる母材の表面に絶縁被膜を形成したものを適用することも可能である。

図３は、第１ホルダ部材４と第２ホルダ部材５の固定部分の構成を示す部分断面図である。まず、第１ねじ孔４２、第２ねじ孔５２の構成を説明する。第１ねじ孔４２は、ねじ頭６１を載置する載置部４２ａと、載置部４２ａと中心軸が一致して連通し、ねじ部６２を挿通する挿通部４２ｂとを備える。載置部４２ａは、ねじ頭６１の径よりも大きい径を有するとともに、開口からの深さがねじ頭６１の高さよりも大きくなるように座ぐりされている。挿通部４２ｂは、ねじ部６２の最大外径よりも大きく、かつコイルばね７の外径ｄよりも小さい径ｒを有する。このため、固定ねじ６はコイルばね７によって第１ホルダ部材４から抜け止めされる。

第２ねじ孔５２は、コイルばね７の外径ｄより大きい径を有する大径部５２ａと、大径部５２ａと同軸をなし、大径部５２ａより小さい径を有し、かつ内周面にねじ山が設けられた小径部５２ｂとを有する。

図３において、ねじ頭６１は載置部４２ａに載置され、ねじ部６２は小径部５２ｂに螺合されている。また、コイルばね７はねじ部６２に螺合され、大径部５２ａの内部に位置している。この状態で、第１ホルダ部材４はねじ頭６１および第２ホルダ部材５によって挟持され、第２ホルダ部材５に固定されている。

保持孔４１、５１、および第１ねじ孔４２、第２ねじ孔５２を形成する際には、母材に対してドリル加工、エッチング、打抜成形のいずれかを行うか、あるいはレーザ、電子ビーム、イオンビーム、ワイヤ放電などのいずれかを用いた加工を施す。

次に、固定ねじ６による第１ホルダ部材４と第２ホルダ部材５の固定方法を、図４〜図６を参照して説明する。まず、固定ねじ６を第１ねじ孔４２に挿通する。具体的には、ねじ部６２を載置部４２ａの開口から挿入し、ねじ頭６１が載置部４２ａに載置された状態となるまで挿入する。その後、図４に示すように、コイルばね７をねじ部６２に螺合して装着する。なお、コイルばね７は巻き数が２と少ないため、ねじ部６２がコイルばね７の中空部を貫通するようにコイルばね７をねじ部６２の端部から押し込んで装着するようにしてもよい。

コイルばね７を螺合し続けると、コイルばね７は徐々にねじ頭６１の方へ近づいていく。図５は、螺合によってコイルばね７を所定の位置まで移動させた状態を示す図である。図５に示す状態で第１ホルダ部材４の上下を逆にしても、コイルばね７が挿通部４２ｂの開口に引っ掛かるため、固定ねじ６が第１ホルダ部材４から脱落してしまうことはない。

続いて、複数のコンタクトプローブ２を第２ホルダ部材５に挿通し、第１ホルダ部材４と第２ホルダ部材５の位置決めを行った後（図６を参照）、ねじ部６２を第２ねじ孔５２ｂに螺合する。これにより、第１ホルダ部材４はねじ頭６１および第２ホルダ部材５によって挟持され、第２ホルダ部材５に固定される。

以上説明した本発明の一実施の形態によれば、第１ホルダ部材４と第２ホルダ部材５を相互に固定する固定ねじ６のねじ部６２にコイルばね７を螺合することによって固定ねじ６を第１ホルダ部材４から抜け止めしているため、固定ねじ６として通常のねじを適用することができる。したがって、ねじ部６２の最大外径を２．０ｍｍ以下まで細径化してもカバーねじのように強度的な問題を生じるおそれがない。また、固定ねじ６はねじ部６２の全長にわたってねじ山が設けられているため、カバーねじよりも汎用性が高く加工も容易である。したがって、製造コストも低く抑えることが可能となる。

なお、上述した固定構造（図３を参照）は、プローブホルダ３以外にも適用することができる。例えば、プローブユニット１を回路基板に固定する場合にも上述した固定構造を適用することができる。

このように、本発明は、ここでは説明していない様々な実施の形態等を含みうるものであり、特許請求の範囲に記載された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、半導体集積回路等の電子部品の電気的な検査を行うのに有用である。

１ プローブユニット
２ コンタクトプローブ
３ プローブホルダ
４ 第１ホルダ部材
５ 第２ホルダ部材
６ 固定ねじ
７ コイルばね
１１、１２ ホルダ部材
１３ カバーねじ
４１、５１ 保持孔
４２ 第１ねじ孔
４２ａ、１１１ａ 載置部
４２ｂ、１１１ｂ 挿通部
５２ 第２ねじ孔
５２ａ 大径部
５２ｂ 小径部
６１、１３１ ねじ頭
６２、１３２ ねじ部
１１１、１２１ ねじ孔
１１１ｃ ねじ山
１３２ａ 先端部
１３２ｂ 基端部

Claims (4)

1. 両端部が異なる回路構造とそれぞれ接触し、前記異なる回路構造間の電気信号の入出力を行う導電性のコンタクトプローブを、所定のパターンにしたがって複数個収容するプローブホルダであって、
   各々が板状をなし、板厚方向に積層された第１および第２ホルダ部材と、
   前記第１および第２ホルダ部材を相互に固定する固定ねじと、
   前記固定ねじのねじ部に着脱自在に装着されたコイルばねと、
   を備え、
   前記第１ホルダ部材は、
   前記ねじ部の最大外径より大きくかつ前記コイルばねの外径より小さい径を有し、前記ねじ部を挿通する挿通部を含む第１ねじ孔を備え、
   前記第２ホルダ部材は、
   前記コイルばねの外径より大きい径を有する大径部と、前記大径部に連通し、前記ねじ部を螺合可能なねじ山が設けられた小径部とを含む第２ねじ孔を備え、
   前記ねじ部を前記小径部に螺合し、前記固定ねじのねじ頭と前記第２ホルダ部材によって前記第１ホルダ部材を挟持することを特徴とするプローブホルダ。
2. 前記ねじ部の最大外径は２．０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１記載のプローブホルダ。
3. 前記コイルばねの巻き数は２以下であることを特徴とする請求項１または２記載のプローブホルダ。
4. 請求項１〜３のいずれか一項記載のプローブホルダと、
   前記プローブホルダが収容する複数の前記コンタクトプローブと、
   を備えたことを特徴とするプローブユニット。

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