JP2010019797A - 両側プローブピン用ソケット、両側プローブピン、及びプローブユニット - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単な構造で片側のコンタクトピンのみ交換できる両側プローブピンを提供することを目的とする。
【解決手段】 両側プローブピン用ソケット１４に、第１のプローブピン１２Ａと第２のプローブピン１２Ｂが組み込まれる。両側プローブピン用ソケット１４は、第１のプローブピン１２Ａと第２のプローブピン１２Ｂを軸方向に整列した状態で収納する中空のパイプ部材で形成される。パイプ部材の内側に、第１のプローブピン１２Ａと第２のプローブピン１２Ｂを所定の位置に保持するための付き当て部１４ａが設けられる。
【選択図】 図１

Description

本発明はプローブピンに係り、より詳細には、ソケットの両側からコンタクトピンが延出した両側プローブピンに関する。

半導体デバイスの電気試験を行なう際に、半導体デバイスの電極を試験回路に接続するためにプローブピンが用いられる。プローブピンとして、ピンが軸方向に移動可能なスプリングプローブが一般的である。

スプリングプローブは、コンタクトピンが形成されたプランジャを、コイルバネ等のスプリングで付勢してバレル内に移動可能に保持したものである。スプリングプローブには、バレルの一端側のみからコンタクトピンが延出した片側スプリングプローブと、バレルの両側からコンタクトピンが延出した両側スプリングプローブとがある。半導体デバイスの電極と試験基板の電極パッドとの両方に電気的な接触を得るために、両側スプリングプローブを用いることが一般的である。

両側スプリングプローブは、一端側が試験回路基板に接続されたままで、反対側の半導体デバイスを順次取り替えて使用されることが多い。したがって、試験回路基板に接続されているほうのコンタクトピンは一回接続すればそのままであるのに対し、半導体デバイスに接続されるほうのコンタクトピンは、半導体デバイスの一つ一つを試験する毎に接続（接触）、離脱が繰り返される。

このため、半導体デバイスに接続される側のコンタクトピンは、試験回路基板に接続される側のコンタクトピンよりはるかに早く磨耗する場合がある。また、接触、離脱を繰り返すうちに、異物が付着したり腐食が進行したりすることがある。このような場合、半導体デバイスに接続される側のコンタクトピンを新しいものに交換しなければならない。

ところが、従来の両側スプリングプローブは一体型であり、片側のコンタクトピンのみを交換することはできない構造となっている。このため、半導体デバイスに接続される側のコンタクトピンを新しいものに交換しなければならない場合、両側スプリングプローブ全体を新しいものに交換しなければならない。すなわち、試験回路基板に接続される側のコンタクトピンはまだ十分使用に耐える場合であっても、半導体デバイスに接続される側のコンタクトピンと一緒に交換されてしまう。

そこで、コンタクトピンの先端部分のみを交換可能にした基板検査用プローブピンが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この基板検査用プローブピンでは、プローブピンを主プローブ部と補助プローブ部とに分割し、コンタクトをとる先端側の主プローブピンを補助プローブピンに対して着脱可能にしている。このため、プローブピンの先端側の主プローブピンのみを交換することができる。
特開平９−１１３５３６号公報

コンタクトピンの先端部分のみを交換可能にする場合、コンタクトピンの先端部分を着脱可能に保持する保持機構が必要となる。プローブピンを一本だけで使用する場合、プローブピンの周囲には空間があるので、このような保持機構を設けることができる。

ところが、半導体デバイスの試験では、近接して整列した多数の電極に対してプローブピンを一度にコンタクトさせるため、多数のプローブピンを近接して配置する必要がある。この場合、一本のプローブピンの周囲には保持機構を設けることのできる空間を確保することが難しいという問題がある。また、プローブピンの一本一本に保持機構を設けると、プローブピンの製造コストが高くなってしまう。プローブピンは多数設けられるので、プローブ全体としての製造コストが著しく上昇してしまうという問題もある。

そこで、簡単な構造で片側のコンタクトピンのみ交換できる両側プローブピンの開発が望まれている。

上述の目的を達成するために、第１のプローブピンと第２のプローブピンが組み込まれる両側プローブピン用ソケットであって、該第１のプローブピンと該第２のプローブピンを軸方向に整列した状態で収納する中空のパイプ部材で形成され、該パイプ部材の内側に、前記第１のプローブピンと前記第２のプローブピンを所定の位置に保持するための付き当て部を有することを特徴とする両側プローブピン用ソケットが提供される。

また、上述の両側プローブピン用ソケットに、第１のプローブピンと第２のプローブピンが互いに反対側から挿入され、第１のプローブピンの先端部分と第２のプローブピンの先端部分が前記両側プローブピン用ソケットの両側からそれぞれ延出していることを特徴とする両側プローブピンが提供される。

さらに、上述の両側プローブピンと、前記両側プローブピンをそれぞれ着脱可能に支持する複数の貫通孔を有する基板とを有することを特徴とするプローブユニットが提供される。

上述の両側プローブピンによれば、片側のプローブピンのみをソケットから容易に取り外すことができる。したがって、交換が必要となったプローブピンのみを容易に且つ迅速に交換することができる。また、ソケットは薄肉の円筒状の部材であり、プローブピンの直径よりやや大きい直径とするだけで、大きな空間を必要としない。このため、上述の両側プローブピンを既存の両側プローブピンと同様に配置することができる。

次に、第１実施形態による両側プローブピンについて、図１を参照しながら説明する。図１は第１実施形態による両側プローブピン１０の断面図である。

両側プローブピン１０は、２つのプローブピン１２Ａ，１２Ｂと、当該プローブピン１２Ａ，１２Ｂを収容するソケット１４とを有する。プローブピン１２Ａ，１２Ｂは互いに反対向きに整列した状態でソケット１４内に挿入され、固定されている。

本実施形態において、プローブピン１２Ａ，１２Ｂの各々は、一般的にスプリングプローブと称されるプローブピンである。すなわち、プローブピン１２Ａ，１２Ｂの各々は、先端にコンタクトピン１６ａが形成されたプランジャ１６とプランジャを付勢するコイルスプリング１８とがバレル２０内に収容されたプローブピンである。

プローブピン１２Ａ，１２Ｂの各々は、コンタクトピン１６ａがソケット１４の両端から延出して軸方向に移動可能な状態で、ソケット１４内に収容されている。コンタクトピン１６ａを押圧するとプランジャ１６はコイルスプリング１８を圧縮しながらソケット１４の内部に入り込む。このときのコイルスプリング１８の反発力が接触圧としてコンタクトピン１６ａに加わる。

図２はソケット１４の断面図であり、以下図２も参照しながらソケット１４について説明する。ソケット１４は、例えば肉厚が数十μｍの中空のパイプ部材により形成される。パイプ部材の材料は、良導電性の金属であることが好ましい。パイプ部材の材料として、例えば、燐青銅、ベリリウム銅などが好適である。また、例えば、ステンレス鋼に金めっきを施したパイプ部材を用いることとしてもよい。

ソケット１４の内径は、プローブピン１２Ａ，１２Ｂのバレル２０の外径にほぼ等しく、
プローブピン１２Ａ，１２Ｂを軽圧入できる程度の内径であることが好ましい。ただし、バレル２０の外径のばらつきやソケット１４の内径のばらつきを考慮すると、ソケット１４の内径をバレル２０の外径よりやや大きめしておき、後述のようにソケット１４の内面に突起部を形成してバレル２０を圧入することが好ましい。

ソケット１４には、一端側からプローブピン１２Ａが挿入され、他端側からプローブピン１２Ｂが挿入される。プローブピン１２Ａ及びプローブピン１２Ｂは互いに反対向きの状態でソケット１４に挿入される。ソケット１４の中央付近には、ソケット１４の内壁から内側に向けて突出した突出部１４ａ部が形成されている。ソケット１４に挿入されるプローブピン１２Ａ，１２Ｂは、その後端部が突出部１４ａに当接することで、それ以上ソケット１４の内部に挿入できなくなる。すなわち、プローブピン１２Ａ及びプローブピン１２Ｂは突出部１４ａに突き当てられることで止められ、ソケット１４内で位置決めされる。すなわち、突出部１４ａは突き当て部として機能する。突出部１４ａの位置は、プローブピン１２Ａ，１２Ｂのバレル２０がソケット１４内に入ってコンタクトピン１６ａがソケット１４から延出した状態となるような位置である。また、突出部１４ａは、プローブピン１２Ａ，１２Ｂがソケット１４内で互いに接触しないような位置に設けられる。突出部１４ａは、ソケット１４を形成するパイプ部材を絞り加工することで容易に形成することができる。

上述のように、ソケット１４には、内壁から内側に向かって突出する小さな突起部１４ｂが形成される（図２参照）。突起部１４ｂは、ソケット１４を形成するパイプ部材を外側からポンチ打ちすることで形成された打痕１４ｃに相当する部分である。突起部１４ｂは、図３に示すようにパイプ部材の外周の１箇所に設けてもよく、あるいは外周に沿って複数箇所に設けてもよい。あるいは、図４に示すように、パイプ部材の外周を絞り加工で変形させて絞り部１４ｄを形成することで、絞り部１４ｄの部分の内壁に円環状の突起部１４ｂを形成することとしてもよい。突起部１４ｂは、プローブピン１２Ａ及びプローブピン１２Ｂのバレル２０を適度に締め付けることのできる程度の高さとなるように形成される。

ソケット１４の軸方向における突起部１４ｂの位置は、ソケット１４の端部と挿入止めとしての突出部の間であって、バレル２０に接触する位置であればよい。ただし、バレル２０内でプランジャ１６が移動する部分においてバレル２０が変形すると、プランジャ１６が滑らかに移動できなくなるおそれがある。そこで、突起部１４ｂの位置を、ソケット１４の端部から、コンタクトピン１６ａを含むプランジャ１６の全長以上中央側の位置とすることが好ましい。すなわち、ソケット１４の端部から突起部１４ｂまでの距離Ｌを、コンタクトピン１６ａが押圧されて移動する際のプランジャ１６の最大ストローク以上とすることで、突起部１４ｂによりバレル２０が僅かに変形してもプランジャ１６の動きに影響しない。

ソケット１４の一端には、鍔部１４ｅが形成される。鍔部１４ｅはソケット１４の外径より僅かに大きい外径として形成された部分であり、後述するように、基板の貫通孔にソケット１４が挿入された際に、抜け止めとして機能する部分である。

以上の構成の両側プローブピン１０は、一端側のプローブピン（例えば、プローブピン１２Ａ）が半導体デバイスの電極に接触し、反対端側のプローブピン（例えは、プローブピン１２Ｂ）が試験回路基板の電極パッドに接触する。ソケット１４は良電導性の材料のパイプ部材により形成されているので、２つのプローブピン１２Ａ，１２Ｂはソケット１４を介して電気的に導通しており、半導体デバイスの電極を試験回路基板の電極パッドに電気的に接続することができる。

２つのプローブピン１２Ａ，１２Ｂは、ソケット１４に軽圧入されて保持されているので、ソケット１４から容易に引き抜くことができる。したがって、例えばプローブピン１２Ａのコンタクトピン１６ａのみが磨耗して使用不可となった場合、プローブピン１２Ａのみをソケット１４から引き抜いて、新しいプローブピンをソケット１４に挿入するだけで、簡単にコンタクトピン１６ａを交換することができる。

また、２つのプローブピン１２Ａ，１２Ｂは、薄肉のパイプ部材からなるソケット１４により支持させた簡単な構成であり、両側プローブピン１０の外径は、プローブピン１２Ａ，１２Ｂの外径より僅かに大きいだけである。このため、単位面積当たりに数多くの両側プローブピン１０を配置することができ、狭ピッチの電極の半導体デバイスにも対応することができる。

図１に示す両側プローブピン１０は、プローブピン１２Ａ，１２Ｂとして、同じ形状のコンタクトピン１６ａを有するスプリングプローブが用いられているが、コンタクトピン１６ａの形状を用途に合わせて変えてもよい。

図５は様々な形状のコンタクトピン１６ａを有するスプリングプローブを示す断面図である。図５（ａ）は先端が円錐状に尖ったコンタクトピン１６ａを有するスプリングプローブを示している。図５（ｂ）は、先端が半球状に丸まったコンタクトピン１６ａを有するスプリングプローブを示している。図５（ｃ）は、先端がクラウン（王冠）状に尖ったコンタクトピン１６ａを有するスプリングプローブを示している。図５（ｄ）は、先端が平坦なコンタクトピン１６ａを有するスプリングプローブを示している。

図５に示すスプリングプローブを任意に組み合わせてソケット１４に挿入するだけで、両端のコンタクトピン１６ａが異なる両側プローブピンを形成することができる。図６は、両端に異なる形状のコンタクトピンを有する両側プローブピンの一例を示す断面図である。図６に示す例では、プローブピン１２Ａとして図５（ａ）に示すスプリングプローブを用い、プローブピン１２Ｂとして図５（ｃ）に示すスプリングプローブを用いている。

次に、第２実施形態による両側プローブピンについて説明する。

第２実施形態による両側プローブピンは、基本的な構造は上述の第１実施形態による両側プローブピンと同様であり、ソケットの構造が異なる。したがって、ここでは、第２実施形態による両側プローブピンのソケットの構造についてのみ説明する。

図７は第２実施形態による両側プローブピンのソケット２４の断面図である。ソケット２４は、２つのパイプ部材２４Ａ，２４Ｂを接続部品２６で繋げて一体品として形成したものである。パイプ部材２４Ａ，２４Ｂは、上述のソケット１４を形成するパイプ部材を２つに分割したものに相当する。

接続部品２６は、パイプ部材と同じ外径を有し、両側にパイプ部材２４Ａ，２４Ｂが嵌り込む係合部２６ａ，２６ｂを有している。係合部２６ａ，２６ｂにパイプ部材２４Ａ，２４Ｂをそれぞれ嵌め込んで固定し一体とすることで、ソケット２４が形成される。

ここで、接続部品２６は、プローブピン１２Ａ，１２Ｂが挿入された時に突き当てられる突き当て部として機能する。すなわち、プローブピン１２Ａ，１２Ｂがパイプ部材２４Ａ，２４Ｂの端部から挿入されると、プローブピン１２Ａ，１２Ｂの後端部が接続部品２６に突き当てられ、それ以上挿入できなくなる。この位置が、図１に示すようなプローブピン１２Ａ，１２Ｂの所定の位置となる。

なお、図８に示すように、パイプ部材２４Ａ又はパイプ部材２４Ｂの内径を変えることにより、異なる径のプローブピンを組み込むことができる。

上述のソケット２４を有する両側プローブピンも上述の第１実施形態による両側プローブピン１０と同じ効果を有する。すなわち、２つのプローブピン１２Ａ，１２Ｂは、ソケット２４に軽圧入されて保持されているので、ソケット２４から容易に引き抜くことができる。したがって、例えばプローブピン１２Ａのコンタクトピン１６ａのみが磨耗して使用不可となった場合、プローブピン１２Ａのみをソケット２４から引き抜いて、新しいプローブピンをソケット２４に挿入するだけで、簡単にコンタクトピン１６ａを交換することができる。

また、２つのプローブピン１２Ａ，１２Ｂは、薄肉のパイプ部材からなるソケット２４により支持させた簡単な構成であり、両側プローブピンの外径は、プローブピン１２Ａ，１２Ｂの外径より僅かに大きいだけである。このため、単位面積当たりに数多くの両側プローブピンを配置することができ、狭ピッチの電極の半導体デバイスにも対応することができる。

上述の両側プローブピンは、図９に示すように、プローブユニット３０に組み立てられる。プローブユニット３０は、基板３２に形成された複数の貫通孔３２ａの各々に上述の両側プローブピン（例えば、図６に示す両側プローブピン）を組み込んだものである。貫通孔３２ａの内径は両側プローブピンのソケット１４，２４の外径より僅かに大きく、ソケット１４，２４の鍔部１４ａ，２４ａの外径より小さい。したがって、両側プローブピンのソケット１４，２４を上から貫通孔３２ａに差し込むと、ソケット１４，２４は鍔部１４ａ，２４ａで止められ、両側プローブピンは貫通孔３２内に保持される。なお、複数の貫通孔３２ａの配列は、試験に供される半導体デバイスの電極の配列と同じである。

本願明細書は以下の事項を開示する。
（付記１）
第１のプローブピンと第２のプローブピンが組み込まれる両側プローブピン用ソケットであって、
該第１のプローブピンと該第２のプローブピンを軸方向に整列した状態で収納する中空のパイプ部材で形成され、
該パイプ部材の内側に、前記第１のプローブピンと前記第２のプローブピンを所定の位置に保持するための付き当て部を有する
ことを特徴とする両側プローブピン用ソケット。
（付記２）
付記１記載の両側プローブピン用ソケットであって、
前記突き当て部は、前記パイプ部材を変形させて形成した内壁における突出部であることを特徴とする両側プローブピン用ソケット。
（付記３）
付記１記載の両側プローブピン用ソケットであって、
前記パイプ部材は、前記第１のプローブピンが収容される第１のパイプ部材と前記第２のプローブピンが収容される第２のパイプ部材とを含み、
該第１のパイプ部材と該第２のパイプ部材は前記突き当て部において接続されて一体となっていることを特徴とする両側プローブピン用ソケット。
（付記４）
付記１乃至３のうちいずれか一項記載の両側プローブピン用ソケットであって、
前記第１のプローブピンと前記第２のプローブピンを固定するための突起部が前記パイプ部材の内面に形成されていることを特徴とする両側プローブピン用ソケット。
（付記５）
付記４記載の両側プローブピン用ソケットであって、
前記突起部は、前記パイプ部材を外側から変形させて形成されたことを特徴とする両側プローブピン用ソケット。
（付記６）
付記１乃至５のうちいずれか一項記載の両側プローブピン用ソケットであって、
一端側に外径が太くなった鍔部が形成されていることを特徴とする両側プローブピン用ソケット。
（付記７）
付記１乃至６のうちいずれか一項記載の両側プローブピン用ソケットに、第１のプローブピンと第２のプローブピンが互いに反対側から挿入され、第１のプローブピンの先端部分と第２のプローブピンの先端部分が前記両側プローブピン用ソケットの両側からそれぞれ延出していることを特徴とする両側プローブピン。
（付記８）
付記７記載の両側プローブピンであって、
前記第１及び第２のプローブピンは、先端がコンタクトピンとして形成されたプランジャと該プランジャを付勢するスプリングとがバレルに収容されたスプリングプローブであることを特徴とする両側プローブピン。
（付記９）
付記８記載の両側プローブピンであって、
前記第１のプローブピンと前記第２のプローブピンを固定するための突起部が前記パイプ部材の内面に形成され、該突起部は、前記両側プローブピン用ソケットの両端から、前記第１及び第２のプローブピンの前記プランジャの長さ以上、中央側に位置していることを特徴とする両側プローブピン。
（付記１０）
付記８又は９記載の両側プローブピンであって、
前記第１のプローブピンのコンタクトピンの形状は、前記第２のプローブピンのコンタクトピンの形状と異なることを特徴とする両側プローブピン。
（付記１１）
複数の付記１乃至１０のうちいずれか一項記載の両側プローブピンと、
前記両側プローブピンをそれぞれ着脱可能に支持する複数の貫通孔を有する基板と
を有することを特徴とするプローブユニット。

第１の実施形態による両側プローブピンの断面図である。 図１に示すソケットの断面図である。 図１に示すソケットの側面図である。 図１に示すソケットの変形例の側面図である。 様々な形状のコンタクトピンを有するスプリングプローブを示す断面図である。 図１に示す両側プローブピンの変形例の断面図である。 第２実施形態による両側プローブピンのソケットの断面図である。 図７に示すソケットの変形例の断面図である。 両側プローブピンが組み込まれたプローブユニットの斜視図である。

符号の説明

１０ 両側プローブピン
１２Ａ，１２Ｂ プローブピン
１４，２４ ソケット
１４ａ 突出部
１４ｂ 突起部
１４ｃ 打痕
１４ｄ 絞り部
１４ｅ 鍔部
１６ プランジャ
１６ａ コンタクトピン
１８ コイルスプリング
２０ バレル
２４Ａ，２４Ｂ パイプ部材
２６ 接続部材
２６ａ，２６ｂ 係合部
３０ プローブユニット
３２ 基板
３２ａ 貫通孔

Claims (5)

1. 第１のプローブピンと第２のプローブピンが組み込まれる両側プローブピン用ソケットであって、
   該第１のプローブピンと該第２のプローブピンを軸方向に整列した状態で収納する中空のパイプ部材で形成され、
   該パイプ部材の内側に、前記第１のプローブピンと前記第２のプローブピンを所定の位置に保持するための付き当て部を有する
   ことを特徴とする両側プローブピン用ソケット。
2. 請求項１記載の両側プローブピン用ソケットであって、
   前記突き当て部は、前記パイプ部材を変形させて形成した内壁における突出部であることを特徴とする両側プローブピン用ソケット。
3. 請求項１記載の両側プローブピン用ソケットであって、
   前記パイプ部材は、前記第１のプローブピンが収容される第１のパイプ部材と前記第２のプローブピンが収容される第２のパイプ部材とを含み、
   該第１のパイプ部材と該第２のパイプ部材は前記突き当て部において接続されて一体となっていることを特徴とする両側プローブピン用ソケット。
4. 請求項１乃至３のうちいずれか一項記載の両側プローブピン用ソケットに、第１のプローブピンと第２のプローブピンが互いに反対側から挿入され、第１のプローブピンの先端部分と第２のプローブピンの先端部分が前記両側プローブピン用ソケットの両側からそれぞれ延出していることを特徴とする両側プローブピン。
5. 複数の請求項１乃至４のうちいずれか一項記載の両側プローブピンと、
   前記両側プローブピンをそれぞれ着脱可能に支持する複数の貫通孔を有する基板と
   を有することを特徴とするプローブユニット。

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