特許 7017373 プローブ及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-01-31

(45)【発行日】2022-02-08

(54)【発明の名称】プローブ及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   G01R 1/067 20060101AFI20220201BHJP

   H01L 21/66 20060101ALI20220201BHJP

【ＦＩ】

G01R1/067 C

H01L21/66 B

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2017211823

(22)【出願日】2017-11-01

(65)【公開番号】P2019086292

(43)【公開日】2019-06-06

【審査請求日】2020-09-15

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000153018

【氏名又は名称】株式会社日本マイクロニクス

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(72)【発明者】

【氏名】那須 美佳

【審査官】田口 孝明

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１２／０３９２２６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１１／１６２３６２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１５－１４１２００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０８０６５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０７６２６４０８（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】国際公開第２０１８／１０１２３２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１３－０５３９３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－２０８３２９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

ＩＰＣ Ｇ０１Ｒ １／０６－１／０７３、

３１／２６、

Ｈ０１Ｌ ２１／６４－２１／６６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

端部に中央部よりも外径が小さい締込み領域を有する管形状のバレルと、
前記バレルの前記端部の開口端から先端部が露出した状態で前記バレルに挿入された棒形状のプランジャーと
を備え、
前記開口端に達する前記締込み領域において前記バレルが前記プランジャーの周囲に密着して巻きつけられた状態で少なくとも前記締込み領域の前記開口端に近接する領域で前記プランジャーと接合され、
前記バレルの前記中央部に、前記バレルの側面を貫通する螺旋状の切り込みが形成されたコイルバネ形状のバネ部を有し、
前記締込み領域に、前記バレルの軸方向に延伸して前記開口端と前記バネ部の前記螺旋状の切り込みに連結するスリットが形成されている
ことを特徴とするプローブ。

【請求項2】

端部に中央部よりも外径が小さい締込み領域を有する管形状のバレルと、
前記バレルの前記端部の開口端から先端部が露出した状態で前記バレルに挿入された棒形状のプランジャーと
を備え、
前記開口端に達する前記締込み領域において前記バレルが前記プランジャーの周囲に密着して巻きつけられた状態で少なくとも前記締込み領域の前記開口端に近接する領域で前記プランジャーと接合され、
前記締込み領域の前記中央部の側に位置する開口部、及び、前記バレルの軸方向に延伸して前記開口端と前記開口部に連結するスリットが形成され、
前記開口部を前記バレルの軸方向に架橋して前記開口端と前記中央部とを部分的に接続する接続領域を有する
ことを特徴とするプローブ。

【請求項3】

前記バレルの前記中央部に、前記バレルの側面を貫通する螺旋状の切り込みが形成されたコイルバネ形状のバネ部を有することを特徴とする請求項２に記載のプローブ。

【請求項4】

前記締込み領域の少なくとも一部において、前記開口端に向かって前記バレルの外径が次第に小さくなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のプローブ。

【請求項5】

前記締込み領域の前記開口端の側に位置する第１の接合部と前記中央部の側に位置する第２の接合部の２箇所で、前記バレルが前記プランジャーと接合されていることを特徴とする請求項４に記載のプローブ。

【請求項6】

前記バレルが前記プランジャーと溶接によって接合されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のプローブ。

【請求項7】

プランジャーの先端部が露出した状態になるように、端部に中央部よりも外径が小さい締込み領域を有する管形状のバレルの前記端部の開口端から前記プランジャーを挿入するステップと、
前記バレルの前記締込み領域を前記プランジャーの前記バレルの内部に挿入された部分に巻きつけて、前記締込み領域を前記プランジャーの周囲に密着させるステップと、
前記締込み領域において前記バレルが前記プランジャーの周囲に密着して巻きつけられた状態で少なくとも前記締込み領域の前記開口端に近接する領域で前記バレルを前記プランジャーに接合するステップと
を含み、
前記開口端から前記バレルの軸方向に延伸するスリットが形成された前記締込み領域において、前記バレルを前記プランジャーと接合することを特徴とするプローブの製造方法。

【請求項8】

前記バレルが、前記バレルの側面を貫通する螺旋状の切り込みが形成されたコイルバネ形状のバネ部を前記中央部に有することを特徴とする請求項７に記載のプローブの製造方法。

【請求項9】

前記締込み領域の少なくとも一部において、前記開口端に向かって前記バレルの外径が次第に小さくなることを特徴とする請求項７乃至８のいずれか１項に記載のプローブの製造方法。

【請求項10】

前記締込み領域の前記開口端の側に位置する第１の接合部と前記中央部の側に位置する第２の接合部の２箇所で、前記バレルを前記プランジャーと接合することを特徴とする請求項９に記載のプローブの製造方法。

【請求項11】

前記バレルを前記プランジャーとスポット溶接によって接合することを特徴とする請求項７乃至１０のいずれか１項に記載のプローブの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、被検査体の特性の測定に使用されるプローブに関する。

【背景技術】

【0002】

集積回路などの被検査体の特性を測定するために、被検査体に接触させるプローブが用いられている。プローブには、被検査体に接触する小径のプランジャーとプランジャーの一部が挿入される大径の円筒形状部であるバレルとを有し、プランジャーの挿入された部分とバレルとが接合された構造が使用されている（例えば、特許文献１参照。）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１１－８９９１８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

プランジャーとバレルとは、スポット溶接などを使用して接合される。しかしながら、スポット溶接では、加圧に起因してバレルが外側に膨らむという問題が生じる。このため、プローブ同士の接触を防止するためにプローブの間隔を広くする必要があり、プローブの配置の狭ピッチ化が阻害されるという問題があった。

【0005】

上記問題点に鑑み、本発明は、プランジャーとバレルが接合されるときにバレルが外側に膨らむことを抑制できるプローブ及びプローブの製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様によれば、端部に中央部よりも外径が小さい締込み領域を有する管形状のバレルと、バレルの端部の開口端から先端部が露出した状態でバレルに挿入された棒形状のプランジャーとを備え、開口端に達する締込み領域においてバレルがプランジャーの周囲に密着して巻きつけられた状態で少なくとも締込み領域の開口端に近接する領域でプランジャーと接合され、バレルの中央部に、バレルの側面を貫通する螺旋状の切り込みが形成されたコイルバネ形状のバネ部を有し、締込み領域に、バレルの軸方向に延伸して開口端とバネ部の螺旋状の切り込みに連結するスリットが形成されているプローブが提供される。

【0007】

本発明の他の態様によれば、プランジャーの先端部が露出した状態になるように、端部に中央部よりも外径が小さい締込み領域を有する管形状のバレルの端部の開口端からプランジャーを挿入するステップと、バレルの締込み領域をプランジャーのバレルの内部に挿入された部分に巻きつけて、締込み領域をプランジャーの周囲に密着させるステップと、締込み領域においてバレルがプランジャーに密着して巻きつけられた状態で少なくとも締込み領域の開口端に近接する領域でバレルをプランジャーに接合するステップとを含み、開口端からバレルの軸方向に延伸するスリットが形成された締込み領域において、バレルをプランジャーと接合するプローブの製造方法が提供される。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、プランジャーとバレルが接合されるときにバレルが外側に膨らむことを抑制できるプローブ及びプローブの製造方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の第１の実施形態に係るプローブの構成を示す模式図であり、図１（ａ）は全体図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）の領域Ａの拡大図である。

【図2】本発明の第１の実施形態に係るプローブの製造方法を説明するためのフローチャートである。

【図3】比較例のプローブの製造方法を説明するための模式的な断面図である。

【図4】比較例のプローブの形状を示す模式図である。

【図5】本発明の第１の実施形態に係るプローブのバレルとプランジャーの接合部の断面図である。

【図6】本発明の第１の実施形態の変形例に係るプローブの構成を示す模式図であり、図６（ａ）は全体図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）の領域Ａの拡大図である。

【図7】本発明の第２の実施形態に係るプローブの構成を示す模式図であり、図７（ａ）は全体の平面図であり、図７（ｂ）は全体の底面図であり、図７（ｃ）は図７（ａ）の領域Ａの拡大図である。

【図8】本発明の第２の実施形態の変形例に係るプローブの構成を示す模式図であり、図８（ａ）～図８（ｄ）はそれぞれ全体の平面図、底面図、右側面図、左側面図である。

【図9】図９（ａ）～図９（ｄ）はそれぞれ図８（ａ）～図８（ｄ）の領域Ａの拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

次に、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各部の厚みの比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。また、図面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ていることはもちろんである。以下に示す実施形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の実施形態は、構成部品の材質、形状、構造、配置などを下記のものに特定するものでない。

【0011】

本発明の第１の実施形態に係るプローブは、図１（ａ）～図１（ｂ）に示すように、管形状のバレル１０と、バレル１０の端部の開口端から先端部が露出した状態でバレル１０に挿入された棒形状のプランジャー２０を備える。バレル１０は、プランジャー２０が挿入された端部に、中央部よりも外径が小さい締込み領域１１を有する。そして、開口端に達する締込み領域１１においてプランジャー２０に密着して巻きつけられた状態で、バレル１０がプランジャー２０と接合されている。

【0012】

第１の実施形態に係るプローブでは、締込み領域１１が、バレル１０の側面を貫通する螺旋状の切り込みが形成されたコイル形状である。

【0013】

バレル１０とプランジャー２０は、少なくとも締込み領域１１の開口端に近接する領域で接合される。図１（ａ）～図１（ｂ）に示したプローブでは、締込み領域１１の開口端の側に位置する第１の接合部３１と、中央部の側に位置する第２の接合部３２の２箇所で、バレル１０がプランジャー２０と接合されている。

【0014】

以下に、図２に示したフローチャートを参照して、第１の実施形態に係るプローブの製造方法を説明する。なお、以下に述べるプローブの製造方法は一例であり、この変形例を含めて、これ以外の種々の製造方法により実現可能である。

【0015】

先ず、ステップＳ１において、外径が中央部よりも小さい締込み領域１１を端部に有する管形状のバレル１０と、バレル１０の内径よりも外径の小さい棒形状のプランジャー２０を準備する。

【0016】

次に、ステップＳ２において、バレル１０の端部の開口端からプランジャー２０の先端部が露出した状態になるように、バレル１０にプランジャー２０を挿入する。そして、ステップＳ３において、バレル１０の締込み領域１１をプランジャー２０のバレル１０の内部に挿入された部分に巻きつけて、締込み領域１１をプランジャーの周囲に密着させる。

【0017】

例えば、絞るようにバレル１０の締込み領域１１を締め付ける。これにより、締込み領域１１において、バレル１０の内壁面がプランジャー２０の周囲に密着する。

【0018】

その後、ステップＳ４において、締込み領域１１においてバレル１０をプランジャー２０に接合する。このとき、少なくとも締込み領域１１の開口端に近接する領域においてバレル１０をプランジャー２０に接合する。以上により、実施形態に係るプローブが完成する。

【0019】

例えばスポット溶接によって、バレル１０をプランジャー２０に接合する。ただし、バレルが締込み領域１１を有さない比較例のプローブの場合には、スポット溶接による接合では以下のような問題が生じる。

【0020】

スポット溶接では、図３に示すように、バレル１１０とプランジャー１２０とを溶接電極１００によって矢印の方向に加圧（プレス）しつつ電流を流す。これにより、バレル１１０とプランジャー１２０との接触面に抵抗熱を発生させる。この熱抵抗によってバレル１１０やプランジャー１２０の内部で金属の溶解凝固を起こして、バレル１１０とプランジャー１２０が溶接される。このときのプレスによって、比較例のプローブでは、図４に示すように、形状変化によりバレル１１０の表面に膨らみが生じる。

【0021】

図４に示すようにプローブの表面に膨らみが生じると、プローブ同士の接触を防止するために、プローブの間隔を広くする必要がある。このため、プローブの配置の狭ピッチ化が阻害される。

【0022】

これに対し、実施形態に係るプローブでは、バレル１０の締込み領域１１がプランジャー２０のバレル１０の内部に挿入された部分に巻きつけられ、締込み領域１１がプランジャー２０の周囲に密着する。つまり、図５に示すように、締込み領域１１のプローブの軸方向と垂直な断面では、バレル１０とプランジャー２０が隙間なく接触している。

【0023】

したがって、スポット溶接によってバレル１０の締込み領域１１をプランジャー２０と接合しても、プランジャー２０とバレル１０との間に隙間がないため、バレル１０の表面が膨らむことがない。

【0024】

ところで、バレル１０の締込み領域１１を締め付けてプランジャー２０に密着させる場合、接合部が１箇所だけであると締め付けが緩むおそれがある。このため、締込み領域１１の両端部の第１の接合部３１と第２の接合部３２の２箇所で、バレル１０をプランジャー２０と接合することが好ましい。これにより、締め付けの緩みを抑制することができる。

【0025】

図１（ａ）～図１（ｂ）に示したプローブでは、締込み領域１１が、螺旋状の切り込みが形成されたコイル形状である。このため、締込み領域１１の締め付けによってバレル１０をプランジャー２０に巻きつけることが容易である。

【0026】

更に、図１（ｂ）に示すように、締込み領域１１の開口端に近い側の外径Ｄ１が、締込み領域１１の中央部に近い側の外径Ｄ２よりも小さくなるようにしてもよい。即ち、開口端に向かってバレル１０の外径を次第に小さくする。これにより、バレル１０の締込み領域１１をプランジャー２０に巻きつけやすくできる。

【0027】

プローブを用いる測定では、一般的に、プローブの一方の端部を被検査体に接触させ、プローブの他方の端部を、プリント基板などに配置されて測定装置と接続される端子（以下において「ランド」という。）に接触させる。このため、バレル１０及びプランジャー２０には導電性材料が使用される。例えば、バレル１０にＮｉ材などが使用され、プランジャー２０にＡｇＰｄＣｕ材などが使用される。

【0028】

なお、実施形態に係るプローブは、バレル１０の中央部に、バレル１０の側面を貫通する螺旋状の切り込みが形成されたコイルバネ形状のバネ部を有する。これにより、バレル１０は軸方向に伸縮自在である。このため、適切な押圧でプローブを被検査体やランドと接触させることができる。

【0029】

以上に説明したように、第１の実施形態に係るプローブによれば、バレル１０とプランジャー２０を溶接しても、バレル１０が外側に膨らむことを抑制できる。プローブに膨らみが生じないため、プローブの配置の狭ピッチ化が可能である。

【0030】

＜変形例＞
図６（ａ）～図６（ｂ）に示す第１の実施形態の変形例に係るプローブでは、バレル１０の締込み領域１１の螺旋状の切り込みが開口端から形成されている。このため、図１（ａ）～図１（ｂ）に示したプローブよりも、更に締込み領域１１をプランジャー２０に巻きつけやすい。

【0031】

コイル形状の一方の端部を第１の接合部３１とし、他方の端部を第２の接合部３２として、バレル１０がプランジャー２０に接合されている。この変形例に係るプローブでは、締込み領域１１の全体をプランジャー２０に密着させやすい。

【0032】

（第２の実施形態）
第２の実施形態に係るプローブは、図７（ａ）～図７（ｃ）に示すように、バレル１０の開口端とバネ部との間にバレル１０の軸方向に延伸するスリット１２が形成された領域を有する。このスリット１２が形成された領域が、締込み領域１１である。つまり、締込み領域１１がコイル形状ではなく、スリットが形成された領域であることが図１（ａ）～図１（ｂ）と異なる点である。その他の構成については、第１の実施形態と同様である。

【0033】

スリット１２は、開口端とバネ部の螺旋状の切り込みに連結している。図７（ｂ）に示すように、第１の接合部３１及び第２の接合部３２は、スリット１２が形成された面の反対側の面に設定されている。

【0034】

スリット１２を形成した締込み領域１１は変形しやすい。このため、締込み領域１１をプランジャー２０に巻きつけやすい。他は、第１の実施形態と実質的に同様であり、重複した記載を省略する。

【0035】

＜変形例＞
図８（ａ）～図８（ｄ）及び図９（ａ）～図９（ｄ）に示す第２の実施形態の変形例に係るプローブでは、締込み領域１１の中央部の側に位置する開口部１３がバレル１０に形成されている。そして、バレル１０の軸方向に延伸するスリット１２は、開口端と開口部１３に連結するように形成されている。なお、開口部１３をバレル１０の軸方向に架橋する接続領域１４によって、開口端と中央部とが部分的に接続されている。

【0036】

この変形例に係るプローブでは、スリット１２に連結する開口部１３をバレル１０に形成することにより、締込み領域１１は更に変形しやすい。なお、開口端の側における接続領域１４の外径は、中央部の側における接続領域１４の外径よりも小さい。つまり、締込み領域１１の一部において開口端に向かってバレル１０の外径が次第に小さくなっている。これにより、バレル１０の締込み領域１１をプランジャー２０に巻きつけやすくなっている。

【0037】

（その他の実施形態）
上記のように本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

【0038】

例えば、上記ではバレル１０の一方の端部にプランジャー２０が挿入された構成を示したが、バレル１０の両端の開口端にプランジャー２０がそれぞれ挿入された構成であってもよい。即ち、一方のプランジャー２０の先端部を被検査体に接触させ、他方のプランジャー２０の先端部をランドと接触させる構造としてもよい。

【0039】

また、第１の接合部３１と第２の接合部３２の２箇所でバレル１０とプランジャー２０を接合する例を示したが、３箇所以上でバレル１０とプランジャー２０を接合してもよい。或いは、締込み領域１１の締め付けが緩むおそれがない場合には、１箇所でバレル１０とプランジャー２０を接合してもよい。

【0040】

なお、バレル１０にバネ部を形成したプローブの実施形態について説明したが、バネ部が形成されないプローブの場合にも本発明は適用可能である。

【0041】

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形態などを含むことはもちろんである。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

【符号の説明】

【0042】

１０…バレル
１１…締込み領域
１２…スリット
１３…開口部
１４…接続領域
２０…プランジャー
３１…第１の接合部
３２…第２の接合部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】