專利名稱：彈簧用線材、接觸探針以及探針單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及彈簧用線材、采用該彈簧用線材形成的接觸探針以及具備該接觸探針的探針單元。
背景技術(shù)：
以往，作為在半導(dǎo)體封裝體等的電氣特性檢查中所使用的接觸探針，公知有通過螺旋彈簧將在兩端設(shè)置的兩個導(dǎo)電性接觸部彼此連結(jié)的銷型探針(例如參照專利文獻(xiàn)1)。 關(guān)于構(gòu)成螺旋彈簧的材料，較多采用銅合金或貴金屬合金等單一材料，這些材料一方面雖具有良好的彈簧特性，但另一方面卻存在電阻率高的問題。為了解決該問題來降低螺旋彈簧的電阻率，公知有對彈簧材料的表面實施金等電阻率低的高導(dǎo)電性金屬鍍敷(例如參照專利文獻(xiàn)i)。另外，還公知有一種在對實施鍍敷后的彈簧材料進(jìn)行卷繞后的密集卷繞部分的外周進(jìn)一步實施鍍敷的技術(shù)(例如參照專利文獻(xiàn)3)?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 日本特開2005-345235號公報專利文獻(xiàn)2 日本特開2008-25833號公報專利文獻(xiàn)3 日本特開2004-309490號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的課題然而，近年來，作為對半導(dǎo)體封裝體等輸出的信號，使用具有IGHz以上頻率的高頻信號。為了實現(xiàn)可應(yīng)對采用這樣的高頻信號的電氣特性檢查的接觸探針，需要實現(xiàn)螺旋彈簧的低電阻化和低電感化，以確保高導(dǎo)電性。在上述現(xiàn)有技術(shù)的情況下，為了實現(xiàn)螺旋彈簧的低電阻化以及使電感降低，考慮使鍍敷膜的厚度變厚。然而，由于鍍敷膜的厚度存在極限(3 μ m左右)，因此僅通過使鍍敷膜加厚是難以確保還可應(yīng)對高頻信號的導(dǎo)電性的。本發(fā)明就是鑒于上述問題而產(chǎn)生的，其目的在于提供一種能夠既確保彈簧性能， 又確保還可應(yīng)對IGHz以上頻率的高頻信號的導(dǎo)電性的彈簧用線材、采用該彈簧用線材的接觸探針以及采用該接觸探針的探針單元。解決課題的手段為了解決上述問題實現(xiàn)發(fā)明目的，本發(fā)明涉及的彈簧用線材，其特征在于，包含 線狀的芯材，其由電阻率為5. 00 X ΙΟ"8 Ω .m以下的導(dǎo)電性材料構(gòu)成；以及被覆材，其由縱彈性系數(shù)為1.00X 104kgf/mm2以上的彈簧材料構(gòu)成，并被覆上述芯材的外周。另外，本發(fā)明涉及的彈簧用線材，其特征在于，上述被覆材的被覆厚度小于從上述芯材的橫截面的重心至該橫截面的外緣為止的距離的最小值。另外，本發(fā)明涉及的彈簧用線材，其特征在于，還具備對上述被覆材的外周進(jìn)行覆蓋的鍍敷膜。
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另外，本發(fā)明涉及的接觸探針，其特征在于，包含第一柱塞以及第二柱塞，其各自分別由導(dǎo)電性材料構(gòu)成且具有軸對稱形狀；以及壓縮螺旋彈簧，其長度方向的兩端部分別被壓入上述第一柱塞以及上述第二柱塞的相互對置的端部，并在該長度方向伸縮自如，上述壓縮螺旋彈簧是將上述本發(fā)明涉及的彈簧用線材以規(guī)定的螺距卷繞而形成的。另外，本發(fā)明涉及的探針單元，其特征在于，具備多個接觸探針以及探針保持器， 其中上述多個接觸探針分別具有第一柱塞以及第二柱塞，其各自分別由導(dǎo)電性材料構(gòu)成且具有軸對稱形狀；以及壓縮螺旋彈簧，其長度方向的兩端部分別被壓入上述第一柱塞以及上述第二柱塞的相互對置的端部，并在該長度方向伸縮自如，上述探針保持器呈板狀，并具有多個保持孔，該保持孔在上述接觸探針的兩端部分別從相反的板面露出的狀態(tài)下，將該接觸探針的兩端部保持能伸縮自如，上述壓縮螺旋彈簧是將上述本發(fā)明涉及的彈簧用線材以規(guī)定的螺距卷繞而形成的。另外，本發(fā)明涉及的探針單元，其特征在于，上述探針保持器具有由導(dǎo)電性材料構(gòu)成的母材、以及覆蓋上述母材的表面的絕緣覆膜。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，由于具備線狀芯材以及被覆材，其中線狀芯材由電阻率為 5. 00X ΙΟ"8 Ω .m以下的導(dǎo)電性材料構(gòu)成，被覆材由縱彈性系數(shù)為1. 00X 104kgf/mm2以上的彈簧材料構(gòu)成，并將上述芯材的外周覆蓋，故而能夠平衡性良好地兼顧導(dǎo)電性和彈簧性能。 因此，能夠既確保彈簧性能，又確保還可應(yīng)對具有IGHz以上頻率的高頻信號的導(dǎo)電性。


圖1是表示本發(fā)明的一實施方式涉及的彈簧用線材的結(jié)構(gòu)的橫截面圖。圖2是表示本發(fā)明的一實施方式涉及的探針單元的結(jié)構(gòu)的立體圖。圖3是表示本發(fā)明的一實施方式涉及的探針單元的主要部件的結(jié)構(gòu)的部分剖面圖。圖4是表示本發(fā)明的一實施方式的第一變形例涉及的彈簧用線材的結(jié)構(gòu)的橫截面圖。圖5是表示本發(fā)明的一實施方式的第二變形例涉及的彈簧用線材的結(jié)構(gòu)的橫截面圖。圖6是表示本發(fā)明的一實施方式的第三變形例涉及的彈簧用線材的結(jié)構(gòu)的橫截面圖。圖7是表示本發(fā)明的一實施方式的第四變形例涉及的彈簧用線材的結(jié)構(gòu)的橫截面圖。圖8是表示本發(fā)明的一實施方式涉及的彈簧用線材的其他應(yīng)用例的連接端子的結(jié)構(gòu)的圖。
具體實施例方式以下，參照附圖來說明用于實施本發(fā)明的實施方式。另外，附圖是示意圖，有些情況下各部分的厚度與寬度之間的關(guān)系、各個部分的厚度比率等與實際有所不同，請留意。當(dāng)然也有些情況下附圖之間包含尺寸之間的關(guān)系或比例不同的部分。
圖1是表示本發(fā)明的一實施方式涉及的彈簧用線材的結(jié)構(gòu)的橫截面圖。如圖1所示的彈簧用線材1，具備由電阻率為5.00Χ10_8Ω ·πι以下的導(dǎo)電性材料構(gòu)成的線狀芯材 2、以及由縱彈性系數(shù)為1.00X 104kgf/mm2以上的彈簧材料構(gòu)成且被覆(覆蓋)芯材2的外周的被覆材3。芯材2具有圓形橫截面，采用金、金合金、銅、銅合金、鋁、鈹銅、鈹鎳、銀合金等中的至少一種材料來實現(xiàn)。被覆材3采用彈簧鋼、不銹鋼、鈹銅、硬鋼線、磷青銅等中的任一種材料來實現(xiàn)。被覆材3的被覆厚度d比成為芯材2的橫截面的圓的半徑r(橫截面的中心(圓的中心)與橫截面的圓周之間的距離的最小值)小。具有以上構(gòu)成的彈簧用線材1，是通過對諸如由與被覆材3相同的材料構(gòu)成的管狀部件的中空部插入芯材2后進(jìn)行了一體化的物材實施抽絲加工或者拉拔加工而形成的。 另外，相對于將由形成芯材2的導(dǎo)電性材料和形成被覆材3的彈簧材料構(gòu)成的包層材做成圓形后被覆材3對芯材2進(jìn)行被覆，也可以通過實施抽拔加工來形成彈簧用線材1。圖2是表示具備采用彈簧用線材1實現(xiàn)的接觸探針的探針單元的結(jié)構(gòu)的立體圖。 圖3是表示如圖2所示的探針單元的主要部分的結(jié)構(gòu)的部分剖面圖。這些圖所示的探針單元4，是實現(xiàn)作為檢查對象的半導(dǎo)體封裝體100與對半導(dǎo)體封裝體100輸出檢查用信號的測試側(cè)布線基板200之間的連接的裝置(測試用插座)。更具體而言，探針單元4具備多個接觸探針5，接觸探針5在長度方向的兩端部分別與作為兩個不同被接觸體的半導(dǎo)體封裝體 100以及布線基板200的電極接觸，探針單元4并且具備對多個接觸探針5進(jìn)行保持的探針保持器6、以及按照包圍探針保持器6的外周的方式所配置的且對探針保持器6進(jìn)行固定保持的同時對與探針保持器6接觸的半導(dǎo)體封裝體100的位置偏離進(jìn)行抑制的基底部件 7。接觸探針5具有分別具有軸對稱形狀的由導(dǎo)電性材料構(gòu)成的第一柱塞51和第二柱塞52、以及壓縮螺旋彈簧53，該壓縮螺旋彈簧53是以規(guī)定的螺距(pitch)纏繞彈簧用線材1而形成的，其長度方向的兩端部分別被壓入第一柱塞51以及第二柱塞52的相互對置的端部，并在該長度方向自由伸縮。在進(jìn)行半導(dǎo)體封裝體100的檢查時，第一柱塞51與半導(dǎo)體封裝體100接觸，另一方面，第二柱塞52與布線基板200接觸。第一柱塞51具備具有尖銳端的前端部51a ；直徑比前端部51a大的凸緣部51b ； 經(jīng)由凸緣部51b在與前端部51a相反的方向突出，呈直徑小于凸緣部51b的直徑且略大于壓縮螺旋彈簧53的內(nèi)徑的圓柱狀，且壓入至壓縮螺旋彈簧53的一端部的轂部51c ；從轂部 51c向與凸緣部51b相反的一側(cè)突出，呈直徑小于轂部51c的直徑且小于壓縮螺旋彈簧53 的內(nèi)徑的圓柱狀的基端部51d。第一柱塞51相對于長度方向的中心軸呈軸對稱的形狀。第二柱塞52，呈與第一柱塞51相同的形狀，具有前端部52a、凸緣部52b、轂部 52c、以及基端部52d。另外，第二柱塞52也可以是與第一柱塞51不同的形狀。壓縮螺旋彈簧53是以等螺距來纏繞彈簧用線材1而形成的，但在本實施方式中， 還可以應(yīng)用密集卷繞部和粗卷繞部組成的壓縮螺旋彈簧，其中以兩段不等螺距卷繞了彈簧用線材1。探針保持器6，是在板厚方向?qū)盈B第一基板61與第二基板62而形成的，具有多個用于插通接觸探針5并予以保持的保持孔他。多個保持孔他的配置圖案被規(guī)定為與半導(dǎo)體封裝體100的電極的配置圖案對應(yīng)。在第一基板61設(shè)置有多個孔部611?？撞?11具有小徑孔611a，其可插通第一柱塞51的前端部51a ；以及大徑孔611b，其與小徑孔611a同軸，且具有比小徑孔611a的直徑大的直徑。小徑孔611a具有比凸緣部51b小的直徑，以防止第一柱塞51的脫離。第一基板61具有由金屬構(gòu)成的母材61a、以及由樹脂等構(gòu)成的絕緣覆膜61b，該絕緣覆膜61b 將母材61a的表面中除與第二基板62對置的表面以外的表面覆蓋。在第二基板62設(shè)置多個孔部621，該多個孔部621分別與在第一基板61設(shè)置的多個孔部611對應(yīng)?？撞?21與連通的孔部611 —起構(gòu)成保持孔他?？撞?21具有小徑孔 621a，其可插通第二柱塞52的前端部52a ；和大徑孔621b，其與小徑孔621a同軸，并具有比小徑孔621a的直徑大的直徑。小徑孔621a具有比凸緣部52b小的直徑，以防止第二柱塞 52脫離。第二基板62具有由導(dǎo)電性材料構(gòu)成的母材62a、以及由樹脂等構(gòu)成的絕緣覆膜 62b，該絕緣覆膜62b將母材62a的表面中除與第一基板61對置的表面以外的表面覆蓋。根據(jù)具有以上構(gòu)成的探針保持器6，通過采用金屬作為母材61a、62a，從而能夠提高保持孔他的強(qiáng)度。并且，如果采用探針保持器6，則可抑制因熱而產(chǎn)生的變形、或抑制在探針保持器6所保持的接觸探針5的根數(shù)為大量(例如1000根左右)的情況下荷重增加而引起的翹曲變形。并且，如果采用探針保持器6，則由于母材61a、6h形成強(qiáng)有力的接地，因此能夠產(chǎn)生電磁波屏蔽效果，抑制檢查用信號的串?dāng)_，使作為探針單元4的電氣特性提高。另外，在圖3中，雖然第一基板61與第二基板62呈上下對稱的形狀，但第一基板和第二基板的板厚也可以是不同的。在此，對第一基板61、第二基板62的加工方法的概要進(jìn)行說明。另外，由于第一基板61和第二基板62的加工方法是相同的，因此以下以第一基板61為例進(jìn)行說明。在加工第一基板61時，首先通過激光加工或鉆孔加工等，在母材61a中形成孔部611的位置形成具有規(guī)定直徑的貫通孔。接著，通過使作為絕緣覆膜62b的材料的液狀樹脂流入裝有母材 61a后的規(guī)定模型中使之硬化，從而覆蓋母材61a的周圍，并且填充貫通孔的內(nèi)部。之后，通過對在貫通孔中填充的樹脂部分進(jìn)行開孔加工，從而形成孔部611。最后，對與半導(dǎo)體封裝體100對置的表面保留絕緣覆膜62b地進(jìn)行平面切削，另一方面，通過對與第二基板62對置的部分的表面按照使母材61a露出的方式進(jìn)行平面切削，從而完成第一基板61。根據(jù)上述的第一基板61的加工方法，由于在形成絕緣覆膜61b之后進(jìn)行基于平面切削的平坦度加工，因此母材61a的尺寸精度的容許范圍變寬，能夠大幅縮短第一基板61 的加工時間。另外，作為絕緣覆膜61b的材料，可以采用粉末狀的陶瓷、或樹脂與陶瓷的混合體。這種情況下，通過對絕緣覆膜61b的材料加熱以及/或者加壓，從而使母材61a的表面硬化。根據(jù)以上所說明的本發(fā)明的一實施方式，由于具備由電阻率為5. 00 X ΙΟ"8 Ω · m 以下的導(dǎo)電性材料構(gòu)成的線狀芯材2、以及由縱彈性系數(shù)為1.00X 104kgf/mm2以上的彈簧材料構(gòu)成且將芯材2的外周覆蓋的被覆材3，故而能夠平衡性良好地兼顧導(dǎo)電性與彈簧性能。因此，能夠既確保彈簧性能，又能確保還可應(yīng)對具有IGHz以上頻率的高頻信號的導(dǎo)電性。另外，根據(jù)本實施方式，由于如上述兼顧導(dǎo)電性和彈簧性能，因此，即使減少壓縮螺旋彈簧53的線圈數(shù)使電感降低也不會顯著損壞彈簧性能。因此，能夠使接觸探針5變短，能夠?qū)崿F(xiàn)探針單元4的薄化。尤其是，在本實施方式中，由于探針保持器6的母材是金屬的，因此即使進(jìn)行這樣的薄化也能夠提供一種強(qiáng)度方面沒有問題的探針單元4。另外，根據(jù)本實施方式，由于被覆材3是對芯材2的整個外周進(jìn)行覆蓋的，因此，與例如日本特開2006-284292號公報中公開的以在被覆材中夾持芯材的形式構(gòu)成接觸探針的情況不同，不會在作為彈簧的特性上產(chǎn)生異向性。因此，容易應(yīng)用于各種用途。圖4是表示本實施方式的第一變形例涉及的彈簧用線材的結(jié)構(gòu)的橫截面圖。該圖所示的彈簧用線材8，除了彈簧用線材1的構(gòu)成外，在被覆材3的外周面還具有由金、金錫合金或者鈀等金屬構(gòu)成的鍍敷膜9。如果采用具有這樣結(jié)構(gòu)的彈簧用線材8，則不必使鍍敷膜 9加厚至極限，便能夠確保還可應(yīng)對高頻信號的導(dǎo)電性。圖5是表示本實施方式的第二變形例涉及的彈簧用線材的結(jié)構(gòu)的橫截面圖。該圖所示的彈簧用線材10，具有由與芯材2相同的材料構(gòu)成的線狀芯材11、以及由與被覆材3 同樣的材料構(gòu)成的、將芯材11的外周覆蓋的被覆材12，呈矩形橫截面。被覆材12的厚度 dl比芯材11的橫截面的重心與圓周之間的距離的最小值rl小。圖6是表示本實施方式的第三變形例涉及的彈簧用線材的結(jié)構(gòu)的橫截面圖。如圖所示的彈簧用線材13，具有由與芯材2同樣的材料構(gòu)成的線狀的芯材14 ；以及由與被覆材3同樣的材料構(gòu)成、并將芯材14的外周覆蓋的被覆材15，且形成角部取R倒角的大致矩形形狀的橫截面。被覆材15的厚度d2比芯材14的橫截面的重心與外緣之間的距離的最小值r2小。圖7是表示本實施方式的第四變形例涉及的彈簧用線材的結(jié)構(gòu)的橫截面圖。該圖所示的彈簧用線材16具有由與芯材2同樣的材料構(gòu)成的線狀的芯材17、以及由與被覆材 3同樣的材料構(gòu)成并將芯材17的外周覆蓋的被覆材18，并呈橢圓形狀的橫截面。被覆材18 的厚度d3，比芯材14的橫截面的重心與外緣之間的距離的最小值r3小。由圖5 圖7可知，在本實施方式中，能夠?qū)崿F(xiàn)具有各種橫截面形狀的彈簧用線材。圖8是表示本實施方式涉及的彈簧用線材1的其他應(yīng)用例即連接端子的結(jié)構(gòu)的圖。該圖所示的連接端子19具備螺旋彈簧部19a，其按照形成圓筒形狀的方式以等螺距卷繞彈簧用線材1而形成；以及一對電極針部19b、19c，其按照從該螺旋彈簧部19a的兩端起呈尖細(xì)的錐狀的方式將彈簧用線材1分別密集卷繞而成。具有這樣結(jié)構(gòu)的連接端子19， 還可以應(yīng)用為連接探針。另外，還可以中途改變螺旋彈簧部的螺距。作為彈簧用線材1的應(yīng)用例，除此以外，還可以應(yīng)用金屬線型探針、牽引型螺旋彈簧、以及扭力彈簧等。至此已對實施本發(fā)明的實施方式作了說明，但本發(fā)明不應(yīng)僅由上述一種實施方式來限定。即，本發(fā)明還包含并未在此記載的各種實施方式，在不脫離權(quán)利要求書所特定的技術(shù)思想的范圍內(nèi)，還可以進(jìn)行各種設(shè)計變更。產(chǎn)業(yè)上的可利用性本發(fā)明除了可適用作為進(jìn)行半導(dǎo)體封裝體等的電氣特性檢查的接觸探針?biāo)邆涞膹椥圆考酝猓€可作為電路的電氣接點用部件。標(biāo)號說明
1、8、10、13、16 彈簧用線材2、11、14、17 芯材3、12、15、18 被覆材4探針單元5接觸探針6探針保持器6h保持孔7基底部件9鍍敷膜19連接端子19a螺旋彈簧部19b、19c 電極針部51第一柱塞5la、52a 前端部51b,52b 凸緣部51c、52c 轂部(boss section)5IcU52Cl 基端部52第二柱塞53壓縮螺旋彈簧61第一基板6la、62a 母材6lb、6 絕緣覆膜62第二基板100半導(dǎo)體封裝體200布線基板611、621 孔部611a、62Ia 小徑孔6lib、62Ib 大徑孔
權(quán)利要求
1.一種彈簧用線材，其特征在于，包含線狀的芯材，其由電阻率為5.00Χ10_8Ω ·πι以下的導(dǎo)電性材料構(gòu)成；以及被覆材，其由縱彈性系數(shù)為1.00X 104kgf/mm2以上的彈簧材料構(gòu)成，且被覆上述芯材的外周。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彈簧用線材，其特征在于，上述被覆材的被覆厚度小于從上述芯材的橫截面的重心至該橫截面的外緣為止的距離的最小值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的彈簧用線材，其特征在于， 還具備對上述被覆材的外周進(jìn)行覆蓋的鍍敷膜。
4.一種接觸探針，其特征在于，包含第一柱塞以及第二柱塞，其各自分別由導(dǎo)電性材料構(gòu)成并且具有軸對稱形狀；以及壓縮螺旋彈簧，其長度方向的兩端部分別被壓入上述第一柱塞以及上述第二柱塞的相互對置的端部，并在該長度方向伸縮自如，上述壓縮螺旋彈簧是將權(quán)利要求1 3中的任一項所述的彈簧用線材以規(guī)定的螺距卷繞而形成的。
5.一種探針單元，其特征在于，具備多個接觸探針以及探針保持器， 其中，上述多個接觸探針分別具有第一柱塞以及第二柱塞，其各自分別由導(dǎo)電性材料構(gòu)成并且具有軸對稱形狀；以及壓縮螺旋彈簧，其長度方向的兩端部分別被壓入上述第一柱塞以及上述第二柱塞的相互對置的端部，并在該長度方向伸縮自如，上述探針保持器呈板狀，并具有多個保持孔，該保持孔在上述接觸探針的兩端部分別從相反的板面露出的狀態(tài)下，將該接觸探針的兩端部保持能伸縮自如，上述壓縮螺旋彈簧是將權(quán)利要求1 3中任一項所述的彈簧用線材以規(guī)定的螺距卷繞而形成的。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的探針單元，其特征在于，上述探針保持器具有由導(dǎo)電性材料構(gòu)成的母材、以及被覆上述母材的表面的絕緣覆
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠既確保彈簧性能，又確保還可應(yīng)對具有1GHz以上頻率的高頻信號的導(dǎo)電性的彈簧用線材，還提供一種采用了該彈簧用線材的接觸探針以及采用了該接觸探針的探針單元。為了實現(xiàn)發(fā)明目的，本發(fā)明具備線狀的芯材，其由電阻率為5.00×10-8Ω·m以下的導(dǎo)電性材料構(gòu)成；以及被覆材(3)，其由縱彈性系數(shù)為1.00×104kgf/mm2以上的彈簧材料構(gòu)成，并被覆上述芯材的外周。被覆材的被覆厚度d小于從上述芯材的橫截面的重心至該橫截面的外緣為止的距離的最小值r。
文檔編號G01R1/067GK102369447SQ20108001438
公開日2012年3月7日 申請日期2010年4月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月3日
發(fā)明者石川重樹, 風(fēng)間俊男 申請人:日本發(fā)條株式會社