JP2006017455A - プローブ針及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 電気絶縁性に優れると共に被測定体の電気的特性を検査する際の接触圧力を高めることができるプローブ針及びそのプローブ針を容易に得ることができる製造方法を提供する。
【解決手段】 先端部を被測定体の電極に接触させてその被測定体の電気的特性を測定するためのプローブ針であって、金属導体２とその金属導体２に設けられた絶縁被膜３とを有し、絶縁被膜３の膜厚の相対標準偏差が２０％以下であるプローブ針１により、上記課題を解決した。
【選択図】 図１

Description

本発明は、プローブ針及びその製造方法に関し、更に詳しくは、先端部を被測定体の電極に接触させてその被測定体の電気的特性を測定するためのプローブ針及びその製造方法に関するものである。

近年、携帯電話等に使用される高密度実装基板、又は、パソコン等に組み込まれるＢＧＡ（Ball Grid Array）やＣＳＰ（Chip Size Package）等のＩＣパッケージ基板等、様々な回路基板が用いられている。このような回路基板は、実装の前後の工程において、例えば直流抵抗値の測定や導通検査が行われ、その電気的特性の良否が検査されている。電気的特性の良否の検査は、電気的特性を測定する検査装置に接続された検査装置用治具（以下、「プローブユニット」という。）を用いて行われ、例えば、プローブユニットに装着されたプローブ針の先端部をその回路基板（以下、「被測定体」という。）の電極に接触させることにより行われている。

図４は、従来のプローブ針を備えるプローブユニットを用いて被測定体の電気的特性を検査する方法を説明するための模式的な断面図である。図４に示すプローブユニット１１０は、複数本から数千本のプローブ針１０と、プローブ針１０を被測定体２０の電極２１にガイドするガイド板１２０，１３０と、プローブ針１０がプローブユニット１１０から脱落しないようにそのプローブ針１０を固定する保持板１６０とを備えている。プローブ針１０はばね性を有した直線状の金属導体であり、その両端部は所定の形状に加工されている。ガイド板１２０，１３０はガイド孔を有し、そのガイド孔は一本一本のプローブ針１０を被測定体２０の電極２１にガイドする。プローブユニット１１０は、被測定体２０の電気的特性を検査する際、プローブ針１０と電極２１とが対応するように位置制御される。電気的特性の検査は、プローブユニット１１０を上下させ、プローブ針１０の弾性力を利用して被測定体２０の電極２１にプローブ針１０を所定の圧力で押し当てることにより行われる。このとき、プローブ針１０の他の端部はリード線１４に接触し、被測定体２０からの電気信号がそのリード線１４を通って検査装置（図示しない。）に送られる。なお、図４（Ｂ）中、符号１５はリード線用の保持板を示している。

ところで、被測定体の電極はその表面に酸化膜等の絶縁膜が形成され易く、プローブ針を電極に単に接触させただけでは両者間の抵抗値（以下、「接触抵抗値」という。）が高過ぎて正確な検査ができないことがある。しかし、プローブ針は上記のように所定の圧力で電極に押し当てられるので、その圧力（以下、「接触圧力」という。）により絶縁膜が容易に突き破られる。その結果、プローブ針と電極とが確実に接触するので、接触抵抗値が低下し、検査の正確性を向上させることができる。

プローブ針はばね性を有する金属からなるものであるが、その弾性率が低い場合には、プローブ針を電極に押し当てた際にプローブ針が弱い力で大きく弾性変形してしまうので高い反発力を得ることができない。その結果、プローブ針を強い力で電極２１に押し当てることができず、絶縁膜を突き破ることができるに足る接触圧力を電極表面に与えることができない。こうしたことから、プローブ針には弾性率の高い金属が一般に用いられている。弾性率の高い金属からなるプローブ針は、プローブ針を電極に押し当てた際に高い反発力を得ることができ、絶縁膜を突き破ることができるに足る接触圧力を電極表面に与えることができる。その結果、プローブ針と電極との間の接触抵抗値を低下させることができ、検査の正確性を向上させることができる。

図４（Ｂ）は、こうしたプローブ針を備えたプローブユニットを下降させてプローブ針を電極に押し当てた際の態様を示す説明図である。プローブユニット１１０を下降させてプローブ針１０を電極２１に押し当てると、プローブ針１０が弾性変形して隣接するプローブ針１０同士が接触することがあり、その結果としてプローブユニット１１０内で短絡が生じるという問題がある。このような問題に対し、特許文献１には、金属導体に絶縁被膜を設けたプローブ針を用いることにより短絡を防止できることが記載されている。このような絶縁被膜は、従来よりフッ素樹脂を含有したエポキシ塗料を噴霧塗装することにより形成されている。
特開平１１−３４４５０９号公報（段落番号００１０）

しかしながら、塗料を噴霧塗装する方法は、塗料を非連続的に塗布する方法であることから、膜厚が均一になり難く、また、ピンホールが発生し易い。したがって、塗料を噴霧塗装することにより形成された上記の絶縁被膜には、膜厚が薄く電気絶縁性に劣る部分が生じ易い。その結果、特に狭ピッチで電極が設けられている高密度実装基板等の電気的特性の検査や高電圧での検査等にこのような絶縁被膜を備えるプローブ針を用いた場合には、プローブユニット内で生じる短絡を十分に防止できないという問題があった。

また、金属導体に絶縁被膜が形成されたプローブ針は、絶縁被膜が形成されていないプローブ針（すなわち金属導体自体）と比較してその外径が大きくなることによりプローブ針全体としての弾性率が高くなり、その結果として検査の際に被測定体の電極に加わる接触圧力を高くすることができるという効果がある。しかしながら、絶縁被膜が噴霧塗装により形成されている上記のプローブ針は、膜厚の薄い部分に応力集中等が生じ易いので、プローブ針全体としての弾性率が高くなり難い。したがって、プローブ針を電極に押し当てた際に高い反発力が得られず、電極に加わる接触圧力を高くすることができないという難点があった。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、その第１の目的は、電気絶縁性に優れると共に検査の際に被測定体の電極に加わる接触圧力を高めることができるプローブ針を提供することにある。また、本発明の第２の目的は、電気絶縁性に優れると共に検査の際に被測定体の電極に加わる接触圧力を高めることができるプローブ針を容易に得ることができる製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するための本発明のプローブ針は、先端部を被測定体の電極に接触させて該被測定体の電気的特性を測定するためのプローブ針であって、金属導体と該金属導体に設けられた絶縁被膜とを有し、該絶縁被膜の膜厚の相対標準偏差が２０％以下であることを特徴とする。

この発明によれば、膜厚の相対標準偏差が２０％以下である絶縁被膜、すなわち膜厚の均一性が高い絶縁被膜が金属導体に形成されているので、絶縁被膜に電気絶縁性の劣る膜厚の薄い部分がほとんどないといえる。その結果、このプローブ針は電気絶縁性に優れ、このプローブ針を備えたプローブユニットを被測定体の電気的特性の検査に用いた場合には、プローブユニット内で短絡が生じ難い。また、この発明によれば、絶縁被膜の膜厚の均一性が上記のように高いので、絶縁被膜に応力集中等の生じる膜厚の薄い部分がほとんどないといえる。その結果、プローブ針全体としての弾性率が高く、このプローブ針を被測定体の電気的特性の検査に用いた場合には、プローブ針を被測定体の電極に押し当てた際に高い反発力を得ることができ、電極に加わる接触圧力を高くすることができる。こうした本発明のプローブ針は、プローブ針を被測定体の電気的特性の検査に用いた場合、電極上に形成された絶縁膜を突き破ってプローブ針と電極との間の接触抵抗値を低下させることができるので、検査の正確性を向上させることができる。なお、「相対標準偏差」とは、「変動係数」とも呼ばれ、標準偏差を平均値で除した値の百分率をいう。

本発明のプローブ針は、上記本発明のプローブ針において、前記絶縁被膜が焼付けエナメル被膜であることを特徴とする。

この発明によれば、膜厚が均一な焼付けエナメル被膜が金属導体に形成されているので、電気絶縁性に優れたものとなる。また、この発明によれば、絶縁被膜の膜厚が均一であるので、検査の際プローブ針を押し当てたときに電極に加わる接触圧力を高めることができる。

本発明のプローブ針は、上記本発明のプローブ針において、前記絶縁被膜が、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエステルイミド樹脂及びポリアミドイミド樹脂からなる群より選ばれた少なくとも一種の樹脂で形成されていることを特徴とする。

この発明によれば、耐熱性の異なる各種の樹脂で絶縁被膜を形成することができる。

本発明のプローブ針は、上記本発明のプローブ針において、前記絶縁被膜の平均膜厚が１μｍ以上５０μｍ以下の範囲内にあることを特徴とする。

上記課題を解決するための本発明のプローブ針の製造方法は、先端部を被測定体の電極に接触させて該被測定体の電気的特性を測定するためのプローブ針の製造方法であって、焼付けエナメル被膜が形成された長尺の金属導体を所定の長さに切断する切断工程と、前記所定の長さに切断された焼付けエナメル被膜付き金属導体の端部を所定の形状に加工する端部加工工程とを有することを特徴とする。

この発明によれば、膜厚が均一な焼付けエナメル被膜が絶縁被膜として形成された長尺の金属導体を切断し、切断された焼付けエナメル被膜付き金属導体の端部を所定の形状に加工するので、電気絶縁性に優れると共に検査の際に被測定体の電極に加わる接触圧力を高めることができるプローブ針を容易に製造できる。

本発明のプローブ針の製造方法は、上記本発明のプローブ針の製造方法において、前記焼付けエナメル被膜が、前記長尺の金属導体にエナメル塗料を塗布し焼き付ける絶縁被膜形成工程により形成されることを特徴とする。

この発明によれば、金属導体にエナメル塗料を塗布し焼き付けることにより絶縁被膜を形成するので、膜厚の相対標準偏差が２０％以下の絶縁被膜を備えたプローブ針を容易に得ることができる。

本発明のプローブ針によれば、絶縁被膜に電気絶縁性の劣る膜厚の薄い部分がほとんどないといえるので、このプローブ針を備えたプローブユニットを被測定体の電気的特性の検査に用いた場合に、プローブユニット内で短絡が生じ難い。そのため、本発明のプローブ針は、狭ピッチで電極が設けられている高密度実装基板等の電気的特性の検査や高電圧での検査に好ましく用いられる。また、本発明のプローブ針によれば、絶縁被膜に応力集中等の生じる膜厚の薄い部分がほとんどないといえるので、プローブ針全体としての弾性率が高く、このプローブ針を被測定体の電気的特性の検査に用いた場合に、プローブ針を被測定体の電極に押し当てた際に高い反発力を得ることができ、電極に加わる接触圧力を高くすることができる。こうした本発明のプローブ針は、プローブ針を被測定体の電気的特性の検査に用いた場合、電極上に形成された絶縁膜を突き破ってプローブ針と電極との間の接触抵抗値を低下させることができるので、検査の正確性を向上させることができる。そのため、本発明のプローブ針は、低抵抗の被測定体の検査に好ましく用いられる。

本発明のプローブ針の製造方法によれば、電気絶縁性に優れると共に検査時の接触圧力を高めることができるプローブ針を容易に製造することができる。また、本発明のプローブ針の製造方法によれば、電気絶縁性に優れるプローブ針を容易に製造できるので、歩留まりが高くなりプローブ針の製造コストを抑えることができる。

以下、本発明のプローブ針及びその製造方法について、図面に基づき詳細に説明する。図１は、本発明のプローブ針の一例を示す模式図である。また、図２は本発明のプローブ針を備えたプローブユニットを用いて被測定体の電気的特性を検査する方法を説明するための模式的な断面図である。

（プローブ針）
本発明のプローブ針１は、その先端部４ａを被測定体２０の電極２１に接触させて被測定体２０の電気的特性を測定する検査に用いられるものであり、図１に示すように、金属導体２とその金属導体２に設けられた絶縁被膜３とを有している。

金属導体２としては、高い導電性と高い弾性率を有する金属線（「金属ばね線」ともいう。）が用いられる。金属導体２に用いられる金属としては、広い弾性域を持つ金属を挙げることができ、例えばベリリウム銅等の銅合金、タングステン、レニウムタングステン、鋼等を好ましく用いることができる。

金属導体２は、通常、上記の金属が所定の径の線状導体となるまで冷間又は熱間伸線等の塑性加工が施される。金属導体２の外径は、プローブユニット１００（図２を参照。）において隣り合う各プローブ針１の間隔に応じて２５〜５００μｍの範囲内から任意に選択することができる。また、プローブ針１をプローブユニット１００に装着し易くし、且つ、プローブユニット１００の使用時においてプローブ針１の端部４ａがガイド板１２のガイド孔に引っかかることによりプローブ針１の動きが妨げられるのを防止する観点からは、金属導体２の真直度が高いことが好ましく、具体的には真直度が曲率半径Ｒで１０００ｍｍ以上であることが好ましい。真直度の高い金属導体２は、絶縁被膜３が設けられる前に予め直線矯正処理しておくか、後述のように絶縁被膜３が設けられた長尺の金属導体２を直線矯正処理することにより得ることができる。

絶縁被膜３は、金属導体２に設けられて、被測定体の電気的特性を検査する際に隣接するプローブ針同士が接触することにより生じる短絡を防止するように作用する。なお、絶縁被膜３は、金属導体２上、すなわち金属導体２の外周上に長手方向に亘って設けられていればよく、他の層を介して設けられていてもよい。

絶縁被膜３は、絶縁性を有する被膜であれば特に限定されないが、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエステルイミド樹脂及びポリアミドイミド樹脂からなる群より選ばれた少なくとも一種の樹脂で形成されていることが好ましい。なお、通常は一種類の樹脂により形成される。これらの樹脂からなる絶縁被膜は耐熱性が異なるので、検査の際に発生する熱を考慮して任意に選択することができる。例えば、より耐熱性が要求される場合には、絶縁被膜３がポリエステルイミド樹脂又はポリアミドイミド樹脂等で形成されることが好ましい。

絶縁被膜３の平均膜厚は、絶縁被膜３の電気絶縁性を確保できる程度の厚さであればよく、１μｍ以上５０μｍ以下の範囲内で適宜設定される。絶縁被膜３は、通常、金属導体２の外径が大きいときは厚めに設定され、金属導体２の外径が小さいときは薄めに設定される。

例えば、絶縁被膜３の平均膜厚は、通常、金属導体２の外径が２５〜５０μｍである場合に１μｍ以上２０μｍ以下に設定され、金属導体２の外径が５０〜２００μｍである場合に５μｍ以上４０μｍ以下に設定され、金属導体２の外径が２００〜５００μｍである場合に１０μｍ以上５０μｍ以下に設定される。

また、プローブ針がプローブユニットに装着された際において、後述するように絶縁被膜３がストッパーとして機能する場合には、絶縁被膜３の平均膜厚は、プローブユニット１００の備えるガイド板１２のガイド孔の径を考慮して設定されることが好ましい（図２を参照。）。なお、絶縁被膜３の平均膜厚は、後述する方法により測定される。

本発明のプローブ針１は、絶縁被膜３の膜厚の相対標準偏差が２０％以下であることに特徴がある。本明細書において「膜厚の相対標準偏差」とは、絶縁被膜３の膜厚の標準偏差をその絶縁被膜３の平均膜厚で除した値の百分率をいう。本明細書において、平均膜厚及び相対標準偏差は、顕微鏡を用いてプローブ針１の断面を観察することにより、絶縁被膜３の膜厚を１つのプローブ針当たり８０箇所程度測定し、その測定結果から算出される。絶縁被膜３は、膜厚の相対標準偏差が２０％以下であり、その膜厚の均一性が高いので、絶縁被膜３には電気絶縁性の劣る膜厚の薄い部分がほとんど存在せず、また、応力集中等の生じる膜厚の薄い部分がほとんど存在しないといえる。

絶縁被膜３の膜厚の均一性を更に高くする観点からは、絶縁被膜３の膜厚の相対標準偏差が１５％以下であることが更に好ましい。

本発明においては、焼付けエナメル被膜を絶縁被膜３として用いることが好ましい。焼付けエナメル被膜は、後述するように塗料の塗布と焼付けの繰り返しにより形成されるので、塗料を噴霧することにより形成された被膜と比較して膜厚が均一である。そのため、焼付けエナメル被膜を絶縁被膜３として用いた場合には、その膜厚の相対標準偏差を容易に２０％以下とすることができる。

プローブ針１の端部４ａは、検査時に被測定体２０の電極２１と接触する側の先端部であり、金属導体２と電極２１との電気的な接触を確実なものとする観点から、露出した金属導体２が所定の形状に加工されていることが好ましい。プローブ針１の端部４ａの形状としては、半球状、コーン状又はフラット状等が挙げられる。プローブ針１の端部４ａにおいては、プローブ針１と被測定体の電極等との接触抵抗値の上昇を抑制するためのめっき層が金属導体２上に設けられていることが好ましい。めっき層を形成する金属としては、ニッケル、金、ロジウム等の金属や金合金等の合金を挙げることができる。めっき層は、単層であってもよいし複層であってもよい。複層のめっき層としては、ニッケルめっき層上に金めっき層が形成されたものを好ましく挙げることができる。なお、プローブ針１のもう一方の端部４ｂも、金属導体２とリード線１４との電気的な接触を確実なものとする観点から、上述した端部４ａの場合と同様に、露出した金属導体２が上記形状に加工されていることが好ましい。

プローブ針１の端部４ａには、図２に示すように、先端部から一定の長さ分だけ絶縁被膜３を除去した領域が形成されていることが好ましい。絶縁被膜３を除去した領域側の絶縁被膜３の端面５は、その端面５がガイド板１２に引っかかってストッパーとして機能する。その結果、プローブ針１がプローブユニット１００から脱落するのを防止することができる。こうした脱落防止を確実なものにするためには、絶縁被膜３の端面５部位のプローブ針１の外径が、ガイド板１２のガイド孔の径よりも大きいことが好ましい。

絶縁被膜３を除去する先端部からの長さは、図２（Ｂ）に示すように、プローブユニット１００を下降させて装着されたプローブ針１が弾性変形により湾曲した場合であってもその先端部がガイド板１２の位置に至らない程度の長さであれば、その長さは特に限定されない。そうした長さは、通常、ガイド板の厚さとプローブユニットを下降させる際のストローク長との和よりも長く形成される。なお、絶縁被膜３の除去は、各種のレーザー光を用いた剥離手段等により行うことができる。

図３は、本発明のプローブ針の他の一例を示す模式図である。本発明のプローブ針１は、図１に示すような直線状のプローブ針に限られず、図３に示すような折れ曲がった形状のプローブ針であってもよい。折れ曲がった形状のプローブ針においても、絶縁被膜３の膜厚の相対標準偏差が２０％以下であることにより、図１に示すような直線状のプローブ針と同様の効果を得ることができる。

以上説明したように、本発明のプローブ針の絶縁被膜には電気絶縁性の劣る膜厚の薄い部分がほとんどないといえるので、このプローブ針を被測定体の電気的特性の検査に用いた場合、プローブユニット内で短絡が生じ難い。その結果、本発明のプローブ針は、狭ピッチで電極が設けられている高密度実装基板等の電気的特性の検査や高電圧での検査に好ましく用いられる。さらに、本発明のプローブ針は、絶縁被膜に応力集中等の生じる膜厚の薄い部分がほとんどないといえるので、プローブ針全体としての弾性率が高い。そのため、このプローブ針を被測定体の電極に押し当てた際に高い反発力を得ることができ、電極に加わる接触圧力を高くすることができる。こうした本発明のプローブ針は、プローブ針を被測定体の電気的特性の検査に用いた場合、電極上に形成された絶縁膜を突き破ってプローブ針と電極との間の接触抵抗値を低下させることができるので、検査をより正確に行うことができる。

（プローブ針の製造方法）
次に、本発明のプローブ針の製造方法について説明する。

本発明のプローブ針１の製造方法は、焼付けエナメル被膜が形成された長尺の金属導体を所定の長さに切断する切断工程と、前記所定の長さに切断された焼付けエナメル被膜付き金属導体の端部を所定の形状に加工する端部加工工程とを少なくとも有している。なお、本明細書において「焼付けエナメル被膜付き金属導体」とは、絶縁被膜として焼付けエナメル被膜が形成された長尺の金属導体を切断した後であって切断された金属導体の端部を加工する前の金属導体（焼付けエナメル被膜が形成された態様の金属導体）のことである。以下において、この焼付けエナメル被膜付き金属導体を、「絶縁被膜付き金属導体」ということがある。

切断工程は、焼付けエナメル被膜が形成された長尺の金属導体を所定の長さに切断する工程である。この切断工程においては、例えば定尺切断装置等を用い、焼付けエナメル被膜が形成された長尺の金属導体を、その端部が加工されることを考慮して所定の長さに切断する。

切断工程に供される焼付けエナメル被膜が形成された長尺の金属導体は、プローブ針の説明箇所で既に説明したように、ばね性を有する長尺の金属導体にエナメル塗料の塗布と焼付けを繰り返し行う絶縁被膜形成工程により形成される。

絶縁被膜形成工程は、通常のエナメル線の製造装置（製造ライン）を用いることができる。通常のエナメル線の製造装置を用いることにより、膜厚の相対標準偏差が２０％以下となる絶縁被膜を簡便に形成することができる。絶縁被膜形成工程においては、通常、絶縁被膜が所望の平均膜厚になるまで、エナメル塗料の塗布と焼付けが繰り返し行われる。エナメル塗料は、プローブ針の説明箇所で既に説明した樹脂と有機溶媒とを混合して調製される。

絶縁被膜形成工程は、以下に例示する通常のエナメル線の製造装置を用いることができる。すなわち、ボビン等の線材供線装置から繰出された線状の金属導体（以下、線材ともいう。）に、塗料槽にてエナメル塗料を塗布した後、その直後に設けたダイスやフェルト等の塗料絞り具で線材表面の塗布塗料を略均一厚さに扱き、その後その線材を電熱炉や熱風循環炉等の高温の焼付炉に導入し、炉内で線材上に塗布された塗料中の溶剤を揮発除去して塗料を反応硬化させ、硬化塗膜層を線材表面に形成して焼付炉から導出し、導出された線材を再び塗料槽、塗料絞り具及び焼付炉を通過させる工程を複数回繰り返し、線材表面に所望の厚さの硬化塗膜層を形成した後、キャプスタン等の引取装置により引取りボビン等の巻取装置に巻き取って、エナメル線（焼付けエナメル被膜が形成された長尺の金属導体）が製造される。

切断工程の前には、金属導体２の真直度を向上させるために、焼付けエナメル被膜が形成された長尺の金属導体を直線矯正する直線矯正工程を設けることができる。直線矯正は、絶縁被膜が形成された長尺の金属導体を、軸方向の張力を加えながら電流焼鈍することにより行うことができる。

なお、真直度の高い絶縁被膜付き金属導体としては、例えば、本件特許出願人である東京特殊電線株式会社の有する特許（特許第３４１５４４２号）に係る材料が用いられる。

端部加工工程は、所定の長さに切断された絶縁被膜付き金属導体の端部を所定の形状に加工する工程である。端部４ａ，４ｂは、通常その両方が研削等の加工手段により半球状、コーン状又はフラット状等に加工される。この端部加工工程には、研削加工等した後の端部（すなわち金属導体が露出した端部）をめっき処理するめっき工程がサブ工程として含まれていてもよい。このめっき工程により、接触抵抗を低下させるためのめっき層を端部に形成することができる。

更に、端部加工工程は、プローブ針の被測定体側の先端部から一定の長さ分だけ絶縁被膜３を除去した領域を形成する絶縁被膜除去工程を有していてもよい。絶縁被膜３を除去した領域側の絶縁被膜３の端面５は、上述したようにストッパーとして機能する。

絶縁被膜の除去は、プローブ針（又は絶縁被膜付き金属導体）の端部４ａの絶縁被膜をレーザー光の照射等により行うことができる。絶縁被膜の除去は、端部を研削加工する前に行われてもよいし後に行われてもよい。また、絶縁被膜の除去が端部を研削加工した後に行われる場合には、その絶縁被膜の除去は上記めっき工程の前に行われてもよいし後に行われてもよい。なお、絶縁被膜の除去は、プローブ針を容易に製造する観点から、めっき工程後に行われることが好ましく、すなわち、絶縁被膜付き金属導体の端部を研削加工し、金属導体が露出した端部をめっき処理した後に行われることが好ましい。

本発明においては、こうした絶縁被膜除去工程により端部の絶縁被膜を除去することができるので、従来の方法よりも工程数を削減することができ、低コストの下で且つ容易にプローブ針を製造することができる。なお、従来の方法では、所定の長さに切断された金属導体を一本一本マスキングテープ等でマスキングした後に噴霧塗装し、その後マスキングテープ等を除去することによりプローブ針の被測定体側の先端部から一定の長さ分だけ絶縁被膜３を除去した領域を形成していた。

なお、図３に示すような折れ曲がった形状のプローブ針は、直線状のプローブ針を折り曲げ加工治具を用いて塑性変形させることにより得ることができる。

以上説明したように、本発明のプローブ針の製造方法によれば、電気絶縁性に優れると共に検査時に被測定体の電極に加わる接触圧力を高めることができるプローブ針を容易に製造できる。また、本発明のプローブ針の製造方法によれば、歩留まりが高くなりプローブ針の製造コストを抑えることができる。

（プローブ針を用いた電気的特性の検査方法）
次に、上述した本発明のプローブ針を用いた電気的特性の検査方法について説明する。

本発明のプローブ針１は、プローブユニットに装着されて回路基板等の被測定体の電気的特性の良否の検査に利用される。プローブユニット１００は、図２に示すように、複数本から数千本のプローブ針１と、プローブ針１を被測定体２０の電極２１にガイドするガイド板１２，１３とを備えている。ガイド板１２，１３はプローブ針１の外径より若干大きいガイド孔を有し、そのガイド孔は一本一本のプローブ針１を被測定体２０の電極２１にガイドする。プローブユニット１００は、被測定体２０の電気的特性を検査する際、プローブ針１と電極２１とが対応するように位置制御される。電気的特性の検査は、プローブユニット１００を上下させ、プローブ針１の弾性力を利用して被測定体２０の電極２１にプローブ針１の端部４ａを所定の圧力で押し当てることにより行われる。このとき、プローブ針１の他の端部４ｂはリード線１４に接触し、被測定体２０からの電気信号がそのリード線１４を通って検査装置（図示しない。）に送られる。なお、図２（Ｂ）中、符号１５はリード線用の保持板を示している。

プローブ針１は、プローブ針の被測定体側の先端部から一定の長さ分だけ絶縁被膜３が除去された領域を有し、その領域側の絶縁被膜の端面５が上述したようにストッパーとして機能するので、プローブ針１がプローブユニット１００から脱落しない。したがって、本発明のプローブ針１が装着されるプローブユニット１００には、図４に示したような保持板１６０は不要となる。

本発明のプローブ針１は、絶縁被膜３に電気絶縁性の劣る膜厚の薄い部分がほとんどなく電気絶縁性に優れるので、本発明のプローブ針１を備えたプローブユニット１００を被測定体の電気的特性の検査に用いることにより、プローブユニット内での短絡を防ぐことができる。その結果、本発明のプローブ針１を備えたプローブユニット１００は、狭ピッチで電極が設けられている高密度実装基板等の電気的特性の検査や高電圧での検査に好ましく用いられる。また、本発明のプローブ針１は、絶縁被膜３に応力集中等の生じる膜厚の薄い部分がほとんどなくプローブ針全体としての弾性率が高いので、本発明のプローブ針１を備えたプローブユニット１００を被測定体の電気的特性の検査に用いることにより、電極２１に加わる接触圧力を高めて電極２１上に形成された絶縁膜を容易に突き破ることができるので、プローブ針１と電極２１が接触した際の接触抵抗値を低下させて検査の正確性を向上させることができる。

以下に、実施例及び比較例を挙げて本発明を更に具体的に説明する。

（実施例１）
金属導体として、予め真直度が曲率半径Ｒで１５００ｍｍに直線矯正された長尺の真直ベリリウム銅線（外径０．１０ｍｍ）を用いた。また、絶縁被膜用の塗料として、ポリウレタン樹脂系のエナメル塗料（東特塗料株式会社製、商品名；ＴＰＵ５１００）を用いた。

まず、ボビン等の線材供線装置から繰出された上記ベリリウム銅線からなる線材に、塗料槽にて上記ポリウレタン系のエナメル塗料を塗布した。その後、直後に設けたフェルト（塗料絞り具）で線材表面の塗布塗料を略均一厚さに扱き、その後その線材を焼付炉に導入し、炉内で線材上に塗布された塗料中の溶剤を揮発除去して塗料を反応硬化させ、硬化塗膜層を線材表面に形成して焼付炉から導出し、導出された線材を再び塗料槽、塗料絞り具及び焼付炉を順次通過させる工程を１０回繰り返し、線材表面に平均膜厚１５μｍの硬化塗膜層を形成した後、キャプスタン等の引取装置により引取りボビン等の巻取装置に巻き取って、エナメル線を製造した。なお、本実施例においては、炉長３ｍ、炉温４５０℃、供線速度１００ｍ／分で行った。

次に、絶縁被膜が形成された長尺の金属導体を切断して長さ２３ｍｍの絶縁被膜付き金属導体を切り出し、その絶縁被膜付き金属導体の両端部を研削加工することにより半球状に加工してプローブ針を作製した。

次に、加工により露出した金属導体にめっき処理を施してニッケルめっき層（膜厚１．７μｍ）及び金めっき層（膜厚０．３μｍ）からなる２層のめっき層（総膜厚２μｍ）を形成した。この２層のめっき層は、金属導体の露出部分を脱脂処理及び酸洗い処理等の前処理を行った後、ニッケルめっき液（上村工業株式会社製、商品名；ＢＥＬ−８０１）で無電解めっき処理を施し、次いで金めっき液（メルテックス株式会社製、商品名；Ａｕ−６０１）で無電解めっき処理を施して形成した。次に、レーザー光照射装置（キーエンス社製、型番；ＭＬ−９１１０）を用いて、プローブ針の先端部から２ｍｍまでの絶縁被膜を剥離して、実施例１のプローブ針（長さ２２ｍｍ）を作製した。

（実施例２）
絶縁被膜用の塗料として、ポリエステル樹脂系のエナメル塗料（東特塗料株式会社製、商品名；Ｌｉｔｏｎ３２００）を用い、焼付温度を５１０℃とし、供線速度を８０ｍ／分とした以外は実施例１と同様にして、実施例２のプローブ針（長さ２２ｍｍ）を作製した。

（実施例３）
絶縁被膜用の塗料として、ポリエステルイミド樹脂系のエナメル塗料（東特塗料株式会社製、商品名；ＮｅｏＨｅａｔ８６００）を用い、焼付温度を５３０℃とし、供線速度を８０ｍ／分とした以外は実施例１と同様にして、実施例３のプローブ針（長さ２２ｍｍ）を作製した。

（実施例４）
絶縁被膜用の塗料として、ポリアミドイミド樹脂系のエナメル塗料（東特塗料株式会社製、商品名；ＴＣＶ−Ｕ２）を用い、焼付温度を５５０℃とし、供線速度を８０ｍ／分とした以外は実施例１と同様にして、実施例４のプローブ針（長さ２２ｍｍ）を作製した。

（比較例１）
金属導体として実施例１で用いたのと同様の真直ベリリウム銅線を長さ２５ｍｍに切断したものを用い、絶縁被膜用の塗料としてフッ素樹脂が含有されたエポキシ樹脂系の塗料（デュポン社製、商品名；９５４−１０１）を用いた。この比較例１においては、金属導体の一端の先端から２ｍｍまでをマスキングテープでマスキングし、平均膜厚が１５μｍになるように絶縁被膜用の塗料を金属導体に噴霧塗装し、塗膜を乾燥、焼結させた後にマスキングテープを除去して、絶縁被膜が形成された金属導体を得た。次に、その金属導体の両端部を、実施例１と同様の方法で半球状に加工し、実施例１と同様の方法で金属導体の露出部分にニッケルめっき層（膜厚１．７μｍ）及び金めっき層（膜厚０．３μｍ）からなる２層のめっき層（総膜厚２μｍ）を形成することにより、比較例１のプローブ針（長さ２２ｍｍ）を作製した。

（絶縁被膜の平均膜厚及び絶縁被膜の膜厚の相対標準偏差の測定）
実施例１〜４及び比較例１のプローブ針について、各プローブ針の断面を測定顕微鏡（ＯＧＰ社製、型番；ＺＩＰ２００）で観察して絶縁被膜の膜厚を測定することにより、絶縁被膜の平均膜厚及び絶縁被膜の膜厚の相対標準偏差を求めた。具体的には、絶縁被膜の膜厚をプローブ針の外周方向に等間隔で８箇所測定し、その測定をプローブ針の長手方向に１０箇所行うことにより、合計８０個の測定データから絶縁被膜の平均膜厚及び絶縁被膜の膜厚の相対標準偏差を求めた。表１にその結果を示す。

（接触力の評価）
実施例１〜４及び比較例１のプローブ針の軸方向に一定変位を加えたときの各プローブ針の接触力を測定した。接触力（ｍＮ）は、実施例１〜４及び比較例１のプローブ針をプローブユニットに装着し、プローブ針の軸方向が電子天秤の計量皿の面に直交するように配置した後、そのプローブ針の先端を計量皿に接触させ、プローブ針を軸方向に０．２ｍｍ押し込んだときに電子天秤に表示される荷重（ｇｆ）から換算した。その結果を表１に示す。

（電気絶縁耐圧の評価）
実施例１〜４及び比較例１のプローブ針の電気絶縁耐圧を測定した。電気絶縁耐圧は、プローブ針の絶縁被膜が形成された部分を２枚の金属板で挟み、その金属板とプローブ針の先端部に露出する金属導体との間に印加した交流電圧を徐々に上げていき、絶縁被膜が破壊されたときの値を電気絶縁耐圧として求めた。その結果を表１に示す。

（結果）
実施例１〜４のプローブ針は、絶縁被膜の膜厚の相対標準偏差が２０％以下であり、接触力（接触圧力）が高く、電気絶縁性にも優れていた。一方、比較例１のプローブ針は、絶縁被膜の膜厚の相対標準偏差が２０％を超えており、接触力が小さく、電気絶縁性に劣るものであった。

本発明のプローブ針の一例を示す模式図である。 図２（Ａ）及び図２（Ｂ）は本発明のプローブ針を備えるプローブユニットを用いて被測定体の電気的特性を検査する方法を説明するための模式的な断面図である。 本発明のプローブ針の他の一例を示す模式図である。 図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は従来のプローブ針を備えるプローブユニットを用いて被測定体の電気的特性を検査する方法を説明するための模式的な断面図である。

符号の説明

１ プローブ針
２ 金属導体
３ 絶縁被膜
４ａ，４ｂ 端部
５ 端面
１２、１３ ガイド板
１４ リード線
１５ リード線用の保持板
２０ 被測定体
２１ 電極
１００ プローブユニット

Claims (6)

1. 先端部を被測定体の電極に接触させて該被測定体の電気的特性を測定するためのプローブ針であって、
   金属導体と該金属導体に設けられた絶縁被膜とを有し、該絶縁被膜の膜厚の相対標準偏差が２０％以下であることを特徴とするプローブ針。
2. 前記絶縁被膜が焼付けエナメル被膜であることを特徴とする請求項１に記載のプローブ針。
3. 前記絶縁被膜が、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエステルイミド樹脂及びポリアミドイミド樹脂からなる群より選ばれた少なくとも一種の樹脂で形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のプローブ針。
4. 前記絶縁被膜の平均膜厚が１μｍ以上５０μｍ以下の範囲内にあることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のプローブ針。
5. 先端部を被測定体の電極に接触させて該被測定体の電気的特性を測定するためのプローブ針の製造方法であって、
   焼付けエナメル被膜が形成された長尺の金属導体を所定の長さに切断する切断工程と、前記所定の長さに切断された焼付けエナメル被膜付き金属導体の端部を所定の形状に加工する端部加工工程とを有することを特徴とするプローブ針の製造方法。
6. 前記焼付けエナメル被膜が、前記長尺の金属導体にエナメル塗料を塗布し焼き付ける絶縁被膜形成工程により形成されることを特徴とする請求項５に記載のプローブ針の製造方法。

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