JP2007225286A - 極細同軸線とその製造方法、ならびに、これを利用した極細ピンプローブの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】極細であって、なおかつ、安定した通電性、優れた高周波特性などを備えている極細同軸線とその製造方法及び、この新しい用途を提案する。
【解決手段】貴金属又はその合金からなる芯材を中心とする外径２００μｍ以下の同軸線であって、自己弾性を有すると共に、ビッカース硬度４５０ＨＶ以上、より好ましくは、ビッカース硬度５００〜６００ＨＶを有する極細同軸線。
【選択図】図２

Description

この発明は、通電性が高い芯材を中心に備えている極細、例えば、外径が２００μｍ以下の極細同軸線とその製造方法、ならびに、これを利用した極細ピンプローブの製造方法に関する。

電子機器、ICテスタ、医療機器などの機器の高性能化や、IC、LSIなどの集積回路の小型化、高密度化、大容量化、高性能化などに伴い、これらに使用される電線にも極細化が要求されるようになっている。更に、機器の高性能化（例えば、画像の高精細化、通信速度の高速化など）に伴い、安定した通電性、信号伝送におけるより高い伝送品質、高周波帯域での利用に適した優れた高周波特性なども要求されている。

例えば、プリント基板上の回路パターンを検査するプリント基板検査装置に用いられるコンタクトプローブ（特許文献１）のプローブピンの場合には次のようなことが要求されるにいたっている。

通常、IC、LSIといった集積回路を構成する半導体ウェハーの集積回路や液晶装置等の通電検査には、プリント配線基板に数十本から数百本のプローブピンが配列されているプローブカードが用いられる。通電検査にあたっては、半導体ウェハーの集積回路チップや液晶表示装置等の複数の電極パッドにプローブピンの先端を接触させ、検査装置側から所定の検査信号を入力して電気特性の検査を行っている。

ここで、前述したように、IC、LSIなどの集積回路の小型化、高密度化、大容量化、高性能化が進むのに伴い、プローブカードにおいても、プローブピンの細径化、高密度実装化が要求されるようになっているが、プローブピンは、電極パッドの酸化膜を破って電極パッドに何十万回、百万回と繰り返し接触が行われる通電検査に耐え得る、高い導電性、弾性、強度、耐腐食性、プローブカードに配設するための加工性の良さをも備えている必要がある。

そこで、プローブピンについては、細径化の要求を満たしつつ、同時に、高い導電性、弾性、強度、耐腐食性、プローブカードに配設するための加工性の良さが要求されることになる。このような事情に対応すべく、従来から、同軸線の細径化に関する提案が行われている。
特開２００１−２９６３１４

前述したように、従来提案されている同軸ケーブルは、径の大きさがミリメートル単位のもので、電子機器、ICテスタ、医療機器などの機器の高性能化や、IC、LSIなどの集積回路の小型化、高密度化、大容量化、高性能化などに伴う電線の極細化の要求に応え得るものではなかった。

そこで、本発明は、極細であって、なおかつ、安定した通電性、優れた高周波特性などを備えている極細同軸線、例えば、通電性が高い芯材を中心に備えている極細、例えば、径が２００μｍ以下の極細同軸線とその製造方法、及び、この新しい用途を提案することを目的にしている。

前記目的を達成するため、本発明が提案する極細同軸線は、貴金属又はその合金からなる芯材を中心とする外径２００μｍ以下の同軸線であって、自己弾性を有すると共に、ビッカース硬度４５０ＨＶ以上、より好ましくは、ビッカース硬度５００〜６００ＨＶを有することを特徴するものである。

ここで、本発明において、自己弾性を有するとは、本発明の極細同軸線がプローブピンに採用され、この本発明の極細同軸線からなるプローブピンが数百本から数千本プリント配線基板に配列されてプローブカードが構成され、当該プローブカードにおけるプローブピン（本発明の極細同軸線）の先端が、通電検査にあたって、半導体ウェハーの集積回路チップや液晶表示装置等の複数の電極パッドに接触する際に、各プローブピン（本発明の極細同軸線）ごとの突出量の差を吸収できる程度に、各プローブピン（本発明の極細同軸線）が当接方向に弾性変形し得ることをいう。具体的には、前記のような通電検査にあたって、前記のような電極パッドの表面に形成されている皮膜、例えば、酸化皮膜を破るのに必要とされる４〜５ｇ以上の加圧に弾性変形によって耐えることのできる弾性を有することをいう。

なお、本発明の極細同軸線が有するビッカース硬度４５０ＨＶ以上は、前記のように本発明の極細同軸線がプローブピンに採用され、この本発明の極細同軸線からなるプローブピンを用いてプローブカードが構成されて通電検査が行われるにあたって、前記のような電極パッドの表面に形成されている皮膜、例えば、酸化皮膜を破ることが要求されることから求められるものである。

前記のように、外径２００μｍ以下でありながら、自己弾性を有し、ビッカース硬度４５０ＨＶ以上を有することによって、例えば、本発明の極細同軸線が前記のようにプローブピンに採用される場合であっても、IC、LSIなどの集積回路の小型化、高密度化、大容量化、高性能化に伴なって要求される細径化に応えつつ、プローブピンに要求される弾性、強度を備えたものとすることができる。

なお、かかる観点から、本発明の極細同軸線は、自己弾性を有すると共に、ビッカース硬度５００〜６００ＨＶを有することがより好ましい。

前記本発明の極細同軸線において、必要な通電性を確保するという観点から、芯材の外径は２０μｍ以上であることが望ましい。

なお、ここで、芯材は、金、銀、白金族および、これらの合金のいずれかとすることができる。前記の合金には、例えば、白金族（例えば、白金、ロジウム、イリジウム）と、金、銀、あるいは銅との合金などが含まれる。

本発明の極細同軸線を、前述したように、例えば、プローブピンに使用する場合、外径２００μｍ以下（例えば、５０〜６０μｍの細さ）でありながら、プローブピンに要求される通電特性を確保するため、芯材にはある程度の径の大きさが要求される。そこで、前述したように、芯材の外径は２０μｍ以上にすることが望ましい。

一方、本発明の極細同軸線において、芯材の外周に形成される外層は、例えば、本発明の極細同軸線がプローブピンに採用され、この本発明の極細同軸線からなるプローブピンを用いてプローブカードが構成されて通電検査が行われる際に、必要な導電性を持ちつつ必要な加圧に耐えられる弾性や剛性を有して、隣接する極細同軸線同士が接触して電気抵抗値に変動が生じることを防止するためにも形成されるものである。

なお、更に、絶縁性を必要とする場合は、フッ素樹脂や、ポリイミドやアクリルメラミン樹脂等の絶縁体からなる皮膜を最外周に形成することができる。

芯材の外周に形成される外層は、例えば、絶縁などの目的を達成できる程度の薄い皮膜であって差し支えないが、前記のように通電特性を確保する観点から、芯材の外径は２０μｍ以上とすることが望ましく、更に、白金や、白金族（例えば、白金、ロジウム、イリジウム等）の合金、金、銀やそれらの合金のいずれかのように導電性の高いものによって芯材を構成することが望ましい。

以上説明した本発明の極細同軸線は、芯材の外周に複数層が同心円状に積層されている極細同軸線、すなわち、極細多重同軸線にすることができる。

この場合、例えば、上記絶縁体を被覆した極細同軸線の外周に金、パラジウム等の導電性の良い金属メッキを施し、当該メッキ層の外周に絶縁体からなる皮膜形成したり、電鋳加工によりニッケルを被覆した極細多重同軸線とすることができる。

なお、必要な弾性や細径化、経済性、電気特性を考慮して、芯材の外径は２０μｍ以上であっても可能な限り細いものとしておくことが望ましい。

次に、前記目的を達成するため、本発明が提案する極細同軸線を製造する方法は、芯材の外周を洗浄した後、電鋳加工により当該芯材の外周に皮膜を形成する、外径２００μｍ以下の同軸線であって、自己弾性を有すると共に、ビッカース硬度４５０ＨＶ以上、より好ましくは、ビッカース硬度５００〜６００ＨＶを有する極細同軸線を製造するものである。

ここで、前述したように、芯材は、外径２０μｍ以上の貴金属又はその合金製とすることができる。この貴金属又はその合金としては、前述したように、金、銀、白金族および、これらの合金のいずれかとすることができる。この合金には、例えば、白金族（例えば、白金、ロジウム、イリジウム）と、金、銀、あるいは銅との合金などが含まれる。

電鋳加工により当該芯材の外周に形成する皮膜は、ニッケル等の卑金属にすることができる。

ニッケルについては、本発明者らが開発したマイクロチューブの製造方法と、その実施により、残留応力と添加剤との関係から、電鋳によって管状に形成すると非常に高い弾性が発揮されるようになることを本発明者らは従来から知っていた。

本発明においては、ニッケルを電鋳によって芯材の外周に管状に形成することによって、前述したように、外径２００μｍ以下でありながら、自己弾性を有する極細同軸線を得ることができる。

また、電鋳に用いる電解液に添加する硬化剤や光沢材を調整することによって、製造された極細同軸線のビッカース硬度を調整することが可能であり、前述したように、外径２００μｍ以下でありながら、自己弾性を有し、ビッカース硬度４５０ＨＶ以上、好ましくは５００〜６００ＨＶを有する極細同軸線を製造することができる。

例えば、電解液をスルフォン酸ニッケル液としたときに、硬化剤や光沢財を適量添加することによって、製造される極細同軸線のビッカース硬度を調整することが可能である。

以上説明した本発明の極細同軸線を製造する方法において、電鋳加工により芯材の外周に形成する皮膜は、芯材の外周に複数層を同心円状に積層する形態にすることができる。

また、最外周に絶縁体皮膜を形成するようにすることもできる。

例えば、以上説明した本発明の極細同軸線を製造する方法において、製造した極細同軸線により優れた絶縁性を必要とする場合は、前記のようにして製造した極細同軸線の外周に、フッ素樹脂系、テフロン（登録商標）樹脂系、ポリイミド、アクリルメラミン樹脂等の絶縁体を２０μｍ以下の厚さで皮覆することが出来る。

この場合、本発明の極細同軸線を製造する方法の工程は、芯材の外周を洗浄した後、電鋳加工により当該芯材の外周に皮膜を形成し、その後、蒸着、焼付け、浸漬などによって、前述した絶縁皮膜を最外周に形成するものになる。

以上説明した本発明のいずれの極細同軸線を製造する方法においても、外径２００μｍ以下でありながら、自己弾性を有し、ビッカース硬度４５０ＨＶ以上、好ましくは５００〜６００ＨＶを有する極細同軸線を製造することが可能である。すなわち、より径の細い極細同軸線、極細多重同軸線を、本発明の極細同軸線を製造する方法によって製造することができ、これにより、IC、LSIなどの集積回路の小型化、高密度化、大容量化、高性能化に伴なって要求されるより一層の細径化に応えつつ、プローブピンに要求される弾性、強度を備えた極細同軸線を提供することができる。

しかし、大容量の電気を流す場合、太いものが要求されることがある。このような場合には外径２００μｍ程度の太さまで要求される。本発明の前述したいずれの極細同軸線を製造する方法においても、かかる要求に応えられるよう、外径２００μｍ以下でありながら、自己弾性を有し、ビッカース硬度４５０ＨＶ以上、好ましくは５００〜６００ＨＶを有する極細同軸線を製造することが可能である。

なお、前記のようにして製造した本発明の極細同軸線を所定の長さに切断し、一方の端を先細に加工して芯材を頭出しすることによって、極細ピンプローブを製造することができる。

すなわち、本発明の極細同軸線は前述したように、電鋳加工により芯材の外周にニッケル等の皮膜が形成されるものであるので、芯材に対して、芯材の外周に同一の肉厚で皮膜が形成されている同軸線、あるいは多重同軸線になっている。そこで、先端を先細に加工して芯材を頭出して極細ピンプローブとすることに適している。

この発明によれば、外径２００μｍ以下でありながら、自己弾性を有し、ビッカース硬度４５０ＨＶ以上を有することによって、例えば、プローブピンに採用される場合であっても、IC、LSIなどの集積回路の小型化、高密度化、大容量化、高性能化に伴なって要求される細径化に応えつつ、プローブピンに要求される弾性、強度を備えた極細同軸線を提供することができる。

以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明する。

図１は、本発明の極細同軸線の製造方法が実施される連続処理装置の配置構成の一例を概説するものである。

供給ユニット１には、白金、ロジウム、イリジウム等の白金の合金、金、銀、銅やそれらの合金のいずれかのように導電性の高いものからなる芯材１０が巻回されているリール７が備えられている。

不図示の切断ユニットを備えている収納ユニット５における搬送ローラ６によって芯材１０は供給ユニット１のリール７から繰り出され、洗浄ユニット２、通電・搬送ユニット３を経て、ニッケル電鋳ユニット４へ搬送される。

洗浄ユニット２には所定の弱アルカリ液あるいは、弱酸性液が装入されていて、ここで、芯材１０の外周が洗浄される。

ニッケル電鋳ユニット４には、所定の電解液、例えば、スルフォン酸ニッケル液が入れられており、ニッケル電鋳ユニット４内を搬送されていく芯材１０の外周に、電鋳によって所定の肉厚のニッケル皮膜１１が形成される。

なお、ニッケル電鋳ユニット４内の電解液（スルフォン酸ニッケル液）に、硬化剤や光沢財を適量添加して、製造される極細同軸線２０のビッカース硬度を調整することができる。

収納ユニット５における搬送ローラ６による搬送速度は、どの程度の肉厚のニッケル皮膜を芯材１０の外周に形成するかに応じて調整する。

図１図示の実施形態では、芯材１０の外周に電鋳によって所定の肉厚のニッケル皮膜１１を形成し、本発明の極細同軸線２０（図２（ｂ））を製造している。

この他に、図示していないが、供給ユニット１から収納ユニット５までの間に、複数の、異なる電鋳ユニットを配備し、供給ユニット１から収納ユニット５までの一連の工程で、複数層が同心円状に積層されている極細多重同軸線を製造することが可能である。

また、所望に応じて、フッ素樹脂系、テフロン（登録商標）樹脂系、ポリイミド、アクリルメラミン等の絶縁皮膜１２を、ニッケル皮膜１１の外周表面に形成した極細同軸線２０ａ（図２（ｃ））とすることもできる。

また、最外周が絶縁体１２で被覆された極細同軸線２０ａ（図２（ｃ））を、図１図示の供給ユニット１のリール７から洗浄ユニット２に搬送し、次に図示されていないが、ニッケル電鋳ユニット４の前に配備した、金めっきユニット、パラジウムめっきユニット、あるいはイリジウムめっきユニットを通過させ、極細同軸線２０ａの最外周の絶縁皮膜１２上に、符号１３で示す金皮膜、パラジウム皮膜、あるいはイリジウム皮膜などを形成し、更に、ニッケル電鋳ユニット４に搬送して電鋳加工してニッケル層１４を形成し、多重同軸線２０ｂ（図２（ｄ））を製造することもできる。

このようにすれば、極細同軸線２０ａの外側に、金や、パラジウム、イリジウムなどの導電性の皮膜１３が形成され、その外側にニッケル皮膜１４が形成されている本発明の極細多重同軸線２０ｂを製造することになる。

さらに、上記ユニットを必要に応じて連ねることで、何層もの導電性を持ち、かつ弾性を有する極細多重同軸線が製造できる。

図２は、本発明の製造方法によって製造された極細同軸線の断面構造の概略を拡大して説明するものである。例えば、図２（ａ）図示の芯材１０（例えば、直径２５μｍのイリジウム・白金合金線）の外周に、ニッケル皮膜１１が形成され、外径３９μｍの本発明の極細同軸線２０（図２（ｂ））が製造される。

以上のようにして製造された本発明の極細同軸線２０、２０ａ、２０ｂを不図示の切断ユニットによって所望の長さに切断し、この一方の端を先細に加工して芯材１０を頭出して極細ピンプローブを製造することができる。

本発明の極細同軸線の製造方法が実施される連続処理装置の配置構成の一例を概説するもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図。 本発明の製造方法によって製造された極細同軸線の断面構造の一例の概略を拡大して説明するもので、（ａ）は芯材の断面図、（ｂ）は極細同軸線の断面図、（ｃ）は更に絶縁皮膜が形成されている極細同軸線の断面図、（ｄ）は多重同軸線の断面図。

符号の説明

１ 供給ユニット
２ 洗浄ユニット
３ 通電・搬送ユニット
４ ニッケル電鋳ユニット
５ 収納ユニット
６ 搬送ローラ
７ リール
１０ 芯材
１１ 電鋳ニッケル層
１２ 絶縁層
１３ 導電性の皮膜
１４ 電鋳ニッケル層
２０ 極細同軸線
２０ａ 絶縁体で被覆された極細同軸線
２０ｂ 極細多重同軸線

Claims (9)

1. 貴金属又はその合金からなる芯材を中心とする外径２００μｍ以下の同軸線であって、自己弾性を有すると共に、ビッカース硬度４５０ＨＶ以上を有する極細同軸線。
2. 芯材の外径が２０μｍ以上であることを特徴する請求項１記載の極細同軸線。
3. 芯材が、金、銀、白金族および、これらの合金のいずれかからなることを特徴する請求項１又は２記載の極細同軸線。
4. 芯材の外周に複数層が同心円状に積層されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項記載の極細同軸線。
5. 最外周に絶縁体皮膜が形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項記載の極細同軸線。
6. 芯材の外周を洗浄した後、電鋳加工により当該芯材の外周に皮膜を形成する、外径２００μｍ以下の同軸線であって、自己弾性を有すると共に、ビッカース硬度４５０ＨＶ以上を有する極細同軸線を製造する方法。
7. 電鋳加工により芯材の外周に形成する皮膜は、芯材の外周に複数層を同心円状に積層するものであることを特徴とする請求項６記載の極細同軸線を製造する方法。
8. 最外周に絶縁体皮膜を形成することを特徴とする請求項６又は７記載の極細同軸線を製造する方法。
9. 請求項６乃至８のいずれか一項記載の方法によって製造した極細同軸線を所定の長さに切断し、一方の端を先細に加工して芯材を頭出しすることを特徴とする極細ピンプローブの製造方法。

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