JP2009210443A - コンタクトプローブ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】微小な被測定部の導通検査を可能にしつつ耐久性も確保することができるコンタクトプローブ及びその製造方法を提供する。
【解決手段】両端に加重を与えてたわませることにより被測定体に対する接触圧力を得て電気特性を測定する方式のコンタクトプローブであって、ピン形状の金属導体２ｃの外周に絶縁被膜３を有する胴体部Ａと、被測定体に当たる側の金属導体２ｂからなる端部Ｂであって絶縁被膜３を有さず且つ胴体部Ａの金属導体２ｃの直径Ｄよりも細く加工されてなる端部Ｂとを有するプローブ１によって、上記課題を解決した。このとき、胴体部Ａの金属導体２ｃの直径Ｄと端部Ｂの金属導体２ｂの直径ｄと比［ｄ／Ｄ］が０．１以上０．８以下であり、前記コンタクトプローブの直径Ｄｏが０．０２５ｍｍ以上０．１２ｍｍ以下であることが好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、主に電子部品や基板などの導通検査に用いる検査用のコンタクトプローブ及びその製造方法に関し、特に両端に加重を与えてたわませることにより被測定体に対する接触圧力を得て電気特性を測定する方式のコンタクトプローブ及びその製造方法に関する。

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、様々な回路基板が多く用いられている。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等が行われ、その電気特性の良否が検査されている。電気特性の良否の検査は、電気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ピン形状のプローブ（本願では「コンタクトプローブ」という。）の先端を、その回路基板の電極（以下「被測定体」ともいう。）に接触させることにより行われている（例えば特許文献１を参照。）。

図３は、従来のコンタクトプローブの先端形状の一例を示す概略図であり、図４は、従来のプローブユニットの例を示す概略図である。図３及び図４に示すコンタクトプローブ１０１は、ばね性を有した直線状の金属導体１０２が絶縁被膜１０３で被覆された胴体部と、その絶縁被膜１０３が剥離処理されて金属導体１０２が露出した両端部とで構成されている。コンタクトプローブ１０１の両端については、プリント基板１１２上の電極１１１に接触する端部１０２ａと、検査装置側のリード線１５０に接触する端部１０２ｂとで構成されている。なお、図３中の符号Ｄは金属導体１０２の直径であり、符号Ｔは絶縁被膜１０３の厚さであり、符号Ｄｏはコンタクトプローブ１０１の直径（Ｄ＋２Ｔ）である。また、図４に示すプローブユニット１１０は、複数本から数千本のコンタクトプローブ１０１と、コンタクトプローブ１０１のリード線１５０側を案内するガイド穴１３１付きガイドプレート１３０と、コンタクトプローブ１０１の端部１０２ａがプリント基板１１２に形成された電極（被測定体）１１１に接するようにコンタクトプローブ１０１の電極側を案内するガイド穴１２１付きガイドプレート１２０と、を少なくとも備えている。

電気特性の検査は、プローブユニット１１０とプリント基板１１２上の電極１１１とを相対的に上下させ、ばね性のコンタクトプローブ１０１がたわむことによる弾性力を利用して電極１１１に所定の圧力で押し当てることにより行われる。このとき、コンタクトプローブ１０１は電極１１１に押し当てられた力によってたわみ、その端部１０２ｂはリード線１５０に強く接触し、電極１１１からの電気信号がそのリード線１５０を通って検査装置（図示しない。）に送られる。なお、図４中、符号１３０のガイドプレートは２枚のガイドプレート１３０ａ，１３０ｂで構成され、符号１２０のガイドプレートは１枚で構成され、符号１４０はリード線を保持する保持板を示している。

このプローブユニット１１０においては、ガイドプレート１３０に設けられたガイド穴１３１は、コンタクトプローブ１０１の胴体部の直径Ｄｏよりも大きく形成され、一方、ガイドプレート１２０に設けられたガイド穴１２１は、コンタクトプローブ１０１の胴体部の直径Ｄｏよりも小さい直径で形成され且つ金属導体１０２の直径Ｄよりも大きい直径で形成されている。プローブユニット１１０へのコンタクトプローブ１０１のセッティングは、ガイドプレート１３０に設けられたガイド穴１３１にコンタクトプローブ１０１を挿入することにより行われ、その後その先端側にある厚さＴの絶縁被膜１０３の端面１０３ａがガイドプレート１２０のガイド穴１２１の縁に引っかかることにより、コンタクトプローブ１０１を保持し、落下を防いでいる。

ところで、プローブユニットの測定対象である電極（被測定体）は近年ますます微小化し、隣接する電極同士の間隔（ピッチ）もより一層小さくなってきている。こうした電極の微小化の傾向は、コンタクトプローブに対してもその細径化を要求する。
特開２００２−１３１３３４号公報

図３に示す従来型のコンタクトプローブ１０１の直径Ｄｏを細径化する場合、絶縁被膜１０３の厚さＴを薄くすることも考えられるが、そうすると、絶縁被膜１０３の端面１０３ａでコンタクトプローブ１０１を保持することができなくなる。そのため、絶縁被膜１０３の厚さＴはあまり変えずに金属導体１０２の直径Ｄを細くしなければならない。しかしながら、プローブユニット１１０においては、コンタクトプローブ１０１の先端１０２ａは電極（被測定体）１１１に対して所定加重で接触することが要求されており、金属導体１０２の細径化は金属導体自体の機械的強度の低下を招く。そのため、金属導体の細径化は、その所定加重に対する安定動作の点で懸念がある。

また、金属導体１０２の細径化で特に問題になる可能性があるのは、コンタクトプローブ１０１の製造工程中や、製造されたコンタクトプローブ１０１をプローブユニット１１０に装着する際の曲がりや折れの発生である。具体的には、金属導体１０２に絶縁被膜１０３を形成し、所定長さに切断した後のプレプローブ（完成品前のコンタクトプローブ中間品のこと。）の両端の絶縁被膜１０３を剥離する工程や、両端の絶縁被膜１０３を剥離した工程後のめっき工程や、完成品の検査工程や、完成品をプローブユニット１１０に装着する工程等において、プレプローブやコンタクトプローブ１０１をハンドリングする際に、金属導体１０２の細径化による機械的強度の低下に基づく曲がりや折れの発生である。こうした曲がりや折れは、両端に加重を与えてたわませることにより被測定体に対する接触圧力を得て電気特性を測定する方式のコンタクトプローブにおいては、より細径化の傾向になった場合、安定した測定を妨げるおそれがある。また、実際に曲がりや折れが生じない場合であっても、耐久性の点で懸念があり、コンタクトプローブの定期的な交換を計画しなければならず、コストアップになる可能性がある。

本発明は、上記問題を解決したものであって、その目的は、微小な被測定部の導通検査を可能にしつつ耐久性も確保することができるコンタクトプローブ及びその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コンタクトプローブは、両端に加重を与えてたわませることにより被測定体に対する接触圧力を得て電気特性を測定する方式のコンタクトプローブであって、ピン形状の金属導体の外周に絶縁被膜を有する胴体部と、前記被測定体に当たる側の金属導体からなる端部であって絶縁被膜を有さず且つ前記胴体部の金属導体の直径よりも細く加工されてなる端部と、を有することを特徴とする。

この発明によれば、被測定体に当たる側の金属導体からなる端部は、絶縁被膜を有さず且つ胴体部の金属導体の直径よりも細く加工されているので、胴体部では十分な機械的強度を有している。その結果、製造工程でハンドリングする際に胴体部に曲がりや折れが発生しにくく、安定した測定を確保でき、また、耐久性もあるので、機械的強度の低下に起因する定期的な交換計画も不要となる。また、細径化されている部分が金属導体の先端のみであり、胴体部の機械的強度の低下はないので、測定時に加わる所定加重に対する安定動作の点でも懸念はない。

本発明のコンタクトプローブの好ましい態様は、前記胴体部の金属導体の直径Ｄと前記端部の金属導体の直径ｄと比（ｄ／Ｄ）が０．１以上０．８以下であり、前記コンタクトプローブの直径Ｄｏが０．０２５ｍｍ以上０．１２ｍｍ以下であるように構成する。

こうした範囲で構成されたコンタクトプローブは、被測定体の間隔が狭ピッチになった場合であっても十分にその狭ピッチに対応可能であり、測定時に所定加重が加わっても安定した測定が可能である。また、上記範囲の比（ｄ／Ｄ）により構成された端部と胴体部との段差部がガイドプレートに当接するストッパーとして作用するので、コンタクトプローブがガイドプレートから脱落することもなく、測定時に加わる所定加重に対する強度も十分である。その結果、安定した測定が可能となる。

本発明のコンタクトプローブの好ましい態様は、前記胴体部の金属導体の直径Ｄと該胴体部上に形成された絶縁被膜の厚さＴとの比（Ｔ／Ｄ）が０．００４以上０．２４以下であり、前記コンタクトプローブの直径Ｄｏが０．０２５ｍｍ以上０．１２ｍｍ以下であるように構成する。

こうした範囲で構成されたコンタクトプローブは、絶縁被膜の厚さＴのバラツキが小さく、その結果コンタクトプローブ全体の直径Ｄｏ外径もバラツキが小さいので、被測定体の間隔が狭ピッチになったためにコンタクトプローブの直径Ｄｏを細径化した場合であっても、プローブユニットを構成するガイドプレートの穴への装着を細径化以前の従来型コンタクトプローブと同程度に行うことができる。なお、従来型コンタクトプローブは絶縁被膜が厚いので、コンタクトプローブ全体の直径もバラツキがあり、プローブユニットを構成するガイドプレートの穴に装着しにくくなるおそれがあった。

本発明のコンタクトプローブの好ましい態様は、前記端部の金属導体の表面粗さＲｚが０．５μｍ以上２．５μｍ以下であるように構成する。

この発明によれば、端部の金属導体の表面粗さＲｚを上記範囲としたので、端部の金属導体がプローブユニットを構成するガイドプレートの穴に接触した場合の摺動性がよくなってコンタクトプローブの寿命向上に寄与するとともに、端部の金属導体と被測定体（電極）との接触による電極材料（例えば半田）の端部への付着等を抑制することができる。その結果、長期間安定した測定が可能となる。

上記課題を解決するための本発明のコンタクトプローブの製造方法は、両端に加重を与えてたわませることにより被測定体に対する接触圧力を得て電気特性を測定する方式のコンタクトプローブの製造方法であって、長さ方向の直径が同じ金属導体の外周に所定厚さの絶縁被膜が形成されてなるプレプローブを準備する工程と、前記プレプローブの少なくとも片端の絶縁被膜を所定長さ剥離する工程と、前記剥離によって露出した金属導体を所定の直径に細径化する工程と、を少なくとも有することを特徴とする。

この発明によれば、剥離によって露出した金属導体を所定の直径に細径化する工程を有するので、上記効果を奏する本発明に係るコンタクトプローブを容易に製造することができる。なお、「プレプローブ」とは、完成品前のコンタクトプローブ中間品のことである。

本発明のコンタクトプローブの製造方法の好ましい態様は、前記細径化する工程において、該細径化を、電解研磨又は湿式若しくは乾式エッチングにより行うように構成する。この発明によれば、端部の金属導体の表面粗さが小さいコンタクトプローブを製造できる。

本発明のコンタクトプローブの製造方法の好ましい態様は、前記細径化する工程後に、細径化された金属導体をめっきする工程を有するように構成する。

本発明のコンタクトプローブによれば、製造工程でハンドリングする際に胴体部に曲がりや折れが発生しにくく、安定した測定を確保でき、また、耐久性もあるので機械的強度の低下に起因する定期的な交換計画も不要となる。また、細径化されている部分が金属導体の先端のみであり、胴体部の機械的強度の低下はないので、測定時に加わる所定加重に対する安定動作の点でも懸念はない。

また、本発明のコンタクトプローブは、被測定体の間隔が狭ピッチになった場合であっても十分にその狭ピッチに対応可能であり、測定時に所定加重が加わっても安定した測定が可能である。また、コンタクトプローブがガイドプレートから脱落することもなく、測定時に加わる所定加重に対する強度も十分である。

また、本発明のコンタクトプローブは、被測定体の間隔が狭ピッチになったためにコンタクトプローブの直径Ｄｏを細径化した場合であっても、プローブユニットを構成するガイドプレートの穴への装着を細径化前の従来型コンタクトプローブと同程度に行うことができる。

本発明のコンタクトプローブの製造方法によれば、上記効果を奏する本発明に係るコンタクトプローブを容易に製造することができる。

以下、本発明のコンタクトプローブ及びその製造方法について、図面を参照しつつ説明する。なお、本発明は下記の実施形態に限定されるものではない。

（コンタクトプローブ）
図１は本発明のコンタクトプローブ１の一例を示す概略図であり、図２は、本発明のコンタクトプローブ１を備えたプローブユニット１０を用いて被測定体１１の電気特性を検査する方法を説明するための模式断面図である。本発明のコンタクトプローブ１（以下、単に「プローブ１」ということがある。）は、図１に示すように、両側の端部（両端）Ｂに加重を与えてたわませることにより被測定体１１に対する接触圧力を得て電気特性を測定する方式のプローブである。そして、このプローブ１は、ピン形状の金属導体２の外周に絶縁被膜３を有する胴体部Ａと、被測定体３に当たる側の金属導体２ｂからなる端部であって絶縁被膜３を有さず且つ胴体部Ａの金属導体２ｃの直径Ｄよりも細く加工されてなる端部Ｂと、を有している。

なお、図１及び図２において、胴体部Ａは、金属導体２ｃの外周に絶縁被膜３を有した直径Ｄｏで表される部分である。また、金属導体２の各部分を示す符号２ａは、電極等の被測定体１１側に配置されてその被測定体１１に接触する金属導体の先端を示しており、符号２ｂは、その先端２ａから連続する細径領域の金属導体を示しており、符号２ｃは、絶縁被膜３が形成された胴体部Ａの金属導体を示しており、符号２ｄは、胴体部Ａと端部Ｂとの段差部の金属導体を示しており、符号２ｅは、検査装置（図示しない）側に配置されてその検査装置のリード線５０に接触する金属導体の後端を示している。なお、符号２ａは被測定体１１側の先端の金属導体を表す場合と、その先端自体を表すことがあり、符号２ｅもリード線側の金属導体を表す場合と、後端自体を表す場合がある。

金属導体２としては、高い導電性と高いばね性を有する金属線（「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、りん青銅、銅銀合金等の銅合金、タングステン、レニウムタングステン、鋼（例えば高速度鋼：ＳＫＨ）等を好ましく用いることができる。こうした金属導体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。

本発明においては、胴体部Ａを構成する金属導体２ｃの直径Ｄと、端部Ｂを構成する金属導体２ｂの直径ｄとが［Ｄ＞ｄ］の関係にある。胴体部Ａの金属導体２ｃの直径Ｄとしては、特に近年の狭ピッチ化の傾向と機械的強度の確保の観点から、０．０２５ｍｍ以上であることが好ましく、０．０３０ｍｍ以上であることがより好ましく、０．０５０ｍｍ以上であることが特に好ましく、また、０．１２ｍｍ以下であることが好ましく、０．０９０ｍｍ以下であることがより好ましく、０．０７０ｍｍ以下であることが特に好ましい。なお、直径Ｄの下限値は金属導体自体の機械的強度の低下を考慮したものであり、直径Ｄの上限値は狭ピッチ化への対応を考慮したものである。

さらに本発明では、そうした胴体部Ａの金属導体２ｃの直径Ｄと、端部Ｂの金属導体２ｂの直径ｄと比［ｄ／Ｄ］が、０．１以上０．８以下であることが好ましい。上記した直径Ｄの範囲内で前記した比［ｄ／Ｄ］をその範囲内とすることにより、被測定体１１の間隔が狭ピッチになった場合であっても十分にその狭ピッチに対応可能なプローブ１とすることができ、測定時に所定加重が加わっても安定した測定が可能となる。また、こうした範囲内の比［ｄ／Ｄ］により構成された端部Ｂと胴体部Ａとの段差部は金属導体２ｄで構成されるが、その段差部はガイドプレート２０に当接するストッパーとして作用するので、プローブ１がガイドプレート２０から脱落することがなく、さらに、測定時に加わる所定加重に対する強度もその段差部が金属導体２ｄであるが故に十分となる。なお、比［ｄ／Ｄ］を算出するときの単位は分子分母で同じであり、［ｄ（ｍｍ）／Ｄ（ｍｍ）］又は［ｄ（μｍ）／Ｄ（μｍ）］である。

上記比［ｄ／Ｄ］の下限値は、端部Ｂの直径ｄを胴体部Ａの直径Ｄに対してあまりにも細くした場合に生じるおそれのある端部Ｂの機械的強度を一定以上に確保することを考慮したものであり、比［ｄ／Ｄ］の上限値は、端部Ｂの直径ｄと胴体部Ａの直径Ｄとをあまり大差なくした場合に生じるおそれのある段差部によるストッパーとしての機能低下を考慮したものである。なお、その比［ｄ／Ｄ］は、製造上の容易さの観点から０．４以上０．８以下であることが好ましく、被測定体の微小化対応の観点から０．１以上０．５以下であることがより好ましい。

なお、例えば比［ｄ／Ｄ］が０．１以上０．８以下である場合において、金属導体２ｃの直径Ｄが上記好ましい範囲（０．０２５ｍｍ以上０．１２ｍｍ以下）内で上限値側、例えば０．０９０ｍｍ以上０．１２ｍｍ以下程度である場合は、その比［ｄ／Ｄ］の全範囲が好ましく適用可能である。一方、上記好ましい範囲（０．０２５ｍｍ以上０．１２ｍｍ以下）内で下限側、例えば０．０２５ｍｍ以上０．０５０ｍｍ以下程度である場合は、その比［ｄ／Ｄ］は０．１以上０．６以下であることが好ましい。その理由は、端部Ｂと胴体部Ａとの段差部を十分な寸法で確保できないからである。

本発明において、端部Ｂを構成する金属導体２ｂの表面粗さは特に限定されないが、ＪＩＳ Ｂ０６０１（１９９４）に基づく十点平均粗さＲｚで０．５μｍ以上２．５μｍ以下であることが好ましい。本発明のプローブ１は後述する製造方法で好ましく製造され、その端部Ｂは電解研磨や湿式又は乾式エッチングで好ましく形成される。その結果、そうした工程を経て形成された端部Ｂの金属導体２ｂの表面は、上記表面粗さＲｚの範囲で表されるように滑らかに形成される。こうした表面粗さＲｚの金属導体２ｂを有するプローブ１は、その金属導体２ｂがプローブユニット１０を構成するガイドプレート２０の穴２１に接触した場合の摺動性がよくなってプローブ１の寿命向上に寄与する。さらに、金属導体２ｂと被測定体１１との接触に起因した被測定体材料（例えば半田等の電極材料）の端部Ｂへの付着等を抑制することができる。その結果、長期間安定した測定が可能となる。なお、その表面粗さＲｚの上限側は、同様の理由により、１．５μｍ以下であることがより好ましく、１．０μｍ以下であることが特に好ましい。

また、プローブ１をプローブユニット１０への装着し易さの観点からは、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、通常、絶縁被膜３が設けられる前に予め直線矯正処理をすることにより得ることができる。ここでの直線矯正処理は、例えば回転ダイス式直線矯正装置等によって行われる。こうした真直度を持たせることにより、プローブユニット１０にプローブ１を装着する際に、プローブ１がプレート２０，３０の案内穴に入り難くなることを防ぐことができる。

端部Ｂ，Ｂを構成する金属導体の先端２ａ及び／又は後端２ｅの形状は特に限定されず、円錐形状、頂部に半球形状を有する円錐形状、頂部に平坦形状を有する円錐形状、等から選ばれるいずれかであればよい。ここでいう「半球形状」、「円錐形状」は、正確な半球や円錐を含むが、略円錐や略半球も含む。なお、後述する電解研磨やエッチング処理で被測定体１１側の端部Ｂが処理される場合には、その先端の形状はやや丸みを帯びた形状となるが、こうした形状に必ずしも限定されない。

金属導体の先端２ａ又は後端２ｅには、金属導体２と、被測定体１１又は検査装置のリード線５０との接触抵抗値の上昇を抑制するために、めっき層が設けられていてもよい。めっき層を構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。

絶縁被膜３は、胴体部Ａを構成する金属導体２ｃ上に設けられて、被測定体１１の電気特性を検査する際のプローブ同士の接触を防いで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２ｃの外周上に長手方向に亘って設けられていればよく、直接設けられていてもよいし、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、ナイロン樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステルイミド樹脂、ポリアミド樹脂及びポリアミドイミド樹脂から選ばれるいずれか１種であることが好ましい。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、ポリアミドイミド樹脂等で形成されることが好ましい。なかでも、絶縁被膜３が焼付けエナメル被膜として形成されることが好ましい。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連続工程で形成されるので、生産性がよく、金属導体２ｃとの間の密着性が高く且つ被膜強度をより高いものとすることができる。

絶縁被膜３の厚さＴは電気絶縁性を確保できる程度の厚さであればよく、胴体部Ａの金属導体２ｃの直径との関係を考慮した場合において、胴体部Ａの金属導体２ａの直径Ｄと胴体部Ａ上に形成された絶縁被膜３の厚さＴとの比［Ｔ／Ｄ］が０．００４以上０．２４以下であることが好ましい。上記した直径Ｄの範囲内で前記した比［Ｔ／Ｄ］をその範囲内とすることにより、その絶縁被膜の厚さＴのバラツキが小さく、その結果プローブ全体の直径Ｄｏ外径もバラツキが小さくなる。したがって、被測定体１１の間隔が狭ピッチになったためにプローブ１の直径Ｄｏも細径化した場合であっても、プローブユニット１０を構成するガイドプレート２０，３０の穴２１，３１への装着を細径化前の従来型プローブと同程度に行うことができる。なお、図３及び図４に示すような従来型プローブ１０１は絶縁被膜１０３が厚いので、プローブ全体の直径もバラツキがあり、プローブユニット１１０を構成するガイドプレート１２０，１３０の穴１２１，１３１に装着し難くなるおそれがあった。本発明では、従来の態様よりも絶縁被膜を薄くできるので、絶縁被膜３の薄膜化の観点からは、比［Ｔ／Ｄ］を０．００４以上０．０４以下のように薄くすることが好ましい。なお、比［Ｔ／Ｄ］を算出するときの単位は分子分母で同じであり、［Ｔ（ｍｍ）／Ｄ（ｍｍ）］又は［Ｔ（μｍ）／Ｄ（μｍ）］である。

上記の比［Ｔ／Ｄ］で形成される絶縁被膜３の厚さＴは、０．５μｍ以上１２μｍ以下であることが好ましく、０．５μｍ以上５μｍ以下であることがより好ましい。なお、例えば比［Ｔ／Ｄ］が０．００４以上０．２４以下である場合において、金属導体２ｃの直径Ｄが上記好ましい範囲（０．０２５ｍｍ以上０．１２ｍｍ以下）内で上限値側、例えば０．０９０ｍｍ以上０．１２ｍｍ以下程度である場合は、その比［Ｔ／Ｄ］は下限値側、すなわち０．００４以上０．１４以下（より好ましくは０．０４以下）であることが好ましい。その理由は、絶縁被膜３のバラツキの観点から、金属導体２ｃの直径Ｄが大きい場合には絶縁被膜３の厚さＴをあまり厚くする必要はないからである。一方、上記好ましい範囲（０．０２５ｍｍ以上０．１２ｍｍ以下）内で下限側、例えば０．０２５ｍｍ以上０．０５０ｍｍ以下程度である場合は、その比［Ｔ／Ｄ］は０．０１以上０．２４以下であることが好ましい。その理由は、絶縁性の観点から金属導体２ｃの直径Ｄが小さい場合でも絶縁被膜３の厚さＴをある程度の厚さで形成する必要があるからである。

本発明に係るプローブ１の長さは、通常、１５ｍｍ以上３０ｍｍ以下であるが、必ずしもその長さに限定されない。また、プローブ１を構成する胴体部Ａと端部Ｂとの間の段差部２ｄの形態は、図１では直角形態で形成されているが、細径化手段によって種々の形態をとることになる。例えば、電解研磨や湿式エッチングで金属導体の端部Ｂを細径化する場合は、曲面状の段差部２ｄとなり、乾式エッチングで同様の細径化を行う場合は、図１に示すような比較的直線状の段差部２ｄとなる。

以上説明したように、本発明のコンタクトプローブ１の胴体部Ａは十分な機械的強度を有しているので、製造工程でハンドリングする際に胴体部Ａに曲がりや折れが発生しにくく、安定した測定を確保でき、また、耐久性もあるので、機械的強度の低下に起因する定期的な交換計画も不要となる。また、細径化されている部分が金属導体の先端側のみであり、胴体部Ａの機械的強度の低下はないので、測定時に加わる所定加重に対する安定動作の点でも懸念はない。

なお、本発明のプローブ１は、図３に示すような従来型プローブ１０１とは異なり、胴体部Ａよりも細く端部Ｂが形成されているので、被測定体１１に所定の加重で安定して接触することができる。具体的には後述の実施例で示すように、例えばプローブ１を２ｇの加重で被測定体１１に押し当てる場合、本発明のプローブ１では端部Ｂの直径ｄが０．０３５ｍｍに細くしても同じ加重（例えば２ｇ）とすることができる。こうしたことは、プローブ１と被測定体１１との単位面積当たりの接触圧を上げるので、接触抵抗を下げることができ、より正確な電気測定を行うことができる。しかもその端部Ｂの表面粗さＲｚを上記範囲内とすれば、高い接触圧の下でも、被測定体１１を構成する半田材料等の付着を抑制できるので、接触抵抗の観点からより効果がある。

（コンタクトプローブの製造方法）
次に、本発明のコンタクトプローブの製造方法について説明する。本発明のプローブ１の製造方法は、上記本発明のプローブ１を製造する方法であって、長さ方向の直径Ｄが同じ金属導体２ｃの外周に所定厚さＴの絶縁被膜３が形成されてなるプレプローブを準備する工程と、そのプレプローブの少なくとも片端Ｂの絶縁被膜３を所定長さ剥離する工程と、その剥離によって露出した金属導体２ｂを所定の直径ｄに細径化する工程とを少なくとも有する。なお、「プレプローブ」とは、完成品前のコンタクトプローブ中間品のことである。以下、順に説明する。

プレプローブを準備する工程では、長さ方向の直径Ｄが同じ金属導体２ｃの外周に所定厚さＴの絶縁被膜３が形成されてなるプレプローブが準備される。この工程は、所定の直径Ｄからなる金属導体２を塑性加工により準備する工程、その金属導体２の外周に絶縁被膜３を例えばエナメル線の製造装置を用いて焼付けエナメルを形成する絶縁被膜形成工程、絶縁被膜３が形成された金属導体２を所定長さに切断する切断工程、後端の研削工程、を含んでいてもよい。なお、これらの工程の全てを実施する必要はなく、例えば所定の直径Ｄからなる金属導体２は購入品であってもよく、また、所定の厚さＴが形成されたプレプローブが購入品であっても構わない。

プレプローブの少なくとも片端Ｂの絶縁被膜３を所定長さ剥離する工程は、各種の方法で剥離処理可能であるが、レーザで絶縁被膜を分解除去する方法等も好ましく適用できる。

剥離によって露出した金属導体２ｂを所定の直径ｄに細径化する工程において、その細径化を、電解研磨又は湿式若しくは乾式エッチングにより行うことが好ましい。こうした細径化手段により、端部Ｂの金属導体２ａ，２ｂの表面粗さを小さくすることができる。

なお、この細径化する工程後においては、細径化された金属導体をめっきするめっき工程を有していてもよい。めっき方法は特に限定されず、電気めっきや無電解めっき等の湿式処理でも、蒸着等の乾式処理でもよい。

以上説明しように、本発明のプローブ１の製造方法によれば、剥離によって露出した金属導体２ｂを所定の直径ｄに細径化する工程を有するので、上記効果を奏する本発明に係るプローブ１を容易に製造することができる。

（コンタクトプローブの使用方法）
次に、上述した本発明のプローブ１を用いた電気特性の検査方法について、図２を参照して説明する。本発明のプローブ１は、プローブユニット１０に装着されて回路基板等の被測定体１１の電気特性の良否の検査に利用される。プローブユニット１０は、図２に示すように、複数本から数千本のプローブ１と、プローブ１を被測定体１１にガイドするプレート２０と、プローブ１を検査装置のリード線５０にガイドするプレート３０とを備えている。検査装置側のプレート３０は、プローブ１の直径Ｄｏよりも若干大きい案内穴３１を有し、その案内穴３１は一本一本のプローブ１をリード線５０にガイドする。被測定体側のプレート２０は、細径化した金属導体２ｂの直径ｄよりも若干大きい案内穴２１を有し、その案内穴２１は一本一本のプローブ１の金属導体２の先端２ａを被測定体１１にガイドする。

プローブユニット１０と被測定体１１は、被測定体１１の電気特性を検査する際、プローブ１と被測定体１１とが対応するように位置制御される。電気特性の検査は、プローブユニット１０又は被測定体１１のいずれかを上下させ、プローブ１の弾性力を利用して被測定体１１にプローブ１の先端２ａ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１の後端２ｅはリード線５０に常時接触し、被測定体１１からの電気信号がそのリード線５０を通って検査装置（図示しない。）に送られる。なお、図２中の符号４０はリード線用の保持板を示す。

本発明のプローブ１は、図３に示すような従来型プローブ１０１とは異なり、胴体部Ａよりも細く端部Ｂが形成されているので、被測定体１１に所定の加重で安定して接触させることができる。そして、プローブユニット１０を動作させてプローブ１を例えば２ｇの一定加重で被測定体１１に押し当てる場合、本発明のプローブ１では端部Ｂの直径ｄを従来型プローブよりも細径にしているので、結果としてプローブ１と被測定体１１との単位面積当たりの接触圧を上げるので、接触抵抗を下げることができ、より正確な電気測定を行うことができる。

以下、本発明について実施例を挙げて更に具体的に説明する。なお、以下の実施例は一例であって、本発明は以下の具体例に限定されるものではない。

（実施例１）
金属導体２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（直径Ｄ：０．０３０ｍｍ）を用いた。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、図示しない絶縁被膜焼付装置により厚さ２μｍのポリウレタン被膜３を連続的に焼付け、絶縁被膜付き真直ベリリウム銅線（以下、絶縁真直ベリリウム銅線と略記する）を作製した。次に、定尺切断装置で前記絶縁真直ベリリウム銅線を１５ｍｍ長さに切断し、その後、その後端２ｅを研削加工装置により半球形状に研削加工して所定形状の端部Ｂを形成した。なお、研削加工は、エメリー紙を貼った回転円盤上に定尺切断した絶縁真直ベリリウム銅線の後端２ｅを押し当てて研削し、ベリリウム銅線と絶縁被膜とを同時に半球形状に加工した。次に、エキシマレーザにて、被測定体１１側の端部Ｂの絶縁被膜３を剥離し、その後、電解研磨により露出した端部Ｂのみを細径化してその直径ｄを０．０１５ｍｍとした。最後に、細径化した端部Ｂにニッケルめっき層（膜厚１μｍ）及び金めっき層（膜厚０．２μｍ）からなる２層めっきを施し、実施例１のプローブ１（図１参照）を作製した。このプローブ全体の直径Ｄｏは０．０３４ｍｍであり、外径バラツキは±０．６μｍであった。なお、電解研磨は、濃度１０ｇ／ＬのＮａＯＨ溶液を用い、電圧３Ｖを１５秒間印加して行った。

（実施例２〜１０）
実施例１と同様の方法を適用し、胴体部Ａの直径Ｄ、細径化した端部Ｂの直径ｄ、絶縁被膜３の厚さＴを表１に示すように種々変更し、実施例２〜１０に係るプローブ１を作製した。

（比較例１）
金属導体２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（直径Ｄ：０．０５０ｍｍ）を用い、その外周に実施例１と同じ材料及び同じ方法で厚さ１０μｍのポリウレタン絶縁被膜を形成し、絶縁被膜付き真直ベリリウム銅線（以下、絶縁真直ベリリウム銅線と略記する）を作製した。次に、定尺切断装置で前記絶縁真直ベリリウム銅線を１５ｍｍ長さに切断し、その後、その後端を実施例１と同様に半球形状に研削加工して所定形状の端部を形成した。次に、エキシマレーザにて、被測定体側の端部の絶縁被膜を剥離し、最後に実施例１と同様のめっきを施して比較例１のプローブ１０１（図３参照）を作製した。このプローブ全体の直径Ｄｏは０．０７０ｍｍであり、外径バラツキは±５μｍであった。

（比較例２）
金属導体２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（直径Ｄ：０．０３５ｍｍ）を用い、その外周に実施例１と同じ材料及び同じ方法で厚さ１０μｍのポリウレタン絶縁被膜を形成し、絶縁被膜付き真直ベリリウム銅線（以下、絶縁真直ベリリウム銅線と略記する）を作製した。次に、定尺切断装置で前記絶縁真直ベリリウム銅線を１５ｍｍ長さに切断し、その後、その後端を実施例１と同様に半球形状に研削加工して所定形状の端部を形成した。次に、エキシマレーザにて、被測定体側の端部の絶縁被膜を剥離し、最後に実施例１と同様のめっきを施して比較例２のプローブ１０１（図３参照）を作製した。このプローブ全体の直径Ｄｏは０．０５５ｍｍであり、外径バラツキは±５μｍであった。

（評価及び結果）
電気測定は、作製した各プローブを図２に示す態様のプローブユニットに装着し、プリント基板上に形成された電極に２ｇの加重で繰り返し接触させたときの金属導体の端部Ｂの状況を観察した。また、露出したプローブ端部の表面粗さは、非接触型の表面粗さ測定装置を用い、ＪＩＳ Ｂ０６０１（１９９４）に基づく十点平均粗さＲｚで評価した。結果を表１に示した。

実施例３，４のプローブと比較例１のプローブは胴体部Ａに相当する部位の金属導体の直径Ｄは同じであるが、実施例３，４のプローブの方が機械的強度を保持しつつ全体の直径Ｄｏと端部Ｂの直径ｄを小さくすることができるので、最近の狭ピッチ化に十分対応することができた。また、実施例３のプローブと比較例２のプローブは端部Ｂに相当する部位の金属導体の直径ｄを同じにしたものであるが、実施例３のプローブは機械的強度がありハンドリングの際に曲がりや折れが発生しなかったが、比較例２のプローブは機械的強度が十分ではなく、ハンドリング中に折れが発生することがあった。また、電気測定の試験では、実施例１〜１０のプローブはその先端に半田が付きにくかったが、比較例１，２のプローブはその先端に半田が付きやすいという傾向があった。また、実施例１〜１０のプローブは外径バラツキが小さいので、比較例１，２のプローブに比べて、歩留まりが高く、また、プローブユニットへの各ガイドプレートの案内穴への挿入も容易であった。また、実施例１〜１０のプローブは被めっき面積が小さいので、比較例１，２のプローブに比べて、めっき材料を節約できる。

本発明のコンタクトプローブの一例を示す概略図である。 本発明のコンタクトプローブを備えたプローブユニットを用いて被測定体の電気特性を検査する方法を説明するための模式断面図である。 従来のコンタクトプローブの先端形状の一例を示す概略図である。 従来のプローブユニットの例を示す概略図である。

符号の説明

１ コンタクトプローブ
２ 金属導体
２ａ 先端の金属導体
２ｂ 細径部の金属導体
２ｃ 胴体部の金属導体
２ｄ 段差部の金属導体
２ｅ 後端の金属導体
３ 絶縁被膜
１０ プローブユニット
１１ 被測定体
１２ 基板
２０ 被測定体側のガイドプレート
２１ 案内穴
３０，３０ａ，３０ｂ 検査装置側のガイドプレート
３１ 案内穴
４０ リード線用の保持板
５０ リード線
Ａ 胴体部
Ｂ 端部
ｄ 端部を構成する金属導体の直径
Ｄ 胴体部を構成する金属導体の直径
Ｄｏ プローブの直径
Ｔ 絶縁被膜の厚さ

Claims (7)

1. 両端に加重を与えてたわませることにより被測定体に対する接触圧力を得て電気特性を測定する方式のコンタクトプローブであって、
   ピン形状の金属導体の外周に絶縁被膜を有する胴体部と、
   前記被測定体に当たる側の金属導体からなる端部であって絶縁被膜を有さず且つ前記胴体部の金属導体の直径よりも細く加工されてなる端部と、
   を有することを特徴とするコンタクトプローブ。
2. 前記胴体部の金属導体の直径Ｄと前記端部の金属導体の直径ｄと比（ｄ／Ｄ）が０．１以上０．８以下であり、前記コンタクトプローブの直径Ｄｏが０．０２５ｍｍ以上０．１２ｍｍ以下である、請求項１に記載のコンタクトプローブ。
3. 前記胴体部の金属導体の直径Ｄと該胴体部上に形成された絶縁被膜の厚さＴとの比（Ｔ／Ｄ）が０．００４以上０．２４以下であり、前記コンタクトプローブの直径Ｄｏが０．０２５ｍｍ以上０．１２ｍｍ以下である、請求項１又は２に記載のコンタクトプローブ。
4. 前記端部の金属導体の表面粗さＲｚが０．５μｍ以上２．５μｍ以下である、請求項１〜３のいずれか１項に記載のコンタクトプローブ。
5. 両端に加重を与えてたわませることにより被測定体に対する接触圧力を得て電気特性を測定する方式のコンタクトプローブの製造方法であって、
   長さ方向の直径が同じ金属導体の外周に所定厚さの絶縁被膜が形成されてなるプレプローブを準備する工程と、
   前記プレプローブの少なくとも片端の絶縁被膜を所定長さ剥離する工程と、
   前記剥離によって露出した金属導体を所定の直径に細径化する工程と、
   を少なくとも有することを特徴とするコンタクトプローブの製造方法。
6. 前記細径化する工程において、該細径化を、電解研磨又は湿式若しくは乾式エッチングにより行う、請求項５に記載のコンタクトプローブの製造方法。
7. 前記細径化する工程後に、細径化された金属導体をめっきする工程を有する、請求項５又は６に記載のコンタクトプローブの製造方法。

Images