JP2012088122A

JP2012088122A - 絶縁被覆プローブピン及びその製造方法

Info

Publication number: JP2012088122A
Application number: JP2010233920A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Zushi; 敏博厨子; Kenji Kawamura; 賢治川村; Masayuki Ataka; 正之安宅; Toyokazu Nagato; 豊和長門; Hiroyuki Kamibayashi; 裕之上林
Original assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Priority date: 2010-10-18
Filing date: 2010-10-18
Publication date: 2012-05-10
Also published as: TW201221967A; US20120091999A1

Abstract

【課題】絶縁被覆プローブピンの検出端側の露出した部分同士が接触しにくくする。
【解決手段】絶縁被覆プローブピン１０は、導電体のプローブピン１１と、その検出端側の部分が露出するように外周を被覆する絶縁被覆１２とを備える。絶縁被覆１２は、プローブピン１１の検出端側の端部１２ａが全周に渡って接続端側の端部よりも厚肉に形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は絶縁被覆プローブピン及びその製造方法に関する。

回路基板や半導体素子等を検査する場合、通常、それらに設けられた電極や電極パッドにプローバの絶縁被覆プローブピンの検出端側のプローブピンの先端を接触させることにより通電を行う。絶縁被覆プローブピンは、金属製のプローブピンを備え、一般に、その検出端側の部分が露出され、一方、その他の部分の外周が絶縁被覆で被覆された構成を有する。

特許文献１には、電着液に金属製のプローブピンの検出端側から所定長を浸漬した後に通電を行い、それによって電着塗装で絶縁被覆を形成することが開示されている。

特許文献２には、金属製のプローブピンを電着塗装して絶縁被覆を形成するための電着液として、ブロック共重合ポリイミドを含むサスペンジョンを用いることが開示されている。

登録実用新案第３０３８１１４号公報特開２０１０−１０７４２０号公報

本発明の課題は、絶縁被覆プローブピンの検出端側の露出した部分同士が接触しにくくすることである。

本発明は、導電体のプローブピンと、該プローブピンの検出端側の部分が露出するように該プローブピンの外周を被覆する絶縁被覆と、を備えた絶縁被覆プローブピンであって、
上記絶縁被覆は、上記プローブピンの検出端側の端部が全周に渡って接続端側の端部よりも厚肉に形成されている。

本発明は、導電体のプローブピンと、該プローブピンの検出端側の部分が露出するように該プローブピンの外周を被覆する絶縁被覆と、を備えた絶縁被覆プローブピンの製造方法であって、
電着液の入った孔を有する電極を用い、該電極の孔内の電着液に、導電体のプローブピンを、その接続端側から所定長浸漬した後、該電極と該プローブピンとの間で通電を行うものである。

本発明によれば、絶縁被覆におけるプローブピンの検出端側の端部が全周に渡って接続端側の端部よりも厚肉に形成されているので、例えばプローバに多数の絶縁被覆プローブピンが短い間隔で並列して設けられたような場合でも、絶縁被覆の厚肉の端部同士が干渉するため、絶縁被覆プローブピンの検出端側の露出した部分同士が接触しにくくなる。

本実施形態に係る絶縁被覆プローブピンの側面図である。（ａ）は図１におけるIIA−IIA断面図であり、（ｂ）は図１におけるIIB−IIB断面図である。図１におけるIII-III断面図である。本実施形態に係る絶縁被覆プローブピンの使用状態を示す説明図である。電着塗装装置を示す斜視図である。ピン把持部材でプローブピンを把持する状態を示す説明図である。ピン把持部材を待機位置において上下移動手段に取り付けた状態を示す説明図である。ピン把持部材を上下移動手段により処理位置に位置付けた状態を示す説明図である。電着塗装の状態を示す説明図である。

以下、実施形態について図面に基づいて説明する。

（絶縁被覆プローブピン）
図１は本実施形態に係る絶縁被覆プローブピン１０を示す。図１に示す本実施形態に係る絶縁被覆プローブピン１０において、左側が検出端側及び右側が接続端側である。図２（ａ）は図１におけるIIA−IIAの部分の横断面を示し、図２（ｂ）は図１におけるIIB−IIBの部分の横断面を示す。図３は図１におけるIII-IIIの部分の縦断面を示す。本実施形態に係る絶縁被覆プローブピン１０は、例えば回路基板や半導体素子等を検査する際に用いられるプローバに取り付けられる部品である。

本実施形態に係る絶縁被覆プローブピン１０は、金属製のプローブピン１１を備え、そのプローブピン１１の検出端側の部分が露出している一方、反対側の接続端側の部分の外周が絶縁被覆１２で被覆されている。なお、接続端側は、絶縁被覆１２がレーザー等を使用した光学剥離或いは溶剤等を使用した化学剥離により剥がされてプローブピン１１が露出していてもよい。本実施形態に係る絶縁被覆プローブピン１０は、直線状に形成されていてもよく、また、用途に応じて屈曲部を有していてもよい。本実施形態に係る絶縁被覆プローブピン１０は、例えば、長さが１０〜１５０ｍｍ、外径が２０〜４００μｍ、及び検出端側のプローブピン１１の露出長さが０．５〜３０ｍｍである。

プローブピン１１は金属線で構成されている。プローブピン１１は高導電性及び高弾性率を有することが好ましく、これを形成する金属材料としては、特に限定されるものではないが、例えば、銅、タングステン、レニウムタングステン、鋼が挙げられる。プローブピン１１は、単一の金属材料で形成されていてもよく、また、複数の金属材料の合金で形成されていてもよい。かかる合金としては、例えば、高硬度で且つ高弾性のベリリウム銅が挙げられる。プローブピン１１は、例えば表面に金メッキ等が施されていてもよい。プローブピン１１の横断面は円形に形成されていてもよく、また、例えば矩形等の多角形のように非円形に形成されていてもよい。プローブピン１１の検出端側の先端は、検査体である電極や電極パッドの種類に応じて、フラット、ラウンド（球面）、尖頭、三角錐などの形状に加工されていてもよい。なお、プローブピン１１は、金属製に限らず、導電体であれば、例えば導電性樹脂で構成されていてもよい。この導電性樹脂は、導電性を有し、プローブピン１１として要求される弾性を有するものであればよい。

絶縁被覆１２は、絶縁性の樹脂で形成されている。絶縁被覆１２を形成する樹脂材料としては、特に限定されるものではないが、例えば、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂が挙げられる。絶縁被覆１２を形成する樹脂材料としては分子骨格にシロキサン結合含むポリイミド樹脂が好ましい。プローブピン１１は、単一の樹脂材料で形成されていてもよく、また、複数の樹脂材料が混合されて形成されていてもよい。

絶縁被覆１２は、長さ方向のいずれの部分においても、プローブピン１１の外周に全周に渡って偏肉を有することなく均一厚さで付着している。絶縁被覆１２は、プローブピン１１の接続端側の部分では、長さ方向に沿って例えば１〜５０μｍの均一厚さを有し、そして、プローブピン１１の検出端側の端部１２ａが全周に渡って接続端側の端部１２ｂよりも厚肉に形成されている。絶縁被覆１２におけるプローブピン１１の検出端側の端部１２ａの最も厚肉となる部分の厚さは例えば１．５〜５２．５μｍであり、プローブピン１１の接続端側の部分での厚さよりも例えば０．５〜２．５μｍ程度厚い。絶縁被覆１２におけるプローブピン１１の検出端側の端部１２ａの最も厚肉となる部分は、絶縁被覆１２の端から例えば０．０２〜１．５ｍｍの位置であり、０．０２〜０．５ｍｍの位置であることが好ましい。

本実施形態に係る絶縁被覆プローブピン１０によれば、絶縁被覆１２におけるプローブピン１１の検出端側の端部１２ａが全周に渡って接続端側の端部１２ｂよりも厚肉に形成されているので、例えばプローバに多数の絶縁被覆プローブピン１０が短い間隔で並列して設けられたような場合でも、絶縁被覆１２の厚肉の端部１２ａ同士が干渉するため、絶縁被覆プローブピン１０の検出端側の露出した部分同士が接触しにくくなる。

また、絶縁被覆１２におけるプローブピン１１の検出端側の端部１２ａが全周に渡って接続端側の端部１２ｂよりも厚肉に形成されているので、多数の絶縁被覆プローブピン１０が集合したような場合でも、絶縁被覆１２の厚肉の端部１２ａが周辺の絶縁被覆プローブピン１０との間に適度に間隔を有することとなり、ハンドリング性が優れることとなる。

さらに、本実施形態に係る絶縁被覆プローブピン１０の用途として、図４に示すように、絶縁被覆プローブピン１０の検出端側の絶縁被覆１２が設けられていない露出した部分が基板Ｓに形成されたプローブ孔Ｈから突出及び没入し、突出する際に絶縁被覆１２の端部１２ａがプローブ孔Ｈの周縁に係止されるプローバがある。かかる用途において、プローバで通電試験を行なうと、絶縁被覆の端が繰り返し応力を受けて後退することによる絶縁被覆プローブピンのプローブ孔からの突出量のバラツキが問題となる。しかしながら、本実施形態に係る絶縁被覆プローブピン１０によれば、絶縁被覆１２におけるプローブピン１１の検出端側の端部１２ａが全周に渡って接続端側の端部１２ｂよりも厚肉に形成されているので、絶縁被覆１２の補強がなされ、プローブ孔Ｈの周縁に接触して大きな応力が作用したとしても、絶縁被覆１２の端部１２ａの削れや剥離が規制され、その結果、絶縁被覆プローブピン１０のプローブ孔Ｈからの突出量のバラツキを抑制することができる。また、プローブピン１０の製品寿命を長くすることができる。このような絶縁被覆１２の補強の観点からは、絶縁被覆１２は、図１及び３に示すように、検出端側の端部１２ａからプローブピン１１の接続端側に向かって漸次薄肉となってテーパ状に形成されている部分を有することが好ましい。絶縁被覆１２におけるプローブピン１１の検出端側の端部１２ａの最も厚肉となる部分から接続端側の均一厚さの部分の始点までの長さは、絶縁被覆プローブピン１０の検出端側の露出した部分同士の接触を防ぎ易いという観点から、０．０２〜１．５ｍｍであることが好ましい。

（絶縁被覆プローブピンの製造方法）
本実施形態に係る絶縁被覆プローブピン１０は、プローブピン１１を準備し、それに以下に説明する電着塗装を施すことにより製造することができる。

図５は電着塗装装置２０を示す。

この電着塗装装置２０は、電着バス２１、ブロック状電極２２、及びピン把持部材２３を備えている。

電着バス２１は、上方に開口した槽であり、内部に電着液Ｌが入れられる。

ブロック状電極２２は、電着バス２１内に、上部が電着液Ｌの液面から突出し且つ底面が槽底に接触しないように設置されている。ブロック状電極２２には、各々、上下に貫通した複数の円筒孔２２ａが並列に配設されて形成されている。これにより、円筒孔２２ａには電着液Ｌが流入し、円筒孔２２ａの上部まで電着液Ｌが入った状態にセッティングされるように構成されている。円筒孔２２ａの数は例えば１〜５０個である。円筒孔２２ａの直径は例えば２〜１０ｍｍ（好ましくは３〜８ｍｍ）である。なお、孔形状については、プローブピン１０の縦断面における絶縁被覆１２の厚さの均一性の観点から、上記に示すように円筒孔２２ａであることが好ましいが、特にこれに限定されるものではなく、貫通孔であれば、孔の形状が矩形などの多角形のような非円形であってもよい。

ブロック状電極２２は、金属塊で形成されていてもよく、また、少なくとも円筒孔２２ａの内壁が金属等の導電体で構成されていれば、本体部分が絶縁体で形成されていてもよく、さらに、導電性の多孔質体で形成されて円筒孔２２ａの内壁が電着液Ｌの流出入可能な多孔面に構成されていてもよい。ブロック状電極２２を形成する金属材料としては例えば銅が挙げられる。ブロック状電極２２は図示しない電源部に接続されている。

ピン把持部材２３は、電着バス２１内のブロック状電極２２の上方の図示しない上下移動手段に取り付けられることにより上の待機位置と下の処理位置との間で上下可動に設けられている。ピン把持部材２３は、部材本体２３ａと挟持板２３ｂとを有し、挟持板２３ｂが部材本体２３ａの側面に接触する接触位置と離間する離間位置との間で可動に設けられている。これにより、図６に示すように、挟持板２３ｂが離間位置に位置付けられた状態で、部材本体２３ａの側面に、複数本のプローブピン１１が、それらの検出端側の部分が当接するように一定間隔をおいて並列に設けられ、そして、挟持板２３ｂが接触位置に位置付けられると、複数本のプローブピン１１が一定間隔をおいて並列に設けられた状態で検出端側の部分が把持されるように構成されている。また、ピン把持部材２３が複数本のプローブピン１１を把持した状態で待機位置において上下移動手段に取り付けられると、図７に示すように、複数本のプローブピン１１が垂下状態に設けられ、ブロック状電極２２のそれぞれ対応する円筒孔２２ａの軸延長上に位置付けられるように構成されている。さらに、ピン把持部材２３が上下移動手段により待機位置から処理位置まで移動すると、図８に示すように、複数本のプローブピン１１が鉛直下方に移動してブロック状電極２２のそれぞれ対応する円筒孔２２ａ内の電着液Ｌに、接続端側の端から所定長が浸漬するように構成されている。従って、ピン把持部材２３が把持可能なプローブピン１１の本数はブロック状電極２２の円筒孔２２ａの数と同じであり、また、ピン把持部材２３が把持するプローブピン１１のピッチはブロック状電極２２の円筒孔２２ａの配設ピッチと同じである。ピン把持部材２３を形成する金属材料としては例えばステンレスが挙げられる。ピン把持部材２３は、プローブピン１１に通電するための電極をも兼ねており、図示しない電源部に接続されている。なお、各プローブピン１１が電源部に接続されて、各プローブピン１１が独立した電極に構成された構成であってもよい。

本実施形態に係る絶縁被覆プローブピン１０の製造で用いる電着液Ｌは、樹脂成分を含む導電性を有する液体であれば、樹脂成分が、液体中に溶解していてもよく、乳化していてもよく、縣濁状態で存在していてもよいが、電着効率が良好な点から、樹脂成分の平均粒径が０．１μｍ以上のサスペンジョンが好ましく、絶縁被膜１２の厚さの均一性からから、平均粒径が１０μｍ以下のサスペンジョンがより好ましい。ここで、平均粒径は、フロー式粒子像分析装置ＦＰＩＡ−３０００Ｓ（シスメックス社製）を用いて、電着液Ｌ中の分散粒子の粒度分布より測定可能である。

樹脂成分は、ポリマーであってもよく、また、ポリマー前駆体であってもよい。樹脂成分は、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基などのアニオン性基を有するものであってもよく、また、有機アンモニウム基、ピリジウム基などのカチオン性基を有するものであってもよい。樹脂成分がアニオン性基を有する場合にはプローブピン１１側のピン把持部材２３が正極及びブロック状電極２２が負極とされ、一方、樹脂成分がカチオン性基を有する場合にはプローブピン１１側のピン把持部材２３が負極及びブロック状電極２２が正極とされる。樹脂成分としては、具体的には、例えば、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂が挙げられる。

電着液Ｌには、樹脂成分以外に、水、水性或いは油性有機溶剤、顔料、レベリング剤、分散剤、消泡剤等が含まれていてもよい。

電着液Ｌの電気伝導度は例えば１．５〜１５ｍＳ／ｍとし、２．５〜５ｍＳ／ｍとすることが好ましい。電着液ＬのｐＨは例えば６〜９とし、６．５〜７．５とすることが好ましい。電着液Ｌの粘度は例えば１〜３０ｍＰａ・ｓとし、１〜１０ｍＰａ・ｓとすることが好ましい。電着液Ｌの表面張力は例えば１０〜７０ｍＮ／ｍとし、２０〜４０ｍＮ／ｍとすることが好ましい。電着液Ｌの固形分濃度は例えば１〜２０質量％とし、３〜１０質量％とすることが好ましい。電着液Ｌの温度は例えば５〜５０℃とし、１０〜３０℃とすることが好ましい。

プローブピン１１の電着塗装に際し、まず、待機位置に位置付けられたピン把持部材２３を上下移動手段から取り外す。しかる後、ピン把持部材２３について、図６に示すように、挟持板２３ｂを離間位置に位置付け、部材本体２３ａの側面に、複数本のプローブピン１１を、それらの検出端側の部分が当接するように一定間隔をおいて並列に設け、そして、挟持板２３ｂを接触位置に位置付ける。このとき、複数本のプローブピン１１が一定間隔をおいて並列に設けられた状態で検出端側の部分がピン把持部材２３によって把持されることとなる。なお、プローブピン１１の検出端側の先端加工は、この絶縁被覆１２の電着の前に行ってもよく、また、後に行ってもよい。

次に、図７に示すように、ピン把持部材２３を上下移動手段に取り付ける。このとき、ピン把持部材２３は待機位置に位置付けられ、また、複数本のプローブピン１１は、垂下した状態でブロック状電極２２のそれぞれ対応する円筒孔２２ａの軸延長上に位置付けられる。

次に、図８に示すように、上下移動手段を稼働させてピン把持部材２３を処理位置に位置付ける。このとき、複数本のプローブピン１１は、鉛直下方に移動してブロック状電極２２のそれぞれ対応する円筒孔２２ａ内の電着液Ｌに接続端側の端から所定長が浸漬する。

続いて、ブロック状電極２２とピン把持部材２３との間に電圧を一定時間印加する。印加電圧は例えば５〜２００Ｖとし、４０〜８０Ｖとすることが好ましい。電圧印加時間は例えば１〜１８０秒とし、１〜３０秒とすることが好ましい。このとき、ブロック状電極２２とピン把持部材２３に把持された複数本のプローブピン１１との間に、電着液Ｌを介して電位差が生じ、図９に示すように、複数本のプローブピン１１の電着液Ｌに浸かった部分に樹脂成分による被覆膜１２’が析出する。本実施形態に係る絶縁被覆プローブピン１０の製造では、プローブピン１１がブロック状電極２２の円筒孔２２ａの軸位置に位置付けられて電着液Ｌに浸漬されるので、プローブピン１１の外周面が同電位とされ、その結果、プローブピン１１の外周の全周に渡って偏肉を有することなく均一厚さで被覆膜１２’が析出することとなる。また、複数本のプローブピンを並列状態に配して電着液に浸漬した場合、プローブピン相互間の影響により、両端に配されたプローブピンが中間に配されたプローブピンよりも厚肉に被覆膜が析出することがあるが、本実施形態に係る絶縁被覆プローブピン１０の製造においては、各プローブピン１１が対応する円筒孔２２ａ内の電着液Ｌに浸漬され、プローブピン１１相互間の影響が排除されて、その結果、製造される絶縁被覆プローブピン１０の横断面における絶縁被覆１２の厚さのバラツキが低減されることとなる。さらに、複数本のプローブピン１１について、検出端側の部分の露出長さが同一となることから、プローブピン間の品質のバラツキも低減されることとなる。

そして、上下移動手段を稼働させてピン把持部材２３を待機位置に位置付ける。ここで、被覆膜１２’の下方への垂れを抑制する観点からは、この引き上げ速度は０．５〜３００ｍｍ／ｓとすることが好ましく、１〜１０ｍｍ／ｓとすることがより好ましい。しかる後、ピン把持部材２３を上下移動手段から取り外し、乾燥炉で乾燥させて水分や有機溶剤を蒸発させ、また、必要に応じて焼付炉で焼き付けを行う。これにより、絶縁被覆１２が形成されて本実施形態に係る絶縁被覆プローブピン１０が製造される。製造される本実施形態に係る絶縁被覆プローブピン１０では、円筒孔２２ａ内の電着液Ｌに浸漬されて電着塗装されることから、絶縁被覆１２は、電着液Ｌの液面近傍に対応して検出端側の端部１２ａが液中央の接続端側の端部１２ｂよりも厚肉に形成され、その端部１２ａからプローブピン１１の接続端側に向かって漸次薄肉となってテーパ状に形成されることとなる。

なお、本実施形態では、電着塗装によりプローブピン１１に絶縁被覆１２を設けたが、特にこれに限定されるものではなく、いわゆるディップ法によりプローブピンに長さ方向に膜厚の不均一な絶縁被膜を設け、その厚肉部分が端部となるように絶縁被膜を剥離すると共に検出端側の部分を露出させる加工を行ってもよい。

１０絶縁被覆プローブピン
１１プローブピン
１２絶縁被覆
１２ａ検出端側の端部
１２ｂ接続端側の端部
１２’ 被覆膜
２０電着塗装装置
２１電着液槽
２２ブロック状電極
２２ａ円筒孔
２３ピン把持部材
２３ａ部材本体
２３ｂ挟持板
Ｌ電着液

Claims

導電体のプローブピンと、該プローブピンの検出端側の部分が露出するように該プローブピンの外周を被覆する絶縁被覆と、を備えた絶縁被覆プローブピンであって、
上記絶縁被覆は、上記プローブピンの検出端側の端部が全周に渡って接続端側の端部よりも厚肉に形成されている絶縁被覆プローブピン。
請求項１に記載された絶縁被覆プローブピンにおいて、
上記絶縁被覆は、上記検出端側の端部から上記プローブピンの接続端側に向かって漸次薄肉となってテーパ状に形成されている部分を有する絶縁被覆プローブピン。
導電体のプローブピンと、該プローブピンの検出端側の部分が露出するように該プローブピンの外周を被覆する絶縁被覆と、を備えた絶縁被覆プローブピンの製造方法であって、
電着液の入った孔を有する電極を用い、該電極の孔内の電着液に、導電体のプローブピンを、その接続端側から所定長浸漬した後、該電極と該プローブピンとの間で通電を行う絶縁被覆プローブピンの製造方法。
請求項３に記載された絶縁被覆プローブピンの製造方法において、
上記電極には複数の孔が並列に並ぶように設けられており、該電極の該複数の孔のそれぞれの内の電着液にプローブピンの接続端側から所定長を浸漬する絶縁被覆プローブピンの製造方法。