KR20230151879A

KR20230151879A - 콘택트 프로브

Info

Publication number: KR20230151879A
Application number: KR1020230020588A
Authority: KR
Inventors: 료타 쇼지; 마사아키 후카자와; 코헤이 나가사와
Original assignee: 가부시키가이샤 토토쿠
Priority date: 2022-04-26
Filing date: 2023-02-16
Publication date: 2023-11-02
Also published as: CN116990557A; JP2023161934A

Abstract

[과제] 검사 장치측의 동체부 끝면을 소정의 형상으로 함으로써 안정한 도통이 가능한 콘택트 프로브를 제공하는 것.
[해결 수단] 핀 형상의 금속 도체(10)의 외주에 절연 피막(20)을 가지는 동체부(22)와, 동체부(22)의 양단에 절연 피막(20)을 가지지 않는 끝부(12, 13)를 가지고, 하중을 걸어 휘게 함으로써 피측정체에 대한 접촉 압력을 얻어 전기 특성을 측정하는 방식의 콘택트 프로브에 있어서, 검사 장치측의 끝부(13)와 동체부(22)와의 경계의 각도(θ)가 100°<θ <180°의 범위 내이며, 끝부(13)와 동체부(22)가 단차 형상으로 접합되는 형상으로 함으로써 상기 과제를 해결한다.

Description

콘택트 프로브{CONTACT PROBE}

본 발명은 주로 전자부품이나 기판 등의 도통 검사에 사용하는 콘택트 프로브에 관한 것이다.

최근, 휴대전화 등에 사용되는 고밀도 실장 기판, 또는, PC 등에 들어가는 BGA(Ball-Grid-Array)나 CSP(Chip-Size-Package) 등의 IC 패키지 기판 등, 다양한 회로 기판이 많이 사용되고 있다. 이러한 회로 기판은 실장의 전후의 공정에서, 예를 들면, 직류저항값의 측정이나 도통 검사 등이 행해져, 그 전기 특성의 양부(良否)가 검사되고 있다. 전기 특성의 양부의 검사는 전기 특성을 측정하는 검사 장치에 접속된 검사 장치용 지그(이하 「프로브 유닛」이라고 함)를 사용하여 행해지고, 예를 들면, 프로브 유닛에 장착된 핀 형상의 프로브(본원에서는 「콘택트 프로브」라고 함)의 선단을, 그 회로 기판의 전극(이하 「피측정체」라고 함)에 접촉시킴으로써 행해지고 있다.

콘택트 프로브는 금속 도체와, 금속 도체의 적어도 양단 이외의 영역에 설치된 절연 피막으로 구성되어 있지만, 검사 장치에서는, 특히 도통의 안정성이 요구되고 있다.

특허문헌 1(일본 특개 2021-105547호 공보)에서는, 길이 방향으로 뻗는 도전성 부재와, 백금족 원소 또는 백금족 원소를 주성분으로 하는 합금으로 이루어지는 파이프 부재를 갖춤으로써, 반복 사용에 있어서 안정한 접촉저항을 유지할 수 있는 콘택트 프로브가 공개되어 있다. 또, 특허문헌 2(일본 특개 2007-322369호 공보)에서는, 금속 도체와 절연 피막을 동시에 연삭 가공하여, 금속 도체의 가공 끝면 형상을 따른 형상으로 이루어지는 절연 피막의 가공면을 형성함으로써, 금속 도체와 리드선과의 접촉의 불안정함을 해소할 수 있는 콘택트 프로브가 공개되어 있다.

일본 특개 2021-105547호 공보 일본 특개 2007-322369호 공보

특허문헌 1(일본 특개 2021-105547호 공보)에서 공개되어 있는 콘택트 프로브는 검사 장치측의 동체부 끝면이 프로브 유닛에 있어서의 지지판의 안내구멍의 내벽면에 걸려, 도통성 부재가 전극 위치까지 오지 않아, 안정적으로 통전할 수 없다고 하는 문제가 생긴다. 한편, 주위의 벽면을 제거하면, 검사 시에 콘택트 프로브가 빠져 버린다고 하는 문제가 생긴다.

특허문헌 2(일본 특개 2007-322369호 공보)에서 공개되어 있는 콘택트 프로브는 금속 도체의 노출부가 작기 때문에, 프로브 유닛에 있어서의 리드선의 전극 위치까지 오지 않아, 안정적으로 통전할 수 없다고 하는 문제가 생긴다.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해 행해진 것으로, 그 목적은, 주로 전자부품 및 기판 등의 도통 검사에 사용하는 콘택트 프로브에 있어서, 검사 장치측의 동체부 끝면을 소정의 형상으로 함으로써 안정한 도통이 가능한 콘택트 프로브를 제공하는 것에 있다.

본 발명에 따른 콘택트 프로브는 핀 형상의 금속 도체의 외주에 절연 피막을 가지는 동체부와, 상기 동체부의 양단에 상기 절연 피막을 가지지 않는 끝부를 가지고, 하중을 걸어 휘게 함으로써 피측정체에 대한 접촉 압력을 얻어 전기 특성을 측정하는 방식의 콘택트 프로브에 있어서, 검사 장치측의 상기 끝부와 상기 동체부와의 경계의 각도(θ)가 100°<θ <180°의 범위 내이며, 상기 검사 장치측의 끝부와 상기 동체부가 단차 형상으로 접합되는 것을 특징으로 한다.

이 발명에 의하면, 검사 장치측의 동체부 끝면과 프로브 유닛에 있어서의 지지판의 안내구멍의 내벽면과의 걸림이 없어지기 때문에 삽입성이 향상되어, 검사 장치측의 끝부와 리드선의 전극을 안정적으로 접촉시킬 수 있다.

또, 상기 금속 도체의 외경이 8㎛ 이상 180㎛ 이하의 범위 내이며, 상기 검사 장치측의 끝부의 길이가 상기 금속 도체의 외경 이상 3mm 이하의 범위 내인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 검사 장치측의 선단과 프로브 유닛에 있어서의 리드선의 전극을 확실하게 접촉시킬 수 있다.

본 발명에 의하면, 주로 전자부품 및 기판 등의 도통 검사에 사용하는 콘택트 프로브에 있어서, 검사 장치측의 동체부 끝면을 소정의 형상으로 함으로써 안정한 도통이 가능한 콘택트 프로브를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 콘택트 프로브의 1 예를 도시하는 설명도이다.
도 2는 도 1에 있어서의 A부의 확대도이다.
도 3은 본 발명에 따른 콘택트 프로브를 갖춘 프로브 유닛의 1 예를 도시하는 모식 단면도이다.

(발명을 실시하기 위한 형태)

본 발명에 따른 콘택트 프로브(1)에 대해 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 콘택트 프로브(1)의 1 예를 도시하는 설명도이다. 또, 도 2는 도 1에 있어서의 A부의 확대도이다. 또, 도 3은 본 발명에 따른 콘택트 프로브(1)를 갖춘 프로브 유닛(60)의 1 예를 도시하는 모식 단면도이다. 또한, 이하에 설명하는 실시형태는 본 발명의 기술적 사상의 일례이며, 본 발명의 기술범위는 이하의 기재나 도면에만 한정되는 것은 아니고, 동일한 기술적 사상의 발명을 포함하고 있다.

본 발명에 따른 콘택트 프로브(1)는, 도 1∼도 3에 도시하는 바와 같이, 핀 형상의 금속 도체(10)의 외주에 절연 피막(20)을 가지는 동체부(22)와, 그 금속 도체(10)의 양단에 절연 피막(20)을 가지지 않는 끝부(12, 13)를 가지고, 하중을 주어 휘게 함으로써 피측정체(30)에 대한 접촉 압력을 얻어 전기 특성을 측정하는 것이다. 그리고, 이 콘택트 프로브(1)의 특징은 (1) 끝부(13)와 동체부(22)와의 경계의 각도(θ)가 100°<θ <180°의 범위 내이며, 끝부(13)와 동체부(22)가 단차 형상으로 접합되는 것, 및 (2) 금속 도체(10)의 외경(D1)이 8㎛ 이상 180㎛ 이하의 범위 내이며, 끝부(13)의 길이(L)가 금속 도체(10)의 외경(D1) 이상 3mm 이하의 범위 내인 것이다.

또한, 도 1∼도 3에 있어서, 끝부(12)는 피측정체(30)측에 배치되고, 그 선단(16)은 피측정체(30)의 전극(31)에 접촉하는 끝면이며, 끝부(13)는 검사 장치(도시하지 않음)측에 배치되고, 그 선단(17)은 리드선(50)의 전극(51)에 접촉하는 끝면이다. 또, 동체부 끝면(24)은 동체부(22)(절연 피막(20))에 있어서의 피측정체(30)측의 끝면이며, 동체부 끝면(25)은 동체부(22)(절연 피막(20))에 있어서의 검사 장치측의 끝면이다.

각 구성 요소에 대해 상세하게 설명한다.

(금속 도체)

금속 도체(10)는 소정의 길이가 가공되어 이루어지는 핀 형상의 도체이며, 높은 도전성과 높은 탄성률을 가지는 금속선(「금속 스프링선」이라고도 함)이 절단 가공되어 있다. 금속 도체(10)에 사용되는 금속으로서는 넓은 탄성역을 가지는 금속을 들 수 있고, 구리 합금(예를 들면, 은구리 합금, 주석구리 합금 및 베릴륨구리 합금 등), 팔라듐 합금, 텅스텐, 레늄 텅스텐 및 강철(예를 들면, 고속도강: SKH) 등을 바람직하게 사용할 수 있다. 특히 고강도 특성을 갖춘 텅스텐이나 레늄텅스텐 등이 바람직하다.

금속 도체(10)는, 통상, 상기의 금속이 소정 직경의 선 형상 도체가 될 때까지 냉간 또는 열간신축 등의 소성 가공이 시행된다. 금속 도체(10)의 외경(D1)은 최근의 협소피치화의 요청으로 세경화(細徑化)가 요구되고 있어, 프로브 유닛(60)에 있어서 이웃하는 각 콘택트 프로브(1)의 간극에 따라, 8㎛ 이상 180㎛ 이하, 바람직하게는 10㎛ 이상 110㎛ 이하의 범위 내에서 임의로 선택할 수 있다.

금속 도체(10)의 끝부(12, 13)에서는, 금속 도체(10)와, 프로브 유닛(60)에 있어서의 피측정체(30)의 전극(31) 또는 리드선(50)의 전극(51)과의 접촉저항값의 상승을 억제하기 위해, 필요에 따라 도금층이 설치되어 있어도 된다. 도금층을 형성하는 금속으로서는 니켈, 금 및 로듐 등의 금속 및 금 합금 등의 합금을 들 수 있다. 도금층은 단층이어도 복층이어도 되고, 복층의 도금층으로서는 니켈 도금층 위에 금 도금층이 형성된 것을 바람직하게 들 수 있다. 또, 도금층은 끝부(12, 13)에만 설치되어 있어도 되지만, 절연 피막(20)을 설치하기 전에 금속 도체(10)의 전체에 설치되어 있어도 된다. 도금층의 두께도 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 1㎛ 이상 5㎛ 이하의 범위 내로 할 수 있다.

또, 끝부(13)에서는, 프로브 유닛(60)에 있어서의 리드선(50)의 전극(51)과 확실하게 접촉시키기 위해, 끝부(13)의 길이(L)는 금속 도체(10)의 외경(D1) 이상 3mm 이하의 범위 내이다.

금속 도체(10)(끝부(12, 13))의 선단(16, 17)에서는, 그 형상은 특별히 한정되지 않지만, 반구 형상, 원추 형상, 선단에 반구 형상을 가지는 원추 형상 및 선단에 평탄 형상을 가지는 원추 형상 등으로부터 선택되는 어느 하나로 할 수 있다. 여기에서 말하는 「반구 형상」 및 「원추 형상」은 정확한 반구나 원추를 포함하지만, 대략 원추나 대략 반구도 포함한다.

또한, 콘택트 프로브(1)를 프로브 유닛(60)에 장착하기 쉽게 하고, 또한, 프로브 유닛(60)의 사용 시에 있어서, 선단(16)이 협소피치로 설치된 제1 지지판(40)의 안내구멍(41)의 주연에 걸림으로써, 콘택트 프로브(1)의 움직임이 방해받는 것을 방지하는 관점에서는, 금속 도체(10)의 진직도가 높은 것이 바람직하고, 구체적으로는 진직도가 곡률반경으로 1000mm 이상인 것이 바람직하다.

(절연 피막)

절연 피막(20)은, 도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 금속 도체(10)의 적어도 양측의 끝부(12, 13) 이외의 영역의 외주에 설치되어 있다. 절연 피막(20)의 구성 재료는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 폴리우레탄, 폴리에스테르, 폴리에스테르이미드, 폴리아미드이미드, 아크릴, 폴리이미드 및 불소 수지로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 수지 재료로 구성되어 있는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 1종 또는 2종 이상의 수지 재료에 의해, 단층 또는 2층 이상으로 형성되어 있다. 이들 절연 피막(20)의 형성은, 통상, 장척의 금속 도체(10) 위에 연속 에나멜 베이킹 방법에 의해 행하는 것이 바람직하지만, 전착 베이킹이나 전착 도장 등의 다른 공지의 방법으로 형성한 것이어도 된다.

절연 피막(20)의 두께는 금속 도체(10)의 외경(D1)에 따라서도 다르지만, 예를 들면, 1㎛ 이상 10㎛ 이하의 범위 내로 하는 것이 바람직하다. 절연 피막(20)은 단층이어도 2층 이상의 적층(3층이어도 4층이어도 됨)이어도 되고, 특별히 한정되지 않지만, 안료나 염료(어느 것이어도 됨)를 함유시켜 다른 콘택트 프로브(1)와 식별 가능하게 해도 된다. 또, 도료로서 일반적으로 에나멜선의 식별에 채용되고 있는 각종 착색 도료를 사용할 수 있고, 수지에 착색제를 함유시킨 에나멜 도료의 베이킹을 행함으로써, 착색한 절연 피막(20)을 형성할 수 있다.

절연 피막(20)이 설치된 동체부(22)의 외경(D2)은, 상기한 금속 도체(10)의 경우와 마찬가지로, 피측정체(30)의 전극(31)의 협소피치화의 요청으로부터 세경화가 요구되고 있어, 10㎛ 이상 200㎛ 이하, 바람직하게는 13㎛ 이상 180㎛ 이하의 범위 내이다.

(절연 피막의 끝부 형상)

동체부 끝면(24)은 피측정체(30)측의 끝부(12)와 동체부(22)와의 경계가 대략 직각으로 접합되는 형상이며, 프로브 유닛(60)에 있어서의 제2 지지판(44)의 안내구멍(45)으로부터 콘택트 프로브(1)를 삽입하는 경우의 삽입성을 향상시키기 위해, 에지를 둥글게 한 형상으로 해도 좋다. 단, 이것에 한정되는 것은 아니다.

한편, 동체부 끝면(25)은, 도 2에 도시하는 바와 같이, 검사 장치측의 끝부(13)와 동체부(22)와의 경계의 각도(θ)가 100°<θ <180°의 범위 내이며, 끝부(13)와 동체부(22)가 단차 형상으로 접합되는 형상이 바람직하다. 이것에 의하면, 동체부 끝면(25)과 프로브 유닛(60)에 있어서의 제2 지지판(44)의 안내구멍(45)의 내벽면(46)과의 걸림이 없어지기 때문에 삽입성이 향상되어, 선단(17)과 리드선(50)의 전극(51)을 안정적으로 접촉시킬 수 있다.

(피측정체)

피측정체(30)로서는 프린트 배선 기판, 플렉시블 기판, 세라믹 다층 배선 기판, 액정 디스플레이 및 플라즈마 디스플레이용의 전극판, 반도체 패키지 기판, 반도체 웨이퍼, 반도체칩 및 CSP(Chip Size Package) 등이 해당된다. 이들 피측정체(30)에는, 전기적 특성을 검사하기 위한 전극(검사점)(31)이 형성되고, 전극(31)에 콘택트 프로브(1)를 압접함으로써 검사 장치와 도통 상태가 된다.

(콘택트 프로브를 사용한 전기 특성의 검사 방법)

다음에 상기한 본 발명의 콘택트 프로브(1)를 사용한 전기 특성의 검사 방법에 대해 설명한다. 또한, 여기에서의 검사 방법은 일례이며, 도시된 장치 구성에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 콘택트 프로브(1)는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 프로브 유닛(60)에 장착되어 회로 기판 등의 피측정체(30)의 전기 특성의 양부의 검사에 이용된다. 프로브 유닛(60)은 피측정체(30)측에 배치된 제1 지지판(40)과, 검사 장치측에 배치된 제2 지지판(44)과, 각각의 지지판이 갖추는 안내구멍(41, 45)에 장착되는 콘택트 프로브(1)를 가지고, 제1 지지판(40)의 안내구멍(41) 주연에 콘택트 프로브(1)의 동체부 끝면(24)을 닿게 함과 아울러, 하중을 주어 콘택트 프로브(1)를 휘게 함으로써 피측정체(30)의 전극(31)에 선단(16)을 접촉시키는 접촉 압력을 얻어 전기 특성을 측정한다. 또한, 제1 지지판(40)은 1장의 플레이트로 구성되어 있어도, 도 3과 같이 2매 이상의 여러 장의 플레이트로 구성되어 있어도 되어, 특별히 한정되지 않지만, 끝부(12)의 길이나 안내구멍(41)의 정밀도에 따라 적당하게 변경 가능하다. 이것은 제2 지지판(44)에 대해서도 마찬가지이다.

제2 지지판(44)은, 도 3에 도시하는 바와 같이, 동체부(22)의 외경(D2)보다도 약간 큰 내경의 안내구멍(45)을 가지고 있다. 한편, 제1 지지판(40)은 금속 도체(10)의 외경(D1)보다도 약간 큰 내경의 안내구멍(41)을 가지고 있다. 여기에서의 「약간 큰」이란 매우 작은 클리어런스(예를 들면, 1㎛∼3㎛)만큼 큰 것을 의미하고 있다. 안내구멍(41)은 동체부(22)의 외경(D2)보다 작으므로, 그 안내구멍(41)을 콘택트 프로브(1)가 빠져나가지는 않고, 동체부 끝면(24)이 안내구멍(41) 주연의 에지에 맞닿는다. 안내구멍(41)은 하나하나의 콘택트 프로브(1)를 가이드하여, 피측정체(30)의 전극(31)에 선단(16)을 정확하게 접촉시키도록 가이드한다.

프로브 유닛(60)은, 도 3의 예에서는, 피측정체(30)의 전기 특성을 검사할 때, 콘택트 프로브(1)와 피측정체(30)가 대응하도록 위치 제어된다. 전기 특성의 검사는 프로브 유닛(60)을 상하로 스트로크시켜, 콘택트 프로브(1)의 탄성력을 이용하여, 피측정체(30)의 전극(31)에 콘택트 프로브(1)의 선단(16)을 소정의 압력으로(하중을 주어) 내리누름으로써 행해진다. 이때, 콘택트 프로브(1)의 선단(17)은 리드선(50)의 전극(51)에 접촉하고, 피측정체(30)로부터의 전기신호가 그 리드선(50)을 통과하여 검사 장치에 보내진다. 또한, 도 3 중의 부호 52는 리드선(50)용의 유지판을 나타내고 있다.

프로브 유닛(60)에 본 발명의 콘택트 프로브(1)를 갖춤으로써, 동체부 끝면(25)과 제2 지지판(44)의 안내구멍(45)의 내벽면(46)과의 걸림이 없어지기 때문에 삽입성이 향상되어, 선단(17)과 리드선(50)의 전극(51)을 안정적으로 접촉시킬 수 있다.

Claims

핀 형상의 금속 도체의 외주에 절연 피막을 가지는 동체부와, 상기 동체부의 양단에 상기 절연 피막을 가지지 않는 끝부를 가지고, 하중을 걸어 휘게 함으로써 피측정체에 대한 접촉 압력을 얻어 전기 특성을 측정하는 방식의 콘택트 프로브에 있어서,
검사 장치측의 상기 끝부와 상기 동체부와의 경계의 각도(θ)가 100°<θ <180°의 범위 내이며, 상기 검사 장치측의 끝부와 상기 동체부가 단차 형상으로 접합되는 것을 특징으로 하는 콘택트 프로브.
제1항에 있어서,
상기 금속 도체의 외경이 8㎛ 이상 180㎛ 이하의 범위 내이며, 상기 검사 장치측의 끝부의 길이가 상기 금속 도체의 외경 이상 3mm 이하의 범위 내인 것을 특징으로 하는 콘택트 프로브.