WO2012176289A1 - スパイラルプローブ及びその製造方法 - Google Patents

スパイラルプローブ及びその製造方法 Download PDF

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    • H01R2201/20—Connectors or connections adapted for particular applications for testing or measuring purposes

Definitions

  • the present invention relates to a spiral probe and a manufacturing method thereof.
  • Such a probe is disclosed in Patent Document 1.
  • the probe described in Patent Document 1 has a pair of plungers connected by a spring.
  • the conventional probes are only compatible with a pitch of 0.2 mm or more, and can be used only at 0.3 mm or more when arranged in a grid.
  • the present invention provides a spiral probe that is easy to manufacture, can reduce the interval between probes when used as a probe unit, and can cope with further downsizing of electronic components and the like, and a method of manufacturing the spiral probe.
  • a tapered tip that directly contacts the object to be inspected, a substantially hollow cylindrical tip-side main body extending in one direction from the root of the tip, and the tip-side main body are continuously integrated.
  • the spiral probe is characterized in that the distal end side main body portion, the flexible portion, and the outer peripheral surface of the base end portion are aligned along the one direction.
  • the distal end portion, the distal end side main body portion, the flexible portion, and the proximal end portion are all made of the same material, and the material is made of nickel, a gold alloy containing nickel or cobalt, or gold on a nickel film. It is a two-layer material or a nickel-tin alloy with laminated films.
  • the outer peripheral surface has a substantially cylindrical shape in which the end on the tip side is closed by immersing the plating solution by immersing a portion other than one end of the thin wire member made of a thin metal wire in the plating solution.
  • a uniform plating layer By forming a uniform plating layer, forming the tip portion at the end portion on the tip side where the plating layer is closed by machining, and removing the part of the plating layer to form the flexure portion.
  • a distal end side main body portion and the proximal end portion are formed, and the thin wire member is immersed in an etching solution in a state having the distal end side main body, the flexure portion, and the proximal end portion, and all the thin wire members are melted.
  • a method for manufacturing a spiral probe is provided.
  • the other end of the thin wire member has a tapered shape.
  • the removal of the plating layer is performed by laser processing.
  • the outer peripheral surfaces of the distal end side main body portion, the flexure portion, and the base end portion are aligned along one direction, it is possible to provide an extra fine type probe. Therefore, when this probe is used as a probe unit, the interval between the probes can be narrowed, and it is possible to cope with further downsizing of electronic components and the like.
  • the spiral probe is formed as an integral type using only the plating layer, the probe can be efficiently manufactured in a series of flows.
  • a spiral probe 1 is provided with a tapered tip portion 2 that is in direct contact with an object to be inspected at the tip thereof.
  • the probe 1 also includes a tip-side main body 3 that extends in one direction from the root of the tip 2 and has a substantially hollow cylindrical shape.
  • the probe 1 also includes a flexible portion 4 that extends continuously in one direction continuously with the distal end side main body portion 3.
  • the flexible portion 4 has an outer peripheral surface formed in a spiral shape and has a substantially hollow cylindrical shape.
  • the probe 1 further includes a base portion 5 having a substantially hollow cylindrical shape that extends continuously in one direction continuously with the flexible portion 4.
  • the spiral probe 1 having such a structure is manufactured as follows. First, as shown in FIG. 2, a thin wire member 7 made of a metal thin wire is immersed in a plating solution 6.
  • the thin wire member 7 is, for example, copper and has a diameter of 50 ⁇ m.
  • the plating solution 6 is immersed while leaving one end of the thin wire member 7 having a predetermined length.
  • the electrode 8 is also immersed in the plating solution, and the electrode 8 and the thin wire member 7 are electrically connected via a power source 9. Nickel ions are present in the plating solution. Therefore, by applying a voltage, an electrolytic plating process is performed, and a plating layer 10 is formed on the outside of the thin wire member 7 as shown in FIG.
  • the plating layer 10 has a substantially cylindrical shape in which the end portion on the front end side (lower side in FIG. 3) is closed, and the position of the outer peripheral surface is aligned along the longitudinal axis.
  • the plating thickness can be controlled by the processing time and voltage (current).
  • tip part 2 is formed.
  • the tip 2 is formed at the tip of the plated layer 10 by machining using a known machine. Specifically, the end portion on the front end side of the plating layer 10 is processed into a tapered shape. At this time, if the end of the thin wire member 7 on the tip side is a tapered shape, it is preferable because it is easy to process. Then, as shown in FIG. 5, a part of the plating layer 10 is removed to form the bent portion 4.
  • the bent portion 4 is formed by removing the outer peripheral surface of the plating layer 10 in a spiral shape with a laser using a known laser processing machine (laser trimming).
  • the wavelength of the laser beam is preferably 532 nm, but may be changed according to the material of the plating layer 10. Simultaneously with the formation of the flexible portion 4, the distal end side main body portion 3 and the proximal end portion 5 are formed.
  • the thin wire member 7 having such a distal end side main body 3, a bent portion 4, and a proximal end portion 5 is immersed in a selective etching solution (not shown).
  • This selective etching solution dissolves only the material of the thin wire member 7 (copper in this example).
  • the spiral probe 1 having the distal end portion 2, the distal end side main body 3, the deflection portion 4 and the proximal end portion 5 formed by the plating layer 10 remains (the state of FIG. 1).
  • the spiral probe 1 is manufactured, only the plating layer 10 is used.
  • the probe 1 is formed as an integral type using the plating layer 10, the probe 1 can be efficiently manufactured in a series of flows.
  • the outer peripheral surfaces of the distal end side main body portion 3, the deflection portion 4 and the base end portion 5 are aligned along one direction. More specifically, the positions of the outer peripheral surfaces in all these portions are aligned along the longitudinal axis. That is, all the outer peripheral surfaces except the tip of the probe 1 are along a virtual line K parallel to the axis of the probe 1 (see FIG. 1). Therefore, the ultrafine probe 1 can be obtained. For example, when the plating thickness is 8 ⁇ m and the fine wire diameter is ⁇ 50 ⁇ m, the probe 1 having an outer diameter of ⁇ 66 ⁇ m can be obtained.
  • the probes 1 are all made of the same material.
  • the material nickel, a gold alloy containing nickel or cobalt, a material having a two-layer structure in which a gold film is laminated on a nickel film, or a nickel tin alloy can be used.
  • the small probe 1 since the small probe 1 has a certain degree of elasticity, it can bend in the longitudinal direction.
  • the large diameter part 5a can be formed in the outermost edge side of the base end part 5 by making one end part side of the thin wire
  • it can apply to a various probe unit by making the base end part 5 into a different diameter.
  • a probe unit 11 using such a probe 1 is formed on a support 16 having a four-layer structure in which a distal end guide member 12, a deflection portion guide member 13, a proximal end guide member 14, and an input / output extraction guide member 15 are stacked. It is formed by penetrating the probe 1. Note that the distal end guide member 12, the flexure part guide member 13, the proximal end guide member 14, and the input / output extraction guide member 15 may be made of the same material. In this case, the support 16 has a three-layer structure or a two-layer structure.

Abstract

被検査物に直接接触する先細形状の先端部（２）と、前記先端部（２）の根本から一方向に延びる略中空円筒形状の先端側本体部（３）と、前記先端側本体部（３）と連続して一体的に前記一方向に延び、外周面が螺旋状に形成された略中空円筒形状のたわみ部（４）と、該たわみ部（４）と連続して一体的に前記一方向に延びる略中空円筒形状の基端部（５）とを備え、前記先端側本体部（３）、前記たわみ部（４）及び前記基端部（５）の外周面は前記一方向に沿って揃っている。

Description

スパイラルプローブ及びその製造方法
　本発明は、スパイラルプローブ及びその製造方法に関するものである。
　各種電子機器の小型、軽量、薄型化や、多機能性能を実現するため、電子部品の小型化や、半導体パッケージの多ピン化（ＢＧＡ）による部品実装の高密度化が進んでいる。このような、電子機器の小型化等に伴う多機能化や高速化に対応するため、導体パターン間が狭まった場合であっても、その間に発生する抵抗値である線間抵抗値に対する要求は厳しいものとなっている。
　したがって、高密度実装された電子部品における種々のパラメータや、高密度化された導体パターン間の線間抵抗値等を正確に検査するため、これらの検査機器となるプローブも小型化が進んでいる。
　このようなプローブが特許文献１で開示されている。特許文献１に記載されたプローブは、一対のプランジャがばねで接続されたものである。しかしながら、このようにプランジャを分離させてばねを介在させる構造は、製造が困難であり、作業が容易ではない。特に、従来のプローブはピッチ０．２ｍｍ以上に対応したものしかなく、グリッド状に配置する場合には０．３ｍｍ以上でしか使用できないものとなっている。
特表２００４－５０３７８３号公報
　本発明は、製造が容易であり、プローブユニットとしたときに各プローブ間の間隔を狭めることができ、さらなる電子部品等の小型化に対応することができるスパイラルプローブ及びその製造方法を提供する。
　本発明では、被検査物に直接接触する先細形状の先端部と、前記先端部の根本から一方向に延びる略中空円筒形状の先端側本体部と、前記先端側本体部と連続して一体的に前記一方向に延び、外周面が螺旋状に形成された略中空円筒形状のたわみ部と、該たわみ部と連続して一体的に前記一方向に延びる略中空円筒形状の基端部とを備え、前記先端側本体部、前記たわみ部及び前記基端部の外周面は前記一方向に沿って揃っていることを特徴とするスパイラルプローブを提供する。
　好ましくは、前記先端部、前記先端側本体部、前記たわみ部、及び前記基端部は、全て同一材料からなり、該材料は、ニッケル又はニッケル若しくはコバルトを含む金合金又はニッケル膜の上に金膜が積層された二層材料又はニッケルスズ合金である。
　また、本発明では、金属製の細線からなる細線部材の一方の端部以外をめっき液に浸漬してめっき処理を施すことにより、先端側の端部が閉塞された略円筒形状で外周面が揃っためっき層を形成し、機械加工により前記めっき層の閉塞された先端側の端部に前記先端部を形成し、該めっき層の一部を除去して前記たわみ部を形成することにより前記先端側本体部及び前記基端部を形成し、前記先端側本体、前記たわみ部、及び前記基端部を有する状態で前記細線部材をエッチング液に浸漬して前記細線部材を全て溶かすことを特徴とするスパイラルプローブの製造方法を提供する。
　好ましくは、前記細線部材の他方の端部は先細形状である。
　好ましくは、前記めっき層の除去はレーザ加工により行われる。
　本発明によれば、先端側本体部、たわみ部及び基端部の外周面が一方向に沿って揃っているため、極細タイプのプローブを提供することができる。したがって、このプローブを用いてプローブユニットとしたときに、各プローブ間の間隔を狭めることができ、さらなる電子部品等の小型化に対応することができる。
　また、本発明によれば、スパイラルプローブをめっき層のみを用いて一体型として形成するので、一連の流れで効率よくプローブを製造することができる。
本発明に係るスパイラルプローブの概略図である。 本発明に係るスパイラルプローブの製造方法を順番に説明する概略図である。 本発明に係るスパイラルプローブの製造方法を順番に説明する概略図である。 本発明に係るスパイラルプローブの製造方法を順番に説明する概略図である。 本発明に係るスパイラルプローブの製造方法を順番に説明する概略図である。 本発明に係る別のスパイラルプローブの概略図である。 本発明に係るスパイラルプローブを用いたプローブユニットの概略図である。
　図１示すように、本発明に係るスパイラルプローブ１は、その先端に被検査物に直接接触される先細形状の先端部２を備えている。プローブ１は、この先端部２の根本から一方向に延びて、略中空円筒形状の先端側本体部３も備えている。また、プローブ１は、この先端側本体部３と連続して一体的に一方向に延びるたわみ部４も備えている。このたわみ部４は、外周面が螺旋状に形成されていて、略中空円筒形状である。さらにプローブ１は、たわみ部４と連続して一体的に一方向に延びる略中空円筒形状の基端部５も備えている。
　このような構造のスパイラルプローブ１は、以下のようにして製造される。
　まず、図２に示すように、金属製の細線からなる細線部材７をめっき液６に浸漬する。この細線部材７は例えば銅であり、その直径は５０μｍである。めっき液６には、所定長さを有する細線部材７の一方の端部を残して浸漬される。めっき液には電極８も浸漬されていて、この電極８と細線部材７は電源９を介して電気的に接続されている。めっき液中にはニッケルイオンが存在している。したがって、電圧印加することにより、電解めっき処理が施され、図３に示すように、細線部材７の外側にはめっき層１０が形成される。このめっき層１０は、先端側の端部（図３では下側）が閉塞された略円筒形状で外周面の位置が長手軸線に沿って揃っている。また、めっき厚は処理時間や電圧（電流）にて制御できる。
　そして、図４に示すように、先端部２を形成する。この先端部２は、公知の機械を用いて機械加工によりめっき層１０の先端側の端部に形成される。具体的には、めっき層１０の先端側の端部を先細形状に加工する。このとき、細線部材７の先端側の端部が先細形状であれば、加工しやすいので好ましい。そして、図５に示すように、めっき層１０の一部を除去してたわみ部４を形成する。このたわみ部４は、公知のレーザ加工機械を用いてレーザによりめっき層１０の外周面を螺旋状に除去して形成される（レーザトリミング）。なお、レーザ光の波長は５３２ｎｍが好ましいがめっき層１０の材質に応じて変更してもよい。このたわみ部４を形成すると同時に、先端側本体部３及び基端部５が形成される。
　そして、このような先端側本体３、たわみ部４、及び基端部５を有する状態の細線部材７を選択エッチング液（不図示）に浸す。この選択エッチング液は、細線部材７の材質（この例では銅）のみを溶かすものである。これにより、細線部材７が溶けるので、めっき層１０で形成された先端部２、先端側本体３、たわみ部４、及び基端部５を有するスパイラルプローブ１のみが残る（図１の状態）。このように、スパイラルプローブ１を製造するに際し、めっき層１０のみが用いられている。このようにめっき層１０を用いて一体型としてプローブ１を形成するので、一連の流れで効率よくプローブ１を製造することができる。
　このようにして製造されたプローブ１は、先端側本体部３、たわみ部４及び基端部５の外周面が一方向に沿って揃っている。より詳しくは、これら全ての部分における外周面の位置が長手軸線に沿って揃っている。すなわち、プローブ１の先端部を除く全ての外周面は、プローブ１の軸に平行な仮想線Ｋに沿っている（図１参照）。したがって、極細のプローブ１を得ることができる。例えば、めっき厚を８μｍとして細線径をΦ５０μｍにすると、外径がΦ６６μｍのプローブ１を得ることができる。したがって、ピッチ１００μｍにも対応できるようになり、従来と比べて飛躍的にピッチ間隔を狭めることができる。すなわち、このプローブ１を用いてプローブユニットとしたときに、各プローブ１間の間隔を狭めることができ、さらなる電子部品等の小型化に対応することができる。このようなピッチ間隔は、従来のスプリングプローブやワイヤプローブでは実現できない。
　また、プローブ１は全て同一材料から形成されている。その材料としては、ニッケルや、ニッケル若しくはコバルトを含む金合金や、ニッケル膜の上に金膜が積層された二層構造の材料や、ニッケルスズ合金を利用できる。いずれの材料においても、小型のプローブ１においてはある程度の弾性があるため、長手方向にたわむことが可能である。
　なお、図６に示すように、細線部材７の一方の端部側を大径にしておくことにより、基端部５の最外縁側に太径部５ａを形成することができる。このように基端部５を異径とすることで、種々のプローブユニットに適用することができる。
　このようなプローブ１を用いたプローブユニット１１は、先端部ガイド部材１２、たわみ部ガイド部材１３、基端部ガイド部材１４、及び入出力取出しガイド部材１５を重ねた４層構造の支持体１６にプローブ１を貫通させることにより形成される。なお、先端部ガイド部材１２とたわみ部ガイド部材１３、基端部ガイド部材１４、及び入出力取出しガイド部材１５は同一材料でもよい。この場合支持体１６は３層構造もしくは２層構造となる。
１　スパイラルプローブ
２　先端部
３　先端側本体部
４　たわみ部
５　基端部
６　めっき液
７　細線部材
８　電極
９　電源
１０　めっき層
１１　プローブユニット
１２　先端部ガイド部材
１３　たわみ部ガイド部材
１４　基端部ガイド部材
１５　入出力取出しガイド部材
１６　支持体

Claims (5)

  1. 　被検査物に直接接触する先細形状の先端部と、
    　前記先端部の根本から一方向に延びる略中空円筒形状の先端側本体部と、
    　前記先端側本体部と連続して一体的に前記一方向に延び、外周面が螺旋状に形成された略中空円筒形状のたわみ部と、
    　該たわみ部と連続して一体的に前記一方向に延びる略中空円筒形状の基端部と
    を備え、
    　前記先端側本体部、前記たわみ部及び前記基端部の外周面は前記一方向に沿って揃っていることを特徴とするスパイラルプローブ。
  2. 　前記先端部、前記先端側本体部、前記たわみ部、及び前記基端部は、全て同一材料からなり、
    　該材料は、ニッケル又はニッケル若しくはコバルトを含む金合金又はニッケル膜の上に金膜が積層された二層材料又はニッケルスズ合金であることを特徴とする請求項１に記載のスパイラルプローブ。
  3. 　金属製の細線からなる細線部材の一方の端部以外をめっき液に浸漬してめっき処理を施すことにより、先端側の端部が閉塞された略円筒形状で外周面が揃っためっき層を形成し、
    　機械加工により前記めっき層の閉塞された先端側の端部に前記先端部を形成し、
    　該めっき層の一部を除去して前記たわみ部を形成することにより前記先端側本体部及び前記基端部を形成し、
    　前記先端側本体、前記たわみ部、及び前記基端部を有する状態で前記細線部材をエッチング液に浸漬して前記細線部材を全て溶かすことを特徴とする請求項１に記載のスパイラルプローブを製造するための製造方法。
  4. 　前記細線部材の他方の端部は先細形状であることを特徴とする請求項３に記載の製造方法。
  5. 　前記めっき層の除去はレーザ加工により行われることを特徴とする請求項３に記載の製造方法。
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