接触探针的制作方法

1.本发明涉及用于检查电子部件及基板等的电气特性的检查用的接触探针。


背景技术：

2.近年来，使用各种电路基板，例如在智能手机或移动电话等中使用的高密度安装基板、或组装在个人计算机等中的bga(ball grid array(球状引脚栅格阵列))或csp(chip size package(芯片尺寸封装))等ic封装基板等。
3.这些电路基板在安装前后的工序中，例如进行直流电阻值的测定、导通检查等，检查其电气特性是否良好。
4.例如如专利文献1所示，电气特性是否良好的检查是使用与检查装置连接的检查装置用夹具(以下，有时称为探针单元)来进行的。
5.具体而言，通过使安装于探针单元的前端的针状的接触探针的前端与测定对象的电路基板(以下，有时称为被测定体)的电极(以下，有时称为检查点)接触来进行。
6.在专利文献2中记载了如下内容：接触探针的前端部的形状可以适当选择半球形状、圆锥形状、在前端具有半球形状的圆锥形状、在前端具有平坦形状的圆锥形状中的任意形状。
7.在专利文献3中，记载了接触探针的前端部的形状为平坦形状的情况。
8.现有技术文献
9.专利文献
10.专利文献1：日本特开2002-131334号公报
11.专利文献2：日本特开2007-322369号公报
12.专利文献3：日本特开2013-024716号公报


技术实现要素：

13.发明所要解决的课题
14.如上述的专利文献1以及专利文献2那样，若接触探针的前端部的形状为半球形状，则可能接触探针的前端部从被测定体的检查点滑动过多，接触探针的前端部不与检查点接触而无法进行准确的检查。
15.另外，如专利文献2那样，在接触探针的前端部的形状为圆锥形状、在前端具有半球形状的圆锥形状、在前端具有平坦形状的圆锥形状的情况下，由于与被测定体的检查点的接触面积变小，伴随着近年来的电极的窄间距化，有可能难以使接触探针的前端部与各检查点接触而进行检查。
16.进而，如专利文献3那样，在接触探针的前端部的形状为平坦形状的情况下，与被测定体的检查点的接触面积充分，但由于在接触探针的前端部产生直角的边缘部，因此在该边缘部与检查点接触的情况下，有可能导致检查点被切削或损伤。
17.因此，本发明是为了解决上述课题而完成的，其目的在于提供一种接触探针，其中
接触探针的前端部能够与被测定体的检查点可靠地接触，且减轻对被测定体的检查点的切削或损伤。
18.用于解决课题的手段
19.根据本发明的接触探针，其具有在针状的金属导体的外周具有绝缘覆膜的主体部、和形成于上述金属导体的两端的不具有上述绝缘覆膜的端部，通过在轴线方向上施加载荷使其挠曲，从而得到对被测定体的接触压力并测定电气特性，其特征在于，在上述端部之中，至少与被测定体接触的一侧的端部的形状为曲面，设该曲面的曲率半径为r、上述金属导体的直径为d时，r为大于0.5d且5d以下的范围。
20.通过采用该构成，能够使与被测定体接触的端部成为大致接近平坦形状的曲面，因此在与被测定体的检查点接触时不会过度滑动，另外，由于边缘部不再是直角，因此能够与检查点进行面接触，能够不切削或损伤检查点。
21.另外，其特征也可以是，上述曲率半径r为d以上。
22.另外，其特征也可以是，上述金属导体的直径为8μm以上且180μm以下。
23.发明效果
24.根据本发明，能够提供一种接触探针，其能够与被测定体的检查点可靠地接触，并且能够不切削或损伤被测定体的检查点。
附图说明
25.图1：图1是接触探针的示意性俯视图。
26.图2：图2是表示接触探针的使用方式的说明图。
27.图3：图3是接触探针的端部的放大图。
28.图4：图4是表示接触探针的端部与2个部位的检查点接触的位置的说明图。
29.图5：图5是改变端部的形状并实施了滑动试验和损伤试验的情况下的结果的总结表。
30.图6：图6a至图6c是表示在图5的表中对应的端部的形状的说明图。
具体实施方式
31.以下，基于附图对本发明的接触探针的实施方式进行详细说明。
32.图1是接触探针的示意性俯视图，图2是使用接触探针执行被测定体的电气特性等的检查时的说明图。
33.接触探针10由截面呈圆形的非常细的圆柱状(针状)的金属导体11构成，具有在金属导体11的外周具有绝缘覆膜12的主体部14。在金属导体11的两端形成有不具有绝缘覆膜12的端部16。
34.接触探针10构成为：通过对轴线方向施加载荷使其挠曲，从而得到对被测定体的接触压力而检查电气特性。
35.(使用接触探针的电气特性的检查方法)
36.基于图2进行接触探针的使用方式的说明。
37.在此所示的例子中，将ic封装基板等作为被测定体20，将在被测定体20的表面形成的多个电极作为检查点22，使接触探针10的端部16与该检查点22接触。
38.检查用的夹具即探针单元30具有多个接触探针10。
39.探针单元30具有保持多个接触探针10的上端部的上板32和对接触探针10的下端部进行引导的下板，上板32与下板34之间由支撑柱36支撑。
40.在下板34形成有直径比接触探针10的下端部稍大的引导孔，接触探针10的下端部能够在引导孔内沿轴线方向移动。
41.另外，在上板32配置有与多个接触探针10的各上端部电连接的多个引线37。多个引线37与测定机(未图示)、电源(未图示)连接。
42.如图2的右图所示，在被测定体20的上方，以各接触探针10的下端部与被测定体20的各检查点22的位置相对的方式配置探针单元30。
43.然后，以使各接触探针10的下端部与被测定体20的各检查点22接触的方式使探针单元30下降，进而如图2的右图所示，从上方朝向下方对探针单元30加压。
44.于是，沿着接触探针10的轴线方向施加了载荷，接触探针10挠曲。此时，接触探针10的端部16以规定的接触压力与检查点22接触，所述规定的接触压力来自接触探针10挠曲而产生的弹性力。
45.(金属导体)
46.作为金属导体11，使用具有高导电性和高弹性模量的金属线(也称为金属弹簧线)。作为用于金属导体11的金属材料，可以优选使用钨、铼钨、铍铜等铜合金、钯合金、铜银合金等。
47.为了抑制金属导体11与被测定体20的检查点22或检查装置的引线37的接触电阻值的上升，也可以根据需要在金属导体11的上述金属材料的表面设置镀层。作为形成镀层的金属，可以举出镍、金、铑等金属或金合金等合金。镀层可以是单层，也可以是多层。作为多层的镀层，例如优选地可以举出在镀镍层上形成了镀金层的镀层。镀层的厚度没有特别限定，例如可以设为1μm以上且5μm以下。
48.对于本实施方式的金属导体11的导体直径，由于近年来的窄间距化的需求而要求细径化，可以优选使用8μm以上且180μm以下的导体直径。进一步优选使用导体直径在10μm以上且110μm以下的范围内的金属导体。
49.通过冷拉丝或热拉丝等塑性加工将金属导体11制造为规定的直径的针状的导体。
50.需要说明的是，为了使接触探针10容易安装于探针单元30且不会钩挂于探针单元30的下板34的引导孔，从而不会妨碍接触探针10的移动，优选金属导体11的直线度高，具体而言，直线度优选曲率半径为1000mm以上。
51.直线度高的金属导体11可通过对设置绝缘覆膜12之前的长条的金属线进行直线矫正处理而得到。直线矫正处理例如通过旋转模具式直线矫正装置等来进行。
52.(端部)
53.金属导体11的两端部中的一方的端部16与被测定体20的检查点22接触。
54.对于本实施方式的接触探针10，如图3所示，至少将金属导体11的两端部之中与被测定体20的检查点22接触的端部16的形状设为曲面。
55.另外，在设该曲面的曲率半径为r、金属导体11的直径为d时，可以适当地使用r大于0.5d且为5d以下(以下，有时也表现为0.5d＜r≤5d)的构成。
56.但是，不是仅将一方的端部16设为上述那样的条件的曲面，也可以将两端部形成
为上述那样的条件的曲面。
57.通过将端部16的曲面的曲率半径r设为0.5d＜r≤5d，能够将与被测定体20的检查点22接触的端部16设为大致接近平坦形状的曲面。
58.因此，在使端部16与被测定体20的检查点22接触时，不会过度滑动。另外，由于端部16的边缘部不是直角，因此能够与检查点22进行面接触，能够抑制对检查点22进行切削或损伤。进而，能够充分确保与检查点22的接触面积。
59.如上所述，若将金属导体11的直径设为8μm以上且180μm以下，则端部16的曲率半径r例如在d＝8μm的情况下为4μm＜r≤40μm的范围，在d＝180μm的情况下为90μm＜r≤900μm的范围。
60.另外，如图4所示，本实施方式的接触探针10能够在配置于被测定体20中的2个检查点22的中间的情况下合适地使用。需要说明的是，在图4中，图示了半球形状的检查点22，但检查点22的形状并不限定于这样的形状。
61.在该情况下，端部不会相对于特别是半球形状的检查点22过度滑动，另外，能够充分确保与检查点22的接触面积。另外，由于端部16的边缘部不是直角，因此能够与检查点22进行面接触，能够不切削或损伤2个检查点22。
62.作为将金属导体11的端部16形成为上述形状的方法，通过对金属导体11的端部16进行磨削加工来进行。
63.磨削加工可以通过使用磨削布纸或使用金刚石砂轮来进行。另外，也可以使用能够磨削针状的金属材料的公知的磨削加工机。
64.(绝缘覆膜)
65.绝缘覆膜12只要是具有绝缘性的覆膜，则对其材料没有特别限定，可以优选使用选自聚氨酯树脂、尼龙树脂、聚酯树脂、环氧树脂、聚酯酰亚胺树脂、聚酰胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂等中的1种或2种以上的树脂材料。
66.另外，由这些树脂构成的绝缘覆膜12因树脂的种类不同而耐热性不同，因此可以考虑检查被测定体20时产生的热或周围环境温度而任意选择。
67.绝缘覆膜12的厚度只要是能够确保电绝缘性的程度的厚度即可，考虑与金属导体11的直径的关系，在1μm以上且30μm以下的范围内适当设定。
68.绝缘覆膜12优选作为烤漆覆膜形成在金属导体11上。烤漆覆膜由涂料的涂布和烘烤重复而成的连续工序形成，因此生产率良好，与金属导体11之间的密合性高，并且能够使覆膜强度更高。
69.需要说明的是，在本实施方式中，形成有从金属导体11的各个端部16仅去除规定长度的绝缘覆膜12的区域。绝缘覆膜12被去除的区域的长度根据探针单元30的结构等而适当设定。
70.(实施例)
71.在以下的实施例中，作为金属导体11，使用长条的铼钨线(外径d：0.025mm)。
72.绝缘覆膜12为2层结构，第一绝缘覆膜使用聚氨酯树脂系搪瓷涂料作为第一绝缘覆膜用涂料，形成厚度1μm的第一绝缘覆膜。关于第二绝缘覆膜，使用与第一绝缘覆膜相同的搪瓷涂料并相对于该搪瓷涂料100重量份含有4重量份颜料(basf日本株式会社制、商品名：irgazin(注册商标))而作为第二绝缘覆膜用搪瓷涂料，形成厚度2.5μm的第二绝缘覆
膜。
73.用定尺寸切断机将形成了绝缘覆膜12(总厚度约3.5μm)的长条的接触探针切断，切出长度10mm的带有绝缘覆膜的接触探针，将该带有绝缘覆膜的接触探针的两端部的规定长度进行激光剥离，制作了由图1所示的方式构成的接触探针10。
74.在通过磨削加工装置对金属导体11进行加工时，通过适当调整磨削角度、时间等来调整端部16的形状。
75.进而，在绝缘覆膜12被剥离而露出的金属导体11的表面，通过电镀设置厚度1μm的镀镍层之后，进一步在其上设置厚度0.2μm的镀金层，形成总厚度为1.2μm的镀层。
76.图5示出在改变上述实施例的接触探针10的端部16的曲面的曲率半径r的情况下，对端部16相对于检查点22的滑动、检查点22处的损伤进行评价的结果。需要说明的是，在本实施例中，金属导体11的直径d是恒定的。
77.需要说明的是，对作为比较例1的端部的曲率半径r为0.5d的情况、作为比较例2的端部为平坦形状的情况、作为比较例3的端部为锐角的情况进行了评价。
78.另外，在图6中，图示了图5的实施例及比较例中的接触探针10的端部形状的示意。
79.图6a是端部为曲面的情况。
80.图6b是端部为平坦形状的情况。
81.图6c是端部为锐角的情况。
82.滑动评价的方法是：进行10000次接触探针10的端部16与被测定体20的接触试验，在发生滑动的次数为9次以下的情况下评价为a，在10次以上且99次以下的情况下评价为b，在100次以上的情况下评价为c。
83.损伤评价的方法是：进行10000次接触探针10的端部16与被测定体20的接触试验，在没有损伤的情况下评价为a，在有损伤的情况下评价为b。
84.以下，对各实施例进行说明。
85.实施例1的端部为r＝5d，对应模型为图6a。实施例1中的滑动评价为a，损伤评价为a。
86.实施例2的端部为r＝4d，对应模型为图6a。实施例2中的滑动评价为a，损伤评价为a。
87.实施例3的端部为r＝3d，对应模型为图6a。实施例3中的滑动评价为a，损伤评价为a。
88.实施例4的端部为r＝2d，对应模型为图6a。实施例4中的滑动评价为a，损伤评价为a。
89.实施例5的端部为r＝1.5d，对应模型为图6a。实施例5中的滑动评价为a，损伤评价为a。
90.实施例6的端部为r＝d，对应模型为图6a。实施例6中的滑动评价为a，损伤评价为a。
91.实施例7的端部为r＝0.9d，对应模型为图6a。实施例7中的滑动评价为b，损伤评价为a。
92.实施例8的端部为r＝0.7d，对应模型为图6a。实施例8中的滑动评价为b，损伤评价为a。
93.需要说明的是，比较例1的端部为r＝0.5d，形状与实施例1～实施例8相同，但曲率半径形成为比实施例1～8大。比较例1中的滑动评价为c，损伤评价为a。
94.比较例2的端部为平坦形状，对应模型为图6b。比较例2中的滑动评价为a，损伤评价为b。
95.比较例3的端部的前端是尖锐的锐角，对应模型是图6c。比较例3中的滑动评价为a，损伤评价为b。
96.由图5的结果可知，如比较例1那样，在接触探针10的端部为曲面、其曲率半径r为r≤0.5d的情况下，容易滑动，因此滑动评价变差。
97.另外，如比较例2那样，若接触探针的端部为平坦形状，则滑动评价没有问题，但产生了损伤。
98.进而，如比较例3那样，若接触探针的端部为锐角，则滑动评价没有问题，但产生了损伤。
99.因此可知，在接触探针10的端部为曲面、其曲率半径r为0.5d＜r≤5d的情况下，不容易滑动，且不会产生损伤，因此是优选的。
100.需要说明的是，实施例1～6的滑动评价和损伤评价两者均为a。因此还可知，进一步优选如实施例1～6那样的d≤r≤5d的r的范围。