JP2005001027A

JP2005001027A - Probe needle grinding device

Info

Publication number: JP2005001027A
Application number: JP2003164735A
Authority: JP
Inventors: Katsuyuki Haga; 克之芳賀
Original assignee: KOJO SEIKO KK
Current assignee: KOJO SEIKO KK
Priority date: 2003-06-10
Filing date: 2003-06-10
Publication date: 2005-01-06

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a probe needle grinding device which forms a probe needle by grinding with high accuracy, only through a machining process, in order to improve the productivity of the probe needle. <P>SOLUTION: The probe needle grinding device 10 is formed of a holding section 12, a first driving section 12a, a pair of rotary grindstones 13, and a second driving section 13c. The holding section is provided with a catching mechanism 20 for holding the probe needle 15 to be machined in a manner being rotatable about its center axis. The first driving section rotatively drives the probe needle 15 held by the holding section 12 about its center axis. The rotary grinding wheels 13 are arranged so as to pinch the probe needle 15 held by the holding section 12. The second driving section 13c rotatively drives the rotary grinding wheels 13 at a high speed. The grinding device is constituted such that the second driving section 13c rotatively drives the rotary grinding wheels in respectively arbitrary directions. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばＬＳＩ等の半導体チップの検査を行なうためのプローブカード等に使用されるプローブ針を研削加工により形成するためのプローブ針の加工用研削装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、このようなプローブ針４０は、例えば図８に示すように、先端４０ａが尖って形成されており、このプローブ針を作製する場合、電解エッチング工程により形成するようにしている。
【０００３】
しかしながら、このような電解エッチング工程によるプローブ針の作製においては、エッチング液を撹拌していることから、エッチング液の波が発生したり、時間と共にエッチング液の劣化が生ずることから、アバタや形状ムラ等の加工不良が発生することになり、加工精度をあまり高くすることができず、歩留まりが低下してしまう。従って、実際の工程では、熟練者による手作業が発生することになり、コストが高くなってしまう。
また、エッチング工程にて発生する廃液に関して、環境に悪影響を与えないようにするためには、処理コストが高くなってしまう。
さらに、エッチング工程によるプローブ針の作製では、形成可能なプローブ針の形状が限定されてしまうことになる。
【０００４】
これに対して、エッチング工程によらずに、機械加工により、プローブ針を形成する方法も知られている。このような機械加工によるプローブ針の作製においては、所謂鉛筆削りのようにして、プローブ針の一端を尖らせるのであるが、加工後にバリがあるため、表面性状精度が良くない。このため、後加工として、化学薬品を使用したエッチングによりバリ取りを行なうようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような機械加工によるプローブ針の作製においても、同様にエッチングの問題が発生すると共に、生産性が低く、また納期短縮，精度向上が要求されるようになってきているが、手作業であることからこれらの要求に対応することができない。さらに、装置全体が大型化してしまい、占有床面積が比較的大きく、また消費電力も大きいことから、ランニングコストが高くなってしまう。
【０００６】
本発明は、上記の点に鑑み、このようなプローブ針の生産性を向上させるために、機械加工のみによって高精度にプローブ針を研削加工により形成するようにした、プローブ針の加工用研削装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、本発明によれば、加工すべきプローブ針をその中心軸の周りに回転可能に保持するチャッキング機構を備えた保持部と、保持部により支持されたプローブ針を中心軸の周りに回転駆動する第一の駆動部と、保持部により支持されたプローブ針に対してプローブ針を挟持するように配置された一対の回転砥石と、回転砥石を高速回転駆動する第二の駆動部と、を含んでおり、第二の駆動部が、各回転砥石をそれぞれ任意の方向に回転駆動することを特徴とするプローブ針の加工用研削装置により、達成される。
【０００８】
本発明によるプローブ針の加工用研削装置は、好ましくは、第二の駆動部が、第一の駆動部により回転駆動されるプローブ針と同じ方向に各回転砥石を回転駆動する。
【０００９】
本発明によるプローブ針の加工用研削装置は、好ましくは、第二の駆動部が、各回転砥石をそれぞれ互いに逆方向に回転駆動する。
【００１０】
本発明によるプローブ針の加工用研削装置は、好ましくは、第二の駆動部が、第一の駆動部により回転駆動されるプローブ針と逆方向に、そして、各回転砥石を互いに同じ方向に回転駆動する。
【００１１】
本発明によるプローブ針の加工用研削装置は、好ましくは、第二の駆動部が、プローブ針の加工形状に基づいて、各回転砥石の回転方向及び回転速度を選定して、回転駆動の制御を行なう。
【００１２】
本発明によるプローブ針の加工用研削装置は、好ましくは、保持部により支持されたプローブ針が、その先端の加工すべき部分を除いて、撓み防止用の中空円筒状の治具を被嵌されている。
【００１３】
上記構成によれば、保持部に保持され、第一の駆動部により回転駆動される加工すべきプローブ針に対して、第二の駆動部により高速回転駆動される一対の回転砥石を当接させて、研削加工を行なう。これによりプローブ針は、一対の回転砥石により挟持された状態で、回転砥石により研削加工されることになるので、回転砥石の当接力により一側に撓んでしまうようなことがない。
従って、プローブ針の加工精度が向上すると共に、電解エッチングによる加工の場合と比較して、アバタや形状ムラ等の加工不良が発生するようなことがなく、またバリの発生もないことから、エッチング等の後処理が不要となる。
このようにして、装置全体が小型に構成され得ると共に、設置面積が少なくて済み、さらに消費電力も小さいことからランニングコストが低減される。
【００１４】
第二の駆動部が、第一の駆動部により回転駆動されるプローブ針と同じ方向に、従って、各回転砥石も互いに同じ方向に回転駆動する場合には、プローブ針も各回転砥石もすべて同じ方向に回転することになるので、研削の仕上がりが比較的荒削りで、針先の芯長が長くなるが、加工スピードが速い。
【００１５】
第二の駆動部が、各回転砥石をそれぞれ互いに逆方向に回転駆動する場合には、加工スピードはやや遅くなるものの、研削の仕上がりが良好となる。
【００１６】
第二の駆動部が、第一の駆動部により回転駆動されるプローブ針と逆方向に、そして、各回転砥石を互いに同じ方向に回転駆動する場合には、加工スピードはより一層遅くなるものの、研削の仕上がりが最も良好となり、より高い加工精度が得られる。
【００１７】
第二の駆動部が、プローブ針の加工形状に基づいて、各回転砥石の回転方向及び回転速度を選定して、回転駆動の制御を行なう場合には、回転駆動されるプローブ針に対して、各回転砥石を互いにまたプローブ針に対して同じ方向または逆方向に回転駆動することにより、プローブ針の加工形状の各部分に適した研削加工を行なうことができ、全体として加工スピードが速く、しかも高精度の仕上がりを得ることが可能である。
【００１８】
保持部により支持されたプローブ針が、その先端の加工すべき部分を除いて、撓み防止用の中空円筒状の治具を被嵌されている場合には、第一の駆動部により回転駆動されるプローブ針の先端の加工すべき部分に対して、第二の駆動部により回転駆動される回転砥石が当接されるとき、プローブ針のほぼ全体が上記治具により撓み防止のために補強されていることから、プローブ針が回転砥石の当接によって撓んで中心軸からずれてしまうようなことがなく、より高精度の研削加工を行なうことができる。
【００１９】
このようにして、本発明によるプローブ針の加工用研削装置によれば、電解エッチング工程を使用することなく、また後工程としてのエッチング工程を使用することなく、機械加工のみによって高精度のプローブ針を研削加工し、所望の加工形状に加工することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示した実施形態に基づいて、本発明を詳細に説明する。
図１は、本発明によるプローブ針の加工用研削装置の一実施形態の構成を示している。図１において、プローブ針の加工用研削装置１０は、フレーム１１上に取り付けられた保持部１２と、一対の回転砥石１３と、制御部１４と、フレーム１１内に設けられた第一及び第二の駆動部（後述）と、を含んでいる。
【００２１】
上記保持部１２は、チャッキング装置２０を備えており、このチャッキング装置２０により加工すべきプローブ針１５を回転可能に保持できるようになっている。図示の場合、チャッキング装置２０は、プローブ針支持部材２１と、チャック開閉弁２２と、第一の電磁石２３と、第二の電磁石２４と、を含んでいる。
【００２２】
上記プローブ針支持部材２１は細長い円筒状に形成されており、中心にプローブ針１５が挿入される貫通孔（図示せず）を備えている。
そして、上記プローブ針支持部材２１は、その一端（図示の場合、右端）がチャック部２１ａとして構成されている。
【００２３】
このチャック部２１ａは、プローブ針支持部材２１の一端付近の領域にて、中心軸の周りに等角度間隔に設けられた長手方向に延びるギャップ（図示せず）により分割されると共に、この領域における外周面が右方に向かって半径方向外側に拡がるように円錐台状に傾斜して形成されている。
【００２４】
上記チャック開閉弁２２は磁性材料から成り、中空円筒部２２ａと、この中空円筒部２２ａの左端に備えられた半径方向外側に張り出すフランジ部２２ｂと、から構成されている。そして、上記チャック開閉弁２２は、その中空円筒部２２ａが上述したプローブ針支持部材２１のチャック部２１ａ付近の領域にて、プローブ針支持部材２１を包囲するように、そして長手方向に摺動可能に設けられている。
【００２５】
これにより、チャック開閉弁２２が右方へ移動することで、その中空円筒部２２ａの内面が、プローブ針支持部材２１のチャック部２１ａにて、その右方に向かって徐々に拡大する外周面に当接し、ギャップの幅を狭めながら外周面を半径方向内側に向かって押動することにより、チャック部２１ａの領域における貫通孔を狭めて、プローブ針１５を挟持するようになっている。
【００２６】
第一の電磁石２３は、前記プローブ針支持部材２１の右方にてフレーム１１に対して受け台１１ａを介して固定配置されたコア２３ａと、コア２３ａに巻回されたコイル２３ｂとから構成されている。このコア２３ａは、プローブ針支持部材２１の貫通孔に整列した貫通孔（図示せず）を備えていると共に、コイル２３ｂは、この貫通孔の周りに巻回されている。これにより、第一の電磁石２３は、コイル２３ｂに給電されたとき、コイル２３ｂを流れる電流が中心軸、即ち貫通孔に沿った方向の磁束を発生させて、上記チャック開閉弁２２を右方に磁気吸着する。
【００２７】
第二の電磁石２４は、プローブ針支持部材２１の左方領域の周りに設けられた中空円筒状のコア２４ａと、コア２４ａに巻回されたコイル２４ｂとから構成されている。このコア２４ａは、プローブ針支持部材２１の左方領域に対して固定保持されていると共に、コイル２４ｂは、プローブ針支持部材２１を包囲するように巻回されている。これにより第二の電磁石２４は、コイル２４ｂに給電されたとき、コイル２４ｂを流れる電流が中心軸、即ち貫通孔に沿った方向の磁束を発生させて、上記チャック開閉弁２２を左方に磁気吸着する。
【００２８】
ここで、上記第一及び第二の電磁石２３，２４は、図示しない切換えスイッチを介して選択的に給電が行なわれるようになっており、これによりプローブ針支持部材２１のチャック部２１ａが、プローブ針１５を着脱可能に保持することができる。
なお、図示の場合、プローブ針１５は、例えば図２に示すように、その加工すべき先端部を残して、中空円筒状の治具１６が被嵌されており、この治具１６により加工時のプローブ針１５の撓みが防止されるようになっている。
【００２９】
さらに、保持部１２は、チャッキング装置２０により保持したプローブ針１５を、その中心軸の周りに回転駆動する第一の駆動部１２ａをフレーム１１内に備えており、この第一の駆動部によりプローブ針１５を、例えば２５００ｒｐｍ程度の比較的低い回転数で回転駆動する。
【００３０】
上記回転砥石１３は、円板状の一対の回転砥石１３ａ，１３ｂから構成されており、各回転砥石１３ａ，１３ｂは、例えば加工の際のプローブ針１５に対する接触負荷を軽減するために、非常に薄いブレード型に形成されており、高速回転されることにより、遠心力を利用して加工時の剛性を高めるようになっている。なお、各回転砥石１３ａ，１３ｂは、例えば焼入れ鋼や合金鋼，工具鋼等の研削加工に使用されるものであって、具体的には例えば粒度１２０番の炭色アルミナ研削剤を結合剤ビトリファイドボンド等によりベース上に固定することにより、構成されている。
【００３１】
さらに、回転砥石１３の各回転砥石１３ａ，１３ｂは、フレーム１１内に備えられた第二の駆動部１３ｃにより、それぞれ別個に回転駆動制御されるようになっており、例えば１８０００ｒｐｍ程度の比較的高い回転数で回転駆動される。
【００３２】
上記制御部１４は、図示の場合、フレーム１１内に備えられており、上述した第一の駆動部１２ａ及び第二の駆動部１３ｃを駆動制御すると共に、保持部１２のチャッキング装置２０を駆動制御する。ここで、制御部１４は、図示の場合、外部のパーソナルコンピュータ３０により制御されるＣＡＤ／ＣＡＭ装置３１から加工データが入力される。そして、この加工データに基づいて、第二の駆動部１３ｃを駆動制御する。これにより、第二の駆動部１３ｃは、各回転砥石１３ａ，１３ｂの回転方向及び回転速度を制御して、プローブ針１５の先端部を所望の加工形状に研削加工する。
【００３３】
本発明によるプローブ針の加工用研削装置１０は、以上のように構成されており、その動作について以下に説明する。
まず、チャッキング装置２０の第二の電磁石２４に通電することにより、チャック部２１ａを開放して、治具１６を被嵌したプローブ針１５を挿入する。そして、チャック部２１ａの右端からフローブ針１５の先端が適宜の寸法だけ突出した状態で、チャッキング装置２０の第一の電磁石２３に通電することにより、チャック部２１ａを閉じると、チャック部２１ａによりプローブ針１５が挟持され固定保持される。このようにして、保持部１２によるプローブ針１５の固定保持が行なわれる。
【００３４】
次に、第一の駆動部１２ａによりチャッキング装置２０のチャック部２１ａそしてプローブ針１５を回転駆動させると共に、第二の駆動部１３ｃにより、回転砥石１３の各回転砥石１３ａ，１３ｂを回転駆動させながら、プローブ針１５の先端の加工すべき部分に対して各回転砥石１３ａ，１３ｂを当接させる。このとき、各回転砥石１３ａ，１３ｂは、プローブ針１５に対して互いに中心軸に関して直径方向反対側から当接することになるので、双方の回転砥石１３ａ，１３ｂによりプローブ針１５を挟持することになる。
従って、各回転砥石１３ａ，１３ｂは、プローブ針１５が中心軸から撓んでずれてしまうことがなく、プローブ針１５に対して安定した状態で当接することになり、プローブ針１５の研削加工が確実に行なわれる。
【００３５】
ここで、回転砥石１３の各回転砥石１３ａ，１３ｂは、その回転方向によって、以下の三つの方式で研削加工される。
図２は、図１のプローブ針の加工用研削装置による第一の研削加工方式を示すもので、（Ａ）は要部斜視図、（Ｂ）は加工されたプローブ針の先端を示す斜視図である。
第一の研削加工方式は、図２（Ａ）に示すように、プローブ針１５の回転方向ａに対して、各回転砥石１３ａ，１３ｂが同じ方向ａで回転駆動される。
この場合、各回転砥石１３ａ，１３ｂとプローブ針１５の当接部分における相対速度が比較的高いことから、加工スピードが速く、短時間で研削加工が行なわれることになる。ただし、相対速度が高い分、研削加工が比較的荒削りの仕上がりとなると共に、図２（Ｂ）に示すように、プローブ針１５の針先１５ａの芯長が長くなる。
【００３６】
図３は図１のプローブ針の加工用研削装置の第二の研削加工方式を示し、（Ａ）は要部斜視図、（Ｂ）は加工されたプローブ針の先端を示す斜視図である。第二の研削加工方式は、図３（Ａ）に示すように、プローブ針１５の回転方向ａに対して、回転砥石１３ａは同じ方向ａで回転駆動され、また回転砥石１３ｂは逆方向ｂで回転駆動される。
この場合、回転砥石１３ａとプローブ針１５の当接部分における相対速度が比較的高いが、回転砥石１３ｂとプローブ針１５の当接部分における相対速度が比較的低くなることから、加工スピードがやや遅くなるが、プローブ針１５の針先１５ｂは相対速度が低くなる分、研削加工が良好な仕上がりとなる（図３（Ｂ）参照）。
【００３７】
図４は図１のプローブ針の加工用研削装置による第三の研削加工方式を示すもので、（Ａ）は要部斜視図、（Ｂ）は加工されたプローブ針の先端を示す斜視図である。第三の研削加工方式は、図４（Ａ）に示すように、プローブ針１５の回転方向ａに対して、各回転砥石１３ａ及び１３ｂが逆方向ｂで回転駆動される。
この場合、回転砥石１３ａ及び１３ｂとプローブ針１５の当接部分における相対速度が比較的低くなることから、加工スピードがより遅くなるものの、プローブ針１５の針先１５ｃは、研削加工が最も良好な仕上がりとなり、高精度の研削加工が行なわれ得る（図４（Ｂ）参照）。
【００３８】
実際の研削加工においては、制御部１４は、外部からの加工データに基づいて、プローブ針１５の先端を所望の加工形状に加工する際に、できるだけ高速で、即ち短い加工時間で、できるだけ高精度の研削加工を行なうことができるように、上述した三つの研削加工方式を適宜に組み合わせて、回転砥石１３ａ，１３ｂの回転方向及び回転速度を制御する。
【００３９】
このようにして、プローブ針１５の加工が終わった後、チャッキング装置２０の第二の電磁石２４に通電することにより、チャック部２１ａを開放して、加工済みのプローブ針１５を取り外すと共に、新たな未加工のプローブ針１５を挿入して、再び上記動作を繰り返す。これにより、順次にプローブ針１５の先端部の研削加工を行なうことができる。
【００４０】
次に、上記プローブ針の加工用研削装置１０により実際に研削加工した実験結果を示す。
図５乃至図７は、それぞれ第一乃至第三の研削加工方式で研削加工したプローブ針の先端部の拡大電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真を示している。何れの場合も、上記プローブ針の加工用研削装置１０により、プローブ針１５の回転速度２５００ｒｐｍ，回転砥石１３ａ，１３ｂの回転速度１８０００ｒｐｍの同一研削条件にて研削加工した。
【００４１】
図５は、図２の第一の研削加工方式による実験結果を示すそれぞれ（Ａ）２５倍，（Ｂ）６００倍の拡大ＳＥＭ写真である。第一の研削加工方式では、プローブ針の加工表面の表面粗さＲａ＝０．４９６μｍ，最大表面粗さＲｍａｘ＝１．３０１μｍであり、比較的荒い仕上がりであることが分かる。
【００４２】
これに対して、図６は、図３の第二の研削加工方式による実験結果を示すそれぞれ（Ａ）２５倍，（Ｂ）６００倍の拡大ＳＥＭ写真である。第二の研削加工方式では、プローブ針の加工表面の表面粗さＲａ＝０．２５９μｍ，最大表面粗さＲｍａｘ＝１．１９４μｍであり、表面粗さが低減され、良好な仕上がりが得られることが分かる。
【００４３】
さらに、図７は図４の第三の研削加工方式による実験結果を示すそれぞれ（Ａ）２５倍，（Ｂ）６００倍の拡大ＳＥＭ写真である。第三の研削加工方式では、プローブ針の加工表面の表面粗さＲａ＝０．１１６μｍ，最大表面粗さＲｍａｘ＝０．８３６μｍであり、さらに表面粗さが低減され、最も良好な仕上がりが得られることが分かる。
このようにして、前述した三つの研削加工方式の特徴がはっきり確認できる。
【００４４】
上述した実施形態においては、制御部１４に入力される加工データは、外部からパーソナルコンピュータ３０及びＣＡＤ／ＣＡＭ装置３１を介して入力されるようになっているが、これに限らず、制御部１４内で加工データが生成され、あるいは適宜の記憶媒体が制御部１４に直接に装着されることにより、加工データが入力されるようにしてもよいことは明らかである。また、上述した実施形態においては、加工すべきプローブ針１５は、治具１６により撓みが防止されるようになっているが、これに限らず、回転砥石１３の当接によりプローブ針１５の撓みが発生しなければ、治具１６は省略されてもよい。
さらに、保持部１２はチャッキング装置２０によりプローブ針１５を回転可能に固定保持するようになっているが、これに限らず、プローブ針１５を容易に着脱可能に高精度で保持できれば、他の構成のチャッキング装置を備えていてもよい。
【００４５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、プローブ針は、一対の回転砥石により挟持された状態で研削加工されるので、回転砥石の当接力により一側に撓んでしまうようなことがない。従って、プローブ針の加工精度が向上すると共に、電解エッチングによる加工の場合と比較して、アバタや形状ムラ等の加工不良が発生するようなことがなく、またバリの発生もないことから、エッチング等の後処理が不要となる。従って、装置全体が小型に構成され、設置面積が少なくて済み、さらに消費電力も小さいことから、ランニングコストが低減される。
このようにして、本発明によれば、このようなプローブ針の生産性を向上させるために、機械加工のみによって、高精度にプローブ針を研削加工により形成するようにした、プローブ針の加工用研削装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるプローブ針の加工用研削装置の一実施形態の構成を示す概略図である。
【図２】図１のプローブ針の加工用研削装置による第一の研削加工方式を示し、（Ａ）は要部斜視図、（Ｂ）は加工されたプローブ針の先端を示す斜視図である。
【図３】図１のプローブ針の加工用研削装置による第二の研削加工方式を示し、（Ａ）は要部斜視図、（Ｂ）は加工されたプローブ針の先端を示す斜視図である。
【図４】図１のプローブ針の加工用研削装置による第三の研削加工方式を示し、（Ａ）は要部斜視図、（Ｂ）は加工されたプローブ針の先端を示す斜視図である。
【図５】図２の第一の研削加工方式による実験結果を示すそれぞれ（Ａ）２５倍，（Ｂ）６００倍の拡大写真である。
【図６】図３の第二の研削加工方式による実験結果を示すそれぞれ（Ａ）２５倍，（Ｂ）６００倍の拡大写真である。
【図７】図４の第三の研削加工方式による実験結果を示すそれぞれ（Ａ）２５倍，（Ｂ）６００倍の拡大写真である。
【図８】従来のプローブカード等に使用されるプローブ針の一例を示す拡大図である。
【符号の説明】
１０プローブ針の加工用研削装置
１１フレーム
１２保持部
１２ａ第一の駆動部
１３，１３ａ，１３ｂ回転砥石
１３ｃ第二の駆動部
１４制御部
１５プローブ針
１５ａ，１５ｂ，１５ｃプローブ針の針先
２０チャッキング装置
２１プローブ針支持部材
２１ａチャック部
２２チャック開閉弁
２３，２４電磁石
２３ａ，２４ａコア
２３ｂ，２４ｂコイル
３０パーソナルコンピュータ
３１ＣＡＤ／ＣＡＭ装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a probe needle processing grinding apparatus for forming, by grinding, a probe needle used in a probe card or the like for inspecting a semiconductor chip such as an LSI.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, such a probe needle 40 is formed with a sharp tip 40a as shown in FIG. 8, for example, and when this probe needle is manufactured, it is formed by an electrolytic etching process.
[0003]
However, in the preparation of the probe needle by such an electrolytic etching process, since the etching solution is stirred, a wave of the etching solution is generated or the etching solution is deteriorated with time. Therefore, the machining accuracy cannot be made very high and the yield is lowered. Therefore, in an actual process, manual work by an expert occurs, and the cost increases.
Further, in order to prevent the waste liquid generated in the etching process from adversely affecting the environment, the processing cost becomes high.
Furthermore, in the production of the probe needle by the etching process, the shape of the probe needle that can be formed is limited.
[0004]
On the other hand, a method of forming a probe needle by machining instead of an etching process is also known. In the production of the probe needle by such machining, one end of the probe needle is sharpened like a so-called pencil sharpening. However, since there is a burr after processing, the surface texture accuracy is not good. For this reason, deburring is performed by post-processing by etching using chemicals.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, even in the production of probe needles by such machining, etching problems similarly occur, productivity is low, delivery time is shortened, and accuracy is improved. Therefore, these requests cannot be met. Furthermore, the entire apparatus is increased in size, the occupied floor area is relatively large, and the power consumption is large, resulting in an increase in running cost.
[0006]
In view of the above-described points, the present invention provides a probe needle processing grinding apparatus in which the probe needle is formed by grinding with high accuracy only by machining in order to improve the productivity of the probe needle. The purpose is to provide.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, the above object is achieved by a holding portion having a chucking mechanism that holds a probe needle to be processed rotatably around its central axis, and a probe needle supported by the holding portion around the central axis. A first drive unit that is rotationally driven, a pair of rotary wheels arranged so as to sandwich the probe needle with respect to the probe needle supported by the holding unit, and a second drive unit that rotationally drives the rotary wheel And the second drive unit is driven by a grinding machine for processing a probe needle, wherein each rotary grindstone is driven to rotate in an arbitrary direction.
[0008]
In the grinding apparatus for processing a probe needle according to the present invention, preferably, the second drive unit rotates and rotates each rotating grindstone in the same direction as the probe needle rotated by the first drive unit.
[0009]
In the grinding apparatus for processing a probe needle according to the present invention, preferably, the second drive unit rotationally drives the rotating grindstones in opposite directions.
[0010]
In the grinding apparatus for processing a probe needle according to the present invention, preferably, the second drive unit rotates in the opposite direction to the probe needle that is rotationally driven by the first drive unit, and rotates each rotating grindstone in the same direction. To drive.
[0011]
In the probe needle processing grinding apparatus according to the present invention, preferably, the second drive unit selects the rotation direction and the rotation speed of each rotating grindstone based on the processing shape of the probe needle to control the rotation drive. Do.
[0012]
In the grinding apparatus for processing a probe needle according to the present invention, the probe needle supported by the holding portion is preferably fitted with a hollow cylindrical jig for preventing bending except for a portion to be processed at the tip. ing.
[0013]
According to the above configuration, the pair of rotating grindstones that are driven to rotate at high speed by the second driving unit are brought into contact with the probe needles to be processed that are held by the holding unit and are driven to rotate by the first driving unit. And grinding. As a result, the probe needle is ground by the rotating grindstone while being sandwiched between the pair of rotating grindstones, so that the probe needle is not bent to one side by the contact force of the rotating grindstone.
Therefore, the processing accuracy of the probe needle is improved, and processing defects such as avatar and shape unevenness are not generated and burrs are not generated as compared with processing by electrolytic etching. Such post-processing is not necessary.
In this way, the entire apparatus can be configured in a small size, the installation area is small, and the power consumption is also small, so the running cost is reduced.
[0014]
When the second drive unit is rotated in the same direction as the probe needle that is rotationally driven by the first drive unit, and accordingly, each rotary grindstone is also rotationally driven in the same direction, the probe needle and each rotary grindstone are all the same. The grinding finish is relatively rough, and the core length of the needle tip is increased, but the processing speed is fast.
[0015]
When the second drive unit drives each rotary grindstone to rotate in opposite directions, the processing speed is slightly reduced, but the grinding finish is good.
[0016]
When the second drive unit is rotated in the opposite direction to the probe needle that is rotationally driven by the first drive unit and each rotary grindstone is rotationally driven in the same direction, the processing speed is further reduced, Grinding finish is the best and higher machining accuracy is obtained.
[0017]
When the second drive unit selects the rotation direction and rotation speed of each rotating grindstone based on the processing shape of the probe needle and performs rotation drive control, By rotating the rotary whetstones in the same direction or in the opposite direction with respect to each other and the probe needle, it is possible to perform grinding suitable for each part of the processing shape of the probe needle, and the overall processing speed is high. It is possible to obtain a highly accurate finish.
[0018]
When the probe needle supported by the holding part is fitted with a hollow cylindrical jig for preventing bending except for the portion to be processed at the tip, the probe needle is rotationally driven by the first driving part. When the rotating grindstone rotated by the second drive unit is brought into contact with the portion to be processed at the tip of the probe needle, almost the entire probe needle is reinforced by the jig to prevent bending. Therefore, the probe needle is not bent by the contact of the rotating grindstone and is not displaced from the central axis, and more accurate grinding can be performed.
[0019]
Thus, according to the grinding device for processing a probe needle according to the present invention, a high-accuracy probe needle can be obtained only by machining without using an electrolytic etching process and without using an etching process as a subsequent process. Can be ground into a desired shape.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on the embodiments shown in the drawings.
FIG. 1 shows the configuration of an embodiment of a grinding apparatus for processing a probe needle according to the present invention. In FIG. 1, a probe needle processing grinding apparatus 10 includes a holding part 12 attached on a frame 11, a pair of rotary grindstones 13, a control part 14, and first and second parts provided in the frame 11. Drive unit (described later).
[0021]
The holding unit 12 includes a chucking device 20, and the chuck needle 15 to be processed can be rotatably held by the chucking device 20. In the illustrated case, the chucking device 20 includes a probe needle support member 21, a chuck opening / closing valve 22, a first electromagnet 23, and a second electromagnet 24.
[0022]
The probe needle support member 21 is formed in an elongated cylindrical shape, and has a through hole (not shown) into which the probe needle 15 is inserted at the center.
The probe needle support member 21 has one end (right end in the case of illustration) configured as a chuck portion 21a.
[0023]
The chuck portion 21a is divided in a region near one end of the probe needle support member 21 by a longitudinally extending gap (not shown) provided at equiangular intervals around the central axis. The outer peripheral surface is formed in a truncated cone shape so as to expand outward in the radial direction toward the right.
[0024]
The chuck opening / closing valve 22 is made of a magnetic material, and includes a hollow cylindrical portion 22a and a flange portion 22b provided at the left end of the hollow cylindrical portion 22a and projecting outward in the radial direction. The chuck opening / closing valve 22 is slidable in the longitudinal direction so that the hollow cylindrical portion 22a surrounds the probe needle support member 21 in the region near the chuck portion 21a of the probe needle support member 21 described above. Is provided.
[0025]
Thereby, when the chuck opening / closing valve 22 moves to the right, the inner surface of the hollow cylindrical portion 22a becomes an outer peripheral surface gradually expanding toward the right at the chuck portion 21a of the probe needle support member 21. By abutting and pushing the outer peripheral surface radially inward while narrowing the gap width, the through hole in the region of the chuck portion 21a is narrowed and the probe needle 15 is clamped.
[0026]
The first electromagnet 23 is composed of a core 23a fixed to the frame 11 via a cradle 11a on the right side of the probe needle support member 21, and a coil 23b wound around the core 23a. ing. The core 23a includes a through hole (not shown) aligned with the through hole of the probe needle support member 21, and the coil 23b is wound around the through hole. As a result, when the first electromagnet 23 is supplied with power to the coil 23b, the current flowing through the coil 23b generates a magnetic flux in the direction along the central axis, that is, the through hole, and the chuck opening / closing valve 22 is moved to the right. Magnetic adsorption.
[0027]
The second electromagnet 24 includes a hollow cylindrical core 24a provided around the left region of the probe needle support member 21 and a coil 24b wound around the core 24a. The core 24 a is fixedly held with respect to the left region of the probe needle support member 21, and the coil 24 b is wound so as to surround the probe needle support member 21. As a result, when the second electromagnet 24 is supplied with power to the coil 24b, the current flowing through the coil 24b generates a magnetic flux in the direction along the central axis, that is, the through hole, and the chuck opening / closing valve 22 is magnetized to the left. Adsorb.
[0028]
Here, the first and second electromagnets 23 and 24 are selectively supplied with power via a changeover switch (not shown), whereby the chuck portion 21a of the probe needle support member 21 is connected to the probe. The needle 15 can be detachably held.
In the case shown in the figure, the probe needle 15 is fitted with a hollow cylindrical jig 16, leaving the tip to be machined, for example, as shown in FIG. The bending of the probe needle 15 is prevented.
[0029]
Furthermore, the holding unit 12 includes a first driving unit 12a in the frame 11 that rotates the probe needle 15 held by the chucking device 20 around its central axis. The probe needle 15 is rotationally driven at a relatively low rotational speed of about 2500 rpm, for example.
[0030]
The rotary grindstone 13 is composed of a pair of disk-shaped rotary grindstones 13a and 13b, and each of the rotary grindstones 13a and 13b is very useful for reducing the contact load on the probe needle 15 during processing, for example. It is formed in a thin blade type, and is rotated at a high speed to increase the rigidity during processing using centrifugal force. Each rotary grindstone 13a, 13b is used for grinding of hardened steel, alloy steel, tool steel, etc., and specifically, for example, a carbonaceous alumina abrasive with a particle size of 120 is used as a binder vitrified. It is configured by being fixed on the base with a bond or the like.
[0031]
Furthermore, each rotary grindstone 13a, 13b of the rotary grindstone 13 is individually rotationally driven and controlled by the second drive unit 13c provided in the frame 11, and is relatively high, for example, about 18000 rpm. Driven by the rotation speed.
[0032]
In the illustrated case, the control unit 14 is provided in the frame 11, and controls the first drive unit 12 a and the second drive unit 13 c described above and drives the chucking device 20 of the holding unit 12. Control. Here, in the case shown in the figure, the control unit 14 receives machining data from a CAD / CAM device 31 controlled by an external personal computer 30. And based on this process data, the 2nd drive part 13c is drive-controlled. Thereby, the 2nd drive part 13c controls the rotation direction and rotational speed of each rotary grindstone 13a, 13b, and grinds the front-end | tip part of the probe needle 15 to a desired process shape.
[0033]
The grinding device 10 for processing a probe needle according to the present invention is configured as described above, and its operation will be described below.
First, by energizing the second electromagnet 24 of the chucking device 20, the chuck portion 21a is opened, and the probe needle 15 fitted with the jig 16 is inserted. Then, when the chuck portion 21a is closed by energizing the first electromagnet 23 of the chucking device 20 with the tip of the flow needle 15 protruding from the right end of the chuck portion 21a by an appropriate dimension, the chuck portion 21a The probe needle 15 is pinched and fixedly held. In this manner, the probe needle 15 is fixed and held by the holding unit 12.
[0034]
Next, the chuck unit 21a and the probe needle 15 of the chucking device 20 are driven to rotate by the first driving unit 12a, and the rotating wheels 13a and 13b of the rotating wheel 13 are driven to rotate by the second driving unit 13c. However, the rotating grindstones 13a and 13b are brought into contact with the portion of the tip of the probe needle 15 to be processed. At this time, each rotary grindstone 13a, 13b comes into contact with the probe needle 15 from the opposite side in the diametrical direction with respect to the central axis, so that the probe needle 15 is clamped by both rotary grindstones 13a, 13b. .
Therefore, the rotating grindstones 13a and 13b are in contact with the probe needle 15 in a stable state without the probe needle 15 being bent and displaced from the central axis, and the grinding of the probe needle 15 is ensured. To be done.
[0035]
Here, each of the rotating whetstones 13a and 13b of the rotating whetstone 13 is ground by the following three methods depending on the rotation direction.
2A and 2B show a first grinding method using the probe needle processing grinding apparatus of FIG. 1, wherein FIG. 2A is a perspective view of the main part, and FIG. 2B is a perspective view showing the tip of the processed probe needle. It is.
In the first grinding method, as shown in FIG. 2A, the rotating grindstones 13a and 13b are rotationally driven in the same direction a with respect to the rotational direction a of the probe needle 15.
In this case, since the relative speed at the contact portion between the rotary grindstones 13a and 13b and the probe needle 15 is relatively high, the machining speed is fast and the grinding process is performed in a short time. However, since the relative speed is high, the grinding process becomes a relatively rough finish, and the core length of the probe tip 15a of the probe needle 15 becomes longer as shown in FIG.
[0036]
3A and 3B show a second grinding method of the probe needle processing grinding apparatus of FIG. 1, wherein FIG. 3A is a perspective view of the main part, and FIG. 3B is a perspective view showing the tip of the processed probe needle. In the second grinding method, as shown in FIG. 3A, the rotating grindstone 13a is rotationally driven in the same direction a with respect to the rotation direction a of the probe needle 15, and the rotating grindstone 13b is rotated in the reverse direction b. Driven by rotation.
In this case, the relative speed at the contact portion between the rotating grindstone 13a and the probe needle 15 is relatively high, but the relative speed at the contact portion between the rotating grindstone 13b and the probe needle 15 is relatively low, so the processing speed is slightly slow. However, the needle tip 15b of the probe needle 15 has a good grinding finish due to the lower relative speed (see FIG. 3B).
[0037]
4A and 4B show a third grinding method by the probe needle processing grinding device of FIG. 1, wherein FIG. 4A is a perspective view of the main part, and FIG. 4B is a perspective view showing the tip of the processed probe needle. is there. In the third grinding method, as shown in FIG. 4A, the rotating grindstones 13a and 13b are rotationally driven in the reverse direction b with respect to the rotational direction a of the probe needle 15.
In this case, since the relative speed at the contact portion between the rotating grindstones 13a and 13b and the probe needle 15 is relatively low, the processing speed is slower, but the needle tip 15c of the probe needle 15 is best ground. Finished, high-precision grinding can be performed (see FIG. 4B).
[0038]
In actual grinding, the control unit 14 performs as high a precision as possible at the highest possible speed, that is, in a short machining time, when machining the tip of the probe needle 15 into a desired machining shape based on machining data from the outside. The three grinding methods described above are appropriately combined so that the rotational direction and the rotational speed of the rotating grindstones 13a and 13b are controlled so that the grinding can be performed.
[0039]
In this way, after the processing of the probe needle 15 is finished, by energizing the second electromagnet 24 of the chucking device 20, the chuck portion 21a is opened, the processed probe needle 15 is removed, and a new one is removed. An unprocessed probe needle 15 is inserted and the above operation is repeated again. Thereby, the grinding | polishing process of the front-end | tip part of the probe needle 15 can be performed sequentially.
[0040]
Next, experimental results obtained by actual grinding using the above-described probe needle processing grinding apparatus 10 will be described.
5 to 7 show enlarged electron microscope (SEM) photographs of the tip of the probe needle ground by the first to third grinding methods, respectively. In any case, the grinding was performed with the probe needle processing grinding apparatus 10 under the same grinding conditions of the rotational speed of the probe needle 15 of 2500 rpm and the rotational speed of the rotating grindstones 13a and 13b of 18000 rpm.
[0041]
FIG. 5 is an enlarged SEM photograph of (A) 25 times and (B) 600 times showing the experimental results of the first grinding method of FIG. In the first grinding method, the surface roughness Ra = 0.396 μm and the maximum surface roughness Rmax = 1.301 μm of the processing surface of the probe needle, and it can be seen that the finish is relatively rough.
[0042]
On the other hand, FIG. 6 is an enlarged SEM photograph of (A) 25 times and (B) 600 times showing experimental results by the second grinding method of FIG. In the second grinding method, the surface roughness Ra = 0.259 μm and the maximum surface roughness Rmax = 1.194 μm of the processing surface of the probe needle, the surface roughness is reduced, and a good finish can be obtained. I understand.
[0043]
Further, FIG. 7 is an enlarged SEM photograph of (A) 25 times and (B) 600 times showing the experimental results by the third grinding method of FIG. In the third grinding method, the surface roughness Ra = 0.116 μm and the maximum surface roughness Rmax = 0.636 μm of the processing surface of the probe needle, the surface roughness is further reduced, and the best finish is obtained. I understand that.
In this way, the characteristics of the three grinding methods described above can be clearly confirmed.
[0044]
In the above-described embodiment, the machining data input to the control unit 14 is input from the outside via the personal computer 30 and the CAD / CAM device 31. However, the present invention is not limited to this, and the control unit 14 is not limited thereto. It is obvious that the machining data may be input by generating machining data in the machine or by directly attaching an appropriate storage medium to the control unit 14. In the above-described embodiment, the probe needle 15 to be processed is prevented from being bent by the jig 16. However, the present invention is not limited to this, and the probe needle 15 is bent by the contact of the rotating grindstone 13. If this does not occur, the jig 16 may be omitted.
Furthermore, the holding unit 12 is configured to fix and hold the probe needle 15 rotatably by the chucking device 20. However, the holding unit 12 is not limited to this, and other types can be used as long as the probe needle 15 can be easily attached and detached with high accuracy. You may provide the chucking apparatus of a structure.
[0045]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the probe needle is ground while being sandwiched between the pair of rotating whetstones, so that it does not bend to one side due to the contact force of the rotating whetstone. Therefore, the processing accuracy of the probe needle is improved, and processing defects such as avatar and shape unevenness are not generated and burrs are not generated as compared with processing by electrolytic etching. Such post-processing is not necessary. Accordingly, the entire apparatus is configured in a small size, requires a small installation area, and further consumes less power, so that the running cost is reduced.
Thus, according to the present invention, in order to improve the productivity of such probe needles, the probe needles can be formed by grinding with high precision only by machining. A grinding device is provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of an embodiment of a grinding device for processing a probe needle according to the present invention.
FIGS. 2A and 2B show a first grinding method by the probe needle processing grinding apparatus of FIG. 1, wherein FIG. 2A is a perspective view of a main part, and FIG. 2B is a perspective view showing a tip of a processed probe needle. .
FIGS. 3A and 3B show a second grinding method by the probe needle processing grinding apparatus of FIG. 1, wherein FIG. 3A is a perspective view of a main part, and FIG. 3B is a perspective view showing a tip of a processed probe needle. .
FIGS. 4A and 4B show a third grinding method by the probe needle processing grinding apparatus of FIG. 1, wherein FIG. 4A is a perspective view of the main part, and FIG. 4B is a perspective view showing the tip of the processed probe needle. .
5 is an enlarged photograph of (A) 25 times and (B) 600 times showing experimental results by the first grinding method of FIG.
6 is an enlarged photograph of (A) 25 times and (B) 600 times showing the experimental results of the second grinding method of FIG.
7 is an enlarged photograph of (A) 25 times and (B) 600 times showing the experimental results of the third grinding method of FIG.
FIG. 8 is an enlarged view showing an example of a probe needle used in a conventional probe card or the like.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Grinding device 11 for processing a probe needle Frame 12 Holding part 12a First driving part 13, 13a, 13b Rotary grindstone 13c Second driving part 14 Control part 15 Probe needle 15a, 15b, 15c Probe needle tip 20 King device 21 Probe needle support member 21a Chuck part 22 Chuck opening / closing valve 23, 24 Electromagnet 23a, 24a Core 23b, 24b Coil 30 Personal computer 31 CAD / CAM device

Claims

加工すべきプローブ針をその中心軸の周りに回転可能に保持するチャッキング機構を備えた保持部と、
上記保持部により支持されたプローブ針を中心軸の周りに回転駆動する第一の駆動部と、
上記保持部により支持されたプローブ針に対して、プローブ針を挟持するように配置された一対の回転砥石と、
上記回転砥石を高速回転駆動する第二の駆動部と、
を含んでおり、
上記第二の駆動部が、上記各回転砥石をそれぞれ任意の方向に回転駆動することを特徴とする、プローブ針の加工用研削装置。A holding portion having a chucking mechanism for holding the probe needle to be processed rotatably around its central axis;
A first drive unit that rotationally drives the probe needle supported by the holding unit around a central axis;
A pair of rotating grindstones arranged to sandwich the probe needle with respect to the probe needle supported by the holding unit,
A second drive unit for rotationally driving the rotating grindstone at a high speed;
Contains
The above-mentioned second drive part rotates each of the above-mentioned rotary grindstones in arbitrary directions, respectively, The grinding machine for processing of a probe needle characterized by things.

前記第二の駆動部が、前記第一の駆動部により回転駆動される前記プローブ針と同じ方向に、前記各回転砥石を回転駆動することを特徴とする、請求項１に記載のプローブ針の加工用研削装置。2. The probe needle according to claim 1, wherein the second driving unit rotationally drives each rotating grindstone in the same direction as the probe needle rotated by the first driving unit. 3. Grinding equipment for processing.

前記第二の駆動部が、前記各回転砥石をそれぞれ互いに逆方向に回転駆動することを特徴とする、請求項１に記載のプローブ針の加工用研削装置。2. The probe needle processing grinding apparatus according to claim 1, wherein the second driving unit rotationally drives the rotary grindstones in directions opposite to each other.

前記第二の駆動部が、前記第一の駆動部により回転駆動される前記プローブ針と逆方向に、そして、前記各回転砥石を互いに同じ方向に回転駆動することを特徴とする、請求項１に記載のプローブ針の加工用研削装置。The second drive unit rotates and rotates the rotary whetstones in the same direction as the probe needle rotated by the first drive unit in the same direction. Grinding device for processing a probe needle according to 1.

前記第二の駆動部が、前記プローブ針の加工形状に基づいて、前記各回転砥石の回転方向及び回転速度を選定して、回転駆動の制御を行なうことを特徴とする、請求項１から４の何れかに記載のプローブ針の加工用研削装置。The second drive unit controls rotation drive by selecting a rotation direction and a rotation speed of each rotary grindstone based on a machining shape of the probe needle. A grinding apparatus for processing a probe needle according to any one of the above.

前記保持部により支持された前記プローブ針が、その先端の加工すべき部分を除いて、撓み防止用の中空円筒状の治具を被嵌されていることを特徴とする、請求項１から５の何れかに記載のプローブ針の加工用研削装置。6. The probe needle supported by the holding portion is fitted with a hollow cylindrical jig for preventing bending except for a portion to be processed at the tip thereof. A grinding apparatus for processing a probe needle according to any one of the above.