JP2008196905A - コンタクトプローブ、その使用方法及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】両端に加重を与えてたわませることにより被測定体に対する接触圧力を得て電気特性を測定する検査方法に使用されるコンタクトプローブにおいて、プローブユニットへのセッティングが容易で、リード線に正確かつ安定に接触できると共に接触不良等の不具合が生じない低コストのコンタクトプローブを提供する。
【解決手段】ピン形状の金属導体２の外周に絶縁被膜３を有する胴体部Ａと、金属導体２の両端に絶縁被膜３を有しない端部Ｂとを有し、その両端に加重を与えてたわませることにより被測定体に対する接触圧力を得て電気特性を測定する方式のコンタクトプローブにおいて、そのコンタクトプローブ１の端部Ｂの片側又は両側が、半球形状、針状、円錐形状又は平坦形状からなり、コンタクトプローブ１の胴体部Ａが、絶縁被膜３の一部分の厚さが薄い凹形状のストッパー部４又は絶縁被膜３の一部分が除去された凹形状のストッパー部４を１箇所以上有するように構成することにより、上記課題を解決した。
【選択図】図１

Description

本発明は、主に電子部品及び基板などの導通検査に用いる検査用のコンタクトプローブ、その使用方法及びその製造方法に関し、更に詳しくは、両端に加重を与えてたわませることにより被測定体に対する接触圧力を得て電気特性を測定する方式のコンタクトプローブを用いた検査方法において、セッティングが容易で、接触不良等の不具合発生の可能性を低減したコンタクトプローブ、その使用方法及びその製造方法に関するものである。

近年、携帯電話等に使用される高密度実装基板、又は、パソコン等に組み込まれるＢＧＡ（Ball Grid Array）やＣＳＰ（Chip Size Package）等のＩＣパッケージ基板等、様々な回路基板が多く用いられている。このような回路基板は、実装の前後の工程において、例えば直流抵抗値の測定や導通検査等が行われ、その電気特性の良否が検査されている。電気特性の良否の検査は、電気特性を測定する検査装置に接続された検査装置用治具（以下、「プローブユニット」という。）を用いて行われ、例えば、プローブユニットに装着されたピン形状のプローブ（本願では「コンタクトプローブ」という。）の先端を、その回路基板の電極（以下「被測定体」ともいう。）に接触させることにより行われている（例えば特許文献１を参照。）。

図６は、従来のコンタクトプローブをプローブユニットにセットした状態を示す概略図（Ａ）と、そのコンタクトプローブをたわませて被測定体を検査している状態を示す概略図（Ｂ）である。図６に示すコンタクトプローブ１０１は、ばね性を有した直線状の金属導体が絶縁被膜１０３で被覆された胴体部と、その絶縁被膜が剥離処理されて金属導体１０２が露出した両端部とで構成されている。コンタクトプローブ１０１の両端については、被測定体１１１の電極１１２に接触する先端１０２ａと、検査装置側のリード線１５０に接触する後端１０２ｂとで構成されている。こうしたコンタクトプローブ１０１は、（１）所定の長さに切断された金属導体１０２の両端を所定の形状に研削加工した後、その両端を含む所定領域をマスキングした状態で絶縁塗料をスプレーコーティングして製造され、又は、（２）長尺の金属導体上に連続して焼付けエナメルコーティングした絶縁被膜付き金属導体を所定の長さに切断し、両端を含む所定領域の絶縁被膜をレーザ剥離又は機械剥離によって除去した後、その両端を研削加工して製造されている。

また、図６に示すプローブユニット１１０は、複数本から数千本のコンタクトプローブ１０１と、コンタクトプローブ１０１のリード線側を案内する案内穴付きプレート１３０と、コンタクトプローブ１０１の先端１０２ａが被測定体１１１の電極１１２に接するようにコンタクトプローブ１０１の電極側を案内する案内穴付きプレート１２０とを少なくとも備えている。電気特性の検査は、プローブユニット１１０又は被測定体１１１を相対的に上下させ、コンタクトプローブ１０１をその弾性力を利用して被測定体１１１の電極１１２に所定の圧力で押し当てることにより行われる。このとき、電極１１２に押し当てられた力によってたわんだコンタクトプローブ１０１の後端１０２ｂはリード線１５０に強く接触し、被測定体１１２からの電気信号がそのリード線１５０を通って検査装置（図示しない。）に送られる。なお、図６中、符号１４０はリード線用の保持板を示している。

こうしたプローブユニット１１０において、プレート１３０に設けられた案内穴は、絶縁被膜１０３で被覆されたコンタクトプローブ１０１の直径よりも大きい直径で形成され、一方、プレート１２０に設けられた案内穴は、絶縁被膜１０３で被覆されたコンタクトプローブ１０１の直径よりも小さい直径で形成され且つ金属導体１０２の直径よりも大きい直径で形成されている。したがって、プローブユニット１１０へのコンタクトプローブ１０１のセッティングは、プレート１３０に設けられた案内穴からコンタクトプローブ１０１を挿入することにより行われる。そして、先端側の絶縁被膜１０３の端面１０３ａがプレート１２０に引っかかることにより、コンタクトプローブ１０１の落下を防いでいる。
特開２００２−１３１３３４号公報

しかしながら、図６（Ａ）（Ｂ）に示すように、従来のコンタクトプローブ１０１は、リード線側のプレート１３０が有する案内穴と、コンタクトプローブ１０１のリード線側の後端１０２ｂとのクリアランスが大きく、その後端１０２ｂのセンタリングが十分に行われず、その後端１０２ｂとリード線１５０との接触位置が不安定で不確かになるという問題があった。

また、プローブユニット１１０へのコンタクトプローブ１０１のセッティングは、リード線側のプレート１３０から挿入するしかなかったため、挿入時には、プローブユニット１１０を検査装置から分解して取り外さなければならず、セッティングが煩雑になるという問題があった。

また、コンタクトプローブ１０１の後端１０２ｂとリード線１５０との接触が測定ごとに繰り返されるので、接触により発生する酸化物粉末が接触不良の原因になるという問題があった。

また、従来のコンタクトプローブは、加工工数の多い方法で製造されており、コストアップの原因となっていた。具体的には、所定長さの金属導体上にマスキングした後に絶縁塗料をスプレーコーティングする製造方法では、少なくとも、切断、研削加工、マスキング、コーティングを経て製造され、一方、長尺の絶縁被膜付き金属導体を切断した後に両端部の絶縁被膜を剥離する方法では、少なくとも、エナメル焼き付け、切断、剥離、研削加工を経て製造され、いずれの製造方法も加工工数が多く、コストアップの原因となっていた。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、両端に加重を与えてたわませることにより被測定体に対する接触圧力を得て電気特性を測定する検査方法に使用されるコンタクトプローブにおいて、プローブユニットへのセッティングが容易で、リード線に正確かつ安定に接触できると共に接触不良等の不具合が生じない低コストのコンタクトプローブを提供することにある。また、本発明の他の目的は、そうしたコンタクトプローブの使用方法及びコンタクトプローブを低コストで製造できる方法を提供することにある。

上記課題を解決するための本発明のコンタクトプローブは、ピン形状の金属導体の外周に絶縁被膜を有する胴体部と、前記金属導体の両端に絶縁被膜を有しない端部とを有し、前記両端に加重を与えてたわませることにより被測定体に対する接触圧力を得て電気特性を測定する方式のコンタクトプローブにおいて、前記コンタクトプローブの端部の片側又は両側が、半球形状、針状、円錐形状又は平坦形状からなり、前記コンタクトプローブの胴体部が、前記絶縁被膜の一部分の厚さが薄い凹形状のストッパー部又は前記絶縁被膜の一部分が除去された凹形状のストッパー部を１箇所以上有することを特徴とする。

この発明によれば、(1)コンタクトプローブの胴体部が、絶縁被膜の一部分の厚さが薄い凹形状のストッパー部又は絶縁被膜の一部分が除去された凹形状のストッパー部を１箇所以上有するので、そのストッパー部を例えばプローブユニットの位置決め用プレート等で固定すれば、プローブユニット内にコンタクトプローブを容易にしかも精度良く固定することができる。その結果、金属導体の端部のセンタリングが十分となり、リード線に正確かつ安定に接触させることができる。また、(2)このように、コンタクトプローブをプローブユニット内に固定することができれば、コンタクトプローブの後端とリード線とを常に接触させた状態とし、コンタクトプローブの先端側をたわませて被測定体に接触させることができるので、その後端とリード線との接触の繰り返しによる酸化物粉末の発生をなくして接触不良をなくすことができる。また、(3)先端側の絶縁被膜の端面をプレートに引っかけて落下を防止する従来のコンタクトプローブとは異なり、ストッパー部を例えばプローブユニットの位置決め用プレート等で固定して落下を防止できるので、被測定体側のプレートからコンタクトプローブを挿入できる。その結果、プローブユニットを検査装置から分解しなくてもコンタクトプローブを容易に挿入してセッティングすることができる。また、(4)ストッパー部は、絶縁被膜の一部分の厚さを薄くしたり、絶縁被膜の一部分を除去したりして形成できるので、処理領域が極わずかであり、レーザ加工等にて容易に加工でき、低コストのコンタクトプローブとすることができる。また、(5)コンタクトプローブの端部の片側又は両側が半球形状、針状、円錐形状又は平坦形状からなるので、金属導体と絶縁被膜との段差等がない。その結果、プローブユニット内の穴に、コンタクトプローブを容易に挿入することができる。

上記本発明のコンタクトプローブにおいて、前記ストッパー部が、前記コンタクトプローブの全長を１としたとき、片端から１／３以内の位置に設けられていることを特徴とする。

この発明によれば、例えば凹形状のストッパー部をコンタクトプローブの片端から１／３以内の位置に設けるので、その片端を被測定体の反対側の端部とし、被測定体側の先端とストッパー部との間に加重を与えて少なくとも全長の２／３の部分をたわませることにより、被測定体に対する接触圧力を得て電気特性を良好な状態で測定することができる。

上記課題を解決するための本発明のコンタクトプローブの使用方法は、上記本発明のコンタクトプローブを用いると共に、当該コンタクトプローブの外径よりもわずかに大きい穴が空いた少なくとも３枚のプレートを有するプローブユニットを用いたコンタクトプローブの使用方法であって、前記コンタクトプローブを前記プレートの穴へ差し込んで、前記コンタクトプローブに設けられた凹形状のストッパー部を前記プレートのうちの真ん中に位置する位置決め用プレートに対向するように組み込み、その後に、前記対向位置に組み込まれた位置決め用プレートのみをわずかにオフセットさせて、前記ストッパー部に前記位置決め用プレートが納まるようにして前記コンタクトプローブを固定し、その状態で前記コンタクトプローブが使用されることを特徴とする。

この発明によれば、コンタクトプローブをプレートの穴へ差し込み、コンタクトプローブに設けられたストッパー部をプレートのうちの真ん中に位置する位置決め用プレートに対向するように組み込み、その後に、対向位置に組み込まれた位置決め用プレートのみをわずかにオフセットさせて、ストッパー部に位置決め用プレートが納まるようにするので、コンタクトプローブが協働して作用する３枚のプレートで固定され、その状態でコンタクトプローブに加重を与えてたわませることができる。こうしたコンタクトプローブを使用することによって、被測定体に対する接触圧力を得て電気特性を良好な状態で測定することができる。そして、本発明の使用方法によれば、前記のコンタクトプローブに係る発明で説明したのと同様、前記(1)〜(5)の作用効果を奏することができる。

上記本発明のコンタクトプローブの使用方法において、前記ストッパー部が、前記コンタクトプローブの全長を１としたとき、被測定体の反対側の端から１／３以内の位置に設けられており、当該位置に対向するように前記位置決め用プレートが配置されていることを特徴とする。

この発明によれば、例えば凹形状のストッパー部を被測定体の反対側の端から１／３以内の位置に設け、その位置に対向するように位置決め用プレートを配置したので、被測定体側の先端とストッパー部との間に加重を与えて少なくとも全長の２／３の部分をたわませることにより、被測定体に対する接触圧力を得て電気特性を良好な状態で測定することができる。

上記課題を解決するための本発明のコンタクトプローブの製造方法は、上記本発明のコンタクトプローブの製造方法であって、金属導体の外周に絶縁被膜を形成する絶縁被膜形成工程と、絶縁被膜が形成された金属導体を切断する工程と、切断された絶縁被膜付き金属導体の片側又は両側の端部を研削加工して、半球形状、針状、円錐形状、頂部に半球形状ないし平坦形状を有する円錐形状、及び平坦形状から選ばれるいずれかの形状にする工程と、前記絶縁被膜の一部分をレーザにより薄くし又は除去して凹形状のストッパー部を形成する工程と、を有することを特徴とする。

この発明によれば、少ない加工工数でコンタクトプローブを製造できるので、コスト低減に有利である。特に、凹形状のストッパー部の形成工程については、絶縁被膜の一部分の厚さを薄くしたり、絶縁被膜の一部分を除去したりすることは、レーザ加工等にて容易に行うことができ、しかもその処理領域も極わずかであるので、処理時間の短縮と工数削減を図ることができる。

本発明のコンタクトプローブによれば、(1)凹形状のストッパー部を例えばプローブユニットの位置決め用プレート等で固定すれば、プローブユニット内にコンタクトプローブを容易にしかも精度良く固定することができる。その結果、金属導体の端部のセンタリングが十分となり、リード線に正確かつ安定に接触させることができる。また、(2)コンタクトプローブの後端とリード線との接触の繰り返しによる酸化物粉末の発生をなくして接触不良をなくすことができる。また、(3)凹形状のストッパー部を例えばプローブユニットの位置決め用プレート等で固定して落下を防止できるので、被測定体側のプレートからコンタクトプローブを挿入できる。その結果、プローブユニットを検査装置から分解しなくてもコンタクトプローブを容易に挿入してセッティングすることができる。また、(4)凹形状のストッパー部は、絶縁被膜の一部分の厚さを薄くしたり、絶縁被膜の一部分を除去したりして形成できるので、処理領域が極わずかであり、レーザ加工等にて容易に加工でき、低コストのコンタクトプローブとすることができる。また、(5)コンタクトプローブの端部の片側又は両側に金属導体と絶縁被膜との段差等がないので、プローブユニット内の穴に、コンタクトプローブを容易に挿入することができる。

本発明のコンタクトプローブの使用方法によれば、前記(1)〜(5)の作用効果に加え、コンタクトプローブが協働して作用する３枚のプレートで固定され、その状態でコンタクトプローブに加重を与えてたわませることができるので、こうしたコンタクトプローブを使用することによって、被測定体に対する接触圧力を得て電気特性を良好な状態で測定することができる。

本発明のコンタクトプローブの製造方法によれば、少ない加工工数でコンタクトプローブを製造できるのでコスト低減に有利であり、特に、凹形状のストッパー部の形成工程をレーザ加工等にて容易に行うことができるので、処理時間の短縮と工数削減を図ることができる。

以下、本発明のコンタクトプローブ、その使用方法及びその製造方法について、図面を参照しつつ説明する。なお、本発明は下記の実施形態に限定されるものではない。

（コンタクトプローブ）
図１は本発明のコンタクトプローブの一例を示す概略図であり、同図（ａ）は全体の正面図を表し、同図（ｂ）は端部の拡大断面図を表し、同図（ｃ）は凹形状のストッパー部の拡大断面図を表している。また、図２及び図３は、本発明のコンタクトプローブを備えたプローブユニットを用いて被測定体の電気特性を検査する方法を説明するための模式断面図である。本発明のコンタクトプローブ１（以下、単に「プローブ１」ということがある。）は、図１に示すように、ピン形状の金属導体２の外周に絶縁被膜３を有する胴体部Ａと、金属導体２の両端に絶縁被膜３を有しない端部Ｂとを有し、その両端に加重を与えてたわませることにより被測定体に対する接触圧力を得て電気特性を測定する方式のコンタクトプローブである。本発明において、端部Ｂの片端又は両端は、半球形状、針状、円錐形状又は平坦形状になっており、また、その胴体部Ａは、絶縁被膜３の一部分の厚さが薄い凹形状のストッパー部４又は絶縁被膜３の一部分が除去された凹形状のストッパー部４を１箇所以上有している。

なお、図１及び図２に示すように、符号２ａは、被測定体側に配置された被測定体１１の電極１２に接触する側の金属導体２の「先端」であり、符号２ｂは、検査装置側に配置された検査装置（図示しない）のリード線５０に接触する側の金属導体２の「後端」である。また、符号３ａは、上記先端側の絶縁被膜３の加工端面であり、符号３ｂは、上記後端側の絶縁被膜３の加工端面である。また、本願において、「片端部」とは、金属導体２の先端（２ａ又は２ｂ）と、絶縁被膜３の加工端面（３ａ又は３ｂ）とを含む部位を指し、「両端部」とは、金属導体２の先端２ａ，２ｂと、絶縁被膜３の加工端面３ａ，３ｂとを含む部位を指す。

金属導体２としては、高い導電性と高いばね性を有する金属線（「金属ばね線」ともいう。）が用いられる。金属導体２に用いられる金属としては、広い弾性域を持つ金属を挙げることができ、例えばベリリウム銅、りん青銅、銅銀合金等の銅合金、タングステン、レニウムタングステン、鋼（例えば高速度鋼：ＳＫＨ）等を好ましく用いることができる。こうした金属導体２は、通常、上記の金属が所定の径の線状導体となるまで冷間又は熱間伸線等の塑性加工が施される。金属導体２の外径は、プローブユニット１０において隣り合う各プローブ１の間隔に応じて、２０μｍ以上４００μｍ以下、好ましくは２５μｍ以上２００μｍ以下、特に好ましくは３０μｍ以上１００μｍ以下の範囲内から任意に選択することができる。

また、プローブ１をプローブユニット１０への装着し易さの観点からは、金属導体２の真直度が高いことが好ましく、具体的には真直度が曲率半径Ｒで１０００ｍｍ以上であることが好ましい。真直度の高い金属導体２は、絶縁被膜３が設けられる前に予め直線矯正処理しておくか、後述のように絶縁被膜３が設けられた長尺の金属導体２を直線矯正処理することにより得ることができる。ここでの直線矯正処理は、例えば回転ダイス式直線矯正装置等によって行われる。こうした真直度を持たせることにより、プローブユニット１０にプローブ１を装着する際に、プローブ１がプレート２０，３０の案内穴に入り難くなることを防ぐことができる。

金属導体２の先端２ａ及び／又は後端２ｂの形状は、図１に示すような半球形状であってもよいし、後述する図４に示すような円錐形状、頂部に半球形状を有する円錐形状、頂部に平坦形状を有する円錐形状、等から選ばれるいずれかで形成されていてもよい。ここでいう「半球形状」、「円錐形状」は、正確な半球や円錐を含むが、略円錐や略半球も含む。

金属導体２の先端２ａ又は後端２ｂには、金属導体２と、被測定体１１の電極１２又は検査装置のリード線５０との接触抵抗値の上昇を抑制するために、めっき層が設けられていてもよい。めっき層を構成する金属としては、ニッケル、金、ロジウム等の金属や金合金等の合金を挙げることができる。めっき層は、単層であってもよいし複層であってもよい。複層のめっき層としては、ニッケルめっき層上に金めっき層が形成されたものを好ましく挙げることができる。

絶縁被膜３は、金属導体２上に設けられて、被測定体１１の電気特性を検査する際のプローブ同士の接触を防いで短絡を防止するように作用する。なお、絶縁被膜３は、金属導体２上、すなわち金属導体２の外周上に長手方向に亘って設けられていればよく、直接設けられていてもよいし、他の層を介して設けられていてもよい。

絶縁被膜３は、絶縁性を有する被膜であれば特に限定されないが、ポリウレタン樹脂、ナイロン樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステルイミド樹脂、ポリアミド樹脂及びポリアミドイミド樹脂から選ばれるいずれか１種であることが好ましい。なお、通常は一種類の樹脂により形成される。これらの樹脂からなる絶縁被膜は耐熱性が異なるので、検査の際に発生する熱を考慮して任意に選択することができる。例えば、より耐熱性が要求される場合には、絶縁被膜３がポリエステルイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂等で形成されることが好ましい。絶縁被膜３の厚さは電気絶縁性を確保できる程度の厚さであればよく、金属導体２の直径との関係を考慮して、５μｍ以上５０μｍ以下の範囲内で適宜設定される。本発明においては、上記の絶縁被膜３が、焼付けエナメル被膜として形成されることが好ましい。焼付けエナメル被膜は、後述するように塗料の塗布と焼付けの繰り返しにより連続工程で形成されるので、生産性がよく、金属導体２との間の密着性が高く且つ被膜強度をより高いものとすることができる。

本発明の主な特徴部分は、図１（Ａ）（Ｃ）に示すように、プローブ１の胴体部Ａが、絶縁被膜３の一部分の厚さが薄い凹形状のストッパー部４又は絶縁被膜３の一部分が除去された凹形状のストッパー部４を１箇所以上有していることにある。この凹形状のストッパー部４（以下、ストッパー部４ともいう。）は、後述の使用方法の欄で詳しく説明するように、プローブ１をプレート３０の穴に差し込んだ後、プレート３０のうちの真ん中に位置する位置決め用プレート３２のみをわずかにオフセットさせ、そのストッパー部４に位置決め用プレート３２を係合させることによってプローブ１を固定するように作用する。

ストッパー部４は、プローブ１の全長を１としたとき、片端から１／３以内の位置に設けられていることが好ましい。ストッパー部４をそうした位置に設け、その片端を被測定体１１の反対側の端部とし、被測定体側の金属導体２の先端２ａとストッパー部４との間に加重を与えて少なくとも全長の２／３の部分をたわませることにより、被測定体１１に対する接触圧力を得て電気特性を良好な状態で測定することができる。なお、この「１／３」は、少なくとも全長の２／３の部分を残しておけばプローブ１をたわませることが容易であることから特定した好ましい値であるので、例えばプローブ１の長さが長い場合等のように、プローブ１にたわみを与えることができれば片端から１／３を超えた場合であってもよい。

プローブ１の長手方向におけるストッパー部４の幅Ｗは、このストッパー部４に係合する位置決めプレート３２（図２参照）の形状や寸法との関係によって決まるので特に限定されないが、通常は、１００〜３００μｍ程度の幅Ｗが好ましく採用される。

ストッパー部４の深さは、係合させた位置決めプレート３２から外れないことを考慮してその深さが決められるが、その深さは、たわみを生じさせるようにプローブ１に加える加重や絶縁被膜３の厚さとの関係が考慮される。例えば、加重が大きい場合には、ストッパー部４の深さを深くして係合した位置決めプレート３２から外れないようにする必要があり、一方、加重が小さい場合には、ストッパー部４の深さを浅くしてもよくなる。したがって、ストッパー部４の深さは一概に規定できないが、通常は、５〜３０μｍ程度の深さが好ましく採用される。

ストッパー部４は、絶縁被膜３の厚さを薄くして形成するか、絶縁被膜３を除去して形成するかについては特に限定されない。例えば、絶縁被膜３の厚さが、必要とされるストッパー部４の深さよりも厚い場合には、ストッパー部４は絶縁被膜３を薄くして形成してもよいし、絶縁被膜３を除去して形成してもよいが、絶縁被膜３の厚さが、必要とされるストッパー部４の深さと同程度の場合には、ストッパー部４は絶縁被膜３を除去して形成されることになる。なお、ストッパー部４の形成は、例えば、炭酸ガスレーザ、エキシマレーザ等の有機系被膜の加工方法を用いて行うことができ、特にこれらの加工方法は、金属導体２に対してもダメージを与えにくいので好ましく用いることができる。

ストッパー部４における絶縁被膜３の端面４ａ，４ｂにおいて、位置決めプレート３２が当接する側の端面の形状は、なだらかに形成されているよりも、鋭角に立ち上がっていることが好ましい。例えば、金属導体面との角度で、３０°以上になっていることが好ましく、６０°以上になっていることがより好ましい。こうした形態からなる端面を位置決めプレート３２の当接面としたプローブ１は、たわみを生じさせるようにプローブ１に加重が加わった場合であっても、その位置決めプレート３２がストッパー部４から外れるのを防ぐことができる。

ストッパー部４の数は少なくとも１つあればよく、２つ以上あってもよい。ストッパー部４が１つの場合には、図２に示すように、３枚組のプレート３０（プレート／位置決めプレート／プレート）で対応できるが、２つの場合には、位置決めプレート３２が２つ必要になるため、少なくとも５枚組のプレート（プレート／位置決めプレート／プレート／位置決めプレート／プレート）が必要になる。２以上のストッパー部４をそれぞれに対応する２枚以上の位置決めプレートで固定することにより、大きな加重が加わる場合であっても、プローブ１の固定をより確実なものにすることができる。

こうしたストッパー部４有する本発明のプローブ１によれば、(1)プローブユニット１０内にプローブ１を容易にしかも精度良く固定することができるので、金属導体２の端部２ｂのセンタリングが十分となり、リード線５０に正確かつ安定に接触させることができる。また、(2)このように、プローブ１をプローブユニット１０内に固定することができれば、プローブ１の後端２ｂとリード線５０とを常に接触させた状態とし、プローブ１の先端側をたわませて被測定体１１に接触させることができるので、その後端２ｂとリード線５０との接触の繰り返しによる酸化物粉末の発生をなくして接触不良をなくすことができる。また、(3)先端側の絶縁被膜の端面をプレートに引っかけて落下を防止する従来のプローブとは異なり、ストッパー部４を例えばプローブユニット１０の位置決め用プレート３２等で固定して落下を防止できるので、被測定体側のプレート２０からプローブ１を挿入できる。その結果、プローブユニット１０を検査装置から分解しなくてもプローブ１を容易に挿入してセッティングすることができる。また、(4)ストッパー部４は、絶縁被膜３の一部分の厚さを薄くしたり、絶縁被膜３の一部分を除去したりして形成できるので、処理領域が極わずかであり、レーザ加工等にて容易に加工でき、低コストのコンタクトプローブとすることができる。

ここで、プローブ１の片端又は両端の端部Ａの形状について説明する。図４は、本発明のコンタクトプローブの片端又は両端の形態例を示す断面図である。本発明のプローブ１の端部Ｂは、半球形状、針状、円錐形状又は平坦形状のいずれであってもよい。特にその端部Ｂの形状が、金属導体２と絶縁被膜３とを同時に加工した形態を示すことが、工数削減によるコスト低減の観点から好ましい。端部Ｂの加工方法としては、通常は、研削加工が適用されるが、同様な形状を発現させることができれば他の加工方法を採用してもよい。具体的には、図４に示すように、端部の形状が、半球形状、円錐形状、頂部に半球形状を有する円錐形状、及び、頂部に平坦形状を有する円錐形状等から選ばれるいずれかであり、そうした形状が、金属導体２の端部２ａ，２ｂの形状に沿った形状からなる絶縁被膜３の端面３ａ，３ｂを有するように構成されていることが好ましい。

こうした端部形状において、突出する金属導体２の長さＬ１〜Ｌ４は、０．０１ｍｍ以上、０．２ｍｍ以下好ましくは０．１ｍｍ以下の範囲内である。金属導体２の線径が小さい場合は、金属導体２の突出長さＬ１〜Ｌ４は上記下限値側にシフトし、金属導体２の線径が大きい場合は、金属導体２の突出長さＬ１〜Ｌ４は上記上限値側にシフトする。なお、図４（Ａ）（Ｃ）の曲面の曲率や、図４（Ｂ）（Ｄ）の傾斜面の角度や、図４（Ｄ）の頂部の平坦面の面積等の形状要素は、種々の値を任意に設定することができる。このように、プローブ１の端部Ｂの片側又は両側を半球形状、針状、円錐形状又は平坦形状からなる一体形状とすることにより、金属導体２と絶縁被膜３との段差等がなく、その結果、プローブユニット１０内の穴に、プローブ１を容易に挿入することができる。

（コンタクトプローブの製造方法）
次に、本発明のコンタクトプローブの製造方法について説明する。図５は、本発明のプローブの製造方法の一例を示す工程フロー図である。本発明のプローブ１の製造方法は、図５に示すように、上記本発明のプローブ１を製造する方法であって、金属導体２の外周に絶縁被膜３を形成する絶縁被膜形成工程と、絶縁被膜３が形成された金属導体２を切断する切断工程と、切断された絶縁被膜付き金属導体２の片側又は両側の端部Ｂを研削加工して、半球形状、針状、円錐形状、頂部に半球形状ないし平坦形状を有する円錐形状、及び平坦形状から選ばれるいずれかの形状にする研削加工工程と、絶縁被膜３の一部分をレーザにより薄くし又は除去して凹形状のストッパー部４を形成するストッパー部形成工程と、を有している。

絶縁被膜形成工程は、通常のエナメル線の製造装置（製造ライン）を用いることができる。例えば、ボビン等の線材供線装置から繰出された線状の金属導体（以下、線材ともいう。）に、塗料槽にてエナメル塗料を塗布した後、その直後に設けたダイスやフェルト等の塗料絞り具で線材表面の塗布塗料を略均一厚さに扱き、その後その線材を電熱炉や熱風循環炉等の高温の焼付炉に導入し、炉内で線材上に塗布された塗料中の溶剤を揮発除去して塗料を反応硬化させ、硬化塗膜層を線材表面に形成して焼付炉から導出し、導出された線材を再び塗料槽、塗料絞り具及び焼付炉を通過させる工程を複数回繰り返し、線材表面に所望の厚さの硬化塗膜層を形成した後、キャプスタン等の引取装置により引取りボビン等の巻取装置に巻き取ることによって、連続して焼付けエナメル被膜を形成する。

こうしたエナメル線の製造装置を用いることにより、均一な膜厚を有する絶縁被膜を簡便に形成することができる。絶縁被膜形成工程においては、通常、絶縁被膜が所望の平均膜厚になるまで、エナメル塗料の塗布と焼付けが繰り返し行われる。エナメル塗料は、プローブの説明箇所で既に説明した樹脂と有機溶媒とを混合して調製される。

切断工程の前には、金属導体の真直度を高めておくことが望ましい。そのための手段としては、（１）真直度の高い金属導体を入手し、その金属導体を用いて焼付けエナメル被覆したり、（２）金属導体を真直矯正し、その金属導体を用いて焼付けエナメル被膜したり、（３）金属導体に焼付けエナメル被覆した後に直線矯正したりする個著が好ましい。直線矯正は、長尺の金属導体に軸方向の張力を加えながら電流焼鈍することにより行うことができる。なお、真直度の高い絶縁被膜付き金属導体としては、例えば、本件特許出願人である東京特殊電線株式会社の有する特許（特許第３４１５４４２号）に係る材料が好ましく用いられる。

切断工程は、絶縁被膜３が形成された長尺の金属導体２を所定の長さに定尺切断する工程である。この切断工程においては、例えば定尺切断装置等を用い、絶縁被膜３として焼付けエナメル被膜が形成された長尺の金属導体を、その端部が加工されることを考慮して所定の長さに切断する。切断工程に供される焼付けエナメル被膜が形成された長尺の金属導体は、プローブ１の説明箇所で既に説明したように、ばね性を有する長尺の金属導体にエナメル塗料の塗布と焼付けを繰り返し行う絶縁被膜形成工程（焼付けエナメル絶縁被覆工程）により形成される。

研削加工工程は、切断された絶縁被膜付き金属導体２の片側又は両側の端部Ｂについて、金属導体２の端部（２ａ，２ｂ）と絶縁被膜３の端面（３ａ，３ｂ）とを、通常は同時に研削加工する工程である。この加工工程により、金属導体２の端部（２ａ，２ｂ）と絶縁被膜３の端面（３ａ，３ｂ）とからなる形状を、半球形状、円錐形状、頂部に半球形状を有する円錐形状、及び、頂部に平坦形状を有する円錐形状から選ばれるいずれかの形状にする。研削加工方法としては、例えばエメリー紙を用いた研削加工や、ダイヤモンドホイールを用いた研削加工等を挙げることができる。先端形状は、回転するエメリー紙やダイヤモンドホイール等に所定の角度で接触させたプローブ１を軸回転させて得ることができ（図４（Ｂ）（Ｄ）の形状）、さらに、エメリー紙やダイヤモンドホイール等に対する角度を変化させて得ることができる（図４（Ａ）（Ｃ）の形状）。また、研削装置としては、ピン形状の金属材料を研削可能な市販の研削加工機を用いてもよいし、例えば特開２００５−３５１６号公報に記載の研削装置を用いてもよい。

ストッパー部形成工程は、絶縁被膜３の一部分をレーザにより薄くし又は除去して凹形状のストッパー部４を形成す工程である。具体的には、炭酸ガスレーザやエキシマレーザ等の有機系被膜に対して好ましく適用できるレーザ照射手段を適用できる。こうした加工方法は、金属導体２に対してもダメージを与えにくいので好ましい。

ストッパー部４の幅Ｗの調整のコントロールは、被照射体であるプローブ１とレーザ光源との間にレーザ遮蔽用のマスクを配置し、そのマスクの位置を調整したりして行うことができる。また、絶縁被膜３を除去したストッパー部４を形成する場合には問題ないが、絶縁被膜３を所定に深さだけ除去する場合には、例えば、レーザ出力や処理時間を調整することにより、その深さをコントロールすることができる。また、ストッパー部４の端面４ａ，４ｂの角度については、例えば、プローブ１とレーザ遮蔽用マスクの距離を調整することにより、その端面の角度をコントロールすることができる。

なお、必要に応じて、研削加工等した後の端部（すなわち金属導体が露出した端部）をめっき処理するめっき工程を設けてもよい。このめっき工程により、接触抵抗を低下させるためのめっき層を端部に形成することができる。

以上説明しように、本発明のプローブ１の製造方法によれば、少ない加工工数でプローブ１を製造できるので、コスト低減に有利である。特に、凹形状のストッパー部４の形成工程については、絶縁被膜３の一部分の厚さを薄くしたり、絶縁被膜３の一部分を除去したりすることはレーザ加工等にて容易に行うことができ、しかもその処理領域も極わずかであるので、処理時間の短縮と工数削減を図ることができる。

（コンタクトプローブの使用方法）
次に、上述した本発明のプローブを用いた電気特性の検査方法について、図２と図３を参照して説明する。本発明のプローブ１は、プローブユニット１０に装着されて回路基板等の被測定体の電気特性の良否の検査に利用される。プローブユニット１０は、図２に示すように、複数本から数千本のプローブ１と、プローブ１を被測定体１１の電極１２にガイドするプレート２０と、プローブ１を検査装置のリード線５０にガイドするプレート３０とを備えている。検査装置側のプレート３０は、プローブ１の外径よりも若干大きい案内穴を有し、その案内穴は一本一本のプローブ１の金属導体２をリード線５０にガイドする。被測定体側のプレート２０は、プローブ１の外径よりも若干大きい案内穴を有し、その案内穴は一本一本のプローブ１の金属導体２を電極１２にガイドする。そして、本発明のプローブ１を装着するプローブユニット１０は、プローブ１の外径よりもわずかに大きい穴が空いた少なくとも３枚のプレート３０を有することに構造上の特徴がある。

プローブユニット１０と被測定体１１は、被測定体１１の電気特性を検査する際、プローブ１と電極１２とが対応するように位置制御される。電気特性の検査は、プローブユニット１０又は被測定体１１のいずれかを上下させ、プローブ１の弾性力を利用して被測定体１１の電極１２にプローブ１の先端２ａを所定の圧力で押し当てることにより行われる。このとき、プローブ１の後端２ｂはリード線５０に常時接触し、被測定体１１からの電気信号がそのリード線５０を通って検査装置（図示しない。）に送られる。なお、図２及び図３中の符号４０はリード線用の保持板を示している。

本発明のプローブの使用方法は、図２及び図３に示すように、前記したプローブユニット１０を用いたコンタクトプローブの使用方法である。そして、本発明の特徴は、プローブ１を少なくとも３枚構成のプレート３０の穴へ差し込んで、プローブ１に設けられた凹形状のストッパー部４をそのプレート３０のうちの真ん中に位置する位置決め用プレート３２に対向するように組み込み、その後に、対向位置に組み込まれた位置決め用プレート３２のみをわずかにオフセットさせて、ストッパー部４に位置決め用プレート３２が納まるように係合させてプローブ１を固定し、その状態でプローブ１が使用することにある。この発明によれば、プローブ１が協働して作用する３枚のプレート３０で固定され、その状態を保持したままプローブ１に加重を与えてたわませることができる。こうしたプローブ１を使用することによって、被測定体１１に対する接触圧力を得て電気特性を良好な状態で測定することができる。さらに、本発明の使用方法によれば、前記のコンタクトプローブに係る発明で説明したのと同様の(1)〜(5)の作用効果を奏することができる。

図２を用いて詳しく説明する。図２（Ａ）は本発明に係るプローブ１をプローブユニット１０内のプレート２０，３０に挿入し、ストッパー部４を所定の位置にセッティングした状態を示す概略図であり、図２（Ｂ）は位置決めプレート３２をオフセットしてストッパー部４に係合させた状態を示す概略図であり、図２（Ｃ）は検査時のコンタクトプローブのたわみ状態を示す概略図である。

先ず、図２（Ａ）に示すように、所定の間隔（例えば１５ｍｍ）で穴が形成されたプレート２０，３０に本発明に係るプローブ１を挿入する。このとき、各プレート２０，３０の穴位置は、プローブ１が容易に挿入されるように揃えてある。特に３枚構成のプレート３０の穴の位置を揃えるには、穴がそろった状態で小さな第１貫通孔をあけておき、その第１貫通孔にピンを刺しておく等の手段を用いればよい。こうすることにより、プローブ１を、プレート２０と少なくとも３枚構成のプレート３０とが有する穴に容易に差し込むことができる。また、プローブ１に設けられたストッパー部４をそのプレート３０のうちの真ん中に位置する位置決め用プレート３２に対向するように組み込むには、図２（Ａ）に示すように、リード線側の端部２ｂがリード線５０に突き当たる位置をその対向位置となるようにプローブユニット１０と保持板４０との位置関係を規制すれば、ストッパー部４を容易に位置決めすることができる。

次に、図２（Ｂ）に示すように、ストッパー部４が位置決め用プレート３２に対向するように配置された状態で、例えば上記第１貫通孔からピンを抜き、位置決めプレート３２のみをわずかにオフセットさせる。オフセットは、ストッパー部４の深さ等を考慮し、真ん中の位置決めプレート３２を所定量スライドさせる。その位置決めは、スライドさせる所定量の位置に位置決め突起を設けておき、真ん中の位置決めプレート３２をその位置決め突起に突き当たるまでスライドさせることにより行うことができる。なお、その位置に正確に保持するために、その位置に保持した状態で小さな第２貫通孔をあけておき、その第２貫通孔に第１貫通孔で用いたピンを刺す等の手段を用いれば位置決めプレート３２を固定でき、検査中に移動することがないので、検査時に安定した測定を行うことができる。

最後に、図２（Ｃ）に示すように、位置決めプレート３２を所定の位置にオフセットさせてストッパー部４と係合させ、プローブ１を固定した後、プローブ１が検査時に電子部品等の電極１２に接触すると、図示のように、電極側の先端とストッパー部４との間でたわみが生じ、被測定体１１に対する接触圧力を得て電気特性を良好な状態で測定することができる。

なお、ストッパー部４は、プローブ１の全長を１としたとき、被測定体１１の反対側の端２ｂから１／３以内の位置に設けられており、その位置に対向するように位置決め用プレート３２が配置されていることが好ましい。こうした構成により、被測定体側の先端２ａとストッパー部４との間に加重を与えて少なくとも全長の２／３の部分をたわませることにより、被測定体１１に対する接触圧力を得て電気特性を良好な状態で測定することができる。

図３は、位置決めプレート３２の形状が図２のものとは異なる態様の例である。具体的には、位置決めプレート３２の穴には、そのリード線側に、径の大きいザグリ部３４が設けられている。このザグリ部３４が設けられていることにより、通常の穴径の部位はストッパー部４に係合する係合部となり、ザグリ部３４はリード線側の絶縁被膜端面４ｂへの当接部となる。

この態様は基本的には、図２において説明したのと同様である。異なる点としては、位置決めプレート３２の係合部が、図２の場合のものに比べて幅が小さくなっているので、レーザ加工等によるストッパー部４の形成が容易になるという製造上の利点がある。なお、位置決めプレート３２の係合部の幅と、それに対向するストッパー部４の幅とが小さくなると、両者の位置合わせの精度が要求されるが、その場合も上記の図２の場合と同様、プローブ１のリード線側の端部（後端）２ｂをリード線５０に当接させる等により正確に位置合わせすることができる。

また、図３（Ｂ）に示すように、位置決めプレート３２をオフセットさせて、位置決めプレート３２の係合部をストッパー部４に係合した後、図３（Ｃ）に示すように、リード線を支持する支持板４０をプレート３１に押し付けるようにシフトさせれば、プローブ１の後端２ｂが支持板４０により押されて、通常の穴径の部位はストッパー部４に係合する係合部となり、ストッパー部４の絶縁被膜端面４ｂがザグリ部３４に当接するが、その際に、絶縁被膜３を構成する樹脂材料の反発力により、プローブ１の端部２ｂがリード線５０に押しつけられるように接触することになる。反発力のある絶縁被膜としては、ポリウレタン被膜等を好ましく挙げることができる。

したがって、本発明においては、被測定体１１側の先端２ａはプローブ１のたわみにより被測定体１１の電極１２に安定して接触することができ、一方、リード線側の後端２ｂは絶縁被膜の樹脂材料の反発力でリード線５０に安定して接触することができるという利点がある。

以下、本発明について実施例を挙げて更に具体的に説明する。なお、以下の実施例は一例であって、本発明は以下の具体例に限定されるものではない。

（実施例１）
金属導体２として、予め真直度が曲率半径Ｒで１５００ｍｍに直線矯正された長尺の真直ベリリウム銅線（外径０．１０ｍｍ）を用いた。また、絶縁被膜用の塗料として、ポリウレタン樹脂系のエナメル塗料（東特塗料株式会社製、商品名；ＴＰＵ５１００）を用い、図示しない絶縁被膜焼付装置により厚さ０．０１５ｍｍのポリウレタン被膜３を連続的に焼付け、絶縁被膜付き真直ベリリウム銅線（以下、絶縁真直ベリリウム銅線と略記する）を製造した。

次に、定尺切断装置で前記絶縁真直ベリリウム銅線を２５ｍｍ長さに切断した。次いで、定尺切断した絶縁真直ベリリウム銅線の端部Ｂを研削加工装置により半球形状に研削加工して所定形状の端部Ｂを形成した。なお、研削加工は、エメリー紙を貼った回転円盤上に定尺切断した絶縁真直ベリリウム銅線の端部Ｂを押し当てて研削し、ベリリウム銅線と絶縁被膜とを同時に半球形状に加工した。次に、二酸化炭素レーザにて、リード線側の端部２ｂとする側から、３ｍｍの部分をセンターとし、使用する幅１ｍｍの位置決めプレート３２と係合するように、絶縁被覆３をレーザ加工して除去し、幅０．２ｍｍの凹形状のストッパー部４を形成した。こうして実施例１に係るコンタクトプローブ１を作製した。

（実施例２）
レーザ加工後、露出した金属導体２にめっき処理を施してニッケルめっき層（膜厚１．７μｍ）及び金めっき層（膜厚０．３μｍ）からなる２層のめっき層（総膜厚２μｍ）を形成した他は、実施例１と同様にして、実施例２に係るコンタクトプローブ１を作製した。

本発明のコンタクトプローブの一例を示す概略図であり、同図（ａ）は全体の正面図を表し、同図（ｂ）は端部の拡大断面図を表し、同図（ｃ）は凹形状のストッパー部の拡大断面図を表している。 本発明のコンタクトプローブを備えたプローブユニットを用いて被測定体の電気特性を検査する方法を説明するための模式断面図である。 本発明のコンタクトプローブを備えたプローブユニットを用いて被測定体の電気特性を検査する方法を説明するための模式断面図である。 本発明のコンタクトプローブの端部の形態例を示す断面図である。 本発明のプローブの製造方法の一例を示す工程フロー図である。 従来のコンタクトプローブをプローブユニットにセットした状態を示す概略図（Ａ）と、そのコンタクトプローブをたわませて被測定体を検査している状態を示す概略図（Ｂ）である。

符号の説明

１ コンタクトプローブ
２ 金属導体
２ａ，２ｂ 端部
３ 絶縁被膜
３ａ，３ｂ 端面
４ 凹形状のストッパー部
４ａ，４ｂ 端面
１０ プローブユニット
１１ 被測定体
１２ 電極
２０ 被測定体側のプレート
３０ 検査装置側のプレート
３１，３３ プレート
３２ 位置決めプレート
３４ 段差部
４０ リード線用の保持板
５０ リード線
Ａ 胴体部
Ｂ 端部
Ｗ ストッパー部の幅
Ｌ１〜Ｌ４ 金属導体の長さ

Claims (5)

1. ピン形状の金属導体の外周に絶縁被膜を有する胴体部と、前記金属導体の両端に絶縁被膜を有しない端部とを有し、前記両端に加重を与えてたわませることにより被測定体に対する接触圧力を得て電気特性を測定する方式のコンタクトプローブにおいて、
   前記コンタクトプローブの端部の片側又は両側が、半球形状、針状、円錐形状又は平坦形状からなり、
   前記コンタクトプローブの胴体部が、前記絶縁被膜の一部分の厚さが薄い凹形状のストッパー部又は前記絶縁被膜の一部分が除去された凹形状のストッパー部を１箇所以上有することを特徴とするコンタクトプローブ。
2. 前記ストッパー部が、前記コンタクトプローブの全長を１としたとき、片端から１／３以内の位置に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のコンタクトプローブ。
3. 請求項１又は２に記載のコンタクトプローブを用いると共に、当該コンタクトプローブの外径よりもわずかに大きい穴が空いた少なくとも３枚のプレートを有するプローブユニットを用いたコンタクトプローブの使用方法であって、
   前記コンタクトプローブを前記プレートの穴へ差し込んで、前記コンタクトプローブに設けられた凹形状のストッパー部を前記プレートのうちの真ん中に位置する位置決め用プレートに対向するように組み込み、
   その後に、前記対向位置に組み込まれた位置決め用プレートのみをわずかにオフセットさせて、前記ストッパー部に前記位置決め用プレートが納まるようにして前記コンタクトプローブを固定し、
   その状態で前記コンタクトプローブが使用されることを特徴とするコンタクトプローブの使用方法。
4. 前記ストッパー部が、前記コンタクトプローブの全長を１としたとき、被測定体の反対側の端から１／３以内の位置に設けられており、
   当該位置に対向するように前記位置決め用プレートが配置されていることを特徴とする請求項３に記載のコンタクトプローブの使用方法。
5. 請求項１又は２に記載のコンタクトプローブの製造方法であって、
   金属導体の外周に絶縁被膜を形成する絶縁被膜形成工程と、
   絶縁被膜が形成された金属導体を切断する工程と、
   切断された絶縁被膜付き金属導体の片端又は両端について、前記金属導体の端部を研削加工して、半球形状、針状、円錐形状、頂部に半球形状ないし平坦形状を有する円錐形状、及び平坦形状から選ばれるいずれかの形状にする工程と、
   前記絶縁被膜の一部分をレーザにより薄くし又は除去して凹形状のストッパー部を形成する工程と、を有することを特徴とするコンタクトプローブの製造方法。

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