(57)【要約】【課題】  機械的強度及び長手方向の熱伝導度を上げることによって疲労限度及び耐電流性能を向上させたコンタクトプローブの製造方法を提供する。【解決手段】  導電性を有する線材２０を送線しながら、カーボンナノチューブを含むめっき液３１中を通過させるステップと、周面上にカーボンナノチューブからなる炭素繊維層が形成された線材２０を乾燥させるステップと、伸線用のダイス３４を用いて乾燥後の線材２０を引き抜くステップと、ダイス３４を介して引き抜かれた線材２０を切断するステップとを備えて構成される。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性を有する線材を送線しながら、カーボンナノチューブを含むめっき液中を通過させるステップと、
周面上に上記カーボンナノチューブからなる炭素繊維層が形成された上記線材を乾燥させるステップと、
乾燥後の上記線材を切断するステップとを備えたことを特徴とするコンタクトプローブの製造方法。
【請求項２】
上記線材を送線しながら上記めっき液中を通過させるステップにおいて、上記めっき液を上記線材の移動の向きとは逆向きに強制流動させ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の製造方法。
【請求項３】
伸線用のダイスを用いて乾燥後の上記線材を引き抜くステップを備え、
乾燥後の上記線材を切断するステップにおいて、上記ダイスを介して引き抜かれた上記線材を切断す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の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンタクトプローブの製造方法に係り、さらに詳しくは、導電性を有する線材からコンタクトプローブを生成する製造方法の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造工程には、半導体ウェハ上に形成された電子回路の電気的特性を検査する検査工程がある。この電気的特性の検査は、検査対象とする回路チップにテスト信号を入力させてその応答を検出するテスター装置を用いて行われる。通常、テスター装置から出力されたテスト信号は、プローブカードを介して半導体ウェハ上の回路チップに伝達される。プローブカードは、回路チップの微小な端子電極に接触させてテスター装置からのテスト信号を当該回路チップに伝達する多数のコンタクトプローブと、これらのコンタクトプローブが配設されるプローブ基板などからなる。
【０００３】
コンタクトプローブには、導電性を有する線材を所定の長さに切断し、先端部をテーパー状に加工することによって作成される垂直針型のものがある。この様なコンタクトプローブは、加熱後の急冷による時効硬化（焼戻し）や冷間加工による加工硬化を利用して強度を増大させていた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した従来のコンタクトプローブでは、時効硬化や加工硬化を利用して強度を増大させているにもかかわらず、針折れが生じるという問題があった。また、使用中に先端部などが溶解する針焼けが発生するという問題もあった。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、疲労限度及び耐電流性能を向上させたコンタクトプローブの製造方法を提供することを目的としている。特に、導電性を有する線材からコンタクトプローブを生成する製造方法であって、コンタクトプローブの機械的強度及び長手方向の熱伝導度を向上させた製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の本発明によるコンタクトプローブの製造方法は、導電性を有する線材を送線しながら、カーボンナノチューブを含むめっき液中を通過させるステップと、周面上に上記カーボンナノチューブからなる炭素繊維層が形成された上記線材を乾燥させるステップと、乾燥後の上記線材を切断するステップとを備えて構成される。
【０００７】
この様な構成によれば、導電性を有する線材の周面上にカーボンナノチューブからなる炭素繊維層が線材の表面被覆層として形成されるので、炭素繊維層からなる表面被覆層を備えないものに比べて、その様な線材を切断して形成されるコンタクトプローブの機械的強度を向上させることができる。また、線材を送線しながらめっき液中を通過させて上記炭素繊維層を形成するので、線材の周面上に炭素繊維層が成長する際にカーボンナノチューブの向きを線材の送線方向に揃えることができる。つまり、表面被覆層を構成するカーボンナノチューブの向きが線材の送線方向に揃えられるので、炭素繊維層からなる表面被覆層を備えないものや、カーボンナノチューブの向きが揃っていないものに比べて、コンタクトプローブの長手方向の熱伝導度を向上させることができる。従って、長手方向の熱伝導が上がることによってコンタクトプローブを流れる電流に起因するジュール熱がコンタクトプローブを固定する基板に速やかに伝達することができるので、結局コンタクトプローブ自体に熱が蓄積されることが抑制され、コンタクトプローブの耐電流性能を向上させることができる。
【０００８】
第２の本発明によるコンタクトプローブの製造方法は、上記構成に加え、上記線材を送線しながら上記めっき液中を通過させるステップにおいて、上記めっき液を上記線材の移動の向きとは逆向きに強制流動させるように構成される。この様な構成によれば、線材の移動に加え、線材の移動の向きとは逆向きに強制流動させためっき液中を通過させて炭素繊維層を形成するので、線材の移動速度を上げなくても、炭素繊維層の形成時の線材とめっき液との相対速度を上げることができる。つまり、線材とめっき液との相対速度が上がることによって炭素繊維層が成長する際のカーボンナノチューブの向きのバラツキが抑制されるので、めっき液を強制流動させない場合に比べて、コンタクトプローブの長手方向の熱伝導度をさらに向上させることができる。
【０００９】
第３の本発明によるコンタクトプローブの製造方法は、上記構成に加え、伸線用のダイスを用いて乾燥後の上記線材を引き抜くステップを備え、乾燥後の上記線材を切断するステップにおいて、上記ダイスを介して引き抜かれた上記線材を切断するように構成される。この様な構成によれば、ダイスを用いて引き抜くことによって線材が送線方向に伸張し、表面被覆層を構成するカーボンナノチューブの向きのバラツキが抑制されるので、線材を伸線させない場合に比べて、コンタクトプローブの長手方向の熱伝導度をさらに向上させることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によるコンタクトプローブの製造方法によれば、導電性を有する線材の周面上にカーボンナノチューブからなる炭素繊維層が線材の表面被覆層として形成されるので、その様な線材を切断して形成されるコンタクトプローブの機械的強度を向上させることができる。さらに、線材を送線しながらめっき液中を通過させて上記炭素繊維層を形成するので、線材の周面上に炭素繊維層が成長する際にカーボンナノチューブの向きを線材の送線方向に揃えることができる。つまり、表面被覆層を構成するカーボンナノチューブの向きが線材の送線方向に揃えられるので、コンタクトプローブの長手方向の熱伝導度を向上させることができる。従って、長手方向の熱伝導が上がることによってコンタクトプローブを流れる電流に起因するジュール熱がコンタクトプローブを固定する基板に速やかに伝達することができるので、結局コンタクトプローブ自体に熱が蓄積されることが抑制され、コンタクトプローブの耐電流性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態によるコンタクトプローブの一例を示した図であり、コンタクトプローブ１を水平方向から見た様子が示されている。
【図２】図１のコンタクトプローブ１に用いられるＣＮＴ被覆線材１０の構成例を示した斜視図である。
【図３】図１のコンタクトプローブ１の製造過程の一例を模式的に示した説明図であり、線材２０にＣＮＴ被覆層を形成する送線式ＣＮＴ被覆層形成工程が示されている。
【図４】図１のコンタクトプローブ１の製造過程の一例を模式的に示した説明図であり、ＣＮＴ被覆層の形成後の線材２０を引き抜く伸線工程が示されている。
【図５】図１のコンタクトプローブ１に用いられるＣＮＴ被覆線材１０を引き抜き前と引き抜き処理後とで比較して示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜プローブ先端部＞
図１は、本発明の実施の形態によるコンタクトプローブの一例を示した図であり、コンタクトプローブ１を水平方向から見た様子が示されている。コンタクトプローブ１は、回路チップの微小な端子電極に接触させるプローブ（探針）であり、検査対象物に当接させるコンタクト部３が先端部２に形成されている。
【００１３】
このコンタクトプローブ１は、その断面形状が略円形であり、先端部２が曲折し、テーパー状に加工された垂直針型のコンタクトプローブとなっており、導電性を有する線材を芯材として用い、当該線材上に炭素繊維層からなる表面被覆層が形成されている。
【００１４】
コンタクトプローブ１の芯材としては、電気的接触性に優れた貴金属合金、例えば、パラジウム合金が用いられる。一方、芯材の表面被覆層は、ＣＮＴ（カーボンナノチューブ）を含むめっき層として形成される。具体的には、ＣＮＴを炭素繊維として含むＮｉ（ニッケル）合金層が表面被覆層として形成される。或いは、ＣＮＴを炭素繊維として含むＣｏ（コバルト）合金層が表面被覆層として形成される。
【００１５】
ＣＮＴは、炭素の６員環ネットワーク（グラフェンシート）が単層又は多層に形成された同軸管状の物質である。
【００１６】
この例では、テーパー状に先鋭化された先端部における芯材の露出部分がコンタクト部３となっている。
【００１７】
＜ＣＮＴ被覆線材＞
図２は、図１のコンタクトプローブ１に用いられるＣＮＴ被覆線材１０の構成例を示した斜視図である。このＣＮＴ被覆線材１０は、導電性を有する部材を芯材１１とし、芯材の周面上に形成されたＣＮＴを含むめっき層を表面被覆層１２とする線材である。
【００１８】
表面被覆層１２に含まれるＣＮＴには、その長さが数μｍから数百μｍ程度、直径が２０ｎｍから２００ｎｍ程度の多層ＣＮＴを用いることができる。ここでは、例えば、長さが２．５μｍ程度、直径が５０ｎｍ程度の多層ＣＮＴが用いられているものとする。
【００１９】
コンタクトプローブ１は、この様なＣＮＴ被覆線材１０を所定の長さに切断し、先端部２をテーパー状に加工することによって作成される。芯材１１上に表面被覆層としてのＣＮＴ被覆層を形成することにより、ＣＮＴ被覆層を備えないものに比べて、コンタクトプローブの機械的強度が上がるので、疲労限度を向上させることができ、針折れを抑制することができる。
【００２０】
＜送線式ＣＮＴ被覆層形成工程＞
図３は、図１のコンタクトプローブ１の製造過程の一例を模式的に示した説明図であり、線材２０にＣＮＴ被覆層を形成する送線式ＣＮＴ被覆層形成工程が示されている。この送線式ＣＮＴ被覆層形成工程は、ＣＮＴ被膜の成膜工程であり、ＣＮＴを含むめっき液３１が投入されためっき槽Ａ１と、洗浄液３２が投入された洗浄槽Ａ２と、洗浄後の線材２０を乾燥させる乾燥炉Ａ３とが用いられる。
【００２１】
また、線材２０は、搬送ローラ２１〜３０によって送線及び案内される。搬送ローラ２２〜２５は、めっき液３１中において線材２０を搬送するための多段ローラとなっている。
【００２２】
搬送ローラ２１を介してめっき槽Ａ１のめっき液３１中に浸漬された線材２０は、搬送ローラ２２〜２５をこの順に経由し、搬送ローラ２６を介して洗浄槽Ａ２へ搬送される。そして、搬送ローラ２７を介して洗浄槽Ａ２の洗浄液３２中に浸漬された線材２０は、搬送ローラ２８，２９をこの順に経由し、搬送ローラ３０を介して乾燥炉Ａ３に搬送され、移動しながら乾燥処理される。
【００２３】
めっき液３１は、ＣＮＴと所定の金属イオン、例えば、Ｎｉイオン又はＣｏイオンとを含む電解溶液である。ここで、ＣＮＴの側面は疎水性を有するため、そのままではＣＮＴをめっき液中に懸濁させることができない。そこで、めっき液３１には、ＣＮＴをめっき液に均一に分散させる特殊な分散剤を添加している。実例として、通常市販のニッケルめっき液（商品名：ワット浴）、或いは、スルファミン酸ニッケルめっき液に分散剤を添加することは可能である。また、ＣＮＴについては、コスト面で有利であり、製造が容易であることから、多層カーボンナノチューブ（ＭＷＣＮＴ：Multi-Wall Carbon NanoTube）を利用することが好ましい。
【００２４】
めっき液３１に浸漬させることによるめっき浴により、線材２０の周面上には、ＣＮＴからなる炭素繊維層が形成される。
【００２５】
この送線式ＣＮＴ被覆層形成工程におけるめっき工程は、線材２０を同じ向きに送線しながら、めっき液３１中を通過させ、線材２０の周面上にＣＮＴ被覆層を成長させる動態めっきステップとなっている。
【００２６】
ＣＮＴ被覆層（めっき層）の厚さは、線材２０の移動速度と、めっき液３１中の滞在時間とを調整することによって、制御することができる。
【００２７】
線材２０をめっき液３１中で同じ向きに送線しながらＣＮＴ被覆層を形成するので、線材をめっき液中で静止させた状態でＣＮＴ被覆層を形成するのに比べて、線材２０周面上にＣＮＴ被覆層が成長する際にＣＮＴの向きを送線方向に揃えることができる。ここでいう送線方向とは、線材２０の長手方向（長尺方向）のことであり、上記めっき工程は、例えば、巻き取り装置（図示せず）によって線材２０を同じ向きに巻き取りながらめっき液３１をくぐらせる工程となっている。
【００２８】
つまり、ＣＮＴ被覆層を構成するＣＮＴの中心軸が線材２０の送線方向に揃えられるので、ＣＮＴ被覆層を備えないものや、ＣＮＴの向きが揃っていないものに比べて、コンタクトプローブ１の長手方向の熱伝導度及び導電率を向上させることができる。
【００２９】
従って、長手方向の熱伝導が上がることによってコンタクトプローブ１を流れる電流に起因するジュール熱の蓄積が抑制されるので、コンタクトプローブ１の耐電流性能を向上させることができ、針焼けを抑制することができる。
【００３０】
線材２０を洗浄液３２に浸漬させる工程は、ＣＮＴ被覆層の形成後の線材２０を同じ向きに送線しながら、洗浄液３２中を通過させ、洗浄液３２によって洗浄する洗浄ステップとなっている。また、乾燥炉Ａ３を通過させる工程は、洗浄後の線材２０を同じ向きに送線しながら乾燥させる乾燥ステップとなっている。
【００３１】
＜伸線工程＞
図４は、図１のコンタクトプローブ１の製造過程の一例を模式的に示した説明図であり、ＣＮＴ被覆層の形成後の線材２０を引き抜く伸線工程が示されている。この伸線工程では、線材２０を加熱する加熱ヒータ３３と、引き抜き孔３４ａが設けられた伸線用のダイス３４とが用いられる。
【００３２】
乾燥処理後の線材２０は、加熱ヒータ３３に搬送され、同じ向きに送線しながら加熱処理される。そして、加熱処理後の線材２０は、ダイス３４の引き抜き孔３４ａに挿通され、加熱ヒータ３３とは反対側に引き抜かれる。
【００３３】
引き抜き孔３４ａは、加熱ヒータ３３側の直径に比べて当該加熱ヒータ３３とは反対側の直径が小さな貫通孔となっており、引き抜き処理後の線材２０は、引き抜き前に比べてその太さが細くなっている。
【００３４】
引き抜き孔３４ａの直径を段階的に小さくしながらこの様な引き抜き処理を繰り返すことによって、線材２０の太さを一定値以下に細くすることができる。例えば、１回の引き抜き処理により線材２０の断面のサイズが２％程度減少する場合、引き抜き処理を４０回程度繰り返すことによって直径が３００μｍ程度の線材を５０μｍ程度にまで細くすることができる。
【００３５】
ダイス３４を用いて引き抜くことによって線材２０が送線方向に伸張し、ＣＮＴ被覆層を構成するＣＮＴの向きのバラツキが矯正されるので、線材を伸線させない場合に比べて、コンタクトプローブ１の長手方向の熱伝導度をさらに向上させることができる。
【００３６】
＜ＣＮＴ繊維方向＞
図５（ａ）及び（ｂ）は、図１のコンタクトプローブ１に用いられるＣＮＴ被覆線材１０を引き抜き前と引き抜き処理後とで比較して示した図である。図５（ａ）には、伸線前のＣＮＴ被覆線材１０における表面被覆層１２の様子が示されている。一方、図５（ｂ）には、伸線後の表面被覆層１２の様子が示されている。
【００３７】
ダイス３４の引き抜き孔３４ａを介してＣＮＴ被覆線材１０を引き抜くことにより、送線方向に伸張され、芯材１１の直径及び表面被覆層１２の厚さがいずれも減少する。このため、表面被覆層に含まれる多数のＣＮＴ繊維について、その方向のバラツキが、引き抜きによって矯正され、ＣＮＴ被覆線材１０の送線方向に揃えられる。
【００３８】
本実施の形態によれば、長手方向の熱伝導が上がることによってコンタクトプローブ１を流れる電流に起因するジュール熱を素早く逃がすことができるので、コンタクトプローブ１の耐電流性能を向上させることができる。
【００３９】
なお、本実施の形態では、線材２０を同じ向きに送線しながらめっき液３１中を通過させることによってＣＮＴ被覆層を形成する場合の例について説明したが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、ＣＮＴ繊維の方向性を良くするために、線材２０の移動に加えて、めっき液３１を線材２０の移動の向きとは逆向きに強制流動させても良い。
【００４０】
この様に構成すれば、線材２０をめっき液３１中で同じ向きに送線しつつ、当該めっき液３１を線材２０の移動とは逆向きに強制流動させるので、線材２０の移動速度を上げなくても、ＣＮＴ被覆層の形成時の線材２０とめっき液３１との相対速度を上げることができる。つまり、線材２０とめっき液３１との相対速度が上がることによってＣＮＴ被覆層が成長する際のＣＮＴの向きのバラツキが抑制されるので、めっき液３１を強制流動させない場合に比べて、コンタクトプローブ１の長手方向の熱伝導度をさらに向上させることができる。
【符号の説明】
【００４１】
１  コンタクトプローブ
２  先端部
３  コンタクト部
１０  ＣＮＴ被覆線材
１１  芯材
１２  表面被覆層
２０  線材
２１〜３０  搬送ローラ
３１  めっき液
３２  洗浄液
３３  加熱ヒータ
３４  ダイス
３４ａ  引き抜き孔
Ａ１  めっき槽
Ａ２  洗浄槽
Ａ３  乾燥炉
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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