(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電体よりなるプローブピンと、該プローブピンの検出端側の部分が露出するように該プローブピンの外周を被膜する絶縁被膜と、を備えた絶縁被膜プローブピンの製造方法であって、
上記絶縁被膜を形成する電着材料を含む第１溶媒で形成された電着層の下に該第１溶媒よりも比重が大きく電着材料を含まない第２溶媒よりなる下層が配置された溶媒内に電極を浸すと共に、上記プローブピンを該プローブピンの検出端側が下方を向くように垂直に挿入し、
上記下層と上記電着層との間の境界面が安定した後、上記電極と上記プローブピンとに通電し、
上記電着層の範囲に上記絶縁被膜を、上記検出端側の端部が全周に渡って断面が略直角となるように形成する
ことを特徴とする絶縁被膜プローブピンの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載された絶縁被膜プローブピンの製造方法において、
上記電着層の上側にさらに上記第１溶媒よりも比重が軽く電着材料を含まない第３溶媒よりなる上層を形成し、
上記プローブピンの検出端と反対側の端部についても全周に渡って断面が略直角となるように、上記絶縁被膜を形成する
ことを特徴とする絶縁被膜プローブピンの製造方法。
【請求項３】
導電体よりなるプローブピンと、該プローブピンの検出端側の部分が露出するように該プローブピンの外周を被膜する絶縁被膜と、を備えた絶縁被膜プローブピンであって、
上記絶縁被膜は、剥離処理を伴わずに電着材料を含んだ電着層と該電着層よりも比重が大きく電着材料を含まない下層とで構成された溶媒で電着処理を行うことにより、上記検出端側の端部が全周に渡って断面が略直角に形成されている
ことを特徴とする絶縁被膜プローブピン。
【請求項４】
請求項３に記載された絶縁被膜プローブピンにおいて、
上記絶縁被膜は、上記電着層の上側にさらに該電着層よりも比重が軽く電着材料を含まない上層を形成した溶媒で電着処理を行うことにより、上記検出端側と反対側の端部についても、剥離処理を伴わずに全周に渡って断面が略直角に形成されている
ことを特徴とする絶縁被膜プローブピン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電体よりなるプローブピンと、該プローブピンの検出端側の部分が露出するように該プローブピンの外周を被膜する絶縁被膜と、を備えた絶縁被膜プローブピン及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
回路基板や半導体素子等を検査する場合、通常、それらに設けられた電極や電極パッドにプローバの絶縁被膜プローブピン検出端側のプローブピン先端を接触させることにより通電を行う。絶縁被膜プローブピンは、金属製のプローブピンを備え、一般に、その検出端側の部分が露出され、一方、その他の部分の外周が絶縁被膜で被膜された構成を有する。
【０００３】
特許文献１には、電着液に金属製のプローブピンの検出端側から所定長を浸漬した後に通電を行い、それによって電着塗装で絶縁被膜を形成することが開示されている。
【０００４】
特許文献２には、金属製のプローブピンを電着塗装して絶縁被膜を形成するための電着液として、ブロック共重合ポリイミドを含むサスペンジョンを用いることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】登録実用新案第３０３８１１４号公報
【特許文献２】特開２０１０−１０７４２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、半導体検査に用いられる絶縁被膜プローブピンでは、絶縁被膜層の検出端側の端部は絶縁被膜が設けられず、しかもその界面（角部）の断面が略直角であることが要求される。形状にバラツキがあると、検査対象物を押す力が強くなったり弱くなったりして検査結果が安定しないためである。絶縁被膜を剥離させるためには、切削等による機械的な剥離方法、レーザ等を用いた光学的な剥離方法、溶剤等を使用した化学的な剥離方法があるが、いずれも難易度が高く、さらに作業が繁雑なために製造コストが高くなるという問題がある。
【０００７】
本発明の課題は、簡単な方法で絶縁被膜の端部を寸法精度がよく、断面が略直角の形状にすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、この発明では、比重の異なる複数の層に分かれた溶媒内で絶縁被膜を電着するようにした。
【０００９】
具体的には、第１の発明では、
導電体よりなるプローブピンと、該プローブピンの検出端側の部分が露出するように該プローブピンの外周を被膜する絶縁被膜と、を備えた絶縁被膜プローブピンの製造方法を対象とし、
上記製造方法では、まず、上記絶縁被膜を形成する電着材料を含む第１溶媒で形成された電着層の下に該第１溶媒よりも比重が大きく電着材料を含まない第２溶媒よりなる下層が配置された溶媒内に電極を浸すと共に、上記プローブピンを該プローブピンの検出端側が下方を向くように垂直に挿入し、
上記下層と上記電着層との間の境界面が安定した後、上記電極と上記プローブピンとに通電し、
上記電着層の範囲に上記絶縁被膜を、上記検出端側の端部が全周に渡って断面が略直角となるように形成する。
【００１０】
上記の構成によると、電着層と下層との界面が安定した状態でプローブピンに対して電着を行うので、電着層の部分だけ絶縁被膜が形成され、しかもその界面が比重差から明確であるため、容易かつ確実に検出端側の端部が全周に渡って断面が略直角となる。このため、検出端側の端部の絶縁被膜の煩雑な剥離作業が不要となる。なお、「略直角」とは、完全に９０°でなくても、２〜３°程度のブレは許容することを意味する。
【００１１】
第２の発明では、第１の発明において、
上記電着層の上側にさらに上記第１溶媒よりも比重が軽く電着材料を含まない第３溶媒よりなる上層を形成し、
上記プローブピンの検出端と反対側の端部についても全周に渡って断面が略直角となるように、上記絶縁被膜を形成する。
【００１２】
上記の構成によると、電着層のさらに上の上層との間でも界面が比重差から明確に形成されると共に、表面張力による第１溶媒の持ち上がりを排除できるので、容易かつ確実にプローブピンの検出端と反対側の端部も全周に渡って断面が略直角となる。このため、ローブピンの検出端と反対側の端部の絶縁被膜の剥離作業も不要となる。
【００１３】
第３の発明では、導電体よりなるプローブピンと、該プローブピンの検出端側の部分が露出するように該プローブピンの外周を被膜する絶縁被膜と、を備えた絶縁被膜プローブピンを対象とし、
上記絶縁被膜は、剥離処理を伴わずに電着材料を含んだ電着層と該電着層よりも比重が大きく電着材料を含まない下層とで構成された溶媒で電着処理を行うことにより、上記検出端側の端部が全周に渡って断面が略直角に形成されている。
【００１４】
上記の構成によると、電着層と下層との界面が安定した状態でプローブピンに対して電着を行うので、電着層の部分だけ絶縁被膜が形成され、しかもその界面が比重差から明確であるため、容易かつ確実に検出端側の端部が全周に渡って断面が略直角となる。このため、検出端側の端部の絶縁被膜の剥離作業が不要となる。
【００１５】
第４の発明では、第３の発明において、
上記絶縁被膜は、上記電着層の上側にさらに該電着層よりも比重が軽く電着材料を含まない上層を形成した溶媒で電着処理を行うことにより、上記検出端側と反対側の端部についても、剥離処理を伴わずに全周に渡って断面が略直角に形成されている。
【００１６】
上記の構成によると、電着層のさらに上の上層との間でも界面が比重差から明確に形成されると共に、表面張力による第１溶媒の持ち上がりを排除できるので、容易かつ確実にプローブピンの検出端と反対側の端部も全周に渡って断面が略直角となる。このため、ローブピンの検出端と反対側の端部の絶縁被膜の剥離作業も不要となる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、絶縁被膜を形成する電着材料を含む電着層の下に比重が大きく電着材料を含まない下層が配置された溶媒内で、検出端側の端部が全周に渡って断面が略直角となるように電着層の範囲に絶縁被膜を形成するようにしたので、簡単な方法で絶縁被膜の端部を断面が略直角の形状にすることができ、製造コストを抑えながら寸法精度がよく品質の高い絶縁被膜プローブピンが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施形態に係る絶縁被膜プローブピンを製造するための電着塗装装置を示す断面図である。
【図２】絶縁被膜プローブピンを示す正面図である。
【図３】絶縁被膜プローブピンの縦断面図である。
【図４】本実施形態に係る絶縁被膜プローブピンの使用状態を示す説明図である。
【図５】絶縁被膜が形成される様子を示す図１相当図である。
【図６】本実施形態に係る絶縁被膜プローブピンの製造方法の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、実施形態について図面に基づいて説明する。
【００２０】
−絶縁被膜プローブピンの構成−
図２及び図３に本実施形態に係る絶縁被膜プローブピン１０を示し、この絶縁被膜プローブピン１０は、例えば回路基板や半導体素子等を検査する際に用いられるプローバに取り付けられる部品である。
【００２１】
本実施形態に係る絶縁被膜プローブピン１０は、金属製のプローブピン１１を備え、そのプローブピン１１の検出端側１１ａが露出している。中間部の外周が絶縁被膜１２で被膜され、検出端側１１ａと反対側の接続端側１１ｂも露出している。本実施形態に係る絶縁被膜プローブピン１０は、直線状に形成されていてもよく、また、用途に応じて屈曲部を有していてもよい。本実施形態に係る絶縁被膜プローブピン１０は、例えば、長さが１０〜１５０ｍｍ、外径が２０〜４００μｍ、及び検出端側のプローブピン１１の露出長さが０．５〜３０ｍｍである。
【００２２】
プローブピン１１は金属線で構成されている。プローブピン１１は高導電性及び高弾性率を有することが好ましく、これを形成する金属材料としては、特に限定されるものではないが、例えば、銅、タングステン、レニウムタングステン、鋼が挙げられる。プローブピン１１は、単一の金属材料で形成されていてもよく、また、複数の金属材料の合金で形成されていてもよい。かかる合金としては、例えば、高硬度でかつ高弾性のベリリウム銅が挙げられる。プローブピン１１は、例えば表面に金メッキ等が施されていてもよい。プローブピン１１の横断面は円形に形成されていてもよく、また、例えば矩形等の多角形のように非円形に形成されていてもよい。プローブピン１１の検出端側の先端は、検査体である電極や電極パッドの種類に応じて、フラット、ラウンド（球面）、尖頭、三角錐などの形状に加工されていてもよい。なお、プローブピン１１は、金属製に限らず、導電体であれば、例えば導電性樹脂で構成されていてもよい。この導電性樹脂は、導電性を有し、プローブピン１１として要求される弾性を有するものであればよい。
【００２３】
絶縁被膜１２は、絶縁性の樹脂で形成されている。絶縁被膜１２を形成する樹脂材料としては、特に限定されるものではないが、例えば、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂が挙げられる。絶縁被膜１２を形成する樹脂材料としては分子骨格にシロキサン結合含むポリイミド樹脂が好ましい。プローブピン１１は、単一の樹脂材料で形成されていてもよく、また、複数の樹脂材料が混合されて形成されていてもよい。
【００２４】
絶縁被膜１２は、長さ方向のいずれの部分においても、プローブピン１１の外周に全周に渡って偏肉を有することなく均一厚さで付着している。絶縁被膜１２は、長さ方向に沿って例えば１〜５０μｍの均一厚さを有している。しかも、プローブピン１１の検出端側の端部１２ａ及び接続端側の端部１２ｂは、全周に渡って、その断面が略直角に形成されている。
【００２５】
−絶縁被膜プローブピンの用途−
次いで、本実施形態に係る絶縁被膜プローブピン１０の用途について説明する。詳しくは図示しないが、例えば図４に示すように、絶縁被膜プローブピン１０の検出端側の絶縁被膜１２が設けられていない露出した部分が、電気的特性測定用の配線パターンが形成された基板Ｓのプローブ孔Ｈから突出及び没入し、突出する際に絶縁被膜１２の端部１２ａがプローブ孔Ｈの周縁に係止される。プローブピン１１の接続端側１１ｂが配線パターンに接続され、さらにテスタに接続される。可動テーブル上に載置された検査対象のウエハ等に形成された半導体集積回路ＢのパッドＰにプローブピン１１の検出端側１１ａを接触させて、電気的特性の測定を行う。
【００２６】
かかる用途において、絶縁被膜プローブピン１０で通電試験を行う際には、絶縁被膜プローブピン１０のプローブ孔Ｈからの突出量のバラツキが問題となる。
【００２７】
しかしながら、本実施形態に係る絶縁被膜プローブピン１０によれば、プローブピン１１の検出端側の端部１２ａは、全周に渡って、その断面が略直角に形成されているので、プローブ孔Ｈからの突出量のバラツキがなく、正確な電気的特性の測定を行うことができる。
【００２８】
−絶縁被膜プローブピンの製造方法−
次に、本実施形態に係る絶縁被膜プローブピン１０の製造方法の一例について図面を用いて説明する。
【００２９】
図６に示すように、まず、ステップＳ０１において、プローブピン１１を準備する。本実施形態では、予めプローブピン１１の検出端側の先端加工を行っておくが、この加工は、電着後に行ってもよい。
【００３０】
次いで、ステップＳ０２の第１洗浄工程において、電着塗装を行う前に洗浄槽にプローブピンを浸けて洗浄を行う。この洗浄は、プローブピン１１の脱脂など及びその水洗作業よりなる。
【００３１】
次いで、ステップＳ０３の電着塗装工程において、プローブピン１１に電着塗装を行う。図１に電着塗装装置２０を示すように、この電着塗装装置２０は、電着バス２１、電極２２及び電源部２３を備えている。
【００３２】
電着バス２１は、上方に開口した槽であり、内部に３種類の溶媒が入れられている。具体的には、上下中央の溶媒は、絶縁被膜１２を形成する電着材料を含む第１溶媒で形成されている。第１溶媒は、樹脂成分を含む導電性を有する液体であれば、樹脂成分が、液体中に溶解していてもよく、乳化していてもよく、縣濁状態で存在していてもよいが、電着効率が良好な点から、樹脂成分の平均粒径が０．１μｍ以上のサスペンジョンが好ましく、絶縁被膜１２の厚さの均一性からから、平均粒径が１０μｍ以下のサスペンジョンがより好ましい。ここで、平均粒径は、フロー式粒子像分析装置ＦＰＩＡ−３０００Ｓ（シスメックス社製）を用いて、電着液Ｌ中の分散粒子の粒度分布より測定可能である。樹脂成分は、ポリマーであってもよく、また、ポリマー前駆体であってもよい。樹脂成分は、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基などのアニオン性基を有するものであってもよく、また、有機アンモニウム基、ピリジウム基などのカチオン性基を有するものであってもよい。樹脂成分がアニオン性基を有する場合にはプローブピン１１側の電源部２３が正極及び電極２２が負極とされ、一方、樹脂成分がカチオン性基を有する場合にはプローブピン１１側の電源部２３が負極及び電極２２が正極とされる。樹脂成分としては、具体的には、例えば、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂が挙げられる。ポリイミド樹脂は、耐熱性が高く電気絶縁性が良好で、機械的強度が高いという利点がある。アクリル樹脂及びエポキシ樹脂は、耐熱性が低いが機械的強度が高い。ウレタン樹脂及びポリエステル樹脂は、耐熱性が低いが、熱で分解しやすいので剥離しやすい。電着液Ｌには、樹脂成分以外に、水、水性或いは油性有機溶剤、顔料、レベリング剤、分散剤、消泡剤等が含まれていてもよい。電着液Ｌの電気伝導度は例えば１．５〜１５ｍＳ／ｍとし、２．５〜５ｍＳ／ｍとすることが好ましい。電着液ＬのｐＨは例えば６〜９とし、６．５〜７．５とすることが好ましい。電着液Ｌの粘度は例えば１〜３０ｍＰａ・ｓとし、１〜１０ｍＰａ・ｓとすることが好ましい。電着液Ｌの表面張力は例えば１０〜７０ｍＮ／ｍとし、２０〜４０ｍＮ／ｍとすることが好ましい。電着液Ｌの固形分濃度は例えば１〜２０質量％とし、３〜１０質量％とすることが好ましく、その比重は、０．１以上１．２以下が好ましい。電着液Ｌの温度は例えば５〜５０℃とし、１０〜３０℃とすることが好ましい。
【００３３】
電着層Ｌ１の下に、この第１溶媒（比重が０．１以上１．２以下）よりも比重が大きく電着材料を含まない第２溶媒よりなる下層Ｌ２が配置されている。第２溶媒は、例えば、比重が１．５以上の塩素系溶剤（クロロホルム等）などが適している。
【００３４】
また、電着層の上側にさらに第１溶媒よりも比重が軽く電着材料を含まない第３溶媒よりなる上層Ｌ３が形成されている。第３溶媒は、比重が０．７以下で、例えば、脂肪族炭化水素系（ヘキサン、ヘプタン等）が適している。但し、第３溶媒は、揮発性が高すぎると管理が難しいので、揮発性の高い溶媒を使用する場合には蒸発を防ぐための対策を行うとよい。
【００３５】
さらに、第１〜第３溶媒は、互いに接触する溶媒同士で溶解しない必要があるので、非水溶性、非極性の溶剤などが好ましい。
【００３６】
電極２２を電着バス２１内に、上部が上層Ｌ３の液面から突出しかつ底面が槽底に接触しないように設置する。電極２２を形成する金属材料としては例えば銅が挙げられる。電極２２は電源部２３に接続されている。一方、プローブピン１１の接続端側１１ｂの部分も電源部２３に接続されている。図のように１本のプローブピン１１ではなく、複数本のプローブピン１１を一度に電源部２３に接続するようにしてもよい。
【００３７】
次に、図１に示すように、電極２２及びプローブピン１１を電着バス２１内の溶媒に浸す。この際、電着層Ｌ１と下層Ｌ２との下側境界面Ａ１及び電着層Ｌ１と上層Ｌ３との上側境界面Ａ２が乱れるが、しばらくすると、各境界面Ａ１，Ａ２がくっきりと目視できるまで落ち着く。
【００３８】
各境界面Ａ１，Ａ２がしっかりと固定された後、電極２２と電源部２３との間に電圧を一定時間印加する。印加電圧は例えば５〜２００Ｖとし、４０〜８０Ｖとすることが好ましい。電圧印加時間は例えば１〜１８０秒とし、１〜３０秒とすることが好ましい。このとき、電極２２と電源部２３に把持されたプローブピン１１との間に、電着液Ｌを介して電位差が生じ、図５に示すように、プローブピン１１の電着液Ｌに浸かった部分（電着層Ｌ１）に樹脂成分による絶縁被膜１２が析出する。しかしながら、下層Ｌ２及び上層Ｌ３には、電着材料が一切含まれていないので、下層Ｌ２及び上層Ｌ３の領域には、絶縁被膜１２が形成されない。しかも、電着層Ｌ１と下層Ｌ２との間の下側境界面Ａ１が明確に形成されているので、下側境界面Ａ１では、絶縁被膜１２の検出端側の端部１２ａは、寸法精度が高く、全周に渡って、その断面が略直角に形成される。このため、電気的特性測定時の絶縁被膜プローブピン１０のプローブ孔Ｈからの突出量のバラツキがなくなり、測定精度が向上する。
【００３９】
また、電着層Ｌ１と上層Ｌ３との間の上側境界面Ａ２も明確に形成され、また、表面張力による第１溶媒の持ち上がりを排除できるので、上側境界面Ａ２においても、絶縁被膜１２の接続端側の端部１２ｂも、寸法制度が高く、全周に渡って、その断面が略直角に形成される。
【００４０】
そして、電源部２３への通電を停止し、電極２２と、絶縁被膜１２が形成されプローブピン１１とを電着バス２１から取り出す。ここで、絶縁被膜１２の下方への垂れを抑制する観点からは、この引き上げ速度は０．５〜３００ｍｍ／ｓとすることが好ましく、１〜１０ｍｍ／ｓとすることがより好ましい。
【００４１】
次いで、ステップＳ０４において、第２洗浄工程を行う。電着塗装後にプローブピン１１を引き上げる際に第１溶媒以外の第２溶媒や第３溶媒が表面に付着する。このため、第２洗浄工程では、第１溶媒を溶解しない液体（水やアルコール）の洗浄槽に浸ける。また、エアーを吹き付けて不要な溶媒を飛ばしてもよい。
【００４２】
次いで、ステップＳ０５において、第３洗浄工程を行う。この第３洗浄工程では、さらに表面調整用の溶剤を含む洗浄槽に浸けて洗浄を行う。なお、第１及び第３の洗浄工程は、必要に応じて行えばよい。
【００４３】
次いで、ステップＳ０６において、プローブピン１１を乾燥炉で乾燥させて水分や有機溶剤を蒸発させる。
【００４４】
最後に、ステップＳ０７において、焼付炉で焼き付けを行う。なお、ステップＳ０６において、乾燥工程と焼付工程とを同時に行ってもよい。
【００４５】
このように製造することで、絶縁被膜１２の煩雑な剥離作業を伴うことなく寸法精度が高く、形状のバラツキのない品質の高い絶縁被膜プローブピン１０が極めて簡単かつ低コストな方法で得られる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、導電体よりなるプローブピンと、該プローブピンの検出端側の部分が露出するように該プローブピンの外周を被膜する絶縁被膜と、を備えた絶縁被膜プローブピン絶縁被膜プローブピン及びその製造方法に関する。
【符号の説明】
【００４７】
１０      絶縁被膜プローブピン
１１      プローブピン
１１ａ    検出端側
１１ｂ    接続端側
１２      絶縁被膜
１２ａ    端部
１２ｂ    端部
２０      電着塗装装置
２１      電着バス
２２      電極
２３      電源部
Ａ１      下側境界面
Ａ２      上側境界面
Ｌ１      電着層
Ｌ２      下層
Ｌ３      上層
【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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【図６】
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