(57)【要約】【課題】  良好なバネ性および低い電気抵抗を有し、形状精度が良好な金属構造体を提供する。【解決手段】  本発明の金属構造体は、電気回路に接触する接触部と、接触部に接続するバネ部と、バネ部を支持する支持部とを備える金属構造体において、接触部の先端にあって、電気回路に直接接触する先端部が、バネ金属層と、高導電層および／または耐磨耗層とからなる３層以上の多層構造を有することを特徴とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気回路に接触する接触部と、該接触部に接続するバネ部と、該バネ部を支持する支持部とを備える金属構造体において、前記接触部の先端にあって、電気回路に直接接触する先端部が、バネ金属層と、高導電層および／または耐磨耗層とからなる３層以上の多層構造を有することを特徴とする金属構造体。
【請求項２】
前記先端部における多層構造は、線対称構造である請求項１に記載の金属構造体。
【請求項３】
前記先端部における、高導電層の厚さＴ1は、先端部の厚さＴ2の１／３以下である請求項１または２に記載の金属構造体。
【請求項４】
前記先端部における、耐磨耗層の厚さＴ4は、先端部の厚さＴ2の１／３以下である請求項１〜３のいずれかに記載の金属構造体。
【請求項５】
前記バネ金属層は、ニッケルまたはニッケル合金からなる請求項１〜４のいずれかに記載の金属構造体。
【請求項６】
前記高導電層は、金、銀、銅、ルテニウム、ロジウムもしくはパラジウム−コバルトまたはこれらを主材料とする合金からなる請求項１〜５のいずれかに記載の金属構造体。
【請求項７】
前記耐磨耗層は、ロジウムとロジウム合金とパラジウム−コバルト合金とルテニウムとクロムとからなる群から選ばれる少なくとも１種からなる請求項１〜６のいずれかに記載の金属構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気回路の電気的諸特性を測定するコンタクトプローブ、検査用ソケットまたは電気回路に接続するコネクタ端子もしくはソケット端子などの金属構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体チップや、液晶表示装置などに形成される電気回路の検査には、コンタクトプローブが用いられる。半導体チップなどの小型化に伴ない、電極パッドも小型化し、狭ピッチ化しているため、コンタクトプローブの小型化および微細化が求められている。こうした要求に応えるため、リソグラフィおよび電鋳により製造するコンタクトプローブが提案されている。
【０００３】
リソグラフィおよび電鋳により製造するコンタクトプローブは、たとえば、図７に示すように、電気回路などの被測定面７０に接触する接触部７１と、接触部７１に接続するバネ部７２と、検査装置にコンタクトプローブを取り付け、バネ部７２を支持する支持部７３とを備える。このような構造を有するコンタクトプローブを電気回路などの被測定面７０に矢印の方向に押し当てて、電気的諸特性の検査を行なう。
【０００４】
一方、半導体検査の分野では、検査に用いる電流値の増大が予想されている。たとえば、ＩＴＲＳロードマップによれば、電極ピッチについては、２００３年の１７５μｍが、２００７年には７５μｍになり、電流値については、２００３年の１５０ｍＡが、２００７年には３００ｍＡになると予想されている。また、実際にエラーがあると、その数倍の電流が流れるものと考えられる。このように、コンタクトプローブには、狭ピッチに対応した小型化とともに許容電流値を大きくすることが求められている。
【０００５】
コンタクトプローブばかりでなく、各種コネクタも狭ピッチ化の要求が高い。たとえば、フレキシブルプリント回路（ＦＰＣ）とプリント基板を接続する基板コネクタでは、ピッチは３００μｍ以下になっており、１００μｍ程度まで狭ピッチ化する要求も出ている。そのため、コネクタおよびソケットなどの端子も、リソグラフィおよび電鋳により製造することが提案されている。
【０００６】
以上、本発明についての従来技術を、出願人が知得した一般的な技術情報に基いて説明したが、出願前に先行技術文献情報として開示すべき情報を出願人は有していない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来、リソグラフィおよび電鋳により製造するコンタクトプローブは、同一の材料で構成されているため、まずバネとしての特性が重視され、Ｎｉ−Ｍｎなどの材料が用いられてきた。しかし、Ｎｉ合金は、比抵抗率が１．２×１０7Ωｍと大きく、許容電流値の観点から良い材料とはいえない。
【０００８】
また、現状では、コンタクトプローブよりピッチが広いコネクタおよびソケットなどの端子は、単一材料からなる金属板の打ち抜き、またはエッチングにより製造されているが、ここでもバネ性が重視されているため、許容電流値の観点から良い材料を使用していない。また、リソグラフィおよび電鋳により製造する場合にも、前述のようにＮｉ−Ｍｎを使用すると、許容電流値の観点から良い材料とはいえない。
【０００９】
このような問題を解決する方法として、たとえば、単一材料であって、導電性の良い材料によりバネを構成する方法が考えられるが、実際にはこのような材料を電鋳により形成することは難しい。何故ならば、通常、バネ性の良好な材料は、結晶粒径が小さいために結晶粒界が非常に多いが、結晶粒界は電気的な抵抗を発生させる場所となるため、結晶粒界が多いバネ性の良好な材料を用いると、得られる構造体の比抵抗値は大きくならざるを得ないからである。
【００１０】
別の解決方法として、バネ性の良好な材料により構造体を製造し、その構造体の全面または一部の面にメッキなどにより、導電性の良好な材料をコーティングする方法がある。しかし、十分な導電効果が得られるほど厚くコーティングすると、精度良く形成したコンタクトプローブなどの構造体は変形し、先端での電気接触性またはバネ性に悪影響を及ぼす。
【００１１】
また、コンタクトプローブは、先端部が磨耗しやすいため、耐磨耗性の大きい材料により製造するのが望ましい。一方、先端部は、導電性が良好であることが必要である。しかし、従来より使用されている電気導通性の良い材料は結晶粒径が大きいため、硬度が低く、耐磨耗性が小さく、先端部の材料として適していない。したがって、導電性の良好な材料をコーティングした場合、先端部の耐磨耗性を高める必要から、さらにその上を、耐磨耗性材料でコーティングしなければならなくなり、構造体の変形を起こす。
【００１２】
本発明の課題は、良好なバネ性および低い電気抵抗を有し、形状精度が良好なコンタクトプローブまたはコネクタなどの金属構造体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の金属構造体は、電気回路に接触する接触部と、接触部に接続するバネ部と、バネ部を支持する支持部とを備える金属構造体において、接触部の先端にあって、電気回路に直接接触する先端部が、バネ金属層と、高導電層および／または耐磨耗層とからなる３層以上の多層構造を有することを特徴とする。
【００１４】
先端部における多層構造は、線対称構造が好ましい。また、先端部における高導電層の厚さＴ1は、先端部の厚さＴ2の１／３以下が好適であり、先端部における耐磨耗層の厚さＴ4は、先端部の厚さＴ2の１／３以下が好適である。
【００１５】
バネ金属層は、ニッケルまたはニッケル合金からなり、高導電層は、金、銀、銅、ルテニウム、ロジウムもしくはパラジウム−コバルトまたはこれらを主材料とする合金からなり、さらに耐磨耗層は、ロジウムとロジウム合金とパラジウム−コバルト合金とルテニウムとクロムとからなる群から選ばれる少なくとも１種からなる各態様が好ましい。ここに、主材料とは、全材料中に占める配合割合が、好ましくは７５質量％以上であることをいい、より好ましくは８０質量％以上であることをいう。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、バネ性が良好で、電気抵抗が低く、形状精度の良い金属構造体を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（金属構造体）
本発明の金属構造体は、電気回路に接触する接触部と、接触部に接続するバネ部と、バネ部を支持する支持部とを備える。かかる金属構造体には、電気回路の電気的諸特性を測定するために使用するコンタクトプローブ、検査用ソケット、または電気回路に接続するコネクタ端子もしくはソケット端子などが含まれる。
【００１８】
本発明の金属構造体は、接触部の先端にあって、電気回路に直接接触する先端部が、バネ金属層と、高導電層および／または耐磨耗層とからなる３層以上の多層構造を有することを特徴とする。かかる多層構造とすることにより、バネとしての特性をバネ金属層により実現するとともに、高導電層によって許容電流値を高めることができる。また、コンタクトプローブのような耐磨耗性を要求されるような電気接続部品においては、耐磨耗層を形成することにより、耐磨耗性を高めることができる。さらに、バネ金属層と高導電層と耐磨耗層の多層構造とすることにより、許容電流値が大きく、耐磨耗性も高いバネ構造体を得ることができる。
【００１９】
また、多層構造とすることにより、各層の材料ごとに熱膨張係数または材料の内部応力が異なる場合であっても、反りおよび反り量の変化がなく、形状のバランスが崩れない、高精度の金属構造体を提供することができる。かかる効果を高める点で、先端部における多層構造は、その材質も含めて、線対称である態様が好ましい。さらに、高導電材料のうち、メッキ時の内部応力が高く、厚膜化が困難な材料であっても、多数の薄層をバネ金属層の間に挟み込む構造とすることで利用可能となる。また、柔らかい材料あるいは脆い材料であっても、バネ金属層が強度を保持するため利用することができるようになる。
【００２０】
本発明の金属構造体のうち接触部のみを図１（ｃ）に例示する。図１（ｃ）に示す例では、接触部１の先端にあって、電気回路に直接接触する先端部２が、バネ金属層４（４ａ、４ｂ）と高導電層３とからなる多層構造を有する。かかる多層構造とすることにより、バネとしての特性をバネ金属層により実現するとともに、高導電層によって許容電流値を高めることができる。また、高導電層として、高導電性であって、耐磨耗性も良好な材料層を形成することにより、導電性と耐磨耗性の双方を得ることができ、コンタクトプローブ用の材料として好適である。図１（ｃ）には、３層からなる場合を例示するが、金属構造体に求められる仕様に応じて、より多くの構成層からなる多層構造とすることができる。構成層数を増やすことにより、応力バランスを維持しながら、大電流を流すことができるようになる。
【００２１】
本発明の金属構造体の他の例を図６（ａ）に示す。図６（ａ）に示す例では、接触部６１の先端にあって、電気回路に直接接触する先端部６２が、バネ金属層６４（６４ａ、６４ｂ、６４ｃ）と、高導電層６３と、耐磨耗層６５とからなる多層構造を有する。かかる多層構造とすることにより、コンタクトプローブのような、耐磨耗性をも要求される金属構造体において、高い許容電流値と大きな耐磨耗性を実現することができる。図６（ａ）には、５層構造の例を示すが、さらに構成層数を多くすることも可能である。
【００２２】
このような多層構造とすることにより、たとえば、高導電材料であって、電鋳する際の内部応力が大きく、厚膜化が困難な材料であっても、多数の薄層として、バネ金属層の間に挟み込む構造とすることにより利用することができるようになる。また、柔らかい材料または脆い材料であっても、バネ金属層が強度を保持するため利用することができる。さらに、各層の材料ごとに熱膨張係数または内部応力が異なる場合であっても、このような多層構造とすることにより、反りが生じず、反り量が変化することもなく、形状のバランスが崩れない、精度の高い金属構造体を得ることができる。
【００２３】
コンタクトプローブとして使用する場合には、接触部における先端部が電気回路に接触する。したがって、図２（ｄ）と図３（ｄ）に示すように、先端部２２，３２を細く加工することにより、検査対象である電気回路との接触圧を高める態様が好ましい。図２（ｄ）に示す接触部では、先端部２２は、バネ金属層２４（２４ａ、２４ｂ）と高導電層２３とからなる３層構造である。また、図３（ｄ）に示す接触部も同様であり、先端部３２は、バネ金属層３４（３４ａ、３４ｂ）と高導電層３３とからなる３層構造である。
【００２４】
バネ金属層は、靭性などのバネ特性に優れ、硬度が高く、さらには、後述する電鋳による製造に適している点で、ニッケルまたはニッケル合金からなるものが好ましい。本発明の金属構造体をコンタクトプローブとして使用するときは、ウェハバーンインテストにも使用され、耐熱性が要求されるため、ニッケル−マンガン合金が好適である。合金の組成比は、用途によっても異なるが、電鋳時の電析効率の観点から、マンガンがニッケルの０．０１質量％〜０．３質量％が好ましく、０．０１質量％〜０．１５質量％がより好ましい。
【００２５】
高導電層は、金、銀もしくは銅または金合金、銀合金もしくは銅合金からなる態様が好ましい。これらの金属は柔らかいため、従来はバネとして利用することができなかった。しかし、本発明では、バネ金属層に挟んで多層構造とし、バネ性をバネ金属層により保持させることにより、これらの金属の高導電性を利用することができる。たとえば、銀の比抵抗率は１．６×１０-8Ωｍであり、Ｎｉ−Ｍｎの比抵抗率の１／７であるため、先端部における全体の厚さの１／７を銀層とすることにより、先端部の導電性を２倍にすることができる。
【００２６】
同様に、金の比抵抗率は２．４×１０-8Ωｍであり、銅の比抵抗率は１．７×１０-8Ωｍであり、比抵抗率が小さいから、バネ金属層の間に挟むことにより、バネ特性を維持しつつ、導電性を向上させることができる。また、これらの高導電性材料は熱伝導性も高いため、導電性を高めることで抵抗発熱を抑えるとともに、発生した熱を逃がしやすく、許容電流値の向上に寄与することができる。こうした観点から、図２（ｄ）と図３（ｄ）に示すように先端部における、高導電層の厚さＴ1は、先端部の厚さＴ2の１／３以下が好ましい。
【００２７】
耐磨耗層は、クロムからなる態様が好ましい。クロムは、硬度が１０００Ｈｖ程度あり、耐磨耗性が良好である。したがって、クロムからなる層を、バネ金属層に挟み込むことにより、先端部全体としての耐磨耗性を向上させることができる。クロムは、単一材料では厚膜形成が困難であるが、上述の高導電層と同様に、多層構造とすることにより利用することが可能となる。このような観点から、図６（ａ）に示すように、先端部における、耐磨耗層の厚さＴ4は、先端部の厚さＴ2の１／３以下が好ましい。
【００２８】
また、耐磨耗層は、ロジウムとロジウム合金とパラジウム−コバルト合金とルテニウムとからなる群から選ばれる少なくとも１種からなる態様が好ましい。ロジウムとロジウム合金とパラジウム−コバルト合金とルテニウムは、耐磨耗性を有するととも高い導電性を有する材料である点で、本発明の金属構造体用の材料として有用である。
【００２９】
ロジウムは、白金族の中で最も比抵抗率が低く、高硬度で耐磨耗性が良好である点でより好ましい。ロジウムは内部応力が大きく、厚膜を形成するのが困難であり、また比較的脆い材料であるが、本発明においてはバネ金属層と多層構造を形成することにより有効に利用することができる。ルテニウムは、導電性および硬度などにおいてロジウムと同等の特性を有し、加えてコストが低い点で有用である。ルテニウムも厚膜の形成が困難であるため、単独ではコンタクトプローブなどの材料として利用することができないが、多層構造とすることにより有効性を引き出すことができる。
【００３０】
ロジウム合金およびパラジウム−コバルト合金も同様に、高い導電性と耐磨耗性の双方を有している。ロジウム合金としては、硬度および耐熱性の向上の観点から、白金、イリジウム、鉄またはマンガンなどとの合金が好適である。合金の組成比は、配合する金属の種類によっても異なるが、導電性の維持および電鋳できる限界などの観点から、ロジウムの１０質量％以下の割合で配合する態様が好ましい。一方、パラジウム−コバルト合金の組成比は、電気伝導度を維持する観点から、パラジウムに対して５質量％〜２５質量％の割合でコバルトを配合する態様が好ましく、コバルトの配合割合は１０質量％〜２０質量％がより好ましい。
【００３１】
（金属構造体の製造方法）
本発明の金属構造体の製造方法は、リソグラフィにより樹脂型を形成する工程と、導電性基板上で樹脂型に、バネ金属層と、高導電層および／または耐磨耗層とからなる３層以上の層を電鋳により形成する工程と、研磨または研削する工程と、樹脂型を除去する工程と、導電性基板を除去する工程とを含むことを特徴とする。バネ金属層などからなる３層以上の層を、１つの樹脂型上に形成するため、リソグラフィと電鋳を複数回行なう必要がなく、工程がシンプルであり、製造コストを低減することができる。また、機械加工では、±１０μｍ程度の精度しか得られないが、本発明の方法によれば、±１μｍの高精度の金属構造体を再現性よく、容易に製造でき、材料組成も均一である。したがって、バネ特性を均一に保つことができる。さらに、全長のバラツキを減らし、脆性電極に対しても、過剰なストレスの発生を抑えることができる。また、微細構造体を一体形成することができるため、部品点数を減らし、部品コストおよび組立てコストを低減することができる。
【００３２】
具体的な製造方法は、図４（ａ）に示すように、まず、導電性基板４１上に樹脂層４２を形成する。導電性基板として、たとえば、銅、ニッケル、ステンレス鋼またはアルミニウムなどからなる金属製基板を使用することができる。また、チタン、アルミニウム、銅またはクロムなどの金属材料をスパッタリングしたシリコン基板またはガラス基板などを用いることもできる。樹脂層には、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）などのポリメタクリル酸エステルを主成分とする樹脂材料、または紫外線（ＵＶ）もしくはＸ線に感受性を有する化学増幅型樹脂材料などを用いる。樹脂層の厚さは、形成しようとする金属構造体の厚さに合せて任意に設定することができ、たとえば、４０μｍ〜５００μｍとすることができる。
【００３３】
つぎに、樹脂材料４２上にマスク４３を配置し、マスク４３を介してＵＶまたはＸ線４４などを照射する。本発明の製造方法においては、高いアスペクト比を有する金属構造体が得られる点で、ＵＶ（波長２００ｎｍ）より短波長であるＸ線（波長０．４ｎｍ）を使用するのが好ましい。また、Ｘ線の中でも指向性の高いシンクロトロン放射のＸ線（以下、「ＳＲ」という。）を使用する態様がより好ましい。ＳＲを用いるＬＩＧＡ法は、ディープなリソグラフィが可能であり、厚さ数１００μｍの金属構造体をミクロンオーダの高精度で大量に製造することができる。
【００３４】
マスク４３は、金属構造体のパターンに応じて形成するＵＶまたはＸ線４４などの吸収層４３ａと、透光性基材４３ｂとからなる。Ｘ線マスクの場合、透光性基材４３ｂには、窒化シリコン、シリコン、ダイヤモンド、チタンなどを用いる。また、吸収層４３ａには、金、タングステン、タンタルなどの重金属またはその化合物などを用いる。Ｘ線４４の照射により、樹脂層４２のうち、樹脂層４２ａは露光され変質するが、樹脂層４２ｂは吸収層４３ａにより露光されない。このため、ポジ型樹脂の場合、現像により、変質（分子鎖が切断）した部分のみが除去され、図４（ｂ）に示すような樹脂層４２ｂからなる樹脂型が得られる。
【００３５】
つぎに、電鋳を行ない、図４（ｃ）に示すように、樹脂型に、バネ金属層と高導電層とからなる３層以上の金属材料層４５を堆積する。電鋳とは、金属イオン溶液を用いて導電性基板上に金属材料からなる層を形成することをいう。導電性基板４１をめっき電極として電鋳を行なうことにより、樹脂型に金属材料層４５を堆積することができる。樹脂型の空孔部が埋まる程度に金属材料層４５を堆積する場合、堆積した金属材料層から、最終的に本発明の金属構造体を得ることができる。
【００３６】
電鋳後、研磨または研削により所定の厚さに揃えると、図４（ｄ）に示すような金属構造体が得られる。その後、図４（ｅ）に示すように、ウェットエッチングまたはプラズマアッシングにより樹脂型を除去する。つづいて、酸もしくはアルカリによりウェットエッチングし、または機械加工により導電性基板４１を除去すると、図４（ｆ）に示すような本発明の金属構造体を得ることができる。得られた金属構造体には、必要に応じて、厚さ０．０５μｍ〜１μｍの金などからなるコート層を施すことができる。
【００３７】
本発明の金属構造体の製造方法の他の態様は、金型により樹脂型を形成する工程と、導電性基板上で樹脂型に金属材料からなる層を電鋳により形成する工程と、研磨または研削する工程と、樹脂型を除去する工程と、導電性基板を除去する工程とを含むことを特徴とする。かかる方法によっても、リソグラフィにより樹脂型を形成する前述の製造方法と同様に、応力バランスが良好で、反りが少ない金属構造体を製造することができる。また、微細構造体を一体形成できるため、部品点数を減らし、部品コストおよび組立てコストを低減することができる。さらに、同一の金型を用いて、大量生産が可能である。
【００３８】
かかる製造方法は、図５（ａ）に示すとおり、凸部を有する金型５２を用いて、エンボス成形、反応性成形または射出成型などのモールドにより、図５（ｂ）に示すような凹状の樹脂型５３を形成する。樹脂としては、ポリメタクリル酸メチルなどのアクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリオキシメチレンなどのポリアセタール樹脂などの熱可塑性樹脂を用いる。金型５２は、本発明の金属構造体と同様の金属微細構造体であるため、リソグラフィ法と電鋳を組み合せた上述の方法により製造することが好ましい。ただし、この場合は多層構造とする必要はない。
【００３９】
つぎに、樹脂型５３の上下を反転した後、図５（ｃ）に示すように、導電性基板５１に貼り付ける。続いて、図５（ｄ）に示すように、樹脂型５３を研磨し、樹脂型５３ａを形成する。その後は前述と同様に、電鋳により樹脂型５３ａに、バネ金属層と高導電層とからなる３層以上の金属材料層５５を堆積し（図５（ｅ））、研磨または研削により厚さを調整した後（図５（ｆ））、樹脂型５３ａを除去し（図５（ｇ））、導電性基板５１を除去すると、図５（ｈ）に示すような本発明の金属構造体が得られる。
【００４０】
本発明の金属構造体の製造方法について、接触部のみを取り挙げ、図１〜図３に示す。図１に示す方法は、先端加工を施さない態様である。まず、前述の電鋳工程において、樹脂型の空孔部（図示していない。）にバネ金属層４ｂを形成し（図１（ａ））、つづいてバネ金属層４ｂ上に高導電層３を形成し（図１（ｂ））、最後に高導電層３上にバネ金属層４ａを形成し、電鋳を完了する。２層のバネ金属層４を同一の厚さとすることにより、先端部における多層構造が、材料組成も含めて線対称となり、応力バランスの良好な金属構造体を得ることができる。
【００４１】
図２に示す方法は、接触部の先端の一部を除去する態様である。まず、樹脂型の空孔部（図示していない。）にバネ金属層２４ｂを形成し（図２（ａ））、つづいてバネ金属層２４ｂ上に高導電層２３を形成し（図２（ｂ））、つづいて高導電層２３上にバネ金属層２４ｃを形成し（図２（ｃ））、最後にバネ金属層２４ｃを一部除去する（図２（ｄ））。各層の形成後、まとめて先端加工をすることができるため、各層をリソグラフィと電鋳により形成する必要がなく、製造コストを低減することができる。先端の一部を除去して、接触部２１の先端部２２におけるバネ金属層２４ａの厚さを、バネ金属層２４ｂの厚さに揃えることにより、先端部２２における多層構造は線対称となる。
【００４２】
図３に示す方法は、接触部の先端を電解研磨する態様である。まず、樹脂型の空孔部（図示していない。）にバネ金属層３４ｃを形成し（図３（ａ））、つづいてバネ金属層３４ｃ上に高導電層３３を形成し（図３（ｂ））、つづいて高導電層３３上にバネ金属層３４ｄを形成し（図３（ｃ））、最後にバネ金属層３４ｃ、３４ｄを電解研磨する（図３（ｄ））。接触部３１の先端部３２におけるバネ金属層３４ａ、３４ｂの厚さを揃えることにより、先端部３２における多層構造は線対称となる。その他、接触部の先端加工は、機械的な研磨、化学エッチングにより行なうことができる。
【００４３】
実施例１
まず、図４（ａ）に示すように、導電性基板４１上に樹脂層４２を形成した。導電性基板としては、ステンレス鋼からなる基板を用いた。樹脂層を形成する材料は、アクリル樹脂を用い、樹脂層の厚さは６０μｍとした。
【００４４】
つぎに、樹脂層４２上にマスク４３を配置し、マスク４３を介してＸ線４４を照射した。Ｘ線としては、ＳＲを照射した。マスク４３は、複数のコンタクトプローブのパターンからなる吸収層４３ａを有するものを使用した。透光性基材４３ｂは窒化シリコンからなり、吸収層４３ａは窒化タングステンからなるものを用いた。
【００４５】
Ｘ線４４の照射後、メチルイソブチルケトンにより現像し、Ｘ線４４により変質した部分を除去すると、図４（ｂ）に示すような樹脂層４２ｂからなる樹脂型が得られた。つぎに、電鋳を行ない、樹脂型の空孔部に金属材料層４５を堆積した（図４（ｃ））。
【００４６】
電鋳工程においては、まず、スルファミン酸ニッケル−マンガン浴を用いて、第１層目のバネ金属層として、厚さ２０μｍのニッケル−マンガン層を形成した。つぎに、洗浄し、表面活性化処理をした後、硫酸ロジウム浴により、第２層目の耐磨耗層兼高導電層として、厚さ１０μｍのロジウム層を形成した。つづいて、洗浄し、表面活性化処理をした後、第１層目と同じメッキ浴により、第３層目のバネ金属層として、ニッケル−マンガン層を深さ６０μｍの樹脂型から溢れ出るまで形成した。
【００４７】
電鋳後、研磨して表面の凹凸を除去するとともに、コンタクトプローブの厚さを５０μｍに整え（図４（ｄ））、プラズマアッシングにより樹脂型を除去した後（図４（ｅ））、導電性基板４１を除去して、図４（ｆ）に示すような、コンタクトプローブを得た。
【００４８】
得られたコンタクトプローブは、厚さ２０μｍの２層のニッケル−マンガン製バネ金属層の間に、厚さ１０μｍのロジウム製耐磨耗層兼高導電層を挟んだ３層構造を有し、全長４ｍｍであった。また、全長４ｍｍにおける反りは２μｍ以下であり、従来のニッケル−マンガン製単層構造のコンタクトプローブと同等の反りであった。つづいて、常温（２５℃）から２００℃まで加熱しながら反りの様子を観察したところ、最大３μｍの反りを示したが、従来のニッケル−マンガン製単層構造のコンタクトプローブと同等の反りであった。
【００４９】
ＩＣの電極パッドを模して、Ｓｉ製基板上に厚さ０．７μｍのＡｌ膜をスパッタリングにより形成し、被検体とした。本実施例で製造したコンタクトプローブを用いて被検体の電気抵抗を測ると、０．１８Ωであり、従来のニッケル−マンガン製単層構造のコンタクトプローブのよる測定値である０．２３Ωと比較して、２０％以上低い抵抗値を示した。また、本実施例で製造したコンタクトプローブに５ｇの荷重をかけ、被検体に対して１００μｍのストロークで、１０万回の接触テストを実施したが、プローブの破損および層間剥離は観察されなかった。
【００５０】
実施例２
第１層目のバネ金属層として厚さ５μｍのニッケル−マンガン層を形成し、第２層目の耐磨耗層兼高導電層として厚さ５μｍのロジウム層を形成し、第３層目のバネ金属層として厚さ４０μｍのニッケル−マンガン層を形成し、樹脂型の除去後、導電性基板上で先端部の一部を除去した以外は実施例１と同様にしてコンタクトプローブを製造した。このコンタクトプローブの接触部の断面図を図２（ｄ）に示す。図２（ｄ）に示すように、先端部２２から２０μｍの範囲を厚さＴ2が１５μｍとなるように加工した。その結果、先端部２２は、厚さ５μｍのバネ金属層２４ａと、厚さ５μｍの耐磨耗層兼高導電層２３と、厚さ５μｍのバネ金属層２４ｂとからなる３層構造であった。
【００５１】
このコンタクトプローブは、全長４ｍｍにおける反りが２μｍ以下であり、この反りは、２００℃までの加熱処理でも大きくなることはなかった。また、被検体に対する電気抵抗は０．１８Ωであり、１０万回の接触テストにおいても破損および層間剥離は観察されなかった。さらに、１万回の接触テストによる電気抵抗の変化は、本実施例では０．１８Ω→０．４Ωであり、従来のニッケル−マンガン製単層構造のコンタクトプローブで０．２３Ω→２．０Ωであった結果と比較して、本実施例品は非常に安定していることがわかった。
【００５２】
つぎに、従来のニッケル−マンガン製単層構造のコンタクトプローブの先端を、本実施例と同様に加工した。この従来のコンタクトプローブについて、上述の１０万回の接触テストを行なった結果、先端は４μｍ〜５μｍ磨耗していた。これに対して、本実施例品における磨耗は２μｍ〜３μｍであり、硬度の高いことがわかった。さらに、上述の接触テストにおいて使用した被検体に対して、接触荷重５ｇ、電流１Ａで１秒間通電し、ショート実験を行なった。その結果、従来品では先端部が融解し、バネ性などのコンタクトプローブの機能を失ったのに対して、本実施例品ではコンタクトプローブの機能を維持していた。
【００５３】
実施例３
コンタクトプローブの接触部を電解研磨した以外は実施例１と同様にしてコンタクトプローブを製造した。電解研磨は、接触部における先端部から５０μｍの範囲を塩酸（ｐＨ１．０）に浸漬して行なった。得られたコンタクトプローブを図３（ｄ）に示す。このコンタクトプローブについて、実施例２と同様に、１万回の接触テストを行なった結果、実施例２と同様に、電気抵抗値は０．１８Ω→０．４Ωに変化した。
【００５４】
実施例４
第２層の耐磨耗層兼高導電層を、スルファミン酸パラジウム−コバルト浴を用いて形成し、厚さ５μｍのパラジウム−コバルト層とした以外は実施例２と同様にして、コンタクトプローブを製造した。全長４ｍｍにおける反りは１μｍとさらに小さく、反りは、２００℃までの加熱処理でも大きくなることはなかった。また、同様にして行なった電気抵抗は０．１９Ωであり、１０万回の接触テストにおいても破損および層間剥離は観察されなかった。さらに、１万回の接触テストによる電気抵抗の変化は、０．１９Ω→０．４１Ωであり、非常に安定していることがわかった。
【００５５】
また、本実施例品の１０万回の接触テストによる磨耗は１μｍ〜２μｍであり、従来品と比較して、本実施例品では耐久性が高いことがわかった。さらに、ショート実験を行なった結果、従来品では先端部が融解し、バネ性などのコンタクトプローブの機能を失ったのに対して、本実施例品ではコンタクトプローブの機能を維持していた。
【００５６】
実施例５
先端部における、第１層目のバネ金属層を厚さ３μｍのニッケル−マンガン層とし、第２層目の耐磨耗層兼高導電層を厚さ２μｍのルテウム層とし、第３層目のバネ金属層を厚さ３μｍのニッケル−マンガン層とし、第４層目の耐磨耗層兼高導電層を厚さ２μｍのルテウム層とし、第５層目のバネ金属層を厚さ３μｍのニッケル−マンガン層とした以外は実施例２と同様にしてコンタクトプローブを製造した。
【００５７】
本実施例と実施例２のコンタクトプローブについて、ショート実験を行なった。その結果、実施例２のコンタクトプローブは１．５Ａの電流により先端部が熔融し、機能を失ったのに対して、本実施例品では２．１Ａにまで通電量を上げても機能を維持していた。
【００５８】
実施例６
第１層のバネ金属層を厚さ１０μｍのニッケル−マンガン層とし、第２層目の高導電層を厚さ５μｍの銀層とし、第３層目のバネ金属層を１０μｍのニッケル−マンガン層とし、第４層目の高導電層を厚さ５μｍの銀層とし、第５層目のバネ金属層を厚さ１０μｍのニッケル−マンガン層とし、実施例１と同様にして、コネクタ端子を製造した。本実施例について抵抗値を測定したところ、ニッケル−マンガンのみからなるコネクタ端子と比較して、約１／２．５に抵抗値が低減した。
【００５９】
実施例７
図６（ａ）に示すように、第１層目のバネ金属層６４ｃを厚さ５μｍのニッケル−マンガン層とし、第２層目の耐磨耗層兼高導電層６５を厚さ５μｍのロジウム層とし、第３層目のバネ金属層６４ｂを厚さ１０μｍのニッケル−マンガン層とし、第４層目の高導電層６３を厚さ５μｍの銀層とし、第５層目のバネ金属層６４ａを厚さ２０μｍのニッケル−マンガン層とし、実施例１と同様にして、コネクタ用端子を製造した。
【００６０】
つづいて、実施例２と同様に、先端部６２から２０μｍまでの部分を、厚さが１５μｍとなるように除去し、図６（ｂ）に示すようなコネクタ端子を得た。得られたコネクタ端子は、厚さ０．７μｍのアルミへの接触抵抗が０．１４Ωであり、従来と比べて４０％低下していた。また、１０万回の接触テストによる磨耗は２μｍ程度であり、この点でも従来品より改善していた。
【００６１】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
バネ性が良好で、電気抵抗が低く、形状精度の良いコンタクトプローブ、検査用ソケット、コネクタ端子またはソケット端子などを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の金属構造体における接触部の製造方法を示す工程図である。
【図２】本発明の金属構造体における接触部の製造方法を示す工程図である。
【図３】本発明の金属構造体における接触部の製造方法を示す工程図である。
【図４】本発明の金属構造体の製造方法を示す工程図である。
【図５】本発明の金属構造体の製造方法を示す工程図である。
【図６】本発明のコンタクトプローブにおける接触部の構造を示す模式図である。
【図７】従来のコンタクトプローブの構造を示す模式図である。
【符号の説明】
【００６４】
１，２１，３１  接触部、２，２２，３２  先端部、３，２３，３３  高導電層、４，２４，３４  バネ金属層。
【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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【図７】
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