(57)【要約】【課題】電子装置の高密度化に伴う被測定電極の小型化と高密度化により、高精度で且つ変形による人手での修正が困難化している。【解決手段】電子装置の検査に用いられる測定用バネであり、被測定物に接触する第１の導電体１と、第１の導電体の形状変化を制御する第２の導電体３とを備えている。第１導電体１は、形状の可逆的変化特性を有する。第２導電体３は、第１の導電体の表面に第１の導電体と絶縁されて設けられており、形状の可逆変化特性を有する。【選択図】図２
2008185400.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子装置の検査に用いられる測定用バネであり、
形状の可逆的変化特性を有しており、被測定物に接触する第１の導電体と、
前記第１の導電体の表面に前記第１の導電体と絶縁されて設けられており、形状の可逆変化特性を有するとともに、前記第１の導電体の形状変化を制御する第２の導電体と、
を備えた測定用バネ。
【請求項２】
前記第１の導電体と前記第２の導電体との間に設けられた電気絶縁体をさらに備えている、請求項１に記載の測定用バネ。
【請求項３】
前記第１の導電体が、熱弾性型形状記憶合金である、請求項１または２に記載の測定用バネ。
【請求項４】
前記第１の導電体が、強磁性型形状記憶合金である、請求項１または２に記載の測定用バネ。
【請求項５】
前記第２の導電体が、熱弾性型形状記憶合金である、請求項１〜４のいずれかに記載の測定用バネ。
【請求項６】
前記第２の導電体は、前記第１の導電体の形状変化の方向と異なる方向の形状変化を行う、請求項１〜５のいずれかに記載の測定用バネ。
【請求項７】
前記第１の導電体は、一方向形状記憶処理が施されており、超弾性特性を有する、請求項１〜６のいずれかに記載の測定用バネ。
【請求項８】
前記第１の導電体は、通電加熱により元の形状に回復する、請求項１〜７のいずれかに記載の測定用バネ。
【請求項９】
前記第１の導電体は、２方向性形状記憶処理または全方位形状記憶処理が施された形状記憶合金であることを特徴とする請求項１〜６に記載の測定用バネ。
【請求項１０】
前記第１の導電体は、測定時の電気負荷により、測定物に均等に接触圧力をかける動きをすることを特徴とする請求項１〜６または請求項９に記載の測定用バネ。
【請求項１１】
前記第２の導電体は、２方向性形状記憶処理または全方位形状記憶処理が施された形状記憶合金であることを特徴とする請求項１〜１０に記載の測定用バネ。
【請求項１２】
前記バネの周囲に、測定時の電気負荷により、前記バネの先端部分を測定物の決められた位置に誘導する導電体をさらに備えている、請求項１〜１１に記載の測定用バネ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子装置と測定装置間の電気的接続に適した測定用バネに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に電子装置と周辺装置との接続には比較的恒久的なものと簡単に接続と遮断が可能なものとおよそ二つに分類される。比較的恒久的なものの例としてはワイヤボンディングや半田付けなどの接続方法がある。これらの接続手段は一旦接続したならば、その遮断は接続部分の破壊を行うことが必要である。電子装置を組み込む完成装置への接続には有効である。一方、簡単に接続と遮断が可能なものの例としてはソケットとプラグの組み合わせやコネクターやバネ要素を含んだプローブピンなどがある。これらの接続手段は破壊を伴わずに短時間に接続と遮断が簡単に行われる。
【０００３】
電子装置の測定のための接続については、電子装置を破壊することなく、簡単且つ短時間に接続と測定が為されることが必要である。このため、少なくとも一部がニードル形状をした測定用バネが良く用いられる。
【０００４】
測定用バネは電子装置の被測定端子に接触する接触部と接触部からつながる支持部とプローブボードに固定接続される固定部からなる。接触部は電子装置の被測定端子表面の酸化膜やコンタミネーションを突き破って確実に電気的接触を取るためと、交換無しに多数の電子装置を高速で測定するために硬さと耐摩耗性と良伝導性をもった材料が使われる。支持体は接触部に掛かる接続時の応力を緩和して電子装置の被測定端子の破壊を阻止するための弾性と、支持体の塑性変形のために接触部が被測定端子に正しく当たらないことを阻止するための剛性を併せ持つような材料や形状が選択される。固定部はプローブボードに半田付けされるため、表面の半田濡れ性が更に必要となる。
【０００５】
近年では電子装置の微細化に伴う被測定端子の小型化と狭ピッチ化に伴い、プローブボードに取り付けられる測定用バネの多数化と狭ピッチ化が進んでいる。
【０００６】
このため、測定用バネの高精度加工や万一の塑性変形時の修正方法について提案されている。
【０００７】
特許文献１においてはフォトリソグラフィーにより電鋳法で測定用バネを製造する方法を記載しており、このため、個々の測定用バネの形状は極めて高い精度で一様に製造できる。更に先端部のみ時効硬化性を付与することによって耐摩耗性を向上させる技術について明らかにしている。
【０００８】
特許文献２においてはフォトリソグラフィーにより電鋳法で測定用バネを製造する方法を記載しており、このため、個々の測定用バネの形状は極めて高い精度で一様に製造できる。更に導電層、バネ層、耐摩耗層の３層構造以上として測定用バネの改善を行っている。
【０００９】
特許文献３においては測定用バネの支持体の一部を形状記憶合金とし、支持体が変形する方向の逆方向に形状記憶合金が加熱によって変形することを利用して、簡便に精度良く測定用バネの変形の修正ができる改善について述べている。
【００１０】
特許文献４においては測定用バネに形状記憶合金を被覆または接着することにより、形状修正を容易にする方法が記載されている。
【特許文献１】特開２００６−８４４５０号公報
【特許文献２】特開２００６−６４５１１号公報
【特許文献３】特表２００３−５３１４９５号公報
【特許文献４】特開平６−１１８０９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１または特許文献２の方法においては測定用バネの繰り返し使用によって生じた変形は人手にて行う修正となり、十分な修正精度が得られない。このため、頻繁な測定用バネの交換が必要となり、また、交換による配置精度も高精度とはならなくなるため、プローブボードに取り付けられる測定用バネの多数化と狭ピッチ化に十分に対応できない。また、特許文献３や特許文献４に見られるような形状記憶合金への加熱による測定用バネの変形修正については形状記憶合金の変形の強さが余り強くないために、測定用バネ支持体に用いられるタングステンやニッケル合金などに塑性変形を引き起こせないために測定用バネの形状修正は実際には困難である。また、特定の測定用バネのみの高精度な加熱は困難なため、修正不要な測定用バネまで形状記憶合金によるストレスが掛かる。
【００１２】
従って、本発明の測定用バネは変形しても高精度に形状修正が可能となる測定用バネを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の測定用バネは形状の可逆的変化を行い被測定物に接触される第１の導電体と、該第１の導電体の表面に前記第１の導電体と絶縁されて設けられており、形状可逆変化を行うとともに、前記第１の導電体の形状変化を制御する第２の導電体を備えたことを特徴とする。
【００１４】
本発明の測定用バネは前記第１の導電体と前記第２の導電体との間に電気絶縁体が設けられていることを特徴とする。
【００１５】
本発明の測定用バネは前記第１の導電体が熱弾性型形状記憶合金であることを特徴とする。
【００１６】
本発明の測定用バネは前記第１の導電体が強磁性型形状記憶合金であることを特徴とする。
【００１７】
本発明の測定用バネは前記第２の導電体が熱弾性型形状記憶合金であることを特徴とする。
【００１８】
本発明の測定用バネは前記第２の導電体が前記第１の導電体の形状変化の方向と異なる方向の形状変化を行うことを特徴とする。
【００１９】
本発明の測定用バネは前記第１の導電体が一方向形状記憶処理も施されており、超弾性特性を有することを特徴とする。
【００２０】
本発明の測定用バネは前記第１の導電体が通電加熱により元の形状に回復することを特徴とする。
【００２１】
本発明の測定用バネは前記第１の導電体が２方向性形状記憶処理または全方位形状記憶処理が施された形状記憶合金であることを特徴とする。
【００２２】
本発明の測定用バネは前記第一の導電体が測定時の電気負荷により、測定物に均等に接触圧力をかける動きをすることを特徴とする。
【００２３】
本発明の測定用バネは前記第２の導電体が２方向性形状記憶処理または全方位形状記憶処理が施された形状記憶合金であることを特徴とする。
【００２４】
本発明の測定用バネは前記バネの周囲の導電体が測定時の電気負荷により、測定物の決められた位置に前記バネの先端部分を誘導することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の測定用バネは可逆的形状変化を行い、且つ、相互に絶縁された２種類の可逆的形状変化を行う導電体から形成されていることより、複雑な方向や形状の変化を付与することが可能である。
【００２６】
更に可逆的形状変化を行う２種類の導電体は電気的に絶縁されているため、形状変化を外部加熱だけではなく、それぞれの導電体を通電加熱することができる。このため、特定の測定用バネだけを加熱可能であることから、測定用バネアレーの中の特定の測定用バネだけを形状変化させることが出来る。このため、人手による修正が要ら無くなるため、作業ミスによる測定用バネの破損もない。
【００２７】
更に第一の導電体を熱弾性型記憶合金としたことにより、オーステナイト変態終了温度（Ａｆ点）を作業時の温度よりも低くすることにより、超弾性特性とすることが可能である。コンタクト時の接触力が変形量にかかわらず一定となり且つ比較的弱い。このため、電子装置の被測定部に不要の損傷を与えたり、また、測定用バネ自体の塑性変形の可能性も低くなるので故障も無い。
【００２８】
また、第一の導電体を強磁性型形状記憶合金としたことにより、温度変化だけではなく、磁場に晒すことにより形状変化をさせることが可能である。特に測定用バネアレーの中の一定の領域の測定用バネを任意の時点で一様に形状変化させることが可能になる。
【００２９】
更に、第二の導電体を熱弾性型形状記憶合金にしたことにより、測定中に通電加熱することにより、コンタクト位置を測定用バネ毎に微調整することが出来る。このため、測定エラーの発生が少なくなる。
【００３０】
更に、第２の導電体が第１の導電体の形状変化の方向と異なる方向の形状変化を行うことから、測定用バネは三次元的な形状変化が可能となる。このため、さらに微妙にコンタクト位置を測定用バネ毎に微調整することが出来る。このため、測定エラーの発生が少なくなる。
【００３１】
更に操作温度がマルテンサイト変態点（Ｍｓ点）以上且つＡｆ点以下となるようにした時は第一の導電体に一方向形状記憶処理を施し、超弾性特性も有するようにすることにより、コンタクト時には一方向のみの変形が優勢となる。このため、コンタクトバラツキが生じても測定用バネの滑り方向は一定のため、第二の導電体によるコンタクト位置補正が容易になる。このため、更に測定エラーの発生が少なくなる。
【００３２】
更に、第１の導電体が通電加熱により元の形状に回復するように通電加熱時温度をＡｆ点以上とすることにより、測定毎に測定用バネ形状の修正が可能である。
【００３３】
また、第１の導電体に２方向性形状記憶処理または全方位形状記憶処理を施すことにより通電加熱温度により測定用バネを形状変化させて電子装置の被測定端子とのコンタクトを行うことも可能である。このため、機械的に接触した場合のように接触ムラを発生させない測定も可能である。
【００３４】
第一の導電体が測定時の電気負荷により、測定物に均等に接触圧力をかける動きをするように超弾性特性と形状記憶特性を調整することにより、全測定用バネが均一な力で電子装置の被測定端子に接触することが可能であるので測定エラーや被測定端子の破損がない。
【００３５】
更に第２の導電体が２方向性形状記憶処理または全方位形状記憶処理が施された形状記憶合金とした場合、更に測定中の形状や接触力の微調整が可能となる。
【００３６】
更に個別の測定用バネの通電加熱特性を制御することにより、測定用バネが測定時の電気負荷により、測定物の決められた位置に前記測定用バネの先端部分を誘導することが出来る。このため、変形故障した測定用バネが有ってもその補正を行いながら測定を続行可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
次に本発明の配線基板を添付の図面に従って詳細に説明する。
【００３８】
図２は本発明例の実施の形態の一例の断面図である。図２に示すように１は第１の導電体、２は電気絶縁体、３は第２の導電体である。
【００３９】
第１の導電体１はＴｉＮｉ合金やＣｕ系合金等の熱弾性型形状記憶合金またはＦｅＰｄ系合金やＣｏＮｉ系合金等の強磁性型形状記憶合金から選択される。電気絶縁体はＳｉＯ２やＢ２Ｏ３等の酸化物または酸化物混合体被膜またはポリイミドやテフロン（登録商標）などの絶縁樹脂から選ばれる。第２の導電体２はＴｉＮｉ合金やＣｕ系合金等の熱弾性型形状記憶合金から選ばれる。
【００４０】
測定用バネはベースとなる第１の導電体、絶縁体、第２の導電体と順に積層される。
【００４１】
また、通電加熱を行うために第１の導電体及び第２の導電体は図１の上面図に示されたように略Ｕ字形となっている。
【００４２】
電気絶縁体をＳｉＯ２やＢ２Ｏ３等の酸化膜または酸化物混合体により形成する場合は耐熱コーティングした所定の形状を形成する犠牲型上にフォトリソグラフィーにより逆転形状を形成し、エレクトロフォーミングまたは真空成膜法により第１の導電体層、電気絶縁層、第２の導電体層を積層する。次に再度そのままフォトリソグラフィーを行い固定部を開口させて半田付けのためのメッキを施す。その後、フォトレジストを剥離して測定用バネ形成部分外をリフトオフする。次に形状を記憶させるために蓋となる犠牲型を被せ、所定の形状の歪みを維持するようにして、所定の形状記憶特性が得られる熱処理を施す。この方法は一体的に測定用バネを作成できるので比較的簡便に高精度に作成できる。一方、熱処理は一種類のため、第１及び第２の導電体の双方に所望の形状記憶特性を付与するには困難である。
【００４３】
また、電気絶縁体をポリイミドやテフロン（登録商標）などの絶縁樹脂とする際は、第１の導電体及び第２の導電体は別々の上記犠牲型上に前述のように形成される。更に前述と同様に蓋をして別々の熱処理を加えて、それぞれに所望の形状記憶特性を付与する。次に蓋を外し、絶縁樹脂を挟んで第１の導電体及び第２の導電体を接着する。最後に犠牲型と不要な絶縁樹脂を除去して測定用バネとする。この方法は複雑ではあるが、第１及び第２の導電体の双方に所望の形状記憶特性を付与することが出来るので更によい。
【実施例】
【００４４】
以下、本発明の測定用バネの実施例について説明する。
【００４５】
まず、所定の形状に加工した犠牲型を準備した。犠牲型の加工形状により測定用バネの反り形状が決められる。また、第１の導電体層と第２の導電体層をそれぞれに形成できるように犠牲型はペアとした。次に犠牲型は予備洗浄を行った後に、マイクロスプレーコーターにてフォトレジストを塗布した。電気絶縁体を絶縁樹脂とするためにそれぞれの導電体よりもフォトレジストの厚みは若干厚くした。次にマスク露光、現像を順次行い、測定用バネの反転パターンを形成した。次に第１の導電体層及び第２の導電体層としてそれぞれ二元スパッタリング法にてＴｉＮｉ合金をＮｉ５３．０〜５３．７原子量％（以下ａｔ％）となるように調整し、所定の厚みに積層した。次にリムーバーによりフォトレジストの剥離とフォトレジスト上の不要な導電体層を除去するリフトオフ処理を行った。次に犠牲型と犠牲型上の測定用バネに測定用バネ上部から押さえて、測定用バネの形状が変わらないようにするための蓋を被せ固定化した後、真空熱処理及び急冷処理により溶体化を行った。更に必要なＭｓ点及びＡｆ点を得るための時効処理を行った。その後、第１の導電体及び第２の導電体を取り外し、接合型にはめ込んだ。その際、第１の導電体と第２の導電体の間に接着剤付きの絶縁樹脂フィルムを挟ませた。その後、接合型をプレスすることにより第１の導電体と絶縁樹脂と第２の導電体を一体化した。この後、接合型から取り外し、余分に絶縁樹脂フィルムを除去して測定用バネを完成させた。
【００４６】
完成したバネは固定部に当たる部分にＡｕメッキを施した後、測定用ボードに半田付けした。わざと測定用バネを曲げた後に通電させた場合、形状は簡単にもどること。また、通電電流を微妙に制御することにより、測定用バネ先端の位置が制御可能に動くことを確認した。
【００４７】
第２の実施例として第１の導電体にＣｏ，Ｎｉ及びＡｌを所定の厚みまで３元スパッタにより積層した。他工程は同様にし、完成後に通電によるバネ制御性を確認すると共に、磁場を近づけ測定用バネがそれぞれ連続的に一様に動くことも確認した。
【００４８】
なお、本発明は上述の最良の形態および実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を行うことは何等差し支えない。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の測定用バネの実施の一例を示す上面図である。
【図２】本発明の測定用バネの実施の一例を示す断面図である。
【図３】本発明の測定用バネの実施の一例を示す上面図である。
【図４】本発明の測定用バネの実施の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１：第１の伝導体
２：絶縁体
３：第２の伝導体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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