(57)【要約】【課題】  コンタクトプローブの構造、大きさや形状を大きく変えずに、コンタクトプローブの性能向上と寿命を延ばすことを目的とする。【解決手段】  コンタクトプローブを構成している探針、擦動面、導電の為の接触面にパラジウムコバルトメッキを施すことで外部形状を変えることなくコンタクトプローブまたはコンタクトプローブを使った計測器の性能を向上させる。【選択図】図１
2007232704.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電体と前記導電体表面の少なくとも一部に形成された被覆層を持つコンタクトプローブであってコンタクトプローブの被測定物と接触する部分にパラジウムとコバルトからなる合金（パラジウムコバルト）メッキを少なくとも一部に付けたコンタクトプローブ
【請求項２】
コンタクトプローブ擦動接触部分にパラジウムコバルトメッキを少なくとも一部に付けたことを特長とする請求項１のコンタクトプローブ
【請求項３】
コンタクトプローブの構成の中で導電性を持たせながら可働する接触面にパラジウムバルトメッキを少なくとも一部に付けた事を特長とする請求項１のコンタクトプローブ
【請求項４】
前記被覆層が半田と接触する層であることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載のコンタクトプローブ。
【請求項５】
前記半田がスズを含むことを特徴とする、請求項４に記載のコンタクトプローブ。
【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構造に関する。
【背景技術】
【０００２】  多くの電気製品は実用性や携帯性の向上、コストの削減などの必要性から小型軽量化が急速に進められている。それに伴いＣＰＵ（マイクロプロセッサ）やトランジスタ、ＦＥＴなどの半導体は小型化、高集積化され、それを使用した機器では高密度実装化が急速に進んでいる。【０００３】  一方で、電子機器の製造側では、高密度高集積化された集積回路（ＩＣ）やそれを用いた電気回路基板の試験装置も半導体の小型化に伴い、集積回路や基板を測定するコンタクトプローブも小型化、微細化が必要で、さらに高密度高精度計測が求められている。電気製品の製造過程において全ての構成部品を組み上げる前に、基板単体での試験がインサーキットテスタ等を利用しておこなわれているが試験計測をするために基板上の導通部分と計測器を電気的に接続するためにコンタクトプローブが使われていて、部品やリードピッチの小型化により、それに使うコンタクトプローブも小型化されてきている。そのため接触面積が大きな基板の測定に比べて非常に少なくなってきているために、その接触抵抗は逆に大きくなってしまい、高精度な計測が難しくなってきている。【０００４】コンタクトプローブは、接触抵抗の低減、腐食防止、安定性などの観点から、一般的に金属針にニッケル（Ｎｉ）や、金（Ａｕ）などのメッキがされている。電子部品が大型で接触面積を大きく取れる構造の基板ではプローブ先端の構造を工夫し大きな面積を得て低接触抵抗と安定性を得ている。図６はコンタクトプローブの先端形状を示した図である。図６（ａ）はテスタリードなどに使われているのと同じ様な一般的な針型の先端形状３００であるが、図６（ｂ）に示すように山型の先端形状３１０にすることで接触部分を多くすることにより低接触抵抗と安定性を得ることが可能になる。ニッケルなどの硬度が高く耐摩耗性が良好なメッキでは、機械的な寿命という面では優れているが酸化皮膜のできにくさや接触抵抗の少なさから見るとニッケルなどの素材よりも導電性に優れ腐食しにくい金が優れている。しかし金は柔らかく耐摩耗性に劣り、被測定基板を変更する度にコンタクトプローブを測定箇所に繰り返し接触させるという機械的な摩耗に対して弱く長期間安定して接触の安定性を保持するのが難しかった。その他、銀（Ａｇ）は接触抵抗が低いが酸化腐食しやすく安定性の面で好ましくない。【０００５】一方で図６の（ｂ）に示すような構造では低接触抵抗と接触の安定性を得るために探針先端に多数の突起を設けているが、その構造上接触面積を大きくとるために形状が大きくなり、微細な接触面にコンタクトプローブをあてることが難しくなってしまう。ＣＰＵなどの半導体試験装置や高密度実装基板の試験ではリードピッチが１ｍｍ以下とかなり微細で端子に同時にプローブを当てて測定する為には、細い針型のコンタクトプローブを使わなければ計測ができない。また針状の細いコンタクトプローブを使った場合は、接触部分の単位面積あたりの接触圧が高くなり金などの柔らかい金属を使ったメッキでは接触圧力で金が摩擦で剥がれ落ちてしまうなど耐久性の面で問題がある。金をコンタクトプローブの先端に厚く施した場合には金自体の柔らかさ故変形してしまい、基板上のハンダなどの酸化皮膜を突��抜けて安定してコンタクトプローブの先端を十分に被試験体に刺す、又は接触することが不可能になり耐久性の点で問題がある。さらに細いコンタクトプローブでは測定する際に飛び散るハンダなどの塵がコンタクトプローブに付いてしまい、隣接するコンタクトプローブ同士の絶縁不良や酸化された塵がコンタクトプローブに付着して良好な接触を維持するのが困難となっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  高密度化にともない、小さな面積でコンタクトプローブを接触させるために、コンタクトプローブの形状は、細く、かつ堅牢で低接触抵抗である必要がある。細い探針形状は被測定物への接触時に単位面積あたりに強い圧力がかかり、低接触抵抗や安定性確保のための金メッキが剥がれ落ちやすくなる。【０００７】さらに、コンタクトプローブを取り付けた測定設備は、保守性の面から超寿命であることが望ましいが、細いコンタクトプローブは耐久性向上のために金メッキを厚くかけることが困難であり、かりに厚くかけても金の柔らかさから耐久性に劣る。さらに集積回路や高密度実装基板を測定するために細いコンタクトプローブを多数取り付けた構造では、隣接するコンタクトプローブのピッチが狭く、プローブを被測定物に接触させる際のハンダ粉や塵が付いた際の性能劣化の度合いが太いコンタクトプローブより大きく影響し、絶縁不良や酸化腐食した塵による接触抵抗の増大など測定器の総合的な寿命が短くなってしまう。【０００８】  コンタクトプローブのメンテナンス性向上のために、特に半田の付着を低減することができるコンタクトプローブに関するものが記載されている。
【特許文献１】特開２００６−０３８６４１
【課題を解決するための手段】
【０００９】  本発明は上記目的を達成するため次の構成を備える。コンタクトプローブの被測定物に接する探針部表面にパラジウムコバルトメッキを施すことにより同一形状でも耐久性に優れ安定性の良いコンタクトプローブを作ることができる。本発明ではコンタクトプローブの先端の形状は、針状または山形の先端部を少なくとも一つ以上持っているもの、またはノコギリの刃の様な山型の形状をもつものなど、どのような形状でもかまわない。また可動部を持つコンタクトプローブにおいて擦動部およびコンタクトプローブのスリーブと探針の可動用の為のバネの接触部に滑り性向上、低接触抵抗のためにパラジウムコバルトメッキを少なくとも一部にかけ、コンタクトプローブを長寿命にし、なおかつプローブ内部の接触抵抗を少なくしたコンタクトプローブを作ることが可能になる。
【発明の効果】
【００１０】  本発明に係る構造によれば以下のような優れた効果を発揮することができる。コンタクトプローブの探針部は、低接触抵抗と摩耗耐性と安定性が求められていたが、本発明を利用することにより、同一形状であればより長寿命のコンタクトプローブが可能になり、安定した測定をより長期間同一探針でおこなうことが可能である。寿命の長いコンタクトプローブはメンテナンス周期が長く取れるために計測器の再調整をおこなう周期が長くなり、さらにメンテナンスにかかわるコスト低減から、製造コスト低減と、品質の安定性を得ることが可能になる。また本発明では、より細いコンタクトプローブを作り使用することが可能になるため、同一強度であれば今まで以上に細いコンタクトプローブの製造が可能になり、さらに高密度高集積度の回路を検査することが可能になる。コンタクトプローブに施されたパラジウムコバルトメッキは金に比べ滑りやすさが良好かつピンホールが少なく腐食による表面の滑らかさを失いにくくコンタクトプローブに塵が付きにくく導電性の塵による隣接したコンタクトプローブとの絶縁性の悪化が防げ、なおかつ同一メッキ厚さであれば金メッキに比較しメッキのピンホール数も少なく、酸化腐食しにくく酸化した非導電性の塵などによる接触点の安定性が阻害されることが少なくなる。コンタクトプローブの形状や、内部構造、製造方法は本発明を逸脱しない範囲において改変も可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】  以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１、図２、図３、図４、図５は本発明に係る実施の形態を表す構造を記載した図である。図１、図２、図３は半導体検査などに用いるコンタクトプローブを記載した図である。図２は図１の構造断面図。図３は図２の拡大断面図である。図４、図５はテスタリードなどの絶縁体を有するコンタクトプローブの構造を記載した図である。図５は図４の側面断面拡大図である。図６は一般的なコンタクトプローブの先端形状例を示す図である。（ａ）は針状の先端形状。（ｂ）は針もしくは山型の先端をいくつか有する構造を示す図である。【００１２】  図１において、コンタクトプローブの探針１０１はスリーブ１０２に挿入されている。探針の先端１００および探針１０１などコンタクトプローブを構成する部品の材質は燐青銅などのバネ材、鉄またはベリリウム鋼などの金属、タングステンなど堅い材質を用いている。これらは導電性物質であって、機能を果たせばどのようなものでもかまわない。スリーブ１０２も同様である。図２において探針１０１および探針の先端１０１にパラジウムコバルトメッキ１２０が施してある。スリーブ１０２に挿入されている探針１０１はバネ１０３によって常に探針の先端１００側に押している構造となっている。バネ１０３と探針１０１の接触面１０４およびスリーブの接触面１０５にもパラジウムコバルトメッキが施されている。スリーブの探針側との擦動面１０６および探針側の擦動面１０７にはパラジウムコバルトメッキ１２０が施されている。擦動面およびバネ１０３と接する部分のパラジウムコバルトメッキ１２０は接触面全てに施しても良いし、接触する部分のみ、または一部分でもかまわない。【００１３】  パラジウムコバルトメッキは接点用のメッキとして用いられている金またはパラジウム単体に比べ多くの特長がある。一般的に知られている素材の特長は金（Ａｕ）のヌープ硬度約２００前後に対してパラジウムコバルト（Ｐｄ−Ｃｏ）約６００前後と非常に硬く摩擦に強くパラジウム単体のメッキよりも約４０％も硬い。探針の先端１０１に用いた場合に、金は柔らかく変形と摩耗が大きいが、パラジウムコバルトでは被測定体に接触させたときの変形が少なくなり、摩耗も少ない。摩耗が少ないと使用中のコンタクトプローブの主素材の腐食も防ぐことができるために表面の滑らかさを保持し、ほこりが付きにくくなる。また滑り性も良好で金（Ａｕ）の摩擦係数６０に対してパラジウムコバルト４３となっているために探針の先端１０１の被測定体との接触面への食い込みと探針１０１とスリーブ１０２間の擦動摩擦が少なくよりスムーズな探針１０１の動きが得られる。バネ１０３と探針１０１の接触面１０４およびスリーブの接触面１０５に施した場合には、動作時の摩擦による耐久性が向上し、滑り性も良いために耐久性と安定性が向上する。本発明では、パラジウムコバルトメッキ１２０を金属素材、たとえば探針１０１に施す場合、パラジウムコバルトメッキと素材の親和性を高めメッキしやすくするために金メッキを約０．０３ミクロン程度施した上にパラジウムコバルトメッキを約１ミクロン施している。また素材との親和性が良好でない場合にはニッケルメッキの上に金メッキを施し、その上にパラジウムコバルトメッキをおこなうなど��面層にパラジウムコバルトメッキが施せればメッキ手法はどのような方法でもかまわない。金メッキを使わなくてもかまわない。金メッキの厚さはパラジウムコバルトメッキが剥がれ落ちることなくメッキすることができればその厚さはどのような厚さでもかまわない。またパラジウムコバルトメッキの厚さは耐久性と有孔度から決めれば良く、１ミクロンと限定するものではない。【００１４】本発明の対象となるコンタクトプローブは、図１図４による構造だけでなくコンタクトプローブが探針だけの構造などの場合でも良く、このようなコンタクトプローブでは探針１０１自体にバネ性を持たせバネ１０３を用いない構造、またスリーブ１０２が無い構造でもかまわない。また一般的なワニ口クリップの様な構造でもかまわない。【００１５】図４は電気計測用テスタリードなどに用いられているコンタクトプローブの構造を示す。図５は図４探針２００部分の拡大断面図である。探針２００は絶縁性のスリーブ２０１に埋め込まれていて探針２００に絶縁被覆電線２０３が接続されている。探針２００にはパラジウムコバルトメッキ２１０が施されている。探針２００へのパラジウムコバルトメッキは探針の使用目的により先端部分だけでも良いし、他の一部分だけでもかまわない。一般的なテスタリードとして用いる場合には全ての面で接触させる可能性があるために探針２００全体にパラジウムコバルトメッキ２１０を施すのがよい。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る半導体検査などに用いられるコンタクトプローブの構造を表す図である。
【図２】図１の構造断面図である。
【図３】図２の側面拡大断面図である。
【図４】本発明に係るテスタリードなどの絶縁体を有するコンタクトプローブの構造を記載した図である
【図５】図４の側面拡大断面図である。
【図６】一般的なコンタクトプローブの先端形状例を示す図である。（ａ）は針状の先端形状をもつコンタクトプローブを示す図である。（ｂ）は針または山形の先端形状をいくつか有する先端形状のコンタクトプローブを示す図である。
【符号の説明】
【００１７】１００  探針の先端
１０１  探針
１０２  スリーブ
１０３  バネ
１０４  探針の接触面
１０５  スリーブの接触面
１０６  スリーブの探針との擦動面
１０７  探針側の擦動面
１２０  パラジウムコバルトメッキ
２００  探針
２０１  絶縁性のスリーブ
２０３  絶縁被覆電線
３００  針型の先端形状
３１０  山型の先端形状
【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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