JPH04351968A - プローブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プリント基板や半導体
部品などの通電検査用テスターの先端に取り付けられる
電気接触端子であるプローブに関する。

【０００２】

【従来の技術及びその問題点】従来のプローブは銅及び
銅合金基材の表面に、酸化防止のために金、白金及びロ
ジウム等の貴金属の被膜を施したものが知られている。 しかし、■基材、被膜ともに軟質であるため、接触を繰
り返して使用しているうちに、表面が摩耗したり、■被
検査物の半田とか、銀とかがプローバーに付着して、絶
縁性のごみとなり、接触不良となる。■又、プローバー
の先端についたごみを取ろうとすると、酸化防止のため
の貴金属の被膜まで落ちてしまうなどの問題があり、長
期の使用に耐えなかった。又、貴金属を使用するため、
コストが高くつくという問題もあった。

【０００３】

【発明が解決しようとする問題点】本発明は、以上のよ
うな問題に鑑みてなされ、耐摩耗性に優れ、長寿命で、
かつ安価なプローブを提供することを目的としている。

【０００４】

【問題点を解決するための手段】上記の目的は、基材に
特殊被膜を施したプローブにおいて、前記基材を比較的
硬い導電材で構成し、前記特殊被膜を比較的硬い導電性
の金属化合物を主成分とする上地被膜と、前記金属化合
物の成分である金属の下地被膜とからなる積層被膜とす
ることを特徴とするプローブによって達成される。

【０００５】

【作用】以上のように構成されるプローブにおいては耐
摩耗性が向上し、又半田、銀等の付着も少なくなり、長
寿命になる上、コストも低くなる。

【０００６】

【実施例】次に実施例について図面を参照して説明する
。図１に本発明の実施例にかかるプローブ１とその性能
を確かめるための試験材料としての発光ダイオードのリ
ード線３の拡大断面図を示す。

【０００７】プローブ１は、基材である金属の表面に導
電性があり、かつ比較的硬い積層被膜２を形成したもの
である。図２に、コーティングした積層被膜２の拡大断
面図を示すが、導電性があり、かつ真鍮より硬い金属で
あるステンレス（ＳＵＳ３０４）の表面に下地被膜であ
るチタン（Ｔｉ）からなる密着層２ａが形成され、その
上に上地被膜である、主として窒化チタン（ＴｉＮ）か
らなる硬質層２ｂが形成されている。チタン及び窒化チ
タンはいずれも導電性があり、かつ硬いものである。更
にプローブの酸化を防止することができる。

【０００８】基材表面上への積層被膜２の形成は以下の
ようなイオンプレーティングによって行なった。図３に
示すような、排気弁６を介して真空排気系（図示せず）
に接続される真空層５の中に設けられた支持板１０にプ
ローブ１を取りつけた。プローブ１と対向する位置に蒸
発物質としてチタン（Ｔｉ）の入った水冷銅製ハース７
と中空陰極型電子銃８とを設けた。又、他のノズル９か
らは反応性ガスとして窒素ガスが供給される。

【０００９】まず、真空層５の内部を真空引きし５×１
０−５Ｔｏｒｒとした。次いで中空陰極型電子銃８にア
ルゴンガスを流しながら（５×１０−４Ｔｏｒｒになる
）水冷銅製ハース７と電子銃８との間に直流電源ＲＦス
ターター（ＤＣ・ＲＦ）により電圧をかけ、中空熱陰極
放電を起こしてチタンを蒸発させ、支持板１０にバイア
ス電圧−５０Ｖをかけると、プローブの表面にチタン被
膜が形成された。次いでノズル９から窒素ガスを導入し
、内部の真空度が２×１０−３Ｔｏｒｒになるように調
整すると、プローブ上には更に窒化チタン（ＴｉＮ）被
膜が形成された。Ｘ線回折によって調べたところ、この
被膜は主として窒化チタン（ＴｉＮ）からなり、その他
にチタン（Ｔｉ）も含まれていた。以上の方法によって
得られた密着層２ａのチタン被膜の厚さはコンマ数μｍ
、窒化チタンを主とする硬質層２ｂの膜厚は約２μｍで
あった。上記工程中の成膜速度は０．１〜０．３μｍ／
ｍｉｎであった。又、得られたプローブ１の硬質層２ｂ
の上からマイクロビッカース硬度計で硬度を測定したと
ころ、約ＨＶ　１４００であった。

【００１０】以上のように密着層２ａを設けることによ
って被膜の固着力が増加する。密着層２ａを設けずに直
接硬質層２ｂを形成すると固着力が弱く、使用している
うちに剥離してしまう。密着層の厚さは１μｍ以下でも
充分であった。

【００１１】従来のプローブと本実施例のプローブとを
各々、発光ダイオードの発光テスト装置に組み込んで以
下の比較実験を行なった。

【００１２】従来のプローブは、真鍮製の金属ピンの表
面にニッケル（Ｎｉ）と金（Ａｕ）の積層被膜を湿式メ
ッキで形成したものである。図１に示すようにプローブ
を発光ダイオードのリード線３に一定荷重で押しつけ、
電流を数回流すことを１サイクルとして、１００サイク
ルづつ行なった。実験後の従来プローブ及び本実施例プ
ローブの接触した面をそれぞれ図４のＡ及び図４のＢに
示す。従来プローブは図４のＡに示すように表面に半田
の付着が生じ、その付着部の一部に黒色部が見られた。 又、付着部以外にも、黒色部が見られた。これらの黒色
部は、金被膜が接触するプローブの荷重によってプロー
ブから剥離し、ニッケル又は真鍮が酸化して生じたもの
と考えられる。更に外部からのごみ及び半田も付着して
いると考えられる。

【００１３】一方本実施例によって得られたプローブは
図４のＢに示すように変色がなく、初期状態と全く同等
であった。又、発光ダイオードの特性に関しては従来の
プローブを用いた時と差がなかった。

【００１４】なお、従来のプローブでは、１００サイク
ルの実験をした時点で接触部に不具合の生じるものが３
％あったが、本実施例のプローブでは不具合は発生しな
かった。

【００１５】次に両プローブで電気特性に差があるかど
うかを調べるために次の実験を行なった。

【００１６】初期状態の従来プローブと本実施例プロー
ブのそれぞれに一定の電圧をかけ、負荷抵抗を変えて０
．０９２〜０．７５ｍＡの電流を流し、相関係数を求め
たところ、０．９９９という値が得られ、両プローブで
は電気特性上の差は認められなかった。

【００１７】図５に０．３８〜０．７５ｍＡのプロット
した実例を示す。

【００１８】なお、本実施例のプローブはステンレス（
ＳＵＳ３０４）の基材の頭部表面のみにチタン及び窒化
チタンの積層被膜２が形成された構造であるので、プロ
ーブの下部の被膜を設けていない部分を半田付けするこ
とができる（窒化チタンには半田付けができない）。

【００１９】本発明のプローブを引き続き５０００サイ
クルの連続試験を行なったところ、ほんの少しの変色が
認められた。これを紙やすりでこすると、変色部のみき
れいに落ち、新品同様となった。

【００２０】窒化チタン膜の上に半田が付着した後酸化
したのが変色部であり、紙やすりでこすることにより窒
化チタン膜上の半田はきれいに落ち、窒化チタン膜は紙
やすりより硬いので、落ちないためプローブの表面は新
品同様となる。

【００２１】以上のように、本発明は、従来品より非常
に優れた特性を示した。

【００２２】本発明の金属化合物として適切なものは比
較的硬く、かつ導電性の高いものである。図６は各種化
合物の硬さと融点の関係を示す図であり、図７は各種化
合物の電気比抵抗を示す図であるが、硬度がヌープ硬度
（ＨＮ　）で約１２００以上、かつ電気比抵抗が約１０
−４Ω・ｃｍ以下であればよく、具体的にはチタン（Ｔ
ｉ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）、ニッケ
ル（Ｎｉ）、ニオブ（Ｎｂ）、バナジウム（ｖ）、ジル
コニウム（Ｚｒ）の窒化物、炭化物又は硼化物が使用で
きる。これらはいずれも酸化しにくいものであり、母材
の酸化を防ぐためにも有効である。

【００２３】前記実施例のチタン及び窒素ガスを変えた
以外は全く同一の条件で、次のような実験を行なった。 基材にステンレス（ＳＵＳ３０４）を用いた点も同様で
ある。

【００２４】（１）金属としてチタン（Ｔｉ）を用い、
窒素ガスの代わりにメタンガスを導入して、チタンから
なる密着層と、炭化チタン（ＴｉＣ）を主とする硬質層
を形成した。

【００２５】（２）金属としてチタンの代わりにハフニ
ウム（Ｈｆ）を用い、窒素ガスを導入してハフニウムか
らなる密着層と、窒化ハフニウム（ＨｆＮ）を主とする
硬質層を形成した。

【００２６】（３）金属としてチタンの代わりにニッケ
ル（Ｎｉ）を用い、窒素ガスを導入してニッケルからな
る密着層と、窒化ニッケル（Ｎｉ３　Ｎ２　）を主とす
る硬質層を形成した。

【００２７】（４）金属としてチタン（Ｔｉ）を用い、
ステンレス（ＳＵＳ３０４）にチタン（Ｔｉ）膜を３〜
５μｍ形成し、イオン注入にて硼素を注入することによ
って、チタン膜の表面に硼化チタン（ＴｉＢ）を主とす
る硬質層を形成した。

【００２８】以上のような積層被膜を形成したプローブ
を用い、発光ダイオードの導通を繰り返す操作を行なっ
たが、いずれも先の実施例の場合と同様、変色及び付着
もなく、良好な結果が得られた。

【００２９】以上、本発明の実施例について説明したが
、勿論、本発明はこれに限定されることなく、本発明の
技術的思想に基き種々の変形が可能である。

【００３０】例えば、実施例ではイオンプレーティング
法によって積層被膜を形成したが、スパッタ法によって
もよい。

【００３１】積層被膜の材質と厚さは、硬度と電気特性
を考慮し、目的に応じて選定できるが、厚さについては
コンマ数μｍ〜１０μｍの範囲で変えられる。

【００３２】プローブの材質は実施例ではステンレス（
ＳＵＳ３０４）を用いたが、代わりにステンレス以外の
鉄合金、ニッケル合金及び銅合金、アルミニウム合金や
、タングステン、モリブデンも使用できる。

【００３３】又、積層被膜は密着層と硬質層とからなっ
ているが、被測定物とのなじみを良くする必要がある場
合には、更にその上に金や白金の被膜を形成してもよい
。この場合は蒸着やスパッタにより膜厚を１００〜８０
０Å程度にすればよい。

【００３４】又、実施例では図１及び図２に示すプラン
ジャスタイルのものを用いたが、図８のＡ、Ｂ及びＣに
示すプランジャスタイルのものでも適用が可能であり、
ここに示す形状以外のものについても当然適用できる。

【００３５】

【発明の効果】本発明は以上のような構成であるので、
プローブ表面に半田、ごみ等の異物が付着しにくく、又
それが長時間の使用により付着しても、プローブ表面が
硬く、紙やすり等でこするだけで異物を容易に除去する
ことができ、プローブ表面もそれにより摩耗することが
なく、長寿命で、かつ電気特性の問題がないプローブが
安価に得られる。又、本発明のプローブの特殊被膜をつ
けていない所は半田付けもできるので、使い勝手もよい
。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例にかかるプローブと、それに接
触する発光ダイオードのリード線の拡大断面図である。

【図２】図１におけるプローブを更に拡大したプローブ
の積層被膜の断面図である。

【図３】積層被膜を形成するための装置の概略模式図で
ある。

【図４】Ａ及びＢは従来例のプローブと、本発明の実施
例のプローブについて導通試験を１００回行なった後の
接触した面を示す。

【図５】従来例のプローブと本発明の実施例のプローブ
について、電気特性を比較したグラフである。

【図６】各種化合物の硬さと融点の関係を示す図である
。

【図７】各種化合物の電気比抵抗を示す図である。

【図８】Ａ、Ｂ及びＣは本実施例以外におけるプローブ
の代表的な形状の一部を示す図である。

【符号の説明】

１　　　　プローブ ２　　　　積層被膜 ２ａ　　密着層 ２ｂ　　硬質層

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　基材に特殊被膜を施したプローブにお
   いて、前記基材を比較的硬い導電材で構成し、前記特殊
   被膜を比較的硬い導電性の金属化合物を主成分とする上
   地被膜と、前記金属化合物の成分である金属の下地被膜
   とからなる積層被膜とすることを特徴とするプローブ。
2. 【請求項２】　　前記基材が銅合金、鉄合金、ニッケル
   合金、アルミニウム合金、タングステン、モリブデンの
   うちいずれか１つである請求項１に記載のプローブ。
3. 【請求項３】　　前記金属がチタン、タンタル、ニッケ
   ル、二オブ、バナジウム、ジルコニウム、ハフニウムの
   うちいずれか１つであり、前記金属化合物が前記金属の
   窒化物、炭化物又は硼化物である請求項１又は２に記載
   のプローブ。