JPH0816683B2 - プローブ針の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、半導体ウェーハ上の
電子回路を試験する装置（プローブカード）や、パッケ
ージされたＩＣを検査する装置（ＩＣソケット）や、液
晶基板を電気的に試験する装置などに使用されるプロー
ブ針の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図８は、プローブ針を製造するための従
来の方法を示す正面図である。直径が例えば０．２５ｍ
ｍのタングステン線材１０の一端を、エッチング溶液１
２に浸漬してから持ち上げ、これを多数回繰り返すこと
によって、線材１０の先端を円錐形状にすることができ
る。これをプローブ針として使用する。なお、線材１０
はあらかじめ所定の形状に折り曲げてから先端をエッチ
ング溶液１２に浸漬してもよい。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述したエッチング方
法によってプローブ針を製造すると次のような問題があ
る。まず、エッチング溶液に多数回浸漬する必要がある
ので、所定の円錐形状に仕上げるまでに非常に時間がか
かる。例えば、１本の線材を仕上げるまでに１時間ぐら
い浸漬を繰り返すことになる。実際には、多数の線材を
治具に取り付けて同時にエッチング作業を行うので、１
本当たりの製造時間は短くなるが、それでも、１時間当
たり数十本程度の製造能力にとどまっている。

【０００４】また、上述のエッチング方法では、円錐形
状に仕上げたときの形状のバラツキや、先端部の曲率半
径のバラツキが大きく、これを制御するのも困難であ
る。先端から一定の距離における断面寸法が太かったり
細かったりすると、次のような問題が生じる。最近の半
導体電子回路では微細化が進んでおり、プローブカード
においては多数のプローブ針を非常に高密度に配置して
いる。この場合に、プローブ針の先端付近の太さが所定
寸法内におさまっていないと、隣接するプローブ針が互
いに接触する危険がある。また、プローブ針は、それ自
身のバネ性によって、所定の接触圧力で回路に接触する
が、プローブ針の断面寸法がプローブ針毎に異なってい
ると、バネ定数も変化して、プローブ針の接触圧力がば
らつくことになる。

【０００５】さらに、プローブ針の先端部の曲率半径に
バラツキがあると次のような問題が生じる。微細化した
電子回路の配線部分に直接プローブ針を接触させるよう
な場合には、プローブ針の先端部の曲率半径を配線幅と
同程度かそれ以下にする必要がある。したがって、プロ
ーブ針の先端部の曲率半径を指定した仕様のプローブ針
を製造することになる。この場合、エッチング方法で
は、製造するプローブ針の先端の曲率半径を精密に制御
できないので、製造後のプローブ針について、曲率半径
を測定して、曲率半径ごとにプローブ針を分類すること
により、特定の曲率半径の仕様を満たしているのが現状
であり、したがって、この方法では、歩留まりが悪い。

【０００６】上述のようなエッチング方法のほかに、切
削（または研削）による製造方法もある。この場合も、
プローブ針の先端部の微細な形状寸法のバラツキが大き
く、生産能力もあまり向上できない。

【０００７】また、エッチング方法や切削方法では、プ
ローブ針の先端部の寸法が微細になるほど強度が脆弱に
なるという欠点もある。

【０００８】この発明は、上述のような問題点を解消す
るためになされたものであって、その目的は、寸法の安
定したプローブ針を高い生産性で製造できるような製造
方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段及び作用】第１の発明のプ
ローブ針の製造方法は次の各工程を備えている。 （イ）線材の一部をプレス加工で押しつぶして、厚さの
変化した傾斜部分を形成する押圧工程。 （ロ）前記傾斜部分の少なくとも幅方向の両側を切断す
る切断工程。線材としては円形断面のものを用いるのが
一般的であるが、円形以外の断面を有する線材を用いて
もよい。円形断面の線材を例にとると、直径が例えば
０．１〜０．３ｍｍ程度のものを用いることができる。
傾斜部分の厚さが最も薄い部分は、プローブ針の先端に
該当することになり、線材の断面寸法よりも非常に薄く
なるようにする。最も薄い部分の厚さは、例えば２５〜
５０μｍにする。プレス加工によって線材を押しつぶし
たときには、例えば二つの平坦面が形成され、両者は互
いに対して傾斜する。二つの平坦面を線材の中心線に対
して対称的に傾斜させれば、いわゆるテーパ形状とな
る。なお、一方の平坦面を線材の中心線に対して平行に
して、他方の平坦面だけを傾斜させてもよい。押しつぶ
された傾斜部分は、線材の元の断面寸法よりも横に広が
ることになる。したがって、この傾斜部分の両側を切断
することによってプローブ針に適した形状にする。

【００１０】このように、押圧工程と切断工程とを利用
することによって、従来のエッチング方法と比較して、
プローブ針を製造するときの生産性が非常に向上する。
１台のプレス装置で、押圧工程と切断工程とを順に実施
すると、１分間当たり１００本程度のプローブ針を容易
に製造できる。したがって、従来方法と比較して、生産
性は例えば１００倍程度に向上する。また、プレスによ
る押圧工程と切断工程とによってプローブ針の先端付近
の形状を形成しているので、従来のエッチング方法と比
較して形状のバラツキが少なくなる。

【００１１】第２の発明は、第１の発明において、押圧
工程では線材の途中をプレス加工で押しつぶし、切断工
程では前記傾斜部分の幅方向の両側を切断すると共に前
記傾斜部分の厚さの最も薄い部分を線材に垂直に切断す
るものである。すなわち、この発明では、線材の途中に
傾斜部分を形成して、その最も薄い部分が最終的にプロ
ーブ針の先端になるようにしたものである。したがっ
て、切断工程においては、傾斜部分の幅方向の両側を切
断することに加えて、最も薄い部分を線材に垂直に切断
している。線材の途中を押しつぶすようにすると、線材
の端部を押しつぶして傾斜部分を形成するのと比較し
て、押しつぶすときに線材の長手方向に作用する力が、
一方向にかたよらなくてすむ。また、線材自体が非常に
細いものであるから、傾斜部分の両側だけを切断する
と、切断屑が非常に小さくなって処理が大変であるが、
傾斜部分の両側と残りの線材部分とを一体にした状態で
切断すれば、切断屑がある程度の大きさとなってその処
理が容易になる。

【００１２】第３の発明は、第１の発明の切断工程の後
に、線材の途中を折り曲げる曲げ工程を加えるものであ
る。プローブ針は、その取り付け態様に応じて、ストレ
ート状にしたり、途中で１回または複数回折り曲げたり
してある。したがって、必要に応じてプローブ針に曲げ
加工を施す。

【００１３】第４の発明は、第１または第３の発明にお
いて、最後の工程として、少なくともプローブ針の先端
となる部分をエッチング溶液に浸漬するエッチング工程
を加えるものである。押圧工程と切断工程とを経た部分
は、バリなどが存在するが、短時間のエッチング工程を
施すことによって、このバリを取り除くことができる。
また、プローブ針の先端の形状を滑らかにできる。

【００１４】第５の発明は、第１または第２の発明にお
いて、切断工程と同時に、プローブ針の根元側で線材を
所定長さに切断することを特徴とするものである。これ
により、プローブ針の長さを所定の寸法にする。

【００１５】第６の発明は、第１の発明の切断工程にお
いて、厚さが薄くなるに従って幅が狭くなるように傾斜
部分の両側を直線状に切断するものである。すなわち、
傾斜部分の幅が先細りになる。その結果、プローブ針の
先端付近は矩形断面を有する角錐台の形状となる。

【００１６】第７の発明は、第１の発明の切断工程にお
いて、傾斜部分の両側を、線材の断面寸法と同程度の幅
になるように平行に切断するものである。これにより、
プローブ針の先端付近は、元の線材と同程度の幅を有す
るノミ形の形状となる。

【００１７】第８の発明は、線材の材質をベリリウム銅
にしたものである。プローブ針として通常使用されるタ
ングステンを用いると、プレス加工による押圧工程の際
に、割れなどの不具合が生じる恐れがある。これに対し
て、ベリリウム銅はタングステンと比較して延性に富
み、割れなどの不具合が生じる恐れが少ない。また、ベ
リリウム銅をプローブ針として使用すると、タングステ
ンと比較して、プローブ針の先端に酸化膜ができても接
触抵抗があまり大きくならない。この発明で使用するベ
リリウム銅としては、例えばＪＩＳ（ＪＩＳ Ｈ ３２
７０）で規定する一般的なベリリウム銅条を用いること
ができる。

【００１８】第９の発明は、線材の断面形状を縦長にし
たものである。こうすると、円形断面の線材と比較し
て、プローブ針の使用時の曲げ強度が大きくなる。

【００１９】

【実施例】図１は、この発明の方法の一実施例を用いて
プローブ針を製造するときの製造工程を示す斜視図であ
る。まず、（Ａ）に示すように、直径０．２５ｍｍの円
形断面のベリリウム銅の線材１４を適当な長さに切断す
る。この工程を、以下、ブランキング工程という。次
に、（Ｂ）に示すように、線材１４の一端１６からある
程度離れた距離のところで、プレス加工により線材１４
を押しつぶす。この工程を、以下、押圧工程という。こ
れにより、傾斜部分１８と２０が形成される。傾斜部分
１８は、線材１４の中心線に対して互いに反対方向に傾
斜した平坦な上面と下面を有する。すなわち、傾斜部分
１８は側面方向から見るとテーパ状になっている。した
がって、傾斜部分１８の厚さの一番薄い部分２２（傾斜
部分２０との境界部分）から傾斜部分１８の一番厚い部
分２４に向かって厚さが直線的に増加していく。傾斜部
分１８の幅は、線材１４の直径よりも大きくなってい
る。一番薄い部分２２の厚さは２５〜５０μｍである。
傾斜部分１８の長手方向の長さは１〜３ｍｍである。し
たがって、傾斜部分１８の上面と下面がなす角度は５〜
１５度である。なお、傾斜部分１８の上面と下面は、平
坦面に限らず、外側に凸または凹になるような曲面とし
てもよい。

【００２０】他方の傾斜部分２０も傾斜部分１８と同様
な形状をしている。一方の傾斜部分１８だけをプローブ
針の先端部分として使用し、他方の傾斜部分２０は後述
の切断工程によって取り除くことになる。切断屑となる
ような傾斜部分２０も押圧工程で形成したのは次の理由
による。線材の一端１６が最も薄くなるように一方の傾
斜部分１８だけを形成することもできるが、このように
すると、押圧工程の際に線材１４に一方向（図の右方
向）にだけ力が作用してしまう。そうなると、押圧工程
の際の線材の保持や加工精度の維持が比較的難しくな
る。これに対して、（Ｂ）に示すように二つの傾斜部分
１８、２０を線材１４の長手方向に対称に形成すると、
押圧工程の際に、線材の長手方向にかかる力が釣り合
い、好都合である。また、傾斜部分２０が存在すると、
後述の切断工程で発生する切断屑の処理も容易になる。
これについては後述する。

【００２１】次に、（Ｃ）に示すように、傾斜部分１８
の幅方向の両側を切断する。この工程を、以下、切断工
程という。図２は、この切断工程を示す拡大平面図であ
る。図２の（Ａ）において、傾斜部分１８の幅方向の両
側が切断されて、二つの側面２６、２８が形成される。
同時に、厚さの一番薄い部分２２で、線材１４に垂直に
切断される。これにより、先端３０が形成される。二つ
の側面２６、２８は線材１４の中心線に対して互いに反
対方向に傾斜しており、これにより、傾斜部分１８の幅
が先細りになっている。その結果、傾斜部分１８は、厚
さが薄くなるに従って幅が狭くなり、断面が矩形（ほぼ
正方形）の角錐台の形状となる。先端３０の幅は２５〜
５０μｍである。また、この切断工程において、図１
（Ｃ）に示すように線材１４の根元２５側も切断して、
所定の長さにしている。なお、側面２６と２８は、平坦
面に限らず、外側に凸または凹になるような曲面として
もよい。

【００２２】上述のように切断すると、他方の傾斜部分
２０の側には、傾斜部分１８の両側部分が付いた状態と
なり、この状態で切断屑となる。この切断屑は、傾斜部
分の両側だけを単独で切断屑にした場合と比較して、あ
る程度の大きさとなるので、その後の処理等が容易にな
る。

【００２３】図１に戻って、切断工程が終了した線材１
４は、（Ｄ）に示すように、傾斜部分１８の後方でほぼ
垂直に折り曲げる。あるいは、傾斜部分１８の途中で折
り曲げる。以下、この工程を曲げ工程という。この曲げ
工程は、プローブ針の取り付け態様に応じて、省略した
り、２か所以上の折り曲げを行ったりすることができ
る。例えば、図３の（Ａ）は曲げ工程を省略したストレ
ート針である。図３の（Ｂ）は傾斜部分の後方で１回だ
け折り曲げたプローブ針である。図３の（Ｃ）は２か所
で折り曲げたプローブ針である。

【００２４】曲げ工程の終了したプローブ針は、最後に
エッチング工程を実施する。すなわち、プローブ針の先
端部分をエッチング溶液に短時間だけ浸漬して、先端部
分の形状を滑らかにすると共に、バリなどを取り除く。

【００２５】ところで、プローブ針の先端付近の形状
は、図１の（Ｃ）に示すような角錐台の形状に限らな
い。図４はノミ形のプローブ針を製造するときの工程の
一部であり、図４の（Ｂ）（Ｃ）は図１の（Ｂ）（Ｃ）
に対応する。この例では、傾斜部分１８の両側を平行に
切断することによって、先端３０の幅を線材１４の直径
とほぼ同じにしている。このときの切断工程の拡大平面
図を図２の（Ｂ）に示す。二つの側面２６と２８は互い
に平行になっている。

【００２６】図５は、さらに別の実施例を示す斜視図で
ある。この例では、（Ｂ）の押圧工程において、線材１
４の先端１６が一番薄くなるように一つの傾斜部分１８
だけを形成している。すなわち、図１に示す他方の傾斜
部分２０は存在しない。こうすることによっても、最終
的に図１と同じ形状のプローブ針を製造することが可能
である。この方法は、高価な線材を使う場合など、切断
屑をできるだけ少なくしたいときには有効である。ただ
し、押圧工程における線材１４の長手方向の力の釣り合
いの問題や、切断工程における切断屑の処理の問題の点
では、図１に示す方法より劣っている。

【００２７】図６は、本発明の方法を実施するためのプ
レス装置の概略の配置を示す平面図である。プレス装置
にはターンテーブル３２があり、このターンテーブル３
２に線材を載せて、線材が各加工ステージＡ〜Ｄに順次
移動できるようにしている。ステージＡではブランキン
グ工程を実施する。すなわち、フィーダ３４から引き出
した線材１４を適当な長さに切断する。ステージＢでは
押圧工程を、ステージＣでは切断工程を、ステージＤで
は曲げ工程を実施する。曲げ工程が終了したら、線材を
バケット３６に放出する。このような各工程を順次実施
することによって、プローブ針の製造を連続的に行うこ
とができる。生産能力は毎分約１００個である。歩留ま
りはほぼ１００％である。このターンテーブル３２で
は、１周を６分割してあって、６個の加工ステージを設
けている。そのうちの４個のステージを加工に利用して
おり、残りは予備ステージとしてある。

【００２８】プレス装置による作業は以上で終了する
が、その後エッチング工程を実施して、最終的にプロー
ブ針が完成する。

【００２９】上述の実施例では、プローブ針の材料とし
て用いた線材の断面は円形であったが、円形以外の断面
形状とすることもできる。特に、プローブ針の使用時の
曲げ強度を高めるために線材の断面形状を縦長にするこ
とは有効である。図７の（Ａ）はプローブ針の使用時の
側面図である。プローブ針の先端に荷重Ｗが作用する
と、プローブ針の先端にたわみδが生じる。このたわみ
δは、プローブ針の長さと、縦弾性係数と、断面形状と
に依存する。断面形状以外の条件が同じで、かつ、線材
の断面積が同じであるという条件で比較すると、円形断
面の線材で作ったプローブ針よりも、断面形状が縦長の
線材で作ったプローブ針の方が、たわみδが小さい。し
たがって、後者のプローブ針の方が使用時の曲げ強度が
大きなる。図７の（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図であ
る。この例では、線材の断面形状が長丸である。（Ｃ）
と（Ｄ）は断面形状の別の例であり、（Ｃ）は楕円形、
（Ｄ）は矩形である。（Ｂ）〜（Ｄ）のいずれの場合も
縦長の断面形状となっており、円形のものよりも曲げ強
度が大きい。なお、例えば（Ｂ）の断面形状を得るため
には、あらかじめ長丸断面の線材を用意する方法のほか
に、円形断面の線材をプレス加工して（Ｂ）の断面形状
にする方法もある。後者の方法を実施するには、図６の
プレス装置において、加工ステージＡの手前に、円形断
面を縦長断面にするような加工ステ−ジを設ければよ
い。

【００３０】この発明は上述の実施例に限定されず、次
のような変更が可能である。 （１）線材１４の寸法、傾斜部分１８の寸法などは、上
述の実施例に限定されることなく、プローブ針の用途に
応じて任意に変更可能である。 （２）プレス装置の配置は、上述のターンテーブル方式
によらずに、その他のワーク送り装置を採用してもよ
い。

【００３１】

【発明の効果】この発明によれば、押圧工程と切断工程
を利用してプローブ針を製造しているので、従来のエッ
チング方法に比べて、プローブ針の先端部の微細な形状
を寸法のバラツキを少なくして製造できる。また、押圧
工程と切断工程は、プレス装置によってそれぞれワンア
クションで実施できるので、生産能力が大幅に向上す
る。さらに、押圧工程による押しつぶしを利用すると、
線材の組織が切断されることなくプローブ針の先端まで
組織が連続するので、エッチング方法や切削方法で作っ
たプローブ針よりも先端が強靭になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の工程を示す斜視図であ
る。

【図２】切断工程の平面図である。

【図３】曲げ工程の各種の例を示す側面図である。

【図４】切断工程の別の例を示す斜視図である。

【図５】この発明の別の実施例の工程を示す斜視図であ
る。

【図６】プレス装置の配置を示す平面図である。

【図７】プローブ針のたわみを示す側面図と、プローブ
針の断面図である。

【図８】従来の製造工程を示す正面図である。

【符号の説明】

１４…線材 １８…傾斜部分 ２２…一番薄い部分

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 次の各工程を備えるプローブ針の製造方
   法。 （イ）線材の途中をプレス加工で押しつぶして、最も薄
   い部分を間に挟んで長手方向に厚さの変化した二つの傾
   斜部分を形成する押圧工程。 （ロ）前記二つの傾斜部分のうちの一方の傾斜部分の幅
   方向の両側を切断する作業と、前記最も薄い部分を線材
   に垂直に切断する作業とを同時に実施する切断工程。
2. 【請求項２】 前記切断工程の後に、線材の途中を折り
   曲げる曲げ工程を加えることを特徴とする請求項１に記
   載のプローブ針の製造方法。
3. 【請求項３】 最後の工程として、少なくともプローブ
   針の先端となる部分をエッチング溶液に浸漬するエッチ
   ング工程を加えることを特徴とする請求項１または２に
   記載のプローブ針の製造方法。
4. 【請求項４】 前記切断工程と同時に、プローブ針の根
   元側で線材を所定長さに切断することを特徴とする請求
   項１に記載のプローブ針の製造方法。
5. 【請求項５】 前記切断工程において、厚さが薄くなる
   に従って幅が狭くなるように前記両側を直線状に切断す
   ることを特徴とする請求項１記載のプローブ針の製造方
   法。
6. 【請求項６】 前記切断工程において、前記両側を、線
   材の断面寸法と同程度の幅になるように平行に切断する
   ことを特徴とする請求項１記載のプローブ針の製造方
   法。
7. 【請求項７】 前記線材の材質をベリリウム銅にするこ
   とを特徴とする請求項１記載のプローブ針の製造方法。
8. 【請求項８】 前記線材の断面形状が縦長であることを
   特徴とする請求項１記載のプローブ針の製造方法。