特許 6237441 電極構造体、検査治具、及び電極構造体の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6237441

(24)【登録日】2017年11月10日

(45)【発行日】2017年11月29日

(54)【発明の名称】電極構造体、検査治具、及び電極構造体の製造方法

(51)【国際特許分類】

   G01R 1/06 20060101AFI20171120BHJP

   G01R 31/28 20060101ALI20171120BHJP

【ＦＩ】

   G01R1/06 G

   G01R31/28 K

【請求項の数】8

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2014-90399(P2014-90399)

(22)【出願日】2014年4月24日

(65)【公開番号】特開2015-210129(P2015-210129A)

(43)【公開日】2015年11月24日

【審査請求日】2016年12月21日

(73)【特許権者】

【識別番号】392019709

【氏名又は名称】日本電産リード株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100074561

【弁理士】

【氏名又は名称】柳野 隆生

(74)【代理人】

【識別番号】100124925

【弁理士】

【氏名又は名称】森岡 則夫

(74)【代理人】

【識別番号】100141874

【弁理士】

【氏名又は名称】関口 久由

(74)【代理人】

【識別番号】100143373

【弁理士】

【氏名又は名称】大西 裕人

(72)【発明者】

【氏名】於勢 剛

(72)【発明者】

【氏名】時政 光伸

【審査官】 永井 皓喜

(56)【参考文献】

【文献】 特開平５−８０１２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２７８８１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／０１４６６７７（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｒ １／０６

Ｇ０１Ｒ ３１／２８

Ｇ０１Ｒ ３１／２６

Ｈ０１Ｒ ４３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

略平坦な面を有し、前記面と交差する方向に延びる貫通孔が形成された絶縁性の基材部と、
前記貫通孔に一端部が挿入され、当該一端部の先端が、前記貫通孔が前記面に開口する開口部よりも奥まった位置に位置するように前記貫通孔に固着された電線と、
前記電線よりも硬度の高い第１金属により前記先端に対して鍍金形成された電極とを備える電極構造体。

【請求項2】

前記電極は、前記面と略面一にされている請求項１記載の電極構造体。

【請求項3】

前記電極の表面に第２金属からなる表面鍍金層が形成されている請求項１又は２に記載の電極構造体。

【請求項4】

前記第１金属は、ニッケルであり、
前記第２金属は、金である請求項３記載の電極構造体。

【請求項5】

請求項１〜４のいずれか１項に記載の電極構造体と、
ワイヤ状の形状を有するプローブと、
検査対象となる基板の検査点へ前記プローブの一端を案内し、前記プローブの他端を前記電極構造体の前記電極へ案内する支持体とを備える検査治具。

【請求項6】

略平坦な面を有し、前記面と交差する方向に延びる貫通孔が形成された絶縁性の基材部に対して、前記貫通孔が前記面に開口する開口部の反対側から前記貫通孔に電線の一端部を挿入し、前記電線の前記一端部を前記貫通孔に固着する挿入工程と、
前記一端部の端面と前記基材部の前記面とが面一になるように前記一端部を加工する第１加工工程と、
前記開口部側から前記一端部をエッチング加工して前記一端部の先端を前記開口部よりも奥まらせるエッチング工程と、
前記一端部の先端を前記電線よりも硬度の高い第１金属により鍍金することにより電極を形成する鍍金工程とを含む電極構造体の製造方法。

【請求項7】

前記電極を、前記面と略面一に加工する第２加工工程をさらに含む請求項６記載の電極構造体の製造方法。

【請求項8】

前記電極の表面に、第２金属により鍍金することにより表面鍍金層を形成する表面鍍金工程をさらに含む請求項６又は７に記載の電極構造体の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電極が形成された電極構造体、この電極構造体を用いた検査治具、及び電極構造体の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、検査対象の基板に接触する接触子の後端を電極に当接させ、電極と検査信号処理部とを電線で接続することで、接触子を検査信号処理部に接続し、基板を検査可能にする基板検査治具が知られている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００９−８５１６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上述の基板検査治具によれば、接触子の後端が電極に当接し、電極が摩耗して電線が露出してしまうおそれがあった。

【0005】

本発明の目的は、電極の摩耗により電線が露出するおそれを低減することが容易な電極構造体、この電極構造体を用いた検査治具、及び電極構造体の製造方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係る電極構造体は、略平坦な面を有し、前記面と交差する方向に延びる貫通孔が形成された絶縁性の基材部と、前記貫通孔に一端部が挿入され、当該一端部の先端が、前記貫通孔が前記面に開口する開口部よりも奥まった位置に位置するように前記貫通孔に固着された電線と、前記電線よりも硬度の高い第１金属により前記先端に対して鍍金形成された電極とを備える。

【0007】

この構成によれば、電線の先端が貫通孔内の、開口部よりも奥まった位置に位置しており、その先端部に電線よりも硬度の高い第１金属により電極が鍍金形成される。これにより、貫通孔内で貫通孔の内壁に囲まれた状態で鍍金形成が行われるので、電極厚さを厚くすることが容易である。そして、電線よりも硬度の高い電極の厚さが厚くされると、電極が摩耗して電線が露出してしまうおそれが低減される。

【0008】

また、前記電極は、前記面と略面一にされていることが好ましい。

【0009】

この構成によれば、基材部の平坦な面と電極の先端面とが面一にされるので、電極の高さ方向の位置精度が向上する。

【0010】

また、前記電極の表面に第２金属からなる表面鍍金層が形成されていることが好ましい。

【0011】

この構成によれば、表面鍍金層により電極表面がコーティングされるので、電極の腐食が防止される。

【0012】

また、前記第１金属は、ニッケルであり、前記第２金属は、金であることが好ましい。

【0013】

この構成によれば、電極が、電線材料として一般的に用いられる銅よりも硬度の高いニッケルで構成されるので、電極の摩耗が低減される。また、電極表面に金の表面鍍金層が形成されるので、電極の腐食防止効果が高い。

【0014】

また、本発明に係る検査治具は、上述の電極構造体と、ワイヤ状の形状を有するプローブと、検査対象となる基板の検査点へ前記プローブの一端を案内し、前記プローブの他端を前記電極構造体の前記電極へ案内する支持体とを備える。

【0015】

この構成によれば、プローブの他端が電極に接触し、電極が摩耗する。しかしながら、電極は電線よりも硬度の高い第１金属で構成されているため、摩耗の程度が低減される。その結果、電極が摩耗して電線が露出してしまうおそれが低減される。

【0016】

また、本発明に係る電極構造体の製造方法は、略平坦な面を有し、前記面と交差する方向に延びる貫通孔が形成された絶縁性の基材部に対して、前記貫通孔が前記面に開口する開口部の反対側から前記貫通孔に電線の一端部を挿入し、前記電線の前記一端部を前記貫通孔に固着する挿入工程と、前記一端部の端面と前記基材部の前記面とが面一になるように前記一端部を加工する第１加工工程と、前記開口部側から前記一端部をエッチング加工して前記一端部の先端を前記開口部よりも奥まらせるエッチング工程と、前記一端部の先端を前記電線よりも硬度の高い第１金属により鍍金することにより電極を形成する鍍金工程とを含む。

【0017】

この構成によれば、上述の電極構造体を製造することができるので、電線よりも硬度の高い電極の厚さを厚くして、電極が摩耗して電線が露出してしまうおそれを低減することが容易である。

【0018】

また、前記電極を、前記面と略面一に加工する第２加工工程をさらに含むことが好ましい。

【0019】

この構成によれば、基材部の平坦な面と電極の先端面とが面一にされるので、電極の高さ方向の位置精度が向上する。

【0020】

また、前記電極の表面に、第２金属により鍍金することにより表面鍍金層を形成する表面鍍金工程をさらに含むことが好ましい。

【0021】

この構成によれば、表面鍍金層により電極表面がコーティングされるので、電極の腐食が防止される。

【発明の効果】

【0022】

このような構成の電極構造体、検査治具、及び電極構造体の製造方法は、電極の摩耗により電線が露出するおそれを低減することが容易である。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明の一実施形態に係る電極構造体を備えた検査治具の一例を示す概略縦断面図であり、非検査時における状態を示している。

【図2】図１に示す電極構造体を備えた検査治具の検査時における状態を示す概略縦断面図である。

【図3】図１に示す電極構造体の構成の一例を示す断面図である。

【図4】図３に示す電極構造体の製造方法の一例を示す説明図である。

【図5】図３に示す電極構造体の製造方法の一例を示す説明図である。

【図6】図４、図５に示す製造方法により形成された電極構造体の効果を説明するための比較例を示す説明図である。

【図7】図４、図５に示す製造方法により形成された電極構造体の効果を説明するための比較例を示す説明図である。

【図8】図３に示す電極構造体を用いた場合の実験結果を示す説明図である。

【図9】図６に示す比較例に係る電極構造体を用いた場合の実験結果を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。図１は、本発明の一実施形態に係る電極構造体１を備えた検査治具７の一例を示す概略縦断面図であり、非検査時における状態を示している。図２は、図１に示す電極構造体１を備えた検査治具７の検査時における状態を示す概略縦断面図である。

【0025】

検査治具７は、基体であるフレーム７Ａ、複数の電極２を備える電極構造体１、複数のプローブＰｒ、支持ブロックＥ、及び付勢部１０等を備える。ここで、支持ブロックＥは、検査側支持体Ｅ１及び電極側支持体Ｅ２、並びに検査側支持体Ｅ１と電極側支持体Ｅ２とを所定距離隔てて平行に保持する連結部材Ｅ３からなる。

【0026】

プローブＰｒは、タングステン（Ｗ）、ハイス鋼（ＳＫＨ）、ベリリウム銅（ＢｅＣｕ）等の靭性に富む金属その他の導電体で形成されるとともに、屈曲可能な弾性（可撓性）を有するワイヤ状（棒状）に形成される。プローブＰｒの直径は、例えば１００μｍ程度にされている。

【0027】

検査側支持体Ｅ１は、複数のプローブＰｒの先端部を、検査対象の基板１００の配線パターン上に設けられた検査点に案内する図略の複数の検査案内孔を有する。また、電極側支持体Ｅ２は、各プローブＰｒの後端部を複数の電極２に案内する図略の複数の電極案内孔を有する。各電極２は、電線３によって、基板検査装置に接続される。このようにして、導電性のプローブＰｒの先端部が基板１００の検査点に接触し、プローブＰｒの後端部が基板検査装置に接続された電極２に接触することで、基板検査装置が基板１００の配線パターンを検査可能にされている。なお、図示を省略しているが、各電極２の表面には、表面鍍金層４が形成されている。

【0028】

非検査時における状態を示す図１から、検査時における状態を示す図２のように、支持ブロックＥの基板１００に対向する対向面Ｆに当接するように基板１００が配置され、基板１００により支持ブロックＥが押圧されると、付勢部１０，１０，・・・の付勢力に抗して、支持ブロックＥ（検査側支持体Ｅ１及び電極側支持体Ｅ２、並びに連結部材Ｅ３）が電極構造体１に向かって相対移動する。

【0029】

それに伴い、プローブＰｒの後端部が電極２により相対的に先端部の方向へ押されるので、プローブＰｒの先端部が対向面Ｆから突出しようとする。なお、図２においては、説明を容易にするため、プローブＰｒの先端部が対向面Ｆから突出した状態を示している。

【0030】

このような力の作用より、プローブＰｒの先端部は基板１００の検査点に当接して押しとどめられるので、検査側支持体Ｅ１と電極側支持体Ｅ２との間で傾斜姿勢にあったプローブＰｒの中間部分は撓む（屈曲する）ことになる。よって、このように変形したプローブＰｒの弾性復元力により、プローブＰｒの先端部が所定の接触圧で検査点に接触し、プローブＰｒの後端部が所定の接触圧で電極２に接触するので、プローブ先端と検査点との接触状態、及びプローブ後端と電極２との接触状態が保持される。

【0031】

図３は、図１に示す電極構造体１の構成の一例を示す断面図である。図３に示す電極構造体１は、電極側支持体Ｅ２と対向配置される略平坦な面１１を有し、面１１と交差（直交）する方向に延びる貫通孔１２が形成された絶縁性の基材部１３と、貫通孔１２に一端部が挿入され、当該一端部の先端３１が、貫通孔１２が面１１に開口する開口部１４よりも奥まった位置に位置するように貫通孔１２に固着された銅（Ｃｕ）の電線３と、電線３よりも硬度の高いニッケル（Ｎｉ）（第１金属）により先端３１に対して鍍金形成された電極２とを備えている。

【0032】

電極２の端面は、面１１と面一にされている。また、電極２の端面は、金（Ａｕ）（第２金属）で鍍金され、電極２の端面には表面鍍金層４が形成されている。電極２の厚さは、耐摩耗性の観点から例えば５μｍ以上で厚いほど好ましく、実用的には１０μｍ程度の厚さが好適である。表面鍍金層４の厚さは、例えば０．５μｍ〜２μｍであり、より好ましくは１μｍである。なお、各図においては、図面の見やすさの観点で、電線３、電極２、及び表面鍍金層４に、断面を示すハッチングを入れている場合と省略している場合とがある。

【0033】

電線３としては、例えばエナメル線（被膜付き銅線）などのいわゆるマグネットワイヤを用いることができる。電線３と貫通孔１２の隙間には、樹脂５が充填されている。この樹脂５によって、電線３の先端部が貫通孔１２に固着されている。

【0034】

図４，図５は、図３に示す電極構造体１の製造方法の一例を示す説明図である。まず、図４（ａ）において、基材部１３に形成された貫通孔１２に電線３が貫入される。次に、図４（ｂ）において、貫通孔１２と電線３の隙間に熱や光によって硬化する硬化性樹脂が充填され、硬化される。これにより、電線３が、貫通孔１２に固着される。図４（ａ）、図４（ｂ）は挿入工程の一例に相当している。

【0035】

次に、図４（ｃ）において、電線３の開口部１４から突出している部分が切断され、その断面、すなわち先端３１の端面が面１１と面一になるように研磨される。図４（ｃ）は、第１加工工程の一例に相当している。

【0036】

次に、図５（ａ）において、銅の先端３１が略１０μｍエッチング加工される。図５（ａ）は、エッチング工程の一例に相当している。この場合、図４（ｃ）の第１加工工程で先端３１が面１１と面一に加工された後にエッチングが行われるので、エッチング加工による先端３１の凹没深さが略１０μｍとなるように、加工精度が向上する。

【0037】

次に、図５（ｂ）において、面１１から奥まった位置に位置する先端３１に対して、ニッケル鍍金が施されて電極２が形成される。ニッケル鍍金は、電極２の先端が開口部１４から突出するまで行われる。図５（ｂ）は、鍍金工程の一例に相当している。鍍金方法としては、例えば筆鍍金法を用いることができる。

【0038】

次に、図５（ｃ）において、電極２の先端が面１１と面一になるまで電極２が研磨される。図５（ｃ）は、第２加工工程の一例に相当している。次に、図５（ｄ）において、電極２の先端が金鍍金されて、表面鍍金層４が形成される。図５（ｄ）は、表面鍍金工程の一例に相当している。以上、図４（ａ）〜図５（ｄ）に記載の製造方法により、図３に示す電極構造体１が形成される。

【0039】

図６、図７は、図４、図５に示す製造方法により形成された電極構造体１の効果を説明するための比較例を示す説明図である。図６、図７は、図４（ｃ）に示す第１加工工程の後、図５（ａ）のエッチング工程を実行することなく先端３１の端面にニッケル鍍金を施して電極２を形成し、さらにその後に金鍍金を施した場合を示す断面図である。図６は、ニッケル鍍金の厚さを１μｍ程度とした場合を示し、図７は、ニッケル鍍金の厚さを１０μｍ程度にしようとした場合を示している。なお、図３〜図７は、説明をわかりやすくするために特徴部分を強調する等、概念的に表現した説明図であり、例えば鍍金層の厚みや電線３の太さ等、必ずしも実際の寸法比率とは一致しない。

【0040】

上述したように、基板１００が検査治具７にセットされる都度、プローブＰｒの後端部が所定の接触圧で表面鍍金層４に弾性接触するため、基板１００の検査が繰り返されると、表面鍍金層４が摩耗し、さらに表面鍍金層４の下の電極２も摩耗する。

【0041】

図６に示すように、ニッケル鍍金の厚さが１μｍ程度の場合は、先端３１に厚さ１μｍ程度電極２を形成し、その上に表面鍍金層４を形成することは容易である。しかしながら、電極２が薄いと、プローブＰｒの後端部が当接されることにより電極２が容易に摩耗してしまう。

【0042】

図８、図９は、直径７０μｍのプローブＰｒを用いて、図１、図２に示すように基板１００の支持ブロックＥへの押圧を２００万回繰り返し、すなわちプローブＰｒを、表面鍍金層４の形成された電極２へ２００万回当接させた後の、表面鍍金層４及び電極２を撮影した写真を示している。図８は、図３及び図５（ｄ）に示す電極構造体１を用いた場合の実験結果を示し、図９は、図６に示す比較例に係る電極構造体を用いた場合の実験結果を示している。

【0043】

図８に示す例では、表面鍍金層４は削られたものの、表面鍍金層４表面からの削れ深さは１．７μｍに留まり、電線３は露出しなかった。一方、図９に示す例では、表面鍍金層４表面からの削れ深さが６．４μｍに達し、電線３が露出した。すなわち、図９に示す例では、電極２が薄いため、ニッケルの電極２が削り取られてプローブＰｒの後端が銅の電線３に到達する。そうすると、銅はニッケルより柔らかいため、図９に示すように、プローブＰｒの後端による摩耗が大きく、電線３の削れ深さが増大する。

【0044】

このように、図６に示す比較例のように、電極２が薄い場合には、銅の電線３が大きく削られて銅の摩耗粉が多量に発生し、隣接する電極２同士の間で短絡不良が発生するおそれがある。また、銅の電線３が露出すると、電線３の先端３１が酸化してプローブＰｒと電線３との接触抵抗が増大するおそれもある。そのため、検査治具７を用いた検査が正常に行えなくなるおそれがある。

【0045】

これに対し、図３に示す電極構造体１の場合は、硬度の高い電極２が厚く形成されているため、図８に示すように、表面鍍金層４表面からの削れ深さは１．７μｍに留まり、電線３が露出しないので、銅の摩耗粉が発生することはなく、ニッケルの摩耗粉の発生もわずかである。そのため、隣接する電極２同士の間で短絡不良が発生するおそれが低減され、電線３の先端３１が酸化することも防止されるため、基板検査を２００万回繰り返した後であっても、検査治具７を用いた検査が正常に行えなくなるおそれが低減される。

【0046】

一方、図７に示すように、電線３をエッチングすることなくニッケル鍍金厚を増大させた場合、電極２が横方向に拡がってしまうため、隣接する電極２同士の間隔が狭まるという、不都合が生じる。また、鍍金による電極２の形成は、製造バラツキが大きいため、図７に示すように、各電極２相互間で、電極高さにバラツキが生じる。電極高さにバラツキが生じると、検査治具７において、プローブＰｒの基板１００の検査点に対する突出量や押圧力にバラツキが生じ、基板１００の検査精度が低下するおそれがある。

【0047】

また、面１１と面一の先端３１上に筆鍍金法で鍍金を行って鍍金厚を増大させると、鍍金作業中に空気中の酸素と接触した部分に酸化膜が形成され、鍍金がはがれやすくなるおそれがある。さらに、図７に示すように、電極２の側面が空気中に露出するため、電極２表面を金鍍金して表面鍍金層４を形成する際に、表面鍍金層４の面積が増大し、金の使用量が増大してコストが増大するという不都合が生じる。なお、図７においては、電極２の厚みを強調して記載しているが、実際には電線３をエッチングすることなく面１１と面一の先端３１上に鍍金により厚い電極２を形成することは困難性を伴う。

【0048】

他方、図４、図５に示す電極構造体１の製造方法、及び図３に示す電極構造体１によれば、電極２の厚みを増大させて、プローブＰｒの接触による摩耗を減少させることが容易である。これにより、電極２が摩耗して電線３が露出するおそれを低減することができ、銅の摩耗粉の発生や先端３１の酸化を抑制できる。その結果、電極構造体１の耐久性を向上させることができる。また、図７に示すように電線３をエッチングすることなくニッケル鍍金厚を増大させた場合と比べて、電極２が横方向に拡がることがないため、隣接する電極２同士の間隔が適切に維持され、電極２の側面は空気中に露出しないので表面鍍金層４の面積が最小限となり、金の消費量が低減される結果、コストが低減される。

【0049】

また、図５（ｃ）の第２加工工程において、電極２の先端が面１１と面一にされるので、各電極２間で先端位置が均一にされる。その上に、１μｍ程度の薄い表面鍍金層４が形成されるので、各表面鍍金層４の先端表面位置も均一にされる結果、検査治具７において、プローブＰｒの基板１００の検査点に対する突出量や押圧力が均一化される。その結果、基板１００の検査精度が向上する。

【0050】

なお、表面鍍金層４は、電極２の酸化を防止する点で好ましい。しかしながら、電極２の表面には、必ずしも表面鍍金層４が形成されていなくてもよく、表面鍍金工程を実行しなくてもよい。また、表面鍍金層４に用いられる第２金属は、金でなくてもよい。

【0051】

また、第２加工工程は、電極２の先端を精度よく面１１と面一にできる点で好ましい。しかしながら、必ずしも第２加工工程を実行しなくてもよい。鍍金工程において鍍金厚を制御することで、電極２の先端を面１１と略面一に加工してもよい。

【0052】

また、電極２の先端は、必ずしも面１１と略面一でなくてもよい。例えば、電極２の先端が、貫通孔１２内の開口部１４から奥まった位置に位置していてもよい。

【0053】

また、電線３は必ずしも銅でなくてもよく、電極２（第１金属）は必ずしもニッケルでなくてもよい。電極２（第１金属）は、電線３よりも堅い金属であればよい。

【0054】

また、電極構造体１は、検査治具７に組み込まれる例を示したが、電極構造体１は、検査治具７に組み込まれるものに限らない。電極構造体１は、検査装置以外の用途に用いられてもよい。

【符号の説明】

【0055】

１ 電極構造体
２ 電極
３ 電線
４ 表面鍍金層
５ 樹脂
７ 検査治具
１０ 付勢部
１１ 面
１２ 貫通孔
１３ 基材部
１４ 開口部
３１ 先端
１００ 基板
Ｅ 支持ブロック
Ｐｒ プローブ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】