7586645 プローブ、測定装置、及び測定方法

(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】

(24)【登録日】2024-11-11

(45)【発行日】2024-11-19

(54)【発明の名称】プローブ、測定装置、及び測定方法

(51)【国際特許分類】

   G01R 1/067 20060101AFI20241112BHJP

   G01R 1/073 20060101ALI20241112BHJP

【ＦＩ】

G01R1/067 A

G01R1/073 D

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2020010246

(22)【出願日】2020-01-24

(65)【公開番号】P2021117085

(43)【公開日】2021-08-10

【審査請求日】2023-01-19

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000114215

【氏名又は名称】ミネベアミツミ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100099793

【弁理士】

【氏名又は名称】川北 喜十郎

(74)【代理人】

【識別番号】100154586

【弁理士】

【氏名又は名称】藤田 正広

(74)【代理人】

【識別番号】100179280

【弁理士】

【氏名又は名称】河村 育郎

(72)【発明者】

【氏名】今井 俊博

(72)【発明者】

【氏名】古谷 真一

【審査官】島▲崎▼ 純一

(56)【参考文献】

【文献】特開２００７－０２４６１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００６／０６８１５６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開昭６３－１７０９３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００４／０１２４５１９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特許第３０６１６１９（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】特開２００７－２５６０７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－００２７４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／００４９７８２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｒ １／０６７

Ｇ０１Ｒ １／０７３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ひずみゲージの電気的特性を測定する測定方法であって、
接触面を有するプローブであって、該接触面の最大高さＲｚが３μｍ以上且つ８μｍ以下であるプローブの前記接触面を前記ひずみゲージが有する端子であって酸化被膜が表面に形成された端子の該表面に接触させて前記ひずみゲージの電気的特性を測定することと、
前記接触面に粗面化処理を施すことを含む測定方法。

【請求項2】

前記粗面化処理を、所定数の前記ひずみゲージの測定ごとに、又は所定時間が経過するごとに実行する請求項１に記載の測定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、プローブ、測定装置、及び測定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ひずみゲージの製造工程には、ひずみゲージの入力抵抗、出力抵抗や出力電圧を測定する測定工程が含まれる。この測定工程は、ひずみゲージが設計された電気的特性を備えているか否かを検査するために行われる。同様の測定工程は、回路基板を製品に実装する際などにも行われる。

【0003】

上記の測定工程では、例えば、プローブ（探針）をひずみゲージや回路基板の端子に接触させて、試験電流を流す。特許文献１は、プローブの一例を示す。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００９－２１０４４３号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

被測定物（ひずみゲージ、回路基板等）の端子にプローブを接触させて被測定物の電気的特性を測定する際、測定値にばらつきが生じ得る。即ち、同一の被測定物に対して同一の条件で行った複数回の測定の結果が、互いに同一とならないことがある。このような測定値のばらつきは、測定結果の信頼性に影響を及ぼすため、望ましくない。

【0006】

本発明は、測定値のばらつきを抑制することのできるプローブ、該プローブを備える測定装置、及び該プローブを用いる測定方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の第１の態様に従えば、
被測定物の電気的特性を測定するためのプローブであって、
前記被測定物に接触させる接触面を有し、
該接触面の最大高さＲｚが３μｍ以上且つ８μｍ以下であるプローブが提供される。

【0008】

第１の態様のプローブにおいて、 前記被測定物の、前記接触面と接触する部分に酸化被膜が形成されていてもよい。

【0009】

第１の態様のプローブにおいて、前記被測定物はひずみゲージであってもよい。

【0010】

本発明の第２の態様に従えば、
被測定物の電気的特性を測定するための測定装置であって、
第１の態様のプローブと、
前記プローブを保持する治具と、
前記被測定物を保持して、該被測定物を前記プローブの前記接触面に接触させる被測定物移動機構とを備える測定装置が提供される。

【0011】

第２の態様の測定装置において、前記被測定物移動機構は、前記プローブの前記接触面と前記被測定物との間の接触圧力が８５０～１１５０ｇｆ／ｍｍ^２となるように前記被測定物を前記プローブの前記接触面に接触させてもよい。

【0012】

第２の態様の測定装置において、前記プローブの前記接触面を粗面化するための粗面化部材を保持して、該粗面化部材を前記接触面に接触させる粗面化部材移動機構を備えてもよい。

【0013】

第２の態様の測定装置において、前記治具は、複数の前記プローブをマトリックス状に保持するように構成されていてもよく、前記被測定物移動機構は、マトリックス状に保持された前記複数のプローブを前記被測定物に同時に接触させるよう構成されていてもよい。

【0014】

本発明の第３の態様に従えば、
被測定物の電気的特性を測定する測定方法であって、
第１の態様のプローブの前記接触面を前記被測定物に接触させて前記被測定物の電気的特性を測定することと、
前記接触面に粗面化処理を施すことを含む測定方法が提供される。

【0015】

第３の態様の測定方法において、
前記粗面化処理を、所定数の前記被測定物の測定ごとに、又は所定時間が経過するごとに実行してもよい。

【発明の効果】

【0016】

本発明のプローブ、該プローブを備える測定装置、及び該プローブを用いる測定方法によれば、測定値のばらつきを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】図１（ａ）はひずみゲージストリップの上面図である。図１（ｂ）は、ひずみゲージストリップに含まれるひずみゲージの上面図である。図１（ｃ）はひずみゲージ内に構成されたホイートストンブリッジの回路図である

【図2】図２は、本発明の実施形態に係る測定装置の側面図である。

【図3】図３は、測定装置が備えるテーブルの斜視図である。

【図4】図４は、本発明の実施形態に係る測定装置の、一部を省略した上面図である。

【図5】図５は、本発明の実施形態に係るプローブの側面図である。

【図6】図６は、本発明の実施形態に係る測定方法のフローチャートである。

【図7】図７（ａ）～図７（ｄ）は測定装置の動作を説明する図である。図７（ａ）は、テーブルがワーク交換位置にある状態を示す。図７（ｂ）はテーブルがスタンバイ位置にある状態を示す。図７（ｃ）は、テーブルがワーク測定位置にある状態を示す。図７（ｄ）は、テーブルがマーキング位置にある状態を示す。

【図8】図８は、実施例１～１１のプローブと比較例１～３のプローブについて、最大高さＲｚ、及びばらつきの判定結果を示す表である。

【図9】図９（ａ）、図９（ｂ）、図９（ｃ）は、プローブの接触面と端子との接触状態の変化が接触抵抗に与える影響を説明するための説明図である。

【図10】図１０（ａ）、図１０（ｂ）、図１０（ｃ）は、プローブの接触面と端子との接触状態の変化が接触抵抗に与える影響を説明するための説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

＜実施形態＞
本発明の実施形態のプローブ５０、測定装置（インサーキットテスタ）１００について、ひずみゲージストリップ９００（図１（ａ））に含まれる複数のひずみゲージの電気的特性（入力抵抗、出力抵抗、出力電圧等）を測定する場合を例として説明する。

【0019】

[ひずみゲージストリップ９００]
被測定物であるひずみゲージストリップ９００は、図１（ａ）に示す通り、平面視略矩形のゲージベース９１０と、ゲージベース９１０上に形成された配線層９２０とを含む。

【0020】

ゲージベース９１０は、絶縁樹脂、例えばＰＩ（ポリイミド）樹脂、エポキシ樹脂、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂等より形成されたフィルム状のシートとし得る。ゲージベース９１０の厚さは、一例として、２０μｍ～３０μｍ程度とし得る。ゲージベース９１０の四隅の各々には、ゲージベース９１０を厚さ方向に貫通するアライメント孔９１０ｈが形成されている。

【0021】

配線層９２０は、一例として、銅ニッケル合金により形成されている。配線層９２０は、５行×４列のマトリックス状に配置された複数のゲージパターンＧＰ_１１～ＧＰ_５４を含む。配線層９２０の厚さは、一例として、３μｍ～５μｍ程度とし得る。

【0022】

ゲージパターンＧＰ_１１～ＧＰ_５４の各々は、図１（ｂ）、図１（ｃ）に示す通り、４つの抵抗体Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４と、４つの端子Ｔ_Ａ、Ｔ_Ｂ、Ｔ_Ｃ、Ｔ_Ｄと、これらを接続する配線Ｗとを含む。４つの抵抗体Ｒ_１～Ｒ_４、４つの端子Ｔ_Ａ～Ｔ_Ｄ、及び配線Ｗによりホイートストンブリッジ回路が構成されている。

【0023】

ゲージベース９１０の一部分と、当該一部分の上に形成されたゲージパターンＧＰ_１１～ＧＰ_５４により、ひずみゲージＳＧ_１１～ＳＧ_５４がそれぞれ構成される。以下、ゲージパターンＧＰ_１１～ＧＰ_５４を総称して、ゲージパターンＧＰ_ｍｎと呼び、ひずみゲージＳＧ_１１～ＳＧ_５４を総称して、ひずみゲージＳＧ_ｍｎと呼ぶ。

【0024】

[測定装置１００]
図２に示す通り、測定装置１００は、ベース１０と、ベース１０に内蔵された駆動機構２０と、駆動機構２０によって移動可能に支持されたテーブル３０と、ベース１０の上面に配置されたプローブ保持機構４０とを備える。プローブ保持機構４０は、複数のプローブ５０を保持している。

【0025】

測定装置１００は更に、複数のプローブ５０の各々と配線（不図示）で接続された測定実行部６０と、プローブ保持機構４０に隣接するマーキング機構７０と、測定装置１００の全体的な動作を制御する制御部ＣＯＮＴとを備える。

【0026】

以下においては、図２の左右方向を測定装置１００のスライド方向と呼び、図２の奥行方向（紙面に直交する方向）を測定装置１００の幅方向と呼ぶ。スライド方向は、駆動機構２０がテーブル３０を水平面に沿ってスライドさせる方向であり、幅方向は水平面内においてスライド方向に直交する方向である。また、図２の上下方向、即ちスライド方向及び幅方向に直交する方向を上下方向と呼ぶ。スライド方向においては、図２においてテーブル３０が位置する側をワーク設置側と呼び、プローブ保持機構４０が位置する側をワーク測定側と呼ぶ。

【0027】

ベース１０は、中空の箱状であり、水平面に沿って広がる天板１０ｔを有する。天板１０ｔには、スライド方向に延びる長手の開口１０Ａ（図２、図４）が形成されている。

【0028】

駆動機構２０は、テーブル３０をスライド方向及び上下方向に移動させるための機構である。駆動機構２０は、本体部２１と、本体部２１によって移動される支持部２２とを有する。

【0029】

本体部２１は、ベース１０の内部に収容されて、天板１０ｔの近傍に位置している。本体部２１は、支持部２２をスライド方向及び上下方向に移動可能な任意の機構であってよい。本体部２１は、一例として、モータやピエゾアクチュエータを含む動力発生機構と、歯車、ベルト、チェーン、プーリ等を含む動力伝達機構とにより構成されている。

【0030】

支持部２２は、上下方向に延びる柱状の構造である。支持部２２は、本体部２１の上面から、天板１０ｔの開口部１０Ａを通って、天板１０ｔの上方まで延びている。

【0031】

テーブル３０は、図３に示す通り、平面視略正方形の平板である。

【0032】

テーブル３０の上面３０ｕの四隅の各々には、上面３０ｕから直立する円柱状のアライメントピン３０ｐが設けられている。テーブル３０の上面３０ｕの周縁部には、各辺に沿って並ぶ複数の吸気孔３０ｈが設けられている。複数の吸気孔３０ｈの各々は、テーブル３０内部の空気流路（不図示）、及びテーブル３０に接続されて空気流路に連通した可撓性の吸気ホース（不図示）を介して、吸気装置（不図示）に接続されている。

【0033】

テーブル３０の下面は、駆動機構２０の支持部２２の上端に固定されている。これによりテーブル３０は、スライド方向及び上下方向に移動可能な状態で、駆動機構２０に支持される。

【0034】

プローブ保持機構４０は、複数のプローブ５０を保持する長方体の治具４１と、治具４１を支持する４つの支持柱４２とを有する。

【0035】

図４に示す通り、治具４１には、治具４１を上下方向に貫通する複数の保持孔４１ｈがマトリックス状に形成されている。本実施形態では、複数の保持孔４１ｈが８０個（幅方向に５行×スライド方向に１６列）形成されている。

【0036】

４つの支持柱４２は、天板１０ｔの上面から上方に延びて、治具４１の下面の四隅に接続されている。幅方向に並ぶ２つの支持柱４２は、開口１０Ａを幅方向に挟んでいる。

【0037】

複数のプローブ５０の各々（図５）は、一例としてタングステン、銅、プラチナ、金等の金属で形成されている。複数のプローブ５０の各々は、一例として円柱形状を有する。プローブ５０の一端部は、測定時にひずみゲージＳＧ_ｍｎの端子Ｔ_Ａ～Ｔ_Ｄに接触する接触面５０ｃである。

【0038】

接触面５０ｃは一例として円形状である。接触面５０ｃの直径は、一例として約０．１ｍｍ～１．２ｍｍ程度とし得る。接触面５０ｃの表面粗さ（最大高さＲｚ）は、３μｍ≦Ｒｚ≦８μｍであることが好ましい。これにより、測定値のばらつきが抑制され、且つ測定時のひずみゲージの損傷が防止される。その理由は後述する。なお、本明細書及び本発明において、「最大高さＲｚ」は、ＪＩＳ Ｂ ０６０１－２００１に準拠して定義、測定される最大高さＲｚを意味する。

【0039】

複数のプローブ５０は、治具４１の複数の保持孔４１ｈにそれぞれが挿入されて、マトリックス状に配置される。図２に示す通り、複数のプローブ５０の各々は、接触面５０ｃを下方に向け、且つ治具４１を上下に貫通した状態で、保持孔４１ｈの内部に収容される。

【0040】

図４に示す通り、治具４１は、８０個のプローブ５０を保持して、５行×１６列のマトリックス状に配置する。また、幅方向に並ぶ４つのプローブ５０をプローブセット５０Ｓ（図４）と捉えると、治具４１は、２０個のプローブセット５０Ｓを保持して、５行×４列のマトリックス状に配置する。各プローブセット５０Ｓの４つのプローブ５０は、測定時に、各ひずみゲージＳＧ_ｍｎの４つの端子Ｔ_Ａ～Ｔ_Ｄに接触する（詳細後述）。

【0041】

測定実行部６０は、プローブ５０を用いてひずみゲージＳＧ_ｍｎの入力抵抗、出力抵抗、及び出力電圧を測定する部分である。測定実行部６０は、ベース１０の内部に配置され、不図示の配線により、複数のプローブ５０の各々に接続されている。

【0042】

測定実行部６０は、電源６１と、デジタルマルチメータ（ＤＭＭ）６２と、リレー回路（測定用回路）６３とを含む。電源６１は測定用の入力電圧を供給する。ＤＭＭ６２は、ひずみゲージＳＧ_ｍｎの入力抵抗、出力抵抗、出力電圧等を測定する。リレー回路６３は、電源６１、ＤＭＭ６２、及び複数のプローブ５０の各々を接続する回路である。リレー回路６３の構成は、測定内容に応じて切り替え可能（変更可能）である。

【0043】

マーキング機構７０は、測定実行部６０が行った測定の結果に基づいて、所定のひずみゲージＳＧ_ｍｎに印（マーク）を付すための機構である。マーキング機構７０は、スライド方向において、治具４１のワーク設置側に配置されている。

【0044】

マーキング機構７０は、ペン先７１ｔを有するペン７１と、ペン７１を幅方向及び上下方向に移動可能に保持するペン保持機構７２とを有する。なお、マーキング機構７０は、ペンを用いたものに限らず、針やカッターでマーキングするものであっても良い。

【0045】

ペン７１は、ペン先７１ｔを下方に向けて、ペン保持機構７２に保持されている。ペン保持機構７２は、ペン７１を幅方向及び上下方向に移動可能な任意の機構であってよい。ペン保持機構７２の一例は、エアスライダである。

【0046】

制御部ＣＯＮＴは、ベース１０の内部に収容されている。制御装置ＣＯＮＴは、駆動機構２０、測定実行部６０、マーキング機構７０に接続されており、これらと通信可能である。

【0047】

[測定方法]
プローブ５０、測定装置１００を用いたひずみゲージＳＧ_ｍｎの電気的特性（入力抵抗、出力抵抗、出力電圧等）の測定は、図６のフローチャートに示す通り、ワーク設置工程Ｓ１、測定工程Ｓ２、マーキング工程Ｓ３を含む。

【0048】

ワーク設置工程Ｓ１においては、被測定物であるひずみゲージストリップ９００を、測定装置１００のテーブル３０に設置する。ワーク設置工程Ｓ１は、具体的には例えば、次のように行う。

【0049】

まず、テーブル３０を治具４１から最も離れた位置（図７（ａ）。以下、「ワーク設置位置」と呼ぶ）に移動させて、テーブル３０上にひずみゲージストリップ９００を設置する。この時、テーブル３０の四隅のアライメントピン４１ｐをゲージベース９１０の四隅のアライメント孔９１０ｈの内部にそれぞれ配置することで、ひずみゲージストリップ９００のテーブル３０に対する位置合わせを容易に行うことができる。

【0050】

次に、テーブル３０の吸気孔３０ｈを介した吸気を行ってひずみゲージストリップ９００を吸引し、ひずみゲージストリップ９００をテーブル３０に固定する。吸気孔３０ｈを介した吸引に加えて、又はこれに代えて、おもりを用いることもできる。具体的には例えば、額縁状の金属枠の底面に樹脂を貼り付けたおもりをひずみゲージストリップ９００の周縁部に乗せて、ひずみゲージストリップ９００の周縁部を上から押さえつけてもよい。

【0051】

ひずみゲージストリップ９００をテーブル３０の上面３０ｕに密着させることで、換言すればひずみゲージストリップ９００が平坦となるように保持することで、複数のプローブ５０を複数のひずみゲージＳＧ_ｍｎの端子Ｔ_Ａ～Ｔ_Ｄに均一な状態で接触させることができる。これにより測定工程Ｓ２における測定の精度をより高めることができる。

【0052】

測定工程Ｓ２においては、ひずみゲージストリップ９００に含まれるひずみゲージＳＧ_ｍｎの各々の電気的特性を、複数のプローブ５０及び測定実行部６０を主に用いて行う。測定工程Ｓ２は、具体的には例えば、次のように行う。

【0053】

まず、テーブル３０を治具４１の真下の位置（図７（ｂ）。以下、「スタンバイ位置」と呼ぶ）までスライドさせる。その後、テーブル３０を、複数のプローブ５０の接触面５０ｃがひずみゲージストリップ９００に接触する位置（図７（ｃ）。以下、「測定位置」と呼ぶ）まで上昇させて停止させる。

【0054】

テーブル３０が測定位置で停止した状態においては、複数のプローブ５０の各々は、ひずみゲージストリップ９００の複数のひずみゲージＳＧ_ｍｎの各々に接触する。具体的には、各プローブセット５０Ｓに含まれる４つのプローブ５０が、ひずみゲージＳＧ_ｍｎの各々の端子Ｔ_Ａ～Ｔ_Ｄにそれぞれ接触する。接触圧（プローブ押し圧）は、一例として、１本のプローブ５０あたり約６０～約８０ｇｆ（約８５０～約１１５０ｇｆ／ｍｍ^２）程度とし得る。

【0055】

次に、測定実行部６０が、ひずみゲージＳＧ_ｍｎの各々について、入力抵抗、出力抵抗、出力電圧を測定する。具体的な測定方法は、一例として次の通りである。

【0056】

測定実行部６０は、まず、次の工程によりひずみゲージＳＧ_１１の測定を行う。

【0057】

（１）リレー回路６３を用いて、電源６１、端子Ｔ_Ａに接触するプローブ５０、端子Ｔ_Ａ、端子Ｔ_Ｃ、端子Ｔ_Ｃに接触するプローブ５０、及びＤＭＭ６２を繋ぐ閉回路を構成し、ひずみゲージＳＧ_１１の入力抵抗を測定する。
（２）リレー回路６３を用いて、電源６１、端子Ｔ_Ｂに接触するプローブ５０、端子Ｔ_Ｂ、端子Ｔ_Ｄ、端子Ｔ_Ｄに接触するプローブ５０、ＤＭＭ６２を繋ぐ閉回路を構成し、ひずみゲージＳＧ_１１の出力抵抗を測定する。
（３）リレー回路６３及びプローブ５０を用いて、電源部６１を端子Ｔ_Ａ、Ｔ_Ｃに接続し、ＤＭＭ６２を端子Ｔ_Ｂ、Ｔ_Ｄに接続する。電源部６１によりひずみゲージＳＧ_１１に入力電圧Ｖ_ｉｎを与えた状態で、ＤＭＭ６２でひずみゲージＳＧ_１１の出力電圧Ｖ_ｏｕｔを測定する（ゼロバランスの測定）。

【0058】

測定実行部６０は、測定されたひずみゲージＳＧ_１１の入力抵抗、出力抵抗、及び出力電圧を制御部ＣＯＮＴに送る。

【0059】

測定実行部６０は、ひずみゲージＳＧ_１１の測定が終了した後、リレー回路６３を切り替えて、ひずみゲージＳＧ_１２について同様の測定を行う。測定実行部６０は、２０個のひずみゲージＳＧ_ｍｎの全てについて順番に同様の測定を行う。測定されたひずみゲージＳＧ_ｍｎの各々の入力抵抗、出力抵抗、出力電圧は、制御部ＣＯＮＴに送られる。

【0060】

マーキング工程Ｓ３においては、マーキング機構７０が、測定工程Ｓ２の測定結果に応じて、ひずみゲージＳＧ_ｍｎの内の所定のひずみゲージにマーキングを行う。マーキング工程は、具体的には例えば、次のように行う。

【0061】

まず、テーブル３０を、測定位置からスタンバイ位置まで降下させ、マーキング機構７０の真下の位置（図７（ｄ）。以下、「マーキング位置」と呼ぶ）までスライドさせる。

【0062】

一方で、制御部ＣＯＮＴは、測定工程Ｓ２において測定実行部６０から受け取ったひずみゲージＳＧ_ｍｎの各々の測定値（入力抵抗、出力抵抗、出力電圧）を所定の基準値と比較し、各測定値が許容公差内であるか否かを判定する。

【0063】

制御部ＣＯＮＴは、複数のひずみゲージＳＧ_ｍｎの内のいずれかにおいて、測定値が許容公差外である場合は、当該ひずみゲージをペン７１の真下に配置する。スライド方向の位置合わせはテーブル３０を移動することにより行われ、幅方向の位置合わせはペン保持機構７２を移動することにより行われる。

【0064】

次いで制御部ＣＯＮＴは、ペン保持機構７２を用いてペン７１を降下させ、測定値が許容公差内ではないと判定したひずみゲージに印をつける。

【0065】

制御部ＣＯＮＴは、測定値が許容公差内ではないと判定されたひずみゲージのすべてに対してマーキングを行った後、テーブル３０をワーク設置位置に戻す。

【0066】

その後は、測定済のひずみゲージストリップ９００をテーブル３０から取り外し、ワーク設置工程Ｓ１、測定工程Ｓ２、マーキング工程Ｓ３を繰り返す。

【0067】

[ドレッシング方法]
ここで、プローブ５０の接触面５０ｃに対してドレッシング（粗面化）を行い、接触面５０ｃに所望の表面粗さを与えるドレッシング方法（粗面化方法）について説明する。

【0068】

測定装置１００を用いたひずみゲージストリップ９００の測定を継続的に行った場合、測定装置１００のプローブ５０において、接触面５０ｃの表面粗さが低下する（最大高さＲｚが小さくなる）ことが観察されている。これは、接触面５０ｃが測定の度に接触する端子Ｔ_Ａ～Ｔ_Ｄによって押圧され、接触面５０ｃに平滑化が生じるためである。

【0069】

したがって、所定数のひずみゲージストリップ９００の測定ごとに、又は所定時間経過ごとに（周期的に）、接触面５０ｃのドレッシングを行い、接触面５０ｃの最大高さＲｚを３μｍ≦Ｒｚ≦８μｍの範囲に戻すことが好ましい。

【0070】

ドレッシングは、具体的には例えば、次のように行う。

【0071】

まず、テーブル３０をワーク設置位置に移動し、平面視矩形のサンドペーパー（粗面化部材）を、テーブル３０の上に設置する。アライメントピン３０ｐを用いた位置合わせが可能となるよう、サンドペーパーの四隅にアライメント孔を設けてもよい。サンドペーパーは、ひずみゲージストリップ９００と同一の寸法、厚さを有していてもよい。

【0072】

次に、サンドペーパーが設置されたテーブル３０を、スタンバイ位置まで移動し、上昇させる。これにより、サンドペーパーが所定の圧力（一例としてプローブ１本あたり約６０ｇｆ～約８０ｇｆ程度とし得る）で接触面５０ｃに押し付けられてサンドペーパーの粗さが接触面５０ｃに転写され、接触面５０ｃのドレッシングがなされる。テーブル３０の上昇、降下を複数回繰り返して、サンドペーパーを接触面５０ｃに複数回押し付けてもよい。

【0073】

その後、テーブル３０をワーク設置位置に戻してサンドペーパーをクリーンクロス（清拭布）に置き換え、サンドペーパーと同様に、接触面５０ｃに、一回、又は複数回押し付ける。クリーンクロスにエタノール等を染み込ませておいてもよい。

【0074】

清拭が完了した後は、テーブル３０をワーク設置位置に戻してクリーンクロスを次の被測定物（ひずみゲージストリップ９００）に置き換え、ひずみゲージＳＧ_ｍｎの電気的特性の測定を再開する。

【0075】

[表面粗さ（最大高さＲｚ）を３μｍ≦Ｒｚ≦８μｍとすることの意義]
次に、本実施形態のプローブ５０において、接触面５０ｃの最大高さＲｚを３μｍ以上、且つ８μｍ以下とすることが好ましい理由を説明する。

【0076】

まず、接触面５０ｃの最大高さＲｚを３μｍ以上とすることが好ましい理由は次の通りである。

【0077】

本発明の発明者は、プローブを用いてひずみゲージの電気的特性を測定する際に生じる測定値のばらつきを抑制する方法を鋭意研究し、プローブの接触面の表面粗さ（最大高さＲｚ）に着目した。本発明の発明者の知見によれば、測定値のばらつきは、プローブの接触面とひずみゲージの端子との接触状態が、測定のたびにわずかに異なり、これにより接触面と端子との間に生じる接触抵抗が変化することに起因する。さらに本発明の発明者は、プローブの接触面の最大高さＲｚを３μｍ以上とすることで、プローブの接触面とひずみゲージの端子との接触状態を安定させることができ、接触抵抗の変化を十分に抑制することができることを見出した。

【0078】

本発明の発明者は、上記の知見に基づき、次の試験を行った。

【0079】

まず、同種類のプローブの接触面を番手の異なるやすりで処理して、接触面の最大高さＲｚが約３μｍ以上である実施例１～１１のプローブと、接触面の最大高さＲｚが約３μｍ未満である比較例１～３のプローブをそれぞれ４つずつ準備した。また、サンプルひずみゲージを１つ用意した。

【0080】

実施例１～１１のプローブ、及び比較例１～３のプローブはいずれも、タングステンにより形成されており、接触面は直径０．３ｍｍの円形である。

【0081】

実施例１～１１のプローブ、及び比較例１～３のプローブの各々の接触面の最大高さＲｚは図８に示す通りである。

【0082】

実施例１～１１のプローブ、及び比較例１～３のプローブの最大高さＲｚは、ＪＩＳＢ ０６０１－２００１に準拠して測定した。

【0083】

また、サンプルひずみゲージは、図１（ｂ）に示す構造を有するものとした。サンプルひずみゲージの配線層の材質は銅ニッケル合金、厚さは約５μｍとした。サンプルひずみゲージのゲージベースの材質はＰＩ（ポリイミド）、厚さは約２５μｍとした。

【0084】

次に、実施例１のプローブを、１つのプローブセット５０Ｓを構成するように測定装置１００の治具４１によって保持し、測定装置１００を用いてサンプルひずみゲージの入力抵抗、出力抵抗の測定を、それぞれ３回ずつ行った。３回の測定において、プローブ押し圧は一定（プローブ一本あたり７０ｇｆ）とした。その後、入力抵抗、出力抵抗の各々について３回の測定により得られた３つの測定値のばらつき（最大値と最小値の差分）を求めた。

【0085】

また、実施例２～実施例１１の各プローブ、比較例１～３の各プローブについても、実施例１と同様にサンプルひずみゲージの入力抵抗、出力抵抗をそれぞれ３回ずつ測定し、入力抵抗、出力抵抗の各々について３つの測定値のばらつきを求めた。各実施例及び各比較例の測定において、サンプルひずみゲージは共通のものを使用した。

【0086】

測定の結果を図８に示す。図８においては、入力抵抗、出力抵抗ともに３つの測定値の間のばらつきが±１Ω未満であるものを〇で示している。一方で、入力抵抗、出力抵抗ともに３つの測定値の間のばらつきが±１Ω以上であるものを×で示している。図８に示す通り、最大高さＲｚが３μｍ以上である実施例１～１１においては測定値のばらつきは±１Ω未満に収まっており、最大高さＲｚが３μｍ未満である比較例１～３においては、測定値のばらつきが±１Ω以上となっている。

【0087】

なお、本発明の発明者の知見によれば、プローブの接触面の最大高さＲｚが小さい場合に測定値のばらつきが大きくなる理由の一つは、次の通りである。

【0088】

図９（ａ）にプローブの接触面ＣＳ１の簡略化した断面図を、図１０（ａ）にプローブの接触面ＣＳ２の簡略化した断面図をそれぞれ示す。接触面ＣＳ１の最大高さＲｚは、接触面ＣＳ２の最大高さＲｚよりも小さい。図９（ａ）、図１０（ａ）において、点線Ｌ_１１、Ｌ_２１は、ひずみゲージの端子の表面の位置を示す。接触面ＣＳ１、ＣＳ２が点線Ｌ_１１、Ｌ_２１よりも下方に位置する部分は、接触面ＣＳ１、ＣＳ２が端子の表面を押し下げて端子の内部に埋まっている。即ち、接触面ＣＳ１、ＣＳ２が端子の表面に噛み込んでいる。

【0089】

図９（ｂ）、図１０（ｂ）に示すように、プローブが端子に対して微小角度θ_０だけ傾斜し、端子の表面が点線Ｌ_１２、Ｌ_２２で示す位置に移動すると、接触面ＣＳ１、ＣＳ２と端子の表面との接触面の広さは、概ね、図９（ｂ）、図１０（ｂ）に示した太線の長さに応じた量だけ変化する。図９（ｂ）、図１０（ｂ）から読み取れるように、プローブの端子に対する角度が変化した場合には、最大高さＲｚの小さい接触面ＣＳ１において接触面積の変化が大きく、接触抵抗の変化も大きい傾向にある。

【0090】

また、最大高さＲｚが小さい接触面ＣＳ１においては、プローブが端子に対して微小角度θ_１３を超えて傾斜すると、接触面ＣＳ１の一部が、点線Ｌ_１３で示す位置にある端子の表面から離れてしまい、接触面積が小さくなる。最大高さＲｚが大きい接触面ＣＳ２においても、プローブが端子に対して微小角度θ_２３を超えて傾斜すると、接触面ＣＳ２の一部が、点線Ｌ_２３で示す位置にある端子の表面から完全に離れてしまうが、角度θ_２３は、角度θ_１３よりも大きい。

【0091】

このように、端子に対するプローブの角度が変化した場合には、最大高さＲｚが比較的小さい接触面ＣＳ１において、最大高さＲｚが比較的大きい接触面ＣＳ２よりも、接触面積がより大きく変化し、接触抵抗がより大きく変化する傾向にある。

【0092】

また、図９（ｃ）、図１０（ｃ）に示すように、プローブが端子から微小距離ｄ_０だけ遠ざかり、端子の表面が点線Ｌ_１４、Ｌ_２４で示す位置に移動すると、接触面ＣＳ１、ＣＳ２と端子の表面との接触面は、概ね、図９（ｃ）、図１０（ｃ）に示した太線の長さに応じた量だけ変化する。図９（ｃ）、図１０（ｃ）から読み取れるように、プローブの端子に対する距離が変化した場合も、最大高さＲｚの小さい接触面ＣＳ１において接触面積の変化が大きく、接触抵抗の変化も大きくなる傾向にある。

【0093】

このように、プローブの接触面の最大高さＲｚが小さい場合には、端子に対する接触状態の変化に応じた接触面積、ひいては接触抵抗の変化量が大きくなり、測定値のばらつきも大きくなる傾向にある。

【0094】

なお、銅ニッケル合金で形成されたひずみゲージの端子には、通常、３μｍ程度か、これよりも薄い酸化被膜が形成されている。本発明の発明者の知見によれば、接触面の最大高さが３μｍよりも大きい場合には、接触面の凸部（接触面の断面図においてミクロの山を形成する部分）が酸化被膜を突き破り、接触面のより多くの領域が、ひずみゲージの端子に直接的に接触する。このように、接触面のより多くの領域を、酸化被膜を介さずに端子に直接的に接触させることによっても、接触状態が安定し、接触状態の変化に応じた接触抵抗の変化量が抑制される。

【0095】

以上より、接触面５０ｃの最大高さＲｚは３μｍ以上とすることが好ましい。これにより、測定値のばらつきを良好に抑制することができる。

【0096】

次に、接触面５０ｃの最大高さＲｚを８μｍ以下とすることが好ましい理由は次の通りである。

【0097】

ひずみゲージは一般に、可撓性の誘電体により形成されたゲージベースの上に、抵抗体を含む導電性の配線層が形成された構造を有し、使用時には、金属等の導電体である起歪体にゲージベースを貼り付ける。すなわち、ゲージベースは、配線と起歪体とを絶縁する機能を果たす。

【0098】

ここで、ひずみゲージを用いたひずみの計測を良好に行うためには、配線層の抵抗体を、起歪体の伸縮に応じて良好に伸縮させる必要がある。そのため、絶縁性のみを考慮してゲージベースを厚くすることは現実的ではない。

【0099】

上記の点を考慮して、ひずみゲージは一般に、配線層の厚さが３～５μｍ程度であり、ゲージベースの厚さは２５μｍ程度である。

【0100】

本発明の発明者の知見によると、プローブの接触面の最大高さが８μｍ以下では、プローブの接触面をひずみゲージの端子に接触させた際に、プローブの接触面の凸部がゲージベースを過度に傷つけることがない。したがって、ゲージベースの損傷により、ゲージベースの絶縁性能が低下し、ひずみゲージの性能劣化が生じ得ることが防止される。

【0101】

以上より、接触面５０ｃの最大高さＲｚは８μｍ以下とすることが好ましい。

【0102】

本実施形態のプローブ５０、測定装置１００、及び測定方法の効果を以下にまとめる。

【0103】

本実施形態のプローブ５０は、被測定物であるひずみゲージＳＧ_ｍｎの端子Ｔ_Ａ～Ｔ_Ｄに接触する接触面の表面粗さ（最大高さＲｚ）が、３μｍ以上である。したがって、端子Ｔ_Ａ～Ｔ_Ｄに対する接触状態の変化に応じた接触抵抗の変化が小さく、複数回の測定を行った場合に測定値のばらつきを抑制することができる。

【0104】

また、ひずみゲージＳＧ_ｍｎの端子Ｔ_Ａ～Ｔ_Ｄには、一般的に３μｍ程度であるかこれよりも薄い酸化被膜が形成されているため、接触面の最大高さを３μｍ以上とすることで、酸化被膜を突き破って、接触面５０ｃと端子Ｔ_Ａ～Ｔ_Ｄとを良好に接触させることができる。これにより、接触状態の変化に応じた接触抵抗の変化量を抑制し、測定値のばらつきを抑制することができる。

【0105】

本実施形態のプローブ５０は、接触面５０ｃの表面粗さ（最大高さＲｚ）が８μｍ以下である。したがって、接触面５０ｃと端子Ｔ_Ａ～Ｔ_Ｄとの接触によるゲージベース９１０の損傷が防止されている。また、端子Ｔ_Ａ～Ｔ_Ｄに接触痕が残ることも抑制される。

【0106】

即ち本実施形態のプローブ５０は、接触面５０ｃの表面粗さ（最大高さＲｚ）を３μｍ以上とすることにより、接触面５０ｃの端子Ｔ_Ａ～Ｔ_Ｄに対する接触状態を安定させて測定値のばらつきを抑制することができ、且つ接触面５０ｃの表面粗さ（最大高さＲｚ）を８μｍ以下とすることにより、測定時に生じ得るひずみゲージＳＧ_ｍｎの損傷を防止できるものである。

【0107】

本実施形態の測定装置１００は、測定値のばらつきが抑制された（即ち測定値の信頼性が高い）プローブ５０を備えるため、１つのひずみゲージＳＧ_ｍｎにつき１回の測定を行うのみで信頼性の高い測定値を得ることができる。したがって、１つのひずみゲージに対して複数回の測定を行って平均値を求めることで測定値の信頼性を高める必要のある従来の測定装置に比較して、測定時間を大きく短縮することができる。

【0108】

本実施形態の測定方法は、測定装置１００を用いるため、測定装置１００と同様の効果を生じる。また、所定のタイミングでプローブ５０の接触面５０ｃのドレッシング（粗面化）を行い、接触面５０ｃの最大高さＲｚを３μｍ以上、８μｍ以下に維持するため、信頼性の高い測定を長期間、継続して行うことができる。

【0109】

＜変形例＞
上記実施形態のプローブ５０、測定装置１００、及び測定方法において、次の変形態様を用いることもできる。

【0110】

上記実施形態のプローブ５０を、測定装置１００とは独立して用いてもよい。具体的には例えば、作業者がプローブ５０を操作してひずみゲージＳＧ_ｍｎの端子Ｔ_Ａ～Ｔ_Ｄにプローブを接触させることにより、ひずみゲージＳＧ_ｍｎの電気的特性を測定してもよい。

【0111】

上記実施形態のプローブ５０は円柱形状を有し、接触面５０ｃは円形であったが、これには限られない。プローブ５０、接触面５０ｃの形状は任意である。例えば接触面５０ｃの形状は正方形や多角形であってもよい。

【0112】

また、被測定物は、ひずみゲージＳＧ_ｍｎには限られない。具体的には例えば、ＰＣＢＡ（プリント回路基板アセンブリ）の電気的特性（回路抵抗等）の測定において、プローブ５０を用いることができる。ＰＣＢＡの端子も、一般に銅ニッケル合金で形成されており、３μｍ程度かこれよりも薄い酸化被膜が形成されている。

【0113】

被測定物は、その他、電気的特性を測定する必要のある任意の電気部品、電子部品等であってよい。

【0114】

上記実施形態の測定装置１００においては、治具４１には複数の保持孔４１ｈが８０個（幅方向に５行×スライド方向に１６列）形成されていたがこれには限られない。治具４１が有する保持孔４１ｈの数及び配置、即ち治具４１が保持するプローブ５０の数及び配置は、測定装置１００の設計に応じて任意に設定し得る。

【0115】

上記実施形態の測定装置１００を適宜改変して、電気的特性を測定する必要のある任意の電気部品、電子部品等を測定するための測定装置とすることができる。具体的には例えば、テーブル３０の構成や、治具４１の構成を改変し得る。

【0116】

本発明の特徴を維持する限り、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。

【符号の説明】

【0117】

１０ ベース、２０ 駆動機構、３０ テーブル、４０ プローブ保持機構、５０ プローブ、６０、測定実行部、７０ マーキング機構、１００ 測定装置、９００ ひずみゲージストリップ、ＳＧ_ｍｎ ひずみゲージ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】