JP2000214181A - コンタクトプロ―ブおよび回路基板検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 四端子法による電圧測定の精度を向上可能な
コンタクトプローブを提供することを主目的とする。 【解決手段】 検査対象回路基板上の導体パターンに接
触状態の先端部１３ａを介して検査用信号を入出力可能
に構成されたコンタクトプローブ３において、先端部１
３ａを除いて少なくとも先端部近傍を絶縁被膜１５で被
覆して構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回路基板の導体パ
ターンに接触させて検査用信号を入出力するためのコン
タクトプローブおよびそのコンタクトプローブを備えて
いる回路基板検査装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種のコンタクトプローブを備えてい
る回路基板検査装置として、図５に示す回路基板検査装
置３１が従来から知られている。この回路基板検査装置
３１は、同図に示すように、Ｘ−Ｙ移動機構２ａ〜２ｄ
（以下、特に区別しないときには「Ｘ−Ｙ移動機構２」
という）と、制御装置３４とを備えている。この場合、
Ｘ−Ｙ移動機構２ａ〜２ｄは、回路基板Ｐの導体パター
ンＸに接触させられるコンタクトプローブ３２ａ〜３２
ｄ（以下、特に区別しないときには「コンタクトプロー
ブ３２」という）を回路基板Ｐに対して任意のＸ−Ｙ方
向および上下方向（Ｚ方向）にそれぞれ移動可能に構成
されている。一方、制御装置３４は、Ｘ−Ｙ移動機構２
によるコンタクトプローブ３２の駆動制御、コンタクト
プローブ３２ａ，３２ｂを介しての検査対象の導体パタ
ーンＸに対する検査用電流の供給制御、コンタクトプロ
ーブ３２ｃ，３２ｄを用いての導体パターンＸにおける
両端部間の電圧値の測定、および測定電圧に基づく導体
パターンＸについての抵抗値の演算などを行う。この場
合、各コンタクトプローブ３２は、図６に示すように、
保持具１１のヘッド部１１ａに金属製のプローブピン３
３が固定されており、保持具１１の後端に形成された取
付用孔１２，１２を介してＸ−Ｙ移動機構２に固着され
る。

【０００３】この回路基板検査装置３１では、回路基板
Ｐにおける各導体パターンＸの導通検査の際には、ま
ず、各導体パターンＸにおける両端部間の抵抗値を四端
子法によって測定し、次いで、その測定値が所定の抵抗
値を超えるときに、その導体パターンＸにパターン切れ
が生じているものと判別する。具体的には、抵抗値測定
の際には、まず、Ｘ−Ｙ移動機構２ａ，２ｂを駆動する
ことにより、コンタクトプローブ３２ａ，３２ｂを導体
パターンＸの両端部の上方にそれぞれ移動させる。次い
で、両Ｘ−Ｙ移動機構２ａ，２ｂを駆動させて保持具１
１を下動させることにより、コンタクトプローブ３２
ａ，３２ｂにおける各プローブピン３３の各先端部３３
ａ，３３ａを導体パターンＸの両端部にそれぞれ接触さ
せる。次に、Ｘ−Ｙ移動機構２ｃ，２ｄを駆動すること
により、コンタクトプローブ３２ｃ，３２ｄをその導体
パターンＸにおける両端部の上方にそれぞれ移動させ
る。次いで、同様にして、Ｘ−Ｙ移動機構２ｃ，２ｄを
駆動することにより、コンタクトプローブ３２ａにおけ
るプローブピン３３の先端部３３ａが接触させられてい
る導体パターンＸの極近傍にコンタクトプローブ３２ｃ
におけるプローブピン３３の先端部３３ａを接触させ、
かつコンタクトプローブ３２ｂにおけるプローブピン３
３の先端部３３ａが接触させられている導体パターンＸ
の極近傍にコンタクトプローブ３２ｄにおけるプローブ
ピン３３の先端部３３ａを接触させる。

【０００４】この場合、四端子法による電圧測定に際し
ては、電流供給用のコンタクトプローブ３２ａ（または
３２ｂ）と電圧測定用のコンタクトプローブ３２ｃ（ま
たは３２ｄ）との直接接触を避ける必要がある。したが
って、制御装置３４は、図７に示すように、コンタクト
プローブ３２ａおよびコンタクトプローブ３２ｃ、並び
にコンタクトプローブ３２ｂおよびコンタクトプローブ
３２ｄが隙間Ｓ分だけ離間した状態で導体パターンＸに
それぞれ接触するように、Ｘ−Ｙ移動機構２ａ〜２ｄを
駆動制御する。

【０００５】次いで、電圧測定の際には、制御装置３４
は、コンタクトプローブ３２ａ，３２ｂを介して導体パ
ターンＸの両端部間に検査用電流を導通させると共に、
コンタクトプローブ３２ｃ，３２ｄ間の電圧を測定する
ことにより、導体パターンＸの両端部間の電圧を測定す
る。この後、制御装置３４は、供給した検査用電流の電
流値と、測定電圧とに基づいて導体パターンＸの抵抗値
を演算する。制御装置３４は、この抵抗値演算を各導体
パターンＸに対して実行することにより、回路基板Ｐの
良否を最終的に判別する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の回路
基板検査装置３１には、以下の問題点がある。すなわ
ち、従来の回路基板検査装置３１では、検査時に、例え
ば、コンタクトプローブ３２ａおよびコンタクトプロー
ブ３２ｃの直接接触を避けるために、両者が隙間Ｓ分だ
け離間するように位置制御を行っている。したがって、
図７に示すように、電流供給用のコンタクトプローブ３
２ａにおけるプローブピン３３の先端部３３ａと、電圧
測定用のコンタクトプローブ３２ｃにおけるプローブピ
ン３３の先端部３３ａとが、距離Ｌ１１分離間させられ
ている。このため、従来の回路基板検査装置３１には、
両プローブピン３３，３３間の離間距離が長くなる結
果、四端子法による電圧測定の精度が低下しているとい
う問題点がある。

【０００７】この場合、コンタクトプローブ３２ａおよ
びコンタクトプローブ３２ｃ、並びにコンタクトプロー
ブ３２ｂおよびコンタクトプローブ３２ｄをさらにそれ
ぞれ接近させるように位置制御することにより、導体パ
ターンＸについての電圧測定精度を上げることも可能で
ある。しかし、例えば、導体パターンＸの厚みや回路基
板Ｐ自体の厚みが、製造誤差などによってばらつく場合
には、コンタクトプローブ３２ａ（または３２ｂ），３
２ｃ（または３２ｄ）同士が直接接触してしまうことが
ある。

【０００８】具体的には、例えば導体パターンＸが規定
厚よりも厚く形成されている場合、コンタクトプローブ
３２ａ，３２ｃをそれぞれ下動させた際には、図８
（ａ）に示すように、まず、両プローブピン３３，３３
の先端部３３ａ，３３ａが導体パターンＸにそれぞれ接
触する。次いで、両プローブピン３３，３３を規定位置
までさらに下動させると、保持具１１が弾性変形するこ
とにより、両先端部３３ａ，３３ａが導体パターンＸ側
に付勢される。この際に、先端部３３ａ，３３ａは、同
図の矢印Ａ，Ｂで示すように、保持具１１における取付
用孔１２を中心とした円弧状の軌跡で移動する。したが
って、両先端部３３ａ，３３ａは、最初の接触位置か
ら、導体パターンＸの表面上を矢印Ｃ，Ｄの向きに移動
させられる。この結果、同図（ｂ）に示すように、両コ
ンタクトプローブ３２ａ，３２ｃのプローブピン３３同
士が直接接触してしまう。このため、四端子法による電
圧測定の精度が低下することになる。したがって、従来
の回路基板検査装置３１では、プローブピン３３，３３
同士の直接接触を確実に防止するためには、隙間Ｓ分だ
け離間させた状態で導体パターンＸに接触させざるを得
ないという現状である。

【０００９】本発明は、かかる問題点に鑑みてなされた
ものであり、四端子法による電圧測定の精度を向上可能
なコンタクトプローブおよび回路基板検査装置を提供す
ることを主目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく請
求項１記載のコンタクトプローブは、検査対象回路基板
上の導体パターンに接触状態の先端部を介して検査用信
号を入出力可能に構成されたコンタクトプローブにおい
て、先端部を除いて少なくとも先端部近傍を絶縁被膜で
被覆して構成したことを特徴とする。この場合、「先端
部近傍」とは、コンタクトプローブにおいて、他のコン
タクトプローブが接触するおそれのある部位であって、
かつ導体パターンに接触させる必要のある最低限の部位
を除く所定部位を意味する。

【００１１】このコンタクトプローブでは、検査時にお
いて、例えば、１対のコンタクトプローブ同士を互いに
直接接触させた際に、両コンタクトプローブは、絶縁皮
膜を介して接触する。この際に、絶縁皮膜は、両コンタ
クトプローブ間の電気的導通を阻止する。この状態で
は、両コンタクトプローブ間距離が最も短く、かつ両コ
ンタクトプローブ間が絶縁されているため、四端子法に
よる電圧測定を高精度で行うことが可能となる。

【００１２】請求項２記載のコンタクトプローブは、請
求項１記載のコンタクトプローブにおいて、導電性素材
製のプローブ本体を備え、プローブ本体を絶縁性素材に
よってコーティングすることによりプローブ本体におけ
る少なくとも先端部近傍に絶縁被膜を被覆し、先端部に
被覆されている絶縁被膜を剥離することにより絶縁被膜
から先端部を露出させて構成したことを特徴とする。

【００１３】例えば、プローブ本体における先端部をマ
スキングした状態で絶縁被膜を被覆し、そのマスキング
を後に剥ぎ取ることによって絶縁被膜からその先端部を
露出させることもできる。しかし、プローブピン本体の
先端部は、微細ピッチで形成された導体パターンに複数
のコンタクトプローブを同時接触可能とするために、そ
の半径が１５μｍ程度に形成されている。したがって、
その先端部に対するマスキング作業が非常に困難となる
結果、製作コストの上昇を招くこととなる。一方、この
コンタクトプローブでは、まず、他のコンタクトプロー
ブと直接接触する可能性のあるプローブ本体における少
なくとも先端部近傍を絶縁性素材によってコーティング
し、次いで、砥石などを用いて先端部に被覆した絶縁被
膜を剥離する。この場合には、絶縁皮膜から先端部を容
易に露出させることができるため、コンタクトプローブ
を安価に製作することが可能となる。

【００１４】請求項３記載の回路基板検査装置は、請求
項１または２記載のコンタクトプローブを備えて構成さ
れていることを特徴とする。

【００１５】この回路基板検査装置では、例えば四端子
法による導体パターンについての抵抗測定の際に、電流
供給用のコンタクトプローブと電圧測定用のコンタクト
プローブとを絶縁被膜を介して直接接触させた状態で導
体パターンＸに同時接触させる。この場合、両コンタク
トプローブの先端部同士が最も接近する状態で導体パタ
ーンにそれぞれ接触させられるため、導体パターンにつ
いての四端子法による抵抗値測定を極めて高精度で行う
ことが可能となる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明に係るコンタクトプローブを備えた回路基板検査装置
１の好適な実施の形態について説明する。なお、従来の
回路基板検査装置３１およびコンタクトプローブ３２と
同一の構成要素については、同一の符号を付して重複し
た説明を省略する。

【００１７】最初に、回路基板検査装置１の構成につい
て、各図を参照して説明する。

【００１８】回路基板検査装置１は、図５に示すよう
に、コンタクトプローブ３ａ〜３ｄ（以下、区別しない
ときには、「コンタクトプローブ３」という）がそれぞ
れ固着されたＸ−Ｙ移動機構２ａ〜２ｄと、制御装置４
とを備えて構成されている。コンタクトプローブ３は、
図１に示すように、角棒状の保持具１１の先端部に形成
されたヘッド部１１ａにプローブピン１３が固定され、
保持具１１の後端部に形成された取付用孔１２，１２を
介してＸ−Ｙ移動機構２に固着される。

【００１９】プローブピン１３は、本発明におけるプロ
ーブ本体に相当し、全体として超硬合金で形成されると
共に、図２に示すように、その先端部１３ａ近傍には絶
縁被膜１５を被覆して構成されている。この場合、先端
部１３ａ自体は、測定対象体に接触させられた際に測定
対象体との間で電気的に導通可能に絶縁被膜１５から露
出させられている。一方、制御装置４は、従来の回路基
板検査装置３１における制御装置３４と同様にして、Ｘ
−Ｙ移動機構２の駆動制御、コンタクトプローブ３を介
しての検査用電流の供給制御、コンタクトプローブ３を
用いての電圧測定、および測定電圧に基づく抵抗値演算
などを実行する。

【００２０】次に、コンタクトプローブ３の製作方法に
ついて、各図を参照して説明する。

【００２１】まず、超硬合金製の丸棒を所定長に切断す
ると共に、その一端を円錐状に切削する。次いで、測定
対象体に対する傷付きを防止すべく、その先端を研磨す
ることにより、図３（ａ）に示すように、半径１５μｍ
程度の半球状に形成する。次に、先端部１３ａを含めて
その近傍をダイヤモンドライクカーボンやアルミナなど
の絶縁性素材で１μｍ程度の厚みに絶縁コーティングす
る。これにより、同図（ｂ）に示すように、絶縁被膜１
５が被覆される。次いで、検査時における測定対象体へ
の接触姿勢状態にしてプローブピン１３を砥石で研磨す
ることにより、先端部１３ａに被覆した絶縁被膜１５を
剥離する。この際に、プローブピン１３の先端部自体
は、超硬合金のため研磨されずに、先端部１３ａを被覆
している絶縁被膜１５のみが剥離される。これにより、
図２に示すように、プローブピン１３が製作される。こ
の後、保持具１１のヘッド部１１ａに形成されている嵌
入孔にプローブピン１３を圧入することにより、図１に
示すように、コンタクトプローブ３が完成する。

【００２２】次いで、回路基板検査装置１による回路基
板Ｐの電気的検査について、図４を参照して説明する。

【００２３】検査対象の回路基板Ｐについての良否を判
別するために、例えば四端子法によって導体パターンＸ
における両端部間の抵抗値を測定する際には、まず、Ｘ
−Ｙ移動機構２ａ，２ｂを駆動してコンタクトプローブ
３ａ，３ｂを導体パターンＸにおける両端部の上方にそ
れぞれ移動させた後、両Ｘ−Ｙ移動機構２ａ，２ｂを駆
動して保持具１１，１１を下動させることにより、両コ
ンタクトプローブ３ａ，３ｂの各プローブピン１３にお
ける各先端部１３ａ，１３ａを導体パターンＸにそれぞ
れ接触させる。次に、Ｘ−Ｙ移動機構２ｃ，２ｄを駆動
してコンタクトプローブ３ｃ，３ｄを導体パターンＸに
おける両端部の上方にそれぞれ移動させた後、両Ｘ−Ｙ
移動機構２ｃ，２ｄを駆動して保持具１１，１１を下動
させることにより、両コンタクトプローブ３ｃ，３ｄの
各プローブピン１３における各先端部１３ａ，１３ａを
導体パターンＸにそれぞれ接触させる。

【００２４】この際に、回路基板検査装置１では、各プ
ローブピン１３の先端部１３ａ近傍が絶縁被膜１５によ
って被覆されているため、コンタクトプローブ３ａ，３
ｃの各々のプローブピン１３，１３を（または、コンタ
クトプローブ３ｂ，３ｄの各々のプローブピン１３，１
３を）互いに直接接触させたとしても、図４に示すよう
に、両プローブピン１３，１３同士は、絶縁被膜１５，
１５を介して接触するため、電気的に互いに絶縁された
状態となる。したがって、プローブピン１３，１３を互
いに直接接触させた状態で導体パターンＸに接触させる
ことができるため、従来の回路基板検査装置３１と比較
して、両プローブピン１３，１３を極めて短い離間距離
に位置決めすることができる。同時に、プローブピン１
３，１３の直接接触を回避する必要がない分、Ｘ−Ｙ移
動機構２によるコンタクトプローブ３の駆動制御が容易
となる。

【００２５】次いで、制御装置４が、コンタクトプロー
ブ３ａ，３ｂを介して導体パターンＸに検査用電流を導
通させると共に、コンタクトプローブ３ｃ，３ｄ間の電
圧を測定することにより、導体パターンＸの両端部間の
電圧を測定する。続いて、検査用電流の電流値と、測定
した電圧値とに基づいて導体パターンＸの抵抗値を演算
する。この後、導体パターンＸと同様にして、他の導体
パターンについてもその両端部間の抵抗値を測定し、演
算したすべての抵抗値が所定の抵抗値未満のときには、
その回路基板Ｐを良品回路基板と判別する。

【００２６】このように、この回路基板検査装置１によ
れば、電流供給用の両プローブピン１３，１３および電
圧測定用の両プローブピン１３，１３をそれぞれ最も近
接させた状態で導体パターンＸに接触させることができ
る。具体的には、図４に示すように、両プローブピン１
３，１３を互いに直接接触させた状態に位置制御したと
きには、両プローブピン１３，１３の各先端部１３ａ，
１３ａは距離Ｌ１分離間させられる。この場合、距離Ｌ
１は、従来の回路基板検査装置３１において最も近接さ
せた状態の距離Ｌ１１と比較して、十分に短い距離とな
る。この結果、導体パターンＸの両端部間の電圧を四端
子法によって極めて高精度で測定することができる。

【００２７】なお、本発明は、上記した本発明の実施の
形態に示した構成に限定されない。例えば、本発明の実
施の形態では、４つのプローブピン１３，１３・・のす
べてに絶縁被膜１５を被覆した例について説明したが、
例えば、電流供給用のプローブピン１３，１３のいずれ
か一方、および電圧測定用のプローブピン１３，１３の
いずれか一方に絶縁被膜１５を被覆してもよい。この場
合には、コンタクトプローブ３ａのピンプローブ１３と
コンタクトプローブ３ｃのプローブピン１３とが直接接
触したとしても、いずれか一方のプローブピン１３に被
覆した絶縁被膜１５を介して両プローブピン１３，１３
を電気的に絶縁した状態に維持することができる。

【００２８】また、本発明の実施の形態では、保持具１
１とプローブピン１３とを別体に形成したコンタクトプ
ローブ３を例に挙げて説明したが、例えば、保持具１１
およびプローブピン１３を超硬合金によって一体成形
し、そのプローブピン１３の先端部１３ａに絶縁被膜１
５を被覆してもよい。さらに、本発明の実施の形態で
は、コンタクトプローブ３のプローブピン１３における
先端部１３ａ側のみに絶縁被膜１５を被覆した例につい
て説明したが、例えば、先端部１３ａを除くプローブピ
ン１３全体や、先端部１３ａを除き保持具１１を含んだ
コンタクトプローブ３全体に絶縁被膜１５を被覆しても
よい。また、本発明の実施の形態では、４本のコンタク
トプローブ３，３・・を備えた回路基板検査装置１の実
施の形態について説明したが、コンタクトプローブ３の
配設数は、本発明の実施の形態に示した配設数に限定さ
れない。さらに、回路基板検査装置１では、１つのＸ−
Ｙ移動機構２に１つのコンタクトプローブ３を固着して
いるが、１つのＸ−Ｙ移動機構２に２つのコンタクトプ
ローブ３を固着することもできる。また、四端子法によ
る電圧測定に限定されず、各種の検査方法に適用するこ
とができる。

【００２９】

【発明の効果】以上のように、請求項１記載のコンタク
トプローブによれば、先端部を除いて少なくとも先端部
近傍を絶縁被膜で被覆して構成したことにより、両コン
タクトプローブ間を絶縁した状態で、その離間距離を最
も短くすることができるため、コンタクトプローブの移
動制御が容易になると共に、例えば四端子法による電圧
測定を高精度で行うことができる。

【００３０】また、請求項２記載のコンタクトプローブ
によれば、プローブ本体の少なくとも先端部近傍に絶縁
被膜を被覆し、その先端部に被覆されている絶縁被膜を
剥離することにより、先端部を絶縁皮膜から容易に露出
させることができるため、コンタクトプローブを安価に
製作することができる。

【００３１】さらに、請求項３記載の回路基板検査装置
によれば、両コンタクトプローブの先端部同士を最も接
近させた状態で導体パターンにそれぞれ接触させること
ができるため、導体パターンについての四端子法による
抵抗値測定を極めて高精度で行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係るコンタクトプローブ
３の外観斜視図である。

【図２】本発明の実施の形態に係るコンタクトプローブ
３におけるプローブピン１３の先端部１３ａ近傍を拡大
した断面図である。

【図３】本発明の実施の形態に係るプローブピン１３の
製作方法を説明するための図であって、（ａ）は超硬合
金製の丸棒を切削することにより形成したプローブピン
１３の断面図、（ｂ）は絶縁被膜１５を被覆した状態の
プローブピン１３の断面図である。

【図４】本発明の実施の形態に係る１対のコンタクトプ
ローブ３ａ，３ｃにおける各プローブピン１３の各先端
部１３ａ，１３ａを導体パターンＸにそれぞれ接触させ
た状態の断面図である。

【図５】本発明の実施の形態に係る回路基板検査装置１
および従来の回路基板検査装置３１の構成を示すブロッ
ク図である。

【図６】従来のコンタクトプローブ３２の外観斜視図で
ある。

【図７】従来の１対のコンタクトプローブ３２，３２に
おける各プローブピン３３の各先端部３３ａ，３３ａを
導体パターンＸにそれぞれ接触させた状態の断面図であ
る。

【図８】従来の回路基板検査装置３１による導体パター
ンＸの導通検査時におけるコンタクトプローブ３２ａ，
３２ｃの断面図であって、（ａ）はコンタクトプローブ
３２ａ，３２ｃ各々の先端部１３ａ，１３ａが導体パタ
ーンＸに接触した直後の断面図、（ｂ）はコンタクトプ
ローブ３２ａ，３２ｂ同士が直接接触した状態の断面図
である。

【符号の説明】

１ 回路基板検査装置 ３ａ，３ｂ コンタクトプローブ １３ プローブピン １３ａ 先端部 １５ 絶縁被膜 Ｐ 回路基板 Ｘ 導体パターン

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 検査対象回路基板上の導体パターンに接
   触状態の先端部を介して検査用信号を入出力可能に構成
   されたコンタクトプローブにおいて、 前記先端部を除いて少なくとも当該先端部近傍を絶縁被
   膜で被覆して構成したことを特徴とするコンタクトプロ
   ーブ。
2. 【請求項２】 導電性素材製のプローブ本体を備え、当
   該プローブ本体を絶縁性素材によってコーティングする
   ことにより当該プローブ本体における前記少なくとも先
   端部近傍に前記絶縁被膜を被覆し、前記先端部に被覆さ
   れている前記絶縁被膜を剥離することにより当該絶縁被
   膜から当該先端部を露出させて構成したことを特徴とす
   る請求項１記載のコンタクトプローブ。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載のコンタクトプロ
   ーブを備えて構成されていることを特徴とする回路基板
   検査装置。