JP2000241448A - プローブ用ステージ及び針先確認装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 テレビカメラにより得た画像信号から針
先部の伸長方向を確認可能にすること 【解決手段】 ステージは、プローブの針先部を突出さ
せた状態にプローブの針主体部を受けるチャックと、該
チャックを針主体部と平行の軸線の周りに回転させる回
転機構と、チャックの先端側に配置された受け台であっ
て針主体部が伸長する方向へ伸びるＶ字状の溝を有し、
溝に前記針先部を受ける受け台と、該受け台を上下方向
へ往復移動させて針先部を針主体部より上方に位置させ
る駆動機構とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、針主体部及び該針
主体部の先端から曲げられた針先部を有するプローブの
ためのステージと、これを利用して針先を確認する装置
とに関する。

【０００２】

【従来の技術】集積回路、液晶パネル等の検査は、一般
に、タングステン線のような導電性の金属細線から製作
された多数のプローブを備えたプローブカードのような
電気的接続装置を用いて行われる。プローブは、ほぼ同
じ直径寸法を有する針主体部と、針主体部の先端に続き
かつ針主体部から一方に曲げられた先細の針先部とを備
える。プローブは、該プローブがプローブカードに組み
立てられる前に、針主体部に対する針先部の曲げ角度、
針先部の寸法等が所定の値であるか否かについての検査
をされる。

【０００３】そのようなプローブの検査は、一般に、プ
ローブをチャックの上面に形成されたＶ溝に配置し、次
いで針先部がテレビカメラに対し水平方向（又は、上下
方向）へ伸びるようにプローブの位置すなわち姿勢を調
整し、次いでプローブをクランプ機構によりチャックに
解除可能に維持し、次いで針先部をテレビカメラで撮影
し、その画像信号を電気的に処理して針先部の曲げ角度
及び長さ寸法（又は、針先部の直径寸法）を算出し、次
いで針先部が上下方向（又は、水平方向）に伸びるよう
にチャックを水平方向へ伸びる軸線の周りに９０度回転
させ、次いで針先部をテレビカメラで撮影し、その画像
信号を電気的に処理して針先部の直径寸法（又は、針先
部の曲げ角度及び長さ寸法）を算出することにより行わ
れている。

【０００４】テレビカメラに対するプローブの最初の位
置調整すなわち姿勢調整は、針先部の伸長方向がチャッ
ク上において常に同じ方向になるように、プローブをＶ
溝に落とし込むことができないことに起因して、針先部
をこれが水平方向（又は、上下方向）へ伸びるように調
整する作業であり、一般に人手により行われている。こ
のため、針先部確認用の顕微鏡がプローブの姿勢調整作
業に必要であり、調整作業に時間を要し、検査能率が低
く、検査精度（角度及び寸法の測定精度）が低かった。

【０００５】この問題を解決するために、プローブの針
先部を針主体部の先端側からテレビカメラにより撮影
し、その画像信号を処理して針先部の伸長方向を確認す
ることが考えられる。しかし、撮影対象物であるプロー
ブ自体の直径寸法が１ｍｍに達しないから、現実にはテ
レビカメラにより得た画像信号から針先部の先端と基端
（針主体部側の端）とを識別することができず、したが
って針先部の伸長方向を確認することはできない。

【０００６】

【解決しようとする課題】それゆえに、プローブの検査
システムにおいては、テレビカメラにより得た画像信号
から針先部の伸長方向を確認可能にすることが重要であ
る。

【０００７】

【解決手段、作用及び効果】本発明のステージは、針主
体部及び該針主体部の先端に続きかつ該針主体部に対し
て角度を有する針先部を備えたプローブの検査に用いら
れる。本発明のステージは、前記針先部を突出させた状
態に前記針主体部を受けるチャックと、該チャックを前
記針主体部と平行の軸線の周りに回転させる回転機構
と、前記チャックの先端側に配置された受け台であって
前記針主体部が伸長する方向へ伸びるＶ字状の溝を有
し、前記溝に前記針先部を受ける受け台と、該受け台を
上下方向へ往復移動させる駆動機構とを含む。

【０００８】プローブは、人手又は自動装填装置により
ステージに配置される。これにより、プローブの針主体
部はチャックに載置され、針先部側は受け台のＶ字状の
溝に受け入れられる。この状態において、プローブは、
針先部の先端部分（以下、「針先」という。）を又は基
端側（針主体部側）に対応する部分（以下、「基端部
分）という。）をＶ字状溝の底部に当接させている。し
かし、しかし、プローブが微小であるから、針先及び基
端部分のいずれをＶ字状溝の底部に当接させているか
は、肉眼及び画像処理技術で確認することはできない。

【０００９】そこで、プローブをチャックに把持しない
状態において、受け台が上下方向へ複数回往復移動され
ると、プローブの少なくとも先端側が上下方向に複数回
振動される。プローブの先端側の重心は針先側よりも、
むしろ基端側に位置するから、受け台の上下移動が終了
する時点までには基端部分が針先より先に落下してＶ字
状溝の底部に接触する。受け台の上下移動が終了する
と、針先部の基端部分はＶ字状溝の底部に接触し、針先
はＶ字状溝の側壁に接触している。この状態で、プロー
ブを針主体部の先端側から見ると、針先は常に基端部分
より上方に位置する。

【００１０】それゆえに、本発明のステージによれば、
上方に位置する側を針先側とすることにより、プローブ
を針主体部の先端側からテレビカメラで撮影し、その画
像信号から針先部の伸長方向を確認可能にすることがで
きる。

【００１１】前記チャックは、前記針主体部が載置され
る面と、前記針主体部が当接可能に前記面に設けられた
１以上のストッパと、前記針主体部を前記ストッパに当
接させた状態に解除可能に維持する維持手段とを備える
ことができる。これにより、チャック上における針主体
部の位置が一定になる。

【００１２】上記の代わりに、前記チャックは、前記針
主体部を受け入れる受入溝と、前記針主体部を前記受入
溝の底部に解除可能に維持する維持手段とを備えること
ができる。これによっても、チャック上における針主体
部の位置が一定になる。

【００１３】前記維持手段は、前記面又は前記受入溝に
開放する１以上の穴であって吸引源に接続される穴を備
えることができる。

【００１４】本発明の針先確認装置は、上記のようなス
テージと、該ステージに配置されたプローブの前記針先
部を前記針主体部の先端側から撮影する第１のテレビカ
メラと、前記針先部を上方から撮影する第２のテレビカ
メラと、前記第１のテレビカメラを少なくとも前記針主
体部の長手方向へ移動させる第１のカメラステージと、
前記第２のテレビカメラを少なくとも前記針主体部の長
手方向へ移動させる第２のカメラステージとを含む。

【００１５】プローブの針先は、例えば、前記したよう
に受け台を上下動させ、プローブをチャックに把持した
後、針先部を第１のテレビカメラにより撮影してその画
像信号から水平線又は鉛直線に対する針先部の角度を求
め、次いで針先部が第２のテレビカメラに対し水平方向
（又は、上下方向）へ伸びるようにチャックを所定角度
回転させ、次いで針先部を第２のテレビカメラで撮影し
てその画像信号から針主体部に対する針先部の曲げ角度
及び長さ寸法（又は、針先部の直径寸法）を算出し、次
いで針先部が上下方向（又は、水平方向）に伸びるよう
にチャックを９０度回転させ、次いで針先部を第２のテ
レビカメラで撮影し、その画像信号を電気的に処理して
針先部の直径寸法（又は、針先部の曲げ角度及び長さ寸
法）を算出することにより、正確に確認することができ
る。

【００１６】針先部を第１のテレビカメラにより撮影す
る際には、例えば、第１のテレビカメラを第１のカメラ
ステージにより基準位置から水平方向へ移動させて第１
のテレビカメラの焦点を針先部に合わせ、そのときの第
１のテレビカメラの移動量に対応する距離だけ第２のテ
レビカメラを第２のカメラステージにより基準位置から
水平方向へ移動させて、針先部を第２のテレビカメラの
視野内に入れることができる。

【００１７】針先部を第２のテレビカメラにより撮影す
る際に、第２のテレビカメラを第２のカメラステージに
より上下方向へ移動させて、第２のテレビカメラの焦点
を針先部に合わせてもよい。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１を参照するに、針先確認装置
１０は、タングステン線のような導電性金属細線から形
成されたプローブ１２の針先を確認する装置として用い
られる。プローブ１２は、ほぼ同じ直径寸法を有する長
い針主体部１４から、針主体部１４の先端に一体的に続
く針先部１６にわたる領域を先端（針先）ほど細くなる
先細の截頭円錐形とされている。針先部１６は、針主体
部１４に対し一方向に曲げられている。

【００１９】針先確認装置１０は、プローブ１２を載置
するプローブ用ステージすなわち針ステージ２０と、針
ステージ２０に配置されたプローブ１２の針先部１６を
針主体部１４の前方側すなわち先端側から撮影する第１
のテレビカメラ２２と、針先部１６を上方から撮影する
第２のテレビカメラ２４と、第１のテレビカメラ２２を
少なくとも主体部１４の長手方向へ移動させる第１のカ
メラステージ２６と、第２のテレビカメラ２４を針主体
部１４の長手方向及び上下方向へ移動させる第２のカメ
ラステージ２８とを含む。

【００２０】針ステージ２０は、図１，図３及び図４に
示すように、針主体部１４を長尺のチャック３０に受
け、針先部１６をチャック３０の前端側に配置された受
け台３２に受ける。

【００２１】チャック３０は、長方形の断面形状を有し
ており、その上面を針主体部１４が載置される載置面と
しており、後端側を回転機構３４に片持ち梁状に支持さ
れている。

【００２２】チャック３０は、また、載置面に開放する
複数の穴３６を有すると共に、複数のストッパ３８を穴
の近傍に有する。穴３６はチャック３０の長手方向に間
隔をおいており、各ストッパ３８は穴３６に近傍に設け
られている。穴３６は、また、載置面の側と反対の側に
おいて、真空ポンプのような吸引源（図示せず）に連通
される。

【００２３】針主体部１４は、針先部１６をチャック３
０の前方へ突出させた状態にチャック３０の載置面に配
置された後、吸引源に連通された穴３６によりストッパ
３８側に吸引されることにより、ストッパ３８に当接
し、その状態に維持される。チャック３０は、針主体部
１４をストッパ３８に当接させた状態で、回転機構３４
により針主体部１４の軸線の周りに角度的に回転され
る。

【００２４】受け台３２は、図２，図３及び図５に示す
ように、直方体の形状を有しており、また受け台３２を
上下方向へ往復移動させる駆動機構４０に支持されてい
る。受け台３２は、針主体部１４の延長方向へ伸びるＶ
字状の溝４２を有しており、この溝４２にプローブ１２
の先端部部分、特に針先部１６を受ける。

【００２５】回転機構３４は、例えば、チャック３０が
支持された回転部を電動機のような回転源及びこの回転
源に連結された減速機とを備えた駆動源により角度的に
回転させる機構とすることができる。これに対し、駆動
機構４０は、バイブレータのような振動発生器を用いる
ことができる。

【００２６】第１のテレビカメラ２２は、受け台３２に
対してチャック３０と反対側に配置されており、また第
１のカメラステージ２６により、受け台３２に接近し、
離れる方向（図１において、左右方向）に移動される。
第２のテレビカメラ２４は、受け台３２の上方に配置さ
れており、また第２のカメラステージ２８により、受け
台３２に接近し、離れる方向（図１において上下方向）
及び左右方向に移動される。

【００２７】針先の確認時、先ず、針主体部１４がチャ
ック３０に受けられ、針先部１６が受け台３２のＶ字状
溝４２に受けられるように、プローブ１２が人手又は自
動装填装置により針ステージ２０に配置される。

【００２８】次いで、チャック３０の穴３６が吸引源に
接続される。これにより、プローブ１２は、針主体部１
４がストッパ３８に当接するように、チャック３０上を
移動されて、チャック３０に対して位置決められる。

【００２９】上記の状態においては、プローブは、図６
（Ａ），（Ｂ）並びに図７（Ｂ）に示すように針先をＶ
字状溝４２の底部に当接させているか、又は図６（Ｃ）
及び図７（Ａ）に示すように基端部分をＶ字状溝４２の
底部に当接させている。

【００３０】そこで次に、チャック３０の穴３６が吸引
源から切り離された状態（プローブ１２をチャック３０
に把持しない状態）において、受け台３２が駆動機構４
０により上下方向へ複数回往復移動されて、プローブ１
２の少なくとも先端側が上下方向に複数回振動される。
これにより、プローブ１２の先端側の重心は針先側より
も、むしろ基端側に位置するから、受け台３２の上下移
動が終了する時点までには基端部分が針先より先に落下
してＶ字状溝４２の底部に接触する。

【００３１】上記の結果、受け台３２の上下移動が終了
すると、図６（Ｃ）及び図７（Ａ）に示すように、プロ
ーブ１２は、針先部１６の基端部分をＶ字状溝４２の底
部に接触させ、針先をＶ字状溝４２の側壁に接触させ
て、針先が基端部分より上方に位置する状態になる。

【００３２】次いで、チャック３０の穴３６が再度吸引
源に接続されて、プローブ１２は、針先部１４がストッ
パ３８に当接した状態にチャック３０に保持される。ま
た、受け台３２がテレビカメラ２２，２４の視野外の所
定の位置まで下降される。プローブ１２及び受け台３２
は、以後前記状態に維持される。

【００３３】次いで、第１のテレビカメラ２２の焦点が
針先部１６に合うように、第１のテレビカメラ２２が第
１のカメラステージ２６により基準位置から左右方向へ
移動され、その状態で針先部１６が第１のテレビカメラ
２２により撮影される。このときの第１のテレビカメラ
２２の移動量Ｘは、図示しない処理回路により算出され
る。

【００３４】第１のテレビカメラ２２により得られた画
像信号は、前記処理回路において、鉛直線（又は、水平
線）に対する針先部１６の角度θ（針先部１６の伸長方
向）の算出に用いられる。このとき、通常の画像処理で
は、プローブが微小であるから、画像中の針先部１６の
うち、いずれの側の部位が先端側であるかを区別するこ
とができない。このため、処理回路は、画像信号中の上
方に位置する側を針先側として、画像信号を処理する。

【００３５】次いで、チャック３０が回転機構３４によ
り所定角度（角度θ）回転され、それによりプローブ１
２は針先部１６が上下方向へ伸びる状態に変更される。

【００３６】次いで、針先部１６が視野に入るように第
２のテレビカメラ２４が第２のカメラステージ２８によ
り左右方向における基準位置から距離Ｘだけ移動される
と共に、焦点合わせのために上下方向へ移動される。

【００３７】次いで、上記状態で針先部１６が第２のテ
レビカメラ２４により撮影される。このとき第２のテレ
ビカメラ２４により得られた画像信号は、前記処理回路
において、針先の直径寸法φの算出に用いられる。

【００３８】次いで、チャック３０が回転機構３４によ
り９０度回転され、それによりプローブ１２は針先部１
６が水平方向へ伸びる状態に変更される。この状態で、
第２のテレビカメラ２４が再度焦点合わせのために上下
方向へ移動されて、針先部１６が第２のテレビカメラ２
４により撮影される。このとき第２のテレビカメラ２４
により得られた画像信号は、前記処理回路において、針
主体部１４に対する針先部の曲げ角度θ及び長さ寸法Ｌ
の算出に用いられる。

【００３９】上記のように測定した値は、そのプローブ
１２の良否の判定に用いられる。針先の直径寸法φの測
定と、針先部１６の角度θ及び長さ寸法Ｌの測定とは、
前記と逆に行ってもよい。また、針先の直径寸法φ、針
先部１６の角度θ及び長さ寸法Ｌの少なくとも１つを測
定してもよいし、他の値を測定してもよい。

【００４０】上記の実施例では、針主体部１４をストッ
パ３８に接触させることにより、チャック３０上におけ
るプローブ１２の位置決めを行っているが、これの代わ
りに例えば図８に示すように、チャック３０の載置面に
Ｖ字状，Ｕ字状等の受入溝４４を形成し、この受入溝４
４により位置決めし、吸引用の穴３６を受入溝４４の底
に開放させもよい。また、プローブ１２をチャック３０
に移動不能に維持する手段として、吸引源に接続される
穴３６の代わりに、電磁石のような他の手段を用いても
もよい。

【００４１】本発明は、上記実施例に限定されず、本発
明の趣旨を逸脱しない限り、種々変更することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る針先確認装置の一実施例を示す図

【図２】針ステージの一実施例を示す平面図

【図３】図２に示す針ステージの正面図

【図４】図２における４−４線に沿って得た断面図

【図５】受け台の側面図

【図６】プローブを所定の姿勢に変換する状態を説明す
るための図

【図７】受け台上における針先の状態を示す図

【図８】受け台の他の実施例を示す側面図

【符号の説明】

針先確認装置 １２ プローブ １４ 針主体部 １６ 針先部 ２０ 針ステージ ２２，２４ テレビカメラ ２６，２８ カメラステージ ３０ チャック ３２ 受け台 ３４ 回転機構 ３６ 吸着源に接続される穴 ３８ ストッパ ４０ 駆動機構 ４２ Ｖ字状の溝 ４４ 受け溝

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安藤 類 東京都武蔵野市吉祥寺本町２丁目６番８号 株式会社日本マイクロニクス内 Ｆターム(参考） 2G011 AA01 AA17 AC00 AC06 AE03 AE22 4M106 BA01 DD03 DD12 DD30

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 針主体部及び該針主体部の先端に続きか
   つ該針主体部に対して角度を有する針先部を備えたプロ
   ーブのためのステージであって、前記針先部を突出させ
   た状態に前記針主体部を受けるチャックと、該チャック
   を前記針主体部と平行の軸線の周りに回転させる回転機
   構と、前記チャックの先端側に配置された受け台であっ
   て前記針主体部の延長方向へ伸びるＶ字状の溝を有し、
   前記溝に前記針先部を受ける受け台と、該受け台を上下
   方向へ往復移動させる駆動機構とを含む、プローブ用ス
   テージ。
2. 【請求項２】 前記チャックは、前記針主体部が載置さ
   れる面と、前記針主体部が当接可能に前記面に設けられ
   た１以上のストッパと、前記針主体部を前記ストッパに
   当接させた状態に解除可能に維持する維持手段とを備え
   る、請求項１に記載のステージ。
3. 【請求項３】 前記維持手段は、前記面に開放する１以
   上の穴であって吸引源に接続される穴を備える、請求項
   ２に記載の位置決め装置。
4. 【請求項４】 前記チャックは、前記針主体部を受け入
   れる受入溝と、前記針主体部を前記受入溝の底部に解除
   可能に維持する維持手段とを備える、請求項１に記載の
   ステージ。
5. 【請求項５】 前記維持手段は、該受入溝に開放する１
   以上の穴であって前記針主体部を前記受入溝の底部に維
   持すべく吸引源に接続される穴を備える、請求項４に記
   載の位置決め装置。
6. 【請求項６】 請求項１から５のいずれか１項に記載さ
   れたステージと、該ステージに配置されたプローブの前
   記針先部を前記針主体部の先端側から撮影する第１のテ
   レビカメラと、前記針先部を上方から撮影する第２のテ
   レビカメラと、前記第１のテレビカメラを少なくとも前
   記針主体部の長手方向へ移動させる第１のカメラステー
   ジと、前記第２のテレビカメラを少なくとも前記針主体
   部の長手方向へ移動させる第２のカメラステージとを含
   む、プローブの針先確認装置。
7. 【請求項７】 前記第２のカメラステージは、さらに、
   前記第２のテレビカメラを上下方向へ移動させる、請求
   項６に記載の針先確認装置。