JP2005055343A - フラットパネルディスプレイ検査用プローブ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】良好な電気的コンタクトを得ることができるプローブ装置を提供する。
【解決手段】列状電極４４が多数配設された液晶パネルを検査するためのプローブ装置であって、上側支持板１４および下側支持１６により支持される多数のプローブピンを備える。プローブピンは、列状電極４４に接触可能な下側ピン３２であって、下側支持板１６に設けられた下孔１６ａに挿通される下側ピン３２と、下側ピン３２とを接続する連結部３４であって、弾性変形により湾曲可能な連結部３４と、を有しており、プローブピンを列状電極４４に接触させたときに連結部３４の湾曲により下側ピン３２の先端が列状電極４４上を微小距離移動する。これにより、列状電極４４表面を微小量削ることができ、良好な電気的コンタクトを得ることができる。
【選択図】図６

Description

本発明は、列状電極が多数配設されたフラットパネルディスプレイの検査に用いられるプローブ装置に関する。

フラットパネルディスプレイの検査に用いられるプローブ装置として、従来から種々のプローブ装置が提案されている。

例えば、特許文献１には、カンチレバータイプのプローブ装置が開示されている。これは、基台に固定されたブロックと、このブロックに固定されたクランク形の多数のプローブ針とから構成される。プローブ針の一端は被測定基板の電極に接触し、他端は基台に固定された多極端子板の電極に接触している。

また、特許文献２には、スプリングタイプのプローブ装置が開示されている。これは、絶縁性ホルダに案内孔を形成し、この案内孔の内部にスプリングピンを配置したものである。ホルダから突出したスプリングピンの一端がフラットパネルディスプレイ上の電極に接触し、他端が検査用回路基板の電極に接触するようになっている。

一方、特許文献３には、多数の探針用ピンを上下両支持板の間に配列し、その各ピンの上側の接続端部を、上部支持板に設けたガイド孔に挿通支持せしめて電気信号入力端子と接触可能に配すると共に、各ピンにおける下側の接触端部を下部支持板のガイド孔に挿通支持せしめて、検査対象である基板の電極パッドに接触可能に配した垂直型プローブカードが開示されている。

特開平８−３１３５５７号公報 特開２００３−３５７２２号公報 特開２００２−３６５３１０号公報

ところで、フラットパネルディスプレイ上の電極は金属で形成されており、その表面には薄い酸化膜が形成されている。そのため、プローブ針が電極に接触する際には、プローブ針の先端で電極表面を微小量削る、いわゆるスクラッチ作用があることが望ましい。電極表面を微小量削ることにより、絶縁体である酸化膜を破り、プローブ針と電極とを電気的にコンタクトさせることができる。

カンチレバータイプは、このスクラッチ作用が生じやすい反面、必要以上に電極表面を削ることがある。必要以上に削り取られた金属片は異物として、電気的コンタクトの不具合の原因となる。

一方、スプリングタイプは、スプリングピンが上下方向にしか移動できないため、スクラッチ作用が生じにくく、良好な電気的コンタクトを得にくいという問題がある。

特許文献３の垂直型プローブカードを用いれば、適度なスクラッチ作用を生じ得るが、このプローブカードは、電極パッドを有するウエハのような基板を対象としており、列状電極が多数配設されたフラットパネルディスプレイの検査にそのまま適用することはできない。

そこで、本発明では、良好な電気的コンタクトが得られるフラットパネルディスプレイ検査用のプローブ装置を提供することを目的とする。

本発明のプローブ装置は、列状電極が多数配設されたフラットパネルディスプレイを検査するためのプローブ装置であって、列状電極に検査信号を供給するための配線電極が多数配設された検査用回路基板と、配線電極と等ピッチで設けられた上孔を有する上側支持板と、上側支持板の下方に所定の間隙をもって固定される支持板であって、列状電極と等ピッチで設けられた下孔を有する下側支持板と、上側支持板および下側支持により支持される多数のプローブピンと、を備え、プローブピンは、配線電極に接触する上側ピンであって、上孔に挿通される上側ピンと列状電極に接触可能な下側ピンであって、下孔に挿通される下側ピンと、上側ピンと下側ピンとを接続する連結部であって、弾性変形により湾曲可能な連結部と、を有し、プローブピンを列状電極に接触させたときに連結部の湾曲により下側ピンの先端が列状電極上を微小距離移動することを特徴とする。

上記構成によれば、プローブピンを列状電極に接触させたときに適度なスクラッチ作用が生じ、良好な電気的コンタクトが得られる。

好適な態様では、上側支持板の上面に設けられるアライメント微調整板であって、配線電極に対応する位置に貫通孔を有するアライメント微調整板を備え、上側ピンの先端部を貫通孔に挿通させることにより先端部を配線電極に導いてアライメント調整を行う。上側ピンおよび下側ピンの少なくとも一方は、千鳥状に配されることが望ましい。

他の好適な態様では、下側支持板には、プローブ装置の位置決め基準となる基準マークが設けられており、上側支持板は、下側支持板に対して長手方向後側にずれており、上面から見た場合に基準マークが見えることを特徴とする。この基準マークは、下側支持板の前側端面に設けられた切り欠きであることが望ましい。

ここで、フラットパネルディスプレイとは、液晶表示パネルやプラズマディスプレイ用パネルのような平板状ディスプレイ用の基板を指し、列状電極としては、フラットパネルディスプレイ上に形成される列状の電極であれば、透明電極、ゲートパターン電極やＣｓパターン電極などであってもよい。また、ＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）等のように、電極の一端が横一列に並ばず、コの字、ロの字形状に並び、電極の端部が僅かに曲がっている電極であってもよい。

検査用回路基板は、検査用回路とこれに接続された多数の電極を備えた基板である。例えば、フレキシブル印刷基板やＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ）などである。

本発明のプローブ装置によれば、フラットパネルディスプレイの検査において良好な電気的コンタクトが得られる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。

図１に本発明の実施の形態であるプローブ装置１０の斜視図を示す。ただし、見易さのために図１においてプローブピン１８の数と縮尺を変更している。

このプローブ装置１０は、液晶パネル（図示せず）の点灯検査をするためのもので、液晶パネルのドライバＩＣがボンディングされた検査用回路基板であるＴＣＰ２２を備えている。また、多数のプローブピン１８が、上側支持板１４および下側支持板１６からなる支持体１３により支持されている。上側支持板１４から突出したプローブピン１８の上端面は、ＴＣＰ２２上に設けられた配線電極（図示せず）に接触している。また、下側支持板１６から突出したプローブピン１８の下端を液晶パネル上の列状電極に接触させることにより、配線電極と列状電極とを電気的に接続できるようになっている。そして、その状態で、列状電極に検査用信号が供給され、液晶パネルの点灯検査が行われる。

図２に、このプローブ装置１０の縦断面の概略図を示す。ＴＣＰ２２は、液晶パネル４０のドライバＩＣがボンディングされたフレキシブル基板であり、基台１２に固着されている。ＴＣＰ２２上にはドライバＩＣからの信号を供給するための配線電極（図示せず）が列状に多数配線されている。この配線電極は、下方、すなわち支持体１３側に対して露出しており、各配線電極にはプローブピンの上側のピンである上側ピン３０が接触している。

支持体１３は、上側支持板１４と下側支持板１６とから構成されており、多数のプローブピン１８を支持している。上側支持板１４と下側支持板１６との間には所定の間隙が形成されており、プローブピン１８の連結部３４が加えられた力に応じて自在に湾曲できるようになっている。

下側支持板１６には、被検査電極４４と等ピッチで多数の下孔１６ａが形成されている。この下孔１６ａには、プローブピン１８の下側のピンである下側ピン３２が挿通される。また、上側支持板１４には、配線電極と等ピッチで多数の上孔１４ａが形成され、上側ピン３０が挿通される。

上側支持板１４は、下側支持板１６に対してわずかに長手方向後側（図２においてＸ方向左側）にずれており、下側支持板１６の前端１６ｂは上側支持板１４の前端１４ｂより前側に出ている。下側支持板１６の前端１６ｂには、後述する基準切り欠き２８が設けられており、上面から見えるようになっている。

ここで、下孔１６ａまたは上孔１４ａは千鳥状に配されてもよい。図４に、下孔１６ａを千鳥状に配した場合の一例を示す。被検査電極４４のピッチｄに比べて下孔１６ａの直径Ｒが大きい場合、下孔１６ａを直線状に配すると、互いに干渉してしまう。そこで、このような場合は、図４に示すように、被検査電極４４の配列方向（Ｙ方向）については被検査電極と等ピッチ（ｄ）とし、被検査電極の長さ方向（Ｘ方向）については前後にずらす。そして、全体として千鳥状になるように下孔１６ａを設ける。このように下孔１６ａを千鳥状に配することにより、被検査電極４４が狭ピッチであっても対応することができる。もちろん、下孔１６ａに限らず、上孔１４ａも千鳥状に配してもよい。そして、この上孔１４ａまたは下孔１６ａに、プローブピン１８の上側ピン３０または下側ピン３２を挿通することにより、上側ピン３０または下側ピン３２を千鳥状に配することができる。また、当然、被検査電極および配線電極が狭ピッチでない場合は、下孔１６ａおよび上孔１４ａを一列に配してもよい。

プローブピン１８は、図３に示すように、配線電極と接触する上側ピン３０、被検査電極４４と接触する下側ピン３２、上側ピン３０と下側ピン３２とを連結する連結部３４とから構成されている。

上側ピン３０は、さらに、円筒形状の柱部３０ｂと小判形状の先端部３０ａとに分かれる。柱部３０ｂは、連結部３４から垂直上方に伸びており、上孔１４ａより若干小さな直径の円筒となっている。先端部３０ａは、小判形状となっており、その上端面で配線電極と接触している。接触面である上端面はほぼフラットとなっている。柱部３０ｂの長さは、上側支持板１４の厚みより小さく、上側支持板１４からは先端部３０ａが突出するようになっている。また、柱部３０ｂと先端部３０ａとを合わせた上側ピン３０全体の長さは、上側支持板１４と後述するアライメント微調整板２０とを合わせた厚みより大きく、先端部３０ａがアライメント微調整板２０から突出するようになっている。

下側ピン３２は、被検査電極４４に接触するためのピンで、その先端は針状に形成されている。下側ピン３２の直径は下孔１６ａより小さく、下孔１６ａに挿通した場合、下孔１６ａと下側ピン３２との間には所定のクリアランスが形成される。このクリアランスは、下孔１６ａに挿通された下側ピン３２が微小角度の傾斜や微小距離の移動ができる程度あればよい。下側ピン３２の長さは、下側支持板１６の厚みより大きく、その先端が下側支持板１６から突出するようになっている。

連結部３４は、上側ピン３０と下側ピン３２とを接続する平板部材である。この連結部３４は、垂直方向の力に応じて弾性変形により湾曲自在となっている。すなわち、この連結部３４は、一種の板バネのように機能する。湾曲の度合い（バネ定数に相当）は、連結部３４の板圧および材質などを適宜調整することにより調整できる。

なお、本実施の形態では、連結部３４は、ある程度湾曲させた状態に形成される。あらかじめ湾曲させておくことで、垂直上向きの力が加わった際の湾曲方向を一定にすることができる。また、あらかじめ湾曲させておくことで、上孔１４ａと下孔１６ａとの位置を前後にずらすことが容易となり、ひいては、上側支持板１４を後側にずらすことが容易となる（図２参照）。連結部３４の幅は、上孔１４ａ、下孔１６ａの直径より大きく形成されており、これによりプローブピン１８が支持体１３から抜け落ちることが防止される。なお、本実施の形態では平板形状の連結部を用いたが、垂直方向の力に応じて弾性変形により湾曲するのであれば、ワイヤ状や他の形状であっても当然よい。

このように形成されたプローブピン１８は、上孔１４ａおよび下孔１６ａに挿通され、上側支持板１４および下側支持板１６により支持される。この上孔１４ａおよび下孔１６ａへの挿通により、上側ピン３０および下側ピン３２は、所定の位置に位置決めされ、配線電極および被検査電極４４への接触が可能となる。

しかしながら、ＴＣＰ２２に配線された配線電極は、被検査電極４４より狭ピッチであることが多く、また、そのピッチに数μｍの誤差が生じやすい。したがって、上側ピン３０を単に上孔１４ａに挿通しただけでは、上側ピン３０と配線電極とが接触できない場合がある。

そこで、本実施の形態では、上側支持板１４の上面にアライメント微調整板２０を設け（図２参照）、上側ピン３０のアライメント微調整を行っている。図５にこのアライメント微調整板２０と上側支持板１４および上側ピン３０との関係を示す。アライメント微調整板２０は、配線電極と対応する位置に貫通孔２０ａが設けられた樹脂製フィルムである。この貫通孔２０ａは、矩形状で上側ピン３０の先端部３０ａが挿通可能となっている（図５（Ａ）参照）。

上側ピン３０の柱部３０ｂおよび先端部３０ａは、上孔１４ａより小さく形成されているため、上孔１４ａと柱部３０ｂおよび先端部３０ａとの間には所定のクリアランスが形成されている（図５（Ｂ）、（Ｃ）参照）。すなわち、上側ピン３０は、そのクリアランス分だけ移動自在となっている。この移動自在となっている上側ピン３０の先端部３０ａをアライメント微調整板２０の貫通孔２０ａに挿通することにより、先端部３０ａを正確に配線電極に導くことができる。そして、これにより、上側ピンと配線電極とを確実に接触させることができる。

ところで、このプローブ装置１０の組み立ては、プローブピン１８の上孔１４ａおよび下孔１６ａへの挿通工程などからなり、従来のカンチレバータイプにおけるプローブ針の接着工程のような全体の精度に影響を及ぼす工程がない。したがって、あらかじめ各構成部材（下側支持板１６やプローブピン１８など）を高精度で製作しておけば、組み立て工程においてその精度が大きく狂うことがない。従来のカンチレバータイプでは、各部材を高精度に製作しても、プローブ針の接着工程で精度のばらつき（特に針先端の位置のばらつき）が生じるため、人手による微調整が必要とされていた。しかし、本実施の形態のプローブ装置１０の組み立て工程には、そのような全体の精度に影響を及ぼす工程がなく、組み立て工程を容易に自動化しても高精度のプローブ装置が製造できる。そのため、廉価で精度の良いプローブ装置を提供できる。

次に、液晶パネル４０を検査する際の本プローブ装置１０の位置決めについて図４を用いて説明する。液晶パネル４０を検査する場合は、下側ピン３２が被検査電極４４上にくるようにプローブ装置を位置決めする必要がある。この位置決めのために、本実施の形態では、下側支持板１６の前端１６ｂにプローブ装置１０の位置決めの基準マークとなる基準切り欠き２８を設けている。これは、下側支持板１６の前端１６ｂに設けられた半円状切り欠きで、左右両側にそれぞれ設けられている。この基準切り欠き２８は、その中心と被検査電極４４の中心と合わせると、下側ピン３２が被検査電極４４上にくるような位置に設けられている。また、上側支持板１４は、下側支持板１６に対して後側にずれているため（図２参照）、プローブ装置１０を上面から見た場合、前端１６ｂに形成された基準切り欠き２８が見えるようになっている。

したがって、液晶パネル４０を検査する際は、この基準切り欠き２８の中心と電極の中心とが合うようにプローブ装置１０を位置決めする。これにより、上側支持板１４に遮られて見ることができない下側ピン３２を確実に被検査電極４４上に配置することができる。

なお、本実施の形態では、半円状の切り欠きであるが、他の形状であってもよい。また、切り欠きでなく単なる下側支持板１６の表面に印刷などで記されたマーク（直線や曲線）であってもよい。また、本実施の形態では、基準切り欠き２８を左右両側に設けている。左右両側に設けることにより、より確実に位置決めができるようになる。しかし、左側または右側のみでもよく、他の位置、例えば、中央に一個だけでも当然よい。

次に、このように位置決めされたプローブ装置１０のプローブピン１８と被検査電極４４とのコンタクト時の動きについて図６を用いて説明する。

プローブピン１８と被検査電極４４とのコンタクトの際には、プローブ装置１０を液晶パネル４０に対して位置決めした後、液晶パネル４０を徐々にＺ方向上側に移動させて、下側ピン３２と被検査電極４４とを接触させる。このとき、確実に接触させるために、液晶パネル４０を、僅かにオーバードライブさせる。すなわち、液晶パネル４０を、下側ピン３２と被検査電極４４とが接触できる位置から、さらに、微小距離、上側に移動させる。このようなオーバードライブをさせるのは、確実なコンタクトと、下側ピン３２の高さのばらつき吸収およびスクラッチ作用の発生のためである。

液晶パネル４０をオーバードライブ、すなわち、本来の接触高さから更に上側に移動させると、下側ピン３２に垂直上向きの力がかかる。この垂直上向きの力により、連結部３４に弾性変形が生じ、湾曲の度合い（曲率）が大きくなる。この連結部３４の弾性変形により、下側ピンの高さばらつきが吸収される。また、連結部３４の変形に伴って、連結部３４に接続されている下側ピン３２に微小角度の傾斜が生じる（図６の破線を参照）。この傾斜は、下側ピン３２の先端が被検査電極４４表面に接触した状態で生じる。そのため、下側ピン３２の先端は、被検査電極４４表面上を微小距離移動し、これにより被検査電極４４表面を微小量削る、スクラッチ作用が生じる。

被検査電極４４の表面は、上述したように絶縁体である薄い酸化膜で覆われており、単に下側ピン３２を接触させただけでは、電気的コンタクトが得られない。しかし、下側ピン３２の先端で被検査電極４４表面を微小量削ることにより、酸化膜を削り取り、下側ピン３２の先端を導電体である新生面に接触させることができる。

つまり、オーバードライブさせることにより、下側ピン３２の高さのばらつきが吸収され、かつ、スクラッチ作用が生じるため、良好な電気的コンタクトを得ることができる。

本プローブ装置１０では、従来のカンチレバータイプに比べ過剰なスクラッチ作用（削り過ぎ）が生じることがない。これは、下側ピン３２の先端が過剰に移動（傾斜）しようとすると、下側ピン３２が下孔１６ａの内壁にぶつかり、その動きが制限されるからである。また、従来のスプリングタイプと異なり、下側ピン３２を僅かに前後に滑らせる構成となっているため、接触時に被検査電極４４表面を削ることができる。したがって、本プローブ装置１０によれば容易に良好な電気的コンタクトを得ることができる。

以上、説明したように本実施の形態によれば、液晶パネルの検査において良好な電気的コンタクトを得ることができる。また、その組み立て工程には、全体の精度に影響を及ぼす工程がないため、製造工程を自動化しても高精度のプローブ装置を製造できる。これにより廉価で高精度のプローブ装置を提供できる。

なお、本実施の形態では、フラットパネルディスプレイとして液晶パネルを用いているが、他のフラットパネルディスプレイでも当然よい。また、列状電極として被検査電極としては、フラットパネルディスプレイ上に配設された列状の電極であれば、透明電極、Ｃｓパターン電極やその他の電極であってもよい。また、ＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）等のように、電極の端部が横一列に並ばず、コの字、ロの字形状に並び、端部が僅かに曲がっている電極であってもよい。

また、検査用回路基板として液晶パネル用のドライバＩＣがボンディングされたＴＣＰを用いているが、他の基板であってもよい。例えば、列状電極のオープン、ショートを検出するための回路が装着された基板などであってもよい。

本発明の実施の形態であるプローブ装置の斜視図である。 プローブ装置の縦断面の概略図である。 プローブピンの斜視図である。 プローブ装置の上面概略図である。 （Ａ）は、アライメント微調整板と上側支持板の関係を示す図である。（Ｂ）は、（Ａ）の一部拡大図である。（Ｃ）は、（Ｂ）におけるＸ−Ｘ断面図である。 コンタクト時のプローブピンの動きを示す図である。

符号の説明

１０ プローブ装置、１４ 上側支持板、１４ａ 上孔、１６ 下側支持板、１６ａ 下孔、１６ｂ 前端、１８ プローブピン、２０ アライメント微調整板、２０ａ 貫通孔、２８ 基準切り欠き、３０ 上側ピン、３２ 下側ピン、３４ 連結部、４４ 被検査電極。

Claims (5)

1. 列状電極が多数配設されたフラットパネルディスプレイの検査をするためのプローブ装置であって、
   列状電極に検査信号を供給するための検査回路の配線電極が多数配設された検査用回路基板と、
   配線電極と等ピッチで設けられた上孔を有する上側支持板と、
   上側支持板の下方に所定の間隙をもって固定される支持板であって、列状電極と等ピッチで設けられた下孔を有する下側支持板と、
   上側支持板および下側支持により支持される多数のプローブピンと、
   を備え、
   プローブピンは、
   配線電極に接触する上側ピンであって、上孔に挿通される上側ピンと、
   列状電極に接触可能な下側ピンであって、下孔に挿通される下側ピンと、
   上側ピンと下側ピンとを接続する連結部であって、弾性変形により湾曲可能な連結部と、
   を有し、プローブピンを列状電極に接触させたときに連結部の湾曲により下側ピンの先端が列状電極上を微小距離移動することを特徴とするプローブ装置。
2. 請求項１に記載のプローブ装置であって、さらに、
   上側支持板の上面に設けられるアライメント微調整板であって、配線電極に対応する位置に貫通孔を有するアライメント微調整板を備え、
   上側ピンの先端部を貫通孔に挿通させることにより先端部を配線電極に導いてアライメントの微調整を行うことを特徴とするプローブ装置。
3. 請求項１または２に記載のプローブ装置であって、
   上側ピンおよび下側ピンの少なくとも一方は、千鳥状に配されることを特徴とするプローブ装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１に記載のプローブ装置であって、
   下側支持板には、プローブ装置の位置決め基準となる基準マークが設けられており、
   上側支持板は、下側支持板に対して長手方向後側にずれており、上面から見た場合に基準マークが見えることを特徴とするプローブ装置。
5. 請求項４に記載のプローブ装置であって、
   基準マークは、下側支持板の前側端面に設けられた切り欠きであることを特徴とするプローブ装置。
   
   

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