JP2005308684A - プローブおよび検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＣＤＭ（Ｃｈａｒｇｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ Ｍｏｄｅｌ）による電子部品や電子機器回路の破壊を回避できるプローブおよび検査装置を提供する。
【解決手段】 収容筒２０と、収容筒２０に収容されたプランジャ１０と、プランジャ１０を収容筒２０の軸方向に押圧するスプリング２５を具備したプローブ２で、収容筒２０の先端部２１とプランジャ１０の中軸１２を他の部分に比べて高抵抗の材料で形成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子部品や回路基板における電気的特性の測定に用いられるプローブおよび検査装置に関する。

半導体などの電子部品や、半導体、抵抗、コンデンサ等を実装した回路基板の電気的特性を測定するためのコンタクト部品として、プローブが使用されている。

従来、電気的特性を測定するためのプローブとしては、種々の構造のものが提供され、例えば特許文献１に記載されている構造が知られている。
この従来のプローブは、外装としての円筒形のバレルを有し、先端部に接触子を形成したプランジャと、このプランジャをバレルの軸線方向に押圧するスプリングを内蔵している。バレルの中ほどには細径カシメが施され、プランジャの抜け止めとなり、プランジャは、バレル内をスプリングの付勢を受けながら一定範囲の移動が可能となっている。
そして、プランジャの先端部分に形成された接触子を、半導体などの電子部品や半導体や抵抗、コンデンサを実装した回路基板の測定対象部、例えば回路端子に押し付けることによって、プランジャがバレル内を移動し、適度な押圧力を保持してプローブと端子との接触がなされる。
そして、上記測定対象部とプローブ間が導通状態となり、これによって電子部品や回路基板の電気的特性が測定される。

通常はこのようなプローブにおいて、プローブ自体は測定の安定性や測定誤差を考慮して、低抵抗となる材料で構成されている。例えば、バレルは洋白あるいはリン青銅等の導電性材料で製作され、プランジャは炭素鋼やＢｅＣｕ合金等の材料で製作されている。そして、必要に応じて、Ａｕメッキ、ＮｉメッキやＴｉＮコーティング等の表面処理がされる。また、スプリングはバネ鋼などで製作されている。そして、必要に応じてＡｕメッキ、ＮｉメッキやＴｉＮコーティング等の表面処理がされている。

実開平２−２５８７２号公報

このように、一般のプローブにおいては、低抵抗となる材料で構成されている。このため、帯電した電子部品や回路基板の電気的特性を測定する際、プローブが被測定物の端子に当たると、高い電流で電荷が急激に抜け、電子部品や回路が破壊される問題があった。これは、一般にＣＤＭ（Ｃｈａｒｇｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ Ｍｏｄｅｌ）と呼ばれ、この対策として、静電気を発生させない、あるいは除電するなどの環境整備対策がとられている。しかしながら、静電気を完全に除去することは困難であり、多くの課題を有していた。

上記課題を解決するために本発明は、ＣＤＭによる電子部品や回路基板の破壊を回避できるプローブおよび検査装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明のプローブは、一方が開放され他方が外部と電気的に接続されるターミナル部を有する導電性の収容筒と、前記収容筒内に配置され前記収容筒の開放された先端部から突出し先端部分が被測定物と接触する導電性の接触子と当該接触子と接続される中軸とを備えたプランジャと、前記収容筒内に内蔵され前記プランジャを前記収容筒の軸方向に押圧するスプリングと、を具備したプローブであって、前記接触子が被測定物と接触し前記プランジャが一定範囲を移動する間は接触子とターミナル部の間の抵抗が高抵抗であり第１の通電経路が選択され、一定の範囲移動後には接触子とターミナル部の間の抵抗が低抵抗となり第２の通電経路が選択されることを特徴とする。

この構成によれば、例えば帯電した回路基板の電気的特性の測定において、プローブの接触子が回路基板などの被測定物の端子と接触した時にはプローブの抵抗が高抵抗であるため、被測定物から電流量が抑制されながら放電される。このことから、回路基板などの被測定物から急激に電荷が抜けることがなくなり、回路の破壊が回避される。
また、さらにプローブのプランジャを押し込んでいくと、プローブの抵抗が低抵抗となり、回路基板などの被測定物における通常の電気的特性の測定が可能となる。

また、本発明のプローブは、収容筒の開放された先端部分が他の部分に比べて高抵抗の材料で形成され、プランジャの中軸が接触子に比べて高抵抗の材料または絶縁体の材料で形成されていることを特徴とする。

この構成によれば、プローブの接触子が被測定物の端子と接触した時にはプローブの抵抗が高抵抗であり、さらにプローブのプランジャを押し込んだときには、プローブの抵抗を低抵抗とすることができる。

また、本発明のプローブは、収容筒の開放された先端部分が絶縁体の材料で形成され、プランジャの中軸が高抵抗の材料で形成しても良い。

この構成によれば、プローブの接触子が被測定物の端子と接触した時にはプローブの抵抗が高抵抗であり、さらにプローブのプランジャを押し込んだときには、プローブの抵抗を低抵抗とすることができる。

また、本発明のプローブは、前記プランジャの接触子に第１接触子および第２接触子を備えており、第１接触子はその一部が第２接触子より突出するように配置され、第１接触子をプランジャの軸方向に押圧する第２のスプリングを具備したことを特徴とする。

この構成によれば、例えば帯電した回路基板など被測定物の電気的特性の測定において、プローブの第１接触子が回路基板などの被測定物の端子と接触した時にはプローブの抵抗が高抵抗であるため、被測定物から電流量が抑制されながら放電される。このことから、回路基板から急激に電荷が抜けることがなくなり、回路の破壊が回避される。
また、さらにプローブのプランジャを押し込み、第２接触子が被測定物の端子と接触するとプローブの抵抗が低抵抗となり、回路基板などの被測定物における通常の電気的特性の測定が可能となる

また、上記、本発明のプローブにおいて、前記第１接触子は高抵抗の材料で、第２接触子は低抵抗の材料で形成されていることを特徴とする。

この構成によれば、プローブの第１接触子が被測定物の端子と接触した時にはプローブの抵抗が高抵抗であり、さらにプランジャを押し込み第２接触子が被測定物の端子と接触すると、プローブの抵抗を低抵抗とすることができる。

また、本発明の検査装置は、測定条件を入力する入力部と、測定条件に基づき測定信号を発生させ測定結果を処理するテスターと、テスターと接続され被測定物とコンタクトする測定治具と、測定結果を出力する出力部と、を備えた検査装置であって、前記測定治具には上記に記載のプローブを用いたことを特徴とする。

この構成によれば、プローブの接触子が被測定物の端子と接触した時にはプローブの抵抗が高抵抗であり、さらにプランジャを押し込んだときには、プローブの抵抗が低抵抗となるプローブを検査装置に備えているため、回路基板などの被測定物の検査における電気的特性の測定で、ＣＤＭによる回路の破壊を回避でき、良好な測定のできる検査装置を提供できる。

以下、本発明の実施形態について図面に従って説明する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態のプローブを示す部分断面図である。図１（ａ）はプローブが被測定物の端子に接触する前の状態を示す。図１（ｂ）はプローブが被測定物の端子に最初に接触した状態を示している。図１（ｃ）はプローブが被測定物の端子に接触しプランジャが収容筒に押し込まれた状態を示している。

プローブ２は底を有する円筒形の収容筒２０と、収容筒２０に収容される円柱状のプランジャ１０と、プランジャ１０を収容筒２０の軸線方向に押圧するスプリング２５を備えている。
収容筒２０は先端部２１、収容部２２、ターミナル部２３から構成されている。収容筒２０の一方の端部は開放され、その先端部２１は他の部分に比べて高抵抗の材料で形成されている。また、収容筒２０の他方の端部は閉じられ外部との電気的接続をなすターミナル部２３となっている。なお、収容部２２とターミナル部２３は低抵抗の材料で形成されている。

プランジャ１０は、被測定物１の端子１Ａと接触する接触子１１と、プランジャ止め部１３を有する中軸１２から構成されている。接触子１１は低抵抗の材料で形成され、中軸１２は接触子１１に比べて高抵抗の材料で形成されている。なお、以上の説明で高抵抗の材料とは１ｋΩから１ＭΩの材料である。

収容筒２０の収容部２２の中ほどには細径カシメが施され、プランジャ１０のプランジャ止め部１３が抜け止めとなり、プランジャ１０は収容筒２０内に配置されたスプリング２３の付勢を受けながら一定範囲の移動が可能となっている。
また、プランジャ１０の接触子１１とプランジャ止め部１３は、収容筒２０の内周面と接触しながら摺動可能となっている。

以上の構成のプローブ２を用いて、ＩＣなどの電子部品や回路基板の電気的特性などを測定する際、被測定物１の端子１Ａとプローブ２との接触動作について説明をする。
図１（ａ）に示すように、被測定物１の端子１Ａとプローブ２の接触子１１が接触する前の状態では、プランジャ１０は収容筒２０に内蔵されたスプリング２３により付勢され、プランジャ１０の接触子１１が収容筒２０の開放された先端から突出している。なお、ターミナル部２３は、図示しないが、リード線やソケットを介して外部と電気的に接続されている。

そして、図１（ｂ）に示すように、被測定物１の端子１Ａがプローブ２に近づき、被測定物１の端子１Ａが接触子１１と接触する。ここで、ＩＣや回路基板が帯電していた場合には、接触子１１が接触している収容筒２０の先端部２１が高抵抗の材料で形成されているため、電荷の流れは主に、低抵抗の材料で形成された接触子１１から高抵抗の材料で形成された中軸１２を経由し、中軸１２のプランジャ止め部１３から低抵抗の材料で形成された収容筒２０の収容部２２を通り、ターミナル部２３から外部接続部に電荷が抜けていく。この状態では、プローブ２の接触子１１とターミナル部２３間の通電経路の抵抗は高抵抗となっている。

このように、プローブ２の接触子１１が電子部品や回路基板などの被測定物１の端子１Ａと接触した時にはプローブ２の抵抗が高抵抗であるため、被測定物１から電流量が抑制されながら放電される。このことから、電子部品や回路基板から急激に電荷が抜けることがなくなり、被測定物１の回路の破壊が回避される。

次に、図１（ｃ）に示すように、被測定物１の端子１Ａがさらにプローブ２に近づきプランジャ１０が収容筒２０に押し込まれ、この状態で電子部品や回路基板などの被測定物１の電気的特性が測定される。この状態では、プランジャ１０が収容筒２０に押し込まれ、接触子１１が収容筒２０の収容部２２と接触することになり、プローブ２の接触子１１とターミナル部２３間の通電経路の抵抗は低抵抗となっている。

このように、プランジャ１０が収容筒２０に押し込まれることにより、プローブ２における通電経路が低抵抗になり、通常の良好な測定が可能となる。

なお、上記実施形態では収容筒２０の先端部２１およびプランジャ１０の中軸１２を高抵抗の材料としたが、収容筒２０の先端部２１を高抵抗の材料とし、プランジャ１０の中軸１２を絶縁体で形成してもよい。また、収容筒２０の先端部２１を絶縁体とし、プランジャ１０の中軸１２を高抵抗の材料としてもよい。これらの構成においては、上記実施形態と同様に、プランジャ１０が一定範囲を移動する間は、プローブ２の接触子１１とターミナル部２３の間の抵抗を高抵抗にすることができ、また、一定の範囲移動後にはプローブ２の接触子１１とターミナル部２３の間の抵抗を低抵抗にすることができ、同様の効果を実現できる。

（第２の実施形態）
図２は、第２の実施形態のプローブを示す部分断面図である。図２（ａ）はプローブが被測定物端子に接触する前の状態を示す。図２（ｂ）はプローブが被測定物の端子に最初に接触した状態を示している。図２（ｃ）はプローブが被測定物の端子に接触しプランジャが収容筒に押し込まれた状態を示している。

プローブ２は底を有する円筒形の収容筒５０と、収容筒５０に収容される第２プランジャ４０と、第２プランジャ４０に収容される第１プランジャ３０を備えている。また、第２プランジャ４０を収容筒５０の軸線方向に押圧するスプリング５５および、第１プランジャ３０を第２プランジャ４０の軸線方向に押圧するスプリング３４を備えている。

収容筒５０は、第２プランジャ４０を収容する収容部５１とターミナル部５２から構成されている。収容筒５０の一方の端部は開放され、第２プランジャ４０を収容可能とし、
また他方の端部は閉じられ、この閉じられた端部に外部との電気的接続をなすターミナル部５２を形成している。なお、収容筒５０は低抵抗の材料で形成されている。

第２プランジャ４０は、被測定物１の端子１Ａと接触する第２接触子４２と、先端部４１、プランジャ止め部４４を有する中軸４３から構成されている。
第２プランジャ４０はその一端が開放されるとともに、第１プランジャ３０およびスプリング３４を収容可能に構成されている。そして、第２接触子４２は、その先端部分が径方向内側に折り曲げられ、さらに鋭角に設計され、被測定物１の端子１Ａの狭小な部分に接触できるように形成されている。
また、第２プランジャ４０の先端部４１は、第２接触子４２に比べて高抵抗の材料で形成され、図２（ａ）のＡ−Ａ断面図である図３に示すように、半円状の形状に形成されている。なお、第２プランジャ４０は先端部４１を除き低抵抗の材料で形成されている。

収容筒５０の収容部５１の中ほどには細径カシメが施され、第２プランジャ４０のプランジャ止め部４４が抜け止めとなり、第２プランジャ４０は収容筒５０内に配置されたスプリング５５の付勢を受けながら一定範囲の移動が可能となっている。そして、通常の状態では、収容筒５０の先端部より第２接触子４２が突出するように配置されている。
また、第２プランジャ４０の第２接触子４２とプランジャ止め部４４は、収容筒５０と接触しながら摺動可能となっている。

第１プランジャ３０は、第２プランジャ４０に収容され、第１接触子３１、中軸３２、プランジャ止め部３３から構成されている。
第１接触子４２は、その先端が鋭角に設計され、被測定物端子１の狭小な部分に接触できるように形成されている。なお、第１プランジャ３０は高抵抗の材料で形成されている。

第２プランジャ４０の第２接触子４２の中ほどには細径カシメが施され、第１プランジャ３０のプランジャ止め部３３が抜け止めになり、第１プランジャ３０は第２プランジャ４０内に配置されたスプリング３４の付勢を受けながら一定範囲の移動が可能となっている。そして、通常の状態では、第２接触子４２の先端部より第１接触子３１が突出するように配置されている。なお、第２プランジャ４０内に配置されたスプリング３４は、収容筒５０内に配置されたスプリング５５よりバネ力が弱く設定されている。
また、第１プランジャ３０の第１接触子３１とプランジャ止め部３３は第２プランジャ４０の内周面と接触しながら摺動可能となっている。
なお、以上の説明で高抵抗の材料とは１ｋΩから１ＭΩの材料である。

以上の構成のプローブを用いて、電子部品や回路基板の電気的特性などを測定する際、被測定物の端子とプローブとの接触動作について説明をする。
図２（ａ）に示すように、被測定物１の端子１Ａとプローブ２の第１接触子３１および第２接触子４２が接触する前の状態では、第１接触子３１は第２プランジャ４０に内蔵されたスプリング３４により付勢され、第２プランジャ４０の開放された先端から突出している。また、第２接触子４２は収容筒５０に内蔵されたスプリング５５により付勢され、収容筒５０の開放された先端から突出している。そして、ターミナル部５２は、図示していないが、リード線やソケットを介して外部と電気的に接続されている。

そして、図２（ｂ）に示すように、被測定物１の端子１Ａがプローブ２に近づき、最初にプローブ２の第１接触子３１と接触する。ここで、電子部品や回路基板が帯電していた場合には、第１接触子３１と接触している第２プランジャ４０の先端部４１が高抵抗の材料で形成されているため、電荷の流れは主に、高抵抗の材料で形成された第１接触子３１から中軸３２を経由し、中軸３２のプランジャ止め部３３から第２プランジャ４０の第２接触子４４を通り、収容筒５０を伝わりターミナル部５２から外部接続部に電荷が抜けていく。この状態では、プローブ２の第１接触子３１とターミナル部５２間の通電経路の抵抗は高抵抗となっている。

このように、プローブ２の第１接触子３１が電子部品や回路基板などの被測定物１の端子１Ａと接触した時にはプローブ２の抵抗が高抵抗であるため、被測定物１から電流量が抑制されながら放電される。このことから、電子部品や回路基板などの被測定物１の端子１Ａから急激に電荷が抜けることがなくなり、被測定物１の回路の破壊が回避される。

次に、図２（ｃ）に示すように、被測定物１の端子１Ａがプローブ２に近づくと、第１プランジャ３０は第２プランジャ４０内に移動し、第２プランジャ４０の第２接触子３２も被測定物１の端子１Ａに接触するようになる。そして、さらに被測定物１の端子１Ａがプローブ２に近づき、第２プランジャ４０が収容筒５０内に押し込まれて、この状態で電子部品や回路基板など被測定物の電気的特性が測定される。
この状態では、低抵抗の材料で形成された第２接触子４２から、同じく低抵抗の材料で形成された収容筒５０の収容部５１を通りターミナル部５２へ抜けていく通電経路ができるので、プローブ２の先端とターミナル部５２の間の抵抗は低抵抗となっている。

このように、被測定物１の端子１Ａがプローブ２に近づき、第２接触子４２が被測定物１の端子１Ａに接触することにより、プローブ２が低抵抗になり、通常の良好な測定が可能となる。

次に上記実施形態で説明したプローブを備えた検査装置について説明する。
図４は本実施形態の検査装置の構成を示す構成図である。検査装置６０は、入力装置７０、表示装置７１、テスター８０および検査治具９０を備えている。入力装置７０は、検査内容の指示を入力可能であり、コンピュータのキーボードなどの入力手段から構成されている。
テスター８０には、入力装置７０から入力された入力情報の処理および、測定結果を処理する処理回路８１を備えている。また、測定条件に基づき測定信号を発生させる検査回路８２および、表示装置７１などの機器を制御する機器制御回路８３を具備している。測定治具９０には、前述のプローブが複数備えられ、被測定物１の端子１Ａと接触可能に設けられている。測定治具９０はテスター８０に電気的に接続され、テスター８０および被測定物１００からの信号の授受を行う。表示装置７１は出力部として、測定された結果を表示する機能を有している。

このような、検査装置６０を用いて、電子部品や回路基板などの被測定物１の電気的特性を測定する。入力装置７０から測定条件の指示がなされ、テスター８０で測定の準備がなされる。その後、例えば、ＩＣなどの被測定物１の端子１Ａと測定治具９０のプローブ２が接触する。ここで、ＩＣなどの被測定物１が帯電していた場合、プローブ２が最初に接触した状態ではプローブ２が高抵抗となっているため、被測定物１から電流量が抑制されながら放電される。そして、さらにプローブ２の接触子が押し込まれ、プローブ２が低抵抗となり通常の測定が開始される。検査回路８２から測定条件に基づいた検査信号が発生され、測定治具９０のプローブ２を介して被測定物１に印加される。そして、被測定物１から出力された信号が測定治具９０のプローブ２を介してテスター８０に入り、処理回路８１でデータ処理され、表示装置７１に測定結果が表示される。

このように、プローブ２の接触子が電子部品や回路基板などの被測定物１の端子１Ａと接触した時にはプローブ２の抵抗が高抵抗であるため、被測定物１から電流量が抑制されながら放電される。このことから、電子部品や回路基板から急激に電荷が抜けることがなくなり、ＣＤＭによる被測定物１の回路の破壊が回避される。そして、さらに被測定物１の端子１Ａがプローブ２に近づき、被測定物１の端子１Ａに接触することにより、プローブ２が低抵抗になり、通常の良好な測定が可能である。

第１の実施形態のプローブを示す部分断面図。 第２の実施形態のプローブを示す部分断面図。 図２におけるＡ−Ａ断面図。 本実施形態の検査装置の構成図。

符号の説明

１…被測定物、１Ａ…端子、２…プローブ、１０…プランジャ、１１…接触子、１２…中軸、２０…収容筒、２１…先端部、２３…ターミナル部、２５…スプリング、３０…第１プランジャ、３１…第１接触子、３２…中軸、３４…スプリング、４０…第２プランジャ、４１…先端部、４２…第２接触子、４３…中軸、５０…収容筒、５２…ターミナル部、５５…スプリング、６０…検査装置、７０…入力部、７１…出力部としての表示装置、８０…テスター、９０…測定治具。

Claims (6)

1. 一方が開放され他方が外部と電気的に接続されるターミナル部を有する導電性の収容筒と、前記収容筒内に配置され前記収容筒の開放された先端部から突出し先端部分が被測定物と接触する導電性の接触子と当該接触子と接続される中軸とを備えたプランジャと、前記収容筒内に内蔵され前記プランジャを前記収容筒の軸方向に押圧するスプリングと、を具備したプローブであって、
   前記接触子が被測定物と接触し前記プランジャが一定範囲を移動する間は前記接触子と前記ターミナル部の間の抵抗が高抵抗であり第１の通電経路が選択され、一定の範囲移動後には前記接触子と前記ターミナル部の間の抵抗が低抵抗となり第２の通電経路が選択されることを特徴とするプローブ。
2. 請求項１に記載のプローブにおいて、前記収容筒の開放された先端部分が他の部分に比べ高抵抗の材料で形成され、前記プランジャの中軸が前記接触子に比べ高抵抗の材料または絶縁体の材料で形成されていることを特徴とするプローブ。
3. 請求項１に記載のプローブにおいて、前記収容筒の開放された先端部分が絶縁体の材料で形成され、前記プランジャの中軸が前記接触子に比べ高抵抗の材料で形成されていることを特徴とするプローブ。
4. 請求項１に記載のプローブにおいて、前記プランジャの接触子として第１接触子および第２接触子を備えており、第１接触子はその一部が第２接触子より突出するように配置され、第１接触子をプランジャの軸方向に押圧する第２のスプリングを具備したことを特徴とするプローブ。
5. 請求項４に記載のプローブにおいて、前記第１接触子は高抵抗の材料で、前記第２接触子は低抵抗の材料で形成されていることを特徴とするプローブ。
6. 測定条件を入力する入力部と、測定条件に基づき測定信号を発生させ測定結果を処理するテスターと、前記テスターと接続され被測定物とコンタクトする測定治具と、測定結果を出力する出力部と、を備えた検査装置であって、
   前記測定治具は、請求項１ないし５のいずれか一項に記載のプローブを有することを特徴とする検査装置。
   

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