JP2009192419A - プローブユニット及び検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】最適なインピーダンス特性に整合して検査精度を高く維持する。
【解決手段】検査対象板に接触して検査信号を伝えるプローブを有するプローブ組立体と、前記プローブ側と外部装置側とを電気的に接続する接続ケーブル部とを備え、前記接続ケーブル部が、検査に伴う電気信号を伝えるＦＰＣケーブルを有し、当該ＦＰＣケーブルが、検査信号を伝える複数の信号線と、一側面に当該信号線を形成するＦＰＣ基板と、当該ＦＰＣ基板の他側面に形成されたグランド層と、当該グランド層の一部をなして前記ＦＰＣ基板の一側面の複数の前記信号線の間に挿入された線状のグランド線とを備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶パネル等の検査対象板の検査に用いるプローブユニット及び検査装置に関するものである。

プローブにおいて、ベタグランド面を形成して電気的特性を制御することは一般に行われている。この例としては特許文献１がある。特許文献１のプローブを図２、３に基づいて概説する。

被検査デバイス１は５つの電極が一列に並んでおり、そのうち４つが電源電極２で、１つがグランド電極３である。被検査デバイス１の複数の電極には、配線シート４の下側である被検査デバイス１側に配置された電源配線５とグランド配線６が接触する。電源配線５とグランド配線６は、電源電極１１とグランド電極１２の位置に合わせて配置する。

配線シート４にはグランド配線６の反対面に絶縁体７を介して第１のベタグランド面８が設けてあり、スルーホール９を介してグランド配線６と第１のベタグランド面８を電気的に接続している。この第１のベタグランド面８は、配線シート４にある絶縁体７の全面に形成してある。

このように、グランド電極１２と同電位となる第１のベタグランド面８が電源配線５の上側にあることより、電源配線５とグランド配線６の間にコンデンサを挿入することなく、プローブの先端である電源配線５の先端部分のインダクタンス成分を低減できる。これにより、電源配線５どうしの間隔および電源配線５とグランド配線６の間隔を小さくでき、狭ピッチ（例えば２００μｍ以下）の電極配置を持つ被検査デバイスへの電源供給が可能となる。

このようなプローブでは、ベタグランド面８の持つ機能によって、電気的特性として、インダクタンスだけでなく、インピーダンス制御も可能である。
特開２００３−１５２０３６号公報

しかし、近年の検査対象板は高精細化が進んでおり、それに伴って検査信号も高周波化していくものと予想される。例えば、高精細ＴＶ等においては近い将来において検査信号が１８０Ｈｚになるものと予想される。そして、検査信号の高周波化が進むと、信号線のインピーダンスを高度に整合させなければ、ＴＣＰの駆動用集積回路が駆動不具合を生じてしまうという問題がある。

本発明は、上述の問題点を解決するためになされたものであり、検査信号が高周波化しても安定した検査を行うことができるプローブユニット及び検査装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために本発明に係るプローブユニットは、検査対象板に接触して検査信号を伝えるプローブを有するプローブ組立体と、前記プローブ側と外部装置側とを電気的に接続する接続ケーブル部とを備え、前記接続ケーブル部が、検査に伴う電気信号を伝えるＦＰＣケーブルを有し、当該ＦＰＣケーブルが、検査信号を伝える複数の信号線と、一側面に当該信号線を形成するＦＰＣ基板と、当該ＦＰＣ基板の他側面に形成されたグランド層と、当該グランド層の一部をなして前記ＦＰＣ基板の一側面の複数の前記信号線の間に挿入された線状のグランド線とを備えたことを特徴とする。

前記プローブユニットを、外部から挿入された検査対象板を検査終了後に外部へ搬出するパネルセット部と、当該パネルセット部から渡された検査対象板を支持して試験する測定部とを備えた検査装置に用いることが望ましい。

検査信号が高周波化しても安定した検査を行うことができ、検査精度を高く維持することができる。

以下、本発明の実施形態に係るプローブユニットについて、添付図面を参照しながら説明する。なお、本実施形態のプローブユニットが組み込まれる検査装置としては、種々のものを用いることができる。例えば検査対象が液晶パネルの場合においては、その製造工程において、液晶が封入された液晶パネルについて、仕様書通りの性能を有するか否かの検査（試験）が行われる。この検査には、一般に、複数のプローブを有するプローブユニットを備えた検査装置が用いられる。この場合、検査装置の各プローブを液晶パネルの電極に押圧した状態で、所定の電極に所定の電気信号を供給することにより検査が行われる。このような検査装置全てに実施形態のプローブユニットを組み込むことができる。

このような検査装置の一例を図４に示す。図示する検査装置１１は主に、パネルセット部１２と、測定部１３とから構成されている。

パネルセット部１２は、外部から挿入された液晶パネル等の検査対象板１５を測定部１３へ搬送し、検査終了後の検査対象板１５を外部へ搬送するための装置である。パネルセット部１２は、開口部１６の奥にパネルセットステージ１７を有し、このパネルセットステージ１７で検査対象板１５を支持して、測定部１３へ搬送する。また、パネルセットステージ１７は、測定部１３で検査終了後の検査対象板１５を受け取って外部へ搬送する。

測定部１３は、パネルセット部１２から渡された検査対象板１５を支持して試験するための装置である。測定部１３は、チャックトップ１８やプローブユニット２１等を備えて構成されている。

チャックトップ１８は、検査対象板１５を支持するための部材である。このチャックトップ１８は、ＸＹＺθステージ(図示せず)に支持されて、ＸＹＺ軸方向への移動及び回転が制御されて、検査対象板１５の位置が調整される。

本発明のプローブユニット２１は、上述のような検査装置１１に組み込まれる。具体的には、プローブユニット２１は、ベースプレート２０の開口２０Ａに臨ませた状態でベースプレート２０に支持されている。なお、前記検査装置１１は、本発明のプローブユニット２１を組み込む検査装置の一例である。本発明のプローブユニット２１を組み込むことができる全ての検査装置に本発明を適用することができる。

プローブユニット２１は、図５に示すように、プローブベース２２と、支持部２３と、プローブ組立体２４と、接続ケーブル部２５とを備えて構成されている。

前記プローブベース２２は、プローブ組立体２４を支持した複数の支持部２３を一体的に支持する板材である。このプローブベース２２で、複数のプローブ組立体２４が支持部２３を介して、ワークテーブル２６上の液晶パネル等の検査対象板１５に面した状態で支持されている。

前記支持部２３は、その基端側が前記プローブベース２２に支持された状態で、その先端側で前記プローブ組立体２４を支持するための部材である。この支持部２３は、図５，６に示すように、前記プローブベース２２に直接取り付けられて全体を支持するサスペンションブロック２８と、このサスペンションブロック２８の先端部に支持されるスライドブロック２９と、このスライドブロック２９の内側面（図６中の下側面）に一体的に取り付けられたプローブプレート３０とを備えて構成されている。

プローブ組立体２４は、検査対象板１５の回路の電極に接触して、検査信号を伝えるための部材である。プローブ組立体２４は、プローブプレート３０の下側面に取り付けられている。このプローブ組立体２４は、プローブブロック３２と、プローブ３３とを備えて構成されている。

プローブブロック３２はプローブプレート３０の下側面に直接取り付けられている。このプローブブロック３２の下側にプローブ３３が取り付けられている。プローブ３３は、検査対象板１５の回路の電極に直接接触する部材である。プローブ３３は、その先端部と基端部とにそれぞれ針部３３Ａ，３３Ｂを備え、先端部の針部３３Ａが検査対象板１５の回路の電極に接触され、基端部の針部３３Ｂが接続ケーブル部２５の端子に接触される。

接続ケーブル部２５は、前記プローブ３３側と外部装置側(図示せず)とを電気的に接続するための部材である。この接続ケーブル部２５は具体的には、前記プローブ３３の針部３３Ｂとプローブベース２２側の信号基板３５とに直接的に接続されて、このプローブベース２２側の回路を介して外部装置と電気的に接続されている。即ち、この接続ケーブル部２５は、前記プローブ組立体２４のプローブ３３と外部装置とを、プローブベース２２の信号基板３５を介して電気的に接続している。この接続ケーブル部２５は、図６〜８に示すように、ＦＰＣプレート３７と、駆動用集積回路３８と、ＦＰＣケーブル３９とから構成されている。

前記ＦＰＣプレート３７は、前記接続ケーブル部２５を前記プローブ組立体２４側に固定するための部材である。ＦＰＣプレート３７は、プローブプレート３０の下側に取り付けられている。

駆動用集積回路３８は、検査に伴う処理を行う回路である。駆動用集積回路３８は、ＦＰＣプレート３７の下側に取り付けられている。駆動用集積回路３８の一方はＦＰＣケーブル３９に接続されている。駆動用集積回路３８の他方は、各配線４１を介してプローブ３３の基端側の針部３３Ｂに電気的に接続されている。

ＦＰＣケーブル３９は、検査に伴う電気信号を伝えるためのケーブルである。ＦＰＣケーブル３９は、その一方がＦＰＣプレート３７に固定されて駆動用集積回路３８に電気的に接続された状態で、他方がプローブベース２２の下側に設けられた信号基板３５に電気的に接続されている。これにより、ＦＰＣケーブル３９は、この信号基板３５を介して外部装置と電気的に接続されて、外部装置からの検査信号を駆動用集積回路３８に伝送する。

ＦＰＣケーブル３９は、図１、７〜９に示すように、ＦＰＣ基板４３と、信号線４４と、ベタグランド層４５と、グランド線４６と、接続固定部４７とから構成されている。

ＦＰＣ基板４３は、その一側面に信号線４４を、他側面にベタグランド層４５を形成するための基板である。ＦＰＣ基板４３は、接続固定部４７でＵ字状に折り曲げることができる程度の柔軟性を有する公知の材料で構成されている。

信号線４４は、駆動用集積回路３８と信号基板３５とを電気的に接続されて検査信号を伝えるための線である。信号線４４は、ＦＰＣ基板４３の一側面（図１の下側面）に設けられている。信号線４４の数は、プローブ３３の本数に合わせて設定される。

ベタグランド層４５は、ＦＰＣ基板４３の他側面（図１の上側面）にその全面に設けられた層である。このベタグランド層４５は、ＦＰＣ基板４３を挟んで信号線４４に対向して設けられ、インピーダンス整合を図る機能を有している。正確なインピーダンス整合を図るために、信号線４４とベタグランド層４５との間隔（ＦＰＣ基板４３の厚さ）や、信号線４４及びベタグランド層４５とＦＰＣ基板４３との間の接着層の厚さ等の条件を、グランド線４６との兼ね合いで設定する。

グランド線４６は、ベタグランド層４５の一部をなして、直接信号線４４の間に挿入させた線状のグランド層である。グランド線４６は、複数の信号線４４の間に設けられている。ここでは、１０本に１本の割合で一定間隔おきにグランド線４６が設けられている。信号線４４とグランド線４６との本数の比率は、１０本に１本の割合に限らず、インピーダンス整合を図る上で最適な値に調整される。この比率については後述する。グランド線４６は、信号線４４よりも長く設けられている。具体的には、ＦＰＣ基板４３の長手方向の一端（図１の右端）の縁部から他端の縁部より手前まで延びて形成されている。即ち、ＦＰＣ基板４３の長手方向の他端の縁部から一定寸法（後述する短絡板５１の幅よりも少し大きい程度の寸法）だけ手前まで延びて形成されている。これは、短絡板５１が、信号線４４に接触しないで、グランド線４６だけに接触するようにするためである。

グランド線４６は、ベタグランド層４５と電気的に接続されて、このベタグランド層４５と共に、インピーダンス整合を図るために機能する。グランド線４６の本数、間隔、厚さ、材質、幅、長さを調整して、ベタグランド層４５と共に、インピーダンス整合を図る。グランド線４６の本数等の調整は、ベタグランド層４５との兼ね合いも問題になるため、ベタグランド層４５の厚さ、材質、幅、広さ、面積等との組み合わせも考慮して、最適な条件を、実験的に特定する。

グランド線４６は、通常、ベタグランド層４５と共に、インピーダンス整合を図るためだけに用いられる。なお、支障がない信号等を伝達する線としてであれば、信号線４４と同様に使用し、信号等の伝達と共にインピーダンス整合の機能を持たせるようにしてもよい。

接続固定部４７は、ＦＰＣ基板４３を支持して信号線４４を信号基板３５側の端子部５５に電気的に接続するための部材である。この接続固定部４７は、支持板５０と、短絡板５１と、導電ネジ５２と、支持ネジ５３とで構成されている。

支持板５０は、ＦＰＣ基板４３を支持して、直接的にはこのＦＰＣ基板４３をプローブ３３側に電気的に接続して、間接的にはプローブ３３側と信号基板３５側とを電気的に接続するための部材である。支持板５０は、ＦＰＣ基板４３を直接的に支持すると共に、ＦＰＣケーブル３９の信号線４４と信号基板３５側の端子部５５とを電気的に接続する。支持板５０は、ケーブル支持部５６と、固定部５７とから構成されている。

ケーブル支持部５６は、Ｕ字状に折り曲げられるＦＰＣケーブル３９を巻き付けて支持するための部分である。ケーブル支持部５６は、信号基板３５側の端子部５５側へ張り出して形成されている。このケーブル支持部５６が、ＦＰＣケーブル３９の信号線４４を信号基板３５側の端子部５５に広い範囲で押し付けるようになっている。

固定部５７は、支持板５０を信号基板３５側に固定するための部分である。固定部５７にはその両端部にネジ穴５８が設けられている。信号基板３５側には、このネジ穴５８に整合する位置にネジ穴５９が設けられている。固定部５７の中間部には、６本のグランド線４６の間の位置に３つのネジ穴６０が設けられている。

さらに、支持板５０は、導電材料で構成され、ベタグランド層４５に接触して、ベタグランド層４５と電気的に接続されている。

短絡板５１は、６本のグランド線４６を短絡させるための導電板材である。短絡板５１は、６本のグランド線４６に接触した状態で、導電ネジ５２によって支持板５０に固定される。

導電ネジ５２は、短絡板５１と支持板５０とを電気的に接続して導通させるためのネジである。３本の導電ネジ５２が短絡板５１のネジ穴６１を介して支持板５０のネジ穴６０にねじ込まれることで、短絡板５１と支持板５０とを電気的に接続されている。さらに、支持板５０とベタグランド層４５とが電気的に接続されているため、ベタグランド層４５とグランド線４６とが電気的に接続されている。

支持ネジ５３は、支持板５０を信号基板３５側に固定するためのネジである。支持ネジ５３は、支持板５０のネジ穴５８と、信号基板３５側のネジ穴５９とに通されてねじ込まれて、支持板５０を信号基板３５側に固定する。

以上のように構成されたプローブユニット２１は次のように作用する。なお、このプローブユニット２１が組み込まれた検査装置全体の作用は従来の検査装置と同様であるため、ここではプローブユニット２１のインピーダンス整合を中心に説明する。

検査装置の信号線４４を高周波の検査信号が伝達すると、信号線４４のインピーダンスを高度に整合させておかなければ、駆動用集積回路３８が駆動不具合を生じてしまうため、インピーダンス整合を行う。この場合、インピーダンス特性は、検査装置の種類に応じて異なるため、検査装置の種類ごとに設定する。

具体的には、ベタグランド層４５と、このベタグランド層４５の一部をなすグランド線４６の厚さ、材質等を設定する。特に、グランド線４６は、その本数、信号線４４とグランド線４６との本数の比率、間隔、厚さ、材質、幅、長さを調整して、ベタグランド層４５と協働して、インピーダンス特性を最適状態に調整する。

このインピーダンス特性は、検査信号の周波数等の種々の条件によって異なる。このため、検査装置ごとに、又は使用する検査信号の周波数の違いごとに等の種々の条件を想定して、実験的に、ベタグランド層４５及びグランド線４６の厚さ、材質等を設定する。

これにより、ＦＰＣ基板４３を挟んでその一側からベタグランド層４５で、他側からグランド線４６で、検査信号が伝わる信号線４４に電気的、磁気的に影響を与えて、そのインピーダンス特性を調整する。

ベタグランド層４５及びグランド線４６の厚さ、材質等を様々に変えて実験を行って最適パターンを特定する。

これにより、高周波の検査信号が信号線４４に伝達されると、ベタグランド層４５及びグランド線４６が、信号線４４に電気的、磁気的に影響を与えて、そのインピーダンス特性が変化する。そして、各検査装置及びプローブユニット２１に応じた最適なインピーダンス特性に整合するように調整する。

これにより、高周波の検査信号が信号線４４に伝達された場合でも、駆動用集積回路３８が駆動不具合を生じることがなくなり、安定した良好な検査を行うことができる。この結果、検査精度を高く維持することができる。

［変形例］
前記実施形態では、ＦＰＣ基板４３の他側面にベタグランド層４５を設けたが、ベタ層に限らず、他の構成の層でもよい。例えば、メッシュ層や格子状の層等のように隙間を空けた層で構成しても良い、インピーダンス整合に最適なパターンで層を形成する。

本発明の実施形態に係るプローブユニットの裏面を示す分解斜視図である。 従来のプローブユニットを示す平面図である。 従来のプローブユニットを示す側面図である。 検査装置の一例を示す正面図である。 本発明のプローブユニットを示す斜視図である。 本発明のプローブユニットを示す側面図である。 本発明のプローブユニットを示す裏面図である。 本発明のプローブユニットを示す裏面斜視図である。 本発明のプローブユニットを示す裏面図である。

符号の説明

２１：プローブユニット、２２：プローブベース、２３：支持部、２４：プローブ組立体、２５：接続ケーブル部、２８：サスペンションブロック、２９：スライドブロック、３０：プローブプレート、３２：プローブブロック、３３：プローブ、３３Ａ，３３Ｂ：針部、３５：信号基板、３７：ＦＰＣプレート、３８：駆動用集積回路、３９：ＦＰＣケーブル、４１：配線、４３：ＦＰＣ基板、４４：信号線、４５：ベタグランド層、４６：グランド線、４７：接続固定部、５０：支持板、５１：短絡板、５２：導電ネジ、５３：支持ネジ、５５：端子部、５６：ケーブル支持部、５７：固定部、５８：ネジ穴、５９：ネジ穴、６０：ネジ穴、６１：ネジ穴。

Claims (6)

1. 検査対象板に接触して検査信号を伝えるプローブを有するプローブ組立体と、前記プローブ側と外部装置側とを電気的に接続する接続ケーブル部とを備え、
   前記接続ケーブル部が、検査に伴う電気信号を伝えるＦＰＣケーブルを有し、
   当該ＦＰＣケーブルが、検査信号を伝える複数の信号線と、一側面に当該信号線を形成するＦＰＣ基板と、当該ＦＰＣ基板の他側面に形成されたグランド層と、当該グランド層の一部をなして前記ＦＰＣ基板の一側面の複数の前記信号線の間に挿入された線状のグランド線とを備えたことを特徴とするプローブユニット。
2. 請求項１に記載のプローブユニットにおいて、
   前記グランド層が、前記ＦＰＣ基板の他側面全面にベタ層として形成されたことを特徴とするプローブユニット。
3. 請求項１又は２に記載のプローブユニットにおいて、
   前記グランド線が、前記信号線の間に一定間隔おきに挿入されたことを特徴とするプローブユニット。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項記載のプローブユニットにおいて、
   前記グランド線が、その本数、間隔、厚さ、材質、幅、長さを調整して、インピーダンス整合を図ることを特徴とするプローブユニット。
5. 請求項４に記載のプローブユニットにおいて、
   前記グランド線と共にグランド層の厚さ、材質、幅、広さを調整して、インピーダンス整合を図ることを特徴とするプローブユニット。
6. 検査対象板の検査に用いる検査装置であって、
   外部から挿入された検査対象板を検査終了後に外部へ搬出するパネルセット部と、当該パネルセット部から渡された検査対象板を支持して試験する測定部とを備え、
   前記測定部のプローブユニットとして、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のプローブユニットを用いたことを特徴とする検査装置。

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