JP2010025665A - 基板検査治具及び接触子 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単な構造で基板検査治具及びその基板検査治具に用いられる接触子の提供。
【解決手段】 一方端部が検査点に圧接される導電性を有する棒状の接触子２を複数保持する接触子保持体３と、夫々の接触子２の他方端部と対向して配置された電極部４１を備える、基板検査装置に接続される電極体４を有し、接触子２は導電性で長尺の棒状部材２１と、その他方端部と導通接続され軸長方向に伸縮するとともに、延出される導電性のコイルばね２２を有し、接触子保持体３は棒状部材２１の一端を検査点に案内する案内孔３１１と接触子２のコイルばね２２の他端の端部を電極部４１に案内する収容孔３５１を有し、案内孔３１１のピッチは、収容孔３５１のピッチよりも小さいことを特徴とする。
【選択図】 図2

Description

本発明は、基板検査治具及び接触子に関し、より詳しくは、簡単な構造で基板検査治具及びその基板検査治具に用いられる接触子に関する。
尚、本発明はプリント配線基板に限らず、例えば、フレキシブル基板、多層配線基板、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ用のガラス電極板、及び半導体パッケージ用のパッケージ基板やフィルムキャリアなどの種々の基板や半導体ウェハなどに形成される電気的配線の検査に適用でき、本明細書では、それら種々の被検査基板を総称して「基板」という。

従来、基板上に設けられる配線パターンは、その回路基板に搭載されるIC等の半導体や抵抗器などの電気・電子部品に電気信号を正確に伝達する必要があるため、その部品を実装する前に検査対象となる配線パターンに設けられた検査点間の抵抗値を測定して、その良否が判断される。

このような判定検査には、配線パターンの断線及び短絡を検査する検査方法が実施されている。このような断線の検査では、検査対象となる配線パターンの２箇所以上の端点に設けられる検査点に、夫々1つずつ接触子を当接させ、その接触子間に所定レベルの測定用電流を流すことによって、その接触子間の電圧値を測定し、この電圧値と予め定められた閾値を比較することにより良否の判定が行われている。

例えば、このような検査に用いられる基板の検査用治具には以下のものが存在する。例えば、特許文献１に記載される「多点測定用導電性接触子ユニット」では、針状体（明細書中の符号３）を電極部に案内するためにリセプタクル支持体（明細書中の符号１）、複数枚の中間ガイド体（明細書中の符号６〜１０）及び先端部の案内体（明細書中の符号１１）が一体的に積層される検査治具が開示されている。
また、特許文献２に記載される「導電性接触子」では、図５の実施例において、針状体（明細書中の符号１９）とコイルばね（明細書中の符号１６）の一端とが半田付けされ、コイルばねの他端（明細書中の符号１６ａ）はリード線とした検査治具が開示されている。

特開平5-215773 特開平6-148236

しかしながら、特許文献１に開示されるような構造では、軸方向に伸縮するコイルばねが磨耗や疲労などによる不具合が生じて、交換が必要な場合には、リセプタクル（符号２２）から圧縮コイルばねを取り出す必要があり、複雑な作業を行っていた。また、特許文献２に開示されるような構造では、コイルばねの一端が半田付けされて形成されているため、収縮時の集中応力、組み立てに掛かる工数が増加する、及びコイルばねを交換する場合の複雑化してしまう問題を有していた。
特に近年、基板の微細化と高密度化が進み、接触子の微細化（高単価化する）と検査点の増加とが相乗して、全体価格が騰貴し基板検査治具のコストが重要な課題となっている。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたもので繊細ピッチの検査点にも確実に当接することができるとともに、少ない部品点数で加工、組立及び保守を容易に行なうことができ、コスト低減ができる基板検査治具及び接触子を提供する。

請求項１記載の発明は、被検査基板の電気的特性を検査するために、基板検査装置と該被検査基板の配線パターンに設けられている複数の検査点との間の電気的導通を得るための基板検査治具であって、前記基板検査治具は、両端に電気的導通を図る端部を有し、一方端部が前記検査点に圧接される導電性を有する棒状の接触子を複数備える接触子群と前記接触子群を保持する接触子保持体と前記接触子群の夫々の接触子の他方端部と対向して配置された電極部を備える、前記基板検査装置に接続される電極体を有し、前記接触子は、導電性で長尺の棒状部材と、前記棒状部材の軸長方向に伸縮するとともに、一方端部が前記棒状部材の他方端部と導通接続して該軸長方向に延出される導電性のコイルばねを有し、前記接触子保持体は、前記接触子の棒状部材の一端を、前記被検査基板の検査点と導通接触するように案内する案内孔と、前記接触子のコイルばねの他端の端部を、前記電極部と導通接触するように案内する収容孔を有し、前記案内孔のピッチは、前記収容孔のピッチよりも小さいことを特徴とする基板検査治具を提供する。
請求項２記載の発明は、前記コイルばねは、蜜巻部と該密巻部と連続する粗巻部を有し、前記蜜巻部が前記棒状部材の他方端部と接合され形成されていることを特徴とする請求項１記載の基板検査治具を提供する。
請求項３記載の発明は、前記収容孔は、前記棒状部材の径よりも大きく、前記密巻部の径よりも小さく形成されている第一孔と、前記第一孔と連通連結される前記コイルばねの径よりも径が大きい第二孔からなることを特徴とする請求項１記載の基板検査治具を提供する。
請求項４記載の発明は、前記電極部は、一端が先細形状の導電性の円筒部材で形成され、前記コイルばねと前記電極部が導通接触する場合に、前記電極部の先細形状の一部が前記コイルばねの内部に収容されていることを特徴とする請求項１記載の基板検査治具を提供する。
請求項５記載の発明は、前記コイルばねの前記電極部へ導通接触する他方端部は、該コイルばねの径が徐々に小さくなる先細形状に形成され、前記電極部は、一端が開放される導電性の円筒部材で形成され、前記コイルばねと前記電極部が導通接触する場合に、前記コイルばねの先細形状の一部が前記円筒部材の内部に収容されていることを特徴とする請求項１記載の基板検査治具を提供する。
請求項６記載の発明は、被検査物の電気的特性を検査するために、被検査物の電気的特性を算出する検査装置の電極部と該検査物に予め設けられる複数の検査点との間の電気的導通を得るための電気的接続治具に備えられる接触子であって、一方端部が前記検査点に導通接触される導電性で長尺の棒状部材と、前記棒状部材の軸長方向に伸縮するとともに該棒状部材の他方端部と導通可能に延設される導電性のコイルばねからなり、前記コイルばねは、蜜巻部と該密巻部と連続する粗巻部を有し、前記蜜巻部が棒状部材の他方端部と接合され形成されていることを特徴とする接触子を提供する。
請求項７記載の発明は、前記接触子が有する前記コイルばねの粗巻部の端部は、該コイルばねの径が徐々に小さくなる先細形状に形成されることを特徴とする請求項６記載の接触子を提供する。

請求項１又は６記載の発明によれば、長尺の棒状部材を傾斜させることで検査点の位置を電極部に比べ小さくすることができ、微小ピッチの検査が容易でコストを低減することができる。また、接触子保持体の収容孔と案内孔に接触子を挿通することで保持するため、接触子と接触子保持体が容易に着脱可能となり、組立及び接触子の交換が容易にできる。
請求項２又は６記載の発明によれば、密巻部により棒状部材とコイルばねが接合されることにより、接続が確実となり信頼性の高い基板検査治具を提供することができる。また、この接合部が容易に形成することができ、コイルばねの伸縮時の応力は粗巻部に均等に掛かり、コイルばねの寿命を確保できる。
請求項３記載の発明によれば、収容孔が第一孔と第二孔を有するように形成され、コイルばねを確実に保持することが可能となるので、電極部と接触子のコイルばねとの接続が確実となり信頼性の高い基板検査治具を提供することができる。
請求項４又は５記載の発明によれば、電極部とコイルばねが安定的に接続することが可能となり、接触信頼性の高い接触子を提供できる。
請求項７記載の発明によれば、電極部の形状が円筒や平面の場合、接続が確実になり信頼性の高い接触子を提供できる。

本発明を実施するための最良の形態を説明する。
図１は、本発明に係る基板検査治具１を使用する場合の全体の概略構成を示している。この図１では、基板検査治具１は、複数の接触子２、これら接触子２を多針状に保持する接触子保持体３、この接触子保持体３を支持するとともに接触子２と接触して導通となる電極部４１を有する電極体４、電極部４１とコネクタ４５を接続するリード線４４及びベース板４６を示している。
接触子２は、被検査基板に形成される配線パターンの各検査点に接触する端子であり、接触子保持体３は接触子２と電極部４１を電気的に接続する。
本発明は、この基板検査治具１に関する発明であり、特に、接触子２の棒状部材２１とコイルばね２２の接合に拠る接触子２の構造に関する。
尚、図１と各図は概略を示す図であり、接触子２の本数やリード線４４の本数は特に限定されるものではない。また、図面中で示される接触子２や電極部４１は、説明の都合上一本分の構造しか開示しておらず、実際の基板検査治具１では複数の接触子２や対応する複数の電極部４１を有している。

図２は、本発明にかかる基板検査治具１が組み立てられた際の断面図であり、第１実施例にあたる。
この接触子２は、一方が基板に設定される検査点（図示せず）に導通接触され、他方が後述する電極部４１と導通接触するコイルばね２２で形成されている。この接触子２は、検査点から電極部４１へ、または電極部４１から検査点へ電気信号の伝送を行うことになる。

接触子２は、図２で示す如く、棒状部材２１とコイルばね２２を有してなる。このコイルばね２２は密巻部２２１と粗巻部２２２を連続して有し、粗巻部２２２の端部が電極部４１と検査点を電気的に接続することになる。
棒状部材２１は棒状に形成される細長の部材であり、特に限定されていないが円柱形状に形成された材料が好ましい。このように棒状部材２１を形成することによって、棒状部材２１の両端部の形状の加工を行うのみとしコスト低減をすることができる。
この棒状部材２１の一方端部は、図２で示すが如き、円錐形状や半球状又は尖鋭形状に形成されることが好ましい。このように棒状部材２１の一方端部が上記の如き形状を有するように形成されることで検査点に接触する場合に安定して接触することができる。
棒状部材２１の他方端部の形状は、特に限定されていないが円錐形状が好ましく、コイルばね２２の密巻部２２１に所定長さ挿入して、溶接等にて接合し接合部２３が形成され一体形の接触子２とする。
後述する蜜巻部２２１において接合することで、作業が容易で、コイルばね２２の伸縮時の応力を粗巻部２２２の全体に掛け、接合端部に掛かる集中応力を避けてコイルばね２２の物理的寿命を確保することができる。

この長尺の棒状部材２１は、導電性を有する部材（導電物質）で形成されており、例えば、ＳＫ鋼(SKH)、ベリリウム銅（BeCu）をあげることができる。棒状部材２１は、検査点とコイルばね２２にその両側が圧接された場合に、略撓みが無い程度の強度を有することが好ましい。このような強度を有することで、コイルばね２２の付勢により検査点に圧接状態を維持することができ、コイルばね２２の伸縮方向の圧接力を提供することができる。
この棒状部材２１の長さや径の大きさは、特に限定されるものではなく使用者により適宜に設定されるが、例えば、その長さを、３０〜４０ｍｍに形成されることができ、また、その径の大きさを、０．２〜０．４ｍｍに形成することができる。
棒状部材２１の径はコイルばね２２の密巻部２２１の内径と同等又は僅かに大きいことが接合を容易にするのに好ましい。

このコイルばね２２は、ピアノ線、ステンレス鋼、ベリリウム銅（BeCu）やタングステン（W）などの導電性を有する部材で形成されており、棒状部材２１の他端側でコイルばね２２の密巻部２２１と溶接等で接合され棒状部材２１の長軸方向に延長し粗巻部２２２にて伸縮することになる。
蜜巻部２２１は、導線同士が接した状態で巻かれた部分であり、上述の如く、この部分と棒状部材２１が溶接等で接合されて接合部２３を形成することになる。
粗巻部２２２は、所定の圧縮ばねの特性を有する状態に蜜巻部と連続して巻かれた部分であり、この粗巻部２２２が伸縮することにより接触子２の押圧力（付勢状態）を生じることになる。
密巻部２２１と粗巻部２２２の長さの比は、限定されないが「１：２〜３」に形成されることが好ましい。

本発明の接触子２は、上記の如く、棒状部材２１、接合部２３とコイルばね２２の粗巻部２２２を直列に具備してなる。このため、接触子２は、棒状部材２１とコイルばね２２の二つの部品のみから形成することができることになる。

接触子保持体３は、複数の接触子２を保持する。この接触子保持体３は、各接触子２の一端を予め設定される検査点へ案内し、各接触子２の他端を予め設定される電極部４１へ案内する。
この接触子保持体３は、複数の絶縁板で形成されることが好ましい。
図２で示される接触子保持体３では、案内板３１、中間板３２、コイルばね収容板３５、円柱３６を有している。

案内板３１は、接触子２の一端を検査点へ案内するための案内孔３１１を有している。この案内孔３１１は、接触子２の棒状部材２１の径よりも僅かに大きく形成されている。このため、接触子２を接触子保持体３に装着した場合には、接触子保持体３の案内板３１の案内孔３１１から接触子２が突出された状態になる。この場合、複数の接触子２の検査点のピッチは案内孔３１１の径と絶縁壁３１２の厚さの和になる。
なお、図２で示される案内孔３１１は、径の相違する二つの孔を連通連結することで形成されているが、複数の相違する径の孔を連通連結することで形成しても、一つの径を有する孔から形成されてもよい。
そして、複数の検査点に対応する各々の電極部４１の位置は、接触子２を傾斜させることで、横方向にずれた位置に移動させることができる。このことによって、電極部４１及び収容孔３５１（後述する）の配置ピッチが、検査点のピッチより大きくなる位置に配置することができる。

中間板３２は、接触子２を接触子保持体３に装着する場合、コイルばね収容板３５の収容孔３５１から接触子２を案内孔３１１へ挿入する場合の挿入を案内する中間孔３２１を有している。この中間孔３２１は、中間板３２を貫通するように形成されている。
この中間孔３２１は、案内孔３１１より大きい径を有する孔で形成されることが好ましい。
中間板３２は、複数枚の構成としても良い。接触子２を圧接した場合、棒状部材２１の撓みによる隣接する棒状部材２１との短絡を防止する機能もある。

コイルばね収容板３５は、接触子２の他方端を所定の電極部４１へ案内する。このコイルばね収容板３５は、棒状部材２１の径よりも径が大きく、接合部２３の径よりも径が小さい第一孔３３１が形成され、接触子２の接合部２３の一方側端面で係止される。
コイルばね収容板３５は、第一収容板３３と第二収容板３４を有してなる。
第一収容板３３は、棒状部材２１の径よりも大きく接合部２３の径よりも小さく形成されている第一孔３３１と連通連結される接合部２３よりも径が大きい第二孔３３２が形成される。
第一孔３３１は、棒状部材２１を中間孔３２１へ案内するように形成されている。
第二孔３３２は、第一孔３３１に連通連結されるとともに、接合部２３の径よりも大きく又コイルばね２２の径よりも大きく形成される。

第二収容板３４は、コイルばね孔３４１を有している。このコイルばね孔３４１は、第二孔３３２と同様に、接触子２のコイルばね２２及び接合部２３を内部に収容できる。このコイルばね孔３４１は、第二孔３３２と連通連結される。
第一孔３３１、第二孔３３２とコイルばね孔３４１が連通連結されて収容孔３５１が形成され、この収容孔３５１が接触子２の他方の端部を電極部４１へ案内する。
なお、第一収容板３３の第二孔３３２とコイルばね孔３４１は同じ径を有する孔を形成されていることが好ましい。
第二収容板３４と第一収容板３３は積層されることが好ましい。第一収容板３３と中間板３２及び中間板３２と案内板３１の間は所定の間隔のあることが好ましく、円柱３６は複数個所に設定される。円柱構造に拠り各絶縁板を同軸に組立てることができる。同軸を確実にするには全ての絶縁板を貫通する複数の貫通円柱を別に設定するこが好ましい。

接触子保持体３は、案内板３１、中間板３２、第一収容板３３及び第二収容板３４からなるコイルばね収容板３５を有してなるが、接触子保持体３は容易に電極体４から着脱自在にする複数の位置合せピンが電極体４に固定されている。このように、接触子保持体３が着脱自在に形成されていることにより、接触子２を接触子保持体３に装着する場合には、電極体４から接触子保持体３を取り外し、コイルばね収容板３５の収容孔３５１を上側に、且つ案内板３１の案内孔３１１を下側に配置して、接触子２を一方の端部を下に向けて収容孔３５１から落とし入れることにより、接触子２が接触子保持体３に保持されることになる。

この接触子保持体３を電極体４に固定する場合には、電極体４に接触子２のコイルばね２２が電極部４１と接触子保持体３から押圧されて収縮して付勢状態で保持されることになる。つまり、接触子２は、検査点に接触される前に押圧されて、コイルばね２２が付勢状態の所定の初期荷重で保持されている。

電極部４１は、各接触子２の他端と導通接続して、リード線４４、コネクタ４５を経由して基板検査装置（図示せず）に接続される。
電極体４は、電極部４１、電極部保持板４２、リード線４４、コネクタ４５を有してなり、ベース板４６に支持されている。
図２で示される実施形態では、の電極部４１は、平面形状の電極端子４１１で形成されている。
平面形状の電極部４１は、電極保持板４２の電極部孔４２１にリード線４４を接着固定して、電極保持板４２の表面を平面加工することで形成することもできる。

第２実施形態として、図３について説明する。この電極部４１は、導電性の円筒部材４１２の一端側を先細りに加工して接続点とし他端は円筒部材４１２の内側でリード線４４を接合してなる。

電極部保持板４２は、電極部４１を所定の位置に配置されるように保持する。この電極部保持板４２の大きさや厚みは、特に限定されず、使用により適宜変更することができる。
リード線保持板４３は、リード線４４の外径と略同等又は僅かに大きいリード線保持孔４３１を有しており、この孔にリード線４４を挿通させることができる。そして、電極部４１の他端の端部を支持している。

電極部４１の外径は、コイルばね２２の内径より大きく、先端が先細りに形成され、且つ電極体４から突起しているので、接触子２の他端の端面のコイルばね２２の内側に当接することになる。この状態は、接続点が横方向にずれること無く、係合するので接続を確実にする。

第３実施形態として、図４について説明する。この電極部４１は、導電性の円筒部材４１３の一端側も切断加工され接続点とし他端は円筒部材４１３の内側でリード線４４を接合してなる。
接触子２は、コイルばね２２の他端の端部をピッグテールエンド等の端面処理をし、先細の形状をしている。

コイルばね２２の外径は電極部４１の円筒部材４１３の内径はよる大きく、且つ先端が先細りに形成されているので、電極部４１の内側の端面に当接することになる。
接続点が横方向にずれること無く、係合するので接続を確実にする。
各実施例に使用の部材のめっき処理について、接触子２及び電極部４１は金めっき仕上げが好ましい。本発明の機能として接触接続の信頼性に欠かせない導電性部材に対する表面処理である。

次に本発明にかかる基板検査治具の組立について説明する。
基板検査治具１は電極体４と接触子保持体３が着脱自在に構成されており、個別に平行して作業が可能である。
接触子保持体３の組立について、第二収容板３４の上に第一収容板３３を積層し円柱３６を複数箇所に固定してコイルばね収容板３５を形成する。円柱３６を使用することで積層した各板は同軸上に組立ができる構成になっている。次に中間板３２を積層し円柱３６を固定する。最後に案内板３１を積層し固定する。これで接触子保持体３の組立は完了する。

接触子２の装着について、接触子保持体３の案内板３１を下側に、コイルばね収容板３５を上側にして接触子保持体３を保持する。そして接触子２の棒状部材２１の一方端部を収容孔３５１に挿入し、次に該当する中間孔３２１に挿入する。最後に該当する案内孔３１１に挿入する。全ての収容孔３５１に接触子２が装着されれば完了です。
接触子保持体３の装着について、電極体４と接触子保持体３を９０度回転し、接触子２が水平になる状態で対抗させて、接触子保持体３を基準ピンに合わせて積層し固定する。

電極体４の組立について、電極部４１から延びるリード線４４の他方の端部を電極部保持板４２の電極部孔４２１に挿入する。次にリード線保持孔４３１を貫通させて、電極部４１を電極部保持板４２に保持させる。最後にリード線４４の他端の端部を該当するコネクタ４５の端子に半田付け等で接続する。これを全ての電極部孔４２１について行なえば完了です。
接触子２の交換について、基板検査治具１を９０度以上回転して、接触子保持体３を取り外します。次に不良の接触子２を取り外し、良品の接触子２を挿入する。この交換を不良箇所全てについて行ないます。最後に接触子保持体３を装着し完了です。

本発明に係る基板検査治具を使用する場合の一実施形態の概略構成を示している。 本発明にかかる第１実施例の基板検査治具が組み立てられた際の断面図である。 本発明にかかる第２実施例の接触子の断面図である。 本発明にかかる第３実施例の接触子の断面図である。

符号の説明

１・・・・基板検査治具
２・・・・接触子
２１・・・棒状部材
２２・・・コイルばね
２２１・・密巻部
２２２・・粗巻部
２３・・・接合部
３・・・・接触子保持体
３１・・・案内板
３１１・・案内孔
３２・・・中間板
３５・・・コイルばね収容板
３５１・・収容孔
３６・・・円柱
４・・・・電極体
４１・・・電極部
４１２・・円筒部材
４２・・・電極部保持板
４３・・・リード線保持板
４４・・・リード線
４５・・・コネクタ

Claims (7)

1. 被検査基板の電気的特性を検査するために、基板検査装置と該被検査基板の配線パターンに設けられている複数の検査点との間の電気的導通を得るための基板検査治具であって、
   前記基板検査治具は、
   両端に電気的導通を図る端部を有し、一方端部が前記検査点に圧接される導電性を有する棒状の接触子を複数備える接触子群と
   前記接触子群を保持する接触子保持体と
   前記接触子群の夫々の接触子の他方端部と対向して配置された電極部を備える、前記基板検査装置に接続される電極体を有し、
   前記接触子は、
   導電性で長尺の棒状部材と、
   前記棒状部材の軸長方向に伸縮するとともに、一方端部が前記棒状部材の他方端部と導通接続して該軸長方向に延出される導電性のコイルばねを有し、
   前記接触子保持体は、
   前記接触子の棒状部材の一端を、前記被検査基板の検査点と導通接触するように案内する案内孔と、
   前記接触子のコイルばねの他端の端部を、前記電極部と導通接触するように案内する収容孔を有し、
   前記案内孔のピッチは、前記収容孔のピッチよりも小さいことを特徴とする基板検査治具。
2. 前記コイルばねは、蜜巻部と該密巻部と連続する粗巻部を有し、
   前記蜜巻部が前記棒状部材の他方端部と接合され形成されていることを特徴とする請求項１記載の基板検査治具。
3. 前記収容孔は、
   前記棒状部材の径よりも大きく、前記密巻部の径よりも小さく形成されている第一孔と、
   前記第一孔と連通連結される前記コイルばねの径よりも径が大きい第二孔からなることを特徴とする請求項１記載の基板検査治具。
4. 前記電極部は、一端が先細形状の導電性の円筒部材で形成され、
   前記コイルばねと前記電極部が導通接触する場合に、前記電極部の先細形状の一部が前記コイルばねの内部に収容されていることを特徴とする請求項１記載の基板検査治具。
5. 前記コイルばねの前記電極部へ導通接触する他方端部は、該コイルばねの径が徐々に小さくなる先細形状に形成され、
   前記電極部は、一端が開放される導電性の円筒部材で形成され、
   前記コイルばねと前記電極部が導通接触する場合に、前記コイルばねの先細形状の一部が前記円筒部材の内部に収容されていることを特徴とする請求項１記載の基板検査治具。
6. 被検査物の電気的特性を検査するために、被検査物の電気的特性を算出する検査装置の電極部と該検査物に予め設けられる複数の検査点との間の電気的導通を得るための電気的接続治具に備えられる接触子であって、
   一方端部が前記検査点に導通接触される導電性で長尺の棒状部材と、
   前記棒状部材の軸長方向に伸縮するとともに該棒状部材の他方端部と導通可能に延設される導電性のコイルばねからなり、
   前記コイルばねは、蜜巻部と該密巻部と連続する粗巻部を有し、
   前記蜜巻部が棒状部材の他方端部と接合され形成されていることを特徴とする接触子。
7. 前記接触子が有する前記コイルばねの粗巻部の端部は、該コイルばねの径が徐々に小さくなる先細形状に形成されることを特徴とする請求項６記載の接触子。

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