JP2010281592A - プローブ及び検査用治具 - Google Patents

Abstract

【課題】 検査用治具において部品点数を低減して構成を簡素化する。
【解決手段】 被検査物の対象部の電気的特性を検査するための検査装置用の検査用治具に取り付けられるプローブは、円筒形状部と、円筒形状部内に配置された１又は２の棒状部とを備え、円筒形状部が、一方にある円筒形状の先端部と、他方にある円筒形状の後端部と、先端部と後端部との間に形成されたばね部とを備える。そのプローブにおいては、棒状部の一方が、円筒形状部の先端部に接合されるとともに先端部から突出しており、棒状部の他方が存在するときには、その他方が、円筒形状部の後端部に接合されるとともに後端部から突出している。
【選択図】 図３

Description

本発明は、被検査物の検査対象部上に予め設定される検査点とこの検査を実施する検査装置とを電気的に接続する検査用治具及びその検査用治具に使用可能なプローブに関する。

本発明の検査用治具とは、被検査物が有する検査対象部に、検査装置から電力或いは電気信号を所定検査位置に供給するとともに、検査対象部から電気信号を検出することによって、検査対象部の電気的特性を検出したり、動作試験を行ったりすることを可能にする。

このような被検査物とは、例えば、プリント配線基板、フレキシブル基板、セラミック多層配線基板、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種々の基板や、半導体ウェハや半導体チップやCSP(Chip size package)などの半導体装置を例示することができる。

本明細書では、これらの上記の被検査物を総称して「被検査物」とし、被検査物に形成される検査対象部を「対象部」と称する。

例えば、被検査物が基板であり、それに搭載されるＩＣ等の半導体回路や抵抗器などの電気・電子部品である場合には、基板に形成された対象部が配線や電極となる。その場合には、対象部の配線が、それらに電気信号を正確に伝達できることを保証するため、電気・電子部品を実装する前のプリント配線基板、液晶パネルやプラズマディスプレイパネルに配線が形成された回線基板に設けられた検査点間の抵抗値等の電気的特性を測定して、その配線の良否が判断されている。

そのような測定のために検査装置が用いられており、その検査装置は、被検査物の対象部の検査点に先端部を接触させて対象部に測定のための電流を供給したり電圧を測定したりするため複数のプローブを有する検査用治具を備える。

特許第４０３１００７号 特許文献１は、周壁の一部がスプリングとなった筒体内に、直線状の接触子及び案内子からなる接触ピンを備え、接触子と案内子との間に鍔部が設けられていて、鍔部が筒体の下端に連結されているコイルスプリングプローブを開示する。

本発明は、部品点数の少ないプローブを提供することを目的とする。

本発明は、組み立てが簡易なプローブを提供することを目的とする。

本発明は、先端部から後端部までの長さを異ならせたプローブを簡易に製作することのできるプローブを提供することを目的とする。

本発明は、簡易な構造でプローブを保持することのできる検査用治具を提供する。

本発明は、プローブを固定するための部材の追加を不要とする検査用治具を提供する。

本発明は、プローブの突出する先端部の位置を設定するための部材の追加を不要とする検査用治具を提供する。

本発明は、部品点数を低減して構成を簡素化することのできる検査用治具を提供する。

そこで、本発明に係る、被検査物の対象部の電気的特性を検査するための検査装置用の検査用治具に取り付けられるプローブは、円筒形状部と、円筒形状部内に配置された１又は２の棒状部とを備え、円筒形状部が、一方にある円筒形状の先端部と、他方にある円筒形状の後端部と、先端部と後端部との間に形成されたばね部とを備え、棒状部の一方が、円筒形状部の先端部に接合されるとともに先端部から突出しており、棒状部の他方が存在するときには、他方が、円筒形状部の後端部に接合されるとともに後端部から突出していることを特徴とする。

そのプローブにおいて、円筒形状部はニッケル合金のチューブから構成してもよい。

そのプローブにおいて、棒状部はタングステン又は工具用炭素鋼又はベリリウム銅の円柱部材から形成してもよい。

そのプローブにおいて、円筒形状部の前記ばね部は、螺旋形状に形成することができる。

そのプローブにおいて、棒状部は抵抗溶接又はレーザ溶接又はかしめによって円筒形状部の先端部又は後端部に固定することができる。

また、本発明に係る、被検査物の対象部の電気的特性を検査するための検査装置用の検査用治具は、上記のプローブと、プローブを検査装置に電気的に接続するための電極部と、プローブの先端部を被検査物の対象部上の所定の検査点へ案内するためのヘッド部と、記プローブの後端部を電極部へ案内するためのベース部とを備え、ヘッド部が、プローブの先端部を係止する係止部と、先端部から突出する棒状部を所定の検査点へ案内するための貫通孔とを備えることを特徴とする。

その検査用治具において、ヘッド部に大径部と小径部とからなる貫通孔が形成されており、係止部が、小径部を形成する面によって構成するようにしてもよい。

本発明によると、部品点数の少ないプローブを提供することができる。

本発明によると、組み立てが簡易なプローブを提供することができる。

本発明によると、先端部から後端部までの長さを異ならせたプローブを簡易に製作することができる。

本発明によると、検査用治具において簡易な構造でプローブを固定することができる。

本発明によると、検査用治具においてプローブを固定するための部材の追加を不要にすることができる。

本発明によると、検査用治具においてプローブの突出する先端部の位置を設定するための部材の追加を不要にすることができる。

本発明によると、検査治具の部品点数を低減して構成を簡素化することができる。

図１は、検査用のプローブを取り付けた本発明の一実施形態に係る検査用治具の概略の構成を示す一部断面正面図である。 図２Ａは、図１の検査用治具に用いることのできる一実施形態に係るプローブの概略構成を示す一部断面図である。 図２Ｂは、図２Ａのプローブの構成部材の一部の一例を示す概略構成図である。 図２Ｃは、図２Ａのプローブの構成部材の一部の一例を示す概略構成図である。 図２Ｄは、図２Ａのプローブの製造方法の一例を説明するための概念図である。 図３は、図１の一実施形態に係る検査用治具の一部の構成を簡略化して示す拡大一部断面図である。 図４は、図１の一実施形態に係る検査用治具の一部の構成を簡略化して示す拡大一部断面図である。 図５は、図１の検査用治具に用いることのできる他の実施形態に係るプローブの概略構成を示す一部断面図である。

以下に、添付図面に基づいて、上記の基板や半導体装置の被検査物の対象部の検査用のプローブが取り付けられた検査用治具について説明を行う。

なお、各添付図において、各部材の厚さ、長さ、形状、部材同士の間隔等は、理解の容易のために、拡大・縮小・変形・簡略化等を行っている。

［検査用治具の概略の構成］
図１は、本発明の一実施形態に係る検査用治具１０の概略の構成を示す一部断面正面図である。検査用治具１０は、ヘッド部１２、ベース部１４及び電極部１６を備える。ヘッド部１２及びベース部１４は、樹脂あるいはセラミックス等の絶縁性の板状部材からなる。ヘッド部１２及びベース部１４は、棒状の支持部材１１及びその周囲に環装されたスペーサ１１ｓによって所定の距離だけ離隔されて保持されている。

ヘッド部１２には複数の貫通孔１２ｈが形成されていて、それに挿入されたプローブ２０の先端部２２ｆが所定の位置に案内される。ベース部１４には複数の貫通孔１４ｈが形成されていて、それに挿入されたプローブ２０の後端部２２ｒが電極部１６へ案内される。

プローブ２０の後端部２２ｒは、電極部１６に固定された導線１８の端部と接触しており、導線１８は図示せぬ検査装置に接続されている。

図１においては、図面の簡略化のために、一部のプローブ２０のみを示す。

また、図１に示すように、被検査物の検査時には、検査用治具１０の下方に、検査対象の被検査物３０を配置し、検査用治具１０を下降させてプローブ２０の先端部２４ｅを所定の検査点、例えば、３０ｄ１に接触させ、それにより、対象部の電気的特性の検査を行う。

［プローブの構造］
図２（Ａ）から図２（Ｄ）は、図１の検査用治具に用いることができる一実施形態に係るプローブを説明するための概略構成図である。

図２（Ａ）は、図１の検査用治具に用いることができる一実施形態に係るプローブ２０を示す。プローブ２０は、導電性の円筒形状部２２と導電性の棒状部２４とから構成されていて、棒状部２４が、導電性の円筒形状部２２内に挿通されている。

円筒形状部２２は、円筒形状の先端部２２ｆと、円筒形状の後端部２２ｒと、それらの間に形成されたばね部２２ｓとからなり、ばね部２２ｓは螺旋形状に形成されている。棒状部２４は、円柱形状の本体部２４ｂと先鋭形状の先端部２４ｅとから構成されている。

棒状部２４は、先端部２２ｆ、ばね部２２ｓ及び後端部２２ｒ内に挿通されている。また、棒状部２４の先端部２４ｅは、円筒形状部２２の先端部２２ｆの先端面２２ｆｅから突出している。一方、棒状部２４の後端部側は、円筒形状部２２の後端部２２ｒの後端面よりも内側に引っ込んだ位置にある。その引っ込んだ位置までの距離は、棒状部２４の先端部２４ｅが押されて後退した場合に、それとともに移動する棒状部２４の後端部側が、円筒形状部２２の後端部２２ｒの後端面から出ない程度の大きさである。

また、円筒形状の先端部２２ｆのＰ１で示す位置において、円筒形状の先端部２２ｆと棒状部２４の本体部２４ｂとが、詳しくは後述のとおり、抵抗溶接、レーザ溶接又はかしめによって接合されていて、互いに固定されている。そのため、円筒形状の先端部２２ｆと円柱形状の本体部２４ｂとは一緒に移動する。また、その接合によって、円筒形状の先端部２２ｆと棒状部２４の本体部２４ｂとが電気的に導通可能となっている。

なお、位置Ｐ１は、先端部２２ｆの先端面２２ｆｅから離れた位置にある。そのような位置において接合を行ったのは、接合の際にその部分がやや変形することがあり、例えば、図３に示すように、プローブ２０を検査治具に取り付けて先端部２２ｆをヘッド部１２の貫通孔１２ｈの大径部１２ｈ１に挿入したときに、その変形が貫通孔に影響を与えないようにするためである。

図２Ｂは、プローブ２０を構成する円筒形状部２２を示す。円筒形状部２２として、例えば、外径が、約２５から３００μｍで、内径が１０から２５０μｍのニッケルあるいはニッケル合金のチューブを用いることができる。この実施形態では、一例として、外径φ１が、約１５０μｍ、内径φ２が約１２５μｍ、全長Ｌ１が約２０ｍｍのニッケルチューブを用いるが、それに限定されるものではない。円筒形状部２２の先端部２２ｆの端面２２ｆｅ及び後端部２２ｒの後端面を除いて周面を必要に応じて絶縁被覆してもよい。

また、円筒形状の先端部２２ｆの長さＬ２は約５ｍｍで、ばね部２２ｓの長さＬ３は約１０ｍｍで、後端部２２ｒの長さＬ４は約５ｍｍである。これらの値は一例であり、それらに限定されるものではない。

円筒形状部２２は、例えば、次のような製法によって製造することができる。

［製法例１］
（１）まず、円筒形状部２２の中空部を形成するための芯線（図示せず）を用意する。なお、この芯線は、円筒形状部２２の内径φ２を規定する所望の太さ（上記の実施形態では、直径が約１２５μｍ）のＳＵＳ線を用いる。
（２）次いで、芯線（ＳＵＳ線）にフォトレジスト被膜を塗布し、この芯線の周面を覆う。そのフォトレジスト被膜の所望の部分を露光・現像・加熱処理して螺旋状のマスクを形成する。例えば、芯線を中心軸の周りに回転させながらレーザにより所定の部分を露光して螺旋状のマスクを形成する。円筒形状部２２においては、円筒形状の先端部２２ｆと円筒形状の後端部２２ｒとの間の長さＬ３のばね部２２ｓに対応する位置にマスクを形成する。
（３）次いで、その芯線にニッケルめっきを実施する。このとき、芯線は導電性であるため、フォトレジストマスクが形成されていない箇所にニッケルめっきが付着する。
（４）次いで、フォトレジストマスクを除去して、芯線を引き抜き、所望の長さで筒体を切断して、円筒形状部２２を形成する。芯線を完全に引き抜く前に筒体を切断してもよいことは、いうまでもない。

また、円筒形状部２２は、下記の方法でも製造することもできる。

［製法例２］
（１）まず、製法例１と同様に、円筒形状部２２の中空部を形成するための芯線（図示せず）を用意し、その芯線にニッケルを所望の厚さめっきして、芯線の周面にニッケルめっき層を形成する。
（２）次に、そのニッケルめっき層の表面にフォトレジストを塗布する。そのフォトレジストの所望の部分を露光・現像・加熱処理して螺旋状のマスクを形成する。例えば、芯線を中心軸の周りに回転させながら、レーザにより露光して螺旋状のマスクを形成する。円筒形状部２２においては、円筒形状の先端部２２ｆと円筒形状の後端部２２ｒとの間の長さＬ３のばね部２２ｓに対応する位置にマスクを形成する。
（３）次いで、ニッケルめっきをエッチング除去する。このとき、フォトレジストマスクが形成されていない箇所のニッケルめっきが除去される。
（４）次いで、フォトレジストマスクを除去して、芯線を引き抜き、所望の長さで筒体を切断して、円筒形状部２２を形成する。芯線を完全に引き抜く前に筒体を切断してもよいことは、いうまでもない。

上記の製法は例示であり、円筒形状部の製造方法は、それらの製法に限定されるものではない。

図２Ｃは、プローブ２０を構成する棒状部２４を示す。棒状部２４として、例えば、直径φ３が、約１１０μｍのタングステン、工具用炭素鋼（ＳＫ材）、ベリリウム銅等からなる円柱形状部材を用いることができる。その直径は、棒状部２４が筒形状部２２内で移動自在であるため、円筒形状部２２の内径よりも小さい。長さは、検査用治具のヘッド部１２（図１）から先端部を突出させる長さに応じて変わるが、円筒形状部２２とほぼ同じかそれよりも短くてよい。

図２Ｄは、プローブ２０の製造方法を説明するための観念図である。まず、プローブ２０の検査対象とする被検査物の対象部の所定の検査点に接触する先端部として機能する部分を残して、円筒形状部２２内に棒状部２４に挿入する。図２Ｄでは、一例として、棒状部２４の先端部２４ｅを含めて約２ｍｍから３ｍｍ程度を、円筒形状部２２の先端部２２ｆの先端面２２ｆｅから突出させている。

次に、円筒形状部２２の先端部２２ｆの先端面２２ｆｅに近い位置において、円筒形状部２２の先端部２２ｆと棒状部２４の本体部２４ｂとを接合する。例えば、抵抗溶接により、対向する一対の電極部４０によって挟み、加圧しながら短時間定電流を流して、その位置において、円筒形状部２２の先端部２２ｆと棒状部２４の本体部２４ｂとを溶接する。それに代えて、その位置をかしめて円筒形状部２２の先端部２２ｆと棒状部２４の本体部２４ｂとを接合してもよい。

［検査用治具の概要］
図３は、検査用治具の一部の拡大断面図である。図３に示すように、ヘッド部１２の下面には板厚の薄いプレート１２ｕが取り付けられていて、ヘッド部１２には大径部１２ｈ１が形成され、プレート１２ｕには小径部１２ｈ２が形成されている。ただし、プレート１２ｕを用いることなく、ヘッド部１２自体に大径部１２ｈ１と小径部１２ｈ２とを形成してもよい。

大径部１２ｈ１には、プローブ２０の円筒形状部２２の先端部２２ｆが挿入されていて、その先端部２２ｆの先端面２２ｆｅが、大径部１２ｈ１から小径部１２ｈ２移る部分にある、小径部１２ｈ２を形成するプレート１２ｕの面に当接している。小径部１２ｈ２には棒状部２４が挿通され、先端部２４ｅがヘッド部１２から突出している。この場合、小径部１２ｈ２を形成するプレート１２ｕの面は係止部を構成する。

一方、プローブ２０の後端部２２ｒの後端面は、ベース部１４の貫通孔１４ｈに挿入されて導線１８の端面と接触している。

図３の状態においては、ヘッド部１２の係止部を形成するプレート１２ｕの面から電極部１６の導線１８の端面までの距離は、図２Ａのように負荷のかかっていない自然長の円筒形状部２２の長さよりも小さい。そのため、図３においては、その係止部によって円筒形状部２２の先端部２２ｆが押し上げられて、ばね部２２ｓが収縮している。それにより、円筒形状部２２の後端部２２ｒが電極部１６の導線１８の端面に押し当てられている。そのため、後端部２２ｒと導線１８との接触抵抗値を小さく抑えることができる。

図４は、図３の検査用治具を用いて被検査物の検査を行うときの状況を説明するための検査用治具の一部の拡大断面図である。

基板等の被検査物の検査時に、検査用治具１０を下降させてプローブ２０の先端部２４ｅを被検査物３０の配線等の対象部上の所定の検査点３０ｄ１に当接する。それにより、図４に示すように、プローブ２０の棒状部２４は、押し上げられてヘッド部１２の貫通孔１２ｈ内に入り込む。上記のとおり、円筒形状部２２の先端部２２ｆと棒状部２４とはＰ１において接合されているため、棒状部２４が押し上げられると、それとともに円筒形状部２２の先端部２２ｆも押し上げられる。その結果、円筒形状部２２の先端部２２ｆの先端面２２ｆｅは、ヘッド部１２の小径部１２ｈ２の係止部を形成するプレート１２ｕの面から離れる。

なお、検査が終了して検査用治具１０が被検査物から離れると、棒状部２４の先端部２４ｅを押し上げる力がなくなるため、円筒形状部２２の先端部２２ｆは再びヘッド部１２の係止部を形成するプレート１２ｕの面に当接し、そこに保持される（図３）。

［他の実施形態］
図５は他の実施形態に係るプローブ２０ｖを示す。プローブ２０ｖは、プローブ２０と同様の円筒形状部２２及び棒状部２４を備え、さらに、短い棒状部２６を備える。棒状部２６は後端部２２ｒに代わって電極部１６と接触するように機能する。

棒状部２６は、円筒形状部２２の後端部２２ｒに挿入されていて、Ｐ２において、後端部２２ｒに接合されている。その接合も、プローブ２０のＰ１の場合と同様に、抵抗溶接やレーザ溶接やかしめによって行うことができる。それにより、棒状部２６は円筒形状部２２の後端部２２ｒとともに移動する。また、その接合によって、円筒形状部２２の後端部２２ｒと棒状部２６との間で電気的な導通が図られている。

棒状部２４と棒状部２６との間には空間が設けられているので、先端部２４ｅが後退して棒状部２４が円筒形状部２２の内部に入り込んだとしても、棒状部２４と棒状部２６と対向する端部は衝突しない。

図５の実施形態によると、電極部１６とプローブ２０ｖとの接触が、先鋭形状の端部によって行われるため、それらの間の接触抵抗を低減させることができる。

また、上記の実施形態は基板を被検査物として説明をしたが、それに限定されるものではなく、被検査物として半導体装置も含む。

また、上記の実施形態として、円筒形状部の後端部の端面は平坦として表したが、複数の先鋭形状の突出部を持つように形成してもよい。また、棒状部の先端部は先鋭形状として表したが、平坦でも半球形状でもクラウン状でもよい。

以上、本発明に係る被検査物検査用の検査用治具及びそれに用いることのできるプローブのいくつかの実施形態について説明したが、本発明はそれらの実施形態に拘束されるものではなく、当業者が容易になしえる追加、削除、改変等は、本発明に含まれるものであり、また、本発明の技術的範囲は、添付の特許請求の範囲の記載によって定められることを承知されたい。

１０・・・検査用治具
１１・・・支持部材
１１ｓ・・・スペーサ
１２・・・ヘッド部
１２ｈ、１４ｈ・・・貫通孔
１２ｈ１・・・大径部
１２ｈ２・・・小径部
１４・・・ベース部
１６・・・電極部
２０，２０ｖ・・・プローブ
２２ｆ，２４ｅ・・・先端部
２４，２６・・・棒状部
２２ｒ，２６ｅ・・・後端部
２２ｓ・・・ばね部

Claims (7)

1. 被検査物の対象部の電気的特性を検査するための検査装置用の検査用治具に取り付けられるプローブであって、
   円筒形状部と、該円筒形状部内に配置された１又は２の棒状部とを備え、
   前記円筒形状部が、一方にある円筒形状の先端部と、他方にある円筒形状の後端部と、前記先端部と前記後端部との間に形成されたばね部とを備え、
   前記棒状部の一方が、前記円筒形状部の前記先端部に接合されるとともに該先端部から突出しており、前記棒状部の他方が存在するときには、該他方が、前記円筒形状部の前記後端部に接合されるとともに該後端部から突出している、プローブ。
2. 請求項１のプローブにおいて、前記円筒形状部はニッケル合金のチューブから構成されている、プローブ。
3. 請求項１のプローブにおいて、前記棒状部はタングステン又は工具用炭素鋼又はベリリウム銅の円柱部材から形成されている、プローブ。
4. 請求項１のプローブにおいて、前記円筒形状部の前記ばね部は、螺旋形状に形成されている、プローブ。
5. 請求項１のプローブにおいて、前記棒状部は抵抗溶接又はレーザ溶接又はかしめによって前記円筒形状部の先端部又は後端部に固定されている、プローブ。
6. 被検査物の対象部の電気的特性を検査するための検査装置用の検査用治具であって、
   請求項１のプローブと、
   該プローブを前記検査装置に電気的に接続するための電極部と、
   前記プローブの前記先端部を前記被検査物の前記対象部上の所定の検査点へ案内するためのヘッド部と、
   前記プローブの前記後端部を前記電極部へ案内するためのベース部とを備え、
   前記ヘッド部が、前記プローブの前記先端部を係止する係止部と、該先端部から突出する前記棒状部を前記所定の検査点へ案内するための貫通孔とを備える、検査用治具。
7. 請求項６の検査用治具において、前記ヘッド部に大径部と小径部とからなる貫通孔が形成されており、前記係止部が、小径部を形成する面によって構成されている、検査用治具。

Images