JP2011133296A - クリーニング装置、及び、プローブ針のクリーニング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】プローブ針のクリーニング方法において、少ない工数でプローブ針に付着した異物を確実に除去できるようにする。
【解決手段】少なくともプローブ針２の先端側部分を収容可能な有底の凹部１１を有すると共に当該凹部１１の底面１１ａ及び内周面１１ｂが前記プローブ針２を研磨するための研磨面とされたクリーニング部材５を用意する。そして、プローブ針２の先端を前記凹部１１の底面１１ａに押し付けると共に、前記プローブ針２の外周面２ｂを前記凹部１１の内周面１１ｂに当接させた状態で、前記プローブ針２が前記内周面１１ｂの周方向に公転旋回するように、前記プローブ針２及び前記クリーニング部材５を相対的に移動させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、プローブ針を研磨するためのクリーニング装置、及び、プローブ針のクリーニング方法に関する。

一般に、半導体ウエハに形成された半導体集積回路、液晶パネル、プリント基板等の各種電子部品に対しては、電子部品が要求仕様通りに動作するか否かを確認するための性能試験（例えば通電試験）が行われる。性能試験では、針状に形成されたプローブ（以下、プローブ針と呼ぶ。）の先端を電子部品の電極部に押し当てる。この押し当ての際にはプローブ針の先端と電極部との間に摩擦が生じ、プローブ針によって削り取られた電極部の削り屑が金属や酸化物等の異物としてプローブ針の先端部に付着したりすることがある。この場合には、プローブ針による性能試験の精度が低下し、電子部品の品質を正確に評価できない虞がある。

このため、従来では、例えば特許文献１のように、弾性体の上面に形成された多数の凹凸の面全体に砥粒等からなる研磨材層を形成したクリーニング部材により、プローブ針の先端部を研磨して、プローブ針に付着した異物の除去を図っている。すなわち、プローブ針の先端部を研磨する際には、プローブ針の先端面をクリーニング部材の研磨材層に押圧することで、プローブ針の先端部を凹凸の凹所に挿入する。ここで、研磨材層は凹所内部まで配置されているため、凹所に対して抜き差しすることで、プローブ針の先端部の先端面、及び、先端部の外周面を研磨している。

特許第４１５２０４０号公報

しかしながら、特許文献１に記載のクリーニング部材では、プローブ針の先端部外周面に付着した異物を確実に除去することができない、という問題がある。すなわち、プローブ針の外周面の研磨は、凹所に対してプローブ針の抜き差しする際に、研磨材層が弾性体の弾性力のみによってプローブ針の外周面に押し付けられるため、この押し付け力が不十分となる虞があり、その結果として、プローブ針の外周面の研磨が不十分となる、という問題がある。
なお、特許文献１には、凹所に対してプローブ針の抜き差しを複数回繰り返すことも記載されているが、この場合には、プローブ針を研磨する工数が増加するため、プローブ針を効率的に研磨することができない。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、少ない工数でプローブ針に付着した異物を確実に除去できるクリーニング装置及びプローブ針のクリーニング方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のクリーニング装置は、電子部品の性能試験に使用するプローブ針のクリーニング装置であって、少なくとも前記プローブ針の先端側部分を収容可能な有底の凹部を有すると共に当該凹部の底面及び内周面が前記プローブ針を研磨するための研磨面とされたクリーニング部材と、前記プローブ針の先端を前記凹部の底面に押し付ける押圧機構と、前記プローブ針の外周面が前記凹部の内周面に当接した状態を保持しながら、前記プローブ針が前記クリーニング部材に対して前記内周面の周方向に公転旋回するように、前記プローブ針及び前記クリーニング部材を相対的に移動させる旋回機構とを備えることを特徴とする。

また、本発明のクリーニング方法は、電子部品の性能試験に使用するプローブ針を研磨するクリーニング方法であって、少なくとも前記プローブ針の先端側部分を収容可能な有底の凹部を有すると共に当該凹部の底面及び内周面が前記プローブ針を研磨するための研磨面とされたクリーニング部材を用意し、プローブ針の先端を前記凹部の底面に押し付けると共に、前記プローブ針の外周面を前記凹部の内周面に当接させた状態で、前記プローブ針が前記内周面の周方向に公転旋回するように、前記プローブ針及び前記クリーニング部材を相対的に移動させることを特徴とする。

なお、公転旋回とは、例えば、プローブ針が、凹部の内周面に沿って公転するものの、自転はしないことを意味する。また、プローブ針の公転は、プローブ針が円形状の軌跡で移動することに限らず、凹部の平面視形状に沿って移動することを意味する。例えば、凹部の平面視形状が矩形状である場合には、プローブ針が、凹部の内周面に沿う矩形状の軌跡で移動する。

これらクリーニング装置やクリーニング方法によれば、プローブ針の先端が凹部の底面に当接し、かつ、プローブ針の外周面が凹部の内周面に当接した状態で、プローブ針をクリーニング部材に対して公転旋回させるだけで、プローブ針の先端が凹部底面に対して擦れると共にプローブ針の外周面が凹部内周面に対して周方向に擦れることになる。これにより、プローブ針の先端及び外周面の両方を効率的かつ確実に研磨することができる。したがって、プローブ針をクリーニング部材に対して公転旋回させる一つの工数だけで、プローブ針の先端及び外周面に付着した異物を確実に除去することが可能となる。

そして、前記クリーニング装置では、前記クリーニング部材が、弾性変形可能な弾性体に形成された前記凹部の底面及び内周面を、前記研磨面をなす研磨層により被覆して構成されていることが好ましい。
この構成では、プローブ針の先端や外周面が過剰な力で凹部の底面や内周面に押し付けられた場合に、弾性体が弾性変形することで、プローブ針に生じる応力を緩和することが可能となる、すなわち、プローブ針の保護を図ることができる。

また、前記クリーニング装置では、前記底面の周縁には、前記内周面に沿う平面視環状に形成されて前記プローブ針の先端部を挿入可能な挿入溝が設けられ、該挿入溝は、その内面全体が前記研磨面とされ、前記挿入溝に前記先端部を挿入した状態で、前記先端部が前記挿入溝の両側面に当接してもよい。
この構成では、プローブ針の先端を凹部底面の周縁に押し付けた際に、プローブ針の先端部が挿入溝内に挿入される。そして、この挿入状態において、プローブ針及びクリーニング部材を相対的に公転旋回させると、プローブ針の先端部が挿入溝の両側面に擦れるため、プローブ針の先端部をより確実に研磨することが可能となる。なお、この構成においてクリーニング部材が前述した弾性体によって構成される場合には、弾性体の弾性力によって挿入溝に挿入されたプローブ針の先端部を、より確実に挿入溝の両側面に当接させることができる。

また、前記クリーニング装置では、前記クリーニング部材が板状に形成されると共に、前記凹部が前記クリーニング部材の主面に複数形成されてもよい。
この場合には、一体に固定された複数のプローブ針をそれぞれ個別の凹部に挿入した状態において、複数のプローブ針をクリーニング部材に対して公転旋回させることで、複数のプローブ針を一括して研磨することが可能となる。したがって、複数のプローブ針を短時間で研磨することができる。

本発明によれば、研磨面とされたクリーニング部材の凹部の底面及び内周面にプローブ針を当接させた状態で、プローブ針をクリーニング部材に対して公転旋回させる一つの工数を実施するだけで、プローブ針の先端及び外周面に付着した異物を確実に除去することができる。

クリーニング装置の一実施形態を示す概略断面図である。 図１のクリーニング装置をクリーニング部材の上方から見た状態を示す概略平面図である。 クリーニング部材の変形例を示す概略断面図である。 図３のクリーニング部材を、その上方から見た状態を示す概略平面図である。 クリーニング部材の変形例を示す概略平面図である。 図５のクリーニング部材に形成された凹部の拡大平面図である。

以下、図１，２を参照して本発明の一実施形態について説明する。
図１，２に示すように、この実施形態に係るクリーニング装置１は、電子部品の性能試験に使用するプローブ針２を研磨するものであり、基台３と、基台３上に設けられた保持部４と、保持部４上に着脱自在に固定されるクリーニング部材５とを備えて大略構成されている。
クリーニング部材５は、その上面５ａから窪んでプローブ針２の先端側部分あるいは全体を収容可能な有底の凹部１１を有しており、凹部１１の底面１１ａ及び内周面１１ｂがプローブ針２を研磨するための研磨面をなしている。なお、凹部１１の平面視形状は、プローブ針２の直径よりも十分に大きく設定されている。すなわち、プローブ針２は、凹部１１の内周面１１ｂに対して間隔をあけた状態で凹部１１に挿入できるようになっている。また、本実施形態において、凹部１１は、断面視で矩形状に形成され（図１参照）、平面視で円形状に形成されている（図２参照）。

さらに詳細に説明すれば、クリーニング部材５は、合成ゴムや発泡ウレタン樹脂等のように弾性変形可能な弾性体１３、及び、アルミナ、炭化ケイ素、炭素等の砥粒を含む研磨層１４を備えて構成されている。弾性体１３には前述した凹部１１が形成されており、この凹部１１の底面及び内周面が研磨層１４によって被覆されている。すなわち、クリーニング部材５の研磨面は、研磨層１４によって構成されている。研磨層１４は、例えば、凹部１１の底面及び内周面に塗布することで形成されてもよいし、接着剤等によって凹部１１の底面及び内周面に固着することで形成されてもよい。

また、クリーニング装置１は、凹部１１内に収容されたプローブ針２の先端を凹部１１の底面１１ａに押し付ける押圧機構と、プローブ針２の外周面２ｂを凹部１１の内周面１１ｂに当接した状態に保持しながら、プローブ針２がクリーニング部材５に対して凹部１１内周面１１ｂの周方向に公転旋回するように、保持部４及びクリーニング部材５をプローブ針２に対して移動させる旋回機構とを備えている。
なお、クリーニング部材５に対するプローブ針２の公転旋回は、プローブ針２が凹部１１の内周面１１ｂに沿って公転するものの、自転はしないことを意味している。例えば図２においては、プローブ針２の外周面２ｂが凹部１１の内周面１１ｂに当接した状態で、プローブ針２が凹部１１の平面視形状である円形状の軌跡で移動し、この移動によってプローブ針２の外周面２ｂが凹部１１の内周面１１ｂに対して擦れることになる。

これら押圧機構や旋回機構は、少なくともプローブ針２及びクリーニング部材５を相対的に移動させるように構成されていればよいため、基台３側に設けられていてもよいし、プローブ針２側に設けられていてもよい。
例えば、押圧機構が基台３側に設けられている場合、押圧機構は、基台３に対して保持部４及びクリーニング部材５をその上面５ａに直交する方向（図示例ではＺ軸方向）に移動させるように構成されていればよい。また、旋回機構が基台３側に設けられている場合、旋回機構は、保持部４及びクリーニング部材５をその上面５ａや凹部１１の底面１１ａに沿う二軸方向（図示例ではＸ軸方向及びＹ軸方向）に振動させるように構成されていればよい。すなわち、プローブ針２の公転旋回は、これら二軸方向の振動を組み合わせることで実現することができる。

さらに、クリーニング装置１は、凹部１１に挿入されるプローブ針２の軸線方向に対する底面１１ａや内周面１１ｂの向きを調整する角度調整機構も備えている。角度調整機構は、押圧機構や旋回機構の場合と同様に、基台３側及びプローブ針２側のいずれに設けられていてよい。例えば角度調整機構が基台３側に設けられている場合、角度調整機構は、基台３に対して保持部４及びクリーニング部材５の向きが変化するように構成されていればよい。

次に、上記構成のクリーニング装置１を用いてプローブ針２を研磨する方法（クリーニング方法）について説明する。
この方法においては、予め前述したクリーニング部材５を用意し、保持部４に固定しておく。また、凹部１１に挿入されるプローブ針２の軸線方向が凹部１１の底面１１ａに直交するように、あるいは、プローブ針２の外周面２ｂが凹部の内周面１１ｂに平行するように、角度調整機構によりプローブ針２の軸線方向に対する底面１１ａや内周面１１ｂの向きを調整しておく。

そして、押圧機構によりプローブ針２の先端を凹部１１の底面１１ａに当接させ、さらに、プローブ針２の外周面２ｂを凹部１１の内周面１１ｂに当接させる。さらに、この当接状態を保持しながら、プローブ針２が凹部１１の内周面１１ｂの周方向に公転旋回するように、旋回機構によりプローブ針２及びクリーニング部材５を相対的に移動させる。この際、プローブ針２の先端が凹部１１の底面１１ａに対して擦れ、プローブ針２の外周面２ｂが凹部１１の内周面１１ｂに対して擦れることになる。その結果、プローブ針２の先端や外周面２ｂに付着した金属や酸化物等の異物Ｄを除去することができる。

なお、このクリーニング方法においては、プローブ針２を公転旋回させることに加え、例えば、プローブ針２の外周面２ｂが凹部１１の内周面１１ｂに当接した状態に保持される範囲内（プローブ針２の一部が凹部１１内に配される範囲内）で、押圧機構等によりプローブ針２をその軸線方向に往復させてもよい。この場合、プローブ針２の先端が凹部１１の底面１１ａに対して断続的に離間することになるが、プローブ針２の外周面２ｂをさらに効率的に研磨することが可能となる。

以上説明したように、本実施形態に係るクリーニング装置及びクリーニング方法によれば、プローブ針２の先端及び外周面２ｂを凹部１１の底面１１ａ及び内周面１１ｂにそれぞれ当接させた状態で、プローブ針２をクリーニング部材５に対して公転旋回させるだけで、プローブ針２の先端及び外周面２ｂの両方を効率的かつ確実に研磨することができる。すなわち、プローブ針２をクリーニング部材５に対して公転旋回させる一つの工数だけで、プローブ針２の先端及び外周面２ｂに付着した異物を確実に除去することが可能となる。
また、クリーニング部材５が弾性体１３によって構成されていることで、プローブ針２の先端や外周面２ｂが過剰な力で凹部１１の底面１１ａや内周面１１ｂに押し付けられた場合に、弾性体１３が弾性変形することで、プローブ針２に生じる応力を緩和することが可能となる、すなわち、プローブ針２の保護を図ることができる。

なお、上記実施形態のクリーニング部材５においては、例えば図３，４に示すように、凹部１１の底面１１ａの周縁に、プローブ針２の先端部２１を挿入可能な平面視円環状の挿入溝１５が形成されてもよい。挿入溝１５は、その両側面１５ｂを含む内面全体が研磨面とされている。また、挿入溝１５の幅寸法は、プローブ針２の先端部２１を挿入した状態で、プローブ針２の先端部２１が挿入溝１５の両側面１５ｂに当接するように設定されている。
さらに詳細に説明すれば、挿入溝１５は凹部１１と同様に弾性体１３に形成され、挿入溝１５の内面全体が研磨層１４によって被覆されている。また、挿入溝１５の幅寸法がプローブ針２の先端部２１の径寸法よりも小さく設定されている。このため、プローブ針２の先端部２１を挿入する際には，弾性体１３が弾性変形する。また、プローブ針２の先端部２１が挿入溝１５に挿入された状態では、弾性体１３の弾性力によってプローブ針２の先端部２１が挿入溝１５の両側面１５ｂに当接することになる。

この構成では、プローブ針２の先端を凹部１１の底面１１ａ周縁に押し付けた際に、プローブ針２の先端部２１が挿入溝１５内に挿入される。そして、この挿入状態において、プローブ針２及びクリーニング部材５を相対的に公転旋回させると、プローブ針２の先端部２１が挿入溝１５の両側面１５ｂに擦れるため、プローブ針２の先端部２１をより確実に研磨することが可能となる。

また、凹部１１の平面視形状は、円形状に形成されることに限らず、例えば図５，６に示すように矩形状に形成されてもよいし、楕円形状、多角形状などの他の形状に形成されていてよい。すなわち、凹部１１の平面視形状は、少なくともプローブ針２の公転旋回を可能とする形状であれば、任意の平面視形状を有していてよい。言い換えれば、プローブ針２の外周面２ｂを研磨する際には、少なくともプローブ針２が凹部１１の平面視形状に沿って移動すればよい。例えば、凹部１１の平面視形状が図５，６に示す矩形状である場合には、プローブ針２の外周面２ｂを研磨する際に、プローブ針２が凹部１１の内周面１１ｂに沿う矩形状の軌跡で移動することになる。
なお、図３，４に示す挿入溝１５の平面視形状も、上述した凹部１１の平面視形状の場合と同様に、円環形状に形成されることに限らず、少なくとも凹部１１の内周面１１ｂに沿う平面視環形状に形成されていればよい。

また、クリーニング部材５に形成される凹部１１は、一つに限らず、例えば図５，６に示すように、複数であってもよい。この場合、複数の凹部１１は、板状に形成されたクリーニング部材５の上面５ａにおいて任意に配列されていてよく、例えば図示例のように、クリーニング部材５の上面（主面）５ａに沿って格子状に配列されていてもよい。なお、複数の凹部１１の配列間隔は、プローブカードのように一体に固定された複数のプローブ針２の配列間隔に合わせることがより好ましい。
このように複数の凹部１１を形成した場合には、一体に固定された複数のプローブ針２を個別の凹部１１に挿入した状態で、旋回機構により複数のプローブ針２をクリーニング部材５に対して公転旋回させることで、複数のプローブ針２を一括して研磨することができる。したがって、複数のプローブ針２を短時間で研磨することができる。

また、クリーニング部材５は、弾性体１３によって構成されるとしたが、少なくとも凹部１１を有し、凹部１１の底面１１ａ及び内周面１１ｂがプローブ針２研磨用の研磨面とされていればよい。なお、クリーニング部材５は、図３，４に示す挿入溝１５を有する構成であっても、弾性体１３によって構成されていなくてもよい。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

１…クリーニング装置、２…プローブ針、２ｂ…外周面、３…基台、４…保持部、５…クリーニング部材、５ａ…上面（主面）、１１…凹部、１１ａ…底面、１１ｂ…内周面、１３…弾性体、１４…研磨層、１５…挿入溝、１５ｂ…側面

Claims (5)

1. 電子部品の性能試験に使用するプローブ針のクリーニング装置であって、
   少なくとも前記プローブ針の先端側部分を収容可能な有底の凹部を有すると共に当該凹部の底面及び内周面が前記プローブ針を研磨するための研磨面とされたクリーニング部材と、
   前記プローブ針の先端を前記凹部の底面に押し付ける押圧機構と、
   前記プローブ針の外周面が前記凹部の内周面に当接した状態を保持しながら、前記プローブ針が前記クリーニング部材に対して前記内周面の周方向に公転旋回するように、前記プローブ針及び前記クリーニング部材を相対的に移動させる旋回機構とを備えることを特徴とするクリーニング装置。
2. 前記クリーニング部材が、弾性変形可能な弾性体に形成された前記凹部の底面及び内周面を、前記研磨面をなす研磨層により被覆して構成されていることを特徴とする請求項１に記載のクリーニング装置。
3. 前記底面の周縁には、前記内周面に沿う平面視環状に形成されて前記プローブ針の先端部を挿入可能な挿入溝が設けられ、
   該挿入溝は、その内面全体が前記研磨面とされ、
   前記挿入溝に前記先端部を挿入した状態で、前記先端部が前記挿入溝の両側面に当接することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のクリーニング装置。
4. 前記クリーニング部材が板状に形成されると共に、
   前記凹部が前記クリーニング部材の主面に複数形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のクリーニング装置。
5. 電子部品の性能試験に使用するプローブ針を研磨するクリーニング方法であって、
   少なくとも前記プローブ針の先端側部分を収容可能な有底の凹部を有すると共に当該凹部の底面及び内周面が前記プローブ針を研磨するための研磨面とされたクリーニング部材を用意し、
   プローブ針の先端を前記凹部の底面に押し付けると共に、前記プローブ針の外周面を前記凹部の内周面に当接させた状態で、前記プローブ針が前記内周面の周方向に公転旋回するように、前記プローブ針及び前記クリーニング部材を相対的に移動させることを特徴とするプローブ針のクリーニング方法。

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