JP2015152391A - 検査用接触子及びそれを備えた検査治具、並びに検査用接触子の製造方法 - Google Patents

検査用接触子及びそれを備えた検査治具、並びに検査用接触子の製造方法 Download PDF

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忠数 宮武
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Abstract

【課題】検査点に形成される打痕を小さくし、検査端部がずれた際における疑似不良の発生を抑制できるとともに、製造コストの増大を抑制できる検査用接触子を提供する。
【解決手段】検査点Cと検査装置とを電気的に接続するための検査治具に用いられる、検査点C側に位置する検査端部2、及び前記検査装置と接続された電極部側に位置する電極端部を両端部に備えたワイヤ状の検査用接触子1であって、検査端部2の形状を検査点Cに近づくにつれて縮径する円錐台状とした。検査端部2と検査点Cとが面接触するため、検査点Cに形成される打痕を小さくできるとともに、疑似不良(断線不良の虚報)の発生を抑制できる。検査点と接触する検査端部の頂面2Aの面積を小さくしているため、擬似不良(絶縁不良の虚報)の発生を抑制できる。検査端部以外の検査用接触子の殆どの部分の直径Dが比較的大きいままであるので、小径化に起因する製造コストの増大を抑制できる。
【選択図】図5

Description

本発明は、被検査物の検査対象部に予め設定された検査点と検査装置とを電気的に接続するための検査治具に用いられる検査用接触子に関する。
検査用接触子(プローブ、プローブ針、接触ピン等ともいう。以下において単に「接触子」と称することもある。)が取り付けられた状態で使用される検査治具(プローバー)は、被検査物が有する検査対象部に対して、接触子を経由して検査装置から電力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の検出、動作試験の実施等をするために用いられる(例えば、特許文献1〜3参照)。
ここで、被検査物としては、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等の種々の基板、並びに半導体ウェハや半導体チップやCSP(Chip Size Package)等の半導体装置が該当する。これらの被検査物を総称して、本明細書では「被検査物」とする。
なお、被検査物に形成される検査対象部には、この検査対象部の電気的特性を実際に検査するための検査点が予め設定されており、この検査点に接触子を圧接させることにより、検査点が検査装置と電気的に接続される。
近年、回路基板の配線パターンの複雑化や集積回路の高集積化等に伴って、接触子の配列ピッチが縮小されているため、スペース効率が高い、屈曲可能な弾性を有するワイヤ状の接触子が用いられることが多い(例えば、特許文献1〜3参照)。
このような接触子は、使用時において、接触子の一端部である検査端部が検査点に圧接され、接触子の他端部である電極端部が電極部に圧接されるので、検査点及び電極部により押圧されて作用する軸方向荷重により、中間部分が湾曲するように撓んだ状態になる。
よって、このように変形した接触子の弾性復元力により、接触子の検査端部と検査点との接触状態、及び接触子の電極端部と電極部との接触状態が保持される。この状態で、接触子を介して、検査装置から検査対象部の電気的特性を測定するための電流や電圧が供給されるとともに、検査対象部から検出される電気的信号が検査装置へ送信される。
特開平9−274054号公報 特開2005−106832号公報 特開2011−203280号公報
従来の屈曲可能な弾性を有するワイヤ状の接触子の検査端部の形状は、図6の接触子11Aの検査端部12Aのような円錐状のもの、図7の接触子11Bの検査端部12Bのような半球状等の部分球面状のもの、図8の接触子11Cの検査端部12Cのような平坦状のものがある。
図6のように検査端部12Aが円錐状である接触子11Aの場合には、図6(a)のように、検査端部12Aと被検査物Aの検査対象部Bにおける検査点Cとが点接触するので、接触子11Aの弾性復元力により押圧される荷重が集中するため、検査点Cに形成される打痕が大きくなる。
その上、図6(b)の実線のように、検査端部12Aが水平方向にずれると、検査対象部BであるパターンP1から検査端部12Aが離間することによる疑似不良(断線不良の虚報)が発生し易いので(図6(b)内の丸囲み部分aを参照)、高精度の設備が必要になるため、このような接触子11Aを用いた検査治具の製造コストが増大する。
また、図7のように検査端部12Bが部分球面状である接触子11Bの場合においても、図7(a)のように、検査端部12Bと被検査物Aの検査対象部Bにおける検査点Cとが点接触するので、接触子11Bの弾性復元力により押圧される荷重が集中するため、検査点Cに形成される打痕が大きくなる。
その上、図7(b)の実線のように、検査端部12Bが水平方向にずれると、検査対象部BであるパターンP1に隣接するパターンP2に検査端部12Bが接触することによる疑似不良(絶縁不良の虚報)が発生し易いので(図7(b)内の丸囲み部分bを参照)、高精度の設備が必要になるため、このような接触子11Bを用いた検査治具の製造コストが増大する。
これらに対して、図8のように検査端部12Cが平坦状である接触子11Cの場合には、図8(a)のように、検査端部12Cと被検査物Aの検査対象部Bにおける検査点Cとが面接触するので、接触子11Cの弾性復元力により押圧される荷重が分散するため、検査点Cに形成される打痕を小さくできる。
その上、検査端部12Cと検査点Cとが面接触するので、図6(b)のような疑似不良(断線不良の虚報)が発生しにくい。
その上さらに、接触子11Cの直径を小さくして、より細い接触子11Cを使用することにより、図8(b)に示すように、検査対象部BであるパターンP1に隣接するパターンP2に検査端部12Cが接触することによる疑似不良(絶縁不良の虚報)の発生も抑制できる。
しかしながら、より細い接触子11Cを使用することは、例えば直径が130μmの接触子を基準にすると、直径を90μmにすると製造コストが約3倍程度になり、直径を50μmにすると製造コストが約10倍程度になるので、大幅なコスト上昇に繋がってしまう。特に検査治具には数百〜数千本という多数の接触子が使用されるので、図8のようにより細い接触子を使用すると、このような接触子を含む検査治具の製造コスト及びメンテナンスコストが大幅に増大する。
そこで、本発明が前述の状況に鑑み、解決しようとするところは、被検査物の検査点に形成される打痕を小さくし、検査端部が水平方向にずれた際における疑似不良(断線不良や絶縁不良の虚報)の発生を抑制できるとともに、製造コストの増大を抑制できる検査用接触子及びそれを備えた検査治具、並びに検査用接触子の製造方法を提供する点にある。
本発明に係る検査用接触子は、前記課題解決のために、被検査物の検査対象部に予め設定された検査点と検査装置とを電気的に接続するための検査治具に用いられる、前記検査点側に位置する検査端部、及び前記検査装置と接続された電極部側に位置する電極端部を両端部に備えた、屈曲可能な弾性を有するワイヤ状の検査用接触子であって、前記検査端部の形状を、前記検査点に近づくにつれて縮径する円錐台状としてなることを特徴とする。
このような構成によれば、検査端部の形状が検査点に近づくにつれて縮径する円錐台状であるので、検査端部と検査点とが面接触することから、検査用接触子の弾性復元力により押圧される荷重が分散するため、被検査物の検査点に形成される打痕を小さくできる。
その上、検査端部の形状が検査点に近づくにつれて縮径する円錐台状であるので、検査端部と検査点とが面接触するため、疑似不良(断線不良の虚報)の発生を抑制できる。
その上さらに、検査端部の形状が検査点に近づくにつれて縮径する円錐台状であるので、検査点と接触する検査端部の頂面の面積を小さくしているため、擬似不良(絶縁不良の虚報)の発生を抑制できる。
その上、検査端部の形状が検査点に近づくにつれて縮径する円錐台状であるので、検査端部以外の検査用接触子の殆どの部分の直径が、検査端部の頂面の直径のように小さくなく、比較的大きいままであるので、小径化に起因する製造コストの増大を抑制できる。
ここで、前記検査端部の、前記検査点と接触する頂面の直径を、前記検査対象部のパターンと隣接するパターンとの距離以下にしてなると好ましい。
このような構成によれば、検査用接触子の検査端部が所定のパターンに接触している状態で、隣接するパターンに接触することがないので、擬似不良(絶縁不良の虚報)の発生を確実に抑制できる。
また、前記頂面の直径を、前記検査対象部のパターンと隣接するパターンとの距離と同じにしてなるとより一層好ましい。
このような構成によれば、擬似不良(絶縁不良の虚報)の発生を確実に抑制しながら、検査端部の形状を円錐台状にするための加工代(研磨における除去加工量)が少なくなるので、加工時間が短縮されるため製造コストを低減できる。
さらに、前記検査端部及び前記電極端部以外の中間部分の直径(D)が100μm以下であり、前記中間部分の直径(D)に対する前記検査端部の頂面の直径(d)の比(d/D)を、0.1〜0.5にしてなると好適である。
このような範囲に前記比(d/D)を設定することは、線材の直径が100μm以下と比較的細いものに対して前記円錐台状の検査端部を形成する加工精度面から好ましいものである。
本発明に係る検査治具は、前記検査用接触子を備えたものである。
このような検査治具の構成によれば、前記検査用接触子を備えたものであるので、前記検査用接触子と同様の作用効果があるとともに、多数の前記検査用接触子を使用しているので、検査治具の製造コスト及びメンテナンスコストを低減できる。
本発明に係る検査用接触子の製造方法は、前記課題解決のために、被検査物の検査対象部に予め設定された検査点と検査装置とを電気的に接続するための検査治具に用いられる、前記検査点側に位置する検査端部、及び前記検査装置と接続された電極部側に位置する電極端部を両端部に備えた、屈曲可能な弾性を有するワイヤ状の検査用接触子の製造方法であって、屈曲可能な弾性を有する所要太さの線材に絶縁被膜を形成する絶縁被膜形成工程と、前記絶縁被膜形成工程を経た前記線材を所要長さに切断する切断工程と、前記切断工程を経た前記線材の前記検査端部となる部分を、前記検査点に近づくにつれて縮径する円錐台状となるように研磨して前記部分の前記絶縁被膜を除去する研磨工程とを含むことを特徴とする。
このような製造方法によれば、検査用接触子における検査端部以外の殆どの部分の直径に合わせた所要太さの線材に対して絶縁被膜形成工程により絶縁被膜を形成した後、検査端部となる部分のみを円錐台状に研磨する研磨工程により前記部分の絶縁被膜も除去されるので、製造工程が簡素化されるため製造コストの上昇を抑制できる。
以上のように、本発明に係る検査用接触子によれば、検査端部の形状が検査点に近づくにつれて縮径する円錐台状であるので、
(ア)検査端部と検査点とが面接触するため、被検査物の検査点に形成される打痕を小さくできるとともに、疑似不良(断線不良の虚報)の発生を抑制できること、
(イ)検査点と接触する検査端部の頂面の面積を小さくしているため、擬似不良(絶縁不良の虚報)の発生を抑制できること、
(ウ)検査端部以外の検査用接触子の殆どの部分の直径が比較的大きいままであるので、小径化に起因する製造コストの増大を抑制できること、
等の効果がある。
また、本発明に係る検査治具によれば、前記検査用接触子と同様の作用効果があるとともに、多数の前記検査用接触子を使用しているので、検査治具の製造コスト及びメンテナンスコストを低減できる。
さらに、本発明に係る検査用接触子の製造方法によれば、所要太さの線材に対して絶縁被膜を形成した後、検査端部となる部分のみを円錐台状に研磨して本発明に係る検査用接触子を製造するので、製造工程が簡素化されるため製造コストの上昇を抑制できるという効果がある。
本発明の実施の形態に係る検査用接触子が使用された検査治具の例を示す概略縦断正面図であり、非検査時における状態を示している。 同じく平面図である。 同じく概略縦断面図であり、検査時における状態を示している。 本発明の実施の形態に係る検査用接触子を示す正面図であり、(a)は全体図、(b)は検査端部まわりの拡大図である。 検査時における検査端部まわりを拡大して示す正面図であり、(a)は検査点に検査端部が接触している状態を、(b)は検査端部が水平方向にずれた状態を示している。 検査時における従来の検査用接触子の円錐状検査端部まわりを拡大して示す正面図であり、(a)は検査点に円錐状検査端部が接触している状態を、(b)は円錐状検査端部が水平方向にずれた状態を示している。 検査時における従来の検査用接触子の部分球面状検査端部まわりを拡大して示す正面図であり、(a)は検査点に部分球面状検査端部が接触している状態を、(b)は部分球面状検査端部が水平方向にずれた状態を示している。 検査時における従来の検査用接触子の平坦状検査端部まわりを拡大して示す正面図であり、(a)は検査点に平坦状検査端部が接触している状態を、(b)は平坦状検査端部が水平方向にずれた状態を示している。
以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。
本明細書においては、検査端部2を上側、電極端部3を下側にした状態で、検査用接触子1を手前側から見た図を正面図とする。
図1の概略縦断正面図、図2の平面図、及び図3の概略縦断正面図に示すように、本発明の実施の形態に係る検査用接触子1,1,…が使用された検査治具4は、例えばプリント配線基板や半導体集積回路等である被検査物Aの電気的検査を行う図示しない検査装置に搭載されて使用され、電極部9と検査装置とが図示しないケーブルによって接続される。そして導電性の接触子1の一端部の検査端部2が検査点C(図5(a)参照)に接触し、他端部の電極端部3が電極部9に接触する。これにより、検査対象となる被検査物Aに設けられる検査点Cと被検査物Aを検査する検査装置とを電気的に接続できる。
検査治具4は、基体であるフレーム4A、電極部9,9,…を備える電極体8、接触子1,1,…、支持ブロックE、及び付勢部10等を備える。
ここで、支持ブロックEは、検査側支持体5及び電極側支持体6、並びに検査側支持体5と電極側支持体6とを所定距離隔てて平行に保持する連結部材7,7,…からなる。
検査側支持体5は、接触子1,1,…の検査端部2,2,…を検査点Cに案内する検査案内孔5A,5A,…(図2参照)を有する。
また、電極側支持体6も、接触子1,1,…の電極端部3,3,…を電極部9,9,…に案内する図示しない電極案内孔を有する。
非検査時における状態を示す図1から、検査時における状態を示す図3のように、支持ブロックEの被検査物Aに対向する対向面Fに当接するように被検査物Aが配置され、被検査物Aにより支持ブロックEが押圧されると、付勢部10,10,…の付勢力に抗して、支持ブロックE(検査側支持体5及び電極側支持体6、並びに連結部材7,7,…)が電極体8に向かって相対移動する。
それに伴い、接触子1の電極端部3が電極9により相対的に検査端部2の方向へ押されるので、接触子1の検査端部2が対向面Fから突出しようとする。なお、図3においては、説明を容易にするため、接触子1の検査端部2が対向面Fから突出した状態を示している。
このような力の作用より、接触子1の検査端部2は被検査物Aの検査点C(図5(a)参照)に当接して押しとどめられるので、検査側支持体5と電極側支持体6との間で傾斜姿勢にあった接触子1の中間部分は撓む(屈曲する)ことになる。
よって、このように変形した接触子1の弾性復元力により、接触子1の検査端部2が所定の接触圧で検査点Cに接触し、接触子1の電極端部3が所定の接触圧で電極部9に接触するので、検査端部2と検査点Cとの接触状態、及び電極端部3と電極部9との接触状態が保持される。この状態で、接触子1を介して、検査装置から検査対象部B(図5(a)参照)の電気的特性を測定するための電流や電圧が供給されるとともに、検査対象部Bから検出される電気的信号が検査装置へ送信される。
ここで、接触子1は、タングステン(W)、ハイス鋼(SKH)、ベリリウム銅(BeCu)等の靭性に富む金属その他の導電体で形成されるとともに、屈曲可能な弾性(可撓性)を有するワイヤ状(棒状)に形成される。
また、接触子1は、図4(a)の正面図に示すように、両端部を検査端部2及び電極端部3とし、検査端部2の形状は、先端側に行くにつれて(検査点Cに近づくにつれて)縮径する円錐台状とされる。
なお、電極端部3の形状は、図4(a)のような平坦状に限定されるものではなく、部分球面状等の他の形状であってもよい。
本発明は、図4(b)の拡大正面図に示す検査端部2以外の部分の直径(又は、検査端部2及び電極端部3以外の中間部分の直径)Dが100μm以下の場合に好適に適用される。
図4(b)の拡大正面図に示すように、接触子1の検査端部2は、頂面2Aと円錐台の斜面状の側面2Bからなり、前記直径Dが例えば20〜70μmである場合において、頂面2Aの直径dは例えば5〜30μmの範囲に、具体的な寸法としては、前記直径Dが20μmのとき、頂面2Aの直径dを10μm程度(この場合は、d/D≒0.5)に形成することができ、直径Dが70μmのとき、頂面2Aの直径dを20μm程度(この場合は、d/D≒0.29)に形成することができる。
ここで、前記直径Dに対する頂面2Aの直径dの比(d/D)は、0.1〜0.5にするのが、前記直径Dが100μm以下と比較的細いものに対して前記円錐台状の検査端部2を形成する加工精度面から好ましいものである。
なお、側面2Bの軸方向長さLが短い場合においては、d/Dを0.7〜0.8程度にしてもよい。また、後述する研磨工程の加工時間を短縮するためには、側面2Bの軸方向長さLは、可能な範囲で短い方が好ましい。
また、検査端部2の側面2Bの「円錐台の斜面状」は、図4(b)のような正面視で直線状の斜面に限定されるものではなく、正面視で曲線状の斜面も含まれる。すなわち、頂面2Aを平坦面として、(頂面2Aの直径d)<(検査端部2以外の部分の直径D)とし、側面2Bは、頂面2Aの外周縁と直径Dの部分の検査端部2側の外周縁とを繋ぐ面であればよい。
接触子1の製造は、先ず、タングステン(W)等の前記材料からなる所要太さの線材に対し、フッ素樹脂(PTFE)等のコーティングを施す絶縁被膜形成工程により図示しない所要厚さの絶縁被膜を形成する。
次に、前記絶縁被膜形成工程を経た前記線材を、切断工程により所要長さ毎に切断する。
次に、前記切断工程を経た各々の前記線材に対し、それらの検査端部2となる先端部分を研磨工程で研磨することにより、前記部分の前記絶縁被膜を除去しながら、先端側に行くにつれて(検査点に近づくにつれて)縮径する所要の円錐台状にする。
ここで、前記研磨は、絶縁被膜及び線材表面の除去加工を行えるものであればよく、精密研削、化学加工(エッチング)、電解加工等も含むものである。
このような接触子1の製造方法によれば、接触子1における検査端部以外の殆どの部分の直径Dに合わせた所要太さの線材に対して絶縁被膜形成工程により絶縁被膜を形成した後、検査端部2となる部分のみを円錐台状に研磨する研磨工程により前記部分の絶縁被膜も除去されるので、製造工程が簡素化されるため製造コストの上昇を抑制できる。
なお、研磨工程で前記絶縁被膜を除去せずに、検査端部2となる先端部分の前記絶縁被膜を別工程で除去した後に、研磨工程で研磨して前記円錐台状の検査端部2を形成するようにしてもよい。
以上のような接触子1によれば、検査端部2の形状が検査点Cに近づくにつれて縮径する円錐台状であるので、図5(a)の拡大正面図に示すように検査端部2と検査点Cとが面接触することから、接触子1の弾性復元力により押圧される荷重が分散するため、被検査物Aの検査点Cに形成される打痕を小さくできる。
また、検査端部2の形状が検査点Cに近づくにつれて縮径する円錐台状であるので、検査端部2と検査点Cとが面接触するため、疑似不良(断線不良の虚報)の発生を抑制できる。
さらに、検査端部2の形状が検査点Cに近づくにつれて縮径する円錐台状であるので、検査点Cと接触する検査端部2の頂面2Aの面積を小さくしているため、擬似不良(絶縁不良の虚報)の発生を抑制できる。
さらにまた、検査端部2の形状が検査点Cに近づくにつれて縮径する円錐台状であるので、検査端部2以外の検査用接触子1の殆どの部分の直径D(図4(b)参照)が、検査端部2の頂面2Aの直径dのように小さくなく、比較的大きいままであるので、小径化に起因する製造コストの増大を抑制できる。
また、図5(b)の拡大正面図に示すように、接触子1の検査端部2の頂面2Aの直径dを、検査対象部BのパターンP1と隣接するパターンP2との距離S以下にすることにより(d≦S)、検査端部2が所定のパターンP1に接触している状態で、隣接するパターンP2に接触することがないので、擬似不良(絶縁不良の虚報)の発生を確実に抑制できる。
さらに、接触子1の検査端部2の頂面2Aの直径dを、検査対象部BのパターンP1と隣接するパターンP2との距離Sと同じにすることにより(d=S)、擬似不良(絶縁不良の虚報)の発生を確実に抑制しながら、検査端部2の形状を円錐台状にするための加工代(前記研磨における除去加工量)が少なくなるので、加工時間が短縮されるため製造コストを低減できる。
さらにまた、検査端部2の頂面2Aの直径dを、検査対象部BのパターンP1の幅と略同じとなるように形成することもできる。
1 検査用接触子
2 検査端部
2A 頂面
2B 側面
3 電極端部
4 検査治具
4A フレーム(基体)
5 検査側支持体
5A 検査案内孔
6 電極側支持体
7 連結部材
8 電極体
9 電極部
10 付勢部
11A,11B,11C 従来の接触子
12A,12B,12C 検査端部
A 被検査物
B 検査対象部
C 検査点
d 検査端部の頂面の直径
D 検査端部以外の部分の直径
E 支持ブロック
F 対向面
L 検査端部の側面の軸方向長さ
P1,P2 パターン
S 検査対象部のパーンと隣接するパターンとの距離

Claims (6)

  1. 被検査物の検査対象部に予め設定された検査点と検査装置とを電気的に接続するための検査治具に用いられる、前記検査点側に位置する検査端部、及び前記検査装置と接続された電極部側に位置する電極端部を両端部に備えた、屈曲可能な弾性を有するワイヤ状の検査用接触子であって、
    前記検査端部の形状を、前記検査点に近づくにつれて縮径する円錐台状としてなることを特徴とする検査用接触子。
  2. 前記検査端部の、前記検査点と接触する頂面の直径を、前記検査対象部のパターンと隣接するパターンとの距離以下にしてなる請求項1記載の検査用接触子。
  3. 前記頂面の直径を、前記検査対象部のパターンと隣接するパターンとの距離と同じにしてなる請求項2記載の検査用接触子。
  4. 前記検査端部及び前記電極端部以外の中間部分の直径(D)が100μm以下であり、前記中間部分の直径(D)に対する前記検査端部の頂面の直径(d)の比(d/D)を、0.1〜0.5にしてなる請求項1〜3の何れか1項に記載の検査用接触子。
  5. 請求項1〜4の何れか1項に記載の検査用接触子を備えた検査治具。
  6. 被検査物の検査対象部に予め設定された検査点と検査装置とを電気的に接続するための検査治具に用いられる、前記検査点側に位置する検査端部、及び前記検査装置と接続された電極部側に位置する電極端部を両端部に備えた、屈曲可能な弾性を有するワイヤ状の検査用接触子の製造方法であって、
    屈曲可能な弾性を有する所要太さの線材に絶縁被膜を形成する絶縁被膜形成工程と、
    前記絶縁被膜形成工程を経た前記線材を所要長さに切断する切断工程と、
    前記切断工程を経た前記線材の前記検査端部となる部分を、前記検査点に近づくにつれて縮径する円錐台状となるように研磨して前記部分の前記絶縁被膜を除去する研磨工程と
    を含むことを特徴とする検査用接触子の製造方法。



JP2014025511A 2014-02-13 2014-02-13 検査用接触子及びそれを備えた検査治具、並びに検査用接触子の製造方法 Pending JP2015152391A (ja)

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