JP2022187216A - プローブ - Google Patents

Abstract

【課題】カンチレバー構造を含み、被検査体の検査に起因する損傷が抑制されるプローブを提供する。【解決手段】プローブは、固定端と自由端の間で相互に離間して並列に配列された第１アームと第２アームを有するカンチレバー構造のアーム先端部と、固定端が接続する第１端部を有するアーム本体部と、アーム本体部の第２端部と接続する支持体を備える。第２アームは、第１アームと第２アームが配列された配列方向に沿った厚さが固定端から自由端に向けて次第に薄くなる部分を含む。【選択図】図１

Description

本発明は、被検査体の検査に使用するプローブに関する。

カンチレバー構造のプローブが被検査体の検査に用いられている。例えば、平板状の被検査体の検査において、被検査体の表面に配置した検査用パッドにカンチレバー構造のプローブの先端が当接される。

特開２００７－３０３８３４号公報

プローブと検査用パッドの電気的な接続を確実にするために、プローブの先端が検査用パッドに強く押し当てられる。プローブの先端を強く検査用パッドに押し当てることにより、プローブの先端が摩耗したりプローブが塑性変形したりするなどして、プローブが損傷する。

本発明は、カンチレバー構造を含み、被検査体の検査に起因する損傷が抑制されるプローブを提供することを目的とする。

本発明の一態様によれば、固定端と自由端の間で相互に離間して並列に配列された第１アームと第２アームを有するカンチレバー構造のアーム先端部と、固定端が接続する第１端部を有するアーム本体部と、アーム本体部の第２端部と接続する支持体を備えるプローブが提供される。第２アームは、第１アームと第２アームが配列された配列方向に沿った厚さが固定端から自由端に向けて次第に薄くなる部分を含む。

本発明によれば、カンチレバー構造を含み、被検査体の検査に起因する損傷が抑制されるプローブを提供できる。

図１は、実施形態に係るプローブの要部の構成を示す模式図である。 図２は、実施形態に係るプローブの構成を示す模式図である。 図３は、実施形態に係るプローブと被検査体の位置を示す模式図である。 図４は、被検査体の検査時の実施形態に係るプローブの状態を示す模式図である。 図５は、比較例のプローブの構成を示す模式図である。 図６は、実施形態に係るプローブを保持するプローブヘッドの構成を示す模式図である。 図７は、実施形態に係るプローブを用いて測定する被検査体の例を示す模式図である。

次に、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各部の厚みの比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。以下に示す実施形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の実施形態は、構成部品の材質、形状、構造、配置などを下記のものに特定するものでない。

図１に示す本発明の実施形態に係るプローブ１は、被検査体の検査に使用される。プローブ１は、カンチレバー構造のアーム先端部１１と、アーム先端部１１の固定端１０１が接続するアーム本体部１２と、アーム本体部１２に接続する支持体２０を備える。

アーム先端部１１は、固定端１０１と自由端１０２の間で相互に離間して並列に配列された第１アーム１１１と第２アーム１１２を有する。第１アーム１１１の端部と第２アーム１１２の端部は、自由端１０２と固定端１０１のそれぞれにおいて連結する。第２アーム１１２は、第１アーム１１１と第２アーム１１２が配列された方向（以下において、「配列方向」と称する。）に沿った厚さが固定端１０１から自由端１０２に向けて次第に薄くなる部分を含む。

アーム本体部１２は、アーム先端部１１の固定端１０１と接続する第１端部１２１、および第１端部１２１から離間した第２端部１２２を有する。第１端部１２１から第２端部１２２に向けてアーム本体部１２に延伸する方向は、第１端部１２１からアーム先端部１１が延伸する方向に対して逆方向である。

支持体２０は、アーム本体部１２の第２端部１２２と接続する。図２は、プローブ１の全体を示す。図１は、図２の領域Ｓを拡大した図である。支持体２０は、基端部２１において、テスタなどの検査装置（図示略）と電気的に接続する。プローブ１を介して、検査装置と被検査体の間で電気信号が伝搬する。このため、電気信号が伝搬するプローブ１に、金属などの導電性の高い材料を使用してもよい。

被検査体の検査は、アーム先端部１１の自由端１０２に配置した接触部１１３が被検査体に当接した状態で行われる。接触部１１３は例えば針状の先端を有し、接触部１１３の先端が被検査体に当接するように、自由端１０２に接触部１１３が配置される。被検査体の検査において、接触部１１３で被検査体に押圧を印加しながらアーム先端部１１が配列方向に湾曲する。第１アーム１１１と第２アーム１１２が配列される配列方向は、被検査体の検査時にアーム先端部１１が湾曲する方向である。

以下において、アーム先端部１１とアーム本体部１２を総称して「アーム部１０」とも称する。また、アーム先端部１１の自由端１０２に配置した接触部１１３の先端を、「アーム部１０の先端」と称する。

以下に、図３に示すようにＺ軸方向に沿って被検査体２００の上方にプローブ１が配置されている場合について、プローブ１を用いた被検査体２００の検査について説明する。図３において、Ｚ軸方向は紙面の上下方向であり、Ｘ軸方向は紙面の左右方向、Ｙ軸方向は紙面の奥行方向である。

被検査体２００の上昇若しくはプローブ１の下降により、図４に示すようにアーム部１０の先端が被検査体２００の検査用パッド２１０に当接する。このように、被検査体２００の検査時には、プローブ１が被検査体２００に対して相対的に移動し、アーム部１０の先端が被検査体２００の検査用パッド２１０に当接する。

アーム部１０の先端を被検査体２００の検査用パッド２１０と確実に接触させるために、アーム部１０の先端が検査用パッド２１０に当接した後に、更に被検査体２００に対してプローブ１をＺ軸方向に接近させる（以下において「オーバードライブ」とも称する。）。オーバードライブにより、アーム部１０の先端が更に強い押圧で検査用パッド２１０に接触する。

オーバードライブにより、検査用パッド２１０に接触した状態でアーム部１０の先端が検査用パッド２１０の表面をＸ軸方向に沿って移動する。以下において、オーバードライブによるアーム部１０の先端の移動を「滑り」とも称する。また、検査用パッド２１０に接触した状態でアーム部１０の先端が移動する距離を「滑り量」とも称する。

アーム部１０の先端の滑りにより、接触部１１３が摩耗する。滑り量が大きいほど、検査を繰り返すことによる接触部１１３の摩耗の進行が速い。また、アーム部１０の先端の滑りにより、検査用パッド２１０の表面に針跡が残る。接触部１１３の摩耗を抑制し、検査用パッド２１０の表面の針跡を小さくするために、アーム部１０の先端の滑り量が小さいほどよい。

実施形態に係るプローブ１は、アーム先端部１１が第１アーム１１１と第２アーム１１２を並列に配置した２枚バネ構造である。アーム先端部１１が２枚バネ構造であるため、プローブ１によれば、滑り量を低減することができる。

ここで、プローブ１の滑り量と比較するために、カンチレバー構造のアーム１０ａを有する図５に示す比較例のプローブ１ａについて、以下に説明する。プローブ１ａは、被検査体に当接するアームとして１本のアーム１０ａを有する。プローブ１ａのアーム１０ａの自由端に、プローブ１と同様に接触部１１３が配置されている。

比較例のプローブ１ａを用いた被検査体２００の検査では、図５に矢印Ｍで示すように、オーバードライブによってアーム１０ａが湾曲する。アーム１０ａが湾曲するにしたがって、接触部１１３の先端の位置がＸ軸方向に移動する。つまり、アームが１本のプローブの場合には、オーバードライブによってアームに加わる縦方向の荷重に対して、アームの先端は横方向に移動する。このため、プローブ１ａでは滑り量が大きい。

これに対し、プローブ１では、第１アーム１１１と第２アーム１１２の間隔が狭くなるようにアーム先端部１１が湾曲する。このため、接触部１１３の近くに縦方向の荷重を加えることができるので、接触部１１３の横方法の移動を減少させられる。したがって、プローブ１の接触部１１３の先端の位置のＸ軸方向の変化は、比較例のプローブ１ａと比較してプローブ１は小さい。つまり、プローブ１の滑り量を小さくできる。プローブ１によれば、滑り量が小さいために、アーム部１０の接触部１１３の先端の摩耗を抑制し、かつ検査用パッド２１０の表面の針跡を小さくできる。

ところで、比較例のプローブ１ａでは、被検査体２００の検査時に、アーム１０ａと支持体２０ａが接続する図５に丸印で示した接続箇所３００ａに応力が集中する。

これに対し、被検査体２００の検査時にプローブ１に生じる応力は、図４に丸印で示した第１接続箇所３０１、第２接続箇所３０２、第３接続箇所３０３の３箇所に主に分散される。第１接続箇所３０１は、第２アーム１１２の自由端１０２に接続する位置である。第２接続箇所３０２は、アーム先端部１１がアーム本体部１２に接続する位置である。第３接続箇所３０３は、アーム本体部１２が支持体２０に接続する位置である。

第１接続箇所３０１に応力が生じるのは、第２アーム１１２の配列方向の厚さが、固定端１０１から自由端１０２に向けて次第に薄くなるためである。

第２接続箇所３０２に応力が生じるのは、アーム先端部１１が湾曲することにより、アーム先端部１１とアーム本体部１２が接続する固定端１０１に応力が生じるためである。第２接続箇所３０２は、比較例のプローブ１ａの応力が生じる接続箇所３００ａの位置に相当する。

第３接続箇所３０３に応力が生じるのは、支持体２０に対するアーム本体部１２のなす角が可変であるように、支持体２０に接続するアーム本体部１２の第２端部１２２が弾性変形可能なためである。第２端部１２２が弾性変形可能な方向と、配列方向すなわちアーム先端部１１が湾曲する方向は、同一平面に含まれる。

比較例のプローブ１ａでは、カンチレバー構造のアーム１０ａの固定端が支持体２０ａに固定されている。一方、プローブ１では、カンチレバー構造のアーム先端部１１の固定端１０１が接続する第１端部１２１から、支持体２０に接続する第２端部１２２に渡って、アーム本体部１２と支持体２０の間にスリット１５０が形成されている。このスリット１５０を形成したことにより、第２端部１２２が弾性変形可能である。例えば、スリット１５０を、第１端部１２１から第２端部１２２に向かってアーム本体部１２と支持体２０の間隔が徐々に狭くなる形状に形成してもよい。また、第２端部１２２においてアーム本体部１２に対向する支持体２０の底面をえぐるようにスリット１５０を形成して、支持体２０についてアーム本体部１２との接続箇所を局所的に狭くしてもよい。

第２端部１２２が弾性変形することにより、アーム先端部１１が湾曲すると、第３接続箇所３０３に応力が生じる。具体的には、アーム部１０の接触部１１３が被検査体２００に当接した後のオーバードライブにより、アーム先端部１１が湾曲しながら、アーム本体部１２の第１端部１２１が支持体２０に接近する。つまり、被検査体２００の測定時に、支持体２０に対するアーム本体部１２のなす角が狭くなる。一方、アーム部１０の接触部１１３が被検査体２００から離れてアーム先端部１１が湾曲しなくなると、支持体２０に対するアーム本体部１２のなす角が広くなり、アーム本体部１２の第１端部１２１が支持体２０から離れる。

上記のように、比較例のプローブ１ａでは、被検査体２００の検査時に接続箇所３００ａに応力が集中する。これに対し、プローブ１では、被検査体２００の検査時に応力が生じる箇所が、第１接続箇所３０１、第２接続箇所３０２および第３接続箇所３０３の３箇所に分散される。プローブ１によれば、応力が生じる箇所が分散されるため、被検査体２００の検査に起因するプローブ１の塑性変形を抑制できる。すなわち、接触部１１３が被検査体２００に接触して湾曲したアーム先端部１１を、接触部１１３が被検査体２００に接触する前の状態に安定して戻すことができる。

上記のように、被検査体２００の検査時に、プローブ１のアーム先端部１１、第１端部１２１および第２端部１２２に撓みが生じる。プローブ１に撓みを生じさせるために、プローブ１の材料は、導電性を有すると共に、一定の柔軟性を有する。

複数の検査用パッド２１０を有する被検査体２００を検査するために、図６に示すように、複数のプローブ１を保持するプローブヘッド２を使用してもよい。プローブ１の支持体２０は、プローブヘッド２の内部に格納されている。図６は、Ｚ軸方向から見たプローブヘッド２の平面図である。プローブヘッド２は、Ｙ軸方向に沿って配列された複数のプローブ１を保持する。

図７は、Ｚ軸方向に垂直なＸＹ平面に複数の検査用パッド２１０が配置された被検査体２００を示す。Ｘ軸方向に複数のプローブ１を配置したプローブヘッド２とＹ軸方向に複数のプローブ１を配置したプローブヘッド２により、図７に示す被検査体２００を検査できる。また、Ｘ軸方向とＹ軸方向のそれぞれ若しくは一方に複数のプローブヘッド２を配列することより、１つのプローブヘッド２が有するプローブ１の本数より多い個数の検査用パッド２１０を配置した被検査体２００を検査することもできる。プローブ１は、例えば液晶パネルのような平板状の被検査体２００の検査などに好適に使用される。

（その他の実施形態）
上記のように本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述および図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。

例えば、ＸＹ平面にマトリクス状に配置した複数の被検査体２００を、複数のプローブ１を有するプローブヘッド２により同時に検査してもよい。

このように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態などを含むことはもちろんである。

１…プローブ
１０…アーム部
１１…アーム先端部
１２…アーム本体部
２０…支持体
１０１…固定端
１０２…自由端
１１１…第１アーム
１１２…第２アーム
１１３…接触部
１２１…第１端部
１２２…第２端部
１５０…スリット

Claims (7)

1. 被検査体の検査に使用するプローブであって、
   固定端と自由端の間で相互に離間して並列に配列された第１アームと第２アームを有するカンチレバー構造のアーム先端部であって、前記第２アームが、前記第１アームと前記第２アームが配列された配列方向に沿った厚さが前記固定端から前記自由端に向けて次第に薄くなる部分を含む、前記アーム先端部と、
   前記固定端が接続する第１端部および前記第１端部から離間した第２端部を有するアーム本体部と、
   前記アーム本体部の前記第２端部と接続する支持体と
   を備えるプローブ。
2. 前記支持体に対する前記アーム本体部のなす角が可変であるように、前記第２端部が弾性変形可能である、請求項１に記載のプローブ。
3. 前記第１端部から前記第２端部に渡って、前記アーム本体部と前記支持体の間にスリットが形成されている、請求項２に記載のプローブ。
4. 前記第２端部が弾性変形可能な方向と前記配列方向は同一平面に含まれる、請求項２又は３に記載のプローブ。
5. 前記自由端に接触部を有し、
   前記被検査体の検査において、前記接触部で前記被検査体に押圧を印加しながら前記アーム先端部が前記配列方向に湾曲する、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のプローブ。
6. 前記第１アームと前記第２アームの間隔が狭くなるように前記アーム先端部が湾曲する、請求項５に記載のプローブ。
7. 前記アーム先端部が湾曲しながら、前記支持体に前記アーム本体部の前記第１端部が接近する、請求項５又は６に記載のプローブ。

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