JP3172722U - 検査用プローブ - Google Patents

Abstract

【課題】２個所の独立した接触点を確保しつつ、検査対象基板の検査点の微細化に対応でき、かつ、生産性、メンテナンス性、耐久性、位置決め性能が良好な検査用プローブを提供する。
【解決手段】可撓性を有する第１の導電部材２０と可撓性を有する第２の導電部材３０とが、測定装置に接続された電極部と検査対象部の検査点にそれぞれ当接される検査用プローブ１０であって、第２の導電部材３０は、検査用プローブ１０の使用時に、第２の導電部材３０に軸方向の圧縮力が作用すると、第２の導電部材３０に座屈が生じるような形状に形成され、座屈により第２の導電部材３０と検査点との間に接触荷重が作用するように構成されている。
【選択図】図１

Description

本考案は、検査用プローブに関し、特に基板上に設定された検査対象部の４端子測定に使用される検査用プローブに関する。

近年、様々な機器に用いられている電子回路は、小型化、高機能化、高性能化が要求され、それに伴い、基板の配線も微細化、高集積化の傾向があり、その結果、配線不良によって発生する僅かな配線抵抗の差が製品の優劣または不良に直結してしまう。基板の配線の抵抗測定には、配線の両端に１個所ずつ接点を設けて測定する２端子測定と、配線の両端に２個所ずつ接点を設けて測定する４端子測定がある。

４端子測定により測定対象となる二つの点Ａ・Ｂ間の抵抗を測定する場合、その二つの点Ａ・Ｂ間に配線の両端各１個所の接点より所定の電流を流し、それにより二つの点Ａ・Ｂ間に発生する電圧降下を配線の両端のもう一方の接点で計測し、この電圧降下を電流で割ることにより抵抗を求めるものである。この４端子測定は、各接点の接触抵抗及び接点から計測機器までの配線抵抗がキャンセル可能なため、２端子測定と比べ極めて測定精度が高い。配線が微細化、高集積化された基板の僅かな配線不良を検出するため４端子測定による抵抗測定検査の重要性は高まる一方である。

基板の検査点に２個所以上の接触点をもって抵抗測定を行うための測定用プローブとして接触部を内側プローブと周側プローブとで同軸に配置したスプリング式のプローブが提案されている（特許文献１参照）。この測定用プローブは、４端子測定用のプローブの製造に要する部品の種類数を少なくし、プローブの製造コストの低減、量産化を図ることを目的としている。検査対象基板には検査対象部（パッド、はんだボール等）が無数に存在し、またそのサイズ及び隣接ピッチは年々微細化する傾向にある。このような検査対象部の微細化に特許文献１のプローブの構造で対応するためには、各構成部品も微細化し、構造そのものをスケールダウンする必要があるが、特許文献１に開示された構造では、高密度基板の検査可能な領域まで、微細化（スケールダウン）することは困難である。また製造可能であっても高コスト化は避けられない。

一方、特許文献２には、可撓性を有する棒状の第一導電部を可撓性を有する筒状の第二導電部の内部に収容し、使用時に第一導電部及び第二導電部が撓むことにより基板の検査点に第一導電部及び第二導電部が検査点及び電極部へ圧接するようにした４端子測定用の基板検査用接触子が提案されている。しかしながら、この基板検査用接触子では、使用時に検査対象部の高さにばらつきなどにより第一導電部と第二導電部のストローク量が異なり、それらの撓み量も異なるが、第二導電部は単純な筒状に形成され、第一導電部を全長にわたって小さな隙間を介して覆っているため、第一導電部と第二導電部の撓み量は相互に制限を受け、第一導電部と第二導電部は独立して自由に撓むことができず、検査点に対する適正な接触圧が得られず、また、はんだボールなどの検査対象部の高さのばらつきを十分に吸収できない。

特開２００９−１０９４３８号公報 特開２００７−２０５８０８号公報

本考案は、上述の状況を踏まえ、従来技術が有する問題点を解決するためになされたものであり、２個所の独立した接触点を確保しつつ、検査対象基板の検査点の微細化に対応でき、かつ、生産性、メンテナンス性、耐久性、位置決め性能が良好な検査用プローブを提供することを目的とする。

本考案に係る検査用プローブは、可撓性を有する第１の導電部材と、可撓性を有する第２の導電部材とを備え、前記第１の導電部材及び前記第２の導電部材が、測定装置に接続された電極部と検査対象部の検査点とにそれぞれ当接される検査用プローブであって、前記第２の導電部材は、前記検査用プローブの使用時に、前記第２の導電部材に軸線方向の圧縮力が作用すると、前記第２の導電部材は座屈を生じるような形状に形成され、該座屈により前記第２の導電部材と検査点との間に接触荷重が作用することを特徴とする。

第１の導電部材の各接点部は、第２の導電部材の対応する接点部の内側に位置するように設け、第１の導電部材の両端を第２の導電部材の両端部の保持部により半径方向に保持し、第２の導電部材の長手方向の中央部に開放部を形成し、第１の導電部材は開放部において露出されており、該開放部において自由に撓むことができるように構成するのがよい。

第１の導電部材を棒状または針状に形成し、第２の導電部材の両端部の保持部は、第１の導電部材の外周の過半を包囲するような形状に形成するのが好ましい。例えば、第２の導電部材の保持部は、第１の導電部材の外周の全周を包囲する円筒状あるいは第１の導電部材の外周の過半を取り囲むように筒状外壁の一部が切除された樋状に形成するのがよい。

第２の導電部材の両端の保持部の間を第１の導電部材の外周の周長の半分以下を覆うような幅の板状部とし、これにより開放部を形成して第１の導電部材の外周の半分以上が露出するように構成するのが望ましい。

さらに、第２の導電部材の長手方向のほぼ中央に第１の導電部材を半径方向に保持する保持部を設けてもよい。

本考案の検査用プローブは、内側と外側に接触点を有し、検査点及び電極部に対する接触荷重を第２の導電部材の座屈により得る単純な構造のため、構成部品が第１の導電部材と第２の導電部材の２点と少なく、しかも第１の導電部材と第２の導電部材は単純な形状であり、廉価に製造でき、製造コスト面での量産効果が期待できる。
また、本考案の検査用プローブは、その構成部品である第１の導電部材と第２の導電部材とが単純な形状であるため、プローブ全体の外径を小さくすることができ、配線が更に微細化した高密度基板の４端子検査にも対応できる。

図１は本考案に係る検査用プローブの一実施形態を示し、（ａ）はプローブの斜視図であり、（ｂ）はプローブを構成する第１の導電部材及び第２の導電部材の斜視図である。 （ａ）はプローブの電極部側の端部の拡大斜視図であり、（ｂ）はプローブの検査対象部側の端部の拡大斜視図である。 プローブの使用状態を示す正面図である。 （ａ）はプローブの電極部側の端部の形態の他の例を示す拡大斜視図であり、（ｂ）及び（ｃ）はプローブの検査対象部側の端部の他の形態をそれぞれ示す拡大斜視図である。 第１の導電部材を保持する保持部を第２の導電部材の中央に設けたプローブの例を示す斜視図である。 プローブの開放部の他の形状例を示す斜視図である。

以下、本考案の検査用プローブの実施形態について図面を参照して説明する。
図１ないし図３に示す実施形態の検査用プローブ１０は、その中心軸付近に配置された第１の導電部材２０と、該第１の導電部材２０の両端部を囲み、第１の導電部材２０の本体２１の外周部に沿って長手方向に延びるように配置された第２の導電部材３０とで構成されている。

第１の導電部材２０は、棒状あるいは針状の本体２１の両端に基板の検査点４０及び計測装置に接続された電極部４１へそれぞれ圧接される先鋭の接点部２２及び２３が形成されている。この第１の導電部材２０は、その接点部２２，２３が基板の検査点４０及び電極部４１で軸方向に押圧された場合に弾性的に撓み、接点部２２，２３が検査点４０及び電極部４１に適切な接触圧でそれぞれ接触するように可撓性を有する導電性材料で形成されている。このような第１の導電部材２０としては一般的に使用されているニードルプローブを使用することができる。

図示の実施形態において、第２の導電部材３０は一端に基板の検査点４０に圧接される接点部３２ａを有し、他端に計測装置へ接続された電極部４１に圧接される接点部３３ａを有するように形成された本体３１を有し、その本体３１は長さ方向の中央部に開放部３４が形成されている。第２の導電部材３０の本体３１の一方の端部３２は第１の導電部材２０の接点部２２を有する端部の全周を取り囲むように円筒状に形成され、他方の端部３３は第１の導電部材２０の接点部３２有する端部の外周の過半を取り囲むように筒状外壁の一部が切除された樋状に形成されている。このように第２の導電部材３０の両端部３２，３３は、第２の導電部材３０から第１の導電部材２０が外れないように、第２の導電部材３０で完全に包みこむ形状、あるいは、第１の導電部材２０の周長の半分以上を包み保持する形状に形成されている。このように第１の導電部材２０を半径方向に保持する保持部は必要に応じて、第２の導電部材３０の両端部のみならず任意の場所に配設してもよく、例えば、図５に示すように第２の導電部材３０の長手方向のほぼ中央に保持部３５を設けてもよい。

第２の導電部材３０の両端部３２，３３の間は、該両端部３２，３３の筒状外壁の一部が軸線方向に延びるように形成された横断面がほぼ一定の板状部となっており、第１の導電部材２０の本体２１が大きく露出される開放部３４が形成されている。第２の導電部材３０の本体３１の板状部は第１の導電部材２０の外周の周長の半分以下を覆うような幅に形成され、開放部３４において第１の導電部材２０の全周の半分以上が露出されている。開放部３４の形成に際しては、第２の導電部材３０に軸線方向の荷重を加えたときに、永久ひずみを残留させず、かつその座屈荷重が検査点に対して確実に電気的接触を得られるだけの接触圧を確保できるように開放部３４の寸法を設定する。開放部３４を形成する第２の導電部材３０の本体３１の板状部は、機能上の必要に応じて横断面が一定形状としてもよいし、図６に示すように長さ方向にその横断面が変化する形状としてもよい。

また、検査用プローブの１０の使用時に、第１の導電部材２０及び第２の導電部材３０は、それらの接点部２２，３２ａが基板の検査点４０に対して安定した確実な接触を得るため、第１の導電部材２０及び第２の導電部材３０のストローク量が異なる場合が考慮されている。例えば検査点がはんだボールである場合、はんだボールの高さのばらつきを吸収するように、第１の導電部材２０及び第２の導電部材３０はガイド４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄあるいは他方の導電部材に対して独立して摺動可能とする必要がある。仮に第２の導電部材３０が特許文献１に示すような単純なパイプ形状であった場合、第１の導電部材と第２の導電部材とでストローク量が異なると撓み量も異なるが、第１の導電部材と第２の導電部材は相互に拘束し合うことになり撓み量が制限されてしまう。これに対し、本実施形態におけるプローブ１０では、第２の導電部材３０に開放部３４が形成されており、第１の導電部材２０及び第２の導電部材３０の撓み部が開放されていることにより第１の導電部材２０と第２の導電部材３０はそれぞれ自由に撓むことが可能となる。

第２の導電部材３０の外径は検査対象部のピッチに対応可能なサイズとし、全長はメンテナンス性を考慮した程度の寸法とする。また、第１の導電部材２０及び第２の導電部材３０の両端の接点部２２，２３及び３２ａ，３３ａは、これらの接点部が当接される電極部や検査対象部の形状や性状により、最も適した形状を採用するが、例えば尖頭状、クラウン状等に形成する。図１の実施形態では、第１の導電部材２０の両端の接点部２２，２３はそれぞれ尖頭状に形成されており、第２の導電部材３０の検査対象部側の接点部３２ａは軸線に直角な円環状端面として、電極部側の接点部３３ａは軸線に対して斜めに切断した馬蹄形の端面として形成され、第１の導電部材２０の接点部２２，２３の先端と第２の導電部材３０の接点部３２ａ，３３ａの先端はそれぞれプローブ１０の軸線方向で同じ位置となるようにしている。

第１の導電部材２０と第２の導電部材３０とは電気的に絶縁状態であることが要求されるため、第１の導電部材２０の両端の接点部２２，２３を除いた外周面あるいは第２の導電部材３０の両端の接点部３２ａ，３３ａを除いた内周面に絶縁コーティング処理を施したり、第１の導電部材２０の外周面と第２の導電部材３０の内周面との間に絶縁体構造物を介在することにより両導電部材間の絶縁を確保している。

上記のように構成した検査用プローブ１０の使用時の動作について説明する。図３に示すように、プローブ１０を電極部４１と検査部４０との間に位置させて、電極部４１と検査部４０とを接近するように相対移動させると、第２の導電部材３０はガイド４２ａ〜４２ｄを摺動し、第１の導電部材２０は第２の導電部材３０と相対摺動し、第１の導電部材２０の接点部２２，２３及び第２の導電部材３０の接点部３２ａ，３３ａは検査点４０及び電極部４１にそれぞれ当接し、さらに、電極部３０と検査部４０とを相対移動させると、第１の導電部材２０と第２の導電部材３０に軸線方向に圧縮力が作用し、第２の導電部材３０の開放部３４を形成している板状部が座屈により軸線に対して直角な矢印Ｒで示す方向に撓み、第２の導電部材３０の接点部３２ａと接点部３３ａは検査点４０と電極部４１に座屈荷重に相当する接触荷重Ｆでそれぞれ接触する。一方、第１の導電部材２０は中央部が拘束されていないので座屈により自由に撓むことができ、第１の導電部材２０の接点部２２と接点部２３は検査点４０と電極部４１に第１の導電部材２０の撓みに対応した接触荷重でそれぞれ接触する。このように、本実施形態のプローブ１０は、第１の導電部材２０と第２の導電部材３０の接点部により検査点４０及び電極部４１に対して内側と外側の２個所の接触部で座屈あるいは撓みによる適切な接触荷重でそれぞれ安定して接触される。

本考案の検査用プローブは、その構成部品である第１の導電部材と第２の導電部材とが単純な形状であるため、プローブ全体の外径を小さくすることができ、配線が更に微細化した基板の検査にも対応でき、極細同軸ケーブルの製造に応用可能である。

１０ プローブ
２０ 第１の導電部材
２１ 本体
２２ 接点部
２３ 接点部
３０ 第２の導電部材
３１ 本体
３２ 端部
３２ａ 接点部
３３ 端部
３３ａ 接点部
３４ 開放部
３５ 保持部
４０ 検査点
４１ 電極部
４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ ガイド

Claims (6)

1. 可撓性を有する第１の導電部材と、
   可撓性を有する第２の導電部材とを備え、
   前記第１の導電部材及び前記第２の導電部材が、計測装置に接続された電極部と検査対象部の検査点とにそれぞれ当接される検査用プローブであって、
   前記第２の導電部材は、前記検査用プローブの使用時に、前記第２の導電部材に軸線方向の圧縮力が作用すると、前記第２の導電部材は座屈を生じるような形状に形成され、該座屈により前記第２の導電部材と検査点との間に接触荷重が作用することを特徴とする検査用プローブ。
2. 前記第１の導電部材の各接点部は、前記第２の導電部材の対応する接点部の内側に位置するように設けられ
   前記第１の導電部材は両端が前記第２の導電部材の両端部の保持部により半径方向に保持されており、
   前記第２の導電部材の長手方向の中央部に開放部が形成され、前記第１の導電部材は開放部において露出されており、該開放部において自由に撓むことができるようになっている請求項１記載の検査用プローブ。
3. 前記第１の導電部材は棒状または針状に形成され、
   前記第２の導電部材の両端部の保持部は、前記第１の導電部材の外周の過半を包囲するような形状に形成されている請求項２記載の検査用プローブ。
4. 前記第２の導電部材の保持部は、前記第１の導電部材の外周の全周を包囲する円筒状あるいは前記第１の導電部材の外周の過半を取り囲むように筒状外壁の一部が切除された樋状に形成されている請求項３記載の検査用プローブ。
5. 前記第２の導電部材の両端の保持部の間が、前記第１の導電部材の外周の周長の半分以下を覆うような幅に形成された板状部となっており、これにより前記開放部が形成され、前記第１の導電部材の外周の半分以上が露出されている請求項２ないし４のいずれか１項に記載の検査用プローブ。
6. 第２の導電部材の長手方向のほぼ中央に前記第１の導電部材を半径方向に保持する保持部が設けられている請求項２ないし５のいずれか１項に記載の検査用プローブ。

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