JP3614003B2 - プローブカードの位置決め機構 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえばIC装置やLED等のプリント配線基板等を含む電子機器について機能部の電気的な特性を測定・検査するためのプローブカードに係り、特に検査対象に対して簡単に位置決めでき接点どうしの接合を高精度で実行できるようにしたプローブカードの位置決め機構に関する。
【0002】
【従来の技術】
各種の電子機器の部品として備えるプリント配線基板等の製造工程では、その製作の後に各機能素子等への導通の状況や電気的特性の検査のための測定が行われる。この検査・測定のための検査装置には、検査対象の機器側にモジュールとして配置されているコンタクトピンに接続して導通させるためのプローブカードが備えられている。
【0003】
このプローブカードは、検査装置本体側のフレームボードに対して移動自在に連接されたもので、プローブカード側に接点端子として備えた複数のプローブを検査対象側のコンタクトピンにそれぞれ位置合わせ動作する。このような位置合わせは、コンタクトピンが約0.5mm程度のピッチで配列されているようなものが多いので、プローブカードの動作には高い精密度が必要とされている。
【0004】
プローブカードの位置調整として、たとえば特公平6−80716号公報に記載されているようにCCDカメラを利用する画像処理を適用したものがある。これは、プローブカードをX,Yの直交座標系内においてそれぞれX,Y方向に移動させるとともに原点周りに回転させるシステムとしたものである。そして、プローブカードの姿勢をCCDカメラによる測定によって知ることで、検査対象のコンタクトピンとプローブとの間の相対位置を画像処理によって検知し、この検知に基づいてプローブカードの位置調整と位置決めが実行される。
【0005】
このような画像処理を適用するものでは、プローブカードの位置合わせが高い精度で得られる。したがって、たとえば複数のコンタクトピンが狭いピッチ間隔で配列された検査対象についても、確実な測定検査が期待される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、検査装置には、画像処理のための光学系のシステムと、プローブカードをX,Y軸方向へ移動させるとともに原点周りに回転させるための駆動機構とが必要である。このため、装置構成だけでなく、CCDカメラによる画像情報を基にしたX,Y軸方向及び原点周りの動作のための制御も複雑になる。したがって、コスト高となるほか、測定検査を高精度で維持するためには駆動機構等の保守の頻度も増えることになり、ユーザー側の負担増に陥る。
【0007】
また、製品の検査のための装置であることから、新製品や既存の製品の仕様変更等にも対応させる必要がある。しかしながら、画像処理のプログラム変更等を伴うことや、プローブカードの移動ストロークや回転角度の調整も必要となるので、汎用性に欠ける。
【0008】
このように、たとえば画像処理等を適用してプローブカードの位置決めをする検査装置では、高精度の操作ができるものの、コスト面や汎用性の面では必ずしも十分とはいえない状況にある。
【0009】
本発明において解決すべき課題は、きわめて簡単な機構でコンタクトピンとの位置合わせができるとともに汎用性も向上し得るプローブカードの位置決め機構を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明は、検査装置の電気回路に導通させたプローブを備えるプローブカードと、複数配列の条として接点端子を表面に形成した検査対象の部品を位置決めして搭載するベースとを備え、前記プローブのプローブピンを前記接点端子に接触させる位置に前記プローブカードを位置決めする機構であって、前記プローブを、そのプローブピンが前記接点端子の条のそれぞれに対応して少なくとも2点以上で接触する複数配置とし、前記プローブカードと前記ベースとの間に、互いの突き合わせ面の凹凸係合によって前記接点端子の条の配列方向の相対位置を位置決めする関係を持たせてなることを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】
請求項1に記載の発明は、検査装置の電気回路に導通させたプローブを備えるプローブカードと、表面に複数配列の条として接点端子を条の長手方向と直交する方向に配列した検査対象の部品を位置決めして搭載するベースとを備え、前記プローブのプローブピンを前記接点端子に接触させる位置に前記プローブカードを位置決めする機構であって、前記プローブを、前記接点端子の条のそれぞれに対応して少なくとも2個の独立したプローブを1組として条の長手方向に配置し、前記プローブカードと前記ベースとの間に、互いの突き合わせ面の接点端子の条の配列を挟む位置に配置した凹凸係合によって前記接点端子の条の配列方向の相対位置を位置決めする関係を持たせてなるプローブカードの位置決め機構であり、検査対象の接点端子の条の配列に合わせてプローブカードに備えたプローブのそれぞれのプローブピンを接触させることができるという作用を有する。
【0012】
請求項2に記載の発明は、前記突き合わせ面の凹凸係合は、前記プローブカードに設ける位置決めピンと、前記ベースに設けられ前記位置決めピンが嵌まり込む位置決め孔の組み合わせであって、前記位置決めピンを前記プローブの配列を挟む位置に配置し、前記位置決め孔を前記接点端子の条の配列を挟む位置に配置してなる請求項1記載のプローブカードの位置決め機構であり、位置決めピンと位置決め孔とによるベースに対するプローブカードの位置決めによって、検査対象の接点端子の条の配列に合わせてプローブカードに備えるプローブのそれぞれのプローブピンを接触させることができるという作用を有する。
【0013】
請求項3に記載の発明は、前記プローブカードには、前記ベースに搭載した前記検査対象の部品の表面に突き当たって弾性付勢し前記プローブカードを前記ベースから上に引き離すとき前記検査対象の部品を前記ベース側に突き放し可能なエジェクトピンを備えてなる請求項1または2記載のプローブカードの位置決め機構であり、検査終了後にベースからプローブカードを引き離すとき、検査対象の部品をベース側に残してプローブカードだけを移動させるという作用を有する。
【0014】
以下に、本発明の実施の形態の具体例を図面を参照しながら説明する。
図1は本発明の一実施の形態における検査装置の要部であって、プローブカード及びこれと対をなすベースの概略斜視図である。
【0015】
図1において、検査対象の部品51を位置決めして搭載する定盤状のベース21が検査装置の本体(図示せず)に固定して配置され、このベース21には部品51の一端に形成された配線ポート51aの両端を挟む位置に一対の位置決め孔22a,22bが設けられている。配線ポート51aの上面には、部品51に備える電気回路の接点端子52を複数の条として配置している。
【0016】
ベース21の上方には三次元の動きができるように検査装置の本体に連接したプローブカード1を設ける。このプローブカード1は、平板状のフレーム1aの一端側に設けられ検査装置の本体側の検査回路に導通させるコネクタ1bと、他端側から突き出した導通ポート1cを備えたもので、コネクタ1bから導通ポート1cの間に複数のリード線2を配線している。
【0017】
なお、従来周知のように、プローブカード1は検査装置の本体側に設けたX軸,Y軸及びZ軸方向の摺動駆動機構1d,1e,1fに連接されたもので、これらの摺動駆動機構1d,1e,1fの合成動作によって、プローブカード1をベース21上の部品51に位置合わせする。
【0018】
図2は導通ポート1c側から見た正面図、図3は導通ポート1c部分のプローブピンの配置を示すための拡大平面図、図4は導通ポート1cの右側面図である。
【0019】
導通ポート1cの先端側の上面にはリード線2のホルダ3を設け、このホルダ3には一列に2本ずつのリード線2a,2bを配列する。すなわち、検査装置の回路には2本のリード線2a,2bを一つの単位として結線し、これらの2本のリード線2a,2bのそれぞれにプローブ4a,4bを接続する。プローブ4a,4bは、スプリングを内蔵したリセプタクル4a−1,4b−1とその下端から装入されてスプリングによって下向きに付勢されたプローブピン4a−2,4b−2とを備えた従来から一般的に利用されているものである。そして、リセプタクル4a−1,4b−1はホルダ3に上端を支持されるとともにフレーム1aを貫通して固定される。また、プローブ4a,4bは、図3に示すように、導通ポート1cの先端側から奥行き方向に2個ずつが並び、これらの2個のプローブ4a,4bの組み合わせとしたものが導通ポート1cの幅方向に配列されている。
【0020】
導通ポート1cの底面にはベース21の位置決め孔22a,22bに嵌まり込む位置決めピン5,6を設ける。これらの位置決めピン5,6はその下端を先細りするテーパ5a,6aとして位置決め孔22a,22bに入り込むときの倣いを可能としたものである。
【0021】
更に、導通ポート1cにはプローブカード1をベース21から引き離すときに、部品51を圧下してベース21側に押し戻すためのエジェクトピン7,8を設ける。エジェクトピン7,8はプローブ4a,4bと同様に、ホルダ3とフレーム1aとの間で支持されたスリーブ7a,8aの中に差し込まれるとともにスリーブ7a,8aに収納したスプリングによって下向きに弾性付勢されたものであり、下端にはパッド7b,8bを取り付けている。
【0022】
ここで、検査しようとする部品51の接点端子52の配列ピッチと、プローブカード1のプローブ4a,4bの導通ポート1cの幅方向への配列ピッチとは同一のものとし、1組のプローブ4a,4bは1本の接点端子52を対象として接触させるものとする。すなわち、プローブ4a,4bどうしの間の距離は、好ましくは接点端子52の長さより短いものとし、プローブ4a,4bのプローブピン4a−2,4b−2の両方をこの接点端子52に接触させるか、プローブカード1とベース21との間の位置ずれがあっても2本のプローブピン4a−2,4b−2のいずれか1本が接点端子52に接触できるようにする。
【0023】
また、ベース21に対するプローブカード1の位置関係は、位置決め孔22a,22bにそれぞれ位置決めピン5,6がほぼ整合した状態となるように予め設定したものとする。
【0024】
以上の構成において、図1に示すように、部品51をベース21に位置決めしてセットし、配線ポート51aを位置決め孔22a,22bの間に位置させる。この部品51のベース21への位置決めは、位置決め孔22a,22bに対する接点端子52の配列の位置関係が、プローブカード1の位置決めピン5,6とプローブ4a,4bを1組とする配列の位置関係と概ね一致するようにX軸,Y軸及びZ軸の摺動駆動機構1d,1e,1fによって実行する。この後、X軸の摺動駆動機構1dによるプローブカード1に対する駆動負荷を零とし、プローブカード1がX軸方向へ倣い動作ができるようにする。
【0025】
次いで、プローブカード1を検査装置の本体側に設けたZ軸の摺動駆動機構1fによってベース21側に下降させる。このとき、先に述べたように位置決めピン5,6は位置決め孔22a,22bに予め対応するように設定されているので、位置設定が良好であれば、図5に示すように位置決めピン5,6が速やかに位置決め孔22a,22bに入り込んでプローブカード1が位置決めされる。また、位置決めピン5,6と位置決め孔22a,22bとの間の相対的な位置誤差がある場合でも、位置決めピン5,6のテーパ5a,6aによる倣いと、プローブカード1自身がX軸方向に拘束されていないことによって、位置決めピン5,6を位置決め孔22a,22bに差し込むことができ、同様にベース21に対してプローブカード1が位置決めされる。
【0026】
このように、位置決めピン5,6と位置決め孔22a,22bとによる簡単な機構で、プローブカード1とベース21との間の位置決めが行え、接点端子52のそれぞれに2本のプローブピン4a−2,4b−2を接触させることによって導通が得られる。すなわち、プローブカード1とベース21とは予め位置合わせの設定が概ね行われているが、相対的な位置誤差を伴う場合もある。これに対し、テーパ5a,6aによる倣いを利用して位置決めピン5,6が位置決め孔22a,22bに差し込まれるので、プローブカード1とベース21との間は常に一様な関係として位置決めされる。したがって、多数の部品51について検査する場合でも、それぞれの部品51の接点端子52に対してプローブピン4a−2,4b−2を正確に突き当てて導通させることができ、導通不良による検査障害を招くことがなくなる。
【0027】
また、2本のプローブ4a,4bのそれぞれのプローブピン4a−2,4b−2が1本の接点端子52に対応しているのでコンタクト面積を広くでき、電気的導通を安定保持できる。そして、たとえばベース21側が水平姿勢に設定されているとき、たとえば導通ポート1c側が浮き上がったような姿勢にプローブカード1が傾いても、プローブピン4b−2だけは接点端子52に接触させることができる。また、ベース21に対する部品51の位置決めが不良で、たとえば図1において配線ポート51aが位置決め孔22a,22bから抜ける側に偏ってセットされた場合に、プローブピン4b−2が接点端子52に接触できなくなっても、他方のプローブピン4a−2が接触状態を維持できる。
【0028】
このように、2個のプローブ4a,4bを1組として配列することで、接点端子52との導通が確実に取れるほか、プローブカード1の姿勢不良やベース21に対する部品51の位置決め不良があっても、2個のプローブピン4a−2,4b−2の一方を利用した導通が維持される。したがって、プローブカード1の姿勢の変動や部品51の位置決めの誤差を吸収して導通を得ることができる。
【0029】
接点端子52とプローブピン4a−2,4b−2との導通による部品51の検査の後には、図5の状態からプローブカード1を引き上げる。このとき、エジェクトピン7,8はスリーブ7a,8bに収納しているスプリングによって下向きに付勢されているので、パッド7b,8bはそのストロークエンドまで下に一気に移動する。このため、パッド7b,8bは部品51の表面を下に向けて突き放すようになり、部品51はプローブカード1に引っ張られることなくベース21の上に保持される。
【0030】
【発明の効果】
本発明では、プローブカードとベースとの間の位置決めを両者の間の位置決めピンや位置決め孔を利用した凹凸係合で賄えるので、従来のように画像処理等を利用するものに比べて装置構成が格段に簡単になり、コスト面及び汎用性の面で大幅な改善が図られる。
【0031】
また、接点端子の配列方向だけを基準にして位置決めしても、1本の接点端子に対して複数のプローブを備えることで、接点端子の条方向の位置ずれを吸収してプローブに備えたそれぞれのプローブピンと接点端子の導通が得られる。したがって、位置決めのためのピンや孔の配置数を減らすことができ、簡単な構造で対応できる。
【0032】
更に、エジェクトピンを備えるものでは、検査対象の部品をベース側に残してプローブカードだけをベース側から引き離すことができ、部品に損傷を与えることがない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のプローブカード及びベースの組み合わせによる検査装置の要部を示す概略斜視図
【図2】プローブカードとベースの配置を示す切欠正面図
【図3】プローブカードの導通ポートにおけるプローブの配置を示す拡大平面図
【図4】導通ポートを拡大して示す右側面図
【図5】プローブカードの位置決めピンをベースの位置決め孔に差し込んだ状態を示す切欠正面図
【符号の説明】
1 プローブカード
1a フレーム
1b コネクタ
1c 導通ポート
1d,1e,1f 摺動駆動機構
2 リード線
3 ホルダ
4a,4b プローブ
4a−1,4b−1 リセプタクル
4a−2,4b−2 プローブピン
5,6 位置決めピン
5a,6a テーパ
7,8 エジェクトピン
7a,8a スリーブ
7b,8b パッド
21 ベース
22a,22b 位置決め孔
51 部品
51a 配線ポート
52 接点端子
Claims (3)
- 検査装置の電気回路に導通させたプローブを備えるプローブカードと、表面に複数配列の条として接点端子を条の長手方向と直交する方向に配列した検査対象の部品を位置決めして搭載するベースとを備え、前記プローブのプローブピンを前記接点端子に接触させる位置に前記プローブカードを位置決めする機構であって、前記プローブを、前記接点端子の条のそれぞれに対応して少なくとも2個の独立したプローブを1組として条の長手方向に配置し、前記プローブカードと前記ベースとの間に、互いの突き合わせ面の接点端子の条の配列を挟む位置に配置した凹凸係合によって前記接点端子の条の配列方向の相対位置を位置決めする関係を持たせてなるプローブカードの位置決め機構。
- 前記突き合わせ面の凹凸係合は、前記プローブカードに設ける位置決めピンと、前記ベースに設けられ前記位置決めピンが嵌まり込む位置決め孔の組み合わせであって、前記位置決めピンを前記プローブの配列を挟む位置に配置し、前記位置決め孔を前記接点端子の条の配列を挟む位置に配置してなる請求項1記載のプローブカードの位置決め機構。
- 前記プローブカードには、前記ベースに搭載した前記検査対象の部品の表面に突き当たって弾性付勢し前記プローブカードを前記ベースから上に引き離すとき前記検査対象の部品を前記ベース側に突き放し可能なエジェクトピンを備えてなる請求項1または2記載のプローブカードの位置決め機構。
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