JP4838658B2 - 基板検査用治具及び基板検査用治具の電極部構造 - Google Patents

Description

本発明は、基板検査用治具及び基板検査用治具の電極部構造に関し、より詳しくは、使用回数が増加しても接触抵抗の安定した電極部構造を有する基板検査用治具及び基板検査用治具の電極部構造に関する。
尚、この発明は、プリント配線基板に限らず、例えば、フレキシブル基板、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など種々の基板における電気的配線の検査に適用でき、この明細書では、それら種々の配線基板を総称して「基板」と称する。

従来、回路基板上に設けられる配線パターンは、その回路基板に搭載されるIC等の半導体や抵抗器などの電気・電子部品に電気信号を正確に伝達する必要があるため、電気・電子部品を実装する前のプリント配線基板、液晶やプラズマディスプレイに配線パターンが形成された回路配線基板、或いは、半導体ウェハ等の基板に形成された配線パターンに対して、検査対象となる配線パターンに設けられた検査点間の抵抗値を測定して、その良否が判定されていた。

このような判定検査には、配線パターンの断線及び短絡を検査する検査方法が実施されている。このような導通や短絡の検査では、検査対象となる配線パターンの２箇所に設けられる検査点に、夫々一つずつ測定端子を当接させ、その測定端子間に所定レベルの測定用電流を流し、その測定端子間の電圧値を測定し、この電圧値と予め定められた閾値を比較することにより良否の判定が行われていた。

しかしながら、このような方法で使用される基板検査用治具では、配線パターンの２箇所の検査点それぞれに、一つずつ当接させた測定端子を測定用電流の供給と電圧の測定とに共用する場合には、測定端子と検査点との間の接触抵抗が測定電圧に影響を与え、抵抗値の測定精度が低下し、検査結果の信頼性が低下するという不都合があった。
特に、近年になって、回路基板上に設けられる配線パターンの微細化が進み、配線パターンの抵抗値が小さくなっており、上記の接触抵抗がこの測定値に及ぼす影響が大きな問題となっていた。

例えば、特許文献１には、検査対象の電気的特性を検査するための基板検査用治具であって、接触ピン（接触子）とこの接触ピンと導電接触する電極部が、接触ピンが挿通する保持孔内に存在するように形成される技術が開示されている。

特開２００３−２２２６３７号公報

しかしながら、このような特許文献１に開示される電極部は、接触子と接触するたびにその接触表面が摩耗することになり、長期間使用すると摩耗のため安定した接触状態を維持できない問題を有していた。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたもので、長期間使用した場合であっても良好な接触状態を維持することのできる電極部構造を提供する。

請求項１記載の発明は、被検査基板の電気的特性を検査するために、基板検査装置本体と該被検査基板の配線パターンに設けられる複数の検査点との間の電気的導通を得るための基板検査用治具であって、該基板検査用治具は、両端に電気的な接触により導通可能となる端部を有する接触子であって、その一方の端部が複数の前記基板被検査点の一つに圧接される、それぞれ導電性を有する棒状の接触子、よりなる接触子群と、前記接触子群を保持する保持体と、前記接触子群のそれぞれの接触子の他方端部と対向して配置された複数の電極部を備える前記基板検査装置本体に接続される接続電極体とにより構成され、前記電極部は、導電性を有する線状の芯部と、該芯部の外周を覆う導電性の側部を有し、前記側部は、前記芯部よりも耐摩耗性に優れた素材により形成され、前記芯部の端部表面が円形に形成され、前記側部の端部表面が該芯部と同心となる円形に形成され、前記側部の内径が前記接触子の外径よりも小さく形成され、前記接触子が前記芯部と前記側部とに同時に接触することを特徴とする基板検査用治具を提供する。
請求項２記載の発明は、前記側部が、前記芯部の硬度より高い硬度を有することを特徴とする請求項１記載の基板検査用治具を提供する。
請求項３記載の発明は、前記芯部が円柱に形成され、前記側部が円筒に形成され、前記芯部と前記側部が同心に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の基板検査用治具を提供する。
請求項４記載の発明は、前記接触子の他方端部が、曲面状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の基板検査用治具を提供する。
これらの発明を提供することによって、上記課題を解決する。

請求項１記載の発明によれば、基板検査用治具が、両端に電気的導通を図る端部を有する接触子であって、その一方の端部が複数の前記基板被検査点の一つに圧接される、それぞれ導電性を有する棒状の接触子、よりなる接触子群と、前記接触子群を保持する保持体と、前記接触子群のそれぞれの接触子の他方端部と対向して配置された複数の電極部を備える前記基板検査装置本体に接続される接続電極体とにより構成され、電極部は導電性を有する線状の芯部と該芯部の外周を覆う導電性の側部からなり、側部が芯部よりも耐摩耗性の優れた素材により形成されているので、長期間使用した場合であっても、電極部と接触子の接触状態を良好な状態に維持することができる。
このため、基板検査用治具の電極構造を用いることにより、基板検査用治具の耐久性を向上させることができる。
また、側部の内径が前記接触子の外径よりも小さく形成されているので、更なる、長時間使用経過後の安定した接触状態の安定性を提供することができる。
請求項２記載の発明によれば、側部が芯部よりも硬度の高い素材により形成されているので、基板検査用治具の耐久性をさらに向上させることができる。
請求項３記載の発明によれば、芯部が円柱に形成され、側部が円筒に形成され、芯部と側部が同心に配置されているので、長時間使用経過後の接触子と電極部の接触を安定した接触状態とすることができる。
請求項４記載の発明によれば、前記接触子の他方端部が、曲面に形成されているので、接触子が電極部の芯部と側部に同時に接触して、安定した接触状態を提供することができる。

本発明を実施するための最良の形態を説明する。
図１は、本発明に係る基板検査用治具の構成の概略を示している。この図１では、複数の接触子２、これら接触子２を多針状に保持する保持体３、この保持体３を支持するとともに接触子２と接触して導通状態となる電極部４１を有する接続電極体４、検出される電気信号を処理する検査信号処理部５、及び接触子２検査信号処理部５を接続するワイヤーケーブル５１を示している。
接触子２は、被検査基板に形成される配線パターンの各検査点に接触する端子である。接続電極体４は、接触子２により被検査基板に設けられる検査点間のピッチを大きくして検査信号処理部５へと導通接触を行うことを可能とするピッチ変換の役割を担っている。
接続電極体４は、保持体３の配置側に接触子２と電気的に接続する電極部４１を有している。
本発明は、長期間使用しても、接触安定性が高い電極部を提案する。

本発明に係る一実施形態の基板検査用治具１は、基板検査用治具ヘッド１１を有している。この基板検査用治具ヘッド１１は、接触子２と保持体３を有している。
図２は、基板検査用治具ヘッドの一実施形態を示しており、（ａ）は斜視図を示し、（ｂ）は側面図を示している。この図２で示される如く、基板検査用治具ヘッド１１は、複数の接触子２を保持体３により保持している。

接触子２は、その一方の端部２ａが複数の検査点の一つに圧接されるとともに、他方の端部２ｂが電極部４１に圧接される。このように各端部２ａ、２ｂが検査点と電極部に圧接されることになるので、この接触子２を介して検査点と電極部を導通させることができる。
この接触子２は、導電性を有する棒状に形成されている。この接触子２は、図２（ａ）で示す如く、多針状に配置され、その外周には絶縁層が被覆されている。この絶縁被覆は、棒状の導電部の両端を除いた部分を被覆している。
さらに、接触子２は、可撓性を有して且つ弾力性を有している。このため、接触子２が検査点と電極部に圧接された際には、この接触子２が湾曲して撓むことになり、この結果、接触子２が検査点と電極部を押圧することになる。
この接触子２は、上記の説明の如く、表面上に、検査点と電極部に夫々導通接触する導電部と、他の接触子との短絡を防止する絶縁部が形成されることになるが、この導電部と絶縁部の境界は、後述する保持体の内部に配置されることもできるし、二つの保持体間の間に配置することもできる。
尚、この境界部分は、絶縁部と導電部により段差が生じることになるので、この段部と保持体の案内孔の径の大きさを用いて、抜け防止とすることもできる。

接触子２の両端部又は他方端部２ｂは、その先端を、例えば半球面のような曲面に形成されていることが好ましい。このように形成することにより、検査点又は電極部の接触面に対して高い位置精度を持って接触させることができるからである。詳細は後述するが、このように曲面（球面）形状とすることにより電極部４１へ確実に且つ安定して接触することが可能となるからである。

図２で示される治具ヘッド１１では、保持体３が上板部３１と下板部３２により形成されている。この上板部３１と下板部３２は、所定間隔を有して配置され、両板部の空間内で接触子２が撓むことが可能となっている。
この上板部３１と下板部３２は、夫々対象となる接触子２を案内する案内孔が夫々形成されており、上板部３１の案内孔により検査点へ接触子２の端部２ａが案内され、下板部３２の案内孔により電極部４１へ接触子２の他端２ｂが案内される。
図２（ｂ）で示される治具ヘッド１１では、上板部３１と下板部３２から夫々所定の長さ分だけ接触子２が突出している様子が示されている。
この突出する所定長さは、接触子２の撓み具合に応じて適宜設計者により調整される。
図２で示される治具ヘッド１１の上板部３１と下板部３２は、夫々二枚の板部材により形成されているが、枚数は特に限定されない。
尚、基板検査用治具ヘッド１１は、上記の構成に限定されるものではなく、接触子２を保持するとともに、電極部４１に導通接触させることができるものであれば特に限定されるものではない。

接続電極体４は、複数の接触子２のそれぞれの接触子２の他方端部２ｂと対向して配置された複数の電極部４１を備え、基板検査用治具ヘッド１１を支持する。
図３は、接続電極体４の一実施形態の一部を示しており、図３（ａ）は接続電極体４の表面斜視図を示しており、（ｂ）は接続電極体の一部の側断面を示している。
図３（ａ）で示す如く、接続電極体４は、接触子２と接触して導通する電極部４１と、治具ヘッド１１を支持する支持板４２を有している。また、接続電極体４は、その表面に複数の電極部４１の接触子２と接触する接触面が形成されている。この電極部４１の接触面と接触子２が接触することにより電気的導通が行われる。

電極部４１は、導電性を有する線状の芯部４１２と、この芯部４１２の外周を覆う導電性の側部４１１からなる。
この芯部４１２は、銅線などの線状の導電体が用いられており、この芯部４１２が延設されることによって、上記するワイヤーケーブル５１の端部を形成する。
側部４１１は、芯部４１２の外周を覆うように配置されるが、例えば、芯部４１２の外径と略同じ又は僅かに大きい内径を有する筒状部材を用いて、この筒状部材（円筒）の内部に円柱状の芯部４１２が収容されるようにしてもよい。この芯部４１２と側部４１１は、共に導電性材料からなり互いに接触して、電気的導通状態になっている。
このため、側部４１１と芯部４１２は、同心に配置されることになる。この結果、電極部４１の接触面は、内側に芯部４１２が配置され、外側に側部４１１が配置される同心の円形に形成されることになる。
尚、電極部４１は、接続電極体４の表面と面一となるように形成されるため、芯部４１２と側部４１１も、接続電極体４の表面と面一となるように形成されることになる。

側部４１１と芯部４１２は、導電性の素材により形成されているが、側部４１１は芯部４１２よりも耐摩耗性に優れた素材により形成されている。
このため、芯部４１２は、接触子２が繰り返し接触した場合、側部４１１に比して、摩耗して摩り減ることになる。この結果、芯部４１２は、側部４１１よりも電極部４１の表面から窪んだ形状となる。

側部４１１と芯部４１２は、また、側部４１１の硬度が芯部４１２の硬度より高い硬度を有していてもよい。
このため、接触子２が電極部４１の接触面に接触して摩耗していく場合には、表面内側に配置される芯部４１２が摩り減ることになる。このため、電極部４１の接触面は、凹字形状となる。このため、電極部４１が窪みを有する形状となる。
この結果、接触子２が接触面に接触する場合には、接触子２の先端が窪み形状となる芯部４１２に接触するとともに、接触子２の先端の外周が側部４１１に接触することになる。このため、接触子２と電極部４１は、芯部４１２及び／又は側部４１１と接触することになるので、安定した接触状態を提供することができる。
また、接触子２は使用時において一定方向に撓ませて使用することになるが、接触子２が撓んだ場合、接触面に対して所定角度に傾斜して配置されることになるが、側部４１１が接触子２の滑走を防止することができる。
尚、耐摩耗性に優れた素材として、ニッケル（Ni）、ルテニウム（Ru）、白金（Pt）、クロム（Cr）やロジウム（Rh）を例示することができ、特に、クロムとロジウムは耐磨耗性に優れている。
この側部４１１と芯部４１２の素材としては、上記の如く、側部４１１の硬度が芯部４１２の硬度よりも高いことが条件であるが、例えばその組み合わせとして、ニッケル（Ni）と銅（Cu）や、ロジウム（Rh）と銅（Cu）、ニッケル（Ni）と黄銅を例示することができる。

この芯部４１２と側部４１１は、夫々、外径ｒ１と外径ｒ２を有していることになる。これらの外径は、接触子２との導通を確実に行うことができる大きさであれば特に限定されないが、接触子２が芯部４１２と側部４１１に同時に接触することができるように設定されることが好ましく、例えば、芯部４１２の外径ｒ１が接触子２の導電部の外径よりも短く、又は、側部４１１の外径ｒ２が接触子２の外径と略同じ又は短くなるように形成することが好ましい。
このように形成することによって、接触子２の底面が芯部４１２に接触し、接触子２の側面が側部４１１に接触することになり、接触子２が芯部４１２と側部４１１に接触することになる。
接触子２の外径は、３０〜１１０μｍに形成されるので、例えば、芯部４１２の外径は、２０〜１００μｍに形成され、側部４１１の外径は、４０〜１２０μｍに形成される。

図３（ｂ）で示される実施形態では、支持体４２が二枚の上板部材（上板部材４２１、下板部材４２２）により形成されている。
この上板部材４２１は、接続電極体４の表面側を形成する板状の部材であり、この上板部材４２１は、径の相違する二つの孔が形成されている。この二つの径の相違する大小の孔（小孔、大孔）は、小孔４２３は電極部４１の側部４１１の外径よりも僅かに大きい径を有するように形成されており、電極部４１の接触面を案内している。
大孔４２４は、電極部４１を固定するための空間として用いられていることができる。例えば、図３（ｂ）では、電極部４１を固定するために、電極部４１が配置された後に、接着剤４３により固定を行っている。この場合、接着剤４３が電極部４１の外周を覆うようになるが、この大孔４２４に余分な接着剤が溜まることになり、空間を無駄なく用いることができる。
尚、図３（ｂ）では、上板部材４２１と下板部材４２２が、所定空間を有して配置されているが、密接して配置されていてもよい。図３（ｂ）の如き空間を有して配置される際には、この空間を用いることにより、上記の如き余分な接着剤４３を吸収することができる。

下板部材４２２は、上板部材４２１と同様に相違する二つの径を有する孔（小孔４２５、大孔４２６）が形成されている。この下板部材４２２は、上板部材４２１の孔と一直線状に整合するように配置されている。
このため、図３（ｂ）で示す如く、上板部材４２１の大孔４２４と下板部材４２２の大孔４２６が対向して配置されることになり、上記の説明の如き空間が形成されることになる。
下板部材４２２の小孔４２５は、電極部４１の位置を案内するとともに芯部４１２から延びる線部を案内する。この下板部材４２２の小孔４２５の径は、側部４１１の外径よりも僅かに大きい径を有していることが好ましい。このように形成されることによって、電極部４１の位置精度を向上させることができるからである。

図４は、電極部の使用状態を示す断面図である。図４（ａ）では、使用回数が多くない（使用して間もない）状態の場合を示しており、図４（ｂ）では、使用回数が多くなり芯部４１２が摩耗して、摩り減った状態を示している。
本発明に係る基板検査用治具１は、初めは図４（ａ）で示される如く、電極部４１が接続電極体４の表面と面一となっている。
一方、基板検査用治具を使用すると、接触子２と電極部４１の接触面とが多数回接触することになり、図４（ｂ）で示される如く、電極部４１の芯部４１２が摩耗により摩り減ってくるようになる。
このとき、接触子２が電極部４１に接触する場合には、接触子２が芯部４１２及び／又は側部４１１に接触するようになる。この結果、通常の電極部に比して、接触子２が電極部４１に確実に接触することになる。
以上が本発明に係る基板検査用治具の構成の説明である。

本発明に係る基板検査用治具１の接続電極体４の製造方法を説明する。
本発明の基板検査用治具１の接続電極体４は、下記の方法により製造することができるが、この方法は単に一実施形態を示しているに過ぎず、他の方法で製造することもできるし、ここに記載される工程の順序を変更して製造することもできる。
まず、基板検査用治具ヘッド１１を製造する。このとき、基板検査用治具ヘッド１１は、検査対象となる基板が有する配線パターンにおける検査点により、保持する接触子２の本数及び配置位置が決定されることになる。

基板検査用治具ヘッド１１の接触子２の本数と配置位置が決定されると、この配置に従って、接続電極体４の電極部４１の数と位置が決定される。
電極部４１の数と位置が決定されるとその数と位置に応じて、支持板４２となる上板部材４２１と下板部材４２２に、径の相違する二つの小孔、大孔が夫々形成される。
小孔と大孔が夫々形成された上板部材４２１と下板部材４２２が用意されると、まず、図５（ａ）で示される如く、上板部材４２１を配置して、小孔４２３へ、電極部４１を挿入する。このとき、挿入される電極部４１は、芯部４１２と側部４１１が所定の長さ以上の長さを有するように形成されている。この所定の長さは、少なくとも上板部材４２１の厚みよりも長く準備されており、上板部材４２１の上面（小孔４２３）から突出している。

次に、下板部材４２２が、図５（ｂ）で示される如く、対応する位置に配置される。このため、上板部材４２１と下板部材４２２の孔に電極部４１が挿通されることになる。
尚、上板部材４２１及び下板部材４２２を先に積層してから、各部材の孔に電極部４１を貫通させても構わない。

上板部材４２１と下板部材４２２の孔に電極部４１が挿入されると、下板部材４２２側から接着剤４３が充填される（図５（ｃ）参照）。この接着剤４３によって、上板部材４２１と下板部材４２２に電極部４１が接着されることになる。
この場合、余分な接着剤４３は、上板部材４２１と下板部材４２２の間に形成される空間に溜まることになるので、上板部材４２１と下板部材４２２がこの接着剤４３によりずれたりいがんだりすることを防止することができる。

上板部材４２１と下板部材４２２に電極部４１が固定されると、図５（ｃ）で示される如く、上板部材４２１の表面側から電極部４１が突出して配置されているので、接続電極体４の上板部材４２１の表面と面一になるように突出部分を取り除く（図５（ｄ）参照）。
このようにして、基板検査用治具の接続電極体が形成されることになる。

本発明に係る基板検査用治具の構成を示す概略図である。 本発明に係る基板検査用治具ヘッドの一実施形態を示す。 本発明に係る基板検査用治具の接続電極体を示す概略図である。 電極部の使用状態を示す断面図である。 本発明に係る基板検査用治具の接続電極体を製造する工程を示す。

符号の説明

１・・・・基板検査用治具
２・・・・接触子
３・・・・保持体
４・・・・接続電極体
４１・・・電極部
４１１・・側部
４１２・・芯部

Claims (4)

1. 被検査基板の電気的特性を検査するために、基板検査装置本体と該被検査基板の配線パターンに設けられる複数の検査点との間の電気的導通を得るための基板検査用治具であって、
   該基板検査用治具は、
   両端に電気的な接触により導通可能となる端部を有する接触子であって、その一方の端部が複数の前記基板被検査点の一つに圧接される、それぞれ導電性を有する棒状の接触子、よりなる接触子群と、
   前記接触子群を保持する保持体と、
   前記接触子群のそれぞれの接触子の他方端部と対向して配置された複数の電極部を備える前記基板検査装置本体に接続される接続電極体とにより構成され、
   前記電極部は、導電性を有する線状の芯部と、該芯部の外周を覆う導電性の側部を有し、
   前記側部は、前記芯部よりも耐摩耗性に優れた素材により形成され、
   前記芯部の端部表面が円形に形成され、前記側部の端部表面が該芯部と同心となる円形に形成され、
   前記側部の内径が前記接触子の外径よりも小さく形成され、前記接触子が前記芯部と前記側部とに同時に接触することを特徴とする基板検査用治具。
2. 前記側部が、前記芯部の硬度より高い硬度を有することを特徴とする請求項１記載の基板検査用治具。
3. 前記芯部が円柱に形成され、前記側部が円筒に形成され、前記芯部と前記側部が同心に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の基板検査用治具。
4. 前記接触子の他方端部が、曲面状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の基板検査用治具。

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