JP5092231B2 - プローブ装置及び基板検査装置 - Google Patents
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Description
尚、本発明は、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、本明細書では、それら種々の配線基板を総称して「基板」という。
また、基板の一方の面の配線パターンの検査点に移動式接触子を圧接し、他方の面の検査点には多針式接触子を圧接して上記の判定を行うものや、移動式接触子が圧接された配線パターンとベタ導体との間の静電容量を測定するものなど、移動式接触子を用いた様々な基板検査装置が知られている。
図7は、このプローブ装置の説明図であって、(a)は、基板Tに形成された配線パターン上の検査点TPに圧接される前の状態であって、(b)は、検査点TPに圧接されている状態である。この図7に示すように、このプローブ装置9は、図略の駆動機構によって基板の検査面と垂直な方向(図の上下方向)に移動される支持部材92(構成部材923)と、基端が支持部材92に固定され先端が検査点TPに圧接される接触子91とを備えている。
また、このようなリンク機構の耐久性は、プローブ装置を使用する環境条件に大きな影響を受ける問題を有していた。即ち、高温環境下、低温環境下又は高温低温が繰り返されるような急激な温度変化のある環境下において使用される場合には、このようなリンク機構の耐久性は低下してしまい、連続的な長時間使用には適していないのが現状であった。
しかしながら、昨今に至り、基板の配線パターンが複雑化されて検査点の数が増加するとともに、上記の如き環境下で基板の電気的特性を検査する必要性が生じ、耐久性の高いプローブ装置の出現が要望されていた。
このため、片持ち梁状の支持体の揺動に追従する復元力が付勢手段より絶えず生じ、連続的な長時間の使用であっても、支持体の上下方向の揺動を補助する。
また、このような付勢手段を有する構造とすることによって、高温環境下、低温環境下、激しい温度変化のある環境下によるプローブ装置の疲労や劣化を低減し、プローブ装置の負担を低減することができるので、プローブ装置の耐久性を向上させる。
このため、片持ち梁状の支持体の揺動に追従する復元力が付勢手段より絶えず生じ、連続的な長時間の使用であっても、支持体の上下方向の揺動を補助する。
また、このような付勢手段を有する構造とすることによって、高温環境下、低温環境下、激しい温度変化のある環境下によるプローブ装置の疲労や劣化を低減し、プローブ装置の負担を低減することができるので、プローブ装置の耐久性を向上させて、基板検査装置の耐久性を向上させることができる。
図1は、本発明の実施例のプローブ装置を示す側面図である。
本発明の実施例のプローブ装置1は、接触子2、長尺部材3(保持体31、支持体33と取付部35)、プローブ収容部4、付勢手段5を有してなる。
このプローブ装置1は、被検査基板に配線パターン上に設定された所定の検査点に対して、接触子2の先端21をこの検査点に接触させ、この検査点を介して電圧や電流等の電気信号を測定するための電気信号を接受する装置である。
図2は、本発明の実施例の支持体を示す側面図であり、(a)は接触子を取り付けた状態を示し、(b)は接触子を取り除いた状態を示している。
尚、接触子2の一端(先端)は検査点に接触して電子信号を受信し、他端22は受信した電気信号を基板検査装置(図示せず)の検査制御手段(図示せず)に送信するために導線に接続されている。
保持体31は、板状又は棒状の部材により形成され、接触子2をその自由端(A)において支持する。この保持体31の自由端(A)では、図2(a)で示される如く、接触子2が下方へ突出するように取り付けられている。
保持体31の反対側である固定端(B)には、後述する固定部36が設けられている。この固定部36は、後述するプローブ収容部4に固定される。このように自由端と固定端が形成されることにより、接触子2が、保持体31支持体33取付部35からなる長尺部材3に取り付けられるとともに、この長尺部材3が固定部36を軸とする揺動可能に片持ち梁状に配置されることになる。
尚、このような構成を有しているので、保持体31は、固定位置(固定部36)を中心として揺動することができるようになり、その動きに追従して接触子2も上下動する。
このように上下方向に直動させることにより、保持体31が検査点に圧接されて上方へ移動しても、直角方向に移動するため、接触子2の先端21と検査点に於ける接触位置を絶えず左右にずれることなく、同じ位置とすることができる。
この長尺部材3は、接触子2が取り付けられる保持体31と、保持体31から第一節部32を介して延設される支持体33と、支持体33から第二節部34を介して接続される取付部35を有している。
この取付部35は、この取付部35を後述するプローブ収容部4に固定するために固定用ネジ又は固定用軸を挿入される孔部36を有している。図2で示されている長尺部材3では、保持体31の一側面下方に接触子2が突出するように取り付けられている。この保持体31の他側面には、上下方向に配設された2つの第一節部321、322が取り付けられ、これらの第一節部321,322を介して2つの支持体331,332が取り付けられている。
この上下に配置される2つの支持体331,332は、異なる長さを有しており、第一節部32と第二節部34と長さの相違する2つの支持体33を利用することによって、図2(a)内の矢印で示すように検査面に対して直角な方向に保持体31が移動するようになっている。
このように保持体31が上下方向に直角に移動するので、保持体31に取り付けられる接触子2の先端21も上下方向に直角に移動し、検査点に対して左右方向にずれることなく常に同じ位置で接触することになる。
この長尺部材3は、弾性力を有するために、可撓性を有する素材で形成される。また、この長尺部材3は、温度や温度変化の影響が少ない素材が適宜選択されて使用されるが、可撓性を有し且つ耐熱性に優れたピーク(PEEK ポリエーテルエーテルケトン)材を使用することが好ましい。
尚、第一及び第二節部32,34は、支持体33と保持体31又は取付部35の連結部分に一対の円弧状の切欠きにより形成され、この部分を中心として保持体31や支持体33が揺動する。
このプローブ収容部4は、接続部41と固着部42を有してなる。
この接続部41は、基板検査装置(図示せず)に脱着自在に取り付けることができる機構で、接触子2からの電気信号を受信し、装置側へ送信する機能を有している。
固着部42は、切欠き部43の空間内に長尺部材3と付勢手段5が収容される。
側面部421は、長尺部材3と並列して配設され、固定部35の孔部36を用いて軸着又は螺着されている。このように構成することにより、この固定部35が揺動する基準軸となる。
天井部422は、長尺部材3の上方に配置される。この天井部422は、後述する付勢手段5が固定されることになる。
尚、図3(b)では、プローブ収容部4の切欠き部43内に長尺部材3と後述する付勢手段5が収容されている。また、図3(b)では、固着部42が正面視に於いて下向きL字状に形成され、その切欠き部43に長尺部材3が収容されている。
この突出部6は、2つの支持体331,332の内側に配されるとともに側面部421から表面へ突出し、上側の支持体331の近傍に配置される。
この突出部6により、支持体33が上方に移動する場合には、下側の支持体332がこの突出部6に接触するまでしか上昇せず、また、支持体33が下方に移動する場合には、上側の支持体331がこの突出部6に接触するまでしか下降しないことになる。
この付勢手段5はプローブ収容部4の天井部422と支持体33に挟持されることになるため、保持体31(又は支持体33)が上方に移動すると、支持体33とプローブ収容部4の天井部422により形成される空間が狭くなり、付勢手段5を圧縮することになる。また一方で、保持体31が下方に移動すると、支持体33とプローブ収容部4の天井部422により形成される空間が広くなり、付勢手段5を伸長することになる。
このように付勢手段5は、圧縮及び伸長される力が負荷されると、これらの力に反発するように反発力が働き、付勢手段5が圧縮されると伸長しようとする力が生じ、付勢手段5が伸長されると収縮しようとする力が生じることになる。
したがって、保持体31が上下方向に移動された場合に、支持体33自体が元の位置に戻ろうとする力が働くと同時に、この付勢手段5によっても支持体33を元の位置に戻そうとする力が働くことになり、支持体33を補助することになる。
付勢手段5の一端51が天井部422に固着されているため、この固着部を基点として付勢手段5がバネ変形することになる。また、付勢手段5の他端52は、支持体33の上面3311に当接されているため、支持体33の揺動に応じて支持体33上を摺動することができ、保持体31の上下方向の検査面に対する直角移動を妨げることがない。
この付勢手段5は、一端51に当たる支持体331の上面3311に当接する支持体当接部52と、支持体当接部52と所定角度αをなして直線状に延びる中央部53と、中央部53から延設されるとともに天井部422へ固定される天井固定部51を有する。
支持体当接部52は、図4(a)で示される如く、円弧状の切欠き部521が設けられている。支持体当接部52と中央部53がなす所定角度αや、中央部53と天井固定部51がなす所定角度βは、その角度に応じて付勢手段5の弾性力を変化させることができ、適宜設定される。これらの角度α、βは、例えば、夫々130〜160度に形成される。
天井固定部51には、孔部511が設けられており、この孔部511を介して天井部422にこの付勢手段5を螺着することができる。
また、天井固定部51、支持体当接部52、中央部53の平面視に於ける長さや幅は、長尺部材3の幅や長さに応じて適宜設定される。
尚、この付勢手段5は、長尺部材3の素材に応じて適宜生じる荷重を変化させることができるが、例えば、長尺部材3が基準位置に位置されている場合に、5〜10gの荷重が負荷され、支持体33が基準位置から上又は下方向に所定量移動して付勢手段5が圧縮又は伸長した場合には、13〜17gの荷重が生じるように適宜設定される。
他の実施例である付勢手段5’は、上記第一実施例の付勢手段5と同様の天井固定部51と支持体当接部52を有しており、中央部53’が上記第一実施例の中央部53と相違している。
この中央部53’は、図5(b)で示す如く、略く字状に湾曲されている。このようにく字状に中央部53’が形成されることにより、上記の第一実施例の付勢手段5と同様の効果を得ることができる。
この第二実施例の場合も上記第一実施例の場合と同様、支持体33に適度な負荷がかかるように、長さや幅、又は湾曲度が適宜設定される。
尚、バネやゴム樹脂を利用する場合も、上記実施例の場合と同様、支持体33に適度な負荷がかかるように適宜設定される。
図6は、本発明の第一実施例の動作を示す図である。この図6では、プローブ装置1の接触子2が基板Tの検査点TPに接触した状態を示している。
プローブ装置1は、基板Tの上方を基板Tと平行な方向に移動して、所定の検査点TPの上方に位置された後に、検査点TPに接触するように下方に移動する。このとき、接触子2が検査点TPに接触するまでプローブ装置1は下降し、更に、接触子2を所望の接触圧で確実に検査点TPに接触させるために、プローブ収容部4が更に下降し、保持体31と支持体33がプローブ収容部4に対して相対的な上方へ移動する(図6の白矢印方向)。保持体31が上方に移動することによって、接触子2は支持体33の復元力により確実に検査点TPに圧接することになる。
また、このプローブ装置1の長尺部材3は、上記の説明の如く、保持体31、2つの長さの相違する支持体33、第一及び第二節部32,34を具備することにより、基板Tに対して直角方向(図6のX軸方向)に上昇移動する。このため、検査点TPに対してプローブ装置1の上下動に応じて、接触子2と検査点TPの接触点が位置ずれすることがない。
このため、長尺部材3自体が有する復元力(基の位置に戻ろうとする力)を補助することができる。このため、長尺部材3の第一及び第二節部32,34の疲労や劣化により、長尺部材3(支持体33)自体の復元力が低下しても、付勢手段5によりこの復元力を提供することができ、プローブ装置1の負荷を低減させることができ、プローブ装置1の耐久性を向上させることができる。
このような構成は、温度変化に因らないため、高温/低温環境下、や温度変化の激しい環境下においても、耐久性の高いプローブ装置1を提供することができる。
この基板検査装置は、少なくとも2つ以上のプローブ装置1と、検査制御手段(例えば、特開2005−55359号公報に開示される装置)を有してなる。このプローブ装置1の接触子2が検査点に接触することによって電気信号を受信する。この接触子2は、検査制御手段に電気的に接続されているので、この電気信号は検査制御手段に送られることになる。
検査制御手段は、異なる検査点からの電気信号を受信して、この信号を基に抵抗値を算出したり、電圧を測定したり、所定の演算を行うことにより、検査点の電気的特性を算出する。
尚、この基板検査装置で使用されるプローブ装置1は、2本の接触子2が一つの検査点の電気信号を受信することができるように、2つのプローブ装置1が対称に配置され一体的に組み込まれていることが好ましい。このように一つの検査点を一体型に形成された2つのプローブ装置1にて電気信号を受信することによって、四端子測定法により2つの検査点間の抵抗を算出することができるからである。
2・・・・接触子
3・・・・長尺部材
31・・・保持体
32・・・第一節部
33・・・支持体
34・・・第二節部
35・・・取付部
36・・・固定部
4・・・・プローブ収容部
421・・側面部
422・・天井部
5・・・・付勢手段
51・・・支持体当接部
52・・・天井固定部
53・・・中央部
T・・・・基板
TP・・・検査点
α・・・・所定角度
Claims (3)
- 被検査基板の検査面の配線パターン上に設定された複数の所定の検査点に順次接触させて、該検査点の電気信号を受信するプローブ装置であって、
長さの相違する二本の長尺部材を有するとともに、長い長尺部材を下方に、短い長尺部材を上方に配置し、これらの長尺部材を揺動可能な片持ち梁状に一端が取付部に取り付けられ、弾性力により常時は中立位置を占める支持体と、
前記支持体の自由端に取り付けられ、線状の接触子を保持する保持体と、
前記支持体を収容するプローブ収容体と、
前記保持体又は前記支持体の揺動に反発する付勢手段を備え、
前記プローブ収容体が、
前記支持体と並列して配置され、前記長い長尺部材の長さよりも長い側面部と、
前記支持体の上面に対向するとともに前記長い長尺部材の長さよりも長い天井部と、
前記側面部と前記天井部により形成される空間で、前記支持体と前記付勢手段が内部に収容される切欠部を有し、
前記側面部は、前記取付部が固定され、前記支持体が前記中立位置にある場合に、前記短い長尺部材の下面に当接する突出部を有し、
前記付勢手段が、
板状に形成され、
前記支持体の前記短い長尺部材の上面に当接する支持体当接部と、
前記支持体当接部から、所定角度を形成して直線状に延設される中央部と、
前記中央部から延設されるとともに前記天井部へ固定される天井固定部を有し、
前記支持体が前記中立位置にある場合に、前記突出部と前記支持体当接部が前記短い長尺部材を挟持するように配置されていることを特徴とするプローブ装置。 - 前記保持体は第一節部を介して前記支持体と接続され、該支持体は第二節部を介して前記取付部に接続されていることを特徴とする請求項1に記載のプローブ装置。
- 被検査基板の電気的特性を検査する基板検査装置であって、
請求項1乃至2いずれかに記載されるプローブ装置と、
前記プローブ装置を介して前記被検査基板の検査面の配線パターン上に設定された所定の検査点との間で検査信号を伝送して、前記被検査基板の電気的特性を検査する検査制御手段を備えることを特徴とする基板検査装置。
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