JP5228610B2

JP5228610B2 - 基板検査治具

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Publication number: JP5228610B2
Application number: JP2008123666A
Authority: JP
Inventors: 真藤野
Original assignee: Nidec Read Corp
Current assignee: Nidec Read Corp
Priority date: 2008-05-09
Filing date: 2008-05-09
Publication date: 2013-07-03
Anticipated expiration: 2028-05-09
Also published as: JP2009271005A

Description

本発明は、基板検査治具に関し、より詳しくは、検査用接触子同士の配置ピッチを短くし、微細な検査点に対応することができる基板検査用治具に関する。
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や半導体ウェハなどに形成される電気的配線の検査に適用でき、本明細書では、それら種々の検査基板を総称して「基板」という。

基板検査用治具は、検査対象となる基板と、この基板の電気的特性を算出するための基板検査用装置とを電気的に接続するために利用されている。この基板検査用治具を用いることにより、基板検査装置は、被検査基板上に設定される検査点へ、検査を実施するための電力を供給したり、検査点から電気的信号を取り出したりすることになる。
基板検査用治具は、一端がこの検査点に導通接触し、他端が基板検査用装置の電極部に導通接触する接触子を複数備えている。
この接触子が基板と電極部に圧接されることにより、基板と基板検査用装置が電気的に接続されることになる。

このような基板検査用治具として、特許文献１に開示されるような基板検査用治具の発明が提案されている。
この特許文献１に開示される基板検査用治具では、複数の接触子（プローブ）を、プローブ挿入孔を有する先端側支持体と後端側支持体に保持させて使用する技術が開示されている。この特許文献１の基板検査用治具では、先端側支持体のプローブ挿入孔が、後端側支持体のプローブ挿入孔が傾斜した側にずれた位置に配置される技術が開示される。この特許文献１の基板検査用治具では、このようにプローブ挿入孔がずれた位置に配置されることにより、先端側支持体と後端側支持体の間においてプローブの中間部分を傾斜させることができ、プローブの先端が検査対象に当接したときにスムーズにプローブを撓ませることができる。また、この基板検査用治具は、このように形成することによって、プローブを装着する場合に、先端部支持体と後端部支持体をシフトさせる必要がなくなり、容易にプローブの交換を行うことができる。

また、このような基板検査用治具として、特許文献２に開示されるような基板検査用治具の発明も提案されている。
この特許文献２に開示される基板検査用治具は、接触子を被覆する絶縁被覆部の端部を長手方向の中心部に向けて径が徐々に大きくなるテーパ状をなす技術が開示され、接触子を孔に対して挿抜を容易に且つ円滑に行うことができることを目的として提案されている。

特開２００５−３３８０６５号公報特開２００７−３３３５４２号公報

しかしながら、このような基板検査用治具では、先端側支持体のプローブ挿入孔と後端側支持体のプローブ挿入孔が傾斜位置に配置されて、プローブ装着を容易にするに過ぎなかった。このため、近年のような微細な検査点に接触子を当接させる場合に、接触子の絶縁部の外径よりも短いピッチで当接させることができない問題点を有していた。特に、引用文献２では、第一プレートの挿入孔と第二プレートの挿入孔が同軸的に配置されるため、接触子のピッチは接触子（接触子の絶縁被覆部）の径の大きさに影響を受けてしまう問題点を有していた。そして引用文献１も、同様の状態である。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたもので、微細な検査点に対しても確実に接触子を当接することができる基板検査用治具を提供する。
特に、四端子測定法で用いられるような一つの検査点に対して二つの接触子を当接させる必要がある場合に、接触子のピッチをできるだけ最小にし、微細な検査点であっても確実に二つの接触子を検査点に当接させることのできる基板検査用治具を提供する。

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、基板検査用装置本体と該被検査基板の配線パターンに設けられてい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、両端に電気的導通を図る端部を有し、一方の端部が前記検査点に圧接される導電性及び可撓性を有する棒状の複数の接触子群と、前記接触子群を保持する保持体と、前記接触子群の夫々の接触子の他方の端部と対向して配置されるとともに前記基板検査装置本体と電気的に接続される電極部を備えるとともに前記保持体を支持する電極体を有し、前記接触子群は、一つの検査点に当接する二本の接触子からなる一対の接触子を備えてなり、前記保持体は、前記接触子の一方の端部を前記検査点に案内する案内孔を有する検査点案内部を有し、前記検査点案内部は、前記検査点側に配置されるとともに前記接触子を案内する第一案内孔を有する第一板状部材と、前記第一板状部材と対向して前記電極体側に配置されるとともに前記接触子を案内する第二案内孔を有する第二板状部材とを有し、前記一対の接触子を案内する一対の第一案内孔のピッチは、前記一対の接触子を案内する一対の第二案内孔ピッチよりも短く形成されてい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、前記接触子は、前記棒状の両端部を除く部分に絶縁素材からなる絶縁被覆部が形成されてなり、前記絶縁被覆部の径は、前記第二案内孔のピッチよりも小さく形成されてい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、前記保持体は、前記接触子の他方の端部を前記電極部へ案内するための第三案内孔を有する第三板状部材を有し、前記保持体の前記第一案内孔は、前記第三案内孔と前記第二案内孔を結ぶ直線と、前記第二案内孔から延びる前記第二板状部材の法線とで挟まれる近傍内の前記第一板状部材上に形成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１記載の発明によれば、一つの検査点に当接する一対の接触子は、第一板状部材の第一案内孔のピッチが第二板状部材の第二案内孔のピッチよりも短く形成されているので、接触子同士の先端部のピッチを絶縁被膜部の外径より小さくすることができ、微細な検査点に確実に一対の接触子を当接させることができる。
特に、検査点がはんだバンプのような湾曲形状の場合に、一対の接触子が僅かな位置ずれのために滑り落ちて不良の当接状態を防止することができる。
請求項２記載の発明によれば、接触子の絶縁被覆部の径が第二案内孔のピッチよりも小さく形成されているので、一対の接触子の挿入時及び撓み時の相互干渉が緩和され、接続信頼性を確保することができる。
請求項３記載の発明によれば、第一案内孔が第三案内孔と第二案内孔を結ぶ直線と、第三案内孔からの直下に延長される直線とで挟まれる位置の近傍内に形成されているので、第三案内孔から特に先端が平面形状の接触子を第一案内孔に挿入し易くなる。

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１を使用する場合の全体の概略構成を示している。この図１では、基板検査用治具１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と接触して導通となる電極部（図示せず）を有する電極体４、検出される電気信号を処理する検査信号処理部５、及び電極部と検査信号処理部５を接続する導線４４を示している。
接触子２は、電極部と検査点を電気的に接続する。
保持体３は、接触子２を多針状に保持するとともに、接触子２の一方端を検査点へ、他方端を電極部へ夫々案内する。
本発明は、この基板検査用治具１に関する発明であり、特に、一つの検査点に二本の接触子２を当接させることにより、四端子測定法を行うことを容易に行うことを目的としている。
尚、図１は概略を示す図であり、接触子２の本数やワイヤーケーブルの本数は特に限定されるものではない。また、図面中で示される接触子２や電極部４１は、説明の都合上一本分又は一対分の構造しか開示しておらず、実際の基板検査用治具１では複数の接触子やその接触子２に対応する複数の電極部を有している。

本発明の基板検査用治具の説明を行う。
図２は本発明にかかる基板検査用治具の一実施形態を示す断面図である。
本発明にかかる基板検査用治具１は、接触子２、保持体３と電極体４を有してなる。
接触子２は、検査点と電極体４の電極部４１を電気的に接続する。この接触子２は、両端に電気的導通を図る端部を有し、一方の端部が検査点に圧接され、他方の端部が電極部４１に圧接される。
この接触子２は、導電性を有する棒状部材２１と、この棒状部材２１の周縁に被覆される絶縁被覆部２２を有してなる。
棒状部材２１は、導電性と可撓性を有する素材から形成される円柱形状の部材である。この棒状部材の一方の端部の先端形状は、当接する検査点に応じて変更されるが、はんだバンプのような湾曲形状（半球状形状）に形成される場合には平面形状に形成され、めっきランドのような平面形状の検査点の場合には半球状又は先鋭形状に形成される。棒状部材の他方の端部の先端形状は、電極部４１の形状に応じて変更されるが、電極部４１は電極体４の表面と面一に形成される場合には棒状部材２１の他方の端部は湾曲形状に形成される。
棒状部材２１は、例えば、タングステン（W）やベリリウム銅（BeCu）を用いることができる。

絶縁被覆部２２は、棒状部材２１の周縁で、且つ、棒状部材２１の両端を除く部分に被覆される。この絶縁被覆部２２は、非導電素材で形成されており、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（テフロン（登録商標））やポリウレタンを用いることができる。
この絶縁被覆部２２が設けられる部位は棒状部材２１の両端部を除く部分であるが、棒状部材２１の一方の端部側は、第一板状部材３３の第一案内孔３３１ａ、３３１ｂが棒状部材２１の径ｗ１よりも大きく且つ絶縁被覆部２２の径ｗ２よりも小さく形成されているので、第一板状部材３３の厚みよりも長く形成される必要がある。なお、図２で示される実施形態では、第二板状部材３４の第二案内孔３４１ａ，３４１ｂ内部に挿入されない程度に形成されている。

この接触子２の長さは、特に限定されないが、２〜５ｃｍに設定することができる。棒状部材２１の径ｗ１は、特に限定されないが、四端子測定法を実施するためにより細い形状が好ましく、例えば、４０〜１００μｍに設定される（図３参照）。
また、絶縁被覆部２２の厚みは、例えば、約１０〜２０μｍであり、絶縁被覆部２２の径ｗ２は、例えば、６０〜１４０μｍに設定される（図３参照）。
尚、これらの寸法は、限定されるものではなく適宜に変更される。

本発明の基板検査用治具１は、四端子測定法を実施するために、一つの検査点に二本の接触子２を当接させるため、二本の接触子２を一対の接触子として取り扱う。
このため、一対の接触子２をより効果的に保持させることにより、一対の接触子２の検査点で当接する位置のピッチを狭めることができる。

保持体３は、接触子２の一方の端部を検査点へ案内し、他方の端部を電極部４１へ案内する。
この保持体３は、接触子２の一方の端部を検査点に案内する検査点案内部３１と、接触子２の他方の端部を電極部４１へ案内する電極部案内部３２を有してなる。
この検査点案内部３１は、板状部材で形成されてなり、第一板状部材３３と第二板状部材３４を有してなる。
この第一板状部材３３は、接触子２の一方の端部を案内する第一案内孔３３１を有するとともに、検査点に最も近い位置（検査点側）に配置される。
この第二板状部材３４は、第一板状部材３３と対向して配置されるとともに、接触子２の一方の端部を案内する第二案内孔３４１を有する。この第二板状部材３４は、第一板状部材３３の電極部案内部３２側に配置される。

図２では、一対の接触子２ａ、２ｂを保持する場合が記載されている。
第一案内孔３３１ａ、３３１ｂは、夫々接触子２ａ、２ｂを保持する。第一案内孔３３１ａは、接触子２ａの一方の端部を保持し、第一案内孔３３１ｂは、接触子２ｂの一方の端部を保持する。この第一案内孔３３１ａと第一案内孔３３１ｂの径は、棒状部材２１の径ｗ１よりも大きく形成され、好ましくは、僅かに大ききことが好ましい。
第二案内孔３４１ａ、３４１ｂは、夫々接触子２ａ，２ｂを保持する。第二案内孔３４１ａは、接触子２ａの一方の端部を保持し、第二案内孔３４１ｂは、接触子２ｂの一方の端部を保持する。
第二案内孔３４１ａ，３４１ｂの径は、棒状部材２１の径ｗ１より大きく、好ましくは僅かに大きく絶縁被覆部２２の径ｗ２よりも小さく形成され、第一案内孔３３１ａ，３３１ｂと同様に板部材の厚さに応じて、径の相違する大小二つの同軸の孔部で形成することができる。

図４は、検査点案内部３１の一実施形態である第一板状部材と第二板状部材の構成を示す断面図である。
第一板状部材３３には、第一案内孔３３１ａと第一案内孔３３１ｂが第一ピッチ（距離）ｐ１で形成される。第二板状部材３４には、第二案内孔３４１ａと第二案内孔３４１ｂの第二ピッチｐ２で形成される。
第一ピッチｐ１は、第二ピッチｐ２よりも短く形成される。この第一ピッチｐ１が、第二ピッチｐ２よりも短く形成されることにより、一対の接触子２ａ、２ｂがより狭いピッチで検査点に当接することができる。
このピッチ短縮の量と方向は、絶縁被膜の厚さ相当量と後述の接触子２の撓み方向と直交する検査点の中心方向にすることが望ましい。

この第一ピッチｐ１は、接触子２の絶縁被覆部２２の径ｗ２よりも小さく形成されることが好ましい。第一ピッチｐ１が絶縁被覆部２２の径ｗ２よりも小さく形成されることにより、接触子２の絶縁被膜部２２よりも小さいピッチで検査点に当接させることができ、一対の接触子２を狭い間隔で当接させることができる。
可撓性を有する素材の接触子２において、良好な動作特性が得られる。

保持体３は、接触子２の他方の端部を電極部４１へ案内するための第三案内孔３２１ａ、３２１ｂを有する第三板状部材３２を有する。
図２では、この第三板状部材３２が一枚の板部材により形成される実施形態が示されているが、特に限定されるものではなく、複数の板部材により形成されることもできる。
この第三案内孔３２１ａ、３２１ｂは、図２で示される如く、接触子２ａ，２ｂの絶縁被覆部２２よりも大きい径を有するように形成される。尚、この第三案内孔３２１ａ，３２１ｂも、第一案内孔３３１、第二案内孔３４１と同様に板部材の厚さに応じて、径の相違する大小二つの同軸の孔部で形成することができる。
この第三案内孔３２１ａ、３２１ｂは、保持体３に接触子２が保持される場合の挿入口となる。

図５は、本発明にかかる基板検査用治具の各案内孔の配置位置を示す図２の側面の概略断面図である。
保持体３の形成される第一乃至第三案内孔は、夫々各板状部材に形成されているが、図５で示される如く、これらの案内孔は一直線上に配置されていない。なお、図５では、第一案内孔の位置を符号Ｈ１、第二案内孔の位置を符号Ｈ２、第三案内孔の位置を符号Ｈ３で示しており、各案内孔の中心位置を示している。
第三案内孔Ｈ３と第二案内孔Ｈ２を結ぶ直線Ａは、第三板状部材３２の板面の法線Ｂに対して傾斜して形成されて接触子２の撓み方向を定めている。
第一案内孔Ｈ１は、この直線Ａ上の第一板状部材３３の位置Ｈ４に形成されず、第二案内孔Ｈ２から延びる第二板状部材３４の法線Ｃと直線Ａとで挟まれる第一板状部材３３の位置の近傍内（付近）に形成されることが好ましい。
また、この第一案内孔Ｈ１と第二案内孔Ｈ２を結ぶ直線Ｄは、この法線Ｃと重なることがないように、第一案内孔Ｈ１と第二案内孔Ｈ２は配置される。
第一案内孔Ｈ１と第二案内孔Ｈ２を結ぶ直線Ｄと法線Ｃの角度と、第二案内孔Ｈ２と第三案内孔Ｈ３を結ぶ直線Ａと法線Ｃの角度を比べた場合、直線Ｄと法線Ｃの角度のほうがより小さい角度を形成していることになる。
このように形成することによって、接触子２を第三案内孔Ｈ３から挿入する場合に、第三案内孔Ｈ３を介して第二案内孔Ｈ２に接触子２を挿入した際に、接触子２の可撓性に応じて湾曲し、接触子２が第一案内孔Ｈ１へ挿入されることになる。つまり、第一案内孔Ｈ１が、第三案内孔Ｈ３と第二案内孔Ｈ２を通過して湾曲形状となる接触子２の先端（一方の端部）の位置付近に配置されている。このため、容易に接触子２を挿入することができる。特に先端が平面形状の場合に効果がある。

この第一案内孔Ｈ１の位置は、上記の如き第一板状部材３３上に配置されるが、第一案内孔ＨＩと第二案内孔Ｈ２の間ｄ１と、第二案内孔Ｈ２と第三案内孔Ｈ３の間ｄ２は、１：１０〜３０の比率で設計されることが好ましい。
また、第一案内孔Ｈ１と第二案内孔Ｈ２の距離ｄ３と、第二案内孔Ｈ２と第三案内孔Ｈ３の距離ｄ４は、ｄ３：ｄ４が１：１０〜２００の比率で設計されることが好ましい。
ｄ４は接触子２の撓みを定めるものであり、ｄ３が接触子２の挿入を容易にするものである。

電極体４は、各接触子２の他端と導通接続して、基板を検査する基板検査装置（図示せず）に接続される（図２参照）。
この電極体４は、電極部４１と電極部保持板４２を有してなる。
電極部４１は、一方が接触子２の他方の端部と当接して導通接触され、他方が基板検査装置に電気的に接続される。この電極部４１は導電性の素材により形成される。
この電極部４１は、例えば図２で示される実施形態に示される如く、端面が電極部保持板４２の表面と面一となるように配置される導線４４を用いて形成することができる。

電極部保持板４２は、電極部４１を所定の位置に配置されるように保持する。この電極部保持板４２の大きさや厚みは、特に限定されず、使用により適宜変更することができる。
以上が、本基板検査用治具の構成の説明である。

本発明の基板検査用治具の組み立て方について説明する。
本基板検査用治具１を組み立てる場合には、第一板状部材３３、第二板状部材３４と第三板状部材３２を対象となる第一案内孔Ｈ１、第二案内孔Ｈ２と第三案内孔Ｈ３が所定の位置に配置されるように積設される（図５参照）。
次に、第三案内孔Ｈ３から第二案内孔Ｈ２へ接触子２を挿入する。接触子２は、その一方の端部が第三案内孔Ｈ３を挿通して、第二案内孔Ｈ２に挿入された際には、接触子２がこれら案内孔の配置位置に応じて撓み形状となり、この撓み状態のまま接触子２は挿入方向に進むが、第一案内孔Ｈ１が接触子２の進み方向に配置されているので、接触子２は容易に第一案内孔Ｈ１に挿入され貫通することになる。

また、同じように対となる他方の接触子２を所定の案内孔に挿通させる。
このとき、一対の接触子２は、第二案内孔Ｈ２のピッチよりも第一案内孔Ｈ１のピッチが短く形成されているので、より狭いピッチで一対の接触子２が配置されることになる。

接触子２は、２本を一対としたものとして詳細を説明したが他の実施形態として、通常の検査点に１本の基板検査用治具と混在することが出来る。

本基板検査用治具の概略構成図を示す。本基板検査用治具の一実施形態を示す概略正面図である。接触子の先端断面図を示す。第一板状部材と第二板状部材の概略正面図である。第一乃至第三板状部材の配置位置を示す概略側面図である。

符号の説明

１・・・・・基板検査用治具
２・・・・・接触子
３・・・・・保持体
３３・・・・第一板状部材
３３１・・・第一案内孔
３４・・・・第二板状部材
３４１・・・第二案内孔
４・・・・・電極体
４１・・・・電極部

Claims

被検査基板の電気的特性を検査するために、基板検査用装置本体と該被検査基板の配線
パターンに設けられてい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、
両端に電気的導通を図る端部を有し、一方の端部が前記検査点に圧接される導電性及び
可撓性を有する棒状の複数の接触子群と、
前記接触子群を保持する保持体と、
前記接触子群の夫々の接触子の他方の端部と対向して配置されるとともに前記基板検査
装置本体と電気的に接続される電極部を備えるとともに前記保持体を支持する電極体を有
し、
前記接触子群は、一つの検査点に当接する二本の接触子からなる一対の接触子を備えて
なり、
前記保持体は、前記接触子の一方の端部を前記検査点に案内する案内孔を有する検査点
案内部を有し、
前記検査点案内部は、
前記検査点側に配置されるとともに前記接触子を案内する第一案内孔を有する第一板
状部材と、
前記第一板状部材と対向して前記電極体側に配置されるとともに前記接触子を案内す
る第二案内孔を有する第二板状部材とを有し、
前記一対の接触子を案内する一対の第一案内孔のピッチは、前記一対の接触子を案内す
る一対の第二案内孔ピッチよりも短く形成されていることを特徴とする基板検査用治具。
前記接触子は、前記棒状の両端部を除く部分に絶縁素材からなる絶縁被覆部が形成され
てなり、
前記絶縁被覆部の径は、前記第二案内孔のピッチよりも小さく形成されていることを特
徴とする請求項１記載の基板検査用治具。
前記保持体は、前記接触子の他方の端部を前記電極部へ案内するための第三案内孔を有する第三板状部材を有し、
前記保持体の前記第一案内孔は、前記第三案内孔と前記第二案内孔を結ぶ直線と、前記第二案内孔から延びる前記第二板状部材の法線とで挟まれる近傍内の前記第一板状部材上に形成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。