JP5235689B2 - プローブピンのピン立て装置 - Google Patents

Description

本発明は、プローブピンをピン立て基板の孔部に挿入させるプローブピンのピン立て装置に関する。

従来のプローブカードは、直線状のプローブピンを一本ずつ挿入チャックを用いて把持したり、同プローブピンをピン吸着手段を用いて吸着したりしてピン立て基板の孔部に挿入することにより、プローブピンのピン立てがなされている（特許文献１参照）。

特開２０００−１６２２３９号公報

このように挿入チャックやピン吸着手段等を用いているものの、手作業でピン立てを行うことから、プローブピンがピン立て基板の孔部の周縁部に当接等し、当該プローブピンに傷が付くことがあった。また、挿入チャックによる把持やピン吸着手段による吸着によりプローブピンにダメージを与えることがあった。このため、微細なプローブピンをピン立て基板の孔部に挿入する作業は非常に困難であった。

本発明は、上記事情に鑑みて創案されたものであって、その目的とするところは、プローブピンを傷つけることなく容易にピン立て基板の孔部に挿入することができるプローブピンのピン立て装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のプローブピンのピン立て装置は、ガイド孔及び第１、第２の噴射孔を有するボディと、ボディの第１の噴射孔にガスを供給する第１の供給装置と、ボディの第２の噴射孔にガスを供給する第２の供給装置と、第１、第２の供給装置の動作を制御する制御部と、プローブピンがピン立てされるピン立て基板が搭載されるプレートとを備えており、ガイド孔はボディを上下方向に貫通しており、第１の噴射孔はボディを貫通し且つガイド孔に連通しており、第２の噴射孔はボディの第１の噴射孔より上方に設けられ且つガイド孔に連通しており、制御部が第１の供給装置を動作させてガスを第１の噴射孔に供給させると、プローブピンがガイド孔内で保持され、第２の供給装置を動作させてガスを第２の噴射孔に供給させると、プローブピンがガイド孔から下方に排出されるようになっている。

このようなプローブピンのピン立て装置による場合、第１の供給装置から供給されるガスが第１の噴射孔を通過することにより、ガイド孔の第１の噴射孔との連通部分を塞ぐエアーシャッターとして機能する。このエアーシャッターにより、プローブピンがガイド孔内で保持される。このため、プローブピンを保持するに当たり、挿入チャックによる把持やピン吸着手段による吸着のようにプローブピンに物理的な外力が加わらないため、プローブピンにダメージが加わるのを防止することができる。また、第２の供給装置から供給されるガスが第２の噴射孔及びガイド孔を通過することにより、ガイド孔内で保持されたプローブピンがガイド孔の下側から排出され、ピン立て基板の孔部に挿入される。このため、プローブピンがピン立て基板の孔部の縁部に当接等することにより傷つくのを防止することができる。しかも、制御部が第１、第２の供給装置の動作を制御することにより、プローブピンがピン立て基板の孔部に自動的に挿入されるため、プローブピンを容易にピン立て基板の孔部に挿入することができる。

前記プローブピンのピン立て装置は、ボディをピン立て基板に対して相対的に水平移動させ、ボディのガイド孔をピン立て基板の孔部の上方に配置させる移動装置を更に具備する構成とすることができる。この場合、ガイド孔をピン立て基板の孔部の上方に容易に配置することができるので、プローブピンを更に容易にピン立て基板の孔部に挿入することができる。

本発明の実施の形態に係るプローブピンのピン立て装置のブロック図である。 同装置のボディ及び移動装置のテーブルをピン立て装置上に配置した状態を示す模式的断面図であって、（ａ）がプローブピンを保持した状態を示す図、（ｂ）がプローブピンを排出する状態を示す図である。 同装置の移動装置の制御部により処理されるピン立てプログラムのフローチャートである。 本発明のピン投入装置を更に備えたピン立て装置を示す模式的断面図である。 本発明の複数のプローブ同時挿入タイプのピン立て装置を示す模式的断面図であって、（ａ）がプローブピンを保持した状態を示す図、（ｂ）がプローブピンを排出する状態を示す図である。 （ａ）が本発明のボディスライドタイプのピン立て装置を示す模式的断面図、（ｂ）が本発明のボディリボルバータイプのピン立て装置を示す模式的断面図である。 図7は、本発明のボディの第１、第２の噴射孔を省略したタイプのピン立て装置を示す模式的断面図であって、（ａ）がプローブピンを保持した状態を示す図、（ｂ）がプローブピンを排出する状態を示す図である。

以下、本発明の実施の形態に係るプローブピンのピン立て装置について下記図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の実施の形態に係るプローブピンのピン立て装置のブロック図、図２は同装置のボディ及び移動装置のテーブルをピン立て装置上に配置した状態を示す模式的断面図であって、（ａ）がプローブピンを保持した状態を示す図、（ｂ）がプローブピンを排出する状態を示す図である。

図１及び図２に示すピン立て装置は、プローブピン１０を一本ずつピン立て基板２０の複数の孔部２１に挿入させる装置である。

プローブピン１０は、図２に示されるように、タングステン等の導電金属材料を引き延ばして作成された円柱状の針である。このプローブピン１０は、外径が１００〜５００μｍ、長さが５〜１３ｍｍとなっている。

ピン立て基板２０は、図２に示されるように、複数の孔部２１が４００μｍピッチ間隔でマトリックス状に開設されている。

各孔部２１の直径はプローブピン１０の外径よりも５０〜１００μｍ大きい。孔部２１にはスルーホールメッキが施されている。

ピン立て装置は、図１及び図２に示すように、ボディ１００と、第１の供給装置２００と、第２の供給装置３００と、スイッチ手段４００と、移動装置５００と、制御部６００と、操作部７００と、プレート８００とを備えている。以下、ピン立て装置の各部について詳しく説明する。

プレート８００は、図２に示されるように、ピン立て基板２０が載置される載置台である。このプレート８００により、後述するピン立ての際に、プローブピン１０が孔部２１から脱落するのを防止される。

ボディ１００は樹脂を切削加工することによって得られる。このボディ１００には、図２に示すように、ガイド孔１１０と、第１の噴射孔１２０と、第２の噴射孔１３０とが設けられている。

ガイド孔１１０は、ボディ１００を上下に貫通する孔である。このガイド孔１１０は、ピン挿入部１１１とガイド孔本体１１２とを有する。

ピン挿入部１１１の直径はガイド孔本体１１２よりも大きくなっている。また、ピン挿入部１１１の上側の外周縁部は、上方に漸次拡大するテーパ面となっている。ピン挿入部１１１の下端部は下方に漸次低減する先細り形状となっており、ガイド孔本体１１２の上端部に連通している。

このため、ピン挿入部１１１に挿入されたプローブピン１０は、当該ピン挿入部１１１を通じてガイド孔本体１１２に挿入される。

ガイド孔本体１１２は直径がプローブピン１０の外径よりも５０〜１００μｍ大きい長孔である。ガイド孔１１０は、ピン挿入部１１１から挿入されたプローブピン１０をガイドし、下側から排出可能になっている。

第１の噴射孔１２０は、ボディ１００の下端部に水平方向に向けて設けられた長孔である。この第１の噴射孔１２０はガイド孔１１０のガイド孔本体１１２の下端部に直交し当該ガイド孔本体１１２に連通している。また、第１の噴射孔１２０の一方の端部は開放されている。

第２の噴射孔１３０は、ボディ１００の中間部にガイド孔１１０のガイド孔本体１１２の上端部に向けて傾斜するように設けられた長孔である。この第２の噴射孔１３０の一方の端部がガイド孔本体１１２の上端部に連通している。

第１の供給装置２００は、圧縮した空気（ガス）を噴射口から噴出させる周知のガス噴射装置である。前記噴射口は第１の噴射孔１２０の他方の端部に接続されている。第１の供給装置２００から空気が噴射されると、該空気が第１の噴射孔１２０を通ってボディ１００の外部に排出される。このように空気が第１の噴射孔１２０を通過することにより、ガイド孔本体１１２の下端部が前記空気で塞がれる。すなわち、第１の供給装置２００から噴射された空気がガイド孔本体１１２の下端部を塞ぐエアーシャッターとして機能する。このエアーシャッターにより、ガイド孔本体１１２内でプローブピン１０が保持される。

第２の供給装置３００は、圧縮した空気（ガス）を噴射口から噴出させる周知のガス噴射装置である。前記噴射口は第２の噴射孔１３０の他方の端部に通じている。この第２の供給装置３００から空気が噴射されると、該空気が第２の噴射孔１３０及びガイド孔本体１１２を順次通ってボディ１００の外部に排出される。このように空気がガイド孔本体１１２の上側から下側にかけて通過することにより、プローブピン１０がガイド孔本体１１２内を微細に振動しつつ移動し、当該ガイド孔本体１１２の下側から前記空気と共に排出される。このように前記空気によりプローブピン１０に微細な振動を与えることにより、プローブピン１０がガイド孔本体１１２内をスムーズに移動する。

なお、第１、第２の供給装置２００、３００は、空気以外のガス（例えば、窒素ガス等）を噴射させるものであっても良い。

スイッチ手段４００は、第１、第２の供給装置２００、３００への駆動電流の供給／非供給を切り替えるスイッチ回路である。このスイッチ手段４００は、第１の供給装置２００に駆動電流を供給（すなわち、第１の供給装置２００をオン）しているときには、第２の供給装置３００に駆動電流を非供給（すなわち、第２の供給装置３００をオフ）とし、第２の供給装置３００に駆動電流を供給（すなわち、第２の供給装置３００をオン）しているときには、第１の供給装置２００に駆動電流を非供給（すなわち、第１の供給装置２００をオフ）とするようになっている。

移動装置５００は、図２に示すように、テーブル５１０と駆動部５２０とを有する。

テーブル５１０はボディ１００が設置される板状体である。このテーブル５１０にはガイド孔本体１１２と連通する貫通孔５１１が設けられている。この貫通孔５１１の直径はガイド孔本体１１２と略同じである。

駆動部５２０はテーブル５１０をピン立て基板２０に沿ってＸ−Ｙ方向に移動させる周知の駆動装置である。

操作部７００はピン立て装置を操作するための操作入力装置である。

制御部６００としてはマイコン等を用いている。この制御部６００の入力ポートには操作部７００が、出力ポートにはスイッチ手段４００及び移動装置５００の駆動部５２０が接続されている。制御部６００のメモリには、図３に示すピン立てプログラム及びデータデーブルが予め記録されている。前記データデーブルにはピン立て基板２０の全孔部２１の位置を示す位置情報が記録されている。

制御部６００は、前記ピン立てプログラムを処理することにより、メモリ上のデータデーブルの位置情報に基づいて駆動部５２０を動作させ、テーブル５１０をＸ−Ｙ方向に移動させる一方、スイッチ手段４００をスイッチングさせて第１、第２の供給装置の動作（オン／オフ）を制御するようになっている。

以下、上述したピン立て装置を用いてプローブピン１０をピン立て基板２０の孔部２１に順次ピン立てを行う方法について図３を参照しつつ説明する。図３は本発明の実施の形態に係るプローブピンのピン立て装置の移動装置の制御部により処理されるピン立てプログラムのフローチャートである。

まず、ピン立て装置の電源がオンにされると、制御部６００がメモリ上のピン立てプログラムを処理する。すると、スイッチ手段４００をスイッチングして第１の供給装置２００をオン、第２の供給装置３００をオフとする（Ｓ１）。これにより、図２（ａ）に示すように、第１の供給装置２００から第１の噴射孔１２０に空気が噴射され、当該第１の噴射孔１２０を通過する空気（すなわち、エアーシャッター）によりガイド孔本体１１２の下端部が塞がれる。

この状態で、作業者によりプローブピン１０がボディ１００のピン挿入部１１１に挿入されると、プローブピン１０が自重によりピン挿入部１１１を通ってガイド孔本体１１２に入り込み、前記エアーシャッターによりガイド孔本体１１２内で保持される。

その後、操作部７００を通じて操作入力されると（Ｓ２）、メモリ上のデータデーブルを読み込み（Ｓ３）、当該データデーブル上の各孔部２１の位置を示す位置情報の全てについてフラグがセットされているか否か判定する（Ｓ４）。全ての位置情報にフラグがセットされていないと判定したときには、フラグがセットされていない位置情報を読み込み、当該位置情報に基づいて駆動部５２０を動作させ、テーブル５１０をＸ−Ｙ方向に移動させる（Ｓ５）。これにより、ボディ１００のガイド孔本体１１２及びテーブル５１０の貫通孔５１１がピン立て基板２０の前記位置情報に示された孔部２１の上方に配置される。

テーブル５１０の移動が完了すると、テーブル５１０を移動させるために使用した位置情報についてフラグをセットする（Ｓ６）。その後、スイッチ手段４００をスイッチングして第１の供給装置２００をオフにする一方、第２の供給装置３００をオンにする（Ｓ７）。すると、図２（ｂ）に示すように、第１の供給装置２００から噴射される空気が停止し、ガイド孔本体１１２の下端部が開放される。その一方で、第２の供給装置３００から第２の噴射孔２２０に空気が噴射される。この空気がボディ１００の第２の噴射孔２２０、ガイド孔本体１１２及びテーブル５１０の貫通孔５１１を通過することにより、プローブピン１０がガイド孔本体１１２及び貫通孔５１１内を微細に振動しつつ移動する。そして、前記空気と共に、プローブピン１０がガイド孔本体１１２及び貫通孔５１１から排出され、ピン立て基板２０の孔部２１に挿入される。

その後、データデーブル上の全ての位置情報についてフラグがセットされるまで、ステップ１〜ステップ６までの処理を繰り返す。このようにしてピン立て基板２０の全ての孔部２１にプローブピン１０が挿入され、ピン立てが完了する。

なお、ステップ４において、データデーブル上の全ての位置情報についてフラグがセットされていると判定したときには、ピン立て完了である旨の表示出力を行い（Ｓ８）、データデーブル上の全ての位置情報についてのフラグをリセットし（Ｓ８）、ステップ１に戻る。その後、ピン立て基板２０を交換すれば、次のピン立て基板２０のピン立てを行うことができる。

ピン立て完了後、作業者によりプローブピン１０がピン立て基板２０の孔部２１に半田付け等により電気的に接続される。

以上のように、上記ピン立て装置を用いてプローブピン１０をピン立て基板２０の孔部２１にピン立てした場合、第１の供給装置１００のから噴射された空気によりガイド孔本体１１２の下端部が塞がれ、プローブピン１０がガイド孔本体１１２内で保持される。このため、プローブピン１０を保持するに当たり、挿入チャックによる把持やピン吸着手段による吸着のようにプローブピンに物理的な外力が加わらないため、プローブピン１０にダメージが加わるのを防止することができる。また、第２の供給装置３００から第２の噴射孔１３０を通じてガイド孔本体１１２に噴射される空気により、プローブピン１０が微細に振動しつつガイド孔本体１１２から排出され、ピン立て基板２０の孔部２１に挿入される。このため、プローブピン１０がピン立て基板２０の孔部２１の縁部に当接等することにより傷つくのを防止することができる。また、プローブピン１０を微細に振動させることにより、プローブピン１０がガイド孔本体１１２内での引っ掛かるのを防止することができる。

しかも、移動装置５００によりボディ１００のガイド孔本体１１２がピン立て基板２０の孔部２１の上方に自動的に配置され、第２の供給装置３００から噴射される空気によりプローブピン１０がピン立て基板２０の孔部２１に自動的に挿入されるので、プローブピン１０をピン立て基板２０の孔部２１に容易にピン立てすることができる。

なお、上記ピン立て装置は、上記実施の形態に限定されるものではない。以下、詳しく述べる。なお、図４は本発明のピン投入装置を更に備えたピン立て装置を示す模式的断面図、図５は本発明の複数のプローブ同時挿入タイプのピン立て装置を示す模式的断面図であって、（ａ）がプローブピンを保持した状態を示す図、（ｂ）がプローブピンを排出する状態を示す図、図６は（ａ）が本発明のボディスライドタイプのピン立て装置を示す模式的断面図、（ｂ）が本発明のボディリボルバータイプのピン立て装置を示す模式的断面図、図7は、本発明のボディの第１、第２の噴射孔を省略したタイプのピン立て装置を示す模式的断面図であって、（ａ）がプローブピンを保持した状態を示す図、（ｂ）がプローブピンを排出する状態を示す図である。

上記実施の形態では、ガイド孔１１０は、ピン挿入部１１１とガイド孔本体１１２とを有するとしたが、プローブピンが挿入可能であり且つ当該プローブピンをガイド可能な上下に延びる孔である限り、任意に設計変更することが可能である。

上記実施の形態では、スイッチ手段４００については、第１、第２の供給装置２００、３００に駆動電流を供給／非供給をスイッチングするスイッチ回路であるとしたが、これに限定されるものではない。例えば、第１、第２の供給装置のオン／オフを切り替える操作スイッチとすることも可能である。この場合には、前記操作スイッチは、制御部によりスイッチングされるのではなく、作業者により操作される。また、制御部６００により第１、第２の供給装置２００、３００のガスの噴射を制御する場合には、スイッチ手段４００を省略することができる。

移動装置５００については、ボディ１００のガイド孔本体１１２とピン立て基板２０の穴部２１との位置合わせを作業者が行う場合には、省略することができる。また、移動装置５００は、ボディ１００ではなく、ピン立て基板２０が載置されたテーブル５１０を水平移動させ、ピン立て基板２０の孔部２１をボディ１００のガイド孔１１０下に配置させるようにしても良い。この場合には、テーブル５１０がプレート８００を兼ねる。また、ボディ１００のガイド孔本体１１２とピン立て基板２０の穴部２１との位置合わせの制度を向上させるために、移動装置５００にCCDカメラ等を設け、そのカメラ映像に基づいて位置補正するように設計変更することも可能である。

また、上記実施の形態では、移動装置５００は、操作部７００が操作されることにより、制御部６００が駆動部５２０を動作させるとしたが、これに限定されるものではない。例えば、図４示すように、ボディ１００上にガイド孔１１０内にプローブピン１０を順次投入するピン投入装置９００を設置することができる。このピン投入装置９００は、外周縁部に複数のピン保持孔９１１が環状に設けられた回転型の格納部９１０と、この格納部９１０を回転させる駆動部９２０と、格納部９１０のピン保持孔９１１を開閉する複数のシャッタ９３０とを有する。この場合、制御部６００がスイッチ手段４００をスイッチングして第１の供給装置２００をオンにした後、駆動部６２０を動作させて格納部６１０を回転させ、その後、ガイド孔１１０上のシャッタ９３０を開いてピン保持孔９１１内のプローブピン１０をガイド孔１１０に投入するようになっている。このように設計変更すれば、全自動でプローブピン１０のピン立てを行うことができる。

また、ボディ１００に複数のガイド孔１１０及び第１、第２の噴射孔１２０、１３０を設けることが可能である。例えば、ボディ１００’に複数のガイド孔１１０’をピン立て基板２０の複数の孔部２１のピッチ間隔と同じ間隔で配設した場合、図５（ａ）に示すように、複数のガイド孔１１０’の下端部を第１の供給装置２００から噴射された空気により各々塞いで当該ガイド孔１１０’内でプローブピン１０を保持し、その後、図５（ｂ）に示すように、複数のガイド孔１１０’と複数の孔部２１とを位置合わせをした状態で、複数のプローブピン１０を第２の供給装置３００から排出された空気でガイド孔１１０’から各々排出し、複数の孔部２１に各々に挿入させるように設計変更することが可能である。

また、図６（ａ）に示すように、ボディ１００’’をスライド式とした場合、当該ボディ１００’’に取り付けられた駆動部によりボディ１００’’をテーブル５１０上でスライドさせ、複数のガイド孔１１０’’のうち一のガイド孔１１０’’を針立て箇所αに移動させると共に、移動装置５００により針立て箇所αに配置されたガイド孔１１０がピン立て基板２０の孔部２１の上方に配置されるように設計変更することも可能である。この場合、ボディ１００’’をスライドさせることにより、プローブピン１０が挿入されたガイド孔１１０’’が針立て箇所αに順次移動してくるので、プローブピン１０をガイド孔１１０’’へ余裕を持って挿入することができる。

また、図６（ｂ）に示すように、ボディ１００’’’をリボルバー式とした場合、当該ボディ１００’’’に取り付けられた駆動部によりボディ１００’’’をテーブル５１０上で回転させ、複数のガイド孔１１０’’’のうち一のガイド孔１１０’’’を針立て箇所αに移動させると共に、移動装置５００により針立て箇所αに配置されたガイド孔１１０’’’がピン立て基板２０の孔部２１の上方に配置されるように設計変更することも可能である。この場合も、ボディ１００’’’を回転させることにより、プローブピン１０が挿入されたガイド孔１１０’’’が針立て箇所αに順次移動してくるので、プローブピン１０をガイド孔１１０’’’へ余裕を持って挿入することができる。

上記実施の形態では、第１、第２の供給装置２００、３００は、第１、第２の噴射孔１２０、１３０を通じて空気を噴射する構成であるとしたが、これに限定されるものではない。例えば、図7（ａ）に示すように、第１の供給装置によりガイド孔の下側に空気等のガスを噴射させるように配置し、ガイド孔の下側で滞留するガスによりプローブピンをガイド孔内で保持させるように設計変更することも可能である。また、図7（ｂ）に示すように、第２の供給装置をガイド孔の上側に配置し、ガイド孔の上側から流入するガスによりプローブピンをガイド孔の下側から排出させるように設計変更することも可能である。この場合の第１の供給装置２００のガス圧やガスの噴射角度は、ガイド孔の下側でガスが滞留するように設定され、第２の供給装置３００のガス圧やガスの噴射角度は、ガスがガイド孔の上側から流入するように設定される。なお、第１の供給装置２００をガイド孔の下側に、第２の供給装置３００をガイド孔の上側に接続することも可能である。

プレート８００については、ピン立て作業を行う作業場等の作業台を利用することができる場合には、省略可能である。

上記実施の形態では、孔部２１は、スルーホールメッキが施された貫通孔であるとしたが、これに限定されるものではない。例えば、孔部２１は単なる貫通孔であっても良いし、有底の穴部であっても良い。前者の場合、貫通孔に挿入されたプローブピンの端部が別の基板の電極に接触させるようにすれば良い。後者の場合、ピン立て基板に形成した内部又は外部パターンにプローブピンを接続するようにすれば良い。

上記実施の形態では、プローブピン１０の形状は円柱状の針であるとしたが、これに限定されるものではない。例えば、基端部が螺旋状に巻かれたプローブや内部にコイルスプリングが内蔵されたプローブ等の針立ても上記針立て装置を用いて行うことができる。すなわち、プローブが全体として直線状であり、ボディのガイド孔にガイドされ得るものである限り、様々な形状のプローブの針立てを行うことができる。

なお、上記実施の形態では、ピン立て装置の各部を構成する素材、形状や寸法等はその一例を説明したものであって、同様の機能を実現し得る限り任意に設計変更することも可能である。

１０ プローブピン
２０ ピン立て基板
２１ 孔部
１００ ボディ
１１０ ガイド孔
１２０ 第１の噴射孔
１３０ 第２の噴射孔
２００ 第１の供給装置
３００ 第２の供給装置
４００ スイッチ手段
５００ 移動装置
６００ 制御部
８００ プレート

Claims (2)

1. ガイド孔及び第１、第２の噴射孔を有するボディと、
   ボディの第１の噴射孔にガスを供給する第１の供給装置と、
   ボディの第２の噴射孔にガスを供給する第２の供給装置と、
   第１、第２の供給装置の動作を制御する制御部と、
   プローブピンがピン立てされるピン立て基板が搭載されるプレートとを備えるプローブピンのピン立て装置であって、
   ガイド孔はボディを上下方向に貫通しており、
   第１の噴射孔はボディを貫通し且つガイド孔に連通しており、
   第２の噴射孔はボディの第１の噴射孔より上方に設けられ且つガイド孔に連通しており、
   制御部が第１の供給装置を動作させてガスを第１の噴射孔に供給させると、プローブピンがガイド孔内で保持され、第２の供給装置を動作させてガスを第２の噴射孔に供給させると、プローブピンがガイド孔から下方に排出されることを特徴とするプローブピンのピン立て装置。
2. 請求項１記載のプローブピンのピン立て装置において、
   ボディをピン立て基板に対して相対的に水平移動させ、ボディのガイド孔をピン立て基板の孔部の上方に配置させる移動装置を更に具備することを特徴とするプローブピンのピン立て装置。