JP5285579B2 - コンタクトプローブ、プローブ装置、測定装置および検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、プロービング対象体に蓄積されている電荷をプローブピンを介して放電する放電部を備えたコンタクトプローブ、そのコンタクトプローブを備えたプローブ装置、そのプローブ装置を備えた測定装置、およびその測定装置を備えた検査装置に関するものである。

この種のプローブ装置を備えた測定装置として、特開平１０−１４２２７１号公報において出願人が開示したインサーキットテスタ（同公報の図４に開示したインサーキットテスタ）が知られている。このインサーキットテスタは、交流電圧源および交流電流計を有する計測部、被検査回路基板の各パターンにそれぞれ接触させられる複数のプローブピン、並びに各プローブピンと計測部とを接断するスキャナを備えて、各パターンについての静電容量を測定可能に構成されている。このインサーキットテスタを用いて上記の静電容量を測定する際には、共通電極の上に絶縁シートを載置し、その上に被検査回路基板を載置する。次いで、被検査回路基板の各パターンに各プローブピンをそれぞれ接触させる。続いて、スキャナによって各プローブピンの１つと計測部とを接続し、次いで、計測部の交流電圧源から出力される高位電圧をそのプローブピンを介してパターンに印加すると共に共通電極に低位電圧を印加する。続いて、パターンに流れる電流をプローブピンを介して入力し、交流電流計によってその電流値を測定する。次いで、交流電圧源から出力されるの電圧の電圧値と測定された電流値とに基づいてパターンと共通電極との間の静電容量を算出する。

一方、この種の測定装置では、パターンに電圧を印加した際に被検査回路基板のパターンに蓄積された電荷が次のパターンについての静電容量の測定に影響を与えることがある。このため、この種の測定装置には、一般的に、静電容量の測定前または測定後（パターンに対する電圧の印加の前または後）において被検査回路基板のパターンに蓄積された電荷をパターンに接触させたプローブピンを介して放電（ディスチャージ）する放電部が備えられている。この場合、出願人が開示している上記のインサーキットテスタでは、プローブピンとグランド電位とを接断する放電用のスイッチが設けられており、このスイッチを作動させることで上記した電荷を放電可能に構成されている。

特開平１０−１４２２７１号公報（第３−４頁、第４図）

ところが、上記のインサーキットテスタには、改善すべき以下の課題がある。すなわち、上記のインサーキットテスタでは、放電用のスイッチを動作させることで被検査回路基板のパターンに蓄積された電荷を放電している。しかしながら、このインサーキットテスタでは、静電容量の測定前または測定後にスイッチ動作を行う必要があるため、例えば、数多くのパターンについての静電容量を測定する際には、スイッチ動作の回数も多くなり、その分、測定時間が長くなるという課題が存在する。また、このインサーキットテスタでは、放電用のスイッチを含む放電用の専用の回路が必要なため、その分、回路構成が複雑となるという課題も存在する。さらに、このインサーキットテスタでは、プローブピンとグランド電位とを接続する際（放電用のスイッチのオン動作時）に発生するスパークなどによって放電用のスイッチが動作不良を起こすおそれがあるという課題も存在する。また、この種のインサーキットテスタでは、パターンに対してプローブピンを押し付けることによって両者を接触させている。しかしながら、パターンに非導電性の酸化膜が形成されていることがあり、このようなときには、パターンに対してプローブピンを押し付けるだけでは、両者の接続（電気的接続）が完全に行われないことがある。したがって、上記のインサーキットテスタには、パターンに対するプローブピンの接続が不完全となることに起因して、放電が不十分となったり測定が不正確となったりするおそれがあるという課題も存在する。

本発明は、かかる改善すべき課題に鑑みてなされたものであり、測定時間の短縮、回路構成の簡素化、および動作不良の発生の低減を実現すると共に、プローブピンをプロービング対象体に対して確実に接続させ得るコンタクトプローブ、プローブ装置、測定装置および検査装置を提供することを主目的とする。

上記目的を達成すべく請求項１記載のコンタクトプローブは、プロービング対象に接触させられるプローブピンと、前記プロービング対象体に蓄積されている電荷を前記プローブピンを介して放電する放電処理を行う放電部とを備えたコンタクトプローブであって、前記放電部は、前記プローブピンよりも大径に形成されると共に外周面に螺旋部を有して当該プローブピンに電気的に接続された状態で当該プローブピンの基端部に配設された柱状体と、当該柱状体を挿通させた状態で前記プローブピンの軸線に沿って移動可能に配設された筒状体と、当該筒状体における基端部側の内面に配設されて前記螺旋部に対して絶縁された状態で係合して当該筒状体の移動に伴って前記柱状体を回転させる向きに前記螺旋部を押圧する第１係合部と、基準電位に接続されると共に前記筒状体における先端部側の内面に配設されて当該筒状体が前記柱状体の基端部側に位置しているときに前記螺旋部に対して電気的に接続された状態で係合し、かつ当該筒状体の移動に伴って柱状体を回転させる向きに前記螺旋部を押圧すると共に当該筒状体が当該柱状体の先端部側に位置しているときに当該螺旋部から離反して当該柱状体との電気的接続が解除される第２係合部と、前記プローブピンの前記先端部側を前記筒状体から離反させる向きに付勢する付勢部材とを備えて構成されている。

また、請求項２記載のコンタクトプローブは、請求項１記載のコンタクトプローブにおいて、前記第１係合部は、少なくとも外面が非導電性材料によって球状に形成されて前記筒状体に回転可能に配設された球状体で形成され、前記第２係合部は、少なくとも外面が導電性材料によって球状に形成されて前記筒状体に回転可能に配設された球状体で形成されている。

また、請求項３記載のプローブ装置は、請求項１または２記載のコンタクトプローブと、当該コンタクトプローブを移動させるプローブ移動機構とを備え、前記プローブ移動機構は、前記コンタクトプローブの前記筒状体が当該コンタクトプローブにおける前記柱状体の前記基端部側に位置している状態において当該筒状体を前記プロービング対象体に向けて移動させて当該プロービング対象体に当該コンタクトプローブの前記プローブピンを接触させるプロービング処理と、前記プロービング対象体に前記プローブピンを接触させている状態において前記コンタクトプローブにおける前記付勢部材の付勢力に抗して前記筒状体を前記柱状体の前記先端部側に向けて移動させて当該プローブピンを回転させる回転処理と、前記プローブピンを回転させている状態において前記付勢部材の付勢力に抗して前記筒状体を前記柱状体の前記先端部側に向けてさらに移動させて前記螺旋部から前記第２係合部を離反させる離反処理とを実行可能に構成されている。

また、請求項４記載の測定装置は、請求項３記載のプローブ装置と、前記プローブピンを介して入力した電気信号に基づいて前記プロービング対象体についての電気的物理量を測定する測定部とを備え、前記測定部は、前記第２係合部が前記螺旋部から離反している状態において前記電気的物理量を測定する。

また、請求項５記載の検査装置は、請求項４記載の測定装置と、当該測定装置によって測定された前記電気的物理量に基づいて前記プロービング対象体を検査する検査部とを備えている。

請求項１記載のコンタクトプローブ、請求項３記載のプローブ装置、請求項４記載の測定装置、および請求項５記載の検査装置では、プローブピン、柱状体、筒状体、第１係合部、第２係合部、および付勢部材を備えてコンタクトプローブが構成されている。この場合、コンタクトプローブが搭載されるプローブ装置におけるプローブ移動機構に対して、柱状体の基端部側に位置している筒状体をプロービング対象体に向けて移動させてプロービング対象体にプローブピンを接触させるプロービング処理と、プロービング対象体とプローブピンとの接触状態において筒状体を柱状体の先端部側に向けて移動させてプローブピンを回転させる回転処理と、プローブピンの回転状態において筒状体を柱状体の先端部側に向けてさらに移動させて螺旋部から第２係合部を離反させる離反処理とを実行させることで、このコンタクトプローブ、プローブ装置、測定装置および検査装置によれば、プロービング処理および回転処理の実行によって、プローブピン、柱状体、第２係合部および筒状体を介して、プロービング対象体に蓄積されている電荷を確実に放電させることができると共に、それに続いて離反処理を実行させることによってプロービング対象体についての電気的物理量の測定が可能な状態とさせることができる。したがって、このコンタクトプローブ、プローブ装置、測定装置および検査装置によれば、放電用のスイッチによって蓄積された電荷を放電する構成とは異なり、電気的物理量の測定前または測定後におけるスイッチ動作が不要なため、数多くのプロービング対象体についての電気的物理量を測定する際においても、スイッチ動作に要する時間分だけ測定時間を十分に短縮することができる。また、このコンタクトプローブ、プローブ装置、測定装置および検査装置によれば、柱状体、筒状体および第２係合部を備えて筒状体をグランド電位に接続するだけの簡易な構成であり、かつ放電用のスイッチを含む放電用の専用の回路が不要となるため、その分、回路構成を簡素化することができる。

さらに、このコンタクトプローブ、プローブ装置、測定装置および検査装置によれば、柱状体の螺旋部と第２係合部とが面的または線的に接触するように構成することで、両者の接触面積を十分に大きくすることができ、また、筒状体と第２係合部とが面的に接触するように構成することで、両者の接触面積を十分に大きくすることができるため、放電時におけるスパークの発生を低く抑えることができる結果、スパークの発生に起因する動作不良を十分に低減することができる。

また、このコンタクトプローブ、プローブ装置、測定装置および検査装置によれば、コンタクトプローブが搭載されるプローブ装置におけるプローブ移動機構に対して、プロービング対象体とプローブピンとの接触状態において回転処理を実行させることで、例えば、プロービング対象体の表面に非導電性の酸化膜が形成されていたとしても、プローブピンが回転によってその酸化膜を貫通させて、プローブピンとプロービング対象体とを電気的に確実に接続させることができる。したがって、このコンタクトプローブ、プローブ装置、測定装置および検査装置によれば、プロービング対象体の表面に非導電性の酸化膜が形成されているときにおいても、そのプロービング対象体に蓄積されている電荷を確実に放電することができると共に、そのプロービング対象体についての電気的物理量を正確に測定することができる。

また、請求項２記載のコンタクトプローブ、請求項３記載のプローブ装置、請求項４記載の測定装置、および請求項５記載の検査装置によれば、第１係合部を球状に形成して筒状体に回転可能に配設し、第２係合部を球状に形成して筒状体に回転可能に配設したことにより、各係合部と柱状体の螺旋部との摩擦抵抗を十分に低減させることができる結果、柱状体およびプローブピンをスムーズに回転させることができる。

検査装置１の構成を示す構成図である。 プローブピン２１、柱状体２２、筒状体２３、非導電性ボール２４ａ、導電性ボール２４ｂ、スプリング支持板２５およびスプリング２６の構成を示す構成図である。 検査装置１の動作を説明する第１の説明図である。 検査装置１の動作を説明する第２の説明図である。 検査装置１の動作を説明する第３の説明図である。 検査装置１の動作を説明する第４の説明図である。

以下、コンタクトプローブ、プローブ装置、測定装置および検査装置の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。

最初に、検査装置１の構成について、図面を参照して説明する。図１に示す検査装置１は、同図に示す回路基板１００における複数の導体パターン１０１（プロービング対象体の一例であって、同図では２つの導体パターン１０１のみを図示している）のうちの任意の一対の導体パターン１０１の間の静電容量Ｃｍ（電気的物理量の一例）を測定すると共に、その静電容量Ｃｍに基づいて回路基板１００の良否を検査可能に構成されている。具体的には、検査装置１は、同図に示すように、基板保持部１１、プローブ装置１２ａ、プローブ装置１２ｂ（以下、プローブ装置１２ａ，１２ｂを区別しないときには「プローブ装置１２」ともいう）、測定用信号生成部１３、測定部１４および制御部１５を備えて構成されている。なお、検査装置１を構成する各構成要素のうちの、検査機能を除く各機能を有する構成要素によって測定装置が構成される。具体的には、測定装置は、基板保持部１１、プローブ装置１２、測定用信号生成部１３、測定部１４、並びに制御部１５のうちのプローブ装置１２、測定用信号生成部１３および測定部１４を制御する機能を有する部分によって構成される。

基板保持部１１は、保持板と、保持板に取り付けられて回路基板１００の端部を挟み込んで固定するクランプ機構（いずれも図示せず）とを備えて、回路基板１００を保持可能に構成されている。

プローブ装置１２ａ，１２ｂは、図１，２に示すように、コンタクトプローブ７１およびプローブ移動機構２７をそれぞれ備えて構成されている。

コンタクトプローブ７１は、プローブピン２１、柱状体２２、筒状体２３、非導電性ボール２４ａ、導電性ボール２４ｂ、スプリング支持板２５およびスプリング２６をそれぞれ備えて構成されている。なお、柱状体２２、筒状体２３、非導電性ボール２４ａ、導電性ボール２４ｂ、スプリング支持板２５およびスプリング２６によって放電部が構成される。

プローブピン２１は、図２に示すように、導電性を有する材料（例えば金属）によって断面が円形で先端が鋭利に形成されている。また、プローブピン２１は、図外の導線を介して測定用信号生成部１３および測定部１４に接続されている。また、プローブピン２１は、図２に示すように、検査処理の実行時において導体パターン１０１にプロービング（接触）させられる。

柱状体２２は、図２に示すように、導電性を有する材料によってプローブピン２１よりも大径の円柱状に形成されると共に、その外周面４３に螺旋部の一例としての螺旋（らせん）状溝４４を有して構成されている。この場合、螺旋溝４４は、断面Ｕ字状に形成され、導電性ボール２４ｂとの係合状態において、導電性ボール２４ｂと面的または線的に接触する。また、柱状体２２は、その軸線とプローブピン２１の軸線とが同軸となるようにして、プローブピン２１の基端部３１に固定（配設）されてプローブピン２１に電気的に接続されている。

筒状体２３は、図２に示すように、導電性を有する材料によって柱状体２２を挿通可能な円筒状（筒状の一例）に形成されている。また、筒状体２３は、非導電性を有する絶縁層（図示せず）が内面５３に形成されることにより、柱状体２２に対して絶縁されている。また、筒状体２３における先端部５２側の内面５３には、非導電性ボール２４ａを回転可能に保持する凹部５４ａが形成され、筒状体２３における先端部５２側の内面５３には、導電性ボール２４ｂを回転可能に保持する凹部５４ｂが形成されている。この場合、凹部５４ｂの内面には上記した絶縁層が設けられておらず、凹部５４ｂの内面と導電性ボール２４ｂとの間が電気的に接続可能となっている。また、筒状体２３は、柱状体２２を挿通させた状態でプローブピン２１の軸線に沿って移動可能に配設されている。さらに、筒状体２３は、図外の導線を介してグランド電位（基準電位）に接続されている。

非導電性ボール２４ａは、第１係合部の一例であって、硬質の非導電性材料（例えば、セラミックス）によって球状に形成されている。また、非導電性ボール２４ａは、図２に示すように、筒状体２３の凹部５４ａに嵌め込まれ（圧入され）て、凹部５４ａから離脱せず、かつ回転可能な状態で筒状体２３に保持されている。また、非導電性ボール２４ａは、柱状体２２の外周面４３に形成されている螺旋状溝４４に係合している。この場合、非導電性ボール２４ａは、非導電性を有しているため、螺旋状溝４４（柱状体２２）に対して絶縁されている。また、非導電性ボール２４ａは、筒状体２３の移動に伴って螺旋状溝４４の内壁を押圧し、これによって柱状体２２（柱状体２２が固定されているプローブピン２１）を回転させる（図３，５参照）。

導電性ボール２４ｂは、第２係合部の一例であって、硬質の導電性材料（例えば、鉄）によって球状に形成されている。また、導電性ボール２４ｂは、図２に示すように、筒状体２３の凹部５４ｂに嵌め込まれ（圧入され）て、凹部５４ｂから離脱せず、かつ回転可能な状態で筒状体２３に保持されている。この場合、導電性ボール２４ｂは、自身が導電性を有し、かつ凹部５４ｂの内面に絶縁層が設けられていないため、筒状体２３に対して電気的に接続され、さらに筒状体２３を介してグランド電位に接続される。また、導電性ボール２４ｂは、凹部５４ｂの内面に面的に接触しており、両者の接触面積が十分に大きくなっている。

また、導電性ボール２４ｂは、図２に示すように、筒状体２３が柱状体２２の基端部４１側に位置しているときには、柱状体２２の螺旋状溝４４に係合している。この場合、導電性ボール２４ｂは、導電性を有しているため、この状態においては螺旋状溝４４（柱状体２２）に電気的に接続されている。また、導電性ボール２４ｂは、筒状体２３の移動に伴って螺旋状溝４４の内壁を押圧し、非導電性ボール２４ａと共に柱状体２２を回転させる。さらに、導電性ボール２４ｂは、図４に示すように、筒状体２３が柱状体２２の先端部４２側に位置しているときに、螺旋状溝４４から離反して、柱状体２２との電気的接続が解除される。

スプリング支持板２５は、図２に示すように、非導電性を有しかつ摩擦係数が小さい材料（一例として、ＰＴＦＥなどのフッ素系樹脂）によって円板状に形成されている。また、スプリング支持板２５は、中心部に形成された挿通孔にプローブピン２１の先端部３２側が挿通された状態で、プローブピン２１に対して回転可能に配設されている（つまり、スプリング支持板２５に対してプローブピン２１が回転可能な状態となっている）。

スプリング２６は、付勢部材の一例であって、図２に示すように、プローブピン２１を挿通させた状態で筒状体２３とスプリング支持板２５との間に配設されている。また、スプリング２６は、基端部が筒状体２３の先端部５２に固定されると共に、先端部がスプリング支持板２５に固定されて、スプリング支持板２５が配設されているプローブピン２１の先端部３２側を筒状体２３から離反させる向きに付勢する。また、スプリング２６は、表面に非導電性を有する絶縁層（図示せず）が形成されており、プローブピン２１、柱状体２２および筒状体２３に対して絶縁されている。

プローブ移動機構２７は、コンタクトプローブ７１をＸ−Ｙ−Ｚ方向に移動可能に構成されて、制御部１５の制御に従って回路基板１００の導体パターン１０１にプローブピン２１の先端を接触（プロービング）させるプロービング処理を実行する。具体的には、プローブ移動機構２７は、図１，２に示すように、スプリング２６の付勢力によって筒状体２３が柱状体２２の基端部４１側に位置している状態（以下、この状態を「初期状態」ともいう）のコンタクトプローブ７１における筒状体２３をアーム６１で保持し、回路基板１００の表面に沿った方向（Ｘ−Ｙ方向）、および回路基板１００に対して近接する向き（Ｚ方向）にコンタクトプローブ７１を移動させてプロービング処理を実行する。

また、プローブ移動機構２７は、回路基板１００の導体パターン１０１にプローブピン２１の先端を接触させている状態において、スプリング２６による付勢力に抗して筒状体２３を柱状体２２の先端部４２側（導体パターン１０１）に向けて（図３における矢印Ａの向きに）移動させ、これによってプローブピン２１を回転させる回転処理を実行する。

さらに、プローブ移動機構２７は、プローブピン２１を回転させている状態において（回転処理に連続して）、スプリング２６による付勢力に抗して筒状体２３を柱状体２２の先端部４２側に向けてさらに移動させて螺旋状溝４４から導電性ボール２４ｂを離反させる離反処理を実行する。

また、プローブ移動機構２７は、離反処理の実行後に、筒状体２３を柱状体２２の基端部４１側に向けて移動させることで螺旋状溝４４に導電性ボール２４ｂを係合させて初期状態に復帰させる復帰処理を実行する。

この場合、このプローブ装置１２では、上記したように、導電性ボール２４ｂが螺旋状溝４４に係合している状態においては、導電性ボール２４ｂが柱状体２２に電気的に接続されている。また、導電性ボール２４ｂは、筒状体２３を介してグランド電位に接続されている。このため、導電性ボール２４ｂが螺旋状溝４４に係合している状態においては、柱状体２２に電気的に接続されているプローブピン２１が、柱状体２２、導電性ボール２４ｂおよび筒状体２３を介してグランド電位に接続されている。また、このプローブ装置１２では、回路基板１００の導体パターン１０１にプローブピン２１の先端を接触させている状態において回転処理が行われて、プローブピン２１と導体パターン１０１との電気的接続が確実に行われる。したがって、このプローブ装置１２では、プローブ移動機構２７がプロービング処理および回転処理を実行することで、回路基板１００の導体パターン１０１に電荷が蓄積されているときには、プローブピン２１、柱状体２２、導電性ボール２４ｂおよび筒状体２３を介して、その電荷が放電（ディスチャージ）される放電処理が静電容量Ｃｍの測定前に行われる。

また、このプローブ装置１２では、プローブ移動機構２７が静電容量Ｃｍの測定前の放電処理を行った後に離反処理を実行することで、導電性ボール２４ｂが螺旋状溝４４から離反させられて、静電容量Ｃｍの測定が可能な状態となる。さらに、このプローブ装置１２では、離反処理の実行後に復帰処理を実行することで、柱状体２２の螺旋状溝４４と導電性ボール２４ｂとの係合が解除された状態から、両者が係合する初期状態に移行する。このため、プローブピン２１が、柱状体２２、導電性ボール２４ｂおよび筒状体２３を介してグランド電位に接続され、測定直後の時点で回路基板１００の導体パターン１０１に電荷が蓄積されているときには、プローブピン２１、柱状体２２、導電性ボール２４ｂおよび筒状体２３を介してその電荷が放電される放電処理が静電容量Ｃｍの測定直後に行われる。

測定用信号生成部１３は、制御部１５の制御に従って測定用電流Ｉｔ（一例として、交流定電流）を出力する。測定部１４は、制御部１５の制御に従い、各プローブピン２１を介して測定用電流Ｉｔが供給されている２つの導体パターン１０１の間の電圧Ｖｍ（電気信号の一例）を入力して、その電圧値、測定用電流Ｉｔの電流値、並びにその電圧および電流の位相差に基づいて２つの導体パターン１０１間の静電容量Ｃｍを測定する。

制御部１５は、図外の操作部から出力される操作信号に従って検査装置１を構成する各構成要素を制御する。具体的には、制御部１５は、プローブ装置１２のプローブ移動機構２７によるプロービング処理、回転処理、離反処理および復帰処理を制御する。また、制御部１５は、測定用信号生成部１３による測定用電流Ｉｔの出力を制御する。

さらに、制御部１５は、測定部１４による静電容量Ｃｍの測定を制御すると共に、測定部１４によって測定された静電容量Ｃｍに基づいて導体パターン１０１の良否を検査する。この場合、制御部１５は、導電性ボール２４ｂが柱状体２２の螺旋状溝４４から離反している状態において、つまりプローブピン２１が柱状体２２、導電性ボール２４ｂおよび筒状体２３を介してグランド電位（基準電位）に接続されていない状態において静電容量Ｃｍを測定するように測定部１４を制御する。

次に、検査装置１を用いて回路基板１００における各導体パターン１０１の間の静電容量Ｃｍを測定すると共に、測定した静電容量Ｃｍに基づいて導体パターン１０１の良否検査を行う際の検査装置１の動作について、図面を参照して説明する。

まず、検査対象の回路基板１００を基板保持部１１における保持板（図示せず）に載置し、次いで、基板保持部１１のクランプ機構（図示せず）で回路基板１００の端部を挟み込んで固定することにより、回路基板１００を基板保持部１１に保持させる。続いて、図外の操作部を用いて検査開始操作を行う。この際に、制御部１５が、操作部から出力された操作信号に従い、検査処理を実行する。この検査処理では、制御部１５は、回路基板１００に形成されている各導体パターン１０１の中から２つの導体パターン１０１を選択する。次いで、制御部１５は、プローブ装置１２ａ，１２ｂの各プローブ移動機構２７を制御して、導体パターン１０１に対するプロービング処理を実行させる。

このプロービング処理では、プローブ移動機構２７は、図１に示すように、初期状態のコンタクトプローブ７１における筒状体２３をアーム６１で保持し、導体パターン１０１の上方に筒状体２３を移動させる。次いで、プローブ移動機構２７は、図２に示すように、筒状体２３（コンタクトプローブ７１）を導体パターン１０１に向けて移動（降下）させて、プローブピン２１の先端を導体パターン１０１に接触（プロービング）させる。

次いで、制御部１５は、各プローブ移動機構２７に対して回転処理を実行させる。この回転処理では、プローブ移動機構２７は、図３に示すように、導体パターン１０１にプローブピン２１の先端を接触させている状態において、スプリング２６による付勢力に抗して筒状体２３を柱状体２２の先端部４２側（導体パターン１０１）に向けて移動させる。この際に、両ボール２４ａ，２４ｂが筒状体２３の移動に伴って螺旋状溝４４の内壁を押圧し、これにより、柱状体２２およびプローブピン２１が螺旋状溝４４の案内に従って同図に示す矢印Ｂの向きに回転させられつつ、プローブピン２１が導体パターン１０１に対してやや押し込まれる。このため、例えば、導体パターン１０１の表面に非導電性の酸化膜が形成されていたとしても、回転によってプローブピン２１がその酸化膜を貫通する結果、プローブピン２１と導体パターン１０１との電気的接続が確実に行われる。

この場合、非導電性ボール２４ａおよび導電性ボール２４ｂがそれぞれ球状に形成されて筒状体２３の凹部５４ａおよび凹部５４ｂにそれぞれ回転可能に配設されているため、各ボール２４ａ，２４ｂと螺旋状溝４４との摩擦抵抗が低減される結果、柱状体２２およびプローブピン２１をスムーズに回転させることが可能となっている。

一方、導電性ボール２４ｂが螺旋状溝４４に係合している状態（プローブ移動機構２７がプロービング処理および回転処理を実行しているとき）においては、図２，３に示すように、導電性ボール２４ｂが柱状体２２に電気的に接続されているため、柱状体２２に電気的に接続されているプローブピン２１が、柱状体２２、導電性ボール２４ｂおよび筒状体２３を介してグランド電位に接続されている。このため、回路基板１００の導体パターン１０１に電荷が蓄積されているときには、プローブピン２１、柱状体２２、導電性ボール２４ｂおよび筒状体２３を介してその電荷が放電される放電処理が静電容量Ｃｍの測定前に行われる。

次いで、制御部１５は、上記した回転処理に連続して（柱状体２２の先端部４２側（導体パターン１０１側）に向けての筒状体２３の移動を停止させることなく）、各プローブ移動機構２７に対して離反処理を実行させる。この離反処理では、プローブ移動機構２７は、図４に示すように、導体パターン１０１にプローブピン２１の先端を接触させている状態を維持しつつ、スプリング２６による付勢力に抗して筒状体２３を柱状体２２の先端部４２側（導体パターン１０１側）に向けて（同図における矢印Ａの向きに）さらに移動させる。

次いで、図４に示すように、筒状体２３の移動に伴って導電性ボール２４ｂが螺旋状溝４４から離反したときには、導電性ボール２４ｂと柱状体２２との電気的接続が解除されるため、柱状体２２、導電性ボール２４ｂおよび筒状体２３を介してのプローブピン２１とグランド電位との接続が解除される。続いて、制御部１５は、測定用信号生成部１３を制御して測定用電流Ｉｔを出力させる。この際に、測定用信号生成部１３から出力された測定用電流Ｉｔが、各プローブピン２１，２１を介して各導体パターン１０１，１０１に供給される。

次いで、制御部１５は、測定部１４を制御して、静電容量Ｃｍの測定を実行させる。この際に、測定部１４は、測定用電流Ｉｔの供給によって生じる導体パターン１０１，１０１の間の電圧Ｖｍをプローブピン２１，２１を介して入力して、その電圧値、測定用電流Ｉｔの電流値、並びにその電圧および電流の位相差に基づいて導体パターン１０１，１０１の間の静電容量Ｃｍを測定する。

次いで、制御部１５は、測定用信号生成部１３を制御して測定用電流Ｉｔの出力を停止させると共に、測定部１４によって測定された静電容量Ｃｍの値と基準値とを比較することによって導体パターン１０１，１０１の良否を検査する。

続いて、制御部１５は、離反処理の実行後（静電容量Ｃｍの測定の終了後）に、プローブ移動機構２７に対して復帰処理を実行させる。この復帰処理では、プローブ移動機構２７は、図５に示すように、筒状体２３を柱状体２２の基端部４１側（導体パターン１０１側から離反する向きであって、同図に示す矢印Ｃの向き）に移動させる。

この際に、非導電性ボール２４ａが筒状体２３の移動に伴って螺旋状溝４４の内壁を押圧し、これにより、柱状体２２およびプローブピン２１が螺旋状溝４４の案内に従って同図に示す矢印Ｄの向き（回転処理における向きとは逆向き）に回転させられつつ、導体パターン１０１に対するプローブピン２１の押し込みが解除される。また、スプリング２６がプローブピン２１の先端部３２側を筒状体２３から離反させる向き（この例では、下向き）に付勢しているため、プローブピン２１の先端が導体パターン１０１に接触している状態が維持される。

次いで、柱状体２２の螺旋状溝４４に導電性ボール２４ｂが係合したときには、柱状体２２に電気的に接続されているプローブピン２１が柱状体２２、導電性ボール２４ｂおよび筒状体２３を介して、筒状体２３に接続されているグランド電位に接続される。このため、この時点で回路基板１００の導体パターン１０１に電荷が蓄積されているときには、プローブピン２１、柱状体２２、導電性ボール２４ｂおよび筒状体２３を介してその電荷が放電される放電処理が静電容量Ｃｍの測定後に行われる。

次いで、図６に示すように、プローブ移動機構２７が筒状体２３を柱状体２２の基端部４１側にさらに移動させて初期状態に復帰したときには、スプリング２６が伸びきってその付勢力が作用しなくなるため、プローブピン２１の先端と導体パターン１０１との接触状態が解除される。続いて、プローブ移動機構２７は、筒状体２３を導体パターン１０１から離反する向きにさらに移動させてプローブピン２１の先端を導体パターン１０１からさらに離反させる。

このプローブ装置１２では、上記したように、プローブピン２１、柱状体２２、筒状体２３、非導電性ボール２４ａ、導電性ボール２４ｂおよびスプリング２６を備えてコンタクトプローブ７１が構成されている。この場合、コンタクトプローブ７１が搭載されるプローブ装置１２におけるプローブ移動機構２７に対して、上記したように、柱状体２２の基端部４１側に位置している状態の筒状体２３を導体パターン１０１に向けて移動させて導体パターン１０１にプローブピン２１を接触させるプロービング処理と、導体パターン１０１にプローブピン２１を接触させている状態においてスプリング２６の付勢力に抗して筒状体２３を柱状体２２の先端部４２側に向けて移動させてプローブピン２１を回転させる回転処理と、プローブピン２１を回転させている状態においてスプリング２６の付勢力に抗して筒状体２３を柱状体２２の先端部４２側に向けてさらに移動させて螺旋状溝４４から導電性ボール２４ｂを離反させる離反処理とを実行させることで、このプローブ装置１２では、プロービング処理および回転処理の実行によってプローブピン２１、柱状体２２、導電性ボール２４ｂおよび筒状体２３を介して、導体パターン１０１に蓄積されている電荷が放電されると共に、それに続いて離反処理を実行させることによって導体パターン１０１についての静電容量Ｃｍの測定が可能な状態となる。

したがって、このプローブ装置１２では、放電用のスイッチによって蓄積された電荷を放電する構成とは異なり、静電容量Ｃｍの測定前または測定後におけるスイッチ動作が不要なため、数多くの導体パターン１０１についての静電容量Ｃｍを測定する際においても、スイッチ動作に要する時間分だけ測定時間を十分に短縮することが可能となる。また、このプローブ装置１２では、柱状体２２、筒状体２３および導電性ボール２４ｂを備えて筒状体２３をグランド電位に接続するだけの簡易な構成であり、かつ放電用のスイッチを含む放電用の専用の回路が不要となるため、その分、回路構成を簡素化することが可能となっている。

さらに、このプローブ装置１２では、柱状体２２の螺旋状溝４４と導電性ボール２４ｂとが面的または線的に接触するように構成することで、両者の接触面積を十分に大きくすることができ、また、筒状体２３における凹部５４ｂの内面と導電性ボール２４ｂとが面的に接触するように構成することで、両者の接触面積を十分に大きくすることができるため、放電時におけるスパークの発生を低く抑えることができる結果、スパークの発生に起因する動作不良を十分に低減することが可能となっている。

また、このプローブ装置１２では、上記したように、コンタクトプローブ７１が搭載されるプローブ装置１２におけるプローブ移動機構２７に対して、導体パターン１０１とプローブピン２１の先端との接触状態において回転処理を実行させることで、例えば、導体パターン１０１の表面に非導電性の酸化膜が形成されていたとしても、プローブピン２１が回転によってその酸化膜を貫通する。このため、プローブピン２１と導体パターン１０１との電気的接続が確実に行われる結果、導体パターン１０１に蓄積されている電荷が確実に放電されると共に、静電容量Ｃｍの測定が正確に行われる。

次いで、制御部１５は、新たに２つの導体パターン１０１を選択して、プローブ移動機構２７、測定用信号生成部１３および測定部１４を制御して上記した各処理を実行させる。続いて、制御部１５は、測定部１４によって測定された静電容量Ｃｍに基づき、新たに選択した導体パターン１０１，１０１の良否を検査する。以後、制御部１５は、同様の制御および処理を実行する。

このように、このコンタクトプローブ７１、プローブ装置１２、測定装置および検査装置１では、プローブピン２１、柱状体２２、筒状体２３、非導電性ボール２４ａ、導電性ボール２４ｂおよびスプリング２６を備えてコンタクトプローブ７１が構成されている。この場合、コンタクトプローブ７１が搭載されるプローブ装置１２におけるプローブ移動機構２７に対して、柱状体２２の基端部４１側に位置している筒状体２３を導体パターン１０１に向けて移動させて導体パターン１０１にプローブピン２１を接触させるプロービング処理と、導体パターン１０１とプローブピン２１との接触状態において筒状体２３を柱状体２２の先端部４２側に向けて移動させてプローブピン２１を回転させる回転処理と、プローブピン２１の回転状態において筒状体２３を柱状体２２の先端部４２側に向けてさらに移動させて螺旋状溝４４から導電性ボール２４ｂを離反させる離反処理とを実行させることで、このコンタクトプローブ７１、プローブ装置１２、測定装置および検査装置１によれば、プロービング処理および回転処理の実行によって、プローブピン２１、柱状体２２、導電性ボール２４ｂおよび筒状体２３を介して、導体パターン１０１に蓄積されている電荷を確実に放電させることができると共に、それに続いて離反処理を実行させることによって導体パターン１０１についての静電容量Ｃｍの測定が可能な状態とさせることができる。

したがって、このコンタクトプローブ７１、プローブ装置１２、測定装置および検査装置１によれば、放電用のスイッチによって蓄積された電荷を放電する構成とは異なり、静電容量Ｃｍの測定前または測定後におけるスイッチ動作が不要なため、数多くの導体パターン１０１についての静電容量Ｃｍを測定する際においても、スイッチ動作に要する時間分だけ測定時間を十分に短縮することができる。また、このコンタクトプローブ７１、プローブ装置１２、測定装置および検査装置１によれば、柱状体２２、筒状体２３および導電性ボール２４ｂを備えて筒状体２３をグランド電位に接続するだけの簡易な構成であり、かつ放電用のスイッチを含む放電用の専用の回路が不要となるため、その分、回路構成を簡素化することができる。

さらに、このコンタクトプローブ７１、プローブ装置１２、測定装置および検査装置１によれば、柱状体２２の螺旋状溝４４と導電性ボール２４ｂとが面的または線的に接触するように構成することで、両者の接触面積を十分に大きくすることができ、また、筒状体２３の凹部５４ｂと導電性ボール２４ｂとが面的に接触するように構成することで、両者の接触面積を十分に大きくすることができるため、放電時におけるスパークの発生を低く抑えることができる結果、スパークの発生に起因する動作不良を十分に低減することができる。

また、このコンタクトプローブ７１、プローブ装置１２、測定装置および検査装置１によれば、コンタクトプローブ７１が搭載されるプローブ装置１２におけるプローブ移動機構２７に対して、導体パターン１０１とプローブピン２１との接触状態において回転処理を実行させることで、例えば、導体パターン１０１の表面に非導電性の酸化膜が形成されていたとしても、プローブピン２１が回転によってその酸化膜を貫通させて、プローブピン２１と導体パターン１０１とを電気的に確実に接続させることができる。したがって、このコンタクトプローブ７１、プローブ装置１２、測定装置および検査装置１によれば、導体パターン１０１の表面に非導電性の酸化膜が形成されているときにおいても、その導体パターン１０１に蓄積されている電荷を確実に放電することができると共に、その導体パターン１０１についての静電容量Ｃｍを正確に測定することができる。

また、このコンタクトプローブ７１、プローブ装置１２、測定装置および検査装置１によれば、非導電性ボール２４ａを球状に形成して筒状体２３の凹部５４ａに回転可能に配設し、導電性ボール２４ｂを球状に形成筒状体２３の凹部５４ｂに回転可能に配設したことにより、各ボール２４ａ，２４ｂと柱状体２２の螺旋状溝４４との摩擦抵抗を十分に低減させることができる結果、柱状体２２およびプローブピン２１をスムーズに回転させることができる。

なお、プローブピン２１の基端部３１に柱状体２２を固定した構成例について上記したが、プローブピン２１と柱状体２２とを一体に形成した構成を採用することができる。また、第１係合部の一例として、非導電性材料によって球状に形成した非導電性ボール２４ａを採用した例について上記したが、非導電性ボール２４ａは、少なくとも外面が非導電性材料で形成されていればよく、例えば、金属の球状体の外面に非導電性材料で形成した絶縁層を設ける構成を採用することができる。また、非導電性ボール２４ａに代えて、筒状体２３の内面５３から筒状体２３の内側に突出する非導電性を有する突起部や、非導電性を有する螺旋を採用することもできる。

また、第２係合部の一例として、導電性材料によって球状に形成した導電性ボール２４ｂを採用した例について上記したが、導電性ボール２４ｂは、少なくとも外面が導電性材料で形成されていればよく、例えば、非導電性を有する球状体の外面に導電性材料で形成した導電層を設ける構成を採用することができる。また、導電性ボール２４ｂに代えて、筒状体２３の内面５３から筒状体２３の内側に突出する導電性を有する突起部や、導電性を有する螺旋を採用することもできる。

また、螺旋状溝４４に代えて、螺旋部の他の一例としての螺旋状凸部（リブ）を柱状体２２の外周面４３に形成すると共に、そのリブに絶縁状態で係合する非導電性の凹部を非導電性ボール２４ａに代えて筒状体２３の内面５３に形成し、そのリブに電気的に接続された状態で係合する導電性の凹部を導電性ボール２４ｂに代えて筒状体２３の内面５３に形成する構成を採用することもできる。

また、電気的物理量としての静電容量Ｃｍを測定する構成について上記したが、電圧や電流などの他の電気的物理量を測定する際に用いるコンタクトプローブ７１、プローブ装置１２および測定装置に適用することもできる。また、２つのコンタクトプローブ７１を備えて、２つのプローブ移動機構２７が各コンタクトプローブ７１に対して個別にプロービング処理および移動処理を実行する構成例について上記したが、回路基板１００の各導体パターン１０１の形状や配設位置などに応じた配列パターンで複数のコンタクトプローブ７１を配列した治具型の構成部品と、１つのプローブ移動機構２７とを備え、検査処理の実行時において各コンタクトプローブ７１のプローブピン２１を各導体パターン１０１に一度に接触（プロービング）させるプロービング処理を実行すると共に、１つのプローブ移動機構２７がその治具型の構成部品における各コンタクトプローブ７１の筒状体２３を一度に移動させて回転処理、離反処理および復帰処理を実行する構成を採用することもできる。

１ 検査装置
１２ａ，１２ｂ プローブ装置
１４ 測定部
２１ プローブピン
２２ 柱状体
２３ 筒状体
２４ａ 非導電性ボール
２４ｂ 導電性ボール
２６ スプリング
２７ プローブ移動機構
３１，４１，５１ 基端部
４２，５２ 先端部
４３ 外周面
４４ 螺旋溝
５３ 内面
７１ コンタクトプローブ
１００ 回路基板
１０１ 導体パターン
Ｃｍ 静電容量
Ｉｔ 測定用電流
Ｖｍ 電圧

Claims (5)

1. プロービング対象に接触させられるプローブピンと、前記プロービング対象体に蓄積されている電荷を前記プローブピンを介して放電する放電処理を行う放電部とを備えたコンタクトプローブであって、
   前記放電部は、前記プローブピンよりも大径に形成されると共に外周面に螺旋部を有して当該プローブピンに電気的に接続された状態で当該プローブピンの基端部に配設された柱状体と、当該柱状体を挿通させた状態で前記プローブピンの軸線に沿って移動可能に配設された筒状体と、当該筒状体における基端部側の内面に配設されて前記螺旋部に対して絶縁された状態で係合して当該筒状体の移動に伴って前記柱状体を回転させる向きに前記螺旋部を押圧する第１係合部と、基準電位に接続されると共に前記筒状体における先端部側の内面に配設されて当該筒状体が前記柱状体の基端部側に位置しているときに前記螺旋部に対して電気的に接続された状態で係合し、かつ当該筒状体の移動に伴って柱状体を回転させる向きに前記螺旋部を押圧すると共に当該筒状体が当該柱状体の先端部側に位置しているときに当該螺旋部から離反して当該柱状体との電気的接続が解除される第２係合部と、前記プローブピンの前記先端部側を前記筒状体から離反させる向きに付勢する付勢部材とを備えて構成されているコンタクトプローブ。
2. 前記第１係合部は、少なくとも外面が非導電性材料によって球状に形成されて前記筒状体に回転可能に配設された球状体で形成され、
   前記第２係合部は、少なくとも外面が導電性材料によって球状に形成されて前記筒状体に回転可能に配設された球状体で形成されている請求項１記載のコンタクトプローブ。
3. 請求項１または２記載のコンタクトプローブと、当該コンタクトプローブを移動させるプローブ移動機構とを備え、
   前記プローブ移動機構は、前記コンタクトプローブの前記筒状体が当該コンタクトプローブにおける前記柱状体の前記基端部側に位置している状態において当該筒状体を前記プロービング対象体に向けて移動させて当該プロービング対象体に当該コンタクトプローブの前記プローブピンを接触させるプロービング処理と、前記プロービング対象体に前記プローブピンを接触させている状態において前記コンタクトプローブにおける前記付勢部材の付勢力に抗して前記筒状体を前記柱状体の前記先端部側に向けて移動させて当該プローブピンを回転させる回転処理と、前記プローブピンを回転させている状態において前記付勢部材の付勢力に抗して前記筒状体を前記柱状体の前記先端部側に向けてさらに移動させて前記螺旋部から前記第２係合部を離反させる離反処理とを実行可能に構成されているプローブ装置。
4. 請求項３記載のプローブ装置と、前記プローブピンを介して入力した電気信号に基づいて前記プロービング対象体についての電気的物理量を測定する測定部とを備え、
   前記測定部は、前記第２係合部が前記螺旋部から離反している状態において前記電気的物理量を測定する測定装置。
5. 請求項４記載の測定装置と、当該測定装置によって測定された前記電気的物理量に基づいて前記プロービング対象体を検査する検査部とを備えている検査装置。

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