JP5323741B2 - プローブユニットおよび回路基板検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、挿通孔が形成された一対の支持板と先端部側および基端部側が挿通孔に挿通された状態で各支持板によって支持された複数のプローブとを備えたプローブユニット、およびそのプローブユニットを備えた回路基板検査装置に関するものである。

回路基板の検査等に用いられるプローブユニットとして、特開２０００−２９２４３９号公報に開示されたプローブユニット（垂直作動型プローブユニット）が知られている。このプローブユニットは、中央部に座屈部を有する複数のプローブと、各プローブに接触される配線パターンが形成された回路基板と、複数の貫通孔がそれぞれ形成された上側支持回路基板および下側支持回路基板を備えたプローブ支持部材とを備えて構成されている。この場合、このプローブユニットでは、各プローブが、上側支持回路基板の貫通孔および下側支持回路基板の貫通孔に貫通させられた状態で保持（固定）されている。この種のプローブユニットでは、プロービング対象の回路基板における導体パターンの配列に合わせてプローブの配列が規定されて、各導体パターンに各プローブを一度にプロービングさせることが可能となっている。

特開２０００−２９２４３９号公報（第３頁、第１図）

ところが、上記のプローブユニットを含む従来のこの種のプローブユニットには、以下の課題がある。すなわち、この種のプローブユニットでは、プロービング対象の回路基板における導体パターンの配列に合わせてプローブの配列が規定されている。一方、回路基板の高密度化に伴って導体パターンの微細化および狭ピッチ化が進んでいる。このため、この種のプローブユニットでは、導体パターンの微細化および狭ピッチ化に対応するため、プローブの小径化やプローブを貫通させる貫通孔の小径化が進められている。しかしながら、プローブの小径化や貫通孔の小径化には高度な加工技術が必要なため、これに起因してプローブユニットの製造コストが高騰するという課題が存在する。

このような課題を解決する手段として、発明者は、プロービング対象の回路基板における導体パターンのピッチに合わせて直径の異なるプローブを用いるプローブユニットを開発している。このプローブユニットでは、回路基板における導体パターンのピッチが広い領域に対応する部分には、大径の貫通孔が形成されて大径のプローブが配置され、導体パターンのピッチが狭い領域に対応する部分には小径の貫通孔が形成されて小径のプロービングが配置されている。このように構成することで、小径のプロービングのみを用いる構成と比較して、製造コストの低減が可能となる。

しかしながら、発明者が開発したプローブユニットにも解決すべき課題が存在する。すなわち、このプローブユニットでは、直径の異なる複数種類のプローブが配設されている。この場合、プローブの直径が大きいほど湾曲させるのに必要な荷重が大きくなる。このため、このプローブユニットでは、検査時においてプローブユニットに荷重を加えたときに、大径のプローブを介して導体パターンに加わる荷重が、小径のプローブを介して導体パターンに加わる荷重よりも大きくなるため、大径のプローブをプロービングさせた導体パターンにおいて、小径のプローブをプロービングさせた導体パターンよりも大きな打痕が生じて、外観上好ましくないことがある。また、大径のプローブが数多く配置された部分によってプロービングされる回路基板上の領域と、小径のプローブが数多く配置された部分によってプロービングされる回路基板上の領域とでは荷重の大きさが異なるため、プロービングによって回路基板に反りが生じるおそれもある。

本発明は、かかる解決すべき課題に鑑みてなされたものであり、製造コストの高騰を抑えつつ、プロービング対象体における大きな打痕や反りの発生を軽減し得るプローブユニットおよび回路基板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記載のプローブユニットは、複数の挿通孔がそれぞれ形成されると共に離間した状態で対向配置された一対の支持板と、前記各支持板の前記各挿通孔に先端部側および基端部側がそれぞれ挿通されて当該各支持板によって支持されると共に当該各支持板の間に位置する中央部がプロービング対象体に対するプロービング時に湾曲する複数のプローブピンとを備えたプローブユニットであって、直径が互いに異なる複数種類の前記プローブピンを備え、前記プローブが挿通された一対の前記挿通孔における当該プローブの前記中央部側の各縁部間の距離、および当該プローブピンを構成する材料のヤング率の少なくとも一方が、前記プロービング時における当該各プローブピンに加わる荷重が互いに近づくように前記直径に応じて異なるように規定されている。

また、請求項２記載のプローブユニットは、請求項１記載のプローブユニットにおいて、前記直径が大きいほど前記距離が大きく規定されている。

また、請求項３記載のプローブユニットは、請求項２記載のプローブユニットにおいて、前記距離が前記直径の２乗に比例するように規定されている。

また、請求項４記載のプローブユニットは、請求項１から３のいずれかに記載のプローブユニットにおいて、前記直径が大きいほど前記ヤング率が小さく規定されている。

また、請求項５記載のプローブユニットは、請求項４記載のプローブユニットにおいて、前記ヤング率は、前記直径の４乗に反比例するように規定されている。

また、請求項６記載の回路基板検査装置は、請求項１から５のいずれかに記載のプローブユニットと、前記プロービング対象体としての回路基板に接触させた前記プローブユニットを介して入力した電気信号に基づいて当該回路基板に対する電気的検査を実行する検査部とを備えている。

請求項１記載のプローブユニット、および請求項６記載の回路基板検査装置では、一対の支持板に形成された挿通孔に先端部側および基端部側がそれぞれ挿通された状態で各支持板によって支持された直径が互いに異なる複数種類のプローブピンを備え、プローブが挿通された一対の挿通孔におけるそのプローブの中央部側の各縁部間の距離、およびプローブピンを構成する材料のヤング率の少なくとも一方が、プロービング時における各プローブピンに加わる荷重が互いに近づくようにプローブピンの直径に応じて異なるように規定されている。このため、このプローブユニットおよび回路基板検査装置によれば、回路基板に対してプローブユニットをプロービングさせる際にプローブユニットに加わる荷重を直径が互いに異なる各プローブピンに分散させることができる。したがって、このプローブユニットおよび回路基板検査装置によれば、直径が大きいプローブピンに荷重が集中することに起因する大きな打痕や反りの発生を十分に軽減することができる。

請求項２記載のプローブユニット、および請求項６記載の回路基板検査装置によれば、プローブピンの直径が大きいほど距離を大きく規定したことにより、例えば、ヤング率が等しい同種の材料で形成されたプローブピンを用いて（つまり、プローブピンを構成する材料のヤング率を一定にして）、固定板の厚みをプローブピンの直径に応じて変更するだけで、大きな打痕や反りの発生を十分に軽減可能なプローブユニット２を容易に製造することができる。

請求項３記載のプローブユニット、および請求項６記載の回路基板検査装置によれば、プローブピンの直径の２乗に比例するように距離を規定したことにより、プロービングの際に直径が異なる各プローブピンに加わる荷重をほぼ同じ値に維持することができる。このため、このプローブユニットおよび回路基板検査装置によれば、プローブユニットに加わる荷重を各プローブピンに対して等しく分散させることができる結果、大きな打痕や反りの発生をさらに軽減することができる。

請求項４記載のプローブユニット、および請求項６記載の回路基板検査装置によれば、プローブピンの直径が大きいほどヤング率を小さく規定したことにより、例えば、プローブユニットの小形化に伴ってプローブピンの直径に応じて支持板の厚みを異ならせる加工が困難な場合であっても、距離を一定にして、プローブピンを構成する材料のヤング率をプローブピンの直径に応じて異ならせることで、大きな打痕や反りの発生を十分に軽減可能なプローブユニットを製造することができる。

請求項５記載のプローブユニット、および請求項６記載の回路基板検査装置によれば、プローブピンの直径の４乗に反比例するようにヤング率を規定したことにより、プロービングの際に直径が異なる各プローブピンに加わる荷重をほぼ同じ値に維持することができる。このため、このプローブユニットおよび回路基板検査装置によれば、プローブユニットに加わる荷重を各プローブピンに対して等しく分散させることができる結果、大きな打痕や反りの発生をさらに軽減することができる。

回路基板検査装置１の構成を示す構成図である。 プローブユニット２の構成を示す構成図である。 プローブユニット２の断面図である。 プローブユニット２の組立て方法を説明する第１の説明図である。 プローブユニット２の組立て方法を説明する第２の説明図である。

以下、本発明に係るプローブユニットおよび回路基板検査装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。

最初に、回路基板検査装置１の構成について説明する。図１に示す回路基板検査装置１は、プロービング対象体の一例としての回路基板１００についての電気的検査を実行可能に構成されている。具体的には、回路基板検査装置１は、同図に示すように、プローブユニット２、移動機構３、回路基板支持部４、検査部５および制御部６を備えて構成されている。

プローブユニット２は、図２，３に示すように、直径（具体的には、先端部２１および基端部２２を除く部分の直径Ｐ１）が互いに異なる複数種類（例えば３種類）のプローブピン１１ａ，１１ｂ，１１ｃ（以下、区別しないときには「プローブピン１１」ともいう）、本体部１２および電極板１３を備えて構成されている。プローブピン１１は、図３に示すように、全体として円柱状に構成されると共に、先端部２１および基端部２２の各先端がそれぞれ鋭利に形成されている。また、プローブピン１１は、導電性を有する材料（一例として、ベリリウム銅合金、ＳＫＨ（高速度工具鋼）およびタングステン鋼など）によって弾性変形可能に構成されている。また、プローブピン１１の中央部２３には、絶縁性を有するコーティング材料（一例として、テフロン（登録商標）等のフッ素系樹脂、ポリウレタン、ポリエステルおよびポリイミドなど）で形成された絶縁層２４が形成されている。

また、このプローブユニット２では、各プローブピン１１ａ，１１ｂ，１１ｃの中で、プローブピン１１ａの直径Ｐ１（以下、プローブピン１１ａの直径Ｐ１を「直径Ｐ１ａ」ともいう）が最も小さく規定されている。また、プローブピン１１ｂの直径Ｐ１ｂ（以下、プローブピン１１ｂの直径Ｐ１を「直径Ｐ１ｂ」ともいう）は、直径Ｐａの１．１倍程度に規定され、プローブピン１１ｃの直径Ｐ１（以下、プローブピン１１ｃの直径Ｐ１を「直径Ｐ１ｃ」ともいう）は、直径Ｐ１ａの１．２倍程度に規定されている。なお、発明の理解を容易とするため、両図では、各プローブピン１１ａ，１１ｂ，１１ｃの直径Ｐ１ａ〜Ｐ１ｃの差異を強調して図示している。

本体部１２は、図２に示すように、離間した状態で対向配置された一対の第１支持板３１および第２支持板３２と、両支持板３１，３２を連結する連結部３３とを備えて構成されている。第１支持板３１は、図２，３に示すように、固定板４１およびスライド板４２を備えて構成されている。固定板４１は、非導電性を有する樹脂材料等によって板状に形成されて、連結部３３に固定されている。また、固定板４１には、図３に示すように、プローブピン１１の先端部２１側が挿通可能で、プローブピン１１の直径Ｐ１に応じて各々の直径Ｈ１が互いに異なる複数の挿通孔５１ａ，５１ｂ，５１ｃ（以下、区別しないときには「挿通孔５１」ともいう）が形成されている。

この場合、挿通孔５１ａは、プローブピン１１ａの先端部２１側を挿通させる孔であって、図４に示すように、その直径Ｈ１（以下、挿通孔５１ａの直径Ｈ１を「直径Ｈ１ａ」ともいう）は、プローブピン１１ａの直径Ｐ１ａよりも大きく、かつプローブピン１１ａに形成されている絶縁層２４の直径Ｐ２（以下、プローブピン１１ａにおける絶縁層２４の直径Ｐ２を「直径Ｐ２ａ」ともいう）よりも小さく規定されている。また、挿通孔５１ｂは、プローブピン１１ｂの先端部２１側を挿通させる孔であって、その直径Ｈ１（以下、挿通孔５１ｂの直径Ｈ１を「直径Ｈ１ｂ」ともいう）は、プローブピン１１ｂの直径Ｐ１ｂよりも大きく、かつプローブピン１１ｂに形成されている絶縁層２４の直径Ｐ２（以下、プローブピン１１ｂにおける絶縁層２４の直径Ｐ２を「直径Ｐ２ｂ」ともいう）よりも小さく規定されている。さらに、挿通孔５１ｃは、プローブピン１１ｃの先端部２１側を挿通させる孔であって、その直径Ｈ１（以下、挿通孔５１ｃの直径Ｈ１を「直径Ｈ１ｃ」ともいう）は、プローブピン１１ｃの直径Ｐ１ｃよりも大きく、かつプローブピン１１ｃに形成されている絶縁層２４の直径Ｐ２（以下、プローブピン１１ｃにおける絶縁層２４の直径Ｐ２を「直径Ｐ２ｃ」ともいう）よりも小さく規定されている。

さらに、固定板４１には、図４，５に示すように、固定ピン４３を挿入可能な挿入孔５３ａ，５３ｂが形成されている。この場合、挿入孔５３ａは、図４に示すように、プローブユニット２の組み立てに際してプローブピン１１を挿通孔５１およびスライド板４２の後述する挿通孔５２に挿通させるときに、両挿通孔５１，５２における各々の中心軸が同軸状態となる位置（第１位置）に固定板４１およびスライド板４２を位置合わせする際に用いられる。また、挿入孔５３ｂは、図５に示すように、両挿通孔５１，５２における各々の中心軸が軸ずれした状態となる位置（第２位置）に固定板４１およびスライド板４２を位置させて、プローブピン１１を湾曲（弾性変形）させる際に用いられる。

スライド板４２は、非導電性を有する樹脂材料等によって板状に形成されて、図４，５に示すように、上記した第１位置と第２位置との間でスライド可能に固定板４１の外側（両図における下側）に配設されている。また、スライド板４２には、両図に示すように、プローブピン１１の先端部２１側を挿通させる複数の挿通孔５２ａ，５２ｂ，５２ｃ（以下、区別しないときには「挿通孔５２」ともいう）が形成されている。この場合、各挿通孔５２は、図４に示すように、スライド板４２が第１位置に位置している状態において、固定板４１に形成されている各挿通孔５１の中心軸とその中心軸とが同軸状態となって各挿通孔５１に連通するように、その直径（以下、挿通孔５２ａ，５２ｂ，５２ｃにおける各々の直径を「直径Ｈ２ａ，Ｈ２ｂ，Ｈ２ｃ」ともいう）およびその形成位置が規定されている。

また、スライド板４２には、図４，５に示すように、上記した固定ピン４３を挿入可能な挿入孔５４ａ，５４ｂが形成されている。この場合、挿入孔５４ａは、図４に示すように、スライド板４２を上記した第１位置に位置させた（スライドさせた）状態において、その中心軸と挿入孔５３ａの中心軸とが同軸状態となるようにその形成位置が規定されている。また、挿入孔５４ｂは、図５に示すように、スライド板４２を上記した第２位置に位置させた状態において、その中心軸と挿入孔５３ｂの中心軸とが同軸状態となるようにその形成位置が規定されている。

第２支持板３２は、図２，３に示すように、固定板６１およびスライド板６２を備えて構成されている。固定板６１は、非導電性を有する樹脂材料等によって板状に形成されて、連結部３３に固定されている。また、固定板６１には、図３に示すように、プローブピン１１を挿通させる複数の挿通孔７１ａ，７１ｂ，７１ｃ（以下、区別しないときには「挿通孔７１」ともいう）が形成されている。

この場合、挿通孔７１ａは、プローブピン１１ａを挿通させる孔であって、図４に示すように、その直径Ｈ３ａは、プローブピン１１ａに形成されている絶縁層２４の直径Ｐ２ａよりも大きく規定されている。また、挿通孔７１ｂは、プローブピン１１ｂを挿通させる孔であって、その直径Ｈ３ｂは、プローブピン１１ｂに形成されている絶縁層２４の直径Ｐ２ｂよりも大きく規定されている。さらに、挿通孔７１ｃは、プローブピン１１ｃを挿通させる孔であって、その直径Ｈ３ｃ（以下、直径Ｈ３ａ，Ｈ３ｂ，Ｈ３ｃを区別しないときには「直径Ｈ３」ともいう）は、プローブピン１１ｃに形成されている絶縁層２４の直径Ｐ２ｃよりも大きく規定されている。

また、固定板６１は、図３〜５に示すように、挿通孔７１の形成部位の厚みが挿通孔７１の種類に応じて（つまり、挿通孔７１の直径Ｈ３の大きさに応じて）異なるように形成されている。具体的には、固定板６１における挿通孔７１の形成部位の厚みは、各図に示すように、挿通孔７１の直径Ｈ３が大きいほど薄く、挿通孔７１の直径Ｈ３が小さいほど厚く形成されている。

さらに、固定板６１には、図４，５に示すように、固定ピン６３を挿入可能な挿入孔７３ａ，７３ｂが形成されている。この場合、挿入孔７３ａは、図４に示すように、プローブユニット２の組み立てに際してプローブピン１１を挿通孔５１および挿通孔５２に挿通させるときに、両挿通孔５１，５２における各々の中心軸が同軸状態となる位置（第３位置）に固定板６１およびスライド板６２を位置合わせする際に用いられる。また、挿入孔７３ｂは、図５に示すように、挿通孔７１および後述する挿通孔７２における各々の中心軸が軸ずれした状態となる位置（第４位置）に固定板６１およびスライド板６２を位置させて、プローブピン１１を湾曲（弾性変形）させる際に用いられる。

スライド板６２は、非導電性を有する樹脂材料等によって板状に形成されて、図２，３に示すように、上記した第３位置と第４位置との間でスライド可能に固定板６１の外側（両図における上側）に配設されている。また、スライド板６２には、両図に示すように、プローブピン１１を挿通させる複数の挿通孔７２ａ，７２ｂ，７２ｃ（以下、区別しないときには「挿通孔７２」ともいう）が形成されている。この場合、各挿通孔７２は、スライド板６２が第３位置に位置している状態において、固定板６１に形成されている各挿通孔７１の中心軸とその中心軸とが同軸状態となって各挿通孔７１に連通するように、その直径（以下、挿通孔７２ａ，７２ｂ，７２ｃの直径をそれぞれ「直径Ｈ４ａ，Ｈ４ｂ，Ｈ４ｃ」ともいい、以下、区別しないときには、「直径Ｈ」ともいう）およびその形成位置が規定されている。

また、スライド板６２には、図４，５に示すように、上記した固定ピン６３を挿入可能な挿入孔７４ａ，７４ｂが形成されている。この場合、挿入孔７４ａは、図４に示すように、スライド板６２を上記した第３位置に位置させた（スライドさせた）状態において、その中心軸と挿入孔７３ａの中心軸とが同軸状態となるようにその形成位置が規定されている。また、挿入孔７４ｂは、図５に示すように、スライド板６２を上記した第４位置に位置させた状態において、その中心軸と挿入孔７３ｂの中心軸とが同軸状態となるようにその形成位置が規定されている。

電極板１３は、図２，３に示すように、非導電性を有する樹脂材料等によって板状に形成されて、本体部１２の第２支持板３２（スライド板６２）の外側（両図における上側）に当接させられた状態で固定される。また、図３に示すように、電極板１３における各プローブピン１１の各基端部２２との接触部位には、導電性を有する端子１３ａが嵌め込まれており、この各端子１３ａには、プローブピン１１と検査部５とを電気的に接続するためのケーブル１３ｂがそれぞれ接続されている。

この場合、このプローブユニット２では、上記したように、挿通孔７１の形成部位の厚みが、挿通孔７１の直径Ｈ３が大きいほど薄く、挿通孔７１の直径Ｈ３が小さいほど厚く形成されている。このため、このプローブユニット２では、図３に示すように、第１支持板３１の固定板４１に形成されている挿通孔５１におけるプローブピン１１の中央部２３側の縁部と第２支持板３２の固定板６１に形成されている挿通孔７１における中央部２３側の縁部との間の距離（以下、挿通孔５１ａ，５１ｂ，５１ｃの縁部と挿通孔７１ａ，７１ｂ，７１ｃの縁部との間の距離をそれぞれ「距離Ｄａ，Ｄｂ，Ｄｃ」ともいい、これらを区別しないときには「距離Ｄ」ともいう）が、挿通孔７１の直径Ｈ３が大きいほど長く、挿通孔７１の直径Ｈ３が小さいほど短くなるように構成されている。具体的には、このプローブユニット２では、一例として、図３に示すように、距離Ｄｂが距離Ｄａの１．２１倍程度に規定され、距離Ｄｃが距離Ｄａの１．４４倍程度に規定されている。

一方、このプローブユニット２では、図３に示すように、本体部１２における第１支持板３１（固定板４１およびスライド板４２）の挿通孔５１，５２に挿通された先端部２１が第１支持板３１に支持され、本体部１２における第２支持板３２（固定板６１およびスライド板６２）の挿通孔７１，７２に挿通された基端部２２が第２支持板３２に支持されている。このため、このプローブユニット２では、プローブピン１１が回路基板１００の導体パターンにプロービングさせられた状態でプローブユニット２に荷重が加えられたときには、プローブピン１１における両支持板３１，３２によって支持されていない中央部２３、つまり、プローブピン１１における挿通孔５１の中央部２３側の縁部と挿通孔７１の中央部２３側の縁部との間に位置する部分であって、上記した距離Ｄに相当する部分（以下、プローブピン１１ａ，１１ｂ，１１ｃにおけるこの部分の長さをそれぞれ「長さＬａ，Ｌｂ，Ｌｃ」ともいい、これらを区別しないときには、「長さＬ」ともいう）が湾曲させられる。

ここで、プローブピン１１の直径Ｐ１と長さＬとの関係を説明する。まず、プローブピン１１の直径Ｐ１をＰとすると、プローブピン１１の断面二次モーメントＩは、次の式によって表される。
Ｉ＝π×Ｐ^４／６４・・・・（１）式
次に、プローブピン１１に加わる荷重をＦ（ｇｆ）、プローブピン１１を構成する材料のヤング率をＥとすると、荷重Ｆ、ヤング率Ｅおよび長さＬの関係は、次の式によって表される。
Ｆ＝（（４×Ｅ×Ｉ×π^２）／Ｌ^２）×１０００・・・・（２）式
（２）式に（１）式を代入すると次の式が得られる。
Ｆ＝（（４×Ｅ×（π×Ｐ^４／６４）×π^２）／Ｌ^２）×１０００
＝（Ｅ×π^３×Ｐ^４／１６Ｌ^２）×１０００
＝１０００×Ｅ×π^３×Ｐ^４／１６Ｌ^２・・・・（３）式
（３）式を変形すると、次の式が得られる。
Ｌ^２＝１０００×Ｅ×π^３×Ｐ^４／１６Ｆ
＝（１０００×Ｅ×π^３／１６Ｆ）×Ｐ^４・・・・（４）式
（４）式から次の式が得られる。
Ｌ＝（（１０００×Ｅ×π^３／１６Ｆ）×Ｐ^４）＾（１／２）
＝（（１０００×Ｅ×π^３／１６Ｆ）＾（１／２））×Ｐ^２・・・・（５）式
（５）式から、プローブピン１１に加わる荷重Ｆが一定で、かつヤング率Ｅが一定のときには、プローブピン１１における湾曲する部分の長さＬがプローブピン１１の直径Ｐの２乗に比例することが理解される。言い換えると、ヤング率Ｅが一定のときにプローブピン１１に加わる荷重Ｆを一定に維持するには、長さＬを直径Ｐの２乗に比例するように規定すればよいことが理解される。

このことから、このプローブユニット２では、上記したように、長さＬｂに相当する距離Ｄｂを長さＬａに相当する距離Ｄａの１．２１倍程度、つまり直径Ｐ１ａに対する直径Ｐ１ｂの倍率である１．１倍の２乗に相当する倍率程度に規定し、長さＬｃに相当する距離Ｄｃを長さＬａに相当する距離Ｄａの１．４４倍程度、つまり直径Ｐ１ａに対する直径Ｐ１ｃの倍率である１．２倍の２乗に相当する倍率程度に規定したことにより、プローブユニット２に加わる荷重が各プローブピン１１ａ，１１ｂ，１１ｃに対して等しく分散することが可能となっている。この結果、このプローブユニット２では、直径が大きいプローブピン１１（このプローブユニット２では、プローブピン１１ｃ）に荷重が集中することに起因して、プロービング対象体としての回路基板１００の導体パターンに大きな打痕が生じたり、回路基板１００に反りが発生したりする事態を十分に軽減することが可能となっている。

移動機構３は、プローブユニット２を固定可能に構成されて、制御部６の制御に従い、回路基板支持部４に対して接離する方向にプローブユニット２を移動させる。回路基板支持部４は、回路基板１００を保持可能に構成されている。検査部５は、制御部６の制御に従い、プローブユニット２のプローブピン１１を介して入力した電気信号に基づいて回路基板１００に対して断線検査や短絡検査などの所定の電気的検査を実行する。制御部６は、移動機構３を制御することにより、移動機構３に固定されたプローブユニット２を移動させる。また、制御部６は、検査部５を制御して、回路基板１００に対する所定の電気的検査を実行させる。

次に、プローブユニット２の組立て方法について、図面を参照して説明する。

まず、図４に示すように、第１支持板３１の固定板４１における挿入孔５３ａの中心軸と第１支持板３１のスライド板４２における挿入孔５４ａの中心軸とが互いに同軸状態となるようにスライド板４２をスライドさせる。次いで、挿入孔５３ａ，５４ａに固定ピン４３を挿入する。これにより、固定板４１とスライド板４２とが第１位置に位置合わせされた状態に維持される。続いて、同図に示すように、第２支持板３２の固定板６１における挿入孔７３ａの中心軸と第２支持板３２のスライド板６２における挿入孔７４ａの中心軸とが互いに同軸状態となるようにスライド板６２をスライドさせる。次いで、挿入孔７３ａ，７４ａに固定ピン６３を挿入する。これにより、固定板６１とスライド板６２とが第３位置に位置合わせされた状態に維持される。

この状態では、図４に示すように、固定板４１における各挿通孔５１の中心軸とスライド板４２における各挿通孔５２の中心軸とが互いに同軸状態となって各挿通孔５１と各挿通孔５２とが互いに連通する。また、各挿通孔７１の中心軸と第２支持板３２のスライド板６２における各挿通孔７２の中心軸とが互いに同軸状態となって各挿通孔７１と各挿通孔７２とが互いに連通する。さらに、各挿通孔５１，５２，７１，７２における各々の中心軸が互いに同軸状態となる。

続いて、図４に示すように、プローブピン１１の先端部２１を各挿通孔７２に挿入して、挿通孔７２、挿通孔７１、挿通孔５１および挿通孔５２の順にプローブピン１１を挿通させ、先端部２１をスライド板４２の外側（同図における下側）に突出させる。この場合、挿通孔５１の直径Ｈ４がプローブピン１１に形成されている絶縁層２４の直径Ｐ２よりも小さく規定されているため、絶縁層２４における先端部２１側の端面が固定板４１における挿通孔５１の縁部に突き当たって、それ以上の基端部２２の突出が規制される。

次いで、すべての挿通孔５１，５２，７１，７２へのプローブピン１１の挿入が終了したときには、固定ピン４３を挿入孔５３ａ，５４ａから引き抜き、続いて、図５に示すように、固定板４１における挿入孔５３ｂの中心軸とスライド板４２における挿入孔５４ｂの中心軸とが互いに同軸状態となる第２位置までスライド板４２を同図に示す矢印Ａの向きにスライドさせる。また、固定ピン６３を挿入孔７３ａ，７４ａから引き抜き、次いで、同図に示すように、固定板６１における挿入孔７３ｂの中心軸とスライド板６２における挿入孔７４ｂの中心軸とが互いに同軸状態となる第２位置までスライド板６２を同図に示す矢印Ａの向きにスライドさせる。

この際に、プローブピン１１の先端部２１側がスライド板４２のスライドによってスライド方向（矢印Ａの向き）に傾けられると共に、プローブピン１１の基端部２２側がスライド板６２のスライドによってスライド方向（矢印Ａの向き）に傾けられる。このため、図５に示すように、プローブピン１１の中央部２３が湾曲させられる。

続いて、図５に示すように、挿入孔５３ｂ，５４ｂに固定ピン４３を挿入すると共に、挿入孔７３ｂ，７４ｂに固定ピン６３を挿入する。これにより、固定板４１とスライド板４２とが第２位置に位置合わせされると共に、固定板６１とスライド板６２とが第４位置に位置合わせされて、プローブピン１１の中央部２３が湾曲させられた状態に維持される。

次いで、第２支持板３２（スライド板６２）の外側に電極板１３を当接させた状態で電極板１３を固定する。以上によりプローブユニット２の組立てが完了する。

次に、回路基板検査装置１を用いて回路基板１００に対する電気的検査を行う方法について、図面を参照して説明する。

まず、移動機構３にプローブユニット２を固定する。続いて、回路基板支持部４に回路基板１００を固定する。次いで、回路基板検査装置１を作動させる。この際に、制御部６が、移動機構３を制御することにより、回路基板１００に対して近接する向き（図３における下向き）にプローブユニット２を移動させる。続いて、制御部６は、プローブユニット２の各プローブピン１１における先端部２１が回路基板１００の導体パターンに接触したときには、移動機構３を制御して、予め決められた大きさの荷重をプローブユニット２に対して下向きに加えつつ、プローブユニット２を下向きに更に移動させる。

この際に、プローブユニット２に加わる荷重が各プローブピン１１に分散し、分散した荷重が回路基板１００の導体パターンを押圧する。この場合、このプローブユニット２では、各プローブピン１１の中央部２３が同じ向きに予め湾曲しているため、図３に示すように、導体パターンに対する押圧力（分散した荷重）の反力によって各プローブピン１１の中央部２３が予め湾曲させられている向きにさらに湾曲する。

ここで、このプローブユニット２では、固定板４１に形成されている挿通孔５１の縁部と固定板６１に形成されている挿通孔７１の縁部との間の距離Ｄ（つまり、プローブピン１１における湾曲する部分の長さＬ）がプローブピン１１の直径Ｐの２乗に比例するように規定されている。このため、このプローブユニット２では、プローブユニット２全体に加わる荷重が各プローブピン１１に対して等しく分散される。したがって、このプローブユニット２では、回路基板１００の導体パターンに対するプロービングの際に、直径が大きいプローブピン１１に荷重が集中して導体パターンに大きな打痕が生じたり、回路基板１００に反りが発生したりする事態を十分に軽減することが可能となっている。

次いで、検査部５が、制御部６の制御に従い、プローブピン１１を介して入力した電気信号に基づいて回路基板１００対する電気的検査を実行する。続いて、回路基板１００に対する検査を終了したときには、制御部６は、移動機構３を制御して、回路基板１００から離反する向きにプローブユニット２を移動させる。次いで、他の回路基板１００に対する電気的検査を行う際には、上記の工程を繰り返して実行する。

このように、このプローブユニット２および回路基板検査装置１では、第１支持板３１および第２支持板３２に形成された挿通孔５１，５２および挿通孔７１，７２に挿通された状態で各支持板３１，３２によって支持された直径Ｐ１が互いに異なる複数種類のプローブピン１１を備え、挿通孔５１における中央部２３側の縁部と挿通孔７１における中央部２３側の縁部との間の距離Ｄが、プロービング時における各プローブピン１１に加わる荷重が互いに近づくように直径Ｐ１に応じて異なるように規定されている。このため、このプローブユニット２および回路基板検査装置１によれば、回路基板１００に対してプローブユニット２をプロービングさせる際にプローブユニット２に加わる荷重を直径Ｐ１が互いに異なる各プローブピン１１に分散させることができる。したがって、このプローブユニット２および回路基板検査装置１によれば、直径Ｐ１が大きいプローブピン１１に荷重が集中することに起因する大きな打痕や反りの発生を十分に軽減することができる。

また、このプローブユニット２および回路基板検査装置１によれば、プローブピン１１の直径Ｐ１が大きいほど距離Ｄを大きく規定したことにより、例えば、ヤング率Ｅが等しい同種の材料で形成されたプローブピン１１を用いて（つまり、プローブピン１１を構成する材料のヤング率Ｅを一定にして）、固定板４１の厚みをプローブピン１１の直径Ｐ１に応じて変更するだけで、大きな打痕や反りの発生を十分に軽減可能なプローブユニット２を容易に製造することができる。

さらに、このプローブユニット２および回路基板検査装置１によれば、プローブピン１１の直径Ｐ１の２乗に比例するように距離Ｄを規定したことにより、プロービングの際に直径Ｐ１が異なる各プローブピン１１に加わる荷重をほぼ同じ値に維持することができる。このため、このプローブユニット２および回路基板検査装置１によれば、プローブユニット２に加わる荷重を各プローブピン１１に対して等しく分散させることができる結果、大きな打痕や反りの発生をさらに軽減することができる。

なお、本発明は、上記の構成に限定されない。例えば、固定板６１における挿通孔７１の形成部位の厚みを挿通孔７１の直径Ｈ３に応じて異ならせることによって距離Ｄａ，Ｄｂ，Ｄｃを異ならせた構成例について上記したが、固定板６１を一定の厚みに形成して、固定板４１における挿通孔５１の形成部位の厚みを挿通孔５１の直径Ｈ１に応じて異ならせることによって距離Ｄａ，Ｄｂ，Ｄｃを互いに異ならせる構成を採用することができる。また、固定板４１における挿通孔５１の形成部位の厚みを挿通孔５１の直径Ｈ１に応じて異ならせると共に、固定板６１における挿通孔７１の形成部位の厚みを挿通孔７１の直径Ｈ３に応じて異ならせることによって距離Ｄａ，Ｄｂ，Ｄｃを互いに異ならせる構成を採用することもできる。

また、プローブピン１１の直径Ｐ１が大きいほど距離Ｄを大きく規定することによってプロービングの際に直径Ｐ１が異なる各プローブピン１１に加わる荷重を互いに近づける構成例について上記したが、直径Ｐ１が大きいほどプローブピン１１を構成する材料のヤング率Ｅを小さく規定することによってプロービングの際に各プローブピン１１に加わる荷重を互いに近づける構成を採用することができる。

ここで、上記した（３）式を変形すると、次の式が得られる。
Ｅ＝Ｆ／（１０００×π^３×Ｐ^４／１６Ｌ^２）
＝（Ｆ×１６Ｌ^２）／（１０００×π^３×Ｐ^４）・・・・（６）式
（６）式から、プローブピン１１に加わる荷重Ｆが一定で、かつプローブピン１１における湾曲する部分の長さＬが一定のときには、ヤング率Ｅがプローブピン１１の直径Ｐ１の４乗に反比例することが理解される。言い換えると、長さＬが一定のときにプローブピン１１に加わる荷重Ｆを一定に維持するには、ヤング率Ｅを直径Ｐの４乗に反比例するように規定すればよいことが理解される。このことから、ヤング率Ｅを、直径Ｐ１の４乗に反比例するように規定することで、各プローブピン１１に加わる荷重をほぼ同じ値に維持することが可能となる。

この構成においても、回路基板１００に対してプローブユニット２をプロービングさせる際にプローブユニット２に加わる荷重を直径Ｐ１が互いに異なる各プローブピン１１に分散させることができるため、直径Ｐ１が大きいプローブピン１１に荷重が集中することに起因する大きな打痕や反りの発生を十分に軽減することができる。また、この構成では、距離Ｄを一定にして、プローブピン１１の直径Ｐ１が大きいほどプローブピン１１を構成する材料のヤング率Ｅを小さく規定することで、各プローブピン１１に加わる荷重を互いに近づけることができるため、例えば、プローブユニット２の小形化に伴い、プローブピン１１の直径Ｐ１に応じて固定板４１や固定板６１の厚みを異ならせる加工が困難な場合であっても、プローブピン１１を構成する材料のヤング率Ｅをプローブピン１１の直径Ｐ１に応じて異ならせることで、大きな打痕や反りの発生を十分に軽減可能なプローブユニット２を製造することができる。

さらに、この構成によれば、プローブピン１１の直径Ｐ１の４乗に反比例するようにヤング率Ｅを規定したことにより、プロービングの際に直径Ｐ１が異なる各プローブピン１１に加わる荷重をほぼ同じ値に維持することができるため、プローブユニット２に加わる荷重を各プローブピン１１に対して等しく分散させることができる結果、大きな打痕や反りの発生をさらに軽減することができる。

また、プローブピン１１の直径Ｐ１が大きいほど距離Ｄを大きく規定すると共に、直径Ｐ１が大きいほどプローブピン１１を構成する材料のヤング率Ｅを小さく規定することによってプロービングの際に各プローブピン１１に加わる荷重を互いに近づける構成を採用することもできる。

１ 回路基板検査装置
２ プローブユニット
５ 検査部
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ プローブピン
１２ 本体部
２１ 先端部
２２ 基端部
２３ 中央部
３１ 第１支持板
３２ 第２支持板
４１，６１ 固定板
４２，６２ スライド板
５１ａ〜５１ｃ，５２ａ〜５２ｃ，７１ａ〜７１ｃ，７２ａ〜７２ｃ 挿通孔
Ｄａ，Ｄｂ，Ｄｃ 距離
Ｅ ヤング率
Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃ 長さ
Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃ 直径

Claims (6)

1. 複数の挿通孔がそれぞれ形成されると共に離間した状態で対向配置された一対の支持板と、前記各支持板の前記各挿通孔に先端部側および基端部側がそれぞれ挿通されて当該各支持板によって支持されると共に当該各支持板の間に位置する中央部がプロービング対象体に対するプロービング時に湾曲する複数のプローブピンとを備えたプローブユニットであって、
   直径が互いに異なる複数種類の前記プローブピンを備え、
   前記プローブピンが挿通された一対の前記挿通孔における当該プローブピンの前記中央部側の各縁部間の距離、および当該プローブピンを構成する材料のヤング率の少なくとも一方が、前記プロービング時における当該各プローブピンに加わる荷重が互いに近づくように前記直径に応じて異なるように規定されているプローブユニット。
2. 前記直径が大きいほど前記距離が大きく規定されている請求項１記載のプローブユニット。
3. 前記距離が前記直径の２乗に比例するように規定されている請求項２記載のプローブユニット。
4. 前記直径が大きいほど前記ヤング率が小さく規定されている請求項１から３のいずれかに記載のプローブユニット。
5. 前記ヤング率は、前記直径の４乗に反比例するように規定されている請求項４記載のプローブユニット。
6. 請求項１から５のいずれかに記載のプローブユニットと、前記プロービング対象体としての回路基板に接触させた前記プローブユニットを介して入力した電気信号に基づいて当該回路基板に対する電気的検査を実行する検査部とを備えている回路基板検査装置。

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