JP5987447B2 - 検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、電流を供給して被検査体を検査する検査装置に関するものである。

従来、電流を供給して被検査体を検査する検査装置に関する技術として、下記特許文献１に開示される導電性接触子ユニットが知られている。この導電性接触子ユニットは、被検査体である半導体集積回路に供給する信号の生成等を行う回路基板と、ホルダ孔が形成された導電性接触子ホルダと、ホルダ孔に収容された導電性接触子とを備えている。導電性接触子は、第１針状部材および第２針状部材とこれら両針状部材に上下方向に弾性力を及ぼすバネ部材とを備えている。第１針状部材および第２針状部材の相対運動時に、第１針状部材の貫通孔の内周面と第２針状部材の支持部の外周面とが接触する状態が維持されることで、両針状部材の相対運動の方向がガイドされるとともに両針状部材の電気的接続が維持される。また、バネ部材は、第１針状部材および第２針状部材の双方に接触することから、弾性部材として機能するだけでなく、両針状部材を電気的に接続する電流経路としても機能する。

特開２００５−２２１３０９号公報

しかしながら、上述のように構成される導電性接触子ユニットでは、大電流を流して被検査体を検査する場合、第１針状部材の貫通孔の内周面と第２針状部材の支持部の外周面との間だけでなく、両針状部材を付勢するバネ部材にも大電流が流れることとなる。このとき、バネ部材の抵抗値が低いと当該バネ部材に発生する熱が高くなり、この発熱に起因してバネ部材が塑性変形する場合がある。特に、上記内周面と外周面との接触状態が悪いと接触抵抗値が高くなり、両針状部材間に発生する熱が高くなりこの発熱に起因してバネ部材が塑性変形する場合がある。このような塑性変形が大きくなると、バネ部材の付勢部材としての機能が低下してしまうという問題がある。また、上述のように２つの針状部材をバネ部材にて付勢する構成に限らず、１つのプランジャをバネ部材にて被検査体側に付勢する構成であっても同様の問題が生じる。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、被検査体に対する大電流供給時の発熱を抑制し得る検査装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、特許請求の範囲の請求項１に記載の発明は、被検査体（１）のリード（３）を導電性の導電部（１４）の押圧面（１５）に向けて押圧した状態で前記導電部と前記リードとの間に電流を流すことで、前記被検査体を検査する検査装置（１０）であって、前記押圧面に形成される挿入穴（１６）に一部が挿入されるプランジャ（３０）と、前記挿入穴内に挿入されて前記プランジャの一側端部（３１ａ）が前記押圧面から突出するように当該プランジャを付勢するコイルスプリング（２０）と、を備え、前記コイルスプリングは、一部の中心軸（Ｌ１）と他部の中心軸（Ｌ２）とがずれて形成され、前記押圧面には前記挿入穴が複数形成され、前記複数の挿入穴には、それぞれ、前記コイルスプリングが挿入されるとともに、挿入された前記コイルスプリングにより前記一側端部が前記押圧面から突出するように前記プランジャの一部が挿入されることを特徴とする。
なお、特許請求の範囲および上記手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

請求項１の発明では、被検査体のリードが押圧される導電部の押圧面に形成される挿入穴に、プランジャの一部が挿入されており、このプランジャは、上記挿入穴内に挿入されるコイルスプリングにより、一側端部が上記押圧面から突出するように付勢されている。そして、コイルスプリングは、一部の中心軸と他部の中心軸とがずれて形成されている。

一部の中心軸と他部の中心軸とがずれたコイルスプリングを押圧して収縮させると、この押圧方向に直交する方向において、コイルスプリングの一方の端部と他方の端部とで異なる方向に付勢力が発生する。すなわち、プランジャは、被検査体のリードが押圧面に押圧される状態（以下、検査状態という）では、リードを介して作用する押圧力に応じて発生するコイルスプリングの付勢力により、上記押圧方向に対して傾斜する方向に付勢される。

これにより、プランジャは、検査状態では、上記押圧方向に対して傾斜するため、挿入穴の内周面のうち押圧面に近い部位（以下、押圧面側部位という）と押圧面から離れた部位（以下、反押圧面側部位という）との２箇所で接触することとなる。特に、傾斜するプランジャは、挿入穴の内周面の押圧面側部位および反押圧面側部位に対してコイルスプリングの付勢力に応じて押し付けられるため、両接触箇所での確実な接触が維持されるので、両接触箇所での接触抵抗値を低減することができる。
したがって、被検査体に対する大電流供給時の発熱を抑制してこの発熱に起因するコイルスプリングの塑性変形を防止することができる。

特に、押圧面に形成される複数の挿入穴には、それぞれ、コイルスプリングが挿入されるとともに、挿入されたコイルスプリングにより一側端部が押圧面から突出するようにプランジャの一部が挿入される。これにより、導電部およびリード間を流れる電流が各プランジャに分散されるため、１つのプランジャでの発熱がより抑制されて、各コイルスプリングの塑性変形を確実に防止することができる。

請求項２の発明では、挿入穴の断面形状は、円形状に形成され、プランジャの外周面のうち挿入穴の内周面に接触可能な部位は、円筒状に形成される。これにより、コイルスプリングは、挿入穴内にて当該挿入穴の中心軸を中心に回転でき、コイルスプリングの挿入穴内での回転位置が変化すると、この変化に応じてプランジャと挿入穴の内周面との接触箇所も変化する。このため、プランジャと挿入穴の内周面とが常に同じ部位で接触する場合と比較して、接触箇所での磨耗等を抑制することができる。

請求項３の発明では、コイルスプリングは、中心軸が円弧状に形成されるため、一部の中心軸と他部の中心軸とがずれたコイルスプリングを容易に形成できるだけでなく、必要な付勢力が確保される程度に中心軸の円弧を大きくすることで、コイルスプリングが挿入される挿入穴の小径化を図ることができる。これにより、挿入穴の小径化に応じて導電部が小型化されて、検査装置の小型化を図ることができる。

図１（Ａ）は、本実施形態に係る検査装置の概略構成を示す上面図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）に示す１Ｂ−１Ｂ線相当の切断面による断面図である。 押圧されていないコイルスプリングおよびプランジャの挿入状態を示す拡大断面図である。 コイルスプリングの詳細形状を示す断面図である。 プランジャの詳細形状を示す側面図である。 図５（Ａ）は、検査装置の検査ソケット上に被検査体を配置した状態を示す上面図であり、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）に示す５Ｂ−５Ｂ線相当の切断面による断面図である。 被検査体が押圧される検査状態を説明する断面図である。 検査状態での各コイルスプリングおよび各プランジャの状態を示す説明図である。 第１変形例に係るコイルスプリングの詳細形状を示す側面図である。 第２変形例に係るコイルスプリングの詳細形状を示す側面図である。

以下、本発明に係る検査装置を具現化した一実施形態について、図面を参照して説明する。
図１に示す検査装置１０は、制御信号用リードと電流供給用リードとを有する被検査体を検査する装置であって、特に、電流供給用リードに対して大電流を供給可能な検査装置として構成されている。

検査装置１０は、テスタ１１と、検査ソケット１２と、制御信号用ブロック１３と、プローブブロック１４と、を備えている。テスタ１１は、被検査体に出力する検査用の制御信号を生成するとともに、被検査体に供給する検査用の電流を制御する機能を有するものである。

検査ソケット１２は、被検査体を所定の状態で弾性的に支持するものであり、被検査体を支持する上面が被検査体の下面に応じて形成されている。この検査ソケット１２は、その下方に配置されるコイルスプリング等のばね部材１２ａにより弾性的に支持されている。このように形成される検査ソケット１２は、被検査体を上面にて支持した状態で当該被検査体を介した押圧力が作用する際に、被検査体の制御信号用リードが制御信号用ブロック１３の対応する端子（後述する）に押圧されるとともに、被検査体の電流供給用リードがプローブブロック１４に設けられる各プランジャ（後述する）に押圧されるように、配置されている。

制御信号用ブロック１３は、被検査体の検査時に各制御信号用リードが押し付けられる非導電性のブロックであり、その上面１３ａには各制御信号用リードに接触することで、テスタ１１からの制御信号を出力するための制御端子１３ｂがそれぞれ突出している。各制御端子１３ｂは、制御信号用ブロック１３によりそれぞれ絶縁されている。なお、本実施形態では、例えば、被検査体の制御信号用リードが５本であることから、図１（Ａ）に例示するように、制御端子１３ｂは、各制御信号用リードに対応して５本設けられている。

プローブブロック１４は、被検査体の検査時に電流供給用リードが押し付けられる導電性の導電部として機能する金属製ブロックであり、例えば、ＣｕやＢｅＣｕ等の低比抵抗材料から形成されている。当該プローブブロック１４は、被検査体の電流供給用リードごとに設けられるもので、本実施形態では２つ設けられている。各プローブブロック１４には、テスタ１１から検査用の電流を供給するためのバスバー１４ｃがそれぞれ電気的に接続されている。なお、プローブブロック１４は、特許請求の範囲に記載の「導電部」の一例に相当し、電流供給用リードは、特許請求の範囲に記載の「リード」の一例に相当し得る。

このプローブブロック１４には、電流供給用リードが押し付けられる押圧面１５に、複数の挿入穴１６が形成されている。本実施形態では、１つの押圧面１５に対して、例えば、図１（Ａ）に例示するように、５×５の計２５個の挿入穴１６が形成されている。各挿入穴１６には、それぞれコイルスプリング２０が挿入されるとともに、このコイルスプリング２０により付勢されたプランジャ３０の一部が挿入されている。

以下、各挿入穴１６やコイルスプリング２０およびプランジャ３０の詳細形状等について、図２〜図４を用いて詳細に説明する。図２は、押圧されていないコイルスプリング２０およびプランジャ３０の挿入状態を示す拡大断面図である。図３は、コイルスプリング２０の詳細形状を示す断面図である。図４は、プランジャ３０の詳細形状を示す側面図である。

図２に示すように、プローブブロック１４は、上側ブロック１４ａおよび下側ブロック１４ｂを組み付けて構成されている。挿入穴１６は、上側ブロック１４ａに形成される第１貫通穴１６ａとこの第１貫通穴１６ａよりも大径の第２貫通穴１６ｂとからなる段付貫通穴と、下側ブロック１４ｂに形成される第３貫通穴１６ｃとが同軸的に連通することで構成されている。下側ブロック１４ｂの第３貫通穴１６ｃは、上側ブロック１４ａの第２貫通穴１６ｂよりも小径に形成されている。これにより、挿入穴１６は、第１貫通穴１６ａと第２貫通穴１６ｂとを連結する環状段部１６ｄと、第２貫通穴１６ｂと第３貫通穴１６ｃとを連結する環状段部１６ｅとが互いに対向するように設けられる。

図３に示すように、コイルスプリング２０は、一部（上端部）の中心軸Ｌ１と他部（下端部）の中心軸Ｌ２とがずれるように、具体的には、中心軸Ｌが円弧状に形成されている。このように一部の中心軸と他部の中心軸とがずれたコイルスプリング２０を上下方向から押圧して収縮させると、この押圧方向に直交する方向において、コイルスプリング２０の一方の端部（例えば、上端部２１）と他方の端部（例えば、下端部２２）とで異なる方向に付勢力が発生する。このように形成されるコイルスプリング２０は、下端部２２が環状段部１６ｅに接触するように、各挿入穴１６内に挿入されている。

プランジャ３０は、プローブブロック１４と電流供給用リードとを電気的に接続するための可動式の端子であり、例えば、ＣｕやＢｅＣｕ等の低比抵抗材料から形成されている。このプランジャ３０は、図４に示すように、円筒状の第１円筒部３１および第２円筒部３２とこれら第１円筒部３１および第２円筒部３２を連結する連結部３３とが一体に成形されている。

第１円筒部３１は、その上端面に、電流供給用リードとの確実な接触を保つために複数の突起を有する先端部３１ａが設けられ、その下端部に、円環状の抜け止め部３１ｂが設けられている。第１円筒部３１は、抜け止め部３１ｂを除き、その外径が第１貫通穴１６ａの内径よりも小径に形成され、抜け止め部３１ｂの外径が第１貫通穴１６ａの内径やコイルスプリング２０の上端部２１の外径よりも大径に形成されている。また、第１円筒部３１は、その高さが第１貫通穴１６ａの深さよりも大きくなるように形成されている。また、第２円筒部３２は、その外径が第３貫通穴１６ｃの内径よりも小径に形成され、その高さが第３貫通穴１６ｃの深さよりも小さくなるように形成されている。

このように形成されるプランジャ３０は、連結部３３がコイルスプリング２０内を挿通し、抜け止め部３１ｂの下面が上端部２１に接触した状態でコイルスプリング２０により付勢されている。これにより、コイルスプリング２０によりプランジャ３０が付勢されることで、抜け止め部３１ｂの上面が環状段部１６ｄに接触する状態（以下、非検査状態という）では、先端部３１ａが押圧面１５から突出する状態が維持される。また、電流供給用リードを介して作用する押圧力によりコイルスプリング２０の付勢力に抗して第１円筒部３１が押し下げられる状態（以下、検査状態という）でも、先端部３１ａが押圧面１５から突出する状態が維持される。そして、非検査状態および検査状態の双方で、第２円筒部３２の少なくとも一部が第３貫通穴１６ｃ内に挿入される状態が維持される。なお、先端部３１ａは、特許請求の範囲に記載の「一側端部」の一例に相当し得る。

次に、上述のように構成される検査装置１０を用いた被検査体の検査について、図５〜図７を用いて詳細に説明する。図５（Ａ）は、検査装置１０の検査ソケット１２上に被検査体１を配置した状態を示す上面図であり、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）に示す５Ｂ−５Ｂ線相当の切断面による断面図である。図６は、被検査体１が押圧される検査状態を説明する断面図である。図７は、検査状態での各コイルスプリング２０および各プランジャ３０の状態を示す説明図である。

図５（Ａ），（Ｂ）に示すように、５つの制御信号用リード２と２つの電流供給用リード３とを有するワーク１が被検査体であり、このワーク１は、各制御信号用リード２が対応する制御端子１３ｂにそれぞれ対向し、各電流供給用リード３が対応するプローブブロック１４の押圧面１５にそれぞれ対向するように、検査ソケット１２上に配置される。そして、検査状態では、図６に示すように、被検査体１を上面からワーク押さえ４０にて適度に押さえつけることで、各制御信号用リード２が制御端子１３ｂに押さえつけられ、各電流供給用リード３が押圧面１５上に突出する各プランジャ３０の先端部３１ａに押さえつけられる。

このように電流供給用リード３によりプランジャ３０が押さえつけられると、コイルスプリング２０が押圧されて収縮し、この押圧方向に直交する方向において、コイルスプリング２０の上端部２１と下端部２２とで異なる方向に付勢力が発生する。この異なる方向の付勢力により、プランジャ３０は、図７に示すように、上記押圧方向に対して傾斜する方向に付勢され、プローブブロック１４に対して、第１円筒部３１にて第１貫通穴１６ａの内周面に接触し、第２円筒部３２にて第３貫通穴１６ｃの内周面に接触する。このように各プランジャ３０が２箇所でプローブブロック１４と接触することで、電流供給用リード３とプローブブロック１４との電流経路を確保することができる。

以上説明したように、本実施形態に係る検査装置１０では、被検査体の電流供給用リードが押圧されるプローブブロック１４の押圧面１５に形成される挿入穴１６に、プランジャ３０の一部が挿入されており、このプランジャ３０は、上記挿入穴１６内に挿入されるコイルスプリング２０により、先端部３１ａが上記押圧面１５から突出するように付勢されている。そして、コイルスプリング２０は、一部の中心軸と他部の中心軸とがずれるように中心軸Ｌが円弧状に形成されている。

これにより、プランジャ３０は、検査状態では、上記押圧方向に対して傾斜するため、第１円筒部３１および第２円筒部３２にて第１貫通穴１６ａの内周面（押圧面側部位）と第３貫通穴１６ｃの内周面（反押圧面側部位）との２箇所で接触することとなる。特に、傾斜するプランジャ３０は、第１貫通穴１６ａおよび第３貫通穴１６ｃの内周面に対してコイルスプリング２０の付勢力に応じて押し付けられるため、両接触箇所での確実な接触が維持されるので、両接触箇所での接触抵抗値を低減することができる。
したがって、被検査体に対する大電流供給時の発熱を抑制してこの発熱に起因するコイルスプリング２０の塑性変形を防止することができる。

特に、プランジャ３０が押圧されない状態では、当該プランジャ３０が挿入穴１６の内周面に軽く接触する程度で押し付けられることもないので、プランジャ３０が挿入穴１６の内周面等に常時接触する構成と比較して、接触箇所での磨耗等を抑制することができる。

さらに、押圧面１５に形成される複数の挿入穴１６には、それぞれ、コイルスプリング２０が挿入されるとともに、挿入されたコイルスプリング２０により先端部３１ａが押圧面１５から突出するようにプランジャ３０の一部が挿入されている。これにより、プローブブロック１４および電流供給用リード間を流れる電流が各プランジャ３０に分散されるため、１つのプランジャ３０での発熱がより抑制されて、各コイルスプリング２０の塑性変形を確実に防止することができる。

特に、挿入穴１６の断面形状は、円形状に形成され、プランジャ３０の外周面のうち挿入穴１６の内周面に接触可能な部位である第１円筒部３１および第２円筒部３２は、円筒状に形成されている。これにより、コイルスプリング２０は、挿入穴１６内にて当該挿入穴１６の中心軸を中心に回転でき、コイルスプリング２０の挿入穴１６内での回転位置が変化すると、この変化に応じてプランジャ３０と挿入穴１６の内周面との接触箇所も変化する。このため、プランジャ３０と挿入穴１６の内周面とが常に同じ部位で接触する場合と比較して、接触箇所での磨耗等を抑制することができる。

また、コイルスプリング２０は、中心軸Ｌが円弧状に形成されるため、一部の中心軸と他部の中心軸とがずれたコイルスプリングを容易に形成できるだけでなく、必要な付勢力が確保される程度に中心軸Ｌの円弧を大きくすることで、コイルスプリング２０が挿入される挿入穴１６の小径化を図ることができる。これにより、挿入穴１６の小径化に応じてプローブブロック１４が小型化されて、検査装置１０の小型化を図ることができる。

図８は、第１変形例に係るコイルスプリング２０ａの詳細形状を示す側面図である。図９は、第２変形例に係るコイルスプリング２０ｂの詳細形状を示す側面図である。
挿入穴１６内に挿入されるコイルスプリングは、中心軸が円弧状に形成されることで一部の中心軸と他部の中心軸とがずれるように形成されることに限らず、例えば、図８や図９に例示するように形成されることで、一部の中心軸と他部の中心軸とがずれるように形成されてもよい。

具体的には、図８に示すコイルスプリング２０ａのように、全体の中心軸Ｌが上端部２１での中心軸Ｌ１や下端部２２での中心軸Ｌ２に対して傾斜するように形成されてもよい。これにより、傾斜角度を適度に大きくすることで、コイルスプリング２０ａを押圧して収縮した際に、コイルスプリング２０の一方の端部と他方の端部とで異なる方向に発生する付勢力を大きくすることができる。

また、図９に示すコイルスプリング２０ｂのように、上端部２１を含めた一側の中心軸Ｌ１と下端部２２を含めた他方の中心軸Ｌ２とが平行となるように形成されてもよい。これにより、挿入穴１６に挿入したコイルスプリング２０ｂの位置が安定しやすくなり、プランジャ３０の押圧面１５に対する初期位置を安定させることができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、以下のように具体化してもよい。
（１）押圧面１５に形成される挿入穴１６は、２５個形成することに限らず、プローブブロック１４や電流供給用リードの形状、供給すべき電流値等に応じて、１個または複数形成されてもよい。

（２）本発明の特徴的構成は、大電流が流れるプローブブロック１４に適用されることに限らず、小電流、例えば、制御信号が供給されるブロックに適用されてもよい。

（３）挿入穴１６を構成する各貫通穴１６ａ〜１６ｃは、断面形状が円形状に形成されることに限らす、例えば、断面形状が多角形状に形成されてもよい。この場合、挿入穴１６に一部が挿入されるプランジャの接触部位もその断面形状に応じた形状に形成することができる。

（４）挿入穴１６は、各貫通穴１６ａ〜１６ｃが連通することで貫通穴とし形成されることに限らず、押圧面のみ開口し底部を有する有底状に形成されてもよい。

１…ワーク（被検査体） ２…制御信号用リード ３…電流供給用リード（リード）
１０…検査装置
１１…テスタ
１４…プローブブロック（導電部）
１５…押圧面
１６…挿入穴 １６ａ…第１貫通穴 １６ｃ…第３貫通穴
２０，２０ａ，２０ｂ…コイルスプリング
３０…プランジャ
３１…第１円筒部 ３２…第２円筒部
Ｌ，Ｌ１，Ｌ２…中心軸

Claims (3)

1. 被検査体（１）のリード（３）を導電性の導電部（１４）の押圧面（１５）に向けて押圧した状態で前記導電部と前記リードとの間に電流を流すことで、前記被検査体を検査する検査装置（１０）であって、
   前記押圧面に形成される挿入穴（１６）に一部が挿入されるプランジャ（３０）と、
   前記挿入穴内に挿入されて前記プランジャの一側端部（３１ａ）が前記押圧面から突出するように当該プランジャを付勢するコイルスプリング（２０）と、を備え、
   前記コイルスプリングは、一部の中心軸（Ｌ１）と他部の中心軸（Ｌ２）とがずれて形成され、
   前記押圧面には前記挿入穴が複数形成され、
   前記複数の挿入穴には、それぞれ、前記コイルスプリングが挿入されるとともに、挿入された前記コイルスプリングにより前記一側端部が前記押圧面から突出するように前記プランジャの一部が挿入されることを特徴とする検査装置。
2. 前記挿入穴の断面形状は、円形状に形成され、
   前記プランジャの外周面のうち前記挿入穴の内周面（１６ａ，１６ｃ）に接触可能な部位（３１，３２）は、円筒状に形成されることを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
3. 前記コイルスプリングは、中心軸（Ｌ）が円弧状に形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の検査装置。

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