JP6184667B2

JP6184667B2 - プローブユニット、基板検査装置およびプローブユニット製造方法

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Inventors: 昌史小林
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Description

本発明は、複数のプローブと各プローブを支持する支持部とを備えたプローブユニット、そのプローブユニットを備えた基板検査装置、およびそのプローブユニットを製造するプローブユニット製造方法に関するものである。

この種のプローブユニットとして、特開２００９−８５８５号公報に開示された検査冶具が知られている。この検査冶具は、検査対象の電気的検査を行う検査装置に搭載されて使用される検査冶具であって、プローブと、プローブの先端側を支持する先端側支持体と、プローブの後端側を支持する後端側支持体と、先端側支持体および後端側支持体を連結する支持柱とを備えて構成されている。プローブは、導電ワイヤと、導電ワイヤにおける先端側部分および後端側部分を除く部分の外周面に形成された絶縁被覆とで構成されている。先端側支持体は、３枚の支持板が積層されて構成されている。また、各支持板には、貫通孔が形成され、各貫通孔によって、プローブの先端側部分が挿通される先端側挿通孔が構成される。また、先端側挿通孔は支持板に対して垂直な方向に沿って形成されている。この場合、各貫通孔は、各々の内径がプローブの先端側部分の外径よりも大径でかつ絶縁被覆の形成部分の外径よりも小径に形成されており、このように貫通孔（先端側挿通孔）を形成することで、検査対象側へのプローブの抜け落ちが防止されている。

後端側支持体は、５枚の支持板が積層されて構成されている。また、各支持板には、貫通孔が形成され、各貫通孔によって、プローブの後端側部分が挿通される後端側挿通孔が構成される。この場合、後端側挿通孔は、各貫通孔の中心が少しずつずらした状態で支持板が積層されることにより、支持板に対して（先端側挿通孔の中心軸に対して）傾斜するように形成されている。この検査冶具を組み立てるときには、まず、先端側支持体と後端側支持体とを支持柱によって連結する。次いで、後端側支持板を取り外した状態で、後端側支持体の後端側挿通孔から先端側支持体の先端側挿通孔に向けてプローブに差し込み、絶縁被覆の形成部分における先端部を先端側挿通孔を構成する貫通孔の縁部に当接させる。次いで、後端側支持板を取り付ける。これにより、先端側支持体および後端側支持体によってプローブが支持される。この場合、後端側挿通孔が先端側挿通孔に対して傾斜しているため、先端側支持体および後端側支持体によって支持されたプローブは、中間部分が傾斜している。このため、検査の際にプローブの先端部位が検査対象に当接して押し込まれたときには、傾斜しているプローブの中間部分を容易に撓ませることが可能となっている。

特開２００９−８５８５号公報（第４−６頁、第１−４図）

ところが、従来の検査冶具には、以下の問題点がある。すなわち、この検査冶具では、後端側支持体を構成する複数の支持板にそれぞれ形成した貫通孔の中心を少しずつずらした状態で各支持板を積層することによって先端側挿通孔に対して傾斜する後端側挿通孔を形成している。この場合、支持板にはプローブの数と同数の数多くの貫通孔を形成する必要があり、数多くの支持板（上記の例では５枚の支持板）に数多くの貫通孔を正確に形成するには長い加工時間を必要とする。また、後端側挿通孔が予め決められた傾斜方向に傾斜するように各貫通孔の中心を正確に少しずつずらして各支持板を積層する作業にも高度な技術を要する。さらに、この検査冶具では、後端側挿通孔が支持板に対して傾斜し、先端側挿通孔が支持板に対して垂直となっているため、後端側挿通孔から挿入したプローブの先端部を先端側挿通孔に挿通させる際に、プローブの先端部を弾性変形させつつ押し込む煩雑な作業が必要となる。このため、数多くのプローブを挿通させるには長い時間が必要となる。したがって、この検査冶具には、これらの加工や作業に起因して製造コストが上昇するという問題点が存在する。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、製造コストを低減し得るプローブユニット、基板検査装置およびプローブユニット製造方法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、基板の導体部に先端部を接触させて電気信号の入出力を行うための複数のプローブと、当該プローブを支持する支持部とを備えたプローブユニットであって、前記支持部は、第１の支持孔を有して当該第１の支持孔に挿通させた前記先端部を支持する第１の支持板と、第２の支持孔を有して当該第２の支持孔に挿通させた前記プローブの基端部を支持する第２の支持板と、第３の支持孔を有して当該第３の支持孔に挿通させた前記基端部を支持する第３の支持板とを備えて当該各支持板がこの順序で対向するように配置されると共に、前記第１の支持板と前記第２の支持板との間に配設されたスペーサを備えて構成され、前記各支持板は、前記第２の支持板および前記第３の支持板が当接または近接した状態で前記第１の支持板と当該第２の支持板とが離間すると共に当該各支持板の積層方向に対して傾斜する傾斜方向に沿って前記第１の支持孔、前記第２の支持孔および前記第３の支持孔の各開口面が仮想直線上で対向する姿勢で前記スペーサに固定され、前記プローブは、前記先端部が前記第１の支持孔に沿って延在すると共に当該先端部を除く部分が前記傾斜方向に沿って延在する状態に維持され、前記第１の支持板には、第１の位置決めピンおよび第２の位置決めピンを挿通可能な第１の挿通孔が形成され、前記第２の支持板および前記第３の支持板には、前記第１の位置決めピンを挿通可能な第２の挿通孔と第３の位置決めピンを挿通可能な第３の挿通孔とがそれぞれ形成され、前記スペーサには、前記第２の位置決めピンを挿入可能な第１の挿入孔が前記第１の支持板に対向する面に形成されると共に、第３の位置決めピンを挿入可能な第２の挿入孔が前記第２の支持板に対向する面に形成され、前記第１の挿通孔および前記第２の挿通孔は、前記各支持板に対して垂直な垂直方向に沿って前記第１の支持孔、前記第２の支持孔および前記第３の支持孔の各開口面が仮想直線上で対向するように当該各支持板が互いに当接または近接して積み重ねられたときに当該各挿通孔の中心軸が同軸となる位置にそれぞれ形成され、前記第１の挿入孔は、前記各支持板が前記姿勢のときに当該第１の挿入孔の中心軸と前記第１の挿通孔の中心軸とが同軸となる位置に形成され、前記第３の挿通孔および前記第２の挿入孔は、前記各支持板が前記姿勢のときに当該第３の挿通孔の中心軸と当該第２の挿入孔の中心軸とが同軸となる位置にそれぞれ形成され、前記第１の支持板、前記第２の支持板および前記第３の支持板は、平面視四角形にそれぞれ形成され、前記第１の挿通孔は、前記第１の支持板における一対の対角位置に１つずつ形成され、前記第２の挿通孔は、前記第１の支持板の前記各対角位置に対向する前記第２の支持板における一対の対角位置に１つずつ形成されると共に、前記第１の支持板の前記各対角位置に対向する前記第３の支持板における一対の対角位置に１つずつ形成され、前記第３の挿通孔は、前記第２の支持板における前記一対の対角位置とは異なる他の一対の対角位置に１つずつ形成されると共に、前記第３の支持板における前記一対の対角位置とは異なる他の一対の対角位置に１つずつ形成されている。

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、前記スペーサは、前記各プローブを取り囲む平面視コ字状に形成されている。

また、請求項３記載の基板検査装置は、請求項１または２記載のプローブユニットと、基板の導体部に接触させた前記プローブユニットの前記プローブを介して入力した電気信号に基づいて当該基板を検査する検査部とを備えている。

また、請求項４記載のプローブユニット製造方法は、基板の導体部に先端部を接触させて電気信号の入出力を行うための複数のプローブと、当該プローブを支持する支持部とを備えたプローブユニットを製造するプローブユニット製造方法であって、第１の支持孔を有して当該第１の支持孔に挿通させた前記先端部を支持する第１の支持板と、第２の支持孔を有して当該第２の支持孔に挿通させた前記プローブの基端部を支持する第２の支持板と、第３の支持孔を有して当該第３の支持孔に挿通させた前記基端部を支持する第３の支持板とを備えて当該各支持板がこの順序で対向するように配置されると共に、前記第１の支持板と前記第２の支持板との間に配設されたスペーサを備えて構成され、前記第１の支持板、前記第２の支持板および前記第３の支持板が平面視四角形にそれぞれ形成された前記支持部を用いて、前記第１の支持板における一対の対角位置に１つずつ形成されている第１の挿通孔と、前記第１の支持板の前記各対角位置に対向する前記第２の支持板における一対の対角位置に１つずつ形成されると共に当該第１の支持板の当該各対角位置に対向する前記第３の支持板における一対の対角位置に１つずつ形成されている第２の挿通孔とに第１の位置決めピンを挿通させて、前記各支持板に対して垂直な垂直方向に沿って前記第１の支持孔、前記第２の支持孔および前記第３の支持孔の各開口面が仮想直線上で対向するように前記各支持板を互いに当接または近接させて積み重ねた状態を維持し、その状態で前記各支持孔に前記プローブを挿通させ、その後に、前記第２の支持板および前記第３の支持板を当接または近接させた状態で前記第１の支持板と当該第２の支持板とを離間させ、前記第１の位置決めピンを引き抜き、前記第１の支持板と前記第２の支持板との間に前記スペーサを配設し、前記第１の挿通孔と前記スペーサにおける前記第１の支持板に対向する面に形成されている第１の挿入孔とに第２の位置決めピンを挿入すると共に、前記第２の支持板における前記一対の対角位置とは異なる他の一対の対角位置に１つずつ形成されかつ前記第３の支持板における前記一対の対角位置とは異なる他の一対の対角位置に１つずつ形成されている第３の挿通孔と前記スペーサにおける当該第２の支持板に対向する面に形成されている第２の挿入孔とに第３の位置決めピンを挿入して、当該各支持板の積層方向に対して傾斜する傾斜方向に沿って前記第１の支持孔、前記第２の支持孔および前記第３の支持孔の各開口面が仮想直線上で対向する姿勢に当該各支持板を移行させ、その状態で前記各支持板を前記スペーサに固定して前記先端部が前記第１の支持孔に沿って延在すると共に当該先端部を除く部分が前記傾斜方向に沿って延在する状態に前記プローブを維持させて前記プローブユニットを製造する。

また、請求項５記載のプローブユニット製造方法は、請求項４記載のプローブユニット製造方法において、平面視コ字状に形成された前記スペーサを前記各プローブを取り囲むように前記第１の支持板と前記第２の支持板との間に配設する。

請求項１記載のプローブユニット、請求項３記載の基板検査装置、および請求項４記載のプローブユニット製造方法では、各支持孔の各開口面が仮想直線上で対向するように各支持板を積み重ねた状態で各支持孔にプローブを挿通させ、その後に、傾斜方向に沿って各支持孔の各開口面が仮想直線上で対向する姿勢に各支持板を移行させて、各支持板によってプローブを保持する。このため、このプローブユニット、基板検査装置およびプローブユニット製造方法では、組立ての際に各支持板の位置をずらすことで、第１の支持孔、第２の支持孔および第３の支持孔の各開口面を傾斜方向に沿って仮想直線上で対向させることができる結果、各貫通孔の中心をずらしつつ複数の支持板を積層して１枚の基端部側支持部を形成するような高度な技術を必要としないため、その分、プローブユニットおよび基板検査装置の製造コストを十分に低減することができる。

また、このプローブユニット、基板検査装置およびプローブユニット製造方法では、２枚の支持板だけでプローブの基端部を支持する。この場合、この種の支持板は、プローブを挿通させて支持する支持孔を数多く形成するため、製造コストが高騰する。このため、このプローブユニット、基板検査装置およびプローブユニット製造方法によれば、数多くの支持板を用いる構成および方法と比較して、支持板が少ない分、製造コストを十分に低減することができる。また、このプローブユニット、基板検査装置およびプローブユニット製造方法では、垂直方向に沿って各支持孔の各開口面が仮想直線上で対向するように各支持板を積み重ねた状態で各支持孔にプローブを挿通させた後に、傾斜方向に沿って各支持孔の各開口面が仮想直線上で対向する姿勢に各支持板を移行させることで、先端部側が第１の支持孔に沿って延在し先端部側を除く部分が傾斜方向に沿って延在する状態に全てのプローブを一度に維持（弾性変形）させてプローブユニットを組み立てることができる。このため、各開口面が予め傾斜方向に沿って対向するように形成されている各支持孔から挿入したプローブを弾性変形させつつ、各開口面が垂直方向に沿って対向している支持孔に差し込む作業をプローブの一本一本について行ってプローブユニットを組み立てる構成および方法と比較して、組み立て工程を十分に短縮させることができる。このため、このプローブユニット、基板検査装置およびプローブユニット製造方法によれば、組み立て工程が短縮される分、製造コストを十分に低減することができる。

また、このプローブユニット、基板検査装置、およびプローブユニット製造方法によれば、各支持板の各挿通孔にピンを挿入して、垂直方向に沿って各支持孔の各開口面が仮想直線上で対向するように各支持板が積み重ねられた状態を維持することにより、簡易な構成および方法でありながら、確実かつ容易に各支持板をその状態に維持することができるため、プローブユニットの製造効率、ひいては基板検査装置の製造効率を十分に向上させることができる。また、このプローブユニット、基板検査装置、およびプローブユニット製造方法によれば、第１の支持板と第２の支持板との間にスペーサを配設し、各支持板をスペーサに固定することにより、簡易な構成および方法でありながら、短時間で確実かつ容易に各支持板を上記した姿勢に維持することができるため、プローブユニットの製造効率、ひいては基板検査装置の製造効率を十分に向上させることができる。

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１１の平面図である。先端部側支持部３１を下向きした状態の本体部１２の分解斜視図である。基端部側支持部３２を下向きした状態の本体部１２の分解斜視図である。本体部１２の斜視図である。プローブユニット２の製造方法を説明する第１の説明図である。プローブユニット２の製造方法を説明する第２の説明図（図７におけるＹ面断面図）である。プローブユニット２の製造方法を説明する第３の説明図である。プローブユニット２の製造方法を説明する第４の説明図（図６におけるＸ面断面図）である。

以下、本発明に係るプローブユニット、基板検査装置およびプローブユニット製造方法の実施の形態について、図面を参照して説明する。

最初に、基板検査装置１の構成について説明する。図１に示す基板検査装置１は、同図に示すように、プローブユニット２、移動機構３、載置台４、測定部５、検査部６、記憶部７および処理部８を備えて、基板１００を検査可能に構成されている。

プローブユニット２は、図２に示すように、複数のプローブ１１、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１１は、検査の際に基板１００における導体パターン等の導体部に接触させて電気信号の入出力を行うために用いられ、一例として、導電性を有する金属材料（例えば、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な断面円形の棒状に形成されている。また、図３に示すように、プローブ１１の先端部２１および基端部２３は、それぞれ鋭利に形成されている。また、プローブ１１の中間部２２の周面には、絶縁性を有するコーティング材料（一例として、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が形成されている。このため、中間部２２は、その直径Ｌ２が先端部２１の直径Ｌ１および基端部２３の直径Ｌ３よりも大径となっている。つまり、プローブ１１は、先端部２１および基端部２３が中間部２２よりも小径に形成されている。

本体部１２は、支持部に相当し、図２，４〜６に示すように、先端部側支持部３１、基端部側支持部３２、およびスペーサ３３を備えて、プローブ１１を支持可能に構成されている。先端部側支持部３１は、プローブ１１の先端部２１側を支持する部材であって、支持板４１および支持板４２を備えて構成されている。この場合、この構成例では、支持板４１，４２によって第１の支持板が構成される。

支持板４１は、一例として、非導電性を有する樹脂材料によって板状に形成されている。また、支持板４１には、図５，８に示すように、平面視円形の複数（プローブ１１の数と同数）の支持孔５１（第１の支持孔）が形成されている。支持孔５１は、図８に示すように、その直径Ｒ１がプローブ１１の先端部２１の直径Ｌ１よりもやや大径で、かつプローブ１１の中間部２２の直径Ｌ２よりもやや小径に形成されて、中間部２２を挿通させずに、先端部２１のみを挿通させることが可能となっている。

また、支持板４１には、図５，８，１０に示すように、後述するプローブユニット２の組み立て工程において用いる位置決めピン３４ａ（第２の位置決めピン）および位置決めピン３４ｃ（第１の位置決めピン）を挿入可能な複数（例えば、２個）の挿通孔６１ａ（第１の挿通孔）が形成されている。また、支持板４１には、図５に示すように、スペーサ３３に支持板４１および支持板４２を固定する際に用いるボルト３５を挿通可能な複数（例えば、６個）の固定孔６１ｂが形成されている。

支持板４２は、支持板４１と同じ材料（この例では、非導電性を有する樹脂材料）によって板状に形成されている。また、支持板４２には、図４，８に示すように、平面視円形の複数（プローブ１１の数と同数）の支持孔５２（第１の支持孔）が形成されている。支持孔５２は、図８に示すように、その直径Ｒ２が支持板４１の支持孔５１の直径Ｒ１と同じ直径に形成されて、中間部２２を挿通させずに、先端部２１のみを挿通させることが可能となっている。

また、支持板４２には、図４，８，１０に示すように、上記した位置決めピン３４ａ，３４ｃを挿入可能な複数（例えば、２個）の挿通孔６２ａ（第１の挿通孔）が形成されている。また、支持板４２には、図４に示すように、上記したボルト３５を挿通可能な複数（例えば、６個）の固定孔６２ｂが形成されている。

基端部側支持部３２は、プローブ１１の基端部２３側を支持する部材であって、図２，４，５に示すように、支持板４３（第２の支持板）および支持板４４（第３の支持板）を備えて構成されている。支持板４１は、一例として、非導電性を有する樹脂材料によって板状に形成されている。また、支持板４３には、図５，８に示すように、平面視円形の複数（プローブ１１の数と同数）の支持孔５３（第２の支持孔）が形成されている。支持孔５３は、図８に示すように、その直径Ｒ３がプローブ１１の中間部２２の直径Ｌ２よりもやや大径に形成されて、中間部２２を挿通させることが可能となっている。

また、支持板４３には、図５，８，１０に示すように、プローブユニット２の組み立て工程において用いる位置決めピン３４ｃを挿入可能な複数（例えば、２個）の挿通孔６３ａ（第２の挿通孔）、および位置決めピン３４ｂ（第３の位置決めピン）を挿入可能な複数（例えば、２個）の挿通孔６３ｂ（第３の挿通孔）が形成されている。また、支持板４３には、図５に示すように、スペーサ３３に支持板４３および支持板４４を固定する際に用いるボルト３５を挿通可能な複数（例えば、６個）の固定孔６３ｃが形成されている。

支持板４４は、支持板４３と同じ材料（この例では、非導電性を有する樹脂材料）によって板状に形成されている。また、支持板４４には、図４，８に示すように、平面視円形の複数（プローブ１１の数と同数）の支持孔５４（第３の支持孔）が形成されている。この場合、支持孔５４は、図８に示すように、その直径Ｒ４が支持板４３の支持孔５３の直径Ｒ３と同じ直径に形成されて、中間部２２を挿通させることが可能となっている。

また、支持板４４には、図４，８，１０に示すように、上記した位置決めピン３４ｃを挿入可能な複数（例えば、２個）の挿通孔６４ａ（第２の挿通孔）、および位置決めピン３４ｂを挿入可能な複数（例えば、２個）の挿通孔６４ｂ（第３の挿通孔）が形成されている。また、支持板４４には、図４に示すように、上記したボルト３５を挿通可能な複数（例えば、６個）の固定孔６４ｃが形成されている。

スペーサ３３は、図４，５に示すように、平面視コ字状に形成されて、図６に示すように、先端部側支持部３１と基端部側支持部３２との間（支持板４２と支持板４３との間）に配設される。このスペーサ３３は、支持板４１および支持板４２によって構成される先端部側支持部３１と、支持板４３および支持板４４によって構成される基端部側支持部３２とを離反させた状態に維持する機能を有している。

また、図５に示すように、スペーサ３３における先端部側（同図における上部側）の端面には、上記した位置決めピン３４ａを挿入可能な挿入孔６５ａ（第１の挿入孔）が形成されている。また、図４に示すように、スペーサ３３における、基端部側（同図における上部側）の端面には、上記した位置決めピン３４ｂを挿入可能な挿入孔６５ｂ（第２の挿入孔）が形成されている。さらに、図４，５に示すように、スペーサ３３の先端部側の端面および基端部側の端面には、上記したボルト３５をねじ込み可能な複数（この例では、各々６個の合計１２個）のねじ穴６５ｃが形成されている。

この場合、このプローブユニット２では、図８に示すように、支持板４１の挿通孔６１ａ、支持板４２の挿通孔６２ａ、支持板４３の挿通孔６３ａ、および支持板４４の挿通孔６４ａにおける各々の中心軸が同軸状態となったときに、支持板４１の各支持孔５１、支持板４２の各支持孔５２、支持板４３の支持孔５３、および支持板４４の支持孔５４における各々の中心軸が同軸状態となるように、つまり、各支持板４１〜４４に対して垂直な方向（以下、単に「垂直方向」ともいう）に沿って各支持孔５１〜５４の各開口面が仮想直線Ａ１（同図において破線で示す線分）上で対向する（仮想直線Ａ１上に並ぶ）ように各挿通孔６１ａ，６２ａ，６３ａ，６４ａの形成位置が規定されている。

また、このプローブユニット２では、図１０に示すように、支持板４１の挿通孔６１ａ、支持板４２の挿通孔６２ａ、およびスペーサ３３の挿入孔６５ａにおける各々の中心軸が同軸状態となり、かつ支持板４３の挿通孔６３ｂ、支持板４４の挿通孔６４ｂ、およびスペーサ３３の挿入孔６５ｂにおける各々の中心軸が同軸状態となったときに、垂直方向に沿って各支持孔５１，５２の各開口面が仮想直線Ａ２（同図に破線で示す線分）上で対向し（仮想直線Ａ２上に並び）、かつ各支持板４１〜４４の積層方向（厚み方向）に対して傾斜する方向（以下、単に「傾斜方向」ともいう）に沿って支持孔５２，５３，５４の各開口面が仮想直線Ａ３（同図において一点鎖線で示す線分）上で対向する（仮想直線Ａ３上に並ぶ）ように各挿通孔６１ａ，６２ａ，６３ｂ，６４ｂおよび各挿入孔６５ａ，６５ｂの形成位置が規定されている。

また、このプローブユニット２では、図２に示すように、先端部側支持部３１を構成する支持板４１，４２の支持孔５１，５２にプローブ１１の先端部２１が挿通され、基端部側支持部３２を構成する支持板４３，４４の支持孔５３，５４にプローブ１１の基端部２３が挿通された状態で、プローブ１１が本体部１２によって支持されている。また、プローブ１１は、同図に示すように、先端部２１側が垂直方向に沿って延在し、先端部２１側を除く部分が傾斜方向に沿って延在するようにして本体部１２によって支持されている。この場合、プローブ１１は、先端部２１側を除く部分が傾斜しているため、基板１００に近接する向きにプローブユニット２が全体として移動させられたときに、基板１００の導体部に先端部２１が接触し、この際に加わる導体部からの押圧力（反力）に応じて傾斜部分が湾曲し、これによって本体部１２（先端部側支持部３１）からの突出量が変化（増減）する。

電極板１３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に示すように、本体部１２における基端部側支持部３２の上部に配設されている。また、電極板１３における各プローブ１１の各基端部２３との接触部位には、導電性を有する端子が嵌め込まれており、この各端子には、プローブ１１と測定部５とを電気的に接続するためのケーブルがそれぞれ接続されている。

移動機構３は、処理部８の制御に従い、載置台４（載置台４に載置されている基板１００）に対して近接する向きおよび離反する向きにプローブユニット２を移動させる。載置台４は、基板１００を載置可能に構成されると共に、載置された基板１００を固定可能に構成されている。測定部５は、プローブ１１を介して入出力する電気信号に基づき、物理量（例えば、抵抗値）を測定する測定処理を実行する。

検査部６は、処理部８の制御に従い、測定部５によって測定された物理量としての抵抗値に基づいて基板１００の良否（導体部の断線や短絡の有無）を検査する検査処理を実行する。記憶部７は、処理部８の制御に従い、測定部５によって測定された抵抗値や検査部６によって行われた検査の結果などを一時的に記憶する。処理部８は、基板検査装置１を構成する各部を制御する。

次に、プローブユニット２の製造方法について、図面を参照して説明する。

まず、図７，８に示すように、各支持板４１〜４４を互いに当接させた状態で積み重ねる。次いで、各支持板４１〜４４における各挿通孔６１ａ〜６４ａの中心軸が同軸となるように位置合わせする。この際に、図８に示すように、支持板４１〜４４における支持孔５１〜５４の各開口面が垂直方向に沿って仮想直線Ａ１上で対向する。続いて、同図に示すように、各挿通孔６１ａ〜６４ａに位置決めピン３４ｃを挿通させる。これにより、各支持板４１〜４４がこの姿勢（互いに当接して、各支持孔５１〜５４の各開口面が垂直方向に沿って仮想直線Ａ１上で対向する姿勢：第１の姿勢）に維持される。

次いで、図８に示すように、支持板４４の支持孔５４からプローブ１１の先端部２１を挿入して、支持板４３の支持孔５３、支持板４２の支持孔５２、および支持板４１の支持孔５１にプローブ１１を挿通させる。この場合、支持孔５１および支持孔５２の直径Ｒ１，Ｒ２がプローブ１１における中間部２２の直径Ｌ２よりも小径のため、プローブ１１の先端部２１のみが各支持孔５１，５２を挿通される。続いて、同様にして、各支持孔５１〜５４にプローブ１１を挿通させる。

次いで、図９に示すように、支持板４１および支持板４２が当接しかつ支持板４３および支持板４４が当接した状態を維持しつつ、支持板４２と支持板４３とを離間させ、続いて、各挿通孔６１ａ〜６４ａから位置決めピン３４ｃを引き抜き、次いで、支持板４２と支持板４３との間にペーサ３３を配設する。

続いて、図１０に示すように、支持板４１の挿通孔６１ａ、支持板４２の挿通孔６２ａ、およびスペーサ３３の挿入孔６５ａにおける各の中心軸が同軸となるように位置合わせを行い、次いで、各挿通孔６１ａ，６２ａおよび挿入孔６５ａに位置決めピン３４ａを挿通させる。この際に、支持板４１の支持孔５１および支持板４２の支持孔５２の各開口面が垂直方向に沿って仮想直線Ａ２上で対向する状態に維持される。

続いて、支持板４１の固定孔６１ｂおよび支持板４２の固定孔６２ｂにボルト３５を挿通させ、ボルト３５の先端部をスペーサ３３の先端部側の端面に形成されているねじ穴６５ｃにねじ込む。これにより、支持板４１および支持板４２がスペーサ３３に固定される。

次いで、図１０に示すように、支持板４４の挿通孔６４ｂ、支持板４３の挿通孔６３ｂ、およびスペーサ３３の挿入孔６５ｂにおける各の中心軸が同軸となるように位置合わせを行い、続いて、各挿通孔６３ｂ，６４ｂおよび挿入孔６５ｂに位置決めピン３４ｂを挿通させる。この際に、支持板４２の支持孔５２、支持板４３の支持孔５３、および支持板４４の支持孔５４の各開口面が傾斜方向に沿って仮想直線Ａ３上で対向する状態に維持される。

次いで、支持板４３の固定孔６３ｃおよび支持板４４の固定孔６４ｃにボルト３５を挿通させ、ボルト３５の先端部をスペーサ３３の基端部側の端面に形成されているねじ穴６５ｃにねじ込む。これにより、支持板４３および支持板４４がスペーサ３３に固定される。

この状態では、図１０に示すように、支持板４１および支持板４２が当接し支持板４３および支持板４４が当接した状態で支持板４２と支持板４３とが離間すると共に、垂直方向に沿って支持孔５１および支持孔５２の各開口面が仮想直線Ａ２上で対向しかつ傾斜方向に沿って支持孔５２、支持孔５３および支持孔５４の各開口面が仮想直線Ａ３上で対向する姿勢（第２の姿勢）に維持される。続いて、基端部側支持部３２の外側に電極板１３を固定する。以上により、図６に示すように、プローブユニット２の製造が完了する（同図では電極板１３の図示を省略する）。

このプローブユニット２およびプローブユニット製造方法では、２枚の支持板４１，４２だけで形成された先端部側支持部３１、および２枚の支持板４３，４４だけで形成された基端部側支持部３２を用いているため、数多くの支持板で形成された支持部を用いる構成および方法と比較してプローブユニット２の製造コストを低く抑えることが可能となっている。また、このプローブユニット２およびプローブユニット製造方法では、組立ての際に各支持板４１〜４４の位置をずらすことで、支持孔５２、支持孔５３および支持孔５４の各開口面の対向方向（支持孔５２，５３，５４の並び方向）を各支持板４１〜４４の積層方向に対して傾斜させている。このため、このプローブユニット２およびプローブユニット製造方法では、各貫通孔の中心を少しずつずらしつつ各支持板を積層して１枚に形成するような高度な技術を必要としないため、その分、プローブユニット２の製造コストを低く抑えることが可能となっている。さらに、このプローブユニット２およびプローブユニット製造方法では、各支持孔５１〜５４の各開口面が各支持板４１〜４４の積層方向に対して垂直な方向に沿って仮想直線Ａ１上で対向する第１の姿勢に各支持板４１〜４４を維持した状態で各支持孔５１〜５４にプローブ１１を挿通させ、その後に各支持板４１〜４４を第２の姿勢に移行させることでプローブユニット２を製造することができるため、各開口面が予め傾斜方向に沿って対向するように形成されている基端部側支持部３２の各支持孔５４，５３から挿入したプローブ１１を弾性変形させつつ、各開口面が垂直方向に沿って対向している先端部側支持部３１の支持孔５２，５１に差し込む作業をプローブ１１の一本一本について行ってプローブユニット２を組み立てる構成および方法と比較して、組み立て工程を十分に短縮させることが可能となっている。

次に、基板検査装置１を用いて基板１００の検査を行う基板検査方法について、図面を参照して説明する。

まず、先端部側支持部３１を下向きにした状態のプローブユニット２を移動機構３に固定する（図１参照）。次いで、載置台４の載置面に基板１００を載置して、続いて、図外の固定具によって基板１００を載置台４に固定する。次いで、基板検査装置１を作動させる。この際に、処理部８が、移動機構３を制御して、基板１００（載置台４の載置面）に対して近接する向き（図１における下向き）にプローブユニット２を移動（降下）させる。

続いて、処理部８は、移動機構３を制御して、予め決められた移動量だけプローブユニット２を移動させた時点で、その移動を停止させる。次いで、処理部８は、測定部５を制御して測定処理を実行させる。この測定処理では、測定部５は、各プローブ１１を介して入出力する電気信号に基づいて物理量としての抵抗値を測定する。

続いて、処理部８は、検査部６を制御して検査処理を実行させる。この検査処理では、検査部６は、測定部５によって測定された抵抗値に基づいて導体部の断線および短絡の有無を検査する。次いで、処理部８は、検査結果を図外の表示部に表示させる。以上により、基板１００の検査が終了する。続いて、新たな基板１００を検査するときには、新たな基板１００を載置台４に載置して固定し、次いで、基板検査装置１を作動させる。この際に、処理部８が、上記した各処理を実行する。

一方、プローブユニット２に配設されているプローブ１１の一部が破損したときには、次のような手順でプローブ１１を交換する。まず、プローブユニット２を移動機構３から取り外す。続いて、電極板１３を本体部１２（基端部側支持部３２）から取り外す。次いで、破損したプローブ１１の先端部２１を支持板４４側に押し込む。この際に、プローブ１１の基端部２３が支持板４４からやや突出する。続いて、突出した基端部２３を摘んで本体部１２から引き抜く。

次いで、新たなプローブ１１を支持板４４の支持孔５４から挿入して、支持板４３の支持孔５３に挿通させ、続いて、支持板４２の支持孔５２に先端部２１を挿入させる。この場合、支持孔５４，５３，５２の各開口面が傾斜方向に沿って仮想直線Ａ３上で対向しているため、支持孔５４および支持孔５３によってプローブ１１が案内されて先端部２１が支持孔５２に正確に到達して、支持孔５２に挿入される。次いで、プローブ１１をさらに押し込むことによって先端部２１を支持板４１の支持孔５１に挿入させる。

この場合、支持孔５１，５２の開口面が垂直方向に沿って仮想直線Ａ２上で対向しているため、先端部２１と中間部２２との境界部分が弾性変形させられて、先端部２１が垂直方向に沿って延在し、先端部２１を除く部分（中間部２２および基端部２３）が傾斜方向に沿って延在する。続いて、プローブ１１をさらに押し込むことによって先端部２１を支持板４１から突出させて、プローブ１１の交換を終了する。このように、このプローブユニット２では、各支持板４１〜４４の姿勢を第２の姿勢に維持した状態で（各支持板４１〜４４の姿勢を第１の姿勢に移行させることなく）プローブ１１の交換を行うことが可能となっている。次いで、電極板１３を本体部１２に取り付け、続いて、プローブユニット２を移動機構３に取り付ける。

このように、このプローブユニット２、基板検査装置１およびプローブユニット製造方法では、垂直方向に沿って各支持孔５１〜５４の各開口面が仮想直線Ａ１上で対向するように互いに当接させて各支持板４１〜４４を積み重ねた第１の姿勢に維持した状態で各支持孔５１〜５４にプローブ１１を挿通させ、支持板４１，４２を互いに当接させ支持板４３，４４を互いに当接させた状態で支持板４２，４３を離間させると共に傾斜方向に沿って支持孔５２〜５４の各開口面が仮想直線Ａ３上で対向する第２の姿勢に移行させてその状態を維持させて各支持板４１〜４４によってプローブ１１を保持する。このため、このプローブユニット２、基板検査装置１およびプローブユニット製造方法では、組立ての際に各支持板４１〜４４の位置をずらすことで、支持孔５２〜５４の各開口面を傾斜方向に沿って仮想直線Ａ３上で対向させることができる結果、各貫通孔の中心をずらしつつ複数の支持板を積層して１枚の基端部側支持部を形成するような高度な技術を必要としないため、その分、プローブユニット２および基板検査装置１の製造コストを十分に低減することができる。

また、このプローブユニット２、基板検査装置１およびプローブユニット製造方法では、２枚の支持板４３，４４だけで形成された基端部側支持部３２を用いている。この場合、この種の支持板は、プローブ１１を挿通させて支持する支持孔を数多く形成するため、製造コストが高騰する。このため、このプローブユニット２、基板検査装置１およびプローブユニット製造方法によれば、数多くの支持板で形成された先端部側支持部や基端部側支持部を用いる構成および方法と比較して、支持板が少ない分、製造コストを十分に低減することができる。また、このプローブユニット２、基板検査装置１およびプローブユニット製造方法では、各支持板４１〜４４を第１の姿勢に維持させた状態で各支持孔５１〜５４にプローブ１１を挿通させた後に、各支持板４１〜４４を第２の姿勢に移行させることで、先端部２１側が支持孔５１，５２に沿って延在し先端部２１側を除く部分が傾斜方向に沿って延在する状態に全てのプローブ１１を一度に維持（弾性変形）させてプローブユニット２を組み立てることができる。このため、各開口面が予め傾斜方向に沿って対向するように形成されている基端部側支持部３２の各支持孔５４，５３から挿入したプローブ１１を弾性変形させつつ、先端部側支持部３１の支持孔５２，５１に差し込む作業をプローブ１１の一本一本について行ってプローブユニット２を組み立てる構成および方法と比較して、組み立て工程を十分に短縮させることができる。このため、このプローブユニット２、基板検査装置１およびプローブユニット製造方法によれば、組み立て工程が短縮される分、製造コストを十分に低減することができる。

また、このプローブユニット２、基板検査装置１およびプローブユニット製造方法によれば、各支持板４１〜４４の各挿通孔６１ａ〜６４ａに位置決めピン３４ｃを挿入して、各支持板４１〜４４を第１の姿勢に維持することにより、簡易な構成および方法でありながら、確実かつ容易に各支持板４１〜４４を第１の姿勢に維持することができるため、プローブユニット２の製造効率、ひいては基板検査装置１の製造効率を十分に向上させることができる。

また、このプローブユニット２、基板検査装置１およびプローブユニット製造方法によれば、第２の姿勢の支持板４２，４３の間にスペーサ３３を配設し、各支持板４１〜４４をスペーサ３３に固定することにより、簡易な構成および方法でありながら、短時間で確実かつ容易に各支持板４１〜４４を第２の姿勢に維持することができるため、プローブユニット２の製造効率、ひいては基板検査装置１の製造効率を十分に向上させることができる。

なお、基板検査装置および基板検査方法は、上記の構成および方法に限定されない。例えば、第１の姿勢において、各支持板４１〜４４を互いに当接した状態に維持する構成および方法について上記したが、第１の姿勢において各支持板４１〜４４を互いに近接した状態に維持する構成および方法を採用することもできる。また、第２の姿勢において、支持板４１，４２を互いに当接させ、支持板４３，４４を互いに当接し、かつ支持板４３，４４を離間させた状態に維持する構成および方法について上記したが、支持板４１，４２を互いに近接した状態に維持させたり、支持板４３，４４を互いに近接した状態に維持させたりする構成および方法を採用することもできる。

また、第２の姿勢において支持孔５１および支持孔５２の各開口面が垂直方向に沿って仮想直線Ａ２上で対向する構成および方法について上記したが、第２の姿勢において各開口面が傾斜方向に沿って仮想直線上で対向する構成および方法を採用することもできる。この場合、この傾斜方向は、上記した仮想直線Ａ３の傾斜方向と同じでもよいし異なってもよい。

さらに、第１の支持板を２枚の支持板４１，４２で構成した例について上記したが、１枚の板体で構成した第１の支持板を用いることもできる。この場合、この第１の支持板の支持孔は、上記した垂直方向に沿って延在するように形成してもよいし、上記した傾斜方向に沿って延在するように形成してもよい。

また、上記した２枚の支持板４３，４４（第２の支持板および第３の支持板）に加えて、１または２以上の支持板（つまり、３枚以上の支持板）でプローブ１１の基端部２３を支持する構成および方法を採用することもできる。この場合、追加した支持板における支持孔の開口面を、他の支持板における各支持孔の各開口面と同様にして、第１の姿勢において垂直方向に沿って仮想直線Ａ１上で対向させ、第２の姿勢において傾斜方向に沿って仮想直線Ａ３上で対向させることで、上記した構成および方法と同様の効果を実現することができる。

また、支持板４２，４３の間に平面視コ字状のスペーサ３３を配設して各支持板４１〜４４を第２の姿勢に維持する構成および方法について上記したが、スペーサ３３に代えて、直方体状や円柱状などの任意の形状のスペーサを用いる構成や方法を採用することができる。

１基板検査装置
２プローブユニット
６検査部
１１プローブ
１２本体部
２１先端部
２２中間部
２３基端部
３１先端部側支持部
３２基端部側支持部
３３スペーサ
３４ａ，３４ｂ，３４ｃ位置決めピン
４１〜４４支持板
５１〜５４支持孔
６１ａ，６２ａ，６３ａ，６４ａ挿通孔
６５ａ，６５ｂ挿入孔
６５ｃねじ穴
１００基板

Claims

基板の導体部に先端部を接触させて電気信号の入出力を行うための複数のプローブと、当該プローブを支持する支持部とを備えたプローブユニットであって、
前記支持部は、第１の支持孔を有して当該第１の支持孔に挿通させた前記先端部を支持する第１の支持板と、第２の支持孔を有して当該第２の支持孔に挿通させた前記プローブの基端部を支持する第２の支持板と、第３の支持孔を有して当該第３の支持孔に挿通させた前記基端部を支持する第３の支持板とを備えて当該各支持板がこの順序で対向するように配置されると共に、前記第１の支持板と前記第２の支持板との間に配設されたスペーサを備えて構成され、
前記各支持板は、前記第２の支持板および前記第３の支持板が当接または近接した状態で前記第１の支持板と当該第２の支持板とが離間すると共に当該各支持板の積層方向に対して傾斜する傾斜方向に沿って前記第１の支持孔、前記第２の支持孔および前記第３の支持孔の各開口面が仮想直線上で対向する姿勢で前記スペーサに固定され、
前記プローブは、前記先端部が前記第１の支持孔に沿って延在すると共に当該先端部を除く部分が前記傾斜方向に沿って延在する状態に維持され、
前記第１の支持板には、第１の位置決めピンおよび第２の位置決めピンを挿通可能な第１の挿通孔が形成され、
前記第２の支持板および前記第３の支持板には、前記第１の位置決めピンを挿通可能な第２の挿通孔と第３の位置決めピンを挿通可能な第３の挿通孔とがそれぞれ形成され、
前記スペーサには、前記第２の位置決めピンを挿入可能な第１の挿入孔が前記第１の支持板に対向する面に形成されると共に、第３の位置決めピンを挿入可能な第２の挿入孔が前記第２の支持板に対向する面に形成され、
前記第１の挿通孔および前記第２の挿通孔は、前記各支持板に対して垂直な垂直方向に沿って前記第１の支持孔、前記第２の支持孔および前記第３の支持孔の各開口面が仮想直線上で対向するように当該各支持板が互いに当接または近接して積み重ねられたときに当該各挿通孔の中心軸が同軸となる位置にそれぞれ形成され、
前記第１の挿入孔は、前記各支持板が前記姿勢のときに当該第１の挿入孔の中心軸と前記第１の挿通孔の中心軸とが同軸となる位置に形成され、
前記第３の挿通孔および前記第２の挿入孔は、前記各支持板が前記姿勢のときに当該第３の挿通孔の中心軸と当該第２の挿入孔の中心軸とが同軸となる位置にそれぞれ形成され、
前記第１の支持板、前記第２の支持板および前記第３の支持板は、平面視四角形にそれぞれ形成され、
前記第１の挿通孔は、前記第１の支持板における一対の対角位置に１つずつ形成され、
前記第２の挿通孔は、前記第１の支持板の前記各対角位置に対向する前記第２の支持板における一対の対角位置に１つずつ形成されると共に、前記第１の支持板の前記各対角位置に対向する前記第３の支持板における一対の対角位置に１つずつ形成され、
前記第３の挿通孔は、前記第２の支持板における前記一対の対角位置とは異なる他の一対の対角位置に１つずつ形成されると共に、前記第３の支持板における前記一対の対角位置とは異なる他の一対の対角位置に１つずつ形成されているプローブユニット。
前記スペーサは、前記各プローブを取り囲む平面視コ字状に形成されている請求項１記載のプローブユニット。
請求項１または２記載のプローブユニットと、基板の導体部に接触させた前記プローブユニットの前記プローブを介して入力した電気信号に基づいて当該基板を検査する検査部とを備えている基板検査装置。
基板の導体部に先端部を接触させて電気信号の入出力を行うための複数のプローブと、当該プローブを支持する支持部とを備えたプローブユニットを製造するプローブユニット製造方法であって、
第１の支持孔を有して当該第１の支持孔に挿通させた前記先端部を支持する第１の支持板と、第２の支持孔を有して当該第２の支持孔に挿通させた前記プローブの基端部を支持する第２の支持板と、第３の支持孔を有して当該第３の支持孔に挿通させた前記基端部を支持する第３の支持板とを備えて当該各支持板がこの順序で対向するように配置されると共に、前記第１の支持板と前記第２の支持板との間に配設されたスペーサを備えて構成され、前記第１の支持板、前記第２の支持板および前記第３の支持板が平面視四角形にそれぞれ形成された前記支持部を用いて、
前記第１の支持板における一対の対角位置に１つずつ形成されている第１の挿通孔と、前記第１の支持板の前記各対角位置に対向する前記第２の支持板における一対の対角位置に１つずつ形成されると共に当該第１の支持板の当該各対角位置に対向する前記第３の支持板における一対の対角位置に１つずつ形成されている第２の挿通孔とに第１の位置決めピンを挿通させて、前記各支持板に対して垂直な垂直方向に沿って前記第１の支持孔、前記第２の支持孔および前記第３の支持孔の各開口面が仮想直線上で対向するように前記各支持板を互いに当接または近接させて積み重ねた状態を維持し、その状態で前記各支持孔に前記プローブを挿通させ、その後に、
前記第２の支持板および前記第３の支持板を当接または近接させた状態で前記第１の支持板と当該第２の支持板とを離間させ、前記第１の位置決めピンを引き抜き、前記第１の支持板と前記第２の支持板との間に前記スペーサを配設し、
前記第１の挿通孔と前記スペーサにおける前記第１の支持板に対向する面に形成されている第１の挿入孔とに第２の位置決めピンを挿入すると共に、前記第２の支持板における前記一対の対角位置とは異なる他の一対の対角位置に１つずつ形成されかつ前記第３の支持板における前記一対の対角位置とは異なる他の一対の対角位置に１つずつ形成されている第３の挿通孔と前記スペーサにおける当該第２の支持板に対向する面に形成されている第２の挿入孔とに第３の位置決めピンを挿入して、当該各支持板の積層方向に対して傾斜する傾斜方向に沿って前記第１の支持孔、前記第２の支持孔および前記第３の支持孔の各開口面が仮想直線上で対向する姿勢に当該各支持板を移行させ、その状態で前記各支持板を前記スペーサに固定して前記先端部が前記第１の支持孔に沿って延在すると共に当該先端部を除く部分が前記傾斜方向に沿って延在する状態に前記プローブを維持させて前記プローブユニットを製造するプローブユニット製造方法。
平面視コ字状に形成された前記スペーサを前記各プローブを取り囲むように前記第１の支持板と前記第２の支持板との間に配設する請求項４記載のプローブユニット製造方法。