JP6865963B2 - プローブユニット及びプリント配線板検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、プリント配線板検査装置及び該装置におけるプローブユニットに関する。

プリント配線板は、絶縁体の基板上に電気的に接続された回路を有するものであり、近年、半導体製造技術の向上に伴い、プリント配線板の回路は微細化されてきている。製造されたプリント配線板の回路は、導通検査や絶縁検査などの電気的特性の検査が行われる。

プリント配線板の検査装置は、一般的に、当該電気的特性の検査を行うにあたって、プローブ本体をプリント配線板の検査パッドに接触させて行う。当該検査装置においては、プローブ本体をプリント配線板に対して平行方向（ＸＹ方向）に移動させた後、プローブ本体をプリント配線板に対して垂直方向（Ｚ方向）に移動させてプリント配線板の検査パッドに接触させる可動プローブ方式が広く知られている。可動プローブ方式のプリント配線板の検査装置のプローブユニットの移動機構は、モータ（サーボモータやステッピングモータ）、リニアスライド、タイミングベルト、又はボールねじ等を複雑に構成して作られているものが多くある。

例えば、本出願人は、特許文献１において、Ｚ方向（プリント配線板に対して垂直方向）の動作を行うために粗動手段と微動手段の２種類の移動手段を具備するプローブユニットを備えるプリント基板検査装置を提案している。ここでは、粗動手段としては、ステッピングモータ及びベルト駆動機構などを用い、微動手段としては、リニアモータを用いている。

特開平１１−１４５５８２号公報

ところで、近年の高集積化されたプリント配線板は、検査点数が増加するのに伴って検査時間の増加が顕著になってきている。プローブのＺ方向への移動は１回の測定に対して１往復することが必要であり、検査点数が増加するのに伴って当該Ｚ方向への移動時間が増えるため、検査時間を低減させるために、プローブを高速に移動させる必要があった。

また、特開平１１−１４５５８２号に示すプリント基板検査装置のプローブユニットも、検査時間短縮の観点から小型化（軽量化）することが望まれていた。しかしながら、例えば移動手段としてリニアモータを用いる場合、プローブ移動量に相当するスペースをリニアモータも必要とするため、小型化が難しいという問題があった。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、プローブユニットを小型化させつつ、プローブを高速に移動させることが可能なプローブユニットを提供することを主目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の一態様としてのプローブユニットは、基板を載置するための基板載置部を備え、該基板載置部に固定されたプリント配線板上にプローブを接触させることにより該プリント配線板に形成された回路の検査を行うプリント配線板検査装置におけるプローブユニットであって、第１の固定節、該第１の固定節に連結された第１のリンク、該第１のリンクと第１の可動節を介して連結された第２のリンク、該第２のリンクと第２の可動節を介して連結された第３のリンク、及び該第３のリンクが連結された第２の固定節を有するリンケージ部と、上記第１の可動節に連結された、上記プローブを支持するプローブ支持部と、上記第１の固定節と連結シャフトにより連結されたボイスコイルモータであって、磁石及びコイルを含み、該コイルが電流を流されたときの該コイルの移動により該連結シャフトを回転させるように該連結シャフトに連結されたボイスコイルモータと、を備え、上記ボイスコイルモータにより上記連結シャフトを回転させることにより、該回転に応じて上記第１の固定節及び上記第１のリンクを介して上記第１の可動節を移動させて上記プローブ支持部を移動させ、上記プローブを該プリント配線板に対して垂直方向に移動させる、ことを特徴とする。

また、本発明において好ましくは、上記プローブユニットは、上記ボイスコイルモータが取り付けられたベース部を備え、上記磁石は上記ベース部に固定され、上記コイルは上記磁石による磁束が通過するように上記連結シャフトに連結されたホルダにより保持され、上記ボイスコイルモータは、上記コイルに電流が流されたときの上記コイルの移動に応じて上記ホルダを上記連結シャフトを中心とした円周方向へ移動させることにより上記連結シャフトを回転させる。

また、本発明において好ましくは、上記第１のリンク、上記第２のリンク、及び上記第３のリンクの少なくとも１つは、複数のリンクで構成される。

また、本発明において好ましくは、上記第１の固定節が上記リンケージ部の重心位置となるように上記第１の固定節に連結されたカウンターウェイトを更に備える。

また、本発明において好ましくは、上記ホルダの位置を検出する位置検出部を更に備え、該検出された位置に基づいて上記プローブの位置を決定する。

また、本発明において好ましくは、上記磁石及び上記コイルを冷却する冷却機構を更に備える。

また、本発明において好ましくは、上記ベース部を支持する粗動部であって、上記プローブを上記ボイスコイルモータにより移動可能な距離よりも大きな距離移動させることが可能な粗動部を更に備える。

また、上記の目的を達成するために、本発明の一態様としてのプリント配線板検査装置は、上記プローブユニットを備える。

本発明によれば、プローブユニットを小型化させつつ、プローブを高速に移動させることができる。

本発明の一実施形態によるプリント配線板の検査装置の正面図である。 本発明の一実施形態によるプローブユニットの斜視図である 本発明の一実施形態による粗動部の斜視図である。 本発明の一実施形態による微動部の斜視図である。 本発明の一実施形態による微動部の側面図である。 図４の微動部の一部を示す斜視図である。 図６から１つの磁石を取り除いた様子を示す斜視図である 本発明の一実施形態によるアクチュエータ部の主要部分を示す図である。 本発明の一実施形態におけるリンケージ部の動作によりプローブが動く様子を説明する図である。 リンケージ部を介さずに連結シャフトにプローブが取り付けられた場合のプローブが動く様子を説明する図である。 図４の微動部の一部を示す斜視図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。各図において同一の符号は、特に言及が無い限り同一又は相当部分を示すものとし、説明の便宜上、部材又は部分の縦横の縮尺を実際のものとは異なるように表す場合がある。また、説明の便宜上、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成についての重複説明を省略する場合がある。なお、以下の実施形態の説明において、「上」、「下」、「左」、「右」といった方向は、説明の便宜上、そのように記しているだけであって、装置や部品などの配置や向きなどを限定するものではない。また、本明細書中において、「連結」とは、何らの部材も介在せずに直接連結された場合と、何らかの部材を介在して間接的に連結された場合との双方を含む概念である。これについては、「固定」や「取り付け」についても同様である。

図１は、本発明の一実施形態による可動プローブ方式のプリント配線板の検査装置１の正面図を示す。検査装置１は、被検査基板であるプリント配線板を載置するための基板載置部２と、基板載置部２の周囲にプリント配線板を把持して固定するためのクランプ１０ａ、１０ｂとを備え、プリント配線板は基板載置部２の面（基板載置面）上に固定して配置される。

検査装置１は、プローブ４と、プローブ４を支持するプローブユニット６と、画像を取得する撮像部８と、電圧等を測定する測定部（図示せず）と、各部の動作を制御する制御部（図示せず）とを備える。

制御部は、ＣＰＵ等の処理部と、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスクドライブ等の記憶部と、により構成され、一般的なコンピュータにプログラムを読み込ませることにより、各種動作を行う。例えば制御部は、後述するモータの駆動制御を行う。このようにして、検査装置１は、プローブユニット６を基板載置面（プリント配線板）と平行方向（ＸＹ方向）及び垂直方向（Ｚ方向）に移動させる。また例えば制御部は、測定部によって測定された抵抗値などが不良であるかどうかを判定する処理や撮像部８により取得された画像から基板の位置を認識する処理を行う。撮像部８は、ＣＣＤ又はＣＭＯＳ等の撮像素子により構成され、例えば、プリント配線板上に設けられた位置合わせ特徴点（例えばフィディシャルマーク）を含む光学像を生成し、その光学像を電気信号に変換することで画像を取得する。なお図１には、説明を簡単にするため、互いに直交するＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向の座標軸を示している。

プローブユニット６をＸＹ方向に移動させるために、検査装置１は、Ｘ軸方向に延びるＸ軸移動機構と、Ｘ軸移動機構に支持されてＹ軸方向に延びる２つのＹ軸移動機構と、を備える。

Ｘ軸移動機構は、基板載置部２を挟んで互いに平行にＸ軸方向に延びる一対のＸ軸直動ガイド１２ａ、１２ｂと、Ｘ軸直動ガイド１２ａ、１２ｂのいずれか一方と基板載置部２との間でＸ軸方向に延びる一対のＸ軸ボールネジ付シャフト１４ａ、１４ｂとを備える。Ｘ軸直動ガイド１２ａには、Ｘ軸移動ブロック１６ａ、１６ｂが取り付けられ、Ｘ軸直動ガイド１２ｂには、Ｘ軸移動ブロック１６ｃ、１６ｄが取り付けられる。またそれぞれのＸ軸ボールネジ付シャフト１４ａ、１４ｂには、Ｘ軸移動ブロック（図示せず）が取り付けられる。１つの例では、図１に示すように、基板載置部２の下側（−Ｙ方向側）に一対のＸ軸ボールネジ付シャフト１４ａ、１４ｂ及び１つの下側Ｘ軸直動ガイド１２ａが配置され、上側（＋Ｙ方向側）に１つの上側Ｘ軸直動ガイド１２ｂが配置される。

Ｘ軸ボールネジ付シャフト１４ａ、１４ｂの一端部には、それぞれＸ軸モータ１８ａ、１８ｂが設置される。Ｘ軸ボールネジ付シャフト１４ａとＸ軸モータ１８ａの回転軸は、カップリングを介して連結される。制御部によりＸ軸モータ１８ａを駆動すると、その回転運動はＸ軸ボールネジ付シャフト１４ａによって直線運動に変換され、ナットを組み込んだＸ軸移動ブロック（図示せず）をＸ軸に沿って移動させる。上記構成については、Ｘ軸ボールネジ付シャフト１４ｂとＸ軸モータ１８ｂについても同様である。１つの例では、図１に示すように、下側（−Ｙ方向側）ボールネジ付シャフト１４ａの左端部（−Ｘ方向側）にＸ軸モータ１８ａが設置され、上側（＋Ｙ方向側）Ｘ軸ボールネジ付シャフト１４ｂの右端部（＋Ｘ方向側）にＸ軸モータ１８ｂが設置される。

一方のＹ軸移動機構は、基板載置部２の下側（−Ｙ方向側）に配置された下側載置プレート２０ａ上及び基板載置部２の上側（＋Ｙ方向側）に配置された上側載置プレート２０ｃ上に配置される。下側載置プレート２０ａは、下側Ｘ軸直動ガイド１２ａ上を移動するＸ軸移動ブロック１６ａ及びボールネジ付シャフト１４ａ上を移動するＸ軸移動ブロック（図示せず）に取り付けられる。上側載置プレート２０ｃは、上側Ｘ軸直動ガイド１２ｂ上を移動するＸ軸移動ブロック１６ｃに取り付けられる。

同様にして、他方のＹ軸移動機構は、基板載置部２の下側（−Ｙ方向側）に配置された下側載置プレート２０ｂ上及び基板載置部２の上側（＋Ｙ方向側）に配置された上側載置プレート２０ｄ上に配置される。下側載置プレート２０ｂは、下側Ｘ軸直動ガイド１２ａ上を移動するＸ軸移動ブロック１６ｂ及びボールネジ付シャフト１４ｂ上を移動するＸ軸移動ブロック（図示せず）に取り付けられる。上側載置プレート２０ｄは、上側Ｘ軸直動ガイド１２ｂ上を移動するＸ軸移動ブロック１６ｄに取り付けられる。

このようにして、２つのＹ軸移動機構は、Ｘ軸移動機構上をそれぞれＸ軸方向に平行移動できるように構成される。

Ｘ軸モータ１８ａが駆動されることによりＸ軸ボールネジ付シャフト１４ａに取り付けられた移動ブロック（図示せず）が移動すると、該移動ブロックに取り付けられた下側載置プレート２０ａも移動する。このとき、Ｙ軸移動機構は、Ｘ軸移動ブロック１６ａとともに、かつＸ軸移動ブロック１６ｃとともに移動する。上記構成については、Ｘ軸モータ１８ｂ、Ｘ軸ボールネジ付シャフト１４ｂ、下側載置プレート２０ｂ、及び上側載置プレート２０ｄについても同様である。

Ｙ軸移動機構は、Ｙ軸方向に延びるＹ軸ボールネジ付シャフト２２ａ、２２ｂを備える。Ｙ軸ボールネジ付シャフト２２ａ、２２ｂには、Ｙ軸移動ブロック２４ａ、２４ｂがそれぞれ取り付けられる。Ｙ軸ボールネジ付シャフト２２ａ、２２ｂの一端部には、それぞれＹ軸モータ２６ａ、２６ｂが設置される。Ｙ軸ボールネジ付シャフト２２ａとＹ軸モータ２６ａの回転軸は、カップリングを介して連結される。制御部によりＹ軸モータ２６ａを駆動すると、その回転運動はＹ軸ボールネジ付シャフト２２ａによって直線運動に変換され、ナットを組み込んだＹ軸移動ブロック２４ａを移動させる。上記構成については、Ｙ軸ボールネジ付シャフト２２ｂとＹ軸モータ２６ｂについても同様である。１つの例では、図１に示すように、Ｙ軸ボールネジ付シャフト２２ａ、２２ｂの下端部（−Ｙ方向側）にＹ軸モータ２６ａ、２６ｂがそれぞれ設置される。

プローブユニット６は、Ｙ軸移動ブロック２４ａ又は２４ｂに連結される。したがって、プローブユニット６は、Ｙ軸移動ブロック２４ａ（又は２４ｂ）の移動に応じて移動するとともに、Ｘ軸移動ブロック１６ａ、１６ｃ（又は１６ｂ、１６ｄ）の移動に応じて移動する。ただし、プローブユニット６は、Ｙ軸移動ブロック２４ａ（又は２４ｂ）へ取り付けるにあたって必要な何らかの機構を介して、Ｙ軸移動ブロック２４ａ（又は２４ｂ）へ取り付けてもよい。

図２は、本発明の一実施形態によるプローブユニット６の斜視図である。プローブユニット６は、プローブ４を比較的大きな距離移動させるための粗動手段を有する粗動部６ａと、プローブ４を比較的小さな距離移動させるための微動手段を有する微動部６ｂと、を備える。プローブユニット６は、プローブ４本体を支持するプローブ支持部４０を更に備える。プローブ支持部４０は、微動部６ｂに取り付けられる。

粗動手段及び微動手段は、モータなどのアクチュエータにより実現され、動作は制御部により制御される。プローブユニット６は、粗動手段及び微動手段によりプローブ４本体をＺ方向に移動させることができるように、Ｙ軸移動ブロック２４ａ又は２４ｂに取り付けられる。検査装置１は、粗動手段でプローブ４本体をプリント配線板の近くに移動させた後、微動手段でプローブ４本体を移動させることにより、基板載置部２の面上にあるプリント配線板に接触させる。ただしプローブユニット６は、微動部６ｂを備え、粗動部６ａを備えないように構成することもできる。この場合、検査装置１は、基板装置台（基板載置面）を昇降可能な機構を備える。

図３は、本発明の一実施形態による粗動部６ａの斜視図である。粗動部６ａは、Ｚ軸モータ（回転モータ）３０、カップリング３２、ボールネジ付シャフト３４、移動ブロック３６、及び載置プレート３８を備える。

ボールネジ付シャフト３４は、Ｚ軸方向に延びるＺ軸ボールネジ付シャフトであり、その一端部には、Ｚ軸モータ３０が設置される。ボールネジ付シャフト３４とＺ軸モータ３０の回転軸は、カップリング３２を介して連結される。制御部によりＺ軸モータ３０を駆動すると、その回転運動はボールネジによって直線運動に変換され、ナットを組み込んだ移動ブロック３６を移動させる。載置プレート３８は、移動ブロック３６に固定され、該移動ブロック３６の移動とともに移動する。

このように、粗動手段は、Ｚ軸モータ３０、カップリング３２、及びボールネジ付シャフト３４を含んで構成される。

微動部６ｂは、図２に示すとおり、載置プレート３８上に取り付けられる。図４は、本発明の実施形態による微動部６ｂの斜視図であり、図５は、本発明の実施形態による微動部６ｂの側面図である。

微動部６ｂは、粗動部６ａの載置プレート３８上に取り付けられた、ベースプレートを含むベース部５０と、ベース部５０に取り付けられたアクチュエータ部と、連結部を介してアクチュエータ部に連結されたリンケージ部と、リンケージ部を支持するリンケージ支持部６０と、を備える。プローブ支持部４０は、リンケージ部に取り付けられる。連結部は、連結シャフト７０を含んで構成され、好ましくは、連結シャフト７０の中心が回転軸（ピボット）となるように構成される。アクチュエータ部は、連結シャフト７０を回転させるように構成される。リンケージ支持部６０は、ベース部５０に固定される。

アクチュエータ部は、コイル５２と、磁石５４と、コイルを保持するホルダ５６と、を含んで構成される。本実施形態では、アクチュエータ部は、ボイスコイルモータを用いて実現される。ボイスコイルモータは、一般的にハードディスクに使用されるものであり、磁気ヘッドを高速かつ正確に位置決めすることを可能にするものである。図６は、微動部６ｂの一部を示す斜視図であり、図７は、図６から更に１つの磁石５４を取り除いた様子を示す斜視図である。図８は、本発明の実施形態におけるアクチュエータ部の主要部分を示す図である。

リンケージ部に連結された連結シャフト７０は、図７及び図８に示すように、シャフトの径が拡張した拡張部７２を有する。ホルダ５６は、拡張部７２に連結されて延びる２つのアームより構成されるものであり、２つのアームにより両側からコイル５２を保持する。ホルダ５６が連結シャフト７０を中心とした円周方向に移動すると、連結シャフト７０は回転する。１つの例では、ホルダ５６は、拡張部７２と一体的に成形される。なお連結シャフト７０が拡張部７２を有さない場合、ホルダ５６は連結シャフト７０に直接連結されてもよい。

磁石５４は、一対の永久磁石から構成され、ベース部５０に固定される。一対の磁石５４は、着磁されているＮ極及びＳ極の両方が各磁石５４の対向面となるように構成及び配置され、かつ各磁石５４の対向する磁極が異なる磁極となるように配置される。したがって、一対の磁石５４の間に形成される磁束は、各磁石５４の対向面の位置に応じて異なる方向の磁束を含む。ただし磁石５４は、コイル５２に対して同様の磁束を与える機能を有するものであれば、上記構成に限定されず、例えば１つの磁石とヨークにより構成してもよい。

コイル５２は、磁石５４による磁束が通過するように、一対の磁石５４の間に配置され、前述のとおり、ホルダ５６により保持される。制御部がコイル５２に電流を流すことにより、電流の向きに応じて、ホルダ５６の２つのアームのうちのいずれかのアームの方向へコイル５２は移動する。コイル５２の移動方向先のアームは、コイル５２の移動に応じて連結シャフト７０を中心とした円周方向に移動し、結果として連結シャフト７０は回転する。

上記のとおり、アクチュエータ部（ボイスコイルモータ）は、ローレンツ力によりコイル５２を移動させることにより連結シャフト７０を回転運動させるように構成される。

なお、ホルダ５６は、コイル５２を保持する機能を有し、コイル５２の移動に応じて移動するものであって、ホルダ５６の移動により連結シャフト７０を回転させるように構成されるものであれば、上記の例示に限定されない。

リンケージ部は、第１の固定節８０と、第１の固定節に連結された第１のリンク８２と、第１のリンク８２と連結された第２のリンク８６と、第２のリンク８６と連結された第３のリンク９０と、第３のリンク９０が連結された第２の固定節９２と、を有する。第１の固定節８０は連結シャフト７０に連結されてアクチュエータ部と連結し、第２の固定節９２は連結シャフト９４に連結されてリンケージ支持部６０と連結する。第１のリンク８２と第２のリンク８６は、第１の可動節８４を介して連結され、第２のリンク８６と第３のリンク９０は、第２の可動節８８を介して連結される。プローブ支持部４０は、第１の可動節８４に連結される。

第１の固定節８０は、第１の固定節８０の位置は固定され、連結された第１のリンク８２を一端側（第１の可動節８４）のみ移動させることができるように回転可能に構成される。第２の固定節９２は、第２の固定節９２の位置は固定され、連結された第３のリンク９０を一端側（第２の可動節８８）のみ移動させることができるように回転可能に構成される。一方、第１の可動節８４及び第２の可動節８８は、第１のリンク８２、第２のリンク８６、及び第３のリンク９０の動作に応じて移動可能に構成される。

具体的には、第１の可動節８４は、第１の固定節８０が連結する連結シャフト７０の回転に応じて、連結シャフト７０を中心とした円周上を移動するように構成される。第２の可動節は、第１の可動節８４の移動に応じて、連結シャフト９４を中心とした円周上を移動するように構成される。好ましくは、第３のリンク９０の長さは、第１のリンク８２及び第２のリンク８６の長さよりも短い。１つの例では、第１のリンク８２及び第２のリンク８６の長さは同じであり、第３のリンク９０の長さは、第１のリンク８２の長さの０．４倍であり、第１の固定節８０と第２の固定節９２の間の長さは、第３のリンク９０の長さの２倍である。また、プローブ４の先端は、プローブ４の先端と第２の可動節８８の中点が第１の可動節８４となるように設けられている。この場合、リンケージ部はホーキンスリンクの一部を構成するとみなすことができ、リンケージ部の動作により、プローブ支持部４０を略直線上に移動させることが可能となる。このように、微動手段は、アクチュエータ部及びリンケージ部を含んで構成される。

次に、図９を参照して、本実施形態における微動部６ｂの動作により、特にリンケージ部の動作により、プローブ４が動く様子を説明する。図９の上図のプローブ４は、原点位置にある。図９の下図のプローブ４は、図９の上図から連結シャフト７０が時計回りに回転したことに応じて、Ｚ方向に、基板載置部２の面上にあるプリント配線板に対して近づく方向に移動した位置にある。図９の例示においては、第１のリンク８２及び第２のリンク８６の長さは２５ｍｍであり、第１の可動節８４の中心とプローブ４の先端の長さも２５ｍｍである。また第３のリンクの長さは１０ｍｍであり、連結シャフト７０の中心とコイル５２の中心の長さは１７．０９ｍｍである。そして図９の例示においては、下図は上図と比較してコイル５２が時計回りに１．７９ｍｍ移動することにより連結シャフト７０が時計回りに６度回転した状態にある。これにより下図のプローブ４は上図のプローブ４と比較して、Ｚ方向に、基板載置部２の面上にあるプリント配線板に対して近づく方向に３．１２４ｍｍ移動した位置にある。このとき、プローブ４は、Ｘ方向（基板載置面と平行方向）には０．００９ｍｍのみ移動した位置にある。したがって、このような構成とすることにより、プローブ４のＸＹ方向への位置ずれを最小化しつつ、コイル５２の移動量の約１．７５倍、プローブ４をＺ方向に移動させることが可能となる。

図１０は、リンケージ部を介さずに連結シャフト７０にプローブ４が取り付けられた場合のプローブ４が動く様子を説明する。図１０の上図のプローブ４は、原点位置にある。図１０の下図のプローブ４は、図１０の上図から連結シャフト７０が時計回りに回転したことに応じて、Ｚ方向に、基板載置部２の面上にあるプリント配線板に対して近づく方向に移動した位置にある。図１０の例示においては、連結シャフト７０の中心とコイル５２の中心の長さは、図９の例示と同様に１７．０９ｍｍであるが、連結シャフト７０の中心とプローブ４の先端の長さは、図９の例示と異なり、３２ｍｍである。そして図１０の例示においては、下図は上図と比較してコイル５２が時計回りに１．７９ｍｍ移動することにより連結シャフト７０が時計回りに６度回転した状態にある。これにより下図のプローブ４は上図のプローブ４と比較して、Ｚ方向に、基板載置部２の面上にあるプリント配線板に対して近づく方向に３．０７ｍｍ移動した状態にある。しかしながら同時に、プローブ４は、Ｘ方向（基板載置面と平行方向）に１．８１１ｍｍ移動する。このように、本実施形態におけるリンケージ部を介さない場合は、ＸＹ方向への位置ずれが問題となることが分かる。

上記のように、本実施形態では、検査装置１は、制御部によりコイル５２に電流を流すことにより連結シャフト７０を回転させて、該回転に応じて連結シャフト７０を中心に第１のリンク８２を動作（回転）させる。該第１のリンク８２の回転により、第１の可動節８４を、連結シャフト７０を中心とした円周方向に移動させる。該第１の可動節８４の移動により、第１の可動節８４に連結されたプローブ支持部４０を、基板載置部２の面上にあるプリント配線板に対して垂直方向（Ｚ方向）に移動させる。このとき、好ましくは、リンケージ部及びプローブ支持部４０はホーキンスリンクを構成し、プローブ支持部４０により支持される（好ましくはプローブ支持部４０の先端に取り付けられる）プローブ４を実質的にＺ軸方向に平行に移動させる。これにより、プローブ４を、ＸＹ方向への位置ずれを最小化しつつ、コイル５２の移動量よりも大きな距離移動させることが可能となる。そのため、同一サイズのモータと比較した場合、より移動量を増やす（ストロークを稼ぐ）ことが可能となり、結果として、小型化・軽量化を図ることが可能となる。

また本実施形態では、アクチュエータ部は、ローレンツ力によりコイル５２を移動させることにより連結シャフト７０を回転運動させるように構成され、ボイスコイルモータを用いて実現される。これにより、コイル５２を高速移動させることが可能となり、連結シャフト７０、第１の固定節８０、第１のリンク８２、及び第１の可動節８４を介して、プローブ４を高速に移動させることが可能となる。したがって、Ｚ方向への移動時間を低減させることが可能となり、検査時間全体を低減させることが可能となる。

図１１は、微動部６ｂの一部を示す斜視図であり、連結シャフト７０と第１のリンク８２が連結する様子を示す図である。本実施形態では、図４及び図１１に示すとおり、第１のリンク８２は、第１のリンク８２及び第１のリンク８２’から構成され、第２のリンク８６は、第１のリンク８２、８２’に挟みこまれた位置関係で第１の可動節８４にて連結される。第３のリンク９０も、第１のリンクと同様に構成される。このように複数のリンクにより１つのリンクを構成することにより、リンケージの剛性を高めることが可能となり、高速移動、高精度位置決めが可能となる。他の例では、第２のリンク８６が（第１のリンク８２及び第１のリンク８２’のように）２つのリンクから構成され、第１のリンク８２と第３のリンク９０は、１又は２つのリンクから構成される。

また本実施形態では、微動部６ｂは、図５に示すとおり、リンケージ部の重心位置を調整するためのカウンターウェイト５８を更に備える。カウンターウェイト５８は、第１の固定節８０に連結され、ベース部５０に固定される。カウンターウェイト５８は、リンケージ部の重心を調整するために取り付けられる。好ましくは、カウンターウェイト５８を取り付けることにより、リンケージ部の重心位置は、連結シャフト７０（第１の固定節８０）の軸の位置となる。これにより、リンケージ部の動作、その結果としてのプローブ４の移動に必要な力を低減させることが可能となる。したがって、アクチュエータ部（ボイスコイルモータ）をより小型化させたり、発熱を抑えたりすることが可能となる。

また本実施形態では、微動部６ｂは、ベース部５０に連結された位置検出部６４及びホルダ５６に連結された被位置検出部６６を更に備える。１つの例では、位置検出部６４はリニアエンコーダであり、被位置検出部６６はリニアスケールである。リニアエンコーダは、図１１に示すとおりホルダ５６に取り付けられたリニアスケールの目盛りを検出することでホルダ５６の位置を検出し、制御部によりプローブ４の位置を決定する。これにより、検査装置１は、より精度良くプローブ４の位置制御を行うことが可能となる。また更に本実施形態では、微動部６ｂは、ベース部５０に連結された原点位置検出部６２を更に備える。１つの例では、原点位置検出部６２は、コの字状の部分が、被位置検出部６６が取り付けられていない側のホルダ５６のアームにより遮られているかどうかを検出し、制御部によりホルダ５６及びプローブ４が原点位置にあるかどうかを決定する。

他の実施形態では、プローブユニット６は、冷却機構（図示せず）を更に備える。１つの例では、冷却機構は、圧縮空気を供給することで冷風を吐出する冷空気発生装置を含み、冷風をコイル５２の近くで吐出するように構成される。１つの例では、粗動部６ａ又は微動部６ｂ上に冷空気発生装置を取り付け、ホースの一端を冷空気発生装置の吐出口に接続し、ホースの他端をコイル５２の近くに配置することにより、冷風をコイル５２の近くで吐出するように構成される。これにより、コイル５２（ボイスコイルモータ）の発熱を抑えることが可能となる。

以上に説明してきた各実施例は、本発明を説明するための例示であり、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。例えば上記実施例において、検査装置１は２つのプローブユニット６を備える場合を説明するが、検査装置１は４つのプローブユニット６又は８つのプローブユニット６を備えてもよい。各実施例は、矛盾が生じない限りにおいて、適宜組み合わせて本発明の任意の実施形態に適用することができる。すなわち本発明は、その要旨を逸脱しない限り、種々の形態で実施することができる。

１ プリント配線板の検査装置
２ 基板載置部
４ プローブ
６ プローブユニット
６ａ 粗動部
６ｂ 微動部
８ 撮像部
１０ クランプ
１２ Ｘ軸直動ガイド
１４ Ｘ軸ボールネジ付シャフト
１６ Ｘ軸移動ブロック
１８ Ｘ軸モータ
２０ 載置プレート
２２ Ｙ軸ボールネジ付シャフト
２４ Ｙ軸移動ブロック
２６ Ｙ軸モータ
３０ Ｚ軸モータ
３２ カップリング
３４ ボールネジ付シャフト
３６ 移動ブロック
３８ 載置プレート
４０ プローブ支持部
５０ ベース部
５２ コイル
５４ 磁石
５６ ホルダ
５８ カウンターウェイト
６０ リンケージ支持部
６２ 原点位置検出部
６４ 位置検出部
６６ 被位置検出部
７０ 連結シャフト
７２ 拡張部
８０ 第１の固定節
８２ 第１のリンク
８４ 第１の可動節
８６ 第２のリンク
８８ 第２の可動節
９０ 第３のリンク
９２ 第２の固定節
９４ 連結シャフト

Claims (8)

1. 基板を載置するための基板載置部を備え、該基板載置部に固定されたプリント配線板上にプローブを接触させることにより該プリント配線板に形成された回路の検査を行うプリント配線板検査装置におけるプローブユニットであって、
   第１の固定節、該第１の固定節に連結された第１のリンク、該第１のリンクと第１の可動節を介して連結された第２のリンク、該第２のリンクと第２の可動節を介して連結された第３のリンク、及び該第３のリンクが連結された第２の固定節を有するリンケージ部と、
   前記第１の可動節に連結された、前記プローブを支持するプローブ支持部と、
   前記第１の固定節と連結シャフトにより連結されたボイスコイルモータであって、磁石及びコイルを含み、該コイルに電流が流されたときの該コイルの移動により該連結シャフトを回転させるように該連結シャフトに連結されたボイスコイルモータと、を備え、
   前記ボイスコイルモータにより前記連結シャフトを回転させることにより、該回転に応じて前記第１の固定節及び前記第１のリンクを介して前記第１の可動節を移動させて前記プローブ支持部を移動させ、前記プローブを該プリント配線板に対して垂直方向に移動させる、プローブユニット。
2. 前記プローブユニットは、前記ボイスコイルモータが取り付けられたベース部を備え、 前記磁石は前記ベース部に固定され、前記コイルは前記磁石による磁束が通過するように前記連結シャフトに連結されたホルダにより保持され、
   前記ボイスコイルモータは、前記コイルに電流が流されたときの前記コイルの移動に応じて前記ホルダを前記連結シャフトを中心とした円周方向へ移動させることにより前記連結シャフトを回転させる、請求項１に記載のプローブユニット。
3. 前記ホルダの位置を検出する位置検出部を更に備え、該検出された位置に基づいて前記プローブの位置を決定する、請求項２に記載のプローブユニット。
4. 前記ベース部を支持する粗動部であって、前記プローブを前記ボイスコイルモータにより移動可能な距離よりも大きな距離移動させることが可能な粗動部を更に備える、請求項２又は３に記載のプローブユニット。
5. 前記第１のリンク、前記第２のリンク、及び前記第３のリンクの少なくとも１つは、複数のリンクで構成される、請求項１から４のいずれか１項に記載のプローブユニット。
6. 前記第１の固定節が前記リンケージ部の重心位置となるように前記第１の固定節に連結されたカウンターウェイトを更に備える、請求項１から５のいずれか１項に記載のプローブユニット。
7. 前記磁石及び前記コイルを冷却する冷却機構を更に備える、請求項１から６のいずれか１項に記載のプローブユニット。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載のプローブユニットを備えるプリント配線板検査装置。

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