JPH0658956A - 回路基板の検査・試験用可変ピッチプローブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】製造コストが比較的安く、量産化が可能で、殊
に多種類の回路基板に対応できる回路基板の検査・試験
用可変ピッチプローブを提供すること。 【構成】本発明の回路基板の検査・試験用可変ピッチプ
ローブは、例えば各探針2aの基軸2bが、互いに並行する
案内スリット3a" ，3'a を備える上下二枚の固定ガイド
板3",3' と、両ガイド板の間に位置する放射状の案内ス
ロット4aを備えた可動ガイド４の各案内スリット及びス
ロットにより誘導される構成を採ることにより、多数の
探針間の間隔が、互いに、かつ比例的にほゞ平行移動可
能に構成されていることが特徴である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の目的】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば液晶板のよう
な、端子付電気回路基板面に形成された複数の電気回路
が、正常に動作するか否かを試験するためのプローブの
改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】

(1) 発明の背景 回路基板面に高密度に集積、形成された電気回路のプロ
ーブテスト（電気試験）においては、従来プローブカ
ードと呼ばれるテスト治具や異方性導電ゴムが使用さ
れてきた。

【０００３】のプローブカードは、ニードル（針）と
呼ばれる金属材料で形成された複数の探針を前記の電気
回路に接触させることにより、該探針を介する検査信号
の入力と出力を電気的に対比することにより行われる。
また、異方性導電ゴムは、電気的に絶縁性をもつ弾性
体の中に一定以上の圧力を加えることにより導電回路を
形成するようにした材料（例えばゴム等）を回路基板の
端子と外部端子に挟みみこんで使用する。

【０００４】(2) 従来技術の問題点 しかしながら、従来のプローブカードや異方性導電ゴム
による電気試験では、以下の問題点が指摘されている。

【０００５】 プローブカードの問題点； (i)近来のフラット・ディスプレイ等の検査対象電気回
路の大規模化及び高密度に伴い、検査すべき電気端子の
数が数百〜二千本程度にもなり、各端子間のピッチも、
最小 100μm 程度にまで微小化しつつある。このため、
この種回路基板試験用に使用されるプローブカードは著
しく大型かつ精密なものを必要とし、一基当たり巨額の
コストがかかるから、サイズ、ピッチなどを異にする多
種少量生産用に適しない。 (ii) 製作のため、熟練した作業員と長時間に亙る緻密
な作業が要求されるため、製作費が嵩む。 (iii)回路が微小化するに連れ、組立及び調整が一層困
難となる。 (iv) 傾き及び水平度の調整が困難である。

【０００６】 異方性導電ゴムの問題点； (i)異方性導電ゴムにおけるの導電域の幅が広いため、
ピッチを狭くするのが難しい。 (ii) 接触が面状態で行われるので、電気特性が不安定
になり易く、そのため定期的にクリーニングを必要とす
る。 (iii)圧力の多少により電気特性が変化するので、接触
圧の一定化に細心の注意を必要とする。 (iv) 耐久性に乏しい。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】以上の実情に鑑み、本
発明は公知のプローブカード及び異方性導電ゴムの上記
諸問題点を解決し、製造コストが比較的安く、量産化が
可能で、殊に多種類の回路基板に対応できる回路基板の
検査・試験用可変ピッチプローブを提供することを目的
とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

(1) 概要 以上の課題を解決するため、本発明は、多数の探針（プ
ローブ）間の間隔が、互いに、かつ比例的にほゞ平行移
動可能に構成されていることを特徴とする回路基板の検
査・試験用可変ピッチプローブを要旨とする。

【０００９】(2) 構成 上記構想を実現するための手段としては公知の比例的間
隔変更機構（拡げ縮め機構）を適宜採択できるが、適当
と思われる一つの方法は、後出実施例１に示したよう
に、ほゞ横向きのＬ字形をなす探針の基軸が、互いに並
行する案内スリットを備える上下一対の固定ガイド板の
対向する両案内スリットと、該両ガイド板の間に位置す
る、放射状の案内スロットを備えた可動案内部材のスロ
ットとにより誘導される構造である。上記可動案内部材
が前記案内スリットに向かって直交する方向に沿って移
動すると、探針軸は上下のスリット方向（Ｘ軸方向）に
沿い直線的に移動する。この移動量はスロットの長さ及
び向きにより定まる比例的な量であるから、可動案内部
材の移動量に従って各探針間の間隔を比例的に調整する
ことができる。

【００１０】各案内用部品（固定ガイド板及び可動案内
部材）における案内用のスロット及びスリットは、各探
針を位置決めするものであるから、精密写真製版技術を
用いた微細エッチング技術により製作されるのが好まし
い。しかも写真製版によると、最初精密な原版を作成し
ておきさえすれば多量生産によりコストの低減が可能と
なるという利点がある。所望により、スリット及び／又
はスロットを２列以上に亙って並列に配列することがで
き、これによりスロットの総数、即ち探針の総数を増加
させることができる。なお、案内部材は、図１〜図２に
示された平板状である必要はなく、ガイド板に代えて周
囲に羽根を備えるガイド棒を用いることもでき、例えば
管状（実施例２）又は棒状（実施例３）、或は全く別の
機構としてパントグラフ機構を利用することもできる
（実施例７参照）。

【００１１】各探針間の距離は、予め設定されている可
動案内部材の移動距離範囲内で同時的かつ比例的に変化
させることができるから、それぞれの被試験回路基板の
電気回路の一部に対して任意に位置合わせできる。この
移動はマイクロメーターなどによる移動量を顕微鏡で目
視しながら行うが、センサスイッチ、モーター及び制御
装置等を用いれば自動的な位置決めも可能である。

【００１２】さらに、本発明の装置を複数台組み合わせ
ることにより、多数回路、微小回路等の大型回路基板の
試験が可能になる。探針は案内装置と一体化となってお
り、かつ、各探針は外部測定器（テスター）等と電線や
信号伝達線で接続されているので、接触後直ちに試験す
ることができる。

【００１３】

【作用】本発明は、多数のプローブ間の間隔を試験又は
検査対象である電気回路基板の端子間隔に応じて比例的
に変化させることができるため、端子間隔を異にする多
種類の回路基板を一台の測定器で計測又は試験できると
いう汎用性を有する。

【００１４】

【実施例】以下、実施例により発明具体化の例を述べる
が、例示は単に説明用のものであって、発明精神の限定
を意図したものではない。

【００１５】実施例１ 図１は、本発明に係る回路基板（電気回路）の検査、試
験装置の一例を示す全体の概略図（各探針が各回路端子
に接触状態を示す俯瞰図）、図２は、探針の並行移動作
用を説明する平面図である。

【００１６】 構造 図１において、１は試験対象の回路基板であって、該基
板内には複数の電気回路1a,1a ・・が形成され、その各
電気回路には、複数の端子1b,1b ・・が形成されてい
る。また符号４は板状の可動案内部材であり、本部材面
に、精密写真製版を利用したエッチング技術により形成
されているスロット4a，4a・・内に探針2a,2a ・・の基
軸2b,2b ・・が遊嵌して探針の位置決めを行う。本可動
案内部材４を挟む上下両面には、上下固定ガイド板3",
3' が配置され、それぞれの案内スリット3"a 及び3'a
内に基軸2bが遊嵌している。

【００１７】各探針2aの基軸2bの頭部2cにはテスター
（測定器；図示せず）への接続のためのリード線６が接
続されている。

【００１８】可動案内部材４の一縁にはラック4bが形成
され、この歯溝に対して駆動軸4dに摘み５が取り付けら
れピニオン4cが噛み合う。そして後者4cの駆動軸4dには
摘み５が取り付けられている。

【００１９】摘み５を回動させると、ピニオン4cが回転
し可動案内部材４をスライドさせ、探針基軸2bが移動す
る。この移動量はスロット4a,4a ・・の長さと角度によ
り定まる。可動案内部材４のスロット4a,4a ・・に挿入
された探針の基軸2b,2b ・・は可動案内部材４とベース
（図示せず）に固定された上下固定ガイド板3",3' の案
内用スリット3"a 及び3'a により横方向の動き（図示せ
ず）に変換される。このため、各探針2a,2a ・・は、そ
れぞれが予め設定されたスロット4a,4a ・・の長さと角
度に応じた距離を比例的に移動する。

【００２０】探針2a,2a ・・はタングステンやベリリウ
ム青銅などの銅合金又は貴金属合金などの導電性とスプ
リング性を持つ材料から作られ、その形状や長さは被試
験回路基板の形状や電気（回路の）パターンによって決
定される。所望により、探針2aを多段にしてもよい（実
施例５参照）。

【００２１】可動案内部材４及び上下固定ガイド板3',
3" は絶縁性の材料で形成され、例えばセラミックス、
ガラス、テフロン、ポリイミドフィルムその他の樹脂を
一種又は複数種組み合わせて用いる。例外的に上記材料
に一部金属を用いる場合もあるが、この場合は基軸(2b,
2b・・) を絶縁材料（図示せず）で囲み、端子同士の電
気的な短絡を防ぐ必要がある。

【００２２】可動案内部材４のスロット4a及び上下固定
ガイド板3",3' の各スリット3"a 及び3'a の巾、長さ、
角度、形状、本数等のパラメーターは、被試験回路基板
１の種類や、同回路基板の端子1b,1b ・・の仕様によっ
て個々に決定される。符号2cは、接続端子部で外部測定
器（図示せず）との接続のための電線(6a,6a・・）を接
続する。

【００２３】 動作 図２（但し本図では１本探針2aのみを図示）を参照し
て、同図Ａの状態（上下固定ガイド板3',3" は固定状
態）から可動案内部材４を距離Ｌだけ矢印方向へ移動さ
せると、同図Ｂの如く、基軸2bは案内スリット3"a 内
（同3'a 内でも同じ）をスロット4aの投影距離L'と等距
離ｌだけ移動する。因に、スロット4aの有効長さをl'、
中心角をθとすると、移動量ｌはl'／cos θとして計算
できる。

【００２４】実際上、可動案内部材４におけるスロット
4a，4a・・は、図１の平板状の板を管状に変形した例で
ある図３のものにおいても同様に、中心のスロット4a₁
を中心として左右対称（4a_2:4a₂'; 4a_3:4a₃'・・）の放
射状に刻設されている（但し実際の数は遥かに多い。）
ので、各スロット内の各基軸2aは、それぞれ並行に、か
つ比例的に移動し、これにより該基軸と一体の探針も平
行的に移動し、探針間のピッチが変化する。

【００２５】 使用法 図10は、本例装置の使用法を示す。手動方式の場合は、
顕微鏡12を通して観察しながら、ネジ５（マイクロメー
ター）を微調整してプローブ間のピッチを対象回路１の
端子1aのピッチと一致させたのち、所定の試験を行う。

【００２６】また自動式の場合は、ＴＶカメラ19からの
映像信号をＣＰＵ20を介してモーター21に伝達し、自動
的にピッチを調整させる。この自動方式は、多種多様の
回路基板を効率的に検査する目的に好適である。

【００２７】実施例２ 図４は、案内部材４の変形を示す平面図である。本例の
案内部材は、回動可能な棒状体７と、その周りに該棒状
体の軸方向に直交し、及び斜交して取り付けられた羽根
板7a，7a・・からなる。各基軸は、各羽根板7a，7a間の
ドーナッツ状空間7b内に位置するように装置される。本
例の案内部材は、全体を小型に形成できるため、取付ス
ペースなどが少ない場所取付が可能であり、延いては検
査、試験装置そのものを小型化するのに適する。

【００２８】実施例３ 図５は、図１の装置の変形を示すやや模型的な部分縦断
面図である。本例の装置では、各探針の基軸2b−2b間に
弾性体8aを挿入することにより、探針のガタツキを防止
している。弾性体としては、図示のコイルスプリングに
限らず、弾性ゴム又は類似のエラストマーを利用でき
る。

【００２９】実施例４ 図６は、図１の装置の別の変形を示す部分斜視図、図７
はその部分縦断面図である。本例においては、下部固定
案内部材3'と探針2aとの間にコイルスプリング9dを介し
て加圧バー９を嵌挿し、ネジ9b,9b を回すことによるネ
ジ軸9aの進退によって、加圧バー９を介して探針2aに対
して調整された一定の圧力を加えることにより、回路端
子に対する接触圧を均一化することができる。

【００３０】実施例５ 図８は、探針2aを二列に配列した状態を示す、図６と同
様の断面図である。本例においては、加圧バーも二段
９，9'として構成される。なおこの二段配列方式は、全
体の形状を小型化するのに適する。

【００３１】実施例６ 図９は探針2aと基軸2bの別の形態を示す図７と同様の図
である。この例では基軸2bの下部に先端部に取付端子10
a を持つスプリングアーム10が取り付けられている。こ
の端子に取付軸10c を介して接続されたソケット10b を
備える探針部材11をソケット部分で挿着することによ
り、仕様変更又は損傷時におけるプローブヘッドの交換
を簡単に行うことができる。なおスプリングアーム10
は、例えばベリリウム青銅、タングステンやその他導電
性の弾性材料で製作されるのがよい。

【００３２】実施例７ 図11は、図１〜図４で述べたものと別方式のピッチ変更
機構の原理を示す平面図である。各探針軸2bは、平行し
た列状に配置され、スリーブ14付パントグラフ腕13によ
り連結されると共に、中央の探針軸2b₁ とネジ軸15によ
り連結されている。

【００３３】摘み５を回動させると、ネジ軸15が移動
し、それに伴いスリーブ14が軸2b上を滑り、後者を矢印
の方向に比例的に平行移動させる。この平行移動の精度
は、パントグラフ腕13を複数組設けることにより一層向
上する。

【００３４】実施例８ 図12は、図１のものと異なる探針保持方式を示す要部の
縦断面図である。本例における探針の基軸2bはＵ字形に
構成されており、上下一対のストッパー18，18' により
固定ガイド板3"及び3'の各溝3"a 及び3'a に対し摺動自
在に係止されている。

【００３５】探針取付部材16は、金属又はセラミックス
により断面ほゞ横向きＬ字形の中空箱状に成形され、そ
の上面16a において基軸2bの水平部（連結部）2dと半田
付け17される一方、先端部16b で探針2aを固着され、ま
た後端部16ｃにてリード線６と接続されている。

【００３６】本例のプローブは、探針の基軸2bが二列に
なっているため、図１のものに比しガタツキの恐れが少
ない。

【００３７】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明は、公知のプ
ローブカード及び異方性導電ゴムの上記諸問題点を解決
し、製造コストが比較的安く、量産化が可能で、殊に多
種類の回路基板に対応できる回路基板の検査・試験用可
変ピッチプローブを提供できたことにより、多種多様な
回路基板の検査及び試験を少数の汎用的プローブで行う
ことを可能とし、当業界に多大の便宜をもたらす。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る回路基板（電気回路）の検査、試
験装置の一例を示す全体概略図（各探針が各回路端子に
接触状態を示す俯瞰図）

【図２】探針の並行移動作用を説明する平面図（移動前
(A) 、移動後(B) ）

【図３】可動案内部材の変形を示す模型的な斜視図

【図４】可動案内部材の別例を示す破断平面図

【図５】図１の装置の変形を示すやや模型的な部分縦断
面図

【図６】図１の装置の別の変形を示す部分斜視図

【図７】図６の装置の部分縦断面図

【図８】図６及び図７の装置の変形を示す部分縦断面図

【図９】探針と基軸の別の形態を示す図７と同様の図

【図10】本発明プローブの使用法を例示する説明図

【図11】図１〜図４で述べたものと別方式のピッチ変更
機構の原理を示す平面図

【図12】図１のものと異なる探針保持方式を示す要部の
縦断面図

【符号の説明】 １：回路基板 ・1a：１内の回路 ・1b：回路端子 2a：探針 2b：2aの基軸 ・2b₁:中央の基軸 2c：2bの頭部 2d：2bの連結部（水平部） 3'：下部固定案内部材 ・3'a ：3'のスリット 3"：上部固定案内部材 ・3"a ：3"のスリット ４：可動案内部材 ・4a：４のスロット ・・4a₁:中心スロット ・・4a_2:4a₂'; 4a_3:4a₃'：左右対称スロット ・4b：４のラック 4c：ピニオン ・4d：4cの駆動軸 ・・５：4dの摘み ６：リード線 ７：棒状体 ・7a：ガイド羽根 ・7b：隣接ガイド羽根7a−7a間の間隙 8a：弾性体 ９，9'：加圧バー 9a：ネジ軸 9b：ネジ 9c：ガイド棒 9d：コイルスプリング 10：スプリングアーム ・10a ：10の取付端子 ・10b ：ソケット ・10c ：取付軸 11：探針部材 12：顕微鏡 13：パントグラフ腕 14 ：スリーブ 15：ネジ軸 16：探針取付部材 ・16ａ：16の上面 ・16ｂ：16の先端部 ・16ｃ：16の後端部 17：半田付け部 18，18':ストッパー 19：ＴＶカメラ 20：ＣＰＵ 21：モーター θ：スロット4aの対スリット軸角度 Ｌ：可動案内部材４の移動量 L'：スロット4aの投影距離 ｌ：探針移動量 l'：スロット4aの有効長

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多数の探針（プローブ）間の間隔が、互
   いに、かつ比例的にほゞ平行移動可能に構成されている
   ことを特徴とする回路基板の検査・試験用可変ピッチプ
   ローブ。
2. 【請求項２】 各探針の基軸が、夫々互いに並行する案
   内スリットを備える上下二枚の固定ガイド板の各案内ス
   リットと、該固定ガイド板の間に位置する放射状の案内
   スリットを備えた可動ガイド部材のスロットとにより、
   前記スリットの軸方向に沿って誘導される請求項１のプ
   ローブ。
3. 【請求項３】 案内スリット内における各探針の基軸
   が、互いに弾性体を介して隔離されている請求項２のプ
   ローブ。