JPH07209335A - コンタクトヘッド及びその製造方法と接続方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ファインピッチの検査治具として、電極間の
位置精度が優れたコンタクトヘッド及びその製造方法
と、被検査物の形状に合わせる接続方法と安定した接続
方法とを提供することを目的としている。 【構成】 固体の薄板状の絶縁材の表面に導体６を有す
るピッチ変換基板２にドライフィルム７を張り合わせた
後、縦穴用パターンフィルム９を重ね露光１０を行い、
現像し、この縦穴内１１に電気メッキ法で電極端子１を
作成して硬化しているドライフィルム７′を剥離して突
出してなる電極端子１を有する該コンタクトヘッド５
を、取付ベース２１、２２に取付、被検査物１９に風船
加圧１８にて気体圧の加重にて接続させてなるものであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、回路基板、液晶パネ
ル、ＬＳＩ等の回路の短絡、断線や電気特性を検査する
ため電気的接続を行う事に用いる検査冶具、また回路基
板同士を電気的に接続するためのコンタクトヘッド及び
その製造方法と該コンタクトヘッドと被検査物と接続す
る方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のコンタクトヘッドにおいては、絶
縁材に穴加工を行い、ここにスプリングプローブを入れ
て作成していた。このヘッドでは、ファインピッチ対応
の治具作成においてピンを千鳥に配置したり、また、特
殊な極細のピンを使用して行っていた為、非常に高価な
コンタクトヘッドになった。さらに、導電性ゴムを用い
たヘッドにおいては、ピッチ変換アダプター基板側に５
０μｍ程度の出っ張った特殊な電極端子を作成し、この
端子でゴムを押してその方向に導通をもたせたが、ファ
インピッチ検査ではピッチ間が短絡するので使用できな
かった。上記のコンタクトヘッドの接続方法はエアーシ
リンダーを用いて面プレスにて行っていた為、被検査物
とコンタクトヘッド面の平行度や、ピン数に比例して加
圧力が大きくなった。また、絶縁材に穴加工し、この中
に導電性材料を注入して電極端子を作成したコンタクト
ヘッドにおいても直径５０μｍ以下の電極端子の作成に
対して、貫通穴の作成の問題や、導体表面までの縦穴に
導電性材料を注入する工程に問題点があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のコンタクトヘッ
ドにあっては、穴加工において機械加工もしくはレーザ
加工等で行っていたため、熱ストレスをかけることにな
り位置精度の誤差の基になった。さらに、導電性材料を
穴に注入して電極端子を作成したコンタクトヘッドにお
いても、導体表面に作成する場合、貫通穴でないので穴
内に空気層が残る場合があり、抵抗値のばらつきの原因
となった。また、直径がファインになればなるほど導体
表面の縦穴に液状の導電性材料を均一に注入する事が難
しくなった。また、バンプ方式においても、薄膜方法で
形成した物はあるがコスト上高くなり実用的ではなかっ
た。本発明は、ファインピッチの検査治具として、機械
加工やレーザ加工等の方法を用いず、機構部も簡単な構
造にでき、低圧プレスで容易に接触するコンタクトヘッ
ド並びに電極間の位置精度が優れたコンタクトヘッド及
びその製造方法を提供する事と、被検査物と該コンタク
トヘッドの接続に関して、平行度や加圧のばらつきの問
題を解決する為の接続方法と安定した接触を行う接続方
法を提供することを目的としている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係わるコンタクトヘッドは、導体表面上にフ
ィルムを有する固体の絶縁板の多数の穴内に電気メッキ
で設けられてなる端子が形成され、この端子は上記フィ
ルムの剥離によって絶縁板の表面より電気メッキ時間に
比例した厚に突出してなるものである。さらに、薄板上
に作成されるため、風船加圧で被検査物の表面形状に合
わせた形となり非常に安定した接触が保たれる。

【０００５】請求項１のコンタクトヘッドは、絶縁板が
ガラスエポキシ基板であって、この上に形成されている
ピッチ変換回路上に設けられた縦穴に電極端子が設けら
れ、一方の端子が電極端子として構成される。

【０００６】請求項２のコンタクトヘッドの製造方法
は、絶縁板の上に形成されているピッチ変換回路側に空
気層をのこさずドライフィルムを貼ったガラスエポキシ
基板を作成し、これに縦穴用パターンフィルムを重ねて
露光を行った後、現像を行い縦穴を作成する。尚、液体
レジストを用いて縦穴を作成しても良い。この様に作成
された無数の縦穴に電気メッキ法で電極端子を作成した
後、これを溶液につけて硬化したドライフィルムを溶解
分散させて剥して、電極端子を表面より１００μｍから
３０μｍ程度だして設ける。尚、電気メッキ法の変わり
に無電解メッキで行っても良い。また、電極端子の出っ
張りは縦穴用ドライフィルムの多層化により厚みを任意
に作成し、かつ電気メッキ時間により、位置精度の良い
任意の電極端子の突出量が作成できる。

【０００７】また、該コンタクトヘッドは、ピッチ変換
回路の導体上に電極端子を設けるため、ガラスエポキシ
基板、ＦＰＣ基板、金属基板、セラミック基板、シリコ
ン基板等の回路基板や絶縁材に導体を張り合わせた物で
もよいが、薄板で割れにくい物で位置精度の安定度の良
いガラスエポキシ基板が最適である。

【０００８】さらに、電極端子としてＡｇ，Ｃｕ，Ａ
ｕ、Ｃｏ−Ｎｉ等などである。例えば、最初に銅メッキ
を行い、表面層に金メッキを行って電極端子を作成す
る。尚、電極端子の硬度は被検査物に合わせて選択す
る。

【０００９】請求項４のコンタクトヘッドの製造方法
は、電気メッキ中縦穴内に泡が発生するため、超音波を
かけて各電極端子用縦穴内の泡を除去するために用い
る。これによって、各電極端子の電気メッキ厚を均一に
する事ができる。尚、周波数は２ｋＨｚ〜２００ｋＨｚ
で、２０ｋＨｚ程度が最も適している。

【００１０】請求項６のコンタクトヘッドと被検査物と
の接続方法は、ピッチ変換回路上の電極端子の反対面に
風船を気体にて膨らます事により、該コンタクトヘッド
を被検査物の形状に合わせた形で電極端子を被検査物に
接触させることになる。また、該コンタクトヘッドが薄
いため、被検査物の形状に合わせる形で接触させるに
は、面でプレスする方式では平行度の問題や、被検査物
の歪による位置ずれの問題をクリアーできないが、風船
方式ではこれらの問題に対しても非常に有効に働く。
尚、該コンタクトヘッドの板厚は厚くても２００μｍ程
度で作成してあるため、板バネの作用としても働く。さ
らに、風船の変わりに立方体や長方体の一面をゴム面と
して用いても良い。また、面プレス方式でエラストマー
材を介在して加圧する事を妨げるものではない。

【００１１】請求項７のコンタクトヘッドと被検査物と
の接続方法は、風船加圧方式で風船内に液体を入れて行
う方式。

【００１２】請求項８のコンタクトヘッドの固定方法
は、電極端子部を固定ベース上から出して、上下方向に
動ける様にする事により、風船加圧時に上下及び水平運
動を同時に行うこととなり、酸化膜のラウンドに対して
も非常に安定した接続ができる事となる。

【００１３】

【作用】請求項１のコンタクトヘッドの各電極間の位置
精度は、穴に固体の電極端子を挿入しないので、穴と電
極端子の間のクリアランスはゼロであり、その電極端子
の出っ張り量が非常に短いので穴方向に対するずれによ
る影響が小さくなり、露光による穴作成精度に依存する
ため安定した位置精度を保てる。また、ピッチ変換基板
の導体上に電極端子を直接設けるため、個々の電極端子
の配線加工工程を省略でき、大幅に加工コストを軽減す
るように働く。さらに、ピン当たりの接触加重がスプリ
ングプローブに対して一割程度の加重で安定して電気接
続でき、コンタクトヘッドの取り付け部の構造を簡略化
するように働く。また、各被検査物専用のコンタクトヘ
ッドを保管しておく場合もコンタクトヘッドの体積容量
が絶縁板の体積容量とほぼ同じなので板として保管でき
るため保管場所を省力化するように働く。

【００１４】請求項２のコンタクトヘッドの製造方法に
おいて、導体上にドライフィルムをローラを用いて圧着
し、縦穴用パターンフィルムを重ねて露光を行い、現像
して縦穴を形成し、ここに電極端子を電気メッキで作成
するため、硬化しているフィルムに沿ってメッキ形成さ
れることとなり、電極端子の横方向の広かりを抑える様
に働くので均一な電極端子を作成することとなる。

【００１５】また、液体レジストを用いる製造方法にお
いては、電極端子長を短く、かつファインピッチに作成
する場合に適している。

【００１６】請求項４の該コンタクトヘッドの電極端子
の作成方法において、超音波を掛けながら電気メッキを
行う事により、各電極端子用縦穴内の泡を均一に除去す
ることとなり、メッキ厚のばらつきを抑える様に働く。

【００１７】該コンタクトヘッドと被検査物との接続方
法においては、該コンタクトヘッドが厚くても２００μ
ｍ程度の薄板状のため、ピッチ変換回路上の電極端子の
反対面に風船をあて膨らます事により、該コンタクトヘ
ッドを被検査物の形状に合わせた形で電極端子を被検査
物に接触させることになり、さらに電極端子部が上下に
フリーに動く事ができることにより、風船の膨らみで回
転運動がヘッドに生じる為、電極端子は上下及び水平運
動をおこして接触することとなり酸化膜を破った形で接
続する。また、面でプレスする方式では平行度の問題に
よる位置ずれや、被検査物の歪による位置ずれに対し
て、固体上に作成されているため堅い面となり位置補正
ができなかったのに対して、風船加圧方式と薄板状の該
コンタクトヘッドにおいては非常に有効に働く事とな
る。

【００１８】

【実施例】実施例について図面を参照して説明すると、
図１において、ガラスエポキシ基板２の導体６表面に形
成された縦穴に電気メッキ法で作成した電極端子１を、
現像して硬化したドライフィルムの剥離により、表面か
ら電気メッキ時間に比例した端子長ｔに突出して構成さ
れる該コンタクトヘッド５を被検査物の端子面に、該コ
ンタクトヘッドの電極端子１を接続し、ピッチ変換回路
側にドライバーＩＣを直接登載した該コンタクトヘッド
５の実施例である。尚、端子長ｔはばらつきを数μｍ程
度に抑えるには、長くても５０μｍ程度が好ましい。さ
らに、該コンタクトヘッド上に実装回路を設けないこと
を妨げるものではない。

【００１９】図２は、該コンタクトヘッド５の電極端子
部の要部拡大図の断面を示すものである。

【００２０】図３〜図７は本発明に係わるコンタクトヘ
ッドの製造方法を示すものである。

【００２１】（イ）第一工程 図３は、ガラスエポキシ基板２にピッチ変換回路を設
け、この導体６表面にドライフィルム７をローラ８を用
いて、空気層を残さずに張り合わせる工程を示してい
る。尚、本工程で液体レジストを用いて行ってもよい。
この場合は、スプレーを用いて均一に吹き付ける。

【００２２】（ロ）第二工程 図４に示すように、縦穴用パターンフィルム９をドライ
フィルム７を張り合わせてあるガラスエポキシ基板２に
重ねて露光１０を行う工程を示している。

【００２３】図５、図６に示される実施例は、露光後に
現像を行ったあとの縦穴の異なった形の実施例である。

【００２４】図５は、個々に独立した縦穴１１を作成し
たもので、この穴はそれぞれの導体６上に有り、各穴は
硬化したドライフィルム７′で壁が有るため、この縦穴
１１に電気メッキ法で電極端子を作成していくので、メ
ッキの広がりを抑えて作成でき、さらに超ファインピッ
チの電極端子の作成時において、短絡防止の役目もはた
す。

【００２５】図６は、個々に独立した縦穴を作成するの
ではなく、全ての導体６上を横断する溝１１′を形成
し、これを電極端子の穴としてものである。この方式
は、縦穴用パターンフィルム９とドライフィルムを貼っ
て有るガラスエポキシ基板上２の導体６位置との合わせ
が、より簡単におこなえるので、縦穴形成方法として非
常に有効で有る。

【００２６】（ハ）第三工程 図７に示す工程は、縦穴内に電極端子を作成する工程
で、メッキ槽１６のメッキ液１４の中に、現像済みの該
コンタクトヘッド５の電極端子部を入れて電気１２を流
して電極端子を作成する工程を示している。尚、電気メ
ッキにより泡が発生するので、この泡の除去に超音波１
５を用いて効率良く取り除く事が好ましい。

【００２７】さらに、電気メッキ後、硬化しているドラ
イフィルム７′を溶液にて剥離する事により、導体６面
より突出させて電極端子１をもうける。

【００２８】図８は、該コンタクトヘッド５を被検査物
１９のラウンド部に接続させる方法を示している。本方
式では、該コンタクトヘッド５の電極端子部２０を取付
ベース２１、２２より２ｃｍ〜４ｃｍ程度分前に出して
固定するため、電極端子部２０は上下方向に対して、取
付ベース２１、２２の端が支点２５となり、風船１８が
膨らむことにより電極端子部２０を被検査物１９のラウ
ンドに押しつける事となる。尚、液体を用いて風船を膨
らましても良い。

【００２９】また、被検査物１９の堅さに対して、該コ
ンタクトヘッド５の板厚は厚くても２００μｍ程度の薄
板状に作成してあるため、風船の気体圧で加圧する事に
より、該コンタクトヘッド５の形状は、被検査物１９の
面に沿った形となり、電極端子部２０と被検査物の歪に
よる隙間に対しても安定して接続できる方式となる。
尚、該コンタクトヘッド５と風船１８は接着材、両面テ
ープ等でつなぐ事により、風船１８が縮む時該コンタク
トヘッド５を引き上げる作用を働く。

【００３０】図９は、電極端子１の加圧時の動きを示し
たものである。これは電極端子１と被検査物１９のラウ
ンドとの間に１ｍｍ程度の距離ｄを設けておく事によ
り、電極端子１の位置は風船加圧により電極端子部２３
の形状となり、この時の電極端子位置２４は僅かΔ１だ
け支点２５側に移動して酸化膜のラウンド面を破って接
触している所を示している。

【００３１】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載されるような効果を奏する。

【００３２】該コンタクトヘッドによれば、絶縁材の表
面より、各電極端子の出っ張りを被検査物に合わせて任
意の長さに一定に作成でき、かつ各電極端子の位置精度
がよいため被検査物との接続性の精度を向上させえる事
となり、ファインピッチの被検査物にも対応できること
となる。さらに、該コンタクトヘッドの厚みが０．２ｍ
ｍ以下と薄いので、柔軟性をもったフィルム的性質を持
つため、被検査物の表面形状に追従することが容易に出
きることとなる。さらに、電気接続するための加重が低
いため、該コンタクトヘッドを用いる検査装置の構造強
度を軽減することができ、装置の小型化に有効である。

【００３３】また、該コンタクトヘッドは、被検査物毎
に作成するため、使用しない時保管する必要があるが、
構造が薄い板の形状をしているので、軽量で体積容量も
小さく保管場所の省スペースに有効である。

【００３４】次に、本発明に係わる製造方法によれば、
以下の効果を奏でる。

【００３５】プリント回路基板の製造方法を用いて、ピ
ッチ変換回路を作成し、この導体上に露光方法で電極端
子の縦穴を作成するので、機械加工やレーザ加工方式と
比較して、熱等による残留歪による誤差の問題やピンの
固定あるいはピン挿入における誤差の問題を解決するこ
とができ、さらに、硬化したドライフィルムもしくは硬
化した液体レジストで隔離された縦穴に電気メッキ法で
電極端子が作成されるため、メッキの横への広がりを阻
止する事となり、ピッチ間隔精度がより一定した端子が
作成できる効果を奏でる。

【００３６】また、電気メッキ時における縦穴内の泡の
除去に対しては、メッキ中超音波をかけて行う事によ
り、安定したメッキで端子の作成ができることとなり、
一定長の多数の電極端子を同時に作成できる。

【００３７】また、ピッチ変換基板の回路内に直接電極
端子を設けているので、配線加工の製造工程を削減でき
るので加工コストを削減することができ、また、このコ
ンタクトヘッドのピッチ変換した側に直接回路を形成し
て実装することにより、検査装置とのＩ／Ｏ信号の数の
低減が計れ省力化することができる。

【００３８】また、電極端子の作成方法においても、電
気メッキ法を用いることにより、薄膜製造方法と比較し
てローコストであり、ピッチ変換回路を作成するプリン
ト回路の製造方法を流用できるため、製造装置の設備費
用の低減も合わせて行うことができる。

【００３９】さらに、本発明に係わる該コンタクトヘッ
ドと被検査物との接続方法及び固定方法によれば、以下
の効果を奏でる。

【００４０】該コンタクトヘッドは薄板状で、電極端子
部をフリーにした形で固定するため、電極端子から固定
ベースまでの距離が腕に相当する事となり、これを風船
加圧方式で上下に動かすことで、電極端子部の水平運動
と上下運動を同時に行うこととなり、被検査物との安定
した確実な接続に必須の作用を備えた方法である。

【００４１】特に、風船加圧方式においては、上下に対
してエラストマーの性質を発揮する事となり、加圧と同
時に上下調整機構を合わせ持つ機能を備えた効果を発揮
する。さらに、気体圧もしくは液体圧で加圧するため、
加圧面は均一になるため、各電極端子同一圧の加重とな
り、接触抵抗のバラツキを抑える効果がある。

【００４２】また、水平運動を起こす事により、酸化膜
に傷付ける作用を働くことにより、酸化膜を破って接触
することとなり安定した接続を可能とする効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 コンタクトヘッドの実施例を示す斜視図

【図２】 コンタクトヘッドの電極端子部の要部の拡
大断面図

【図３】 コンタクトヘツドの製造工程を示す図

【図４】 コンタクトヘツドの製造工程を示す図

【図５】 コンタクトヘツドの製造工程を示す図

【図６】 コンタクトヘツドの製造工程を示す図

【図７】 コンタクトヘツドの製造工程を示す図

【図８】 コンタクトヘツドと被検査物の接続方式を
示す要部拡大断面図

【図９】 コンタクトヘツドの電極端子の動きを示す
要部拡大断面図

【符号の説明】

１，２４ 電極端子 ２ ガラスエポキシ基板 ３ ドライバーＩＣ ４ スルーホール ５ 該コンタクトヘッド ６ 導体 ７，７′ ドライフィルム ９ 縦穴用パターンフィルム １０ 露光装置 １１，１１′縦穴 １２ 電源 １４ メッキ液 １５ 超音波振動源 １６ メッキ槽 １７ 電極棒 １８ 風船加圧部 １９ 被検査物 ２０，２３ 電極端子部 ２１，２２ 該コンタクトヘッドの取付ベース ２５ 支点

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回路基板上の導体側の表面に硬化させた
   ドライフィルムを有する固体の絶縁板の多数の縦穴内に
   電気メッキで端子がもうけられ、この端子はドライフィ
   ルムを溶液で溶解分散させ、導体表面より突出した端子
   を持ってなるコンタクトヘッド。
2. 【請求項２】 絶縁板の導体表面にドライフィルムを貼
   り、露光、現像を行い縦穴として作成する工程と、この
   縦穴に電気メッキで電極端子を作成する行程と、硬化し
   ているドライフィルムを溶液で溶解分散させて表面から
   電極端子を突出させる程とからなるコンタクトヘッドの
   製造方法。
3. 【請求項３】 液体レジストを用いて縦穴を作成する請
   求項１、２記載のコンタクトヘッドの製造方法。
4. 【請求項４】 超音波を掛けながら電気メッキを行って
   電極端子を作成する請求項１、２、３記載のコンタクト
   ヘッドの製造方法。
5. 【請求項５】 無電解メッキで電極端子を作成する請求
   項１、２、３、４記載のコンタクトヘッドの製造方法。
6. 【請求項６】 被検査物と請求項１、２、３、４、５記
   載のコンタクトヘッドの接続に気体を用いた風船加圧に
   て行う接続方法。
7. 【請求項７】 被検査物と請求項１、２、３、４、５記
   載のコンタクトヘッドの接続に液体を用いた風船加圧に
   て行う接続方法。
8. 【請求項８】 請求項１、２、３、４、５記載のコンタ
   クトヘッドの接続に風船加圧にて行う請求項６、７の接
   続方法において、該コンタクトヘッドの電極端子部を上
   下回転運動できる固定方法にて行う接続方法。