JPWO2017212814A1 - 検査治具、及び検査装置 - Google Patents

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Abstract

本発明の検査治具（３）は、電極（３４ａ）と、検査対象物（１０１）のバンプ（ＢＰ）に接触するための先端部（Ｐ１）と後端部（Ｐ２）とを有するプローブ（Ｐｒ）と、プローブ（Ｐｒ）を支持する支持部材（３１）とを備え、プローブ（Ｐｒ）は、導電性を有する外側筒状体（Ｐａ）と、外側筒状体（Ｐａ）の筒内に挿通された導電性を有する内側筒状体（Ｐｂ）とを含み、外側筒状体（Ｐａ）に、軸方向に伸縮すると共に後端部（Ｐ２）を付勢する外側ばね部（ＳＯ１，ＳＯ２）が形成され、内側筒状体（Ｐｂ）に、軸方向に伸縮する内側ばね部（ＳＩ１，ＳＩ２）が形成され、内側筒状体（Ｐｂ）の一端が先端部（Ｐ１）とされ、先端部（Ｐ１）は外側筒状体（Ｐａ）の一端から突出し、支持部材（３１）は、後端部（Ｐ２）を電極（３４ａ）に外側ばね部（ＳＯ１，ＳＯ２）の付勢力によって接触させるように、外側筒状体（Ｐａ）を保持する。

Description

本発明は、検査対象物に接触させるための検査治具、及びその検査治具を備えた検査装置に関する。
従来より、中間位置にばね部が形成された円筒部材に円柱状の棒状部材が挿通された、検査装置用のプローブ、及びこのプローブを用いた検査治具が知られている（例えば、特許文献１参照。）。このプローブは、円筒部材から棒状部材が突出するように円筒部材の先端付近で円筒部材に棒状部材が固着されている。円筒部材の後端部が電極部に接触し、棒状部材の先端部が検査対象物に当接されると、ばね部の弾性復元力によって、円筒部材の後端部が電極部に付勢され、棒状部材の先端部が検査対象物に付勢されて、プローブの電極部と検査対象物とへの接触が安定化されるようになっている。
特開２０１３−５３９３１号公報
ところで、上述の検査治具によれば、検査時に、プローブを検査対象物に当接させたその瞬間に、ばね部の付勢力が電極と検査対象物との両方に加わる。このときの接触圧力の変動のため、検査のために接触させた検査対象物とプローブの間の接触のみならず、電極とプローブの間の接触も不安定となるおそれがあった。
本発明の目的は、プローブの接触安定性を向上することが容易な検査治具、及び検査装置を提供することである。
 課題を解決するための手段
本発明の一局面に従う検査治具は、検査対象となる対象物を電気的に検査するための検査処理部に電気的に接続されるための電極と、前記電極に接触する後端部と前記対象物に対して設定された検査点に接触するための先端部とを有する略棒状のプローブと、前記プローブを支持する支持部材とを備え、前記プローブは、導電性を有する筒状の外側筒状体と、前記外側筒状体の筒内に挿通された導電性を有する筒状の内側筒状体とを含み、前記外側筒状体に、当該外側筒状体の軸方向に伸縮すると共に前記後端部を付勢する外側ばね部が形成され、前記内側筒状体に、当該内側筒状体の軸方向に伸縮する内側ばね部が形成され、前記内側筒状体の一端が前記先端部とされ、当該先端部は前記外側筒状体の一端から突出し、前記支持部材は、前記後端部を前記電極に、前記外側ばね部の付勢力によって接触させるように、前記外側筒状体を保持する。
また、本発明の一局面に従う検査装置は、上述の検査治具と、前記検査処理部とを備え、前記検査処理部は、前記電極から得られる電気信号に基づき前記対象物の検査を行う。
このような構成の検査治具及び検査装置は、プローブの接触安定性を向上することが容易となる。
本発明の一実施形態に係る検査治具を備えた基板検査装置の構成を概略的に示す概念図である。 図１に示す検査部の別の一例を示す斜視図である。 図１、図２に示す検査治具の構成の一例を示す模式的な断面図である。 プローブを、外側筒状体、内側筒状体、及び中心導体に分解して示す平面図である。 支持プレートにベースプレートが取り付けられた状態の検査治具の構成の一例を示す模式的な断面図である。 図５に示す検査治具が、検査を実行するべく半導体素子に当接された状態を示す模式的な断面図である。 本発明の第二実施形態に係る検査治具の構成の一例を示す模式的な断面図である。
以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。
（第一実施形態）
図１は、本発明の一実施形態に係る検査治具を備えた基板検査装置１の構成を概略的に示す概念図である。基板検査装置１は検査装置の一例に相当し、検査治具３Ｕ，３Ｄは接触導電治具の一例に相当している。図１に示す基板検査装置１は、検査対象物の一例である基板１００に形成された回路パターンを検査するための装置である。
基板１００は、例えばプリント配線基板、フレキシブル基板、セラミック多層配線基板、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ用の電極板、半導体基板、及び半導体パッケージ用のパッケージ基板やフィルムキャリアなど種々の基板であってもよい。なお、検査対象物は、基板に限らず、例えば半導体素子（ＩＣ：Integrated Circuit）等の電子部品であってもよく、その他電気的な検査を行う対象となるものであればよい。
図１に示す基板検査装置１は、検査部４Ｕ，４Ｄと、基板固定装置６と、検査処理部８とを備えている。基板固定装置６は、検査対象の基板１００を所定の位置に固定するように構成されている。検査部４Ｕ，４Ｄは、検査治具３Ｕ，３Ｄを備えている。検査部４Ｕ，４Ｄは、図略の駆動機構によって、検査治具３Ｕ，３Ｄを、互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚの三軸方向に移動可能にされ、さらに検査治具３Ｕ，３Ｄを、Ｚ軸を中心に回動可能にされている。
検査部４Ｕは、基板固定装置６に固定された基板１００の上方に位置する。検査部４Ｄは、基板固定装置６に固定された基板１００の下方に位置する。検査部４Ｕ，４Ｄは、基板１００に形成された回路パターンを検査するための検査治具３Ｕ，３Ｄを着脱可能に構成されている。以下、検査部４Ｕ，４Ｄを総称して検査部４と称する。
検査治具３Ｕ，３Ｄは、それぞれ、先端部Ｐ１と後端部Ｐ２とを有する複数のプローブＰｒ（筒状体）と、複数のプローブＰｒを、先端部Ｐ１を基板１００へ向けて保持する支持部材３１と、ベースプレート３２１とを備えている（図３参照）。ベースプレート３２１には、各プローブＰｒの後端部Ｐ２と接触して導通する電極３４ａが設けられている。検査部４Ｕ，４Ｄは、ベースプレート３２１の各電極３４ａを介して各プローブＰｒの後端部Ｐ２を、検査処理部８と電気的に接続したり、その接続を切り替えたりする図略の接続回路を備えている。
プローブＰｒは、全体として略棒状の形状を有している。プローブＰｒの構成の詳細については後述する。支持部材３１には、プローブＰｒを支持する複数の貫通孔が形成されている。各貫通孔は、検査対象となる基板１００の配線パターン上に設定された検査点の位置と対応するように配置されている。これにより、プローブＰｒの先端部Ｐ１が基板１００の検査点に接触するようにされている。例えば、複数のプローブＰｒは、格子の交点位置に対応するように配設されている。当該格子の桟に相当する方向が、互いに直交するＸ軸方向及びＹ軸方向と一致するようにされている。検査点は、例えば配線パターン、半田バンプ、接続端子等とされている。
検査治具３Ｕ，３Ｄは、プローブＰｒの配置が異なる点と、検査部４Ｕ，４Ｄへの取り付け方向が上下逆になる点を除き、互いに同様に構成されている。以下、検査治具３Ｕ，３Ｄを総称して検査治具３と称する。検査治具３は、検査対象の基板１００に応じて取り替え可能にされている。
検査処理部８は、例えば電源回路、電圧計、電流計、及びマイクロコンピュータ等を備えている。検査処理部８は、図略の駆動機構を制御して検査部４Ｕ，４Ｄを移動、位置決めさせ、基板１００の各検査点に、各プローブＰｒの先端を接触させる。これにより、各検査点と、検査処理部８とが電気的に接続される。この状態で、検査処理部８は、検査治具３の各プローブＰｒを介して基板１００の各検査点に検査用の電流又は電圧を供給し、各プローブＰｒから得られた電圧信号又は電流信号に基づき、例えば回路パターンの断線や短絡等の基板１００の検査を実行する。あるいは、検査処理部８は、交流の電流又は電圧を各検査点に供給することによって各プローブＰｒから得られた電圧信号又は電流信号に基づき、検査対象のインピーダンスを測定してもよい。
図２は、図１に示す検査部４の別の一例を示す斜視図である。図２に示す検査部４ａは、いわゆるＩＣソケット３５に検査治具３が組み込まれて構成されている。検査部４ａは、検査部４のような駆動機構を備えず、ＩＣソケット３５に取り付けられたＩＣのピン、バンプ、あるいは電極等にプローブＰｒが接触する構成とされている。図１に示す検査部４Ｕ，４Ｄの代わりに検査部４ａを備えることで、検査対象物を例えば半導体素子（ＩＣ）とし、検査装置をＩＣ検査装置として構成することができる。
図３は、図１、図２に示す検査治具３の構成の一例を示す模式的な断面図である。図３に示す検査治具３は、図２に示す検査部４ａに組み込まれている例を示しており、検査対象物として半導体素子１０１を示している。
図３に示す支持部材３１は、例えば板状の支持プレート３１ａ，３１ｂ，３１ｃが積層されて構成されている。支持プレート３１ｃが支持部材３１の後端側、支持プレート３１ａが支持部材３１の先端側となるようにされている。そして、支持プレート３１ａ，３１ｂ，３１ｃを貫通するように、複数の貫通孔Ｈが形成されている。
支持プレート３１ａ，３１ｂの貫通孔が孔部Ｈａとされている。支持プレート３１ｃの貫通孔が狭隘部Ｈｂとされている。支持プレート３１ａの、半導体素子１０１（対象物）と対向する面が対向面Ｃｆとされている。対向面Ｃｆに孔部Ｈａが開口する側すなわち孔部Ｈａの先端側は、孔径が小さくされた小径部Ｈａ１とされている。そして、孔部Ｈａと狭隘部Ｈｂとが連通されて、貫通孔Ｈが形成されている。
半導体素子１０１は、対象物面１０１ａと、対向面Ｃｆから突起するバンプＢＰ（検査点）とを備えている。バンプＢＰは、略球面状の形状を有している。支持部材３１は、対向面Ｃｆから、対象物面１０１ａと干渉可能に突出する突起部３１ｅを備えている。突起部３１ｅは、対象物面１０１ａが対向面Ｃｆと衝突しないように、少なくとも二つ、より好ましくは三つ以上設けられている。
なお、支持部材３１は、板状の支持プレート３１ａ，３１ｂ，３１ｃが積層されて構成される例に限らない。支持部材は、例えば一体の部材に孔部Ｈａと狭隘部Ｈｂとが形成されて貫通孔Ｈとされていてもよい。また、必ずしも狭隘部Ｈｂが形成されている例に限られず、貫通孔Ｈ全体が孔部Ｈａとされていてもよい。また、孔部Ｈａに小径部Ｈａ１が形成されていなくてもよい。また、支持部材の支持プレート３１ａ，３１ｂが積層された構成を示したが、支持プレート３１ａと支持プレート３１ｂとが離間した状態で例えば支柱等により支えられた構成であってもよい。
支持プレート３１ｃの後端側（図３では下側）には、例えば絶縁性の樹脂材料により構成されたベースプレート３２１が取り付けられる。図３では説明を容易にするため、支持プレート３１ｃにベースプレート３２１が取り付けられる前の状態を示している。
支持プレート３１ｃにベースプレート３２１が取り付けられることによって、貫通孔Ｈの後端側開口部Ｈｃが閉塞される。ベースプレート３２１の、各後端側開口部Ｈｃと対向する箇所には、配線３４が、ベースプレート３２１を貫通するように取り付けられている。ベースプレート３２１の、支持プレート３１ｃに面する側の表面と、その面に露出する配線３４の端面とが面一になるようにされている。その配線３４の端面は、電極３４ａとされている。
各貫通孔Ｈには、プローブＰｒが挿入されている。プローブＰｒは、導電性を有する筒状の外側筒状体Ｐａと、外側筒状体Ｐａの筒内に挿通された導電性を有する筒状の内側筒状体Ｐｂと、内側筒状体Ｐｂの筒内に挿通された導電性を有する棒状の中心導体Ｐｃとを備えている。
図４は、プローブＰｒを、外側筒状体Ｐａ、内側筒状体Ｐｂ、及び中心導体Ｐｃに分解して示す平面図である。外側筒状体Ｐａには、外側筒状体Ｐａの軸方向に伸縮すると共に巻き方向が第一方向の螺旋状の外側第一ばね部ＳＯ１と、巻き方向が第一方向とは逆方向の螺旋状である第二方向の外側第二ばね部ＳＯ２とが形成されている。また、外側第一ばね部ＳＯ１と外側第二ばね部ＳＯ２とは、螺旋の巻き数及び線幅が略同一にされている。
外側筒状体Ｐａの外径は、小径部Ｈａ１の内径より大きくされている。これにより、貫通孔Ｈに挿通されたプローブＰｒが小径部Ｈａ１から抜け落ちないようにされている。
内側筒状体Ｐｂには、内側筒状体Ｐｂの軸方向に伸縮すると共に巻き方向が第二方向の螺旋状である内側第一ばね部ＳＩ１と、巻き方向が第一方向の螺旋状である内側第二ばね部ＳＩ２とが形成されている。内側第一ばね部ＳＩ１と、内側第二ばね部ＳＩ２とは、螺旋の巻き数及び線幅が略同一にされている。内側筒状体Ｐｂの先端部Ｐ１は、プローブＰｒの先端部Ｐ１とされている。
内側筒状体Ｐｂの外径は、外側筒状体Ｐａの内径よりも細くされており、内側筒状体Ｐｂが外側筒状体Ｐａの筒内に挿通されるようになっている。また、内側筒状体Ｐｂは、外側筒状体Ｐａよりも長くされている。外側筒状体Ｐａ及び内側筒状体Ｐｂの材料としては、例えばニッケルあるいはニッケル合金を用いることができる。
内側第一ばね部ＳＩ１、内側第二ばね部ＳＩ２、外側第一ばね部ＳＯ１、及び外側第二ばね部ＳＯ２等のばね部の形成方法は特に限定されない。例えば、筒状の部材の周壁を例えばエッチングして螺旋状のスリットを形成することでこれらのばね部を形成してもよく、例えば電鋳により筒状の部材の周壁に螺旋状のスリットが設けられた形状を形成することでこれらのばね部を形成してもよく、例えばいわゆる三次元金属プリンタでこれらのばね部を形成してもよく、フォトリソグラフィプロセスによってこれらのばね部を形成してもよく、種々の製造方法を用いることができる。
中心導体Ｐｃは、中心導体本体部Ｐｃ１と、中心導体本体部Ｐｃ１よりも太い中心導体大径部Ｐｃ２とを有している。中心導体本体部Ｐｃ１及び中心導体大径部Ｐｃ２は、略円柱形状を有している。中心導体本体部Ｐｃ１と中心導体大径部Ｐｃ２との境目位置には、周囲にフランジ状に突起する突起部Ｐｐが設けられている。中心導体本体部Ｐｃ１は、内側筒状体Ｐｂの筒内に挿通されている。
中心導体大径部Ｐｃ２の直径は、狭隘部Ｈｂの内径よりも細くされている。突起部Ｐｐの直径は、狭隘部Ｈｂの内径よりも大きく、かつ外側筒状体Ｐａの外径以上にされている。中心導体Ｐｃの材料としては、例えばハンダが付きにくいパラジウム合金を好適に用いることができる。
外側筒状体Ｐａの内径と内側筒状体Ｐｂの外径との差、及び内側筒状体Ｐｂの内径と中心導体Ｐｃの外径との差は微小にされている。その結果、外側筒状体Ｐａ、内側筒状体Ｐｂ、及び中心導体Ｐｃが互いに摺動可能な状態で接触し、電気的に導通するようにされている。
外側筒状体Ｐａ、内側筒状体Ｐｂ、及び中心導体本体部Ｐｃ１は、その後端近傍、すなわち突起部Ｐｐ近傍の接続点Ｃで、例えば溶着されて連結されている。接続点Ｃでの連結方法としては、例えば電気溶接（抵抗溶接）による溶着が好ましく、あるいはカシメ加工等、他の接続手段によって接続されていてもよい。
なお、接続点Ｃでは、少なくとも内側筒状体Ｐｂと中心導体本体部Ｐｃ１とが電気的に導通するように接続されていればよく、必ずしも外側筒状体Ｐａ、内側筒状体Ｐｂ、及び中心導体本体部Ｐｃ１が接続点Ｃで連結される例に限らない。また、接続位置も、外側筒状体Ｐａ、内側筒状体Ｐｂ、及び中心導体本体部Ｐｃ１の後端近傍であればよく、接続点Ｃに限らない。外側筒状体Ｐａ、内側筒状体Ｐｂ、及び中心導体本体部Ｐｃ１の電気的な接続方法としては、例えば、内側筒状体Ｐｂの端部が突起部Ｐｐに当接されることによって、内側筒状体Ｐｂと中心導体本体部Ｐｃ１とが接触して電気的に導通接続される構成であってもよい。
接続点Ｃで外側筒状体Ｐａ、内側筒状体Ｐｂ、及び中心導体本体部Ｐｃ１を連結する際、外側筒状体Ｐａと内側筒状体Ｐｂとに中心導体本体部Ｐｃ１を挿通し、外側筒状体Ｐａ及び内側筒状体Ｐｂの後端を突起部Ｐｐに突き当てることによって、外側筒状体Ｐａ、内側筒状体Ｐｂ、及び中心導体本体部Ｐｃ１の位置関係を揃えて位置決めすることができる。これにより、プローブＰｒを複数製造する製造工程において、外側筒状体Ｐａ、内側筒状体Ｐｂ、及び中心導体本体部Ｐｃ１に対する連結位置となる接続点Ｃの位置ばらつきが低減される。このように、突起部Ｐｐは、接続点Ｃにおける外側筒状体Ｐａ、内側筒状体Ｐｂ、及び中心導体本体部Ｐｃ１の連結工程において、外側筒状体Ｐａ、内側筒状体Ｐｂ、及び中心導体本体部Ｐｃ１の位置決めに用いられる。
また、突起部Ｐｐの後端向きの面から後端部Ｐ２までの長さＬｐは、支持プレート３１ｃの厚さよりも僅かに長くされている。これにより、中心導体Ｐｃが挿通された外側筒状体Ｐａと内側筒状体Ｐｂとは、突起部Ｐｐで係止され、狭隘部Ｈｂに挿通された中心導体Ｐｃの中心導体大径部Ｐｃ２が支持プレート３１ｃから僅かに突出すると共に、貫通孔Ｈに挿通されたプローブＰｒが狭隘部Ｈｂから抜け落ちないようにされている。
図５は、支持プレート３１ｃにベースプレート３２１が取り付けられた状態の検査治具３の構成の一例を示す模式的な断面図である。図６は、図５に示す検査治具３が、検査を実行するべく半導体素子１０１に当接された状態を示す模式的な断面図である。
ベースプレート３２１が取り付けられていない状態では、中心導体大径部Ｐｃ２は支持プレート３１ｃから僅かに突出しているので、支持プレート３１ｃにベースプレート３２１が取り付けられると、中心導体大径部Ｐｃ２の後端部Ｐ２、すなわち中心導体Ｐｃの後端部Ｐ２がベースプレート３２１の電極３４ａに接触し、中心導体大径部Ｐｃ２の突出部分が電極３４ａによって外側第一ばね部ＳＯ１及び外側第二ばね部ＳＯ２の付勢力に抗して支持部材３１に押し込まれる。
その結果、プローブＰｒの後端部Ｐ２が、外側第一ばね部ＳＯ１及び外側第二ばね部ＳＯ２の付勢力によって、電極３４ａに圧接される。これにより、プローブＰｒの後端部Ｐ２と電極３４ａとを安定的に導電接触させることが可能となる。
後端部Ｐ２は、略平坦にされている。電極３４ａも略平坦であるので、共に略平坦な電極３４ａと後端部Ｐ２とを圧接すると、平面同士で接触する結果、接触面積が増大し、電極３４ａとプローブＰｒとの間の接触抵抗を低減することができる。すなわち、背景技術に記載のプローブのように、円筒部材の後端部が電極に接触する場合、リング状に接触することになる。これに対し、検査治具３によれば、略円柱状の中心導体大径部Ｐｃ２の平坦な後端部Ｐ２が電極３４ａと面接触するので、背景技術よりも接触面積を増大させることが容易である。
また、中心導体大径部Ｐｃ２は、中心導体本体部Ｐｃ１よりも大径にされているので、中心導体大径部Ｐｃ２が中心導体本体部Ｐｃ１と同じ太さにされている場合よりも、電極３４ａとプローブＰｒとの接触面積を増大させることができる。なお、必ずしも中心導体本体部Ｐｃ１よりも大径の中心導体大径部Ｐｃ２を設ける必要はなく、中心導体本体部Ｐｃ１と中心導体大径部Ｐｃ２とが同じ太さであってもよい。
なお、後端部Ｐ２は、必ずしも平坦な形状に限られず、例えばクラウン形状であってもよく、半球形であってもよく、円錐又は円錐台形状であってもよく、種々の形状とすることができる。中心導体Ｐｃの後端部Ｐ２は、プローブＰｒの後端部Ｐ２とされている。
また、外側筒状体Ｐａ、内側筒状体Ｐｂ、及び中心導体Ｐｃの全体あるいは一部分が、例えば金メッキされていてもよい。これにより、外側筒状体Ｐａ、内側筒状体Ｐｂ、及び中心導体Ｐｃの導通の確実性が向上する。
圧縮されない状態でのプローブＰｒの長さ、すなわち後端部Ｐ２から内側筒状体Ｐｂの先端部Ｐ１までの長さは、例えば１０ｍｍ〜３０ｍｍ、例えば約２０ｍｍとすることができる。プローブＰｒの太さ、すなわち外側筒状体Ｐａの外径は、例えば約２５〜３００μｍ、例えば約１００μｍとすることができる。外側筒状体Ｐａは、小径部Ｈａ１で係止されることを考慮して内側筒状体Ｐｂよりも短くされている。支持プレート３１ｃにベースプレート３２１が取り付けられ、電極３４ａによって、後端部Ｐ２が、外側筒状体Ｐａ及び内側筒状体Ｐｂのばね圧による付勢力に抗して狭隘部Ｈｂに押し込まれた状態で、支持プレート３１ａに半導体素子１０１（対象物）が当接されたとき、中心導体Ｐｃの先端部がバンプＢＰ（検査点）に当接してしまわないように、中心導体Ｐｃの長さが設定されている（図６左端のプローブＰｒを参照）。
孔部Ｈａの長さ、すなわち支持プレート３１ｃの先端側表面と、対向面Ｃｆとの間の距離は、圧縮されない状態での内側筒状体Ｐｂの自然長に突起部Ｐｐの厚みを加えた長さより短くされている。これにより、貫通孔Ｈに挿通された内側筒状体Ｐｂの先端部Ｐ１が、対向面Ｃｆから突出するようになっている。
突起部３１ｅの対向面Ｃｆからの突出長さは、バンプＢＰの対象物面１０１ａからの突出長さよりも長く、先端部Ｐ１の対向面Ｃｆからの突出長さとバンプＢＰの対象物面１０１ａからの突出長さとの合計よりも短い。
これにより、半導体素子１０１を検査するべく半導体素子１０１に検査治具３を当接させると、突起部３１ｅの対向面Ｃｆからの突出長さがバンプＢＰの対象物面１０１ａからの突出長さよりも長いので、対象物面１０１ａと突起部３１ｅとが干渉し、バンプＢＰが対向面Ｃｆに衝突することが防止される。その結果、検査時にバンプＢＰを損傷させるおそれが低減される。
また、突起部３１ｅの対向面Ｃｆからの突出長さが先端部Ｐ１の対向面Ｃｆからの突出長さとバンプＢＰの対象物面１０１ａからの突出長さとの合計よりも短くされているので、突起部３１ｅに対象物面１０１ａを当接させるとバンプＢＰによって先端部Ｐ１が押し込まれる。その結果、内側第一ばね部ＳＩ１と内側第二ばね部ＳＩ２とが圧縮され、内側第一ばね部ＳＩ１と内側第二ばね部ＳＩ２との付勢力によって、先端部Ｐ１がバンプＢＰに圧接される。これにより、プローブＰｒの先端部Ｐ１とバンプＢＰとを安定的に導電接触させることが可能となる。
また、この構成によれば、後端部Ｐ２と電極３４ａとの圧接には外側第一ばね部ＳＯ１及び外側第二ばね部ＳＯ２の弾性復元力が用いられ、先端部Ｐ１とバンプＢＰとの圧接には内側第一ばね部ＳＩ１及び内側第一ばね部ＳＩ２の弾性復元力が用いられる。その結果、検査治具３内でプローブＰｒを電極３４ａに圧接させるためのばねと、検査時にプローブＰｒをバンプＢＰに圧接させるためのばねとが異なるので、検査時に、プローブＰｒをバンプＢＰに当接させたその瞬間における、プローブＰｒと電極３４ａとの間の圧接圧力の変動が低減される。従って、プローブＰｒの接触安定性を向上することが容易となる。
また、内側筒状体Ｐｂの一端が先端部Ｐ１とされているので、先端部Ｐ１はリング状の端面を有する。バンプＢＰは、略球面状の形状を有しているので、先端部Ｐ１とバンプＢＰとが接触すると、リング状の先端部Ｐ１に球面状のバンプＢＰが嵌まり込むように接触する。その結果、プローブＰｒとバンプＢＰとの接触安定性が向上する。
これにより、バンプＢＰとプローブＰｒとが導通し、プローブＰｒと電極３４ａとが導通するから、バンプＢＰが配線３４を介して検査処理部８に電気的に接続される。
外側第一ばね部ＳＯ１及び外側第二ばね部ＳＯ２は、伸縮する際に、伸縮にともなって軸線を中心に旋回しようとする。従って、検査点に対してプローブＰｒを圧接又は離間させる際、外側第一ばね部ＳＯ１及び外側第二ばね部ＳＯ２が圧縮又は伸長することにより、外側第一ばね部ＳＯ１及び外側第二ばね部ＳＯ２に連なる外側筒状体Ｐａを、軸線を中心に回転させようとする力が生じる。
ここで、外側第一ばね部ＳＯ１と、外側第二ばね部ＳＯ２とは、螺旋の巻き方向が互いに逆方向であり、ばね部（螺旋部）の線幅が略等しく、かつ巻き数が略等しい。従って、外側第一ばね部ＳＯ１が生じる回転力と、外側第二ばね部ＳＯ２が生じる回転力とは、回転方向が逆、かつ力の大きさが略等しくなる。その結果、外側第一ばね部ＳＯ１が生じる回転力と、外側第二ばね部ＳＯ２が生じる回転力とが相殺されて、外側筒状体Ｐａの回転が抑制される。
同様に、内側第一ばね部ＳＩ１と内側第二ばね部ＳＩ２とについても、螺旋の巻き方向が互いに逆方向であり、ばね部（螺旋部）の線幅が略等しく、かつ巻き数が略等しい。その結果、伸縮する際に生じる内側筒状体Ｐｂを回転させようとする力が、内側第一ばね部ＳＩ１と内側第二ばね部ＳＩ２とで相殺されて、内側筒状体Ｐｂの回転が抑制される。
このように、外側筒状体Ｐａ及び内側筒状体Ｐｂの回転が抑制される結果、検査点に対してプローブＰｒを接触させる際に生じるプローブＰｒの動きを低減することができる。その結果、検査点とプローブＰｒとを安定的に接触させることができるので、検査点とプローブＰｒとの接触抵抗の変動が低減される結果、検査の安定性及び検査精度を向上することが可能となる。
外側筒状体Ｐａと内側筒状体Ｐｂとが、プローブＰｒとして組み立てられた状態で、外側第一ばね部ＳＯ１と内側第一ばね部ＳＩ１とが互いに対向する位置に位置し、かつ外側第一ばね部ＳＯ１の螺旋の巻き数と内側第一ばね部ＳＩ１の螺旋の巻き数とが略同一にされている。同様に、外側第二ばね部ＳＯ２と内側第二ばね部ＳＩ２とが互いに対向する位置に位置し、かつ外側第二ばね部ＳＯ２の螺旋の巻き数と内側第二ばね部ＳＩ２の螺旋の巻き数とが略同一にされている。
外側第一ばね部ＳＯ１は螺旋の巻き方向が第一方向であり、内側第一ばね部ＳＩ１は螺旋の巻き方向が第二方向であるから、互いに対向する外側第一ばね部ＳＯ１と内側第一ばね部ＳＩ１とは、螺旋の巻き方向が逆方向にされている。また、互いに対向配置されたばね部同士で、螺旋の巻き数が略同一にされている。
従って、プローブＰｒに電流が流れたときに外側第一ばね部ＳＯ１で生じる磁界の向きと、内側第一ばね部ＳＩ１で生じる磁界の向きとが逆方向になり、かつ磁界の強度が略同一になる。その結果、外側第一ばね部ＳＯ１で生じる磁界と、内側第一ばね部ＳＩ１で生じる磁界とが相殺される。
外側第二ばね部ＳＯ２は螺旋の巻き方向が第二方向であり、内側第二ばね部ＳＩ２は螺旋の巻き方向が第一方向であるから、互いに対向する外側第二ばね部ＳＯ２と内側第二ばね部ＳＩ２とは、螺旋の巻き方向が逆方向にされている。また、互いに対向配置されたばね部同士で、螺旋の巻き数が略同一にされている。
従って、プローブＰｒに電流が流れたときに外側第二ばね部ＳＯ２で生じる磁界の向きと、内側第二ばね部ＳＩ２で生じる磁界の向きとが逆方向になり、かつ磁界の強度が略同一になる。その結果、外側第二ばね部ＳＯ２で生じる磁界と、内側第二ばね部ＳＩ２で生じる磁界とが相殺される。
このように、プローブＰｒによれば、プローブＰｒのばね部で生じた磁界が相殺されて低減されるので、検査に伴う磁界の発生を低減することができる。検査に伴いプローブで磁界が発生すると、その磁界が検査対象の基板１００に影響を与える結果、検査精度が低下するおそれがある。また、隣接するプローブ相互間でも互いに磁界が影響を与えて検査精度が低下するおそれがある。しかしながら、プローブＰｒによれば、検査に伴う磁界の発生が低減されるので、磁界の影響による検査精度の低下を低減することができる。
また、基板１００のインピーダンス測定を行う場合、検査処理部８からプローブＰｒへ交流電流を流す場合がある。この場合、螺旋形状のばねは、コイルとして作用する。しかしながら、プローブＰｒによれば、外側第一ばね部ＳＯ１で生じる磁界と内側第一ばね部ＳＩ１で生じる磁界とが相殺され、外側第二ばね部ＳＯ２で生じる磁界と内側第二ばね部ＳＩ２で生じる磁界とが相殺されるので、プローブＰｒ全体でのインダクタンス成分が減少する。その結果、プローブＰｒを用いたインピーダンス測定精度が、ばね部によって低下するおそれが低減される。
（第二実施形態）
図７は、本発明の第二実施形態に係る検査治具３ａの構成の一例を示す模式的な断面図である。図７は、図３と同様、説明を容易にするため、支持部材３１にベースプレート３２１が取り付けられていない状態を示している。検査治具３ａは、図１、図２に示す検査部４，４ａにおいて、検査治具３の代わりに用いられる。
検査治具３ａは、検査治具３とは、中心導体Ｐｃを備えず、外側筒状体Ｐａの後端部がプローブＰｒの後端部Ｐ２とされている点で異なる。その他の点では検査治具３ａは、図３〜図６に示す検査治具３と略同様に構成されているので、その説明を省略し、以下、検査治具３ａの特徴的な点について説明する。
検査治具３ａの支持部材３１は支持プレート３１ｃを備えず、支持プレート３１ｂの後端面にベースプレート３２１が取り付けられる。そして、支持部材３１にベースプレート３２１が取り付けられていない状態、すなわち外側第一ばね部ＳＯ１及び外側第二ばね部ＳＯ２が圧縮されていない状態で、外側筒状体Ｐａの長さは、小径部Ｈａ１の後端側端部から支持プレート３１ｂの後端面までの長さよりも長くされ、支持プレート３１ｂの後端面から外側筒状体Ｐａの後端部Ｐ２が突出するようになっている。
これにより、支持プレート３１ｂにベースプレート３２１が取り付けられると、後端部Ｐ２がベースプレート３２１の電極３４ａによって外側第一ばね部ＳＯ１及び外側第二ばね部ＳＯ２の付勢力に抗して支持部材３１に押し込まれる。その結果、プローブＰｒの後端部Ｐ２が、外側第一ばね部ＳＯ１及び外側第二ばね部ＳＯ２の付勢力によって、電極３４ａに圧接される。これにより、検査治具３と同様、プローブＰｒの後端部Ｐ２と電極３４ａとを安定的に導電接触させることが可能となる。
外側筒状体Ｐａの後端部Ｐ２は、筒の開口端を閉塞するように面状に拡がる平坦面とされており、その平坦面が電極３４ａと面接触するようにされている。後端部Ｐ２の平坦面は、例えば導電性を有する蓋状の部材を外側筒状体Ｐａの後端にかぶせることにより形成してもよく、例えば外側筒状体Ｐａの後端を電気溶接等により溶融、封口することにより形成してもよく、その平坦面の形成には種々の方向を用いることができる。外側筒状体Ｐａ及び内側筒状体Ｐｂは、その後端近傍の接続点Ｃで検査治具３と同様の連結方法により接続されている。あるいは、内側筒状体Ｐｂの後端が後端部Ｐ２と溶着又は接触することにより、外側筒状体Ｐａと内側筒状体Ｐｂとが電気的に接続されていてもよい。
この構成によれば、検査治具３と同様、平坦面とされた後端部Ｐ２が電極３４ａと面接触するので、背景技術よりも接触面積を増大させることが容易である。
なお、外側筒状体Ｐａの後端部Ｐ２は、必ずしも封口されて平坦面にされる例に限らない。後端部Ｐ２は、筒のリング状の端面であってもよい。
また、外側筒状体Ｐａは、外側ばね部として外側第一ばね部ＳＯ１と外側第二ばね部ＳＯ２とを備える例を示したが、外側ばね部は一つあるいは三つ以上であってもよく、らせんの巻き方向が同じ方向であってもよい。また、内側筒状体Ｐｂは、内側ばね部として内側第一ばね部ＳＩ１と内側第二ばね部ＳＩ２とを備える例を示したが、内側ばね部は一つあるいは三つ以上であってもよく、らせんの巻き方向が同じ方向であってもよい。また、外側ばね部と内側ばね部のらせんの巻き方向も同じ方向であってもよい。
また、外側ばね部及び内側ばね部のらせんの巻き数も、プローブＰｒの突出量や弾性力との関係で適宜設定すればよく、その巻き数も限定されない。プローブＰｒのインダクタンス成分を低減する観点からは、外側ばね部及び内側ばね部のらせんの巻き数は、少ない方が好ましい。
また、支持部材３１は、突起部３１ｅを備えていなくてもよい。
すなわち、本発明の一局面に従う検査治具は、検査対象となる対象物を電気的に検査するための検査処理部に電気的に接続されるための電極と、前記電極に接触する後端部と前記対象物に対して設定された検査点に接触するための先端部とを有する略棒状のプローブと、前記プローブを支持する支持部材とを備え、前記プローブは、導電性を有する筒状の外側筒状体と、前記外側筒状体の筒内に挿通された導電性を有する筒状の内側筒状体とを含み、前記外側筒状体に、当該外側筒状体の軸方向に伸縮すると共に前記後端部を付勢する外側ばね部が形成され、前記内側筒状体に、当該内側筒状体の軸方向に伸縮する内側ばね部が形成され、前記内側筒状体の一端が前記先端部とされ、当該先端部は前記外側筒状体の一端から突出し、前記支持部材は、前記後端部を前記電極に、前記外側ばね部の付勢力によって接触させるように、前記外側筒状体を保持する。
この構成によれば、外側筒状体に設けられた外側ばね部によってプローブの後端部が電極に圧接され、内側筒状体に設けられた内側ばね部によってプローブの先端部が検査点に圧接される。その結果、検査治具内でプローブを電極に圧接させるためのばねと、検査時にプローブを検査点に圧接させるためのばねとが異なるので、検査時に、プローブを検査点に当接させたその瞬間における、プローブと電極との間の圧接圧力の変動が低減される。これにより、プローブの接触安定性を向上することが容易となる。
また、前記プローブは、前記内側筒状体の筒内に挿通された導電性を有する棒状の中心導体をさらに備え、前記中心導体の一端が前記後端部とされ、当該後端部は前記内側筒状体の前記先端部とは逆側の端部から突出し、前記中心導体は、前記内側筒状体における前記内側ばね部よりも前記後端部側の位置で前記内側筒状体と接続されていることが好ましい。
この構成によれば、中心導体によって、外側筒状体Ｐａ及び内側筒状体Ｐｂの、軸方向の伸縮が案内される。また、棒状の中心導体の端部がプローブの後端部として電極と接触するので、筒の端面が電極と接触する構成よりも接触面積が増大し、接触安定性が向上する。
また、前記外側筒状体の他端が前記後端部とされ、前記外側筒状体と前記内側筒状体とは、前記外側筒状体における前記外側ばね部よりも前記後端部側の位置と前記内側筒状体における前記内側ばね部よりも前記後端部側の位置とで互いに接続されていることが好ましい。
この構成によれば、外側筒状体の他端がプローブの後端部とされて電極と接触するので、中心導体を必要とせず、構成を簡素化することができる。
また、前記電極の前記後端部と接触する面は、略平坦であり、前記後端部は、面状に拡がる略平坦な平坦面を有し、当該平坦面が前記電極と接触することが好ましい。
この構成によれば、プローブの後端部が平坦にされて電極と面接触するので、接触面積が増大し、プローブの電極への接触安定性が増大する。
また、前記対象物は、略平坦な対象物面を有し、前記検査点は、前記対象面から突起するように突設され、前記支持部材は、前記対象物面と対向配置されるための対向面と、その対向面から前記対象物面と干渉可能に突出する突起部とを有し、前記先端部は、前記対向面に設けられた開口部から突出し、前記突起部の前記対向面からの突出長さは、前記先端部の前記対向面からの突出長さと前記検査点の前記対象物面からの突出長さとの合計よりも短いことが好ましい。
この構成によれば、検査のために対象物に検査治具を当接させる際に、検査点が検査治具の対向面とぶつかる前に突起部と対象物面とが干渉する。その結果、検査点が検査治具の対向面と衝突して検査点が損傷するおそれが低減される。
また、本発明の一局面に従う検査装置は、上述の検査治具と、前記検査処理部とを備え、前記検査処理部は、前記電極から得られる電気信号に基づき前記対象物の検査を行う。
この構成によれば、検査時に、プローブを検査点に当接させたその瞬間における、プローブと電極との間の圧接圧力の変動が低減され、プローブの接触安定性を向上することが容易となる。
１ 基板検査装置（検査装置）
３，３ａ，３Ｕ，３Ｄ 検査治具
４，４ａ，４Ｕ，４Ｄ 検査部
６ 基板固定装置
８ 検査処理部
３１ 支持部材
３１ａ，３１ｂ，３１ｃ 支持プレート
３１ｅ 突起部
３４ 配線
３４ａ 電極
３５ ＩＣソケット
１００ 基板（対象物）
１０１ 半導体素子（対象物）
１０１ａ 対象物面
３２１ ベースプレート
ＢＰ バンプ（検査点）
Ｃ 接続点
Ｃｆ 対向面
Ｈ 貫通孔
Ｈａ 孔部
Ｈａ１ 小径部
Ｈｂ 狭隘部
Ｈｃ 後端側開口部
Ｐ１ 先端部
Ｐ２ 後端部
Ｐａ 外側筒状体
Ｐｂ 内側筒状体
Ｐｃ 中心導体
Ｐｃ１ 中心導体本体部
Ｐｃ２ 中心導体大径部
Ｐｐ 突起部
Ｐｒ プローブ
ＳＩ１ 内側第一ばね部（内側ばね部）
ＳＩ２ 内側第二ばね部（内側ばね部）
ＳＯ１ 外側第一ばね部（外側ばね部）
ＳＯ２ 外側第二ばね部（外側ばね部）

Claims (6)

  1. 検査対象となる対象物を電気的に検査するための検査処理部に電気的に接続されるための電極と、
    前記電極に接触する後端部と前記対象物に対して設定された検査点に接触するための先端部とを有する略棒状のプローブと、
    前記プローブを支持する支持部材とを備え、
    前記プローブは、
    導電性を有する筒状の外側筒状体と、
    前記外側筒状体の筒内に挿通された導電性を有する筒状の内側筒状体とを含み、
    前記外側筒状体に、当該外側筒状体の軸方向に伸縮すると共に前記後端部を付勢する外側ばね部が形成され、
    前記内側筒状体に、当該内側筒状体の軸方向に伸縮する内側ばね部が形成され、
    前記内側筒状体の一端が前記先端部とされ、当該先端部は前記外側筒状体の一端から突出し、
    前記支持部材は、前記後端部を前記電極に、前記外側ばね部の付勢力によって接触させるように、前記外側筒状体を保持する検査治具。
  2. 前記プローブは、前記内側筒状体の筒内に挿通された導電性を有する棒状の中心導体をさらに備え、
    前記中心導体の一端が前記後端部とされ、当該後端部は前記内側筒状体の前記先端部とは逆側の端部から突出し、
    前記中心導体は、前記内側筒状体における前記内側ばね部よりも前記後端部側の位置で前記内側筒状体と接続されている請求項１記載の検査治具。
  3. 前記外側筒状体の他端が前記後端部とされ、
    前記外側筒状体と前記内側筒状体とは、前記外側筒状体における前記外側ばね部よりも前記後端部側の位置と前記内側筒状体における前記内側ばね部よりも前記後端部側の位置とで互いに接続されている請求項１記載の検査治具。
  4. 前記電極の前記後端部と接触する面は、略平坦であり、
    前記後端部は、面状に拡がる略平坦な平坦面を有し、当該平坦面が前記電極と接触する請求項１〜３のいずれか１項に記載の検査治具。
  5. 前記対象物は、略平坦な対象物面を有し、
    前記検査点は、前記対象面から突起するように突設され、
    前記支持部材は、
    前記対象物面と対向配置されるための対向面と、
    その対向面から前記対象物面と干渉可能に突出する突起部とを有し、
    前記先端部は、前記対向面に設けられた開口部から突出し、
    前記突起部の前記対向面からの突出長さは、前記先端部の前記対向面からの突出長さと前記検査点の前記対象物面からの突出長さとの合計よりも短い請求項１〜４のいずれか１項に記載の検査治具。
  6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の検査治具と、
    前記検査処理部とを備え、
    前記検査処理部は、前記電極から得られる電気信号に基づき前記対象物の検査を行う検査装置。
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