JPWO2018021140A1 - 検査治具、これを備えた基板検査装置、及び検査治具の製造方法 - Google Patents

検査治具、これを備えた基板検査装置、及び検査治具の製造方法 Download PDF

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Abstract

検査治具は、検査対象となる基板に設けられる検査点に対してプローブPrを接触させるための検査治具であって、前記基板に対向して配置される対向面Fが設けられた対向プレート51を有する検査側支持体と、前記対向プレート51の前記対向面Fとは反対側に位置する電極板9に対向して配置される支持プレート61〜63を有する電極側支持体6とを備え、支持プレート61〜63には、プローブPrの後端部を挿通させて支持するプローブ支持孔23が設けられ、このプローブ支持孔23は、対向プレート51の対向面Fと直交する方向の基準線Zに対し、一定角度θで傾斜した支持線Vに沿って形成されるとともに、この支持線Vの傾斜方向と直交する方向に前記プローブPrの後端部が移動するのを規制する規制面を備える。

Description

本発明は、検査対象となる基板に設けられる検査点にプローブを接触させるための検査治具、これを備えた基板検査装置、及び検査治具の製造方法に関する。
検査治具は、プローブ(接触ピン)を経由して、基板からなる検査対象が有する検査対象部(検査点)に、検査装置から電力(電気信号等)を供給するとともに、検査対象からの電気出力信号を検出することによって、検査対象の電気的特性を検出し、あるいは動作試験の実施等をするために用いられる。
検査対象となる基板としては、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、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等種々の基板、半導体ウェハや半導体チップやCSP(Chip size package)等の半導体基板が該当する。本明細書では、これらの基板に設定される検査対象部を「検査点」と称する。
例えば、検査対象となる基板にIC等の半導体回路や抵抗器等の電気、電子部品が搭載される場合には、配線や半田バンプ等の電極が検査点となる。その場合には、検査点が、それら搭載部品に電気信号を正確に伝達できることを保証するため、電気、電子部品が実装される前のプリント配線基板、液晶パネルやプラズマディスプレイパネルに形成された配線上の所定の検査点間の抵抗値等の電気的特性を測定して、その配線の良否を判断している。
具体的には、その配線の良否の判定は、検査対象の各検査点に、電流供給用のプローブと、電圧測定用のプローブとを当接させて、前記電流供給用のプローブから検査点に測定用電流を供給するとともに、検査点に当接させた電圧測定用のプローブの先端間の配線に生じた電圧を測定し、それらの供給電流と測定した電圧とに基づき、所定の検査点間における配線の抵抗値を算出することによって行われている。
また、基板検査装置を用いて検査対象の検査を行う際には、治具移動手段を作動させて検査治具の検査用のプローブを検査対象となる基板の検査点に当接させた状態で、所定の検査を行う。そして、検査が終了すると、治具移動手段により検査治具を移動させて検査用基板から遠ざけるという、制御が行われている。
ここで、例えば特許文献1に開示されているように、一方の端部が検査対象の電気的特性を検査する検査装置側に接続され、他方の端部が前記検査対象に接続され、所定位置に曲げ部が形成されたプローブ針と、そのプローブ針の端部が挿通されて支持される挿通孔が形成されたガイド板とを有するプローバー(基板検査装置)において、前記挿通孔を、検査対象側に向かって先窄まりになるように傾斜したテーパ面により円錐状に形成したものが知られている。
そして、直線状に延びているプローブ針を、所定間隔を隔てて平行に配置されている2枚のガイド板の貫通孔に挿入した後、プローブ針を2枚のガイド板の貫通孔の内壁に固定し、次いで、ガイド板を相対移動させて、プローブ針に曲げ部を形成し、次いで、少なくとも1枚のガイド板の貫通孔の固定を解除し、次いで、2枚のガイド板の間に枠体をはめ込んで平行に支持させることにより、すべてのプローブ針を一括で折り曲げて、同一形状のプローブ針の所定位置に曲げ部を形成してプローブ針の座屈方向を一定にし、隣接するプローブ針同士が接触するのを防止するとともに、プローブ針の先端部の傾きを小さくすることを可能にしている。
また、特許文献2に開示されているように、検査対象(被検査物)に向くプローブ案内方向を有する先端側挿通孔を備えた先端側支持体と、先端側支持体の後方に間隔を介して配置され、先端側挿通孔のプローブ案内方向に対して傾斜したプローブ案内方向を有する後端側挿通孔を備えた後端側支持体と、その先端が検査対象側において出没可能となるように先端側挿通孔に挿通された先端側部分および後端側挿通孔に挿通された後端側部分を有する屈曲可能で弾性を備えたプローブと、後端側支持体の後方に配置されて後端側部分に当接する電極とを具備し、プローブの先端側部分は、後端側部分に対して後端側挿通孔のプローブ案内方向の傾斜した側にずれた位置に配置された構成とすることにより、プローブの先端が検査対象に当接したときにスムーズにプローブを撓ませて先端側支持体と後端側支持体の間でプローブの中間部分を傾斜させ得るようにした検査治具が知られている。
そして、プローブの先端側部分を、後端側部分に対して後端側挿通孔のプローブ案内方向の傾斜した側にずれた位置に配置することにより、後端側挿通孔のプローブ案内方向の傾斜の向きと、装着されているプローブあるいは装着すべきプローブの傾斜姿勢の向きとを一致させるようにし、これによってプローブを後端側支持体の後方から容易に抜き差しすることができ、従来のように先端側支持体と後端側支持体を平面方向にシフトするための機構等の複雑な構造を設けなくても、プローブの交換を容易に行うことができるとともに、プローブの先端が検査対象に当接したときにスムーズにプローブを撓ませることができるようにしている。
さらに、特許文献2には、先端側挿通孔および後端側挿通孔の少なくともいずれか一方に、そのプローブ案内方向が対向面の直交方向に対して傾斜する傾斜部を設け、プローブの先端側部分および後端側部分のいずれか一方を、先端側部分および後端側部分のいずれか他方に対して、傾斜部の傾斜した側にずれた位置に配置し、先端側支持体と後端側支持体の間においてプローブの中間部分を傾斜させることにより、プローブの先端が検査対象に当接したときにプローブをスムーズに撓ませることができるようにした構成が開示されている(図15参照)。また、傾斜部の傾斜の方向と、装着されたプローブの傾斜姿勢の向きとを一致させることにより、プローブを先端側支持体の前方又は後端側支持体の後方から容易に抜き差しすることができるようにし、特許文献1に開示されているような先端側支持体と後端側支持体を平面方向にシフトするための機構等の複雑な構造を設けなくても、プローブの交換を容易に行うことを可能としている。
特開平9−274054号公報 特開2005−338065号公報
しかしながら、特許文献1に開示された基板検査装置では、これに搭載される検査治具を製造する際に、直線状に延びるように設置されたプローブの両端部を2枚のガイド板の貫通孔に挿入した後、プローブ針を2枚のガイド板の貫通孔の内壁に固定する作業と、ガイド板を相対移動させて前記プローブに所定の曲げ部を形成する作業と、少なくとも1枚のガイド板の貫通孔の固定を解除する作業と、2枚のガイド板の間に枠体をはめ込んで平行に支持させる等の煩雑な作業が必要であるため、装置の製造コストが高くなることが避けられなかった。
一方、特許文献2に開示されているように、後端側支持孔のプローブ案内方向を先端側挿通孔のプローブ案内方向に対して傾斜させた場合、具体的には、図15に示されるように、後端側支持体101を、その先端側から順に複数の支持板102〜104を積層させることによって構成するとともに、各支持板102〜104にそれぞれ貫通孔105〜107を形成し、これらの貫通孔105〜107の中心を一定方向に少しずつずらした状態とすることにより、プローブPrの後端側部分が挿通される1つの後端側挿通孔を構成している。この構成により、検査対象に対向して設置される先端側支持体201と、後端側支持体101との間においてプローブPrの中間部分を、先端側支持体201の設置方向と直交する方向の基準線Zに対し、所定角度で傾斜した支持線Vに沿って支持させ、プローブPrの先端が検査対象に当接したときにプローブPrをスムーズに撓ませることができるようにしている。
そして、プローブの先端側部分を、後端側部分に対して後端側挿通孔のプローブ案内方向に沿った位置に配置することにより、後端側挿通孔のプローブ案内方向の傾斜の向きと、装着されているプローブあるいは装着すべきプローブの傾斜姿勢の向きとを一致させることができるため、プローブを後端側支持体の後方から容易に抜き差しすることができる。したがって、特許文献1の検査治具のように、先端側支持体と後端側支持体を平面方向にシフトするための機構等の複雑な構造を設けなくても、プローブの交換を容易に行うことが可能になる。
しかし、前記のように後端側支持体に設けられた後端側支持孔にプローブの後端側部分を傾斜させた状態で支持させ、かつプローブの先端を検査対象に当接させた際にプローブを撓ませるように構成した場合には、後端側支持孔の内径をプローブの外径よりもかなり大きく設定する必要があり、プローブの後端部にがたつきが生じ易く、これを安定して支持することができないという問題があった。
本発明の目的は、簡単な構成でプローブの支持状態を安定させることが可能な検査治具及び基板検査装置を提供することである。
本発明の一局面に従う検査治具は、検査対象となる基板に設けられる検査点に対してプローブを接触させるための検査治具であって、前記基板に対向して配置される対向面が設けられた対向プレートを有する検査側支持体と、前記対向プレートの前記対向面とは反対側に位置する電極板に対向して配置される支持プレートを有する電極側支持体とを備え、前記対向プレートには、前記プローブの先端部を挿通するためのプローブ挿通孔が形成され、前記電極側支持体には、前記プローブの後端部を挿通させて支持するプローブ支持孔が、前記対向プレートのプローブ挿通孔に対応して設けられ、前記プローブ支持孔は、前記対向プレートの対向面と直交する方向の基準線に対し、一定角度で傾斜した支持線に沿って形成されるとともに、この支持線の傾斜方向と直交する方向に前記プローブの後端部が移動するのを規制する規制面を備えている。
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正面図である。 図1に示す検査治具の一例を示す斜視図である。 図2に示す検査治具の側面図である。 図1、図2に示す検査治具を、対向面側から見た平面図である。 図4に示す検査側支持体及びプローブのVI−VI線断面図である。 図4に示す電極側支持体、電極板、及びプローブのVI−VI線断面図である。 プローブ支持孔の詳細を示す断面斜視図である。 プローブ支持孔の形成方法を示す説明図である。 図6に示すプローブ及び支持プレートのIX−IX線断面図である。 プローブ挿通孔の変形例を示す説明図である。 図6の矢印XI−XI方向から見たプローブ支持孔の説明図である。 本発明の第2実施形態を示す図7相当図である。 プローブの支持状態を示す図9相当図である。 プローブの支持状態を示す図11相当図である。 従来例を示す図6相当図である。 本発明の効果を説明するための比較例を示す説明図である。 本発明の効果を説明するための比較例を示す説明図である。
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1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正面図である。図1に示す基板検査装置1は、検査対象の基板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。
図1に示す基板検査装置1は、筐体11を有している。筐体11の内部空間には、基板固定装置12と、第1検査部13と、第2検査部14とが主に設けられている。基板固定装置12は、検査対象となる基板100を所定の位置に固定するように構成されている。
基板100は、例えばガラスエポキシ基板、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、タッチパネル用等の透明導電板、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等種々の基板であってもよい。基板100には、配線パターンや半田バンプ等の検査点が形成されている。
第1検査部13は、基板固定装置12に固定された基板100の上方に位置する。第2検査部14は、基板固定装置12に固定された基板100の下方に位置する。第1検査部13及び第2検査部14は、後述する電極板9を備えている。電極板9には、後述するスキャナ回路と接続された電極91が形成されている。第1検査部13及び第2検査部14の各電極板9には、複数のプローブPrを備えた検査治具4U,4Lが取り付けられている。検査治具4U,4Lが、電極板9に取り付けられることによって、各プローブPrが各電極91と接触する。その結果、プローブPrとスキャナ回路とが電気的に接続されるようになっている。これにより、基板100に形成された回路パターンを検査可能にされている。また、第1検査部13及び第2検査部14は、後述するスキャナ回路と、筐体11内で適宜移動するための検査部移動機構15とを備えている。
基板検査装置1は、基板固定装置12、第1検査部13、及び第2検査部14等の動作を制御する制御部20を、備えている。制御部20は、例えばマイクロコンピュータを用いて構成されている。制御部20は、第1検査部13及び第2検査部14を適宜移動させ、基板固定装置12に固定された基板100に検査治具4U,4LのプローブPrを接触させることにより、基板100に形成された回路パターンを検査治具4U,4Lを用いて検査するように構成されている。検査治具4U,4Lは、同様に構成されているので、以下、検査治具4U,4Lを総称して検査治具4と称する。
図2は、図1に示す検査治具4の一例を示す斜視図である。図3は、図2に示す検査治具4の側面図である。検査治具4は、基板100と対向して配置される検査側支持体5と、この検査側支持体5の基板100側とは反対側に対向配置される電極側支持体6と、これらの検査側支持体5および電極側支持体6を所定距離隔てて互いに平行に保持する連結部材7とを備えている。
検査側支持体5は、基板100が配置される側(図3の上方側に位置する先端部側)から順に、対向プレート51、案内プレート52,53が積層されることにより構成されている。対向プレート51は、基板100と対向して配置される対向面Fを有している。対向プレート51は、案内プレート52,53に対して、ボルト等の脱着可能な固定手段によって一体に固定されている。これにより、対向プレート51は、案内プレート52,53に対して脱着可能に取付けられている。
電極側支持体6は、第1,第2,第3支持プレート61,62,63が対向面Fとは反対側からこの順に積層されることにより構成されている。第1支持プレート61の表面、つまり後述する図6の下方側に位置する面は、後述する電極91が形成された電極板9に当接される背面Rとされている。電極91は、例えば電流計、電圧計、電流源、マルチプレクサ、及び種々のスイッチ回路等を含む図略のスキャナ回路と接続されている。これにより、電極側支持体6に電極板9が取り付けられることで、プローブPrの後端部が電極91を介してスキャナ回路と接続される。
対向プレート51の対向面Fから電極側支持体6の第1支持プレート61の背面Rまでの距離は、プローブPrの長さよりわずかに短く設定されている。これにより、後述の図6に示すように電極側支持体6に電極板9が取り付けられると、プローブPrの後端部が電極91に当接して係止されるとともに、プローブPrの先端部が対向面Fからわずかに突出した状態となる。
この状態で、対向プレート51に基板100が圧接されると、プローブPrの先端部が基板100によって押圧され、プローブPrの弾力性に応じた付勢力によって、プローブPrの先端部が基板100の検査点に圧接されるようになっている。
スキャナ回路は、例えば制御部2からの制御信号に応じて、検査箇所に対応した一対のプローブPr間に所定の電流を供給し、その検査箇所に対応した一対のプローブPr間の電圧を測定し、その測定結果を制御部2へ送信する。
制御部20は、スキャナ回路から得られた測定結果に基づいて基板検査を実行する。具体的には、例えば、制御部20は、検査治具4の検査側支持体5を基板100に圧接させ、各検査点に対してプローブPrを接触させる。そして、制御部20は、検査対象の二つの検査点間で、一方の検査点に接触されたプローブPrと他方の検査点に接触されたプローブPrとの間にスキャナ回路により予め設定された検査用電流を流させ、その一方の検査点に接触されたプローブPrと他方の検査点に接触されたプローブPrとの間の電圧を検出電圧としてスキャナ回路により測定させる。制御部20は、例えばその検出電圧や、その検出電圧から求められた検査点間の抵抗値等を予め設定された基準値と比較することにより、基板100の良否判定を実行する。
図4は、図1、図2に示す検査治具4を、対向面F側から見た平面図である。また、図5および図6は、検査側支持体5、電極側支持体6及びプローブPrの構成を示す図4のVI−VI線断面図である。検査側支持体5には、図4に示すように、プローブPrを挿通するためのプローブ挿通孔16が、プローブPrと対応して複数対形成されている。
プローブPrは、例えば直径100μm程度の棒状の導体部81と、この導体部81の外周面を覆う絶縁部82とを備えている。絶縁部82は、合成樹脂等の絶縁体で形成されている。絶縁部82は、導体部81の表面に絶縁塗装を施すことによって形成される絶縁被膜を用いることができる。プローブPrの先端部には、絶縁部82が形成されておらず、導体部81が露出した露出部が設けられ、その先端は半球状に形成されている。
図5を参照して、プローブPrの先端部、つまり検査対象となる基板100側に位置する導体部81の露出部分は、検査時において、検査側支持体5のプローブ挿通孔16に挿通されて支持され、基板100に形成された検査点にプローブPrの先端が接触して導通状態になる。なお、基板100は、図略の位置決め機構により、検査治具4に対して水平方向の相対位置が位置決めされた状態で、対向面Fに対向配置される。
また、検査側支持体5の対向プレート51、案内プレート52,53には、図5に示すように、プローブ挿通孔16を構成する貫通孔16c,16b,16aがそれぞれ形成されている。これらの貫通孔16c,16b,16aが相互に連結されるように配置されることによって、プローブPrの先端部が挿通される1つのプローブ挿通孔16が形成されている。対向プレート51を貫通する貫通孔16cは、プローブ挿通孔の一例に相当している。
対向プレート51、案内プレート52,53に形成された各貫通孔16c,16b,16aはそれぞれ同心状に配設されている。図5に示す実施形態では、貫通孔16a,16cが、それぞれ上方側の小径部と、この小径部より大径に形成された下方側の大径部とから構成されている。貫通孔16a,16cの小径部は、それぞれプローブPrの導体部81の外径よりも内径が若干大きく、かつ、絶縁部82の外径よりも若干小さな内径で形成されている。また、貫通孔16bの内径は、貫通孔16a,16cの小径部よりも若干大きくなっている。
図6を参照して、電極板9には、電極側支持体6への取り付け面とは反対側の裏面からワイヤーケーブル92の一端が、電極板9の厚み方向に貫通するように貫入されている。電極板9の電極側支持体6への取り付け面は平坦に研磨されて、複数のワイヤーケーブル92の端面が露出するようにされている。これらのワイヤーケーブル92の端面が、電極91とされている。各ワイヤーケーブル92はスキャナ回路に接続されている。
電極側支持体6には、電極91にプローブPrの後端部を案内するプローブ支持孔23が形成されている。プローブ支持孔23は、プローブPrの先端側を後述する支持線Vの延長線に沿わせる方向に向けて、プローブPrの後端部を支持する。また、プローブPrの後端部、つまり電極板9側に位置する電極側端部は、半球状に形成されるとともに、プローブ支持孔23により、電極91の接触面へ案内され(図6参照)、プローブPrの後端が、電極91に導通接触するようになっている。
図7は、プローブ支持孔23の詳細を示す断面斜視図である。図6及び図7に示すように、電極側支持体6を構成する第1支持プレート61、第2支持プレート62、及び第3支持プレート63には、プローブ支持孔23が、検査側支持体5のプローブ挿通孔16に対応して設けられている。プローブ支持孔23は、プローブPrが挿通されることにより、その後端部を電極91側に案内して支持する。具体的には、電極側支持体6の第1支持プレート61、第2支持プレート62、及び第3支持プレート63には、それぞれプローブPrの後端部を挿通するための第1支持孔23a、第2支持孔23b、及び第3支持孔23cが形成されている。これらの第1支持孔23a、第2支持孔23b、及び第3支持孔23cが連通されることによって一つのプローブ支持孔23が構成されている。
図8は、プローブ支持孔23の形成方法を示す説明図、図9は、図6に示すプローブPr及び支持プレート6のIX−IX線断面図、図10は、プローブ挿通孔の変形例を示す断面図、図11は、図6の矢印XI−XI方向(基準線Z方向)から見たプローブ支持孔の説明図である。なお、図11では、プローブPrの支持状態を分かり易くするために各プローブ支持孔23c、23b,23aを図の左右方向に位置をずらして図示している。
プローブ支持孔23は、対向プレート51の対向面Fと直交する方向、つまり図6の上下方向(鉛直方向)に延びる基準線Zに対し、一定角度θで傾斜した支持線Vに沿って形成されている。具体的には、図8に示すように、電極側支持体6を構成する第1支持プレート61、第2支持プレート62、及び第3支持プレート63を重ね合わせて位置決めした状態で、レーザ加工機LPMを用いて第1支持プレート61の背面R側から支持線Vに沿って、断面略真円形のレーザ光Laを照射することにより、支持プレート61〜63にレーザ加工を行う。これにより、図6のIX−IX線断面図である図9に示すように、プローブPrの外径よりも若干大きい内径を有するとともに、支持線Vと直交する方向の断面形状が略真円形に形成された第1支持孔23a、第2支持孔23b、及び第3支持孔23cが、第1支持プレート61、第2支持プレート62、及び第3支持プレート63に連続して形成される。
なお、レーザ加工機LPMを第3支持プレート63側に配置し、第1支持プレート61の背面Rと反対側(図8の上方側)から、支持線Vに沿ってレーザ光Laを照射して、プローブ支持孔23を、第1支持プレート61、第2支持プレート62、及び第3支持プレート63に形成してもよい。
このようにして対向プレート51の対向面Fと直交する方向の基準線Zに対し、一定角度θで傾斜した支持線Vに沿って連続する第1支持孔23a、第2支持孔23b、及び第3支持孔23cからなるプローブ支持孔23を、第1支持プレート61、第2支持プレート62、及び第3支持プレート63からなる電極側支持体6に形成した。その結果、特許文献1の検査治具のように先端側支持体と後端側支持体を平面方向にシフトするための機構等の複雑な構造を設けることなく、プローブ支持孔23にプロ−ブPrの後端部を挿通させることにより、プロ−ブPrを支持線Vに沿って傾斜させた状態で支持させることができる。
このため、基板100の検査時にプロ−ブPrの先端が基板100に当接して電極板9側に押し込まれると、傾斜状態にあるプローブPrの中間部分を容易に撓ませることができる。また、そのプローブPrの撓み方向(屈曲方向)をその傾斜方向に規制することにより、検査治具4に支持された複数のプロ−ブPrが任意の方向に撓むことに起因した種々の不都合、例えば隣接するプローブPr同士が接触して損傷したり、プローブPrの傾きにばらつきが生じてその接触圧が不均一になったりするのを効果的に防止することができる。
また、本実施形態では、プローブ支持孔23を、図9に示すように支持線Vと直交する方向の断面形状が略真円形に形成された挿通孔(第1支持孔23a、第2支持孔23b、及び第3支持孔23c)で構成したため、プローブ支持孔23を介してプロ−ブPrの設置作業、及び交換作業等を容易に行うことができるという利点がある。また、プロ−ブPrの後端部を電極側支持体6に安定して支持させることができるという利点がある。
例えば特許文献2に開示された従来例(図15参照)、すなわち検査側支持体(後端側支持体)を構成する複数の支持板にそれぞれ貫通孔を形成してこれらの貫通孔の中心を一定方向に少しずつずらして設置することによってプローブの後端側部分が挿通される1つのプローブ支持孔(後端側挿通孔)を構成した場合のようにプローブ支持孔の内径をプローブの外径よりもかなり大きく設定する必要が、検査治具4ではないため、プローブPrを、がたつかせることなく、その基端部を安定して支持することができる。
図16、図17は、本発明の効果を説明するための比較例を示す説明図である。図16は、垂直方向の円形の貫通孔105a〜107aが形成された支持板102a〜104aを積層したプローブ支持構造を模式的に示す模式図である。図17は、図16のXVII−XVII線断面図、つまり基準線Zの軸方向から見た断面図である。
すなわち、図16,図17に示す例では、後端側支持体を構成する3枚の支持板102a〜104aに、先端側支持体の設置方向と直交する方向(図16の上下方向)に延びる基準線Zに沿ってそれぞれ貫通孔105a〜107aが形成されている。そして、各貫通孔105a〜107aの中心が基準線Zに対して一定方向に少しずつずらされて設置されることにより、プローブPrの後端側部分が挿通される1つの後端側挿通孔101aが構成されている。このように構成した場合には、基準線Zに沿った貫通孔105a〜107aの形成方向と、この基準線Zに対して所定角度で傾斜したプローブの支持線Vに沿ったプローブPrの設置方向とが相違している。その結果、貫通孔105a〜107aにプローブPrを挿通するためには、各貫通孔105a〜107aの内径をプローブPrの外径よりもかなり大きくする必要がある。
例えば、プローブPrの傾斜方向、つまり図16の左右方向にプローブPrがぐらつくのを防止するために、貫通孔105a〜107aの左側上部及び右側下部と、プローブPrの周面との間隔S1とを十分に小さく設定したとしても、支持線Vが延びる図16の左右方向と直交する方向、つまり図17の矢印Tで示す上下方向における貫通孔105a〜107aの周面と、プローブPrの周面との間隔S2が、ある程度大きくなることが避けられず、この方向にプローブPrがぐらつくのを防止することができなかった。
これに対して、本実施形態のようにプローブ支持孔23を、支持線Vと直交する方向の断面形状(図9参照)が略真円形の挿通孔、つまり第1支持孔23a、第2支持孔23b、及び第3支持孔23cにより形成した場合には、プローブ支持孔23の内周面と、プローブPrの外周面との間隔Sを、第1支持プレート61、第2支持プレート62、及び第3支持プレート63の板厚方向全長、かつプローブPrの周方向全体に亘って略一定にすることができる。従って、間隔Sを可能な限り小さな値に設定することにより、支持線Vが延びる方向に対応した左右方向、つまり図6に示す第1支持孔23a、第2支持孔23b、及び第3支持孔23cの平面視に相当する図11の左右方向におけるがたつきは勿論のこと、矢印Tで示す図9の上下方向におけるがたつきをも、効果的に抑制することができる。
言い換えれば、プローブ支持孔23を、図9に示すように支持線Vと直交する方向の断面形状が略真円形の挿通孔(第1支持孔23a、第2支持孔23b、及び第3支持孔23c)で形成することにより、図11に示すように平面視において支持線Vが延びる左右方向と直交する方向、つまり図11の上下方向及び図9の矢印Tで示す方向に、プローブPrの後端部が移動するのを効果的に規制する規制面が、図9の上下方向において相対向する、第1支持孔23a、第2支持孔23b、及び第3支持孔23cの内周面N,Nによって形成されることになる。
例えば、プローブPrが70μmの外径を有する場合、間隔Sが7.0〜8.0μm、例えば約7.5μmとなるように、第1支持孔23a、第2支持孔23b、及び第3支持孔23cの内径を84〜86μm、例えば約85μmに設定することにより、プローブPrの後端部を容易に挿通させることができるとともに、支持線Vに沿ってプローブPrの後端部が、がたつくのを効果的に防止し、これを安定して支持することができるプローブ支持孔23を形成することができる。
また、本実施形態では、第1支持プレート61、第2支持プレート62、及び第3支持プレート63にレーザ光を照射してレーザ加工を行うことによりプローブ支持孔23を形成したため、支持線Vと直交する方向の断面形状が略真円形の挿通孔(第1支持孔23a、第2支持孔23b、及び第3支持孔23c)からなるプローブ支持孔23を、容易かつ適正に形成することができる。
すなわち、ドリル加工機のドリル刃を支持線Vに沿う方向に設置して、第1支持プレート61、第2支持プレート62、及び第3支持プレート63に対して斜めに押し当てることによっても、支持線Vと直交する方向の断面形状が略真円形の挿通孔からなる第1支持孔23a、第2支持孔23b、及び第3支持孔23cを形成することができる。しかし、この場合にはドリル刃を第1支持プレート61、第2支持プレート62、及び第3支持プレート63に対して斜めに押し当てて孔加工しなければならないので、ドリル刃が滑り易く、正確な孔加工が困難であるとともに、細径のドリル刃が折れ易いという問題がある。これに対し、前記のようにレーザ加工機LPMを使用してプローブ支持孔23を形成するようにした場合には、前記のような問題を生じることなく、プローブ支持孔23を、容易かつ適正に形成することが可能である。
特に、図8に示すように、電極側支持体6を備えた検査治具において、第1支持プレート61、第2支持プレート62、及び第3支持プレート63を積層して位置決めした状態で、支持線Vに沿ってレーザ光を照射することによりプローブ支持孔23を形成するようにした場合には、第1支持孔23a、第2支持孔23b、及び第3支持孔23cからなるプローブ支持孔23を、より容易かつ適正に形成できるという利点がある。
なお、本実施形態では、図5に示すように、対向プレート51、案内プレート52,53にそれぞれ形成されるとともに、同心状に配設された貫通孔16c,16b,16aを相互に連通させるように配置することによって、プローブPrの先端部が挿通される1つのプローブ挿通孔16を形成しているが、これに限られず、プローブ挿通孔をプローブ支持孔23と同様に構成してもよい。
例えば、図10に示すように、検査側支持体5’を構成する複数枚の対向プレート51’、案内プレート52’,53’を重ね合わせて位置決めした状態で、レーザ加工機LPMを用いて支持線Vに沿って、断面略真円形のレーザ光Laを照射してレーザ加工を行うことにより、支持線Vと直交する方向の断面形状が略真円形に形成された貫通孔16c’,16b’,16a’からなるプローブ挿通孔16’を、対向プレート51’、案内プレート52’,53’に形成してもよい。
このように構成した場合には、前記のようにレーザ加工機LPMを使用してプローブ挿通孔16’を、簡単に形成することができるとともに、プローブPrの先端部を前記支持線Vに沿って適正に支持できるという利点がある。
なお、プローブ支持孔23、プローブ挿通孔16’は、レーザ加工により形成される例に限られず、ドリル加工等、他の加工手段によって加工されてもよい。
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態に係る検査治具について説明する。図12は、第1実施形態の図7に相当するプローブ支持孔の断面斜視図、図13は、図9に相当するプロ−ブ及び支持プレートの断面図、図14は、図11に相当するプローブ支持孔の説明図である。なお、図14では、プローブPrの支持状態を分かり易くするために各プローブ支持孔23C、23B,23Aを図の左右方向に位置をずらして図示している。
この第2実施形態に係る検査治具では、図14に示すように、支持線Vの傾斜方向(図13及び図14の左右方向)に延びる長さの等しい一対の平行線と一対の半円とにより構成された長円形の断面形状を有する第1支持孔23A、第2支持孔23B、及び第3支持孔23Cが、電極側支持体6を構成する第1支持プレート61、第2支持プレート62、及び第3支持プレート63にそれぞれ形成される。そして、第1支持孔23A、第2支持孔23B、及び第3支持孔23Cにより、プローブPrの後端部が挿通されて支持されるプローブ支持孔23’が構成されている。
プローブ支持孔23’を形成する場合には、例えばレーザ加工機LPMを用いて第1支持プレート61の背面側、又はその反対側から基準線Zに沿ってレーザ光を照射し、その照射位置を基準線Zと直交する方向(図13の左右方向)に一定距離だけ移動させる。このようにして、プローブ支持孔23’が形成される。具体的には、図12に示すように、第1支持プレート61、第2支持プレート62、及び第3支持プレート63に第1支持孔23A、第2支持孔23B、及び第3支持孔23Cを順次形成し、第1支持孔23A、第2支持孔23B、及び第3支持孔23Cの中心を、基準線Zと直交する方向に少しずつずらして配設することにより、基準線Zに対して所定角度で傾斜した支持線Vに沿ってプローブPrの後端側部分を支持するプローブ支持孔23’が形成される。
なお、第1支持孔23A、第2支持孔23B、及び第3支持孔23Cは、レーザ加工によって形成される例に限らない。第1支持孔23A、第2支持孔23B、及び第3支持孔23Cは、第1支持プレート61、第2支持プレート62、及び第3支持プレート63の基板面に対して垂直な基準線Zに沿って形成されるので、ドリルで第1支持プレート61、第2支持プレート62、及び第3支持プレート63に垂直に孔をあければよく、ドリル加工によって第1支持孔23A、第2支持孔23B、及び第3支持孔23Cを精度よく形成することが容易である。
第1支持孔23A、第2支持孔23B、及び第3支持孔23Cは、図14の左右方向に傾斜して延びる支持線Vを挟んで相対向する一対の平行線を有し、両平行線によって形成された一対の平行面によって支持線Vの傾斜方向と直交する方向(図14における上下方向)にプローブPrの後端部が移動するのを規制する規制面MA,MB,MCが構成されている。
具体的には、第1支持孔23A、第2支持孔23B、及び第3支持孔23Cは、基準線Zに垂直な断面形状が、一対の平行線の両端をそれぞれ半円で繋いだ角丸長方形状の長円形とされている。長円形の長手方向は、支持線Vの傾斜方向に沿っている。断面長円形の長孔における、一対の平行線を含む一対の平行面が、規制面MA,MB,MCとされている。第1支持孔23A、第2支持孔23B、及び第3支持孔23Cの中心は、支持線Vの傾斜方向すなわち長孔の長手方向に沿って、予め設定されたずれ量ずつずれた位置に位置している。第1支持孔23A、第2支持孔23B、及び第3支持孔23Cの中心を、支持線Vが通るように第1支持孔23A、第2支持孔23B、及び第3支持孔23Cが配置されている。
このように電極側支持体6のプローブ支持孔23’を、支持線Vの傾斜方向に延びる一対の平行線を有する断面形状が長円形の第1支持孔23A、第2支持孔23B、及び第3支持孔23Cによって形成し、第1支持孔23A、第2支持孔23B、及び第3支持孔23Cを形成する一対の平行線により、支持線Vの傾斜方向と直交する方向にプローブの後端部が移動するのを規制する一対の規制面MA,MB,MCを構成した場合には、例えばプローブPrの外径が110μmであった場合、この規制面MA,MB,MCとプローブPrとの間に形成される間隔S’が7.0〜40μm、例えば約35μm、より好ましくは約7.5μmとなるように、第1支持孔23A、第2支持孔23B、及び第3支持孔23Cを形成することにより、傾斜状態にあるプローブPrの中間部分を容易に撓ませることができる。例えばプローブPrの外径が110μmであった場合、第1支持孔23A、第2支持孔23B、及び第3支持孔23Cの短径を約125μm、第1支持孔23A、第2支持孔23B、及び第3支持孔23Cの長径を例えば200μm程度とすることができる。
しかも、プローブPrのその撓み方向(屈曲方向)をその傾斜方向に規制することにより、検査治具4に支持された複数のプロ−ブPrが任意の方向に撓むことに起因した種々の不都合、例えば隣接するプローブPr同士が接触して損傷したり、プローブPrの傾きにばらつきが生じてその接触圧が不均一になったりするのを効果的に防止することができる。
なお、レーザ加工機LPMを用いて第1支持プレート61、第2支持プレート62、及び第3支持プレート63に、長円形の第1支持孔23A、第2支持孔23B、及び第3支持孔23Cを形成するようにした前記実施形態に代え、ドリル加工機を用いて第1支持孔23A、第2支持孔23B、及び第3支持孔23Cを形成することも可能である。しかし、レーザ加工機LPMを用いることにより、長円形の第1支持孔23A、第2支持孔23B、及び第3支持孔23Cを容易かつ適正に形成できるという利点がある。
すなわち、本発明の一局面に従う検査治具は、検査対象となる基板に設けられる検査点に対してプローブを接触させるための検査治具であって、前記基板に対向して配置される対向面が設けられた対向プレートを有する検査側支持体と、前記対向プレートの前記対向面とは反対側に位置する電極板に対向して配置される支持プレートを有する電極側支持体とを備え、前記対向プレートには、前記プローブの先端部を挿通するためのプローブ挿通孔が形成され、前記電極側支持体には、前記プローブの後端部を挿通させて支持するプローブ支持孔が、前記対向プレートのプローブ挿通孔に対応して設けられ、前記プローブ支持孔は、前記対向プレートの対向面と直交する方向の基準線に対し、一定角度で傾斜した支持線に沿って形成されるとともに、この支持線の傾斜方向と直交する方向に前記プローブの後端部が移動するのを規制する規制面を備えている。
また、本発明の一局面に従う基板検査装置は、上述の構成を有する検査治具と、プローブの後端部に対して電気的に接続されるとともに、このプローブの後端部に電気信号を与えて基板検査を行う検査部とを備える。
これらの構成によれば、前記プローブ支持孔にプロ−ブの後端部を挿通させることにより、プロ−ブを前記支持線に沿って傾斜させた状態で支持させることができるため、前記基板の検査時にプローブの中間部分を容易に撓ませることができるとともに、その撓み方向(屈曲方向)をその前記傾斜方向に規制することにより、検査治具に支持された複数のプロ−ブが任意の方向に撓むことに起因した種々の不都合、例えば隣接するプローブ同士が接触して損傷したり、各プローブの傾きにばらつきが生じてその接触圧が不均一になったりすることを、効果的に防止することができる。
また、前記電極側支持体は、複数枚の前記支持プレートが積層されることで構成されていることが好ましい。
この構成によれば、前記各支持プレートを積層して位置決めした状態で、前記支持線に沿って前記レーザ光を照射し、あるいは各支持プレートに形成されたプローブ支持孔を重ねる等により、前記プローブ支持孔を適正に形成できるという利点がある。
また、前記電極側支持体のプローブ支持孔は、前記支持線と直交する方向の断面形状が略真円形に形成され、この略真円形のプローブ支持孔を形成する円周面により前記規制面が構成されていることが好ましい。
この構成によれば、前記断面形状が略真円形に形成されたプローブ支持孔を介してプロ−ブの設置作業、及び交換作業等を容易に行うことができるとともに、プロ−ブの後端部を電極側支持体に、より安定して支持させることができるという利点がある。
また、前記電極側支持体のプローブ支持孔は、前記支持線の傾斜方向に延びる一対の平行線を有する断面形状が長円形の支持孔によって構成され、この支持孔が前記複数枚の支持プレートにそれぞれ形成され、かつ前記長円形の支持孔を形成する一対の平行線により前記規制面が構成されるとともに、前記複数枚の支持プレートに形成された各支持孔の中心が、前記基準線に対して一定方向に少しずつずらされて配設されることにより前記プローブ支持孔が構成されたものであってもよい。
この構成によれば、前記一対の平行線により構成された規制面と前記プローブとの間に形成される間隔を適正値に形成することにより、前記傾斜状態にあるプローブの撓み方向を、その前記傾斜方向に規制することにより、検査治具に支持された複数のプロ−ブが任意の方向に撓むことに起因した種々の不都合を効果的に防止できる。
また、本発明の一局面に従う検査治具の製造方法は、前記支持プレートを備えた検査治具において、前記支持線に沿って前記レーザ光を支持プレートに照射することにより前記プローブ支持孔を形成する。
この構成によれば、ドリル加工機を使用して、前記プローブ支持孔を形成した場合のように、細径のドリル刃が折れる等の問題を生じることなく、前記プローブ支持孔を、より容易かつ適正に形成することができる。
特に、前記複数枚の支持プレートが積層されてなる前記支持プレートを備えた検査治具において、各支持プレートを積層して位置決めした状態で、前記支持線に沿って前記レーザ光を照射することにより前記プローブ支持孔を形成することが好ましい。
この構成によれば、ドリル加工機を使用して、前記プローブ支持孔を形成した場合のように、細径のドリル刃が折れる等の問題を生じることなく、前記断面形状が略真円形のプローブ支持孔を、より容易かつ適正にすることができる。
このような構成の検査治具、及び基板検査装置は、簡単な構成で検査点に対するプローブの接触安定性を効果的に向上することが可能である。
この出願は、2016年7月28日に出願された日本国特許出願特願2016−148742を基礎とするものであり、その内容は、本願に含まれるものである。なお、発明を実施するための形態の項においてなされた具体的な実施態様又は実施例は、あくまでも、本発明の技術内容を明らかにするものであって、本発明は、そのような具体例にのみ限定して狭義に解釈されるべきものではない。
1 基板検査装置
4,4U,4L 検査治具
5 検査側支持体
6 電極側支持体
7 連結部材
9 電極板
20 制御部
13 第1検査部(検査部)
14 第2検査部(検査部)
16,16’ プローブ挿通孔
23,23’ プローブ支持孔
23a,23A 第1支持孔
23b,23B 第2支持孔
23c,23C 第3支持孔
51 対向プレート
61 第1支持プレート
62 第2支持プレート
63 第3支持プレート
100 基板
F 対向面
N 内周面(規制面)
MA,MB,MC 規制面
LPM レーザ加工機
V 支持線
Z 基準線

Claims (7)

  1. 検査対象となる基板に設けられる検査点に対してプローブを接触させるための検査治具であって、
    前記基板に対向して配置される対向面が設けられた対向プレートを有する検査側支持体と、
    前記対向プレートの前記対向面とは反対側に位置する電極板に対向して配置される支持プレートを有する電極側支持体とを備え、
    前記対向プレートには、前記プローブの先端部を挿通するためのプローブ挿通孔が形成され、
    前記電極側支持体には、前記プローブの後端部を挿通させて支持するプローブ支持孔が、前記対向プレートのプローブ挿通孔に対応して設けられ、
    前記プローブ支持孔は、前記対向プレートの対向面と直交する方向の基準線に対し、一定角度で傾斜した支持線に沿って形成されるとともに、この支持線の傾斜方向と直交する方向に前記プローブの後端部が移動するのを規制する規制面を備えている検査治具。
  2. 前記電極側支持体は、複数枚の前記支持プレートが積層されることで構成されている請求項1記載の検査治具。
  3. 前記支持プレートのプローブ支持孔は、前記支持線と直交する方向の断面形状が略真円形に形成され、この略真円形のプローブ支持孔を形成する円周面により前記規制面が構成されている請求項1又は2記載の検査治具。
  4. 前記電極側支持体のプローブ支持孔は、前記支持線の傾斜方向に延びる一対の平行線を有する断面形状が長円形の支持孔によって構成され、この支持孔が前記複数枚の支持プレートにそれぞれ形成され、かつ前記長円形の支持孔を形成する一対の平行線により前記規制面が構成されるとともに、前記複数枚の支持プレートに形成された各支持孔の中心が、前記基準線に対して一定方向に少しずつずらされて配設されることにより前記プローブ支持孔が構成されている請求項2記載の検査治具。
  5. 請求項1〜4のいずれか1項に記載の検査治具と、プローブの後端部に対して電気的に接続されるとともに、このプローブの後端部に電気信号を与えて基板検査を行う検査部とを備えた基板検査装置。
  6. 請求項1〜4のいずれか1項に記載の検査治具の製造方法であって、
    前記支持プレートにレーザ光を照射してレーザ加工を行うことにより前記プローブ支持孔を形成する検査治具の製造方法。
  7. 請求項3項に記載の検査治具の製造方法であって、
    前記複数枚の支持プレートを積層して位置決めした状態で、前記支持線に沿って前記レーザ光を照射することにより前記プローブ支持孔を形成する検査治具の製造方法。
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