JP4504541B2 - プローブ装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ICチップやLCD(液晶表示体)等の被検査物の微細な電極にコンタクトピンを接触させて回路試験等の電気的なテストを行うためのプローブ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、プローブ装置は、ICチップやLSI等の半導体チップ、またはLCD(液晶表示体)等の各バンプやパッド等の電極にコンタクトプローブのコンタクトピンを押圧接触させ、プリント基板を介してテスターに接続して電気的なテストに用いられる。
コンタクトプローブ1は、例えば図3に示すようにNi基合金等からなる複数本のパターン配線2…の上に接着剤層を介してフィルム3が被着され、フィルム3から突出するパターン配線2…の先端部はコンタクトピン2a…とされている。またフィルムの幅広の基部1bには窓部4が形成され、この窓部4にはパターン配線2…の引き出し配線部5…が設けられている。
尚、フィルム3はポリイミド等の樹脂フィルム層からなり、或いはポリイミド等の樹脂フィルム層に銅箔Cu等の金属フィルム層がグラウンドとして積層されたもの等でもよい。
【0003】
このようなコンタクトプローブ1は、複数枚を一組として、図4及び図5に示すようにマウンティングベースやトップクランプやボトムクランプ等のメカニカルパーツ7に組み込まれてプローブ装置8とされ、各コンタクトプローブ1のコンタクトピン2a…をそれぞれ半導体ICチップやLCD等のパッドやバンプ等の微細な電極端子に接触させることになる。
即ち、図4及び図5に示すプローブ装置8において、円盤形状をなし中央窓部10aを有するプリント基板10の上に、例えばトップクランプ11を取り付け、またコンタクトプローブ1の先端部1aを両面テープ等でその下面に取り付けたマウンティングベース12を、トップクランプ11にボルト等で固定する。そしてボトムクランプ14でコンタクトプローブ1の基部1bを押さえつける。
これによって、コンタクトプローブ1の先端部1aがマウンティングベース12の下面で下方に向けた傾斜状態に保持され、コンタクトプローブ1の基部1bにおいてパターン配線2…の引き出し配線部5…がボトムクランプ14の弾性体15で窓部4を通してプリント基板10の下面の電極16に押し付けられて接触状態に保持されることになる。
【0004】
ここで、上述のプローブ装置8においては、各コンタクトプローブ1は、コンタクトピン2aの先端が検査対象の電極端子に対して適切に接触するようにそれぞれ位置調整される。この際、コンタクトプローブ1の位置は、数μm単位で調整される。
このプローブ装置8では、図5に示すように、マウンティングベース12を、トップクランプ11に対して固定される基端部18と、コンタクトプローブ1の先端部1aが取り付けられる先端部19とに分割しており、さらにマウンティングベース12は、これら基端部18と先端部19とを螺着する引きボルト20と、基端部18に設けられて、基端部18の先端部19に対向する面から先端を突出可能とされる押しボルト21とを有している。
引きボルト20は、先端部19を基端部18に近接させるように作用するものであって、押しボルト21は、その先端によって先端部19を押圧して先端部19を基端部18から離間させるように作用するものである。
そして、引きボルト20及び押しボルト21を操作して、先端部19を基端部18に近接させるように作用する力と、先端部19を基端部18から離間させるように作用する力とを釣り合わせることで、これら基端部18と先端部19とを位置決めした状態で固定している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、先端部19は、これら引きボルト20と押しボルト21とによってのみ基端部18に対する相対位置を決定されるので、これら基端部18と先端部19の間隔の調整(これをZ軸方向の位置調整とする)だけでなく、別の箇所に設けた調整ネジ(X、Y軸方向の位置調整用、図示せず)でX、Y軸方向の位置調整も行う必要があり、調整作業が煩雑であった。
また、先端部19は、基端部18に対してX、Y、Z軸方向の相対位置の自由度の他に、基端部18に対して傾斜する自由度も有している。このため、従来は、図6に示すようにこれら引きボルト20及び押しボルト21を複数設けて先端部19を複数点で支持し、これら各引きボルト20、押しボルト21をそれぞれ操作して先端部の各部で基端部18との間隔を調整することで、基端部18に対する先端部19の傾斜角の調整を行っていた。
しかし、多くのボルトを操作する必要があり、また各ボルトの調整量のバランスをとる必要があるので、調整作業は困難かつ煩雑であった。
また、一般に、検査対象物の検査は80°Cから120°C程度の高温の状況下で行われることがあるので、マウンティングベース12の各部は調整時の状態に対して熱膨張した状態で検査に使用される。しかし、基端部18及び先端部19は引きボルト20、押しボルト21のみで固定されていることと、基端部18及び先端部19は引きボルト20、押しボルト21と材質が異なることによる熱膨張率の違いによって調整後の位置ずれが起きる可能性があった。
加えて、再調整が必要な場合、マウンティングベース12をトップクランプ11から取り外した際には、引きボルトや押しボルトが緩んでセッティングがずれやすかった。
【0006】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、コンタクトプローブの針先の位置調整が容易なプローブ装置を提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るプローブ装置は、プローブ装置本体に、先端よりコンタクトピンが突出するコンタクトプローブが装着されてなるプローブ装置において、前記プローブ装置本体には、上面をトップクランプの下面に面接触させて固定し、下面には前記コンタクトプローブの先端が下方に向けた傾斜状態に保持されるように接した状態で装着され、前記コンタクトピンの位置を調整する針先位置調整部が設けられており、該針先位置調整部には、前記上面と前記下面の間に、前記コンタクトプローブの前記先端が位置し得る側の側面から前記コンタクトプローブの基端が位置し得る側の側面に向けて、前記上面と略平行にスリットが形成され、前記スリットを境にして、前記プローブ装置本体に固定された基端部と、前記コンタクトプローブを支持する先端部とに区分され、かつ、これらが前記コンタクトプローブの基端が位置し得る側に設けられる接続部で連結されてなる調整部本体と、
前記接続部を支点として、前記コンタクトプローブの前記先端が位置し得る側での前記基端部と前記先端部との間隔を調整する間隔調整手段とが設けられ、前記間隔調整手段は、前記基端部と前記先端部とを螺着する引きボルトと、前記基端部においてその基端側から前記先端部側に通じて形成されるボルト穴に螺合されて、前記スリット内に突出される先端で前記先端部を押圧可能とされる押しボルトとを有していることを特徴とする。
【0008】
このように構成されるプローブ装置においては、針先位置調整部の先端部は、その基端部に対して接続部で接続されているので、先端部は、基端部に対して接続部を支点として傾斜する自由度のみをもつことになり、その可動範囲も、接続部の弾性変形の範囲内に限定される。
すなわち、先端部は、基端部に対するX、Y軸方向の大きな位置調整が不要となるので、数μm程度の微動の範囲ではコンタクトプローブの先端が位置し得る側での、先端部の基端部に対する間隔の調整(Z軸方向の位置調整)を行うだけで済む。
このように、針先位置調整部において、基端部に対する先端部の可動方向が単純化され、その可動範囲も限定されるので、これら基端部と先端部の位置調整、すなわちコンタクトプローブのコンタクトピンの先端の位置調整が容易になる。また、これによって熱膨張を考慮した調整も容易となる。
さらに、このように基端部に対する先端部の可動方向が単純化され、その可動範囲も限定されることで、セッティングが安定し、例えば針先位置調整部をプローブ装置本体に対して着脱しても、セッティングがずれにくく、また仮にセッティングがずれたとしても再調整が容易である。
また、例えば調整部本体は、一つの部材に例えばすり割り等の簡単な手段でスリットを設けることで形成することができ、また間隔調整手段は、前記調整部本体においてコンタクトプローブの先端が位置し得る側にだけ設置すればよいので、針先位置調整部の部品点数、加工工数を低減することができる。
【0009】
また、間隔調整手段を、前記基端部と前記先端部とを螺着する引きボルトと、前記基端部においてその基端側から前記先端部側に通じて形成されるボルト穴に螺合されて、前記スリット内に突出される先端で前記先端部を押圧可能とされる押しボルトとを有する構成としている。
先端部は、接続部が弾性変形することによって基端部に対する位置関係が変わるものであり、接続部が弾性変形した際の応力は、常に先端部と基端部の位置関係を初期状態に戻す向きに作用する。すなわち、引きボルトを操作して、先端部を基端部に近接させる場合には、接続部に生じる応力は先端部を基端部から離間させる向きに作用し、先端部が常に引きボルトに密着させられるので、これらの間のあそびが低減される。また、押しボルトを操作して、先端部を基端部から離間させる場合には、接続部に生じる応力は先端部を基端部に近接させる向きに作用し、先端部が常に押しボルトに密着させられるので、これらの間のあそびが低減される。
このように、引きボルトまたは押しボルトを操作すると、先端部はこれら引きボルトまたは押しボルトの動きにスムーズかつ正確に追従するので、さらに調整が容易になる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図1及び図2を用いて説明するが、上述の従来技術と同一または同様の部分には同一の符号を用いて説明する。
図1は本発明に係るプローブ装置の要部縦断面図、図2は本発明のプローブ装置に用いられるマウンティングベース(針先位置調整部)を上面側から示す平面図である。本発明のプローブ装置31は、図4、5、6に示した従来のプローブ装置8とほぼ同様の構成からなるものであって、トップクランプ11に、マウンティングベース12の代わりに、マウンティングベース32(針先位置調整部)を装着してなるものである。
マウンティングベース32は、大略四角柱状をなし、上面33aをトップクランプ11の下面11aに面接触させた状態で、図示せぬボルト等によって着脱を可能にして装着されるベース本体33を有している。ベース本体33の下面33bは、コンタクトプローブ1の先端部1aがその一面を接した状態で装着されるものであって、下面33bは、コンタクトプローブ1の先端部1aが下方に向けた傾斜状態に保持されるように、コンタクトプローブ1の基端が位置し得る側から先端部1aが位置し得る側に行くにつれて下方に突出するよう上面33aに対して傾斜されている。
【0011】
ベース本体33は、上下面33a、33bの間に、コンタクトプローブ1の先端が位置し得る側の側面33cからコンタクトプローブ1の基端が位置し得る側の側面33dに向けて、上面33aと略平行にしてスリット34が形成されている。ベース本体33は、このスリット34を境にして、トップクランプ11に固定される基端部36と先端部38とに区分され、かつこれらがコンタクトプローブ1の基端が位置し得る側に設けられる接続部37で接続されたものである。
またベース本体33には、コンタクトプローブ1の先端が位置し得る側での基端部36と先端部37との間隔を調整する間隔調整手段39が設けられている。
【0012】
図2に示すように、基端部36において、上面33a側から見て側面33c側の両コーナー近傍の位置には、上面33aに略直交させて、上面33aから基端部36の下面36aまで通じる第一のボルト穴41がそれぞれ形成されている。
図1及び図2に示すように、これら第一のボルト穴41には、それぞれ上面33a側から押しボルト42が挿通されている。押しボルト42は、各第一のボルト穴41と螺合されており、その軸線回りに回転させられることで、その先端のスリット34内への突出量を調整可能とされている。ここで、押しボルト42としては、上面33a側への突出をなくすことができるよう、無頭のボルトを用いてもよい。
【0013】
また、基端部36には、上面33a側からみて両第一のボルト穴41に対して略等距離となる位置に、上面33aに略直交させて、上面33aから下面36aまで通じるボルト挿通孔43が形成されている。本実施の形態では、ボルト挿通孔43は、両第一のボルト穴41よりもわずかに側面33d側に位置して設けられている。
また、ボルト挿通孔43の上面33a側の端部には座ぐりが形成されており、これによって後述する引きボルト45の頭部を受けるようになっている。
そして、先端部38の上面38a側には、基端部38のボルト挿通孔43と略同軸にして第二のボルト穴44が形成されている。これらボルト挿通孔43と第二のボルト穴44には、上面33a側から引きボルト45が挿通されている。引きボルト45は、第二のボルト穴44に螺合されており、その頭部は、ボルト挿通孔43に設けられた座ぐりに受けられるようになっている。
ここで、プローブ装置31のトップクランプ11には、基端部38の第一のボルト穴41及びボルト挿通孔43に対向する位置に、それぞれ上面から下面に通じる貫通孔46が形成されており、これによって、トップクランプ11にマウンティングベース32を装着した状態でも、トップクランプ11の上面から、貫通孔46を通じて押しボルト42、引きボルト45の操作が可能とされている。
【0014】
本実施の形態のプローブ装置31は、従来のプローブ装置8と同様、複数枚のコンタクトプローブ1を一組として使用するものである。
以下より、このプローブ装置31の組み立て手順と、各コンタクトプローブ1におけるコンタクトピン2aの先端位置の調整について説明する。
【0015】
まず、各マウンティングベース32の下面33bに、コンタクトプローブ1の先端部1aを両面テープ等で取り付ける。
次に、各マウンティングベース32の上面33aをトップクランプ11の下面11aに面接触させ、この状態で各マウンティングベース32のトップクランプ11の下面に平行な方向の位置(X、Y軸方向の位置)を調整してコンタクトピン2aの先端の位置を調整しつつ、マウンティングベース32を図示せぬボルト等によってトップクランプ11に固定する。この調整作業は、各コンタクトピン2aの先端位置のX、Y軸方向の位置調整も兼ねている。
そして、プリント基板10の上にトップクランプ11を取り付け、ボトムクランプ14でコンタクトプローブ1の基部1bを押さえつけ、プローブ装置31を組み上げる。
【0016】
次に、各コンタクトプローブ1におけるコンタクトピン2aの先端位置の調整のうち、高さ方向の位置調整(Z軸方向の位置調整)を行う。
この調整作業は、各コンタクトプローブ1が装着される各マウンティングベース32について、引きボルト45または押しボルト42のいずれかを操作して、スリット34においてコンタクトピン2aの先端が位置し得る側(側面33c側)での基端部36と先端部38との間隔を調整することで行われる。
すなわち、コンタクトピン2aの先端の位置を下方に移動させる場合には、引きボルト45を操作して基端部36に対する先端部38の締め付けを緩めるとともに、押しボルト42を操作して、押しボルト42の先端によって先端部38の上面38aを下方に向けて押圧する。これによって接続部37を弾性変形させて、接続部37を支点として、先端部38のうち、側面33c側の端部が下方に移動するように先端部38を傾斜させる。
同様に、コンタクトピン2aの先端の位置を上方に移動させる場合には、押しボルト42を操作して押しボルト42による先端部38の押圧を緩めるとともに、引きボルト45を操作して、基端部36に対して先端部38を締め付ける。これによって接続部37を弾性変形させて、接続部37を支点として、先端部38のうち、側面33c側の端部が上方に移動するように先端部38を傾斜させる。
【0017】
この調整作業によって接続部37が弾性変形した際の応力は、常に先端部38と基端部36の位置関係を初期状態に戻す向きに作用する。すなわち、引きボルト45を操作して、先端部38を初期状態よりも基端部36に近接させる場合には、接続部37に生じる応力は先端部38を基端部36から離間させる向きに作用し、先端部38が常に引きボルト45に密着させられるので、これらの間のあそびが低減される。また、押しボルト42を操作して、先端部38を初期状態よりも基端部36から離間させる場合には、接続部37に生じる応力は先端部38を基端部36に近接させる向きに作用し、先端部38が常に押しボルト42に密着させられるので、これらの間のあそびが低減される。
このように、引きボルト45または押しボルト42を操作すると、先端部38はこれら引きボルト45または押しボルト42の動きにスムーズかつ正確に追従する。
そして、この調整によって各コンタクトプローブ1のコンタクトピン2aの高さが揃ったところで、各マウンティングベース32において、押しボルト42または引きボルト45、もしくはこれら両方を操作して、押しボルト42が基端部36と先端部38とを離間させる力と、引きボルト45が基端部36と先端部38とを近接させる力を釣り合わせてこれらの相対位置を固定することで、各コンタクトプローブ1についてコンタクトピン2aの先端位置を固定する。
【0018】
本実施の形態のプローブ装置31においては、基端部36に対する先端部38の可動方向が単純化され、その可動範囲も限定されるので、これら基端部36と先端部38の位置調整、すなわちコンタクトピン2aの先端の位置調整が容易になる。また、これによって熱膨張を考慮した調整も容易となる。
さらに、このように基端部36に対する先端部38の可動方向が単純化され、その可動範囲も限定されることで、セッティングが安定し、例えばマウンティングベース32をトップクランプ11に対して着脱しても、セッティングがずれにくく、また仮にセッティングがずれたとしても再調整が容易である。
また、例えばベース本体33は、一つの部材に例えばすり割り等の簡単な手段でスリット34を設けることで形成することができ、また間隔調整手段39は、ベース本体33においてコンタクトプローブ1の先端が位置し得る側にだけ設置すればよいので、マウンティングベース32の部品点数、加工工数を低減することができる。
そして、引きボルト45または押しボルト42を操作すると、先端部38はこれら引きボルト45または押しボルト42の動きにスムーズかつ正確に追従するので、さらに調整が容易になる。
【0019】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果を奏する。
請求項1記載のプローブ装置によれば、基端部に対する先端部の可動方向が単純化され、その可動範囲も限定されるので、これら基端部と先端部の位置調整、すなわちコンタクトプローブのコンタクトピンの先端の位置調整が容易になる。また、これによって熱膨張を考慮した調整も容易となる。
さらに、このように基端部に対する先端部の可動方向が単純化され、その可動範囲も限定されることで、セッティングが安定し、例えば針先位置調整部をプローブ装置本体に対して着脱しても、セッティングがずれにくく、また仮にセッティングがずれたとしても再調整が容易である。
また、例えば調整部本体は、一つの部材に例えばすり割り等の簡単な手段でスリットを設けることで形成することができ、また間隔調整手段は、前記調整部本体においてコンタクトプローブの先端が位置し得る側にだけ設置すればよいので、針先位置調整部の部品点数、加工工数を低減することができる。
【0020】
また、請求項1記載のプローブ装置によれば、引きボルトまたは押しボルトを操作すると、先端部はこれら引きボルトまたは押しボルトの動きにスムーズかつ正確に追従するので、さらに調整が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態によるプローブ装置の要部縦断面図である。
【図2】 実施の形態のプローブ装置に用いられるマウンティングベース(針先位置調整部)を上面側から見た平面図である。
【図3】 従来のコンタクトプローブの平面図である。
【図4】 従来のプローブ装置の分解斜視図である。
【図5】 図4に示すプローブ装置の要部縦断面図である。
【図6】 従来のマウンティングベースを上面側から見た平面図である。
【符号の説明】
1 コンタクトプローブ 2a コンタクトピン
31 プローブ装置 32 マウンティングベース(針先位置調整部)
33 ベース本体(調整部本体) 34 スリット
36 基端部 37 接続部
38 先端部 39 間隔調整手段
41 第一のボルト穴 42 押しボルト
45 引きボルト
Claims (2)
- プローブ装置本体に、先端よりコンタクトピンが突出するコンタクトプローブが装着されてなるプローブ装置において、
前記プローブ装置本体には、上面をトップクランプの下面に面接触させて固定し、下面には前記コンタクトプローブの先端が下方に向けた傾斜状態に保持されるように接した状態で装着され、前記コンタクトピンの位置を調整する針先位置調整部が設けられており、
該針先位置調整部には、
前記上面と前記下面の間に、前記コンタクトプローブの前記先端が位置し得る側の側面から前記コンタクトプローブの基端が位置し得る側の側面に向けて、前記上面と略平行にスリットが形成され、
前記スリットを境にして、前記プローブ装置本体に固定された基端部と、前記コンタクトプローブを支持する先端部とに区分され、かつ、これらが前記コンタクトプローブの基端が位置し得る側に設けられる接続部で連結されてなる調整部本体と、
前記接続部を支点として、前記コンタクトプローブの前記先端が位置し得る側での前記基端部と前記先端部との間隔を調整する間隔調整手段とが設けられ、
前記間隔調整手段は、
前記基端部と前記先端部とを螺着する引きボルトと、
前記基端部においてその基端側から前記先端部側に通じて形成されるボルト穴に螺合されて、前記スリット内に突出される先端で前記先端部を押圧可能とされる押しボルトとを有していることを特徴とするプローブ装置。 - 前記基端部の上面から下面まで通じる第一のボルト穴とボルト挿通孔が形成され、前記ボルト挿通孔の前記基端部の上面側の端部に座ぐりが形成され、前記先端部の上面側には、前記ボルト挿通孔と略同軸に第二のボルト穴が形成され、
前記押しボルトは前記第一のボルト穴と螺合し、前記押しボルトの先端の前記スリット内への突出量が調整可能とされ、
前記引きボルトは、前記ボルト挿通孔に挿通され、前記第二のボルト穴に螺合し、前記引きボルトの頭部が前記座ぐりで受けられ、
前記トップクランプには、前記第一のボルト穴及び前記ボルト挿通孔に対向する位置に、上面から下面に通じる貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項1記載のプローブ装置。
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