JP4504541B2 - プローブ装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【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)

1. 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。
2. 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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