JP6584816B2 - プローブユニットおよびプローブユニット製造方法 - Google Patents

プローブユニットおよびプローブユニット製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、プローブピンとプローブピンを支持する支持部とを備えたプローブユニットおよびそのプローブユニットを製造するプローブユニット製造方法に関するものである。
この種のプローブユニットとして、下記特許文献1において出願人が開示したプローブが知られている。このプローブは、プローブ本体および固定具を備えている。固定具は、プローブ本体を固定するプローブ固定部と、プローブ案内機構に取り付けるための取付部と、プローブ固定部および取付部を連結する一対の連結用アームとを備えて構成されている。この場合、各連結用アームにおける取付部との連結箇所およびプローブ固定部との連結箇所には、連結用アームを厚み方向(上下方向)に円弧状に切り欠いた支点がそれぞれ形成されている。このプローブでは、固定具におけるプローブ固定部、取付部、連結用アームおよび各支点により、プロービングの向きとは逆向きへのプローブピンの直動または近似的な直動を許容する四節回転機構が構成される。このため、このプローブでは、プロービング対象の表面にプローブ本体の先端が接触した状態から取付部がさらに下降したときに、プロービング対象の表面上をプローブ本体の先端が移動することによる接触痕の発生を少なく抑えることが可能となっている。
特許第4717144号公報(第5−6頁、第1図)
ところが、上記した従来のプローブには、改善すべき以下の課題がある。すなわち、このプローブでは、各連結用アームを厚み方向に切り欠くことによって支点を形成している。この場合、切り欠き部分を支点として機能させるには、切り欠き部分の剛性を他の部分よりも十分に低下させる必要があり、このためには、切り欠き部分と他の部分(切り欠いていない部分)との厚みを明確に異ならせる必要がある。このため、従来のプローブでは、連結用アームの厚み(切り欠いていない部分の厚み)をある程度厚くする必要がある。一方、プロービングの際には、プローブ本体の先端部と接触対象との接触によって接触対象に打痕が生じる。この場合、プローブ全体の質量が大きいほど大きな打痕が生じることとなる。このため、打痕を小さくするためには、プローブ全体の質量を小さくする必要がある。しかしながら、従来のプローブでは、上記したように、連結用アームの厚みをある程度厚くする必要があることから軽量化が困難となっており、この点の改善が望まれている。
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、軽量化を実現し得るプローブユニットおよびプローブユニット製造方法を提供することを主目的とする。
上記目的を達成すべく請求項1記載のプローブユニットは、プローブピンと、当該プローブピンを支持する支持部とを備えたプローブユニットであって、前記支持部は、前記プローブピンをプロービングさせる際のプロービングの向きに沿って互いに離間して対向する状態で配置された帯状の第1アームおよび第2アームと、当該各アームの各基端部を保持する保持部と、前記プローブピンを取り付け可能に構成されると共に前記各アームの各先端部同士を連結する連結部とを備えて、前記プロービングの向きとは逆向きへの前記プローブピンの直動または近似的な直動を許容する四節リンク機構を構成し、前記各アームは、前記基端部よりも前記先端部側の第1部位および当該第1部位よりも当該先端部側の第2部位に、当該各アームの厚み方向に突出して突出量が当該各アームの長さ方向に沿って連続的に変化するように湾曲させて当該各アームにおける他の部位よりも剛性を低下させた湾曲部がそれぞれ形成されて、当該各湾曲部の間の中間部位が前記四節リンク機構を構成する各リンクとして機能すると共に、当該各湾曲部の形成部位が前記四節リンク機構を構成するジョイントとして機能するように構成され、前記プローブピンは、前記第1アームの前記先端部および前記第2アームの前記先端部に固定されて当該プローブピンが前記連結部として機能するように構成されている。
請求項記載のプローブユニットは、請求項1記載のプローブユニットにおいて、前記第1アームおよび前記第2アームの少なくとも一方は、当該少なくとも一方のアームの長さ方向に沿って前記中間部位に形成されたリブを備えて構成されている。
請求項記載のプローブユニットは、請求項1または2記載のプローブユニットにおいて、前記プローブピンを一対備えると共に、前記第1アームおよび前記第2アームをそれぞれ一対備え、前記保持部は、前記一対の第1アームが隣接して延在する状態で当該各第1アームの前記各基端部を保持すると共に、前記一対の第2アームが隣接して延在する状態で当該各第2アームの前記各基端部を保持する。
請求項記載のプローブユニットは、請求項記載のプローブユニットにおいて、前記各第1アームは、当該各第1アームの前記各基端部が前記保持部によって保持されるときの位置関係を維持した状態で当該各第1アームを一体に作製した後に、前記各基端部が前記保持部によって保持された状態で当該各第1アームにおける少なくとも前記基端部の近傍から前記先端部までの間を分離して構成され、前記各第2アームは、当該各第2アームの前記各基端部が前記保持部によって保持されるときの位置関係を維持した状態で当該各第2アームを一体に作製した後に、前記各基端部が前記保持部によって保持された状態で当該各第2アームにおける少なくとも前記基端部の近傍から前記先端部までの間を分離して構成されている。
請求項記載のプローブユニットは、請求項記載のプローブユニットにおいて、前記各第1アームは、非導電性を有して前記各基端部同士が連結された状態で一体に作製されると共に当該各基端部が連結された状態のまま前記保持部によって保持され、前記各第2アームは、非導電性を有して前記各基端部同士が連結された状態で一体に作製されると共に当該各基端部が連結された状態のまま前記保持部によって保持されている。
請求項記載のプローブユニットは、請求項1からのいずれかに記載のプローブユニットにおいて、前記各アームのうちの前記プロービングの際にプロービング対象側に位置するアームにおける当該プロービング対象に対向する面側に絶縁体を介して配設された導電性を有するシールド板を備えている。
請求項記載のプローブユニット製造方法は、請求項記載のプローブユニットを製造するプローブユニット製造方法であって、前記一対の第1アームの前記各基端部が前記保持部によって保持されるときの位置関係を維持した状態で当該両第1アームを一体に作製した後に、当該各第1アームにおける少なくとも前記基端部の近傍から前記先端部までの間を分離させて当該各第1アームを作製し、前記一対の第2アームの前記各基端部が前記保持部によって保持されるときの位置関係を維持した状態で当該両第2アームを一体に作製した後に、当該各第2アームにおける少なくとも前記基端部の近傍から前記先端部までの間を分離させて当該各第2アームを作製して前記プローブユニットを製造する。
請求項記載のプローブユニット製造方法は、請求項記載のプローブユニット製造方法において、前記一対の第1アームの前記各基端部が前記保持部によって保持されるときの位置関係を維持した状態で、前記一体に作製した各第1アームの前記各基端部を前記保持部に保持させた状態で当該各第1アームにおける少なくとも前記基端部の近傍から前記先端部までの間を分離させ、前記一体に作製した各第2アームの前記各基端部を前記保持部に保持させた状態で当該各第2アームにおける少なくとも前記基端部の近傍から前記先端部までの間を分離させて前記プローブユニットを製造する。
請求項1記載のプローブユニットでは、帯状の第1アームおよび第2アームにおける基端部よりも先端部側の第1部位および第1部位よりも先端部側の第2部位に各アームにおける他の部位よりも剛性を低下させた湾曲部がそれぞれ形成されて、各湾曲部の間の中間部位が各リンクとして機能すると共に、各湾曲部の形成部位がジョイントとして機能する四節リンク機構が支持部によって構成される。つまり、このプローブユニットでは、帯状の各アームに湾曲部を形成して、その湾曲部の形成部位を弾性変形し易くすることで、形成部位をジョイントとして機能させている。このため、このプローブユニットによれば、アームを厚み方向に切り欠いてその部分をジョイントとして機能させる(アームにある程度の厚みが必要な)従来の構成と比較して、各アームを十分に薄形化することができるため、各アームを十分に軽量化することができる結果、プローブユニットを十分に軽量化することができる。したがって、このプローブユニットによれば、プロービングの際のプロービング対象に対するプローブピンの接触によってプロービング対象に生じる打痕を十分に小さく抑えることができる。
また、プローブピンを連結部として機能するようにプローブユニットを構成したことにより、プローブピンとは別部材の連結部を設ける構成と比較して、プローブユニットをさらに軽量化することができる。
請求項記載のプローブユニットによれば、第1アームおよび第2アームの少なくとも一方の長さ方向に沿ってそのアームの中間部位にリブを形成したことにより、中間部位の剛性を湾曲部の形成部位よりも高めることができるため、各湾曲部の形成部位をさらに弾性変形し易くすることができる。したがって、このプローブユニットによれば、アームの中間部位がリンクとして機能し、各湾曲部の各形成部位がジョイントとして機能する四節リンク機構が、プローブピンの先端部が直動(または近似的直動)するようにスムーズに動作する結果、プロービングの際にプローブピンの先端部がプロービング対象の表面上を移動することによる傷の発生をより確実に防止することができる。
また、請求項記載のプローブユニットでは、プローブピンを一対備えると共に、第1アームおよび第2アームをそれぞれ一対備え、保持部が、一対の第1アームの各基端部を保持すると共に、一対の第2アームの各基端部を保持する。つまりこのプローブユニットでは、支持部によって一対のプローブピンが支持されている。このため、このプローブユニットによれば、プロービング対象における1つのプロービング部位に対して2つのプローブピンをプロービングさせて行う四端子法や四端子対法による測定や検査においてこのプローブユニットを好適に使用することができると共に、プロービングの際にプローブピンの打撃によって生じる打痕を十分に小さく抑えることができる。
また、請求項記載のプローブユニットでは、一対の第1アームおよび一対の第2アームの各基端部が保持部によって保持されるときの位置関係を維持した状態で各第1アームおよび各第2アームを一体に作製した後に、各基端部が保持部によって保持された状態で基端部の近傍から先端部までの間を分離して各第1アームおよび各第2アームが構成されている。このため、このプローブユニットによれば、一対の第1アームおよび一対の第2アームを同じ作製条件(同じ材質の材料や同じ材料の同一部分を用いた同じ加工条件)でそれぞれ一度に作製できるため、材質的なばらつきや条件の相異による各アームにおける寸法や弾性率などの諸元のばらつきを少なく抑えることができる。また、このプローブユニットによれば、各第1アームおよび各第2アームを一体に作製したときの位置関係を維持した状態で、各第1アームおよび各第2アームを保持部に保持させることができるため、各第1アームおよび各第2アームを保持部に保持させる際の各第1アーム同士および各第2アーム同士の位置ずれの発生を確実に防止することができる。したがって、このプローブユニットによれば、正確なプロービングを実現することができる。
また、請求項記載のプローブユニットでは、各第1アームおよび第2アームが、非導電性を有して各基端部同士が連結された状態でそれぞれ一体に作製されると共に各基端部が連結された状態のまま保持部によって保持されている。このため、このプローブユニットによれば、各第1アームおよび各第2アームを保持部に一度に保持させることができる結果、組立効率を十分に向上させることができる。
また、請求項記載のプローブユニットによれば、プロービングの際にプロービング対象側に位置するアームにおけるプロービング対象に対向する面側に絶縁体を介して配設された導電性を有するシールド板を備えたことにより、アームとプロービング対象との間の浮遊容量を十分に低減させることができるため、浮遊容量による検査精度の低下を確実に防止することができる。
また、請求項記載のプローブユニット製造方法によれば、一対の第1アームが保持されるときの位置関係を維持した状態で両第1アームを一体に作製した後に基端部の近傍から先端部までの間を分離させて各第1アームを作製し、一対の第2アームが保持されるときの位置関係を維持した状態で両第2アームを一体に作製した後に基端部の近傍から先端部までの間を分離させて各第2アームを作製することにより、一対の第1アームおよび一対の第2アームを同じ作製条件(同じ材質の材料や同じ材料の同一部分を用いた同じ加工条件)でそれぞれ一度に作製することができる、このため、このプローブユニット製造方法によれば、材質的なばらつきや条件の相異による各アームにおける寸法や弾性率などの諸元のばらつきを少なく抑えることができる結果、正確なプロービングが可能なプローブユニットを製造することができる。
また、請求項記載のプローブユニット製造方法によれば、各第1アームおよび各第2アームを一体に作製したときの位置関係を維持した状態で、各第1アームおよび各第2アームを保持部に保持させることができるため、各第1アームおよび各第2アームを保持部に保持させる際の各第1アーム同士および各第2アーム同士の位置ずれの発生を確実に防止することができる。したがって、このプローブユニット製造方法によれば、より正確なプロービングが可能なプローブユニットを製造することができる。
プローブユニット1の構成を示す斜視図である。 プローブユニット1の分解斜視図である。 移動機構300に固定した状態のプローブユニット1の側面図である。 プローブユニット1の平面図である。 プローブユニット1の底面図である。 プローブユニット1の動作を説明する第1の説明図である。 プローブユニット1の動作を説明する第2の説明図である。 プローブユニット101の構成を示す斜視図である。 アーム111の作製方法を説明する第1の説明図である。 アーム111の作製方法を説明する第2の説明図である。 アーム112の作製方法を説明する第1の説明図である。 アーム112の作製方法を説明する第2の説明図である。 プローブユニット1Aの側面図である。 プローブユニット601の構成を示す斜視図である。 プローブユニット601の製造方法を説明する第1の説明図である。 プローブユニット601の製造方法を説明する第2の説明図である。 プローブユニット601の製造方法を説明する第3の説明図である。 プローブユニット601の製造方法を説明する第4の説明図である。 プローブユニット1Bの構成を示す斜視図である。 プローブユニット1Cの構成を示す斜視図である。 プローブユニット1Dの構成を示す斜視図である。
以下、プローブユニットおよびプローブユニット製造方法の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
最初に、プローブユニットの一例としての図1に示すプローブユニット1の構成について説明する。プローブユニット1は、同図および図2に示すように、プローブピン2および支持部3を備えて構成されている。
プローブピン2は、図1,2に示すように、先端部2aが尖った円柱状に形成されている。このプローブピン2は、移動機構300(図3参照)によってプローブユニット1が移動させられたときにプロービング対象(例えば、同図に示す基板200)に先端部2aがプロービング(接触)させられる。
支持部3は、プローブピン2を支持可能に構成されている。具体的には、支持部3は、図1〜図3に示すように、アーム11(第1アーム)、アーム12(第2アーム)および保持部13を備えて構成されている。
アーム11,12は、図1〜図5に示すように、帯状(長細い板状)にそれぞれ形成されている。この場合、アーム11,12は、一例として、金属で形成されて、導電性を有している。また、アーム11,12は、プローブピン2をプロービングさせる際のプロービングの向き(図3における下向き)に沿って互いに離間して各面同士が対向する状態で配置されている。また、アーム11,12は、保持部13によって基端部21a,22aが保持されている。
また、図3〜図5に示すように、アーム11における基端部21aよりもやや先端部21b側の部位(第1部位)には、湾曲部C1aが形成され、アーム11における先端部21bよりもやや基端部21a側の部位(第1部位よりも先端部21b側の第2部位)には、湾曲部C1bが形成されている。また、アーム12における基端部22aよりもやや先端部22b側の部位(第1部位)には、湾曲部C2aが形成され、アーム12における先端部22bよりもやや基端部22a側の部位(第1部位よりも先端部22b側の第2部位)には、湾曲部C2bが形成されている。なお、以下の説明において、各湾曲部C1a,C1b,C2a,C2bを区別しないときには、「湾曲部C」ともいう。この場合、各湾曲部Cは、図3〜図5に示すように、各アーム11,12の厚み方向(図3における上向き)に湾曲して、各アーム11,12の幅方向に延在するように形成されている。具体的には、各湾曲部Cは、上向きに突出し、その突出量が各アーム11,12の長さ方向に沿って連続的に変化する形状(例えば、図3に示すように、側面視が半円弧状(または半楕円弧状)の形状)に形成されている。
また、図3,4に示すように、アーム11における各湾曲部C1a,C1bの間の中間部位21cには、リブ21eが形成されている。この場合、リブ21eは、一例として、断面形状が上方(図3における上方:アーム12から離反する向き)に突出する半円筒形(半楕円筒形)をなして、アーム11の長さ方向に沿って延在するように形成されている。また、図3,5に示すように、アーム12における各湾曲部C2a,C2bの間の中間部位22cには、リブ22eが形成されている。この場合、リブ22eは、一例として、断面形状が上方(図3における上方:アーム11に近づく向き)に突出する半円筒形(半楕円筒形)をなして、アーム12の長さ方向に沿って延在するように形成されている。
ここで、アーム11,12に湾曲部Cを形成したことで、各湾曲部Cの形成部位P1a,P1b,P2a,P2b(図1〜図5参照:以下、区別しないときには「形成部位P」ともいう)の断面2次モーメントが、アーム11,12における他の部位の断面2次モーメントよりも十分に小さくなり(つまり、形成部位Pの剛性が他の部位の剛性よりも十分に低下し)、これによって各形成部位Pにおいて弾性変形がし易くなっている。また、このプローブユニット1では、アーム11,12の中間部位21c,22cにリブ21e,22eを形成したことで、中間部位21c,22cの剛性を他の部分(特に、湾曲部Cの形成部位P)よりも高めることができるため、各湾曲部Cが形成された各形成部位Pがさらに弾性変形し易くなっている。
また、図3〜図5に示すように、アーム11,12の各先端部21b,22bには、プローブピン2の基端部2bを挿通させて固定するための挿通孔21d,22dがそれぞれ形成されている。また、図3〜図5に示すように、アーム11,12の各基端部21a,22aには、プローブユニット1を移動機構300に固定する際に用いる固定用ねじ301を挿通させる挿通孔21f,22fがそれぞれ形成されている。
保持部13は、図1,3に示すように、各アーム11,12の各基端部21a,22aを保持する。この場合、図3に示すように、アーム11の基端部21aは、接着剤等を用いて保持部13の上面に固定されている。また、アーム12の基端部22aは、接着剤等を用いて保持部13の下面に固定されている。また、図2,3に示すように、保持部13には、アーム11の挿通孔21fおよびアーム12の挿通孔22fに連通して、プローブユニット1を移動機構300に固定する際に用いる固定用ねじ301を挿通させる挿通孔31が形成されている。
このプローブユニット1では、図3に示すように、プローブピン2の基端部2b側が各アーム11,12の各先端部21b,22bに固定されており、プローブピン2によって各先端部21b,22b同士が連結されている。つまり、このプローブユニット1では、プローブピン2が連結部として機能するように構成されている。
ここで、このプローブユニット1では、上記したように、アーム11,12が、各湾曲部Cの各形成部位Pにおいて弾性変形がし易くなっている。このため、プローブユニット1では、図6に示すように、保持部13が移動機構300に固定された状態で、プローブピン2の先端部2aに対してプロービングの向きとは逆向き(同図における上向き)に力が加わったときには、各形成部位Pを支点として、アーム11の中間部位21c、アーム12の中間部位22c、アーム11,12の各先端部21b,22bおよびプローブピン2が回動(移動)する。このようなプローブユニット1の各構成要素の回動動作は、図7に示すように、中間部位21c,22cがリンク(節)として機能すると共に、各形成部位Pがジョイント(関節または支点)として機能する四節リンク機構(四節回転機構)の回動動作と同様である。つまり、このプローブユニット1では、アーム11,12、保持部13および連結部として機能するプローブピン2によって四節リンク機構が構成される。また、このプローブユニット1では、プローブピン2に対してプロービングの向きとは逆向き(同図における上向き)に力が加わったときに、同図に示すように、プローブピン2の先端部2aが直動または近似的直動を許容するように、アーム11,12(中間部位21c,22c)の長さや、アーム11,12の間隔が規定されている。
また、このプローブユニット1では、帯状に形成されたアーム11,12に湾曲部Cを形成して、その湾曲部Cの形成部位Pを弾性変形し易くすることで、形成部位Pをジョイントとして機能させている。このため、このプローブユニット1では、アームを厚み方向に切り欠いてその部分をジョイントとして機能させる従来の構成、つまり、アームにある程度の厚みが必要な構成と比較して、アーム11,12を十分に薄形化することができるため、アーム11,12を軽量化することができる結果、その分、プローブユニット1を軽量化することが可能となっている。
次に、プロービングの際のプローブユニット1の動作について、図面を参照して詳細に説明する。一例として、プローブユニット1のプローブピン2をプロービング対象としての基板200にプロービングさせて、図外の基板検査装置によって基板200を検査する際の動作について説明する。
このプローブユニット1は、図3に示すように、アーム12に形成されている挿通孔22f、保持部13に形成されている挿通孔31、およびアーム11に形成されている挿通孔21fに固定用ねじ301を挿通させて、移動機構300のねじ穴300aに固定用ねじ301をねじ込むことによって移動機構300に固定される。
移動機構300に対してプロービングの指示がされたときには、移動機構300が、プローブユニット1をプロービング対象としての基板200の上方に移動させる。次いで、移動機構300は、プローブユニット1を下降(下向きに移動)させる。続いて、プローブユニット1の下降に伴い、図3に示すように、プローブピン2の先端部2aが基板200の表面201に接触させられる。
次いで、移動機構300は、図6に示すように、プローブユニット1をさらに下降させる。これに伴い、プローブピン2の先端部2aが基板200の表面201を下向き押圧する。また、プローブピン2の先端部2aに対して押圧力の反力が上向きに加わる。この際に、同図に示すように、アーム11,12の各形成部位Pを支点として、アーム11の中間部位21c、アーム12の中間部位22c、アーム11,12の各先端部21b,22bおよびプローブピン2が、四節リンク機構と同様の動作で回動する。具体的には、中間部位21cが形成部位P1aを支点として、同図における左回り(反時計回り)に回動し、中間部位22cが形成部位P2aを支点として、同図における左回りに回動する。また、プローブピン2によって連結された先端部21b,22bおよびプローブピン2が形成部位P1b,P2bを支点として、同図における右回り(時計回り)に回動する。
続いて、移動機構300は、予め決められた距離だけプローブユニット1を下降させた時点で下降を停止する。
この場合、このプローブユニット1では、上記したように、プローブピン2の先端部2aが直動または近似的直動を許容するように(図7参照)、アーム11,12の長さや、アーム11,12の間隔が規定されている。このため、プローブピン2の先端部2aが基板200の表面201に接触してからプローブユニット1の下降が停止するまでの間では、最初の接触位置に位置した状態が維持される。したがって、このプローブユニット1では、プローブピン2の先端部2aが基板200の表面201上を移動することによる傷の発生を確実に防止することが可能となっている。
また、このプローブユニット1では、上記したように、アーム11,12を薄形化して十分に軽量化することで、プローブユニット1を軽量化することが可能となっている。このため、プロービングの際の基板200(プロービング対象)に対するプローブピン2の先端部2aの接触によって基板200の表面201に生じる打痕を十分に小さく抑えることが可能となっている。
次いで、図外の基板検査装置が、プローブピン2を介して入出力する電気信号に基づいて、基板200の検査を実行する。
続いて、検査が終了して、移動機構300に対してプロービングの終了指示がされたときには、移動機構300が、プローブユニット1(保持部13)を上昇させる。これに伴い、プローブピン2による基板200の表面201に対する押圧が解除され、プローブピン2の先端部2aに対して上向きに加わる押圧力の反力が解除される。この際に、アーム11,12の各中間部位21c,22c、アーム11,12の各先端部21b,22bおよびプローブピン2が、四節リンク機構として動作して、つまり上記したプロービングの際の向きとは逆向きにそれぞれ回動して、図6に示す状態から図3に示す初期状態に復帰する。
以上により、基板200に対するプローブユニット1のプローブピン2のプロービングおよびプロービング解除が終了する。
このように、このプローブユニット1では、帯状のアーム11,12における基端部21aよりもやや先端部21b側の部位(第1部位)および先端部21bよりもやや基端部21a側の部位(第1部位よりも先端部21b側の第2部位)に湾曲部Cがそれぞれ形成されて、各湾曲部Cの間の中間部位21c,22cが各リンクとして機能すると共に、各湾曲部Cの各形成部位Pがジョイントとして機能する四節リンク機構が支持部3によって構成される。つまり、このプローブユニット1では、帯状のアーム11,12に湾曲部Cを形成して、その湾曲部Cの形成部位Pを弾性変形し易くすることで、形成部位Pをジョイントとして機能させている。このため、このプローブユニット1によれば、アームを厚み方向に切り欠いてその部分をジョイントとして機能させる(アームにある程度の厚みが必要な)従来の構成と比較して、アーム11,12を十分に薄形化することができるため、アーム11,12を十分に軽量化することができる結果、プローブユニット1を十分に軽量化することができる。したがって、このプローブユニット1によれば、プロービングの際のプロービング対象(基板200)に対するプローブピン2の接触によってプロービング対象に生じる打痕を十分に小さく抑えることができる。
また、このプローブユニット1によれば、プローブピン2を連結部として機能するようにプローブユニット1を構成したことにより、プローブピン2とは別部材の連結部を設ける構成と比較して、プローブユニット1をさらに軽量化することができる。
また、このプローブユニット1によれば、アーム11,12の長さ方向に沿ってアーム11,12の中間部位21c,22cにリブ21e,22eを形成したことにより、中間部位21c,22cの剛性を湾曲部Cの形成部位Pよりも高めることができるため、形成部位Pをさらに弾性変形し易くすることができる。このため、このプローブユニット1によれば、アーム11,12の中間部位21c,22cがリンクとして機能し、各湾曲部Cの各形成部位Pがジョイントとして機能する四節リンク機構が、プローブピン2の先端部2aが直動(または近似的直動)するようにスムーズに動作する結果、プロービングの際にプローブピン2の先端部2aが基板200の表面201上を移動することによる傷の発生をより確実に防止することができる。
次に、プローブユニットの他の一例としての図8に示すプローブユニット101の構成について説明する。なお、以下の説明において、上記したプローブユニット1と同じ構成要素については、同じ符号を付して、重複する説明を省略する。
プローブユニット101は、図8に示すように、一対のプローブピン2および支持部103を備えて構成されている。支持部103は、一対のアーム111(第1アーム)、一対のアーム112(第2アーム)および保持部113を備えて構成されている。各アーム111,112は、プローブユニット1のアーム11,12と同様にして、金属によって帯状にそれぞれ形成されている。また、各アーム111,112には、アーム11,12と同様にして、湾曲部Cが形成されている。また、各アーム111,112の中間部位121c,122cには、アーム11,12と同様にして、リブ121e,122eが形成されている。
保持部113は、図8に示すように、各アーム111が隣接して平行に延在する状態(1つの仮想平面上に隣接して配置された配置状態)で各アーム111の各基端部121aを保持する。また、保持部113は、各アーム112が隣接して平行に延在する状態(1つの仮想平面上に隣接して配置された配置状態)で各アーム112の各基端部122aを保持する。この場合、同図に示すように、アーム111の基端部121aは、接着剤等を用いて保持部113の上面に固定されている。また、アーム112の基端部122aは、接着剤等を用いて保持部113の下面に固定されている。また、同図に示すように、保持部113には、アーム111の挿通孔121fおよびアーム112の挿通孔122fに連通して、プローブユニット1を移動機構300(図3参照)に固定する際に用いる固定用ねじ301(同図参照)を挿通させる挿通孔131が形成されている。
このプローブユニット101では、支持部103によって一対のプローブピン2が支持されている。このため、プロービング対象における1つのプロービング部位に対して2つのプローブピン2をプロービングさせて行う四端子法や四端子対法による測定や検査においてこのプローブユニット101を好適に使用することができる。また、このプローブユニット101においても、上記したプローブユニット1と同様の効果、すなわち、プロービングの際のプローブピン2の移動による傷の発生の防止、およびプロービングの際にプローブピン2の打撃によって生じる打痕の抑制を実現することができる。
次に、上記したプローブユニット101を製造するプローブユニット製造方法について、アーム111,112の作製方法を中心に説明する。このプローブユニット101に用いるアーム111を作製する際には、図9に示すように、まず、一対のアーム111を一体にした中間体401を作製する。この中間体401は、同図に示すように、一対のアーム111の各基端部121aが保持部113によって保持されるときの位置関係(図8参照)を維持した状態で、各アーム111が連結部411によって連結された形状をなしている。この場合、中間体401の作製方法としては、電鋳による作製方法、プレスによる方法、および削り出しによる作製方法などを採用することができる。
次いで、中間体401(一体にした各アーム111)の連結部411を図9に破線で示す箇所で切断して切り離し、次いで、図10に示すように、各アーム111を分離させる。これにより、一対のアーム111が作製される。
また、アーム112を作製する際には、図11に示すように、一対のアーム112を一体にした中間体402を、中間体401の作製方法と同様の作製方法で作製する。この中間体402は、同図に示すように、一対のアーム112の各基端部122aが保持部113によって保持されるときの位置関係(図8参照)を維持した状態で、各アーム112が連結部412によって連結された形状をなしている。
続いて、中間体402(一体にした各アーム112)の連結部412を図11に示す破線の箇所で切断して切り離し、次いで、図12に示すように、各アーム112を分離させる。これにより、一対のアーム112が作製される。
次いで、図8に示すように、各アーム111,112の基端部121a,122aを保持部113に固定する。続いて、各アーム111,112の先端部121b,122bにプローブピン2を固定する。以上によりプローブユニット101が製造される。
この製造方法によれば、上記の作製方法でアーム111,112を作製することにより、一対のアーム111を同じ作製条件で作製し、一対のアーム112を同じ作製条件で作製することができる。具体的には、例えば、電鋳によってアーム111,112を作製するときには、同じ電鋳材料を用いて同じ電鋳条件で各アーム111および各アーム112をそれぞれ一度に作製することができ、例えば、プレスや削り出しによってアーム111,112を作製するときには、加工する材料(金属板や金属ブロック)における同一部分を用いて同じプレス条件や同じ切削条件で各アーム111および各アーム112をそれぞれ一度に作製することができる。このため、材質的なばらつきや条件の相異による各アーム111,112における寸法や弾性率などの諸元のばらつきを少なく抑えることができる結果、正確なプロービングが可能なプローブユニット101を製造することができる。
なお、上記の例では、中間体401,402(一体にした各アーム111,112)を切断して一対のアーム111および一対のアーム112に分離した後に、各アーム111,112の各基端部121a,122aを保持部113に保持させてプローブユニット101を製造しているが、次のようにしてプローブユニット101を製造することもできる。まず、中間体401,402を作製した後に、中間体401,402における各アーム111,112の各基端部121a,122a側の部分だけを分離する。次いで、その状態(各基端部121a,122a側以外の部分が接続されて、各アーム111,112がそれぞれ一体となっている状態)のまま、各基端部121a,122aを保持部113に保持させる。次いで、その状態で中間体401,402における各基端部121a,122aの近傍から各先端部121b,122bまでの間を分離する。つまり、この時点で、各アーム111,112が各基端部121a,122aから各先端部121b,122bまで分離される。このようにして製造したプローブユニット101では、中間体401,402を形成したときの各アーム111および各アーム112の位置関係を維持した状態で、各アーム111および各アーム112を保持部113に保持させることができるため、各アーム111および各アーム112を保持部113に保持させる際の各アーム111同士および各アーム112同士の位置ずれの発生を確実に防止することができる結果、一層正確なプロービングが可能なプローブユニット101を製造することができる。
なお、プローブユニットおよびプローブユニット製造方法は上記の構成および方法に限定されない。例えば、アーム11,12(アーム111,112)の先端部21b,22b(先端部121b,122b)にプローブピン2を直接固定する構成、つまり、プローブピン2の基端部2b側を連結部として機能させる構成例について上記したが、プローブピン2とは別体に形成されて、プローブピン2を取り付け(着脱)可能に形成されて先端部21b,22b(先端部121b,122b)を連結する連結部を備えた構成を採用することもできる。
また、図13に示すプローブユニット1Aを採用することもできる。なお、以下の説明において、上記したプローブユニット1,101と同じ構成要素については、同じ符号を付して、重複する説明を省略する。
このプローブユニット1Aは、図13に示すように、上記したプローブユニット1が備えている各構成素に加えて、絶縁シート41およびシールド板42を備えて構成されている。絶縁シート41は、絶縁体の一例であって、樹脂等の非導電性(絶縁性)を有する材料でシート状に形成されている。また、絶縁シート41には、固定用ねじ301(図3参照)を挿通させる挿通孔41aが形成されている。シールド板42は、例えば銅やアルミニウム等の導電性を有する金属によって薄板状に形成されている。また、シールド板42には、固定用ねじ301を挿通させる挿通孔42aが形成されている。このシールド板42は、図13に示すように、アーム11,12のうちの、プロービングの際にプロービング対象としての基板200側に位置するアーム12における基板200に対向する面(同図における下面:以下、「対向面」ともいう)側に絶縁シート41を介して(アーム12に対して絶縁された状態で)配設されている。この場合、絶縁シート41およびシールド板42は、例えば、接着剤によって保持部13に固定されている。また、シールド板42は、図外の配線を介して、例えば接地電位(基準電位)に接続される。
この場合、シールド板42を備えていない構成では、アーム12が金属で形成されているため、アーム12とプロービング対象との間の浮遊容量が大きくなることがあり、この浮遊容量によって検査精度が低下するおそれがある。これに対して、このプローブユニット1Aによれば、アーム12の対向面側にシールド板42を配設したことにより、アーム12とプロービング対象との間の浮遊容量を十分に低減させることができるため、浮遊容量による検査精度の低下を確実に防止することができる。また、シールド板42が薄板状に形成されているため、プロービングの際のアーム12とプロービング対象との間における十分なクリアランスを確保できる結果、プロービングに支障を来す事態を回避することができる。
また、金属で形成したアーム11,12(アーム111,112)を用いる例について上記したが、射出成形等によって形成した樹脂製のアーム(第1アームおよび第2アーム)を用いる構成を採用することもできる。この場合、樹脂製のアームを用いるときには、アームの表面の全体または一部に導電膜(導電層)を形成することで、プローブピン2と保持部13(保持部113)との間をその導電膜を介して電気的に接続する構成を採用することもできる。また、上記したプローブユニット101のように、一対のプローブピン2を備えたプローブユニットにおいて樹脂製のアームを用いるときには、一体に作製した一対のアーム(プローブユニット101における一対のアーム111、および一対のアーム112)を切り離す際に、各アームにおける基端部の近傍から先端部までの間だけを切り離して、各基端部同士を連結させたままの状態で保持部によって保持する構成(各アームにおける少なくとも基端部の近傍から先端部までの間を分離させる構成の一例)を採用することもできる。この構成を採用した具体例として、図14に示すプローブユニット601について以下説明する。なお上記したプローブユニット1,101,1Aと同じ構成要素については、同じ符号を付して、重複する説明を省略する。
このプローブユニット601は、図14に示すように、一対のプローブピン2および支持部603を備えて構成されている。支持部603は、一対のアーム611(第1アーム)、一対のアーム612(第2アーム)および保持部613を備えて構成されている。図16に示すように、各アーム611は、非導電性(絶縁性)を有する材料によって各基端部621a同士が連結された状態で一体に作製されると共に(各アーム611を一体化したものを「中間体701」ともいう)、図14に示すように、各基端部621aが連結された状態のまま保持部613によって保持されている。また、各アーム611は、各基端部621aが保持部613によって保持されるときの位置関係を維持した状態で両アーム611を一体に作製した後に(中間体701を作製した後に)、各基端部621aが保持部によって保持された状態で、各々の基端部621aの近傍から各々の先端部621bまでの間が互いに分離されて構成されている。この場合、このプローブユニット601では、同図に示すように、保持部613によって保持されるときの各アーム611の位置関係は、各アーム611が1つの仮想平面上に隣接しかつ各アーム611が基端部621aから先端部621bに向かうに従って互いに近接する位置関係となっている。また、アーム611には、プローブピン2を図外の基板検査装置等に電気的に接続するための図外の導体パターンが形成されている。
各アーム612は、図18に示すように、非導電性を有する材料によって各基端部622a同士が連結された状態で一体に作製されると共に(各アーム612を一体化したものを「中間体702」ともいう)、図14に示すように、各基端部622aが連結された状態のまま保持部613によって保持されている。また、各アーム612は、各アーム611と同様にして、各基端部622aが保持部613によって保持されるときの位置関係を維持した状態で両アーム612を一体に作製した後に(中間体702を作製した後に)、各基端部622aが保持部によって保持された状態で、各々の基端部622aの近傍から各々の先端部622bまでの間が互いに分離されて構成されている。この場合、同図に示すように、保持部613によって保持されるときの各アーム612の位置関係は、各アーム612が1つの仮想平面上に隣接しかつ各アーム612が基端部622aから先端部622bに向かうに従って互いに近接する位置関係となっている。また、アーム612には、プローブピン2を図外の基板検査装置等に電気的に接続するための図外の導体パターンが形成されている。
次に、プローブユニット601の製造方法について説明する。まず、図15に示すように、樹脂等の非導電性(絶縁性)を有する材料を用いて中間体701を作製する。中間体701は、一対のアーム611の各基端部621aが保持部613によって保持されるときの位置関係(図14参照)を維持した状態で、各アーム611が連結部631a,631bによって連結されている。中間体701の作製方法としては、射出成形による作製方法、削り出しによる作製方法、および3Dプリンタを用いた作製方法などを採用することができる。次いで、中間体701における各アーム611の基端部621aから先端部621bにかけて導体パターン(図示を省略する)を形成する。
続いて、図17に示すように、樹脂等の非導電性を有する材料を用いて、中間体701の作製方法と同じ作製方法で中間体702を作製する。中間体702は、一対のアーム612の各基端部622aが保持部613によって保持されるときの位置関係(図14参照)を維持した状態で、各アーム611が連結部632a,632bによって連結されている。次いで、中間体702における各アーム612の基端部622aから先端部622bにかけて導体パターン(図示を省略する)を形成する。
次いで、中間体701,702の基端部側(連結部631a,632a)を保持部613に固定する。続いて、図16,18に示すように、中間体701,702の先端部側、つまり、各アーム611,612の先端部621b,622b側の連結部631b,632bを図15,17に示す破線の箇所で切断して切り離して、各アーム611,612における各々の基端部621a,622aの近傍から各々の先端部621b,622bまでの間を互いに分離させる。以上によりプローブユニット601が製造される。
このプローブユニット601では、上記したように、各アーム611および各アーム612が各基端部621a同士および各基端部622a同士を連結した状態でそれぞれ一体に作製されると共に、各基端部621a同士および各基端部622a同士を連結した状態のまま保持部613によって保持されている。このため、このプローブユニット601によれば、保持部613によって保持させるときの各アーム611および各アーム612の位置関係を維持した状態で各アーム611および各アーム612を作製することができ、かつ作製したときの位置関係を確実に維持した状態で保持部613に保持させる(取り付ける)ことができる。したがって、このプローブユニット601によれば、各アーム611および各アーム612を作製する際の、材質的なばらつきや作製条件の相異による各アーム611同士および各アーム612同士の寸法や弾性率などの諸元のばらつきを少なく抑えることができると共に、各アーム611および各アーム612を保持部613に保持させる際の各アーム611同士および各アーム612同士の位置ずれの発生を確実に防止することができる結果、より正確なプロービングを行うことができる。また、このプローブユニット601によれば、一対のアーム611および一対のアーム612を保持部613に一度に保持させることができるため、プローブユニット601の組立効率を十分に向上させることができる。
また、湾曲部(C1a,C1b,C2a,C2b)を上向きに湾曲するように形成した例(図3参照)について上記したが、下向きに湾曲するように湾曲部を形成することもできる。この場合、アーム11における湾曲部C1a,C1bの一方を上向きに湾曲するように形成し、他方を下向きに湾曲するように形成することもできる。同様にして、アーム12における湾曲部C2a,C2b の一方を上向きに湾曲するように形成し、他方を下向きに湾曲するように形成することもできる。また、アーム11,12のいずれか一方における各湾曲部Cの双方を上向きに湾曲するように形成し、アーム11,12の他方における各湾曲部Cの双方を下向きに湾曲するように形成することもできる。
また、リブ(21e,22e,121e,122e)を上向きに突出する半円筒形(図3参照)に形成した例について上記したが、下向きに突出する半円筒形にリブを形成することもできる。また、半円筒形以外の形状、例えば、半円柱状や角柱状のリブを上向きまたは下向きに突出するように形成する構成を採用することもできる。また、第1アームおよび第2アームのいずれか一方におけるリブを上向きに突出するように形成し、第1アームおよび第2アームの他方におけるリブを下向きに突出するように形成する構成を採用することもできる。
また、アーム(第1アームおよび第2アーム)の双方にリブ(21e,22e,121e,122e)を設けた構成例について上記したが、次のような構成を採用することもできる。なお、上記したプローブユニット1と同じ構成要素については、同じ符号を付して、重複する説明を省略する。まず、図19に示すように、アーム11(第1アーム)にのみリブ21eを設けたプローブユニット1Bを採用することができる。また、図20に示すように、アーム12(第2アーム)にのみリブ22eを設けたプローブユニット1Cを採用することができる。また、図21に示すように、アーム11,12(第1アームおよび第2アーム)の双方にリブを設けないプローブユニット1Dを採用することができる。
1,1A,1B,1C,1D,601 プローブユニット
2 プローブピン
3 支持部
11,12,111,112,611,612 アーム
13,113,613 保持部
21a,22a,121a,122a,621a,622a 基端部
21b,22b,121b,122b,621b,622b 先端部
21e,22e,121e,122e リブ
401,402,701,702 中間体
C1a,C1b,C2a,C2b 湾曲部

Claims (8)

  1. プローブピンと、当該プローブピンを支持する支持部とを備えたプローブユニットであって、
    前記支持部は、前記プローブピンをプロービングさせる際のプロービングの向きに沿って互いに離間して対向する状態で配置された帯状の第1アームおよび第2アームと、当該各アームの各基端部を保持する保持部と、前記プローブピンを取り付け可能に構成されると共に前記各アームの各先端部同士を連結する連結部とを備えて、前記プロービングの向きとは逆向きへの前記プローブピンの直動または近似的な直動を許容する四節リンク機構を構成し、
    前記各アームは、前記基端部よりも前記先端部側の第1部位および当該第1部位よりも当該先端部側の第2部位に、当該各アームの厚み方向に突出して突出量が当該各アームの長さ方向に沿って連続的に変化するように湾曲させて当該各アームにおける他の部位よりも剛性を低下させた湾曲部がそれぞれ形成されて、当該各湾曲部の間の中間部位が前記四節リンク機構を構成する各リンクとして機能すると共に、当該各湾曲部の形成部位が前記四節リンク機構を構成するジョイントとして機能するように構成され
    前記プローブピンは、前記第1アームの前記先端部および前記第2アームの前記先端部に固定されて当該プローブピンが前記連結部として機能するように構成されているプローブユニット。
  2. 前記第1アームおよび前記第2アームの少なくとも一方は、当該少なくとも一方のアームの長さ方向に沿って前記中間部位に形成されたリブを備えて構成されている請求項1記載のプローブユニット。
  3. 前記プローブピンを一対備えると共に、前記第1アームおよび前記第2アームをそれぞれ一対備え、
    前記保持部は、前記一対の第1アームが隣接して延在する状態で当該各第1アームの前記各基端部を保持すると共に、前記一対の第2アームが隣接して延在する状態で当該各第2アームの前記各基端部を保持する請求項1または2記載のプローブユニット。
  4. 前記各第1アームは、当該各第1アームの前記各基端部が前記保持部によって保持されるときの位置関係を維持した状態で当該各第1アームを一体に作製した後に、前記各基端部が前記保持部によって保持された状態で当該各第1アームにおける少なくとも前記基端部の近傍から前記先端部までの間を分離して構成され、
    前記各第2アームは、当該各第2アームの前記各基端部が前記保持部によって保持されるときの位置関係を維持した状態で当該各第2アームを一体に作製した後に、前記各基端部が前記保持部によって保持された状態で当該各第2アームにおける少なくとも前記基端部の近傍から前記先端部までの間を分離して構成されている請求項記載のプローブユニット。
  5. 前記各第1アームは、非導電性を有して前記各基端部同士が連結された状態で一体に作製されると共に当該各基端部が連結された状態のまま前記保持部によって保持され、
    前記各第2アームは、非導電性を有して前記各基端部同士が連結された状態で一体に作製されると共に当該各基端部が連結された状態のまま前記保持部によって保持されている請求項記載のプローブユニット。
  6. 前記各アームのうちの前記プロービングの際にプロービング対象側に位置するアームにおける当該プロービング対象に対向する面側に絶縁体を介して配設された導電性を有するシールド板を備えている請求項1からのいずれかに記載のプローブユニット。
  7. 請求項記載のプローブユニットを製造するプローブユニット製造方法であって、
    前記一対の第1アームの前記各基端部が前記保持部によって保持されるときの位置関係を維持した状態で当該両第1アームを一体に作製した後に、当該各第1アームにおける少なくとも前記基端部の近傍から前記先端部までの間を分離させて当該各第1アームを作製し、
    前記一対の第2アームの前記各基端部が前記保持部によって保持されるときの位置関係を維持した状態で当該両第2アームを一体に作製した後に、当該各第2アームにおける少なくとも前記基端部の近傍から前記先端部までの間を分離させて当該各第2アームを作製して前記プローブユニットを製造するプローブユニット製造方法。
  8. 前記一対の第1アームの前記各基端部が前記保持部によって保持されるときの位置関係を維持した状態で、
    前記一体に作製した各第1アームの前記各基端部を前記保持部に保持させた状態で当該各第1アームにおける少なくとも前記基端部の近傍から前記先端部までの間を分離させ、
    前記一体に作製した各第2アームの前記各基端部を前記保持部に保持させた状態で当該各第2アームにおける少なくとも前記基端部の近傍から前記先端部までの間を分離させて前記プローブユニットを製造する請求項記載のプローブユニット製造方法。
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