(57)【要約】【課題】プローブとアームとの接合部分の耐久性を向上させる。【解決手段】プローブユニット１は、プローブピン１０と、プローブピン１０を支持するアーム部２と、アーム部２を支持する支持部２０と、を備える。さらに、アーム部２は、導電性金属薄板からなり、基端部２１ｂが保持部２５に保持されるとともに、プローブピン１０と交差する方向に延びる第１アーム２１と、導電性金属薄板からなり、基端部２２ｂが保持部２５に保持されるとともに、第１アーム２１と延びる第２アーム２２と、第１アーム２１及び第２アーム２２の先端部２１ａ，２２ａ同士を連結する連結部２３と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プローブピンと、
前記プローブピンを支持するアーム部と、
前記アーム部を支持する保持部と、を備え、
前記アーム部は、
導電性金属薄板からなり、基端部が前記保持部に保持されるとともに、前記プローブピンと交差する方向に延びる第１アームと、
導電性金属薄板からなり、基端部が前記保持部に保持されるとともに、前記第１アームと対向するように延びる第２アームと、
前記第１アーム及び前記第２アームの先端部同士を連結する連結部と、を備える、
プローブユニット。
【請求項２】
請求項１に記載されたプローブユニットであって、
前記第１アーム及び前記連結部の接続部と、前記第２アーム及び前記連結部の接続部は、それぞれＲ形状に形成されている、
プローブユニット。
【請求項３】
請求項１または２に記載されたプローブユニットであって、
前記連結部は、導電性金属薄板からなり、
前記プローブピンは、前記連結部に沿うように配置され、前記連結部と接触する領域全体にわたって前記連結部に接合されている、
プローブユニット。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載されたプローブユニットであって、
前記第１アーム、前記第２アーム及び前記連結部は、一枚の導電性金属薄板が折り曲げられることによって一体的に形成されている、
プローブユニット。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載されたプローブユニットであって、
前記第１アーム及び前記第２アームの先端側には、前記第１アーム及び前記第２アームの長手方向に延びるスリットがそれぞれ設けられる、
プローブユニット。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載されたプローブユニットであって、
前記第１アームは、前記第２アームよりも前記プローブピンの先端側に設けられ、
前記保持部から前記第１アームの先端部までの長さは、前記保持部から前記第２アームの先端部までの長さよりも長い、
プローブユニット。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載されたプローブユニットを備える、
基板検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プローブユニット、及びプローブユニットを備えた基板検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、所定の間隔をあけて設けられた複数の支えアームによってプローブピン（試験針）が支持された検査装置の発明が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００５−５１２０６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような検査装置では、プローブピンがプロービング対象に押し付けられたときに、プローブとアーム部との接合部分に応力が集中する。このため、これらの接合部分が破損するおそれがあった。
【０００５】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、プローブとアーム部との接合部分の耐久性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のある態様によれば、プローブユニットは、プローブピンと、プローブピンを支持するアーム部と、アーム部を支持する保持部と、を備え、アーム部は、導電性金属薄板からなり、基端部が保持部に保持されるとともに、プローブピンと交差する方向に延びる第１アームと、導電性金属薄板からなり、基端部が保持部に保持されるとともに、第１アームと対向するように延びる第２アームと、第１アーム及び第２アームの先端部同士を連結する連結部と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
この態様によれば、第１アーム及び第２アームの先端部同士が連結部によって連結されているので、プローブピンをプロービング対象に押し付けたときに、プローブとアーム部との接合部分に応力が集中することを抑制できる。これより、プローブとアーム部との接合部分の破損を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係るプローブユニットの斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係るプローブユニットの正面図である。
【図３】本発明の実施形態に係るプローブユニットの動作を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係るプローブユニット１について説明する。
【００１０】
プローブユニット１は、例えば、プロービング対象（検査対象）としての回路基板の電気的な検査を行う基板検査装置（図示省略）に搭載される。プローブユニット１は、回路基板における配線パターンの導通状態あるいは絶縁状態の確認、又は、回路基板上に実装された電子部品の特性の確認を行うために用いられる。
【００１１】
プローブユニット１は、図示しない駆動装置によって三次元に移動することが可能に基板検査装置に取り付けられる。基板検査装置には、プローブユニット１が複数取り付けられる。
【００１２】
図１及び図２に示すように、プローブユニット１は、プローブピン１０と、プローブピン１０を支持するアーム部２と、アーム部２を支持する支持部２０と、を備える。
【００１３】
プローブピン１０は、導電性金属部材により棒状に形成される。プローブピン１０のプロービング対象（回路基板Ｂ）に接触する先端部１０ａは、先端に向かって先細り形状に形成される。プローブピン１０は円柱によって形成されるが、角柱であってもよい。
【００１４】
駆動装置（図示せず）は、プローブユニット１を回路基板Ｂのプロービング対象の近傍まで移動させて、プローブピン１０の先端部１０ａをプロービング対象にプロービング（接触）させる。
【００１５】
アーム部２は、基端部２１ｂが保持部２５に保持されるとともに、プローブピン１０と交差する方向に延びる第１アーム２１と、基端部２２ｂが保持部２５に保持されるとともに、第１アーム２１と対向するように延びる第２アーム２２と、第１アーム２１及び第２アーム２２の先端部２１ａ，２２ａ同士を連結する連結部２３と、を備える。
【００１６】
本実施形態では、第１アーム２１と第２アーム２２は、プローブピン１０のプロービング方向（プローブピン１０を回路基板Ｂに接触させる方向）に所定の間隔をあけて略平行に延びるように形成される。
【００１７】
アーム部２を構成する第１アーム２１、第２アーム２２及び連結部２３は、一枚の導電性金属薄板を折り曲げることによって一体的に形成される。アーム部２を構成する導電性金属薄板の材質としては、例えば、ばね用の銅合金（Ｃ５２１０やＣ１７２０）などが用いられる。
【００１８】
第１アーム２１及び第２アーム２２の基端部２１ｂ、２２ｂは、それぞれ保持部２５にねじ等によって固定される。なお、以下では、第１アーム２１及び第２アーム２２の長手方向（図２における水平方向）を「Ｘ軸方向」、第１アーム２１及び第２アーム２２の短手方向を「Ｙ軸方向」、プローブユニット１のプロービング方向（図１及び図２における上下方向）を「Ｚ軸方向」という。
【００１９】
保持部２５は、駆動装置（図示せず）にねじ等によって固定される。
【００２０】
第１アーム２１は、先端部２１ａからＸ軸方向に延びるスリット２１ｃを備える。第２アーム２２は、先端部２２ａからＸ軸方向に延びるスリット２２ｃを備える。このようにスリット２１ｃ，２２ｃを設けることにより、スリット２１ｃ，２２ｃ近傍での剛性を低下させ、弾性変形し易くさせている。スリット２１ｃのＸ軸方向の長さは、スリット２２ｃのＸ軸方向の長さよりも長くなるように形成される。
【００２１】
連結部２３は、Ｚ軸方向に対して若干傾くようにして形成される（図２参照）。具体的には、第２アーム２２のＸ軸方向の長さを、第１アーム２１のＸ軸方向の長さよりも短くなるように形成することで、連結部２３がＺ軸方向に対して所定の角度だけ傾くように形成される。
【００２２】
第１アーム２１及び連結部２３の接続部２４ａと、第２アーム２２及び連結部２３の接続部２４ｂとは、それぞれＲ形状に形成される。このように接続部２４ａ，２４ｂをＲ形状とすることにより、接続部２４ａ，２４ｂにおける応力集中を抑制し、接続部２４ａ，２４ｂでの破損を防止することができる。
【００２３】
プローブピン１０は、スリット２１ｃ及びスリット２２ｃを挿通するとともに連結部２３に沿うように配置され、連結部２３と接触する領域Ｓの全体にわたって連結部２３に接合される。接合方法として、例えば、はんだ付け、ろう付け、溶接などが用いられる。なお、連結部２３とプローブピン１０との電気的な接続及び接続強度が確保できれば、接合方法はどのようなものであってもよい。
【００２４】
プローブピン１０を連結部２３に沿って接合すると、プローブピン１０は、Ｚ軸方向に対して所定の角度だけ傾斜する。プローブピン１０がＺ軸方向に対して所定の角度だけ傾斜することにより、複数のプローブピン１０を近接させた場合に、プローブピン１０の先端部１０ａ同士を接近させることができるので、より狭い領域での検査が可能になる。
【００２５】
次に、プローブユニット１の動作について、図３を参照しながら説明する。なお、図３における点線は、アーム部２が変形していない状態を表している。
【００２６】
プロービングを実行する際には、まず、駆動機構（図示せず）によってプローブユニット１を回路基板Ｂのプロービング対象上方に移動させる。次いで、駆動機構によって、プローブユニット１をプロービング対象に向かって、予め定められた距離だけ下降させる。これにより、プローブピン１０の先端部１０ａが回路基板Ｂの表面に接触する。
【００２７】
このとき、駆動装置は、プローブユニット１と回路基板Ｂとの間の理論上の距離よりも距離Ｌ１（図３参照）だけ余分にプローブユニット１を下降させる。プローブユニット１を距離Ｌ１だけ余分に下降させることにより、例えば、回路基板Ｂの表面が若干波打った状態（凹凸が発生した状態）になっていても、プローブピン１０の先端部１０ａを回路基板Ｂの表面に確実に接触させることができる。
【００２８】
プローブユニット１を上述のように距離Ｌ１だけ余分に下降させると、プローブピン１０の先端部１０ａは回路基板Ｂの表面に対して押し付けられる。これにより、プローブピン１０には押し付け反力がＺ軸方向上向きに加わる。第１アーム２１及び第２アーム２２は金属薄板で形成されており、また、保持部２５から第１アーム２１の先端部２１ａまでの長さが、保持部２５から第２アーム２２の先端部２２ａまでの長さよりも長くなっている。
【００２９】
第１アーム２１及び第２アーム２２の保持部２５から先端部２１ａ，２２ａまでの長さが同じ場合には、プローブピン１０に押し付け反力がＺ軸方向上向きに加わると、プローブピン１０は、傾きを保ったまま、全体的にＸ軸方向における−側（図３における左側）に移動してしまう。
【００３０】
そこで、本実施形態では、保持部２５から第１アーム２１の先端部２１ａまでの長さを、保持部２５から第２アーム２２の先端部２２ａまでの長さよりも長くしている。プローブピン１０に押し付け反力がＺ軸方向上向きに加わったときに、プローブピン１０の第２アーム２２側は、第１アーム２１側よりも先にＸ軸方向における−側（図３における左側）に移動するため、プローブピン１０の傾斜角が大きくなる。このように、プローブピン１０の傾斜角が大きくなると、プローブピン１０の先端部１０ａ側は、相対的にＸ軸方向における＋側（図３における右側）に移動する。つまり、プローブピン１０に押し付け反力がＺ軸方向上向きに加わったときには、プローブピン１０は全体としてはＸ軸方向における−側（図３における左側）に移動するが、先端部１０ａ側は、プローブピン１０が傾斜することにより、相対的にＸ軸方向における＋側（図３における右側）に移動する。したがって、これらの移動量を相殺するように、予め第１アーム２１及び第２アーム２２の長さ、プローブピン１０の傾斜角を設定することで、第１アーム２１と第２アーム２２は、図３に実線に示すように変形し、プローブピン１０の先端部１０ａは略Ｚ軸に沿って移動することができる。これにより、プローブピン１０の先端部１０ａが回路基板Ｂの表面に接触してからさらに下降している間、先端部１０ａが回路基板Ｂの表面上で移動すること（先端部１０ａのＸ軸及びＹ軸方向への移動）を抑制することができる。つまり、保持部２５から第１アーム２１の先端部２１ａまでの長さが、保持部２５から第２アーム２２の先端部２２ａまでの長さよりも長くすることにより、プローブピン１０に押し付け反力が作用したときのプローブピン１０のＺ軸方向における直動性を確保できる。
【００３１】
プローブユニット１の下降が停止すると、基板検査装置は、プローブピン１０を通じて電気信号を流すことで回路基板Ｂに対する検査を実行する。
【００３２】
このように、本実施形態では、第１、第２アーム２１，２２の先端部２１ａ，２２ａ同士が連結部２３によって連結されているので、プローブピン１０をプロービング対象に押し付けたときに、プローブピン１０とアーム部２との接合部分に応力が集中しにくくなり、プローブピン１０とアーム部２との接合部分が破損することを防止できる。
【００３３】
また、本実施形態では、スリット２１ｃ，２２ｃを設けている。これにより、プローブピン１０に対して押し付け反力が作用したときに、スリット２１ｃ，２２ｃの近傍が変形するので、アーム部２とプローブピン１０との接合部分における応力集中をより緩和することができる。
【００３４】
プローブピン１０に対して押し付け反力が作用したときに、第１アーム２１には、第２アーム２２に比べ大きな応力が作用する。このため、スリット２１ｃのＸ軸方向の長さをスリット２２ｃのＸ軸方向の長さよりも長く形成することにより、アーム部２とプローブピン１０との接合部分における応力集中をより効果的に緩和することができる。
【００３５】
ところで、プローブユニット１においては、プローブピン１０の第１アーム２１から先端までの長さＬ２（図２参照、以下では、「懐長さＬ２」ともいう。）が短いと、電気素子などが障害物となって検査表面までプローブピン１０が届かないことがある。また、懐長さＬ２が短いと、第１アーム２１と回路基板Ｂ又は回路基板Ｂに実装された電気素子との距離が近くなるため、電気的な干渉を受けやすくなる。このため、懐長さＬ２を長くしたいという要望がある。
【００３６】
しかしながら、懐長さＬ２を長くすると、先端部１０ａにおける振動などの影響が大きくなる。先端部１０ａにおける振動などの影響を抑えるためには、例えば、第１アーム２１及び第２アーム２２の強度を高める必要がある。そのため、第１アーム２１及び第２アーム２２の板厚を厚くすることが考えられるが、単に板厚を厚くすると、プローブピン１０をプロービング対象に押し付けたときに第１アーム２１及び第２アーム２２の変形量が少なくなってしまうため、第１アーム２１及び第２アーム２２が破損しやすくなる、あるいは、Ｚ軸方向の許容変位量が小さくなってしまうおそれがある。
【００３７】
そこで、本実施形態では、第１、第２アーム２１，２２の先端部２１ａ，２２ａ同士を連結部２３によって連結している。これにより、アーム部２の強度を確保できるので、懐長さＬ２を長くできる。また、第１、第２アーム２１，２２の板厚を厚くする必要がないので、懐長さＬ２を長くしても、Ｚ軸方向の許容変位量を確保できる。
【００３８】
なお、上記実施形態では、プローブピン１０を連結部２３に接合する場合を説明したが、これに限らず、第１、第２アーム２１，２２に貫通孔を設け、この貫通孔にプローブピン１０を挿入して接合するようにしてもよい。
【００３９】
上記実施形態では、第１アーム２１、第２アーム２２及び連結部２３が一枚の導電性金属薄板を折り曲げることによって一体的に形成される場合を説明したが、第１アーム２１、第２アーム２２及び連結部２３を別体として構成し、接合によって一体のものとしてもよい。
【００４０】
以上のように構成された本実施形態の作用効果についてまとめて説明する。
【００４１】
本実施形態では、プローブユニット１は、プローブピン１０と、プローブピン１０を支持するアーム部２と、アーム部２を支持する支持部２０と、を備える。さらに、アーム部２は、導電性金属薄板からなり、基端部２１ｂが保持部２５に保持されるとともに、プローブピン１０と交差する方向に延びる第１アーム２１と、導電性金属薄板からなり、基端部２２ｂが保持部２５に保持されるとともに、第１アーム２１と対向するように延びる第２アーム２２と、第１アーム２１及び第２アーム２２の先端部２１ａ，２２ａ同士を連結する連結部２３と、を備える。
【００４２】
この構成によれば、第１、第２アーム２１，２２の先端部２１ａ，２２ａ同士が連結部２３によって連結されているので、プローブピン１０をプロービング対象に押し付けたときに、プローブピン１０とアーム部２との接合部分に応力が集中しにくくなり、プローブピン１０とアーム部２との接合部分が破損することを防止できる。
【００４３】
また、上記構成によれば、第１、第２アーム２１，２２の先端部２１ａ，２２ａ同士が連結部２３によって連結されているので、第１、第２アーム２１，２２の板厚を薄くしても、アーム部２の強度を確保できる。これにより、第１、第２アーム２１，２２の板厚を薄くしても、プローブピン１０の接触静荷重を大きくすることができる。さらに、プローブピン１０の第１アーム２１から先端までの長さＬ２を長くすることができる。
【００４４】
上記構成によれば、第１アーム２１および第２アーム２２は導電性金属薄板から構成されるので、プローブピン１０までの配線を不要にできる。
【００４５】
本実施形態に係るプローブユニット１では、第１アーム２１及び連結部２３の接続部２４ａと、第２アーム２２及び連結部２３の接続部２４ｂは、それぞれＲ形状に形成される。
【００４６】
この構成では、接続部２４ａ，２４ｂをＲ形状としているので、接続部２４ａ，２４ｂにおける応力集中を抑制することができる。
【００４７】
本実施形態に係るプローブユニット１では、連結部２３は、導電性金属薄板からなり、プローブピン１０は、連結部２３に沿うように配置され、連結部２３と接触する領域Ｓの全体にわたって連結部２３に接合されている。
【００４８】
この構成では、プローブピン１０は、連結部２３と接触する領域Ｓの全体にわたって連結部２３に接合されているので、プローブピン１０と連結部２３との接合部分の強度を高めることができる。
【００４９】
本実施形態に係るプローブユニット１では、第１アーム２１、第２アーム２２及び連結部２３は、一枚の導電性金属薄板が折り曲げられることによって一体的に形成されている。
【００５０】
第１アーム２１、第２アーム２２及び連結部２３を一体に形成することにより、第１アーム２１、第２アーム２２及び連結部２３の接合作業が無くなるので、作業効率を向上させることができる。
【００５１】
本実施形態に係るプローブユニット１では、第１アーム２１及び第２アーム２２の先端側には、第１アーム２１及び第２アーム２２の長手方向に延びるスリット２１ｃ，２２ｃがそれぞれ設けられる。
【００５２】
この構成によれば、スリット２１ｃ，２２ｃを設けることによりプローブピン１０に対して押し付け反力が作用したときに、アーム部２とプローブピン１０との接合部分における応力集中を緩和することができる。
【００５３】
本実施形態に係るプローブユニット１では、第１アーム２１は、第２アーム２２よりもプローブピン１０の先端部１０ａ側に設けられ、保持部２５から第１アーム２１の先端部２１ａまでの長さは、保持部２５から第２アーム２２の先端部２２ａまでの長さよりも長い。
【００５４】
この構成によれば、プローブピン１０の先端部１０ａをプロービング対象（回路基板Ｂ）に押し付けたときに、プローブピン１０のＺ軸方向における直動性を確保できる。これにより、プローブピン１０の先端部１０ａをプロービング対象（回路基板Ｂ）に押し付けたときに、先端部１０ａがプロービング対象（回路基板Ｂ）の表面上を移動すること（先端部１０ａのＸ軸及びＹ軸方向の移動）を抑制することができる。よって、検査を確実に行うことができる。
【００５５】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【符号の説明】
【００５６】
１        プローブユニット
２        アーム部
１０      プローブピン
１０ａ    先端部
２０      支持部
２１      第１アーム
２１ｃ    スリット
２２      第２アーム
２２ｃ    スリット
２３      連結部
２４ａ    接続部
２４ｂ    接続部
２５      保持部
【図１】
2020125985.tif 000003
【図２】
2020125985.tif 000004
【図３】
2020125985.tif 000005