(57)【要約】【課題】プローブの狭ピッチ化を実現するとともに多数のプローブを高精度で組み立てることができるプローブユニットを提供する。【解決手段】板状をなす複数の導電性のプローブを板厚方向に積層して固着することによって形成されるプローブ束を複数有し、該複数のプローブ束がプローブの積層方向に沿って積層されてなり、二つの回路構造と接触する接触部と、接触部における複数のプローブ束の積層方向の両端部を挟持することによって積層方向の力を加えながら複数のプローブ束を保持するプローブホルダと、接触部を積層方向に貫通し、両端部が前記プローブホルダに固定される棒状部材と、を備える。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる二つの回路構造と接触することによって前記二つの回路構造を電気的に接続するプローブユニットであって、
板状をなす複数の導電性のプローブを板厚方向に積層して固着することによって形成されるプローブ束を複数有し、該複数のプローブ束が前記プローブの積層方向に沿って積層されてなり、前記二つの回路構造と接触する接触部と、
前記接触部における前記複数のプローブ束の積層方向の両端部を挟持することによって前記積層方向の力を加えながら前記接触部を保持するプローブホルダと、
両端部が前記プローブホルダに固定され、前記接触部を貫通する棒状部材と、
を備えたことを特徴とするプローブユニット。
【請求項２】
前記プローブは、
前記棒状部材を挿通する挿通孔を有し、板面に絶縁被膜が設けられている主板部と、
前記主板部の端部から前記主板部の板面に沿って突出する第１突出部と、
一端が前記主板部に連なるとともに前記主板部との間に切り欠きを有し、前記第１突出部が前記主板部から突出する方向と略直交する方向に延在し、板面に絶縁被膜が設けられているカンチレバー部と、
前記カンチレバー部の自由端部から前記カンチレバー部の板面に沿う方向であって前記主板部から遠ざかる方向へ突出する第２突出部と、
を有し、
前記接触部は、
各プローブが有する前記切り欠きが重なってなる凹部に取り付けられ、前記主板部および前記カンチレバー部の板面に沿った弾性力を加える弾性部材を有することを特徴とする請求項１記載のプローブユニット。
【請求項３】
前記第２突出部は、先端へ近づくほど板厚が小さいことを特徴とする請求項２記載のプローブユニット。
【請求項４】
前記弾性部材は、各プローブ束に対して一つずつ取り付けられることを特徴とする請求項２または３記載のプローブユニット。
【請求項５】
前記プローブ束を構成する複数の前記プローブがそれぞれ有する前記第２突出部の先端は、前記プローブの積層方向に沿って等間隔に並んでいることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載のプローブユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶パネルや半導体集積回路などの電子部品における導通状態検査や動作特性検査を行う際に、その電子部品の電極や端子に接触して電気信号の送受信を行う導電性のプローブを収容するプローブユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体集積回路等の検査対象の電気特性検査を行うための技術として、半導体集積回路の接続端子に対応して複数の導電性のプローブを物理的に接触させることによって電気的導通を確保する機能を有するプローブユニットに関する技術が知られている。プローブユニットは、複数のプローブと、複数のプローブを保持するプローブホルダとを備える。
【０００３】
ところで、近年では検査対象の電極の狭ピッチ化が進んできている。この狭ピッチ化に対応したプローブユニットに関する技術として、例えば薄い板状のプローブを積層する技術が知られている（例えば、特許文献１および２を参照）。この技術では、複数の板状のプローブを板厚方向に積層し、プローブホルダによって板厚方向の両端部から押さえて保持する構成を有している。
【０００４】
【特許文献１】特許第２８１９４５２号公報
【特許文献２】特許第３７９７３９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した従来技術では、多数のプローブを積層しようとすると、隣接するプローブ間に生じるわずかな位置の誤差やバラツキが累積していき、プローブの積層方向の両端部では大きな誤差やバラツキを生じてしまうことがあった。このため、多数のプローブを高精度で組み立てるのが難しいという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、プローブの狭ピッチ化を実現するとともに多数のプローブを高精度で組み立てることができるプローブユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るプローブユニットは、異なる二つの回路構造と接触することによって前記二つの回路構造を電気的に接続するプローブユニットであって、板状をなす複数の導電性のプローブを板厚方向に積層して固着することによって形成されるプローブ束を複数有し、該複数のプローブ束が前記プローブの積層方向に沿って積層されてなり、前記二つの回路構造と接触する接触部と、前記接触部における前記複数のプローブ束の積層方向の両端部を挟持することによって前記積層方向の力を加えながら前記接触部を保持するプローブホルダと、両端部が前記プローブホルダに固定され、前記接触部を貫通する棒状部材と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係るプローブユニットは、上記発明において、前記プローブは、前記棒状部材を挿通する挿通孔を有し、板面に絶縁被膜が設けられている主板部と、前記主板部の端部から前記主板部の板面に沿って突出する第１突出部と、一端が前記主板部に連なるとともに前記主板部との間に切り欠きを有し、前記第１突出部が前記主板部から突出する方向と略直交する方向に延在し、板面に絶縁被膜が設けられているカンチレバー部と、前記カンチレバー部の自由端部から前記カンチレバー部の板面に沿う方向であって前記主板部から遠ざかる方向へ突出する第２突出部と、を有し、前記接触部は、各プローブが有する前記切り欠きが重なってなる凹部に取り付けられ、前記主板部および前記カンチレバー部の板面に沿った弾性力を加える弾性部材を有することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係るプローブユニットは、上記発明において、前記第２突出部は、先端へ近づくほど板厚が小さいことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係るプローブユニットは、上記発明において、前記弾性部材は、各プローブ束に対して一つずつ取り付けられることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係るプローブユニットは、上記発明において、前記プローブ束を構成する複数の前記プローブがそれぞれ有する前記第２突出部の先端は、前記プローブの積層方向に沿って等間隔に並んでいることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、板状をなす複数の導電性のプローブを板厚方向に積層して固着することによって形成されるプローブ束を複数積層しているため、プローブ束レベルでの位置の誤差やバラツキが生じにくい。したがって、プローブの狭ピッチ化を実現するとともに多数のプローブを高精度で組み立てることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照して本発明を実施するための最良の形態（以後、「実施の形態」と称する）を説明する。なお、図面は模式的なものであって、各部分の厚みと幅との関係、それぞれの部分の厚みの比率などは現実のものとは異なる場合もあることに留意すべきであり、図面の相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれる場合があることは勿論である。
【００１４】
図１は、本発明の一実施の形態に係るプローブユニットの構成を示す斜視図である。同図に示すプローブユニット１は、検査対象である液晶パネル等の回路構造の導通状態検査や動作特性検査を行う装置である。プローブユニット１は、検査用信号を出力する配線基板および検査対象とそれぞれ接触することによって両者の電気的な接続を図る接触部２と、接触部２を保持するプローブホルダ３と、接触部２を貫通し、両端部がプローブホルダ３に固定される棒状部材４と、を備える。以下の説明においては、図１の上下方向にあわせて上下方向を定めるとともに、棒状部材４の長手方向に沿って左右方向を定める。これにより、上下方向、左右方向とそれぞれ直交する前後方向は、図１の左斜め下方を前方として定まる。
【００１５】
まず、図２を参照して接触部２の詳細な構成を説明する。接触部２は、板状をなす複数の導電性のプローブを板厚方向に積層し、接着剤を用いて固着することによって形成されるプローブ束２１Ｓを複数有し、この複数のプローブ束２１Ｓがプローブの板厚方向に沿って積層されてなる。図３は、プローブ束２１Ｓの構成を示す斜視図である。プローブ束２１Ｓは、４つのタイプのプローブ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄを所定の順序で板厚方向に積層し、接着剤を用いて固着したものである。隣接するプローブ同士を接着する接着剤として、例えばエポキシ系接着剤を適用することができる。
【００１６】
図４は、プローブの構成を示す斜視図である。以下の説明においては、図４における上下方向を「上下方向」、プローブの板厚方向と平行な方向を「厚さ方向」、上下方向および厚さ方向とそれぞれ直交する方向を「幅方向」という。プローブ２１ａは、板厚方向に貫通されてなり、棒状部材４を挿通する二つの挿通孔２１１が設けられた主板部２１２、主板部２１２の上端部から主板部の板面に沿って上方へ突出する第１突出部２１３ａ、一端が主板部２１２に連なって幅方向に延在するカンチレバー部２１４、カンチレバー部２１４の自由端部からカンチレバー部２１４の板面に沿う方向であって主板部２１２から遠ざかる方向へ突出する第２突出部２１５、主板部２１２およびカンチレバー部２１４の板面を被覆する絶縁被膜２１６、を有する。主板部２１２とカンチレバー部２１４との間には、幅方向に沿って延びる切り欠き２１７が形成されている。
【００１７】
絶縁被膜２１６は、パリレン（登録商標）、ポリイミド等の樹脂、またはアルミナ、シリカ等のセラミックスを用いて形成される。絶縁被膜２１６以外の部分は、銅合金、ニッケル合金または導電性セラミックスなどの導電性材料を用いて形成される。
【００１８】
第１突出部２１３ａは検査用信号を入出力する配線基板の電極と接触する一方、第２突出部２１５は検査対象が有する電極と接触する。第２突出部２１５はカンチレバー部２１４から突出しているため、検査対象の電極に接触する際、電極を引っ掻いて電極表面の酸化膜や汚れを適確に除去することができる。
【００１９】
図５、図６、図７は、プローブ２１ａとはそれぞれ異なるタイプのプローブ２１ｂ、２１ｃ、２１ｄの構成をそれぞれ示す図である。プローブ２１ｂ、２１ｃ、２１ｄは、第１突出部２１３ｂ、２１３ｃ、２１３ｄが主板部２１２からそれぞれ突出している位置がプローブ２１ａを含めて互いに異なっている。第１突出部の主板部２１２からの突出位置を除いた構成は、プローブ２１ａと同じである。以後、プローブのタイプによらずにプローブを総称する場合には単にプローブ２１といい、プローブ２１の第１突出部を第１突出部２１３という。
【００２０】
４つのタイプのプローブ２１ａ〜２１ｄを積層する際には、同じタイプのプローブ２１が隣接しないように配置する。これにより、隣接するプローブ２１の第１突出部２１３のピッチをプローブ２１同士のピッチよりも広げることができるため、配線基板の電極を狭ピッチ化しないで済む。
【００２１】
プローブ束２１Ｓは、複数のプローブ２１の切り欠き２１７が重なってなる凹部２１７Ｓを有する。凹部２１７Ｓには、断面が略Ｕ字形状をなしてプローブ束２１Ｓと同じ幅を有するクリップばね２２（弾性部材）が取り付けられる。クリップばね２２は、例えば絶縁コーティングを施したりん青銅によって実現される。図８は、クリップばね２２の側面形状およびクリップばね２２のプローブ束２１Ｓへの取り付けの概要を示す図である。図８に示すように、クリップばね２２は略Ｕ字状の開口部付近が若干開いた形状をなしている。このため、クリップばね２２を凹部２１７Ｓへ取り付けると、クリップばね２２は主板部２１２およびカンチレバー部２１４の板面に沿った弾性力を加えることにより、プローブ束２１Ｓに対して初期荷重を付与する。この際、クリップばね２２は凹部２１７Ｓを上下方向へ若干広げるため、外部からの荷重によるプローブ２１のストロークを大きくすることができる。
【００２２】
図９は、プローブ束２１Ｓが有する複数のプローブ２１の第２突出部２１５側の構成を示す部分断面図である。第２突出部２１５の板厚は先端へ近づくほど小さくなっている。また、第２突出部２１５の先端の高さは全て等しく、隣接する第２突出部２１５の先端のピッチｒは、第２突出部２１５が接触する半導体集積回路等の検査対象１００の電極１０１のピッチと等しい。ところで、図９では、第２突出部２１５の先端部の形状は同じではない。これは、プローブ束２１Ｓを形成する際にプローブ２１を積層して接着剤Ｇで固着するときに若干のバラツキが生じているためである。
【００２３】
ここで、図１０〜図１２を参照して第２突出部２１５の先端形状の形成方法の概要について説明する。図１０は、複数のプローブ２１を厚さ方向に積層し、接着剤Ｇを用いて固着した状態を示す図である。第２突出部２１５の先端部は、この段階ではまだ均一な板厚を有している。この後、図１１に示すように、第２突出部２１５の先端部の高さを揃える処理を機械加工またはエッチング等によって行う。続いて、第２突出部２１５の先端形状を揃える。先端形状を揃える際には、図１２に示すように先端の幅ｄと先端からの切り込みの角度θが全て等しくなるように機械加工またはエッチング等によって鋭角化処理を行う。
【００２４】
次に、プローブホルダ３の構成を説明する。プローブホルダ３は、図１に示すように、接触部２の後方に設けられる背板部３１と、背板部３１の左右両端にねじ止めされ、接触部２の左右方向両端にそれぞれ位置するプローブ２１の板面に接触し、接触部２を挟持して積層方向（左右方向）の力を加える二つの側板部３２とを有する。側板部３２には、二つの棒状部材４の端部を挿通して固着するために板厚方向にそれぞれ貫通された二つの固着孔３３が設けられている。図１３に示すように、背板部３１および側板部３２の上端はプローブ２１の主板部２１２の上端とほぼ同じ高さに位置している。また、背板部３１および側板部３２の下端は、少なくともプローブ２１の第２突出部２１５よりも上方に位置している。
【００２５】
プローブホルダ３は、セラミックス、熱硬化性樹脂、エンジニアリングプラスチック等の絶縁性材料を用いて形成される。なお、導電性材料から成る母材の表面に絶縁被膜を設けることによってプローブホルダ３を形成することも可能である。
【００２６】
次に、棒状部材４の構成を説明する。棒状部材４は、アルミナ、窒化珪素などのセラミックスまたは絶縁コーティングを施した金属を用いて実現される。棒状部材４は、接触部２を構成する複数のプローブ２１の挿通孔２１１を一括して貫通することによってプローブ束２１Ｓのプローブホルダ３からの抜け止め機能を果たすとともに、プローブ束２１Ｓに対して初期たわみを付与する機能を果たしている。なお、棒状部材４の長手方向に垂直な断面は円形に限られるわけではなく、多角形でもかまわない。また、プローブ２１の挿通孔２１１の内縁が絶縁被膜２１６によって被覆されている場合には、絶縁性材料でなくてもかまわない。
【００２７】
図１４は、以上の構成を有するプローブユニット１の上方に検査用信号の入出力を行う配線基板を取り付けた状態を示す図である。同図に示す配線基板２００は、ポリイミドなどからなるシート状の基材の一方の表面に、ニッケル等からなる多数の配線および接続用の電極（図示せず）が形成されたものである。配線基板２００の電極は、第１突出部２１３と接触している。配線基板２００は、プローブホルダ３の上面を被覆する形状を有する固定部材５とプローブホルダ３とによって挟持した状態で固定されている。固定部材５は、ねじ３００によってプローブホルダ３の上面に取り付けられる。配線基板２００の他端は検査用の信号を生成する信号処理回路（図示せず）に接続されている。なお、図１４では第１突出部２１３に配線基板２００を接触させているが、第１突出部２１３を信号出力回路の接続用端子に対して直接接触させるような構成とすることも可能である。
【００２８】
プローブユニット１に関する具体的な数値例を挙げる。プローブ２１については、板厚を２０〜５０μｍ程度とし、絶縁被膜の厚さを２〜１０μｍ程度とすることができる。また、第２突出部２１５のピッチｒを２５〜６０μｍ程度とすることができる。このようなプローブ２１を５〜１００枚程度積層することによって得られるプローブ束２１Ｓは、最大ストロークが５００μｍ程度であり、最大荷重が１本当たり１０ｇ程度となった。この最大ストロークおよび最大荷重の値は、従来より知られているピン型のプローブと同等の値であり、板状をなすプローブとしてはかなりの大ストローク、大荷重を実現している。この結果、検査対象の基板の反りやゆがみに追従させることができ、より信頼性の高い検査を行うことが可能となる。プローブユニット１は、プローブ束２１Ｓを５〜１０個程度積層することによって形成される。
【００２９】
以上説明した本発明の一実施の形態によれば、板状をなす複数の導電性のプローブを板厚方向に積層して固着することによって形成されるプローブ束を複数積層しているため、プローブ束レベルでの位置の誤差やバラツキが生じにくい。したがって、プローブの狭ピッチ化を実現するとともに多数のプローブを高精度で組み立てることが可能となる。
【００３０】
また、本実施の形態によれば、プローブの第２突出部の先端を鋭角化しているため、ピッチを精度よく制御することができ、検査時のオープン／ショートの発生を回避することができる。
【００３１】
また、本実施の形態によれば、プローブ束単位で交換等の作業を行うことができるため、メインテナンスを容易に行うことができる。
【００３２】
また、本実施の形態によれば、プローブの板厚をコントロールすることによって検査対象の電極のピッチに柔軟に対応させることができる。
【００３３】
なお、本発明において、接触部の弾性部材をプローブ束ごとに別個に取り付ける代わりに、接触部の積層方向の幅と等しい幅広のクリップばねを全てのプローブ束の凹部に一括して取り付けるようにしてもよい。また、クリップばねの代わりに皿ばねやコイルばねを適用することも可能である。
【００３４】
また、本発明において、絶縁被膜を設けることなく絶縁性の接着剤によって隣接するプローブを接着するようにしてもよい。
【００３５】
また、本発明で使用するプローブホルダの構成を、一方の側板部の内側に可動式の支持板を設け、この支持板と他方の側板部との間で接触部に積層方向の力を加えながら保持する構成としてもよい。
【００３６】
このように、本発明は、ここでは記載していない様々な実施の形態等を含みうるものであり、特許請求の範囲により特定される技術的思想を逸脱しない範囲内において種々の設計変更等を施すことが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明に係るプローブユニットは、液晶パネルや半導体集積回路などの電子部品における導通状態検査や動作特性検査を行うのに適しており、特に狭ピッチの電極を多数有する電子部品の検査を行うのに好適である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施の形態に係るプローブユニットの構成を示す斜視図である。
【図２】接触部の構成を示す図である。
【図３】プローブ束の構成を示す斜視図である。
【図４】プローブの構成（第１例）を示す斜視図である。
【図５】プローブの構成（第２例）を示す斜視図である。
【図６】プローブの構成（第３例）を示す斜視図である。
【図７】プローブの構成（第４例）を示す斜視図である。
【図８】クリップばねの側面形状およびクリップばねのプローブ束への取り付けの概要を示す図である。
【図９】プローブ束が有するプローブの第２突出部側の構成を示す部分断面図である。
【図１０】複数のプローブを厚さ方向に積層し、接着剤を用いて固着した状態を示す図である。
【図１１】第２突出部の先端部の高さを揃える処理を行った状態を示す図である。
【図１２】第２突出部の先端の幅と先端からの切り込みの角度が全て等しくなるように切削を行った状態を示す図である。
【図１３】プローブとプローブホルダとの位置関係を示す図である。
【図１４】本発明の一実施の形態に係るプローブユニットの上方に検査用信号の入出力を行う配線基板を取り付けた状態を示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  プローブユニット
２  接触部
３  プローブホルダ
４  棒状部材
５  固定部材
２１、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ  プローブ
２１Ｓ  プローブ束
２２  クリップばね
３１  背板部
３２  側板部
３３  固着孔
１００  検査対象
１０１  電極
２００  配線基板
２１１  挿通孔
２１２  主板部
２１３、２１３ａ、２１３ｂ、２１３ｃ、２１３ｄ  第１突出部
２１４  カンチレバー部
２１５  第２突出部
２１６  絶縁被膜
２１７  切り欠き
２１７Ｓ  凹部
３００  ねじ
Ｇ  接着剤
【図１】
2010122057.tif 000003
【図２】
2010122057.tif 000004
【図３】
2010122057.tif 000005
【図４】
2010122057.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2010122057.tif 000013
【図１２】
2010122057.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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