(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査装置の電気回路に導通させたプローブを備えるプローブカードと、表面に複数配列の条として接点端子を条の長手方向と直交する方向に配列した検査対象の部品を位置決めして搭載するベースとを備え、前記プローブのプローブピンを前記接点端子に接触させる位置に前記プローブカードを位置決めする機構であって、前記プローブを、前記接点端子の条のそれぞれに対応して少なくとも２個の独立したプローブを１組として条の長手方向に配置し、前記プローブカードと前記ベースとの間に、互いの突き合わせ面の接点端子の条の配列を挟む位置に配置した凹凸係合によって前記接点端子の条の配列方向の相対位置を位置決めする関係を持たせてなるプローブカードの位置決め機構。
【請求項２】
前記突き合わせ面の凹凸係合は、前記プローブカードに設ける位置決めピンと、前記ベースに設けられ前記位置決めピンが嵌まり込む位置決め孔の組み合わせであって、前記位置決めピンを前記プローブの配列を挟む位置に配置し、前記位置決め孔を前記接点端子の条の配列を挟む位置に配置してなる請求項１記載のプローブカードの位置決め機構。
【請求項３】
前記プローブカードには、前記ベースに搭載した前記検査対象の部品の表面に突き当たって弾性付勢し前記プローブカードを前記ベースから上に引き離すとき前記検査対象の部品を前記ベース側に突き放し可能なエジェクトピンを備えてなる請求項１または２記載のプローブカードの位置決め機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえばＩＣ装置やＬＥＤ等のプリント配線基板等を含む電子機器について機能部の電気的な特性を測定・検査するためのプローブカードに係り、特に検査対象に対して簡単に位置決めでき接点どうしの接合を高精度で実行できるようにしたプローブカードの位置決め機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
各種の電子機器の部品として備えるプリント配線基板等の製造工程では、その製作の後に各機能素子等への導通の状況や電気的特性の検査のための測定が行われる。この検査・測定のための検査装置には、検査対象の機器側にモジュールとして配置されているコンタクトピンに接続して導通させるためのプローブカードが備えられている。
【０００３】
このプローブカードは、検査装置本体側のフレームボードに対して移動自在に連接されたもので、プローブカード側に接点端子として備えた複数のプローブを検査対象側のコンタクトピンにそれぞれ位置合わせ動作する。このような位置合わせは、コンタクトピンが約０．５ｍｍ程度のピッチで配列されているようなものが多いので、プローブカードの動作には高い精密度が必要とされている。
【０００４】
プローブカードの位置調整として、たとえば特公平６−８０７１６号公報に記載されているようにＣＣＤカメラを利用する画像処理を適用したものがある。これは、プローブカードをＸ，Ｙの直交座標系内においてそれぞれＸ，Ｙ方向に移動させるとともに原点周りに回転させるシステムとしたものである。そして、プローブカードの姿勢をＣＣＤカメラによる測定によって知ることで、検査対象のコンタクトピンとプローブとの間の相対位置を画像処理によって検知し、この検知に基づいてプローブカードの位置調整と位置決めが実行される。
【０００５】
このような画像処理を適用するものでは、プローブカードの位置合わせが高い精度で得られる。したがって、たとえば複数のコンタクトピンが狭いピッチ間隔で配列された検査対象についても、確実な測定検査が期待される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、検査装置には、画像処理のための光学系のシステムと、プローブカードをＸ，Ｙ軸方向へ移動させるとともに原点周りに回転させるための駆動機構とが必要である。このため、装置構成だけでなく、ＣＣＤカメラによる画像情報を基にしたＸ，Ｙ軸方向及び原点周りの動作のための制御も複雑になる。したがって、コスト高となるほか、測定検査を高精度で維持するためには駆動機構等の保守の頻度も増えることになり、ユーザー側の負担増に陥る。
【０００７】
また、製品の検査のための装置であることから、新製品や既存の製品の仕様変更等にも対応させる必要がある。しかしながら、画像処理のプログラム変更等を伴うことや、プローブカードの移動ストロークや回転角度の調整も必要となるので、汎用性に欠ける。
【０００８】
このように、たとえば画像処理等を適用してプローブカードの位置決めをする検査装置では、高精度の操作ができるものの、コスト面や汎用性の面では必ずしも十分とはいえない状況にある。
【０００９】
本発明において解決すべき課題は、きわめて簡単な機構でコンタクトピンとの位置合わせができるとともに汎用性も向上し得るプローブカードの位置決め機構を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、検査装置の電気回路に導通させたプローブを備えるプローブカードと、複数配列の条として接点端子を表面に形成した検査対象の部品を位置決めして搭載するベースとを備え、前記プローブのプローブピンを前記接点端子に接触させる位置に前記プローブカードを位置決めする機構であって、前記プローブを、そのプローブピンが前記接点端子の条のそれぞれに対応して少なくとも２点以上で接触する複数配置とし、前記プローブカードと前記ベースとの間に、互いの突き合わせ面の凹凸係合によって前記接点端子の条の配列方向の相対位置を位置決めする関係を持たせてなることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、検査装置の電気回路に導通させたプローブを備えるプローブカードと、表面に複数配列の条として接点端子を条の長手方向と直交する方向に配列した検査対象の部品を位置決めして搭載するベースとを備え、前記プローブのプローブピンを前記接点端子に接触させる位置に前記プローブカードを位置決めする機構であって、前記プローブを、前記接点端子の条のそれぞれに対応して少なくとも２個の独立したプローブを１組として条の長手方向に配置し、前記プローブカードと前記ベースとの間に、互いの突き合わせ面の接点端子の条の配列を挟む位置に配置した凹凸係合によって前記接点端子の条の配列方向の相対位置を位置決めする関係を持たせてなるプローブカードの位置決め機構であり、検査対象の接点端子の条の配列に合わせてプローブカードに備えたプローブのそれぞれのプローブピンを接触させることができるという作用を有する。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、前記突き合わせ面の凹凸係合は、前記プローブカードに設ける位置決めピンと、前記ベースに設けられ前記位置決めピンが嵌まり込む位置決め孔の組み合わせであって、前記位置決めピンを前記プローブの配列を挟む位置に配置し、前記位置決め孔を前記接点端子の条の配列を挟む位置に配置してなる請求項１記載のプローブカードの位置決め機構であり、位置決めピンと位置決め孔とによるベースに対するプローブカードの位置決めによって、検査対象の接点端子の条の配列に合わせてプローブカードに備えるプローブのそれぞれのプローブピンを接触させることができるという作用を有する。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、前記プローブカードには、前記ベースに搭載した前記検査対象の部品の表面に突き当たって弾性付勢し前記プローブカードを前記ベースから上に引き離すとき前記検査対象の部品を前記ベース側に突き放し可能なエジェクトピンを備えてなる請求項１または２記載のプローブカードの位置決め機構であり、検査終了後にベースからプローブカードを引き離すとき、検査対象の部品をベース側に残してプローブカードだけを移動させるという作用を有する。
【００１４】
以下に、本発明の実施の形態の具体例を図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の一実施の形態における検査装置の要部であって、プローブカード及びこれと対をなすベースの概略斜視図である。
【００１５】
図１において、検査対象の部品５１を位置決めして搭載する定盤状のベース２１が検査装置の本体（図示せず）に固定して配置され、このベース２１には部品５１の一端に形成された配線ポート５１ａの両端を挟む位置に一対の位置決め孔２２ａ，２２ｂが設けられている。配線ポート５１ａの上面には、部品５１に備える電気回路の接点端子５２を複数の条として配置している。
【００１６】
ベース２１の上方には三次元の動きができるように検査装置の本体に連接したプローブカード１を設ける。このプローブカード１は、平板状のフレーム１ａの一端側に設けられ検査装置の本体側の検査回路に導通させるコネクタ１ｂと、他端側から突き出した導通ポート１ｃを備えたもので、コネクタ１ｂから導通ポート１ｃの間に複数のリード線２を配線している。
【００１７】
なお、従来周知のように、プローブカード１は検査装置の本体側に設けたＸ軸，Ｙ軸及びＺ軸方向の摺動駆動機構１ｄ，１ｅ，１ｆに連接されたもので、これらの摺動駆動機構１ｄ，１ｅ，１ｆの合成動作によって、プローブカード１をベース２１上の部品５１に位置合わせする。
【００１８】
図２は導通ポート１ｃ側から見た正面図、図３は導通ポート１ｃ部分のプローブピンの配置を示すための拡大平面図、図４は導通ポート１ｃの右側面図である。
【００１９】
導通ポート１ｃの先端側の上面にはリード線２のホルダ３を設け、このホルダ３には一列に２本ずつのリード線２ａ，２ｂを配列する。すなわち、検査装置の回路には２本のリード線２ａ，２ｂを一つの単位として結線し、これらの２本のリード線２ａ，２ｂのそれぞれにプローブ４ａ，４ｂを接続する。プローブ４ａ，４ｂは、スプリングを内蔵したリセプタクル４ａ−１，４ｂ−１とその下端から装入されてスプリングによって下向きに付勢されたプローブピン４ａ−２，４ｂ−２とを備えた従来から一般的に利用されているものである。そして、リセプタクル４ａ−１，４ｂ−１はホルダ３に上端を支持されるとともにフレーム１ａを貫通して固定される。また、プローブ４ａ，４ｂは、図３に示すように、導通ポート１ｃの先端側から奥行き方向に２個ずつが並び、これらの２個のプローブ４ａ，４ｂの組み合わせとしたものが導通ポート１ｃの幅方向に配列されている。
【００２０】
導通ポート１ｃの底面にはベース２１の位置決め孔２２ａ，２２ｂに嵌まり込む位置決めピン５，６を設ける。これらの位置決めピン５，６はその下端を先細りするテーパ５ａ，６ａとして位置決め孔２２ａ，２２ｂに入り込むときの倣いを可能としたものである。
【００２１】
更に、導通ポート１ｃにはプローブカード１をベース２１から引き離すときに、部品５１を圧下してベース２１側に押し戻すためのエジェクトピン７，８を設ける。エジェクトピン７，８はプローブ４ａ，４ｂと同様に、ホルダ３とフレーム１ａとの間で支持されたスリーブ７ａ，８ａの中に差し込まれるとともにスリーブ７ａ，８ａに収納したスプリングによって下向きに弾性付勢されたものであり、下端にはパッド７ｂ，８ｂを取り付けている。
【００２２】
ここで、検査しようとする部品５１の接点端子５２の配列ピッチと、プローブカード１のプローブ４ａ，４ｂの導通ポート１ｃの幅方向への配列ピッチとは同一のものとし、１組のプローブ４ａ，４ｂは１本の接点端子５２を対象として接触させるものとする。すなわち、プローブ４ａ，４ｂどうしの間の距離は、好ましくは接点端子５２の長さより短いものとし、プローブ４ａ，４ｂのプローブピン４ａ−２，４ｂ−２の両方をこの接点端子５２に接触させるか、プローブカード１とベース２１との間の位置ずれがあっても２本のプローブピン４ａ−２，４ｂ−２のいずれか１本が接点端子５２に接触できるようにする。
【００２３】
また、ベース２１に対するプローブカード１の位置関係は、位置決め孔２２ａ，２２ｂにそれぞれ位置決めピン５，６がほぼ整合した状態となるように予め設定したものとする。
【００２４】
以上の構成において、図１に示すように、部品５１をベース２１に位置決めしてセットし、配線ポート５１ａを位置決め孔２２ａ，２２ｂの間に位置させる。この部品５１のベース２１への位置決めは、位置決め孔２２ａ，２２ｂに対する接点端子５２の配列の位置関係が、プローブカード１の位置決めピン５，６とプローブ４ａ，４ｂを１組とする配列の位置関係と概ね一致するようにＸ軸，Ｙ軸及びＺ軸の摺動駆動機構１ｄ，１ｅ，１ｆによって実行する。この後、Ｘ軸の摺動駆動機構１ｄによるプローブカード１に対する駆動負荷を零とし、プローブカード１がＸ軸方向へ倣い動作ができるようにする。
【００２５】
次いで、プローブカード１を検査装置の本体側に設けたＺ軸の摺動駆動機構１ｆによってベース２１側に下降させる。このとき、先に述べたように位置決めピン５，６は位置決め孔２２ａ，２２ｂに予め対応するように設定されているので、位置設定が良好であれば、図５に示すように位置決めピン５，６が速やかに位置決め孔２２ａ，２２ｂに入り込んでプローブカード１が位置決めされる。また、位置決めピン５，６と位置決め孔２２ａ，２２ｂとの間の相対的な位置誤差がある場合でも、位置決めピン５，６のテーパ５ａ，６ａによる倣いと、プローブカード１自身がＸ軸方向に拘束されていないことによって、位置決めピン５，６を位置決め孔２２ａ，２２ｂに差し込むことができ、同様にベース２１に対してプローブカード１が位置決めされる。
【００２６】
このように、位置決めピン５，６と位置決め孔２２ａ，２２ｂとによる簡単な機構で、プローブカード１とベース２１との間の位置決めが行え、接点端子５２のそれぞれに２本のプローブピン４ａ−２，４ｂ−２を接触させることによって導通が得られる。すなわち、プローブカード１とベース２１とは予め位置合わせの設定が概ね行われているが、相対的な位置誤差を伴う場合もある。これに対し、テーパ５ａ，６ａによる倣いを利用して位置決めピン５，６が位置決め孔２２ａ，２２ｂに差し込まれるので、プローブカード１とベース２１との間は常に一様な関係として位置決めされる。したがって、多数の部品５１について検査する場合でも、それぞれの部品５１の接点端子５２に対してプローブピン４ａ−２，４ｂ−２を正確に突き当てて導通させることができ、導通不良による検査障害を招くことがなくなる。
【００２７】
また、２本のプローブ４ａ，４ｂのそれぞれのプローブピン４ａ−２，４ｂ−２が１本の接点端子５２に対応しているのでコンタクト面積を広くでき、電気的導通を安定保持できる。そして、たとえばベース２１側が水平姿勢に設定されているとき、たとえば導通ポート１ｃ側が浮き上がったような姿勢にプローブカード１が傾いても、プローブピン４ｂ−２だけは接点端子５２に接触させることができる。また、ベース２１に対する部品５１の位置決めが不良で、たとえば図１において配線ポート５１ａが位置決め孔２２ａ，２２ｂから抜ける側に偏ってセットされた場合に、プローブピン４ｂ−２が接点端子５２に接触できなくなっても、他方のプローブピン４ａ−２が接触状態を維持できる。
【００２８】
このように、２個のプローブ４ａ，４ｂを１組として配列することで、接点端子５２との導通が確実に取れるほか、プローブカード１の姿勢不良やベース２１に対する部品５１の位置決め不良があっても、２個のプローブピン４ａ−２，４ｂ−２の一方を利用した導通が維持される。したがって、プローブカード１の姿勢の変動や部品５１の位置決めの誤差を吸収して導通を得ることができる。
【００２９】
接点端子５２とプローブピン４ａ−２，４ｂ−２との導通による部品５１の検査の後には、図５の状態からプローブカード１を引き上げる。このとき、エジェクトピン７，８はスリーブ７ａ，８ｂに収納しているスプリングによって下向きに付勢されているので、パッド７ｂ，８ｂはそのストロークエンドまで下に一気に移動する。このため、パッド７ｂ，８ｂは部品５１の表面を下に向けて突き放すようになり、部品５１はプローブカード１に引っ張られることなくベース２１の上に保持される。
【００３０】
【発明の効果】
本発明では、プローブカードとベースとの間の位置決めを両者の間の位置決めピンや位置決め孔を利用した凹凸係合で賄えるので、従来のように画像処理等を利用するものに比べて装置構成が格段に簡単になり、コスト面及び汎用性の面で大幅な改善が図られる。
【００３１】
また、接点端子の配列方向だけを基準にして位置決めしても、１本の接点端子に対して複数のプローブを備えることで、接点端子の条方向の位置ずれを吸収してプローブに備えたそれぞれのプローブピンと接点端子の導通が得られる。したがって、位置決めのためのピンや孔の配置数を減らすことができ、簡単な構造で対応できる。
【００３２】
更に、エジェクトピンを備えるものでは、検査対象の部品をベース側に残してプローブカードだけをベース側から引き離すことができ、部品に損傷を与えることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のプローブカード及びベースの組み合わせによる検査装置の要部を示す概略斜視図
【図２】プローブカードとベースの配置を示す切欠正面図
【図３】プローブカードの導通ポートにおけるプローブの配置を示す拡大平面図
【図４】導通ポートを拡大して示す右側面図
【図５】プローブカードの位置決めピンをベースの位置決め孔に差し込んだ状態を示す切欠正面図
【符号の説明】
１  プローブカード
１ａ  フレーム
１ｂ  コネクタ
１ｃ  導通ポート
１ｄ，１ｅ，１ｆ  摺動駆動機構
２  リード線
３  ホルダ
４ａ，４ｂ  プローブ
４ａ−１，４ｂ−１  リセプタクル
４ａ−２，４ｂ−２  プローブピン
５，６  位置決めピン
５ａ，６ａ  テーパ
７，８  エジェクトピン
７ａ，８ａ  スリーブ
７ｂ，８ｂ  パッド
２１  ベース
２２ａ，２２ｂ  位置決め孔
５１  部品
５１ａ  配線ポート
５２  接点端子
【図１】
0003614003.tif 000002
【図２】
0003614003.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003614003.tif 000005
【図５】
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