(57)【要約】【課題】ダイアフラム型プローブピンユニットを用いることより、ワークに対する押し圧を緩和し、必ずしも機械的チャックを必要とせず、塵埃が発生したとしても、そのような塵埃を回収でき、瞬時のコンタクトにも対応することができるプローブピンユニット及びこれを用いた電子部品の検査方法を得ること。【解決手段】本発明のプローブピンユニット１Ａは、所定の配列で先端２４が同一平面内に揃えられ、パイプ２１の基部にリード線２５が接続された複数本のピン２０と、少なくとも１本のバキュームパイプ１１とが弾性材のダイアフラム１３の一面から他方の面に貫通して支持されているプローブピン１０と、これを支持するハウジング３０と、この先端部３２に圧入される、ワークＷを位置決めするワーク位置決めピース４０と、ピンガイドプレート５０、及びアタッチメント６０を備えていることを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の配列の複数本のピンと少なくとも１本のバキュームパイプとが電気的絶縁性を有する柔軟な弾性材で形成されたダイアフラムの一面から他方の面に貫通して支持され、前記各ピンの基部にリード線がそれぞれ接続されている構造で構成されていることを特徴とするプローブピン。
【請求項２】
前記ダイアフラムから突出している前記各ピンの先端を結ぶ仮想面が被検査物の表面に沿った面内に揃えられていることを特徴とする請求項１に記載のプローブピン。
【請求項３】
前記ダイアフラムから突出している前記各ピンの先端を結ぶ仮想面が一平面内に揃えられていることを特徴とする請求項１に記載のプローブピン。
【請求項４】
前記電気的絶縁性を有する柔軟な弾性材がゴムで形成されていることを特徴とする請求項１に記載のプローブピンユニット。
【請求項５】
所定の配列の複数本のピンと少なくとも１本のバキュームパイプとが電気的絶縁性を有する柔軟な弾性材で形成されたダイアフラムの一面から他方の面に貫通して支持され、前記各ピンの基部にリード線がそれぞれ接続されているプローブピンと、
該プローブピンの外周部を支持するハウジングと、
該ハウジングの先端部の外周部に装着でき、前記プローブピンの前記先端が形成する前記各ピンの先端が形成する面と平行に被検査物を装着できる装着部を備えたワーク位置決めピースと、
前記ハウジングの前記プローブピンを支持する側とは反対側で前記各ピンの基部側をガイドするピンガイドプレートと、
前記プローブピンと前記ワーク位置決めピースとが装着されたハウジングが前記ピンガイドプレートを介して固定される固定面と前記複数本のリード線及び前記バキュームパイプの基部とを導出する開口部を備えたアタッチメントと
を備えて構成されていることを特徴とするプローブピンユニット。
【請求項６】
前記ワーク位置決めピースは電気的絶縁材で形成されていることを特徴とする請求項５に記載のプローブピンユニット。
【請求項７】
前記ワーク位置決めピースは少なくとも一部分が導電性金属で形成されていることを特徴とする請求項５に記載のプローブピンユニット。
【請求項８】
所定の配列の複数本のピンと少なくとも１本のバキュームパイプとが電気的絶縁性を有する柔軟な弾性材で形成されたダイアフラムの一面から他方の面に貫通して支持され、前記各ピンの基部にリード線がそれぞれ接続されているプローブピンと、
前記プローブピンの前記ダイアフラムの外周部の内面側を受ける第１フランジと、
前記プローブピンの前記ダイアフラムの外周部の外面側を抑え、反対側の中央部にワークが装着される支持部が形成されている第２フランジと、
前記第１フランジの後方で前記各ピンの基部側をガイドするピンガイドプレートと、
前記ダイアフラムの外周部を挟んだ状態で前記第１フランジと前記第２フランジとを締結する手段と、
前記第１フランジが前記ピンガイドプレートを介して固定される固定面と前記複数本のリード線及び前記バキュームパイプの基部とを導出する開口部を備えたアタッチメントとを備えて構成されていることを特徴とするプローブピンユニット。
【請求項９】
前記第１フランジと前記ピンガイドプレートとが一体的に形成されていることを特徴とする請求項８に記載のプローブピンユニット。
【請求項１０】
所定の配列の複数本のピンと少なくとも１本のバキュームパイプとが少なくとも１本のバキュームパイプとが電気的絶縁性を有する柔軟な弾性材で形成されたダイアフラムの一面から他方の面に貫通して支持され、前記各ピンの基部にリード線がそれぞれ接続されているプローブピンと、該プローブピンの前記先端に沿って支持されている被検査物との間にチャンバーを形成し、該チャンバーの気圧を前記バキュームパイプを通じて減圧状態、或いは真空状態にすることにより、前記被検査物をチャキングすると同時に前記プローブピンを前記被検査物側に移動させて、前記複数本の各ピンの先端をそれぞれに対応する前記被検査物の検査点にコンタクトさせて電気的特性を検査することを特徴とする被検査物の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製品、プリント配線回路基板などの被検査物（以下、「ワーク」と記す)の複数の検査点、半導体製品であれば、その各電極にコンタクトし、そのワークが良品であるか否かを測定、検査するための検査装置に組み込まれて用いられる、多数のピンからなるプローブピン、これを備えたプローブピンユニット及びこれを用いた被検査物の検査方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ワークの良否を検査する従来技術の検査装置においては、多数のコンタクトピンからなるコンタクトプローブユニットが用いられており、従来技術の一般的なコンタクトプローブユニットは、ピン型プランジャーがバネによりワークの電極に突き当たるものや、金属切片がバネ構造を有しているもの、或いは絶縁緩衝材に導電材料を貼付けたものがワークの電極に突き当たるものなどがある。
【０００３】
従って、その押し圧がワークを歪ませる原因になり、正しく良否を検査できないことがある。それはコンタクトプローブのコンタクト圧がワークを遠ざける方向に働くためで、そのためワークを支える必要がある。多くのワークはそのような検査方法を採っても問題は生じないが、支持することができないワークもある。また、プロセスによっては支持できない状態がある。そのような状態でコンタクトが可能なコンタクトプローブというものは未だ実用化されていない。
【０００４】
このようなコンタクト方式はワークに対して必ず外部から力が付与されることになる。このため、ワークの支持構造がその荷重に耐えられる構造で形成されていることがどうしても必要になる。
【０００５】
ソケット式コンタクトプローブというものもあるが、この方式に最適化したワーク以外のワークはコンタクトさせることができない。また、ソケットのコンタクト素子の摩擦で塵埃が発生したり、耐久性に難点がある。この方式もまたワークをソケットに押し込むときに荷重を掛ける必要がある。
【０００６】
コンタクトさせるがためのコンタクト圧は、コンタクト数に比例してワークの電極に作用し、応力歪みが発生する。その歪みを解消するためには、ワークの歪み易い箇所を精度良く受ける構造の治具が必要になる。従って、従来のコンタクトプローブを使用した検査装置は、治具も含めて剛性や精度が要求された。
【０００７】
数百ポイント規模のコンタクトが必要な検査装置などは加圧のためにプレスマシーンにも匹敵する構造を必要としてしまう。逆に、例えば、ワークの基板面積が比較的狭い場合、その基板の片面にコンタクトを必要とする狭ピッチのパターン化された多数のランド（電極）があり、基板自体の厚みが０．３ｍｍ程度で、その反対面にはＣＣＤ（＝Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅの略）型イメージセンサがマウントされているようなワークの場合、ＣＣＤ型イメージセンサ側をバックアップすることは入光面を汚染することになりかねないので、ＣＣＤ型イメージセンサ側をバックアップしたくないものである。とすればフレキシブル回路基板（ＦＰＣ）などでコンタクト対象を変えるか、基板のＣＣＤイメージセンサ側の面にランドを設けるかなどの対策を行わなければならない。しかし、基板が大型化すると、別の問題が発生するため得策ではない。
【０００８】
前記のコンタクトプローブユニットは機械起動式システム、或いは圧縮空気起動式システムで駆動されるものであるが、前記のような好ましくない問題点があるために、真空起動式システムが用いられている。この真空起動式システムの一例として、下記の［特許文献１］にコンタクトプローブユニットである「真空起動式テスト・ヘッド」が開示されている。
【０００９】
この真空起動式テスト・ヘッドの構成、構造を要約すると、複数本のバネプローブを所定の配列で支持しているベース・プレートと、ワークを支持する支持プレートと、取り付けられたワークと共にその支持プレートを前記ベース・プレートから前後に案内する案内部材とを備えている。前記支持プレートと前記ベース・プレートとの間には弾性シールを介在させてあり、その弾性シールは、前記両プレートの間に真空室を形成できるように前記ベース・プレートの近傍に自由端が形成されている。
【００１０】
このように構成されている真空起動式テスト・ヘッドは、前記真空室を真空に引くことによりワークが引き付けられ、従って、バネプローブがワークの各電極と係合して電気的に直接コンタクトするまで、前記支持プレートが前記ベース・プレートの方に引き寄せられる動きをする。
【特許文献１】特開昭５８−１０２１７５号（第１頁及び第２頁の「特許請求の範囲（１）、図１〜図５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、前記のように従来の真空起動式テスト・ヘッドにおいては、
１）前記弾性シールの自由端が前記ベース・プレートの表面を摺動する構造を採っている  ため、塵埃が発生すること
２）電流の流路がワークの電極からプログラミングプレートに取り付けられているコンタ  クトプローブへ、更にベース・プレートに取り付けられているコンタクトプローブへと  係合して測定器へ至る。その経路に接触点が２ヶ所あることから、それぞれの接触点で  接触抵抗が変動する要因があること
３）応答速度が遅くなること
４）構造が複雑であること
などという課題がある。
【００１２】
本発明は、これらの課題を解決しようとするものであって、ダイアフラム型プローブピンユニットを用いることより、ワークに対する前記押し圧を緩和し、必ずしも機械的チャックを必要とせず、塵埃が発生したとしても、そのような塵埃を回収でき、瞬時のコンタクトにも対応することができるプローブピンユニット及びこれを用いた電子部品の検査方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
それ故、本発明のプローブピンは、所定の配列の複数本のピンと少なくとも１本のバキュームパイプとが電気的絶縁性を有する柔軟な弾性材で形成されたダイアフラムの一面から他方の面に貫通して支持され、前記各ピンの基部にリード線がそれぞれ接続されている構造で構成されていることを特徴とする。
【００１４】
前記ダイアフラムから突出している前記各ピンの先端を結ぶ仮想面が被検査物の表面に沿った面内に揃えられていることが望ましい。その仮想面は、通常、一平面内に揃えられている。また、前記電気的絶縁性を有する柔軟な弾性材がゴム、或いは樹脂で形成されていることが望ましい。
【００１５】
また、本発明のプローブピンユニットは、所定の配列の複数本のピンと少なくとも１本のバキュームパイプとが電気的絶縁性を有する柔軟な弾性材で形成されたダイアフラムの一面から他方の面に貫通して支持され、前記各ピンの基部にリード線がそれぞれ接続されているプローブピンと、そのプローブピンの外周部を支持するハウジングと、そのハウジングの先端部の外周部に装着でき、前記プローブピンの前記先端が形成する前記各ピンの先端が形成する面と平行に被検査物を装着できる装着部を備えたワーク位置決めピースと、前記ハウジングの前記プローブピンを支持する側とは反対側で前記各ピンの基部側をガイドするピンガイドプレートと、前記プローブピンと前記ワーク位置決めピースとが装着されたハウジングが前記ピンガイドプレートを介して固定される固定面と前記複数本のリード線及び前記バキュームパイプの基部とを導出する開口部を備えたアタッチメントとを備えて構成されていることを特徴とする。前記ワーク位置決めピースは電気的絶縁材で形成されていてもよく、或いは少なくとも一部分が導電性金属で形成されていてもよい。
【００１６】
そしてまた、本発明のプローブピンユニットは、所定の配列の複数本のピンと少なくとも１本のバキュームパイプとが電気的絶縁性を有する柔軟な弾性材で形成されたダイアフラムの一面から他方の面に貫通して支持され、前記各ピンの基部にリード線がそれぞれ接続されているプローブピンと、前記プローブピンの前記ダイアフラムの外周部の内面側を受ける第１フランジと、前記プローブピンの前記ダイアフラムの外周部の外面側を抑え、反対側の中央部に被検査物が装着される支持部が形成されている第２フランジと、前記第１フランジの後方で前記各ピンの基部側をガイドするピンガイドプレートと、前記ダイアフラムの外周部を挟んだ状態で前記第１フランジと前記第２フランジとを締結する手段と、前記第１フランジが前記ピンガイドプレートを介して固定される固定面と前記複数本のリード線及び前記バキュームパイプの基部とを導出する開口部を備えたアタッチメントとを備えて構成されていることを特徴とする。
【００１７】
更に、本発明の被検査物の検査方法は、所定の配列の複数本のピンと少なくとも１本のバキュームパイプとが電気的絶縁性を有する柔軟な弾性材で形成されたダイアフラムの一面から他方の面に貫通して支持され、前記各ピンの基部にリード線がそれぞれ接続されているプローブピンと、そのプローブピンの前記先端に沿って支持されている被検査物との間にチャンバーを形成し、そのチャンバーの気圧を前記バキュームパイプを通じて減圧状態、或いは真空状態にすることにより、前記被検査物をチャキングすると同時に前記プローブピンを前記被検査物側に移動させて、前記複数本の各ピンの先端をそれぞれに対応する前記被検査物の検査点にコンタクトさせて電気的特性を検査することを特徴とする。
【００１８】
従って、本発明によれば、複数本のピンをダイアフラムで支持したことにより、前記チャンバーの大気圧を減圧状態、或いは真空状態にすると、ダイアフラムが撓み、各ピンをワーク（被検査物）の対応する各検査点（電子部品の場合は「電極」）に均一にコンタクトさせることができ、同時にワークをチャックできる。
【００１９】
また、前記ワーク位置決めピースの少なくとも一部分を導電性金属で形成することによりワークのチャックでハウジングとの接触を検知してチャッキング状態を確認することができ、樹脂で形成すると、被検査物と不慮に接触しても被検査物をショートさせたり、その他の損傷を防止することができる。
【００２０】
そしてまた、従来技術のように摺動部分がないため、塵埃が発生する要素がなく、たとえ塵埃が発生しても、バキュームにより外部に排出することができるため、クリーンルーム内で作業を行うことができる。
【００２１】
更に、前記チャンバーを減圧状態、或いは真空状態にすることによりプローブピンをワークの電極に瞬時にコンタクトさせることができる。
【発明の効果】
【００２２】
それ故、本発明によれば、
１．プローブピンをワークの各検査点（電極）にコンタクトさせるためのメカニカルな動  的機構が不要となる
２．プローブピンがワークの各検査点（電極）にコンタクトして、たとえ塵埃が発生した  としても、そのような塵埃をクリーニングし、回収することができ、そのためクリーン  仕様に適する
３．ワークが薄物で外力に対して脆弱なものでもコンタクトが可能である
４．原理的にプローブピンとワークの各検査点（電極）とのコンタクト面が多角面でも自  由曲面でもコンタクト可能な多様性がある
５．コンタクト面以外に触れることが許されないワークも扱うことができる
６．真空チャックを兼ねるため、チャッキング、可搬、移動中の検査などと多機能である７．真空源があれば直ぐに使える手軽さがある
８．構成、構造が簡単である
９．ワークの種類、面積などに応じてプローブピンユニットを容易に交換することができ  、汎用性がある
など、数々の優れた効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明を説明するが、被検査物として複数の電極が所定の配列で形成されている半導体製品、プリント配線回路基板などの電子部品を採り上げて説明する。なお、検査しようとする被電子部品をワークと記す。
【００２４】
本発明は、ワークの電極にコンタクトし、そのワークの良否を検査するための検査装置に組み込まれて用いられる、多数のピンからなるプローブピンを備えたプローブピンユニットで、多数のピンが弾力性のあるダイアフラムに支持され、減圧下、或いは真空下で作動するプローブピンユニット及びこれを用いた被検査物の検査方法である。
【００２５】
本発明のプローブピンは、柔軟な電気的絶縁体を用いてダイアフラムを形成し、そのダイアフラムに、直接、複数本のピンをワークの電極の配列に対応した配列で植え付けてピンの周りの膜が真空時に撓むように形成した構造で構成されている。
【００２６】
そして本発明のプローブピンユニットはこのようなプローブピン及びワーク位置決めピースをハウジングに取り付け、ピンガイドプレートを介してアタッチメントに組み付けた構造で構成されている。
【００２７】
このようなプローブピンユニットは電子部品の検査装置に交換可能な機構で取り付けられ、そしてこれを用いた電子部品の検査方法でワークの良否を検査する場合には、各ピンの先端を直接ワークの各電極に突き当てる。この検査方法によれば、ワークの複数の電極が形成する面が自由な曲面であっても、コンタクトが可能である。ピンの押し圧を決定づけるのは、ピンを支える周りの膜（ダイアフラム）で、その面積と真空到達度である。
【００２８】
一方、バキュームすることでワークをプローブピンの方に引き付け、ワーク位置決めピースに留めることができる。つまり、各ピンの周りの膜が真空時に撓むが、その反力がワークを引き付ける機能も果たす。バキュームを利用したチャック機構は一般的であるが、プローブピン自体がその機能を有することは特徴的なことである。更に、バキュームの利点としては、各ピンがコンタクトする電極面に塵埃が付着しているとしても、その塵挨をバキュームにより取り除き、回収することができる。
【００２９】
一般的なプローブピンはプランジャーがバネにより数十グラムでワークに突き当たる。多数のピンは分散荷重の形態を成し、トータルの押し圧はピンの数×１本あたりの荷重であるので、時には数Ｋｇにもなる場合がある。この荷重はワークに対して有害で、ワークに歪みを与える場合がある。そのために、ワークの対面からこの荷重を支え、歪みの発生を防止しなければならない。
【００３０】
本発明によれば、真空を利用して大部分の荷重を相殺することが可能である。相殺された荷重はピンのコンタクト圧としてそこに作用しているからである。
【００３１】
本発明においては、ピンに直接外部との通信を行える電線を取り付けることができるため、プランジャーのようにバネやハウジングパイプとの接触抵抗を気にすることがない。
【００３２】
ダイアフラムに植え付けられたピンの先端はワークを真空吸着した時点と開放されている時点で位置の変化が無いように形成されるため、基本的に可動部を持たない構造である。従って、ピンの基端部に接続されたリード線の断線などの懸念は比較的少ない。しかし、可動部が全く無いわけではない。ダイアフラムがワークと共に形成するチャンバー内の気圧変動に伴って撓むため、ピン自体も微妙に遥動運動をする。このことはコンタクトに関して重要な意味を持つ。つまり互いのコンタクト面が揺り動かされ、電気抵抗となる物質を排除する効能が期待できるということである。
【００３３】
本発明のプローブピンは、理輪的には数平方メートル大のコンタクト領域を持つことも可能であり、大型基板のパターンに直接作用させることもできる。そのような場合にもプローブを加圧するための大袈裟な装置は必要としない。
【実施例１】
【００３４】
以下、図を用いて、本発明のプローブピン、プローブピンユニット及びこれを用いた電子部品の検査方法を説明する。
【００３５】
図１は本発明の第１実施例のプローブピンユニットの正面図、図２は図１に示したプローブピンユニットのＡ−Ａ線上における断面図、そして図３は本発明のプローブピンを構成するピンの断面図である。
【００３６】
図１及び図２において、符号１Ａは全体として本発明のプローブピンユニットを指す。このプローブピンユニット１Ａは、本発明のプローブピン１０、このプローブピン１０を構成するピン２０（図３）、ハウジング３０、ワーク位置決めピース４０、ピンガイドプレート５０、アタッチメント６０を具備して構成されている。
【００３７】
先ず、本発明の一大特徴である本発明のプローブピン１０の構造から説明する。このプローブピン１０は、複数本のピン２０と１本のバキュームパイプ１１とダイアフラム１３とハウジング３０とから構成されている。
【００３８】
ピン２０は、図３に示したように、パイプ２１の一端にピン本体２２の基部が挿入され、そしてその挿入部分でカシメて接続されており、他端にはリード線２５の芯線２６が半田付けにより接続されている。ピン本体２２の先端部付近２３はやや太く形成されていて、その先端２４はワークＷの各電極にコンタクトし易い構造、例えば、尖った形状、丸めた形状などで形成されている。前記のようにピン２０の先端部付近２３をやや太く形成した理由は、後記するように、この部分でダイアフラム１３に接着され、支持されるのであるが、そのピン２０の軸方向へバキュームにより加えられる荷重に耐えられるようにするためである。
【００３９】
このピン２０は、ピン本体２２の先端部付近２３の大部分と、この後方のピン本体２２に跨った位置で、点線で一部を図示したダイアフラム１３で接着、支持されている。従って、ピン２０はダイアフラム１３の膜を突き抜けた構造になっている。このピン２０には、従来技術のピンで見受けられたような加圧のためのバネなどは備えておらず、リード線２５が接続されているだけの簡単な構造のものである。
【００４０】
前記実施例のピン２０においては、ピン本体２２の先端２４は耐摩耗性が要求されるので、リード線２５の半田付けに対して材質的に、或いは半田技術上で問題があり、暫定的にパイプ２１を介在させ、リード線２５との半田付けを行っているが、このような構造を敢えて取る必要は無く、直に溶接や圧着で結合する構造の方が好ましい。
【００４１】
プローブピン１０を構成するダイアフラム１３は、シリコンゴムの一液硬化タイプの膜、或いは他の弾性のある樹脂膜で、これに多数のピン２０が所定の配列で植え付けられている。その様はあたかも生け花用の剣山の如くである。ダイアフラム１３の厚みは、下記のワークＷのような寸法の場合を例にとれば、３ｍｍ程度であるが、ワークＷの面積、基板の厚みなどにより適宜選定されるものである。ダイアフラム１３は自ら硬化する際に、ハウジング３０、バキュームパイプ１１及び複数本のピン２０を接着して繋ぎ止めている。バキュームパイプ１１にはダイアフラム１３との接合部の外周にバキュームパイプ１１の直径よりやや太い直径の突起１２が形成されており、ピン２０には、そのピン本体２２の先端部付近２３を基部より太くして段差を付けた構造として、軸方向の荷重に耐えられるように成されている。
【００４２】
プローブピン１０を構成する複数のピン２０の先端２４はワークＷの表面に沿った面内に揃えられている。従って、前記仮想面は一平面を形成する場合もあるが、曲面を形成する場合もある。
【００４３】
ハウジング３０の構造は、基端部３１と先端部３２とが一体的に、そして同心円的に形成されている２段筒状の部品である。基端部３１は外径が太く、ハウジング３０自体をアタッチメント６０に固定するための複数本のボルト７０がそれぞれ挿通できる貫通孔３３が開けられている。先端部３２は前記基端部３１の外径よりも細い外径のもので、その先端部３２の内周面には前記ダイアフラム１３が接着され、外周面にはワーク位置決めピース４０がはめこむ状態で取り付けられる。
【００４４】
そのワーク位置決めピース４０はカップ形の形状をしており、取付部４１とこの取付部４１の外周面に垂直な面、即ち、あたかもカップの底面に相当する面に開けられたワーク位置決め開口部４２とが形成されている構造の部品である。取付部４１は、前記のように、ハウジング３０の先端部３２に対して圧入で被せられる内径で形成されている。ワーク位置決め開口部４２はワークＷの外形と同一の外形に形成されており、ワークＷをはめ込める大きさのものである。そして、後記するように、バキュームで吸引した場合にワークＷが支持される円環状の支持部４３が形成されている。即ち、このワーク位置決めピース４０は取付部４１、ワーク位置決め開口部４２及び支持部４３でワークＷを所定の位置に吸着し、前記複数本のピン本体２２の先端２４を結ぶ面は、ワークＷを吸引する前では、ワークＷの電極面にコンタクトする直前の位置にあるように設定される。従って、バキュームによりワークＷを吸着することで即時にコンタクトが開始でき、ワークＷをワーク位置決め開口部４２に装着した場合にダイアフラム１３とで形成されるチャンバーＣ内が真空に近づくにつれてピン２０のコンタクト圧も高まって行く。
【００４５】
このワーク位置決めピース４０の素材は、通常、電気絶縁性があるエンジニアリング樹脂で形成し、ワークＷに不慮に接触しても、そのワークＷがショートして損傷しないようにしておくとよいが、ワークＷの種類によっては、エンジニアリング樹脂の所定の一部分に導電性金属を埋めておくか、全体を導電性金属で形成し、ハウジング３０の先端部３２に装着した場合に導通を取って、ワーク位置決めピース４０がハウジング３０の先端部３２に良好に装着されたことを確認できるように構成することもできる。
【００４６】
ピンガイドプレート５０は、その中央部に各ピン２０のパイプ２１部分を通す挿通孔５１が形成されていて、ピン２０の後部の相互のコンタクトを防止する役割を果たしている。また、その外周部には、ピンガイドプレート５０自身をアタッチメント６０に取り付けるためのボルト７０が挿入できる複数の貫通孔５２が形成されている。
【００４７】
アタッチメント６０は肉厚の円筒部６１と、この円筒部６１の一端を塞ぐ円板部６２とからなるカップ形状の部材で、円板部６２とは反対面の円筒部６１の端面には、ピンガイドプレート５０をはめ込める円形凹部６３と、この円形凹部６３の外周にボルト７０を締結できる複数の雌ねじ６４が形成されている。また、円板部６２の外周の一部分には切り欠き６５が形成されており、この切り欠き６５からは複数本のリード線２５が束ねられて外方に導出できるようになされている。一方、円板部６２の中央部には貫通孔６６が形成されていて、この貫通孔６６にバキュームパイプ１１を挿通することにより、そのバキュームパイプ１１の倒れを防止する役割を担っている。
【００４８】
本発明のプローブピンユニット１Ａは前記のような部品で構成されているものであるが、バキュームパイプ１１をアタッチメント６０の貫通孔６６に挿通し、アタッチメント６０の円形凹部６３にはピンガイドプレート５０をはめ込み、そのピンガイドプレート５０を介在した状態でハウジング３０を複数本のボルト７０で締結すると、本発明のプローブピンユニット１Ａが得られる。
【００４９】
ワークＷの一例としては次のような寸法のＣＣＤイメージセンサがマウントされている半導体製品を採り上げ、そして本発明のプローブピンユニット１Ａを用いて検査する検査方法を説明する。
【００５０】
ワークＷはその厚さが０．３７ｍｍと薄く、その面積は６ｍｍ×６ｍｍで、５ｍｍ×５ｍｍの面積に２０個の電極である被検査点Ｅがピッチ０．６５ｍｍのパターンで配列されている。従って、このようなワークＷの反対面にはメカニカルに支持可能なスペースが無い。
【００５１】
このようなワークＷの各被検査点（電極）Ｅにプローブピン１０の各ピン２０をコンタクトするに当たり、ワークＷの側面を固定することも考えられるが、ワークＷに掛かるピン２０のコンタクト圧がトータルで４００〜６００ｇｆであるとすると、結果的にワークＷを歪めてしまうことになる。コンタクト圧は掛けたいが変形は抑えたい。かつ、メカニカルな位置決めも行う必要がある。本発明のプローブピンユニット１Ａはこれら２つの課題をも解決することできる。
【００５２】
先ず、本発明のプローブピンユニット１Ａのアタッチメント６０を検査装置に取り付けてプローブピンユニット１Ａを固定し、リード線２５を接続し、そしてバキュームパイプ１１を真空ポンプ（不図示）に接続する。
【００５３】
次に、前記のようなワークＷを、被検査点（電極）Ｅの形成面側（以下、「コンタクト面側」と記す）がプローブピン１０側になるようにワーク位置決めピース４０のワーク位置決め開口部４２にはめ込み、そのワーク位置決めピース４０の取付部４１をハウジング３０の先端部３２の外周面にはめ込む。このようにワークＷをハウジング３０に取り付けることにより、ダイアフラム１３とワークＷとの間にチャンバーＣが形成される。
【００５４】
例えるならば、ダイアフラム１３を床板とする部屋があり、床板から立ち上がる硬質な、ぐるり３６０度機密な壁があり、この壁の高さと同じ高さのピン２０の柱が多数ある。そして、天井にはコンタクト面を下向きにしたワークＷが横ずれしないように載っている。天井に相当するワークＷは正に壁の上端面とピン２０の柱に支えられている構造である。
【００５５】
このチャンバーＣには、チャンバーＣ内の空気を抜き取るバキュームパイプ１１の開口が臨んでおり、その開口位置は壁の側面、ダイアフラム１３の中心、或いはダイアフラム１３の複数箇所などに形成される。この開口位置はワークＷの面積、強度などを考慮して形成する。図示の例では、ダイアフラム１３の中心に形成されている。
【００５６】
このチャンバーＣの容積は検査しようとするワークＷの面積や強度とダイアフラム１３の厚み及び面積とで変更できるが、特定のワークＷに対するチャンバーＣの容積は、ダイアフラム１３の周辺とワーク位置決めピース４０の内面周辺部との間に各種の厚みのあるシム１００（図２）を介在させることにより調整することができる。図２において、シム１００の厚みは薄く、線でしか表現していない。
【００５７】
このほぼ密室であるチャンバーＣ内の空気を抜き取ると、柱に当たるピン２０には外気の重圧がのし掛かることになる。ピン２０の上端を揃えても、天井に当たるワークＷが平らでない場合は、床に当たるダイアフラム１３が隆起し、この隆起により柱と天井の隙間を無くすことができる。つまりこのチャンバーＣはそのように機能する。
【００５８】
即ち、真空ポンプを作動させると、チャンバーＣ内の空気はバキュームパイプ１１を通じて吸引され、徐々に減圧されながら真空状態となる。この減圧或いは真空状態によりピン２０とワークＷとの関係は外気圧で互いに押し合うことになる。ダイアフラム１３はしなやかなのでチャンバーＣの内部に向けて撓み、自己の弾性力と外圧の均衡で変形を維持することになる。一方のワークＷは部分的な応力で撓むほどには柔軟性は無く、チャンバーＣの支持部４３に固定される。ワークＷのコンタクト面に接しているピン２０が更なるダイアフラム１３の撓みを押し止めると共に、ワークＷのコンタクト面へのコンタクト圧を生み出す。ダイアフラム１３の撓みは、ワークＷをチャンバーＣの支持部４３に吸着し、真空のリーク時にもチャタリングのような不安定な状態に陥らないように働く要素である。
【００５９】
このようにダイアフラム１３がワークＷのコンタクト面側に引かれ、同時にワークＷもピン２０側に引かれ、支持部４３に当接してワーク位置決め開口部４２をより一層密閉し、ワークＷは正確に位置決めされる。従って、プローブピン１０の各ピン２０がワークＷのコンタクト面の各被検査点（電極）Ｅにコンタクトする。この場合、ワークＷのコンタクト面が多少歪んでいても、弾力性のあるダイアフラム１３がその歪みを吸収し、各ピン２０をワークＷの各被検査点（電極）Ｅに正確にコンタクトさせることができる。
【００６０】
ワークＷのサイズが小さく、ピン２０の数が多い場合、そのようなワークＷがバキュームで吸着される面積も当然小さくなる。単純に、吸着面積×到達真空圧／ピン本数としてピン１本当たりのコンタクト圧は容易に知ることができる。高密度実装されたワークＷにおいては十分なコンタクト圧が得られない場合がある。
【実施例２】
【００６１】
次に、図４及び図５を用いて、本発明の第２実施例のプローブピンユニットの構成、構造を説明する。
【００６２】
図４は本発明の第２実施例のプローブピンユニットの正面図、そして図５は図４に示したプローブピンユニットのＡ−Ａ線上における断面図である。なお、第２実施例のプローブピンユニットの構成部分が第１実施例のプローブピンユニットの構成部分と同一の部分には同一の符号を付して説明する。
【００６３】
図４及び図５において、符号１Ｂは全体として本発明の第２実施例のプローブピンユニットを指す。このプローブピンユニット１Ｂは、本発明のプローブピン１０、このプローブピン１０を構成するピン２０、ピンガイドプレート５０、アタッチメント６０、第１フランジ８０、第２フランジ９０を具備して構成されている。
【００６４】
ピン２０は図３に示したものが用いられている。従って、その説明を省略する。
【００６５】
また、プローブピン１０も図２に示した構成、構造のものと殆ど同じであるが、そのダイアフラム１３の少なくとも外周部の厚みが同一で、その両面がほぼ平面状に形成されている。
【００６６】
また、ピンガイドプレート５０及びアタッチメント６０の構造も図２に示したものと同一構造であるので、それらの構造の説明は省略する。
【００６７】
本実施例においては、第１実施例におけるハウジング３０の代わりに第１フランジ８０と第２フランジ９０とを用いてプローブピン１０のダイアフラム１３Ａを固定している点に特徴がある。
【００６８】
第１フランジ８０は中央部に貫通孔８１が形成されたリング状のフランジであり、その外周部８２に３個の雌ネジ８３が等角間隔で形成されている。
【００６９】
また、第２フランジ９０も中央部に貫通孔９１が形成されたリング状のフランジであるが、第２フランジ９０側の内側面には、ダイアフラム１３をはめ込める直径の円形凹部９２が形成されており、ピン２０の先端２４が突出している外側面には、ワークＷをはめ込めるほぼ正方形の凹部９３を備えたワーク取付部９４が膨出した形状で形成されている。第２フランジ９０の外周部９５には３個の雌ネジ９６が前記各雌ネジ８３の中間部分に等角間隔で形成されている。
【００７０】
このような各種の部品をアタッチメント６０に組み付けるには、先ず、第２フランジ９０の円形凹部９２にダイアフラム１３をはめ込み、ピン２０の基端部から第１フランジ８０を通し、更に、ピンガイドプレート５０に各ピン２０の基端部を挿通した状態で、ピンガイドプレート５０を介して第１フランジ８０をアタッチメント６０にボルト７１を用いて締め付け、固定する。次に、第２フランジ９０の外周部９５に第１フランジ８０の外周部８２を合わせ、そしてそれぞれの雌ネジ９６が雌ネジ８３の中間部分に位置するように合わせ、それらの雌ネジ９５にボルト７２をねじ込んで、第２フランジ９０の外周部９５を第１フランジ８０の外周部８２に締結、固定する。なお、第１フランジ８０と第２フランジ９０との間にシム１００を挟めば、各ピン２０の先端２４とワークＷの被検査点（電極）との距離、即ち、後記するチャンバーＣの容量を調整することができる。
【００７１】
このようにして本発明の第２実施例のプローブピンユニット１Ｂが得られる。
【００７２】
なお、前記第２実施例では、ピンガイドプレート５０と第１フランジ８０とを別体で構成したが、これらは一体化して、部品点数を削減することもできる。
【００７３】
このような構成、構造を採っても、ワークＷを凹部９３にはめ込むと、ワークＷとダイアフラム１３との間にチャンバーＣが形成されることになり、検査時に、このチャンバーＣ内をバキュームパイプ１１を通じて空気を吸引すれば、そのチャンバーＣ内を減圧状態に、或いは真空状態にすることができ、ダイアフラム１３がワークＷ側に移動して各ピン２０の先端２４をワークＷの被検査点（電極）にコンタクトさせることができる。
【００７４】
以上、説明したように、本発明のプローブピンユニット１Ａ、１Ｂによれば、ワークＷのコンタクト面に掛かる各ピン２０の圧力をそのワークＷが押し返すが如く、圧力が一方に偏ることなく互いに相殺するため、そのワークＷの変形は殆ど発生しない。ワークＷのコンタクト面の反対面は、全くのオープンになっているため、仮に接着剤が塗布されていても問題としない。
【００７５】
また、本発明のプローブピンユニット１Ａ、１Ｂであれば、ワークＷを側面から位置決めすることもできる。従って、ハンドリングしたままワークＷの検査を行い、他の電子部品などとの位置合わせも同時に行える。つまり、プローブピンユニット１Ａ、１Ａをマニュピレータの先端に装着し、ワークＷをハンドリングし、検査し、所定の場所に接着などで固定するというような作業をも連続して行えることができる。
【００７６】
前記の各実施例において、ダイアフラム１３は、シリコンゴム製であることが製作上好ましいが、必ずしもシリコンゴム製でなければならないことは無く、電気的絶縁性を有する柔軟な弾性材であればよい。
【００７７】
また、プローブピンユニット１Ａ、１Ｂの各構成部材は製作上容易に加工できることから円形状の構造で形成したが、断面が円形でなければならないことはなく、特にプローブピン１０のコンタクト面の形状はワークＷに形成されている複数の電極の配列に応じて形成することが望ましい。
【００７８】
更にまた、前記のように、ワーク位置決めピース４０を導電性金属で形成することによりワークのチャックでピンとの接触を検知してチャッキング状態を確認することができるが、その必要が無い場合は、エンジニアリングプラスチック製であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明のプローブピンユニットは、半導体製品などの電子部品製造産業、電子機器製造産業などで利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の第１実施例のプローブピンユニットの正面図である。
【図２】図１に示したプローブピンユニットのＡ−Ａ線上における断面図である。
【図３】本発明のプローブピンを構成するピンの断面図である。
【図４】本発明の第２実施例のプローブピンユニットの正面図である。
【図５】図４に示したプローブピンユニットのＡ−Ａ線上における断面図である。
【符号の説明】
【００８１】
１Ａ…本発明の第１実施例のプローブピンユニット、１Ｂ…本発明の第２実施例のプローブピンユニット、１０…プローブピン、１１…バキュームパイプ、１２…突起、１３…ダイアフラム、２０…ピン、２１…パイプ、２２…ピン本体、２３…先端部付近、２４…先端、２５…リード線、２６…芯線、３０…ハウジング、３１…基端部、３２…先端部、３３…貫通孔、４０…ワーク位置決めピース、４１…取付部、４２…ワーク位置決め開口部、４３…支持部、５０…ピンガイドプレート、５１…挿通孔、５２…貫通孔、６０…アタッチメント、６１…円筒部、６２…円板部、６３…円形凹部、６４…雌ねじ、６５…切り欠き、６６…貫通孔、７０，７１，７２…ボルト、８０…第１フランジ、９０…第２フランジ、９２…円形凹部、９３…凹部、９４…ワーク取付部、Ｗ…ワーク、Ｅ…ワークＷの被検査点（電極）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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