(57)【要約】【課題】  互いに重ねられる複数のプローブ群の相対的な位置を高精度に調整できるプローブヘッドを提供する。【解決手段】  平滑面を有する基部と、前記平滑面上を滑る下段滑走部と、前記下段滑走部に支持され、前記平滑面に対して垂直方向に移動可能な下段昇降部と、前記下段昇降部に固定されている下段プローブ群と、前記平滑面上を滑る上段滑走部と、前記上段滑走部に支持され、上面が少なくとも前記下段昇降部の上面に対して前記基部の反対側に位置する範囲で前記平滑面に対して垂直方向に移動可能な上段昇降部と、前記上段昇降部に固定され、前記下段プローブ群に重なっている上段プローブ群と、前記下段滑走部に対して前記下段昇降部を固定し、前記上段滑走部に対して前記上段昇降部を固定し、前記基部に対して前記下段滑走部及び前記上段滑走部を固定する固定手段と、を備えることを特徴とするプローブヘッド。【選択図】  図１
2006349511.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平滑面を有する基部と、
前記平滑面上を滑る下段滑走部と、
前記下段滑走部に支持され、前記平滑面に対して垂直方向に移動可能な下段昇降部と、
前記下段昇降部に固定されている下段プローブ群と、
前記平滑面上を滑る上段滑走部と、
前記上段滑走部に支持され、上面が少なくとも前記下段昇降部の上面に対して前記基部の反対側に位置する範囲で前記平滑面に対して垂直方向に移動可能な上段昇降部と、
前記上段昇降部に固定され、前記下段プローブ群に重なっている上段プローブ群と、
前記下段滑走部に対して前記下段昇降部を固定し、前記上段滑走部に対して前記上段昇降部を固定し、前記基部に対して前記下段滑走部及び前記上段滑走部を固定する固定手段と、
を備えるプローブヘッド。
【請求項２】
前記上段滑走部は、前記平滑面に対して傾斜した方向にスライド可能に前記上段昇降部を案内する上段案内部を有する請求項１に記載のプローブヘッド。
【請求項３】
前記下段昇降部は、前記下段プローブ群と一体に構成される下段基板であって、
前記上段昇降部は、前記上段プローブ群と一体に構成され、前記下段基板に対して傾斜した姿勢で前記上段滑走部に支持される上段基板である請求項１又は２に記載のプローブヘッド。
【請求項４】
前記上段滑走部は前記下段滑走部の両側に設けられて互いに結合されており、
前記上段昇降部は、前記下段滑走部の両側に設けられた前記上段昇降部のそれぞれの前記上段案内部に架設され前記上段プローブ群と一体に構成される上段基板である請求項２に記載のプローブヘッド。
【請求項５】
平滑面を有する基部と、
前記平滑面上を滑り、下段プローブ群と一体に構成されている下段基板を前記平滑面に対して傾斜した方向にスライド可能に案内する下段滑走部と、
前記平滑面上を滑り、前記下段プローブ群に重なり上段プローブ群と一体に構成されている上段基板を、前記平滑面に対して垂直な方向に、少なくとも前記下段基板に対して前記基部の反対側に位置する範囲で移動可能に支持する上段滑走部と、
前記基部に対して前記下段滑走部及び前記上段滑走部を固定する固定手段と、
を備えるプローブヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体集積回路や液晶パネル等の電子デバイスの電気的特性を検査するためのプローブヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１にはプローブと基板とがフォトリソグラフィにより一体に形成されているプローブユニットの位置を高精度に調整できるプローブヘッドが開示されている。しかし特許文献１の図６に記載されている１つの部材に固定される複数のプローブユニットの相対的な位置を高精度に調整することは困難である。
特許文献２、３には複数のプローブユニットの間に設けられるスペーサの厚みによって、互いに重ねられるプローブユニット同士の相対的な位置を設定する構成が記載されている。しかし、特許文献２、３に記載された構成では、プローブユニットに要求される位置精度に応じてスペーサの厚みの寸法公差が小さくなり、複数のプローブユニットの位置が下段から順次決まりその後の調整が不可能であるため、プローブユニット毎に独立して位置を高精度に調整することができない。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３０９４４１号公報
【特許文献２】特開平６−３０８１５号公報
【特許文献３】特開２００１−１６５９５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は上述の問題を解決するために創作されたものであって、互いに重ねられる複数のプローブ群の相対的な位置を高精度に調整できるプローブヘッド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】
【０００５】
（１）上記目的を達成するためのプローブヘッドは、平滑面を有する基部と、前記平滑面上を滑る下段滑走部と、前記下段滑走部に支持され、前記平滑面に対して垂直方向に移動可能な下段昇降部と、前記下段昇降部に固定されている下段プローブ群と、前記平滑面上を滑る上段滑走部と、前記上段滑走部に支持され、上面が少なくとも前記下段昇降部の上面に対して前記基部の反対側に位置する範囲で前記平滑面に対して垂直方向に移動可能な上段昇降部と、前記上段昇降部に固定され、前記下段プローブ群に重なっている上段プローブ群と、前記下段滑走部に対して前記下段昇降部を固定し、前記上段滑走部に対して前記上段昇降部を固定し、前記基部に対して前記下段滑走部及び前記上段滑走部を固定する固定手段と、を備える。
下段プローブ群に重なる上段プローブ群を下段昇降部から独立している上段昇降部に固定し、上段昇降部を下段滑走部から独立している上段滑走部で支持することにより、上段プローブ群と下段昇降部に固定される下段プローブ群とを互いに独立して調整することができる。平滑面上で下段滑走部を滑らせ、平滑面に対して垂直方向に下段昇降部を移動させられる構成を採用することにより、下段プローブ群の平滑面と平行な方向の位置と下段プローブ群の平滑面に垂直な方向の位置とを互いに独立して調整することができ、その結果下段プローブ群の位置を高精度に調整することができる。平滑面上で上段滑走部を滑らせ、平滑面に対して垂直方向に上段昇降部を移動させられる構成を採用することにより、上段プローブ群の平滑面と平行な方向の位置と上段プローブ群の平滑面に垂直な方向の位置とを互いに独立して調整することができ、その結果上段プローブ群の位置を高精度に調整することができる。
【０００６】
（２）前記上段滑走部は、前記平滑面に対して傾斜した方向にスライド可能に前記上段昇降部を案内する上段案内部を有していてもよい。
上段昇降部が基部の平滑面に対して傾斜した方向にスライド可能な構成を採用することにより、簡素な構成で上段昇降部を基部の平滑面に対して垂直な方向に移動させることができる。
【０００７】
（３）前記下段昇降部は、前記下段プローブ群と一体に構成される下段基板であってもよい。前記上段昇降部は、前記上段プローブ群と一体に構成され、前記下段基板に対して傾斜した姿勢で前記上段滑走部に支持される上段基板であってもよい。
下段昇降部と上段昇降部とをプローブ群と一体に構成される基板とし、上段昇降部を下段基板に対して傾斜した姿勢で上段滑走部で支持することにより、下段昇降部を構成する下段基板及び上段昇降部を構成する上段基板の端部間隔を下段基板又は上段基板の厚みよりも小さくすることができる。その結果、下段プローブ群と上段プローブ群との間隔を小さくすることができる。
【０００８】
（４）前記上段滑走部は前記下段滑走部の両側に設けられて互いに結合されていてもよい。前記上段昇降部は、前記下段滑走部の両側に設けられた前記上段昇降部のそれぞれの前記上段案内部に架設され前記プローブと一体に構成される基板であってもよい。
プローブと一体に構成される基板を２つの上段昇降部に架設し、２つの上段昇降部の間に下段滑走部を設けることにより、基板の剛性低下を抑制しつつ、プローブヘッドを小型化することができる。
【０００９】
（５）上記目的を達成するプローブヘッドは、平滑面を有する基部と、前記平滑面上を滑り、下段プローブ群と一体に構成されている下段基板を前記平滑面に対して傾斜した方向にスライド可能に案内する下段滑走部と、前記平滑面上を滑り、前記下段プローブ群に重なり上段プローブ群と一体に構成されている上段基板を、前記平滑面に対して垂直な方向に、少なくとも前記下段基板に対して前記基部の反対側に位置する範囲で移動可能に支持する上段滑走部と、前記基部に対して前記下段滑走部及び前記上段滑走部を固定する固定手段と、を備える。
上段基板を下段滑走部から独立している上段滑走部に設けることにより、上段基板と下段基板とを互いに独立して調整することができる。基部の平滑面上で下段滑走部を滑らせ、平滑面に対して垂直な方向に下段基板を移動可能に下段滑走部で支持することにより、下段基板の平滑面に平行な方向の位置と下段基板の平滑面に垂直な方向の位置とを互いに独立して調整することができ、その結果、下段基板と一体に構成されている下段プローブ群の位置を高精度に調整することができる。基部の平滑面上で上段滑走部を滑らせ、平滑面に対して垂直な方向に上段基板を移動可能に上段滑走部で支持することにより、上段基板の平滑面に平行な方向の位置と上段基板の平滑面に垂直な方向の位置とを互いに独立して調整することができ、その結果、上段基板と一体に構成されている上段プローブ群の位置を高精度に調整することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。
（プローブヘッドの全体構成）
図１は本発明の一実施例によるプローブヘッド１の一部を分解した状態を示す斜視図である。図２は、本発明の一実施例によるプローブヘッド１を切断した状態を示す斜視図である。図３は本発明の一実施例によるプローブヘッド１を示す断面図である。図４はプローブヘッド１とプリント配線板１２を示す斜視図である。図５は、プローブヘッド１とプリント配線板１２との配線形態を示す斜視図である。
【００１１】
プローブヘッド１は、半導体集積回路や液晶パネル等の電子デバイスの電気的特性を検査するための検査装置に装着されるものであって、電子デバイスの電極に接触する多数のプローブで構成されるプローブ群１４を備えている。プローブヘッド１は、検査装置本体の検査回路とプローブ群１４とを電気的に接続するプリント配線板１２にねじ３３などで固定される。図５に示すように、例えば図示しないウェッジボンディング、ワイヤボンディング、異方導電性フィルム（ＡＣＦ）接合などを用いてプローブ群１４とフレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）７０とが接続され、ＦＰＣ７０とプリント配線板１２の配線部１５とがコネクタ１７によって接続される。ＦＰＣ７０の代わりにワイヤー、ＴＡＢを用いてもよいし、コネクタ１７の代わりにはんだ、ＢＧＡを用いてもよい。プローブヘッド１とプリント配線板１２の間にはスペーサ１９が設けられ、プリント配線板１２からプローブ群１４の先端までの高さｈ１が調整される。
プローブヘッド１は、プローブ群１４が形成されている複数のプローブユニット１８と、プローブユニット１８を支持する複数のプローブベース２０と、複数のプローブベース２０を支持する基部２４とを備えている。以下、プローブユニット１８とプローブベース２０とを合わせてプローブセット１０という。
【００１２】
（プローブユニット）
プローブユニット１８は、多数のプローブからなるプローブ群１４とプローブ群１４を支持する基板１６とで構成される。プローブユニット１８は、電子デバイスの電極群の配列に応じて複数備えられる。具体的には、プローブユニット１８ａ、１８ｂが二段に重ねて配置され、二段に配置されたプローブユニット１８ａ、１８ｂの両側にそれぞれプローブユニット１８ｃが配置される。プローブ群１４を構成する多数のプローブは、電子デバイスの電極の配列パターンに応じて基板１６上に配列されている。プローブ群１４は、銅、タングステン、ニッケル−鉄合金等からなり、具体的には例えばフォトリソグラフィにより所定の微細パターンに形成した銅薄膜等で構成される。基板１６は、セラミック、樹脂、シリコン、金属等で構成される。基板１６とプローブ群１４とは、接着または薄膜製造プロセスによって密着している。剛性のある基板１６を備えることにより、複数のプローブの配列を固定することができるため、狭小なピッチで配列される多数のプローブをまとめてプローブ群１４として扱うことができる。
図６は、プローブユニット１８の他の実施例を示す図である。図６に示すように、プローブ群と基板とが一体に形成されたフレキシブル配線板２１をプローブユニットとして用いてもよい。フレキシブル配線板２１は、剛性のある支持部２３上に接合された状態でプローブベース２０上に固定される。
【００１３】
（プローブセット）
図１に示すように、プローブユニット１８はプローブベース２０に例えば接着により固定される。プローブベース２０はねじ２８などにより基部２４に固定される。プローブセット１０は、電子デバイスの電極群の配列に応じて複数備えられる。具体的にプローブセット１０は、下段プローブユニット１８ａを有する下段プローブセット２０ａと、下段プローブユニット１８ａに重なる上段プローブユニット１８ｂを有する上段プローブセット２０ｂと、下段プローブユニット１８ａ及び上段プローブユニット１８ｂの両側に配置される左右プローブユニット１８ｃを有する左右プローブセット２０ｃとに分けられる。
【００１４】
（１）下段プローブセットと上段プローブセット
図１に示すように、下段プローブベース２０ａは、一体に形成された滑走部３２ａ及びプローブ固定部３４から構成されている。滑走部３２ａとプローブ固定部３４の間にはスリット２２が形成されている。滑走部３２ａには基部２４の平滑面２５上を滑る平滑な滑走面１３ａが形成される。滑走面１３ａは平坦な一平面であってもよいし、滑走部３２ａを三点支持する突部のそれぞれに形成されるものであってもよい。プローブ固定部３４の上面３６ａは滑走面１３ａに対して傾斜している。プローブ固定部３４の上面３６ａに下段プローブユニット１８ａが固定されると、下段プローブユニット１８ａに形成されている下段プローブ群１４ａの軸線は滑走面１３ａに対して傾斜した姿勢に固定される。下段プローブ群１４ａの軸線を滑走面１３ａに対して傾斜させることにより、下段プローブベース２０ａが基部２４に固定された状態で下段プローブ群１４ａを基部２４の平滑面２５に対して傾斜させることができる。これにより、検査対象の電子デバイスの電極がパッケージの中央よりに配置されている場合にも下段プローブ群１４ａを電極に接触させることが容易になる。
【００１５】
図１に示すように、上段プローブベース２０ｂは、下段プローブベース２０ａの両側に設けられる滑走部３２ｂと、滑走部３２ｂ同士を結合するように滑走部３２ｂと一体に形成されている結合部３５とで構成されている。二つの滑走部３２ｂには基部２４の平滑面２５上を滑る平滑な滑走面１３ｂがそれぞれ形成される。二つの滑走部３２ｂの上面３６ｂは滑走面１３ｂに対して同じ角度で傾斜している。二つの滑走部３２ｂの上面３６ｂに上段プローブユニット１８ｂを架設すると、上段プローブユニット１８ｂに形成されている上段プローブ群１４ｂのプローブの軸線は滑走面１３ｂに対して傾斜した姿勢に固定される。上段プローブ群１４ｂのプローブの軸線を滑走面１３ｂに対して傾斜させることにより、上段プローブベース２０ｂが基部２４に固定された状態で上段プローブ群１４ｂを基部２４の平滑面２５に対して傾斜させることができる。上段プローブベース２０ｂが基部２４に固定された状態で、結合部３５は下段プローブベース２０ａのスリット２２内に嵌め込まれ、滑走部３２ｂは下部プローブベース２０ａの両側に配置され、滑走部３２ｂの上面３６ｂは、下段プローブベース２０ａに固定された下段プローブユニット１８ａの上面に比べて高い位置に配置される。従って、滑走部３２ｂの上面３６ｂに上段プローブユニット１８ｂを架設すると、上段プローブユニット１８ｂを下段プローブユニット１８ａに重ねることができる。上段プローブユニット１８ｂを下段プローブユニット１８ａに重ねて滑走部３２ｂに架設することにより、上段プローブユニット１８ｂの剛性の低下を抑制しつつプローブヘッド１を大型化せずに、一つのプローブヘッド１に多数のプローブを備えることができる。したがってプローブヘッド１によれば、複数の検体を同時に検査することができたり、複数の電極が狭小なピッチで千鳥状に配列された検体を検査したりすることができる。
【００１６】
上段プローブユニット１８ｂは、両端部でしか上段プローブベース２０ａによって支持されないため、プローブヘッド１を検体に押し付けたときに上段プローブユニット１８ｂに高い荷重が加えられても割れない程度の強度が必要である。そのため、上段プローブユニット１８ｂを構成する上段基板１６ｂは、ジルコニアなどで構成することが好ましい。上段基板１６ｂをヤング率Ｅ＝２１０ＧＰａ（２１４１４．１２ｋｇｆ／ｍｍ2）、曲げ強さσｂ＝１２００ＭＰａ（１２２．３７ｋｇｆ／ｍｍ2）のジルコニアで構成された矩形の基板であると仮定して強度計算を行った。
【００１７】
まず、上段プローブ群１４ｂがウェッジボンディングやボールボンディングなどによって外部電極に接続される場合を想定し、図７（Ａ）に示すように、厚みｈ＝０．４５ｍｍ、幅ｂ＝３．２ｍｍ、長さＬ＝３３．０ｍｍの基板４０の中央部に最大荷重Ｗ＝０．１ｋｇｆが加わると仮定する。その場合、断面２次モーメントＩ＝ｂｈ3／１２＝０．０２４３ｍｍ4、断面係数Ｚ＝ｂｈ2／６＝０．１０８０ｍｍ3、曲げ応力σb＝ＷＬ／４Ｚ＝７．６４ｋｇｆ／ｍｍ2、たわみδ＝ＷＬ3／４８ＥＩ＝０．１４３９ｍｍである。また上段プローブ群１４ｂがＡＣＦ接合によって外部電極に接続される場合を想定し、図７（Ｂ）に示すように、厚みｈ＝１．２０ｍｍ、幅ｂ＝３．２ｍｍ、長さＬ＝３３．０ｍｍの基板４２上全体に最大荷重ＷＩ＝９ｋｇｆが等分布に加わると仮定する。その場合、断面２次モーメントＩ＝ｂｈ3／１２＝０．４６１０８ｍｍ4、断面係数Ｚ＝ｂｈ2／６＝０．７６８０ｍｍ3、曲げ応力σb＝ＷＬ／４Ｚ＝９８．６８ｋｇｆ／ｍｍ2、中央部のたわみδ＝５ＷＩ4／３８４ＥＩ＝０．８８２８ｍｍである。この二つの強度計算結果によれば、いずれの場合も曲げ応力σb＜曲げ強さσｂとなり、基板４０、４２はともに割れない程度の十分な強度を有する。
【００１８】
一方、上段プローブユニット１８ｂを基板とプローブとが一体に形成されたフレキシブル配線板２１で構成した場合（図６参照）、フレキシブル配線板２１を支持する支持部２３が十分な強度を有する必要がある。支持部２３についても上述の上段基板１６ｂの強度計算方法に準じて強度計算を行った。すなわち、支持部２３をヤング率Ｅ＝１９９ＧＰａ（２０３２０ｋｇｆ／ｍｍ2）、曲げ強さσｂ＝５２０ＭＰａ（５３ｋｇｆ／ｍｍ2）のステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）で構成された矩形板であると仮定して強度計算を行った。
【００１９】
まず、上段プローブ群１４ｂがウェッジボンディングやボールボンディングなどによって外部電極に接続される場合を想定し、厚みｈ＝０．４５ｍｍ、幅ｂ＝３．２ｍｍ、長さＬ＝３３．０ｍｍの支持部の中央部に最大荷重Ｗ＝０．１ｋｇｆが加わると仮定した（図７（Ａ）参照）。その場合、断面２次モーメントＩ＝ｂｈ3／１２＝０．０２４３ｍｍ4、断面係数Ｚ＝ｂｈ2／６＝０．１０８０ｍｍ3、曲げ応力σb＝ＷＬ／４Ｚ＝７．６４ｋｇｆ／ｍｍ2、たわみδ＝ＷＬ3／４８ＥＩ＝０．１５１６ｍｍである。また上段プローブ群１４ｂがＡＣＦ接合によって外部電極に接続される場合を想定し、厚みｈ＝１．７０ｍｍ、幅ｂ＝３．２ｍｍ、長さＬ＝３３．０ｍｍの支持部上全体に最大荷重ＷＩ＝９ｋｇｆが等分布に加わると仮定した（図７（Ｂ）参照）。その場合、断面２次モーメントＩ＝ｂｈ3／１２＝１．３１０１ｍｍ4、断面係数Ｚ＝ｂｈ2／６＝１．５４１３ｍｍ3、曲げ応力σb＝ＷＬ／４Ｚ＝４８．１７ｋｇｆ／ｍｍ2、中央部のたわみδ＝５ＷＩ4／３８４ＥＩ＝０．００３２ｍｍである。この二つの強度計算結果によれば、いずれの場合も曲げ応力σb＜曲げ強さσｂとなり、支持部はともに割れない程度の十分な強度を有する。
【００２０】
図８は、下段プローブ群１４ａと上段プローブ群１４ｂとの傾斜形態を示す断面図である。下段プローブベース２０ａ及び上段プローブベース２０ｂが基部２４に固定された状態で下段プローブベース２０ａに下段プローブ群１４ａを固定し、下段プローブ群１４ａに重なるように上段プローブ群１４ｂを上段プローブベース２０ｂに固定したとき、図８（Ａ）に示すように、基部２４の平滑面２５に対して下段プローブ群１４ａの傾斜が上段プローブ群１４ｂの傾斜よりも急であってもよい。下段プローブ群１４ａの平滑面２５に対する傾斜を上段プローブ群１４ｂよりも急にすることにより、下段プローブ群１４ａと上段プローブ群１４ｂの先端の間隔ｄ１を狭くすることができる。また図８（Ｂ）に示すように、平滑面２５に対して下段プローブ群１４ａ及び上段プローブ群１４ｂの傾斜が同じであってもよい。また図８（Ｃ）に示すように、平滑面２５に対して上段プローブ群１４ｂの傾斜が下段プローブ群１４ａの傾斜よりも急であってもよい。
【００２１】
図９から図１２は、下段プローブセット１０ａ、上段プローブセット１０ｂの他の実施例を示す図である。
図９（Ａ）、（Ｂ）に示すように、上段プローブベース２０ｂの滑走部３２ｂを下段プローブベース２０ａの片側にのみ設け、上段プローブユニット１８ｂの一端を滑走部３２ｂの上面３６ｂに接合し、上段プローブユニット１８ｂを下段プローブユニット１８ａに重なるように滑走部３２ｂの縁部から張り出させてもよい。
【００２２】
また図１０（Ａ）、（Ｂ）に示すように、下段プローブベース２０ａを二つの滑走部３２ａと、二つの滑走部３２ａを結合する結合部３５とで構成し、上段プローブベース２０ｂを下段プローブベース２０ａの二つの滑走部３２ａの間に設けてもよい。下段プローブユニット１８ａは、二つの滑走部３２ａ上に架設される。上段プローブベース２０ｂの上面３６ｂを二つの滑走部３２ａ上に架設された下段プローブユニット２０ａの上面より高く配置することにより、上段プローブユニット１８ｂを下段プローブユニット１８ａに重ねた状態で上面３６ｂに固定することができる。
【００２３】
また図１１（Ａ）から（Ｃ）に示すように、上段プローブベース２０ｂの二つの滑走部３２ｂを結合せず、下段プローブベース２０ａにスリット２２を設けなくてもよい。
また図１２に示すように、上段プローブベース２０ｂの二つの滑走部３２ｂが滑走面１３ｂ側で結合するように結合部３５を設け、下段プローブベース２０ａの滑走面１３ａ側にスリット２２を設けてもよい。また上段プローブベース２０ｂの二つの滑走部３２ｂがプローブ群１４の先端側で結合するように結合部３５を設け、下段プローブベース２０ａのプローブ群１４の先端側にスリット２２を設けてもよい。また上段プローブベース２０ｂの二つの滑走部３２ｂを上面３６ｂ側で結合するように結合部３５を設け、下段プローブベース２０ａの上面３６ａ側にスリット２２を設けてもよい。
【００２４】
（２）左右プローブセット
図１及び図２に示すように、左右プローブベース２０ｃは、下段プローブベース２０ａ及び上段プローブベース２０ｂの両側に設けられる。左右プローブベース２０ｃには、基部２４の平滑面２５上を滑る平滑な滑走面１３ｃと、滑走面１３ｃに対して傾斜している上面３６ｃとが形成されている。上面３６ｃに左右プローブユニット１８ｃを固定すると、左右プローブユニット１８ｃに形成されている左右プローブ群１４ｃのプローブの軸線は滑走面１３ｃに対して傾斜した姿勢で固定される。左右プローブ群１４ｃのプローブの軸線を滑走面１３ｃに対して傾斜させることにより、左右プローブベース２０ｃが基部２４に固定された状態で左右プローブ群１４ｃを基部２４の平滑面２５に対して傾斜させることができる。
【００２５】
（３）プローブセットの昇降部
プローブユニット１８の基板１６は昇降部として構成される。すなわち、プローブベース２０が基部２４の平滑面２５上に設けられた状態で、基板１６は、プローブベース２０の上面３６ａ、３６ｂ、３６ｃのそれぞれの上で平滑面２５に対して傾斜した方向にスライド可能である。下段プローブセット１０ａ、上段プローブセット１０ｂ及び左右プローブセット１０ｃの各昇降部の構成は実質的に同様であるので、以下、下段プローブセット１０ａを例にとって具体的に説明する。
【００２６】
図１３に示すように、下段基板１６ａは下段プローブベース２０ａの上面３６ａ上に粘着剤等でスライド可能に固定される。下段基板１６ａの上面３６ａ上での移動方向は、図示しないマイクロメータ等を用いて規制される。上面３６ａ及びマイクロメータは、下段基板１６ａを案内し、下段基板１６ａの移動方向軸を下段プローブベース２０ａの滑走面１３ａに対して傾斜した直線上に規定することができる。下段基板１６ａを下段プローブベース２０ａの上面３６ａ上で滑走面１３ａに対して傾斜した方向にスライド可能な構成にすることにより、下段プローブベース２０ａが基部２４の平滑面２５に設けられた状態で、平滑面２５に対して傾斜した方向に下段基板１６ａをスライドさせることができる。また、平滑面２５に対する下段プローブ群１４ａのプローブの軸線の傾斜角を一定に保ちながら、平滑面２５から下段プローブ群１４ａの先端までの高さｈ２を調整することができる。
【００２７】
図１４及び図１５は、下段プローブセット１０ａの昇降部の他の実施例を示す断面図である。
図１４に示すように、下段プローブベース２０ａのプローブ固定部３４を昇降部としてもよい。すなわち、下段プローブベース２０ａのスリット２２の幅ｄ２を変えることにより、プローブ固定部３４を滑走部３２ａの滑走面１３ａに対して垂直な方向に移動させてもよい。位置決め手段としてのｚ方向調整ねじ３０は、滑走面１３ａから滑走部３２ａを貫通し、プローブ固定部３４にねじ込まれている。ｚ方向調整ねじ３０を回転させることにより、プローブ固定部３４が撓むため、スリット２２の幅ｄ２を調整することができる。スリット２２の幅ｄ２が変わると、プローブ固定部３４の上面３６ａの滑走面１３に対する傾斜が変わり、下段プローブ群１４ａの先端の高さｈ２を調整することができる。
【００２８】
また図１５（Ａ）に示すように、昇降部としてのプローブ固定部３４は回転軸６０によって滑走部３２ａに揺動可能に軸支されていてもよい。プローブ固定部３４を揺動可能に滑走部３２ａで軸支することにより、プローブ固定部３４の調整幅を大きくすることができる。
また図１５（Ｂ）に示すように、下段プローブベース２０ａの上面３６ａ上でスライド可能な下段基板１６ａをねじ６４、クランププレート６２等により上面３６ａに押さえつけて下段基板１６ａの移動方向を規制してもよい。上面３６ａ、ねじ６４、クランププレート６２は、下段基板１６ａを案内し、下段基板１６ａの移動方向軸を滑走面１３ａに対して傾斜した直線上に規定することができる。
【００２９】
また図１５（Ｃ）に示すように、プローブ固定部３４と滑走部３２ａとの間に弾性材料からなる調整プレート６８を設け、プローブ固定部３４、滑走部３２ａ及び調整プレート６８をねじ６６で固定してもよい。プローブ固定部３４と滑走部３２ａとの間に設ける調整プレート６８の変形によりプローブ固定部３４を滑走面１３ａに対し垂直方向に移動可能な構成とすることにより、がたつきなくプローブ固定部３４を位置決めすることができる。
【００３０】
（基部）
基部２４は、図１に示すように複数のプローブセット１０を支持する高剛性の平板部材であって、複数のプローブセット間の相対的な位置を固定するものである。基部２４にはプローブセット１０が載置される平滑面２５が形成されている。平滑面２５の平坦度はプローブ群１４のｚ方向の位置決め精度に直接影響するため、可能な限り平坦な鏡面状に形成することが望ましい。基部２４の形状は平板状に限らず、例えば段違いで互いに平行な複数の平滑面を有する形状であってもよい。基部２４は、図３に示すように、プリント配線板１２にねじ３３等で固定される。
【００３１】
（プローブヘッドの組立方法）
図１６から図２２は、プローブヘッドの組立方法を示す斜視図である。
はじめに図１６に示すように、基部２４のねじ穴４４と下段プローブベース２０ａのねじ穴５０ａとを位置合わせして基部２４上の平滑面２５上に下段プローブベース２０ａを載置し、その位置で下段プローブベース２０ａを基部２４にねじ２８などで仮固定する。次に図１７に示すように、上段プローブベース２０ｂの結合部３５を下段プローブベース２０ａのスリット２２に嵌め込み、基部２４のねじ穴４６と上段プローブベース２０ｂのねじ穴５０ｂとを位置合わせして上段プローブベース２０ｂを基部２４の平滑面２５上に載置し、その位置で上段プローブベース２０ｂを基部２４にねじ２８などで仮固定する。次に図１８に示すように、基部２４のねじ穴４８と左右プローブベース２０ｃのねじ穴５０ｃとを位置合わせして基部２４の平滑面２５上の下段プローブベース２０ａ及び上段プローブベース２０ｂの両側に左右プローブベース２０ｃを載置し、その位置で左右プローブベース２０ｃを基部２４にねじ２８などで仮固定する。ねじ穴５０ａ、５０ｂ、５０ｃは上段プローブベース２０ａ、下段プローブベース２０ｂ及び左右プローブベース２０ｃの滑走部にそれぞれ形成しておく。仮固定された状態の下段プローブベース２０ａ、上段プローブベース２０ｂ及び左右プローブベース２０ｃが平滑面２５上をスライド可能なように、ねじ穴５０ａ、５０ｂ、５０ｃには適切な遊びを確保しておく。
【００３２】
次に図１９に示すように、下段プローブベース２０ａのプローブ固定部３４の上面３６ａ上に下段プローブユニット１８ａの下段基板１６ａを粘着性ホットメルトや粘着剤などで仮固定する。次に図２０に示すように、上段プローブベース２０ｂの滑走部３２ｂの上面３６ｂ上に上段プローブユニット１８ｂの上段基板１６ｂを粘着性ホットメルトや粘着剤などで仮固定する。次に図２１に示すように、左右プローブベース２０ｃの上面３６ｃ上に左右プローブユニット１８ｃの左右基板１６ｃを粘着性ホットメルトや粘着剤などで仮固定する。仮固定に用いる粘着性ホットメルトや粘着剤は、仮固定された下段プローブユニット１８ａ、上段プローブユニット１８ｂ及び左右プローブユニット１８ｃを最終的な位置調整の際にプローブベースの上面上で移動させることができる程度の弱い粘着力を有するものを用いる。
【００３３】
次に、基板２４の平滑面２５からプローブ群１４の先端までの高さを調整する。具体的には、下段プローブ群１４ａを例にとって説明すると、図１３に示すように、下段プローブユニット１８ａを下段プローブベース２０ａの上面３６ａ上でマイクロメータ等を用いてスライドさせることにより、下段プローブセット１０ａ間で下段プローブ群１４ａの先端の高さｈ２を揃える。次に焦点距離を所定距離に固定した顕微鏡で下段プローブ群１４ａの先端を視認した状態で焦点が合うまで下段プローブユニット１８ａを上面３６ａ上でさらにスライドさせることにより、下段プローブセット１０ａ間で下段プローブ群１４ａの先端の高さｈ２を揃える。上段プローブ群１４ａ及び左右プローブ群１４ａも同様にそれぞれの先端の高さを所定の高さに揃えると、プローブ群１４全体の先端の高さが決定される。プローブ群１４の先端の最終的な高さが決定されたら、接着力の強いホットメルトや接着剤などを用いて基板１６とプローブベース２０とを固定する。
【００３４】
次に図２２に示すように、基部２４の平滑面２５上でプローブセット１０をスライドさせ、プローブ群１４の先端位置を検体の電極パターンに合わせる。具体的には、まずプローブ群１４の高さ調整が完了した状態のプローブヘッド１を図示しないテーブルに載置し、プローブベース２０の１つを図示しない固定装置で保持する。次にテーブルを基部２４とともにｚ軸周りに回転させ、検体の電極パターンの配列方向と固定装置に保持されたプローブベース２０上のプローブ群１４の先端の配列方向とを互いに平行にする。すなわち、静止した一つのプローブユニット１８に対して基部２４を移動させることにより、そのプローブユニット１８のプローブ群１４の先端の配列方向を調整する。次にテーブルを基部２４とともにｘｙ平面上で平行移動させ、検体の電極パターンにプローブ群１４の先端を一致させる。このようにして基部２４の平滑面２５上でプローブセット１０をスライドさせるとき、プローブベース２０の滑走面１３は平滑な平面上を滑るため、平滑面２５からプローブ群１４の先端までの高さは変動しない。したがって、プローブセット１０と基部２４とは、ｚ軸周りの回転角度θ、ｘ方向、ｙ方向のそれぞれについて互いに独立に位置合わせされる。以上が一つのプローブセット１０についての基部２４の平滑面２５に平行な方向での位置調整である。一つのプローブセット１０についての位置調整が完了したら、次のプローブセット１０の位置調整へと進む。全てのプローブセット１０についての位置調整が完了すると、複数のプローブセット１０についてそれぞれに設けられたプローブ群１４同士の相対的な位置を高精度に調整することができる。
【００３５】
本実施例では、二段に重なる下段プローブ群１４ａ及び上段プローブ群１４ｂをそれぞれ下段プローブセット１０ａ、上段プローブセット１０ｂに固定し、下段プローブセット１０ａ、上段プローブセット１０ｂを互いに独立して移動可能な構成とすることにより、下段プローブ群１４ａ及び上段プローブ群１４ｂを独立して調整することができる。下段プローブセット１０ａは基部２４の平滑面２５に垂直な方向と平行な方向とのそれぞれについて独立に移動可能であるため、下段プローブ群１４ａは平滑面２５に垂直な方向と平行な方向とのそれぞれについて独立に調整可能である。したがって、下段プローブ群１４ａの位置を高精度に調整することができる。また、上段プローブセット１０ｂも基部２４の平滑面２５に垂直な方向と平行な方向とのそれぞれについて独立に移動可能であるため、上段プローブ群１４ｂも平滑面２５に垂直な方向と平行な方向とのそれぞれについて独立に調整可能である。従って、上段プローブ群１４ｂの位置を高精度に調整することができる。また、プローブユニット１８とプローブベース２０とは一対一で固定され、プローブユニット１８毎に位置調整可能であるため、プローブユニット１８を一枚単位で交換することができる。
【００３６】
最後にテーブルからプローブヘッド１を取り外し、プローブベース２０と基部２４とを仮固定していたねじ２８等を完全に固定することで、プローブベース２０と基部２４とを完全に固定する。組み立てられたプローブヘッド１は、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すようにプリント配線板１２との間に設けられたスペーサ１９によってプリント配線板１２からプローブ群１４の先端までの高さｈ１が調整された後、プリント配線板１２にねじ３３等で固定される。また図５に示すように、プローブ群１４がウェッジボンディング、ワイヤボンディング、ＡＣＦ接合などを用いてＦＰＣ７０と接続され、ＦＰＣ７０とプリント配線板１２の配線部１５とがコネクタ１７によって接続されることで、プローブ群１４とプリント配線板１２の配線部１５とが接続される。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施例によるプローブヘッドの一部を分解した状態を示す斜視図。
【図２】本発明の実施例によるプローブヘッドの一部を切断した状態を示す斜視図。
【図３】本発明の実施例によるプローブヘッドを示す断面図。
【図４】本発明の実施例によるプローブヘッドとプリント配線板を示す斜視図。
【図５】本発明の実施例によるプローブヘッドとプリント配線板との配線形態を示す斜視図。
【図６】本発明の実施例によるプローブユニットを示す断面図。
【図７】本発明の実施例による上段基板の強度計算条件を示す模式図。
【図８】本発明の実施例による下段プローブ群と上段プローブ群との傾斜形態を示す断面図。
【図９】（Ａ）は本発明の実施例による下段プローブセット、上段プローブセットを示す平面図、（Ｂ）はその正面図。
【図１０】（Ａ）は本発明の実施例による下段プローブセット、上段プローブセットを示す平面図、（Ｂ）はその正面図。
【図１１】（Ａ）は本発明の実施例による下段プローブセット、上段プローブセットを示す平面図、（Ｂ）は（Ａ）のｂ−ｂ線断面図、（Ｃ）は（Ａ）のｃ−ｃ線断面図。
【図１２】本発明の実施例による下段プローブセット、上段プローブセットを切断した状態を示す斜視図。
【図１３】本発明の実施例による下段プローブセットの昇降部を示す断面図。
【図１４】本発明の実施例による下段プローブセットの昇降部を示す断面図。
【図１５】本発明の実施例による下段プローブセットの昇降部を示す断面図。
【図１６】本発明の実施例によるプローブヘッドの組立方法を示す斜視図。
【図１７】本発明の実施例によるプローブヘッドの組立方法を示す斜視図。
【図１８】本発明の実施例によるプローブヘッドの組立方法を示す斜視図。
【図１９】本発明の実施例によるプローブヘッドの組立方法を示す斜視図。
【図２０】本発明の実施例によるプローブヘッドの組立方法を示す斜視図。
【図２１】本発明の実施例によるプローブヘッドの組立方法を示す斜視図。
【図２２】本発明の実施例によるプローブヘッドの組立方法を示す斜視図。
【符号の説明】
【００３８】
１  プローブヘッド、１２  プリント配線板、１４  プローブ群、１４ａ  下段プローブ群、１４ｂ  上段プローブ群、１６  基板、１６ａ  下段基板、１６ｂ  上段基板、１８  プローブユニット、１８ａ  下段プローブユニット、１８ｂ  上段プローブユニット、２０  プローブベース、２０ａ  下段プローブベース、２０ｂ  上段プローブベース、２２  スリット、２４  基部、２５  平滑面、２８  ねじ、３０  ｚ方向調整ねじ、３２ａ  滑走部、３２ｂ  滑走部、３４  プローブ固定部、３６ａ  上面、３６ｂ  上面
【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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【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】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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