(57)【要約】【課題】  検体や導線を破損させずに検体の電極と導線が確実に導通できるプローブヘッド及び検査方法を提供する。【解決手段】  検体に接触する当接部を有し、前記当接部が前記検体に押されて移動するストッパと、先端部が前記当接部より前記検体側に位置し前記ストッパが前記検体に当接する前に前記検体の電極に接触して変形し前記ストッパとともに全体が移動する導線と、を備える。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検体に接触する当接部を有し、前記当接部が前記検体に押されて移動するストッパと、
先端部が前記当接部より前記検体側に位置し前記ストッパが前記検体に当接する前に前記検体の電極に接触して変形し前記ストッパとともに全体が移動する導線と、
を備えることを特徴とするプローブヘッド。
【請求項２】
前記ストッパ部に固定される基板をさらに備え、
前記導線は前記基板上にリソグラフィにより形成されていることを特徴とする請求項１に記載のプローブヘッド。
【請求項３】
前記ストッパを往復移動可能に支持している基部と、
一端が前記基部に当接し他端が前記ストッパに当接し前記ストッパが前記基部に接近するほど反発力が増大する反発ユニットと、
をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載のプローブヘッド。
【請求項４】
前記基板は、前記導線の先端部と前記ストッパの当接部との前記ストッパの移動方向の距離を調整可能に前記ストッパに固定されることを特徴とする請求項３に記載のプローブヘッド。
【請求項５】
前記基部は、前記ストッパを前記導線の配列方向に傾斜可能に支持していることを特徴とする請求項３または４に記載のプローブヘッド。
【請求項６】
ストッパとともに移動する導線の先端部を検体の電極に接触させる段階と、
前記電極に接触している前記導線を変形させながら前記ストッパを往復移動可能に支持している基部と前記ストッパとを前記検体に接近させ、前記検体に前記ストッパを当接させて前記導線と前記検体との接触圧を設定する設定段階と、
前記検体に接触している前記ストッパを前記基部に対して移動させ、前記ストッパによる前記検体の破壊を防止する段階と、
を含むことを特徴とする検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はプローブヘッド及び電子デバイスの検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、導線としてのプローブを用いた電子デバイスの検査では、検体の電極に接触したプローブをさらに検体に接近させることにより、電極とプローブとの接触圧を増大させるオーバードライブが実施されている。しかしながら、オーバードライブ量が過大になると、プローブや検体が破損する。
そこで特許文献１に記載のプローブヘッドは、プローブユニットに加わる荷重により変形するばねを備え、このばねの変形によりプローブユニットに加わる荷重を低減しようとしている。しかしながら特許文献１に記載の発明では、オーバードライブ量を規定することができないため、オーバードライブ量が過大になるとプローブユニットや検体が破損するおそれがある。
一方、特許文献２に記載の検査装置は凹部を有するソケットを備えている。この検査装置では、凹部をテストボードに対向させた姿勢でソケットをテストボードに固定することにより、ソケットとテストボードとの間に配置されているプローブのオーバードライブ量を規定している。しかしながら、このような機構をプローブヘッドに適用したとしても、そのプローブヘッドのオーバードライブ量が過大になると、ソケットに対応するストッパがテストボードに対応する検体に当接する際の衝撃やそれらに加わる過大な荷重により、ストッパと検体とが破損するおそれがある。
【特許文献１】特開２００４−１９１０６４号公報
【特許文献２】特開２００３−３２９７０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであって、検体や導線を破損させずに検体の電極と導線が確実に導通できるプローブヘッド及び検査方法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】
【０００４】
（１）上記目的を達成するためのプローブヘッドは、検体に接触する当接部を有し、前記当接部が前記検体に押されて移動するストッパと、先端部が前記当接部より前記検体側に位置し前記ストッパが前記検体に当接する前に前記検体の電極に接触して変形し前記ストッパとともに全体が移動する導線と、を備える。
本発明のプローブヘッドによると、ストッパが検体に当接する前に導線は検体の電極に接触して変形する。つまりストッパが検体に当接した状態では、導線は検体の電極に適正な接触圧で接触している。また導線は、検体に押されて移動するストッパとともに移動する。つまり導線は、検体の電極に適正な接触圧で接触した状態を保ったままストッパとともに移動する。したがって本発明のプローブヘッドによると、検体の電極に導線を適正な接触圧で接触させることができる。また、ストッパは検体に押されて移動するため、ストッパと検体とに加わる荷重を低減でき、ストッパと検体とが破損することを防止できる。
【０００５】
（２）前記ストッパ部に固定される基板をさらに備え、前記導線は前記基板上にリソグラフィにより形成されてもよい。
【０００６】
（３）前記ストッパを往復移動可能に支持している基部と、一端が前記基部に当接し他端が前記ストッパに当接し前記ストッパが前記基部に接近するほど反発力が増大する反発ユニットと、をさらに備えてもよい。
本発明のプローブヘッドによると、反発ユニットはストッパが基部に接近するほど増大する反発力を発生させる。そのため本発明のプローブヘッドによると、ストッパが検体に接触する際の衝撃を緩衝することができる。また、この反発力はストッパを検体に押しつけるように作用するため、検体の電極に導線を確実に接触させることができる。
【０００７】
（４）前記基板は、前記導線の先端部と前記ストッパの当接部との前記ストッパの移動方向の距離を調整可能に前記ストッパに固定されてもよい。
本発明のプローブヘッドによると、導線の先端部とストッパの当接部とのストッパの移動方向の距離を調整することにより、導線と検体の電極との接触圧を調整することができる。
【０００８】
（５）前記基部は、前記ストッパを前記導線の配列方向に傾斜可能に支持してもよい。
本発明のプローブヘッドによると、ストッパは基部に導線の配列方向に傾斜可能に支持されている。つまり、導線はストッパとともにその配列方向に傾斜可能である。そのため、導線が検体に接触したとき、導線が検体に対してその配列方向に傾斜していても、導線は基部に対して傾斜し検体に対して正対する。したがって本発明のプローブヘッドによると、基部と検体とが相対的に傾斜していても、導線を検体の電極に適正に接触させることができる。
【０００９】
（６）上記目的を達成するための電子デバイスの検査方法は、ストッパとともに移動する導線の先端部を検体の電極に接触させる段階と、前記電極に接触している前記導線を変形させながら前記ストッパを往復移動可能に支持している基部と前記ストッパとを前記検体に接近させ、前記検体に前記ストッパを当接させて前記導線と前記検体との接触圧を設定する設定段階と、前記検体に接触している前記ストッパを前記基部に対して移動させ、前記ストッパによる前記検体の破壊を防止する段階と、を含む。
【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複数の実施例に基づいて説明する。各実施例において同一の符号が付された構成要素は、その符号が付された他の実施例の構成要素と対応する。
（第一実施例）
以下、本発明の第一実施例によるプローブヘッド１について、プローブヘッド１の構成、プローブヘッド１を用いた検査方法の順に説明する。
図１から図３は本発明の第一実施例によるプローブヘッド１の構成を説明するための模式図である。図３はプローブヘッド１の組立て方法を示している。プローブヘッド１は、電子デバイス等の検体の電気的特性を検査するための検査装置（以下、プローバという。）に装着されるものである。
【００１１】
図１に示すように、基部としての治具１０は、プローバにより検体５０に接近する方向と検体５０から離間する方向とに移動される（矢印１００参照）。以降では、治具１０はプローバにより鉛直上下方向に往復移動させるものとして説明する。しかし、治具１０がプローバにより移動させる方向は、上述のように鉛直上下方向に限定されるものではない。
【００１２】
反発ユニットとしての筒状部材４０とばね４２は、ストッパ３０が治具１０に接近するほど増大する反発力を発生させる。筒状部材４０とばね４２は治具１０に係止され、ストッパ３０を支持している。具体的には、筒状部材４０は治具１０に形成された孔部１０ａに圧入され（図３に示す矢印１０２参照）、ばね４２の一端は筒状部材４０に固定されている。筒状部材４０はその周方向に突出する突部４０ａを有していることが望ましい。筒状部材４０がばね４２の反発力によって治具１０から脱落することを防止できる。尚、反発ユニットはばね４２により反発力を発生させるユニットでなくても、ウレタンゴム、シリコンゴム等の弾性体の弾性力や、シリコンゴムスポンジ、クロロプレンスポンジ、フッ素ゴムスポンジ、ウレタンスポンジ、ＰＶＣスポンジ、発泡プラスチック等の多孔質弾性体の弾性力や、磁石による磁力を上述の反発力として発生させるユニット等でもよい。
【００１３】
ストッパ３０は、検査時に検体５０に当接して、プローブユニット２０のオーバードライブ量を規定する。ストッパ３０は、プローブユニット２０を固定する取付部３２と軸部３４とを備えている。軸部３４は、プローブユニット２０のプローブ２２の配列方向の両側に配置され（図２参照）、その一端３４ａがプローブ２２の先端部２２ａより取付部３２側に位置するように鉛直下向きに取付部３２から突出している。ここで鉛直下向きとは、治具１０が検体５０に接近する方向のことである。
【００１４】
具体的には軸部３４は、一端３４ａとプローブ２２の先端部２２ａとが所定距離（矢印１０１参照）離間するように調整されて、ねじ６０により取付部３２に固定されている（図３に示す矢印１０４参照）。そのため、検査時に治具１０を検体５０に接近させると、プローブ２２が検体５０の電極５２に接触した後に、軸部３４の一端３４ａが検体５０に当接する。つまり、プローブユニット２０のオーバードライブ量は、軸部３４の一端３４ａとプローブ２２の先端部２２ａとの鉛直方向の離間距離に規定される。詳細は後述する。そしてストッパ３０は、治具１０に対してプローブ２２の配列方向に傾斜可能に治具１０に支持されている。具体的には軸部３４の他端３４ｂは、ばね４２の筒状部材４０に固定されていない自由端に固定されている。軸部３４の一端３４ａが特許請求の範囲に記載の「ストッパの当接部」に相当する。
尚、ストッパ３０は取付部３２と軸部３４とを備えるとして説明したが、これらを一部材で形成してもよい。また、図２にプローブ２２の配列方向の両側に配置された２つの軸部３４を例示したが、プローブヘッド１は単一の軸部３４を備えてもよいし、３つ以上の軸部３４を備えてもよい。
【００１５】
プローブユニット２０は、ストッパ３０に取付けられストッパ３０とともに移動する。具体的にはプローブユニット２０は、ストッパ３０の取付部３２に固定されている（図３に示す矢印１０６参照）。図４はプローブユニット２０の模式図である。プローブユニット２０は、基板２４と複数のプローブ２２とを備えている。基板２４は、セラミックス、ガラスセラミックス、ガラス、シリコン等の無機材料、ポリイミド樹脂などの有機材料、又は無機材料と有機材料の複合材で形成されている。導線としてのプローブ２２は導電性の材料で基板２４上に形成されている。具体的には例えば、プローブ２２はリソグラフィによりＮｉ等の金属やＮｉＦｅ、ＮｉＭｎ、ＮｉＣｏ等の合金で基板２４上に形成されている。プローブ２２は基板２４の一端２４ａ近傍から他端２４ｂ側に延伸し、その先端部２２ａは他端２４ｂから突出している。プローブ２２は、図示しないフレキシブル・フラット・ケーブルを介してプローバと電気的に接続されている。プローブユニット２０の製造方法は、例えば特開２００４−１９８３５２に開示されているため、プローブユニット２０の製造方法についての説明は省略する。尚、プローブ２２は導電性の材料で形成された導電層と絶縁材料で形成された絶縁層との複数層で構成されてもよい。以上、プローブヘッド１の構成について説明した。以下ではプローブヘッド１を用いた検査方法について説明する。
【００１６】
図５及び図６は、プローブヘッド１を用いた検査方法を説明するための模式図である。
はじめに、プローバは、図５に示すようにプローブ２２と検体５０の電極５２が一対一で対応するように、プローブヘッド１を検体５０に対して相対的に移動させる。
次に、プローバは、図６に示すように治具１０を鉛直下向きに移動させ、検体５０にストッパ３０を接近させる。すると、プローブユニット２０のプローブ２２は検体５０の電極５２と接触する（図６（Ａ）参照）。この段階が特許請求の範囲に記載の「導線の先端部を検体の電極に接触させる段階」に相当する。
【００１７】
プローバが治具１０を鉛直下向きにさらに移動させると、ストッパ３０はプローブ２２を変形させながら検体５０に接近する。そしてストッパ３０の軸部３４の一端３４ａが検体５０の電極５２に当接する（図６（Ｂ）参照）。このときプローブ２２の変形量は、プローブ２２が電極５２に接触してから軸部３４の一端３４ａが電極５２に接触するまでの治具１０の移動距離、すなわち変形前のプローブ２２の先端部２２ａと軸部３４の一端３４ａとの鉛直方向の離間距離に対応している。このようにプローブヘッド１によると、軸部３４が検体５０に当接することにより、オーバードライブ量をプローブ２２の先端部２２ａと軸部３４の一端３４ａとの鉛直方向の離間距離に規定することができる。またプローブヘッド１によると、軸部３４の一端３４ａとの鉛直方向の離間距離は上述したように調節可能なため、プローブ２２と検体５０の電極５２との接触圧を調整することができる。この段階が特許請求の範囲に記載の「設定段階」に相当する。
【００１８】
ここでプローバが上述の状態より下方に治具１０を移動させた場合、治具１０はばね４２を変形させながらストッパ３０に接近する（図６（Ｃ）参照）。このときストッパ３０は、軸部３４が検体５０に当接しているため検体５０に接近しない。この段階が特許請求の範囲に記載の「ストッパによる検体の破壊を防止する段階」に相当する。以上説明したようにプローブヘッド１を用いた検査では、オーバードライブ量を一定に保ちつつ、ストッパ３０が検体５０に当接する際の衝撃を緩和したり、ストッパ３０と検体５０との接触圧を低減することができる。したがってプローブヘッド１によると、ストッパ３０と検体５０の破損を防止することができる。また、ばね４２の反発力はストッパ３０を押しつけるようにストッパ３０に作用するため、検体５０の電極５２にプローブ２２を確実に接触させることができる。
【００１９】
図７は、ストッパ３０に対して傾斜している検体５０の検査について説明するための模式図である。プローブヘッド１を用いた検査では、以下に示すようにストッパ３０に対して傾斜している検体５０を適正に検査することができる。
図７（Ａ）に示す検体５０は、プローブ２２の配列方向にストッパ３０に対して相対的に傾斜している。プローバがこのような検体５０に治具１０を接近させると、配列方向の一方側のプローブ２２又はプローブ２２の配列方向の両側に配置されたいずれか一方側の軸部３４が検体に接触する（図７（Ｂ）参照）。このときプローブ２２が軸部３４より先に検体５０に接触したとしても、その後に軸部３４が検体５０に当接しオーバードライブ量が規定されるため、プローブ２２に過剰なオーバードライブが加わることはない。しかしながら、ストッパ３０が検体５０に対して傾斜している姿勢のままで治具１０を検体５０に接近させても、配列方向の他方側のプローブ２２を検体５０電極５２に適正に接触させることができない。
【００２０】
しかしながら、ストッパ３０は上述したようにプローブ２２の配列方向に傾斜可能に治具１０に支持されている。そのためプローバが検体５０に治具１０を接近させると、ストッパ３０は検体５０の傾斜に応じてプローブ２２の配列方向に傾きながら検体５０に接近する（図７（Ｃ）参照）。そしてプローバがさらに治具１０を検体５０に接近させると、プローブ２２の配列方向の他方側の軸部３４が検体５０に当接し、ストッパ３０は検体５０に正対する（図７（Ｄ）参照）。このようにプローブヘッド１を用いた検査では、ストッパ３０に対して傾斜している検体５０を適正に検査することができる。
【００２１】
尚、プローブヘッド１は、プローブ２２の先端部２２ａが基板２４から突出したプローブユニット２０を備えるものとして説明した。しかしプローブユニットは、オーバードライブにより変形するプローブユニットであればよく、例えば図８に示すようにプローブ２２の先端部２２ａが基板２４上に形成されているプローブユニット１２０でもよい。
また、ストッパ３０の軸部３４は、検体５０の電極５２に当接するとして説明したが、図９に示すように検体５０の電極５２以外の部位に当接してもよい。
また、軸部３４の取付部３２への取付け位置を調整することにより、オーバードライブ量を調整するとして説明した。しかし、プローブ２２のストッパ３０に対する鉛直方向の相対的な位置、具体的には例えば、図１０に示すようにプローブユニット２０の取付部３２への取付け位置を調整（矢印１１２参照）することにより、オーバードライブ量を調整（矢印１１４、１１６参照）してもよい。
【００２２】
（第二実施例）
図１１は、本発明の第二実施例によるプローブヘッド２の構成を示す模式図である。
第二実施例に係るストッパ２３０は、取付部３２と軸部２３４と突出部２３６とを備える。第二実施例に係るストッパ２３０では、突出部２３６が第一実施例に係る軸部３４の取付部３２から鉛直下向きに突出する部分に対応する。つまりプローブヘッド２では、突出部２３６によりプローブユニット２０のオーバードライブ量を規定する。
軸部２３４は、一端２３４ａが取付部３２に固定され、他端２３４ｂが第一実施例に係る軸部３４と同様にばね４２の自由端に固定されている。
突出部２３６は取付部３２から鉛直下向きに突出している。突出部２３６は、第一実施例に係る軸部３４の一端３４ａとプローブ２２の先端部２２ａとの位置関係と同様に、その先端２３６ａがプローブ２２の先端部２２ａより取付部３２側に位置するように形成されている。
【００２３】
尚、図１１に例示したようにプローブ２２の長手方向の互いに異なる複数の位置に軸部３４を配列してもよいし、第一実施例に係るストッパ３０のようにプローブ２２の長手方向の単一位置に軸部３４を配列してもよい。
また、ストッパ２３０の取付部３２と軸部２３４と突出部２３６とは、それらの全部またはそれらの一部が任意の組み合わせで一体に形成されてもよいし、それぞれが別部品で形成されてもよい。
【００２４】
（第三実施例）
図１２は、本発明の第三実施例によるプローブヘッド３の構成を示す模式図である。
ストッパとしての突出部３３６は、プローブ２２が形成されている側の基板２４上に設けられている。具体的には例えば、突出部３３６を樹脂などで形成し、その突出部３３６を第一実施例に係るプローブユニット２０の基板２４に固定する。本実施例では、突出部３３６が形成される基板２４は特許請求の範囲に記載の「ストッパ」としても機能している。尚、突出部３３６は、基板２４上にプローブ２２を形成する工程においてリソグラフィにより形成してもよい。
【００２５】
（第四実施例）
本発明の第四実施例によるプローブヘッドは、キャップ部材を備えていることを除き、第一実施例によるプローブヘッド１と実質的に同一である。
図１３は軸部３４の一端３４ａ近傍を示す模式図である。
第四実施例に係る軸部３４は導電性の材料で形成されている。キャップ部材４３８は絶縁材料で形成され、軸部３４の一端３４ａを被覆している。具体的には例えば、キャップ部材４３８は樹脂などで形成され、軸部３４の一端３４ａに圧入されている。
【００２６】
図１４は、第四実施例によるプローブヘッドを用いた検査方法を示す模式図である。
軸部３４は導電性の材料で形成されているため、検体５０の互いに異なる複数の電極５２に軸部３４が接触すると、それらの電極５２を短絡させてしまう。しかしながら、軸部３４の一端３４ａは、キャップ部材４３８により被覆されている。上述のようにキャップ部材４３８は絶縁材料で形成されているため、検体５０の互いに異なる複数の電極５２にキャップ部材４３８が接触したとしても、それらの電極５２を短絡させることはない。つまり第四実施例によるプローブヘッドによると、軸部３４が検体５０の電極５２にと当接することによる電極５２の短絡を防止でき、軸部３４を複数の電極５２に接触する位置に配置することもできる。
【００２７】
尚、キャップ部材４３８は、硬度の低い材料など軸部３４よりも検体５０を傷つけにくい材料で形成してもよい。このようにキャップ部材４３８を検体５０を傷つけにくい材料で形成すれば、検体５０の損傷を防止することができる。
また、キャップ部材４３８は、軸部３４が検体５０に直接接触することを防止できればよく、図１３に例示した形状に限定されない。例えばキャップ部材４３８は、図１５（Ａ）に示すように軸部３４の一端３４ａのみを被覆する形状でもよいし、図１５（Ｂ）に示すように軸部３４の一端３４ａの一部のみを被覆する形状でもよい。
また、キャップ部材４３８は第一実施例に係る軸部３４の一端３４ａを被覆するとして説明したが、第二実施例に係る突出部２３６にその先端２３６ａを被覆するキャップ部材４３８を設けてもよいし、第三実施例に係る突出部３３６にその先端３３６ａを被覆するキャップ部材４３８を設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】第一実施例に係るプローブヘッドを説明するための模式図。
【図２】第一実施例に係るプローブヘッドを説明するための模式図。
【図３】第一実施例に係るプローブヘッドの組立て方法を示す模式図。
【図４】第一実施例に係るプローブユニットの模式図。
【図５】図６（Ａ）のＶ−Ｖ線断面図。
【図６】第一実施例に係るプローブヘッドを用いた検査方法を示す模式図。
【図７】第一実施例に係るプローブヘッドを用いた検査方法を示す模式図。
【図８】第一実施例に係るプローブヘッドの変形例を説明するための模式図。
【図９】第一実施例に係るプローブヘッドの変形例を説明するための模式図。
【図１０】第一実施例に係るプローブヘッドの変形例を説明するための模式図。
【図１１】第二実施例に係るプローブヘッドを説明するための模式図。
【図１２】第三実施例に係るプローブヘッドを説明するための模式図。
【図１３】第四実施例に係るプローブヘッドを説明するための模式図。
【図１４】第四実施例に係るプローブヘッドを用いた検査方法を示す模式図。
【図１５】第四実施例に係るプローブヘッドの変形例を説明するための模式図。
【符号の説明】
【００２９】
１、２、３  プローブヘッド、１０  治具（基部）、２２  プローブ（導線）、２２ａ  プローブの先端部（導線の先端部）、２４  基板、３０、２３０  ストッパ、３４ａ、２３４ａ  軸部の一端（ストッパの当接部）、３４、２３４  軸部、５０  検体、５２  電極、２３６ａ、３３６ａ  突出部の先端（ストッパの当接部）
【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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