(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査基板の周辺部分に接触するプローブが複数配列された第１のベースと、
前記第１のベースの上に備えられ、前記被検査基板の中心部分に接触するプローブが複数配列された第２のベースと、
前記第１のベースに対する前記第２のベースの相対的な位置をＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向に移動可能な部分可動手段と、
前記第１のベースと前記第２のベースの接点に、前記部分可動手段を自在に移動可能とするすべり受け手段を備える位置調整装置であって、
前記部分可動手段はネジを用いた機構であり、前記部分可動手段はＸ方向へのＸ方向可動手段と、Ｙ方向へのＹ方向可動手段と、Ｚ方向へのＺ方向可動手段とから構成され、前記第２のベースは前記Ｘ方向可動手段のネジの回転によりＸ方向に移動し、前記Ｙ方向可動手段のネジの回転によりＹ方向に移動し、前記Ｚ方向可動手段のネジの回転によりＺ方向に移動して、
前記プローブは個別に伸縮可能な伸縮手段を有する位置調整装置。
【請求項２】
さらに、前記被検査基板を前記第１のベースに嵌め合わせるための基板案内手段を備え
る請求項１の位置調整装置。
【請求項３】
前記プローブは先端部を交換することによって先端形状が変わる請求項１乃至２のいずれかに記載の位置調整装置。
【請求項４】
前記部分可動手段は原動機によって動作する請求項１乃至３のいずれかに記載の位置調整装置。
【請求項５】
前記原動機はモーターである請求項４に記載の位置調整装置。
【請求項６】
被検査基板の周辺部分に接触する、個別に伸縮可能なプローブが複数配列された第１のベースの上に、前記被検査基板の中心部分に接触する、個別に伸縮可能なプローブが複数配列された第２のベースを設け、
前記第１のベースと前記第２のベースの接点には、前記部分可動手段を自在に移動可能とするすべり受け手段を設け、
ネジを用いた機構を用いて、前記第１のベースに対する前記第２のベースの相対的な位置をＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向に移動させる、位置調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は基板検査に関し、特に高密度実装されている基板に対して試験を行うための位置調整装置及び位置調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基板の検査を行うインサーキットテスタにおいて、フィクスチャに設けたプローブを基板上の観測用の接点（以降パッドと称す）に接触させる際、基板の製造時に発生するパッド位置の誤差を修正するために基板を移動させて位置調整を行っていた。
【０００３】
まずフィクスチャに設けたピンを基板の外周や内部にある位置決め用穴に挿入し、大まかな位置の設定を行う。さらに基板とプローブの相対位置を基板上のマーク等の基準情報を用いて基板自体の位置を調整することにより基板の接触予定の箇所とプローブの位置を合わせる方法であった。
【０００４】
特許文献１ではインサーキットテスタにおいてプローブの位置を調整することでプローブと基板との接触を確保する発明が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３９７３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、電子部品の小型化（チップ化）やＢＧＡ（ＢａｌｌＧｒｉｄＡｒｒａｙ）パッケージ等による高密度実装が進んでいる。それに伴い基板に設置されるパッドの配置密度が上がり、大きさも制限されるようになり、観測を行うためのプローブの位置合わせに一層の精度が求められるようになってきた。
【０００７】
従来技術では基板全体の位置を移動しプローブとの位置調整を行っていた。しかし、エッチング等によって基板上に作られるパッド位置の誤差は均一ではなくパッド毎に異なるものである。
【０００８】
従来技術では、まず基板を治具に設置して基板の位置を調整するための基準とする原点を定める。そして、原点近傍のパッドとプローブの位置合わせを行う。そうすると原点近傍の位置合わせは行えるが、原点から離れた位置のパッドではパッド位置の誤差が蓄積してずれが発生する。逆に原点から遠い位置のパッドと位置を合わせると原点近傍においてずれが発生する。特に原点から３００ｍｍ以上離れた位置にも部品が配置されるような大型の基板においてはそのずれが更に顕著になる。
【０００９】
また、基板上の部品配置の密度には差があり、密度が低い場所についてはパッドのサイズに余裕を持つことが出来るが、密度が高い部分についてのパッドサイズは限定されたものとなる。パッドのサイズに余裕が有る箇所についてはプローブとの接触位置の誤差の許容も広いが、実装密度が高い部分については誤差の許容が小さくプローブの位置を合わせるのが難しい。
【００１０】
フィクスチャを製造するにあたり、高密度に実装されているパッドの許容誤差を基準に設計をすると低密度実装の箇所についても同様の精度となり製造コストの増大に繋がる。当然ながら基板全体に対して低密度実装箇所の許容誤差を用いた製造では高密度実装されている箇所の精度が保てないこととなる。
【００１１】
特許文献１ではプローブを基板上の被測定箇所に移動させて位置調整を行って測定を行い、その後次の被測定箇所にプローブを移動させて再度位置調整を行って測定を行う動作を繰り返す発明である。特許文献１の発明は被検査基板の一部分に対しての位置調整と計測を順次行うものである。
【００１２】
よって被測定箇所が多い被検査基板においてはプローブの移動のための時間が必要になり検査に時間がかかる問題が発生する。これは被検査基板上の全てのパッドに対して一括して同時に調整を行うことが非常に困難であることが原因である。
【００１３】
この課題を解消するために本発明ではパッドの大きさ及び配置の密度によってサイズの小さいパッド即ち高い精度での接触が必要なプローブのみを位置調整する構造にすることによって測定対象となる基板全体で一括して同時に精度の高いプローブとパッドの接触が確保できる基板検査装置及び基盤検査方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述した課題を解決し且つ上述した目的を達成するために、本発明の記録装置及び記録方法は、次の如き特徴的な構成を採用している。
（１）被検査基板に接触するプローブが複数配列された第１のベースと、上記第１のベースの部分であり上記プローブの一部を含む第２のベースが上記第１のベースとは別個にＸ方向及び／又はＹ方向に移動可能な部分可動手段を有する位置調整装置。
（２）上記部分可動手段はネジを用いた機構であり、上記部分可動手段はＸ方向へのＸ方向可動手段とＹ方向へのＹ方向可動手段から構成され、上記第２のベースは上記Ｘ方向可動手段のネジの回転によりＸ方向に移動し、上記第２のベースは上記Ｙ方向可動手段のネジの回転によりＹ方向に移動する（１）に記載の位置調整装置。
（３）上記部分可動手段は偏芯カムを用いた機構であり、上記偏芯カムを上記第１のベース上の案内溝に設置し、上記第２のベースは上記偏芯カムが上記案内溝上で回転することによりＸ方向及びＹ方向に移動し、上記偏芯カムが上記案内溝に沿って摺動することによりＸ方向又はＹ方向に移動する（１）に記載の位置調整装置。
（４）被検査基板に接触するプローブが複数配列された第１のベースと、上記第１のベースの部分であり上記プローブの一部を含む第２のベースが上記第１のベースとは別個にＸ方向に移動可能なネジを用いたＸ方向への可動手段とＹ方向に移動可能なネジを用いたＹ方向への可動手段から構成される部分可動手段を有する位置調整方法において、上記Ｘ方向可動手段がネジを回転させることにより上記第２のベースがＸ方向に移動するステップと、上記Ｙ方向可動手段がネジを回転させることにより上記第２のベースがＹ方向に移動するステップと、を有する位置調整方法。
（５）被検査基板に接触するプローブが複数配列された第１のベースと、上記第１のベースの部分であり上記プローブの一部を含む第２のベースが上記第１のベースとは別個にＸ方向及び／又はＹ方向に移動可能な案内溝上の偏芯カムを用いた部分可動手段を有する位置調整方法において、上記偏芯カムが上記案内溝上を回転させることにより上記第２のベースがＸ方向及びＹ方向に移動するステップと、上記偏芯カムを上記案内溝に沿って摺動させることにより上記第２のベースがＸ方向又はＹ方向に移動するステップと、を有する位置調整方法。
【発明の効果】
【００１５】
上記の如き特徴的な構成を採用する本発明の基板検査装置によると、次の如き実用上の特有の効果を奏する。
【００１６】
位置調整を実施したいコンタクトプローブを保持するプローブユニットと、このプローブユニットを任意の位置に設定するための部分可動手段とを備える治具本体によって、治具の一部のみの位置調整を行う事ができる効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明による基板検査装置の好適な実施の形態の構成および動作を、添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
＜第１の実施形態＞
本発明による基板検査装置の第１の実施形態を図１、図２及び図１０を参照して説明する。
【００１９】
図１によると、本発明のインサーキットテスタ治具は、コンタクトプローブ１２０を保持するプローブユニット１００と、このプローブユニット１００を任意の位置に移動すべく機能するＸ軸駆動機構２００及びＹ軸駆動機構２１０を備えるフレーム２２０と、プローブユニット１００が滑らかに移動するためのすべり受け機構１１０及びＸ軸レール２０２と、を治具本体１０の上に備える。更にツールピン１４０を治具本体１０上に備える。
【００２０】
Ｘ軸駆動機構２００とＹ軸駆動機構２１０の動作はモーター等による動力であっても手動による動作であっても構わない。
【００２１】
被検査基板である基板３００には、低密度実装領域のパッドであり高密度実装領域のパッドと比較してサイズが大きいパッド大３１０と高密度実装領域のパッドであり低密度領域のパッドと比較して小さいパッド小３１１を備える。また、治具本体１０のツールピン１４０と嵌め合わせるための位置合わせ用穴３２０を備える。
【００２２】
すべり受け機構１１０はプローブユニット１００やフレーム２２０と比較して摩擦係数の小さい材質からなり、プローブユニット１００が移動する際の摩擦抵抗を低減する。プローブユニット１００と治具本体１０との接点に設けられ、プローブユニット１００の移動により発生する摩擦による抵抗を低減する。
【００２３】
コンタクトプローブ１２０は基板３００の観測箇所であるパッド大３１０及びパッド小３１１に接触する。治具本体１０及びプローブユニット１００に固着されている。
【００２４】
コンタクトプローブ１２０の先端部分はパッド大３１０及びパッド小３１１の大きさや形状に合わせて取替え可能となっている。
【００２５】
ツールピン１４０は基板３００に空けられている位置決め用穴３２０に嵌め込まれ基板３００の位置を定める。この位置決めによってパッド大３１０とコンタクトプローブ１２０の位置関係が定まり、パッド大３１０とコンタクトプローブ１２０との接触が確保される。
【００２６】
しかし、ツールピン１４０と位置決め用穴３２０による位置決めだけでは基板３００の製造上の誤差によりパッド小３１１にコンタクトプローブ１２０の全てを確実に接触させることは非常に困難である。その為にパッド小３１１に対応するコンタクトプローブ１２０は位置調整が可能なプローブユニット１００上に配される。
【００２７】
そしてプローブユニット１００の位置を調整することによってパッド小３１１とプローブユニット１００上のプローブ１２０との接触を確保する。
【００２８】
図２によると、このプローブユニット１００はＹ軸駆動機構２１０によりＹ軸方向に移動する。Ｙ軸駆動機構２１０はＹ軸ネジ２１１を含む可動機構であり、Ｙ軸ネジ２１１が回転することによって接続されているプローブユニット１００はＹ軸方向に移動する。
【００２９】
さらにＹ軸駆動機構２１０はフレーム２２０に保持されており、Ｘ軸駆動機構２００によってフレーム２２０は治具本体１０の上に固着されているＸ軸レール２０２の上を移動する構造となっている。Ｘ軸レール２０２はフレーム２２０上のＸ軸レール溝２０３と係合しフレーム２２０がＸ軸上を直線移動するように導く。Ｘ軸駆動機構２００はＸ軸ネジ２０１を含む可動機構であり、Ｘ軸ネジ２０１が回転することによってフレーム２２０はＸ軸レール２０２の上をＸ軸方向に移動する。
【００３０】
よって、治具本体１０とプローブユニット１００とはＸ軸駆動機構２００及びＹ軸駆動機構２１０の制御により自由に相対位置を変更する。従って、治具本体１０の位置を動かさずとも必要な位置にプローブユニット１００上のコンタクトプローブ１２０の配置を移動することが可能であり、コンタクトプローブ１２０を確実にパッド小３１１に接続させる。
【００３１】
Ｘ軸駆動機構２００及びＹ軸駆動機構２１０の動力はモーター等の駆動装置でも手動でも良い。
【００３２】
また図１０のようにＸ軸駆動機構２００及びＹ軸駆動機構２１０を入力装置１００１から座標等の位置情報の入力を受けた制御装置１００２によって制御しても構わない。
【００３３】
以上の第１の実施形態では、治具本体１０とは独立しプローブユニット１００を自在に動かす機構を備えることによって、パッドの大きさが小さいパッド小３１１が配置されている許容誤差が小さい領域にプローブユニット１００を配置し、位置を調整することによって、基板３００の全てのパッドに対して確実にコンタクトプローブ１２０を接触させる効果を奏する。
【００３４】
また、許容誤差の小さい領域にのみ精度の高い設計を行ったプローブユニット１００を配し、その他の領域と設計精度を変えることができるので、治具の製造費用を低減することが出来る効果も奏する。
【００３５】
＜第２の実施形態＞
本発明による基板検査装置の第２の実施形態を図３、図４、図５及び図１１を参照して構成を説明する。
【００３６】
図３によると、第1の実施形態と同様にコンタクトプローブ１２０はプローブユニット１００に配置され、位置を調整する機構となっている。
【００３７】
図４によると、プローブユニット１００は接合ピン４２０で偏芯カム４００と接続し、偏芯カム４００が回転又は摺動することによって治具本体１０に固着された位置決め金具４１０との間でプローブユニット１００と治具本体１０の相対位置を移動する。
【００３８】
偏芯カム４００を用いた移動方法を図５を用いて説明する。
【００３９】
偏芯カム４００が位置決め金具４１０上で回転すると、回転動作によってプローブユニット１００はＸ軸及びＹ軸方向に移動する。さらに偏芯カム４００が位置決め金具４１０上で摺動することによってプローブユニット１００はＸ軸方向に移動する。
【００４０】
上記駆動機構による偏芯カム４００の回転動作と摺動動作はモーター等の駆動装置であっても手動による動作でも良い。
【００４１】
また図１１のように偏芯カム４００を回転させるカム回転機構４５０及び偏芯カムを摺動させるカムスライド機構４６０を入力装置１００１から座標等の位置情報の入力を受けた制御装置１００２によって制御しても構わない。
【００４２】
プローブユニット１００をＹ軸方向に移動させたい場合は、
（１）状態イから状態ロに遷移するために偏芯カム４００をＹ軸方向への動かしたい変位分回転させる。
（２）状態ロから状態ハに遷移するために回転によって変化したＸ軸方向の変位分偏芯カム４００を位置決め金具４１０に沿って摺動させる。
以上の手順によってプローブユニット１００の位置を調整する。
【００４３】
図５ではＹ軸方向への移動について説明したがＸ軸方向への移動やＸ軸とＹ軸を組み合わせた平面方向への移動についても適用可能であることは容易に理解できよう。
【００４４】
以上の第２の実施形態では、第１の実施形態の効果に加え、Ｘ軸及びＹ軸の駆動機構を簡略化し、偏芯カム４００とすることによって、治具の製造費用を削減できるという効果が得られる。
【００４５】
＜第３の実施形態＞
本発明による基板検査装置の第３の実施形態を図６、図８及び図１２を参照して構成を説明する。
【００４６】
図６によると、第1の実施形態と同様のプローブユニット１００に可動コンタクトプローブ１３０が配置され、可動コンタクトプローブ１３０の位置を調整する機構となっている。
【００４７】
図６の第３の実施形態と図１の第１の実施形態との差異はプローブユニット１００に配置されているプローブが異なる点である。その他の構成については第１の実施形態と同一である。本実施例の特徴である可動コンタクトプローブ１３０について図８に示す。
【００４８】
図８によると、可動コンタクトプローブ１３０は先端部１３１と円筒状の軸部１３２から構成される。先端部１３１は軸部１３２に挿入されて保持され、軸部１３２はプローブユニット１００に固着される。先端部１３１は軸部１３２を貫通しており軸部１３２の下から先端部１３１を操作することによりプローブの先端部分が伸縮する動作を行う。
【００４９】
また図１２のようにＸ軸駆動機構２００、Ｙ軸駆動機構２１０及びプローブの先端部１３１を操作する事により伸縮させるプローブ伸縮機構５００を入力装置１００１から座標や伸縮指示等の情報の入力を受けた制御装置１００２によって制御しても構わない。
【００５０】
以上の第３の実施形態では、第１の実施形態の動作に加え可動コンタクトプローブ１３０の先端部分が伸縮することによって基板３００を治具本体１０にセットした後にもプローブユニット１００の位置を変更することが出来る。
【００５１】
第１の実施形態ではプローブユニット１００の位置を調整するためにはその都度基板３００を治具本体１０から取り外さなければならないが、本実施形態では基板３００を取り外さずとも位置調整が可能である。これにより作業者の負担を軽減するとともに、基板の取り外しによる更なるズレ位置の発生又は変化を低減するという効果を奏する。
【００５２】
＜第４の実施形態＞
本発明による基板検査装置の第４の実施形態を図７及び図１３を参照して構成を説明する
図７によると、第２の実施形態と同様のプローブユニット１００に可動コンタクトプローブ１３０が配置され、可動コンタクトプローブ１３０の位置を調整する機構となっている。
【００５３】
また図１３のように偏芯カム４００を回転させるカム回転機構４５０、偏芯カムを摺動させるカムスライド機構４６０及びプローブの先端部１３１を操作する事により伸縮させるプローブ伸縮機構５００を入力装置１００１から座標や伸縮指示等の情報の入力を受けた制御装置１００２によって制御しても構わない。
【００５４】
以上の第４の実施形態では、第３の実施形態と同様に基板３００を治具本体１０にセットした後にもプローブユニット１００の位置を調整することができ第３の実施形態と同様の効果を奏する。
【００５５】
＜第５の実施形態＞
本発明による基板検査装置の第５の実施形態を図９及び図１４を参照して構成を説明する
図９によると、第５の実施形態は図１の第１の実施形態の構成においてプローブユニット１００がＸ軸、Ｙ軸に加えてＺ軸にも移動可能にしたものである。
【００５６】
そのための構成としてフレーム２２０と治具本体１０はＺ軸ネジ２２１で接続される。
【００５７】
Ｚ軸ネジはＺ軸駆動機構２２０によって回転する。この回転によってフレーム２２０がＺ軸方向へ移動する。
【００５８】
Ｚ軸駆動機構２２０の動力はモーター等の駆動装置でも手動でも良い。
【００５９】
また図１４のようにＸ軸駆動機構２００、Ｙ軸駆動機構２１０及びＺ軸駆動機構２２０を入力装置１００１から座標等の位置情報の入力を受けた制御装置１００２によって制御しても構わない。
【００６０】
この動作によって治具本体１０から基板３００を取り外さずともプローブユニット１００に備えられたコンタクトプローブ１２０だけを基板３００から遠ざけてパッド小３１１から外すことができる。
【００６１】
本実施形態では第３の実施形態と同様に基板３００を取り外さずともプローブユニット１００の位置調整が可能である。これにより作業者の負担を軽減するとともに、基板の取り外しによる更なるズレ位置の発生を低減するという効果を奏する。
【００６２】
以上、本発明による基板検査装置を、好適な実施形態に基づいて説明した。第1乃至第５の実施形態において可動なプローブユニット１００の数は１の場合を例示したが可動なプローブユニット１００の数は１に限らず１以上の場合においても適用が可能であることは言うまでも無い。
【００６３】
斯かる実施の形態は、本発明の単なる例示に過ぎず、何ら本発明を限定するものではないことに留意されたい。本発明の要旨を逸脱すること無く、特定用途に応じて種々の変形変更が可能であることは当業者には容易に理解できよう。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】第1の実施形態における治具本体の構成図
【図２】図１の矢印ａ方向から見た第1の実施形態におけるプローブユニットの構成図
【図３】第２の実施形態における治具本体の構成図
【図４】図３の矢印ｂ方向から見た第２の実施形態におけるプローブユニットの構成図
【図５】偏芯カムを用いたプローブユニットの調整方法の説明図
【図６】第３の実施形態における治具本体の構成図
【図７】第４の実施形態における治具本体の構成図
【図８】第３及び第４の実施例における可動プローブユニットの構成図
【図９】第５の実施形態における治具本体の構成図
【図１０】第１の実施形態における位置調整装置のブロック図
【図１１】第２の実施形態における位置調整装置のブロック図
【図１２】第３の実施形態における位置調整装置のブロック図
【図１３】第４の実施形態における位置調整装置のブロック図
【図１４】第５の実施形態における位置調整装置のブロック図
【符号の説明】
【００６５】
１０    治具本体
１００  プローブユニット
１１０  すべり受け機構
１２０  コンタクトプローブ
１３０  可動コンタクトプローブ
１４０  ツールピン
２００  Ｘ軸駆動機構
２０１  Ｘ軸ネジ
２０２  Ｘ軸レール
２０３  Ｘ軸レール溝
２１０  Ｙ軸駆動機構
２１１  Ｙ軸ネジ
２２０  Ｚ軸駆動機構
２２１  Ｚ軸ネジ
３００  基板
３１０  パッド大
３１１  パッド小
３２０  位置決め用穴
４００  偏芯カム
４１０  位置決め金具
４２０  接合ピン
４５０  カム回転機構
４６０  カムスライド機構
５００  プローブ伸縮機構
１００１  入力装置
１００２  制御装置
【図１】
0005136024.tif 000002
【図２】
0005136024.tif 000003
【図３】
0005136024.tif 000004
【図４】
0005136024.tif 000005
【図５】
0005136024.tif 000006
【図６】
0005136024.tif 000007
【図７】
0005136024.tif 000008
【図８】
0005136024.tif 000009
【図９】
0005136024.tif 000010
【図１０】
0005136024.tif 000011
【図１１】
0005136024.tif 000012
【図１２】
0005136024.tif 000013
【図１３】
0005136024.tif 000014
【図１４】
0005136024.tif 000015