(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プローブ要素をプローブユニットの配線に固着する装置であって、
固着すべきプローブ要素を把持する把持手段であって、前記プローブ要素を一対の把持片のばね性を有する先端部の先端で挟む把持具、及び前記把持片の先端を開閉させるべく前記把持具に結合された一対の開閉片を有する開閉具を備える把持手段と、
前記プローブユニットを受けるステージと、
前記把持手段に把持されたプローブ要素と前記ステージに受けられたプローブユニットとを三次元的に相対的に移動させる駆動手段と、
前記プローブ要素を前記配線に固着させるべく、前記各把持片に配置されて各把持片の先端を加熱する加熱コイルを備える加熱手段とを含む、プローブ要素の固着装置。
【請求項２】
前記把持手段は、さらに、前記両把持片の先端を開閉させるべく前記両開閉片を相対的に変位させるねじを備える、請求項１に記載の固着装置。
【請求項３】
前記駆動手段は把持手段を支持すると共に前記ステージに対し三次元的に移動させる移動機構を備える、請求項１及び２のいずれか１項に記載の固着装置。
【請求項４】
加熱手段は、さらに、前記プローブ要素に付着された導電性接着材を予め加熱する予備加熱部を近傍に備える、請求項１から３のいずれか１項に記載の固着装置。
【請求項５】
さらに、前記プローブ要素を前記プローブユニットの配線に固着する作業を行う空間に不活性ガスを供給するガス供給ノズルを含む、請求項１から４のいずれか１項に記載の固着装置。
【請求項６】
前記プローブ要素を前記プローブユニットの配線に固着する箇所を前記ステージの上方から観察可能の光学顕微鏡を含む、請求項１から５のいずれか１項に記載の固着装置。
【請求項７】
前記ステージは、受けたプローブユニットを少なくとも水平面内で一方向へ移動させる手動操作の駆動つまみを備える、請求項１から６のいずれか１項に記載の固着装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プローブ要素をプローブユニットの配線に固着する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
集積回路や液晶表示パネル等の平板状被検査体の通電検査をする装置においては、被検査体の電極とテスタとをプローブカードやプローブブロック等の電気的接続装置を用いて電気的に接続している。
【０００３】
この種の電気的接続装置の１つとして、電気絶縁性シート状部材の一方の面に複数の配線を形成し、各配線にプローブ要素としての接触子を半田のような導電性接着材により接着したシート状のプローブユニットを用いる技術が提案されている。
【０００４】
この種のプローブユニットは、平板状被検査体の配置ピッチが小さく、プローブ要素の配置ピッチ及びプローブ要素自体の寸法が小さいことから、プローブ要素を他のシート状部材に配線と同じ配列に形成し、それらプローブ要素を配線に一括して固着することにより、製作することができる。
【０００５】
しかし、平板状被検査体やプローブ要素等の配置ピッチ等が小さく、プローブ要素自体が小さいと、導電性接着材によるプローブ要素と配線との間の固着力が小さい。そのなプローブユニットでは、使用（通電検査）途中において、プローブ要素が配線から剥がれることがある。そのような場合、プローブ要素を配線に再度固着する修復作業が行われる。
【０００６】
【解決しようとする課題】
しかし、平板状被検査体やプローブ要素等の配置ピッチが小さく、プローブ要素自体が小さいから、再固着作業を人手により行うことがきわめて難しい。また、そのように微少なプローブ要素を配線に再固着作業を実行する装置も、実用に供されていないし、提案されてもいない。
【０００７】
本発明の目的は、微少なプローブ要素を配線に容易にかつ正確に固着することができるようにすることにある。
【０００８】
【解決手段、作用及び効果】
本発明に係る、プローブ要素をプローブユニットの配線に固着する装置は、固着すべきプローブ要素を把持する把持手段であって、前記プローブ要素を一対の把持片のばね性を有する先端部の先端で挟む把持具及び前記把持片の先端を開閉させるべく前記把持具に結合された一対の開閉片を有する開閉具を備える把持手段と、前記プローブユニットを受けるステージと、前記把持手段に把持されたプローブ要素と前記ステージに受けられたプローブユニットとを三次元的に相対的に移動させる駆動手段と、前記プローブ要素を前記配線に固着させるべく、前記各把持片に配置されて各把持片の先端を加熱する加熱コイルを備える加熱手段とを含む。
【０００９】
把持手段に把持されたプローブ要素は、プローブユニットがステージに受けられた状態で把持手段とプローブユニットとが相対的に移動されて、補修すべき配線上に置かれ、その後導電性接着材、前記プローブ要素又は前記配線が加熱手段により加熱されることにより、所定の配線に固着される。このため、微少なプローブ要素を配線に容易にかつ正確に固着することができる。
【００１０】
前記把持手段が、前記プローブ要素を一対の把持片の先端で挟む把持具と、前記把持片の先端を開閉させるべく前記把持具に結合された一対の開閉片を有する開閉具とを備えるならば、微少なプローブ要素を把持具に確実に把持してその状態に維持することができる。
【００１１】
前記把持片の先端部がばね性を有するならば、微少プローブ要素を把持片により確実に把持してその状態に確実に維持することができる。
【００１２】
前記把持手段は、さらに、前記両把持片の先端を開閉させるべく前記両開閉片を相対的に変位させるねじを備えることができる。そのようにすれば、把持具による微少プローブ要素の把持及びその解放を容易にかつ確実に行うことができ、固着作業がより容易になる。
【００１３】
前記駆動手段は把持手段を支持すると共に前記ステージに対し三次元的に移動させる移動機構を備えることができる。しかし、プローブユニットを把持手段に対して移動させるようにしてもよい。
【００１４】
前記加熱手段が、前記各把持片に配置されて各把持片の先端を加熱する加熱コイルを備えるならば、プローブ要素を配線に半田のような導電性接着材により固着することができる。
【００１５】
加熱手段は、さらに、前記プローブ要素に付着された導電性接着材を予め加熱する予備加熱部を備えることができる。そのようにすれば、導電性接着材が予熱されている分、固着作業時間が短縮する。
【００１６】
固着装置は、さらに、前記プローブ要素を前記プローブユニットの配線に固着する作業を行う空間に不活性ガスを供給するガス供給ノズルを含むことができる。そのようにすれば、プローブ要素及び配線の加熱された部分の酸化を防止することができる。
【００１７】
前記プローブ要素を前記プローブユニットの配線に固着する箇所を前記ステージの上方から観察可能の光学顕微鏡を含むことができる。そのようにすれば、把持具による微少なプローブ要素の把持及びその解放をより容易にかつより確実に行うことができ、固着作業がより容易になる。
【００１８】
前記ステージは、受けたプローブユニットを少なくとも水平面内で一方向へ移動させる手動操作の駆動つまみを備えることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
固着装置１０は、図６に示すようなシート状プローブユニット１２の補修に用いられる。プローブユニット１２は、複数の配線１４をポリイミドフィルムのような電気絶縁性シート状部材１６の一方の面に並列的に形成し、各配線１４にプローブ要素としての接触子１８を半田のような導電性接着材２０により接着している。
【００２０】
配線１４は、シート状部材１６に一端から他端部に向けて平行に伸びる帯状の形状を有しており、また検査すべき平板状被検査体の電極の配列ピッチと同じピッチに配列されている。配線１４は、印刷配線技術のような公知の技術によりシート状部材１６に形成される。
【００２１】
各プローブ要素１８は、導電性の座２２と、座２２の上面に形成された導電性の接触子２４とを備えている。各座２２は、配線１４の幅寸法とほぼ同じ幅寸法と、座２２の幅寸法より大きいが配線１４より短い長さ寸法とを有する長い板の形を有しており、配線１４の長手方向へ伸びる状態に下面において配線１４の上面に固着されている。
【００２２】
各接触子２４は、座２２から突出する突起電極であり、図示の例では角錐状の形状を有しており、角錐形の底面において座２２に続いている。各接触子２４は、円錐形、半球形等他の形状を有していてもよい。プローブ要素１８は、電柱法のような公知の技術により製作することができる。
【００２３】
図示の例では、プローブユニット１２は、プローブ要素が配線１４ａから剥がれている。固着装置１０は、プローブ要素が剥がれた配線１４ａにプローブ要素１８ａを再度固着する作業に用いられる。再度の固着に用いるプローブ要素１８ａは、剥がれたプローブ要素自体であってもよいし、新たなプローブ要素であってもよい。しかし、再固着に用いるプローブ要素１８ａは、座２２の下面の導電性接着材２０ａを有している。
【００２４】
図１〜図６を参照するに、固着装置１０は、板状のベース３０と、プローブユニット１２を受けるようにベース３０に組み付けられた作業ステージ３２と、固着すべきプローブ要素１８ａを把持するマニピュレータ３４と、プローブ要素１８ａに付けられた導電性接着材２０を予備加熱する予備加熱ステージ３６と、再固着箇所を観察する光学的な顕微鏡３８と、固着作業を行う作業空間に不活性ガスを供給するガス供給ノズル４０とを含む。
【００２５】
ベース３０は、図示の例では、作業テーブルに設置される形状を有している。しかし、ベース３０自体が作業テーブルの台であってもよい。
【００２６】
作業ステージ３２は、ベース３０の上に配置された基台４２と、基台４２に支持されたＹステージ４４と、Ｙステージ４４に支持されたＸステージ４６とを備える手動操作のＸＹステージであり、プローブユニット１２をＸステージ４６の上に受ける。
【００２７】
作業ステージ３２は、また、Ｙステージ４４を基台４２に対しＹ方向（前後方向）へ移動させるＹつまみ４８と、Ｘステージ４６をＹステージ４４に対しＸ方向（左右方向）へ移動させるＸつまみ５０とを備えており、両つまみ４８，５０を回すことにより、Ｘステージ４６に受けたプローブユニット１２を水平面内で二次元的に移動させる。
【００２８】
マニピュレータ３４は、ベース３０に設置されたハウジング５２の上に組み付けられた駆動ステージ５４を備えている。ハウジング５２及び駆動ステージ５４は、作業ステージ３２の左隣に配置されている。
【００２９】
駆動ステージ５４は、ハウジング５２に支持されたＺステージ５６と、Ｚステージ５６に支持されたＸステージ５８と、Ｘステージ５８に支持されたＹステージ６０とを備える手動操作のＸＹＺステージであり、Ｙステージ６０の上に逆Ｌ字状の支持具６２を組み付けている。
【００３０】
駆動ステージ５４は、また、ステージ５６，５８及び６０をそれぞれハウジング５２、ステージ５６及びステージ５８に対しＺ方向（上下方向）、Ｘ方向及びＹ方向へ移動させるＺつまみ６４、Ｘつまみ６６及びＹつまみ６８を備えており、それらのつまみ６４，６６，６８を回すことにより、支持具６２を三次元的に移動させる。
【００３１】
支持具６２の一端部はＹステージ６０に組み付けられており、一端部から曲げられた他端部は駆動ステージ５４の右側を上下方向へ伸びている。
【００３２】
開閉具７０は、逆Ｌ字状に曲げられた長尺の一対の開閉片を有する。各開閉片の一端部はガイド７２に組み付けられてＸ方向へ伸びており、一端部から曲げられた他端部は支持具６２の右側を上下方向へ伸びている。両開閉片の他端部は、下端側（先端側）において交差されて枢軸ピン７４により鋏状に組み合わされている。枢軸ピン７４は、支持具６２の他端部に組み付けられている。
【００３３】
ガイド７２は、リニアレールと２つのリニアガイドとを用いたリニアガイド機構である。リニアレールは支持具６２の上にＹ方向へ伸びる状態に組み付けられており、両リニアガイドはリニアレールの上側にリニアレールの長手方向へ移動可能に受けられている。
【００３４】
開閉具７０の各開閉片は、ガイド７２のリニアガイドに組み付けられている。このため、両開閉片はＹ方向へ個々に移動可能である。しかし、両開閉片の移動は両開閉片に螺合された調整ねじ７６により規制される。
【００３５】
調整ねじ７６は、つまみ部からＹ方向へ伸びる２つのねじ部を有しており、各ねじ部において開閉具７０の開閉片に螺合されている。調整ねじ７６の両ねじ部は互いに逆方向のいわゆる逆ねじに形成されており、したがって両開閉片は調整ねじ７６の回転により相寄り相離れる方向へ同期して回転される。
【００３６】
開閉具７０の両開閉片は、引っ張りコイルばね７８により相寄る方向へ付勢されている。これにより、開閉具７０の遊びが吸収され、両開閉片の先端の相対的な移動が正確に行われる。これにより、開閉具７０の先端部に組み付けられた把持具８０の開閉片の先端（下端）の相対的な移動も正確に行われる。
【００３７】
把持具８０は、プローブ要素１８ａを一対の把持片の先端で共同して挟むように、ピンセット状に形成されている。各把持片は、図５に示すように、タングステンのような金属材料から湾曲した棒状に形成された加熱部８２と、加熱部８２の上部に断熱シート８４を介して巻き掛けられたコイル状の発熱部８６と、発熱部８６の外側の領域を覆う断熱シート８８と、発熱部８６及び断熱シート８８の周り覆う断熱性の保持パイプ９０とを備えている。
【００３８】
各把持片は、両把持片の先端が開閉可能に、保持パイプ９０において開閉具７０の開閉片に組み付けられている。発熱部８６は、第１の温度制御器９２から一対のリード線９４を介して供給される加熱電力により昇温して発熱する電熱式のヒータであり、加熱部８２を加熱する。
【００３９】
把持具８０の各把持片の先端は、プローブ要素１８ａを容易にかつ確実に把持しやすいように、上部よりも断面形状において小さくされていると共に、平坦な内側面８０ａとされてり、さらにばね性を有している。この内側面８０ａは、座２２の幅寸法より小さく、プローブ要素１８ａの高さ寸法より大きい。
【００４０】
把持具８０の先端は、開閉具７０の先端部が調整ねじ７６により相寄る方向へ移動されることにより、プローブ要素１８ａを把持しかつその状態に維持するように閉じられ、開閉具７０の開閉片が調整ねじ７６により相離れる方向へ移動されることにより、把持しているプローブ要素１８ａを解放するように開かれる。このため、微少なプローブ要素１８ａを把持具８０に容易にかつ確実に把持してその状態に維持することができるし、プローブ要素１８ａを把持具８０から容易にかつ確実に解放することができる。
【００４１】
予備加熱ステージ３６は、厚い板状ブロックの形に形成されており、また作業ステージ３２に対するプローブユニット１２の配置及び除去作業と、配線１４ａへのプローブ要素１８ａの再固着作業とを妨げないように、作業ステージ３２に配置されている。
【００４２】
予備加熱ステージ３６は、加熱電流が内部の発熱体に第２の温度制御器９６から一対のリード線９８を介して供給されることにより発熱して、少なくとも上面を加熱する。予備加熱ステージ３６の発熱体も電熱式のヒータである。予備加熱ステージ３６は、再固着に先だって、所定の温度に加熱されている。予備加熱ステージ３６は、半田のような導電性接着材を溶融状態で貯留する貯留ステージであってもよい。
【００４３】
顕微鏡３８は、逆Ｌ字状に結合された一対の組み付け具１００によりベース３０に組み付けられている。顕微鏡３８の対物レンズは、配線１４ａへのプローブ要素１８ａの再固着作業箇所及びその近傍を観察可能に下方に向けられている。ガス供給ノズル４０は、不活性ガスの供給源１０２に連結されている。
【００４４】
上記固着装置１０による再固着作業について、以下に説明する。
【００４５】
先ず、補修すべきプローブユニット１２が配線１４を上にした状態に作業ステージ３２に配置されると共に、把持具８０の発熱部８６に通電されて加熱部８２が所定の温度に維持される。
【００４６】
次いで、プローブ要素１８ａがマニピュレータ３４の把持具８０により把持されて、予備加熱ステージ３６に載せされる。これにより、プローブ要素１８ａの下面に付けられている導電性接着材２０ａが溶融される。このステップは、マニピュレータ３４の駆動ステージ５４により行われる。
【００４７】
次いで、マニピュレータ３４の把持具８０が駆動ステージ５４により所定の高さ位置に上昇された状態で、マニピュレータ３４の把持具８０と作業ステージ３２上のプローブユニット１２とが水平の面内で二次元的に移動されて、プローブ要素１８ａが配線１４ａの補修箇所の上方に移動される。このステップは、作業ステージ３２又は駆動ステージ５４により行われる。
【００４８】
マニピュレータ３４の把持具８０によるプローブ要素１８ａの把持は、把持具８０の先端を図６に示すように開閉具７０により開いた状態で、プローブ要素１８ａが把持部８０の先端の間に位置するように、把持具８０を駆動ステージ５４により移動させ、その後把持具８０の先端を開閉具７０により閉じることにより、行れる。
【００４９】
次いで、把持具８０が図６に示すように駆動ステージ５４により下げられて、プローブ要素１８ａが配線１４ａの補修箇所に押圧される。
【００５０】
次いで、把持具８０の発熱部８６への通電が断たれる。これにより、加熱部８０の温度が自然に低下し、接着材２０ａの温度が低下するから、接着材２０ａが固化して、プローブ要素１８ａが配線１４ａに固着される。
【００５１】
その後、把持具８０の先端が開かれて、プローブ要素１８ａが把持具８０から解放される。把持具８０からのプローブ要素１８ａの解放は、把持具８０の先端を開閉具７０により開くことにより、行われる。
【００５２】
プローブ要素１８ａを把持具８０に把持している間、把持具８０の先端は弾性変形されている。このため、プローブ要素１８ａは把持具８０に確実に把持され、プローブ要素１８ａと把持具８０の位置関係は一定の状態に維持される。このため、微少なプローブ要素１８ａを配線１４ａに容易にかつ正確に固着することができる。
【００５３】
上記の再固着作業は、水平面内における配線１４ａの補修箇所と把持されたプローブ要素１８ａとの相対的位置を顕微鏡３８により観察しつつ、行うことができる。このため、把持具８０による微少なプローブ要素１８ａの把持及びその解放をより容易にかつより確実に行うことができ、固着作業がより容易になる。
【００５４】
また、上記の再固着作業の間、不活性ガスがガス供給ノズル４０から配線１４ａの補修箇所及びその近傍に供給されて、プローブ要素１８ａ及び配線１４ａの補修箇所及びその近傍の酸化が防止される。
【００５５】
上記のように、固着装置１０においては、微少なプローブ要素１８ａを配線１４ａに容易にかつ正確に固着することができる。
【００５６】
また、固着装置１０においては、プローブ要素１８ａに付けられた導電性接着材２０ａが予備加熱ステージ３６において予備加熱されるから、把持具８０の発熱部８６により接着材２０ａを加熱する場合に比べ、予備間熱の分だけ、固着作業に要する時間が短縮する。
【００５７】
上記実施例では、引っ張りコイルばね７８を用いているが、これの代わりに、圧縮コイルばねやゴムのような他の弾性体を用いてもよい。
【００５８】
また、電熱式のヒータで導電性接着材２０ａを加熱する代わりに、レーザビーム加熱技術やスポット溶接技術により導電性接着材を加熱してもよいし、レーザビーム溶接技術、スポット溶接技術、圧接技術等により配線１４ａとプローブユニット１８ａとを直接溶接してもよい。
【００５９】
本発明は、プローブ要素が剥がされた配線にプローブ要素を再度固着する装置のみならず、各配線にプローブ要素を新たに固着する装置にも適用することができる。
【００６０】
本発明は、上記実施例に限定されない。本発明は、その趣旨を逸脱しない限り、種々変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る固着装置の一実施例を示す正面図である。
【図２】図１に示す固着装置の右側面図である。
【図３】図１に示す固着装置で用いるマニピュレータの一実施例を示す正面図である。
【図４】図３に示すマニピュレータの拡大した右側面図である。
【図５】図３に示すマニピュレータで用いる開閉具及び把持具の一実施例を示す図である。
【図６】図１に示す固着装置を用いて固着作業を説明するための図である。
【符号の説明】
１０  固着装置
１２  プローブユニット
１４  配線
１４ａ  補修すべき配線
１６  シート状部材
１８  プローブ要素
１８ａ  固着すべきプローブ要素
２０  導電性接着材
２０ａ  プローブ要素１８ａに付けられた導電性接着材。
２２  座
２４  接触子
３０  ベース
３２  作業ステージ
３４  マニピュレータ
３６  予備加熱ステージ
３８  光学顕微鏡
４０  ガス供給ノズル
４８，５０  作業ステージの駆動用つまみ
５４  駆動ステージ
６４，６６，６８  駆動ステージの駆動用つまみ
７０  開閉具
７６  調整ねじ
７８  引っ張りコイルばね
８０  把持具
８２  加熱部
８４，８８  断熱シート
８６  発熱部
９０  断熱パイプ
【図１】
0004455749.tif 000002
【図２】
0004455749.tif 000003
【図３】
0004455749.tif 000004
【図４】
0004455749.tif 000005
【図５】
0004455749.tif 000006
【図６】
0004455749.tif 000007