(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路部品の検査に用いられるプローブであって、電気信号が取り出される接続端子が設けられた基部と、基部から延びる腕部と、腕部の側面に形成される接触電極と、この接触電極を接続端子に電気接続させる配線とを備え、前記腕部の幅は、前記回路部品の接続面に配列される半田バンプ同士の間隔よりも小さく設定されることを特徴とするプローブ。
【請求項２】
請求項１に記載のプローブにおいて、前記腕部の長さは、前記回路部品の外縁から前記回路部品の接続面に配列される半田バンプまでの距離よりも大きく設定されることを特徴とするプローブ。
【請求項３】
請求項１または２に記載のプローブにおいて、前記腕部には、前記接触電極の表面から直立する仮想垂直ベクトルと相反する方向に突出する突起が形成されることを特徴とするプローブ。
【請求項４】
回路部品の検査に用いられるプローブであって、電気信号が取り出される互いに独立した複数の接続端子が設けられた基部と、基部から延びる腕部と、腕部の側面に形成される互いに独立した複数の接触電極と、各接触電極を対応する接続端子に電気接続させる互いに独立した配線とを備え、前記腕部の幅は、前記回路部品の接続面に配列される半田バンプ同士の間隔よりも小さく設定されることを特徴とするプローブ。
【請求項５】
請求項４に記載のプローブにおいて、前記接触電極同士の間隔は、前記回路部品の接続面に配列される半田バンプ同士の間隔に等しく設定されることを特徴とするプローブ。
【請求項６】
請求項４または５に記載のプローブにおいて、前記腕部は、前記配線を互いに絶縁させる絶縁層を備えることを特徴とするプローブ。
【請求項７】
電気信号を解析する装置本体と、基部から延びる腕部の側面に接触電極が形成され、接触電極から取り出される検査対象の電気信号を装置本体に供給するプローブとを備え、前記腕部の幅は、検査対象の半田バンプ同士の間隔よりも小さく設定されることを特徴とする検査装置。
【請求項８】
請求項７に記載の検査装置において、前記プローブは複数の前記接触電極を備えることを特徴とする検査装置。
【請求項９】
請求項７または８に記載の検査装置において、前記装置本体は、オシロスコープ、電圧計、電流計およびロジックアナライザのいずれかであることを特徴とする検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばプリント基板に実装された回路部品から電気信号を取り出すことができるプローブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
回路部品の検査には、オシロスコープや電圧電流計、ロジックアナライザといった検査装置が用いられる。こうした検査装置は、回路部品から取り出された電気信号を解析して、電気信号の波形や電圧値、電流値を測定する。電気信号を取り出すにあたってはプローブが用いられる。
【０００３】
プローブは、一般に、絶縁体から構成される把持部と、この把持部の先端に設けられる検出電極とを備える。金属製の挟み部材やフック部材によって検出電極を構成すれば、回路部品から延びるワイヤを挟み部材で挟みこませたりフック部材で引っ掛けさせたりすることができ、それによってプローブの先端を回路部品のワイヤに仮固定することができる。また、プローブの先端に埋め込まれる金属管によって検出電極を構成すれば、回路部品の電極ピンを金属管に進入させることによってプローブの先端を回路部品の電極に仮固定することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
例えばＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）といった回路部品では、プリント基板の基板面に向き合う接続面に接続用の半田バンプが格子状に配列される。すなわち、ワイヤや電極ピンが回路部品から外方に突出していない。しかも、一旦プリント基板に回路部品が実装されてしまうと、半田バンプがプリント基板と回路部品との間に挟まれてしまい、前述した従来のプローブを用いたのでは半田バンプに到達することさえできない。
【０００５】
そこで、回路部品から周囲に延びるプリント配線を利用して回路部品の電気信号を取り出すことが考えられる。しかしながら、この方法では、検査に先立ってプリント配線の配線パターンを誤りなく調べなければならず面倒である。
【０００６】
本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、半田バンプから簡単に電気信号を取り出すことができるプローブを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第１発明によれば、電気信号が取り出される接続端子が設けられた基部と、基部から延びる腕部と、腕部の側面に形成される接触電極と、この接触電極を接続端子に電気接続させる配線とを備えることを特徴とするプローブが提供される。
【０００８】
こうしたプローブは、例えばプリント基板と、このプリント基板に実装された回路部品との間に差し込まれて使用される。腕部がプリント基板の基板表面に沿って回路部品の下に滑り込むと、基板表面から立ち上がる半田バンプ等に接触電極が接触する。腕部の長さを利用して、回路部品の領域からプローブの基部を飛び出させておけば、基部に形成された接続端子から簡単に半田バンプ等の電気信号を取り出すことができる。電気信号が接触電極から配線を経て接続端子に送られるからである。
【０００９】
前記腕部の幅は、回路部品の接続面に配列される半田バンプ同士の間隔よりも小さく設定されることが望ましい。そうすれば、半田バンプに邪魔されることなく腕部を半田バンプ同士の間隔に進入させることができる。また、前記腕部の長さは、回路部品の外縁から回路部品の接続面に配列される半田バンプまでの距離よりも大きく設定されることが望ましい。接触電極が目標の半田バンプに達した際に、接続端子が形成された基部を回路部品の領域から飛び出させておくことができるからである。
【００１０】
前記腕部には、前記接触電極の表面に想定される垂直ベクトルと相反する方向に突出する突起が形成されてもよい。こういった突起は、目標の半田バンプに対して接触電極を位置決めする役割を果たすことができる。
【００１１】
また、第２発明によれば、電気信号が取り出される互いに独立した複数の接続端子が設けられた基部と、基部から延びる腕部と、腕部の側面に形成される互いに独立した複数の接触電極と、各接触電極を対応する接続端子に電気接続させる互いに独立した配線とを備えることを特徴とするプローブが提供される。
【００１２】
かかるプローブによれば、腕部に複数の接触電極が形成されることによって、１本の腕部で複数個の半田バンプから電気信号を取り出すことが可能となる。接触電極は、腕部の一側面に形成されてもよく、腕部の２側面にわたって形成されてもよい。１つの基部に対して複数本の腕部が形成されてもよい。
【００１３】
前記接触電極同士の間隔は、回路部品の接続面に配列される半田バンプ同士の間隔に等しく設定されることが望ましい。そうすれば、同時に、２つの半田バンプに接触させることができる。そういった間隔は、目標とされる２つの半田バンプ間の間隔に応じて任意に設定されればよい。
【００１４】
前記腕部は、前記配線を互いに絶縁させる絶縁層を備えてもよい。絶縁層による積層構造を採用することで、独立した複数の配線を互いに接触させることなくプローブの本体内に設けることができる。その結果、配線の短絡といった問題が確実に回避される。こういった積層構造は、従来の積層技術によって容易に実現されることができる。
【００１５】
さらに、第３発明によれば、電気信号を解析する装置本体と、基部から延びる腕部の側面に接触電極が形成され、接触電極から取り出される検査対象の電気信号を装置本体に供給するプローブとを備えることを特徴とする検査装置が提供される。
【００１６】
かかる検査装置では、第１発明や第２発明に係るプローブが予め装置本体に接続される。したがって、例えば実装された回路部品とプリント基板との間に腕部を差し込むことによって、回路部品とプリント基板との間に配列される半田バンプから簡単に電気信号を取り出すことが可能となる。前記プローブは複数の前記接触電極を備えてもよい。装置本体は、オシロスコープ、電圧計、電流計およびロジックアナライザのいずれであってもよい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。
【００１８】
図１は本発明の第１実施形態に係るプローブ１０を示す。このプローブ１０の絶縁性本体１１は、基部１２と、この基部１２から前方に延びる腕部１３とを備える。基部１２の表面には、ピン付き電極パッドから構成される接続端子１４が取り付けられる。腕部１３の一側面１３ａには、導電ゴム製の接触電極１５が取り付けられる。接続端子１４と接触電極１５とは、絶縁体本体１１表面に形成されたプリント配線１６によって互いに電気接続される。こういったプローブ１０の絶縁性本体１１は、例えば任意の弾性を有するポリイミド樹脂から成形されればよい。
【００１９】
図２から明らかなように、プローブ１０は、プリント基板２１と、このプリント基板２１に実装されたＢＧＡといった回路部品２２との間に差し込まれて使用される。プリント基板２１と回路部品２２との間では、回路部品２２の接続面（プリント基板に向き合う平面）に例えば格子状に配列された複数の半田バンプ２３、２３ａによって電気接続が確立されている。プリント基板２１の基板面に沿ってプローブ１０が差し込まれると、腕部１３が半田バンプ２３、２３ａ同士の隙間に進入していく。その結果、腕部１３の側面に形成された接触電極１５が半田バンプ２３ａに弾性的に接触する。
【００２０】
図３から明らかなように、プローブ１０の腕部１３の幅ｗは、回路部品２２の接続面に配列される半田バンプ２３、２３ａ同士の間隔よりも小さく設定されることが望ましい。こうした幅ｗによれば、半田バンプ２３、２３ａから抵抗力を受けずに腕部１３を半田バンプ２３、２３ａ同士の間に挿入することができるからである。仮に半田バンプ２３、２３ａの配列に乱れが生じていても、腕部１３の弾性変形によってそういった乱れは吸収されることができる。また、腕部１３の長さＬは、回路部品２２の外縁２２ａから目標の半田バンプ２３ａまでの距離よりも大きく設定されることが望ましい。こういった長さＬは、目標の半田バンプ２３ａに接触電極１５が接触した際に回路部品２２から接続端子１４が突出する程度に設定されればよい。
【００２１】
加えて、図３に示すように、接触電極１５の表面に想定される垂直ベクトルＶに相反する方向に突出する突起２４を設けて、目標の半田バンプ２３ａに対して接触電極１５を位置決めすることができるようにしてもよい。この場合、突起２４の突出高さは、プローブ１０の挿入を妨げない程度に設定されればよい。
【００２２】
回路部品２２の検査時には、オシロスコープや電圧電流計といった検査装置のプローブ２７がプローブ１０の接続端子１４に接続される。検査装置のプローブ２７は、例えば図４に示すように、絶縁体から構成される鞘２８と、鞘２８の先端から突出するピンセット型の検出電極２９とを備える。検出電極２９で接続端子１４を挟み込んだ後に鞘２８を前方に移動させると、検出電極２９の先端が鞘２８によって締め付けられ、その結果、プローブ２７が接続端子１４に仮固定されることとなる。
【００２３】
いま、プリント基板２１に実装された回路部品２２に関して２つの半田バンプ２３を選び出し、回路部品２２の動作特性を測定する場合を想定する。まず、目標とされる２つの半田バンプ２３ａに対して回路部品２２の外周から２つのプローブ１０を差し込む。プローブ１０の接触電極１５が半田バンプ２３ａに接触したことを確認した後、各プローブ１０の接続端子１４に検査装置のプローブ２７を仮固定する。ここで回路部品２２を動作させると、接触電極１５で取り出された回路部品２２の電気信号は、プリント配線１６を伝わって接続端子１４に伝達される。接続端子１４から電気信号を受け取った検査装置は、その電気信号を解析し、電気信号の波形や電圧値、電流値を測定する。
【００２４】
図５および図６には、ピン付き電極パッドから構成される接続端子１４に適用可能な検査装置のプローブ２７が示される。図５に示されるプローブ２７は、絶縁体から構成される鞘３０と、鞘３０の先端から突出するフック型の検出電極３１とを備える。検出電極３１が接続端子１４に引っ掛けられて接続端子１４にプローブ２７が仮固定される。また、図６に示されるプローブ２７では、プローブ先端に埋め込まれる金属管３２によって検出電極が構成される。接続端子１４に金属管３２を覆い被せると接続端子１４に対してプローブ２７が仮固定されることとなる。
【００２５】
なお、こうしたプローブ１０は、前述した検査時に用いられるほか、プリント基板２１に形成された配線の補修や補助配線に利用されてもよい。この場合には、回路部品２２の外周から差し込まれた２つのプローブ１０の接続端子１４同士をワイヤ等で接続させればよい。
【００２６】
図７は本発明の第２実施形態に係るプローブ４０を示す。このプローブ４０の絶縁性本体４１は、基部４２と、この基部４２から前方に延びる腕部４３とを備える。基部４２の表面には、ピン付き電極パッドから構成される互いに独立した第１および第２接続端子４４、４５が取り付けられる。腕部４３の一側面４３ａには、互いに独立した導電ゴム製の第１および第２接触電極４６、４７が取り付けられる。第１接続端子４４と第１接触電極４６とは、絶縁性本体４１表面に形成されたプリント配線４８によって互いに電気接続される。
【００２７】
図８から明らかなように、第２接続端子４５と第２接触電極４７とは、絶縁性本体４１に形成されたプリント配線４９によって互いに電気接続される。このプリント配線４９とプリント配線４８とは絶縁層５０によって互いに絶縁されている。プリント配線４９は、絶縁性本体４１に形成されたスルーホール５１によって第２接続端子４５に電気接続されている。
【００２８】
こうしたプローブ４０の製造方法を説明する。まず、ポリイミド樹脂等によって絶縁性本体４１の土台５２を形成する。土台５２の表面にプリント配線４９を形成する。プリント配線４９を形成したら、土台５２の表面にポリイミド樹脂によって絶縁層５０を積層する。続いて、絶縁層５０の表面にプリント配線４８を形成する。
【００２９】
基部４２に、絶縁層５０および土台５２を貫通するスルーホール５１を形成する。このスルーホール５１は、土台５２表面に形成されたプリント配線４９の基端に接続される。絶縁層５０で外部に露出するスルーホール５１には第２接続端子４５が固着される。絶縁層５０表面のプリント配線４８の基端には第１接続端子４４が固着される。
【００３０】
腕部４３には、第１および第２接触電極４６、４７が取り付けられる。取り付けには接着剤等が用いられればよい。第１接触電極４６は、絶縁層５０表面に形成されたプリント配線４８の先端に接続される。第２接触電極４７は、土台５２表面に形成されたプリント配線４９の先端に接続される。
【００３１】
前述したプローブ１０と同様に、プローブ４０は、プリント基板２１と、このプリント基板２１に実装される回路部品２２との間に差し込まれて使用される（図２を参照のこと）。図９から明らかなように、プリント基板２１の基板面に沿ってプローブ４０が差し込まれると、腕部４３が半田バンプ２３、２３ａ、２３ｂ同士の隙間に進入していく。その結果、腕部４３の側面に形成された第１および第２接触電極４６、４７が各々目標の半田バンプ２３ａ、２３ｂに弾性的に接触する。
【００３２】
プローブ４０の腕部４３の幅ｗや長さＬは、前述したプローブ１０と同様に設定されればよい。ただし、このプローブ４０では、図９から明らかなように、第１および第２接触電極４６、４７の間隔ｄは、回路部品２２の接続面に配列される半田バンプ２３ａ、２３ｂ同士の間隔に等しく設定される。その結果、プローブ４０が差し込まれると、半田バンプ２３ａの電気信号は第１接触電極４６およびプリント配線４８を伝わって接続端子４４から取り出され、半田バンプ２３ｂの電気信号は第２接触電極４７およびプリント配線４９を伝わって接続端子４５から取り出される。すなわち、１本のプローブ４０によって２つの半田バンプ２３ａ、２３ｂから同時に電気信号を取り出すことが可能となる。
【００３３】
前述のプローブ４０では、腕部４３の一側面に対して２つの接触電極４６、４７が取り付けられたが、図１０に示すプローブ６０のように、腕部６１の一側面６１ａに対して３以上の接触電極６２ａ〜６２ｃが取り付けられてもよい。この場合には、３つの接触電極６２ａ〜６２ｃに対応する３つの接続端子６３ａ〜６３ｃが基部６４表面に設けられる。例えば１つの接触電極６２ａと１つの対応接続端子６３ａとは、プローブ６０の絶縁性本体表面に形成されたプリント配線６５によって互いに電気接続される。接触電極６２ｂと接続端子６３ｂとは例えばプリント配線６６によって互いに電気接続され、接触電極６３ｃと接続端子６３ｃとは例えばプリント配線６７によって互いに電気接続される。各プリント配線６５、６６、６７同士は、絶縁性本体を構成する絶縁層によって互いに絶縁されることとなる。すなわち、プリント配線の本数に応じて絶縁層の層数が決定されれる。
【００３４】
しかも、接触電極は、１本の腕部の一側面に設けられるだけでなく、１本の腕部６１の２側面６１ａ、６１ｂに設けられてもよい。こうすれば、１本の腕部６１で２列分の半田バンプ７０ａ、７０ｂから同時に電気信号を取り出すことが可能となる。さらに、１つの基部６４に対して複数本の腕部６１を形成するようにしてもよい。こういった場合には、格子状に接続端子６３ａ〜６３ｃを配置すれば、図１１に示すようなロジックアナライザのコネクタ型プローブ７１を利用することができる。図１１に示すように、コネクタ型プローブ７１は、例えば、プローブ先端に格子配列に埋め込まれた複数本の金属管７２を備える。こういったプローブ７１を用いれば、プローブ７１の固定位置を変化させずに複数通りの電気信号を一度に検査することが可能となる。
【００３５】
なお、この第２実施形態では、前述した第１実施形態と同様な機能効果を発揮する構成には同一の参照符号が付され、その詳細な説明は省略される。
【００３６】
図１２は本発明に係る検査装置の全体構成を示す。この検査装置７４は、電気信号を解析する装置本体７５と、接触電極４６、４７から取り出される検査対象の電気信号を装置本体７５に供給するプローブ４０ａとを備える。プローブ４０ａは、図７に示されるプローブ４０とほぼ同様の構成を有する。ただし、基部４２表面に形成された接続端子４４、４５に代えて、接触電極４６、４７からの電気信号を装置本体７５に伝えるライン７６が設けられる。しかも、プリント配線４８は露出せずにプローブ４０ａの絶縁性本体４１内に収容される。プリント配線４８を絶縁性本体４１内に収容させるにあたっては、前述した絶縁層５０の形成と同等な手法が採用されればよい。
【００３７】
装置本体７５は、オシロスコープ、電圧計、電流計およびロジックアナライザのいずれであってもよい。また、装置本体７５に接続されるプローブには、前述した図１や図１０に示されるプローブ１０、６０が用いられてもよい。さらに、プローブ４０ａから装置本体７５への電気信号の伝達は必ずしも有線である必要はなく、赤外線通信を始めとする無線通信が利用されてもよい。なお、前述した第１および第２実施形態と同様な機能効果を発揮する構成には同一の参照符号が付され、その詳細な説明は省略される。
【００３８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、例えば回路部品とプリント基板との間で配列される半田バンプ簡単に電気信号を取り出すことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施形態に係るプローブの全体構成を示す斜視図である。
【図２】  プリント基板およびＢＧＡの間に差し込まれたプローブを示す斜視図である。
【図３】  プリント基板およびＢＧＡの間に差し込まれたプローブを示す一部透視平面図である。
【図４】  検査装置のプローブの一具体例を示す図である。
【図５】  検査装置のプローブの他の具体例を示す図である。
【図６】  検査装置のプローブのさらに他の具体例を示す図である。
【図７】  本発明の第１実施形態に係るプローブの全体構成を示す斜視図である。
【図８】  プローブの分解斜視図である。
【図９】  プリント基板およびＢＧＡの間に差し込まれたプローブを示す一部透視平面図である。
【図１０】  プリント基板およびＢＧＡの間に差し込まれた他のプローブを示す一部透視平面図である。
【図１１】  ロジックアナライザのコネクタ型プローブを示す斜視図である。
【図１２】  本発明に係る検査装置の一具体例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０，４０，６０  プローブ、１２，４２，６４  基部、１３，４３  腕部、１３ａ，４３ａ，６１ａ，６１ｂ  腕部の側面、１４，４４，４５，６３ａ〜６３ｃ  接続端子、１５，４６，４７，６２ａ〜６２ｃ  接触電極、１６，４８，４９，６５〜６７  配線としてのプリント配線、２２  回路部品、２３，２３ａ，２３ｂ，７０ａ，７０ｂ  半田バンプ、２４  突起、５０  絶縁層、７４  検査装置、７５  装置本体、ｄ  接触電極同士の間隔、ｗ  腕部の幅、Ｌ  腕部の長さ、Ｖ  垂直ベクトル。
【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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