(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記間隔情報が、前記測定用穴を介して測定される、前記プローブヘッドの前記第2主面から前記配線基板までの距離であることを特徴とする請求項1に記載の電気的接続装置。
前記間隔調整手段を、前記配線基板と前記プローブヘッドの前記第2主面との間に露出した部分の長さの異なる新たな前記間隔調整手段と交換することにより、前記配線基板と前記プローブヘッドの間隔の調整を行うことを特徴とする請求項3又は4に記載の電気的接続装置。
前記プローブが前記プローブヘッドと前記配線基板との間で弾性変形した状態で前記プローブヘッドに保持され、前記プローブと前記配線基板との接触点にプリロードがかかっていることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の電気的接続装置。
前記配線基板を貫通して下端が前記プローブヘッドの前記第2主面に接続する柱体の間隔調整手段の、前記配線基板と前記プローブヘッドとの間に露出した部分の長さを調整することによって、前記配線基板と前記プローブヘッドの間隔の調整を行うことを特徴とする請求項11に記載の電気的接続装置の製造方法。
前記間隔調整手段を前記配線基板の厚み方向の長さが異なる新たな前記間隔調整手段と交換することにより、前記間隔調整手段の前記配線基板と前記プローブヘッドとの間に露出した部分の長さを変更して、前記配線基板と前記プローブヘッドの間隔の調整を行うことを特徴とする請求項12に記載の電気的接続装置の製造方法。
複数の前記間隔調整手段を前記第2主面に離間して接続させ、前記間隔調整手段それぞれの周囲に前記測定用穴を形成することを特徴とする請求項12又は13に記載の電気的接続装置の製造方法。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【
図1】本発明の実施形態に係る電気的接続装置の構成を示す模式図である。
【
図2】プローブヘッドと配線基板のいずれにもベンディングが発生していない状態を示す模式図である。
【
図3】プローブヘッドにベンディングが発生している状態を示す模式図である。
【
図4】配線基板にベンディングが発生している状態を示す模式図である。
【
図5】本発明の実施形態に係る電気的接続装置による対象間隔の調整方法を説明するためのフローチャートである。
【
図6】配線基板にベンディングが発生している状態の例を示す模式図である。
【
図7】本発明の実施形態に係る電気的接続装置により対象間隔を調整する例を示す模式図である。
【
図8】配線基板にベンディングが発生している状態の他の例を示す模式図である。
【
図9】本発明の実施形態に係る電気的接続装置により対象間隔を調整する他の例を示す模式図である。
【
図10】本発明の実施形態に係る電気的接続装置の平行調整用ブロックの使用方法を説明するための模式図である(その1)。
【
図11】本発明の実施形態に係る電気的接続装置の平行調整用ブロックの使用方法を説明するための模式図である(その2)。
【
図12】本発明の実施形態に係る電気的接続装置の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【
図13】本発明の実施形態に係る電気的接続装置の製造方法を説明するための模式的な工程図であり(その1)、
図13(a)は平面図、
図13(b)は底面図、
図13(c)は側面図である。
【
図14】本発明の実施形態に係る電気的接続装置の製造方法を説明するための模式的な工程図であり(その2)、
図14(a)は平面図、
図14(b)は底面図、
図14(c)は側面図である。
【
図15】本発明の実施形態に係る電気的接続装置の製造方法を説明するための模式的な工程図であり(その3)、
図15(a)は平面図、
図15(b)は底面図、
図15(c)は側面図である。
【
図16】本発明の実施形態に係る電気的接続装置の製造方法を説明するための模式的な工程図であり(その4)、
図16(a)は平面図、
図16(b)は底面図、
図16(c)は側面図である。
【
図17】本発明の実施形態に係る電気的接続装置の製造方法を説明するための模式的な工程図であり(その5)、
図17(a)は平面図、
図17(b)は底面図、
図17(c)は側面図である。
【
図18】本発明の実施形態に係る電気的接続装置の製造方法を説明するための模式的な工程図であり(その6)、
図18(a)は平面図、
図18(b)は底面図、
図18(c)は側面図である。
【
図19】本発明の実施形態に係る電気的接続装置の製造方法を説明するための模式的な工程図であり(その7)、
図19(a)は平面図、
図19(b)は底面図、
図19(c)は側面図である。
【
図20】本発明の実施形態の変形例に係る電気的接続装置の構成を示す模式図である。
【
図21】本発明のその他の実施形態に係る電気的接続装置の構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
次に、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各部の厚みの比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。以下に示す実施形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の実施形態は、構成部品の材質、形状、構造、配置などを下記のものに特定するものでない。
【0011】
図1に示す本発明の実施形態に係る電気的接続装置1は、被検査体2の電気的特性の測定に使用される。電気的接続装置1は垂直動作式プローブカードであり、被検査体2の測定時に、プローブ10の先端部が被検査体2の検査用パッド(図示略)と接触する。
図1では、プローブ10が被検査体2に接触していない状態を示している。測定時には、例えば被検査体2を搭載したチャック3が上昇して、プローブ10の先端部が被検査体2に接触する。
【0012】
電気的接続装置1は、プローブ10と、プローブ10を保持するプローブヘッド20と、プローブ10の基端部が接続する配線基板30と、プローブヘッド20と配線基板30との間隔の調整を行う間隔調整手段40を備える。プローブヘッド20は、配線基板30に重ね合わせて取り付けられており、被検査体2に対向する第1主面201と配線基板30に対向する第2主面202を有する。プローブ10は、第1主面201と第2主面202にそれぞれ形成されたガイド穴(図示略)を貫通する。プローブヘッド20の第2主面202から突出したプローブ10の基端部が、配線基板30の下面に形成された電極端子(図示略)に接続する。
【0013】
プローブヘッド20には、プローブ10が貫通する領域の残余の領域において第1主面201から第2主面202まで貫通する測定用穴200が形成されている。測定用穴200を介した測定により、プローブヘッド20の第2主面202から配線基板30までの距離の情報(以下において「間隔情報」という。)が得られる。詳細は後述するが、間隔調整手段40は、間隔情報を用いた配線基板30とプローブヘッド20の間隔の調整を行う。
【0014】
電気的接続装置1は、配線基板30の上方に配置されたプリント基板50と、プリント基板50の上面に配置された補強板60を更に備える。補強板60により、電気的接続装置1の機械的強度が向上する。
【0015】
プリント基板50には配線パターン(図示略)が形成されている。配線基板30の内部に形成された電極配線などを介して、配線基板30の下面に配置された電極端子とプリント基板50に形成された配線パターンが電気的に接続される。プリント基板50に形成された配線パターンは、図示を省略するICテスタなどの検査装置と電気的に接続される。
【0016】
上記のように、配線基板30及びプリント基板50を介して、プローブ10が検査装置と電気的に接続される。プローブ10を介して、検査装置によって被検査体2に所定の電圧や電流が印加される。そして、被検査体2から出力される信号がプローブ10を介して検査装置に送られ、被検査体2の特性が検査される。
【0017】
電気的接続装置1では、プローブヘッド20と配線基板30の間で弾性変形した状態で、プローブ10がプローブヘッド20に保持されている。つまり、プローブ10と配線基板30との接触点にプリロードをかけるプリロード構造が採用されている。これにより、プローブ10と配線基板30との接触点での電気的な接続が確保される。
【0018】
図2に、プローブヘッド20と配線基板30のいずれにもベンディングが発生していない場合における、プローブ10と配線基板30との接続の状態を示す。この状態では、すべてのプローブ10でプリロードの大きさは均一である。なお、ストッパー21によって、プローブヘッド20の第2主面202においてプローブ10の位置が固定されている。
【0019】
プローブヘッド20や配線基板30のそれぞれの製造時の組み立て公差や加工公差、部材撓みなどにより、プローブヘッド20と配線基板30のいずれか、或いは両方にベンディングが発生する場合がある。
図3に、プローブヘッド20にベンディングが生じ、プローブヘッド20の一部が下方に撓んだ状態を示した。
図3に示すように、プローブヘッド20の撓んだ領域に保持されたプローブ10の基端部と配線基板30との間に隙間が生じる。隙間が生じているプローブ10のプリロードは小さくなり、プローブ10間でプリロードの大きさにばらつきが発生する。その結果、プリロードが設計通りにかからず、プローブ10の基端部と配線基板30との接触が安定せず、接点不良が発生する。
【0020】
また、
図4に、配線基板30にベンディングが生じ、配線基板30の一部が上方に撓んだ状態を示した。この場合にも、プローブ10の基端部と配線基板30との間に隙間が生じ、プリロードの大きさにばらつきが発生する。
【0021】
これに対し、電気的接続装置1では、プローブ10の基端部と配線基板30との間に隙間が生じないように、間隔調整手段40による間隔情報を用いた配線基板30とプローブヘッド20の間隔(以下において「対象間隔」という。)の調整を行う。以下に、
図5を参照して、間隔調整手段40による対象間隔の調整方法を説明する。
【0022】
図5のステップS11において、第1主面201から第2主面202まで貫通する測定用穴200が形成されたプローブヘッド20を準備する。
【0023】
ステップS12において、第1主面201が被検査体2に対向し、第2主面202が配線基板30に対向するように、配線基板30にプローブヘッド20を取り付ける。
図1に示すように、配線基板30に取り付けた間隔調整手段40の下端が、配線基板30のプローブヘッド20と対向する下面に突出している。間隔調整手段40の下端は、プローブヘッド20の第2主面202に接着される。つまり、間隔調整手段40はプローブヘッド20を配線基板30の下方に固定する機能を兼ねる。間隔調整手段40には、例えば、配線基板30を貫通し、下端がプローブヘッド20の第2主面202に接続する柱体のブロックなどが使用される。
【0024】
配線基板30にプローブヘッド20を取り付けた後、ステップS13において、測定用穴200での測定によって、対象間隔について間隔情報を取得する。例えば、カメラなどの撮像装置によって、配線基板30の下面とプローブヘッド20の第2主面202との間の画像データを取得する。そして、画像データを解析することにより、間隔情報を取得する。
【0025】
なお、間隔情報を取得する手段は、撮像装置以外にも任意の手段を使用可能である。例えばレーザ測定などの、2点間の距離を測定する種々の測定方法によって間隔情報を取得することができる。また、配線基板30とプローブヘッド20との間を測定しやすいように、測定用穴200の第1主面201でのサイズを第2主面202でのサイズよりも大きくしてもよい。
【0026】
次いで、ステップS14において、間隔情報を用いて、プローブヘッド20や配線基板30にベンディングが発生しているか否かを判定する。例えば、対象間隔が設計された所定の間隔であるか否かを判定する。このとき、
図1に示すように、複数の間隔調整手段40をプローブヘッド20の第2主面202に互いに離間して接続させ、複数の箇所について対象間隔を判定することが好ましい。測定用穴200は、間隔調整手段40のそれぞれの周囲に形成する。対象間隔が予め設定された所定の間隔と異なる箇所を、ベンディング発生箇所として特定する。或いは、複数個所で対象間隔を測定し、これらの測定結果から対象間隔が他の箇所と異なる箇所をベンディング発生箇所として特定することもできる。
【0027】
ベンディング発生箇所を特定した後、ステップS15において、間隔情報を用いて間隔調整手段40によって対象間隔を調整する。即ち、間隔情報から得られるベンディング発生箇所とベンディングの大きさに基づき、ベンディング発生箇所において対象間隔を所定の間隔に調整する。例えば、ベンディング発生箇所の近くに配意された間隔調整手段40を、配線基板30の厚み方向の長さが異なる新たな間隔調整手段40と交換する。これにより、間隔調整手段40の配線基板30とプローブヘッド20との間に露出した部分の長さを変更し、対象間隔を調整する。
【0028】
具体的には、例えば
図6に示すように配線基板30の中央部分が上方に撓んでプローブヘッド20との間隔が広がるベンディングが発生した場合は、以下のように対応する。即ち、間隔調整手段40A1〜40A3のうちのベンディング発生箇所に近い間隔調整手段40A2を、
図7に示すように厚み方向の長さが短い新たな間隔調整手段40Bに交換する。このように、配線基板30とプローブヘッド20との間に露出した部分の長さが短くなる間隔調整手段40Bを使用することにより、対象間隔を狭くして所定の間隔にできる。その結果、プリロードが設計通りにかかって、プローブ10の基端部と配線基板30との接触が安定する。対象間隔が所定の間隔に調整されたか否かは、測定用穴200での測定によって確認できる。
【0029】
また、
図8に示すように、配線基板30の中央部分が下方に撓んでプローブヘッド20との間隔が狭くなるベンディングが発生した場合は、ベンディング発生箇所に近い間隔調整手段40A2を、厚み方向の長さを長くした新たな間隔調整手段40Cに交換する。このように、配線基板30とプローブヘッド20との間に露出した部分の長さが長くなる間隔調整手段40Cを使用することにより、
図9に示すように対象間隔を広くして所定の間隔にできる。その結果、プローブ10の基端部と配線基板30との接触が安定する。
【0030】
上記のように、電気的接続装置1では、配線基板30に取り付けられて下端がプローブヘッド20の第2主面202に接続する間隔調整手段40の、配線基板30とプローブヘッド20との間に露出した部分の長さを調整する。これにより、対象間隔の調整が行われる。なお、対象間隔を調整した後にプローブ10の先端部の高さにばらつきが発生した場合は、プローブ10の先端部を研磨することによってばらつきを解消できる。
【0031】
ベンディング発生箇所を正確に特定したり、対象間隔が調整された状態を確認したりするために、プローブヘッド20の第2主面202の間隔調整手段40を接続された位置の周囲に測定用穴200を形成することが好ましい。また、対象間隔が第2主面202の全面に渡って均一になるように、複数の間隔調整手段40を配置することが好ましい。例えば、プローブヘッド20の第2主面202の全面に亘って複数の間隔調整手段40を配置し、それぞれの間隔調整手段40の配置された位置の周囲に測定用穴200を形成する。これにより、すべてのプローブ10について、配線基板30との接触が安定する。
【0032】
このために、複数の間隔調整手段40を、プローブヘッド20の第2主面202に満遍なく配置することが好ましい。例えば、マトリクス状に間隔調整手段40を配置する。或いは、過去の測定データや実験などによってベンディングの発生しやすいことが判明している箇所について、重点的に間隔調整手段40を配置してもよい。
【0033】
ところで、
図1に示す電気的接続装置1は、補強板60、プリント基板50及び配線基板30の外縁部を貫通する平行調整用ブロック70を備える。配線基板30の下方に突出した平行調整用ブロック70の下端の一部に、配線基板30の外縁部の周囲を囲んで配置された固定リング80の上端が配置されている。固定リング80の下端は配線基板30の外縁部の下方にせり出した部分を有する。そして、配線基板30の下面の外縁部に固定リング80が接触している。一方、平行調整用ブロック70の下端の固定リング80が配置された領域の残余の領域に、配線基板30の上面の外縁部が接触している。このように、平行調整用ブロック70と固定リング80によって配線基板30の外縁部が上下から挟まれて、配線基板30がプリント基板50の下方に固定されている。
【0034】
平行調整用ブロック70によって、プローブヘッド20の第2主面202に対する配線基板30の下面の角度が調整される。これにより、配線基板30の下面とプローブヘッド20の第2主面202を平行にできる。例えば、
図10に示すように、紙面の左側から右側に向かって配線基板30の厚みが薄くなる場合を考える。このとき、配線基板30の下面とプローブヘッド20の第2主面202との間隔が、紙面の左側から右側に向かって徐々に広くなる。
【0035】
この場合に、紙面の右側の平行調整用ブロック70を下方に移動させる。つまり、平行調整用ブロック70のプリント基板50の下方に突出する部分を長くする。これにより、
図11に示すように、配線基板30の下面とプローブヘッド20の第2主面202との隙間を全面で均一にできる。そのため、紙面の右側の領域におけるプローブ10と配線基板30との接点不良を防止できる。
【0036】
上記の平行調整用ブロック70による調整は、電気的接続装置1を外部から観察することによって調整する量を確認できる場合に有効である。しかしながら、プローブヘッド20や配線基板30にベンディングが発生した場合には、外部からはベンディングの発生した位置や大きさを確認できない場合が多い。このため、対象間隔の調整を行うことは困難である。
【0037】
しかし、本発明の実施形態に係る電気的接続装置1では、プローブヘッド20に第1主面201から第2主面202まで貫通する測定用穴200が形成されている。このため、測定用穴200での測定によって、プローブヘッド20や配線基板30に発生したベンディングの位置や大きさを確認し、間隔情報を得られる。そして、間隔情報を用いた対象間隔の調整を行うことができる。したがって、電気的接続装置1によれば、プローブヘッド20や配線基板30のベンディングに起因するプローブ10と配線基板30との接点不良を抑制できる。
【0038】
また、プリロード構造の場合にはベンディングの大きさの分だけプリロードの大きさがばらつく。これに対し、電気的接続装置1によれば、対象間隔を調整することにより、プリロードの大きさのばらつきを抑制できる。
【0039】
以下に、
図12に示すフローチャート及び
図13〜
図19に示す工程図を参照して、本発明の実施形態に係る電気的接続装置1の製造方法を説明する。なお、以下に述べる電気的接続装置1の製造方法は一例であり、この変形例を含めて、これ以外の種々の製造方法により実現可能であることはもちろんである。なお、
図13〜
図19において、図(a)は平面図、図(b)は底面図、図(c)は側面図である。
【0040】
先ず、
図12のステップS201において、
図13(a)〜
図13(c)に示す補強板60を準備する。補強板60には、間隔調整手段40を貫通させる貫通穴601及び平行調整用ブロック70を貫通させる貫通穴602が形成されている。
図13(a)に示すように、複数の貫通穴601が補強板60の外縁に沿って配置されている。貫通穴602は、貫通穴601の内側にマトリクス状に配置されている。
【0041】
次いで、ステップS202において、
図14(a)〜
図14(c)に示すようにプリント基板50を補強板60に取り付ける。プリント基板50には、間隔調整手段40を貫通させる貫通穴501及び平行調整用ブロック70を貫通させる貫通穴502が形成されている。
【0042】
ステップS203において、
図15(a)〜
図15(c)に示すように、平行調整用ブロック70を取り付ける。即ち、補強板60の貫通穴602とプリント基板50の貫通穴502を貫通してプリント基板50の下方に下端が露出するように、平行調整用ブロック70を補強板60とプリント基板50に取り付ける。そして、ステップS204において、平行調整用ブロック70の下端の露出した部分が所定の高さになっているかどうか判定する。平行調整用ブロック70の高さが適正ではない場合には、ステップS203に戻る。平行調整用ブロック70の高さが適正である場合には、ステップS205に進む。
【0043】
ステップS205において、
図16(a)〜
図16(c)に示すように、平行調整用ブロック70の下端に配線基板30を取り付ける。配線基板30には、間隔調整手段40を貫通させる貫通穴301が形成されている。
【0044】
次いで、ステップS206において、
図17(a)〜
図17(c)に示すように、固定リング80を取り付ける。これにより、配線基板30の外縁部が平行調整用ブロック70と固定リング80に挟まれ、配線基板30がプリント基板50の下方に固定される。このとき、配線基板30の電極端子とプリント基板50の配線パターンが接続される。
【0045】
ステップS207において、配線基板30の位置が適正か否かを判定する。配線基板30の位置が適正ではない場合には、ステップS203に戻る。配線基板30の位置が適正である場合には、ステップS208に進む。
【0046】
ステップS208において、
図18(a)〜
図18(c)に示すように、柱体の間隔調整手段40を取り付ける。即ち、補強板60の貫通穴601、プリント基板50の貫通穴501及び配線基板30の貫通穴301を貫通して配線基板30の下方に下端が露出するように、間隔調整手段40を配線基板30に取り付ける。間隔調整手段40は補強板60、プリント基板50及び配線基板30を貫通し、間隔調整手段40の上端は補強板60の上面に配置されている。
【0047】
ステップS209において、間隔調整手段40の下端の露出した部分が所定の高さになっているかどうか判定する。間隔調整手段40の高さが適正でない場合には、ステップS208に戻る。間隔調整手段40の高さが適正である場合には、ステップS210に進む。
【0048】
ステップS210において、
図19(a)〜
図19(c)に示すように、配線基板30にプローブヘッド20を取り付ける。このとき、間隔調整手段40の下端がプローブヘッド20の第2主面202に接続される。
図19(b)に、間隔調整手段40がプローブヘッド20に接続される位置を破線で示した。プローブヘッド20には、第1主面201から第2主面202まで貫通する測定用穴200が形成されている。
図19(b)に示すように、測定用穴200は、間隔調整手段40を接続された位置の周囲に形成されている。なお、
図19(b)ではプローブ10の図示を省略している。
【0049】
ステップS211において、
図5を参照して説明した方法によって、対象間隔の調整を行う。その後、ステップS212において、必要に応じてプローブ10の先端部を研磨する。これにより、対象間隔を調整した後のプローブ10の先端部の高さを揃える。
【0050】
以上に説明した電気的接続装置1の製造方法によれば、測定用穴200での測定により得られる間隔情報を用いた対象間隔の調整を行うことができる。このため、プローブヘッド20や配線基板30のベンディングに起因するプローブ10と配線基板30との接点不良を抑制することができる。なお、対象間隔の調整を行った後は、測定用穴200を蓋などによって塞いでもよい。
【0051】
<変形例>
図20に示した変形例では、プローブヘッド20に形成された測定用穴200と連続するように、測定用の貫通穴300が配線基板30に形成されている。
図20に示した電気的接続装置1によれば、測定用穴200及び貫通穴300での測定によって配線基板30の上面の状態を測定できる。これにより、配線基板30にベンディングが発生している場合に、ベンディング発生箇所やベンディングの大きさを確認できる。このため、プローブ10と配線基板30との接点不良を抑制するように、プローブヘッド20と配線基板30の間隔を調整することができる。
【0052】
(その他の実施形態)
上記のように本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【0053】
例えば、上記では、間隔調整手段40を交換することによって、配線基板30とプローブヘッド20との間に露出した部分の長さを調整する場合を説明したが、他の方法によって対象間隔の調整を行ってもよい。例えば、間隔調整手段40をネジにする。そして、螺旋状の溝を設けた部分を配線基板30の内部に挿入し、回転させながら間隔調整手段40を配線基板30の厚み方向に沿って移動させる。これにより、間隔調整手段40の配線基板30とプローブヘッド20との間に露出した部分の長さを調整する。このように、間隔調整手段40によって対象間隔を調整してもよい。
【0054】
また、上記では配線基板30とプローブヘッド20との間でプローブ10を湾曲させたプリロード構造の例を示したが、
図21に示すようにプローブ10が直線形状であってもよい。
図21に示した電気的接続装置1においても、間隔調整手段40によって対象間隔を調整することにより、プローブ10と配線基板30との接点不良を抑制できる。
【0055】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態などを含むことはもちろんである。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。