JP2015021726A - プローブユニットおよび基板検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】耐久性を向上させると共にプローブの基端部と電極との位置ずれを防止する。
【解決手段】プローブ１１と、支持部１２と、電極８１を有する電極板１３とを備え、支持部１２は、プローブ１１の先端部を支持する支持板４１，４２と、プローブ１１の基端部を支持すると共に電極板１３に当接した状態で固定された支持板４３，４４と、支持板４２と支持板４３との間に配設されたスペーサ３３と、接触対象と下面４１ａとが接触していない非接触状態においてスペーサ３３と支持板４１との間に隙間Ｇ１が生じている状態を維持すると共にプローブユニット２が接触対象に向けて押圧される押圧状態における隙間Ｇ１の縮小を許容する隙間調整機構３４とを備え、非接触状態および押圧状態のいずれの状態においてもプローブ１１の基端部が電極８１に接触しかつ先端部が下面４１ａから突出していない状態に維持する。
【選択図】図５

Description

本発明は、複数のプローブと各プローブを支持する支持部とを備えたプローブユニット、およびそのプローブユニットを備えた基板検査装置に関するものである。

この種のプローブユニットとして、特開２０１２−１８１１８６号公報に開示された検査治具が知られている。この検査治具は、治具本体部、規制部材および電極体等を備えて構成されている。治具本体部は、接触子（プローブ）の先端を被検査物に案内する検査案内孔を有する検査側支持体、および接触子の後端を電極に案内する電極案内孔を有する電極側支持体を備えて構成されている。規制部材は、前方への治具本体部の移動を規制する。電極体は、接触子の後端に接触する複数の電極を有して構成されて、電極側支持体の後方に取り付けられている。また、電極体には、電極側支持体を先方に向かって付勢する付勢手段が取り付けられている。

ここで、接触子は、導電体で構成される導体部と、導体部の外周面を覆う絶縁部とで構成されている。この場合、接触子の先端には、絶縁部が形成されていない第一端部が設けられ、接触子の後端には絶縁部が形成されていない第二端部が設けられている。接触子の第一端部は、非検査時において、検査側支持体の検査案内孔内に位置し、検査時においても、検査側支持体の検査案内孔内に位置した状態でその先端が被検査物に接触する。また、電極側支持体の後方表面と電極体の前方表面との間には、非検査時において隙間が形成され、検査時においてこの隙間が減少（または消失）する。また、接触子における第二端部の後端は、非検査時および検査時のいずれのときにも電極の接触面に接触している。

この検査治具では、被検査物に向けて移動させられたときに、検査側支持体の対向面が被検査物に当接し、接触子の先端が被検査物に接触する。また、この際に、付勢手段の付勢力に抗して、検査側支持体および電極側支持体が電極体に向かって相対的に移動し、接触子の後端が電極によって押されて、接触子の中間部分が撓まされる。また、この撓みによって接触子の先端が被検査物に対して所定の接触圧で接触する。

特開２０１２−１８１１８６号公報（第６−１３頁、第１−４図）

ところが、従来の検査治具には、以下の問題点がある。すなわち、この検査治具では、接触子の後端側の絶縁部を電極案内孔内に位置させて、電極案内孔の内周面と絶縁部との隙間を少なくすることで、接触子の後端側の振れ量を少なく抑えている。また、この検査治具では、電極側支持体の後方表面と電極体の前方表面との間の隙間の増減に伴って電極側支持体から突出する接触子の後端側の突出量が増減する。つまり接触子の後端側が電極側支持体に対して相対的に移動する。このため、この検査治具には、接触子の後端側が移動する際に電極案内孔の縁部に対して摺動し、これによって強度の低い絶縁部が摩耗する結果、耐久性が低いという問題点が存在する。また、この種の検査治具では、一般的に、接触子が電極側支持体に対して傾斜した状態で支持されている。このため、上記の検査治具では、電極側支持体からの接触子の後端側の突出量が増減する際に、接触子の後端が電極体の表面に平行な方向に移動して（横方向に振れして）、これによって接触子の先端部が電極に対して位置ずれするおそれもある。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、耐久性を向上させると共にプローブの基端部と電極との位置ずれを防止し得るプローブユニットおよび基板検査装置を提供することを主目的とする。

上記目的を達成すべく請求項１記載のプローブユニットは、接触対象に先端部を接触させて電気信号の入出力を行うための複数のプローブと、当該各プローブを支持する支持部と、前記各プローブの各基端部にそれぞれ接触して外部装置との間における前記電気信号の入出力を行うための複数の電極を有する電極板とを備えたプローブユニットであって、前記支持部は、第１の支持孔を有して当該第１の支持孔に挿通させた前記プローブの前記先端部を支持すると共に前記接触対象に当該先端部を接触させる際に当該接触対象に一面が接触する第１の支持板と、第２の支持孔を有して当該第２の支持孔に挿通させた前記プローブの前記基端部を支持すると共に前記電極板に当接した状態で当該電極板に固定された第２の支持板と、前記第１の支持板と第２の支持板との間に配設されて当該各支持板を離間させた状態に維持するスペーサと、前記接触対象と前記一面とが接触していない非接触状態において前記スペーサと前記第１の支持板との間および前記スペーサと前記第２の支持板との間の少なくとも一方に隙間が生じている状態を維持すると共に当該接触対象と当該一面とが接触して当該プローブユニットが当該接触対象に向けて押圧される押圧状態における当該隙間の縮小を許容する隙間調整機構とを備え、前記非接触状態および前記押圧状態のいずれの状態においても前記基端部が前記電極に接触しかつ前記先端部が前記一面から突出していない状態に維持すると共に、前記押圧状態において前記隙間が消失するまでの間に前記接触対象に前記先端部が接触するように前記プローブを支持する。

また、請求項２記載のプローブユニットは、請求項１記載のプローブユニットにおいて、前記支持部は、前記スペーサと前記第１の支持板との間に前記隙間が生じるように構成されると共に、前記スペーサと前記第２の支持板とが離間しない状態に固定されている。

また、請求項３記載のプローブユニットは、請求項１または２記載のプローブユニットにおいて、前記隙間調整機構は、前記隙間が生じる前記支持板および前記スペーサのいずれか一方を他方に対して当該隙間が拡大する向きに付勢する付勢部と、前記隙間が生じる前記支持板と前記スペーサとの予め決められた距離以上の離間を規制する離間規制部とを備えて構成され、前記付勢部および前記離間規制部は、前記隙間が生じる前記支持板および前記スペーサの少なくとも一方に配設されている。

また、請求項４記載のプローブユニットは、請求項１から３のいずれかに記載のプローブユニットにおいて、前記隙間が生じる前記支持板および前記スペーサが前記押圧状態において相対的に移動する際に当該前記支持板および当該スペーサを前記一面に垂直な方向に案内する案内部を備えている。

また、請求項５記載の基板検査装置は、請求項１から４のいずれかに記載のプローブユニットと、前記接触対象としての基板に接触させた前記プローブユニットの前記プローブを介して入力した電気信号に基づいて当該基板を検査する検査部とを備えている。

請求項１記載のプローブユニット、および請求項５記載の基板検査装置では、プローブの基端部を支持する第２の支持板が電極板に固定され、非接触状態および押圧状態のいずれの状態においてもプローブの基端部が電極に接触した状態に維持されている。つまり、このプローブユニットおよび基板検査装置では、プローブの基端部が長さ方向に移動しない状態に維持される。このため、このプローブユニットおよび基板検査装置によれば、押圧状態において、プローブの基端部の第２の支持板からの突出量が増減して第２の支持板に対して基端部が長さ方向に移動する構成とは異なり、第２の支持板における第２の支持孔の縁部とプローブの基端部との摺動による基端部の摩耗を確実に回避することができる結果、プローブユニットの耐久性を十分に向上させることができる。また、このプローブユニットおよび基板検査装置では、プローブの基端部が長さ方向に移動しないため、基端部と電極との位置ずれの発生を確実に回避することができる。さらに、このプローブユニットおよび基板検査装置では、第２の支持板における第２の支持孔の縁部とプローブの基端部との摺動、および第１の支持孔における第１の支持孔の縁部とプローブの先端部との摺動の双方が回避されるため、これらの摺動によってプローブが湾曲した状態から初期状態に戻らない現象（スタック）の発生を確実に防止することができる。

また、請求項２記載のプローブユニット、および請求項５記載の基板検査装置では、支持部が、スペーサと第１の支持板との間に隙間が生じるように構成されると共に、スペーサと第２の支持板とが離間しない状態に固定されている。この場合、第２の支持板は電極板に固定されているため、このプローブユニットおよび基板検査装置では、押圧状態において第１の支持板だけが電極板に対して相対的に移動する。一方、第１の支持板とスペーサとを固定して、スペーサと第２の支持板との間に隙間を生じさせる構成では、電極板に対してスペーサおよび第１の支持板の双方が移動する。このような構成と比較して、このプローブユニットおよび基板検査装置では、押圧状態において移動する部分の重量を少なくすることができるため、プロービングをスムーズに行わせることができる。

また、請求項３記載のプローブユニット、および請求項５記載の基板検査装置では、隙間が拡大する向きに第１の支持板をスペーサに対して付勢する付勢部と、第１の支持板とスペーサとの離間を規制する離間規制部とを備えて隙間調整機構が構成され、付勢部および離間規制部が、隙間が生じる支持板およびスペーサの少なくとも一方に配設されている。このため、このプローブユニットおよび基板検査装置によれば、プローブを交換するために電極板を支持部から取り外す際に、離間規制部および付勢部を取り外す必要がないため、プローブの交換作業の効率を十分に向上させることができる。

また、請求項４記載のプローブユニット、および請求項５記載の基板検査装置によれば、押圧状態において第１の支持板およびスペーサが相対的に移動する際に第１の支持板およびスペーサを第１の支持板の一面に垂直な方向に案内する案内部を備えたことにより、プロービングの際の第１の支持板およびスペーサの横方向（一面に沿った方向）への移動を規制することができる。このため、このプローブユニットおよび基板検査装置によれば、接触対象にプローブの先端部が接触する際の接触対象に対する先端部の位置ずれを確実に防止することができる。

基板検査装置１の構成を示す構成図である。 プローブ１１の平面図である。 プローブユニット２の構成を示す斜視図である。 プローブユニット２の分解斜視図である。 図３におけるＸ面断面図である。 プローブユニット２の動作を説明する説明図である。 プローブユニット１０２の断面図である。 プローブユニット１０２の動作を説明する説明図である。 プローブユニット２０２の断面図である。 プローブユニット２０２の動作を説明する説明図である。

以下、プローブユニットおよび基板検査装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。

最初に、基板検査装置の一例としての基板検査装置１の構成について説明する。図１に示す基板検査装置１は、同図に示すように、プローブユニット２、移動機構３、載置台４、測定部５、検査部６、記憶部７および処理部８を備えて、基板１００を検査可能に構成されている。

プローブユニット２は、図３に示すように、複数のプローブ１１（図２，５参照）、支持部１２および電極板１３を備えて構成されている。

プローブ１１は、検査の際に基板１００における導体パターン等の導体部に接触させて電気信号の入出力を行うために用いられ、一例として、導電性を有する金属材料（例えば、ベリリウム銅合金、ＳＫＨ（高速度工具鋼）およびタングステン鋼など）によって弾性変形可能な断面円形の棒状に形成されている（図２参照）。また、プローブ１１の中間部２２の周面には、絶縁性を有するコーティング材料（一例として、フッ素系樹脂、ポリウレタン、ポリエステルおよびポリイミドなど）で形成された絶縁層が形成されている。このため、中間部２２は、同図に示すように、その直径Ｌ２が先端部２１の直径Ｌ１および基端部２３の直径Ｌ３よりも大径となっている。つまり、プローブ１１は、先端部２１および基端部２３が中間部２２よりも小径に形成されている。

支持部１２は、図３，４に示すように、先端部側支持部３１、基端部側支持部３２、スペーサ３３および隙間調整機構３４を備えて、プローブ１１を支持可能に構成されている。

先端部側支持部３１は、プローブ１１の先端部２１側を支持する部材であって、図３〜５に示すように、第１の支持板に相当する支持板４１，４２を備えて構成されている。

支持板４１は、一例として、非導電性を有する樹脂材料によって板状に形成されている。また、支持板４１には、図５に示すように、平面視円形の複数（プローブ１１の数と同数）の支持孔５１（第１の支持孔）が形成されている。支持孔５１は、プローブ１１の先端部２１を挿通させて先端部２１を支持するための孔であって、直径Ｒ１（同図参照）がプローブ１１の先端部２１の直径Ｌ１（図２参照）よりもやや大径で、かつプローブ１１の中間部２２の直径Ｌ２（同図参照）よりもやや小径に形成されて、中間部２２を挿通させずに、先端部２１のみを挿通させることが可能となっている。

また、支持板４１には、図５に示すように、支持板４１と支持板４２とを固定するための固定ピン３５（図４も参照）の先端部３５ａを挿通可能な２つの挿通孔６１ａ（図５では、１つだけを図示している）が形成されている。また、支持板４１には、図５に示すように、隙間調整機構３４における後述する離間規制部７１（図４も参照）の頭部７１ｃを挿通可能な２つの挿通孔６１ｂ（図５では、１つだけを図示している）が形成されている。なお、このプローブユニット２では、固定ピン３５、離間規制部７１、および後述する案内付勢部７２をそれぞれ２つ備えているが、図４では、これらを１つずつ図示している。

支持板４２は、支持板４１と同じ材料（この例では、非導電性を有する樹脂材料）によって板状に形成されている。また、支持板４２には、図４，５に示すように、平面視円形の複数（プローブ１１の数と同数）の支持孔５２（第１の支持孔）が形成されている。支持孔５２は、プローブ１１の先端部２１を挿通させて先端部２１を支持するための孔であって、直径Ｒ２（図５参照）が支持板４１の支持孔５１の直径Ｒ１（同図参照）と同じ直径に形成されて、中間部２２を挿通させずに、先端部２１のみを挿通させることが可能となっている。

また、支持板４２には、図４，５に示すように、上記した固定ピン３５の頭部３５ｂを挿入可能な２つの挿通孔６２ａが形成されている。また、支持板４２には、離間規制部７１の頭部７１ｃを挿通させずに、中間部７１ｂのみを挿通させる２つの挿通孔６２ｂが形成されている。また、支持板４２には、隙間調整機構３４における後述する案内付勢部７２のプランジャ７２ｂを挿通可能な２つの挿通孔６２ｃが形成されている。この場合、挿通孔６２ｃにプランジャ７２ｂが挿通された状態では、両者が互いに摺動可能で、かつ挿通孔６２ｃの内面とプランジャ７２ｂの外周面とが密着するように挿通孔６２ｃの内径およびプランジャ７２ｂ外径が規定されている。

基端部側支持部３２は、プローブ１１の基端部２３側を支持する部材であって、図３〜５に示すように、第２の支持板に相当する支持板４３，４４を備えて構成されている。

支持板４３は、一例として、非導電性を有する樹脂材料によって板状に形成されている。また、支持板４３には、図５に示すように、平面視円形の複数（プローブ１１の数と同数）の支持孔５３（第２の支持孔）が形成されている。支持孔５３は、プローブ１１の基端部２３を挿通させて基端部２３を支持するための孔であって、その直径Ｒ３がプローブ１１の中間部２２の直径Ｌ２（図２参照）よりもやや大径に形成されて、中間部２２を挿通させることが可能となっている。また、支持板４３には、図５に示すように、支持板４３，４４、スペーサ３３および電極板１３を互いに当接した状態で固定するための固定ピン３６（図４も参照）を挿通可能な２つの挿通孔６３（図５では、１つだけを図示している）が形成されている。

支持板４４は、支持板４３と同じ材料（この例では、非導電性を有する樹脂材料）によって板状に形成されている。また、支持板４４には、図４，５に示すように、平面視円形の複数（プローブ１１の数と同数）の支持孔５４（第２の支持孔）が形成されている。支持孔５４は、プローブ１１の基端部２３を挿通させて基端部２３を支持するための孔であって、その直径Ｒ４が支持板４３の支持孔５３の直径Ｒ３と同じ直径に形成されて、中間部２２を挿通させることが可能となっている。また、支持板４４には、図４，５に示すように、上記した固定ピン３６を挿入可能な２つの挿通孔６４が形成されている。

スペーサ３３は、図４に示すように、平面視コ字状に形成されて、図３，５に示すように、先端部側支持部３１と基端部側支持部３２との間（支持板４２と支持板４３との間）に配設される。このスペーサ３３は、支持板４１および支持板４２によって構成される先端部側支持部３１と、支持板４３および支持板４４によって構成される基端部側支持部３２とを離間させた状態に維持する機能を有している。

また、図５に示すように、スペーサ３３における先端部側（同図における下部側）の端面には、上記した離間規制部７１のねじ部７１ａのねじ込みが可能な２つのねじ穴６５（同図では、１つだけを図示している）が形成されている。また、同図に示すように、先端部側の端面には、案内付勢部７２のスリーブ７２ａを挿入可能な２つの凹部６６（同図では、１つだけを図示している）が形成されている。また、図４，５に示すように、スペーサ３３における、基端部側（同図における上部側）の端面には、上記した固定ピン３６を挿入可能な２つの挿通孔６７が形成されている。

隙間調整機構３４は、接触対象としての基板１００と支持板４１の下面４１ａ（一面）とが接触していない状態（以下、「非接触状態」ともいう）において、上記したスペーサ３３と支持板４２との間に隙間Ｇ１が生じている状態（図５参照）を維持すると共に、基板１００と支持板４１の下面４１ａとが接触してプローブユニット２が基板１００に向けて押圧される状態（以下、「押圧状態」ともいう）における隙間Ｇ１の縮小を許容する。つまり、隙間調整機構３４は、スペーサ３３と支持板４２との間の隙間Ｇ１の大きさを調整する機能を有している。具体的には、隙間調整機構３４は、図４，５に示すように、離間規制部７１および案内付勢部７２を備えて構成されている。

離間規制部７１は、図４，５に示すように、スペーサ３３のねじ穴６５にねじ込み可能なねじ部７１ａと、支持板４２の挿通孔６２ｂに挿通可能な円柱状の中間部７１ｂと、支持板４１の挿通孔６１ｂに挿通可能でかつ支持板４２の挿通孔６２ｂには挿通しない円柱状（円板状）の頭部７１ｃとを備え構成されて、スペーサ３３に配設されている。この離間規制部７１は、支持板４２とスペーサ３３とが予め決められた距離（中間部７１ｂの長さに相当する距離）以上に離間するのを規制する、つまり支持板４２とスペーサ３３との間における予め決められた大きさ以上の隙間Ｇ１の発生を規制する。

案内付勢部７２は、付勢部として機能すると共に案内部としても機能する部材であって、図５に示すように、スリーブ７２ａ、プランジャ７２ｂおよびスプリング７２ｃを備えて構成され、スペーサ３３に配設されている。スリーブ７２ａは、有底円筒状に形成されて、スプリング７２ｃおよびプランジャ７２ｂの基端部を内部に収容可能に構成されている。また、スリーブ７２ａは、スペーサ３３の凹部６６に挿入された状態でスペーサ３３によって支持されている。

プランジャ７２ｂは、図５に示すように、円柱状に形成されて、スリーブ７２ａからの先端部側の突出量が増減するようにスリーブ７２ａに対して摺動可能に基端部側がスリーブ７２ａ内に収容されている。また、プランジャ７２ｂの先端部側は、支持板４２の挿通孔６２ｃに挿通されて、先端部の端面が支持板４１に当接している。この場合、上記したように、挿通孔６２ｃにプランジャ７２ｂが挿通された状態では、両者が互いに摺動可能で、かつ挿通孔６２ｃの内面とプランジャ７２ｂの外周面とが密着するように構成されている。このため、挿通孔６２ｃとプランジャ７２ｂとによってスペーサ３３と支持板４１，４２（第１の支持板）との位置決めが行われる。

スプリング７２ｃは、図５に示すように、スリーブ７２ａ内の底部側に収容されて、プランジャ７２ｂを先端部側に向けて付勢する。この場合、同図の例では、スリーブ７２ａとスプリング７２ｃとが同軸となるように配置しているが、スプリング７２ｃとスリーブ７２ａとは必ずしも同軸である必要はなく、多少位置ずれした状態で配置してもよい。

この案内付勢部７２は、スプリング７２ｃの付勢力により、支持板４２とスペーサ３３との間の隙間Ｇ１が拡大する向きにプランジャ７２ｂが支持板４１，４２を付勢する。また、案内付勢部７２は、プランジャ７２ｂがスリーブ７２ａに対して摺動しつつ先端部側の突出量が増減することで、上記した押圧状態において、支持板４１の下面４１ａ（一面）に対して垂直な方向（スリーブ７２ａの筒長方向でもありプランジャ７２ｂの移動方向でもある）に沿って支持板４１，４２およびスペーサ３３が相対的に移動するように、支持板４１，４２およびスペーサ３３を案内する。

電極板１３は、図４，５に示すように、非導電性を有する樹脂材料等によって板状に形成されている。また、電極板１３には、図５に示すように、各プローブ１１の各基端部２３にそれぞれ接触して測定部５（外部装置の一例）との間における電気信号の入出力を行うための複数の電極８１が嵌め込まれており、これらの各電極８１には、図外のケーブルがそれぞれ接続されている。また、電極板１３には、図４，５に示すように、上記した固定ピン３６の挿通が可能な２つの挿通孔８２が形成されている。

このプローブユニット２では、図５に示すように、支持板４１，４２（第１の支持板）が互いに当接した状態で固定ピン３５によって固定されている。また、プローブユニット２では、上記した非接触状態において、隙間調整機構３４の案内付勢部７２のプランジャ７２ｂが支持板４１，４２を付勢することで、スペーサ３３と支持板４２との間に隙間Ｇ１が生じている状態に維持されている。

また、このプローブユニット２では、図３，５に示すように、電極板１３と基端部側支持部３２の支持板４４とが当接した状態（電極板１３と支持板４４との間に隙間が生じていない状態）でスペーサ３３、支持板４３，４４および電極板１３が固定ピン３６によって固定されている。

また、このプローブユニット２では、図５，６に示すように、非接触状態および押圧状態のいずれの状態においてもプローブ１１の基端部２３が電極板１３の電極８１に接触すると共に先端部２１が支持板４１の下面４１ａから突出していない状態に維持されている。また、図６に示すように、押圧状態において支持板４２とスペーサ３３との間の隙間Ｇ１が消失するまでの間にプローブ１１の先端部２１が基板１００に接触するように構成されている。

上記したように、このプローブユニット２では、非接触状態および押圧状態のいずれの状態においてもプローブ１１の基端部２３が電極板１３の電極８１に接触している。つまり、プローブ１１の基端部２３が長さ方向に移動しない（基端部２３の長さ方向の位置が変化しない）状態に維持される。このため、このプローブユニット２では、基端部２３の長さ方向に移動に伴う支持板４４の表面に沿った方向への移動（横方向の振れ）も回避される。したがって、横方向の振れを抑えるために、基端部２３まで絶縁層を形成した高コストのプローブ１１を用いる必要がなく、基端部２３に絶縁層が形成されていない通常（低コスト）のプローブ１１を用いることができる。この結果、このプローブユニット２では、製造コストを低減させることが可能となっている。

また、このプローブユニット２では、図５に示すように、支持板４１〜４４における支持孔５１〜５４の開口面の中心が各支持板４１〜４４に対して傾斜する仮想直線上に位置している。このため、各支持孔５１〜５４に挿通されたプローブ１１は、図５に示す非接触状態においては、仮想直線に沿って延在して各支持板４１〜４４に対して傾斜する姿勢に維持される。

また、このプローブユニット２では、隙間Ｇ１が縮小される押圧状態では、図６に示すように、支持板４２と支持板４３との間の距離が短縮される分だけプローブ１１の中間部２２が湾曲し、その際に生じるプローブ１１の弾性力によって先端部２１が基板１００に対して確実に接触する。

移動機構３は、処理部８の制御に従い、載置台４（載置台４に載置されている基板１００）に対して近接する向きおよび離間する向きにプローブユニット２を移動させるプロービングを実行する。載置台４は、基板１００を載置可能に構成されると共に、載置された基板１００を固定可能に構成されている。測定部５は、プローブ１１を介して入出力する電気信号に基づき、物理量（例えば、抵抗値）を測定する測定処理を実行する。

検査部６は、処理部８の制御に従い、測定部５によって測定された物理量としての抵抗値に基づいて基板１００の良否（導体部の断線や短絡の有無）を検査する検査処理を実行する。記憶部７は、処理部８の制御に従い、測定部５によって測定された抵抗値や検査部６によって行われた検査の結果などを一時的に記憶する。処理部８は、基板検査装置１を構成する各部を制御する。

次に、基板検査装置１を用いて基板１００の検査を行う基板検査方法、およびその際の各部の動作について、図面を参照して説明する。

まず、先端部側支持部３１を下向きにした状態のプローブユニット２を移動機構３に固定する（図１参照）。次いで、載置台４の載置面に基板１００を載置して、続いて、図外の固定具によって基板１００を載置台４に固定する。次いで、基板検査装置１を作動させる。この際に、処理部８が、移動機構３を制御して、基板１００（載置台４の載置面）に対して近接する向き（図１における下向き）にプローブユニット２を降下（移動）させる（プロービングの実行）。

この場合、この状態（非接触状態）のプローブユニット２では、図５に示すように、プローブ１１の基端部２３が電極板１３の電極８１に接触すると共に先端部２１が支持板４１の下面４１ａから突出していない状態に維持されている。また、この状態のプローブユニット２では、同図に示すように、隙間調整機構３４の案内付勢部７２のプランジャ７２ｂによって支持板４１，４２が付勢されて、スペーサ３３と支持板４２との間に隙間Ｇ１が生じている。

続いて、予め決められた移動量だけプローブユニット２が降下させられたときに、支持部１２の先端部側支持部３１の支持板４１の下面４１ａが基板１００に接触する。次いで、移動機構３によってプローブユニット２がさらに降下させられることにより、プローブユニット２が基板１００に向けて押圧される。この状態（押圧状態）のプローブユニット２においても、上記した非接触状態と同様にして、プローブ１１の基端部２３が電極板１３の電極８１に接触すると共に先端部２１が支持板４１の下面４１ａから突出していない状態に維持される。

一方、プローブユニット２の降下に伴い、基板１００に対するプローブユニット２の押圧力の反力によって支持板４１，４２が案内付勢部７２の付勢力に抗してスペーサ３３に近接する向き（上向き）に移動させられる。また、これに伴って、隙間Ｇ１が徐々に減少し、隙間Ｇ１が減少する過程で（隙間Ｇ１が消失するまでの間に）、プローブ１１の先端部２１が基板１００に接触する。また、図６に示すように、支持板４２と支持板４３との間の距離が短縮される分だけプローブ１１の中間部２２が湾曲するため、湾曲によって生じるプローブ１１の弾性力によって先端部２１が基板１００に対して確実に接触する。

ここで、このプローブユニット２では、上記したように、非接触状態および押圧状態のいずれの状態においてもプローブ１１の基端部２３が電極板１３の電極８１に接触している。つまり、プローブ１１の基端部２３が長さ方向に移動しない（基端部２３の長さ方向の位置が変化しない）状態に維持される。このため、このプローブユニット２では、プロービングの際に、プローブ１１の基端部２３の支持板４４からの突出量が増減する（つまり、プローブ１１の基端部２３が支持板４４に対して長さ方向に相対的に移動する）構成とは異なり、支持孔５４の縁部とプローブ１１の基端部２３との摺動による基端部２３の摩耗を確実に回避することが可能となっている。また、このプローブユニット２では、プローブ１１の基端部２３が長さ方向に移動しないため、基端部２３と電極８１との位置ずれの発生を確実に回避することが可能となっている。

続いて、処理部８は、移動機構３を制御して、プローブユニット２の降下を停止させ、次いで、測定部５を制御して、測定処理を実行させる。この測定処理では、測定部５は、各プローブ１１を介して入出力する電気信号に基づいて物理量としての抵抗値を測定する。

続いて、処理部８は、検査部６を制御して検査処理を実行させる。この検査処理では、検査部６は、測定部５によって測定された抵抗値に基づいて導体部の断線および短絡の有無を検査する。次いで、処理部８は、検査結果を図外の表示部に表示させる。

続いて、処理部８は、移動機構３を制御して、プローブユニット２を上昇させる。この際に、案内付勢部７２が支持板４１，４２を下向き（隙間Ｇ１が拡大する向き）に付勢しているため、支持板４１の下面４１ａと基板１００とが接触したまま、支持板４３，４４、スペーサ３３および電極板１３が上昇を開始し、これに伴って隙間Ｇ１が徐々に拡大する。

次いで、離間規制部７１の頭部７１ｃが支持板４２に当接するまで支持板４３，４４、スペーサ３３および電極板１３が上昇（隙間Ｇ１が拡大）したときには、それ以上の隙間Ｇ１の拡大が離間規制部７１によって規制され、支持板４１，４２が支持板４３，４４、スペーサ３３および電極板１３と共に上昇する。

続いて、処理部８は、プローブユニット２が初期位置まで上昇したときには、移動機構３を制御して、プローブユニット２の上昇を停止させる。以上により、基板１００の検査が終了する。次いで、新たな基板１００を検査するときには、新たな基板１００を載置台４に載置して固定し、続いて、基板検査装置１を作動させる。この際に、処理部８が、上記した各処理を実行する。

一方、プローブユニット２に配設されているプローブ１１の一部が破損したときには、次のような手順でプローブ１１を交換する。まず、プローブユニット２を移動機構３から取り外す。次いで、支持板４３，４４、スペーサ３３および電極板１３を固定している固定ピン３６を引き抜いて、電極板１３を支持部１２（支持板４４）から取り外す。続いて、破損したプローブ１１の基端部２３を摘んで支持部１２から引き抜く。次いで、新たなプローブ１１を支持板４４の支持孔５４から挿入して、支持板４３の支持孔５３に挿通させ、続いて、支持板４２の支持孔５２に先端部２１を挿入させる。

この場合、このプローブユニット２では、離間規制部７１および案内付勢部７２（これらを構成する各構成要素）が、スペーサ３３に配設されている。このため、プローブ１１を交換するために電極板１３を支持部１２から取り外す際に、離間規制部７１および案内付勢部７２を取り外す必要がないため、プローブ１１の交換作業の効率を十分に向上させることが可能となっている。

次いで、電極板１３を支持部１２に取り付け、続いて、プローブユニット２を移動機構３に取り付ける。以上によりプローブ１１の交換作業が終了する。

このように、このプローブユニット２および基板検査装置１では、プローブ１１の基端部２３を支持する支持板４３，４４が電極板１３に固定され、非接触状態および押圧状態のいずれの状態においてもプローブ１１の基端部２３が電極８１に接触した状態に維持されている。つまり、このプローブユニット２および基板検査装置１では、プローブ１１の基端部２３が長さ方向に移動しない状態に維持される。このため、このプローブユニット２および基板検査装置１によれば、押圧状態において、プローブ１１の基端部２３の支持板４４からの突出量が増減して支持板４４に対して基端部２３が長さ方向に移動する構成とは異なり、支持板４４における支持孔５４の縁部とプローブ１１の基端部２３との摺動による基端部２３の摩耗を確実に回避することができる結果、プローブユニット２の耐久性を十分に向上させることができる。また、このプローブユニット２および基板検査装置１では、プローブ１１の基端部２３が長さ方向に移動しないため、基端部２３と電極８１との位置ずれの発生を確実に回避することができる。さらに、このプローブユニット２および基板検査装置１では、支持板４４における支持孔５４の縁部とプローブ１１の基端部２３との摺動、および支持板４２における支持孔５２の縁部とプローブ１１の先端部２１との摺動の双方が回避されるため、これらの摺動によってプローブ１１が湾曲した状態から初期状態に戻らない現象（スタック）の発生を確実に防止することができる。

また、このプローブユニット２および基板検査装置１では、支持部１２が、スペーサ３３と支持板４２との間に隙間Ｇ１が生じるように構成されると共に、スペーサ３３と支持板４３，４４とが離間しない状態に固定されている。この場合、支持板４３，４４は電極板１３に固定されているため、このプローブユニット２および基板検査装置１では、押圧状態において支持板４１，４２だけが電極板１３に対して相対的に移動する。一方、支持板４１，４２とスペーサ３３とを固定して、スペーサ３３と支持板４３との間に隙間Ｇ１を生じさせる構成では、電極板１３に対してスペーサ３３および支持板４１，４２の双方が移動する。このような構成と比較して、このプローブユニット２および基板検査装置１では、押圧状態において移動する部分の重量を少なくすることができるため、プロービングをスムーズに行わせることができる。

また、このプローブユニット２および基板検査装置１では、隙間Ｇ１が拡大する向きに支持板４１，４２をスペーサ３３に対して付勢する案内付勢部７２と、支持板４１，４２とスペーサ３３との離間を規制する離間規制部７１とを備えて隙間調整機構３４が構成され、案内付勢部７２および離間規制部７１がスペーサ３３に配設されている。このため、このプローブユニット２および基板検査装置１によれば、プローブ１１を交換するために電極板１３を支持部１２から取り外す際に、離間規制部７１および案内付勢部７２を取り外す必要がないため、プローブ１１の交換作業の効率を十分に向上させることができる。

また、このプローブユニット２および基板検査装置１によれば、押圧状態において支持板４１，４２およびスペーサ３３が相対的に移動する際に支持板４１，４２およびスペーサ３３を支持板４１の下面４１ａに垂直な方向に案内する案内付勢部７２を備えたことにより、プロービングの際の支持板４１，４２およびスペーサ３３の横方向（下面４１ａに沿った方向）への移動を規制することができる。このため、このプローブユニット２および基板検査装置１によれば、基板１００にプローブ１１の先端部２１が接触する際の基板１００に対する先端部２１の位置ずれを確実に防止することができる。

なお、基板検査装置および基板検査方法は、上記の構成および方法に限定されない。例えば、図７，８に示すプローブユニット１０２を採用することもできる。なお、以下の説明において、上記したプローブユニット２と同じ機能を有する構成要素については、同じ符号を付して、重複する説明を省略する。このプローブユニット１０２は、両図に示すように、上記した支持部１２および電極板１３に代えて支持部１１２および電極板１１３を備えて構成されている。

支持部１１２は、図７に示すように、第１の支持板としての支持板１４１，１４２を有する先端部側支持部１３１と、第２の支持板としての支持板１４３，１４４を有する基端部側支持部１３２と、スペーサ１３３とを備えて構成されている。

この支持部１１２では、図７に示すように、スペーサ１３３と支持板１４１，１４２とが離間しない状態でスペーサ１３３および支持板１４１，１４２が固定ピン１３５によって固定されている。また、電極板１１３と支持板１４４とが当接した状態で支持板１４３，１４４および電極板１１３が固定ピン１３６によって固定されている。さらに、この支持部１１２では、スペーサ１３３と支持板１４３との間に隙間Ｇ２が生じるように構成されている。

また、支持部１１２は、スペーサ１３３に配設された離間規制部７１および案内付勢部７２を有する隙間調整機構３４を備えて構成されている。この場合、隙間調整機構３４は、基板１００と支持板１４１の下面１４１ａ（一面）とが接触していない非接触状態において、スペーサ１３３と支持板１４３との間に隙間Ｇ２が生じている状態を維持すると共に、図８に示すように、基板１００と支持板１４１の下面１４１ａとが接触してプローブユニット１０２が基板１００に向けて押圧される押圧状態における隙間Ｇ２の縮小を許容する。

具体的には、隙間調整機構３４は、図７に示すように、離間規制部７１が支持板１４３とスペーサ１３３との予め決められた距離以上の離間を規制し、案内付勢部７２が支持板１４３とスペーサ１３３との間の隙間Ｇ２が拡大する向きに支持板１４３，１４４を付勢する。また、案内付勢部７２は、押圧状態において、支持板１４１の下面１４１ａ（一面）に対して垂直な方向に沿って支持板１４３，１４４とスペーサ１３３とが相対的に移動するように、支持板１４３，１４４およびスペーサ１３３を案内する。

このプローブユニット１０２においても、プローブ１１の基端部２３を支持する支持板１４３，１４４が電極板１１３に固定され、非接触状態および押圧状態のいずれの状態においてもプローブ１１の基端部２３が電極板１１３の電極１８１に接触した状態に維持されている。つまり、このプローブユニット１０２およびプローブユニット１０２を備えた基板検査装置においても、プローブ１１の基端部２３が長さ方向に移動しない状態に維持される。このため、このプローブユニット１０２および基板検査装置によれば、押圧状態において、プローブ１１の基端部２３の支持板１４４からの突出量が増減して基端部２３が支持板１４４に対して長さ方向に移動する構成とは異なり、支持板１４４における支持孔５４の縁部とプローブ１１の基端部２３との摺動による基端部２３の摩耗を確実に回避することができる結果、プローブユニット１０２の耐久性を十分に向上させることができる。また、このプローブユニット１０２および基板検査装置１では、プローブ１１の基端部２３が長さ方向に移動しないため、基端部２３と電極１８１との位置ずれの発生を確実に回避することができる。

また、図９，１０に示すプローブユニット２０２を採用することもできる。なお、以下の説明において、上記したプローブユニット２，１０２と同じ機能を有する構成要素については、同じ符号を付して、重複する説明を省略する。このプローブユニット２０２は、両図に示すように、上記した支持部１２，１１２および電極板１３，１１３に代えて支持部２１２および電極板２１３を備えて構成されている。

支持部２１２は、図９に示すように、第１の支持板としての支持板２４１，２４２を有する先端部側支持部２３１と、第２の支持板としての支持板２４３，２４４を有する基端部側支持部２３２と、スペーサ２３３とを備えて構成されている。

この支持部２１２では、図９に示すように、スペーサ２３３と支持板２４１，２４２とが離間しない状態でスペーサ２３３および支持板２４１，２４２が固定ピン２３５によって固定されている。また、電極板２１３と支持板２４４とが当接した状態で支持板２４３，２４４および電極板２１３が固定ピン２３６によって固定されている。さらに、この支持部２１２では、スペーサ２３３と支持板２４３との間に隙間Ｇ２が生じるように構成されている。

また、支持部２１２は、スペーサ２３３に配設された離間規制部７１、並びに電極板２１３および基端部側支持部２３２とスペーサ２３３との間に配設された案内付勢部７２を有する隙間調整機構３４を備えて構成されている。この場合、隙間調整機構３４は、基板１００と支持板２４１の下面２４１ａ（一面）とが接触していない非接触状態において、スペーサ２３３と支持板２４３との間に隙間Ｇ２が生じている状態を維持すると共に、図１０に示すように、基板１００と支持板２４１の下面２４１ａとが接触してプローブユニット２０２が基板１００に向けて押圧される押圧状態における隙間Ｇ２の縮小を許容する。

具体的には、隙間調整機構３４は、図９に示すように、離間規制部７１が支持板２４３とスペーサ２３３との予め決められた距離以上の離間を規制し、案内付勢部７２が支持板２４３とスペーサ２３３との間の隙間Ｇ２が拡大する向きにスペーサ２３３を付勢する。また、案内付勢部７２は、押圧状態において、支持板２４１の下面２４１ａ（一面）に対して垂直な方向に沿って支持板２４３，２４４とスペーサ２３３とが相対的に移動するように、支持板２４３，２４４およびスペーサ２３３を案内する。

このプローブユニット２０２においても、プローブ１１の基端部２３を支持する支持板２４３，２４４が電極板２１３に固定され、非接触状態および押圧状態のいずれの状態においてもプローブ１１の基端部２３が電極板２１３の電極２８１に接触した状態に維持されている。つまり、このプローブユニット２０２およびプローブユニット２０２を備えた基板検査装置においても、プローブ１１の基端部２３が長さ方向に移動しない状態に維持される。このため、このプローブユニット２０２および基板検査装置によれば、押圧状態において、プローブ１１の基端部２３の支持板２４４からの突出量が増減して基端部２３が支持板２４４に対して長さ方向に移動する構成とは異なり、支持板２４４における支持孔５４の縁部とプローブ１１の基端部２３との摺動による基端部２３の摩耗を確実に回避することができる結果、プローブユニット２０２の耐久性を十分に向上させることができる。また、このプローブユニット２０２および基板検査装置１では、プローブ１１の基端部２３が長さ方向に移動しないため、基端部２３と電極２８１との位置ずれの発生を確実に回避することができる。

また、上記した支持部１２，１１２，２１２に代えて、非接触状態においてスペーサと第１の支持板との間およびスペーサと第２の支持板との間の双方に隙間が生じるように構成した支持部を備えたプローブユニットを採用することもできる。この構成においても、プローブ１１の基端部２３を支持する第２の支持板を電極板に固定して、非接触状態および押圧状態のいずれの状態においてもプローブ１１の基端部２３を電極板の電極に接触した状態に維持することで、上記のプローブユニット２，１０２，２０２と同様の効果を実現することができる。

また、第１の支持板としての２枚の支持板４１，４２を備えた構成例について上記したが、第１の支持板を１枚だけ、または３枚以上備えた構成を採用することもできる。また、第２の支持板としての２枚の支持板４３，４４を備えた構成例について上記したが、第２の支持板を１枚だけ、または３枚以上備えた構成を採用することもできる。

また、各支持孔５１〜５４（第１の支持孔および第２の支持孔）の開口面の中心が各支持板４１〜４４に対して傾斜する仮想直線上に位置するように構成した例について上記したが、各支持孔５１〜５４の開口面の中心が各支持板４１〜４４に対して垂直な直線上に位置するように構成することもできる。また、プローブ１１の先端部２１を支持する第１の支持孔の開口面の中心が各支持板４１〜４４に対して垂直な直線上に位置するように構成すると共に、プローブ１１の基端部２３を支持する第２の支持孔の開口面の中心が各支持板４１〜４４に対して傾斜する仮想直線上に位置するように構成することもできる。この場合、第１の支持板を１枚だけ備えた構成や、第２の支持板を１枚だけ備えた構成を採用するときには、第１の支持板に対して傾斜するように第１の支持孔を形成したり、第２の支持板に対して傾斜するように第２の支持孔を形成したりすることができる。

また、平面視コ字状のスペーサ３３に代えて、直方体状や円柱状などの任意の形状のスペーサを用いる構成を採用することができる。

また、案内部および付勢部の双方の機能を備えた案内付勢部７２を用いる例について上記したが、案内部と付勢部とを別々に設ける構成を採用することもできる。

また、上記の例では、図６，８，１０に示すように、隙間Ｇ１，Ｇ２が消失するまで（支持板４２とスペーサ３３とが接触するまで、または支持板１４２とスペーサ１３３とが接触するまで、または支持板２４２とスペーサ２３３とが接触するまで）プローブユニット２，１０２，２０２を降下させているが、隙間Ｇ１，Ｇ２が生じている状態で（支持板４２とスペーサ３３とが接触する以前、または支持板１４２とスペーサ１３３とが接触する以前、または支持板２４２とスペーサ２３３とが接触する以前に）プローブ１１の先端部２１が基板１００に接触しているときには、その時点でプローブユニット２，１０２，２０２の降下を停止させてもよい。

また、上記したプローブユニット２では、離間規制部７１および案内付勢部７２を、スペーサ３３に配設しているが、これらの一方または双方を支持板４１，４２，（隙間が生じる支持板およびスペーサの少なくとも一方の一例）に配設することもできる。また、離間規制部７１および案内付勢部７２の一方または双方を、スペーサ３３に配設し、かつ支持板４１，４２にも配設することができる。また、これと同様にして、プローブユニット１０２においてスペーサ１３３に配設している離間規制部７１および案内付勢部７２の一方または双方を、支持板１４３，１４４（隙間が生じる支持板およびスペーサの少なくとも一方の一例）に配設することもできるし、離間規制部７１および案内付勢部７２の一方または双方を、スペーサ１３３に配設し、かつ支持板１４３，１４４にも配設することができる。

１ 基板検査装置
２，１０２，２０２ プローブユニット
６ 検査部
１１ プローブ
１２，１１２，２１２ 支持部
１３，１１３，２１３ 電極板
２１ 先端部
２３ 基端部
３３，１３３，２３３ スペーサ
３４，１３４，２３４ 隙間調整機構
４１，４２，１４１，１４２，２４１，２４２ 支持板
４１ａ，１４１ａ，２４１ａ 下面
４３，４４，１４３，１４４，２４３，２４４ 支持板
５１，５２ 支持孔
５３，５４ 支持孔
７１ 離間規制部
７２ 案内付勢部
８１，１８１，２８２ 電極
１００ 基板
Ｇ１，Ｇ２ 隙間

Claims (5)

1. 接触対象に先端部を接触させて電気信号の入出力を行うための複数のプローブと、当該各プローブを支持する支持部と、前記各プローブの各基端部にそれぞれ接触して外部装置との間における前記電気信号の入出力を行うための複数の電極を有する電極板とを備えたプローブユニットであって、
   前記支持部は、第１の支持孔を有して当該第１の支持孔に挿通させた前記プローブの前記先端部を支持すると共に前記接触対象に当該先端部を接触させる際に当該接触対象に一面が接触する第１の支持板と、第２の支持孔を有して当該第２の支持孔に挿通させた前記プローブの前記基端部を支持すると共に前記電極板に当接した状態で当該電極板に固定された第２の支持板と、前記第１の支持板と第２の支持板との間に配設されて当該各支持板を離間させた状態に維持するスペーサと、前記接触対象と前記一面とが接触していない非接触状態において前記スペーサと前記第１の支持板との間および前記スペーサと前記第２の支持板との間の少なくとも一方に隙間が生じている状態を維持すると共に当該接触対象と当該一面とが接触して当該プローブユニットが当該接触対象に向けて押圧される押圧状態における当該隙間の縮小を許容する隙間調整機構とを備え、前記非接触状態および前記押圧状態のいずれの状態においても前記基端部が前記電極に接触しかつ前記先端部が前記一面から突出していない状態に維持すると共に、前記押圧状態において前記隙間が消失するまでの間に前記接触対象に前記先端部が接触するように前記プローブを支持するプローブユニット。
2. 前記支持部は、前記スペーサと前記第１の支持板との間に前記隙間が生じるように構成されると共に、前記スペーサと前記第２の支持板とが離間しない状態に固定されている請求項１記載のプローブユニット。
3. 前記隙間調整機構は、前記隙間が生じる前記支持板および前記スペーサのいずれか一方を他方に対して当該隙間が拡大する向きに付勢する付勢部と、前記隙間が生じる前記支持板と前記スペーサとの予め決められた距離以上の離間を規制する離間規制部とを備えて構成され、
   前記付勢部および前記離間規制部は、前記隙間が生じる前記支持板および前記スペーサの少なくとも一方に配設されている請求項１または２記載のプローブユニット。
4. 前記隙間が生じる前記支持板および前記スペーサが前記押圧状態において相対的に移動する際に当該前記支持板および当該スペーサを前記一面に垂直な方向に案内する案内部を備えている請求項１から３のいずれかに記載のプローブユニット。
5. 請求項１から４のいずれかに記載のプローブユニットと、前記接触対象としての基板に接触させた前記プローブユニットの前記プローブを介して入力した電気信号に基づいて当該基板を検査する検査部とを備えている基板検査装置。

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