JP2010060310A - 基板検査治具及びその電極部 - Google Patents

Abstract

【課題】 安定した導通接触状態となる電極部を備える基板検査治具の提供。
【解決手段】 基板検査治具１は、一方の端部が検査点に圧接される導電性を有する複数の棒状部材２と、他方の端部と導通接続するために該他方の端部と対向して配置された電極部４１を備える、基板検査装置に電気的に接続される電極体４と、棒状部材２の一方の端部を所定検査点に案内する案内孔３１１と、該棒状部材の他方の端部を所定電極部４１に案内する接続孔３５１を有する保持体３を有してなり、電極部４１は、棒状部材２の他方の端部と導通接続するために、該他方の端部の表面と接触するとともに該棒状部材の長軸方向に伸縮するコイルばね４１０と、コイルばね４１０と導通接続するとともに基板検査装置と電気的に接続される導線部４４を有し、コイルばね４１０は、棒状部材２の他方の端部に導通接触する粗巻部４１１と、該粗巻部と連続するとともに導線部４４と電気的に接続される蜜巻部４１２から形成されていることを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、基板検査治具及び電極部に関し、より詳しくは、簡単な構造で基板検査治具及びその基板検査治具に用いられる電極部に関する。
尚、本発明はプリント配線基板に限らず、例えば、フレキシブル基板、多層配線基板、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ用のガラス電極板、及び半導体パッケージ用のパッケージ基板やフィルムキャリアなどの種々の基板や半導体ウェハなどに形成される電気的配線の検査に適用でき、本明細書では、それら種々の被検査基板を総称して「基板」という。

従来、基板上に設けられる配線パターンは、その回路基板に搭載されるIC等の半導体や抵抗器などの電気・電子部品に電気信号を正確に伝達する必要があるため、その部品を実装する前に検査対象となる配線パターンに設けられた検査点間の抵抗値を測定して、その良否が判断される。

このような判定検査には、配線パターンの断線及び短絡を検査する検査方法が実施されている。このような断線の検査では、検査対象となる配線パターンの2箇所以上の端点に設けられる検査点に、夫々1つずつ接触子を当接させ、その接触子間に所定レベルの測定用電流を流すことによって、その接触子間の電圧値を測定し、この電圧値と予め定められた閾値を比較することにより良否の判定が行われている。

例えば、このような検査に用いられる基板の検査治具には以下のものが存在する。
特許文献１に記載される「導電性接触子」では、図３の実施例において、コイルばね（明細書中の符号１６）の一端側に針状体（明細書中の符号１３）と他端（明細書中の符号１６ａ）はリード線とした検査治具が開示されている。
特許文献２に記載される「テェッカーヘッド」では、図２の実施例において、導線（明細書中の符号１５）とばね（明細書中の符号１４）の他端とが半田付けされ、一端がピン（明細書中の符号１０）の他端に接触接続した検査治具が開示されている。
特許文献３に記載される「多点測定用導電性接触子ユニット」では、針状体（明細書中の符号３）を電極部に案内するためにリセプタクル支持体（明細書中の符号１）、複数枚の中間ガイド体（明細書中の符号６〜１０）及び先端部の案内体（明細書中の符号１１）が一体的に積層される検査治具が開示されている。

特開平6-148236 特開平11-64378 特開平5-215773

しかしながら、特許文献１の図３の構成では、ばね材料は弾性率が高くリード線としては組立と配線作業が容易でない。特許文献２に開示される構造では、ばねと導線とが半田付けまたは溶接により一体とされているが、作業が容易でなく接合点の局部に応力が掛かり破断の要因となる。特許文献３に開示された構造では、リセプタクル内の圧縮コイルばねの交換と保守が容易でない。上記の各々の問題がある。
近年、基板の微細化と高密度化が進み、接触子の微細化（高単価化する）と検査点の増加とが相乗して、全体価格が騰貴し基板検査治具のコストが重要な課題となっている。
一つの形態として、多層基板製造法のビルドアップ工法が微細高密度基板において主流になり、ビア（層間接続）の抵抗値を四端子測定（１つの検査点に電流用と電圧用の２本の接触子を設定）する要求が増え接触子を２倍にすることになり、コストとピッチを最小化する必要がある。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたもので繊細ピッチにも少ない部品点数で加工、組立及び保守を容易に行なうことができ、コスト低減ができる基板検査治具及び電極部を提供する。
特に電極体の構造を工夫することにより、接触子を検査点と電極部に安定して接続可能とすることができる。

請求項１及び５記載の発明によれば、電極部が棒状部材の表面と導通接触するとともに該棒状部材の長軸方向に伸縮するコイルばねを有するので、電極体側で棒状部材を押圧する力を得ることができるので、接触子となる棒状部材を安定して電極部と検査点に圧接することができるので確実に導通接触して保持することができるとともに、導線部と密巻部を容易に導通接続させることができ、コイルばねの伸縮時の応力は粗巻部が吸収し密巻部の接合部での断線が避けられて、コイルばねの寿命まで電極部を使用することができる。
請求項２記載の発明によれば、保持体が中間板を有するように形成され、棒状部材に大径部が形成されるので、中間板が棒状部材の大径部を電極部側へ押圧することになり、電極体に保持体を装着させた場合に予圧を与えて電極部へ接触子を接触させることができる。
請求項３記載の発明によれば、 保持体は所定の幅を有して形成されているため、棒状部材となる接触子を傾斜させることができ、検査点の位置を電極部に比べ小さくすることができ、微小ピッチの検査が容易でコストを低減することができ、保持体が着脱可能で組立及び接触子の交換が容易にできる。
請求項４記載の発明によれば、半田めっき導電線で形成されるため、導線部とコイルばねを接続するために溶接等で半田は容易に溶融し接続を確実することができる。

本発明を実施するための最良の形態を説明する。
図１は、本発明に係る基板検査治具１を使用する場合の全体の概略構成を示している。この図１では、基板検査治具１は、接触子となる複数の棒状部材２、これら棒状部材２を多針状に保持する保持体３、この保持体３を支持するとともに棒状部材２と接触して導通となるコイルばね４１０を有する電極体４、コイルばね４１０とコネクタ４５を接続する導線部４４及びベース板４６を示している。
本発明は、この基板検査治具１に関する発明であり、特に導線部４４とコイルばね４１０の接合に拠る電極部４１の構造に関する。
尚、図１は概略を示す図であり、棒状部材２の本数や導線部４４の本数は特に限定されるものではない。また、図面中で示される棒状部材２やコイルばね４１０は、説明の都合上一本分の構造しか開示しておらず、実際の基板検査治具１では複数の棒状部材２や対応する複数のコイルばね４１０を有している。

図２は、本発明にかかる基板検査治具１が組み立てられた際の断面図であり、第１実施例にあたる。
この棒状部材２は、保持体３に保持され、一方が基板に設定される検査点（図示せず）に導通接触され、他方が後述するコイルばね４１０と導通接触が形成されている。この棒状部材２は、検査点からコイルばね４１０へ、またはコイルばね４１０から検査点へ電気信号の伝送を行うことになる。

棒状部材２は棒状に形成される細長の部材であり、特に限定されていないが円柱形状に形成された材料が好ましく、両端部を加工形成し、他端側に大径部２１がある。
この長尺の棒状部材２は、導電性を有する部材（導電物質）で形成されており、例えば、ＳＫ鋼(SKH)、ベリリウム銅（BeCu）をあげることができる。棒状部材２は、検査点とコイルばね４１０にその両側が圧接された場合に、略撓みが無い程度の強度を有することが好ましい。このような強度を有することで、コイルばね４１０の付勢により検査点に圧接状態を維持することができ、コイルばね４１０の伸縮方向の圧接力を提供することができる。
この棒状部材２１の長さや径の大きさは、特に限定されるものではなく使用者により適宜に設定されるが、例えば、その長さを、３０〜４０ｍｍに形成されることができ、また、その径の大きさを、０．２〜０．４ｍｍに形成することができる。

コイルばね４１０は粗巻部４１１と密巻部４１２から形成されて、密巻部４１２に導線部４４の一方端が挿入されて溶接等で接合することで、接合部４１３が形成されている。導線部４４の他端はコネクタ４５の該当する端子に結線されて、基板検査装置に接続されるので、コイルばね４１０は基板検査治具１の電極体４に保持されて電極部４１と同じ機能をする。
このコイルばね４１０は、ピアノ線、ステンレス鋼、ベリリウム銅（BeCu）やタングステン（W）などの導電性を有する部材で金めっき処理されていることが接触接続と半田接合にも好ましい。

導線部４４の導電線は半田めっきがされているのが好ましい。コネクタ４５の端子と半田付けを行なう場合、予備半田作業が要らず作業が簡単である。コイルばね４１０の密巻部４１２と溶接等の接合する場合、半田の溶融温度が低く半田めっきが溶融して接合が容易で確実となる。
このように形成されたコイルばね４１０の伸縮時の応力は、粗巻部２２２の全体に掛り、接続部４１３に掛かる集中応力を避けてコイルばね４１０の物理的寿命を確保することができる。

本発明の電極部４１は、上記の如く、コイルばね４１０の粗巻部４１１の端面を一方端とし、他方側から密巻部４１２に導線部４４を接合した接合部４１３を具備して直列接続になる。

図１の電極体４は、コイルばね４１０、コイルばね収容板４２、導線部４４、導線部保持板４３、コネクタ４５を有してなり、ベース板４６に支持されている。
コイルばね収容板４２は、コイルばね収容孔４２１を有しコイルばね４１０の外径より大きい径をから形成される。
導線部保持板４３は、導線部４４の外径より僅かに大きい孔を有しており、この孔に導線部４４を挿通させることができる。そして、接合部４１３の他端の端部を支持し、コイルばね４１０の荷重を受けている。

保持体３は、複数の棒状部材２を保持する。この保持体３は、各棒状部材２の一端を予め設定される検査点へ案内し、各棒状部材２の他端を予め設定されるコイルばね４１０へ案内する。
この保持体３は、複数の絶縁板材で形成されることが好ましい。図２で示される保持体３では、案内板３１、第一中間板３２、第二中間板３３、接続板３５、円柱３６を有している。

案内板３１は、棒状部材２の一端を検査点へ案内するための案内孔３１１を有している。この案内孔３１１は、棒状部材２の径よりも僅かに大きく形成されている。このため保持体３に装着した場合には、保持体３の案内板３１の案内孔３１１から棒状部材２が突出された状態になる。この場合、複数の棒状部材２の検査点の最小ピッチは案内孔３１１の径と絶縁壁３１２の厚さの和になる。
なお、図２で示される案内孔３１１は、径の相違する二つの孔を連通連結することで形成されているが、複数の相違する径の孔を連通連結することで形成しても、一つの径を有する孔から形成されてもよい。
そして、複数の検査点の位置に対し各々に対応するコイルばね４１０の位置は棒状部材２を傾斜させることで移動することができる。これは大径部２１及びコイルばね収容孔４２１（後述する）の最小配置ピッチ（検査点の最小ピッチより大きい）に拠り広い配置に移動することができる。これは、棒状部材２が長いことと案内孔３１１の径がコイルばね孔４２１の径より小さいことを利用して、微小ピッチの検査を容易にする。

中間板３４は複数枚の構成が好ましい。図２では第一中間板３２と第二中間板３３からなる。棒状部材２を圧接した場合、第一中間板は棒状部材２１の撓みによる隣接する棒状部材２１との短絡を防止する機能もある。
第二中間板３３は、棒状部材２を保持体３に装着する場合、接続板３５の接続孔３５１から棒状部材２を第一中間孔３２１へ挿入する場合の案内をし、大径部２１の通過を係止する第二中間孔３３１を有する。
この中間孔３４１の径は、案内孔３１１より大きく、大径部２１より小さく形成されることが好ましく、中間板３４を貫通して形成される。そして、位置は案内孔３１１と接続孔３５１を結ぶ直線上にあるのが好ましい。

接続板３５は、棒状部材２の他方端を所定のコイルばね４１０へ案内する。この接続板３５は、大径部２１の径よりも径が大きい接続孔３５１を有する。

接続板３５と第二中間板３３の間は少しの間隔のあることが好ましく、円柱３６は複数個所に設定される。第二中間板３３と第一中間板３２及び第一中間板３２と案内板３１の間は所定の間隔のあることが好ましく、円柱３６は複数個所に設定される。円柱の構造と長さに拠り各絶縁板を同軸に組立ることができる。同軸を確実にするには全ての絶縁板を貫通する複数の貫通円柱を別に設定することが好ましい。円柱３６について詳述していないが用途により使い分けている。

保持体３は、案内板３１、第一中間板３２、第二中間板３３及び接続板３５を有してなるが、保持体３は容易に電極体４から着脱自在にする複数の基準ピンが電極体４に固定されている。このように、保持体３が着脱自在に形成されていることにより、棒状部材２を保持体３に装着する場合には、電極体４から保持体３を取り外し、接続板３５の接続孔３５１を上側に、且つ案内板３１の案内孔３１１を下側に配置して、棒状部材２の一方の端部を下に向けて接続孔３５１から落とし入れることにより、棒状部材２が保持体３に保持されることになる。

この保持体３を電極体４に固定する場合には、電極体４に収納されたコイルばね４１０は保持体３から棒状部材２をとおして押圧されて収縮して付勢状態で保持されることになる。つまり、棒状部材２は、検査点に接触される前に押圧されて、コイルばね４１０が付勢状態の所定の初期荷重で保持されている。そして、棒状部材２は、案内板３１から所定量が均一に突出して保持される。

図２で示される実施形態では、大径部２１は、棒状部材２の外周に円筒部材が接合されて形成されている。この様に大径部２１に相当する部材を付加する製作法はコスト低減に好ましい。

第２実施形態として、図３ａについて説明する。この大径部２１は、密巻きのコイルばねを棒状部材２に溶接接合したものでる。大径部２１に相当するものであれば良い。

第３実施形態として、図３ｂについて説明する。この大径部２１は、棒状部材２をかしめ加工して形成されている。

各実施例に使用の部材のめっき処理について、棒状部材２及びコイルばね４１０は金めっき仕上げが好ましい。本発明の機能として接触接続の信頼性に欠かせない導電性部材に対する表面処理である。

次に本発明にかかる基板検査治具の組立について説明する。
基板検査治具１は電極体４と保持体３が着脱自在に構成されており、個別に平行して作業が可能である。
保持体３の組立について、接続板３５に円柱３６を複数箇所に固定して、次に第二中間板３３を積層し円柱３６を固定する。円柱３６を使用することで積層した各板は同軸上に組立ができる構成になっている。そして第一中間板３２を積層し円柱３６を固定する。最後に案内板３１を積層し固定する。これで保持体３の組立は完了する。

棒状部材２の装着について、保持体３の案内板３１を下側に、接続板３５を上側にして保持体３を保持する。そして棒状部材２の一方端部を接続孔３５１に挿入し、次に該当する第二中間孔３３１と第一中間孔３２１に挿入する。最後に該当する案内孔３１１に挿入する。全ての接続孔３５１に棒状部材２が装着する。
保持体３の装着について、電極体４と保持体３を９０度回転し、棒状部材２が水平になる状態で対抗させて、保持体３を基準ピンに合わせて積層し固定する。

電極体４の組立について、先に導線部保持板４３にコイルばね収容板４２を積層し固定する。コイルばね４１０から延びる導線部４４の他方の端部をコイルばね収容板４２のコイルばね孔４２１に挿入し、導線部保持孔４３１を貫通させて、コイルばね４１０をコイルばね収容孔４２１に収容する。そして導線部４４の他端を該当するコネクタ４５の端子に半田付け等で接合する。これを全てのコイルばね孔４２１について行なう。
棒状部材２の交換について、基板検査治具１を９０度以上回転して、保持体３を取り外す。次に不良の棒状部材２を取り外し、良品の棒状部材２を挿入する。この交換を不良箇所全てについて行なう。最後に保持体３を装着する。以上が、本発明に係る治具の組立である。

本発明に係る基板検査治具を使用する場合の一実施形態の概略構成を示している。 本発明にかかる第１実施例の基板検査治具が組み立てられた際の断面図である。 本発明にかかる第２実施例の接触子の断面図である。

符号の説明

１・・・・基板検査治具
２・・・・棒状部材
２１・・・大径部
３・・・・保持体
３１・・・案内板
３２・・・第一中間板
３３・・・第二中間板
３５・・・接続板
３６・・・円柱
４・・・・電極体
４１・・・電極部
４１０・・コイルばね
４１１・・粗巻部
４１２・・密巻部
４１３・・接合部
４２・・・コイルばね収容板
４２１・・コイルばね収容孔
４３・・・導線部保持板
４４・・・導線部
４５・・・コネクタ

Claims (5)

1. 被検査基板の電気的特性を検査するために、基板検査装置と該被検査基板の配線パターンに設けられている複数の検査点との間の電気的導通を得るための基板検査治具であって、
   前記基板検査治具は、
   両端に電気的導通を図る端部を有し、一方の端部が前記検査点に圧接される導電性を有する棒状部材を複数備える棒状部材群と、
   前記棒状部材群の夫々の棒状部材の他方の端部と導通接続するために、該他方の端部と対向して配置された電極部を備える、前記基板検査装置に電気的に接続される電極体と、
   前記棒状部材の一方の端部を所定検査点に案内する案内孔と、該棒状部材の他方の端部を所定電極部に案内する接続孔を有する保持体を有してなり、
   前記電極部は、
   前記棒状部材の他方の端部と導通接続するために、該他方の端部の表面と接触するとともに該棒状部材の長軸方向に伸縮するコイルばねと、
   前記コイルばねと導通接続するとともに前記基板検査装置と電気的に接続される導線部を有し、
   前記コイルばねは、前記棒状部材の他方の端部に導通接触する粗巻部と、該粗巻部と連続するとともに前記導線部と電気的に接続される蜜巻部から形成されていることを特徴とする基板検査治具。
2. 前記保持体は、所定間隔を有して配置される少なくとも3枚の板状部材からなり、
   該3枚の板状部材は、
   前記棒状部材の一方の端部を検査点に案内するための案内孔を有する案内板と、
   前記棒状部材の他方の端部を前記電極部に案内するための接続孔を有する接続板と、
   前記案内板と前記接続板の間に配置され、前記棒状部材を前記接続孔から前記案内孔に案内する中間孔を有する中間板を備え、
   前記棒状部材は、前記中間孔よりも径の大きい大径部を前記接続板側に有することを特徴とする請求項１記載の基板検査治具。
3. 前記案内孔のピッチが前記接続孔のピッチよりも短く形成されていることを特徴とする請求項１記載の基板検査治具。
4. 前記導線部は、半田めっき導電線で形成されていることを特徴とする請求項１記載の基板検査治具。
5. 被検査基板の電気的特性を検査するために、基板検査装置と該被検査基板の配線パターンに設けられている複数の検査点との間の電気的導通を接触子で得るための基板検査治具における棒状部材の接触子と導通接触する電極体の構造であって、
   前記電極部は、
   前記棒状部材の他方の端部と導通接続するために、該他方の端部の表面と接触するとともに該棒状部材の長軸方向に伸縮するコイルばねと、
   前記コイルばねと導通接続するとともに前記基板検査装置と電気的に接続される導線部を有し、
   前記コイルばねは、前記棒状部材の他方の端部に導通接触する前記粗巻部と、該粗巻部と連続するとともに前記導線部と電気的に接続される蜜巻部から形成されていることを特徴とする基板検査治具の電極構造。
   

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