プローブユニット構造
【課題】接触抵抗の不安定さを解消でき、被検査体との測定精度に優れた低コストのプローブユニット構造を提供する。
【解決手段】ガイドプレート２０に装着された複数のリード線一体型のワイヤー型プローブ１０の先端１１を被検査体に押し当て、湾曲したプローブ１０の反発力を検査圧力として利用し、プローブ１０の後端１２側をリード線として利用するプローブユニット構造１であり、ガイドプレート２０を構成する複数のプレートは、被検査体側から、プローブ先端１１を所定長さＬ１だけ突出させるプローブ先端側プレート２１と、プローブ先端側プレート２１から離間して配置され、そのプローブ先端側プレート２１との間でプローブ１０が湾曲する湾曲部１３の長さＬ２を決定する中間プレート２２と、中間プレート２２から離間して配置され、その中間プレート側にスライド可能な調整機構を有し且つプローブ１０を固定するプローブ後端側プレート２３とを有する。
【解決手段】ガイドプレート２０に装着された複数のリード線一体型のワイヤー型プローブ１０の先端１１を被検査体に押し当て、湾曲したプローブ１０の反発力を検査圧力として利用し、プローブ１０の後端１２側をリード線として利用するプローブユニット構造１であり、ガイドプレート２０を構成する複数のプレートは、被検査体側から、プローブ先端１１を所定長さＬ１だけ突出させるプローブ先端側プレート２１と、プローブ先端側プレート２１から離間して配置され、そのプローブ先端側プレート２１との間でプローブ１０が湾曲する湾曲部１３の長さＬ２を決定する中間プレート２２と、中間プレート２２から離間して配置され、その中間プレート側にスライド可能な調整機構を有し且つプローブ１０を固定するプローブ後端側プレート２３とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リード線一体型のワイヤー型プローブを使用したプローブユニット構造に関し、さらに詳しくは、低コストで、被検査体との測定精度に優れたプローブユニット構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話等に使用される高密度実装基板、又は、パソコン等に組み込まれるＢＧＡ（Ball Grid Array）やＣＳＰ（Chip Size Package）等のＩＣパッケージ基板等、様々な回路基板が多く用いられている。このような回路基板は、実装の前後の工程において、例えば直流抵抗値の測定や導通検査等が行われ、その電気特性の良否が検査されている。電気特性の良否の検査は、電気特性を測定する検査装置に接続された検査装置用治具（以下、「プローブユニット」という。）を用いて行われ、例えば、プローブユニットに装着されたピン形状のプローブ針の先端を、その回路基板の電極（以下「被測定体」ともいう。）に接触させることにより行われている（例えば特許文献１を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３２２３６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１の図６、図７及び図９には、各種形態のプローブ針１，１０１を装着したプローブユニット１０，１１０が記載されているが、プローブユニット１０，１１０に組み付けられたプローブ針１，１０１はリード線５０，１５０に接触し、測定時の電気信号はそのリード線５０，１５０を経て検査装置に送られる。
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１等に記載の従来型のプローブユニットでは、プローブとリード線とが分かれており、接触圧力が変動したり接触自体が繰り返されたりすることにより、プローブとリード線との接触抵抗が不安定になるという問題がある。同様に、被検査体に接触するプローブ先端やリード線に接触するプローブ後端が汚れや酸化等により電気接触性が悪化した場合は、プローブを交換しなければならなかった。
【０００６】
また、従来型の４端子抵抗測定用プローブユニットは、一つのプレート穴にプローブを１本差し込む構造であるため、プレート穴の径を小さくするとともにプレート穴の間隔を狭める必要があり、その結果、小さい径の穴を数多く穴開けしなければならず、穴加工コストが高かった。一方、低コストの４端子抵抗測定用プローブユニットとして、プレート穴の径を大きくし、一つのプレート穴に複数本のプローブを差し込む構造も考えられるが、同一穴に差し込んだ各プローブ先端と各リード線に対応するリード線との安定接続が不安定且つ困難になるため、実用できていなかった。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決したものであって、その目的は、接触抵抗の不安定さを解消でき、被検査体との測定精度に優れた低コストのプローブユニット構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決する本発明のプローブユニット構造は、ガイドプレートに装着された複数のプローブの先端を被検査体に押し当て、湾曲したプローブの反発力を検査圧力として利用し、該プローブの後端側をリード線として利用するプローブユニット構造であって、前記プローブは、金属線と該金属線上に設けられた絶縁層とを有するリード線一体型のワイヤー型プローブであり、前記ガイドプレートは、前記プローブを差し込む穴が形成された複数のプレートで構成され、前記複数のプレートは、前記被検査体側から、プローブ先端を所定長さだけ突出させるプローブ先端側プレートと、該プローブ先端側プレートから離間して配置され、該プローブ先端側プレートとの間で前記プローブが湾曲する湾曲部の長さを決定する中間プレートと、該中間プレートから離間して配置され、該中間プレート側にスライド可能な調整機構を有し且つ前記プローブを固定するプローブ後端側プレートと、を少なくとも有することを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、プローブの先端が被検査体に押し当たり、プローブの後端側をリード線として利用するリード線一体型のワイヤー型プローブを使用するので、従来のようなプローブとリード線との接触抵抗の不安定さが問題になることがない。さらに、ガイドプレートを構成する複数のプレートが、上記したプローブ先端側プレートと中間プレートとプローブ後端側プレートとを有するので、例えばプローブ先端が汚れ又は酸化してプローブ先端を研削し、そのプローブ先端の突出長さが短くなってしまった場合に、プローブ後端側プレートを中間プレート側にスライドさせることにより、従来のようにプローブピンを交換しなくてもプローブ先端及びプローブ先端の突出長さを元の状態に再生できる。その結果、定期的又は不定期にプローブ先端を研削すればプローブの交換も不要となり、しかも、従来のようなプローブピンの長さバラツキに基づいた突出長さの不均一さを原因とする被検査体への接触圧力の変化もないという格別の利点があるので、一定の接触圧力で被検査体に押し当てることができ、被検査体との測定精度に優れた低コストのプローブユニット構造を提供することができる。
【００１０】
本発明のプローブユニット構造において、前記プローブ後端側プレートが有する調整機構は、前記プローブ先端が前記被検査体に押し当たって汚れ又は酸化等した場合に、前記プローブ先端を研削し、研削して短くなった突出長さを元の突出長さに戻すために前記中間プレート側にスライドさせる調整機構であるように構成する。
【００１１】
本発明のプローブユニット構造において、前記検査圧力の調整は、前記プローブ先端側プレートと前記中間プレートとの間の距離を変化させて行うように構成する。
【００１２】
本発明のプローブユニット構造において、前記プローブ先端側プレート、前記中間プレート、及び前記プローブ固定プレートは、それぞれ少なくとも１枚以上のプレートで構成されているように構成する。
【００１３】
本発明のプローブユニット構造において、前記複数のプローブに開けられた穴は、１本以上３本以下のプローブを差し込むことができる所定の直径で開けられているように構成する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のプローブユニット構造によれば、リード線一体型のワイヤー型プローブを使用するので従来のようなプローブとリード線との接触抵抗の不安定さが問題になることがなく、さらに、例えばプローブ先端が汚れ又は酸化してプローブ先端を研削し、そのプローブ先端の突出長さが短くなってしまった場合に、プローブ先端側プレートを中間プレート側にスライドさせることにより、従来のようにプローブピンを交換しなくてもプローブ先端側を元の状態に再生できるので、定期的又は不定期にプローブ先端を研削すればプローブの交換も不要となる。さらに、従来のようなプローブピンの長さバラツキに基づいた被検査体への接触圧力の変化もないので、一定の接触圧力で被検査体に押し当てることができ、被検査体との測定精度に優れた低コストのプローブユニット構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明のプローブユニット構造の基本構造の一例を示す模式的な正面図である。
【図２】本発明のプローブユニット構造を被検査体側から見たときの例を示す模式的な平面図である。
【図３】本発明のプローブユニット構造において、多数のワイヤー型プローブを装着した実施態様の模式的な正面図である。
【図４】図１で例示した本発明のプローブユニット構造の組み立て手順の態様を示す模式的な正面図である。
【図５】図４で示した組み立て手順後の態様を示す模式的な正面図である。
【図６】本発明のプローブユニット構造によって被検査体の電気特性を検査する態様を示す模式的な断面構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明のプローブユニット構造について図面を参照しつつ説明する。
【００１７】
図１は、本発明のプローブユニット構造の基本構造の一例を示す模式的な正面図である。図２は、本発明のプローブユニット構造を被検査体側から見たときの例を示す模式的な平面図である。図３は、本発明のプローブユニット構造において、多数のワイヤー型プローブを装着した実施態様の模式的な正面図である。図４は、図１で例示した本発明のプローブユニット構造の組み立て手順の態様を示す模式的な正面図であり、図５は、図４で示した組み立て手順後の態様を示す模式的な正面図である。図６は、本発明のプローブユニット構造によって被検査体の電気特性を検査する態様を示す模式的な断面構成図である。なお、本発明は図示の実施形態に限定されるものではない。
【００１８】
本発明のプローブユニット構造１は、図１及び図３に示すように、ガイドプレート２０に装着された複数のプローブ１０の先端１１を被検査体５０に押し当て、湾曲したプローブ１０の反発力を検査圧力として利用し、プローブ１０の後端１２側をリード線として利用する構造に係るものである。そして、その特徴とするところは、プローブ１０が、金属線１５と、金属線１５上に設けられた絶縁層１６とを有するリード線一体型のワイヤー型プローブであること、及び、ガイドプレート２０が、プローブ１０を差し込む穴２４が形成された下記の複数のプレート（２１，２２，２３）で構成されていることにある。
【００１９】
ガイドプレート２０を構成する複数のプレートは、被検査体５０（図６参照）側から、プローブ先端１１を所定長さＬ１だけ突出させるプローブ先端側プレート２１と、プローブ先端側プレート２１から離間して配置され、そのプローブ先端側プレート２１との間でプローブ１０が湾曲する湾曲部１３の長さＬ２を決定する中間プレート２２と、中間プレート２２から離間して配置され、その中間プレート側にスライド可能な調整機構（図示しない）を有し且つプローブ１０を固定するプローブ後端側プレート２３とを少なくとも有している。
【００２０】
本発明のプローブユニット構造１において、図２（Ａ）に示すように、一つのプレート穴２４に２本のプローブ１０ａ，１０ｂを差し込む場合は主に４端子抵抗測定用として好ましく用いることができ、図２（Ｂ）に示すように、一つのプレート穴２４に１本のプローブ１０を差し込む場合は主に２端子抵抗測定用として好ましく用いることができ、図２（Ｃ）に示すように、一つのプレート穴２４に３本のプローブ１０ａ，１０ｂ，１０ｃを差し込む場合は主に４端子抵抗測定用として好ましく用いることができる。
【００２１】
なお、図１において、符号１４は、プローブ１０がリード部として機能する領域を指し、符号３１は、プローブ１０をプローブ先端側プレート２３に固定する接着剤を指し、符号４０は、検査装置を指している。
【００２２】
以下、各構成要素について説明する。
【００２３】
（リード線一体型のプローブ）
プローブ１０は、リード線一体型のワイヤー型プローブである。ここでの「ワイヤー型」は従来の短いピン型プローブに対して、ある程度の長さを持っていることを表す用語として用い、「リード線一体型」はピン型プローブとリード線とで構成された従来の信号伝達導体構造に対する用語として用いている。すなわち、リード線一体型のワイヤー型プローブとは、従来のようにプローブとリード線とが分かれておらず、接触圧力が変動したり接触自体が繰り返されたりすることによりプローブとリード線との接触抵抗が不安定になるという問題が生じない長尺の信号伝達導体であって、金属線１５と、金属線１５上に設けられた絶縁層１６とを有するものである。
【００２４】
金属線１５は、所定の長さに加工されてなる線状導体であり、高い導電性と高い弾性率を有する金属線（「金属ばね線」ともいう。）を切断加工して形成されている。金属線１５に用いられる金属としては、広い弾性域を持つ金属を挙げることができ、例えばベリリウム銅等の銅合金、タングステン、レニウムタングステン、鋼（例えば高速度鋼：ＳＫＨ）等を好ましく用いることができる。金属線１５が弾性材で構成される理由は、本発明のプローブユニット構造１がプローブ１０の先端１１を被検査体５０に押し当て、湾曲したプローブ１０の反発力を検査圧力として利用しているからである。
【００２５】
プローブユニット構造１においては、被検査体５０に押し当たるプローブ先端１１の長さと、被検査体にプローブ先端１１が押し当たって湾曲する湾曲部１３の長さと、リード線として機能するリード部１４の長さとを少なくとも確保する必要があるので、プローブ１０はある程度の長さが必要であり、特にリード部１４が長い必要があるため、金属線１１の長さとしては、数百ｍｍ、例えば２００ｍｍ程度から５００ｍｍ程度の長さは最低限必要である。こうした長さの金属線１５は、先端１１から後端１２まで継ぎ目がないものが通常用いられるが、融着やカシメ等によって継ぎ目を持たせたものであってもよい。ただし、継ぎ目を持たせる場合は、リード部１４である必要がある。
【００２６】
金属線１５は、通常、上記の金属が所定の径の線状導体となるまで冷間又は熱間伸線等の塑性加工が施される。金属線１５の外径は、接触させる被検査体の大きさ、プレート穴２４の直径、プレート穴への挿入本数、リード線としての取り扱い易さ等によって任意に設定されるが、通常、２０μｍ以上５００μｍ以下、好ましくは２５μｍ以上２００μｍ以下の範囲内から任意に選択することができる。なお、金属線１５の先端側の端部と後端側の端部の形状は特に限定されないが、図５（Ｂ）に示すように、使用時に研削されるので、通常は平坦面又はやや湾曲した平面形状であればよい。
【００２７】
（絶縁層）
絶縁層１６は、金属線１５上に設けられる。絶縁層１６は、基本的には、被検査体５０の電気特性を検査する際のプローブ同士の接触を防いで短絡を防止するように作用するものであるが、更に加えて、プローブ全体としての被膜強度と耐電圧を確保するとともに、プローブユニットへの装着時や使用時の穴への挿入の容易化、摺動不良・検査不良の低減等を実現するために設けられる。さらに、この絶縁層１６は、図２（Ａ）（Ｃ）に示すように、プレート穴２４に２本以上挿入される場合には、同時に挿入された他のプローブ１０の金属線１５との間に所定の絶縁ギャップ（間隔）を確保するために設けられる。その絶縁ギャップは、隣り合うプローブ１０の絶縁層１６の厚さとなる。絶縁層１６は、単層構造であってもよいし、多層構造であってもよい。多層構造で絶縁層１６を構成する場合は、絶縁性の異なる層で構成してもよいし、滑り性を付与する層を外層に形成してもよいし、熱融着性を有する層を外層に形成してもよい。
【００２８】
絶縁層１６の構成材料は特に限定されないが、例えばポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエステルイミド樹脂及びポリアミドイミド樹脂から選ぶことができ、より耐熱性を持たせる場合にはポリエステルイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂等を選ぶことができる。また、エポキシ樹脂やアクリル樹脂等であってもよい。また、多層構造としたときの外層として、滑り性を確保する層を形成する場合には、フッ素系の樹脂材料を用いることができ、熱融着性を持たせるために形成する場合には、ポリアミド系、ブチラール系、エポキシ系の熱可塑性樹脂や、熱硬化性樹脂を用いることができる。
【００２９】
絶縁層１６の厚さは、金属線１５の種類と外径、どの程度の被膜強度と耐電圧を持たせるか、プレート穴２４に２本以上挿入される場合に同時に挿入した他のプローブ１０の金属線１５との間にどの程度の絶縁ギャップ（間隔）を確保させるか等によって任意に設定されるが、通常は１μｍ以上５０μｍ以下程度、好ましくは３μｍ以上４０μｍ以下程度の範囲を例示できる。金属線１５上への絶縁層１６の形成は、通常、長尺の金属線１５上に連続エナメル焼き付け方法によって行うことが好ましいが、もちろん他の方法で形成したものであってもよい。
【００３０】
（ガイドプレート）
ガイドプレート２０は、図１等に示すように、プローブ１０を差し込む穴２４が形成された複数のプレート（２１，２２，２３）で構成され、複数のプローブ１０を装着している。こうしたガイドプレート２０は、図６に示すように、装着したプローブ１０の先端１１を被検査体５０に押し当てるように動作し、その結果、プローブ１０の湾曲部１３を湾曲させ、湾曲したプローブ１０の反発力を検査圧力として利用し、被検査体５０の電気特性を検査する。
【００３１】
ガイドプレート２０を構成する複数のプレートとしては、被検査体５０側から、プローブ先端１１を所定長さＬ１だけ突出させるプローブ先端側プレート２１と、プローブ先端側プレート２１から離間して配置され、そのプローブ先端側プレート２１との間でプローブ１０が湾曲する湾曲部１３の長さＬ２を決定する中間プレート２２と、中間プレート２２から離間して配置され、その中間プレート側にスライド可能な調整機構（図示しない）を有し且つプローブ１０を固定するプローブ後端側プレート２３とが少なくとも挙げられる。
【００３２】
これらの各プレート２０（２１，２２，２３）の材質としては、絶縁性基材を好ましく用いることができ、例えばプラスチック基材や、アルミナ等のセラミックス基材を好ましく用いることができる。また、各プレート２０は、１枚で構成したものであってもよいし、例えば図１の中間プレート２２のように２枚の複数の板部材２２ａ，２２ｂで構成したものであってもよいし、３枚以上の板部材で構成したものであってもよい。各プレート２０を２枚以上の板部材で構成する場合は、各板部材をＵＶ硬化樹脂やエポキシ樹脂等の接着剤で貼り合わせてもよいし、ネジ等で一体化させてもよい。プレート２０を１枚構成とするか２枚構成とするかは、用いる板部材の厚さ、剛性、加工のし易さ等を考慮して任意に設定することができる。
【００３３】
各プレート２０（２１，２２，２３）には、プローブ１０を貫通させるための穴２４が同じ位置に開けられている。同じ位置に穴を開ける場合は、全てのプレート２０（２１，２２，２３）を図４に示した態様で重ね合わせて穴開け加工することが好ましく、全てのプレート２０（２１，２２，２３）の同じ位置に同じ大きさで容易に穴２４を開けることができる。穴２４の大きさは、その穴２４に通すプローブ１０の直径と本数によって任意に設定し、所定の直径のプローブ１０を１本以上３本以下のプローブ１０を差し込むことができる所定の直径、例えば０．０３ｍｍ〜０．２５ｍｍ程度で開けられる。
【００３４】
プローブ先端側プレート２１は、図１に示すように、被検査体５０に対向する側に配置され、このプローブ先端側プレート２１から突出したプローブ１０の先端１１を、被検査体５０に押し当てるガイドプレートとして作用する。プローブ先端側プレート２１からのプローブ１０先端１１の突出長さＬ１は、図１から分かるように、プローブ後端側プレート２３にプローブ１０が固定された固定部分から被検査体側のプローブ先端１１までの長さと、その固定部分からプローブ先端側プレート２１の被検査体側面までの長さとの差で規制できる。その突出長さＬ１は、実際には、プローブ１０を被検査体側に長めになるように準備しておき、各プレート２０の位置をセッティングした後にプローブ先端１１側を切断し、研削することによって調整される。その突出長さＬ１は、プローブ１０の剛性、直径等にもよるので特に限定されないが、通常、例えば０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度である。
【００３５】
このプローブ先端側プレート２１は、中間プレート２２との間に所定の長さＬ２を確保するように中間プレート２２から離間して配置される。プローブ先端側プレート２１と中間プレート２２とが離間した部分（長さＬ２で表される部分）は、図６に示すように、被検査体５０にプローブ先端１１が押し当たったときに、プローブ先端１１側から加わる力によりプローブ１０が湾曲する部分（湾曲部１３）である。つまり、その長さＬ２は湾曲部１３の長さである。本発明のプローブユニット構造１は、湾曲部１３で湾曲したプローブ１０の反発力を検査圧力として利用しているので、その湾曲部１３の長さＬ２によっても検査圧力を調整できる。なお、上記のように、プローブ１０の剛性や直径も検査圧力の大小に影響することは言うまでもないが、同じプローブ１０を用いた場合は湾曲部１３の長さＬ２で検査圧力を調整することができる。このように、湾曲部１３の長さＬ２は、どの程度の検査圧力で検査するかを考慮するとともにプローブ１０の剛性、直径等も加味して設定されるので一概に規定できないが、通常、例えば５ｍｍ〜３０ｍｍ程度である。
【００３６】
中間プレート２２は、図１に示すように、プローブ先端側プレート２１から離間して配置され、上記のように、プローブ先端側プレート２１との間でプローブ１０が湾曲する湾曲部１３の長さＬ２を決定する。その長さＬ２については前記したとおりであるが、中間プレート２２はプローブユニット構造１内に固定されており、したがって、その長さＬ２は、例えばプレート２０の穴２４にプローブ１０を挿入した後に、プローブ先端側プレート２１を被検査体５０側に移動させることによって調整される。プローブ先端側プレート２１を移動した後においては、プローブ先端側プレート２１と中間プレート２２とを例えば金属製の支柱や枠でネジ固定等する規制部材２５で固定し、湾曲部１３の長さＬ２を規制する。
【００３７】
プローブ後端側プレート２３は、中間プレート２２から離間して配置されている。そして、このプローブ後端側プレート２３は、中間プレート２２側にスライド可能な調整機構（図示しない）を有し、且つプローブ１０を接着剤等で固定する。このプローブ後端側プレート２３は、例えばプローブ先端１１が汚れ又は酸化して被検査体５０との間の電気的な接触特性が悪化した場合や悪化するおそれのあるような場合に、プローブ先端１１を研削し、そのプローブ先端１１の突出長さＬ１が短くなってしまった場合に、プローブ後端側プレート２４を中間プレート２２の側にスライドさせることにより、プローブ先端１１を元の性状（接触特性に影響を与える汚れや酸化がない状態）に再生し、さらにプローブ先端１１の突出長さを元の長さＬ１に再生するように機能する。したがって、このプローブ後端側プレート２３は、中間プレート２２側にスライド可能な調整機構（図示しない）を有し、さらに、スライドできる一定長さＬ３だけ離間して配置される。
【００３８】
プローブ後端側プレート２３と中間プレート２２との間の長さＬ３は、プローブ先端１１を再生させるための研削処理を何回行うようにできるか、また、一回の研削処理で先端１１が減る寸法がどの程度であるか等によって異なり、必ずしも限定されないが、通常は数ｍｍ、例えば２ｍｍ〜５ｍｍ程度とすることができる。
【００３９】
プローブ後端側プレート２３が有する調整機構（図示しない）は、上記のように、研削して短くなった突出長さＬ１’（図示しない）を元の突出長さＬ１に戻すために中間プレート２２側にスライドさせる調整機構である。こうした調整機構としては種々の手段を適用可能であるが、例えば、ダイヤル式マイクロメータでプローブ後端側プレート２３を所定量押し出して位置調整する手段を挙げることができる。
【００４０】
また、プローブ後端側プレート２３へのプローブ１０の固定は、種々の方法が可能であるが、好ましくはＵＶ硬化樹脂やエポキシ樹脂等の接着剤３１で固定する。接着剤３１は、図４に示すように、プレート２０の穴２４にプローブ１０を通した後に、プローブ後端側プレート２３の、中間プレート２２側の反対面の穴の部分に塗布し、その後に硬化させる。
【００４１】
（組み立て手順／製造方法）
次に、プローブユニット構造の組み立て手順、すなわちプローブユニット構造の製造方法について説明する。図４及び図５は、本発明のプローブユニット構造の組み立て手順の態様を示す模式断面図である。
【００４２】
最初に、プローブ先端側プレート２１、中間プレート２２及びプローブ後端側プレート２３を重ね合わせ、所定の位置に穴２４の開いたものを準備する。プレート２０の穴開けは、重ね合わせた後に一括して行ってもよいし、プレート毎に行ったものであってもよい。その後、図４（Ａ）に示すように、その穴２４にプローブ１０を通す。プローブ１０は、プローブ先端１１側をプローブ後端側プレート２３の穴２４から通してもよいし、プローブ後端１２側をプローブ先端側プレート２１の穴２４から通してもよいが、図４に示すように、リード部１４として機能するプローブ後端１２側をプローブ先端側プレート２１から通すことが好ましい。このとき、図４に示す４端子測定用の場合のように、２本以上のプローブ１０ａ，１０ｂからなるプローブ１０を同じ穴に挿入する場合には、プローブ後端１２のそれぞれのプローブ１０ａ，１０ｂを長さ方向に数ｍｍから十数ｍｍ程度ずらして固定しておけば、プローブ１０の外径と穴２４の直径とのクリアランスが小さい場合であっても、プローブ１０を穴２４に容易に挿入することができる。このときの固定は、ＵＶ硬化樹脂やエポキシ樹脂等の接着剤３２によるものであってもよいし、はんだ等でろう付けしたものであってもよいし、絶縁層１６を融着させたものであってもよい。なお、プローブ先端１１は図４（Ａ）に示すように揃っていても揃っていなくてもよい。
【００４３】
次に、図４（Ｂ）に示すように、プローブ１０を所定の位置まで挿入し、プローブ後端側プレート２３に固定する。プローブ１０の先端側をどの程度残して挿入するかは、プローブ先端側プレート２１との間の長さＬ２と、プローブ先端側プレート２１からのプローブ先端１１の突出長さＬ１とにもよるが、少なくとも最終的な構造寸法を上回る長さを残した状態で挿入する。挿入後は、プローブ後端側プレート２３にプローブ１０を固定するが、この固定は上記したとおりであるが、好ましくはＵＶ硬化樹脂やエポキシ樹脂等の接着剤３１で固定する。接着剤３１は、図４（Ｂ）に示すように、プローブ後端側プレート２３の、中間プレート２２側の反対面の穴２４の部分に塗布し、その後に硬化させる。
【００４４】
次に、図５（Ａ）に示すように、プローブ先端側プレート２１と中間プレート２２との間に所定長さＬ２の湾曲部１３を形成するようにプローブ先端側プレート２１を移動させるとともに、プローブ後端側プレート２３を中間プレート２２から所定長さＬ３離間する。このとき、プローブ先端側プレート２１と中間プレート２２とは、図６に示すように、湾曲部１３の長さＬ２を一定に保てるように、金属支柱のような規制部材２５で固定する。一方、プローブ後端側プレート２３は、図示しない調整機構によって、所定の長さＬ３を確保するように検査装置４０（図１参照）側に後退させる。こうして、各プレート２１，２２，２３を所定の位置に配置する。
【００４５】
次に、図５（Ｂ）に示すように、プローブ先端１１を、研磨材６０で研削する。研磨材６０は、通常、基材６１上に設けられており、各種の研磨材を用いることができる。一例としては、例えば＃２０００ダイヤモンド砥石等を挙げることができる。こうした研磨材６０でプローブ先端１１を研削し、プローブ先端１１の高さを揃える。なお、研削により先端１１が減る寸法は金属線１５の種類や研磨材６０の種類によっても異なるが、例えば数μｍから数十μｍの範囲で研削することができる。その後は、アルコール洗浄を行い、研削加工ゴミを除去する。
【００４６】
最後に、図１に示すように、プローブ後端１２を検査装置４０に接続して、本発明に係るプローブユニット構造を組み立てることができる。なお、検査装置４０への接続は、接着剤３２部を切断した後に端末加工する等して行う。
【００４７】
以上説明したように、本発明のプローブユニット構造１によれば、プローブ１０の先端１１が被検査体５０に押し当たり、プローブ１０の後端１２側をリード線として利用するリード線一体型のワイヤー型プローブ１０を使用するので、従来のようなプローブとリード線との接触抵抗の不安定さが問題になることがなく、接続安定性を向上させることができる。こうした接続安定性を確保できる本発明のプローブユニット構造１は、高い測定精度が要求される４端子抵抗測定用プローブユニットとして好ましく用いることができ、一つの穴２４に複数本のプローブ１０を差込んでユニット化することで、低コスト化・狭ピッチ化においても好ましい。
【００４８】
さらに、ガイドプレート２０を構成する複数のプレート２１，２２，２３が、上記したプローブ先端側プレート２１と中間プレート２２とプローブ後端側プレート２３とを有するので、例えばプローブ先端１１が汚れ又は酸化してプローブ先端１１を研削し、そのプローブ先端１１の突出長さＬ１が短くなってしまった場合に、プローブ後端側プレート２３を中間プレート２２側にスライドさせることにより、従来のようにプローブピンを交換しなくてもプローブ先端１１及びプローブ先端１１の突出長さＬ１を元の状態に再生できる。その結果、定期的又は不定期にプローブ先端１１を研削すればプローブの交換も不要となる。その結果、メンテナンコスト等を抑えることができる。
【００４９】
特に本発明のプローブユニット構造１は、プローブ後端側プレート２３にプローブ１０を接着剤３１で固定しており、その固定箇所からプローブ先端１１までが一体のワイヤー型プローブ１０であるので、被検査体５０に押し当たるプローブ先端１１の高さＬ１にほとんどバラツキがないという優れた効果がある。一方、従来のようにプローブとリード線とが別体である場合は、個々のプローブの長さ精度（バラツキ）が通常十数μｍ程度あるので、隣り合うプローブとの長さバラツキは数十μｍになる場合がある。このような場合、それぞれのプローブ先端が被検査体５０に押し当たるときの圧力に違いが生じて不均一になるので、被検査体５０への接触抵抗にバラツキが生じるおそれがあり、さらに、押し当たった後の湾曲の大きさも異なるので、長い方のプローブが短い方のプローブを押し上げて被検査体５０との接触を妨げるおそれもあった。しかし、本発明では、被検査体５０に押し当たるプローブ先端１１の高さＬ１にほとんどバラツキがないので、それぞれのプローブ先端が被検査体５０に押し当たるときの圧力が均一であり、被検査体５０への接触抵抗が安定し、前記した従来の問題は起こらない、高精度で安定した測定を実現できるという格別の利点がある。
【実施例】
【００５０】
以下、本発明を実施例に基づいて説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【００５１】
（実施例１）
プローブ１０としては、ウレタン被覆ベリリウム銅線材（絶縁層を含む総外径φ０．１１ｍｍ、金属線径φ０．０９ｍｍ）を用い、長さ約３００ｍｍの２本ペアとした。ガイドプレート２０としては、厚さ１ｍｍのスミカスーパー材（住友化学製 ポリエステル樹脂 スミカスーパーS1000）を用い、プローブ先端側プレート２１は１枚で構成し、中間プレート２２は接着剤で貼り合わせた２枚組で構成し、プローブ後端側プレート２４は１枚で構成した。これらの各プレートを重ね合わせた。なお、穴開け加工は、それらを重ね合わせた後に穴径０．２３ｍｍの複数の穴を一括で行い、その穴数は被検査体に合わせた。その後、上記した「組み立て手順／製造方法」の欄に示した手順で組み立て、本発明に係るプローブユニット構造を作製した。
【００５２】
図４は、多数のワイヤー型プローブを装着したプローブユニット構造の基本的な態様であり、図６は、被検査体の電気特性を検査する基本的な態様である。本発明のプローブユニット構造は、こうした態様により被検査体５０の電気特性を測定する。測定は、プローブ先端側プレート２１から突出したプローブ先端１１が被検査体５０に押し当たって行うが、その測定は繰り返し行われるため、プローブ先端１１が汚れ又は酸化することがある。そこで、定期的に又は測定異常が発生した場合毎のような不定期に、プローブ先端１１を研削する。この研削により、プローブ先端１１の突出長さＬ１は短くなるが、調整機構によってプローブ後端側プレート２３を中間プレート２２側にスライドさせることにより、プローブ先端１１の性状及びプローブ先端１１の突出長さＬ１を元の状態に再生する。
【符号の説明】
【００５３】
１ プローブユニット構造
１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ リード線一体型のワイヤー型プローブ
１１ 先端
１２ 後端
１３ 湾曲部
１４ リード部
１５ 金属線
１６ 絶縁層
２０ プレート
２１ プローブ先端側プレート
２２ 中間プレート
２２ａ，２２ｂ 中間プレートを構成する板部材
２３ プローブ後端側プレート
２４ 穴
２５ 規制部材
３１，３２ 接着剤
４０ 検査装置
５０ 被検査体（電極）
６０ 研磨材
６１ 基材
Ｌ１ 突出長さ
Ｌ２ 湾曲部の長さ
Ｌ３ 中間プレートとプローブ後端側プレートとの間の長さ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リード線一体型のワイヤー型プローブを使用したプローブユニット構造に関し、さらに詳しくは、低コストで、被検査体との測定精度に優れたプローブユニット構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話等に使用される高密度実装基板、又は、パソコン等に組み込まれるＢＧＡ（Ball Grid Array）やＣＳＰ（Chip Size Package）等のＩＣパッケージ基板等、様々な回路基板が多く用いられている。このような回路基板は、実装の前後の工程において、例えば直流抵抗値の測定や導通検査等が行われ、その電気特性の良否が検査されている。電気特性の良否の検査は、電気特性を測定する検査装置に接続された検査装置用治具（以下、「プローブユニット」という。）を用いて行われ、例えば、プローブユニットに装着されたピン形状のプローブ針の先端を、その回路基板の電極（以下「被測定体」ともいう。）に接触させることにより行われている（例えば特許文献１を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３２２３６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１の図６、図７及び図９には、各種形態のプローブ針１，１０１を装着したプローブユニット１０，１１０が記載されているが、プローブユニット１０，１１０に組み付けられたプローブ針１，１０１はリード線５０，１５０に接触し、測定時の電気信号はそのリード線５０，１５０を経て検査装置に送られる。
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１等に記載の従来型のプローブユニットでは、プローブとリード線とが分かれており、接触圧力が変動したり接触自体が繰り返されたりすることにより、プローブとリード線との接触抵抗が不安定になるという問題がある。同様に、被検査体に接触するプローブ先端やリード線に接触するプローブ後端が汚れや酸化等により電気接触性が悪化した場合は、プローブを交換しなければならなかった。
【０００６】
また、従来型の４端子抵抗測定用プローブユニットは、一つのプレート穴にプローブを１本差し込む構造であるため、プレート穴の径を小さくするとともにプレート穴の間隔を狭める必要があり、その結果、小さい径の穴を数多く穴開けしなければならず、穴加工コストが高かった。一方、低コストの４端子抵抗測定用プローブユニットとして、プレート穴の径を大きくし、一つのプレート穴に複数本のプローブを差し込む構造も考えられるが、同一穴に差し込んだ各プローブ先端と各リード線に対応するリード線との安定接続が不安定且つ困難になるため、実用できていなかった。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決したものであって、その目的は、接触抵抗の不安定さを解消でき、被検査体との測定精度に優れた低コストのプローブユニット構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決する本発明のプローブユニット構造は、ガイドプレートに装着された複数のプローブの先端を被検査体に押し当て、湾曲したプローブの反発力を検査圧力として利用し、該プローブの後端側をリード線として利用するプローブユニット構造であって、前記プローブは、金属線と該金属線上に設けられた絶縁層とを有するリード線一体型のワイヤー型プローブであり、前記ガイドプレートは、前記プローブを差し込む穴が形成された複数のプレートで構成され、前記複数のプレートは、前記被検査体側から、プローブ先端を所定長さだけ突出させるプローブ先端側プレートと、該プローブ先端側プレートから離間して配置され、該プローブ先端側プレートとの間で前記プローブが湾曲する湾曲部の長さを決定する中間プレートと、該中間プレートから離間して配置され、該中間プレート側にスライド可能な調整機構を有し且つ前記プローブを固定するプローブ後端側プレートと、を少なくとも有することを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、プローブの先端が被検査体に押し当たり、プローブの後端側をリード線として利用するリード線一体型のワイヤー型プローブを使用するので、従来のようなプローブとリード線との接触抵抗の不安定さが問題になることがない。さらに、ガイドプレートを構成する複数のプレートが、上記したプローブ先端側プレートと中間プレートとプローブ後端側プレートとを有するので、例えばプローブ先端が汚れ又は酸化してプローブ先端を研削し、そのプローブ先端の突出長さが短くなってしまった場合に、プローブ後端側プレートを中間プレート側にスライドさせることにより、従来のようにプローブピンを交換しなくてもプローブ先端及びプローブ先端の突出長さを元の状態に再生できる。その結果、定期的又は不定期にプローブ先端を研削すればプローブの交換も不要となり、しかも、従来のようなプローブピンの長さバラツキに基づいた突出長さの不均一さを原因とする被検査体への接触圧力の変化もないという格別の利点があるので、一定の接触圧力で被検査体に押し当てることができ、被検査体との測定精度に優れた低コストのプローブユニット構造を提供することができる。
【００１０】
本発明のプローブユニット構造において、前記プローブ後端側プレートが有する調整機構は、前記プローブ先端が前記被検査体に押し当たって汚れ又は酸化等した場合に、前記プローブ先端を研削し、研削して短くなった突出長さを元の突出長さに戻すために前記中間プレート側にスライドさせる調整機構であるように構成する。
【００１１】
本発明のプローブユニット構造において、前記検査圧力の調整は、前記プローブ先端側プレートと前記中間プレートとの間の距離を変化させて行うように構成する。
【００１２】
本発明のプローブユニット構造において、前記プローブ先端側プレート、前記中間プレート、及び前記プローブ固定プレートは、それぞれ少なくとも１枚以上のプレートで構成されているように構成する。
【００１３】
本発明のプローブユニット構造において、前記複数のプローブに開けられた穴は、１本以上３本以下のプローブを差し込むことができる所定の直径で開けられているように構成する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のプローブユニット構造によれば、リード線一体型のワイヤー型プローブを使用するので従来のようなプローブとリード線との接触抵抗の不安定さが問題になることがなく、さらに、例えばプローブ先端が汚れ又は酸化してプローブ先端を研削し、そのプローブ先端の突出長さが短くなってしまった場合に、プローブ先端側プレートを中間プレート側にスライドさせることにより、従来のようにプローブピンを交換しなくてもプローブ先端側を元の状態に再生できるので、定期的又は不定期にプローブ先端を研削すればプローブの交換も不要となる。さらに、従来のようなプローブピンの長さバラツキに基づいた被検査体への接触圧力の変化もないので、一定の接触圧力で被検査体に押し当てることができ、被検査体との測定精度に優れた低コストのプローブユニット構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明のプローブユニット構造の基本構造の一例を示す模式的な正面図である。
【図２】本発明のプローブユニット構造を被検査体側から見たときの例を示す模式的な平面図である。
【図３】本発明のプローブユニット構造において、多数のワイヤー型プローブを装着した実施態様の模式的な正面図である。
【図４】図１で例示した本発明のプローブユニット構造の組み立て手順の態様を示す模式的な正面図である。
【図５】図４で示した組み立て手順後の態様を示す模式的な正面図である。
【図６】本発明のプローブユニット構造によって被検査体の電気特性を検査する態様を示す模式的な断面構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明のプローブユニット構造について図面を参照しつつ説明する。
【００１７】
図１は、本発明のプローブユニット構造の基本構造の一例を示す模式的な正面図である。図２は、本発明のプローブユニット構造を被検査体側から見たときの例を示す模式的な平面図である。図３は、本発明のプローブユニット構造において、多数のワイヤー型プローブを装着した実施態様の模式的な正面図である。図４は、図１で例示した本発明のプローブユニット構造の組み立て手順の態様を示す模式的な正面図であり、図５は、図４で示した組み立て手順後の態様を示す模式的な正面図である。図６は、本発明のプローブユニット構造によって被検査体の電気特性を検査する態様を示す模式的な断面構成図である。なお、本発明は図示の実施形態に限定されるものではない。
【００１８】
本発明のプローブユニット構造１は、図１及び図３に示すように、ガイドプレート２０に装着された複数のプローブ１０の先端１１を被検査体５０に押し当て、湾曲したプローブ１０の反発力を検査圧力として利用し、プローブ１０の後端１２側をリード線として利用する構造に係るものである。そして、その特徴とするところは、プローブ１０が、金属線１５と、金属線１５上に設けられた絶縁層１６とを有するリード線一体型のワイヤー型プローブであること、及び、ガイドプレート２０が、プローブ１０を差し込む穴２４が形成された下記の複数のプレート（２１，２２，２３）で構成されていることにある。
【００１９】
ガイドプレート２０を構成する複数のプレートは、被検査体５０（図６参照）側から、プローブ先端１１を所定長さＬ１だけ突出させるプローブ先端側プレート２１と、プローブ先端側プレート２１から離間して配置され、そのプローブ先端側プレート２１との間でプローブ１０が湾曲する湾曲部１３の長さＬ２を決定する中間プレート２２と、中間プレート２２から離間して配置され、その中間プレート側にスライド可能な調整機構（図示しない）を有し且つプローブ１０を固定するプローブ後端側プレート２３とを少なくとも有している。
【００２０】
本発明のプローブユニット構造１において、図２（Ａ）に示すように、一つのプレート穴２４に２本のプローブ１０ａ，１０ｂを差し込む場合は主に４端子抵抗測定用として好ましく用いることができ、図２（Ｂ）に示すように、一つのプレート穴２４に１本のプローブ１０を差し込む場合は主に２端子抵抗測定用として好ましく用いることができ、図２（Ｃ）に示すように、一つのプレート穴２４に３本のプローブ１０ａ，１０ｂ，１０ｃを差し込む場合は主に４端子抵抗測定用として好ましく用いることができる。
【００２１】
なお、図１において、符号１４は、プローブ１０がリード部として機能する領域を指し、符号３１は、プローブ１０をプローブ先端側プレート２３に固定する接着剤を指し、符号４０は、検査装置を指している。
【００２２】
以下、各構成要素について説明する。
【００２３】
（リード線一体型のプローブ）
プローブ１０は、リード線一体型のワイヤー型プローブである。ここでの「ワイヤー型」は従来の短いピン型プローブに対して、ある程度の長さを持っていることを表す用語として用い、「リード線一体型」はピン型プローブとリード線とで構成された従来の信号伝達導体構造に対する用語として用いている。すなわち、リード線一体型のワイヤー型プローブとは、従来のようにプローブとリード線とが分かれておらず、接触圧力が変動したり接触自体が繰り返されたりすることによりプローブとリード線との接触抵抗が不安定になるという問題が生じない長尺の信号伝達導体であって、金属線１５と、金属線１５上に設けられた絶縁層１６とを有するものである。
【００２４】
金属線１５は、所定の長さに加工されてなる線状導体であり、高い導電性と高い弾性率を有する金属線（「金属ばね線」ともいう。）を切断加工して形成されている。金属線１５に用いられる金属としては、広い弾性域を持つ金属を挙げることができ、例えばベリリウム銅等の銅合金、タングステン、レニウムタングステン、鋼（例えば高速度鋼：ＳＫＨ）等を好ましく用いることができる。金属線１５が弾性材で構成される理由は、本発明のプローブユニット構造１がプローブ１０の先端１１を被検査体５０に押し当て、湾曲したプローブ１０の反発力を検査圧力として利用しているからである。
【００２５】
プローブユニット構造１においては、被検査体５０に押し当たるプローブ先端１１の長さと、被検査体にプローブ先端１１が押し当たって湾曲する湾曲部１３の長さと、リード線として機能するリード部１４の長さとを少なくとも確保する必要があるので、プローブ１０はある程度の長さが必要であり、特にリード部１４が長い必要があるため、金属線１１の長さとしては、数百ｍｍ、例えば２００ｍｍ程度から５００ｍｍ程度の長さは最低限必要である。こうした長さの金属線１５は、先端１１から後端１２まで継ぎ目がないものが通常用いられるが、融着やカシメ等によって継ぎ目を持たせたものであってもよい。ただし、継ぎ目を持たせる場合は、リード部１４である必要がある。
【００２６】
金属線１５は、通常、上記の金属が所定の径の線状導体となるまで冷間又は熱間伸線等の塑性加工が施される。金属線１５の外径は、接触させる被検査体の大きさ、プレート穴２４の直径、プレート穴への挿入本数、リード線としての取り扱い易さ等によって任意に設定されるが、通常、２０μｍ以上５００μｍ以下、好ましくは２５μｍ以上２００μｍ以下の範囲内から任意に選択することができる。なお、金属線１５の先端側の端部と後端側の端部の形状は特に限定されないが、図５（Ｂ）に示すように、使用時に研削されるので、通常は平坦面又はやや湾曲した平面形状であればよい。
【００２７】
（絶縁層）
絶縁層１６は、金属線１５上に設けられる。絶縁層１６は、基本的には、被検査体５０の電気特性を検査する際のプローブ同士の接触を防いで短絡を防止するように作用するものであるが、更に加えて、プローブ全体としての被膜強度と耐電圧を確保するとともに、プローブユニットへの装着時や使用時の穴への挿入の容易化、摺動不良・検査不良の低減等を実現するために設けられる。さらに、この絶縁層１６は、図２（Ａ）（Ｃ）に示すように、プレート穴２４に２本以上挿入される場合には、同時に挿入された他のプローブ１０の金属線１５との間に所定の絶縁ギャップ（間隔）を確保するために設けられる。その絶縁ギャップは、隣り合うプローブ１０の絶縁層１６の厚さとなる。絶縁層１６は、単層構造であってもよいし、多層構造であってもよい。多層構造で絶縁層１６を構成する場合は、絶縁性の異なる層で構成してもよいし、滑り性を付与する層を外層に形成してもよいし、熱融着性を有する層を外層に形成してもよい。
【００２８】
絶縁層１６の構成材料は特に限定されないが、例えばポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエステルイミド樹脂及びポリアミドイミド樹脂から選ぶことができ、より耐熱性を持たせる場合にはポリエステルイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂等を選ぶことができる。また、エポキシ樹脂やアクリル樹脂等であってもよい。また、多層構造としたときの外層として、滑り性を確保する層を形成する場合には、フッ素系の樹脂材料を用いることができ、熱融着性を持たせるために形成する場合には、ポリアミド系、ブチラール系、エポキシ系の熱可塑性樹脂や、熱硬化性樹脂を用いることができる。
【００２９】
絶縁層１６の厚さは、金属線１５の種類と外径、どの程度の被膜強度と耐電圧を持たせるか、プレート穴２４に２本以上挿入される場合に同時に挿入した他のプローブ１０の金属線１５との間にどの程度の絶縁ギャップ（間隔）を確保させるか等によって任意に設定されるが、通常は１μｍ以上５０μｍ以下程度、好ましくは３μｍ以上４０μｍ以下程度の範囲を例示できる。金属線１５上への絶縁層１６の形成は、通常、長尺の金属線１５上に連続エナメル焼き付け方法によって行うことが好ましいが、もちろん他の方法で形成したものであってもよい。
【００３０】
（ガイドプレート）
ガイドプレート２０は、図１等に示すように、プローブ１０を差し込む穴２４が形成された複数のプレート（２１，２２，２３）で構成され、複数のプローブ１０を装着している。こうしたガイドプレート２０は、図６に示すように、装着したプローブ１０の先端１１を被検査体５０に押し当てるように動作し、その結果、プローブ１０の湾曲部１３を湾曲させ、湾曲したプローブ１０の反発力を検査圧力として利用し、被検査体５０の電気特性を検査する。
【００３１】
ガイドプレート２０を構成する複数のプレートとしては、被検査体５０側から、プローブ先端１１を所定長さＬ１だけ突出させるプローブ先端側プレート２１と、プローブ先端側プレート２１から離間して配置され、そのプローブ先端側プレート２１との間でプローブ１０が湾曲する湾曲部１３の長さＬ２を決定する中間プレート２２と、中間プレート２２から離間して配置され、その中間プレート側にスライド可能な調整機構（図示しない）を有し且つプローブ１０を固定するプローブ後端側プレート２３とが少なくとも挙げられる。
【００３２】
これらの各プレート２０（２１，２２，２３）の材質としては、絶縁性基材を好ましく用いることができ、例えばプラスチック基材や、アルミナ等のセラミックス基材を好ましく用いることができる。また、各プレート２０は、１枚で構成したものであってもよいし、例えば図１の中間プレート２２のように２枚の複数の板部材２２ａ，２２ｂで構成したものであってもよいし、３枚以上の板部材で構成したものであってもよい。各プレート２０を２枚以上の板部材で構成する場合は、各板部材をＵＶ硬化樹脂やエポキシ樹脂等の接着剤で貼り合わせてもよいし、ネジ等で一体化させてもよい。プレート２０を１枚構成とするか２枚構成とするかは、用いる板部材の厚さ、剛性、加工のし易さ等を考慮して任意に設定することができる。
【００３３】
各プレート２０（２１，２２，２３）には、プローブ１０を貫通させるための穴２４が同じ位置に開けられている。同じ位置に穴を開ける場合は、全てのプレート２０（２１，２２，２３）を図４に示した態様で重ね合わせて穴開け加工することが好ましく、全てのプレート２０（２１，２２，２３）の同じ位置に同じ大きさで容易に穴２４を開けることができる。穴２４の大きさは、その穴２４に通すプローブ１０の直径と本数によって任意に設定し、所定の直径のプローブ１０を１本以上３本以下のプローブ１０を差し込むことができる所定の直径、例えば０．０３ｍｍ〜０．２５ｍｍ程度で開けられる。
【００３４】
プローブ先端側プレート２１は、図１に示すように、被検査体５０に対向する側に配置され、このプローブ先端側プレート２１から突出したプローブ１０の先端１１を、被検査体５０に押し当てるガイドプレートとして作用する。プローブ先端側プレート２１からのプローブ１０先端１１の突出長さＬ１は、図１から分かるように、プローブ後端側プレート２３にプローブ１０が固定された固定部分から被検査体側のプローブ先端１１までの長さと、その固定部分からプローブ先端側プレート２１の被検査体側面までの長さとの差で規制できる。その突出長さＬ１は、実際には、プローブ１０を被検査体側に長めになるように準備しておき、各プレート２０の位置をセッティングした後にプローブ先端１１側を切断し、研削することによって調整される。その突出長さＬ１は、プローブ１０の剛性、直径等にもよるので特に限定されないが、通常、例えば０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度である。
【００３５】
このプローブ先端側プレート２１は、中間プレート２２との間に所定の長さＬ２を確保するように中間プレート２２から離間して配置される。プローブ先端側プレート２１と中間プレート２２とが離間した部分（長さＬ２で表される部分）は、図６に示すように、被検査体５０にプローブ先端１１が押し当たったときに、プローブ先端１１側から加わる力によりプローブ１０が湾曲する部分（湾曲部１３）である。つまり、その長さＬ２は湾曲部１３の長さである。本発明のプローブユニット構造１は、湾曲部１３で湾曲したプローブ１０の反発力を検査圧力として利用しているので、その湾曲部１３の長さＬ２によっても検査圧力を調整できる。なお、上記のように、プローブ１０の剛性や直径も検査圧力の大小に影響することは言うまでもないが、同じプローブ１０を用いた場合は湾曲部１３の長さＬ２で検査圧力を調整することができる。このように、湾曲部１３の長さＬ２は、どの程度の検査圧力で検査するかを考慮するとともにプローブ１０の剛性、直径等も加味して設定されるので一概に規定できないが、通常、例えば５ｍｍ〜３０ｍｍ程度である。
【００３６】
中間プレート２２は、図１に示すように、プローブ先端側プレート２１から離間して配置され、上記のように、プローブ先端側プレート２１との間でプローブ１０が湾曲する湾曲部１３の長さＬ２を決定する。その長さＬ２については前記したとおりであるが、中間プレート２２はプローブユニット構造１内に固定されており、したがって、その長さＬ２は、例えばプレート２０の穴２４にプローブ１０を挿入した後に、プローブ先端側プレート２１を被検査体５０側に移動させることによって調整される。プローブ先端側プレート２１を移動した後においては、プローブ先端側プレート２１と中間プレート２２とを例えば金属製の支柱や枠でネジ固定等する規制部材２５で固定し、湾曲部１３の長さＬ２を規制する。
【００３７】
プローブ後端側プレート２３は、中間プレート２２から離間して配置されている。そして、このプローブ後端側プレート２３は、中間プレート２２側にスライド可能な調整機構（図示しない）を有し、且つプローブ１０を接着剤等で固定する。このプローブ後端側プレート２３は、例えばプローブ先端１１が汚れ又は酸化して被検査体５０との間の電気的な接触特性が悪化した場合や悪化するおそれのあるような場合に、プローブ先端１１を研削し、そのプローブ先端１１の突出長さＬ１が短くなってしまった場合に、プローブ後端側プレート２４を中間プレート２２の側にスライドさせることにより、プローブ先端１１を元の性状（接触特性に影響を与える汚れや酸化がない状態）に再生し、さらにプローブ先端１１の突出長さを元の長さＬ１に再生するように機能する。したがって、このプローブ後端側プレート２３は、中間プレート２２側にスライド可能な調整機構（図示しない）を有し、さらに、スライドできる一定長さＬ３だけ離間して配置される。
【００３８】
プローブ後端側プレート２３と中間プレート２２との間の長さＬ３は、プローブ先端１１を再生させるための研削処理を何回行うようにできるか、また、一回の研削処理で先端１１が減る寸法がどの程度であるか等によって異なり、必ずしも限定されないが、通常は数ｍｍ、例えば２ｍｍ〜５ｍｍ程度とすることができる。
【００３９】
プローブ後端側プレート２３が有する調整機構（図示しない）は、上記のように、研削して短くなった突出長さＬ１’（図示しない）を元の突出長さＬ１に戻すために中間プレート２２側にスライドさせる調整機構である。こうした調整機構としては種々の手段を適用可能であるが、例えば、ダイヤル式マイクロメータでプローブ後端側プレート２３を所定量押し出して位置調整する手段を挙げることができる。
【００４０】
また、プローブ後端側プレート２３へのプローブ１０の固定は、種々の方法が可能であるが、好ましくはＵＶ硬化樹脂やエポキシ樹脂等の接着剤３１で固定する。接着剤３１は、図４に示すように、プレート２０の穴２４にプローブ１０を通した後に、プローブ後端側プレート２３の、中間プレート２２側の反対面の穴の部分に塗布し、その後に硬化させる。
【００４１】
（組み立て手順／製造方法）
次に、プローブユニット構造の組み立て手順、すなわちプローブユニット構造の製造方法について説明する。図４及び図５は、本発明のプローブユニット構造の組み立て手順の態様を示す模式断面図である。
【００４２】
最初に、プローブ先端側プレート２１、中間プレート２２及びプローブ後端側プレート２３を重ね合わせ、所定の位置に穴２４の開いたものを準備する。プレート２０の穴開けは、重ね合わせた後に一括して行ってもよいし、プレート毎に行ったものであってもよい。その後、図４（Ａ）に示すように、その穴２４にプローブ１０を通す。プローブ１０は、プローブ先端１１側をプローブ後端側プレート２３の穴２４から通してもよいし、プローブ後端１２側をプローブ先端側プレート２１の穴２４から通してもよいが、図４に示すように、リード部１４として機能するプローブ後端１２側をプローブ先端側プレート２１から通すことが好ましい。このとき、図４に示す４端子測定用の場合のように、２本以上のプローブ１０ａ，１０ｂからなるプローブ１０を同じ穴に挿入する場合には、プローブ後端１２のそれぞれのプローブ１０ａ，１０ｂを長さ方向に数ｍｍから十数ｍｍ程度ずらして固定しておけば、プローブ１０の外径と穴２４の直径とのクリアランスが小さい場合であっても、プローブ１０を穴２４に容易に挿入することができる。このときの固定は、ＵＶ硬化樹脂やエポキシ樹脂等の接着剤３２によるものであってもよいし、はんだ等でろう付けしたものであってもよいし、絶縁層１６を融着させたものであってもよい。なお、プローブ先端１１は図４（Ａ）に示すように揃っていても揃っていなくてもよい。
【００４３】
次に、図４（Ｂ）に示すように、プローブ１０を所定の位置まで挿入し、プローブ後端側プレート２３に固定する。プローブ１０の先端側をどの程度残して挿入するかは、プローブ先端側プレート２１との間の長さＬ２と、プローブ先端側プレート２１からのプローブ先端１１の突出長さＬ１とにもよるが、少なくとも最終的な構造寸法を上回る長さを残した状態で挿入する。挿入後は、プローブ後端側プレート２３にプローブ１０を固定するが、この固定は上記したとおりであるが、好ましくはＵＶ硬化樹脂やエポキシ樹脂等の接着剤３１で固定する。接着剤３１は、図４（Ｂ）に示すように、プローブ後端側プレート２３の、中間プレート２２側の反対面の穴２４の部分に塗布し、その後に硬化させる。
【００４４】
次に、図５（Ａ）に示すように、プローブ先端側プレート２１と中間プレート２２との間に所定長さＬ２の湾曲部１３を形成するようにプローブ先端側プレート２１を移動させるとともに、プローブ後端側プレート２３を中間プレート２２から所定長さＬ３離間する。このとき、プローブ先端側プレート２１と中間プレート２２とは、図６に示すように、湾曲部１３の長さＬ２を一定に保てるように、金属支柱のような規制部材２５で固定する。一方、プローブ後端側プレート２３は、図示しない調整機構によって、所定の長さＬ３を確保するように検査装置４０（図１参照）側に後退させる。こうして、各プレート２１，２２，２３を所定の位置に配置する。
【００４５】
次に、図５（Ｂ）に示すように、プローブ先端１１を、研磨材６０で研削する。研磨材６０は、通常、基材６１上に設けられており、各種の研磨材を用いることができる。一例としては、例えば＃２０００ダイヤモンド砥石等を挙げることができる。こうした研磨材６０でプローブ先端１１を研削し、プローブ先端１１の高さを揃える。なお、研削により先端１１が減る寸法は金属線１５の種類や研磨材６０の種類によっても異なるが、例えば数μｍから数十μｍの範囲で研削することができる。その後は、アルコール洗浄を行い、研削加工ゴミを除去する。
【００４６】
最後に、図１に示すように、プローブ後端１２を検査装置４０に接続して、本発明に係るプローブユニット構造を組み立てることができる。なお、検査装置４０への接続は、接着剤３２部を切断した後に端末加工する等して行う。
【００４７】
以上説明したように、本発明のプローブユニット構造１によれば、プローブ１０の先端１１が被検査体５０に押し当たり、プローブ１０の後端１２側をリード線として利用するリード線一体型のワイヤー型プローブ１０を使用するので、従来のようなプローブとリード線との接触抵抗の不安定さが問題になることがなく、接続安定性を向上させることができる。こうした接続安定性を確保できる本発明のプローブユニット構造１は、高い測定精度が要求される４端子抵抗測定用プローブユニットとして好ましく用いることができ、一つの穴２４に複数本のプローブ１０を差込んでユニット化することで、低コスト化・狭ピッチ化においても好ましい。
【００４８】
さらに、ガイドプレート２０を構成する複数のプレート２１，２２，２３が、上記したプローブ先端側プレート２１と中間プレート２２とプローブ後端側プレート２３とを有するので、例えばプローブ先端１１が汚れ又は酸化してプローブ先端１１を研削し、そのプローブ先端１１の突出長さＬ１が短くなってしまった場合に、プローブ後端側プレート２３を中間プレート２２側にスライドさせることにより、従来のようにプローブピンを交換しなくてもプローブ先端１１及びプローブ先端１１の突出長さＬ１を元の状態に再生できる。その結果、定期的又は不定期にプローブ先端１１を研削すればプローブの交換も不要となる。その結果、メンテナンコスト等を抑えることができる。
【００４９】
特に本発明のプローブユニット構造１は、プローブ後端側プレート２３にプローブ１０を接着剤３１で固定しており、その固定箇所からプローブ先端１１までが一体のワイヤー型プローブ１０であるので、被検査体５０に押し当たるプローブ先端１１の高さＬ１にほとんどバラツキがないという優れた効果がある。一方、従来のようにプローブとリード線とが別体である場合は、個々のプローブの長さ精度（バラツキ）が通常十数μｍ程度あるので、隣り合うプローブとの長さバラツキは数十μｍになる場合がある。このような場合、それぞれのプローブ先端が被検査体５０に押し当たるときの圧力に違いが生じて不均一になるので、被検査体５０への接触抵抗にバラツキが生じるおそれがあり、さらに、押し当たった後の湾曲の大きさも異なるので、長い方のプローブが短い方のプローブを押し上げて被検査体５０との接触を妨げるおそれもあった。しかし、本発明では、被検査体５０に押し当たるプローブ先端１１の高さＬ１にほとんどバラツキがないので、それぞれのプローブ先端が被検査体５０に押し当たるときの圧力が均一であり、被検査体５０への接触抵抗が安定し、前記した従来の問題は起こらない、高精度で安定した測定を実現できるという格別の利点がある。
【実施例】
【００５０】
以下、本発明を実施例に基づいて説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【００５１】
（実施例１）
プローブ１０としては、ウレタン被覆ベリリウム銅線材（絶縁層を含む総外径φ０．１１ｍｍ、金属線径φ０．０９ｍｍ）を用い、長さ約３００ｍｍの２本ペアとした。ガイドプレート２０としては、厚さ１ｍｍのスミカスーパー材（住友化学製 ポリエステル樹脂 スミカスーパーS1000）を用い、プローブ先端側プレート２１は１枚で構成し、中間プレート２２は接着剤で貼り合わせた２枚組で構成し、プローブ後端側プレート２４は１枚で構成した。これらの各プレートを重ね合わせた。なお、穴開け加工は、それらを重ね合わせた後に穴径０．２３ｍｍの複数の穴を一括で行い、その穴数は被検査体に合わせた。その後、上記した「組み立て手順／製造方法」の欄に示した手順で組み立て、本発明に係るプローブユニット構造を作製した。
【００５２】
図４は、多数のワイヤー型プローブを装着したプローブユニット構造の基本的な態様であり、図６は、被検査体の電気特性を検査する基本的な態様である。本発明のプローブユニット構造は、こうした態様により被検査体５０の電気特性を測定する。測定は、プローブ先端側プレート２１から突出したプローブ先端１１が被検査体５０に押し当たって行うが、その測定は繰り返し行われるため、プローブ先端１１が汚れ又は酸化することがある。そこで、定期的に又は測定異常が発生した場合毎のような不定期に、プローブ先端１１を研削する。この研削により、プローブ先端１１の突出長さＬ１は短くなるが、調整機構によってプローブ後端側プレート２３を中間プレート２２側にスライドさせることにより、プローブ先端１１の性状及びプローブ先端１１の突出長さＬ１を元の状態に再生する。
【符号の説明】
【００５３】
１ プローブユニット構造
１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ リード線一体型のワイヤー型プローブ
１１ 先端
１２ 後端
１３ 湾曲部
１４ リード部
１５ 金属線
１６ 絶縁層
２０ プレート
２１ プローブ先端側プレート
２２ 中間プレート
２２ａ，２２ｂ 中間プレートを構成する板部材
２３ プローブ後端側プレート
２４ 穴
２５ 規制部材
３１，３２ 接着剤
４０ 検査装置
５０ 被検査体（電極）
６０ 研磨材
６１ 基材
Ｌ１ 突出長さ
Ｌ２ 湾曲部の長さ
Ｌ３ 中間プレートとプローブ後端側プレートとの間の長さ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガイドプレートに装着された複数のプローブの先端を被検査体に押し当て、湾曲したプローブの反発力を検査圧力として利用し、該プローブの後端側をリード線として利用するプローブユニット構造であって、
前記プローブは、金属線と該金属線上に設けられた絶縁層とを有するリード線一体型のワイヤー型プローブであり、
前記ガイドプレートは、前記プローブを差し込む穴が形成された複数のプレートで構成され、
前記複数のプレートは、前記被検査体側から、プローブ先端を所定長さだけ突出させるプローブ先端側プレートと、該プローブ先端側プレートから離間して配置され、該プローブ先端側プレートとの間で前記プローブが湾曲する湾曲部の長さを決定する中間プレートと、該中間プレートから離間して配置され、該中間プレート側にスライド可能な調整機構を有し且つ前記プローブを固定するプローブ後端側プレートと、を少なくとも有することを特徴とするプローブユニット構造。
【請求項２】
前記プローブ後端側プレートが有する調整機構は、前記プローブ先端が前記被検査体に押し当たって汚れ又は酸化等した場合に、前記プローブ先端を研削し、研削して短くなった突出長さを元の突出長さに戻すために前記中間プレート側にスライドさせる調整機構である、請求項１に記載のプローブユニット構造。
【請求項３】
前記検査圧力の調整は、前記プローブ先端側プレートと前記中間プレートとの間の距離を変化させて行う、請求項１又は２に記載のプローブユニット構造。
【請求項４】
前記プローブ先端側プレート、前記中間プレート、及び前記プローブ固定プレートは、それぞれ少なくとも１枚以上のプレートで構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載のプローブユニット構造。
【請求項５】
前記複数のプローブに開けられた穴は、１本以上３本以下のプローブを差し込むことができる所定の直径で開けられている、請求項１〜４のいずれか１項に記載のプローブユニット構造。
【請求項１】
ガイドプレートに装着された複数のプローブの先端を被検査体に押し当て、湾曲したプローブの反発力を検査圧力として利用し、該プローブの後端側をリード線として利用するプローブユニット構造であって、
前記プローブは、金属線と該金属線上に設けられた絶縁層とを有するリード線一体型のワイヤー型プローブであり、
前記ガイドプレートは、前記プローブを差し込む穴が形成された複数のプレートで構成され、
前記複数のプレートは、前記被検査体側から、プローブ先端を所定長さだけ突出させるプローブ先端側プレートと、該プローブ先端側プレートから離間して配置され、該プローブ先端側プレートとの間で前記プローブが湾曲する湾曲部の長さを決定する中間プレートと、該中間プレートから離間して配置され、該中間プレート側にスライド可能な調整機構を有し且つ前記プローブを固定するプローブ後端側プレートと、を少なくとも有することを特徴とするプローブユニット構造。
【請求項２】
前記プローブ後端側プレートが有する調整機構は、前記プローブ先端が前記被検査体に押し当たって汚れ又は酸化等した場合に、前記プローブ先端を研削し、研削して短くなった突出長さを元の突出長さに戻すために前記中間プレート側にスライドさせる調整機構である、請求項１に記載のプローブユニット構造。
【請求項３】
前記検査圧力の調整は、前記プローブ先端側プレートと前記中間プレートとの間の距離を変化させて行う、請求項１又は２に記載のプローブユニット構造。
【請求項４】
前記プローブ先端側プレート、前記中間プレート、及び前記プローブ固定プレートは、それぞれ少なくとも１枚以上のプレートで構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載のプローブユニット構造。
【請求項５】
前記複数のプローブに開けられた穴は、１本以上３本以下のプローブを差し込むことができる所定の直径で開けられている、請求項１〜４のいずれか１項に記載のプローブユニット構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−１５６６４８（Ｐ２０１０−１５６６４８Ａ）
【公開日】平成２２年７月１５日（２０１０．７．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１１５（Ｐ２００９−１１５）
【出願日】平成２１年１月５日（２００９．１．５）
【出願人】（０００００３４１４）東京特殊電線株式会社 (173)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月１５日（２０１０．７．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月５日（２００９．１．５）
【出願人】（０００００３４１４）東京特殊電線株式会社 (173)
【Ｆターム（参考）】
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