JP3976276B2

JP3976276B2 - 検査装置

Info

Publication number: JP3976276B2
Application number: JP2005170734A
Authority: JP
Inventors: 威高橋
Original assignee: Japan Aviation Electronics Industry Ltd
Current assignee: Japan Aviation Electronics Industry Ltd
Priority date: 2005-06-10
Filing date: 2005-06-10
Publication date: 2007-09-12
Anticipated expiration: 2025-06-10
Also published as: CN1877342B; JP2006343269A; US7525326B2; TW200706874A; CN1877342A; TWI312865B; US20060279317A1

Description

本発明は、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）等の検査対象物の電気的特性を検査する検査装置に関し、詳しく述べると、検査対象物の検査装置に対する挿入、位置決め及び位置決めの解除に関する。

従来の技術として、微細ピッチで多電極を有する半導体素子やＬＣＤ（液晶表示装置）の基板を検査する検査装置について説明する（例えば、特許文献１参照。）。

図１１は使用状態の斜視図、図１２（Ａ），（Ｂ）は組立途中の展開状態の平面図、断面図、図１３（Ａ），（Ｂ）は組立状態の平面図、断面図を、それぞれ示す。

プローブ針取付け支持用の取付板５１は、ガラスエポキシ板で、平面凸形状をなす平板である。取付板５１の下面に接着剤等により基端側部を重合固定して絶縁性フィルム５３が設けられている。

絶縁性フィルム５３は透視可能な材質、例えばＦＰＣフィルム等製のもので、表裏２枚重合接着されている。この表裏のフィルム間に挟み込む状態にプローブ針としての複数の導電性配線５２が形成されている。これら導電性配線５２はパターニング形成された銅箔等からなる。このようなプローブ針としての複数の導電性配線５２を形成した表裏の絶縁性フィルム５３は、取付板５１の幅狭部５４の先端から下方に略直角に折り曲げられていると共に、その先の途中部分６０が、取付板５１下面に絶縁性フィルム５３を挟んで設けた弾性部材５５の下側円弧面に添わせて円弧状に弾性支持されている。この状態で更にその絶縁性フィルム５３の先端側部５６が略直角に折曲されて固定板５７に重合接着されている。固定板５７を取付板５１の基端側幅広部に対向させて両者の取付孔６４にボルト（図示せず）を通すなどして締結することで、絶縁性フィルム５３全体が取付板５１の下面に途中部分６０を除いて固定的に支持されている。

絶縁性フィルム５３の円弧状に弾性支持された途中部分６０は、この表面側の絶縁性フィルム５３のみが適当長さに亘り切り欠かれ、ここからプローブ針としての複数の導電性配線５２がそれぞれ表出されている。各導電性配線５２の表出部の略中間部即ち、弾性部材５５により円弧状に弾性支持された最下位部分が接触部６３とされ、各接触部６３が、被検査体としての例えば半導体素子５８を載置台（図示せず）により上昇させることで、その各電極５９と弾力性を持って接触できるようになっている。

なお、弾性部材５５は、弾力性のある棒状の絶縁性ゴム又は丸棒部材の外周に絶縁性のゴムリングを被嵌したものなどで、この少なくとも下側面が断面円弧状に形成されている。

ここで、前述したプローブ針としての複数の導電性配線５２の接触部６３を形成した表裏の絶縁性フィルム５３は、基端側部が、取付板５１と同様に平面凸形状で、且つ取付板５１の幅狭部５４の同寸法幅で少し延出し、弾性部材５５に沿って巻き付く途中部分６０がテーパー状に拡開して幅狭部５４より両側にはみ出るように幅広とされている。

このような絶縁性フィルム５３の幅広とされた途中部分６０の両側部位即ち、取付板５１の幅狭部５４の両側にはみ出して上方から目視でき且つプローブ針としての複数の導電性配線５２の接触部６３群の両側近傍部位に、例えば鉤形（Ｌ形）の標識６１がそれぞれ形成されている。

これら標識６１は、被検査体としての半導体素子５８の各電極５９とプローブ針としての導電性配線５２の各接触部６３との相対的位置合わせを指示するものである。即ち、これら両側の標識６１を所定位置に、例えば被検査体としての半導体素子５８の基板部両側部位に各々設けた同じく鉤形の標識６２に、絶縁性フィルム５３を透視しながら合致するように位置合わせするだけで、絶縁性フィルム５３にプローブ針として形成した複数の導電性配線５２の接触部６３が半導体素子５８の各電極５９と正確に対向して接触可能となるようにされている。

逆にいえば、絶縁性フィルム５２の両側に設けた標識６１を基準として、プローブ針としての複数の導電性配線５２の各接触部６３が絶縁性フィルム５３に半導体素子５８の電極５９と対向配置するように位置設定して形成されている。このような検査装置であれば、被検査体としての半導体素子５８の電気特性の検査の際に、絶縁性フィルム５３の両側に設けた標識６１と載置台上の半導体素子５８両側の標識６２とが合致するように位置合わせ調整するだけで、その絶縁性フィルム５３にプローブ針として形成した複数の導電性配線５２の各接触部６３が半導体素子５８の各電極５９と正確に対向して接触可能となり、従来のように各プローブ針先端と被検査体の電極との接触状況をいちいち作業員が目視観察しながら位置合わせ調整する困難な作業が不要となり、そのまま載置台を稼働させて半導体素子５８を上昇させることなどにより、導電性配線５２の各接触部６３を半導体素子５８の各電極５９に能率良く適確に接触させて検査できるようになる。

しかも、その検査の際、プローブ針として複数の導電性配線５２を形成した絶縁性フィルム５３の途中部分６０が、絶縁性弾性部材５５に添わせて円弧状に弾性支持されているので、各導電性配線５２の接触部６３が半導体素子５８の各電極５９に対し弾力性を持って確実に接触するようになって、その導電性配線５２の接触部６３及び被検査体相互の損傷等を防止でき、被検査体として特に液晶表示装置を構成する基板の検査に好都合となる。

また、標識６１を設けた絶縁性フィルム５３が、透視可能な材質により構成されているので、標識６１を、絶縁性フィルム５３を透視しながら、被検査体側の所定位置即ち標識６２に容易に合わせられる。

更には、絶縁性フィルム５３に設けた標識６１を基準として、プローブ針としての複数の導電性配線５２の各接触部６３を絶縁性フィルム５３に正確に位置設定して形成することで、それら各接触部６３と被検査体の電極５９と相対位置関係を正確に保てるようになる。

特に、その標識を絶縁性フィルム５３のプローブ針としての複数の導電性配線５２の接触部６３群の両側近傍にそれぞれ位置させて設けることで、一層正確性を高められる。

特公平７−１９８１２号公報（第２頁第４欄第３１行〜第３頁第６欄第３８行）

前記従来の検査装置では、標識（マーカ）を使用して目視により絶縁性フィルムの各導電性配線と半導体素子の各電極とを位置合わせしている。しかし、各導電性配線と各電極のピッチが極小になった場合、位置合わせを正確に行うことは、困難である。

そこで、本発明は、前記従来の検査装置の欠点を改良し、目視による位置合わせをせずに、検査作業が簡易で、しかも、位置合わせが正確な、検査対象物と基板の間をコネクタにより接続する検査装置を提供しようとするものである。

本発明は、前記課題を解決するため、次の手段を採用する。

１．検査対象物を検査する検査装置において、前記検査装置は、基板と、前記基板を載置する基台と、前記検査対象物と前記基板の間を接続するコネクタと、前記コネクタを保持するインナーフレームと、前記インナーフレームにスライド可能に保持されるプッシャと、ベースと、前記ベースに回転可能に保持され、前記プッシャを押圧する操作部材と、前記操作部材を前記プッシャの押圧方向に常時付勢する第１の弾性部材と、前記プッシャを前記押圧方向とは反対方向に常時付勢する第２の弾性部材とを有し、前記インナーフレームと前記プッシャとが協働して前記検査対象物の挿入をガイドし、かつ、位置決めし、前記検査対象物を検査する際、前記操作部材を前記第１の弾性部材の付勢に抗して操作し、前記プッシャを前記第２の弾性部材により前記押圧方向とは反対方向にスライドさせ、前記検査対象物を前記プッシャに挿入した後、前記操作部材の操作を解除する検査装置。

２．前記インナーフレームは、前記コネクタを位置決めし、前記コネクタは、弾性層と、前記弾性層を挟持するフィルムと、前記フィルムの表面に形成されている導体とを有する前記１記載の検査装置。

３．前記基台における固定手段が装着される箇所の構造と、前記ベースにおける固定手段が装着される箇所の構造が、ボルトとナットのいずれも装着可能な凹部構造に構成される前記１記載の検査装置。

明細書の説明から明らかなように、本発明は、次の効果を奏する。

１．インナーフレームとプッシャとが協働して検査対象物の挿入をガイドし、かつ、位置決めするから、目視による位置合わせが不要で、検査作業が簡易で、しかも、位置合わせが正確である。

２．弾性層を挟持するフィルムの表面に導体が形成される構成を有するコネクタを使用するので、面接触又は多点接触によって低接圧でも電気的接続が可能である。また、多少の異物が介在しても、電気的接続が可能である。更に、低接圧であるので、検査対象物のＦＰＣや基板の電極は、損傷を受けることがない。更に、フィルムを採用するため、コネクタが薄型となる。

３．半田付け等の固定作業が不要で、また、リペア作業は簡略で、補修交換作業時間が短縮される。

４．本検査装置では、検査対象物は、挿入に際してコネクタに接触せずに、操作部材の操作により初めてコネクタに接触する。したがって、コネクタの損傷が減少するので、コネクタの補修交換作業も減少する。

５．本検査装置では、検査対象物の接点パターンの位置が上面でも下面でも、同一の基台とベースによって対応できるため、部品の増加・交換が不要である。

本発明の一実施例の検査対象物（ＦＰＣ等）を検査する検査装置について説明する。

本発明の実施例１の検査装置１について図１〜図８を参照して説明する。

まず、検査装置１に使用される低接圧コネクタ２について図１を参照して説明する。低接圧コネクタ２は、下記のように構成される。すなわち、厚さ数μｍの薄いフィルム３上に、スパッタ、エッチング又はめっき等により多数本の導体４をパターニングした後、フィルム３を二つに折りたたむ。次に、ポリイミド等製の芯材５の表裏両面の一部にシリコーンゴム等の弾性層６を形成する。続いて、二つに折りたたまれたフィルム３が弾性層６と芯材５を挟むように、フィルム３を芯材５と弾性層６に両面接着テープ（図示せず）により固定する。このようにして、低接圧コネクタ２は、完成する。

次に、検査プローブ１１について図２〜図４を参照して説明する。図２は、検査プローブ１１の斜視図であり、その正面には、ＦＰＣ（後述する。）の挿入口１５ａが設けられている。

図３は、検査プローブ１１の分解斜視図である。図４に示されるように、下部カバー１２上には、基板１３が搭載され、基板１３上には、インナーフレーム１４が搭載されている。更に、下部カバー（基台）１２と基板１３とインナーフレーム１４に沿って上下方向に移動することができるように、プッシャ１５が設置されている。プッシャ１５は、一対の持上げ用コイルスプリング１６により上方へ付勢されている。基板１３とインナーフレーム１４上には、ベース１７が搭載されている。ベース１７には、上部カバー１８がシャフト１９を中心として回転可能に取り付けられている。上部カバー１８は、一対の閉鎖用コイルスプリング２０により閉鎖方向へ付勢されている。ベース１７は、４本のボルト２１と４個のナット２２により下部カバー１２に固定されている。

検査プローブ１１の操作とＦＰＣ３１の検査装置１に対する挿入及び接続について図４〜図６を参照して説明する。

図４（Ａ）において、上部カバー１８の操作部１８ａを手指により矢印方向へ押すと、上部カバー１８はシャフト１９を中心として右回転し、一対の閉鎖用コイルスプリング２０は圧縮される。すると、プッシャ１５は一対の持上げ用コイルスプリング１６により上方へ持上げられて、プッシャ１５の突出部１５ｂは上部カバー１８の当接部１８ｂに追従する。この状態で、ＦＰＣ３１をプッシャ１５の挿入口１５ａに矢印方向へ水平に挿入する。

ＦＰＣ３１は、図５に示されるように、断面略３角形状の上下ガイド１５ｃにより水平方向に対してθ＝１２°傾斜し、また、ＦＰＣ３１の先端は、基板１３上に配置されている低接圧コネクタ２とは、高さ方向でＬ＝１ｍｍ離間しているので、接触しない。

続いて、図４（Ｂ）に示されるように、上部カバー１８の操作部１８ａから手指を矢印方向へ離すと、一対の閉鎖用コイルスプリング２０は伸長するので、上部カバー１８はシャフト１９を中心として左回転する。すると、プッシャ１５は上部カバー１８により押し下げられ、一対の持上げ用コイルスプリング１６は圧縮される。そして、図６の拡大断面図に示されるように、ＦＰＣ３１をプッシャ１５の平面で押圧することにより、ＦＰＣ３１の各接点パターン３１ａは、低接圧コネクタ２の各導体４を介して基板１３の各接点パターン１３ａと接続する。

図７（Ａ）は、インナーフレーム１４の表面側から見た斜視図である。インナーフレーム１４の正面側には、ＦＰＣ３１の幅方向にＦＰＣ３１を位置合せするための一対のガイド１４ａが設置されている。図７（Ｂ）は、インナーフレーム１４の裏面側から見た斜視図である。インナーフレーム１４の底面側には、低接圧コネクタ２を位置決めするための大きい突出部１４ｂと小さい突出部１４ｃとが形成されている。低接圧コネクタ２の芯材５の両側に設けられている大きい穴５ａと小さい穴５ｂは、インナーフレーム１４の大きい突出部１４ｂと小さい突出部１４ｃにそれぞれはめられる。

図８は、検査プローブ１１の正面側から見た断面図である。プッシャ１５の上下ガイド１５ｃにおけるＦＰＣ３１が挿入される最狭部の高さＨは、０．５ｍｍである。インナーフレーム１４の一対のガイド１４ａの間隔Ｗは、１５．６ｍｍである。

本発明の実施例２の検査装置１について図９と図１０を参照して説明する。実施例２については、実施例１と同様な点の説明を省略し、相違する点の説明を行う。

実施例１では、ＦＰＣ３１の各接点パターン３１ａはＦＰＣ３１の下面側に設けられているが、実施例２では、ＦＰＣ３１の上面側に設けられている。

この場合、実施例１のベース１７におけるボルト２１が装着される４箇所の構造と、下部カバー１２におけるナット２２が装着される４箇所の構造を、ボルト２１とナット２２のいずれも装着可能な凹部構造１７ａ，１２ａに構成する。このように構成すると、各接点パターン３１ａがＦＰＣ３１の上面側に設けられている場合、検査プローブ１１を図９に示されるように、上下反転し、各ボルト２１と各ナット２２を入れ替えるだけの処置により対応することができる。

実施例１では、上部カバー１８を押圧したが、実施例２の場合には、下部カバー１２を押圧すれば良い。

本発明の実施例１の検査装置に使用される低接圧コネクタの製作工程を示す斜視図である。同検査装置の検査プローブの斜視図である。同検査プローブの分解斜視図である。ＦＰＣが同検査装置に挿入される前後の断面図であり、（Ａ）は挿入前、（Ｂ）は挿入後を、それぞれ示す。同ＦＰＣが同検査装置に挿入されたときの状態の断面図である。同ＦＰＣが同検査装置に挿入されて、プッシャにより同ＦＰＣが基板に接続された状態の断面図である。同検査プローブのインナーフレームの斜視図であり、（Ａ）は表側から見た斜視図、（Ｂ）は裏側から見た斜視図を、それぞれ示す。同ＦＰＣの挿入口側から見た同検査プローブの断面図である。本発明の実施例２の検査装置の検査プローブを裏面側から見た斜視図である。同検査プローブにおけるボルトが装着されるベースの箇所とナットの斜視図である。従来の検査装置の使用状態の斜視図である。同検査装置の組立途中の展開状態図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は断面図を、それぞれ示す。同検査装置の組立状態図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は断面図を、それぞれ示す。

符号の説明

１検査装置
２低接圧コネクタ
３フィルム
４導体
５芯材
５ａ大きい穴
５ｂ小さい穴
６弾性層
１１検査プローブ
１２下部カバー（基台）
１２ａ凹部構造
１３基板
１３ａ接点パターン
１４インナーフレーム
１４ａガイド
１４ｂ大きい突出部
１４ｃ小さい突出部
１５プッシャ
１５ａ挿入口
１５ｂ突出部
１５ｃ上下ガイド
１６持上げ用コイルスプリング
１７ベース
１７ａ凹部構造
１８上部カバー
１８ａ操作部
１８ｂ当接部
１９シャフト
２０閉鎖用コイルスプリング
２１ボルト
２２ナット
３１ＦＰＣ
３１ａ接点パターン

Claims

検査対象物を検査する検査装置において、
前記検査装置は、基板と、前記基板を載置する基台と、前記検査対象物と前記基板の間を接続するコネクタと、前記コネクタを保持するインナーフレームと、前記インナーフレームにスライド可能に保持されるプッシャと、ベースと、前記ベースに回転可能に保持され、前記プッシャを押圧する操作部材と、前記操作部材を前記プッシャの押圧方向に常時付勢する第１の弾性部材と、前記プッシャを前記押圧方向とは反対方向に常時付勢する第２の弾性部材とを有し、
前記インナーフレームと前記プッシャとが協働して前記検査対象物の挿入をガイドし、かつ、位置決めし、
前記検査対象物を検査する際、前記操作部材を前記第１の弾性部材の付勢に抗して操作し、前記プッシャを前記第２の弾性部材により前記押圧方向とは反対方向にスライドさせ、前記検査対象物を前記プッシャに挿入した後、前記操作部材の操作を解除することを特徴とする検査装置。
前記インナーフレームは、前記コネクタを位置決めし、前記コネクタは、弾性層と、前記弾性層を挟持するフィルムと、前記フィルムの表面に形成されている導体とを有することを特徴とする請求項１記載の検査装置。
前記基台における固定手段が装着される箇所の構造と、前記ベースにおける固定手段が装着される箇所の構造が、ボルトとナットのいずれも装着可能な凹部構造に構成されることを特徴とする請求項１記載の検査装置。