JP2017116266A - 測定装置、測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】２つの部品を直接接触させることなく電気的に接続し、被測定物の電気的特性を測定する測定装置及び測定方法を提供する。【解決手段】測定装置は、コンタクトピン３２と、コンタクトピン３２に対向して設けられたコンタクトパッド２６と、コンタクトピン３２の先端とコンタクトパッド２６を近づけたり離したりする移動部３０と、コンタクトピン３２の先端とコンタクトパッド２６の少なくとも一方に付着した、液体又はペースト状の導電性物質６２と、を備える。【選択図】図４

Description

本発明は、例えばＩＰＭ（Intelligent Power Module）などの電気的特性の測定に用いられる測定装置及び測定方法に関する。

特許文献１には、導通試験に用いるピンの先端接触部に導電性ゴムを形成したコンタクトピンが開示されている。

実開昭６１−１１２２７６号公報

コンタクトピンと、被測定物に接続したコンタクトパッドとを接触させたり離したりすることで、当該被測定物の電気的特性を測定することがある。被測定物を交換するたびにコンタクトピンとコンタクトパッドの接触が繰り返されることで、コンタクトピンの先端とコンタクトパッドが磨耗してしまう問題があった。仮にコンタクトピンとコンタクトパッドの間に導電性ゴムを介在させたとしても、コンタクトピンとコンタクトパッドの磨耗抑制は不十分であり、しかも導電性ゴムが磨耗又は経年劣化する。このような問題は、コンタクトピンとコンタクトパッドに限らず、接触と分離を繰り返す２つの部品に共通したものである。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、２つの部品を直接接触させることなく電気的に接続し、被測定物の電気的特性を測定する測定装置及び測定方法を提供することを目的とする。

本願の発明に係る測定装置は、コンタクトピンと、該コンタクトピンに対向して設けられたコンタクトパッドと、該コンタクトピンの先端と該コンタクトパッドを近づけたり離したりする移動部と、該コンタクトピンの先端と該コンタクトパッドの少なくとも一方に付着した、液体又はペースト状の導電性物質と、を備えたことを特徴とする。

本願の発明に係る測定方法は、コンタクトピンとコンタクトパッドを直接接触させず、該コンタクトピンと該コンタクトパッドの間に液体又はペースト状の導電性物質を設け、該コンタクトピン、該導電性物質及び該コンタクトパッドを介して被測定物に電流を流すことで、該被測定物の測定を行うことを特徴とする。

本発明のその他の特徴は以下に明らかにする。

本発明によれば、２つの部品の間に液体又はペースト状の導電性物質を設けることで、当該２つの部品を直接接触させること無く電気的に接続することができる。

実施の形態１に係る測定装置の断面図である。 中継基板及びコンタクトパッドの断面図である。 導電性磁性流体を示す図である。 コンタクトピンが導電性磁性流体に接したことを示す図である。 コンタクトピンとコンタクトパッドの電気的接続が解除されたことを示す図である。 実施の形態２に係るコンタクトピン等の断面図である。 実施の形態３に係るコンタクトパッド等の断面図である。 コンタクトピンとコンタクトパッドを電気的に接触させることを示す図である。 実施の形態４に係る測定装置の一部断面図である。

本発明の実施の形態に係る測定装置及び測定方法について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る測定装置の断面図である。この測定装置は、被測定物となるＩＰＭ（Intelligent Power Module）１２をのせるための台座である下治具１０を備えている。図１では下治具１０の上にのせられたＩＰＭ１２が示されている。ＩＰＭ１２は、内部に設けられたＳｉチップ又はＳｉＣチップなどの半導体素子と導通したテストパッド１４を備えている。

下治具１０の上には、プローブピン１６を有するプローブカード１８が設けられている。プローブピン１６は例えば５０本ある。台座である下治具１０は、プローブピン１６に対向して設けられている。プローブカード１８は配線２０によってコネクタ２２に接続されている。コネクタ２２は中継基板２４の下面に取り付けられている。中継基板２４の上面にはコンタクトパッド２６が設けられている。コンタクトパッド２６は、コネクタ２２に電気的につながることによって、配線２０を介してプローブピン１６に電気的に接続されている。コンタクトパッド２６は、磁性体で形成されている。

図２は、中継基板２４及びコンタクトパッド２６の断面図である。中継基板２４は、表面に任意の金属パターンが形成されたプリント基板である。中継基板２４にはスルーホール２４ａが設けられ、このスルーホール２４ａにコンタクトパッド２６が実装されている。コンタクトパッド２６は中継基板２４の裏面に設けられた実装はんだ５０によって中継基板２４に固定されている。

図１の説明に戻る。複数のコンタクトパッド２６の上方には複数のコンタクトピン３２が設けられている。コンタクトピン３２とコンタクトパッド２６は対向して設けられている。コンタクトピン３２は磁性体で形成されている。コンタクトピン３２とコンタクトパッド２６の材料である磁性体というのは、磁石が近づくと磁性が作用して磁石に付着する性質を有するものである。磁性体としては、例えば、酸化鉄、酸化クロム、コバルト又はフェライトなどを採用することができる。

複数のコンタクトピン３２は上治具３０によって保持されている。上治具３０は、例えばモータ駆動などにより、ｚ正負方向に移動可能となっている。上治具３０には試験装置４０が接続されている。試験装置４０はコンタクトピン３２に電気的に接続されている。

上述の測定装置を用いた、被測定物の測定方法について説明する。まず、下治具１０の上に、被測定物であるＩＰＭ１２をのせる。図１にはこの状態が示されている。

次いで、コンタクトパッド２６に導電性磁性流体を供給する。図３は、導電性磁性流体を供給することを示す図である。ディスペンス装置６０により、コンタクトパッド２６の予め定められた位置に、導電性磁性流体６２を定量塗布する。この工程では、すべてのコンタクトパッド２６に導電性磁性流体６２を塗布する。導電性磁性流体６２は液体磁石である。例えば導電性磁性流体６２は、マグネタイト又はマンガン亜鉛フェライトなどの強磁性微粒子に、その表面を覆う界面活性剤と、水又は油を加えた磁性コロイド溶液である。導電性磁性流体６２は強磁性微粒子を有する磁性コロイドで構成することが好ましい。

次いで、上治具３０をｙ負方向に下降させ、コンタクトピン３２を導電性磁性流体６２に接触させる。図４は、コンタクトピン３２が導電性磁性流体６２に接したことを示す図である。そして、コンタクトピン３２の先端が導電性磁性流体６２に接したら上治具３０の下降を止める。コンタクトピン３２とコンタクトパッド２６は直接接触しない。直接接触というのは物理的な接触のことである。

これにより、コンタクトピン３２は導電性磁性流体６２を介して、コンタクトパッド２６と導通する。さらに、下治具１０をｙ正方向へ上昇させ、テストパッド１４とプローブピン１６を接触させる。これにより、コンタクトパッド２６にＩＰＭ１２が電気的に接続される。

そして、コンタクトピン３２とコンタクトパッド２６を直接接触させない状態で、試験装置４０がコンタクトピン３２、導電性磁性流体６２及びコンタクトパッド２６を介してプローブピン１６及びＩＰＭ１２に電流を流す。つまり、ＩＰＭ１２の電気的特性を測定する。具体的には、例えば導通試験を行う。導通試験とはＩＰＭ１２に電流が流れるかどうかを調べ、導線の断線及びスイッチの状態などを試験することである。

次いで、ＩＰＭ１２の導通試験等を終えると、上治具３０をｙ正方向へ移動させ、コンタクトピン３２とコンタクトパッド２６を電気的に離す。図５は、コンタクトピン３２とコンタクトパッド２６の電気的接続が解除されたことを示す図である。コンタクトピン３２は磁性体であるので、コンタクトピン３２には導電性磁性流体６２Ｂが付着する。コンタクトパッド２６は磁性体であるので、コンタクトパッド２６には導電性磁性流体６２Ａが付着する。

ＩＰＭ１２の測定終了後にコンタクトピン３２とコンタクトパッド２６の電気的接続を解除することで、測定終了後に試験装置４０からＩＰＭ１２に電流又は電圧がかかることを防止できる。この措置は、大電圧を印加するＩＰＭ１２の導通試験においては特に重要である。

次いで、テストパッド１４とプローブピン１６を離す。そして、測定済みのＩＰＭ１２を下治具１０の外に退避させ、新たなＩＰＭを下治具１０の上にのせる。

次いで、新たなＩＰＭのテストパッドとプローブピン１６を接触させる。次いで、上治具３０をｙ負方向に移動させ、コンタクトピン３２をコンタクトパッド２６に近づける。そして、図５の導電性磁性流体６２Ａと導電性磁性流体６２Ｂが接した段階で上治具３０の下降を止めて、コンタクトピン３２とコンタクトパッド２６の直接接触は避ける。

次いで、コンタクトピン３２、導電性磁性流体６２及びコンタクトパッド２６を介して新たなＩＰＭに電流を流すことで、新たなＩＰＭの測定を行う。測定終了後、コンタクトピン３２とコンタクトパッド２６の電気的接続を解除する。そして、プローブピン１６をテストパッド１４から離す。必要であれば、上記の要領で別のＩＰＭも測定する。これらの一連の動作は自動制御によって実現することが望ましい。

本発明の実施の形態１に係る測定装置と測定方法によれば、コンタクトピン３２とコンタクトパッド２６の間に液体である導電性磁性流体６２を設け、コンタクトピン３２とコンタクトパッド２６の直接接触を回避しつつ、両者を電気的に接続する。したがって、コンタクトピン３２とコンタクトパッド２６が直接接触して両者が磨耗することを抑制できる。

しかも、一旦導電性磁性流体６２を供給すれば、その導電性磁性流体６２が、磁性体で形成されたコンタクトピン３２の先端及びコンタクトパッド２６に保持され続けるので、導電性磁性流体６２を繰り返し使用できる。したがって、導電性磁性流体６２の追加作業は必要ない。

本発明の実施の形態１に係る測定装置と測定方法についてはその特徴を失わない範囲で様々な変形が可能である。例えば、コンタクトピン３２とコンタクトパッド２６を両方とも磁性体で形成したが、コンタクトピン３２とコンタクトパッド２６の少なくとも一方を磁性体で形成すればよい。その場合、コンタクトピン３２とコンタクトパッド２６のうち、磁性体で形成された方に導電性磁性流体６２が付着し、磁性体で形成されない方には導電性磁性流体６２が付着しない。このように、コンタクトピン３２とコンタクトパッド２６の少なくとも一方を磁性体することで、導電性磁性流体を保持しても良い。なお、当然のことであるが、コンタクトピン３２とコンタクトパッド２６は、磁性体であるか否かに関わらず導電体で形成される。

コンタクトピン３２を上下動させるものとして上治具３０を説明したが、この上治具３０は、以下の２つの特徴を有する移動部に置き換えることができる。
１．測定を開始するときにコンタクトピン３２の先端とコンタクトパッド２６を近づけ導電性磁性流体６２を介してコンタクトピン３２の先端とコンタクトパッド２６を接触させる。
２．測定終了時に、コンタクトピン３２の先端とコンタクトパッド２６を離しコンタクトピン３２とコンタクトパッド２６が電気的に接続されないようにする。
したがって、中継基板２４を移動部として、それを上下動させることとしてもよいし、上治具３０と中継基板２４の両方を動かすこととしてもよい。移動部は、コンタクトピン３２の先端とコンタクトパッド２６を近づけたり離したりするものである。

本発明の重要な特徴は、従来物理的接触を繰り返す態様で使用されていた２つの部品の間に、導電性の非固体材料で形成された物質を設けることで、当該２つの部品の物理的接触を回避することである。したがって、流体磁石である導電性磁性流体６２に代えて、導電性物質を用いてもよい。導電性物質は液体又はペースト状である。導電性物質は必ずしも磁石である必要は無い。導電性を有する液体又はペーストを用いることで、２つの部品を物理的に接触させることなく電気的に接続できる。導電性物質をコンタクトピン３２又はコンタクトパッド２６に磁力で固定する必要がなければ、コンタクトパッド２６とコンタクトピン３２を磁性体で形成しなくてもよい。あるいは、導電性物質を磁性体とし、コンタクトピン３２又はコンタクトパッド２６を磁石とすると、導電性物質を当該磁石で保持できる。

被測定物はＩＰＭ１２に限らない。これらの変形は以下の実施の形態に係る測定装置と測定方法に適宜応用することができる。なお、以下の実施の形態に係る測定装置と測定方法については実施の形態１との共通点が多いので実施の形態１との相違点を中心に説明する。

実施の形態２．
実施の形態１では、導電性物質として導電性磁性流体を用いたが、実施の形態２では導電性物質として金属を含むペーストを用いる。このペーストは、例えば、導電性グリースである。

図６は、実施の形態２に係るコンタクトピン３２等の断面図である。導電性グリース６３が、磁石で形成されたコンタクトピン３２に付着している。図６の例では、コンタクトパッド２６は磁石ではないので、コンタクトパッド２６に導電性グリース６３が付着しない。コンタクトピン３２とコンタクトパッド２６の少なくとも一方を磁石で形成する。当然、コンタクトピン３２とコンタクトパッド２６の両方を磁石で形成してもよい。導電性グリース６３は、例えば、基油、増ちょう剤、添加剤及び導電性フィラーを成分として有する。測定装置の使用開始前に、導電性グリース６３をコンタクトパッド２６に形成する際は、例えばスクリーン印刷法を用いる。

図６の例では、磁石であるコンタクトピン３２に導電性グリース６３が保持されるので、繰り返しの使用に好適である。このように、本発明の実施の形態２によれば、測定装置の使用中、コンタクトピン３２の先端とコンタクトパッド２６の少なくとも一方にペーストが付着する。

実施の形態３．
図７は、実施の形態３に係る測定装置のコンタクトパッド等の断面図である。コンタクトパッド２６には凹部２６ａが設けられている。凹部２６ａには導電性物質７０が格納されている。導電性物質７０は液体又はペースト状である。実施の形態３における導電性物質７０は、磁石でも磁性体でもない導電性を有する物質である。したがって、導電性物質７０が磁力によってコンタクトピン３２又はコンタクトパッド２６に付着することはない。

図８は、コンタクトピンとコンタクトパッドを電気的に接触させることを示す図である。被測定物を測定する際には、コンタクトピン３２を凹部２６ａに入れて、コンタクトピン３２の先端を導電性物質７０に接触させる。コンタクトピン３２とコンタクトパッド２６は直接接触させない。つまり、コンタクトピン３２とコンタクトパッド２６を物理的に接触させることなく、導電性物質７０により、両者を電気的に接続する。コンタクトピン３２とコンタクトパッド２６を電気的に分離するときは、コンタクトピン３２を凹部２６ａの外に出す。

本発明の実施の形態３に係る測定装置では、導電性物質７０、コンタクトパッド２６及びコンタクトピン３２を磁石で形成する必要は無い。導電性物質７０は凹部２６ａに収容されているので、測定を繰り返しても、導電性物質７０が凹部２６ａに存在し続ける。したがって、導電性物質７０の補充は基本的に不要である。実施の形態３に係る測定装置と測定方法によれば、磁力によって導電性物質を保持する必要が無いので、材料選択の幅が広がる。

実施の形態４．
図９は、実施の形態４に係る測定装置の一部断面図である。この測定装置は、プローブピン１６とテストパッド１４の物理的接触を避けるために、両者の間に導電性物質８０を設けるものである。プローブピン１６は磁石で形成されている。プローブピン１６の先端に液体又はペースト状の導電性物質８０が付着している。

ＩＰＭ１２の測定時には、下治具１０を上方向に移動させることでプローブピン１６とテストパッド１４を近づけて、導電性物質８０をテストパッド１４に接触させる。プローブピン１６とテストパッド１４は直接接触させない。導電性物質８０を介してプローブピン１６とテストパッド１４を電気的に接続した状態で、被測定物の電気的特性を測定する。

このように、本発明の「液体又はペースト状の導電性物質を介して２つの部品を電気的に接続する」という特徴は、コンタクトピンとコンタクトパッドに限定されず、任意の２つの部品に対して応用できる。

プローブピン１６とＩＰＭ１２を近づけたり離したりするものとして下治具１０を挙げた。しかし、下治具１０を移動させず、プローブピン１６と下治具１０を近づけたり離したりする移動部を設けてもよい。例えば、プローブカード１８を移動部としてもよいし、プローブカード１８と下治具１０の両方を移動部としてもよい。なお、ここまでに説明した各実施の形態に係る測定装置と測定方法の特徴について、適宜に組み合わせて用いてもよい。

１０ 下治具、 １４ テストパッド、 １６ プローブピン、 ２４ 中継基板、 ２６ コンタクトパッド、 ３０ 上治具、 ３２ コンタクトピン、 ６２ 導電性磁性流体、 ６３ 導電性グリース、 ７０,８０ 導電性物質

Claims (13)

1. コンタクトピンと、
   前記コンタクトピンに対向して設けられたコンタクトパッドと、
   前記コンタクトピンの先端と前記コンタクトパッドを近づけたり離したりする移動部と、
   前記コンタクトピンの先端と前記コンタクトパッドの少なくとも一方に付着した、液体又はペースト状の導電性物質と、を備えたことを特徴とする測定装置。
2. 前記導電性物質は導電性磁性流体であり、
   前記コンタクトピン又は前記コンタクトパッドは磁性体で形成したことを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
3. 前記導電性磁性流体は強磁性微粒子を有する磁性コロイドであることを特徴とする請求項２に記載の測定装置。
4. 前記導電性物質は磁性体であり、
   前記コンタクトピン又は前記コンタクトパッドを磁石としたことを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
5. 前記導電性物質は金属を含むペーストであり、
   前記コンタクトピン又は前記コンタクトパッドは磁石で形成したことを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
6. 前記導電性物質は導電性グリースであることを特徴とする請求項５に記載の測定装置。
7. 前記コンタクトパッドに電気的に接続されたプローブピンと、
   前記プローブピンに対向して設けられた台座と、
   前記コンタクトピンに接続され、前記コンタクトピン及び前記コンタクトパッドを介して前記プローブピンに電流を流す試験装置と、を備えたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の測定装置。
8. 前記移動部は、前記コンタクトピンの先端と前記コンタクトパッドを近づけ前記導電性物質を介して前記コンタクトピンの先端と前記コンタクトパッドを接触させ、前記コンタクトピンの先端と前記コンタクトパッドを離し前記コンタクトピンと前記コンタクトパッドが電気的に接続されないようにすることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の測定装置。
9. 前記コンタクトパッドに凹部を設け、前記凹部に前記導電性物質を設けたことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の測定装置。
10. 磁石で形成されたプローブピンと、
    前記プローブピンに対向して設けられた台座と、
    前記プローブピンと前記台座を近づけたり離したりする移動部と、
    前記プローブピンの先端に付着した液体又はペースト状の導電性物質と、を備えたことを特徴とする測定装置。
11. コンタクトピンとコンタクトパッドを直接接触させず、前記コンタクトピンと前記コンタクトパッドの間に液体又はペースト状の導電性物質を設け、前記コンタクトピン、前記導電性物質及び前記コンタクトパッドを介して被測定物に電流を流すことで、前記被測定物の測定を行うことを特徴とする測定方法。
12. 前記コンタクトピン又は前記コンタクトパッドは磁性体で形成され、
    前記導電性物質は導電性磁性流体であることを特徴とする請求項１１に記載の測定方法。
13. 前記コンタクトピン又は前記コンタクトパッドは磁性体で形成され、
    前記導電性物質は金属を含むペーストであることを特徴とする請求項１１に記載の測定方法。

Images