JP2001308494A - プリント基板検査方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】多種類のプリント基板に適用可能であり、配線
パターンおよびスルーホールの検査を短時間で実行する
ことのできるプリント基板検査方法および装置を提供す
る。 【構成】プリント基板８の一方の面側に設けられ、前記
プリント基板に熱を伝達する熱源３と、前記プリント基
板の他方の面側に設けられ、前記プリント基板の前記他
方の面での温度分布を検出する温度分布検出手段４と、
前記温度分布検出手段の検出出力を処理して、前記プリ
ント基板に設けられた配線パターンおよびスルーホール
の検査を行う信号処理手段５とを有するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、プリント基板の
製造工程において、その配線パターンの良否を検査する
ためのプリント基板検査方法および装置に関するもので
あり、特に、配線パターンおよびスルーホールの良否を
同時に短時間で検査することのできるプリント基板検査
方法および装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、プリント基板の検査は、プリント
基板のエッチング終了後に画像検査装置で配線パターン
の仕上がり具合を検査し、シルク・レジスト工程を経た
後、ランド等にピン状電極を接触させて電気試験機によ
る電気的導通の検査（線路の切断、他のパターンとの接
触等の検査）を行っていた。一般的には、画像試験を行
っているところは少なく、電気試験機による検査のみと
いう場合も多かった。これらの検査後に、プリント基板
が製品として出荷されている。電気試験機には、専用治
具チェッカー、ユニバーサルチェッカー、フライングプ
ローブチェッカーの３種類の試験機がある。

【０００３】図１は、専用治具チェッカーを示す図であ
る。専用治具チェッカーは、検査対象のプリント基板専
用の専用治具１０，１０を製作し、その専用治具１０の
ピン状電極１３をプリント基板８に押し当てて、配線パ
ターンにおける切断個所の有無や、他のパターンとの短
絡個所の有無を検査する。専用治具１０は、プリント基
板８の各配線パターンの一端部と他端部に接触するよう
に、ピン状電極１３がピンソケット１１の取付面上に配
置され、サポート板１２により位置決めされている。

【０００４】この専用治具チェッカーは、プリント基板
上のパターン・ランドが微小化してきたため、ピン状電
極を配置できない場合もあるが、基本的には高速かつ確
実な試験が行える。しかし、プリント基板の種類ごと
に、その種類のプリント基板に対応させた専用治具１
０，１０を製作する必要があるため、大量生産の製品の
検査には適しているが、少量品の検査の場合は治具製作
費用の負担が大きくなるという問題点がある。さらに、
この専用治具チェッカーでは配線パターンの導通検査の
みが可能であり、より詳細かつ高度な検査である、配線
パターンの微小な欠陥や変形等の有無の検査を行うこと
はできなかった。

【０００５】ユニバーサルチェッカーは、所定面積の中
に２．５４ｍｍ間隔、またはそれ以下の一定間隔（１．
８ｍｍ、１．５ｍｍ、１．２７ｍｍ等）の２次元格子状
にピン状電極を配置したものである。この格子状のピン
状電極にプリント基板を押し当ててパターンの一端部と
他端部に接触しているピンを割り出し、これを基に専用
治具チェッカーと同様な試験を行う。プリント基板上の
パターン・ランドが比較的大型であれば、このユニバー
サルチェッカーで検査できるが、最近のプリント基板は
パターン・ランドが微小化しているため、ユニバーサル
チェッカーでは検査不可能な場合が多い。

【０００６】図２は、これを改良したユニバーサルチェ
ッカー２０を示す図である。プリント基板８の検査点に
幾何学的に一対一に対応して孔あけされたパターン板２
４をプリント基板８の種類ごとに作成し、図２のように
プリント基板８に近接して配置する。ピンソケット２１
に格子状に配置されたピン２５に軸方向長さの長いロン
グピン２６を接続し、ロングピン２６をガイド板２２、
ロングピンサポート板２３を介してパターン板２４のパ
ターン孔に挿入する。そして、ロングピン２６の先端部
を検査点に接触させることにより、専用治具チェッカー
と同様に、その配線パターンの切断や他のパターンとの
短絡の有無を検査する。

【０００７】この改良型のユニバーサルチェッカー２０
においても、プリント基板の種類ごとに、その種類のプ
リント基板に対応させた専用のガイド板２２、ロングピ
ンサポート板２３、パターン板２４等を製作する必要が
あり、プリント基板の種類に応じてそれらを交換する必
要があるという、専用治具チェッカーと同様の問題点が
ある。また、この改良型のユニバーサルチェッカーで
も、配線パターンの導通検査のみが可能であり、より詳
細かつ高度な検査である、配線パターンの微小な欠陥や
変形等の有無の検査を行うことはできなかった。

【０００８】フライングプローブチェッカーは、専用治
具チェッカー、ユニバーサルチェッカーの問題点を解決
すべく開発されたものであり、測定電極（プローブ）が
平面（Ｘ−Ｙ座標）上を任意に移動できるように作られ
ている。そのため、プリント基板の配線パターンの一端
部と他端部にプローブを移動させ押し当てることによ
り、配線パターンの切断や他のパターンとの短絡の有無
を検査することができる。専用治具が不要であり、かつ
測定電極を含む測定部が簡素な構成となり、少量のプリ
ント基板の検査には適している。しかし、プリント基板
の多数の配線パターンを、パターンごとに順次測定部の
移動および位置決めを行いながら検査する必要があるた
め、検査に時間がかかるという問題点がある。

【０００９】以上のような電気試験機に対して、画像検
査装置は、エッチング終了後にプリント基板に印刷され
た配線パターンをＣＣＤイメージセンサーによるパター
ン認識を通して検査するものである。画像検査装置によ
れば、微細なパターンまで判別可能であるが、スルーホ
ール（プリント基板の表面と裏面の配線パターンを電気
的に接続するための微小な貫通孔）の内面が見えないた
め、スルーホールの導通状態が検査できないという問題
点がある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
電気試験機にはそれぞれに問題点があり、画像検査装置
を使用してもスルーホールの検査が行えないという問題
点があった。そのため、多種類のプリント基板にも迅速
に対応でき、配線パターンおよびスルーホールの検査を
短時間で行うことのできる検査方法および装置はいまだ
実現されていなかった。

【００１１】そこで、本発明は、多種類のプリント基板
の検査が可能であり、配線パターンおよびスルーホール
の検査を同時に短時間で実行することのできるプリント
基板検査方法および装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のプリント基板検査方法は、プリント基板の
一方の面側に設けられた熱源から、前記プリント基板に
熱を伝達する手順と、前記プリント基板の他方の面にお
ける温度分布を検出する手順と、前記プリント基板の温
度分布から、前記プリント基板に設けられた配線パター
ンおよびスルーホールの良否の検査を行う手順とを有す
るものである。

【００１３】また、上記のプリント基板検査方法におい
て、前記温度分布を検出する手順は、前記プリント基板
からの赤外線により温度分布を検出するものであること
が好ましい。

【００１４】また、本発明のプリント基板検査装置は、
プリント基板の一方の面側に設けられ、前記プリント基
板に熱を伝達する熱源と、前記プリント基板の他方の面
側に設けられ、前記プリント基板の前記他方の面での温
度分布を検出する温度分布検出手段と、前記温度分布検
出手段の検出出力を処理して、前記プリント基板に設け
られた配線パターンおよびスルーホールの検査を行う信
号処理手段とを有するものである。

【００１５】また、上記のプリント基板検査装置におい
て、前記温度分布検出手段は、前記プリント基板からの
赤外線を検出するものであることが好ましい。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面
を参照して説明する。図３は、本発明のプリント基板検
査装置によって検査を行うプリント基板８の例を示す図
である。プリント基板８の基板本体はガラス材質等から
なり、プリント基板８の表面および裏面に形成された配
線パターン８１，８２，８３は銅等の薄膜からなるもの
である。また、プリント基板８には、プリント基板８の
表面と裏面の配線パターンを電気的に接続するためのス
ルーホール（図４参照）が形成されている。

【００１７】図４は、本発明のプリント基板検査方法の
動作原理を示す図である。プリント基板８は、取付枠等
の治具（図示せず）を介してＸＹテーブル２上に固定さ
れる。プリント基板８の基板本体と、配線パターンまた
はスルーホールを構成する銅箔とは、熱伝導率が大幅に
異なるため、図４のようにプリント基板８の裏面側から
熱源３によって熱を与えた場合に、プリント基板８の表
面側では特徴的な温度分布が現れることになる。

【００１８】すなわち、スルーホール８４〜８７の存在
する位置では、スルーホール８４〜８７が表裏間で正常
に導通していれば、伝達する熱量が大きく表側の温度も
高温となり、スルーホールが途中で切断されていたり一
部欠損が生じていたりすると、伝達する熱量が減少して
温度も低下する。また表面側の、スルーホールと接続さ
れた配線パターンや、どのスルーホールとも接続されて
いない配線パターンにも基板本体とは異なる特徴的な温
度分布が現れる。

【００１９】具体的には、スルーホール８４，８６は表
裏間が正常に導通しているので、表面側の温度は周囲よ
りも高温となり、このスルーホールと接続されている配
線パターンも高温となる。これに対して、スルーホール
８５では、表裏間で完全に切断されているので、表面側
の温度が正常な場合よりも低温となる。したがって、ス
ルーホール８５と接続されている配線パターンも低温と
なる。この温度はどのスルーホールとも接続されていな
い配線パターンと同程度の温度となる。

【００２０】また、スルーホール８７のように表裏間で
導体に一部欠損がある場合には、表面側の温度が、正常
な場合と完全に切断している場合の中間の温度となり、
スルーホール８７と接続されている配線パターンも同様
の温度となる。これらの温度分布をプリント基板８の表
面側から検出すれば、配線パターンおよびスルーホール
の良否の検査が可能となる。また、熱源３とプリント基
板８との間に金属製のＸＹテーブル２が存在するため、
熱源３からの熱の伝達は均一化されてプリント基板８の
裏面側を均等に加熱することになる。

【００２１】図５は、本発明のプリント基板検査装置１
の構成を示す図である。図５に示すように、プリント基
板検査装置１の装置本体に対して、ＸＹテーブル２が互
いに直交する２軸方向（Ｘ軸、Ｙ軸方向）に移動可能に
設置されている。ＸＹテーブル２上には、プリント基板
８が取付枠等の治具（図示せず）を介して固定され、配
線パターンおよびスルーホールの検査が行われる。プリ
ント基板８の自動搬入装置および自動搬出装置を設け
て、プリント基板８の搬入、ＸＹテーブル２への固定、
搬出を自動化し無人運転とすることもできる。

【００２２】ＸＹテーブル２の下方には熱源３が設けら
れており、ＸＹテーブル２の上方には赤外線カメラ４が
設けられている。また、赤外線カメラ４は信号処理部５
に接続されており、赤外線カメラ４で検出したプリント
基板８の表面の温度分布を示す赤外線画像信号は、信号
処理部５に送られて処理される。配線パターンおよびス
ルーホールの検査を実行するには、まず、検査対象のプ
リント基板８をＸＹテーブル２上に固定し、ＸＹテーブ
ル２を移動させてプリント基板８を検査位置に位置決め
する。

【００２３】そして、熱源３を駆動してＸＹテーブル２
を介してプリント基板８を裏面側（ＸＹテーブル２側）
から加熱する。その加熱時に、プリント基板８の表面か
ら放出される赤外線を赤外線カメラ４によって画像信号
として撮影し、その画像信号を信号処理部５に送出す
る。信号処理部５では、プリント基板８の表面の温度分
布を示す画像信号を、基準信号と比較して各配線パター
ンおよび各スルーホールの良否を判定することができ
る。検査の終了したプリント基板８は、ＸＹテーブル２
から取り外されて検査結果に応じて良品または不良品と
して選別される。

【００２４】図６は、信号処理部５の構成を示すブロッ
ク図である。信号処理部５は、赤外線カメラ４からの画
像データにより、プリント基板８の各配線パターンおよ
び各スルーホールの良否を判定する。信号処理部５に
は、種々のデータ処理を行う情報処理手段としてのＣＰ
Ｕ５０が設けられており、ＣＰＵ５０にはバス５１を介
して主記憶装置としてＲＯＭ５２およびＲＡＭ５３が接
続されている。ＣＰＵ５０は、ＲＯＭ５２に記憶されて
いるシステムプログラムおよびデータと、ＲＡＭ５３に
ロードされたプログラムおよびデータに従って動作す
る。ＲＡＭ５３へのプログラムおよびデータのロードは
入出力装置５６から行う。

【００２５】このようなＲＡＭ５３にロードされるプロ
グラムとしては、基本プログラムであるＯＳ（オペレー
ティング・システム）やプリント基板検査装置１として
のデータ処理機能を実現させる信号処理プログラム５３
１、表示手段５４に対して文字や図形の表示を行う表示
制御プログラム等がある。また、ＲＡＭ５３には、赤外
線画像による温度分布データ５３２および温度分布の基
準となる基準データ５３３を記憶するための記憶領域が
設けられている。

【００２６】信号処理部５には、文字および図形を表示
する表示手段５４、操作者がデータを入力するための入
力手段５５が設けられている。これらはインターフェー
ス回路を介してバス５１に接続されている。表示手段５
４としてはＣＲＴ、ＥＬ表示パネルや液晶ディスプレイ
等が使用でき、入力手段５５としてはキーボード、マウ
ス、トラックボール等が使用できる。

【００２７】また、信号処理部５には入出力装置５６が
設けられている。入出力装置５６にはプリンタや、外部
機器との測定情報等のやりとりを行う通信インターフェ
ース回路等を含むものである。また、入出力装置５６と
してフレキシブルディスク等の交換可能記憶媒体の入出
力装置や固定ディスク装置を設けることもできる。イン
ターフェース５７は、信号処理部５と赤外線カメラ４と
を接続するための回路である。

【００２８】信号処理部５に赤外線カメラ４からの画像
信号が入力されると、その信号は温度分布データ５３２
としてＲＡＭ５３に記憶される。また、ＲＡＭ５３に
は、温度分布の基準値となる基準データ５３３が予め記
憶されている。基準データ５３３としては、比較基準用
の正常製品における温度分布データ、同じ種類の１枚目
のプリント基板で取得した温度分布データ、プリント基
板の設計データや加工データから作成した基準データ等
を使用することができる。

【００２９】そして、その検査中のプリント基板の温度
分布データ５３２と、予め記憶されている基準データ５
３３とを比較して、両者に許容値を超える差がある場合
には、検査中のプリント基板を不良品と判定するもので
ある。両者の差が許容値以内であれば、検査中のプリン
ト基板を良品と判定する。判定結果は、表示手段５４に
表示したり、選別装置（図示せず）に送出してプリント
基板の自動選別に利用することができる。

【００３０】以上のように、検査対象のプリント基板の
全配線パターンおよび全スルーホールを赤外線画像によ
り１度に検査することができるため、短時間で検査を実
行することができる。また、検査が非接触で行われるた
め、配線パターンに接触子による傷等を付けることもな
く、プリント基板の品質を低下させることがない。ま
た、配線パターンおよびスルーホールの電気的な導通の
みでなく、一部欠損等の詳細な検査が可能であるため、
配線パターンおよびスルーホールの経時変化による切断
等の可能性も検査でき、プリント基板の信頼性を向上さ
せることができる。

【００３１】なお、以上の実施の形態においては、プリ
ント基板表面の温度分布を検出する手段として赤外線カ
メラを使用しているが、これに限らず、任意の温度検出
手段を使用することができる。また、プリント基板を加
熱して温度上昇時の温度分布を検出するようにしている
が、加熱を停止してからの温度下降時の温度分布を検出
するようにしてもよい。その場合には、スルーホールが
正常に接続している方が温度が速く低下する。

【００３２】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下のような効果を奏する。

【００３３】プリント基板をその一方の面側から加熱し
他方の面における温度分布を検出してその温度分布から
配線パターンおよびスルーホールの検査を行うようにし
たので、専用治具を作成する必要もなく正確な検査を短
時間で行うことができ、検査時間および検査費用を削減
することができる。また、配線パターンおよびスルーホ
ールの電気的な導通のみでなく、一部欠損等の詳細な検
査が可能であるため、配線パターンおよびスルーホール
の経時変化による切断等の可能性も検査でき、プリント
基板の信頼性を向上させることができる。

【００３４】プリント基板からの赤外線により温度分布
を検出するようにしたので、赤外線カメラによる画像デ
ータに基づいてプリント基板の全配線パターンおよび全
スルーホールを１度に検査することができるため、短時
間で検査を実行することができる。さらに、検査が非接
触で行われるため、配線パターンに接触子による傷を付
けることもなく、プリント基板の品質を低下させること
がない。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、従来の電気試験機である専用治具チェ
ッカーを示す図である。

【図２】図２は、改良型のユニバーサルチェッカーを示
す図である。

【図３】図３は、本発明のプリント基板検査装置によっ
て検査を行うプリント基板の例を示す図である。

【図４】図４は、本発明のプリント基板検査方法の動作
原理を示す図である。

【図５】図５は、本発明のプリント基板検査装置の構成
を示す図である。

【図６】図６は、信号処理部の構成を示すブロック図で
ある。

【符号の説明】

１…プリント基板検査装置 ２…ＸＹテーブル ３…熱源 ４…赤外線カメラ ５…信号処理部 ８…プリント基板 １０…専用治具 １１…ピンソケット １２…サポート板 １３…ピン状電極 ２０…ユニバーサルチェッカー ２１…ピンソケット ２２…ガイド板 ２３…ロングピンサポート板 ２４…パターン板 ２５…ピン ２６…ロングピン ８１〜８３…配線パターン ８４〜８７…スルーホール

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】プリント基板（８）の一方の面側に設けら
   れた熱源（３）から、前記プリント基板（８）に熱を伝
   達する手順と、 前記プリント基板（８）の他方の面における温度分布を
   検出する手順と、 前記プリント基板（８）の温度分布から、前記プリント
   基板（８）に設けられた配線パターン（８１〜８３）お
   よびスルーホール（８４〜８７）の良否の検査を行う手
   順とを有するプリント基板検査方法。
2. 【請求項２】請求項１に記載したプリント基板検査方法
   であって、 前記温度分布を検出する手順は、前記プリント基板
   （８）からの赤外線により温度分布を検出するものであ
   るプリント基板検査方法。
3. 【請求項３】プリント基板（８）の一方の面側に設けら
   れ、前記プリント基板（８）に熱を伝達する熱源（３）
   と、 前記プリント基板（８）の他方の面側に設けられ、前記
   プリント基板（８）の前記他方の面での温度分布を検出
   する温度分布検出手段（４）と、 前記温度分布検出手段の検出出力を処理して、前記プリ
   ント基板（８）に設けられた配線パターン（８１〜８
   ３）およびスルーホール（８４〜８７）の検査を行う信
   号処理手段（５）とを有するプリント基板検査装置。
4. 【請求項４】請求項３に記載したプリント基板検査装置
   であって、 前記温度分布検出手段（４）は、前記プリント基板
   （８）からの赤外線を検出するものであるプリント基板
   検査装置。