JP2002043721A - プリント基板の検査方法と検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 多数のコンタクト（アクセスピン）を必要と
せず、かつ、基板の種類ごとに対応した検査ボードを準
備しなくともプリント基板の検査が行えるようにする。 【解決手段】 被検査基板１０を複数のコンタクト６を
マトリックス状に配置した検査ボード１に導電シート２
を介して圧接する。その圧接したシート２の両端に、直
流電源４から直流電圧を印加する。そして、前記各コン
タクト６の電圧を検出し、検出した電圧分布に基づいて
被検査基板１０の良否を判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する利用分野】この発明は、プリント配線基
板の導体回路、レジストなどが正しく形成されているか
どうかを電気的に検査するためのプリント基板の検査方
法と検査装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、プリント配線基板の高密度化、多
層化による導体回路の細線化、スルーホール信頼性が要
求される中で、目視による検査の限界が生じており、目
視検査に代わる電気的な検査方法として布線検査システ
ムが用いられるようになった。

【０００３】この布線検査システムでは、電気的アクセ
スピンを備えたフィクスチャーと呼ばれる検査ボードに
被検査基板を載せ、その被検査基板の配線パターンのラ
ンド間に一定電圧を印加して、「導通及び絶縁状態」を
抵抗値で判断し、「断線や短絡」の有無を検査するとい
うものである。

【０００４】そのため、フィクスチャーには、被検査基
板の配線パターンに合わせてピンを配置した専用型と、
予めボードに配置した多数のピンの中から被検査基板の
配線パターンに合わせて必要なピンを選んで検査するユ
ニバーサル型とがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
専用型では、被検査基板の種類ごとにフィクスチャーを
準備しなければならないので、新しい基板に対応したフ
ィクスチャーを準備するまでに時間及びコストがかか
る。

【０００６】一方、ユニバーサル型は、多数のピンの中
から被検査基板の配線パターンに合わせて必要なピンを
選べばよいので専用型の問題は解決できるが、例えば５
００ｍｍ角の基板を一時に試験するためには、約４万本
のアクセスピンを必要とし、そのアクセスピンからデー
タを収集するためのソフトウェアも必要なことからコス
トが高くつき、また、検査にも時間を要する。

【０００７】そこで、この発明の課題は、多数のアクセ
スピンを必要とせず、かつ、基板の種類ごとに対応した
フィクスチャーを準備しなくとも基板の検査が行えるよ
うにすることである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、この発明では、複数のコンタクトをマトリックス状
に配置した検査ボードの板面に、パターン面を下にした
被検査基板を導電シートを介して圧接し、その圧接した
シートの両端あるいは被検査基板のパターン間に直流電
圧を印加して前記各コンタクトの電圧を検出し、検出し
た電圧分布に基づいて被検査基板の良否を判定する方法
を採用したのである。

【０００９】このような方法を採用することにより、導
電シートに圧接される被測定基板のパターン部分は、導
電シートに比べ極端に抵抗値が低い。そのため、シート
とパターンが接している部分ではパターン側に電流が流
れ、シートにパターンが接していない部分ではシート側
に電流が流れる。そのため、導電シートの一方から他方
へ、あるいは被検査基板のパターン間に電圧を印加する
と、導電シートには、プリント基板のパターンと相関の
ある特有の電圧分布が生じる。その電圧分布をコンタク
トで検出する。

【００１０】このとき、例えば、あらかじめ基準基板と
する良品の電圧分布を取っておき、それを被測定基板の
分布と比較するようにすれば、その差から良否の判定が
できる。

【００１１】さらに、このとき、電圧の印加位置を変え
ると電流経路が変わるので、電圧分布の状態も変わる
が、故障箇所は変わらないので、多数の経路を取れば、
故障箇所を精密に特定することもできる。

【００１２】また、このとき、被検査基板のパターン面
に、複数のコンタクトをマトリックス状に配置した検査
ボードの板面を導電シートを介して圧接し、その圧接し
たシートの両端あるいは被検査基板のパターン間に直流
電圧を印加して前記各コンタクトの電圧を検出し、検出
した電圧分布に基づいて被検査基板の良否を判定する方
法も採用することができる。

【００１３】このような方法を採用することにより、被
検査基板に対して導電シートと検査ボードを圧接して電
圧分布を検出することができるので、導電シートと検査
ボードを被検査基板の任意の箇所に圧接してその箇所の
電圧分布を検出できる。

【００１４】また、板面に複数のコンタクトをマトリッ
クス状に形成した検査ボードと、その検査ボードのコン
タクトに圧接する被検査基板のパターン面間に介在させ
る導電シートと、その導電シートの両端あるいは被検査
基板のパターン間に直流電圧を印加する直流電源と、前
記各コンタクトの検出電圧を検出し、検出した電圧パタ
ーンから被検査基板の良否を判定する判定手段とからな
る構成を採用することができる。

【００１５】このような構成を採用することにより、被
検査基板に押圧を加えると、検査ボードのコンタクトに
は導電シートを介して被検査基板のパターンが密着す
る。この状態で導電シートの両端あるいは被検査基板の
パターン間に直流電圧を印加すると、導電シートにプリ
ント基板のパターンと相関のある電圧分布が生じるの
で、この電圧分布を検査ボードのコンタクトで検出して
判定手段で良否を決定することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。

【００１７】図１に第１実施形態を示す。

【００１８】この形態の検査装置は、検査ボード１、導
電シート２、圧接板３、直流電源４と判定手段５で構成
されている。

【００１９】検査ボード１は、板面に金属などの導電体
でできた複数のコンタクト６が設けられており、コンタ
クト６は、図１に示すように、マトリックス状に配置さ
れている（この形態の場合５０〜６０本）。また、各コ
ンタクト６は、後述するように判定手段５と接続されて
いる。

【００２０】なお、コンタクト６については、従来の電
気的アクセスピン（例えば、コイルスプリングを持つコ
ンタクトとそれを納めるソケットで構成される）を用い
てもよいが、後述するように導電シート２に弾性のある
導電ゴムなどを用いることでスプリングを用いない単な
る突起、例えばボールグリッドのようなものでも使用可
能である。

【００２１】導電シート２は、検査ボード１を覆う大き
さに形成されたシート状のもので、例えば、導電性のゴ
ムの他、導電性フィルム、導電性のビニールなどでも形
成することができる。

【００２２】また、導電シート２の両端には、一方の側
をプラス、他方の側をマイナスとする給電点８，８’が
設けられている。

【００２３】なお、この形態では、導電シート２に給電
点８，８’を設けたが、これ以外にも検査ボード１の両
端に、一方の側をプラス、他方の側をマイナスとする給
電用接点８，８’を設けるようにもできる。前記接点
８，８’は、例えば、ランドパターンにすることで、圧
接された導電シート２と接触するようにすれば、導電シ
ート２に給電することができるので、前記給電点８，
８’に代えることができる。

【００２４】圧接板３は、検査ボード１を覆う大きさに
形成された絶縁板であり、ここでは、例えばアクリルな
どを使用して絶縁板を形成し、その中央部に重り９を取
り付けて、後述する被検査基板１０に均一な荷重をかけ
られるようにしてある。なお、圧接板３の形状や材質に
ついてはこれに限定されるものではない。

【００２５】直流電源４は、前記導電シート２の給電点
８，８’に被検査基板１０が絶縁破壊を起こさない電
圧、例えば、ここでは、５Ｖ程度の電圧を供給するため
の定電圧電源である。

【００２６】判定手段５は、サンプリング手段１１とコ
ンピュータ１２とで構成されている。

【００２７】サンプリング手段１１は、マトリックス基
板１３と走査用のスイッチ回路１４及びＡ／Ｄ変換回路
１５とで構成されている。

【００２８】マトリックス基板１３は、マトリックス状
に接点を配置して検査ボード１のコンタクト出力を収集
するようになっており、このマトリックス基板１３はス
イッチ回路１４と接続されている。スイッチ回路１４は
アナログスイッチやメカニカルリレーなどで構成される
走査用スイッチで、各コンタクト６の電圧を例えば、コ
ンピュータ１２からのスイープ信号で順次走査して出力
する。出力された電圧はＡ／Ｄ変換回路１５が変換して
コンピュータ１２に入力するようになっている。

【００２９】なお、ここでは、コンタクト６の出力を収
集するため、ソケット状のマトリックス基板１３を用い
たが、マトリックス基板１３を用いずにコンタクト６か
ら直接スイッチ回路１４へケーブル配線するようにして
もよい。

【００３０】前記コンピュータ１２は、入力されたデー
タを処理する処理プログラムを備えており、例えば入力
データに基づいて後述するように電圧分布を表示して故
障を報知する。

【００３１】この形態は上記のように構成されており、
以下、この検査装置の動作を説明することにより、本願
の検査方法を述べる。

【００３２】この検査装置では、導電シート２の給電点
８，８’と直流電源４とを接続する。すなわち、プラス
側の接点８に直流電源４のプラス出力を接続し、直流電
源４のマイナス出力をマイナス側の給電点８’と接続す
る。さらに、検査ボード１の各コンタクト６をマトリッ
クス基板１３を介してスイッチ回路１４と接続したの
ち、スイッチ回路１４出力をＡ／Ｄ変換回路１５を介し
てコンピュータ１２に入力できるようにする。

【００３３】このように検査装置のセットアップができ
ると、検査ボード１のコンタクト６上に導電シート２を
敷き、そのコンタクト６上の導電シート２に被検査基板
１０をパターン側を下にして載置する。次に、載置した
被検査基板１０に圧接板３を圧接し、直流電源４から電
圧を印加する。そして、各コンタクト６の電圧をスイッ
チ回路１４を走査して順次検出し、検出した各々の電圧
をＡ／Ｄ変換回路１５でデジタル値に変換してコンピュ
ータ１２へ入力する。

【００３４】このとき、圧接板３によって被検査基板１
０が圧接されると、被検査基板１０のパターン面が導電
シート２に圧接され、圧接された導電シート２は検査ボ
ード１に圧接される。

【００３５】そのため、導電シート２に圧接された被検
査基板１０のパターン部分は、導電シート２に比べて抵
抗値が極端に低いため、シート２がパターンと接してい
る部分ではパターン側に電流が流れる。一方、シート２
がパターンと接していない部分はシート側に電流が流れ
る。

【００３６】その結果、導電シート２上には、被検査基
板１０のパターンと相関のある電圧分布が発生する。ち
なみに、これは、積層基板においても有効である。

【００３７】したがって、電圧分布の違いに着目すれ
ば、簡単に短時間で良品と不良品の判別ができることは
明らかである。

【００３８】例えば、良品の正常な電圧分布を上記の方
法でコンピュータ１２に記憶させておく、次に、被検査
基板１０の電圧分布を測定し、その測定した電圧分布と
良品の電圧分布とを比較して、被検査基板１０の良否を
判定するという方法を行うことができる。

【００３９】よって、導電シート２の電圧分布を検出で
きればよいので、従来のユニバーサル型のようにランド
ごとのコンタクト６を必要とせず、しかも、従来の専用
型のように基板のパターンに合わせてコンタクト６を設
けなくてもよいので、コンタクト６の本数も少なくて済
む。

【００４０】ところで、この判定には、各コンタクト６
の位置をＸ座標とＹ座標でプロットし、そのプロット座
標の電圧値をＺ座標にプロットした電圧分布特性図をコ
ンピュータ１２が表示して容易に、かつ、短時間で解析
できるようになっている。

【００４１】そのため、次に、前記電圧分布図が判定に
対して有効であることを検証するため、テスト用のプリ
ント基板を準備し、その基板を用いて下記のような試験
を行った。

【００４２】すなわち、まず、準備した基板の電圧分布
を上述の方法で測定した。その測定結果を図２に示し、
その測定結果に基づく電圧分布特性図を図３に示す。

【００４３】次に、試験１として、準備した基板のパタ
ーン面に、図４のようにアルミホイル１６を１／３程度
被せる方法で短絡部分を作り出し、電圧分布を測定し
た。その測定結果を図５に示す。また、その測定結果に
基づく電圧分布図を図６に示す。

【００４４】図３と図６を見比べると、図３に対して図
６のものの電圧レベルは全体に低いが、その低下率は電
圧印加点（図中０の位置）からの測定距離に比例して同
じように低下している。そのため両者の差を取り、その
結果を図７に示す。また、その計算結果に基づく電圧分
布特性図を図８に示す。図８から短絡により電圧が大き
く変化していることがわかる。この結果から、基板の故
障を発見できることが実証できた。

【００４５】さらに、試験２として、図９に示すよう
に、基板の一部にリボン状のアルミホイル１６’を被せ
て短絡状態を作り出す方法で、電圧分布を測定して故障
箇所を特定できるかを検証した。

【００４６】その測定結果を図１０と図１１に示す。図
１０はアルミホイル１６’が無いときの測定値で、図１
１はアルミホイル１６’を被せたときの測定値である。
その測定結果に基づく電圧分布特性図をそれぞれ図１２
と図１３に示す。また、両者の測定値の差を取った結果
を図１４に示し、その測定結果に基づく電圧分布特性図
を図１５と図１６に示す。ここで、図１６はＺ軸を軸と
して図１５を９０°回転させたものである。

【００４７】図１５と図１６から明らかなように、電圧
値が大きく変化する点がある。この点を調べて見ると、
アルミホイール１６’で被った位置と対応した。よって
故障箇所を特定できることがわかる。

【００４８】ちなみに、電圧分布特性図は、図１４に示
す測定差の結果の行及び列の系列をプロットしたもので
ある。そのため、例えば図１８で示されるＳ３列（１〜
１０まで）や図１９で示すグラフの８行目の値をグラフ
にしたものを集合させたものと考えることができ、図１
５と図１６からアルミホイール１６’で被った位置を特
定できることがわかる。

【００４９】以上の結果からプリント基板の故障を検出
できることがわかる。また、試験２によって故障発生箇
所の特定もできることがわかる。

【００５０】ところで、今電圧を印加したのは、図９及
び図１０の符号ａの経路である。そこで、電圧の印加場
所を変えて経路を変えれば、電圧分布も変わる筈であ
る。このとき、故障箇所は変わらないので、経路の違う
分布特性を重ね合わせれば、故障箇所をより正確に特定
できることは容易に理解できる。

【００５１】次に、図１９に検査ボード１と導電シート
２を小形化することにより、被検査基板１０の故障箇所
を精密に特定できるようにしたものを第２実施形態とし
て示す。

【００５２】すなわち、検査ボード１と導電シート２の
サイズは、故障箇所を絞り込む特定範囲の大きさ合わせ
て形成してある。また、検査ボード１のコンタクト６の
本数は精度に合わせて決める。

【００５３】各コンタクト６は第１実施形態と同じく、
サンプリング回路１１とコンピュータ１２とで構成され
る判定部５と接続されている。

【００５４】この装置では、例えば、第１実施形態で故
障箇所を特定した被検査基板１０の故障箇所を精密に特
定する際に用いるのに適している。

【００５５】例えば、第１実施形態で特定した故障箇所
のパターン面に導電シート２を当て、検査ボード１を圧
接する。そして、導電シート２に被検査基板１０のパタ
ーン面を圧接し、導電シート２の両端に直流電源４を接
続して電圧を印加する。あとは、第１実施形態と同様に
データをサンプリングして処理すれば、故障箇所を特定
できる。このとき、コンタクト６の数を密にしておけ
ば、より高い精度で故障箇所を特定できることは明白で
ある。

【００５６】一方、上記形態では、導電シート２に電圧
を印加するものを示したが、電圧の印加は導電シート２
に限定されるものではなく、例えば、図１９に示すよう
に、直流電源４’を被検査基板１０の特定のパターンに
接続し、印加することもできる。これは、導電シート２
を用いて被検査基板１０のパターン面の電圧分布を検出
して判定する方式のため、導電シート２に電流を流せれ
ば電圧分布を取ることができるからである。

【００５７】また、このように電圧分布を検出するた
め、部品を装着した被検査基板１０の故障も検出するこ
とすることができる。

【００５８】すなわち、部品にダメージを与えない程度
の電圧を加えることにより、被検査基板１０の電圧分布
を検出することができるので、その電圧分布を正常なも
のと比較すれば、部品実装時のハンダ付け不良も同時に
検出できるという効果もある。

【００５９】なお、実施形態では、主に被検査基板１０
を片面基板として述べてきたが、両面基板も含むことは
当然である。

【００６０】

【発明の実施の形態】この発明は、以上のように構成
し、導電シートを用いて被検査基板のパターン面の電圧
分布を検出して判定するため、多数のコンタクトを必要
とせずに基板の検査が行える。また、基板の種類ごとに
コンタクトを設けた検査ボードを準備することなく検査
ができるので、安価に短時間で検査ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態の構成図

【図２】試験１の測定値

【図３】試験１の電圧分布特性図

【図４】試験１の測定方法を示す模式図

【図５】試験１の測定図

【図６】試験１の電圧分布特性図

【図７】試験１の測定値

【図８】試験１の電圧分布特性図

【図９】試験２の測定方法を示す模式図

【図１０】試験２の測定値

【図１１】試験２の測定値

【図１２】試験２の電圧分布特性図

【図１３】試験２の電圧分布特性図

【図１４】試験２の測定値

【図１５】試験２の電圧分布特性図

【図１６】試験２の電圧分布特性図

【図１７】試験２の電圧分布図

【図１８】試験２の電圧分布図

【図１９】第２実施形態の構成図

【符号の説明】

１ 検査ボード ２ 導電シート ３ 圧接板 ４ 直流電源 ５ 判定手段 ６ コンタクト ７ ケーブル ８ 接点 ８’ 接点 １０ 被検査基板 １１ サンプリング手段 １２ コンピュータ １５ Ａ／Ｄ変換回路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のコンタクトをマトリックス状に配
   置した検査ボードの板面に、パターン面を下にした被検
   査基板を導電シートを介して圧接し、その圧接したシー
   トの両端あるいは被検査基板のパターン間に直流電圧を
   印加して前記各コンタクトの電圧を検出し、検出した電
   圧分布に基づいて被検査基板の良否を判定するプリント
   基板の検査方法。
2. 【請求項２】 被検査基板のパターン面に、複数のコン
   タクトをマトリックス状に配置した検査ボードの板面を
   導電シートを介して圧接し、その圧接したシートの両端
   あるいは被検査基板のパターン間に直流電圧を印加して
   前記各コンタクトの電圧を検出し、検出した電圧分布に
   基づいて被検査基板の良否を判定するプリント基板の検
   査方法。
3. 【請求項３】 板面に複数のコンタクトをマトリックス
   状に形成した検査ボードと、その検査ボードのコンタク
   トに圧接する被検査基板のパターン面間に介在させる導
   電シートと、その導電シートの両端あるいは被検査基板
   のパターン間に直流電圧を印加する直流電源と、前記各
   コンタクトの検出電圧を検出し、検出した電圧パターン
   から被検査基板の良否を判定する判定手段とからなるプ
   リント基板の検査装置。