JP2002357630A - プローブ装置および回路基板検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 各種配列ピッチの検査対象導体が形成された
回路基板に対する検査コストを低減でき、しかも高周波
プローブの破損を防止可能なプローブ装置を提供する。 【解決手段】 検査対象の回路基板Ｐに接触させて所定
の電気的検査を実行するための高周波プローブを備えて
検査装置に装着可能に構成されたプローブ装置２であっ
て、検査装置に装着可能に構成されると共に複数の高周
波プローブ１４ａ〜１４ｃが取り付け可能に構成された
プローブ取付け部１１と、プローブ取付け部１１に固定
されて複数の高周波プローブ１４ａ〜１４ｃを回路基板
Ｐに対して個別的に進退動可能に構成された複数の移動
機構１２ａ〜１２ｃとを備え、高周波プローブ１４ａ〜
１４ｃは、移動機構１２ａ〜１２ｃを介してプローブ取
付け部１１に取り付けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、所定の電気的検査
を実行するための高周波プローブを備えたプローブ装
置、およびそのプローブ装置を備えて検査対象の回路基
板に対して所定の電気的検査を実行可能に構成された回
路基板検査装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種のプローブ装置として、図７に示
すプローブ装置３１が従来から知られている。このプロ
ーブ装置３１は、図外の回路基板検査装置に装着されて
検査対象の回路基板Ｐについて所定の電気的検査を実行
するためのものであって、Ｘ−Ｙ−Ｚ移動機構（図示せ
ず）に取り付けられたプローブ固定部３２と、アーム１
３を介してプローブ固定部３２に固定された高周波プロ
ーブ１４とを備えている。また、高周波プローブ１４
は、アーム１３に対して着脱自在に固定されると共に、
その後端部には、例えばＳＭＡコネクタ１５を介して信
号ケーブル１６が接続されている。また、信号ケーブル
１６の図外の端部は、回路基板検査装置の基板検査部に
接続されている。

【０００３】この場合、ＴＤＲ（Time Domain Reflecto
metry ）測定、高周波ＬＣＲ測定およびＳパラメータ測
定などの高周波測定においては、一般的に、信号端子
（Ｓ）およびグランド端子（Ｇ）の両端子が一対となっ
た高周波プローブ（Ｓ−Ｇタイプ、またはＧ−Ｓタイ
プ）や、信号端子（Ｓ）を挟むように２本のグランド端
子（Ｇ，Ｇ）が配設された高周波プローブ（Ｇ−Ｓ−Ｇ
タイプ）などが使用されている。例えば、図６に示す高
周波プローブ１４は、Ｓ−Ｇタイプの高周波プローブで
あって、信号端子２２およびグランド端子２３を備えて
いる。この高周波プローブ１４は、信号端子２２および
グランド端子２３の間隔Ｓが、検査対象の回路基板Ｐに
おける検査対象導体の配列ピッチに応じて各種の値に規
定されている。

【０００４】このプローブ装置３１を用いて回路基板Ｐ
を検査する際には、まず、信号端子２２およびグランド
端子２３間の間隔Ｓが検査対象導体の配列ピッチに適合
する高周波プローブ１４を選択してアーム１３に取り付
ける。次に、ＳＭＡコネクタ１５を介して高周波プロー
ブ１４の後端に信号ケーブル１６を接続する。次いで、
Ｘ−Ｙ−Ｚ移動機構を駆動してプローブ固定部３２を回
路基板Ｐに向けて移動させることにより、高周波プロー
ブ１４における信号端子２２の先端部およびグランド端
子２３の先端部を検査対象導体にそれぞれ接触させる
（以下、この動作を「プロービング」ともいう）。この
後、高周波プローブ１４から検査信号を出力しつつ、検
査対象導体で反射される反射電圧を測定し、測定した反
射電圧に基づいて検査対象導体の良否（例えば特性イン
ピーダンス）を検査する。

【０００５】一方、同一の回路基板Ｐ内の配列ピッチが
異なる検査対象導体を検査する際や、配列ピッチが異な
る検査対象導体が形成された回路基板Ｐを検査する際に
は、アーム１３に既に取り付けられている高周波プロー
ブ１４に代えて、信号端子２２およびグランド端子２３
間の間隔Ｓが検査対象導体の配列ピッチに適合する高周
波プローブ１４を選択してアーム１３に取り付ける。こ
の際には、まず、ＳＭＡコネクタ１５を外して高周波プ
ローブ１４と信号ケーブル１６との接続を解除し、既に
取り付けられている高周波プローブ１４に代えて新たに
選択した高周波プローブ１４をアーム１３に取り付け
る。次いで、取り付けた高周波プローブ１４の後端にＳ
ＭＡコネクタ１５を装着して信号ケーブル１６を接続す
る。続いて、前述したプロービングを実行した後に、測
定した反射電圧に基づいて、その検査対象導体の良否を
検査する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のプロ
ーブ装置３１には、以下の問題点がある。すなわち、従
来のプローブ装置３１では、信号端子２２およびグラン
ド端子２３の間隔Ｓが検査対象導体の配列ピッチに適合
する高周波プローブ１４を適宜選択してアーム１３に取
り付けて初めて、検査対象導体の検査が可能となる。こ
の場合、この高周波プローブ１４には、回路基板検査装
置から４０ＧＨｚ程度の高周波成分を含む検査信号が出
力される。したがって、この周波数域において信号ケー
ブル１６と高周波プローブ１４との間で有効な高周波特
性を維持できる接続コネクタとしては、ＢＮＣコネクタ
のようなワンタッチ型コネクタを採用することができ
ず、ＳＭＡコネクタ１５やＫコネクタ（図示せず）のよ
うなねじ込み式のコネクタを採用する必要がある。しか
し、ＳＭＡコネクタ１５などのねじ込み式のコネクタ
は、オートプローブチェンジャーによる着脱が困難であ
る。このため、高周波プローブ１４の交換に際しては、
オペレータ自らが手作業でＳＭＡコネクタ１５を回して
着脱する必要がある。この結果、高周波プローブ１４の
交換作業が煩雑で、その交換作業が検査コストの上昇を
招く要因となるという問題点がある。特に、配列ピッチ
が互いに異なる複数の検査対象導体が同一の回路基板Ｐ
に形成されている場合には、その交換作業が検査コスト
の一層の上昇を招く要因となる。

【０００７】加えて、プローブ装置３１が取り付けられ
る回路基板検査装置が大形のときには、高周波プローブ
１４やＳＭＡコネクタ１５にオペレータの手が届き難い
ため、その交換作業がより困難となる。また、高周波プ
ローブ１４の信号端子２２およびグランド端子２３が非
常に細く、破損し易い構造のため、従来のプローブ装置
３１には、高周波プローブ１４の交換作業時に信号端子
２２およびグランド端子２３を破損するおそれがあると
いう問題点も存在する。

【０００８】本発明は、かかる問題点に鑑みてなされた
ものであり、各種配列ピッチの検査対象導体が形成され
た回路基板に対する検査コストを低減でき、しかも高周
波プローブの破損を防止可能なプローブ装置および回路
基板検査装置を提供することを主目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく請
求項１記載のプローブ装置は、検査対象の回路基板に接
触させて所定の電気的検査を実行するための高周波プロ
ーブを備えて検査装置に装着可能に構成されたプローブ
装置であって、前記検査装置に装着可能に構成されると
共に複数の前記高周波プローブが取り付け可能に構成さ
れたプローブ取付け部と、当該プローブ取付け部に固定
されて前記複数の高周波プローブを前記回路基板に対し
て個別的に進退動可能に構成された複数の移動機構とを
備え、前記高周波プローブは、前記移動機構を介して前
記プローブ取付け部に取り付けられていることを特徴と
する。

【００１０】請求項２記載のプローブ装置は、請求項１
記載のプローブ装置において、前記プローブ取付け部に
は、電気的特性、形状および大きさのいずれかが異なる
２種類以上の前記高周波プローブが取り付けられている
ことを特徴とする。

【００１１】請求項３記載の回路基板検査装置は、請求
項１または２記載のプローブ装置と、前記複数の高周波
プローブが接続される基板検査部と、前記移動機構を制
御して前記高周波プローブを前記回路基板に接触させる
制御部とを備え、前記基板検査部は、前記いずれかの高
周波プローブを用いた所定の電気的検査を前記検査対象
の回路基板に対して実行可能に構成されていることを特
徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明に係るプローブ装置および回路基板検査装置の好適な
実施の形態について説明する。

【００１３】最初に、回路基板検査装置１の構成につい
て、図面を参照して説明する。

【００１４】回路基板検査装置１は、いわゆるベアボー
ド検査装置またはパッケージ基板検査装置であって、図
１に示すように、テストヘッド２、Ｘ−Ｙ−Ｚ移動機構
３、基板検査部４、切替え器５、制御部６、ＲＡＭ７お
よびＲＯＭ８を備えている。テストヘッド２は、本発明
におけるプローブ装置に相当し、図２，３に示すよう
に、フレーム１１、上下動機構１２ａ〜１２ｄ、アーム
１３，１３・・、高周波プローブ１４ａ〜１４ｄおよび
ＳＭＡコネクタ１５，１５・・を備え、回路基板検査装
置１に着脱可能に構成されている。

【００１５】フレーム１１は、本発明におけるプローブ
取付け部に相当し、図３に示すように、Ｘ−Ｙ−Ｚ移動
機構３に取り付けるための枠部材１１ａと、枠部材１１
ａにおける対向する両辺に垂直に固定された板状の連結
部材１１ｂ，１１ｂと、上下動機構１２ａ〜１２ｄを固
定可能に形成され連結部材１１ｂ，１１ｂを介して枠部
材１１ａに対して平行に固定された枠部材１１ｃとを備
えている。上下動機構１２ａ〜１２ｄ（以下、区別しな
いときには「上下動機構１２」ともいう）は、本発明に
おける移動機構に相当し、枠部材１１ｃの四辺にそれぞ
れ固定されている。この上下動機構１２は、制御部６の
制御下でアーム１３，１３・・をフレーム１１に対して
個別的に上下動させることにより、高周波プローブ１４
ａ〜１４ｄを回路基板Ｐに対してそれぞれ進退動させ
る。アーム１３は、上下動機構１２に取り付けられて、
その先端部には、高周波プローブ１４ａ〜１４ｄが取り
外し可能に固定されている。

【００１６】高周波プローブ１４ａ〜１４ｄ（以下、区
別しないときには「高周波プローブ１４」ともいう）
は、Ｓ−Ｇタイプの２ターミナルペア型高周波プローブ
であって、図６に示すように、セミリジットケーブル２
１の芯線で構成された信号端子２２と、セミリジットケ
ーブル２１のシールド被覆２１ａに半田付けされたグラ
ンド端子２３とを備えている。この場合、検査対象の回
路基板Ｐは、すべての導体パターン（検査対象導体）が
同一ピッチで形成されている訳ではなく、基板各部にお
いて各種の配列ピッチで形成されている。このため、一
般的な回路基板Ｐを検査する際には、間隔Ｓが異なる２
種類以上、好ましくは４種類程度の高周波プローブ１４
が必要となる。したがって、このテストヘッド２では、
信号端子２２およびグランド端子２３の間隔Ｓが、検査
対象の回路基板Ｐにおける検査対象導体の配列ピッチに
適合可能に、１００，２００，５００，１０００μｍな
どの各種ピッチに規定された４種類の高周波プローブ１
４ａ〜１４ｄを備えている。また、高周波プローブ１４
の図外の端部には、雌形のＳＭＡコネクタ１５が接続さ
れている。一方、信号ケーブル１６ａ〜１６ｄの先端部
には、雌形のＳＭＡコネクタ１５との間でねじ込み方式
で接続される雄型のＳＭＡコネクタ１５が接続されてい
る。また、図１に示すように、信号ケーブル１６ａ〜１
６ｄは、切替え器５を介して基板検査部４に接続されて
いる。

【００１７】Ｘ−Ｙ−Ｚ移動機構３は、制御部６の制御
下でテストヘッド２を任意のＸ−Ｙ−Ｚ方向に移動可能
に構成され、Ｚ軸（上下方向の軸）を回転軸としてテス
トヘッド２を回転させるためのθ回転機構（図示せず）
を備えている。基板検査部４は、制御部６の制御下で、
テストヘッド２における高周波プローブ１４を介して入
出力した検査信号のレベルや位相に基づいて各種測定を
実行すると共に、その測定結果に基づいて回路基板Ｐの
良否を検査する。切替え器５は、制御部６の制御下で信
号ケーブル１６ａ〜１６ｄのいずれかを基板検査部４に
接続する。制御部６は、Ｘ−Ｙ−Ｚ移動機構３および上
下動機構１２ａ〜１２ｄの駆動制御や、基板検査部４に
よる検査などを総括的に制御する。ＲＡＭ７は制御部６
の演算結果や回路基板Ｐについての検査用基準データな
どを一時的に記憶し、ＲＯＭ８は制御部６の動作プログ
ラムを記憶する。

【００１８】次に、回路基板検査装置１による回路基板
Ｐの検査方法について、図面を参照して説明する。

【００１９】まず、制御部６が、Ｘ−Ｙ−Ｚ移動機構３
を駆動制御することにより、回路基板Ｐにおける検査対
象導体（図示せず）の上方にテストヘッド２を移動させ
る。この時点では、図３に示すように、Ｘ−Ｙ−Ｚ移動
機構３は、テストヘッド２における高周波プローブ１４
ａ〜１４ｄのすべてが回路基板Ｐに対して非接触で、か
つ、後述するように上下動機構１２を駆動した際に、そ
の上下動機構１２に取り付けられている高周波プローブ
１４が回路基板Ｐに接触可能な高さにテストヘッド２を
維持する。

【００２０】次いで、例えば配列ピッチが１００μｍの
検査対象導体を検査する際には、制御部６は、上下動機
構１２ａを駆動してアーム１３を下動させる。これによ
り、図４に示すように、高周波プローブ１４ａが下動さ
せられて、その信号端子２２およびグランド端子２３が
回路基板Ｐ（検査対象導体）にそれぞれ接触させられ
る。この際に、切替え器５が制御部６の制御下で信号ケ
ーブル１６ａを基板検査部４に接続する。次に、基板検
査部４が、高周波プローブ１４ａの信号端子２２および
グランド端子２３を介して４０ＧＨｚ程度の高周波成分
を含む検査信号を検査対象導体に出力しつつ、検査対象
導体で反射した反射電圧を測定することにより、その検
査対象導体についての特性インピーダンスなどの電気的
特性データを測定する。次いで、基板検査部４は、測定
した電気的特性データと、ＲＡＭ７から読み出した検査
用基準データとに基づいて、その検査対象導体の良否を
検査する。

【００２１】一方、例えば配列ピッチが５００μｍの検
査対象導体を検査する際には、制御部６は、Ｘ−Ｙ−Ｚ
移動機構３を駆動して検査対象の検査対象導体の上方に
テストヘッド２を移動させる。次に、制御部６は、上下
動機構１２ａを駆動して高周波プローブ１４ａを上動さ
せると共に、上下動機構１２ｃを駆動して高周波プロー
ブ１４ｃを下動させる。これにより、図５に示すよう
に、高周波プローブ１４ｃの信号端子２２およびグラン
ド端子２３が回路基板Ｐ（検査対象導体）にそれぞれ接
触させられる。この際に、切替え器５は、制御部６の制
御下で信号ケーブル１６ｃを基板検査部４に接続する。
次に、基板検査部４が、上記した測定方法と同様にし
て、その検査対象導体についての電気的特性データを測
定する。次いで、基板検査部４は、測定した電気的特性
データと、ＲＡＭ７から読み出した検査用基準データと
に基づいて、その検査対象導体の良否を検査する。この
後、回路基板Ｐ上のすべての検査対象導体の良否を順次
検査することにより、回路基板Ｐの良否が判別される。

【００２２】このように、このテストヘッド２によれ
ば、間隔Ｓの異なる４種類の高周波プローブ１４ａ〜１
４ｄがフレーム１１に固定されると共に、その高周波プ
ローブ１４ａ〜１４ｄがＳＭＡコネクタ１５，１５・・
を介して信号ケーブル１６ａ〜１６ｄに予め接続されて
いるため、従来のプローブ装置３１とは異なり、高周波
プローブ１４の交換を行うことなく、各種配列ピッチの
検査対象導体に適合する高周波プローブ１４を用いてプ
ロービングすることができる。このため、従来のプロー
ブ装置３１と比較して、迅速かつ容易にプロービングす
ることができるため、検査コストを十分に低減すること
ができる。また、高周波プローブ１４の脱着が不要とな
る結果、高周波特性に優れたＳＭＡコネクタ１５などの
ねじ込み式のコネクタを採用することができ、これによ
り、４０ＧＨｚ程度の高周波成分を含む検査信号を使用
する検査の信頼性を向上させることができる。

【００２３】なお、本発明は、上記した発明の実施の形
態に限定されず、適宜変更が可能である。例えば、本発
明の実施の形態では、間隔Ｓの異なる４種類の高周波プ
ローブ１４ａ〜１４ｄをフレーム１１に取り付けた例を
説明したが、本発明は、これに限定されず、任意の数の
高周波プローブ１４を取り付けることができると共に、
その電気的特性、形状および大きさのいずれかが異なる
２種類以上の高周波プローブをフレーム１１に取り付け
ることができる。この場合、１種類当りの取付け本数は
１本に限定されず、例えば、１種類当り２本以上の高周
波プローブを取り付けることができる。また、電気的特
性、形状および大きさが同一の高周波プローブを複数本
取り付けてもよい。この場合には、このプローブ装置を
例えば回路基板検査装置１に装着して長時間に亘って連
続的に自動検査する際に、１本の高周波プローブ１４を
検査用プロービングとして使用し、他の高周波プローブ
１４を予備用プローブとすることができる。したがっ
て、検査用の高周波プローブ１４が破損または摩耗した
ときには、予備の高周波プローブ１４を使用して検査を
中断させることなく続行することができる。

【００２４】さらに、本発明の実施の形態では、Ｘ−Ｙ
−Ｚ移動機構３によってテストヘッド２を移動させる例
を説明したが、本発明は、これに限定されず、テストヘ
ッド２を所定の検査位置に固定すると共に、この検査位
置に向けて回路基板Ｐを移動させてプロービング可能に
構成することができる。また、本発明における高周波プ
ローブと信号ケーブルとを接続するコネクタは、ＳＭＡ
コネクタ１５に限定されず、Ｋコネクタなどの各種コネ
クタを採用することができる。この場合、使用する検査
信号において有効な高周波特性を得ることができる限
り、ＢＮＣコネクタなどの各種ワンタッチコネクタを採
用することもできる。さらに、本発明における高周波プ
ローブの構成も、本発明の実施の形態に例示した高周波
プローブ１４のようなＳ−Ｇタイプの高周波プローブに
限定されず、Ｇ−ＳタイプやＧ−Ｓ−Ｇタイプなどの各
種高周波プローブを採用することができる。

【００２５】

【発明の効果】以上のように、請求項１記載のプローブ
装置によれば、検査装置に装着可能に構成されると共に
複数の高周波プローブが取り付け可能に構成されたプロ
ーブ取付け部と、プローブ取付け部に固定されて複数の
高周波プローブを回路基板に対して個別的に進退動可能
に構成された複数の移動機構とを備え、移動機構を介し
てプローブ取付け部に高周波プローブを取り付けたこと
により、例えば、同一の高周波プローブを複数取り付け
た場合には、高周波プローブが破損または摩耗した際に
も高周波プローブの交換作業を行うことなく予め取り付
けられている他の高周波プローブを使用してプロービン
グを続行することができる。このため、交換作業コスト
の低減により検査コストを低減できると共に、交換作業
に起因する高周波プローブの破損を防止することもでき
る。また、配列ピッチが異なる検査対象導体が複数形成
された回路基板を検査する際にも、各種配列ピッチに適
合する高周波プローブをプローブ取付け部に予め取り付
けておくことにより、高周波プローブの交換作業を行う
ことなく連続して回路基板を検査することができる結
果、検査コストを低減することができる。

【００２６】また、請求項２記載のプローブ装置によれ
ば、電気的特性、形状および大きさのいずれかが異なる
２種類以上の高周波プローブをプローブ取付け部に取り
付けたことにより、プロービング対象体に応じて高周波
プローブを交換することなく、各種プロービング対象体
に対して迅速かつ容易にプロービングすることができ、
これにより、検査コストを十分に低減することができ
る。

【００２７】さらに、請求項３記載の回路基板検査装置
によれば、複数の高周波プローブが移動機構を介してプ
ローブ取付け部に固定されたプローブ装置と、複数の高
周波プローブが接続される基板検査部と、移動機構を制
御して高周波プローブを回路基板に接触させる制御部と
を備えたことにより、高周波プローブの交換作業を不要
にできると共に、交換作業に起因する高周波プローブの
破損を防止しつつ、各種回路基板に対する検査を迅速か
つ容易に実行することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る回路基板検査装置１
の構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の実施の形態に係るテストヘッド２の平
面図である。

【図３】テストヘッド２を側面側から見た断面図であ
る。

【図４】高周波プローブ１４ａを回路基板Ｐに接触させ
た状態のテストヘッド２を側面側から見た断面図であ
る。

【図５】高周波プローブ１４ｃを回路基板Ｐに接触させ
た状態のテストヘッド２を側面側から見た断面図であ
る。

【図６】テストヘッド２における高周波プローブ１４の
外観斜視図である。

【図７】従来のプローブ装置３１の側面図である。

【符号の説明】

１ 回路基板検査装置 ２ テストヘッド ３ Ｘ−Ｙ−Ｚ移動機構 ４ 基板検査部 ５ 切替え器 ６ 制御部 １１ フレーム １２ａ〜１２ｄ 上下動機構 １４ａ〜１４ｄ 高周波プローブ １５ ＳＭＡコネクタ １６ａ〜１６ｄ 信号ケーブル Ｐ 回路基板

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 検査対象の回路基板に接触させて所定の
   電気的検査を実行するための高周波プローブを備えて検
   査装置に装着可能に構成されたプローブ装置であって、 前記検査装置に装着可能に構成されると共に複数の前記
   高周波プローブが取り付け可能に構成されたプローブ取
   付け部と、当該プローブ取付け部に固定されて前記複数
   の高周波プローブを前記回路基板に対して個別的に進退
   動可能に構成された複数の移動機構とを備え、 前記高周波プローブは、前記移動機構を介して前記プロ
   ーブ取付け部に取り付けられていることを特徴とするプ
   ローブ装置。
2. 【請求項２】 前記プローブ取付け部には、電気的特
   性、形状および大きさのいずれかが異なる２種類以上の
   前記高周波プローブが取り付けられていることを特徴と
   する請求項１記載のプローブ装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載のプローブ装置
   と、前記複数の高周波プローブが接続される基板検査部
   と、前記移動機構を制御して前記高周波プローブを前記
   回路基板に接触させる制御部とを備え、前記基板検査部
   は、前記いずれかの高周波プローブを用いた所定の電気
   的検査を前記検査対象の回路基板に対して実行可能に構
   成されていることを特徴とする回路基板検査装置。