JP2004286686A

JP2004286686A - 検査用短絡シートおよび基板検査装置

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Publication number: JP2004286686A
Application number: JP2003081703A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Seki; 和彦関; Hideo Hioki; 秀雄日置
Original assignee: Hioki EE Corp
Current assignee: Hioki EE Corp
Priority date: 2003-03-25
Filing date: 2003-03-25
Publication date: 2004-10-14
Anticipated expiration: 2023-03-25
Also published as: JP4233904B2

Abstract

【課題】測定対象の回路基板に形成された各導体パターンを確実に短絡し得る検査用短絡シートを提供する。
【解決手段】回路基板Ｐの表面Ｐａに形成された複数の導体パターン５１に接触して各導体パターン５１，５１・・を互いに電気的に短絡可能に形成された検査用の短絡シート４であって、導電性および弾性を有する細径の接触針４ｂが導電性を有するシート状のベース部４ａにおける一面からほぼ垂直方向に突出するように多数配設されて構成されている。
【選択図】図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回路基板上の一面に形成された複数の導体パターンに接触して各導体パターンを互いに電気的に短絡するための検査用短絡シート、およびこの検査用短絡シートを備えた基板検査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えばベアチップを実装可能な回路基板として、図６に示す多層構造の回路基板Ｐが従来から知られている。この回路基板Ｐは、同図に示すように、ワイヤボンディングやバンプ接続によってベアチップの接続端子に接続される導体パターン５１，５１・・がその表面Ｐａ側（同図では下面側）に例えば０．１ｍｍ程度のピッチで形成され、導体パターン５２，５２・・が裏面Ｐｂ側（同図では上面側）に例えば１．２７ｍｍ程度のピッチで形成されて構成されている。この場合、各導体パターン５１，５２は、スルーホールなどの内部接続パターン５３，５３・・を介して互いに電気的に接続されている。また、導体パターン５１，５２の周囲には、絶縁用のレジスト５４，５４・・が形成されている。
【０００３】
一方、この種の回路基板を検査するための基板検査装置として、出願人は、特開２０００−１９３７０５号公報において、回路基板検査装置（１）を開示している。この回路基板検査装置は、裏面側ユニット（２）、表面側ユニット（３）および制御部（４）などを備え、回路基板Ｐにおける導体パターン５１，５１・・および導体パターン５２，５２・・の間の導通検査（内部接続パターン５３，５３・・の導通検査）を実行可能に構成されている。この場合、裏面側ユニットは、プローブ（１２）が配設されたプローブ保持盤（１１）、保持用孔（１３ａ）が形成されて回路基板Ｐを保持する保持板（１３）などを備えて構成されている。一方、表面側ユニットは、導電性ゴム製の板状の電極（２７ａ）が配設された導通検査用治具（２７）を回路基板Ｐに対してＸ−Ｙ方向および上下方向に移動するＸ−Ｙ移動機構（２５）を備えている。制御部は、Ｘ−Ｙ移動機構による導通検査用治具の移動を制御すると共に、回路基板Ｐについての良否判別処理などを実行する。
【０００４】
この回路基板検査装置を用いて回路基板Ｐにおける内部接続パターン５３，５３・・の導通検査を行う際には、まず、裏面側ユニットにおける保持板の保持用孔に検査対象の回路基板Ｐを嵌入する。この際に、回路基板Ｐの裏面Ｐｂにおける導体パターン５２，５２・・とプローブとが接触する。次に、制御部６が、Ｘ−Ｙ移動機構に対して導通検査用治具を下動させる。この際に、導通検査用治具の電極が回路基板Ｐの表面Ｐａにおける各導体パターン５１，５１・・に接触する。これにより、各導体パターン５１，５１・・が電極を介して互いに電気的に接続される。次いで、電極およびプローブを介して各導体パターン５１，５２間に検査用の電圧を印加する。この場合、内部接続パターン５３が断線しているときには、その導体パターン５１，５２間に検査用電流が流れないため、その断線が検出される。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−１９３７０５号公報（第６−７頁）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、この回路基板検査装置には、以下の解決すべき課題がある。すなわち、この回路基板検査装置では、導電性ゴムで形成された板状の電極（２７ａ）を接触させることによって各導体パターン５１，５１・・を電気的に互いに接続している。この場合、図７に示すように、周囲に形成されたレジスト５４の表面に対して導体パターン５１の表面が奥まっているときには、電極が導体パターン５１に対して接触不良の状態となる可能性がある。したがって、この回路基板検査装置には、電極（２７ａ）と導体パターン５１との接触不良に起因して、導体パターン５１，５２の間に電流が流れない結果、内部接続パターン５３が正常であるにも拘わらず断線していると誤って判定されるおそれがあり、この点を改善するのが好ましい。
【０００７】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、測定対象の回路基板に形成された各導体パターンを確実に短絡し得る検査用短絡シート、および信頼性の高い検査を実行可能な基板検査装置を提供することを主目的とする。
【０００８】
【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記載の検査用短絡シートは、回路基板の一面に形成された複数の導体パターンに接触して当該各導体パターンを互いに電気的に短絡可能に形成された検査用短絡シートであって、導電性および弾性を有する細径の針状部材が導電性を有するシート状のベース部における一面からほぼ垂直方向に突出するように多数配設されて構成されている。
【０００９】
請求項２記載の検査用短絡シートは、請求項１記載の検査用短絡シートにおいて、前記ベース部は、導電性を有する繊維によって通気性を有する布状に形成されている。
【００１０】
請求項３記載の基板検査装置は、請求項１記載の検査用短絡シートと、前記検査用短絡シートの一面側に載置された前記回路基板の他面に形成されている導体パターンに接触可能なプローブとを備え、前記検査用短絡シートおよび前記プローブの間に検査用電圧を印加して前記回路基板に形成されている前記各導体パターンについての電気的検査を実行可能に構成されている。
【００１１】
請求項４記載の基板検査装置は、請求項２記載の検査用短絡シートと、当該検査用短絡シートの一面側に載置された回路基板を当該検査用短絡シートを介して吸引することによって保持する基板載置台と、前記検査用短絡シートの前記一面側に載置された前記回路基板の他面に形成されている導体パターンに接触可能なプローブとを備え、前記検査用短絡シートおよび前記プローブの間に検査用電圧を印加して前記回路基板に形成されている前記各導体パターンについての電気的検査を実行可能に構成されている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る検査用短絡シートおよび基板検査装置の好適な実施の形態について説明する。なお、検査対象の一例である回路基板Ｐについては、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
【００１３】
最初に、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】
基板検査装置１は、図１に示すように、基板載置台２、吸気ポンプ３、短絡シート４、移動機構５、制御部６、ＲＡＭ７およびＲＯＭ８を備えて構成されている。基板載置台２は、図２に示すように、全体として箱状に形成されると共に、その上面に短絡シート４および回路基板Ｐを嵌入可能な凹部２ａが形成されている。また、基板載置台２は、複数の吸気口２ｂ，２ｂ・・が凹部２ａの底面に形成されて構成されている。さらに、基板載置台２は、吸気口２ｃがその側面に形成されて構成されている。吸気ポンプ３は、図外の吸気パイプを介して基板載置台２の吸気口２ｃに連通されて、基板載置台２における内部空間Ｓの空気を吸入する。
【００１５】
短絡シート（検査用短絡シート）４は、図３に示すように、数多くの接触針４ｂ，４ｂ・・がベース部４ａにおける一面側からほぼ垂直方向（好ましくは垂直方向）に突出するように配設されて構成されている。この場合、ベース部４ａは、直径が２０μｍ程度の導電性を有する繊維（一例として、ステンレス繊維）で通気性および柔軟性を有する布状に形成（織成）されている。また、ベース部４ａは、例えば回路基板Ｐとほぼ同じ大きさに形成されている。接触針４ｂは、本発明における針状部材に相当し、例えばベース部４ａと同種の導電性および弾性を有する繊維（この例では、直径が２０μｍ程度のステンレス繊維）で２ｍｍ程度の長さに形成されている。また、各接触針４ｂ，４ｂ・・は、回路基板Ｐにおける導体パターン５１，５１・・のピッチ（この場合０．１ｍｍ程度）よりも狭ピッチ（例えば５０μｍ程度のピッチ）で配列されている。この場合、ベース部４ａおよび接触針４ｂ，４ｂ・・がそれぞれ導電性を有する繊維で形成されているため、各接触針４ｂ，４ｂ・・は、ベース部４ａを介して互いに電気的に接続されている。
【００１６】
移動機構５は、制御部６の制御下で、図２に示すプローブ保持部５ａおよびプローブ５ｂを基板載置台２に固定された回路基板Ｐに対してＸ−Ｙ方向および上下方向（Ｚ方向）に移動させて、回路基板Ｐの表面Ｐａ（一面）における導体パターン５１と接触針４ｂの先端部とが互いに接触するように短絡シート４上に載置された状態の回路基板Ｐの裏面Ｐｂ（他面）に形成されている導体パターン５２にプローブ５ｂの先端部を接触させる。
【００１７】
制御部６は、移動機構５によるプローブ５ｂ（プローブ保持部５ａ）の移動、および吸気ポンプ３の駆動を制御する。また、制御部６は、短絡シート４およびプローブ５ｂを介して各導体パターン５１，５２の間に所定の検査用電圧（直流電圧または交流電圧）を印加して、各導体パターン５１，５２の間（各内部接続パターン５３）に流れる電流の測定やその測定値に基づく回路基板Ｐの良否判別処理（導体パターン５１，５２についての電気的検査）などを実行する。ＲＡＭ７は、制御部６によって測定された測定値を一時的に記憶する。ＲＯＭ８は、制御部６の動作プログラムを記憶する。
【００１８】
次に、基板検査装置１を用いた回路基板Ｐの検査方法について、図面を参照して説明する。
【００１９】
まず、図２に示すように、基板載置台２における凹部２ａの底部にベース部４ａを下向きにして短絡シート４をセット（載置）する。次に、表面Ｐａを下向きにして回路基板Ｐを短絡シート４の上に載置する。この際に、図４に示すように、回路基板Ｐにおけるレジスト５４の下方に位置する接触針４ｂ，４ｂ・・は、レジスト５４に当接して、その際に、回路基板Ｐの自重によって弾性変形する。一方、回路基板Ｐにおける導体パターン５１の下方に位置する接触針４ｂ，４ｂ・・は、その先端部が導体パターン５１に接触する。この場合、各接触針４ｂ，４ｂ・・がベース部４ａを介して互いに電気的に接続されているため、各導体パターン５１，５１・・は、各接触針４ｂ，４ｂ・・およびベース部４ａを介して互いに電気的に接続（短絡）される。
【００２０】
次いで、制御部６が、吸気ポンプ３を作動させる。この際に、吸気ポンプ３によって基板載置台２における内部空間Ｓの空気が吸い出されて内部空間Ｓが負圧となるため、基板載置台２の外部の空気が吸気口２ｂから吸入される。この場合、ベース部４ａが通気性を有する布状に形成されているため、回路基板Ｐとベース部４ａとの間の空気が吸入される。このため、回路基板Ｐは、凹部２ａの底部に吸引されて基板載置台２によって保持される。したがって、図５に示すように、短絡シート４の各接触針４ｂ，４ｂ・・は、回路基板Ｐの吸引によってさらに弾性変形する。この結果、導体パターン５１の下側に位置する接触針４ｂ，４ｂ・・は、その先端部が導体パターン５１によって押圧されてその導体パターン５１に確実に接触する。
【００２１】
続いて、制御部６は、移動機構５に対してプローブ保持部５ａを移動させて、回路基板Ｐにおける１の導体パターン５２にプローブ５ｂの先端部を接触させる。次に、制御部６は、短絡シート４およびプローブ５ｂを介して導体パターン５１，５２間に検査用電圧を印加すると共に、内部接続パターン５３を流れる電流を測定してその測定値をＲＡＭ７に記憶させる。次に、制御部６は、移動機構５に対して、１の導体パターン５２に隣接する他の導体パターン５２にプローブ５ｂの先端部を接触させると共に、この導体パターン５２に対応する内部接続パターン５３を流れる電流値を測定して、その測定値をＲＡＭ７に記憶させる。以下、同様にして、制御部６は、各内部接続パターン５３，５３・・についての電流測定およびＲＡＭ７に対する測定値の記憶を実行する。次いで、全ての内部接続パターン５３についての電流測定を終了した時点で、制御部６は、ＲＡＭ７に記憶されている各測定値に基づいて回路基板Ｐの良否を判別する。この場合、いずれかの電流値が基準値（例えば１０ｍＡ）以下（０Ａまたはほぼ０Ａ）のときには、その電流値に対応する内部接続パターン５３が断線しているため、制御部６は、検査対象の回路基板Ｐを不良と判別する。一方、全ての測定値が基準値を超えるときには、制御部６は、回路基板Ｐを良好と判別する。
【００２２】
続いて、検査が終了した際には、基板載置台２の凹部２ａから回路基板Ｐを取り出す。この際に、回路基板Ｐによる加重が解除されるため、短絡シート４の接触針４ｂは、弾性変形した状態から、加重される以前の直立した状態に復帰する。したがって、短絡シート４を回路基板Ｐの検査に繰り返して使用したとしても、接触針４ｂは、変形することなく、その先端部が導体パターン５１に確実に接触する。
【００２３】
このように、この短絡シート４および基板検査装置１によれば、導電性および弾性を有する細径の接触針４ｂを導電性を有するシート状のベース部４ａにおける一面からほぼ垂直方向に突出するように数多く配設したことにより、短絡シート４の上に回路基板Ｐを載置した際に、回路基板Ｐの自重によって接触針４ｂが弾性変形して導体パターン５１と接触針４ｂの先端部とが接触するため、導体パターン５１の表面がレジスト５４の表面に対して奥まっていたとしても、各導体パターン５１同士を確実に短絡させることができる。したがって、導体パターン５１と短絡シート４との間の接触不良に起因して内部接続パターン５３が正常であるにも拘わらず断線していると誤って判別される事態を確実に回避することができる結果、信頼性の高い基板検査を行うことができる。
【００２４】
また、短絡シート４のベース部４ａを導電性繊維で通気性を有する布状に形成したことにより、基板載置台２における凹部２ａの底面から空気を吸入することによってベース部４ａを介して凹部２ａの底部側に回路基板Ｐを吸引して吸着することができるため、回路基板Ｐの各導体パターン５１，５１・・と接触針４ｂ，４ｂ・・の各先端部とを確実に接触させることができる結果、各導体パターン５１，５１・・を一層確実に短絡させることができる。
【００２５】
なお、本発明は、上記した発明の実施の形態に限定されない。例えば、ベース部４ａおよび接触針４ｂの材質はステンレス材に限定されず、銅や真鍮などの各種金属を採用することができる。また、カーボンなどの非金属の導電性材料を採用することもできる。さらに、金属メッキを施した樹脂繊維等でベース部４ａおよび接触針４ｂを形成することもできる。また、非導電性の材質で短絡シート４全体を形成した後にその表面全体に金属メッキを施すこともできる。さらに、接触針４ｂの長さや太さは上記のサイズに限定されず、回路基板Ｐの重量に応じて任意のサイズに規定することができる。また、接触針４ｂの配列ピッチも、回路基板Ｐにおける導体パターン５１のピッチに応じて任意のピッチに規定することができる。
【００２６】
さらに、短絡シート４のベース部４ａは布状に限定されず、例えば気密性を有するシート状部材に通気穴を形成して構成することもできる。この場合、通気性は必ずしも必要とされず、通気穴を形成しない構成を採用することもできる。また、上記した実施の形態では、プローブ５ｂを１本だけ備えた基板検査装置１を例に挙げて説明したが、２本以上備えた構成を採用することもできるし、導体パターン５２，５２・・のピッチと同ピッチで同数のプローブ５ｂ，５ｂ・・を植設して構成したフィクスチャ型のプローブを採用することもできる。これらの構成によれば、各プローブ５ｂ，５ｂ・・を上下方向に同時に移動するだけで各導体パターン５２，５２・・に各プローブ５ｂ，５ｂ・・を一時に接触させることができるため、回路基板Ｐの検査時間を十分に短縮することができる。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように、請求項１記載の検査用短絡シートおよび請求項３記載の基板検査装置によれば、導電性および弾性を有する細径の針状部材を導電性を有するシート状のベース部における一面からほぼ垂直方向に突出するように多数配設して検査用短絡シートを形成したことにより、その一面を下向きにして検査対象の回路基板を検査用短絡シート上に載置した際に、回路基板の自重によって針状部材が弾性変形して、その先端部と回路基板の一面における各導体パターンとが互いに接触するため、導体パターンの表面が例えば周囲のレジストの表面に対して奥まっていたとしても、各導体パターン同士を確実に短絡させることができる。したがって、回路基板の一面に形成された導体パターンと検査用短絡シートとの間の接触不良に起因して回路基板の両面にそれぞれ形成された導体パターン間の接続が正常であるにも拘わらず断線していると誤って判別する事態を確実に回避することができる結果、信頼性の高い基板検査を行うことができる。
【００２８】
また、請求項２記載の検査用短絡シートおよび請求項４記載の基板検査装置によれば、検査用短絡シートのベース部を導電性繊維によって通気性を有する布状に形成したことにより、例えば基板載置台における載置面側の空気を吸入することによってベース部を介して回路基板を基板載置台に吸引することができるため、回路基板の一面に形成された導体パターンと針状部材の先端部とを確実に接触させることができる結果、各導体パターンを一層確実に短絡させることができる。したがって、回路基板の一面に形成された導体パターンと検査用短絡シートとの間の接触不良に起因して回路基板の両面にそれぞれ形成された導体パターン間の接続が正常であるにも拘わらず断線していると誤って判別する事態を確実に回避することができる結果、一層信頼性の高い基板検査を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る基板検査装置１の構成を示すブロック図である。
【図２】基板検査装置１における基板載置台２の構成を示す断面図である。
【図３】短絡シート４の構成を示す斜視図である。
【図４】短絡シート４の上に回路基板Ｐを載置した状態の短絡シート４および回路基板Ｐの断面図である。
【図５】回路基板Ｐを基板載置台２側に吸着した状態の短絡シート４および回路基板Ｐの断面図である。
【図６】回路基板Ｐの構成を示す断面図である。
【図７】回路基板Ｐの表面Ｐａに形成された導体パターン５１およびレジスト５４の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１基板検査装置
２基板載置台
４短絡シート４
４ａベース部
４ｂ接触針
５移動機構
５ｂプローブ
５１，５２導体パターン
５３内部接続パターン
Ｐ回路基板
Ｐａ表面
Ｐｂ裏面

Claims

回路基板の一面に形成された複数の導体パターンに接触して当該各導体パターンを互いに電気的に短絡可能に形成された検査用短絡シートであって、
導電性および弾性を有する細径の針状部材が導電性を有するシート状のベース部における一面からほぼ垂直方向に突出するように多数配設されて構成されている検査用短絡シート。
前記ベース部は、導電性を有する繊維によって通気性を有する布状に形成されている請求項１記載の検査用短絡シート。
請求項１記載の検査用短絡シートと、前記検査用短絡シートの一面側に載置された前記回路基板の他面に形成されている導体パターンに接触可能なプローブとを備え、
前記検査用短絡シートおよび前記プローブの間に検査用電圧を印加して前記回路基板に形成されている前記各導体パターンについての電気的検査を実行可能に構成されている基板検査装置。
請求項２記載の検査用短絡シートと、当該検査用短絡シートの一面側に載置された回路基板を当該検査用短絡シートを介して吸引することによって保持する基板載置台と、前記検査用短絡シートの前記一面側に載置された前記回路基板の他面に形成されている導体パターンに接触可能なプローブとを備え、
前記検査用短絡シートおよび前記プローブの間に検査用電圧を印加して前記回路基板に形成されている前記各導体パターンについての電気的検査を実行可能に構成されている基板検査装置。