JP2005037170A - 回路基板検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高精度でしかも短時間で検査し得る回路基板検査装置を提供する。
【解決手段】検査用プローブ３ａに接続された測定用ラインＬ１と、検査用プローブ３ａに対して絶縁状態で固定された測定用ラインＬ２と、測定用ラインＬ１，Ｌ２を切り換える切換え部７と、測定用ラインＬ１を介して検査用プローブ３ａおよび電極２ｂの間の電気的パラメータを測定する第１の測定処理、並びに測定用ラインＬ２を介して測定用ラインＬ２および電極２ｂの間の電気的パラメータを測定する第２の測定処理を実行する測定部６と、導体パターンに検査用プローブ３ａを接触させた後に、第１および第２の測定処理を実行させると共に、測定された２つの電気的パラメータの差分値を正規な電気的パラメータとしてその電気的パラメータに基づいて回路基板を検査する制御部８とを備えている。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、検査対象の回路基板における複数の導体パターンと基準電極との間の電気的パラメータを測定して回路基板を検査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】
この種の回路基板検査装置として、出願人は、導体パターン（ＣＰ）と電極（２ｂ）との間の対電極間静電容量（ＣＣＰ）を測定して回路基板（Ｐ）を検査する回路基板検査装置（１）を特開２００３−１４８０７号公報に開示している。この回路基板検査装置（１）による回路基板（Ｐ）の検査時には、まず、一例として、移動機構（５ａ）が導体パターン（ＣＰ１ ）の測定ポイント（ＴＰ１ ）に検査用プローブ（３）を接触させる。次に、制御部（６）が検査用プローブ（３）と電極（２ｂ）との間に検査用信号としての交流電圧を出力して導体パターン（ＣＰ１ ）と電極（２ｂ）との間の対電極間静電容量（ＣＴＣ１ ）を仮測定し、その測定結果に基づいて測定レンジを決定して設定する。次いで、制御部（６）は、移動機構（５ａ）を制御して検査用プローブ（３）を測定ポイント（ＴＰ１ ）から若干離間（上動）させ、その状態で測定ポイント（ＴＰ１ ）での浮遊容量（ＣＳ１）を測定してＲＡＭ（７）に記憶させる。
【０００３】
次に、制御部（６）は、移動機構（５ａ）を制御して検査用プローブ（３）を測定ポイント（ＴＰ１ ）に再度接触させた状態で導体パターン（ＣＰ１ ）と電極（２ｂ）との間の対電極間静電容量（ＣＰＲ１ ）を測定する。次いで、制御部（６）は、対電極間静電容量（ＣＰＲ１ ）から浮遊容量（ＣＳ１）を差し引くことにより、差分（ＣＰＲ１ −ＣＳ１）を浮遊容量の影響を排除した導体パターン（ＣＰ１ ）についての正規な対電極間静電容量（ＣＣＰ１ ）としてＲＡＭ（７）に記憶させる。この後、制御部（６）は、すべての導体パターン（ＣＰ）について上記の処理を実行して各導体パターン（ＣＰ）についての正規な対電極間静電容量（ＣＣＰ）をＲＡＭ（７）に順次記憶させる。次に、制御部（６）は、ＲＡＭ（７）に記憶させた各対電極間静電容量（ＣＣＰ）が対応する基準データに対して所定範囲内（例えば、±１０％以内）のときに、その導体パターン（ＣＰ）に断線および短絡が存在しないと判別する判別処理を実行する。この判別処理をすべての導体パターン（ＣＰ）に対して順次実行することにより、回路基板（Ｐ）が検査される。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００３−１４８０７号公報（第５−７頁）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、出願人が開示している従来の回路基板検査装置（１）には、以下の改善すべき課題がある。すなわち、従来の回路基板検査装置（１）では、検査用プローブ（３）を測定ポイント（ＴＰ）から若干離間させた状態で測定ポイント（ＴＰ）での浮遊容量（ＣＳ１）を測定すると共に、検査用プローブ（３）を測定ポイント（ＴＰ）に接触させた状態で対電極間静電容量（ＣＰＲ１ ）を測定して、その差分（ＣＰＲ１ −ＣＳ１）を正規な対電極間静電容量（ＣＣＰ１ ）として導体パターン（ＣＰ）を検査している。この際に、従来の回路基板検査装置（１）では、移動機構（５ａ）が、浮遊容量（ＣＳ１）の測定に際して予め規定された距離だけ（一例として、回路基板（Ｐ）の厚み＋０．５ｍｍ程度の距離だけ）電極部（２）の上面から離間するように検査用プローブ（３）を移動させている。
【０００６】
この場合、例えば回路基板（Ｐ）に反りが生じている状態では、回路基板（Ｐ）の裏面と電極部（２）の表面との間に隙間が生じる。この際には、電極部（２）の上面から予め規定された距離だけ検査用プローブ（３）を離間させたとしても、回路基板（Ｐ）の裏面に生じた隙間の分だけ回路基板（Ｐ）の表面（すなわち、測定ポイント（ＴＰ））が検査用プローブ（３）に接近した状態となり、最悪の場合、検査用プローブ（３）が測定ポイント（ＴＰ）に接触した状態となる。また、回路基板（Ｐ）に反り等が生じていない場合であっても、検査用プローブ（３）の摩耗や曲がり等に起因して、検査用プローブ（３）の先端と測定ポイント（ＴＰ）とが、規定された距離（この場合、０．５ｍｍ）よりも大きく離間することもある。このように、従来の回路基板検査装置（１）には、回路基板（Ｐ）の反りや検査用プローブ（３）の摩耗等に起因して、測定される浮遊容量（ＣＳ１）が変動するおそれがあり、回路基板（Ｐ）を高精度で検査するのが困難になることがあるという課題が存在する。
【０００７】
また、従来の回路基板検査装置（１）では、浮遊容量（ＣＳ１）の測定が完了して対電極間静電容量（ＣＰＲ１ ）の測定を開始する際に、移動機構（５ａ）が、測定ポイント（ＴＰ）に接触するように検査用プローブ（３）を移動させている。したがって、１つの測定ポイント（ＴＰ）についての検査を実行する都度、測定ポイント（ＴＰ）から若干離間させた状態（浮遊容量（ＣＳ１）の測定時）、および測定ポイント（ＴＰ）に接触させた状態（対電極間静電容量（ＣＰＲ１ ）の測定時）の２段階で検査用プローブ（３）を移動させる必要がある。このため、従来の回路基板検査装置（１）には、検査用プローブ（３）の段階的な移動に時間を要する結果、検査時間を短縮するのが困難であるという課題が存在する。
【０００８】
本発明は、かかる改善すべき課題に鑑みてなされたものであり、検査対象の回路基板を高精度でしかも短時間で検査し得る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記載の回路基板検査装置は、接触型の検査用プローブと、当該検査用プローブを移動させて検査対象の回路基板における導体パターンに接触させるプローブ移動機構と、その一端部が前記検査用プローブに接続された第１の測定用ラインと、その一端部が前記検査用プローブに対して絶縁された状態で当該検査用プローブに固定された第２の測定用ラインと、前記第１および第２の測定用ラインのいずれかに切り換える切換え部と、切り換えられた前記第１の測定用ラインを介して検査用信号を出力して前記検査用プローブおよび基準電極の間についての所定の電気的パラメータを測定する第１の測定処理、並びに切り換えられた前記第２の測定用ラインを介して前記検査用信号を出力して当該第２の測定用ラインおよび前記基準電極の間についての前記電気的パラメータを測定する第２の測定処理を実行する測定部と、前記プローブ移動機構および前記切換え部を制御すると共に前記測定部によって測定された前記電気的パラメータに基づいて前記回路基板を検査する制御部とを備え、前記制御部は、前記プローブ移動機構を制御して前記導体パターンに前記検査用プローブを接触させた後に、前記切換え部および前記測定部を制御して前記第１の測定処理および前記第２の測定処理を実行させると共に、前記両測定処理によって測定された２つの前記電気的パラメータの差分値を正規な電気的パラメータとして算出する算出処理を実行して当該算出した電気的パラメータに基づいて前記回路基板を検査する。
【００１０】
請求項２記載の回路基板検査装置は、請求項１記載の回路基板検査装置において、前記測定部は、前記静電容量、および前記検査用プローブを流れる電流の少なくとも１種を前記電気的パラメータとして測定する。
【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記載の回路基板検査装置において、前記基準電極としての平板状の電極と、当該電極上に配設された絶縁層とを有する電極部を備えて構成されている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る回路基板検査装置の好適な発明の実施の形態について説明する。
【００１３】
最初に、本発明を適用した回路基板検査装置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、図１に示すように、電極部２、検査用プローブ（以下、「プローブ」ともいう）３ａ，３ｂ、プローブ移動機構（以下、「移動機構」ともいう）５ａ，５ｂ、測定部６、切換え部７、制御部８、ＲＡＭ９およびＲＯＭ１０を備えて構成されている。電極部２は、その表面に絶縁フィルム２ａ（本発明における絶縁層）が貼付された平板状の電極２ｂを有して検査対象の回路基板Ｐを載置可能に構成されている。この場合、電極２ｂは、本発明における基準電極の一例であって、測定部６に接続されている。
【００１５】
プローブ３ａ，３ｂ（以下、区別しないときには「プローブ３」ともいう）は、接触型プローブであって、固定部Ｂ、ヘッド部Ｈおよび連結用アームＡ，Ａが金属で一体的に形成されて四節回転機構のリンク機構が構成されている。この場合、図２に示すように、プローブ３は、プロービング対象体（導体パターン）に接触させられる際の接触痕を極限まで小さくできるようにヘッド部Ｈの先端が鋭利に切削されると共に、プローブ３に対して絶縁した状態で測定用ラインＬ２（本発明における第２の測定用ライン）を固定するための絶縁フィルムＦがヘッド部Ｈの例えば上端部に貼付されている。なお、この回路基板検査装置１では、製造のし易さから絶縁フィルムＦをヘッド部Ｈの上端部に貼付しているが、その位置に限らず、プローブ３における任意の位置に配設することができる。例えば、後述する浮遊容量（測定値Ｃ２）に対する測定の精度を向上させためには、プローブ３の先端（ヘッド部Ｈの先端）に近い位置に絶縁フィルムＦを配設してその絶縁フィルムＦに測定用ラインＬ２を固定するのが好ましい。また、ヘッド部Ｈには、測定用ラインＬ１（本発明における第１の測定用ライン）の一端部が接続されると共に、測定用ラインＬ２の一端部が絶縁フィルムＦを介して（プローブ３に対して絶縁された状態で）固定されている。このプローブ３は、図１に示すように、プローブ固定具４ａ，４ｂを介して移動機構５ａ，５ｂ（以下、区別しないときには「プローブ固定具４」および「移動機構５」ともいう）に取り付けられて、移動機構５によってプローブ固定具４が上下動させられることによって（固定部Ｂが上下動させられることによって）ヘッド部Ｈが固定部Ｂに対して相対的に上下動させられる。
【００１６】
移動機構５は、制御部８の制御下でプローブ３を上下左右に移動させることによってヘッド部Ｈの先端を回路基板Ｐ上の導体パターンに接触させる。測定部６は、制御部８の制御に従って測定用ラインＬ１（またはＬ２）および電極部２（電極２ｂ）を介して検査対象体に検査用信号としての測定用交流信号を出力して、その検査対象体および電極２ｂ間を流れる電流と、出力した測定用交流信号の電圧の位相とその検査対象体および電極２ｂ間を流れる電流の位相との間の位相差とを測定する。また、測定部６は、測定用交流信号の電圧、測定した電流、および測定した位相差に基づいて検査対象体および電極２ｂ間の静電容量（本発明における「電気的パラメータ」および「少なくとも１種」の一例）も測定する。切換え部７は、リレー等で構成されて、制御部８の制御下で測定用ラインＬ１，Ｌ２のいずれかを切り換えて測定部６に接続する。制御部８は、移動機構５、測定部６および切換え部７の動作を制御すると共に、測定部６によって出力される測定値をＲＡＭ９に記憶させ、その測定値に基づいて回路基板Ｐを検査する検査処理を実行する。ＲＡＭ９は、測定部６によって出力される複数の測定値、プローブ３を接触させるべき導体パターンの位置（測定ポイントの位置）を特定可能な位置データ、および良品の基板から吸収した検査用基準データなどを記憶する。ＲＯＭ１０は、制御部８の動作プログラムを記憶する。
【００１７】
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。なお、この回路基板検査装置１は、出願人が開示している従来の回路基板検査装置（１）と同様にして、プローブ３ａ，３ｂを使用した導体パターンの導通検査等を実行可能に構成されているが、その導通検査等自体の説明については、本発明についての理解を容易とするために省略する。
【００１８】
まず、導体パターンの形成面を上向きにして回路基板Ｐを電極部２（絶縁フィルム２ａ）の上に載置する。次に、制御部８が回路基板Ｐについての検査処理を開始する。この処理では、制御部８は、移動機構５を制御してプローブ３を回路基板Ｐにおける検査対象の導体パターンの上方に移動させて下動させることにより、ヘッド部Ｈの先端を導体パターンに接触させる。次に、制御部８は、例えば、切換え部７を制御して測定用ラインＬ２に切り換えて測定部６に接続した後に、測定部６を制御して静電容量の測定を開始させる（本発明における第２の測定処理）。この際に、測定部６は、切り換えられた測定用ラインＬ２および電極部２（電極２ｂ）を介して測定用交流信号を出力して上記した位相差の測定を実行し、測定した位相差に基づいて静電容量を測定して、その測定値を制御部８に出力する。また、制御部８は、測定部６によって出力された測定値をＲＡＭ９に記憶させる。次に、制御部８は、切換え部７を制御して、測定用ラインＬ１に切り換えて測定部６に接続した後に、測定部６を制御して静電容量の測定を開始させる（本発明における第１の測定処理）。この際に、測定部６は、切り換えられた測定用ラインＬ１（プローブ３）および電極部２（電極２ｂ）を介して測定用交流信号を出力して上記した位相差の測定を実行し、測定した位相差に基づいて静電容量を測定して、その測定値を制御部８に出力する。また、制御部８は、測定部６によって出力された測定値をＲＡＭ９に記憶させる。これにより、ＲＡＭ９には、測定用ラインＬ２を介して測定した測定値Ｃ２と、測定用ラインＬ１を介して測定した測定値Ｃ１とが保存される。
【００１９】
次に、制御部８は、ＲＡＭ９に保存されている両測定値Ｃ１，Ｃ２に基づいて、測定値Ｃ１（静電容量）をその導体パターンについての正規な静電容量に補正して算出する算出処理を開始する。具体的には、制御部８は、測定値Ｃ１（一例として、５３０ｆＦ）から測定値Ｃ２（一例として、４８０ｆＦ）を差し引くことにより、両測定値の差分値（この場合、５０ｆＦ）を求める。この場合、測定値Ｃ２は、プローブ３に対して絶縁された状態の測定用ラインＬ２を介して測定された測定値のため、この測定値Ｃ２をその測定ポイントにおける浮遊容量として測定値Ｃ１から差し引くことにより、その導体パターンについての正規な静電容量（この例では差分値の５０ｆＦ）が測定（補正して算出）される。次に、制御部８は、算出結果（導体パターンについての正規な静電容量）とＲＡＭ９から読み出した検査用基準データとを比較して、正規な静電容量が検査用基準データとしての上下限値の範囲内（所定範囲内：例えば、基準値に対して±２０％以内）のときに、その導体パターンに断線および短絡が存在しないと判別する。逆に、正規な静電容量が上限値（例えば、基準値に対して＋２０％）を超えるときには、その導体パターンに短絡が存在し、正規な静電容量が下限値（例えば、基準値に対して−２０％）未満のときには、その導体パターンに断線が存在すると判別する。この後、制御部８は、他のすべての導体パターンについても、上記の測定処理および算出処理（正規な静電容量の算出）と、検査用基準データ（上下限値）との比較処理とを順次実行する。これにより、回路基板Ｐの検査処理が完了する。
【００２０】
このように、この回路基板検査装置１によれば、導体パターンにプローブ３を接触させた後に、制御部８が、切換え部７および測定部６を制御して、測定用ラインＬ１（プローブ３）および電極２ｂの電気的パラメータ（測定値Ｃ１）を測定させる第１の測定処理と、測定用ラインＬ２および電極２ｂの電気的パラメータ（測定値Ｃ２）を測定させる第２の測定処理と、２つの電気的パラメータ（この場合、静電容量）の差分値を正規な電気的パラメータとして算出する算出処理と、正規な電気的パラメータに基づく上記の比較処理とを実行することにより、プローブ３を回路基板Ｐに接触させた状態で両電気的パラメータを測定することができる。このため、回路基板Ｐの反りやプローブ３の摩耗等が生じているときであっても、その測定ポイントにおける浮遊容量を確実に測定することができるため、導体パターンについての正規な静電容量（正規な電気的パラメータ）を確実に測定（算出）することができる。したがって、回路基板Ｐを高精度で検査することができる。また、移動機構５によってプローブ３を移動させることなくその測定ポイントにおける静電容量（この場合、測定値Ｃ１）と浮遊容量（この場合、測定値Ｃ２）とを測定することができるため、回路基板Ｐ全体の検査に要する時間を大幅に短縮することができる。
【００２１】
また、この回路基板検査装置１によれば、静電容量（本発明における少なくとも１種の測定値）を本発明における電気的パラメータとして測定することにより、正規な電気的パラメータを算出する算出処理を簡易な構成でありながら確実かつ迅速に実行することができる結果、回路基板Ｐの検査処理を確実かつ迅速に実行することができる。
【００２２】
さらに、この回路基板検査装置１によれば、本発明における基準電極としての平板状の電極２ｂと、電極２ｂに配設された絶縁フィルム２ａとを有する電極部２を備えたことにより、基準電極として使用可能なベタパターン等が形成されていない回路基板についても検査することができる。
【００２３】
なお、本発明は、上記した本発明の実施の形態に示した構成に限定されない。例えば、本発明の実施の形態では、本発明における電気的パラメータとして静電容量を測定する例について説明したが、本発明はこれに限定されず、第１の測定処理において測定用ラインＬ１（プローブ３）と電極２ｂとの間を流れる電流値を電気的パラメータとして測定すると共に、第２の測定処理において測定用ラインＬ２と電極２ｂとの間を流れる電流値を電気的パラメータとして測定し、両測定値の差分値を本発明における正規な電気的パラメータとすることもできる。また、本発明の実施の形態では、電極２ｂを有する電極部２を備えた回路基板検査装置１を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば、検査対象の回路基板Ｐにおけるパターン（例えばグランドパターンや電源パターン等のいわゆるベタパターンや通常の信号パターンなど）を本発明における基準電極として使用する構成を採用することができる。具体的には、電極部２に代えて、例えば上記のベタパターンに電気的に接触可能な検査用プローブを配設して、検査用プローブ３と、ベタパターンに接触させた検査用プローブとの間に測定用信号を出力して本発明における少なくとも１種の測定値や電気的パラメータを測定可能に構成する。
【００２４】
【発明の効果】
以上のように、請求項１記載の回路基板検査装置によれば、制御部が、プローブ移動機構を制御して導体パターンに検査用プローブを接触させた後に、切換え部および測定部を制御して第１の測定処理および第２の測定処理を実行させると共に、両測定処理によって測定された２つの電気的パラメータの差分値を正規な電気的パラメータとして算出する算出処理を実行して算出した電気的パラメータに基づいて回路基板を検査することにより、検査用プローブを回路基板に接触させた状態で両電気的パラメータを測定することができる。このため、回路基板の反りや検査用プローブの摩耗等が生じているときであっても、その測定ポイントにおける電気的パラメータを確実に測定することができるため、導体パターンについての正規な電気的パラメータを確実に算出することができる。したがって、回路基板を高精度で検査することができる。また、プローブ移動機構によって検査用プローブを移動させることなくその測定ポイントにおける２つの電気的パラメータを測定することができるため、回路基板全体の検査に要する時間を大幅に短縮することができる。
【００２５】
また、請求項２記載の回路基板検査装置によれば、静電容量、および検査用プローブを流れる電流の少なくとも１種を電気的パラメータとして測定部が測定することにより、正規な電気的パラメータを算出する算出処理を簡易な構成でありながら確実かつ迅速に実行することができる結果、回路基板の検査処理を確実かつ迅速に実行することができる。
【００２６】
さらに、請求項３記載の回路基板検査装置によれば、基準電極としての平板状の電極と、電極上に配設された絶縁層とを有する電極部を備えたことにより、基準電極として使用可能なベタパターン等が形成されていない回路基板についても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】回路基板検査装置１の検査用プローブ３に対する測定用ラインＬ１，Ｌ２の接続状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 回路基板検査装置
２ 電極部
２ａ，Ｆ 絶縁フィルム
２ｂ 電極
３ａ，３ｂ 検査用プローブ
５ａ，５ｂ プローブ移動機構
６ 測定部
７ 切換え部
８ 制御部
Ｃ１，Ｃ２ 測定値
Ｌ１，Ｌ２ 測定用ライン
Ｐ 回路基板

Claims (3)

1. 接触型の検査用プローブと、当該検査用プローブを移動させて検査対象の回路基板における導体パターンに接触させるプローブ移動機構と、その一端部が前記検査用プローブに接続された第１の測定用ラインと、その一端部が前記検査用プローブに対して絶縁された状態で当該検査用プローブに固定された第２の測定用ラインと、前記第１および第２の測定用ラインのいずれかに切り換える切換え部と、切り換えられた前記第１の測定用ラインを介して検査用信号を出力して前記検査用プローブおよび基準電極の間についての所定の電気的パラメータを測定する第１の測定処理、並びに切り換えられた前記第２の測定用ラインを介して前記検査用信号を出力して当該第２の測定用ラインおよび前記基準電極の間についての前記電気的パラメータを測定する第２の測定処理を実行する測定部と、前記プローブ移動機構および前記切換え部を制御すると共に前記測定部によって測定された前記電気的パラメータに基づいて前記回路基板を検査する制御部とを備え、
   前記制御部は、前記プローブ移動機構を制御して前記導体パターンに前記検査用プローブを接触させた後に、前記切換え部および前記測定部を制御して前記第１の測定処理および前記第２の測定処理を実行させると共に、前記両測定処理によって測定された２つの前記電気的パラメータの差分値を正規な電気的パラメータとして算出する算出処理を実行して当該算出した電気的パラメータに基づいて前記回路基板を検査する回路基板検査装置。
2. 前記測定部は、前記静電容量、および前記検査用プローブを流れる電流の少なくとも１種を前記電気的パラメータとして測定する請求項１記載の回路基板検査装置。
3. 前記基準電極としての平板状の電極と、当該電極上に配設された絶縁層とを有する電極部を備えて構成されている請求項１または２記載の回路基板検査装置。

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