JP2005241291A - 回路基板検査用アダプターおよび回路基板検査装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明の回路基板検査用アダプターは、表面に複数の接続電極が被検査電極に対応して形成された接続用配線板と、接続用配線板の表面上に着脱自在に設けられた異方導電性エラストマーシートとを具え、異方導電性エラストマーシートは、被検査回路基板に接触される表面の表面粗さが0.5〜5μm、接続用配線板に接する裏面の表面粗さが0.3μm以下で、接続用配線板は、表面に接続電極の各々が露出するよう形成された絶縁層を有し、絶縁層の表面の表面粗さが0.2μm以下である。
【選択図】 図1
Description
従来、回路基板の電気的特性を検査するための検査装置としては、多数の検査電極が配置されてなる検査電極装置と、この検査電極装置の検査電極に、検査対象である回路基板の被検査電極を電気的に接続するアダプターとを具えてなるものが知られている。このような検査装置のアダプターとしては、ピッチ変換ボードと称される、プリント配線板よりなる接続用配線板と、この接続用配線板の表面上に配置された異方導電性エラストマーシートとを有するものが知られている。
これらの異方導電性エラストマーシートは、例えば硬化されて弾性高分子物質となる高分子物質用材料中に磁性を示す導電性粒子が含有されてなる成形材料を金型内に注入することにより、所要の厚みを有する成形材料層を形成し、この成形材料層に対してその厚み方向に磁場を作用させると共に、当該成形材料層を硬化処理することにより得られるものである。このような異方導電性エラストマーシートにおいては、弾性高分子物質よりなる基材中に導電性粒子が厚み方向に並ぶよう配向した状態で含有されており、多数の導電性粒子の連鎖によって導電路が形成される。
(1)偏在型異方導電性エラストマーシートは、特殊で高価な金型を用いて製造することが必要なものであるのに対し、分散型異方導電性エラストマーシートは、そのような金型を用いずに小さいコストで製造することが可能なものである点、
(2)偏在型異方導電性エラストマーシートは、被検査電極のパターンに対応するパターンに従って導電路形成部を形成することが必要であって、検査対象である回路基板に応じて個別的に作製されるものであるのに対し、分散型異方導電性エラストマーシートは、被検査電極のパターンに関わらず使用することができ、汎用性を有するものである点、
(3)偏在型異方導電性エラストマーシートは、導電路形成部において厚み方向に導電性を示し、絶縁部においては導電性を示さないものであるため、当該偏在型異方導電性エラストマーシートを使用する際に被検査電極に対する導電路形成部の位置合わせが必要であるのに対し、分散型異方導電性エラストマーシートは、その全面にわたって厚み方向に導電性を示すものであるため、被検査電極に対する位置合わせが不要で、電気的接続作業が容易である点。
而して、分散型異方導電性エラストマーシートにおいては、その厚みが小さければ小さいほど、厚み方向に形成される導電路が短いものとなるため、高い分解能が得られる。従って、被検査電極のピッチが小さい回路基板の検査を行う場合には、アダプターにおける分散型異方導電性エラストマーシートとして厚みが小さいものが用いられている。
すなわち、異方導電性エラストマーシートを形成する弾性高分子物質例えばシリコーンゴムは、加圧により接着性を帯びるものであるため、被検査回路基板に対する加圧を解除したときに、異方導電性エラストマーシートが被検査回路基板の表面に接着して当該被検査回路基板から容易に離脱しなくなることがある。そして、このような現象が生じると、検査が終了した被検査回路基板が検査領域から確実に搬送されず、或いは、異方導電性エラストマーシートが被検査回路基板に接着したままで接続用配線板から離脱し、この状態で被検査回路基板が搬送されてしまい、その結果、後続の被検査回路基板の電気的検査を実行することができない。このように、従来のアダプターにおいては、多数の被検査回路基板の電気的検査を連続して行うときに、検査作業を円滑に遂行することが困難である、という問題がある。
しかしながら、前者の手段においては、異方導電性エラストマーシートを構成する弾性高分子物質が柔軟で強度の低いものであるため、当該異方導電性エラストマーシートにおける固定器具によって固定された部分が破損しやすく、特に異方導電性エラストマーシートの厚みが小さい場合には早期に破損する結果、当該異方導電性エラストマーシートの使用寿命が短くなる、という問題がある。
一方、後者の手段においては、異方導電性エラストマーシートに故障が生じたときには、当該異方導電性エラストマーシートのみを新たなものに交換することが困難であり、接続用配線板を含むアダプター全体を新たなものに交換することが必要となるため、回路基板の検査コストの増大を招く、という問題がある。
しかしながら、これらの手段では、被検査回路基板に対する異方導電性エラストマーシートの接着を抑制することが可能であっても、接続用配線板からの異方導電性エラストマーシートの離脱を防止することは困難であり、結局、固定器具または接着剤によって異方導電性エラストマーシートを接続用配線板に固定することが必要となる。
本発明の第2の目的は、上記の回路基板検査用アダプターを具えた回路基板検査装置を提供することにある。
前記異方導電性エラストマーシートは、前記回路基板に接触される表面における表面粗さが0.5〜5μmであり、かつ、前記接続用配線板に接する裏面における表面粗さが0.3μm以下であり、
前記接続用配線板は、その表面に接続電極の各々が露出するよう形成された絶縁層を有してなり、当該絶縁層の表面における表面粗さが0.2μm以下であることを特徴とする。
前記異方導電性エラストマーシートは、前記回路基板に接触される表面における表面粗さが0.5〜5μmであり、かつ、前記接続用配線板に接する裏面における表面粗さが0.3μm以下であり、
前記接続用配線板は、その表面に接続電極組の各々が露出するよう形成された絶縁層を有してなり、当該絶縁層の表面における表面粗さが0.2μm以下であることを特徴とする。
このような回路基板検査用アダプターにおいては、異方導電性エラストマーシートは、導電性粒子による連鎖が面方向に分散した状態で形成されたものであることが好ましい。
しかも、異方導電性エラストマーシートにおける接続用配線板に接する他面がその表面粗さが小さい平坦面とされ、かつ、接続用配線板はその表面に表面粗さが小さい絶縁層を有するため、被検査回路基板に対する加圧が解除されたときにも、接続用配線板と異方導電性エラストマーシートとの接触面積が大きくて両者の密着性が高いものとなるため、異方導電性エラストマーシートを形成する弾性高分子物質が有する粘着性が十分に発揮される結果、異方導電性エラストマーシートが接続用配線板に確実に保持され、これにより、接続用配線板からの異方導電性エラストマーシートの離脱を防止することができる。
従って、多数の被検査回路基板の電気的検査を連続して行った場合でも、検査作業を円滑に遂行することができる。
また、異方導電性エラストマーシートは、接続用配線板に対して着脱自在に設けられているため、異方導電性エラストマーシートに故障が生じたときにも、当該異方導電性エラストマーシートを新たなものに容易に交換することができる。
また、固定器具によって異方導電性エラストマーシートを接続用配線板に機械的に固定することが不要であるため、異方導電性エラストマーシートに固定手段による損傷が生じることを回避することができ、これにより、異方導電性エラストマーシート本来の使用寿命が得られる。
図1は、本発明に係る回路基板検査用アダプターの第1の例における構成を示す説明用断面図である。この回路基板検査用アダプター10は、被検査回路基板について、例えばオープン・ショート試験を行うために用いられるものであって、接続用配線板11と、この接続用配線板11の表面(図1において上面)に着脱自在に設けられた異方導電性エラストマーシート20とを有する。
本発明において、「表面粗さ」とは、JIS B0601による中心線粗さRaをいう。
絶縁層17の表面における表面粗さが過大である場合には、異方導電性エラストマーシート20に対する密着性が不十分なものとなるため、接続用配線板11からの異方導電性エラストマーシート20の離脱を防止することが困難となる。
絶縁層17の厚みは、5〜100μmであることが好ましく、より好ましくは10〜60μmである。この厚みが過小である場合には、表面粗さが小さい絶縁層17を形成することが困難となることがある。一方、この厚みが過大である場合には、接続電極13と異方導電性エラストマーシート20との電気的接続を達成することが困難となることがある。
また、絶縁層18の厚みは、例えば5〜100μm、好ましくは10〜60μmである。
絶縁層17,18を構成する材料としては、薄膜状に成形することが可能な高分子材料を用いることができ、その具体例としては、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、これらの混合物、レジスト材料などを挙げることができる。
先ず、図3に示すように、平板状の絶縁性基板12の両面に金属薄層13A,15Aが積層されてなる積層材料を用意し、この積層材料に対し、図4に示すように、形成すべき端子電極15のパターンに対応するパターンに従って当該積層材料の厚み方向に貫通する複数の貫通孔16Hを形成する。ここで、貫通孔16Hを形成する手段としては、数値制御型ドリリング装置による手段、フォトエッチング処理およびレーザー加工処理による手段を利用することができる。
次いで、積層材料に形成された貫通孔16H内に、無電解メッキ処理および電解メッキ処理を施すことによって、図5に示すように、金属薄層13A,15Aの各々に連結されたバイアホール16bを形成する。その後、金属薄層13A,15Aの各々に対してフォトエッチング処理を施すことにより、図6に示すように、絶縁性基板12の表面にパターン配線部16aおよび接続電極13を形成すると共に、絶縁性基板12の裏面に端子電極15を形成する。
そして、図7に示すように、絶縁性基板12の表面に、接続電極13の各々が露出するよう絶縁層17を形成すると共に、絶縁性基板12の裏面に、端子電極15の各々が露出するよう絶縁層18を形成することにより、接続用配線板11が得られる。
この異方導電性エラストマーシート20における被検査回路基板に接触される一面(図8において上面)は粗面とされており、これにより、当該一面には凸部Dおよび凹部Vが形成されている。一方、異方導電性エラストマーシート20における接続用配線板に接する他面は平坦面とされている。
異方導電性エラストマーシートの一面における表面粗さは、0.5〜5μmとされ、好ましくは1〜2μmとされる。この表面粗さが過小である場合には、当該異方導電性エラストマーシート20の一面における粘着性を十分に抑制することが困難となる。一方、表面粗さが過大である場合には、被検査回路基板に対する安定な電気的接続を達成することが困難となる。
また、異方導電性エラストマーシートの他面における表面粗さは、0.3μm以下とされ、好ましくは0.005〜0.2μm、更に好ましくは0.01〜0.1μmとされる。この表面粗さが過大である場合には、接続用配線板11に対する密着性が不十分なものとなるため、接続用配線板11からの異方導電性エラストマーシート20の離脱を防止することが困難となる。
以上において、得られる異方導電性エラストマーシート20に耐候性が要求される場合には、共役ジエン系ゴム以外のものを用いることが好ましく、特に、成形加工性および電気特性の観点から、シリコーンゴムを用いることが好ましい。
また、ビニル基を両末端に含有する液状シリコーンゴムは、オクタメチルシクロテトラシロキサンのような環状シロキサンを触媒の存在下においてアニオン重合し、重合停止剤として例えばジメチルジビニルシロキサンを用い、その他の反応条件(例えば、環状シロキサンの量および重合停止剤の量)を適宜選択することにより得られる。ここで、アニオン重合の触媒としては、水酸化テトラメチルアンモニウムおよび水酸化n−ブチルホスホニウムなどのアルカリまたはこれらのシラノレート溶液などを用いることができ、反応温度は、例えば80〜130℃である。
また、環状シロキサンを触媒の存在下においてアニオン重合し、重合停止剤として、例えばジメチルヒドロクロロシラン、メチルジヒドロクロロシランまたはジメチルヒドロアルコキシシランなどを用い、その他の反応条件(例えば、環状シロキサンの量および重合停止剤の量)を適宜選択することによっても得られる。ここで、アニオン重合の触媒としては、水酸化テトラメチルアンモニウムおよび水酸化n−ブチルホスホニウムなどのアルカリまたはこれらのシラノレート溶液などを用いることができ、反応温度は、例えば80〜130℃である。
また、液状シリコーンゴムとしては、その硬化物の23℃における引き裂き強度が7kN/m以上のものを用いることが好ましく、より好ましくは10kN/m以上である。この引き裂き強度が7kN/m以上である場合には、異方導電性エラストマーシート20はその厚み方向に繰り返して圧縮させたときの耐久性が良好なものとなり好ましい。
ここで、液状シリコーンゴム硬化物の圧縮永久歪みおよび引き裂き強度は、JIS K 6249に準拠した方法によって測定することができる。
硬化触媒として用いられる有機過酸化物の具体例としては、過酸化ベンゾイル、過酸化ビスジシクロベンゾイル、過酸化ジクミル、過酸化ジターシャリーブチルなどが挙げられる。
硬化触媒として用いられる脂肪酸アゾ化合物の具体例としては、アゾビスイソブチロニトリルなどが挙げられる。
ヒドロシリル化反応の触媒として使用し得るものの具体例としては、塩化白金酸およびその塩、白金−不飽和基含有シロキサンコンプレックス、ビニルシロキサンと白金とのコンプレックス、白金と1,3−ジビニルテトラメチルジシロキサンとのコンプレックス、トリオルガノホスフィンあるいはホスファイトと白金とのコンプレックス、アセチルアセテート白金キレート、環状ジエンと白金とのコンプレックスなどの公知のものが挙げられる。
硬化触媒の使用量は、高分子物質用材料の種類、硬化触媒の種類、その他の硬化処理条件を考慮して適宜選択されるが、通常、高分子物質用材料100重量部に対して3〜15重量部である。
このような無機充填材の使用量は、特に限定されるものではないが、多量に使用すると、磁場による導電性粒子の配向を十分に達成することができなくなるため、好ましくない。
また、シート成形材料の粘度は、温度25℃において100000〜1000000cpの範囲内であることが好ましい。
これらの中では、強磁性体よりなる粒子例えばニッケル粒子を芯粒子とし、その表面に導電性の良好な金属、特に金のメッキを施したものを用いることが好ましい。
芯粒子の表面に導電性金属を被覆する手段としては、特に限定されるものではないが、例えば化学メッキまたは電解メッキにより行うことができる。
また、導電性金属の被覆量は、芯粒子の0.5〜50重量%であることが好ましく、より好ましくは1〜30重量%、さらに好ましくは3〜25重量%、特に好ましくは4〜20重量%である。被覆される導電性金属が金である場合には、その被覆量は、芯粒子の2〜30重量%であることが好ましく、より好ましくは3〜20重量%、さらに好ましくは3.5〜17重量%である。
また、導電性粒子Pの粒子径分布(Dw/Dn)は、1〜10であることが好ましく、より好ましくは1.01〜7、さらに好ましくは1.05〜5、特に好ましくは1.1〜4である。
このような条件を満足する導電性粒子Pを用いることにより、当該導電性粒子間には十分な電気的接触が得られる。
また、導電性粒子Pの形状は、特に限定されるものではないが、高分子物質形成材料中に容易に分散させることができる点で、球状のもの、星形状のものあるいはこれらが凝集した2次粒子による塊状のものであることが好ましい。
カップリング剤の使用量は、導電性粒子Pの導電性に影響を与えない範囲で適宜選択されるが、導電性粒子表面におけるカップリング剤の被覆率(導電性芯粒子の表面積に対するカップリング剤の被覆面積の割合)が5%以上となる量であることが好ましく、より好ましくは上記被覆率が7〜100%、さらに好ましくは10〜100%、特に好ましくは20〜100%となる量である。
かかる帯電防止剤としては、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)アルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミンの脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオシキエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン脂肪アルコールエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル等の非イオン系帯電防止剤;
アルキルスルホン酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルサルフェート、アルキルホスフェート等のアニオン系帯電防止剤;
テトラアルキルアンモニウム塩、トリアルキルベンジルアンモニウム塩等のカチオン系帯電防止剤;
アルキルペタイン、イミダゾリン型両性化合物等の両性帯電防止剤
などを用いることができる。
以上のような効果を確実に発揮させるためには、異方導電性エラストマーシート20を形成する弾性高分子物質よりなる基材の体積固有抵抗が1×109 〜1×1013Ω・cmとなるよう、帯電防止剤を含有させることが好ましい。
先ず、硬化されて弾性高分子物質となる液状の高分子物質用材料中に、磁性を示す導電性粒子が分散されてなる流動性の成形材料を調製すると共に、図9に示すように、それぞれ非磁性シートよりなる一面側成形部材21および他面側成形部材22を用意する。そして、他面側成形部材22の成形面(図9において上面)上に、目的とする異方導電性エラストマーシートの平面形状に適合する形状の開口を有すると共に当該異方導電性エラストマーシートの厚みに対応する厚みを有する枠状のスペーサー23を配置し、他面側成形部材22の成形面におけるスペーサー23の開口内に、調製した成形材料20Bを塗布し、この成形材料20B上に一面側成形部材21をその成形面(図9において下面)が成形材料20Bに接するよう配置する。
また、一面側成形部材21としては、図10に示すように、その成形面21Sが粗面化処理されて当該成形面21Sに凸部Tおよび凹部Hが形成されたものが用いられる。ここで、一面側成形部材21の成形面を粗面化処理するための具体的な方法としては、サンドブラスト法、エッチング法などが挙げられる。一方、他面側成形部材22としては、その成形面が平坦面であるものが用いられる。
一面側成形部材21の成形面21Sにおける表面粗さは、目的とする異方導電性エラストマーシート20の一面における表面粗さに応じて設定され、具体的には、0.5〜5μmとされ、好ましくは1〜2μmとされる。
また、他面側成形部材22の成形面における表面粗さは、目的とする異方導電性エラストマーシート20の他面における表面粗さに応じて設定され、具体的には、0.3μm以下とされ、好ましくは0.1〜0.2μmとされる。
また、一面側成形部材21および他面側成形部材22を構成する非磁性シートの厚みは、50〜500μmであることが好ましく、より好ましくは75〜300μmである。この厚みが50μm未満である場合には、成形部材として必要な強度が得られないことがある。一方、この厚みが500μmを超える場合には、後述する成形材料層に所要の強度の磁場を作用させることが困難となることがある。
その後、図13に示すように、一面側成形部材21の裏面(図において上面)および他面側成形部材22の裏面(図において下面)に、例えば一対の電磁石27,28を配置し、当該電磁石27,28を作動させることにより、成形材料層20Aの厚み方向に平行磁場を作用させる。その結果、成形材料層20Aにおいては、当該成形材料層20A中に分散されている導電性粒子Pが、図14に示すように、面方向に分散された状態を維持しながら厚み方向に並ぶよう配向し、これにより、それぞれ厚み方向に伸びる複数の導電性粒子Pによる連鎖Cが、面方向に分散した状態で形成される。
そして、この状態において、成形材料層20Aを硬化処理することにより、弾性高分子物質中に導電性粒子Pが、厚み方向に並ぶよう配向した状態でかつ面方向に分散された状態で含有されてなる異方導電性エラストマーシート20が製造される。
成形材料20Aに作用される平行磁場の強度は、平均で0.02〜1.5テスラとなる大きさが好ましい。
また、成形材料層20Aに平行磁場を作用させる手段としては、電磁石の代わりに永久磁石を用いることもできる。永久磁石としては、上記の範囲の平行磁場の強度が得られる点で、アルニコ(Fe−Al−Ni−Co系合金)、フェライトなどよりなるものが好ましい。
成形材料層20Aの硬化処理は、使用される材料によって適宜選定されるが、通常、加熱処理によって行われる。具体的な加熱温度および加熱時間は、成形材料層20Aを構成する高分子物質用材料などの種類、導電性粒子Pの移動に要する時間などを考慮して適宜選定される。
また、一面側成形部材21および他面側成形部材22として、樹脂フィルム等の非磁性フィルムよりなるものを用いることにより、金型等の高価な成形部材を用いる場合に比して、製造コストの低減化を図ることができる。
そして、被検査回路基板の電気的検査が終了した後、この被検査回路基板が検査実行領域から適宜の場所に搬送されると共に、別の被検査回路基板が検査実行領域に搬送され、当該被検査回路基板について、上記の操作を繰り返すことによって電気的検査が行われる。
しかも、異方導電性エラストマーシート20における接続用配線板11に接する他面がその表面粗さが小さい平坦面とされ、かつ、接続用配線板11はその表面に表面粗さが小さい絶縁層17を有するため、被検査回路基板に対する加圧が解除されたときにも、接続用配線板11と異方導電性エラストマーシート20との接触面積が大きくて両者の密着性が高いものとなるため、異方導電性エラストマーシート20を形成する弾性高分子物質が有する粘着性が十分に発揮される結果、異方導電性エラストマーシート20が接続用配線板11に確実に保持され、これにより、接続用配線板11からの異方導電性エラストマーシート20の離脱を防止することができる。
従って、多数の被検査回路基板の電気的検査を連続して行った場合でも、検査作業を円滑に遂行することができる。
また、異方導電性エラストマーシート20は、接続用配線板11に対して着脱自在に設けられているため、異方導電性エラストマーシート20に故障が生じたときにも、当該異方導電性エラストマーシート20を新たなものに容易に交換することができる。
また、固定器具によって異方導電性エラストマーシート20を接続用配線板11に機械的に固定することが不要であるため、異方導電性エラストマーシート20に固定手段による損傷が生じることを回避することができ、これにより、異方導電性エラストマーシート20本来の使用寿命が得られる。
また、異方導電性エラストマーシート20は、第1の例の回路基板検査用アダプター10における異方導電性エラストマーシート20と基本的に同様の構成である。
そして、被検査回路基板の電気的検査が終了した後、この被検査回路基板が検査実行領域Rから適宜の場所に搬送されると共に、別の被検査回路基板が検査実行領域Rに搬送され、当該被検査回路基板について、上記の操作を繰り返すことによって電気的検査が行われる。
この回路基板検査装置においては、被検査回路基板1が水平に配置される検査実行領域Rの上方に、上部側検査用治具30が設けられ、この上部側検査用治具30の上方には、当該上部側検査用治具30を支持する上部側支持機構45が設けられている。一方、検査実行領域Rの下方には、下部側検査用治具50が設けられ、この下部側検査用治具50の下方には、当該下部側検査用治具50を支持する下部側支持機構65が設けられている。
下部側支持機構65は、矩形の板状の基台66と、この基台66の表面(図19において上面)から上方に伸びる複数の支持ピン67とにより構成され、支持ピン67の各々の先端に、下部側検査用治具50が支持されている。また基台67には、テスター(図示省略)に接続されたコネクター68が設けられている。
検査電極装置40は、それぞれ金属よりなる多数のピン状の検査電極41と、これらの検査電極41を垂直に支持する検査電極支持板42とにより構成されており、検査電極41は、例えばピッチが2.54mm、1.8mm、1.27mm、1.06mm、0.8mm、0.75mm、0.5mm、0.45mm、0.3mmまたは0.2mmの格子点位置に従って配列されている。検査電極41の各々は、その基端(図19において上端)に設けられた電線Wを介して、上部側支持機構45の基台46に設けられたコネクター48に電気的に接続されている。
異方導電性エラストマーシート35としては、アダプター10における接続用配線板11の端子電極15と、検査電極装置40の検査電極41との所要の電気的接続が達成されるものではあれば、特に限定されず、従来公知の分散型異方導電性エラストマーシートまたは偏在型異方導電性エラストマーシートを用いることができる。異方導電性エラストマーシート35の厚みは、50〜500μmであることが好ましく、より好ましくは100〜300μmである。
検査電極装置60は、それぞれ金属よりなる多数のピン状の検査電極61と、これらの検査電極61を垂直に支持する検査電極支持板62とにより構成されており、検査電極61は、例えばピッチが2.54mm、1.8mm、1.27mm、1.06mm、0.8mm、0.75mm、0.5mm、0.45mm、0.3mmまたは0.2mmの格子点位置に従って配列されている。検査電極61の各々は、その基端(図19において下端)に設けられた電線Wを介して、下部側支持機構65の基台66に設けられたコネクター68に電気的に接続されている。
異方導電性エラストマーシート55としては、アダプター10における接続用配線板11の端子電極15と、検査電極装置60の検査電極61との所要の電気的接続が達成されるものではあれば、特に限定されず、従来公知の分散型異方導電性エラストマーシートまたは偏在型異方導電性エラストマーシートを用いることができる。異方導電性エラストマーシート55の厚みは、50〜500μmであることが好ましく、より好ましくは100〜300μmである。
先ず、適宜の搬送機構(図示省略)によって、被検査回路基板1が検査実行領域Rに位置合わせされて配置される。具体的には、被検査回路基板1は、その一面側被検査電極2の各々が上部側検査用治具30における接続用回路基板11の接続電極13の各々の直下位置に位置され、かつ、その他面側被検査電極3の各々が下部側検査用治具50における接続用回路基板11の接続電極13の各々の直上位置に位置されるよう配置される。ここで、搬送機構としては、搬送ベルトおよびガイドレールを有するレール搬送型のものを好ましく用いることができる。
そして、この検査可能状態において、被検査回路基板1について所要の電気的検査が行われる。この被検査回路基板1の電気的検査が終了した後、例えば下部側支持機構65を下方に移動させて下部側検査用治具50を上部側検査用治具30から離間する方向(図示の例では下方)に移動させることにより、検査可能状態を解除し、搬送機構によって当該被検査回路基板1が検査実行領域Rから適宜の場所に搬送されると共に、別の被検査回路基板が検査実行領域Rに搬送され、当該被検査回路基板について、上記の操作を繰り返すことによって電気的検査が行われる。
この回路基板検査装置においては、被検査回路基板1が水平に配置される検査実行領域Rの上方に、上部側検査用治具30が設けられ、この上部側検査用治具30の上方には、当該上部側検査用治具30を支持する上部側支持機構45が設けられている。一方、検査実行領域Rの下方には、下部側検査用治具50が設けられ、この下部側検査用治具50の下方には、当該下部側検査用治具50を支持する下部側支持機構65が設けられている。上部側支持機構45および下部側支持機構65は、第1の例の回路基板検査装置における上部側支持機構45および下部側支持機構65と基本的に同様の構成である。
下部側検査用治具50は、検査電極装置60の表面(図20において上面)上に、異方導電性エラストマーシート55を介して図17に示す構成のアダプター10が配置されて構成されている。このアダプター10の接続用配線板11における接続電極組14は、被検査回路基板1の他面側被検査電極3のパターンに対応するパターンに従って配置されている。なお、図20においては、絶縁層17,18を透視して接続電極組14の電流供給用接続電極14aおよび電圧測定用接続電極14b並びに端子電極15を図示している。 検査電極装置60および異方導電性エラストマーシート55は、第1の例の回路基板検査装置の下部側検査用治具50における検査電極装置60および異方導電性エラストマーシート55と基本的に同様の構成である。
先ず、適宜の搬送機構(図示省略)によって、被検査回路基板1が検査実行領域Rに位置合わせされて配置される。具体的には、被検査回路基板1は、その一面側被検査電極2の各々が上部側検査用治具30における接続用回路基板11の接続電極組14の各々の直下位置に位置され、かつ、その他面側被検査電極3の各々が下部側検査用治具50における接続用回路基板11の接続電極組14の各々の直上位置に位置されるよう配置される。ここで、搬送機構としては、搬送ベルトおよびガイドレールを有するレール搬送型のものを好ましく用いることができる。
そして、この検査可能状態において、被検査回路基板1について所要の電気的検査が行われる。具体的には、上部側検査用治具30のアダプター10における接続用配線板11の電流供給用電極14aと下部側検査用治具50のアダプター10における接続用配線板11の電流供給用電極14aとの間に一定の値の電流が供給されると共に、上部側検査用治具30のアダプター10における接続用配線板11の複数の電圧測定用電極14bの中から1つを指定し、当該指定された1つの電圧測定用接続電極14bと、当該電圧測定用接続電極14bに電気的に接続された一面側被検査電極2に対応する他面側被検査電極3に電気的に接続された、下部側検査用治具50のアダプター10における接続用配線板11の電圧測定用接続電極14bとの間の電圧が測定され、得られた電圧値に基づいて、当該指定された1つの電圧測定用接続電極14bに電気的に接続された一面側被検査電極2とこれに対応する他面側被検査電極3との間に形成された配線パターンの電気抵抗値が取得される。そして、指定する電圧測定用接続電極14bを順次変更することにより、全ての一面側被検査電極2とこれらに対応する他面側被検査電極3との間に形成された配線パターンの電気抵抗の測定が行われる。
このようにして被検査回路基板1の電気的検査が終了した後、例えば下部側支持機構65を下方に移動させて下部側検査用治具50を上部側検査用治具30から離間する方向(図示の例では下方)に移動させることにより、検査可能状態を解除し、搬送機構によって当該被検査回路基板1が検査実行領域Rから適宜の場所に搬送されると共に、別の被検査回路基板が検査実行領域Rに搬送され、当該被検査回路基板について、上記の操作を繰り返すことによって電気的検査が行われる。
例えば回路基板検査用アダプター10における異方導電性エラストマーシート20は、図1に示すような分散型異方導電性エラストマーシートに限られず、導電性粒子Pが密に充填された、厚み方向に伸びる多数の導電路形成部と、これらを相互に絶縁する、導電性粒子Pが全く或いは殆ど存在しない絶縁部とが形成されてなる、偏在型異方導電性エラストマーシートであってもよい。
また、回路基板検査装置は、本発明に係る回路基板検査用アダプターを有するものであれば、種々の構成を採用することができる。
このような構成においては、接続電極13における絶縁層17からの突出高さは、100μm以下であることが好ましく、より好ましくは、70μm以下である。この突出高さが過大である場合には、当該接続電極13が障害となって、接続用配線板11に対する異方導電性エラストマーシート20の密着性が不十分なものとなるため、接続用配線板11からの異方導電性エラストマーシート20の離脱を防止することが困難となり、また、繰り返して使用したときに、当該接続電極13に損傷が生じやすく、長い使用寿命を得ることが困難となる。
先ず、図3に示すように、平板状の絶縁性基板12の両面に金属薄層13A,15Aが積層されてなる積層材料を用意し、この積層材料に対し、図4に示すように、形成すべき端子電極15のパターンに対応するパターンに従って当該積層材料の厚み方向に貫通する複数の貫通孔16Hを形成し、更に、積層材料に形成された貫通孔16H内に、無電解メッキ処理および電解メッキ処理を施すことによって、図5に示すように、金属薄層13A,15Aの各々に連結されたバイアホール16bを形成する。
次いで、絶縁性基板12の表面に形成された金属薄層13Aに対してフォトエッチング処理を施すことにより、図22に示すように、絶縁性基板12の表面に複数の接続電極基層13Bおよび当該接続電極基層13Bとバイアホール16bとを電気的に接続するパターン配線部16aを形成する。ここで、フォトエッチング処理を行う際には、予め、絶縁性基板12の裏面に形成された金属薄層15Aを覆うよう、保護シール19が配置される。その後、絶縁性基板12の表面に、接続電極基層13Bの各々が露出するよう、絶縁層17を形成する。そして、絶縁性基板12の裏面に形成された金属薄層15Aを共通の電極として用い、接続電極基層13Bの各々に対して電解メッキ処理を施すことにより、絶縁層17の表面から突出する接続電極13を形成する。
次いで、金属薄層15A上から保護シール19を除去し、その後、当該金属薄層15Aに対してフォトエッチング処理を施すことにより、図25に示すように、絶縁性基板12の裏面に、それぞれバイアホール16bに電気的に接続された複数の端子電極15を形成する。そして、図26に示すように、絶縁性基板12の裏面に、端子電極15の各々が露出するよう、絶縁層18を形成することにより、接続用配線板11が得られる。
また、以下の実施例および比較例において、表面粗さの値は、ザイゴ社製の3次元表面構造解析顕微鏡「New View 200」を用い、JIS B0601による中心平均粗さRaを、カットオフ値0.8mm、測定長さ0.25mmの条件で測定した値を示す。
下記の仕様の評価用回路基板を用意した。
寸法:100mm(縦)×100mm(横)×0.8mm(厚み),
上面側の被検査電極の数:7312個,
上面側の被検査電極の径:0.3mm,
上面側の被検査電極の最小配置ピッチ:0.4mm,
下面側の被検査電極の数:3784,
下面側の被検査電極の径:0.3mm,
下面側の被検査電極の最小配置ピッチ:0.4mm
図19および図21に示す構成に従い、以下のようにして、レール搬送型回路基板自動検査機(日本電産リード社製,品名:STARREC V5)の検査部に適合する、上記評価用回路基板を検査するための回路基板検査装置を作製した。
(1)異方導電性エラストマーシート(20):
二液型の付加型液状シリコーンゴムのA液とB液とを等量となる割合で混合した。この混合物100重量部に平均粒子径が20μmの導電性粒子100重量部を添加して混合した後、減圧による脱泡処理を行うことにより、成形材料を調製した。
以上において、付加型液状シリコーンゴムとしては、A液およびB液の粘度がそれぞれ500Pで、その硬化物の150℃における圧縮永久歪(JIS K 6249に準拠した測定方法)が6%、23℃における引き裂き強度(JIS K 6249に準拠した測定方法)が25kN/mのものを用いた。
また、導電性粒子としては、ニッケル粒子を芯粒子とし、この芯粒子に無電解金メッキが施されてなるもの(平均被覆量:芯粒子の重量の5重量%となる量)を用いた。
以上において、一面側成形部材としては、厚みが0.1mmのポリエステル樹脂シート(東レ社製,品名「マットルミラーS10」)を、その非光沢面(表面粗さが1μm)を成形面として使用し、他面側成形部材としては、厚みが0.1mmのポリエステル樹脂シート(東レ社製,品名「マットルミラーS10」)を、その光沢面(表面粗さが0.04μm)を成形面として使用した。
その後、加圧ロールおよび支持ロールよりなる加圧ロール装置を用い、一面側成形部材および他面側成形部材によって成形材料を挟圧することにより、当該一面側成形部材と当該他面側成形部材との間に厚みが0.08mmの成形材料層を形成した。
そして、一面側成形部材および他面側成形部材の各々の裏面に電磁石を配置し、成形材料層に対してその厚み方向に0.3Tの平行磁場を作用させながら、120℃、30分間の条件で成形材料層の硬化処理を行うことにより、厚みが0.1mmの矩形の異方導電性エラストマーシートを製造した。
得られた異方導電性エラストマーシートは、その一面における表面粗さが1.4μmで、その他面における表面粗さが0.12μmで、導電性粒子の割合が体積分率で12%であった。この異方導電性エラストマーシートを「異方導電性エラストマーシート(a)」とする。
ガラス繊維補強型エポキシ樹脂よりなる絶縁性基板の両面全面に、厚みが18μmの銅よりなる金属薄層が形成されてなる積層材料(松下電工社製,品名:R−1766)に、数値制御型ドリリング装置によって、それぞれ積層材料の厚み方向に貫通する直径0.2mmの円形の貫通孔を合計で7312個形成した。その後、貫通孔が形成された積層材料に対して、EDTAタイプ銅メッキ液を用いて無電解メッキ処理を施すことにより、各貫通孔の内壁に銅メッキ層を形成し、更に、硫酸銅メッキ液を用いて電解銅メッキ処理を施すことにより、各貫通孔内に、当該積層材料における各金属薄層を互いに電気的に接続する、肉厚が約10μmの円筒状のバイアホールを形成した。
次いで、積層材料における一面側の金属薄層上に、厚みが25μmのドライフィルムレジスト(東京応化製,品名:FP−225)をラミネートしてレジスト層を形成すると共に、当該積層材料における他面側の金属薄層上に保護シールを配置した。その後、このレジスト層上にフォトマスクフィルムを配置し、当該レジスト層に対して、平行光露光機(オーク製作所製)を用いて露光処理を施した後、現像処理を行う施すことにより、積層材料における一面側の金属薄層上に、エッチング用のレジストパターンを形成した。そして、積層材料における一面側の金属薄層に対してエッチング処理を施すことにより、絶縁性基板の表面に、上記評価用回路基板の上面側の被検査電極のパターンに対応するパターンに従って配置された、それぞれ直径が200μmの7312個の接続電極基層と、各接続電極基層とバイアホールとを電気的に接続する線幅が100μmのパターン配線部を形成し、その後、レジストパターンを除去した。
次いで、接続電極用基層およびパターン配線部が形成された絶縁性基板の表面に、厚みが25μmのドライフィルムソルダーレジスト(日立化成製,品名:SR−2300G)をラミネートして絶縁層を形成し、この絶縁層上にフォトマスクフィルムを配置し、その後、当該絶縁層に対して、平行光露光機(オーク製作所製)を用いて露光処理を施した後、現像処理を行う施すことにより、接続電極基層の各々を露出する、それぞれ直径が200μmの7312個の開口を形成した。そして、硫酸銅メッキ液を用い、積層材料における他面側の金属薄層を共通電極として用い、接続電極基層の各々に対して電解銅メッキ処理を施すことにより、それぞれ絶縁層の表面から突出する7312個の接続電極を形成した。
次いで、端子電極およびパターン配線部が形成された絶縁性基板の裏面に、厚みが38μmのドライフィルムソルダーレジスト(ニチゴーモートン製,品名:コンフォマスク2015)をラミネートして絶縁層を形成し、この絶縁層上にフォトマスクフィルムを配置し、その後、当該絶縁層に対して、平行光露光機(オーク製作所製)を用いて露光処理を施した後、現像処理を行う施すことにより、接続電極基層の各々を露出する、それぞれ直径が0.4mmの7312個の開口を形成した。
そして、この接続用配線板の表面に、上記の異方導電性エラストマーシート(a)を配置することにより、上部側の回路基板検査用アダプター(以下、「上部側アダプター」ともいう。)を構成した。
そして、この接続用配線板の表面に、上記の異方導電性エラストマーシート(a)を配置することにより、下部側の回路基板検査用アダプター(以下、「下部側アダプター」ともいう。)を構成した。
回路基板検査用アダプターと検査電極装置との間に配置される異方導電性エラストマーシートとして、以下の仕様の偏在型異方導電性エラストマーシートを用いた。
この偏在型異方導電性エラストマーシートは、硬度が30のシリコーンゴムにより形成され、縦横の寸法が110mm×110mm、導電路形成部の厚みが0.6mm、導電路形成部の外径が0.25mm、導電路形成部の絶縁部からの突出高さがそれぞれ0.05mmである。導電路形成部中には、導電性粒子が13体積%となる割合で含有されており、この導電性粒子はニッケル粒子の表面に金メッキされてなり、平均粒子径が35μmのものである。
下記の仕様の上部側の検査電極装置および下部側の検査電極装置を作製した。
上部側の検査電極装置は、ガラス繊維補強型エポキシ樹脂(日光化成社製,品名:ニコライト)よりなり、縦横の寸法が200mm×346mm、厚みが10mmである検査電極支持板と、それぞれ直径が0.35mmの7312個の検査電極とを有し、これらの検査電極は、ピッチが0.45mmの格子点位置に従って配列されて検査電極支持板に支持されている。検査電極の各々は、電線によって、下記の上部側支持機構における基台に設けられたコネクターに電気的に接続されている。
下部側の検査電極装置は、ガラス繊維補強型エポキシ樹脂(日光化成社製,品名:ニコライト)よりなり、縦横の寸法が200mm×346mm、厚みが10mmである検査電極支持板と、それぞれ直径が0.35mmの3784個の検査電極とを有し、これらの検査電極は、ピッチが0.45mmの格子点位置に従って配列されて検査電極支持板に支持されている。検査電極の各々は、電線によって、下記の下部側支持機構における基台に設けられたコネクターに電気的に接続されている。
上部側支持機構は、厚みが10mmの細糸布を含有するフェノール樹脂の積層板(住友ベークライト社製,商品名:スミライト)よりなる基台と、外径が10mmで全長67mmの10本の支持ピンとにより構成されている。
下部側支持機構は、厚みが10mmの細糸布を含有するフェノール樹脂の積層板(住友ベークライト社製,商品名:スミライト)よりなる基台と、外径が10mmで全長67mmの10本の支持ピンとにより構成されている。
上記のレール搬送型回路基板自動検査機「STARREC V5」(日本電産リード社製)の検査部に装着し、下記の方法により、接続安定性試験および回路基板検査用アダプターにおける異方導電性エラストマーシートの剥離性試験を行った。
(1)接続安定性試験:
回路基板検査装置を、レール搬送型回路基板自動検査機「STARREC V5」(日本電産リード社製)に装着し、当該回路基板検査装置の検査領域に、上記の評価用回路基板をセットした。次いで、所定のプレス荷重で、評価用回路基板に対して加圧操作を行い、この状態で、当該評価用回路基板について、上部側アダプターにおける接続用配線板の接続電極と下部側アダプターにおける接続用配線板の接続電極との間において、1ミリアンペアの電流を印加したときの電気抵抗値を測定し、その後、評価用回路基板に対する加圧を解除した。この電気抵抗値を測定する操作を合計で10回行った。測定された電気抵抗値が100Ω以上となった検査点(以下、「NG検査点」ともいう。)を導通不良と判定し、総検査点数(評価用回路基板の上面側の被検査電極の総数)に対するNG検査点数の割合(以下、「NG検査点割合」ともいう。)を算出した。そして、このようなNG検査点割合を求める工程を、プレス荷重を100〜250kgfの範囲内において段階的に変更して行うことにより、NG検査点割合が0.01%未満となる最小のプレス荷重を測定した。
回路基板検査装置においては、実用上、NG検査点割合が0.01%未満であることが必要とされている。NG検査点割合が0.01%以上である場合には、良品である被検査回路基板を不良品であると判定する恐れがあるため、信頼性の高い回路基板の電気的検査を行うことが困難となる。
このようにして測定された最小のプレス荷重を「接続可能荷重」とする。この接続可能荷重は、その値が小さければ小さい程、接続安定性が高いことを示している。
そして、接続可能荷重が小さい程、小さい加圧力で被検査回路基板の電気的検査を行うことが可能であるため、検査時の加圧力による被検査回路基板、異方導電性エラストマーシートおよび接続用配線板などの構成部材の劣化を抑制することができると共に、検査装置の構成部材として加圧耐久強度の小さい部品を使用することが可能となり、検査装置の小型化および構造の簡略化を図ることができ、その結果、検査装置自体の耐久性の向上および検査装置の製造コストの低減化を達成することができる、という利点がある。
以上、結果を表1に示す。
上記の回路基板検査装置をレール搬送型回路基板自動検査機「STARREC V5」の検査部に装着した。次いで、評価用回路基板を、当該レール搬送型回路基板自動検査機「STARRECV5」によって、当該回路基板検査装置の検査領域に搬送し、評価用回路基板に対して、プレス荷重150kgfの条件で加圧操作を行い、この状態で、当該評価用回路基板について、上部側アダプターにおける接続用配線板の接続電極と下部側アダプターにおける接続用配線板の接続電極との間において、1ミリアンペアの電流を印加したときの電気抵抗値を測定し、その後、評価用回路基板に対する加圧を解除した。この電気抵抗値を測定する操作を合計で10回行い、その後、評価用回路基板を回路基板検査装置の検査領域から搬送した。そして、この工程を、100枚の評価用回路基板について行い、当該評価用回路基板を回路基板検査装置の検査領域から搬送したときに、異方導電性エラストマーシート(a)が接続用配線板から離脱して評価用回路基板に接着していた回数(以下、「搬送エラー回数」という。)を測定した。以上、結果を表1に示す。
実施例1で作製した回路基板検査装置において、異方導電性エラストマーシート(a)の代わりに下記の異方導電性エラストマーシート(b)を用いて回路基板検査装置を構成し、実施例1と同様にして接続安定性試験および剥離性試験を行った。結果を表1に示す。
他面側成形部材の成形面上に、120mm×200mmの矩形の開口を有する、厚みが0.08mmの枠状のスペーサーを配置した後、スペーサーの開口内に、実施例1と同様にして調製した成形材料を塗布し、この成形材料上に一面側成形部材をその成形面が成形材料に接するよう配置した。
以上において、一面側成形部材および他面側成形部材としては、厚みが0.1mmのポリエステル樹脂シート(東レ社製,品名「マットルミラーS10」)を、その光沢面(表面粗さが0.04μm)を成形面として使用した。
その後、加圧ロールおよび支持ロールよりなる加圧ロール装置を用い、一面側成形部材および他面側成形部材によって成形材料を挟圧することにより、当該一面側成形部材と当該他面側成形部材との間に厚みが0.08mmの成形材料層を形成した。
そして、一面側成形部材および他面側成形部材の各々の裏面に電磁石を配置し、成形材料層に対してその厚み方向に0.3Tの平行磁場を作用させながら、120℃、30分間の条件で成形材料層の硬化処理を行うことにより、厚みが0.1mmの矩形の異方導電性エラストマーシートを製造した。
得られた異方導電性エラストマーシートは、その一面における表面粗さが0.13μmで、その他面における表面粗さが0.12μmで、導電性粒子の割合が体積分率で12%であった。この異方導電性エラストマーシートを「異方導電性エラストマーシート(b)」とする。
2 被検査電極
3 被検査電極
10 回路基板検査用アダプター
11 接続用配線板
12 絶縁性基板
13 接続電極
13A 金属薄層
13B 接続電極基層
14 接続電極組
14a 電流供給用接続電極
14b 電圧測定用接続電極
15 端子電極
15A 金属薄層
16 内部配線
16a パターン配線部
16b バイアホール
16c 層間パターン配線部
16H 貫通孔
17 絶縁層
18 絶縁層
19 保護シール
20 異方導電性エラストマーシート
20A 成形材料層
20B 成形材料
21 一面側成形部材
21S 成形面
22 他面側成形部材
23 スペーサー
24 加圧ロール
25 支持ロール
26 加圧ロール装置
27,28 電磁石
30 上部側検査用治具
35 異方導電性エラストマーシート
40 検査電極装置
41 検査電極
42 検査電極支持板
45 上部側支持機構
46 基台
47 支持ピン
48 コネクター
50 下部側検査用治具
55 異方導電性エラストマーシート
60 検査電極装置
61 検査電極
62 検査電極支持板
65 下部側支持機構
66 基台
67 支持ピン
68 コネクター
P 導電性粒子
C 導電性粒子による連鎖
D 異方導電性エラストマーシートの凸部
V 異方導電性エラストマーシートの凹部
T 一面側成形部材の凸部
H 一面側成形部材の凹部
R 検査実行領域
W 電線
Claims (5)
- 表面に複数の接続電極が検査対象である回路基板の被検査電極のパターンに対応するパターンに従って形成された接続用配線板と、この接続用配線板の表面上に着脱自在に設けられた異方導電性エラストマーシートとを具えてなり、
前記異方導電性エラストマーシートは、前記回路基板に接触される表面における表面粗さが0.5〜5μmであり、かつ、前記接続用配線板に接する裏面における表面粗さが0.3μm以下であり、
前記接続用配線板は、その表面に接続電極の各々が露出するよう形成された絶縁層を有してなり、当該絶縁層の表面における表面粗さが0.2μm以下であることを特徴とする回路基板検査用アダプター。 - 表面にそれぞれ電流供給用接続電極および電圧測定用接続電極からなる複数の接続電極組が検査対象である回路基板の被検査電極のパターンに対応するパターンに従って形成された接続用配線板と、この接続用配線板の表面上に着脱自在に設けられた異方導電性エラストマーシートとを具えてなる回路基板検査用アダプターにおいて、
前記異方導電性エラストマーシートは、前記回路基板に接触される表面における表面粗さが0.5〜5μmであり、かつ、前記接続用配線板に接する裏面における表面粗さが0.3μm以下であり、
前記接続用配線板は、その表面に接続電極組の各々が露出するよう形成された絶縁層を有してなり、当該絶縁層の表面における表面粗さが0.2μm以下であることを特徴とする回路基板検査用アダプター。 - 異方導電性エラストマーシートは、弾性高分子物質中に磁性を示す多数の導電性粒子が含有されてなり、当該導電性粒子が厚み方向に並ぶよう配向することによって複数の導電性粒子による連鎖が形成されたものであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の回路基板検査用アダプター。
- 異方導電性エラストマーシートは、導電性粒子による連鎖が面方向に分散した状態で形成されたものであることを特徴とする請求項3に記載の回路基板検査用アダプター。
- 請求項1乃至請求項4のいずれか一に記載の回路基板検査用アダプターを具えてなることを特徴とする回路基板検査装置。
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