JP2006220552A - Device and method for inspecting printed circuit board - Google Patents
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この発明はプリント基板製造工程において、その配線パターンの良否を検査する為のプリント基板検査装置および方法に関するもので、特に、スルーホールを含めた配線パターンの良否を簡単にしかも短時間に検査することが出来る検査装置および方法に関するものである。 The present invention relates to a printed circuit board inspection apparatus and method for inspecting the quality of a wiring pattern in a printed circuit board manufacturing process, and in particular, inspecting the quality of a wiring pattern including a through hole easily and in a short time. It is related with the inspection apparatus and method which can be performed.
従来、プリント基板の検査は、専用治具によるチェッカー方式、剣山状に形成された多数の接触ピンを使用するユニバーサルチェッカー方式、フライングプローブピン方式、画像処理による検査装置等が代表的な方式として知られている。最近では電解ラインセンサーによる電位分布方式による検査方法も実用化の方向にある。しかしこれらの検査方式にはそれぞれ一長一短があり、最近ではそれぞれの欠点を改善させるために色々な改良がなされている。しかし、ユーザーは必ずしもそれぞれの改良では満足していない。 Conventionally, printed circuit board inspection is known as a checker method using a dedicated jig, a universal checker method using a large number of contact pins formed in a sword mountain shape, a flying probe pin method, an inspection device using image processing, and the like. It has been. Recently, an inspection method using an electric potential distribution method using an electrolytic line sensor is also in the direction of practical use. However, each of these inspection methods has advantages and disadvantages, and recently, various improvements have been made in order to improve the respective defects. However, users are not always happy with each improvement.
図12は専用治具チェッカー方式の例を示す。図12において、符号1は検査対象のプリント基板、符号100は検査対象であるプリント基板1に専用の治具を示している。治具100はプリント基板の表面用と裏面用があり、表面用治具100にはプリント基板1の表面の配線パターンに対応したピン状電極101を、裏面用治具100にはプリント基板1の裏面の配線パターンに対応したピン状電極101を有している。プリント基板1の表裏の配線パターンに、それぞれ専用の治具100,100のピン状電極101、101を押し当て、各ピン状電極101相互間の電気的導通あるいは絶縁状態を測定することによって、配線パターンの切断箇所の有無や、他の配線パターンとの短絡箇所の有無を検査する。専用治具100のピン状電極101は、測定対象であるプリント基板1の各配線パターンの一端部と他端部に接触するように、ピンソケット102の所定の取り付け位置に配置されるとともに、サポート板103により位置決めされている。
FIG. 12 shows an example of a dedicated jig checker system. In FIG. 12,
図13は専用治具チェッカー方式を改良したものの例を示す。この例は、図12に示す例のものを、プリント基板1の配線パターンが細密化されたものにも対応できるように改良したものである。図13において、符号200はプリント基板1に専用の治具を、201はピン状電極を、202はピンソケットを、203は細密化対応プローブガイド板をそれぞれ示している。近年、プリント基板1の配線パターンの細密化は止まることがなく、図12に示す専用治具チェッカー方式では、ピン状電極101相互の間隔を狭くするには限界があり、細密化した配線パターンにピン状電極101を相互に干渉することなく的確に接触させることは困難である。そこで、図13に示す例では、単位面積当たりのピン状電極数が多くなるように、各ピン状電極201の先端部を斜めにしてピンソケット202と細密化対応プローブガイド板203で保持している。しかしながら、この改良によってもピン状電極101を適切な位置に的確に配置することは困難であるという問題を抱えている。
FIG. 13 shows an example of an improved special jig checker system. In this example, the example shown in FIG. 12 is improved so as to be compatible with a case where the wiring pattern of the printed
専用治具チェッカー方式によれば、基本的には高速かつ確実なテストが可能である。しかし、測定対象となる基板の仕様ないしは種類毎に、その全仕様ないしは種類のプリント基板に対応させた専用治具200、200を製作する必要がある。したがって、大量生産されるプリント基板の検査には適しているが、少量生産品の検査の場合には、治具製作の費用負担が嵩む難点がある。細密化されたプリント基板に対応させたプローブガイド板203を使用する専用治具チェッカー方式は、細密パターンに対して接触部ポイントを拾いやすく工夫したアイディアであるが、検査対象となるプリント基板の仕様ないしは種類に対応した専用のプローブガイド板を必要とし、コスト高であるという問題を解消することはできない。
According to the dedicated jig checker system, basically, a fast and reliable test is possible. However, it is necessary to manufacture the
ユニバーサルチェッカー方式は、X−Y平面状に、一定の間隔で格子状に配置したプローブ電極ピンを用いる方式である。この格子状プローブ電極ピンにプリント基板を押し当てて、パターンの一端部と他端部に接触するようそれぞれのプローブ電極ピンを割り出し、これを基に専用治具チェッカーと同様の試験を行う。このチェッカー方式はある面積エリア全面に剣山の如く格子状に接触ピンが常時立てられた状態であるため、被測定基板によっては測定時に機能を果たさないピンが存在する反面、最近の細密化基板の場合は専用治具チェッカーと同様に検査不能の場合が生じる可能性が多い。このユニバーサルチェッカー方式にも改良された装置が登場してきており、細密化対応のものもある。しかし、ユニバーサルという名前からかけ離れたものになってしまう場合もあり、専用治具チェッカーに近い機能で終わってしまっているのが現状である。 The universal checker method is a method using probe electrode pins arranged in a lattice pattern at regular intervals on an XY plane. A printed circuit board is pressed against the grid-like probe electrode pins, and the probe electrode pins are determined so as to come into contact with one end and the other end of the pattern. Based on this, the same test as the dedicated jig checker is performed. This checker system is a state in which contact pins are always erected in a grid pattern like Kenzan over the entire area, so there are pins that do not function at the time of measurement depending on the substrate to be measured, but on the recent miniaturized substrate In some cases, the inspection may be impossible as in the case of the dedicated jig checker. An improved device has also appeared in this universal checker system, and there is also a device for miniaturization. However, there are cases where it is far from the name of universal, and the current situation is that it ends with a function close to that of a dedicated jig checker.
図14は、フライングプローブチェッカー方式の概念図である。この方式は専用治具チェッカーあるいはユニバーサルチェッカーの欠点を解決すべく開発されたもので、細密化されたプリント基板に対してはほとんど問題なく対応できる。測定原理は、プローブ電極ピンがX−Y平面座標上を任意の位置に移動できる構造を有しており、対をなすプローブ電極ピン301がそれぞれ個別の動きをして、測定したい各2点間のパターン部に移動し同時に接触して検査する方式である。この繰り返し動作により各パターンの導通確認とショート発見テストをする。
FIG. 14 is a conceptual diagram of a flying probe checker system. This method was developed to solve the disadvantages of the dedicated jig checker or universal checker, and can deal with fine printed boards with almost no problems. The measurement principle is that the probe electrode pin has a structure that can move to an arbitrary position on the XY plane coordinate, and the
フライングプローブチェッカー方式によれば、プリント基板の使用や種類の対応した専用治具を必要としないメリットがある反面、テストに要する時間は長時間になる難点がある。検査対象のプリント基板のサイズが大きくなればその分だけテストに時間がかかることになる。特に、完全を求めて、測定すべきすべての点でショート有無テストをしようとすると、ショート発見のための組み合わせは莫大なものとなり、テストに要する時間は益々長時間にわたることになる。そこで、100%のチェックを行うことなく、ショートが心配される部分についてのみテストするが多い。 According to the flying probe checker system, there is a merit that a dedicated jig corresponding to the use and type of the printed circuit board is not necessary, but the time required for the test is long. If the size of the printed circuit board to be inspected becomes large, the test takes time correspondingly. In particular, when trying to test for the presence of shorts at all points to be measured for completeness, the combinations for finding shorts become enormous, and the time required for testing becomes longer. Therefore, it is often the case that only a portion where a short circuit is a concern is tested without performing 100% checking.
フライングプローブチェッカー方式も改良されて、移動可能なプローブ電極ピンを複数個搭載したものが開発されている。それぞれ独立したピンが他のピンの動きを邪魔しない動きの範囲で別の測定パターンを同時にテストすることができるようにしたものである。これにより、プローブ電極ピンを一対のみ有しているものに比べると、格段にテストをスピートアップすることができる。しかしながら、ユーザーの満足を得ることができるレベルまでにスピードアップを図ることは、方式上困難である。ただ、多品種少量生産品にあるいは試作品検査時などには有効なものとして評価できる。 The flying probe checker system has also been improved, and a plurality of movable probe electrode pins have been developed. Each independent pin can simultaneously test different measurement patterns within a range of movement that does not interfere with the movement of other pins. Thereby, compared with what has only one pair of probe electrode pins, a test can be sped up markedly. However, it is difficult to increase the speed to a level where user satisfaction can be obtained. However, it can be evaluated as effective for high-mix low-volume products or when testing prototypes.
これまで説明してきた検査方式は、測定パターン間の電気的な導通、非導通によって検査する、いわば電気式試験方式である。この電気式試験方式に対して、画像処理による検査装置は、プリント基板製作の一工程であるエッチング工程の終了後に、プリント基板に生成された配線パターンを例えばCCDイメージセンサーにより撮影し、撮影された画像をソフト的に処理して、配線パターンの良否を検査する装置である。この検査装置は近年の技術進歩により相当細密な判定が可能になってきているものの、スルーホール部の内面までは確認できないという欠点も有している。スルーホール部とは、プリント基板の各層を導通状態にするための電気的導電孔の部分をいう。また、複数のプリント基板を重ね合わせた多層プリント基板の場合、基板内層間すなわちプリント基板の重ね合わせ面相互間で生じるショートについては発見できないという欠点がある。よって、この画像処理による検査装置は、通常、基板の最終検査に用いられるのではなく、スルーホールの導通確認の不要な、主として内層基板のパターンエッチング工程後の良否判定検査に活用されている。 The inspection method described so far is a so-called electrical test method in which inspection is performed by electrical continuity and non-conduction between measurement patterns. In contrast to this electrical test method, the image processing inspection apparatus has photographed a wiring pattern generated on a printed circuit board with, for example, a CCD image sensor after completion of an etching process, which is one process of printed circuit board production. This is an apparatus for processing the image in software and inspecting the quality of the wiring pattern. Although this inspection apparatus has been able to make a considerably fine determination due to recent technological advances, it has a drawback that the inner surface of the through-hole portion cannot be confirmed. A through-hole part means the part of the electrically conductive hole for making each layer of a printed circuit board into a conduction | electrical_connection state. In addition, in the case of a multilayer printed circuit board in which a plurality of printed circuit boards are superimposed, there is a disadvantage that a short circuit that occurs between the inner layers of the circuit boards, that is, between the overlapping surfaces of the printed circuit boards cannot be found. Therefore, this inspection apparatus based on image processing is not usually used for final inspection of a substrate but is used mainly for quality determination inspection after a pattern etching process of an inner layer substrate that does not require confirmation of through-hole conduction.
つい最近では、電解ラインセンサー等により電位分布を測定することで被測定基板とそのマスター基板との測定相違を比較することにより被測定基板の合否を判定する方式も考案されているようである。この方式によれば、マスター基板との違いがあることだけを発見するもので、何処でどの様な不具合が生じているかは判断不能で、ある意味での不確定要素を抱えている。と同時に実際の電圧を掛けた導通テストと異なり、被測定基板の仕様によっては、例えば、基板の放熱性を図るために特殊な構造にしたものなどに対しては、測定が正確にできないという別の不利な問題点を抱えている。 More recently, a system has been devised that determines the pass / fail of a substrate to be measured by comparing the measurement difference between the substrate to be measured and its master substrate by measuring the potential distribution using an electrolytic line sensor or the like. According to this method, only a difference from the master substrate is discovered. It is impossible to determine where and what kind of trouble has occurred, and there is an uncertain element in a sense. At the same time, unlike the continuity test in which an actual voltage is applied, depending on the specifications of the board to be measured, for example, it may not be possible to measure accurately for a special structure for the purpose of heat dissipation of the board. Have the disadvantages of
なお、本発明に関連のある従来技術として、オフグリッドアダプターと、検査電極を備えてなる検査ヘッドと、グリッド変換ボードを備えた回路基板検査装置がある(例えば、特許文献1参照)。また、検査対象プリント基板の配線パターンの検査部分に接触するブラシ状電極と、上記検査対象プリント基板の配線パターンと絶縁されて設けられた平面状電極と、ブラシ状電極と平面状電極との間の静電容量を検出する静電容量検出手段を有してなるプリント基板検査装置がある(例えば、特許文献2参照)。
しかしながら、特許文献1記載の発明は、オフグリッドアダプター、グリッド変換ボードを使用することを特徴とするもので、測定および検査自体は従来例の域を出ない。特許文献2記載の発明は、平面状電極を有しているとはいえ、静電容量を検出することによってプリント基板の欠陥を検出するというものであって、以下に説明する本願発明の検出原理とはまったく異なるものである。
In addition, as a prior art relevant to the present invention, there is a circuit board inspection apparatus including an off-grid adapter, an inspection head including an inspection electrode, and a grid conversion board (for example, see Patent Document 1). Further, the brush-like electrode that contacts the inspection portion of the wiring pattern of the printed circuit board to be inspected, the planar electrode that is insulated from the wiring pattern of the printed circuit board to be inspected, and the space between the brush-like electrode and the planar electrode There is a printed circuit board inspection apparatus having a capacitance detecting means for detecting the capacitance of the printed circuit board (for example, see Patent Document 2).
However, the invention described in
以上のように、電気的な各種試験装置も画像処理による検査装置も、それぞれ固有の問題点を有している。すなわち、細密なプリント基板への対応が困難である、治具代が高い、処理に長時間を要する、あるいは不完全な測定結果を生じる、というような問題点を有している。 As described above, various electrical test apparatuses and inspection apparatuses using image processing have their own problems. That is, there are problems that it is difficult to deal with a fine printed circuit board, jig cost is high, processing takes a long time, or an incomplete measurement result is generated.
そこで、本発明は、異なる機種ないしは仕様のプリント基板にも比較的迅速に対応してこれを検査することができ、多層プリント基板のスルーホールの導通検査はもちろん、各種パターンの導通・短絡に関しても確実に検査することができ、容易に欠陥を発見することができるプリント基板検査装置および方法を提供することを目的とする。
本発明はまた、グリッド変換ボードとしての治具は各種被測定基板毎に準備する必要はあるものの、グリッド変換ボードのコストの低廉化を可能にすることにより、低コストのプリント基板検査装置および方法を提供することを目的とする。
Therefore, the present invention can inspect and respond to printed boards of different models or specifications relatively quickly, as well as conducting through / short circuit of various patterns as well as through-hole conduction inspection of multilayer printed circuit boards. An object of the present invention is to provide a printed circuit board inspection apparatus and method capable of reliably inspecting and easily detecting defects.
The present invention also provides a low-cost printed circuit board inspection apparatus and method by enabling reduction of the cost of the grid conversion board, although it is necessary to prepare a jig as a grid conversion board for each of various substrates to be measured. The purpose is to provide.
本発明は、検査対象プリント基板の対応する測定点に接触することができるように列をなして並んだ複数の電極ピンを有するプローブ電極を検査対象プリント基板に沿って移動させ、検査対象プリント基板の測定点に接触しかつ測定点との接触を維持しながら上記プローブ電極の移動に追従させながら上記検査対象プリント基板に沿ってパッド状平面電極を移動させ、上記各プローブ電極が接触する検査対象プリント基板の測定点と上記パッド状平面電極が接触する被測定プリント基板に測定点との間の電気的導通を測定することによってこれら測定点間の欠陥を判定することを最も主要な特徴とする。 The present invention moves a probe electrode having a plurality of electrode pins arranged in a row so as to be able to come into contact with a corresponding measurement point of an inspection target printed circuit board along the inspection target printed circuit board. An inspection object in contact with each probe electrode by moving the pad-like planar electrode along the printed circuit board to be inspected while following the movement of the probe electrode while contacting the measurement point and maintaining the contact with the measurement point The most important feature is that a defect between these measurement points is determined by measuring electrical continuity between the measurement points of the measurement points on the printed circuit board and the measurement printed circuit board in contact with the pad-like planar electrode. .
各電極ピンには各電極ピンがそれぞれ対応する検査対象プリント基板の測定点に接触しているときパルス的な電圧をかけ、そのときそれぞれの電極ピンに流れる電流を測定することによって被測定プリント基板の欠陥の有無を判定することができる。 A pulsed voltage is applied to each electrode pin when each electrode pin is in contact with the corresponding measurement point of the printed circuit board to be inspected, and the current flowing through each electrode pin is then measured to measure the printed circuit board to be measured. The presence or absence of defects can be determined.
列をなす各電極ピンには、列の一端側の電極ピンから他端側の電極ピンに向かって順番に、パルス状の電圧をかけ、そのときそれぞれの電極ピンに流れる電流を測定することによって被測定プリント基板の欠陥の有無を判定するとよい。
そして、パルス状の電圧をかけ終わった電極ピンは直ちにグランドに接続し、その状態を維持させて他の電極ピンによる電流の測定を行う。
プローブ電極の位置を、プローブ電極の移動方向に沿って配置されているリニアスケールに照らすことによって判定することにより、検査した位置と検査結果を特定するようにするとよい。
By applying a pulsed voltage to each electrode pin in a row in order from the electrode pin at one end of the row to the electrode pin at the other end, and measuring the current flowing through each electrode pin at that time The presence or absence of a defect in the measured printed circuit board may be determined.
Then, the electrode pin that has finished applying the pulse voltage is immediately connected to the ground, and this state is maintained, and the current is measured by the other electrode pins.
The position of the inspection and the inspection result may be specified by determining the position of the probe electrode by illuminating a linear scale arranged along the moving direction of the probe electrode.
(1)多層プリント基板において、基板内層すなわちプリント基板同士の対向面など、外見からはショートあるいは断線が生じているのかどうか判断できない場所での検査も可能であり、ネットリストと作画用ガーバーデータを追うことによって、どの部分でショートその他の欠陥が生じているかの判断も可能である。
(2)グリッド変換ボードを6層、8層またはそれ以上に多層化する必要は極端に少なくなり、せいぜい両面ないしは4層のボードで十分であり、グリッド変換ボードを簡略化することができる。これによってイニシャルコストを安くすることができる。被測定基板の仕様や種類に応じてグリッド変換ボードを作製する必要があるとしても、グリッド変換ボードの構成を上記のように簡略化することができるため、グリッド変換ボードの変更に要するコストも安く、この点からもイニシャルコストを抑えられることができる。
(3)全電路に、実際に電圧をかけた状態での導通・短絡テストを行うことができる。
(4)検査装置導入に必要な初期投資費用を削減することができるとともに、検査装置導入後の生産性が向上する。
(1) In a multilayer printed circuit board, it is possible to inspect where there is no short circuit or disconnection from the appearance, such as the inner layer of the circuit board, that is, the opposing surfaces of the printed circuit boards. By tracking, it is possible to determine at which part a short circuit or other defect has occurred.
(2) The necessity of multilayering the grid conversion board to 6 layers, 8 layers or more is extremely reduced, and a double-sided or 4-layer board is sufficient at most, and the grid conversion board can be simplified. This can reduce the initial cost. Even if it is necessary to make a grid conversion board according to the specifications and type of the substrate to be measured, the configuration of the grid conversion board can be simplified as described above, so the cost required to change the grid conversion board is low. From this point, the initial cost can be suppressed.
(3) A continuity / short-circuit test can be performed in a state where voltage is actually applied to all electric circuits.
(4) The initial investment cost required for introducing the inspection apparatus can be reduced, and the productivity after the inspection apparatus is introduced is improved.
以下、本発明にかかるプリント基板検査装置および方法の実施例について説明する。図1において、符号1は検査対象のプリント基板、2はグリッド変換ボード、3は異方性導電シート、4−1上側のプローブ電極、4−2は下側のプローブ電極、5−1,5−2左側上下に配置されたパッド状平面電極、5−3,5−4は右側上下に配置されたパッド状平面電極、6はプローブ電極の支持体、7はリニアスケール、10は送りねじをそれぞれ示している。プリント基板1は、1層構成のものであってもよいし、複数のプリント基板が積層された多層プリント基板であってもよい。グリッド変換ボード2は、検査対象であるプリント基板の配線パターンが複雑であっても、また細密化されていても、これを容易に検査できるようにするためのボードで、上記プリント基板の配線パターンと電気的に導通する電極を所定のパターンに規則的に配列し、この電極にプローブを当てることによって、プリント基板の配線パターンの導通、短絡を検査することができるようにしたもので、特開平5−159821号公報にグリッド変換ボードの例が記載されている。異方性導電シート3は、局部的に区分された範囲ごとに、シートの一面側から他面側にのみ電流を流すことができるシートのことで、上記特開平5−159821号公報にも記載されている。図1に示す例では、検査対象であるプリント基板1を両面から挟んで、異方性導電シート3が配置され、この上にそれぞれグリッド変換ボード2が重ねられている。
Embodiments of a printed circuit board inspection apparatus and method according to the present invention will be described below. In FIG. 1,
プローブ電極4−1,4−2は、それぞれ複数(多数)の電極ピン41、42が支持体6に1列をなして配列されたもので、この配列方向は検査対象のプリント基板1を横切る方向であり、プリント基板1を横切るに十分な範囲にわたって配列されている。上記支持体6−1,6−2は、一端側に送りねじ10がねじ込まれ、他端側に形成されたガイド突起がガイド溝45に嵌っている。送りねじ10とガイド溝45は、検査装置に位置決めされた検査すべきプリント基板1の側方に、プリント基板1と平行になるように組みつけられている。送りねじ10は、検査装置のベース50から垂直に立ち上がった一対の支持壁により回転可能に支持されるとともに、適宜の駆動源8、例えばステッピングモータにより一定の回転角度ずつ回転駆動されるように構成されている。送りねじ10の回転により、各電極ピン41、42は支持体6−1,6−2とともに移動させられる。この移動方向をX方向とすると、各電極ピン41、42の配列方向はX方向に直交する方向であって、この方向をY方向とする。各電極ピン41、42は、その移動とともにグリッド変換ボード2の表面に摺接しながら移動し、このグリッド変換ボード2と異方性導電シート3の介在によって、実質的にプリント基板1の配線パターンと接触することになる。
Each of the probe electrodes 4-1 and 4-2 has a plurality of (many) electrode pins 41 and 42 arranged in a line on the
上記各電極ピン41、42の支持体6の左側方の上下にはパッド状平面電極5−1,5−2が、プローブ電極4−1,4−2の移動方向と同じ方向に独立して移動可能に取り付けられている。パッド状平面電極5−1,5−2は各プローブ電極4−1,4−2を追従して移動しながら、グリッド変換ボード2の表面の電極と面接触する。したがって、パッド状平面電極5−1,5−2は、各プローブ電極4−1,4−2の電極ピン41、42が接触したあとのグリッド変換ボード2の表面の電極と異方性導電シート3を介して電気的に導通しているプリント基板1の配線パターンのすべてと電気的に導通するようになっている。上側のパッド状平面電極5−1がプリント基板1の上面側配線パターンと電気的に導通し、下側のパッド状平面電極5−2が下面側配線パターンと電気的に導通する。図1に示す例では、プリント基板1を挟んで各電極ピン41、42の移動方向反対側にも上側パッド状平面電極5−3と下側パッド状平面電極5−4を有している。これらのパッド状平面電極5−3、5−4の駆動源は、上記パッド状平面電極5−1、5−1の駆動源8,9と同様に構成されるが、図示は省略されている。上側パッド状平面電極5−3と下側パッド状平面電極5−4は、各電極ピン41、42が復動するときに各電極ピン41、42を追いかけるようにして移動し、各電極ピン41、42が接触したあとのグリッド変換ボード2の電極と電気的に導通しているプリント基板1の配線パターンのすべてと電気的に導通するようになっている。以下、プローブ電極およびパッド状平面電極の移動を「スキャン」という。
Pad-shaped planar electrodes 5-1 and 5-2 are independently provided in the same direction as the moving direction of the probe electrodes 4-1 and 4-2 on the upper and lower sides of the
図2は、上記プリント基板1、変換ボード2、異方性導電シート3、プローブ電極、支持体、電極ピンの関係を拡大してより具体的に示す。図2では、上側の異方性導電シートを符号3−1で、下側の異方性導電シートを符号3−2で、上側のプローブ電極を符号4−1で、下側のプローブ電極を符号4−2で、上側の支持体を符号6−1で、下側の支持体を符号6−2で、上側の各電極ピンを符号41で、下側の各電極ピンを符号42で示している。図2(b)は上側プローブ電極4−1と上側パッド状平面電極5−1のスキャンの様子を示す。プローブ電極4−1の電極ピン41とパッド状平面電極5−1は、上側グリッド変換ボード2−1の表面に現れている変換グリッドパターン2−11に摺接しながら変換グリッドパターン2−11をスキャンしていくように構成されている。
FIG. 2 shows the relationship among the printed
図3は上記パッド状平面電極の例を示す。図3において、四角形の枠5−7内に、クッション性に優れた弾性体5−5、例えばウレタン製のクッション材が嵌められている。枠5−7の上側開口は押さえ板5−6で塞がれ、弾性体5−5を上側から受けている。弾性体5−5の下面を覆い、かつ、枠5−7の側面に至る導電体5−9があり、押さえ板5−6および枠5−7の側面を上側から覆う天板5−8が嵌められている。上記導電体5−9が上記変換ボード2の各変換ポイントに接触してこれをアースに電気的に接続するためのものであって、上記変換ポイントと電気的に導通するとともに、変換ポイントとの摺動性の良好なものであることが要求される。また、上記弾性体5−5はそのクッション性によって導電体5−9を変換ポイントの凹凸に対応させて、すべての上記変換ポイントに確実に接触させることができるようにするためのものである。したがって、導電体5−9は変換ポイントの凹凸に対応できるものであることも必要で、かかる条件を満足するものとしてステンレス鋼の細線を網状に編んだ導電メッシュを用いる方法もある。
FIG. 3 shows an example of the pad-like planar electrode. In FIG. 3, an elastic body 5-5 having excellent cushioning properties, for example, a cushion material made of urethane is fitted in a rectangular frame 5-7. The upper opening of the frame 5-7 is closed by the pressing plate 5-6, and receives the elastic body 5-5 from above. There is a conductor 5-9 that covers the lower surface of the elastic body 5-5 and reaches the side surface of the frame 5-7, and a top plate 5-8 that covers the side surfaces of the holding plate 5-6 and the frame 5-7 from above. It is fitted. The conductor 5-9 is for contacting each conversion point of the
上記電極ピン41,42が上記変換グリッドパターン2−11に摺接した瞬間に各電極ピン41、42にパルス状の電圧をかけ、所定の電極ピン間の導通、非導通を検査することにより、プリント基板1の回路パターンの良否を判定する。図4は、各プローブ電極の電極ピンに瞬間的パルス電圧をかける場合の、各電極ピン結線図である。図4において、各パッド状平面電極5−1〜5−4は常時グランドに結線されている。したがって、待機位置の場合でもグランドに接続されている。直流電源からプローブ電極41,42に至る電路に、CPUが内蔵するタイマーでオン、オフ制御されるスッチングICが介在し、このスッチングICによって、各電極ピン41,42への電圧印加タイミングが制御される。また、CPUが内蔵するタイマーでオン、オフ制御される別のスッチングICによって、各電極ピンをアースに落とすタイミングが制御される。電極ピンに電圧を印加する電路には、電流が流れたことを検知するセンサ12がつながれている。
By applying a pulse voltage to the electrode pins 41 and 42 at the moment when the electrode pins 41 and 42 are in sliding contact with the conversion grid pattern 2-11, and inspecting conduction and non-conduction between predetermined electrode pins, The quality of the circuit pattern of the printed
図2(b)において、プローブ電極4−1が左から右にスキャンするときは左側のパッド状平面電極5−1がプローブ電極4−1に追従する形で一定の間隔を維持しながら同時に動く。このとき右側のパッド状平面電極5−3は最右端に待機したままになっている。プローブ電極4−1が右から左にスキャンするときは逆の動きとなる。図2(b)には下面の図が省略されているが各機能部品・装置は上面と全く同じ動きをさせるものとし、測定要素機能・タイミングに付いても上面測定と全く同様に扱う。 In FIG. 2B, when the probe electrode 4-1 scans from the left to the right, the left pad-like planar electrode 5-1 moves simultaneously while maintaining a constant interval so as to follow the probe electrode 4-1. . At this time, the pad-like planar electrode 5-3 on the right side remains on standby at the rightmost end. When the probe electrode 4-1 scans from right to left, the movement is reversed. Although the bottom view is omitted in FIG. 2B, each functional component / device is moved exactly the same as the top surface, and the measurement element function / timing is handled in the same manner as the top surface measurement.
測定対象のプリント基板1上に細密BGA−ICあるいはQFP−ICが実装されるはずの基板で、グリッド変換ボードを作成することが難しい場合のオフ・グリッド化許容対応検査装置については、もう少し複雑な動きをさせる必要がある。これについてはあとで説明する。
The off-grid tolerance tester is a little more complicated when it is difficult to create a grid conversion board with a board on which a fine BGA-IC or QFP-IC should be mounted on the printed
以上説明した検査装置によるプリント基板の検査手順の概要を説明する。被測定(検査対象)プリント基板1(多層基板も含む)の両面にプリント生成されている電気回路の導通・短絡をチェックする。ここではプリント基板1の表裏両面を同時に検査するものとし、かつ、被測定基板の各電路テストは、グリッド変換ボード2と異方性導電シート3を介して行うものとする。テスト時における各主要装置の機能部分の動きとしては、X軸方向に対し直交する方向に配置された複数個の電極ピン41がグリッド変換ボード2のグリッドパターン部分2−11に接触し測定する過程で、上記電極ピン41とグランド側電極としてのパッド状平面電極5−1との間にパルス状の電圧を印加し、電極ピン41とパッド状平面電極5−1との間での電流の流れの有無をチェックすることにより正規の配線パターン通りかどうかの確認・判断を行う。
An outline of the printed circuit board inspection procedure by the inspection apparatus described above will be described. The continuity / short circuit of the electrical circuit printed on both sides of the measured (inspected) printed circuit board 1 (including the multilayer board) is checked. Here, it is assumed that both the front and back surfaces of the printed
正規のパターンであるか・断線ショート等の欠陥があるかの判定は、あるアルゴリズムによってなされる。またX方向に対して直交する方向に配列された垂直プローブ電極ピン41は、スキャン時に、ある一定の原則に基づいたルールによりX方向にスキャンさせるものとする。これと同時にパッド状平面電極5−1はある間隔をもって電極ピン41の動きに従うようにX方向に追従するものとする。この動きは被測定基板1の大きさに合わせて最低でも1回、端から端までスキャンする必要がある。細密でない基板の場合は左から右方向への片道スキャンでもよい場合がある。しかし、一往復させることにより精度の高い測定結果を得ることができ、この方が望ましい。よって、パッド状平面電極はプローブ電極4−1の右側にも、つまり装置の両サイドに設置する。各プローブの電極ピン41はそれぞれが独立絶縁された状態で電気回路要素として働く。またプローブ電極4−1はX軸に平行に設置されたリニアスケール7からの位置情報がリアルタイムにフィードバックされる。この位置情報も正規の回路パターンであるかどうかの重要な判断要素となる。以上のように、部品要素、装置の動作制御、判断ソフトを駆使することによってプリント基板の良否を判断する。
It is determined by a certain algorithm whether it is a regular pattern or there is a defect such as a short circuit. The vertical probe electrode pins 41 arranged in a direction orthogonal to the X direction are scanned in the X direction according to a rule based on a certain principle at the time of scanning. At the same time, the pad-like planar electrode 5-1 follows the X direction so as to follow the movement of the
上に説明した検査装置に用いられるグリッド変換ボード2は一定の変換アルゴリズムに基づいて変換がなされる必要がある。プローブ電極に電流が流れる際の判定が間違いなく行われるためには、被測定基板1に生成されている各独立した回路パターンを全点数それぞれ形状判断し、グリッド変換する必要がある。このアルゴリズムによれば理論的には全ての箇所での断線判断はもちろん、全ての箇所でのショートテストが可能である。また必ずしも全ての測定ポイントについてグリッドポイントに変換がされる必要はない。そのため、回路パターンによっては、パッド状平面電極5−1〜5−4にて接触されたときに有効となる回路端子としてのパターン部、つまりプローブ電極4−1,4−2に相対して関係する一方の電極は、オフ・グリッドであっても問題ない場合がある。その場合はグリッドに変換されなくてもよく、そのままグリッド変換ボード2のグリッドパターン側に垂直的に表裏を繋ぐようにパターン形成をすればよい。この原理要素は、例えば、ボールグリッドアレー(BGA)方式の半導体集積回路部品、CSP(チップ・サイズ・パッケージ)、あるいはQFPが存在する被測定基板1のグリッド変換ボード2を製作する際は非常に威力を発揮し、グリッド変換ボード2の多層化をできるだけセーブすることができるメリットがある。ということは、検査装置のユーザーに対して、テスト時に必要なイニシャルコストの負担を軽減させることにも通じる。
The
ショート発見テストは、本発明装置に適用するために開発されたソフトアルゴリズムに従ってテストすると、全てのパッド状平面電極5−1〜5−4が移動しながら各配線パターンに接触する方式によって必然的に可能ならしめるという効果がある。ショートが存在する時には、流れるべきでないはずの信号が変換グリッドパターン2−11を各電極ピンが接触し通過する際に発見され、それによって確認できる。 When the short detection test is performed according to a soft algorithm developed for application to the apparatus of the present invention, all the pad-like planar electrodes 5-1 to 5-4 are inevitably in contact with each wiring pattern while moving. It has the effect of making it possible. When there is a short, a signal that should not flow is discovered as each electrode pin contacts and passes through the conversion grid pattern 2-11 and can be confirmed thereby.
X方向に対し垂直に設定されたプローブ電極の電極ピン41,42がX方向にスキャンする場合に関してのX方向の位置情報は、X軸と平行に設置されたリニアスケール7からフィードバックされる機構とし、その位置情報を、断線・ショート判断アルゴリズムに重要なファクターとして用いるとよい。
Position information in the X direction when the electrode pins 41 and 42 of the probe electrode set perpendicular to the X direction scan in the X direction is fed back from the
パッド状平面電極5−1〜5−4は、実際の導通・短絡テストをする際に、プローブ電極4−1,4−2に相対する片方の電極となる部分である。この部分をパッド状平面電極にしたのは、被測定基板1上の何処の部分においても位置関係にかかわりなく、同時に全面的接触接点としての役割を持たせることができるようにしたものである。そのため、プローブ電極4−1,4−2の移動に追従してパッド状平面電極が移動していくことで、導通・短絡テストを可能にした。別の表現をするなら、高電位側としているプローブ電極4−1,4−2側が片方の接点ポイント2−11に接触するとき、プローブ電極4−1,4−2と近接した状態で追従するため、あるプローブ電極に相対するもう片方の回路上のグリッドパターン2−11は、必ずどこかの位置でパッド状平面電極に接触していくようになるので、順次閉回路が形成される、との理論である。そうすることによって装置の簡素化を図ることができると同時に、グリッド変換ボード2の簡略化が可能となる。そして、この考えを発展させると、独立した回路パターンの全てがグリッド変換される必要はない、との考えにも達する。つまり、必要最小限のものをグリッド変換することで済む。よって、グリッド変換ボードの複雑化を避けることができ、コストの低廉化を図ることができる。このオフ・グリッド化対応の考えについては後述する。
The pad-like planar electrodes 5-1 to 5-4 are portions that become one of the electrodes opposed to the probe electrodes 4-1 and 4-2 when an actual continuity / short-circuit test is performed. The reason why this portion is made to be a pad-like planar electrode is that it can serve as a full contact point at the same time regardless of the positional relationship in any portion on the
被測定基板の合否判定には習い方式を採用することができる。完全に合格であることが判明しているボードを予め測定し、このデータを合格データとして取り込んでおく。次に被測定ボードを検査し、得られたデータを上記合格データと比較する。全く同じデータであれば、その被測定ボードは合格であると判定する。この判定方式によれば、予め合否判定用のデータすなわち理論上作成されたデータを準備しておく必要はない。 A learning method can be adopted for the pass / fail judgment of the substrate to be measured. A board that is found to be completely acceptable is measured in advance, and this data is taken in as acceptable data. Next, the board to be measured is inspected, and the obtained data is compared with the acceptable data. If the data is exactly the same, the board to be measured is determined to be acceptable. According to this determination method, it is not necessary to prepare pass / fail determination data, that is, theoretically created data in advance.
このようにして、プローブ電極とパッド状平面電極が移動しながらプリント基板を検査する。しかし、厳密に言うと、プローブ電極とパッド状平面電極は連続的に移動するのではなく、断続的に移動している。プローブ電極とパッド状平面電極が所定位置まで移動すると瞬間的に停止、停止している間に測定をする。したがって、移動と停止の繰り返しである。ただし、停止時間はミリセカンド(ms)の単位なので、断続的な移動と言っても、見た目には連続移動と言っても差し支えない。 In this way, the printed circuit board is inspected while the probe electrode and the pad-like planar electrode move. However, strictly speaking, the probe electrode and the pad-like planar electrode do not move continuously but move intermittently. When the probe electrode and the pad-like planar electrode move to a predetermined position, the probe electrode is momentarily stopped, and measurement is performed while the probe electrode and the pad-like planar electrode are stopped. Therefore, the movement and the stop are repeated. However, since the stop time is in units of milliseconds (ms), it can be said that it is an intermittent movement or a continuous movement in appearance.
次に、検査装置をさらに高機能化するための追加オプション機能について説明する。今まで述べてきたことは全ての測定ポイントをグリッド変換する場合であり、プローブ電極とパッド状平面電極は、同期して動くものであった。すなわち、左から右側に向かってスキャンさせる場合は、左側パッド状平面電極はプローブに追従する形で左側方向に動きを共にし、一方の右側平面電極は最右端の控えの場所に停止するように構成されている。右側から左側に向かってスキャンする場合はこの逆である。 Next, an additional optional function for further enhancing the functionality of the inspection apparatus will be described. What has been described so far is the case where all the measurement points are subjected to grid conversion, and the probe electrode and the pad-like planar electrode move synchronously. That is, when scanning from the left to the right, the left pad-like planar electrode follows the probe and moves in the left direction so that one of the right-side planar electrodes stops at the far right end of the place. It is configured. The opposite is true when scanning from the right to the left.
しかし、プローブ電極とパッド状平面電極の動きに、ある制御ルールを導入、かつ、グリッド変換時にあるルールを加えると、全ての変換ポイントはオン・グリッド化の必要性を無くすことができる。このことはグリッド変換治具ボードの簡素化、したがって低価格化を可能にすることができる。ただ、装置の制御が複雑になるため、テスト時間が増加してしまう欠点も生じる。この考えは多少処理スピードを犠牲にする考えであるが、検査装置としてこの機能を具備していれば大いに役立つと考えられる。例えば、0.5mmピッチ以下のBGA−ICを搭載するような極細密基板の場合、これに対応する従来のグリッド変換ボードの製作は非常に難しいものとなるが、上記の発想を採り入れることにより、グリッド変換治具ボードを簡素化して製作を容易にすることができる。そして、運用的にはソフトウェアーを追加すればよく、検査装置の大幅な改造の必要もなく、アルゴリズムに関しても実現可能である。判定アルゴリズムについては後述する。 However, if a certain control rule is introduced into the movement of the probe electrode and the pad-like planar electrode, and a certain rule is added at the time of grid conversion, it is possible to eliminate the necessity of on-grid for all conversion points. This can enable simplification of the grid conversion jig board, and hence lower cost. However, since the control of the apparatus becomes complicated, there is a disadvantage that the test time increases. This idea is somewhat thought of at the expense of processing speed, but it would be very useful to have this function as an inspection apparatus. For example, in the case of an extremely fine substrate mounting a BGA-IC with a pitch of 0.5 mm or less, it is very difficult to produce a conventional grid conversion board corresponding to this, but by adopting the above idea, The grid conversion jig board can be simplified to facilitate manufacture. In terms of operation, software only needs to be added, and there is no need for significant modification of the inspection device, and the algorithm can be realized. The determination algorithm will be described later.
図6は、本発明に使用する変換グリッドの例を示す。図6(a)に示す例は、プローブ電極が接触するポイント2−11がX−Y方向に格子状に配列されている例である。検査対象のプリント基板に形成されている回路パターンの測定ポイントが上記格子状に配列されたポイント2−11に導かれて格子状に変換されている。各プローブ電極の電極ピンP1〜Pnは支持体に1列に配列されて固定されているため、そのY座標位置を維持したままX軸方向に平行移動しながら上記ポイントに接触していく。そして厳密に言うなら、各プローブ電極は移動と瞬間停止を繰り返しながらそれぞれX方向の対応位置に接触し、各接触ポイントにおいて電流が流れるかどうかを測定してゆく。測定の結果得られたデータを、所定のアルゴリズムに基づいて解析することにより、短絡あるいは断線の有無を判定する。プローブ電極の各電極ピンへの電圧のかけ方は、X軸方向の各位置でのグリッド点に移動した時点でP1からPnに至るまで順番にパルス的に電圧を加える。ただし、数ミリセカンドの短時間にパルス的に電圧を印加した後は、直ちにグランドに落とし、この状態を維持させる。 FIG. 6 shows an example of a conversion grid used in the present invention. The example shown in FIG. 6A is an example in which the points 2-11 at which the probe electrodes come into contact are arranged in a lattice pattern in the XY direction. The measurement points of the circuit pattern formed on the printed circuit board to be inspected are led to the points 2-11 arranged in the above-mentioned lattice shape and converted into the lattice shape. Since the electrode pins P1 to Pn of each probe electrode are arranged and fixed in a line on the support, they contact the point while being translated in the X-axis direction while maintaining the Y coordinate position. Strictly speaking, each probe electrode contacts the corresponding position in the X direction while repeating movement and instantaneous stop, and measures whether or not current flows at each contact point. By analyzing the data obtained as a result of the measurement based on a predetermined algorithm, it is determined whether or not there is a short circuit or disconnection. The voltage is applied to each electrode pin of the probe electrode by applying pulses in order from P1 to Pn when moving to the grid point at each position in the X-axis direction. However, after applying a pulse voltage in a short time of several milliseconds, it is immediately dropped to the ground to maintain this state.
次に、検査対象であるプリント基板の裏面側に設置されている電極ピンへの電圧の印加タイミングについて説明する。上記プリント基板の表面の電極ピンPnにパルス電圧をかけ終わった後は、その瞬間から裏面側の電極ピンP1から順番にPnまで電圧をかける。このP1からPnまで1サイクルの電圧印加が終了したら、次の測定位置までX軸方向にプローブ電極が移動する。この位置で上記電圧印加サイクルを繰り返すとともに各電極ピンに電流が流れるか否かという測定を繰り返し行い、プリント基板の終端まで測定する。X軸方向往動方向へのプローブ電極とパッド状平面電極の移動により、ボード終端まで測定が完了したあと、左側のパッド上平面電極は元の位置に戻し、次にプローブ電極と右側のパッド状平面電極をX軸方向復動方向へ移動させ、このときも同じ手法で機械的および電気的な制御を行い、各測定点で電流の有無を測定する。 Next, the timing of voltage application to the electrode pins installed on the back side of the printed circuit board to be inspected will be described. After applying the pulse voltage to the electrode pin Pn on the front surface of the printed circuit board, the voltage is applied from the moment to the electrode pin P1 on the back surface to Pn in that order. When one cycle of voltage application from P1 to Pn is completed, the probe electrode moves in the X-axis direction to the next measurement position. The voltage application cycle is repeated at this position, and the measurement of whether or not current flows through each electrode pin is repeated until the end of the printed circuit board is measured. After the measurement is completed up to the end of the board by moving the probe electrode and the pad-like planar electrode in the X-axis direction, the left pad-side planar electrode returns to its original position, and then the probe electrode and the right-side pad-like electrode The planar electrode is moved in the backward direction in the X-axis direction, and at this time, mechanical and electrical control is performed by the same method, and the presence / absence of current is measured at each measurement point.
図6(b)に示す変換ボードの例は、検査対象であるプリント基板の測定ポイントを、X軸方向に1列に配置した接触ポイントに変換するものである。この例のように、変換ボード2が測定ポイントを格子状に変換しない場合でも測定判定は可能である。符号25は、グリッド変換ボード2におけるグリッド変換後の、電極ピンが接触する変換ポイントを示す。各変換ポイント25は、図6(a)の例と異なってX軸方向に一直線状に配列されていて、格子状の配置とはなっていない。この例によれば、上記各変換ポイント25に接触する電極ピンは1セット具備されていればよい。そして、グランド側としての役割を果すパッド状平面電極も、1列に配置された各変換ポイント25に接触すればよいので、構造を簡素化することができる。しかし、電極ピンとグランドとしてのパッド状平面電極の構成を簡素化できるとはいえ、装置全体としてみれば、変換ボード側が複雑となる。すなわち、変換ポイント数が多くなると、変換ポイント25の数が多くなってその列がX方向に長くなり、変換のための電路の引き回しが長く複雑になるからである。したがって、この図6(b)に示すような変換ボードを採用するか、図6(a)に示すような変換ボードを採用するかは、ユーザーの使用環境により決定すればよい。
In the example of the conversion board shown in FIG. 6B, the measurement points of the printed circuit board to be inspected are converted into contact points arranged in a line in the X-axis direction. As in this example, even if the
次に、判定アルゴリズムについて説明する。判定アルゴリズムには導通確認判定アルゴリズムとショート(短絡)発見アルゴリズムがある。まず、導通確認判定アルゴリズムの例を説明する。図7(a)に示すパターン1は最も基本的なパターンで、X方向に離れかつY方向にも位置がずれているA点とB点が配線パターンで電気的につながっている。プローブ電極が左から右にすなわちX方向に移動し、これに追従してパッド状平面電極が左から右に移動する場合、A点を電極ピンが通過するときには、正常な回路であれば電流は流れない。上記A点を通過した電極ピンとは別のB点に対応する電極ピンがB点を通過するときには、グランド側電極として機能するパッド状平面電極がA点に接触し、電流が瞬間的に発生する。この回路上で断線があるときにはB点では電流が流れない。よって、回路パターンの良否を判定することができる。
Next, the determination algorithm will be described. The determination algorithms include a continuity confirmation determination algorithm and a short (short circuit) discovery algorithm. First, an example of the conduction confirmation determination algorithm will be described.
図7(b)に、A点からX方向に伸びてC点に至る配線パターンの途中からB点に至る配線パターンが分かれ、かつ、A点とC点がY方向にずれているパターン2を示す。パターン2において、A点とB点の導通の判定は上記パターン1の考え方で判定可能である。A点からC点までの導通については、C点をプローブが通過する時に電流が発生すれば、C点までの全ての電路は導通していることとなる。このときにはA点もB点も一緒にパッド状平面電極によってグランドに落ちていることになる。
FIG. 7B shows a
図7(c)は、A点につながる配線パターンがB,C,D,Eの各点にY方向に分かれて導通し、かつ、B,C,D点のX方向の位置がずれているパターン3を示す。このパターン3の導通判定はパターン2の場合と全く同様で、左端のA点を基準に、プローブ電極の電極ピンが通過する順に、B点、C点、D点、E点が導通するかどうかを確認する。こうして全てのポイントで電流の発生を確認することができれば、この回路は全てのポイントで導通が確認されたことになる。
In FIG. 7C, the wiring pattern connected to the point A is divided into the B, C, D, and E points in the Y direction, and the positions of the B, C, and D points are shifted in the X direction.
図7(d)は、X軸座標値的に見てA点とB点は同じ、つまりグリッド変換によってA点とB点がX軸に対し垂直になっているパターン4を示す。この場合、A点に接触するプローブPaとB点に接触するプローブPbとは接触タイミングとしては同時である。この電路の断線を確認するアルゴリズムは、A点とB点に電圧を印加するタイミングに時間差が生じるようにしてある。例えば、A点にパルス状の電圧を印加して導通を検査した後直ちにA点をグランドに落とし、次にB点に電圧がかかるようにする。これによってA−B間の電路の導通を確認できることになる。この間、プローブ電極とパッド状平面電極は動かない。とはいえ、上記導通確認は瞬間的に行われるので、外見的にはプローブ電極とパッド状平面電極は動いているように見える。プローブ電極が他の位置に移動した後はA点、B点共に電圧をかけることができなくなるので、上記のタイミングでしか判定することができない。 FIG. 7D shows a pattern 4 in which the points A and B are the same in terms of the X-axis coordinate value, that is, the points A and B are perpendicular to the X-axis by grid transformation. In this case, the probe Pa in contact with the point A and the probe Pb in contact with the point B are simultaneously in contact timing. The algorithm for confirming the disconnection of the electric circuit is designed to cause a time difference in the timing of applying a voltage to the points A and B. For example, after applying a pulsed voltage to point A and checking continuity, point A is dropped to ground and then voltage is applied to point B. As a result, the conduction of the electric circuit between A and B can be confirmed. During this time, the probe electrode and the pad-like planar electrode do not move. Nonetheless, since the above continuity check is performed instantaneously, it appears that the probe electrode and the pad-like planar electrode are moving. After the probe electrode has moved to another position, voltage cannot be applied to both point A and point B, so determination can be made only at the above timing.
図7(e)にパターン5を示す。ここには、A,B,C,D,E,Xの各点からなる一つのパターンと、このパターンから電気的に独立したもう一つのパターンからなる回路を示している。この二つのパターンは多少複雑な回路例になっていて、各点がX軸方向にずれ、A点が一方側の最も端部に位置している。このパターン5の測定も、これまで説明してきた測定方法と考え方は今までと全く同じである。A点をプローブ電極が通過するときにA点の電極ピンに電圧を印加しても電流が流れないことを確認する。次に、プローブ電極がそれぞれB、C、・・X点を通過するときに電流が流れることを確認する。
ここまで説明した各パターンの測定手順は、プリント基板の裏面側の配線パターンの測定にも同様に適用することができる。
A
The measurement procedure for each pattern described so far can be similarly applied to the measurement of the wiring pattern on the back side of the printed circuit board.
図7(f)は、プリント基板の表面と裏面に形成された配線パターンがスルーホール等によって電気的に接続されているパターン6を示す。表面側にA点とB点が、裏面側にC点とD点があり、A点とC点はX軸上の位置関係が全く同じで、B点とD点はX軸方向に位置がずれている。このパターンは、図7(d)に示すパターン4の変形と考えればよい。A点とC点間の電路の確認は、A点に接触している電極ピンがグランドに落ちた状態のときにC点に接触している電極ピン(裏面側で接触している)にパルス電圧を印加し、そのときに電流が流れたか否かで導通を確認することができる。B点とC点間の導通については、パターン2の場合と全く同じ回路とみなして導通を確認することができる。
FIG. 7F shows a
次に、ショート(短絡)発見アルゴリズムについて説明する。プリント基板において電気的につながっている電極を一つのグループとすると、プローブの進行方向最前端の電極に、対応する電極ピンが接したとき電流が流れるかどうかを判断する。電流が流れればショートの欠陥があるものと判断できる。また、プローブの移動方向に対し直交する方向すなわちY方向(図8に示す各パターンの上下方向)に関しては、Y方向一端側、たとえば図8において上側の電極ピンから順に電圧をかけ、電圧をかけた電極ピンは直ちに前述のスイッチング素子によってグランドに落とす。プローブ進行方向最前端の測定点が複数ある場合は、Y方向最端(例えば、図8において最上端)にある点に電圧を印加し、電流が流れるかどうかを観察する。電流が流れればショートがあるものと判断する。電圧を印加した点は直ちにグランドに落とし、Y方向に並ぶ次の電極ピンに電圧を印加して電流を観察する。こうすることによって、Y方向に同列に並ぶ複数の点に関してもショートの欠陥の有無を判断することができる。以下、図8に示す各配線パターンに関し、ショートの欠陥の有無の判断例を説明する。 Next, a short circuit detection algorithm will be described. Assuming that the electrodes that are electrically connected on the printed circuit board are one group, it is determined whether or not a current flows when the corresponding electrode pin is in contact with the electrode at the front end in the traveling direction of the probe. If a current flows, it can be determined that there is a short-circuit defect. Further, in the direction perpendicular to the moving direction of the probe, that is, the Y direction (the vertical direction of each pattern shown in FIG. 8), a voltage is applied in order from one end side in the Y direction, for example, the upper electrode pin in FIG. The electrode pin is immediately dropped to ground by the switching element described above. When there are a plurality of measurement points at the foremost end in the probe traveling direction, a voltage is applied to the point at the foremost end in the Y direction (for example, the uppermost end in FIG. 8) to observe whether a current flows. If current flows, it is determined that there is a short circuit. The point where the voltage is applied is immediately dropped to the ground, and the current is observed by applying the voltage to the next electrode pin arranged in the Y direction. By doing so, it is possible to determine the presence or absence of short-circuit defects even at a plurality of points arranged in the same row in the Y direction. Hereinafter, with respect to each wiring pattern shown in FIG.
図8(a)は、X軸方向に位置がずれ、Y方向の位置が同じであるA点とB点が電気的につながり、X軸方向に位置がずれY方向の位置が同じであるC点とD点が電気的につながっているパターン1を示す。図8(a)に示すように、C−Dをつなぐ回路がA−Bをつなぐ回路とA点であるいはA点に比較的に近い位置で短絡が発生していたとすると、A点はC点よりも内側にあるため、電極ピンがA点を通過するときに電流が流れる。短絡が無ければ電流は流れない。このことにより、A点とC点とが短絡によって導通していると判断することができる。
In FIG. 8A, point A and point B, which are displaced in the X-axis direction and have the same position in the Y-direction, are electrically connected, are displaced in the X-axis direction, and have the same position in the Y-direction. A
図8(b)は、パターン2を示している。このパターンは上記パターン1の変形で、A−B間がX軸方向に長く、A−Bの長さ範囲内にC点があり、B点とC点はX軸方向に同じ位置にある。このパターン2で、C点を電極ピンが通過する時に電流が流れることを確認したときは、A−Bをつなぐ電路とC−Dをつなぐ電路に短絡があることになる。A点とC点のどちらが先に電極ピンが接触するかによって、電流が流れる電極ピンが異なる。
FIG. 8B shows the
図8(c)は、パターン1と同じ回路構成において、A−Bをつなぐ電路のF点で断線があり、F点よりもB点寄りの位置であるE点でA−B間の電路とC−D間の電路に短絡が生じているパターン3を示す。プローブ電極が左から右へ移動するときの判定ではA−B間の回路がF点で断線しているのにも拘らず、E点でショートが存在するために、恰も全く正常な結線との判断になってしまう。すなわち、プローブ電極とともにその直後をパッド状平面電極がC点、A点、B点、D点の順に移動し、これらの点に順次接触していくため、プローブ電極の電極ピンがB点に達したとき、A−Bをつなぐ電路を検査しようとすると、B点の電極ピンとアース側のパッド状平面電極との間に電流が流れ、A−Bが正常につながっているかのように判断される。この現象は、断線点Fが短絡点Eよりも左側にあるときに生じる現象である。断線点Fが短絡点Eよりも右側にあるときには、断線も短絡も通常のアルゴリズムで発見することができる。このように、例えば図8(c)に示す不具合がある場合などに、同図の左から右への片道スキャンのみでは、回路の不具合を発見することができず、判定を誤ることがあることがわかる。
FIG. 8 (c) shows the same circuit configuration as that of
そこで次に、上記のような判定の誤りを解決する手段と判定アルゴリズムについて説明する。プローブ電極とパッド状平面電極は、例えば左から右に向かう片道スキャンで、回路の不具合のほとんどは検出することができる。しかし例外的に、上記図8(c)に示すような不具合もあるため、片道スキャンのみでは検査の精度を高めるのに限度がある。そこで、プローブ電極が右から左に向かって戻るとき、すなわち復動時にも同様の検査を行うことにより、上記の問題を解決することができる。ただし、パッド状平面電極は右サイドにも具備させる必要があり、右から左へ向かってスキャンするときは、プローブ電極に追従させて右サイドのパッド状平面電極を移動させながら、これまで説明してきたとおりの検査を行う。このとき、左サイドのパッド状平面電極は、あらかじめ左側の原位置まで戻しておく。上記復動時の検査においては、短絡点Eは断線点Fよりも復動方向手前側にあるため、恰もD−B間に電路が存在しているかのように検出されるので、短絡の不具合が生じていることがわかる。また、電極ピンがA点を通過するときには電流が流れないので、断線の不具合が生じていることを確認することができる。左右のパッド状平面電極は、役目を果たすとき以外はプローブ電極と無関係の位置、例えば、あらかじめ左右に決められたパッド状平面電極の原点に待機させておく必要がある。
このように、プローブ電極を往復スキャンさせて測定することにより、理論的には全ての回路の断線・短絡を発見することができる。
Next, means for solving the above-described determination error and a determination algorithm will be described. The probe electrode and the pad-like planar electrode can detect most of the malfunctions of the circuit, for example, by a one-way scan from left to right. However, there is an exception as shown in FIG. 8C, and there is a limit to increase the accuracy of the inspection only by the one-way scan. Therefore, the above problem can be solved by performing the same inspection when the probe electrode returns from the right to the left, that is, during the backward movement. However, the pad-like planar electrode must also be provided on the right side.When scanning from right to left, the above description has been made by moving the pad-like planar electrode on the right side while following the probe electrode. Perform the inspection exactly as it was. At this time, the pad-like planar electrode on the left side is previously returned to the original position on the left side. In the inspection at the time of the backward movement, since the short-circuit point E is on the near side of the backward movement direction with respect to the disconnection point F, it is detected as if an electric circuit exists between D and B. It turns out that has occurred. Further, since no current flows when the electrode pin passes through the point A, it can be confirmed that a disconnection failure has occurred. The left and right pad-like planar electrodes need to be kept at a position unrelated to the probe electrode except when they play a role, for example, the origin of the pad-like planar electrode determined in advance on the left and right.
In this way, by making the probe electrode reciprocate and measure, it is theoretically possible to find the disconnection / short circuit of all the circuits.
図8(d)に示すパターン4は、A−BとC−Dの電路がそれぞれX軸に対し垂直に、かつ一直線状に形成され、A−B間の電路にX軸方向にクロスしかつA−B間の電路から絶縁されてE−Fの電路が形成されている例である。そして、A−B間の電路とE−F間の電路にG点で短絡が生じているものとする。B点とC点の間あるいは電路A−Bと電路E−Fの間に短絡が生じているかどうかは、C点に電圧をかけたときにB点に電流が流れるかどうかで判定することができる。次に電路A−Bと電路E−F間のG点というどこかの部分で短絡が起きていたとすると、A点に電圧をかけた時点でE点またはF点を介して電流が流れるので、上記の短絡が生じていることを検出することができる。スキャン方向は左右どちらからの場合でも同じ現象が生じ、短絡を発見することができる。 In the pattern 4 shown in FIG. 8 (d), the AB and CD electric circuits are each formed perpendicular to the X axis and in a straight line, cross the AB electric circuit in the X axis direction, and In this example, an EF electric circuit is formed by being insulated from the electric circuit between A and B. It is assumed that a short circuit occurs at point G in the electric circuit between A and B and the electric circuit between EF. Whether or not a short circuit has occurred between the point B and the point C or between the electric circuit AB and the electric circuit EF can be determined by whether or not a current flows through the point B when a voltage is applied to the point C. it can. Next, if a short circuit occurs at some point, point G between circuit A-B and circuit EF, current flows through point E or point F when voltage is applied to point A. It can be detected that the short circuit is occurring. The same phenomenon occurs regardless of whether the scanning direction is from the left or right, and a short circuit can be detected.
図8(e)に示すパターン5は、点A−Bを結ぶX軸方向の電路、点CからX軸方向に伸びたあとクランク状に曲がって点Dに至る電路、点F−Gを結ぶX軸方向の電路、点IからX方向に伸びてすぐに点F−G間につながる電路、点JからX方向に逆に伸びて点F−G間につながる電路、この電路につながる点Hを有し、かつ、点A−Bを結ぶ電路と点C−Dを結ぶ電路を結ぶ電路を有してなるものである。このパターン5において、点A−Bを結ぶ電路と点F−Gを結ぶ電路に短絡Eが生じていることを想定している。パターン5は複雑に見えるが、このようなパターンの電路であっても、これまで説明してきたパターンのどれかに相当し、これまで説明してきた判定アルゴリズムと同じアルゴリズムを適用して断線や短絡を判定することができる。
A
プリント基板に形成されている回路パターンの短絡個所や断線箇所は、外部から目視できる部分であれば目視により、あるいは画像処理方式によって検出することができる。しかし、例えば多層基板の層間において生じている短絡個所や断線箇所は、目視や画像処理方式によって検出することはできない。その点、本発明にかかる検査装置および検査方法によれば、目視や画像処理方式などによって検出することができない部位に生じている短絡個所や断線箇所も容易に検出することができる。また、一見して短絡や断線がないように見えて、実は短絡や断線が生じていることもよくあることであるが、本発明にかかる検査装置および検査方法によれば、このような不具合を発見することができる。 A short-circuit portion or a disconnection portion of the circuit pattern formed on the printed circuit board can be detected visually or by an image processing method as long as it is a portion that can be visually observed from the outside. However, for example, a short-circuited part or a broken part generated between layers of a multilayer substrate cannot be detected by visual observation or an image processing method. In that respect, according to the inspection apparatus and the inspection method according to the present invention, it is possible to easily detect a short-circuited portion or a broken portion occurring in a portion that cannot be detected by visual observation or an image processing method. Also, at first glance, it seems that there is no short circuit or disconnection, and in fact, it is often the case that a short circuit or disconnection has occurred. However, according to the inspection apparatus and inspection method according to the present invention, such a problem is not caused. Can be found.
以上説明した判定アルゴリズムを、プローブ電極が左から右方向にスキャンする場合について以下にまとめておく。
プリント基板の各独立した配線パターンをX−Y平面座標上で注視した場合、各独立した配線パターンの最左端ポイントにプローブ電極が接触し電極ピンに電圧を印加している状態であっても、配線パターンが正常である場合には電極ピンに電流は流れない。ここで電流が検知されると、どこかで配線パターンが短絡していることになる。次に、プローブ電極が右に向かって移動するとこれに追従してパッド状平面電極も右に向かって移動し、この移動方向最前端のポイントにパッド状平面電極が接触する。プローブ電極とパッド状平面電極が右に向かって移動することにより、電極ピンは新たなポイントに逐次接触し、パッド状平面電極はプローブ電極が通過していったポイントのすべてに接触する。電極ピンが新たなポイントに接触した瞬間にその電極ピンに電圧を印加し、そのときその電極ピンに電流が流れるかどうかで、断線や短絡が存在するかどうかを判定することができる。殆どの場合は、この片道スキャンで充分判定は可能であるが、1枚のプリント基板全体としての良否判定の確度は100%ではない。判定結果を100%満足のいくものとするために、プローブ電極の復動時に同様の測定を行うことにより、満足のいく判定結果を得ることができる。プリント基板の裏面側についても同様の測定を行い、断線、ショートなどの欠陥を判定する。
The determination algorithm described above is summarized below when the probe electrode scans from left to right.
When each independent wiring pattern of the printed circuit board is observed on the XY plane coordinates, even if the probe electrode is in contact with the leftmost point of each independent wiring pattern and a voltage is applied to the electrode pin, When the wiring pattern is normal, no current flows through the electrode pins. If a current is detected here, the wiring pattern is short-circuited somewhere. Next, when the probe electrode moves to the right, the pad-like planar electrode also moves to the right following this, and the pad-like planar electrode contacts the point at the foremost end in the movement direction. As the probe electrode and the pad-like planar electrode move to the right, the electrode pin sequentially contacts new points, and the pad-like planar electrode contacts all of the points through which the probe electrode has passed. A voltage is applied to the electrode pin at the moment when the electrode pin comes into contact with a new point, and whether or not a disconnection or a short circuit exists can be determined based on whether or not a current flows through the electrode pin. In most cases, this one-way scan can make a sufficient determination, but the accuracy of the pass / fail determination for the entire printed circuit board is not 100%. In order to make the determination result 100% satisfactory, a satisfactory determination result can be obtained by performing the same measurement when the probe electrode is moved backward. The same measurement is performed on the back side of the printed circuit board to determine defects such as disconnection and short circuit.
測定(検出)ポイントに接触した各電極ピンには、常に電圧をかけた状態にしておくのではなく、必要時に必要な時間長さの電圧をパルス的に印加するように制御する。この理由は、すでに述べたとおり、X軸に対し垂直方向(Y方向)に電路が形成された配線パターンの良否判定を可能ならしめるためである。パルス電圧を印加する順番は、列をなす電極ピンの一端側から他端側に向かう順番である。 Instead of always applying a voltage to each electrode pin in contact with the measurement (detection) point, control is performed so that a voltage having a required length of time is applied in a pulsed manner when necessary. This is because, as already described, it is possible to determine whether the wiring pattern in which the electric circuit is formed in the direction perpendicular to the X axis (Y direction) is good or bad. The order in which the pulse voltage is applied is the order from one end side to the other end side of the electrode pins forming the row.
各電極ピンに電圧がかかった状態でグリッドポイントに接触するときにそれぞれの電極ピンに電流が流れるかどうか、かつ、理論的に判断できるところであるかどうかで、被測定基板の合否を判定する。個々に独立した回路の最左端(プローブ進行方向最前端)あるいは最上端(Y方向の一側端)のグリッド変換点は、プローブスキャン時にどのような位置、タイミングにおいても電流は流れない。電流が流れるとすれば、どこかでショートが存在することになる。最左端以外の電路ポイントでは、電圧を印加しても電流が流れなければ断線と判断される。一見複雑に見える配線パターンのプリント基板でも、この判断基準を適用することができる。プリント基板の裏面に形成された配線パターンの検査も同様である。X軸方向に対して垂直方向の配線パターンの場合は、電極ピンの番号が若い方は電流が流れないのが普通である。各電極ピンとパッド状平面電極を右から左に向かってスキャンさせるときには、最右端部分にて上記理論を当てはめて判断する。 The pass / fail of the substrate to be measured is determined based on whether or not a current flows through each electrode pin when it is in contact with the grid point in a state where a voltage is applied to each electrode pin, and whether or not it can be theoretically determined. The grid conversion point at the left end (front end in the probe traveling direction) or the top end (one side end in the Y direction) of each independently circuit does not flow current at any position and timing during probe scanning. If current flows, there will be a short circuit somewhere. At an electric circuit point other than the leftmost end, if no current flows even when a voltage is applied, it is determined that the circuit is disconnected. This criterion can be applied even to a printed circuit board having a seemingly complicated wiring pattern. The same applies to the inspection of the wiring pattern formed on the back surface of the printed circuit board. In the case of a wiring pattern perpendicular to the X-axis direction, it is normal that no current flows when the electrode pin number is smaller. When scanning each electrode pin and the pad-like planar electrode from right to left, the above-mentioned theory is applied to the determination at the rightmost end portion.
図9は、測定データ判定のイメージを示すもので、図9(a)は、プローブ電極のスキャン過程での電流発生の有無をアナログ波形的に処理した場合を示す。横軸は各X軸座標位置での測定点である。P0、Pnは列をなして配列された電極ピンのうち両端の電極ピンを示す。縦向きの複数の山形波形は、それぞれの位置で電流が発生していることを意味している。かかるイメージは、検査装置に装着したディスプレイで表示することもできる。 FIG. 9 shows an image of determination of measurement data, and FIG. 9A shows a case where the presence or absence of current generation in the scanning process of the probe electrode is processed in an analog waveform. The horizontal axis is a measurement point at each X-axis coordinate position. P0 and Pn indicate electrode pins at both ends among electrode pins arranged in a row. A plurality of vertical waveforms in the vertical direction means that current is generated at each position. Such an image can also be displayed on a display attached to the inspection apparatus.
図9(b)は、アナログ的処理をするのではなく、各X位置情報におけるそれぞれの電極ピンの電流発生の有無を「1」または「0」の2値に置き換え、数列的にメモリーに記憶させ場合の概念を示している。実際の判断は、この数列と正常パターン時の理論的数列の相違の有無によって判定する。 In FIG. 9B, instead of performing analog processing, the presence / absence of current generation at each electrode pin in each X position information is replaced with a binary value of “1” or “0”, and stored in memory in a numerical sequence. The concept is shown. The actual judgment is made based on whether or not there is a difference between this number sequence and the theoretical number sequence in the normal pattern.
被測定プリント基板の各測定ポイントは、変換基板上では2.54mmまたは1.27mmピッチの格子状に変換されることが望ましい。しかし最近の電子デバイスの超小型化あるいは細密化傾向に伴い、変換基板上での全ポイントのグリッド化は非常に難しいものになりつつある。BGAタイプのICなどはその最たる例である。この傾向はさらに進みつつあり、CSPタイプのICの開発においては益々その傾向が強くなるものと判断できる。この傾向の中で変換基板の全てのポイントをグリッド化しようとすれば、変換基板そのものは非常な多層化になってしまうために、非常に高額なものになってしまうという問題点があると同時に、現在は何とか対応できているとしても、近い将来新技術が生まれない限り対応は難しくなると想像できる。この対策として、これらの特定な部分だけに限定して、変換基板のオフ・グリッド化対応を可能にした考えを創出した。次にその対応策を説明する。 Each measurement point of the printed circuit board to be measured is preferably converted into a lattice shape with a pitch of 2.54 mm or 1.27 mm on the conversion substrate. However, with the recent trend toward miniaturization or miniaturization of electronic devices, it is becoming very difficult to form a grid of all points on a conversion substrate. A BGA type IC is a prime example. This tendency is further progressing, and it can be judged that the tendency becomes stronger in the development of CSP type ICs. In this trend, if all the points of the conversion board are made into a grid, the conversion board itself becomes very multi-layered, so that there is a problem that it becomes very expensive. Even if we can manage it now, we can imagine that it will be difficult unless new technologies are born in the near future. As a countermeasure, we have created an idea that enables the conversion board to be off-grid only in these specific parts. Next, the countermeasure will be described.
図10において、四角に囲まれた部分(クロスハッチング部:BGAエリアと称する)については、変換基板上でもBGAが実装されるパターンのままを真上(裏面にある場合は真下)に写し取る形で、変換基板にパターン形成する。ただし、当然グリッド変換されていないため、スキャン時にその部分での電極ピンは必ずしも適切に各点に接触することができないことは当然考えられる。しかし、このBGAエリアから派生している他端の回路ポイントをグリッド変換するときに、あるルールの導入を持って変換させ、そしてそれに電極ピンとパッド状平面電極の動かし方に特殊制御をすることにより、上記の問題を解決することができる。以下にこれを説明する。 In FIG. 10, a portion surrounded by a square (cross-hatched portion: referred to as a BGA area) is copied directly above the pattern on which the BGA is mounted even on the conversion board (directly under the back surface). Then, a pattern is formed on the conversion substrate. However, since the grid conversion is not naturally performed, it is naturally considered that the electrode pins in that portion cannot always properly contact each point during scanning. However, when grid conversion is performed on the circuit point at the other end derived from this BGA area, it is converted with the introduction of a certain rule, and it is specially controlled to move the electrode pins and pad-like planar electrodes. The above problem can be solved. This will be described below.
○で囲んだ符号A,B,CはそれぞれBGA−ICとする。このうちCは裏面より実装されるICとする。まず、オフ・グリッド変換部分が在る変換基板であるなしに関わらず、通常のテストと同じに一往復のスキャンテストをする。その際は、BGA−ICから派生(帰着)する電路についてのテストは完全なものではない。部分的に判定出来ない電路もある。そのために2回目の往復スキャンを行わせる。このときは、パッド状平面電極の動きが次に説明するように特殊な動きになる。被検査プリント基板の左右において上下にあるパッド状平面電極は互いに同じ動きすなわち同期的な動きをする。 The symbols A, B, and C surrounded by ○ are BGA-IC. Of these, C is an IC mounted from the back side. First, a one-way scan test is performed in the same way as a normal test, regardless of whether or not the conversion substrate has an off-grid conversion portion. In that case, the test on the electric circuit derived (reduced) from the BGA-IC is not perfect. Some electric circuits cannot be determined partially. Therefore, the second round-trip scan is performed. At this time, the movement of the pad-like planar electrode becomes a special movement as described below. The pad-like planar electrodes on the upper and lower sides of the printed circuit board to be inspected move in the same manner, that is, synchronously.
まず、左から右に向かってスキャンを始めるものとする。被検査プリント基板の右側に設置されているパッド状平面電極は、「A」で示すBGA−ICの右側端に対応するA2線の位置まで移動させ、そのまま停止させておく。次に、プローブ電極と左側パッド状平面電極は一体的な動きをしながら被測定基板の左端から測定を開始する。このプローブ電極と左側パッド状平面電極の移動による測定方法はすでに説明した測定方法と同じであるが、この方法によれば、オフ・グリッド化したために通常の測定では発見することができないショートを主に発見することができる。そして、プローブ電極が「A」で示すBGA−ICに対応するA1線に達したときに、一旦移動も測定も中断する。他のBGA−ICについても同様の測定を行う。そこで次に「C」および「B」のICに絡む測定について説明する。上記右側パッド状平面電極は再び右側に向かって移動を始め、「C」で示すBGA−ICの右側端に対応するC2線の位置で停止させる。右側パッド状平面電極が移動している間は、プローブ電極および左側パッド状平面電極は停止状態のままにする。したがって、この間、測定は行わない。右側パッド状平面電極がC2線まで移動し停止した時点から、プローブ電極および左側パッド状平面電極はA1線の位置から右に向かって移動を開始し、前述のとおりの測定を行う。そして、C1線まで移動しながら測定し、C1線の位置に達したとき再度停止させる。次に、右側パッド状平面電極は再度右に向かって移動を開始し、「B」で示すBGA−ICの右側端に対応するB2線の位置で停止する。プローブ電極および左側パッド状平面電極は再度移動を開始し、プローブ電極がB1線に達するまで測定しながら移動する。このようにして、左側から右に向かっての移動と測定が終了する。しかしながら、以上のような片道のみのスキャンでは、測定データとして正確さに欠けるので、復路についても同じように測定するのが望ましい。復路の測定では、左側のパッド状平面電極を先行させて左側に移動させて所定位置で停止させ、次にプローブ電極と右側のパッド状平面電極を左側に向かって移動させながら測定する。BGA−ICが複数個あっても、同様に扱えばよい。以下に復路制御による測定を説明する。 First, it is assumed that scanning starts from the left to the right. The pad-like planar electrode installed on the right side of the printed circuit board to be inspected is moved to the position of the A2 line corresponding to the right end of the BGA-IC indicated by “A” and stopped as it is. Next, the measurement is started from the left end of the substrate to be measured while the probe electrode and the left pad-like planar electrode move integrally. The measurement method by moving the probe electrode and the left pad-like planar electrode is the same as the measurement method already explained. However, this method mainly causes short-circuits that cannot be detected by normal measurement because they are off-grid. Can be found in. When the probe electrode reaches the A1 line corresponding to the BGA-IC indicated by “A”, the movement and the measurement are temporarily interrupted. The same measurement is performed for other BGA-ICs. Therefore, the measurement related to the “C” and “B” ICs will be described below. The right side pad-like planar electrode starts to move toward the right side again and stops at the position of the C2 line corresponding to the right end of the BGA-IC indicated by “C”. While the right-side pad-like planar electrode is moving, the probe electrode and the left-side pad-like planar electrode remain in a stopped state. Therefore, no measurement is performed during this period. From the point of time when the right pad-like planar electrode moves to the C2 line and stops, the probe electrode and the left pad-like planar electrode start moving from the position of the A1 line to the right, and perform the measurement as described above. And it measures while moving to the C1 line, and when it reaches the position of the C1 line, it stops again. Next, the right pad-like planar electrode starts to move right again and stops at the position of the B2 line corresponding to the right end of the BGA-IC indicated by “B”. The probe electrode and the left pad-like planar electrode start moving again and move while measuring until the probe electrode reaches the B1 line. In this way, movement and measurement from the left side to the right end. However, since the one-way scan as described above lacks accuracy as measurement data, it is desirable to measure the return path in the same manner. In the return path measurement, the left pad-like planar electrode is moved to the left in advance and stopped at a predetermined position, and then the probe electrode and the right pad-like planar electrode are moved toward the left. Even if there are a plurality of BGA-ICs, they may be handled in the same manner. The measurement by the return path control will be described below.
復路制御による測定は、プローブ電極とパッド状平面電極が右側から左側に向かってスキャンを行いながら測定する。左側のパッド状平面電極が図10においてB1の位置に停止した時点で被検査プリント基板の最右端よりスキャンを開始し、測定する。このときの左右のパッド状平面電極およびプローブ電極の動き・測定ルールは、上に説明した左側から右に向かっての測定のときと同じで、左側の平面電極が先行して停止し、次に右側の平面電極とプローブ電極が移動しながら測定する、という動作を繰り返し行い、被検査プリント基板前面を検査する。このような一往復の動きで、BGA部オフ・グリッド化に対応することができる。 The measurement by the return path control is performed while scanning the probe electrode and the pad-like planar electrode from the right side to the left side. When the left pad-like planar electrode stops at the position B1 in FIG. 10, scanning is started from the right end of the printed circuit board to be inspected, and measurement is performed. The movement / measurement rules of the left and right pad-like planar electrodes and the probe electrode at this time are the same as the measurement from the left to the right explained above, and the left planar electrode stops first, then An operation of measuring while moving the right plane electrode and the probe electrode is repeated to inspect the front surface of the inspected printed circuit board. Such a reciprocating motion can cope with off-grid BGA.
ここで、検査装置の制御面で、もう一つコントロールしなければならないことがある。オフ・グリッド化した変換部分では、プローブ電極が通過するとき接触に不安定要素を抱えている。すなわち、プローブ電極が通過するY方向の位置に変換パッドが無い可能性がある。あるいは、時としてプローブ電極の電極ピンが二つの変換パッドの両方に接触しているときのデータを測定する懸念がある。よって、このような懸念のある場所でのデータ測定は避けるべきある。つまり図10で説明すると、第1回目の通常スキャン時にはBGAエリアにてはプローブ電極を変換パッドからフロートさせて(電気的に浮かして)おく必要がある。このことは基板ごとの運用・判定ソフトによって予めデータを組み込んでおけば、簡単に装置を制御することができる。例えば、「A」で示すBGA−ICのY方向の左右端を画する前記線A1と線A2の間にプローブ電極が位置しているときには、上記BGA−ICのX方向の端すなわち上下端を画する線A3と線A4の間に位置する数本の電極ピンはフロート状態にしておく必要がある。他のBGA−ICについても同じである。2回目のスキャン時にはこのエリアの電極ピンをフロート状態にする必要はないが、データの蓄積とその結果による断線・ショートの判断はしない。2回目の往復スキャン時の測定は、BGA−IC等の派生回路についてのみのデータ取りである。このスキャン以前のデータですでに判断は終了しているからである。 Here, another control may be necessary on the control side of the inspection apparatus. The off-grid conversion part has an unstable element in contact when the probe electrode passes. That is, there is a possibility that there is no conversion pad at the position in the Y direction where the probe electrode passes. Alternatively, sometimes there is a concern of measuring data when the electrode pin of the probe electrode is in contact with both of the two conversion pads. Therefore, data measurement should be avoided where there is such a concern. That is, referring to FIG. 10, it is necessary to float (electrically float) the probe electrode from the conversion pad in the BGA area during the first normal scan. This can be easily controlled by incorporating data in advance using operation / determination software for each board. For example, when the probe electrode is located between the line A1 and the line A2 that define the left and right ends of the BGA-IC in the Y direction indicated by “A”, the ends in the X direction of the BGA-IC, that is, the upper and lower ends are defined. Several electrode pins located between the line A3 and the line A4 to be drawn need to be floated. The same applies to other BGA-ICs. During the second scan, it is not necessary to float the electrode pins in this area, but data accumulation and determination of disconnection / short circuit based on the result are not performed. The measurement at the time of the second round-trip scan is data collection only for a derivative circuit such as BGA-IC. This is because the determination has already been completed for data before this scan.
段落「0062」「0063」で説明した制御・測定方式に代わる方式として次の方式も適用可能である。この方式はプローブ電極とパッド状平面電極の動きに特徴がある。まず、左側から右に向かうスキャンを開始するものとする。右側パッド状平面電極はA2線の位置まで移動させ停止させる。次にプローブ電極と左側パッド状平面電極を右に向かって移動させ、測定を開始する。プローブ電極と左側パッド状平面電極がA1線の位置まで達したら移動・測定を停止させると同時に原点位置すなわち被測定基板の左端位置まで一挙に戻す。一方、右側パッド状平面電極はA2線の位置から右側に移動させ、C2線の位置で停止させる。そこで測定を再スタートさせる。このときの測定開始位置は被測定基板の左端である。そして、測定しながらC1線の位置まで達したら、プローブ電極と左側パッド状平面電極を再び左側原点位置に戻す。次に、右側パッド状平面電極をB2線の位置まで移動させ、プローブ電極と左側パッド状平面電極を移動させながらB1線の位置に達するまで測定する。以上の一連の動作で被測定基板全体の測定を終了する。つまり、この測定方式では、右から左に向かう移動すなわち復動方向の移動とそれに伴う測定は行わない。本方式によるか前述の方式よるかは任意で、いずれであっても有効である。ただ、測定データを基にして合否判定は、あらかじめ制御方式が加味された上で処理されなければならない。 The following method can be applied as an alternative to the control / measurement method described in paragraphs “0062” and “0063”. This method is characterized by the movement of the probe electrode and the pad-like planar electrode. First, it is assumed that scanning from the left to the right is started. The right pad-like planar electrode is moved to the position of the A2 line and stopped. Next, the probe electrode and the left pad-like planar electrode are moved to the right, and measurement is started. When the probe electrode and the left pad-like planar electrode reach the position of the A1 line, the movement / measurement is stopped and simultaneously returned to the origin position, that is, the left end position of the substrate to be measured. On the other hand, the right side pad-like planar electrode is moved from the position of the A2 line to the right side and stopped at the position of the C2 line. Then restart the measurement. The measurement start position at this time is the left end of the substrate to be measured. Then, when reaching the position of the C1 line while measuring, the probe electrode and the left pad-like planar electrode are returned to the left origin position again. Next, the right side pad-like planar electrode is moved to the position of line B2, and measurement is performed until the position of the B1 line is reached while moving the probe electrode and the left side pad-like planar electrode. The measurement of the entire substrate to be measured is completed by the series of operations described above. That is, in this measurement method, movement from right to left, that is, movement in the backward movement direction and measurement associated therewith are not performed. Whether this method or the above-described method is used is arbitrary, and either method is effective. However, the pass / fail judgment based on the measurement data must be processed in advance with the control method taken into account.
次にBGA−ICから派生する電路と端子のグリッド変換ルールについて説明する。図10に示す禁止領域および図11(a)のパターン1においてハッチングで示した禁止領域でのグリッド変換は避ける。BGA−ICが表面に存在していても、裏面についても変換禁止領域とする。図11(a)で説明すると、プリント基板の配線パターンの一部が禁止領域にあっても、配線パターンの端部である測定点が禁止領域外にあれば問題ない。したがって、図11(a)の例では、A線、B線、C線は問題ない。D線はすべて禁止領域内にあるので、測定は避けなければならない。実際の配線パターン上ではめったにないことではあるが、ハッチングで示された禁止領域は、表面用・裏面用のそれぞれの変換基板についても同時に変換禁止領域になる。
Next, the grid conversion rule of the electric circuit derived from BGA-IC and a terminal is demonstrated. Grid conversion in the prohibited area shown in FIG. 10 and the prohibited area shown by hatching in the
また、図11(b)に示すパターン2は、BGA−ICから派生する電路パターンポイントが複数点ある例である。この場合は、禁止領域の左右に振り分けてグリッド変換するのも避けなければならないから、これをルールとする。
Moreover, the
以上述べたような2往復による測定は、それだけ工数がかかることになるが、本発明にかかる検査装置および方法を実施する上では致し方のないことである。既存の技術による検査では、上記BGA部分を検査するのに、別工程を設け、あるいは別の装置で行うのが通常である。したがって、結果的には時間がかかり、処理能力が限定されるため、新しい技術の開発が望まれている。本発明を適用するに当たり、検査対象基板の数量・寿命・検査精度の設定などを考慮して、コスト的に無理してでも完全オン・グリッド化した変換基板を用意するか、あるいは変換基板の低価格化を重視するかは、ユーザーの判断によることになる。 Although the measurement by two reciprocations as described above requires much man-hours, there is no way to implement the inspection apparatus and method according to the present invention. In the inspection using the existing technology, it is usual to provide a separate process or perform the inspection using a separate device in order to inspect the BGA portion. As a result, it takes time and processing capacity is limited, so the development of new technology is desired. In applying the present invention, considering the setting of the number of substrates to be inspected, the lifetime, inspection accuracy, etc., prepare a conversion board that is completely on-grid even if it is not cost effective, or low conversion board Whether to focus on pricing depends on the judgment of the user.
実際の使用上、2度目のスキャン時に、BGA−ICのオフ・グリッド変換部分にフィルム状の絶縁紙を貼る手段がある。この方法によれば、スキャン時に平面電極の動きを特殊制御する必要はない。絶縁紙を貼ったりはがしたりすればよいので、一見簡単なようであるが、裏面に付いても対応しなければならない。
以上述べた、パッド状平面電極の複雑な制御理由と、変換禁止領域設定の考え方は想定アルゴリズムにのっとって考えれば理解することができる。
In actual use, there is a means for attaching a film-like insulating paper to the off-grid conversion portion of the BGA-IC during the second scan. According to this method, it is not necessary to specially control the movement of the planar electrode during scanning. At first glance, it may be easy to apply or peel off the insulation paper, but it must be handled on the back.
The above-described complicated control reason for the pad-like planar electrode and the concept of setting the conversion prohibited area can be understood by considering the assumption algorithm.
1 検査対象プリント基板
2 グリッド変換ボード
3 異方性導電シート
4−1 プローブ電極
4−2 プローブ電極
41 電極ピン
42 電極ピン
5−1 パッド状平面電極
5−2 パッド状平面電極
5−3 パッド状平面電極
5−4 パッド状平面電極
7 リニアスケール
DESCRIPTION OF
Claims (11)
他の駆動源により検査対象プリント基板の測定点に接触しかつ測定点との接触を維持しながら上記検査対象プリント基板に沿って移動させられるパッド状平面電極と、
上記プローブ電極の駆動源およびパッド状平面電極の駆動源の動作を制御する制御手段と、を有していて、
上記制御手段は、検査対象プリント基板に沿って上記プローブ電極を移動させるとともにこのプローブ電極の移動に追従して上記パッド状平面電極を移動させるように上記各駆動源を制御するように構成され、
上記各プローブ電極の電極ピンが接触する検査対象プリント基板の測定点と上記パッド状平面電極が接触する被測定プリント基板の測定点との間の電気的導通を測定することによってこれら測定点間の欠陥を判定する判定手段を有していることを特徴とするプリント基板検査装置。 A probe electrode in which a plurality of electrode pins are arranged in a row so as to be able to come into contact with a corresponding measurement point on the inspection target printed circuit board, and a drive source for moving the probe electrode along the inspection target printed circuit board;
A pad-like planar electrode that is moved along the inspection target printed circuit board while being in contact with the measurement point of the inspection target printed circuit board by another driving source and maintaining the contact with the measurement point;
Control means for controlling the operation of the probe electrode drive source and the pad-like planar electrode drive source,
The control means is configured to control the drive sources so as to move the probe electrode along the printed circuit board to be inspected and to move the pad-like planar electrode following the movement of the probe electrode,
By measuring the electrical continuity between the measurement point of the printed circuit board to be in contact with the electrode pin of each probe electrode and the measurement point of the printed circuit board to be contacted with which the pad-like planar electrode contacts, A printed circuit board inspection apparatus having a determination means for determining a defect.
パッド状平面電極を検査対象プリント基板の測定点に接触させかつ測定点との接触を維持しながら上記プローブ電極の移動に追従させて上記検査対象プリント基板に沿って移動させ、
上記各プローブ電極の電極ピンが接触する検査対象プリント基板の測定点と上記パッド状平面電極が接触する被測定プリント基板の測定点との間の電気的導通を測定することによってこれら測定点間の欠陥を判定することを特徴とするプリント基板検査方法。 Moving a probe electrode having a plurality of electrode pins arranged in a row so as to be able to contact a corresponding measurement point of the inspection target printed circuit board along the inspection target printed circuit board;
The pad-like planar electrode is brought into contact with the measurement point of the printed circuit board to be inspected and moved along the printed circuit board to be inspected following the movement of the probe electrode while maintaining the contact with the measurement point,
By measuring the electrical continuity between the measurement point of the printed circuit board to be in contact with the electrode pin of each probe electrode and the measurement point of the printed circuit board to be contacted with which the pad-like planar electrode contacts, A printed circuit board inspection method characterized by determining a defect.
Priority Applications (1)
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CN117665543A (en) * | 2024-01-31 | 2024-03-08 | 中国电子产品可靠性与环境试验研究所((工业和信息化部电子第五研究所)(中国赛宝实验室)) | Flying probe testing device |
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2005
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