JP2008170365A - 基板検査装置、検査ユニット及び基板検査方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 複数の配線パターンが形成される単位基板を複数のマトリクス状に配置して形成されるシート基板の電気的特性を測定し、該単位基板の良否を検査する基板検査装置であって、前記シート基板内の前記各単位基板の位置情報を検出するための位置検出手段と、前記単位基板の複数の所定検査点に導通接触する複数の接触子を備えてなる検査治具を複数有するとともに、該複数の検査治具を互いに相対的に移動させる移動手段を有する検査ユニットと、前記位置検出手段が検出する位置情報を受け取り、該位置情報を基に前記移動手段の制御を行う制御手段と、を有することを特徴とする。
【選択図】 図6
Description
尚、本発明は、プリント配線基板に限らず、例えば、フレキシブル基板、多層配線基板、及び半導体パッケージ用のパッケージ基板やフィルムキャリアなど種々の基板における電気的配線の検査に適用でき、本明細書では、それら種々の配線基板を総称して「基板」という。
これは、ビルドアップ構造により製造される基板は、各層を積層する際に、高温圧着により固着されるため、基板を構成する基材が収縮することになるが、この収縮の際に生じる収縮誤差によるため、必ずしも設計どおりに製作されない問題点がある。
このような検査点の位置ずれがあると、プローブが検査点から外れてしまい、正確な検査ができないため、検査点の位置ずれに如何に対処するかが技術的課題となっている。そして、この課題は、配線パターンの細密化に伴いより深刻化している。
請求項2記載の発明は、前記検査ユニットは、基準となる一の検査治具が基準治具として設定されており、前記制御手段は、前記位置検出手段が検出する各単位基板の位置情報から、前記基準治具に対応する単位基板における基準位置情報を選出し、他の単位基板に対応する位置情報と該基準位置情報を比較し、その離間距離を算出し、前記離間距離を前記移動手段の動作距離とすることを特徴とする請求項1記載の基板検査装置を提供する。
請求項3記載の発明は、前記検査ユニットは、前記シート基板の一列又は一行に配置される複数の単位基板に対応する検査治具を有するように具備されていることを特徴とする請求項1記載の基板検査装置を提供する。
請求項4記載の発明は、複数の配線パターンが形成される単位基板を複数のマトリクス状に配置して形成されるシート基板の電気的特性を測定し、該単位基板の良否を検査する基板検査装置に用いられる検査ユニットであって、一端が前記単位基板の配線パターン上に設けられる検査点に導通接触するとともに、他端が前記基板検査装置の電極部に導通接触する複数の接触子と、前記複数の接触子を保持する保持体からなる検査治具を複数有し、前記複数の検査治具は、該検査治具同士を相対的に移動させる移動手段を介して接続されていることを特徴とする検査ユニットを提供する。
請求項5記載の発明は、前記移動手段は、一の検査治具に対して他の検査治具が相対的に移動するように設けられていることを特徴とする請求項4記載の検査ユニットを提供する。
請求項6記載の発明は、複数の配線パターンが形成される単位基板が複数のマトリクス状に配置して形成されるシート基板に対して、該単位基板の配線パターン上に設定される複数の検査点に電気的に接触する複数の接触子を備えてなる検査治具を複数有する検査ユニットを用いて、各単位基板の電気的特性を測定し、該単位基板の良否を検査する基板検査方法であって、前記シート基板内の複数の単位基板の各位置情報を測定し、前記各位置情報から、前記検査ユニット内の一の検査治具に対応する単位基板の位置情報を基準位置情報と定め、前記基準位置情報と残りの位置情報との離間距離情報を算出し、前記離間距離情報を基に前記検査ユニットの検査治具間の距離を調整することを特徴とする基板検査方法を提供する。
請求項2記載の発明によれば、検査ユニットが基準となる一の検査治具が基準治具として設定され、位置検出手段が検出する各単位基板の位置情報から、基準治具に対応する単位基板における基準位置情報を選出し、他の単位基板に対応する位置情報と該基準位置情報を比較し、そのずれ量を算出し、ずれ量分を移動手段の動作距離とするので、基準単位基板と他の単位基板との相対的な距離を算出して、検査ユニットをシート基板に押圧することになる。このため、単位基板に対して正確に且つ精度良く検査治具を押圧することができる。
請求項3記載の発明によれば、検査ユニットが、シート基板の一列又は一行に配置される複数の単位基板に対応する検査治具を有するように具備されているので、シート基板の一列又は一行毎に検査を行うことができるので、シート基板に対して効率よく検査ユニットを押圧させることができる。
請求項5記載の発明によれば、移動手段は一の検査治具に対して他の検査治具が相対的に移動するように設けられているので、一の検査治具からのずれ量を算出することにより位置補正を行うことができる。このため、複数の単位基板が形成されるシート基板を効率よく検査することができる。
本発明に係る基板検査装置は、複数の配線パターンが形成される単位基板が複数のマトリクス状に配置して形成されるシート基板を検査対象としている。
このシート基板1は、図1に示される如く、検査対象となる複数の単位基板2が複数行複数列のマトリクス状に形成される。このシート基板1は、検査処理等が行われた後に、単位基板2ごとに分割されるようになっている。
各単位基板2は同様の複数の配線パターンを有して形成されている。図1に示すシート基板1では、単位基板2が3行、12列の構成で形成されている。単位基板2が形成される行数については、後述する検査ユニットがシート基板1に導通接触した際に、中央位置に配置される(基準となる)単位基板2を決定しやすいように奇数行(3行、5行等)のものが好ましい。
なお、本明細書及び各図では説明の便宜のため、シート基板1の列方向をx方向とし、列方向に直交する行方向をy方向とし、シート基板1の平面に対して垂直方向(法線方向)をz方向とすることとする。
また、シート基板1の各列の3つの単位基板2について、中央の単位基板を指すときは符号「2B」を用い、左側(x方向マイナス側)の単位基板を指すときは符号「2A」を用い、右側(x方向プラス側)の単位基板を指すときは符号「2C」を用いることとする。
この基板検査装置は、図3に示される位置検出手段10と、図4に示される検査部20とを備えており、位置検出手段10において単位基板2毎の位置を検出して、この検査した位置情報を基に検査部20で用いられる検査ユニット21の位置補正を行い、検査ユニット21を精度良く且つ正確に単位基板2の検査点に導通接触させることを目的にしている。
この位置検出手段10が検出した位置情報は、制御手段(図示せず)に送信される。
尚、基板保持機構30は、その保持部31によりシート基板1を保持した状態で、シート基板1をx方向、y方向、z方向に移送するとともにz軸回りθ回転させる機能を有していてもよい。
この位置検出手段10が行う位置検出の方法は、単位基板2毎に形成されている所定の点(アライメントマーク)の位置検出を行う。
例えば、図2で示されるシート基板2では、単位基板2の角部近傍に形成される配線パターンの一部であるマーク40を用いることができる。2つのマーク40は、図2で示される如く、単位基板2の角部で対称の位置にあることが好ましい。角部の対称の位置に配置されるマーク40を用いることによって、単位基板2の位置を、x座標位置、y座標位置、z軸回りθ回転位置を求めることができるからである。
尚、このマーク40は、2つを用いることにより単位基板2の回転位置を検出することができれば、その位置は特に限定されない。
たとえば、図2で示されるシート基板1の横列3つの単位基板2の場合であれば、中央の単位基板2Bとその左右に配置される単位基板2Aと単位基板2Cとの位置情報を検出する。この場合、中央の単位基板2Bを基準位置として、単位基板2Aと単位基板2Cとの位置関係を取得する。このため、取得される位置情報は、基準となる単位基板2Bの位置情報と、この基準となる単位基板2Bから2つの単位基板2Aと2Cの位置情報(基準単位基板以外の単位基板の相対的な位置情報)を取得することになる。
このように、位置検出手段10は、基準となる単位基板2が有する位置情報と、他の単位基板2が有する基準単位基板からの位置情報を取得することになる。
なお、この実施形態の説明では、図2で示される横3列に配置される単位基板2を1つの検査単位に設定するとともに真ん中の単位基板2を基準単位基板とする場合の説明を行っているが、縦横に配列される数は限定されるものではなく、さらに、基準となる一の単位基板2を設定すれば、他の単位基板2の数は特に限定されるものではなく、任意に設定される。
尚、この撮像カメラ11による位置情報を検出する方法は、撮像カメラ11がシート基板1又は単位基板2の全体を撮像した撮像画像からマーク40を画像認識技術によって、マーク40の位置を検出するように設定することもできるし、撮像カメラ11自体に位置情報を検出するように設定し、撮像カメラ11がマーク40を検出した場合に、その位置をこのマーク40の位置情報として検出するように設定することもできる。
尚、具体的な位置検出手順では、シート基板1の各列内における単位基板2毎の2つのマーク40に基づいて、単位基板2の位置情報が検出され、基準単位基板2(図2では単位基板2B)を基準とした位置情報が、他の単位基板2毎に求められる。
位置検出手段10が検出した位置情報は、後述する制御手段へ送信される。
この検査ユニット21は、図示しない駆動機構によって、シート基板1と接触・離反されるようになっている。
なお、この検査ユニット21は、シート基板1の裏側表面に配置され、シート基板1の裏側表面の検査点に対しても導通接触するように設けられることもできる。
一の検査治具22は、上記の如く、シート基板1の一の単位基板2に対応するように設けられている。この検査治具22は、単位基板2の検査点3に導通接触するプローブ23を有している。
このプローブ23は、可撓性及び導電性を備える針状又は棒状に形成されており、一端が検査点3と導通接触し、他端が制御手段と電気的に接続される電極部(図示せず)と導通接触する。プローブ23は、単位基板2の検査点3毎に配置されており、検査点3の数だけプローブ23が存在することになる。
この検査治具22は、複数のプローブ23を保持するために、プローブ23の一端近傍においてプローブ23を保持する保持孔が形成される第一保持板と、プローブ23の他端近傍においてプローブ23を保持する保持孔が形成される第二保持板を有している。なお、プローブ23は、第一保持板と第二保持板の間に形成される空間において、検査点3と電極部との間で押圧されることによって、接触状態となる撓んだ湾曲形状に形成されることになる。
さらに、図5で示される検査ユニット21では、横一列に配列される検査ユニット21を説明したが、縦一列または、正方形や長方形などのマトリクス状に検査治具22を配列することもできる。
なお、基準治具が配置される位置は、上記の如き特に限定されないが、検査ユニット21が形成される形状の中心に位置する検査治具22を基準治具に設定することが好ましい。このように、検査ユニット21に配置される複数の検査治具22のうち中心に配置される検査治具22を基準治具に設定することによって、検査対象の単位基板2間の離反距離を、検査治具22間に調整し易くなるからである。
図6は、検査ユニットの一実施形態を示す図であり、図6(a)では検査治具間の隙間の幅を調整することができるようにスライド機構が設けられている。このスライド機構は、後述する制御手段に接続されて、スライド機構の幅の増減を調整する。このため、このスライド機構の幅の増減によって、検査治具22Bと検査治具22Aの離間距離と、検査治具22Bと検査治具22Cとの離間距離を調整することができる。
このようなスライド機構は、その長さを調整して伸縮することのできる機構であれば特に限定されるものではなく、例えば、印加電圧の大きさに応じて可変長(体積変化)するピエゾ素子を用いることができる。
この場合、ピエゾ素子に印加される電圧が制御手段によって制御されることになり、この電圧制御を行うことにより検査治具と基準治具の距離の制御を行うことができる。
この図6(b)では、回転螺子24A1が、内部に螺旋状溝(図示せず)を有する保持体24A2に螺合されて収容されるとともに、検査治具22Aと接続されている。この回転螺子24A1が回転することによって、検査基板22Aが矢印24A方向に可動することになる。また、この回転螺子24A1は回転駆動機構24A3(例えば、モータ)に接続されており、この回転駆動機構24A3の回転数により検査治具22Aの移動距離を調整制御することができる。
また、検査治具22Cも同様に、回転螺子24C1、保持体24C2や回転駆動機構24C3を有しており、検査治具22Cも基準治具22Bに対して所定の距離を有するように、矢印24C方向に移動する距離を調整制御されている。
この場合、回転駆動機構の回転を制御手段が制御することによって、検査治具の移動距離を制御することになる。
尚、この離間距離は、特に限定されるものではなく、その製造されるシート基板1に左右されるが、約50μmを有している。
この制御手段は、位置検出手段10が検出した位置情報を記憶する記憶手段と、記憶手段に記憶される位置情報などを用いて移動手段24を駆動させる距離を算出する算出手段を少なくとも有している。
制御手段の具体的動作は、記憶手段に記憶される位置情報を基に算出手段が、移動手段24が移動するための距離を算出することになる。
次に、制御手段は、検査ユニット21によって基準単位基板と同時に検査される全ての他の単位基板の位置情報を求め、基準単位基板の位置情報(基準位置情報)と他の単位基板との位置情報(他の位置情報)が夫々確認される。このとき、制御手段は、基準位置情報と他の位置情報を確認することによって、基準位置情報と他の位置情報との離間距離を把握する。このことによって、シート基板1上の基準単位基板と他の単位基板の離間距離を把握することができる。
このため、制御手段は、基準治具と検査治具が、対応する基準単位基板と単位基板と同じ離間距離となるように、移動手段へその動作を促す調整制御を行うことになる。
尚、この制御手段が行う制御調整は、基準治具と検査治具毎に行われる。このため、図5や図6で示される如き検査ユニットであれば、真ん中の基準治具22Bと左側の検査治具22Aの離間距離が調整されるとともに、基準治具22Bと右側の検査治具22Cの離間距離が調整されることになる。
具体的には、基準位置情報と他の位置情報との離間距離が、初期離間距離よりも短ければ、その短い距離分だけ移動手段が基準治具と検査治具を近づけるように動作する。また一方で、基準位置情報と他の位置情報との離間距離が、初期離間距離よりも長ければ、その長い距離分だけ移動手段が基準治具と検査治具を遠ざけるように動作する。
以上が本発明の基板検査装置及び基板検査ユニットの説明である。
図7は、本発明にかかる基板検査方法についてのフローチャートである。
まず、検査対象となるシート基板1を準備する。このシート基板1には、単位基板2が複数マトリクス状に配置して形成されている(図1参照)。
この場合、検査ユニット21は、シート基板1に対して、一回の検査において、シート基板1の横一列に配置される3つの単位基板2を検査することができるように、3つの検査治具22が横一列に配置される(図5参照)。
またこの場合、シート基板1の横一列の3つの単位基板2のうち中心に位置する単位基板(中央にある単位基板2B)が基準単位基板として設定されるとともに、検査ユニットにおいて複数の検査治具の中心に配置されることになる検査治具(図5では、真ん中に位置する検査治具22B)が基準治具として設定される(S1)。
このとき、シート基板1の横一列に配置される3つの単位基板2の位置情報を一つの検査単位として取得する。この場合、横一列の中央の単位基板を基準単位基板の位置情報として取得するとともに、左右の単位基板2の位置情報をその基準単位基板と同時に検査される単位基板の位置情報として取得する。
尚、これら取得された位置情報は、制御手段の記憶手段へ送信される。
このとき、検査部20の検査ユニット21は、シート基板1の横一列の3つの単位基板2を同時に検査するための3つの検査治具22を備えている。このため、検査部20では3つの単位基板2を同時に検査することになる。
ここで、制御手段は、検査対象となる3つの単位基板の位置情報を把握するとともに、基準となる基準単位基板の位置情報(基準位置情報)を特定し、検査ユニット21で同時に検査される基準単位基板以外の単位基板の位置情報を把握し、基準位置情報と他の位置情報との離間距離を求める(S3)。
制御手段が離間距離を求めると、その離間距離情報を基に、移動手段を駆動させるための信号を移動手段へ送信する。
このとき、図5で示される検査ユニット21は、3つの検査治具を有しており、真ん中の検査治具が基準治具22Bとして設定されている。このため、左側の検査治具22Aと基準治具22Bとの離間距離情報に応じて、移動手段24が離間距離を調整する。また同時に、右側の検査治具22Cと基準治具22Bとの離間距離情報に応じて、移動手段24が離間距離を調整する。
この場合、検査対象のシート基板1上の基準単位基板2Bと左側に配置される単位基板2Aとの離間距離と、検査ユニット21の基準治具22Bと検査治具22Aとの離間距離が等しくなる。また同時に、検査対象のシート基板1上の基準単位基板2Bと右側に配置される単位基板2Cとの離間距離と、検査ユニット21の基準治具22Bと検査治具22Cとの離間距離が等しくなる。
このとき、基準治具と基準単位基板のみが位置合わせされるが、他の検査治具と単位基板は基準からの離間距離により位置合わせがなされていることになる。このため、基準治具と基準単位基板の位置合わせが行われることによって、他の検査治具と単位基板との位置合わせを行う手間を省くことができる。
尚、検査が実施されて終了すると、検査ユニット21がシート基板1から離され、次の検査対象となる基準単位基板と他の単位基板の検査のために、これらの位置情報を基に制御手段から送信された制御信号によって、移動手段が調整制御される。
そして、この調整制御により、検査ユニット21の検査治具22が検査対象の単位基板と同様の離間距離を有するように設定されることになる。
尚、シート基板1上の検査対象となる横一列に配置される単位基板2が全ての検査が終了するまで、上記の如き検査が繰り返し行われることになる。
本実施例では、検査治具が横一列に配列される検査ユニットの場合を説明したが、検査治具が縦一列に配置される検査ユニットや、検査治具が横数列で縦数列のマトリクス状に配列される検査ユニットに形成される場合も、ある基準の検査治具を設定することで同様に検査を行うことができる。
このように治具を可動式に形成することによって、検査対象に対して検査ユニットが接触する場合の接触パス率(一回目で所定の検査点に接触子を接触させる確立)を極めて向上させることができる。
以上が本発明にかかる基板検査方法の説明である。
10・・・位置検出部
2・・・・単位基板(基準単位基板)
20・・・検査部
21・・・検査ユニット
22・・・検査治具(基準治具)
Claims (6)
- 複数の配線パターンが形成される単位基板を複数のマトリクス状に配置して形成されるシート基板の電気的特性を測定し、該単位基板の良否を検査する基板検査装置であって、
前記シート基板内の前記各単位基板の位置情報を検出するための位置検出手段と、
前記単位基板の複数の所定検査点に導通接触する複数の接触子を備えてなる検査治具を複数有するとともに、該複数の検査治具を互いに相対的に移動させる移動手段を有する検査ユニットと、
前記位置検出手段が検出する位置情報を受け取り、該位置情報を基に前記移動手段の制御を行う制御手段と、を有することを特徴とする基板検査装置。 - 前記検査ユニットは、基準となる一の検査治具が基準治具として設定されており、
前記制御手段は、
前記位置検出手段が検出する各単位基板の位置情報から、前記基準治具に対応する単位基板における基準位置情報を選出し、
他の単位基板に対応する位置情報と該基準位置情報を比較し、その離間距離を算出し、
前記離間距離を前記移動手段の動作距離とすることを特徴とする請求項1記載の基板検査装置。 - 前記検査ユニットは、前記シート基板の一列又は一行に配置される複数の単位基板に対応する検査治具を有するように具備されていることを特徴とする請求項1記載の基板検査装置。
- 複数の配線パターンが形成される単位基板を複数のマトリクス状に配置して形成されるシート基板の電気的特性を測定し、該単位基板の良否を検査する基板検査装置に用いられる検査ユニットであって、
一端が前記単位基板の配線パターン上に設けられる検査点に導通接触するとともに、他端が前記基板検査装置の電極部に導通接触する複数の接触子と、前記複数の接触子を保持する保持体からなる検査治具を複数有し、
前記複数の検査治具は、該検査治具同士を相対的に移動させる移動手段を介して接続されていることを特徴とする検査ユニット。 - 前記移動手段は、一の検査治具に対して他の検査治具が相対的に移動するように設けられていることを特徴とする請求項4記載の検査ユニット。
- 複数の配線パターンが形成される単位基板が複数のマトリクス状に配置して形成されるシート基板に対して、該単位基板の配線パターン上に設定される複数の検査点に電気的に接触する複数の接触子を備えてなる検査治具を複数有する検査ユニットを用いて、各単位基板の電気的特性を測定し、該単位基板の良否を検査する基板検査方法であって、
前記シート基板内の複数の単位基板の各位置情報を測定し、
前記各位置情報から、前記検査ユニット内の一の検査治具に対応する単位基板の位置情報を基準位置情報と定め、
前記基準位置情報と残りの位置情報との離間距離情報を算出し、
前記離間距離情報を基に前記検査ユニットの検査治具間の距離を調整することを特徴とする基板検査方法。
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