JP2009121992A - 電子回路基板およびテスト装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の実装密度を向上させる電子回路基板とそのテスト装置を提供すること。
【解決手段】位置決めピンを有するテスト装置に装着してテストプローブの接触によりテストを行う複数のテストパッドを備えた電子回路基板において、テスト装置の位置決めピンに挿入して位置決めを行う基準貫通孔が形成され、テストパッドと基準貫通孔との距離が近くなるほどテストパッドの表面積が小さく形成されている。
【選択図】図１

Description

この発明は、電子回路基板およびテスト装置に関し、詳しくは、テストパッドを備えた電子回路基板およびテストパッドを介して電子回路基板のテストを行うテスト装置に関する。

被測定物の通電部分に接触子を接触させるテスト装置においては、プロービングパッドを保持するプローブカードと、被測定物であるチップが形成された半導体ウエハとに、熱膨張係数が互いに近い材質を用い、温度変化に影響されずに常にボンディングパッドにプロービングパッドを接触させるテスト装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

さらに、被測定物（電子回路基板）の通電部分（テストパッド）に接触子（テストプローブ）を接触させるテスト装置が知られている（図５から図７参照）。

図５に示すように、従来のテスト装置３００は、下側ピンボード１０４aと、上側ピンボード１０４bと、チェッカー本体１０６と、位置決めピン１０５と、テストプローブ１０２からなる。

そして、テスト時にはテスト装置３００に図７に示す基板１０１が収容される。
基板１０１の基準貫通孔１０８（図７）に位置決めピン１０５が挿入される。また、同時に他の位置決めピン１０５は、基板１０１の固定貫通孔１０９に挿入され、テストパッド１０３にテストプローブ１０２が接触する。

次に、上側ピンボード１０４bが下降してテストプローブ１０２が基板１０１表面のそれぞれのテストパッド１０３に接触する。
そして、チェッカー本体１０６によるテストが行なわれる。

ところで、電子部品１０７の基板１０１への実装は、半田付けによって行なわれ、基板１０１は、熱膨張し、温度低下とともに収縮する。収縮後の基板１０１は、大きさが加熱前の大きさと異なる。

基板１０１の伸縮がない場合には、図６（a）に示すように、テストプローブ１０２とテストパッド１０３は接触できる。
しかし、基板１０１の伸縮がある場合には、図６（b）に示すように、テストプローブ１０２はテストパッド１０３と接触せず、テストをすることができない。
そのため、基板１０１が伸縮してもテストプローブ１０２が接触できるようにテストパッド１０３の表面積を拡大しておくことが必要である。

そこで、図７に示すように、従来の基板１０１には、拡大された表面積を有するテストパッド１０３が形成されていた。

特開平１０−１１１３１５

このように従来のテストパッドは、基板の熱による伸縮によっても正しくテストプローブに接触できるように、あらかじめ拡大された表面積で基板全面に形成されている。そのため、テストパッドの占有面積が大きくなり基板上にある電子部品の実装密度が小さくなるという問題点があった。

この発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、基板上の部品実装面積を広く取ることができ、基板の実装密度を向上させる電子回路基板とそのテスト装置を提供するものである。

この発明は、テストプローブによって接触される複数のテストパッドと、位置決めピンの挿入により位置決めされる基準貫通孔とを備え、テストパッドは、基準貫通孔との距離が近くなるほど表面積が小さく形成されていることを特徴とする電子回路基板を提供するものである。

この発明の電子回路基板によれば、基板の熱による伸縮は基準貫通孔から離れるほど大きく、近いほど小さい点に着目し、基板の熱による伸縮の大きさに対応させてテストパッドが基準貫通孔に近いほど小さい表面積を有するようにしている。従って、基板上の部品実装面積を広く取ることができ、基板の実装密度を向上させることができる。

この発明による電子回路基板は、テストプローブによって接触される複数のテストパッドと、位置決めピンの挿入により位置決めされる基準貫通孔とを備え、テストパッドは、基準貫通孔との距離が近くなるほど表面積が小さく形成されていることを特徴とする。

この発明による電子回路基板は、プリント配線基板や、モジュール基板などを含む。
プリント配線基板は、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂などの熱硬化性樹脂を紙、合成繊維布、ガラス布およびガラス不織布などの基材に塗布含浸・乾燥させたもの（プリプレグ）を積み重ね、必要に応じて銅箔（通常１８μｍまたは３５μｍ厚さのもの）を片面あるいは両面に構成してプレスで加工・加熱して作られる。
モジュール基板は、プリント基板に搭載される基板であり、ＢＧＡ基板、ＭＣＭ基板、ＴＡＢ基板、ＣＯＦ基板などが挙げられる。

テストプローブとは、テストパッドと機械的に接触する部材であり、導電性を有している。テストは、例えば、複数のプローブを介して電子回路基板に電圧を印加したり、電流を供給することにより行われる。テストプローブは、テストパッドに弾性的に接触する構造を有することが好ましい。

位置決めピンとは、電子回路基板の貫通孔に挿入して基板を位置決めしたり、支持する部材である。

基準貫通孔とは、電子回路基板の回路の接続や動作良否をテストするためのテスト装置に対して電子回路基板を位置決めして装着するための基準となる基板にあけられた孔である。孔はレーザやドリルによりあけられる。

テストパッドとは、基板上に設けられ、テストプローブに接触される部材であり、電子回路に接続された導電性端子のことである。

この発明による電子回路基板において、基準貫通孔が、電子回路基板の中央に形成されることが好ましい。

基準貫通孔を基板の一端に設けた場合、基板他端との距離が長くなり、他端近傍のテストパッドを大きくする必要がある。基準貫通孔を基板の中央に設けると、基板のどの端に対しても基準貫通孔との距離が短くできるので、テストパッドの面積をそれだけ小さくすることができる。従って、基板上の部品実装面積をより広く取ることができ、基板の実装密度をさらに向上させることができる。

また、この発明による電子回路基板において、テストパッドは、電子回路基板の両面に形成されてもよい。

この発明による電子回路基板において、テストパッドは、基準貫通孔から順次離れた複数の領域に形成され、各領域では同じ表面積を有してもよい。複数の領域とは、例えば、基準貫通孔を中心とする半径の異なる複数の円で囲まれる領域であってもよい。

また、この発明は別の観点からみると、上記電子回路基板のテストを行うテスト装置であって、電子回路基板の一端と接触して基板の位置決めをする位置決め部材と、位置決め部材に基板を押圧する押圧部材とを備えることを特徴とするテスト装置を提供するものである。

また、この発明によるテスト装置は、電子回路基板の表面と裏面の少なくとも一方に備えられたテストパッドに接触可能な複数のテストプローブを備えていてもよい。

以下、この発明の実施形態を図面に基づいて説明するが、この発明はこれに限定されるものではなく、種々の変更が可能である。なお、図面において共通する構成要素には同じ符号を付けている。
実施形態１
図１を用いて、この発明の実施形態１に係る電子回路基板１aを説明する。
図１（a）は、基板１aの平面図であり、図１（b）は、図１（a）の左側面図である。

これらの図に示すように、電子回路基板１aは、長さＬ＝３００ｍｍ、幅Ｗ＝２４０ｍｍ、厚さ１．６ｍｍの寸法を有する。また、基板１aの材料は、ガラス布を重ねたものに、エポキシ樹脂を含浸させたガラスエポキシである。

図１に示すように、基板１aの両面には、複数の電子部品７が実装され、複数のテストパッド３が備えられている。そして、電子部品７とテストパッド３は、図示しない配線パターンで接続されている。さらに、基板１aは、その中央に基準貫通孔８を有し、四隅に固定貫通孔９を有している。

固定貫通孔９は、基板１aが熱によって伸縮しても後述の位置決めピン５（図３および図４）が嵌まるよう、基準貫通孔８よりも余裕をもって大きく形成されている。つまり、後述のように位置決めピン５の外径３．９４〜３．９７ｍｍに対し、基準貫通孔８の内径を４．０４〜４．０７ｍｍ、固定貫通孔９の内径を４．０８〜４．１１ｍｍにしている。

一方、テストパッド３は、図１（a）の破線部に示されるように、その表面積が、基準貫通孔８から離れるほど大きくしてある。基板１aは、半田付けのため全体が熱されるので熱膨張が生じる。その際に基板全体が膨張して、温度低下とともに収縮する。収縮後の大きさが加熱前の大きさと異なる。
膨張・収縮する量（伸縮量）については基準貫通孔８より離れれば離れるほど多くなる。
つまり、基板１aの伸縮量は、基準貫通孔８からの距離に比例し、基準貫通孔８からの距離が遠いほど大きく、近いほど小さい。

従って、テストパッド３の寸法は、以下ようにして決定される。
基板１aは、加熱・冷却後に例えば±０．０３％の基板寸法の変化を生じる。基板寸法が３００mm（Ｌ）×２４０ｍｍ（Ｗ）であるので、対角長さは、３８４ｍｍである。従って、＋０．０３％変化したときと−０．０３％変化したときの対角長さを比較すると０．２３ｍｍの差が生じる。

そのため、テストパッド３は、基板１aが熱により伸縮してもテストプローブ２が接触できる大きさが必要である。例えば、基板１aの伸縮がない場合、テストパッド３は、後述のテスト装置１００（図３）,２００（図４）の製造精度を考慮に入れて一辺０．６ｍｍとする。従って、上記０．２３ｍｍの差が生じた場合、少なくとも一辺０．８３ｍｍの大きさが必要となる。

ところで、基板１aの熱による伸縮量は、基準貫通孔８からの距離が近いほど小さいので、基準貫通孔８の近傍のテストパッド３は、前述のように一辺０．６ｍｍ程度の大きさがあればよい。また、基準貫通孔８から最も離れたテストパッド３は、一辺０．８３ｍｍの大きさとなる。それらの間にあるテストパッド３の一辺は、基準貫通孔８からの距離に応じて決定される。

このように、基準貫通孔８から距離が近いほどテストパッド３の表面積を小さくできるので、基板上の部品実装面積を広く取ることができ、基板の実装密度を向上させることができる。

上述において、基準貫通孔８は、基板１aの中央に形成されたが、基板上のどこに形成されてもよい。
また、上述において、基板１aの両面にテストパッドが備えられているが、基板１aの片面だけにテストパッドが備えられてもよい。
さらに、上述において、正方形の形状をしたテストパッド３を用いたが、長方形、円形、楕円形などテストプローブ２によって接触できればどんな形状でもよい。

実施形態２
図２を用いて、この発明の実施形態２に係る電子回路基板１bを説明する。
図２は、この発明の実施形態２の基板１bの平面図である。
図２に示す基板１bは、図１のテストパッド３の代わりにテストパッド３a,３b,３cが設けられている。そして、テストパッド３a,３b,３cは、基準貫通孔８を中心とする半径Ｒ₁,Ｒ₂,Ｒ₃の円の領域に合わせて表面積が段階的に小さくなっている。
その他の構成については、実施形態１と同じである。

テストパッド３aは、半径Ｒ₁の円の領域内に存在する。そして、テストパッド３bは、半径Ｒ₂の円の領域から半径Ｒ₁の円の領域を除いた領域内に存在する。また、テストパッド３cは、半径Ｒ₃の円の領域から半径Ｒ₂の円の領域を除いた領域内に存在する。Ｒ₁,Ｒ₂,Ｒ₃は、それぞれ７０ｍｍ、１２０ｍｍ、１９０ｍｍである。
そして、テストパッド３a,３b,３cの表面積は、３c,３b,３aの順に段階的に小さくなっている。

基板１bは、前述のように加熱・冷却後に±０．０３％の基板寸法の変化を生じるので、対角長さにおいて０．２３ｍｍの差が生じることになる。

基板１bの熱による伸縮量は、基準貫通孔８からの距離が近いほど小さいので、テストパッド３a,３b,３cの一辺の長さは、それぞれ０．６０ｍｍ,０．７２ｍｍ,０．８３ｍｍとすればよい。

このように、基準貫通孔８を中心とする半径Ｒ₁,Ｒ₂,Ｒ₃の円の領域に合わせて、テストパッド３a,３b,３cの表面積を段階的に小さくすることにより、基板１b上の部品実装面積を広く取ることができ、基板１bの実装密度を向上させることができる。

実施形態３
図３は、この発明の実施形態３のテスト装置１００の構成説明図である。
図３に示すように、テスト装置１００は、テスト装置本体２０と、チェッカー本体６とを備える。テスト装置本体２０は、下側ピンボード４aと、上側ピンボード４bと、下側ピンボード４aの両側に立設する立設部材１０a,１０bと、立設部材１０a,１０bの上端に水平に設けられた水平部材１１a,１１bと、水平部材１１a,１１bにそれぞれ下向きに設けられ、上側ピンボード４bを上下動させる油圧シリンダー１２a,１２bとを備える。

立設部材１０a,１０bには、上側ピンボード４bの両端を摺動可能に支持して案内する案内溝１３a,１３bがそれぞれ設けられている。また、下側ピンボード４aには、複数のテストプローブ２と、複数の位置決めピン５が上向きに立設され、上側ピンボード４bには、複数のテストプローブ２が下向きに立設されている。
下側および上側ピンボード４aおよび４bの複数のテストプローブ２は、チェッカー本体６にそれぞれ導線によって電気的に接続されている。

テストプローブ２は、ステンレス製で金メッキされており、直径１．２５ｍｍ、長さ３０ｍｍ、先端角度１５°である。位置決めピンは、基板１a（または１b）の基準貫通孔８または固定貫通孔９に挿入される上部と、基板１a（または１b）を支持する下部からなる段つきピンであり、上部外径は、３．９４ｍｍ〜３．９７ｍｍ、下部外径は、９．９０ｍｍ〜１０．１０ｍｍである。

複数のテストプローブ２は、テストされる基板１a（または１b）（図１または図２）のテストパッド３（または３a,３b,３c）に対応する位置に設けられ、複数の位置決めピン５は、基板１a（または１b）の基準貫通孔８と、固定貫通孔９の対応する位置に設けられる。

チェッカー本体６は、テストプローブ２に電圧を印加したり、電流を供給することにより、電子回路の抵抗値や容量または出力を測定するようになっている。そして、その結果は、チェッカー本体６の図示しない表示部に表示される。

このような構成を有するテスト装置１００を用いて次のようにして基板１a（または１b）のテストを行なう。

まず、基板１a（または１b）をテスト装置１００にセットし、基準貫通孔８と、固定貫通孔９をそれぞれ対応する位置決めピン５に挿入する。
次に、油圧シリンダー１２a,１２bを駆動し、上側ピンボード４bを案内溝１３a,１３bに沿って移動させる。そして、上側ピンボード４bのテストピン２を基板１a（または１b）の表面のそれぞれ対応するテストパッド３に接触させる。
それによって、下側ピンボード４aのテストピン２が基板１a（または１b）の裏面の対応するテストパッド３（または３a,３b,３c）に接触する。
なお、はんだ付け等によって基板１a（または１b）にそりが生じても、テストプローブ２がテストパッド３（または３a,３b,３c）に確実に接触できるように、テストプローブ２は、弾性的に接触する構造を有する。

次に、チェッカー本体６を駆動して基板１a（または１b）のテストパッド３（または３a,３b,３c）に電圧や電流を供給して電子回路のテストを行なう。

このようにして、テストが完了すると油圧シリンダー１２a,１２bを駆動して上側ピンボード４bを上昇させ、基板１a（または１b）をテスト装置１００から取り出す。

実施形態４
図４を用いて、この発明の実施形態４に係るテスト装置２００を説明する。上述の実施形態３による図３のテスト装置１００と比較すると、テスト装置２００には高精度に基板１a（または１b）を位置決めするための位置決め部材１４と、立設部材１０a,１０bに設けられたバネ等の押圧部材１５が追加されている。その他の構成については、同じである。

固定貫通孔９（図１）は、前述のように余裕を持って大きめに形成されているので、固定貫通孔９に位置決めピン５を挿入し基板１a（または１b）を固定しても所定位置からの多少のずれを生じる。

そこで、基板１a（または１b）を位置決め部材１４の側面に押圧部材１５で押圧するようにして固定する。それによって、ずれを無くし、基板１a（または１b）を高い位置精度で固定することができる。

この発明の実施形態１の基板の平面図および側面図である。 この発明の実施形態２の基板の平面図である。 この発明の実施形態３のテスト装置の構成説明図である。 この発明の実施形態４のテスト装置の構成説明図である。 従来のテスト装置の構成説明図である。 従来のテストプローブとテストパッドの関係を示す説明図である。 従来の基板の平面図である。

符号の説明

１００,２００・・・テスト装置
１a,１b・・・電子回路基板
２・・・テストプローブ
３,３a, ３b, ３c・・・テストパッド
４a,４b・・・ピンボード
５・・・位置決めピン
６・・・チェッカー本体
７・・・電子部品
８・・・基準貫通孔
９・・・固定貫通孔
１０a,１０b・・・案内部材
１１a,１１b・・・油圧シリンダー支持部材
１２a,１２b・・・油圧シリンダー
１３a,１３b・・・案内溝
１４・・・位置決め部材
１５・・・押圧部材
２０,３０・・・テスト装置本体

Claims (6)

1. テストプローブによって接触される複数のテストパッドと、位置決めピンの挿入により位置決めされる基準貫通孔とを備え、テストパッドは、基準貫通孔との距離が近くなるほど表面積が小さく形成されていることを特徴とする電子回路基板。
2. 基準貫通孔が、電子回路基板の中央に形成されることを特徴とする請求項１記載の電子回路基板。
3. テストパッドが、電子回路基板の両面に形成されることを特徴とする請求項１または２記載の電子回路基板。
4. テストパッドは、基準貫通孔から順次離れた複数の領域に形成され、各領域では同じ表面積を有することを特徴とする請求項１から３いずれか１項記載の電子回路基板。
5. 請求項１から４いずれか１項記載の電子回路基板のテストを行うテスト装置であって、電子回路基板の一端と接触して基板の位置決めをする位置決め部材と、位置決め部材に基板を押圧する押圧部材とを備えることを特徴とするテスト装置。
6. 電子回路基板の表面と裏面の少なくとも一方に備えられたテストパッドに接触可能な複数のテストプローブを備えた請求項５記載のテスト装置。

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