JP2010197267A - 電子回路基板検査装置および検査治具 - Google Patents

Abstract

【課題】治具の修正、補修などのメンテナンス性を改善し、測定ポイントの追加、位置変更など設計変更に容易に対応することができ、冶具の収納スペースを削減することを可能にした電子回路基板検査装置および検査治具を得る。
【解決手段】一面側において被検査基板１の各検査ポイントに接触し各検査ポイントを他面側の異なるポイントに変換して直線状に配列された変換ポイントに導く主変換基板１２と、主変換基板１２と一体に設けられ主変換基板１２の変換ポイントを主変換基板面上に立ち上げ任意のワイヤリングが可能な変換補助基板１３と、変換補助基板１３の立ち上げられたポイント１９−１を電子回路基板検査装置本体に電気的に接続するためのコネクタ７を備えたコネクタ装着基板２０と、を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子回路基板検査装置および検査治具に関するものである。より具体的には、電子部品の実装前の裸基板（以下、「ベアーボード」という）のオープン・ショート検査装置、部品実装後の基板の検査装置（以下、これを「インサーキットテスタ」という）、これらの検査装置全般、およびこれらの装置に用いられる一括接触タイプの検査治具に関する。よって、本明細書において「検査装置」とは「電子回路基板検査装置」を指すものとする。ベアーボードの検査装置は一般的にＢＢＣ（Ｂａｒｅ Ｂｏａｒｄ Ｃｈｅｃｋｅｒ）、インサーキットテスタはＩＣＴ、ファンクションテスタはＦＣＴと称される。本発明は、これら検査装置、およびこれに用いる検査冶具の使い勝手改善およびコストの低廉化を目的とするものである。

ＩＣＴではユニット式の小型のハンドプレスのものも存在し、本発明はこれにも有効に活用できるが、汎用性のある大型検査装置に適用することがより効果的であるから、大型検査装置を想定しながら説明する。検査装置の主たる方式には、一括接触タイプの治具を使用する方式（本発明はこの方式に属する）の他に、冶具を使用しない別の方式の検査装置が実用化されている。従来の治具を用いる方式を第１方式とすると、それと異なる第２方式としてフライングプローブ（ＦＰ）方式、第３方式として光学式（ＡＯＩ方式：非接触方式の一種）等々がある。第２、第３方式は、ＢＢＣ及びＩＣＴに適用した例はあるが、ＦＣＴ装置には応用できない。

本発明は上記第１方式に属するので、第１方式の治具を用いる検査装置に関して、その概略を説明する。測定ポイントに対する接触子としては、スプリング作動式のプローブピンが用いられ、このプローブピンを剣山状に植設した治具（通称「ピン治具」）が主として用いられていた。その後、ＢＢＣ検査装置においては、異方性導電ゴム（以下「ＰＣＲ」という）とリジットタイプのプリント基板をセットとして使用することにより、ピン治具を不要にした治具も実用化されている。ＰＣＲ方式を使用しない場合は、今まで通りのプローブピンを使用することになる。

従来の一括接触タイプの治具方式検査装置の長短を簡単に説明すると、ピン方式とＰＣＲ方式の双方について言えることであるが、
（１）治具代が非常に高価である。
（２）その反面、測定時間は短時間で済む（最大のメリットである）。
（３）設計変更への対応が難しい。
等である。

前記第２方式であるＦＰ方式は、接触子（この場合、プローブ）を、接触させたい測定ポイント部に移動させて接触させ、次のポイントに移動させて接触させるという動作を繰り返しながら測定・検査する方式である。この方式の特色は、
（１）細密な部分での接触・測定も、ほとんど問題が無い。
（２）設計変更に対して柔軟に対応できる。
（３）イニシャル費がほとんどかからず、ランニングコストも極僅かである。したがって、多品種少量生産に最適である。
（４）その反面、測定時間が長くかかる。
等である。

前記第３のＡＯＩ方式は、外観による検査方式で、測定対象ポイント部分に光源から照明光（場合によってはＸ線）を照射し、その反射光をＣＣＤカメラなどで捉え、画像データを基に判定分析・処理をする方式である。ＢＢＣの場合、断線とショートの有無、ＩＣＴの場合、ハンダ接合部が正常であるか否か、あるいは、部品の欠品・正規性等を検査する。この方式の特色は、
（１）設計変更に対して柔軟に対応できる。
（２）イニシャルコストがほとんど不要で、ランニングコストも極僅か。
（３）細密な部分に対しても比較的問題が少ない。
（４）測定時間は比較的短時間である。
（５）実際の電気的な測定でないため、信頼性、正確性に劣る。
等である。この第３方式は、多層プリント基板の内層材のパターンチェック等に適した方である。

本発明は、前記第１方式である治具を用いる方式の検査装置およびそれに用いる治具の改良に関するものである。以下、その概要を説明する。現在、第１方式に使用されている冶具は、その設計手法、製作手法に照らせば、当然高価なものになる。プローブピンを用いる治具の場合は、相当手間をかけたワイヤリング結線作業を強いられるため、それがコスト高騰の主な要因になっている。また、ＰＣＲを用いる治具の場合は、ＰＣＲと共に用いられるリジットのプリント基板である変換基板（「オフグリッドアダプター」と称する場合がある）が多層構造にならざるを得ない。例えば、ピン数の多いＢＧＡ−ＩＣが実装された基板が検査試料の場合は特にそれが顕著である。そして、上記多層構造の基板の製作方法は、基板を１枚ずつ重ねながら必要な表裏のパターンを電気的に接続していくいわゆるビルドアップ工法が採用される。そのうえ、測定ポイントには厚みのあるバンプ接点部を設けなければならないという事情があり、かつ、ＰＣＲそのものも高価なものであるので、やはりコスト高になる難点がある。

このように、電子回路基板検査装置およびこれに用いる検査治具は高価であるため、安価な治具を供給することに焦点を当てて本発明の発想の原点にした。
本発明の発想の骨子は、主変換基板と変換補助基板を用いることによって、ワイヤリング作業工数を低減し、上記主変換基板は、多層基板にする必要がなく、２層両面プリント基板で足りるようにしたことである。主変換基板は、被測定基板毎に個別仕様のものが必要であるが、規格品を被測定基板に対応して個別に追加工するだけで足りるようにする一方、上記変換補助基板は規格品を用いるようにし、これによりコスト低減を実現した。

ＩＣＴあるいはＢＢＣ双方において、スプリング作動式のプローブを用いる治具の場合、前述のとおりワイヤリング処理しているのが通常で、コスト高になるばかりでなく、冶具の体積が嵩張ってその保管スペースも大きくなる難点がある。そこで、本発明は、検査装置およびその冶具に、主変換基板と変換補助基板を使用する発想を取り入れ、治具製作工数の低減によるコストの低減、冶具の体積の小型化および分解、組み立てを可能にすることによって保管スペースを削減することを可能にした。また、ＰＣＲと変換基板を併用する方式にした場合でも、変換基板が多層基板になってしまうことを回避することができ、２層の両面基板で実現することを可能にした。

過去に、ＢＢＣに対応することができるプローブピン治具、あるいはＩＣＴ／ＦＣＴの双方に対応することができるプローブピン治具において、ワイヤリング接続方式を廃する目的と、同じ治具を複数台製作するときのコストメリットを追及する目的をもった例として、リジットプリント変換基板（「インターフェース基板」ともいう）を導入した例はある（特許文献１参照）。ただし、特許文献１記載の発明の目的は、治具のコスト低減ではなく、基板上の配線パターンを活用することによって冶具を簡易化することにある。

また、ＩＣＴに限定した検査装置ないしはその冶具の発明として、基板のパターンをもって、ワイヤリング作業を改善し、治具の修正も簡単に対応可能にした発明がある（特許文献２参照）。
本発明は前述のとおり、検査装置用冶具のコスト低減、メンテナンス性の改善、測定ポイントの追加、位置変更など設計変更への対応を容易にすることなどを目的としている。この点、特許文献１，２記載の発明はコストの低減を目的としている。しかし、特許文献１，２記載の発明は、必ずしもコスト低減に結びつかない場合もあり、普及するまでには至っていない。また、目的を達成するための手段は、本発明と特許文献１，２記載の発明とではまったく異なっている。ＩＣＴ対応の検査装置および検査冶具は、依然として、ワイヤリング作業が主流となっているが、本発明をＩＣＴ対応の検査装置および検査冶具に適用することによって、コストの低減に大いに貢献することができる。

本発明はまた、治具本体側に、主変換基板と変換補助基板を付加するとともに、装置本体側にも、装置本体側検査ヘッドと接続するためのコネクタ実装用配線基板を採用することによって、ワイヤリング処理を不要にすることができる。従来、治具側の各プローブピンを装置本体側へ接続するために、中間的コネクタに結線処理を行なわせていた部分を、本発明では検査装置本体側にそっくり移行させ、装置本体部で完結させるようにしたものである。本発明は、このように、主変換基板と変換補助基板を付加するという発想と、上記コネクタ実装用配線基板を導入するという発想によって、個々の治具製作時に、ワイヤリング作業をほとんど省略することができる。この発想は特に、ユニバーサル仕様のＩＣＴ検査装置およびＢＢＣ検査装置に大きな効果をもたらす。

本発明は、ユニットタイプの検査治具にも適用可能である。従来の手法では、個々の治具にハンドプレスユニット部材が必要となる。本発明によれば、ハンドプレスユニット部材を個々の冶具で共有することができるので、この点からもコスト低減、収納スペースの削減等の効果をもたらす。その理由は、ハンドプレス式のユニット冶具に関しても、後で説明するコネクタ基板実装構想と類似した部材を導入することにより実現可能であるからである。このコネクタ実装基板は、ユニバーサル仕様すなわち仕様の異なる被測定基板であっても共通に使用できるようにし、これをユニットプレス冶具部に所属させる構想である。以下、主として、ユニバーサルタイプの大型検査装置を中心にして説明することにし、ハンドプレスタイプのユニット型検査装置および治具については説明を省略する。

前述のように主変換基板と変換補助基板を用いることにより次のような２次的なメリットがある。
（１）治具が完成した後であっても、設計変更等に比較的簡単に対応することができる。
（２）メンテナンスが容易になった。
設計変更に対応することが可能となった理由は以下のとおりである。従来のプローブピン治具方式では、ほとんどの場合、治具本体内で、ワイヤリング処理されている。このワイヤリング処理は、無数のワイヤーを所定のポイントに誤りなく接続しなければならないので相当複雑な作業であるが、治具が完成した後は、ワイヤリング部分を分解することは簡単ではなく、追加工、補修、修正を行うことは困難であった。本発明によれば、分解、再組み立てが容易になった。

本発明の技術思想を適用することによってその効果をもたらすためには、検査装置本体の仕様がそれに対応しており、あるいは、対応できるように装置本体が改造されていればなんら問題はない。しかし、それでは本願発明の効果をもたらすことができる検査装置が限定される。そこで、すでにユーザーが使用している検査装置を改造することなく、本願発明を適用することができるように、治具の「外段取り組み立て」という工夫を加えた。そうすることによって、本発明に係る治具を従来の仕様の検査装置に直ちに適用することができるとともに、旧仕様の治具も、並行して運用できる。その点、独立した形で運用できるユニット形式のハンドプレス仕様の検査装置および治具は、新規に製作するものであっても、以降その仕様を踏襲すれば、その後継続的に本発明の効果をもたらすことができる。

ワイヤリング処理を行っている治具の場合、最大測定ポイント以内の測定点数であれば、測定ポイントをコネクタ経由で装置本体に導くことは可能である。しかし、変換基板を使用する構想のもとでは、被測定基板の測定ポイントの場所、密度等の状況によって、一通りのルールで簡単に変換することができない場合がある。特に、２層のみの両面変換基板を使用するという限られた条件のもとでは、その傾向が強い。この点に関して、本発明では、最大基板寸法を想定して均一に分散させた変換ポイント部を、測定ポイントが集中している箇所に再集約できるように、電極間短絡電路で共通測定ポイントにする。この着想を現実のものにすることができたのは、変換補助基板を採用する着想と、変換補助基板に適用する測定ポイントの変換パターンを、ライン列変換方式にする着想に想到したからである。

ただし、測定ポイントの信号伝達電路の引き回しに柔軟性を待たせるという技術思想は、特許文献３、特許文献４に記載されている。特許文献３記載の発明は、変換基板内で所定のパターン引き回しを実現させるために、変換基板を高多層化することによって対応している。特許文献４記載の発明は、検査装置が確保している最大測定ポイントを、あたかも、その数倍の測定ポイントを保持しているかのように取り扱うことができるようにしたもので、本発明とは技術思想が異なる。本発明は、数が限定された測定ポイントを、主変換基板へ有効に導くことを可能にしたもので、主変換基板を少数の層構成である２層構成としながら、それを実現させたものである。そして、測定ポイント変換基板における導電パターンの共通電極化は、検査装置本体側の仕様に合わせて行うため、治具の価格アップを回避できる。

図１０は従来の治具方式回路基板検査装置の例を示す。プローブピンを接触子にした一括接触タイプの治具と、それを測定装置本体にセットして用いる場合の、相関関係を概略的に示している。なお、各図面は、ＢＢＣの検査装置を想定しているが、基本的には、ＩＣＴ等の検査装置の場合も大差ない。また、各図面は、被測定基板の上面側からのみ一括接触をさせる例になっているが、上下両面から、同じ構造の治具を接触させる場合もあるし、片方側からのみ接触させる場合もある。ＢＢＣの場合は両面側から接触させる場合が多い。ＩＣＴの場合は、メインの部品実装面でなく、裏面側からのみの接触方式をとっている例が多い。

図１０において、符号１は被測定基板を示す。破線で囲まれたブロック２は従来の形式のピン治具全体を示す。符号３はプローブピンを示す。このプローブピン３が被測定基板１の測定ポイントに接触する。符号４は、プローブピン３を位置決めして植設し固定するための板材を示す。符号５は、被測定基板１の測定・接触ポイントを示す。符号６はワイヤーを示していて、このワイヤー６は、プローブピン３からコネクタ７に結線されている。コネクタ７は、各プローブピン３を測定器本体の電気系判定部に電気的に接続するワイヤーが纏められて固定される部分で、ワイヤー６を、ハンダによる直付け、あるいは、ソケットを用いて接続するのが普通である。ここまで説明した部分が、従来の個々のコネクタ装着タイプの治具２を構成している。

上記ワイヤー６の接続作業は非常に手間のかかるもので、治具が非常に複雑なものになり、組立作業工数が多くなり、コスト高の大きな要因でもある。符号８は、個々の治具に付属しているコネクタ７から、装置本体の測定部に接続するワイヤー（通常フラットケーブル）を示す。符号９は装置本体部に所属している電気系テスタ部、符号１０は装置本体の治具加圧用プレスを示す。検査装置の運用すなわち測定作業時には、治具２を装置に固定し、前作業としてワイヤー８を接続する。装置によっては、ワイヤー８は不要とし、治具のセット時に、コネクタ７とテスタ部９に属しているコネクタ部とが自動接続されるものもある。

ワイヤー８の結線作業は、自動的になされる装置もあるが、ＩＣＴ検査装置ではほとんど手作業にてそれを行なう方式が多い。その場合、例えば、同じ番号のオス・メスのコネクタ同士を接続することによって誤配線をなくすようにしている。しかし、不注意による誤配線もあり得るし、繰り返し抜き差し操作が必要となるので、部品の消耗・劣化も発生しがちで、信頼性を低下させる部分でもある。

特開平１１−６４４２６ 特開２０００−１６２２３７ 特開平５−１５９８２１ 特開平５−３４１００７

本発明は、以上説明した従来の問題点を解消するために考えられたもので、治具検査方式に限定し、被測定基板に対応した専用の治具を必要とするものの、治具を安価に提供すること、治具の修正、補修などのメンテナンス性を改善し、測定ポイントの追加、位置変更など設計変更に容易に対応することができること、冶具の収納スペースを削減すること、を可能にした電子回路基板検査装置および検査治具を提供することを目的とする。

本発明に係る電子回路基板検査装置用冶具は、一面側において被検査基板の各検査ポイントに接触し各検査ポイントを他面側の異なるポイントに変換して直線状に配列された変換ポイントに導く主変換基板と、主変換基板と一体に設けられ主変換基板の上記直線状の変換ポイントを主変換基板面上に立ち上げ任意のワイヤリングが可能な変換補助基板と、変換補助基板の上記立ち上げられたポイントを電子回路基板検査装置本体に電気的に接続するためのコネクタを備えたコネクタ装着基板と、を備えていることを最も主要な特徴とする。

上記主変換基板に対して複数の変換補助基板を一体に設けてもよい。
主変換基板は２層構成によって検査ポイントを変換し、この２層構成によって変換することができない検査ポイントについてはワイヤーで接続することによって変換を実現するとよい。

変換補助基板とコネクタ装着基板との間には、主変換基板と一体に取り付けられたプローブ保持ブロックを介在させ、プローブ保持ブロックに設けられているプローブを介して被検査基板の各検査ポイントが主変換基板に導かれるようにするとよい。なお、上記プローブは主変換基板に埋め込んでもよい。
主変換基板とプローブ保持ブロックは、被検査基板の仕様ごとにセットとして組み立て、コネクタ装着基板はいずれの仕様の被検査基板にも共通に用いるようにするとよい。

本発明に係る電子回路基板検査装置は、上記のように構成された冶具を備え、この冶具を介して入力される被検査基板の各検査ポイントにおいて測定することによって得られるデータをプログラムに従って処理することにより被検査基板の良否を判定するように構成されている。

本発明によれば、検査ポイントを直線状に配列された変換ポイントに変換する主変換基板と一体に、上記直線状の変換ポイントを主変換基板面上に立ち上げ任意のワイヤリングが可能な変換補助基板を設けたことにより、以下のような効果を得ることができる。
（１）治具のコストを低減することができる。
（２）設計変更が容易になる。
（３）ＩＣＴなどユニットタイプのハンドプレス方式の場合、治具外装部材、コネクタ等の共有化を図ることによって、治具製作材コストを低減することができる。
（４）異機種基板測定のための段取り替えを迅速に行うことができる。従来、検査装置本体とピン治具との間でコネクタによる着脱が不可欠であったが、本発明はその手間はほとんど必要としない。コネクタ部の損傷、信頼性の低下、誤ったコネクタ接続等も低減できる。
（５）治具がコンパクトにまとまるため保管の際のスペースが節約できるとともに管理が容易になる。

本発明に係る電子回路基板検査装置および検査治具の実施例を模式的に示す縦断面図である。 上記実施例における変換補助基板を示す（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。 本発明に係る電子回路基板検査装置および検査治具の別の実施例を模式的に示す縦断面図である。 本発明と対比するために、ＰＣＲと変換基板を併用した従来の電子回路基板検査装置および検査治具の例を模式的に示す縦断面図である。 変換補助基板とＰＣＲを使用した本発明に係る電子回路基板検査装置および検査治具の変形例を模式的に示す縦断面図である。 上記２層構成の主変換基板の変換パターンの例を示す正面図である。 ライン列変換において分散、集約パターンの例を示す説明図である。 本発明に係る電子回路基板検査装置および検査治具のさらに別の実施例を模式的に示す縦断面図である。 本発明に係る治具においてプローブピンの増設の例を示す縦断面図である。 従来の電子回路基板検査装置および検査治具の例を模式的に示す縦断面図である。

以下、本発明に係る電子回路基板検査装置および検査治具の実施例を、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明に係る電子回路基板検査装置用検査治具の実施例を概略的に示す。図１において、符号１１で示す点線で囲まれた部分が検査治具を示す。検査治具１１は、個々の被測定基板に対応する主変換基板１２と、変換補助基板１３を備えている。この２種の基板１２，１３の検査ポイントに、符号１５および１５−１で示す装置本体側のプローブピンが接触する構造になっている。

図１には、上下方向の一点鎖線を境にして左右に異なる実施例が記載されている。左側の実施例は上記主変換基板１２のみを用いる実施例、右側の実施例は主変換基板１２と変換補助基板１３を用いる実施例である。主変換基板１２は後で説明するようにグリッド方式の変換基板であり、一面側において被検査基板の各検査ポイントに接触し各検査ポイントを他面側の異なるポイントに変換して直線状に配列された変換ポイントに導くように構成されている。変換補助基板１３は主変換基板の上記直線状の変換ポイントを主変換基板面上に立ち上げ任意のワイヤリングが可能な基板であり、図１に示す実施例では、変換補助基板１３は主変換基板１２の面に対し垂直面をなすように装着される。

上記プローブピン１５は変換補助基板１３の上端部に設けられている接触ポイント１９−１に接触し、上記プローブピン１５−１は主変換基板１２の面に形成されている接触ポイントに接触するようになっている。プローブピン１５および１５−１はそれぞれピンブロック１６および１６−１の所定の位置に、これらのピンブロックを厚さ方向に貫通して固定されている。プローブピン１５は変換補助基板１３の接触ポイント１９−１に接触するため、接触ポイント１９−１の配列に従ってライン状に配列されている。プローブピン１５−１は、主変換基板１２の面の接触ポイントに接触するため、これら接触ポイントの配置に従ってピンブロック１６−１の面方向に広がって配置されている。これらプローブピン１５および１５−１とピンブロック１６、１６−１はプローブ植設ブロック１４を構成している。プローブピンの作動形式は各種考えられるが、この実施例ではスプリング作動式を採用している。

図１において、主変換基板１２の下側には、板状のプローブ植設ブロック４が主変換基板１２との相対位置を決めて配置されている。プローブ植設ブロック４には、複数のプローブピン３がブロック４との相対位置が決められかつブロック４を厚さ方向に貫通して固定されている。符号１８は主変換基板１２の変換前ポイントを示している。この変換前ポイント１８は、被測定基板１の測定ポイント５と同じ位置関係にある。すなわち、被測定基板１の上にプローブ植設ブロック４が重ねられ、その上に主変換基板１２が重ねられると、１本のプローブピン３を介して被測定基板１の測定ポイント５が主変換基板１２の変換前ポイント１８と電気的につながる。

図１において、符号１９は、プローブピン３を介したあと、主変換基板１２によって変換された後の測定ポイントを示している。この測定ポイント１９はライン列変換点になっていて、図１上では符号１７で示すエリアに配置されている。グリッド状に存在している測定点を変換するエリアは符号１７−１で示している。変換補助基板１３を用いる場合は、変換補助基板１３の上部にある前記ポイント１９−１に、ライン列変換で使用するプローブピン１５が接触するようになっている。

プローブ植設ブロック４、主変換基板１２、これに加えて変換補助基板１３を含むピン冶具１１は、セットとして運用されるとともに、被測定基板１の仕様毎に個別のものが必要となる。プローブピン１５とその植設ブロック１６、あるいは、プローブピン１５−１とその植設ブロック１６−１のいずれかを組み合わせたプローブピン治具ブロック１４は、被測定基板１の仕様が異なっても共通に使用することができる。また、プローブピン植設ブロック１６、あるいは、プローブピン植設ブロック１６−１は、コネクタ装着基板２０と一体になって用いられ、それらが装置本体側のユニバーサル電気系ヘッド部９に連結される。コネクタ装着基板２０も仕様の異なる被測定基板１に共用することができる。このように、主変換基板１２と変換補助基板１３を含む一括接触タイプの治具１１と、上記プローブピン治具ブロック１４およびコネクタ装着基板２０を組み合わせて運用するように構成した検査装置が、本発明の根幹をなす。

上記主変換基板１２と変換補助基板１３についてさらに説明する。これらの基板には、グループテクノロジーの思想を反映させ、可能な限り規格品を用いることによって低価格化を実現する。ただし、変換補助基板１３の母材はほぼ１００％規格品で対応することは可能であるが、主変換基板１２は規格品をそのままでは利用できない。被測定基板１の仕様毎に主変換基板１２の変換パターンが異なるからである。そこで、共通の母材に追加工を施して被測定基板１の仕様に対応した主変換基板１２に仕上げる。主変換基板１２の表裏を導通させるスルーホール部は、所定の位置に形成することが可能であるから、基板両面の全面に導電箔を残したまま、スルーホール部のみを導通メッキで仕上げた、いわば、中間完成品基板を母材にする。

上記母材に変換パターンを形成するために追加工する。回路パターンの作成は、マスキング版を用いるエッチング方式で行ってもよいが、ルーター加工すなわち切削する方式で行なってもよい。変換電路のガーバーデータをＣＡＤ編集すれば、その加工は短時間で済ますことが可能である。リードタイムの短縮も可能である。エッチングによるパターン作成方式は、不要の銅箔を全て落とすことが可能であるが、ルーターにてそれと同等の仕上げを行なわせるには、工数がかかる。そこで、必要なパターン電路のみを形成し、その部分が他の電路とショートしないように、その部分の外周を切削加工することによって対応する。これにより、加工時間を短縮することができる。共通母材としての基板は、量産化によるコスト低減効果がある。

主変換基板１２は、低コストで製作が比較的容易な２層構成の基板とすることを基本とするが、被測定基板１の使用によっては、２層構成の主変換基板１２では１００％測定点を変換できない場合がありえる。部分的に変換ができない測定点が生じる場合の対策として、変換補助基板１３を併用する着想に至った。この着想は以下に述べるように設計変更時にも有効である。主変換基板１２の製作工程において、パターン引き回しが不可能であることによって変換できない測定ポイントまたは設計変更時に生じる新たな測定ポイントも、主変換基板１２の裏面側（図１において上面側）に頭出しをするようにする。頭出し位置はパターン変換後の位置でなくてよい。上記頭出し位置を、ワイヤーによって、変換補助基板１３の遊んでいるライン列変換点に導くという発想である。変換補助基板１３に、変換目的の遊びポイントを始めから設けておいてもよい。図１において符号２２は、手作業によりはんだ付けされた主変換基板１２の頭出し位置と変換補助基板１３のライン列変換ポイントとの間をつなぐコンタクトワイヤーを示している。図６には他の処理方法を示しているが、これについては後で説明する。

図１では、プローブピン３と主変換基板１２の接続手法の詳細は示していない。色々な接続手法が考えられるが、例えば、（１）ダブルアクションのスプリング作動式プローブを用いる、（２）ＰＣＲを用いる、等の手法が現実的である。プローブの固定方法によっては、ダブルアクションのスプリング作動式でなくてもよく、単独作動方式のものでも採用可能である。

変換補助基板１３のより具体的な例について図２を参照しながら説明をする。図２に示す例では、厚さ１．６mmのリジット２層基板を想定しているが、厚みが薄いので、スプリング作動式の市販プローブ等は植設することは難しい。そこで、製作コストを低減しまたメンテナンス性を向上させるために、図２に示す例のように、単線バネ材をＵ字形状に折り曲げたＵ字形バネ２３によるコンタクト方式を考えた。Ｕ字形バネ２３は、Ｕ字状に折り返されて形成されたバネ材の一方の片が変換補助基板１３の下端部に固定され、折り返されて形成された他方の片がその弾性力で主変換基板１２のライン列変換点１９に圧接して電気的に接続されるようになっている。

変換補助基板１３には、例えば主変換基板１２の変換ポイントから任意にコンタクトワイヤー２２によりワイヤリングすることが可能で、コンタクトワイヤー２２の接続作業性を改善するための工夫がなされている。図２において、符号２５はスルーホールを示しており、このスルーホール２５でコンタクトワイヤー２２のハンダ付けを行うようになっている。変換補助基板１３の面には無数の直線状の回路パターンが上下方向に互いに平行に形成されていて、各回路パターンの途中にスルーホール２５が形成されている。コンタクトワイヤー２２のハンダ付け作業性を向上させるために、隣り合う回路パターンの途中に形成されているスルーホール２５の高さ位置を異ならせている。変換補助基板１３の一面、例えば図２（ａ）において左側からのワイヤー２２のハンダ付けは下段のスルーホール２５で、変換補助基板１３の他面、例えば図２（ａ）において右側からのワイヤー２２のハンダ付けは上段のスルーホール２５で接続する、というように使い分けをするとよい。図２において符号２４は、Ｕ字形バネ２３を位置決めしてハンダ付けするためのスルーホールを示す。変換補助基板１３の上端には、前記接触ポイント１９−１が上記直線状の回路パターンごとに、かつ、各回路パターンに電気的つながって形成されている。

このように構成された変換補助基板１３を主変換基板１２と組み合わせて使用することにより、ライン列変換ピッチが相当細密に形成されている被検査回路基板１の検査にも対応することができる。換言すれば、ライン列変換の本数を削減できること、つまり、変換補助基板１３の間隔を大きくすることができることになり、手作業による半田付けが容易になる。

この変換補助基板１３は、ＢＢＣの検査に使用することは有効であるが、ＩＣＴの検査に使用する場合は、測定ポイントに加える接触子の圧力を相当強力にしなければならない場合がある。この場合は、スプリング作動式のプローブを用いるのが無難であり、また、変換補助基板１３を垂直に立てる代わりに、水平に寝かせ、それにプローブを植設する構成が有効である。ただし、この場合も変換補助基板１３の変換パターンはライン列変換形式とし、ワイヤー２２の手作業による配線を容易にするためのスペースを確保することが望ましい。以上をまとめると、水平に寝かせた変換補助基板１３にプローブを植設し、変換補助基板１３の幅をなるべく狭め、ワイヤリング作業スペースを確保した設計にするとよい。

変換補助基板１３の前記Ｕ字形バネ２３の代わりに、ＰＣＲを採用してもよい。この場合、変換補助基板１３の上部のライン列変換点１９−１の部分も含めてＰＣＲを使用するとよい。また、図示の例では、変換補助基板１３のライン列変換点１９−１に接触するプローブピン１５の作動形式として、スプリング作動式を想定しているが、ライン列変換点１９−１の部分に、Ｕ形状変形バネ２３と同じ構成のＵ形状変形バネを設けてもよい。このようにすると、ＰＣＲ採用時と同様に、プローブピン１５を置換することができる。

図２に示す変換補助基板１３の下端縁部に切り欠き２６が形成されている。この切り欠き２６は、設計変更等によって新規プローブを追加する必要がある場合などに、変換補助基板１３の存在が邪魔になることも有り得るので、そのときの逃げ部とするために設けている。また、初期設計段階においても、新たに手作業によってワイヤー接続処理が必要になり、かつ、このワイヤーを、変換補助基板１３を横切って配置させなければならないこともある。このような場合に、上記切り欠き２６に上記ワイヤーを通すことができる。主変換基板１２は、なるべく簡単な構成とするために２層基板とすることを想定しているので、内層パターンが無く、変換電路は基板の表裏にのみ存在しており、目視によって主変換基板１２の良否を判定することができる。

図１において、符号２０は、すべてのプローブ１５とコネクタ部７とを電気的に接続するためのコネクタ装着基板を示す。図１では、すべてのプローブ１５とコネクタ部７がワイヤー２１でも接続されているが、ワイヤー２１またはコネクタ装着基板２０のいずれかを選択すればよい。コネクタ装着基板２０を用いる場合は、プローブピン植設ブロック１６の上面側に露呈している各プローブ１５に接触する導電ポイントと、このポイントをコネクタ７の所定の電極に電気的に導く回路パターンをコネクタ装着基板２０に形成する。コネクタ７は測定器本体と接続するためのもので、測定器本体の定位置に固定される。コネクタ装着基板２０を導入すれば、検査装置を簡潔なものにすることができる。コネクタ７の各接点と測定器本体はワイヤー８で接続される。コネクタ装着基板２０を用いる形式であっても、ワイヤー２１で接続する形式であっても、コネクタ７と装置本体の電気系測定部９を結線するワイヤー８は必要であるが、被検査基板１の使用が変わっても、その都度、プローブピン治具ブロック１４からコネクタ７および測定器本体に至る構成部分の変更は不要で、工数の低減と信頼性の向上を図ることができる。コネクタ７と測定器本体の測定部９が自動結線される装置の場合は、上記ワイヤー８は、直接目に見える形では存在せず、回路基板の回路パターンなどで構成されることになる。

なお、グリッド格子点変換方式と、この方式によるグリッド変換点をダイレクトに接触させる方式の電気系測定部９を有した検査装置の場合は、コネクタ装着基板２０と同じ機能あるいは構造を持ったものが検査装置に存在しているのが一般的である。かかる構成の検査装置に、本発明における変換補助基板１３を導入する場合は、ライン列変換方式で製作した治具を、再度グリッド格子変換させなければならない。その場合は、コネクタ装着基板２０と同じ目的の部材を、ユニバーサル（共有）仕様ものとして製作し使用することになる。この場合は、コネクタ７の装着は必要なくなり、ライン列変換をグリッド格子点変換に戻す目的の変換基板となる。この変換基板の例として、後で説明する図５の符号３５で示す基板がある。

以上、プローブピン治具ブロック１４とコネクタ装着基板２０をセットにし、検査装置本体のプレス下降機構側に固定して運用することを想定した構造とその効果ついて説明した。この技術思想は、新規に検査装置を導入するとき、あるいは、検査装置を改造する場合であれば容易に導入することができる。ただ、ユーザーは、既存の検査装置および検査装置用治具を現に使用しており、これら既存の装置および冶具に本発明の技術思想を適用するために、改造を強いることは望ましくない。

その対策を講じた例を図３に示す。図３において、符号２８は上記コネクタ装着基板２０に対応するコネクタ装着基板を示す。図３は、コネクタ装着の必要性がある検査装置と治具部分の構成を示している。具体的には、「外段取り」という発想のもとに、本発明の変換基板構想に基づく治具ブロックとコネクタ装着基板とをセット運用するものである。ここでいう「外段取り」とは、治具使用時にその都度簡単な組み立てを行い、その後にそれらを使用することを意味している。治具とコネクタ装着基板を簡単に組み立て、分解可能な設計とすることにより、外段取りの着想を導入している。図３において、無数のコネクタピン４を保持する保持ブロック４と主変換基板１２と変換補助基板１３を含む検査治具１１とコネクタ装着基板２８を一つのセットとして「外段取り」によって組み立てる。このセットを、ここでは外段取り用コネクタ治具セット２７とする。上記コネクタ装着基板２８は、前記実施例におけるコネクタ装着基板２０に対応する。

上記外段取り用コネクタ治具セット２７は、これを検査装置本体に固定させたままの状態ではなく、一つ一つの被検査基板１に対してその都度着脱しながら運用する。例えば、第１の被検査基板１を第１の上記セットに装着して検査に供し、この検査中に第２の被検査基板１を第２の上記セットに装着し、第１の被検査基板１の測定が終了したら上記第１のセットを検査装置から取り外して第１の被検査基板１も第１のセットから取り外し、第１のセットには第３の被検査基板１を装着して検査に備える、というように運用する。この発想では、上の説明で明らかなように、ユーザーは２台以上の外段取り用コネクタ治具セット２７を所有することによって、効率的な検査を行うことができる。

外段取り用コネクタ治具セット２７の一部であるコネクタ実装基板２８は、ユニバーサル化を実現するための変換基板で、それにプローブを植設したものを予め共通部品として準備しておく。このコネクタ実装基板２８と個別の治具とを外段取り組み立てをし、使用時に個別の治具と一体化して活用する。かかる発想を導入することによって、既存の治具も、本発明仕様の治具も、検査装置本体を改造することなく活用することができる。

図１に示す実施例におけるコネクタ装着基板２０は、プローブ１５の保持ブロック１６と分離できる構造なっているが、図３に示す実施例では、上記ブロック１６に対応するものが省略され、コネクタ装着基板２８そのものにプローブを植設し、それらを一体として組み立てられている。

上記コネクタ装着基板２８は、これにグリッド格子点変換パターンを形成しようとすると超高多層基板になってしまう。しかし、本発明によるライン列変換の発想では、ライン列本数以上の層数の基板にはならないので、コネクタ装着基板２８の製造コスト面で大きな効果が生じる。図３ではコネクタ実装用アタッチメント部材の図示は省略している。

プローブ保持ブロック４に保持されている各プローブピン３の先端が被検査基板１の所定の測定点に接触し、上記各プローブピン３の後端が主変換基板１２の接触ポイントに接触し、主変換基板１２と変換補助基板１３で変換された結果としての変換補助基板１３の接触ポイント１９−１にコネクタ装着基板２８の各接触子が接触した状態で、テスタ部９にて測定され、信号処理が行われて結果の判定が行われる。判定は、例えば設計上のマスターデータとの比較によって行われ、合否判定、欠陥検出などが行われる。各測定ポイント間の測定および判定処理のアルゴリズム、処理ロジック、手順は、装置に組み込まれているプログラムにしたがって実行される。この判定手順などは本発明には直接関係がないから具体的な説明は省略する。

（従来例との比較）
ここで、これまで説明してきた本発明に係る電子回路基板検査装置および検査治具を、従来例と対比する。図４は、ＰＣＲと変換基板を併用した従来の電子回路基板検査装置および検査治具の例を示す。図４において、符号２９はグリッド変換基板、符号３０は異方性導電ゴム（ＰＣＲ）、符号３２は変換前測定ポイント、符号３３はグリッド格子点変換後ポイント位置、符号３４はグリッドポイント一括接触テストヘッド機構をそれぞれ示している。グリッド変換基板２９は多層構成の基板である。グリッド変換基板２９とＰＣＲ３０を併用する発想は、図３に示す実施例において、コネクタ装着基板２８にスプリング作動式のプローブピン等を配置した場合に有効である。符号３１を付した破線エリアで囲まれた部分がＰＣＲと変換基板併用の治具を示す。

図４に示す従来例には、次のような特色がある。
（１）変換基板２９は高多層基板となる場合がほとんどである。
（２）一度製作した基板は、修正がほとんどできない。
（３）ＰＣＲ３０は静電気を発生しやすいので、装置本体には静電気対策が必要である。
（４）ＢＢＣを対象とした検査装置への適用が中心である。
（５）接触子の撓みストロークが小さいので、加圧条件に色々な制約が存在する。
（６）比較的スマートな外観になる。
（７）比較的微細な測定ポイントに対しても応用できる。

主変換基板１２にＰＣＲを応用してもよい。本発明では、主変換基板を、２層基板で構成することを追及しているので、仮に、図５に示すようなＰＣＲ３０を用いたとしても、主変換基板と変換補助基板の変換方式は、グリッド変換ではなくライン変換を採用することができる。図５において、符号２９−１は２層構成の主変換基板を示す。この２層構成の主変換基板２９−１で変換することができないポイントに関しては、図６に符号４１で示すように、主変換基板４２−１または４２−２の上面で、所定のポイント間を接続するワイヤーを設けるとよい。あるいは、図５に示す実施例のように、主変換基板２９−１の所定のポイントと変換補助基板１３の所定のポイントとをつなぐワイヤー２２を設けてもよい。

図５において、符号３３−１はライン列変換後のポイントを示しており、図１の例におけるライン列変換後のポイント１９に対応するものである。図５において、符号３１−１を付した破線で示すブロックがＰＣＲ方式の治具である。このＰＣＲ方式の治具３１−１と前記外段取り用コネクタ治具セット２７を一緒に用いてもよい。あるいは、グリッド格子点変換方式の電気測定系ヘッド３４を使用する場合は、外段取り用コネクタ治具セット２７の代わりに、グリッド再変換基板３５を使用する。ただ、再グリッド変換基板３５を使用する場合は、コネクタ７は不要である。

図６は、主変換基板の変換パターンの例を示すもので、右側にライン列変換の例を、左側にグリッド格子点変換の例を示している。これらの変換パターンに対応して、検査装置本体側のプローブピン（図１において符号１５または１５−１で示す）が植設される。符号３６を付した破線で示すエリアは変換を行うエリア、符号３８付した白丸のポイントはライン列変換ポイントで、この変換ポイントのエリアを楕円形のエリア３７で示している。符号３８−１で示すポイントはグリッド格子点変換時の変換ポイントである。本発明では、ライン列変換方式を優先的に推奨する。符号３９は変換前測定ポイント位置、符号４０は主変換基板に設ける変換パターン電路を示している。主変換基板を２層構成の基板とするために、変換できないポイントが生じた場合は、手作業によりワイヤー４１で電路を構成してポイントの変換を実現する。符号４２−１で示すエリアは、ライン列変換パターンを構成している。符号４２−２で示すエリアはグリッド格子点変換のパターンを構成している。符号４３、４３−１は予備的に設けるランドを示しており、設計変更等で発生する新規変換ポイントに対して、このランドにワイヤーを接続することにより測定ポイントの変換を可能にしている。

図７を参照しながらライン列変換についてさらに詳細に説明する。コネクタ装着基板側に位置させる接触子は、想定される最大寸法の被検査基板が測定対象である場合でも、測定の対象となる面積に均一にライン列変換点が分布している必要がある。しかし、例えば、図７において符号４４で示す破線の枠内の網掛け部分のように、最大測定面積に比べて相当小さい面積の被検査基板であって、測定対象ポイント数が、最大測定ポイントに近い数の測定ポイントを有している基板の場合は、偏った変換分布がなされることが必要になる。もちろん、最大測定処理ポイント数は上限があるため、コネクタ装着基板側に、無闇に最大測定ポイント数以上の変換ポイントを設けることはできない。この問題点の解決案を図７を参照しながら説明する。

図７において、符号４４は被検査基板の最大検査エリアを、符号４５は小面積で最大の測定ポイントを有している基板の面積部分を示す。１点鎖線の枠で囲ったエリアは、前記主変換基板１２が示すエリアを示している。主変換基板１２は被測定基板よりも一回り大きい。黒丸はライン列変換測定点４７を示している。ライン列変換測定点４７は、最大面積の被測定基板を想定して分散させた変換ポイントであって、直線状に配置されている。ライン列変換測定点４７の全数が測定器の最大測定処理可能な測定点数である。そして、図７に示す例では、左側３列のライン列変換測定点４７の一つ一つが、被検査基板の、符号４８で示す白丸の各点に導通するように、導電パターンを増設する。このようにすることによって、被検査基板の右側に集中している測定ポイントの吸い上げも、主変換基板の大きさを限定した大きさに仕上げることが可能になり、最短変換点へのパターンの引き回しも簡単になる。ただし、前記コネクタ装着基板２０または２８は、この手法を常時有効とするために、常に接触子が作用できるような設計でなければならない。また、上記白丸の各点４８に変換がなされる場合は、導通しているライン列変換測定点４７と重複した変換は制限されねばならない。そして、ライン列変換測定点４７を上記各点４８に変換する方式では、変換補助基板１３は２列の組み立て構造となる。ライン列変換測定点４７の位置関係は、図１に示す実施例の接触ポイント１９−１と同じ位置関係になる。

図６に戻って、グリッド格子点変換方式とライン列変換方式それぞれの特徴について説明する。既存の検査装置のユニバーサル化変換パターンは、ほとんどの場合、あるピッチ（格子寸法）によるグリッド格子点変換方式である。この場合、プローブピンの植設は比較的容易であり、比較的に太いプローブを採用することができる。本発明がライン列変換を採用した理由は、変換補助基板に、図２に符号２３で示すような特殊なコンタクトを導入することが可能であるからであり、その結果として、一ラインで多くの変換ポイントを設けることが可能であるからである。このことは変換補助基板相互の間隔を大きく取ることができ、変換補助基板相互間でのワイヤリング処理スペースを大きく確保することができることにも通じる。

また、ライン列変換方式を取り入れることの別のメリットとして、図６に符号４１で示す電路部分は、主変換基板による測定ポイント変換を２層構成で変換対応できない場合に、この対応できない箇所のみをワイヤリング処理することによって対応することができる。変換補助基板１３へのワイヤリング２２も同じである。この処理は変換基板の上面側で行うが、プレス時には、このワイヤリング部とプローブが干渉しないように配慮しなければならない。グリッド格子点変換手法でワイヤリング処理を行おうとすると、ワイヤーの固定に注意を払う必要がある。その点、ライン列変換方式では、ライン列変換される部分にワイヤーを存在させなければよいので、作業性が改善されることになる。

次に、図８に示す実施例について説明する。この実施例は、前記主変換基板１２を採用することなく、変換補助基板１３のみで、しかも、全測定ポイントを、手作業によるワイヤリングで変換する方式である。この方式の場合、特にライン列変換手法が有効になる。何故なら、変換補助基板１３側に配線するときのハンダ付け作業は、なるべく大きな空間があることが望ましいからである。特に、測定ポイントがそれほど多くない被測定基板の場合は有効である。

次に、設計変更によって冶具を修正しなければならない場合の対応手法の例を、図９を参照しながら説明する。本発明は、被測定基板の測定ポイントに対応して接触する接触子ブロックが、その部分のみの機能部品として単独で取り扱うことができるようにするという発想であるから、接触子の位置修正、追加等の加工が簡単であるという利点を備えている。測定点を新しく追加する場合は、図９に示すように、主変換基板１２の上面側に、測定点４９の頭出しをし、この測定点４９を主変換基板１２または変換補助基板１３の適切な遊びポイント位置にワイヤリングをすればよい。

１ 被検査基板
３ プローブピン
７ コネクタ
９ 検査装置本体の電気系テスタ部
１１ 検査治具
１２ 主変換基板
１３ 変換補助基板
１９ 接触ポイント
２０ コネクタ装着基板

Claims (6)

1. 一面側において被検査基板の各検査ポイントに接触し各検査ポイントを他面側の異なるポイントに変換して直線状に配列された変換ポイントに導く主変換基板と、
   主変換基板と一体に設けられ主変換基板の上記直線状の変換ポイントを主変換基板面上に立ち上げ任意のワイヤリングが可能な変換補助基板と、
   変換補助基板の上記立ち上げられたポイントを電子回路基板検査装置本体に電気的に接続するためのコネクタを備えたコネクタ装着基板と、
   を備えている電子回路基板検査装置用冶具。
2. 主変換基板に対して複数の変換補助基板が一体に設けられている請求項１記載の電子回路基板検査装置用冶具。
3. 主変換基板は２層構成によって検査ポイントを変換し、この２層構成によって変換することができない検査ポイントについてはワイヤーで接続することによって変換を実現している請求項１記載の電子回路基板検査装置用冶具。
4. 被検査基板と主変換基板との間には、主変換基板と一体に取り付けられたプローブ保持ブロックが介在し、プローブ保持ブロックに設けられているプローブを介して被検査基板の各検査ポイントが主変換基板に導かれる請求項１ないし４のいずれかに記載の電子回路基板検査装置用冶具。
5. 主変換基板とプローブ保持ブロックは、被検査基板の仕様ごとにセットとして組み立てられ、コネクタ装着基板はいずれの仕様の被検査基板にも共通に用いられる請求項４記載の電子回路基板検査装置用冶具。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載されている電子回路基板検査装置用冶具を備え、この冶具を介して入力される被検査基板の各検査ポイントにおいて測定することによって得られるデータをプログラムに従って処理することにより被検査基板の良否を判定する電子回路基板検査装置。

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