JP2010232526A - プリント基板清掃装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電子部品が実装されたプリント基板の異物を除去するプリント基板清掃装置を提供する。
【解決手段】プリント基板清掃装置１０は、プリント基板５を支持するための支持部１１と、支持部１１に支持されたプリント基板５の導電部２を清掃するための清掃部材１と、支持部１１に支持されたプリント基板５の導電部２に付着した異物２２に清掃部材１を接触させるための移動機構１２とを備えている。清掃部材１はプローブ形状を有し、かつプローブ形状の先端部３は粘着性を有するように構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明はプリント基板清掃装置に関し、特に清掃部材によりプリント基板を清掃するプリント基板清掃装置に関するものである。

従来、プリント基板の電気特性の試験にプロービングが用いられている。具体的には、ＩＣＴ（Ｉｎ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｔｅｓｔｅｒ）試験により電子部品が搭載されたプリント基板の電気特性が測定される。ＩＣＴ試験では、プローブがプリント基板のビアホールやパッドなどの電気的に導通のある電極部に接触することによりプロービングが行なわれる。電極部にプローブが接触することにより、プローブに接続された測定機器がプリント基板の電気特性を測定する。プリント基板の電気特性の測定結果に基づき、パソコンなどによりプリント基板が良品に該当するかの合否が判定される。このようにして、プリント基板の電気特性の試験が行なわれる。

プリント基板に電子部品を実装する際の半田工程などでフラックスなどの異物が発生する。この異物が電極部に付着すると、プロービングの接触不良が発生する。プロービングの接触不良が発生することで試験のやり直しや、良品を不良品と判定するなどの不具合が発生する。

プロービングの接触不良を防止するために異物を除去する手法としては、ブラッシング、粘着性部材による異物の転写、エアー噴射などがある。たとえば、特開２００２−１８１８７５号公報（特許文献１）によれば、プリント配線板の検査装置には、ブラシや粘着テープを有する電極クリーニング部が設けられている。

特開２００２−１８１８７５号公報

ブラシによる異物除去では、ブラシの損傷や電極部などのブラシと接触する部分の損傷という問題がある。

粘着部材による異物除去では、従来、シート状やロール状の粘着部材が用いられている。しかし、電子部品が実装されたプリント基板においては、電子部品が突起物となる。そのため電子部品は、シート状やロール状の粘着部材が電極部に接触することの妨げとなる。

また、プリント基板ではビアホールが電極部として利用される場合が多い。しかし、ビアホールはプリント基板を貫通するように設けられており、かつ径が小さい。したがって、シート状やロール状の粘着部材では、ビアホール内部に粘着部材を接触させることが難しいためビアホール内部の異物除去は困難である。

またプリント基板では、半田付け部を電極部として利用する場合もある。この場合には半田付け部が突起物となる。そのため半田付け部は、シート状やロール状の粘着部材が他の電極部と接触することの妨げとなる。

なお、電子部品を実装したプリント基板の異物除去の手法として、エアー噴射があるが、一度除去した異物が飛散して再付着するという問題がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、電子部品が実装されたプリント基板の異物を除去するプリント基板清掃装置を提供することである。

本発明のプリント基板清掃装置は、プリント基板を支持するための支持部と、支持部に支持されたプリント基板の導電部を清掃するための清掃部材と、支持部に支持されたプリント基板の導電部に付着した異物に清掃部材を接触させるための移動機構とを備えている。清掃部材はプローブ形状を有し、かつプローブ形状の先端部は粘着性を有するように構成されている。

本発明のプリント基板清掃装置によれば、清掃部材はプローブ形状を有し、かつプローブ形状の先端部は粘着性を有するように構成されているため、電子部品が実装されたプリント基板の異物を除去することができる。

本発明の一実施の形態におけるプリント基板清掃装置を概略的に示す断面図である。 本発明の一実施の形態におけるビアホールに付着した異物の転写の様子を概略的に示す断面図であって、転写前の状態（Ａ）と、転写中の状態（Ｂ）と、転写後の状態（Ｃ）とを示す断面図である。 本発明の一実施の形態におけるパッドに付着した異物の転写の様子を概略的に示す断面図であって、転写前の状態（Ａ）と、転写中の状態（Ｂ）と、転写後の状態（Ｃ）とを示す断面図である。 本発明の一実施の形態における半田付け部に付着した異物の転写の様子を概略的に示す断面図であって、転写前の状態（Ａ）と、転写中の状態（Ｂ）と、転写後の状態（Ｃ）とを示す断面図である。 本発明の一実施の形態における除去機構による異物除去の様子を概略的に示す断面図である。 本発明の一実施の形態における除去機構による異物の転写の様子を概略的に示す断面図であって、転写前の状態（Ａ）と、転写中の状態（Ｂ）と、転写後の状態（Ｃ）とを示す断面図である。 ＩＣＴ試験のプロービングの様子を概略的に示す断面図である。 図７のＰ部を示す拡大図である。 ＩＣＴ試験装置の構成を概略的に示す断面図である。

以下、本発明の一実施の形態について図に基づいて説明する。
最初に、本発明の一実施の形態のプリント基板清掃装置の構成について説明する。

図１を参照して、本発明の一実施の形態のプリント基板清掃装置１０は、清掃部材１と、固定部４と、支持部１１と、移動機構１２とを主に備えている。なお、図１では、プリント基板も記載されている。

清掃部材１は、プリント基板５のビアホール６を清掃するための清掃部材（ビアホール用）１ａと、パッド７を清掃するための清掃部材（パッド用）１ｂと、半田付け部８を清掃するための清掃部材（半田付け部用）１ｃとを有している。清掃部材（ビアホール用）１ａは、プリント基板５のビアホール６内部に、清掃部材（ビアホール用）１ａの先端部３が接触するように位置合わせされている。清掃部材（パッド用）１ｂは、プリント基板５のパッド７に清掃部材（ビアホール用）１ｂの先端部３が接触するように位置合わせされている。清掃部材（半田付け部用）１ｃは、プリント基板５の半田付け部８に清掃部材（半田付け部用）１ｃの先端部３が接触するように位置合わせされている。

清掃部材１は、プリント基板５の固定部４で底板１３の上に固定されている。清掃部材１は、プローブ形状を有している。これにより、清掃部材１は、電子部品９が実装されたプリント基板５において電子部品９に妨げられずに電極部（導電部）２であるビアホール６、パッド７および半田付け部８に接触することができる。プローブ形状は、たとえば先端が尖った針状の形状であるが、円筒状や四角柱状などの形状であってもよい。プローブ形状は、電子部品９に妨げられずに電極部２に接触することができる形状であればよい。

清掃部材１のプローブ形状の先端部３は粘着性を有するように構成されている。これにより、プリント基板５に付着した異物２２をプローブ形状の先端部３に転写することができる。またプローブ形状の先端部３は、テーパ形状２３を有していてもよい。テーパ形状２３は、その先端部分の径がビアホール６の径より小さく、その根元部分の径がビアホール６の径より大きくなるように構成されている。これにより、電極部２に窪みが形成されている場合に窪みの内部の異物２２を除去することができる。したがって、ビアホール６内部の異物２２を除去することができる。また、ビアホール６の上端部の異物２２を除去することができる。

また、プローブ形状の先端部３は、弾性のある素材で構成されていてもよい。電子部品９が半田付けされたパッド７や半田付け部８の異物２２が除去される場合には、清掃部材１は、弾性のあるゴム素材によって形成されていることが望ましい。これにより、電子部品９が半田付けされたパッド７や半田付け部８の凹凸形状に対して、清掃部材１のゴム素材が凹凸を吸収するように弾性変形する。これにより、清掃部材１の先端部３がこの凹凸形状に密着するため、凹凸形状に付着した異物２２を転写することができる。また、清掃部材１のゴム素材は、導電性があり静電気を除去することができる素材で構成されていることが望ましい。また、ゴム素材からなる先端部３を固定する固定部４も導電性があり静電気を除去することができる素材で構成されていることが望ましい。これらにより静電気による影響を除くことができる。

なお、清掃部材１が剛性の低い材質で形成されている場合には、清掃部材１の内部に金属性の芯が入れられていてもよい。これにより、清掃部材１の剛性を補強することができる。また耐久性を向上することができる。また清掃部材１が剛性の高い材質で形成されている場合には、清掃部材１の下部にばねが配置されていてもよい。これにより、プロービングの圧力およびプローブの高さを調整することができる。

底板１３の上には断面視において固定部４の両側に支持部１１が固定されている。支持部１１には、プリント基板５が支持されている。プリント基板５に設けられた孔１４に支持部１１が貫通することによって、プリント基板５が支持部１１に位置合わせされている。プリント基板５には、ビアホール６およびパッド７が形成されている。プリント基板５には、電子部品９が実装されている。電子部品９が実装された部分には半田付け部８が形成されている。

移動機構１２は、プリント基板５を清掃部材１の先端部３と接触させ、かつ接触後に引き離すように構成されている。

次に、本発明の一実施の形態におけるプリント基板清掃装置によるプリント基板の清掃方法について説明する。

図１を参照して、電子部品９が実装されたプリント基板５が準備される。プリント基板５が支持部１１にあわせて装着される。移動機構１２がプリント基板５を上方より押圧する。押圧する力は、マイクロメータなどによって調整可能であり、プリント基板５にダメージを与えない範囲で調整される。これにより、プリント基板５が支持部１１に支持されながら清掃部材１の先端部３と接触するように下方に移動される。

プリント基板５の電極部２に付着しているフラックスなどの異物２２は、粘着性のある清掃部材１に転写されて取り除かれる。

まず、ビアホール６内部に付着した異物２２が除去される様子について説明する。図２（Ａ）に示すように、清掃部材（ビアホール用）１ａのプローブ形状の先端部３がプリント基板５のビアホール６の内部に挿入される位置に位置決めされる。プリント基板５が下方（図２（Ａ）中矢印Ｘ方向）に移動される。

図２（Ｂ）に示すように、プリント基板５が移動機構１２によって下方に移動されて、清掃部材（ビアホール用）１ａの先端部３がプリント基板５のビアホール６内部に挿入される。清掃部材（ビアホール用）１ａの先端部３がテーパ形状２３を有しているためビアホール６内部に付着した異物２２にテーパ形状２３が接触する。プリント基板５が上方（図２（Ｂ）中矢印Ｙ方向）に移動される。

図２（Ｃ）に示すように、清掃部材（ビアホール用）１ａの先端部３は粘着性を有しているため、異物２２は清掃部材（ビアホール用）１ａの先端部３のテーパ形状２３に付着した状態が維持される。

次に、パッド７に付着した異物２２が除去される様子について説明する。図３（Ａ）に示すように、清掃部材（パッド用）１ｂのプローブ形状の先端部３がプリント基板５のパッド７と対向する位置に位置決めされる。プリント基板５が下方（図３（Ａ）中矢印Ｘ方向）に移動される。

図３（Ｂ）に示すように、プリント基板５が移動機構１２によって下方に移動されて、清掃部材（パッド用）１ｂの先端部３がプリント基板５のパッド７に付着した異物２２と接触する。プリント基板５が上方（図３（Ｂ）中矢印Ｙ方向）に移動される。図３（Ｃ）に示すように、清掃部材（パッド用）１ｂの先端部３は粘着性を有しているため、異物２２は清掃部材（パッド用）１ｂの先端部３に付着した状態が維持される。

続いて、半田付け部８の異物２２が除去される様子について説明する。図４（Ａ）に示すように、清掃部材（半田付け部用）１ｃのプローブ形状の先端部３がプリント基板５の半田付け部８と対向する位置に位置決めされる。プリント基板５が下方（図４（Ａ）中矢印Ｘ方向）に移動される。

図４（Ｂ）に示すように、プリント基板５が移動機構１２によって下方に移動されて、清掃部材（半田付け部用）１ｃの先端部３がプリント基板５の半田付け部８に付着した異物２２と接触する。プリント基板５が上方（図４（Ｂ）中矢印Ｙ方向）に移動される。図４（Ｃ）に示すように、清掃部材（半田付け部用）１ｃの先端部３は粘着性を有しているため、異物２２は清掃部材（半田付け部用）１ｃの先端部３に付着した状態が維持される。上記のように、清掃部材１は、異物２２をプリント基板５から除去することができる。

次に、清掃部材１に付着した異物２２を清掃する工程について説明する。図５を参照して、プリント基板清掃装置１０は、清掃部材１のプローブ形状の先端部３に付着した異物２２を除去するための除去機構１５を有している。

清掃部材１のプローブ形状の先端部３に付着した異物２２は、除去機構１５によって除去される。除去機構１５は、粘着シート１６を有している。粘着シート１６が清掃部材１のプローブ形状の先端部３に付着した異物２２に接触することで、その異物２２が粘着シート１６に転写される。これにより、異物２２が清掃部材１から除去される。粘着シート１６は、除去機構１５の外周部に配置されている。粘着シート１６は、ロール状に形成されている。粘着シート１６は、渦巻き状にシートが巻かれており、表面のシートがはがされると新しいシートの粘着面があらわれるように構成されている。粘着シート１６の粘着力は、清掃部材１のプローブ形状の先端部３の粘着力より強いことが好ましい。

除去機構１５は、清掃部材１が延在する方向と交差する方向に移動可能に構成されている。清掃部材１が延在する方向と交差する方向は、たとえば図５中矢印Ａ方向であるが、図５中矢印Ａ方向と逆方向であってもよい。また除去機構１５は、仮想の軸線１７を中心に回転可能に構成されている。除去機構１５の回転方向は、たとえば図５中矢印Ｂ方向であるが、図５中矢印Ｂ方向と逆方向であってもよい。

清掃部材１のプローブ形状の先端部３に付着した異物２２が除去される様子について説明する。以下に清掃部材（ビアホール用）１ａのプローブ形状の先端部３のテーパ形状２３に付着した異物２２が除去される場合について説明する。

図６（Ａ）に示すように、除去機構１５の外周部に配置された粘着シート１６が清掃部材１のプローブ形状の先端部３のテーパ形状２３に付着した異物２２と接触するように清掃部材１が配置されている。除去機構１５が仮想の軸線１７を中心に図６（Ａ）中矢印Ｂ方向に回転しながら図６（Ａ）中矢印Ａ方向に移動する。

図６（Ｂ）に示すように、除去機構１５が回転しながら移動して、粘着シート１６が清掃部材１のプローブ形状の先端部３のテーパ形状２３に付着した異物２２と接触する。除去機構１５は、接触後も回転しながら移動することを継続する。図６（Ｃ）に示すように、粘着シート１６は粘着性を有しているため、異物２２は粘着シート１６に付着した状態
が維持される。

また、清掃部材１のプローブ形状の先端部３がたとえばゴム素材からなっている場合、ゴム素材は性質上弾力性があり、ある程度変形するため、その先端部３が弾性変形する。そのため、その先端部３が弾性変形するような力を加えながら粘着シート１６をその先端部３に接触させることができる。たとえば、粘着シート１６を回転させながらその先端部３に接触させることができる。

また、粘着シート１６に付着した異物２２は、粘着シート１６の表面のシートがはがされることで除去される。粘着シート１６の表面のシートは、粘着シート１６に付着した異物２２がある程度たまった段階ではがされてもよい。

なお、異物２２が取り除かれたプリント基板５はプロービング試験工程に送られる。
次に、本発明の一実施の形態のプリント基板清掃装置の作用効果について説明する。

本発明の一実施の形態のプリント基板清掃装置１０によれば、清掃部材１はプローブ形状を有し、かつプローブ形状の先端部３は粘着性を有するように構成されている。清掃部材１がプローブ形状を有しているので、その先端部３が電子部品９が実装されたプリント基板５の電極部２に接触することができる。つまり、電子部品９によってプローブ形状の先端部３がプリント基板５の電極部２に付着した異物２２に接触することが妨げられない。また先端部３は、粘着性を有しているため異物２２を転写することができる。したがって、清掃部材１は電子部品９が実装されたプリント基板５に付着した異物２２を除去することができる。

次に本発明の一実施の形態のプリント基板清掃装置の他の作用効果を説明するために、電子部品９が実装されたプリント基板５のプロービングの際の接触不良について説明する。プローブを利用してプリント基板５の電気特性を試験する代表的な試験として、ＩＣＴ試験がある。ＩＣＴ試験のプロービングの際の異物２２の付着による接触不良について説明する。

図７に示すように、ＩＣＴ試験では、測定されるプリント基板５のビアホール６などにプローブ１８を接触させることによりプリント基板５の電気特性が測定される。図８に示すように、プローブ１８をビアホール６などに接触させる際に、ビアホール６に付着した異物２２はプローブ１８に転写される。なお、プローブ１８は、電気抵抗をさげるため金でメッキされている場合が多い。

図９に示すように、ＩＣＴ試験では、プリント基板５の電気特性や実装状態がプローブ１８を通じて測定機器２０によって測定される。そして、その測定結果に基づいてＰＣ（パーソナルコンピューター）２１によってＩＣＴ試験の合否の判定が行われる。なお、複数のプローブ１８によりプローブ部１９が構成されていてもよい。このプローブ部１９を通じて測定機器２０によってプリント基板５の電気特性が測定されてもよい。

プリント基板５には半田付けによって電子部品９が実装されているため、半田付けの際のフラックスなどの異物２２が付着している場合がある。また電極部２は、たとえば銅で構成されているため、その酸化物が異物２２として付着している場合がある。これらの異物２２が電極部２とプローブ１８との間に介在することによりプロービングの際に接触不良が発生する。

またプロービングを繰り返す事により異物２２がプローブ１８上に固着されてプローブ１８上に異物２２の膜ができる。この異物２２の膜が電極部２とプローブ１８との間に介在することによりプロービングの際に接触不良が発生する。

プロービングの際に接触不良が発生すると、ＩＣＴ試験において、良品を不具合品と判定してしまう場合がある。

本発明の一実施の形態のプリント基板清掃装置１０によれば、電子部品９が実装されたプリント基板５に付着した異物２２を除去することができるため、ＩＣＴ試験などのプロービングによる電気特性試験の直行率の向上を図ることができる。

また、電子部品９が実装されたプリント基板５のビアホール６やパッド７などの電極部２をプローブ１８でプロービングする前に、プリント基板５に付着した異物２２を除去することができる。そのため異物２２によりプロービングの際に接触不良が発生することを抑制することができる。これにより電気特性試験における誤判定の低減を図ることができる。

本発明の一実施の形態のプリント基板清掃装置１０によれば、清掃部材１のプローブ形状の先端部３がテーパ形状２３を有している。そのため、従来の平面状の粘着性部材では異物を除去することが困難なビアホール６内部の異物２２を除去することができる。

本発明の一実施の形態のプリント基板清掃装置１０によれば、清掃部材１のプローブ形状の先端部３は、たとえばゴム素材などの弾性のある素材で構成されている。これにより、電子部品９が半田付けされたパッド７や半田付け部８の凹凸形状に対して、先端部３の弾性のある素材が凹凸形状を吸収するように弾性変形して密着する。これにより、清掃部材１の先端部３がこの凹凸形状に密着するため、凹凸形状に付着した異物２２を転写することができる。したがって、異物２２をより効果的に除去することができる。

本発明の一実施の形態のプリント基板清掃装置１０によれば、清掃部材１のプローブ形状の先端部３に付着した異物２２を除去するための除去機構１５をさらに備えている。清掃部材１のプローブ形状の先端部３に付着した異物２２が除去機構１５の粘着シート１６に転写されるので、プリント基板清掃装置１０は、その先端部３を自動清掃することができる。

また、清掃部材１のプローブ形状の先端部３がたとえばゴム素材からなっている場合、その先端部３が弾性変形する。そのため、その先端部３が弾性変形するような力を加えながら粘着シート１６をその先端部３に接触させることができる。たとえば、粘着シート１６を回転させながらその先端部３に接触させることができる。これにより、除去機構１５に異物２２を効果的に転写することができる。

なお電子部品９が高密度に実装されている場合に上記の効果はより顕著となる。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることを意図される。

本発明は、清掃部材によりプリント基板を清掃するプリント基板清掃装置に特に有利に適用され得る。

１ 清掃部材、１ａ 清掃部材（ビアホール用）、１ｂ 清掃部材（パッド用）、１ｃ 清掃部材（半田付け部用）、２ 電極部、３ 先端部、４ 固定部、５ プリント基板、６ ビアホール、７ パッド、８ 半田付け部、９ 電子部品、１０ プリント基板清掃装置、１１ 支持部、１２ 移動機構、１３ 底板、１４ 孔、１５ 除去機構、１６ 粘着シート、２２ 異物、２３ テーパ形状。

Claims (4)

1. プリント基板を支持するための支持部と、
   前記支持部に支持された前記プリント基板の導電部を清掃するための清掃部材と、
   前記支持部に支持された前記プリント基板の前記導電部に付着した異物に前記清掃部材を接触させるための移動機構とを備え、
   前記清掃部材はプローブ形状を有し、かつ前記プローブ形状の先端部は粘着性を有するように構成されている、プリント基板清掃装置。
2. 前記清掃部材の前記プローブ形状の先端部は、テーパ形状を有している、請求項１に記載のプリント基板清掃装置。
3. 前記清掃部材の前記プローブ形状の先端部は、弾性のある素材で構成されている、請求項１または２に記載のプリント基板清掃装置。
4. 前記清掃部材の前記プローブ形状の先端部に付着した異物を除去するための除去機構をさらに備え、
   前記除去機構は、粘着シートを有し、
   前記除去機構は、前記清掃部材の前記プローブ形状の先端部に付着した前記異物が前記粘着シートに転写されるように構成されている、請求項１〜３のいずれかに記載のプリント基板清掃装置。

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