JP2016114484A

JP2016114484A - 配線基板の検査装置、配線基板の製造方法

Info

Publication number: JP2016114484A
Application number: JP2014253704A
Authority: JP
Inventors: 山田　康晴; Yasuharu Yamada; 康晴山田
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2014-12-16
Filing date: 2014-12-16
Publication date: 2016-06-23

Abstract

【課題】表面及び裏面に端子が形成された配線基板の電気特性の検査時における反りの発生を抑制できる配線基板の検査装置及び配線基板の製造方法を提供すること。【解決手段】本発明に係る配線基板の検査装置は、第１，第２の主面を有し、第１，第２の主面に夫々複数の端子が形成された配線基板の電気特性を検査する配線基板の検査装置であって、配線基板を支持する支持機構と、配線基板の第１の主面に形成された複数の端子と接触可能に配置された複数の第１プローブおよび複数の貫通孔が形成されたテーブルを有するとともに、複数の貫通孔内に複数の第１プローブが挿入されてなるヘッド部と、貫通孔の壁面と第１プローブとの隙間を介して、配線基板の第１の主面と該第１の主面と対向するテーブルの表面との隙間を真空引きする真空引機構と、配線基板の第２の主面に形成された複数の端子と接触する第２プローブと、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、配線基板の検査装置及び配線基板の製造方法に関する。

配線基板は、製品として出荷する前に配線基板の電気特性（例えば、配線基板の抵抗値やコンデンサ等の定数）が正常であるかをテストしている。このテストには、全てのプローブを同時に配線基板上の各端子（パッド）に接触させるジグ方式と呼ばれる手法と、コンタクトプローブを保持した複数のアームが基板上の任意のポイントに移動してプロービングを行うフライングプローブ方式と呼ばれる手法とがある。

ジグ方式では、配線基板の端子に一括してプローブを接触させるため検査時間が短いが、配線基板の品種ごとに専用のジグを製作する必要があるため、近年主流の多品種少量生産の配線基板の検査に適していない。一方、フライングプローブ方式では、プローブの移動時間が必要なのでジグ方式に比較すると検査時間は長くなるが、専用のジグを必要としないため多品種少量生産の配線基板の検査に適している。

ところで、配線基板は、年々薄化が進んでおり、配線基板が非常に反り易くなっている。例えば、従来の配線基板の検査装置には、配線基板を表面が平らなテーブル上に載置した後、配線基板の裏面を中央部分から外縁に向かって段階的に吸着して配線基板の反りを取り除くことが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−７９２４８号公報

しかしながら、配線基板には、裏面及び表面の夫々に端子が形成されているものもある。特許文献１に開示される手法では、配線基板の裏面をテープルに吸着するため裏面にプローブを接触させることができない。このため、裏面に端子が形成された配線基板の電気特性を検査することができない。

本発明は、上記の事情に対処してなされたものであり、表面及び裏面に端子が形成された配線基板の電気特性の検査時における反りの発生を抑制できる配線基板の検査装置及び配線基板の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成すべく、本発明の配線基板の検査装置は、第１の主面および該第１の主面の反対側に位置する第２の主面を有し、第１の主面および第２の主面に夫々複数の端子が形成された配線基板の電気特性を検査する配線基板の検査装置であって、配線基板を支持する支持機構と、配線基板の第１の主面に形成された複数の端子と接触可能に配置された複数の第１プローブおよび複数の貫通孔が形成されたテーブルを有するとともに、複数の貫通孔内に前記複数の第１プローブが挿入されてなるヘッド部と、貫通孔の壁面と第１プローブとの隙間を介して、配線基板の第１の主面と第１の主面と対向するテーブルの表面との隙間を真空引きする真空引機構と、配線基板の第２の主面に形成された複数の端子と接触する第２プローブと、を備えることを特徴とする。

本発明の配線基板の検査装置によれば、配線基板の第１の主面に形成された複数の端子と接触可能に配置された複数の第１プローブおよび複数の貫通孔が形成されたテーブルを有するとともに、複数の貫通孔内に複数の第１プローブが挿入されてなるヘッド部と、貫通孔の壁面と第１プローブとの隙間を介して、配線基板の第１の主面と第１の主面と対向するテーブルの表面との隙間を真空引きする真空引機構とを備えているので、第１プローブを配線基板の第１の主面に形成された複数の端子と接触させた際に生じる配線基板の反りを抑制することができる。このため、配線基板が反りにより不良品となることを低減することができる。

本発明の配線基板の検査装置の第１プローブは、貫通孔内に着脱可能に挿入されていることを特徴とする。このため、配線基板の裏面に形成された端子数や配置位置に応じて、第１プローブを着脱することができるので、様々な品種の配線基板に対応することができる。

本発明の配線基板の検査装置は、第１プローブが挿入されていない貫通孔を封止する封止部材を備えることを特徴とする。このため、第１プローブが挿入されていない貫通孔を介して配線基板の第１の主面とテーブルの表面との隙間に空気が流入することを防止することができる。

本発明の配線基板の製造方法は、上記に記載の配線基板の検査装置を用いて電気特性を検査することを特徴とする。このため、電気特性検査の際に配線基板に生じる反りを抑制でき、配線基板が反りにより不良品となることを低減することができる。

以上説明したように、本発明によれば、表面及び裏面に端子が形成された配線基板の電気特性の検査時における反りの発生を抑制できる配線基板の検査装置及び配線基板の製造方法を提供することができる。

実施形態に係る配線基板の検査装置の断面図。実施形態に係る配線基板の検査装置の一部断面図。実施形態に係る配線基板の検査装置が備えるメッシュ板の平面図。真空引きを行わない場合の配線基板の反りを示す一部断面図。実施形態に係る配線基板の検査装置を用いた製造方法（検査方法）を示す図。実施形態に係る配線基板の検査装置を用いた製造方法（検査方法）を示す図。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、実施形態に係る配線基板の検査装置１００（以下、単に検査装置１００と記載する）の断面図である。図２は、検査装置１００の一部断面図である。なお、図１，図２には、配線基板２００も記載されている。

検査装置１００は、配線基板２００の電気特性（例えば、配線基板２００の抵抗値やコンデンサ等の定数）が正常であるかを検査する検査装置である。検査装置１００は、ヘッド部１１０と、ベース部１２０と、支持機構１３０と、真空引機構１４０と、フライングプローブ１５０と、制御装置１６０とを備える。

ヘッド部１１０は、配線基板２００の裏面Ｓ１（第１の主面）に形成された複数の端子Ｔ１と接触可能に配置された複数の第１プローブ１１２および複数の貫通孔１１１Ａが形成されたテーブル１１１を備える。複数の貫通孔１１１Ａ内には、複数の第１プローブ１１２が着脱可能に挿入されている。第１プローブ１１２は、導電性材料（例えば、銅）からなる。また、テーブル１１１内部は複数の貫通孔１１１Ａと連通する空洞となっている。

該テーブル１１１には、真空引機構１４０が接続されている。真空引機構１４０は、配管１４１、バルブ１４２を備え、図示しない真空引きポンプ（例えば、ブロアやドライポンプ）に接続されている。真空引機構１４０は、テーブル１１１に形成されている貫通孔１１１Ａの壁面１１１Ｂと第１プローブ１１２との隙間Ｇ１を介して、配線基板２００の裏面Ｓ１（第１の主面）と該裏面Ｓ１と対向するテーブル１１１の表面１１１Ｃとの隙間Ｇ２を真空引きする。また、テーブル１１１の表面１１１Ｃには、気密性を向上させるために、Ｏリング（オーリング）１１３が設けられている。

ベース部１２０は、基板１２１と、荷重ピン１２２とを備える。基板１２１のヘッド部１１０の貫通孔１１１Ａと対応する位置には、荷重ピン１２２を挿入するための複数の挿入孔１２１Ａが形成されている。各挿入孔１２１Ａには、荷重ピン１２２が挿入されている。各荷重ピン１２２は、第１プローブ１１２を配線基板２００の向きに所定の力（例えば、６ｇや２０ｇ）で押し上げる。

各荷重ピン１２２は、信号ケーブルＣ１を介して制御装置１６０と接続されている。各荷重ピン１２２は、導電性材料（例えば、銅）からなり、第１プローブ１１２と電気的に接続されている。このため、第１プローブ１１２には、荷重ピン１２２を介して、制御装置１６０から電気信号が伝達される。また、基板１２１の表面１２１Ｂには、気密性を向上させるために、Ｏリング（オーリング）１２３が設けられている。

支持機構１３０は、メッシュ板１３１と、押さえ板１３２とを備える。メッシュ板１３１は、配線基板２００を載置するための板である。図３は、メッシュ板１３１の平面図である。図３に示すように、メッシュ板１３１は、中央領域において網目状に形成されたメッシュ部１３１Ａとメッシュ部１３１Ａを囲むようにしてメッシュ部１３１Ａを支持する枠体１３１Ｂとを有する。中央領域をメッシュ部１３１Ａとすることで、第１プローブ１１２の先端がメッシュ部１３１Ａの隙間を通って配線基板２００の裏面Ｓ１に形成された端子Ｔ１と接触することができる。また、枠体１３１Ｂは、第１プローブ１１２が挿入されていない貫通孔１１１Ａを封止する封止部材を兼ねている。なお、枠体１３１Ｂの代わりに第１プローブ１１２が挿入されていない貫通孔１１１Ａを封止する封止部材を別途設ける構成としてもよい。

押さえ板１３２は、電気特性の検査中に配線基板２００の位置がずれないように配線基板２００の外周端部を押さえる。なお、この実施形態では、支持機構１３０は、メッシュ板１３１及び押さえ板１３２を備えているが、支持機構１３０をメッシュ板１３１だけとしてもよい。

フライングプローブ１５０（第２プローブ）は、コンタクト部１５１とアーム部１５２とを備える。コンタクト部１５１は、配線基板２００の表面Ｓ２（第２の主面）に形成されている端子Ｔ２と電気的に接触する。アーム部１５２は、コンタクト部１５１を配線基板２００上の任意のポイントに移動させてコンタクト部１５１を端子Ｔ２と電気的に接触させる。

各フライングプローブ１５０は、信号ケーブルＣ２により制御装置１６０と接続されており、信号ケーブルＣ２を介して制御装置１６０からの電気信号がコンタクト部１５１へ伝達される。なお、この実施形態では、検査装置１００が２つのフライングプローブ１５０を備えているが、備えるフライングプローブ１５０は、２つに限られない。例えば、１つのフライングプローブ１５０を備えていてもよいし、３つ以上のフライングプローブ１５０を備えていてもよい。

図４は、真空引きを行わない場合における配線基板２００の反りを示す一部断面図である。近年では、端子Ｔ１の配置密度が向上していることから、第１プローブ１１２の本数も増大している。このため、一本一本の第１プローブ１１２が配線基板を押し上げる力は弱くても、本数が多いため全体としては非常に大きな力となる。

例えば、配線基板２００の裏面Ｓ１に端子Ｔ１が２８個×２８個並んでいると、第１プローブ１１２による荷重が２０ｇの場合、以下の（１）式に示すように約１５．７ｋｇもの力が加わる。
２８×２８×２０＝１５６８０ｇ・・・（１）

また、第１プローブ１１２による荷重が６ｇの場合でも、以下の（２）式に示すように約４．７ｋｇもの力が加わる。
２８×２８×６＝４７０４ｇ・・・（２）

また、近年では、配線基板の薄化が進んでおり配線基板が非常に反り易くなっている。このため、図４に示すように、テーブル１１１に形成されている貫通孔１１１Ａの壁面１１１Ｂと第１プローブ１１２との隙間Ｇ１を介して、配線基板２００の裏面Ｓ１（第１の主面）と該裏面Ｓ１と対向するテーブル１１１の表面１１１Ｃとの隙間Ｇ２を真空引きしない場合、第１プローブ１１２からの荷重により配線基板２００が反ってしまう。この結果、配線基板２００が反りにより不良品となる不具合が生じる。

一方、テーブル１１１に形成されている貫通孔１１１Ａの壁面１１１Ｂと第１プローブ１１２との隙間Ｇ１を介して、配線基板２００の裏面Ｓ１と該裏面Ｓ１と対向するテーブル１１１の表面１１１Ｃとの隙間Ｇ２を真空引きした場合、隙間Ｇ２の気圧が低くなるため配線基板２００を押下げる力が働く。この配線基板２００を押下げる力により、第１プローブ１１２からの荷重よる配線基板２００の反りを低減することができる。

次に、検査装置１００を用いた配線基板２００の製造方法（検査方法）について説明する。図５及び図６は、検査装置１００を用いた配線基板２００の製造方法（検査方法）を示す図である。以下、図１、図２、図５及び図６を参照して、配線基板２００の製造方法（検査方法）について説明する。

初めに、メッシュ板１３１上に検査対象である配線基板２００を載置する（図５参照）。次に、押さえ板１３２を下降させて、配線基板２００の位置がずれないように配線基板２００の外周端部を押さえる。また、合わせて、第１プローブ１１２が配線基板２００の裏面Ｓ１に形成された端子Ｔ１と接触するまでベース部１２０を上昇させる（図６参照）。

次に、真空引機構１４０により、テーブル１１１に形成されている貫通孔１１１Ａの壁面１１１Ｂと第１プローブ１１２との隙間Ｇ１を介して、配線基板２００の裏面Ｓ１（第１の主面）と該裏面Ｓ１と対向するテーブル１１１の表面１１１Ｃとの隙間Ｇ２を真空引きする（図１，図２参照）。

次に、フライングプローブ１５０のアーム部１５２を動作させて、コンタクト部１５１を配線基板２００上の任意のポイントに移動させてコンタクト部１５１を端子Ｔ２と電気的に接触させ、必要な電気的検査を行う。

以上のように、本発明の配線基板の検査装置１００によれば、配線基板２００の裏面Ｓ１（第１の主面）に形成された複数の端子Ｔ１と接触可能に配置された複数の第１プローブ１１２および複数の貫通孔１１１Ａが形成されたテーブル１１１を有するとともに、複数の貫通孔１１１Ａ内に複数の第１プローブ１１２が挿入されてなるヘッド部１１０と、貫通孔１１１Ａの壁面１１１Ｂと第１プローブ１１２との隙間Ｇ１を介して、配線基板２００の裏面Ｓ１（第１の主面）と裏面Ｓ１（第１の主面）と対向するテーブル１１１の表面１１１Ｃとの隙間Ｇ２を真空引きする真空引機構１４０とを備えているので、第１プローブ１１２を配線基板２００の裏面Ｓ１（第１の主面）に形成された複数の端子Ｔ１と接触させた際に生じる配線基板２００の反りを抑制することができる。このため、配線基板２００が反りにより不良品となることを低減することができる。

また、本発明の配線基板の検査装置の第１プローブ１１２は、貫通孔１１１Ａ内に着脱可能に挿入されている。このため、配線基板２００の裏面Ｓ１に形成された端子Ｔ１数や配置位置に応じて第１プローブ１１２を着脱することができるので、様々な品種の配線基板２００に対応することができる。

さらに、本発明の配線基板の検査装置１００は、第１プローブ１１２が挿入されていない貫通孔１１１Ａを封止する封止部材（メッシュ板１３１）を備えることを特徴とする。このため、第１プローブ１１２が挿入されていない貫通孔１１１Ａを介して配線基板２００の裏面Ｓ１とテーブル１１１の表面１１１Ｃとの隙間Ｇ２に空気が流入することを防止し、隙間Ｇ２の気密性を向上することができる。

また、本発明の配線基板の製造方法は、配線基板の検査装置１００を用いて電気特性を検査する。このため、電気特性検査の際に配線基板２００に生じる反りを抑制でき、配線基板２００が反りにより不良品となることを低減することができる。

なお、本実施形態では、第１プローブ１１２が挿入されていない貫通孔１１１Ａを枠体１３１Ｂで封止していた、しかしながら、第１プローブ１１２が挿入されていない貫通孔１１１Ａを、配線基板２００の裏面Ｓ１とテーブル１１１の表面１１１Ｃとの隙間Ｇ２を真空引きするために用いてもよい。

本発明に係る配線基板の検査装置及び配線基板の製造方法は、電気特性の検査時における反りの発生を抑制でき、不良品の発生を低減できる。このため、薄化が進む配線基板の電気特性の検査に好適に使用することができる。

１００配線基板の検査装置
１１０ヘッド部
１２０ベース部
１３０支持機構
１４０真空引機構
１５０フライングプローブ
１６０制御装置
２００配線基板

Claims

第１の主面および該第１の主面の反対側に位置する第２の主面を有し、前記第１の主面および前記第２の主面に夫々複数の端子が形成された配線基板の電気特性を検査する配線基板の検査装置であって、
前記配線基板を支持する支持機構と、
前記配線基板の第１の主面に形成された複数の端子と接触可能に配置された複数の第１プローブおよび複数の貫通孔が形成されたテーブルを有するとともに、前記複数の貫通孔内に前記複数の第１プローブが挿入されてなるヘッド部と、
前記貫通孔の壁面と前記第１プローブとの隙間を介して、前記配線基板の第１の主面と該第１の主面と対向する前記テーブルの表面との隙間を真空引きする真空引機構と、
前記配線基板の第２の主面に形成された複数の端子と接触する第２プローブと、
を備えることを特徴とする配線基板の検査装置。
前記第１プローブは、前記貫通孔内に着脱可能に挿入されていることを特徴とする請求項１に記載の配線基板の検査装置。
前記第１プローブが挿入されていない前記貫通孔を封止する封止部材を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の配線基板の検査装置。
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の配線基板の検査装置を用いて電気特性を検査することを特徴とする配線基板の製造方法。