JP2705573B2 - プリント配線板の検査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プリント配線板の検査
装置に係わり、特にプリント配線板の両面を電気的に接
続するためのスルーホールの断線の有無等を確認するた
めのプリント配線板の検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のプリント配線板の検査装置は、プ
リント配線板の配線パターンの所定の位置に、少なくと
も２本以上の探針（以下、プローブと称す）をプリント
配線板の片面又は両面から接触させて、一方のプローブ
から電気信号を供給し、その信号を他方のプローブから
検出する。その検出された信号に応答して２本のプロー
ブ間の導通抵抗を観測することにより、スルーホールを
含むプリント配線の断線、又は短絡状態を検出してい
た。

【０００３】このような従来のプリント配線の検査装置
を改良した例が特開昭６２−１２７６６０号公報に開示
されている。図５を参照すると、同公報に開示されたプ
リント配線板の検査装置は、プリント配線板４０１及び
サーモピンポード４０２が設置され、サーモピンポード
４０２に取付けられた伝熱用針４０３と、この伝熱用針
４０３に熱を供給するヒータコントローラ４０４と、Ｘ
軸又はＺ軸方向に移動するＺ−Ｘテーブル４０５と、Ｚ
−Ｘテーブル４０５の移動を制御するテーブル駆動制御
部４０６と、赤外線をプリント配線板４０１に全走査し
ながら受熱量に応じた電気信号を出力する走査温度計４
０７と、その出力された電気信号を記憶する画像メモリ
４０８と、プリントパターンの正常温度分布情報が予め
記憶されている正常温度分布マップ４０９と、ヒータコ
ントローラ４０４に加熱制御指令を、テーブル駆動制御
部４０６に位置制御信号をそれぞれ供給する主制御部４
１０とを備えている。

【０００４】この従来例の装置は、プリント配線板４０
１に伝熱用針４０３を介して熱を伝導する。伝熱用針４
０３によりプリント配線板４０１が受熱し、その配線さ
れた配線パターンからその熱を放射することにより、そ
の放射熱を走査温度計４０７が感知する。したがって走
査温度計４０７は、プリント配線板４０１の配線パター
ンを走査しながら受熱量に応じた電気信号を画像情報メ
モリ４０８に出力する。画像メモリ４０８は、その入力
したデータを蓄積し、その蓄積されたデータと正常温度
マップ４０９とを主制御部４１０が比較することによ
り、配線パターンの欠陥を検出し、異常状況をプリンタ
４１１に出力するものである。

【０００５】また、液晶の熱応答特性を用いた検査装置
の改善例が特開昭６１−２５９１５２号公報に開示され
ている。図６（イ），（ロ）を参照すると、同公報記載
の基板５０１の検査方法は、ガラス基板５０５に形成さ
せた透明電極５０６と、前記透明電極５０６に導電性ゴ
ムを装着したクリップ５０２及び接続コード５０４を介
して通電させるための電源５０３と、前記透明電極５０
６に接触もしくは近接して配置した液晶層を配置したご
く薄いフィルム５０７とを備える。

【０００６】この従来例の装置は、ガラス基板５０５に
形成された透明電極５０６に接続コード５０４及び導電
性ゴムを装着したクリップ５０２を介して電源５０３よ
り通電する。前記透明電極５０６に通電させることによ
って前記透明電極５０６に生じるジュール熱を液晶層を
配置したごく薄いフィルム５０７が感知し、前記液晶層
を配置したごく薄いフィルム５０７の色分布の状態から
前記透明電極５０６の断線，短絡の欠陥を確認するもの
である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のプリン
ト配線板の検査装置では、プリント配線板４０１の両面
間の所定部分における電気的導通がとれていれば、スル
ーホール又はそのランド部等の欠陥は検出できないとい
う欠点がある。また、不都合部分の表示が配線パターン
の始点及び終点を示すプローブのピン番号であり、この
プローブのピン番号をプリント配線板４０１のスルーホ
ール位置に変換した後、その回路をテスターを用いた電
気的チェックと人間の目視とにより特定していたため、
不良箇所の解析に熟練した技術と多大な工数を要すると
いう欠点も有している。

【０００８】また、走査温度計による正常熱温度分布及
び検査対象となるプリント配線板の温度分布を比較する
場合は、配線パターン全体の温度が上昇するまで加熱す
る必要があるため、熱が回り込み、スルーホールの断線
は検出できないという欠点がある。さらに、加熱手段と
して配線パターンに対応した本数の熱伝導用針を用いる
装置では、プリント配線板毎に熱伝導針の本数が異なる
専用の治具を作成する必要があるため、費用と工数がか
かりすぎるという欠点がある。

【０００９】また、液晶の熱応答特性を利用した特開昭
６１−２５９１５２号公報に開示された例では、フィル
ムの感度を高めるほど、高密度に形成された透明電極に
発生した欠陥での欠陥電極の特定が困難であること、呈
色の程度を定量化することも困難であることから、自動
検査化が困難であるという欠点もある。

【００１０】本発明の目的は、上述の欠点に鑑みなされ
たものであり、スルーホールを有するプリント配線板に
おいて、スルーホール部の断線及び欠陥等が確実に検出
できるプリント配線板の検査装置を提供することにあ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係るプリント配線板の検査装置は、加熱手
段と、光供給手段と、温度情報を光情報に変換する手段
とを有し、プリント配線板の貫通孔内周に導体を付着し
てなるスルーホールの異常を検査するプリント配線板の
検査装置であって、加熱手段は、プリント配線板に設け
られたスルーホールの導体を加熱するものであり、光供
給手段は、プリント配線板に設けられたスルーホールに
光を照射するものであり、温度情報を光情報に変換する
手段は、液晶を封入したシ−トと、受光部とを有し、液
晶を封入したシ−トは、前記スルーホールの導体からの
熱を受熱し、正常スルーホールと異常スルーホールとの
違いにより光透過強度の変化に時間差を生じるものであ
り、さらに、温度情報を光情報に変換する手段は、加熱
手段と光供給手段に対しプリント配線板の反対側に位置
し、液晶がスルーホールの導体に接して設置されるもの
である。

【００１２】また受光素子と、検査手段とを有するプリ
ント配線板の検査装置であって、 受光素子は、前記液晶
を封入したシートが前記スルーホールの導体からの熱を
受熱して、正常スルーホールと異常スルーホールとの違
いにより時間差をもって変化する光透過強度を検出して
光強度情報を出力するものであり、 検査手段は、前記受
光素子からの光強度情報と、前記プリント配線板に設け
られたスルーホール用孔あけ情報とを比較してその良否
を判定するものである。

【００１３】

【００１４】また前記加熱手段は、中空構造の熱伝導ピ
ンを有し、 熱伝導ピンは、スルーホールの導体に圧着し
該スルーホールの導体を加熱するものであり、 前記光供
給手段は、前記熱伝導ピン内を通して前記スルーホール
内に光を照射するものである。

【００１５】

【００１６】

【作用】プリント配線板１のスルーホール１ａ、特にそ
の導体部分（以下、スルーホールという）に熱を加える
とともに、スルーホール１ａ内に光を照射する。スルー
ホール１ａに加えられた熱を光強度検出手段に受熱させ
る。光強度検出手段は、スルーホール１ａの熱を受熱す
ることを条件としてスルーホール１ａ内の光を検出す
る。

【００１７】スルーホール１ａの導体が途中で断線して
いる等の場合には、プリント配線板１の一面から他面側
に伝導する熱伝導率が正常なスルーホール１ａと比較し
て低く、光強度検出手段が光を検出する時期が遅くな
り、光強度の差が生じる。この光強度の差によりスルー
ホール１ａの異常を検出する。

【００１８】

【実施例】本発明の実施例について図面を参照して説明
する。

【００１９】（実施例１）図１は、本発明の実施例１を
示す構成図である。同図を参照すると、本発明に係るプ
リント配線板の検査装置は、両面の配線パターンを電気
的に導通状態にするためのスルーホール１ａを有するプ
リント配線板１を検査対象とするものである。スルーホ
ール１ａは、プリント配線板１の貫通孔内周に導体を付
着してなるものである。スルーホール１ａの導体として
は、一般に銅が用いられるが、プリント基板の基材より
熱伝導率より大きい導電性のものであれば、いずれのも
のでもよい。

【００２０】本発明に係る装置は、所定のスルーホール
１ａ、特にその導体（以下、スルーホールという）に接
触するように可動状態にあり、かつ光を前記スルーホー
ル１ａに透過可能な構造を持つ熱伝導ピン２と、熱伝導
ピン２をスルーホール１ａに接触させるためプリント配
線板１の下面に位置し、かつスルーホール１ａの位置に
対応させて孔をあけたエポキシ樹脂板によるマスクプレ
ート３と、一方の面上に植立された熱伝導ピン２に熱を
供給する熱源ボード４と、マスクプレート３と熱源ボー
ド４との間に配置され断熱効果とマスクプレート３を固
定する機能を有する断熱プレート７と、プリント配線板
１の上面に配置されスルーホール１ａと面接触する液晶
を封入したシート５と、検査対象のスルーホール１ａ部
分を透明にし、非検査対象部分が黒色に印刷され、かつ
液晶を封入したシート５を上面側から固定するマスクフ
ィルム６と、前記熱伝導ピン２に光ファイバ１５を介し
て前記スルーホール１ａに光を供給するための光源とな
るレーザー１４と、熱源ボード４に供給される熱の温度
を制御するヒータコントローラ８と、熱源ボード４を鉛
直方向に駆動する駆動制御部９と、ヒータコントローラ
８に温度を指示するとともに、駆動制御部９に駆動を指
示する主制御部１０とを有している。

【００２１】図１に示す実施例において、本発明に係る
プリント配線板の検査装置は、被検査プリント配線板１
がマスクプレート３上に設置されると、駆動制御部９及
び主制御部１０により制御されて熱源ボード４は鉛直方
向に移動する。この移動に連動してマスクプレート３に
よりプリント配線板１のスルーホール１ａに選択的に熱
伝導ピン２が接触する。

【００２２】ここで熱伝導ピン２の構成例を図３に示
す。熱伝導ピン２は、基本的には、スルーホール１ａ
（特に導体）に接触する中空構造のスルーホール接触部
１７と、熱源ボード４に取付けられ、かつスルーホール
接触部１７を摺動可能に支持する熱源ボード取り付け部
１８と、スルーホール接触部１７を付勢するスプリング
１９との３つの部品から構成しており、この構造を有す
ることにより熱伝導ピン２は垂直方向に摺動可能とな
る。

【００２３】さらに熱伝導ピン２と熱源ボード４との構
成を示している図４を参照すると、熱源ボード４に設置
されかつ光ファイバ１５と接続しているソケット２０に
熱伝導ピン２が挿入設置される。熱伝導ピン２は、摺動
してマスクプレート３の孔を介して任意のスルーホール
に接触可能となる。このことは製品パターン毎に熱源ボ
ード４を用意することなく、孔の位置を異ならせたマス
クプレート３の変更により被検査プリント配線板１の検
査が可能となることを示している。

【００２４】再度図１を参照すると、ヒータコントロー
ラ８により加熱された熱伝導ピン２に接触するプリント
配線板１のスルーホール１ａは受熱し発熱する。この熱
によってスルーホール１ａの導体をなす銅とプリント配
線板１の基材との熱伝導率の差により液晶を封入したシ
ート５は、プリント配線板１のスルーホール１ａの導体
の形状にしたがって受熱し光透過力が変化する。

【００２５】このとき、プリント配線板１の板厚が２．
４ｍｍ，スルーホール１ａのメッキ膜厚２０μｍ，スル
ーホール１ａの仕上がり直径０．９２ｍｍ，スルーホー
ル１ａのランド直径が２．４ｍｍの１４層で構成された
多層プリント配線板１の下面よりスルーホール１ａの部
分に約８０℃の熱を３秒間加え、膜厚０．５ｍｍの２枚
のシートの間に２０〜３０μｍの膜厚で液晶、たとえば
ＭＢＢＡ（ｐ−ｂｕｔｙｌ−（ｎ−ｐ’−ｍｅｔｈｏｘ
ｙｂｅｎｚｙｌｉｄｅｎｅ）ａｎｉｌｉｎｅ）を封入し
たシート５を多層プリント配線板１の上面に設置し、そ
の液晶を封入したシート５の自重で固定する。また加熱
した側よりスルーホール１ａに光を供給する。この状態
で正常なスルーホール及び異常なスルーホールを比較実
践して確認した結果、正常なスルーホールは、液晶を封
入したシート５の正常スルーホールの上面が透明に変化
した。また、異常スルーホールに同等な熱を加えた場合
に、正常スルーホール上のシート５が透明に変化する時
間内では、液晶を封入したシート５は、変色せず乳白色
のままであった。

【００２６】一方、接触時間を増加させた場合、正常な
スルーホールでは変色面積が徐々に拡大し、異常なスル
ーホールでも約８秒後には、液晶を封入したシート５に
変化が表れ始めた。このことは、正常スルーホールと異
常スルーホールとでは、シート５の変化に時間差が生じ
ることを意味する。

【００２７】例にあげた液晶であるＭＢＢＡ（ｐ−ｂｕ
ｔｙｌ−（ｎ−ｐ’−ｍｅｔｈｏｘｙｂｅｎｚｙｌｉｄ
ｅｎｅ）ａｎｉｌｉｎｅ）の性質は、室温では液晶状態
で乳白色を呈していることから、その液晶を透過する光
強度は抑えられているが、相転移点（Ｔｃ＝４１℃）を
越えると、透明な液体に相転移することから、光透過強
度は相転移点を境に急激に増加することが確認されてい
る。

【００２８】シート５に封入した液晶の変化状況は、上
述したように正常スルーホールと異常スルーホールとで
は、その光透過強度の変化に時間差が生じることとな
り、その光強度差によりスルーホール１ａの異常を検出
する。そのため、検査対象スルーホールを透明にし、他
を黒色に施したマスクフィルム６を通し、目視で検査対
象のスルーホールが所定のスルーホールランド形状に透
明に変化していることが確認できれば良品である。マス
クフィルム６を通して検査対象のスルーホール部分の液
晶を封入したシート５が乳白色のままであれば、スルー
ホールの欠陥と判断されるから、その異常を抽出するこ
とが可能となる。

【００２９】（実施例２）図２は本発明の実施例２を示
す構成図である。図２に示す実施例が図１の実施例１と
異なるところは、液晶を封入したシート５を通過した光
強度を対応する電圧に変換する受光素子１１と、正常で
あるときの光強度電圧変換した値を予め記憶した正常光
強度情報メモリ１２と、受光素子１１により電圧変換さ
れた光強度の情報を記録する光強度情報メモリ１３とを
備え、検査した被検査プリント配線板１の検査結果のデ
ータを出力するプリンタ１６がさらに付加されて構成さ
れている。その他の構成要素は実施例１と同一であるの
で、説明を省略する。

【００３０】図２を参照すると、被検査用プリント配線
板１がマスクプレート３に設定されると、駆動制御部９
及び主制御部１０によって駆動制御された熱源ボード４
が鉛直方向に移動し、マスクプレート３によりプリント
配線板１のスルーホール部に選択的に熱伝導ピン２が接
触する。熱源ボード４により加熱された熱伝導ピン２に
よってプリント配線板１のスルーホールも加熱される。
その結果、スルーホール１ａの導体をなす銅とプリント
配線板１の基材との熱伝導率の差により液晶を封入した
シート５は、プリント配線板１のスルーホール部の外形
形状に従って加熱された光透過強度が変化する。

【００３１】被検査スルーホールへ供給する光源はレー
ザー７を用い、レーザー７からスルーホールへは光ファ
イバー１５と熱伝導ピン２を介してレーザー光を供給す
る。このとき光源としてはＨｅ−Ｎｅレーザーなどを用
いることができる。液晶を封入したシート５を透過した
光は、大型の被検査プリント配線板１の検査が可能とな
るように複数個の受光素子１１を用いて液晶を封入した
シート５上の被検査スルーホール直上を走査し、光強度
を電圧変換され、予め定めたしきい値を基に０と１の情
報に変換した上で光強度情報メモリ１３に記憶される。
正常光強度情報メモリ１２は、光強度情報メモリ１３と
同様な方法で良品のプリント配線板の光分布情報を０と
１に変換されメモリに記憶する。光強度情報メモリ１３
に記憶された光強度情報は主制御部１０において、前述
の通りに記憶された正常光強度情報メモリの中の対応す
る情報と比較され、その結果異常があれば不一致部分の
情報が抽出されプリンタ１６に出力される。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように本発明のプリント配
線板の検査装置は、被検査用のプリント配線板の一方の
面からそのスルーホールに熱を加え、加熱面の反対側の
面に伝導してきた熱によりスルーホール内に供給した光
の透過強度を変化させる液晶を封入したシートに用いる
ことにより温度分布を光情報に変換し、また受光素子に
より光情報を電圧変換することによって検出するので、
スルーホール部の断線あるいは欠損を確実に検出できる
という効果がある。

【００３３】また、不良ポイントの解析は予め記憶され
た情報との比較により行われるので、解析のための特別
な技能を必要とせず、かつ短時間で解析できるという効
果もある。

【００３４】さらに上述したように、プリント配線板の
一方の面側から加熱するので、電気検査のように表裏両
面からプローブピンを接触させる個別治具を必要とせ
ず、安価な治具でプリント配線板の検査装置を構成でき
る。また、プリント配線板のスルーホール部に熱伝導ピ
ンを選択的に接触させる方法として、プリント配線板に
設けられるスルーホルの孔あけ情報を用いてエポキシ樹
脂板に孔あけしたマスクプレートを用いることにより、
従来の検査装置よりも安価で、かつ短時間に装置を構成
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１を示す構成図である。

【図２】本発明の実施例２を示す構成図である。

【図３】本発明に係る熱伝導ピンの実施例を示す構成図
である。

【図４】本発明に係る熱伝導ピンと熱源ボードの実施例
を示す構成図である。

【図５】従来のプリント配線板の検査装置を示す構成図
である。

【図６】（イ）は従来のプリント配線板の検査装置を示
す構成図、（ロ）は基板を示す断面図である。

【符号の説明】

１ プリント配線板 ２ 熱伝導ピン ３ マスクプレート ４ 熱源ボード ５ 液晶を封入したシート ６ マスクフィルム ７ 断熱プレート ８ ヒータコントローラ ９ 駆動制御部 １０ 主制御部 １１ 受光素子 １２ 正常光強度情報メモリ １３ 光強度情報メモリ １４ レーザー １５ 光ファイバー １６ プリンタ １７ スルーホール接触部 １８ 熱源ボード取り付け部 １９ スプリング ２０ ソケット

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱手段と、光供給手段と、温度情報を
   光情報に変換する手段とを有し、プリント配線板の貫通
   孔内周に導体を付着してなるスルーホールの異常を検査
   するプリント配線板の検査装置であって、 加熱手段は、プリント配線板に設けられたスルーホール
   の導体を加熱するものであり、 光供給手段は、プリント配線板に設けられたスルーホー
   ルに光を照射するものであり、温度情報を光情報に変換する手段 は、液晶を封入したシ
   −トを有し、 液晶を封入したシ−トは、前記スルーホールの導体から
   の熱を受熱し、正常スルーホールと異常スルーホールと
   の違いにより光透過強度の変化に時間差を生じるもので
   あり、 さらに、温度情報を光情報に変換する手段は、加熱手段
   と光供給手段に対しプリント配線板の反対側に位置し、
   液晶がスルーホールの導体に接して設置されたものであ
   ることを特徴とするプリント配線板の検査装置。
2. 【請求項２】 受光素子と、検査手段とを有するプリン
   ト配線板の検査装置であって、 受光素子は、前記液晶を封入したシ−トにおける時間差
   をもって変化する光透過強度を検出して光強度情報を出
   力するものであり、 検査手段は、前記受光素子からの光強度情報と、前記プ
   リント配線板に設けられたスルーホール用孔あけ情報と
   を比較してその良否を判定するものであることを特徴と
   する請求項１に記載のプリント配線板の検査装置。
3. 【請求項３】 前記加熱手段は、中空構造の熱伝導ピン
   を有し、 熱伝導ピンは、スルーホールの導体に圧着し該スルーホ
   ールの導体を加熱するものであり、 前記光供給手段は、前記熱伝導ピン内を通して前記スル
   ーホール内に光を照射するものであることを特徴とする
   請求項１に記載のプリント配線板の検査装置。