JP2769386B2 - プリント基板検査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、プリント基板のプリント配線や、実装基板
の部品に測定用接触ピン（以下、単にプローブと言う）
を当接させて諸性能を検査するプリント基板もしくは実
装基板（以下単にプリント基板と言う）用データ処理装
置に関する。

（従来の技術） 一般に、プリント基板に部品を実装した場合に、その
実装が正確に行われたかどうかを作業者が目視検査を行
っていた。このような目視検査では、実装不良のプリン
ト基板が看過したり、作業者にとっても目が疲れたりし
て不正確なものにならざを得なかった。また、各々の基
板に適合した専用治具を用意する必要がありコスト高で
あった。そこで、最近はプリント基板に実装された部品
の有無，種類，性能，併せてプリント配線の断線有無を
短時間で測定を行なって、これを予め与えられたデータ
と比較判定する検査装置が提供されている。これを第８
図乃至第11図を参照して例示的に説明すると、基板用デ
ータ処理装置101（以下単に装置101と略記する）は、一
対のプローブ102a,102b及び102c,102dの２組が備えられ
るとともに、実装済みのプリント基板（以下単に実装基
板と言う）103を固定する基板固定装置104とが備えられ
ている。

そして、前記プローブ102が装着されるとともにサー
ボモータ106の回動でスライドベース107及び取付基板12
0を介して実装基板103上のX,Y方向へ摺動自在に移動さ
れるアーム105と、第11図にブロック図で示すように、
前記アーム105を実装基板103上のX,Y方向に移動制御す
る中央データ処理装置108と、該中央データ処理装置108
に情報を入力するキーボード109と、前記プローブ102で
測定した実装部品130のデータを表示するディスプレイ1
11とを備え、記録出力用のプリンター112を備える。

そして、前記プローブ102a,102bを備えた一対のアー
ム105,105と他のプローブ102c,102dを備えた一対のアー
ム105a,105aとが、その一方が実装部品130を測定してい
る間に他方が次の測定予定の実装部品130a位置へ移動す
るように前記中央データ処理装置108で制御される。

次に、前記一対のアーム105,105と他の一対のアーム1
05a,105aとの移動の機構と動作を説明する。アーム105
は、第10図に示すように、ベース113と該ベース113に直
交してスライドされる摺動体114とこれに固定具115を介
して取着されたプローブ102とからなる。前記摺動体114
は、コイルスプリング116によって常に下方に附勢され
ており、図示しないエアーシリンダーによって所定量上
下移動せしめられる。

そして、このアーム105はアーム取付基体117にボルト
等で固定される。このアーム取付基体117は、サーボモ
ータ106とこれに直結されたスパイラル棒118とスライド
を安定させるガイド棒119,119とによって、前記サーボ
モータ106の回動で実装基板103上のＹ方向に移動される
ものである。

そして、同様に、Ｘ方向へのアーム取付基体117の移
動は、前記サーボモータ106やアーム取付基体117やアー
ム105を装着した取付基板120を、サーボモータ106の回
動をタイミングベルト121を介してスライドベース107に
設けられたスパイラル棒107aに伝達して、該スパイラル
棒107aを回動させることによって行われる。

前記取付基板120の他端には補助アーム122が取付けら
れており、該補助アーム122の一端に設けられた貫通孔
にガイド123が挿通され、この補助アーム122がＸ方向に
摺動自在になされている。

このようなアーム105が、第９図（イ），（ロ）に示
すように、上下２段にして装置101に装着され、しかも
Ｙ方向の移動では互いに衝突しないように、互いに所定
角度の差をもたせて傾かせてある。更にＸ方向の移動で
は下段のアーム105が上段のアーム105を追い越さないよ
うになされている。このようにして一対のアーム105,10
5が実装部品130を測定することになる。そして、上下２
段に配置された一対のアーム105a,105aを前記一対のア
ーム105,105と対向配置で装置101に装着して、２組のア
ーム105,105,105a,105aを装備する。

このように形成した装置101を使用するには、実装基
板103をベルトコンベア等で前記装置101に搬送して、基
板固定装置104で位置固定する。

次に、キーボード109から測定開始の指令を入力す
る。すると第11図に示すように、中央データ処理装置
（以下単にCPUと言う）108からコントローラ125を介し
てドライバー124に指令が伝達され、さらにドライバー1
24の制御信号によりサーボモータ106が所定回動され
る。これによりアーム105がX,Y方向に所定量移動され
る。１個のアーム105をX,Y方向に移動させるのに２個の
サーボモータ106が必要であり、合計８個のサーボモー
タ106がありドライバー124もそれに対応している。

そして、プローブ102a,102b,102c,102dを上下動させ
るためにCPU108からの指令でコントローラ125を介して
電磁弁126が開（閉）されエアーシリンダーが作動す
る。

このエアーシリンダーが作動し各々プローブ102が測
定のために下降して、その先端が実装部品130の足に当
接し電気的に接続したら、次にCPU108からの指令で計測
基板127でプローブ102を介して実装部品130の種類，性
能等を測定しこのデータをCPU108に送り返す。

そして、測定終了の信号をCPU108が受け取ると、次に
前記コントローラ125を介して電磁弁126を閉（開）して
エアーシリンダーを作動させプローブ102を上方に離間
させる。

そして、再びCPU108からコントローラ125を介して指
令を出し、ドライバー124の制御信号によりサーボモー
タ106を回動させて各々アーム105を次の測定点に移動さ
せるものである。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述の装置101の一対のプローブ102,1
02aを対向配置にして、２組設けたものであっても、実
装基板103の実装部品によって、例えばその部品がICで
あったときに、測定点として３点を同時に測定する必要
があると、３箇のプローブを測定点に同時に当てること
が出来ないという不都合があった。

即ち、第12図（イ），（ロ）に示すように、実装部品
のIC130の端子部分131,132,133にプローブを当接させよ
うとすると、プローブの軸心が端子部分から正のＹ方向
に上方が傾いているプローブ102b,102cについては障害
なく前記端子に当接させることができる。しかし、軸心
が端子部分から負のＹ方向に傾いている他のプローブ10
2a,102dを前記端子のいづれかに当接させようとする
と、プローブがIC130本体に衝突することになる。従っ
て、測定すべき３端子部分を同時にプローブへ当接させ
ることがこの例では不可能であった。

従来ではこの不都合を解消するために、１端子部分を
パターンで空所へと引き出して、ここに例えば前記プロ
ーブ102a,102dを当接させて測定しなければならない、
と言った欠点が存在した。

また、測定点としてＸ方向に測定する必要があると
き、プローブを測定点に適正に当てることができないと
云う不都合があった。これは、第13図に示すように、半
田付けした湾曲面ｒの法線ｎに対してプローブ102が大
きく傾いており、プローブの当接が的確に行えない場合
があった。このように従来方式だと、プローブのＹ方向
傾きが片側固定であったため上記のように最適位置に当
接出来ないか又は全く当接不可能と言った欠点が存在し
た。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、測定
すべき箇所が３点であっても、直接、その３点の端子部
分にプローブを当接させることができて、また、測定す
べき箇所がどこにあっても端子部分に適正にプローブを
当接させることができるプリント基板検査装置を提供す
ることを目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明に係るプリント基板検査装置の上記課題を解決
し、目的を達成するための要旨は、Ｘ−Ｙの２方向に移
動する移動体を有し、該移動体に適宜な駆動手段で摺動
自在にされるプローブを装着し、該プローブをプリント
基板上の所定位置に前記移動体でもって移動させた後、
前記プローブを前記駆動手段でプリント基板に実装され
た部品の端子部やプリント配線等に当接させて、プリン
ト配線の短絡や断線または実装部品の種類や性能などを
測定する、プリント基板もしくは実装基板用の検査装置
において、前記移動体を複数備えるとともに、各々の前
記移動体に固定されるベースプレートに駆動手段を装着
し、該駆動手段の駆動によって所定量上下移動されると
ともに同一平面内の所定点で軸心が交わるように対向さ
せた一対の移動アームを前記ベースプレートに摺動自在
に設け、該移動アームの各々にプローブを設けたことに
存する。

（作用） このように、本発明に係るプリント基板検査装置によ
れば、各移動体に一対のプローブが備わっており、第６
図及び第７図に示すように、実装部品の本体の衝突する
虞れのある片方のプローブを使用せず、他方のプローブ
を使用して、状況に応じて一対のプローブのうち一方を
適宜選択して３点の測定箇所に同時にプローブを当接さ
せることができる。

更に、本考案は４ヘッドの場合８本のプローブがＸ−
Ｙ方向に各々角度を持っているので、測定箇所がどの方
向にあろうとも、プローブを最適位置あるいはその近く
において測定することを可能としている。

（実施例） 以下、添付図面に従って、本発明の一実施例を説明す
る。なお、従来例と相対応するものには同一の符号を付
けて示している。

第１図は、一対の移動アーム4,4を備えたデュアルプ
ローブヘッド１の正面図である。

該デュアルプローブヘッド１は、Ｘ−Ｙの２方向に移
動する移動体23（従来例の符号117で示す部分に相当す
る）に固定されるベースプレート２に、回転制御可能な
ステッピングモータ３が六角ボルト等で装着され、該ス
テッピングモータ３の回動によって所定量上下移動され
る一対の移動アーム4,4が前記ベースプレート２に摺動
自在に設けられ、該移動アーム４の各々にプローブ５が
設けられて、形成されている。

前記ベースプレート２に摺動自在に設けられた移動ア
ーム４における上下移動は、第３図に示すように、前記
移動アーム４にその摺動方向に略直交した向きに穿設さ
れた長孔６と、該長孔６に摺動自在にして挿通される係
合用ピン７を本体の両端部に設けるとともに前記ステッ
ピングモータ３の回転軸3aに止めネジ等で固定された回
転リンク８と、前記ベースプレート２に設けられた移動
アーム用のスライド構造９（第４図参照）によって行わ
れる。

第４図に示すように、前記スライド構造９は、ベース
プレート２から両端部を略直角に折曲げて立上部9aを形
成し、該立上部9aの内壁にガイド用凹溝9bが設けられた
ガイドアーム10と、前記ガイド用凹溝9bに転動自在に嵌
装される球体11を備えるともに移動アーム４から突設さ
れたスライド板12とからなり、スライド板12の球体11を
前記ガイド用凹溝19に嵌装させることにより移動アーム
４がベースプレート２上で摺動自在となる。

また、移動アーム４が摺動するのは、前記ステッピン
グモータ３に固定された回転リンク８がステッピングモ
ータ３の所定角度（例えば第１図に示す回転角度α）の
回動で同時に回動し、この回転リンク８の両端に立設さ
れた係合用ピン７も回動することにより、該係合用ピン
７が移動アーム４の長孔６の壁面に当接して、移動アー
ム４が強制的に上もしくは下へと移動される。

これによって、移動アーム４に取付られたプローブ５
がプリント基板の端子部に当接・離反するものである。

前記係合用ピン７の構造は、単に棒状の軸であっても
よいし、もしくは棒状の軸に回動自在な円筒状のカラー
を嵌装したものでもよく、好ましくは棒状の軸にベアリ
ングを嵌装した構造がよい。

また、第１図に示していることからも明らかなよう
に、一対の移動アーム4,4は、一方が下に移動すれば、
他方が上に移動するものであり、この一実施例において
は前記回転角度αは約70゜位である。

このようなステッピングモータ３の回動を回転リンク
８と移動アーム４の長孔６によってスライドするように
したいわゆる逆カム構造で、この構造における移動アー
ム４の移動速度に注目すれば、ステッピングモータ３の
角速度は一定なので、第１図に示す移動アーム４の原点
位置から移動し始めた時の速度が最大で、第１図中の破
線で示す上死点または下死点の位置で最小となる。

ベースプレート２と移動アーム４には、第１図及び第
３図に示すように、この移動アーム４の位置を検出する
フォトセンサ4a,4bと検出プレート4c,4dとが設けられて
いる。

検出プレート4c,4dの屈曲された先端部4e,4fがフォト
センサ4a,4bを通過することによりセンサの光を遮断し
てこれが電気的に検知されることになる。即ち、第１図
に示した状態が、一対の移動アーム４の原点位置であ
り、例えばステッピングモータ３が反時計方向に回転し
て左側の移動アーム４が下に移動し検出プレート4dの先
端部4fがフォトセンサ4b位置に達してセンサの光を遮断
すると、これにより前記ステッピングモータ３の反時計
方向の回転が停止するようになされているものである。
同様に右側の移動アーム４がステッピングモータ３の時
計方向の回転で下に移動した場合も同じ作用で位置制御
されるものである。

移動アーム４の先端部に取付けられるプローブ５は、
スプリングによって常に抜去方向に付勢されている。

このようなデュアルプローブヘッド１を４箇の移動体
23に取り付ける（第５図（イ）参照）。

この場合従来例と同様にして、Ｙ方向矢視図で示して
いる第５図（イ）のように、Ｙ方向の移動で上段と下段
とのデュアルプローブヘッド１が衝突しないように傾き
に差が設けられている。そして、Ｘ方向の移動では、上
段のデュアルプローブヘッド１を下段のデュアルプロー
ブヘッド１が追い越さないようにしてある。

また、前記デュアルプローブヘッド１の各配置の様子
は、Ｙ方向視図を第５図（ロ）に示すように、斜線で示
す範囲においてデュアルプローブヘッド1a,1b,1c,1dが
配設され、Ｘ方向視図を第５図（ハ）に示すように、一
つのデュアルプローブヘッドの移動アーム4,4を同一平
面内の所定点でその軸心が交わるように斜線で示す所定
の傾き内で対向配置にして配設されている。

上述のように、本発明に係るプリント基板検査装置の
構成を説明したが、その使用方法を説明すると、ある測
定すべき所望の実装部品のIC130において、３点の端子
部分131,132,133を同時にプローブ５を当接させる必要
があるなら、第６図及び第７図に示すように、プローブ
5aまたはプローブ5bのいづれかを端子部分に当接させる
ように、CPU108から指令してステッピングモータ３を所
定方向に回転させ、移動アーム４を下降させる。

これによって、１方向に並んだ３点の測定箇所であっ
ても測定可能となり、しかも、デュアルプローブヘッド
１はステッピングモータ３の駆動で上下移動するので指
令に対する応答が素早く、端子部分の形状に応じてプロ
ーブ先端形状を２種類予め用意して、異形状のプローブ
を適宜にCPU108の指令で選択できることにもなる。

また、Ｘ方向に並んだ測定点においても、デュアルプ
ローブヘッド１のプローブ5a,5bがＹ方向で従来より大
きく傾いて両側に配設されているので、第13図の破線で
示すように法線ｎに近づいて、湾曲面ｒにほぼ直交する
ように当接する。従ってプローブが測定点に瞬時に当接
する際に最適な位置で測定が可能となる。これにより測
定データの信頼性が向上するとともに、プリント基板10
3上の測定可能範囲も大幅に拡大されることになる。

上記一実施例では、４箇の移動体23にデュアルプロー
ブヘッド１を設けたが、移動体23が３箇であってもよ
い。

このように、実装面の端子部分にプローブを当接させ
ることができるので、従来測定のためにプローブを当接
させることの出来なかった端子部分からパターンを引き
出す必要がなくなり、パターン設計の自由度が増すこと
になる。また、測定点に対して最適位置もしくはそれに
近い位置で測定可能となり、プリント基板上の測定可能
範囲も拡大した。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明に係るプリント基板検査
装置を、Ｘ−Ｙの２方向に移動する移動体を有し、該移
動体に適宜な駆動手段で摺動自在にされるプローブを装
着し、該プローブをプリント基板上の所定位置に前記移
動体でもって移動させた後、前記プローブを前記駆動手
段でプリント基板に実装された部品の端子部やプリント
配線等に当接させて、プリント配線の短絡や断線または
実装部品の種類や性能などを測定する、プリント基板も
しくは実装基板用の検査装置において、前記移動体を複
数備えるとともに、各々の前記移動体に固定されるベー
スプレートに駆動手段を装着し、該駆動手段の駆動によ
って所定量上下移動されるとともに同一平面内の所定点
で軸心が交わるように対向させた一対の移動アームを前
記ベースプレートに摺動自在に設け、該移動アームの各
々にプローブを設けたので、実装部品の本体にプローブ
が衝突するような障害が排除され、測定不可能ないわゆ
るデッドポイントが解消された。従って、従来測定のた
めにプローブを当接させることの出来なかった端子部分
からパターンを引き出す必要がなくなり、パターン設計
における制限がなくなり、パターン設計の自由度が増大
する。

また、測定点に対して最適位置もしくはそれに近い位
置でプローブを当接させることができ、測定データの信
頼性向上となり、プリント基板上の測定可能範囲も全方
向において大きく拡大してプリント基板検査の自動化に
貢献するものである。

【図面の簡単な説明】 第１図は、本発明の検査装置におけるデュアルプローブ
ヘッドの正面図、第２図は、同じくその側面図、第３図
は、デュアルプローブヘッドの一部拡大斜視図、第４図
は、デュアルプローブヘッドのスライド機構を示す一部
断面図、第５図（イ）は、デュアルプローブヘッドを移
動アームに取り付けた様子を示すＹ方向矢視の説明図、
第５図（ロ）は、４箇のデュアルプローブヘッドのＹ方
向矢視の配置説明図、第５図（ハ）は、デュアルプロー
ブヘッドの移動アームのＸ方向矢視の配置説明図、第６
図及び第７図は、デュアルプローブヘッドで測定してい
る様子を示す各々の正面図、第８図は、従来例に係る検
査装置の斜視図、第９図（イ）は、同じくその断側面
図、第９図（ロ）は、プローブを備えたアームのＹ方向
矢視した説明図、第10図は、アームをX,Y方向に移動さ
せる機構を示す分解斜視図、第11図は、同じく従来例の
検査装置におけるブロック図、第12図（イ），（ロ）
は、３点を同時に測定する様子を示す斜視図とその正面
図、第13図は、測定点にプローブを当接させている様子
を示す説明図である。 1,1a,1b,1c,1d……デュアルプローブヘッド、 ２……ベースプレート、３……ステッピングモータ、 3a……ステッピングモータの回転軸、 ４……移動アーム、4a,4b……フォトセンサ、 4c,4d……検出プレート、 4e,4f……検出プレートの先端部、 5,5a,5b……プローブ、 ６……移動アームの長孔、７……係合用ピン、 ８……回転リンク、９……スライド構造、 9a……立上部、9b……ガイド用凹溝、 10……ガイドアーム、11……球体、 12……スライド板、20……検査装置、 21……プリント基板、22……固定装置、 23……移動体、26……スライドベース、 101……検査装置、 117……アーム取付基体、 103……プリント基板もしくは実装基板、 130……実装部品であるIC、 131,132,133……測定すべき端子部分。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01R 31/02 - 31/04 G01R 31/28 G01R 31/26

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】Ｘ−Ｙの２方向に移動する移動体を有し、
   該移動体に適宜な駆動手段で摺動自在にされるプローブ
   を装着し、該プローブをプリント基板上の所定位置に前
   記移動体でもって移動させた後、前記プローブを前記駆
   動手段でプリント基板に実装された部品の端子部やプリ
   ント配線等に当接させて、プリント配線の短絡や断線ま
   たは実装部品の種類や性能などを測定する、プリント基
   板もしくは実装基板用の検査装置において、 前記移動体を複数備えるとともに、各々の前記移動体に
   固定されるベースプレートに駆動手段を装着し、該駆動
   手段の駆動によって所定量上下移動されるとともに同一
   平面内の所定点で軸心が交わるように対向させた一対の
   移動アームを前記ベースプレートに摺動自在に設け、該
   移動アームの各々にプローブを設けたことを特徴として
   なるプリント基板検査装置。