JP3391617B2 - Ｘ−ｙ方式インサーキットテスタのタイミングベルト駆動によるプロービング方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は実装基板の検査に使
用するＸ−Ｙ方式インサーキットテスタのＺ軸ユニット
に備えるタイミングベルト駆動によるプロービング方法
に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来、実装基板即ち多数の電子部品等を
半田付けしたプリント基板はインサーキットテスタを用
いて、その基板の必要な測定点に適宜ピンプローブの先
端を接触させ、それ等の各部品の有無を電気的に検出
し、或いは各部の特性値等を電気的に測定して基板の良
否の判定を行っている。特に、被検査基板を載せて固定
する測定台上にＸ−Ｙユニットを設置したものは、その
Ｘ軸方向に可動するアームの上にＹ軸方向に可動するＺ
軸ユニットを備え、そのＺ軸ユニットでコンタクトプロ
ーブをＺ軸方向に可動可能に支持しているので使用し易
く、そのＸ−Ｙユニットを制御すると、コンタクトプロ
ーブを基板の上方からＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向にそれぞれ
適宜移動して、そのコンタクトプローブに備えるピンプ
ローブを予め設定した各測定点に順次接触できる。 【０００３】このようなＺ軸ユニットに備えるコンタク
トプローブの駆動機構として、Ｚ軸ユニットにモータと
そのモータ軸から駆動力を受けるタイミングベルト等を
設置し、そのタイミングベルトにコンタクトプローブを
連結して、タイミングベルトからコンタクトプローブに
駆動力を与えるものがある。そして、コンタクトプロー
ブをＺ軸方向へ移動制御する際にモータ軸の回動を制御
することにより、タイミングベルトを介してコンタクト
プローブの位置と動きとの制御を行なっている。なお、
コンタクトプローブには圧縮コイルばねから付勢力を受
けて先端部が支持管から突出するピンプローブが備えら
れている。 【０００４】しかも、コンタクトプローブを制御する際
にはコンタクトプローブを一旦上昇端まで上げた後下降
動作に入り、ピンプローブの先端が測定点（基板面が基
準測定点の位置）に接触した後、そのピンプローブの先
端部が支持管内に一定量後退して入る（予定した後退
量）までコンタクトプローブの下降を行なう。又、コン
タクトプローブの速度ｖとその下降時間ｔとの間に図６
に示すような関係を与え、コンタクトプローブが前半距
離下降する間はコンタクトプローブを等加速度で加速
し、後半距離下降する間は等加速度で減速する。但し、
加速時と減速時の両加速度の絶対値は等しくする。それ
故、コンタクトプローブの下降制御を簡単に行なえる。
なお、ピンプローブの先端は下降時間ｔ0 で測定点に接
触する。 【０００５】このようにして、コンタクトプローブを加
速し減速する際、その加速度をモータの定格にあったほ
ぼ最大加速度にして時間ｔ0 を小さくし、検査スピード
を上げる。図７はこのようなコンタクトプローブの下降
距離ｓと下降時間ｔとの関係を示したものである。因み
に、距離ｓ、加速度ａ、時間ｔ、速度ｖとの間には数１
の式で示す関係がある。 【数１】 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うにしてピンプローブの先端を測定点に当てると、被検
査基板が受ける衝撃が大きく、打痕等の損傷が大きくな
ることがある。なお、エアシリンダを採用し、ピンプロ
ーブの駆動に圧縮空気を用いても空気圧が一定であるた
め、やはり同様のことが起る。 【０００７】本発明はこのような従来の問題点に着目し
てなされたものであり、ピンプローブが測定点に接触す
る直前までの速度を上げても、被検査基板が損傷を受け
難く、安定した計測の行なえるＸ−Ｙ方式インサーキッ
トテスタのタイミングベルト駆動によるプロービング方
法を提供することを目的とする。 【０００８】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によるＸ−Ｙ方式インサーキットテスタのタ
イミングベルト駆動によるプロービング方法ではＸ−Ｙ
方式インサーキットテスタのＺ軸ユニットに、モータと
そのモータ軸から駆動力を受けるタイミングベルトとそ
のタイミングベルトから駆動力を受けるコンタクトプロ
ーブとを設置し、そのコンタクトプローブに圧縮コイル
ばねから付勢力を受けて先端部が支持管から突出するピ
ンプローブを備え、そのモータ軸の回動を制御すること
により、タイミングベルトを介してコンタクトプローブ
の位置と動きを制御する。 【０００９】そして、コンタクトプローブを上昇端まで
上げた後に下降させ、そのコンタクトプローブの下降時
に、ピンプローブの先端が測定点の近傍にある予定した
位置に達するまで、そのほぼ前半距離下降する間コンタ
クトプローブを加速し、後半距離下降する間コンタクト
プローブを減速する。すると、ピンプローブの先端が測
定点に接触する直前までコンタクトプローブを高速で下
降させ、その下降時間を短くすることができる。 【００１０】そこで、ピンプローブの先端が予定位置を
超えたらコンタクトプローブをほぼ一定速度にし、ピン
プローブの先端が測定点に接触した後ピンプローブが支
持管内に一定量後退して入るまでその一定速度を継続す
る。すると、コンタクトプローブの下降する速度をピン
プローブの先端が測定点に当っても損傷を与えないよう
な一定の速度に設定し、しかもピンプローブの接触圧を
安定した計測を行なえる圧力にすることができる。な
お、ピンプローブの先端が測定点に当ると、ピンプロー
ブは圧縮コイルばねの付勢力に抗して後退する。そこ
で、ピンプローブの後退量が一定量を超えた後予定した
最終の後退量に達するまで、そのほぼ前半距離下降する
間コンタクトプローブを加速し、後半距離下降する間コ
ンタクトプローブを減速する。すると、コンタクトプロ
ーブを下降端まで高速で下降させ、その下降時間を短く
することができる。 【００１１】 【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づいて、本発
明の実施の形態を説明する。図１は本発明を適用したＸ
−Ｙ方式インサーキットテスタのタイミングベルト駆動
によるコンタクトプローブ下降時のコンタクトプローブ
の速度と時間との関係を示す図、図２は同Ｘ−Ｙ方式イ
ンサーキットテスタの構成を示すブロック図である。図
中、１０はＸ−Ｙ方式インサーキットテスタ、１２はそ
の操作部、１４はＸ−Ｙ−Ｚ制御部、１６は測定部、１
８はコントローラである。この操作部１２にはキーボー
ド、表示装置、プリンタ、フロッピーディスクドライバ
等の入出力機器を備える。そして、Ｘ−Ｙ−Ｚ制御部１
４により例えば２組のＸ−Ｙユニット（図示なし）にそ
れぞれ備えたサーボモータ、パルスモータ等のアクチュ
エータ等を駆動し、それ等のＸ−Ｙユニットを制御す
る。このＸ−ＹユニットはＸ軸方向に可動するアームの
上にＹ軸方向に可動するＺ軸ユニットを備え、そのＺ軸
ユニットにタイミングベルト使用のコンタクトプローブ
駆動機構を設置したものである。それ故、モータ軸の回
動を制御すると、タイミングベルトを介してコンタクト
プローブの位置と動きを制御できる。 【００１２】図３はこのようなＺ軸ユニットの一例を示
したものである。図中、２０はＺ軸ユニット、２２はそ
のＺ軸ユニット２０のアームに対する固定用のベース
板、２４はそのベース板２２に備え付けたパルスモータ
等（図示なし）の駆動軸、２６は無端のタイミングベル
ト、２８はコンタクトプローブ、３０はそのタイミング
ベルト２６とコンタクトプローブ２８とを連結する部
材、３２は案内レールである。このタイミングベルト２
６はモータ軸２４に固着した駆動ローラ３４とベース板
２２に軸３６を固着した従動ローラ３８との間に巻回し
てＺ軸方向に張架する。コンタクトプローブ２８は支持
管４０の内部に圧縮コイルばねとピンプローブ４２の中
央部を収納したものであり、その圧縮コイルばねによる
付勢力がピンプローブ４２に対し、その先端部４４を支
持管４０の下端から下方に突出する方向（Ｚ軸方向）に
作用している。なお、ピンプローブ４２の後端部４６も
常に支持管４０の上端から上方に突出している。 【００１３】このようなコンタクトプローブ２８にその
外周をリング状に被って支持する２個のベース部材４８
を重ねて固着し、Ｌ形状連結部材３０の下端部付近に結
合する。そして、連結部材３０の上端先端部付近をタイ
ミングベルト２６に結合する。又、連結部材３０の上端
部付近に１対の突部を設け、案内レール３２の両壁面に
それぞれ設けた案内溝５０に嵌める。この案内レール３
２はＺ軸方向に配設してあり、両案内溝５０もＺ軸方向
に配設してあるため、案内レール３２に沿って連結部材
３０を移動させると、コンタクトプローブ２８もＺ軸方
向に移動する。なお、５２はコンタクトプローブ２８の
位置を検出するセンサ、５４はコンタクトプローブ２８
の位置を示す指示板、５６はピンプローブ４２の上端部
に結合するリードワイヤである。 【００１４】このように各Ｘ−Ｙユニットを構成して制
御すると、各コンタクトプローブ２８を測定台上でＸ
軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向にそれぞれ適宜移動できる。又、測
定部１６により適宜の電圧、電流信号等を切換器（図示
なし）を介して、２ピンプローブ４２に与え、それ等の
各ピンプローブ４２の先端が接触する例えばフラットパ
ッケージＩＣのリードとパターン間の電圧を検出し、抵
抗値等の測定を行なう。 【００１５】これ等の操作部１２、Ｘ−Ｙ−Ｚ制御部１
４、測定部１６はＣＰＵ（中央演算処理装置）を備えた
コントローラ１８によってそれぞれ制御する。コントロ
ーラ１８は例えば図４に示すようなマイクロコンピュー
タであり、ＣＰＵ５８、ＲＯＭ（読み出し専用メモリ）
６０、ＲＡＭ（読み出し書き込み可能メモリ）６２、入
出力ポート６４、バスライン６６等から構成されてい
る。ＣＰＵ５８はマイクロコンピュータの中心となる頭
脳部に相当し、プログラムの命令に従って全体に対する
制御を実行すると共に、算術、論理演算を行ない、その
結果も一時的に記憶する。又、周辺装置に対しても適宜
制御を行なっている。ＲＯＭ６０にはインサーキットテ
スタ全体を制御するための制御プログラム等が格納され
ている。 【００１６】又、ＲＡＭ６２にはキーボード、フロッピ
ーディスクドライバ等の入力機器を用いて、外部から入
力した実装部品上の測定点の基板面からのＺ軸方向の高
さを示すデータやコンタクトプローブ移動処理プログラ
ム、ＣＰＵ５８で演算したデータ等の各種データを記憶
する。入出力ポート６４には操作部１２、Ｘ−Ｙ−Ｚ制
御部１４、測定部１６等が接続する。バスライン６６は
それ等を接続するためのアドレスバスライン、データバ
スライン、制御バスライン等を含み、周辺装置とも適宜
結合している。 【００１７】検査時、ピンプローブ４２の先端を被検査
基板上にある予定した測定点に接触させるため、コンタ
クトプローブ移動処理プログラムの命令に従ってコンタ
クトプローブ２８の移動を制御する。その際、モータ軸
２４を一方向又は反対方向に適宜回転してタイミングベ
ルト２６を駆動し、そのタイミングベルト２６から連結
部材３０等を介してコンタクトプローブ２８に駆動力を
伝える。すると、コンタクトプローブ２８をＺ軸方向
（上下方向）に適宜移動できる。そこで、先ずコンタク
トプローブ２８を上昇端まで上げる。この上昇時、コン
タクトプローブ２８の速度波形が二等辺三角形となるよ
うに、その前半距離上昇させる間にコンタクトプローブ
２８を加速し、後半距離上昇させる間にコンタクトプロ
ーブを減速する。例えば、コンタクトプローブ２８の上
昇距離Ｘが０．００７ｍである場合、加速度（速度波形
の傾き）ａを１１０ｍ／ｓ／ｓにすると、頂点での速度
ｖは０．８７５ｍ／ｓとなり、コンタクトプローブ２８
の上昇に必要な所要時間ｔは０．０１６ｓとなる。次
に、コンタクトプローブ２８をその上昇位置で例えば３
０ｍｓ停止する。なお、コンタクトプローブ２８の上昇
端の位置は基板に載っている部品の高さに応じて異なら
せる。 【００１８】次に、コンタクトプローブ２８を下降す
る。この下降時、ピンプローブ４２の先端が上昇端より
０．００５ｍ下方にある測定点の近傍にある予定した位
置例えば上昇端より０．００４４ｍに達するまで、コン
タクトプローブ２８の速度波形が二等辺三角形となるよ
うに、その前半距離下降させる間にコンタクトプローブ
２８を加速し、後半距離下降させる間にコンタクトプロ
ーブ２８を減速する。その際、加速度ａを１０５ｍ／ｓ
／ｓにすると、頂点での速度ｖは０．６７７ｍ／ｓとな
り、コンタクトプローブ２８のその下降に必要な所要時
間ｔは０．０１３ｓとなる。それ故、ピンプローブ４２
の先端が測定点に接触する直前までコンタクトプローブ
２８を高速で下降させ、その下降時間ｔを短くすること
ができる。 【００１９】次に、ピンプローブ４２の先端が予定位置
を超えたらコンタクトプローブ２８を一定速度ｖ例えば
０．０２８５ｍ／ｓにし、距離Ｘ例えば０．００１２ｍ
下降する。その際、コンタクトプローブ２８が０．００
０６ｍ下降した時点でピンプローブ４２の先端が測定点
に接触するが、ピンプローブ４２が圧縮コイルばねの付
勢力に抗して支持管４０の内部に０．０００６ｍ後退し
て入るまで、その一定速度ｖを継続する。すると、コン
タクトプローブ２８の下降する速度ｖをピンプローブ４
２の先端が測定点に当っても損傷を与えないような一定
の低速度ｖに設定し、しかもピンプローブ４２の接触圧
を安定した計測を行なえる圧力にすることができる。こ
のようなコンタクトプローブ２８のその下降に必要な所
要時間ｔは０．０４２ｓとである。なお、コンタクトプ
ローブ２８を一定速度ｖに変える位置はコンタクトプロ
ーブ２８の高さ方向の位置決め誤差を考慮して決定す
る。 【００２０】次に、ピンプローブ４２の後退量が０．０
００６ｍを超えた後予定した最終の後退量０．００２ｍ
に達するまで、コンタクトプローブ４２を０．００１４
ｍ下降する。この下降時、その前半距離下降する間にコ
ンタクトプローブ４２を加速し、後半距離下降する間に
コンタクトプローブ４２を減速する。その際、加速度ａ
を１１４ｍ／ｓ／ｓにすると、頂点での速度ｖは０．４
ｍ／ｓとなり、コンタクトプローブ２８のその下降に必
要な所要時間ｔは０．００７ｓとなる。このようにし
て、コンタクトプローブ２８を下降端まで高速で下降さ
せると、ピンプローブ４２を支持管４０の内部に更に
０．００１４ｍ素早く押し込んで、下降時間ｔを短くす
ることができる。なお、ピンプローブ４２の支持管４０
内への後退量はピンプローブ４２の接触圧等を考慮して
決定する。 【００２１】このようなコンタクトプローブ２８の下降
時における速度ｖと時間ｔとの関係を大略示したものが
図１であり、その区間２はコンタクトプローブ２８が上
昇端から０．００４４ｍ下降する状態を示し、区間３は
更に０．００４４ｍを超えて０．００５６ｍまで下降す
る状態を示し、区間４は更に０．００５６ｍを超えて
０．００７ｍまで下降する状態を示している。なお、区
間２から区間３、又区間３から区間４への速度の変わり
目にはいずれもモータの動作に応答遅れがあるため、速
度が点線のように変わることなく実線のようになる。そ
して、コンタクトプローブ２８の上昇時における速度ｖ
と時間ｔとの関係は図６と同一になる。因みに、これ等
の図１、６ではコンタクトプローブ２８に働く重力や摩
擦係数の存在等は無視している。 【００２２】又、コンタクトプローブ２８の上昇及び下
降のほぼ１サイクルにおける距離ｓと時間ｔとの関係を
正確に示したものが図５であり、その区間１はコンタク
トプローブ２８が下降端から上昇端まで０．００７ｍ上
昇する状態を示し、区間２はコンタクトプローブ２８が
上昇端から０．００４４ｍ下降する状態を示し、区間３
は更に０．００４４ｍを超えて０．００５６ｍまで下降
する状態を示し、区間４は更に０．００５６ｍを超えて
０．００７ｍまで下降する状態を示している。このよう
にして、ピンプローブ４２を対応する測定点に適宜接触
させた後、必要とする測定を実施する。 【００２３】 【発明の効果】以上説明した本発明によれば、ピンプロ
ーブの先端が測定点に接触する直前までコンタクトプロ
ーブを高速で下降させて、下降時間を短くすることがで
きる。そして、ピンプローブの先端が予定位置を超えた
らコンタクトプローブをほぼ一定速度にし、その一定速
度をピンプローブが支持管内に一定量後退して入るまで
継続することにより、ピンプローブの先端が測定点に当
っても損傷を与えないようにし、しかもピンプローブの
接触圧を安定した計測を行なえる圧力にすることができ
る。又、ピンプローブの後退量が一定量を超えた後予定
した最終の後退量即ちコンタクトプローブが下降端に達
するまで高速で下降させて、下降時間を短くすることが
できる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明を適用したＸ−Ｙ方式インサーキットテ
スタのタイミングベルト駆動によるコンタクトプローブ
下降時のコンタクトプローブの速度と時間との関係を示
す図である。 【図２】同Ｘ−Ｙ方式インサーキットテスタの構成を示
すブロック図である。 【図３】同Ｘ−Ｙ方式インサーキットテスタのＸ−Ｙユ
ニットに備えるＺ軸ユニットの構造を示す斜視図であ
る。 【図４】同Ｘ−Ｙ方式インサーキットテスタに備えるコ
ントローラの構成を示すブロック図である。 【図５】同Ｘ−Ｙ方式インサーキットテスタのコンタク
トプローブ上昇及び下降のほぼ１サイクルにおけるコン
タクトプローブの移動距離と時間との関係を示す図であ
る。 【図６】従来のＸ−Ｙ方式インサーキットテスタのタイ
ミングベルト駆動によるコンタクトプローブ下降時のコ
ンタクトプローブの速度と時間との関係を示す図であ
る。 【図７】同Ｘ−Ｙ方式インサーキットテスタのコンタク
トプローブ下降時におけるコンタクトプローブ移動距離
と時間との関係を示す図である。 【符号の説明】 １０…Ｘ−Ｙ方式インサーキットテスタ １２…操作部
１４…Ｘ−Ｙ−Ｚ制御部 １６…測定部 １８…コン
トローラ ２０…Ｚ軸ユニット ２２…ベース板 ２４
…モータ軸 ２６…タイミングベルト ２８…コンタク
トプローブ ３０…連結部材 ３２…案内レール ３４
…駆動ローラ ３８…従動ローラ ４０…支持管 ４２
…ピンプローブ ４８…ベース部材 ５２…位置検出セ
ンサ ５４…位置指示板 ５６…リードワイヤ ５８…
ＣＰＵ ６０…ＲＯＭ ６２…ＲＡＭ ６４…入出力ポ
ート ６６…バスライン

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 Ｘ−Ｙ方式インサーキットテスタのＺ軸
   ユニットに、モータとそのモータ軸から駆動力を受ける
   タイミングベルトとそのタイミングベルトから駆動力を
   受けるコンタクトプローブとを設置し、そのコンタクト
   プローブに圧縮コイルばねから付勢力を受けて先端部が
   支持管から突出するピンプローブを備え、そのモータ軸
   の回動を制御することにより、タイミングベルトを介し
   てコンタクトプローブの位置と動きを制御するＸ−Ｙ方
   式インサーキットテスタのタイミングベルト駆動による
   プロービング方法において、上記コンタクトプローブを
   上昇端まで上げた後に下降させ、そのコンタクトプロー
   ブの下降時にピンプローブの先端が測定点の近傍にある
   予定した位置に達するまで、そのほぼ前半距離下降する
   間コンタクトプローブを加速し、後半距離下降する間コ
   ンタクトプローブを減速し、そのピンプローブの先端が
   予定位置を超えたらコンタクトプローブをほぼ一定速度
   にし、ピンプローブの先端が測定点に接触した後ピンプ
   ローブの先端部が支持管内に一定量後退して入るまでそ
   の一定速度を継続し、そのピンプローブの後退量が一定
   量を超えた後予定した最終の後退量に達するまで、その
   ほぼ前半距離下降する間コンタクトプローブを加速し、
   後半距離下降する間コンタクトプローブを減速すること
   を特徴とするＸ−Ｙ方式インサーキットテスタのタイミ
   ングベルト駆動によるプロービング方法。