JP3553797B2

JP3553797B2 - 回路基板検査装置

Info

Publication number: JP3553797B2
Application number: JP12959198A
Authority: JP
Inventors: 伸治荻原
Original assignee: Hioki EE Corp
Current assignee: Hioki EE Corp
Priority date: 1998-04-22
Filing date: 1998-04-22
Publication date: 2004-08-11
Anticipated expiration: 2018-04-22
Also published as: JPH11304885A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント基板やＩＣパッケージ、ハイブリッド用基板およびＭＣＭ（Multi Chip Module ）などの回路基板の良否を検査する回路基板検査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
数多くの回路基板を検査するのに適した回路基板検査装置として、いわゆるフィクスチャ方式を採用するフィクスチャタイプの回路基板検査装置が従来から知られており、出願人は、図３に示すフィクスチャタイプの回路基板検査装置５１を既に開発している。この回路基板検査装置５１は、検査対象の回路基板２を固定するための角当て部２１およびエアシリンダ２２を備えた移動用トレイ３と、移動用トレイ３を同図に示すＹ方向に移動させるための移動機構５２と、回路基板２を移動用トレイ３に固定した際における理論的な基準位置に対する位置ずれを検出するためのカメラ７と、回路基板２の種類に適合させて作製されたプロービング治具４１を備えた検査部９と、プロービング治具４１を位置決めさせるための位置補正用データの生成、および移動機構５２の移動制御や回路基板２の良否の判定などを行う制御回路（図示せず）とを備えている。
【０００３】
この検査装置５１では、図４に示す工程図に従って回路基板２の検査が行われる。具体的には、最初に、移動用トレイ３を図３に実線で示す供給位置に予め移動させる。この状態で、まず、図４に示すように、時間ｔ２１の時から時間ｔ２２の時までの２秒間に供給処理を行う。この処理では、回路基板２を移動用トレイ３の上に載置し、エアシリンダ２２にエアを供給してシリンダロッドの先端に取り付けた固定用部材２２ａを角当て部２１側に突出させることにより、回路基板２を角当て部２１に押し付けて固定する。
【０００４】
この場合、製造ばらつきによって個々の回路基板２毎にその外形寸法が若干異なるため、角当て部２１に回路基板２を単に押し付けただけでは、理想的に製造された回路基板２が固定されたとした場合の基準位置に対して、回路基板２の各回路パターンが若干位置ずれする。このため、この位置ずれを補正するために、図４に示すように、時間ｔ２２の時から時間ｔ２３の時までの１秒間に補正移動処理を、時間ｔ２３の時から時間ｔ２４の時までの３秒間に補正処理を行う。具体的には、補正移動処理では、移動用トレイ３を図３に示すＪ方向に移動させることにより、回路基板２をカメラ７が配設されている補正位置に移動させる。また、補正処理では、制御回路が、カメラ７から出力される映像信号に基づいて、補正位置に移動させられた回路基板２に形成されているフィデューシャルマーク（基準点）の角当て部２１に対する座標を読み取ると共に、読み取った座標に基づいて、プロービング治具４１の位置を補正するための位置補正用データを生成して検査部９に出力する。また、検査部９が、制御回路から出力された位置補正用データに従って移動用トレイ３上の回路基板２の各回路パターンに各プローブピンがそれぞれ正確に接触するように、プロービング治具４１の位置決めを行う。
【０００５】
この後、図４に示すように、時間ｔ２４の時から時間ｔ２５の時までの１秒間に検査移動処理を行い、時間ｔ２５の時から時間ｔ２６の時までの２秒間に検査処理を行う。具体的には、検査移動処理では、移動用トレイ３を補正位置から図３に示すＫ方向に移動させることにより、回路基板２を検査部９が配設されている検査位置まで移動させる。次いで、検査処理では、検査部９が、プロービング治具４１を下動させて回路基板２における各回路パターンに各プローブピンをそれぞれ接触させた後、１対の回路パターン間に電流を順次供給すると共に、両回路パターン間の電圧を測定する。次に、制御回路が、測定された各１対の回路パターン間の電圧に基づいて回路基板２の回路パターンの断線や搭載部品の良否などを判定する。
【０００６】
次いで、時間ｔ２６の時から時間ｔ２７の時までの２秒間に搬出移動処理を行う。この処理では、移動用トレイ３を、検査部位置から図３に示すＬ方向に移動させることにより、元の供給位置に位置させる。この状態で、時間ｔ２７の時から時間ｔ２８の時までの１秒間に搬出処理を行う。この処理では、エアシリンダ２２に対するエアの供給を停止させることにより、回路基板２の固定を解除させる。続いて、回路基板２を装置外部に搬出する。これにより、時間ｔ２１の時から時間ｔ２８の時までの１２秒のタクトタイムで移動用トレイ３に搭載した回路基板２に対する全ての処理が終了する。さらに、時間ｔ２８の時から２枚目以降の回路基板２に対しても上記した処理を繰り返し行う。これにより、いわゆるＸ−Ｙ方式の回路基板検査装置と比較して、プローブピンを移動させる必要がないことから極めて高速に検査でき、例えば、１時間当たり３００枚の回路基板２の検査を行うことが可能となっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、出願人が既に開発した回路基板検査装置５１には、以下の改善すべき点がある。
すなわち、今日の製品の価格競争の激化に伴い、回路基板検査装置にも、検査コストの低減が要請されており、このためには、より高速の検査性能を備えて、１枚の回路基板に対する現状のタクトタイムをさらに短縮させる必要がある。しかし、各処理工程におけるタクトタイムが既に最小限度まで短縮化されているため、１枚の回路基板２に要する全体としてのタクトタイムを短縮化するのは困難な状況となっている。
【０００８】
一方、回路基板検査装置５１を増設することによって１時間当たりの検査枚数を増加させることはできる。しかし、プロービング治具は、セラミックなどの高価な材料を精密加工しているため非常に高価なものである。したがって、複数台の回路基板検査装置５１を導入することは、回路基板検査装置５１を使用するメーカにとって負担となる。
【０００９】
本発明は、かかる改善点に鑑みてなされたものであり、製造原価の高騰を抑制しつつ検査の高速化を図ることが可能な回路基板検査装置を提供することを主目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく請求項１記載の回路基板検査装置は、装置外部から供給される検査対象の回路基板を保持しつつ移動させるための移動手段と、回路基板が移動手段によって保持されているときの基準位置に対する位置ずれを検出するための位置検出手段と、回路基板を検査するための複数のプローブピンを有するプロービング治具とを備え、移動手段によって回路基板を位置検出手段の配設位置に移動させて位置ずれを検出させた後にプロービング治具の配設位置まで移動させると共に、位置検出手段の検出信号に基づいて回路基板とプロービング治具との位置合わせを実行した後に複数のプローブピンを使用して回路基板の良否を検査する回路基板検査装置において、移動手段を複数備え、複数の移動手段は、回路基板の供給位置から位置検出手段の配設位置を介してプロービング治具の配設位置まで輪番で回路基板を移動可能にそれぞれ構成され、複数の移動手段にそれぞれ対応させた位置検出手段を複数備え、複数の移動手段の各々は、供給位置から移動手段に対応させられた位置検出手段の配設位置を介してプロービング治具の配設位置まで回路基板を移動可能にそれぞれ構成されていることを特徴とする。
【００１１】
例えば、２つの移動手段を備えている例について説明すれば、まず、第１の移動手段に回路基板を保持させる。次いで、第１の移動手段が回路基板を補正位置まで移動させ、その補正位置において、位置検出手段が、基準位置に対する位置ずれを検出する。この際に、第２の移動手段に他の回路基板を保持させる。続いて、第１の移動手段が、プロービング治具が設置されている検査位置まで回路基板を移動させ、その移動時間内において、第１の移動手段によって保持されている回路基板とプロービング治具との位置合わせが位置検出手段の検出信号に基づいて行われる。この際には、第２の移動手段が、回路基板を補正位置まで移動させ、その補正位置において、位置検出手段が、基準位置に対する位置ずれを検出する。次いで、その検出された位置ずれに基づいてプロービング治具の位置合わせが行われる。
【００１２】
次いで、第１の移動手段に保持されている回路基板に対して、プローブ治具によるプロービングが行われた後に、第１の移動手段によって保持されている回路基板の良否が、複数のプローブピンから出力される信号に基づいて検査される。この後、第１の移動手段が回路基板を検査位置から移動させることにより装置外部に搬出する。この後、第２の移動手段が回路基板を補正位置から検査位置まで移動させ、同じようにして、位置合わせが行われた後に基板検査が行われる。次いで、第２の移動手段が、回路基板を検査位置から移動させることにより装置外部に搬出する。以後、上記した、第１の移動手段による回路基板の供給から搬出までの処理と、第２の移動手段による回路基板の供給から搬出までの処理とが継続して交互に繰り返される。
【００１３】
このように、この回路基板検査装置では、第１の移動手段によって保持されている回路基板に対する各処理と、第２の移動手段によって保持されている回路基板に対する各処理とが、所定の時間差をもって実行される。この場合、一般的に、回路基板に対する供給位置から検査位置までの移動時間、検査位置から搬出位置までの移動時間、および位置合わせ時間の合計である移動・位置合わせ時間は、検査位置において行われる検査時間よりも長時間である。したがって、２つの移動・位置合わせ時間が同一時間内において互いに重複して行われるため、移動・位置合わせ時間および検査時間内における各処理のタクトタイムを短縮しなくとも、１枚の回路基板の全検査工程についてのタクトタイムが実質的に短縮される。また、高価なプロービング治具を１つ使用するだけでよいため、基板検査装置の製造コストの高騰を抑制しつつ検査の高速化を図ることが可能となる。
【００１４】
また、この回路基板検査装置では、複数の移動手段にそれぞれ対応する位置検出手段が複数備えられているため、回路基板の位置ずれ検出が、各補正位置において並行して行われる。したがって、複数の回路基板が、複数の移動手段によって次々と検査位置に移動させられる。このため、プロービング治具を使用しての基板検査が絶え間なく実行されてプロービング治具の稼働率が向上する結果、さらに基板検査の高速化を図ることが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る回路基板検査装置の好適な実施の形態について説明する。なお、従来の回路基板検査装置５１と同一の構成については、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
【００１６】
回路基板検査装置１は、図１に示すように、移動用トレイ３，４、移動機構５，６、カメラ７，８、検査部９および制御回路１０を備えている。ここで、移動用トレイ３は、移動機構５と相俟って、また、移動用トレイ４は、移動機構６と相俟って、それぞれ本発明における移動手段に相当する。移動用トレイ３は、角当て部２１とエアシリンダ２２の固定用部材２２ａとで回路基板２を保持して移動させる。また、移動用トレイ４は、角当て部３１とエアシリンダ３２の固定用部材３２ａとで回路基板２を保持して移動させる。
【００１７】
移動機構５は、移動用トレイ３をＹ軸方向に移動させるためのＹ軸ガイド２３と、Ｙ軸ガイド２３をＸ軸方向に移動させるためのＸ軸ガイド２４とを備えている。Ｙ軸ガイド２３は、その内部に配設されているボールネジ２５を回動させて移動用トレイ３をＹ軸方向に移動させるためのモータ２６を備えている。また、Ｘ軸ガイド２４は、その内部に配設されているボールネジ２７を回動させてＹ軸ガイド２３をＸ軸方向に移動させるためのモータ２８を備えている。
【００１８】
一方、移動機構６は、移動用トレイ４をＹ軸方向に移動させるためのＹ軸ガイド３３と、Ｙ軸ガイド３３をＸ軸方向に移動させるためのＸ軸ガイド３４とを備えている。Ｙ軸ガイド３３は、その内部に配設されているボールネジ３５を回動させて移動用トレイ４をＹ軸方向に移動させるためのモータ３６を備えている。また、Ｘ軸ガイド３４は、その内部に配設されているボールネジ３７を回動させてＹ軸ガイド３３をＸ軸方向に移動させるためのモータ３８を備えている。
【００１９】
カメラ７，８は、本発明における位置検出手段に相当し、移動用トレイ３，４に保持されている回路基板２，２の基準位置に対する位置ずれを読み取るためのものであって、回路基板２，２に形成されたフィデューシャルマーク、および角当て部２１，３１の映像信号を制御回路１０にそれぞれ出力する。制御回路１０は、カメラ７，８から出力された映像信号に基づいて、移動用トレイ３，４に載置されている回路基板２におけるフィデューシャルマークの角当て部２１，３１に対する座標をそれぞれ読み取ると共に、読み取ったフィデューシャルマークの座標に基づいてプロービング治具４１を位置決めさせるための位置補正用データを生成する。また、制御回路１０は、移動機構５，６の移動制御や回路基板２の良否の判定なども行う。
【００２０】
次に、この回路基板検査装置１の検査手順について、図１，２を参照して説明する。
【００２１】
最初に、移動用トレイ３を図１に実線で示す位置に、移動用トレイ４を同図に一点鎖線で示す位置にそれぞれ移動させる。この状態で、図２に示す時間ｔ１の時を検査開始時点として回路基板２の検査を行う。
【００２２】
まず、図２（ａ）に示すように、時間ｔ１の時から時間ｔ２の時までの２秒間に供給処理を行う。この処理では、移動用トレイ３に回路基板２を載置した後、エアシリンダ２２にエアを供給することにより固定用部材２２ａと角当て部２１とで回路基板２を固定させる。次いで、時間ｔ２の時から時間ｔ３の時までの１秒間に補正移動処理を行う。この処理では、制御回路１０が、モータ２６，２８を駆動して移動用トレイ３を図１に示すＡ方向に移動させることにより、移動用トレイ３上の回路基板２を、カメラ７が配設されている補正位置に移動させる。続いて、時間ｔ３の時から時間ｔ５の時までの３秒間に補正処理を行う。この処理では、カメラ７が移動用トレイ３上の回路基板２および角当て部２１の映像信号を制御回路１０に出力する。次いで、制御回路１０が、その映像信号を画像処理することにより移動用トレイ３上の回路基板２におけるフィデューシャルマークの座標を読み取ると共に、そのフィデューシャルマークの座標に基づいてプロービング治具４１を位置決めさせるための第１の位置補正用データを生成して検査部９に出力する。次いで、検査部９が、制御回路１０から出力された第１の位置補正用データに従って移動用トレイ３上の回路基板２の各回路パターンに各プローブピンが接触するように、プロービング治具４１の位置決めを行う。
【００２３】
一方、移動用トレイ４に対しては、図２（ｂ）に示すように、時間ｔ３から時間ｔ４までの２秒間に供給処理を行う。この処理では、移動用トレイ４に回路基板２を載置した後、エアシリンダ３２にエアを供給することにより固定用部材３２ａと角当て部３１とで回路基板２を固定させる。次いで、時間ｔ４の時から時間ｔ５の時までの１秒間に補正移動処理を行う。この処理では、制御回路１０がモータ３６，３８を駆動して移動用トレイ４を図１に示すＥ方向に移動させることにより、移動用トレイ４上の回路基板２を、カメラ８が配設されている補正位置に移動させる。
【００２４】
続いて、移動用トレイ３上の回路基板２に対して、図２（ａ）に示すように、時間ｔ５の時から時間ｔ６の時までの１秒間に検査移動処理を行う。この処理では、図１に示すＢ方向に移動用トレイ３を移動させて、移動用トレイ３上の回路基板２を検査部９が配設されている検査位置に移動させる。この後、時間ｔ６の時から時間ｔ７の時までの２秒間に検査処理を行う。この処理では、検査部９が、プロービング治具４１を下動させて回路基板２における各回路パターンに各プローブピンをそれぞれ接触させた後、１対の回路パターン間に電流を順次供給すると共に、両回路パターン間の電圧を測定する。次に、制御回路が、測定された各１対の回路パターン間の電圧に基づいて回路基板２の回路パターンの断線や搭載部品の良否などを判定する。
【００２５】
一方、移動用トレイ４上の回路基板２に対しては、図２（ｂ）に示すように、時間ｔ５の時から時間ｔ７の時までの３秒間に補正処理を行う。この処理では、カメラ８が移動用トレイ４上の回路基板２および角当て部３１の映像信号を制御回路１０に出力する。次いで、制御回路１０が、その映像信号を画像処理することにより移動用トレイ４上の回路基板２におけるフィデューシャルマークの座標を読み取ると共に、そのフィデューシャルマークの座標に基づいてプロービング治具４１を位置決めさせるための第２の位置補正用データを生成する。次いで、上記したのと同様にして、検査部９が、移動用トレイ４上の回路基板２の各回路パターンに各プローブピンが接触するように、プロービング治具４１の位置決めを行う。
【００２６】
続いて、移動用トレイ３上の回路基板２に対して、同図（ａ）に示すように、時間ｔ７の時から時間ｔ９の時までの２秒間に搬出移動処理を行う。この処理では、移動用トレイ３を検査位置から図１に示すＣ方向に移動させた後、さらにＤ方向に移動させることにより、移動用トレイ３上の回路基板２を元の供給位置に移動させる。これと並行して、移動用トレイ４上の回路基板２に対しては、同図（ｂ）に示すように、時間ｔ７の時から時間ｔ８の時までの１秒間に検査移動処理を行う。この処理では、移動用トレイ４を補正位置位置から図１に示すＦ方向に移動させることにより、移動用トレイ４上の回路基板２を検査位置に移動させる。この場合、制御回路１０は、搬出の際の移動用トレイ３と、検査位置までの移動の際の移動用トレイ４とが衝突しないように移動機構５，６を制御する。
【００２７】
また、移動用トレイ３上の回路基板２に対しては、図２（ａ）に示すように、時間ｔ９の時から時間ｔ１０の時までの１秒間に搬出処理を行う。この処理では、エアシリンダ２２に対するエアの供給を停止させることにより回路基板２の固定を解除した後、回路基板２を装置外部に搬出する。この時点で、移動用トレイ３上に搭載した回路基板２に対するすべての検査工程を終了する。この場合、移動用トレイ３に搭載された回路基板２の検査に要する全工程時間は、時間ｔ１の時から時間ｔ１０の時までの１２秒間となっている。続いて、次の検査対象の回路基板２に対して、時間ｔ１０の時以降、時間ｔ１の時から時間ｔ１０の時までの間における処理と同様の処理を繰り返して実行する。
【００２８】
一方、移動用トレイ４上の回路基板２に対しては、同図（ｂ）に示すように、時間ｔ８の時から時間ｔ１０の時までの２秒間に検査処理を行う。この処理では、上記した移動用トレイ３上の回路基板２に対する処理と同様にして検査処理が行われる。次いで、時間ｔ１０の時から時間ｔ１１の時までの２秒間に搬出移動処理を行う。この処理では、移動用トレイ４を検査位置から図１に示すＧ方向に移動させた後、さらにＨ方向に移動させることにより、移動用トレイ４上の回路基板２を元の供給位置に移動させる。続いて、時間ｔ１１の時から時間ｔ１２の時までの１秒間に搬出処理を行う。この処理では、エアシリンダ３２に対するエアの供給を停止させることにより回路基板２の固定を解除した後、回路基板２を装置外部に搬出する。この時点で、移動用トレイ４上に搭載した回路基板２に対するすべての検査工程を終了する。この場合、移動用トレイ４に搭載された回路基板２の検査に要する全工程時間は、時間ｔ３の時から時間ｔ１２の時までの１２秒間となっている。続いて、次の回路基板２に対して、時間ｔ１２の時以降、時間ｔ１の時から時間ｔ１２の時までの間における処理と同様の処理を繰り返して実行する。
【００２９】
このように、この回路基板検査装置１では、移動用トレイ３、移動機構５およびカメラ７から構成される第１の移動・位置検出手段と、移動用トレイ４、移動機構６およびカメラ８から構成される第２の移動・位置検出手段とが、回路基板２の移動および位置補正用データ生成用の画像信号の生成を並行して行うことにより、１枚の回路基板２に対する検査工程全体としてのタクトタイムを実質的に６秒にまで短縮することができる。この結果、高価なプロービング治具４１を共通的に使用することによって、回路基板検査装置１の装置原価の高騰を抑制しつつ、基板検査の高速化を図ることができる。
【００３０】
なお、本発明は、上記した本発明の実施の形態に限定されず、その構成を適宜変更することができる。例えば、本発明の実施形態では、移動・位置検出手段を第１，第２の移動・位置検出手段（移動用トレイ３，４および移動機構５，６）で構成した例について説明したが、本発明は、これに限定されず、移動・位置検出手段を３組以上配設して構成してもよい。かかる構成によれば、検査時間をさらに短縮することができる。また、位置検出手段として２台のカメラ７，８を使用しているが、本発明は、これに限定されず、第１，第２の移動手段（移動用トレイ３，４）が１台のカメラを介して検査位置まで回路基板を移動させるように構成することもできる。かかる構成によれば、装置の製造原価を、より抑制することができる。さらに、本発明の実施形態では、移動機構５，６をボールネジで構成しているが、本発明は、これに限定されず、タイミングベルトなどの他の機構で構成してもよい。また、各処理の順序についても、位置合わせ処理を検査移動処理の時間内において実行するなど適宜変更することができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上のように、請求項１記載の回路基板検査装置によれば、複数の移動手段が回路基板の供給位置からプロービング治具の配設位置まで輪番または交互に回路基板を移動させることにより、１枚の回路基板に対する検査工程全体としての検査時間を実質的に短縮でき、これにより、検査の高速化を図ることができる。また、高価なプロービング治具を増設せずに、１台のプロービング治具の稼働率を向上させることができる結果、製造原価の高騰を抑制することができる。
【００３２】
また、複数の移動手段の各々が移動手段に対応させられた位置検出手段の配設位置を介して供給位置からプロービング治具の配設されている検査位置まで回路基板をそれぞれ移動させることにより、複数の回路基板を次々と検査位置に移動させることができ、これにより、プロービング治具の稼働率をさらに向上させることができる結果、より高速検査化された基板検査装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る回路基板検査装置の平面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る回路基板検査装置における各処理の手順を示した工程図であって、（ａ）は移動用トレイ３上の回路基板２についての工程図、（ｂ）は移動用トレイ４上の回路基板２についての工程図である。
【図３】出願人が既に開発している回路基板検査装置の一部の平面図である。
【図４】出願人が既に開発している回路基板検査装置における各処理の手順を示した工程図である。
【符号の説明】
１回路基板検査装置
２回路基板
３移動用トレイ
４移動用トレイ
５移動機構
６移動機構
７カメラ
８カメラ
２１角当て部
２２エアシリンダ
３１角当て部
３２エアシリンダ
４１プロービング治具

Claims

装置外部から供給される検査対象の回路基板を保持しつつ移動させるための移動手段と、前記回路基板が前記移動手段によって保持されているときの基準位置に対する位置ずれを検出するための位置検出手段と、前記回路基板を検査するための複数のプローブピンを有するプロービング治具とを備え、前記移動手段によって前記回路基板を前記位置検出手段の配設位置に移動させて前記位置ずれを検出させた後に前記プロービング治具の配設位置まで移動させると共に、前記位置検出手段の検出信号に基づいて前記回路基板と前記プロービング治具との位置合わせを実行した後に前記複数のプローブピンを使用して前記回路基板の良否を検査する回路基板検査装置において、
前記移動手段を複数備え、当該複数の移動手段は、前記回路基板の供給位置から前記位置検出手段の配設位置を介して前記プロービング治具の配設位置まで輪番で当該回路基板を移動可能にそれぞれ構成され、
前記複数の移動手段にそれぞれ対応させた前記位置検出手段を複数備え、前記複数の移動手段の各々は、前記供給位置から当該移動手段に対応させられた位置検出手段の配設位置を介して前記プロービング治具の配設位置まで当該回路基板を移動可能にそれぞれ構成されていることを特徴とする回路基板検査装置。