JP3625813B2 - 配線基板検査用の検査プローブ接触測定方法及びその装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント配線基板などの配線基板検査用の検査プローブ接触測定方法及びその装置に関し、詳細には、プリント配線基板などの配線基板の検査の際に、検査プローブが配線基板に接触したことを検知して知らせる方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリント配線基板などの配線基板は、基板上のみならず内部に何層もの電気回路の配線を有する。このため、プリント配線基板などの配線基板に含まれる配線が正しく電気回路を形成しているかを検査する工程が、プリント配線基板などの配線基板の製造において不可欠である。このような検査工程においては、プリント配線検査装置が検査プローブを配線基板上の端子等の検査点に電気的に接触させ、検査プローブにより配線基板の配線の欠陥の有無を電気信号で判断して検査する。このように検査プローブを配線基板の検査点に電気的に接触させて、電気信号により基板配線の欠陥の有無を検出するには、検査プローブを配線基板上の検査点に電気的に正しく接触させなければならない。
【０００３】
普通、配線検査装置は検査プローブを配線基板に対して移動する手段を有し、検査プローブを配線基板上の検査点上まで配線基板に対して平行に移動し、検査プローブが検査点上に到達したら、検査プローブを配線基板に対して垂直方向に移動して、検査点に接触させる。
【０００４】
従来の検査プローブは、図８Ａに示すように、プローブ自体が弾性を有するスプリング・ニードルピン３１からなり、図示しない配線基板に対して垂直方向に移動するベルト３２に取り付けられた台３３に取り付けられていて、図示しない配線基板の検査点に接触する構造、あるいは、図８Ｂに示すように、検査プローブ３４が図示しない配線基板に対して垂直方向に移動するベルト３２に取り付けられた台３３にコイルバネ３５を介して取り付けれている構造、あるいは、図８Ｃに示すように、検査プローブ３６が図示しない配線基板に対して垂直方向に移動するベルト３２に取り付けられた台３３に板バネ３７を介して取り付けられている構造を有する。
【０００５】
この従来の検査プローブ３６は、図９に示すように、所定の圧力でもってプリント配線基板などの配線基板４０上の検査点４１に接触して、検査点４１の表面に存在するかもしれない酸化被膜等にもかかわらず、プローブ３６と検査点４１との間の良好な電気的な接続を図示しない測定検査の間に維持するようになっている。このため、検査プローブ３６は、図９に示すように、ベルト３２により検査点４１に接触した後、さらに距離Ｚだけ検査プローブを取り付けたバネに抗して配線基板４０側に押されて移動される。その後に、配線基板４０内に設けられた配線４２の欠陥の有無をプローブ３６を用いて電気信号により検出する。
【０００６】
この図９に示されるように、従来の検査プローブ３６をロボット等により自動的に配線基板上の検査点に移動させる場合は、正しく検査プローブ３６を配線基板４０の検査点４１に接触させなければない。従来方法では、予め配線基板４０上の検査点４１までの所定の圧力を生ずる移動距離Ｚをも含んだ垂直移動距離を測定しておいて、検査プローブ３６を測定された垂直移動距離だけベルト３２により移動させて、配線基板４０の検査点４１に接触させている。
【０００７】
しかし、もし被検査配線基板４０が、例えば、そるなど、変形していて、垂直移動距離が測定された距離よりも大きくなっていると、検査プローブ３６は検査点４１に所定の圧力でもって正しく接触しない。検査プローブ３６に、検査点４１との接触の有無を検知するセンサーが無い場合は、検査プローブ３６が検査点４１に正しく接触していることは、検査プローブ３６と検査点４１との間の電気的な接続を検査して判別するしかないが、電気的接続が不良の場合は、検査プローブ３６と検査点４１との間の接触不良が原因なのか、または、被検査回路の配線４２の欠陥が原因なのかは、別途、確認する必要がある。また、被検査配線基板４０がそるなどして検査点４１が所定の垂直移動距離から変動した場合は、再度、配線基板４０上の検査点４１までの検査プローブ３６の垂直移動距離を測定し直す必要がある。
【０００８】
別の従来技術においては、図１０に示すように、検査プローブ３４に光センサー、磁気センサー、容量センサー又は接点スイッチの検知手段５０を設けておき、検査プローブ３４が配線基板４０上の検査点４１に接触して所定の圧力Ｐだけバネ３５に抗して押し下げられたことを、距離Ｚだけ移動したことを検知する検知手段５０からのオン・オフ信号により感知する。このような検知手段５０を有する検査プローブでは、検査点４１までの垂直移動距離を予め測定する必要はなく、検知手段５０のオン信号が発生されるまで検査プローブ３４を配線基板４０方向へベルト３２により垂直に移動するだけでよい。なぜならば、検知手段５０のオン信号があれば、図示しない検査装置は検査プローブ３４が配線基板４０の検査点４１に対して所定の接触圧力Ｐでもって接触していることが判定できるからである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図１０に示す従来技術においては、次のような問題点がある。▲１▼検査プローブ３４の先端の接触圧力Ｐは、配線基板４０上の検査点４１の表面の状態（酸化被膜の有無やその厚さ）に応じて、変更する必要がある。検知手段５０のオン・オフ信号により所定の圧力Ｐの有無しか検知できない従来技術では、その都度、検査プローブ３４に取り付けられた光センサー、磁気センサー、容量センサー又は接点スイッチ等の検知手段５０の位置Ｚ等を調節する必要があり、作業性が劣る。▲２▼検査プローブ３４は取り付けられたベルト３２により相当の加速度若しくは減速度でもって垂直移動されるが、その垂直運動の加速度若しくは減速度が、検査プローブ３４とその検査プローブ３４を台３３に取り付けるバネ３５にも作用して、光センサー、磁気センサー、容量センサー又は接点スイッチ等の検知手段５０を誤動作してオン信号を発生することがある。この誤動作による検知手段５０からのオン信号が発生すると、検査プローブ３４が配線基板４０上の検査点４１に接触していなくとも接触したと図示しない検査装置が誤認識するおそれがある。また、検知手段５０が加速度若しくは減速度によりオン・オフを短時間で繰り返すチャタリング信号を発生すると、いたずらに図示しない検査装置のＣＰＵ等の計算能力を浪費する。
本発明は、上記した問題点▲１▼及び▲２▼を解決することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、配線基板上の検査点と検査プローブとの接触を測定する方法において、検査点と検査プローブとの間の接触圧の大きさを測定して、検査点と検査プローブとの間の接触を測定する方法を提供する。
【００１１】
請求項１に記載された本発明は、配線基板上の検査点と検査プローブとの接触を測定する方法において、検査プローブを基板に対して垂直方向に移動し、検査点と前記検査プローブとの間の接触圧を測定し、検査プローブの移動の際の加速度ないしは減速度運動中は測定を無効にするようにした測定方法を提供する。
【００１２】
また、本発明は、配線基板上の検査点と検査プローブとの接触を測定する装置において、検査プローブと検査点との間の接触圧の大きさを測定するセンサーを有する装置を提供する。
【００１３】
請求項２に記載された本発明は、配線基板上の検査点と検査プローブとの接触を測定する装置において、検査プローブを配線基板に対して垂直方向に移動する手段と、検査プローブと検査点との間の接触圧を測定するセンサーと、移動する手段により検査プローブが加速度ないしは減速度運動している間はセンサーの出力を無効とする手段と、を有する装置を提供する。
【００１４】
【作用】
本発明の配線基板検査用の検査プローブ接触測定方法及び装置によれば、検査プローブと配線基板との間の接触圧の大きさを測定して検査プローブと配線基板上の検査点との間の接触を制御できるため、検査点の表面の状態（酸化被膜の有無やその厚さ）に応じて、接触圧を変えて正しい接触を行なうことができる。
【００１５】
請求項１及び２に記載された本発明の配線基板検査用の検査プローブ接触測定方法及び装置によれば、検査プローブが加速度若しくは減速度運動中は測定を無効にして、検査プローブの加速度ないしは減速度に伴なう慣性力による誤測定や検査装置のＣＰＵ等の計算資源の浪費を排除することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。添付図面中、同じ部品には、同じ参照番号を付している。
【００１７】
図１は、本発明の第１の観点による実施の形態を示す。図１中の右側は、検査プローブ１を正面から見た図であり、図１中の左側は、同じ検査プローブ１を側面から見た図である。検査プローブ１は検査されるプリント配線基板２上に配されている。配線基板２には、図示しない電気配線がその表面及び内部の層に設けられている。さらに、配線基板２の表面には、図示しない配線基板内の配線を検査するための端子、検査点が設けられていて、検査プローブ１が接触するようになっている。検査プローブ１は配線基板２上の図示しない検査点とある距離をおいて対向している。検査プローブ１は、配線基板２に対して垂直方向に伸びたガイド７に沿ってベルト８により垂直方向（図１中の矢印上下方向１７）に移動される。
【００１８】
図２は、検査プローブ１とその取付け部分の斜視図を示す。図１と図２を一緒に参照して説明する。検査プローブ１は、電気導体の金属で作られていて、尖った一端が配線基板２の図示しない検査点に当り接触して電気的に接続する。検査プローブ１の他端側は、２本の板バネ４及び５からなるバネ構造体３で片持ち支持されている。このバネ構造体３は検査プローブ１とは反対側で台６に固定されている。検査プローブ１は、このバネ構造体３により、配線基板２上の図示しない検査点へ圧力をもって接触するように、台６に対して配線基板２の垂直方向に所定間隔だけ移動可能に取付けられている。検査プローブ１はケーブル１２で図示しない検査装置に電気的に接続されている。台６は、配線基板２に対して垂直方向に伸びたガイド７に取付けられており、台６はこのガイド７に沿ってベルト８により垂直（図１中で矢印上下方向１７）に移動されて、配線基板２上の図示しない検査点に圧力を持って接触するようになっている。
【００１９】
図１及び図２に示すように、台６には、バネ構造体３の近くのわずか上方にセンサー９が設けられている。センサー９は、例えば、光センサー、磁気センサー、容量センサー又はその他のセンサーであってよいが、本実施の形態では、発光素子と受光素子を有する光センサーである。光センサー９は、検査プローブ１を取付けたバネ構造体３の上端とわずかに離間して、上側の板バネ５の上方（図１中）に位置し、検査プローブ１が配線基板２上の図示しない検査点に当り、板バネ４と５に抗して押され、板バネ５が図１中上方に移動した時、板バネ５に取付けられ反射板（図３中の１０）が、光センサー９と対向して、光センサー９内の発光素子からの光を同じ光センサー９内の受光素子に反射するようになっている。光センサー９からの出力信号は、台６からケーブル１２を介して図示しない検査装置へ送られている。
【００２０】
図３は、台６に設けられた光センサー９と板バネ５に取付けられた反射板１０の配置関係（図１の垂直方向が図３の水平方向に対応する）と、検査プローブ１が配線基板２上の図示しない検査点に当り、板バネ４と５に抗して押された時に光センサー９から出力される検査プローブ１と配線基板２の間の接触圧に大きさに比例したセンサー出力信号１１のグラフを示す。図３のグラフの横軸には、板バネ５に取付けられた反射板１０が光センサー９の発光素子から光を同じ光センサー９内の受光素子に反射する光反射量Ｃを示し、縦軸には検査プローブ１が配線基板２上の図示しない検査点を押す圧力を連続的に表す光センサー９からの出力を示す。
【００２１】
図３中の破線は、ベルト８（図１中）の駆動により検査プローブ１が移動されて配線基板２に検査プローブ１が到達した時の配線基板２、検査プローブ１、板バネ４と５、反射板１０の位置Ａを示す。この位置Ａでは、板バネ５に取付けられた反射板１０は、図３に示すように台６に設けられたセンサー９にほとんど対向していないため、光センサー９内の発光素子からの光をセンサー９内の受光素子にほとんど反射することがない。したがって、図３のグラフのＡの位置に示された検査プローブ１が図示されない検査点を押す圧力を表すセンサー出力１１は、ほぼゼロである。
【００２２】
図３中の実線は、ベルト８（図１中）の駆動により検査プローブ１がさらに板バネ４と５に抗して配線基板２方向に向けて移動された時の配線基板２、検査プローブ１、板バネ４と５、反射板１０の位置Ｂを示す。この位置Ｂでは、板バネ５に取付けられた反射板１０は台６に設けられたセンサー９と対向する位置にあって、図３に示すように台６に設けられたセンサー９とほぼ対向し、このため、光センサー９内の発光素子からの光をセンサー９内の受光素子へ反射する。この反射された光を反射光量Ｃとして表す。したがって、図３中のグラフのＢの位置に示されるように、検査プローブ１が図示されない検査点を押す圧力に比例したセンサー出力１１が得られる。
【００２３】
図４は、上記図３中の位置Ｂにある時の、図１に対応した基板２と検査プローブ１とセンサー９の位置関係（図４の垂直方向が図３の水平方向に対応する）を示す図である。この図４に示されるように、この位置ではバネ構造体３はＸだけたわみ（図３中左方への変位、図４中上方への変位）を生じ、このために生ずる圧力でもって、検査プローブ１が配線基板２上の図示しない検査点に押されて接触している。この接触する圧力は、バネ構造体３のたわみ（図４中、上方への変位）Ｘに比例する。このたわみ（図３中左方への変位、図４中上方への変位）Ｘは反射板１０が反射する反射光量Ｃと比例して、反射光量Ｃはセンサー９のセンサー出力１１に比例するから、図示しない検査装置で容易に接触圧力を連続的に検出することができる。
【００２４】
このように、センサー９内の発光素子からの光をセンサー９内の受光素子に反射して与える反射板１０が板バネ５に取付けられているため、反射板１０からセンサー９へ与えられる反射光量Ｃは、板バネ４と５からなるバネ構造体３のたわみ（図３中左方への変位、図４中上方への変位）Ｘに比例している。センサー出力１１は、バネ構造体３により検査プローブ１が配線基板上の図示しない検査点に与える圧力に比例している。図示しない検査装置は、ケーブル１２を介して送られてくる連続的に変化するセンサー出力１１の大きさが所定の圧力に達したことを検知して、検査プローブ１が配線基板２の図示しない検査点に所定の圧力で接触していることを検知する。そして、検査プローブ１をベルト８により垂直に移動することを停止する。その後に、検査プローブ１による配線基板２の電気的な検査を開始する。
【００２５】
なお、センサー９の種類やバネ構造体３の形状によっては、センサー出力１１と検査プローブ１が配線基板上の図示しない検査点に与える連続的に変化する圧力とは、図３中のグラフのように線形比例するとは限らない（例えば、二次関数の関係）。しかし、このような場合は、図示しない検査装置は、センサー出力１１と連続的に変化する圧力の関係を対応させるための表等の手段を有し、この関係を補正して、正しい接触圧力を計算する。
【００２６】
上記したように、センサー９からのセンサー出力１１により、検査プローブ１が配線基板２の図示しない検査点に与える接触圧力の連続的に変化する大きさを図示しない検査装置で検知する構成のため、検査に最適な圧力でもって検査プローブ１を配線基板２上の図示しない検査点に接触させることができる。したがって、配線基板２上の図示しない検査点の酸化被膜等の条件に応じて、検査プローブ１の最適な接触圧を容易に変えることができる。
【００２７】
図５及び図６は、本発明の第２の観点による実施の形態を示す。検査プローブ１をバネ構造体３を介して垂直に移動する台６に取付けて、バネ構造体３により検査プローブ１の配線基板２に対する接触圧力を一定にしたり衝撃を吸収したりする場合（従来例の図１０の場合も含む）、検査プローブ１が加速度又は減速度１８をもって移動する際の慣性力が、バネ構造体３に作用する。このため、加速度又は減速度１８によりバネ構造体３にたわみ（変形）Ｙを発生し、センサー９を誤動作させるおそれがある。
【００２８】
図５は、検査プローブ１が加速度又は減速度１８をもって移動中に、バネ構造体３が慣性によりたわむ（変形）量Ｙを示している。図６中の上下には、図５の検査プローブの要部を図５の垂直方向を水平方向に変えて示し、さらに図６中の真中のグラフは、この検査プローブ１の加速度又は減速度１８を持った運動中にたわむ（変形）量Ｙによってセンサー９が発生する誤出力Ｄを示している。この誤出力Ｄはセンサー９がオン／オフ信号を出力する従来の図１０中の検知手段５０である場合には、オンとオフとを繰り返すチャタリングを引き起こす。センサー９が図３に示すように、連続的な圧力の大きさを示す信号を出力する場合でも、加速度又は減速度１８により誤出力信号を出力して、図示しない検査装置を誤動作させたり、計算資源を浪費する。
【００２９】
図５及び図６に示す第２の本発明の観点において、検査プローブ１が加速度運動又は減速運動中は、センサー９のセンサー出力１１を図６中のグラフの点線１３のように無効に又はマスクするための手段が設けられている。この無効手段又はマスク手段としては、例えば、図７に示すように、検査プローブ１を移動するベルト８（図５中）を駆動する図示しない駆動装置からの加速度若しくは減速度運動を示す信号１４と、センサー９からのセンサー出力１１とを入力して、信号１４がベルト８（図５中）の加速度運動又は減速運動を示す場合は、センサー出力１１を無効又はマスクして出力しないＡＮＤ回路１５であってよい。そして、このＡＮＤ回路１５は、ベルト８（図５中）を駆動する図示しない駆動装置からの信号１４が、ベルト８の定速度運動や停止状態を示す場合は、センサー出力１１を出力し、図示しない検査装置へ送る。
【００３０】
本発明の第２の観点の無効手段又はマスク手段によれば、図６中の上に示すように、検査プローブ１が加速度運動又は減速度運動中、図６中のグラフに示すようにセンサー９の誤出力信号Ｄを点線１３に示すようにマスクして、図示しない検査装置が誤測定若しくは頻繁なオン・オフ信号による割込み処理が図示しない検査装置のＣＰＵに生じて計算資源を浪費するのを防止する。図６中の下に示すように検査プローブ１が配線基板１と接触している時や検査プローブ１が定速度運動又は停止している時は、図６中のグラフに示すようにセンサー９の出力信号１１はマスクされることなく検査プローブ１と配線基板２との間の接触圧を出力して、図示しない検査装置に送られる。
【００３１】
なお、本発明の第２の観点は、図１及び図５に示した本発明の第１の観点による装置のように、検査プローブ１と配線基板２との間の接触圧の大きさをセンサー９で測定するものにも適用できるし、さらに、図１０に示した従来例のように、検知手段５０により検査プローブと配線基板が接触したかどうかをオン・オフ信号により検知するものにも適用できる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明によれば、検査プローブと配線基板との間の接触圧の連続的に変化する大きさを測定して、検査プローブと配線基板上の検査点との間の接触を常に最適に制御できるため、配線基板のそりの有無や配線基板上の検査点の酸化被膜の有無にかかわらず、検査点の表面の状態（酸化被膜の有無やその厚さ又は配線基板のそりの有無等）等に応じて接触圧を変えて、正しい電気的接触を行なうことができる。
【００３３】
請求項１及び２に記載された本発明によれば、検査プローブが加速度若しくは減速度運動中は測定を無効にできるため、検査プローブの加速度ないしは減速度に伴なう慣性力による誤測定や検査装置の不必要な計算リソースの使用を排除することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の観点による検査プローブ接触測定装置の要部の正面図と側面図。
【図２】図１に示す第１の観点による検査プローブ接触測定装置の要部の斜視図。
【図３】本発明の第１の観点による検査プローブ接触測定方法を示すセンサーの要部の概略図とセンサー出力のグラフ。
【図４】本発明の第１の観点による検査プローブ接触測定装置の要部の別の正面図とその側面図。
【図５】本発明の第２の観点による検査プローブ接触測定装置の要部の正面図。
【図６】本発明の第２の観点による検査プローブ接触測定方法を示すセンサーの要部の概略図とセンサー出力のグラフ。
【図７】本発明の第２の観点による検査プローブ接触測定装置の要部の回路図。
【図８Ａ】従来の検査プローブを示す正面図。
【図８Ｂ】従来の検査プローブを示す正面図。
【図８Ｃ】従来の検査プローブを示す正面図。
【図９】従来の検査プローブ接触測定方法及び装置を示す図。
【図１０】別の従来の検査プローブ接触測定方法及び装置を示す図。
【符号の説明】
１ 検査プローブ
２ 配線基板
３ バネ構造体
４ 板バネ
５ 板バネ
９ センサー
１０ 反射板
１１ センサー出力
１５ ＡＮＤ回路
Ｘ 接触圧力によるたわみ（変位）
Ｙ 慣性力によるたわみ（変位）

Claims (2)

1. 配線基板上の検査点と検査プローブとの接触を測定する方法において、前記検査プローブを前記基板に対して垂直方向に移動し、前記検査点と前記検査プローブとの間の接触圧を測定し、前記検査プローブの移動の際の加速度ないしは減速度運動中は前記測定を無効にするようにした測定方法。
2. 配線基板上の検査点と検査プローブとの接触を測定する装置において、前記検査プローブを前記配線基板に対して垂直方向に移動する手段と、前記検査プローブと前記検査点との間の接触圧を測定するセンサーと、前記移動する手段により前記検査プローブが加速度ないしは減速度運動している間は前記センサーの出力を無効とする手段と、を有する前記装置。

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