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

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 Download PDF

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【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】
請求項及び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】
請求項及び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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