JP3700722B2 - 回路基板の検査装置および回路基板の検査方法 - Google Patents
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従来、回路基板の電気抵抗の測定においては、例えば、図14に示すように、被検査回路基板90の互いに電気的に接続された2つの検査対象電極(以下、「被検査電極」ともいう。)91、92の各々に対し、電流供給用プローブPA、PDおよび電圧測定用プローブPB、PCを押圧して接触させ、この状態で、電流供給用プローブPA、PDの間に電源装置93から電流を供給し、このときに電圧測定用プローブPB、PCによって検出される電圧信号を電気信号処理装置94において処理することにより、当該被検査電極91、92間の電気抵抗の大きさを求める手段が採用されている。
このような検査装置によれば、被検査回路基板の被検査電極に対し、異方導電性シートを介して電流供給用電極および電圧測定用電極が対接されることによって電気的接続が達成されるため、当該被検査電極を損傷させることなく電気抵抗の測定を行うことができる。
このような検査装置80においては、上部側基板挟圧体81Aおよび下部側基板挟圧体81Bが、各々、平板状の支柱植設用板85A、85Bに植設され、この支柱植設用板85A、85Bから垂直に伸びる複数の支柱84A、84Bによって支持されているベース板86A、86B上に設けられており、図16に示すように、当該検査装置80を上方から透視したベース板86A、86Bの厚み方向の投影面M4上において、ベース板86A上に支柱84Aによって形成される支持点87Aと、ベース板86B上に支柱84Bによって形成される支持点87Bとが同一位置に配置されている。図16においては、上部側基板挟圧体81Aに係る支持点(以下、「上部側支持点」ともいう。)87Aが黒丸、下部側基板挟圧体81Bに係る支持点(以下、「下部側支持点」ともいう。)87Bが白丸で示されている。
図15において、82Aは、上面被検査電極2に対応する検査電極対を構成する電流供給用電極および電圧測定用電極(図示せず)が形成されている検査用回路基板であり、82Bは、下面被検査電極3に対応する検査電極対を構成する電流供給用電極および電圧測定用電極(図示せず)が形成されている検査用回路基板であり、88A、88Bは、検査用回路基板82A、82Bの各々およびテスター(図示せず)に電気的に接続された電極装置であり、89A、89Bは、異方導電性シートである。
このような回路基板を検査対象とする検査装置においては、被検査回路基板の被検査電極を、当該被検査電極に対応する検査用回路基板の電流供給用電極および電圧測定用電極に確実に電気的に接続するために、異方導電性シートとしてその厚みが薄いものが用いられているが、厚みの薄い異方導電性シートによっては、支柱に押圧されることによって生じるベース板の撓みに起因するひずみを十分に吸収することができないことから、測定状態において、被検査回路基板に圧力分布のばらつきが生じやすく、被検査回路基板の各被検査電極に対して均一な圧力を加えることが難しい、という問題がある。
また、このような薄い異方導電性シートを有する検査装置においては、被検査回路基板の各被検査電極において所期の測定状態を達成するため、当該被検査回路基板のすべての被検査電極に対して一定以上の圧力を加えるべく、大きな押圧力によって検査が行われることから、異方導電性シートにも検査毎に大きな圧力が加えられることとなるため、当該異方導電性シートが劣化されやすくなり、その結果、検査装置において頻繁に異方導電性シートの交換が必要となって検査効率が低下する、という問題も生じている。
しかしながら、検査装置を構成するベース板の厚みを厚くした場合には、測定状態において、支柱(84A、84B)によってベース板(86A、86B)および基板挟圧体(81A、81B)を介して被検査回路基板(1)に加えられる押圧力の作用点が、当該検査装置を上方から透視した、基板挟圧体(81A、81B)の厚み方向の投影面(M4)上の同一位置に形成されるため、被検査回路基板(1)において、押圧力が作用点に集中し、作用点における押圧力が最も大きく、作用点から離間した位置においては離間距離が大きくなるに従って押圧力が小さくなってしまうことから圧力分布にばらつきが生じ、その結果、当該被検査回路基板(1)の被検査電極(2、3)に係る電気的な接続状態にばらつきが生じてしまう、更に、ベース板(86A、86B)の厚みを大きくすること伴って装置自体が重量化してしまう、という問題がある。
具体的には、厚いベース板に対しては、1回のドリル加工操作により貫通孔を形成しようとすると、例えばドリルの刃に欠損や折れが発生しやすいことから、通常、ベース板の一面側からドリル加工操作を行うことによって凹状孔を形成した後、この凹状孔に連結するよう、当該ベース板の他面側からもドリル加工操作を行って凹状孔を形成する手法を用いて貫通孔が形成されている。このようにして、1つの貫通孔を形成するために、複数回のドリル加工操作を行う必要があることから、ドリル加工処理に要する時間が大きくなると共に、各ドリル加工処理によって形成される凹状孔を所期の状態に連結することができないおそれもあるため、高い効率で貫通孔を形成することができない。
本発明の他の目的は、検査対象電極のサイズおよびピッチまたは離間距離が小さい回路基板についても、信頼性の高い回路基板の電気的検査を行うことのできる回路基板の検査方法を提供することにある。
本発明の更に他の目的は、検査対象電極のサイズおよびピッチまたは離間距離が小さい回路基板についても、信頼性の高い回路基板の電気的検査を行うことができ、更に、容易に小型化および簡略化を図ることができると共に、低いコストで製造することができ、しかも、検査時における異方導電性シートの劣化を抑制することのできる軽量の回路基板の検査装置を提供することにある。
本発明のまた更に他の目的は、検査対象電極のサイズおよびピッチまたは離間距離が小さい回路基板についても、信頼性の高い回路基板の電気的検査を行うことができると共に、高い生産性の得られる構造を有する軽量の回路基板の検査装置を提供することにある。
検査対象回路基板の上面側に配置される、その表面に異方導電性シートを有する上部側基板挟圧体と、当該検査対象回路基板の下面側に配置される、その表面に異方導電性シートを有する下部側基板挟圧体とを備え、
この上部側基板挟圧体および下部側基板挟圧体は、各々、複数の検査電極対を有すると共に、支柱植設用板に植設された複数の支柱によって支持されてなるベース板に設けられており、上部側基板挟圧体に係る上部側ベース板における上部側支柱による上部側支持点と、下部側基板挟圧体に係る下部側ベース板における下部側支柱による下部側支持点とが、上方から透視した上部側基板挟圧体および下部側基板挟圧体の厚み方向の投影面上において異なる位置に配置されていることを特徴とする。
上部側基板挟圧体および下部側基板挟圧体の厚み方向の投影面上において、隣接する4つの上部側支持点によって区画される上部側単位領域内に、下部側支持点が1つのみ配置されると共に、隣接する4つの下部側支持点によって区画される下部側単位領域内に、上部側支持点が1つのみ配置されることが好ましい。
上部側支柱および下部側支柱の各々が上部側ベース板および下部側ベース板を押圧することにより、検査対象回路基板が上部側基板挟圧体と下部側基板挟圧体とによって挟圧された測定状態において、検査対象回路基板と、これを挟圧する上部側基板挟圧体および下部側基板挟圧体とよりなる複合積重体が、その全体が上部側支持点および下部側支持点に従って、上部側ベース板および下部側ベース板と共に上部側支柱および下部側支柱の各々によって押圧されている箇所において厚み方向に変位することによって変形されることにより、電気抵抗の測定を実施することを特徴とする。
また、このような状態を得るためには、上部側ベース板および下部側ベース板の各々が薄い方が好ましいことから、当該上部側ベース板および下部側ベース板の各々の質量が小さくなることに伴って検査装置全体が軽量なものとなる。
従って、本発明の回路基板の検査装置によれば、弊害を伴うことなく異方導電性シートの厚みを薄くすることができるため、検査対象電極のサイズおよびピッチまたは離間距離が小さい回路基板についても、信頼性の高い回路基板の電気的検査を行うことができ、また、測定装置自体の軽量化を図ることができる。
図1は、本発明の回路基板の検査装置の一例の構成を、検査対象回路基板と共に示す説明用断面図であり、図2は、図1の回路基板の検査装置の一部を拡大して示す説明図である。
この検査装置10は、回路基板における電極間の電気抵抗を測定することによって回路基板の電気的検査を行うものであって、検査対象回路基板(被検査回路基板)1の上面側に配置される、その表面(図1において下面)に異方導電性シート33が設けられている上部側基板挟圧体30と、当該被検査回路基板1の下面側に配置される、その表面(図1において上面)に異方導電性シート53が設けられている下部側基板挟圧体50とが、上下に互いに対向するよう配置されている。
この例における被検査回路基板1は、その上面には、上面被検査電極2が形成されていると共に、その下面には、下面被検査電極3が形成されており、これらの下面被検査電極3の各々は対応する上面被検査電極2に、個々に電気的に接続されている。
被検査回路基板1に要求される可撓性の程度は、以下の通りである。
図3に示すように、被検査回路基板1の両端部を10cm間隔で支持した状態で当該被検査回路基板1を水平に配置した場合において、上方から50kgfの圧力で加圧することによって生ずる被検査回路基板1の撓みaが、被検査回路基板1の幅bの0.04%以上であることが好ましい。
この図の例においては、上部側ベース板21の裏面(図1において上面)には、後述する上部側支持点21Aを形成すべき位置に、上部側支柱22の先端部22Bの外径に適合した内径を有する係合凹所(図示せず)が形成されており、この係合凹所に上部側支柱22の先端部22Bにおける係合部分が挿入されて係合されることにより、上部側ベース板21に、上部側支柱22によって上部側支持点21Aが形成されている。
この図の例においては、下部側ベース板25の表面には、複数の検査ピン56が配置される領域全域に、略矩形状の突出部25A(図10参照)が形成されている。また、下部側ベース板25の突出部25Aに係る裏面(図1において下面)には、後述する下部側支持点25Bを形成すべき位置に、下部側支柱26の先端部26Bの外径に適合した内径を有する係合凹所(図示せず)が形成されており、この係合凹所に下部側支柱26の先端部26Bにおける係合部分が挿入されて係合されることにより、下部側ベース板25に、下部側支柱26によって下部側支持点25Bが形成されている。
なお、上部側ベース板21および下部側ベース板25の各々における係合凹所は必須のものではなく、各ベース板は係合凹所が形成されていないものであってもよい。
具体的には、図4に示すように、特定投影面M1上において、隣接する4つの上部側支持点21Aによって区画される矩形状の上部側単位領域R1内の2本の対角線が交わる位置に、下部側支持点25Bが1つのみ配置されていると共に、隣接する4つの下部側支持点25Bによって区画される矩形状の下部側単位領域R2内の2本の対角線が交わる位置に、上部側支持点21Aが1つのみ配置されるよう配列している。図4においては、上部側支持点21Aが黒丸、下部側支持点25Bが白丸で示されており、また、各々、一の上部側単位領域R1および一の下部側単位領域R2が、二点鎖線で囲まれている。
ここに、互いに隣接する上部側支持点21A間の離間距離および互いに隣接する下部側支持点25B間の離間距離は、各々、10〜100mmであることが好ましく、より好ましくは12〜70mmであり、特に好ましくは15〜50mmである。
上部側ベース板21および下部側ベース板25(以下、これらを、「特定ベース板」ともいう。)に要求される可撓性の程度は、以下の通りである。
特定ベース板の両端部を10cm間隔で支持した状態で当該特定ベース板を水平に配置した場合(図3参照)において、上方から50kgfの圧力で加圧することによって生ずる特定ベース板の撓みが、特定ベース板の幅の0.02%以上であり、かつ上方から500kgfの圧力で加圧することによっても破壊および永久変形が生じないことが好ましい。
この図の例においては、「下部側ベース板25の厚み」は、突出部25Aが形成されている部分における厚みを示す。また、この突出部25Aの突出高さは、0.5〜5mmであることが好ましい。
貫通孔を形成すべきベース板の厚みが5mm以下であることにより、1回のドリル加工操作によって、例えばドリルの刃に欠損や折れが発生するなどの弊害を伴うことなく高い効率で貫通孔を形成することができることから、1つの貫通孔を形成するために複数回のドリル加工操作を行う必要がない。従って、厚みが5mm以下であるベース板を備えてなる検査装置は、厚いベース板を備えてなる検査装置に比して、ドリル加工処理に要する時間を小さくすることができると共に、高い効率で貫通孔を形成することができることから、高い生産効率で製造することができる。
検査装置10を構成する複数の上部側支柱22は、特定の測定状態を達成することができるものであれば、それらが異なる全長を有するものであってもよく、同様に、複数の下部側支柱26も、それらが異なる全長を有するものであってもよい。
なお、図6において、32Eは位置決め孔である。
一方、この離間距離の上限は、各検査電極のサイズと、関連する上面被検査電極2の寸法およびピッチによって定まり、通常は500μm以下である。この離間距離が過大である場合には、サイズの小さい上面被検査電極2の1つに対して両検査電極を適切に配置することが困難となる。
ここに、「測定状態」とは、例えば上部側基板挟圧体30および下部側基板挟圧体50の間に被検査回路基板1が挟圧されることにより、異方導電性シートがその厚さ方向に押圧された状態を意味する。
この比が1を超える場合には、異方導電性シート33を介して電流供給用電極32Aと電圧測定用電極32Bとの間に流れる電流が大きくなるため、高い精度で電気抵抗を測定することが困難となることがある。
この検査ピン36は、当該検査ピン36の基端部36Dの外径に適合した内径を有し、当該検査ピン36を配置すべきピッチ格子点位置に形成された上部側ベース板21の検査ピン用貫通孔21Bに当該基端部36Dが挿入され、上部側ベース板21の表面(図9において下面)に配置された板状のスペーサーボード38に形成された、検査ピン36の中央部36Bおよび大径部36Cに適合した形状を有する検査ピン用貫通孔38Aに当該中央部36Bおよび大径部36Cが挿入されて係合されることにより、スペーサーボード38の表面(図9において下面)から先端部36Aが突出した状態に固定されている。
そして、検査ピン36の各々は、基端部36Dに電気的に接続されたワイヤー配線39によって上部側支柱植設用板23に設けられたコネクター(図示せず)に電気的に接続され、更に、このコネクターを介してテスター(図示せず)に電気的に接続されている。
この図の例において、異方導電性シート37は、検査用回路基板32側の片面(図5において下面)において、導電路形成部37Aの表面(図5において下面)が絶縁部37Bの表面(図5において下面)から突出した凹凸状のものである。
アライメント可動板15は、下部側ベース板25の突出部25Aの突出高さに適合した厚みを有するものであって、下部側ベース板25に移動自在に固定されたアライメント支柱16に支持されている。また、このアライメント可動板15は、図10に示すように、下部側ベース板25の突出部25Aに適合した位置に形成された、当該突出部25Aに適合した大きさを有する略矩形状孔15Aに、突出部25Aが挿入された状態で配置されている。
一方、この離間距離の上限は、各検査電極のサイズと、関連する下面被検査電極3の寸法およびピッチによって定まり、通常は500μm以下である。この離間距離が過大である場合には、サイズの小さい下面被検査電極3の1つに対して両検査電極を適切に配置することが困難となる。
この比が1を超える場合には、異方導電性シート53を介して電流供給用電極52Aと電圧測定用電極52Bとの間に流れる電流が大きくなるため、高い精度で電気抵抗を測定することが困難となることがある。
この検査ピン56は、当該検査ピン56の基端部56Dの外径に適合した内径を有し、当該検査ピン56を配置すべきピッチ格子点位置に形成された下部側ベース板25の検査ピン用貫通孔25Dに当該基端部56Dが挿入され、下部側ベース板25の表面(図11において上面)に配置されたスペーサーボード58に形成された、検査ピン56の中央部56Bおよび大径部56Cに適合した形状を有する検査ピン用貫通孔58Aに当該中央部56Bおよび大径部56Cが挿入されて係合されることにより、スペーサーボード58の表面(図11において上面)から先端部56Aが突出した状態に固定されている。
そして、検査ピン56の各々は、基端部56Dに電気的に接続されたワイヤー配線59によって下部側支柱植設用板27に設けられたコネクター(図示せず)に電気的に接続され、更に、このコネクターを介してテスター(図示せず)に電気的に接続されている。
ここに、異方導電性シート57は、検査用回路基板52側の片面において、導電路形成部の表面が絶縁部の表面から突出した凹凸状のものである。
以上において、得られる異方導電性シートに耐候性が要求される場合には、共役ジエン系ゴム以外のものを用いることが好ましく、特に、形成加工性および電気特性の観点から、シリコーンゴムを用いることが好ましい。
また、ビニル基を両末端に含有する液状シリコーンゴムは、オクタメチルシクロテトラシロキサンのような環状シロキサンを触媒の存在下においてアニオン重合し、重合停止剤として例えばジメチルジビニルシロキサンを用い、その他の反応条件(例えば、環状シロキサンの量および重合停止剤の量)を適宜選択することにより得られる。ここで、アニオン重合の触媒としては、水酸化テトラメチルアンモニウムおよび水酸化n−ブチルホスホニウムなどのアルカリまたはこれらのシラノレート溶液などを用いることができ、反応温度は、例えば80〜130℃である。
また、環状シロキサンを触媒の存在下においてアニオン重合し、重合停止剤として、例えばジメチルヒドロクロロシラン、メチルジヒドロクロロシランまたはジメチルヒドロアルコキシシランなどを用い、その他の反応条件(例えば、環状シロキサンの量および重合停止剤の量)を適宜選択することによっても得られる。ここで、アニオン重合の触媒としては、水酸化テトラメチルアンモニウムおよび水酸化n−ブチルホスホニウムなどのアルカリまたはこれらのシラノレート溶液などを用いることができ、反応温度は、例えば80〜130℃である。
硬化触媒として用いられる有機過酸化物の具体例としては、過酸化ベンゾイル、過酸化ビスジシクロベンゾイル、過酸化ジクミル、過酸化ジターシャリーブチルなどが挙げられる。
硬化触媒として用いられる脂肪酸アゾ化合物の具体例としては、アゾビスイソブチロニトリルなどが挙げられる。
ヒドロシリル化反応の触媒として使用し得るものの具体例としては、塩化白金酸およびその塩、白金−不飽和基含有シロキサンコンプレックス、ビニルシロキサンと白金とのコンプレックス、白金と1,3−ジビニルテトラメチルジシロキサンとのコンプレックス、トリオルガノホスフィンあるいはトリオルガノホスファイトと白金とのコンプレックス、アセチルアセテート白金キレート、環状ジエンと白金とのコンプレックスなどの公知のものが挙げられる。
硬化触媒の使用量は、高分子物質用材料の種類、硬化触媒の種類、その他の硬化処理条件を考慮して適宜選択されるが、通常、高分子物質用材料100質量部に対して3〜15質量部である。
このような無機充填材の使用量は、特に限定されるものではないが、多量に使用すると、磁場による導電性粒子の配向を十分に達成することができなくなるため、好ましくない。
また、シート形成材料の粘度は、温度25℃において100000〜1000000cPの範囲内であることが好ましい。
これらの中では、強磁性体よりなる粒子、例えばニッケル粒子を芯粒子とし、その表面に導電性の良好な金属、特に金のメッキを施したものを用いることが好ましい。
芯粒子の表面に導電性金属を被覆する手段としては、特に限定されるものではないが、例えば化学メッキまたは電解メッキにより行うことができる。
また、導電性金属の被覆量は、芯粒子の0.5〜50質量%であることが好ましく、より好ましくは1〜30質量%、さらに好ましくは3〜25質量%、特に好ましくは4〜20質量%である。被覆される導電性金属が金である場合には、その被覆量は、芯粒子の2.5〜30質量%であることが好ましく、より好ましくは3〜20質量%、さらに好ましくは3.5〜17質量%である。
また、異方導電性シートの厚み方向における電気抵抗は、当該異方導電性シートを厚み方向に10〜20gfの荷重で加圧した状態において、100mΩ以下であることが好ましい。
また、上部側検査ヘッド35を構成する異方導電性シート37および下部側検査ヘッド55を構成する異方導電性シート57の厚みは、各々、0.1〜1.5mmであることが好ましい。
ここに、異方導電性シート37、57の厚みとは、導電路形成部の厚みであって、当該導電路形成部の絶縁部の表面からの突出高さは、0.02〜1.3mmであることが好ましい。
例えば、導電性粒子を、硬化処理によって弾性高分子物質となる高分子物質用材料中に分散させ、必要に応じて減圧による脱泡処理を行うことにより、流動性のシート形成材料を調製する。このようにして調製されたシート形成材料を、異方導電性シート成形用金型のキャビティ内に注入し、導電性粒子が分散された状態のシート形成材料層を形成する。次いで、金型の上面および下面に、例えば一対の電磁石を配置し、当該電磁石を作動させることにより、平行磁場をシート形成材料層の厚み方向に作用させ、当該シート形成材料層中に分散されていた導電性粒子を厚み方向に並ぶよう配向する。そして、この状態において、シート形成材料層を硬化処理することにより、弾性高分子物質中に導電性粒子が厚み方向に並ぶよう配向した異方導電性シートが製造される。
例えば、それぞれ全体の形状が略平板状であって、互いに対応する上型と下型とよりなり、上型と下型との間の成形空間内に充填された材料層に磁場を作用させながら当該材料層を加熱硬化することができる構成の異方導電性シート成形用金型を用意する。
この異方導電性シート成形用金型は、材料層に磁場を作用させて適正な位置に導電性を有する部分を形成するために、上型および下型の両方は、鉄、ニッケルなどの強磁性体からなる基板上に、金型内の磁場に強度分布を生じさせるための鉄、ニッケルなどよりなる強磁性体部分と、銅などの非磁性金属若しくは樹脂よりなる非磁性体部分とが互いに隣接するよう交互に配置されたモザイク状の層を有する構成のものであり、強磁性体部分は、形成すべき導電路形成部のパターンに対応するパターンに従って配列されている。
ここで、上型の成形面は平坦であり、下型の成形面は形成すべき異方導電性シートの導電路形成部に対応してわずかに凹凸を有するものである。
先ず、異方導電性シート成形用金型の成形空間内に、硬化されて弾性高分子物質となる高分子物質材料中に磁性を示す導電性粒子が含有されてなる成形材料を注入して成形材料層を形成する。
次に、上型および下型の各々における強磁性体部分および非磁性体部分を利用し、形成された成形材料層に対してその厚み方向に強度分布を有する磁場を作用させることにより、その磁力の作用によって、導電性粒子を、上型における強磁性体部分と、その直下に位置する下型における強磁性体部分との間に集合させ、更には導電性粒子を厚み方向に並ぶように配向させる。そして、その状態で当該成形材料層を硬化処理することにより、複数の柱状の導電路形成部が、絶縁部によって互い絶縁されてなる構成を有する異方導電性シートが製造される。
被検査回路基板1を、回路基板保持機構によって検査実行領域11に配置し、この状態で、上部側支柱植設用板23および下部側支柱植設用板27の各々が被検査回路基板1に接近する方向に移動することに伴って上部側支柱22および下部側支柱26が、各々、上部側ベース板21および下部側ベース板25を押圧することにより、上部側基板挟圧体30および下部側基板挟圧体50の各々が被検査回路基板1に接近する方向に移動し、その結果、被検査回路基板1が上部側基板挟圧体30および下部側基板挟圧体50によって挟圧される。
ここに、アライメント可動板15は、測定状態においても、非測定状態にあるときと同様に、アライメント支柱16の稼働に伴って摺動自在な状態とされている。
ここに、「複合積重体19の厚み」とは、上部側基板挟圧体30の厚みと、被検査回路基板1の厚みと、下部側基板挟圧体50の厚みとの総和である。
また、「上下支柱間ギャップ」とは、複合積重体19の厚み方向に垂直な方向における、上部側レベル上に位置する上部側支柱22と上部側ベース板21との境界面(以下、「上部側境界面」ともいう。)M2が、下部側レベル上に位置する下部側支柱26と下部側ベース板25との境界面(以下、「下部側境界面」ともいう。)M3よりも、図12において上方に位置している場合の、上部側境界面M2と、下部側境界面M3との離間距離である。従って、本明細書中において、上部側境界面M2と、下部側境界面M3との位置関係が逆転している場合には、上下支柱間ギャップがない状態とされる。
一方、被検査回路基板1の下面被検査電極3のすべては、各々、下部側アダプター51の対応する電流供給用電極52Aおよび電圧測定用電極52Bよりなる検査電極対に異方導電性シート53を介して電気的に接続され、この下部側アダプター51の端子電極52Cは、異方導電性シート57の導電路形成部を介して下部側検査ヘッド55の対応する検査ピン56に電気的に接続されている。
このような状態を得るためには、上部側ベース板21および下部側ベース板25の各々が薄い方が好ましいことから、当該上部側ベース板21および下部側ベース板25の各々の質量が小さくなることに伴って検査装置10全体が軽量なものとなる。実際上、上部側ベース板21および下部側ベース板25の各々の質量は、従来の回路基板の検査装置を構成するベース板の質量の半分以下の質量となる。
従って、検査装置10によれば、弊害を伴うことなく異方導電性シートの厚みを薄くすることができるため、検査対象電極のサイズおよびピッチまたは離間距離が小さい回路基板についても、信頼性の高い回路基板の電気的検査を行うことができ、また、装置自体の軽量化を図ることができる。
例えば、回路基板の検査装置は、図13に示すように、各々、板状の上部側ベース板74および下部側ベース板78に設けられた上部側検査ヘッド71および下部側検査ヘッド75の各々が、板状の電極装置72、76と、この電極装置72、76の表面(図13において被検査回路基板1側に位置する面)に固定されて配置された異方導電性シート73、77とにより構成されているものであってもよい。電極装置72、76は、各々、その表面に上部側アダプター31および下部側アダプター51の端子電極(図示せず)と同一のピッチの格子点位置に配置された複数の接続用電極(図示せず)を有し、これらの接続用電極の各々は、電極ピン(図示せず)を介してワイヤー配線(図示せず)によって、上部側支柱植設用板23および下部側支柱植設用板27の各々に設けられたコネクター(図示せず)に電気的に接続され、更に、このコネクターを介してテスター(図示せず)に電気的に接続されている。図13においては、79は、回路基板保持機構を構成する位置決めピン13を固定するスペーサーであり、また、検査装置70の構成要素のうち、図1の検査装置10の構成部材と同一の構成を有するものについては、当該検査装置10と同一の符号が付されている。
図1の構成に従い、レール搬送型回路基板自動検査機「STARREC V5」(日本電産リード社製)の検査部に適合する、下記の条件の回路基板の検査装置(以下、「検査装置(1)」ともいう。)を作製した。
検査装置(1)において、上部側支持点および下部側支持点は、各々、格子状に形成されており、図4に示すように、特定投影面M1上において、隣接する4つの上部側支持点21Aによって区画される矩形状の上部側単位領域R1内の2本の対角線が交わる位置に、下部側支持点25Bが1つ配置され、隣接する4つの下部側支持点25Bによって区画される矩形状の下部側単位領域R2内の2本の対角線が交わる位置に、上部側支持点21Aが1つ配置されるよう配列されている。
この検査装置(1)の作製に際しては、上部側ベース板として、その厚みが4.0mmのものを用いたため、1つの貫通孔を1回のドリル加工操作によって形成することができ、その厚みが6.0mmであり、1つの貫通孔の形成に複数回のドリル加工操作を要した下部側ベース板に比して、1つの貫通孔を形成するために要するドリル加工処理時間が小さく、高い効率で貫通孔を形成することができた。
〔検査用回路基板〕
電流供給用電極の寸法:0.06mm×0.15mm
電圧測定用電極の寸法:0.06mm×0.15mm
電流供給用電極と電圧測定用電極との離間距離:90μm
端子電極の寸法:直径0.4mm
基材材質:ガラス繊維補強型エポキシ樹脂
最大厚み:1.0mm
〔異方導電性シート〕
寸法:110mm×110mm、厚み0.1mm
導電性粒子:材質;金メッキ処理を施したニッケル粒子、平均粒子径;20μm、含有率;18体積%
弾性高分子物質:材質;シリコーンゴム、硬度;40
測定状態における厚み方向の電気抵抗:0.1Ω
面方向の電気抵抗値に対する厚み方向の電気抵抗値の比:1000以上
〔検査ピン〕
材質:金メッキ処理を施した真鍮
先端部の寸法:外径0.35mm、全長0.1mm
中央部の寸法外径0.48mm、全長1.8mm
大径部の寸法:外径0.55mm、全長0.1mm
基端部の寸法:外径0.48mm、全長3.0mm
隣接検査ピン間離間距離:0.75mm
〔異方導電性シート〕
寸法:110mm×110mm
導電路形成部の厚み:0.6mm
導電路形成部の外径:0.25mm
導電路形成部の突出高さ:0.05mm
導電性粒子:材質;金メッキ処理を施したニッケル粒子、平均粒子径;35μm、含有率;13体積%
弾性高分子物質:材質;シリコーンゴム、硬度;30
〔スペーサーボード〕
材質:ガラス繊維補強型エポキシ樹脂材「FR−4」
寸法:200mm×346mm、厚み1.9mm
材質:ガラス繊維補強型エポキシ樹脂材「FR−4」
寸法:200mm×346mm、厚み4.0mm
質量:0.5kg
材質:真鍮
寸法:先端部の外径4mm、全長67mm
隣接上部側支柱離間距離:図1における左右方向(以下、単に「左右方向」という。);32.25mm、左右方向に垂直な方向(以下、単に「垂直方向」ともいう。);24.75mm
〔検査用回路基板〕
電流供給用電極の寸法:0.06mm×0.15mm
電圧測定用電極の寸法:0.06mm×0.15mm
電流供給用電極と電圧測定用電極との離間距離:90μm
端子電極の寸法:直径0.4mm
基材材質:ガラス繊維補強型エポキシ樹脂
最大厚み:1.0mm
〔異方導電性シート〕
寸法:100mm×110mm、厚み0.1mm
導電性粒子:材質;金メッキ処理を施したニッケル粒子、平均粒子径;20μm、含有率;18体積%
弾性高分子物質:材質;シリコーンゴム、硬度;40
測定状態における厚み方向の電気抵抗:0.1Ω
面方向の電気抵抗値に対する厚み方向の電気抵抗値の比:1000以上
〔検査ピン〕
材質:金メッキ処理を施した真鍮
先端部の寸法:外径0.35mm、全長0.1mm
大径部の寸法:外径0.55mm、全長1.8mm
基端部の寸法:外径0.48mm、全長3.0mm
隣接検査ピン間離間距離:0.75mm
〔異方導電性シート〕
寸法:100mm×110mm
導電路形成部の厚み:0.6mm
導電路形成部の外径:0.25mm
導電路形成部の突出高さ:0.05mm
導電性粒子:材質;金メッキ処理を施したニッケル粒子、平均粒子径;35μm、含有率;13体積%
弾性高分子物質:材質;シリコーンゴム、硬度;30
〔スペーサーボード〕
材質:ガラス繊維補強型エポキシ樹脂材「FR−4」
寸法:100mm×338mm、厚み1.9mm
〔アライメント可動板〕
寸法:100mm×338mm、厚み2.95mm
材質:ガラス繊維補強型エポキシ樹脂材「FR−4」
寸法:100mm×338mm、厚み6.0mm、突出部の突出高さ3.0mm質量:0.4kg
材質:真鍮
寸法:先端部の外径4mm、全長65mm
隣接下部側支柱離間距離:左右方向;32.25mm、垂直方向;24.75mm
隣接上部側支持点間距離:左右方向;32.25mm、垂直方向;24.75mm
上部側単位領域の対角線長さ(図4における離間距離c):約41mm
隣接下部側支持点間距離:左右方向;32.25mm、垂直方向;24.75mm
下部側単位領域の対角線長さ:約41mm
上部側単位領域内に位置する下部側支持点と上部側支持点との離間距離(図4におけるd):約20mm
寸法:100mm×100mm、厚み0.8mm
上面被検査電極:最小電極サイズ;直径0.3mm、配置ピッチ;0.75mm、電極数;7312
下面被検査電極:最小電極サイズ;直径0.3mm、配置ピッチ;0.75mm、電極数;3784
(1)最低プレス圧力の測定
作製した検査装置(1)をレール搬送型回路基板自動検査機「STARREC V5」の検査部にセットした後、この検査装置(1)に対して用意した良品回路基板をセットし、このレール搬送型回路基板自動検査機「STARREC V5」のプレス圧力を100〜250kgfの範囲内において段階的に変化させ、各プレス圧力条件毎に各10回づつ、良品回路基板の被検査電極について、検査電極対の電流供給用電極に1ミリアンペアの電流を印加したときの導通抵抗値を電圧測定用電極において測定した。
測定された導通抵抗値が100Ω以上となった検査点(以下、「NG検査点」ともいう。)を導通不良と判定し、総検査点におけるNG検査点の割合(以下、「NG検査点割合」ともいう。)を算出し、NG検査点割合が0.01%以下となった最も低いプレス圧力を最低プレス圧力とした。
この導通抵抗値の測定においては、一の導通抵抗値の測定が終了後には、当該測定に係るプレス圧力を開放して検査装置を無加圧状態に戻し、次の導通抵抗値の測定を行う際には、再度、所定の大きさのプレス圧力を作用させた。
また、「NG検査点割合」とは、具体的に、良品回路基板の上面被検査電極数が7312点、下面被検査電極数が3784点であり、各プレス圧力条件において10回の測定を行ったことから、式(7312+3784)×10=110960によって算出される110960点の検査点に占める、NG検査点の割合を示す(以下において同様)。
また、検査装置は、最低プレス圧が小さいものであるほど、低い押圧力で被検査回路基板の電気的検査が行えることを意味している。検査装置においては、検査時の押圧力を低く設定できれば、検査時の押圧力による被検査回路基板、異方導電性シートおよび検査用回路基板などの構成部材の劣化を抑制することができると共に、検査装置の構成部材として加圧耐久強度の小さい部品を使用することが可能となることから、検査装置の小型化および簡略化を図ることができ、その結果、検査装置自体の耐久性の向上、検査装置の製造のコスト削減が達成されることとなる。
作製した検査装置(1)をレール搬送型回路基板自動検査機「STARREC V5」の検査部にセットした後、この検査装置(1)に対して用意した良品回路基板をセットした。このレール搬送型回路基板自動検査機「STARREC V5」によってプレス圧力条件130kgfで良品回路基板に対する所定回数の加圧を行った後、良品回路基板の被検査電極について、プレス圧力130kgfの条件下にて、検査電極対の電流供給用電極に1ミリアンペアの電流を印加したときの導通抵抗値を電圧測定用電極において合計10回測定した。測定された導通抵抗値が100Ω以上となった検査点(NG検査点)を導通不良と判定し、総検査点におけるNG検査点の割合(NG検査点割合)を算出した。
この異方導電性シートの耐久性に係る導通抵抗値を測定においては、一の導通抵抗値の測定が終了後には、当該測定に係るプレス圧力を開放して検査装置を無加圧状態に戻し、次の導通抵抗値の測定を行う際には、再度、所定の大きさのプレス圧力を作用させた。
上部側ベース板の厚みを10.0mm、下部側ベース板における厚みを13.0mm、上部側支柱および下部側支柱の先端部の外径を6.0mm、上部側支柱および下部側支柱の左右方向の離間距離を32.25mm、垂直方向の離間距離を24.75mmとし、上部側支持点および下部側支持点の配置を下記のようにしたこと以外は検査装置(1)と同様の構成を有する回路基板の検査装置(以下、「比較用検査装置(1)」ともいう。)を作製した。
この比較用検査装置(1)は、検査装置(1)に比して上部側ベース板および下部側ベース板としてその厚みが大きいものを用いたため、1つの貫通孔の形成に複数回のドリル加工操作を要し、1つの貫通孔を形成するために要するドリル加工処理時間が大きくなり、検査装置(1)に比して、その生産性が低いものとなった。
この比較用検査装置(1)における隣接する上部側支持点間距離および下部側支持点間距離は、左右方向が32.25mm、垂直方向が24.75mmであり、また、上部側単位領域の対角線長さ(図16における離間距離c)および下部側単位領域の対角線長さが41mmである。なお、比較用検査装置(1)においては、図4に示されている離間距離dは0mmとなる。
2 上面被検査電極
3 下面被検査電極
10 検査装置
11 検査実行領域
13 位置決めピン
15 アライメント可動板
15A 略矩形状孔
16 アライメント支柱
19 複合積重体
21 上部側ベース板
21A 上部側支持点
21B 検査ピン用貫通孔
22 上部側支柱
22A 基端部
22B 先端部
23 上部側支柱植設用板
25 下部側ベース板
25A 突出部
25B 下部側支持点
25C 位置決めピン用貫通孔
25D 検査ピン用貫通孔
26 下部側支柱
26A 基端部
26B 先端部
27 下部側支柱植設用板
30 上部側基板挟圧体
31 上部側アダプター
32 検査用回路基板
32A 電流供給用電極
32B 電圧測定用電極
32C 端子電極
32D 内部配線部
32E 位置決め孔
33 異方導電性シート
35 上部側検査ヘッド
36 検査ピン
36A 先端部
36B 中央部
36C 大径部
36D 基端部
37 異方導電性シート
37A 導電路形成部
37B 絶縁部
38 スペーサーボード
38A 検査ピン用貫通孔
39 ワイヤー配線
50 下部側基板挟圧体
50A 位置決めピン用貫通孔
51 下部側アダプター
52 検査用回路基板
52A 電流供給用電極
52B 電圧測定用電極
52C 端子電極
52D 内部配線部
53 異方導電性シート
55 下部側検査ヘッド
56 検査ピン
56A 先端部
56B 中央部
56C 大径部
56D 基端部
57 異方導電性シート
58 スペーサーボード
58A 検査ピン用貫通孔
59 ワイヤー配線
70 検査装置
71 上部側検査ヘッド
72 電極装置
73 異方導電性シート
74 上部側ベース板
75 下部側検査ヘッド
76 電極装置
77 異方導電性シート
78 下部側ベース板
79 スペーサー
80 検査装置
81A 上部側基板挟圧体
81B 下部側基板挟圧体
82A、82B 検査用回路基板
83A、83B 異方導電性シート
84A、84B 支柱
85A、85B 支柱植設用板
86A、86B ベース板
87A、87B 支持点
88A、88B 電極装置
89A、89B 異方導電性シート
90 検査対象回路基板
91、92 検査対象電極
93 電源装置
94 電気信号処理装置
Claims (9)
- 検査対象回路基板に形成されている複数の検査対象電極の各々に対して、互いに離間して配置された電流供給用電極および電圧測定用電極よりなる検査電極対を異方導電性シートを介して電気的に接続することによって当該検査対象回路基板に係る電気抵抗の測定を行うための回路基板の検査装置において、
検査対象回路基板の上面側に配置される、その表面に異方導電性シートを有する上部側基板挟圧体と、当該検査対象回路基板の下面側に配置される、その表面に異方導電性シートを有する下部側基板挟圧体とを備え、
この上部側基板挟圧体および下部側基板挟圧体は、各々、複数の検査電極対を有すると共に、支柱植設用板に植設された複数の支柱によって支持されてなるベース板に設けられており、上部側基板挟圧体に係る上部側ベース板における上部側支柱による上部側支持点と、下部側基板挟圧体に係る下部側ベース板における下部側支柱による下部側支持点とが、上方から透視した上部側基板挟圧体および下部側基板挟圧体の厚み方向の投影面上において異なる位置に配置されていることを特徴とする回路基板の検査装置。 - 上部側支柱および下部側支柱の各々が上部側ベース板および下部側ベース板を押圧することにより、検査対象回路基板が上部側基板挟圧体と下部側基板挟圧体とによって挟圧された測定状態とされ、電気抵抗の測定が実施されることを特徴とする請求項1に記載の回路基板の検査装置。
- 測定状態において、検査対象回路基板と、これを挟圧する上部側基板挟圧体および下部側基板挟圧体とよりなる複合積重体が、その全体が上部側支持点および下部側支持点に従って、上部側ベース板および下部側ベース板と共に上部側支柱および下部側支柱の各々によって押圧されている箇所において厚み方向に変位することにより変形されることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の回路基板の検査装置。
- 測定状態において、上部側支柱における先端レベルと、下部側支柱における先端レベルとの複合積重体の厚み方向におけるギャップが、複合積重体の厚みと、上部側ベース板の厚みと、下部側ベース板の厚みとの総和より小さいことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載の回路基板の検査装置。
- 上部側ベース板および下部側ベース板の厚みが5mm以下であることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれかに記載の回路基板の検査装置。
- 上部側支持点および下部側支持点が、各々、上部側ベース板上および下部側ベース板上に格子状に形成されており、
上部側基板挟圧体および下部側基板挟圧体の厚み方向の投影面上において、隣接する4つの上部側支持点によって区画される上部側単位領域内に、下部側支持点が1つのみ配置されると共に、隣接する4つの下部側支持点によって区画される下部側単位領域内に、上部側支持点が1つのみ配置されることを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれかに記載の回路基板の検査装置。 - 上部側単位領域に係る互いに隣接する上部側支持点間および下部側単位領域に係る互いに隣接する下部側支持点間の離間距離が、各々、10〜100mmであることを特徴とする請求項6に記載の回路基板の検査装置。
- 上部側ベース板および下部側ベース板の各々が、ガラス繊維補強型エポキシ樹脂よりなり、その厚みが2〜5mmであることを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれかに記載の回路基板の検査装置。
- 請求項1〜請求項8のいずれかに記載の回路基板の検査装置を用い、
上部側支柱および下部側支柱の各々が上部側ベース板および下部側ベース板を押圧することにより、検査対象回路基板が上部側基板挟圧体と下部側基板挟圧体とによって挟圧された測定状態において、検査対象回路基板と、これを挟圧する上部側基板挟圧体および下部側基板挟圧体とよりなる複合積重体が、その全体が上部側支持点および下部側支持点に従って、上部側ベース板および下部側ベース板と共に上部側支柱および下部側支柱の各々によって押圧されている箇所において厚み方向に変位することによって変形されることにより、電気抵抗の測定を実施することを特徴とする回路基板の検査方法。
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