JP4251722B2

JP4251722B2 - 回路基板検査装置

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Publication number: JP4251722B2
Application number: JP18833799A
Authority: JP
Inventors: 秀一清水
Original assignee: Hioki EE Corp
Current assignee: Hioki EE Corp
Priority date: 1999-07-02
Filing date: 1999-07-02
Publication date: 2009-04-08
Anticipated expiration: 2019-07-02
Also published as: JP2001013192A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、検査対象の回路基板に対して所定の電気的検査を実行可能に構成された回路基板検査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の回路基板検査装置として、図９に示す回路基板検査装置５１が従来から知られている。この回路基板検査装置５１は、プローブ固定部６ａを介して図外のプローブ移動機構に取り付けられたプローブ７ａと、静電容量測定用の電極部５２とを備えている。この場合、電極部５２は、平板状の電極５３と、電極５３の上面に貼付された絶縁フィルム５４と、電極５３の裏面側に密着固定された容器３３とを備えている。この場合、容器３３の内部空間Ｓと絶縁フィルム５４の表面側とは、複数の吸入口３４，３４・・を介して連通している。また、容器３３の側面には、内部空間Ｓ内の空気を吐出するための吐出口３３ａが形成され、この吐出口３３ａは、エアホース３５を介して図外のエアポンプに接続されている。
【０００３】
一方、検査対象の回路基板Ｐは、図７に示すように、多層基板であって、例えば、その表面Ｐａ側に形成されたランド４１，４１・・と、その裏面Ｐｂ側に形成されたランド４２，４２・・とが導体パターン（スルーホール）４３，４３・・を介して電気的に相互に接続されている。例えば、ランド４１ａ，４１ｂは、導体パターン４３ａ，４３ｂを介してランド４２ａ，４２ｂにそれぞれ接続され、ランド４１ｃは、導体パターン４３ｃを介してランド４１ｄ，４２ｃに接続されている。
【０００４】
この回路基板検査装置５１を用いて回路基板Ｐを検査する際には、まず、図９に示すように、表面Ｐａを上向きにして回路基板Ｐを電極部５２に載置する。次に、エアポンプを駆動して容器３３の内部空間Ｓ内の空気を吐出口３３ａから吐出させる。この際には、回路基板Ｐおよび絶縁フィルム５４間の空気が吸入口３４，３４・・から内部空間Ｓ内に吸入される結果、回路基板Ｐが電極部５２に吸い寄せられて密着固定される。次いで、任意のランド４１にプローブ７ａを接触させて検査信号としての交流電圧を出力すると共に、ランド４２および電極５３間の静電容量を測定する。続いて、測定した静電容量と、良品基板から吸収した検査用基準データとを比較することにより、ランド４１，４２間の導通状態を検査する。この際に、例えば測定した静電容量が検査用基準データに対する所定範囲を外れて低容量値のときには、そのランド４１，４２間が断線しているものと判別される。この検査処理を回路基板Ｐ上のすべてのランド４１，４２間に対して順次実行することにより、回路基板Ｐの良否が判別される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の基板検査装置５１には、以下の問題点がある。すなわち、従来の回路基板検査装置５１では、プローブ７ａを介して回路基板Ｐの表面Ｐａ側のランド４１に交流電圧を出力して、裏面Ｐｂ側のランド４２および電極５３間の静電容量を測定することによってランド４１，４２間の導通状態を検査している。したがって、例えば、図８に示すように、回路基板Ｐの表面Ｐａに形成されたランド４１ｅと、裏面Ｐｂに形成されたやや大きめのランド４２ｄと、裏面Ｐｂ側に形成されたやや小さめのランド４２ｅとが導体パターン４３ｄを介して相互に接続されている場合であって、導体パターン４３ｄが、同図に示す「×」印の部位で断線しているときには、ランド４２ｄおよびランド４２ｅと電極５３との間の静電容量の変化が少ないため、その断線を検出することが困難であるという問題点がある。この場合、ランド４１ｅにプローブ７ａを接触させた状態で裏面Ｐｂ側のランド４２ｄまたはランド４２ｅに他の検査用プローブを接触させ、両プローブ間に検査信号を導通させて導通検査を行う方法も考えられる。しかし、回路基板検査装置５１では、回路基板Ｐを電極部５２に吸着固定しているため、回路基板Ｐの裏面Ｐｂ側に検査用プローブを接触させるのは不可能である。また、回路基板Ｐを裏返しにして検査することは可能ではあるが、その工程に起因して検査コストが高騰するという問題点がある。加えて、ランド４１，４２間の抵抗値を測定しての導体パターン４３の抵抗値検査（特にスルーホールの良否検査）を行うことができないという問題点もある。
【０００６】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、各種の検査項目を短時間で行う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。
【０００７】
【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、検査対象の回路基板の一面に接触可能に配設された第１の検査用プローブと、所定厚みの絶縁層が表面に形成された平板状の電極を有し絶縁層を介して回路基板の他面に接触または近接可能に配設された静電容量測定用の電極部とを備えている回路基板検査装置において、回路基板をほぼ直立させた状態で回路基板における上下方向および左右方向のいずれか一方向の両端部をそれぞれ挟持する第１の基板挟持機構および第２の基板挟持機構と、回路基板の他面に接触可能に配設された第２の検査用プローブとをさらに備えて、第１の検査用プローブと電極部とを用いての静電容量に基づく導通検査、および第１の検査用プローブと第２の検査用プローブとを用いての抵抗値測定による導通検査の両者を実行可能に構成され、第１の検査用プローブを回路基板の一面に接触させた状態で、電極部および第２の検査用プローブのいずれか選択された一方を回路基板の他面に向けて移動させて他面に接触させて所定の電気的検査を実行可能に構成されていることを特徴とする。
【０００８】
この回路基板検査装置では、第１および第２の基板挟持機構が直立させた状態の回路基板における例えば上下方向の両端部を挟持することによって、回路基板を所定の検査位置に固定する。次いで、静電容量測定による導通検査の際には、回路基板における一面側のランドに第１の検査用プローブを接触させて検査信号を出力すると共に電極部を他面に接触させることにより、他面側のランドと電極との間の静電容量を測定する。続いて、その静電容量と検査用基準データとを比較することにより、両ランド間の導通状態を検査する。一方、回路基板Ｐの両面にそれぞれ形成されたランド間の抵抗値測定の際には、一面側のランドに第１の検査用プローブを接触させると共に、他面側のランドに第２の検査用プローブを接触させ、両検査用プローブ間の抵抗値を測定する。続いて、その抵抗値と検査用基準データとを比較することにより、両ランド間の抵抗値の良否を検査する。したがって、第１の検査用プローブと、電極部または第２の検査用プローブとを用いることにより、第１の検査用プローブと電極部とを用いるだけでは検査できない抵抗値測定による回路基板の良否検査や、回路基板Ｐの他面側にそれぞれ形成されたランド間の導通検査を行うことが可能となる。この場合、回路基板を裏返しすることなく各種の検査を行うことができるため、短時間で回路基板の検査を行うことが可能となる。
【０００９】
請求項２記載の回路基板検査装置は、請求項１記載の回路基板検査装置において、第１および第２の基板挟持機構は、互いの間隔が伸縮自在に構成され、第２の基板挟持機構は、回路基板の一面および他面にそれぞれ当接して回路基板を挟持する一面側挟持部材および他面側挟持部材を備え、他面側挟持部材は、電極部を他面に接触可能に所定の待避位置に移動可能に構成されていることを特徴とする。
【００１０】
この回路基板検査装置では、回路基板の基板長に応じて、第１および第２の基板挟持機構の間隔を伸縮させる。したがって、第１および第２の基板挟持機構が任意の基板長の回路基板を挟持することが可能となる。また、電極部が選択されて、回路基板に電極部を接触または近接させられる際には、第２の基板挟持機構の他面側挟持部材が待機位置に移動する。このため、電極部を回路基板の他面に確実に接触または近接させることが可能となる。したがって、最大基板長の回路基板に合致する電極部を１つ配設しておくことで、その電極部を共通使用して、その最大基板長よりも短い基板長の各種回路基板を検査することが可能となる。
【００１１】
請求項３記載の回路基板検査装置は、請求項１または２記載の回路基板検査装置において、電極部は、絶縁層側の空気を吸入するための複数の吸入口が形成されて構成され、回路基板を絶縁層側に吸着して固定することを特徴とする。
【００１２】
この回路基板検査装置では、電極部が、吸入口を介して回路基板および絶縁層の間の空気を吸い込むことにより、回路基板を絶縁層に吸着して所定の検査位置に固定する。したがって、静電容量の測定時には、回路基板が電極に対して絶縁層の厚み分だけ離間した位置に正確に配置される結果、静電容量の測定値のばらつきがなくなるため、正確な検査を行うことが可能となる。
【００１３】
【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発明の実施の形態について説明する。
【００１４】
最初に、回路基板検査装置１の構成について、図１〜４を参照して説明する。
【００１５】
回路基板検査装置１は、図１に示すように、基板挟持機構２，４、プローブ固定部６ａ，６ａ，６ｂ，６ｂ、電極部９、エア給排装置１０および制御装置１１を備えて構成されている。基板挟持機構２は、本発明における第１の基板挟持機構に相当し、図２に示すように、図示しないフレームに固定された挟持板２１と、挟持板２１に対して進退自在に構成されると共に挟持板２１と相まって回路基板Ｐを直立させた状態でその下端部を挟持する挟持板２３と、フレームに固定されると共に挟持板２３の移動を制御するエアシリンダ２２とを備えている。この場合、挟持板２３は、挟持板２１に形成されたロッド挿通用孔２１ａを挿通するエアシリンダ２２のロッド２２ａの先端部に固定されている。したがって、挟持板２３は、エアシリンダ２２を駆動してロッド２２ａを伸縮させることにより、同図（ａ），（ｂ）に示す矢印Ａ，Ｂの向きで移動する。
【００１６】
基板挟持機構４は、本発明における第２の基板挟持機構に相当し、上下動機構３によって上下動させられることにより基板挟持機構２との間隔を伸縮自在に構成されており、任意の基板長（垂直方向の長さ）の回路基板Ｐを基板挟持機構２と相まって挟持する。具体的には、基板挟持機構４は、図３に示すように、上下動機構３に固定されて回路基板Ｐの上下方向に対して移動可能に構成された挟持板（一面側挟持部材）２６と、同じく上下動機構３に固定されたモータ２７と、モータ２７の回転軸２７ａに回動自在に軸着されたＬ字形の挟持板（他面側挟持部材）２８とを備えている。この場合、挟持板２８は、回転軸２７ａが同図（ａ）に示す矢印Ｃの向き（本発明における回路基板の他面側への向き）で回動すると、同図（ｂ）に示すように、挟持板２６と相俟って回路基板Ｐの上端部を挟持し、回転軸２７ａが矢印Ｄの向きで回動すると、同図（ｃ）に示すように、電極部９が回路基板Ｐの裏面Ｐｂに当接可能な待避位置に移動する。
【００１７】
プローブ固定部６ａ，６ａは、図１に示すように、本発明における第１の検査用プローブに相当するプローブ７ａ，７ａを備え、プローブ移動機構５ａ，５ａにそれぞれ取り付けられた状態で回路基板Ｐの表面Ｐａ側に配設されている。一方、プローブ固定部６ｂ，６ｂは、本発明における第２の検査用プローブに相当するプローブ７ｂ，７ｂを備え、プローブ移動機構５ｂ，５ｂにそれぞれ取り付けられた状態で回路基板Ｐの裏面Ｐｂ側に配設されている。
【００１８】
電極部９は、図４に示すように、平板状の電極３１と、電極３１の表面に貼付された絶縁フィルム３２と、上面開口の箱形に形成されて電極３１の裏面に密着固定された容器３３とを備えている。この場合、容器３３の内部空間Ｓと絶縁フィルム３２の表面側とは、電極３１および絶縁フィルム３２に連通形成された複数の吸入口３４，３４・・によって連通されている。また、容器３３の側面には、内部空間Ｓ内の空気を吐出するための吐出口３３ａが形成され、この吐出口３３ａは、エアホース３５を介してエア給排装置１０に接続されている。さらに、電極部９の容器３３は、エアシリンダ８におけるロッド８ａの先端部に固定されている。したがって、電極部９は、ロッド８ａがエアシリンダ８の駆動に応じて伸縮することにより、基板挟持機構２，４によって挟持された状態の回路基板Ｐに対して接近または離間する。
【００１９】
エア給排装置１０は、エアシリンダ８，２２に対してエアを給排することにより、そのロッド８ａ，２２ａの伸縮を制御すると共に、エアホース３５を介して内部空間Ｓ内の空気を吸入することにより、電極部９への回路基板Ｐの密着固定を制御する。制御装置１１は、上下動機構３、プローブ移動機構５ａ，５ａ，５ｂ，５ｂおよびモータ２７に対する駆動制御、プローブ７ａ，７ｂおよび電極部９を使用しての抵抗値測定や静電容量測定、並びに回路基板Ｐの良否判別処理などを実行する。
【００２０】
次に、回路基板検査装置１を用いた回路基板Ｐの検査について、各図を参照して説明する。
【００２１】
まず、制御装置１１は、モータ２７を駆動制御することにより、挟持板２８を回動させて待避位置に移動させると共に、上下動機構３を駆動制御することにより、基板挟持機構４を回路基板Ｐの基板長に応じた所定位置に移動させて待機させる。次に、検査対象の回路基板Ｐが挟持板２１，２３間に直立された状態でセットされると、制御装置１１は、エアシリンダ２２を駆動制御し、挟持板２３を回路基板Ｐ側に移動させることにより、図２（ｂ）に示すように、挟持板２１，２３に対して回路基板Ｐの下端部を挟持させる。次いで、制御装置１１は、エアシリンダ８を駆動制御してロッド８ａを伸長させることにより、電極部９を回路基板Ｐに向けて移動させる。この際に、図５に示すように、挟持板２８が既に待避位置に移動しているため、挟持板２８に妨げられることなく、電極部９が回路基板Ｐの裏面Ｐｂに当接する結果、回路基板Ｐは、挟持板２６および電極部９によって挟持される。続いて、制御装置１１は、エア給排装置１０を駆動制御する。この際には、内部空間Ｓ内の空気が矢印Ｆの向きで吐出されるため、絶縁フィルム３２と回路基板Ｐにおける裏面Ｐｂとの間の空気が吸入口３４，３４・・を介して矢印Ｇ，Ｇ・・の向きで内部空間Ｓ内に吸入される。これにより、回路基板Ｐは、電極部９に吸着されて所定の検査位置に固定され、かつ、電極３１は、回路基板Ｐに対して絶縁フィルム３２の厚み分だけ離間した位置に正確に配置される。したがって、この後に行う静電容量測定を正確に行うことができる。
【００２２】
次に、プローブ移動機構５ａ，５ａを制御してプローブ７ａ，７ａを回路基板Ｐの例えばランド４１ａ，４１ｂにそれぞれ接触させ、検査信号としての交流電圧を順次出力して、ランド４２ａと電極３１と間の静電容量、およびランド４２ｂと電極３１との間の静電容量をそれぞれ測定する。次いで、制御装置１１は、測定した各静電容量と、良品基板から吸収した検査用基準データとを比較することにより、ランド４１ａとランド４２ａとの間、およびランド４１ｂとランド４２ｂとの間の導通状態をそれぞれ検査する。この際に、測定した静電容量が検査用基準データに対して所定範囲を外れた低容量値のときには、そのランド４１，４２間が断線しているものと判別する。また、ランド４１ｃ，４１ｄ，４２ｃ相互間の導通状態を検査する際には、プローブ７ａ，７ａをランド４１ｃ，４１ｄに接触させ、検査用の交流電圧を順次出力して、ランド４２ｃと電極３１との間の各静電容量をそれぞれ測定する。次に、ランド４１ａ，４２ａ間の導通検査と同様にして、測定した各静電容量と、良品基板から吸収した検査用基準データとを比較し、その導通状態を検査する。この場合、測定した静電容量が検査用基準データに対して所定範囲を外れた低容量値のときには、その静電容量を測定したランド４１ｃ（または４１ｄ）とランド４２ｃ間が断線しているものと判別する。この検査処理を回路基板Ｐ上のすべてのランド４１，４２間に対して順次実行する。
【００２３】
一方、例えば図８に示すランド４１ｅおよびランド４２ｄ（または４２ｅ）間の導通状態を抵抗値測定によって検査する際には、まず、基板挟持機構２によって回路基板Ｐの下端部を挟持させた状態で、制御装置１１が、エア給排装置１０を駆動制御することによりエアシリンダ８のロッド８ａを縮めさせて電極部９を回路基板Ｐの裏面Ｐｂから離間させる。同時に、制御装置１１は、モータ２７を駆動制御することにより挟持板２８を回動させ、図３（ｂ）に示すように、回路基板Ｐの上端部を挟持板２６，２８で挟持させる。これにより、回路基板Ｐは、その下端部および上端部が基板挟持機構２，４によってそれぞれ挟持された状態で検査位置に固定される。次いで、制御装置１１は、図６に示すように、プローブ移動機構５ａを駆動制御することによりプローブ７ａをランド４１ｅに接触させると共に、プローブ移動機構５ｂ，５ｂを駆動制御することによりプローブ７ｂ，７ｂをランド４２ｄ，４２ｅにそれぞれ接触させる。次に、制御装置１１は、プローブ７ａとプローブ７ｂとの間に検査信号を順次導通させることにより、ランド４１ｅ，４２ｄ間、およびランド４１ｅ，４２ｅ間の抵抗値を測定し、良品の回路基板Ｐから予め吸収した基準データと比較することにより導通状態を検査する。この際に、導体パターン４３ｄが「×」印の部位で断線しているときやスルーホール不良のときには、プローブ７ａ，７ｂ間の抵抗値が高抵抗となるため、その不良が検出される。
【００２４】
このように、この回路基板検査装置１によれば、ランド４１，４２間の接続状態に応じて電極部９およびプローブ７ｂ，７ｂのいずれか一方を選択して、回路基板Ｐの表面Ｐａ側のランド４１と裏面Ｐｂ側のランド４２との間の静電容量に基づく導通検査や、表面Ｐａ側のランド４１と裏面Ｐｂ側のランド４２との間の抵抗値測定による導通検査の両者を行うことができるため、各種の回路基板Ｐの良否を短時間かつ正確に判別することができる。また、この回路基板検査装置１によれば、回路基板Ｐをほぼ直立状態に固定して検査するため、回路基板Ｐを水平状態に固定して検査するタイプの検査装置と比較して、検査装置全体としての設置専有面積を小さく構成することができる。
【００２５】
なお、本発明は、上記した本発明の実施の形態に示した構成に限定されない。例えば、本発明の実施の形態では、検査対象の回路基板Ｐの下端部および上端部を挟持して固定する構成例について説明したが、直立状態の回路基板Ｐにおける左右の両端部をそれぞれ挟持して固定可能に構成することもできる。また、本発明の実施の形態では、エアシリンダやモータ駆動によって回路基板Ｐを挟持する基板挟持機構の例について説明したが、本発明における基板挟持機構の構成はこれに限定されず、油圧機構などを初めとして各種の構成を採用することができる。
【００２６】
【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、第１および第２の基板挟持機構によって回路基板をほぼ直立させた状態で挟持させ、かつ、第２の検査用プローブおよび電極部のいずれか選択された一方を回路基板の他面に接触させることにより、第１の検査用プローブと電極部とを用いるだけでは検査できない抵抗値測定による回路基板の良否検査や、回路基板Ｐの他面側にそれぞれ形成されたランド間の導通検査などの各種検査項目を行うことができる。また、回路基板を裏返しすることなく各種の検査を行うことができるため、短時間で回路基板の検査を行うことができる。
【００２７】
また、請求項２記載の回路基板検査装置によれば、第１および第２の基板挟持機構の間隔を回路基板の基板長に応じて自在に伸縮させ、かつ、電極部を回路基板の他面に接触可能に第２の基板挟持機構の他面側挟持部材を所定の待避位置に移動させることにより、電極部を回路基板の他面に確実に接触または近接させることができる。また、最大基板長の回路基板に合致する電極部を１つ配設しておくことで、その電極部を共通使用できるため、その最大基板長よりも短い基板長の各種回路基板を検査することができる結果、回路基板検査装置の製造コストを低減することができる。
【００２８】
さらに、請求項３記載の回路基板検査装置によれば、電極部が複数の吸入口を介して絶縁層側の空気を吸入して回路基板を絶縁層側に吸着固定することにより、回路基板が電極に対して絶縁層の厚み分だけ離間した位置に正確に配置される結果、静電容量の測定値のばらつきがなくなるため、正確な検査を行うことができる。
【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１の構成を示す構成図である。
【図２】（ａ）は回路基板Ｐの挟持を解除している状態の基板挟持機構２の側面断面図、（ｂ）は回路基板Ｐを挟持している状態の基板挟持機構２の側面断面図である。
【図３】（ａ）は回路基板Ｐの挟持を解除している状態の基板挟持機構４の側面断面図、（ｂ）は回路基板Ｐを挟持している状態の基板挟持機構４の側面断面図、（ｃ）は回路基板Ｐを挟持している状態の基板挟持機構４および電極部９の側面断面図である。
【図４】電極部９の側面断面図である。
【図５】プローブ７ａ，７ａおよび電極部９を用いて回路基板Ｐを検査している状態の回路基板検査装置１の断面図である。
【図６】プローブ７ａ，７ａ，７ｂ，７ｂを用いて回路基板Ｐを検査している状態の回路基板検査装置１の断面図である。
【図７】検査対象の一例である回路基板Ｐの断面図である。
【図８】回路基板Ｐの一部を拡大した断面図である。
【図９】従来の回路基板検査装置５１の断面図である。
【符号の説明】
１回路基板検査装置
２，４基板挟持機構
３上下動機構
７ａ，７ｂプローブ
９電極部
２１，２３，２６，２８挟持板
３１電極
３２絶縁フィルム
３３容器
３４吸入口
Ｐ回路基板
Ｐａ表面
Ｐｂ裏面

Claims

検査対象の回路基板の一面に接触可能に配設された第１の検査用プローブと、所定厚みの絶縁層が表面に形成された平板状の電極を有し当該絶縁層を介して前記回路基板の他面に接触または近接可能に配設された静電容量測定用の電極部とを備えている回路基板検査装置において、
前記回路基板をほぼ直立させた状態で当該回路基板における上下方向および左右方向のいずれか一方向の両端部をそれぞれ挟持する第１の基板挟持機構および第２の基板挟持機構と、前記回路基板の他面に接触可能に配設された第２の検査用プローブとをさらに備えて、前記第１の検査用プローブと前記電極部とを用いての静電容量に基づく導通検査、および前記第１の検査用プローブと前記第２の検査用プローブとを用いての抵抗値測定による導通検査の両者を実行可能に構成され、前記第１の検査用プローブを前記回路基板の前記一面に接触させた状態で、前記電極部および前記第２の検査用プローブのいずれか選択された一方を前記回路基板の他面に向けて移動させて当該他面に接触させて所定の電気的検査を実行可能に構成されていることを特徴とする回路基板検査装置。
前記第１および第２の基板挟持機構は、互いの間隔が伸縮自在に構成され、前記第２の基板挟持機構は、前記回路基板の前記一面および前記他面にそれぞれ当接して当該回路基板を挟持する一面側挟持部材および他面側挟持部材を備え、当該他面側挟持部材は、前記電極部を前記他面に接触可能に所定の待避位置に移動可能に構成されていることを特徴とする請求項１記載の回路基板検査装置。
前記電極部は、前記絶縁層側の空気を吸入するための複数の吸入口が形成されて構成され、前記回路基板を前記絶縁層側に吸着して固定することを特徴とする請求項１または２記載の回路基板検査装置。