JP4308038B2 - 部品実装検査方法および回路基板検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、回路部品の実装良否を検査する部品実装検査方法、およびその部品実装検査方法に従って回路基板を検査する回路基板検査装置に関するものである。

この種の回路基板検査装置として、出願人は、部品有無検出プローブを用いて回路部品の実装の有無（実装良否）を検査する回路基板検査装置を特開平７−７２２１０号公報に開示している。この場合、部品有無検出プローブは、同公報の図３に示すように、第１プローブピン２０、第２プローブピン２１、前側保持部材２２および後側保持部材２３を備えて構成されている。また、両プローブピン２０，２１は、付勢手段２５，２６によって保持部材２２，２３から突き出される方向に付勢されている。さらに、第２プローブピン２１および前側保持部材２２には、第１プローブピン２０の先端部が回路部品に対して非接触の状態において短絡状態となる接点部ｂ１，ｂ２が設けられている。

この回路基板検査装置によって回路部品の実装良否を検査する際には、まず、検査対象の回路基板における回路部品に対して（回路部品が実装されているべき部位に向けて）、その上方から部品有無検出プローブを下降させる。この際に、第１プローブピン２０の先端部が回路部品の表面に接触した後に部品有無検出プローブをさらに下降させたときには、第１プローブピン２０が前側保持部材２２に対してスライドして第２プローブピン２１をスライドさせる。この結果、同公報の図３（Ｂ）に示すように、接点部ｂ１，ｂ２が非接触状態となって、スライド以前に短絡状態であった接点部ｂ１，ｂ２間の抵抗値が大きな値となる。したがって、この回路基板検査装置では、接点部ｂ１，ｂ２間の抵抗値を測定しつつ部品有無検出プローブを下降させて、抵抗値が変化した時点までの部品有無検出プローブの下降量に基づいて、第１プローブピン２０の先端部が検査対象体（回路部品または回路基板の表面）に接触した高さを特定する。次いで、この高さを検査用の基準値と比較することによって、回路部品が実装されているか否かが検査される。
特開平７−７２２１０号公報（第３−５頁、第１−３図）

ところが、出願人が開示している回路基板検査装置には、以下の改善すべき課題がある。すなわち、この回路基板検査装置では、接点部ｂ１，ｂ２間の抵抗値が変化した時点までの部品有無検出プローブの下降量に基づいて、第１プローブピン２０の先端部が検査対象体に接触した高さを特定している。この場合、接点部ｂ１，ｂ２のような機械的な構成は、長期に亘って繰り返して使用した際に、塵埃の付着や接点の摩耗を招くことがある。この結果、第１プローブピン２０が回路部品等に接触していない状態であるにも拘わらず、大きな抵抗値が測定されて、第１プローブピン２０の先端部と検査対象体とが接触した高さが誤って測定されるおそれがある。したがって、出願人が開示している回路基板装置では、接点の摩耗等に起因する誤判別を回避するために、回路部品に向けて部品有無検出プローブを下降させるのに先立って、接点部ｂ１，ｂ２相互間が短絡状態であるか否かの事前検査を実行している。このため、回路基板についての検査開始に先立って実行する事前検査が煩雑であり、この点を改善するのが好ましい。

一方、特開２００２−１３９１６号公報には、電子部品２０に向けてセンサ光を照射して、電子部品２０で反射された反射光を一対の判別センサ１０（第１センサ１１および第２センサ１２）で受光することにより、その受光状態に基づいて電子部品２０の実装良否（部品形状の相違）を検査する部品判別装置が開示されている。この部品判別装置によれば、機械的な接点を有する電気計測用プローブを使用して回路部品の実装良否を検査する構成とは異なり、接点の摩耗等に起因する誤判別を招くことなく、電子部品２０の実装良否を検査することができる。しかし、第１センサ１１および第２センサ１２が電気計測用プローブと比較して高価なため、部品判別装置の製造コストを低減することが困難であるという問題点が存在する。

本発明は、かかる改善すべき課題に鑑みてなされたものであり、機械的な接点を用いることなく、回路基板検査装置の製造コストを低減しつつ回路部品の実装良否を検査し得る部品実装検査方法および回路基板検査装置を提供することを主目的とする。

上記目的を達成すべく請求項１記載の部品実装検査方法は、回路基板上における検査対象の回路部品が実装されているべき実装位置において当該回路基板の基板面から当該回路部品の上面までの距離よりも当該基板面から離間している第１の位置と当該実装位置において当該距離よりも当該基板面に接近している第２の位置との間を先端部が移動するようにばね式の電気計測用プローブを移動させ、前記両位置間での前記電気計測用プローブと基準電極との間についての電気的パラメータを間欠的または連続的に測定し、当該電気計測用プローブを移動させている状態において前記測定した測定値が一定値またはほぼ一定値となったときの前記電気計測用プローブから前記基板面までの距離と、前記電気計測用プローブの移動開始時点から当該電気計測用プローブが移動している状態において前記測定値が一定値またはほぼ一定値となった時点までの時間との少なくとも一方に基づいて前記回路部品の実装良否を検査する。なお、本明細書における「実装良否の検査」には、回路部品の実装有無、実装位置の良否（位置ずれの有無）、実装姿勢の良否、および実装されるべき回路部品とは種類が相違する回路部品の実装有無などの各種の検査が含まれる。

請求項２記載の部品実装検査方法は、請求項１記載の部品実装検査方法において、前記移動開始時点から前記測定値が一定値またはほぼ一定値となった時点までの前記時間が予め規定されている基準時間よりも長いときおよび短いときの少なくとも一方のときに、異なる種類の回路部品の前記回路部品としての実装、および前記回路部品の異常状態での実装のいずれかを検査結果とする。

請求項３記載の部品実装検査方法は、請求項１または２記載の部品実装検査方法において、前記電気計測用プローブと前記基準電極との間の静電容量を前記電気的パラメータとして測定する。

請求項４記載の部品実装検査方法は、請求項１から３のいずれかに記載の部品実装検査方法において、前記測定値が一定値またはほぼ一定値となった時点で前記電気計測用プローブの前記基板面に向けての移動を停止させる。

請求項５記載の回路基板検査装置は、ばね式の電気計測用プローブと、当該電気計測用プローブを移動させるプローブ移動機構と、前記電気計測用プローブおよび基準電極の間についての電気的パラメータを測定する測定部と、前記プローブ移動機構を制御すると共に前記電気的パラメータの測定値に基づいて前記回路部品の実装良否を検査する制御部とを備え、前記制御部は、回路基板上における検査対象の前記回路部品が実装されているべき実装位置において当該回路基板の基板面から当該回路部品の上面までの距離よりも当該基板面から離間している第１の位置と当該実装位置において当該距離よりも当該基板面に接近している第２の位置との間を先端部が移動するように前記プローブ移動機構を制御して前記電気計測用プローブを移動させると共に、前記両位置間での前記電気計測用プローブと基準電極との間についての前記電気的パラメータを前記測定部に対して間欠的または連続的に測定させ、当該電気計測用プローブを移動させている状態において前記測定値が一定値またはほぼ一定値となったときの前記電気計測用プローブから前記基板面までの距離と、前記移動開始時点から当該電気計測用プローブが移動している状態において前記測定値が一定値またはほぼ一定値となった時点までの時間との少なくとも一方に基づいて前記回路部品の実装良否を検査する。

請求項６記載の回路基板検査装置は、請求項５記載の回路基板検査装置において、前記制御部は、前記移動開始時点から前記測定値が一定値またはほぼ一定値となった時点までの前記時間が予め規定されている基準時間よりも長いときおよび短いときに、異なる種類の回路部品の前記回路部品としての実装、および前記回路部品の異常状態での実装のいずれかを検査結果とする。

請求項７記載の回路基板検査装置は、請求項５または６記載の回路基板検査装置において、前記測定部は、前記電気計測用プローブと前記基準電極との間の静電容量を前記電気的パラメータとして測定する。

請求項８記載の回路基板検査装置は、請求項５から７のいずれかに記載の回路基板検査装置において、前記制御部は、前記測定値が一定値またはほぼ一定値となった時点で、前記プローブ移動機構を制御して前記電気計測用プローブの前記基板面に向けての移動を停止させる。

請求項１記載の部品実装検査方法、および請求項５記載の回路基板検査装置では、電気計測用プローブの先端部を第１の位置から第２の位置に向けて移動させつつ電気的パラメータを間欠的または連続的に測定し、各測定値を比較して一定値（同等の値：一例として、その相違量が±１０％の範囲内の値）となったときに、例えば一定値となるまでの経過時間に基づいて、回路部品の実装良否を判別する。したがって、回路部品の実装高を検出するための機械的な接点が存在しないため、塵埃の付着や接点の摩耗に起因する誤測定を回避することができる。この結果、検査開始に先立って実行する検査用プローブの良否についての事前検査を不要にできるため、回路部品の実装良否を迅速に検査することができる。また、光センサを採用した検査装置と比較して簡易な構成で回路部品Ｐの実装良否を検査できるため、回路基板検査装置の製造コストを十分に低減することができる。

また、請求項２記載の部品実装検査方法、および請求項６記載の回路基板検査装置では、電気計測用プローブの移動開始時点から測定値が同等の値となった時点までの経過時間が基準時間よりも長いときおよび短いときの少なくとも一方のときに、異なる種類の回路部品の実装、および端子浮き等の異常状態での回路部品の実装のいずれかであると判別する。これにより、回路部品の実装有無のみならず、実装されている状態での各種の異常を検出することができる。

さらに、請求項３記載の部品実装検査方法、および請求項７記載の回路基板検査装置では、本発明における電気的パラメータとして基準電極と検査用プローブとの間の静電容量を測定して比較する。これにより、回路部品の実装良否を正確かつ容易に検査することができる。

また、請求項４記載の部品実装検査方法、および請求項８記載の回路基板検査装置では、測定値が一定値となった時点で電気計測用プローブの移動を停止させる。したがって、電気計測用プローブの先端部が回路部品の上面や回路基板の基板面に接触した状態からさらに移動させられる事態を回避することができるため、電気計測用プローブの先端部が回路部品の上面や回路基板の基板面に過度に強く押し付けられる事態を回避することができる。この結果、回路部品、回路基板および電気計測用プローブの破損を回避することができる。

以下、本発明に係る部品実装検査方法および回路基板検査装置の最良の形態について、添付図面を参照して説明する。

最初に、本発明に係る回路基板検査装置１の構成について、図面を参照して説明する。

図１に示す回路基板検査装置１は、検査対象の回路基板Ｂについて各種の電気的検査を実行する装置であって、電極部２、電気計測用プローブ３，３、プローブ移動機構５ａ，５ｂ、測定部６、制御部７、ＲＡＭ８およびＲＯＭ９を備えて構成されている。電極部２は、本発明における基準電極の一例であって、その表面に絶縁フィルム２ａが貼付されると共に測定部６に接続された平板状の電極２ｂを有して回路基板Ｂを載置可能に構成されている。電気計測用プローブ（以下、「プローブ」ともいう）３，３は、衝撃吸収一針型のコンタクトプローブであって、図２に示すように、プローブピン３ａと、プローブピン３ａを矢印Ｚ１，Ｚ２の向きでスライド（進退動）可能に保持する保持部３ｂとを備えてばね式のプローブを構成する。このプローブ３では、プローブピン３ａが保持部３ｂに内蔵されたコイルスプリング（図示せず）によって矢印Ｚ１の向きに付勢されている。したがって、プロービング時において、プローブ３を回路部品Ｐに押し当てたときには、コイルスプリングが弾性変形して、プローブピン３ａが保持部３ｂに対して相対的に矢印Ｚ２の向きにスライドし（プローブピン３ａが押し縮み）、プローブ３を回路部品Ｐから離反させたときには、コイルスプリングの付勢力によってプローブピン３ａが常態位置まで矢印Ｚ１の向きで復帰する。また、図１に示すように、プローブ３は、プローブ固定具４を介して移動機構５ａ，５ｂにそれぞれ取り付けられると共に、プローブピン３ａが測定部６に対して電気的に接続されている。プローブ移動機構（以下、「移動機構」ともいう）５ａ，５ｂは、制御部７の制御下でプローブ３，３を上下左右に移動させることにより、プローブピン３ａ，３ａの先端部を、回路基板Ｂ上における検査対象の回路基板Ｂが実装されているべき実装位置（以下、「検査位置」ともいう）に移動させる。

測定部６は、制御部７の制御に従ってプローブ３および電極部２（電極２ｂ）を介して回路基板Ｂに検査用の信号としての測定用交流信号を出力して、プローブ３および電極２ｂ間の静電容量Ｃ（本発明における電気的パラメータの一例）を測定する。具体的には、測定部６は、出力した測定用交流信号の電圧についての位相と、その回路基板Ｂおよび電極２ｂ間を流れる電流についての位相との間の位相差を測定すると共に、測定用交流信号の電圧、測定用交流信号の電流、および測定した位相差に基づいてプローブ３および電極２ｂ間の静電容量Ｃを測定する。制御部７は、移動機構５ａ，５ｂおよび測定部６の動作を制御する。また、制御部７は、回路部品Ｐが実装されているべき位置で静電容量Ｃを測定させてその測定結果をＲＡＭ８に保存する静電容量保存処理と、ＲＡＭ８に保存した静電容量Ｃに基づいて回路部品Ｐの実装良否を検査する検査処理とを実行する。ＲＡＭ８は、プローブ３，３を接触させるべき回路部品Ｐの実装位置（回路部品の実装良否を検査すべき検査位置）や、良品の回路基板Ｂから吸収した検査用の基準値などを記憶すると共に、測定部６から出力された静電容量Ｃを記憶する。ＲＯＭ９は、制御部７の動作プログラムなどを記憶する。

次に、回路基板検査装置１による回路部品Ｐの実装良否を検査する原理について、図面を参照して説明する。

例えば、移動機構５ａを制御して図３に示す位置Ｄ０から回路基板Ｂの基板面に向けてプローブ３（プローブピン３ａ）を等速で移動させつつ、測定部６に対してプローブ３および電極２ｂ間の静電容量Ｃを所定時間間隔で間欠的に測定させる。この場合、所定時間間隔でプローブ３の移動を停止させて、その都度、静電容量Ｃを測定させてもよい。この際に、回路基板Ｂに対する回路部品Ｐの実装有無、および誤って実装された実装高が相違する回路部品の種類など（実装良否）に応じて、測定部６によって測定される静電容量Ｃの変化状態が相違する。具体的には、回路基板Ｂに回路部品Ｐが実装されていないときには、図４に示すように、プローブピン３ａの先端部から回路基板Ｂの基板面までの距離が短く（高さが低く）なるほど（移動機構５ａによるプローブ３の移動開始からの経過時間が長くなるほど）、測定部６によって測定される静電容量Ｃが大きな値となる。したがって、プローブピン３ａの先端部が回路部品Ｐの上面よりも基板面から離間している位置Ｄｎで測定される静電容量Ｃｎに対して、プローブピン３ａの先端部が回路基板Ｂの基板面と回路部品Ｐの上面との間の距離（高さ）Ｌｐ０（図３参照）よりも基板面に接近している位置Ｄ（ｎ＋１）で測定される静電容量Ｃ（ｎ＋１）、および位置Ｄ（ｎ＋２）で測定される静電容量Ｃ（ｎ＋２）が徐々に大きな値となる。

一方、回路基板Ｂに回路部品Ｐが実装されているときには、図５に示すように、プローブピン３ａが回路部品Ｐの上面に接触するまでは、回路部品Ｐが実装されていないときと同様にしてプローブピン３ａの先端部から回路基板Ｂの基板面までの距離が短くなるほど（移動開始からの経過時間が長くなるほど）、測定部６によって測定される静電容量Ｃが大きな値となる。これに対して、プローブピン３ａの先端部が回路部品Ｐの上面に接触した後では、保持部３ｂに対してプローブピン３ａがスライドさせられて保持部３ｂのみが回路基板Ｂの基板面に向けて移動させられる。この際には、プローブピン３ａの先端部と回路基板Ｂの基板面との距離（すなわち、プローブピン３ａと電極２ｂとの距離）が一定に維持される。このため、プローブピン３ａが回路部品Ｐに接触した後の位置Ｄ（ｎ＋１）で測定される静電容量Ｃ（ｎ＋１）と、位置Ｄ（ｎ＋２）で測定される静電容量Ｃ（ｎ＋２）と、位置Ｄ（ｎ＋３）で測定される静電容量Ｃ（ｎ＋３）とが同等の値（一定値またはほぼ一定値）となる。

この場合、回路部品Ｐが端子浮き状態で実装されたときや、回路部品Ｐとは種類が異なる回路部品が実装されたときなど（以下の説明では、端子浮き状態で実装された回路部品Ｐおよび種類が異なる回路部品を共に回路部品Ｐｘともいう）には、図３に破線で示すように、回路基板Ｂの基板面から回路部品Ｐｘの上面までの距離Ｌｐ１が良品の回路基板Ｂにおける対応する距離Ｌｐ０よりも長くなる（回路部品Ｐｘの上面が基板面から一層離間した位置となる）。この状態では、図５に示すように、プローブピン３ａが回路部品Ｐｘの上面に接触するまでは、回路部品Ｐが正常に実装されているときと同様にしてプローブピン３ａの先端部から回路基板Ｂの基板面までの距離が短くなるほど（保持部３ｂを基板面に接近させるほど）、測定部６によって測定される静電容量Ｃが大きな値となる。また、同図に破線で示すように、プローブピン３ａの先端部が回路部品Ｐｘの上面に接触した後では、プローブピン３ａの先端部と回路基板Ｂの基板面との距離（すなわち、プローブピン３ａと電極２ｂとの距離）が一定に維持される。この際に、回路部品Ｐが正常に実装されているときと比較して、プローブピン３ａの先端部が基板面から離間した位置において回路部品Ｐｘの上面に接触するため、プローブピン３ａが回路部品Ｐｘに接触した後に測定される静電容量Ｃｎｘは、回路部品Ｐが正常に実装されている状態で測定される静電容量Ｃ（ｎ＋１）よりも小さな値となる。また、プローブ３の移動開始から同等の値の測定値が測定されるまでの経過時間は、回路部品Ｐが正常に実装されているときよりも短時間となる。

上記したように、回路部品Ｐの実装有無、および回路部品Ｐの実装高の相違（異なる種類の回路部品Ｐｘの実装や、端子浮き状態での実装等）などの実装良否によって位置Ｄ０から位置Ｄ（ｎ＋３）までに測定される静電容量Ｃ０〜Ｃ（ｎ＋３）の値が相違する。したがって、プローブ３を移動させている状態において測定値（静電容量）が同等の値となったときのプローブピン３ａの先端部から回路基板Ｂの基板面までの距離、およびプローブ３の移動開始時点から測定値が同等の値となった時点までの時間の少なくとも一方と、対応する基準値（良品基板から吸収した基準データ：この場合、基準となる時間についての値）とを比較することにより、回路部品Ｐが正常に実装されているか否か（実装良否）を判別することができる。また、測定部６によって測定される静電容量が同等の値となるまでの経過時間に基づいて、プローブピン３ａが回路部品Ｐ（または回路部品Ｐｘ）の上面に接触した位置を特定することができるため、異なる種類（異なる実装高）の回路部品Ｐｘの実装や、端子浮きなどの異常状態での実装を検出することができる。

次いで、回路基板検査装置１による回路基板Ｂの検査方法について、図面を参照して説明する。

まず、回路部品Ｐを実装した面（基板面）を表面側（上向き）にして回路基板Ｂを電極部２における絶縁フィルム２ａの上に載置する。次に、制御部７が、実装良否検査処理（以下、検査処理ともいう）を開始する。この検査処理では、制御部７は、例えば移動機構５ａを制御することにより、検査すべき回路部品Ｐが実装されているべき検査位置（測定ポイント）に対して垂直方向に離間した位置に規定されている位置Ｄ０（この例では、測定ポイントの上方）にプローブ３を移動させる。この場合、図３に示すように、位置Ｄ０は、本発明における第１の位置に相当し、回路部品Ｐの上面と回路基板Ｂの基板面との間の距離Ｌｐ０よりも基板面から十分に離間している位置に規定されている。なお、この位置Ｄ０については、回路基板Ｂを横向き状態で検査する際には、測定ポイントから横方向に離間した位置に規定される。

次に、制御部７は、ＲＡＭ８に記憶されている検査用データに従って移動機構５ａを制御することにより、プローブ３の保持部３ｂを位置Ｄ（ｎ＋３）に向けて下降させつつ、測定部６を制御してプローブピン３ａの先端部と電極２ｂとの間の静電容量Ｃを所定時間間隔で間欠的に測定させる。この際に、制御部７は、測定部６による静電容量Ｃの測定の都度、移動機構５ａを制御してプローブ３の移動を停止させる。この場合、位置Ｄ（ｎ＋３）は、本発明における第２の位置に相当し、上記の距離Ｌｐ０（回路部品Ｐの実装高）よりも基板面に接近する位置に規定されている。したがって、測定ポイントに回路部品Ｐが存在していない状態では、保持部３ｂを下降させることでプローブピン３ａの先端部が位置Ｄ（ｎ＋３）まで到達する。このため、図４に示すように、プローブ３の移動を開始した時点ｔ０から、プローブピン３ａの先端部が位置Ｄ１，Ｄ２・・Ｄｎ，Ｄ（ｎ＋１），Ｄ（ｎ＋２），Ｄ（ｎ＋３）に到達した時点ｔ１，ｔ２・・ｔｎ，ｔ（ｎ＋１），ｔ（ｎ＋２），ｔ（ｎ＋３）で測定される静電容量Ｃ１，Ｃ２・・Ｃｎ，Ｃ（ｎ＋１），Ｃ（ｎ＋２），Ｃ（ｎ＋３）が徐々に大きな値となる。この際に、制御部７は、測定部６から順次出力される測定結果をその都度比較して（測定結果の異同に基づいて）、最後に測定された測定結果（この例では、静電容量Ｃ（ｎ＋３））が、その直前に測定された測定結果（この例では、静電容量Ｃ（ｎ＋２））と相違するときに（いずれの測定値も同等の値とはならなかったときに）、この検査位置に回路部品Ｐが実装されていないと判別する。

一方、回路部品Ｐが正常に実装されている状態では、保持部３ｂを下降させた際に、プローブピン３ａの先端部が回路部品Ｐの上面に接触して保持部３ｂに対して図２の矢印Ｚ２の向きにスライドさせられる（プローブ３が縮められる）。この結果、プローブピン３ａにおける先端部の基板面側への到達が妨げられる。したがって、プローブピン３ａの先端部が回路部品Ｐの上面に接触した後に測定部６によって測定される静電容量Ｃが前述したように同等の値（等しい値、または、ほぼ等しい値）となる。具体的には、図５に示すように、プローブ３の移動開始の時点ｔ０から、プローブピン３ａの先端部が回路部品Ｐの上面に接触する時点ｔｎまでの間に測定されるＣ１，Ｃ２・・Ｃｎは、回路部品Ｐが実装されていないときと同様にして、移動開始からの経過時間が長くなるほど徐々に大きな値となる。これに対して、プローブピン３ａの先端部が回路部品Ｐの上面に接触した後の時点ｔ（ｎ＋１），ｔ（ｎ＋２）で測定される静電容量Ｃ（ｎ＋１），Ｃ（ｎ＋２）は、同等の値（等しい値、または、ほぼ等しい値）となる。この際に、制御部７は、移動機構５ａを制御してプローブ３の移動を停止させると共に、一例として、プローブ３の移動開始から時点ｔ（ｎ＋１）までの経過時間と、検査用の基準値（基準時間）とを比較して、この検査位置に回路部品Ｐが正常に実装されていると判別する。

また、回路部品Ｐが正常に実装されていないとき（一例として、回路部品Ｐよりも実装高が高い回路部品Ｐｘが実装されているとき）には、回路部品Ｐが正常に実装されているときよりも、保持部３ｂを下降させた際にプローブピン３ａの先端部が回路部品Ｐｘの上面に短時間で接触する。したがって、図５に破線で示すように、例えば、プローブピン３ａの先端部が回路部品Ｐの上面に接触した後の時点ｔｎ，ｔ（ｎ＋１）で測定される静電容量Ｃｎ，Ｃ（ｎ＋１）が同等の値（等しい値、または、ほぼ等しい値）となる。この際に、制御部７は、移動機構５ａを制御してプローブ３の移動を停止させると共に、一例として、プローブ３の移動開始から時点ｔｎまでの経過時間と、検査用の基準値（基準時間）とを比較する。この際には、検査時における経過時間が基準値よりも短時間のため、制御部７は、回路部品Ｐとは相違する種類の回路部品が実装されているか、回路部品Ｐが端子浮き状態等の異常状態で実装されていると判別する。逆に、回路部品Ｐよりも実装高が低い回路部品Ｐｘが実装されているときには、回路部品Ｐが正常に実装されているときよりも、保持部３ｂを下降させた際にプローブピン３ａの先端部が回路部品Ｐｘの上面に接触するまでに長時間を要する。したがって、この際に、制御部７は、回路部品Ｐとは相違する種類の回路部品が実装されているなどの異常状態で実装されていると判別する。

この後、制御部７は、回路基板Ｂ上のその他の測定ポイントについても移動機構５ａを制御してプローブ３を移動させつつ測定部６に静電容量Ｃを測定させて測定値が同等の値となるか否かに基づいて、回路部品Ｐが実装されているか否かを判別し、測定値が同等の値となったときには、プローブ３の移動開始から同等となる値が測定されるまでの経過時間に基づく実装良否についての判別処理を実行する。また、すべての検査位置についての検査処理が完了した際には、制御部７は、それらの検査結果に基づいて回路基板Ｂの良否を判別する。これにより、検査処理が完了する。

このように、この回路基板検査装置１、および回路基板検査装置１による検査方法によれば、プローブピン３ａの先端部を位置Ｄ０から位置Ｄ（ｎ＋３）に向けて移動させつつ静電容量Ｃを間欠的に測定し、各静電容量を比較して静電容量が同等の値となったときに、同等の値となるまでの経過時間に基づいて、回路部品Ｐの実装良否を判別することにより、回路部品Ｐの実装高を検出するための機械的な接点が存在しないため、塵埃の付着や接点の摩耗に起因する誤測定を回避することができる。したがって、検査開始に先立って実行する検査用プローブの良否についての事前検査を不要にできるため、回路部品の実装良否を迅速に検査することができる。また、光センサを採用した検査装置と比較して簡易な構成で回路部品Ｐの実装良否を検査できるため、回路基板検査装置１の製造コストを十分に低減することができる。この場合、本発明における電気的パラメータとして基準電極と検査用プローブとの間の静電容量を測定して比較することにより、回路部品Ｐの実装良否を正確かつ容易に検査することができる。

また、この回路基板検査装置１、および回路基板検査装置１による検査方法によれば、プローブ３の移動開始時点から測定値が同等の値となった時点までの経過時間が基準値（基準時間）よりも長いときおよび短いときの少なくとも一方のときに、異なる種類の回路部品Ｐｘの実装、および端子浮き等の異常状態での回路部品Ｐの実装のいずれかを検査結果とすることにより、回路部品Ｐの実装有無のみならず、実装されている状態での各種の異常を検出することができる。さらに、この回路基板検査装置１、および回路基板検査装置１による検査方法によれば、測定部６によって測定される静電容量が同等の値となった時点で移動機構５ａを制御してプローブ３の移動を停止させることにより、プローブピン３ａの先端部が回路部品Ｐの上面や回路基板Ｂの基板面に接触した状態からのプローブ３のさらなる下降を回避することができるため、プローブピン３ａの先端部が回路部品Ｐの上面や回路基板Ｂの基板面に過度に強く押し付けられる事態を回避することができる結果、回路部品Ｐ、回路基板Ｂおよびプローブピン３ａの破損を回避することができる。

なお、本発明は、上記の方法および上記の構成に限定されない。例えば、本発明における電気的パラメータとして静電容量Ｃを測定して比較する例について説明したが、プローブ３および電極部２（電極２ｂ）を介して回路基板Ｂに検査用の信号としての測定用信号を出力して、出力した測定用信号の電圧値、出力した測定用信号の電流値、および、その電圧値と電流値とに基づいて算出したインピーダンスなどを電気的パラメータとして測定して比較する方法を採用することができる。また、測定用交流信号を出力して、出力した測定用交流信号の電圧についての位相とその回路基板Ｂおよび電極２ｂ間を流れる電流についての位相との間の位相差を電気的パラメータとして測定して比較する方法を採用することもできる。また、上記の回路基板検査装置１は本発明における基準電極としての電極部２を備えているが、本発明はこれに限定されず、電極部２に代えて回路基板Ｂのグランドパターンや電源パターン等を基準電極として使用して静電容量を測定することもできる。この場合、一例として、移動機構５ａ，５ｂを制御して、一方のプローブ３をグランドパターン等に接触させた状態において、他方のプローブ３を位置Ｄ（ｎ＋１），Ｄ（ｎ＋２）に順に位置させて静電容量Ｃ（ｎ＋１），Ｃ（ｎ＋２）を測定する。

さらに、上記の回路基板検査装置１では、位置Ｄ０（時点ｔ０）、位置Ｄ１（時点ｔ１）・・で静電容量Ｃを間欠的に測定しているが、本発明はこれに限定されず、位置Ｄ０（時点ｔ０）から位置Ｄ（ｎ＋３）（時点ｔ（ｎ＋３））の間において静電容量Ｃを連続的に測定して、その測定値を利用して回路部品Ｐの実装良否を検査することができる。また、上記の回路基板検査装置１では、プローブ３の移動開始時点（時点ｔ０）から測定値が同等の値となるまでの経過時間に基づいて回路部品Ｐの実装良否を検査しているが、本発明はこれに限定されず、測定値が同等の値となったときのプローブ３および基板面間の距離（高さ）に基づいて回路部品Ｐの実装良否を検査することもできる。

また、上記の回路基板検査装置１では、その先端が尖った針状のプローブピン３ａを有するプローブ３を使用しているが、本発明における電気計測用プローブの構成はこれに限定されない。例えば、図６に示す電気計測用プローブ１３のように、その先端部が平らな柱状のプローブピン１３ａを保持部３ｂに対して矢印Ｚ１，Ｚ２の向きにスライド可能に配設して構成することができる。この構成によれば、電気計測用プローブ１３において基準電極と対向する部位の面積が広いため、静電容量等の電気的パラメータを安定して正確に測定することができる。この場合、プローブ３，１３においてプローブピン３ａ，１３ａを付勢する手段は、コイルスプリングに限定されず、例えば、保持部３ｂに対するプローブピン３ａ，１３ａのスライドに伴って密閉空間内の気体が圧縮される、いわゆるエアクッション構造を採用することもできる。また、図７に示す電気計測用プローブ２３のように、全体として板ばね状に形成して、先端部２３ａおよび基端部２３ｂ間が弾性変形することによって先端部２３ａが基端部２３ｂに対して相対的に上動する構成を採用することができる。この構成によれば、機械的な可動部分が存在しないため、可動部分の摩耗等に起因する誤測定を招くことなく、静電容量等の電気的パラメータを一層正確に測定することができる。

本発明の実施の形態に係る回路基板検査装置１の構成を示すブロック図である。 プローブ３の構成を示す側面図である。 回路基板Ｂ（回路部品Ｐ，Ｐｘ）とプローブピン３ａとの位置関係を示す側面図である。 回路部品Ｐが実装されていない状態におけるプローブ３の移動時間と静電容量Ｃとの関係を示す特性図である。 回路部品Ｐ（または回路部品Ｐｘ）が実装されている状態におけるプローブ３の移動時間と静電容量Ｃとの関係を示す特性図である。 プローブ１３の構成を示す側面図である。 プローブ２３の構成を示す側面図である。

符号の説明

１ 回路基板検査装置
２ 電極部
２ａ 絶縁フィルム
２ｂ 電極
３，１３，２３ 電気計測用プローブ
３ａ，１３ａ プローブピン
３ｂ 保持部
４ プローブ固定具
５ａ，５ｂ プローブ移動機構
６ 測定部
７ 制御部
２３ａ 先端部
２３ｂ 基端部
Ｂ 回路基板
Ｃ 静電容量
Ｄ０，Ｄ１・・Ｄ（ｎ＋３） 位置
Ｌｐ０，Ｌｐ１ 距離
Ｐ 回路部品

Claims (8)

1. 回路基板上における検査対象の回路部品が実装されているべき実装位置において当該回路基板の基板面から当該回路部品の上面までの距離よりも当該基板面から離間している第１の位置と当該実装位置において当該距離よりも当該基板面に接近している第２の位置との間を先端部が移動するようにばね式の電気計測用プローブを移動させ、前記両位置間での前記電気計測用プローブと基準電極との間についての電気的パラメータを間欠的または連続的に測定し、当該電気計測用プローブを移動させている状態において前記測定した測定値が一定値またはほぼ一定値となったときの前記電気計測用プローブから前記基板面までの距離と、前記電気計測用プローブの移動開始時点から当該電気計測用プローブが移動している状態において前記測定値が一定値またはほぼ一定値となった時点までの時間との少なくとも一方に基づいて前記回路部品の実装良否を検査する部品実装検査方法。
2. 前記移動開始時点から前記測定値が一定値またはほぼ一定値となった時点までの前記時間が予め規定されている基準時間よりも長いときおよび短いときの少なくとも一方のときに、異なる種類の回路部品の前記回路部品としての実装、および前記回路部品の異常状態での実装のいずれかを検査結果とする請求項１記載の部品実装検査方法。
3. 前記電気計測用プローブと前記基準電極との間の静電容量を前記電気的パラメータとして測定する請求項１または２記載の部品実装検査方法。
4. 前記測定値が一定値またはほぼ一定値となった時点で前記電気計測用プローブの前記基板面に向けての移動を停止させる請求項１から３のいずれかに記載の部品実装検査方法。
5. ばね式の電気計測用プローブと、当該電気計測用プローブを移動させるプローブ移動機構と、前記電気計測用プローブおよび基準電極の間についての電気的パラメータを測定する測定部と、前記プローブ移動機構を制御すると共に前記電気的パラメータの測定値に基づいて前記回路部品の実装良否を検査する制御部とを備え、
   前記制御部は、回路基板上における検査対象の前記回路部品が実装されているべき実装位置において当該回路基板の基板面から当該回路部品の上面までの距離よりも当該基板面から離間している第１の位置と当該実装位置において当該距離よりも当該基板面に接近している第２の位置との間を先端部が移動するように前記プローブ移動機構を制御して前記電気計測用プローブを移動させると共に、前記両位置間での前記電気計測用プローブと基準電極との間についての前記電気的パラメータを前記測定部に対して間欠的または連続的に測定させ、当該電気計測用プローブを移動させている状態において前記測定値が一定値またはほぼ一定値となったときの前記電気計測用プローブから前記基板面までの距離と、前記移動開始時点から当該電気計測用プローブが移動している状態において前記測定値が一定値またはほぼ一定値となった時点までの時間との少なくとも一方に基づいて前記回路部品の実装良否を検査する回路基板検査装置。
6. 前記制御部は、前記移動開始時点から前記測定値が一定値またはほぼ一定値となった時点までの前記時間が予め規定されている基準時間よりも長いときおよび短いときに、異なる種類の回路部品の前記回路部品としての実装、および前記回路部品の異常状態での実装のいずれかを検査結果とする請求項５記載の回路基板検査装置。
7. 前記測定部は、前記電気計測用プローブと前記基準電極との間の静電容量を前記電気的パラメータとして測定する請求項５または６記載の回路基板検査装置。
8. 前記制御部は、前記測定値が一定値またはほぼ一定値となった時点で、前記プローブ移動機構を制御して前記電気計測用プローブの前記基板面に向けての移動を停止させる請求項５から７のいずれかに記載の回路基板検査装置。

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