JP4387035B2 - コンタクトプローブおよび回路基板検査装置 - Google Patents

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接触させて所定の電気的検査を実行するためのコンタクトプローブ、およびそのコンタクトプローブを用い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】
この種のコンタクトプローブを用い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として、図５に示す回路基板検査装置３１が従来から知られている。この回路基板検査装置３１は、プローブ固定具２ａ，２ａを介して固定されたコンタクトプローブを検査対象の回路基板Ｐに接触させるプローブ移動機構２，２と、プローブ移動機構２，２の動作制御やコンタクトプローブを用いての電気的検査を実行する制御部３３と、制御部３３の演算結果や検査用基準データなどを記憶するＲＡＭ４と、制御部３３の動作プログラムを記憶するＲＯＭ３５とを備えている。この場合、プローブ固定具２ａは、その一端がプローブ移動機構２に固定されると共に、その他端にコンタクトプローブが固定され、コンタクトプローブを回路基板Ｐに押圧した際に弾性変形して、コンタクトプローブ１１を回路基板Ｐ側に付勢する。
【０００３】
一方、この種の回路基板検査装置３１では、図７に示すコンタクトプローブ４１，５１が従来から用いられている。コンタクトプローブ４１，５１は、ブレード型のコンタクトプローブであって、薄手の金属板で形成されている。この場合、同図（ａ）に示すように、コンタクトプローブ４１は、図外の上端部がプローブ固定具２ａに固定可能に形成されると共に、下端部４３には、回路基板Ｐに接触させられる刃部４４が形成されている。このコンタクトプローブ４１は、プローブ固定具２ａを介してプローブ移動機構２に取り付けられた状態において、その刃部４４の刃先４４ａと、検査対象の回路基板Ｐにおける表面Ｐａとのなす傾斜角度θ１１が、例えば１５度となるように形成されている。また、同図（ｂ）に示すように、コンタクトプローブ５１は、図外の上端部がプローブ固定具２ａに固定可能に形成されると共に、下端部５３には、回路基板Ｐに接触可能な刃部５５が形成されている。このコンタクトプローブ５１は、その刃部５５の刃先５５ａの傾斜角度θ１２が、例えば４５度となるように形成されている。
【０００４】
検査対象の回路基板Ｐは、図６に示すように、ガラスエポキシ系の基材２１に、例えば、直径０．５ｍｍのスルーホール２２や、直径２ｍｍのスルーホール２３が形成されている。また、回路基板Ｐには、スルーホール２２，２３のランド２２ａ，２３ａが露出するように、レジスト２４，２４が表面Ｐａおよび裏面Ｐｂに塗布されている。
【０００５】
この回路基板検査装置３１では、回路基板Ｐの種類に応じてコンタクトプローブ４１，５１のいずれかを選択して使用する。例えば、スルーホール２３のような比較的大径のスルーホールが数多く形成されている回路基板Ｐに対する検査時には、コンタクトプローブ４１を使用する。この際には、一方のプローブ移動機構２が、制御部３３の制御下で、一方のコンタクトプローブ４１を移動させ、下端部４３の先端４３ａをスルーホール２３のほぼ中心の真上に配置する。次いで、プローブ移動機構２が、コンタクトプローブ４１を回路基板Ｐに向けて下動させることにより、図８に示すように、刃部４４の刃先４４ａをランド２３ａに接触させ、さらに下方に付勢することにより、コンタクトプローブ４１をランド２３ａに確実に接触させる。同時に、他方のプローブ移動機構２が他方のコンタクトプローブ４１を同様にして他のランドに接触させる。次いで、制御部３３が、両コンタクトプローブ４１，４１を介して入出力した検査用信号に基づいて抵抗値を測定し、その抵抗値とＲＡＭ４から読み出した検査用基準データとに基づいて両ランド間の導通検査および絶縁検査を実行する。これにより、回路基板Ｐの良否が判別される。
【０００６】
これに対して、スルーホール２２のような比較的小径のスルーホールが数多く形成されている回路基板Ｐについては、コンタクトプローブ５１を使用する。この際には、プローブ移動機構２が、制御部３３の制御下で、コンタクトプローブ５１を回路基板Ｐに向けて下動させることにより、図９に示すように、刃部５５の刃先５５ａをランド２２ａに接触させ、さらに下方に付勢することにより、コンタクトプローブ５１をランド２２ａに確実に接触させる。
【０００７】
一方、プローブ固定具２ａを介してプローブ移動機構２に固定可能に形成され、かつコンタクトプローブ４１，５１とは異なる刃部を備えたコンタクトプローブとして、図１０に示すコンタクトプローブ６１も考案されている。このコンタクトプローブ６１では、回路基板Ｐに接触可能な刃先６４ａ，６５ａをそれぞれ有する刃部６４，６５が下端部６３に形成されている。この場合、各刃先６４ａ，６５ａは、回路基板Ｐの表面Ｐａとほぼ平行になるようにそれぞれ形成されている。このコンタクトプローブ６１によるプロービングの際には、プローブ移動機構２，２が、制御部３３の制御下で、コンタクトプローブ６１，６１を例えばスルーホール２２の上方に移動させる。次に、プローブ移動機構２が、コンタクトプローブ６１を回路基板Ｐに向けて下動させ、さらに下方に付勢することにより、図１１（ａ）に示すように、コンタクトプローブ６１をランド２２ａに確実に接触させる。また、スルーホール２３に対するプロービングの際には、同図（ｂ）に示すように、プローブ移動機構２が、ランド２３ａに刃部６４を接触させ、さらに下方に付勢することにより、コンタクトプローブ６１をランド２３ａに確実に接触させる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来のコンタクトプローブ４１，５１，６１および回路基板検査装置３１には、以下の問題点がある。すなわち、図１２に示すように、回路基板Ｐの製造時において、レジスト２４の位置ずれに起因して、ランド２２ａの一部がレジスト２４によって覆い隠されてしまうことがある。このような場合には、従来のコンタクトプローブ４１では、刃部４４の刃先４４ａをスルーホール２２のランド２２ａに接触させる際に、刃先４４ａがランド２２ａに接触するよりも先にレジスト２４に接触することがある。このため、従来のコンタクトプローブ４１には、回路基板Ｐの製造誤差に起因して接触不良が生じるおそれがあるという問題点が存在する。
【０００９】
一方、従来のコンタクトプローブ５１では、プロービング時において、図１３に示すように、刃部５５の刃先５５ａをランド２３ａに接触させた際に、刃先５５ａの傾斜角度が大きいため、破線で示すコンタクトプローブ４１と比較して、その先端５３ａがコンタクトプローブ４１の先端４３ａよりも距離Ｌ１１分だけ下方に位置する。したがって、刃先５５ａのランド２３ａ側への付勢力を一定に維持するためには、その距離Ｌ１１分だけ余分にコンタクトプローブ５１を下動させる必要がある。このため、従来のコンタクトプローブ５１には、数多くのスルーホール２３が形成された回路基板Ｐを検査する際に、距離Ｌ１１分の上下動に要する時間だけ検査時間が長時間化するという問題点がある。
【００１０】
さらに、従来のコンタクトプローブ６１では、図１１に示すように、大径のスルーホールについては刃部６４の刃先６４ａを接触させ、小径のスルーホールについては、刃部６５の刃先６５ａを接触させることにより、検査時間のそれ程の長時間化を招くことなく、接触不良の回避が可能となっている。しかし、コンタクトプローブ４１，５１では、その刃先４４ａ，５５ａがランド２２ａ，２３ａの角部に点的接触しているのに対し、コンタクトプローブ６１では、その刃先６４ａ，６５ａがランド２２ａ，２３ａの表面に線的に接触する。このため、コンタクトプローブ６１には、ランド２２ａ，２３ａの表面に線状の大きな接触痕が形成されてしまうという問題点がある。また、プロービング位置をスルーホールの径に応じて変更する必要があるため、ＣＡＤデータをプロービング用位置決めデータにそのまま用いることができない結果、プロービング用位置決めデータの作成作業が煩雑であるという問題点も存在する。
【００１１】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、プロービング時の接触痕を可能な限り小さくしつつ、検査時間の短縮化、および刃先の確実な接触を図り得るコンタクトプローブ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。
【００１２】
【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記載のコンタクトプローブは、検査対象の回路基板に接触可能な刃部が下端部に形成されたブレード形のコンタクトプローブにおいて、刃部は、プロービング時に基板面に対して所定の傾斜角度で接触する刃先を有する第１の刃部と、第１の刃部における刃先の最下端部に連なって下向きに形成されると共に基板面に対して所定の傾斜角度よりも大きい傾斜角度で接触する刃先を有する第２の刃部とを少なくとも備え、第２の刃部の先端部を接触対象スルーホールの中心に向けてプロービングしたときに、両刃部のいずれかが接触対象スルーホールのランドに接触するように構成されていることを特徴とする。この場合、本発明における刃部は、第１の刃部〜第Ｎ（Ｎは自然数）の刃部を備えて構成することもできる。その場合には、基板面に非接触で対向した状態において、その基板面に接近する刃部ほど基板面に対する傾斜角度が大きくなるように形成される。ただし、その傾斜角度の最大角度が、基板面に対して９０度、つまり基板面に対して垂直であることが好ましい。また、Ｎの値をより大きくすることで、刃部を円弧状に構成することもできる。
【００１３】
請求項２記載のコンタクトプローブは、請求項１記載のコンタクトプローブにおいて、第１の刃部は、その刃先の傾斜角度が５度以上２５度以下の角度範囲内で形成され、第２の刃部は、その刃先の傾斜角度が２５度以上６５度以下の範囲内で形成されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項３記載のコンタクトプローブは、請求項１または２記載のコンタクトプローブにおいて、第２の刃部は、基板面に沿った方向の側面視における幅が０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の範囲内で形成されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項４記載の回路基板検査装置は、請求項１から３のいずれかに記載のコンタクトプローブと、コンタクトプローブを移動させて回路基板に接触させるプローブ移動機構と、コンタクトプローブにおける第２の刃部の先端部が回路基板における接触対象スルーホールの中心部分に位置するようにプローブ移動機構を制御する制御部とを備えていることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明に係るコンタクトプローブを備えた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。なお、従来の回路基板検査装置３１と同一の構成要素、および検査対象の回路基板Ｐについては、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
【００１７】
最初に、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。
【００１８】
図５に示すように、回路基板検査装置１は、プローブ移動機構２，２、プローブ固定具２ａ，２ａ、コンタクトプローブ１１，１１、制御部３、ＲＡＭ４およびＲＯＭ５を備えている。コンタクトプローブ１１は、全体が薄手の金属板で形成され、図１に示すように、上端部１２および下端部１３に孔が形成されて軽量化が図られている。また、下端部１３には、本発明における第１の刃部に相当する刃部１４と、本発明における第２の刃部に相当する刃部１５とが形成されている。この場合、刃部１４の刃先１４ａは、図２に示すように、プローブ移動機構２にコンタクトプローブ１１を取り付けた状態において、検査位置に載置した回路基板Ｐの表面Ｐａに対する傾斜角度θ１が例えば１５度となるように形成されている。
【００１９】
一方、刃部１５の刃先１５ａは、刃先１４ａの最下端部に連なって形成されている。この場合、刃先１５ａは、回路基板Ｐの表面Ｐａに対する傾斜角度θ２が、例えば４５度であって、刃先１４ａの傾斜角度θ１よりも大きくなるように形成されている。また、刃部１５は、回路基板Ｐの表面Ｐａに沿った方向の横幅Ｗおよび高さＨが、それぞれ０．３ｍｍ程度に形成されている。したがって、例えば直径０．５ｍｍ程度の小径のスルーホールにプロービングする際には、その横幅Ｗがそのスルーホールの半径よりもやや幅広に形成されているため、スルーホールの中心に向けてプロービングすることにより、刃先１５ａがスルーホールに確実に接触する。また、大径のスルーホールにプロービングする際には、そのスルーホールの中心に向けてプロービングすることにより、刃先１４ａが確実に接触する。
【００２０】
制御部３は、プローブ移動機構２，２の動作制御やコンタクトプローブ１１，１１を用いての電気的検査を実行する。ＲＡＭ４は、制御部３の演算結果を一時的に記憶すると共に、プロービングの際の位置決めデータや良品基板から吸収した検査用基準データなどを記憶する。なお、位置決めデータについては、ＣＡＤデータの孔位置決めデータがほぼそのまま用いられている。ＲＯＭ５は、制御部３の動作プログラムを記憶する。
【００２１】
次に、回路基板検査装置１による回路基板Ｐの検査方法について、各図を参照して説明する。
【００２２】
まず、スルーホール２２にプロービングする際には、制御部３は、ＲＡＭ４から読み出した位置決めデータに基づいてプローブ移動機構２の駆動を制御することにより、コンタクトプローブ１１の先端１３ａがスルーホール２２のほぼ中心の真上に位置するようにコンタクトプローブ１１を移動させる。次に、プローブ移動機構２が、コンタクトプローブ１１を回路基板Ｐに向けて下動させて、図３に示すように、刃部１５の刃先１５ａをランド２２ａに接触させる。この場合、コンタクトプローブ１１では、その刃先１５ａが、刃先１４ａよりも大きな傾斜角度で形成され、しかも刃先１４ａの最下端部に連なっている。したがって、同図に示すように、位置ずれしたレジスト２４によってランド２２ａの一部が覆い隠されている場合であっても、刃先１４ａがレジスト２４に接触するよりも先に、刃先１５ａがランド２２ａに確実に接触する。
【００２３】
次いで、プローブ移動機構２が、コンタクトプローブ１１をさらに下方に付勢することにより、コンタクトプローブ１１がランド２２ａに確実に接触する。同様にして、他のコンタクトプローブ１１を他のランドに接触させた状態で、制御部３が、両コンタクトプローブ１１，１１を介して入出力した検査用信号に基づいて抵抗値を測定し、その測定値とＲＡＭ４から読み出した検査用基準データとに基づいて両ランド間の導通検査および絶縁検査を実行する。これにより、回路基板Ｐの良否が判別される。
【００２４】
一方、スルーホール２３にプロービングする際には、制御部３は、ＲＡＭ４から読み出した位置決めデータに基づいてプローブ移動機構２の駆動を制御することにより、コンタクトプローブ１１の先端１３ａがスルーホール２３のほぼ中心の真上に位置するようにコンタクトプローブ１１を移動させる。次に、プローブ移動機構２が、コンタクトプローブ１１を回路基板Ｐに向けて下動させて、図４に示すように、刃部１４の刃先１４ａをランド２３ａに接触させる。この場合、刃先１５ａをランド２２ａに接触させたときの下動量と、刃先１４ａをランド２３ａに接触させたときの下動量との差が、従来のコンタクトプローブ５１における下動量Ｌ１１よりも十分に短い距離Ｌ１分だけとなる。したがって、コンタクトプローブ１１の上下動に要する時間が短縮される結果、検査時間も十分に短縮される。次いで、プローブ移動機構２が、コンタクトプローブ１１をさらに下方に付勢することにより、プローブ固定具２ａが十分に弾性変形し、これにより、刃先１４ａがランド２３ａに確実に接触する。
【００２５】
このように、この回路基板検査装置１によれば、傾斜角度θ１，θ２が互いに異なる２つの刃部１４，１５を有するコンタクトプローブ１１の先端１３ａをスルーホールの中心を目がけてプロービングするだけで、レジスト２４に接触させることなく、小径のスルーホール２２に対しては、刃先１５ａを接触させることができ、大径のスルーホール２３に対しては、刃先１４ａを接触させることができる。したがって、大小様々な直径のスルーホールにコンタクトプローブ１１を確実にプロービングすることができる。また、このコンタクトプローブ１１によれば、径が大きいスルーホール２３にプロービングする際にも、上下動の際のストロークがそれ程長くならないため、従来のコンタクトプローブ５１と比較して、その上下動に要する時間を短縮することができ、これにより、回路基板Ｐについての検査時間を短縮することができる。
【００２６】
さらに、このコンタクトプローブ１１では、例えば、スルーホールの中心から偏心した位置にプロービングした場合であっても、刃先１４ａ，１５ａのいずれかがランドに必ず接触する。このため、プロービングの位置決め誤差が生じているときや、スルーホールの形成位置に製造誤差が生じているときであっても、コンタクトプローブ１１を確実にプロービングさせることができる。また、このコンタクトプローブ１１では、刃先１５ａ，１４ａをランド２２ａ，２３ａの角部に点的接触させているため、その接触痕を極力小さくすることができる。
【００２７】
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、刃先１４ａ，１５ａの傾斜角度θ１，θ２、並びに刃部１５の横幅Ｗおよび高さＨは、本発明の実施の形態で示した数値に限定されず、適宜変更が可能である。この場合、望ましくは、第１の刃部における刃先の傾斜角度を５度以上２５度以下の角度範囲内で形成すると共に、第２の刃部における刃先の傾斜角度を２５度以上６５度以下の角度範内に規定することにより、レジストに接触させることなく、各種径のスルーホールに対して両刃部のいずれかの刃先を確実にプロービングさせることができる。また、刃部を第１の刃部〜第Ｎの刃部で形成し、かつ第Ｍ（ＭはＮ以下の自然数）の刃部の傾斜角度を第（Ｍ−１）の刃部の傾斜角度よりも大きく形成した場合、スルーホールの径の大小を問わず、そのスルーホールに第Ｍの刃部を点的かつ確実にプロービングさせることができると共に、径が異なるスルーホールに対するコンタクトプローブのストローク量の差を小さくすることができる。さらに、Ｎの値を無限大に近づけることで、刃部の形状を円弧状に形成することもでき、この場合にも、刃部のいずれかの箇所をスルーホールに確実に接触させることができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように、本発明におけるコンタクトプローブによれば、傾斜角度が異なる第１および第２の刃部を備えたことにより、大小様々な径のスルーホールに対して第１および第２の刃部のいずれかを確実に接触させることができる。また、スルーホールの径が異なってもコンタクトプローブのストローク量の差が小さいため、プロービング時のコンタクトプローブに対する付勢力をほぼ均一にすることができる結果、接触不良の発生を防止することができる。同時に、大径のスルーホールに対してプロービングする際の上下動に要する時間を短縮でき、これにより、回路基板全体についての検査時間を短縮することができる。さらに、このコンタクトプローブによれば、刃先をランドの角部に点的接触させているため、その接触痕を極力小さくすることができる。
【００２９】
また、請求項２記載のコンタクトプローブによれば、第１の刃部における刃先の傾斜角度を５度以上２５度以下の角度範囲内に規定し、第２の刃部における刃先の傾斜角度を２５度以上６５度以下の範囲内で規定したことにより、各種径のスルーホールに対してコンタクトプローブを確実に接触させることができると共に、そのストローク量の差を小さくすることができる。
【００３０】
さらに、請求項３記載のコンタクトプローブによれば、側面視における幅を０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の範囲内で第２の刃部を形成したことにより、多用される０．５ｍｍ〜０．６ｍｍ程度のスルーホールに確実に接触させることができる。
【００３１】
また、本発明における回路基板検査装置によれば、制御部がコンタクトプローブにおける第２の刃部の先端部を接触対象スルーホールの中心部分にプロービングすることにより、大小様々なスルーホールに対して第１および第２の刃部のいずれかを確実に接触させることができ、これにより、接触不良に起因する誤判別を防止することができる。また、本発明におけるコンタクトプローブを用いることにより、大径のスルーホールが数多く形成されている回路基板については、プロービング時の上下動に要する時間を短縮することができ、これにより、回路基板全体としての検査時間を短縮することができる。さらに、ＣＡＤデータをプロービング用位置決めデータにそのまま用いることができる結果、プロービング用位置決めデータの作成作業が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るコンタクトプローブ１１の側面図である。
【図２】コンタクトプローブ１１の刃部１４，１５の形状を説明するための説明図である。
【図３】コンタクトプローブ１１における刃部１４の刃先１４ａをランド２２ａに接触させた状態の側面図である。
【図４】コンタクトプローブ１１における刃部１５の刃先１５ａをランド２３ａに接触させた状態の側面図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る回路基板検査装置１、および従来の回路基板検査装置３１の構成を示すブロック図である。
【図６】検査対象の一例である回路基板Ｐの断面図である。
【図７】（ａ）は従来のコンタクトプローブ４１の側面図、（ｂ）は従来のコンタクトプローブ５１の側面図である。
【図８】コンタクトプローブ４１における刃部４４の刃先４４ａをランド２３ａに接触させた状態の側面図である。
【図９】コンタクトプローブ５１における刃部５５の刃先５５ａをランド２２ａに接触させた状態の側面図である。
【図１０】従来のコンタクトプローブ６１の側面図である。
【図１１】（ａ）はコンタクトプローブ６１の刃部６５をランド２２ａに接触させた状態の側面図、（ｂ）は刃部６４をランド２３ａに接触させた状態の側面図である。
【図１２】スルーホール２２に対するプロービング時のコンタクトプローブ４１の側面図である。
【図１３】スルーホール２３に対するプロービング時のコンタクトプローブ５１の側面図である。
【符号の説明】
１ 回路基板検査装置
２ プローブ移動機構
３ 制御部
１１ コンタクトプローブ
１３ 下端部
１３ａ 先端
１４，１５ 刃部
１４ａ，１５ａ 刃先
２２，２３ スルーホール
Ｈ 高さ
Ｐ 回路基板
Ｐａ 表面
Ｗ 横幅
θ１，θ２ 傾斜角度

Claims (4)

1. 検査対象の回路基板に接触可能な刃部が下端部に形成されたブレード形のコンタクトプローブにおいて、
   前記刃部は、プロービング時に基板面に対して所定の傾斜角度で接触する刃先を有する第１の刃部と、当該第１の刃部における刃先の最下端部に連なって下向きに形成されると共に前記基板面に対して前記所定の傾斜角度よりも大きい傾斜角度で接触する刃先を有する第２の刃部とを少なくとも備え、前記第２の刃部の先端部を接触対象スルーホールの中心に向けてプロービングしたときに、当該両刃部のいずれかが当該接触対象スルーホールのランドに接触するように構成されていることを特徴とするコンタクトプローブ。
2. 前記第１の刃部は、その刃先の前記傾斜角度が５度以上２５度以下の角度範囲内で形成され、前記第２の刃部は、その刃先の前記傾斜角度が２５度以上６５度以下の範囲内で形成されていることを特徴とする請求項１記載のコンタクトプローブ。
3. 前記第２の刃部は、前記基板面に沿った方向の側面視における幅が０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の範囲内で形成されていることを特徴とする請求項１または２記載のコンタクトプローブ。
4. 請求項１から３のいずれかに記載のコンタクトプローブと、当該コンタクトプローブを移動させて前記回路基板に接触させるプローブ移動機構と、前記コンタクトプローブにおける前記第２の刃部の前記先端部が前記回路基板における前記接触対象スルーホールの中心部分に位置するように前記プローブ移動機構を制御する制御部とを備えていることを特徴とする回路基板検査装置。

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