JP4588941B2 - 抵抗測定装置および回路基板検査装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、スルーホールを介して接続された第1および第2のランド間の抵抗値を四端子法に従って測定する抵抗測定装置、および四端子法によって測定された抵抗値に基づいて検査対象の回路基板についての電気的検査を行う回路基板検査装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
四端子法による抵抗値測定を可能に構成された装置として、図4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、接触子E1,E2を有し図外の移動機構に取り付けられたプローブ52と、接触子E1,E2を有するプローブ16a〜16c・・(以下、区別しないときには「プローブ16」ともいう)がベース部15に植設されたプローブユニット3と、プローブ52の接触子E1およびプローブ16の接触子E1を介して検査用の直流定電流を供給する定電流源4と、プローブ52の接触子E2およびプローブ16の接触子E2間の電圧を測定する電圧計5と、いずれかのプローブ16における接触子E1に定電流源4を切替え接続するスイッチSW1およびいずれかのプローブ16における接触子E2に電圧計5を切替え接続するスイッチSW2を有するスキャナ部56と、定電流源4の駆動制御やスキャナ部56の切替え制御および四端子法による抵抗値の測定などを実行する制御部57とを備えている。この場合、プローブ52,16は、その接触子E1,E2が、絶縁体Iを介して互いに絶縁されると共に、接触子E1,E2の先端部同士が、互いに接触せず、かつ至近距離に並設されて構成されている。また、プローブ52は、その接触子E1が定電流源4の一方の出力部に常時接続されると共に、その接触子E2が電圧計5の一方の入力部に常時接続されている。
【0003】
一方、回路基板検査装置51の検査対象としてのパッケージ基板Pは、例えば半導体素子をプリント基板に実装するためのピッチ変換用基板であって、図3に示すように、その表面Paに狭いピッチで形成された複数のランド21a〜21c・・(以下、区別しないときには「ランド21」ともいう)と、その裏面Pbにランド21よりも広いピッチで形成された複数のランド22a〜22c・・(以下、区別しないときには「ランド22」ともいう)とがスルーホール23a〜23c・・(以下、区別しないときには「スルーホール23」ともいう)を介して互いに接続されている。なお、同図および図4では、ランド21a〜21c、ランド22a〜22cおよびスルーホール23a〜23c以外のランドおよびスルーホールの図示を省略する。
【0004】
この回路基板検査装置51を用いたパッケージ基板Pの電気的検査に際しては、図4に示すように、まず、制御部57が、図外の移動機構を駆動制御してプローブ52の接触子E1,E2をパッケージ基板Pの例えばランド21aに接触させる。なお、パッケージ基板Pは、図外の保持機構によって保持されている。次に、制御部57は、プローブユニット3を上動させ、プローブ16a〜16c・・をランド22a〜22c・・にそれぞれ接触させる。次いで、制御部57は、スキャナ部56のスイッチSW1を切替え制御することにより、プローブ16aの接触子E1を定電流源4の他方の出力部に接続すると共に、スイッチSW2を切替え制御することにより、プローブ16aの接触子E2を電圧計5の他方の入力部に接続する。続いて、定電流源4が、制御部57の制御下でプローブ52,16aの各接触子E1,E1を介してランド21a,22a間に直流定電流を供給し、電圧計5が、プローブ52,16aの各接触子E2,E2によって検出されたランド21a,22a間の電圧を測定する。次に、制御部57は、定電流源4から供給した直流定電流の電流値と、電圧計5によって測定された電圧とに基づいてランド21a,22a間の抵抗値を演算する。次いで、制御部57は、演算した抵抗値と所定のしきい値とを比較することにより、ランド21a,22a間の断線の有無を判別する。
【0005】
続いて、制御部57は、移動機構を駆動制御してプローブ52をランド21bに接触させ、スイッチSW1,SW2を切替え制御してプローブ16bの接触子E1,E2を定電流源4および電圧計5にそれぞれ接続する。この状態で、四端子法による抵抗値の測定、およびしきい値との比較処理を実行することにより、ランド21b,22b間の断線の有無が検査される。このようにして、すべてのランド21,22間についての断線の有無を順次実行することにより、パッケージ基板Pの良否が判別される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の回路基板検査装置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52をランド21a〜21c・・のいずれかに接触させると共に、プローブ16a〜16c・・をランド22a〜22cにそれぞれ接触させた状態で四端子法による抵抗値の測定を実行している。この場合、近年のパッケージ基板Pは、半導体素子のファインピッチ化に伴い、ランド21a〜21c・・が極く狭いピッチで形成される傾向にある。したがって、半導体素子を接続するためのランド21は、その径が非常に小さく形成されている。このため、プローブ52の接触子E1,E2を互いに接触させずに同一のランド21に同時に接触させるのが非常に困難になりつつあるという問題点が存在する。また、従来の回路基板検査装置51では、検査ポイントとしての所定のランド21,22間についての検査が完了する都度、移動機構を駆動制御して、次の検査ポイントにプローブ52を移動させている。このため、各検査ポイント毎にプローブ52を移動させる時間分だけ検査時間が長引くため、すべての検査ポイントを検査するために長時間を要するという問題点もある。
【0007】
この場合、ランド21a〜21c・・の形成ピッチに応じて複数のプローブ52,52・・を植設することで、複数のランド21a〜21c・・にプローブ52,52・・をそれぞれ同時に接触させると共に、スキャナ部の切替え操作によっていずれかのプローブ52における接触子E1,E2を定電流源4および電圧計5に選択的に接続させることにより、プローブ52の移動を不要として検査時間の短縮を図る検査方法が考えられる。しかし、前述したように、近年のパッケージ基板Pは、ランド21a〜21c・・が極く狭いピッチて形成される傾向にある。このため、隣り合うプローブ52,52同士を互いに接触させずに複数のプローブ52,52・・を植設するのが困難であり、仮に実現できたとしても、コストが高騰し、しかも隣り合うプローブ52,52同士が接触する可能性が高くなることに起因して信頼性が低下するという問題が生じる。
【0008】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、ファインピッチで極く小径に形成されたランド間に対する四端子法による抵抗値測定を高精度かつ低コストで実行可能な抵抗測定装置および回路基板検査装置を提供することを主目的とし、抵抗値測定を短時間で実行し得る抵抗測定装置および回路基板検査装置を提供することを他の目的とする。
【0009】
【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記載の抵抗測定装置は、回路基板の一面に形成された第1のランドと当該回路基板の他面に形成されてスルーホールを介して当該第1のランドに接続された第2のランドとの間の抵抗値を四端子法に従って測定する抵抗測定装置であって、互いに絶縁された一対の接触子を有すると共に当該一対の接触子が前記第1のランドに接触可能に構成された第1プローブと、前記回路基板の前記他面を覆って前記第2のランドに導通可能に形成された導電性ゴムマットと、当該導電性ゴムマットに対して絶縁した状態で貫通して前記第2のランドに接触可能に構成された第2プローブとを備え、前記他面を覆った状態の前記導電性ゴムマットと前記第1のランドに接触させられた前記第1プローブにおける前記一方の接触子との間に所定電流を供給しつつ、前記導電性ゴムマットを貫通して前記第2のランドに接触させられた前記第2プローブと前記第1プローブにおける前記他方の接触子との間の電圧を測定し、当該測定した電圧と前記供給した所定電流の電流値とに基づいて前記抵抗値を測定する。
【0010】
請求項2記載の抵抗測定装置は、請求項1記載の抵抗測定装置において、複数の前記第2のランドにそれぞれ接触可能に複数の前記第2プローブがベース部に植設された第2プローブ側治具を備えている。
【0011】
請求項3記載の抵抗測定装置は、請求項2記載の抵抗測定装置において、前記複数の第2プローブが貫通した状態の前記導電性ゴムマットを前記ベース部に貼付した。
【0012】
請求項4記載の抵抗測定装置は、請求項2または3記載の抵抗測定装置において、複数の前記第1のランドにそれぞれ接触可能に複数の前記第1プローブがベース部に植設された第1プローブ側治具と、当該複数の第1プローブから所定の前記第1のランドに接触している1つの第1プローブを選択すると共に当該所定の第1のランドに接続された前記第2のランドに接触している1つの前記第2プローブを前記複数の第2プローブから選択するスキャナ部とを備えている。
【0013】
請求項5記載の回路基板検査装置は、請求項1から4のいずれかに記載の抵抗測定装置と、当該抵抗測定装置によって測定された前記抵抗値に基づいて前記第1のランドと前記第2のランドとの間の導通検査を行う検査部とを備えている。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る抵抗測定装置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51と同一の構成要素、および検査対象のパッケージ基板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。
【0015】
最初に、本発明における回路基板検査装置1の構成について、図1,2を参照して説明する。
【0016】
回路基板検査装置1は、図1に示すように、プローブユニット2,3、定電流源4、電圧計5、スキャナ部6および制御部7を備えている。プローブユニット2は、本発明における第2プローブ側治具に相当し、ベース部11、プローブ12a〜12c・・(以下、区別しないときには「プローブ12」ともいう)および導電性ゴムマット13を備えている。ベース部11は、パッケージ基板Pとほぼ同じ大きさに形成され、図外の移動機構に取り付けられている。プローブ12は、本発明における第2プローブに相当し、図2に示すように、先端部が鋭利に尖ったピン状の接触型金属プローブで構成されている。このプローブ12は、その先端部を除く外周面に全域に絶縁コーティングが施されており、導電性ゴムマット13に貫通させられた状態において導電性ゴムマット13に対して絶縁される。また、各プローブ12a〜12c・・は、パッケージ基板Pのランド21a〜21c・・にそれぞれ接触可能に、互いに絶縁された状態でベース部11に植設されている。この場合、各プローブ12は、従来の回路基板検査装置51のプローブ52とは異なり、1本の金属ピンで構成されているため、プローブ52と比較して細径に形成されている。導電性ゴムマット13は、パッケージ基板Pの表面Paを覆う大きさに形成されてベース部11の下面に貼付されると共に、定電流源4に電気的に接続されている。この導電性ゴムマット13には、ベース部11に植設されたプローブ12a〜12c・・を貫通させるための貫通孔13a,13a・・が形成され、この貫通孔13aは、プローブ12の直径とほぼ同じ直径に形成されている。
【0017】
プローブユニット3は、本発明における第1プローブ側治具に相当し、図1に示すように、ベース部15、および一対の接触子E1,E2を有するプローブ16a〜16c・・を備えている。この場合、各プローブ16は、本発明における第1プローブに相当し、互いに絶縁された状態でランド22の形成ピッチに対応してベース部15に植設されている。定電流源4は、制御部7の制御下で導電性ゴムマット13、およびプローブ16の接触子E1を介して検査用の直流定電流をパッケージ基板Pに供給する。電圧計5は、制御部7の制御下でプローブ12、およびプローブ16の接触子E2間の電圧を測定する。スキャナ部6は、スイッチSW1〜SW3を備えている。スイッチSW1は、制御部7の制御下で、プローブ16a〜16c・・における接触子E1,E1・・のいずれかを定電流源4の出力部に切替え接続する。スイッチSW2は、制御部7の制御下で、プローブ16a〜16c・・における接触子E2,E2・・のいずれかを電圧計5の一方の入力部に切替え接続する。スイッチSW3は、制御部7の制御下で、プローブ12a〜12c・・のいずれかを電圧計5の他方の入力部に切替え接続する。制御部7は、本発明における検査部に相当し、定電流源4から供給される直流定電流の電流値および電圧計5によって測定された電圧に基づいての四端子法に従った抵抗値の演算処理のほか、プローブユニット2,3の移動制御や定電流源4の駆動制御、およびスキャナ部6の切替え制御などを実行する。
【0018】
次に、回路基板検査装置1によるパッケージ基板Pの検査方法について、図面を参照して説明する。
【0019】
この回路基板検査装置1では、まず、制御部7が、移動機構を駆動制御することにより、図1に示すように、パッケージ基板Pの表面(他面)Paにプローブユニット2の下面を接触させる。この際には、図2に示すように、導電性ゴムマット13の下面がパッケージ基板Pの表面Paに面的に接触すると共に、プローブ12a〜12c・・がランド(第2のランド)21a〜21c・・にそれぞれ接触する。この場合、この回路基板検査装置1では、導電性ゴムマット13の貫通孔13aがプローブ12の直径とほぼ同径に形成されているため、同図に示すように、貫通孔13aの口縁が、その貫通孔13aを貫通しているプローブ12が接触しているランド21に対して、プローブ12とは別個独立した状態で接触する。したがって、後述する四端子法に従った抵抗値測定を精度良く行うことができる。なお、パッケージ基板Pは、図外の保持機構によって保持されている。
【0020】
次に、制御部7は、プローブユニット3を上動させて、プローブ16a〜16c・・をランド22a〜22c・・にそれぞれ接触させる。次いで、制御部7は、スキャナ部6のスイッチSW1を切替え制御することにより、プローブ16aの接触子E1を定電流源4の出力部に接続すると共に、スイッチSW2を切替え制御することにより、プローブ16aの接触子E2を電圧計5の一方の入力部に接続する。続いて、制御部7は、スキャナ部6のスイッチSW3を切替え制御することにより、プローブ12aを電圧計5の他方の入力部に接続する。これにより、定電流源4がプローブ16aの接触子E1および導電性ゴムマット13を介して、パッケージ基板Pの裏面(一面)Pbに形成されたランド(第1のランド)22aおよび表面(他面)Paに形成されたランド21aに接続され、電圧計5が、プローブ16aの接触子E2およびプローブ12aを介して、ランド22a,21aに接続される。
【0021】
続いて、定電流源4が、制御部7の制御下でプローブ16aの接触子E1および導電性ゴムマット13を介してランド21a,22a間に直流定電流を供給し、電圧計5が、プローブ16aの接触子E2およびプローブ12aによって検出されたランド21a,22a間の電圧を測定する。次に、制御部7は、定電流源4から供給した直流定電流の電流値と、電圧計5によって測定された電圧とに基づいてランド21a,22a間の抵抗値を演算する。次いで、制御部7は、演算した抵抗値と、所定のしきい値とを比較し、その抵抗値がしきい値以下のときには、ランド21a,22a間を接続するスルーホール23が正常に形成されていると判別し、しきい値を超えるときには、スルーホール23に異常(断線)が生じていると判別する。
【0022】
引き続き、制御部7は、スキャナ部6のスイッチSW1を切替え制御することにより、プローブ16bの接触子E1を定電流源4の入力部に接続すると共に、スイッチSW2を切替え制御することにより、プローブ16bの接触子E2を電圧計5の一方の入力部に切替え接続する。続いて、制御部7は、スキャナ部6のスイッチSW3を切替え制御することにより、プローブ12bを電圧計5の他方の入力部に接続する。これにより、定電流源4がプローブ16bの接触子E1および導電性ゴムマット13を介してランド22b,21bに接続され、電圧計5が、プローブ16bの接触子E2およびプローブ12bを介してランド22b,21bに接続される。この状態で、四端子法による抵抗値測定、およびしきい値との比較処理を実行することにより、ランド21b,22b間の断線の有無(スルーホール23の断線有無)が検査される。このようにして、すべてのランド21,22間(検査ポイント)についての断線の有無を順次実行する。次いで、制御部7は、すべての検査ポイントについての電気的検査を終了したときに、パッケージ基板Pの良否を判別し、これにより、そのパッケージ基板Pについての検査が完了する。
【0023】
このように、この回路基板検査装置1によれば、定電流源4に対して常時接続された導電性ゴムマット13と、導電性ゴムマット13に対して絶縁した状態で貫通してランド21に接触するプローブ12とを備えたことにより、比較的簡易な構成でありながら、極く小径な1つのランド21に対して導電性ゴムマット13およびプローブ12を介して定電流源4および電圧計5を接続させることができる。この結果、ファインピッチ化の傾向にあるパッケージ基板Pなどに対しても、電流供給用の接触子(導電性ゴムマット13)および電圧測定用の接触子(プローブ12)を接触させて四端子法による抵抗値の測定を高精度でしかも低コストで実行することができる。また、回路基板検査装置1によれば、ランド21a〜21c・・にそれぞれ接触可能な複数のプローブ12a〜12c・・を備えたことにより、従来の回路基板検査装置51とは異なり、本発明における第2プローブの移動を不要にできるため、その分の検査時間を短縮することができる。さらに、本発明の実施の形態では、ランド22a〜22c・・にそれぞれ接触可能な複数のプローブ16a〜16c・・を備えたことにより、本発明における第1プローブの移動をも不要にできるため、検査時間を一層短縮することができる。
【0024】
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、導電性ゴムマット13に複数のプローブ12a〜12c・・を貫通させたプローブユニット2を例に挙げて説明したが、本発明における第2プローブの数は1本または2本以上に規定することができる。また、本発明の実施の形態では、プローブ12a〜12c・・を貫通させるための貫通孔13a,13a・・が予め形成された導電性ゴムマット13をベース部11の下面に貼付した例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、貫通孔13aを形成せずにベース部11とは別体に構成した薄厚の導電性ゴムマットをパッケージ基板Pの表面Paに載置し、その状態で、プローブ12a〜12c・・が植設されたベース部11を導電性ゴムマットに向けて下動可能な構成を採用することもできる。この構成によれば、ベース部11を下動させる力によってプローブ12a〜12c・・が導電性ゴムマットを貫通してランド21に接触し、かつ導電性ゴムマットもプローブ12a〜12c・・とは別個独立した状態でランド21に接触して導通するため、回路基板検査装置1と同様にして、四端子法に従った抵抗値測定を精度良くかつ短時間で行うことができる。さらに、本発明の実施の形態では、直流定電流を用いて絶縁検査等を行う例について説明したが、直流定電流に代えて交流定電流を供給して絶縁検査等を行うこともできる。
【0025】
【発明の効果】
以上のように、請求項1記載の抵抗測定装置によれば、回路基板の他面を覆った状態の導電性ゴムマットと第1のランドに接触させられた第1プローブにおける一方の接触子との間に所定電流を供給しつつ、導電性ゴムマットを貫通して第2のランドに接触させられた第2プローブと第1プローブにおける他方の接触子との間の電圧を測定し、その電圧と供給した所定電流の電流値とに基づいて抵抗値を測定することにより、比較的簡易な構成でありながら、極く小径な1つの第2のランドに対して導電性ゴムマットおよび第2プローブを介して定電流源および電圧計を接続させることができる結果、ファインピッチ化の傾向にあるパッケージ基板などに対しても、四端子法による抵抗値の測定を高精度でしかも低コストで実行することができる。
【0026】
また、請求項2記載の抵抗測定装置によれば、複数の第2のランドにそれぞれ接触可能に複数の第2プローブがベース部に植設された第2プローブ側治具を備えたことにより、第2プローブを移動させることなく抵抗値測定を行うことができるため、複数のランド間についての抵抗値を測定する際の測定時間を短縮することができる。
【0027】
さらに、請求項3記載の抵抗測定装置によれば、複数の第2プローブが貫通した状態の導電性ゴムマットをベース部に貼付したことにより、複数の第2プローブと、導電性ゴムマットとを別個に移動させることなく抵抗値測定を行うことができるため、複数のランド間についての抵抗値を測定する際の測定時間を一層短縮することができる。
【0028】
また、請求項4記載の抵抗測定装置によれば、複数の第1のランドにそれぞれ接触可能に複数の第1プローブがベース部に植設された第1プローブ側治具と、複数の第1プローブから所定の第1のランドに接触している1つの第1プローブを選択すると共に所定の第1のランドに接続された第2のランドに接触している1つの第2プローブを複数の第2プローブから選択するスキャナ部とを備えたことにより、第1プローブを移動させることなく抵抗値測定を行うことができるため、複数のランド間についての抵抗値を測定する際の測定時間をさらに短縮することができる。
【0029】
さらに、請求項5記載の回路基板検査装置によれば、請求項1から4のいずれかに記載の抵抗測定装置と、抵抗測定装置によって測定された抵抗値に基づいて第1のランドと第2のランドとの間の導通検査を行う検査部とを備えたことにより、ファインピッチ化の傾向にあるパッケージ基板などを検査する際の抵抗値測定に要する時間を短縮することができる結果、回路基板の良否を高精度で検査しつつ検査コストを低減することができる。
【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】プローブユニット2におけるプローブ12および導電性ゴムマット13の側面断面図である。
【図3】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51の検査対象の一例であるパッケージ基板Pの断面図である。
【図4】従来の回路基板検査装置51の構成を示す構成図である。
【符号の説明】
1 回路基板検査装置
2,3 プローブユニット
4 定電流源
5 電圧計
6 スキャナ部
7 制御部
11,15 ベース部
12a〜12c・・,16a〜16c・・ プローブ
13 導電性ゴムマット
13a 貫通孔
21a〜21c・・,22a〜22c・・ ランド
23a〜23c・・ スルーホール
E1,E2 接触子
I 絶縁体
P パッケージ基板
Pa 表面
Pb 裏面
SW1〜SW3 スイッチ
Claims (5)
- 回路基板の一面に形成された第1のランドと当該回路基板の他面に形成されてスルーホールを介して当該第1のランドに接続された第2のランドとの間の抵抗値を四端子法に従って測定する抵抗測定装置であって、
互いに絶縁された一対の接触子を有すると共に当該一対の接触子が前記第1のランドに接触可能に構成された第1プローブと、前記回路基板の前記他面を覆って前記第2のランドに導通可能に形成された導電性ゴムマットと、当該導電性ゴムマットに対して絶縁した状態で貫通して前記第2のランドに接触可能に構成された第2プローブとを備え、前記他面を覆った状態の前記導電性ゴムマットと前記第1のランドに接触させられた前記第1プローブにおける前記一方の接触子との間に所定電流を供給しつつ、前記導電性ゴムマットを貫通して前記第2のランドに接触させられた前記第2プローブと前記第1プローブにおける前記他方の接触子との間の電圧を測定し、当該測定した電圧と前記供給した所定電流の電流値とに基づいて前記抵抗値を測定する抵抗測定装置。 - 複数の前記第2のランドにそれぞれ接触可能に複数の前記第2プローブがベース部に植設された第2プローブ側治具を備えている請求項1記載の抵抗測定装置。
- 前記複数の第2プローブが貫通した状態の前記導電性ゴムマットを前記ベース部に貼付した請求項2記載の抵抗測定装置。
- 複数の前記第1のランドにそれぞれ接触可能に複数の前記第1プローブがベース部に植設された第1プローブ側治具と、当該複数の第1プローブから所定の前記第1のランドに接触している1つの第1プローブを選択すると共に当該所定の第1のランドに接続された前記第2のランドに接触している1つの前記第2プローブを前記複数の第2プローブから選択するスキャナ部とを備えている請求項2または3記載の抵抗測定装置。
- 請求項1から4のいずれかに記載の抵抗測定装置と、当該抵抗測定装置によって測定された前記抵抗値に基づいて前記第1のランドと前記第2のランドとの間の導通検査を行う検査部とを備えている回路基板検査装置。
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