JP4607295B2 - 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、例えば、四端子法によって測定された測定値に基づいて検査対象の導体パターン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】
例えば検査対象の回路基板に形成された導体パターンの断線を検査する場合、その導体パターンの両端点間に測定用の定電流を供給することによってその両端点間の電圧を測定し、その電圧値と定電流の電流値とで求めた抵抗値に基づいて断線を検査する。この際には、定電流供給用の一対のコンタクトプローブ（以下、「プローブ」ともいう）を両端点にそれぞれ接触させると共に電圧測定用の一対のプローブを両端点にそれぞれ接触させ、その状態において、四端子法によって抵抗値を測定する。この場合、四端子法による測定を行うためには、定電流供給用のプローブと電圧測定用のプローブとの各先端部同士を、直接的に接触させずに、できる限り接近させた状態で導体パターンにそれぞれ接触させる必要がある。その一方、近年製造される回路基板では、ファインピッチ化が進んでいるため、測定対象の導体パターンは、非常に狭幅に形成されている。したがって、定電流供給用のプローブと電圧測定用のプローブとの両者を狭幅の導体パターンに同時に接触させるためには、両プローブの先端部を至近距離で並設させて保持する必要がある。
【０００３】
この種の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、プローブ保持具３，３（図３参照）を介してプローブ移動機構２ａ，２ｂに取り付けられたプローブ４ａ〜４ｄと、プローブ４ａ〜４ｄを用いて四端子法による電圧測定を実行する測定部３５と、プローブ移動機構２ａ，２ｂに対する駆動制御および測定部３５に対する測定制御を実行する制御部３６とを備えている。この場合、プローブ４ａ，４ｂおよびプローブ４ｃ，４ｄは、図３（ａ）に示すように、その先端部同士が、互いに接触せず、かつ至近近距離に並設された状態でプローブ保持具３によって保持されている。また、測定部３５は、プローブ４ａ，４ｄを介して導体パターンに測定用の直流定電流を供給する定電流源４１と、プローブ４ｂ，４ｃによって検出された導体パターンの両端点間電圧を測定する電圧計４２とを備えている。
【０００４】
この回路基板検査装置３１を用いた回路基板Ｐの良否判別に際しては、まず、プローブ移動機構２ａ，２ｂが、制御部３６の制御下でプローブ４ａ，４ｂおよびプローブ４ｃ，４ｄを移動させて測定対象の導体パターンの各端点にそれぞれ接触させる。次に、定電流源４１が、制御部３６の制御下でプローブ４ａ，４ｄを介して導体パターンに直流定電流を供給し、電圧計４２が、プローブ４ｂ，４ｃによって検出された導体パターンの両端点間電圧を測定する。次いで、制御部３６が、定電流源４１から供給される直流電流の電流値と、電圧計４２によって測定された電圧とに基づいて両導体パターンの両端点間の抵抗値を演算し、所定のしきい値と比較することにより、その導体パターンの断線を判別する。
【０００５】
【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３１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３１では、回路基板Ｐの電気的検査に際して四端子法による測定を実行するために、プローブ４ａ，４ｂおよびプローブ４ｃ，４ｄの先端部同士を互いに接触させず、かつ至近距離に並設させている。しかし、例えば、図３（ａ）に示すように、プローブ４ａ，４ｂ間（または４ｃ，４ｄ間）に半田屑などの導電性の異物Ｘが付着した場合や、同図（ｂ）に示すように、度重なるプロービングに起因してプローブ４ａ，４ｂ（または４ｃ，４ｄ）の各先端部が折れ曲がって互いに接触する状態に至った場合には、異物Ｘの抵抗成分やプローブ４ａ，４ｂ（または４ｃ，４ｄ）間の接触抵抗成分が測定誤差となる。したがって、四端子法による測定を正しく行うことができないため、導体パターンについての断線検査の信頼性が低下するという問題が発生する。
【０００６】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、コンタクトプローブを用いて測定された電圧に基づく回路基板検査の信頼性を高める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、検査対象の導体パターンに接触する接触側端部同士が互いに非接触状態で接近して並設された第１および第２のコンタクトプローブと、導体パターンに接触する接触側端部同士が互いに非接触状態で接近して並設された第３および第４のコンタクトプローブと、第１および第４のコンタクトプローブを介して導体パターンに測定用の定電流を供給した状態で第２および第３のコンタクトプローブ間の電圧を測定する測定部と、測定部の測定結果に基づいて導体パターンについての電気的検査を実行する制御部とを備えた回路基板検査装置であって、測定部は、並設された両コンタクトプローブ間に前記定電流としての交流定電流を供給した状態で両コンタクトプローブ間の電圧を測定し、制御部は、測定部から供給された交流定電流の電流値および測定部によって測定された電圧に基づいてインピーダンスを演算し、演算したインピーダンスが、予め規定された第１のしきい値よりも低い値のときに両コンタクトプローブ間に絶縁不良が発生していると判別し、演算したインピーダンスが、第１のしきい値よりも高い値に規定された第２のしきい値よりも低い値で、かつ第１のしきい値以上のときに両コンタクトプローブと測定部との間に断線が発生していると判別することを特徴とする。
【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のコンタクトプローブと、第３および第４のコンタクトプローブとを検査対象の導体パターン向けてそれぞれ移動させるプローブ移動機構を備え、測定部は、プローブ移動機構によって移動させられている状態の両コンタクトプローブ間の電圧を測定し、制御部は、移動させられている状態の両コンタクトプローブに対して絶縁不良および断線が発生しているかを検査することを特徴とする。
【００１０】
【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。なお、従来の回路基板検査装置３１と同一の構成要素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。
【００１１】
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１〜３を参照して説明する。
【００１２】
回路基板検査装置１は、図１に示すように、プローブ移動機構２ａ，２ｂ、プローブ４ａ〜４ｄ、測定部５および制御部６を備えている。プローブ移動機構２ａ，２ｂは、制御部６の制御下でプローブ４ａ，４ｂおよびプローブ４ｃ，４ｄを測定対象の導体パターンに向けて移動させる。この場合、図３に示すように、プローブ移動機構２ａには、プローブ４ａ，４ｂがプローブ保持具３を介して取り付けられ、プローブ移動機構２ｂには、プローブ４ｃ，４ｄがプローブ保持具３を介して取り付けられている。プローブ４ａ〜４ｄは、例えば、ピン状の接触型金属プローブで構成され、本発明における第１〜第４のコンタクトプローブをそれぞれ構成する。また、プローブ４ａ，４ｂ（および４ｃ，４ｄ）は、同図（ａ）に示すように、その先端部同士が互いに接触しないで至近距離に位置するように並設された状態でプローブ保持具３によって保持されている。測定部５は、図２に示すように、例えば測定用の交流定電流を供給する定電流源１１と、両プローブ４ｂ，４ｃ間の電圧を測定する電圧計１２と、制御部６の制御下で定電流源１１および電圧計１２に対してプローブ４ａ〜４ｄを選択的に接続するスイッチ１３〜１６とを備えて構成されている。制御部６は、プローブ移動機構２ａ，２ｂに対する駆動制御のほか、測定部５内の定電流源１１から供給される交流定電流の電流値、および電圧計１２によって測定された電圧値に基づいての抵抗値またはインピーダンス値の演算処理などを実行する。
【００１３】
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。
【００１４】
この回路基板検査装置１では、検査対象の回路基板Ｐについての電気的検査に先立って、プローブ４ａ，４ｂ間、およびプローブ４ｃ，４ｄ間の絶縁状態を検査する。具体的には、制御部６は、スイッチ１３〜１６を切替制御することにより、各ｄ接点を各ａ接点にそれぞれ接続する。これにより、定電流源１１および電圧計１２の両者がプローブ４ａ，４ｂにそれぞれ接続される。次に、制御部６は、定電流源１１に対して測定用の交流定電流を供給させると共に、電圧計１２に対してプローブ４ａ，４ｂ間の電圧を測定させる。この場合、両プローブ４ａ，４ｂが至近距離で並設されているため、交流的には、両者間に静電容量が接続されているとみなすことができる。したがって、絶縁状態が正常のときには、両プローブ４ａ，４ｂ間のインピーダンスは、例えば、１０ｋΩ〜数十ｋΩの範囲内となる。
【００１５】
このため、図３（ａ）に示すように、プローブ４ａ，４ｂ間に異物Ｘが付着している場合や、同図（ｂ）に示すように、プローブ４ａ，４ｂの先端部同士が接触している場合には、両プローブ４ａ，４ｂ間が短絡するため、電圧計１２による測定値は、低インピーダンスとなる。したがって、制御部６は、その測定値と、絶縁不良検出用の第１しきい値（例えば５ｋΩ）とを比較し、その測定値が第１しきい値よりも低い値のときには、プローブ４ａ，４ｂ間に絶縁不良が発生しているものと判別する。
【００１６】
一方、両プローブ４ａ，４ｂに絶縁不良が発生していない場合であっても、両プローブ４ａ，４ｂと測定部５との間の接続ケーブルが断線していることもある。かかる場合には、回路基板Ｐに対するすべての電気的検査を正常に行うことが不可能となる。したがって、制御部６は、上記の測定値と、ケーブル断線検出用の第２しきい値（例えば１００ｋΩ）とを比較する。断線しているときには、その測定値が第２しきい値よりも高い値になるため、かかる場合には、制御部６は、接続ケーブルに断線が発生していると判別する。
【００１７】
次いで、制御部６は、スイッチ１３〜１６を切替制御することにより、各ｄ接点を各ｃ接点にそれぞれ接続し、プローブ４ａ，４ｂに対する検査と同様にして、プローブ４ｃ，４ｄに対しても絶縁不良およびケーブル断線の有無を検査する。この後、プローブ４ａ，４ｂまたはプローブ４ｃ，４ｄに絶縁不良やケーブルの断線が発生していると判別したときには、回路基板Ｐに対する電気的検査を終了すると共に図外の表示部に異常を報知させる。
【００１８】
一方、絶縁不良やケーブルの断線が発生してないと判別したときには、制御部６は、プローブ移動機構２ａ，２ｂを駆動制御することにより、各プローブ４ａ〜４ｄを検査対象の導体パターンに移動させる。同時に、制御部６は、各プローブ４ａ〜４ｄの移動中において、スイッチ１３〜１６を切替制御することにより、各ｄ接点を各ｂ接点にそれぞれ接続する。これにより、定電流源１１がプローブ４ａ，４ｄに接続され、かつ、電圧計１２がプローブ４ｂ，４ｃに接続される。次いで、制御部６は、プローブ移動機構２ａ，２ｂを駆動制御することにより、例えば、１つの導体パターンの一端にプローブ４ａ，４ｂを接触させ、かつその導体パターンの他端にプローブ４ｃ，４ｄを接触させる。
【００１９】
続いて、制御部６は、検査対象の導体パターンの両端点間の抵抗値を四端子法に従って測定する。次いで、制御部６は、その抵抗値と、所定の上下しきい値（例えば上しきい値が１Ωで下しきい値が１０ｍΩ）とを比較し、その抵抗値が上下しきい値の範囲内のときには、導体パターンが正常と判別し、上下しきい値の範囲外のときには、異常が生じていると判別する。引き続き、制御部６は、プローブ移動機構２ａ，２ｂを駆動制御してプローブ４ａ〜４ｄを次の検査対象の導体パターンに向けて移動させる都度、その移動中に、上記した絶縁不良およびケーブル断線の有無を検査し、以後、導体パターンの抵抗検査と、絶縁不良およびケーブル断線の有無検査を繰り返す。次いで、制御部６は、すべての導体パターンについての電気的検査を終了したときに、回路基板Ｐの良否を判別し、これにより、その回路基板Ｐについての検査が完了する。
【００２０】
このように、この回路基板検査装置１によれば、定電圧供給用のプローブ４ａ（または４ｄ）と、電圧測定用のプローブ４ｂ（または４ｃ）との間の絶縁検査、およびケーブル断線検査を行うことにより、測定条件の良否を予め判別することができる。したがって、四端子法による抵抗値の測定時には、測定条件の異常に起因する誤った測定を回避することができるため、回路基板検査の信頼性を高めることができる。また、プローブ移動機構２ａ，２ｂによって各プローブ４ａ〜４ｄが移動させられている時間を利用して絶縁検査等を行うことにより、絶縁検査等に要する検査時間を実質的に無視できるため、検査時間の長時間化を回避することができる。
【００２１】
なお、本発明の実施の形態では、交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、交流定電流に代えて直流定電流を供給して絶縁検査等を行うこともできる。ただし、接続ケーブルの断線検査を行うことができる点で、交流定電流を用いるのが好ましい。また、本発明の実施の形態では、スイッチ１３〜１６の切替制御によって、絶縁検査等と、導体パターンの断線検査とを切り替える例について説明したが、スキャナ装置や他の電気的切替手段を用いて、プローブ４ａ〜４ｄと定電流源１１および電圧計１２との接続を切り替える構成を採用することもできる。
【００２２】
さらに、本発明の実施の形態では、導体パターンに対する実際の検査開始前、およびプローブ４ａ〜４ｄの各移動時間中に、両検査プローブについての絶縁検査等をそれぞれ行う例について説明したが、本発明は、これに限定されず、測定開始前、移動中、１枚の回路基板について１回、一日に１回、１週間に１回、またはオペレータによって指示された時点など、任意の時点で行わせるように構成することができる。また、本発明の実施の形態では、両プローブ間に絶縁異常が発生しているときに、異常を表示する例について説明したが、本発明は、これに限定されず、例えば、音による報知や、別途用意された予備プローブへの自動交換などを行い得る構成を採用することができる。この場合、プローブを自動交換する構成を採用することにより、回路基板検査装置を無人化することができ、測定作業を中断することなく、検査作業を連続的に進めることができる。また、回路基板についての検査内容は、四端子法による検査や断線検査に限らず、接触型プローブを用いて行う得る各種検査内容を対象とすることができる。
【００２３】
【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、制御部が、測定部によって測定された第１および第２のコンタクトプローブ間の電圧、並びに第２および第４のコンタクトプローブ間の電圧に基づいて両コンタクトプローブに対する絶縁検査を行うことにより、コンタクトプローブの絶縁不良に起因する誤った検査を未然に防止することができ、これにより、回路基板検査の信頼性を向上させることができる。
【００２４】
また、コンタクトプローブの絶縁に加えて、接続ケーブルの断線をも含めた測定条件の良否を予め検査することができる結果、回路基板検査の信頼性をさらに高めることができる。
【００２５】
さらに、請求項２記載の回路基板検査装置によれば、制御部が、移動させられている状態のコンタクトプローブに対して絶縁不良および断線が発生しているかを検査することにより、コンタクトプローブの移動時間を有効に利用することができるため、検査時間の長時間化を回避しつつ回路基板検査の信頼性を向上させることができる。
【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の構成を示すブロック図である。
【図２】回路基板検査装置１における測定部５の構成を示す回路図である。
【図３】定電流供給用のプローブ４ａ（４ｄ）および電圧測定用のプローブ４ｂ（４ｃ）の側面図である。
【図４】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。
【符号の説明】
１ 回路基板検査装置
２ａ，２ｂ プローブ移動機構
４ａ〜４ｄ プローブ
５ 測定部
６ 制御部
１１ 定電流源
１２ 電圧計
１３〜１６ スイッチ
Ｐ 回路基板

Claims (2)

1. 検査対象の導体パターンに接触する接触側端部同士が互いに非接触状態で接近して並設された第１および第２のコンタクトプローブと、導体パターンに接触する接触側端部同士が互いに非接触状態で接近して並設された第３および第４のコンタクトプローブと、前記第１および前記第４のコンタクトプローブを介して前記導体パターンに測定用の定電流を供給した状態で前記第２および前記第３のコンタクトプローブ間の電圧を測定する測定部と、当該測定部の測定結果に基づいて前記導体パターンについての電気的検査を実行する制御部とを備えた回路基板検査装置であって、
   前記測定部は、前記並設された前記両コンタクトプローブ間に前記定電流としての交流定電流を供給した状態で当該両コンタクトプローブ間の電圧を測定し、前記制御部は、前記測定部から供給された前記交流定電流の電流値および当該測定部によって測定された電圧に基づいてインピーダンスを演算し、当該演算したインピーダンスが、予め規定された第１のしきい値よりも低い値のときに前記両コンタクトプローブ間に絶縁不良が発生していると判別し、前記演算したインピーダンスが、前記第１のしきい値よりも高い値に規定された第２のしきい値よりも低い値で、かつ当該第１のしきい値以上のときに前記両コンタクトプローブと前記測定部との間に断線が発生していると判別することを特徴とする回路基板検査装置。
2. 前記第１および第２のコンタクトプローブと、前記第３および第４のコンタクトプローブとを検査対象の導体パターン向けてそれぞれ移動させるプローブ移動機構を備え、前記測定部は、前記プローブ移動機構によって移動させられている状態の前記両コンタクトプローブ間の電圧を測定し、前記制御部は、前記移動させられている状態の前記両コンタクトプローブに対して前記絶縁不良および前記断線が発生しているかを検査することを特徴とする請求項１記載の回路基板検査装置。

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