JP5114849B2 - プリント配線板の電気検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、パソコン、移動体通信機器、ビデオカメラ、デジタルカメラ等の各種電子機器に用いられるプリント配線板の電気検査方法に関するものである。

プリント配線板の導体回路の断線状態を検出する電気検査としては、従来より２端子検査が広く用いられていた。ところが近年のプリント配線板の高密度化に伴う導体の細線化、スルーホールの小径化によって、以前よりも高い検査精度が必要となってきた。特に細線導体回路の部分欠損や細り、スルーホールめっきのクラックやめっき厚小といった微小な抵抗値変化の検出が要求されてきている。さらに、近年普及してきたビアに導電性ペーストを充填することによって層間の電気的な接続を行うタイプのプリント配線板においては、導電性ペーストの充填不足といった潜在的不具合を検出することが製品の品質を保証する上で必須となってきた。

これらの要求に対応するためには、数十ｍΩオーダーの微小な抵抗値の上昇を検出しなければならない。２端子検査によれば検査用端子と被検査部であるプリント配線板のランドとの間の接触抵抗および、検査用端子と検査機器とを結ぶリード線の抵抗、更にはコンタクトプローブの抵抗が被検査物の抵抗に含まれる。そのため２端子検査はこの抵抗が無視できるような完全な断線状態などの高抵抗の検出には有効であるが、上記の微小な抵抗値の上昇の検出には不向きである。

そこで最近では２端子検査に替わって検査用端子の接触抵抗等の影響を受けない４端子検査が普及してきた。特に前述の導電性ペーストを充填したビアの導通保証のための検査には不可欠であると言える。

図３は従来のプリント配線板の電気検査方法を示す概略図であり、スルーホール２１を有するプリント配線板２２においてランド２３ａ−２３ｂ間を４端子検査によって検査する例を示したものである。以下、図３を用いて従来のプリント配線板の電気検査方法について説明する。

図３において、ランド２３ａ、２３ｂの各々に電流供給用プロープ２４ａ、２４ｂを接触させ、被検査回路である２３ａ−２３ｂ間に電流を供給する。その一方で同様にランド２３ａ、２３ｂの各々に接触させた電圧測定用プローブ２５ａ、２５ｂによって、２３ａ−２３ｂ間の電圧を測定し、測定した電圧の値から２３ａ−２３ｂ間の抵抗値が算出される。そして、予め抵抗値の判定基準を設定しておくことによって検査の合否を判定することができる。

上記の従来のプリント配線板の検査方法においては、一方のランド２３ａに接触させる電流供給用プローブ２４ａと電圧測定用プローブ２５ａを対とすることにより、２本のプローブがお互いに離れないように揃えるといった等の発明が各種提唱されている。

この発明に関連する先行技術文献としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開平６−５８９５５号公報

しかしながら、前記従来のプリント配線板の電気検査方法では以下の課題を有していた。

パソコン、移動体通信機器、ビデオカメラ、デジタルカメラ等に使用される高密度なプリント配線板に実装される電子部品は現在ではＣＳＰが主流となり、これを実装するランドの直径はφ０．３ｍｍあるいはそれ以下のものとなってきた。通常、電気検査においてはこれらの実装用のランドをそのまま検査用ランドとして用いるので、径が小さいランドに対して検査用プローブの先端を精度よく位置合わせする必要がある。

ところが前記従来のプリント配線板の電気検査方法によれば、２本のプローブを１つのランドに接触させなければならず、その位置合わせは一層困難なものとなる。そのために、電気検査工程においてしばしば位置合わせ不具合が発生し、本来良品である製品が不良品と誤判定され、位置合わせのための検査治具の微調整を頻繁に行わなければならなかった。このことが原因となって、検査工程の検査効率が低下し、さらに作業者に対する作業の負荷が増大していた。

また、小径ランドに接触させる２本のプローブは、プローブ同士がお互いに接触しないようにするためにその径を小さくしなければならず、材料費、加工費が増大していた。

本発明は前記従来の課題を解決するものであり、電気検査工程において４端子検査が元々有する抵抗値を高精度で測定するという効果を発揮すると同時に、高い検査効率を確保し、安定した検査を安価で行うことができるプリント配線板の電気検査方法を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明は、上面および下面それぞれに設けられた電流を供給するランド及び電圧を測定するランドと、上下に隣接する各層を層間接続する導電性ペーストが充填されたビアと、前記ビアを介して前記ランドと接続する回路とを有するプリント配線板において、上下に隣接する内層の回路間を層間接続する導電性ペーストが充填された前記ビアの抵抗値を測定する電気検査方法であって、電流を供給する前記ランドと電圧を測定する前記ランドは、直下のビアにより内層の回路と接続され、電流を供給する前記ランドに接続する回路と電圧を測定する前記ランドに接続する回路は、抵抗値を測定する前記ビアの直上および直下において合流しており、上面と下面の電流を供給するランドを介して前記ビアに電流を供給し、上面と下面のランド間の電圧を測定することを特徴とするプリント配線板の電気検査方法である。

この構成により、電流供給用ランドと電圧測定用ランドは別々のランドを用いるので、１つのランドに対して１本のプローブを接触させればよく、ランドに対するプローブの位置合わせが容易となる。そのため、位置合わせ不具合による検査の誤判定がなくなり、位置合わせのための検査治具の微調整を行う必要もなく、効率よく安定した検査を行うことができる。また各導体回路の端点それぞれに２本のプローブを接触させる場合と比較して、検査治具の作製の上でコスト増加要因となる径の小さいプローブの使用本数を減少させることができ、材料費、加工費を削減することができる。

また本発明は、被検査部が層間接続を行うペーストが充填されたビアもしくはめっきが形成されたスルーホールを含むプリント配線板の電気検査方法である。

この構成により、層間接続を行うペーストが充填されたビアもしくはめっきが形成されたスルーホールの電気的接続信頼性を効率の良い作業方法により４端子検査で保証することができる。

また本発明は、電流を供給するランドへの接続回路と電圧を測定するランドへの接続回路がビアもしくはスルーホールの直下および直上においてそれぞれ分岐していることを特徴とするプリント配線板の電気検査方法である。

この構成により、ビアもしくはスルーホール以外の抵抗値を除いた、ビアもしくはスルーホールのみの抵抗値を測定することによって電気的接続信頼性を保証することができる。４端子検査においては原理的に電流を供給する回路と電圧を測定する回路とが交わって共通している部分の回路の抵抗値が測定される。本発明では電流を供給するランドへの接続回路と電圧を測定するランドへの接続回路がビアもしくはスルーホールの直下および直上においてそれぞれ分岐しているので、電流を供給する回路と電圧を測定する回路はビアもしくはスルーホールの直下および直上で交わり、ビアもしくはスルーホールのみの抵抗値を測定することができる。

また本発明は、プリント配線板の部品実装用のランドを、電流を供給するランドおよび電圧を測定するランドとして用いるプリント配線板の電気検査方法である。

この構成により、検査用のランドを特別に設ける必要はなく、プリント配線板が部品実装等の本来の使用目的に応じて設計された回路パターンの中から部品実装用ランドを検査用のランドとして用いることができるので、プリント配線板の高密度性を維持した状態で電気的接続信頼性を安価で効率の良い作業方法により４端子検査で保証することができる。

本発明によれば、４端子検査による電気検査工程において、電流供給用ランドと電圧測定用ランドは別々のランドを用いるので、１つのランドに対して１本のプローブを接触させればよく、ランドに対するプローブの位置合わせが容易となり、位置合わせ不具合による検査の誤判定がなくなり、位置合わせのための検査治具の微調整を行う必要もなくなる。また検査治具の作製の上で、コスト増加要因となる径の小さいプローブの使用本数を減少させることができるので、材料費、加工費を削減することができる。以上のように本発明によれば、４端子検査が元々有する抵抗値を高精度で測定するという効果を発揮すると同時に、高い検査効率を確保し、安定した検査を安価で行うプリント配線板の電気検査方法を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１におけるプリント配線板の電気検査方法を示す概略図である。以下、図１を用いてスルーホール１を有するプリント配線板２の電気検査方法について説明する。

ランド３ａ、３ｂの各々に電流供給用プローブ４ａ、４ｂを接触させ、３ａ−３ｂ間の回路に電流を供給する。その一方で同様にランド３ｃ、３ｄの各々に電圧測定用プローブ５ａ、５ｂを接触させ、３ｃ−３ｄ間の回路の電圧を測定し、測定した電圧の値から被検査回路の抵抗値が算出される。そして、予め抵抗値の判定基準を設定しておくことによって検査の合否を判定することができる。

供給する電流値は数十ｍＡ〜数百ｍＡ程度が一般的である。本実施の形態では５０ｍＡとした。また、合否の判定基準として設定する抵抗値は一律に設定してもよいが、検査を行う回路毎の正常状態での抵抗値を元に個々に設定するのがより好ましい。回路毎に導体幅、導体長、スルーホールの数および径が異なるので、それぞれの回路が持つ抵抗値も異なるためである。例えば正常状態で２００ｍΩの回路の場合は判定値を３００ｍΩに設定し、正常状態で４００ｍΩの回路の場合は判定値を５００ｍΩに設定するといった具合である。ここで回路毎の正常状態での抵抗値は良品のプリント配線板を１０枚程度測定し、その平均値を計算することにより求めることができる。また、個々の判定値を設定する時の正常値からの差異は、導体幅等のバラツキの工程能力と保証すべき品質レベルを考慮して設定すればよい。

電流供給用プローブ４ａ、４ｂと電圧測定用プローブ５ａ、５ｂは、従来は被検査回路の両端の同一ランドに接触させていたので、１つのランドに２本のプローブを接触させていた。本実施の形態１では図１に示すとおり、被検査部の両端の各々から分岐した各２つの回路の先端にランドを設け、一方を電流供給用に用い、他方を電圧測定用に用いた。これにより、電流供給用ランドと電圧測定用ランドは分離した別々のランドを用いることになるので、１つのランドに対して１本のプローブを接触させればよく、ランドに対するプローブの位置合わせが容易となる。そのため、位置合わせ不具合による検査の誤判定がなくなり、位置合わせのための検査治具の微調整を行う必要もなく、効率よく安定した検査を行うことができた。

４端子検査においては原理的に電流を供給する回路と電圧を測定する回路とが交わって共通している部分の回路の抵抗値が測定される。したがって電流を供給する回路と電圧を測定する回路をどの箇所で合流させるかによって検査区間が決定される。検査の目的に応じて電流を供給する回路と電圧を測定する回路が合流する箇所を選択することにより、検査区間を選択することができる。

図１（ａ）は電流を供給する回路と電圧を測定する回路がそれぞれのランドの近傍で合流している。一方図１（ｂ）は電流を供給するランドへの接続回路と電圧を測定するランドへの接続回路がスルーホール１の直下および直上においてそれぞれ分岐している。この二つを比較すると、前記４端子検査の測定原理により、図１（ａ）の実施例ではスルーホール１の抵抗値とスルーホール１に接続された表層の配線回路の抵抗値との合計値が測定され、図１（ｂ）の実施例ではスルーホール１のみの抵抗値が測定される。

図１（ａ）の実施例ではスルーホール１の導通と表層の配線回路の導通を同時に保証できるという利点がある。また図１（ｂ）の実施例では他の回路の抵抗値の影響を受けることなく、スルーホール１のみの抵抗値を単独で高精度に測定をすることができるので、スルーホール１の導通信頼性を高いレベルで保証することができるという利点がある。この場合、表層の配線回路は別途電気検査か外観画像認識検査によって保証することも可能である。

（実施の形態２）
図２は本発明の実施の形態２におけるプリント配線板の電気検査方法を示す断面図である。以下、図２を用いて導電性ペーストが充填されたビア６を有する４層で構成されたプリント配線板２の電気検査方法について説明する。

形態の概要、４端子検査の原理、作用、効果は概ね実施の形態１で説明した内容と同じなので、異なる点のみを説明する。

本実施の形態で用いたプリント配線板２は図２に示すとおり、上下に隣接する各層を導電性ペーストが充填されたビア６によって電気的に接続したものである。同じ位置にビア６を上下に連結させることによって貫通スルーホールと同じ接続形態をとることもできる。また内層の必要な層同士のみを接続することにより同位置の表層部に余ったスペースを配線回路や部品実装ランドに有効利用することができる。

図２（ａ）は電流を供給する回路と電圧を測定する回路がそれぞれのランド直下の近傍の内層部で合流している。一方図２（ｂ）は電流を供給するランドへの接続回路と電圧を測定するランドへの接続回路が２−３層間のビア６の直下および直上においてそれぞれ分岐している。この二つを比較すると、４端子検査の測定原理により、図２（ａ）の実施例では２−３層間のビア６の抵抗値とビア６に接続された内層の配線回路の抵抗値との合計値が測定され、図２（ｂ）の実施例では２−３層間のビア６のみの抵抗値が測定される。

図２（ａ）の実施例ではビア６の導通と内層の配線回路の導通を同時に保証できるという利点がある。また図２（ｂ）の実施例では他の回路の抵抗値の影響を受けることなく、２−３層間のビア６のみの抵抗値を単独で高精度に測定をすることができるので、ビア６の導通信頼性を高いレベルで保証することができるという利点がある。この場合、他のビアおよび表層の配線回路は別途電気検査か外観画像認識検査によって保証することも可能である。

なお、図２（ａ）では電流を供給する回路と電圧を測定する回路がそれぞれのランド直下の近傍の内層部で合流している例を示したが、実施の形態１と同様の方法で表層においてそれぞれのランドの近傍部で合流させることもできる。

また、図２（ｂ）では２−３層間のビア６の抵抗値を測定する例を示したが、同様の方法により他の層間のビア６の抵抗値を測定することもできる。

更には、実際にパソコン、移動体通信機器、ビデオカメラ、デジタルカメラ等に使用されているプリント配線板の部品実装用パターンでは、各ランド間の組合せによっては、スルーホール１またはビア６を含む導体回路と含まない導体回路が混在するので、４端子検査と２端子検査を組合わせてもよい。またランドによってはＣＳＰ実装用等の小径ランド以外にも比較的大きなランドも混在するので、小径ランドには本発明の４端子検査とし、比較的大きなランドには従来の４端子検査というように組合わせてもよい。以上のことは選択事項として適宜選択、組合せすることにより、検査効率と検査治具作製費用の面で有利な方法を提供することができる。

以上のように本発明のプリント配線板の電子検査方法は、４端子検査による電気検査を高い検査効率で行うことができ、パソコン、移動体通信機器、ビデオカメラ、デジタルカメラ等の各種電子機器に用いられるプリント配線板の電気検査方法として有用である。

本発明の実施の形態１におけるプリント配線板の電気検査方法を示す概略図 本発明の実施の形態２におけるプリント配線板の電気検査方法を示す概略図 従来のプリント配線板の電気検査方法を示す概略図

符号の説明

１ スルーホール
２ プリント配線板
３ａ、３ｂ ランド
４ａ、４ｂ 電流供給用プローブ
５ａ、５ｂ 電圧測定用プローブ
６ ビア

Claims (1)

1. 上面および下面それぞれに設けられた電流を供給するランド及び電圧を測定するランドと、
   上下に隣接する各層を層間接続する導電性ペーストが充填されたビアと、
   前記ビアを介して前記ランドと接続する回路とを有するプリント配線板において、
   上下に隣接する内層の回路間を層間接続する導電性ペーストが充填された前記ビアの抵抗値を測定する電気検査方法であって、
   電流を供給する前記ランドと電圧を測定する前記ランドは、直下のビアにより内層の回路と接続され、
   電流を供給する前記ランドに接続する回路と電圧を測定する前記ランドに接続する回路は、抵抗値を測定する前記ビアの直上および直下において合流しており、
   上面と下面の電流を供給するランドを介して前記ビアに電流を供給し、
   上面と下面のランド間の電圧を測定することを特徴とするプリント配線板の電気検査方法。

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