JP5307085B2

JP5307085B2 - 回路基板検査装置

Info

Publication number: JP5307085B2
Application number: JP2010162576A
Authority: JP
Inventors: 義典佐藤
Original assignee: Hioki EE Corp
Current assignee: Hioki EE Corp
Priority date: 2010-07-20
Filing date: 2010-07-20
Publication date: 2013-10-02
Anticipated expiration: 2020-06-30
Also published as: JP2010243507A

Description

本発明は、検査対象の回路基板に形成された導体パターンと基準電極との間の静電容量を測定し、その測定した静電容量に基づいて導体パターンの良否を検査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。

この種の静電容量測定に基づいて導体パターンの良否を検査する回路基板検査装置として、図５（ａ）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、表面に絶縁フィルム２ａが貼付された平板状の基準電極２ｂを有する電極部２と、接触型の検査用プローブ４，５と、基準電極２ｂおよび検査対象の導体パターン間の静電容量を測定する測定部６とを備えている。この場合、回路基板検査装置３１では、少なくとも２本の検査用プローブ４，５を検査対象の導体パターンにそれぞれ接触させた状態で、図外の切替手段によって各検査用プローブ４，５を測定部６に順次切替え接続して静電容量を測定することにより、検査時間の短縮が図られている。具体的には、同図に示すように、検査対象の回路基板Ｐを電極部２上に載置した後、回路基板Ｐ上の例えば隣接する導体パターン２１，２２の各端点に検査用プローブ４，５をそれぞれ接触させる。次に、例えば導体パターン２１の端点と基準電極２ｂとの間の静電容量、および導体パターン２２の端点と基準電極２ｂとの間の静電容量を順に測定する。次いで、測定した２つの静電容量と、良品の回路基板から予め吸収した測定容量に基づいて規定された基準容量範囲とを比較する。この場合、測定した両静電容量が共に基準容量範囲内のときには、導体パターン２１，２２が正常と判別する。一方、測定したいずれかの静電容量が基準容量範囲を外れるときには、その導体パターン２１（または２２）に、他の導体パターンとの間での短絡、または断線が発生していると判別する。以上の処理によって回路基板Ｐが検査される。

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、回路基板検査装置３１では、検査用プローブ４，５を例えば導体パターン２１，２２に接触させ、その状態で、両検査用プローブ４，５を測定部に順次切替え接続することによって静電容量を測定している。したがって、検査用プローブ４，５間の静電容量をＣ１、導体パターン２１および基準電極２ｂ間の静電容量をＣ２、並びに導体パターン２２および基準電極２ｂ間の静電容量をＣ３とした場合、値（Ｃ２＋Ｃ１・Ｃ３／（Ｃ１＋Ｃ３））が検査用プローブ４および基準電極２ｂ間の静電容量として測定される。しかし、検査用プローブ５が導体パターン２２から外れて回路基板Ｐの例えばレジスト部分にプロービングされた場合には、測定される検査用プローブ４および基準電極２ｂ間の静電容量がほぼ値Ｃ２となり、本来測定されるべき静電容量よりも低い値となる。したがって、かかる場合には、導体パターン２１が正常であるにも拘わらず、断線が発生していると誤って判別される。このため、従来の回路基板検査装置３１には、検査対象以外の導体パターンにプロービングされるべき検査用プローブの接触不良に起因して、検査対象の導体パターンに対する検査の信頼性が低下するという問題点がある。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、静電容量測定による検査の信頼性を向上す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。

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、検査対象の回路基板に形成された導体パターンに接触可能な接触型プローブを少なくとも一対備え、一対の接触型プローブを相互に絶縁されている一対の導体パターンに接触させて各導体パターンおよび基準電極間の静電容量をそれぞれ測定し、その測定した各静電容量に基づいて各導体パターンの良否を検査可能に構成された回路基板検査装置において、各導体パターンにそれぞれ接触させた状態の一対の接触型プローブ間に検査用交流信号を供給すると共にその状態において一対の接触型プローブ間に流れる電流の電流値、供給した検査用交流信号の電圧値、並びに検査用交流信号の電圧位相および電流位相間の位相差の少なくとも１つに基づいて特定される測定パラメータを測定する測定部と、その測定パラメータおよび所定の基準値を比較してその比較結果に基づいて導体パターンに対する一対の接触型プローブの接触状態を判別する判別部とを備え、判別部は、一対の導体パターンに接触させている一対の接触型プローブのうちの１つのプローブを除いた他の接触型プローブと基準電極とを同電位に維持させつつ１つの接触型プローブと基準電極との間に検査用交流信号を供給させて１つの接触型プローブと基準電極との間についての静電容量を測定部に測定させ、測定させた静電容量に基づいて各導体パターンの短絡および絶縁の有無を判別することを特徴とする。

また、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、測定部は、測定パラメータとして電流値を測定し、判別部は、測定した電流値と所定の基準値としての基準電流値とを比較して比較結果を得ることを特徴とする。

さらに、請求項３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、測定部は、測定パラメータとして一対の接触型プローブ間の静電容量を測定し、判別部は、測定した静電容量と所定の基準値としての基準容量とを比較して比較結果を得ることを特徴とする。

また、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回路基板検査装置において、一対の接触型プローブを移動させる移動機構と、移動機構を駆動制御する制御部とを備え、制御部は、判別部によって一対の接触型プローブが非接触状態と判別されたときに移動機構を駆動制御することにより一対の接触型プローブに対して再プロービングを行うことを特徴とする。

請求項１記載の回路基板検査装置によれば、判別部が、測定部によって測定された測定パラメータおよび所定の基準値を比較してその比較結果に基づいて導体パターンに対する一対の接触型プローブの接触状態を判別することにより、接触型プローブに接触不良が生じている状態での検査を回避することができるため、静電容量測定による検査の信頼性を向上させることができる。

また、請求項２記載の回路基板検査装置によれば、測定部が一対の接触型プローブ間を流れる電流値を測定パラメータとして測定することにより、接触型プローブの接触不良を短時間で判別することができる

さらに、請求項３記載の回路基板検査装置によれば、測定部が、測定パラメータとして一対の接触型プローブ間の静電容量を測定することにより、二端子法で測定パラメータを測定することができるため、回路基板検査装置を簡易に構成することができる結果、装置のコストを高騰させることなく、静電容量測定による検査の信頼性を向上させることができる。

また、請求項４記載の回路基板検査装置によれば、一対の接触型プローブを移動させる移動機構と、移動機構を駆動制御する制御部とを備え、制御部が、判別部によって一対の接触型プローブが非接触状態と判別されたときに移動機構を駆動制御して一対の接触型プローブに対して再プロービングを行うことにより、接触不良に起因して中断することなく静電容量測定による検査を継続させることができる。

本発明の実施の形態に係る回路基板検査装置１の構成を示す構成図である。（ａ），（ｂ）は、回路基板検査装置１による検査用プローブ４，５の接触状態を検査する際の説明図である。（ａ），（ｂ）は、回路基板検査装置１による導体パターン２３，２４についての断線・短絡検査を行う際の説明図である。（ａ），（ｂ）は、回路基板検査装置１による検査用プローブ４，５の接触状態を検査する際の説明図である。（ａ）は、回路基板検査装置１，３１による導体パターン２１，２２についての断線・短絡検査を行う際の説明図、（ｂ）は、回路基板検査装置１による導体パターン２１，２２についての断線・短絡検査を行う際の説明図である。

以下、添付図面を参照して、回路基板検査装置の実施の形態について説明する。

最初に、回路基板検査装置１の構成について、図１を参照して説明する。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。

同図に示すように、回路基板検査装置１は、電極部２、移動機構３ａ，３ｂ、接触型の検査用プローブ４，５、測定部６、切替部７、制御部８、ＲＡＭ９およびＲＯＭ１０を備えて構成されている。この場合、電極部２は、表面に絶縁フィルム２ａが貼付された平板状の基準電極２ｂを有し検査対象の回路基板Ｐを載置可能に構成されている。また、移動機構３ａ，３ｂには、プローブ固定具４ａ，５ａを介して検査用プローブ４，５が取り付けられた状態で基準電極部２の上方に配設されている。測定部６は、後述するように、検査用プローブ４（または５）および基準電極２ｂ間の静電容量や、検査用プローブ４，５間の静電容量などを測定する。切替部７は、制御部８の制御下で検査用プローブ４，５と測定部６との接続を切り替えるスイッチ１１〜１４を備えて構成されている。制御部８は、本発明における判別部および制御部として機能し、測定部６によって測定された静電容量などの測定値に基づく回路基板Ｐに対する検査処理や、移動機構３ａ，３ｂの駆動制御などを実行する。ＲＡＭ９は、良品回路基板から予め吸収した検査用基準データ、および制御部８の演算結果などを一時的に記憶する。ＲＯＭ１０は、制御部８の動作プログラムを記憶する。

一方、図２，４に示すように、検査対象の回路基板Ｐには、導体パターン２１〜２４を初めとする数多くの導体パターンが形成されている。この場合、例えば、導体パターン２４は、回路基板Ｐの裏面側に形成されたグランドパターン２５に接続されている。

次に、回路基板検査装置１による検査処理について、各図を参照して説明する。

最初に、検査処理の概要について説明すると、この回路基板検査装置１では、回路基板Ｐの良否判別に際して、一対の検査用プローブ４，５を、相互に絶縁されている一対の導体パターンに接触させた状態で、その各導体パターンおよび基準電極２ｂ間の静電容量をそれぞれ測定し、その測定した各静電容量に基づいて導体パターンの良否を検査する。また、回路基板検査装置１では、各導体パターンおよび基準電極２ｂ間の静電容量の測定に先立ち、検査用プローブ４，５と導体パターンとの接触状態を検査し、検査用プローブ４，５と導体パターンとが非接触状態と判別したときには、検査用プローブ４，５に対して再プロービングを行った後に、上記した静電容量測定による導体パターンの良否検査を実行する。

具体的には、まず、導体パターンの形成面を上向きにして回路基板Ｐを電極部２の上に載置する。次に、制御部８が、移動機構３ａ，３ｂを制御して、図４（ａ）に示すように、検査用プローブ４，５を例えば導体パターン２１，２２にそれぞれ接触させる。次いで、制御部８は、切替部７の各スイッチ１１〜１４を切替制御することにより、各接点ｃを各接点ａに接続する。これにより、検査用プローブ４，５が切替部７を介して測定部６にそれぞれ接続される。続いて、測定部６は、検査信号として交流電圧を両検査用プローブ４，５間に供給すると共に、両検査用プローブ４，５間に流れる電流を測定する。次いで、供給した交流電圧の電圧値と、測定した電流値と、電圧位相および電流位相間の位相差とに基づいて特定される両導体パターン２１，２２間の静電容量Ｃを測定する。

この際に、図４（ａ）に示すように、検査用プローブ４，５の両者が導体パターン２１，２２に正常に接触しているときには、値（Ｃ１＋Ｃ２・Ｃ３／（Ｃ２＋Ｃ３））が静電容量Ｃとして測定される。一方、同図（ｂ）に示すように、例えば検査用プローブ５が導体パターン２２に非接触状態のときには、値（Ｃ１＋Ｃ２・Ｃ３／（Ｃ２＋Ｃ３））よりも十分に小さい値Ｃ４が静電容量Ｃとして測定される。したがって、制御部８は、その両導体パターン２１，２２に予め対応させられている検査用基準データとしての基準容量を下回る静電容量Ｃが測定されたときには、検査用プローブ４，５の少なくとも一方に接触不良が発生していると判別する。この際に、制御部８は、移動機構３ａ，３ｂを駆動制御して、検査用プローブ４，５を僅かに移動させた後、導体パターン２１，２２に検査用プローブ４，５を再度接触させる。つまり、再プロービングを行う。次いで、制御部８は、再プロービングした状態において、上記した接触状態の検査を再度実行する。

一方、制御部８は、検査用プローブ４，５の両者が導体パターン２１，２２に正常に接触していると判別したときには、切替部７の各スイッチ１１，１２を切替制御することにより、各接点ｃを各接点ｂに接続する。これにより、図５（ａ）に示すように、検査用プローブ４および基準電極２ｂが測定部６にそれぞれ接続される。次に、測定部６が、検査信号として交流電圧を検査用プローブ４および基準電極２ｂ間に印加して、検査用プローブ４および基準電極２ｂ間の静電容量Ｃを測定する。この際に、値（Ｃ２＋Ｃ１・Ｃ３／（Ｃ１＋Ｃ３））の静電容量Ｃが測定される。次いで、制御部８は、測定された静電容量ＣとＲＡＭ９から読み出した検査用基準データとを比較することにより、導体パターン２１についての短絡および絶縁の有無を判別する。具体的には、制御部８は、測定された静電容量Ｃが導体パターン２１に予め対応させられている検査用基準データとしての基準容量の下限値を下回るときには、導体パターン２１に断線が発生していると判別し、測定された静電容量Ｃが基準容量の上限値を上回るときには、導体パターン２１と他の導体パターンとの間に短絡が発生していると判別し、下限値から上限値の範囲内のときには、導体パターン２１が正常と判別する。

次に、制御部８は、切替部７のスイッチ１２を切替制御することにより、接点ｃを接点ａに接続する。これにより、図５（ｂ）に示すように、検査用プローブ５および基準電極２ｂが測定部６にそれぞれ接続される。次に、測定部６が、検査信号を検査用プローブ５および基準電極２ｂ間に印加すると共に、検査用プローブ５および基準電極２ｂ間の静電容量Ｃを測定する。この際に、値（Ｃ３＋Ｃ１・Ｃ２／（Ｃ１＋Ｃ２））の静電容量Ｃが測定される。次いで、制御部８は、測定された静電容量Ｃが導体パターン２２に予め対応させられている検査用基準データとしての基準容量の下限値を下回るときには、導体パターン２２に断線が発生していると判別し、測定された静電容量Ｃが基準容量の上限値を上回るときには、導体パターン２２と他の導体パターンとの間に短絡が発生していると判別し、下限値から上限値の範囲内のときには、導体パターン２２が正常と判別する。

続いて、導体パターン２３，２４についての断線・短絡検査を実行する。この際には、制御部８は、移動機構３ａ，３ｂを駆動制御して、図２（ａ）に示すように、検査用プローブ４，５を導体パターン２３，２４にそれぞれ接触させる。次いで、制御部８は、切替部７の各スイッチ１１〜１４を切替制御して各接点ｃを各接点ａに接続した後、両検査用プローブについての接触状態の検査を実行する。この場合、同図（ａ）に示すように、検査用プローブ４，５の両者が導体パターン２３，２４に正常に接触しているときには、値（Ｃ１２＋Ｃ１１）が静電容量Ｃとして測定される。なお、両検査用プローブ４，５間の静電容量をＣ１１とし、検査用プローブ４および導体パターン２５間の静電容量をＣ１２とする。

一方、図２（ｂ）に示すように、例えば検査用プローブ５が導体パターン２４に非接触の状態のときには、値（Ｃ１２＋Ｃ１１）よりも十分に小さい値Ｃ４が静電容量Ｃとして測定される。したがって、制御部８は、その両導体パターン２３，２４に予め対応させられている検査用基準データとしての基準容量を下回る静電容量Ｃが測定されたときには、検査用プローブ４，５の少なくとも一方に接触不良が発生していると判別する。この際にも、制御部８は、移動機構３ａ，３ｂを駆動制御して、検査用プローブ４，５を僅かに移動させた後、導体パターン２３，２４に検査用プローブ４，５を再度接触させ、その状態において、上記した接触状態の検査を再度実行する。

また、制御部８は、検査用プローブ４，５の両者が導体パターン２３，２４に正常に接触していると判別したときには、切替部７の各スイッチ１１，１２，１４を切替制御することにより、各接点ｃを各接点ｂに接続する。これにより、図３（ａ）に示すように、検査用プローブ４および基準電極２ｂが測定部６にそれぞれ接続されると共に、検査用プローブ５（他の接触型プローブ）が基準電極２ｂと同電位に接続される。次に、測定部６が、検査信号として交流電圧を検査用プローブ４（１つの接触型プローブ）および基準電極２ｂ間に印加して、検査用プローブ４および基準電極２ｂ間の静電容量Ｃを測定する。この際に、値（Ｃ１１＋Ｃ１２）の静電容量Ｃが測定される。次いで、制御部８は、測定された静電容量ＣとＲＡＭ９から読み出した検査用基準データとを比較することにより、上記した導体パターン２１，２２についての短絡および絶縁の有無判別と同様にして、導体パターン２３についての短絡および絶縁の有無を判別する。

次に、制御部８は、切替部７のスイッチ１２，１４を切替制御することにより、接点ｃを接点ａに接続し、スイッチ１３を切替制御することにより、接点ｃを接点ｂに接続する。これにより、図３（ｂ）に示すように、検査用プローブ５および基準電極２ｂが測定部６にそれぞれ接続されると共に、検査用プローブ４が基準電極２ｂと同電位に接続される。次に、測定部６が、検査信号を検査用プローブ５および基準電極２ｂ間に印加して、検査用プローブ５および基準電極２ｂ間の静電容量Ｃを測定する。この場合、導体パターン２５および基準電極２ｂ間の静電容量をＣ１３とすれば、値（Ｃ１１＋Ｃ１２＋Ｃ１３）の静電容量Ｃが測定される。次いで、制御部８は、上記した導体パターン２１，２２についての短絡および絶縁の有無判別と同様にして、導体パターン２３についての短絡および絶縁の有無を判別する。以上のように、各導体パターン２１〜２４についての短絡絶縁検査に先立って検査用プローブ４，５と各導体パターンとの接触状態を判別することにより、検査用プローブ４，５に接触不良が生じている状態での検査を回避することができるため、短絡絶縁検査に対する信頼性を向上させることができる。

なお、本発明は、上記した発明の実施の形態に限定されない。例えば、回路基板検査装置１では、検査用プローブ４，５間の静電容量を本発明における測定パラメータとして測定し、その静電容量と基準容量とを比較することにより、導体パターン２１〜２４についての短絡および絶縁の有無を判別しているが、両検査用プローブ４，５間を流れる交流電流の値を測定し、その電流値と基準電流値と比較することによって導体パターン２１〜２４についての短絡および絶縁の有無を判別することもできる。ただし、この構成を採用した場合、測定自体を短時間で行うことができる利点があるが、検査用プローブ４（または５）と導体パターンとの間の接触抵抗の大きさによって電流値が変動することに起因して測定精度が低下するおそれがある。また、接触抵抗の影響をなくすためには、四端子法によって電流値を測定する必要がある。これに対して、測定パラメータとして検査用プローブ４，５間の静電容量を測定することで、二端子法で測定できるため、回路基板検査装置１を簡易に構成することができる。

また、回路基板検査装置１では、本発明における判別部と制御部とを一体化した構成を採用しているが、両者を別個の回路で構成することができるのは勿論である。さらに、本発明の実施の形態では、本発明における基準電極として電極部２の基準電極２ｂを用いた例について説明したが、例えば、検査対象の回路基板Ｐにおいて広い面積を有するグランドパターンや電源パターンなどを基準電極として用いることもできる。

１回路基板検査装置
２ｂ基準電極
３ａ，３ｂ移動機構
４，５検査用プローブ
６測定部
７切替部
８制御部
２１〜２４導体パターン
Ｃ１〜Ｃ４，Ｃ１１〜１３静電容量
Ｐ回路基板

Claims

検査対象の回路基板に形成された導体パターンに接触可能な接触型プローブを少なくとも一対備え、当該一対の接触型プローブを相互に絶縁されている一対の前記導体パターンに接触させて当該各導体パターンおよび基準電極間の静電容量をそれぞれ測定し、その測定した各静電容量に基づいて当該各導体パターンの良否を検査可能に構成された回路基板検査装置において、
前記各導体パターンにそれぞれ接触させた状態の前記一対の接触型プローブ間に検査用交流信号を供給すると共にその状態において当該一対の接触型プローブ間に流れる電流の電流値、当該供給した検査用交流信号の電圧値、並びに当該検査用交流信号の電圧位相および電流位相間の位相差の少なくとも１つに基づいて特定される測定パラメータを測定する測定部と、その測定パラメータおよび所定の基準値を比較してその比較結果に基づいて前記導体パターンに対する前記一対の接触型プローブの接触状態を判別する判別部とを備え、
前記判別部は、前記一対の導体パターンに接触させている前記一対の接触型プローブのうちの１つのプローブを除いた他の接触型プローブと前記基準電極とを同電位に維持させつつ当該１つの接触型プローブと当該基準電極との間に前記検査用交流信号を供給させて当該１つの接触型プローブと当該基準電極との間についての前記静電容量を前記測定部に測定させ、当該測定させた静電容量に基づいて当該各導体パターンの短絡および絶縁の有無を判別することを特徴とする回路基板検査装置。
前記測定部は、前記測定パラメータとして前記電流値を測定し、前記判別部は、前記測定した電流値と前記所定の基準値としての基準電流値とを比較して前記比較結果を得ることを特徴とする請求項１記載の回路基板検査装置。
前記測定部は、前記測定パラメータとして前記一対の接触型プローブ間の静電容量を測定し、前記判別部は、前記測定した静電容量と前記所定の基準値としての基準容量とを比較して前記比較結果を得ることを特徴とする請求項１記載の回路基板検査装置。
前記一対の接触型プローブを移動させる移動機構と、当該移動機構を駆動制御する制御部とを備え、当該制御部は、前記判別部によって前記一対の接触型プローブが非接触状態と判別されたときに前記移動機構を駆動制御することにより前記一対の接触型プローブに対して再プロービングを行うことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の回路基板検査装置。