JP5424015B2 - 基板保持装置及び基板検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、基板保持装置（ワークホルダー）及び基板検査装置に関する。更に具体的には、例えば、プリント配線板のような基板に対する、例えば導通検査のような各種の検査時に基板を適切に保持する基板保持装置と、そのような基板保持装置を備える基板検査装置とに関する。

この出願書類で使用する用語の「回路基板」は、半導体パッケージ用のパッケージ基板やフィルムキャリアに限らず、プリント配線基板、例えば、フレキシブル基板、多層配線基板、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ用の電極板など種々の配線が施される基板を総称する。即ち、回路基板には、四端子測定の対象となり得る全ての基板が含まれる。

例えば水平方向に保持された基板の導通を検査する場合、基板の上方又は下方に検査治具を配置して、その基板の片面上の配線にその検査治具の検査プローブを接触させたり、又は、一対の導通検査装置をその基板の上方及び下方の両方の空間に配置して、その基板の上下面上の配線に検査プローブを接触させたりすることによって、その配線の抵抗値等を測定することが行われることがある。

そのような場合に、配線と検査プローブとを正しく接触させるため、基板は適正な位置に保持されなければならない。例えば、リジッド基板の場合には、基板の外周縁部に２つの位置決めの孔を形成しておき、基板保持の台上に固定した２本のピンをそれらの孔に挿通させることによって基板の位置決めが行われている。フレキシブル基板の場合には、４つの保持装置によって矩形状の基板の４隅を挟持することによって基板の保持が行われている。また、配線基板ユニットの場合には、基板の両端部を一対のクランプ部材によって挟持することが行われている。
特開２００５−３１０９５０ 特開２００７−２８１２６１

従来の装置によると、基板を保持する手段の一部が基板を保持する位置を専有するため、その手段が基板をその保持位置に配置する際の妨げとなることがあった。

また、柔軟な基板の場合に、基板に適切な張力を加えた状態でそれを保持することも困難であった。

そのため、本発明に係るワークホルダーは、プリント配線基板の一部が載置される区域を備える保持プレートと、保持プレート上に、互いに対向する位置に配置された第１の一対の保持装置とを備え、各保持装置が、第１の一対の他方の保持装置に近づくための前進手段と、他方の保持装置から離れるための後退手段と、プリント配線基板の周縁の少なくとも一部を保持プレートに押圧するための押圧位置とその一部をその押圧から解放する解放位置との間を移動する押圧手段とを備えることを特徴とする。

そのワークホルダーにおいて、さらに、保持プレート上に、互いに対向する位置に配置された第２の一対の保持装置を備え、第２の一対の保持装置の各保持装置が、第２の一対の他方の保持装置に近づくための前進手段と、他方の保持装置から離れるための後退手段と、プリント配線基板の周縁の少なくとも一部を保持プレートに押圧するための押圧位置とその一部をその押圧から解放する解放位置との間を移動する押圧手段とを備え、さらに、第２の一対の保持装置の前進手段又は後退手段による進行方向が、第１の一対の保持装置の前進手段又は後退手段による進行方向と交差するようにしてもよい。

また、保持プレートの区域には、矩形状の空間が形成されていて、第１の一対の保持装置が、その空間を形成する前記保持プレートの一対の対向する辺に対向して配置されるようにしてもよい。

保持プレートの区域には、矩形状の空間が形成されていて、第１の一対の保持装置が、その空間を形成する一対の対向する辺に対向して配置されており、また、第２の一対の保持装置が、第１の一対の保持装置が配置されている一対の対向する辺とは異なる一対の対向する辺に対向して配置されるようにしてもよい。

各保持装置が、保持プレート上に前記プリント配線基板が載置されていないときには、後退手段によってプリント配線基板の一部が載置される区域から離れた位置に配置されていて、プリント配線基板が前記区域に配置されると、保持装置の押圧手段を解放位置に保持した状態で、前進手段によって所定の位置まで前進してから、押圧手段を押圧位置に移動して、プリント配線基板の一部を保持プレートの区域に押圧することよって、プリント配線基板を保持プレート上に固定し、プリント配線基板を取り外すときには、各保持装置が、保持装置の押圧手段を解放位置に移動した後に、後退手段によって所定の位置まで後退するようにしてもよい。

前進手段は直進駆動手段であり、後退手段は、引っ張り駆動手段である。

直進駆動手段がリニアモータ又はエアシリンダであり、引っ張り駆動手段がばね部材であってもよい。

プリント配線基板が保持プレートに載置されてなく、保持装置が後退手段によってプリント配線基板の一部が載置される区域から離れた位置に配置されているときには、保持装置の押圧手段が区域を覆わないようにしてもよい。

また、本発明に係る基板検査装置は、プリント配線基板の一部が載置される区域を備える保持プレートと、保持プレート上に、互いに対向する位置に配置された第１の一対の保持装置とを備えるワークホルダーであって、各保持装置が、第１の一対の他方の保持装置に近づくための前進手段と、他方の保持装置から離れるための後退手段と、プリント配線基板の周縁の少なくとも一部を保持プレートに押圧するための押圧位置とその一部をその押圧から解放する解放位置との間を移動する押圧手段とを備えるワークホルダーを複数個備え、さらに、複数個のワークホルダーを搬送する搬送手段と、所定の位置に配置されていて、搬送手段によって搬送される複数個のワークホルダーに保持されているプリント配線基板上の配線の抵抗値等を測定する検査手段とを備えることを特徴とする。

本発明によると、基板を載置する際に、基板保持装置が障害となることはなく、基板を載置する位置に十分に広い空間を確保することができる。適切な引っ張り力で基板を保持することができる。また、基板を検査するために基板の上方及び下方に検査治具を配置する空間を十分に確保することができる。さらに、基板の各辺の幅の狭い細長い部分を的確に保持することができる。

以下、本発明に係る基板保持装置の実施形態に関し、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。図中、同じ要素に対しては同じ参照符号を付して重複した説明は省略する。

［基板保持装置の構成の概要］
図１はワークホルダー１の簡略化した構成を示す斜視図である。ワークホルダー１は、保持プレート１４と４つの保持装置１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄとを備える。図示していないが、保持プレート１４には、プリント配線基板８０（図５参照）が載置され、４つの保持装置１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄによって、そのプリント配線基板８０の４辺が保持プレート１４の保持区域１８に固定される。例えばフレキシブルプリント配線基板は、一辺が約１４１ｍｍで、他片が約２３６ｍｍの矩形状のもので、厚さが数ミリである。

それらの保持装置には必要に応じてカバー１２が設けられる。ただし、保持装置１０Ａのカバーは省略してある。

保持プレート１４のプリント配線基板の一部を保持する保持区域１８には、矩形状の空間１６が形成されている。それにより、図５に示すように、ワークホルダー１の下側に配置した検査治具ＭＢによって基板の配線の検査を行うことができる。検査治具は、例えば、ピンボードアダプタ（フィクスチャ）を用いるもの、フライングプローブ、剣山タイプのもの等どのようなものでもよい。

４つの保持装置１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄは、対向するもの同士で一対の保持装置を構成する。つまり、２つの保持装置１０Ａ，１０Ｃによって第１の一対の保持装置を構成し、他の２つの保持装置１０Ｂ，１０Ｄによって第２の一対の保持装置を構成する。ここで、「第１」及び「第２」は両者を区別するための便宜上のものであるため、それらを逆にして「第２」及び「第１」と呼んでもよい。それらの保持装置は、基本的に同じように構成されているため、以下、代表的に、保持装置１０Ａについて説明する。

図２から図４は、図１のＢ−Ｂ線に沿って見た保持装置１０Ａの概略の構成を示す側面図である。後述のように、保持装置１０Ａは、図２から図４に示すように作動することによって、プリント配線基板８０を保持プレート１４上に固定する。

保持装置１０Ａは、保持プレート１４上に固定されたレール部材２３と、このレール部材２３にまたがり前進又は後退を行うことのできるスライダー２４と、そのスライダー２４の動きに対応して前進、後退又は傾斜することのできるＬ字状部材２２とを備える。

レール部材２３は、保持プレート１４上に固定された幅広の固定部と、その固定部の上に形成された、スライダー２４の移動用の幅の狭いレール部とから構成されている。

スライダー２４は、基台部２４Ｂと、後述するＬ字状部材２２のローラ部２２Ｒを上下方向に移動させるための傾斜面を備えるガイド部２４Ｇと、ローラ部２２Ｒの係止部２４Ｓとを備える。基台部２４Ｂ、ガイド部２４Ｇ及び係止部２４Ｓは、スライダー２４として機能するように一体的に固定されている。

Ｌ字状部材２２の後側は、Ｌ字形状部分２２Ｌとローラ２２Ｒを保持するローラ保持部分２２Ｈとから構成されている。Ｌ字形状部分２２Ｌの先端には、ツメ形状部２２Ｆが形成されていて、後述するように、それによってプリント配線基板８０を保持プレート１４上に押さえつけて固定することができる。

また、Ｌ字形状部分２２Ｌは、回転軸２２Ｃを中心に上下方向に揺動することができる。その遥動に伴い、ツメ形状部２２Ｆは上下方向に約４ｍｍ往復移動する。回転軸２２Ｃは、保持プレート１４に垂直に固定されたプレート（図示せず）に形成された細長孔２５内に保持されている。それにより、Ｌ字状部材２２の移動に伴い、回転軸２２Ｃもその細長孔２５に沿って移動することができる。その移動の距離は約１０ｍｍである。

Ｌ字状部材２２のローラ保持部分２２Ｈには、回転軸を中心に回転自在に保持されたローラ２２が設けられている。

スライダー２４のガイド部２４Ｇには、傾斜面が形成されていて、後述するように、その上をローラ２２Ｒが回転しながら昇り降りすることができる。

さらに、スライダー２４のガイド部２４Ｇの尾部には、引っ張りスプリングばね２１Ｐが接続されていて、通常、スライダー２４を図２に示す初期位置に保持するように引っ張り付勢する。また、Ｌ字状部材２２のローラ保持部分２２Ｈの尾部にも、引っ張りスプリングばね２１Ｒが接続されていて、通常、Ｌ字状部材２２のツメ形状部２２Ｆを図２に示す解放位置に保持するように、ローラ保持部分２２Ｈの尾部を下方に向けて引っ張り付勢する。

一方、スライダー２４には、図示せぬ前進手段となる直進駆動手段として、例えば、リニアモータが結合されていて、それによって、スライダー２４は前進方向に駆動される。リニアモータからの付勢力がなくなると、スライダー２４は、引っ張りスプリングばね２１Ｐによって初期位置に引き戻される。スライダー２４の直進駆動手段として、リニアモータに代えてエアシリンダを用いて、スライダー２４を空気圧によって押すようにしてもよい。

［基板保持装置の動きの概要］
プリント配線基板８０が保持プレート１４上に載置される前には、まず、図１に示すように、４つの保持装置１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄのすべてを、初期位置まで後退しておく（図２）。これは、リニアモータの付勢力をなくしたときに、引っ張りスプリングばね２１Ｐの引っ張り力によって達成される。その状態では、Ｌ字状部材２２のローラ２２Ｒが、スライダー２４のガイド部２４Ｇの傾斜面の最も低い位置にあるため、引っ張りスプリングばね２１Ｒによってローラ保持部分２２Ｈの尾部が引き下げられ、それにより、Ｌ字状部材２２のツメ形状部２２Ｆが保持プレート１４から離れるように持ち上げられている。その状態をツメ形状部２２Ｆが解放位置にある状態と呼ぶ。

そのように、４つの保持装置１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄのすべてが初期位置まで後退していると、プリント配線基板が保持プレート１４上に載置される際に、保持プレート１４のプリント配線基板の一部を保持する区域１８の上方には、何も存在せず、広い空間が確保されている。

次に、図２に示す状態において、図示せぬリニアモータを駆動してスライダー２４に付勢力を加えると、スライダー２４は、引っ張りスプリングばね２１Ｒの引っ張り力に抗して、レール部材２３のレール部を滑動して前進する。

同時に、Ｌ字状部材２２の回転軸２２Ｃが、保持プレート１４に固定された図示せぬプレートに形成された細長孔２５に沿って移動する。そのため、スライダー２４の前進移動に伴いＬ字状部材２２はそのまま前進移動する。

図３に示すように、Ｌ字状部材２２の回転軸２２Ｃが、細長孔２５の前方の端部を形成するプレートの端部に衝突すると、Ｌ字状部材２２の移動が止められる。この状態で、リニアモータによってスライダー２４に付勢力が加え続けられると、スライダー２４は前進移動するが、Ｌ字状部材２２は停止しているため、スライダー２４の移動に伴い、Ｌ字状部材２２のローラ部２２Ｒが、スライダー２４のガイド部２４Ｇの傾斜面を登るようになる。それに伴い、ローラ保持部分２２Ｈが持ち上げられるようになり、Ｌ字状部材２２が、回転軸２２Ｃを中心に図３に向かって左向きに回転し始める。

図４は、そのＬ字状部材２２の回転が止まった状態を示す。その図に示すように、スライダー２４は停止しており、Ｌ字状部材２２のツメ形状部２２Ｆが、プリント配線基板８０の端部を保持プレート１４の区域１８の矩形状の開口１６を形成する周縁部分に押し付けている。この状態のツメ形状部２２Ｆの位置は押圧位置である。

その状態で、図５に概念として示すように、プリント配線基板８０の上方の空間に、検査治具ＭＡを配置し、さらに、プリント配線基板８０の下方の空間に、検査治具ＭＢを配置する。図６は、図５の一部を拡大して簡略化した側面図である。図６に示すように、例えば、プリント配線基板８０には、上面にランド８１ａ、８１ｂ、・・・８１ｎが形成されており、下面にランド８５ａ、８５ｂ、・・・８５ｎが形成されている。また、それらのランドを結ぶように、top-to-top配線８９とtop-to-bottom配線８８ａ、８８ｂ、・・・８８ｎとが設けられている。また、検査治具ＭＡには、中間プレート４０Ａによって複数のプローブｐが保持されており、検査治具ＭＢには、同様に、中間プレート４０Ｂによって複数のプローブｐが保持されている。それらのプローブｐは、電圧測定部及び電流測定部に接続されている。

図６に示すように、上面のランド８１ａ、８１ｂ、・・・８１ｎの所定のものには検査治具ＭＡのプローブｐの先端が当接され、下面のランド８５ａ、８５ｂ、・・・８５ｎの所定のものには、検査治具ＭＢのプローブｐの先端が当接されて、所定の配線の抵抗値の測定及び断線の有無の確が行われる。

プリント配線基板の検査が終了すると、その基板から検査治具ＭＡ、ＭＢがそれぞれ上方及び下方に離され、必要に応じてさらに取り除かれて、プリント配線基板が基板保持装置１から取り外される。その際には、まず、リニアモータへの駆動力が止められる。それにより、引っ張りスプリングばね２１Ｐの引っ張り力によって、スライダー２４が後退するように引き戻される。その際、スライダー２４の後退に伴い、Ｌ字状部材２２のローラ部２２Ｒが、スライダー２４のガイド部２４Ｇの傾斜面に沿って回転しながら下降する。また、そのとき、ローラ保持部分２２Ｈの尾部が、引っ張りスプリングばね２１Ｒによって引っ張られるため、Ｌ字状部材２２が、回転軸２２Ｃを中心に図４に向かって右向きに回転をする。ローラ部２２Ｒがガイド部２４Ｇの傾斜面に沿って下降して係止部２４Ｓに当接すると、図３に示す状態になる。つまり、それまでは、Ｌ字状部材２２は後退することなく揺動し、それにより、ツメ形状部２２Ｆが押圧位置から離れて上方の解放位置に移動してプリント配線基板を開放するように動く。そのツメ形状部２２Ｆの上方への移動の際には、ツメ形状部２２Ｆはプリント配線基板上を滑ることなく離れるため、プリント配線基板に無駄な押圧力や張力や摩擦力を与えることがない。

次に、ローラ部２２Ｒがスライダー２４の係止部２４Ｓに当接しているため、スライダー２４の後退とともに、Ｌ字状部材２２も後退し始める。その後退は、図２に示す初期位置で停止する。

新たなプリント配線基板を保持する際には、再度、基板保持装置１は、図２の初期位置から動作を開始し、図４までの状態までの動きを行う。また、プリント配線基板を開放する際には、逆に、図４の状態から図２の状態までの動きを行う。これらの動きが必要に応じて繰り返される。

［代替例］
図示していないが、図１に示すワークホルダー１の組を複数設け、さらにそれらを逐次連続的に搬送する装置を設け、各ワークホルダーに保持されたプリント配線基板を検査治具のある所定の検査位置に順次搬送する基板検査装置を構成することによって、連続的にプリント配線基板の配線の検査を行うようにしてもよい。

また、図７Ａから図７Ｃは保持装置のＬ字状部材の他の実施形態の一部を示す平面図である。上記の例では１つのＬ字状部材を用いたが、図７Ａは、２つのＬ字状部材７０Ａ、７０Ｂを並べて使用する構成したものを示す。その図に示すように、Ｌ字状部材７０Ａ、７０Ｂの先端部は、２つの分離したツメ形状部７０ＦＡ、７０ＦＢとなる。そのため、それぞれの先端部でプリント配線基板をおさえる力の大きさを別々に調整することができるようになる。この実施例では、Ｌ字状部材ごとに前進及び後退するための駆動手段を設けてもよく、または、１つの駆動手段を共用してもよい。

図７Ｂは、１つのＬ字状部材を、図７Ａよりも多くの３つのＬ字状部材７２Ａ、７２Ｂ、７２Ｃに分割したものを示す。つまり、Ｌ字状部材７２Ａ、７２Ｂ、７２Ｃの先端部が３つの分離したツメ形状部７２ＦＡ、７２ＦＢ、７２ＦＣを持つ。そのため、図７Ａの実施例よりも、プリント配線基板をおさえる力の大きさのバランスをより微細に調整することができるようになる。この実施例でも、Ｌ字状部材ごとに前進及び後退するための駆動手段を設けてもよく、または、１つの駆動手段を共用してもよい。

図７Ｃは、図１に示す実施例と同様に１つのＬ字状部材７４を用いるが、その先端部のツメ形状部７４Ｆを３つのツメ形状部に分割した例を示す。それによると、図１の実施例と同様に、Ｌ字状部材７４の駆動手段は１つで足り、その上、ツメ形状部７４Ｆを分割しているため、温度等によるツメ形状部の変形を吸収することができるという利点を有する。

以上、本発明に係るワークホルダー及びそれを備える基板検査装置について説明したが、本発明はそれらの実施形態に拘束されるものではない。当業者が容易になしえる追加、削除、改変等は、本発明に含まれることを承知されたい。本発明の技術的範囲は、添付の特許請求の範囲の記載によって定められる。

図１は、本発明の一実施形態に係るワークホルダーの斜視図である。 図２は、図１のＢ−Ｂ線に沿って見た保持装置の概略の構成を示す側面図である。 図３は、図１のＢ−Ｂ線に沿って見た保持装置の概略の構成を示す側面図である。 図４は、図１のＢ−Ｂ線に沿って見た保持装置の概略の構成を示す側面図である。 図５は、図１のＡ−Ａ線から見た簡略側面図である。 図６は、図５の一部を拡大した簡略側面図である。 図７Ａは、本発明に係るワークホルダーのＬ字状部材の他の実施形態を示す平面図である。 図７Ｂは、本発明に係るワークホルダーのＬ字状部材のさらに他の実施形態を示す平面図である。 図７Ｃは、本発明に係るワークホルダーのＬ字状部材のさらに異なる他の実施形態を示す平面図である。

符号の説明

１ ワークホルダー
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ 保持装置
１４ 保持プレート
１６ 空間
１８ 保持区域
２１Ｐ，２１Ｒ 引っ張りスプリングばね
２２ Ｌ字状部材
２２Ｆ ツメ形状部
２２Ｌ Ｌ字形状部分
２３ レール部材
２４ スライダー

Claims (5)

1. プリント配線基板の一部が載置される区域を備える保持プレートと、該保持プレート上に、互いに対向する位置に配置された第１の一対の保持装置と第２の一対の保持装置を備えるワークホルダーであって、
   前記保持プレートの前記区域には、矩形状の空間が形成されていて、前記第１の一対の保持装置が、その空間を形成する一対の対向する辺に対向して配置されており、また、前記第２の一対の保持装置が、前記第１の一対の保持装置が配置されている一対の対向する辺とは異なる一対の対向する辺に対向して配置され、
   前記第１及び前記第２の一対の保持装置の各保持装置が、傾斜面を有するスライダーと、該スライダーを前記各一対の他方の保持装置に近づくように駆動するための直進駆動手段と、前記スライダーを前記各一対の他方の保持装置から離れるように駆動する引っ張り駆動手段と、前記プリント配線基板の周縁の少なくとも一部を前記保持プレートに押圧するための押圧位置と該少なくとも一部をその押圧から解放する解放位置との間を移動可能なＬ字状部材とを備え、
   前記Ｌ字状部材は、前記スライダーの傾斜面上にて回転可能なローラと、前記保持プレートに対して前記Ｌ字状部材を揺動可能に保持する回転軸とを有し、
   さらに、前記第２の一対の保持装置の前記直進駆動手段又は前記引っ張り駆動手段による進行方向が、前記第１の一対の保持装置の前記直進駆動手段又は前記引っ張り駆動手段による進行方向と交差する、
   ワークホルダー。
2. 請求項１のワークホルダーにおいて、前記保持プレート上に前記プリント配線基板が載置されていないときには、前記Ｌ字状部材を、前記プリント配線基板の一部が載置される区域から離れた位置に配置されていて、前記プリント配線基板が前記区域に配置されると、前記Ｌ字状部材を、前記解放位置に保持した状態で、所定の位置まで前進してから、前記押圧位置に移動して、前記プリント配線基板の一部を前記保持プレートの前記区域に押圧することよって、前記プリント配線基板を前記保持プレート上に固定し、前記プリント配線基板を取り外すときには、前記Ｌ字状部材を前記解放位置に移動した後に、所定の位置まで後退する、ワークホルダー。
3. 請求項１のワークホルダーにおいて、前記直進駆動手段はリニアモータ又はエアシリンダであり、前記引っ張り駆動手段はばね部材である、ワークホルダー。
4. 請求項１のワークホルダーにおいて、前記プリント配線基板が前記保持プレートに載置されてなく、前記Ｌ字状部材が、前記プリント配線基板の一部が載置される区域から離れた位置に配置されているときには、前記Ｌ字状部材が前記区域を覆わない、ワークホルダー。
5. プリント配線基板の一部が載置される区域を備える保持プレートと、該保持プレート上に、互いに対向する位置に配置された第１の一対の保持装置と第２の一対の保持装置を備えるワークホルダーであって、
   前記保持プレートの前記区域には、矩形状の空間が形成されていて、前記第１の一対の保持装置が、その空間を形成する一対の対向する辺に対向して配置されており、また、前記第２の一対の保持装置が、前記第１の一対の保持装置が配置されている一対の対向する辺とは異なる一対の対向する辺に対向して配置され、
   前記第１及び前記第２の一対の保持装置の各保持装置が、傾斜面を有するスライダーと、該スライダーを前記各一対の他方の保持装置に近づくように駆動するための直進駆動手段と、前記スライダーを前記各一対の他方の保持装置から離れるように駆動する引っ張り駆動手段と、前記プリント配線基板の周縁の少なくとも一部を前記保持プレートに押圧するための押圧位置と該少なくとも一部をその押圧から解放する解放位置との間を移動可能なＬ字状部材とを備え、
   前記Ｌ字状部材は、前記スライダーの傾斜面上にて回転可能なローラと、前記保持プレートに対して前記Ｌ字状部材を揺動可能に保持する回転軸とを有し、
   さらに、前記第２の一対の保持装置の前記直進駆動手段又は前記引っ張り駆動手段による進行方向が、前記第１の一対の保持装置の前記直進駆動手段又は前記引っ張り駆動手段による進行方向と交差する、ワークホルダーを複数個備え、
   さらに、該複数個のワークホルダーを搬送する搬送手段と、
   所定の位置に配置されていて、該搬送手段によって搬送される前記複数個のワークホルダーに保持されているプリント配線基板上の配線の抵抗値等を測定する検査手段とを備える、基板検査装置。

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