JP5943523B2 - 接触型回路パターン検査装置及びその検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、プリント基板上の接触点にプローブユニットの対応するピンを接触させてプリント基板の通電検査を行う接触型回路パターン検査装置、及びその検査方法に関する。

回路配線となる導電パターンを備えたプリント基板に対して、通電により断線及び短絡の有無を検査することが一般的である。例えば、特許文献１には、プリント基板上の接触点に給電ピンと検出ピンとからなる検査ピンを接触させて、給電ピンから導電パターンに検査信号を給電し、導電パターンを通った後に検出ピンを介して戻ってくる検査信号を検出信号として検出し、検出信号の有無又は減衰量に応じて断線及び短絡の有無を検査する接触型回路パターン検査装置が開示されている。

例えば、このような装置では、可動部に装着されたプローブユニットに、検査対象となるプリント基板の接触点に対応する検査ピンが取り付けられている。検査を実施する際には、まず、ステージ上にプリント基板を位置合わせしてセットする。次に、可動部がプリント基板の上方から下降されて、検査ピンがプリント基板の接触点に接触される。

また、このような装置では、１つの個片上において検査対象となる複数の接触点全てにプローブユニットの検査ピンをそれぞれ接触させる必要がある。このため、個片上には、一般的に、接触点と検査ピンとを正確に位置合わせするための位置合わせ特徴点が設けられている。

回路パターン検査を開始する際には、まず、治具ユニットに並設されたカメラで個片上の位置合わせ特徴点を撮影して、個片の位置情報を取得する。そして、取得した位置情報に基づいて、個片が検査位置に正確に位置されているかどうかを判断する。個片が位置ずれしている場合には、全ての検査ピンが検査対象の接触点に接触するように、プローブユニットを移動させて位置合わせする。そして、位置合わせ後に上述のような回路パターン検査が実施される。

特開平１１−３４０５８８号公報

上述のような接触型回路パターン検査装置では、プリント基板上の位置合わせ特徴点をカメラで撮影して、その位置が適正であることを確認（位置合わせ特徴点検出）した後に検査を開始する必要がある。しかしながら、プリント基板の複数の個片の検査を行う場合、全ての個片上の位置合わせ特徴点をカメラで撮影した後に検査をする必要があるわけではなく、１つの個片に関して、その個片上の全ての位置合わせ特徴点を撮影した後に検査を行う必要があるのみである。例えば、Ｎ個の個片が検査対象であった場合、１番目の個片の位置合わせ特徴点検出が終了していれば、Ｎ個全ての個片の位置合わせ特徴点検出が完了するまで待たなくとも、１番目の個片の検査を行ってよい。

それにもかかわらず、これまでの装置では、一般的に、複数の個片上の全ての位置合わせ特徴点を撮影した後に検査を開始している。これは、個片上を移動するプローブユニットが一度通った経路の近傍を再び巡回することとなるため、プローブユニットの移動距離の増大につながり、効率的でない。

そこで、本発明は、複数のプリント基板個片を含むプリント基板の撮影及び検査を効率的に行うことができる接触型回路パターン検査装置及び方法を提供することを目的とする。

本発明の一実施の形態は、複数のプリント基板個片を備えたプリント基板を検査するための接触型パターン検査装置であって、前記複数のプリント基板個片の各々には、複数の接触点を有する導電パターンと、少なくとも１つの位置合わせ特徴点とが設けられ、前記プリント基板個片上の前記位置合わせ特徴点を撮影するカメラユニットと、前記プリント基板個片の前記接触点に接触して検査信号を通電させることにより前記導電パターンを検査する検査部と、が設けられたプローブユニットと、前記プローブユニットを移動させる移動機構と、前記カメラユニットによる前記位置合わせ特徴点の撮影及び前記検査部による検査を行うときの前記プローブユニットの最小移動経路を計算する演算部とを具備し、前記演算部は、前記複数のプリント基板個片のうちの１つのプリント基板個片に対して、前記１つのプリント基板個片上の全ての位置合わせ特徴点を撮影した後に前記１つのプリント基板個片の検査を行う条件を適用し、かつ、前記複数のプリント基板個片の全てに対して前記条件を適用することによって前記最小移動経路を計算する接触型回路パターン検査装置である。

また、本発明の他の実施形態は、複数のプリント基板個片を備え、前記複数のプリント基板個片の各々には、複数の接触点を有する導電パターンと、少なくとも１つの位置合わせ特徴点とが設けられているプリント基板の、前記プリント基板個片上の前記位置合わせ特徴点を撮影するカメラユニットと、前記プリント基板個片の前記接触点に接触して検査信号を通電させることにより前記導電パターンを検査する検査部と、が設けられたプローブユニットと、前記プローブユニットを移動させる移動機構と、を具備する接触型回路パターン検査装置で前記カメラユニットによる前記位置合わせ特徴点の撮影及び前記検査部による検査を行うときの前記プローブユニットの最小移動経路を計算する方法であって、前記複数のプリント基板個片のうちの１つのプリント基板個片に対して、前記１つのプリント基板個片上の全ての位置合わせ特徴点を撮影した後に前記１つのプリント基板個片の検査を行う条件を適用し、かつ、前記複数のプリント基板個片の全てに対して前記条件を適用することによって前記最小移動経路が計算される方法である。

本発明によれば、複数のプリント基板個片を含むプリント基板の撮影及び検査を効率的に行うことができる接触型回路パターン検査装置及び方法を提供することができる。

図１は、接触型回路パターン検査装置の構成を概略的に示すブロック図である。 図２は、３×３で配置された個片を含むプリント基板を概略的に示す上面図である。 図３は、接触型回路パターン検査装置のプリント基板検査機構の構成を示す上面図である。 図４は、図３のプリント基板検査機構のうち把持機構のみを示す上面図である。 図５は、図３のプリント基板検査機構のうち検査部、移動機構、移動機構制御部及びカメラユニットを示す上面図である。 図６は、プローブユニットの側面図である。 図７は、プローブユニットの上面図である。 図８は、接触型回路パターン検査装置による検査のフローチャートである。 図９は、図２に示されるプリント基板において１つの個片を検査しているときのプローブユニットの配置、及び各個片を検査しているときの治具の検査時中心点を概略的に示す上面図である。 図１０は、図２に示されるプリント基板において１つの個片の１つのアライメントマークを撮影しているときのプローブユニットの配置を概略的に示す上面図である。 図１１は、検査時中心点及び撮影時中心点を示す上面図である。 図１２は、最小移動経路計算の定式化のためにプリント基板を模式的に示す図である。 図１３は、検査時中心点及び位置合わせ特徴点の集合Ｎを示す図である。 図１４は、図２に示されるプリント基板に対する治具ユニットの検査時中心点、撮影時中心点及び原点を取り出した図である。 図１５（ａ）は、従来技術における撮影及び検査時の治具ユニットの中心点の移動経路であり、（ｂ）は、本実施形態により最小化された移動経路である。 図１６は、３列−２列−３列で配置された個片を含むプリント基板を示す概略図である。 図１７は、図１６に示されるプリント基板に対する治具ユニットの検査時中心点、撮影時中心点及び原点を取り出した図である。 図１８（ａ）は、従来技術における撮影及び検査時の治具ユニットの中心点の移動経路であり、（ｂ）は、本実施形態により最小化された移動経路である。 図１９は、４×２で配置された個片を含むプリント基板を示す概略図である。 図２０は、図１９に示されるプリント基板に対する治具ユニットの検査時中心点、撮影時中心点及び原点を取り出した図である。 図２１（ａ）は、従来技術における撮影及び検査時の治具ユニットの中心点の移動経路であり、（ｂ）は、本実施形態により最小化された移動経路である。 図２２は、１つのアライメントマークを備えた個片が４×３で配置されたプリント基板を示す概略図である。 図２３は、図２２に示されるプリント基板に対する治具ユニットの検査時中心点、撮影時中心点及び原点を取り出した図である。 図２４は、従来技術における撮影及び検査時の治具ユニットの中心点の移動経路であり、（ｂ）は、本実施形態により最小化された移動経路である。 図２５は、アライメントマークの例を示す上面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
本実施形態による接触型回路パターン検査装置（以下、回路パターン検査装置と称する）１は、プリント基板の製造工程において、部品実装前のプリント基板上に形成された回路配線（回路パターン）である導電パターンに検査信号を通電して、不良の原因となる断線や短絡等の欠陥を検出する装置である。本実施形態では、プリント基板はフレキシブル基板であってもリジッド基板であってもよい。

（回路パターン検査装置の構成）
図１は、回路パターン検査装置１の構成を概略的に示すブロック図である。回路パターン検査装置１は、プリント基板を把持する把持機構２と、後述するプローブユニット３６を備え、プリント基板を回路パターン検査する検査部３と、検査信号供給部５と、検出信号処理部６と、検査部３を移動させる移動機構７と、移動機構７を駆動制御する駆動制御部８と、カメラユニット９と、カメラユニット９を制御するカメラユニット制御部１０と、装置制御部１１と、入力部１２と、表示部１３とを有している。

検査信号供給部５は、装置制御部１１からの命令を受信し、例えば、直流電圧信号からなる検査信号を生成して検査部３に供給する。検出信号処理部６は、検査部３から検出信号を受信して信号処理を施し、装置制御部１１に出力する。

カメラユニット９は、プリント基板上に設けられた位置合わせ特徴点（例えば、後述するアライメントマーク１０３）を含む光学像を生成する光学系１４と、その光学像を電気信号に光電変換するＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子を含む撮像部１５とを有している。カメラユニット制御部１０は、画像処理部１６と、位置ずれ判断部１７とを有している。画像処理部１６は、撮像部１５から電気信号を受信して画像信号を生成する。位置ずれ判断部１７は、画像処理部１６からの画像信号に基づいて、位置合わせ特徴点が所望の位置にある否か、即ち、後述する検査ピン３２が接触点（例えば、後述するコンタクトパッド１０４）に接触する所定の位置にあるか否かを判断する。

入力部１２は、動作指示や各種データ等を入力するキーボードやタッチパネル等である。表示部１３は、検査結果を含む検査情報を表示する液晶ディスプレイ等である。表示部１３は、検査結果に加えて、位置ずれがあった場合に警告を表示してもよい。

装置制御部１１は、欠陥判断部１８と、メモリ１９と、演算部２０とを有している。装置制御部１１は、専用の制御部である必要はなく、例えば、汎用的なパーソナルコンピュータであってもよい。

欠陥判断部１８は、検出信号処理部６で信号処理された検出信号の有無や減衰量（電圧低下）に基づいて、検査対象のプリント基板上に形成された導電パターンが欠陥を有するか否かを判断する。具体的には、検査信号を給電したにもかかわらず検出信号が得られない場合には、欠陥判断部１８は、導電パターンに断線による欠陥が発生していると判断し、また、検出信号が正常時の信号値の半分（又は、予め設定した判断値）以下であれば、ブリッジ等で隣接する導電パターンに電気的に接続されて短絡による欠陥が発生していると判断する。あるいは、欠陥判断部１８は、検査対象の導電パターンに隣接し並列配置された導電パターンからノイズ値以上の検出信号が検出された場合には、短絡の欠陥が発生していると判断してもよい。

メモリ１９は、例えば、ＲＯＭ、ＲＡＭ又はフラッシュメモリ等の汎用メモリである。メモリ１９は、ユーザによる設定条件、制御用プログラム、各種演算用プログラム及びデータ（テーブル）等を記憶情報として書き換え可能に記憶している。演算部２０は、プログラムや設定された演算条件により演算処理を行う。

図２は、検査部３による回路パターン検査の対象となる、プリント基板個片（以下、個片と称する）１０２を含むプリント基板１０１を概略的に示す上面図である。個片１０２は、１シートであるプリント基板１０１を製品１個のサイズにカットしたものに相当し、即ち、個片１０２の各々がプリント基板である。プリント基板１０１は、検査後に個片１０２のサイズに切り取られ、製品に実装される。

図２に示される例では、１枚のプリント基板１０１につき９個の個片１０２が３×３で整列して配列されている。しかしながら、個片１０２の数及びレイアウトはこれに限定されるものではなく、任意の数及びレイアウトが可能である。本実施形態では、各個片１０２は同一である。

個片１０２上には、位置合わせをするためのアライメントマーク１０３が設けられている。図２では、１つの個片１０２上に２つのアライメントマーク１０３が略対角線上に設けられている。しかしながら、アライメントマーク１０３の数及び位置はこれに限定されるものではなく、任意の数及び位置で設けることができる。

なお、個片上にアライメントマークが存在しない場合であっても、アライメントマークの代わりとなる特徴のある箇所を利用して位置合わせを行うことが可能である。本明細書では、アライメントマーク及びこのような特徴のある箇所を位置合わせ特徴点と称する。本実施形態では、位置合わせ特徴点はアライメントマーク１０３である。

また、個片１０２には、複数のコンタクトパッド１０４を有する導電パターンが設けられている。これらコンタクトパッド１０４は、検査部３の後述するプローブユニット３６の検査ピン（プローブ）３２が接触して電気的接続点となる電極である。コンタクトパッド１０４は、検査ピン３２の頂部の接触面積に対して、製造誤差又は周囲環境（雰囲気温度）による位置ずれ（検査ピン３２の移動）などの製造誤差を考慮した電極面積となるように設計されている。

図２に示される例では、１つの個片１０２のみにコンタクトパッド１０４が示されているが、各個片に同様のコンタクトパッド１０４が設けられている。コンタクトパッド１０４は、直流の検査信号を用いる場合には、基本的には導電パターンの両端に設けられている。また、交流の検査信号を用いる場合には、振幅変化、位相ずれ及びピーク・ピーク値の変化等により判断することも可能であるため、パッド位置は必ずしも導電パターンの両端に限定されるものではない。

なお、個片上にコンタクトパッドが存在しない場合であっても、コンタクトパッドの代わりに、検査ピン３２を当接可能な導電パターンに検査ピン３２を直接当接させて検査することが可能である。本明細書では、コンタクトパッド及びコンタクトパッドに代わって検査ピンを当接させて通電検査をすることが可能な個片上の点を接触点と称する。本実施形態では、接触点はコンタクトパッド１０４であり、検査時に検査ピン３２が個片１０２上の検査対象となる全てのコンタクトパッド１０４にそれぞれ当接されて、検査ピン３２−コンタクトパッド１０４間が通電される。

図３は、回路パターン検査装置１のプリント基板検査機構５０の構成を示す上面図である。プリント基板検査機構５０は、少なくとも、図１における把持機構２、検査部３、移動機構７、駆動制御部８及びカメラユニット９を含む機構である。図４は、図３のプリント基板検査機構５０のうち把持機構２のみを示す上面図である。図５は、図３のプリント基板検査機構５０のうち検査部３、移動機構７、駆動制御部８及びカメラユニット９を示す上面図である。

把持機構２は、２本のクランプベース軸２１と、２本のクランプベース２２とを有している。これらクランプベース２２は、図３並びに図４におけるＸ軸方向に延在した互いに平行なクランプベース軸２１と直交し、これらクランプベース軸２１上に図３並びに図４におけるＹ軸方向に延在して互いに平行に配置されている。また、クランプベース２２上には、１本のクランプベース２２につき２つ、従って２本のクランプベース２２につき４つのクランプ２３が設けられている。これらクランプ２３は、クランプベース軸２１及びクランプベース２２で囲まれる空間内にプリント基板１０１を把持する向きに配置されている。

また、把持機構２は、検査開始時にプリント基板１０１を載置するためのステージ２４を有している。検査をする際には、まず、プリント基板１０１がステージ２４上に載置され、続いて、クランプ２３によってプリント基板１０１の端部が把持され牽引されてテンションを掛けた状態で、図４に破線で示されるクランプ位置で把持される。

検査部３は、複数の検査ピン３２が設けられた治具３３を備えた治具ユニット３１を有している。検査ピン３２は、検査時に、プリント基板１０１を構成している各個片１０２のコンタクトパッド１０４にそれぞれ接触する。治具ユニット３１は、カメラユニット９と共に取着台３５に取り付けられ、治具ユニット３１及びカメラユニット９がプローブユニット３６を構成している。

図６は、プローブユニット３６の側面図である。図７は、プローブユニット３６の上面図である。治具ユニット３１は、複数の検査ピン３２と、これら検査ピン３２を固定している治具３３と、治具交換用シリンダ３７と、駆動制御部８を構成しているサーボモータ８Ｈとを有している。

検査ピン３２は、検査信号をコンタクトパッド１０４に給電するための給電ピンと、給電された検査信号を検出するための検査ピンとの少なくとも２種類に分類される。また、回路配線において、分岐箇所を有する導電パターンにおいては、１つの給電ピンに対して複数の検査ピンが用いられてもよい。これ以外にも、検査対象の導電パターンに隣接し並列配置された導電パターンのコンタクトパッド１０４に接触する検査ピンを短絡検査ピンとして利用し、さらに、検査を行う検査ピンに対してやや離れた位置（数パターン分の距離）の検査ピンを、周囲から個片１０２に重畳するノイズを検出するためのノイズ検査ピンとして利用してもよい。

なお、検査ピン３２−コンタクトパッド１０４間の給電・検出は、電気的に分離された導電パターンであれば、１つずつ順次給電・検出するのではなく、複数の導電パターンのコンタクトパッド１０４に対して同時に給電・検出してもよい。

治具３３は、治具交換用シリンダ３７に装着され、サーボモータ８Ｈと連結されている。サーボアンプが装置制御部１１からの移動命令を受信するとサーボモータ８Ｈが駆動されて、治具３３がθ軸を中心として回転し、プリント基板１０１の面方向上で直交するＺ軸回りに角度を変化させることが可能である。

プローブユニット３６の取着台３５は、図７に示されるように、Ｚ軸方向移動機構７Ｚを構成するＺ軸ボールねじ３４に取り付けられている。従って、プローブユニット３６は、Ｚ軸ボールねじ３４に連結されたモータ８Ｚ（図６並びに図７には示されないが、図１参照）を駆動させることによりＺ軸方向（昇降方向）に移動可能である。

さらに、移動機構７は、図５に示されるように、Ｙ軸方向に延在したＹ軸ボールねじ４０及びリニアガイド（リニアレール及びリニアブロック）４１により構成されるＹ軸方向移動機構７Ｙと、Ｙ軸方向移動機構７Ｙの上にこれと直交するようにリニアガイド４１のリニアブロックに取り付けられ、Ｘ軸方向に延在したＸ軸ボールねじ４２及びリニアガイド４３により構成されるＸ軸方向移動機構７Ｘとを有している。

Ｘ軸ボールねじ４２及びリニアガイド４３上には、この上をＸ軸方向に摺動する可動部材４４が取り付けられている。また、可動部材４４には、Ｚ軸ボールねじ３４が取り付けられている。従って、プローブユニット３６は、Ｘ軸方向移動機構７Ｘ、Ｙ軸方向移動機構７Ｙ、Ｚ軸方向移動機構７Ｚ及びθ軸方向移動機構７Ｈにより構成される移動機構７により３軸方向及びθ軸方向に移動可能である。

また、駆動制御部８は、Ｙ軸ボールねじ４０に連結され、プローブユニット３６のＹ軸方向の移動を駆動制御するモータ８Ｙと、Ｘ軸ボールねじ４２に連結され、プローブユニット３６のＸ軸方向の移動を駆動制御するモータ８Ｘとを有している。このように、モータ８Ｘ、８Ｙ、８Ｚ、８Ｈが駆動制御部８を構成している。

従って、プローブユニット３６は、移動機構７を構成するＺ軸ボールねじ３４、Ｙ軸ボールねじ４０及びＸ軸ボールねじ４２が駆動制御部８を構成するモータ８Ｚ、８Ｙ、８Ｘによってそれぞれ駆動制御されることにより、互いに直交する３軸方向に移動可能である。また、プローブユニット３６の治具３３は、θ軸を中心として回転可能である。

（接触方式パターン検査の概要）
次に、回路パターン検査装置１による接触方式パターン検査について説明する。図８は、本実施形態の接触型回路パターン検査装置１による検査のフローチャートである。

まず、ステップＳ１において、複数の個片１０２を含むプリント基板１０１がステージ２４上に載置される。そして、ステップＳ２においてプリント基板１０１をクランプ２３によって把持し、ステップＳ３においてプリント基板１０１にテンションをかけて張る。このとき、必要に応じて、おおまかな位置合わせとなるプリント基板１０１の位置の原点位置合わせが行われてもよい。

その後、ステップＳ４において、ステージ２４の降下が完了したらすぐに撮影及び検査を行うことができるように、ステージ２４の降下開始と同時に、演算部２０が、カメラユニット９によるアライメントマーク１０３の撮影及び検査部３（プローブユニット３６）の検査ピン３２による検査時のプローブユニット３６の移動経路を最小にする、即ち最も効率よく撮影及び検査を行う最小移動経路を計算する（計算手法は後述する）。

その後、ステップＳ５において、ステップＳ４で計算した最小移動経路に従ってプローブユニット３６を移動させながら、カメラユニット９が個片１０２上のアライメントマーク１０３を撮影して、位置ずれ判断部１７がアライメントマーク１０３の位置ずれ判定をし、かつ、検査部３（プローブユニット３６）の検査ピン３２が個片１０２上のコンタクトパッド１０４に接触して検査信号を通電させることにより導電パターンを検査する。

撮影及び通電検査が終了すると、ステップＳ６においてステージ２４を上昇させる。そして、ステップＳ７において、プリント基板１０１にかけたテンションを緩ませる。さらに、ステップＳ８において、プリント基板１０１をクランプ２３から解放する。そして、検査が終了する。

なお、ステップＳ５において、位置ずれ判断部１７が、撮影したアライメントマーク１０３が所望の位置からずれていると判断した場合、そのアライメントマーク１０３が設けられた個片１０２の位置がずれている。ずれが生じていると全ての検査ピン３２が個片１０２のコンタクトパッド１０４に接触しないため、適正な通電検査を行うことができない。従って、このようなずれが見つかった場合には、モータ８Ｘ、８Ｙ、８Ｈを駆動させることによって治具３３のＸ軸方向及びＹ軸方向の位置及びθ軸方向の角度（個片１０２の主面方向と直交する軸の軸回りの角度）を調節して、全ての検査ピン３２が個片１０２上のアライメントマーク１０３に接触できるようにする。

また、図８に示されるフローでは、ステップＳ５において、演算部２０で撮影及び検査時のプローブユニット３６の最小移動経路をシミュレーションにより計算しているが、プリント基板１０１の個片１０２のレイアウト、位置合わせ特徴点の数及び位置の情報に基づいて以下の手法で計算された最小移動経路のデータをメモリ１９あるいは外部メモリが予め記憶しており、それを呼び出して撮影及び検査を行う形式であってもよい。即ち、演算部２０が回路パターン検査装置１とは別体のパーソナルコンピュータ等であってもよい。

（撮影及び検査時のプローブユニットの最小移動経路の計算手法）
次に、接触型回路パターン検査装置１において、プローブユニット３６のカメラユニット９によるアライメントマーク１０３の撮影及び治具ユニット３１の検査ピン３２による接触方式パターン検査を行う際のプローブユニット３６の最小移動経路の計算手法について説明する。以下では、一例として、図２に示されるプリント基板１０１の撮影及び検査時のプローブユニット３６の最小移動経路について説明する。

図９は、図２に示されるプリント基板１０１において個片１０２ａを検査しているときのプローブユニット３６（治具ユニット３１、及びカメラユニット９の光学系１４のみが概略的に示される）の位置を示す上面図である。このときの治具ユニット３１のＸＹ平面における中心点を検査時中心点Ａ１とする。個片１０２ｂ〜１０２ｉを検査しているときの治具ユニット３１の中心点もまた、それぞれ、検査時中心点Ａ２〜Ａ９で示される。

図１０は、図２に示されるプリント基板１０１において個片１０２ａのアライメントマーク１０３ａ_１をカメラユニット９で撮影しているときのプローブユニット３６（治具ユニット３１、及びカメラユニット９の光学系１４のみが概略的に示される）の位置を示す上面図である。このときの治具ユニット３１の中心点を撮影時中心点Ｂ１とする。アライメントマーク１０３ａ_２、１０３ｂ_１、１０３ｂ_２、…、１０３ｉ_１、１０３ｉ_２を撮影しているときの治具ユニット３１の中心点もまた、それぞれ、撮影時中心点Ｂ２〜Ｂ１８とする。図１１は、検査時中心点Ａ１〜Ａ９及び撮影時中心点Ｂ１〜Ｂ１８を示す図である。

撮影及び検査時のプローブユニット３６の最小移動経路は、治具ユニット３１の中心点が点Ａ１〜Ａ９、Ｂ１〜Ｂ１８の全てを一度ずつ巡る経路を求めることによって算出される。出発点を出発し、全ての点を一度ずつ巡って出発点に戻る巡回路の総移動距離が最小となる経路を求めることは、巡回セールスマン問題（traveling salesman problem :TSP）として一般的に知られている。本実施形態におけるプローブユニット３６の最小移動経路も、プローブユニット３６の初期位置を始点として点Ａ１〜Ａ９、Ｂ１〜Ｂ１８の全てを一度ずつ巡って始点に戻る移動経路の最小化を考えることにより求める。

しかしながら、本実施形態の接触方式パターン検査では、１つの個片に着目したとき、その個片上の位置合わせ特徴点（例えば、アライメントマーク）を撮影した後でなければ検査をしてはならないという制約がある。１つの個片上に設けられた全ての位置合わせ特徴点を撮影してその位置情報を取得し位置ずれを判定することにより、その個片の全ての接触点（例えば、コンタクトパッド）に全ての検査ピンが接触するようにしなければならないからである。

例えば、個片１０２ａと１０２ｂとの関係において、個片１０２ａの全てのアライメントマーク１０３ａ_１、１０３ａ_２を撮影した後には、個片１０２ａの検査をしても個片１０２ｂのアライメントマーク１０３ｂ_１又は１０３ｂ_２の撮影をしても構わないが、まだ撮影を終えていない個片１０２ｂの検査をしてはならない。このような制約を考慮した上でプローブユニット３６の最小移動経路を計算することが重要である。

言い換えれば、プローブユニット３６の最小移動経路は、複数の個片のうちの１つの個片に対して、その個片上の全ての位置合わせ特徴点を撮影した後にその個片の検査を行う条件を適用し、かつ、複数の個片の全てに対してこの条件を適用することによって計算する。本実施形態では、この最小移動経路は、プリント基板１０１の平面（ＸＹ平面）上において、カメラユニット９がアライメントマーク１０３を撮影しているときのプローブユニット３６の撮影時中心点Ｂ１〜Ｂ１８と、検査部３（プローブユニット３６）の検査ピン３２が個片１０２のコンタクトパッド１０４に接触して検査しているときの検査時中心点Ａ１〜Ａ９とを一度ずつ巡回する経路であるとする。

図１２は、最小移動経路計算の定式化のためにプリント基板１００１を模式的に示す図である。プリント基板１００１に含まれる個片１００２の数をｎ、各個片１００２に設けられた位置合わせ特徴点の数をｍとする。位置合わせ特徴点の数は、撮影時中心点の数と同一である。また、各個片１００２は、１つの検査時中心点を有する。従って、各個片１００２に対して、撮影又は検査を要するｍ＋１個の点がある。プリント基板１００１上の撮影又は検査を要する点の総数、即ちプリント基板１００１に対する撮影時中心点及び検査時中心点の数は、（ｍ＋１）×ｎ＝ｍｎ＋ｎである。ここで、各個片１００２の番号の集合をＢ＝｛１，２，３，…，ｌ｝とし、ｍｎ＋ｎ個の点の集合Ｎを考える（図１３）。

集合Ｎにおいて、任意の２点である点ｉ、点ｊ間の移動経路をｃ_ｉｊとする。また、ｐ番目の個片の位置合わせ特徴点の集合をＡ_ｐ、ｐ番目の個片の検査時中心点の集合をＩ_ｐとする。ここで、点ｉと点ｊとを結ぶ０−１変数をｘ_ｉｊ定義すると、
である。また、点ｉと点ｊとを結ぶ連続変数ｙ_ｉｊを定義すると、
である。そして、最小移動経路は、
により導かれる。

以上の概念及び計算手法に基づいて、アライメントマーク１０３の撮影及び個片１０２の接触方式パターン検査を効率よく行うプローブユニット３６（治具ユニット３１）の最小移動経路を計算する。以下に、この計算手法を用いて算出した最小移動経路のいくつかの具体例を挙げる。

（例１）
図１４は、図２に示されるプリント基板１０１に対する治具ユニット３１の検査時中心点Ａ１〜Ａ９、撮影時中心点Ｂ１〜Ｂ１８及び原点（治具ユニット３１の中心の初期位置）を取り出した概略図である。図１５（ａ）は、従来技術における撮影及び検査時の治具ユニット３１の中心点の移動経路であり、（ｂ）は、本実施形態により最小化された移動経路である。

図１５（ａ）に示される従来の経路では、原点を出発して、１つの個片上の２つのアライメントマークを順次撮影することによって全ての個片上の全てのアライメントマークを撮影した後、最後に撮影したアライメントマークのある基板から順次検査を行っている。この経路は、アライメントマークの撮影及び基板の検査をそれぞれ独立した工程として捉えるとその各々は比較的短い経路であるが、撮影及び検査を連続した１工程として捉えると、撮影時に移動してきた経路の近傍を検査時に再び通って（矢印が交差して）おり、無駄な動きが多い。

これに対して、図１５（ｂ）に示される本実施形態の最小移動経路は、１つの個片上に設けられた２つのアライメントマークを撮影した後であれば、その基板の検査をしても他の基板の撮影をしてもよいことに基づいて計算された最適経路である。この経路は、全ての点を非常に効率よく巡回している。図１５（ａ）に示される経路における総移動距離を約１００とすると、図１５（ｂ）に示される経路における総移動距離は約７５である。従って、本実施形態により移動距離を約２５％短縮することができ、撮影及び検査を効率よく行うことができる。

（例２）
図１６は、３列−２列−３列でジグザグに配列された個片２０２を含むプリント基板２０１を概略的に示す上面図である。１つの個片２０２上には２つのアライメントマーク２０３が設けられている。

図１７は、図１６に示されるプリント基板２０１に対する治具ユニットの撮影時中心点、検査時中心点及び原点（治具の中心の初期位置）を取り出した概略図である。図１８（ａ）は、従来技術における撮影及び検査時の治具ユニットの中心点の移動経路であり、（ｂ）は、本実施形態により最小化された移動経路である。

図１８（ａ）に示される経路における総移動距離は約９４であり、これに対して、図１８（ｂ）に示される経路における総移動距離は約７２である。従って、本実施形態により移動距離を約２４％短縮することができ、撮影及び検査を効率よく行うことができる。

（例３）
図１９は、４×２で配列された個片３０２を含むプリント基板３００を概略的に示す上面図である。１つの個片３０２上には２つのアライメントマーク３０３が設けられている。

図２０は、図１９に示されるプリント基板３０１に対する治具ユニットの撮影時中心点、検査時中心点及び原点（治具の中心の初期位置）を取り出した概略図である。図２１（ａ）は、従来技術における撮影及び検査時の治具ユニットの中心点の移動経路であり、（ｂ）は、本実施形態により最小化された移動経路である。なお、図２１（ａ）、（ｂ）では、明瞭化のために検査時中心点間の移動が一部曲線で示されているが、実際には検査時中心点間の移動も直線状の移動である。

図２１（ａ）に示される経路における総移動距離を約８６であり、これに対して、図２１（ｂ）に示される経路における総移動距離は約６９である。従って、本実施形態により移動距離を約１９％短縮することができ、撮影及び検査を効率よく行うことができる。

（例４）
前述した例１〜例３では、１つの個片につき２つのアライメントマークが設けられていたが、１つの個片に設けられるアライメントマークの数はこれに限定されない。図２２は、４×３で配列された個片４０２を含むプリント基板４０１を概略的に示す上面図である。１つの個片４０２には、１つのアライメントマーク４０３が設けられている。なお、図２２における中央列の個片は、左列及び右列の個片に対して１８０°回転（反転）した状態で配置されている。

図２３は、図２２に示されるプリント基板４０１に対する治具ユニットの撮影時中心点、検査時中心点及び原点（治具の中心の初期位置）を取り出した概略図である。図２４（ａ）は、従来技術における撮影及び検査時の治具ユニットの中心点の移動経路であり、（ｂ）は、本実施形態により最小化された移動経路である。

図２４（ａ）に示される経路における総移動距離は約６１であり、これに対して、図２１（ｂ）に示される経路における総移動距離は約５４である。従って、移動距離を約１２％短縮することができ、１つの個片に設けられたアライメントマークが１つであっても本実施形態により移動経路が短縮されて撮影及び検査を効率よく行うことができる。

なお、１つの個片に設けられたアライメントマークが１つの場合、アライメントマークが図２５に示されるような十字形等の位置や向きの判断が可能な形状であってもよい。アライメントマークが円形であれば、１つのアライメントマークを撮影しただけでそのアライメントマークを有する基板の回転方向の位置ずれを検出・判断するのは困難であるが、十字形等のアライメントマークであれば、１つのアライメントマークの撮影により個片のＸ軸方向、Ｙ軸方向又は回転方向の位置ずれを把握することができる。従って、１つのアライメントマークであってもより正確に位置合わせをすることが可能である。

以上説明したように、本実施形態によれば、１つの個片に着目したとき、その個片の全てのアライメントマークを撮影した後でなければ接触電気検査をしてはならないという制約に基づいてプローブユニットの最小移動経路を計算して、その最小移動経路に従って接触型回路パターン検査装置による撮影及び通電検査を行う。従って、移動経路の無駄を省き、より効率よく撮影及び検査を行うことができる。

また、移動距離が短縮されることにより、従来技術と同様の性能の移動機構及び駆動制御部を用いた場合にその検査に要する時間が短縮されることができる。

なお、本実施形態では、治具ユニット３１の撮影時中心点及び検査時中心点を一度ずつ巡回する最小移動経路を求めているが、巡回する点はこれらに限定されるものではなく、治具ユニット３１及びカメラユニット９を備えたプローブユニット３６の他の所定の１点であってもよい。つまり、最小移動経路は、プリント基板１０１の平面上において、カメラユニット９がアライメントマーク１０３を撮影しているときのプローブユニット３６の所定の点（例えば、カメラユニット９の光学系１４の中心点）に対応する撮影時の点と、検査部３が個片１０２のコンタクトパッド１０４に接触して検査しているときの前記所定の点である検査時の点とを一度ずつ巡回する経路であればよい。

なお、プリント基板１シート当たりの個片の数が多い（例えば、数十個）場合、複数の個片をまとめて検査グループとして、複数の個片をひとまとめにしたサイズで治具を製造し検査を行ってもよい。含まれる個片の数が多いプリント基板に対して１つの個片に合わせて治具を製造すると検査回数が増えて検査に時間がかかってしまう。このため、治具の大きさにかかるコスト及び検査時間のバランスを考えると、検査グループ単位で検査をすることが効率的である。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内でさまざまな改良及び変更が可能であることが当業者に明らかである。

１…接触型回路パターン検査装置、２…把持機構、３…検査部、５…検査信号供給部、６…検出信号処理部、７…移動機構、８…駆動制御部、９…カメラユニット、１０…カメラユニット制御部、１１…装置制御部、１２…入力部、１３…表示部、１４…光学系、１５…撮像部、１６…画像処理部、１７…位置ずれ判断部、１８…欠陥判断部、１９…メモリ、２０…演算部、２１…クランプベース軸、２２…クランプベース、２３…クランプ、２４…ステージ、３１…治具ユニット、３２…検査ピン、３３…治具、３４…Ｚ軸ボールねじ、３５…取着台、３６…プローブユニット、３７…治具交換用シリンダ、４０…Ｙ軸ボールねじ、４１…リニアガイド、４２…Ｘ軸ボールねじ、４３…リニアガイド、４４…可動部材、５０…プリント基板検査機構、１０１…プリント基板、１０２…プリント基板個片、１０３…アライメントマーク、１０４…コンタクトパッド。

Claims (4)

1. 複数のプリント基板個片を備えたプリント基板を検査するための接触型パターン検査装置であって、前記複数のプリント基板個片の各々には、複数の接触点を有する導電パターンと、少なくとも１つの位置合わせ特徴点とが設けられ、
   前記プリント基板個片上の前記位置合わせ特徴点を撮影するカメラユニットと、前記プリント基板個片の前記接触点に接触して検査信号を通電させることにより前記導電パターンを検査する検査部と、が設けられたプローブユニットと、
   前記プローブユニットを移動させる移動機構と、
   前記カメラユニットによる前記位置合わせ特徴点の撮影及び前記検査部による検査を行うときの前記プローブユニットの最小移動経路を計算する演算部とを具備し、
   前記演算部は、前記複数のプリント基板個片のうちの１つのプリント基板個片に対して、前記１つのプリント基板個片上の全ての位置合わせ特徴点を撮影した後に前記１つのプリント基板個片の検査を行う条件を適用し、かつ、前記複数のプリント基板個片の全てに対して前記条件を適用することによって前記最小移動経路を計算することを特徴とする接触型回路パターン検査装置。
2. 前記最小移動経路は、前記プリント基板の平面上において、前記カメラユニットが前記位置合わせ特徴点を撮影しているときの前記プローブユニットの所定の点に対応する撮影時の点と、前記検査部が前記プリント基板個片の前記接触点に接触して検査しているときの前記所定の点に対応する検査時の点とを一度ずつ巡回する経路であることを特徴とする請求項１に記載の接触型回路パターン検査装置。
3. 複数のプリント基板個片を備え、前記複数のプリント基板個片の各々には、複数の接触点を有する導電パターンと、少なくとも１つの位置合わせ特徴点とが設けられているプリント基板の、前記プリント基板個片上の前記位置合わせ特徴点を撮影するカメラユニットと、前記プリント基板個片の前記接触点に接触して検査信号を通電させることにより前記導電パターンを検査する検査部と、が設けられたプローブユニットと、
   前記プローブユニットを移動させる移動機構と、を具備する接触型回路パターン検査装置で前記カメラユニットによる前記位置合わせ特徴点の撮影及び前記検査部による検査を行うときの前記プローブユニットの最小移動経路を計算する方法であって、
   前記複数のプリント基板個片のうちの１つのプリント基板個片に対して、前記１つのプリント基板個片上の全ての位置合わせ特徴点を撮影した後に前記１つのプリント基板個片の検査を行う条件を適用し、かつ、前記複数のプリント基板個片の全てに対して前記条件を適用することによって前記最小移動経路が計算されることを特徴とする方法。
4. 前記最小移動経路は、前記プリント基板の平面上において、前記カメラユニットが前記位置合わせ特徴点を撮影しているときの前記プローブユニットの所定の点に対応する撮影時の点と、前記検査部が前記プリント基板個片の前記接触点に接触して検査しているときの前記所定の点に対応する検査時の点とを一度ずつ巡回する経路であることを特徴とする請求項３に記載の方法。