JP6570354B2 - 回路基板検査装置およびコンタクトチェック方法 - Google Patents

Description

本発明は、回路基板検査装置に関し、さらに詳しく言えば、プローブとパッドとの間の導通・非導通を検査するコンタクトチェック機能に関するものである。

図２を参照して、被検査基板１（この例では、ベアボードの両面基板）を検査する回路基板検査装置の一つとして、一方の基板面側にフライングプローブ２０を用い、他方の基板面側にプレスジグ型テストヘッド３０を用いる複合型の回路基板検査装置がある（例えば、特許文献１参照）。

図２の例では、フライングプローブ２０として、２本のフライングプローブ２０ａ，２０ｂを有し、いずれもＸ−Ｙ−Ｚの３方向に移動可能である。なお、この他にガード用のフライングプローブを備え、フライングプローブを３本としたテストヘッドもある。

他方のプレスジグ型テストヘッド３０は、複数本のプローブ、作図の都合上この例では５本のプローブ３１（３１ａ〜３１ｅ）が植設されたピンボード３０Ａを備えている。各プローブ３１は、被検査基板１に形成されている所定位置のパッド（もしくはランド）と対応するように配置されている。

ピンボード３０Ａは、Ｚ軸方向（図２において上下方向）に移動可能であり、ピンボード３０Ａを被検査基板１に近づける（上昇させる）ことにより、各プローブ３１がパッドに接触する。

また、この回路基板検査装置は、被検査基板１に所定の測定信号を与える測定信号供給源４０と、被検査基板１からの電気信号を検出する検出部５０と、被検査基板１に対する信号供給経路および信号検出経路を切り替えるスキャナ（切替手段）６０とを備えている。

図２の例では、測定信号供給源４０には、直流電源４１と交流電源４２とが含まれ、検出部５０には電流計５１が用いられている。フライングプローブ２０、プレスジグ型テストヘッド３０、測定信号源４０およびスキャナ６０は、図示しない制御部により制御され、制御部は、検出部５０からの検出信号に基づいて、例えばショート・オープン等の検査を行う。

ところで、どのような項目について検査を行うにしても、フライングプローブ２０（２０ａ，２０ｂ）およびプレスジグ側のプローブ３１（３１ａ〜３１ｅ）が対応するパッドに接触していることが前提である。例えば、パターン間が導通していないことを検査する非導通検査において、プローブがそのパッドに接触していないと、パターン間がショートしているにもかかわらず、それを見逃すおそれがある。

なお、複合型の場合、フライングプローブ２０は、制御プログラムにしたがって所定のパッドに向けて移動し接触するため、接触不良を起こすおそれは少ないが、プレスジグ側のプローブ３１は、ピンボード３０Ａの孔開け位置精度や被検査基板の反り等により、フライングプローブ２０に比べて接触不良を起こす可能性が高い。

そのため、本来の測定に先立って、プローブがパッドに接触しているかどうかを検査するコンタクトチェックが行われるが、従来では、基本的に導通検査でコンタクトチェックを行うようにしている。

例えば、図２に示す被検査基板１の場合について説明すると、プレスジグ側のプローブ３１ｃとプレスジグ側のプローブ３１ｄ間の導通検査、フライングプローブ２０ａとプレスジグ側のプローブ３１ｂ間の導通検査、フライングプローブ２０ｂとプレスジグ側のプローブ３１ｅ間の導通検査を行い、これらがいずれもＰＡＳＳ（導通）判定ならば、プレスジグ側のプローブ３１ｂ〜３１ｅはバッドと接触していることが保証される。

しかしながら、他のパターン（回路配線）とは電気的に独立していて片面側にしかないパッド（図２でプレスジグ側のプローブ３１ａの相手方のパッド）の場合には、導通検査が行えないため、プレスジグ側のプローブ３１ａについてはコンタクトチェックを行うことができない。

また、一方の基板面側のパッドと他方の基板面側のパッドとがビアホール導体等を介して導通している箇所（図２で言うとプレスジグ側のプローブ３１ｂ，３１ｅに対応するパッド）が多い場合、その各々の箇所で、フライングプローブ２０を用いた導通検査を繰り返し行うことになるが、フライングプローブ２０の移動には時間を要するため、コンタクトチェックに時間がかかる、という問題がある。

特開２００５−３１５７７５号公報

そこで、本発明の課題は、両面基板の一方の基板面側にフライングプローブを適用し、他方の基板面側にプレスジグ型テストヘッドを適用する複合型の回路基板検査装置において、コンタクトチェックを短時間で行えるようにすることにある。

上記課題を解決するため、本発明は、被検査基板の一方の基板面側に配置されるＸ−Ｙ−Ｚ方向に移動可能な第１プローブと、プレスジグ型のピンボードに植設されていて他方の基板面側に配置される第２プローブと、上記第１，第２プローブを介して上記被検査基板に所定の測定信号を与える測定信号供給源および上記測定信号によって上記被検査基板に生ずる電気信号を検出する検出部と、上記被検査基板に対する信号供給経路および信号検出経路を切り替える切替手段と、上記第１，第２プローブの駆動手段と上記切替手段とを制御するとともに、上記検出部にて検出された信号に基づいて上記各プローブのコンタクトチェックを行う制御部とを備えている回路基板検査装置において、
上記制御部には、上記被検査基板に存在するパターンの中から、両面にビアホール導体および／または内層パターンを介して導通しているパッドを有する特定された一つのパターンが代表パターンとして設定されており、
上記制御部は、上記各プローブのコンタクトチェックを行うにあたって、上記第１プローブを上記代表パターンの一方の基板面側のパッドに接触させるとともに、上記第２プローブの各々を上記他方の基板面側の位置的に対応する各パッドに接触させる第１ステップと、上記第１プローブと、上記代表パターンと導通していない非導通パッドに接触している第２プローブとの間の静電容量を測定する第２ステップと、上記第１プローブと、上記他方の基板面側に存在するパッドのうち、上記代表パターンと導通している導通パッドに接触している第２プローブとの間で導通検査を行う第３ステップとを備え、上記第２ステップで測定された上記静電容量が所定の閾値以下の場合には、その箇所を接触不良と判定することを特徴としている。

上記代表パターンとして、好ましくは、上記内層パターンが広い面積を有する電源パターンもしくはグランドパターンが選択される。

また、上記第２ステップでの静電容量測定で接触不良と判定された場合には、上記第３ステップには進まないようにするとよい。

本発明には、回路基板検査装置のコンタクトチェック方法も含まれ、このコンタクトチェック方法では、上記被検査基板に存在するパターンの中から、両面にビアホール導体および／または内層パターンを介して導通しているパッドを有する特定された一つのパターンを代表パターンとして設定したうえで、上記第１プローブを上記代表パターンの一方の基板面側のパッドに接触させるとともに、上記第２プローブの各々を上記他方の基板面側の位置的に対応する各パッドに接触させた後、上記第１プローブと、上記代表パターンと導通していない非導通パッドに接触している第２プローブとの間の静電容量を測定し、測定された静電容量が所定の閾値以下の場合には、その箇所を接触不良と判定してコンタクトチェックを終了し、上記測定された静電容量が所定の閾値を超える場合には、続いて、上記第１プローブと、上記他方の基板面側に存在するパッドのうち、上記代表パターンと導通している導通パッドに接触している第２プローブとの間で導通検査を行うことを特徴としている。

本発明によれば、第１プローブ（フライングプローブ）の移動は、代表パターンのパッドに向けての１回だけでよく、その分、コンタクトチェックに要する時間を短縮することができる。

本発明による回路基板検査装置の一実施形態の主要部を示す模式図。 従来例としての回路基板検査装置の主要部を示す模式図。

次に、図１により、本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。なお、以下の説明において、図２で先に説明した従来例と特に変更を要しない構成要素については、それと同じ参照符号を用いている。

図１を参照して、被検査基板１についてより詳しく説明すると、被検査基板１は、部品実装前のベアボードの両面基板で、その一方の基板面（図１では上面）１ａには、例えば３つのパッド（もしくはランド）２ａ〜２ｃが設けられており、他方の基板面（図１では下面）１ｂには、５つのパッド３ａ〜３ｅが設けられている。

このうち、パッド２ａ，３ｂおよびパッド２ｃ，３ｅは、それぞれ、ビアホール導体によって導通しており、パッド２ｂはビアホール導体および内層パターンを介して２つのパッド３ｃと３ｄとに導通している。下面１ｂ側のパッド３ａは、島状のパターンとして電気的に独立していて他のパッドと導通していないため、導通検査は行えない。

この実施形態における回路基板検査装置も、先の図２で説明した従来例と同じく、一方の基板面１ａ側にフライングプローブ２０を用い、他方の基板面１ｂ側にプレスジグ型テストヘッド３０を用いる複合型の回路基板検査装置である。

フライングプローブ２０は、２〜３本のフライングプローブ（請求項１における第１プローブに相当）を有しているが、図１にはそのうちの１本のフライングプローブ２０ａが示されている。フライングプローブ２０ａは、移動機構２０１によりＸ−Ｙ−Ｚの３方向に移動する。なお、Ｘ方向，Ｙ方向とは被検査基板１の基板面と平行な平面内で互いに直交する方向であり、Ｚ方向は被検査基板１の基板面に対して直交する方向（図１では上下方向）である。

プレスジグ型テストヘッド３０は、複数本のプローブ（請求項１における第２プローブに相当）、この例では５本のプローブ３１（３１ａ〜３１ｅ）が植設されたピンボード３０Ａを備えている。プレスジグ側のプローブ３１ａ〜３１ｅは、それぞれ、パッド３ａ〜３ｅに対応するように配置されている。

ピンボード３０Ａは、移動機構３０１によりＺ方向（図１において上下方向）に移動可能であり、ピンボード３０Ａを被検査基板１に近づける（上昇させる）ことにより、プレスジグ側のプローブ３１ａ〜３１ｅが、それぞれ、パッド３ａ〜３ｅに接触する。

また、この回路基板検査装置は、被検査基板１に所定の測定信号を与える測定信号供給源４０と、被検査基板１からの電気信号を検出する検出部５０と、被検査基板１に対する信号供給経路および信号検出経路を切り替えるスキャナ（切替手段）６０と、制御部７０とを備えている。

この実施形態においても、測定信号供給源４０には直流電源４１と交流電源４２とが含まれ、検出部５０には電流計５１が用いられている。

制御部７０には、ＣＰＵ（中央演算処理ユニット）やマイクロコンピュータ等が用いられ、制御部７０は、フライングプローブ２０，プレスジグ型テストヘッド３０の移動機構２０１，３０１、測定信号源４０およびスキャナ６０を制御する。

また、制御部７０は、検出部５０からの検出信号等に基づいて、例えばショート・オープン等の検査や所定の演算を行う。制御部７０には、検査項目等を制御部７０に入力するキーボード等からなる操作部７１と、検査結果等を表示するためのＬＣＤ等からなる表示部７２とが接続されている。パソコン等の外部機器と通信を行う接続ポートが設けられてもよい。

プローブのコンタクトチェックを行うにあたって、その準備段階として、操作部７１より、被検査基板１に存在するパターン（回路配線）の中から、制御部７０に対して代表パターンが設定される。

代表パターンとは、上面１ａと下面１ｂの各々に、ビアホール導体および／または内層パターンを介して導通しているパッドを有する特定された一つのパターンのことで、図１の例において、２つのパッド２ａ，３ｂを有する回路部、３つのパッド２ｂ，３ｃ，３ｄを有する回路部、２つのパッド２ｃ，３ｅを有する回路部が該当するが、この実施形態では、３つのパッド２ｂ，３ｃ，３ｄを有する回路部が代表パターンとして設定される。

このようにして代表パターンが設定された状態で、操作部７１よりコンタクトチェック指令が出されると、制御部７０は、第１ステップとして、移動機構２０１，３０１を介してフライングプローブ２０ａを代表パターンの一方の基板面１ａ側のパッド２ｂに向けて移動させて接触させるとともに、プレスジグ側のプローブ３１ａ〜３１ｅの各々を他方の基板面１ｂ側の位置的に対応するパッド３ａ〜３ｅに向けて移動させて接触させたのち、第２ステップを実行する。

第２ステップでは、パッド２ｂに接触しているフライングプローブ２０ａと、パッド２ｂとは非導通のパッド３ａ，３ｂ，３ｅに対応するプレスジグ側のプローブ３１ａ，３１ｂ，３１ｅとの間の静電容量を測定してコンタクトチェックを行う。

このときには、スキャナ６０は、フライングプローブ２０ａを交流電源４２に接続し、プレスジグ側のプローブ３１ａ，３１ｂ，３１ｅを順次電流計５１に接続する。これとは逆に、フライングプローブ２０ａを電流計５１に接続し、プレスジグ側のプローブ３１ａ，３１ｂ，３１ｅを交流電源４２に順次接続してもよい。

これにより、フライングプローブ２０ａ−プレスジグ側のプローブ３１ａ間，フライングプローブ２０ａ−プレスジグ側のプローブ３１ｂ間，フライングプローブ２０ａ−プレスジグ側のプローブ３１ｅ間の静電容量が計測されるが、プローブが対応するパッドに接触していない場合には、接触している場合に比べて静電容量値は著しく低下するため、静電容量値があらかじめ設定された閾値以下の場合には、接触不良と判定する。

フライングプローブ２０ａ−プレスジグ側のプローブ３１（３１ａ，３１ｂ，３１ｅ）間の静電容量は、制御部７０の演算機能により、交流電源４２の交流電圧と、電流計５１にて検出される交流電流とから算出される。また、静電容量値に対する閾値は操作部７１より設定される。

この実施形態において、第２ステップでの判定がＮＧ（接触不良箇所あり）であれば、次のステップには進まずにコンタクトチェックを終了するが、判定がＰＡＳＳ（接触不良箇所なし）の場合には、次の第３ステップを実行する。

第３ステップでは、フライングプローブ２０ａを移動させることなくパッド２ｂに接触させたままの状態で、直流電源４１を選択し、フライングプローブ２０ａと、パッド２ｂと導通しているパッド３ｃ，３ｄに対応するプレスジグ側のプローブ３１ｃ，３１ｄとの間に直流電流を流し、フライングプローブ２０ａ−プレスジグ側のプローブ３１ｃ間およびフライングプローブ２０ａ−プレスジグ側のプローブ３１ｄ間の導通検査を行う。

このとき、スキャナ６０は、フライングプローブ２０ａを直流電源４１に接続し、プレスジグ側のプローブ３１ｃと３１ｄとを電流計５０に順次接続する。これとは逆に、フライングプローブ２０ａを電流計５１に接続し、プレスジグ側のプローブ３１ｃと３１ｄとを直流電源４１に順次接続してもよい。

電流計５１にて、フライングプローブ２０ａ−プレスジグ側のプローブ３１ｃ間，フライングプローブ２０ａ−プレスジグ側のプローブ３１ｄ間で、それぞれ、所定の電流が検出されれば、フライングプローブ２０ａとプレスジグ側のプローブ３１ｃ，３１ｄは、パッドに接触しているとしてＰＡＳＳ判定とされる。

これに対して、フライングプローブ２０ａ−プレスジグ側のプローブ３１ｃ間で所定の電流が検出されない場合には、フライングプローブ２０ａ，プレスジグ側のプローブ３１ｃのいずれか一方もしくは双方が接触不良、同じく、フライングプローブ２０ａ−プレスジグ側のプローブ３１ｄ間で所定の電流が検出されない場合には、フライングプローブ２０ａ，プレスジグ側のプローブ３１ｄのいずれか一方もしくは双方が接触不良の判定となる。

なお、第２ステップ、第３ステップでの判定結果は、ＰＡＳＳ，ＮＧのいずれの場合でも表示部７２に表示される。なお、表示部７２に代えて、もしくは表示部７２とは別にブザー等の報知手段が設けられてもよい。

また、被検査基板１が、その基板内に広い面積をもって形成されている電源パターンやグランドパターン等を有している場合には、これらの内層パターン（電源パターン、グランドパターンもしくはこれに相当する広い面積の内層パターン）を代表パターンに設定することが好ましい。

以上説明したように、本発明によれば、コンタクトチェック時には、フライングプローブを１回だけ代表パターンのパッドに向けて移動させればよく、その後、フライングプローブを移動させる必要がないため、その分、コンタクトチェックを短時間で済ませることができる。

１ 被検査基板
２ａ〜２ｃ，３ａ〜３ｅ パッド
２０（２０ａ，２０ｂ） フライングプローブ（第１プローブ）
２０１ 移動機構
３０ プレスジグ型テストヘッド
３０Ａ ピンボード
３１（３１ａ〜３１ｅ） プレスジグ側のプローブ（第２プローブ）
３０１ 移動機構
４０ 測定信号供給源
４１ 直流電源
４２ 交流電源
５０ 検出部
５１ 電流計
６０ スキャナ
７０ 制御部
７１ 操作部
７２ 表示部

Claims (4)

1. 被検査基板の一方の基板面側に配置されるＸ−Ｙ−Ｚ方向に移動可能な第１プローブと、プレスジグ型のピンボードに植設されていて他方の基板面側に配置される第２プローブと、上記第１，第２プローブを介して上記被検査基板に所定の測定信号を与える測定信号供給源および上記測定信号によって上記被検査基板に生ずる電気信号を検出する検出部と、上記被検査基板に対する信号供給経路および信号検出経路を切り替える切替手段と、上記第１，第２プローブの駆動手段と上記切替手段とを制御するとともに、上記検出部にて検出された信号に基づいて上記各プローブのコンタクトチェックを行う制御部とを備えている回路基板検査装置において、
   上記制御部には、上記被検査基板に存在するパターンの中から、両面にビアホール導体および／または内層パターンを介して導通しているパッドを有する特定された一つのパターンが代表パターンとして設定されており、
   上記制御部は、上記各プローブのコンタクトチェックを行うにあたって、
   上記第１プローブを上記代表パターンの一方の基板面側のパッドに接触させるとともに、上記第２プローブの各々を上記他方の基板面側の位置的に対応する各パッドに接触させる第１ステップと、
   上記第１プローブと、上記代表パターンと導通していない非導通パッドに接触している第２プローブとの間の静電容量を測定する第２ステップと、
   上記第１プローブと、上記他方の基板面側に存在するパッドのうち、上記代表パターンと導通している導通パッドに接触している第２プローブとの間で導通検査を行う第３ステップとを備え、
   上記第２ステップで測定された上記静電容量が所定の閾値以下の場合には、その箇所を接触不良と判定することを特徴とする回路基板検査装置。
   
2. 上記代表パターンとして、上記内層パターンが広い面積を有する電源パターンもしくはグランドパターンが選択されることを特徴とする請求項１に記載の回路基板検査装置。
3. 上記第２ステップでの静電容量測定で接触不良と判定された場合には、上記第３ステップには進まないことを特徴とする請求項１または２に記載の回路基板検査装置。
4. 被検査基板の一方の基板面側に配置されるＸ−Ｙ−Ｚ方向に移動可能な第１プローブと、プレスジグ型のピンボードに植設されていて他方の基板面側に配置される第２プローブと、上記第１，第２プローブを介して上記被検査基板に所定の測定信号を与える測定信号供給源および上記測定信号によって上記被検査基板に生ずる電気信号を検出する検出部と、上記被検査基板に対する信号供給経路および信号検出経路を切り替える切替手段とを備えている回路基板検査装置のコンタクトチェック方法において、
   上記被検査基板に存在するパターンの中から、両面にビアホール導体および／または内層パターンを介して導通しているパッドを有する特定された一つのパターンを代表パターンとして設定したうえで、上記第１プローブを上記代表パターンの一方の基板面側のパッドに接触させるとともに、上記第２プローブの各々を上記他方の基板面側の位置的に対応する各パッドに接触させた後、
   上記第１プローブと、上記代表パターンと導通していない非導通パッドに接触している第２プローブとの間の静電容量を測定し、測定された静電容量が所定の閾値以下の場合には、その箇所を接触不良と判定してコンタクトチェックを終了し、
   上記測定された静電容量が所定の閾値を超える場合には、続いて、上記第１プローブと、上記他方の基板面側に存在するパッドのうち、上記代表パターンと導通している導通パッドに接触している第２プローブとの間で導通検査を行うことを特徴とする回路基板検査装置のコンタクトチェック方法。