JP7257785B2 - Printed wiring board and its conduction inspection method - Google Patents
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Description
本発明は、プリント配線板及びその導通検査方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a printed wiring board and a continuity testing method thereof.
HVやEV等の車両の増加に伴い、自動車1台あたりのプリント配線坂の使用点数は増加傾向にある。自動車へ搭載するプリント配線板のスペースには限りがあるため、プリント配線板、更には車載用の重要保安部品について小型化・高密度化が進んでいる。そんななか、貫通めっきスルーホールも、仕上がり穴径φ0.25mmからφ0.20mmへと小径化が要求されるようになってきている。以後、「貫通めっきスルーホール」、「非貫通めっきスルーホール」を総称して「ビアホール」と呼ぶことにする。 As the number of vehicles such as HVs and EVs increases, the number of used printed wiring slopes per vehicle tends to increase. Due to the limited space available for printed wiring boards to be installed in automobiles, printed wiring boards and important safety parts for automobiles are becoming smaller and denser. Under such circumstances, through-plated through-holes are also required to be reduced in finished hole diameter from 0.25 mm to 0.20 mm. Hereinafter, "through-plated through holes" and "non-through-plated through holes" will be collectively referred to as "via holes".
ビアホールの穴径(仕上がり穴径φ)が0.25mmから0.20mmに小径化すると、めっきの厚みは片側20~25μmから15~20μmへと薄膜になる。また、1穴あたりの導通抵抗値は10mΩ以下と低い抵抗値になる。めっきの厚みが薄くなると、配線パターンの半断線等の導通不具合を引き起こす可能性がより高くなるため、検査工程での不具合品のチェックが今まで以上に重要になる。 When the hole diameter (finished hole diameter φ) of the via hole is reduced from 0.25 mm to 0.20 mm, the plating thickness is reduced from 20 to 25 μm on one side to 15 to 20 μm. Also, the conduction resistance value per hole is as low as 10 mΩ or less. As the thickness of the plating becomes thinner, it is more likely that the wiring pattern will become partially disconnected, resulting in a defective product.
従来、電気チェッカーによる導通検査としては、2端子法による検査が行われていた。2端子法は、まず、(i)配線パターン網からなる検査ネットを選択し、(ii)当該検査ネット内に複数の検査点を設定した後、(iii)当該複数の検査点を2点ずつ組み合わせて、各検査点間のネット抵抗値を測定して、最後に、(iv)各検査点間のネット抵抗値と予め設定した各検査点間の不良判別閾値とを比較して、プリント配線板の合否判定を行う、というものである。 Conventionally, a two-terminal method has been used as a continuity test by an electric checker. In the two-terminal method, first, (i) an inspection net consisting of a wiring pattern network is selected, (ii) a plurality of inspection points are set in the inspection net, and (iii) the plurality of inspection points are set two by two. In combination, the net resistance value between each inspection point is measured, and finally, (iv) the net resistance value between each inspection point is compared with a preset failure determination threshold value between each inspection point, and printed wiring It is to make pass/fail judgment of the board.
しかし、従来の方法では、前記(iii)において、ある検査点を基準検査点として、当該基準検査点と他の各検査点との間に位置するネット(例えば、検査点aを基準にしたa-b、a-c、a-d、a-eのように、一部配線部分が重複するネットであるため、本明細書ではこれを「重複ネット」と呼ぶ)のネット抵抗値を測定していた為、ネット抵抗値が1000mΩを越えるような長い重複ネットが含まれる可能性があり、半断線等の不良モードの検出ができなくなる場合があった。
そこで、本出願人は、先に、前記「重複ネット」に代えて、基準検査点を決めずに、ネットの抵抗値が最小の抵抗値となるように、検査ネット内の複数の検査点から、間に他の検査点が介在しない検査点を2点ずつ選択組み合わせて(即ち、各ネット長が最も短くなるように組み合わせる)、当該2点間に位置するネット(本明細書ではこれを「分岐ネット」と呼ぶ)のネット抵抗値を4端子法により測定することで、半断線等の微小な抵抗値の上昇の検査能力を向上させることを報告している(特許文献1)。
However, in the conventional method, in (iii) above, a certain inspection point is used as a reference inspection point, and a net located between the reference inspection point and each of the other inspection points (for example, a Measure the net resistance value of the nets such as b, ac, ad, and ae, which are called "overlapping nets" in this specification, because they are partially overlapping nets. Therefore, there is a possibility that a long overlapping net whose net resistance value exceeds 1000 mΩ is included, and failure modes such as partial disconnection cannot be detected in some cases.
Therefore, instead of the above-mentioned "duplicate net", the present applicant has previously proposed that from a plurality of inspection points in the inspection net, without determining the reference inspection point, so that the resistance value of the net becomes the minimum resistance value. , two inspection points with no other inspection points between them are selected and combined (that is, combined so that each net length is the shortest), and a net located between the two points (in this specification, this is called " It is reported that by measuring the net resistance value of a branch net" by the four-terminal method, it is possible to improve the ability to inspect a slight increase in resistance value such as a partial disconnection (Patent Document 1).
前記4端子法「分岐ネット」検査では、各分岐ネットのネット抵抗値を200mΩ以下に設定して検査を行っていた。しかしながら、分岐ネットのネット抵抗値の下限は、ネット中に複数のビアホールと配線回路が含まれる為、数十mΩ以上であり、分岐ネットを利用したとしても、1穴あたりの導通抵抗値が10mΩ以下と低い、穴径0.20mm以下のビアホールの導通不具合を検査することは難しいという問題が明らかになった。 In the four-terminal method "branch net" test, the net resistance value of each branch net was set to 200 mΩ or less. However, the lower limit of the net resistance value of the branch net is several tens of mΩ or more because the net includes a plurality of via holes and wiring circuits. It has become clear that it is difficult to inspect for continuity defects in via holes with a hole diameter of 0.20 mm or less.
一方、本発明者が、プリント配線板の板厚と小径のビアホールに掛かる応力との関係について調べたところ、板厚が厚くなる程、ビアホールの中心部に大きな応力が掛かることが判明した。すなわち、図3に示すような、穴径0.2mm以下で、めっき厚20μmのビアホール24を有する4層のプリント配線板200の板厚を1.6mmと1.2mmの2種類とし、これらについてシミュレーションによる測定を行ったところ、板厚が1.6mmのプリント配線板の場合は、当該ビアホール24の中心部28に236MPaの応力が掛かり、板厚が1.2mmのプリント配線板の場合は、当該ビアホール24の中心部28に229MPaの応力が掛かることが判った。
通常、プリント配線板を車載品として利用する場合は、冷熱衝撃試験を行ってプリント配線板の信頼性を評価している。当該試験の条件は様々であるが、例えば、高温125℃30分、低温-65℃30分を1サイクルとして、1000サイクルから3000サイクル実施される。高温側では、プリント配線板のビアホール部分は全体的に伸びる方向に、低温側では、縮む方向になる。当該温度サイクルを数千サイクル単位で繰り返すとよりビアホールへの負荷が大きくなり、ビアホール中心部分に大きな応力が掛かる。そのため、例えば、図4に示すような、ビアホール24の内壁に比較的大きめなピンホール22が存在すると、ビアホール24の中心部28からバレルクラック(図示せず)が発生する恐れがある。因に、プリント配線板のビアホールの欠陥要因としては、貫通穴に銅めっきを析出させる際、エア溜まりができ、貫通穴内に銅めっきがうまく析出しないことが挙げられる。
このように、冷熱衝撃試験によってプリント配線板の信頼性の検証が行われるものの、通常のプリント配線板の製造工程では当該冷熱衝撃試験は無い為、当該試験に拠らずとも、ビアホールの導通不具合を検出できる新たな方法が求められていたのが実状であった。
On the other hand, when the present inventor investigated the relationship between the thickness of the printed wiring board and the stress applied to the small-diameter via hole, it was found that the thicker the board, the greater the stress applied to the central portion of the via hole. That is, as shown in FIG. 3, four-layer printed
Usually, when a printed wiring board is used as an in-vehicle product, a thermal shock test is performed to evaluate the reliability of the printed wiring board. Although the conditions of the test vary, for example, 1000 to 3000 cycles are performed with a high temperature of 125° C. for 30 minutes and a low temperature of −65° C. for 30 minutes. On the high temperature side, the via hole portion of the printed wiring board expands as a whole, and on the low temperature side, it contracts. If the temperature cycle is repeated in units of thousands of cycles, the load on the via hole becomes greater, and a large stress is applied to the central portion of the via hole. Therefore, for example, if a relatively
In this way, although the thermal shock test is used to verify the reliability of printed wiring boards, there is no such thermal shock test in the normal manufacturing process of printed wiring boards. It was the actual situation that a new method capable of detecting was required.
本発明は、上記の如き従来の問題と実状に鑑みてなされたものであり、穴径が0.2mm以下のビアホールの半断線等の導通不具合を精度良く検出できるプリント配線板及びその導通検査方法を提供することを課題とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the conventional problems and the actual situation as described above. The task is to provide
本発明者は、上記課題を解決すべく種々研究を重ねた結果、穴径が0.2mm以下と小径のビアホールに、4端子導通検査用のプローブピンを接触させて導通検査するためのプローブピン接触検査部を設け、当該検査部に4端子導通検査用のプローブピンを接触させて当該ビアホールの導通抵抗値を1穴毎に測定すれば、極めて良い結果が得られることを見出し、本発明を完成した。以後、穴径が0.2mm以下のビアホールの導通抵抗値を1穴毎に測定することを「個別ネット」と呼ぶことにする。 As a result of repeated research to solve the above problems, the present inventors have found that a probe pin for conducting a continuity test by bringing a probe pin for four-terminal continuity test into contact with a small via hole having a hole diameter of 0.2 mm or less. It was found that a very good result can be obtained by providing a contact inspection section, contacting the inspection section with a probe pin for four-terminal conduction inspection, and measuring the conduction resistance value of each via hole, thereby obtaining the present invention. completed. Hereinafter, measurement of the conduction resistance value of each via hole having a hole diameter of 0.2 mm or less will be referred to as "individual net".
すなわち、本発明は、プリント配線板の導通検査方法であって、少なくとも、貫通又は非貫通めっきスルーホールを含む電気的に接続された配線パターン網から、穴径が0.2mm以下の貫通又は非貫通めっきスルーホールを選択するステップと;当該選択した貫通又は非貫通めっきスルーホールに、4端子導通検査用のプローブピン接触検査部を設けるステップと;当該プローブピン接触検査部に4端子導通検査用のプローブピンを接触させて、当該選択した貫通又は非貫通めっきスルーホールの導通抵抗値を測定するステップと;当該貫通又は非貫通めっきスルーホールの導通抵抗値と予め設定した貫通又は非貫通めっきスルーホールの不良識別閾値とを比較して、当該プリント配線板の合否判定を行うステップとを有し、下記の2端子法による導通検査及び/又は下記の4端子法による導通検査と併用されることを特徴とするプリント配線板の導通検査方法により上記課題を解決したものである。
2端子法による導通検査:(i)配線パターン網からなる検査ネットを選択し、(ii)当該検査ネット内に複数の検査点を設定した後、(iii)ある検査点を基準検査点として、当該基準検査点と他の各検査点との間に位置するネットのネット抵抗値を2端子法により測定して、最後に、(iv)各検査点間のネット抵抗値と予め設定した各検査点間の不良判別閾値とを比較して、プリント配線板の合否判定を行う検査。
4端子法による導通検査:(i)配線パターン網からなる検査ネットを選択し、(ii)当該検査ネット内に複数の検査点を設定した後、(v)基準検査点を決めずに、ネットの抵抗値が最小の抵抗値となるように、検査ネット内の複数の検査点から、間に他の検査点が介在しない検査点を2点ずつ選択組み合わせて、当該2点間に位置するネットのネット抵抗値を4端子法により測定して、最後に、(vi)各検査点間のネット抵抗値と予め設定した各検査点間の不良判別閾値とを比較して、プリント配線板の合否判定を行う検査。
That is, the present invention is a method for inspecting continuity of a printed wiring board, in which at least through or non-through hole diameters of 0.2 mm or less are detected from an electrically connected wiring pattern network including through or non-through plated through holes. selecting a non-penetrating plated through-hole ; providing a probe pin contact inspection portion for four-terminal continuity test in the selected through -hole or non-penetrating plated through-hole; and providing a four-terminal continuity test in the probe pin contact inspection portion contacting a probe pin for measuring the conduction resistance value of the selected through or non-through plated through hole ; the conduction resistance value of the through or non-through plated through hole and preset through or non-through plating and a pass/fail judgment of the printed wiring board by comparing with the defect identification threshold value of the through hole , and is used in combination with the conduction test by the following two-terminal method and/or the conduction test by the following four-terminal method. The above problem is solved by a printed wiring board conduction inspection method characterized by:
Continuity inspection by the two-terminal method: (i) selecting an inspection net consisting of a wiring pattern network, (ii) setting a plurality of inspection points in the inspection net, (iii) using a certain inspection point as a reference inspection point, The net resistance value of the net located between the reference inspection point and each other inspection point is measured by the two-terminal method, and finally, (iv) the net resistance value between each inspection point and each preset inspection An inspection in which a pass/fail judgment is made for a printed wiring board by comparing a point-to-point failure judgment threshold value.
Continuity test by the 4-terminal method: (i) After selecting an inspection net consisting of a wiring pattern network, (ii) setting a plurality of inspection points in the inspection net, (v) without determining the reference inspection point, From a plurality of inspection points in the inspection net, two inspection points with no other inspection points intervening between them are selected and combined so that the resistance value of is the minimum resistance value, and the net located between the two points The net resistance value of is measured by the four-terminal method, and finally, (vi) the net resistance value between each inspection point is compared with the preset failure judgment threshold value between each inspection point, and the pass/fail of the printed wiring board is determined. A test that makes a judgment.
本発明のプリント配線板及びその導通検査方法によれば、穴径が0.2mm以下のビアホールの導通抵抗値を1穴毎に測定することで、従来の導通検査方法では検出することが難しかった当該ビアホールの半断線等の導通不具合を精度良く検出できる。また、本発明の導通検査方法と、従来の「分岐ネット」検査及び/又は「重複ネット」検査とを併用すれば、より微細の抵抗値の差を検出できるので、より高い接続信頼性を得ることが可能となる。 According to the printed wiring board of the present invention and the continuity inspection method thereof, by measuring the continuity resistance value of each via hole having a hole diameter of 0.2 mm or less, it was difficult to detect by the conventional continuity inspection method. It is possible to accurately detect a conduction defect such as a half disconnection of the via hole. Further, if the continuity test method of the present invention is used in combination with the conventional "branch net" test and/or "duplicate net" test, finer differences in resistance values can be detected, resulting in higher connection reliability. becomes possible.
以下、先ず、図1を用いて本発明プリント配線板の実施の形態を説明する。 An embodiment of the printed wiring board of the present invention will be described below with reference to FIG.
図1において、100は4層プリント配線板で、コア基板10と、当該コア基板10の表裏面に形成された内層回路11と、当該コア基板10の表裏面に1層ずつ積層された絶縁樹脂層12と、当該絶縁樹脂層12のそれぞれの外層側に形成された外層回路13と、当該コア基板10を貫通し、且つ、当該コア基板10に形成されている内層回路11及び外層回路13を上下方向で接続するビアホール14と、当該外層回路13を保護するためのソルダーレジスト17とから構成されている。
In FIG. 1,
斯かる4層プリント配線板100において、ビアホール14は、銅めっきが形成され、その厚さ(銅めっき厚)は15~20μmであり、また、穴径は0.2mm以下、且つ1穴あたりの導通抵抗値は10mΩ以下である。また、4層プリント配線板100の板厚は1.0~1.6mmである。
絶縁樹脂層12表面には、ビアホール14のビアホールランド15から引き出されたφ0.5mm以下のビアホールパッド16が形設され、当該ビアホールパッド16は、4端子導通検査用のプローブピンを接触させて導通検査するためのプローブピン接触検査部として利用される。ビアホールパッド16はφ0.23mmまで小さくしてもよい。
この実施の形態では、ビアホールパッド16の形状は、円形状であるが、その形状自体は、プローブピンの形状に合わせて楕円形状等任意に選択することができる。円形に近い形状であることが、ビアホールパッドを配置する上で望ましい。
また、プリント配線板の小型化・高密度化の為、ビアホールパッド16を形設することが難しい場合は、ビアホール14に形成されたビアホールランド15を4端子導通検査用のプローブピンを接触させるプローブピン接触検査部として利用してもよい。
In such a four-layer printed
On the surface of the
In this embodiment, the shape of the
Further, when it is difficult to form the
この図1では、4層プリント配線板を例示しているが、少なくとも、穴径が0.2mm以下のビアホールを有する、板厚が1.0~1.6mmのプリント配線板であれば、コア基板10の表裏に内層回路11を備えた両面基板や、6層基板、8層基板、ビルドアップ基板の何れの仕様でも実施可能なことは言うまでもない。
In FIG. 1, a four-layer printed wiring board is illustrated, but at least a printed wiring board having a via hole with a hole diameter of 0.2 mm or less and a board thickness of 1.0 to 1.6 mm can be used as a core Needless to say, any specification of a double-sided board having
次に、図1に示したプリント配線板100を例にとって、プリント配線板の導通検査方法を、図2に基いて説明する。
まず、プリント配線板100において、ビアホールを含む電気的に接続された配線パターン網から、穴径が0.2mm以下のビアホール14を選択する。
次いで、当該選択したビアホール14に、4端子導通検査用のプローブピンを接触させて導通検査するためのプローブピン接触検査部を設ける。当該プローブピン接触検査部は、ビアホール14に形成されたビアホールランド15であってもよく、また、当該ビアホールランド15から引き出されたビアホールパッド16であってもよい。
次いで、当該プローブピン接触検査部に4端子導通検査用のプローブピンを接触させて、ビアホール14の導通抵抗値を測定する。
そして、最後に、当該ビアホール14の導通抵抗値と予め設定したビアホールの不良識別閾値とを比較して、当該プリント配線板100の合否判定を行う。
Next, taking the printed
First, in printed
Next, the selected via
Next, a probe pin for a four-terminal continuity test is brought into contact with the probe pin contact inspection portion, and the continuity resistance value of the via
Finally, the conductive resistance value of the via
このように、ビアホール中、穴径が0.2mm以下のビアホールについてその導通抵抗値を1穴毎に測定することで、すなわち、「個別ネット」検査を行うことで、ビアホールの正常品と不具合品との間に生じる抵抗値の微差を検出できるので、斯かる小径のビアホールの半断線等の導通不具合を精度良く検出できる。
例えば、本発明「個別ネット」検査と、前記4端子法「分岐ネット」検査及び「重複ネット」検査を利用して、6層プリント配線板の導通検査を行ったところ、全体の59%が「個別ネット」導通抵抗値閾値10mΩ以下、全体の33%が「分岐ネット」導通抵抗値閾値200mΩ以下、全体の8%が「重複ネット」導通抵抗値閾値300mΩ以上であった。
よって、本発明「個別ネット」検査と、従来の「分岐ネット」検査及び/又は「重複ネット」検査とを併用すれば、より微細の抵抗値の差を検出できるので、車載品としてより高い接続信頼性が得られる。
In this way, by measuring the conduction resistance value of each via hole with a hole diameter of 0.2 mm or less among the via holes, that is, by performing an "individual net" inspection, it is possible to determine whether the via hole is normal or defective. Since it is possible to detect a minute difference in the resistance value between and, it is possible to accurately detect a conduction failure such as a half disconnection of such a small-diameter via hole.
For example, when conducting a conduction test on a 6-layer printed wiring board using the "individual net" test of the present invention, the 4-terminal method "branch net" test, and the "duplicate net" test, 59% of the total was " 33% of the total had a "branch net" conduction resistance threshold of 200 mΩ or less, and 8% of the total had a "overlapping net" conduction resistance threshold of 300 mΩ or more.
Therefore, if the "individual net" inspection of the present invention and the conventional "branch net" inspection and/or "duplicate net" inspection are used together, finer differences in resistance values can be detected. Gain reliability.
10:コア基板
11:内層回路
12:絶縁樹脂層
13:外層回路
14、24:ビアホール
15:ビアホールランド
16:ビアホールパッド
17:ソルダーレジスト
22:ピンホール
28:ビアホール中心部
100、200:4層プリント配線板
10: Core substrate 11: Inner layer circuit 12: Insulating resin layer 13:
Claims (3)
2端子法による導通検査:(i)配線パターン網からなる検査ネットを選択し、(ii)当該検査ネット内に複数の検査点を設定した後、(iii)ある検査点を基準検査点として、当該基準検査点と他の各検査点との間に位置するネットのネット抵抗値を2端子法により測定して、最後に、(iv)各検査点間のネット抵抗値と予め設定した各検査点間の不良判別閾値とを比較して、プリント配線板の合否判定を行う検査。
4端子法による導通検査:(i)配線パターン網からなる検査ネットを選択し、(ii)当該検査ネット内に複数の検査点を設定した後、(v)基準検査点を決めずに、ネットの抵抗値が最小の抵抗値となるように、検査ネット内の複数の検査点から、間に他の検査点が介在しない検査点を2点ずつ選択組み合わせて、当該2点間に位置するネットのネット抵抗値を4端子法により測定して、最後に、(vi)各検査点間のネット抵抗値と予め設定した各検査点間の不良判別閾値とを比較して、プリント配線板の合否判定を行う検査。 A continuity testing method for a printed wiring board, wherein at least through or non-through plated through-holes having a hole diameter of 0.2 mm or less are selected from an electrically connected wiring pattern network including through or non-through plated through-holes. providing a probe pin contact inspection portion for 4-terminal continuity test in the selected through -hole or non-through-plated through hole ; bringing a probe pin for 4-terminal continuity test into contact with the probe pin contact inspection portion a step of measuring the conduction resistance value of the selected through or non- through plated through hole; and a step of making a pass/fail judgment of the printed wiring board , and is used in combination with the continuity test by the following two-terminal method and / or the continuity test by the following four-terminal method Printed wiring characterized by being Board continuity test method.
Continuity inspection by the two-terminal method: (i) selecting an inspection net consisting of a wiring pattern network, (ii) setting a plurality of inspection points in the inspection net, (iii) using a certain inspection point as a reference inspection point, The net resistance value of the net located between the reference inspection point and each other inspection point is measured by the two-terminal method, and finally, (iv) the net resistance value between each inspection point and each preset inspection An inspection in which a pass/fail judgment is made for a printed wiring board by comparing a point-to-point failure judgment threshold value.
Continuity test by the 4-terminal method: (i) After selecting an inspection net consisting of a wiring pattern network, (ii) setting a plurality of inspection points in the inspection net, (v) without determining the reference inspection point, From a plurality of inspection points in the inspection net, two inspection points with no other inspection points intervening between them are selected and combined so that the resistance value of is the minimum resistance value, and the net located between the two points The net resistance value of is measured by the four-terminal method, and finally, (vi) the net resistance value between each inspection point is compared with the preset failure judgment threshold value between each inspection point, and the pass/fail of the printed wiring board is determined. A test that makes a judgment.
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