JPH0348179A - プリント配線板検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［目次］ 概要 産業上の利用分野 従来の技術（第１５図、第１６図） 発明が解決しようとする課題 課題を解決するための手段（第１図） 作用 実施例 実施例の構成（第２図〜第５図） 実施例の動作 ■、検査手順 ■０反射波ＳＢの波形（配線良否判定方法）（１）配線
に不良がない場合の波形 （第６図、第７図Ａ〜Ｄ） （２）配線に不良がある場合の波形 ■パターン部に断線がある場合 （第８図、第９図） ■スルーホール部に断線がある場合 （第１０図、第１１図） ■特性インピーダンスに不良がある場合（第１２図） ■スタブがある場合 （第１３図、第１４図） 実施例の効果 その他 発明の効果 ［概要］ プリント配線板に形成された配線の良否を検査するため
のプリント配線板検査装置に関し、断線やショートのほ
か、特性インピーダンスの不良、スタブの存在および配
線長の不良を検出可能とすることによる超高速電子回路
用プリント配線板の検査への適用化と、表面実装用プリ
ント配線板の片面側からの検査を可能とすることによる
装置の大型化、複雑化および高価格化の回避と、プロー
ブの数を減らし、プリント配線板に加わる圧力を低減化
することによるプリント配線板の破損防止とを図ること
を目的とし、 プローブヘッドと、プローブヘッド移動手段と、プロー
ブヘッド移動制御手段と、配線設計データ記憶手段と、
測定点指示手段と、ステップパルス印加・反射波形測定
手段と、配線良否判定手段とを設け、プローブを介して
配線にステップパルスを印加し、その反射波の波形を測
定、解析し、この解析結果を配線設計データに照らし合
わせ、配線の良否を検査できるように構成する。

［産業上の利用分野］ 本発明は、プリント配線板に形成された配線の良否を検
査するためのプリント配線板検査装置に関する。

一般に、プリント配線板は、電子機器に組み込まれ、出
荷されるまでの間に、各工程で各種の検査を受ける。こ
れは、後工程に進むほど、不良個所の発見とその改修に
かかる費用が増加するからであり、換言すれば、不良が
発生した工程でそれを取り除き、後工程には良品だけを
送り、トータルコストの低減化と、品質の向上化とを図
ろうとする趣旨である。

ここに、例えば、配線を形成した後、部品搭載前におい
ては、プリント配線板検査装置を使用した配線良否の検
査が行われる。

［従来の技術］ 従来、プリント配線板検査装置として第１５図にその概
略的構成図を示すようなものが提案されている。

図中、１はピンボード２に多数のプローブ３を配列して
なる治具、いわゆるネイルベツド、４はスキャナリレー
、５は所定電圧、例えば１［■］の直流電圧を出力する
電圧供給装置、６は電圧検出装置、７はプリント配線板
８を載置するためのテーブルである。

ここに、ネイルベツド１は、第１６図にその裏面図を示
すように、ピンボード２にプローブ３を格子状に配列し
、これらプローブ３がプリント配線板８のすべての基本
格子に対応するように構成されている。即ち、このネイ
ルベツド１は、プリント配線板８上、すべての測定点に
プローブ３を接触させようとするものであり、例えば、
５０ｃｍＸ５０ｃｍのプリント配線板８を検査するため
のものにあっては、約５０ｃ　ｍ　Ｘ　５０ｃ　ｍのピ
ンボード２に約２００　Ｘ２００本のプローブ３が設け
られる。また、これらプローブ３はスプリング付きのプ
ローブによって構成される。

かかるプリント配線板検査装置は、プローブ３をプリン
ト配線板８のスルーホールに押し当て、すべてのプロー
ブ３に対して順次、直流電圧を印加するとともに、その
他のプローブ３の電圧を測定し、その結果を良品のデー
タと比較することによって、断線およびショートの有無
を判定しようとするものである。

［発明が解決しようとする課題］ かかる従来のプリント配線板検査装置においては、以下
に述べるような問題点があった。

（１）先ず、超高速電子回路用のプリント配線板におい
ては、断線やショートのほか、特性インピーダンスの不
良や、スタブ（他端がどこにも接続されていない不要線
）の存在や、その他、配線長の不良を検出することが必
要とされる。

しかしながら、従来のプリント配線板検査装置において
は、配線に直流電圧を印加することにより配線の良否を
検査するようにされているので、断線やショートは検出
できるものの、特性インピーダンスの不良、スタブの存
在、配線長の不良を検出することはできず、このため、
超高速電子回路用プリント配線板の配線検査には適用で
きないという問題点があった。

（２〉次に、従来のプリント配線板検査装置においては
、電圧印加点と電圧測定点の最低２ケ所を同時にプロー
ビングする必要がある。そこで、この装置を使用して、
部品取り付は用スルーホールが設けられていない表面実
装用のプリント配線板の配線を検査しようとすると、片
面からでは検査できない個所が出てくる。

このため、表面実装用のプリント配線板を検査する場合
には、プリント配線板の表裏両面からブロービングでき
るように構成しなければならず、装置が大型化、複雑化
し、高価になってしまうという問題点があった。

（３）更に、従来のプリント配線板検査装置においては
、プリント配線板８の高密度化により、ビンボード２に
植え込むプローブ３の数が膨大しており、このため、ネ
イルベツド１の製造、保守がきわめて困難になっている
ほか、これらプローブ３をプリント配線板８に押し付け
るために、非常に大きな圧力が必要となっている。この
ため、装置が大型化するとともに、プリント配線板８を
プローブ３の圧力によって破損してしまうことがあると
いう問題点があった。

本発明は、かかる点に鑑み、断線やショートのほか、特
性インピーダンスの不良、スタブの存在および配線長の
不良を検出可能とすることによる超高速電子回路用プリ
ント配線板の検査への適用化と、表面実装用プリント配
線板の片面側からの検査を可能とすることによる装置の
大型化、複雑化および高価格化の回避と、１０−ブの数
を減らし、プリント配線板に加わる圧力を低減化するこ
とによるプリント配線板の破損防止とを図ることができ
るようにしたプリント配線板検査装置を提供することを
目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明のプリント配線板検査装置は、第１図にその原理
ブロック図を示すように、プローブへラド１０と、プロ
ーブヘッド移動手段１１と、プローブヘッド移動制御手
段１２と、配線設計データ記憶手段１３と、測定点指示
手段１４と、ステップパルス印加・反射波形測定手段１
５と、配線良否判定手段１６とを設けて構成される。な
お、１７はプリント配線板、１８はプリント配線板１７
に形成された配線である。

ここに、プローブヘッド１０は、１本又は複数本のプロ
ーブ１９を設けて構成される。

また、プローブヘッド移動手段１１は、プローブヘッド
１０を縦、横、高さ方向に移動させるものである。

また、プローブヘッド移動制御手段１２は、プローブヘ
ッド移動手段１１を制御して、プローブヘッド１０を移
動させ、プローブ１９をプリント配線板１７の配線１８
上、指示された測定点に接触させるものである。

また、配線設計データ記憶手段１３は、プリント配線板
１７に形成された配１１１８の設計データを記憶するも
のである。

また、測定点指示手段１４は、配線１８の設計デー夕に
基いてプローブヘッド移動制御手段１２に対して測定点
を指示するものである。

また、ステップパルス印加・反射波形測定手段１５は、
プローブ１９を介して、測定点にステップパルスＳＡを
印加し、その反射波Ｓａの波形を測定するものである。

また、配線良否判定手段１６は、ステップパルス印加・
反射波形測定手段１５が測定した反射波Ｓａの波形を解
析し、この解析結果を配線１８の設計データに照らし合
わせ、配線１８の良否を判定するものである。

［作用コ 本発明においては、プローブ１９を介して測定点にステ
ップパルスＳＡを印加し、その反射波ＳＲの波形を測定
するようにされているので、即ち、いわゆるＴＤ　Ｒ（
Ｔｉｍｅ　Ｄｏｍａｉｎ　Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ
）法を利用しているので、配線１８の断線やショートの
みならず、特性インピーダンスの不良、スタブの存在お
よび配線長の不良を検出することができる。

また、同様の理由により、第１５図従来例のように、電
圧印加点と電圧測定点の最低２ケ所を同時にプロービン
グする必要がなく、１ケ所をプロービングすれば足りる
。したがって、表面実装用のプリント配線板を検査する
場合においても、プリント配線板の表裏両面からプロー
ビングする必要がない。

また、本発明においては、プローブヘッド移動手段１１
、プローブヘッド移動制御手段１２および測定点指示手
段１４を設け、プローブ１９を所望の測定点に移動し、
局所的に測定を行うことができるようにされているので
、プリント配線板１７の高密度化に対応してプローブ１
９の数を増加することなく、１本又は少ない本数のプロ
ーブ１９で合理的に配線１８の検査を行うことができる
。

［実施例］ 以下、第２図ないし第１４図を参照して、本発明の一実
施例につき説明する。

犬１１凶ｌ創え 第２図および第３図はそれぞれ本発明の一実施例を示す
ブロック図および概略的斜視図であり、本実施例は、プ
ローブ装置２０と、制御計算機２１と、同軸マルチプレ
クサ２２と、ＴＤＲ測定器２３とを設けて構成されてい
る。

ここに、プローブ装置２０は、マルチプローブヘッド２
４、マルチプローブヘッド移動手段２５およびマルチプ
ローブヘッド移動制御手段２６を設けて構成されている
。

マルチプローブヘッド２４は、第４図にその裏面図を示
すように、ビンボード２７の裏面の周辺部にプローブ２
８を口字状に、且つ、一定間隔、例えば２．５４ｍｍの
間隔をもって配列している。これは、例えば、第５図に
示すように、同一の大きさ、同一の形状を有する複数の
ＩＣチップ２９を実装するため、各ＩＣチップ実装部に
同一パターンのポンディングパッド群３０を形成してな
るプリント配線板３１の配線３２を検査する場合に好適
となるようにしたものである。即ち、すべてのプローブ
２８が−のポンディングパッド群３０のすべてのポンデ
ィングパッドに接触するようにしたものである。

また、マルチプローブヘッド移動手段２５は、マルチプ
ローブヘッド２４をプリント配線板３１上、縦、横、高
さ方向に移動できるように構成されている。

なお、第３図中、３３は、マルチプローブヘッド移動手
段２５の一部を構成するアームである。

また、マルチプローブヘッド移動制御手段２６はマルチ
１０一ブヘツド移動手段２５を制御して、マルチプロー
ブヘッド２４を移動させ、プローブ２８を指示された測
定点に接触させることができるように構成されている。

また、制御計算機２１は、配線設計データ記憶手段３４
、測定点指示手段３５および配線良否判定手段３６を設
けて構成されている。

ここに、配線設計データ記憶手段３４は、配線３２の設
計データ、例えば、ＩＣチップ２９の数とその座標、個
々の配線３２に関する測定点の数とその座標、特性イン
ピーダンス、各測定点間の線長および測定点の接続順序
などを記憶できるように構成されている。

また、測定点指示手段３５は、配線設計データ記憶手段
３４に記憶された配線３２の設計データに基いて、プロ
ーブ装置２０のマルチプローブヘッド移動制御手段２６
に対して測定点を指示するとともに、同軸マルチプレク
サ２２およびＴＤＲ測定器２３を制御し、各測定点ごと
にＴＤＲ測定を行わせるようにされている。

即ち、同軸マルチプレクサ２２は、測定点指示手段３５
による制御を受けて、多数のプローブ２８から順次、−
のプローブ２８を選択し、選択したプローブ２８とＴＤ
Ｒ測定器２３とを接続するように構成されている。また
、ＴＤＲ測定器２３も測定点指示手段３５によって制御
され、同軸マルチプレクサ２２の選択動作と同期して１
選択されたプローブ２８に対してステップパルスＳＡを
印加し、その反射波ＳＢの波形を測定できるように構成
されている。

また、制御計算機２１の配線良否判定手段３６は、ＴＤ
Ｒ測定器２３が測定した反射波Ｓｓの波形を取り込み、
これを解析し、この解析結果を配線設計データ記憶手段
３４に記憶された配線３２の設計データに照らし合わせ
、配線３２の良否を判定できるように構成されている。

火焦ｆｉ色 本実施例の動作につき、■、検査手厘、■４反射波ＳＲ
の波形（配線良否判定方法）に項を分けて説明する。

■、検査手順 配線３２の検査は次の手順によって行われる。

（１）測定点指示手段３５は、配線設計データ記憶手段
３４に記憶された配線３２の設計データに基いて、プロ
ーブ装置２０のマルチプローブヘッド移動制御手段２６
に対して測定点を指示し、プローブ２８を測定点に接触
させる。

（２）測定点指示手段３５は、同軸マルチプレクサ２２
およびＴＤＲ測定器２３を制御し、各測定点ごとにＴＤ
Ｒ測定を行わせる。

（３）配線良否判定手段３６は、ＴＤＲ測定器２３が測
定した反射波ＳＢの波形を取り込み、これを解析し、こ
の解析結果を配線設計データ記憶手段３４に記憶された
配線３２の設計データに照らし合わせ、配線３２の良否
を判定する。

（４）以上の動作を繰り返す。

■９反射波Ｓａの波形（配線良否判定方法）配線３２に
不良があるか否かは、反射波ＳＲの波形によって判断さ
れる。そこで、以下、配線３２が第６図に示すようなパ
ターンを有している場合を例にして、〈１）配線３２に
不良がない場合、および、（２）配線３２に不良がある
場合に、どのような波形が測定されるかを明らかにする
。

なお、図中、ａ、ｂ、ｃ−ｄはそれぞれ測定点くスルー
ホール）、３７は特性インピーダンス５０［Ω］の測定
基準ケーブルである。

（１）配線３２に不良がない場合 第７図Ａ−Ｄは、第６図に示す配線３２に不良が存在し
なかった場合に得られる反射波Ｓａの波形である。なお
、これら第７図Ａ〜Ｄにおいて、縦軸は反射係数ρ、横
軸は時間軸である。以下、波形を示す図において同様で
ある。

■第７図Ａはプローブ２８をａ点に接触させた場合の反
射波Ｓ８の波形を示している。波形中、段差３８はａ点
における反射、段差３９はｄ点における反射を示してい
る。即ち、α部は測定基準ケーブル３７の反射波による
ものであり、β部はａ点からｄ点までの反射波によるも
のである。また、γ部は反射係数が「＋１」であるから
、ｄ点以降はインピーダンスが無限大であることを表し
ている。

ここに、配線３２の特性インピーダンスＺは、次式で求
めることができる。

但し、　Ｚｏは測定基準ケーブル３７の特性インピーダ
ンス（基準インピーダンス）、Δρはα部とβ部の反射
係数の差である。

また、単位配線長あたりの伝播遅延時間はプリント配線
板の絶縁材料の誘電率により決まるので、時間Δｔから
配線長を求めることができる。

■第７図Ｂはプローブ２８をｂ点に接触させた場合の反
射波Ｓａの波形を示している。波形中、段差４０はｂ点
における反射を示している。即ち、この場合、ステップ
パルスＳ＾はａ点およびｄ点の２ケ所に向かって進むた
め、ｂ点に該当する部分においては、本来のインピーダ
ンスの半分の値が観測されることになる。そして、その
後、この例の場合には、端部が２箇所（ａ点、ｄ点）あ
るので、多重反射が発生し、このため、反射波ＳＲの波
形は図に示すように複雑になる。

■第７図Ｃはプローブ２８を０点に接触させた場合の反
射波Ｓ８の波形を示している。波形中１段差４１は０点
における反射を示しているが、この場合にも、ステップ
パルスＳＡはａ点およびｄ点の２ケ所に向かって進むた
め、０点に該当する部分においては、本来のインピーダ
ンスの半分の値が観測されることになる。そして、更に
多重反射が発生し、反射波Ｓａの波形は図に示すように
複雑になる。

■第７図りはプローブ２８をｄ点に接触させた場合の反
射波Ｓｔの波形を示している。波形中５段差４２はｄ点
における反射、段差４３はａ点における反射を示してい
る。

（２）配線に不良がある場合 配線３２に不良がある場合について、以下、■パターン
部に断線がある場合、■スルーホール部に断線がある場
合、■特性インピーダンスに不良がある場合、■スタブ
がある場合につき、項を分けて説明する。

■パターン部に断線がある場合 例えば、第８図に示すように、ａｂ間に断線４４がある
場合において、ａ点を測定点とした場合には、反射波Ｓ
Ｂの波形として第９図に示すような波形を測定すること
ができる。なお、波形中、段差４５はａ点における反射
、段差４６は断線部４４における反射を示している。ま
た、破線４７は断線４４がない場合の波形を示している
（第７図Ａ参照）。

■スルーホール部に断線がある場合 例えば、第１０図に示すように、ｂ点に断線４８がある
場合において、ｂ点を測定点にした場合には。

反射波ＳＲの波形として第１１図に示すような波形を測
定することができる。なお、波形中、段差４９はｂ点に
おける反射を示している。また、破線５０は断線４８が
ない場合の波形を示している（第７図Ｂ参照）。

■特性インピーダンスに不良がある場合配線３２に特性
インピーダンスの不良がある場合において、ａ点を測定
点とした場合には、反射波ＳＲの波形として第１２図に
示すような波形を測定することができる。なお、波形中
、段差５１はａ点における反射、段差５２はｄ点におけ
る反射を示している。また、破線５３は正常な場合の波
形を示している（第７図Ａ参照）。

■スタブがある場合 例えば、第１３図に示すように、ａｂ間のポイント５４
にスタブ５５がある場合において、ａ点を測定点とした
場合には、反射波Ｓ１１の波形として第１４図に示すよ
うな波形を測定することができる。なお、波形中、段差
５６はａ点における反射、段差５７はポイント５４にお
ける反射、段差５８はｄ点における反射を示している。

また、破線５９はスタブ５５が存在しない場合の波形を
示している（第７図Ａ参照）。

また、他ネットとのショートがある場合にも、これと同
様の波形を測定することができる。

火遣１ヒわ１１ 以上のように、本実施例によれば、プローブ２８を介し
て測定点にステップパルスＳＡを印加し、その反射波Ｓ
Ｒの波形を測定、解析するようにされているので、配線
３２の断線やショートのみならず、特性インピーダンス
の不良、スタブの存在および配線長の不良を検出するこ
とができ、更に断線、ショート、スタブについては、そ
の位置を指摘することも可能となる。したがって、通常
のプリント配線板のみならず、超高速電子回路用プリン
ト配線板の検査にも使用することができる。

また、同様の理由により、第１５図従来例のように電圧
印加点と電圧測定点の最低２ケ所を同時にプロービング
する必要がなく、１ケ所をプロービングすれば足りるの
で、表面実装用プリント配線板の配線を検査する場合に
も、プリント配線板の表裏両面からプロービングする必
要がない、したがって、装置の大型化、複雑化および高
価格化の回避を図ることができる。

また、本実施例においては、マルチプローブヘッド２４
を移動させる構成とし、局所的に順次、測定を行うよう
にされているので、プリント配線板３１に加わる圧力を
低減化し、その破損防止を図ることができる。

更に本実施例においては、同軸マルチプレクサ２２を使
用して複数のプローブ２８を選択するようにしているの
で、同一パターンの測定点を有するプリント配線板、例
えば、第５図に示すように、同一の大きさ、同一の形状
を有する複数のＩＣチップ２９を実装するため、各ＩＣ
チップ実装部に同一パターンのポンディングパッド群３
０を形成してなるプリント配線板３１の配線３２を検査
する場合に好適である。

丈！宸１ なお、上述の実施例においては、プローブ２８を複数本
、設けた場合につき述べたが、この代わりに、１本だけ
設けるようにすることができるし、また、複数本のプロ
ーブ２８を設ける場合においても、本実施例以外の種々
の配列を取り得るものである。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、配線にステップパルス
を印加し、その反射波の波形を測定し、これを解析する
ことにより配線の良否を判定できるように構成されてい
るので、断線やショートのほか、特性インピーダンスの
不良、スタブの存在および配線長の不良を検出可能とす
ることによる超高速電子回路用プリント配線板の検査へ
の適用化と、表面実装用プリント配線板の片面側からの
検査を可能とすることによる装置の大型化、複雑化およ
び高価格化の回避と、プローブの数を減らし、プリント
配線板に加わる圧力を低減化することによるプリント配
線板の破損防止とを図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示す原理ブロック図、第２図は
本発明の一実施例を示すブロック図、第３図は同じく概
略的斜視図、 第４図はマルチプローブヘッドを示す裏面図、第５図は
プリント配線板を示す平面図、第６図は反射波Ｓ１１の
波形を説明するための図、第７図Ａ〜Ｄはそれぞれ配線
に不良がない場合の反射波Ｓａの波形を示す図、 第８図は断線（パターン断線）の位置を示す図、第９図
はパターン部に断線がある場合の反射波Ｓａの波形を示
す図、 第１０図は断線（スルーホール断線）の位置を示す図、 第１１図はスルーホール部に断線がある場合の反射波Ｓ
１１の波形を示す図、 第１２図は特性インピーダンスに不良がある場合の反射
波ＳＲの波形を示す図、 第１３図はスタブの位置を示す図、 第１４図はスタブがある場合の反射波ＳＲの波形を示す
図、 第１５図は従来のプリント配線板検査装置を示す概略的
構成図、 第１６図はネイルベツドを示す裏面図である。 １０・・・プローブヘッド １１・・・プローブヘッド移動手段 １２・・・プローブヘッド移動制御手段１３・・・配線
設計データ記憶手段 １４・・・測定点指示手段 １５・・・ステップパルス印加・反射波形測定手段１６
・・・配線良否判定手段 １７・・・プリント配線板 １８・・・配線 １９・・・プローブ 本発明を示す原理ブロック図 一実施例を示す概略的斜視７ 第３図 一実施例を示すフロンク図 第２図 ２８　２８２８ ８ マルチプローブヘッドな示す裏面７ 第４図 プリント配線板を示す平面図 第５図 反射波Ｓ８の波形を説明するための７ 第６図 ｄ点 配線３２に不良がない場合の反射波Ｓ、の波形ヘイ　−
ア　ｐｌ ８点　　　　ｄ、ｅ！５゜ 特性インピータンスに不良かある場合の反射波Ｓ、の波
形第１２図 スタブの位置を示す図 第１３図 スタブがある場合の反射波ＳＢの波形 第１４図 （ 断線（パターン断線）の位！を示す７ 第８図 断線（パターン断線）がある場合の反射波Ｓ、の波形第
９図 ′ｌＦＩ線（スルーホール断線）の位１′５：示す７第
１０図 ８ 従来のプリント配線板検査装置を示す概略的構成図第１
５図 不イルベ・ソドを示す裏面図 第１６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １本又は複数本のプローブ（１９）を備えてなるプロー
   ブヘッド（１０）と、 該プローブヘッド（１０）を縦、横、高さ方向に移動さ
   せるプローブヘッド移動手段（１１）と、該プローブヘ
   ッド移動手段（１１）を制御して、前記プローブヘッド
   （１０）を移動させ、前記プローブ（１９）をプリント
   配線板（１７）の配線（１８）上、指示された測定点に
   接触させるプローブヘッド移動制御手段（１２）と、 前記配線（１８）の設計データを記憶する配線設計デー
   タ記憶手段（１３）と、 該配線設計データ記憶手段（１３）が記憶する前記配線
   （１８）の設計データに基いて前記プローブヘッド移動
   制御手段（１２）に対して前記測定点を指示する測定点
   指示手段（１４）と、 前記プローブ（１９）を介して、前記測定点にステップ
   パルス（Ｓ＿Ａ）を印加し、その反射波（Ｓ＿Ｂ）の波
   形を測定するステップパルス印加・反射波形測定手段（
   １５）と、該ステップパルス印加・反射波形測定手段（
   １５）が測定した前記反射波（Ｓ＿Ｂ）の波形を解析し
   、その結果を前記設計データに照らし合わせ、前記配線
   （１８）の良否を判定する配線良否判定手段（１６）と
   を 具備してなることを特徴とするプリント配線板検査装置
   。