JPH04264274A - 自動イン・サーキット・テスターおよびその試験方法 - Google Patents

自動イン・サーキット・テスターおよびその試験方法

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JPH04264274A JP3261191A JP26119191A JPH04264274A JP H04264274 A JPH04264274 A JP H04264274A JP 3261191 A JP3261191 A JP 3261191A JP 26119191 A JP26119191 A JP 26119191A JP H04264274 A JPH04264274 A JP H04264274A
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は一般に自動イン・サーキ
ット試験装置に関する。本発明は特に自動イン・サーキ
ットのボード取付けシステムで利用されるいわゆるベッ
ド・オブ・ネイル内の各々のプローブと、試験中の印刷
配線板上の接点との間のプローブの接触を向上させる方
法と装置に関する。
【0002】
【従来技術と発明が解決しようとする課題】プリント回
路基板(以下PCB)上に実装された試験部品用の自動
イン・サーキット・テスターは公知である。代表的には
、イン・サーキット・テスターはプローブとPCB上の
所定の接点との電気的な接触を確立するためいわゆるベ
ッド・オブ・ネイル内に配列された複数個のプローブを
使用するボード取付けシステムから成っている。ボード
取付けシステムにおいてベッド・オブ・ネイルを使用し
ている2つの公知の自動イン・サーキット・テスターは
本出願の出願人であるカリフォルニア州パロ・アルトの
ヒューレット・パッカード社製のHPモデル3065S
MTと、HPモデル3070SMTである。HPモデル
3070SMT自動イン・サーキット・テスターで使用
されているボード取付けシステムは米国特許明細書第4
,818,933号に開示されている。
【0003】ベッド・オブ・ネイルの個々のプローブと
試験中のPCBとの接触汚染はますます一般化している
。接触汚染によってプローブとPCB上の接点との間に
高抵抗接触がなされ、ひいては部品故障の誤った表示が
なされることがある。接触上の問題が増大している理由
はPCBはんだ付け技術の変化と、PCB内での節点の
密度が高まっていることによる。
【0004】PCBはんだ付け技術の変化については、
多くのPCBメーカーは環境上の理由からクロロ炭化フ
ッ素を使用するボード洗浄システムを廃止している。ボ
ード洗浄システムを廃止したことによりPCBの清潔さ
が低下し、確実な接触はボードの清潔さに直接関連する
ので、汚染に関連する接触の問題は増大している。
【0005】前述したように、節点の数の増大は誤った
故障の表示のもう一つの理由である。100個の節点の
取付けに際して、試験されるPCBの平均10%で10
00のプローブ接触ごとに一度のプローブの誤った故障
が生ずる。1000の節点の取付けの場合は、この問題
は10倍の100%まで増大する。このことは平均する
と、節点の数が増大した直接的な結果としての誤った故
障表示により、一回目で合格するPCBは全くないこと
を意味する。
【0006】接触汚染に対する解決策は幾つか提唱され
ている。プローブをPCBと強制的に接触させるばね力
を増大するとプローブの接触の問題が減少することは実
証されている。8オンス以上の力を加えたプローブは最
も確実に接触することが判明している。しかし、このよ
うな力をPCBに対して加えることができるプローブは
0.100インチのプローブ・スペースで使用されるプ
ローブ以下のサイズでは得られない。表面実装型PCB
の構造はビィアスとパッドが0.100インチ未満の中
心に位置するようなものが多い。節点の数が多い取付け
の場合、ばね力が強いプローブを使用することは真空型
の取付けでは不可能である。何故ならば、PCBをプロ
ーブに対して押下するために利用できる大気圧の大きさ
には限度があるからである。更に、より強いプローブの
力を利用すると、力を加えるばねの寿命が短くなる。
【0007】二重プローブ(すなわち各節点に2個のプ
ローブを配置する)もプローブの接触問題による部品故
障の誤った表示を減少させるのに有効であることが判明
している。各々の電気節点での2つのプローブが統計上
別個であるとすると、接触不良の確率は各プローブの誤
りの確率の積である。1000個中の個々のエラー率が
1だとすると、各節点に2個のプローブがある場合は、
確率は100万個に1つまで減少する。1000個の節
点取付けの場合は、これは試験される1000個のPC
Bのうち誤ったプローブの確率は1であることに相当す
る。しかし、二重プローブは実現するにはコスト高であ
る。
【0008】他の公知の解決策はプローブが圧縮される
と捩じれたり、回転したりするように設計されたプロー
ブを使用することである。捩じれ形プローブとして知ら
れる場合が多いこの形式のプローブは0.100インチ
の中心に実装されるプローブの場合しか利用できない。 この形式のプローブは従来の形式の圧縮形プローブより
もコスト高である。
【0009】米国特許明細書第3,996,516号は
表面上の目的は、試験片と測定ピンとの接触点の導電性
を高めるために、取付けシステムに、ひいては試験片に
超音波振動を加える装置を開示している。しかし、本出
願の出願人が行ったテストではボード取付けシステムの
PCBに超音波振動を加えてもプローブとPCBの導電
性は向上しなかった。更に前途特許に開示されている装
置には、従来の取付けシステムに高価な装置(すなわち
超音波発生器)を補足しなければならないという欠点が
ある。更に前記特許の装置はその目的が継続性を試験す
ることであり、2−3オームの接触抵抗は受入れられる
ので、PCB上に実装された部品を試験するには適して
いない。ところがPCBのイン・サーキット試験は1オ
ーム以下の接触抵抗を要求するのである。
【0010】米国特許明細書第3,453,545号は
複数のプローブに対してウェーハが振動され、これも表
向きは双方の間の導電性を高めるとされる集積回路用の
取付けシステムの変形が開示されている。516号の特
許の場合と同様に、545号の特許も振動を起こすため
の装置を従来の取付けシステムに付加しなければならな
いという欠点がある。更に、545号の特許に開示され
ている装置は特に集積回路で使用されるウェーハ用であ
り、PCB上に実装された部品のイン・サーキット試験
には実用的ではない。
【0011】従って、接触汚染に関する問題を解消し、
同時に簡単で確実かつコストが安い自動イン・サーキッ
ト・テスターのボード取付けシステムで利用される方法
と装置を提供することが望まれる。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は電子部品を実装
したプリント回路基板(以下、PCB)と、PCBに電
気信号を供給、そこから電気信号を受信するための複数
個のテスト・プローブとをインタフェースするための取
付け装置を有する自動イン・サーキット・テスターで特
に利用されるものである。本発明に基づく装置はPCB
に押圧(viasing)を加えてPCB上の所定位置
でプローブと接触させる第1装置を備えている。第2装
置は所定の位置とプローブとの接触が確立された後、取
付け装置の少なくとも一部の共振周波数とほぼ等しい準
超音波周波数で取付け装置をプローブに対して振動させ
る。本発明の一実施例では、第1装置は米国特許明細書
第4.818,933号に開示されているボード取付け
システムで使用されているものと同一のインデックス装
置を備え、駆動装置(モータ)が付勢されて、インデッ
クス装置をPCBに対して振動させる。本発明の別の実
施例では、第1装置は真空源を備え、振動エネルギの外
部ソースが取付け具を振動させるために利用される。
【0013】
【実施例】図1には自動イン・サーキット・テスターで
使用されるボード取付けシステム10を示している。ボ
ード取付けシステム10の詳細は前述の米国特許明細書
第4,818,933号に完全に記載されており、その
構造と動作の詳細な説明が本明細書において参照されて
いる。図1に示されたボード取付けシステム10はカリ
フォルニア州パロ・アルトのヒューレット・パッカード
社からヒューレット・パッカード商品番号44990A
として市販されている。
【0014】ボード取付けシステム10は、試験中のP
CB12上の所定位置(すなわちビィアス又はパッドの
ような節点)と、複数個のばね付勢されたプローブ14
との接触を確立するためのものである。PCB12は上
部板20に固定された上部プローブ板18から成るイン
デックス装置16によってプローブ14と強制的に接触
させられる。図示のように、インデックス装置16はこ
れが下方にインデックスされた場合にPCB12の上表
面と接触して、PCB12の下側が強制的にプローブ1
4と接触するように複数個の剛性の押しピン22を担持
している。プローブ14は底部プローブ板19によって
支持されている。
【0015】ボード取付けシステム10と連結された鋳
造部25上にステップ・モータ24が載置されている。 鋳造部25は取付けシステム10の幅に渡って延在し、
取付けシステムのシャシもしくはフレームを形成してい
る。モータ24の軸26は駆動プーリ28と機械的に連
結されている。駆動プーリ28はベルト34を駆動し、
一方ベルトは複数個のボールスクリュ32と機械的に連
結された複数個のプーリ30を駆動する。図2を参照さ
れたい。各々のプーリ30は図1に示すように鋳造部2
5内にプレスされた一対の軸受講の間に挟装されている
【0016】各ボールスクリュ32と連結し、上部板2
0に固定されてボールナット38がある。図示のように
、ボールナット38はボールスクリュ32と係合する単
数又は複数個の軸受を設けている。従って、モータ軸2
6が回転すると、ボールスクリュ32が回転し、この玉
ねじによって一方ではインデックス装置16が垂直移動
して、押しピン22とプローブ14との間のPCB12
と係合したり離脱したりする。
【0017】ステップ・モータ24は駆動用電子装置4
0によって制御されている。駆動用電子装置40はステ
ップ・モータ24に制御パルスを供給する形式のもので
よく、ステップ・モータ24の軸は、駆動用電子装置4
0からパルスを受けると所定の増加量だけ回転する。本
発明の好ましい実施例では、インデックス装置16が垂
直にインデックスされて各々のプローブ14とPCB1
2との接触を確立すると、駆動用電子部品40がステッ
プ・モータ24を励振して、インデックス装置16が矢
印46の方向に往復、もしくは発振(“振動”)させる
ようにする。このように、振動はプローブ14の配向(
orientation)の方向になされる。下部プロ
ーブ板19、ひいてはプローブ14はインデックス装置
16に対して静止状態に保たれることが理解さよう。 従って、これらの作用はPCB12を反復的にプローブ
14に対して押圧する。
【0018】ボード取付けシステムの共振周波数にほぼ
近似した周波数でのインデックス装置16の振動は各プ
ローブとPCB12上の所定の接触位置との間の良好な
導電性を確立することが判明している。前述の市販のH
Pボード取付けシステムの場合は、この周波数は準超音
波周波数であり、約120Hzから200Hzであるこ
とが判明している。好ましくはインデックス装置16の
振動の振幅波高値は約0.002インチ(すなわち中心
から0.001インチ上下)である。
【0019】このように説明してきたシステムはステッ
プ・モータ24及びその他の全ての駆動部材は従来のシ
ステムの一部であるので、ボード取付けシステム10に
いかなる部品も補足又は修正する必要がないことが理解
されよう。唯一の修正は駆動用電子装置であるが、これ
はマイクロコンピュータを利用した実施態様の場合は簡
単なソフトウェアの変更によって実施することができる
。必要ならば、振動を生ずるために空気圧振動システム
44(図3を参照)のような外部の振動エネルギ源を備
えてもよい。外部ソースを使用しても前述と同じ周波数
と振幅上の考慮を適用することができる。
【0020】本発明は更にPCB12をプローブ14に
強制的に接触させるため真空を利用するボード取付けシ
ステムにも応用することができる。真空式のボード取付
けシステムは公知であり、ボード12をプローブ14と
強制的に接触させるため、インデックス装置16及び関
連の駆動装置の代わりにガスケット42(図1に点線で
示す)を設けることもできる。ガスケット42には小さ
い空洞と複数個のアパーチャを設けることが好ましく、
真空が空洞室に付与されるとボード12が強制的にプロ
ーブ14と接触するようにされる。このような用途の場
合は、図3の空気圧振動システム44のような外部振動
エネルギ源は振動をPCB12に加えるために利用でき
る。この場合も前述と同じ周波数及び振幅を適用するこ
とができる。
【0021】全ての実施例において、プローブ14とP
CB上の所定の位置との接触が確立された後、所定時間
(例えば4秒)だけ振動を加えることが好ましい。振動
を加えた結果、PCB上の所定の位置とプローブ14と
の接触不良の確率は、振動後は減少する。その理由はプ
ローブはPCBの所定位置の汚染物を殆ど拭い去るから
である。
【0022】ニッケルPCBを5日間湿気に晒して汚染
させ、次ぎに従来通りと、本発明に基づく双方のプロー
ブ試験が実施された。その結果、100ミルのプローブ
の場合、全てのプローブが0.1オーム未満の抵抗でP
CBと接触する確率は、従来通りの場合の約35%と比
較して、95%以上にも増大した。50ミルのプローブ
の場合は、本発明に基づいたプローブの場合は確率が9
0%であり、従来のプローブの場合は20%であった。
【0023】これまで説明してきた本発明に基づく形式
のイン・サーキット・テスターの動作方法は、a.プロ
ーブ14とPCB12との接続を確立し、b.段階aが
終了した後、PCB12をプローブ14と強制的に接触
させる装置を所定時間だけボード取付けシステムの少な
くとも一部の共振周波数とほぼ等しい周波数で振動させ
、c.段階bの終了後、イン・サーキット試験を行う各
段階から成っている。
【0024】
【発明の効果】以上の如く本発明によれば、PCB上の
接点とプローブとの接触不良の確率を、従来に比べて極
めて低くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の1実施例に従って使用されるボード取
付けシステムを示した部分的に破断された側面図である
【図2】図1の線2−2に沿った底面図である。
【図3】本発明の他の実施例で使用されるボード取付け
システムを示した側面図である。
【符号の説明】
10:ボード取付けシステム 12:PCB 14:プローブ 16:インデックス装置 22:押しピン 24:ステップ・モータ 28:駆動プーリ 30:プーリ 32:ボールスクリュ 34:ベルト 38:ボールナット 40:駆動用電子装置

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】プリント回路基板に対し電気信号を送受す
    るためにプリント回路基板上の接点と複数のプローブと
    を接触させる取付け装置を備えた自動イン・サーキット
    ・テスターにおいて、(a)プリント回路基板上の接点
    に上記プローブを接触させて上記プリント回路基板を押
    圧する第1の手段と、(b)上記プローブとプリント回
    路基板上の接点と接触の後、上記プローブに関し、準超
    音波周波数で取付け装置に振動を与える第2の手段と、
    からなることを特徴とする自動イン・サーキット・テス
    ター。
  2. 【請求項2】プリント回路基板に対し電気信号を送受す
    るためにプリント回路基板上の接点と複数のプローブと
    を接触させる取付け装置において。(a)モータを備え
    、上記プリント回路基板上の接点と上記プローブとを接
    触させるために上記プリント回路基板を押圧するインデ
    ックス手段と、(b)上記モータを起動して所定時間、
    所定周波数を上記プローブに関し取付け装置に振動を与
    える制御手段と、とからなることを特徴とする取付け装
    置。
  3. 【請求項3】プリント回路基板に対し電気信号を送受す
    るためにプリント回路基板上の接点と複数のプローブと
    を接触させる取付け装置を備えた自動イン・サーキット
    ・テスターにおいて、(a)複数の押圧ピンを備えたイ
    ンデックス・プレートを備え、(b)上記インデックス
    ・プレートに固定した複数のボルナットと噛合させた複
    数のボールスクリュを回転させるためにこれに連結させ
    たシャフトを備えたステップモータを備え、上記シャフ
    トの第一方向の回転でプリント回路基板にインデキシン
    グを行い、上記押圧ピンをプリント回路基板に押圧して
    プリント回路基板上の接点に上記プローブを接触させ、
    (c)少なくとも上記取付け装置の共振周波数に近似し
    た準超音波周波数で上記ステップモータを所定時間起動
    させる制御手段を備え、それによって上記プローブに関
    しインデックス・プレート及び押圧ピンを振動させる、
    ことを特徴とする自動イン・サーキット・テスター。
  4. 【請求項4】プリント回路基板に対し電気信号を送受す
    るためにプリント回路基板上の接点と複数のプローブと
    を接触させる取付け装置を備えたイン・サーキット・テ
    スターにおいて、(a)プリント回路基板上の接点とプ
    ローブとを接続するステップと、(b)上記接続の後、
    準超音波周波数で所定時間、上記取付け装置に振動を与
    えるステップと、(c)上記振動を与えた後、イン・サ
    ーキット試験を行うステップと、からなることを特徴と
    する自動イン・サーキット・テスターの試験方法。
JP26119191A 1990-09-12 1991-09-12 自動イン・サーキット・テスターおよびその試験方法 Expired - Fee Related JP3193418B2 (ja)

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