JPH072912U

JPH072912U - プリント基板検査装置

Info

Publication number: JPH072912U
Application number: JP155292U
Authority: JP
Inventors: 浩一中江; 秀雄西川
Original assignee: 株式会社リードエレクトロニクス
Priority date: 1992-01-20
Filing date: 1992-01-20
Publication date: 1995-01-17
Anticipated expiration: 2006-11-20
Also published as: JP2517277Y2

Abstract

(57)【要約】【構成】プリント基板１９とこれに当接するプローブ
保持板６との位置ずれを検出する機構が、プリント基板
１９上の基準マーク２０と、プローブ保持板６に設けた
前記基準マーク２０よりも大きい基準孔１３と、プロー
ブ保持板６から離してヘッドベース３ａに取りつけたカ
メラ４とを備えているプリント基板検査装置。【効果】プリント基板１９とプローブ保持板６との相
対的な位置ずれを直接カメラで正確に読み込むことがで
きる。さらにプリント基板１９とプローブ保持板６とを
当接させた状態、すなわち実際に導通テストを行ってい
る状態における位置ずれを検出しうる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案はプリント基板（ベアボード）の配線パターン（プリントパターン）の導通・短絡を検査するためのプリント基板検査装置に関する。さらに詳しくは、プリント基板と、検査用プローブを配列したプローブ保持板との相対的な位置ずれを検出し、その検出データに基づいて位置ずれを補正しうるプリント基板検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来のプリント基板検査装置は一般的に図９に示す構成を備えている。図９において６１はベースであり、ベース６１上にはエアシリンダなどの上下駆動機構６２が設けられている。さらにその上にはプリント基板６３を支持するための下側検査治具６４が取り付けられている。ベース６１の４隅に立設した支柱６５の上端には、プローブ保持板６６が取り付けられている。そのプローブ保持板６６にはプリント基板６３の回路パターン６７上の所定の検査点と対応するプローブ（ピンプローブ）６８が植え込まれている。なお図９の６９は上下ガイド機構である。

【０００３】このものを使用する場合、まず検査すべきプリント基板６３を下側検査治具６４に載置し、上下駆動機構６２でプリント基板６３を所定圧でプローブ保持板６６に当接させる。ついでプローブ６８を通じて配線パターンにおける断線や短絡の有無、導通抵抗の大きさなど検査するのである。

【０００４】ところが近年、配線パターンの高密度化（ファインパターン化）が進められている。そのためプリント基板６３の外形を基準としたり、ガイドピン７０を基準穴７１に嵌合させるだけではプローブ６８の先端を正確に回路パターンに当てることができない。

【０００５】そこでプローブ６８を接触させる前に、プローブ保持板６６とプリント基板６３の位置ずれを工業用テレビカメラを利用した画像処理装置によって計測し、そのデータに基づいて位置ずれを補正することが行われている。図９の７２はかかる位置ずれ補正のために上下駆動装置６２と下側検査治具６４との間に介在されるX-Y-θ可動テーブルである。現在一般的に行なわれている位置ずれの検出方法においては、図１０に示すようにプローブ保持板６６とプリント基板６３の間にカメラ７４を入れている。そしてそのカメラ７４でプローブ保持板６６のアライメントピン７５とプリント基板６３の基準マーク７６の位置ずれを計測するのである。ここに使用されているカメラ７４は、上下両方の画像を同時にモニター７７に写し出せるような光学系（ハーフミラーないしプリズム）Ｐを備えている。このものは上下を同時に照明すればアライメントピン７５と基準マーク７６が重なって見える。しかし実際には片方ずつ交互に照明したり、交互にメカニカルシャッターを開閉して、それぞれの画像を取り込むようにしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】

すなわちこの装置においては、実質的にはそれぞれの対象物（７５、７６）の位置をカメラ７４を基準として測定している。そしてそれらをモニター７７上で合成したうえで、両者の相対位置ずれの数値に換算するのである。そのため、カメラの光軸のズレがそのまま検出精度に影響してくる。さらに、カメラとプローブ保持板の距離Ａと、カメラとプリント基板の距離Ｂとを同一に保たなければ倍率の違いによる誤差が大きくなるという問題がある。さらに前記従来例の装置では、プローブ保持板６６とプリント基板６３とを接近させる前に、カメラ７４を両者の間から退避させる必要がある。そのためカメラ７４を可動アームなどに取りつけている。したがって機構が複雑になり、アーム位置の再現精度の維持が困難で、しかも検査誤差が大きくなりやすいといったメカニズムに基づく問題がある。また、プローブ保持板６６とプリント基板６３とを近づける間に誤差が生じたり、プローブ６８を押し付けたときに新たな誤差が生じることがある。

【０００７】そこで本出願人は先に、図９の想像線で示すようにプローブ保持板６６にカメラ７４を高い再現精度で着脱自在に取りつけうる筒状体７８を設けることを提案した（実開平１−１８０７８０号公報参照）。このものは可動アームが不要であり、また基準マークのカメラの視野中心からのずれによって、プリント基板−プローブ保持板間のずれを直接検出することができる。

【０００８】しかしかかる方法においても前記の操作中に生ずる誤差の問題は解決されない。またカメラを取りつける筒状体７８のプローブ群に対する位置精度の確保という製造上の問題が新たに生ずることがわかった。本考案は前記従来の装置の問題を解消し、位置ずれ検出精度が高く、調整作業が容易で、しかも実際の導通テスト状態における位置ずれを直接検出することができるプリント基板検査装置を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

本考案のプリント基板検査装置は、プリント基板を支持する第１治具と、プリント基板の配線パターンと当接されるプローブを保持するプローブ保持板を備えた第２治具と、治具同士を接近・離隔させるための駆動機構と、プリント基板とプローブ保持板との相対的な位置ずれを検出する位置ずれ検出機構と、該検出機構よりのデータに基づいて治具同士の位置ずれを矯正する補正機構とを備えたプリント基板検査装置において、前記検出機構が、プリント基板上に設けた基準マークと、該基準マークと対応するように前記プローブ保持板に形成した穴と、該穴の底板に貫通させた前記基準マークよりも大きい基準孔と、基準マークと基準孔の内縁とを同時に検出するように、前記プローブ保持板から離したカメラとを備えており、プリント基板とプローブ保持板とを接近させた状態における基準マークと基準孔の内縁の輪郭との相対位置を基準としてプリント基板とプローブ板との位置ずれを検出するようにしている。

【００１０】

【作用】本考案の装置では、プローブ保持板に形成した基準孔の内周縁（輪郭）と基準マークとの相対的な位置関係をカメラで直接的に検出している。そのためカメラのプローブ保持板への取りつけ位置精度、光軸の傾きの精度などは、位置ずれ検出精度にほとんど影響しない。

【００１１】さらに本考案の装置ではカメラをプローブ保持板から離しており、そのためプローブ保持板とプリント基板とを当接させた状態で両者の画像をカメラに取り入れることができる。したがってプリント基板をプローブ保持板に接近させる操作中に生ずるずれ、およびプリント基板をプローブに押し当てるときに生ずるずれなどが測定に影響しない。すなわち実際にプリント基板をプローブに押し当てるという導通検査時と同じ条件で位置ずれを測定することができるのである。

【００１２】またプローブ保持板と基準マークとを同一平面の画像として取り込めるから、前記従来の装置（図１０）のような別々に画像を取り込む場合に生ずる計測誤差も生じない。

【００１３】

【実施例】

つぎに図面を参照しながら本考案の装置を説明する。

【００１４】図１は本考案の装置の一実施例を示す構成図であり、プリント基板にプローブを当接させる直前の状態を示している。

【００１５】図１において１は上側の固定ベースであり、固定ベース１の下面にＸ−Ｙ−θ 駆動装置２を介して上側検査治具３のヘッドベース３ａが取りつけられている。ヘッドベース３ａの下面には、カメラ４が取りつけられており、さらに支柱５によって間隔をあけてプローブ保持板６が取りつけられている。プローブ保持板６はプローブ７の基部を保持するべース板８と、その下面に設けられるガイド板９とからなる。ガイド板９はプローブ７のピン部の位置精度を確保するためのものであり、通常ＮＣ加工機で加工される。前記ベース板８のカメラ４と対応する位置には径が大きい貫通孔１０が形成され、それと同軸となるようにガイド板９に有底の穴１１が形成されている。さらにその穴１１の底板１２には同心状に基準孔１３が形成されている。

【００１６】下側の固定ベース１５上には上下駆動機構であるプレス１６を介して下側検査治具１７が設けられている。その下側検査治具１７の上には４本のポスト１８を介して検査されるべきプリント基板１８が載置されている。プリント基板１９の上面には前記基準孔１３と対応する位置に基準マーク２０が設けられている。

【００１７】すなわちカメラ４、基準孔１３および基準マーク２０は同一軸心上に配列されている。基準孔１３の直径は基準マーク２０よりも大きく、たとえば1.2 〜３倍程度が好ましい。

【００１８】なおポスト１８をエアシリンダなどを内蔵するスプリングポストによって構成し、下側検査治具１７のベース１７ａにプリント基板１の下側の回路パターンを検出するプローブ７ａを追加してもよい。このものはプリント基板１の両面を同時に検査することができる。

【００１９】図１の２１はプローブ７と接触される配線パターンの一部であり、２２はカメラ４からの画像信号に基づいてX-Y-θ駆動部２に補正信号を送るための画像処理部である。

【００２０】図２は前記カメラ３が取り込んだ画像を示すモニター画面を拡大して示している。本実施例では左右２個所の基準マーク２０をそれぞれのカメラ４で検出し、画像処理部２２で基準孔１３の輪郭の中心Ｏ_a と基準マーク２０の中心Ｏ_m とのＸ軸方向の誤差ΔＸおよびＹ軸方向の誤差ΔＹを各基準マークについて測定する。そして検出値に基づいてプリント基板１８のＸ軸方向、Ｙ軸方向および垂直軸回りの回転方向のズレを算出し、X-Y-θ駆動部２へ補正量を出力するのである。図３は図１の装置の制御回路をさらに詳しく説明するブロック線図である。図３において、３は前述の上側検査治具、２２はカメラ４からの画像を２値化処理し、X-Y-θ駆動部２のモータＭ₁ 、Ｍ₂ 、Ｍ₃ に補正信号を送る画像処理部である。２３および２４はそれぞれプレス１６などの機構の運転を行うためのメカ操作パネルおよびシーケンサである。それらはメカ部分の動作確認用のセンサおよび動作を行わせるアクチュエータ２５と結合されている。また２６はプローブ７からの信号を取り入れるためのスキャナであり、２７はテスタ操作パネルである。なお、２８はそのテスタ操作パネル２７用のプリンタ、２９は各プリント基板ごとに準備された導通検査用の設定データの記録媒体（フロッピーディスクなど）である。３０は導通検査の手順を制御するためのテスタコントローラである。なお前記画像処理部２２には各カメラと対応するモニタ３１が接続されている。つぎに図３のブロック線図および図４の動作シーケンス図を参照しながら図１の装置の動作を説明する。

【００２１】導通検査を始める前に、あらかじめ検査すべきプリント基板１９に応じた下側検査治具１７および上側検査治具３をそれぞれプレス１６およびX-Y-θ駆動部２にセットしておく。

【００２２】検査においてはまずプリント基板１９を手動により（またはローダーで）載置する。プリント基板１９があることを確認した上で（図３の３１）プレス１６が上昇し（３２）、プローブ７に配線パターン２１を押し当てる。それにより配線パターン２１の断線・短絡を検査し（３３）、さらにプレス１６を下降（３４）させている間に画像処理部２２が基準マーク２０と基準孔１３の画像を読み込み（３５）ついで２値化処理などを行ない位置ずれを検出する（３６）。導通テストの結果が良であればプリント基板１９はそのまま排出され、導通テストの結果にしたがってふりわけられる。

【００２３】テストの結果が不良で、位置ずれが許容範囲を超えるときは、X-Y-θ駆動部２に補正信号を発し、先の位置ずれデータを基に、位置ずれが解消するように上側検査治具３の全体を移動させる。

【００２４】ついで再度プレスを上昇させ（４０）、上記と同じ検査（導通テストおよび位置ずれ検出）が行なわれる。このようにして位置ずれが許容範囲内に入るまで上記手順を繰り返す。

【００２５】前述したごとく、本考案では実際にプレスした状態で位置ずれ検出を行なっている。このことは実際の導通検査（プロービング）の状態での位置ずれを検出しているといえる。さらに位置ずれ検出は導通テストと同時に進行しているので、従来装置のようなカメラを退避させる時間ロスがない。なお上記の装置において、カメラ４による位置検出を行なった後、モニター（図３の３１）を見ながら手動で上側検出治具３の位置補正を行なうようにしてもよい。

【００２６】つぎに前記プリント基板検出装置のさらに好ましい実施例を説明する。

【００２７】図５のガイド板９には円筒状の貫通孔４１が形成され、その貫通孔４１の内部の底部側に、金属製（たとえばステンレス製）のカップ状ブッシュ４２が嵌入されている。そしてブッシュ４２の底板４３に基準孔４４が形成されている。

【００２８】このようにして基準孔４４を形成すると、プローブガイド用の孔のＮＣ加工機による加工のときに同時に前記貫通孔４１を加工しうる。したがってプローブ配置位置と基準孔４４の配置関係が正確になる利点がある。

【００２９】前記貫通孔４１をそのまま基準孔とすることもできるが、加工壁の仕上がり具合によっては画像データに誤差が生ずる可能性がある。しかし前記のように独立したブッシュ４２を用いると基準孔４４の加工精度を向上させることができ、それにより２値化画像の質を向上させることができる。さらに金属製ブッシュ４２で基準孔４４を形成しておくと、基準マーク４５（金属製）と同等の光学的反射率をうることができる。そのため一層明瞭な２値化図形をうることができる。

【００３０】ちなみに金属ブッシュ４２のカメライメージは、たとえば図６のａのようになる。それを２値化処理すると図６のｂに示すように明暗が強調され、輪郭が明瞭になる。図５の４５はプリント基板１９に形成した基準マークの一例を示している。プリント基板１９は通常はガラス繊維混入のエポキシ樹脂製であり、その表面にレジスト４６が被覆されている。また基準マーク４５のまわりには四角形のレジスト中抜き部４７が形成され（図６の符号４７参照）、その表面には表面用エポキシ樹脂（ツヤ消し）の層が形成される。基準マーク４５は通常はその中抜き部４７の中央に回路パターン形成時に同じ導体（たとえば銅、ハンダ）を円形にプリントして形成する。それにより基準マーク４５が回路パターン２１の位置決めの基準となるのである。基準マーク４５周辺のカメラによるイメージを図６のｃに示す。このものは２値化処理により図６のｄに示すように輪郭が明瞭になる。

【００３１】プレス上昇時、すなわちプローブ保持板にプリント基板を当接させた状態においては、２値化画像は図６のｅに示すようになる。この状態では、ブッシュ４２のランド部４２ａと基準マーク４５の表面が明るくなっており、ツヤ消しされたレジスト中抜き部４７が暗くなつている。したがって基準マーク４５の外周および基準孔４４の内周の境界がそれぞれ明瞭である。なお図６のｅは、基準マーク４５と基準孔４４とがずれていない状態（同心状態）を示している。

【００３２】前記カメラ４は上側検査治具３のヘッドベース板３ａに固定しておくこともできる。しかしカメラ４は高価であるので、図７〜８に示すようにヘッドベース板３ａに対して着脱自在に取りつけるのが好ましい。図７〜８において、５１はレールスペーサであり、５２はカメラ用レールであり、５３はカメラ４に固定したＴ溝５４を有するベースである。なお５５はリング状の照明器具である。

【００３３】

【考案の効果】

本考案の装置では、実際に回路パターンの導通テストを行なう状態、すなわちプローブを回路パターン表面に押圧した状態でプリント基材のズレを検出する。そのため誤差を生じにくく、検出精度が高い。さらにプリント基板の基準マークと基準孔とをほぼ同一平面で、かつ同等の光反射状態で同時に検出しうる。そのためカメラ自体の取りつけ精度誤差の影響が少なく、調整作業も容易である。さらに導通テストと並行して位置ずれを検出しうるので、時間のロスが少ない利点がある。

【提出日】平成４年１月３０日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１５】図１において１は上側の固定ベースであり、固定ベース１の下面にＸ−Ｙ−θ 駆動装置２を介して上側検査治具３のヘッドベース３ａが取りつけられている。ヘッドベース３ａの下面には、カメラ４が取りつけられており、さらに支柱５によって間隔をあけてプローブ保持板６が取りつけられている。プローブ保持板６はプローブ７を保持するべース板８と、その下面に設けられるガイド板９とからなる。ガイド板９はプローブ７のピン部の位置精度を確保するためのものであり、通常ＮＣ加工機で加工される。前記ベース板８のカメラ４と対応する位置には径が大きい貫通孔１０が形成され、それと同軸となるようにガイド板９に有底の穴１１が形成されている。さらにその穴１１の底板１２には同心状に基準孔１３が形成されている。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２０】図２は前記カメラ４が取り込んだ画像を示すモニター画面を拡大して示している。本実施例では左右２個所の基準マーク２０をそれぞれのカメラ４で検出し、画像処理部２２で基準孔１３の輪郭の中心Ｏ_a と基準マーク２０の中心Ｏ_m とのＸ軸方向の誤差ΔＸおよびＹ軸方向の誤差ΔＹを各基準マークについて測定する。そして検出値に基づいてプリント基板１９のＸ軸方向、Ｙ軸方向および垂直軸回りの回転方向のズレを算出し、X-Y-θ駆動部２へ補正量を出力するのである。図３は図１の装置の制御回路をさらに詳しく説明するブロック線図である。図３において、３は前述の上側検査治具、２２はカメラ４からの画像を２値化処理し、X-Y-θ駆動部２のモータＭ₁ 、Ｍ₂ 、Ｍ₃ に補正信号を送る画像処理部である。２３および２４はそれぞれプレス１６などの機構の運転を行うためのメカ操作パネルおよびシーケンサである。それらはメカ部分の動作確認用のセンサおよび動作を行わせるアクチュエータ２５と結合されている。また２６はプローブ７からの信号を取り入れるためのスキャナであり、２７はテスタ操作パネルである。なお、２８はそのテスタ操作パネル２７用のプリンタ、２９は各プリント基板ごとに準備された導通検査用の設定データの記録媒体（フロッピーディスクなど）である。３０は導通検査の手順を制御するためのテスタコントローラである。なお前記画像処理部２２には各カメラと対応するモニタ３１が接続されている。つぎに図３のブロック線図および図４の動作シーケンス図を参照しながら図１の装置の動作を説明する。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２２】検査においてはまずプリント基板１９を手動により（またはローダーで）載置する。プリント基板１９があることを確認した上で（図４の３１）プレス１６が上昇し（３２）、プローブ７に配線パターン２１を押し当てる。それにより配線パターン２１の断線・短絡を検査し（３３）、さらに画像処理部２２が基準マーク２０と基準孔１３の画像を読み込み（３５）ついで２値化処理などを行ない位置ずれを検出し（３６）、検査終了後プレス１６を下降（３４）する。導通テストの結果が良であればプリント基板１９はそのまま排出され、導通テストの結果にしたがってふりわけられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の装置の一実施例を示す構成図である。

【図２】図１の装置におけるモニター画像の拡大図であ
る。

【図３】図１の装置の制御系統を示すブロック線図であ
る。

【図４】図１の装置の動作を示すシーケンス図である。

【図５】本考案にかかわる基準孔および基準マークの一
実施例を示す断面図である。

【図６】図５の基準孔および基準マークまわりのカメラ
画像および２値化画像を示す平面図である。

【図７】本考案にかかわるカメラの取りつけ状態を示す
一部断面正面図である。

【図８】図７のカメラの取りつけ状態を示す一部断面側
面図である。

【図９】従来のプリント基板検査装置の一例を示す構成
図である。

【図１０】従来のプリント基板検査装置の他の例を示す
構成図である。

【符号の説明】

２ X-Y-θ駆動部３上側検査治具４カメラ６プローブ保持板７プローブ９ガイド板１２底板１３基準孔１６プレス１７下側検査治具１９プリント基板２０基準マーク２１配線パターン

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【手続補正書】

【提出日】平成４年１月３０日

【手続補正４】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】プリント基板を支持する第１治具と、プ
リント基板の配線パターンと当接されるプローブを保持
するプローブ保持板を備えた第２治具と、治具同士を接
近・離隔させるための駆動機構と、プリント基板とプロ
ーブ保持板との相対的な位置ずれを検出する検出機構
と、該検出機構よりのデータに基づいて治具同士の位置
ずれを矯正する補正機構とを備えたプリント基板検査装
置において、前記検出機構が、プリント基板上に設けた基準マーク
と、該基準マークと対応するように前記プローブ保持板
に形成した穴と、該穴の底板に貫通させた前記基準マー
クよりも大きい基準孔と、基準マークと基準孔の内縁と
を同時に検出するように、前記プローブ保持板から離し
て設けたカメラとを備えており、プリント基板とプロー
ブ保持板とを接近させた状態における基準マークと基準
孔の内縁の輪郭との相対位置を基準としてプリント基板
とプローブ保持板との位置ずれを検出するようにしたプ
リント基板検査装置。
【請求項２】前記検出機構が２個一対で設けられてい
る請求項１記載の装置。