JPH07333301A - 基板検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構造で高精度に位置決めができ、小型
で安価な基板検査装置を提供する。 【構成】 可動子２２ａをプラテン２４上に駆動する平
面モータを用い、検査針３０を被検査基板２８の検査箇
所Ｐ１に接離させるための検査針上下機構３２ａを該可
動子２２ａに載置し、プラテン２４上を位置決めさせる
ようにする。これにより、簡単な構造で高制度の位置決
めが可能となり、しかも、基板検査装置を小型化できる
とともに安価に製造することが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プリント基板に検査針
を接触させて検査を行う基板検査装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、被検査基板毎に検査治具を用意す
る必要がない治具レスタイプの基板検査装置は、検査針
の移動をボールネジにより行っていた。この種の基板検
査装置について図１４及び図１５を参照して説明する。
図１４は、図示の便宜のため基板検査装置の１本の検査
針１０３ａを駆動する機構のみを示した平面図である。
検査針１０３ａは、２軸のボールネジ１２３ａ及び１２
４ａをモータ１２１及び１２２で回転させることにより
任意の位置に移動させる構造となっている。モータ１２
１により駆動されたボールネジ１２３ａの回転によって
テーブル１２６がｘ軸方向に移動する。このテーブル１
２６は、ボールネジ１２３ａの反対側の端部において、
ガイドピン１２７へ図示しない摺動ジョイントを介して
結合されており、ｘ方向のがたつきが防がれている。こ
のガイドピン１２７は固定具１３５及び１３６にてフレ
ーム１４０に固定されている。同様に、上記ボールネジ
１２３ａは固定具１３０及び１３１にてフレーム１４０
に固定されている。他方のボールネジ１２４ａは、固定
具１２８及び１２９にてテーブル１２６上に回転可能に
支持され、モータ１２２により回動されてスライダ１２
５ａをＹ軸に沿って移動させる。このスライダ１２５ａ
には、検査針１０３ａを上下動する検査針上下機構１３
２ａが取り付けられており、該検査針上下機構１３２ａ
は上述した２軸のボールネジ１２３ａ及び１２４ａによ
ってＸ、Ｙ軸上に位置決めされる。この検査針上下機構
１３２ａは、検査針１０３ａを被検査基板１０８の検査
位置へ接触させる。

【０００３】図１５は図１４の概略断面図を示してい
る。この図１５においては、図１４において示した検査
針１０３ａ以外の他の３本の検査針１０３ｂ、１０３
ｃ、１０３ｄを示す。該検査針１０３ａ、１０３ｂ、１
０３ｃ、１０３ｄは、検査針上下機構１３２ａ、１３２
ｂ、１３２ｃ、１３２ｄにより上下動される。該検査針
上下機構は、スライダ１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃ、
１２５ｄに取り付けられ、該スライダ１２５ａ〜１２５
ｄは、ボールネジ１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃ、１２
４ｄによってＹ軸方向へ移動されると共に、図１４中に
示されていないボールネジ１２３ａ、１２３ｂ、１２３
ｃ、１２３ｄによってＸ軸方向に移動される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の基板検査装置に
おいては、４本の検査針１０３ａ、１０３ｂ、１０３
ｃ、１０３ｄを独立して移動させるためには、それぞれ
の検査針についてＸ、Ｙ軸方向への図１４に示した移動
機構を図１５に示すように４組立体配置する必要があ
り、基板検査装置が大型化するという問題点があった。
また現在、基板の検査箇所が増大するとともに、集積化
が進み高速かつ正確に検査針の位置決めを行うことが求
められるため、検査針の移動を高速に行い得るようにボ
ールネジとして熱に対して精度が低下しなものを用いる
ことが要求される。しかし、熱に対して精度が低下しな
い高精度なボールネジはコスト的に高く、係るボールネ
ジを８本も用いると基板検査装置が非常に高価なものに
なった。更に、基板検査装置が複雑な機構を有するた
め、出荷時の調節に多くの労力を必要とする他、日常の
整備にも時間がかかっていた。

【０００５】本発明は、上述した課題を解決するために
なされたものであり、その目的とするところは、簡単な
構造で高精度に位置決めができ、小型で安価な基板検査
装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の基板検査装置は、磁性区域を取り囲む非磁
性材料の格子を可動部材と面する正面に備える平面部材
と、相互に特定の位相角だけ位相がずれた１対の磁極面
を有するＸ及びＹ軸に沿って間隔をもって配置される制
御電磁素子の対を有し、Ｘ及びＹ軸に沿って移動可能な
可動部材とから成る平面モータと、前記平面部材と一定
の間隔を隔てて固定される被検査基板の検査箇所に接触
する検査針と、前記検査針を被検査基板の検査箇所に接
離させるため前記可動部材に取り付けられた検査針駆動
機構と、前記可動部材を設定された制御情報に従い移動
させる可動部材制御手段と、前記検査針を介して被検査
基板の各測定箇所間の測定を行う測定手段とからなるこ
とを特徴とする。

【０００７】また上記目的を達成するため、本発明の基
板検査装置は、好適な態様において、前記可動部材制御
手段が、第１、第２、第３の可動部材に対して、第１の
可動部材は、第２の可動部材よりもＹ軸座標の値が大き
くなるように位置させ、第３の可動部材は、第２の可動
部材よりもＸ軸座標の値が大きくなるように位置させ、
第３の可動部材は、第１の可動部材よりもＸ軸座標の値
が大きくなるように位置させるか、または、第１の可動
部材よりもＹ軸座標の値が小さくなるように位置させる
ことを特徴とする。

【０００８】また上記目的を達成するため、本発明の基
板検査装置は、好適な態様において前記可動部材制御手
段が、第１、第２、第３、第４の可動部材に対して、第
１の可動部材は、第２の可動部材よりもＹ軸座標の値が
大きくなるように位置させ、第３の可動部材は、第２の
可動部材よりもＸ軸座標の値が大きくなるように位置さ
せ、第４の可動部材は、第３の可動部材よりもＹ軸座標
の値が大きくなるように位置させ、第４の可動部材は、
第１の可動部材よりもＸ軸座標の値が大きくなるように
位置させることを特徴とする。

【０００９】また上記目的を達成するため、本発明の基
板検査装置は、好適な態様において、前記可動部材制御
手段が、各可動部材の移動ベクトルを求め、境界線を挟
んで位置する２つの可動部材の前記各移動ベクトルから
前記境界線に対する垂直方向成分を抽出し、同一極性の
成分があるときには、該２つの可動部材の内の移動方向
側に位置する可動部材を先に移動開始させ、所定時刻の
遅延後他方の可動部材の移動を開始させることを特徴と
する。

【００１０】また上記目的を達成するため、本発明の基
板検査装置は、好適な態様において、前記可動部材制御
手段が、各可動部材の移動距離を求め、一番移動距離の
長い可動部材の移動完了とほぼ同時に他の可動部材の移
動が完了するよう当該他の可動部材の移動速度を制御す
ることを特徴とする。

【００１１】

【作用】上記のように構成された基板検査装置では、可
動部材を平面部材上に駆動する平面モータを用い、検査
針を検査箇所に接離させるための検査針駆動機構を該可
動部材に取り付け、平面モータ上に位置決めさせるた
め、簡単な構造で高制度の位置決めが可能となり、しか
も、基板検査装置を小型化できるとともに安価に製造す
ることが可能となる。

【００１２】また、本発明は好適な態様において、可動
部材制御手段が、第１、第２、第３の可動部材に対し
て、第１の可動部材を第２の可動部材よりもＹ軸座標の
値が大きくなるように位置させ、第３の可動部材を第２
の可動部材よりもＸ軸座標の値が大きくなるように位置
させ、第３の可動部材を第１の可動部材よりもＸ軸座標
の値が大きくなるか、または、第１の可動部材よりもＹ
軸座標の値が小さくなるように位置させるように位置さ
せるため、可動部材相互の衝突を回避することができ
る。

【００１３】更に、本発明は好適な態様において、可動
部材制御手段が、第１、第２、第３、第４の可動部材に
対して、第１の可動部材を第２の可動部材よりもＹ軸座
標の値が大きくなるように位置させ、第３の可動部材を
第２の可動部材よりもＸ軸座標の値が大きくなるように
位置させ、第４の可動部材を第３の可動部材よりもＹ軸
座標の値が大きくなるように位置させ、第４の可動部材
を第１の可動部材よりもＸ軸座標の値が大きくなるよう
に位置させるため、可動部材相互の衝突を回避すること
ができる。

【００１４】また更に、本発明は好適な態様において、
可動部材制御手段が、各可動部材の移動ベクトルを求
め、境界線を挟んで位置する２つの可動部材の前記各移
動ベクトルから前記境界線に対する垂直方向成分を抽出
し、同一極性の成分があるときには、該２つの可動部材
の内の移動方向側に位置する可動部材を先に移動開始さ
せ、所定時刻の遅延後他方の可動部材の移動を開始させ
る。即ち、移動方向が同じ可動部材に対しては、移動方
向側にある可動部材を先に移動開始させるため、可動部
材相互の移動開始時の衝突を回避することができる。

【００１５】更に、本発明は好適な態様において、可動
部材制御手段が、各可動部材の移動距離を求め、一番移
動距離の長い可動部材の移動完了とほぼ同時に他の可動
部材の移動が完了するよう当該他の可動部材の移動速度
を制御する。即ち、移動軌跡が交差する可動部材におい
ても、後方の可動部材が前方の可動部材を追い越さない
ようにするため、可動部材相互の移動中の衝突を回避す
ることができる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明を具体化した実施例を図を参照
して説明する。図１は本発明の１実施例に係る基板検査
装置の構成を示す平面図であり、図２は図１の側面図
と、制御装置２００のブロック図とを併せて示してい
る。本実施例の基板検査装置は、図１に示すように平面
レール（以下プラテン２４と称する）上に４台の可動子
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄがＸ、Ｙ軸上に駆動さ
れる平面モータにより構成される。この可動子２２ａ、
２２ｂ、２２ｃ、２２ｄの上方には、基板搬送用のレー
ル２６により搬送された被検査基板２８が位置し（図１
中枠のみ点線で示す）、図示されていないクランプ機構
によって固定されている。

【００１７】図２に示すように、各可動子２２ａ、２２
ｂ、２２ｃ、２２ｄの上部には、検査針３０ａ、３０
ｂ、３０ｃ、３０ｄを上下動させる検査針上下機構３２
ａ、３２ｂ、３３ｃ、３４ｄが設けられている。検査針
上下機構３２ａは、図３に示すように可動部３０６ｂと
固定部３０６ａから成るリニアスライダ３０６と、ステ
ッピングモータ３０２とから主として構成される。そし
て、リニアスライダ３０６の該可動部３０６ｂが、これ
に取り付けられたラックギア３０８と歯合するピニオン
ギア３０４を介して、該ステッピングモータ３０２によ
って上方へ移動される。これにより固定部３０６ａに取
り付けられた検査針３０ａが、被検査基板２８の検査箇
所と接触する。なお、図３（Ａ）は、該検査針３０ａが
被検査基板２８の検査箇所と接触している状態を、ま
た、図３（Ｂ）は、該検査針３０ａが被検査基板２８か
ら離れている状態を示している。

【００１８】再び図２を参照し、可動子２２ａは、制御
装置２００側のモータ駆動ユニット２１０ａへケーブル
３４０ａを介して接続されている。このモータ駆動ユニ
ット２１０ａは、システム制御ユニット２４０により制
御されて、ケーブル３４０ａのＸ軸方向駆動用電力線３
４１ａを介して可動子２２ａへのＸ軸方向への駆動信号
を与え、また、Ｙ軸方向駆動用電力線３４２ａを介して
可動子２２ａへＹ軸方向への駆動信号を与え、検査針駆
動用電力線３４３ａ介して上記検査針上下機構３２ａを
駆動し、更に、エアー供給チューブ３４４ａを介して上
記可動子２２ａにエアーを供給する。なお、他の可動子
２２ｂ、２２ｃ、２２ｄを駆動する図示しないモータ駆
動ユニット２１０ｂ、２１０ｃ、２１０ｄも、システム
制御ユニット２４０により制御されて同様に動作を行
う。

【００１９】一方、計測ユニット２２０は、各可動子２
２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄの検査針３０ａ、３０
ｂ、３０ｃ、３０ｄへ信号線３１０ａ、３１０ｂ、３１
０ｃ、３１０ｄを介して接続され、システム制御ユニッ
ト２４０により与えられる計測タイミングに従い、各検
査ステップに応じて検査針間のインピーダンスを計測す
る。Ｉ／０ユニット２３０は、可動子のリミットセンサ
等の各種のセンサにライン３５０を介して接続され、シ
ステム制御ユニット２４０により制御され、エアーバル
ブや電磁開閉器等への出力を行う。

【００２０】次に、上記実施例の平面モータの概略につ
いて図４、図５、図６を参照して説明する。本実施例の
平面モータには、特公昭５３−７３号に原理が示されて
いるＬＰＭ（リニアパルスモータ）が使用される。この
ＬＰＭは、制御が容易で、繰り返し精度が良いのに加え
て、閉ループ制御を用いれば高速性、高トルク性が得ら
れる特徴がある。

【００２１】この平面モータは、図４に示す可動子２２
ａと図５に示すプラテン２４（平面レール）とから成
る。図４に示すように可動子２２ａの底面には４個のリ
ニアモータ５２、５４、５６、５８が配置され、リニア
モータ５２、５８がＸ方向の推力を発生し、リニアモー
タ５４、５６がＹ方向の推力を発生するように構成され
ている。これらリニアモータ５２、５４、５６、５８の
推力により、可動子２２ａは、プラテン２４上をＸＹ方
向に自在に位置決めされる。なお、該可動子２２ａに
は、エアーの吹き出し孔６０が設けられ、上記モータ駆
動ユニット２１０ａからケーブル３４０ａを介して供給
されたエアーが噴出される。これによりエアーベアリン
グが構成され、可動子２２ａはプラテン２４から僅かに
浮上する。

【００２２】一方、図５に示すようにプラテン２４は、
磁性体材料である鋼板７０の表面にＸＹ軸方向に等間隔
に歯７２を形成し、この歯７２の溝部分７２ａに非磁性
体である例えばエポキシ樹脂７４を充填して成る。

【００２３】ここで、該平面モータの駆動原理について
図６を参照して説明する。図６は、図４に示すリニアモ
ータ５６及び図５に示すプラテン２４の断面図である。
この平面モータは、いわゆる「ソーヤモータ」と呼ばれ
るＰＭ型のリニアステップモータである。リニアモータ
５６は、１対の永久磁石８０、８２と、この永久磁石８
０、８２の端部に配置された磁極６１１、６１２、６２
１、６２２、６３１、６３２、６４１、６４２と、各磁
極の間に設けられたモータ巻線８４、８６とから成る。
２つの永久磁石８０及び８２によって作り出されるバイ
アス磁束Φａとバイアス磁束Φｂとのプラテン２４側へ
の出入りの経路は、モータ巻線８４、８６によって上記
磁極６１１、６１２、６２１、６２２、６３１、６３
２、６４１、６４２の内から選択される。なお、磁極６
１１と６１２、６２１と６２２、６３１と６３２、及
び、６４１と６４２は、それぞれ逆相に配置されている
（プラテン２４に対してτ／２ずれている。ここで、τ
はプラテン２４の歯７２のピッチ）。また、磁極６１１
と６２１、６３１と６４１の歯の位置関係は、プラテン
２４に対して同相であり、そして、磁極６１１と６３１
とはτ／４ずらして配置されている。

【００２４】ここで、例えば、モータ巻線８４に図中に
示す向きに通電した場合には、この通電電流によって発
生する磁束とバイアス磁束Φａは、磁極６１１及び６２
１では同方向、磁極６１２及び６２２では逆方向となる
ため、バイアス磁束Φａは、主に磁極６１１及び６２１
を通り、従って、磁極６１１の歯がプラテン２４側の歯
と整合するように力が作用する。なお、モータ巻線８
４、８６に流す電流の波形は、矩形波でもよいが、正弦
波状に加えることにより滑らかな推力を得ることができ
る。ここで、図６に示されている安定状態から距離χだ
け離れた安定点への移動は（但し、χ＜τ）、プラテン
２４の歯のピッチを一周期（２π）とし、モータ巻線８
４にＩ・ｃｏｓ（２π・χ／τ）、また、モータ巻線８
６にＩ・ｓｉｎ（２π・χ／τ）の電流を流すことによ
り行い得る（但し、Ｉは定数）。

【００２５】さらには、この任意の位置χにおいて、通
電電流の位相を進めて、モータ巻線８４及び８６にそれ
ぞれ、Ｉ・ｃｏｓ（２π・χ／τ＋θ）及びＩ・ｓｉｎ
（２π・χ／τ＋θ）の電流を流したときの合計推力Ｆ
は、Ｃ・Ｉ・ｓｉｎ（θ）で表される（但し、θは所謂
モータの進み角、Ｃは定数）。従って、このようにモー
タ巻線８４及び８６に流す電流位相を変化させることに
より、リニアモータ５６の推量を任意の位置χに対して
制御できる。

【００２６】以上説明した実施例の基板検査装置におい
て、通常のＩＣＴ（インサーキットテスタ）のようにプ
リント基板の実装部品のインピーダンスを測定する装置
において、測定対象の部品の両端に接触させる２本の検
査針の他に、この２本の検査針が他の回路とつながって
生じる影響をキャンセルするための所謂ガーディング用
の針が１本以上必要であり、全体として検査針は最低３
本必要である。このため、本実施例では４本の検査針が
設けられている。

【００２７】本実施例において、プラテン２４上の可動
子２２ａ〜２２ｄにより搬送される４本の検査針３０
ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄは、非常に近接した４つの
検査ポイントに同時に接触することができる。即ち、検
査針３０ａが検査針上下機構３２ａによって上方に押し
上げられて被検査基板２８と接触したときの接触点、即
ち、検査針３０ａの先端の位置は、図１に示すように可
動子２２ａの可動子２２ｃ側のコーナ部から僅かに突出
するように設定されている。同様に他の検査針３０ｂ、
３０ｃ、３０ｄは、それぞれ可動子２２ｂ、２２ｃ、２
２ｄから僅かに突出するように設定されている。従っ
て、検査針３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄが非常に近
接した４つの検査ポイントへ同時に接触したときにも、
可動子２２ａ〜２２ｄは互いに干渉することはない。な
お、プラテン２４と可動子２２ａ〜２２ｄとのクリアラ
ンスは、検査針３０ａ〜３０ｄが検査針上下機構３２ａ
〜３２ｄによって、最下点から上方へ向かって所定の距
離だけ移動されたとき被検査基板２８の検査ポイントに
接するよう調整されている。

【００２８】次に、本実施例の基板検査装置による、可
動子２２ａ〜２２ｃの移動について説明する。被検査基
板２８の検査ポイントの位置データは検査開始以前に予
め決定されているので、この位置データを基に各検査ポ
イントをどの可動子２２ａ〜２２ｃに割り付けるかを以
下の衝突回避アルゴリズムに従って行い、各可動子２２
ａ〜２２ｃの検査ステップ毎の位置データに変換してお
く。

【００２９】この衝突回避アルゴリズムについて図７、
図８、図９を参照して説明する。図７は、図１に示すプ
ラテン２４上の可動子２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ
をそれぞれＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄとして表したもので、各可動
子Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄへは、ケーブル３４０ａ、３４０ｂ、
３４０ｃ、３４０ｄを介して図２を参照して前述した制
御装置２００からの電力及びエアーが供給される。図７
中の黒点Ｒ１〜Ｒ４は、検査時の各検査針３０ａ〜３０
ｄの先端位置を示している。

【００３０】図８は本実施例の衝突回避アルゴリズムの
基礎概念の一例を示している。これは以下の事項を示し
ている。 ＡはＢよりも常に上（プラテン２４上のＹ座標の大な
る方向）に位置する。 ＣはＢよりも常に右（プラテン２４上のＸ座標の大な
る方向）に位置する。 ＤはＣよりも常に上（プラテン２４上のＹ座標の大な
る方向）に位置する。 ＤはＡよりも常に右（プラテン２４上のＸ座標の大な
る方向）に位置する。

【００３１】このアルゴリズムに従い４点の検査ポイン
トＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４に対して可動子を割り付けた
例を図９に示している。即ち、図９（Ａ）、（Ｂ）、
（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）、（Ｆ）は、それぞれ６回の検
査ステップにおける検査ポイントＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ
４に従い、可動子Ａ〜Ｄが割り付けられた状態を示して
いる。図９（Ａ）は、第１回の検査ステップにおける検
査ポイントＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４を示す。ここでは検
査ポイントが四角形に近い最も代表的な位置関係にあ
り、この各検査ポイントに対して図示のように可動子が
割り付けられる。図９（Ｂ）は、第２回の検査ステップ
における検査ポイントＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４を示す。
ここでは、検査ポイントＰ４が、検査ポイントＰ１とＹ
軸上の座標が近接する位置に置かれているが、もしも、
検査ポイントＰ４を更に左に移動して検査ポイントＰ１
のＹ軸上の座標値を越えるようにすると、図中の可動子
ＡとＤが交代、即ち、上記アルゴリズムに従い検査ポイ
ントＰ１に可動子Ｄが割り付けられ、検査ポイントＰ４
に可動子Ａが割り付けられることになる。ここで、図９
（Ｃ）、（Ｅ）、（Ｆ）は、検査ポイントＰ１、Ｐ２、
Ｐ３、Ｐ４がほぼ一直線上に位置している。また、図９
（Ｄ）は、検査ポイントが２点づづ離れて位置してい
る。このように、各検査ステップにおいて、各可動子Ａ
〜Ｄを上記衝突回避アルゴリズムに従い割り付けること
によって、可動子相互の接触や、ケーブル３４０ａ〜３
４０ｄの絡みつきが基本的には避けられる。

【００３２】ここで、上述した実施例の変形例として検
査針が３本の場合の動作について説明する。図１０
（Ａ）は以下の割り付けアルゴリズムの基礎概念を示し
ている。 ＡはＢよりも常に上（プラテン２４上のＹ座標の大な
る方向）に位置する。 ＣはＢよりも常に右（プラテン２４上のＸ座標の大な
る方向）に位置する。 ＣはＡよりも常に右（プラテン２４上のＸ座標の大な
る方向）に位置する。 このアルゴリズムにより３点の検査ポイントＰ１、Ｐ
２、Ｐ３に対して可動子を割り付けた例を図１０
（Ｂ）、１０（Ｃ）に示す。この３点の検査ポイントＰ
１、Ｐ２、Ｐ３の位置に対して可動子Ａ、Ｂ、Ｃが上記
４本の場合と同様にそれぞれ割り付けられる。

【００３３】次に、各可動子Ａ〜Ｄの起動タイミングに
ついて説明する。それぞれの可動子は、その起動特性に
バラツキがあるため、近接して位置している可動子が同
じ方向の移動を同時に開始すると、後方に位置する可動
子の方が起動特性が良いと、当該後方に位置する可動子
が前方に位置する可動子へ追突し得る。このため、本実
施例においては、以下のアルゴリズムに従って起動順序
を決定し、数msから数十msの遅れ時間を付加して始動す
ることによりこの起動時の衝突を防止している。

【００３４】まず、４つの可動子のそれぞれについ
て、静止位置の座標と移動先の座標データから移動ベク
トルを算出する。 図８において、境界線を挟んで位置する任意の２つの
可動子のの移動ベクトルから、該境界線に対する垂直
成分を抽出し、同一極性成分が存在する場合には、その
２つの可動子のうち移動方向側に位置する可動子のほう
の起動順位を高位にする。同一成分が無い場合には無視
する。 上記の判断を全ての可動子の組み合わせについて行
い、全可動子について起動順位を決定する。 起動指令が発せられると、上記起動順序に従い各可動
子を順に起動する。この起動の際に、上述した可動子の
起動特性のバラツキによる衝突を避け得るため数msから
数十msの遅れ時間を付加する。ここで、起動順位に優劣
がない可動子間では同時に起動する。

【００３５】上記優先順位決定のアルゴリズムを実施す
るための具体的な処理について図１１のフローチャート
を参照して説明する。まず、可動子Ａ〜Ｄの移動量ΔＡ
（ΔＡｘ、ΔＡｙ）〜ΔＤ（ΔＤｘ、ＤＡｙ）を算出す
る（Ｓ１０１）。ここでΔＡｘ、ΔＡｙは、それぞれ、
可動子Ａの移動量ΔＡのｘ及びｙ成分を意味している。
次に、ΔＡｙ×ΔＢｙが、０を越えるか或いは負となる
かを判断することにより、可動子Ａ及びＢが共にＹ軸上
に同方向に移動するか否かを検討する（Ｓ１０２）。即
ち、共にＹ軸の正方向へ、或いは負方向へ進む場合には
乗算した値が正となるからである。ここで、この値が０
未満の場合、即ち、いずれかがＹ軸成分を有しないか、
Ｙ軸成分の方向が異なる場合には、ステップ１０６へ進
む。他方、可動子Ａ及びＢが共にＹ軸上に同方向に移動
するため正である場合には（Ｓ１０２でＹｅｓ）、ΔＡ
ｙが正であるか否かを判断する（Ｓ１０３）。ここで、
ΔＡｙが正の場合、即ち、可動子Ａが移動方向側に位置
する場合には、可動子Ａが可動子Ｂに対して優先するこ
とを決定する（Ｓ１０４）。反対に、ΔＡｙが負の場
合、即ち、可動子Ｂが移動方向側に位置する場合には、
可動子Ｂが可動子Ａに対して優先することを決定する
（Ｓ１０５）。

【００３６】上記、ステップ１０２〜ステップ１０５で
可動子Ａと可動子Ｂとの優先順位を決定したと同様に、
ステップ１０６〜ステップ１０９で可動子Ｂと可動子Ｃ
との優先順位を決定し、ステップ１１０〜ステップ１１
３で可動子Ｃと可動子Ｄとの優先順位を決定し、ステッ
プ１１４〜ステップ１１７で可動子Ｄと可動子Ａとの優
先順位を決定する。そして、最後にこれらの優先順位を
統合して可動子Ａ〜Ｄの順位を決定して処理を終了す
る。その後、上述したようにこの順位に従い各可動子を
始動させる。

【００３７】次に、各可動子の移動開始後に発生する衝
突を回避するための制御について説明する。図１２は、
検査ポイントＰ１、Ｐ２、Ｐ３から次の検査針ポイント
Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３へ移動する際の軌跡を示している。図
中において、移動軌跡Ｐ２−Ｑ２と移動軌跡Ｐ３−Ｑ３
とは交差しており、可動子ＢとＣとの移動速度によって
は、可動子Ｂと可動子Ｃとが移動途中に衝突し得ること
を示している。本実施例ではかかる移動中の衝突を以下
の速度制御により防止している。図１３（Ａ）は、各可
動子Ａ〜Ｃの移動中の速度パターンを時間軸で示したも
ので、縦軸は速度ｖを示している。図中ｔ＝０は起動時
刻を示す（上述したように各可動子において起動順位を
付けるため僅かに起動タイミングが異なるが、このタイ
ミングの違いは、数msから数十ms程度であるため図１３
（Ａ）上で識別できない点に注意されたい）。そして、
ｔ＝０〜ｔ＝１が加速域を、ｔ＝１〜ｔ＝２が定速域
を、ｔ＝２〜ｔ＝３が減速域を示している。この可動子
Ａ、Ｂ、Ｃの移動速度のパターンの最高速度をそれぞれ
可動子Ａ、Ｂ、Ｃの移動距離の大きさに比例させてあ
る。即ち、移動距離に係わらず、全ての可動子Ａ、Ｂ、
Ｃの移動時間が一定になるように速度パターンを決定し
ている。

【００３８】具体的には、先ず第１のステップとして、
一番移動距離の長い可動子の加速度及び最高速度を基板
検査装置全体の最大値として設定し、移動時間を算出す
る。第２のステップとして、残りの可動子全てに対して
それぞれの移動距離について、ステップ１の最長移動距
離に対する比率を算出する。第３のステップとして、ス
テップ１で決定した加速度及び最高速度の最大値に、ス
テップ２で算出した比率を乗じて残りの可動子の加速度
及び最大速度を算出する。以上のように速度パターンを
設定することにより、本実施例では、移動途中の衝突を
回避できる。なお、このように一部の可動子の移動速度
を下げても、全ての可動子の移動完了までに必要な時間
は変わりないため、時間的な損失を生じることはない。

【００３９】次に、上述した速度パータンに従うことに
より衝突が防ぎ得ることを数式により証明する。ここで
は、図１３（Ｂ）に示すように移動距離の長い可動子Ｂ
（ｘ座標をｘｂとする）と移動距離の短い可動子Ｃ（ｘ
座標をｘｃとする）がポイント（ｘ３）まで共に移動す
る場合に衝突が発生しないことを示す。ここで可動子
Ｂ、Ｃの時刻ｔにおける位置をＸｂ（ｔ）、Ｘｃ（ｔ）
とし、両者の距離をｅcb（ｔ）＝Ｘｃ（ｔ）−Ｘｂ
（ｔ）・・と定義する。

【００４０】このｅcb（ｔ）は、 ０≦ｔ＜ｔ１では、ｘｃ−ｘｂ＋（１／２）（ｄｃ−ｄｂ）ｔ² ・・ （但し、ｄｃ、ｄｂは、可動子Ｂ、Ｃの加速度） ｔ１≦ｔ＜ｔ２では、 ｘｃ−ｘｂ＋（１／２）（ｄｃ−ｄｂ）ｔ１² ＋ （ｄｃ−ｄｂ）ｔ１（ｔ−ｔ１） ・・ ｔ２≦ｔ＜ｔ３では、 ｘｃ−ｘｂ＋（１／２）（ｄｃ−ｄｂ）ｔ１² ＋ （ｄｃ−ｄｂ）ｔ１（ｔ２−ｔ１）＋（ｄｃ−ｄｂ）ｔ１（ｔ−ｔ２）− （１／２）（ｄｃ−ｄｂ）（ｔ−ｔ２）² ・・

【００４１】ここで、ｅcb（ｔ）を時間微分することに
より、、が、 ｄｅcb（ｔ）／ｄｔ＝ ０≦ｔ＜ｔ１では、 ｄｃ−ｄｂ＜０ ｔ１≦ｔ＜ｔ２では、 （ｄｃ−ｄｂ）ｔ１＜０ ｔ２≦ｔ＜ｔ３では、 （ｄｃ−ｄｂ）ｔ１−（ｄｃ−
ｄｂ）（ｔ−ｔ２） ＝（ｄｃ−ｄｂ）（ｔ１＋ｔ２−ｔ） ＝（ｄｃ−ｄｂ）（ｔ３−ｔ）＜０

【００４２】以上により、ｅcb（ｔ）は０≦ｔ＜ｔ３の
範囲で常に０か負であり、また、ｅcb（ｔ）の初期値が
正であるので、ｅcb（ｔ３）≧０であれば、その途中で
可動子Ｂが可動子Ｃを追い越すことはない。上述した式
と同様にしてＹ軸成分についても追い越すことが無いこ
とが証明できる。従って可動子Ｂと可動子Ｃとは上述し
た速度制御を行うことにより接触が回避される。

【００４３】ここで、以上説明した制御方法に係る本実
施例の基板検査装置の検査動作について再び図１及び図
２を参照して説明する。電子部品が実装された被検査基
板２８はレール２６によって搬送される。検査開始に先
立ち予め検査に必要なデータは、システム制御ユニット
２４０側に保持される。検査データは、主に測定用デー
タと検査針移動用データとから成る、測定用データは、
システム制御ユニット２４０によって計測ユニット２２
０へ送られる。この測定用データには、検査ポイントの
測定を行う際の基準値及び許容値、そして、被検査部品
についての情報などが含まれている。検査針移動用デー
タは、前述したように各可動子の移動位置、起動タイミ
ング、及び、移動するときの検査針と被検査基板２８と
のクリアランスの大きさ等が含まれる。この検査針移動
用データは、実際の被検査基板を基にデータの入力装置
であるデジタイザーで検査ポイントを入力することによ
り作られた検査ポイントのデータ、或いは、プリント基
板製造用データから抽出された検査ポイントのデータか
ら、前述したアルゴリズムに従いデータ変換を行う変換
プログラムによって作成される。これらの検査データ
は、実装部品の検査項目順に検査ステップＮｏ．で管理
される。

【００４４】検査が開始されると、システム制御ユニッ
ト２４０が最初の検査ステップＮｏの位置座標を読み込
み、モータ駆動ユニット２１０ａ〜２１０ｄに指令を与
え、可動子２２ａ〜２２ｄを検査ポイントの位置座標ま
で移動させる。すべての可動子２２ａ〜２２ｄの移動が
完了した時点で、システム制御ユニット２４０は、モー
タ駆動ユニット２１０ａ〜２１０ｄに検査針３０ａ〜３
０ｄの上方への移動指令を与える。これに応じて、モー
タ駆動ユニット２１０ａ〜２１０ｄは、検査針上下機構
３２ａ〜３２ｄを駆動し、検査針３０ａ〜３０ｄを被検
査基板２８の検査ポイントに接触させる。

【００４５】システム制御ユニット２４０は、検査針の
接触を所定時間の経過により、あるいは、直接的又は間
接的に検知し、計測ユニット２２０に測定開始指令を送
出する。これに応じて、該計測ユニット２２０は、各検
査針３０ａ〜３０ｄに設定された電位を印加、或いは、
アース側と接続することによりインピーダンスを測定す
る。そして、この値と基準値とを比較して良否の判定を
行い、測定完了信号をシステム制御ユニット２４０側へ
送出する。これにより、該システム制御ユニット２４０
は、モータ駆動ユニット２１０ａ〜２１０ｄに指令を与
え、検査針３０ａ〜３０ｄを下方へ移動させることによ
り１つの検査サイクルが完了する。その後、システム制
御ユニット２４０がステップＮｏを１インクリメントし
て、次の検査ステップへ移行する。そして、検査ステッ
プを繰り返し全ての検査ステップが完了することによ
り、当該被検査基板２８の検査が完了する。そして、次
の被検査基板についての検査を開始する。なお、検査結
果の評価については、例えば、毎回の検査結果をメモリ
に保持して全ステップが完了した後に、まとめて評価を
行うとともに、許容値を越える検査ポイントについて再
度の検査を開始するようにすることも、或いは、許容値
が得られない場合には、検査ステップ毎に予め設定され
た回数だけ再検査するようにもできる。

【００４６】上述した実施例においては、水平に配置さ
れたプラテン２４の上に可動子２２ａ〜２２ｂを配置
し、更にこの上方に被検査基板２８を置く配置を取った
が、本実施例の可動子２２ａ〜２２ｂは内蔵された永久
磁石によりプラテン２４側へ磁着するため、例えば、プ
ラテン２４の下方に可動子２２ａ〜２２ｂを位置させ、
その下方に被検査基板２８を配置することも、或いは、
プラテン２４を垂直に配置することも可能である。

【００４７】また、上述した実施例では、検査針により
インピーダンスの電気測定を行ったが、本実施例の基板
検査装置は、インピーダンス測定のみでなく、検査針に
よって機械的動作、例えば、ディプスイッチのオン、オ
フ等を行うことも可能である。

【００４８】

【効果】以上記述したように本発明の基板検査装置で
は、検査針を検査箇所に接離させるための検査針駆動機
構を平面モータにより移動させるため、簡単な構造で高
制度の位置決めが可能となり、しかも、基板検査装置を
小型化できるとともに安価に製造することが可能とな
る。従来のボールネジを用いる機械的位置決めでは高い
精度を達成するために指数関数的にコストが高くなった
のに対し、本発明の基板検査装置は、制御系の分解能を
上げるだけで必要な精度を得ることができるため、高い
精度を低いコストで達成することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例に係る基板検査装置の平面図
である。

【図２】図１の基板検査装置の側面図である。

【図３】検査針上下機構の側面図である。

【図４】可動子の斜視図である。

【図５】平面レールの一部きり欠き斜視図である。

【図６】図４及び図５の断面図である。

【図７】可動子の配置を示す平面図である。

【図８】可動子の割り付けを示す説明図である。

【図９】検査時の可動子の割り付けを示す説明図であ
る。

【図１０】可動子の割り付けを示す説明図である。

【図１１】優先順位決定のための処理を示すフローチャ
ートである。

【図１２】可動子の配置を示す平面図である。

【図１３】可動子の移動速度の速度パターンを示すタイ
ムチャートである。

【図１４】従来技術の基板検査装置の平面図である。

【図１５】図１４に示す基板検査装置の断面図である。

【符号の説明】

２２ 可動子 ２４ プラテン ２８ 被検査基板 ３０ 検査針 ３２ 検査針上下機構 ５２ リニアモータ ２００ 制御装置 ２１０ モータ駆動ユニット ２２０ 計測ユニット

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁性区域を取り囲む非磁性材料の格子を
   可動部材と面する正面に備える平面部材と、相互に特定
   の位相角だけ位相がずれた１対の磁極面を有するＸ及び
   Ｙ軸に沿って間隔をもって配置される制御電磁素子の対
   を有し、Ｘ及びＹ軸に沿って移動可能な可動部材とから
   成る平面モータと、 前記平面部材と一定の間隔を隔てて固定される被検査基
   板の検査箇所に接触する検査針と、 前記検査針を被検査基板の検査箇所に接離させるため前
   記可動部材に取り付けられた検査針駆動機構と、 前記可動部材を設定された制御情報に従い移動させる可
   動部材制御手段と、 前記検査針を介して被検査基板の各測定箇所間の測定を
   行う測定手段とからなることを特徴とする基板検査装
   置。
2. 【請求項２】 前記可動部材制御手段が、第１、第２、
   第３の可動部材に対して、 第１の可動部材は、第２の可動部材よりもＹ軸座標の値
   が大きくなるように位置させ、 第３の可動部材は、第２の可動部材よりもＸ軸座標の値
   が大きくなるように位置させ、 第３の可動部材は、第１の可動部材よりもＸ軸座標の値
   が大きくなるように位置させるか、または、第１の可動
   部材よりもＹ軸座標の値が小さくなるように位置させる
   ことを特徴とする請求項１の基板検査装置。
3. 【請求項３】 前記可動部材制御手段が、第１、第２、
   第３、第４の可動部材に対して、 第１の可動部材は、第２の可動部材よりもＹ軸座標の値
   が大きくなるように位置させ、 第３の可動部材は、第２の可動部材よりもＸ軸座標の値
   が大きくなるように位置させ、 第４の可動部材は、第３の可動部材よりもＹ軸座標の値
   が大きくなるように位置させ、 第４の可動部材は、第１の可動部材よりもＸ軸座標の値
   が大きくなるように位置させることを特徴とする請求項
   １の基板検査装置。
4. 【請求項４】 前記可動部材制御手段が、 各可動部材の移動ベクトルを求め、境界線を挟んで位置
   する２つの可動部材の前記各移動ベクトルから前記境界
   線に対する垂直方向成分を抽出し、同一極性の成分があ
   るときには、該２つの可動部材の内の移動方向側に位置
   する可動部材を先に移動開始させ、所定時刻の遅延後他
   方の可動部材の移動を開始させることを特徴とする請求
   項１の基板検査装置。
5. 【請求項５】 前記可動部材制御手段が、 各可動部材の移動距離を求め、一番移動距離の長い可動
   部材の移動完了とほぼ同時に他の可動部材の移動が完了
   するよう当該他の可動部材の移動速度を制御することを
   特徴とする請求項１の基板検査装置。