JPH1010197A - ファンクションテスタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板８に形成されている回路パターンに対す
るプローブ１６先端の位置決め精度を向上させること。 【解決手段】 表面に回路パターンが形成されている基
板の機能を検査するためのファンクションテスタであっ
て、基板８とこの基板に形成された回路パターンに接触
可能なプローブ１６を有するプローブプレート１５に、
位置合わせ用の認識マークを形成しておき、対向配置さ
れた基板とプローブプレートとの位置合わせ用の認識マ
ークを光学系２１を介して１台のカメラ３３で読み取
り、読み取られた画像を処理して、位置合わせ用認識マ
ークのずれを補正するように基板またはプローブプレー
トの位置を相対的に補正するようにしたもの。このよう
に、基板の回路パターンとプローブとの位置合わせを光
学的に行うことにより、精度を極めて向上させることが
できるので、回路パターンのピッチを狭くする高密度化
への要望に応えることが可能になるとともに、検査の信
頼性を向上することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばフラットパ
ッケージＩＣ（ＦＰＩＣ）やプリント配線基板（ＰＣ
Ｂ）、さらにＩＣチップを搭載したプリント配線基板な
どの機能検査を自動化するのに使用されるファンクショ
ンテスタに関する。

【０００２】

【従来の技術】電子機器の小型・軽量化、高密度化への
要望は止まることがなく、生産量も増加の一途をたどっ
ている。そのような状況のもとで、各種ＩＣやプリント
配線基板、さらにＩＣチップを搭載したプリント配線基
板（これらを単に基板と称する）などの製造過程におい
て、それら基板の機能検査を確実に実施することが、製
品の信頼性を確保する上からも欠かすことができず、さ
らに生産性を向上させるためにそれらの機能検査は自動
化されている。

【０００３】このような機能検査を自動的に行う装置と
して、従来からファンクションテスタが使用されてい
る。このファンクションテスタは、基板に形成された回
路パターンに対応する多数のプローブから成るプローブ
列を備えたプレートと、所定のプローブに接続される電
源、信号源、測定器などを備えている。そして、従来の
ファンクションテスタは、固定した基板に対して前述の
プレートを、位置決めピンなどを用いて機械的に位置決
めを行い、その上で基板にプレートを押し当てることに
より、基板に形成された回路パターンにプレートの各プ
ローブを接触させて電気的な導通を図り、電源や信号の
授受を行うことにより、当該基板に形成された回路の断
線やショートの状態はもとより、各種機能が正常か否か
の検査を実施するものであった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な従来のファンクションテスタにおける位置決め手段
は、機械的な手段によるものであり、５０〜１００μm
程度の位置決め誤差を生ずるものであった。これに対し
て、基板に形成されている回路パターンのピッチは、１
００μm 程度であるため、プローブの先端が回路パター
ンに正しく当たらない虞れがあり、検査ができないとい
う不都合を生ずることがあった。

【０００５】また、高密度化への要望に応えるために
は、回路パターンのピッチを益々狭くすることが必要で
あり、そのためにも位置決め精度をより一層向上させる
ことが望まれていた。

【０００６】さらに、従来のファンクションテスタに
は、基板の両面に形成された回路パターンに対応するよ
うに、プローブ列を有するプレートを、基板を間にして
上下に備えたものがある。この場合は、エアシリンダ等
によって先ず上のプレートを基板側へ押し下げて、その
プローブを基板の上面に当て、さらに下のプレートの位
置まで基板ごと上のプレートを押し下げてゆき、基板の
下面を下のプローブに当てるようにする機構が採用され
ていた。従って、上のプレートによって基板が押された
際に、プローブの位置によっては基板に偏荷重がかか
り、回路パターンとプローブとの接触不良を起こす場合
があった。

【０００７】本発明は、このような問題点を解決すると
ともに、高密度化への要望に応えるために、位置決め精
度をより一層向上させることを目的としてなされたもの
である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、表面に回
路パターンとともに位置合わせ用認識マークが形成され
ている基板の機能を検査するためのファンクションテス
タにおいて、基板を載置する載置手段と、この載置手段
に載置された前記基板に対向して設けられ、当該基板に
形成された回路パターンに接触可能なプローブ列を有す
るとともに、このプローブ列と前記基板表面に形成され
ている回路パターンとの位置合わせを行うための認識マ
ークが形成されているプローブプレートと、このプロー
ブプレートの表面と前記基板の表面に夫々形成されてい
る位置合わせ用認識マークを１台のカメラで読み取るよ
うに配置された光学系と、この光学系を介して読み取ら
れた画像を処理して前記両位置合わせ用認識マークのず
れを検出する画像処理手段と、この画像処理手段により
検出される前記位置合わせ用認識マークのずれを補正す
るように前記基板または前記プローブプレートの位置を
相対的に補正する位置補正手段とを具備することを特徴
としたものである。

【０００９】このように、基板の回路パターンとプロー
ブとの位置合わせを光学的に行うことにより、精度を極
めて向上させることができるので、回路パターンのピッ
チを益々狭くする高密度化への要望に応えることが可能
になるとともに、検査の失敗をなくすことができる。

【００１０】第２の発明は、両面に回路パターンが形成
されている基板の機能を検査するためのファンクション
テスタにおいて、前記基板を載置しテーブルに弾性機構
によって押下げ可能に保持されている可動プレートと、
この可動プレートに載置された前記基板の可動プレート
側の面に対向するように前記テーブルに固定して設けら
れ、当該基板の可動プレート側の面に形成された回路パ
ターンに接触可能な第１プローブ列を有する第１プレー
トと、前記可動プレートに載置された前記基板の可動プ
レートと反対側の面に対向して設けられ、当該基板の可
動プレートと反対側の面に形成された回路パターンに接
触可能な第２プローブ列を有する第２プレートと、前記
第２プローブ列の先端を貫通させるように第２プレート
の基板と対向する面側にばねを介して保持されたプッシ
ュプレートと、前記第２プレートを垂直方向へ移動させ
て前記基板に形成されている回路パターンに前記第１プ
ローブ列および第２プローブ列を接触させる駆動手段と
を具備したことを特徴とする。

【００１１】これにより、第１プローブと第２プローブ
とがほぼ同時に基板に接触するようになるので、基板は
偏荷重を受けることがなく、従って基板がずれる虞もな
くなり、検査の信頼性を高かめることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下本発明に係るファンクション
テスタの実施の形態を、図１ないし図４を参照して詳細
に説明する。

【００１３】図１は、本発明に係るファンクションテス
タの一実施の形態を示した正面図である。

【００１４】基台１に、Ｘ−Ｙ軸方向および角度θの調
整が可能なＸＹθテーブル（テーブル）２が載置されて
おり、このＸＹθテーブル２の上面の四隅に、アングル
状の支柱３が設けられている。４は平板状の可動プレー
トであり、その下面の四隅に植設されたシャフト５の周
りに、弾性機構としてコイル状の圧縮バネ６（他にはエ
アシリンダを用いても良い）が巻装されており、このシ
ャフト５を支柱３にブッシュ７を介して係合させること
により、可動プレート４を略水平に保持している。

【００１５】可動プレート４の上面には、両面に回路パ
ターンの形成された基板８が載せられて固定されるが、
この可動プレート４の基板８の載る位置が、基板８より
も若干小さい寸法だけ切り欠かれている。そして、ＸＹ
θテーブル２には、支柱３に保持された可動プレート４
の下に位置するように台９が設けられており、この台９
に第１プレート１０が載置されている。この第１プレー
ト１０には、多数のプローブ１１が植設されていて、そ
の先端が基板８の下面へ向けて上方に突出している。な
お、多数のプローブ１１が配列されている様子を、プロ
ーブ列と称することとする。

【００１６】また、プローブ１１は基板８の下面に形成
されている回路パターンに合わせて、図示しない電源、
信号源、測定器などに適宜接続されているものであり、
この実施の態様では、基板８の中央部にＦＰＩＣチップ
が搭載されていて、その周辺部に接続回路が印刷されて
いるために、プローブ１１のピッチは中央部で細かく、
その周辺部では粗く形成されている。

【００１７】一方、基板８に対峙するように、プレート
保持部１２が設けられている。このプレート保持部１２
は、エアシリンダ１３のような駆動手段によって、カイ
ド１４に沿って垂直方向へ移動されるものであり、下部
にプローブプレート１５を保持している。

【００１８】図２に、プローブプレート１５の一実施の
形態の詳細を、断面図で示してあるので、次にこれにつ
いて説明する。

【００１９】プローブプレート１５は、多数のプローブ
１６が植設されている第２プレート１７と、プローブ１
６の先端を貫通させるように、第２プレート１７の下面
側に設けたプッシュプレート１８とから構成されてお
り、プッシュプレート１８は、第２プレート１７の両端
側に設けたシャフト１９に巻装された圧縮ばね２０を介
して保持されている。この第２プレート１７に多数配列
されているプローブ１６の様子も、プローブ列と称する
こととし、また、プローブ１６は基板８の上面に形成さ
れている回路パターンに合わせて、図示しない電源、信
号源、測定器などに適宜接続されているのは、第１プレ
ート１０に設けたプローブ１１の場合と同様である。

【００２０】次に、可動プレート８とプローブプレート
１５との間に位置している光学系２１について説明す
る。

【００２１】図１に示されているように、可動プレート
８とプローブプレート１５との間に光学系２１が位置し
ているが、この光学系２１は、ＸＹテーブル２２に取り
付けられていて、ＸＹ軸方向に移動自在となっている。
そして、プレート保持部１２がエアシリンダ１３によっ
て上下方向へ駆動される際には、光学系２１は、プレー
ト保持部１２やプローブプレート１５に接触しない位置
まで退避できるようになっている。

【００２２】光学系２１の概略構成を、図３に示してあ
る。

【００２３】すなわち、２３はＴ字状の筒体であり、そ
の一方の軸の両側に、それぞれ照明手段を備えた画像取
込み口２４、２５が設けられている。そして、筒体２３
の内部に軸方向に対して４５度の角度にハーフミラー２
６が設けられており、画像取込み口２５側からの入射光
がハーフミラー２６で反射される側に、光軸に対して直
角に全反射ミラー２７が設けられている。また、画像取
込み口２４からの入射光がハーフミラー２６で反射され
る側にレンズ２８が設けられており、レンズ２８を経た
光は、図４に示してあるようにＣＣＤカメラ３３に導入
される。すなわち、Ｔ字を形成する筒体２３の交差部分
にハーフミラー２６が設置されている。なお、２９はビ
ームスプリッタである。

【００２４】次に、図４を参照して光学系２１の動作を
説明する。

【００２５】図４に示されている上ワーク３１は、図１
に示したプローブプレート１５に相当するものであり、
下ワーク３２は、同じく図１に示した基板８に相当する
ものである。これら上ワーク３１および下ワーク３２
は、夫々画像取込み口２４、２５の照明手段によって照
明されている。そして、画像取込み口２４から取込まれ
る上ワーク３１からの入射光は、ハーフミラー２６によ
ってレンズ２８側へ反射され、ＣＣＤカメラ３３へ導入
される。一方、画像取込み口２５から取込まれる下ワー
ク３２からの入射光は、ハーフミラー２６によって全反
射ミラー２７側へ一旦反射され、さらに全反射ミラー２
７によって全反射された光がハーフミラー２６、レンズ
２８を介して、ＣＣＤカメラ３３へ導入される。

【００２６】従って、ＣＣＤカメラ３３には、上ワーク
３１と下ワーク３２との画像が取込まれることになる。
そしてこの画像を、画像処理装置３４に導入して、所定
の画像処理を施し、２つの画像のずれが最小となるよう
に、上ワーク３１と下ワーク３２との位置を相対的に補
正するようにする。

【００２７】上記のように構成された本発明のファンク
ションテスタの作用を、次に説明する。

【００２８】予め基板８とプローブプレート１５とのそ
れぞれ同位置に、相互の位置合わせのための認識マーク
（例えば凹、凸、＋、＊などのような形状のもの）を形
成しておき、このような基板８を可動プレート４の所定
位置に固定するとともに、プローブプレート１５をプレ
ート保持部１２の所定位置に固定する。この状態では、
基板８に形成された回路パターンと、これに対峙してい
るプローブプレート１５に設けられたプローブ１６との
位置関係に、微妙なずれが生じているので、これを一致
させることが必要となる。

【００２９】そこで、ファンクションテスタにスタート
指示を与えると、ＸＹテーブル２２が動作して、光学系
２１を基板８とプローブプレート１５の間に挿入し、所
定位置に停止させる。そして、光学系２１を介してＣＣ
Ｄカメラ３３で、基板８とプローブプレート１５に形成
されている認識マークを、同時に取込む。ＣＣＤカメラ
３３に取込まれた画像は、画像処理装置３４によって処
理して、２つの認識マークのずれに関するデータを得、
この２つの認識マークのずれを無くする方向へ、ＸＹθ
テーブル２を駆動させるための制御信号を発生する。こ
の制御信号を受けてＸＹθテーブル２は、Ｘ−Ｙ軸方向
の位置補正と角度θの変位補正とを、２つの認識マーク
のずれが最小になるまで行なう。

【００３０】そして、基板８とプローブプレート１５と
の２つの認識マークのずれが最小になった時点で、ＸＹ
θテーブル２をロックし、光学系２１をプレート保持部
１２やプローブプレート１５に接触しない位置まで退避
させる。これにより、基板８の上面に形成されている回
路パターンと、プローブプレート１５に設けられている
プローブ１６との位置関係を一致させることができる。

【００３１】光学系２１が所定位置に退避すると、エア
シリンダ１３が動作を開始して、プレート保持部１２を
カイド１４に沿って下方へ押し下げる。すると、プロー
ブプレート１５のプッシュプレート１８が、先ず基板８
の上面に接触し、このとき、シャフト１９に巻装された
圧縮ばね２０の作用により、プッシュプレート１８で基
板８を押しながら可動プレート４を押し下げる。そし
て、第１プレート１０に植設されているプローブ１１の
先端に基板８の下面が接触する位置において、プローブ
プレート１５の圧縮ばね２０と可動プレート４を支えて
いる圧縮ばね６とが釣り合い、プローブプレート１５の
第２プレート１７に植設されているプローブ１６の先端
が基板８の上面に接触する。すなわち、上下のプローブ
１６、１１は、ほぼ同時に基板８の両面に接触するた
め、基板８には均等の力が作用することになる。

【００３２】従って、基板は偏荷重を受けることがな
く、基板がずれる虞もなくなるので、基板８の両面に形
成されている回路パターンの所定位置に、上下のプロー
ブ１６、１１の先端が確実に接触する。そして、基板８
の回路パターンと上下のプローブ１６、１１との電気的
な導通を図り、電源や信号の授受を確実に行うことによ
り、基板８に形成された回路の断線やショートの状態は
もとより、各種機能が正常か否かの検査を確実に実施す
ることができる。

【００３３】なお、基板８とプローブプレート１５との
位置合わせの手段として、基板８側でＸ−Ｙ軸方向の位
置補正と角度θの変位補正とを行う場合について説明し
たが、プローブプレート１５側でＸ−Ｙ軸方向の位置補
正と角度θの変位補正とを行っても同様の効果が得られ
ることは言うまでもない。

【００３４】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、基
板とプローブプレートとの位置合わせを光学的に行うこ
とにより、基板の回路パターンとプローブとの位置合わ
せ精度を極めて向上させることができる。例えば、従来
の位置決め誤差は５０〜１００μm 程度であったが、本
発明によれば、位置決め誤差を３０μm 程度まで改善す
ることができる。従って、回路パターンのピッチを益々
狭くする高密度化への要望に応えることが可能となると
ともに、検査の失敗をなくすことができる。

【００３５】また、上プローブと下プローブとがほぼ同
時に基板に接触するような構成としたので、基板は偏荷
重を受けることがなく、基板がずれる虞もなくなる。よ
って、基板の両面に形成されている回路パターンの所定
位置に、上下のプローブの先端を確実に接触させること
ができ、基板の回路パターンと上下のプローブとの電気
的な導通を確実なものとして、電源や信号の授受を行え
るので、基板に形成された回路の断線やショートの状態
はもとより、各種機能が正常か否かの検査を確実に実施
することができ、検査の信頼性が高かめられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るファンクションテスタの一実施の
形態を示した正面図である。

【図２】本発明で使用されるプローブプレートの一実施
の形態の詳細を示した断面図である。

【図３】本発明で使用される光学系の一実施の形態の概
略構成を示した断面図である。

【図４】光学系の動作を説明するために示した説明図で
ある。

【符号の説明】

１ 基台 ２ ＸＹθテーブル（テーブル） ４ 可動プレート ６ 圧縮バネ ８ 基板 １０ 第１プレート １１ プローブ １２ プレート保持部 １３ エアシリンダ １５ プローブプレート １６ プローブ １７ 第２プレート １８ プッシュプレート ２０ 圧縮ばね ２１ 光学系 ３３ ＣＣＤカメラ ３４ 画像処理装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面に回路パターンとともに位置合わせ
   用認識マークが形成されている基板の機能を検査するた
   めのファンクションテスタにおいて、 基板を載置する載置手段と、 この載置手段に載置された前記基板に対向して設けら
   れ、当該基板に形成された回路パターンに接触可能なプ
   ローブ列を有するとともに、このプローブ列と前記基板
   表面に形成されている回路パターンとの位置合わせを行
   うための認識マークが形成されているプローブプレート
   と、 このプローブプレートの表面と前記基板の表面に夫々形
   成されている位置合わせ用認識マークを１台のカメラで
   読み取るように配置された光学系と、 この光学系を介して読み取られた画像を処理して前記両
   位置合わせ用認識マークのずれを検出する画像処理手段
   と、 この画像処理手段により検出される前記位置合わせ用認
   識マークのずれを補正するように前記基板または前記プ
   ローブプレートの位置を相対的に補正する位置補正手段
   とを具備したことを特徴とするファンクションテスタ。
2. 【請求項２】 両面に回路パターンが形成されている基
   板の機能を検査するためのファンクションテスタにおい
   て、 前記基板を載置しテーブルに弾性機構によって押下げ可
   能に保持されている可動プレートと、 この可動プレートに載置された前記基板の可動プレート
   側の面に対向するように前記テーブルに固定して設けら
   れ、当該基板の可動プレート側の面に形成された回路パ
   ターンに接触可能な第１プローブ列を有する第１プレー
   トと、 前記可動プレートに載置された前記基板の可動プレート
   と反対側の面に対向して設けられ、当該基板の可動プレ
   ートと反対側の面に形成された回路パターンに接触可能
   な第２プローブ列を有する第２プレートと、 前記第２プローブ列の先端を貫通させるように第２プレ
   ートの基板と対向する面側にばねを介して保持されたプ
   ッシュプレートと、 前記第２プレートを垂直方向へ移動させて前記基板に形
   成されている回路パターンに前記第１プローブ列および
   第２プローブ列を接触させる駆動手段とを具備したこと
   を特徴とするファンクションテスタ。