JPH10153622A - 回路検査装置およびプローブ駆動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧縮流体を用いたプローブにおいて、必要な
プローブのみを作動させることができる回路検査装置を
提供する。 【解決手段】 基板５の表面には検査回路に接続される
プリント配線９とスルーホール電極１０が形成され、ス
ルーホール電極１０に金属製のシリンダ受容部１が取り
付けられている。これに、シリンダ部２とピストン部３
を有するピストン・シリンダ機構が挿入されている。ピ
ストン部３の先端にはプローブ４が設けられ、シリンダ
受容部１と導通している。左右のシリンダ機構には、別
々の流路８ａ，８ｂから圧縮空気が導入され、ピストン
部３を駆動する。圧縮空気を与える流路の選択によっ
て、作動させるプローブを選択できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子機器等に使わ
れるプリント基板、液晶パネル、ＩＣ等の回路の検査を
行なうための回路検査装置、および、回路検査装置にお
けるプローブ駆動方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】プリント基板等の洗浄に使用されている
フロンの廃液が環境に及ぼす影響があり、環境問題が深
刻になるにつれて、無洗浄化技術が開発され、その進展
には目覚ましいものがある。無洗浄化技術では、部品の
半田付けは、低ハロゲンのフラックスを使用しているた
め、長期信頼性の面で腐食の心配がなく洗浄の必要もな
いという利点がある。しかし、この低ハロゲンのフラッ
クスに含まれる固形分（松ヤニなどの樹脂が主体）が、
回路の電気検査に使用するプローブに与える影響は大き
い。回路を検査する際に半田付け部分が測定点である場
合には、そこにプローブをを押し付けると、プローブ先
端にフラックス固形分が付着する。付着した固形分は、
時間の経過と共に硬くなり、プローブ内部のバネの反発
力（通常は１００〜１５０ｇ）だけでは固形分を除くこ
とができず、接触不良を発生させる。従来の洗浄を行な
ったプリント基板に対するプローブの接触不良が１〜３
％であるのに対し、無洗浄のプリント基板に対するプロ
ーブの接触不良は１０〜３０％にもなる場合がある。

【０００３】これらの問題の改善策として、バネの反発
力をさらに上げたプローブ使用や、特開平３−２５１７
６９号公報や特開平６−３４２０１２号公報に記載され
ているように、プローブの接触針部分を回転させるよう
にしたプローブなどがあげられる。バネの反発力をあげ
たプローブは、検査時に基板のソリを増大させるという
問題がある。接触針部分を回転させたプローブは、コス
トが高いという問題がある。また、特開昭６３−１２９
７７号公報には、複数のプローブのうち、その検査には
不必要な接触針を後退させておいて、必要なプローブの
みをプリント基板に接触させるという方法が記載されて
いるが、形状記憶合金と加熱ヒーターを用いるなど、い
ずれもプローブ内の構造が非常に複雑で、小型化、信頼
性の面からの問題点は改善されていないといえる。

【０００４】上述した従来技術に対して、特開平４−５
８１５９号公報や、実開昭６３−１７４６３号公報に記
載されたプローブでは、プローブをシリンダー部分とピ
ストン部分とにより構成し、圧縮流体を用いてピストン
部分をシリンダー部分に対して移動させて、被試験基板
に対する接触圧を与えようとするものである。

【０００５】接触針にバネの反発力で接触圧を与える方
法は、接触針の押し込み量に伴い接触圧が高くなるが、
被試験基板への接触時の初期は接触圧は最小である。押
し込み量がストローク全体の２／３で１００〜１５０グ
ラムの接触圧が得られるというが、接触後少しづつ圧力
が増大したのでは、フラックスの皮膜を突き破ることは
できない。回転式プローブも内部にスプリングを使用し
ており、接触初期は同様の問題をかかえている。

【０００６】圧縮流体を用いたプローブは、接触初期の
圧力を増大できるという利点があるが、被試験基板に過
大な圧力が与えられると、被試験基板に大きな歪みが加
えられ、基板に不測の障害を与えたり、誤った検査結果
を生じることがあるという問題を抱えている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した事
情に鑑みてなされたもので、圧縮流体を用いたプローブ
において、過大な接触圧を与えることがなく、また、必
要なプローブのみを作動させることができる回路検査装
置、および、回路検査装置におけるプローブ駆動方法を
提供することを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、回路検査装置において、基板に取り付けられ流体圧
が導入される流路が接続された複数のシリンダ受容部
と、該シリンダ受容部に挿入されシリンダ室が開口を介
して前記流路に連通するシリンダ部と、該シリンダ部に
収容され前記シリンダ室に導入される流体圧により作動
するピストン部と、該ピストン部と一体となったプロー
ブを有し、前記流路はグループごと、または、個別に分
離されていることを特徴とするものである。

【０００９】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の回路検査装置において、前記シリンダ受容部と、前記
シリンダ部と、前記ピストン部と、前記プローブが導電
体で形成されていることを特徴とするものである。

【００１０】請求項３に記載の発明は、請求項２に記載
の回路検査装置において、前記基板に前記シリンダ受容
部に導通するプリント回路が設けられたことを特徴とす
るものである。

【００１１】請求項４に記載の発明は、請求項１ないし
３のいずれか１項に記載の回路検査装置１において、前
記シリンダ部にダンパー室が設けられ、該ダンパー室に
流路が接続され、該流路は、グループごと、または、個
別に分離されるとともに、閉止弁が設けられたことを特
徴とするものである。

【００１２】請求項５に記載の発明は、請求項１ないし
４のいずれか１項に記載の回路検査装置を用い、前記流
体圧を制御して前記プローブを駆動するプローブ駆動方
法において、歪みのモニター手段によって被検査回路が
形成された基板の歪みをモニターし、モニター出力に基
づいて前記流体圧を制御して、前記プローブの手段の加
圧力を制御することを特徴とするものである。

【００１３】請求項６に記載の発明は、請求項１ないし
４のいずれか１項に記載の回路検査装置を用い、前記プ
ローブを駆動するプローブ駆動方法において、必要なプ
ローブのみを被試験回路に接触させるよう前記シリンダ
受容部に接続された流路の流体圧が制御されることを特
徴とするものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の回路検査装置に
用いられるプローブとそれを駆動するためのピストン・
シリンダ機構の実施の形態の一例を説明するため概略図
であり、図１（Ａ）はシリンダ受容部の断面図、図１
（Ｂ）はシリンダ受容部の斜視図、図１（Ｃ）はピスト
ン・シリンダ機構の断面図、図１（Ｄ）は図１（Ｃ）の
ピストン・シリンダ機構を図１（Ａ）のシリンダ受容部
に挿入した状態の断面図である。図中、１はシリンダ受
容部、１ａは圧縮空気導入孔、１ｂはシリンダ受容室、
１ｃは係止突起、２はシリンダ部、２ａは圧縮空気導入
孔、２ｂはシリンダ室、３はピストン部、３ａはピスト
ンリング、４はプローブである。

【００１５】図１（Ａ）に示すシリンダ受容部１は、後
述するように回路検査装置の基板に取り付けられるもの
であり、シリンダ部を受容できるようなシリンダ受容室
１ｂが内側に形成され、シリンダ受容室１ｂの底部には
圧縮空気導入孔１ａが開けられている。図１（Ｂ）に示
すように、シリンダ受容部１の外表面に係止突起１ｂが
設けられている。係止突起１ｂは、回路検査装置の基板
に対する係止力を大きくするために設けるものであり、
適当な形状の突起を適当数設けて、基板に取り付けられ
たシリンダ受容部１が回転したり、ずれたりしないよう
にするためのものである。

【００１６】ピストン・シリンダ機構は、図１（Ｃ）に
示すように、シリンダ部２とその内部に摺動可能に挿入
されたピストンリング３ａを有するピストン部３からな
り、シリンダ部２の下方に圧縮空気導入孔２ａが設けら
れている。この圧縮空気導入孔２ａからシリンダ室２ｂ
に導入された圧縮空気によって、ピストン部３を上方に
移動させることができる。ピストン部３は、プローブ４
を支持している。プローブ４の先端は、測定点に接触し
た際のフラックス層や酸化皮膜などを突き破る作用を与
えるようにするのがよく、この実施の形態では、先端部
に針状の突起を設けた。

【００１７】このピストン・シリンダ機構をシリンダ受
容部１に挿入した状態を図１（Ｄ）に示す。シリンダ受
容部１の圧縮空気導入孔１ａから導入された圧縮空気
は、シリンダ部２の圧縮空気導入孔２ａを通り、シリン
ダ室２ｂに導入される。

【００１８】図２は、図１で説明したピストン・シリン
ダ機構を基板に装着した一例の説明図である。図中、図
１と同様の部分には同じ符号を付して説明を省略する。
５は基板、６は密閉蓋、７は仕切り壁、８ａ，８ｂは流
路、９はプリント配線、１０はスルーホール電極であ
る。なお、ピストンリングの図示は省略した。シリンダ
受容部１は、基板５を貫通して流路８ａ，８ｂに達する
ように、基板５の穴に取り付けられている。図では断面
を示すが、多数のシリンダ受容部１は、平面的には、１
列に、あるいは、複数列に、あるいは、適当な配列パタ
ーンに、など、適宜に配列される。基板５の底部の空間
は、密閉蓋６と仕切り壁７とによって区画されて、圧縮
空気が導入される別々の流路８ａ，８ｂを形成してい
る。この図では、左側のシリンダ受容部は流路８ａに接
続され、右側のシリンダ受容部は流路８ｂに接続されて
いる。図１で説明したように、各シリンダ受容部には、
ピストン・シリンダ機構のシリンダ部２が気密に挿入さ
れている。ピストン・シリンダ機構の挿入は、圧縮空気
がシリンダ室に一気に入る動作時にも、シリンダ受容部
から飛び出さないように、十分押し込める構造とする。
流路８ａ，８ｂに導入された圧縮空気は、シリンダ受容
部の圧縮空気導入孔１ａ，シリンダ部の圧縮空気導入孔
２ａからシリンダ室２ｂに入り、ピストン部３を上下さ
せる。

【００１９】この図２では、流路８ａには図示しない制
御機構によって圧縮空気が導入されているから、シリン
ダ室２ｂに導入された空気圧によって、ピストン部３が
押し上げられ、プローブ４が図示しない被試験回路に接
触している。流路８ｂには圧縮空気が導入されていない
から、右側のシリンダ受容部に挿入されたピストン・シ
リンダ機構のピストン部は、自重で落下した位置にあ
る。流路８ａの圧縮空気が排出され、流路８ａが大気圧
となると、ピストン部３は、自重で落下して、プローブ
４が被試験回路から離脱する。プローブを離脱させるた
めに、流路を大気圧よりも負圧にさせるようにしてもよ
い。なお、圧縮空気が導入されない状態におけるピスト
ン部３の位置は、シリンダ部２との摩擦や、シリンダ部
の向きによって、必ずしも図２の右側の位置となるとは
限られないことがある。圧縮空気が導入されない状態に
おいて、ピストン部の位置をもっとも低い位置に規制す
る必要がある場合は、スプリングを用いて、ピストン部
を低い位置にむくように付勢する構成などを採用すると
よい。

【００２０】なお、個々のプローブ４への信号、電源等
の供給手段は、この実施の形態では、基板５にシリンダ
受容部１を埋め込む穴の内周面に電極をメッキしてスル
ーホール電極１０とし、これを基板５の表面のプリント
配線９に接続した。そして、ピストン部３，シリンダ部
２，シリンダ受容部１を金属で作製して、プローブ４と
プリント配線９とが導電的に接続されるようにした。基
板５自体をプリント基板としてもよく、多層プリント基
板としてもよい。厚手の基板が入手できない場合は、ポ
リエステル板等を組み合わせて使用してもよい。

【００２１】しかし、必ずしも、ピストン部３，シリン
ダ部２，シリンダ受容部１のすべてを導電性にする必要
はなく、プローブ４に対する信号，電源等の供給回路と
が、電気的に接続されればよく、可撓性のワイヤーや摺
動片を用いた電気的接続方法等、適宜の方法を採用でき
る。したがって、電気的な接続端子として作用するプロ
ーブ４とピストン部３とを１つの導電性材料で一体的に
作製してもよく、あるいは、プローブ４とピストン部３
とを別体のものとして作製し、両者をネジで結合して一
体とするなど、適宜の構造で、プローブ４とピストン部
３とを一体に作成することができる。図のように、ピス
トン部３から上部へ延びる杆状の部材をピストン部３に
含めて構成し、プローブ４の径を杆状の部材の径より大
きくした場合には、両者をネジで結合する方法は、組立
が容易となる。また、この杆状の部材をプローブに含め
る構成とすることもでき、ピストン部３を非導電性の材
料で作成した場合には、この杆状の部材をプロープ４か
らの信号を取り出す導電路の一部に利用することができ
る。また、図では、ピストン部３がシリンダ部２に挿入
できないような図になっているが、この図は設計図では
なく、概念を示すもので、実際は、圧縮空気導入孔をピ
ストン部が挿入できる大きさとしたり、圧縮空気導入孔
を小さくする場合には、これが設けられる部材を蓋状の
部材とし、ピストン部をシリンダ部に挿入した後にシリ
ンダ部に取り付けるなど、適宜の構成を採用できうる。

【００２２】図３は、シリンダ室への圧縮空気の供給系
の実施の態様の一例の説明図である。図中、図１と同様
の部分には同じ符号を付して説明を省略する。１１は圧
縮空気源、１２ａ，１２ｂはレギュレータ、１３ａ，１
３ｂは流路、１４は被試験基板、１５ａはＩＣ、１５ｂ
は回路素子、１６は歪みセンサ、１７はモニタ回路（信
号増幅部を含む）、１８は制御部である。

【００２３】この実施の形態では、シリンダ受容部をグ
ループ分けし、それぞれのグループについて別々の流路
１３ａ，１３ｂで圧縮空気を導入するようにした。具体
例では、被試験基板１４に搭載されたＩＣ１５ａと回路
素子１５ｂとに対する測定点に適用されるプローブ４を
別のグループとして分離し、各別にレギュレータ１２
ａ，１２ｂを介して流路１３ａ，１３ｂから圧縮空気を
シリンダ受容部１に導入するようにした。制御部１８か
らの制御信号で、レギュレータ１２ａ，１２ｂをオンオ
フ的に制御することにより、駆動するプローブを選択す
ることができる。

【００２４】プローブの駆動制御は、オンオフ的な制御
に限られるものではない。レギュレータ１２ａ，１２ｂ
に圧力を制御する調圧作用を持たせることにより制御部
１８から与えられた信号によって、流路１３ａ，１３ｂ
からシリンダ受容部に導入する圧力の大きさを制御する
ことができる。この場合、歪みセンサ１６を用いて、被
試験基板１６の歪み量を検出し、モニタ回路１７でモニ
タして、モニタ出力を制御部１８に与えるようにするこ
とができる。制御部１８は、モニタ出力に基づいて、レ
ギュレータ１２ａ，１２ｂを制御して、被試験基板１６
に過大な歪みが加えられないように、流路１３ａ，１３
ｂの圧力を調整することができる。

【００２５】なお、シリンダ受容部への流路をブロック
を形成するように分離して、ブロックごとにオンオフ的
な制御や圧力調整機能を持たせた制御を行なうことを説
明したが、流路の分離はブロックごとに限られるもので
はなく、個別になるように分離してもよい。シリンダ受
容部へ導入する圧力を個別に制御することによって、よ
り細かにプローブの駆動を制御することができる。流路
を個別に分離して、プローブの各個が独立して作動でき
るようにした場合には、例えば、テスト用のボードを用
いて、個別の接触抵抗を測定することが可能であるなど
の利点もある。

【００２６】このように、プローブの駆動には、スプリ
ングを使用せず、空気または流体の圧力を用いて、一気
に必要なストロークを立ち上げることができる。これに
より、プローブの接触初期から必要とする接触圧を得る
ことが可能となり、残留フラックスの固形分を除くこと
ができる。なお、上記説明では、圧縮空気を用いたが、
他の気体や液体を用いてもよい。

【００２７】図４は、本発明に用いられるピストン・シ
リンダ機構の他の実施の形態の説明図である。図中、図
１，図２と同様の部分には同じ符号を付して説明を省略
する。２ｃはダンパー室、２ｄはシール部、１９は弁で
ある。なお、ピストンリングの図示は省略した。この実
施の形態では、ダンパー機能を付加したものである。シ
リンダ室２ｂには、下部開口部からＰ０、上部開口部か
ら弁１９を介してＰ１の圧力が加えられるようになって
いる。

【００２８】ダンパー機能について説明する。図４
（Ａ）に示すように、両開口部が大気圧に等しい場合に
は、自重によりロッドは最下段に位置する。弁１９を開
いた状態で、上部開口部からＰ１（通常は、下部開口部
に加える圧力Ｐ０に対して１／３〜１／５程度）の圧縮
空気を加えておく。Ｐ１によって、ダンパー室２ｃに規
定の空気圧が供給された段階で弁１６は閉じる。次に、
図４（Ｂ）に示すように、下部開口部から圧縮空気Ｐ０
をシリンダ室２ｂに送り、ピストン部３を上昇させる。
ダンパー室２ｃに溜まっていた空気圧Ｐ１は、ピストン
部３の上昇に伴って圧縮されＰ１’となる。最終的に
は、図４（Ｃ）に示すように、Ｐ０＝Ｐ１’となりピス
トン部３の上昇は停止する。すなわちダンバー機能が付
加されたことになる。

【００２９】プローブに与える押圧力は、望ましくは初
期状態で、例えば、１５０ｇ程度の押圧を得、フラック
ス層を破った後はできるだけピンの圧力を減らすように
するのがよい。この実施の形態では、ダンパー機能を持
たせたことにより、簡単な構造で容易に、適正な押圧力
を得ることができる。

【００３０】なお、このダンパー作用には、圧縮空気の
漏れを無くすことが重要であり、この例ではシリンダ部
２の上部に漏れ防止手段としてシール部２ｄを設けてい
る。

【００３１】図５は、図４で説明したピストン・シリン
ダ機構を用いた制御システムの説明図である。図中、図
３，図４と同様な部分には同様の符号を付して説明を省
略する。１２ｃ，１２ｄはレギュレータ、１３ｃ，１３
ｄは流路、１８ａは制御部である。シリンダ部２のシリ
ンダ室２ｂには、レギュレータ１２ｃから導出される空
気圧が流路１３ｃを通って導入される。また、ダンパー
室２ｃには、レギュレータ１２ｄから導出される空気圧
が流路１３ｄを通って導入されるが、途中に弁１９が挿
入されている。圧縮空気圧源１１から出た圧縮空気は、
レギュレータ１２ｃ，１２ｄで所定の空気圧に調圧され
るとともに、流路１３ｃ，１３ｄへの導出が制御され
る。レギュレータ１２ｃ，１２ｄおよび弁１９は制御部
１８ａにより制御される。制御方法は図４で説明したと
おりである。

【００３２】なお、図５では、ピストン・シリンダ機構
は、１つだけが図示されたいるが、図３で説明したよう
に、多数のピストン・シリンダ機構が配設されるもので
あり、これらをグループごとに、あるいは、個別に、
弁，流路およびレギュレータに接続し、グループごと
に、あるいは、個別に制御することによって、被試験回
路に適応したプローブを動作させることができる。

【００３３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、多数のピストン・シリンダ機構に流体圧を導
入する流路がグループごと、または、個別に分離されて
いることによって、所望のプローブを選択的動作させる
ことができ、また、動作圧をグループごと、または、個
別に制御することができる。また、シリンダ受容部と、
シリンダ部と、ピストン部を導電体で形成することによ
って、さらに、ピストン・シリンダ機構取り付けた基板
にシリンダ受容部に導通するプリント回路が設けられた
ことによって、個々のプローブ４への信号、電源等の供
給・授受が簡単となる。また、スプリングプローブのよ
うに、動作ストロークを大きく取る必要がなく、被試験
器板への接続精度が向上する効果がある。

【００３４】シリンダ部にダンパー室を設け、ダンパー
室に流体圧を導入する流路を、グループごと、または、
個別に分離するようにした場合は、ピストン・シリンダ
機構にダンパー作用を与えることができるとともに、ダ
ンパー特性をグループごと、または、個別に設定するこ
とができる。シリンダ室への流路のグループ分けと、ダ
ンパー室への流路のグループ分けは、一致させるのがよ
い。

【００３５】本発明の回路検査装置を用いて被試験基板
を検査する場合、歪みのモニター手段によって被検査基
板の歪みをモニターし、モニター出力に基づいて流体圧
を制御して、プローブの手段の加圧力を制御することに
よって、被検査基板に過大な応力を与えることを防止で
きる。

【００３６】また、本発明のプローブ駆動方法において
は、必要なプローブのみを被試験回路に接触させるよう
にすることによって、被検査基板に与える応力の影響を
少なくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の回路検査装置に用いられるプローブ
とそれを駆動するためのピストン・シリンダ機構の実施
の形態の一例を説明するため概略図である。

【図２】 図１で説明したピストン・シリンダ機構を基
板に装着した一例の説明図である。

【図３】 シリンダ室への圧縮空気の供給系の実施の態
様の一例の説明図である。

【図４】 本発明に用いられるピストン・シリンダ機構
の他の実施の形態の説明図である。

【図５】 図４で説明したピストン・シリンダ機構を用
いた制御システムの説明図である。

【符号の説明】

１…シリンダ受容部、１ａ…圧縮空気導入孔、１ｂ…シ
リンダ受容室、１ｃ…係止突起、２…シリンダ部、２ａ
…圧縮空気導入孔、２ｂ…シリンダ室、２ｃ…ダンパー
室、２ｄ…シール部、３…ピストン部、３ａ…ピストン
リング、４…プローブ、５…基板、６…密閉蓋、７…仕
切り壁、８ａ，８ｂ…流路、９…プリント配線、１０…
スルーホール電極、１１…圧縮空気源、１２ａ，１２
ｂ，１２ｃ，１２ｄ…レギュレータ、１３ａ，１３ｂ、
１３ｃ，１３ｄ…流路、１４…被試験基板、１５ａ…Ｉ
Ｃ、１５ｂ…回路素子、１６…歪みセンサ、１７…モニ
タ回路、１８、１８ａ…制御部、１９…弁。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板に取り付けられ流体圧が導入される
   流路が接続された複数のシリンダ受容部と、該シリンダ
   受容部に挿入されシリンダ室が開口を介して前記流路に
   連通するシリンダ部と、該シリンダ部に収容され前記シ
   リンダ室に導入される流体圧により作動するピストン部
   と、該ピストン部と一体となったプローブを有し、前記
   流路はグループごと、または、個別に分離されているこ
   とを特徴とする回路検査装置。
2. 【請求項２】 前記シリンダ受容部と、前記シリンダ部
   と、前記ピストン部と、前記プローブが導電体で形成さ
   れていることを特徴とする請求項１に記載の回路検査装
   置。
3. 【請求項３】 前記基板に前記シリンダ受容部に導通す
   るプリント回路が設けられたことを特徴とする請求項２
   に記載の回路検査装置。
4. 【請求項４】 前記シリンダ部にダンパー室が設けら
   れ、該ダンパー室に流路が接続され、該流路は、グルー
   プごと、または、個別に分離されるとともに、閉止弁が
   設けられたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれ
   か１項に記載の回路検査装置。
5. 【請求項５】 請求項１ないし４のいずれか１項に記載
   の回路検査装置を用い、前記流体圧を制御して前記プロ
   ーブを駆動するプローブ駆動方法において、歪みのモニ
   ター手段によって被検査回路が形成された基板の歪みを
   モニターし、モニター出力に基づいて前記流体圧を制御
   して、前記プローブの手段の加圧力を制御することを特
   徴とするプローブ駆動方法。
6. 【請求項６】 請求項１ないし４のいずれか１項に記載
   の回路検査装置を用い、前記プローブを駆動するプロー
   ブ駆動方法において、必要なプローブのみを被試験回路
   に接触させるよう前記シリンダ受容部に接続された流路
   の流体圧が制御されることを特徴とするプローブ駆動方
   法。