JPH1038970A - 検査治具および自動検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、複数のボールグリッドを持つ部品
の複数のボールグリッドにピンを接触させて検査を行う
ための検査治具および自動検査装置に関し、位置決め基
準を部品の外形からボールグリッド自身に変更し、精度
を良くしてピンを確実にボールグリッドに接触させて検
査を可能にすることを目的とする。 【解決手段】 部品の複数のボールグリッドの位置に対
応づけて設けた、ボールグリッドの大きさよりも僅かに
大きい孔と、これら孔に挿入された部品のボールグリッ
ドに対して、孔の反対側から挿入されて所定圧でそれぞ
れ接触するピンとを備えた検査治具およびこの検査治具
を用いた自動検査装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の突起状の端
子（以下ボールグリッドという）を持つ部品の当該複数
のボールグリッドにピンを接触させて検査を行うための
検査治具および自動検査装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ボールグリッド（ＢＧＡ）の集積
回路素子またはハイブリッドＩＣを検査する場合、図５
に示すように、ハイブリッドＩＣの外形を基準にプロー
バに位置合わせを行った状態で、図中のピンのある下方
向に移動させてボールグリッドとピンとを接触させ、電
源や信号を入出力して各種検査を行うようにしていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来は、上述した図５
に示すように、ボールグリッドを持つハイブリッドＩＣ
を検査する場合、外形を基準にプローバに位置合わせを
行った後に、下方に移動させてボールグリッドとピンを
接触させ、電源や信号の入出力を行い検査を行っていた
ために、基準となる外形からボールグリッドまでの距離
のバラツキあるいは基準辺となる外形部のバリや欠け等
によりボールグリッドとピンとの位置精度が悪く接触不
良が発生してしまうなどの問題があった。

【０００４】本発明は、これらの問題を解決するため、
位置決め基準を部品の外形からボールグリッド自身に変
更し、精度を良くしてピンを確実にボールグリッドに接
触させて検査を可能にすることを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】図１を参照して課題を解
決するための手段を説明する。図１において、部品１
は、ボールグリッド１１を持つハイブリッドＩＣなどの
検査対象の部品である。

【０００６】ボールグリッド１１は、部品１の接続端子
であって、半球状の端子である。孔３１は、ボールグリ
ッド１１が丁度入る大きさであって、下方からピンを入
れてボールグリッド１１に接触させるためのものであ
る。

【０００７】ピン４１は、孔３１の下方から入れてボー
ルグリッド１１に接触するためのものである。次に、構
成を説明する。

【０００８】部品１の複数のボールグリッド１１の位置
に対応づけてボールグリッド１１の大きさよりも僅かに
大きい孔３１と、これら孔３１に挿入された部品１のボ
ールグリッド１１に対して、孔３１の反対側から挿入さ
れて所定圧でそれぞれ接触するピン４１とから検査治具
２を構成するようにしている。

【０００９】この際、ボールグリッド１１の大きさより
も僅かに大きい孔３１と、ピン４１を挿入する孔３２と
を同軸にするようにしている。また、ピン４１のボール
グリッド１１の方向への移動量を制限してボールグリッ
ド１１の有りのときにピン４１が接触し、無しのときに
他の箇所に接触しないようにしている。

【００１０】また、部品１のボールグリッド１１を検査
治具２の孔３１の位置に移動する機構と、部品１のボー
ルグリッド１１を検査治具２の孔３１の位置で下降させ
て孔３１の中に挿入する機構と、検査治具２の孔３１の
反対側からピン４１をボールグリッド１１の方向に移動
させて所定圧で接触させる機構とを設け、部品１の検査
を自動的に行うようにしている。

【００１１】従って、位置決め基準を外形からボールグ
リッド１１自身に変更したため、部品１が検査治具２の
孔３１に対し、多少ずれてセットされても、ボールグリ
ッド１１が孔３１にすべり込むようにして位置決め用ガ
イド３に納まり、孔３１とボールグリッド１１との径の
すきまは極力小さく設計できる。

【００１２】このため、従来のような外形からボールグ
リッドまでの距離のバラツキあるいは外形部のバリや欠
け等の影響を受けず、ピン４１を確実にボールグリッド
１１に接触させて、精度の良い検査を行なう検査治具２
を実現および自動的に検査することが可能となる。

【００１３】

【発明の実施の形態】次に、図１から図３を用いて本発
明の実施の形態および動作を順次詳細に説明する。

【００１４】図１は、本発明の１実施例構成図を示す。
図１の（ａ）は、全体の概念図を示す。図１の（ａ）に
おいて、部品１は、半球状のＢＧＡ（ボールグリッドア
レイ）タイプの端子を複数持つ部品であって、例えばハ
イブリッドＩＣである。

【００１５】検査治具２は、部品１のボールグリッド１
１にピン４１を接触させ、各種信号や電源を入出力して
検査を行うための治具であって、ここでは、図示のよう
に、位置決め用ガイド３およびプローバ４から構成され
るものである。

【００１６】位置決め用ガイド３は、図示の上面に、部
品１のボールグリッド１１が丁度納まる直径の孔３１を
設け、下方からピン４１を挿入してボールグリッド１１
に確実に接触させるためのガイドである。

【００１７】孔３１は、部品１の半球状のボールグリッ
ド１１が丁度納まる直径の孔である。この孔３１は、部
品１のボールグリッド１１の数だけ対応づけて設けてあ
る。プローバ４は、ピン４１を位置決め用ガイド３の孔
３１の内部に下方から上方に挿入させてボールグリッド
１１に接触させるためのものであって、ピン４１および
当該ピン４１を下方から上方に所定圧で押し上げるスプ
リング４２などを設けたものである。

【００１８】ピン４１は、位置決め用ガイド３の孔３１
の内部を下方から上方に移動してボールグリッド１１に
接触して信号や電源を入出力するためのものである。図
１の（ｂ）は、要部の拡大断面図を示す。

【００１９】図１の（ｂ）において、部品１は、検査対
象のボールグリッド１１を持つ部品であって、ここで
は、パターン１２、スルホール１３、パターン１４、お
よびボールグリッド１１などから構成されるものであ
る。

【００２０】パターン１１は、部品１の例えば図示の表
面に設けた電気信号を伝導する配線のパターンである。
スルーホール１３は、部品１の表面から裏面に配線を行
うものである。

【００２１】パターン１４は、スルーホール１３に接続
して設けたパターンであって、この上にボールグリッド
１１を形成するためのものである。ボールグリッド１１
は、半球状の端子である。

【００２２】位置決め用ガイド３は、ピン４１を部品１
のボールグリッド１１の位置にガイドするものであっ
て、ここでは図示のように、ボールグリッド１１の位置
に対応づけて当該ボールグリッド１１が丁度納まる直径
の孔３１を設けと共に、下方にピン４１が丁度上下に移
動できる直径の孔３２を同軸に設けたものである。

【００２３】孔３１は、ボールグリッド１１が丁度納ま
る直径かつ深さを持つ孔である。孔３２は、ピン４１が
丁度上下方向に移動できる直径を持つ貫通孔である。プ
ローバ４は、ピン４１を所定圧で上方に移動するための
ものであって、ここでは、図示のようにピン４１の下方
の軸と、軸を上方に押し上げるスプリング４２などから
構成されるものである。

【００２４】ピン４１は、ボールグリッド１１に接触し
て信号や電源を入出力するための端子であって、先端が
図示のように２山、あるいは同心円状の窪み持ち、半球
状のボールグリッド１１の頂点に接触したときに確実に
電気導電性を保持すると共に横方向に滑って非接触とな
らない構造を持つものである。また、ピン４１は、ボー
ルグリッド１１の所定位置よりも上方向に移動しないよ
うに図示外の制限機構を設け、ボールグリッド１１が孔
３１の中に挿入されているときは確実に接触し、ボール
グリッド１１が孔３１の中に挿入されていないときは部
品１の平らな部分に接触などしないように制限してい
る。これにより、部品１のボールグリッド１１が孔３１
に挿入されると確実にピン４１が接触し、一方、挿入さ
れないときはピン４１が非接触となり、このいずれの状
態かによってボールグリッド１１の有無を区別して電気
的に検出することを可能にしている。

【００２５】スプリング４２は、ピン１を上方に移動さ
せ、所定圧でボールグリッド１１に接触させるためのも
のである。次に、図２のフローチャートに示す順序に従
い、図１の検査治具２を用い、部品１のボールグリッド
１１にピン４１を接触させ自動的に検査を行うときの動
作について、図３を参照して詳細に説明する。

【００２６】図２は、本発明の動作説明フローチャート
を示す。図２において、Ｓ１は、ＢＧＡをセットする。
これは、図３の（ａ）に示すように、ＢＧＡ（ボールグ
リッドアレイ）を持つ部品（例えばハイブリッドＩＣ）
をガイド１５で保持台１６にセットする。

【００２７】Ｓ２は、測定を開始する。Ｓ３は、水平移
動する。これは、図３の（ｂ）に示すように、移動機構
が図中で左方向に水平移動（面内移動）させ、ＢＧＡの
部品１が検査治具２を構成する位置決め用ガイド３およ
びプローバ４の真上になるようにする。

【００２８】Ｓ４は、スタートＳＷがＯＮか判別する。
これは、図３の（ｃ）のスタートＳＷ（垂直移動）がＯ
Ｎし、位置決め用ガイド３およびプローバ４の丁度真上
に来て、垂直移動機構が動作開始する位置にきたか判別
する。ＹＥＳの場合には、Ｓ５に進む。ＮＯの場合に
は、垂直移動機構が動作開始する位置にきていないので
待機し水平移動機構による移動を待ち、Ｓ４を繰り返
す。

【００２９】Ｓ５は、垂直移動する。これは、図３の
（ｃ）に示すように、垂直移動機構が保持台１６を下方
に移動させ、部品１のボールグリッド１１が位置決め用
ガイド３の孔３１に入れる。

【００３０】Ｓ６は、所定時間が経過したか判別する。
ＹＥＳの場合には、垂直移動機構によって保持台１６が
下方に移動され、部品１１のボールグリッド１１が位置
決め用ガイド３の孔３１の中に挿入されるに充分な時間
を経過したと判明したので、Ｓ７に進む。一方、ＮＯの
場合には、Ｓ６を繰り返す。

【００３１】Ｓ７は、電圧を印加し、出力電圧を読み取
る。これは、ピン４１が部品１のボールグリッド１１に
接触している筈であるので、ピン４１に電圧を印加し、
そのときの電圧を読み取る。

【００３２】Ｓ８は、出力電圧が有りか判別する。これ
は、Ｓ７で読取ったピンの出力電圧が有りか否かを全て
のピンについて繰り返す。ＹＥＳの場合には、Ｓ９に進
む。一方、ＮＯの場合には、ピンから出力電圧が検出さ
れなく、ピン４１がボールグリッド１１に接触していな
いと判明したので、ボールグリッド１１が無しと判定
し、当該ピンのボールグリッドが無しの旨のメッセージ
を出力する。

【００３３】Ｓ９は、検査１を行う。これは、Ｓ８で全
てのピンが正常にボールグリッド１１に接触していると
判明したので、ピンに信号や電源を入出力して検査１を
行う。検査１の結果、ＮＧの場合には、特性１が不良と
メッセージを出力する。ＯＫの場合には、検査１に合格
したので、Ｓ１０で他の検査を同様に行う。

【００３４】以上によって、部品１を保持台１６に自動
的にセットし、移動機構によって検査治具２の水平方向
の所定位置に移動させ、次に、垂直移動機構によって垂
直方向に移動させて部品１のボールグリッド１１を孔３
１の中に挿入して下方からピン４１で接触させた後、ピ
ン４１に出力電圧があればピン４１が正常にボールグリ
ッド１１に接触していると判明したときに、全てのピン
４１に所定の信号や電源を印加してそのときの入出力を
測定して検査を自動的に行うことが可能となる。

【００３５】図３は、本発明の自動検査の説明図を示
す。図３の（ａ）は、部品１を保持台１６にガイド１５
でセットし、移動機構が水平方向の所定位置に移動させ
る様子を示す。部品１は、図示外の自動搬送機構によっ
て保持台１６の所定位置に搬送しガイド１５でセット
（固定）する。そして、移動機構が所定位置まで水平方
向（面内）で移動する。

【００３６】図３の（ｂ）は、水平方向に所定位置まで
移動した様子を示す。図３の（ｃ）は、垂直方向に所定
位置まで移動する途中の様子を示す。これは、左端に設
けたスタートＳＷ（垂直移動）１７が水平機構によって
水平方向に移動して所定の垂直開始位置にきたときＯＮ
されるので、当該ＯＮになった位置で水平方向の移動を
完了し、垂直移動機構によって保持台１６を下方に移動
させている様子を示す。

【００３７】図３の（ｄ）は、垂直方向に移動を完了
し、部品１のボールグリッド１１を位置決め用ガイド３
の孔３１に挿入し、下方からピン４１でボールグリッド
１１に接触させた様子を示す。この状態で、ピンから測
定回路に接続し、測定回路から、ピンに電圧を印加して
出力電圧が表れたピンが、ボールグリッド１１に接続さ
れていると判定し、次に所定信号や電源を入出力し、そ
のときの信号を検出して検査を行う様子を示す。そし
て、検査を完了した後、図３の（ｃ）、（ｂ）、（ａ）
の逆を辿って部品１をもとの位置に戻し、自動搬送機構
によって部品を取り去った後、次の部品１をセットする
ことを繰り返す。

【００３８】以上の手順によって、部品１を自動的に保
持台１６にセットし、水平移動機構および垂直移動機構
によって部品１のボールグリッド１１をピン４１に接触
させて測定回路によって検査を行うことを自動的に繰り
返すことが可能となる。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
位置決め基準を外形から突起状の端子（ボールグリッ
ド）１１自身に変更する構成を採用しているため、精度
を良くしてピン４１を確実にボールグリッド１１に接触
させて検査を行うことができる検査治具を実現およびこ
の検査治具を用いた自動検査装置を実現できる。これら
により、 （１） 部品１１の複数のボールグリッド１１を、位置
決め用ガイド３内の孔３１に挿入して下方からピン４１
でボールグリッド１１に確実に接触させることができ
る。

【００４０】（２） 部品１１のセットが少し位いずれ
ても、ボールグリッド１１を位置決め用ガイド３内の孔
３１に容易に納めて自動的にピン４１の位置に位置合わ
せし、確実に接触させることができる。

【００４１】（３） ピン１１が位置決め用ガイド３内
の専用の孔３２でガイドして確実にボールグリッド１１
の中心に位置合わせでき、従来の図４のピンの先端部分
が自由になってボールグリッドに接触するときに曲がっ
て使えなくなるなどの事態を回避でき、ピンの寿命を非
常に伸ばすことができる。

【００４２】（４） ピン１１の移動位置を制限してボ
ールグリッド１１の有無の判定を容易に行うことができ
る。 （５） また、例えばボールグリッドに球状のボール
（高温半田ボールなど）を用いた場合、図４の（ａ）に
示すようなボールの実装ずれが問題となる。この実装ず
れの問題に対し、本発明によれば、図４の（ａ）の上部
の部品は位置決め用ガイド３に納まらなくなる（孔３１
に納まらなくなる）。これにより、ボール実装ずれ品を
不良品として判別できる（従来例では上記不良内容は判
定できない）。

【００４３】（６） また、同様に、ボールグリッドと
して半田ペーストを印刷し、リフロー等で半球状のボー
ルを形成する部品においても、図４の（ｂ）に示すよう
に規格値以上に大きい径を有するボールグリッドを不良
として判別できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例構成図である。

【図２】本発明の動作説明フローチャートである。

【図３】本発明の自動検査の説明図である。

【図４】本発明の説明図である。

【図５】従来技術の説明図である。

【符号の説明】

１：部品 １１：ボールグリッド（突起状の端子） １２、１４：パターン １３：スルーホール １５：ガイド １６：保持台 １７：スタートＳＷ ２：検査治具 ３：位置決め用ガイド ３１、３２：孔 ４：プローバ ４１：ピン ４２：スプリング

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の突起状の端子を持つ部品の当該複数
   の突起状の端子にピンを接触させて検査を行うための検
   査治具において、 部品の上記複数の突起状の端子の位置に対応づけて設け
   た、当該突起状の端子の大きさよりも僅かに大きい孔
   と、 これら孔に挿入された部品の突起状の端子に対して、当
   該孔の反対側から挿入されて所定圧でそれぞれ接触する
   ピンとを備えたことを特徴とする検査治具。
2. 【請求項２】上記突起状の端子の大きさよりも僅かに大
   きい孔と、上記ピンを挿入する孔とを同軸にした位置決
   め用ガイドを有することを特徴とする請求項１記載の検
   査治具。
3. 【請求項３】上記ピンの突起状の端子方向への移動量を
   制限して当該突起状の端子の有りのときに当該ピンが接
   触し、無しのときに接触しないようにしたことを特徴と
   する請求項１あるいは請求項２記載の検査治具。
4. 【請求項４】上記部品の突起状の端子を上記検査治具の
   孔の位置に移動する機構と、 上記部品の突起状の端子を当該検査治具の上記孔の位置
   で下降させて当該孔の中に挿入する機構と、 上記検査治具の孔の反対側からピンを当該突起状の端子
   の方向に移動させて所定圧で接触させる機構とを備えた
   ことを特徴とする自動検査装置。