TW541422B - Method and apparatus for the testing of circuit boards - Google Patents

Description

541422 A7 B7 五、發明說明（ 發明領域 本發明係關於一種測試電路板之方法設備。更特定 言之，本發明係關於純電路板之測試。 發明背景丄_ 電路板中具有諸多導線網路，隨著當今電子零件的 小型化趨勢’這些網路在密度上逐漸增加當中。電路板 中具有諸多電路板接觸點，這些接觸點密度亦隨網路密 度增大而增加’在以下並將之稱作電路板測試點。 電路板之現有電性測試裝置基本上可分雨類。第一 類屬於平行測試裝置，其具有一配接裝置，該配接裝置 用以同時與受測試之測試點接觸。第二類至少包含有序 列式測試裝置，其在測試電路板之各測試點時係以序列 方式為之，指測試裝置特別為其中之代表。 平行測試裝置及其配接裝置已有諸都專利揭露之， 如 DE 3 8 1 4 620A，DE 3 8 1 8 68 6A，DE 42 37 59 1 Al，DE 44 06 53 8 Al，DE 3 8 3 8 4 1 3 Al，DE 43 23 276A，EP 215 146 B1及EP 144 682 B1。這種配接裝置一般都至少包含有 數個導板（leader board) ’這些導板上則已有孔預先鑽具 其中。不過，這時各測試針的靠近程度並無法符合所需。 因此，欲以此種裝置對各電路測試點間距小於3 〇 〇微米 之電路板測試點加以接觸測量是不可行的。 指測試裝置亦可從諸專利中了解之，如DE 4 1 0 9 6 8 4 A1及EP 〇 46 8 1 53 A1即有相關内容之記载。指測試裝 第5頁 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公釐） 請 先 閱 讀 背 面 之 注 意 事 項

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五、發明說明（

置有很大的彈性，即其左辱：目I 共在又測電路板類型不同時仍能在 不改變其實體的條件下進行測試。指測試裝置在進行測 試時係以令其測試指接觸各電路板測試點之方式為之， 其中各接觸指之置放位置由其餘裕《，如可與最精準位 置間存彳5冑米〈誤差。然而，隨著各種設計之需要， 其中兩接觸指之置放位置可能相當接近，這時該種裝置 並無法使某兩接觸指置放位置之差距何於所需之範圍 内，如兩相鄰電路測試點間距小於丨〇〇微米至3 〇〇微米 者即無法同時利用兩指裝置來與兩接觸點相接觸。 除上述測試裝置之外，其它尚有以電漿進行電路板 測試點之電性接觸工作的測試裝置，這種裝置中的電漿 係以雷射光束等產生的。此外，若欲更進一步在不接觸 的條件下進行測試，此時得以使用電子束為之。然而， 以上述之非接觸型測試裝置為之時，接觸測試點相互間 卻不能靠得太近，因為當兩電漿區靠得太近時其中間區 域將受熱升溫並產生離子化現象，兩電漿區也因此糾結 成一體。以上所述之現象稱作短路，此時並無法測得具 意義之結果。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制农 由上述對電路板電性測試方法可知，欲對電路板測 試點相當靠近（如間距為100微米至300微米者）之電路 板進行測試相當困難，至少得花費相當大功夫方得成功 測試。 另外，電路板之測試有以光學測試方法及裝置為之 者，如WO 92/0 9880及WO 93/15474所記載者。這種裝 第6頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公f ) 541422

五、發明說明（ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印^^ 置中具有一光學掃描裝置，用以對受測之電路板進行掃 描，這種裝置可為照相機等。如此獲得之電路板影像接 著被加以數位化，因此數位化資料代表者即為該電路板 影像’而代表該電路板之影像資料檔也因此得到。 一般說來’影像資料檔至少包含有座標集，其中每 一座標都被指定以一灰階值。這種影像資料檔的讀取得 以自動執行’即可利用一種辨識程式自動執行之。辨識 程式能夠辨識導電路徑及接觸墊等單元，其並能將這些 辨識得之資料存於一特徵檔中，其中這種特徵檔裡含有 該受測電路板的所有光學特徵。 上述之特徵檔被加以與一參考特徵檔比較。若比較 結果顯示其中無差異，那麼受測電路板即被認定為完好 者；但若比較結果顯示其中存在差異，那麼該受測電路 板就被認定為存有暇疵者，其中暇疵可為導線網路之短 路及開路。 所測得之暇疵必須由測試裝置操作員以不靠任何設 備的方式加以檢測、以裸眼對電路板加以视查研究、並 判斷該光學比較結果差異究為真正暇疵或其它原因造成 之差異（如斑點等）’當然該操作員必須對電路板之測試 具有豐富的經驗。 這些光學測試裝置得以對電路板之單層（在各層未予 以拼裝成實際電路板之前者）進行極快速之測試’其亦得 在不需改變其裝置實體的條件下進行不同電路板的測 試。當電路板正式完成時，電路板之各外層得利用這些 »7頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公雙）

541422 五、發明說明（

光學測試裝置進行測試。 然而’這些裝置的缺點# — 缺點忒在於發現不良電路板時當 以手動之方式進行檢測，測，$ "、彳武成私 < 進行也將因此而在 速度上受到嚴重拖累。再者，本與、目、丄、、 丹贫，先學測試方法極耗費人力， 手動檢測甚而更只得以富啻玫4 、丨q 田屯路板測武經驗者為之。 發明目的及概述： 鑑於以上所論述之缺點，本發明因此提出一種得以 測試具高密度接觸點密度之電路板的方法其設備，其中 該種方法及裝置之進行既簡單又可靠。 上述本發明之目的得以申請專利範圍第丨項所述方 法及第6項所述設備之特徵達成之，另具更強勢功能之 特徵則描述於各附屬積中。 以本發明之方法進行電路板之測試時，所當實施之 步驟如下述，其中本發明所針對之電路板係具有導電路 徑及作為電路板測試點之端點者。 決定所當掃描之區域，其中每一掃描區域皆包含一 組彼此相近之電路板測試點， 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 以光學方式測試電路板測試點全中之短路及開路， 該步驟也能用於掃描區域中之相關導電路徑中，其中各 該電路板測試點及導電路徑群皆完全落於掃描區域告 中，及 電性測試其餘電路板測試點及其餘導電路庐 k ’以視 短路及開路之有無。 第8肓 本紙張尺度適財國財標準（CNS)A4規格⑵〇 X 29「公爱了 541422 A/ B7 五、發明說明（） 就如以上所述，電路板測試點相當接近時之電性測 試的進行通常都極為困難’因為不管在測試及手動檢測 時這些電路板測試點皆需同時被加以完好之接觸。甚而， 當電路板測試點之間距小於3 00微米或小於1 00微米時， 某些電性測試方法是絕對無法達到可靠的電路板測試點 接觸效果的。 在本發明中，上述只能以電性機制加以掃描之電路 板測試點所在區域將以光學方式測量之，其中這憋區域 在以下將稱作掃描區域。在本發明中，連結相鄰之電路 板測試點的導電路徑位於受測電路板之表密面上適足符 合本發明以之所需，因為如此得以光學方式輕易偵測得 結果，其中上述之各電路板測試點彼此相當靠近。這些 相當靠近之電路板測試點可以光學方式進行測試’且測 試進行時可完全自動進行並具高度可靠性，這是因為這 些待以光學方式評估之區域各自為受測電路板之一小部 份、且這些區域都可在輕易及可靠的條件下自動被加以 分析。 因此，本發明之方法得以在簡易並可靠的條仵下對 一電路板之所有電路板測試點進行測試。 電性測試之進行得以一平行式測試裝置、一指測試 裝置或電漿、雷射或電子束測試裝置為之。 圖式簡單說明： 本發明之說明將以諸實施例配合所附之圖式進行， 第9頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再d寫本頁)

-丨線， 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 541422 Αί Β7 五、發明說明（） 且該等圖式皆為示意圖之形式，其中： 第1圖為用以實施本發明之第一實施例之裝置的前視

El · 圖， 第 2圖為用以實施本發明之第二實施例之裝置的前視 圖； 第 3圖為用以實施本發明之第三實施例之裝置的前視 圖， 第4圖為受測電路板某一區域之平面圖。 圖號對照說明： (請先閱讀背面之注意事項再d寫本頁) ,¾ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 2 平行式測試裝置 3 光學測試台 4 體 5 承載區 6 壓力板 8 壓力圓柱 11 框體結構 12 夾件 13 固定支柱 14 上部攝像機 15 固定支柱 16 下部攝像機 17 控制單元 19 電路板之一區域 20 電路板測試點 20a 電路板測試點 20b 電路板測試點 20c 電路板測試點 20d 電路板測試點 20e 電路板測試點 20f 電路板測試點 21 導電路徑 22 掃描區 23 承載區 24 體 25 攝像機 26 軌道 27 橫跨棒 第10頁 訂---------線‘ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） 541422 A7 B7 五、發明說明（） 29 接觸指 3 1 接觸梢 32 攝像機 發明詳細說明： 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 請參閱第1圖。平行式測試裝置2中有一體4，在 該體4上則有一承載區5，用以承載一待測電路。承載 區5具有一配接裝置，其具有諸多測試針，用以當作接 觸零件，即可令其同時接觸受測電路板之諸多電路板測 試點。一壓力板6被支撐於體4上方，其垂直高度可藉 由一壓力機構而得到調整（即如雙箭頭7所指之方向）， 其中壓力機構在圖中係以一壓力圓柱體8表示。在壓力 板6底部上承載區5之對面有另一配接裝置，該另一配 接裝置具有諸多測試針，同樣當作接觸零件用。壓力板 6可降低至體 4之頂部的位置，如此一待測電路板的兩 側就可因與兩配接裝置接觸而進行電性測試。體4及壓 力板6之間存有兩傳輸帶，用以使受測電路板得以往將 轉送之方向10前進。傳輸帶在其傳送方向上的傳送路徑 為自一習知的分離台（未顯示）至光學測試台3，再自光學 測試台3至一習知之收集台（未顯示），其中後者用以收 集經測試之電路板。 光學測試台具有一框體結構11，該結構 11則接有 夾件 12，用以固定一受測電路板。一上部攝像機 14為 固持支柱13固定於匡體結構11上，攝像機14之透鏡直 第11頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制农 541422 Α7 Β7 五、發明說明（） 接對為準框體結構11固定之區域’因此固定於框體結構 1 1上之電路板1 1得以完全為攝像機13所掃描。此外， 一下部攝像機1 6被另一組支柱1 5固定於框體結構1 1下 方，該攝像機1 6之鏡頭直接往上對準框體結構1 1所在 之處，如此一固定於該框體結構11之電路板得以完全為 該攝像機1 6所掃描。 平行式測試裝置1與光學測試台3皆與一控制單元 1 7相連結，用以致動該平行式測試裝置2及該光學測試 台3與輸送帶。 第1圖之測試電路板裝置所採用的方法將在以下進 行更進一步的說明。 將進行測試之電路板首先由輸送帶送至平行式測試 裝置2之承載區5中。在進行電路板之測試時，壓力板 6被降下，兩配接裝置接著使該受測電路板之兩側形成 電性接觸。接著’電路板以一習知方式測知其是否存有 開路與短路現象。測試完畢之後，壓力板6被舉起，而 電路板則拖離接觸狀態。 廷路板接著被傳送至光學測試台’並由夾件1 2固應 在框體結構Π中。受測電路板之上側為上步攝像機μ 掃描，而下側則為下部攝像機16掃描。以上方式獲得之 數位影像接著被加以分析，其中受到分析之處只限於電 路板上的掃描區域。在掃描區域當中，至少有兩電路板 J I έ位於相务接近I位置，且在電路板測試點為導電 路徑連接至其它電路板測能時、這些其它電路板測試 第12頁

541422 A7 B7 五、發明說明（ 點位於該相關掃描區中。這些掃描區域預先被設定，並 被固定而進行其數位影像之分析，其中這些掃描區域僅 包含受測電路板整個表面的一小部份，如介於3%至1〇% 之間。 這些電路板測減點及其相關導電路徑之開路及短路 之有無被加以檢出。 第4圖為一受測電路板19之一區域的平面示意圖， 其中具有諸多電路板測試點20。第一組電路板測試點 20a，20b，20c彼此互相接近，其中測試點2〇a，2〇b更為一 導電路徑21連接而呈電性連接。由於該導電路徑21連 接該兩測試點2〇a，2〇b，因此該導電路徑係位於該電路電 路板表面上，此適足以光學方式對其輕易加以偵測。電 路測試點20b之旁即為測試點2〇c，其不與任號導電路徑 相連。在這些獨立存在的電路板測試點處上方皆有焊有 電性連接零件，用以使其在實體上與電路板相接。然而， 這二屋乂存在之電路板測試點必須確保不在電性上不與 其它測試點或導電路徑互相連接。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 電路板測試點20a，20b及20c位於一掃描區22中， 其中該掃描區22之半徑為r，r值可為100至2〇〇微米 等。此外，半徑Γ也可隨需要而設定為5 0微米。 於電路板之兩層之間，因此 在第4圖中，位於掃插區22上方之其它電路板測試 點2 0經由導電路徑2丨而連接至其它電路板測試點2 〇。 由於每些導電路徑21皆不位於該電路板之表面上，即位 其在圖中以虛線表帝。這些 ιχ 297公釐） 541422 at B7 五、發明說明（） 導電路徑2 1的長度大於掃描區22之直押〇 ^ 2r，因此每一 至少包含兩電路板測試點2 0及一導電路菸Λ， % ^ 2 1之結構分 別相對於另一電路板測試點及另一導電踗 %格傻的電性測試 可以輕易進行。 該電路板還具有第二組獨立存在並鈿&、 卿_ <電路板測 試點20d，20e，其位於另一掃描區22中。丄 由於這兩電路 板測試點20d，2Oe彼此相當靠近，因此亡細 b們不能輕易同 時由電裝置加以可靠的接觸。因此，掃描F ，1 询5 ^係以光學 分析的方式測知其兩測試點 2 0 d，2 0 e間僉古、 J九有《短路情形 之存在。 此外’電路板還具有第三組電路板測試點，这四 測試點2 0 f同樣彼此相當靠近，且以導電路徑成對連接。 由於這些由導電路徑21及電路板測試點2 0 f組成的單元 係位於一掃描區22中，因此它們無法同時輕易由電裝置 加以可靠之接觸，因此它們改以光學估測法測試其短路 及開路之存在與否。 因此，以本發明之測試方法言之，所有至少包含電 路板測試點及任何導電路徑、並完全位於一預定半徑 r 之掃描區内之結構對的測試皆以光學方式進行之，這些 結構都加以相對於其它結構的短路測試，而所有其它結 構均加以電性測試以得知其是否存有短路及開路情形。 第2圖所示為本發明之測試裝置的第二實施例。同 樣地，該實施例具有一平行式測試裝置2及一光學測量 台3。平行測試裝置2及輸送帶之設計與第一實施例者 第14頁 ----- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再y寫本頁) •9 SI寫士 訂---------Λ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 541422 五、發明說明（ 同，因此圖中相對應之部份皆以相同之參考圖號表示之。 光學測試台3具有一體24，體23上形成一承載區 2 3，用以承載一受測電路板。承載區2 3以/橫跨棒2 y 架構而成，其中後者能在體24上往傳送方向1 0之相同 及相反方向移動。在該橫跨棒27之上有/攝像機 其中後者能在橫跨棒2 7上沿傳送方向丨〇之身直方向移 動。有了上述橫跨棒27及及攝像機25之矸移動方向’ 該攝像機2 5得以設於承載區2 3之任何部份之上，其透 鏡則直接往下對準承載區23。 第2圖之裝置的操作模式與第1圖者相應，其中攝 像機2 5為應該光學測試之所需而在兩圖中皆設於電路板 之某區域上，即設於將發現之相鄰電路板測試點及將某 些測試點加以電性連接之導電路徑構成的區域之上。由 於攝像機25所設之位置相當靠近受測電路板，因此這些 區域可加以非常準確之覆蓋，並以相對精準之準確度加 以分析。帛2圖中的裝置可僅針對一受測電路板之一側 加以光學掃描，不過這種設計常是視需要而設者，因為 許多電路板都是在其一側上具高密度之電路板測試點， 但相另-側上的測試點就顯得相對較少，彼此間的間隙 也較大。此時，這種電路圾僅雲料甘兩 一 包略极1置而對其電路密度測試點密 度較高之一側加以光學測試。 第3圖所示為本發明之一測試裝^之另一實施例， 孩測試裝置1為指測試裝置之形式。這種測試裝置1具 有-體24，該體24上則有一承載區25，用以將一受測 第15頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） n ϋ 1« n n ϋ 一 01 β ϋ 1« i·— (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) 寫士 541422 A7 五 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 、發明說明 電路承哉# 職具上。體24之頂部的每一長侧皆附設以一軌道 2 6’ 、音’ u現26之上有兩橫跨棒27，該兩棒27得以沿執道 2 6 移， 切（万向為雙箭頭2 8所指者）。此外，該雨棒2 7之 上&有接觸指29，其能沿橫跨棒27而移動。在接觸指29 白 丄 由端具有接觸梢3 1，其用於接觸受測電路板之電路 板’則试點。上述之橫跨棒27及接觸指29的可移動性能 崔保接觸梢31在與一電路板測試點接觸時可置於承載區 25上之任何點處。在兩橫跨棒27上皆有一攝像機32 , @攝像機32能夠接著沿橫跨榜27移動（沿雙箭頭3〇之 方向移動）’因此一攝像機32可設於承載區25之任何部 丫刀之上。此外，每一攝像機3 2都有其透鏡，透鏡皆往下 對準承載區2 5。 第3圖之測試裝置的操作模式將詳細描述如下。 受測電路板之掃描區為攝像機32加以光學描，所形 成的數位影像則加以分析，以指出相鄰電路板測試點間 <導電路徑是否存有開路及短路情形。此外，彼此在電 性上相連且相距較遠之電路板測試點的電測試及掃描係 以接觸指29為之。 攝像機32負貴之光學測試與接觸指負貴之電測試的 順序可任意為之。當以測試裝置1進行測試時，測試得 擁有上述光學及電機制進行之測量所帶來的優點。 本發明已由上述諸實施例加以說明完成，但本發明 卻不僅限於以上說明之實施例。舉例而言，第3圖之裝 置得設計成一電路板之兩側皆可為接觸指與攝像機所掃 第16頁 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再d寫本頁) il寫太 訂---------線. 541422 A7 _B7___五、發明說明（） 描。若提供以數橫跨棒，且接觸指與攝像機皆以可旋轉 的方式設於其上，那麼這些橫跨棒得為靜止者。再如另 一例而言，光學測試得以在電測試之前進行，即第1圖 及第 2圖等實施例可配以一種得以使電路板以相反方向 傳送之輸送帶。本發明之重點在於以電測試與光學測試 雙重機制進行電路板之測試，其中前者用於電路板測試 點對彼此互相在電性上連接時為之，而後者則用於相鄰 之電路測試點相當靠近之時。综而言之，這種電性測試 方法可包含實體接觸測量（平行式測試裝置、指測試裝置） 或非接觸測量（電漿、雷射光束護電子術方法）方式為之。 (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) n an am— Βϋ emKm n n J i V n I ϋ ·ϋ ϋ an in I 言 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第17頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

1. 541422 涊3„ 1，修_ 年月 v t 、—’天 iq〇/i29i°{ βμε 申請專利範圍 一種測試電路板 徑’該等導電路徑之端點形成 法至少包含下列步驟： 之方法，其中該電路板具有導電路 電路板測试點，該方 —“ · 厂4少哪· 光學測試該組電路板測試點中的短路及開路，且 該光學測試方式可用於各掃描區中相關的導電路徑 中’其中該等掃描區中各有一組彼此緊靠之電路板測 试點及諸導電路徑；及 電測試其餘電路板測試點及其餘導電路徑中的短 路及開路情形。 2.如申請專利範圍第1項所述之方法，其特徵在於該掃 訂 描區之每一者之電路板測試點組及導電路徑皆完全位 於该知描區中。 3·如申請專利範圍第1項或第2項所述之方法，其特徵 在於該彼此靠近之相鄰電路板測試點問的距離小於 300微米。 經 濟 部 智 慧 財 產 局 4*如申請專利範圍第1項所述之方法，其特徵在於該等 掃描區最適當半徑為150至200微米。 5.如申請專利範圍第3項所述之方法，其特徵在於該等 掃描區的最適當半徑為150至200微米。 消 費 合 h 社 印 製 第18頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210X297公釐） 541422 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 92· & Π修正 年月R二、 _ 補无 六、申請專利範圍 6·:如申請專利範圍第1項或第2項所述之方法，其特徵 在於該等掃描區的最適當半徑為5 0微米。 7 · 如申請專利範圍第1項所述之方法，其特徵在於該電 測試時使用一指狀測試裝置或平行式測試裝置。 8 · 如申請專利範圍第5項所述之方法，其特徵在於該電 測試時使用一指狀測試裝置或平行式測試裝置。 9 · 如申請專利範圍第1項或第2項所述之方法，其特徵 在於電測試係於無電漿、雷射光束或電子光束方法加 以接觸的條件下進行。 1 〇· —種得以實施申請專利範圍第1項所述之方法的裝 置，該裝置至少包含： 一用以對一電路板加以電測試之裝置；及 一用以對電路板群加以光學測試之裝置，該加以 光學測試之裝置可應用於掃描區中相關的導電路徑 上，其中每一組電路板測試點及導電路徑皆完全位於 該等掃描區中，且該加以光學測試之裝置係用以光學 測試該電路板測試點及該導電路徑中的短路及開路。 11·如申請專利範圍第10項所述之裝置，其特徵在於該 用以對一電路板加以電測試之裝置為一平行式測試裝 第19頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規袼(210x297公爱) .............·裝--------訂.........% (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 541422 92. 3, 17 年月曰 修正Ha申請專利範圍 A8 B8 C8 D8 .......-——•裝-· C請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 12, 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 置（2)或一指狀測試裝置，且該裝置與一測試台（3)經 由移送該等電路板之傳輸帶（9)而相接，該測試台炎 有一光學感測器。 如申請專利範圍第1 〇項所述之裝置，其特徵在於該 用以對一電路板加以電測試之裝置為一指狀測試裝 置’該指狀測試裝置具有接觸指（29)及一或個用以進 行光學掃描之光學感測器（32)。 1 3 ·如申請專利範圍第n項所述之裝置，其特徵在於該 光學感測器為一攝像機（32)。 14·如申請專利範圍第12項所述之裝置，其特徵在於該 ' I 光學感測器為一攝像機（32)。 ！ ί 第20頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210Χ 297公釐)