DE4406674B4

DE4406674B4 - Verfahren zum Prüfen einer Elektrodenplatte

Info

Publication number: DE4406674B4
Application number: DE4406674A
Authority: DE
Inventors: Yuichi Haruta; Kentaroo Sugawara; Keikichi Yagii
Original assignee: Japan Synthetic Rubber Co Ltd
Current assignee: JSR Corp
Priority date: 1993-03-02
Filing date: 1994-03-01
Publication date: 2006-04-13
Anticipated expiration: 2014-03-02
Also published as: JPH06258374A; US5537050A; JP2833402B2; DE4406674A1

Abstract

Verfahren zum Prüfen einer Elektrodenplatte (PB) mit mehreren zu prüfenden Elektroden (P), das die Ausführung einer Operation der Positionsabweichungserfassung umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Operation der Positionsabweichungserfassung die folgenden Schritte umfaßt:
(1) einen Schritt der Erfassung des Anfangszustandes, in dem die elektrischen Verbindungszustände der Prüfelektrodenpaare, die jeweils aus einer zu prüfenden Elektrode (P) der zu prüfenden Elektrodenplatte (PB) und einer Prüfelektrode (D) einer Prüfelektrodenplatte (DB) mit entsprechenden Prüfelektroden (D) bestehen, in einem Zustand erfaßt werden, in dem eine Grobausrichtung zwischen den beiden Platten (PB, DB), die übereinanderliegend angeordnet sind, ausgeführt worden ist;
(2) einen Schritt der Erfassung des Zustandes nach der Drehung, in dem der elektrische Verbindungszustand zwischen der zu prüfenden Elektrode (P) und der Prüfelektrode (D) in jedem der Prüfelektrodenpaare erfaßt wird, nachdem die zu prüfende Elektrodenplatte (PB) und die Prüfelektrodenplatte (DB), die sich im Zustand der Grobausrichtung befunden haben, um eine sowohl zu der zu...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Prüfen einer zu prüfenden Elektrodenplatte durch Erfassen der Positionsabweichung zu einer Prüfplatte und insbesondere ein Verfahren zum Prüfen des elektrischen Verbindungszustandes der Elektroden einer zu prüfenden Elektrodenplatte wie etwa einer gedruckten Leiterplatte mit vielen Elektroden oder dergleichen.
Im allgemeinen sind auf einer gedruckten Leiterplatte viele Elektroden ausgebildet, wobei es in einem solchen Fall notwendig ist, in einer Fertigungsstufe vor der Anbringung verschiedener funktionaler Teile auf der gedruckten Leiterplatte zu prüfen, ob sich die vielen Elektroden im gewünschten elektrische Verbindungszustand bzw. im gewünschten elektrischen Isolationszustand befinden. Für diese Prüfung ist es notwendig, zwischen einer Elektrodenplatte wie etwa der erwähnten gedruckten Leiterplatte oder dergleichen und einer Prüfelektrodenplatte, auf der Prüfelektroden vorgesehen sind, die den auf der zu prüfenden Elektrodenplatte ausgebildeten Elektroden entsprechen, eine elektrische Verbindung herzustellen, indem die Prüfelektrodenplatte und die zu prüfende Elektrodenplatte so angeordnet werden, daß sie übereinander zu liegen kommen.
Für diesen Fall ist eine Ausrichtung zwischen der zu prüfenden Elektrodenplatte und der Prüfelektrodenplatte bisher beispielsweise entweder dadurch ausgeführt worden, daß die in der Prüfelektrodenplatte vorgesehenen Ausrichtstifte in die entsprechenden Stiftlöcher der zu prüfenden Elektrodenplatte eingeschoben werden, oder aber durch eine andere sogenannte mechanische Ausrichtvorrichtung.
In den letzten Jahren hat jedoch die Packungsdichte der Teile auf den gedruckten Leiterplatten oder dergleichen zugenommen, weiterhin hat sich auch die Dichte des Musters auf der gedruckten Leiterplatte erhöht. Im Ergebnis sind sowohl die Elektroden der Elektrodenplatte als auch die Verbindungsleitungen der gedruckten Leiterplatte mit kleineren Abmessungen ausgebildet und mit höherer Dichte angeordnet worden. Wenn jedoch eine Ausrichtung zwischen einer derartigen zu prüfenden Elektrodenplatte und einer Prüfelektrodenplatte nur mittels einer mechanischen Ausrichtvorrichtung ausgeführt wird, wird lediglich ein grober Ausrichtzustand erhalten, so daß es unmöglich ist, die elektrische Verbindung sämtlicher Prüfelektrodenpaare, die jeweils aus einer zu prüfenden Elektrode und einer entsprechenden Prüfelektrode bestehen, in ausreichendem Maß zu erreichen.
Der Grund hierfür besteht darin, daß selbst dann, wenn die zu prüfenden Elektroden der Elektrodenplatte und die Prüfelektroden der Prüfelektrodenplatte grundsätzlich entsprechende Muster besitzen, die zu prüfenden Elektroden der Elektrodenplatte in Wirklichkeit an Positionen angeordnet sind, die, wenn auch in geringem Maß, von den Designpositionen abweichen, weil geringe Fehler bei der Fertigung der Elektrodenplatte oder Fehler aufgrund der Verformung der Elektrodenplatte selbst kaum zu vermeiden sind. Eine ähnliche Situation gilt auch für die Prüfelektroden der Prüfelektrodenplatte. Darüber hinaus ist bei der Verwendung von Ausrichtstiften ein sogenanntes Spiel zwischen den Ausrichtstiften und den entsprechenden Stiftlöchern erforderlich, was eine der Ursachen für die Positionsabweichung im Prüfelektrodenpaar darstellt.
Unter solchen Umständen ist es notwendig, zunächst beispielsweise durch eine mechanische Ausrichtvorrichtung eine grobe Ausrichtung zwischen der zu prüfenden Elektrodenplatte und der Prüfelektrodenplatte auszuführen und dann eine feine Ausrichtung vorzunehmen, um eine genaue Ausrichtung der Positionen der zu prüfenden Elektroden der Elektrodenplatte auf die entsprechenden Positionen der Prüfelektroden der Prüfelektrodenplatte zu erreichen.
Es ist ein Verfahren für die Erzielung einer solchen feinen Ausrichtung bekannt, das umfaßt: Erzeugen einer geeigneten Ausrichtmarkierung auf einer Elektrodenplatte in einer speziellen räumlichen Beziehung zu den zu prüfenden Elektroden; Erzeugen einer Kontrollausrichtmarkierung auf der Prüfelektrodenplatte in derselben speziellen Beziehung zu den Prüfelektroden wie auf der Elektrodenplatte; Befestigen der Elektrodenplatte auf einem beweglichen Tisch, der sich in Längsrichtung oder in Querrichtung oder um eine Drehachse bewegen kann; Erfassen der Positionen der beiden Ausrichtmarkierungen durch eine geeignete Erfassungseinrichtung; leichtes Bewegen der Elektrodenplatte relativ zur Prüfelektrodenplatte mittels des beweglichen Tisches, um so die erfaßte Positionsabweichung zu beseitigen und dadurch einen Zustand zu erhalten, in dem die beiden Ausrichtmarkierun gen in bezug auf ihre Position miteinander übereinstimmen.
Bei einer solchen Feinausrichtungs-Einrichtung ist es jedoch unmöglich, die Fehler in bezug auf die Position oder die Form der Ausrichtmarkierungen selbst, die bei der Erzeugung der Markierungen auf der Elektrodenplatte bzw. auf der Prüfelektrodenplatte verursacht werden, vollständig zu beseitigen, weiterhin treten in gewissem Maß Fehler auf, wenn festgestellt wird, ob die beiden Ausrichtmarkierungen miteinander übereinstimmen. Daher ist eine sehr komplizierte Operation erforderlich, bis die angestrebte Feinausrichtung ausreichend erzielt worden ist, wobei selbst dann, wenn ein Zustand erhalten worden ist, in dem die Ausrichtmarkierungen vollständig miteinander übereinstimmen, die Gefahr besteht, daß es vorkommen kann, daß der gewünschte elektrische Verbindungszustand bei einigen der tatsächlichen Prüfelektrodenpaare nicht vorhanden ist.

Um Ausrichtmarkierungen auf der zu prüfenden Elektrodenplatte und der Prüfelektrodenplatte zu erfassen, ist es z. B. aus der JP 04355379 A bekannt eine obere Ausrichtmarkierung-Beobachtungskamera und eine untere Ausrichtmarkierung-Erfassungskamera vorzusehen, die zur Ausrichtmarkierung in einer zur Elektrodenplatte senkrechten Richtung angeordnet sein müssen. Außerdem muß selbstverständlich die Prüfelektrodenplatte so angeordnet sein, daß sie die Oberfläche der zu prüfenden Elektrodenplatte bedeckt. Folglich müssen die Ausrichtmarkierung-Erfassungseinrichtung und die Prüfelektrodenplatte praktisch am gleichen Ort vorgesehen sein, so daß es schwierig ist, sie in geeigneten Positionen anzuordnen.

Aus der DE 4302509 A1 ist ein Verfahren zum Prüfen des Zustands der auf einer Elektrodenplatte vorgesehenen elektrischen Verbindungen bekannt, wobei die Relativpositionen einer Elektrodenplatte und einer. mit entsprechenden Prüfelektronen versehenen Prüfplatte um geringe Beträge in zwei Richtungen verändert werden und nach jeder Positionsänderung der elektrische Leitzustand der jeweiligen Elektrodenpaare gemessen wird. Zu jeder der beiden Richtungen wird eine Position eines hochleitenden Zustands und zwei Positionen eines geringer leitenden Zustandes erfasst. Aus den erhaltenen Messwerten wird die Verbindungsposition bestimmt, in der sich die Prüfelektroden im höchsten Leitungszustand gegenüber den zu prüfenden Elektroden befinden. Anschließend wird der Prüfelektrodenabschnitt relativ zu der zu prüfenden Elektrodenplatte bewegt, um die Prüfelektroden in der gewünschten Verbindungsposition anzuordnen.

Die oben beschriebenen Feinausrichtungs-Verfahren zielen auf die Ausrichtung zwischen den Elektroden der zu prüfenden Elektrodenplatte und den Prüfelektroden der Prüfelektrodenplatte; dennoch ist es nicht möglich, die Positionsabweichung, die tatsächlich zwischen der zu prüfenden Elektrodenplatte und der Prüfelektrodenplatte vorhanden ist, genau zu erfassen, weil jedes der Verfahren eine indirekte Abweichungserfassungseinrichtung verwendet, die in einer speziellen räumlichen Beziehung zu der zu prüfenden Elektrodenplatte und zu der Prüfelektrodenplatte steht.

Außerdem ist es als Folge des obenerwähnten Ergebnisses schwierig, eine genaue Feinausrichtungsoperation auszuführen, so daß viel Zeit und ein komplizierter Arbeitsvorgang erforderlich sind, bis ein Zustand erreicht wird, in dem die räumliche Abweichung beseitigt worden ist und die gewünschte Ausrichtung gegeben ist. Schließlich ist es unmöglich, die gewünschte Prüfung einer Elektrodenplatte mit hoher Zuverlässigkeit und hoher Effizienz auszuführen.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Prüfen einer zu prüfenden Elektrodenplatte mit hoher Zuverlässigkeit und sehr hoher Effizienz zu schaffen, das es ermöglicht, die tatsächliche räumliche Abweichung, die zwischen den zu prüfenden Elektroden der Elektrodenplatte und den entsprechenden Prüfelektroden der Prüfelektrodenplatte, also in den jeweiligen Prüfelektrodenpaaren vorhanden ist, genau zu bestimmen, ohne daß eine spezielle Positionsabweichung-Erfassungseinrichtung verwendet wird, so daß mit dem Verfahren die gewünschte Feinausrichtung einfach erhalten werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Prüfen einer Elektrodenplatte mit mehreren zu prüfenden Elektroden, das die Ausführung einer Operation der Positionsabweichungserfassung umfaßt, wobei die Operation der Positionsabweichungserfassung ihrerseits die folgenden Schritte umfaßt:

(1) einen Schritt der Erfassung des Anfangszustandes, in dem die elektrischen Verbindungszustände der Prüfelektrodenpaare, die jeweils aus einer zu prüfenden Elektrode der zu prüfenden Elektrodenplatte und einer Prüfelektrode einer Prüfelektrodenplatte mit entsprechenden Prüfelektroden bestehen, in einem Zustand erfaßt werden, in dem eine Grobausrichtung zwischen den beiden Platten, die übereinanderliegend angeordnet sind, ausgeführt worden ist;
(2) einen Schritt der Erfassung des Zustandes nach der Drehung, in dem der elektrische Verbindungszustand zwischen der zu prüfenden Elektrode und der Prüfelektrode in jedem der Prüfelektrodenpaare erfaßt wird, nachdem die zu prüfende Elektrodenplatte und die Prüfelektrodenplatte, die sich im Zustand der Grobausrichtung befunden haben, um eine sowohl zu der zu prüfenden Elektrodenplatte als auch zu der Prüfelektrodenplatte senkrechte Achse relativ zueinander um einen vorgegebenen Winkel gedreht worden sind; und
(3) einen Schritt der Bestimmung der Positionsabweichung zwischen der zu prüfenden Elektrodenplatte und der Prüfelektrodenplatte im Zustand der Grobausrichtung mittels einer Vorrichtung zur mathematischen Analyse, wobei die Bestimmung auf der Grundlage folgender Informationen ausgeführt wird: (i) der Informationen bezüglich der Positionen, die entweder von der zu prüfenden Elektrode oder von der Prüfelektrode derjenigen Prüfelektrodenpaare eingenommen werden, deren elektrische Verbindungszustände wenigstens durch den Drehvorgang im Schritt (2) verändert worden sind, wobei die Positionen in Koordinaten gegeben sind, die auf die obenerwähnte Drehachse als Ursprung bezogen sind; (ii) der Informationen bezüglich der elektrischen Verbindungszustände eines jeden der Prüfelektrodenpaare, die im Schritt (1) der Erfassung des Anfangszustandes und im Schritt (2) der Erfassung des Zustandes nach der Drehung erfaßt worden sind; und (iii) der Informationen bezüglich der Richtung und des Winkels der Drehung im Drehvorgang des Schrittes (2) der Erfassung des Zustandes nach der Drehung.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
wird der Schritt (2) der Erfassung des Zustandes nach der Drehung mit verändertem Drehwinkel und veränderter Position der Drehachse mehrmals ausgeführt; und
wird der Schritt (3) der Bestimmung der Positionsabweichung zwischen der zu prüfenden Elektrodenplatte und der Prüfelektrodenplatte mittels einer Vorrichtung zur mathematischen Analyse im Zustand der Grobausrichtung auf der Grundlage der Ergebnisse und der Bedingungen ausgeführt, die im Schritt (1) der Erfassung des Anfangszustandes und in den mehreren Schritten (2) der Erfassung des Zustandes nach der Drehung erfaßt bzw. verwendet worden sind.

Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben, die sich auf bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beziehen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert; es zeigen:

1 eine Ansicht zur Erläuterung der Verbindungstoleranzen bei einer beispielhaften zu prüfenden Elektrode;

2 eine diagrammartige Ansicht des Zustandes, in dem zwischen einer zu prüfenden Elektrodenplatte und einer Prüfelektrodenplatte im Schritt (1) der Erfassung des Anfangszustandes des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Grobausrichtung vorgenommen worden ist;

3 eine Ansicht zur Erläuterung des Vorgangs, in dem eine zu prüfende Elektrodenplatte und eine Prüfelektrodenplatte im Schritt (2) der Erfassung des Zustandes nach der Drehung des erfindungsgemäßen Verfahrens relativ zueinander gedreht werden;

4 eine Ansicht zur Erläuterung der Anfangspositionsabweichung und der Verschiebung aufgrund der relativen Drehung eines Prüfelektrodenpaars, das aus einer zu prüfenden Elektrode und aus einer Prüfelektrode besteht;

5 ein Blockschaltbild zur Erläuterung des Gesamtsystems, das beispielhaft als Vorrichtung ausgebildet ist, die zur praktischen Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist;

6 eine Ansicht zur Erläuterung einer speziellen Konstruktion einer Vorrichtung zum Prüfen von zu prüfenden Elektrodenplatten, bei der sich die Prüfelektrodenplatte in der Prüfstufe (zweiten Stufe) des Beispiels von 5 befindet;

7 eine erläuternde Schnittansicht der Konstruktion einer Übergangsplatte in einer oberen Einheit des Beispiels von 6; und

8 eine Ansicht zur Erläuterung der Anordnung der Elektroden einer gedruckten Leiterplatte, die für die Simulation des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet wird.

In den 1 bis 8 bezeichnen P, P1 und P2 zu prüfende Elektroden; D, D1 und D2 Prüfelektroden; PB eine zu prüfende Elektrodenplatte; DB eine Prüfelektrodenplatte; DP1 und DP2 Prüfelektrodenpaare; 10 einen Prüfvorrichtungskörper; 11 ein eigentliches Prüfgerät; 12 einen Steuercomputer; 13 einen Positionssteuercomputer; 14 einen Steuermechanismus; 15 einen Transporttisch; 17 eine Kamera für die Grobausrichtung; 18 eine Elektrodenplattenhalterung; 21 eine obere Einheit; 22 eine untere Einheit; 23 eine Übergangsplatte; 24 eine anisotropisch leitende, elastomere Folie; 24A einen Vorsprung; 25 eine obere Grundplatte; 25A eine Verbindungselektrode; 26 eine Übergangsplatte; 27 eine anisotropisch leitende, elastomere Folie; 28 eine untere Grundplatte; 29 einen Druckerzeugungsmechanismus; 30 eine gedruckte Leiterplatte; 41 eine Übergangsplatte; 42 eine elastomere Verbindungsschicht; 43 eine Verbindungselektrode; 44 einen leitend Bereich; und 45 eine Verbindungsverdrahtung.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Prüfen einer Elektrodenplatte wird für eine zu prüfende Elektrodenplatte und eine Prüfelektrodenplatte in einem Grobausrichtungszustand ein Drehvorgang ausgeführt, um diese beiden Platten relativ zueinander um einen vorgegebenen Drehwinkel (ϕ) zu drehen. Außerdem wird sowohl im Zustand vor dem Drehvorgang (der im folgenden erster Zustand genannt wird) als auch im Zustand nach dem Drehvorgang (der im folgenden zweiter Zustand genannt wird) der elektrische Verbindungszustand in einem Prüfelektrodenpaar, das aus einer zu prüfenden Elektrode der Elektrodenplatte und der entsprechenden Prüfelektrode der Prüfelektrodenplatte besteht, ausgeführt, um festzustellen, ob sich das Prüfelektrodenpaar im leitenden Zustand befindet, um dadurch die im folgenden unter (I) bis (III) angegebenen Informationen zu erhalten:

(I) Informationen bezüglich der Position des Prüfelektrodenpaars, dessen elektrischer Verbindungszustand durch den Drehvorgang verändert worden ist, wobei die Position in Koordinaten gegeben ist, die auf die zugehörige Drehachse als Ursprung (O) bezogen ist;
(II) die speziellen Informationen bezüglich der Veränderung des elektrischen Verbindungszustandes in dem Prüfelektrodenpaar, d.h. ob eine Änderung vom leitenden Zustand zum nichtleitenden Zustand oder vom nichtleitenden Zustand in den leitenden Zustand stattgefunden hat; und
(III) Informationen bezüglich des Betrags (Winkel ϕ) und der Richtung der Drehung im Drehvorgang.

Durch Verwendung der Informationen in (I) bis (III) als Faktoren kann der Zustand der zwischen der zu prüfenden Elektrodenplatte und der Prüfelektrodenplatte vorhandenen Positionsabweichung im ersten Zustand durch eine Einrichtung zur mathematischen Analyse auf der Grundlage des Verschiebungszustandes in jedem Prüfelektrodenpaar bestimmt werden.
Folglich werden die zu prüfende Elektrodenplatte und die Prüfelektrodenplatte auf der Grundlage der wie oben bestimmten Positionsabweichung um die erforderliche Strecke und/oder den erforderlichen Winkel relativ zueinander bewegt, um die Positionsabweichung zu beseitigen, wodurch die Feinausrichtung zwischen der zu prüfenden Elektrodenplatte und der Prüfelektrodenplatte einfach und sicher erreicht wird.
Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren im einzelnen erläutert. Zunächst werden die Grundlagen und der technische Hintergrund der vorliegenden Erfindung erläutert.
Normalerweise besteht bei der tatsächlichen Prüfung einer Elektrodenplatte hinsichtlich der elektrischen Verbindung zwischen einer zu prüfenden Elektrode der Elektrodenplatte und der entsprechenden Prüfelektrode einer Prüfelektrodenplatte, d.h. hinsichtlich der elektrischen Verbindung des Prüfelektrodenpaars eine gewisse Verbindungstoleranz. Das bedeutet, daß es bei der Ausrichtung zwischen der zu prüfenden Elektrodenplatte und der Prüfelektrodenplatte nicht stets notwendig ist, daß der Mittelpunkt der zu einem Prüfelektrodenpaar gehörigen Prüfelektrode genau mit dem Mittelpunkt der zum selben Prüfelektrodenpaar gehörigen zu prüfenden Elektrode übereinstimmt; es ist ein Verbindungsbereich vorhanden, der der effektiven Verbindungsfläche sowohl der zu prüfenden Elektrode als auch der Prüfelektrode entspricht. Selbst wenn die beiden Mittelpunkte nicht genau übereinstimmen, jedoch die Positionsabweichung im Verbindungsbereich liegt, wird faktisch ein elektrischer Verbindungszustand erzielt, so daß dies eine ausreichende Ausrichtung für die Prüfung darstellt.
Die maximale Verbindungstoleranz kann in Abhängigkeit von der Anordnung der zu prüfenden Elektroden in der Elektrodenplatte, der Abmessung einer jeden zu prüfenden Elektrode und anderen tatsächlichen Faktoren verändert werden, wobei diese Verbindungstoleranz in Übereinstimmung mit den tatsächlichen Anforderungen in bezug auf die Prüfelektrodenplatte bestimmt wird.
1 ist eine Ansicht zur Erläuterung der Verbindungstoleranz einer beispielhaften Elektrode, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren geprüft wird. Wenn, wie in 1 gezeigt, die zu prüfenden Elektroden P, die kreisförmig sind und einen Radius a besitzen, in einem Abstand 2a und somit einer Elektrodenschrittweite von 4a angeordnet sind und wenn die Prüfelektrode D denselben Radius a besitzt, ist der Bereich, innerhalb dessen die gewünschte Verbindung erzielt werden kann, die Fläche innerhalb eines Kreises mit Radius 2a, der mit t bezeichnet ist, so daß die Verbindungstoleranz T die Größe 2a besitzt. Wenn daher beispielsweise die Elektrodenschrittweite 0,3 mm beträgt und die Breite sowohl der zu prüfenden Elektrode als auch der Prüfelektrode 150 μm beträgt, beträgt die Verbindungstoleranz normalerweise 150 μm.
Selbst in dem obigen Beispiel ist jedoch die Verbindungstoleranz nicht eindeutig bestimmt, wenn sie lediglich von den Abmessungen und der Anordnung der zu prüfenden Elektroden abhängig gemacht wird, weil der Fall auftreten kann, in dem die Verbindungstoleranz kleiner bestimmt werden muß, um wegen der maximalen Fehlerwerte bei der Fertigung der zu prüfenden Elektroden, der maximalen Fehlerwerte der Position der Prüfelektroden und anderer Faktoren eine höhere Zuverlässigkeit zu erhalten. Tatsächlich beträgt die Verbindungstoleranz in einer beispielhaften, bestimmten gedruckten Leiterplatte nicht mehr als 50 μm.
Wie aus der obigen Erläuterung verständlich ist, hat der Zustand, in dem eine Feinausrichtung zwischen der Elektrodenplatte und der Prüfelektrodenplatte erzielt worden ist, die Bedeutung eines Zustandes, in dem sämtliche zu prüfenden Elektroden der Elektrodenplatte innerhalb der Verbindungstoleranz auf die entsprechenden Prüfelektroden der Prüfelektrodenplatte ausgerichtet sind.
In der vorliegenden Erfindung wird die Positionsabweichung zwischen der zu prüfenden Elektrodenplatte und der Prüfelektrodenplatte, die zueinander grob ausgerichtet sind, durch Ausführen des Schrittes (1) der Erfassung des Anfangszustandes, des Schrittes (2) der Erfassung des Zustandes nach der Drehung und des Schrittes (3) der Bestimmung der Positionsabweichung, die im folgenden beschrieben werden, bestimmt.
Schritt (1) der Erfassung des Anfangszustandes
In dem Schritt (1) der Erfassung des Anfangszustandes werden zunächst die zu prüfende Elektrodenplatte und die Prüfelektrodenplatte grob aufeinander ausgerichtet. Die Vorrichtung für diese grobe Ausrichtung ist nicht kritisch, wobei hierfür beispielsweise eine herkömmliche Ausrichtvorrichtung verwendet werden kann. Insbesondere kann eine mechanische Ausrichtvorrichtung verwendet werden, die Ausrichtstifte und entsprechende Stiftlöcher verwendet. Alternativ können eine optische Ausrichtvorrichtung, die Ausrichtmarkierungen verwendet, ein auf einem Versuch-und-Irrtum-System basierendes Ausrichtverfahren, in dem die zu prüfende Elektrodenplatte und die Prüfelektrodenplatte relativ zueinander bewegt werden, um den besten Positionszustand zu finden, sowie weitere Verfahren verwendet werden. Auf diese Weise gelangen die zu prüfende Elektrodenplatte und die Prüfelektrodenplatte in den genannten ersten Zustand.
Im ersten Zustand, in dem die zu prüfende Elektrodenplatte und die Prüfelektrodenplatte lediglich grob aufeinander ausgerichtet sind, ist gewöhnlich eine wenn auch geringe Positionsabweichung zwischen der zu prüfenden Elektrodenplatte und der Prüfelektrodenplatte vorhanden (diese Positionsabweichung wird im folgenden als Anfangspositionsabweichung bezeichnet), wobei in einigen der vielen Prüfelektrodenpaare die Positionsabweichung innerhalb der Verbindungstoleranz liegen kann und diese einigen Prüfelektrodenpaare sich in einem leitenden Zustand befinden, jedoch in den anderen Paaren die Positionsabweichung jenseits der Verbindungstoleranz liegt und folglich diese Prüfelektrodenpaare im nichtleitenden Zustand sind.
2 ist eine diagrammartige Ansicht eines beispielhaften Grobausrichtungszustandes einer zu prüfenden Elektrodenplatte und einer Prüfelektrodenplatte. Wie in 2 gezeigt ist, ist im ersten Zustand die Anfangspositionsabweichung ΔDP zwischen der zu prüfenden Elektrodenplatte PB und der Prüfelektrodenplatte DB vorhanden, wobei die zu prüfende Elektrode P2 und die Prüfelektrode D2, die das Prüfelektrodenpaar DP2 bilden, in einem nichtleitenden Zustand sind, während die zu prüfende Elektrode P1 und die Prüfelektrode D1, die das Prüfelektrodenpaar DP1 bilden, in einem leitenden Zustand sind.
Im ersten Zustand wird die erste Erfassung des elektrischen Verbindungszustandes sämtlicher Prüfelektrodenpaare ausgeführt.
Das Ausmaß der obenerwähnten Anfangspositionsabweichung übersteigt ein bestimmtes Ausmaß nicht, weil die Grobaus richtung vorgenommen worden ist, wobei selbst in demjenigen Prüfelektrodenpaar, dessen Positionsabweichungsausmaß am größten ist, die Verschiebung Δdp dieses Prüfelektrodenpaars (d.h. die Verschiebung der zu prüfenden Elektrode gegenüber der Prüfelektrode) maximal 70 μm beträgt. Die Anfangspositionsabweichung ΔDP und die Verschiebung Δdp eines jeden Prüfelektrodenpaars sind selbstverständlich in Abhängigkeit von der Ausrichtvorrichtung unterschiedlich und betragen beispielsweise bei Verwendung der Ausrichtstifte maximal ungefähr 100 μm.
Schritt (2) der Erfassung des Zustandes nach der Drehung
Nach dem obenerwähnten Schritt (1) der Erfassung des Anfangszustandes wird der Schritt (2) der Erfassung des Zustandes nach der Drehung ausgeführt.
In diesem Schritt wird ein Drehvorgang ausgeführt. Wie in 3 gezeigt, wird beispielsweise die zu prüfende Elektrodenplatte PB in bezug auf die Prüfelektrodenplatte DB entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht, beispielsweise um einen kleinen Winkel ϕ um die vertikale Drehachse C, die durch den Mittelpunkt der Prüfelektrodenplatte DB verläuft, bis die zu prüfende Elektrode PB den zweiten Zustand erreicht.
Dieser Drehvorgang kann entweder durch Drehen der Prüfelektrodenplatte DB bei festgehaltener zu prüfender Elektrodenplatte PB anstelle der Drehung der zu prüfenden Elektrodenplatte PB bei festgehaltener Prüfelektrodenplatte DB oder durch Drehen sowohl der zu prüfenden Elektrodenplatte PB als auch der Prüfelektrodenplatte DB ausgeführt werden. Die entsprechende Wahl wird in Abhängigkeit von der besonderen Konstruktion einer tatsächlichen Prüfeinrichtung vorgenommen.
Im zweiten Zustand, in dem der Drehvorgang ausgeführt worden ist, wird die zweite Erfassung des elektrischen Verbindungszustandes auf dieselbe Weise wie die erste Erfassung des elektrischen Verbindungszustandes ausgeführt.
Schritt (3) zur Bestimmung der Positionsabweichung (Analyseschritt)
Auf der Grundlage der Ergebnisse der ersten Erfassung des elektrischen Verbindungszustandes, die im Schritt (1) der Erfassung des Anfangszustandes erhalten wurden, der Ergebnisse der zweiten Erfassung des elektrischen Verbindungszustandes, die im Schritt (2) der Erfassung des Zustandes nach der Drehung erhalten wurden, und Information bezüglich der Art des Drehvorgangs, der vor der zweiten Erfassung des elektrischen Verbindungszustandes ausgeführt wurde, d.h. des Betrages (ϕ) und der Richtung der Drehung, wird die Positionsabweichung zwischen der zu prüfenden Elektrodenplatte und der Prüfelektrodenplatte im ersten Zustand von einer Vorrichtung zur mathematischen Analyse für jedes Prüfelektrodenpaar wie im folgenden erläutert berechnet.
4 ist eine erläuternde Ansicht der Anfangspositionsabweichung, die ein Prüfelektrodenpaar, das aus einer zu prüfenden Elektrode und aus einer Prüfelektrode besteht, sowie die Verschiebung aufgrund der Drehung dieses Paars darstellt.
In dem in 4 gezeigten Modell ist ein zweidimensionales X-Y-Koordinatensystem vorgesehen, durch dessen Ursprung O die Drehachse der Drehung verläuft. Es ist ein Fall gezeigt, in dem eine Prüfelektrode P_n, deren Koordinatenposition durch (x_n, y_n) gegeben ist, als Basis verwendet wird, während die Abweichung der Koordinatenpo sition einer zu prüfenden Elektrode D_n, die zusammen mit der Prüfelektrode P_n ein Prüfelektrodenpaar bildet, durch (dx, dy, dθ) gegeben ist und die Anfangspositionsabweichung im ersten Zustand darstellt. D.h., daß die zu prüfende Elektrode D_n an der Position vorhanden ist, die um den Winkel dθ entgegen dem Uhrzeigersinn aus der Basisposition gedreht ist, welche durch die Koordinatenposition (x_n, y_n) der Prüfelektrode P_n gegeben ist, und die ferner in X-Richtung um dx und in Y-Richtung um dy verschoben ist.
Wenn die zu prüfende Elektrode D_n im Drehvorgang im Schritt der Erfassung des Zustandes nach der Drehung um einen Winkel ϕ gedreht worden ist und wenn die Abweichung der Koordinatenposition der zu prüfenden Elektrode D_n gegenüber der Basisposition (x_n, y_n,) im zweiten Zustand mit Δr_n bezeichnet wird, gelten für das i-te Prüfelektrodenpaar die folgenden Gleichungen (1) und (2) bezüglich der Abweichung Δr_n: Δxi = dx – yi(ϕ + dθ) (1) Δyi = dy + xi(ϕ + dθ) (2)wobei der Drehwinkel ϕ im Drehvorgang um der bequemen Rechnung willen gemäß Gleichung (3) definiert ist: ϕ = arctan (T/R) (3)wobei T die Verbindungstoleranz ist und R der Mittelwert der Abstände der Gruppe der zu prüfenden Elektroden vom Ursprung O ist.
Unter den obigen Bedingungen kann anhand der Ergebnisse der ersten und der zweiten Prüfung des elektrischen Verbindungszustandes davon ausgegangen werden, daß die folgenden Gleichungen (4) bis (9) für die zu prüfenden Elektroden in den folgenden Fällen (a) bis (c) angenähert gelten:

(a) Fall der zu prüfenden Elektroden, bei denen im ersten Zustand die Positionsabweichung innerhalb der Verbindungstoleranz liegt und bei denen im zweiten Zustand die Positionsabweichung ebenfalls innerhalb der Verbindungstoleranz liegt: Σir × (ϕ/2)(–sinθ) = ΣiΔxi (4) Σir × (ϕ/2)(cosθ) = ΣiΔyi (5)
(b) Fall der zu prüfenden Elektroden, bei denen im ersten Zustand die Positionsabweichung innerhalb der Verbindungstoleranz liegt und bei denen im zweiten Zustand die Positionsabweichung außerhalb der Verbindungstoleranz liegt: Σi(T + ri × ϕ/2) × (–sinθ) = ΣiΔxi (6) Σi(T + ri × ϕ/2) × (cosθ) = ΣiΔyi (7)
(c) Fall der zu prüfenden Elektroden, bei denen im ersten Zustand die Positionsabweichung außerhalb der Verbindungstoleranz liegt und bei denen im zweiten Zustand die Positionsabweichung innerhalb der Verbindungstoleranz liegt: Σi(T – ri × ϕ/2) × (–sinθ) = ΣiΔxi (8) Σi(T – ri × ϕ/ 2) × (cosθ) = ΣiΔyi (9)

In den obigen Fällen (b) und (c) hat sich der elektrische Verbindungszustand der zu prüfenden Elektrode geändert, so daß für den Betrag der Bewegung der zu prüfenden Elektrode im Drehvorgang in jedem der Fälle (b) und (c) im Mittel der Wert T angenommen wird.
Auch in Gleichung (3) werden durch Definition der Verbindungstoleranz zu 50 μm die Bedingungen geschaffen, unter denen der Betrag der Bewegung von 50% der zu prüfenden Elektroden im Drehvorgang innerhalb der Verbindungstole ranz liegt und der Betrag der Bewegung der verbleibenden 50% der zu prüfenden Elektroden durch den Drehvorgang außerhalb der Verbindungstoleranz liegt.
Unter Verwendung der obigen Gleichungen (1) bis (9) können die für jede Gleichung am besten geeigneten numerischen Werte von dx, dy und dθ für sämtliche der zu prüfenden Elektroden D_n beispielsweise durch das Verfahren der kleinsten Quadrate bestimmt werden, so daß die erhaltenen Ergebnisse gemeinsam für sämtliche zu prüfenden Elektroden verarbeitet werden können, um insbesondere den Zustand der Anfangspositionsabweichung der zu prüfenden Elektrodenplatte PB in bezug auf die Prüfelektrodenplatte DB zu bestimmen.
In der obigen Erläuterung werden die Ergebnisse sämtlicher der zu prüfenden Elektroden betrachtet; selbst wenn jedoch die Information der zu prüfenden Elektroden, deren elektrische Verbindungszustände sich durch den Drehvorgang nicht verändert haben, d.h. der zu prüfenden Elektroden im obigen Fall (a) ausgeschlossen wird und nur die Information der zu prüfenden Elektroden in den obigen Fällen (b) und (c) betrachtet werden, können auf ähnliche Weise verwendbare numerische Werte von dx, dy und dθ bestimmt werden, obwohl die Zuverlässigkeit etwas abgesenkt ist.
Oben ist ein Fall erläutert worden, in dem die Prüfelektrodenplatte die Basis ist und die Positionsabweichung einer zu prüfenden Elektrode, die in bezug auf die Prüfelektrode des Prüfelektrodenpaars vorhanden ist, geprüft wird; genau dergleiche Prüfvorgang kann jedoch auch im umgekehrten Fall ausgeführt werden, in dem eine zu prüfende Elektrodenplatte die Basis ist und die Positionsabweichung einer Prüfelektrode, die in bezug auf die zu prüfende Elektrode des Prüfelektrodenpaars vorhanden ist, geprüft wird.
Anhand der Information bezüglich der Anfangspositionsabweichung, die wie oben beschrieben bestimmt worden ist, werden die zu prüfende Elektrodenplatte und die Prüfelektrodenplatte um den erforderlichen Betrag in der erforderlichen Richtung relativ zueinander bewegt, um die Anfangspositionsabweichung zu verringern, wobei es möglich ist, die Anfangspositionsabweichung zu beseitigen und eine Feinausrichtung zwischen den beiden Platten zu erzielen. Im Ergebnis kann eine Prüfung hinsichtlich der zu prüfenden Elektrodenplatte mit sehr hoher Zuverlässigkeit ausgeführt werden.
Das Grundprinzip der vorliegenden Erfindung kann folgendermaßen zusammengefaßt werden: Wenn die zu prüfende Elektrodenplatte und die Prüfelektrodenplatte relativ zueinander gedreht worden sind, werden wenigstens diejenigen Prüfelektrodenpaare, deren elektrische Verbindungszustände sich geändert haben, hinsichtlich dieser Veränderung analysiert, ferner werden die erhaltenen Ergebnisse integriert, wobei die Richtung der Anfangspositionsabweichung in Abhängigkeit davon bestimmt werden kann, ob die relative Drehung zwischen der zu prüfenden Elektrode und der Prüfelektrode im Prüfvorgang die Anfangspositionsabweichung zwischen den beiden Elektroden erhöht oder aber erniedrigt; durch Verwendung der Tatsache, daß sich bei der Drehung der Betrag der Bewegung eines jeden Prüfelektrodenpaars in Abhängigkeit vom Abstand des Paars vom Drehzentrum verändert, kann der Zustand der Anfangspositionsabweichung zwischen einer zu prüfenden Elektrodenplatte und einer Prüfelektrodenplatte durch eine Vorrichtung zur mathematischen Analyse mit hinreichend hoher Genauigkeit, wenn auch approximativ, auf der Grundlage der Positionen des Prüfelektrodenpaars, die durch Koordinaten gegeben sind, deren Ursprung das Drehzentrum des Paars ist, und aufgrund der Informationen bezüglich der Veränderung des elektrischen Verbindungszustandes des Paars bestimmt werden.
Nachdem somit der Schritt (1) der Erfassung des Anfangszustandes ausgeführt worden ist, wird wie oben erwähnt der Schritt (2) der Erfassung des Zustandes nach der Drehung erstmals ausgeführt und dann durch einen Drehvorgang mit einem anderen Drehwinkel und/oder einer anderen Position der Drehachse in bezug auf den Drehwinkel und/oder die Position der Drehachse des Drehvorgangs in dem erstmals ausgeführten Schritt der Erfassung des Zustandes nach der Drehung zum zweiten Mal ausgeführt. Auf diese Weise kann Information erhalten werden, die in mehreren Schritten (2) der Erfassung des Zustandes nach der Drehung durch eine Drehung um einen Winkel, der von demjenigen im Anfangszustand verschieden ist, gewonnen wird. Wenn ein entsprechender Analyseschritt (3) unter Verwendung dieser Information mehrmals ausgeführt wird, kann der Zustand der Anfangspositionsabweichung mit höherer Zuverlässigkeit erfaßt werden.
5 ist ein Blockschaltbild eines Gesamtsystems, das beispielhaft durch eine Vorrichtung gegeben ist, die bei der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Prüfen einer Elektrodenplatte verwendet werden kann. Die Vorrichtung umfaßt einen Prüfvorrichtungskörper 10, ein eigentliches Prüfgerät 11 mit vielen (nicht gezeigten Schalttafeln), das im Prüfvorrichtungskörper 10 vorgesehen ist, einen Steuercomputer 12 für das eigentliche Prüfgerät 11, einen Positionssteuercomputer 13 sowie einen Steuermechanismus 14.
Der Prüfvorrichtungskörper 10 ist in die drei Abschnitte der ersten Stufe, der zweiten Stufe und der dritten Stufe unterteilt, die horizontal angeordnet sind, ferner ist ein Transporttisch 15 vorgesehen, der sich zwischen den einzelnen Stufen bewegen kann. Auf diesem Transporttisch 15 ist eine (nicht gezeigte) Elektrodenplattenhalterung vorgesehen, die die Elektrodenplatte im wesentlichen in horizontaler Richtung hält, wobei sich die Halterung in X-Richtung, in Y-Richtung und in Drehrichtung bewegen kann.
In der ersten Stufe wird auf der Elektrodenplattenhalterung auf dem Transporttisch 15 eine zu prüfende Elektrodenplatte, beispielsweise eine gedruckte Leiterplatte angebracht und später von dieser abgenommen. Die zweite Stufe ist die eigentliche Prüfstufe, in der der elektrische Verbindungszustand zwischen der zu prüfenden Elektrodenplatte und der Prüfelektrodenplatte untersucht wird.
In der dritten Stufe wird die (nicht gezeigte) Elektrodenplattenhalterung um den gesteuerten Betrag in X-Richtung und/oder in Y-Richtung und/oder in Drehrichtung auf dem Transporttisch 15 bewegt, wobei die Position der zu prüfenden Elektrodenplatte in bezug auf den Transporttisch 15 so eingestellt wird, daß dann, wenn der Transporttisch 15 die zweite Stufe erreicht, ein Zustand mit grober Ausrichtung zwischen der zu prüfenden Elektrodenplatte und der Prüfelektrodenplatte erhalten werden kann. In dieser dritten Stufe sind zwei Kamerasysteme 17 für die Grobausrichtung angeordnet, welche die auf der zu prüfenden Elektrodenplatte ausgebildete Ausrichtungsmarkierung beobachten, um dadurch die obenerwähnte Grobausrichtung auszuführen.
6 ist eine erläuternde Ansicht, die eine spezielle Konstruktion einer Prüfelektrodenplatten-Vorrichtung zeigt, die eine in der zweiten Stufe oder Prüfstufe zu verwendende Prüfelektrodenplatte besitzt. Diese Prüfelektrodenplatten-Vorrichtung umfaßt eine obere Einheit 21 und eine untere Einheit 22, wobei die auf der Elektrodenplattenhalterung 18 des Beföderungstisches 15 gehaltene gedruckte Leiterplatte 30 zwischen der oberen Einheit 21 und der unteren Einheit 22 angeordnet ist.
Die obere Einheit 21, die sich über der Oberseite der gedruckten Leiterplatte 30 befindet, ist aus einer Übergangsplatte 23, einer anisotropisch leitenden, elastomeren Folie 24 sowie einer oberen Grundplatte 25 aufgebaut, die in dieser Reihenfolge von unten nach oben übereinanderliegen. Die untere Einheit 22, die sich unter der Unterseite der gedruckten Leiterplatte 30 befindet, ist aus einer Übergangsplatte 26, einer anisotropisch leitenden, elastomeren Folie 27 sowie einer unteren Grundplatte 28 aufgebaut, die in dieser Reihenfolge von oben nach unten übereinanderliegen.
In der Übergangsplatte 23 in der oberen Einheit 21 ist auf die Unterseite eines isolierenden Plattenkörpers 41 eine elastomere Verbindungsschicht 42 einteilig gegossen, wie in 7 gezeigt ist, während auf der Oberseite des Plattenkörpers 41 Verbindungselektroden 43 in einer Anordnung ausgebildet sind, die der Anordnung der Verbindungselektroden 25A auf der oberen Grundplatte 25 entspricht. In der elastomeren Verbindungsschicht 42 sind gegeneinander isolierte leitende Bereiche 44 in einer Anordnung ausgebildet, die der Anordnung der zu prüfenden Elektroden entspricht, welche sich auf der Oberseite der gedruckten Leiterplatte 30 befinden, die die zu prüfende Elektrodenplatte darstellt. Jeder der leitenden Bereiche 44 ist mit irgendeiner der Verbindungselektroden 43 über eine geeignete Verbindungsverdrahtung 45 elektrisch verbunden.
Die Übergangsplatte 26 in der unteren Einheit 22 besitzt in bezug auf die gedruckte Leiterplatte 30 im wesentlichen dieselbe Konstruktion wie die Übergangsplatte 23 in der oberen Einheit 21.
Die leitenden Bereiche 44 in der elastomeren Verbindungsschicht 42, die auf der oberen Übergangsplatte 23 ausgebildet ist, wirken als Prüfelektroden für die zu prüfenden Elektroden auf der Oberseite der gedruckten Leiterplatte 30, wobei diese leitenden Bereiche 44, die in einer solchen elastomeren Schicht ausgebildet sind, verhältnismäßig große Verbindungsbereiche besitzen können, so daß sich der Vorteil ergibt, daß die Verbindungstoleranz in bezug auf die zu prüfenden Elektroden groß wird.
Wie in 5 gezeigt ist, ist die obere Grundplatte 25 in der oberen Einheit 21 im Prüfvorrichtungskörper 10 befestigt, während die untere Grundplatte 28 in der unteren Einheit 22 so angebracht ist, daß sie auf der Oberseite eines am Prüfvorrichtungskörper 10 befestigten Druckerzeugungsmechanismus 29 nach oben und nach unten beweglich ist.
Sämtliche in der Figur gezeigten anisotropisch leitenden elastomeren Folien 24 und 27 besitzen über ihre jeweilige gesamte Oberfläche verteilt Vorsprünge 24A, wobei sich innerhalb eines jeden der Vorsprünge leitende Teilchen befinden, die aus einem Metall oder dergleichen bestehen und sich fein verteilen, wenn die Folie in Richtung in Dicke komprimiert wird, wobei durch die obigen Vorsprünge leitende Pfade in Richtung der Dicke gebildet werden.
In der dritten Stufe der Vorrichtung mit der obenerwähnten Konstruktion wird die Ausrichtmarkierung, die auf der auf der Elektrodenplattenhalterung des Transporttisches 15 gehaltenen gedruckten Leiterplatte 30 ausgebildet ist, mittels der Kamera 17 beobachtet, um zwischen den zu prüfenden Elektroden und den leitenden Bereichen 44, welche die Prüfelektroden auf der Übergangsplatte 23 darstellen, eine Grobausrichtung vorzunehmen, wobei dann, wenn der Transporttisch 15 zur zweiten Stufe transportiert wird, der erste Zustand erreicht worden ist, in dem eine Grobausrichtung zwischen der gedruckten Leiterplatte 30, die die zu prüfende Elektrodenplatte darstellt, und der Übergangsplatte 23, die die Prüfelektrodenplatte darstellt, vorhanden ist.
In diesem ersten Zustand wird die erste Erfassung der elektrischen Verbindung folgendermaßen ausgeführt: Die untere Einheit 22 wird durch den Druckerzeugungsmechanismus 29 nach oben bewegt, um die Leiterplatte 30 zwischen die untere Einheit 22 und die obere Einheit 21 zu pressen, wobei die obere Fläche der gedruckten Leiterplatte 30 gegen die elastomere Verbindungsschicht 42 der Übergangsplatte 23 gepreßt wird. Hierbei werden sämtliche der zu prüfenden Elektroden auf der oberen Fläche der gedruckten Leiterplatte 30, die innerhalb der Verbindungstoleranz liegen, gegen die die Prüfelektroden darstellenden leitenden Bereiche 44 in der elastomeren Verbindungsschicht 42 gepreßt und im Zustand einer elektrischen Verbindung mit den leitenden Bereichen 44 gehalten. In diesem Zustand werden die elektrischen Verbindungszustände sämtlicher Prüfelektrodenpaare in dem Steuercomputer 12 gespeichert.
Anschließend werden die gedruckte Leiterplatte 30 und die Übergangsplatte 23 relativ zueinander gedreht und im zweiten Zustand gehalten. Genauer wird dieser Drehvorgang durch Bewegen der Elektrodenplattenhalterung relativ zum Transporttisch 15 ausgeführt, wobei die Position der Drehachse, die Richtung der Drehung und der Betrag der Drehung (Winkel ϕ) im Drehvorgang in dem Positionssteuercomputer 13 gespeichert werden.
In diesem zweiten Zustand wird außerdem die zweite Erfassung der elektrischen Verbindung ausgeführt, wobei die Ergebnisse der zweiten Erfassung der elektrischen Verbindung auf ähnliche Weise in dem Positionssteuercomputer 13 gespeichert werden.
Im Positionssteuercomputer 13 wird beispielsweise gemäß dem obenbeschriebenen Beispiel die notwendige Berechnung durch eine Vorrichtung zur mathematischen Analyse ausgeführt, um den Zustand. der Anfangspositionsabweichung zu bestimmen, die zwischen der gedruckten Leiterplatte 30 und der Übergangsplatte 23 im ersten Zustand vorhanden ist. Danach wird eine Feinausrichtung vorgenommen, um die Anfangspositionsabweichung zu beseitigen, so daß im Ergebnis der Zustand erhalten wird, in dem sämtliche zu prüfenden Elektroden mit den entsprechenden Prüfelektroden elektrisch verbunden sind. In diesem Zustand wird die gewünschte Prüfung der zu prüfenden Elektrodenplatte ausgeführt.
In dem in der Figur gezeigten Beispiel besitzt die gedruckte Leiterplatte 30 sowohl an ihrer Oberseite als auch an ihrer Unterseite Elektroden; wenn jedoch die Anordnung der Verbindungselektroden in der Übergangsplatte 26 der unteren Einheit 22 vollständig mit der Anordnung der Verbindungselektroden 43 in der Übergangsplatte 23 der oberen Einheit 21 in Richtung von oben nach unten übereinstimmt, kann die Ausrichtung der Elektroden auf beiden Oberflächen der gedruckten Leiterplatte 30 in bezug auf die Übergangsplatten 23 und 26 der oberen Einheit 21 bzw. der unteren Einheit 22 gleichzeitig erzielt werden, indem nur die gedruckte Leiterplatte 30 bewegt wird.
In dem Schritt (2) der Erfassung des Zustandes nach der Drehung gemäß der vorliegenden Erfindung kann sich die Drehachse theoretisch an jeder beliebigen Position befinden.
Wenn jedoch die Position der Drehachse in den Mittelpunkt des Bereichs gesetzt ist, in dem die Prüfelektrodenpaare angeordnet sind, wird es in einigen Fällen notwendig, den Absolutwert des Drehwinkels ϕ sehr groß zu machen, weil bei kleinerem Drehwinkel der Anteil der Prüfelektrodenpaare, deren elektrischer Verbindungszustand sich durch die Drehung verändert, kleiner ist.
Wenn andererseits die Position der Drehachse in einer großen Entfernung von dem Bereich gesetzt ist, in dem die Prüfelektrodenpaare angeordnet sind, nähern sich die Verschiebungen, die vielen Prüfelektrodenpaaren durch die Drehung verliehen werden, im wesentlichen den Verschiebungen im Falle einer parallelen Bewegung an, so daß die Differenz von Verschiebungen, die sich aus unterschiedlichen Positionen der Prüfelektrodenpaare ergeben, gering wird. Wenn daher eine auf der Drehung basierende Analyse ausgeführt wird, wird die Erfassung des Zustandes der Anfangspositionsabweichung mit ausreichend hoher Zuverlässigkeit zunehmend schwieriger.
Der Drehwinkel ϕ im Drehvorgang kann theoretisch jeder beliebige Winkel sein; um jedoch eine vernünftige mathematische Analyse der Ergebnisse zu ermöglichen, um den Zustand der Anfangspositionsabweichung als besondere Verschiebung zu erhalten, ist es günstig, daß z.B. in der obenerwähnten Gleichung (3) der Drehwinkel so definiert ist, daß er die Verbindungstoleranz als Faktor enthält. Falls eine ausreichende mathematische Analyse theoretisch möglich ist, kann der Drehwinkel selbstverständlich ein auf einer anderen Definition basierender Winkel sein.
Vorzugsweise liegt der Drehwinkel beispielsweise im Bereich von 0,01° bis 1,0°.
Um das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen, ist die Information bezüglich der Verdrahtung der zu prüfenden Elektroden auf der Elektrodenplatte, d.h. die Information bezüglich der elektrischen Verbindung und der elektrischen Isolation zwischen den zu prüfenden Elektroden notwendig.
Wenn die durch das erfindungsgemäße Verfahren zu erfassende Anfangspositionsabweichung zu groß ist, besitzt das erhaltene Prüfergebnis keine sehr hohe Zuverlässigkeit. Daher ist im Schritt der Erfassung des Anfangszustandes die Grobausrichtung notwendig, wobei deren Grad beispielsweise innerhalb der doppelten Verbindungstoleranz angesiedelt ist.
Um den Analyseschritt (3) gemäß der vorliegenden Erfindung auszuführen, ist es notwendig, Information hinsichtlich der Positionen zu besitzen, an denen sich sämtliche der zu prüfenden Elektroden einer Elektrodenplatte befinden sollten, d.h. Information bezüglich der Koordinaten der Positionen sämtlicher der zu prüfenden Elektroden.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Prüfen einer Elektrodenplatte erfordert wie oben angegeben die Ausführung des Schrittes (1) der Erfassung des Anfangszustandes, des Schrittes (2) der Erfassung des Zustandes nach der Drehung und den Analyseschritt (3), wobei die Grobausrichtung im Schritt der Erfassung des Anfangszustandes wie oben erwähnt ein für sämtliche Prüfungen wesentlicher Vorgang ist. Die Berechnung im Analyseschritt kann bei Verwendung eines Computers tatsächlich während einer sehr kurzen Zeitspanne ausgeführt werden.
Außerdem können die Erfassung des elektrischen Verbindungszustandes und der Drehvorgang in kurzer Zeit ausgeführt werden. Daher kann erfindungsgemäß der Zustand der Anfangspositionsabweichung insgesamt in sehr kurzer Zeit geprüft werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann der erfaßte Zustand der Anfangspositionsabweichung als spezielle Verschiebung zwischen der zu prüfenden Elektrodenplatte und der Prüfelektrodenplatte bestimmt werden. Daher ist es auf der Grundlage dieses Ergebnisses möglich, sofort die Feinausrichtung der beiden Elektrodenplatten auszuführen und die angestrebte Ausrichtung sicher zu erhalten.
Ferner werden erfindungsgemäß Ausrichtmarkierungen und andere indirekte Ausrichtungsmittel nicht verwendet, so daß nicht die Gefahr von Fehlern besteht, die durch derartige Ausrichtmittel selbst unvermeidlich ins Spiel kommen. Darüber hinaus wird der Zustand der Anfangspositionsabweichung auf der Grundlage der Verschiebung zwischen den zu prüfenden Elektroden einer auszurichtenden Elektrodenplatte und den Prüfelektroden einer Prüfelektrodenplatte bestimmt. Daher wird eine sehr hohe Zuverlässigkeit erhalten.
Die Erfassung der Anfangspositionsabweichung gemäß der vorliegenden Erfindung kann vor der Prüfung des elektrischen Verbindungszustandes ausgeführt werden, wobei jede Prüfung jeder Elektrodenplatte wiederholt ausgeführt wird. Ferner ist selbst in diesem Fall der Betrag, um den sich die für jede Elektrodenplatte erforderliche Prüfzeit verlängert, sehr gering.
Beispiel 1
Dieses Beispiel bezieht sich auf eine Simulation, mit der die Wirkung der vorliegenden Erfindung bestätigt wird.
In dieser Simulation wurde, wie in 8 gezeigt ist, eine zu prüfende Elektrodenplatte PB in Form eines Quadrats mit einer Seitenlänge von 9 mm verwendet, wobei längs jeder Seite insgesamt 170 zu prüfende kreisförmige Elektroden D vorgesehen sind, die jeweils einen Durchmesser von 50 μm besitzen und in einer Schrittweite p von 0,3 mm doppelreihig angeordnet sind, ferner wurde eine Prüfelektrodenplatte verwendet, deren Elektrodenanordnung derjenigen der zu prüfenden Elektroden D der Elektrodenplatte PB entspricht. Im Analyseschritt wurde eine Verarbeitung gemäß den obenerwähnten Gleichungen (1) bis (9) ausgeführt. In diesem Fall betrug die Verbindungstoleranz [T in der obigen Gleichung (3)] 50 μm.
Die folgende Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse, die erhalten wurden durch beabsichtigtes Drehen der Elektrodenplatte um –0,2° (dθ = –0,2°) aus dem Zustand, in dem die zu prüfende Elektrodenplatte vollständig mit der festgehaltenen Prüfelektrodenplatte übereinstimmte, durch geringes Verschieben der zu prüfenden Elektrodenplatte um einen veränderlichen Betrag dx und um einen veränderlichen Betrag dy, um den Zustand zu verwirklichen, in dem eine Anfangspositionsabweichung vorhanden ist, sowie durch Berechnen der Verschiebung (ΔD) eines jeden der 170 Prüfelektrodenpaare, um die Verschiebung des Prüfelektrodenpaars mit der maximalen Verschiebung zu bestimmen.
In diesem Fall ist die Verschiebung (ΔD) eine Strecke längs einer geraden Linie zwischen der Prüfelektrode und der zu prüfenden Elektrode des Prüfelektrodenpaars. Für dx und dy wurden jeweils insgesamt 11 Werte von –100 μm bis +100 μm im Abstand von jeweils 20 μm gewählt.
Die danach gezeigte Tabelle 2 zeigt die Ergebnisse der Feinausrichtungen, die für jeden der in Tabelle 1 gezeigten Zustände ausgeführt wurden. Die Zahlen haben die Bedeutung von Maximalwerten der Verschiebungen der zu prüfenden Elektroden, die auf die gleiche Weise wie diejenigen von Tabelle 1 bestimmt wurden. Wenn die Drehachse durch den Mittelpunkt der Elektrodenplatte PB verlief, betrug der Drehwinkel ϕ 0,589°.
In Tabelle 2 bedeuten daher die Zahlen von dx und dy nicht in jedem Fall die tatsächliche Position der Elektrodenplatte. Sie zeigen die Position der Elektrodenplatte PB vor der Feinausrichtung und stellen eine Art Index dar, der mit Tabelle 1 zu vergleichen ist. Tabelle 1
Tabelle 2
In den Tabellen 1 und 2 hat der Bereich, in dem die durch eine dicke durchgezogene Linie umrahmten Werte 50 μm oder weniger betragen, die Bedeutung, daß der Grad der Positionsabweichung sämtlicher Prüfelektrodenpaare innerhalb der Verbindungstoleranz liegt und daß der elektrische Verbindungszustand gewährleistet ist.
In Tabelle 2 bezeichnet "X" den Bereich, in dem die obenerwähnte mathematische Analyse nicht möglich ist.
Aus Tabelle 1 geht hervor, daß der Bereich, in dem die Abweichung innerhalb der Verbindungstoleranz von 50 μm oder weniger liegt, der Bereich ist, bei dem dx von –20 μm bis +20 μm reicht und dy von –20 μm bis +20 μm reicht; selbst in diesem Bereich liegt die Abweichung in einigen Fällen außerhalb der Verbindungstoleranz.
Andererseits ist aus Tabelle 2 verständlich, daß der Bereich, in dem es möglich ist, daß die Abweichung innerhalb der Verbindungstoleranz liegt, der Bereich ist, in dem dx von –60 μm bis +60 μm reicht und dy von –60 μm bis +60 μm reicht, außerdem ist aus Tabelle 2 verständlich, daß in dem Bereich, in dem dx von –40 μm bis +40 μm reicht und dy von –40 μm bis +20 μm reicht, der Grad der Positionsabweichung sicher innerhalb der Verbindungstoleranz liegt.
Beispielsweise ist aus Tabelle 1 ersichtlich, daß bei dx = 40 μm und dy = –40 μm unter den 170 Prüfelektrodenpaaren der Grad der Positionsabweichung des Prüfelektrodenpaars, dessen Positionsabweichungsgrad maximal ist, 81 μm beträgt.
Als daher in dem Zustand, in dem die in Tabelle 1 gezeigte Anfangspositionsabweichung vorlag, auf der Grundlage des mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erfaßten Zustandes der Positionsabweichung eine Feinausrichtung vorgenommen wurde, betrug der maximale Wert der Positionsabweichung 24 μm, wie in Tabelle 2 gezeigt ist, und lag somit innerhalb der Verbindungstoleranz. Daraus ist ersichtlich, daß die angestrebte Prüfung möglich ist.
Die folgenden Tabellen 3 und 4 zeigen Ergebnisse einer Simulation, die auf die gleiche Weise wie in den Tabellen 1 und 2 ausgeführt worden ist, mit der Ausnahme, daß dθ um +0,2° geändert wurde, die Position der Drehachse in die Ecke der Elektrodenplatte verlegt wurde und der Drehwinkel ϕ auf 0,394° geändert wurde.
Aus den Tabellen 3 und 4 ist auch verständlich, daß ähnlich wie in den Tabellen 1 und 2 der gewünschte Ausrichtungszustand sicher und mit hoher Genauigkeit erhalten werden kann, wenn auf der Grundlage der Ergebnisse der Erfassung der Anfangspositionsabweichung gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung die Feinausrichtung ausgeführt wird. Tabelle 3
Tabelle 4
Beispiel 2
In diesem Beispiel wurde eine zu prüfende Elektrodenplatte mit der gleichen Konstruktion wie im Beispiel 1 verwendet, ferner wurde unter den Bedingungen einer Verbindungstoleranz von 40 μm die folgende Operation ausgeführt:
Die zu prüfende Elektrodenplatte wurde um geringe Strecken in bezug auf die Prüfelektrodenplatte bewegt, um die Prüfung des elektrischen Verbindungszustandes zu wiederholen, wobei die Position der zu prüfenden Elektrodenplatte, bei der die stabilste Prüfung ausgeführt wurde, bestimmt wurde und wobei entschieden wurde, daß diese Position die angestrebte Position ist.
Anschließend wurde die zu prüfende Elektrodenplatte um dx, dy und dθ bewegt, wie in Tabelle 5 gezeigt ist. Der hierbei erhaltene Zustand war ein Zustand, der als erster Zustand angesehen werden konnte, bei dem eine Grobausrichtung durchgeführt worden ist, wobei in diesem Zustand die erste Erfassung der elektrischen Verbindung ausgeführt wurde.
Die Verschiebung eines jeden Prüfelektrodenpaars im ersten Zustand wurde berechnet, um die Verschiebung des Prüfelektrodenpaars mit maximaler Verschiebung zu bestimmen. Dies ist in Tabelle 5 die "Verschiebung vor Ausrichtung".
Anschließend wurde die zu prüfende Elektrodenplatte aus dem ersten Zustand um einen Winkel ϕ gedreht. Der Drehwinkel ϕ betrug hier 0,392°, wobei die Position der Drehachse durch den Mittelpunkt einer Seite des Quadrats verlief. In diesem Zustand wurde die zweite Erfassung der elektrischen Verbindung ausgeführt.
Auf der Grundlage der so erhaltenen Ergebnisse der ersten Erfassung und der zweiten Erfassung der elektrischen Verbindung, der Anordnung der zu prüfenden Elektroden der verwendeten Elektrodenplatte, insbesondere der Information über eine schlechte Verbindung, die von der Prüfvorrichtung erhalten wird, sowie der Designdaten der zu prüfenden Elektrodenplatte wurde der Grad der Positionsabweichung der Elektrodenplatte anhand der Gleichungen (1) bis (9) berechnet, um die Anfangspositionsabweichung zu bestimmen.
Auf der Grundlage der somit erfaßten Anfangspositionsabweichung wurde eine Feinausrichtung ausgeführt, woraufhin die Verschiebung eines jeden Prüfelektrodenpaars berechnet wurde, um den maximalen Wert als "Verschiebung nach Ausrichtung" zu bestimmen.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 gezeigt. Tabelle 5
Aus Tabelle 5 ist verständlich, daß der Zustand nach der Feinausrichtung von der Art war, daß die Verschiebung innerhalb der Verbindungstoleranz von 40 μm lag und daß ein guter Leitungszustand in sämtlichen Prüfelektrodenpaaren erzielt wurde.
In der vorliegenden Erfindung ist die Prüfvorrichtung nicht kritisch und kann jede Prüfvorrichtung sein, in der eine zu prüfende Elektrodenplatte und die Prüfelektrodenplatte relativ zueinander gedreht werden können.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Prüfen einer Elektrodenplatte kann die Anfangspositionsabweichung zwischen der zu prüfenden Elektrodenplatte und der Prüfelektrodenplatte nach Ausführung einer Grobausrichtung durch einen sehr einfachen Vorgang auf der Grundlage der Verschiebung zwischen den zu prüfenden Elektroden der Elektrodenplatte, die den direkten Gegenstand bildet, und der Prüfelektroden der Prüfelektrodenplatte mit hoher Zuverlässigkeit erfaßt werden, außerdem ist die hierfür erforderliche Zeit sehr kurz. Die Anfangspositionsabweichung wird als spezielle Verschiebung zwischen der zu prüfenden Elektrodenplatte und der Prüfelektrodenplatte erhalten, wobei auf der Grundlage dieser speziellen Verschiebung eine Feinausrichtung sofort ausgeführt werden kann, um die angestrebte Ausrichtung zu erreichen. Danach kann die gewünschte Prüfung der zu prüfenden Elektrodenplatte mit hoher Effizienz ausgeführt werden.
Außerdem kann dann, wenn nach der Ausführung des Schrittes der Erfassung des Anfangszustandes der Schritt der Erfassung des Zustandes nach der Drehung mehrmals ausgeführt wird, die Anfangspositionsabweichung mit höherer Zuverlässigkeit erfaßt werden.

Claims

Verfahren zum Prüfen einer Elektrodenplatte (PB) mit mehreren zu prüfenden Elektroden (P), das die Ausführung einer Operation der Positionsabweichungserfassung umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Operation der Positionsabweichungserfassung die folgenden Schritte umfaßt: (1) einen Schritt der Erfassung des Anfangszustandes, in dem die elektrischen Verbindungszustände der Prüfelektrodenpaare, die jeweils aus einer zu prüfenden Elektrode (P) der zu prüfenden Elektrodenplatte (PB) und einer Prüfelektrode (D) einer Prüfelektrodenplatte (DB) mit entsprechenden Prüfelektroden (D) bestehen, in einem Zustand erfaßt werden, in dem eine Grobausrichtung zwischen den beiden Platten (PB, DB), die übereinanderliegend angeordnet sind, ausgeführt worden ist; (2) einen Schritt der Erfassung des Zustandes nach der Drehung, in dem der elektrische Verbindungszustand zwischen der zu prüfenden Elektrode (P) und der Prüfelektrode (D) in jedem der Prüfelektrodenpaare erfaßt wird, nachdem die zu prüfende Elektrodenplatte (PB) und die Prüfelektrodenplatte (DB), die sich im Zustand der Grobausrichtung befunden haben, um eine sowohl zu der zu prüfenden Elektrodenplatte (PB) als auch zu der Prüfelektrodenplatte (DB) senkrechte Achse (O) relativ zueinander um einen vorgegebenen Winkel (ϕ) gedreht worden sind; und (3) einen Schritt der Bestimmung der Positionsabweichung (ΔDP) zwischen der zu prüfenden Elektrodenplatte (PB) und der Prüfelektrodenplatte (DB) im Zustand der Grobausrichtung mittels einer Vorrichtung zur mathematischen Analyse (12, 13), wobei die Bestimmung auf der Grundlage folgender Informationen ausgeführt wird: (i) der Informationen bezüglich der Positionen, die entweder von der zu prüfenden Elektrode (P) oder von der Prüfelektrode (D) derjenigen Prüfelektrodenpaare eingenommen werden, deren elektrische Verbindungszustände wenigstens durch den Drehvorgang im Schritt (2) verändert worden sind, wobei die Positionen in Koordinaten (X, Y) gegeben sind, die auf die obenerwähnte Drehachse als Ursprung (O) bezogen sind; (ii) der Informationen bezüglich der elektrischen Verbindungszustände eines jeden der Prüfelektrodenpaare, die im Schritt (1) der Erfassung des Anfangszustandes und im Schritt (2) der Erfassung des Zustandes nach der Drehung erfaßt worden sind; und (iii) der Informationen bezüglich der Richtung und des Winkels (ϕ) der Drehung im Drehvorgang des Schrittes (2) der Erfassung des Zustandes nach der Drehung.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt (2) der Erfassung des Zustandes nach der Drehung mehrmals mit verändertem Drehwinkel (ϕ) und veränderter Position der Drehachse ausgeführt wird; und der Schritt (3) der Bestimmung der Positionsabweichung (ΔDP) zwischen der zu prüfenden Elektrodenplatte (PB) und der Prüfelektrodenplatte (DB), mittels einer Vorrichtung zur mathematischen Analyse (12, 13) im Zustand der Grobausrichtung auf der Grundlage der Ergebnisse und der Bedingungen ausgeführt wird, die im Schritt (1) der Erfassung des Anfangszustandes und in den mehreren Schritten (2) der Erfassung des Zustandes nach der Drehung erfaßt bzw. verwendet worden sind.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungstoleranz eines jeden der Prüfelektrodenpaare 50 μm oder weniger trägt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehwinkel. im Drehvorgang im Bereich von 0,01° bis 1,0° liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Grobausrichtung im Schritt (1) der Erfassung des Anfangszustandes so ausgeführt wird, daß der Verschiebungsbetrag innerhalb der zweifachen Verbindungstoleranz des jeweiligen Prüfelektrodenpaars liegt.