JP2002156342A - 回路基板を試験する方法およびこの方法を実施する装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 接触点密度が高い回路基板を簡単かつ確実に
試験できる方法および装置を得ることである。 【構成】 本発明は、導体路を有し、その導体路の端点
が回路基板の試験点を形成しているような回路基板を試
験する方法において、各場合に走査領域内に完全に配置
されている、回路基板試験点の群と、かつ適切であれ
ば、所定の半径を持つ走査領域内の関連させられている
導体路とを光学的に試験するステップと、残りの回路基
板試験点および残りの導体路を電気的に試験するステッ
プと、を備えている回路基板を試験する方法に関するも
のである。近接している回路基板試験点は電気的に走査
できず、さもなければかなり努力した場合にのみ電気的
に走査できる。本発明によれば、そのような導体路は光
学的に走査される。これにより、近接している回路基板
試験点を接続している導体路を簡単なやり方で確実に測
定できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、回路基板の試験、とくにケース
に納められていない回路基板の試験のための方法および
装置に関する。

【０００２】回路基板は多数のネットワークを有してお
り、そのネットワークの密度は電子部品の超小形化の絶
えざる進展にともなって高くなってきている。そのため
に、以下に回路基板試験点と記す回路基板接触点、の密
度がそれに対応して高くなる。

【０００３】

【従来の技術】回路基板の電気的試験のための既知の装
置は、基本的に２つの群に分けることができる。第１の
群は、並列テスタにより表されている。並列テスタは、
走査すべき全ての回路基板試験点に、同時に接触するた
めに使用されるアダプタを有している。第２の群は、順
次テスタを備えている。これは、とくにフィンガテス
タ、すなわち２つまたはそれ以上のフィンガで個々の回
路基板試験点を順次走査する装置、を含む。

【０００４】並列テスタおよび並列テスタ用のアダプタ
は、たとえば、DE3814620A，DE3818686A，DE4237591A，
DE4406538A1，DE3838413A1，DE4323276A，EP215146B1お
よびEP144682B1から知られている。そのようなアダプタ
は、穴が開けられている、いくつかのリーダー・ボード
を一般に有している。開けられている穴に試験針が通さ
れる。しかし、所望により試験針は相互にあまり近く配
置しないこともできる。したがって、３００μｍより狭
い間隔で隔てられている回路基板試験点に接触するため
に、そのようなアダプタを使用することは一般に可能で
はない。

【０００５】フィンガ試験は、たとえばDE4109684A1お
よびEP0468153A1から知られている。フィンガ試験は、
試験すべき回路基板の種類の変更に応じて物理的に変更
する必要がないので、融通性が極めて高い。フィンガテ
スタは、それの試験フィンガで個々の回路基板試験点を
走査する。接触フィンガは、たとえば５μｍの確度で配
置できる。もっとも、１００μｍないし３００μｍより
狭い間隔の２つの近接している回路基板試験点に同時に
接触できないように、設計に応じて、２つの接触フィン
ガを相互に希望するだけ接近して置くことは可能ではな
い。

【０００６】回路基板試験点がプラズマにより電気的に
接触させられるような、回路基板の試験のための、試験
装置の別の例が知られている。プラズマは、たとえばレ
ーザビームにより発生される。機械的な接触なしに電気
的に接触する別の可能性は、電子ビームの使用にある。
この非接触試験装置では、相互に非常に接近している試
験点に接触することは困難である。相互に接近している
２つのプラズマ領域が発生されるとすると、中間領域が
対応して加熱およびイオン化されて、２つのプラズマ領
域が合体するかなりの危険が存在する。これは短絡を表
し、それにより有意義な測定が不可能にされる。

【０００７】上で述べた回路基板試験のための全ての電
気的試験法では、相互に近接している、たとえば１００
μｍないし３００μｍの間隔である回路基板試験点を試
験することは困難であるか、少なくとも非常に面倒であ
る。

【０００８】光学的試験法および試験装置を用いる回路
基板の試験が知られている（たとえば、WO92/09880，WO
93/15474）。そのような装置は、試験すべき回路基板を
走査するために、たとえばカメラなどの光学的走査器を
有する。そのようにして得られた回路基板の画像は、デ
ジタル化、すなわち画像データファイルの発生が行わ
れ、それのデータ内容は画像に対応する。

【０００９】一般に画像データファイルは座標のリスト
を有し、各座標には灰色調値が割当てられている。この
画像データファイルは、個々の導体路、接触パッド等を
認識し、それらを、試験すべき回路基板の全ての光学的
特徴を含んでいる特徴ファイルに保存する認識プログラ
ムにより自動的に読出される。

【００１０】この特徴ファイルは、基準特徴ファイルと
比較される。この比較で違いが認められなかったなら
ば、試験された回路基板には欠陥はない。しかし、違い
が検出されたならば、それは試験すべき回路基板にたと
えばネットワーク中の短絡または開放などの欠陥がある
ことを示す。

【００１１】そうすると、それらの欠陥を試験装置のオ
ペレータにより手動で調べなければならない。回路基板
の試験に関し基本的にかなりの経験を持つべきであるオ
ペレータは、裸眼で回路基板を調べ、光学的な違いが実
際の欠陥を表すか否か、または光学的な違いがスポット
等などの何かその他の原因によるものかを判定する。

【００１２】それらの光学的試験装置によって、別々の
層が組合わされて回路基板を構成する前に、回路基板の
１つの層を非常に迅速に試験できる。そのような試験装
置は、装置自体を物理的に変更することなく種々の回路
基板を試験するために使用できる。完成した回路基板に
ついては、光学的試験装置を用いて外側の層が試験され
る。

【００１３】しかし、欠陥のある回路基板が見付かった
ならば、手動検査を一般に必要とすることが欠点であ
る。これは、本質的に非常に迅速な試験過程における大
きな遅れを意味する。更に、この光学的試験法は非常に
労働集約的であって、手動検査は回路基板試験に極めて
熟達しているオペレータによってのみ行える。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、接触
点密度が高い回路基板を簡単かつ確実に試験できる方法
および装置を得ることである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】この目的は、特許請求の
範囲、請求項１記載の要件を有する方法と、特許請求の
範囲、請求項６記載の要件を有する装置とにより達成さ
れる。そして有利な発展例が、複数の従属項に記載され
ている。

【００１６】導体路を有し、その導体路の端点が回路基
板の試験点を形成しているような回路基板を試験する本
発明の方法の下において、非常に近接している回路基板
試験点の群をおのおの含んでいる走査領域を決定するス
テップと、回路基板試験点の群における短絡および開放
を光学的に試験し、かつ適切であれば、各場合に回路基
板試験点の群と導体路とが完全に配置されている走査領
域内の関連させられている導体路における短絡および開
放を光学的に試験するステップと、残りの回路基板試験
点および残りの導体路における短絡および開放を電気的
に試験するステップと、が採用される。

【００１７】上で説明したように、非常に近接している
回路基板試験点の電気的試験は、しばしば困難である。
その理由は、試験および検査のために、それらの回路基
板試験点に、同時に正確に接触しなければならないから
である。３００μｍより狭い、または１００μｍより狭
い非常に小さいピッチでは、いくつかの電気的試験法で
はそのような回路基板試験点に確実に接触することは可
能ではない。

【００１８】回路基板試験点が配置されており、かつ電
気的手段により非常な困難によってのみ走査できるよう
な領域は、本発明にしたがって光学的に測定される。そ
れらの領域を以後走査領域と記すことにする。ここで
は、相互に並んで近接して配置されている隣接する回路
基板試験点を結合する導体路が、試験すべき回路基板の
表面上に形成されているから有利である。それらの導体
路は、光学的手段により容易に検出される。非常に近接
して配置されているそれらの回路基板試験点は、非常に
確実、かつ完全に自動的に光学的に試験できる。その理
由は、光学的に試験すべき領域が、容易かつ確実に自動
解析できる試験すべき回路基板の小さい部分をおのおの
表すからである。

【００１９】したがって、本発明の方法により試験すべ
き回路基板の全ての回路基板試験点を、簡単なやり方で
確実に試験できる電気的試験は、並列テスタ、フィンガ
テスタ、またはプラズマテスタ、レーザテスタあるいは
電子ビームテスタを用いて行うことができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に示されている実
施例に基づき、本発明を詳細に説明する。

【００２１】並列テスタ２は、ボデー４を有し、そのボ
デーの表面上に試験すべき回路基板を保持する保持区域
５が形成されている。この保持区域には、接触要素とし
て試験針を有するアダプタが設けられている。接触要素
は、試験すべき回路基板のいくつかの回路基板試験点に
同時に接触できる。ボデー４の上に押え板６が装着され
ている。押え板６は、押え機構により垂直に（二重矢印
７）調整できる。押え機構は、押え円筒８により概略的
に表されている。保持区域５に向き合う、押え板６の底
には、接触要素として機能する試験針を有する別のアダ
プタが設けられている。試験すべき回路基板の両側が２
つのアダプタにより電気的に接触させられるように、押
え板６はボデー４の１番上まで下げることができる。ボ
デー４と押え板６の間に、試験すべき回路基板を送り方
向１０に運ぶ２つのコンベヤベルトが設けられている。
そのコンベヤは、本質的に既知の分離部（図示せず）か
ら、並列テスタ２と、光学的測定装置３と、試験すべき
回路基板、を集めるための本質的に既知の収集部（図示
せず）まで送り方向１０に進む。

【００２２】光学的測定装置３は、試験すべき回路基板
を保持するつかみ要素１２が取り付けられているフレー
ム１１を有する。フレーム１１内に保持されている回路
基板を、フレーム１１により保持されている区域へレン
ズが向けられている上側カメラ１４により完全に走査で
きるように、フレーム１１の上にはカメラ１４が保持支
柱１３により固定されている。フレーム１１内に保持さ
れている回路基板を、フレーム１１が被さっている区域
へ向かって、上にレンズが向けられている下側カメラ１
６により完全に走査できるように、フレーム１１の下に
はカメラ１６が保持支柱１５により固定されている。

【００２３】並列テスタ２と、コンベヤと一緒に光学的
測定部３とを作動させる制御器１７に、並列テスタ２お
よび光学的測定部３が結合されている。

【００２４】以下に、図１に示されている装置により回
路基板を試験する方法について詳細に説明する。

【００２５】試験すべき回路基板は、コンベヤにより並
列テスタ２の保持区域５内にまず運ばれる。この回路基
板を試験するために、試験すべき回路基板の両側に２つ
のアダプタにより電気的接触が行われるように、押え板
６が下げられる。その後で、その回路基板は短絡および
開放について、本質的に既知のやり方で試験される。試
験の後で、押え板６は持ち揚げられ、回路基板は放され
る。

【００２６】回路基板は光学的測定部へ運ばれ、つかみ
要素１２によりフレーム１１内に固定される。試験すべ
き回路基板の上側は上側カメラ１４により走査され、下
側は下側カメラ１６により走査される。このようにして
得られたデジタル画像は解析され、回路基板の走査領域
のみが評価される。走査領域内には相互に近接している
少なくとも２つの回路基板試験点があり、それらの回路
基板試験点が導体路により他の回路基板試験点に接続さ
れ、その後でそれらの他の回路基板試験点は関連する走
査領域内に配置される。それらの走査領域は前もって１
回決定され、デジタル画像の解析のために固定される。
一般に、それらは試験すべき回路基板の完全な表面の小
さい部分のみを構成している。この部分は、たとえば３
％ないし１０％の範囲内とすることができる。

【００２７】それらの回路基板試験点および関連する導
体路は、開放および短絡について調べられる。

【００２８】図４は、いくつかの回路基板試験点２０を
有する試験すべき回路基板１９の領域を平面図で概略的
に示す。回路基板試験点の第１の群２０ａ，２０ｂおよ
び２０ｃは相互に近接しており、回路基板試験点２０ａ
および２０ｂは導体路２１に電気的に接続されている。
この導体路２１は、２つの近接している回路基板試験点
２０ａ，２０ｂを接続しているので、それは回路基板の
表面上に形成されており、したがって光学的手段により
容易に検出できる。回路基板試験点２０ｂの次には、ど
の導体路にも接続されていない回路基板試験点２０ｃが
ある。そのような個々の回路基板試験点においては、電
気部品の接続は回路基板への物理的取り付けのためにの
み半田付けされる。しかし、それらの個々の回路基板試
験点は、他の回路基板試験点または導体路へ電気的に接
続されないようにも、しなければならない。

【００２９】回路基板試験点の第１の群２０ａ，２０ｂ
および２０ｃは、所定の半径ｒを持つ走査領域２２内に
ある。走査領域２２の半径ｒは、たとえば１００ないし
２００μｍである。もっとも、その半径ｒを５０μｍに
すると便利なこともある。

【００３０】図４では、走査領域２２の上に配置されて
いる他の回路基板試験点２０は、導体路２１を介して他
の回路基板試験点２０に接続されている。それらの導体
路２１は、一般に回路基板の表面上には形成されていな
いが、回路基板における２つの層の間にある中間層内に
形成されている。それらは、図４に破線で示されてい
る。それらの導体路２１の長さは走査領域２２の直径２
ｒより長いので、回路基板試験点２０と導体路２１とを
有する各構造は、他の回路基板試験点および他の導体路
のそれぞれに対して電気的に容易に試験できる。

【００３１】この回路基板は、別の走査領域２２内にあ
る第２の個々の回路基板試験点群２０ｄ，２０ｅを有す
る。それら２つの回路基板試験点群２０ｄ，２０ｅは相
互に非常に近接しているので、かなり努力しないとそれ
らの試験点に電気的手段により同時かつ確実に接触する
ことはできない。したがって、２つの回路基板試験点群
２０ｄ，２０ｅの間に短絡が存在するかどうかを判定す
るために、走査領域２２は光学的に調べられる。

【００３２】この回路基板は、相互に近接している第３
の回路基板試験点群２０ｆも有する。それら４つの回路
基板試験点は、相互に対となって導体路２１により電気
的に接続されている。導体路２１と回路基板試験点２０
ｆとで構成されているそれらのユニットは１つの走査領
域２２内にあるので、それらのユニットはかなり努力し
ないと電気的手段により同時かつ確実に接触することは
できない。その理由から、それらは短絡および開放が光
学的評価により試験される。

【００３３】したがって、本発明の方法により、各場合
に、所定の半径ｒの走査領域内に完全に入っている回路
基板試験点および何らかの導体路を有する全ての構造対
は、光学的に記録された画像の評価により、短絡および
開放について試験される。それらの構造は他の構造に対
する短絡について電気的に試験され、残りの全ての構造
は短絡および開放について電気的に試験される。

【００３４】図２は、本発明に係る試験装置の第２の実
施例を示す。この実施例も、やはり並列テスタ２および
光学的測定部３を有する。並列テスタ２とコンベヤとの
構造は第１の実施例のそれと同じであるので、対応する
同一の部品には同じ参照番号が付せられている。

【００３５】光学的測定部３はボデー２４を有し、その
ボデーの１番上には試験すべき回路基板を保持する保持
区域２３が形成されている。保持区域２３の上には、送
り方向１０に沿ってボデー２４の上を移動できる交差棒
２７が延長している。移動方向１０に対して直角に、交
差棒２７の上を移動できるカメラ２５が装着されてい
る。交差棒２７はボデー２４の上を移動でき、かつカメ
ラ２５が交差棒２７の上を移動できるので、カメラ２５
を保持区域２３における何れかの所望部分の上に配置で
きる。カメラ２５のレンズは、保持区域２３へ向かって
下に向けられている。

【００３６】図２に示されている装置は図１に示されて
いる装置と同様に動作し、各場合の光学的試験のため
に、導体路を介して電気的に接続されている近くの回路
基板試験点を見出す回路基板の区域上に、カメラ２５が
配置される。カメラ２５は試験すべき回路基板の非常に
近くに装着されているので、それらの区域は非常に正確
にカバーでき、かつ対応する精度で分析できる。図２に
示されている装置により、試験すべき回路基板における
一方の側の光学的走査のみを行うことができる。これ
は、しばしば便利である。その理由は、多くの回路基板
は一方の側に非常に高い密度で回路基板試験点を有し、
他方の側に間隔を広く取られた比較的少数の回路基板試
験点を有するからである。そのような回路基板の場合に
は、回路基板試験点が高密度に設けられている側のみ光
学的試験を要する。

【００３７】図３は、フィンガテスタの態様で本発明に
係る試験装置１の別の実施例を示す。この試験装置１は
ボデー２４を有し、それの上に試験すべき回路基板を保
持する保持区域２５が形成されている。ボデー２４の１
番上の各長辺は、レール２６により区切られている。レ
ール２６には、レール２６に沿って（二重矢印２８の向
きに）動くことができる２本の交差棒２７が装着されて
いる。交差棒２７の上には、交差棒に沿って動くことが
できる接触フィンガ２９が配置されている。接触フィン
ガ２９の自由端部には、試験すべき回路基板の回路基板
試験点に接触するために使用できる接触先端部３１が設
けられている。交差棒２７および接触フィンガ２９は上
記のように移動できるので、回路基板試験点に接触する
ために保持区域２５上における何れかの所望点に接触先
端部３１を置くことができる。各交差棒２７には、カメ
ラ３２も装着されている。カメラ３２を保持区域２５に
おける何れかの所望部分上に置くことができるように、
カメラ３２は交差棒２７に沿って（二重矢印３０の向き
に）動くことができる。各カメラ３２のレンズは、保持
区域２５へ向かって下に向けられている。

【００３８】図３に示されている試験装置の動作の態様
を、以下に詳しく説明する。

【００３９】試験すべき回路基板の走査領域が、カメラ
３２により光学的に走査される。カメラ３２により発生
されたデジタル画像が解析されて、近くの回路基板試験
点間の導体路における、開放または短絡の存否を指示す
る。大きな距離を置いて相互に電気的に接続されている
回路基板試験点は接触フィンガ２９により走査され、電
気的に試験される。

【００４０】カメラ３２による光学的測定と、接触フィ
ンガ２９による電気的測定とは、希望する任意の順序で
行うことができる。この試験装置１による試験において
は、上記諸利点は光学的測定法と電気的試験法との組合
わせにより得られる。

【００４１】以上、いくつかの実施例について本発明を
詳細に説明した。しかし、本発明は個々の実施例におけ
る特定の態様に限定されるものではない。本発明の範囲
内で、たとえば、回路基板の両側を接触フィンガおよび
カメラにより走査できるようにして、図３に示されてい
る装置を設計することが可能である。接触フィンガおよ
びカメラが枢着されているいくつかの交差棒が設けられ
るならば、それらの交差棒を静止させることもできる。
本発明の範囲内で、たとえば、電気的測定の前に光学的
測定を行うことも可能である。これは、たとえば図１お
よび図２に示されている実施例に、回路基板を逆向きに
運ぶコンベヤを設けることもできる。本発明の要旨は、
非常に近接している回路基板試験点が光学的に走査さ
れ、かつ相互に電気的に結合されている別の回路基板試
験点対が電気的測定法により試験されるようにして、電
気的測定および光学的測定が組合わされることに存す
る。そのような電気的測定法は、機械的接触（並列テス
タ、フィンガテスタ）または非接触測定（プラズマ法、
レーザビーム法または電子ビーム法）を含むことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法を、第１の実施例により実施する
装置の斜視図である。

【図２】本発明の方法を、第２の実施例により実施する
装置の斜視図である。

【図３】本発明の方法を、第３の実施例により実施する
装置の斜視図である。

【図４】試験すべき回路基板の領域の平面図である。

【符号の説明】

１ 試験装置 ２ 並列テスタ ３ 光学的測定部 ４，２４ ボデー ５，２３ 保持区域 ６ 押え板 ８ 押え円筒 １１ フレーム １２ つかみ要素 １３，１５ 保持支柱 １４，１６，２５，３２ カメラ １７ 制御器 １９ 回路基板 ２０ 試験点 ２１ 導体路 ２２ 走査領域 ２６ レール ２７ 交差棒 ２９ 接触フィンガ ３１ 接触先端部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ギュンター、ルッツ ドイツ連邦共和国クロイツベルトハイム、 ワーセンウィーゼ、８ Ｆターム(参考） 2G011 AA01 AC09 AE01 2G014 AA02 AA03 AA13 AB59 AC10 AC11 2G051 AA65 AB02 AC02 CA04 CA07 DA06 2G132 AA20 AD15 AF01 AF14 AL00

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】導体路を有し、その導体路の端点が回路基
   板の試験点を形成しているような回路基板を試験する方
   法において、 回路基板試験点の群における短絡および開放を光学的に
   試験し、かつ適切であれば、各場合に回路基板試験点の
   １つの群が相互に近接して配置されており、かつ導体路
   が配置されている走査領域内の関連させられている導体
   路における短絡および開放を光学的に試験するステップ
   と、 残りの回路基板試験点および残りの導体路における短絡
   および開放を電気的に試験するステップと、 をそなえた回路基板を試験する方法。
2. 【請求項２】請求項１記載の方法であって、 回路基板試験点の群および導体路の群は、各場合に走査
   領域内に完全に配置されていることを特徴とする方法。
3. 【請求項３】請求項１または２記載の方法であって、 近接して配置されている回路基板試験点の間の距離は、
   ３００μｍより短いことを特徴とする方法。
4. 【請求項４】請求項１ないし３の何れかに記載の方法で
   あって、 走査領域の半径（ｒ）が、１５０ないし２００μｍであ
   ることを特徴とする方法。
5. 【請求項５】請求項４記載の方法であって、 走査領域の半径（ｒ）が、５０μｍであることを特徴と
   する方法。
6. 【請求項６】請求項１ないし５の何れかに記載の方法で
   あって、 電気的試験のために、フィンガテスタまたは並列テスタ
   が使用されることを特徴とする方法。
7. 【請求項７】請求項１ないし５の何れかに記載の方法で
   あって、 電気的試験は、プラズマ法、レーザビーム法または電子
   ビーム法により、接触なしに行われることを特徴とする
   方法。
8. 【請求項８】請求項１ないし７の何れかに記載の方法を
   実施する装置であって、 回路基板の電気的試験のための装置と、 回路基板の群の光学的試験と、 適切であれば、走査領域内の関連させられている導体路
   の光学的試験のための装置と、 をそなえた装置。
9. 【請求項９】請求項８記載の装置であって、 回路基板の電気的試験のための装置は並列テスタ（２）
   またはフィンガテスタであり、 この装置は、光学的センサを有する測定部（３）に回路
   基板の移動のためのコンベヤ（９）を介して連結されて
   いることを特徴とする装置。
10. 【請求項１０】請求項８記載の装置であって、 回路基板の電気的試験のための装置はフィンガテスタで
    あり、 このフィンガテスタは、接触フィンガと光学的走査のた
    めの１つまたは複数のセンサ（３２）を有することを特
    徴とする装置。
11. 【請求項１１】請求項９または１０記載の装置であっ
    て、 光学的センサは、カメラ（３２）であることを特徴とす
    る装置。