JP2004093334A

JP2004093334A - プリント回路板の検査装置

Info

Publication number: JP2004093334A
Application number: JP2002254598A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Ishikawa; 石川　　正宏
Original assignee: Fuji Electric Holdings Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2002-08-30
Filing date: 2002-08-30
Publication date: 2004-03-25

Abstract

【課題】検査位置に向け進退移動するプローブピンの直進性を高め、併せて多ピン化，狭ピッチ化に対応できるようにピンホルダの構造を改良する。
【解決手段】プリント回路板１に対峙して配列したプローブピン４、ピンホルダ３、各プローブピンと個々にワイヤ６を介して連繋したアクチュエータ５を装備し、被検査プリント回路板１の検査箇所ポイントに合わせて選択したプローブピン４をアクチュエータ操作により待機位置から突き出してプリント回路板に触針させて機能検査を行う検査装置において、プローブピン４を、その配列ピッチに合わせてピンガイド穴を穿孔した上下２枚のピンホルダにまたがって進退可能に案内支持するようにし、かつピンホルダの一方をプリント基板１３として、プローブピンの配列ピッチに合わせて穿孔したメッキ付きスルーホール１３ａ，および該スルーホールに連なる信号ラインの回路パターン１３ｂを形成する。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品を実装したプリント回路板について、その実装基板の検査ポイントにプローブピンを触針させて回路の機能検査を行うプリント回路板の検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
頭記したプリント回路板の検査装置として、プリント回路板の実装基板上での部品接続位置を規定する標準格子（ｂａｓｉｃ　ｇｒｉｄ）　のピッチに対応して配列した多数本のプローブピンをフィックスチャーと呼ばれるピンホルダに支持し、このプローブピンを被検査プリント回路板上に指定した検査ポイント（回路部品のはんだ付けパッド，スルーホールなど）に触針させてアナログ，ディジタル的な機能検査を行うようにしたインサーキットテスタが周知である。
【０００３】
また、回路構成が異なるプリント回路板にも対応が可能な汎用の検査装置として、前記標準格子の配列ピッチに対応して配列した多数本のプローブピンをピンホルダのピンガイド穴に嵌挿して進退可能に案内支持するとともに、プローブピンごとにワイヤ（ピアノ線）を介してアクチュエータを連繋し、被検査プリント回路板の検査ポイントに合わせて選択したプローブピンをアクチュエータ操作により待機位置から検査位置に突き出してプリント回路板に触針させて各種の機能検査を行うようにした検査装置が本発明と同一出願人より特願２００１−９０２００号として先に提案されており、その構成を図５，図６に示す。
【０００４】
まず、図５において、１は被検査のプリント回路板、２は検査装置であり、検査装置２には、先記した標準格子のピッチに合わせてピンホルダ３の板面に穿孔したピンガイド穴に１本ずつ嵌挿して上下方向に案内支持したプローブピン４、各プローブピン４と１対１に対応してピンホルダ３の上方側に配したアクチュエータ５、アクチュエータ５とプローブピン４との間を連繋するワイヤ（ピアノ線）６を装備しており、アクチュエータ５の駆動操作によりワイヤ６を介してプローブピン４をピンホルダ３から下方へ突き出してプリント回路板１の検査ポイント（パッド）に押し当て、この状態で次記のようにプローブピン４に接続した検査測定部でプリント回路板１の回路パターン，はんだ接合部，実装部品などに付いての機能検査を行うようにしている。なお、７はアクチュエータ５の支持台、８は検査装置のフレーム、９はワイヤ６のガイドチューブ、１０はピンホルダ３のピンガイド穴に装着した信号端子兼用のピンソケットである。
【０００５】
ここで、図６で示すように、ピンホルダ３に設けたピンソケット１０にプローブピン４を１本ずつ嵌挿して上下に進退可能に案内支持するとともに、プローブピン４ごとに前記ピンソケット１０にはんだ付けして引き出した信号線１１を別置の検査測定部１２に接続するようにしている。また、図示例のアクチュエータ５は、励磁コイル５ａを巻装した非磁性材の外筒５ｂに可動鉄心５ｃを内装した小形のプランジャ形電磁石であり、その可動鉄心５ｃにワイヤ６を結合してプローブピン４との間を連繋している。
【０００６】
かかる構成で、常時はアクチュエータ５の可動鉄心５ｃが外筒５ａの上端側に設けた永久磁石（図示せず）に吸着保持されていてプローブピン４は待機位置に引き上げ保持されている。この状態で、被検査のプリント回路板１（図５参照）を検査位置にセットした上で、そのプリント回路板２の検査ポイントに合わせて選択したプローブピン４のアクチュエータ５を通電駆動すると、その電磁力により可動鉄心５ｃが下方に移動し、これに従動してプローブピン４が検査位置に向け下方に突き出してプローブピン４をプリント回路板１の測定ポイントに押し付けて触針させる。そして、この状態で測定部１２から信号線１１を通じてプローブピン４に測定電圧を印加して回路の機能チェックを行う。なお、検査後にプローブピン４を検査位置から後退させるには、電磁石の励磁を逆向きに切換えて可動鉄心５ｃを上方に駆動する。
【０００７】
また、かかる検査装置をプローブピンの多ピン化および狭ピッチ化に対応させるために、前記のピンホルダ３にスルーホール付きプリント基板を用いた構成が本発明と同一出願人より特願２００２−１７９５２号として提案されており、次にその構成を図７に示す。
【０００８】
すなわち、この構成では、ピンホルダ３としてプリント基板１３を用い、そのプリント基板１３にはプローブピン４の配列ピッチに合わせて形成したメッキ付きスルーホール１３ａにプローブピン４を１本ずつ嵌挿するようにするとともに、プリント基板１３の上面にはスルーホール１３ａと個々に連なる回路パターン１３ｂを形成し、この回路パターン１３ｂを信号ラインとして引出し、コネクタを介して図４に示した測定部１２に接続するようにしている。また、プリント基板１３のスルーホール１３ａに嵌挿したプローブピン４は図４と同様にスプリングワイヤ６を介してアクチュエータ５に連繋している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、最近のプリント回路板は実装部品の高密度化が益々進む傾向にあり、これに合わせて検査装置ではプローブピンの多ピン化，および狭ピッチ化に対応できることが要求される。かかる観点から従来の検査装置を見直すと、次記のような問題点がある。すなわち、
（１）　図６の構成では、検査時にプローブピン４から信号を取り出すために、ピンホルダ３に植設したピンソケット１０に信号線１１を配線しているために、プローブピン４を狭ピッチで多数本配列するとピンホルダ３の上に引き回す信号線１１の配線処理が極めて困難となる。
【００１０】
（２）　一方、図７のようにピンホルダ３にプリント基板１３を用い、そのスルーホール１３ａ，回路パターン１３ｂを介してプローブピン４からの信号を取り出すようにした構成によれば、信号線の処理が簡単となってプローブピンの多ピン化，狭ピッチ化への対応が向上する。
しかしながら、プリント基板１３に多数のスルーホール１３ａを狭小ピッチで加工するには基板の厚さに限界があり、実用的にはプリント基板１３の板厚は０．５〜１．６ｍｍ程度である。これに対して、プローブピン４の進退操作に伴う移動ストロークは１０ｍｍ以上である。このために、従来構成のままではプリント基板１３で案内支持したプローブピン４の支持姿勢が不安定となって、アクチュエータ５で駆動操作した際にプローブピン４が傾いたりして安定した直進性が確保できず、このためにプローブピン４の触針位置精度が低下して検査機能に支障を来すおそれがある。
【００１１】
（３）　さらに、図６あるいは図７のように、プローブピン４とピンホルダ３のピンソケット１０，プリント基板１３のスルーホール１３ａとの接触によって検査の信号を取り出すようにしたものでは、ピンソケット１０，スルーホール１３ａとプローブピン４との間にクリアランスがあるために、接触不良を引き起こすおそれがあって検査時の測定値に信頼性を欠く。
【００１２】
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、その目的は前記課題を解決してプローブピンの多ピン化，狭ピッチ化にも十分対応でき、かつプローブピンの安定した進退動作，並びに測定に対する高い信頼性が確保できるように改良したプリント回路板の検査装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明によれば、プリント回路板の格子ピッチに対応して配列した複数本のプローブピン、該プローブピンを一括して進退可能に案内支持したピンホルダ、各プローブピンと個々にワイヤを介して連繋したアクチュエータ、および各プローブピンと個々に導通して引き出した信号ラインを備え、被検査プリント回路板の検査箇所ポイントに合わせて選択したプローブピンをアクチュエータ操作により待機位置から突き出してプリント回路板に触針させ、この状態で機能検査を行うようにしたプリント回路板の検査装置において、
第１の発明では、前記のプローブピンを、その配列ピッチに合わせてピンガイド穴を穿孔した複数枚のピンホルダにまたがって進退可能に案内支持する（請求項１）ものとし、具体的には次記のような態様で構成することかできる。
【００１４】
（１）　ピンホルダの少なくとも一枚をプリント基板で構成し、該プリント基板にプローブピンの配列ピッチに合わせて穿孔したメッキ付きスルーホール，および該スルーホールに連なる信号ラインの回路パターンを形成する（請求項２）。
（２）　各枚のピンホルダをプリント基板で構成した上で、各プローブピンに対応するメッキ付きスルーホールおよび回路パターンを各枚のプリント基板に分担形成する（請求項３）。
【００１５】
（３）　前項（１）　または（２）　において、プローブピンと該プローブピンを案内支持したプリント基板のメッキ付きスルーホールとの間に液状導電材を充填する（請求項４）。
上記のようにプローブピンを複数枚（例えば２枚）のプリント基板形ピンホルダに跨がって案内支持することにより、個々のピンホルダの板厚が薄くてもプローブピンの安定した直進性を確保できる。また、特に前項（２）　のように多数本のプローブピンに対する信号取り出しを複数枚のプリント基板で分担することにより、各プリント基板に形成する回路パターン（信号ライン）のレイアウトに余裕ができてプローブピンの多ピン化にも容易に対応できる。そして、前項（３）　のようにプローブピンとプリント基板のメッキ付きスルーホールとの間に液状導電材（例えば水銀）を充填することで、プローブピンとスルーホールとの間の接触不良を防いで確実な信号取り出し，測定が行える。
【００１６】
また、第２の発明では、プローブピンに導通する信号ラインの引出し手段として、前記ワイヤが個々に貫通するメッキ付きスルーホール，および該スルーホールに連なる回路パターンを形成したプリント基板をワイヤ布設経路上のアクチュエータ寄り位置に設置するものとする（請求項５）。
すなわち、プローブピンの狭ピッチ化が進むと、ピンホルダとして採用したプリント基板に対するスルーホールの加工，各スルーホールに連ねて基板上に形成する回路パターンのレイアウトが困難となる。かかる点、プローブピンと個々にワイヤを介して連繋，配置したアクチュエータは、プローブピンの配列ピッチに規制されることがないので、広い間隔に並べて配置されている。
【００１７】
そこで、信号取り出し用のプリント基板をアクチュエータ寄りの位置に設置し、そのプリント基板のメッキ付きスルーホールにワイヤ（ピアノ線などの金属ワイヤ）を通して電気的に導通させるようにすれば、プローブピンからの信号を引き出す回路パターンのレイアウトに余裕ができ、これによりプローブピンの多ピン化，狭ピッチ化にも容易に対応できる。
【００１８】
また、プローブピンとアクチュエータとの間を連繋するワイヤとその布設経路上に配したプリント基板のメッキ付きスルーホールとの間に、前記第１の発明と同様に液状導電材を充填することで、両者間の接触不良を防いで確実な信号取り出し，測定が行える。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１〜図４に示す実施例に基づいて説明する。なお、実施例の図中で図５〜７に対応する部材には同じ符号を付してその説明は省略する。
〔実施例１〕
図１は本発明の請求項１，２に対応する実施例を示すものである。この実施例においては、多数本のプローブピン４を一括して進退可能に案内支持するピンホルダ３が上下に間隔を隔てて対峙するように配置した２枚のピンホルダからなり、その一方のピンホルダをプリント基板１３で構成し、その基板には各プローブピン４の配列ピッチに対応するメッキ付きスルーホール１３ａおよび信号ラインとなる回路パターン１３ｂが形成されている。なお、図示例のプリント基板１３は板厚を０．５〜１．６ｍｍ、スルーホール１３ａの穴径をプローブピン４の太さに合わせてφ０．５ｍｍとしてそのプローブピン４の配列ピッチに合わせて形成している。
【００２０】
そして、図示のようにプローブピン４を上下２枚のピンホルダ３に跨がって垂直姿勢に案内支持した上で、ワイヤ６を介して上方に配置したアクチュエータ５と個々に連繋している。また、プリント基板１３に形成した回路パターン１３ｂはコネクタ（図示せず）を介して図６で述べたように測定部１２に接続するようにしている。
【００２１】
上記の構成によれば、プローブピン４がその上下２枚のピンホルダ３で案内支持されているので、個々のピンホルダ３の板厚がプローブピン４の移動ストロークに比べて薄くても、アクチュエータ５の操作による進退動作時に姿勢が傾いたりすることがなく安定した直進性を確保でき、これにより高い位置精度でプローブピン４をプリント回路板１に触針させることができる。
【００２２】
〔実施例２〕
図２は先記実施例１をさらに改良した本発明の請求項３に対応する実施例を示すものである。この実施例においては、上下２枚のピンホルダ３を共にプリント基板１３で構成した上で、プローブピン４に対する信号取り出し手段として各枚のプリント基板１３に形成したメッキ付きスルーホール１３ａおよび回路パターン１３ｂを、２枚のプリント基板で分担するようにしている。すなわち、多数本のプローブピン４のうち、半数のプローブピンに対応する信号取り出し用のメッキ付きスルーホール１３ａ，および回路パターン１３ｂは上側に並ぶプリント基板１３に形成し、残り本数のプローブピン４に対応するメッキ付きスルーホール１３ａ，および回路パターン１３ｂを下側に並ぶプリント基板１３に形成している。
【００２３】
上記のように、プローブピン４からの信号を取り出すメッキ付きスルーホール１３ａおよび回路パターン１３ｂを２枚のプリント基板１３に分担して形成することより、そのパターン形成のレイアウトに余裕ができてプローブピン４の多ピン化にも容易に対応できる。
〔実施例３〕
次に、本発明の請求項４に対応する実施例を図３に示す。この実施例においては、プローブピン４からの信号を取り出す手段として、アクチュエータ５の支持台７の下面側にメッキ付きスルーホール１３ａおよび回路パターン１３ｂを形成したプリント基板１３を配置し、前記スルーホール１３ａにプローブピン４とアクチュエータ５との間を連繋するワイヤ（ピアノ線などの金属ワイヤ）６を１本ずつ通してプローブピン４と回路パターン１３ｂとの間の導通をとるようにしている。
【００２４】
この構成により次記のような利点が得られる。すなわち、図７のようにピンホルダ３にプローブピン４と導通する信号ラインを形成する構成では、プローブピン４の配列ピッチが狭小ピッチであると信号ラインのレイアウトがプローブピンの配列ピッチｐに規制される。これに対して、プローブピン４と個々にワイヤ６を介して連繋，配置したアクチュエータ５は、プローブピン４の配列ピッチｐに規制されることがないので、広い間隔Ｐ（Ｐ＞ｐ）に配置されている。
【００２５】
そこで、図示実施例のように信号取り出し用のプリント基板１３をアクチュエータ寄りの位置に設置し、そのプリント基板１３のメッキ付きスルーホール１３ａにワイヤ６を１本ずつ通して電気的に導通させるようにすれば、プローブピン４からの信号を引き出すための回路パターン１３ｂのレイアウトに余裕ができ、これによりプローブピン４の多ピン化，狭ピッチ化にも容易に対応できる。
【００２６】
なお、この実施例では、プローブピン４とプリント基板１３に形成した信号ラインとしてのメッキ付きスルーホール１３ａとの間にはワイヤ（ピアノ線）６が介在するために、ワイヤ６の長さ分に対応する電気抵抗が増加する。そこで、あらかじめワイヤ６の抵抗値を測定しておき、プリント回路板の検査測定時には測定値からワイヤ６の抵抗値分をオフセットして真値とする。
【００２７】
〔実施例４〕
次に、先記の各実施例１〜３において、プローブピン４，ワイヤ６とプリント基板１３のメッキ付きスルーホール１３ａとの接触不良を防ぐように改良した本発明の請求項４，６に対応する実施例を図４（ａ），（ｂ）　に示す。
この実施例においては、図４（ａ）　は、図１あるいは図２の構成でプローブピン４と該ピンを案内支持するプリント基板１３のメッキ付きスルーホール１３ａとの間に水銀などの液状導電材１４を充填し、この液状導電材１４を介してプローブピン４とメッキ付きスルーホール１３ａとの間で確実な導通を確保するようにしている。また、図４（ｂ）　は、図３の構成でワイヤ６の布設経路上に配して該ワイヤを通したプリント基板１３のメッキ付きスルーホール１３ａとの間に前記と同様に液状導電材１４を充填して両者間の導通をとるようにしている。なお、プローブピン４，ワイヤ６とプリント基板１３のメッキ付きスルーホール１３ａとの間のクリアランスは０．１ｍｍ程度であり、ここに充填した水銀はその表面張力により漏れ出るおそれはない。
【００２８】
この構成によれば、プローブピン４，ワイヤ６とプリント基板１３のメッキ付きスルーホール１３ａとの間のクリアランスに起因する接触不良を防ぐことができ、プリント回路板の測定時に確実な測定が行えて信頼性が向上する。
【００２９】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の構成によれば次記の効果を奏する。
（１）　プローブピンを、その配列ピッチに合わせてピンガイド穴を穿孔した複数枚のピンホルダで進退可能に案内支持した請求項１の構成により、ピンホルダの板厚が薄くてもプローブピンの直進性が確保され、プリント回路板の検査時における検査位置の精度が向上する。
【００３０】
（２）　前記構成を基本として請求項２，３の構成を採用することでプローブピンの多ピン化に対応でき、特に多数本のプローブピンに対する信号取り出しを複数枚のプリント基板で分担するようにした請求項３の構成によれば、各プリント基板に形成する回路パターン（信号ライン）のレイアウトに余裕ができてプローブピンの狭ピッチ化にも容易に対応できる。
【００３１】
（３）　また、プローブピンに導通させる信号ラインの引出し手段として、プローブピンとアクチュエータとの間を連繋するワイヤが個々に貫通するメッキ付きスルーホール，および該スルーホールに連なる回路パターンを形成したプリント基板をワイヤ布設経路上のアクチュエータ寄り位置に設置した請求項５の構成によれば、プローブピンの配列ピッチに制約されることなしに、信号取り出し用プリント基板に形成したメッキ付きスルーホール，回路パターンのレイアウトに余裕を持たせてプローブピンの多ピン化，狭ピッチ化に対応できる。
【００３２】
（４）　さらに、プローブピン，ワイヤと信号取り出し用プリント基板のメッキ付きスルーホールとの間に液状導電材を充填した請求項４，６によれば、接触不良を防いで確実な導通を確保することができて検査測定の信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１に係わる検査装置の主要部構成図
【図２】本発明の実施例２に係わる検査装置の主要部構成図
【図３】本発明の実施例３に係わる検査装置の構成図
【図４】本発明の実施例４に係わる導通部の構造図で、（ａ），（ｂ）　はそれぞれプリント基板とプローブピン，プリント基板とワイヤとの間の導通部を表す断面図
【図５】本発明の実施対象となる検査装置の従来例の組立構成図
【図６】図５における主要部の略示構成図
【図７】図６と異なる従来例の略示構成図
【符号の説明】
１　　プリント回路板
３　　ピンホルダ
４　　プローブピン
５　　アクチュエータ
６　　ワイヤ
１３　　プリント基板
１３ａ　スルーホール
１３ｂ　回路パターン
１４　　液状充填材

Claims

プリント回路板の格子ピッチに対応して配列した複数本のプローブピン、該プローブピンを一括して進退可能に案内支持したピンホルダ、各プローブピンと個々にワイヤを介して連繋したアクチュエータ、および各プローブピンと個々に導通して引き出した信号ラインを備え、被検査プリント回路板の検査箇所ポイントに合わせて選択したプローブピンをアクチュエータ操作により待機位置から突き出してプリント回路板に触針させ、この状態で機能検査を行うようにしたプリント回路板の検査装置において、
前記プローブピンを、その配列ピッチに合わせてピンガイド穴を穿孔した複数枚のピンホルダにまたがって進退可能に案内支持したことを特徴とするプリント回路板の検査装置。
請求項１に記載の検査装置において、ピンホルダの少なくとも一枚をプリント基板として、該プリント基板にプローブピンの配列ピッチに合わせて穿孔したメッキ付きスルーホール，および該スルーホールに連なる信号ラインの回路パターンを形成したことを特徴とするプリント回路板の検査装置。
請求項１に記載の検査装置において、各枚のピンホルダをプリント基板で構成した上で、各プローブピンに対応するメッキ付きスルーホールおよび回路パターンを各枚のプリント基板に分担形成したことを特徴とするプリント回路板の検査装置。
請求項２または３に記載の検査装置において、プローブピンと該プローブピンを案内支持したプリント基板のメッキ付きスルーホールとの間に液状導電材を充填したことを特徴とするプリント回路板の検査装置。
プリント回路板の格子ピッチに対応して配列した複数本のプローブピン、該プローブピンを一括して進退可能に案内支持したピンホルダ、各プローブピンと個々にワイヤを介して連繋したアクチュエータ、および各プローブピンと個々に導通して引き出した信号ラインを備え、被検査プリント回路板の検査箇所ポイントに合わせて選択したプローブピンをアクチュエータ操作により待機位置から突き出してプリント回路板に触針させ、この状態で機能検査を行うようにしたプリント回路板の検査装置において、
プローブピンに導通する信号ラインの引出し手段として、前記ワイヤが個々に貫通するメッキ付きスルーホール，および該スルーホールに連なる回路パターンを形成したプリント基板をワイヤ布設経路上のアクチュエータ寄り位置に設置したことを特徴とするプリント回路板の検査装置。
請求項５に記載の検査装置において、ワイヤと該ワイヤの布設経路上に配したプリント基板のメッキ付きスルーホールとの間に液状導電材を充填したことを特徴とするプリント回路板の検査装置。