JP2008261678A - 検査プローブ接触検知機構および回路基板検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】検査プローブをより確実に回路基板の被測定パターンに接触させて正確に検査することができる検査プローブ接触検知機構および回路基板検査装置の提供。
【解決手段】回路基板装置４１には、検査プローブ１２の被測定パターン５３への接触を電気的に検知する検査プローブ接触検知機構１１のほか、全体を統括制御する中央処理手段４２と、検査プローブ接触検知機構１１が検出した電気的信号に基づいてプロービング動作を制御するプロービング制御手段４３とを少なくとも具備させた。
【選択図】図４

Description

本発明は、電気的に接触させて必要な検査を行う際に用いられる検査プローブをより確実に回路基板の被測定パターンに接触させて正確に検査するための検査プローブ接触検知機構および回路基板検査装置に関する技術である。

回路基板検査装置が備える検査プローブは、通常、回路基板の被測定パターンに接触した際に、内蔵ばねの付勢力に抗してさらに押し込むようにして加圧接触させることで、確実に電気的接触をさせることができるようになっている。

この場合、検査プローブは、予めソフトウエアとして保持させてある設定値に基づいて定まる所定のストローク量分だけＺ軸方向に移動させることで押し込まれ、該ストローク量に達した時点で必要な検査が開始されることになる。

また、検査プローブが回路基板の被測定パターンに接触したか否かは、従来よりこれを検知する種々の手法が提案されており、例えば下記特許文献１に示すようにプロービング時における検査プローブの弾性変形量を光学的に検出することで接触を検知する手法も、本出願人により既に提案されている。
特開２００５−２３３７３８号公報

しかし、被測定パターンが位置する回路基板の表面には、反りやはんだによる盛り上がりなどがあるために表面位置が変動する結果、実際に必要なストローク量が設定値どおりに常に一定になるとは限らず、例えば上記特許文献１に開示されている手法によって検査プローブの弾性変形量を光学的に検出するだけでは、その接触状態を常に正確に検知することができないという不都合があった。

このため、検査プローブの接触を確実なものとするためには、どうしてもストローク量を必要以上に多めにとってしまうことになり、この余分なストローク量が時間的な無駄となって検査時間の短縮化の阻害要因となる不具合があった。

本発明は、従来技術の上記課題に鑑み、検査プローブをより確実に回路基板の被測定パターンに接触させて正確に検査することができる検査プローブ接触検知機構および回路基板検査装置を提供することに目的がある。

本発明は、上記目的を達成すべくなされたものであり、そのうちの第１の発明（検査プローブ接触検知機構）は、少なくとも２本の検査プローブと、これらの検査プローブを検査対象の回路基板における同一の被測定パターンへの同時接触を自在に保持するプローブ移動手段と、前記被測定パターンにおける前記検査プローブ相互間の抵抗値を計測する計測回路とを少なくとも備え、前記プローブ移動手段は、計測される抵抗値が検査に必要な許容抵抗値以下になるまで各検査プローブを押し込むことで、前記計測回路による前記被測定パターンへの確実な接触状態の検知を自在としたことを最も主要な特徴とする。

第２の発明（検査プローブ接触検知機構）は、検査プローブである複数本の四端子計測用プローブと、個々の前記四端子計測用プローブを検査対象の回路基板における各被測定パターンへの接触を自在に各別に保持する各プローブ移動手段と、個々の前記四端子計測用プローブを前記被測定パターンに各別に接触させた際の各四端子計測用プローブにおける電流印加側端子と電圧検出側端子との間の導通状態を各別に検出する計測回路とを少なくとも備え、該計測回路を介して個々の前記四端子計測用プローブの各被測定パターンへの接触の有無の検知を自在としたことを最も主要な特徴とする。

第３の発明（検査プローブ接触検知機構）は、１本の検査プローブと、該検査プローブを検査対象の回路基板における被測定パターンへの接触を自在に保持するプローブ移動手段と、該プローブ移動手段が備える導電部を介してその初期状態時に相互の電気的な導通を自在に離間配置されて位置固定される一対の電極部と、該電極部に接続されて電流を検出する計測回路とを少なくとも備え、前記導電部を介して前記電極部相互間に流される電流は、前記検査プローブを前記被測定パターンに接触させた際に受ける接触圧により、前記プローブ移動手段を前記電極部側から変形離間させてその流れが遮断されることで、前記計測回路による前記検査プローブの前記被測定パターンへの接触の検知を自在としたことを最も主要な特徴とする。

第４の発明（回路基板検査装置）は、請求項１ないし３のいずれかに記載の検査プローブ接触検知機構と、全体を統括制御する中央処理手段と、前記検査プローブ接触検知機構が検知する電気的信号に基づいてプロービング動作を制御するプロービング制御手段とを少なくとも具備させたことを最も主要な特徴とする。

この場合、前記プロービング制御手段は、被測定パターンへの検査プローブの接触検知位置である停止予定位置と、実際に停止した停止指令位置との差分を検出し、該差分だけ位置データを補正した上でプロービング動作を停止させるようにしてもよい。

請求項１に記載の発明によれば、測定される抵抗値が検査に必要な許容抵抗値以下になるまでプローブ移動手段により各検査プローブを押し込むことで、検査プローブが回路基板の被測定パターンに接触しているか否かを計測回路により直ちに電気信号として正確に検知することができる。

請求項２に記載の発明によれば、四端子計測用プローブを被測定パターンに接触させた際の電流印加側端子と電圧検出側端子との間の導通状態を計測回路により電気信号として正確に検知して、接触の有無を直ちに検出することができる。

請求項３に記載の発明によれば、プローブ移動手段が備える導電部を介してその初期状態時に相互の電気的な導通を自在に離間配置されて位置固定される一対の電極部と、該電極部に接続されて電流を検出する計測回路とを備えているので、検査プローブを被測定パターンに接触させた際に受ける接触圧によりプローブ移動手段が電極部側から変形離間した際の電流遮断を計測回路により電気信号として正確に検知して、接触の有無を直ちに検出することができる。

請求項４に記載の発明によれば、検査プローブが回路基板の被測定パターンに接触しているか否かを直ちに電気信号として正確に検知することができる検査プローブ接触検知機構を備えているので、被測定パターンに反りやはんだによる盛り上がりなどがあっても、プロービング制御手段を介して直ちにモータに対しモータ停止信号を送ることができる。したがって、回路基板の検査は、時間遅れが生じない高速・短時間で行うことができる。

請求項５に記載の発明によれば、検査プローブ接触検知機構により得られる接触検知位置としての停止予定位置と、モータ停止信号を受けて実際の停止した停止指令位置との間に差が生じても、プロービング制御手段によりこの差分を検出して位置データを補正した上でプロービング動作を停止させることができるので、検査をより高速で短時間に行うことができる。

図１は、第１の発明（検査プローブ接触検知機構）の一例を示す説明図であり、検査プローブ接触検知機構１１は、主プローブ１２ａと補助プローブ１２ｂとからなる各検査プローブ１２と、これらの検査プローブ１２をＸ−Ｙ軸方向とＺ軸方向への移動を自在に保持する例えば図５に示されているようなプローブ移動手段２２とを少なくとも備えて構成されている。

この場合、主プローブ１２ａと補助プローブ１２ｂとは、検査対象である回路基板５１における同一の被測定パターン５３への同時接触が自在となってプローブ移動手段２２側に保持されている。

また、主プローブ１２ａと補助プローブ１２ｂとは、相互間の抵抗値を測定する例えば図５に示されているような計測回路３３を備えており、同一の被測定パターン５３に同時接触させた際の抵抗値を検出することができるようになっている。

また、検査プローブ移動手段２２は、計測回路３３を介して得られる抵抗値が検査に必要な許容抵抗値以下になるまで、主プローブ１２ａと補助プローブ１２ｂとを予め設定されている所定のストローク量まで押し込み、許容抵抗値以下になった時点でその動きを停止させ、例えば主プローブ１２ａを被測定パターン５３に確実に電気的に接触させた状態のもとで本来の電気的検査へと移行することができるようになっている。

図２は、第２の発明（検査プローブ接触検知機構）の一例を模式的に示す説明図であり、検査プローブ接触検知機構１１は、検査プローブ１２としての四端子計測用プローブ１３と、該四端子計測用プローブ１３を検査対象の回路基板５１における被測定パターン５３への接触を自在に保持する例えば図５に示されているようなプローブ移動手段２２と、四端子計測用プローブ１３を被測定パターン５３に接触させた際の該四端子計測用プローブ１３における電流印加側端子１３ａと電圧検出側端子１３ｂとの導通状態を各別に検出する例えば図５に示されているような計測回路３３とを少なくとも備えて構成されている。なお、第３の発明における検査プローブ接触検知機構１１は、図５に示されているように複数のユニットとして配置することもできる。

この場合、計測回路３３は、四端子計測用プローブ１３における電流印加側端子１３ａと電圧検出側端子１３ｂとの間に流れる電流を検出することで、四端子計測用プローブ１３の被測定パターン５３への接触の有無を検知できることになる。

図３は、第３の発明（検査プローブ接触検知機構）の一例を示す説明図であり、そのうちの（ａ）は要部斜視図を、（ｂ）は（ａ）における破線囲繞部分の拡大図を、（ｃ）は（ｂ）との関係でその変形後の状態説明図をそれぞれ示す。

同図によれば、検査プローブ接触検知機構１１は、１本の検査プローブ１２と、該検査プローブ１２を検査対象の回路基板５１における被測定パターン５３への接触を自在に保持する例えば図５に示されているようなプローブ移動手段２２と、該プローブ移動手段２２が備える導電部２９を介してその初期状態時に相互の電気的な導通を自在に離間配置されて位置固定される一対の電極部３８，３９とを少なくとも備えて構成されている。

この場合、プローブ移動手段２２は、本体部２３側から一定間隔をおいて嘴状に突出させた一対の支杆部２６，２７を備えており、これらの支杆部２６，２７の開放端相互間に連結配置された保持部２８を介して検査プローブ１２が保持されている。

また、導電部２９は、図示例では上方に位置する支杆部２６にあって他方の支杆部２７との対向面２６ａ側に、銅材などの導電性素材からなる導電シートを貼着したり、銅めっきを施すなどして形成されている。

さらに、一対の電極部３８，３９は、給電のために接続される図示しないリード線と、該リード線を介して電流の有無を検知する例えば図５に示されているような計測回路３３とを備えている。

しかも、一対の電極部３８，３９は、図３（ａ），（ｂ）に示す検査に入る前の初期状態時に、導電部２９を介して電気的に導通する配置関係のもとで例えば図示しない装置本体側に支持させるなどして位置固定されている。

また、初期状態時に導電部２９を介して電極部３８，３９相互間に流れる電流は、検査プローブ１２を被測定パターン５３に接触させた際に受ける接触圧によりプローブ移動手段２２を電極部３８，３９側から図３（ｃ）に示すように変形離間させてその流れが遮断されることで、検査プローブ１２の被測定パターン５３への接触の有無が計測回路３３により検知できるようになっている。

図４は、第１〜第３の発明に係る検査プローブ接触検知機構のうち、第３の発明である図３に示す検査プローブ接触検知機構を組み込んで構成された第４の発明（回路基板検査装置）の一例を示すブロック図である。

同図によれば、回路基板検査装置４１は、図３に示される検査プローブ接触検知機構１１と、装置の全体を統括制御する中央処理手段（ＣＰＵ）４２と、該ＣＰＵ４２からの制御信号を受けて検査プローブ接触検知機構１１の駆動に必要な制御信号を発するプロービング制御手段４３とを備えてその全体が構成されている。

このうち、検査プローブ接触検知機構１１は、回路基板５１が備える被測定素子５２から２カ所に引き出されている被測定パターン５３との関係で対となって各別に配設されており、そのうちの一方の側が備える四端子計測用プローブ１３がＨ側として、他方の側が備える四端子計測用プローブ１３がＬ側としてそれぞれ使用されることになる。

また、各検査プローブ接触検知機構１１は、四端子計測用プローブ１３と、該４端子計測用プローブ１３を回路基板５１における被測定パターン５３への接触を自在に保持するプローブ移動手段２２とを備えている。

この場合、プローブ移動手段２２は、図４に示されているようにサーボモータを含む適宜のモータ２５により昇降を含む移動が自在に配設された可動腕部２４をその本体部２３に備えて形成されており、該支腕部２４を介して四端子計測用プローブ１３が着脱自在に保持される。

また、計測回路３３は、各検査プローブ接触検知機構１１における四端子計測用プローブ１３の電流印加側端子１３ａ側から電圧検出側端子１３ｂ側へと各計測線３４を介して流される電流の有無を検出する。

プロービング制御手段４３は、プローブ移動手段２２がその本体部２３側に備えるモータ２５の駆動制御を行うためのものであり、計測回路３３が検出する電流の有無に基づきＣＰＵ４２が発する制御信号もとでモータ２５に対し制御信号を送出する。

図５は、図４に示す回路基板検査装置４１に適用して行われる検査の処理手順を示すフローチャート図である。同図によれば、検査を開始すると、プロービング制御手段４３は、ＣＰＵ４２からの制御信号を受けてプローブ移動手段２２が備えるモータ３０に対し駆動制御信号を送ってその移動を開始させ、予め決まっている目標位置に向かわせた上で、回路基板５１における所定の被測定パターン５３に向けて四端子計測用プローブ１３を降下させる。

該四端子計測用プローブ１３の降下中は、計測線３４を介して電流印加側端子１３ａと電圧検出側端子１３ｂとの間を流れる電流の有無を計測回路３３により測定する。

ＣＰＵ４２は、計測回路３３が電流印加側端子１３ａと電圧検出側端子１３ｂとの間に流れる電流を検出（電流印加側端子１３ａと電圧検出側端子１３ｂとが所定の被測定パターン５３に接触）した場合に、プロービング制御手段４３にプローブ停止指令信号を出し、これを受けたプロービング制御手段４３が発するモータ停止信号をプローブ移動手段２２が備えるモータ２５側に送って該モータ２５を停止させる。なお、電流の検出なし（電流印加側端子１３ａと電圧検出側端子１３ｂとが所定の被測定パターン５３に非接触）と判別された場合、ＣＰＵ４２は、４端子計測用プローブ１３が予め設定されている目標ストローク量に達した際にモータ２５を停止させることになる。

この場合、プロービング制御手段４３は、四端子計測用プローブ１３が被測定パターン５３に接触した瞬間を検知し、この検知信号に基づいてモータ２５に対しモータ停止信号を送ることになる。このため、四端子計測用プローブ１３は、その接触検知位置である停止予定位置と、モータ停止信号を受けて実際の停止した停止指令位置との間に差が生じることになる。プロービング制御手段４３は、この差分を検出して位置データを補正した上でプロービング動作を停止させるようにしてもよい。

モータ２５が停止して全ての四端子計測用プローブ１３の移動を停止させた後は、対となっている四端子計測用プローブ１３，１３相互間で、特定の被測定素子５２の電気的定数の測定を行って目的とする検査が終了に至るまで実行される。

図６は、第４の発明（回路基板検査装置）の他例を示すブロック図であり、そのハードウエア構成は図４に示す一例と同一であるが、プローブ停止指令を計測回路３３からプロービング制御手段４３へと直に信号で送るハードウエア処理となっている点で、図４のソフトウエア処理とは異なっている。

図７は、図６に示す回路基板検査装置４１に適用して行われる検査の処理手順を示すフローチャート図である。同図によれば、検査を開始すると、プロービング制御手段４３は、ＣＰＵ４２からの制御信号を受けてプローブ移動手段２２のモータ２５に対し駆動制御信号を送ってその移動を開始させ、予め決まっている目標位置に向かわせた上で、回路基板５１における所定の被測定パターン５３に向けて四端子計測用プローブ１３を降下させる。

計測回路３２は、計測線３４を介して四端子計測用プローブ１３における電流印加側端子１３ａと電圧検出側端子１３ｂとの間を流れる電流の有無（導通接触の有無）を常時測定する。

計測回路３２は、四端子計測用プローブ１３の導通接触を意味する電流を検出した際に、プロービング制御手段４３に直にプローブ停止指令信号を出し、これを受けたプロービング制御手段４３が発するモータ停止信号をプローブ移動手段２２が備えるモータ２５側に送って該モータ２５を停止させる。なお、電流の検出なし（電流印加側端子１３ａと電圧検出側端子１３ｂとが所定の被測定パターン５３に非接触）と判別された場合、計測回路３３は、電流が検出されるまでその測定を続けることになる。

この例においても、プロービング制御手段４３は、四端子計測用プローブ１３が被測定パターン５３に接触した瞬間を検知し、この検知信号に基づいてモータ２５に対しモータ停止信号を送ることになる。このため、四端子計測用プローブ１３は、その接触検知位置である停止予定位置と、モータ停止信号を受けて実際の停止した停止指令位置との間に差が生じることになる。プロービング制御手段４３は、この差分を検出して位置データを補正した上でプロービング動作を停止させるようにしてもよい。

モータ２５が停止して全ての四端子計測用プローブ１３の移動を停止させた後は、対となっている四端子計測用プローブ１３，１３相互間で、特定の被測定素子５２の電気的定数の測定を行って目的とする検査が終了に至るまで実行される。

このため、本発明のうち、第１〜第３の発明によれば、検査プローブ接触検知機構１１を構成している検査プローブ１２が回路基板５１の被測定パターン５３に接触しているか否かを直ちに電気信号として正確に検知して、検査時間の短縮化に寄与させることができる。

また、第４の発明によれば、回路基板検査装置４１は、検査プローブ１２が回路基板５１の被測定パターン５３に接触しているか否かを直ちに電気信号として正確に検知することができる検査プローブ接触検知機構１１を備えているので、回路基板５１の被測定パターン５３に反りやはんだによる盛り上がりなどがあっても、プロービング制御手段４３を介して直ちにモータ２５に対しモータ停止信号を送ることができる。したがって、回路基板５１の検査は、時間遅れが生じない高速・短時間で行うことができる。

以上は、本発明を図示例に基づいて説明したものであり、その具体的な内容はこれに限定されるものではない。例えば、図４および図６に示す回路基板検査装置４１は、図１や図３に示す検査プローブ１２をプローブ移動手段２２に備えた検査プローブ接触検知機構１１を組み込んだものであってもよい。また、回路基板検査装置４１は、検査プローブ１２として図２に示す４端子計測用プローブ１４をプローブ移動手段２２に備えた検査プローブ接触検知機構１１を、図４および図６に示すような一対ではなく、複数対のもとで備えているものであってもよい。

第１の発明（検査プローブ接触検知機構）の一例を示す説明図。 第２の発明（検査プローブ接触検知機構）の一例を模式的に示す説明図。 第３の発明（検査プローブ接触検知機構）の一例を示す説明図であり、そのうちの（ａ）は要部斜視図を、（ｂ）は（ａ）における破線囲繞部分の拡大図を、（ｃ）は（ｂ）との関係でその変形後の状態説明図をそれぞれ示す。 第１〜第３の発明に係る検査プローブ接触検知機構のうち、第３の発明である図３に示す検査プローブ接触検知機構を組み込んで構成された第４の発明（回路基板検査装置）の一例を示すブロック図。 図４示す回路基板検査装置に適用して行われる検査の処理手順を示すフローチャート図。 第４の発明（回路基板検査装置）の他例を示すブロック図。 図６に示す回路基板検査装置に適用して行われる検査の処理手順を示すフローチャート図。

符号の説明

１１ 検査プローブ接触検知機構
１２ 検査プローブ
１２ａ 主プローブ
１２ｂ 補助プローブ
１３ 四端子計測用プローブ
１３ａ 電流印加側端子
１３ｂ 電圧検出側端子
２２ プローブ移動手段
２３ 本体部
２４ 可動腕部
２５ モータ
２６，２７ 支杆部
２６ａ 対向面
２８ 保持部
２９ 導電部
３３ 計測回路
３４ 計測線
３８，３９電極
４１ 回路基板検査装置
４２ 中央処理手段（ＣＰＵ）
４３ プロービング制御手段
５１ 回路基板
５２ 被測定素子
５３ 被測定パターン

Claims (5)

1. 少なくとも２本の検査プローブと、これらの検査プローブを検査対象の回路基板における同一の被測定パターンへの同時接触を自在に保持するプローブ移動手段と、前記被測定パターンにおける前記検査プローブ相互間の抵抗値を計測する計測回路とを少なくとも備え、
   前記プローブ移動手段は、計測される抵抗値が検査に必要な許容抵抗値以下になるまで各検査プローブを押し込むことで、前記計測回路による前記被測定パターンへの確実な接触状態の検知を自在としたことを特徴とする検査プローブ接触検知機構。
2. 検査プローブである複数本の四端子計測用プローブと、個々の前記四端子計測用プローブを検査対象の回路基板における各被測定パターンへの接触を自在に各別に保持する各プローブ移動手段と、個々の前記四端子計測用プローブを前記被測定パターンに各別に接触させた際の各四端子計測用プローブにおける電流印加側端子と電圧検出側端子との間の導通状態を各別に検出する計測回路とを少なくとも備え、
   該計測回路を介して個々の前記四端子計測用プローブの各被測定パターンへの接触の有無の検知を自在としたことを特徴とする検査プローブ接触検知機構。
3. １本の検査プローブと、該検査プローブを検査対象の回路基板における被測定パターンへの接触を自在に保持するプローブ移動手段と、該プローブ移動手段が備える導電部を介してその初期状態時に相互の電気的な導通を自在に離間配置されて位置固定される一対の電極部と、該電極部に接続されて電流を検出する計測回路とを少なくとも備え、
   前記導電部を介して前記電極部相互間に流される電流は、前記検査プローブを前記被測定パターンに接触させた際に受ける接触圧により、前記プローブ移動手段を前記電極部側から変形離間させてその流れが遮断されることで、前記計測回路による前記検査プローブの前記被測定パターンへの接触の検知を自在としたことを特徴とする検査プローブ接触検知機構。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の検査プローブ接触検知機構と、全体を統括制御する中央処理手段と、前記検査プローブ接触検知機構が検知する電気的信号に基づいてプロービング動作を制御するプロービング制御手段とを少なくとも具備させたことを特徴とする回路基板検査装置。
5. 前記プロービング制御手段は、被測定パターンへの検査プローブの接触検知位置である停止予定位置と、実際に停止した停止指令位置との差分を検出し、該差分だけ位置データを補正した上でプロービング動作を停止させる請求項４に記載の回路基板検査装置。

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