JP2010014597A - 可動式コンタクト検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】検査時間を短縮して検査効率を向上させる。
【解決手段】複数の可動プローブを有し、検査対象物の複数個所の電気的特性を測定する可動式コンタクト検査装置である。前記複数の可動プローブは、１つの直結型の可動プローブと、他の切り替え型の可動プローブとからなる。さらに、前記各可動プローブを支持して正確に位置決めして前記検査対象物に接触させるＸＹＺ駆動部と、前記複数の切り替え型の可動プローブを電気的に互いに短絡させると共に選択的に接続するスイッチ部と、前記直結型の可動プローブ及び切り替え型の可動プローブを検査対象物の複数個所に同時に接触させ、前記スイッチ部を介して短絡させた各切り替え型の可動プローブで検出する電気的特性の合成値が期待値から外れている場合に異常と判断して、前記スイッチ部を制御して各可動プローブを選択的に接続し、異常箇所の特定を行う制御装置とを備えた。
【選択図】 図１

Description

本発明は、プリント配線基板の各配線間の絶縁抵抗等の電気的特性を検査する可動式コンタクト検査装置に関するものである。

プリント配線基板等において、電気的特性としての各ネット（配線）間の絶縁抵抗の検査を行う場合、可動式コンタクト検査装置が用いられる。このような可動式コンタクト検査装置の例としてフライングプローバがあるが、このフライングプローバによる検査方法の例として次のようなものがある。

このフライングプローバによる検査方法は、図２に示すように、各ネットＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ間の絶縁抵抗を測定する場合、２つの可動プローブを測定対象の２つのネットにそれぞれ接触させて絶縁抵抗を測定するものである。具体的には、まず検査１回目として、２つの可動プローブを２つのネットＡ−Ｂ間に接触させて絶縁抵抗を測定し、検査２回目として、２つの可動プローブを２つのネットＡ−Ｃ間に接触させて絶縁抵抗を測定し、検査３回目として、２つの可動プローブを２つのネットＡ−Ｄ間に接触させて絶縁抵抗を測定していた。このように、絶縁検査対象となるネットが複数存在する場合、対象となるネット同士を１組ずつ測定して検査していた。検査対象のネットがｎ組の場合、ｎ回検査を実施していた。しかし、このような従来の検査方法では検査効率が悪かった。

このような問題を解決する手段として特許文献１の発明がある。この特許文献１は、検査対象配線間に所定の直流電圧を印加し、そのときの電流値と電圧値からパターン間の抵抗値を算出するものである。また、絶縁検査時にスパーク発生の有無を測定し、スパーク発生時には抵抗値が良であっても不良とする演算機能を有している。測定時には、スイッチ回路によって、１つのネットに対して最大で４ネットにそれぞれ接続して、順番に検査する機能を有し、検査時の短縮を図っている。
特許第３５４６０４６号公報

ところで、測定時にスイッチ回路によって４ネットを順番に検査する場合、検査時間の短縮を図ることが可能であるが、大幅な短縮にはならない。

特に、近年の回路の高密度化に伴ってネット数が増加しているが、各ネットを順番に検査する場合、検査時間が大幅に増大し、検査効率が悪化するという問題がある。

本発明は、これら従来技術の問題点を解決し、検査時間の短縮、検査効率の向上を図った可動式コンタクト検査装置を提供することを目的とする。

本発明は上述した課題に鑑みてなされたもので、本発明に係る可動式コンタクト検査装置は、複数の可動プローブを有し、検査対象物の複数個所の電気的特性を測定する可動式コンタクト検査装置であって、前記複数の可動プローブが、少なくとも１つの直結型の可動プローブと、他の切り替え型の可動プローブとからなり、前記各可動プローブを支持して正確に位置決めして前記検査対象物に接触させるＸＹＺ駆動部と、前記複数の切り替え型の可動プローブを電気的に互いに短絡させると共に選択的に接続するスイッチ部と、前記直結型の可動プローブ及び切り替え型の可動プローブを検査対象物の複数個所に同時に接触させ、前記スイッチ部を介して短絡させた各切り替え型の可動プローブで検出する電気的特性の合成値が期待値から外れている場合に異常と判断して、前記スイッチ部を制御して各可動プローブを選択的に接続し、異常箇所の特定を行う制御装置とを備えたことを特徴とする。前記制御装置において電気的特性の合成値が期待値から外れていて異常と判断した場合には、前記スイッチ部を制御して各可動プローブを１個ずつ接続して異常箇所の特定を行うことが望ましい。または、前記スイッチ部を制御して各可動プローブを複数個ずつ接続して異常箇所の大まかな特定を行い、その後、異常箇所を特定する範囲を段階的に絞って異常箇所の特定を行うことが望ましい。

前記スイッチ部を介して短絡させた各切り替え型の可動プローブで検出する電気的特性の合成値が期待値から外れているか否かを判断することによって、複数の電気的特性を同時に判断するため、検査時間の大幅な短縮、検査効率の向上を図ることができる。

以下、図面を参照して本願発明の好適な実施形態について説明する。本実施形態の可動式コンタクト検査装置は、複数の可動プローブを有し、各可動プローブをそれぞれ移動させて複数点に同時に接触させて複数箇所の電気的特性を同時に測定する検査装置である。この可動式コンタクト検査装置としては、種々の装置を用いることができる。少なくとも、後述する図１の構成を備えた全ての検査装置を用いることができる。ここでは、フライングプローバを例に説明する。このフライングプローバは、複数の可動プローブを有し、２点間の電気的特性を検査するための装置である。例えば、ｎ個のネットを備えたプリント基板においては、１つのネットを基準にして、このネットと他のｎ−１個のネットとの間の２点間の電気的特性（ここでは絶縁抵抗）を検査する。即ち、ｎ−１組のネットの２点間の絶縁抵抗を検査する。

本発明に係るフライングプローバは、検査台に設置されたプリント基板の上側を複数個の可動プローブが高速で移動して、プリント基板上の各ネット（配線のかたまり）の電極（接触点）にそれぞれ接触して検査する。プリント基板上に多数形成されたネットの１つ１つを検査するために、複数の可動プローブが同時に高速でプリント基板上を移動して、各ネットの接触点に接触して検査する。各可動プローブが各ネットの接触点に極めて短い時間だけ接触して、次々に検査していく。このフライングプローバの概略的な構成を図１の機能ブロック図に基づいて説明する。

図示のフライングプローバは主に、４個の可動プローブ１と、各可動プローブ１を駆動するＸＹＺ駆動部２と、各可動プローブ１を電気的にかつ選択的に接続するスイッチ部３と、全体を制御する制御装置４とを備えて構成されている。

可動プローブ１は、個別に移動可能に支持されて各ネット６の接触点に直接接触するための接触子である。可動プローブ１は、ＸＹＺ駆動部２に支持されて、任意の位置に移動される。４個の可動プローブ１は２種類に分けられる。１個は直結型の可動プローブ１Ａで、他の３個は切り替え型の可動プローブ１Ｂ，１Ｃ，１Ｄである。直結型の可動プローブ１Ａは、制御装置４に直接接続され、切り替え型の可動プローブ１Ｂ，１Ｃ，１Ｄはスイッチ部３を介して制御装置４に接続される。これにより、可動プローブ１Ａ−１Ｂ，１Ａ−１Ｃ，１Ａ−１Ｄの組み合わせで抵抗が検出される。

ＸＹＺ駆動部２は、可動プローブ１を支持して任意の位置に移動させ、可動プローブ１の先端をネット６の接触点に正確に位置決めして接触させるための装置である。ＸＹＺ駆動部２は、Ｘ軸方向駆動機構(図示せず)、Ｙ軸方向駆動機構(図示せず)及びＺ軸方向駆動機構(図示せず)を備えて構成され、可動プローブ１を支持してＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向へそれぞれ移動できるようになっている。ＸＹＺ駆動部２は、４個の可動プローブ１を個別に支持するために４個設けられている。各ＸＹＺ駆動部２は、制御装置４にそれぞれ接続され、個別に制御される。

スイッチ部３は、１個の直結型の可動プローブ１Ａと３個の切り替え型の可動プローブ１Ｂ，１Ｃ，１Ｄとの組み合わせ１Ａ−１Ｂ，１Ａ−１Ｃ，１Ａ−１Ｄを電気的にかつ選択的に制御装置４に接続するための装置である。スイッチ部３は、各可動プローブ１Ｂ，１Ｃ，１Ｄに個別に接続された３つのスイッチ片ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３を備えて構成されている。各スイッチ片ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３の一方は各可動プローブ１Ｂ，１Ｃ，１Ｄに個別に接続され、他方は互いに短絡（ショート）されて制御装置４の後述する絶縁抵抗入出力部１２に接続されている。このとき、各可動プローブ１Ｂ，１Ｃ，１Ｄを互いにショートさせることにより、Ａ−Ｂ間、Ａ−Ｃ間、Ａ−Ｄ間の合成抵抗値を測定する。さらに、スイッチ部３は、制御装置４の後述するスイッチ切替制御部８に接続され、３つのスイッチ片ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３が個別に開閉制御されるようになっている。

制御装置４は、可動プローブ１、ＸＹＺ駆動部２及びスイッチ部３をそれぞれ制御するための装置である。制御装置４は、スイッチ切替制御部８と、ＸＹＺ軸駆動制御部９と、表示部１０と、Ｒ算出良否判定部１１と、絶縁抵抗入出力部１２とを備えて構成されている。

スイッチ切替制御部８は、スイッチ部３を切り替え制御する。具体的には、ＳＷ１から順番にＳＷ３まで１つずつONにして異常箇所を特定する。スイッチの数が多い場合は、別のパターンで切り替える。例えば、全スイッチの半分ずつを切り替える。即ち、全スイッチを２つに分けて、半分ずつ検査し、異常のある方を特定する。さらに異常のある方のスイッチを２つに分けて、半分ずつ検査し、異常のある方を大まかに特定する。これを繰り返して、異常箇所を特定する範囲を段階的に絞って最終的に異常箇所を特定する。また、全スイッチを三分割又は四分割以上に分割して、３分の一ずつ又は４分の一ずつ検査し、もしくは５分の一以上ずつ検査して、異常箇所を特定する範囲を段階的に絞って最終的に異常箇所を特定する。スイッチの数に応じて適宜分割して、分割部分毎に検査する。

ＸＹＺ軸駆動制御部９は、４つのＸＹＺ駆動部２にそれぞれ接続されて、各ＸＹＺ駆動部２のＸ軸方向駆動機構、Ｙ軸方向駆動機構及びＺ軸方向駆動機構を個別に制御する。この制御によるＸＹＺ軸方向の位置合わせによって、各ネット６の接触点と、各ＸＹＺ駆動部２で支持する可動プローブ１の先端部とを正確に整合させる。１個の直結型の可動プローブ１Ａと、３個の切り替え型の可動プローブ１Ｂ，１Ｃ，１Ｄは、各ネット６の接触点にそれぞれ同時に接触される。

表示部１０は、図示しないモニターに接続されて、当該モニターに映像を表示させる。例えば、検出した絶縁抵抗値等をモニターに表示させる。

Ｒ算出良否判定部１１は、電気的特性の合成値が期待値から外れているか否かを判定する。ここでは、電気的特性として絶縁抵抗を用いている。絶縁抵抗入出力部１２から取り込んだ電圧及び電流から合成抵抗値を算出して、その合成抵抗値が規格値以上か否かによって良否を判定する。

絶縁抵抗入出力部１２は、直結型の可動プローブ１Ａと、切り替え型の可動プローブ１Ｂ，１Ｃ，１Ｄとの間に設定電圧を印加して電流を検出し、各ネット６間の電圧と電流を測定する。測定した電圧と電流はＲ算出良否判定部１１に出力する。

次に、制御装置４における具体的な処理機能について説明する。まず、図３のタイミングチャートに基づいて全体的な動作について説明する。

プローブを各接触点に接触させて、ＳＷ１〜３を同時にONさせる。次いで、検査信号としての設定電圧を印加して、過渡電流後の各ネットＡ−Ｂ間、Ａ−Ｃ間及びＡ−Ｄ間の電流と電圧を測定する。

次いで、測定した電流と電圧を基に、Ａ−Ｂ間、Ａ−Ｃ間及びＡ−Ｄ間の合成抵抗を算出する。任意に設定したサンプリング回数で、電流と電圧を測定してＡ−Ｂ間、Ａ−Ｃ間及びＡ−Ｄ間の合成抵抗を算出する。

次いで、合成抵抗値に基づいて良否を判定する。

このとき、合成抵抗値が規格値以上か否かを判定するが、規格値以上の場合、スイッチ部３を選択的に切り替えて不良箇所を特定する。このスイッチ部３の動作例を図４，５に基づいて説明する。なお、図４，５は、スイッチ部３、制御装置４、各ネット６間の抵抗を概略的に表した回路図である。

合成抵抗測定時には、図４に示すように３つのスイッチ（ＳＷ１〜３）を全てONにする。

スイッチ部３を選択的に切り替えて不良箇所を特定する場合は、図５に示すように、３つのスイッチ（ＳＷ１〜３）のうち１つをONにして、他をOFFにする。ここでは、ＳＷ１をONにし、ＳＷ２，３をOFFにしている。この次に、ＳＷ２，３を順番にONにしていく。

次に、制御装置４の具体的な処理機能を図６に基づいて説明する。

まず、隣接ネットを確認し（ステップＳ１）、隣接ネットがあるか否かを判定する（ステップＳ２）。隣接ネットがないと判定した場合、即ち、ネットが１つの場合は、１：１で測定する（ステップＳ３）。隣接ネットがあると判定した場合は、使用している可動プローブ１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄをチェックし（ステップＳ４）、スイッチ部３の全てのＳＷ１〜３をONにする（ステップＳ５）。

次いで、各ＸＹＺ駆動部２を制御して各可動プローブ１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１ＤをＸＹＺ方向に適宜移動させて、各ネットの接触点に可動プローブの先端部を合わせて接触させる（ステップＳ６）。

次いで、検査信号としての設定電圧を各ネットＡ−Ｂ間、Ａ−Ｃ間及びＡ−Ｄ間に印加して電圧と電流を測定する（ステップＳ７）。具体的には、可動プローブ１ＡをネットＡの接触点と接触させる。そして、スイッチ部３の全てのＳＷ１〜３をONにして３個の可動プローブ１Ｂ，１Ｃ，１Ｄを互いに短絡させた状態で、検査対象となるネットＢ，Ｃ，Ｄの各接触点に同時に接触させる。これにより、３個の可動プローブ１Ｂ，１Ｃ，１Ｄの合成された電圧と電流を測定する。

次いで、測定した電圧と電流を基に、Ａ−Ｂ間、Ａ−Ｃ間及びＡ−Ｄ間の合成抵抗を算出する（ステップＳ８）。

次いで、算出した合成抵抗値Ｒが規格値以上か否かを判定する（ステップＳ９）。この合成抵抗値Ｒが規格値以上と判定した場合は、十分な絶縁抵抗が保たれているとして全てのネットを良と判定する（ステップＳ１０）。

合成抵抗値Ｒが規格値よりも小さいと判定した場合は、ステップＳ３に進んで１：１で測定する。スイッチ部３を切り替えながら３つのＳＷ１〜３を順番にONにして１：１で検査し、不良箇所の特定を行う。具体的には、直結型の可動プローブ１Ａに対して、３つのＳＷ１〜３を順番にONにすることで、３個の切り替え型の可動プローブ１Ｂ，１Ｃ，１Ｄを１つずつショートさせて各ネット間の絶縁抵抗を１：１で検査し、異常箇所を特定する。

次いで、全ての検査が終了したか否かを判定し（ステップＳ１１）、終了していない場合はステップＳ１に戻って上記処理を繰り返す。全ての検査が終了したと判定した場合は、各可動プローブ１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄをホームポジションへ移動させる（ステップＳ１２）。

本実施形態の可動式コンタクト検査装置は、以上のように動作することで、次のような効果を奏する。

フライングプローバによる従来の検査方法では、図２に基づいて上述したように、各ネットＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ間の絶縁抵抗を測定する場合、２つの可動プローブを測定対象の２つのネットに接触させて絶縁抵抗を測定していたため、対象ネットがｎ組の場合、ｎ回検査を実施しなければならず、検査効率が悪かった。また、測定時にスイッチ回路によって複数のネットを順番に検査して、検査時間の短縮を図った特許文献１の発明もあるが、検査時間の大幅な短縮にはならない。特に、近年の高密度化に伴うネット数の増加によって、検査時間が増大し、検査効率が悪化していた。

これに対して、本実施形態の検査方法は、図７に示すように、複数のネットＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄに対して、複数の配線を同時に測定する。ｎ個の可動プローブ１を持っている場合は、基準となる１つのネットＡに対して最大ｎ−１個のネットを同時に測定するものである。ここでは、４個の可動プローブ１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄを持っているため、３個のネットＢ，Ｃ，Ｄを同時に測定している。５個以上の可動プローブ１を持っていて、５個以上のネットを測定する場合は、直結型の可動プローブ１Ａを除いて、４個以上のネットを同時に測定する。

これにより、検査時間を大幅に短縮することができる。この結果、検査効率を飛躍的に向上させることができる。

［変形例］
前記実施形態では、可動式コンタクト検査装置の可動プローブ１が４個の場合を例に説明したが、３個又は５個以上であっても良い。検査装置の大きさ等によって異なるが、検査対象のネット数と同数又はそれ以下の個数の可動プローブ１を用いて検査する。

また、可動プローブ１の数が検査対象ネットの数よりも少ないときは、以下の検査方法をとり得る。例えば、検査対象ネットが１０個あり、可動プローブ１が４個あった場合は、ネット１〜４、５〜８、７〜１０というように、４個の可動プローブ１で４個のネットに同時に接触させ、最後の部分はだぶらせて検査する。検査対象ネットが１０個あり、可動プローブ１が６個あった場合は、１〜６、５〜１０となる。可動プローブ１の数に応じて、検査対象ネットを２分割又は３分割以上に分けて、検査する。

また、前記実施形態では、測定する電気的特性として絶縁抵抗を例に説明したが、他の電気的特性でもよいことは言うまでもない。

本発明の実施形態に係る可動式コンタクト検査装置（フライングプローバ）の概略的な構成を示す機能ブロック図である。 従来のフライングプローバによる検査方法の例を示す模式図である。 本発明の実施形態に係る制御装置での処理機能を示すタイミングチャートである。 本発明の実施形態に係るスイッチ部の動作例を示す回路図である。 本発明の実施形態に係るスイッチ部の動作例を示す回路図である。 本発明の実施形態に係る制御装置の具体的な処理機能を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係るフライングプローバによる検査方法の例を示す模式図である。

符号の説明

１：可動プローブ、２：ＸＹＺ駆動部、３：スイッチ部、４：制御装置、６：ネット、８：スイッチ切替制御部、９：ＸＹＺ軸駆動制御部、１０：表示部、１１：Ｒ算出良否判定部、１２：絶縁抵抗入出力部。

Claims (3)

1. 複数の可動プローブを有し、検査対象物の複数個所の電気的特性を測定する可動式コンタクト検査装置であって、
   前記複数の可動プローブが、少なくとも１つの直結型の可動プローブと、他の切り替え型の可動プローブとからなり、
   前記各可動プローブを支持して正確に位置決めして前記検査対象物に接触させるＸＹＺ駆動部と、
   前記複数の切り替え型の可動プローブを電気的に互いに短絡させると共に選択的に接続するスイッチ部と、
   前記直結型の可動プローブ及び切り替え型の可動プローブを検査対象物の複数個所に同時に接触させ、前記スイッチ部を介して短絡させた各切り替え型の可動プローブで検出する電気的特性の合成値が期待値から外れている場合に異常と判断して、前記スイッチ部を制御して各可動プローブを選択的に接続し、異常箇所の特定を行う制御装置とを備えたことを特徴とする可動式コンタクト検査装置。
2. 請求項１に記載の可動式コンタクト検査装置において、
   前記制御装置において電気的特性の合成値が期待値から外れていて異常と判断した場合に、前記スイッチ部を制御して各可動プローブを１個ずつ接続して異常箇所の特定を行うことを特徴とする可動式コンタクト検査装置。
3. 請求項１に記載の可動式コンタクト検査装置において、
   前記制御装置において電気的特性の合成値が期待値から外れていて異常と判断した場合に、前記スイッチ部を制御して各可動プローブを複数個ずつ接続して異常箇所の大まかな特定を行い、その後、異常箇所を特定する範囲を段階的に絞って異常箇所の特定を行うことを特徴とする可動式コンタクト検査装置。

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