JP6076788B2 - 被検査基板の基板固定装置およびその基板固定方法 - Google Patents

Description

本発明は、インサーキットテスタなどの基板検査装置において、被検査基板を所定位置に固定する基板固定装置およびその基板固定方法に関し、さらに詳しく言えば、被検査基板の底面側の検査領域の全面を露出させた状態で固定することができる被検査基板の基板固定装置およびその基板固定方法に関するものである。

インサーキットテスタやベアボードテスタ等の回路基板検査装置では、被検査基板の検査ポイントにプローブを接触させて、例えばショート／オープン検査やインピーダンス測定等を行うが、プローブを検査ポイントに正確に接触させるうえで、被検査基板を決められた位置に固定する必要がある。

多くの場合、被検査基板の固定には、バキュウムによる真空吸着方式やシリンダ駆動による押圧固定ピン方式等のフィクスチャが用いられているが、これらの方式はいずれも装置が大掛かりで高価でもある。

そこで、構成をより簡素化した安価な基板固定装置の一つとして、特許文献１には、図３に示すような基板固定装置が提案されており、この基板固定装置１は、基台（図示省略）と、基台上に配設され、被検査基板Ｐを狭持して固定する一対の基板保持部２，２を備えている。

基板保持部２，２は、それぞれチャック部材としての支持爪３，３と狭持爪４，４とを有し、支持爪３，３には被検査基板Ｐの側縁部が載置される載置面３ａ，３ａが設けられており、また、狭持爪４，４には、被検査基板Ｐの側面と当接する当接壁４ａ，４ａが設けられている。

この例においては、基板保持部２，２は、被検査基板Ｐの隣接２辺Ｐａ，Ｐｂおよびその対向する隣接２辺Ｐｃ，Ｐｄを狭持するようにしているため、基板保持部２，２の対向する側辺には、被検査基板Ｐの隣接２辺Ｐａ，Ｐｂ：Ｐｃ，Ｐｄの形状と同様にほぼ直角Ｖ字形状に切り欠かれた開口５，５が形成されている。

そのため、図３（ａ）に示すように、支持爪３，３の載置面３ａ，３ａは、開口５，５に沿って平面視ほぼ直角Ｖ字状に形成されているとともに、狭持爪４，４の当接壁４ａ，４ａは、載置面３ａ，３ａに沿って平面視ほぼ直角Ｖ字状に形成されている。

そして、開口５，５により形成されたほぼ矩形状の開口部Ｓが被検査基板Ｐの底面側検査領域とされ、これにより、プローブを被検査基板Ｐの上面の検査ポイントのみならず底面の検査ポイントにも接触可能としている。

なお、この例で、一方の狭持爪４は、ボールねじ直動機構からなる駆動手段６により一方の支持爪３上を摺動可能とされており、これにより、他方の狭持爪４側への進退を可能としている。

被検査基板Ｐを固定するにあたっては、まず、図４（ａ）に示すように、被検査基板Ｐの隣接２辺Ｐａ，Ｐｂ：Ｐｃ，Ｐｄを支持爪３，３の載置面３ａ，３ａ上に掛け渡すことができるように、基板保持部２，２を所定の間隔に調整したのち、図４（ｂ）に示すように、被検査基板Ｐの隣接２辺Ｐａ，Ｐｂ：Ｐｃ，Ｐｄを載置面３ａ，３ａ上に載置する。

次に、図４（ｃ）に示すように、駆動手段６により一方の可動爪４を被検査基板Ｐ側に移動させ、被検査基板Ｐの隣接２辺Ｐａ，Ｐｂ：Ｐｃ，Ｐｄを可動爪４，４で狭持する。

これにより、駆動手段６を介して、一方の狭持爪４により被検査基板Ｐに加えられる押圧力が、他方の狭持爪４により受け止められ、被検査基板Ｐの隣接２辺Ｐａ，Ｐｂ：Ｐｃ，Ｐｄが一方の支持爪３，狭持爪４と、他方の支持爪３，狭持爪４との間に狭持され固定される。

上記従来の基板固定装置１によれば、被検査基板Ｐを一対の基板保持部２，２の支持爪３，３の間に掛け渡して載置し、一方の狭持爪４を他方の狭持爪４側に移動させる、という簡単な構成により、基板保持部２，２間において被検査基板Ｐを容易に狭持して固定することができる。

また、被検査基板Ｐは、その底面側を支持爪３，３により下支えされて固定されるため安定性に富むとともに、被検査基板Ｐの高さ調整が必要な場合でも、支持爪３，３の高さを調整することで対応させることができる。

さらに、ボールねじ直動機構等の駆動手段６により可動爪４を被検査基板Ｐの一方の隣接２辺Ｐｃ，Ｐｄと当接する位置にまで移動させることで、種々サイズの被検査基板Ｐに対応させることができる。

特開２０１０−０３２４０５号公報

しかしながら、上記従来の基板固定装置１によると、被検査基板Ｐの対向する隣接２辺Ｐａ，Ｐｂ：Ｐｃ，Ｐｄのうちの底面側が支持爪３，３の載置面３ａ，３ａによって隠されるため、その部分に検査領域がある場合には、プローブによる検査ができない、という問題があった。

そこで、本発明の課題は、被検査基板のサイズの違いにかかわらず、被検査基板の底面全面を露出させた状態で被検査基板を位置決めして固定することができるようにした被検査基板の基板固定装置およびその基板固定方法を提供することにある。

上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、被検査基板の底面側の検査領域を露出させる開口部を備える基台と、上記開口部を挟んで上記基台上に配置される一対の基板保持部とを含み、上記一対の基板保持部により上記被検査基板の対向する側縁部を狭持して、上記被検査基板を上記開口部の位置に固定するようにした被検査基板の基板固定装置において、上記基板保持部の各々は、上記基台上に上記開口部側に向けて進退可能に配設され、所定の付勢手段により常時開口部側に向けて付勢される支持プレート部と、上記被検査基板の対向する側縁部の端面と面接触可能な狭持面を有するとともに、上記支持プレート部上で所定の駆動手段により上記開口部側に向けて進退するように駆動される基板チャック部とを有し、上記基板チャック部は、上記駆動手段により、上記狭持面が上記支持プレート部の先端部よりも後退した非チャック位置と、上記狭持面が上記非チャック位置から上記支持プレート部の先端部にまで前進するチャック位置とに駆動され、上記基板チャック部が上記チャック位置に前進して、上記狭持面が上記被検査基板に当接した際に生ずる反力にて上記支持プレート部が上記付勢手段に抗して反開口部側に後退することを特徴としている。

請求項２に係る発明は、上記請求項１において、上記駆動手段より上記基板チャック部にかけられる上記チャック位置に向けての推力をＦｃ，上記付勢手段により上記支持プレート部にかけられる上記開口部に向けての推力をＦｓして、Ｆｃ＞Ｆｓであることを特徴としている。

請求項３に係る発明は、上記請求項１または２において、上記付勢手段が圧縮ばねであることを特徴としている。

請求項４に係る発明は、上記請求項１または２において、上記駆動手段がエアシリンダもしくは油圧シリンダであることを特徴としている。

請求項５に記載の発明は、請求項１，２，３または４のいずれか１項において、上記基台と上記支持プレート部との間および上記支持プレート部と上記基板チャック部との間には、それぞれ直線運動ガイド手段が設けられていることを特徴としている。

請求項６に記載の発明は、被検査基板の底面側の検査領域を露出させる開口部を備える基台と、上記開口部を挟んで上記基台上に配置される一対の基板保持部とを含み、上記一対の基板保持部により上記被検査基板の対向する側縁部を狭持して、上記被検査基板を上記開口部の位置に固定するようにした被検査基板の基板固定方法において、上記基板保持部の各々は、上記基台上に上記開口部側に向かって進退可能に配設され、所定の付勢手段により常時上記開口部側に向けて付勢され支持プレート部と、上記被検査基板の対向する側縁部の端面と面接触可能な狭持面を有するとともに、上記支持プレート部上で所定の駆動手段により上記開口部側に向けて進退するように駆動される基板チャック部とを有し、上記基板チャック部は、上記駆動手段により、上記狭持面が上記支持プレート部の先端部よりも後退した非チャック位置と、上記狭持面が上記非チャック位置から上記支持プレート部の先端部にまで前進するチャック位置とに駆動され、上記駆動手段により上記基板チャック部にかけられる上記チャック位置に向けての推力をＦｃ，上記付勢手段により上記支持プレート部にかけられる上記開口部側に向けての推力をＦｓとしてＦｃ＞Ｆｓであり、上記基板チャック部を上記非チャック位置として、上記被検査基板の対向する側縁部を上記支持プレート部の先端部側に跨がるように載置したのち、上記基板チャック部を上記チャック位置にまで前進させて上記基板チャック部の上記狭持面間で上記被検査基板を狭持して固定し、これに伴って上記支持プレート部が上記付勢手段の推力に抗して反開口部側に後退し、上記被検査基板の底面全体が上記開口部内に露出するようにしたことを特徴としている。

本発明によれば、被検査基板の底面側の被検査領域を露出させる開口部を有する基台の上面に、第１スライド体として、基台の開口部側に向けて進退可能で、所定の付勢手段により常時開口部側に向けて付勢される支持プレート部を配設し、さらに、支持プレート部の上に、第２スライド体として、被検査基板の対向する側縁部の端面と面接触可能な狭持面を有し、所定の駆動手段により開口部側に向けて進退するように駆動される基板チャック部を配設して基板保持部を構成し、
駆動手段により、基板チャック部を、その狭持面が支持プレート部の先端部よりも後退した非チャック位置と、狭持面が非チャック位置から支持プレート部の先端部にまで前進するチャック位置とに駆動するようにし、
基板チャック部がチャック位置に前進して、その狭持面が被検査基板に当接した際に生ずる反力にて、支持プレート部が付勢手段に抗して反開口部側に後退するようにしたことにより、被検査基板をその底面全体が開口部内に露出するようにして固定することができる。

本発明の実施形態に係る基板固定装置の構成を示す模式的な断面図。 上記基板固定装置で、（ａ）基板チャック部が非チャック位置にある状態を示す断面図、（ｂ）基板チャック部がチャック位置にある状態を示す断面図。 （ａ）〜（ｃ）上記従来の基板固定装置の構成と、被検査基板の載置前から固定後までの各工程を模式的に示す平面図。 （ａ）〜（ｃ）上記従来の基板固定装置における被検査基板の載置前から固定後までの各工程を模式的に示す断面図。

次に、図１および図２により、本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

図１および図２を参照して、この実施形態に係る基板固定装置１０は、被検査基板Ｐが載置される基台２０と、被検査基板Ｐの対向する側縁部Ｐｅ，Ｐｅ側を挟持する、横置き型の場合は左右一対、縦置き型の場合は上下一対の基板保持部３０，３０とを備えている。

基台２０は、好ましくは金属、アクリル樹脂等の硬質基板からなり、この実施形態において、基台２０の基板載置面は、被検査基板Ｐが両面基板であることを想定して、その表裏両面に図示しないプローブを接触し得るように、基板固定時に被検査基板の底面側（裏面側）の検査領域を露出させるための開口部Ｓが設けられている。

また、この例において、一対の基板保持部３０，３０は、開口部Ｓを挟んで基台２０の上面（基台面）２１側に配置されるようになっている。なお、一対の基板保持部３０，３０は同一構成であるため、以下の説明においては、一方の基板保持部３０の構成のみについて説明する。

基板保持部３０は、基台面２１に沿って進退可能に配設される第１スライド体としての支持プレート部３１と、支持プレート部３１に沿って進退可能に配設される第２スライド体としての基板チャック部３２とを有している。

支持プレート部３１と基板チャック部３２とは、好ましくは金属、アクリル樹脂等の硬質基板からなり、基台２０と支持プレート部３１の間および支持プレート部３１と基板チャック部３２との間には、支持プレート部３１と基板チャック部３２とを、その進退方向に直動移動させる直動運動ガイド手段が設けられている。

この例において、直動運動ガイド手段は、スライド体としての支持プレート部３１と基板チャック部３２とを進退方向にガイドするものであればよく、例えば、図示はされていないが、支持プレート部３１と基板チャック部３２の底面側に設けられる凸部と、基台面２１と支持プレート部３１の上面側に凸部と嵌合可能な凹溝を有するガイドレールとにより構成することができる。

図１および図２に示すように、支持プレート部３１は、開口部Ｓ側に突設して設けられる突出片３１１を有し、圧縮ばね等の付勢手段４０を介して支持台２２に支持されており、この例で、支持プレート部３１は、付勢手段４０を介して常時開口部Ｓ側へと付勢されている。

また、支持プレート部３１には、図２（ａ）に示すように、常態（基板チャック部３２が後述する非チャック位置にある状態）においては、突出片３１１の先端側（開口部側）に被検査基板Ｐの側縁部Ｐｅが載置可能な載置スペース３１２が現れるようになっている。

基板チャック部３２は、開口部Ｓ側に被検査基板Ｐの側縁部Ｐｅの端面Ｐｆと面接触可能な狭持面３２１を有し、所定の駆動手段５０により支持プレート部３１の突出片３１１上を移動可能とされている。

本実施形態において、駆動手段５０はエアシリンダからなり、基板チャック部３２には、支持プレート部３１に設けられているガイドロッド５１に摺動可能に嵌合するシリンダ室５２と、シリンダ室５２へと圧縮空気を給排出するエア給排出口５３が設けられている。

この例で圧縮空気のエア給排出口５３への切り替えは、図示しない電磁弁のエア供給側ポートまたはエア排出側ポートへの切り替えにより、図示しないコンプレッサにより圧縮された空気をエア給排出口５３へと給排出するようになっている。

そして、図１に示すように、電磁弁をエア供給ポート側に切り替えコンプレッサからエア給排出口５３へと圧縮空気を供給することにより、基板チャック部３２が開口部Ｓ側（図１の矢印方向側）に移動し、電磁弁をエア排出ポート側に切り替えることにより、基板チャック部３２が反開口部Ｓ側に移動するようになっている。

このように、駆動手段５０は、図２（ａ）に示すように、基板チャック部３２を、その狭持面３２１が突出片３１１の先端部よりも後退した位置、すなわち、支持片３１１に載置スペース３１２が現れる位置（以下、この位置を「非チャック位置」という。）から、図２（ｂ）に示すように、基板チャック部３２を、その狭持面３２１が突出片３１１の先端部まで前進した位置、すなわち、狭持面３２１にて被検査基板Ｐをチャック可能な位置（以下、この位置を「チャック位置」という。）に移動させるようになっている。

また、本実施形態において、図２（ｂ）に示すように、駆動手段５０により基板チャック部３２にかけられるチャック位置に向けての推力をＦｃ、付勢手段４０により支持プレート部３１にかけられる開口部Ｓ側に向けての推力をＦｓとすると、それらの関係はＦｃ＞Ｆｓとされている。

そのため、基板チャック部３２がチャック位置に前進した際には、基板チャック部３２の狭持面３２１が被検査基板Ｐに当接した際に生じる反力により、支持プレート部３１は付勢手段４０に抗して支持台２２側に後退するようになっている。

これによれば、図２（ｂ）に示すように、支持プレート部３１の後退により、被検査基板Ｐの底面全体が開口部Ｓ内に露出させた状態で基板チャック部３２に狭持させることができるため、チャック部材によって被検査基板Ｐの検査領域が隠されることはなく、被検査基板の底面全体を開口部内に露出して固定することができる。

次に、図２を参照して、この基板固定装置１０により被検査基板Ｐを一対の基板保持部３０の間で固定する動作を説明する。

まず、図２（ａ）に示すように、基板チャック部３２，３２が非チャック位置に後退している状態で、図示しない真空吸着等の基板吸着手段を介して、被検査基板Ｐを開口部Ｓの上方から下降させ、被検査基板Ｐの側縁部Ｐｅを支持プレート部３１，３１の載置スペース３１２，３１２上に載置する。

次に、電磁弁をエア供給ポート側に切り替え、コンプレッサにより圧縮された圧縮空気をエア給排出口５３，５３からシリンダ室５２，５２へと供給し、基板チャック部３２，３２を、図２（ｂ）に示すように、非チャック位置からチャック位置へと移動（前進）させる。

そして、基板チャック部３２，３２をチャック位置まで前進させ、その狭持面３２１，３２１を支持プレート部３１，３１の載置スペース３１２，３１２上に載置されている被検査基板Ｐの端面Ｐｆへと当接させ、被検査基板Ｐを基板チャック部３２，３２の狭持面３２１，３２１にて狭持して固定する。

このとき、図２（ｂ）に示すように、支持プレート部３１は、基板チャック部３２，３２の狭持面３２１，３２１が被検査基板Ｐの端面Ｐｆに当接した際に生じる反力を受け、付勢手段４０に抗して支持台２２側に後退する。

そして、被検査基板Ｐは基板チャック部３２，３２の狭持面３２１，３２１に狭持された状態で検査され、検査終了後、電磁弁をエア排出ポート側に切り替えてシリンダ室５２内を減圧することにより、基板チャック部３２，３２を非チャック位置に後退させ、被検査基板Ｐを図示しない真空吸着等の基板吸着手段により開口部Ｓの上方へと上昇させる。

この構成によれば、図２（ｂ）に示すように、被検査基板Ｐの底面全体を開口部Ｓ内に露出させることができるので、チャック部材によって被検査基板Ｐの検査領域が隠されることはなく、被検査基板Ｐの検査領域全面を露出させて固定することができる。

また、被検査基板Ｐの支持プレート３１，３１に備えられる載置スペース３１２，３１２は、被検査基板Ｐを一時的に仮置きするだけのものであるため、従来のような補助台を用いて被検査基板Ｐを載置面の所定箇所に位置決めする必要はなく、補助台を不要として作業効率を向上させることができる。

上記実施形態においては、基板チャック部３２を非チャック位置からチャック位置へと移動させる駆動手段５０をエアシリンダとしているが、油圧シリンダであってもよく、これによっても、基板チャック部３２を非チャック位置からチャック位置へと移動させ、支持プレート部３１を付勢手段４０に抗して支持台２２側に移動させることができる。

上記実施形態では、支持プレート部３１を開口部Ｓ側に付勢する付勢手段を圧縮ばねとしているが、これに限られることはなく、例えば、エアシリンダなどにより、支持プレート部３１を開口部Ｓ側に向けて所定の推力により基台２０の所定位置で支持するようにしてもよい。

１０ 基板固定装置
２０ 基台
２１ 基台面
２２ 支持台
３０ 基板保持部
３１ 支持プレート部
３１１ 突出片
３１２ 載置エリア
３２ 基板チャック部
３２１ 狭持面
４０ 付勢手段
５０ 駆動手段
５１ ガイドロッド
５２ シリンダ室
５３ エア給排出口
Ｐ 基板
Ｐｅ 側縁部
Ｐｆ 端面
Ｓ 開口部

Claims (6)

1. 被検査基板の底面側の検査領域を露出させる開口部を備える基台と、上記開口部を挟んで上記基台上に配置される一対の基板保持部とを含み、上記一対の基板保持部により上記被検査基板の対向する側縁部を狭持して、上記被検査基板を上記開口部の位置に固定するようにした被検査基板の基板固定装置において、
   上記基板保持部の各々は、上記基台上に上記開口部側に向けて進退可能に配設され、所定の付勢手段により常時開口部側に向けて付勢される支持プレート部と、上記被検査基板の対向する側縁部の端面と面接触可能な狭持面を有するとともに、上記支持プレート部上で所定の駆動手段により上記開口部側に向けて進退するように駆動される基板チャック部とを有し、
   上記基板チャック部は、上記駆動手段により、上記狭持面が上記支持プレート部の先端部よりも後退した非チャック位置と、上記狭持面が上記非チャック位置から上記支持プレート部の先端部にまで前進するチャック位置とに駆動され、
   上記基板チャック部が上記チャック位置に前進して、上記狭持面が上記被検査基板に当接した際に生ずる反力にて上記支持プレート部が上記付勢手段に抗して反開口部側に後退することを特徴とする被検査基板の基板固定装置。
2. 上記駆動手段より上記基板チャック部にかけられる上記チャック位置に向けての推力をＦｃ，上記付勢手段により上記支持プレート部にかけられる上記開口部に向けての推力をＦｓして、Ｆｃ＞Ｆｓであることを特徴とする請求項１に記載の被検査基板の基板固定装置。
3. 上記付勢手段が圧縮ばねであることを特徴とする請求項１または２に記載の被検査基板の基板固定装置。
4. 上記駆動手段がエアシリンダもしくは油圧シリンダであることを特徴とする請求項１または２に記載の被検査基板の基板固定装置。
5. 上記基台と上記支持プレート部との間および上記支持プレート部と上記基板チャック部との間には、それぞれ直線運動ガイド手段が設けられていることを特徴とする請求項１，２，３または４のいずれか１項に記載の被検査基板の基板固定装置。
6. 被検査基板の底面側の検査領域を露出させる開口部を備える基台と、上記開口部を挟んで上記基台上に配置される一対の基板保持部とを含み、上記一対の基板保持部により上記被検査基板の対向する側縁部を狭持して、上記被検査基板を上記開口部の位置に固定するようにした被検査基板の基板固定方法において、
   上記基板保持部の各々は、上記基台上に上記開口部側に向かって進退可能に配設され、所定の付勢手段により常時上記開口部側に向けて付勢され支持プレート部と、上記被検査基板の対向する側縁部の端面と面接触可能な狭持面を有するとともに、上記支持プレート部上で所定の駆動手段により上記開口部側に向けて進退するように駆動される基板チャック部とを有し、
   上記基板チャック部は、上記駆動手段により、上記狭持面が上記支持プレート部の先端部よりも後退した非チャック位置と、上記狭持面が上記非チャック位置から上記支持プレート部の先端部にまで前進するチャック位置とに駆動され、上記駆動手段により上記基板チャック部にかけられる上記チャック位置に向けての推力をＦｃ，上記付勢手段により上記支持プレート部にかけられる上記開口部側に向けての推力をＦｓとしてＦｃ＞Ｆｓであり、
   上記基板チャック部を上記非チャック位置として、上記被検査基板の対向する側縁部を上記支持プレート部の先端部側に跨がるように載置したのち、上記基板チャック部を上記チャック位置にまで前進させて上記基板チャック部の上記狭持面間で上記被検査基板を狭持して固定し、これに伴って上記支持プレート部が上記付勢手段の推力に抗して反開口部側に後退し、上記被検査基板の底面全体が上記開口部内に露出するようにしたことを特徴とする被検査基板の基板固定方法。

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