JP7182951B2

JP7182951B2 - 検査装置及び検査方法

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Publication number: JP7182951B2
Application number: JP2018158243A
Authority: JP
Inventors: 美行深見
Original assignee: Micronics Japan Co Ltd
Current assignee: Micronics Japan Co Ltd
Priority date: 2018-08-27
Filing date: 2018-08-27
Publication date: 2022-12-05
Anticipated expiration: 2038-08-27
Also published as: JP2020034283A; TWI716045B; US20200064374A1; CN110865293A; KR102230608B1; US10989738B2; TW202022384A; KR20200024082A; CN110865293B

Description

本発明は、検査装置及び検査方法に関し、例えば、プリント基板に形成された各配線の導通検査や絶縁検査を行なう検査装置に適用し得るものである。

プリント基板の各配線の導通検査や絶縁検査等には、可動式プローブを用いた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（特許文献１参照）。

例えば、フライングプローバの載置台（ワークテーブル）に被検査基板をのせ、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向に移動する可動式の複数のプローブのそれぞれが適宜移動して、可動式の各プローブが被検査基板上の各測定点（電極端子）に順次接触し、電気的特性が測定される。そのためには、例えば被検査基板の設計データに基づいて検査に必要な各種検査データを生成している。このような検査データの１つとして、被検査基板上の各測定点（電極端子）の位置情報が含まれており、可動軸駆動部が、各測定点の位置情報に基づいて、各プローブを位置決めしている可動軸（可動部）を駆動している。

特開平４－２７０９７３号公報

しかしながら、従来の可動式コンタクト検査装置は、各可動式のプローブを移動させる可動軸の動作速度が一定であるため、被検査基板上の測定点の数が増加することに比例して検査時間も増加してしまうと課題がある。

その一方で、各プローブを移動させる可動軸の動作速度が速くなると、プローブの位置決め精度が難しくなる。特に、微細な電極端子に対してプローブを接触させるときに、各プローブの位置決め精度が低下してしまう。

そのため、プローブの接触先である電極端子のサイズ情報を考慮して、可動軸駆動部の動作速度を可変させて、検査時間を短縮することができる検査装置及び検査方法が求められている。

かかる課題を解決するために、第１の本発明に係る検査装置は、複数の可動プローブを有し、被検査基板上の複数の検査対象物のそれぞれに各可動プローブを接触させて、複数の検査対象物間の電気的特性を測定する検査装置において、（１）各可動プローブを支持して、各可動プローブを複数の軸方向に移動させて、検査対象物の位置に各可動プローブを位置決めし、各可動プローブを検査対象物に接触させる複数の可動部と、（２）各可動プローブを移動させる各可動部を駆動する可動駆動部と、（３）各可動プローブの次の接触先とする検査対象物のサイズ情報に応じて、各可動プローブを移動させる各可動部の動作速度を制御する駆動制御部とを備え、駆動制御部は、各可動プローブが接触している検査対象物のサイズ情報と、次の接触先とする検査対象物のサイズ情報との比較結果に応じて、各可動プローブの可動部の動作速度を可変することを特徴とする。

第２の本発明に係る検査方法は、複数の可動プローブを有し、被検査基板上の複数の検査対象物のそれぞれに上記各可動プローブを接触させて、複数の検査対象物間の電気的特性を測定する検査方法において、（１）複数の可動部のそれぞれが、各可動プローブを支持して、各可動プローブを複数の軸方向に移動させて、検査対象物の位置に各可動プローブを位置決めし、各可動プローブを上記検査対象物に接触させ、（２）可動駆動部が、各可動プローブを移動させる各可動部を駆動し、（３）駆動制御部が、各可動プローブの次の接触先とする検査対象物のサイズ情報に応じて、各可動プローブを移動させる各可動部の動作速度を制御し、駆動制御部は、各可動プローブが接触している検査対象物のサイズ情報と、次の接触先とする検査対象物のサイズ情報との比較結果に応じて、各可動プローブの可動部の動作速度を可変することを特徴とする。

本発明によれば、プローブの接触先である電極端子のサイズ情報を考慮して、可動軸駆動部の動作速度を可変させて、検査時間を短縮することができる。

実施形態に係る検査装置の機能的な構成を示すブロック図である。実施形態に係る検査装置における可動軸制御処理を示すフローチャートである。実施形態に係る可動軸の動作速度、加速度の制御方法を説明する説明図である。

（Ａ）主たる実施形態
以下では、本発明に係る検査装置及び検査方法の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。

この実施形態は、検査装置（可動式コンタクト検査装置）の一例としてフライングプローバに本発明を適用する場合を例示する。

（Ａ－１）実施形態の構成
図１は、実施形態に係る検査装置の機能的な構成を示すブロック図である。

図１において、実施形態に係る検査装置１は、検査データ生成部１１、駆動制御部１２、可動軸駆動部１３、左可動軸１４Ｌ、左プローブ１５Ｌ、右可動軸１４Ｒ、右プローブ１５Ｒ、測定部１６、表示部１７、操作部１０を有する。

操作部１０は、例えば、キーボード、マウス、操作ボタン等であり、検査装置１を操作する操作者が扱うものである。表示部１７は、測定部１６によって測定された測定結果を表示するものである。

検査データ生成部１１は、駆動制御部１２に対して、被検査基板上の各測定点（電極端子）の位置情報や、各電極端子のサイズ情報等を生成する装置である。なお、検査データ生成部１１のハードウェア構成は図示しないが、汎用コンピュータや専用装置等を適用することができる。

検査データ生成部１１は、被検査基板の設計データを入力し、その設計データに基づいて、被検査基板の導通検査・絶縁検査に必要な検査データを生成する。検査データには、様々なデータが含まれる。例えば、被検査基板の設計データに基づいて測定点とする電極端子の数、各電極端子の位置情報（Ｘ－Ｙ座標値）、各電極端子の形状、各電極端子のサイズ情報等がある。そして、検査データ生成部１１は、生成した検査データを駆動制御部１２に与える。

なお、検査データ生成部１１は、機能的には、入力部１１１、端子位置情報生成部１１２、端子サイズ情報生成部１１３を有する。

入力部１１１は、被検査基板の設計データを入力するものである。設計データの入力方法は、様々な方法を広く適用することができる。例えば、操作部１０を通じて設計データが入力されるようにしてもよいし、設計データを記憶している記憶媒体が検査データ生成部１１に差し込まれる（接続される）ことにより設計データが入力されるようにしてもよい。いずれにしても、検査装置１が検査する被検査基板の設計データが検査データ生成部１１に入力される。

端子位置情報生成部１１２は、入力された被検査基板の設計データに基づいて、測定点としての各電極端子の位置情報（Ｘ－Ｙ座標値）を生成する。

端子サイズ情報生成部１１３は、入力された被検査基板の設計データに基づいて、各電極端子の形状、サイズに関する情報を生成する。

駆動制御部１２は、検査データ生成部１１からの検査データに基づいて、可動軸駆動部１３を制御するものである。駆動制御部１２は、機能的には、位置・速度・加速度制御部１２１を有している。

位置・速度・加速度制御部１２１は、検査データに含まれている電極端子Ｔの位置情報（Ｘ－Ｙ座標値）に基づいて、各プローブ（左プローブ１５Ｌ及び右プローブ１５Ｒ）を電極端子Ｔの表面に接触させるため、各プローブを支持している可動軸１４Ｌ及び１４Ｒを駆動する可動軸駆動部１３を制御する。各プローブが順次接触していく電極端子Ｔ（測定点）の順番は決められており、電極端子Ｔの位置情報（Ｘ－Ｙ座標値）に基づいて、位置・速度・加速度制御部１２１が、可動軸駆動部１３に対して、各プローブを移動させる位置を指示することにより、各プローブ（左プローブ１５Ｌ及び右プローブ１５Ｒ）がＸ方向及びＹ方向に移動し、その後、各プローブがＺ軸方向に移動することで、各プローブが電極端子Ｔに接触する。

また、位置・速度・加速度制御部１２１は、検査データに含まれている電極端子Ｔの位置情報及び電極端子のサイズ情報に基づいて、可動軸駆動部１３の動作速度、加速度を制御する。これにより、従来、可動軸駆動部１３の動作速度は一定であったが、この実施形態によれば、可動軸駆動部１３の動作速度を可変にすることができる。

例えば、可動式の各プローブが次にコンタクトする先の電極端子Ｔのサイズが比較的大きい場合には、可動軸駆動部１３の動作速度、加速度を大きくする（速度、加速度を速くする）。これに伴い、可動式の各プローブが次のコンタクト先の電極端子Ｔの位置まで比較的速い速度で移動する。逆に、可動式の各プローブが次にコンタクトする先の電極端子Ｔのサイズが比較的小さい場合には、可動軸駆動部１３の動作速度、加速度を小さくする（若しくは、従来の可動軸駆動部１３の動作速度、加速度と同程度としてもよい。）。これに伴い、可動式の各プローブが次のコンタクト先の電極端子Ｔの位置まで比較的遅い速度（若しくは従来と同程度の速度）で移動する。このように、可動軸駆動部１３の動作速度、加速度を、電極端子Ｔのサイズ（大きさ）に応じて可変にした理由は、可動式の各プローブの位置決め精度を維持するためである。電極端子Ｔのサイズは様々であり、例えば数百μｍ程度のものあれば、１０μｍ程度のものもある。可動式の各プローブをサイズの大きい電極端子Ｔに接触させる場合に、可動式の各プローブの移動速度をある程度速くしたときでも、接触対象とする電極端子Ｔのサイズが大きいため、各プローブの位置決め精度を維持させることができる。しかし、その一方で、可動式の各プローブの移動速度、加速度を速くしたままで、サイズの小さい電極端子Ｔに接触させる場合に、接触対象の電極端子Ｔのサイズが小さいため、各プローブの位置決め精度が低下してしまうことが考えられる。そこで、この実施形態では、可動式の各プローブが、次に接触しようとする電極端子Ｔのサイズ情報に応じて、位置・速度・加速度制御部１２１が、可動軸駆動部１３の動作速度、加速度を制御するようにする。これにより、従来は一定の動作速度で可動軸駆動部１３が可動軸１４Ｌ及び１４Ｒを駆動していたが、可動式の各プローブの次の電極端子Ｔのサイズに応じて、可動軸駆動部１３の動作速度を可変にすることができる。その結果、可動式の各プローブの位置決め精度を維持したままで、検査速度の高速化、検査時間の低減を図ることができる。

左可動軸１４Ｌは、左プローブ１５Ｌを支持して、左プローブ１５Ｌを位置決めする軸機構可動部である。右可動軸１４Ｒは、右プローブ１５Ｒを支持して、右プローブ１５Ｒを位置決めする軸機構可動部である。

左可動軸１４Ｌ及び右可動軸１４Ｒは、Ｘ軸方向駆動機構、Ｙ軸方向駆動機構、Ｚ軸方向駆動機構を備えて構成されており、可動軸駆動部１３から駆動力を受けて、左プローブ１５Ｌ及び右プローブ１５Ｒを、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向に移動させる。

可動軸駆動部１３は、Ｘ軸方向駆動機構、Ｙ軸方向駆動機構、Ｚ軸方向駆動機構を備える左可動軸１４Ｌ及び右可動軸１４Ｒを駆動するものである。可動軸駆動部１３は、例えばサーボモータ等を有して構成される。可動軸駆動部１３は、左可動軸１４Ｌと右可動軸１４Ｒとをそれぞれ別々に駆動する構成となっており、さらに可動軸駆動部１３は、左可動軸１４と右可動軸１４ＲのそれぞれのＸ軸方向駆動機構、Ｙ軸方向駆動機構、Ｚ軸方向駆動機構も別々に駆動する構成となっている。つまり、可動軸駆動部１３は、左可動軸１４Ｌと右可動軸１４Ｒをそれぞれ独立に、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向に駆動する構成である。

測定部１６は、測定点の電極端子Ｔに接触している左プローブ１５Ｌ及び右プローブ１５Ｒに検査信号を流して各配線の電気的特性を測定するものである。測定部１６による測定結果は表示部１７に表示される。

（Ａ－２）実施形態の動作
次に、この実施形態に係る検査装置１における可動軸の制御方法を、図面を参照しながら詳細に説明する。

図２は、実施形態に係る検査装置１における可動軸制御処理を示すフローチャートである。

まず、被検査基板の設計データが検査データ生成部１１に入力されると（Ｓ１０１）、検査データ生成部１１では、被検査基板の設計データに基づいて、被検査基板の検査に必要な検査データが生成される。この実施形態では、端子位置情報生成部１１２が、被検査基板の設計データに基づいて、被検査基板上の各電極端子Ｔの位置情報（Ｘ－Ｙ座標値）を作成し（Ｓ１０２）、端子サイズ情報生成部１１３が、上記設計データに基づいて、各電極端子Ｔのサイズ情報を作成する（Ｓ１０３）。

検査データ生成部１１において作成された、各電極端子Ｔの位置情報（Ｘ－Ｙ座標値）及びサイズ情報を含む検査データは、駆動制御部１２に与えられる（Ｓ１０４）。

そして、駆動制御部１２では、位置・速度・加速度制御部１２１が、可動式の各プローブ（左プローブ１５Ｌ及び右プローブ１５Ｒ）の次のコンタクト先の電極端子Ｔの位置情報及びサイズ情報に基づいて、可動軸１４ｌ及び１４Ｒの動作速度、加速度を制御する（Ｓ１０５）。なお、位置・速度・加速度制御部１２１による可動軸１４Ｌ及び１４Ｒの速度、加速度の制御方法は、特に限定されるものではないが、例えば、可動軸１４Ｌ及び１４Ｒの動作速度、加速度を大きくするときには、位置・速度・加速度制御部１２１は、可動軸駆動部１３に対して高い電流値を出力し、可動軸１４Ｌ及び１４Ｒの動作速度、加速度を小さくするときには、位置・速度・加速度制御部１２１は、可動軸駆動部１３に対して低い電流値を出力するなどのように、制御しようとする可動軸駆動部１３の動作速度、加速度に応じた電流値を設定して出力するようにしてもよい。

可動軸駆動部１３は、位置・速度・加速度制御部１２１の制御を受けて、可動軸１４Ｌ及び１４Ｒを駆動して、可動式の各プローブ（左プローブ１５Ｌ及び右プローブ１５Ｒ）の次のコンタクト先である電極端子Ｔの位置まで、各プローブ（左プローブ１５Ｌ及び右プローブ１５Ｒ）をＸ方向及びＹ方向に移動させ、当該電極端子Ｔの位置（Ｘ－Ｙ座標値）で、各プローブ（左プローブ１５Ｌ及び右プローブ１５Ｒ）をＺ方向に移動させる。これにより、各プローブ（左プローブ１５Ｌ及び右プローブ１５Ｒ）が当該電極端子Ｔに接触し（Ｓ１０６）、測定部１６が、各プローブ（左プローブ１５Ｌ及び右プローブ１５Ｒ）に検査信号を出力して測定する（Ｓ１０７）。

図３（Ａ）～図３（Ｃ）は、実施形態に係る可動軸１４Ｌ及び１４Ｒの動作速度、加速度の制御方法を説明する説明図である。

図３（Ａ）では、可動式のプローブ１５が、現在、電極端子Ｔ１の位置にあり、電極端子Ｔ１と接触している状態から、次の電極端子Ｔ２の位置に移動させる場合を例示する。可動式のプローブ１５は、基本的には、電極端子Ｔ１の中心から電極端子Ｔ２の中心に移動させる。電極端子Ｔ１の中心と電極端子Ｔ２の中心の２点を通る直線上で、電極端子Ｔ１の長さがｄ１であり、電極端子Ｔ２の長さがｄ２（ｄ１＞ｄ２）であるとする。

このとき、位置・速度・加速度制御部１２１は、可動式のプローブ１５の現在の電極端子Ｔ１の長さｄ１と、次のコンタクト先の電極端子Ｔ２の長さｄ２とを比較する。そして、次の電極端子Ｔ２の長さｄ２が現在の電極端子Ｔ１の長さｄ１より小さい場合、可動軸１４Ｌ及び１４Ｒの動作速度、加速度を遅くするように制御する。

一方、図３（Ｂ）に示すように、可動式のプローブ１５の次のコンタクト先の電極端子Ｔ１の長さｄ１が現在の電極端子Ｔ２の長さｄ２以上の場合、位置・速度・加速度制御部１２１は、可動軸１４Ｌ及び１４Ｒの動作速度、加速度を速くするように制御する。

また、図３（Ｃ）に示すように、可動式のプローブ１５が現在接触している電極端子Ｔ３の位置（中心位置）と、次の電極端子Ｔ４の位置（中心位置）とを結ぶ直線に傾きがある場合でも、上記直線上における電極端子Ｔ４の長さｄ４としてもよい。

これは、可動式のプローブ１５が傾きのある直線（図３（Ｃ）の点線）に沿って移動する場合、当該プローブ１５が、次のコンタクト先の電極端子Ｔ４と接触することができる範囲（長さ）を判断して、可動軸１４Ｌ及び１４Ｒの動作速度、加速度を決定するためである。言い換えると、可動式のプローブ１５が、次の電極端子Ｔと接触することができる範囲（長さ）が大きい場合には、プローブ１５の接触範囲が広いので、当該プローブ１５の動作速度、加速度を速くする。一方、小さい場合には、プローブ１５の接触範囲が狭いので、プローブの位置合わせが難しくなるので、当該プローブ１５の動作速度、加速度を小さくするようにしている。なお、現在の電極端子の位置情報と、次の電極端子の位置情報とを用いることにより、上記直線の傾きを求めることができる。

図３（Ａ）、図３（Ｂ）で示した通り、各電極端子Ｔのサイズ情報をそのまま用いて、可動式のプローブの次の電極端子Ｔのサイズを判断するようにしてもよいし、図３（Ｃ）に示した通り、各電極端子Ｔのサイズ情報に加えて、各電極端子Ｔの位置情報も利用して、可動式のプローブの次の電極端子Ｔのサイズを判断するようにしてもよい。

さらに、可動軸１４Ｌ及び１４Ｒの動作速度、加速度の決定方法は、例えば、次のコンタクト先の電極端子Ｔの長さに比例して動作速度、加速度を導出する関数式を予め設定しておき、次の電極端子Ｔの長さを用いて、上記関数式に従って、可動軸１４Ｌ及び１４Ｒの動作速度、加速度を求めるようにしてもよい。

また、別の方法としては、次の電極端子Ｔの長さに関して、複数の閾値を用いて電極端子Ｔの長さを区分し、上記閾値で区分される範囲に応じて、予め設定した動作速度、加速度を決定するようにしてもよい。可動軸１４Ｌ及び１４Ｒの動作速度、加速度の決定方法は、上記の例に限定されるものではなく、種々の方法を広く適用することができる。

なお、図３（Ａ）～図３（Ｃ）を用いた可動軸１４Ｌ及び１４Ｒの動作速度、加速度の制御方法の説明では、現在の電極端子の長さと次の電極端子の長さとを比較する場合を例示した。しかし、現在の電極端子の長さと次の電極端子の長さとを比較せず、次の電極端子の長さを用いて、可動軸１４Ｌ及び１４Ｒの動作速度、加速度を求めるようにしてもよい。

（Ａ－３）実施形態の効果
以上のように、この実施形態によれば、少なくとも、電極端子の位置情報及びサイズ情報を用いて、可動式のプローブの次の接触先とする電極端子のサイズ情報に応じて、可動軸駆動部の動作速度、加速度を可変させることができる。その結果、被検査基板の導通検査、絶縁検査に係る検査時間を短縮することができる。

（Ｂ）他の実施形態
上述した実施形態においても種々の変形実施形態を例示したが、本発明は、以下の変形実施形態も適用することができる。

（Ｂ－１）上述した実施形態によれば、電極端子間を移動する可動式プローブの移動速度が可変することになる。従って、可動式プローブが順次接触していく電極端子の接触順序（プローブの移動ルート）を調整して、結果的に検査時間を短縮するようにしてもよい。

（Ｂ－２）上述した実施形態では、検査装置が、２本の左プローブ及び右プローブを有する場合を例示したが、プローブ数は特に限定されるものでない。

（Ｂ－３）また、各プローブを支持して各プローブを移動させる可動軸がＸ－Ｙ－Ｚの３軸可動である場合を例示したが、可動軸の数はこれに限定されるものではない。

（Ｂ－４）さらに、検査装置が、被検査基板の上面（第１面）と下面（第２面）に存在する電極端子と接触可能な可動式の複数のプローブを備えるものであってもよい。

１…検査装置、１１…検査データ生成部、１２…駆動制御部、１３…可動軸駆動部、１４Ｌ…左可動軸、１４Ｒ…右可動軸、１５Ｌ…左プローブ、１５Ｒ…右プローブ、１６…測定部、１７…表示部、１０…操作部、１１１…入力部、１１２…端子位置情報生成部、１１３…端子サイズ情報生成部、１２１…位置・速度・加速度制御部、Ｔ（Ｔ１～Ｔ４）…電極端子。

Claims

複数の可動プローブを有し、被検査基板上の複数の検査対象物のそれぞれに上記各可動プローブを接触させて、上記複数の検査対象物間の電気的特性を測定する検査装置において、
上記各可動プローブを支持して、上記各可動プローブを複数の軸方向に移動させて、上記検査対象物の位置に上記各可動プローブを位置決めし、上記各可動プローブを上記検査対象物に接触させる複数の可動部と、
上記各可動プローブを移動させる上記各可動部を駆動する駆動部と、
上記各可動プローブの次の接触先とする上記検査対象物のサイズ情報に応じて、上記各可動プローブを移動させる上記各可動部の動作速度を制御する駆動制御部と
を備え、
上記駆動制御部は、
上記各可動プローブが接触している上記検査対象物のサイズ情報と、次の接触先とする上記検査対象物のサイズ情報との比較結果に応じて、上記各可動プローブの上記可動部の動作速度を可変する
ことを特徴とする検査装置。
上記駆動制御部は、
上記各可動プローブの次の接触先とする上記検査対象物のサイズ情報が比較的大きい場合には、当該可動プローブの上記可動部の動作速度を第１速度とし、
上記各可動プローブの次の接触先とする上記検査対象物のサイズ情報が比較的小さい場合には、当該可動プローブの上記可動部の動作速度を第１速度よりも小さい第２速度とする
ことを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
上記被検査基板の上記各検査対象物の位置情報及び上記各検査対象物のサイズ情報を生成する検査データ生成部を備え、
上記駆動制御部が、上記検査データ生成部から取得した上記各検査対象物の位置情報及び上記各検査対象物のサイズ情報に基づいて、上記各可動プローブを移動させる上記各可動部の動作速度を制御する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の検査装置。
複数の可動プローブを有し、被検査基板上の複数の検査対象物のそれぞれに上記各可動プローブを接触させて、上記複数の検査対象物間の電気的特性を測定する検査方法において、
複数の可動部のそれぞれが、上記各可動プローブを支持して、上記各可動プローブを複数の軸方向に移動させて、上記検査対象物の位置に上記各可動プローブを位置決めし、上記各可動プローブを上記検査対象物に接触させ、
駆動部が、上記各可動プローブを移動させる上記各可動部を駆動し、
駆動制御部が、上記各可動プローブの次の接触先とする上記検査対象物のサイズ情報に応じて、上記各可動プローブを移動させる上記各可動部の動作速度を制御し、
上記駆動制御部は、
上記各可動プローブが接触している上記検査対象物のサイズ情報と、次の接触先とする上記検査対象物のサイズ情報との比較結果に応じて、上記各可動プローブの上記可動部の動作速度を可変する
ことを特徴とする検査方法。