JPH08220178A

JPH08220178A - プリント基板検査装置

Info

Publication number: JPH08220178A
Application number: JP7053485A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Ito; 正伊藤
Original assignee: NIPPON LEASE KK
Current assignee: NIPPON LEASE KK
Priority date: 1995-02-17
Filing date: 1995-02-17
Publication date: 1996-08-30

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明はプリント基板の導通検査等を行う際
に使用する検査装置に関し、導通検査を行うためのスイ
ッチング素子を集積したＩＣのパッケージとして汎用品
を用いることができるプリント基板検査装置を提供す
る。【構成】本発明のプリント基板検査装置１は、検査用
のプリント基板ＮのランドＲに対して、ユニバーサルヘ
ッド２の片面に形成された接触端子たるパッチ２１を導
通状態に保つように臨ませて導通検査を行う装置におい
て、前記パッチ２１とスイッチング素子との結線は、多
層化した基板の各層における配線パターン２７によって
行うことを特徴とする。また前記スイッチング素子はＩ
Ｃ２２内に集積されることを特徴とする。また前記パッ
チ２１の径はピッチの５０％以下であることを特徴とす
る。また主シリンダ１５１及び微調整シリンダ１５２に
よってプリント基板Ｎをユニバーサルヘッド２に対して
押圧することを特徴とする

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の目的】

【産業上の利用分野】本発明はプリント基板の導通検査
等を行う際に使用する検査装置に関し、特にユニバーサ
ルヘッドに設けられる接触端子の数を飛躍的に増大する
ことができ、なお且つユニバーサルヘッドとプリント基
板との間にアダプタを設置する必要がないプリント基板
検査装置において、導通検査を行うためのスイッチング
素子を集積したＩＣのパッケージとして汎用品を用いる
ことができるプリント基板検査装置に係るものである。

【０００２】

【発明の背景】ＩＣ等の電子部品を実装するプリント基
板の導通検査を行う装置として本出願人は、ユニバーサ
ルヘッドを有し、ユニバーサルヘッドとプリント基板の
ランドとの間にアダプタを設けることなく従来よりも迅
速確実な検査を行うことができる、プリント基板検査方
法並びにその装置の開発を試み、特願平６−１９４７４
４号「プリント基板検査方法並びにその装置」として出
願に至っている。このものは従来のプリント基板検査装
置においてアダプタを用いることに起因するアダプタの
製作費、管理費、プリント基板の版数アップに伴う改造
等に要する経済的課題と、接点が増えることに起因する
信頼性での課題を排除したものであった。

【０００３】しかしながらユニバーサルヘッドにおける
接触端子たるパッチのピッチが、従来の２．５４ｍｍに
比べ０．６３５ｍｍと極端に密度が高いため、導通検査
を行うためのスイッチング素子をＢＧＡパッケージのＩ
Ｃ内に集積させ、パッチとスイッチング素子との配線
は、ＩＣの下面全域から突出したスイッチング素子と結
線された端子と、パッチが形成される面と反対の面に形
成されるパッチと導通状態にある端子との接触によって
行う。このため、一例として１０２４ピンのＢＧＡパッ
ケージを用いるのであるが、このようなパッケージはカ
スタム品であり、コスト、保守性等を考慮した場合、汎
用品を用いることが好ましいという改善の余地が残され
ていた。更に検査を行うにあたっては、プリント基板を
ユニバーサルヘッドに対して押圧して行うのであるが、
この押圧の際、プリント基板の破損を防止しなければな
らず、このための配慮を加える余地が残されていた。

【０００４】

【開発を試みた技術的事項】本発明はこのような背景を
考慮してなされたものであって、０．６３５ｍｍピッチ
と極端に密度が高い接触端子を具えたユニバーサルヘッ
ドを用いたプリント基板検査装置において、スイッチン
グ素子を集積させた汎用パッケージのＩＣを用いること
ができる、新規なプリント基板検査装置の開発を試みた
ものである。

【０００５】

【発明の構成】

【目的達成の手段】すなわち請求項１記載のプリント基
板検査装置は、検査用のプリント基板のランドに対し
て、ユニバーサルヘッドの片面に形成された接触端子た
るパッチを導通状態に保つように臨ませて導通検査を行
う装置において、前記パッチとスイッチング素子との配
線は、多層化した積層板における配線パターンによって
行うことを特徴とする。

【０００６】また請求項２記載のプリント基板検査装置
は、前記要件に加え、前記スイッチング素子はＩＣ内に
集積されることを特徴とする。

【０００７】更にまた請求項３記載のプリント基板検査
装置は、前記要件に加え、前記パッチの径はピッチの５
０％以下であることを特徴とする。

【０００８】更にまた請求項４記載のプリント基板検査
装置は、前記要件に加え、主シリンダ及び微調整シリン
ダによってプリント基板をユニバーサルヘッドに対して
押圧することを特徴とする。これら発明により、前記目
的を達成しようとするものである。

【０００９】

【発明の作用】請求項１記載の発明によれば、パッチと
スイッチング素子との配線は、多層化した積層板におけ
る配線パターンによって行うので、配線による占有空間
が少なくて済み、プリント基板検査装置全体の小型化が
可能になる。また配線作業に工数を要さないので製造コ
ストが低減される。

【００１０】請求項２記載の発明によれば、スイッチン
グ素子はＩＣ内に集積され、パッチとスイッチング素子
との配線は、多層化した積層板における配線パターンに
よって行うので、端子の配置は自由に選択することがで
き、ＩＣの端子の配置形態が制限されない。

【００１１】請求項３記載の発明によれば、パッチの径
はピッチの５０％以下であるので、隣接するランドがパ
ッチによりシュートする確率が低減する。

【００１２】請求項４記載の発明によれば、主シリンダ
及び微調整シリンダによってプリント基板をユニバーサ
ルヘッドに対して押圧するので、適切な圧力下での検査
が可能になるとともに検査用プリント基板を傷つけるこ
とがない。

【００１３】

【実施例】以下本発明を図示の実施例に基づいて説明す
る。図１は本発明のプリント基板検査装置１を用いたシ
ステムを示すものである。このものは本体１１の上面側
にユニバーサルヘッド２を内蔵する。また本体１１の手
前には操作パネル１２が、右手後方には表示パネル１３
が、同じく右手前方にはプリンタ１４がそれぞれ設けら
れるとともに、本体１１の上方には加圧装置１５が四本
の支持棒１６に支えられて設けられる。

【００１４】そして加圧装置１５の下面側には押圧部１
８が設けられる。具体的な構成は図２に示すように、加
圧装置１５内に主シリンダ１５１を設け、主シリンダ１
５１のロッド１７に対して押圧板１８１を取り付ける。
押圧板１８１の下面に対しては微調整シリンダ１５２を
介して押圧板１８２が取り付けられる。微調整シリンダ
１５２は一例としてロードセルあるいは圧力センサを具
えた基準圧力発生装置等であり、一例として対角状に四
カ所に設けられる。また押圧部１８の押圧作用部の一部
を、ガラスエポキシ樹脂等の非導電性の硬質な素材から
成る板状部材に対し線材である導体３１の両端部を両平
面から突出させるように維持したフラットコネクタ３０
とする。。導体３１の配列は図６に示すように、ユニバ
ーサルヘッド２における端子２８より細かい、一例とし
て０．０５ｍｍ×０．１０ｍｍのピッチで配列する。こ
のようなフラットコネクタ３０の上方に導通板５を昇降
可能に取り付ける。導通板５は導電性の高い金属板であ
る。なお、プリント基板Ｎの両面にプリント配線がなさ
れている場合には、押圧部１８側にもユニバーサルヘッ
ド２を設けて、プリント基板Ｎの両面を一度に検査でき
るようにしてもよい。

【００１５】以下本発明の特徴的構成であるユニバーサ
ルヘッド２及びその周辺部材について具体的に説明す
る。

【００１６】まず本発明の特徴的構成であるユニバーサ
ルヘッド２について説明する。このものは図３（ｂ）に
示すように、一例としてガラスエポキシ樹脂等適宜の非
導電性素材から成る０．３ｍｍ厚程度の積層板２６を積
層して平板を構成する。平板の最上層の積層板２６の表
面には、金、銅等の金属、またはその他の導体から成る
一例として直径０．２ｍｍの円形状のパッチ２１を０．
６３５ｍｍピッチのグリッドの対角線の交点群をグリッ
ドとして使用するダブルグリッド状に配列する。パッチ
２１の形態は、図３（ａ）に示すように一例として円形
であり、且つ直径は請求項３で定義したようにピッチの
５０％以下、好ましくは３０％〜５０％であり、一例と
して直径０．２ｍｍとする。もちろんパッチ２１の形態
並びにグリッドのピッチ、形態並びに平板厚は測定対象
に応じて適宜のものを選択できる。このパッチ２１が配
列された部分を検査ゾーンＺｉと呼ぶ。因みにパッチ２
１の数は、検査ゾーンＺｉが１５０ｍｍ×１５０ｍｍで
あると１１０，４５０個、１８０ｍｍ×２５０ｍｍ（Ｂ
４サイズ）であると２１８，４００個となる。

【００１７】またユニバーサルヘッド２には図３
（ｂ）、図４に示すように一例として検査ゾーンＺｉの
四辺に隣接してＩＣ配列ゾーンＺａを形成する。ＩＣ配
列ゾーンＺａの表面には、一例として金、銅等の金属を
エッチングにより形成される端子２８が後述するＩＣ２
２の端子２２１と同ピッチで配列される。

【００１８】そして最上層の平板以外の各積層板２６の
表面には、図３（ｂ）に示すように配線パターン２７が
線幅１００μ以下好ましくは２０μ〜５０μで形成され
る。配線パターン２７は、検査ゾーンＺｉに配列された
パッチ２１とＩＣ配列ゾーンＺａに形成される端子２８
とを導通されるための線路であり、一例として金、銅等
の金属をエッチングにより形成される。またパッチ２１
及び端子２８と配線パターン２７との導通は一例として
スルーホールを形成し、ここに胴メッキ等を施すことに
よってなされる。

【００１９】またＩＣ２２の交換、パッチ２１の摩耗等
に対応する保守を考慮した場合、検査ゾーンＺｉとＩＣ
配列ゾーンＺａとを着脱可能にしてもよい。

【００２０】次にユニバーサルヘッド２におけるＩＣ配
列ゾーンＺａに取り付けられるＩＣ２２を図５に示すと
ともに説明する。このものはプリント基板Ｎの導通検査
を行うためのスイッチング素子等を集積したＩＣであ
り、パッケージ２２２は、ＢＧＡ、ＰＧＡ、ＦＰＧＡ
等、汎用のものを使用する。ＩＣ２２の端子２２１の数
は１６ピン〜１０２４ピン程度の中から適宜のものを選
択する。

【００２１】そしてＩＣ２２はユニバーサルヘッド２に
対してハンダ付けされ、導通状態に保持される。つまり
ＩＣ２２の端子２２１と、ユニバーサルヘッド２におけ
る端子２８とは同一ピッチで配列されるので、この部分
を図３（ｂ）に示すようにハンダ付けするのである。ま
たＩＣ２２がユニバーサルヘッド２に対して導通状態に
保持される機構については、本出願人による出願である
特願平６−１９４７４４号「プリント基板検査方法並び
にその装置」に開示されるような手法を採ることもでき
る。具体的には、前記ＩＣ２２における端子２２１とユ
ニバーサルヘッド２における端子２８とを押圧板によっ
て接触させ、この接触部を気密室内に収容する。この気
密室はゴム等適宜の素材から成るパッキンと押圧板とに
よって気密性が保たれるものであり、その内部に窒素ガ
ス等の不活性ガスを充填し、導電性部材の変質を防ぐの
である。また請求項１記載の技術的思想に基づけば、Ｉ
Ｃ２２内に集積されていないスイッチング素子を個々の
端子２８に対して接続してもよい。

【００２２】次にフラットコネクタ３について説明す
る。このものは検査用のプリント基板Ｎと、ユニバーサ
ルヘッド２との間に介在される部材であり、両者間の導
通を確実に行うために設けられるものである。図６、７
に示すように、ゴム等の非導電性のフレキシブルな素材
から成る板状部材に対し、湾曲した線材である導体３１
の両端部を両平面から突出させるように維持する。導体
３１の配列は、ユニバーサルヘッド２におけるパッチ２
１より細かい、一例として０．０５ｍｍ×０．１０ｍｍ
のピッチで配列する。このような構成とすることで、図
７（ｂ）において拡大して示すように、ユニバーサルヘ
ッド２にフラットコネクタ３を載置した状態で、一つの
パッチ２１に対して複数個の導体３１が接することにな
る。

【００２３】また導体３１を湾曲した線材とすること
で、平面への加圧によって導体３１に垂直方向の荷重が
かかったときには、すべての導体３１は互いに接触する
ことなく同一方向に撓む。従ってテスト用のプリント基
板Ｎをユニバーサルヘッド２上にフラットコネクタ３を
介して載せた状態で上からプリント基板Ｎを押せば、端
部がプリント基板Ｎに圧接した状態で導体３１を変形さ
せることになる。

【００２４】次に図１４に示すＩＣ２２の内部構成につ
いて説明する。このものは電圧印加系と電圧検出系とか
ら成り、それぞれコントロール回路２２６と電圧印加回
路２２７、コントロール回路２２８と電圧検出回路２２
９とにより構成される。電圧印加回路２２７及び電圧検
出回路２２９はＣＭＯＳの変形回路であり、ゲートの入
力電圧をそれぞれコントロール回路２２６とコントロー
ル回路２２８とにより個別に与えるものである。ただし
双方の入力電圧は同一である。そして電圧印加回路２２
７及び電圧検出回路２２９を駆動する駆動回路をそれぞ
れコントロール回路２２６及びコントロール回路２２８
として個別に設け、電圧印加回路２２７は印加電圧ライ
ンの電圧を電源電圧とし、また電圧検出回路２２９は電
圧読込ラインの電圧を電源電圧とする。

【００２５】このような内部構造のＩＣ２２は、電圧印
加系の入力端子２２３と、電圧検出系の出力端子２２４
と、コントロール端子２２５とを有し、これらは図１
３、１４に示したようにバスラインＢに接続される。そ
してこのバスラインＢの数はＩＣの列数となる。

【００２６】本発明のプリント基板検査装置１は以上述
べたような構造を有するものであり、以下このものを使
用してプリント基板Ｎの導通テストを行う状態について
説明する。まずプリント基板検査装置１を作動状態と
し、この状態でユニバーサルヘッド２の上にフラットコ
ネクタ３を載置し、この上にプリント基板Ｎをセットす
る。この際、図８（ａ）に示すように一例としてＬ字形
の外形ガイド２５を設け、位置を固定してもよい。また
ユニバーサルヘッド２上面に、プリント基板Ｎの位置合
わせ用の突起を一例として四カ所に形成し、突起により
位置合わせしてもよい。

【００２７】次に操作パネル１２を操作して加圧装置１
５を駆動させると、押圧部１８が下降してプリント基板
Ｎを押圧する。この際、微調整シリンダ１５２に具えた
圧力センサにより、個々の微調整シリンダ１５２による
押圧力は一定となり、押圧板１８２によるプリント基板
Ｎの押圧力は全域にわたって均一になる。そして押圧板
１８２による押圧力によりフラットコネクタ３の各導体
３１がすべて一定方向に撓み、その復原作用により両端
がプリント基板Ｎの各ランドＲとユニバーサルヘッド２
の各パッチ２１に対して圧接する。これによりプリント
基板Ｎから電圧印加回路２２７もしくは電圧検出回路２
２９までの回路が形成され、プリント基板Ｎの導通テス
トを行うことができる。なお、検査の結果は電圧値等が
表示パネル１３に表示され、必要な場合にはプリンタ１
４に記録することができる。

【００２８】検査を実施するにあたって使用するパッチ
２１及びスイッチング素子の分布はマスターデータとし
て記憶される。以下、マスターデータの作成方法につい
て説明する。

【００２９】（１）マスターデータの作成（ｉ) ＣＡＤデータがある場合はじめに基板設計データとしてＣＡＤデータがある場合
について説明する。まずＣＡＤデータから検査用編集装
置によって基板設計上のパターンネットを作成する。パ
ターンネットとは具体的には、プリント基板Ｎにおける
ランドＲの分布態様である。そしてこのパターンネット
をマスターデータとして制御部１９内に記憶する。

【００３０】（ii）ＣＡＤデータが無い場合次にＣＡＤデータが無い場合について説明する。まずマ
スターデータ作成用のプリント基板Ｎを前述のようにし
てユニバーサルヘッド２上にセットする。そして検査ゾ
ーンＺｉ内のすべてのパッチ２１に電圧を印加して、プ
リント基板Ｎの個々のランドＲとそれぞれ導通状態にあ
るパッチ２１を追跡する。このようにしてパターンネッ
トを作成し、マスターデータとして制御部１９内に記憶
する。

【００３１】（２）検査に用いるパッチの選択（ｉ）外形ガイドを用いる場合図８（ａ）に示すように外形ガイド２５を用いる場合
は、マスターデータに記憶されたパターンネットを位置
決めされたプリント基板Ｎのセット位置に対応させる。
そしてパターンネットに対応するパッチ２１に対して電
圧を印加し、個々のランドＲがこれらのパッチ２１と導
通状態であるかどうかを判断する。すべてのランドＲが
パターンネットに対応するパッチ２１と導通状態であれ
ば検査可能である。この際プリント基板Ｎの製作誤差等
により、図１１（ａ）に示すようにパターンネットに対
応する電圧印加状態のパッチ２１と導通状態でないラン
ドＲ₁がある場合には、図１１（ｂ）に示すように電圧
を印加するパッチ２１を、全体をシフトするように隣接
のパッチ２１に変更する。更にこの状態でずれてしまっ
たランドＲ₂に関しては個別に微調整を行い、ランドＲ
₂と接触状態にあるパッチ２１２を使用するようにす
る。

【００３２】（ii) 外形ガイドを用いない場合外形ガイド２５を用いない場合は、図８（ｂ）（ｃ）に
示すように、検査用のプリント基板Ｎはユニバーサルヘ
ッド２における任意の位置にセットされる。このため検
査毎にすべてのパッチ２１に電圧を印加して、すべての
ランドＲとそれぞれ導通状態にあるパッチ２１を追跡し
て、パターンネットを作成する。そしてこれらパターン
ネットに対応するパッチ２１を用いて検査を行う。

【００３３】（３）検査上述のようにして検査に使用するパッチ２１の選択を行
った後、以下のようにして検査を行う。プリント基板Ｎ
の導通テストには二つの目的があり、一つはパターンが
製造時に断線状態にないかどうかを確認することであ
り、オープン検査と称する。もう一つは、パターンと他
のパターンとが電気的に導通していないかどうかを確認
することであり、ショート検査と称する。図１２に示す
検査用のプリント基板Ｎは一例として四層基板であり、
配線の始端と終端とが反対面にあるパターンと、配線の
始端と終端とが同一面にあるパターンとが混在してい
る。

【００３４】配線の始端と終端とが反対面にあるパター
ンの場合、図１２（ｂ）に示すように導通板５を下降さ
せ目的のランドＲに電圧を印加し、導通板５に電圧が現
れればそのパターンは断線していないことが確認でき
る。更に図１２（ａ）に示すように導通板５を上昇さ
せ、目的のランドＲに電圧を印加し、他のランドＲに電
圧が現れなければそのパターンはショートしていないこ
とが確認できる。このような検査をプリント基板Ｎの両
面に対して行うことで、すべてのパターンの検査を行う
ことができる。

【００３５】また配線の始点と終点とが同一面にあるパ
ターンの場合、図１２（ａ）に示すように導通板５を上
昇させ、プリント基板Ｎを裏返しそれぞれの面をオープ
ン検査、ショート検査すればよい。

【００３６】検査の際、図１０に示すようにプリント基
板Ｎ上の一つのランドＲ₁に対して複数のパッチ２１が
接するような場合、隣接するランドＲをショートさせて
しまうパッチ２１３には０．１ｍｍ程度の厚さのマイラ
ーフィルム等によりマスキングを行う。

【００３７】また図９（ａ）に示すように、ランドＲの
一部にレジストがかかり、この部分にパッチ２１が接し
ているような場合、一つのランドＲに対して図９（ｂ）
（ｃ）に示すように複数のパッチ２１が接していれば複
数に通電することで良品を不良品と判定することがな
い。

【００３８】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、パッチ２
１とスイッチング素子との配線は、多層化した積層板２
６における配線パターン２７によって行うので、配線に
よる占有空間が少なくて済み、プリント基板検査装置１
全体の小型化が可能になる。また配線作業に工数を要さ
ないので製造コストが低減される。

【００３９】請求項２記載の発明によれば、スイッチン
グ素子はＩＣ２２内に集積され、パッチ２１とスイッチ
ング素子との配線は、多層化した積層板２６における配
線パターン２７によって行うので、端子２８の配置は自
由に選択することができ、ＩＣ２２の端子２２１の配置
形態が制限されない。このためＩＣ２２のパッケージ２
２２として汎用品を使用することができ、製造コストが
低減され、保守コストも低減される。

【００４０】請求項３記載の発明によれば、パッチ２１
の径はピッチの５０％以下であるので、隣接するランド
Ｒがパッチ２１によりシュートする確率が低減する。こ
のため検査可能なランドＲの最小ピッチがより小さくな
る。

【００４１】請求項４記載の発明によれば、主シリンダ
１５１及び微調整シリンダ１５２によってプリント基板
Ｎをユニバーサルヘッド２に対して押圧するので、適切
な圧力下での検査が可能になるとともに検査用のプリン
ト基板Ｎを傷つけることがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のプリント基板検査装置を用いたシステ
ムを示す斜視図である。

【図２】同上検査部位周辺を拡大して示す縦断側面図で
ある。

【図３】ユニバーサルヘッドを示す平面図並びに縦断側
面図である。

【図４】ユニバーサルヘッドにおける検査ゾーンとＩＣ
配列ゾーンとを示す平面図である。

【図５】パッケージを異ならせた二種のＩＣを示す側面
図並びに下面図である。

【図６】フラットコネクタを示す平面図である。

【図７】同上無負荷時と負荷時の状態を併せ示す縦断側
面図である。

【図８】検査用の基板のセット状態を示す平面図であ
る。

【図９】ランドの一部にレジストがかかった状態並びに
ランドに複数のパッチが接触している二種の態様を併せ
示す平面図である。

【図１０】パッチによりランドがショートしている態様
を示す平面図である。

【図１１】検査に使用するパッチの選択の様子を示す平
面図である。

【図１２】ショート検査の場合とオープン検査の場合と
の導通板の作用位置を対比して示す縦断側面図である。

【図１３】ＩＣとバスラインとの接続態様の一例を示す
ブロック図である。

【図１４】ＩＣの内部構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１プリント基板検査装置２ユニバーサルヘッド３フラットコネクタ５導通板１１本体１２操作パネル１３表示パネル１４プリンタ１５加圧装置１５１主シリンダ１５２微調整シリンダ１６支持棒１７ロッド１８押圧部１８１押圧板１８２押圧板１９制御部２１パッチ２１２パッチ２１３パッチ２２ＩＣ２２１端子２２２パッケージ２２３入力端子２２４出力端子２２５コントロール端子２２６コントロール回路２２７電圧印加回路２２８コントロール回路２２９電圧検出回路２５外形ガイド２６積層板２７配線パターン２８端子３０フラットコネクタ３１導体ＢバスラインＮプリント基板ＲランドＲ₁ ランドＲ₂ ランドＺｉ検査ゾーンＺａＩＣ配列ゾーン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】検査用のプリント基板のランドに対し
て、ユニバーサルヘッドの片面に形成された接触端子た
るパッチを導通状態に保つように臨ませて導通検査を行
う装置において、前記パッチとスイッチング素子との配
線は、多層化した積層板における配線パターンによって
行うことを特徴とするプリント基板検査装置。
【請求項２】前記スイッチング素子はＩＣ内に集積さ
れることを特徴とする請求項１記載のプリント基板検査
装置。
【請求項３】前記パッチの径はピッチの５０％以下で
あることを特徴とする請求項１、または２記載のプリン
ト基板検査装置。
【請求項４】主シリンダ及び微調整シリンダによって
プリント基板をユニバーサルヘッドに対して押圧するこ
とを特徴とする請求項１、２または３記載のプリント基
板検査装置。