(57)【要約】【課題】回路基板を重ねて配置したものにおいて、各基板について同時に精度の高い位置決めを行う。【解決手段】基板検査装置は、第１基板を検査対象とする第１機構部と、第２基板を検査対象とする第２機構部と、を備える。第１機構部は、回路基板ユニットの第１基板を載置可能に構成され、回路基板ユニットが載置された場合に第１基板の面方向の位置決めをする第１基板位置決め部と、第１基板位置決め部によって位置決めされた状態の第１基板の表面に接触可能な第１プローブピンと、を有する。第２機構部は、当該第２機構部が第１機構部に接近した場合に第１基板位置決め部が第１基板の面方向の位置決めをしている状態で前記第１基板に対する前記第２基板の面方向のずれを吸収して第２基板の面方向の位置決めをする第２基板位置決め部と、第２基板位置決め部によって位置決めされた状態の第２基板の表面に接触可能に構成された第２プローブピンと、を有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基板と第２基板とが重ねて配置され前記第１基板及び前記第２基板の面方向に対する相対的な位置が厳密に固定されずに前記第１基板と前記第２基板とが接続された回路基板ユニットの検査を行うものであって、
前記第１基板を検査対象とする第１機構部と、
前記第２基板を検査対象とし、前記第１機構部に対して離接する方向へ相対的に移動可能に構成された第２機構部と、を備え、
前記第１機構部は、
前記回路基板ユニットの前記第１基板を載置可能に構成され、前記回路基板ユニットが載置された場合に前記第１基板の面方向の位置決めをする第１基板位置決め部と、
前記第１基板位置決め部によって位置決めされた状態の前記第１基板の表面に接触可能な第１プローブピンと、を有し、
前記第２機構部は、
当該第２機構部が前記第１機構部に接近した場合に前記第１基板位置決め部が前記第１基板の面方向の位置決めをしている状態で前記第１基板に対する前記第２基板の面方向のずれを吸収して前記第２基板の面方向の位置決めをする第２基板位置決め部と、
前記第２基板位置決め部によって位置決めされた状態の前記第２基板の表面に接触可能に構成された第２プローブピンと、を有している、
基板検査装置。
【請求項２】
前記第２機構部は、前記第２基板の表面に接触して前記第２基板を受ける第２基板受け部を更に有し、
前記第１プローブピンは、前記第１基板側へ向かって第１付勢力で付勢さているとともに、前記第１基板の表面に接触しかつ前記第１基板から受ける力が前記第１付勢力未満の場合には前記第２基板の表面を前記第２基板受け部に押し付ける方向へ前記回路基板ユニットを前記第２機構部に対して相対的に移動させ、前記第１基板から受ける力が前記第１付勢力を超えた場合には前記第２基板の表面を前記第２基板受け部に押し付けた状態で前記第２機構部の移動端まで前記第２機構部とともに移動可能に構成され、
前記第２プローブピンは、前記第１付勢力よりも小さい第２付勢力で付勢されているとともに、前記第２基板から受ける力が前記第２付勢力を超えた場合には、前記第１機構部とは反対側へ向かって前記第２基板受け部に対して相対的に移動可能に構成されている、
請求項１に記載の基板検査装置。
【請求項３】
前記第１機構部は、
前記第２機構部に押されて前記第２機構部ととともに移動可能な第１移動部材と、
前記第１移動部材を弾性的に支持する弾性部材と、を更に有している、
請求項１又は２に記載の基板検査装置。
【請求項４】
前記第２基板位置決め部は、前記第２基板を貫くことなく前記第２基板の外周側面に接触して前記第２基板の面方向の位置決めを行うものである、
請求項１から３のいずれか一項に記載の基板検査装置。
【請求項５】
第１基板と第２基板とが重ねて配置され前記第１基板及び前記第２基板の面方向に対する相対的な位置が厳密に固定されていない状態で前記第１基板と前記第２基板とが接続された回路基板ユニットの位置決めを行うための回路基板ユニットの位置決め方法であって、
前記第１基板の厚み方向の側面を用いて前記第１基板の面方向の位置決めを行う第１位置決め工程と、
前記第１位置決め工程の後に実行され、前記第１基板の面方向の位置を維持した状態で前記第２基板の厚み方向の側面を用いて前記第２基板の面方向の位置決めを行う第２位置決め工程と、
を備える基板の位置決め方法。
【請求項６】
前記第２位置決め工程の後に実行され、前記第１基板及び前記第２基板の面方向の位置を維持した状態で前記第１基板を前記第２基板側に押圧して前記第２基板の表面を基準に前記第１基板及び前記第２基板の垂直方向の位置決めを行う第３位置決め工程、を更に備える請求項５に記載の基板の位置決め方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、基板検査装置、及び基板の位置決め方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に回路基板の検査を行う際、検査用のプローブピンを回路基板に精密に当てることが要求される。このため、例えば回路基板に設けられた位置決め用の穴に位置決めピンを通したり、回路基板の外周部に位置決め用のガイドブロックを当てたりして、回路基板の位置決めを行う。
【０００３】
しかしながら、近年、回路基板に実装される電子部品の個数の増大や省スペース化の要求によって、複数の回路基板を上下に重ねて配置することが行われている。このような構成において、各基板の回路間は、例えばフローティングコネクタで接続されている。フローティングコネクタは、基板間における面方向の移動を許容することで、フローティングコネクタを基板に実装する際の面方向の誤差を吸収することができる。
【０００４】
しかしながら、このようなフローティングコネクタを用いることで各基板間の面方向の位置にずれが生じてしまう。この各基板間の面方向の位置のずれは、製品として通常使用する際には特に問題とはならないが、回路基板の検査時に要求される位置決め精度を満足させる際に問題となる。例えば回路基板の電気的な検査を行う際には、各基板の表面に設けられた電極に対して検査用のプローブピンを同時に押し当てる必要がある。この場合、例えば上下２枚の基板のうち下側の基板を位置決めピン等で位置決めしたとしても、上側の基板については、フローティングコネクタの影響により位置決めした下側の基板に対して面方向のずれが生じ得るため、検査時に要求される位置決め精度を満足することが難しい。
【０００５】
また、各基板自体は、生産性の向上を狙っていわゆるスナップフィット構造を有する樹脂スペーサなどで組付けられてことも多い。一般的な樹脂スペーサの外形の寸法誤差は、検査時に要求される位置決め精度よりも大きくなる傾向にある。このため、樹脂スペーサで相互に組付けられた各基板は、その基板間の距離つまり高さ方向の誤差が大きくなり易い。そのため、基板表面からプローブピンまでの距離が一定に維持されないため、プローブピンを基板に当てて押し込んだ際の押し込み量が一定になり難い。
【０００６】
このように従来、複数、例えば２枚の基板を上下に重ねたものにおいては、各基板を同時に精密に位置決めすることが難しく、そのため、正確な検査を行うことの妨げとなっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１７−１２０６９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、回路基板を重ねて配置したものにおいて、各基板について同時に精度の高い位置決めを行うことができる基板検査装置、及び基板の位置決め方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（請求項１）
請求項１に記載の基板検査装置は、第１基板と第２基板とが重ねて配置され前記第１基板及び前記第２基板の面方向に対する相対的な位置が厳密に固定されずに前記第１基板と前記第２基板とが接続された回路基板ユニットの検査を行うものである。本構成の基板検査装置は、前記第１基板を検査対象とする第１機構部と、前記第２基板を検査対象とし、前記第１機構部に対して離接する方向へ相対的に移動可能に構成された第２機構部と、を備える。
【００１０】
前記第１機構部は、前記回路基板ユニットの前記第１基板を載置可能に構成され、前記回路基板ユニットが載置された場合に前記第１基板の面方向の位置決めをする第１基板位置決め部と、前記第１基板位置決め部によって位置決めされた状態の前記第１基板の表面に接触可能な第１プローブピンと、を有している。前記第２機構部は、当該第２機構部が前記第１機構部に接近した場合に前記第１基板位置決め部が前記第１基板の面方向の位置決めをしている状態で前記第１基板に対する前記第２基板の面方向のずれを吸収して前記第２基板の面方向の位置決めをする第２基板位置決め部と、前記第２基板位置決め部によって位置決めされた状態の前記第２基板の表面に接触可能に構成された第２プローブピンと、を有している。
【００１１】
ここで、第１基板と第２基板との面方向の相対的な位置が厳密に固定されているものであれば、例えば第１基板と第２基板とのそれぞれに設けられた位置決め用の穴に共通の位置決めピンを刺すことで、２枚同時に位置決めすることが可能である。しかしながら、第１基板と第２基板とがフローティングコネクタで接続されており面方向にずれている可能性があるものについては、上述した方法で位置決めしようとすると、一方の基板を位置決めできても、他方の基板については位置決めピンが所定の穴に刺さらない可能性がある。そしてこの場合、位置決めピンが刺さらなかった他方の基板については、穴以外の箇所に位置決めピンが接触したり、精密な位置決めがされていないことによりプローブピンが電極以外の箇所に接触したりして、基板を損傷させてしまう可能性もある。
【００１２】
一方、本構成によれば、２枚の基板を重ねて配置したものにおいて、第１基板位置決め部によって第１基板を位置決めし、その後、第２基板位置決め部によって第１基板に対する第２基板の面方向のずれを吸収して第２基板の面方向の位置決めを行う。このため、第１基板と第２基板とが面方向にずれていたとしても、第１基板と第２基板との面方向の位置について、それぞれ別の位置決め部、すなわち第１基板位置決め部と第２基板位置決め部とによって個別に高い精度で位置決めすることができる。これにより、第１プローブピン及び第２プローブピンを、それぞれ第１基板及び第２基板の表面に精密に接触させることができ、その結果、正確な検査を行うことができるようになる。更には、プローブピン等が本来接触する箇所以外の箇所に接触して基板を損傷させてしまう、といった不具合を回避することができる。
【００１３】
（請求項２）
ここで、第１基板に対する第１プローブピンの押圧力、及び第２基板に対する第２プローブピンの押圧力が検査毎に異なってしまうと、検査の結果に影響を及ぼす可能性があり、その結果、検査の信頼性が低下する可能性がある。
【００１４】
これに対し、請求項２に記載の基板検査装置において、前記第２機構部は、前記第２基板の表面に接触して前記第２基板を受ける第２基板受け部を更に有している。前記第１プローブピンは、前記第１基板側へ向かって第１付勢力で付勢さているとともに、前記第１基板の表面に接触しかつ前記第１基板から受ける力が前記第１付勢力未満の場合には前記第２基板の表面を前記第２基板受け部に押し付ける方向へ前記回路基板ユニットを前記第２機構部に対して相対的に移動可能に構成され、前記第１基板から受ける力が前記第１付勢力を超えた場合には前記第２基板の表面を前記第２基板受け部に押し付けた状態で前記第２機構部の移動端まで前記第２機構部とともに移動可能に構成されている。前記第２プローブピンは、前記第１付勢力よりも小さい第２付勢力で付勢されているとともに、前記第２基板から受ける力が前記第２付勢力を超えた場合には、前記第１機構部とは反対側へ向かって前記第２基板受け部に対して相対的に移動可能に構成されている。
【００１５】
これによれば、第１基板と第２基板との距離は、第２基板受け部を基準に固定される。そして、第１プローブピンは、第１基板から受ける力が第１付勢力を超えた場合には前記第２機構部とともに移動する。このため、第１プローブピンが、第１付勢力を超えて第１基板の表面を押圧することが防がれる。また、第２プローブピンは、前記第２基板から受ける力が前記第２付勢力を超えた場合には、前記第１機構部とは反対側へ向かって前記第２基板受け部に対して相対的に移動する。このため、第２プローブピンも、第２付勢力を超えて第２基板の表面を押圧することが防がれる。
【００１６】
このように、本構成によれば、第１プローブピン及び第２プローブピンは、それぞれ第１基板及び第２基板に対してその押し込み量つまり押圧力を一定に維持することができる。これにより、第１基板と第２基板との距離寸法のばらつきによって第１プローブピン及び第２プローブピンの押圧力にばらつきが生じることを防ぐことができる。したがって、毎回の検査の条件を一定に維持することができ、その結果、検査の信頼性を向上させることができる。また、これによれば、第１プローブピン及び第２プローブピンが過度な力で第１基板及び第２基板を押圧することを防ぐことができ、その結果、プローブピンと基板との接触時におけるプローブピンや基板の損傷を抑制することができる。
【００１７】
（請求項３）
請求項３に記載の基板検査装置において、前記第２機構部に押されて前記第２機構部ととともに移動可能な第１移動部材と、前記第１移動部材を弾性的に支持する弾性部材と、を更に有している。これによれば、第２機構部とともに第１機構部の第１移動部材が移動する際の衝撃を和らげることができる。これにより、第１機構部及び第２機構部の移動の衝撃で回路基板ユニットが基板検査装置から外れてしまう、といったことを抑制することができる。そのため、基板検査装置による検査の信頼性や作業性を向上させることができる。
【００１８】
（請求項４）
前記第２基板位置決め部は、前記第２基板を貫くことなく前記第２基板の外周側面に接触して前記第２基板の面方向の位置決めを行うものである。これによれば、第２基板位置決め部は第２基板を貫いて第１基板側に突出しない。このため、例えば第１基板に多くの電子部品が密集して配置されている場合であっても、第２基板位置決め部が第１基板に設けられた電子部品に干渉して損傷させるといった不具合を防ぐことができる。
【００１９】
（請求項５、６）
また、請求項５、６に記載の回路基板ユニットの位置決め方法によれば、上述した請求項１、２に記載の基板検査装置と同様に、回路基板ユニットの第１基板と第２基板とを同時に高精度で位置決めすることができる。また、これら回路基板ユニットの位置決め方法は、基板検査装置以外の装置、例えば加工装置などにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】一実施形態による基板検査装置の概略構成を示す側面図
【図２】一実施形態による基板検査装置の検査対象となる回路基板ユニットの一例について概略構成を示す斜視図
【図３】一実施形態による基板検査装置について、第１機構部の概略構成を示す平面図
【図４】一実施形態による基板検査装置について、第２機構部の概略構成を示す平面図
【図５】一実施形態による基板検査装置について、動作前における第２プローブピン周辺の構成を拡大して示す図
【図６】一実施形態による基板検査装置の動作内容を示す図（その１）
【図７】一実施形態による基板検査装置の動作内容を示す図（その２）
【図８】一実施形態による基板検査装置の動作内容を示す図（その３）
【図９】一実施形態による基板検査装置の動作内容を示す図（その４）
【図１０】一実施形態による基板検査装置の動作内容を示す図（その５）
【図１１】一実施形態による基板検査装置の動作内容を示す図（その６）
【図１２】一実施形態による基板検査装置の動作内容を示す図（その７）
【図１３】一実施形態による基板検査装置の動作内容を示す図（その８）
【図１４】一実施形態による基板検査装置について、回路基板ユニットを位置決めした状態における回路基板ユニット周辺の構成を拡大して示す図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、一実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１に示す基板検査装置１０は、例えば図２に示す回路基板ユニット９０を検査対象としている。回路基板ユニット９０は、第１基板９１及び第２基板９２を備えている。第１基板９１及び第２基板９２は、例えばそれぞれ電子部品９１１、９２１が実装されたプリント回路基板であって、基板９１、９２の面に対して垂直方向に重ねて配置されている。各基板９１、９２の回路間は、フローティングコネクタ９３によって電気的に接続されている。そのため、第１基板９１と第２基板９２とは、面方向に対する相対的な位置が厳密に固定されていない。すなわち、第１基板９１と第２基板９２とは、面方向への相対的な移動が許容されている。また、各基板９１、９２は、例えばいわゆるスナップフィット式の樹脂スペーサ９４等によって相互に組付けられている。第１基板９１は、少なくとも２つの位置決め用の穴９１２を有している。
【００２２】
基板検査装置１０は、図１に示すように、ベース部材１１、検査部１２、及び基板位置決め機構２０を備えている。ベース部材１１は、例えば板状の部材であって、各部品の位置の基準となる基準面１１１を有している。基準面１１１は、高精度の水平平面に形成されている。ベース部材１１は、例えば図示しない架台及びアンカー等によって床面に固定されている。
【００２３】
検査部１２は、検査部側コネクタ１２１、スライダ１２２、及びアクチュエータ１２３を有している。検査部側コネクタ１２１は、例えば上位の検査機器に接続されており、スライダ１２２によって直線方向へ移動可能に構成されている。アクチュエータ１２３は、例えば直動シリンダ等であって、検査部側コネクタ１２１をスライダ１２２の直線方向に沿って移動させる。
【００２４】
基板位置決め機構２０は、第１機構部３０、第２機構部４０、及び駆動装置５０を備えている。第１機構部３０は、第１基板９１の位置決めを行う機能を有している。第２機構部４０は、第２基板９２の位置決めを行う機能を有している。
【００２５】
本実施形態において、基板検査装置１０は、回路基板ユニット９０の第１基板９１及び第２基板９２の面方向が水平面となる姿勢で回路基板ユニット９０の検査を行う。そのため、本実施形態において、第１基板９１及び第２基板９２の面方向は水平方向に一致し、第１基板９１及び第２基板９２の面方向に対する垂直方向は、重力方向における鉛直方向に一致する。そして、回路基板ユニット９０は、第１基板９１が第２基板９２の下側となるように基板位置決め機構２０に配置される。
【００２６】
また、この場合、第１基板９１及び第２基板９２において、回路基板ユニット９０の外方へ向いている側の面、すなわち第１基板９１と第２基板９２とが対向していない側の面を、それぞれ第１基板９１及び第２基板９２の表面とする。すなわち、本実施形態において、第１基板９１の表面は下方を向いており、第２基板９２の表面は上方を向いている。
【００２７】
なお、検査時の第１基板９１及び第２基板９２の面方向及び垂直方向は、上述したものに限られない。例えば基板検査装置１０は、回路基板ユニット９０の第１基板９１及び第２基板９２の面方向を重力方向に対する鉛直方向となる姿勢や斜め方向となる姿勢で、すなわち第１基板９１及び第２基板９２の面方向に対する垂直方向が水平方向となる姿勢や傾斜した姿勢で、回路基板ユニット９０の検査を行うように構成しても良い。
【００２８】
第１機構部３０は、第１基板９１の位置決めを行う機能を有している。第１機構部３０は、第１移動部材３１、第１摺動軸３２、弾性部材３３、ストッパ部３４、第１プローブピン３５、及びパレット３６を有している。第１移動部材３１は、全体として板状に構成されており、基準面１１１に対して平行に配置されている。第１移動部材３１は、パレット位置決め部３１１、第１プローブピン用穴３１２、第１軸受け部３１３、及び第２軸受け部３１４を有している。パレット位置決め部３１１は、第１移動部材３１に載置されるパレット３６の位置決めを行うもので、例えば位置決めピン等で構成されている。第１プローブピン用穴３１２は、第１移動部材３１を厚み方向に貫いて形成された穴である。なお、パレット位置決め部３１１は、ガイドブロック等で構成しても良い。
【００２９】
第１軸受け部３１３、及び第２軸受け部３１４は、例えばスライドブシュなどで構成されており、軸が摺動可能となっている。本実施形態の場合、第１移動部材３１は、図３に示すように４つの第１軸受け部３１３を有している。そして、４つの第１軸受け部３１３のうちの１つが、第１移動部材３１に設けられる部品の位置の基準となる。この場合、パレット位置決め部３１１及び第２軸受け部３１４は、基準となる第１軸受け部３１３に対して位置が厳密に管理されている。
【００３０】
第１摺動軸３２は、第１軸受け部３１３内に通されて、第１軸受け部３１３を摺動するための摺動軸である。第１摺動軸３２は、基準面１１１に対し垂直上方向を向くようにして、ベース部材１１に設けられている。本実施形態の場合、第１機構部３０は、図３に示すように４つの第１摺動軸３２を有している。そして、４つの第１摺動軸３２のうちの１つが、ベース部材１１に設けられる部品の位置の基準となる。
【００３１】
ベース部材１１に設けられる部品の位置の基準となる第１摺動軸３２は、第１移動部材３１に設けられる部品の位置の基準となる第１軸受け部３１３に通されている。そして、各第１軸受け部３１３と各第１摺動軸３２との作用によって、第１移動部材３１は、基準面１１１に対する面方向の位置が固定された状態で基準面１１１に対して垂直方向に移動可能に構成される。なお、第１軸受け部３１３と第１摺動軸３２とに換えて、例えば直線方向にリニアガイドとリニアスライダとで構成することもできる。
【００３２】
弾性部材３３は、例えばコイルバネなどであって、内側に第１摺動軸３２が通された状態で、ベース部材１１の基準面１１１と第１移動部材３１との間に設けられている。弾性部材３３は、第１移動部材３１に対して、第３付勢力Ｆ３で基準面１１１から離間する方向この場合上方へ付勢する。これにより、第１移動部材３１は、第３付勢力Ｆ３を超える力を受けた場合には、図９〜図１２に示すように基準面１１１側へ移動し、その力が開放された場合には、図１に示す初期位置に復帰することができる。
【００３３】
ストッパ部３４は、第１移動部材３１の基準面１１１側への移動を規制して止めるためのものである。ストッパ部３４は、第１機構部３０及び第２機構部４０の移動端を規定する。この場合、第１機構部３０及び第２機構部４０の移動端は、第１移動部材３１がストッパ部３４に当ってその移動が停止された位置である。ストッパ部３４は、例えばいわゆるストッパブロックやストッパピンなどであって、ベース部材１１に設けられている。第１移動部材３１は、基準面１１１側へ移動した際にストッパ部３４に当たるとその移動が停止される。ストッパ部３４の高さ寸法は、基準面１１１に対して厳密に管理されている。
【００３４】
第１プローブピン３５は、第１基板９１の表面に接触して検査を行うためのものである。第１プローブピン３５は、第１摺動軸３２に対して位置が厳密に管理されている。第１プローブピン３５は、第１プローブピン用穴３１２に対応する位置に設けられている。第１プローブピン３５は、図１０に示すように、第１移動部材３１が基準面１１１側へ移動した際に、第１プローブピン用穴３６４を通して第１移動部材３１から第１基板９１側この場合上方へ突出可能となっている。
【００３５】
第１プローブピン３５は、例えば基端部分が第１ソケット３５１に収容されており、先端部分が第１ソケット３５１から突出している。この場合、第１ソケット３５１は、ベース部材１１に固定されている。そして、第１プローブピン３５の先端部分は、第１ソケット３５１に対して伸縮可能に構成されている。また、第１プローブピン３５は、例えば第１ソケット３５１内に設けられた図示しないバネなどの弾性部材によって、第１付勢力Ｆ１で第１基板９１側この場合上方へ付勢されている。そして、第１プローブピン３５は、第１基板９１から第１付勢力Ｆ１を超える基準面１１１側への力を受けた場合に基準面１１１側へつまり第１ソケット３５１内に引っ込む方向へ、第１移動部材３１に対して相対的に移動する。
【００３６】
第１プローブピン３５は、ベース部材１１に設けられており、第１移動部材３１の移動とは直接的に連動しないように構成されている。すなわち、第１プローブピン３５は、第１基板９１から受ける力が第１付勢力Ｆ１を超えるまでは、第１移動部材３１に対して相対的に移動つまり基準面１１１に対して移動せず、第１付勢力Ｆ１を超えた後は、第１移動部材３１と一体的に移動するつまり基準面１１１に対しても移動する。
【００３７】
パレット３６は、回路基板ユニット９０を設置した状態で、回路基板ユニット９０を本実施形態の検査工程の前後の工程間で移動させるためのものである。パレット３６は、図３にも示すように、パレット位置決め穴３６２、第１基板位置決め部３６１、第２摺動軸用穴３６３、第１プローブピン用穴３６４、及びパレット側コネクタ３６５を有している。
【００３８】
パレット位置決め穴３６２は、パレット３６を厚み方向に円形に貫いた穴であり、パレット位置決め部３１１に対応する位置に設けられている。本実施形態の場合、パレット３６は、２つのパレット位置決め穴３６２を有している。２つのパレット位置決め穴３６２のうち１つが、パレット３６に設けられる部品の位置の基準となる。パレット３６は、パレット位置決め穴３６２にパレット位置決め部３１１が通されることにより、第１移動部材３１に対する位置決めが行われ、これにより基準面１１１に対する位置決めが行われる。
【００３９】
本実施形態の場合、パレット３６は、４つの第１基板位置決め部３６１を有している。各第１基板位置決め部３６１は、基準となるパレット位置決め部３１１に対して位置が厳密に管理されている。第１基板位置決め部３６１は、第１基板９１の厚み方向の側面を用いて第１基板９１の面方向の位置決めを行うためのものです。この場合、第１基板９１の厚み方向の側面とは、第１基板９１に形成された例えば位置決め用の穴９１２の内周面や、第１基板９１の外周側面を意味する。
【００４０】
本実施形態の場合、第１基板位置決め部３６１は、例えば段付きの位置決めピンで構成されている。そして、回路基板ユニット９０は、第１基板位置決め部３６１を第１基板９１の位置決め用の穴９１２に挿入し、第１基板位置決め部３６１の段付き部分に第１基板９１を載置されてパレット３６に取り付けられる。これにより、回路基板ユニット９０は、第１基板位置決め部３６１と位置決め用の穴９１２との作用によって、第１基板９１の面方向についての位置決めが行われた状態となる。なお、第１基板位置決め部３６１を第１基板９１の位置決め用の穴９１２に挿入することで面方向の位置決めする構成に換えて、ガイドブロックを第１基板９１の外周側面に接触されることで面方向の位置決めを行う構成にしても良い。
【００４１】
第２摺動軸用穴３６３は、パレット３６を厚み方向に貫いて形成された穴である。第２摺動軸用穴３６３の内径は、第２軸受け部３１４の内径よりも大きい。また、第１プローブピン用穴３６４は、第１プローブピン３５に対応しており、パレット３６を厚み方向に貫いて形成された穴である。第１プローブピン３５は、第１移動部材３１が基準面１１１側へ移動した際に、第１移動部材３１に形成された第１プローブピン用穴３１２、及びパレット３６に形成された第１プローブピン用穴３６４を通して、第１移動部材３１及びパレット３６から上方へ突出することができる。
【００４２】
パレット側コネクタ３６５は、例えばパレット３６の端部に設けられており、検査部側コネクタ１２１に勘合可能に構成されている。回路基板ユニット９０は、パレット３６に載置されかつパレット側コネクタ３６５に接続された状態で、各工程間を移動する。
【００４３】
第２機構部４０は、第１機構部３０に対して離接する方向つまり垂直方向に移動可能に構成されており、第１機構部３０に接近する方向へ移動した場合に第２基板９２の位置決めを行う機能を有している。第２機構部４０は、第２移動部材４１、第２摺動軸４２、伝達部４３、第２プローブピン４４、第２基板位置決め部４５、及び第２基板受け部４６を有している。
【００４４】
第２移動部材４１は、全体として板状又はブロック状に構成されている。第２移動部材４１は、回路基板ユニット９０に対して第１機構部３０とは反対側に設けられている。すなわち、回路基板ユニット９０の検査が実行される際、回路基板ユニット９０は、第１機構部３０と第２機構部４０との間に配置される。第２移動部材４１は、基準面１１１に対する面方向の位置が固定された状態で基準面１１１に対して垂直方向に移動可能に構成されている。第２移動部材４１は、第２プローブピン用穴４１１を有している。第２プローブピン用穴４１１は、第２プローブピン４４に対応しており、第２移動部材４１を厚み方向に貫いて形成された穴である。
【００４５】
第２摺動軸４２は、第１機構部３０の第２軸受け部３１４に対応して設けられている。第２摺動軸４２は、第１移動部材３１の第２軸受け部３１４内に通されて、第２軸受け部３１４を摺動するための摺動軸である。これにより、第１移動部材３１と第２移動部材４１とは、基準面１１１に対する垂直方向へ相対的に移動可能に構成されている。
【００４６】
第２摺動軸４２は、基準面１１１側つまり垂直下方向を向くようにして、第２移動部材４１に設けられている。本実施形態の場合、第２機構部４０は、図４に示すように２つの第２摺動軸４２を有している。そして、２つの第２摺動軸４２のうちの１つが、第２移動部材４１に設けられる部品の位置の基準となる。
【００４７】
第２軸受け部３１４と第２摺動軸４２との作用によって、第２移動部材４１は、基準面１１１に対する面方向の位置が固定された状態で基準面１１１に対して垂直方向に移動可能に構成される。すなわち、第１機構部３０と第２機構部４０とは、第２軸受け部３１４と第２摺動軸４２との作用によって、相互の面方向の位置が厳密に固定される。なお、第２軸受け部３１４と第２摺動軸４２とに換えて、例えば直線方向にリニアガイドとリニアスライダとで構成することもできる。
【００４８】
伝達部４３は、例えば第２移動部材４１から第１移動部材３１側この場合下方へ突出するように設けられた円柱又はブロック状の部材である。伝達部４３は、第２移動部材４１が基準面１１１側へ移動した際に、パレット３６又は第１移動部材３１に接触することで、第２移動部材４１の移動を第１機構部材に伝達し第２移動部材４１とともに第１移動部材３１を基準面１１１側へ移動させる機能を有する。
【００４９】
第２プローブピン４４は、第２基板９２の表面に接触して検査を行うためのものである。第２プローブピン４４は、基準となる第２摺動軸４２に対して位置が厳密に管理されている。第２プローブピン４４は、第２プローブピン用穴４１１に通されて、第２移動部材４１から第２基板９２側この場合下方へ突出して設けられている。
【００５０】
第２プローブピン４４は、例えば基端部分がソケット４４１に収容されており、先端部分がソケット４４１から突出している。この場合、ソケット４４１は、第２移動部材４１に固定されており、第２移動部材４１と一体的に移動可能に構成されている。このため、第２プローブピン４４自体も、第２移動部材４１と一体的に移動可能に構成されている。そして、第２プローブピン４４の先端部分は、ソケット４４１に対して伸縮可能に構成されている。
【００５１】
また、第２プローブピン４４は、ソケット４４１内に設けられたバネなどの弾性部材によって、第１付勢力Ｆ１よりも小さい第２付勢力Ｆ２で第２基板９２側へ付勢されている。そして、第２プローブピン４４は、第２基板９２に接触して第２基板９２から第２付勢力Ｆ２を超える基準面１１１とは反対側への力を受けた場合に、第２移動部材４１から突出する長さ寸法が減少する方向すなわち第２プローブピン４４が第２ソケット４４１内に引っ込む方向へ、第２移動部材４１に対して相対的に移動する。
【００５２】
第２基板位置決め部４５は、いわゆる位置決め用のガイドブロック等で構成されている。第２基板位置決め部４５は、基準となる第２摺動軸４２に対して位置が厳密に管理されている。第２基板位置決め部４５は、図４に示すように、例えば第２基板９２の４つの角部のそれぞれに設けられている。第２基板位置決め部４５は、図５に示すように、垂直方向この場合上下方向に対して傾斜したテーパ部４５１を有している。第２基板９２は、第２移動部材４１側へ相対的に移動する際に、テーパ部４５１に沿って案内される。これにより、第２基板位置決め部４５は、第２基板９２の角部周辺の外周側面に接して第２基板９２を所定位置に案内することで、第１基板９１に対する第２基板９２の面方向のずれを吸収して面方向の位置決めを行う。
【００５３】
第２基板位置決め部４５は、テーパ部４５１の傾斜角度や領域の長さ寸法を調整することで、位置決め時に許容される第２基板９２の面方向の移動量つまり位置決めを行うことができる許容寸法を調整することができる。この場合、第２基板位置決め部４５が位置決めを行うことができる面方向の許容寸法は、フローティングコネクタ９３による第１基板９１及び第２基板９２の面方向のずれの寸法よりも大きい値に設定されている。
【００５４】
第２基板受け部４６は、例えばストッパブロックやストッパピン等で構成されている。第２基板受け部４６の先端部は、回路基板ユニット９０における基準面１１１に対する垂直方向つまり上下方向の位置の基準となる。第２基板受け部４６は、第２基板位置決め部４５が第２基板９２の面方向の位置決めを行っている状態で第２基板９２の表面に接触して垂直方向の位置決めを行う機能を有する。なお、第２基板位置決め部４５と第２基板受け部４６とは、一体に構成しても良く、この場合、例えば段付きの位置決めピンで構成することもできる。
【００５５】
ここで、図５に示すように、第２基板受け部４６の先端部を基準Ｐとし、基準Ｐから第２プローブピン４４の先端までの長さ寸法をＬ１とし、基準Ｐから第２基板位置決め部４５の先端までの長さ寸法をＬ２とし、基準Ｐから伝達部４３の先端までの長さ寸法をＬ３とすると、次の（１）が成り立つ。
Ｌ１＜Ｌ２＜Ｌ３・・・（１）
【００５６】
駆動装置５０は、例えばエアシリンダや、モータ及びスライダで構成された垂直方向に移動可能なアクチュエータなどであり、第２機構部４０を垂直方向に移動させることができる。駆動装置５０は、例えばロボットのアームで構成することもできる。この場合、駆動装置５０が第２機構部４０に与える基準面１１１側への力を第４付勢力Ｆ４とすると、第４付勢力Ｆ４は、第１付勢力Ｆ１及び第３付勢力Ｆ３の合計よりも十分に大きく、また、第２付勢力Ｆ２よりも当然に大きい。
【００５７】
次に、基板検査装置１０を用いた回路基板ユニット９０の検査方法について説明する。この検査方法は、基板９１、９２の位置決め方法を含んでいる。なお、第１移動部材３１に対するパレット３６の設置は、作業者が行っても良いし、機械やロボットを用いて自動で行っても良い。
【００５８】
回路基板ユニット９０は、第１基板９１の位置決め用の穴９１２にパレット３６の第１基板位置決め部３６１が挿入されることで、第１位置決め工程が実行される。第１位置決め工程は、第１基板９１の厚み方向の側面、つまり位置決め用の穴９１２や第１基板９１の外周面を用いて、第１基板９１の面方向の位置決めを行う工程である。本実施形態の場合、第１位置決め工程は、第１基板９１の位置決め用の穴９１２の内側面に第１基板位置決め部３６１を当てて面方向の位置決めを行う工程であり、パレット３６上で行われる。そして、回路基板ユニット９０は、第１位置決め工程が実行された後、すなわち第１基板９１について面方向の位置決めがされた状態で、パレット３６ごと第１移動部材３１に設置される。
【００５９】
パレット３６が第１移動部材３１に設置されると、図６に示すように、基板検査装置１０は、駆動装置５０を駆動させて第２移動部材４１を第１移動部材３１側へ移動させる。すると、まず、図７に示すように、第２位置決め工程が実行される。第２位置決め工程は、第１位置決め工程の後に実行される工程であり、第１基板９１の面方向の位置を維持した状態で、第２基板９２の外周面や図示しない位置決め用の穴を用いて、第２基板９２の面方向の位置決めを行う工程である。本実施形態の場合、第２基板９２の外周側面が第２基板位置決め部４５の内面に当たって第２基板９２の平面方向の位置が案内されることで、第１基板９１に対する第２基板９２の面方向のずれが吸収され、これにより第２位置決め工程が実行される。このとき、第２プローブピン４４は、ソケット４４１とともに第２移動部材４１と一体的に第１機構部３０側へ移動する。
【００６０】
その後、第２移動部材４１を更に第１移動部材３１側へ移動させることで、第３位置決め工程が実行される。第３位置決め工程は、第２位置決め工程の後に実行される工程である。第３位置決め工程は、第１基板９１及び第２基板９２の面方向の位置を維持した状態で、第１基板９１を第２基板９２側に押圧して第２基板９２の表面を基準に第１基板９１及び第２基板９２の垂直方向の位置決めを行う工程である。本実施形態の場合、第３位置決め工程は、第１基板９１及び第２基板９２の面方向の位置を維持した状態で、第１プローブピン３５によって第１基板９１を第２基板９２側に押圧し、これにより第２基板９２の表面を第２基板受け部４６に当てることで第１基板９１及び第２基板９２の垂直方向の位置決めを行う工程である。
【００６１】
すなわち、図７に示す状態から第２移動部材４１を更に第１移動部材３１側へ移動させると、図８に示すように、第２プローブピン４４の先端が第２基板９２の表面に接触して第２基板９２を第２付勢力Ｆ２で押圧する。このとき、第２付勢力Ｆ２に対向する力は、弾性部材３３による第３付勢力Ｆ３である。第３付勢力Ｆ３は、第２付勢力Ｆ２よりも十分に大きい。そのため、第２移動部材４１を更に第１移動部材３１側へ移動させると、第２プローブピン４４は、図９に示すように、第２基板９２に押されて、第２移動部材４１から突出する長さ寸法が減少する方向、つまりソケット４４１に引き込まれる方向へ移動する。このとき、第２プローブピン４４は、第２基板９２の表面を第２付勢力Ｆ２で押圧する。
【００６２】
また、図９に示すように、伝達部４３の先端部は、パレット３６に接触してパレット３６とともに第１移動部材３１を押圧する。すると、第２移動部材４１が駆動装置５０から受けた駆動力すなわち第４付勢力Ｆ４は、伝達部４３を介して第１移動部材３１に伝達される。このとき、第４付勢力Ｆ４に対向する力は、弾性部材３３による第３付勢力Ｆ３である。第４付勢力Ｆ４は、第３付勢力Ｆ３よりも十分に大きい。そのため、第１機構部３０を更に第２機構部４０側へ移動させると、図１０に示すように、第１移動部材３１と第２移動部材４１とが一体的に基準面１１１側へ移動する。
【００６３】
その後、第１移動部材３１及び第２移動部材４１を更に基準面１１１側へ移動させると、図１０に示すように、第１基板位置決め部３６１によって面方向の位置決めされた第１基板９１に対して、第１プローブピン３５の先端が接触して第１付勢力Ｆ１で第１基板９１を押圧する。このとき、第１付勢力Ｆ１に対向する力は、第２プローブピン４４の第２付勢力Ｆ２である。第１付勢力Ｆ１は、第２付勢力Ｆ２よりも十分に大きい。そのため、第２移動部材４１を更に第２機構部４０側へ移動させると、図１１に示すように、第１プローブピン３５は、第１基板９１を第２付勢力Ｆ２で押し上げて、これにより、第１基板９１が第１基板位置決め部３６１の段差部から浮いた状態となる。すると、第２プローブピン４４は、第１プローブピン３５の付勢力Ｆ１に抗しきれずに第２移動部材４１からの突出寸法が減少する方向つまり第２ソケット４４１に引き込まれる方向へ更に移動する。そして、第２プローブピン４４は、図１４にも示すように、第１基板９１を介して第２基板９２を第２基板受け部４６に押し付けることで、第１基板９１及び第２基板９２について垂直方向の位置決めを行う。
【００６４】
その後、更に第１移動部材３１及び第２移動部材４１を更に基準面１１１側へ移動させると、図１２に示すように、第１移動部材３１がストッパ部３４に当たり、これにより第１移動部材３１及び第２移動部材４１を更に基準面１１１側へ移動が停止する。このとき、第１基板９１は、図１４に示すように、第１プローブピン３５から第１付勢力Ｆ１で押圧されており、第２基板９２は、第２プローブピン４４から第２付勢力Ｆ２で押圧されている。
【００６５】
また、第１基板９１の面方向の位置は、第１基板９１の位置決め用の穴９１２に挿入された第１基板位置決め部３６１によって位置決めされている。第２基板９２の面方向の位置は、第１基板位置決め部３６１によって位置決めされている。そして、第１基板９１及び第２基板９２の垂直方向の位置は、第１プローブピン３５によって第２基板受け部４６に押し付けられることにより位置決めされている。これにより、位置決めされた第１基板９１及び第２基板９２のそれぞれに第１プローブピン３５及び第２プローブピン４４が精度良く押し付けられる。
【００６６】
その後、図１３に示すように、検査部１２のアクチュエータ１２３が駆動して検査部側コネクタ１２１がパレット３６に設けられたパレット側コネクタ３６５に勘合する。これにより、パレット３６に載置された回路基板ユニット９０の回路と、外部の装置とが接続されて、回路基板ユニット９０の検査が実行される。
【００６７】
以上説明した実施形態において、基板検査装置１０は、第１基板９１と第２基板９２とが重ねて配置され第１基板９１及び第２基板９２の面方向に対する相対的な位置が厳密に固定されずに第１基板９１と第２基板９２とが接続された回路基板ユニット９０の検査を行うものである。この基板検査装置１０は、第１基板９１を検査対象とする第１機構部３０と、第２基板９２を検査対象とし、第１機構部３０に対して離接する方向へ相対的に移動可能に構成された第２機構部４０と、を備える。
【００６８】
第１機構部３０は、第１基板位置決め部３６１と、第１プローブピン３５と、を有している。第１基板位置決め部３６１は、回路基板ユニット９０の第１基板９１を載置可能に構成され、回路基板ユニット９０が載置された場合に第１基板９１の面方向の位置決めをする。第１プローブピン３５は、第１基板位置決め部３６１によって位置決めされた状態の第１基板９１の表面に接触可能に構成されている。
【００６９】
第２機構部４０は、第２基板位置決め部４５と、第２プローブピン４４と、を有している。第２基板位置決め部４５は、第２機構部４０の第２移動部材４１が第１機構部３０の第１移動部材３１に接近した場合に、第１基板位置決め部３６１が第１基板９１の面方向の位置決めをしている状態で第１基板９１に対する第２基板９２の面方向のずれを吸収して第２基板９２の面方向の位置決めをする。第２プローブピン４４は、第２基板位置決め部４５によって位置決めされた状態の第２基板９２の表面に接触可能に構成されている。
【００７０】
ここで、仮に第１基板９１と第２基板９２との面方向の相対的な位置が厳密に固定されていれば、第１基板９１と第２基板９２とのそれぞれに設けられた位置決め用の穴に共通の位置決めピンを刺すことで、２枚同時に位置決めすることが可能である。しかしながら、本実施形態の回路基板ユニット９０は、第１基板９１と第２基板９２とがフローティングコネクタ９３で接続されており面方向にずれている可能性がるため、このような方法で位置決めしようとすると、一方の基板を位置決めできても、他方の基板については位置決めピンが所定の穴に刺さらない可能性がある。そしてこの場合、位置決めピンが刺さらなかった他方の基板については、穴以外の箇所に位置決めピンが接触したり、精密な位置決めがされていないことによりプローブピン３５、４４が電極以外の箇所に接触したりして、基板を損傷させてしまう可能性もある。
【００７１】
これに対し、本実施形態によれば、回路基板ユニット９０について、第１基板位置決め部３６１によって第１基板９１を位置決めし、その後、第２基板位置決め部４５によって第１基板９１に対する第２基板９２の面方向のずれを吸収して第２基板９２の面方向の位置決めを行う。このため、第１基板９１と第２基板９２とが面方向にずれていたとしても、第１基板９１と第２基板９２との面方向の位置について、それぞれ別の位置決め部、すなわち第１基板位置決め部３６１と第２基板位置決め部４５とによって個別に高い精度で位置決めすることができる。これにより、第１プローブピン３５及び第２プローブピン４４を、それぞれ第１基板９１及び第２基板９２の表面に精密に接触させることができ、その結果、正確な検査を行うことができるようになる。更には、プローブピン３５、４４等が本来接触する箇所以外の箇所に接触して基板９１、９２を損傷させてしまう、といった不具合を回避することができる。
【００７２】
ここで、第１基板９１に対する第１プローブピン３５の押圧力、及び第２基板９２に対する第２プローブピン４４の押圧力が検査毎に異なってしまうと、検査の結果に影響を及ぼす可能性があり、その結果、検査の信頼性が低下する可能性がある。
【００７３】
これに対し、本実施形態において、第２機構部４０は、第２基板９２の表面に接触して第２基板９２を受ける第２基板受け部４６を更に有している。第１プローブピン３５は、第１基板９１側へ向かって第１付勢力Ｆ１で付勢さている。第１プローブピン３５は、第１基板９１の表面に接触しかつ第１基板９１から受ける力が第１付勢力Ｆ１未満の場合には第２基板９２の表面を第２基板受け部４６に押し付ける方向へ回路基板ユニット９０を第２機構部４０に対して相対的に移動可能に構成されている。また、第１プローブピン３５は、第１基板９１から受ける力が第１付勢力Ｆ１を超えた場合には第２基板９２の表面を第２基板受け部４６に押し付けた状態で第２機構部４０の移動端、つまり第１移動部材３１がストッパ部３４に当って第１移動部材３１及び第２移動部材４１の移動が止まるまで、第２機構部４０とともに移動可能に構成されている。
【００７４】
また、第２プローブピン４４は、第１付勢力Ｆ１よりも小さい第２付勢力Ｆ２で付勢されている。そして、第２プローブピン４４は、第２基板９２から受ける力が第２付勢力Ｆ２を超えた場合には、第１機構部３０とは反対側へ向かって、この場合、上側へ向かって、第２基板受け部４６に対して相対的に移動可能に構成されている。
【００７５】
これによれば、第１基板９１と第２基板９２との距離は、第２基板受け部４６を基準に固定される。そして、第１プローブピン３５は、第１基板９１から受ける力が第１付勢力Ｆ１を超えた場合には第２機構部４０とともに移動する。このため、第１プローブピン３５が、第１付勢力Ｆ１を超えて第１基板９１の表面を押圧することが防げる。また、第２プローブピン４４は、第２基板９２から受ける力が第２付勢力Ｆ２を超えた場合には、第１機構部３０とは反対側へ向かって第２基板受け部４６に対して相対的に移動する。このため、第２プローブピン４４も、第２付勢力Ｆ２を超えて第２基板９２の表面を押圧することが防げる。
【００７６】
このように、本実施形態によれば、第１プローブピン３５及び第２プローブピン４４は、それぞれ第１基板９１及び第２基板９２に対してその押し込み量つまり押圧力を一定に維持することができる。これにより、第１基板９１と第２基板９２との距離寸法のばらつきによって第１プローブピン３５及び第２プローブピン４４の押圧力にばらつきが生じることを防ぐことができる。したがって、毎回の検査の条件を一定に維持することができ、その結果、検査の信頼性を向上させることができる。また、これによれば、第１プローブピン３５及び第２プローブピン４４が過度な力で第１基板９１及び第２基板９２を押圧することを防ぐことができ、その結果、プローブピン３５、４４と基板９１、９２との接触時におけるプローブピン３５、４４や基板９１、９２の損傷を抑制することができる。
【００７７】
また、第１機構部３０は、第１移動部材３１と、弾性部材３３と、を更に有している。第１移動部材３１は、第２機構部４０に押されて第２機構部４０の第２移動部材４１ととともに移動可能に構成されている。弾性部材３３は、第１移動部材３１を弾性的に支持する。これによれば、第２移動部材４１とともに第１移動部材３１が移動する際の衝撃を和らげることができる。これにより、第１移動部材３１及び第２移動部材４１の移動の衝撃で回路基板ユニット９０が第１基板位置決め部３６１から外れてしまう、といったことを抑制することができる。そのため、基板検査装置１０による検査の信頼性や作業性を向上させることができる。
【００７８】
また、第２基板位置決め部４５は、第２基板９２を貫くことなく第２基板９２の外周側面に接触して第２基板９２の面方向の位置決めを行うものである。これによれば、第２基板位置決め部４５は第２基板９２を貫いて第１基板９１側に突出しない。このため、例えば第１基板９１に多くの電子部品が密集して配置されている場合であっても、第２基板位置決め部４５が第１基板９１に設けられた電子部品に干渉して損傷させるといった不具合を防ぐことができる。
【００７９】
また、本実施形態による回路基板ユニットの位置決め方法によれば、回路基板ユニット９０の第１基板９１と第２基板９２とを同時に高精度で位置決めすることができる。また、これら回路基板ユニットの位置決め方法は、基板検査装置１０以外の装置、例えば加工装置などにも適用することができる。
【００８０】
なお、上記説明した実施形態は、上記し且つ図面に記載した各実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更することができる。
【符号の説明】
【００８１】
図面中、１０は基板検査装置、１１はベース部材、３０は第１機構部、３１は第１移動部材、３３は弾性部材、３５は第１プローブピン、３６１は第１基板位置決め部、４０は第２機構部、４４は第２プローブピン、４５は第２基板位置決め部、４６は第２基板受け部、９０は回路基板ユニット、９１は第１基板、９２は第２基板、を示す。
【図１】
2020085460.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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