(57)【要約】【課題】電子部品が実装された配線基板を簡易に検査することができる配線基板の検査治具および配線基板の検査方法を提供する。【解決手段】配線基板の検査治具１００は、検査対象の配線基板２０を固定する第１の固定部１４と、検査対象となる配線基板２０の配線パターンの少なくとも一部と同じ配線パターン又は配線パターン図が設けられている参照体３０を固定する第２の固定部１６とを含む。第１の固定部１４は、第２の固定部１６に固定された参照体３０の平面方向と平行に配線基板２０を設定すると共に、対応する前記検査対象の配線基板の配線パターンと前記参照体の配線パターン又は配線パターン図とが平面的にみて重なるように設定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象の配線基板を固定する第１の固定部と、
前記検査対象となる配線基板の配線パターンの少なくとも一部と同じ配線パターン又は配線パターン図が設けられている参照体を固定する第２の固定部とを含み、
前記第１の固定部は、前記第２の固定部に固定された参照体の平面方向と平行に前記配線基板を設定すると共に、対応する前記検査対象の配線基板の配線パターンと前記参照体の配線パターン又は配線パターン図とが平面的にみて重なるように設定することができる配線基板の検査治具。
【請求項２】
参照体を載置する土台と、
前記土台から離間した位置に、前記土台と対向し、ほぼ水平となるように配線基板を固定する部材とを含む、配線基板の検査治具。
【請求項３】
第１の固定部に検査対象の配線基板を固定する工程と、
前記第２の固定部に前記検査対象となる配線基板の配線パターンと少なくとも一部が同一である配線パターン又は配線図が設けられた参照体を固定する工程と、
前記第２の固定部に固定された参照体の平面方向と平行に前記配線基板を設定する工程と、
前記参照体の配線パターンの所定位置にプローブの先端を接触させた状態で、前記検査対象の配線基板の配線パターンと前記参照体の配線パターン又は配線図が平面的にみて重なるように、前記参照体を前記配線基板に対して相対的に移動させる工程と、を含む配線基板の検査方法。
【請求項４】
第１の固定部に検査対象の配線基板を固定する工程（Ａ）と、
前記第２の固定部に前記検査対象となる配線基板の配線パターンと少なくとも一部が同一である配線パターン又は配線図が設けられた参照体を固定する工程（Ｂ）と、を含み、
前記工程（Ａ）において、
前記第２の固定部に固定された参照体の平面方向と平行に前記配線基板を設定すると共に、前記参照体の配線パターンの所定位置にプローブの先端を接触させた状態で、前記検査対象の配線基板の配線パターンと前記参照体の配線パターン又は配線図が平面的にみて重なるように、前記配線基板を設定する配線基板の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配線基板の検査治具およびその配線基板の検査方法に関し、特に、半導体素子などの電子部品が実装された配線基板の検査治具およびその配線基板の検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
オシロスコープ等のプローブの先端を電子部品の電極部に接触させて波形を確認する場合、昨今の電子部品は殆ど表面実装部品（ＳＭＤ＝Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｍｏｕｎｔ  Ｄｅｖｉｃｅ）化の方向にある。このため、リード（足）付き電子部品の場合と異なり、容易にプローブの先端部分を電子部品の電極部に接触させた状態に保持・固定をさせることが難しくなりつつあるのが現状である。
【０００３】
ＢＧＡ−ＩＣの波形を観測するための技術として、特許文献１（特開２００１−３４３４２２号公報）に開示されている技術がある。この特許文献１に開示されている技術は、実実装ＢＧＡ−ＩＣとターゲット基板の中間位置に介在させて用いる測定用補助部材が提案されている。その測定用補助部材は、実実装基板にリフローして用いるフィルム状のファンアウトパターン基板で、その上に実際のＢＧＡ−ＩＣを重ね合わせてハンダ付けを施して用いられるものである。波形観測の必要性がなくなった時点でファンアウト部分のフィルムを実装基板部分からカットする。しかし、この技術は、ＢＧＡ−ＩＣのピン本数が多いとコストがかかる共に、リフロー工程が必要という作業難易性が存在する。また、フィルムの存在が実基板上で物理的に支障が及ぼす場合がある。
また、ＢＧＡ−ＩＣ本体のボディーの外周部分に電極ノードを設けるようにした技術も提案されている（特開平１１−３５４６７４号公報）。ＢＧＡ−ＩＣのピン本数・グリッドピッチに依るが、製造コストの面で難点がある。
【０００４】
また、別の技術として、デバイスの上面部に測定ノード部を設けるようにしたデバイス形状のものが提案されている（特開平１０−９２９６９号公報）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−３４３４２２号公報
【特許文献２】特開平１１−３５４６７４号公報
【特許文献３】特開平１０−９２９６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＢＧＡ（Ball Grid Array）タイプのＩＣは、実装基板に実装された場合、外側表面にバンプ電極部が露出しないため、オシロスコープなどによる波形観測が殆どできない状況である。そのため、ＢＧＡ波形の検証を確認したくても出来ずにいるのが実情である。
【０００７】
本発明の目的は、電子部品が実装された配線基板を簡易に検査することができる配線基板の検査治具およびその配線基板の検査方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
１．配線基板の検査治具
本発明の第１の配線基板の検査治具は、
検査対象の配線基板を固定する第１の固定部と、
前記検査対象となる配線基板の配線パターンの少なくとも一部と同じ配線パターン又は配線パターン図が設けられている参照体を固定する第２の固定部とを含み、
前記第１の固定部は、前記第２の固定部に固定された参照体の平面方向と平行に前記配線基板を設定すると共に、対応する前記検査対象の配線基板の配線パターンと前記参照体の配線パターン又は配線パターン図とが平面的にみて重なるように設定することができる。
【０００９】
本発明によれば、第１の固定部は、第２の固定部に保持された参照体の平面方向と平行に配線基板を設定すると共に、検査対象の配線基板及び前記参照体のそれぞれ対応する配線パターンを平面的にみて重なるように設定することができる。つまり、参照体側プローブと配線基板側プローブとを同軸に設けられたプロービンユニットを用いることで、確認し易い参照体に参照体側プローブを接触させることで、配線基板側プローブの位置も同時に決まることから、配線基板の難しい位置決めをすることなく配線基板側プローブを配線基板の所定部位に接触させることができる。このため、容易に配線基板の検査をすることができる。
【００１０】
本発明の第２の配線基板の検査治具は、
参照体を載置する土台と、
前記土台から離間した位置に、前記土台と対向し、ほぼ水平となるように配線基板を固定する部材とを含む。
【００１１】
本発明の配線基板は、参照体を通じて、配線基板の部位を確認するのに好適なものである。
【００１２】
２．配線基板の検査方法
本発明の第１の配線基板の検査方法は、
第１の固定部に検査対象の配線基板を固定する工程と、
前記第２の固定部に前記検査対象となる配線基板の配線パターンと少なくとも一部が同一である配線パターン又は配線図が設けられた参照体を固定する工程と、
前記第２の固定部に固定された参照体の平面方向と平行に前記配線基板を設定する工程と、
前記参照体の配線パターンの所定位置にプローブの先端を接触させた状態で、前記検査対象の配線基板の配線パターンと前記参照体の配線パターン又は配線図が平面的にみて重なるように、前記参照体を前記配線基板に対して相対的に移動させる工程と、を含む。
【００１３】
本発明の第２の配線基板の検査方法は、
第１の固定部に検査対象の配線基板を固定する工程（Ａ）と、
前記第２の固定部に前記検査対象となる配線基板の配線パターンと少なくとも一部が同一である配線パターン又は配線図が設けられた参照体を固定する工程（Ｂ）と、を含み、
前記工程（Ａ）において、
前記第２の固定部に固定された参照体の平面方向と平行に前記配線基板を設定すると共に、前記参照体の配線パターンの所定位置にプローブの先端を接触させた状態で、前記検査対象の配線基板の配線パターンと前記参照体の配線パターン又は配線図が平面的にみて重なるように、前記配線基板を設定するものである。
【００１４】
本発明において、参照体は、リジッド基板やフレシキブル基板などの基板、フィルム又は紙の薄い基板のものであってもよく、配線基板の少なくとも一部の配線パターンが模写されている模写体を含むものとする。また、本発明において、配線パターンには、貫通配線の配置パターンも含む概念とする。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】検査治具の実施の形態を模式的に示す図である。
【図２】検査治具の実施の形態を模式的に示す図である。
【図３】検査治具の実施の形態を模式的に示す図である。
【図４】検査治具の実施の形態を模式的に示す図である。
【図５】検査治具の実施の形態を模式的に示す図である。
【図６】検査治具の実施の形態を模式的に示す図である。
【図７】図７（Ａ）は電子部品が搭載される側の配線基板の配線パターンを模式的に示す図であり、図７（Ｂ）は図７（Ａ）側の反対側（裏面側）の配線基板の配線パターンを模式的に示す図である。
【図８】配線基板の固定穴を説明するための図である。
【図９】図９（Ａ）はプロービングユニット固定部の側面図であり、図９（Ｂ）は図（Ａ）のＡ１０からみた図であり、図９（Ｃ）は底面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００１７】
１．検査治具の概要
検査治具は、検査対象の配線基板２０を固定する第１の固定部１４と、参照体３０を固定する第２の固定部１６とを含む。配線基板２０および参照体３０は、対応する配線基板２０の配線パターンと参照体３０の配線パターン又は配線図とが平面的にみて重なるように設定される。
【００１８】
配線基板２０は、電子部品２８が実装されている。配線基板２０は、貫通孔（スルーホール）が設けられ、その貫通孔には貫通配線２４が設けられている。電子部品２８は、特に限定されないが、電子部品２８の電極が裏面にあるもの（たとえばＢＧＡ（Ball Grid Array）−ＩＣ）に本実施の形態は特に有用である。配線基板２０の配線パターンは、求める配線基板２０の役割に応じて異なるが、電子部品２８としてＢＧＡが実装されている場合には、ＢＧＡの配線パターンを含んでいる（図７参照）。
【００１９】
参照体３０は、検査対象となる配線基板２０の配線パターンの少なくとも一部と同じ配線パターン又は配線図が設けられている。参照体３０は、査対象の配線基板の貫通配線２４の少なくとも一部において、対応する位置に配線パターン又は配線パターン図が設けられている。参照体３０は、電子部品２８が実装されていない配線基板２０と同一のもの（いわゆるベアボード）が好ましいものの、リジッド基板やフレシキブル基板などの基板、フィルム又は紙の薄い基板のものであってもよく、配線基板２０の少なくとも一部の配線パターンが模写されている模写体を含むものとする。なお、配線図とは、配線パターンを模写した図であり、たとえば、導電材料ではないインキなどにより印刷されたものを含む。
【００２０】
第１の固定部１４は、第２の固定部１６に固定された参照体３０の平面方向と平行に配線基板２０を設定するものである。第１の固定部１４は、図４および図５に示すように、クリップなどの保持体により構成してもよい。また、第１の固定部１４は、図６に示すように、突起部１４により構成することができる。具体的には、配線基板２０に固定用の固定穴２６が設けられている場合には、図６に示すように、固定ポスト１２の第１の固定部（突起部）１４を固定穴２６に挿入して、固定することができる。
【００２１】
第１の固定部１４は、図２に示すように、配線基板２０を回動可能に構成することができる。具体的には、第１の固定部１４は、配線基板２０を把持する把持部（図示せず）を基板固定ポストに対して回動可能に設けて構成することができる。また、第１の固定部１４は、配線基板２０を２つの基板固定ポスト１２の間に介在させて、回動可能に配線基板２０を固定してもよい。
【００２２】
第２の固定部１６は、参照体３０を固定し得るものあれば特に限定されず、図１に示すように、ストッパーにより構成してもよい。また、土台１０が強磁性の金属（たとえば鉄）からなる場合には、図２に示すように、第２の固定部１６を磁石３４により構成してもよい。さらに、参照体３０に固定穴が設けられている場合には、図６に示すように、その固定穴に第２の固定部（突起部）１６を挿入して、固定することができる。図６に示す場合においても、土台１０が強磁性の金属（たとえば鉄）からなる場合には、第２の固定部１６を磁石３４により構成してもよい。
【００２３】
第２の固定部１６がストッパー機能を有する部材により構成される場合には、図１に示すように、第１の固定部１４により配線基板２０を固定したときの配線基板２０の端が、参照体３０の端と平面的にみて一致するようになるように、ストッパーを設定することができる。すなわち、参照体３０をストッパーからなる第２の固定部１６に当接させたときに、参照体３０の端と配線基板２０の端とが一致する位置になるように第２の固定部１６を構成することができる。これにより、配線基板２０の配線パターンと、参照体３０の配線パターン又は配線図とが平面的にみて重なるように位置決めすることが容易となる。
【００２４】
図４および図５に示すように、第１の固定部１４がクリップなどの把持部により構成する場合には、配線基板２０が把持部に当接する位置が、参照体３０を第２の固定部１６に固定したときの参照体３０の端と同じ位置に設定される。
【００２５】
図６に示すように、配線基板２０および参照体３０をそれぞれ固定したときに、配線基板２０の端の位置と参照体３０の端の位置とが一致するように設定することができる。
【００２６】
基板固定ポスト１２は、土台１０が強磁性の金属からなる場合には、土台１０と接する部分に磁石を設けることで、設定が容易となる。また、基板固定ポスト１２は、土台１０の上に、ストッパー（第１の固定部１４）を介して設置してもよい。土台１０は、表面を平滑にして、図１に示すように、参照体３０をスライドすることができるように構成することができる。
【００２７】
プロービングユニット４０は、配線基板側プローブ４４ａと、参照体側プローブ４４ｂとを含み、上下に伸縮（アップ・ダウン）が可能な機構を有することができる。プローブ４４ａ，４４ｂは、たとえば、針状スプリングプローブにより構成することができるが、プロービング機能を有したものであれば特に限定されない。配線基板側プローブ４４ａと、参照体側プローブ４４ｂとは、同芯軸の位置関係とすることができる。
【００２８】
プロービングユニット固定部４６は、プロービングユニット４０の位置決めと固定を容易にするためのものである。プロービングユニット固定部４６は、プロービングユニット４０がどの位置に位置決めされても、垂直度を保った状態で保持可能な機構であれば特に限定されず、公知の固定機構を採用することができ、具体的には、マグネットを利用してワンタッチロックが出来るような機構（たとえば、ダイヤルゲージ用マグネットスタンドに類似の機構）を採用することができる。
【００２９】
２．配線基板の検査方法
次に、検査治具を利用した配線基板の検査方法を説明する。
【００３０】
（１）第１の検査方法
図１を参照しながら、第１の検査方法を説明する。
【００３１】
第１の固定部１４に検査対象の配線基板２０を固定する。電子部品２８が実装されている面が上になるように配線基板２０を固定する。この固定は、基板固定ポスト１２の突起部（第１の固定部）１４を配線基板２０の固定穴２６に挿入して行う。
【００３２】
次に、参照体３０を土台１０の上に載置する。次に、参照体３０の配線パターンの所定部位に参照体側プローブ４４ｂの先端を接触させる。たとえば、ＢＧＡを検査したい場合には、配線基板２０の電極部に対応する参照体３０のＢＧＡの電極部分（電極部又は電極図）に参照体側プローブ４４ｂを接触させる。プローブ４４ｂを所定の参照体３０の部分に接触させた状態で、参照体３０を水平方向にスライドさせ、配線基板２０の配線パターンと対応する配線パターン又は配線図が配線基板２０に対して対向する位置（平面的にみて重なる位置）まで移動する。参照体３０を第２の固定部１６に固定する。プロービングユニット４０はプロービングユニット固定部４６にて垂直に保たせた状態で保持することができる。
【００３３】
次に、プロービングユニット４０の配線基板側プローブ４４ａを伸長させ、配線基板２０の配線パターンに接触させる。たとえば、参照体３０のＢＧＡの電極部分に参照体側プローブ４４ｂを接触させた場合には、配線側プローブ４４ａは配線基板２０のＢＧＡの裏側の電極部分に接触することになる。配線側プローブ４４ａを配線基板２０の配線パー端に接触させた状態を維持しながら、プロービングユニット４０に電気的に接続されたオシロスコープ（図示せず）により電子部品２８を検査する。
【００３４】
（２）第２の検査方法
図２を参照しながら、第２の検査方法について説明する。第２の検査方法は、第１の固定部１４が配線基板２０を回動可能に構成した例である。
【００３５】
まず、配線基板２０を第１の固定部１４に固定する。この配線基板２０の固定は、図示しないが、２つの基板固定ポスト１２の内側に設けた回動する把持体（クリップなど）に配線基板２０を保持させて固定することができる。
【００３６】
次に、第１の検査方法と同様に、参照体３０を土台１０に載置し、プロービングユニット４０の参照体側プローブ４４ｂを所定の配線パターン又は配線パターン図の部分に接触させる。次に、配線基板２０を上側に回動させて、その状態を維持しながら、参照体３０をスライドさせ、第２の固定部１６により固定する。
【００３７】
次に、配線基板２０を元の状態に下側に回動させて、参照体３０と水平状態で対向させると共に、参照体側プローブ４４ｂが接触する参照体３０の位置に対応する配線基板２０の位置に配線基板側プローブ４４ａを接触させる。また、この時に、配線基板側プローブ４４ａが配線基板２０の所定位置に押圧されるように、参照体３０を配線基板２０側に移動させてもよい。具体的には、参照体３０をリンク機構或いはカム機構を用いたリフトアップ機構（図示せず）により、配線基板３０側に持ち上げてもよい。また、参照体３０を保持する第２の固定部１６をリフトアップ機構（図示せず）により持ち上げることで、参照体を持ち上げてもよい。これにより、配線基板側プローブ４４ａが配線基板２０と接触した際に、横方向にずれたりすることを確実に回避することができるために、配線基板２０の所定位置に確実に当接させることができる。
【００３８】
この他の点は、第１の検査方法と同様であるため、詳細な説明を省略する。なお、この場合には、プロービングユニット４０が伸縮機構を有していないものであっても、配線基板側プローブ４４ａを配線基板２０の所定の部分に接触させることができる。
【００３９】
（３）第３の検査方法
第３の検査方法について図３を参照しながら説明する。第３の検査方法は、参照体３０を固定した後に、配線基板２０を固定する点で、第１および第２の検査方法と異なる。
【００４０】
まず、参照体３０を第２の固定部１６に固定する。この固定方法は、第１および第２の検査方法と同様とすることができる。次に、プロービングユニット４０を参照体３０の所定の部位に接触させ、設定する。
【００４１】
次に、配線基板２０を第１の固定部１４に固定する。具体的には、配線基板２０の固定穴２６に基板固定ポスト１２の突起部（第１の固定部）１４を挿入して第１の固定部１４に配線基板２０を固定する。これ以下の点は、第１の検査方法と同様であるため、詳細な説明を省略する。
【００４２】
３．他の検査方法との兼用例
検査治具に上面プロービングユニット５０を設けてもよい。上面プロービングユニット５０を設けることで、配線基板２０の上面をプロービングすることができる。配線基板２０の上面側にてプロービングを行なう場合には、公知のフリーバランスアームなどを利用してもよい。上面プロービングユニット５０の底面部および土台１０に磁性材を用いることで、任意な位置にセットすることができる。プローブを支持する支持体に固定する箇所の構造は、プローブを任意の角度・距離・接触圧などを自由に調整できるようにフレキシブルな構造にすることができる。プローブを支持体に固定する機構としては、たとえば、関節部分に当たる箇所を３６０度、上下左右に動かすことができる機構を採用することができる。支持体は、多関節のアーム構造のものを適用することができるが、これに限定されるものではない。
【００４３】
４．作用効果
従来から裏面側にＢＧＡ−ＩＣの電極ノードが存在するが、その部分にプロービングを試みる場合は、実装基板を裏返す必要があるが、実装基板を裏返して検査することまでは行われていないことが一般的である。ＢＧＡ−ＩＣの電極部分の派生パターン部が実装基板の表面層に存在する箇所に限ってそこを利用してプロービングをして波形観測をすることが考えられるが、これも電極部分の派生パターン部が実装基板の表面層に存在する場合に限られるという制約がある。
【００４４】
この問題点を解決する手段として、バウンダリースキャン方式という設計基準が提案されている。しかし、この設計基準に合致しているデバイスを用いて設計がなされる条件下においてのみ、この設計基準に沿ったテストを行うことができるものであり、波形をリアルタイムで観測しながら問題点を解析するものではないため、テストできる内容も限られてしまう。このため、直接オシロスコープにて波形観測・解析をすることの有用性は、依然として存在する。
【００４５】
また、プロービングをしたい箇所を探り当て波形観測を試みることも考えられるが、ＩＣから派生する接続パターン部を探り当て、表（上）面に出ているノードにプロービングさせる必要がある。実装基板表面にその派生する配線パターンが存在しない場合は、実装基板を裏返してＢＧＡのスルーホール部のパターンを接触させる必要がある。しかし、実装基板を裏返すことも考えられるが、対応するパターンを見つけるのが難しく現実的ではない。波形観測の必要性を設計当初から予測している場合は、波形観測用のランドを最低本数の箇所だけ設けるように対処することが考えられるが、そのランドを基板に設けることが物理的・面積的に困難な場合もある。
【００４６】
本実施の形態は、後述のように直接波形観測を可能にしたという意味において技術的に優れたものである。特に、本実施の形態は、ＢＧＡの波形観測を容易にできるものとして、評価段階の製品の問題解析に貢献するものである。
【００４７】
本実施の形態においては、配線基板２０の裏面側に引き出された電子部品１０の貫通配線を裏面側からプロービングしたい場合には、どの貫通配線がその電子部品１０の貫通配線かを調べるのが容易である。すなわち、本実施の形態によれば、参照体３０を利用して、配線基板２０の裏面側の電極にプローブを接触させることができる。つまり、配線基板２０の表面側に対応する参照体３０の配線パターン又は配線図にプローブを接触させ、配線基板２０と参照体３０の配線パターン等が平面的にみて重なるように配線基板２０を参照体３０に対向させることで、配線基板２０の裏面側の所定の貫通配線にプローブを接触させることができる。それらのプローブのセットが完了すれば、ハンズフリーで電子部品１０や、配線基板２０を検査することができる。
【００４８】
５．変形例
プロービングユニット固定部４６は、たとえば、図９に示すように、プロービングユニット４０の形状に対応させた凹部４６ａを設けもよい。これにより、プロービングユニット４０をプロービングユニット固定部４６に嵌め合わせることができる。プロービングユニット固定部４６に接するプロービングユニット４０の部分が磁性材料からなる場合には、その接するプロービングユニット固定部４６の箇所に磁石４６ｂを設けても良い。プロービングユニット固定部４６は、土台１０が磁性材料からなる場合には、磁石４６ｃを設けてもよい。
【００４９】
本実施の形態は、本発明の要旨の範囲内にて、種々の変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は、たとえば、ＩＣなどの半導体素子が実装された実装基板の検査治具として適用することができる。
【符号の説明】
【００５１】
１０  土台
１２  基板固定ポスト
１４  第１の固定部
１６  第２の固定部
２０  検査対象の配線基板
２４  貫通配線
２６  固定穴
２８  電子部品
３０  参照体
３４  磁石
４０  プロービングユニット
４４ａ  配線基板側プローブ
４４ｂ  参照体側プローブ
４６  プロービングユニット固定部
４６ａ  凹部
４６ｂ，４６ｃ  磁石
５０  上面プロービングユニット
１００  検査治具
【図１】
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【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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