(57)【要約】【課題】多層プリント基板のスルーホールの導通、各種パターンの導通・短絡に関して確実に検査することができ、容易に欠陥を発見することができるプリント基板検査装置および方法を得る。【解決手段】検査対象プリント基板１の対応する測定点に接触することができるように列をなして並んだ複数の電極ピン４１，４２を有するプローブ電極４−１，４−２を検査対象プリント基板に沿って移動させ、検査対象プリント基板の測定点に接触しかつ測定点との接触を維持しかつプローブ電極４１，４２の移動に追従させながら検査対象プリント基板に沿ってパッド状平面電極５−１，５−２を移動させ、各電極ピン４１，４２が接触する検査対象プリント基板の測定点とパッド状平面電極５−１，５−２が接触する被測定プリント基板の測定点との間の電気的導通を測定することによってこれら測定点間の欠陥を判定する。【選択図】図１
2006220552.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象プリント基板の対応する測定点に接触することができるように複数の電極ピンが列をなして並んだプローブ電極およびこれを検査対象プリント基板に沿って移動させる駆動源と、
他の駆動源により検査対象プリント基板の測定点に接触しかつ測定点との接触を維持しながら上記検査対象プリント基板に沿って移動させられるパッド状平面電極と、
上記プローブ電極の駆動源およびパッド状平面電極の駆動源の動作を制御する制御手段と、を有していて、
上記制御手段は、検査対象プリント基板に沿って上記プローブ電極を移動させるとともにこのプローブ電極の移動に追従して上記パッド状平面電極を移動させるように上記各駆動源を制御するように構成され、
上記各プローブ電極の電極ピンが接触する検査対象プリント基板の測定点と上記パッド状平面電極が接触する被測定プリント基板の測定点との間の電気的導通を測定することによってこれら測定点間の欠陥を判定する判定手段を有していることを特徴とするプリント基板検査装置。
【請求項２】
上記プローブ電極は、電極ピンが並んだ方向に直交する方向に、検査対象プリント基板の一端側から他端側に向かって移動させられる請求項１記載のプリント基板検査装置。
【請求項３】
検査対象プリント基板の検査面にはグリッド変換ボードが重ねられ、プローブ電極の電極ピンとパッド状平面電極は、上記グリッド変換ボードの変換グリッドパターン部に接触しながら移動していく請求項１記載のプリント基板検査装置。
【請求項４】
プローブ電極の移動方向に沿ってリニアスケールが配置されていて、上記リニアスケールによるプローブ電極の位置情報であるグリッド変換位置情報と判定結果を照らし合わせることにより、被測定プリント基板の特定位置の欠陥を判定する請求項１記載のプリント基板検査装置。
【請求項５】
検査対象プリント基板の対応する測定点に接触することができるように列をなして並んだ複数の電極ピンを有するプローブ電極を検査対象プリント基板に沿って移動させ、
パッド状平面電極を検査対象プリント基板の測定点に接触させかつ測定点との接触を維持しながら上記プローブ電極の移動に追従させて上記検査対象プリント基板に沿って移動させ、
上記各プローブ電極の電極ピンが接触する検査対象プリント基板の測定点と上記パッド状平面電極が接触する被測定プリント基板の測定点との間の電気的導通を測定することによってこれら測定点間の欠陥を判定することを特徴とするプリント基板検査方法。
【請求項６】
各プローブ電極にはその各電極ピンがそれぞれ対応する検査対象プリント基板の測定点に接触しているときパルス的な電圧をかけ、そのときそれぞれの電極ピンに流れる電流を測定することによって被測定プリント基板の欠陥の有無を判定する請求項５記載のプリント基板検査方法。
【請求項７】
列をなす各電極ピンには、列の一端側の電極ピンから他端側の電極ピンに向かって順番に、パルス状の電圧をかけ、そのときそれぞれの電極ピンに流れる電流を測定することによって被測定プリント基板の欠陥の有無を判定する請求項５記載のプリント基板検査方法。
【請求項８】
パルス状の電圧をかけ終わった電極ピンは直ちにグランドに接続し、その状態を維持させて他の電極ピンによる電流の測定を行う請求項７記載のプリント基板検査方法。
【請求項９】
プローブ電極の位置を、プローブ電極の移動方向に沿って配置されているリニアスケールに照らすことによって判定し、検査した位置と検査結果を特定する請求項５記載のプリント基板検査方法。
【請求項１０】
プローブ軸とパッド状平面電極の一方向への移動によって被測定プリント基板の欠陥の有無を判定する請求項５記載のプリント基板検査方法。
【請求項１１】
プローブ電極とパッド状平面電極の往復移動によって被測定プリント基板の欠陥の有無を判定する請求項５記載のプリント基板検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はプリント基板製造工程において、その配線パターンの良否を検査する為のプリント基板検査装置および方法に関するもので、特に、スルーホールを含めた配線パターンの良否を簡単にしかも短時間に検査することが出来る検査装置および方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、プリント基板の検査は、専用治具によるチェッカー方式、剣山状に形成された多数の接触ピンを使用するユニバーサルチェッカー方式、フライングプローブピン方式、画像処理による検査装置等が代表的な方式として知られている。最近では電解ラインセンサーによる電位分布方式による検査方法も実用化の方向にある。しかしこれらの検査方式にはそれぞれ一長一短があり、最近ではそれぞれの欠点を改善させるために色々な改良がなされている。しかし、ユーザーは必ずしもそれぞれの改良では満足していない。
【０００３】
図１２は専用治具チェッカー方式の例を示す。図１２において、符号１は検査対象のプリント基板、符号１００は検査対象であるプリント基板１に専用の治具を示している。治具１００はプリント基板の表面用と裏面用があり、表面用治具１００にはプリント基板１の表面の配線パターンに対応したピン状電極１０１を、裏面用治具１００にはプリント基板１の裏面の配線パターンに対応したピン状電極１０１を有している。プリント基板１の表裏の配線パターンに、それぞれ専用の治具１００，１００のピン状電極１０１、１０１を押し当て、各ピン状電極１０１相互間の電気的導通あるいは絶縁状態を測定することによって、配線パターンの切断箇所の有無や、他の配線パターンとの短絡箇所の有無を検査する。専用治具１００のピン状電極１０１は、測定対象であるプリント基板１の各配線パターンの一端部と他端部に接触するように、ピンソケット１０２の所定の取り付け位置に配置されるとともに、サポート板１０３により位置決めされている。
【０００４】
図１３は専用治具チェッカー方式を改良したものの例を示す。この例は、図１２に示す例のものを、プリント基板１の配線パターンが細密化されたものにも対応できるように改良したものである。図１３において、符号２００はプリント基板１に専用の治具を、２０１はピン状電極を、２０２はピンソケットを、２０３は細密化対応プローブガイド板をそれぞれ示している。近年、プリント基板１の配線パターンの細密化は止まることがなく、図１２に示す専用治具チェッカー方式では、ピン状電極１０１相互の間隔を狭くするには限界があり、細密化した配線パターンにピン状電極１０１を相互に干渉することなく的確に接触させることは困難である。そこで、図１３に示す例では、単位面積当たりのピン状電極数が多くなるように、各ピン状電極２０１の先端部を斜めにしてピンソケット２０２と細密化対応プローブガイド板２０３で保持している。しかしながら、この改良によってもピン状電極１０１を適切な位置に的確に配置することは困難であるという問題を抱えている。
【０００５】
専用治具チェッカー方式によれば、基本的には高速かつ確実なテストが可能である。しかし、測定対象となる基板の仕様ないしは種類毎に、その全仕様ないしは種類のプリント基板に対応させた専用治具２００、２００を製作する必要がある。したがって、大量生産されるプリント基板の検査には適しているが、少量生産品の検査の場合には、治具製作の費用負担が嵩む難点がある。細密化されたプリント基板に対応させたプローブガイド板２０３を使用する専用治具チェッカー方式は、細密パターンに対して接触部ポイントを拾いやすく工夫したアイディアであるが、検査対象となるプリント基板の仕様ないしは種類に対応した専用のプローブガイド板を必要とし、コスト高であるという問題を解消することはできない。
【０００６】
ユニバーサルチェッカー方式は、Ｘ−Ｙ平面状に、一定の間隔で格子状に配置したプローブ電極ピンを用いる方式である。この格子状プローブ電極ピンにプリント基板を押し当てて、パターンの一端部と他端部に接触するようそれぞれのプローブ電極ピンを割り出し、これを基に専用治具チェッカーと同様の試験を行う。このチェッカー方式はある面積エリア全面に剣山の如く格子状に接触ピンが常時立てられた状態であるため、被測定基板によっては測定時に機能を果たさないピンが存在する反面、最近の細密化基板の場合は専用治具チェッカーと同様に検査不能の場合が生じる可能性が多い。このユニバーサルチェッカー方式にも改良された装置が登場してきており、細密化対応のものもある。しかし、ユニバーサルという名前からかけ離れたものになってしまう場合もあり、専用治具チェッカーに近い機能で終わってしまっているのが現状である。
【０００７】
図１４は、フライングプローブチェッカー方式の概念図である。この方式は専用治具チェッカーあるいはユニバーサルチェッカーの欠点を解決すべく開発されたもので、細密化されたプリント基板に対してはほとんど問題なく対応できる。測定原理は、プローブ電極ピンがＸ−Ｙ平面座標上を任意の位置に移動できる構造を有しており、対をなすプローブ電極ピン３０１がそれぞれ個別の動きをして、測定したい各２点間のパターン部に移動し同時に接触して検査する方式である。この繰り返し動作により各パターンの導通確認とショート発見テストをする。
【０００８】
フライングプローブチェッカー方式によれば、プリント基板の使用や種類の対応した専用治具を必要としないメリットがある反面、テストに要する時間は長時間になる難点がある。検査対象のプリント基板のサイズが大きくなればその分だけテストに時間がかかることになる。特に、完全を求めて、測定すべきすべての点でショート有無テストをしようとすると、ショート発見のための組み合わせは莫大なものとなり、テストに要する時間は益々長時間にわたることになる。そこで、１００％のチェックを行うことなく、ショートが心配される部分についてのみテストするが多い。
【０００９】
フライングプローブチェッカー方式も改良されて、移動可能なプローブ電極ピンを複数個搭載したものが開発されている。それぞれ独立したピンが他のピンの動きを邪魔しない動きの範囲で別の測定パターンを同時にテストすることができるようにしたものである。これにより、プローブ電極ピンを一対のみ有しているものに比べると、格段にテストをスピートアップすることができる。しかしながら、ユーザーの満足を得ることができるレベルまでにスピードアップを図ることは、方式上困難である。ただ、多品種少量生産品にあるいは試作品検査時などには有効なものとして評価できる。
【００１０】
これまで説明してきた検査方式は、測定パターン間の電気的な導通、非導通によって検査する、いわば電気式試験方式である。この電気式試験方式に対して、画像処理による検査装置は、プリント基板製作の一工程であるエッチング工程の終了後に、プリント基板に生成された配線パターンを例えばＣＣＤイメージセンサーにより撮影し、撮影された画像をソフト的に処理して、配線パターンの良否を検査する装置である。この検査装置は近年の技術進歩により相当細密な判定が可能になってきているものの、スルーホール部の内面までは確認できないという欠点も有している。スルーホール部とは、プリント基板の各層を導通状態にするための電気的導電孔の部分をいう。また、複数のプリント基板を重ね合わせた多層プリント基板の場合、基板内層間すなわちプリント基板の重ね合わせ面相互間で生じるショートについては発見できないという欠点がある。よって、この画像処理による検査装置は、通常、基板の最終検査に用いられるのではなく、スルーホールの導通確認の不要な、主として内層基板のパターンエッチング工程後の良否判定検査に活用されている。
【００１１】
つい最近では、電解ラインセンサー等により電位分布を測定することで被測定基板とそのマスター基板との測定相違を比較することにより被測定基板の合否を判定する方式も考案されているようである。この方式によれば、マスター基板との違いがあることだけを発見するもので、何処でどの様な不具合が生じているかは判断不能で、ある意味での不確定要素を抱えている。と同時に実際の電圧を掛けた導通テストと異なり、被測定基板の仕様によっては、例えば、基板の放熱性を図るために特殊な構造にしたものなどに対しては、測定が正確にできないという別の不利な問題点を抱えている。
【００１２】
なお、本発明に関連のある従来技術として、オフグリッドアダプターと、検査電極を備えてなる検査ヘッドと、グリッド変換ボードを備えた回路基板検査装置がある（例えば、特許文献１参照）。また、検査対象プリント基板の配線パターンの検査部分に接触するブラシ状電極と、上記検査対象プリント基板の配線パターンと絶縁されて設けられた平面状電極と、ブラシ状電極と平面状電極との間の静電容量を検出する静電容量検出手段を有してなるプリント基板検査装置がある（例えば、特許文献２参照）。
しかしながら、特許文献１記載の発明は、オフグリッドアダプター、グリッド変換ボードを使用することを特徴とするもので、測定および検査自体は従来例の域を出ない。特許文献２記載の発明は、平面状電極を有しているとはいえ、静電容量を検出することによってプリント基板の欠陥を検出するというものであって、以下に説明する本願発明の検出原理とはまったく異なるものである。
【００１３】
【特許文献１】特開平５−１５９８２１号公報
【特許文献２】特開２００２−１８１８７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
以上のように、電気的な各種試験装置も画像処理による検査装置も、それぞれ固有の問題点を有している。すなわち、細密なプリント基板への対応が困難である、治具代が高い、処理に長時間を要する、あるいは不完全な測定結果を生じる、というような問題点を有している。
【００１５】
そこで、本発明は、異なる機種ないしは仕様のプリント基板にも比較的迅速に対応してこれを検査することができ、多層プリント基板のスルーホールの導通検査はもちろん、各種パターンの導通・短絡に関しても確実に検査することができ、容易に欠陥を発見することができるプリント基板検査装置および方法を提供することを目的とする。
本発明はまた、グリッド変換ボードとしての治具は各種被測定基板毎に準備する必要はあるものの、グリッド変換ボードのコストの低廉化を可能にすることにより、低コストのプリント基板検査装置および方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、検査対象プリント基板の対応する測定点に接触することができるように列をなして並んだ複数の電極ピンを有するプローブ電極を検査対象プリント基板に沿って移動させ、検査対象プリント基板の測定点に接触しかつ測定点との接触を維持しながら上記プローブ電極の移動に追従させながら上記検査対象プリント基板に沿ってパッド状平面電極を移動させ、上記各プローブ電極が接触する検査対象プリント基板の測定点と上記パッド状平面電極が接触する被測定プリント基板に測定点との間の電気的導通を測定することによってこれら測定点間の欠陥を判定することを最も主要な特徴とする。
【００１７】
各電極ピンには各電極ピンがそれぞれ対応する検査対象プリント基板の測定点に接触しているときパルス的な電圧をかけ、そのときそれぞれの電極ピンに流れる電流を測定することによって被測定プリント基板の欠陥の有無を判定することができる。
【００１８】
列をなす各電極ピンには、列の一端側の電極ピンから他端側の電極ピンに向かって順番に、パルス状の電圧をかけ、そのときそれぞれの電極ピンに流れる電流を測定することによって被測定プリント基板の欠陥の有無を判定するとよい。
そして、パルス状の電圧をかけ終わった電極ピンは直ちにグランドに接続し、その状態を維持させて他の電極ピンによる電流の測定を行う。
プローブ電極の位置を、プローブ電極の移動方向に沿って配置されているリニアスケールに照らすことによって判定することにより、検査した位置と検査結果を特定するようにするとよい。
【発明の効果】
【００１９】
（１）多層プリント基板において、基板内層すなわちプリント基板同士の対向面など、外見からはショートあるいは断線が生じているのかどうか判断できない場所での検査も可能であり、ネットリストと作画用ガーバーデータを追うことによって、どの部分でショートその他の欠陥が生じているかの判断も可能である。
（２）グリッド変換ボードを６層、８層またはそれ以上に多層化する必要は極端に少なくなり、せいぜい両面ないしは４層のボードで十分であり、グリッド変換ボードを簡略化することができる。これによってイニシャルコストを安くすることができる。被測定基板の仕様や種類に応じてグリッド変換ボードを作製する必要があるとしても、グリッド変換ボードの構成を上記のように簡略化することができるため、グリッド変換ボードの変更に要するコストも安く、この点からもイニシャルコストを抑えられることができる。
（３）全電路に、実際に電圧をかけた状態での導通・短絡テストを行うことができる。
（４）検査装置導入に必要な初期投資費用を削減することができるとともに、検査装置導入後の生産性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明にかかるプリント基板検査装置および方法の実施例について説明する。図１において、符号１は検査対象のプリント基板、２はグリッド変換ボード、３は異方性導電シート、４−１上側のプローブ電極、４−２は下側のプローブ電極、５−１，５−２左側上下に配置されたパッド状平面電極、５−３，５−４は右側上下に配置されたパッド状平面電極、６はプローブ電極の支持体、７はリニアスケール、１０は送りねじをそれぞれ示している。プリント基板１は、１層構成のものであってもよいし、複数のプリント基板が積層された多層プリント基板であってもよい。グリッド変換ボード２は、検査対象であるプリント基板の配線パターンが複雑であっても、また細密化されていても、これを容易に検査できるようにするためのボードで、上記プリント基板の配線パターンと電気的に導通する電極を所定のパターンに規則的に配列し、この電極にプローブを当てることによって、プリント基板の配線パターンの導通、短絡を検査することができるようにしたもので、特開平５−１５９８２１号公報にグリッド変換ボードの例が記載されている。異方性導電シート３は、局部的に区分された範囲ごとに、シートの一面側から他面側にのみ電流を流すことができるシートのことで、上記特開平５−１５９８２１号公報にも記載されている。図１に示す例では、検査対象であるプリント基板１を両面から挟んで、異方性導電シート３が配置され、この上にそれぞれグリッド変換ボード２が重ねられている。
【００２１】
プローブ電極４−１，４−２は、それぞれ複数（多数）の電極ピン４１、４２が支持体６に１列をなして配列されたもので、この配列方向は検査対象のプリント基板１を横切る方向であり、プリント基板１を横切るに十分な範囲にわたって配列されている。上記支持体６−１，６−２は、一端側に送りねじ１０がねじ込まれ、他端側に形成されたガイド突起がガイド溝４５に嵌っている。送りねじ１０とガイド溝４５は、検査装置に位置決めされた検査すべきプリント基板１の側方に、プリント基板１と平行になるように組みつけられている。送りねじ１０は、検査装置のベース５０から垂直に立ち上がった一対の支持壁により回転可能に支持されるとともに、適宜の駆動源８、例えばステッピングモータにより一定の回転角度ずつ回転駆動されるように構成されている。送りねじ１０の回転により、各電極ピン４１、４２は支持体６−１，６−２とともに移動させられる。この移動方向をＸ方向とすると、各電極ピン４１、４２の配列方向はＸ方向に直交する方向であって、この方向をＹ方向とする。各電極ピン４１、４２は、その移動とともにグリッド変換ボード２の表面に摺接しながら移動し、このグリッド変換ボード２と異方性導電シート３の介在によって、実質的にプリント基板１の配線パターンと接触することになる。
【００２２】
上記各電極ピン４１、４２の支持体６の左側方の上下にはパッド状平面電極５−１，５−２が、プローブ電極４−１，４−２の移動方向と同じ方向に独立して移動可能に取り付けられている。パッド状平面電極５−１，５−２は各プローブ電極４−１，４−２を追従して移動しながら、グリッド変換ボード２の表面の電極と面接触する。したがって、パッド状平面電極５−１，５−２は、各プローブ電極４−１，４−２の電極ピン４１、４２が接触したあとのグリッド変換ボード２の表面の電極と異方性導電シート３を介して電気的に導通しているプリント基板１の配線パターンのすべてと電気的に導通するようになっている。上側のパッド状平面電極５−１がプリント基板１の上面側配線パターンと電気的に導通し、下側のパッド状平面電極５−２が下面側配線パターンと電気的に導通する。図１に示す例では、プリント基板１を挟んで各電極ピン４１、４２の移動方向反対側にも上側パッド状平面電極５−３と下側パッド状平面電極５−４を有している。これらのパッド状平面電極５−３、５−４の駆動源は、上記パッド状平面電極５−１、５−１の駆動源８，９と同様に構成されるが、図示は省略されている。上側パッド状平面電極５−３と下側パッド状平面電極５−４は、各電極ピン４１、４２が復動するときに各電極ピン４１、４２を追いかけるようにして移動し、各電極ピン４１、４２が接触したあとのグリッド変換ボード２の電極と電気的に導通しているプリント基板１の配線パターンのすべてと電気的に導通するようになっている。以下、プローブ電極およびパッド状平面電極の移動を「スキャン」という。
【００２３】
図２は、上記プリント基板１、変換ボード２、異方性導電シート３、プローブ電極、支持体、電極ピンの関係を拡大してより具体的に示す。図２では、上側の異方性導電シートを符号３−１で、下側の異方性導電シートを符号３−２で、上側のプローブ電極を符号４−１で、下側のプローブ電極を符号４−２で、上側の支持体を符号６−１で、下側の支持体を符号６−２で、上側の各電極ピンを符号４１で、下側の各電極ピンを符号４２で示している。図２（ｂ）は上側プローブ電極４−１と上側パッド状平面電極５−１のスキャンの様子を示す。プローブ電極４−１の電極ピン４１とパッド状平面電極５−１は、上側グリッド変換ボード２−１の表面に現れている変換グリッドパターン２−１１に摺接しながら変換グリッドパターン２−１１をスキャンしていくように構成されている。
【００２４】
図３は上記パッド状平面電極の例を示す。図３において、四角形の枠５−７内に、クッション性に優れた弾性体５−５、例えばウレタン製のクッション材が嵌められている。枠５−７の上側開口は押さえ板５−６で塞がれ、弾性体５−５を上側から受けている。弾性体５−５の下面を覆い、かつ、枠５−７の側面に至る導電体５−９があり、押さえ板５−６および枠５−７の側面を上側から覆う天板５−８が嵌められている。上記導電体５−９が上記変換ボード２の各変換ポイントに接触してこれをアースに電気的に接続するためのものであって、上記変換ポイントと電気的に導通するとともに、変換ポイントとの摺動性の良好なものであることが要求される。また、上記弾性体５−５はそのクッション性によって導電体５−９を変換ポイントの凹凸に対応させて、すべての上記変換ポイントに確実に接触させることができるようにするためのものである。したがって、導電体５−９は変換ポイントの凹凸に対応できるものであることも必要で、かかる条件を満足するものとしてステンレス鋼の細線を網状に編んだ導電メッシュを用いる方法もある。
【００２５】
上記電極ピン４１，４２が上記変換グリッドパターン２−１１に摺接した瞬間に各電極ピン４１、４２にパルス状の電圧をかけ、所定の電極ピン間の導通、非導通を検査することにより、プリント基板１の回路パターンの良否を判定する。図４は、各プローブ電極の電極ピンに瞬間的パルス電圧をかける場合の、各電極ピン結線図である。図４において、各パッド状平面電極５−１〜５−４は常時グランドに結線されている。したがって、待機位置の場合でもグランドに接続されている。直流電源からプローブ電極４１，４２に至る電路に、ＣＰＵが内蔵するタイマーでオン、オフ制御されるスッチングＩＣが介在し、このスッチングＩＣによって、各電極ピン４１，４２への電圧印加タイミングが制御される。また、ＣＰＵが内蔵するタイマーでオン、オフ制御される別のスッチングＩＣによって、各電極ピンをアースに落とすタイミングが制御される。電極ピンに電圧を印加する電路には、電流が流れたことを検知するセンサ１２がつながれている。
【００２６】
図２（ｂ）において、プローブ電極４−１が左から右にスキャンするときは左側のパッド状平面電極５−１がプローブ電極４−１に追従する形で一定の間隔を維持しながら同時に動く。このとき右側のパッド状平面電極５−３は最右端に待機したままになっている。プローブ電極４−１が右から左にスキャンするときは逆の動きとなる。図２（ｂ）には下面の図が省略されているが各機能部品・装置は上面と全く同じ動きをさせるものとし、測定要素機能・タイミングに付いても上面測定と全く同様に扱う。
【００２７】
測定対象のプリント基板１上に細密ＢＧＡ−ＩＣあるいはＱＦＰ−ＩＣが実装されるはずの基板で、グリッド変換ボードを作成することが難しい場合のオフ・グリッド化許容対応検査装置については、もう少し複雑な動きをさせる必要がある。これについてはあとで説明する。
【００２８】
以上説明した検査装置によるプリント基板の検査手順の概要を説明する。被測定（検査対象）プリント基板１（多層基板も含む）の両面にプリント生成されている電気回路の導通・短絡をチェックする。ここではプリント基板１の表裏両面を同時に検査するものとし、かつ、被測定基板の各電路テストは、グリッド変換ボード２と異方性導電シート３を介して行うものとする。テスト時における各主要装置の機能部分の動きとしては、Ｘ軸方向に対し直交する方向に配置された複数個の電極ピン４１がグリッド変換ボード２のグリッドパターン部分２−１１に接触し測定する過程で、上記電極ピン４１とグランド側電極としてのパッド状平面電極５−１との間にパルス状の電圧を印加し、電極ピン４１とパッド状平面電極５−１との間での電流の流れの有無をチェックすることにより正規の配線パターン通りかどうかの確認・判断を行う。
【００２９】
正規のパターンであるか・断線ショート等の欠陥があるかの判定は、あるアルゴリズムによってなされる。またＸ方向に対して直交する方向に配列された垂直プローブ電極ピン４１は、スキャン時に、ある一定の原則に基づいたルールによりＸ方向にスキャンさせるものとする。これと同時にパッド状平面電極５−１はある間隔をもって電極ピン４１の動きに従うようにＸ方向に追従するものとする。この動きは被測定基板１の大きさに合わせて最低でも１回、端から端までスキャンする必要がある。細密でない基板の場合は左から右方向への片道スキャンでもよい場合がある。しかし、一往復させることにより精度の高い測定結果を得ることができ、この方が望ましい。よって、パッド状平面電極はプローブ電極４−１の右側にも、つまり装置の両サイドに設置する。各プローブの電極ピン４１はそれぞれが独立絶縁された状態で電気回路要素として働く。またプローブ電極４−１はＸ軸に平行に設置されたリニアスケール７からの位置情報がリアルタイムにフィードバックされる。この位置情報も正規の回路パターンであるかどうかの重要な判断要素となる。以上のように、部品要素、装置の動作制御、判断ソフトを駆使することによってプリント基板の良否を判断する。
【００３０】
上に説明した検査装置に用いられるグリッド変換ボード２は一定の変換アルゴリズムに基づいて変換がなされる必要がある。プローブ電極に電流が流れる際の判定が間違いなく行われるためには、被測定基板１に生成されている各独立した回路パターンを全点数それぞれ形状判断し、グリッド変換する必要がある。このアルゴリズムによれば理論的には全ての箇所での断線判断はもちろん、全ての箇所でのショートテストが可能である。また必ずしも全ての測定ポイントについてグリッドポイントに変換がされる必要はない。そのため、回路パターンによっては、パッド状平面電極５−１〜５−４にて接触されたときに有効となる回路端子としてのパターン部、つまりプローブ電極４−１，４−２に相対して関係する一方の電極は、オフ・グリッドであっても問題ない場合がある。その場合はグリッドに変換されなくてもよく、そのままグリッド変換ボード２のグリッドパターン側に垂直的に表裏を繋ぐようにパターン形成をすればよい。この原理要素は、例えば、ボールグリッドアレー（ＢＧＡ）方式の半導体集積回路部品、ＣＳＰ（チップ・サイズ・パッケージ）、あるいはＱＦＰが存在する被測定基板１のグリッド変換ボード２を製作する際は非常に威力を発揮し、グリッド変換ボード２の多層化をできるだけセーブすることができるメリットがある。ということは、検査装置のユーザーに対して、テスト時に必要なイニシャルコストの負担を軽減させることにも通じる。
【００３１】
ショート発見テストは、本発明装置に適用するために開発されたソフトアルゴリズムに従ってテストすると、全てのパッド状平面電極５−１〜５−４が移動しながら各配線パターンに接触する方式によって必然的に可能ならしめるという効果がある。ショートが存在する時には、流れるべきでないはずの信号が変換グリッドパターン２−１１を各電極ピンが接触し通過する際に発見され、それによって確認できる。
【００３２】
Ｘ方向に対し垂直に設定されたプローブ電極の電極ピン４１，４２がＸ方向にスキャンする場合に関してのＸ方向の位置情報は、Ｘ軸と平行に設置されたリニアスケール７からフィードバックされる機構とし、その位置情報を、断線・ショート判断アルゴリズムに重要なファクターとして用いるとよい。
【００３３】
パッド状平面電極５−１〜５−４は、実際の導通・短絡テストをする際に、プローブ電極４−１，４−２に相対する片方の電極となる部分である。この部分をパッド状平面電極にしたのは、被測定基板１上の何処の部分においても位置関係にかかわりなく、同時に全面的接触接点としての役割を持たせることができるようにしたものである。そのため、プローブ電極４−１，４−２の移動に追従してパッド状平面電極が移動していくことで、導通・短絡テストを可能にした。別の表現をするなら、高電位側としているプローブ電極４−１，４−２側が片方の接点ポイント２−１１に接触するとき、プローブ電極４−１，４−２と近接した状態で追従するため、あるプローブ電極に相対するもう片方の回路上のグリッドパターン２−１１は、必ずどこかの位置でパッド状平面電極に接触していくようになるので、順次閉回路が形成される、との理論である。そうすることによって装置の簡素化を図ることができると同時に、グリッド変換ボード２の簡略化が可能となる。そして、この考えを発展させると、独立した回路パターンの全てがグリッド変換される必要はない、との考えにも達する。つまり、必要最小限のものをグリッド変換することで済む。よって、グリッド変換ボードの複雑化を避けることができ、コストの低廉化を図ることができる。このオフ・グリッド化対応の考えについては後述する。
【００３４】
被測定基板の合否判定には習い方式を採用することができる。完全に合格であることが判明しているボードを予め測定し、このデータを合格データとして取り込んでおく。次に被測定ボードを検査し、得られたデータを上記合格データと比較する。全く同じデータであれば、その被測定ボードは合格であると判定する。この判定方式によれば、予め合否判定用のデータすなわち理論上作成されたデータを準備しておく必要はない。
【００３５】
このようにして、プローブ電極とパッド状平面電極が移動しながらプリント基板を検査する。しかし、厳密に言うと、プローブ電極とパッド状平面電極は連続的に移動するのではなく、断続的に移動している。プローブ電極とパッド状平面電極が所定位置まで移動すると瞬間的に停止、停止している間に測定をする。したがって、移動と停止の繰り返しである。ただし、停止時間はミリセカンド（ｍｓ）の単位なので、断続的な移動と言っても、見た目には連続移動と言っても差し支えない。
【００３６】
次に、検査装置をさらに高機能化するための追加オプション機能について説明する。今まで述べてきたことは全ての測定ポイントをグリッド変換する場合であり、プローブ電極とパッド状平面電極は、同期して動くものであった。すなわち、左から右側に向かってスキャンさせる場合は、左側パッド状平面電極はプローブに追従する形で左側方向に動きを共にし、一方の右側平面電極は最右端の控えの場所に停止するように構成されている。右側から左側に向かってスキャンする場合はこの逆である。
【００３７】
しかし、プローブ電極とパッド状平面電極の動きに、ある制御ルールを導入、かつ、グリッド変換時にあるルールを加えると、全ての変換ポイントはオン・グリッド化の必要性を無くすことができる。このことはグリッド変換治具ボードの簡素化、したがって低価格化を可能にすることができる。ただ、装置の制御が複雑になるため、テスト時間が増加してしまう欠点も生じる。この考えは多少処理スピードを犠牲にする考えであるが、検査装置としてこの機能を具備していれば大いに役立つと考えられる。例えば、０．５ｍｍピッチ以下のＢＧＡ−ＩＣを搭載するような極細密基板の場合、これに対応する従来のグリッド変換ボードの製作は非常に難しいものとなるが、上記の発想を採り入れることにより、グリッド変換治具ボードを簡素化して製作を容易にすることができる。そして、運用的にはソフトウェアーを追加すればよく、検査装置の大幅な改造の必要もなく、アルゴリズムに関しても実現可能である。判定アルゴリズムについては後述する。
【００３８】
図６は、本発明に使用する変換グリッドの例を示す。図６（ａ）に示す例は、プローブ電極が接触するポイント２−１１がＸ−Ｙ方向に格子状に配列されている例である。検査対象のプリント基板に形成されている回路パターンの測定ポイントが上記格子状に配列されたポイント２−１１に導かれて格子状に変換されている。各プローブ電極の電極ピンＰ１〜Ｐｎは支持体に１列に配列されて固定されているため、そのＹ座標位置を維持したままＸ軸方向に平行移動しながら上記ポイントに接触していく。そして厳密に言うなら、各プローブ電極は移動と瞬間停止を繰り返しながらそれぞれＸ方向の対応位置に接触し、各接触ポイントにおいて電流が流れるかどうかを測定してゆく。測定の結果得られたデータを、所定のアルゴリズムに基づいて解析することにより、短絡あるいは断線の有無を判定する。プローブ電極の各電極ピンへの電圧のかけ方は、Ｘ軸方向の各位置でのグリッド点に移動した時点でＰ１からＰｎに至るまで順番にパルス的に電圧を加える。ただし、数ミリセカンドの短時間にパルス的に電圧を印加した後は、直ちにグランドに落とし、この状態を維持させる。
【００３９】
次に、検査対象であるプリント基板の裏面側に設置されている電極ピンへの電圧の印加タイミングについて説明する。上記プリント基板の表面の電極ピンＰｎにパルス電圧をかけ終わった後は、その瞬間から裏面側の電極ピンＰ１から順番にＰｎまで電圧をかける。このＰ１からＰｎまで１サイクルの電圧印加が終了したら、次の測定位置までＸ軸方向にプローブ電極が移動する。この位置で上記電圧印加サイクルを繰り返すとともに各電極ピンに電流が流れるか否かという測定を繰り返し行い、プリント基板の終端まで測定する。Ｘ軸方向往動方向へのプローブ電極とパッド状平面電極の移動により、ボード終端まで測定が完了したあと、左側のパッド上平面電極は元の位置に戻し、次にプローブ電極と右側のパッド状平面電極をＸ軸方向復動方向へ移動させ、このときも同じ手法で機械的および電気的な制御を行い、各測定点で電流の有無を測定する。
【００４０】
図６（ｂ）に示す変換ボードの例は、検査対象であるプリント基板の測定ポイントを、Ｘ軸方向に１列に配置した接触ポイントに変換するものである。この例のように、変換ボード２が測定ポイントを格子状に変換しない場合でも測定判定は可能である。符号２５は、グリッド変換ボード２におけるグリッド変換後の、電極ピンが接触する変換ポイントを示す。各変換ポイント２５は、図６（ａ）の例と異なってＸ軸方向に一直線状に配列されていて、格子状の配置とはなっていない。この例によれば、上記各変換ポイント２５に接触する電極ピンは１セット具備されていればよい。そして、グランド側としての役割を果すパッド状平面電極も、１列に配置された各変換ポイント２５に接触すればよいので、構造を簡素化することができる。しかし、電極ピンとグランドとしてのパッド状平面電極の構成を簡素化できるとはいえ、装置全体としてみれば、変換ボード側が複雑となる。すなわち、変換ポイント数が多くなると、変換ポイント２５の数が多くなってその列がＸ方向に長くなり、変換のための電路の引き回しが長く複雑になるからである。したがって、この図６（ｂ）に示すような変換ボードを採用するか、図６（ａ）に示すような変換ボードを採用するかは、ユーザーの使用環境により決定すればよい。
【００４１】
次に、判定アルゴリズムについて説明する。判定アルゴリズムには導通確認判定アルゴリズムとショート（短絡）発見アルゴリズムがある。まず、導通確認判定アルゴリズムの例を説明する。図７（ａ）に示すパターン１は最も基本的なパターンで、Ｘ方向に離れかつＹ方向にも位置がずれているＡ点とＢ点が配線パターンで電気的につながっている。プローブ電極が左から右にすなわちＸ方向に移動し、これに追従してパッド状平面電極が左から右に移動する場合、Ａ点を電極ピンが通過するときには、正常な回路であれば電流は流れない。上記Ａ点を通過した電極ピンとは別のＢ点に対応する電極ピンがＢ点を通過するときには、グランド側電極として機能するパッド状平面電極がＡ点に接触し、電流が瞬間的に発生する。この回路上で断線があるときにはＢ点では電流が流れない。よって、回路パターンの良否を判定することができる。
【００４２】
図７（ｂ）に、Ａ点からＸ方向に伸びてＣ点に至る配線パターンの途中からＢ点に至る配線パターンが分かれ、かつ、Ａ点とＣ点がＹ方向にずれているパターン２を示す。パターン２において、Ａ点とＢ点の導通の判定は上記パターン１の考え方で判定可能である。Ａ点からＣ点までの導通については、Ｃ点をプローブが通過する時に電流が発生すれば、Ｃ点までの全ての電路は導通していることとなる。このときにはＡ点もＢ点も一緒にパッド状平面電極によってグランドに落ちていることになる。
【００４３】
図７（ｃ）は、Ａ点につながる配線パターンがＢ，Ｃ，Ｄ，Ｅの各点にＹ方向に分かれて導通し、かつ、Ｂ，Ｃ，Ｄ点のＸ方向の位置がずれているパターン３を示す。このパターン３の導通判定はパターン２の場合と全く同様で、左端のＡ点を基準に、プローブ電極の電極ピンが通過する順に、Ｂ点、Ｃ点、Ｄ点、Ｅ点が導通するかどうかを確認する。こうして全てのポイントで電流の発生を確認することができれば、この回路は全てのポイントで導通が確認されたことになる。
【００４４】
図７（ｄ）は、Ｘ軸座標値的に見てＡ点とＢ点は同じ、つまりグリッド変換によってＡ点とＢ点がＸ軸に対し垂直になっているパターン４を示す。この場合、Ａ点に接触するプローブＰａとＢ点に接触するプローブＰｂとは接触タイミングとしては同時である。この電路の断線を確認するアルゴリズムは、Ａ点とＢ点に電圧を印加するタイミングに時間差が生じるようにしてある。例えば、Ａ点にパルス状の電圧を印加して導通を検査した後直ちにＡ点をグランドに落とし、次にＢ点に電圧がかかるようにする。これによってＡ−Ｂ間の電路の導通を確認できることになる。この間、プローブ電極とパッド状平面電極は動かない。とはいえ、上記導通確認は瞬間的に行われるので、外見的にはプローブ電極とパッド状平面電極は動いているように見える。プローブ電極が他の位置に移動した後はＡ点、Ｂ点共に電圧をかけることができなくなるので、上記のタイミングでしか判定することができない。
【００４５】
図７（ｅ）にパターン５を示す。ここには、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｘの各点からなる一つのパターンと、このパターンから電気的に独立したもう一つのパターンからなる回路を示している。この二つのパターンは多少複雑な回路例になっていて、各点がＸ軸方向にずれ、Ａ点が一方側の最も端部に位置している。このパターン５の測定も、これまで説明してきた測定方法と考え方は今までと全く同じである。Ａ点をプローブ電極が通過するときにＡ点の電極ピンに電圧を印加しても電流が流れないことを確認する。次に、プローブ電極がそれぞれＢ、Ｃ、・・Ｘ点を通過するときに電流が流れることを確認する。
ここまで説明した各パターンの測定手順は、プリント基板の裏面側の配線パターンの測定にも同様に適用することができる。
【００４６】
図７（ｆ）は、プリント基板の表面と裏面に形成された配線パターンがスルーホール等によって電気的に接続されているパターン６を示す。表面側にＡ点とＢ点が、裏面側にＣ点とＤ点があり、Ａ点とＣ点はＸ軸上の位置関係が全く同じで、Ｂ点とＤ点はＸ軸方向に位置がずれている。このパターンは、図７（ｄ）に示すパターン４の変形と考えればよい。Ａ点とＣ点間の電路の確認は、Ａ点に接触している電極ピンがグランドに落ちた状態のときにＣ点に接触している電極ピン（裏面側で接触している）にパルス電圧を印加し、そのときに電流が流れたか否かで導通を確認することができる。Ｂ点とＣ点間の導通については、パターン２の場合と全く同じ回路とみなして導通を確認することができる。
【００４７】
次に、ショート（短絡）発見アルゴリズムについて説明する。プリント基板において電気的につながっている電極を一つのグループとすると、プローブの進行方向最前端の電極に、対応する電極ピンが接したとき電流が流れるかどうかを判断する。電流が流れればショートの欠陥があるものと判断できる。また、プローブの移動方向に対し直交する方向すなわちY方向（図８に示す各パターンの上下方向）に関しては、Y方向一端側、たとえば図８において上側の電極ピンから順に電圧をかけ、電圧をかけた電極ピンは直ちに前述のスイッチング素子によってグランドに落とす。プローブ進行方向最前端の測定点が複数ある場合は、Y方向最端（例えば、図８において最上端）にある点に電圧を印加し、電流が流れるかどうかを観察する。電流が流れればショートがあるものと判断する。電圧を印加した点は直ちにグランドに落とし、Y方向に並ぶ次の電極ピンに電圧を印加して電流を観察する。こうすることによって、Y方向に同列に並ぶ複数の点に関してもショートの欠陥の有無を判断することができる。以下、図８に示す各配線パターンに関し、ショートの欠陥の有無の判断例を説明する。
【００４８】
図８（ａ）は、Ｘ軸方向に位置がずれ、Y方向の位置が同じであるＡ点とＢ点が電気的につながり、Ｘ軸方向に位置がずれY方向の位置が同じであるＣ点とＤ点が電気的につながっているパターン１を示す。図８（ａ）に示すように、Ｃ−Ｄをつなぐ回路がＡ−Ｂをつなぐ回路とＡ点であるいはＡ点に比較的に近い位置で短絡が発生していたとすると、Ａ点はＣ点よりも内側にあるため、電極ピンがＡ点を通過するときに電流が流れる。短絡が無ければ電流は流れない。このことにより、Ａ点とＣ点とが短絡によって導通していると判断することができる。
【００４９】
図８（ｂ）は、パターン２を示している。このパターンは上記パターン１の変形で、Ａ−Ｂ間がＸ軸方向に長く、Ａ−Ｂの長さ範囲内にＣ点があり、Ｂ点とＣ点はＸ軸方向に同じ位置にある。このパターン２で、Ｃ点を電極ピンが通過する時に電流が流れることを確認したときは、Ａ−Ｂをつなぐ電路とＣ−Ｄをつなぐ電路に短絡があることになる。Ａ点とＣ点のどちらが先に電極ピンが接触するかによって、電流が流れる電極ピンが異なる。
【００５０】
図８（ｃ）は、パターン１と同じ回路構成において、Ａ−Ｂをつなぐ電路のＦ点で断線があり、Ｆ点よりもＢ点寄りの位置であるＥ点でＡ−Ｂ間の電路とＣ−Ｄ間の電路に短絡が生じているパターン３を示す。プローブ電極が左から右へ移動するときの判定ではＡ−Ｂ間の回路がＦ点で断線しているのにも拘らず、Ｅ点でショートが存在するために、恰も全く正常な結線との判断になってしまう。すなわち、プローブ電極とともにその直後をパッド状平面電極がＣ点、Ａ点、Ｂ点、Ｄ点の順に移動し、これらの点に順次接触していくため、プローブ電極の電極ピンがＢ点に達したとき、Ａ−Ｂをつなぐ電路を検査しようとすると、Ｂ点の電極ピンとアース側のパッド状平面電極との間に電流が流れ、Ａ−Ｂが正常につながっているかのように判断される。この現象は、断線点Ｆが短絡点Ｅよりも左側にあるときに生じる現象である。断線点Ｆが短絡点Ｅよりも右側にあるときには、断線も短絡も通常のアルゴリズムで発見することができる。このように、例えば図８（ｃ）に示す不具合がある場合などに、同図の左から右への片道スキャンのみでは、回路の不具合を発見することができず、判定を誤ることがあることがわかる。
【００５１】
そこで次に、上記のような判定の誤りを解決する手段と判定アルゴリズムについて説明する。プローブ電極とパッド状平面電極は、例えば左から右に向かう片道スキャンで、回路の不具合のほとんどは検出することができる。しかし例外的に、上記図８（ｃ）に示すような不具合もあるため、片道スキャンのみでは検査の精度を高めるのに限度がある。そこで、プローブ電極が右から左に向かって戻るとき、すなわち復動時にも同様の検査を行うことにより、上記の問題を解決することができる。ただし、パッド状平面電極は右サイドにも具備させる必要があり、右から左へ向かってスキャンするときは、プローブ電極に追従させて右サイドのパッド状平面電極を移動させながら、これまで説明してきたとおりの検査を行う。このとき、左サイドのパッド状平面電極は、あらかじめ左側の原位置まで戻しておく。上記復動時の検査においては、短絡点Ｅは断線点Ｆよりも復動方向手前側にあるため、恰もＤ−Ｂ間に電路が存在しているかのように検出されるので、短絡の不具合が生じていることがわかる。また、電極ピンがＡ点を通過するときには電流が流れないので、断線の不具合が生じていることを確認することができる。左右のパッド状平面電極は、役目を果たすとき以外はプローブ電極と無関係の位置、例えば、あらかじめ左右に決められたパッド状平面電極の原点に待機させておく必要がある。
このように、プローブ電極を往復スキャンさせて測定することにより、理論的には全ての回路の断線・短絡を発見することができる。
【００５２】
図８（ｄ）に示すパターン４は、Ａ−ＢとＣ−Ｄの電路がそれぞれＸ軸に対し垂直に、かつ一直線状に形成され、Ａ−Ｂ間の電路にＸ軸方向にクロスしかつＡ−Ｂ間の電路から絶縁されてＥ−Ｆの電路が形成されている例である。そして、Ａ−Ｂ間の電路とＥ−Ｆ間の電路にＧ点で短絡が生じているものとする。Ｂ点とＣ点の間あるいは電路Ａ−Ｂと電路Ｅ−Ｆの間に短絡が生じているかどうかは、Ｃ点に電圧をかけたときにＢ点に電流が流れるかどうかで判定することができる。次に電路Ａ−Ｂと電路Ｅ−Ｆ間のＧ点というどこかの部分で短絡が起きていたとすると、Ａ点に電圧をかけた時点でＥ点またはＦ点を介して電流が流れるので、上記の短絡が生じていることを検出することができる。スキャン方向は左右どちらからの場合でも同じ現象が生じ、短絡を発見することができる。
【００５３】
図８（ｅ）に示すパターン５は、点Ａ−Ｂを結ぶＸ軸方向の電路、点ＣからＸ軸方向に伸びたあとクランク状に曲がって点Ｄに至る電路、点Ｆ−Ｇを結ぶＸ軸方向の電路、点ＩからＸ方向に伸びてすぐに点Ｆ−Ｇ間につながる電路、点ＪからＸ方向に逆に伸びて点Ｆ−Ｇ間につながる電路、この電路につながる点Ｈを有し、かつ、点Ａ−Ｂを結ぶ電路と点Ｃ−Ｄを結ぶ電路を結ぶ電路を有してなるものである。このパターン５において、点Ａ−Ｂを結ぶ電路と点Ｆ−Ｇを結ぶ電路に短絡Ｅが生じていることを想定している。パターン５は複雑に見えるが、このようなパターンの電路であっても、これまで説明してきたパターンのどれかに相当し、これまで説明してきた判定アルゴリズムと同じアルゴリズムを適用して断線や短絡を判定することができる。
【００５４】
プリント基板に形成されている回路パターンの短絡個所や断線箇所は、外部から目視できる部分であれば目視により、あるいは画像処理方式によって検出することができる。しかし、例えば多層基板の層間において生じている短絡個所や断線箇所は、目視や画像処理方式によって検出することはできない。その点、本発明にかかる検査装置および検査方法によれば、目視や画像処理方式などによって検出することができない部位に生じている短絡個所や断線箇所も容易に検出することができる。また、一見して短絡や断線がないように見えて、実は短絡や断線が生じていることもよくあることであるが、本発明にかかる検査装置および検査方法によれば、このような不具合を発見することができる。
【００５５】
以上説明した判定アルゴリズムを、プローブ電極が左から右方向にスキャンする場合について以下にまとめておく。
プリント基板の各独立した配線パターンをＸ−Ｙ平面座標上で注視した場合、各独立した配線パターンの最左端ポイントにプローブ電極が接触し電極ピンに電圧を印加している状態であっても、配線パターンが正常である場合には電極ピンに電流は流れない。ここで電流が検知されると、どこかで配線パターンが短絡していることになる。次に、プローブ電極が右に向かって移動するとこれに追従してパッド状平面電極も右に向かって移動し、この移動方向最前端のポイントにパッド状平面電極が接触する。プローブ電極とパッド状平面電極が右に向かって移動することにより、電極ピンは新たなポイントに逐次接触し、パッド状平面電極はプローブ電極が通過していったポイントのすべてに接触する。電極ピンが新たなポイントに接触した瞬間にその電極ピンに電圧を印加し、そのときその電極ピンに電流が流れるかどうかで、断線や短絡が存在するかどうかを判定することができる。殆どの場合は、この片道スキャンで充分判定は可能であるが、１枚のプリント基板全体としての良否判定の確度は１００％ではない。判定結果を１００％満足のいくものとするために、プローブ電極の復動時に同様の測定を行うことにより、満足のいく判定結果を得ることができる。プリント基板の裏面側についても同様の測定を行い、断線、ショートなどの欠陥を判定する。
【００５６】
測定（検出）ポイントに接触した各電極ピンには、常に電圧をかけた状態にしておくのではなく、必要時に必要な時間長さの電圧をパルス的に印加するように制御する。この理由は、すでに述べたとおり、Ｘ軸に対し垂直方向（Y方向）に電路が形成された配線パターンの良否判定を可能ならしめるためである。パルス電圧を印加する順番は、列をなす電極ピンの一端側から他端側に向かう順番である。
【００５７】
各電極ピンに電圧がかかった状態でグリッドポイントに接触するときにそれぞれの電極ピンに電流が流れるかどうか、かつ、理論的に判断できるところであるかどうかで、被測定基板の合否を判定する。個々に独立した回路の最左端（プローブ進行方向最前端）あるいは最上端（Y方向の一側端）のグリッド変換点は、プローブスキャン時にどのような位置、タイミングにおいても電流は流れない。電流が流れるとすれば、どこかでショートが存在することになる。最左端以外の電路ポイントでは、電圧を印加しても電流が流れなければ断線と判断される。一見複雑に見える配線パターンのプリント基板でも、この判断基準を適用することができる。プリント基板の裏面に形成された配線パターンの検査も同様である。Ｘ軸方向に対して垂直方向の配線パターンの場合は、電極ピンの番号が若い方は電流が流れないのが普通である。各電極ピンとパッド状平面電極を右から左に向かってスキャンさせるときには、最右端部分にて上記理論を当てはめて判断する。
【００５８】
図９は、測定データ判定のイメージを示すもので、図９（ａ）は、プローブ電極のスキャン過程での電流発生の有無をアナログ波形的に処理した場合を示す。横軸は各Ｘ軸座標位置での測定点である。Ｐ０、Ｐｎは列をなして配列された電極ピンのうち両端の電極ピンを示す。縦向きの複数の山形波形は、それぞれの位置で電流が発生していることを意味している。かかるイメージは、検査装置に装着したディスプレイで表示することもできる。
【００５９】
図９（ｂ）は、アナログ的処理をするのではなく、各Ｘ位置情報におけるそれぞれの電極ピンの電流発生の有無を「１」または「０」の２値に置き換え、数列的にメモリーに記憶させ場合の概念を示している。実際の判断は、この数列と正常パターン時の理論的数列の相違の有無によって判定する。
【００６０】
被測定プリント基板の各測定ポイントは、変換基板上では２．５４ｍｍまたは１．２７ｍｍピッチの格子状に変換されることが望ましい。しかし最近の電子デバイスの超小型化あるいは細密化傾向に伴い、変換基板上での全ポイントのグリッド化は非常に難しいものになりつつある。ＢＧＡタイプのＩＣなどはその最たる例である。この傾向はさらに進みつつあり、ＣＳＰタイプのＩＣの開発においては益々その傾向が強くなるものと判断できる。この傾向の中で変換基板の全てのポイントをグリッド化しようとすれば、変換基板そのものは非常な多層化になってしまうために、非常に高額なものになってしまうという問題点があると同時に、現在は何とか対応できているとしても、近い将来新技術が生まれない限り対応は難しくなると想像できる。この対策として、これらの特定な部分だけに限定して、変換基板のオフ・グリッド化対応を可能にした考えを創出した。次にその対応策を説明する。
【００６１】
図１０において、四角に囲まれた部分（クロスハッチング部：ＢＧＡエリアと称する）については、変換基板上でもＢＧＡが実装されるパターンのままを真上（裏面にある場合は真下）に写し取る形で、変換基板にパターン形成する。ただし、当然グリッド変換されていないため、スキャン時にその部分での電極ピンは必ずしも適切に各点に接触することができないことは当然考えられる。しかし、このＢＧＡエリアから派生している他端の回路ポイントをグリッド変換するときに、あるルールの導入を持って変換させ、そしてそれに電極ピンとパッド状平面電極の動かし方に特殊制御をすることにより、上記の問題を解決することができる。以下にこれを説明する。
【００６２】
○で囲んだ符号Ａ，Ｂ，ＣはそれぞれＢＧＡ−ＩＣとする。このうちＣは裏面より実装されるＩＣとする。まず、オフ・グリッド変換部分が在る変換基板であるなしに関わらず、通常のテストと同じに一往復のスキャンテストをする。その際は、ＢＧＡ−ＩＣから派生（帰着）する電路についてのテストは完全なものではない。部分的に判定出来ない電路もある。そのために２回目の往復スキャンを行わせる。このときは、パッド状平面電極の動きが次に説明するように特殊な動きになる。被検査プリント基板の左右において上下にあるパッド状平面電極は互いに同じ動きすなわち同期的な動きをする。
【００６３】
まず、左から右に向かってスキャンを始めるものとする。被検査プリント基板の右側に設置されているパッド状平面電極は、「Ａ」で示すＢＧＡ−ＩＣの右側端に対応するＡ２線の位置まで移動させ、そのまま停止させておく。次に、プローブ電極と左側パッド状平面電極は一体的な動きをしながら被測定基板の左端から測定を開始する。このプローブ電極と左側パッド状平面電極の移動による測定方法はすでに説明した測定方法と同じであるが、この方法によれば、オフ・グリッド化したために通常の測定では発見することができないショートを主に発見することができる。そして、プローブ電極が「Ａ」で示すＢＧＡ−ＩＣに対応するＡ１線に達したときに、一旦移動も測定も中断する。他のＢＧＡ−ＩＣについても同様の測定を行う。そこで次に「Ｃ」および「Ｂ」のＩＣに絡む測定について説明する。上記右側パッド状平面電極は再び右側に向かって移動を始め、「Ｃ」で示すＢＧＡ−ＩＣの右側端に対応するＣ２線の位置で停止させる。右側パッド状平面電極が移動している間は、プローブ電極および左側パッド状平面電極は停止状態のままにする。したがって、この間、測定は行わない。右側パッド状平面電極がＣ２線まで移動し停止した時点から、プローブ電極および左側パッド状平面電極はＡ１線の位置から右に向かって移動を開始し、前述のとおりの測定を行う。そして、Ｃ１線まで移動しながら測定し、Ｃ１線の位置に達したとき再度停止させる。次に、右側パッド状平面電極は再度右に向かって移動を開始し、「Ｂ」で示すＢＧＡ−ＩＣの右側端に対応するＢ２線の位置で停止する。プローブ電極および左側パッド状平面電極は再度移動を開始し、プローブ電極がＢ１線に達するまで測定しながら移動する。このようにして、左側から右に向かっての移動と測定が終了する。しかしながら、以上のような片道のみのスキャンでは、測定データとして正確さに欠けるので、復路についても同じように測定するのが望ましい。復路の測定では、左側のパッド状平面電極を先行させて左側に移動させて所定位置で停止させ、次にプローブ電極と右側のパッド状平面電極を左側に向かって移動させながら測定する。ＢＧＡ−ＩＣが複数個あっても、同様に扱えばよい。以下に復路制御による測定を説明する。
【００６４】
復路制御による測定は、プローブ電極とパッド状平面電極が右側から左側に向かってスキャンを行いながら測定する。左側のパッド状平面電極が図１０においてＢ１の位置に停止した時点で被検査プリント基板の最右端よりスキャンを開始し、測定する。このときの左右のパッド状平面電極およびプローブ電極の動き・測定ルールは、上に説明した左側から右に向かっての測定のときと同じで、左側の平面電極が先行して停止し、次に右側の平面電極とプローブ電極が移動しながら測定する、という動作を繰り返し行い、被検査プリント基板前面を検査する。このような一往復の動きで、ＢＧＡ部オフ・グリッド化に対応することができる。
【００６５】
ここで、検査装置の制御面で、もう一つコントロールしなければならないことがある。オフ・グリッド化した変換部分では、プローブ電極が通過するとき接触に不安定要素を抱えている。すなわち、プローブ電極が通過するＹ方向の位置に変換パッドが無い可能性がある。あるいは、時としてプローブ電極の電極ピンが二つの変換パッドの両方に接触しているときのデータを測定する懸念がある。よって、このような懸念のある場所でのデータ測定は避けるべきある。つまり図１０で説明すると、第１回目の通常スキャン時にはＢＧＡエリアにてはプローブ電極を変換パッドからフロートさせて（電気的に浮かして）おく必要がある。このことは基板ごとの運用・判定ソフトによって予めデータを組み込んでおけば、簡単に装置を制御することができる。例えば、「Ａ」で示すＢＧＡ−ＩＣのＹ方向の左右端を画する前記線Ａ１と線Ａ２の間にプローブ電極が位置しているときには、上記ＢＧＡ−ＩＣのＸ方向の端すなわち上下端を画する線Ａ３と線Ａ４の間に位置する数本の電極ピンはフロート状態にしておく必要がある。他のＢＧＡ−ＩＣについても同じである。２回目のスキャン時にはこのエリアの電極ピンをフロート状態にする必要はないが、データの蓄積とその結果による断線・ショートの判断はしない。２回目の往復スキャン時の測定は、ＢＧＡ−ＩＣ等の派生回路についてのみのデータ取りである。このスキャン以前のデータですでに判断は終了しているからである。
【００６６】
段落「００６２」「００６３」で説明した制御・測定方式に代わる方式として次の方式も適用可能である。この方式はプローブ電極とパッド状平面電極の動きに特徴がある。まず、左側から右に向かうスキャンを開始するものとする。右側パッド状平面電極はＡ２線の位置まで移動させ停止させる。次にプローブ電極と左側パッド状平面電極を右に向かって移動させ、測定を開始する。プローブ電極と左側パッド状平面電極がＡ１線の位置まで達したら移動・測定を停止させると同時に原点位置すなわち被測定基板の左端位置まで一挙に戻す。一方、右側パッド状平面電極はＡ２線の位置から右側に移動させ、Ｃ２線の位置で停止させる。そこで測定を再スタートさせる。このときの測定開始位置は被測定基板の左端である。そして、測定しながらＣ１線の位置まで達したら、プローブ電極と左側パッド状平面電極を再び左側原点位置に戻す。次に、右側パッド状平面電極をＢ２線の位置まで移動させ、プローブ電極と左側パッド状平面電極を移動させながらＢ１線の位置に達するまで測定する。以上の一連の動作で被測定基板全体の測定を終了する。つまり、この測定方式では、右から左に向かう移動すなわち復動方向の移動とそれに伴う測定は行わない。本方式によるか前述の方式よるかは任意で、いずれであっても有効である。ただ、測定データを基にして合否判定は、あらかじめ制御方式が加味された上で処理されなければならない。
【００６７】
次にＢＧＡ−ＩＣから派生する電路と端子のグリッド変換ルールについて説明する。図１０に示す禁止領域および図１１（ａ）のパターン１においてハッチングで示した禁止領域でのグリッド変換は避ける。ＢＧＡ−ＩＣが表面に存在していても、裏面についても変換禁止領域とする。図１１（ａ）で説明すると、プリント基板の配線パターンの一部が禁止領域にあっても、配線パターンの端部である測定点が禁止領域外にあれば問題ない。したがって、図１１（ａ）の例では、Ａ線、Ｂ線、Ｃ線は問題ない。Ｄ線はすべて禁止領域内にあるので、測定は避けなければならない。実際の配線パターン上ではめったにないことではあるが、ハッチングで示された禁止領域は、表面用・裏面用のそれぞれの変換基板についても同時に変換禁止領域になる。
【００６８】
また、図１１（ｂ）に示すパターン２は、ＢＧＡ−ＩＣから派生する電路パターンポイントが複数点ある例である。この場合は、禁止領域の左右に振り分けてグリッド変換するのも避けなければならないから、これをルールとする。
【００６９】
以上述べたような２往復による測定は、それだけ工数がかかることになるが、本発明にかかる検査装置および方法を実施する上では致し方のないことである。既存の技術による検査では、上記ＢＧＡ部分を検査するのに、別工程を設け、あるいは別の装置で行うのが通常である。したがって、結果的には時間がかかり、処理能力が限定されるため、新しい技術の開発が望まれている。本発明を適用するに当たり、検査対象基板の数量・寿命・検査精度の設定などを考慮して、コスト的に無理してでも完全オン・グリッド化した変換基板を用意するか、あるいは変換基板の低価格化を重視するかは、ユーザーの判断によることになる。
【００７０】
実際の使用上、２度目のスキャン時に、ＢＧＡ−ＩＣのオフ・グリッド変換部分にフィルム状の絶縁紙を貼る手段がある。この方法によれば、スキャン時に平面電極の動きを特殊制御する必要はない。絶縁紙を貼ったりはがしたりすればよいので、一見簡単なようであるが、裏面に付いても対応しなければならない。
以上述べた、パッド状平面電極の複雑な制御理由と、変換禁止領域設定の考え方は想定アルゴリズムにのっとって考えれば理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明にかかるプリント基板検査装置および方法の実施例を概略的に示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。
【図２】上記実施例におけるプリント基板、変換ボード、異方性導電シート、プローブ電極などの関係を拡大して示す、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。
【図３】上記実施例に使用するパッド状平面電極の例を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面断面図である。
【図４】上記実施例に用いることができる各プローブと平面電極の電気的接続の例を概念的に示す回路ブロック図である。
【図５】上記実施例に使用するパッド状平面電極と検査対象のプリント基板とプローブ電極の関係を示す正面図である。
【図６】本発明に使用する変換グリッドの二つの例を示す平面図である。
【図７】本発明にかかるプリント基板検査方法における導通確認判定アルゴリズムを説明するための各種回路パターン例を示す結線図である。
【図８】本発明にかかるプリント基板検査方法におけるショート判定アルゴリズムを説明するための各種回路パターン例を示す結線図である。
【図９】本発明による測定データ判定のイメージを示すもので、（ａ）はアナログ処理のイメージ図、（ｂ）は２値化データ処理のイメージ図である。
【図１０】本発明を適用するに当たっての変換ボードによる変換禁止領域を概念的に示す平面図である。
【図１１】上記変換禁止領域に存在する各種配線パターンの例を示す結線図である。
【図１２】従来のプリント基板検査装置の一例を概念的に示す側面図である。
【図１３】従来のプリント基板検査装置の別の例を概念的に示す側面図である。
【図１４】従来のプリント基板検査装置のさらに別の例を概念的に示す、（ａ）は側面図、（ｂ）平面図である。
【符号の説明】
【００７２】
１    検査対象プリント基板
２    グリッド変換ボード
３    異方性導電シート
４−１    プローブ電極
４−２    プローブ電極
４１    電極ピン
４２    電極ピン
５−１    パッド状平面電極
５−２    パッド状平面電極
５−３    パッド状平面電極
５−４    パッド状平面電極
７    リニアスケール
【図１】
2006220552.tif 000003
【図２】
2006220552.tif 000004
【図３】
2006220552.tif 000005
【図４】
2006220552.tif 000006
【図５】
2006220552.tif 000007
【図６】
2006220552.tif 000008
【図７】
2006220552.tif 000009
【図８】
2006220552.tif 000010
【図９】
2006220552.tif 000011
【図１０】
2006220552.tif 000012
【図１１】
2006220552.tif 000013
【図１２】
2006220552.tif 000014
【図１３】
2006220552.tif 000015
【図１４】
2006220552.tif 000016