(57)【要約】【課題】異なる仕様のプリント基板の導通・短絡検査も迅速に対応でき、多層基板のスルーホールの導通検査も容易なプリント基板検査装置及び検査方法を得る。【解決手段】複数のプローブ電極２１，２２、パッド状平面電極３−１，３−２、これらの動作を制御する制御手段、各プローブ電極が接触する被検査基板１の測定点とパッド状平面電極が接触する被測定基板１の測定点間の電気的導通を測定して測定点間の欠陥を判定する判定手段と、を有し、制御手段は、プローブ電極２１，２２の移動とこれに追従するパッド状平面電極の移動を制御し、プローブ電極とパッド状平面電極は被検査基板１の両面側に配置され、プローブ電極を停止させた状態で被測定基板の一方面側から検査サイクルを繰り返し、一方面側のプローブ電極全てが接地された状態で、被測定基板の他方の面側についても同様に検査サイクルを繰り返し行わせる。【選択図】図１
2007108076.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査プリント基板の対応する測定点に接触しながら被検査プリント基板に沿って移動することができるように移動方向に対し直交する方向に列をなして並んだ複数のプローブ電極と、
上記被検査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被検査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、
上記プローブ電極およびパッド状平面電極の動作を制御する制御手段と、
上記各プローブ電極が接触する被検査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と、を有し、
上記制御手段は、被検査プリント基板に沿った上記プローブ電極の移動とこのプローブ電極の移動に追従する上記パッド状平面電極の移動を制御するように構成されたプリント基板検査装置であって、
プローブ電極とパッド状平面電極は、被検査プリント基板の両面を検査することができるように被検査プリント基板の両面にそれぞれ配置されており、
上記制御手段はまた、測定位置でプローブ電極を停止させた状態で、被測定プリント基板の一方の面側からパルス電圧を印加し次に接地するという検査サイクルを繰り返し、一方の面側のプローブ電極全てが接地された状態で、被測定プリント基板の他方の面側についても同様にプローブ電極およびパッド状平面電極の移動制御とパルス電圧の印加および接地の検査サイクルを繰り返し行わせて検査データーを得ることを特徴とするプリント基板検査装置。
【請求項２】
被検査プリント基板の対応する測定点に接触しながら被検査プリント基板に沿って移動することができるように移動方向に対し直交する方向に列をなして並んだ複数のプローブ電極と、
上記被検査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被検査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、
上記プローブ電極およびパッド状平面電極の動作を制御する制御手段と、
上記各プローブ電極が接触する被検査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と、を有し、
上記制御手段は、被検査プリント基板に沿った上記プローブ電極の移動とこのプローブ電極の移動に追従する上記パッド状平面電極の移動を制御するように構成されたプリント基板検査装置であって、
被検査プリント基板面の画像から被検査プリント基板を効率的に検査することができる上記プローブ電極の停止・測定位置を割り出す画像処理手段を有し、
上記制御手段は、上記画像処理手段で割り出された停止・測定位置にプローブ電極を停止させて測定することを特徴とするプリント基板検査装置。
【請求項３】
被検査プリント基板の対応する測定点に接触しながら被検査プリント基板に沿って移動することができるように移動方向に対し直交する方向に列をなして並んだ複数のプローブ電極と、
上記被検査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被検査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、
上記プローブ電極およびパッド状平面電極の動作を制御する制御手段と、
上記各プローブ電極が接触する被検査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と、を有し、
上記制御手段は、被検査プリント基板に沿った上記プローブ電極の移動とこのプローブ電極の移動に追従する上記パッド状平面電極の移動を制御するように構成されたプリント基板検査装置であって、
プローブ電極を、その移動方向に対して直交する方向へ微小量変位させる微小変位機構を有することを特徴とするプリント基板検査装置。
【請求項４】
被検査プリント基板の対応する測定点に接触しながら被検査プリント基板に沿って移動することができるように移動方向に対し直交する方向に列をなして並んだ複数のプローブ電極と、
上記被検査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被検査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、
上記プローブ電極およびパッド状平面電極の動作を制御する制御手段と、
上記各プローブ電極が接触する被検査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と、を有し、
上記制御手段は、被検査プリント基板に沿った上記プローブ電極の移動とこのプローブ電極の移動に追従する上記パッド状平面電極の移動を制御するように構成されたプリント基板検査装置であって、
所定の位置に装着された被測定プリント基板をその平面内で一定角度変位させることができる角度変位機構を有することを特徴とするプリント基板検査装置。
【請求項５】
被検査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プローブ電極を被検査プリント基板に沿って移動させ、
パッド状平面電極を被検査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被検査プリント基板に沿って移動させ、
上記各プローブ電極が接触する被検査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プリント基板検査方法であって、
測定位置でプローブ電極を停止させた状態で、被測定プリント基板の一方の面側からパルス電圧を印加し次に接地するという検査サイクルを繰り返し、一方の面側のプローブ電極全てが接地された状態で、被測定プリント基板の他方の面側についても同様にプローブ電極およびパッド状平面電極の移動制御とパルス電圧の印加および接地の検査サイクルを繰り返し行わせて検査データーを得ることを特徴とするプリント基板検査方法。
【請求項６】
被検査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プローブ電極を被検査プリント基板に沿って移動させ、
パッド状平面電極を被検査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被検査プリント基板に沿って移動させ、
上記各プローブ電極が接触する被検査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プリント基板検査方法であって、
被検査プリント基板面の画像から被検査プリント基板を効率的に検査することができる上記プローブ電極の停止・測定位置を画像処理手段で割り出し、
上記画割り出された停止・測定位置にプローブ電極を停止させて測定することを特徴とするプリント基板検査方法。
【請求項７】
被検査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プローブ電極を被検査プリント基板に沿って移動させ、
パッド状平面電極を被検査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被検査プリント基板に沿って移動させ、
上記各プローブ電極が接触する被検査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プリント基板検査方法であって、
複数のプローブ電極をその配列方向に対して直交する方向に移動させて測定するとともに、微小変位機構により、プローブ電極をその移動方向に対して直交する方向へ微小量変位させて測定することを特徴とするプリント基板検査方法。
【請求項８】
被検査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プローブ電極を被検査プリント基板に沿って移動させ、
パッド状平面電極を被検査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被検査プリント基板に沿って移動させ、
上記各プローブ電極が接触する被検査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プリント基板検査方法であって、
複数のプローブ電極をその配列方向に対して直交する方向に移動させて測定するとともに、角度変位機構で上記被測定プリント基板をその平面内で一定角度変位させて測定することを特徴とする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ためのプリント基板検査装置及び検査方法に関するもので、特に、積層タイプのプリント基板、フレキシブルプリント基板、その他各種プリント基板において、スルーホールを含めた配線パターンの良否を簡単かつ短時間に検査することができ、各種仕様の被測定プリント基板に関しても、それぞれ個別の治具などを使用する必要のない、プリント基板検査装置及び検査方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のプリント基板の検査方式は多種多様であり、その代表的なものを分類すると以下のようになる。
ａ．被測定プリント基板毎に専用の剣山形プローブ治具を用いる方式
ｂ．被測定プリント基板毎にグリッド変換基板を用意し、それを介して予め装置に具備されているグリッド配列プローブをグリッド変換基板に接触させて検査するユニバーサル方式
ｃ．フライング・プローブ電極方式
ｄ．各パターンを画像処理により合否判定をする方式
これらの検査方法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するために色々な改良がなされている。しかし検査装置のユーザーは、必ずしもその改良範囲では満足していない。
【０００３】
上記各方式以外のプリント基板検査装置の従来例として、被測定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ものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
他のタイプとして、電磁センサーを用いたものがあるが、センサーは基板の仕様毎に専用で作製しなければならないことと、コスト高になる欠点がある。しかし、特許文献１記載の発明は、極限られた範囲で使用されているだけであり、電磁センサー方式もマイナーな方式である。
【０００５】
前記従来の方式ａにかかる、被測定プリント基板毎に専用の剣山形プローブ治具を用いる方式は、被測定プリント基板単位で測定ポイントに対応させてプローブ電極を立てて行く方式である。プリント基板がそれ程細密でないものに適していて、プリント基板の大きさによっては、立てるべき治具専用プローブが数千本以上に及び、治具が大掛かりになり、治具の製造コストが相当に高額になるという欠点がある。また、仕様の異なる被測定基板を検査する場合、治具を交換する必要があり、冶具の交換に際しては、数千本のプローブに結線されたコネクターを装置から抜き差しする必要があることから、無駄な時間を費やすとともに神経を使った作業が必要である。その反面、測定時間すなわち合否判定に要する時間は格段に短く、早いスピードで処理が可能であるという利点がある。したがって、量産品でしかもそれ程細密でない被測定プリント基板には非常に有効で、またスプリング変位式のプローブを使用している点で、測定信頼性が高いという利点がある。
【０００６】
前記従来の方式ｂにかかるユニバーサル方式が開発された背景は、最近のように実装部品の小型化が進んでいない時代に、部品のハンダ付け位置が０．１インチ（特例として０．０５インチの場合もある）のグリッド格子に載るように基板設計されていたことにある。プローブ数千本がグリッド格子状に整列した状態で、本体（治具側でなく、検査装置本体）に設けてあり、かなり大きなプリント基板に対しも、プローブ電極がダイレクトに測定ポイントと接触できるようになっている。しかし、現在多用されているプリント基板は、インチ規格のものから、ミリ寸方規格のものへ変化し、しかも限りなく部品寸方は小さくなってきている。そのため、０．１インチの格子状プローブでは所定の測定ポイントに接触させることができない部分が生じ、「ユニバーサル」という意味合いから程遠いものである。
【０００７】
しかし、このユバーサル方式プリント基板検査装置は、発展性のある発想に基づくものであるため、その発想をより進歩させたアイディアとして、グリッド変換基板を介する方法が生み出され、現在でも実用に供されている（例えば、特許文献２参照）。上記のアイディアとは、被測定プリント基板上での測定ポイントが部分的にある程度細密であったとしても、グリッド変換基板の、主に内層部でパターン引き回しを行い、プローブ接触部分を０．１インチの格子状に変換することで解決しようとする考えである。変換基板の作り方は何種類かの方法があるが、一般的な方法は、その中心を、異方性導電ゴムを中介して被測定プリント基板と繋ぐ方法である。このユニバーサルチェッカー方式によれば、測定時間を格段に迅速化できるという利点はある。しかし、その反面、グリッド変換治具が高額になるという難点がある。何故なら、１．異方性導電ゴムが高いこと、２．グリッド変換基板そのものについては、被測定プリント基板が高度に多層化されたものあるいは細密化されたものの場合（特に、ＢＧＡ−ＩＣが多数存在する場合）、通常のプリント基板の製作方法では対応できず、特殊なアディティブ法（例えば、ビースクウェアーイット方式、あるいはアリブ方式）に頼る生産方法が中心になっているからである。また、製作に長時間を要する欠点もある。
【０００８】
前記従来の方式ｃのフライング・プローブ電極方式は、被測定プリント基板の各測定ポイント間に、対をなした一対のプローブが移動して、接触測定をする装置である。この装置は、どのような仕様の被測定プリント基板に対しても治具は必要ないという利点があるため、現在も比較的多く用いられている。事前にプローブが移動測定するためのマシンＣＡＭデーターを作成しておく必要があるが、これは費用的には殆ど負担にならないので、多品種少量生産の場合にも好都合である。しかし、測定時間すなわち合否判定に要する時間が大幅に長くなるという欠点がある。測定ポイントが比較的多い基板の場合には、１枚のプリント基板の測定・検査に数十分あるいはそれ以上の時間を要する場合がある。そのため、測定時間の短縮を図るべく、複数のプローブ対を備えた装置も登場しているが、検査装置の価格は高くなるし、複数個のプローブ対を設けたことによって大幅な測定時間の短縮ができるわけではなく、満足できる改善には至っていない。
【０００９】
また、上記フライング・プローブ電極方式によれば、導通テストに関しては問題ないが、ショート確認テストについては不完全さが残る傾向がある。なぜなら、検査結果を１００％信頼することができる完全な検査を行うには測定ポイントを限りなく増やす必要があり、検査に要する時間がますます長時間になるため、ショートが存在するかもしれないと想定される箇所又は重要な個所についてのみのテストを行い、それ以外の個所のテストは省略しまうからである。これを少しでも改善する方法として、静電容量測定法が盛り込まれることもあるが、超細密パターンのプリント基板に対しては完全に信頼できる検査結果を得ることができないなど、一長一短がある。
【００１０】
前記従来の方式ｄの画像処理方式によれば、やはり治具を使用する必要はなく、処理時間もそれほどかからないという利点はある。反面、スルーホールの導通検査は不可能であり、画像処理で判定できない髭状の不良パターンなどが発生した場合は、やはり発見漏れを出してしまうという心配がある。そのため、この装置による測定工程は一般的には内層基板の検査工程に使用されることが多く、プリント基板の最終的な検査工程には不十分である。
【００１１】
【特許文献１】特開２００２―１８１８７０号公報
【特許文献２】特開平０５―１５９８２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
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（１）細密なプリント基板への対応には種々の問題点が存在し、これらの問題点を解消する必要があること、（２）治具代が高いこと、（３）処理時間に長時間を要すること、というような問題点を有している。
【００１３】
本発明者は、このような従来技術の問題点を解消するために、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に関して先に特許出願した（特願２００５−０３４５０５参照）。
【００１４】
本発明は、上記先行特許出願にかかる発明をさらに改良したもので、異なる機種ないしは異なる仕様のプリント基板にも、迅速に対応して検査することができ、多層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及び検査方法を提供することを目的とする。
本発明はまた、被測定プリント基板の仕様毎にそれに合わせた専用治具を使用する必要も無く、フライング・プローブ方式のように測定・検査時間が長時間になることもなく、中量多品種基板の場合に、特に威力を発揮するプリント基板検査装置及び検査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】
【００１５】
本発明は、被測定プリント基板の対応する測定点に直接接触する事ができるように軸上に列をなして並んだ複数個のプローブ電極（装置のスキャン方向をＸ軸方向とするとＸ軸に直交するＹ軸方向に平行して並んでいる）が、被測定プリント基板に対しＸ軸方向に摺動ないしはスキャンすることにより、被測定プリント基板の各測定・接触ポイントに直接接触して検査するものである。各プローブ電極に相対するもう片方の閉電路形成用（通常グランド側電極として）の平面電極を有している。グランド側の上記平面電極も、プローブ電極の移動に追従して被測定プリント基板に直接接触しながらスキャンする。このプローブ電極と平面グランド電極はペアーをなしていて、このペアーの動きが、この装置の基本的な特徴であり、電圧印加側プローブとグランド側平面電極を、それぞれの測定ポイントに直接接触させ、その間に存在する各パターン電路の導通またはショートを測定する。これは本出願人による前記先行出願にかかる発明と同じ発想である。しかし、本発明は、上記先行出願にかかる発明にさらに改良・工夫を盛り込んだものである。以下に逐次説明する。
【００１６】
プローブ電極がＸ軸方向に向かってスキャンをして被測定回路基板に摺動接触移動する過程で、各プローブ電極単体にはパルス的に電圧を印加するように工夫がされている。パルス電圧の掛け方は、例えば、ＮＯ．１プローブから開始し、次にＮＯ．２、次にＮＯ．３という順番にパルス的に電圧を印加していく。最終的には、表面に設置された最後のＮＯ．ｎ番目のプローブまで順次電圧を印加していく。電圧印加で特徴的なことは、各プローブ電極に印加する電圧は時間的にパルス幅の長さだけであり、そのパルス幅＝電圧印加時間が終了した後は、各プローブ電極を直ちに順次グランドに落とすように制御する。そして、初めのＮＯ．１プローブに電圧を印加する前には、全プローブはフロート状態にしておき、このフロート状態から検査をスタートすることも重要な点である。これはＸ方向の測定位置毎に繰り返されるとよい。各プローブがフロート状態で測定ポイントに接触していたとしても、各回路パターンは何ら影響を受けないようにするためである。ある位置でプローブが停止した状態で、被測定プリント基板の表面側からパルス電圧を印加し、次にグランド接地という検査サイクルを全て終了させた後、つまり上面プローブ電極全てがグランドに落ちた状態において、プローブ電極のＸ位置はそのままで、今度は裏面側についても同じことを行わせ、検査データーを得る。以上が被測定プリント基板のＸ軸上のある位置での測定ルーチンである。こうしてプローブ電極は順次移動しながら、この一連の移動・停止・測定動作を基板全体について行う。
【００１７】
先にも述べた通りプローブ電極およびこれに追従する平面グランド電極は、Ｘ方向のある測定位置座標毎に停止した状態になり、測定・データー収集という動作を繰り返す。できるだけ検査時間の短縮を可能にするために、停止・測定をする位置ないしは回数を限りなく少なくするように工夫している。その方法は、画像処理により一番効率的な停止・測定位置を計算により割り出し、それに従うアルゴリズムを導入したことである。プローブ電極の動きは断続的な動きであるが、ミリセコンド（ｍｓ）のような短時間での停止・測定・移動というサイクルのため、一見すると人目には連続的な動きに感じられる。実際には間歇的な動きをさせる必要があり、ミリセコンド以下の極めて少ない時間でもこれを倹約するためには、上記のような工夫をすることが有効である。このプローブ電極の停止位置情報と、測定データー情報の総合的な比較結果が、全体の合否判定になる。
【００１８】
プローブ電極が被測定基板の測定点に接触したとき、電流が流れるか否かという測定データーを基に電路の合否判定をする。その際大切なことは、プローブのＸ軸位置情報とプローブＮＯ．とを関連付けてそのデーターの合否を判断しなければならない。よって、プローブ電極のＸ方向の位置は常にフィードバックされていなければならない。その情報は、例えば、Ｘ軸に平行に設置されたリニア・スケールなどを用いて、Ｘ方向の位置を常時測定することが望ましい。
【００１９】
プローブ電極には可能な限り狭いピッチでプローブを配備するのが望ましい。そうすることによって、被測定プリント基板上のどこに点在する測定ポイントであっても、これにプローブ電極を漏れ無く接触させて測定することが可能となる。しかし、現実には、プローブ電極の配備密度を高めるには機械加工上の限界があるし、仮に高密度で配備したとしても、検査装置のコストが相当嵩むとともに、装置の信頼性・メンテナンス等も考えると、実用的ではない。そこで、本発明は、０．５mmピッチ程度でプローブ電極を立てることを想定している。ＢＧＡ−ＩＣのインターポーザー基板のような特殊なものについては、例外的にさらに侠ピッチ、例えば、０．１mmピッチのプローブ電極配置を考えているが、それはその用途に限定した専用の検査装置として考えている。プローブ電極を０．５ｍｍピッチで立てた場合、殆どの接触ポイントはカバーできるが、１００％の信頼性があるとは考えられない。そこで、本発明は、プローブ電極のＹ軸方向への微小変位機構を付加し、カバーする接触ポイント範囲を広げている。この機構を追加することで、殆どの測定点についてプローブの接触・測定は可能となる。
【００２０】
上記プローブ電極のＹ軸方向への微小変位機構が特に威力を発揮するのは、ＢＧＡ−ＩＣのインターポーザー基板の、しかも最先端技術の結集であるマルチチップ機能ＩＣのウエハーフリップ接合部の検査においてである。最新の技術では、このバンプ部のピッチは数十ミクロン以下である場合があり、これに対処するためには、プローブピッチを細密にしていくことだけで解決するには限界がある。本発明は、プローブ電極のＹ方向移動を可能にしたことで、問題の解決を図った。ちなみに、単独プローブ電極がＸ−Ｙ平面を自由に移動できるように設計され、単独プローブ電極が測定ポイントを舐めるような動きをする検査装置がある。しかし、この検査装置と、プローブ電極のＸ軸摺動スキャン機能と合わせたＹ軸微小変位機構を備える検査装置とでは、明らかに技術思想が異なっている。上記単独プローブ電極による検査装置は、インターポーザー・チェッカーに適用されているが、本願発明は、インターポーザー基板はもちろん、被測定プリント基板全般、例えば、種々の部品が実装される所謂マザーボードなどにも適用可能で、大きさ・用途・精密さに関係なく、全ＥＣＢ類を包含した検査装置として使用することができる。
【００２１】
なお、現実的にはほとんど問題にならないが、さらに厳密に検査装置としての完全さを求めて、１００％の確率ないしは精度で測定検査結果を得ようとするには、次の問題とそれへの対応策を施しておくことが望ましい。その問題とは、測定ポイント２点がＹ軸に平行で、しかもその２点がプローブを微動させたことによっても、２点とも同時に接触できない位置関係にある場合が皆無でないということである。これはプローブ電極ピッチを狭くすることによって解決できるが、前述のように技術的、経済的な問題が生じる。この問題への対応策とは、被測定プリント基板を所定の位置および姿勢で固定して測定した後、被測定プリント基板をその平面内で少し角度を振って（回転させて）再位置決めし、この状態で再度測定する方法である。これによって、もともとＹ軸平行に並んでいた測定する２つのポイントが、Ｙ軸と平行でなくなるということになり、このことで上述の測定不能となることを解消することができる。このように、被測定基板の角度を振った状態での測定は、限定された箇所（１箇所又は複数箇所）のみについて行えばよい。よって、プローブ電極のスキャンによる測定工程が増えることになるが、短時間の測定時間が増えるのみであるから、一連の測定工程の中で吸収され、容認される範囲である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、以下の効果を奏する。
（１）多層プリント基板において、外観的には一見して欠陥が生じているかどうか判断できない基板内の内層にての結線不具合（断線又はショート）、あるいはスルーホール部での断線等を容易に測定・検査できるとともに、ネットリスト又はガーバーデータを追うことにより、問題箇所の発見が可能である。
（２）本発明にかかる装置を稼動させるに際しては、事前に準備させておく必要のある治具類は必要なく、強いていえば、測定に関係する装置の制御データーと、測定したデーターの比較合否判定をするためのデーター作製が、事前に必要になるだけである。このようなデーター作製はどのような検査機を使用する場合でも必要なもので、ユーザーに負担を強いるものではない。つまりイニシャル費用は殆どかからないという利点がある。
（３）測定に要する時間が短くなる。
（４）段取り替えのためのロスタイムは生じない。過去に１度でも測定したことがある仕様の被測定プリント基板に対しては、装置に登録されているデーターを呼びだすだけで、直ちに検査することが可能である。異なる仕様のプリント基板が混在していても、被測定基板に適合したデーターを選択することで検査することができる。
（５）被検査基板に、実際に電圧を印加した状態で導通・短絡テストを行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明にかかるプリント基板検査装置及び検査方法の実施例について説明する。図１において、符号１は被測定プリント基板すなわち検査対象であるプリント基板、２１は被測定プリント基板上面側のプローブ電極、２２は被測定プリント基板裏面側のプローブ電極、３−１、３−２は左側上下に設置された平面電極、３−３、３−４は右側上下に設置された平面電極、２−１は上側のプローブ電極支持体、２−２は下側のプローブ電極支持体、５はスキャン時のプローブ電極Ｘ位置確認リニア・スケール、６はプローブ電極Ｙ軸微小変位時のリニア・スケール、７−１及び７−２はプローブ電極Ｘ方向移動用送りネジ、８はプローブ電極Ｙ方向移動機構、９−１は上側プローブ電極のＸ軸方向スキャン用駆動モーター、９−２は下側プローブ電極のＸ軸方向スキャン用駆動モーター、１０はＹ軸方向移動用プローブ電極駆動モーター、１１は被測定プリント基板への角度変位を与える機構の主要部をなすレバーをそれぞれ示している。
【００２４】
被測定プリント基板１は片面基板のものでも、多層の基板が積層された所謂多層プリント基板、あるいはフレキシブルプリント基板であっても構わない。プローブ電極２１及び２２とその後を追従して移動する各平面グランド電極は、被測定プリント基板１に直接接触して動きながら、測定ポイント上での電流の流れの有無をチェックしていく。プローブ電極２１、２２は、それぞれ複数本（多本数）支持体２−１、２−２に１列をなして配列されたもので、この配列方向は装置のＹ軸に平行に、したがって、Ｘ軸に対して直交する方向に配列されている。上記支持体２−１、２−２は、それぞれの一端側が送りネジ７−１，７−２と螺合され、送りネジ７−１，７−２が各支持体２−１、２−２の両側に突出している。支持体２−１、２−２の他端側には摺動体４−１，４−２（図２参照）が結合され、この各摺動体４−１，４−２はＸ軸と平行に支持されたガイド軸１２−１，１２−２によって貫かれている。各摺動体４−１，４−２とガイド軸１２−１，１２−２の嵌り合いは、プローブ電極２１、２２のＸ方向への平行移動精度を確保するためである。
【００２５】
図２は、上記被測定プリント基板１、プローブ電極２１及び２２、平面グランド電極３−１及び３−２等の構造を部分的に拡大して示している。図２に示すように、各プローブ電極２１及び２２の配列方向は、図２において紙面に直交する方向であるＸ軸に直交する方向、つまり紙面と平行な左右方向のＹ軸方向である。プローブ電極２１及び２２はＸ軸方向への移動と、停止しての測定とを繰り返し行う。この一連の動作を「スキャン」と称する。各プローブ電極及び平面グランド電極は、被測定基板上の各測定ポイントに接触可能な構造とする。
【００２６】
上記プローブ電極２１、２２、平面グランド電極３−１及び３−２、あるいは３−３及び３−４は、Ｘ軸方向にはそれぞれ独立して移動できる構造となっている。そして、測定時、例えばプリント基板１を左から右に向かってスキャンし測定するときには、プローブ電極２１及び２２の移動に追従しかつ同期して、左側の平面グランド電極３−１又は３−２を移動させる。このとき、右側の平面グランド電極３−３，３−４は装置の右側に待機させておく。逆方向の測定すなわちプローブ電極２１、２２を右側から左側に移動させながら測定する場合は、平面グランド電極３−３又は３−４をプローブ電極２１、２２に追従させかつ同期させて移動させる。このとき、左側平面グランド電極３−１及び３−２は装置の左端に待機させておく。
【００２７】
図３は上記平面グランド電極の構造例を示す。符号３１は被測定プリント基板を平面的にグランドに落とす役目をする平面電極の接触面そのものを示している。平面グランド電極の材質は種々考えられるが、全面において高い信頼性で安定した接触性が得られなければならない。例えば、金属メッシュシートを使用すると効果的である。符号３２はクッション材を示している。クッション材３２を用いることにより、平面グランド電極の全面を均一に、被測定プリント基板に接触させることができる。符号３３及び３４は、これら平面グランド電極、クッション材３２を保持するフレームなどの構造部材を示す。
【００２８】
このように、平面グランド電極は、プローブ電極通過後の被測定プリント基板の測定ポイントを確実にグランドに落とす役目をもっている。平面グランド電極がプローブ電極に追従して移動するに際し、可能な限りプローブ電極に接近していること、すなわち平面グランド電極とプローブ電極とのギャップ寸法（図２（ｂ）参照）を最小化することが望ましい。ただし、プローブ電極と平面グランド電極は、相互間が絶縁された状態でなければならない。プローブ電極が通過した後の被測定基板の各測定ポイントは、必ずグランドに落ちていなければならない。なぜなら、プローブ通過直後のポイントでも、測定に必要な箇所となる可能性があるからである。
【００２９】
また、平面グランド電極とプローブ電極とを可能な限り接近させても、問題点が生じる場合がある。何故なら、画像処理により停止測定箇所を最小限に設定したときに、被測定基板の測定すべきプリントパターンがＸ方向に横長パターンの場合、プローブ電極と平面グランド電極とが、同じパターンに接触してしまう場合が生じるからある。かかる場合を想定して平面グランド電極とプローブ電極の間隔を広げると、逆に測定不能場所が多くなる可能性があるので、平面グランド電極とプローブ電極を接近させることを優先させる。Ｘ方向に横長パターンを測定する場合には、停止測定位置を細かく設定すればよいからである。
【００３０】
しかし、可能な限り平面グランド電極とプローブ軸を接近させたとしても、必ずある物理的寸法関係が発生し、測定不能となる個所ないしは状態が生じる。これを回避するために、角度変位機構を採用した。測定パターンがＹ軸にほぼ平行で、かつ測定ポイント２箇所にプローブが同時に接触できる場合は、すでに説明したように、上端接触ポイントがグランドに、下端接触ポイントがプラス電位に設定されたときに、測定を確認すればよい。しかし、Ｙ軸上で少し変位した状態のパターン形状の場合は、２ポイントの測定時に平面グランド電極とプローブ軸間のデッドゾーンに片方のポイント位置してしまうという状態が生じる場合がある。Ｘ軸方向に多少移動させたとしても、どちらかのポイントがデッドゾーンに埋没してしまい、結果的に測定不能となることがありえる。この対策として、図４に示すように、被測定基板の角度変位機構を設けている。この角度変位機構は、回転基準軸４３を中心に被測定基板１の面と平行な面内で回転することができる扇形のレバー１１を有してなる。被測定基板１は回転基準軸４３を中心に被測定基板１の平面内で回転可能に装着されるとともに、戻しばね４２によって被測定基板１の一側縁部が上記レバー１１の一側縁部に当接する向きに付勢されている。上記レバー１１が、モーター、ソレノイド、その他適宜のアクチュエータで回転させられると、図４に示すように、被測定基板１を戻しばね４２の付勢力に抗して所定角度回転させるようになっている。なお、図４に示す例は角度変位機構の一例である。扇形のレバー１１を介在させることなく、例えば、上記アクチュエータで直接被測定基板１を回転させようにしてもよい。その他適宜変形してもよい。
【００３１】
角度変位機構によって被測定基板１に角度変位を与える意味は、測定する２ポイントのＸ方向の位置関係に、見かけ上距離差があるようにして測定するためである。これにより、平面グランド電極とプローブ電極軸との間のデッドゾーンに生じていた寸法ギャップを吸収できることになる。実際の測定時に、この角度変位機構を活用しなければならない測定個所はほとんど生じないと考えられるが、皆無ではないので、測定の完全さを追及するために、角度変位機構を備えていることは意味のあることである。したがって、角度変位機構は、検査装置のオプションとして用意しておくのもよい。
【００３２】
上記角度変位機構を備えることによって、さらに次のような効果を得ることができる。Ｙ軸方向に平行に伸びているパターンで、測定ポイントが、プローブ軸のＹ方向微小変位機構を活用しようと試みた場合でも、２点を同時にプロービングできないケースがある。つまり、２点のうちどちらかの測定ポイントはプローブが接触できるが、もう片方の測定ポイントは接触できない場合がある。この場合も角度変位機構を活用することが有効な解決策となる。見かけのＸ方向の寸法差を発生することにより、片方をグランドに、もう片方を加電圧状態のプローブに接触させることができる。以上二つのパターンの場合に、角度変位機構が有効となる。
なお、上記角度変位機構に代えて、前記プローブ電極Ｙ方向移動機構８（図１参照）の長手方向両端位置を互いに逆向きにずらして、各プローブ電極２１および／または２２の配列方向を、被測定基板１に対し角度変位させるようにしてもよい。
【００３３】
図５は各プローブ電極２１，２２と平面グランド電極の電気的接続系統を示すブロック概念図である。電流発生検知は、プローブ電極２１又は２２に直列に組み入れられた電流センサー１３で行う。各測定ポイントのプローブ電極に所定のタイミングで電圧を印加してそのときの電流を検知する。測定データーの合否判定は、タイマー機能を有するＣＰＵ４５によってスイッチングＩＣ４６，４７のオン・オフを制御することにより、各測定ポイントに関し所定のタイミングで、電流が流れるべきときに流れることを確認し、流れるべきでないときに流れないことを確認する方法によって行う。
【００３４】
図６は、測定データーの判定に用いる判定チャートである。図６（ａ）は、プローブ電極のスキャン過程で電流が流れるか否かをアナログ波形的に処理した場合を示している。横軸は各Ｘ座標位置での測定点である。Ｐａ、Ｐｎは列をなして配列されたプローブ電極のうち両端のプローブ電極を示す。縦向きの複数の山形波形は、それぞれの位置で電流が流れ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。
【００３５】
図６（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プローブ電極に電流が流れるか否かを「１」または「０」に２値化処理し、数列的にメモリーに記憶させる場合の概念を示している。実際の判断は、この数列と正規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。
いずれの処理方法にしても、予め基板設計回路から得られるべき正規パターンデーターと比較し、全ての部分で一致すると合格と判定する。正規パターンは予め製作しておいてもよいが、完全に正常であることが判っている基板を事前にスキャンしながら測定し、これを正規パターンとすることもできる。正規パターンから得られるデーターをマスターデーターとし、このマスターデーターと実測データーを比較することによって、合否を判定することができる。
【００３６】
以上説明したプリント基板検査装置を用いた検査手順について説明する。被測定（検査対象）プリント基板１の両面又は片面に形成されている電気回路の導通又は短絡箇所の検査に、この装置を使用する。この装置は被検査基板の表裏を同時に検査することができる。被検査基板の個々の電路に、実際に電圧を印加して電流を測定するため、検査結果には信頼性がある。短絡発見テストでは、被測定基板上全ての箇所、したがって、想定外の箇所であっても検出することができるアルゴリズムと測定手法を用いている。
【００３７】
欠陥のない正規のパターンであるか、断線又はショート等の欠陥が存在するかどうかの判定には、あるアルゴリズムによってなされる。プローブ電極が、あるＸ軸上の点で、測定データーをとる場合、Ｘ軸上のどの位置からのデーターであるかが、合否判定の決定的要素となるため、常に、例えばリニア・スケール５（図１参照）からフィードバックされる位置情報が判定基準になる。また平面グランド電極を装置の左右・上下に具備しているのは、往復スキャンによる測定を行うことによって、限りなく１００％に近い信頼性の高い検査を行うためである。
【００３８】
平面グランド電極の役割について説明する。被測定基板に形成されている各パターンの測定には、複雑に分岐した回路パターンでも、あるいは裏面側に配線された回路パターンであったとしても、原則的に２点間の測定点に電圧を掛けて確認すればよく、その連続でよい。本発明のようなプローブスキャン方式では、スキャン時に必ず片方の１点は電圧を印加した状態のプローブ電極を測定点に接触させることはできる。しかし電路の片方にだけ電圧印加状態にしたとしても、もう片方がグランドに落ちていなければ、測定したことにはならない。そこでもう片方の回路のパターンが、基板上でどのような位置関係になっていたとしても、平面グランド電極が、プローブ電極を追従する形で、プローブ電極通過後の全パターンを逐次グランドに落とすことができる構造としておけば、全電路は、スキャンが進むにしたがって、必ず閉回路が形成されることになるという着想によるものである。前述したように、平面グランド電極は限りなくプローブ電極に接近させることが好ましい。さもないと、Ｙ軸に平行に近いパターンの場合、例外的に測定不能の場合も発生しないとも限らないからである。
【００３９】
次に測定アルゴリズムについて説明する。始めに導通確認テストを行う。図７は各パターン例を示している。各パターンともに、左右方向がＸ軸方向、上下方向がＹ軸方向である。図７の（ａ）図は極単純なもので、Ｘ方向に伸びたパターンが途中でＹ方向に折れ曲がり、続いてＸ方向に伸びている基本的なパターンである。プローブ電極がスキャンする過程で左端のＡ測定点はプローブ電極Ａが接触するタイミングがある。そのタイミングで瞬間的に電圧が掛けられても、この電路は閉回路状態でないため、Ａ点ではプローブ電極Ａには電流は流れない。さらにスキャンが進んだときに、今度はプローブ電極Ｂが測定点“Ｂ点”に接触するタイミングがある。そのときも瞬時的に電圧が掛かるタイミングがあるが、Ａ点のときとは異なり、Ａ点は後から追従してきた平面グランド電極によりグランドに落ちている状態であるため、電路に断線が無ければ、電流が流れることになる。
【００４０】
図７（ｂ）に示すパターンは、Ｘ軸方向に伸びたパターンの途中から分岐がある回路例である。スキャン過程で左端のＡ点では電流は流れない。分岐パターンの終点であるＢ点では電流は流れる。右端のＣ点でも電流が流れる。Ｃ点にプローブが接触したタイミングでは、Ａ点もＢ点もパッド状平面電極によって一緒にグランドに落ちているため、電流の流れる経路は、Ａ−Ｃ間とＢ−Ｃ間の両方になる。いずれにしてもＢ点とＣ点で電流が流れることを確認できれば問題ない。
【００４１】
図７（ｃ）に示すパターンは、さらに少し複雑になったパターンで、左端ＡからＸ方向に伸びた電路が４つに分岐した例である。分岐したパターンの終点Ｂ、Ｃ、Ｄの各点はＸ方向にずれており、Ｄ点とＥ点はＸ方向の位置が同じである。しかしながら、このパターンは基本的には図７（ａ）、図７（ｂ）のパターンと同じと考えてよい。つまり、正常な場合には、Ａ点では電流発生は認められず、B、C、D、Eの各点では電流発生が認められるからである。
【００４２】
図７（ｄ）に示すパターンは、Ｙ方向に離れているＡ点とＢ点をＹ方向に伸びたパターンが電気的に結んでいる例で、このパターンの検査には、図７（ａ）〜（ｃ）に示す電路の導通確認の手法とは異なる手法が用いられる。この電路はＸ軸に垂直、つまりＹ軸に平行な電路である。この場合プローブ電極がスキャンする過程で、Ａ点・Ｂ点に接触するのは同じタイミングである。このタイミングで、各プローブ電極が同時に電圧印加状態であると、Ａ点、Ｂ点では電流の発生を確認することができない。プローブ電極が移動してしまえば、その後直ちに平面グランド電極によってグランドに落とすことはできるが、この状態のままでは、この電路について電気的閉回路は形成できない。つまり測定できないことになる。その対策として、各プローブ電極への電圧印加制御方法を工夫することで解決することができる。つまり、各プローブ電極には、パルス的な電圧を、したがって瞬間的に電圧を印加し、印加し終わった後は直ちにグランドに落とす。この手法をとれば、Ｘ軸に垂直なＡ−Ｂ間の電路確認も簡単にできる。Ａ点に電圧が掛かったタイミングでは、電流を確認することはできない。しかしＢ点に電圧が掛かったときには、Ａ点はグランドに落ちているので、電路Ａ−Ｂに回路的断線が無い場合には閉回路状態になり、電流が流れることを確認することができる。すなわちＡ−Ｂ間の電路は正常であることになる。
【００４３】
図７（ｅ）に示す二つのパターンも、少し複雑なパターンであるが、（ｃ）のパターンの変形として考えればよい。つまり電路が正規のものであるならば、Ａ点では電流発生は認められず、その他の各点、Ｂ点からＸ点まで全ての箇所で電流が流れる筈である。
【００４４】
図７（ｆ）に示すパターンは、スルーホールを通じて基板裏面側にも電路が形成され、表面側の電路の終端がＡ点、Ｂ点、裏面側の電路の終端がＣ点、Ｄ点となっている例である。この場合にも、今まで述べてきた電路導通確認の手法を用いることによって、パターンをチェックすることができる。因みに、Ａ点では電流は流れない。電流が流れるのはＣ点においてである。Ｃ点の位置がＡ点とＸ軸上で同じ位置関係にあった場合には、（ｄ）のパターンについて説明したパターン確認手法で確認することができる。Ｂ点及びＤ点のようにＸ軸上で位置的にずれがあった場合には、（ｃ）あるいは（ｅ）のパターンの場合と同じ手法を用いることで確認することができる。
【００４５】
次に、図８を参照しながら、ショート発見アルゴリズムについて説明する。
図８（ａ）に示すパターンは、Ｘ方向に離れたＡ，Ｂ点を結ぶ電路と、これと平行に形成されたＣ点、Ｄ点を結ぶ電路からなるパターンである。電路Ａ−Ｂ及び電路Ｃ−Ｄの二つの電路にはＡ点近のＥ点で電路Ｃ−Ｄによる短絡があると仮定する。プローブ電極がスキャンする過程で、左端のＣ点では電流は流れない。次にプローブ電極はＡ点に接触することになるが、Ａ点では電流が流れる。短絡がなければ、このＡ点においても電流は流れない筈である。しかし、図８（ａ）においてはＥ点で短絡が発生しているため、Ａ点にプローブ電極が接触するときには、電路Ａ−Ｃが存在しており、かつＣ点はグランドに落ちているため、本来電流が流れない箇所においても、電流が流れることになり、短絡の欠陥があることがわかる。
【００４６】
図８（ｂ）に示すパターンは、（ａ）に示すパターンを少し変形させ、左端の測定点をＡ点とし、各点の電流が流れる箇所の違いについて説明するものである。プローブ電極がＡ点にあるとき電流は流れず、Ｃ点にあるときは電流が流れる。この電流が流れる個所は既知であるから、短絡の不具合を生じていることもわかる。図８（ａ）（ｂ）の場合、短絡（ショート）があることだけがわかるが、どの回路同志がショートしているかは不明である。しかし、後で説明するように、往復スキャンしながら測定すると、それがわかる。
【００４７】
図８（ｃ）に示すパターンは、（ａ）に示すパターンと同じパターンにおいて、短絡と断線が混在している例である。Ａ，Ｂ間の電路に断線があり、Ｂ点近くに、Ｃ，Ｄ間の電路との短絡がある。左側からのプローブ電極のスキャン過程のみについて考えると、プローブ電極がＡ点にあるとき、またＣ点にあるとき、共に電流は流れない。そしてＢ点、Ｄ点では電流が流れる。このことは断線も短絡も存在していない、正常な電路同士を測定した結果と同じデーターになる。したがって、このままでは測定データーに信憑性が無いこととなる。そこで、プローブ電極が左側から右に向かう片道のスキャンで測定するのみでなく、プローブ電極が原点に向かって復帰するときにも、被測定基板をスキャンさせながら測定することにより、上記の問題を解決することができる。この復動スキャン時には、プローブ電極を右から左に向かって移動させ、これに右側のパッド状平面電極３−３，３−４を追従させて移動させる。この復動スキャン時には、Ｂ点で電流が流れる。このことは本来流れるべきでない筈なので、何処かで短絡が発生していることの証となる。さらにスキャンが進み、Ａ点に達すると、Ａ点では電流が流れるはずであるにもかかわらず、電流が流れない。このことは何処かで断線が生じていることの証になる。スキャンが左から右方向であるときには、断線・短絡は無いというデーターになるが、逆スキャン方向の時には、断線も短絡も発見できるデーターが得られる。回路上で短絡・断線の位置がどのように発生しているかに関係なく、往復のスキャンをさせれば、必ず欠陥を発見できる。そして、左右のスキャンによる測定結果を確認し分析すれば、その時点で初めてどの回路同志が短絡（ショート）しているかが判明する。
【００４８】
図８（ｄ）に示すパターンは、短絡している相互の配線パターンが、一方はＸ軸に平行なパターン、他方はＸ軸に垂直（Ｙ軸に平行）なパターンの例である。この例では、Ｙ方向に離れたＡ，Ｂ点を結ぶ電路と、この電路に絶縁されて直交するＸ方向の電路があり、これらの電路がＧ点で短絡している。Ｘ方向の電路はＸ方向に離れた点Ｅ，Ｆ間を結んでいる。プローブ電極のスキャンで、Ａ点にプローブ電極が接触するとき、上記短絡によって電路Ｅ−Ａが存在していることとなり、電流が流れる。その他の測定データーは正常なときのものと何ら変わらない。スキャン方向はどちらからでも同じ結果となる。
【００４９】
図８（ｅ）に示すパターンは、これまで説明してきたパターンを少し複雑にしたものである。しかし、今まで述べてきた手法で測定することにより、欠陥の有無を判断することができる。
【００５０】
本発明にかかる検査手法の最大の利点は、短絡が基板上の如何なる場所で生じていたとしても、全て発見できるということである。従来の一般的なプリント基板検査装置では、治具方式にしろ、ユニバーサル方式にしろ、フライング・プローブ方式にしろ、短絡箇所の発見には、ある程度発生が予測される場所について、所謂サンプリングチェックをするという手法で対応している。このような手数のかかる検査方法を少しでも改善させるために、静電容量法なども提案されているが、電路に実際に電圧を掛けて測定し合否を判断するものではないため、判断確度は１００％とは言い難い。
【００５１】
ここで、以上述べてきた断線・短絡発見アルゴリズムの総合的解説をする。スキャン方向を左から右方向に限定した場合について説明する。プリント基板に独立して形成された各配線パターン（電路）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て電圧が印加されたとき、配線パターンが正常であれば電流は流れない。電流が流れるときには、別の電路との間で短絡が存在していることになる。最左端のポイントを除いた他のポイントでは、正常なときには必ず電流が流れるはずであり、電流が流れることを確認できないときには、断線が発生していることの証である。以上を纏めると、右方向へのスキャン時では、
１．最左端のポイントでは電流が流れないこと。電流が流れればショートであること。
２．それ以外のポインとでは全て電流が流れることを確認することができること。
３．Ｘ軸上で見て、Ｘ位置が同じで上下位置関係にある電路ポイントでは、上に位置するポイントに電流が流れないこと。電流が流れたときには何処かの回路との間で短絡が生じている。下のポインとでは電流が流れたことを確認できること。確認出来なければ、断線が発生していることになる。
このように、各電路で最左端にあるポイント（場合によっては最上端ポイント）が重要な測定・判断基準になる。
【００５２】
また、配線パターンが基板の裏面側に展開されている場合につても、測定する２ポイントを表裏同時に監視して、最左端ポイントについて判断すればよい。最上端ポイントについても同じく、表裏同時に判断・決定すればよい。何故なら、表裏の各プローブ電極は、Ｘ方向において同じ位置で測定が行われるからである。
【００５３】
次に、スキャン方向が逆の場合、すなわち復動スキャン時について説明する。今度は逆に、重要な測定・判断基準となるポイントは、最右端（最上端）のポイントである。最右端ポイントには、正常時には電流は流れない。電流が流れるとすれば、短絡が発生していることになる。それ以外のポインとでは、電流が流れるのが正常である。電流が流れなければ、断線が存在していることになる。
【００５４】
ここまで、被検査基板の断線と短絡を理論的に全て発見できると説明してきたが、強いていうなら、図９に示すループ回路のような特殊な回路の場合、ループの途中のＸ点での断線はこれを発見することができない場合がある。ループ回路の場合、接続点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに電圧を掛けて実電流の有無で断線を判断する方法では、従来の治具方式にしろ、フライング・プローブ方式にしろ、また、本願発明においても、断線は判定することができない。しかし、このような回路が存在することは極めてまれであり、現実には、かかる回路はほとんど存在しないものと考えて差し支えない。
【００５５】
次に、被測定プリント基板の検査装置上での位置決めと、角度変位を与えて測定処理を行う着想について図４を参照しながら説明する。通常の検査装置への被測定プリント基板の設置は、検査装置のある１点、例えば座標（０，０）を原点４０とし、原点４０に対して全て位置計算ができるように位置決めして行われる。基準孔配置ルール又は位置決め基準が被測定基板に取り込まれ、あるいは被測定基板固定治具等に取り込まれていれば、被測定プリント基板が異なっても、段取り替えに要する時間を短縮でき、万能固定時具の製作も可能となる。そのため、被測定基板の基準と測定装置の原点位置との関係を常に計算することができるようにしておく。
【００５６】
すでに説明したとおり、図４に示す実施例は、角度変位機構として扇形のレバー１１を有している。レバー１１の回転によって、回転基準軸を中心に、被検査基板１をその平面内において回転させ、被検査基板１の角度を変位させることができるようにしたものである。被測定基板１に角度変位を与えて測定する理由は次の２点である。
第１点は、プローブ電極に平面グランド電極が追従して移動するとき、プローブ電極と平面グランド電極相互の位置関係にある物理的間隔（隙間）が生じ、その部分に測定ポイントが埋没してしまうことによる測定不能状態が生じることに対する対策として考え出したものである。プローブ電極はＸ−Ｙ平面座標に対しては一切変化せず、動きに関しても通常どおりＸ方向に移動する。そのとき、基板の１点を回転基準軸としてこれを中心に被測定基板１を回転させ、数度の傾きを持たせて再固定する。これによって、プローブ電極に対し被測定基板１の測定ポイントがＸ軸方向に隔たりが生じているものとして取り扱うことが可能になり、被測定基板１に対し見かけ上平面グランド電極とプローブ電極がＸ方向において距離差が生じており、この距離差を利用して測定することができる。
【００５７】
第２点は、プローブ電極のピッチを見かけ上細かくするためである。プリント基板の高密度化に伴い、検査装置のプローブ電極相互間隔も高密度化する必要がある。しかし、それには機構部分の部品加工・組み立て・メンテナンス性など、より一層の高度の技術が要求され、実現するには限界がある。つまり、超細密基板の場合、しかも電路がＹ軸に平行な場合、プローブ電極が測定ポイント２点に同時に接触できないこともあり得る。その対策の一つは、プローブ電極をＹ軸方向に摺接移動させることである。しかし、この手法によっても測定不能となる特殊の回路パターンがある。Ｙ軸に平行のパターンで、かつ２点間測定ポイントにおいて、片方の点にしかプローブ電極が接触できないとき（例えば、プローブ電極ピッチ＝０．５mmまたはその整数倍でないとき）は測定不能箇所扱いにせざるを得ない。そこで、図４に示す例のように被測定プリント基板１に角度変位を加えて固定する。これによって、もともとＹ軸と平行な回路パターンであったものが、Ｙ軸に非平行な回路パターンと実質同一となり、測定不能であった回路パターンが測定可能となる。
以上説明した２点についての回路パターン例は、極稀な例である。しかし、稀な例であっても、図４に示すような簡単な構成の角度変位機構を設けることによって対処することができるので、上記角度変位機構は現実的・実用的な問題解決手段である。
【００５８】
次に、本願にかかる検査装置をＢＧＡ−ＩＣのインターポーザー基板（別称「サブストレート」ともいう。以下「Ｉ．Ｐ基板」という）専用として構成した検査装置について説明する。このインターポーザー関係の基板は、半導体ウエハーチップそのものを、裸で搭載するための基板なので、基板のパターン密度及び精度は通常の部品実装用ＥＣＢに比べて高い。基板パターンピッチは０．１mmピッチあるいはそれ以下の場合もある。また、マルチ・チップ・モジュール（ＭＣＭ）ＩＣの場合のインターポーザーは、ウエハーとの接合にバンプ部分でフリップ接合する場合が多く、そのバンプ部分のピッチはさらに細密であり、数十ミクロンのものも実在する。そこで、通常のＥＣＢ検査装置の概念から離れて、Ｉ．Ｐ検査装置（Ｉ．Ｐ．Ｃ）の例を説明する。
【００５９】
インターポーザーチェッカー（Ｉ．Ｐ．Ｃ）は、今まで述べてきたプリント基板検査装置の測定原理とほぼ同じである。しかし、Ｉ．Ｐ．Ｃ検査装置に特定することによって、今まで述べてきたＢ．Ｂ．Ｃとは異なる新測定アルゴリズムの導入と、平面グランド電極の制御とは別の制御をする新しいグランドアタッチメントを適宜活用することで、より現実的な測定装置にすることができる。以下、その手法を説明する。
【００６０】
まず初めに、ウエハーダイとインターポーザーがワイヤーボンディングされるタイプのＩＣのインターポーザーチェカーに特定した検査装置につき説明する。図１０はボンディングタイプのＢＧＡ−ＩＣインターポーザー（Ｉ．Ｐ）からなる被測定基板１００の例で、（ａ）は上面を、（ｂ）は底面を示す。図１１は検査装置の一例を示す概略構想図である。図１０（ａ）において、Ｉ．Ｐ被測定基板１００は、ＩＣウエハー５０とボンディングワイヤー５２で接続されるパターンＡ部５１を有している。Ｉ．Ｐ被測定基板１００の裏面は、ユーザーがＥＣＢ基板に実装する時に用いるハンダ付け端子部（ＢＧＡ配列）となっている。図１１に示す検査装置の概略図において、符号２１はＩ．Ｐ被測定基板１００の上面パターンに接触するプローブ電極、２２は下面パターンに接触するプローブ電極、１１１は上面グランド電極パッド、１１２は下面グランド電極パッド、３−２は平面グランド電極をそれぞれ示す。上面グランド電極パッド１１１と下面グランド電極パッド１１２は、前述の実施例になかった、この実施例特有の部材である。この実施例では、プローブ電極に追従する上面側の平面電極は、左右両方ともに省略されている。下面側に関しては左側のみに平面グランド電極３−２が設けられている。この平面グランド電極３−２の動きおよび役割は、次に説明するように、今まで述べてきた、いわゆるマザーボードと称されるＥＣＢ検査装置の実施例と異なっている。
【００６１】
次に、図１１に示す検査装置を用いた測定の手順を説明する。測定の第１工程は、図１２（ａ）のように、上面のプローブ電極軸２１が被検査基板１００の上面に摺接しながら左から右に向かってスキャンを開始する。下面グランド電極パッド１１２は、装置の下側から上昇させて、予めＩ．Ｐ被測定基板１００に接触させた状態にしておく。このスキャン過程でＩ．Ｐ被測定基板１００の上下の導通と被測定基板１００の上面の接続パターンチェックを行う。この被測定基板１００の上面のボンディング接続部分は、ピッチはある程度細かいものの、プローブ電極２１を細密に立てることにより（例えば、０．１mmピッチ）、Ｙ軸方向に変位させることなく、左から右へ向かって片道スキャンで測定を終了させる。この工程の意味は、被測定基板１００の上下のパターンが、設計された回路通りにそれぞれ導通しているか確認するためである。
【００６２】
測定の第２工程は、図１２（ｂ）のように、上面プローブ電極２１は装置の原点に戻して待機させ、下面のプローブ電極２２によって被測定基板１００の下面のスキャンを左から右に向かって開始させる。このスキャン開始前に、予め上面グランド電極パッド１１１を下降させて被測定基板１００の上面に接触させ、被測定基板１００の上面全体をグランドに落とす。上記プローブ電極２２のみを単独に作動させ、これを被測定基板１００の下面に摺接させながらスキャンさせる。平面グランド電極３−２は原点位置に待機させたままである。このスキャン工程で測定データーを得る目的は後で説明する。
【００６３】
測定工程の最後の工程である第３工程について図１２（ｃ）図を参照しながら説明する。上側のプローブ電極２１は原点に待機する。上下のグランド電極パッド１１１、１１２も原点位置で待機する。下面のプローブ電極２２および平面グランド電極３−２によって測定する。まず下側のプローブ電極２２と平面グランド電極３−２が連動して、左から右に向かって片道スキャンを行いながら測定する。これで測定は終了である。第３工程では、設計的短絡回路ポイント以外のポインとでは一切電流が流れてはならない。
【００６４】
上記測定手順を説明した意図は、プローブ電極軸に平面グランド電極を追従させて測定するという方法以外にも検査方法があるということを示すためである。また、平面グランド電極の接触信頼性を一層高めるためである。Ｉ．Ｐ被測定基板１００の場合、パターンが細密化されるとともに精密であり、かつ基板レジストがパターン近辺にまで接近してコーティングされていることを考えると、グランド電極にて接触されるべきパターン部分がレジストの谷間に埋もれていることがあり、接触信頼性が確保されにくいからである。図１１に示すように、上下のグランド電極パッド１１１、１１２は、摺動の必要が無いため、ある程度必要な圧力を掛けることが容易であり、接触不良の問題を解決することができる。
【００６５】
このボンディングタイプのインターポーザーは、フレキシブル基板（ＦＰＣ）でできているものがある。フレキシブル基板の板厚は極薄く０，２mm程度のものがあるため、これを測定する場合、単なる位置決めでは安定した固定はできない。この柔らかいフレキシブル基板をプローブ電極及び平面グランド電極を摺接させてスキャンニングさせても、常に安定してフレキシブル基板に接触させることはできない。このフレキシブル基板が被測定基板である場合は、治具を活用するのが好ましい。
【００６６】
次に、インターポーザー検査装置のさらに別の実施例について説明する。このインターポーザー基板の検査装置にも、基板の上下の面でスキャン方式による検査を採用することができるが、測定時間の短縮化あるいは装置のユニバーサル化を図るために、以下のような改善案を考えた。下面プローブ電極のプローブピッチはＢＧＡ−ＩＣの端子ピッチに合わせたものであることが望ましい。しかしＢＧＡ−ＩＣの端子ピッチは色々なものがある。最近のＢＧＡ−ＩＣの端子ピッチは、１．０mm程度のものから、０．５mm程度のものまで数種類がある。最新のものでは、０．４mmピッチのものも開発されており、さらに微細なピッチのものも開発される可能性がある。しかしこのインターポーザー基板の裏面側は、どのタイプでも、グリッド状整列パターンであるという共通点を利用することができる。つまり、せめて下面だけでも、ユニバーサル的な役割を果たす剣山プローブ治具を導入し、実質測定検査時間の短縮と装置の異種基板に対しての柔軟性に通じる考えも導入できる。
【００６７】
図１３はその概略説明図である。図１３において、符号１００は被測定インターポーザー、２１は上面スキャン用プローブ電極、１１１は上面グランドパッド電極、１３１はグリッド変換基板、１３２は異方性導電ゴム、１３３はグリッド配列固定剣山治具を示す。グリッド変換基板１３１、異方性導電ゴム１３２、グリッド配列固定剣山治具１３３は、被検査基板に対する接触安定性を高める治具を兼ねることになる。
【００６８】
これをさらに説明する。裏面側のＢＧＡグリッド部を、変換治具を介して再グリッドピッチ変換し、全て統一グリッドピッチとする。この発想を採り入れることにより、裏面のＢＧＡピッチの異なるインターポーザー被測定基板１００に対しても、プローブ電極剣山ブロック治具１３３は共通に使用することができ、下側のプローブ電極軸のピッチの問題は解消する。ピッチの異なるＢＧＡ−ＩＣに段取り替えするときにも、グリッドピッチを合わせた数種類の変換治具を予め用意しておき、検査対象としてのＢＧＡ−ＩＣに対応した変換冶具に交換すればよいし、段取り替え時間も短縮化できる。ＢＧＡピッチが共通なら、共有化が可能となり、イニシャル費用も抑えることができる。また、被検査基板の下面側検査には、平面グランド電極は不要である。プローブ電極剣山ブロック治具のプローブ電極の電気的制御で、グランド電極にするか、加電圧側電極にするかは、測定アルゴリズムに従って制御すれば済むからである。プローブ電極剣山ブロック治具は、ある程度大きなものにしておけば、仕様の異なる被検査基板に共有化できる。
【００６９】
インターポーザー被測定基板１００の裏面側（マザーボード基板への接合側ＢＧＡハンダ接合部）のパターン寸法精度はそれほど厳しいものではない。そのため、被測定Ｉ．Ｐと変換基板の接続は、図１３の例のように、異方性導電ゴム１３２を使用するとよい。
【００７０】
インターポーザー被測定基板１００の裏面側に関しての、プローブ電極の設定構想は、なるべく共通化・最少化を考え、前述のようなグリッド変換基板併用するとよい。しかし、多面付けされたインターポーザー基板で、しかも規模が大きなものになると、ＢＧＡポイントも数千本以上、あるいは将来は、１万本近くにもなることが考えられる。とすれば、プローブ電極剣山ブロック治具１３３の共通化にも限度があり、非常に高価になるので、このような場合、グリッド変換基板のグリッド点を、プローブと平面グランド電極がスキャンできる機能の両方を兼ね備えた装置とすることが有効である。この考えで装置を稼動させるときには、多少工数は掛かるが、装置は簡素化できる。例えば、図１１において、下面グランド電極パッド１１２の代わりに、グリッド変換基板（図１３の符号１３１）を用い、その下面をプローブがスキャンするようにすればよい。この場合、図１３に示すプローブ電極剣山ブロック冶具１３３は使用しない。このように、変換基板を工夫することによって、インターポーザー基板の裏面側ピッチに関係なくプローブピッチを最適化することができる。このような、スキャン測定機能を具備させた複合機能装置にすることも、有効であり、装置を簡略化することができる。
【００７１】
次に、さらに細密なインターポーザー基板（インターポーザーとウエハー接合部が超精密なものであり、接合方法はボンディング方式でなく、フリップ接合方式と称する方法によるもの）の専用基板検査装置について説明する。図１４は、そのインターポーザーの概略図で、（ａ）は上面（表面）図、（ｂ）裏面図ある。測定・検査装置の概念は図１１に示す装置とほぼ同じである。異なるところは、ボンディング接合タイプインターポーザー基板の場合、上面スキャン時には、プローブ電極のＹ軸方向の摺動・移動は、例外を除き、前提でなかったが、このインターポーザー基板はそれが前提になる。何故なら、フリップ接合ＩＣは、接合部バンプピッチが数十ミクロンという超狭ピッチであるため、プローブ電極軸がＹ軸方向の微摺動と、Ｘ方向スキャンを繰り返し行うという手法を取らざるを得ない。図１２（ａ）につき説明した最初の第１工程とほぼ同じである。異なる点は、ウエハー接合部であるバンプ部分のスキャンを、数回以上あるいは数十回、接合バンプ部全体にわたってスキャンさせなければならない点である。スキャン回数はバンプピッチ形状により異なる。この測定・チェックで、インターポーザー被測定基板１００−１の表裏間に繋がった電路の導通確認と、バンプパターン部分内の全電路を含めた導通チェックをする。これでインターポーザー被測定基板１００−１の上面の電路の導通確認ができたことになる。
【００７２】
次に、第２工程（図１２（ｂ）図を参照）であるが、接合バンプ部が超細密のため、導通欠陥とともに、短絡も完全に発見しておかねばならない。この工程はそのための工程である。バンプ内に形成されている多数のグランド部とＶｃｃ電源部は、それぞれ独立したものもあれば、互いに結線されたものもある。バンプ内のグランド部あるいはＶｃｃ部は設計意図通りの結線確認が必要で、全てのバンプポイントにての結線確認がされるのが望ましい。図１５（ａ）は、ボンディングタイプのインターポーザー被測定基板１００−１を例にとって示した結線図である。フリップ接続タイプのインターポーザーに関しても、基本的にはこの結線イメージ図が適用できる。Ａパターン部５１Ａ、Ｂ．Ｃパターン部５１Ｂ，５１Ｃは、それぞれＢＧＡパターン部に配線される前に、一つに纏められている部分である。このような場合でも、基板の各ポイントの上下導通テスト、あるいは短絡テストは確実に行われる必要がある。よって、この工程チェックは重要で、バンプ部の全ての点に関してスキャン測定が必要である。ただし、短絡テストに関しては、バンプ部を全てスキャンする必要は無く、次の第３工程でテストできる。
【００７３】
第３工程は、短絡の存在確認が中心となるテストである。同時に裏面側ＢＧＡ部分での必要部分の導通テストにもなる。装置は図１２（ｃ）に示す動き同じ動きをする。これでＩＣバンプ部とインターポーザーがフリップ接続される場合のチェックも可能となる。ボンディングタイプとの違いは、第一工程でプローブ電極をＹ方向に微動変位させながら、何回かのスキャン測定をさせるという点が、ボンディングタイプのＩ．Ｐの測定と異なる点である。
【００７４】
今まで説明してきたインターポーザー・チェッカーとしての図１１に示す装置の概略構成、及び図１２に示す各測定工程に関し、総括的に説明を補足する。以下に述べることは、ボンディングタイプのインターポーザーであっても、フリップ接合タイプのインターポーザーであっても、考え方は全く共通である。図１５（ｂ）は、インターポーザー上面側１Ａからの電路が、裏面側１ＢのＢＧＡグリッド部へ結線される場合の、等価的回路結線図である。図１５（ａ）のＡ，Ｂ，Ｃパターン部は、図１５（ｂ）のａ、ａ´−ｂ電路のように置き換えることができる。ａ、ａ´点とも裏面側のｂ点との間で導通が無ければならない。これは第１工程でチェックできる。ｃ−ｄ電路も同じである。
【００７５】
次に、図１５（ｂ）のｇ−ｈ、ｊ−ｋ電路について説明する。この二つの電路は互いにm点で短絡が生じており、ｎ点では断線が生じている。本来、設計的には、これらの短絡も断線もあってはならない現象であるとする。この現象が生じるとき、第１工程では何ら問題の無い電路として判定されてしまう。それを発見して問題回避するために、第２工程が必要となる。つまり、ｋ点にプローブ電極が接触したときに、断線を発見することができる。
【００７６】
次にｐ−ｑ、ｒ−ｓの二つの電路間で、ｔ点で短絡のみが生じているケースについて説明する。本来あってはならない短絡という点では、第１，２工程でも発見することはできない。そこで第３工程が必要に成る。第３工程において、プローブ電極がｓ点に接触しているときに加電圧状態になったときには、ｑ点は平面電極３−２によってグランド落ちているため、電流が流れる。ｔ点で短絡が発生していない正常な場合には、電流が流れることを確認できないはずであるので、これで短絡がある証明になる。
【００７７】
以上、装置の基本構想・測定原理・応用装置等に関して説明してきた。この発明・測定アルゴリズムの特徴は以下のとおりである。
１．導通・短絡発見テストが一度に、実電圧を印加してできる。
２．多品種少量生産品はもちろん、中量生産品以上のものにも有効に活用することができる。
３．フライング・プローブ方式に比べて処理スピードが格段に速い。
４．異種基板毎のイニシャルコストが皆無に等しい。
５．専用治具方式に比べても、トータルの処理スピードは遜色がない。何故なら、専用治具方式の場合、往々にして１工程で全てのチェックができないことが多く、数回の工程処理を余儀なくされているからである。特に工程を分けて、別工程でチェックする必要があるのはＢＧＡ−ＩＣの部分である。その点、本発明によれば、複雑な動きをさせる場合があるが、予めプログラムされたデーターによって装置の制御がなされるため、人手・作業手間は殆ど苦にならない。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明にかかるプリント基板検査装置及び検査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、である。
【図２】上記実施例におけるプリント基板、プローブ電極、平面グランド電極などの相互関係を示す（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平面グランド電極の例を示すもので、（ａ）は底面図、（ｂ）は側面断面図である。
【図４】被測定プリント基板の角度変位の様子を示す平面図である。
【図５】上記実施例に使用することができる各プローブと平面グランド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６】本発明による測定データー処理と判定の際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値化デジタルデーター処理のイメージ図である。
【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電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短絡発見アルゴリズムを説明するための各種電路パターン例を示す結線図である。
【図９】本発明にかかる検査方法を適用することができない例外的なループ回路パターン例を示す結線図である。
【図１０】本発明にかかる検査装置及び検査方法を適用するＢＧＡ−ＩＣのインターポーザーの例を示す（ａ）は平面図、（ｂ）は底面図である。
【図１１】本発明にかかる検査装置をＢＧＡ−ＩＣ用インターポーザー専用とした例を概略的に示す正面図である。
【図１２】上記ＢＧＡ−ＩＣ用インターポーザー専用の検査装置による測定プロセスを示すもので、（ａ）は第１工程、（ｂ）は第２工程、（ｃ）は第３工程の正面図である。
【図１３】本発明にかかる検査装置をＢＧＡ−ＩＣ用インターポーザー専用とした別の例を概略的に示す正面図である。
【図１４】本発明にかかる検査装置及び検査方法を適用するＢＧＡ−ＩＣのウエハーフリップ接続タイプのインターポーザーの別の例を示す（ａ）は平面図、（ｂ）は底面図である。
【図１５】本発明にかかる検査装置及び検査方法を適用するＢＧＡ−ＩＣのインターポーザーの例を示すもので、（ａ）はフリップ接合がされる部分のパターン例を示す分解斜視図、（ｂ）は上記パターン例の等価回路図である。
【符号の説明】
【００７９】
１    被測定基板
２１    プローブ電極
２２    プローブ電極
３−１    平面グランド電極
３−２    平面グランド電極
３−３    平面グランド電極
３−４    平面グランド電極
４―１    プローブ電極支持体
４−２    プローブ電極支持体
５    プローブ電極Ｘ位置確認用リニア・スケール
６    プローブ電極Ｙ位置確認用リニア・スケール
９−１    上側プローブ電極X方向移動用モーター
９−２    下側プローブ電極X方向移動用モーター
１０−１    上側プローブ電極Ｙ方向移動用モーター
１０−２    下側プローブ電極Ｙ方向移動用モーター
１１    角度変位機構を構成するレバー
１３    電流センサー
１１１    グランドパッド
１１２    グランドパッド
１３１    グリッド変換基板
１３２    異方性導電ゴム
１３３    プローブ電極剣山ブロック
１００    被測定基板
１００−１    被測定基板
【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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【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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【図１５】
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