JPH07209380A - Ｘ−ｙ方式インサーキットテスタの実装部品の高さに対応するプローブ位置調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 プローブの耐久性を向上させ、プローブの当
接による部品損傷のないものにする。 【構成】 入力機器３２と、Ｘ軸方向に可動するアーム
上にＹ軸方向に可動するＺ軸ユニットを設置したＸ−Ｙ
ユニットとを備え、そのＺ軸ユニットにプローブと、そ
のプローブをＺ軸方向に駆動するアクチュエータ４０と
を備え付けたＸ−Ｙ方式インサーキットテスタに、入力
機器３２によって入力した実装部品上の測定ポイントの
基板基準面からの高さを読み取る測定ポイント高さ読取
手段３４と、その測定ポイントの高さに対応させ、プロ
ーブの基準位置からの移動距離を算出するプローブ移動
距離算出手段３６と、その距離だけプローブを移動する
信号をアクチュエータ４０に与えるアクチュエータ駆動
信号発生手段３８とを備えたプローブ位置調整装置４２
を設置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は実装基板の良否の判定に
使用するＸ−Ｙ方式インサーキットテスタの被検査基板
に実装した部品の高さに対応するプローブ位置調整装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、実装基板即ち多数の電気部品を半
田付けしたプリント基板はインサーキットテスタを用い
て、その基板の必要な測定ポイントに適宜プローブを接
触させ、それ等の各部品の電気的測定によって基板の良
否の判定を行っている。特に、被検査基板を載せる測定
台上にＸ−Ｙユニットを設置したＸ−Ｙ方式のものは、
そのＸ軸方向に可動するアームの上にＹ軸方向に可動す
るＺ軸ユニットを備え、そのＺ軸ユニットでプローブを
Ｚ軸方向に可動可能に支持している。それ故、Ｘ−Ｙユ
ニットを制御すると、プローブを基板の上方からＸ軸、
Ｙ軸、Ｚ軸方向にそれぞれ適宜移動して、予め設定され
た各測定ポイントに順次接触できる。

【０００３】通常、アームのＸ軸方向への往復動とＺ軸
ユニットのＹ軸方向への往復動にはそれぞれサーボモー
タを用い、Ｚ軸ユニットにおけるプローブのＺ軸方向へ
の往復動にはアクチュエータとしてエアシリンダやソレ
ノイド、パルスモータ等を採用している。そして、プロ
ーブ１０には図８に示すような細長い支持管１２に沿っ
て摺動可能なＺ軸方向にコイルスプリング１４の力を受
けるプランジャ１６の先端部１８を支持管１２からＺ軸
方向に突出させたものを用いる。なお、１部品毎に複数
個の測定ポイントを同時に測定しなければならないの
で、Ｘ−Ｙ方式のインサーキットテスタには通常複数個
のＸ−Ｙユニットを備え付ける。

【０００４】このようなＸ−Ｙ方式インサーキットテス
タを用いて、被検査基板に実装した部品の電気的測定を
行なう場合、各プローブの先端を対応する測定ポイント
に当て、それ等の測定ポイントにそれぞれ静荷重を加え
ることによって電気的接触を得ている。それ故に、各プ
ローブ１０（１０ａ、１０ｂ）を基板に向けて移動する
際には、通常図９に示すように基板の上面２０を当接の
基準面とし、その基準面２０より各プローブ１０の先端
が一定量ｔ例えば２〜３ｍｍだけ等しく下方に突出する
ように移動する。しかし、実際には各プローブ１０の先
端即ちプランジャ１６の先端が基板の上面２０に当れ
ば、それより下方に突出することがないので、その一定
量ｔは各プランジャ１６のスプリング力に抗した後退を
示すストローク量である。このストローク量ｔはプロー
ブ１０や部品の耐久性を考慮して決定する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、基板に
実装する部品の種類や型等によって定まる測定ポイント
の基板上面２０からのＺ軸方向の高さのタイプは様々で
あるため、基板上面２０を当接基準面とし、プローブ１
０のストローク量ｔを一定にすると問題がある。何故な
ら、図１０に示すように基板２２に例えばフラットパッ
ケージＩＣ（集積回路）２４が表面実装されている場
合、そのリード２６の肩部２８上を測定ポイントにする
と、その測定ポイントの基板上面２０からのＺ軸方向の
高さが２〜３ｍｍになり、パターン３０上の測定ポイン
トより相当高くなるが、その高さをスプリング力を受け
るプランジャ１６のストローク量を大きくして吸収しな
ければならないからである。しかも、ストローク量が大
きいとＩＣ２４に加わる当接時の衝撃が大きくなって損
傷を与え易い。それ故、プローブ１０を設計する際の負
担が大きくなり、測定時に測定ポイントの高さが頻繁に
変化すると、スプリング１４の寿命が短くなって、プロ
ーブ１０の耐久性が劣ったものになる。因みに、スプリ
ング１４は変位量がほぼ一定だと寿命が長くなるが、作
動毎に変位量が大きく変わったりすると寿命が短くな
る。なお、抵抗やコンデンサ等の部品は多少半田が厚く
のってもストローク量が僅かに大きくなるだけで問題が
ない。

【０００６】本発明はこのような従来の問題点に着目し
てなされたものであり、プローブの耐久性向上に適し、
プローブの当接による部品損傷のないＸ−Ｙ方式インサ
ーキットテスタの実装部品の高さに対応するプローブ位
置調整装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の手段を、以下本発明を明示する図１、図２を用いて説
明する。このＸ−Ｙ方式インサーキットテスタの実装部
品の高さに対応するプローブ位置調整装置は入力機器３
２と、Ｘ軸方向に可動するアーム上にＹ軸方向に可動す
るＺ軸ユニットを設置したＸ−Ｙユニットとを備え、そ
のＺ軸ユニットに突出するＺ軸方向にスプリング力を受
けるプランジャを先端部に備えたプローブと、そのプロ
ーブをＺ軸方向に駆動するアクチュエータ４０とを備え
付けてなるＸ−Ｙ方式インサーキットテスタを対象にす
る。

【０００８】そして、そのＸ−Ｙ方式インサーキットテ
スタに上記入力機器３２から入力した実装部品上の測定
ポイントの基板基準面からのＺ軸方向の高さを読み取る
測定ポイント高さ読取手段３４と、その測定ポイントの
高さに対応させ、プローブの基準位置からの移動距離を
算出するプローブ移動距離算出手段３６と、その距離だ
けプローブを移動する信号をアクチュエータ４０に与え
るアクチュエータ駆動信号発生手段３８とを備えたプロ
ーブ位置調整装置４２を設置するものである。

【０００９】又は、上記入力機器３２から入力した実装
部品上の測定ポイントの基板基準面からのＺ軸方向の高
さのタイプを読み取る部品タイプ読取手段４４と、その
部品のタイプに対応させ、メモリ６４のデータテーブル
からプローブの基準位置からの設定した移動距離を読み
取るプローブ移動距離読取手段４６と、その距離だけプ
ローブを移動する信号をアクチュエータ４０に与えるア
クチュエータ駆動信号発生手段３８とを備えたプローブ
位置調整装置４８を設置するものである。

【００１０】

【作用】上記のように構成し、プローブ位置調整装置４
２に備えた測定ポイント高さ読取手段３４で入力機器３
２によって入力した実装部品上の測定ポイントの基板基
準面からのＺ軸方向の高さを読み取る。そして、プロー
ブ移動距離算出手段３６でその測定ポイントの高さに対
応させ、プローブの基準位置からの移動距離を算出し、
更にアクチュエータ駆動信号発生手段３８でその距離だ
けプローブを移動する信号をアクチュエータ４０に与え
る。すると、プローブを基準位置から移動して実装部品
上の測定ポイントに当接できる。それ故、測定ポイント
の高さが変わってもプローブのストローク量をほぼ一定
にできる。しかも、部品の強度に応じてストローク量を
変えて設定できるため、衝撃に弱い部品に対してはスト
ローク量を小さくして、プローブが部品に与える衝撃を
軽減できる。

【００１１】又は、部品タイプ読取手段４４で入力機器
３２によって入力した実装部品上の測定ポイントの基板
基準面からのＺ軸方向の高さのタイプを読み取る。そし
て、プローブ移動距離読取手段４６でその部品のタイプ
に対応させ、メモリ６４のデータテーブルからプローブ
の基準位置からの設定した移動距離を読み取り、更にア
クチュエータ駆動信号発生手段３８でその距離だけプロ
ーブを移動する信号をアクチュエータ４０に与える。す
ると、やはりプローブを基準位置から移動して実装部品
上の測定ポイントに当接できる。それ故、今度は部品の
タイプを入力することにより、測定ポイントの高さのタ
イプが変わってもプローブのストローク量をほぼ一定に
できる。しかも、部品の強度に応じてストローク量を変
えて設定できるため、衝撃に弱い部品に対してはストロ
ーク量を小さくして、プローブが部品に与える衝撃を軽
減できる。

【００１２】

【実施例】以下、添付図面に基づいて、本発明の実施例
を説明する。図３は本発明を適用したＸ−Ｙ方式インサ
ーキットテスタの構成を示すブロック図である。図中、
５０はＸ−Ｙ方式インサーキットテスタ、５２はその操
作部、５４はＸ−Ｙ−Ｚ制御部、５６は測定部、５８は
コントローラである。この操作部５２にはキーボード、
表示装置、プリンタ、フロッピーディスクドライバ等の
入出力機器を備える。そして、Ｘ−Ｙ−Ｚ制御部５４に
より例えば２組のＸ−Ｙユニット（図示なし）にそれぞ
れ備えたサーボモータ、パルスモータ等のアクチュエー
タ等を駆動し、それ等のＸ−Ｙユニットを制御して、各
プローブを測定台上でＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向にそれぞれ
適宜移動する。又、測定部５６により適宜の電圧、電流
信号等を切換器を介して２プローブに与え、それ等のプ
ローブが接触する例えばフラットパッケージＩＣのリー
ドとパターン間の電圧を検出し、抵抗値等の測定を行な
う。

【００１３】これ等の操作部５２、Ｘ−Ｙ−Ｚ制御部５
４、測定部５６はＣＰＵを備えたコントローラ５８によ
ってそれぞれ制御する。コントローラ５８は例えば図４
に示すようなマイクロコンピュータであり、ＣＰＵ（中
央処理装置）６０、ＲＯＭ（読み出し専用メモリ）６
２、ＲＡＭ（読み出し書き込み可能メモリ）６４、入出
力ポート６６、バスライン６８等から構成されている。
ＣＰＵ６０はマイクロコンピュータの中心となる頭脳部
に相当し、プログラムの命令に従って全体に対する制御
を実行すると共に、算術、論理演算を行ない、その結果
も一時的に記憶する。又、周辺装置に対しても適宜制御
を行なっている。ＲＯＭ６２にはインサーキットテスタ
全体を制御するための制御プログラム等が格納されてい
る。

【００１４】又、ＲＡＭ６４にはキーボード、フロッピ
ーディスクドライバ等の入力機器３２を用いて、外部か
ら入力した実装部品上の測定ポイントの基板基準面から
のＺ軸方向の高さを示すデータや実装部品上の測定ポイ
ントの基板基準面からのＺ軸方向の高さのタイプを示す
データ、更にはその実装部品のタイプに対応するプロー
ブの基準位置からＺ軸方向の移動距離を示すデータテー
ブル、実装部品の高さに対応するプローブ位置調整処理
プログラム、各プローブを用いて測定したデータ、それ
等のデータからＣＰＵ６０で演算したデータ等の各種デ
ータを記憶する。入出力ポート６６には操作部５２、Ｘ
−Ｙ−Ｚ制御部５４、測定部５６等が接続する。バスラ
イン６８はそれ等を接続するためのアドレスバスライ
ン、データバスライン、制御バスライン等を含み、周辺
装置とも適宜結合している。

【００１５】図５はＰ１〜Ｐ３の各ステップからなる実
装部品の高さに対応するプローブ位置調整処理プログラ
ムによる動作を示すフローチャートである。プリント基
板２２に表面実装半田付けしたフラットパッケージＩＣ
２４のリード２６の肩部２８上とパターン３０上をそれ
ぞれ測定ポイントにして半田付け状態を検査する場合、
図６に示すようにリード２６の肩部２８の方がパターン
３０より相当高いので、リード２６の肩部２８に当接す
る第１プローブ１０ａに関するデータとして、先にキー
ボードを操作してリード２６の肩部２８の基板上面（基
準面）２０からのＺ軸方向の高さ（距離）ｈ1 を入力す
る。しかし、第２プローブ１０ｂに関してはパターン２
０の基板上面２０からの高さが僅かであるため、特別の
入力操作を必要としない。なお、各プローブ１０のプラ
ンジャ１６の先端の最高位置７０から基板上面２０まで
の距離をｈ0 とする。

【００１６】そして、先ずＰ１で入力したリード２６の
肩部２８の高さｈ1 を読み取る。次に、Ｐ２でリード２
６の肩部２８の高さｈ1 に対応させ、第１プローブ１０
ａの支持管（本体）１２の最高位置（移動の基準位置）
からの移動距離ｈをｈ＝ｈ0＋ｔ−ｈ1 の式により算出
する。但し、ｔはストローク量である。次にＰ３へ行
き、その距離ｈだけ第１プローブ１０ａをＺ軸方向に移
動する信号をアクチュエータ４０に送る。すると、第１
プローブ１０ａをリード２６の肩部２８上にある測定ポ
イントに当接し、ストローク量をｔにすることができ
る。しかし、第２プローブ１０ｂは距離ｈ0 ＋ｔだけＺ
軸方向に移動し、パターン３０上にある測定ポイントに
当接して、ストローク量をほぼｔにする。因みに、表面
実装するフラットパッケージＩＣのリードの肩部の高さ
はＱＦＰ型（図示したもの）では２ｍｍ、ＰＬＣＣ型で
は３ｍｍであり、足を差し込むデップ型ＩＣでは５ｍｍ
である。

【００１７】このようにして、測定ポイントの高さｈ1
に対応させて、第１プローブ１０の基準位置からの移動
距離ｈを変えると、測定ポイントの高さｈ1 が相当高く
なっても、第１プローブ１０ａのストローク量を第２プ
ローブ１０ｂのストローク量とほぼ等しくすることがで
きる。それ故、スプリング１４の変位量がほぼ一定にな
り、寿命が長くなるため、プローブ１０の耐久性が向上
する。しかも、部品の強度に応じてストローク量を変え
て設定できるため、衝撃に弱い部品に対してはストロー
ク量を小さくして、プローブ１０が部品に与える当接時
の衝撃を軽減することにより、損傷の発生を防止でき
る。なお、第１プローブ１０ａをリード２６の肩部２８
に当接し、第２プローブ１０ｂをパターン３０に当接し
た後、半田付け状態を検査するための抵抗値等の測定を
行なう。

【００１８】図７はＱ１〜Ｑ３の各ステップからなる実
装部品の高さに対応する他のプローブ位置調整処理プロ
グラムによる動作を示すフローチャートである。このフ
ローチャートによりプリント基板２２に表面実装半田付
けしたフラットパッケージＩＣ２４の半田付け状態を検
査する場合には、リード２６の肩部２８に当接する第１
プローブ１０ａに関するデータとして、やはり先にキー
ボードを操作してリード２６の肩部２８の基板上面（基
準面）２０からのＺ軸方向からの高さ（距離）ｈ1 のタ
イプを示す番号等を入力しておく。

【００１９】そして、先ずＱ１で先に入力したＩＣ２４
上の測定ポイントの基板上面（基準面）２０からの高さ
ｈ1 のタイプを読み取る。次に、Ｑ２でその部品のタイ
プにに対応させ、ＲＡＭ６４のデータテーブルから第１
プローブ１０ａを基準位置から移動する距離ｈを読み取
る。なお、ＲＡＭ６４のデータテーブルには前以て部品
の種類、型等によって定まる測定ポイントの基準面２０
からのＺ軸方向からの高さの各タイプに対応させ、プロ
ーブ１０の基準位置からの移動距離をそれぞれ設定して
書き込んでおく。次にＱ３へ行き、その距離ｈだけ第１
プローブ１０ａをＺ軸方向に移動する信号をアクチュエ
ータ４０に送る。すると、やはり第１プローブ１０ａを
リード２６の肩部２８上にある測定ポイントに同様に当
接できる。それ故、今度は部品のタイプを入力すること
により、リード２６の肩部２８上にある測定ポイントの
高さｈ1 が相当高くなっても、その測定ポイントに当接
する第１プローブ１０ａのストローク量をパターン３０
上にある測定ポイントに当接する第２プローブ１０ｂの
ストローク量とほぼ等しくすることができる。当然、部
品の強度に応じてプローブ１０のストローク量を変えて
設定できる。なお、上記実施例では基板２２の上面２０
をプローブ１０を当接する基準面にしたが、基板２２に
施したパターン３０の上面等を基準面にすることもでき
る。

【００２０】

【発明の効果】以上説明した本発明によれば、実装部品
上の測定ポイントの基板基準面からのＺ軸方向の高さ或
いはその高さのタイプに対応させ、プローブを移動して
測定ポイントに当接できる。それ故、測定ポイントの高
さが変わってもプローブのストローク量をほぼ一定にで
きるため、プローブの耐久性が向上する。しかも、部品
の強度に応じてストローク量を変えて設定できるので、
衝撃に弱い部品に対してはストローク量を小さくして、
損傷の発生を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるＸ−Ｙ方式インサーキットテスタ
の実装部品の高さに対応するプローブ位置調整装置の構
成を示すブロック図である。

【図２】本発明による他のＸ−Ｙ方式インサーキットテ
スタの実装部品の高さに対応するプローブ位置調整装置
の構成を示すブロック図である。

【図３】本発明を適用したＸ−Ｙ方式インサーキットテ
スタの構成を示すブロック図である。

【図４】同Ｘ−Ｙ方式インサーキットテスタのコントロ
ーラの構成を示すブロック図である。

【図５】同コントローラのメモリに格納する実装部品の
高さに対応するプローブ位置調整処理プログラムによる
動作を示すフローチャートである。

【図６】同Ｘ−Ｙ方式インサーキットテスタの実装部品
の高さに対応するプローブ位置調整装置による半田付け
状態検査時のフラットパッケージＩＣのリードとパター
ンに対する２プローブの当接状態を示す側面図である。

【図７】同コントローラのメモリに格納する他の実装部
品の高さに対応するプローブ位置調整処理プログラムに
よる動作を示すフローチャートである。

【図８】Ｘ−Ｙ方式インサーキットテスタのＺ軸ユニッ
トに備えるプローブの構造を示す正面図である。

【図９】従来のＸ−Ｙ方式インサーキットテスタによる
プローブの被検査基板の上面への当接を基準にした動作
の概略説明図である。

【図１０】同Ｘ−Ｙ方式インサーキットテスタによる半
田付け状態検査時のフラットパッケージＩＣのリードと
パターンに対する２プローブの当接状態を示す側面図で
ある。

【符号の説明】

１０……プローブ １２…支持管 １４…スプリング
１６…プランジャ １８…先端部 ２０…基板上面 ２
２…被検査基板 ２４…フラットパッケージＩＣ ２６
…リード ２８…肩部 ３０…パターン ３２…入力機
器 ３４…測定ポイント高さ読取手段 ３６…プローブ
移動距離算出手段 ３８…アクチュエータ駆動信号発生
手段 ４０…アクチュエータ ４２、４８…プローブ位
置調整装置 ４４…部品タイプ読取手段 ４６…プロー
ブ移動距離読取手段 ５０…Ｘ−Ｙ方式インサーキット
テスタ ５２…操作部 ５４…Ｘ−Ｙ−Ｚ制御部 ５６
…測定部 ５８…コントローラ ６０…ＣＰＵ ６２…
ＲＯＭ ６４…ＲＡＭ ６６…入出力ポート ７０…プ
ローブ先端の最高位置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力機器と、Ｘ軸方向に可動するアーム
   上にＹ軸方向に可動するＺ軸ユニットを設置したＸ−Ｙ
   ユニットとを備え、そのＺ軸ユニットに突出するＺ軸方
   向にスプリング力を受けるプランジャを先端部に備えた
   プローブと、そのプローブをＺ軸方向に駆動するアクチ
   ュエータとを備え付けてなるＸ−Ｙ方式インサーキット
   テスタに、上記入力機器によって入力した実装部品上の
   測定ポイントの基板基準面からのＺ軸方向の高さを読み
   取る測定ポイント高さ読取手段と、その測定ポイントの
   高さに対応させて、プローブの基準位置からの移動距離
   を算出するプローブ移動距離算出手段と、その距離だけ
   プローブを移動する信号をアクチュエータに与えるアク
   チュエータ駆動信号発生手段とを備えたプローブ位置調
   整装置を設置することを特徴とするＸ−Ｙ方式インサー
   キットテスタの実装部品の高さに対応するプローブ位置
   調整装置。
2. 【請求項２】 入力機器と、Ｘ軸方向に可動するアーム
   上にＹ軸方向に可動するＺ軸ユニットを設置したＸ−Ｙ
   ユニットとを備え、そのＺ軸ユニットに突出するＺ軸方
   向にスプリング力を受けるプランジャを先端部に備えた
   プローブと、そのプローブをＺ軸方向に駆動するアクチ
   ュエータとを備え付けてなるＸ−Ｙ方式インサーキット
   テスタに、上記入力機器によって入力した実装部品上の
   測定ポイントの基板基準面からのＺ軸方向の高さのタイ
   プを読み取る部品タイプ読取手段と、その部品のタイプ
   に対応させ、メモリのデータテーブルからプローブの基
   準位置からの設定した移動距離を読み取るプローブ移動
   距離読取手段と、その距離だけプローブを移動する信号
   をアクチュエータに与えるアクチュエータ駆動信号発生
   手段とを備えたプローブ位置調整装置を設置することを
   特徴とするＸ−Ｙ方式インサーキットテスタの実装部品
   の高さに対応するプローブ位置調整装置。