接触型电路图案检查装置及其检查方法
接触型电路图案检查装置及其检查方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及通过使与探针单元对应的针接触印刷电路板上的触点，以进行印刷电 路板通电检查的接触型电路图案检查装置及其检查方法。
【背景技术】
[0002] 对于包括作为电路布线的导电图案的印刷电路板，一般通过通电检查有无断线和 短路。例如，在专利文献1中公开了一种接触型电路图案检查装置，其中，通过使由供电针 和检测针构成的检查针与印刷电路板上的触点接触，从而由供电针向导电图案提供检查信 号，并且在接通导电图案之后将经由检测针返回的检查信号检测作为检测信号，根据检测 信号的有无或其衰减量，检查有无断线和短路。
[0003] 例如，在这样的装置中，在安装于可动部上的探针单元上安装与作为检查对象的 印刷电路板触点对应的检查针。在实施检查时，首先，在台上将印刷电路板位置对准而进行 设置。接着，使可动部从印刷电路板上方下降，以使检查针接触印刷电路板的触点。
[0004] 此外，在这样的装置中，需要使探针单元的检查针分别接触1个单片上的作为检 查对象的所有的多个触点。因此，在单片上，一般设置用于将检查针与触点准确地进行位置 对准的位置对准特征点。
[0005] 在开始电路图案检查时，首先，由与夹具单元并列设置的照相机拍摄单片上的位 置对准特征点，以取得单片的位置信息。并且，基于取得的位置信息，判断单片是否准确地 位于检查位置上。在单片的位置偏移的情况下，使探针单元移动以进行位置对准，从而使所 有的检查针与检查对象的触点接触。并且，在位置对准之后，实施如上所述的电路图案检 查。
[0006] 现有技术文献
[0007] 专利文献
[0008] 专利文献1 :(日本）特开平11-340588号公报
【发明内容】
[0009] 在如上所述的接触型电路图案检查装置中，需要在通过照相机拍摄印刷电路板上 的位置对准特征点，确认其位置是合适的（位置对准特征点检测）之后，开始检查。但是， 在对印刷电路板上的多个单片进行检查的情况下，不需要在通过照相机拍摄所有单片上的 位置对准特征点之后进行检查，仅需要针对1个单片，在拍摄该单元片上所有的位置对准 特征点之后进行检查。例如，在N个单片为检查对象的情况下，只要第1个单片的位置对准 特征点检测结束，不用等到所有N个单片的位置对准特征点检测结束，就可进行第1个单片 的检查。
[0010] 虽然如此，但是在这样的装置中，一般是在拍摄了所有的多个单片的位置对准特 征点之后才开始检查。这是由于在单片上移动的探针单元再次回到之前经过的路径附近， 会增大探针单元的移动距离，使效率降低。
[0011] 因此，本发明的目的是提供一种能够有效地进行包含多个印刷电路板单片的印刷 电路板的拍摄和检查的接触型电路图案检查装置和方法。
[0012] 在本发明的一实施方式是一种用于检查包括多个印刷电路板单片的印刷电路板 的接触型电路图案检查装置，在每个所述多个印刷电路板单片上设置具有多个触点的导电 图案和至少一个位置对准特征点，该接触型电路图案检查装置包括：探针单元，其上设置有 拍摄所述印刷电路板单片上的所述位置对准特征点的照相机单元、和通过与所述印刷电路 板单片的所述触点接触而提供检查信号来检查所述导电图案的检查部；移动机构，使所述 探针单元移动；以及运算部，计算在由所述照相机单元进行所述位置对准特征点的拍摄和 由所述检查部进行检查时的所述探针单元的最小移动路径，所述最小移动路径是通过对所 述多个印刷电路板单片内的1个印刷电路板单片，采用在拍摄所述1个印刷电路板单片上 的所有位置对准特征点之后进行所述1个印刷电路板单片的检查的条件，并且对所有的所 述多个印刷电路板单片采用上述条件而计算得到的。
[0013] 此外，在本发明的另一实施方式是一种在用于检查印刷电路板的接触型电路图案 检查装置中计算探针单元的最小移动路径的方法，该印刷电路板包括多个印刷电路板单 片，并且在每个所述多个印刷电路板单片上设置具有多个触点的导电图案和至少一个位置 对准特征点，该接触型电路图案检查装置包括：探针单元，其上设置有拍摄所述印刷电路板 单片上的所述位置对准特征点的照相机单元、和通过与所述印刷电路板单片的所述触点接 触而提供检查信号来检查所述导电图案的检查部；以及移动机构，使所述探针单元移动，该 方法计算在由所述照相机单元进行所述位置对准特征点的拍摄以及由所述检查部进行检 查时的所述探针单元的最小移动路径，并且，所述最小移动路径是通过对所述多个印刷电 路板单片内的1个印刷电路板单片，采用在拍摄所述1个印刷电路板单片上的所有位置对 准特征点之后进行所述1个印刷电路板单片的检查的条件，且对所有的所述多个印刷电路 板单片采用所述条件而计算得到的。
[0014] 根据本发明，能够提供一种能够有效地进行包含多个印刷电路板单片的印刷电路 板的拍摄和检查的接触型电路图案检查装置和方法。
【附图说明】
[0015] 图1是概略地示出接触型电路图案检查装置的结构的方块图。
[0016] 图2是概略地示出包含以3X3方式配置的单片的印刷电路板的俯视图。
[0017] 图3是示出接触型电路图案检查装置的印刷电路板检查机构的结构的俯视图。
[0018] 图4是仅示出图3的印刷电路板检查机构内的把持机构的俯视图。
[0019] 图5是示出图3的印刷电路板检查机构内的检查部、移动机构、移动机构控制部和 照相机单元的俯视图。
[0020] 图6是探针单元的侧视图。
[0021] 图7是探针单元的俯视图。
[0022] 图8是由接触型电路图案检查装置检查的流程图。
[0023] 图9是概略地示出在检查图2中示出的印刷电路板上的1个单片时探针单元的配 置、以及在检查各单片时的夹具的检查时中心点的俯视图。
[0024] 图10是概略地示出在拍摄图2中示出的印刷电路板上的1个单片的一个对齐标 记时探针单元的配置的俯视图。
[0025] 图11是示出检查时中心点和拍摄时中心点的俯视图。
[0026] 图12是模式地示出用于将最小移动路径计算公式化的印刷电路板的图。
[0027] 图13是示出检查时中心点和位置对准特征点的集合N的图。
[0028] 图14是提取了夹具单元相对于图2中示出的印刷电路板的检查时中心点、拍摄时 中心点和原点的图。
[0029] 图15(a)是现有技术中的拍摄和检查时夹具单元的中心点移动路径。
[0030] 图15(b)是由本实施方式进行最小化后的移动路径。
[0031] 图16是示出包含以3列-2列-3列方式配置的单片的印刷电路板的概略图。
[0032] 图17是提取了夹具单元相对于图16中示出的印刷电路板的检查时中心点、拍摄 时中心点和原点的图。
[0033] 图18(a)是现有技术中的拍摄和检查时夹具单元的中心点移动路径。
[0034] 图18(b)是由本实施方式进行最小化后的移动路径。
[0035] 图19是示出包含以4X2方式配置的单片的印刷电路板的概略图。
[0036] 图20是提取了夹具单元相对于图19中示出的印刷电路板的检查时中心点、拍摄 时中心点和原点的图。
[0037] 图21(a)是现有技术中的拍摄和检查时夹具单元的中心点移动路径。
[0038] 图21(b)是由本实施方式进行最小化后的移动路径。
[0039] 图22是示出以4X3方式配置包括一个对齐标记的单片的印刷电路板的概略图。
[0040] 图23是提取了夹具单元相对于图22中示出的印刷电路板的检查时中心点、拍摄 时中心点和原点的图。
[0041] 图24(a)是现有技术中的拍摄和检查时夹具单元的中心点移动路径。
[0042] 图24(b)是由本实施方式进行最小化后的移动路径。
[0043] 图25是示出对齐标记的例子的俯视图。
【具体实施方式】
[0044] 在下文中，将参考附图，说明本发明的实施方式。
[0045] 根据本实施方式的接触型电路图案检查装置（以下称为电路图案检查装置）1是 在印刷电路板制造过程中，给作为在部件安装前的印刷电路板上形成的电路布线（电路图 案）的导电图案上提供检查信号，以检测构成不良原因的断线或短路等缺陷的装置。在本 实施方式中，印刷电路板可以是挠性基板，也可以是刚性基板。
[0046](电路图案检查装置的结构）
[0047] 图1是概略地示出电路图案检查装置1的结构的方块图。电路图案检查装置1具 有：把持印刷电路板的把持机构2;包括下述的探针单元36且对印刷电路板进行电路图案 检查的检查部3;检查信号供应部5;检测信号处理部6;使检查部3移动的移动机构7;驱 动控制移动机构7的驱动控制部8;照相机单元9;控制照相机单元9的照相机单元控制部 10;装置控制部11;输入部12;以及显示部13。
[0048] 检查信号供应部5接收来自装置控制部11的命令，例如生成由直流电压信号 构成 的检查信号并供应给检查部3。检查信号处理部6从检查部3接收检测信号，并实施信号处 理，输出到装置控制部11。
[0049] 照相机单元9具有：生成包含设置在印刷电路板上的位置对准特征点（例如下述 的对齐标记103)的光学像的光学系统14 ;以及包含将光学像光电变换为电信号的CCD或 CMOS等摄像元件的摄像部15。照相机单元控制部10具有：图像处理部16、以及位置偏移 判断部17。图像处理部16从摄像部15接收电信号并生成图像信号。位置偏移判断部17 基于来自图像处理部16的图像信号，判断位置对准特征点是否处于期望的位置，即是否处 于下述的检查针32与触点（例如下述的接触垫104)接触的规定位置。
[0050] 输入部12是输入动作指示或各种数据等的键盘或触摸面板等。显示部13是显示 包含检查结果的检查信息的液晶显示器等。显示部13除了显示检查结果以外，还可以在位 置偏移时显示警告。
[0051] 装置控制部11具有：缺陷判断部18、存储器19、以及运算部20。装置控制部11不 必是专用的控制部，例如也可以是通用的个人计算机。
[0052] 缺陷判断部18基于由检测信号处理部6处理信号之后的检测信号的有无或衰减 量（电压降低），判断在检查对象的印刷电路板上形成的导电图案是否有缺陷。具体地，在 提供检查信号、但没有得到检测信号的情况下，缺陷判断部18判断为在导电图案上发生由 于断线引起的缺陷，此外，如果检测信号为正常时的信号值的一半（或预先设定的判断值） 以下，则判断为由桥等电连接至邻接的导电图案上而发生由短路引起的缺陷。或者，缺陷判 断部18也可以在检查对象的导电图案上从邻接且并列配置的导电图案检测出噪音值以上 的检测信号时，判断为发生短路的缺陷。
[0053] 存储器19例如是ROM、RAM或闪存等通用存储器。存储器19将用户的设定条件、 控制用程序、各种运算用程序和数据（表格）等作为存储信息以能够改写的方式存储。运 算部20通过程序或设定的运算条件进行运算处理。
[0054] 图2是概略地示出作为由检查部3进行电路图案检查的对象的、包含印刷电路板 单片（以下称为单片）102的印刷电路板101的俯视图。单片102相当于将作为一个片材的 印刷电路板101切割成一个产品的尺寸后得到的基板，即每个单片102是印刷电路板。印 刷电路板101在检查之后切取为单片102的尺寸，并安装成产品。
[0055] 在图2示出的例子中，在一个印刷电路板101上以3X3方式对齐地排列9个单片 102。但是，单片102的个数和布局（layout)不限于此，也可以是任意的数量和布局。在本 实施方式中，各单片102是相同的。
[0056] 在单片102上，设置用于进行位置对准的对齐标记103。在图2中，在1个单片102 上两个对齐标记103被设置在大致对角线上。但是，对齐标记103的数量和位置不限于此， 也可以以任意的数量和位置进行设置。
[0057] 此外，即使在单片上不存在对齐标记的情况下，也能够利用具有代替对齐标记的 特征的部位，来进行位置配合。在本说明书中，将具有对齐标记或类似的特征的部位称为位 置对准特征点。在本实施方式中，位置对准特征点是对齐标记103。
[0058] 此外，在单片102上，设置具有多个接触垫104的导电图案。这些接触垫104是与 检查部3的下述探针单元36的检查针（探针）32接触而构成电连接点的电极。接触垫104 设计为将相对于检查针32的顶部的接触面积、由制造误差或周围环境（空气温度）引起的 位置偏移（检查针32的移动）等考虑在内的电极面积。
[0059] 在图2示出的例子中，虽然仅在1个单片102上示出接触垫104,但是在各个单片 上都设置有同样的接触垫104。在使用直流检查信号的情况下，接触垫104基本上设置在导 电图案的两端。此外，由于在采用交流检查信号的情况下，能够通过振幅变化、相位偏移以 及峰/峰值的变化等进行判断，所以垫的位置不一定限定在导电图案的两端。
[0060]另外，即使在单片上不存在接触垫的情况下，也能够代替接触垫，而使可接触检查 针32的导电图案与检查针32直接接触以进行检查。在本说明书中，将接触垫以及可代替 接触垫与检查针接触而进行通电检查的单片上的点称为触点。在本实施方式中，触点是接 触垫104,并且在检查时检查针32分别与单片102上作为检查对象的所有接触垫104接触， 检查针32和接触垫104之间通电。
[0061] 图3是示出电路图案检查装置1的印刷电路板检查机构50的结构的俯视图。印 刷电路板检查机构50是至少包含图1中的把持机构2、检查部3、移动机构7、驱动控制部8 以及照相机单元9的机构。图4是仅示出图3的印刷电路板检查机构50内的把持机构2 的俯视图。图5是示出图3的印刷电路板检查机构50内的检查部3、移动机构7、驱动控制 部8和照相机单元9的俯视图。
[0062] 把持机构2具有：两个夹紧装置基部轴21、以及两个夹紧装置基部22。这些夹紧 装置基部22与在图3和图4中的X轴方向上延伸的相互平行的夹紧装置基部轴21垂直，并 且在图3和图4中的Y轴方向上延伸且相互平行地配置在这些夹紧装置基部轴21上。此 外，在夹紧装置基部22上，在1个夹紧装置基部22上设置2个夹紧装置、从而在2个夹紧 装置基部22上设置4个夹紧装置23。这些夹紧装置23在由夹紧装置基部轴21和夹紧装 置基部22包围的空间内，配置在把持印刷电路板101的方向上。
[0063] 此外，把持机构2具有在检查开始时用于载置印刷电路板101的台24。在检查时， 首先，将印刷电路板101载置在台24上，接着，在由夹紧装置23把持印刷电路板101的端 部并牵引而施加张力的状态下，将其把持在图4中虚线示出的夹紧位置上。
[0064] 检查部3具有夹具单元31，该夹具单元31包括设置有多个检查针32的夹具33。 检查针32在检查时分别接触构成印刷电路板101的各单片102的接触垫104。夹具单元31 与照相机单元9 一起安装在附着台35上，夹具单元31和照相机单元9构成探针单元36。
[0065] 图6是探针单元36的侧视图。图7是探针单元36的俯视图。夹具单元31具有： 多个检查针32、固定这些检查针32的夹具33、夹具交换用汽缸37、以及构成驱动控制部8 的伺服电机8H。
[0066] 检查针32的类型至少分成用于将检查信号提供给接触垫104的供电针，和用于检 测所提供的检查信号的检查针这两类。此外，在电路布线中，在具有分支部位的导电图案 中，也可以对于一个供电针使用多个检查针。除此以外，利用与检查对象的导电图案邻接且 并列配置的导电图案的接触垫104接触的检查针作为短路检查针，进一步地，可以利用稍 微距离进行检查的检查针的位置（几个图案量的距离）的检查针作为用于检测从周围与单 片102重叠的噪音的噪音检查针。
[0067] 并且，关于在检查针32和接触垫104之间的供电/检测，如果是电分离的导电图 案，则不用一个个顺序地供电/检测，而是可以对多个导电图案的接触垫104同时供电/检 测。
[0068] 夹具33安装在夹具交换用气缸37上，并且与伺服电机8H连接。伺服放大器在接 收来自装置控制部11的移动命令时驱动伺服电机8H，夹具33以0轴为中心旋转，并且能 够绕在印刷电路板101的面方向上垂直的Z轴使角度变化。
[0069] 如图7所示，探针单元36的附着台35安装在构成Z轴方向移动机构7Z的Z轴滚 珠螺杆34上。因此，通过驱动连接在Z轴滚珠螺杆34上的电机8Z(图6和图7中未示出， 参考图1)，探针单元36可以在Z轴方向（升降方向）上移动。
[0070] 进一步地，如图5所示，移动机构7具有：由在Y轴方向上延伸的Y轴滚珠螺杆40 以及直线引导件（直线导轨和直线块）41构成的Y轴方向移动机构7Y ;以及在Y轴方向移 动机构7Y上与其垂直地安装在直线引导件41的直线块上、且由在X轴方向上延伸的X轴 滚珠螺杆42以及直线引导件43构成的X轴方向移动机构7X。
[0071] 在X轴滚珠螺杆42和直线引导件43上，安装了在其上沿X轴方向滑动的可动部 件44。此外，在可动部件44上，安装了 Z轴滚珠螺杆34。因此，探针单元36通过由X轴方 向移动机构7X、Y轴方向移动机构7Y、Z轴方向移动机构7Z和0轴方向移动机构7H构成 的移动机构7,能够在三个轴方向和0轴方向上移动。
[0072] 此外，驱动控制部8具有：连接到Y轴滚珠螺杆40上、且对探针单元36的Y轴方 向的移动进行驱动控制的电机8Y ;以及连接到X轴滚珠螺杆42上、且对探针单元36的X轴 方向的移动进行驱动控制的电机8X。这样，电机8X、8Y、8Z、8H构成驱动控制部8。
[0073] 因此，探针单元36通过由构成驱动控制部8的电机8Z、8Y、8X分别驱动控制构成 移动机构7的Z轴滚珠螺杆34、Y轴滚珠螺杆40以及X轴滚珠螺杆42,从而能够在相互垂 直的三个轴方向上移动。此外，探针单元36的夹具33能够以0轴为中心旋转。
[0074](接触方式图案检查的概要）
[0075] 接下来，说明电路图 案检查装置1的接触方式图案检查。图8是由本实施方式的 接触型电路图案检查装置1检查的流程图。
[0076] 首先，在步骤S1中，包含多个单片102的印刷电路板101载置在台24上。并且， 在步骤S2中由夹紧装置23把持印刷电路板101，在步骤S3中对印刷电路板101施加张力 并拉紧。此时，根据需要，可以进行作为粗略的位置对准的印刷电路板101的位置的原点位 置对准。
[0077] 之后，在步骤S4中，在台24开始下降的同时，运算部20使由照相机单元9进行的 对齐标记103的拍摄以及由检查部3 (探针单元36)的检查针32进行的检查时的探针单元 36的移动路径设为最小，即计算最高效地进行拍摄和检查的最小移动路径（计算方法将在 下文中进行描述），以使得能够在台24下降完成之后，立刻进行拍摄和检查。
[0078] 之后，在步骤S5中，根据由步骤S4计算出的最小移动路径移动探针单元36,同时 照相机单元9拍摄单片102上的对齐标记103,位置偏移判断部17进行对齐标记103的位 置偏移判断，且检查部3 (探针单元36)的检查针32与单片102上的接触垫104接触而提 供检查信号，从而检查导电图案。
[0079] 当拍摄和通电检查结束时，在步骤S6中，使台24上升。并且，在步骤S7中，缓解对 印刷电路板101施加的张力。进一步地，在步骤S8中，从夹紧装置23释放印刷电路板101。 并且，结束检查。
[0080] 此外，在步骤S5中，在位置偏移判断部17已判断为所拍摄的对齐标记103从期望 位置偏移的情况下，设置该对齐标记103的单片102的位置偏移。由于在发生偏移时，所有 的检查针32不接触单片102的接触垫104,所以不能进行正确的通电检查。因此，在发现这 样的偏移的情况下，通过对电机8X、8Y、8H进行驱动，从而调节夹具33的X轴方向和Y轴方 向的位置以及9轴方向上的角度（与单片102的主面方向垂直的轴的轴旋转角度），以使 得所有的检查针32能够与单片102上的对齐标记103接触。
[0081] 此外，在图8示出的流程中，在步骤S5中，也可以是运算部20通过模拟来计算拍 摄和检查时的探针单元36的最小移动路径，但是，也可以是如下的形式：将基于印刷电路 板101的单片102的布局、位置对准特征点的数量和位置的信息通过以下的方法计算出的 最小移动路径的数据预先存储在存储器19或外部存储器中，从而调用这些数据而进行拍 摄和检查。即，运算部20也可以是与电路图案检查装置1不同的个人计算机等。
[0082](拍摄和检查时的探针单元的最小移动路径的计算方法）
[0083] 接下来，说明在接触型电路图案检查装置1中，由探针单元36的照相机单元9进 行的对齐标记103的拍摄和由夹具单元31的检查针32进行的接触方式图案检查时的探针 单元36的最小移动路径的计算方法。以下，作为一个例子，说明图2示出的印刷电路板101 的拍摄和检查时的探针单元36的最小移动路径。
[0084] 图9是示出在图2中示出的印刷电路板101上检查单片102a时的探针单元36 (仅 概略地示出夹具单元31、和照相机单元9的光学系统14)的位置的俯视图。以此时的夹具 单元31的XY平面上的中心点作为检查时中心点A1。在检查单片102b~102i时的夹具单 元31的中心点分别由检查时的中心点A2~A9表示。
[0085] 图10是示出在图2中示出的印刷电路板101上由照相机单元9拍摄单片102a的 对齐标记1〇3叫时的探针单元36 (仅概略地示出夹具单元31、和照相机单元9的光学系统 14)的位置的俯视图。以此时的夹具单元31的中心点作为拍摄时中心点B1。在拍摄对齐 标记、…、1031103"时的夹具单元31的中心点分别作为拍摄时中心 点B2~B18。图11是示出检查时中心点A1~A9以及拍摄时中心点B1~B18的图。
[0086] 拍摄以及检查时的探针单元36的最小移动路径通过求得夹具单元31的中心点 每一次巡回所有的点A1~A9、B1~B18的路径而计算。求得使从出发点出发、每一次巡 回所有点后返回到出发点的巡回路径的总移动距离成为最小的路径，作为"旅行商"问题 (traveling salesman problem :TSP)而广为人知。在本实施方式中的探针单元36的最小 移动路径通过考虑将探针单元36的初始位置作为开始点，并使每一次巡回所有的点A1~ A9、B1~B18之后返回开始点的移动路径最小化从而求得。
[0087] 但是，在本实施方式的接触方式图案检查中存在如下限制：在着眼于1个单片时， 只有在拍摄了该单片上的位置对准特征点（例如对齐标记）之后，才能进行检查。这是因 为必须通过拍摄设置在1个单片上的所有位置对准特征点，取得其位置信息并判断位置偏 移，从而使所有的检查针与该单片的所有触点（例如接触垫）接触。
[0088] 例如，在单片102a和102b的关系中，在拍摄单片102a的所有对齐标记103 &1、 103a2之后，可以对单片102a进行检查，也可以对单片102b的对齐标记103b 1或103b 2进行 拍摄，但是，不会对拍摄还没有结束的单片102b进行检查。在考虑到这样的限制的基础上 计算探针单元36的最小移动路径是很重要的。
[0089] 换句话说，探针单元36的最小移动路径是通过对多个单片内的1个单片，采用在 拍摄该单片上的所有位置对准特征点之后进行该单片的检查的条件，且对所有的多个单片 采用该条件从而计算得到的。在本实施方式中，该最小移动路径是在印刷电路板101的平 面（XY平面）上，每一次巡回照相机单元9拍摄对齐标记103时的探针单元36的拍摄时中 心点B1~B18、和检查部3 (探针单元36)的检查针32与单片102的接触垫104接触以进 行检查时的检查时中心点A1~A9的路径。
[0090] 图12是模式地示出用于将最小移动路径计算公式化的印刷电路板1001的图。印 刷电路板1001中包含的单片1002的数量为n，设置在各单片1002中的位置对准特征点的 数量为 m。位置对准特征点的数量与拍摄时中心点的数量相同。此外，各单片1002具有一 个检查时中心点。因此，对于各单片1002,具有需要拍摄或检查的m+1个点。印刷电路板 1001上需要拍摄或检查的点的总数，即对于印刷电路板1001的拍摄时中心点和检查时中 心点的数量是（m+1) Xn = mn+n。在此，将各单片1002的编号的集合设为B = {1，2, 3,…， 1}，考虑mn+n个点的集合N (图13)〇
[0091] 在集合N中，将作为任意2点的点i、点j之间的移动路径设为Cip此外，将p编 号的单片的位置对准特征点的集合设为A p，将p编号的单片的检查时中心点的集合设为Ip。 在此，将关联点i和点j的0-1变量定义为&时，得到数学式1。
[0092][数学式1]
[0094] 此外，将关联点i和点j的连续变量定义为时，得到数学式2。
[0095][数学式2]
[0097] 并且，最小移动路径由数学式3导出。
[0098][数学式3]
[0100] 基于以上的概念和计算方法，计算高效地进行对齐标记103的拍摄和单片102的 接触方式图案检查的探针单元36 (夹具单元31)的最小移动路径。以下，将列举采用该计 算方法算出的最小移动路径的几个具体例。
[0101] (例 1)
[0102] 图14是提取了夹具单元相对于图2中示出的印刷电路板101的检查时中心点 A1~A9、拍摄时中心点B1~B18和原点（夹具单元31的中心的初始位置）的概略图。图 15(a)是现有技术中的拍摄和检查时夹具单元31的中心点的移动路径，图15(b)是由本实 施方式进行最小化后的移动路径。
[0103] 在图15(a)示出的现有路径中，从原点出发，通过依次拍摄1个单片上的两个对齐 标记以拍摄所有单片上的所有对齐标记之后，从最后拍摄的对齐标记的所属基板依次进行 检查。该路径是如果将对齐标记的拍摄和基板的检查作为分别独立的过程而进行捕捉，则 其每一个为较短的路径，但是，如果作为连续进行拍摄和检查的一个过程而进行捕捉，则在 检查时再次通过（箭头交叉）拍摄时移动的路径附近，因此无用的移动多。
[0104] 对此，图15(b)中示出的本实施方式的最小化移动路径是基于只要在拍摄设置在 1个单片上的两个对齐标记之后，可以检查该基板，也可以拍摄其他的基板，而计算出的最 佳路径。该路径可非常高效地巡回所有的点。将在图15(a)中示出的路径中的总移动距离 设为大约100时，图15(b)中示出的路径的总移动距离为大约75。因此，通过本实施方式， 可以将移动距离缩短大约25 %，并且可以高效地进行拍摄和检查。
[0105](例 2)
[0106] 图16是概略地示出包含以3列-2列-3列方式曲折地排列的单片202的印刷电 路板201的俯视图。在1个单片202上设置了 2个对齐标记203。
[0107] 图17是提取了夹具单元对于图16中示出的印刷电路板201的拍摄时中心点、检 查时中心点和原点（夹具中心的初始位置）的概略 图。图18(a)是现有技术中的拍摄和检 查时夹具单元的中心点移动路径，图18(b)是由本实施方式进行最小化后的移动路径。
[0108] 在图18(a)中示出的路径的总移动距离为大约94,相对于此，图18(b)中示出的路 径的总移动距离为大约72。因此，通过本实施方式，能够将移动距离缩短大约24%，并且能 够高效地进行拍摄和检查。
[0109](例 3)
[0110] 图19是概略地示出包含以4 X 2方式排列的单片302的印刷电路板300的俯视图。 在1个单片302上设置了 2个对齐标记303。
[0111] 图20是提取了夹具单元对于图19中示出的印刷电路板301的拍摄时中心点、检 查时中心点和原点（夹具中心的初始位置）的概略图。图21(a)是现有技术中的拍摄和检 查时夹具单元的中心点移动路径，图21(b)是由本实施方式进行最小化后的移动路径。并 且，在图21(a)、（b)中，为了更明确，由部分曲线表示检查时中心点间的移动，实际上，检查 时中心点间的移动都是直线状的移动。
[0112] 在图21(a)中示出的路径的总移动距离为大约86,对此，图21(b)中示出的路径的 总移动距离为大约69。因此，通过本实施方式，能够将移动距离缩短大约19%，并且能够高 效地进行拍摄和检查。
[0113](例 4)
[0114] 虽然在上述的例1~例3中，在1个单片上设置了 2个对齐标记，但是在1个单片 上设置的对齐标记的数量不限于此。图22是概略地示出包含以4X3方式排列的单片402 的印刷电路板401的俯视图。在1个单片402上设置了 1个对齐标记403。并且，在图22 中的中央列的单片配置为相对于左列和右列的单片旋转180° (反转）后的状态。
[0115] 图23是提取了夹具单元对于图20中示出的印刷电路板401的拍摄时中心点、检 查时中心点和原点（夹具中心的初始位置）的概略图。图24(a)是现有技术中的拍摄和检 查时夹具单元的中心点移动路径，图24(b)是由本实施方式进行最小化后的移动路径。
[0116] 在图24(a)中示出的路径的总移动距离为大约61，相对于此，图24(b)中示出的路 径的总移动距离为大约54。因此，移动距离可以缩短大约12%，即使在1个单片上设置的 对齐标记是1个，也能够通过本实施方式缩短移动距离，并且高效地进行拍摄和检查。
[0117] 此外，在1个单片上设置的对齐标记是1个的情况下，对齐标记可以是如图25中 所示的十字形等可判断位置和方向的形状。如果对齐标记是圆形，则难以通过仅拍摄1个 对齐标记，来检测/判断具有该对齐标记的基板的旋转方向的位置偏移，但是如果是十字 形等的对齐标记，则可以通过1个对齐标记的拍摄来把握单片的X轴方向、Y轴方向或旋转 方向的位置偏移。因此，即使是1个对齐标记，也能够更准确地进行位置对准。
[0118] 如以上说明地，根据本实施方式，当着眼于1个单片时，基于只有在拍摄该单片的 所有对齐标记之后才能进行接触电气检查的限制，计算探针单元的最小移动路径，根据该 最小移动路径进行接触型电路图案检查装置的拍摄和通电检查。因此，能够省略浪费的移 动路径，能够更高效地进行拍摄和检查。
[0119] 此外，通过缩短移动距离，在采用与现有技术相同性能的移动机构和驱动控制部 的情况下，能够缩短其检查所需的时间。
[0120] 另外，在本实施方式中，虽然求得每一次巡回夹具单元31的拍摄时中心点和检查 时中心点的最小移动路径，但是巡回的点不限于这些，也可以是包括夹具单元31和照相机 单元9的探针单元36的其他规定的一点。也就是，最小移动路径只要是在印刷电路板101 的平面上，每一次巡回与照相机单元9拍摄对齐标记103时的探针单元36的规定的点（例 如照相机单元9的光学系统14的中心点）对应的拍摄时的点、和检查部3与单片102的接 触垫104接触以进行检查时的所述规定的点即检查时的点的路径就可以。
[0121] 另外，在每一片印刷电路板的单片的数量较多（例如几十个）的情况下，可以汇集 多个单片作为检查组，以将多个单片汇集到一起的尺寸制造夹具来进行检查。对于包含单 片的数量较多的印刷电路板，配合一个单片制造夹具时，检查次数增加且检查时间也相应 增加。因此，如果考虑与夹具的尺寸相关的成本和检查时间的平衡，则以检查组为单位进行 检查是有效的。
[0122] 以上说明了本发明的实施方式，但是，本发明不限于上述实施方式，本领域技术人 员可知，在不脱离本发明主旨的范围内，能够进行各种改进和修改。
[0123] 标号说明
[0124] 1…接触型电路图案检查装置，2…把持机构，3…检查部，5…检查信号供应部，6… 检查信号处理部，7…移动机构，8…驱动控制部，9…照相机单元，10…照相机单元控制部， 11…装置控制部，12…输入部，13…显示部，14…光学系统，15…摄像部，16…图像处理部， 17…位置偏移判断部，18…缺陷判断部，19…存储器，20…运算部，21…夹紧装置基部轴， 22…夹紧装置基部，23…夹紧装置，24…台，31…夹具单元，32…检查针，33…夹具，34-Z 轴滚珠螺杆，35…附着台，36…探针单元，37…夹具交换用气缸，40-Y轴滚珠螺杆，41…直 线引导件，42*"X轴滚珠螺杆，43…直线引导件，44…可动部件，50…印刷电路板检查机构， 101…印刷电路板，102…印刷电路板单片，103…对齐标记，104…接触垫。
【主权项】
1. 一种接触型电路图案检查装置，用于检查包括多个印刷电路板单片的印刷电路板， 在每个所述多个印刷电路板单片上设置具有多个触点的导电图案和至少一个位置对准特 征点，其特征在于， 该接触型电路图案检查装置包括： 探针单元，其上设置有拍摄所述印刷电路板单片上的所述位置对准特征点的照相机单 元、和通过与所述印刷电路板单片的所述触点接触而提供检查信号来检查所述导电图案的 检查部； 移动机构，使所述探针单元移动；以及 运算部，计算在由所述照相机单元进行所述位置对准特征点的拍摄和由所述检查部进 行检查时的所述探针单元的最小移动路径， 所述最小移动路径是通过对所述多个印刷电路板单片内的1个印刷电路板单片，采用 在拍摄所述1个印刷电路板单片上的所有位置对准特征点之后进行所述1个印刷电路板单 片的检查的条件，且对所有的所述多个印刷电路板单片采用所述条件而计算得到的。2. 根据权利要求1所述的接触型电路图案检查装置，其特征在于， 所述最小移动路径是在所述印刷电路板的平面上，每一次巡回拍摄时的点和检查时的 点的路径，其中，该拍摄时的点对应于所述照相机单元拍摄所述位置对准特征点时的所述 探针单元的规定的点，该检查时的点对应于所述检查部与所述印刷电路板单片的所述触点 接触而进行检查时的所述规定的点。3. -种在用于检查印刷电路板的接触型电路图案检查装置中计算探针单元的最小移 动路径的方法， 该印刷电路板包括多个印刷电路板单片，且在每个所述多个印刷电路板单片上设置了 具有多个触点的导电图案、和至少一个位置对准特征点， 该接触型电路图案检查装置包括： 探针单元，其上设置有拍摄所述印刷电路板单片上的所述位置对准特征点的照相机单 元、和通过与所述印刷电路板单片的所述触点接触而提供检查信号来检查所述导电图案的 检查部；以及 移动机构，使所述探针单元移动， 该方法计算在由所述照相机单元进行所述位置对准特征点的拍摄以及由所述检查部 进行检查时的所述探针单元的最小移动路径， 其特征在于， 所述最小移动路径是通过对所述多个印刷电路板单片内的1个印刷电路板单片，采用 在拍摄所述1个印刷电路板单片上的所有位置对准特征点之后进行所述1个印刷电路板单 片的检查的条件，且对所有的所述多个印刷电路板单片采用所述条件而计算得到的。4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于， 所述最小移动路径是在所述印刷电路板的平面上，每一次巡回拍摄时的点和检查时的 点的路径，其中，该拍摄时的点对应于所述照相机单元拍摄所述位置对准特征点时的所述 探针单元的规定的点，该检查时的点对应于所述检查部与所述印刷电路板单片的所述触点 接触而进行检查时的所述规定的点。
【专利摘要】提供一种能够有效地进行多个印刷电路板单片的拍摄和检查的接触型电路图案检查装置和方法。用于检查包括多个印刷电路板单片的印刷电路板的接触型电路图案检查装置，其包括设置有照相机单元和检查部的探针单元。每个单片上具有位置对准特征点，照相机单元拍摄位置对准特征点，检查部与单片接触以检查单片的导电图案。该装置进一步地包括：使探针单元移动的移动机构、和计算拍摄以及检查时探针单元的最小移动路径的运算部。最小移动路径是通过对多个单片内的1个单片，采用在拍摄该单片上的所有位置对准特征点之后进行该单片的检查的条件，且对所有的多个单片采用该条件而计算得到的。
【IPC分类】G01R31/02
【公开号】CN104898010
【申请号】CN201510161578
【发明人】目崎正胜, 片桐英树
【申请人】Oht株式会社
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年3月3日
【技术领域】
[0001] 本发明涉及通过使与探针单元对应的针接触印刷电路板上的触点，以进行印刷电 路板通电检查的接触型电路图案检查装置及其检查方法。
【背景技术】
[0002] 对于包括作为电路布线的导电图案的印刷电路板，一般通过通电检查有无断线和 短路。例如，在专利文献1中公开了一种接触型电路图案检查装置，其中，通过使由供电针 和检测针构成的检查针与印刷电路板上的触点接触，从而由供电针向导电图案提供检查信 号，并且在接通导电图案之后将经由检测针返回的检查信号检测作为检测信号，根据检测 信号的有无或其衰减量，检查有无断线和短路。
[0003] 例如，在这样的装置中，在安装于可动部上的探针单元上安装与作为检查对象的 印刷电路板触点对应的检查针。在实施检查时，首先，在台上将印刷电路板位置对准而进行 设置。接着，使可动部从印刷电路板上方下降，以使检查针接触印刷电路板的触点。
[0004] 此外，在这样的装置中，需要使探针单元的检查针分别接触1个单片上的作为检 查对象的所有的多个触点。因此，在单片上，一般设置用于将检查针与触点准确地进行位置 对准的位置对准特征点。
[0005] 在开始电路图案检查时，首先，由与夹具单元并列设置的照相机拍摄单片上的位 置对准特征点，以取得单片的位置信息。并且，基于取得的位置信息，判断单片是否准确地 位于检查位置上。在单片的位置偏移的情况下，使探针单元移动以进行位置对准，从而使所 有的检查针与检查对象的触点接触。并且，在位置对准之后，实施如上所述的电路图案检 查。
[0006] 现有技术文献
[0007] 专利文献
[0008] 专利文献1 :(日本）特开平11-340588号公报
【发明内容】
[0009] 在如上所述的接触型电路图案检查装置中，需要在通过照相机拍摄印刷电路板上 的位置对准特征点，确认其位置是合适的（位置对准特征点检测）之后，开始检查。但是， 在对印刷电路板上的多个单片进行检查的情况下，不需要在通过照相机拍摄所有单片上的 位置对准特征点之后进行检查，仅需要针对1个单片，在拍摄该单元片上所有的位置对准 特征点之后进行检查。例如，在N个单片为检查对象的情况下，只要第1个单片的位置对准 特征点检测结束，不用等到所有N个单片的位置对准特征点检测结束，就可进行第1个单片 的检查。
[0010] 虽然如此，但是在这样的装置中，一般是在拍摄了所有的多个单片的位置对准特 征点之后才开始检查。这是由于在单片上移动的探针单元再次回到之前经过的路径附近， 会增大探针单元的移动距离，使效率降低。
[0011] 因此，本发明的目的是提供一种能够有效地进行包含多个印刷电路板单片的印刷 电路板的拍摄和检查的接触型电路图案检查装置和方法。
[0012] 在本发明的一实施方式是一种用于检查包括多个印刷电路板单片的印刷电路板 的接触型电路图案检查装置，在每个所述多个印刷电路板单片上设置具有多个触点的导电 图案和至少一个位置对准特征点，该接触型电路图案检查装置包括：探针单元，其上设置有 拍摄所述印刷电路板单片上的所述位置对准特征点的照相机单元、和通过与所述印刷电路 板单片的所述触点接触而提供检查信号来检查所述导电图案的检查部；移动机构，使所述 探针单元移动；以及运算部，计算在由所述照相机单元进行所述位置对准特征点的拍摄和 由所述检查部进行检查时的所述探针单元的最小移动路径，所述最小移动路径是通过对所 述多个印刷电路板单片内的1个印刷电路板单片，采用在拍摄所述1个印刷电路板单片上 的所有位置对准特征点之后进行所述1个印刷电路板单片的检查的条件，并且对所有的所 述多个印刷电路板单片采用上述条件而计算得到的。
[0013] 此外，在本发明的另一实施方式是一种在用于检查印刷电路板的接触型电路图案 检查装置中计算探针单元的最小移动路径的方法，该印刷电路板包括多个印刷电路板单 片，并且在每个所述多个印刷电路板单片上设置具有多个触点的导电图案和至少一个位置 对准特征点，该接触型电路图案检查装置包括：探针单元，其上设置有拍摄所述印刷电路板 单片上的所述位置对准特征点的照相机单元、和通过与所述印刷电路板单片的所述触点接 触而提供检查信号来检查所述导电图案的检查部；以及移动机构，使所述探针单元移动，该 方法计算在由所述照相机单元进行所述位置对准特征点的拍摄以及由所述检查部进行检 查时的所述探针单元的最小移动路径，并且，所述最小移动路径是通过对所述多个印刷电 路板单片内的1个印刷电路板单片，采用在拍摄所述1个印刷电路板单片上的所有位置对 准特征点之后进行所述1个印刷电路板单片的检查的条件，且对所有的所述多个印刷电路 板单片采用所述条件而计算得到的。
[0014] 根据本发明，能够提供一种能够有效地进行包含多个印刷电路板单片的印刷电路 板的拍摄和检查的接触型电路图案检查装置和方法。
【附图说明】
[0015] 图1是概略地示出接触型电路图案检查装置的结构的方块图。
[0016] 图2是概略地示出包含以3X3方式配置的单片的印刷电路板的俯视图。
[0017] 图3是示出接触型电路图案检查装置的印刷电路板检查机构的结构的俯视图。
[0018] 图4是仅示出图3的印刷电路板检查机构内的把持机构的俯视图。
[0019] 图5是示出图3的印刷电路板检查机构内的检查部、移动机构、移动机构控制部和 照相机单元的俯视图。
[0020] 图6是探针单元的侧视图。
[0021] 图7是探针单元的俯视图。
[0022] 图8是由接触型电路图案检查装置检查的流程图。
[0023] 图9是概略地示出在检查图2中示出的印刷电路板上的1个单片时探针单元的配 置、以及在检查各单片时的夹具的检查时中心点的俯视图。
[0024] 图10是概略地示出在拍摄图2中示出的印刷电路板上的1个单片的一个对齐标 记时探针单元的配置的俯视图。
[0025] 图11是示出检查时中心点和拍摄时中心点的俯视图。
[0026] 图12是模式地示出用于将最小移动路径计算公式化的印刷电路板的图。
[0027] 图13是示出检查时中心点和位置对准特征点的集合N的图。
[0028] 图14是提取了夹具单元相对于图2中示出的印刷电路板的检查时中心点、拍摄时 中心点和原点的图。
[0029] 图15(a)是现有技术中的拍摄和检查时夹具单元的中心点移动路径。
[0030] 图15(b)是由本实施方式进行最小化后的移动路径。
[0031] 图16是示出包含以3列-2列-3列方式配置的单片的印刷电路板的概略图。
[0032] 图17是提取了夹具单元相对于图16中示出的印刷电路板的检查时中心点、拍摄 时中心点和原点的图。
[0033] 图18(a)是现有技术中的拍摄和检查时夹具单元的中心点移动路径。
[0034] 图18(b)是由本实施方式进行最小化后的移动路径。
[0035] 图19是示出包含以4X2方式配置的单片的印刷电路板的概略图。
[0036] 图20是提取了夹具单元相对于图19中示出的印刷电路板的检查时中心点、拍摄 时中心点和原点的图。
[0037] 图21(a)是现有技术中的拍摄和检查时夹具单元的中心点移动路径。
[0038] 图21(b)是由本实施方式进行最小化后的移动路径。
[0039] 图22是示出以4X3方式配置包括一个对齐标记的单片的印刷电路板的概略图。
[0040] 图23是提取了夹具单元相对于图22中示出的印刷电路板的检查时中心点、拍摄 时中心点和原点的图。
[0041] 图24(a)是现有技术中的拍摄和检查时夹具单元的中心点移动路径。
[0042] 图24(b)是由本实施方式进行最小化后的移动路径。
[0043] 图25是示出对齐标记的例子的俯视图。
【具体实施方式】
[0044] 在下文中，将参考附图，说明本发明的实施方式。
[0045] 根据本实施方式的接触型电路图案检查装置（以下称为电路图案检查装置）1是 在印刷电路板制造过程中，给作为在部件安装前的印刷电路板上形成的电路布线（电路图 案）的导电图案上提供检查信号，以检测构成不良原因的断线或短路等缺陷的装置。在本 实施方式中，印刷电路板可以是挠性基板，也可以是刚性基板。
[0046](电路图案检查装置的结构）
[0047] 图1是概略地示出电路图案检查装置1的结构的方块图。电路图案检查装置1具 有：把持印刷电路板的把持机构2;包括下述的探针单元36且对印刷电路板进行电路图案 检查的检查部3;检查信号供应部5;检测信号处理部6;使检查部3移动的移动机构7;驱 动控制移动机构7的驱动控制部8;照相机单元9;控制照相机单元9的照相机单元控制部 10;装置控制部11;输入部12;以及显示部13。
[0048] 检查信号供应部5接收来自装置控制部11的命令，例如生成由直流电压信号 构成 的检查信号并供应给检查部3。检查信号处理部6从检查部3接收检测信号，并实施信号处 理，输出到装置控制部11。
[0049] 照相机单元9具有：生成包含设置在印刷电路板上的位置对准特征点（例如下述 的对齐标记103)的光学像的光学系统14 ;以及包含将光学像光电变换为电信号的CCD或 CMOS等摄像元件的摄像部15。照相机单元控制部10具有：图像处理部16、以及位置偏移 判断部17。图像处理部16从摄像部15接收电信号并生成图像信号。位置偏移判断部17 基于来自图像处理部16的图像信号，判断位置对准特征点是否处于期望的位置，即是否处 于下述的检查针32与触点（例如下述的接触垫104)接触的规定位置。
[0050] 输入部12是输入动作指示或各种数据等的键盘或触摸面板等。显示部13是显示 包含检查结果的检查信息的液晶显示器等。显示部13除了显示检查结果以外，还可以在位 置偏移时显示警告。
[0051] 装置控制部11具有：缺陷判断部18、存储器19、以及运算部20。装置控制部11不 必是专用的控制部，例如也可以是通用的个人计算机。
[0052] 缺陷判断部18基于由检测信号处理部6处理信号之后的检测信号的有无或衰减 量（电压降低），判断在检查对象的印刷电路板上形成的导电图案是否有缺陷。具体地，在 提供检查信号、但没有得到检测信号的情况下，缺陷判断部18判断为在导电图案上发生由 于断线引起的缺陷，此外，如果检测信号为正常时的信号值的一半（或预先设定的判断值） 以下，则判断为由桥等电连接至邻接的导电图案上而发生由短路引起的缺陷。或者，缺陷判 断部18也可以在检查对象的导电图案上从邻接且并列配置的导电图案检测出噪音值以上 的检测信号时，判断为发生短路的缺陷。
[0053] 存储器19例如是ROM、RAM或闪存等通用存储器。存储器19将用户的设定条件、 控制用程序、各种运算用程序和数据（表格）等作为存储信息以能够改写的方式存储。运 算部20通过程序或设定的运算条件进行运算处理。
[0054] 图2是概略地示出作为由检查部3进行电路图案检查的对象的、包含印刷电路板 单片（以下称为单片）102的印刷电路板101的俯视图。单片102相当于将作为一个片材的 印刷电路板101切割成一个产品的尺寸后得到的基板，即每个单片102是印刷电路板。印 刷电路板101在检查之后切取为单片102的尺寸，并安装成产品。
[0055] 在图2示出的例子中，在一个印刷电路板101上以3X3方式对齐地排列9个单片 102。但是，单片102的个数和布局（layout)不限于此，也可以是任意的数量和布局。在本 实施方式中，各单片102是相同的。
[0056] 在单片102上，设置用于进行位置对准的对齐标记103。在图2中，在1个单片102 上两个对齐标记103被设置在大致对角线上。但是，对齐标记103的数量和位置不限于此， 也可以以任意的数量和位置进行设置。
[0057] 此外，即使在单片上不存在对齐标记的情况下，也能够利用具有代替对齐标记的 特征的部位，来进行位置配合。在本说明书中，将具有对齐标记或类似的特征的部位称为位 置对准特征点。在本实施方式中，位置对准特征点是对齐标记103。
[0058] 此外，在单片102上，设置具有多个接触垫104的导电图案。这些接触垫104是与 检查部3的下述探针单元36的检查针（探针）32接触而构成电连接点的电极。接触垫104 设计为将相对于检查针32的顶部的接触面积、由制造误差或周围环境（空气温度）引起的 位置偏移（检查针32的移动）等考虑在内的电极面积。
[0059] 在图2示出的例子中，虽然仅在1个单片102上示出接触垫104,但是在各个单片 上都设置有同样的接触垫104。在使用直流检查信号的情况下，接触垫104基本上设置在导 电图案的两端。此外，由于在采用交流检查信号的情况下，能够通过振幅变化、相位偏移以 及峰/峰值的变化等进行判断，所以垫的位置不一定限定在导电图案的两端。
[0060]另外，即使在单片上不存在接触垫的情况下，也能够代替接触垫，而使可接触检查 针32的导电图案与检查针32直接接触以进行检查。在本说明书中，将接触垫以及可代替 接触垫与检查针接触而进行通电检查的单片上的点称为触点。在本实施方式中，触点是接 触垫104,并且在检查时检查针32分别与单片102上作为检查对象的所有接触垫104接触， 检查针32和接触垫104之间通电。
[0061] 图3是示出电路图案检查装置1的印刷电路板检查机构50的结构的俯视图。印 刷电路板检查机构50是至少包含图1中的把持机构2、检查部3、移动机构7、驱动控制部8 以及照相机单元9的机构。图4是仅示出图3的印刷电路板检查机构50内的把持机构2 的俯视图。图5是示出图3的印刷电路板检查机构50内的检查部3、移动机构7、驱动控制 部8和照相机单元9的俯视图。
[0062] 把持机构2具有：两个夹紧装置基部轴21、以及两个夹紧装置基部22。这些夹紧 装置基部22与在图3和图4中的X轴方向上延伸的相互平行的夹紧装置基部轴21垂直，并 且在图3和图4中的Y轴方向上延伸且相互平行地配置在这些夹紧装置基部轴21上。此 外，在夹紧装置基部22上，在1个夹紧装置基部22上设置2个夹紧装置、从而在2个夹紧 装置基部22上设置4个夹紧装置23。这些夹紧装置23在由夹紧装置基部轴21和夹紧装 置基部22包围的空间内，配置在把持印刷电路板101的方向上。
[0063] 此外，把持机构2具有在检查开始时用于载置印刷电路板101的台24。在检查时， 首先，将印刷电路板101载置在台24上，接着，在由夹紧装置23把持印刷电路板101的端 部并牵引而施加张力的状态下，将其把持在图4中虚线示出的夹紧位置上。
[0064] 检查部3具有夹具单元31，该夹具单元31包括设置有多个检查针32的夹具33。 检查针32在检查时分别接触构成印刷电路板101的各单片102的接触垫104。夹具单元31 与照相机单元9 一起安装在附着台35上，夹具单元31和照相机单元9构成探针单元36。
[0065] 图6是探针单元36的侧视图。图7是探针单元36的俯视图。夹具单元31具有： 多个检查针32、固定这些检查针32的夹具33、夹具交换用汽缸37、以及构成驱动控制部8 的伺服电机8H。
[0066] 检查针32的类型至少分成用于将检查信号提供给接触垫104的供电针，和用于检 测所提供的检查信号的检查针这两类。此外，在电路布线中，在具有分支部位的导电图案 中，也可以对于一个供电针使用多个检查针。除此以外，利用与检查对象的导电图案邻接且 并列配置的导电图案的接触垫104接触的检查针作为短路检查针，进一步地，可以利用稍 微距离进行检查的检查针的位置（几个图案量的距离）的检查针作为用于检测从周围与单 片102重叠的噪音的噪音检查针。
[0067] 并且，关于在检查针32和接触垫104之间的供电/检测，如果是电分离的导电图 案，则不用一个个顺序地供电/检测，而是可以对多个导电图案的接触垫104同时供电/检 测。
[0068] 夹具33安装在夹具交换用气缸37上，并且与伺服电机8H连接。伺服放大器在接 收来自装置控制部11的移动命令时驱动伺服电机8H，夹具33以0轴为中心旋转，并且能 够绕在印刷电路板101的面方向上垂直的Z轴使角度变化。
[0069] 如图7所示，探针单元36的附着台35安装在构成Z轴方向移动机构7Z的Z轴滚 珠螺杆34上。因此，通过驱动连接在Z轴滚珠螺杆34上的电机8Z(图6和图7中未示出， 参考图1)，探针单元36可以在Z轴方向（升降方向）上移动。
[0070] 进一步地，如图5所示，移动机构7具有：由在Y轴方向上延伸的Y轴滚珠螺杆40 以及直线引导件（直线导轨和直线块）41构成的Y轴方向移动机构7Y ;以及在Y轴方向移 动机构7Y上与其垂直地安装在直线引导件41的直线块上、且由在X轴方向上延伸的X轴 滚珠螺杆42以及直线引导件43构成的X轴方向移动机构7X。
[0071] 在X轴滚珠螺杆42和直线引导件43上，安装了在其上沿X轴方向滑动的可动部 件44。此外，在可动部件44上，安装了 Z轴滚珠螺杆34。因此，探针单元36通过由X轴方 向移动机构7X、Y轴方向移动机构7Y、Z轴方向移动机构7Z和0轴方向移动机构7H构成 的移动机构7,能够在三个轴方向和0轴方向上移动。
[0072] 此外，驱动控制部8具有：连接到Y轴滚珠螺杆40上、且对探针单元36的Y轴方 向的移动进行驱动控制的电机8Y ;以及连接到X轴滚珠螺杆42上、且对探针单元36的X轴 方向的移动进行驱动控制的电机8X。这样，电机8X、8Y、8Z、8H构成驱动控制部8。
[0073] 因此，探针单元36通过由构成驱动控制部8的电机8Z、8Y、8X分别驱动控制构成 移动机构7的Z轴滚珠螺杆34、Y轴滚珠螺杆40以及X轴滚珠螺杆42,从而能够在相互垂 直的三个轴方向上移动。此外，探针单元36的夹具33能够以0轴为中心旋转。
[0074](接触方式图案检查的概要）
[0075] 接下来，说明电路图 案检查装置1的接触方式图案检查。图8是由本实施方式的 接触型电路图案检查装置1检查的流程图。
[0076] 首先，在步骤S1中，包含多个单片102的印刷电路板101载置在台24上。并且， 在步骤S2中由夹紧装置23把持印刷电路板101，在步骤S3中对印刷电路板101施加张力 并拉紧。此时，根据需要，可以进行作为粗略的位置对准的印刷电路板101的位置的原点位 置对准。
[0077] 之后，在步骤S4中，在台24开始下降的同时，运算部20使由照相机单元9进行的 对齐标记103的拍摄以及由检查部3 (探针单元36)的检查针32进行的检查时的探针单元 36的移动路径设为最小，即计算最高效地进行拍摄和检查的最小移动路径（计算方法将在 下文中进行描述），以使得能够在台24下降完成之后，立刻进行拍摄和检查。
[0078] 之后，在步骤S5中，根据由步骤S4计算出的最小移动路径移动探针单元36,同时 照相机单元9拍摄单片102上的对齐标记103,位置偏移判断部17进行对齐标记103的位 置偏移判断，且检查部3 (探针单元36)的检查针32与单片102上的接触垫104接触而提 供检查信号，从而检查导电图案。
[0079] 当拍摄和通电检查结束时，在步骤S6中，使台24上升。并且，在步骤S7中，缓解对 印刷电路板101施加的张力。进一步地，在步骤S8中，从夹紧装置23释放印刷电路板101。 并且，结束检查。
[0080] 此外，在步骤S5中，在位置偏移判断部17已判断为所拍摄的对齐标记103从期望 位置偏移的情况下，设置该对齐标记103的单片102的位置偏移。由于在发生偏移时，所有 的检查针32不接触单片102的接触垫104,所以不能进行正确的通电检查。因此，在发现这 样的偏移的情况下，通过对电机8X、8Y、8H进行驱动，从而调节夹具33的X轴方向和Y轴方 向的位置以及9轴方向上的角度（与单片102的主面方向垂直的轴的轴旋转角度），以使 得所有的检查针32能够与单片102上的对齐标记103接触。
[0081] 此外，在图8示出的流程中，在步骤S5中，也可以是运算部20通过模拟来计算拍 摄和检查时的探针单元36的最小移动路径，但是，也可以是如下的形式：将基于印刷电路 板101的单片102的布局、位置对准特征点的数量和位置的信息通过以下的方法计算出的 最小移动路径的数据预先存储在存储器19或外部存储器中，从而调用这些数据而进行拍 摄和检查。即，运算部20也可以是与电路图案检查装置1不同的个人计算机等。
[0082](拍摄和检查时的探针单元的最小移动路径的计算方法）
[0083] 接下来，说明在接触型电路图案检查装置1中，由探针单元36的照相机单元9进 行的对齐标记103的拍摄和由夹具单元31的检查针32进行的接触方式图案检查时的探针 单元36的最小移动路径的计算方法。以下，作为一个例子，说明图2示出的印刷电路板101 的拍摄和检查时的探针单元36的最小移动路径。
[0084] 图9是示出在图2中示出的印刷电路板101上检查单片102a时的探针单元36 (仅 概略地示出夹具单元31、和照相机单元9的光学系统14)的位置的俯视图。以此时的夹具 单元31的XY平面上的中心点作为检查时中心点A1。在检查单片102b~102i时的夹具单 元31的中心点分别由检查时的中心点A2~A9表示。
[0085] 图10是示出在图2中示出的印刷电路板101上由照相机单元9拍摄单片102a的 对齐标记1〇3叫时的探针单元36 (仅概略地示出夹具单元31、和照相机单元9的光学系统 14)的位置的俯视图。以此时的夹具单元31的中心点作为拍摄时中心点B1。在拍摄对齐 标记、…、1031103"时的夹具单元31的中心点分别作为拍摄时中心 点B2~B18。图11是示出检查时中心点A1~A9以及拍摄时中心点B1~B18的图。
[0086] 拍摄以及检查时的探针单元36的最小移动路径通过求得夹具单元31的中心点 每一次巡回所有的点A1~A9、B1~B18的路径而计算。求得使从出发点出发、每一次巡 回所有点后返回到出发点的巡回路径的总移动距离成为最小的路径，作为"旅行商"问题 (traveling salesman problem :TSP)而广为人知。在本实施方式中的探针单元36的最小 移动路径通过考虑将探针单元36的初始位置作为开始点，并使每一次巡回所有的点A1~ A9、B1~B18之后返回开始点的移动路径最小化从而求得。
[0087] 但是，在本实施方式的接触方式图案检查中存在如下限制：在着眼于1个单片时， 只有在拍摄了该单片上的位置对准特征点（例如对齐标记）之后，才能进行检查。这是因 为必须通过拍摄设置在1个单片上的所有位置对准特征点，取得其位置信息并判断位置偏 移，从而使所有的检查针与该单片的所有触点（例如接触垫）接触。
[0088] 例如，在单片102a和102b的关系中，在拍摄单片102a的所有对齐标记103 &1、 103a2之后，可以对单片102a进行检查，也可以对单片102b的对齐标记103b 1或103b 2进行 拍摄，但是，不会对拍摄还没有结束的单片102b进行检查。在考虑到这样的限制的基础上 计算探针单元36的最小移动路径是很重要的。
[0089] 换句话说，探针单元36的最小移动路径是通过对多个单片内的1个单片，采用在 拍摄该单片上的所有位置对准特征点之后进行该单片的检查的条件，且对所有的多个单片 采用该条件从而计算得到的。在本实施方式中，该最小移动路径是在印刷电路板101的平 面（XY平面）上，每一次巡回照相机单元9拍摄对齐标记103时的探针单元36的拍摄时中 心点B1~B18、和检查部3 (探针单元36)的检查针32与单片102的接触垫104接触以进 行检查时的检查时中心点A1~A9的路径。
[0090] 图12是模式地示出用于将最小移动路径计算公式化的印刷电路板1001的图。印 刷电路板1001中包含的单片1002的数量为n，设置在各单片1002中的位置对准特征点的 数量为 m。位置对准特征点的数量与拍摄时中心点的数量相同。此外，各单片1002具有一 个检查时中心点。因此，对于各单片1002,具有需要拍摄或检查的m+1个点。印刷电路板 1001上需要拍摄或检查的点的总数，即对于印刷电路板1001的拍摄时中心点和检查时中 心点的数量是（m+1) Xn = mn+n。在此，将各单片1002的编号的集合设为B = {1，2, 3,…， 1}，考虑mn+n个点的集合N (图13)〇
[0091] 在集合N中，将作为任意2点的点i、点j之间的移动路径设为Cip此外，将p编 号的单片的位置对准特征点的集合设为A p，将p编号的单片的检查时中心点的集合设为Ip。 在此，将关联点i和点j的0-1变量定义为&时，得到数学式1。
[0092][数学式1]
[0094] 此外，将关联点i和点j的连续变量定义为时，得到数学式2。
[0095][数学式2]
[0097] 并且，最小移动路径由数学式3导出。
[0098][数学式3]
[0100] 基于以上的概念和计算方法，计算高效地进行对齐标记103的拍摄和单片102的 接触方式图案检查的探针单元36 (夹具单元31)的最小移动路径。以下，将列举采用该计 算方法算出的最小移动路径的几个具体例。
[0101] (例 1)
[0102] 图14是提取了夹具单元相对于图2中示出的印刷电路板101的检查时中心点 A1~A9、拍摄时中心点B1~B18和原点（夹具单元31的中心的初始位置）的概略图。图 15(a)是现有技术中的拍摄和检查时夹具单元31的中心点的移动路径，图15(b)是由本实 施方式进行最小化后的移动路径。
[0103] 在图15(a)示出的现有路径中，从原点出发，通过依次拍摄1个单片上的两个对齐 标记以拍摄所有单片上的所有对齐标记之后，从最后拍摄的对齐标记的所属基板依次进行 检查。该路径是如果将对齐标记的拍摄和基板的检查作为分别独立的过程而进行捕捉，则 其每一个为较短的路径，但是，如果作为连续进行拍摄和检查的一个过程而进行捕捉，则在 检查时再次通过（箭头交叉）拍摄时移动的路径附近，因此无用的移动多。
[0104] 对此，图15(b)中示出的本实施方式的最小化移动路径是基于只要在拍摄设置在 1个单片上的两个对齐标记之后，可以检查该基板，也可以拍摄其他的基板，而计算出的最 佳路径。该路径可非常高效地巡回所有的点。将在图15(a)中示出的路径中的总移动距离 设为大约100时，图15(b)中示出的路径的总移动距离为大约75。因此，通过本实施方式， 可以将移动距离缩短大约25 %，并且可以高效地进行拍摄和检查。
[0105](例 2)
[0106] 图16是概略地示出包含以3列-2列-3列方式曲折地排列的单片202的印刷电 路板201的俯视图。在1个单片202上设置了 2个对齐标记203。
[0107] 图17是提取了夹具单元对于图16中示出的印刷电路板201的拍摄时中心点、检 查时中心点和原点（夹具中心的初始位置）的概略 图。图18(a)是现有技术中的拍摄和检 查时夹具单元的中心点移动路径，图18(b)是由本实施方式进行最小化后的移动路径。
[0108] 在图18(a)中示出的路径的总移动距离为大约94,相对于此，图18(b)中示出的路 径的总移动距离为大约72。因此，通过本实施方式，能够将移动距离缩短大约24%，并且能 够高效地进行拍摄和检查。
[0109](例 3)
[0110] 图19是概略地示出包含以4 X 2方式排列的单片302的印刷电路板300的俯视图。 在1个单片302上设置了 2个对齐标记303。
[0111] 图20是提取了夹具单元对于图19中示出的印刷电路板301的拍摄时中心点、检 查时中心点和原点（夹具中心的初始位置）的概略图。图21(a)是现有技术中的拍摄和检 查时夹具单元的中心点移动路径，图21(b)是由本实施方式进行最小化后的移动路径。并 且，在图21(a)、（b)中，为了更明确，由部分曲线表示检查时中心点间的移动，实际上，检查 时中心点间的移动都是直线状的移动。
[0112] 在图21(a)中示出的路径的总移动距离为大约86,对此，图21(b)中示出的路径的 总移动距离为大约69。因此，通过本实施方式，能够将移动距离缩短大约19%，并且能够高 效地进行拍摄和检查。
[0113](例 4)
[0114] 虽然在上述的例1~例3中，在1个单片上设置了 2个对齐标记，但是在1个单片 上设置的对齐标记的数量不限于此。图22是概略地示出包含以4X3方式排列的单片402 的印刷电路板401的俯视图。在1个单片402上设置了 1个对齐标记403。并且，在图22 中的中央列的单片配置为相对于左列和右列的单片旋转180° (反转）后的状态。
[0115] 图23是提取了夹具单元对于图20中示出的印刷电路板401的拍摄时中心点、检 查时中心点和原点（夹具中心的初始位置）的概略图。图24(a)是现有技术中的拍摄和检 查时夹具单元的中心点移动路径，图24(b)是由本实施方式进行最小化后的移动路径。
[0116] 在图24(a)中示出的路径的总移动距离为大约61，相对于此，图24(b)中示出的路 径的总移动距离为大约54。因此，移动距离可以缩短大约12%，即使在1个单片上设置的 对齐标记是1个，也能够通过本实施方式缩短移动距离，并且高效地进行拍摄和检查。
[0117] 此外，在1个单片上设置的对齐标记是1个的情况下，对齐标记可以是如图25中 所示的十字形等可判断位置和方向的形状。如果对齐标记是圆形，则难以通过仅拍摄1个 对齐标记，来检测/判断具有该对齐标记的基板的旋转方向的位置偏移，但是如果是十字 形等的对齐标记，则可以通过1个对齐标记的拍摄来把握单片的X轴方向、Y轴方向或旋转 方向的位置偏移。因此，即使是1个对齐标记，也能够更准确地进行位置对准。
[0118] 如以上说明地，根据本实施方式，当着眼于1个单片时，基于只有在拍摄该单片的 所有对齐标记之后才能进行接触电气检查的限制，计算探针单元的最小移动路径，根据该 最小移动路径进行接触型电路图案检查装置的拍摄和通电检查。因此，能够省略浪费的移 动路径，能够更高效地进行拍摄和检查。
[0119] 此外，通过缩短移动距离，在采用与现有技术相同性能的移动机构和驱动控制部 的情况下，能够缩短其检查所需的时间。
[0120] 另外，在本实施方式中，虽然求得每一次巡回夹具单元31的拍摄时中心点和检查 时中心点的最小移动路径，但是巡回的点不限于这些，也可以是包括夹具单元31和照相机 单元9的探针单元36的其他规定的一点。也就是，最小移动路径只要是在印刷电路板101 的平面上，每一次巡回与照相机单元9拍摄对齐标记103时的探针单元36的规定的点（例 如照相机单元9的光学系统14的中心点）对应的拍摄时的点、和检查部3与单片102的接 触垫104接触以进行检查时的所述规定的点即检查时的点的路径就可以。
[0121] 另外，在每一片印刷电路板的单片的数量较多（例如几十个）的情况下，可以汇集 多个单片作为检查组，以将多个单片汇集到一起的尺寸制造夹具来进行检查。对于包含单 片的数量较多的印刷电路板，配合一个单片制造夹具时，检查次数增加且检查时间也相应 增加。因此，如果考虑与夹具的尺寸相关的成本和检查时间的平衡，则以检查组为单位进行 检查是有效的。
[0122] 以上说明了本发明的实施方式，但是，本发明不限于上述实施方式，本领域技术人 员可知，在不脱离本发明主旨的范围内，能够进行各种改进和修改。
[0123] 标号说明
[0124] 1…接触型电路图案检查装置，2…把持机构，3…检查部，5…检查信号供应部，6… 检查信号处理部，7…移动机构，8…驱动控制部，9…照相机单元，10…照相机单元控制部， 11…装置控制部，12…输入部，13…显示部，14…光学系统，15…摄像部，16…图像处理部， 17…位置偏移判断部，18…缺陷判断部，19…存储器，20…运算部，21…夹紧装置基部轴， 22…夹紧装置基部，23…夹紧装置，24…台，31…夹具单元，32…检查针，33…夹具，34-Z 轴滚珠螺杆，35…附着台，36…探针单元，37…夹具交换用气缸，40-Y轴滚珠螺杆，41…直 线引导件，42*"X轴滚珠螺杆，43…直线引导件，44…可动部件，50…印刷电路板检查机构， 101…印刷电路板，102…印刷电路板单片，103…对齐标记，104…接触垫。
【主权项】
1. 一种接触型电路图案检查装置，用于检查包括多个印刷电路板单片的印刷电路板， 在每个所述多个印刷电路板单片上设置具有多个触点的导电图案和至少一个位置对准特 征点，其特征在于， 该接触型电路图案检查装置包括： 探针单元，其上设置有拍摄所述印刷电路板单片上的所述位置对准特征点的照相机单 元、和通过与所述印刷电路板单片的所述触点接触而提供检查信号来检查所述导电图案的 检查部； 移动机构，使所述探针单元移动；以及 运算部，计算在由所述照相机单元进行所述位置对准特征点的拍摄和由所述检查部进 行检查时的所述探针单元的最小移动路径， 所述最小移动路径是通过对所述多个印刷电路板单片内的1个印刷电路板单片，采用 在拍摄所述1个印刷电路板单片上的所有位置对准特征点之后进行所述1个印刷电路板单 片的检查的条件，且对所有的所述多个印刷电路板单片采用所述条件而计算得到的。2. 根据权利要求1所述的接触型电路图案检查装置，其特征在于， 所述最小移动路径是在所述印刷电路板的平面上，每一次巡回拍摄时的点和检查时的 点的路径，其中，该拍摄时的点对应于所述照相机单元拍摄所述位置对准特征点时的所述 探针单元的规定的点，该检查时的点对应于所述检查部与所述印刷电路板单片的所述触点 接触而进行检查时的所述规定的点。3. -种在用于检查印刷电路板的接触型电路图案检查装置中计算探针单元的最小移 动路径的方法， 该印刷电路板包括多个印刷电路板单片，且在每个所述多个印刷电路板单片上设置了 具有多个触点的导电图案、和至少一个位置对准特征点， 该接触型电路图案检查装置包括： 探针单元，其上设置有拍摄所述印刷电路板单片上的所述位置对准特征点的照相机单 元、和通过与所述印刷电路板单片的所述触点接触而提供检查信号来检查所述导电图案的 检查部；以及 移动机构，使所述探针单元移动， 该方法计算在由所述照相机单元进行所述位置对准特征点的拍摄以及由所述检查部 进行检查时的所述探针单元的最小移动路径， 其特征在于， 所述最小移动路径是通过对所述多个印刷电路板单片内的1个印刷电路板单片，采用 在拍摄所述1个印刷电路板单片上的所有位置对准特征点之后进行所述1个印刷电路板单 片的检查的条件，且对所有的所述多个印刷电路板单片采用所述条件而计算得到的。4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于， 所述最小移动路径是在所述印刷电路板的平面上，每一次巡回拍摄时的点和检查时的 点的路径，其中，该拍摄时的点对应于所述照相机单元拍摄所述位置对准特征点时的所述 探针单元的规定的点，该检查时的点对应于所述检查部与所述印刷电路板单片的所述触点 接触而进行检查时的所述规定的点。
【专利摘要】提供一种能够有效地进行多个印刷电路板单片的拍摄和检查的接触型电路图案检查装置和方法。用于检查包括多个印刷电路板单片的印刷电路板的接触型电路图案检查装置，其包括设置有照相机单元和检查部的探针单元。每个单片上具有位置对准特征点，照相机单元拍摄位置对准特征点，检查部与单片接触以检查单片的导电图案。该装置进一步地包括：使探针单元移动的移动机构、和计算拍摄以及检查时探针单元的最小移动路径的运算部。最小移动路径是通过对多个单片内的1个单片，采用在拍摄该单片上的所有位置对准特征点之后进行该单片的检查的条件，且对所有的多个单片采用该条件而计算得到的。
【IPC分类】G01R31/02
【公开号】CN104898010
【申请号】CN201510161578
【发明人】目崎正胜, 片桐英树
【申请人】Oht株式会社
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年3月3日
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