JP2000338151A - プリント配線基板用インピーダンス測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 同軸プローブを用いて自動的にプリント
配線基板のプリント配線回路の特性インピーダンスを測
定できるようにする。 【解決手段】 第１接触針とこの第１接触針と同方向に
先端を向けて第１接触針から一定距離だけ離れた位置に
設けられる第２接触針とを有する同軸プローブに代表さ
れる検査針ユニットを装着し、被検査基板上の任意の点
にこの検査針ユニットを移動させ前記第１及び第２接触
針を被検査基板上の所定の測定点に接触させる検査針駆
動手段を有するプリント配線基板用のインピーダンス測
定装置において、第２接触針回動手段により装着される
前記検査針ユニットの前記第２接触針を前記第１接触針
を中心軸として回動させるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はプリント配線基板に
おけるプリント配線回路の特性インピーダンスを主とし
て同軸プローブを用いて自動的に測定する装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、コンピュータ等の処理速度の向上
に伴うＣＰＵのクロック周波数およびＣＰＵが外部の装
置とやりとりするための動作クロックの上昇には著しい
ものがある。動作クロックの上昇によりデータ信号が流
れるプリント配線基板の性能に対する要求も厳しいもの
となってきている。その一例としてプリント配線基板に
おける信号線により形成されるプリント配線回路間の特
性インピーダンスや特性インピーダンスと回路負荷のイ
ンピーダンスを整合させるという要求がある。これらに
不整合があると信号の一部が信号源へと反射されて負荷
へ向かう信号が弱められ、データがうまく伝わらない場
合が発生し、周波数が高くなるにつれてこの問題は無視
できないレベルになってしまう。

【０００３】そこで、プリント配線基板の品質を維持す
るためには、プリント配線回路の特性インピーダンスを
測定することが不可欠となる。プリント配線回路の特性
インピーダンスの測定は従来は図８に示すような同軸プ
ローブを用いて人が行っていた。同軸プローブは中心に
センタープローブ２０１を有し、センタープローブ２０
１を囲むように設けられる円筒状のプランジャーの端部
の一部に先端の尖った突起２０２を有している。同軸プ
ローブの使用方法を以下に簡単に説明する。高周波を扱
うプリント配線基板には通常、信号線端部の廻りにグラ
ンドに通じるスルーホールが設けられている。また、同
軸プローブのインピーダンスは測定するプリント回路の
設計時のインピーダンスと一致するようにしてある。ま
ず、センタープローブ２０１を信号線端部に接触させ突
起２０２をスルーホールに接触させる。次に、センター
プローブ２０１から所定の高周波信号を流し、この回路
からの反射波をセンタープローブ２０１で受信する。な
お、突起２０２はグランドに接続されている。同軸プロ
ーブのインピーダンスとプリント配線回路のインピーダ
ンスは設計上等しいので設計通りに製作されているなら
ば反射波は返って来ないはずである。一方、プリント配
線回路のインピーダンスに狂いがあると狂いのある部分
から反射波が返ってくる。そこで、反射波の返ってくる
時間と反射波の強さを測定し、どの位置にどの程度のイ
ンピーダンスの狂いがあるのかを判断する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、コンピュー
タに接続する機器の動作クロックは今後もさらに高くな
っていくことが予想され、それにともないプリント配線
基板の品質を確保するために特性インピーダンスを測定
する必要性は格段に多くなると考えられる。そうする
と、従来のようにプリント配線回路のインピーダンスを
人が同軸プローブを用いて測定してはとても間に合わな
くなり、これを自動化することが必要になる。一方で、
プリント配線基板の検査装置としては、従来から接触針
を自動でプログラムに従って２次元的に動かしてプリン
ト配線基板の検査点に接触させて断線等の検査を行う装
置（以下「自動プリント配線基板検査装置」という。）
が使われている。そこで、この自動プリント配線基板検
査装置により同軸プロープを動かしてプリント配線基板
上の検査点を検査させるようにすることが効率的であり
望ましい。

【０００５】しかし、プリント配線基板における信号線
端部を中心としたスルーホールの設けられる方向は一定
でないので自動プリント配線基板検査装置の稼動部に同
軸プローブをそのまま固定しても、センタープローブ２
０１と突起２０２の位置関係は変わらないので、センタ
ープローブ２０１を信号線端部に接触させたときに、突
起２０２がスルーホールに接触しない場合が生じる。ま
た、プリント配線基板における信号線端部とスルーホー
ルとの距離は複数種類用いられている場合があり、同軸
プローブのセンタープローブ２０１と突起２０２との距
離は一定なので両者が必ずしも一致するとは限らず、や
はり、センタープローブ２０１を信号線端部に接触させ
たときに、突起２０２がスルーホールに接触しない場合
が生じる。このように、従来の同軸プローブをそのまま
自動プリント配線基板検査装置に用いてもうまく測定を
行うことはできない。本発明は以上の問題点に鑑みて、
自動プリント配線基板検査装置に主として同軸プローブ
を搭載して自動的にプリント配線基板のプリント配線回
路の特性インピーダンスを測定できるようにすることを
課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、第１接触針とこの第１接触針と同方向に先
端を向けて第１接触針から一定距離だけ離れた位置に設
けられる第２接触針とを有する同軸プローブに代表され
る検査針ユニットを装着し、被検査基板上の任意の点に
この検査針ユニットを移動させ前記第１及び第２接触針
を被検査基板上の所定の測定点に接触させる検査針駆動
手段を有するプリント配線基板用のインピーダンス測定
装置であり、装着される前記検査針ユニットの前記第２
接触針を前記第１接触針を中心軸として回動させる第２
接触針回動手段を設けたものである。このような構成に
より、被検査基板の信号線端部を中心したスルーホール
の設けられる方向がまちまちである場合でも、前記第２
接触針回動手段が第２接触針を回動させて前記第１接触
針に対する第２接触針の方向を信号線端部に対するスル
ーホールの方向と一致させるようできる。これにより、
第１接触針を信号線端部に接触させ、同時に、第２接触
針をスルーホールに接触させて信号線のインピーダンス
を測定することが可能となる。なお、ここでは、信号線
についてのインピーダンス測定を例に挙げているが、二
点の測定個所に接触針を接触させてインピーダンスを測
定する用途であればよく、信号線のインピーダンス測定
に限定されるものではない。このように、本発明に係る
インピーダンス測定装置では２点の測定箇所同士が設け
られる方向がまちまちであっても測定することができ、
同軸プローブ等に代表される検査針ユニットを用いた自
動的なインピーダンス測定の実現に資することができ
る。

【０００７】前記第２接触針回動手段は、前記検査針ユ
ニット全体を前記第１接触針を中心軸として回動させる
ことにより前記第２接触針を回動させうるようにするこ
とが望ましい。即ち、第２接触針だけを回動させるよう
にすると、第１接触針に対して第２接触針を独立して自
在に回動できるようにし、かつ、小さな第２接触針部分
を回動させるための機構を検査針ユニット先端近傍に設
ける必要があり機構が細かくなってしまう。一方、検査
針ユニット全体を回動させるようにすると、これに比較
してさほど細かな機構を必要とせず簡易に第２接触針を
第１接触針を中心軸として回動させることができる。

【０００８】また、上記課題を解決するために本発明
は、第１接触針とこの第１接触針と同方向に先端を向け
て第１接触針から一定距離だけ離れた位置に設けられる
第２接触針とを有する検査針ユニットを装着し、被検査
基板上の任意の点にこの検査針ユニットを移動させ前記
第１及び第２接触針を被検査基板上の所定の測定点に接
触させる検査針駆動手段を有するプリント配線基板用の
インピーダンス測定装置において、交換用の第２接触針
を保持する交換用接触針保持手段と、検査針駆動手段に
装着されている検査針ユニットの第２接触針を前記交換
接触針用保持手段に保持されている第２接触針と交換す
る接触針交換手段とを設けたものである。このような構
成のインピーダンス測定装置では、被検査基板の信号線
端部とスルーホールとの距離がまちまちである場合に、
各距離に対応する第１接触針からの距離をもつ交換用の
第２接触針を前記接触針保持手段に保持させておき、信
号線端部とスルーホールの各距離に応じて、前記接触針
交換手段により交換用の第２接触針と交換するようにす
る。これによって、信号先端部とスルーホールとの距離
ごとに対応する第２接触針を用いれば第１接触針を信号
線端部に接触させ、同時に、第２接触針をスルーホール
に接触させて、信号線のインピーダンスを測定すること
ができる。なお、ここでも信号線についてのインピーダ
ンス測定を例に挙げているがこれは例示に過ぎないこと
は上記と同様である。このように、本発明に係るインピ
ーダンス測定装置では２点の測定点間の距離が複数ある
場合でも測定することができ、やはり、検査針ユニット
を用いた自動的なインピーダンス測定の実現に資するこ
とができる。

【０００９】さらに、前記交換用接触針保持手段を駆動
手段によって第２接触針の把持と開放を行う２以上の接
触針把持手段を有するものとし、前記接触針交換手段を
前記検査針駆動手段と、前記接触針把持手段と、前記検
査針駆動手段と前記接触針把持手段の駆動手段を制御す
る駆動制御手段とを含むようにできる。この構成の動作
を以下に簡単に説明する。なお、前提として検査針ユニ
ットは第２接触針を含む特定部分が特定方向に力を加え
ることで着脱可能となっており、交換用の第２接触針も
この特定部分を含むものを用いているものとする。ま
ず、接触針把持手段の一つを開放して、他の接触針把持
手段に交換用の第２接触針を把持させておく。そして、
接触針交換手段では、駆動制御手段で検査針駆動手段を
駆動して検査針ユニットの第２接触針を空いている接触
針把持手段で把持可能な位置に運び、さらに、接触針把
持手段の駆動手段を制御して第２接触針を把持させる。
第２接触針は把持されて固定されるので駆動制御手段で
検査針駆動手段を特定の方向に動かして第２接触針を取
り外す。それから、駆動制御手段でさらに検査針駆動手
段を動かし特定の動作により接触針把持手段に把持され
ている交換用の第２接触針を取り付ける。交換用の第２
接触針が取り付くと駆動制御手段で接触針把持手段の駆
動手段を制御して交換用の第２接触針の把持を開放し、
第２接触針の交換が完了する。このような構成をとるこ
とによって、検査針駆動手段を接触針交換手段の一部と
して共用することができるので、装置全体の構造をより
簡易にすることができる。

【００１０】さらに、上記インピーダンス測定装置に
は、検査針駆動手段に装着された検査針ユニットの第１
接触針を中心軸とする第２接触針の回転方向の取り付け
位置の較正を行う回転位置較正手段を設けることが望ま
しい。即ち、第１接触針を中心軸とする第２接触針の回
転方向の取り付け位置は基準の位置からずれていると、
第２接触針を正確に測定点に接触させることができず自
動化に支障が生じる。また、第２接触針を回動させたり
交換したりするとその動作の影響で第２接触針の回転方
向の取り付け位置がずれることがあり得る。そこで、回
転位置構成手段により第１接触針を中心軸とする第２接
触針の回転方向の取り付け位置の較正を必要に応じて行
うことにより正確な測定をすることが可能となる。

【００１１】前記回転位置較正手段の構成として、前記
第２接触針には一部に切り欠き部のあるリングがリング
の中心軸を前記第１接触針に一致させて取り付けたもの
を用いることを前提として、前記第１接触針を中心軸と
する前記第２接触針の回転方向の取り付け位置が基準位
置にあるときに、前記検査針ユニットが前記第２接触針
の前記リングの切り欠き部を含めて係合する基準係合部
を含むようにすることが考えられる。このような構成に
より、基準係合部に検査針ユニットを係合させるよう移
動させることで、第２接触針に設けられたリングの切り
欠きが基準係合部に導かれて第２接触針が回動し、最終
的に回転方向の取り付け位置が基準位置となる。これに
より第２接触針の回転方向の取り付け位置の較正が完了
する。即ち、このような構成を持つ回転位置較正手段は
非常に簡易な構造でありながら第２接触針の第１接触針
を中心軸とする回転方向の位置の較正を行うことができ
る。

【００１２】また、上記インピーダンス測定装置には、
基準となるインピーダンスを持ち、かつ、前記検査針ユ
ニットにより測定可能な基準抵抗を設けることができ
る。このような基準抵抗を設けることにより、必要に応
じて検査針ユニットにより基準抵抗を測定することで測
定機器が適正な測定を行っているかどうかがわかる。ま
た、測定機器が適正な測定を行っていない場合はこの基
準抵抗の測定結果から測定設定を調整して適正な測定を
行うようにすることができる。

【００１３】そして、前述の回転位置較正手段が基準係
合部を含むものである場合に、この基準抵抗を前記検査
針ユニットがこの基準係合部に係合したときに前記検査
針ユニットによって測定可能となるようにすれば効果的
である。このようにすれば、検査針ユニットを基準係合
部に係合させる操作を行えば、第２接触針の第１接触針
を中心軸とする回転方向の位置の較正と、測定機器の較
正を一度に行うことができ、操作時間の短縮を図ること
ができる。

【００１４】それから、上記のインピーダンス測定装置
に取り付ける検査針ユニットとして、前記第１接触針に
対して先端方向へ押圧する弾性部材を設けたものを用い
ることができる。このような検査針ユニットを使うと特
に自動的に被検査基板のインピーダンス測定を行う際
に、第１接触針が被検査基板に当たったときに互いに受
ける衝撃を弾性部材が緩和することになるので、第１接
触針および被検査基板の破損や劣化を防止することがで
きる。

【００１５】また、前述した交換用接触針保持手段と、
接触針交換手段とを設けたインピーダンス測定装置に用
いる検査針ユニットとして、第２接触針が第１接触針に
対し第１接触針の長手方向に着脱可能に形成されたもの
を使用してもよい。このような構成をもつ検査針ユニッ
トを用いると、第１接触針は交換することなく第２接触
針を含む部分のみを交換すればよいので経済的であり、
また、第１接触針を長手方向に移動させることで第２接
触針の着脱が行えるので、検査針ユニットの通常の測定
で行われる軸方向の移動により第２接触針の着脱が可能
となり特別の動作を行う機構を設ける必要がなくなる。

【００１６】それから、前述したように基準係合部を含
む回転位置較正手段を有するインピーダンス測定装置に
用いる検査針ユニットとしては、基準係合部に係合する
切り欠き部を有するリングがリングの中心軸を前記第１
接触針に一致させて前記第２接触針と一体に取り付けて
あるものが用いられる。これによる動作は上述した通り
であるので省略するが、検査針ユニットに簡易な構成を
設けることで第１接触針を中心軸とする第２接触針の回
転方向の位置の構成を行うことができる。なお、第２接
触針に設けられるリングの切り欠きの形状及び数は必要
に応じて任意に変更できることは言うまでもない。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図を参照しながら説明する。図１に本実施の形態に係
るプリント配線基板用のインピーダンス測定装置Ａの概
略を表す正面図を示す。このインピーダンス測定装置Ａ
は筐体３の内部にフレーム４が固定されており、このフ
レーム４の上下近傍のそれぞれにＸ方向レール５ａ，５
ｂが水平に固定されている。さらに、Ｘ方向レール５
ａ，５ｂにはＸ方向レール５ａ，５ｂの長手方向に沿っ
て移動可能に固定されるＹ方向レール６が設けられ、こ
のＹ方向レール６にはＹ方向レール６の長手方向に沿っ
て移動可能に固定されるプローブユニット１が設けられ
ている。これらのＸ方向レール５ａ、５ｂ、Ｙ方向レー
ル６、プローブユニット１により検査針駆動手段が形成
される。また、さらにフレーム４には検査針ユニットで
ある同軸プローブを保持するためのプローブ保持ユニッ
ト２と、測定するプリント配線基板Ｘを狭持して固定す
る基板保持クランプ７，７が固定され、筐体３内部下方
には制御部８が設けられている。

【００１８】Ｘ方向レール５ａにはサーボモータ５１に
回転駆動される図示しないボールネジが長手方向に沿っ
て設けられており、このボールネジの稼動部分にＹ方向
レール６の上端が固定されている。また、Ｙ方向レール
６にもサーボモータ６１に回転駆動される図示しないボ
ールネジが長手方向に沿って設けられており、このボー
ルネジの稼動部分に前記プローブユニット１が固定され
ている。これらのサーボモータ５１、６１は制御部８に
より制御され、これによりプローブユニット１はＸ方向
レール５ａ、５ｂに挟まれる可動平面内の任意の位置へ
移動させるようにすることができる。

【００１９】次に、プローブユニット１について詳細に
説明する。図２にプローブユニット１の斜視図を示す。
プローブユニット１は検査針ユニットたる同軸プローブ
１０を装着して使用する。プローブユニット１はＹ方向
レールの図示しないボールネジの稼動部分に固定される
基台１２と、基板保持クランプ７、７に固定されるプリ
ント配線基板Ｘを構成する面に対して垂直方向に摺動可
能に基台１２に固定されるコネクタホルダー１３と、同
軸プローブ１０を装着固定してこれに電気的に接続され
る、長手方向に摺動可能にコネクタホルダー１３に固定
される棒状のコネクタ１１と、基台１２に固定される摺
動用モータユニット１４と、コネクタホルダー１３に固
定される第２接触針回動手段としての回転用モータユニ
ット１５と、基台１２に固定され、コネクタ１１に接続
される同軸プローブ１０を介して基板に測定信号を送
り、その反射波を受信する測定ユニット１６とより構成
される。

【００２０】摺動用モータユニット１４はステッピング
モータ１４ａと、コネクタホルダー１３の摺動方向に沿
って設けられるプーリー１４ｂ、１４ｂとプーリー１４
ｂ、１４ｂ間に張架されるベルト１４ｃにより構成され
る。プーリー１４ｂ、１４ｂの一方はステッピングモー
タ１４ａにより回転駆動され、また、ベルト１４ｃの一
部はコネクタホルダー１３に固定されている。従って、
ステッピングモータ１４ａによりプーリー１４ｂ、１４
ｂを回動させてベルト１４ｃを矢印ａ1―ａ2の方向に動
かすと、これに対応して基台１２に摺動可能に固定され
るコネクタホルダー１３は矢印ｂ1−ｂ2の方向へ摺動す
ることになる。コネクタホルダー１３に設けられるコネ
クタ１１には同軸プローブ１０が装着されるので、ステ
ッピングモータ１４ａの制御によって、同軸プローブ１
０を基板保持クランプ７，７に保持される被検査基板Ｘ
を構成する面に対する垂直な方向に移動させることがで
き、同軸プローブ１０を制御することができる。

【００２１】回転用モータユニット１５は、コネクタ１
１の長手方向に平行な回転軸をもって回動するサーボモ
ータ１５ａと、コネクタ１１と共有する中心軸をもつプ
ーリー１５b1と、サーボモータ１５ａに直結するプーリ
ー１５b2と、プーリー１５b1，１５b2に張架されるベル
ト１５ｃとより構成される。コネクタ１１の本体１１ｃ
はプーリー１５b1に長手方向に摺動可能かつ回動不可能
に固定されている。このような構成によりサーボモータ
１５ａによりプーリー１５b2を矢印c1−c2の方向へ回転
させると、プーリー１５b1に固定されるコネクタ１１は
これに対応して矢印d1−d2の方向へ回転する。コネクタ
１１には同軸プローブ１０が装着されるので、サーボモ
ータ１５ａを回動させ制御することで同軸プローブ１０
を回動させ、その回転角を制御することができる。

【００２２】同軸プローブ１０の後端は後述するように
オスコネクタになっており、コネクタ１１の先端部には
この同軸プローブ１０のオスコネクタに係合するメスコ
ネクタ１１ａが形成されている。さらに、このメスコネ
クタ１１ａはバネ１１ｂにより先端方向へ押圧されてい
る。コネクタ１１の本体１１ｃは長手方向に摺動可能に
固定されており、コネクタ１１に装着される同軸プロー
ブ１０に先端から後方へ向かう力がかかると、本体１１
ｃが力を受けた方向へ摺動しバネ１１ｂがその動きを規
制して衝撃を和らげる。また、メスコネクタ１１ａは図
示しないが測定ユニット１６の信号出入力端子に電気的
に接続されている。さらに、測定ユニット１６は図示し
ないコンピューター端末に接続されており、測定結果が
このコンピュータ端末に記録されるようになっている。

【００２３】次に、上記プローブユニット１に装着され
る同軸プローブ１０について詳細に説明する。図３に同
軸プローブ１０の縦断面図を示す。図において右端が同
軸プローブ１０の先端である。同軸プローブ１０は棒状
のセンタープローブ１０１、絶縁体により形成されセン
タープローブ１０１の外周面に嵌合する管状のインシュ
レーター１０３、導電体により形成されインシュレータ
ー１０３の外周面に嵌合する管状のアウターチューブ１
０４、アウターチューブ１０４の先端側の外周面に嵌合
する筒状のプランジャー１０２、プランジャー１０２の
後端の開口部と係合し、アウターチューブ１０４の外周
面に嵌合するストッパー１０５、アウターチューブの後
端側の外周面に嵌合する後端側に１０６ａ、１０６ｂ、
１０６ｃのパーツよりなる公知のオスコネクタ１０６、
オスコネクタ１０６の先端方向側に接するように設けら
れ、アウターチューブ１０４の外周面に嵌合する筒状の
ホルダー１０７よりなる。

【００２４】センタープローブ１０１はさらに、後端に
オスコネクタ１０６内に形成されるターミナル１０１ｄ
1 を有し、先端側の外径が小さくなっている棒状のター
ミナル棒１０１ｄ、ターミナル棒１０１ｄの先端の外径
が小さくなっている部分に後端側が嵌合するターミナル
棒１０１ｄと同じ外径を持つ管状の導電パイプ１０１
ｂ、導電パイプ１０１ｂの先端側の内部に摺動可能に設
けられ、先端が尖った第１接触針１０１ａ、導電パイプ
１０１ｂ内部でターミナル棒１０１ｄ先端と第１接触針
１０１ａの後端の間に設けられ第１接触針１０１ａの先
端からの衝撃力を緩和する圧縮バネ１０１ｃにより形成
される。第１接触針１０１ａ、導電パイプ１０１ｂ、タ
ーミナル棒１０１ｄはそれぞれ導電材料で形成されてお
り、第１接触針１０１ａ先端からターミナル棒１０１ｄ
の後端のターミナル１０１ｄ1 までの導電が確保されて
いる。

【００２５】プランジャー１０２はさらに、筒状の本体
部１０２ｂと、本体部１０２ｂの先端側の端部に設けら
れる尖った突起よりなる第２接触針１０２ａと、本体部
の外周に設けられるリング状の較正リング１０２ｃ、本
体部１０２ｂの内周面に設けられ、前記アウターチュー
ブ１０４の外周面を押圧するように設けられる板バネ１
０２ｄにより構成される。図４にプランジャー１０２を
先端方向から見たときの図を示す。較正リング１０２ｃ
には図４に示すように一部に切り欠き１０２ｃ1 が形成
されている。この切り欠き１０２ｃ1 は先端から後方に
向かって幅が狭くなるように形成されている。

【００２６】また、プランジャー１０２は図３の想像線
に示すようにセンタープローブ１０１の第１接触針１０
１ａの長手方向に着脱が可能である。また、プランジャ
ー１０２、ストッパー１０５、アウターチューブ１０
４、オスコネクタ１０６はそれぞれ導電性材料により形
成され、プランジャー１０２の後端の開口部がストッパ
ー１０５に係合しているときは第２接触針１０２ａから
オスコネクタ１０６までの導電が確保される。このよう
にプランジャー１０２を着脱可能に形成しているのは、
被検査基板Ｘにおける信号線端部とスルーホールの距離
に応じてプランジャー１０２を交換できるようにするた
めである。

【００２７】図５（ａ）（ｂ）（ｃ）に被検査基板Ｘの
信号線端部近傍の例を表す図を示す。一般的に、信号線
端部ｓとグランドに接続されているスルーホールｇとの
距離は複数のものがあるが種類はほぼ定まっている。図
５（ａ）（ｂ）（ｃ）はそれぞれよく用いられる信号線
端部ｓとスルーホールｇの位置関係を示しており、それ
ぞれの信号先端部ｓを中心とするスルーホールｇが設け
られる円周の直径ａ、ｂ、ｃは１．２７ｍｍ、１．９ｍ
ｍ、２．５４ｍｍである。従って、プランジャー１０２
もこれらの距離に応じたものを用意すればよい。つま
り、図４に表れるプランジャー１０２の中心から第２接
触針１０２ａの先端までの距離Ｄが前記ａ、ｂ、ｃの半
分の０．６３５ｍｍ、０．９５ｍｍ、１．２７ｍｍの３
種類のプランジャー１０２が用いられることとなる。も
っとも、必要に応じて交換するプランジャー１０２の数
は適宜増やしてよいことは言うまでもない。

【００２８】続いて、プローブ保持ユニット２について
説明する。図６にプローブ保持ユニット２の正面図を示
し、図７に図６におけるＡ−Ａ断面図を示す。プローブ
保持ユニット２は基台部２１と、基台部２１を前記フレ
ーム４に固定する基台部固定板２２と、基台部２１に設
けられる交換用接触針保持部２３、２３、２３と、同じ
く基台部２１に設けられる較正部２４とより構成され
る。

【００２９】個々の交換用接触針保持部２３は図示しな
いコンプレッサーから送られる圧縮空気を電磁弁で制御
することにより開閉動を行うエアチャック本体２３ａ、
このエアチャック本体２３ａを駆動手段として、同軸プ
ローブ１０の前記プランジャー１０２の外周面を把持
し、また、これを開放することができるように構成され
た接触針把持部２３ｂ、２３ｂと、接触針把持部２３
ｂ、２３ｂを下方から支持し前記プランジャー１０２の
外周面と係合できる開口を有する把持部支持板２３ｃ
と、把持部支持板２３ｃと基台部２１との間に設けられ
る圧縮バネ２３ｄ、２３ｄと、基台部２１に固定され前
記把持部支持板２３ｃにプランジャー１０２が係合し、
この状態で先端方向へ力を受けて圧縮バネ２３ｄ、２３
ｄが所定量縮んだときにスイッチが入るマイクロスイッ
チ２３ｅとより構成される。また、前記エアチャック本
体２３ａはマイクロスイッチ２３ｅのスイッチが一度入
れられるごとに電磁バルブを切り替えて前記接触針把持
部２３ｂ、２３ｂの把持と開放を交互に行うようになっ
ている。なお、駆動手段としてここでは圧縮空気を用い
たエアチャック本体２３ａを使用しているが、これは、
ソレノイド等の電気的な動力で作動する駆動手段を用い
てもよい。

【００３０】較正部２４は、基準係合部２４ａと基準抵
抗２４ｂとからなる。基準係合部２４ａは、同軸プロー
ブ１０の前記プランジャー１０２が所定の基準位置にあ
るときに、プランジャー１０２の外周に設けられる切り
欠き１０２ｃ1 を持つ較正リング１０２ｃを含めて、プ
ランジャー１０２の外周面に係合する開口を有する。即
ち、前記較正リング１０２ｃの切り欠き１０２ｃ1 は先
端から後方に向かって幅が狭くなるように形成されてい
るので、基準係合部２４ａには表面から裏面に向かって
幅が狭くなるような凸部２４ａ1 が所定の基準位置に設
けられている。このように較正リング１０２ｃの切り欠
き１０２ｃ1がテーパーを持っているので、プランジャ
ー１０２が第１接触針を中心軸とする回転方向の取り付
け位置を基準位置近傍にして、同軸プローブ１０を基準
係合部２４ａの方へ押していくと切り欠き１０２ｃ1 へ
凸部２４ａ1 がうまく入り、さらに、押していくと切り
欠き１０２ｃ1 が凸部２４ａ1 に完全に係合する過程で
プランジャー１０２が回転し、プランジャー１０２の回
転方向の取り付け位置の較正がなされることになる。

【００３１】また、基準抵抗２４ｂは基準となるインピ
ーダンス値を持つ抵抗であって、同軸プローブ１０のプ
ランジャー１０２が前記基準係合部２４ａに係合したと
きに、同軸プローブ１０の第１接触針１０１ａと第２接
触針１０２ａとによりインピーダンスが測定できるよう
に接続されるようになっている。なお、ここでは基準と
なるインピーダンス値として２８Ωが用いられている。

【００３２】最後に、制御部８について簡単に説明して
おく。制御部８はインピーダンス測定装置Ａ内のすべて
のモータを駆動するための駆動ユニットと、この駆動ユ
ニットおよびプローブユニット１に設けられる測定ユニ
ット１６の測定タイミングを制御する、ＣＰＵ、ＲＡ
Ｍ、ＲＯＭ等により形成される一般的なコンピュータと
により構成される。制御部８はＸ方向レール５ａ、５
ｂ、Ｙ方向レール６、およびプローブユニット１に設け
られるモータを制御することで、プローブユニット１に
装着される同軸プローブ１０を軸方向の回転を含めて任
意の位置に制御することができる。また、制御部８は同
軸プローブ１０の第１検査針および第２検査針が被検査
基板Ｘの測定箇所に接触したときに測定ユニット１６に
測定を命じる。そして、制御部８に測定される被検査基
板Ｘの回路パタンデータを記憶させることにより、制御
部８は所定のアルゴリズムに従って被検査基板Ｘの測定
点を検査するように各モータおよび測定ユニットを制御
していく。

【００３３】次に、以上のような構成を有するインピー
ダンス測定装置Ａの動作について説明する。測定するプ
リント配線基板Ｘは図５（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す信号
線端部とスルーホールとの距離のすべてのパターンを有
しているものとする。また、制御部８には被検査基板Ｘ
の回路パタンデータがすでに記憶されてものとする。

【００３４】まず、同軸プローブ１０をプローブユニッ
ト１のコネクタ１１に接続する。また、接続された同軸
プローブ１０のプランジャー１０２以外の交換用のプラ
ンジャー１０２をプローブ保持ユニット２の交換用接触
針保持部２３へ保持させる。本実施の形態においてはプ
ランジャー１０２は３種類用いるので、交換用接触針保
持部２３には２つの交換用のプランジャー１０２が保持
されることになる。交換用接触針保持部２３へプランジ
ャー１０２を保持させるには、交換用のプランジャー１
０２を把持部支持板２３ｃ内に係合させて押し込めばよ
い。これにより、マイクロスイッチ２３ｅのスイッチが
入り自動的に接触針把持部２３ｂ、２３ｂが閉じて交換
用プランジャー１０２が把持されることになる。なお、
各プランジャー１０２は同軸プローブ１０および交換用
接触針保持部２３、２３、２３のどこに位置しているの
かを制御部８が記憶している必要がある。これは、予め
指定しておいてもよいし、各プランジャー１０２をセッ
トした状態で制御部８に記憶させるようにしてもよい。

【００３５】次に、被検査基板Ｘを基板保持クランプ
７、７に挟み固定し測定を開始する。制御部８は、最初
に同軸プローブ１０をプローブ保持ユニット２の較正部
２４の所へ移動させて先端方向へ動かし、同軸プローブ
１０のプランジャー１０２を較正部２４の基準係合部２
４ａへ係合させる。これにより、プランジャー１０２の
第１接触針１０１ａを中心とする回転方向の位置の較正
がなされる。また、同時に、同軸プローブ１０の第１接
触針１０１ａと第２接触針１０２ａが基準抵抗２４ｂを
測定できる状態となるので、制御部８は測定ユニット１
６に検査信号を発信させて反射波を受信する。設定が正
しければ反射波は返ってこないはずであるので、反射波
が返って来た場合は反射波の大きさから測定ユニット１
６の設定を調整する。

【００３６】その後、被検査基板Ｘの測定が開始され
る。制御部８は同軸プローブ１０に取り付けられている
プランジャー１０２で測定可能な測定点へ同軸プローブ
１０を移動させ、プローブユニット１の回転用モータユ
ニット１５を制御して同軸プローブ１０の第１接触針１
０１ａと第２接触針１０２ａがなす角度を測定点の信号
線端部とスルーホールがなす角度に一致するように同軸
プローブ１０を回動させる。なお、この回動量は回路デ
ータに基づいて予め計算されている。回転量の制御が終
わると制御部８はプローブユニット１の摺動用モータユ
ニット１４を制御して同軸プローブ１０を先端方向へ所
定量動かして、その先端を測定点へ押し当てる。この
際、センタープローブ１０１内に設けられる圧縮バネ１
０１ｃにより第１接触針１０１ａが被検査基板Ｘに当た
るときの衝撃が吸収される。同軸プローブ１０の第１接
触針１０１ａが信号線端部に、第２接触針がスルーホー
ルに接触した時点で、制御部８は測定ユニット１６に接
触した信号線のインピーダンスを測定させる。測定が終
了すると制御部８は同軸プローブ１０先端を被検査基板
Ｘから離して最初の位置に戻し、さらに、同軸プローブ
１０の回転位置も元に戻す。以下、同様にして同軸プロ
ーブ１０に装着されているプランジャー１０２で測定可
能な測定点を測定していく。

【００３７】同軸プローブ１０に装着されているプラン
ジャー１０２で測定可能な測定がすべて終了すると、制
御部８はプローブ保持ユニット２の空いている交換用接
触針保持部２３の正面へ同軸プローブ１０を移動させ
る。この状態で制御部８は同軸プローブ１０を先端方向
へ移動させる。すると、同軸プローブ１０の先端に位置
するプランジャー１０２が交換用接触針保持部２３の把
持部支持板２３ｃ内に係合し、さらに、マイクロスイッ
チ２３ｅのスイッチを入れることとなる。これにより、
エアチャック本体２３ａの電磁弁が切り替わり接触針把
持部２３ｂ、２３ｂが閉じてプランジャー１０２が把持
される。制御部８はマイクロスイッチ２３ｅが入る距離
まで同軸プローブ１０を移動させると、今度は逆方向へ
同軸プローブを移動させる。この際、プランジャー１０
２は接触針把持部２３ｂに把持されているので、プラン
ジャー１０２は同軸プローブ１０本体から抜けて、交換
用接触針保持部２３に残ることになる。

【００３８】続いて、制御部８はプランジャー１０２の
無くなった同軸プローブ１０を、交換用のプランジャー
１０２が保持されている交換用接触針保持部２３の正面
へと移動させ、さらに、先端方向へと移動させる。これ
により、プランジャー１０２が無くなった同軸プローブ
１０のアウターチューブ１０４に交換用のプランジャー
１０２が嵌合し、また、同軸プローブ１０のストッパー
１０５が交換用プランジャー１０２の後端開口に係合す
る。さらに同軸プローブ１０が先端方向へ移動すると、
マイクロスイッチ２３ｅが入り、今度はエアチャック本
体２３ａが開いて接触針把持部２３ｂ、２３ｂが交換用
のプランジャー１０２を開放する。制御部８はマイクロ
スイッチが入る位置まで同軸プローブ１０を移動させる
と、再び、逆方向へ同軸プローブ１０を移動させてもと
の位置へ戻す。この際、交換用のプランジャー１０２の
把持は開放されているので同軸プローブ１０には新たな
プランジャー１０２が装着されていることになり、プラ
ンジャー１０２の交換が完了する。このように、Ｘ方向
レール５ａ、５ｂやＹ方向レール６等の同軸プローブを
駆動する手段と、接触針把持部２３ｂ、２３ｂと、この
接触針把持部２３ｂ、２３ｂを駆動する駆動手段である
エアチャック本体２３ａと、同軸プローブの駆動を制御
する制御部８と、エアチャック本体２３ａを制御するマ
イクロスイッチ２３ｅによりプランジャー１０２即ち第
２接触針１０２ａを交換する接触針交換手段が構成され
る。

【００３９】プランジャー１０２の交換が完了すると、
制御部８は先ほどと同じ動作により、プローブ保持ユニ
ット２の較正部２４によりプランジャー１０２の第１接
触針１０１ａを中心とする回転方向の位置の較正、およ
び測定ユニット１６の較正を行った後に、交換したプラ
ンジャー１０２で測定可能な被検査基板Ｘの測定点の測
定を行う。また、さらに残りの交換用のプランジャー１
０２についても上記と同様の動作により交換がされ、回
転位置等の較正の後に被検査基板Ｘのこのプランジャー
１０２で測定可能な測定点の測定が行われる。以上の動
作によりすべての測定点のインピーダンスが測定される
こととなる。

【００４０】このように本実施の形態に係るインピーダ
ンス測定装置では被測定基板のインピーダンスを測定す
る２点間の距離が複数種類ありその２点同士の方向も様
々であっても、第２接触針を交換し、また、回転させる
ことにより対応することを可能とし同軸プローブを用い
たインピーダンスの自動測定を実現している。

【００４１】なお、上記実施の形態では第２接触針１０
２ａを同軸プローブ１０全体を回転させることにより第
１接触針１０１ａの周りに回動させるようにしている
が、これは、例えば、同軸プローブ１０に制御用のサー
ボモータを設けて第２接触針１０２ａを含むプランジャ
ー１０２のみを回転させるようにしてもよい。さらに、
プローブユニット１に第２接触針１０２ａを回動させる
機構を設ける必要は必ずしもなく、例えば、プローブ保
持ユニット２に第２接触針１０２ａを含むプランジャー
１０２に係合してこれを回動させる機構を設け、回動の
必要がある場合に制御部８により同軸プローブ１０をこ
の機構部分へ移動させてプランジャー１０２を係合させ
必要量回動させるようにすることも可能である。

【００４２】また、本実施の形態においてはプランジャ
ー１０２を着脱可能として、プランジャー１０２のみを
交換するようにしているが、プランジャー１０２は同軸
プローブ１０に固定して、同軸プローブ１０全体を交換
するようにすることもできる。即ち、第２接触針１０２
ａが構造的に連結している部分であれば交換する部分の
範囲は限定されることはない。

【００４３】それから、本実施の形態においては検査針
ユニットとして同軸プローブを用いているが、検査針ユ
ニットは同軸でないものを使用することも可能である。
例えば、第１接触針から測定ユニットの信号送受信部へ
いたる導電体と、第２接触針から測定ユニットのグラン
ド部へいたる導電体が平行に形成されたような検査針ユ
ニットであっても、使用時に第１接触針と第２接触針が
互いに一定の距離をもって固定されるものであるならば
本発明を適用することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態に係るインピーダンス測定装置の概
略を示す正面図である。

【図２】図１に示すインピーダンス測定装置に用いられ
るプロープユニットを示す斜視図である。

【図３】実施の形態に係る同軸プローブの縦断面図であ
る。

【図４】実施の形態に係る同軸プローブのプランジャー
を先端方向から見た図である。

【図５】（ａ）（ｂ）（ｃ）ともに被検査基板Ｘの信号
線端部近傍の例を示す図である。

【図６】実施の形態に係るプローブ保持ユニットの正面
図である。

【図７】図６におけるＡ−Ａ断面図である。

【図８】同軸プローブを示す斜視図である。

【符号の説明】

１ プローブユニット ２ プローブ保持ユニット ８ 制御部 １０ 同軸プローブ １５ 回転用モータユニット ２３ 交換用接触針保持部 ２３ａ エアチャック本体 ２３ｂ 接触針把持部 ２３ｅ マイクロスイッチ ２４ 較正部 ２４ａ 基準係合部 ２４ａ1 凸部 ２４ｂ 基準抵抗 １０１ センタープローブ １０１ａ 第１接触針 １０１ｃ 圧縮バネ １０２ プランジャー １０２ａ 第２接触針 １０２ｃ 較正リング

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１接触針とこの第１接触針と同方向に先
   端を向けて第１接触針から一定距離だけ離れた位置に設
   けられる第２接触針とを有する検査針ユニットを装着
   し、被検査基板上の任意の点にこの検査針ユニットを移
   動させ前記第１及び第２接触針を被検査基板上の所定の
   測定点に接触させる検査針駆動手段を有するプリント配
   線基板用のインピーダンス測定装置であって、 装着される前記検査針ユニットの前記第２接触針を前記
   第１接触針を中心軸として回動させる第２接触針回動手
   段を設けたインピーダンス測定装置。
2. 【請求項２】前記第２接触針回動手段は、前記検査針ユ
   ニット全体を前記第１接触針を中心軸として回動させる
   ことにより前記第２接触針を回動させる請求項１に記載
   のインピーダンス測定装置。
3. 【請求項３】第１接触針とこの第１接触針と同方向に先
   端を向けて第１接触針から一定距離だけ離れた位置に設
   けられる第２接触針とを有する検査針ユニットを装着
   し、被検査基板上の任意の点にこの検査針ユニットを移
   動させ前記第１及び第２接触針を被検査基板上の所定の
   測定点に接触させる検査針駆動手段を有するプリント配
   線基板用のインピーダンス測定装置であって、 交換用の第２接触針を保持する交換用接触針保持手段
   と、 検査針駆動手段に装着されている検査針ユニットの第２
   接触針を前記交換用接触針保持手段に保持されている第
   ２接触針と交換する接触針交換手段とを設けたインピー
   ダンス測定装置。
4. 【請求項４】前記交換用接触針保持手段は、 駆動手段によって第２接触針の把持と開放を行う２以上
   の接触針把持手段を有し、 前記接触針交換手段は、 前記検査針駆動手段と、 前記接触針把持手段と、 前記検査針駆動手段と前記接触針把持手段の駆動手段を
   制御する駆動制御手段とを含む請求項３に記載のインピ
   ーダンス測定装置。
5. 【請求項５】検査針駆動手段に装着された検査針ユニッ
   トの第１接触針を中心軸とする第２接触針の回転方向の
   取り付け位置の較正を行う回転位置較正手段を有する請
   求項１乃至４のいずれかに記載のインピーダンス測定装
   置。
6. 【請求項６】前記第２接触針には一部に切り欠き部のあ
   るリングがリングの中心軸を前記第１接触針に一致させ
   て取り付けてあり、 前記回転位置較正手段は、前記第１接触針を中心軸とす
   る前記第２接触針の回転方向の取り付け位置が基準位置
   にあるときに、前記検査針ユニットが前記第２接触針の
   前記リングの切り欠き部を含めて係合する基準係合部を
   含む、請求項５に記載のインピーダンス測定装置。
7. 【請求項７】基準となるインピーダンスを持ち、かつ、
   前記検査針ユニットにより測定可能な基準抵抗を設けた
   請求項１乃至６のいずれかに記載のインピーダンス測定
   装置。
8. 【請求項８】基準となるインピーダンスを持ち、かつ、
   前記検査針ユニットが前記基準係合部に係合したときに
   前記検査針ユニットによって測定可能となる基準抵抗を
   設けた請求項６に記載のインピーダンス測定装置。
9. 【請求項９】請求項１乃至８のいずれかに記載のインピ
   ーダンス測定装置に取り付けられる検査針ユニットであ
   って、 前記第１接触針に対して先端方向へ押圧する弾性部材を
   設けた検査針ユニット。
10. 【請求項１０】請求項３乃至８のいずれかに記載のイン
    ピーダンス測定装置に取り付けられる検査針ユニットで
    あって、 前記第２接触針が第１接触針に対して第１接触針の長手
    方向に着脱可能に形成された検査針ユニット。
11. 【請求項１１】請求項６又は８に記載のインピーダンス
    測定装置に取り付けられる検査針ユニットであって、 前記基準係合部に係合する切り欠き部を有するリングが
    リングの中心軸を前記第１接触針に一致させて前記第２
    接触針と一体に取り付けてある検査針ユニット。