CN101907669A - 印刷线路板的检查装置和检查方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及印刷线路板的检查装置和检查方法，使第1探针与检查对象的印刷线路板的基准面接触，使第2探针与上述印刷线路板的线路接触，通过上述第2探针对上述线路施加矩形脉冲电压，由上述第1探针，进行施加矩形脉冲之后的第1电压测量、和经过为了判断绝缘电阻而设定的最佳测量时间后的第2电压测量，对上述印刷线路板的所有线路进行上述电压测量，比较预先测量的良品的第1测量值和第2测量值与上述测量出的第1测量值和第2测量值，根据第1测量值进行包含同一线路内的完全断线的导通电阻增加不良的检测，根据第2测量值进行包含与邻近线路的完全短路的绝缘电阻减少不良的检测。

Description

印刷线路板的检查装置和检查方法

技术领域

本发明涉及印刷线路板的检查装置和检查方法，尤其是涉及发现印刷线路板中电路(net：线路)的断线不良和短路不良的印刷线路板的检查装置和检查方法。

背景技术

一般来说，印刷线路板具有多个使用布线图案和通孔等进行电连接的电路，需要在电气方面检查制造出的印刷线路板的电路是否按照设计正确地形成，即，印刷线路板中的电路不要产生断线不良、或与其他电路之间的短路不良，以及是否按照设计形成。

作为短路检查的电气检查方法，已知有通过对作为检查对象的电路间施加电压，根据此时的电压和测量出的电流求出电路间的绝缘电阻，在绝缘电阻为基准值以下时，判断此部分是短路不良位置的方法。

但是，在上述检查方法的情况下，在线路数为n的印刷线路板中，短路检查的组合数为n(n-1)/2，例如，为具有1000个线路的印刷线路板的情况下，需要进行499500次的短路检查，具有耗费检查时间的问题。因此，已公开不必对线路间所有组合进行短路检查，只对有短路可能性的邻近线路间进行短路检查的方法(例如专利文献1)。

另外，除了上述技术之外，还公开了测量印刷线路板上的线路、与覆盖GND线路或电源线路等印刷线路板整体的线路或者印刷线路板外部的基准面之间的电容，与良品的电容值比较，由此进行检查的方法(例如专利文献2、3)。

可是，在上述测量电容的检查方法中，由于不能在线路间施加高电压，所以难以发现以高电阻短路的线路。因此，公开了对线路施加矩形脉冲，通过分析电压的过渡特性来判断短路不良的方法(例如专利文献4～6)。

专利文献1：日本特开昭63-206667号公报

专利文献2：日本特开昭52-096358号公报

专利文献3：日本特公平04-017394号公报

专利文献4：日本特开平06-109796号公报

专利文献5：美国专利第5438272号

专利文献6：美国专利第6573728号

但是，在上述专利文献4～6记载的检查方法中，由于在检查结果的评价中进行波形评价，所以存在需要过渡数字分析器之类的昂贵的测量仪器的问题。

发明内容

因此，本发明目的在于解决上述问题点，提供一种能够廉价地发现线路的断线不良、和与其他线路之间的短路不良的印刷线路板检查装置和检查方法。

本发明的上述目的以及其他目的和新特征，根据本说明书的记述和附图可以清楚。

本申请中公开的发明中，代表性的要点简单地说明如下。

即，本发明中的印刷线路板的检查装置，具有用于与检查对象的印刷线路板的线路接触的第1和第2探针，使上述第1探针与上述印刷线路板的基准面接触，使上述第2探针与上述印刷线路板的线路接触，通过上述第2探针对上述线路施加矩形脉冲电压，由上述第1探针测量电压，对上述印刷线路板所有的线路，进行第1电压测量和第2电压测量，并将该值存储到存储单元中，比较预先测量的良品的测量值和上述测量出的第1测量值和第2测量值，上述比较结果，由第1测量值进行断线不良的检测，由第2测量值进行短路不良的检测。

另外，本发明中的印刷线路板的检查方法，包括：使第1探针与检查对象的印刷线路板的基准面接触，使第2探针与上述印刷线路板的线路接触，通过上述第2探针对上述线路施加矩形脉冲电压，由上述第1探针测量作为第1测量值和第2测量值的步骤；对上述印刷线路板所有的线路进行上述测量，并将该值存储在存储单元中的步骤；比较预先测量的良品的测量值和上述测量出的测量值的步骤，上述比较的结果，由第1测量值进行断线不良判定，由第2测量值进行短路不良判定。

发明效果

通过本发明的印刷线路板的检查装置和检查方法，能够容易且廉价地发现线路的断线不良和与其他线路的短路不良。

附图说明

图1是表示本发明一实施方式的印刷线路板检查装置的构成例的图。

图2是表示在本发明一实施方式中，印刷线路板的一个例子的俯视图。

图3是表示本发明一实施方式中，印刷线路板上的电路的模型的图。

图4是表示着眼于图3所示的电路模型的断线检查模型的图。

图5是表示图4所示的电路模型的等价电路的电路图。

图6是表示图5所示的断线检查的等价电路的测量电压与时间关系的曲线。

图7是表示在图6所示的曲线中，V＝250V，C₀＝0.01μF，C₁₁＝10pF，C₁₂＝30pF，R_a＝1kΩ，t₀＝45nsec时测量电压与时间关系的曲线。

图8是表示着眼于图3所示的电路模型的短路检查的等价电路的电路图。

图9是表示图7所示的短路检查的等价电路的测量电压和时间关系的曲线。

图10是图9所示的曲线中，V＝250V，C₀＝0.01μF，C₁＝15pF，C₂＝15pF，R₁₂＝50MΩ，t₀＝200μsec时测量电压和时间关系的曲线。

图11是本发明一实施方式中的印刷线路板检查方法的流程的流程图。

图中符号说明如下：

1：探针；2：探针支持部；3：印刷线路板；4a～4e：印刷线路板上的电路(线路)；5：基准面；6：移动机构部；7：测量部；8：存储部；9：控制部。

具体实施方式

以下，根据附图对本发明的实施方式详细地进行说明。并且，在用于说明实施方式的全部图中，原则上对于同一部件赋予相同的符号，省略其重复的说明。另外，只要没有特别声明，表示端子名的符号同时也兼作线路名、信号名，在电源的情况下，也可以兼作其电压值。

图1表示本发明一实施方式中的印刷线路板检查装置的整体构成。本实施方式中的印刷线路板检查装置，例如由2根探针1、探针支持部2、移动机构部6、测量部7、存储部8、控制部9等构成。

移动机构部6，由各种电动机、驱动该电动机的电动机驱动器等构成。移动机构部6，借助探针支持部2安装有探针1，探针1可以在与印刷线路板3平行方向(XY方向)和垂直方向(Z方向)上移动。并且，在本实施方式中，以探针1是2根的情况为例进行说明，也可以是3根以上。

测量部7，由电压源、电流源、测量器等构成，与探针1相连接，通过在探针间流过电流和施加电压，能够测量印刷线路板3内电路的电阻。另外，测量覆盖印刷线路板3内GND线路或电源线路等印刷线路板整体那样的线路(基准面)与被检查电路之间的电位差之后，能够变换为电容成分。并且，在没有覆盖上述印刷线路板整体那样的线路时，可以使用设置在印刷线路板外的导电性基准面5(参照图3)。

存储部8，由例如RAM、硬盘等存储器构成，暂时存储测量的值、或其运算结果等。

控制部9由CPU、RAM、ROM等构成，进行移动机构部6的驱动控制、和判断由测量部7测量的电阻值或电容值等是否为不良的处理等。并且，控制部9，也可以通过将实现上述功能或下述动作的程序内置于通常的计算机中来实现，该程序也可以存储在软盘(注册商标)或硬盘等可由计算机读出的存储介质体中。另外，该程序也能够从互联网等通信机构中读出。

图2是表示作为检查对象的印刷线路板的一个例子的俯视图。如图2所示，在检查对象的印刷线路板3中，形成由金属等导电材料形成的大量的线路4a～4e。

下面，对本实施方式的印刷线路板检查装置的检查动作的例子进行说明。首先，使用印刷线路板夹具(图中未示出)固定印刷线路板3。

接着，控制部9控制移动机构部6，使探针1中的1个(第1探针)，与印刷线路板内或者印刷线路板外的基准面5接触。另一个探针1(第2探针)与线路上的检查点接触，通过第2探针对检查对象的线路施加矩形脉冲电压V。并且，测量穿过(通过)设置在印刷线路板外的外部电容器C₀的信号(电压V₀)。对印刷线路板上所有的线路进行这个检查。根据测量来获得断线不良判定用的第一测量值和短路不良判定用第二测量值。比较各线路的测量值、和预先测量、登记的每条线路的良品值。其中，如果测量的电压V₀和良品值对于全部线路都是相同值则判断为良品，只要存在1个不是相同值时，判断为不良品。在短路不良时，由于有时不能断定印刷线路板上哪条线路与哪条线路短路，所以也可以使1个探针与有可能短路的线路上的检查点接触，另一个探针与其他线路接触后，测量上述探针间的电阻值，将电阻值表现出比预先设定的基准值(阈值)小的线路之间，确定为短路的线路。

关于断线检查，一边参照图3～图6一边详细地进行说明。断线检查，是检查完全断线和图案细窄或通孔残缺导致的导通电阻增加的检查。着眼于断线检查，简化图3的模型，得到图4(a)、(b)。图4(a)表示良好的状态，图4(b)表示存在导通电阻增加的情况。其中，R_a表示导通电阻，R_a＝0Ω时与图4(a)相同。R_a＝∞时表示完全断线。另外，变为C₁≈C₁₁+C₂₂。并且，C₁、C₁₁、C₂₂分别表示基准面5和线路之间的电容。

这里，如果由等价电路表示图4(b)的模型，则变为图5。其中，由于线路和基准面的电阻R₁₁、R₁₂为无穷大可以忽视。另外，由于测量用的电阻R₀也设定为充分大的值所以省略。在时间t＝0时，由于R_a使C₂₂变为从电路分离的状态，因此V₀能够由式(1)表示。

$V_0=\frac{C_{11}}{C_0+C_{11}}V$ ……式(1)

在t＞0时的V₀能够由式(2)表示。

$V_0=\frac{C_{11}+C_{22}}{C_{11}+C_{22}+C_0}V-\frac{C_0{C}_{22}}{(C_0+C_{11})(C_{11}+C_{22}+C_0)}V{e}^{-\left(\frac{C_{11}+C_{22}+C_0}{C_{22}{R}_a(C_0+C_{11})}\right)t}.$ ……式(2)

式(2)中，如果R_a为有限，t＝∞时V₀变为式(3)。

$V_0=\frac{C_{11}+C_{22}}{C_{11}+C_{22}+C_0}V=\frac{C_1}{C_1+C_0}V$ ……式(3)

根据式(1)～式(3)可知，V₀在

$\frac{C_{11}}{C_0+C_{11}}V$

上升，为R_a的指数函数，收敛于良品值

$\frac{C_1}{C_1+C_0}V.$

图6的曲线表示此时的关系。由于随着R_a的值变小，收敛时间变短，因此能够通过在施加矩形脉冲之后的最佳测量时间t₀测量V₀，进行断线检查。

关于断线检查的检测，举一个例子进行说明。在图5的等价电路中，设定V＝250V，C₀＝0.01μF，电路线路具有C₁₁＝10pF，C₁₂＝30pF，R_a＝1kΩ。另外，施加矩形脉冲之后的最佳测量时间t₀为45nsec(纳秒)进行测量。该电路线路中，t＝0时，V₀根据式(1)成为V₀＝250mV，t＝∞时，根据式(3)V₀＝1V。另外，t₀＝45nsec时根据式(2)，V₀＝830mV。图7表示t≥0时的特性。如图7所示，电路线路为良品时，即R_a＝0Ω时，由于

$V_0=\frac{C_1}{C_1+C_0}V,$

所以V₀＝1V。时间t₀时的测量值830mV，与良品时的1V相比较，减少了17％。因此，通过比较时间t₀时的测量值和良品时的测量值，能够判断电路线路中是否有导通电阻的增加。通常，断线检查时，应该检测的导通电阻越低越好，施加矩形脉冲后比较微少的时间作为最佳测量时间。

下面对短路检查一边参照图8～图10一边详细地进行说明。短路检查，是检查由完全短路和蚀刻残留等导致线路间绝缘电阻减少的检查。如果将图3模型变为着眼于短路检查的等价电路，变为图8。其中，R₁₂表示绝缘电阻，R₁₂＝∞时表示良好，R₁₂＝0Ω时表示完全短路。由于NetA和NetB间的电容微小可以忽略。另外NetA和NetB的与基准面间的电阻R1，R2为无穷大。并且，由于测量用电阻R₀也设定为充分大的值所以可以忽略。图8的等价电路变为与图5的等价电路相同的构成，可知能够对断线检查和短路检查进行同样处理。

图8的等价电路中，t＝0时的V₀能够由式(4)表示。

$V_0=\frac{C_1}{C_0+C_1}V$ ……式(4)

t＞0时的V₀能够由式(5)表示。

$V_0=\frac{C_1+C_2}{C_1+C_2+C_0}V-\frac{C_0{C}_2}{(C_0+C_1)(C_1+C_2+C_0)}V{e}^{-\left(\frac{C_1+C_2+C_0}{C_2{R}_{12}(C_0+C_1)}\right)t}$ ……式(5)

t＝∞时的V₀收敛于式(6)。

$V_0=\frac{C_1+C_2}{C_1+C_2+C_0}V$ ……式(6)

由式(4)～式(6)可知，V₀从良品值

$\frac{C_1}{C_0+C_1}V$

上升，收敛于

$\frac{C_1+C_2}{C_1+C_2+C_0}V.$

图9的曲线表示此时的关系。R₁₂的值越大收敛时间越长。因此，为了检查绝缘电阻的减少，在施加矩形脉冲后经过最佳测量时间t₁后进行V₀的测量即可。实际的短路检查中，t₁根据检查需要的时间、应该检查的电阻值、与基准面之间的静电电容等，通过计算或实验等设定为最佳时间。

关于短路检查的检测，举一个例子进行说明。在图8的等价电路中，设定V＝250V、C₀＝0.01μF，电路线路为C₁＝15pF、C₂＝15pF、R₁₂＝50MΩ。另外，施加矩形脉冲后的最佳时间t₁为200μsec，进行测量。在该电路线路中，时间t＝0时，根据式(4)，V₀＝375mV，t＝∞时，根据式(6)，V₀＝750mV。另外，t₁＝200μsec时，V₀＝462mV。图10表示t≥0时的特性。由于该电路线路为良品时，即R₁₂＝∞Ω(无穷大)时，

$V_0=\frac{C_1}{C_0+C_1}V,$

所以V₀＝375mV。时间t₁时的测量值462mV与良品时的375mV相比较，增加了23％。因此，通过比较t₁时的测量值和良品时的测量值，能够判定电路线路中具有短路不良。通常，短路检查时，应该检测的绝缘电阻越高越好，施加矩形脉冲后的比较长的时间为最佳测量时间。

如上所述，只要对1检查点分别以最佳的测量时间测量断线检查用的测量值1和短路检查用测量值2，就能够不必使用昂贵的波形观测器或过渡数字分析器，发现线路的断线不良或接近线路短路不良。另外，该测量值通过使用通常使用的模拟-数字转换IC，能够简单地存储在存储器中。

图11表示本实施方式印刷线路板检查装置中的检查动作的例子。如图11所示，首先，在步骤101中，将探针移动到检查点。

接着，在步骤102中，对检查点施加脉冲电压。测量经过图6所示的t₀时间后的测量值1后，将此测量值1存储到存储部8等中(步骤103)，测量经过图9所示的t₁时间后的测量值2后，将此测量值2存储到存储部8等中(步骤104)。对于检查对象的所有线路实施测量，在结束全部检查之前，重复进行步骤101～104。

接着，在步骤106中，比较步骤103中测量的测量值1和已经存储的良品基板的测量值1，步骤103中的测量值1小时，由步骤107检测为断线不良。另外，在步骤108中，比较步骤104中测量的测量值2和已经存储的良品基板中的测量值2，步骤108中的测量值2大时，由步骤109检测为短路不良。对于检查对象的所有线路实施比较、检测，在结束全部检查之前重复进行步骤106～109。

并且，也可以没有步骤105，在测量步骤103的测量值1、步骤104测量值2结束后，接着，进行步骤106～109的不良判定。此时，步骤110的全部检查没有结束时，返回步骤101。

因此，通过本实施方式中的印刷线路板的检查装置和检查方法，能够不使用昂贵的波形观测器或过渡数字分析器等，而容易且廉价地发现线路的断线不良和与其他线路的短路不良。

以上，根据该实施方式对本发明者提出的发明具体地进行了说明，当然，本发明并不局限于上述实施方式，在不脱离其宗旨的范围内可以进行各种变更。

产业上应用的可能性

本发明能够用于印刷线路板的检查。

Claims (6)

1.一种印刷线路板的检查装置，其特征在于，具有用于与检查对象的印刷线路板的线路接触的第1和第2探针、以及存储单元，

使上述第1探针与上述印刷线路板的基准面接触，使上述第2探针与上述印刷线路板的线路接触，通过上述第2探针对上述线路施加矩形脉冲电压，

通过上述第1探针，进行施加上述矩形脉冲之后的第1电压测量、和经过为了判断绝缘电阻而设定的最佳测量时间后的第2电压测量，

对上述印刷线路板的检查对象的所有线路进行上述第1和第2电压测量，并将该值存储到上述存储单元中，

比较预先测量的施加上述矩形脉冲之后和经过上述最佳测量时间后的良品的第1测量值和第2测量值与上述第1和第2电压测量中测量出的第1测量值和第2测量值，

检测导通电阻的增加不良和绝缘电阻的减少不良，该导通电阻的增加不良包含同一线路内的完全断线，该绝缘电阻的减少不良包含与邻近线路完全短路。

2.根据权利要求1所述的印刷线路板的检查装置，其特征在于，在上述绝缘电阻的减少不良的检测中，将上述测量出的第2测量值增加的线路判定为短路不良线路。

3.根据权利要求1所述的印刷线路板的检查装置，其特征在于，上述导通电阻的增加不良的检测中，将上述测量出的第1测量值减少的线路判断为断线不良线路。

4.一种印刷线路板的检查方法，其特征在于，

使第1探针与印刷线路板的基准面接触，使第2探针与上述印刷线路板的线路接触，通过上述第2探针对上述线路施加矩形脉冲电压，

由上述第1探针，进行施加上述矩形脉冲之后的第1电压测量、和经过为了判断绝缘电阻而设定的最佳测量时间后的第2电压测量，

对上述印刷线路板的检查对象的所有线路，进行上述第1和第2电压测量，将该值存储到存储单元中，

比较预先测量的施加上述矩形脉冲之后和经过上述最佳测量时间后的良品的第1测量值和第2测量值、与在上述第1和第2电压测量中所测量出的第1测量值和第2测量值，

检测导通电阻的增加不良和绝缘电阻的减少不良，该导通电阻的增加不良包含同一线路内的完全断线，该绝缘电阻的减少不良包含与邻近线路的完全短路。

5.根据权利要求4所述的印刷线路板的检查方法，其特征在于，在上述绝缘电阻的减少不良的检测中，将上述测量出的第2测量值增加的线路判定为短路不良线路。

6.根据权利要求4所述的印刷线路板的检查方法，其特征在于，在上述导通电阻的增加不良的检测中，将上述测量出的第1测量值减少的线路判定为断线不良线路。

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