DE10232398A1

DE10232398A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Inspektion von Leiterplatten

Info

Publication number: DE10232398A1
Application number: DE10232398A
Authority: DE
Inventors: Noboru Kawaike; Kenji Ueda; Kenji Matsui
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2001-07-19
Filing date: 2002-07-17
Publication date: 2003-02-27
Also published as: US6937035B2; US20050255744A1; US20030016026A1; US7250785B2; JP2003035738A

Abstract

Eine Nachweiseinheit zum Feststellen eines elektrischen Felds oder eines Magnetfelds wird oberhalb einer zu ermittelnden Leiterplatte 4 angeordnet. Eine Steuervorrichtung 3 ermöglicht es der Nachweiseinheit 4, Nachweisvorgänge durchzuführen, während die Nachweiseinheit in einer bestimmten Richtung unter Aufbringen eines elektrischen Stroms auf die Leiterplatte 4 bewegt wird, so dass eine elektrische Feldverteilung oder eine magnetische Feldverteilung auf der Leiterplatte 4 nachgewiesen wird. Ferner vergleicht die Steuervorrichtung 3 die Nachweisergebnisse mit Referenzdaten, die vorab registriert worden sind, und wenn ein Teil zwischen den beiden Stücken von Daten vorliegt, der nicht übereinstimmt, wird bestimmt, dass die entsprechende Leiterplatte 4 eine defekte Leiterplatte ist. Es ist also möglich, einen defekten Abschnitt auf der Leiterplatte mit hoher Genauigkeit in einem berührungslosen Zustand zur Leiterplatte festzustellen.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Technik zur Inspektion einer Leiterplatte, auf welcher verschiedene Teile montiert sind (nachfolgend als "Leiterplatte") bezeichnet), auf Defekte, wie etwa Unterbrechungen und Kurzschlüsse des Verdrahtungsmusters, ein fehlerhaftes Teil, eine Lageabweichung, einen angehobenen Zustand eines Teils, unzureichende oder übermäßige Lötvorgänge und einen Ausfall eines Teils.

Beschreibung des Standes der Technik

In Bezug auf Inspektionen dieser Art wurde herkömmlicherweise eine Inspektion unter Verwendung eines schaltungsinternen Testers durchgeführt. Bei dieser Inspektion werden, wie in Fig. 20 gezeigt, nach Aufbringen eines elektrischen Stroms auf eine Leiterplatte 4 zwei Punkte aus einem Verdrahtungsmuster 7 und Anschlüssen 6a, 6b eines zu inspizierenden Teils 6 ausgewählt und Testmessfühler 31, 32 an diese Punkte angelegt, so dass Faktoren, wie ein elektrischer Strom, eine Spannung, eine Impedanz oder eine Frequenz, zwischen den beiden Punkten, mit welchen diese Messfühler 31, 32 in Berührung gebracht worden sind, gemessen werden, und wenn der Messwert ein anomaler Wert ist, wird bestimmt, dass ein Defekt zwischen den oben erwähnten zwei Punkten vorliegt.

Zusätzlich zu diesem Verfahren wird manchmal eine Inspektion, die eine visuelle Erkennungsvorrichtung verwendet, durchgeführt. Bei dieser Inspektion werden, während Inspektionsbereiche nacheinander auf einer zu inspizierenden Leiterplatte eingestellt werden, betreffende Bilder aufgenommen, so dass beruhend auf dem Zustand des sich ergebenden Bilds eine Bestimmung dahingehend erfolgt, ob in ihr Defekte vorliegen; und Vorrichtungen zur Durchführung von Inspektionen dieser Art werden in visuelle Inspektionsvorrichtungen, bei welchen ein Inspektor visuell die Bilder inspiziert, um so die Qualität der Leiterplatte festzustellen, und automatische Inspektionsvorrichtungen, bei welchen beruhend auf bestimmten Referenzdaten ein Computer feststellt, ob ein Defekt vorliegt, klassifiziert.

Im Gefolge neuer Entwicklungen bei Leiterplatten mit hochdichten, extrem feinen Teilen und Verdrahtungsmustern ist es in dem Fall von Inspektionen unter Verwendung eines schaltungsinternen Testers schwierig geworden, Testmessfühler korrekt auf zu inspizierenden Abschnitten aufzusetzen. Ferner kann, wenn Testmessfühler auf eine Leiterplatte mit hoher Dichte aufgesetzt werden, die Leiterplatte infolge einer Unterbrechung im Verdrahtungsmuster beschädigt werden. Im Falle einer Leiterplatte, die für ein ein hohes Maß an Sicherheit benötigendes Gerät verwendet wird, ist eine redundante Schaltung, wie etwa eine duplizierte Schaltung, darin ausgebildet, und in Bezug auf eine solche redundante Schaltung werden Testmessfühler an einer Stelle vor der Verzweigung der betreffenden Schaltung und an einer Stelle nach der Verzweigung aufgesetzt; daher zeigt das mit den Testmessfühlern festgestellte elektrische Potential den gleichen Wert wie den normalen Wert, auch wenn ein Defekt in einem Abschnitt des Musters vorliegt, sofern nur das andere Muster normal ist, wodurch es nicht gelingt, einen Defekt richtig festzustellen.

Im Falle der Inspektion unter Verwendung einer visuellen Erkennungsvorrichtung könnte, wenn ein defekter Abschnitt extrem klein oder der Grad eines Defekts sehr klein ist, der Defekt übersehen werden. Ferner ist es in Bezug auf Teile, die zur Verwendung eines Verfahrens der Bestückung mit der Vorderseite nach unten montiert wurden, unmöglich, den Nachweisvorgang unter Verwendung einer visuellen Erkennungsvorrichtung durchzuführen, da Verbindungsabschnitte von der Vorderseite der Leiterplatte nicht erkannt werden können.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung wurde zur Lösung der oben erwähnten Probleme erdacht, und ihre Aufgabe ist es, defekte Abschnitte auf einer Leiterplatte berührungslos bezüglich der Leiterplatte mit hoher Genauigkeit festzustellen.

Wenn ein elektrischer Strom auf eine Leiterplatte aufgebracht wird, werden eine elektrische Feldverteilung und eine magnetische Feldverteilung ansprechend auf einen Schaltungsaufbau auf der Leiterplatte erzeugt. Wenn ein Defekt, wie etwa eine Unterbrechung oder ein Kurzschluss eines bestimmten Verdrahtungsmusters auf der Leiterplatte und ein Ausfall eines bestimmten Teils vorliegt, und wenn das elektrische Potential oder der Strom an diesem defekten Abschnitt einen vom Normalwert verschiedenen Wert zeigt, ändern sich in diesem Fall die Verteilungszustände des elektrischen Felds und des Magnetfelds entsprechend.

Das erste Verfahren der vorliegenden Erfindung, das unter Berücksichtigung dieses Prinzips erdacht worden ist, hat einen Aufbau, bei welchem ein Strom auf eine festzustellende Leiterplatte aufgebracht wird und Relativlagen in Bezug auf die Leiterplatte unter Aufrechterhaltung eines berührungslosen Zustands zur Leiterplatte verändert werden, so dass der Verteilungszustand eines elektrischen Felds oder eines Magnetfelds auf der oben erwähnten Leiterplatte festgestellt wird, und beruhend auf den Ergebnissen des Nachweises eine Bestimmung dahingehend erfolgt, ob Defekte in der Leiterplatte vorliegen oder nicht.

Zur Feststellung des Verteilungszustands eines elektrischen Felds oder eines Magnetfelds auf der oben erwähnten Leiterplatte durch Veränderung von Relativlagen zur Leiterplatte unter Aufrechterhaltung eines berührungslosen Zustands zu der Leiterplatte wird beispielsweise ein ein elektrisches Feld feststellender oder ein ein Magnetfeld feststellender Sensor in eine Position oberhalb der Leiterplatte gesetzt, und während dieser Sensor in Richtung längs der Oberfläche der Leiterplatte bewegt wird, werden Nachweisvorgänge an einer Vielzahl von Positionen durchgeführt. Die Bestimmung, ob ein Defekt vorliegt oder nicht, wird durch Vergleichen der festgestellten elektrischen Feldverteilung oder magnetischen Feldverteilung, wie oben beschrieben, mit einem Optimalzustand, der gewonnen wird, wenn kein defekter Abschnitt vorliegt, durchgeführt. Anders ausgedrückt ist es, wenn ein Abschnitt in dem festgestellten Verteilungszustand vorliegt, der sich von dem optimalen Verteilungszustand unterscheidet, möglich, zu bestimmen, dass ein Defekt in dem entsprechenden unterschiedlichen Abschnitt vorkommt.

Als Nächstes kann in Bezug auf eine Leiterplatte, auf die kein Strom aufgebracht wird, ein Wirbelstrom in einer geschlossenen Schleife auf der Leiterplatte unter Ausnutzung einer elektromagnetischen Induktionsfunktion erzeugt werden. Hier wird in einem Fall, wo sich der Zustand der geschlossenen Schleife vom Normalzustand infolge einer Leitungsunterbrechung oder eines Kurzschlusses etc. unterscheidet, kein Wirbelstrom erzeugt, oder es könnte ein Wirbelstrom erzeugt werden, der einen Zustand hat, welcher sich vom Normalzustand unterscheidet.

Das zweite Verfahren der vorliegenden Erfindung, das auf der Grundlage des oben erwähnten Prinzips erdacht worden ist, hat einen Aufbau, bei welchem ein Magnetfeld auf einer Leiterplatte zur Einwirkung gebracht wird, so dass ein Wirbelstrom in einer geschlossenen Schleife erzeugt wird, die durch einen Leiterabschnitt gebildet wird, welcher Muster auf der Leiterplatte oder Muster und Bestückungsteile auf der Leiterplatte enthält, und ein Verteilungszustand eines durch den Wirbelstrom erzeugten Magnetfelds unter Aufrechterhaltung eines berührungslosen Zustands zur Leiterplatte festgestellt wird, so dass beruhend auf den Nachweisergebnissen bestimmt wird, ob ein Defekt in der Leiterplatte vorliegt oder nicht.

Zur Erzeugung eines Wirbelstroms auf einer Leiterplatte und zur Feststellung des Verteilungszustands eines durch den Wirbelstrom bewirkten Magnetfelds unter Aufrechterhaltung eines berührungslosen Zustands zur Leiterplatte wird beispielsweise ein ein Magnetfeld nachweisender Sensor, der eine Funktion für die Erzeugung eines Induktionsmagnetfelds hat, an einer Position oberhalb der Leiterplatte angeordnet, und werden Nachweisprozesse durchgeführt, während die Relativlagebeziehung zwischen diesem Sensor und der Leiterplatte geändert wird. In Bezug auf die Bestimmung, ob ein Defekt vorliegt oder nicht, wird, der gleiche Vorgang wie beim ersten Verfahren durchgeführt, d. h., es ist möglich zu bestimmen, ob ein Defekt vorliegt oder nicht, indem die elektrische Feldverteilung, die wie oben beschrieben festgestellt wird, mit einem optimalen Verteilungszustand verglichen wird, der gewonnen wird, wenn kein defekter Abschnitt vorliegt.

Der Wirbelstrom kann dabei an einem Bereich erzeugt werden, der auf die in Rede stehende Schaltung zentriert ist; jedoch kann, nicht beschränkt auf dieses Verfahren, der Wirbelstrom auf dem gesamten Abschnitt der Leiterplatte erzeugt werden.

In dem Fall, wo eine Ultraschallwelle auf ein Teil und ein Verdrahtungsmuster auf der Leiterplatte abgegeben und die reflektierte Welle empfangen wird, wird, wenn ein Defekt, wie etwa ein Riss in dem Teil, eine Lageabweichung oder eine schiefe Anbringung des Teils und ein Bruch im Leitungsmuster vorliegt, der Reflexionsgrad der Ultraschallwelle gegenüber dem Normalzustand verschieden, was zu einer Änderung des zu empfangenden Niveaus der reflektierten Welle führt.

Das dritte Verfahren der vorliegenden Erfindung, das beruhend auf dem oben erwähnten Prinzip erdacht wurde, weist einen Aufbau auf, bei welchem eine Ultraschallwelle mit einer bestimmten Frequenz auf eine zu inspizierende Leiterplatte aus einer Position in geringem Abstand von der Leiterplatte abgegeben wird, so dass die reflektierte Welle von der Leiterplatte her nachgewiesen wird und beruhend auf den Ergebnissen des Nachweises eine Bestimmung erfolgt, ob ein Defekt in der Leiterplatte vorliegt oder nicht.

Das Senden und Empfangen von Ultraschallwellen werden unter Verwendung eines Sensors durchgeführt, der Sende- und Empfangsfunktion für Ultraschallwellen hat. In diesem Fall wird dieser Sensor an einer Position oberhalb der Leiterplatte angeordnet, und Nachweisvorgänge werden an einer Vielzahl von Positionen auf der Leiterplatte durchgeführt, während die Relativlagebeziehung zwischen dem Sensor und der Leiterplatte verändert wird. Es ist also möglich zu bestimmen, ob ein Defekt vorliegt, indem das Niveau der so nachgewiesenen reflektierten Welle an jeder Position mit einem optimalen Niveau verglichen wird, das gewonnen wird, wenn kein defekter Abschnitt vorhanden ist.

Bei jedem des ersten bis dritten Verfahrens wird zur Bestimmung, ob ein Defekt vorliegt, bevorzugt, vorab Nachweisvorgänge auf guten Leiterplatten ohne Defekt unter den gleichen Bedingungen wie bei der zu inspizierenden Leiterplatte durchzuführen und die Nachweisergebnisse als Referenzdaten zu registrieren, so dass die bei der Inspektion in Bezug auf eine inspizierte Leiterplatte gewonnenen Nachweisergebnisse mit den oben erwähnten Referenzdaten verglichen werden.

Bei jedem der oben erwähnten Verfahren wird eine Leiterplatte in einem berührungslosen Zustand zur Leiterplatte durch ein Verfahren mit Ausnahme des Bildaufnahmeverfahrens beobachtet, und der Bestimmungsvorgang wird durch Nachweis einer physikalischen Größe, die darstellt, ob ein Defekt vorliegt oder nicht, durchgeführt. Hierbei ist es, auch wenn der defekte Abschnitt extrem klein oder das Ausmaß des Defekts klein ist, durch Gewinnen der nachgewiesenen physikalischen Größe (eines Änderungszustands des elektrischen Felds oder Magnetfelds, oder eines Niveaus einer Reflexionswelle der Ultraschallwelle) als ausreichend große Spannung möglich, diesen Defekt mit hoher Genauigkeit festzustellen, und auch wenn das Inspektionsobjekt eine Leiterplatte mit hoher Dichte ist, ist es möglich, die Inspektion mit hoher Präzision durchzuführen, ohne eine Beschädigung der Schaltung der Leiterplatte zu bewirken. Ferner ist es in Bezug auf eine Schaltung, die einen durch einen Vorgang der Montage mit der Vorderseite nach unten gebildeten Teil enthält, möglich, Inspektionsvorgänge in einem berührungslosen Zustand durchzuführen.

Ferner ist es bei jedem der oben erwähnten Verfahren, auch wenn ein Bereich, der Schaltungsmuster oder Teile, die eine redundante Schaltung bilden, Gegenstand der Inspektion in der oben erwähnten Leiterplatte ist, möglich, einen Defekt festzustellen, der in irgendeiner der verzweigten Schaltungen auftritt, somit die Inspektionspräzision stark zu verbessern.

Nach dem ersten Verfahren der oben erwähnten drei Verfahren wird hierbei ein Defekt beruhend auf einer Änderung des elektrischen Felds oder des Magnetfelds ansprechend auf ein elektrisches Potential oder einen elektrischen Strom, die in der Schaltung mit Anlegen eines Stroms auftreten, festgestellt; daher wird es, auch wenn ein Defekt wie etwa ein Kurzschluss auftritt, unmöglich, den Defekt festzustellen, wenn der Defekt keinen anomalen Wert des elektrischen Potentials und Stroms in dem defekten Abschnitt in Verbindung mit den anderen Schaltungen erzeugt. Im Gegensatz dazu wird bei dem zweiten und dritten Verfahren der Feststellungsprozess unter Verwendung einer physikalischen Größe, welche einen Zustand eines Verdrahtungsmusters oder eines Teils darstellt, ohne Anlegen eines Stroms an die Leiterplatte durchgeführt, und es wird möglich, einen defekten Abschnitt festzustellen, den das erste Verfahren nicht feststellen würde.

Die Erfindung schafft ferner Vorrichtungen, die eine Leiterplatte unter Verwendung der oben erwähnten ersten bis dritten Verfahren inspizieren.

Eine Vorrichtung in Übereinstimmung mit dem ersten Verfahren ist versehen mit: einer Nachweiseinheit, welche einen Störungszustand eines elektrischen Felds oder Magnetfelds auf der Leiterplatte feststellt, während sie in einem berührungslosen Zustand in Bezug auf die Leiterplatte eingestellt ist; Lagejustiermitteln zur Einstellung einer Relativlagebeziehung zwischen der Nachweiseinheit und der Leiterplatte; und Steuermitteln, welche die Lagejustiermittel so steuern, dass die Nachweiseinheit mit einer bestimmten Anzahl von Positionen auf der Leiterplatte nacheinander zusammenfallen kann, so dass eine Bestimmung erfolgt, ob ein Defekt in der Leiterplatte vorliegt oder nicht, indem Nachweissignale der betreffenden Positionen von der Nachweiseinheit verwendet werden.

In dem Fall, in dem die oben erwähnte Nachweiseinheit ein elektrisches Feld feststellt, ist die Nachweiseinheit mit einer Nachweiselektrode, welche es erlaubt, eine elektrostatische Kapazität zwischen der Leiterplatte und der Nachweiseinheit zur Anwendung zu bringen, um so diese elektrostatische Kapazität festzustellen, und einer Abschirmungselektrode, die zur Abschirmung, dass Einflüsse eines elektrischen Felds aus einer anderen Richtung als der Leiterplatte auf die Nachweiselektrode zur Einwirkung gelangen, verwendet wird, versehen. Ferner ist in dem Fall, in dem der Bestimmungsvorgang unter Verwendung eines Magnetfelds durchgeführt wird, die Nachweiseinheit vorzugsweise mit Vorrichtungen, wie z. B. einem Magnetwiderstandselement, wie einem MI-Element, und einem Oszillator, durch den ein Hochfrequenzstrom in diesem Element fließen kann, und Mitteln, wie z. B. einem Vormagnetisierungsmagneten zur Erzeugung eines Vormagnetisierungsmagnetfelds zur Verbesserung der Empfindlichkeit des Elements, versehen.

Hierbei ist in dem Fall, wo entweder das elektrische Feld oder das Magnetfeld nachgewiesen wird, die Nachweiseinheit wünschenswerterweise so eingerichtet, dass ein elektrisches Feld oder ein Magnetfeld an einer Vielzahl von Positionen nachgewiesen wird, um so Störungssignale zu eliminieren und ein Differenzsignal (d. h. eine Änderung des elektrischen Felds oder Magnetfelds in einem bestimmten Abstandsschritt) der aus den betreffenden Positionen gewonnenen Nachweissignale auszugeben.

Die oben erwähnten Positionsjustiermittel können so aufgebaut sein, dass entweder die Positionen der Nachweiseinheit oder der Leiterplatte justiert werden. Alternativ ist ein Mechanismus zur Lagejustierung in sowohl der Nachweiseinheit als auch der Leiterplatte angeordnet, so dass die Lagejustierung in wechselseitig unterschiedlichen Richtungen, etwa in X-Richtung für die Nachweiseinheit und in Y-Richtung für die Leiterplatte, durchgeführt werden kann.

Die Steuermittel, welche den Lagejustierungsvorgang der oben erwähnten Lagejustiermittel und den Nachweisvorgang der Nachweiseinheit steuern und ein Nachweissignal der Nachweiseinheit erfassen, um so die entsprechenden Prozesse durchzuführen, sind als Steuereinheit bereitgestellt, die im Wesentlichen durch einen Computer gebildet ist. Ferner kann in der Steuereinheit ein Speicher vorgesehen sein, welcher Inspektionsbedingungen, z. B. die Inspektionsbereiche auf einer Leiterplatte und die Zeiten, in denen die Nachweiseinheit in den betreffenden Inspektionsbereichen betrieben wird, sowie Referenzdaten, die zur Bestimmung, ob ein Defekt vorliegt oder nicht, verwendet werden, speichert.

Eine Vorrichtung gemäß dem zweiten Verfahren ist versehen mit: einer Nachweiseinheit, welche ein Magnetfeld auf die Leiterplatte zur Erzeugung eines Wirbelstroms in einer geschlossenen Schleife, die durch einen ein Muster auf der Leiterplatte oder Muster und Bestückungsteile auf der Leiterplatte enthaltenden Leiterabschnitt gebildet wird, aufbringt, um so einen Störungszustand des in der Leiterplatte durch den Wirbelstrom erzeugten Magnetfelds festzustellen, während sie in einen berührungslosen Zustand in Bezug auf die Leiterplatte eingestellt ist; Lagejustiermittel zur Justierung einer Relativlagebeziehung zwischen der Nachweiseinheit und der Leiterplatte; und Steuermittel, welche die Lagejustiermittel so steuern, dass die Nachweiseinheit mit einer bestimmten Anzahl von Positionen auf der Leiterplatte aufeinanderfolgend zusammenfallen kann, so dass eine Bestimmung erfolgt, ob ein Defekt in der Leiterplatte vorliegt oder nicht, indem Nachweissignale der betreffenden Positionen von der Nachweiseinheit verwendet werden.

Die Nachweiseinheit in der Vorrichtung mit der zweiten Anordnung ist durch eine Erregerspule zum Aufbringen eines Hochfrequenzmagnetfelds auf die Leiterplatte und eine Nachweisspule oder ein magnetisches Widerstandselement zum Nachweis eines durch einen Wirbelstrom erzeugten Magnetfelds gebildet. Hierbei ist die Nachweiseinheit mit dieser Anordnung vorzugsweise so aufgebaut, dass ein Magnetfeld von der Leiterplatte aus einer Vielzahl von Positionen festgestellt wird, und so, dass ein Differenzsignal der Ergebnisse der betreffenden Nachweise ausgegeben wird. Da ferner eine durch ein magnetisches Wechselfeld induzierte Spannung die Tendenz zu einer Phasenabweichung hat, abhängig von den Schaltungsaufbauten, ist die oben erwähnte Nachweiseinheit vorzugsweise mit einer Schaltung zur Auswahl des Phasensignals eines Nachweissignals und einer Schaltung, welche gleichzeitig eine Anzahl von Phasensignalen in getrennter Weise nachweist, vorgesehen.

Die Lagejustiermittel und die Steuermittel sind in der gleichen Weise aufgebaut wie diejenigen der Vorrichtung des ersten Verfahrens. Dabei können in dem Fall, wo ein Phasensignal in der Nachweiseinheit ausgewählt und festgestellt wird, Daten, welche angeben, welches Phasensignal für jede der Nachweispositionen auszuwählen ist, gesetzt und in einem Speicher der Bestimmungsdurchführungsmittel gespeichert werden.

Ferner ist eine Vorrichtung gemäß dem dritten Verfahren versehen mit: einer Nachweiseinheit, welche eine Ultraschallwelle mit einer bestimmten Frequenz abgibt, zur Feststellung einer Reflexionswelle von der Leiterplatte, während sie in einem berührungslosen Zustand in Bezug auf die Leiterplatte eingestellt ist; Lagejustiermitteln zur Einstellung einer Relativlagebeziehung zwischen der Nachweiseinheit und der Leiterplatte; und Steuermitteln, welche die Lagejustiermittel so steuern, dass die Nachweiseinheit mit einer bestimmten Anzahl von Positionen auf der Leiterplatte aufeinanderfolgend zusammenfallen kann, so dass eine Bestimmung erfolgt, ob ein Defekt in der Leiterplatte vorliegt oder nicht, indem Nachweissignale der betreffenden Positionen von der Nachweiseinheit verwendet werden.

Die Nachweiseinheit in obiger Anordnung ist mit Vorrichtungen, wie z. B. einem piezoelektrischen Element zum Senden und Empfangen von Ultraschallwellen, einer Schaltung zur Verarbeitung einer Nachweisausgabe dieses piezoelektrischen Elements und einem Pufferglied versehen. Die Lagejustiermittel und die Steuermittel sind in der gleichen Weise angeordnet wie diejenigen im ersten Verfahren.

Bei allen Vorrichtungen mit den oben erwähnten drei Anordnungen ist die Nachweiseinheit in einem berührungslosen Zustand zur inspizierenden Leiterplatte angeordnet, und es werden Nachweisprozesse nacheinander in Bezug auf eine Anzahl von Positionen der Leiterplatte im berührungslosen Zustand zur Leiterplatte durchgeführt, während die Relativlagebeziehung zwischen der Nachweiseinheit und der Leiterplatte verändert wird, um zu bestimmen, ob ein defekter Abschnitt vorliegt oder nicht. Dieser Bestimmungsvorgang kann jedesmal durchgeführt werden, wenn ein Nachweiseinheit auf jedem Inspektionsobjekt auf der Leiterplatte durchgeführt wird; der Bestimmungsprozess kann jedoch einmal nach Abschluss des Feststellungsprozesses in Bezug auf alle Inspektionsobjekte ausgeführt werden.

Ferner kann jede Vorrichtung, die eine der Anordnungen aufweist, mit Anzeigemitteln zur Anzeige der Ergebnisse der Bestimmung durch die oben erwähnten Bestimmungsverarbeitungsmittel, Mitteln zur externen Ausgabe der Ergebnisse der Bestimmung und Mitteln zur Speicherung der Ergebnisse der Bestimmung in einem bestimmten Speichermedium versehen sein.

Zusätzlich wird in dem Fall, wo eine Vorrichtung, die die erste Anordnung aufweist, verwendet wird, der Inspektionsvorgang unter Anlegen eines Stroms an die zu inspizierende Leiterplatte durchgeführt, während im Falle von Vorrichtungen mit der zweiten und der dritten Anordnung der Inspektionsvorgang ohne Anlegen eines Stroms an die Leiterplatte durchgeführt wird.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Zeichnung, die einen schematischen Aufbau einer ersten Inspektionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 2 ist eine Zeichnung, die einen inneren Aufbau einer Nachweiseinheit zeigt.
Fig. 3 ist eine Zeichnung, die einen elektrischen Aufbau der Nachweiseinheit zeigt.
Fig. 4 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen der elektrischen Feldverteilung auf einer Leiterplatte und den Ergebnissen eines Nachweises zeigt.
Fig. 5 ist eine Zeichnung, welche die Beziehung zwischen der Bewegungsrichtung der Nachweiseinheit und der Anordnung einer Sensoreinheit zeigt.
Fig. 6 ist eine Zeichnung, die einen weiteren Aufbau der Nachweiseinheit zeigt.
Fig. 7 ist eine Zeichnung, die eine Kennkurve eines MI-Elements zeigt.
Fig. 8 ist eine Zeichnung, die einen elektrischen Aufbau der in Fig. 6 gezeigten Nachweiseinheit zeigt.
Fig. 9 ist eine Zeichnung, die Strommoden in einer Grundschaltung für jeden der Fälle zeigt.
Fig. 10 ist eine Zeichnung, die Strommoden in einer redundanten Schaltung für jeden der Fälle zeigt.
Fig. 11 ist eine Zeichnung, die ein Beispiel zeigt, in welchem ein Wirbelstrom erzeugt wird.
Fig. 12 ist eine Zeichnung, die einen elektrischen Aufbau einer in der zweiten Inspektionsvorrichtung zu verwendenden Nachweiseinheit zeigt.
Fig. 13 ist eine Zeichnung, die einen weiteren elektrischen Aufbau einer in der zweiten Inspektionsvorrichtung zu verwendenden Nachweiseinheit zeigt.
Fig. 14 ist eine Zeichnung, die noch einen weiteren elektrischen Aufbau einer in der zweiten Inspektionsvorrichtung zu verwendenden Nachweiseinheit zeigt.
Fig. 15 ist eine Zeichnung, die einen Aufbau einer in einer dritten Inspektionsvorrichtung zu verwendenden Nachweiseinheit zeigt.
Fig. 16 ist eine Zeichnung, die einen elektrischen Aufbau der Nachweiseinheit der Fig. 15 zeigt.
Fig. 17 ist eine Zeichnung, die einen Fall zeigt, bei welchem ein Nachweis eines Defekts durch Senden und Empfangen einer Ultraschallwelle durchgeführt wird.
Fig. 18 ist ein Flussdiagramm, das die Folge von Lehrvorgängen zeigt.
Fig. 19 ist ein Flussdiagramm, das die Folge von Nachweisvorgängen zeigt.
Fig. 20 ist eine Zeichnung, die ein herkömmliches Nachweisverfahren zeigt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Fig. 1 zeigt einen schematischen Aufbau einer Inspektionsvorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Diese Inspektionsvorrichtung wird zur Feststellung von Defekten, wie z. B. einer Unterbrechung und eines Kurzschlusses eines Verdrahtungsmusters, eines Ausfalls und einer fehlerhaften Anbringung eines Teils auf einer gedruckten Schaltungsplatte 4 (nachfolgend einfach als "Leiterplatte 4'' bezeichnet), in einem berührungslosen Zustand zur Leiterplatte 4 verwendet und ist aus einer Nachweiseinheit 1, die an einer Stelle oberhalb der Leiterplatte 4 angeordnet ist, sowie einer Lagejustiervorrichtung 2, einer Steuervorrichtung 3, etc. aufgebaut.
Eine zu inspizierende Leiterplatte 4 ist auf Transportschienen 5a, 5b angeordnet und wird durch einen nicht gezeigten Steuermechanismus transportiert und an einer bestimmten Inspektionsposition angeordnet. Die oben erwähnte Lagejustiervorrichtung 2, die beispielsweise durch eine SPS gebildet wird, steuert einen (nicht gezeigten) Positioniermechanismus in der Nachweiseinheit 1, so dass die Lage der Nachweiseinheit 1 in der X- bzw. Y-Achsenrichtung richtig eingestellt wird.
Die Steuervorrichtung 3, welche das Arbeiten der Lagejustiervorrichtung 2 und der Nachweiseinheit steuert und bestimmt, ob ein Fahler in der Leiterplatte 4 vorliegt oder nicht, wird durch einen PC gebildet. Der Speicher dieser Steuervorrichtung 3 speichert die Arten und Anbringungspositionen von Baugruppenteilen, Verdrahtungsmustern zwischen den Teilen, Inspektionsbereichen, Bedingungen für die Inspektion, Referenzdaten, die ein Kriterium der Bestimmung bei der Inspektion bilden (nachfolgend als "Inspektionsverwendungsdaten" bezeichnet), sowie Programme, die zur Durchführung einer Inspektionsfolge in Bezug auf die zu inspizierende Leiterplatte 4 verwendet werden. Beruhend auf diesen Programmen und Inspektionsverwendungsdaten ermöglicht die Steuervorrichtung 3 nach Verschiebung der Inspektionseinheit 1 nacheinander in jeden Inspektionsbereich, dass die Inspektionseinheit 1 einen Nachweisprozess im Inspektionsbereich durchführt, während die Nachweiseinheit in einer bestimmten Richtung (beispielsweise der X-Richtung) bewegt wird.
Mit Abschluss der Nachweisvorgänge auf allen Inspektionsbereichen vergleicht die Steuervorrichtung 3 die betreffenden Nachweissignale mit den Referenzdaten, um zu bestimmen, ob ein defekter Abschnitt in der oben erwähnten Leiterplatte 4 vorhanden ist oder nicht. Die Ergebnisse der Bestimmung werden auf einem angebrachten Monitor 3a der Steuervorrichtung 3 angezeigt und können auf eine weitere Vorrichtung über einen nicht gezeigten Datenübertragungsweg übertragen werden.
Hierbei werden die oben erwähnten Inspektionsgegenstandsbereiche und Referenzdaten über einen Lehrvorgang vor der Inspektion in der Steuervorrichtung 3 registriert.
Bei der Inspektionsvorrichtung mit der oben erwähnten Anordnung wird ein Inspektionsvorgang unter Anlegen eines Stromes an die Leiterplatte 4 durchgeführt, und der Verteilungszustand eines elektrischen Felds oder eines Magnetfelds, das auf der Oberfläche der Leiterplatte 4 in Anwendung gebracht wird, wird durch die Inspektionseinheit 1 festgestellt, und der Verteilungszustand mit den Referenzdaten verglichen, die über den Lehrvorgang registriert worden sind, so dass eine Bestimmung erfolgt, ob ein defekter Abschnitt vorliegt oder nicht.
Die Fig. 2(1)(2) zeigen einen Aufbau der Nachweiseinheit 1, die verwendet wird, wenn die elektrische Feldverteilung der Leiterplatte 4 festgestellt wird. Die Nachweiseinheit 1 der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform ist aus zwei Sensoreinheiten 11A, 11B aufgebaut, die parallel zueinander in einem Grundkörpergehäuse 10 angeordnet sind, und diese wird oberhalb eines Teils 6 und eines Verdrahtungsmusters 7 auf der Leiterplatte 4 angeordnet, um so einen Nachweisvorgang durchzuführen. Wie in Querschnittsansichten der Fig. 2(2) gezeigt, sind die betreffenden Sensoreinheiten 11A, 11B mit Nachweiselektroden 14A, 14B, Abschirmungselektroden 15A, 15B, Sensorsubstraten 16A, 16B, etc. versehen, die jeweils innerhalb zylinderförmiger Gehäuse 13A, 13B aufgenommen sind. Die Nachweiselektroden 14A, 14B, die Plattenform haben, werden an unteren Positionen der Zylindergehäuse 13A, 13B in einer solchen Weise gehaltert, dass ihre Ober- und Unterseiten horizontal gehalten werden. Hierbei sind Abschirmungselektroden 15A, 15B zylinderförmig mit offenem Ende ausgebildet und in einer solchen Weise angeordnet, dass sie die Nachweiselektroden 14A, 14B mit dem offenen Ende nach unten weisend umgeben. In dieser Anordnung sind Löcher 12A, 12B (gezeigt in Fig. 3), durch welche Drähte von den Nachweiselektroden 14A, 14B geführt sind, in der Oberseite dieser Abschirmungselektroden 15A, 15B ausgebildet.
Fig. 3 zeigt einen elektrischen Aufbau der oben erwähnten Nachweiseinheit 1.
Die Nachweiselektroden 14A, 14B der betreffenden Sensoreinheiten 11A, 11B sind mit Masse über große Widerstände 19A, 19B verbunden, und diese Verbindungen gestatten das Abnehmen von Spannungen, die den elektrostatischen Kapazitäten zwischen der Leiterplatte 4 und den Nachweiselektroden 14A, 14B entsprechen (nachfolgend wird diese Spannung als "Nachweisspannung" bezeichnet). Die betreffenden Nachweisspannungen werden einem Differenzverstärker 17 eingegeben, so dass ein Differenzsignal Vio dieses Differenzverstärkers 17 ein Nachweissignal bildet, das der Steuervorrichtung 3 einzugeben ist. Ferner werden die mit den betreffenden Nachweiselektroden 14A, 14B gewonnenen Nachweisspannungen auf die Abschirmungselektroden 15A, 15B der gleichen Sensoreinheit über Pufferschaltungen 18A, 18B gegeben. Die Abschirmungselektroden 15A, 15B werden also auf das gleiche elektrische Potential wie die Nachweiselektroden 14A, 14B gelegt, so dass es möglich ist zu verhindern, dass eine elektrostatische Kapazität zwischen den Nachweiselektroden 14A, 14B und den Abschirmungselektroden 15A, 15B erzeugt wird; daher wird nur von der Leiterplatte 4 her ein elektrisches Feld auf die Nachweiselektroden 14A, 14B zur Anwendung gebracht.
Dabei sind von den in Fig. 3 gezeigten Schaltungsaufbauten diejenigen Schaltungen, die vor dem Differenzverstärker 17 liegen, in den oben erwähnten Sensorsubstraten 16A, 16B auf den betreffenden Sensoreinheiten 11A, 11B installiert, ausgenommen die Elektroden 14A, 14B, 15A, 15B. Ferner ist der Differenzverstärker 17 in einem anderen Substrat innerhalb des Gehäusegrundkörpers 10 zusammen mit einer Schnittstellenschaltung, etc. zur Steuervorrichtung 3, nicht gezeigt, installiert.
Fig. 4 zeigt die Beziehung zwischen einer elektrischen Feldverteilung auf der Leiterplatte 4 und den Ergebnissen des Nachweises mit der oben erwähnten Nachweiseinheit 1; Fig. 4(1) zeigt eine elektrische Feldverteilung längs einer bestimmten Richtung auf der Leiterplatte 4; und Fig. 4(2) zeigt die Ergebnisse (das oben erwähnte Differenzsignal Vi₀) des auf der elektrischen Feldverteilung der Fig. 4(1) durchgeführten Differenzvorgangs.
In den betreffenden Figuren entspricht ein Abstand P zwischen entsprechenden unterbrochenen Linien dem Abstand zwischen den oben erwähnten Nachweiselektroden 14A, 148, und Fig. 4(2) gibt das Differenzsignal Vi₀ an, das gewonnen wird, wenn der Differenzprozess durchgeführt wird, während die Zwischenlage zwischen den Nachweiselektroden 14A, 14B jeder der auf der seitlichen Achse der Fig. 4(1) gezeigten Positionen zum Zusammenfallen gebracht werden (beispielsweise zeigen in Fig. 4(2) Pfeile a bis d, die die Zwischenlagen zwischen den betreffenden unterbrochenen Linien angeben, das Niveau des Differenzsignals Vi₀, das gewonnen wird, wenn die betreffenden Nachweiselektroden 14A, 14B den Positionen der betreffenden unterbrochenen Linien entsprechen).
Gemäß der oben erwähnten Anordnung wird das Differenzsignal der festgestellten Spannungen der betreffenden Nachweiselektroden 14A, 14B gewonnen, so dass der Abstand P zwischen den betreffenden Nachweiselektroden 14A, 14B als ein Raumfilter wirken kann, so dass vom elektrischen Feld, das durch den Aufbau der Leiterplatte 4 bewirkt wird, verschiedene Störsignale eliminiert werden können; es wird also möglich, eine elektrische Feldverteilung festzustellen, die den Zustand eines Teils 6 und eines Verdrahtungsmusters 7 auf der Leiterplatte 4 darstellt.
Fig. 5 zeigt die Beziehung zwischen der Bewegungsrichtung (angegeben durch Pfeil sw in der Figur) der oben erwähnten Nachweiseinheit 1 und den Anordnungen der Sensoreinheiten 11A, 11B. Gemäß den Anordnungen der Fig. 5(1) werden die Differenzvorgänge der betreffenden Nachweisspannungen in Richtungen gemäß der Bewegungsrichtung sw ausgeführt, und gemäß den Anordnungen der Fig. 5(2) werden die Differenzvorgänge derselben in Richtungen senkrecht zur Bewegungsrichtung sw ausgeführt; in der Inspektionsvorrichtung mit dem ersten Aufbau kann jedoch jede der beiden Anordnungen der Fig. 5(1) und 5(2) vorgesehen sein. Ferner können, wie in. Fig. 5(3) gezeigt, Sensoreinheiten 11C, 11D mit den gleichen Aufbauten wie die oben erwähnten Sensoreinheiten 11A, 11B eingeführt werden, und durch Verwendung dieser beiden Sätze von Sensoreinheiten können die Differenzvorgänge der elektrischen Feldverteilungen in zwei Richtungen, d. h. in einer Richtung gemäß der Bewegungsrichtung sw und einer Richtung senkrecht zur Bewegungsrichtung sw durchgeführt werden.
Als Nächstes zeigt Fig. 6 den Aufbau der Nachweiseinheit 1, die so eingerichtet ist, dass eine Magnetfeldverteilung der Leiterplatte 4 festgestellt wird. Das äußere Aussehen der Nachweiseinheit 1 ist dabei das gleiche wie das der für den elektrischen Feldnachweis verwendeten Nachweiseinheit 1, und ein Gehäusegrundkörper 10, der die beiden Sensoreinheiten 11A, 11B aufnimmt, ist so gehaltert, dass er frei oberhalb einer Inspektionsposition verschoben werden kann.
In den betreffenden Sensoreinheiten 11A, 11B sind MI- Elemente 101A, 101B an unteren Positionen innerhalb von Zylindergehäusen 13A, 13B mit dem gleichen Aufbau wie demjenigen der Fig. 2(2) angeordnet, und Vormagnetisierungsmagneten 102A, 102B, Sensorsubstrate 16A, 168, etc. sind oberhalb dieser Elemente aufgenommen. Die MI-Elemente 101A, 101B haben eine Charakteristik, bei welcher sich die Impedanz gemäß einer Änderung des Magnetfelds ändert, so dass durch Anlegen eines Hochfrequenzstroms an diese MI- Elemente 101A, 101B es möglich ist, die Änderung der Impedanz als Spannung zu erhalten. Ferner werden die Vormagnetisierungsmagneten 102A, 102B zum Einstellen eines Vormagnetisierungsmagnetfelds im Nachweisbereich der oben erwähnten MI-Elemente 101A, 101B verwendet.
Fig. 7 zeigt eine Änderung der Impedanz, die durch eine Änderung des Magnetfelds bewirkt wird, wenn ein Strom mit einer bestimmten Frequenz an die MI-Elemente angelegt wird. Auf diese Weise ändert sich die Impedanz des MI- Elements in einer quadratischen Weise, so dass in dieser Kurve das Magnetfeld H, das gewonnen wird, wenn man die Impedanz in einem linearen Zustand variieren lässt (was sich auf eine Änderung in der durch Pfeil r in der Figur angegebenen Nachbarschaft bezieht), als Vormagnetisierungsmagnetfeld eingestellt wird, es möglich wird, die Nachweisempfindlichkeit des MI-Elements zu verbessern.
Fig. 8 zeigt einen elektrischen Aufbau der zweiten Nachweiseinheit 1.
In der Figur stellt Bezugszahl 103 einen Oszillator dar, der einen Hochfrequenzstrom von mehreren zehn MHz erzeugt. Dieser Hochfrequenzstrom wird auf die betreffenden MI-Elemente 101A, 101B über Widerstände 104A, 104B gegeben, und eine Wechselspannung, erzeugt durch das MI-Element 101A, wird durch eine Gleichrichtungsschaltung geglättet, die durch eine Diode D_A und einen Kondensator C_A gebildet ist, und als erste Nachweisspannung abgenommen. Auf die gleiche Weise wird in Bezug auf das MI-Element 101B eine zweite Nachweisspannung durch eine Diode D_B und einen Kondensator C_b abgenommen. Ferner werden diese Nachweisspannungen einem Differenzverstärker 105 eingegeben, so dass ein ein Nachweissignal bildendes Differenzsignal Vi₀ erzeugt wird.
Auf diese Weise werden in dieser Nachweiseinheit 1 für das Feststellen eines Magnetfelds Magnetfelder aus zwei in einem bestimmten Abstand voneinander liegenden Punkten durch zwei Sensoreinheiten 11A, 11B festgestellt, und durch Auffinden eines Differenzsignals aus diesen wird Störung beseitigt, so dass es möglich wird, eine Magnetfeldverteilung festzustellen, die den Zustand eines Teils 6 und eines Verdrahtungsmusters 7 auf der Leiterplatte 4 mit hoher Genauigkeit darstellt.
Hierbei wird in der gleichen Weise wie in Fig. 5 gezeigt auch in Bezug auf die zweite Nachweiseinheit 1 der Differenznachweisvorgang eines Magnetfelds in sowohl der Richtung gemäß der Zeichnungsrichtung sw als auch in Richtung senkrecht zur Zeichnungsrichtung sw durchgeführt. Ferner ist es möglich, die Differenznachweisprozesse in den beiden Richtungen durch Verwendung von vier Sensoreinheiten 11B bis 11D gleichzeitig durchzuführen.
Fig. 9 zeigt betreffende Strommoden im Normalzustand, einem Zustand mit einer Leitungsunterbrechung und einem Zustand mit einem Kurzschluss in Bezug auf ein Verdrahtungsmuster und Grundteile (einen Widerstand, eine Diode und einen Kondensator). Ferner zeigt Fig. 10 die Strommoden in denselben drei Fällen unter der Annahme, dass eine redundante Schaltung durch diese Verdrahtungsmuster und Teile ausgebildet wird. In den betreffenden Zeichnungen stellt dabei Vs eine Spannungsversorgungsspannung und Rs einen Stromregulierungswiderstand dar. Ferner geben in der Figur Pfeile, die zusammen mit Schaltungen in der linken Spalte gezeigt sind, Richtungen an, in denen ein Strom I fließt. (Diese Strom I kann entweder ein Wechselstrom oder ein Gleichstrom sein.) Ferner ist in jeder der Unterbrechungs- und Kurzschlussspalten der Strommodus, der sich von einem normalen Modus unterscheidet, durch ein Symbol mit einer Unterstreichung angegeben. Hierbei nimmt Fig. 10 einen Fall an, in welchem eine Unterbrechung oder ein Kurzschluss in der ganz oben gezeigten Schaltung auftritt.
Wie in Fig. 9 gezeigt, wird in einem normalen Verdrahtungsmuster und Teil bei Auftreten einer Unterbrechung ein Strom null. Im Falle eines solchen Zustands, in welchem kein Strom in einer bestimmten Schaltung der Leiterplatte 4 fließt, ist es, da die elektrische Feldverteilung und Magnetfeldverteilung der Leiterplatte 4 sich ebenfalls ändern, möglich, einen Abschnitt mit der Unterbrechung durch Feststellen dieser Änderung festzustellen. Ferner ist es auch im Falle eines Überstroms im Strom I möglich, einen Abschnitt mit einem Kurzschluss durch Feststellen der sich ergebenden Änderung festzustellen, da die Änderung durch die elektrische Feldverteilung und die Magnetfeldverteilung der Leiterplatte 4 wiedergegeben wird.
Ferner wird, wie in Fig. 10 gezeigt, in Bezug auf eine redundante Schaltung, auch wenn eine Unterbrechung in einem bestimmten Abschnitt des Verdrahtungsmusters und der Teile auftritt, der durch die gesamte Schaltung fließende Strom I im gleichen Zustand wie im Normalzustand aufrecht erhalten. Da jedoch der Strom 11 in dem Abschnitt mit der Leitungsunterbrechung null wird, verändert sich die elektrische Feldverteilung und die magnetische Feldverteilung der Leiterplatte infolge dieser Stromänderung, und es ist möglich, den Abschnitt mit der Unterbrechung durch Feststellen dieser Änderung festzustellen. Ferner ist es in der gleichen Weise, auch im Falle eines Überstroms im Strom I, der durch eine Schaltung infolge eines Kurzschlusses fließt, möglich, den Abschnitt mit dem Kurzschluss durch Feststellen der durch diese Stromänderung bewirkten Änderung der elektrischen Feldverteilung und der magnetischen Feldverteilung festzustellen.
Hierbei wird im Falle eines Kurzschlusses keine Änderung des Stroms I abhängig von dem Schaltungsaufbau, der den Kurzschluss aufweist, erzeugt (was dem Strommodus ohne Unterstreichung in der Fig. 4 entspricht). In diesem Fall ist es, da kaum eine Änderung der elektrischen Feldverteilung und der Magnetfeldverteilung auftritt, unmöglich, den Nachweis durchzuführen. Im Kondensator jedoch wird es, da ein Strom stets beim Kurzschließen fließen kann, möglich zu bestimmen, ob ein Defekt vorliegt oder nicht, indem die Nachweiszeit verlängert wird oder Nachweise mehrere Male durchgeführt werden ((4) der Fig. 9). Ferner ist es, wie in (3) (4) in Fig. 10 gezeigt, bei einer durch Dioden und Kondensatoren gebildeten redundanten Schaltung möglich, einen defekten Abschnitt beruhend auf einer Änderung der elektrischen Feldverteilung und der magnetischen Feldverteilung festzustellen, da die Ströme (i2, i3), die durch Teile ohne Kurzschluss fließen, null werden.
Wie oben beschrieben, wird gemäß der oben erwähnten Inspektionsvorrichtung bei dem Nachweis keine Beschädigung der Leiterplatte 4 bewirkt, da es möglich ist, einen Defekt in einem berührungslosen Zustand zur Leiterplatte 4 festzustellen. Auch in dem Fall, wo der Defekt extrem klein ist, ist es möglich, den Defekt mit hoher Genauigkeit beruhend auf einer Änderung der elektrischen Feldverteilung und der magnetischen Feldverteilung festzustellen, wenn eine Änderung des elektrischen Potentials und des elektrischen Stroms im defekten Abschnitt vorhanden ist.
Die als Nächstes zu beschreibende zweite Inspektionsvorrichtung ist so aufgebaut, dass Defekte, die solche enthalten, die von der ersten Inspektionsvorrichtung nicht nachgewiesen worden sind, nachgewiesen werden können. Bei dieser Vorrichtung wird ein hochfrequentes Induktionsmagnetfeld auf die Leiterplatte 4 von der Nachweiseinheit 1 ohne Anlegen eines Stroms an die Leiterplatte 4 aufgebracht, so dass ein Wirbelstrom in einer geschlossenen Schleife auf dem Substrat 4 erzeugt wird, und durch Messen eines auf der Leiterplatte 4 durch den Wirbelstrom erzeugten Magnetfelds wird es möglich zu bestimmen, ob ein Defekt vorliegt.
Wenn ein hochfrequentes Induktionsmagnetfeld auf die Leiterplatte 4, an die kein Strom angelegt ist, zur Anwendung gebracht wird, wird ein Wirbelstrom in der eine geschlossene Schleife auf der Leiterplatte 4 bildenden Schaltung erzeugt, wie dies in den Fig. 11(1) bis 11(5) gezeigt ist (in den Figuren zeigen durch unterbrochene Linien angegebene Pfeile die Richtungen, in denen der Wirbelstrom fließt). Wenn bei einer solchen geschlossenen Schleife der Zustand der geschlossenen Schleife infolge einer Leitungsunterbrechung oder eines Kurzschlusses geändert wird, ändert sich der Bereich, in welchem der Wirbelstrom fließt, und dessen Stärke ebenfalls; die durch den Wirbelstrom bewirkte Magnetfeldverteilung wird also ebenfalls in einen gegenüber dem Normalzustand unterschiedlichen Zustand gesetzt. Durch Durchführung einer Prüfung dahingehend, ob der Verteilungszustand des durch den Wirbelstrom bewirkten Magnetfelds richtig ist oder nicht, wird es möglich zu bestimmen, ob ein Defekt auf der Leiterplatte 4 vorliegt.
Fig. 12 zeigt ein Aufbaubeispiel einer Nachweiseinheit 1T zur Verwendung in der zweiten Inspektionsvorrichtung. Da der Aufbau der gesamten Inspektionsvorrichtung der gleiche wie in Fig. 1 ist, sind hierbei Zeichnungen und Beschreibungen desselben weggelassen.
Die Nachweiseinheit 1T der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform ist durch einen Sensorgrundkörper 110 mit einer elektromagnetischen Induktionsfunktion und eine Verarbeitungsschaltung 111 gebildet. Der Sensorgrundkörper 110, welcher mit einer Erregerspule 112 zum Aufbringen eines Hochfrequenzinduktionsmagnetfelds auf eine Leiterplatte und einer Differenzspule 113 für den Nachweis eines magnetischen Flusses, der durch den durch dieses Induktionsmagnetfeld bewirkten Wirbelstrom erzeugt wird, versehen ist, ist so aufgebaut, dass beispielsweise die Erregerspule 112 in einer oberen Lage innerhalb eines Gehäuseteils angeordnet ist, wobei die Differenzspule 113 an einer Stelle angeordnet ist, die näher zu der darunter angeordneten Leiterplattenoberfläche liegt. Hierbei bezeichnet Bezugszahl 104 in der Figur einen Oszillator, der es ermöglicht, dass ein hochfrequenter elektrischer Strom durch die Erregerspule 112 fließt, und Bezugszahl 115 ist ein zwischen der Erregerspule 112 und Massepotential angeordneter Widerstand.
Die oben erwähnte Verarbeitungsschaltung 111 ist durch eine Phasenschaltung 116, einen Vorverstärker 117, eine Multiplizierschaltung 118, eine Integrierschaltung 119, etc. gebildet. Die oben erwähnte Differenzspule 113 beseitigt einen durch die oben erwähnte Erregerspule 112 induzierten Magnetfluss aus Magnetflüssen von der Leiterplatte 4, so dass nur der durch den Wirbelstrom erzeugte Magnetfluss festgestellt wird; die in dieser Differenzspule 113 erzeugte Induktionsspannung wird also über den Vorverstärker 117 auf die Multiplizierschaltung 118 gegeben.
Die oben erwähnte Phasenschaltung 116, auf welche der oben erwähnte Hochfrequenzstrom über einen Verbindungsweg von der Erregerspule 112 zu Masse gegeben wird, kann ein Signal einstellen, das eine Phase hat, die die gleiche wie die Phase ist, die durch diesen Strom angegeben wird, oder von der Phase um einen bestimmten Betrag verschieden ist (nachfolgend wird die in dieser Phasenschaltung eingestellte Phase als "Einstellphase" bezeichnet).
Diese Einstellphase wird auf die Multiplizierschaltung 118 gegeben, so dass ein Signal mit der Einstellphase aus der Induktionsspannung der Differenzspule 113 herausgegriffen wird. Dieses nachgewiesene Signal wird ferner in der Integrierschaltung 119 einem Integrationsvorgang unterworfen, und das Ergebnis der Vorgangs wird auf die Steuervorrichtung 3 als endgültiges Nachweissignal Vi₀ ausgegeben.
Unter der Annahme, dass der durch die Erregerspule 112 fließende Strom id, das durch die Erregerspule 112 erzeugte Erregermagnetfeld Φd und die auf der Leiterplatte 4 durch dieses Erregermagnetfeld induzierte Spannung ed ist, werden hierbei Φd und ed durch die folgenden Gleichungen (1)(2) dargestellt. Hierbei ist Nc in Gleichung (1) ein Koeffizient, die durch die Induktanz und die Anzahl von Windungen der Erregerspule 112 bestimmt ist.

Φd = id.Nc (1)

ed = -dΦd/dt = -JωΦd (2)
Ferner wird in der einen Widerstand, einen Kondensator und eine Spule enthaltenden Schaltung der Wirbelstrom ie, der mit der oben erwähnten induzierten Spannung ed durch die Schaltung fließen kann, durch Gleichung (3) dargestellt:

ie = Z/ed

= (R + JωL - j1/ωc)/ - jωΦd

= - jR/ωΦd - L/Φd + 1/ω²Φd (3)
Ferner wird das durch diesen Wirbelstrom erzeugte Magnetfeld Φe durch Gleichung (4) dargestellt; daher wird die Spannung Ee, die durch die Differenzspule 113 induziert wird, durch Gleichung (5) dargestellt. Hierbei ist Ns in Gleichung (4) ein durch den Schaltungsaufbau bestimmter Koeffizient.

Φd = ie.Ns (4)

Ee = -dΦe/dt

= -JωΦe

= R.Ns/Φd + jωL.Ns/Φd - j1/ωc.Ns/Φd

(gleichphasiges Signal) (um 90° verzögertes Signal) (um 90° vorauseilendes Signal) (5)
Auf diese Weise wird in der oben erwähnten Differenzspule 113 die induzierte Spannung, welche die betreffenden Signale des Widerstands, der Spule und des Kondensators darstellt, gewonnen; daher wird beispielsweise durch Einstellen der Phase, die gegenüber dem induzierten Magnetfeld um 90° vorauseilt, in der Phasenschaltung 116 die induzierte Spannung, die das Signal des Kondensators darstellt, festgestellt, und die oben erwähnte Einstellphase wird dann auf die Phase umgeschaltet, die gegenüber dem induzierten Magnetfeld um 90° verzögert ist, so dass die das Spulensignal darstellende induzierte Spannung festgestellt wird. Auf diese Weise kann durch Umschalten der Einstellphase die induzierte Spannung, die von jeder der Arten von Teilen hergeleitet ist, in getrennter Weise festgestellt werden. Der Schaltvorgang der Phasenschaltung 116 kann dabei durch die Steuervorrichtung 3 gesteuert werden.
Fig. 13, 14 zeigen einen weiteren Aufbau der Nachweiseinheit 1T.
Die Nachweiseinheit 1T in Fig. 13 ist so aufgebaut, dass in dem Sensorgrundkörper 110 ein durch den Wechselstrom bewirktes Magnetfeld durch Verwenden eines Differenzsignals eines Paares von MI-Elementen 101A, 101B anstelle der oben erwähnten Differenzspule 112 festgestellt wird. Der Aufbau, der zur Gewinnung eines Differenzsignals durch das MI-Element 101A, 101B verwendet wird, ist der gleiche wie der in Fig. 8 gezeigte, und der Aufbau der Verarbeitungsschaltung 11 ist der gleiche wie der in Fig. 12 gezeigte; daher werden diese Teile, die die gleichen Funktionen haben, durch die gleichen Bezugsziffern angegeben und eine detaillierte Beschreibung derselben weggelassen.
In der in Fig. 14 gezeigten Nachweiseinheit 1T ist, obwohl der Aufbau des Sensorgrundkörpers 110 der gleiche wie der in Fig. 12 gezeigte ist, die Verarbeitungsschaltung 111 mit drei Sätzen von Schaltungen versehen, die parallel zueinander angeordnet sind, wobei jeder Satz aus einer Phasenschaltung 116, einer Multiplizierschaltung 118 und einer Integrierschaltung 119 besteht. (In der Figur sind die betreffenden Kombinationen in getrennter Weise durch a, b und c dargestellt.) Ferner ist eine Vektorverarbeitungseinheit 120 in der nachfolgenden Stufe der betreffenden Integrierschaltungen 119a, 119b und 119c angeordnet.
Die gleiche Phase wie die des Induktionsmagnetfelds der Erregerspule 112, die Phase mit einer 90°-Verzögerung gegenüber dieser und die Phase mit einer 90°-Vorauseilung gegenüber dieser werden in den betreffenden Phasenschaltungen 116a, 116b bzw. 116c eingestellt. Die Induktionsspannung der oben erwähnten Differenzspule 113 wird gleichzeitig auf die betreffenden Multiplizierschaltungen 118a, 118b und 118c aufgegeben, und die Einstellphasen in den Phasenschaltungen 116a, 116b und 116c an der vorhergehenden Stufe werden ebenfalls in diese eingegeben. Die Widerstandskomponente, die Spulenkomponente und die Kondensatorkomponente, die in der in der Differenzspule 113 erzeugten Induktionsspannung enthalten sind, werden also gleichzeitig in einer getrennten Weise nachgewiesen, und die nachgewiesenen Komponenten werden der Vektorverarbeitungseinheit 120 über die Integrierschaltungen 119a, 119b und 119c eingegeben.
Die Vektorverarbeitungseinheit 120 unterwirft die nachgewiesenen Komponenten digitalen Vorgängen, bildet Matrixdaten, die diese Komponenten als die betreffenden Elemente dreidimensionaler Vektoren haben, oder Daten, welche die Richtung und Länge eines jeden Vektors angeben, und gibt die sich ergebenden Daten als Nachweissignal aus.
Gemäß einer Inspektionsvorrichtung mit dem oben erwähnten zweiten Aufbau wird, nachdem die Leiterplatte 4 in eine Inspektionsposition transportiert worden ist, die Inspektionseinheit 1T nacheinander in entsprechende Inspektionsgegenstandsbereiche ohne Anlegen von Strom an die Leiterplatte transportiert, um Inspektionsvorgänge durchzuführen. In den betreffenden Inspektionsgegenstandsbereichen wird, während ein hochfrequentes Induktionsmagnetfeld auf die Leiterplatte 4 zur Einwirkung gebracht wird, eine durch einen Wirbelstrom aus jedem Inspektionsgegenstandsbereich bewirkte Magnetverteilung festgestellt und mit Referenzdaten verglichen, die vorab gespeichert worden sind. Hierbei wird es, wie weiter oben beschrieben, in dem Fall, wo die geschlossene Schleife auf der Leiterplatte 4 einen Zustand angenommen hat, der sich infolge eines Defekts, wie z. B. einer Leitungsunterbrechung und eines Kurzschlusses, vom Normalzustand unterscheidet, möglich, selbst einen Defekt, der sich nicht in einem elektrischen Potential und einem elektrischen Strom im Falle des Anlegens eines Stroms an die Leiterplatte 4 widerspiegeln würde, mit hoher Genauigkeit festzustellen, weil eine von den Referenzdaten unterschiedliche Magnetfeldverteilung gewonnen wird.
In der gleichen Weise wie die zweite Inspektionsvorrichtung führt auch die dritte Inspektionsvorrichtung einen Inspektionsvorgang ohne Anlegen eines Stromes an die Leiterplatte 4 aus; bei dieser Vorrichtung wird jedoch anstelle des oben erwähnten Magnetfelds und elektrischen Felds eine Ultraschallwelle zur Feststellung eines Defekts auf der Leiterplatte 4 verwendet.
Hierbei haben in der gleichen Weise wie die zweite Inspektionsvorrichtung auch in der dritten Inspektionsvorrichtung die Lagejustiervorrichtung 2 und die Steuervorrichtung 3 die gleichen Aufbauten wie diej enigen der ersten und zweiten Vorrichtung; daher wird die folgende Beschreibung nur den Aufbau der Nachweiseinheit 1 diskutieren, und in Bezug auf den Aufbau der gesamten Inspektionsvorrichtung sind Zeichnung und Beschreibung derselben weggelassen.
Fig. 15 zeigt ein Beispiel des Aufbaus einer Nachweiseinheit 15, die in der dritten Inspektionsvorrichtung verwendet wird.
Eine Nachweiseinheit 15 der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform, welche als Grundkörper ein zylinderförmiges Gehäuse 130 hat, wird oberhalb einer Leiterplatte durch einen Lagejustiermechanismus so gehaltert, dass sie frei verschieblich ist. Ein piezoelektrisches Element 132 und eine akustische Anpassungsschicht 133 sind als obere und untere Schicht an einer unteren Position innerhalb des Gehäuses aufeinander geschichtet, und ein Sensorsubstrat 134, in welchem eine Verarbeitungsschaltung, die nachstehend beschrieben werden wird, installiert ist, Elektrodenanschlüsse 135a, 135b, die dieses Sensorsubstrat 134 mit dem piezoelektrischen Element 132 verbinden, etc. sind darin montiert.
Das oben erwähnte piezoelektrische Element 132 kann mit Erhalt eines Treiberstroms von einem nicht gezeigten Hochfrequenzoszillator schwingen und eine Ultraschallwelle erzeugen, und empfängt eine reflektierte Welle von der Leiterplatte 4, um so eine Spannung zu erzeugen, die dem Niveau der empfangenen Welle entspricht. Die akustische Anpassungsschicht 133 unterwirft die vom piezoelektrischen Element 132 erzeugte Ultraschallwelle einem Anpassungsprozess in Bezug auf die Schwingungscharakteristik und sendet sie in die Luft. Hierbei ist in dem oben erwähnten Gehäuse 130 das piezoelektrische Element 132 von einem Harzpufferelement 136 an seinen Seiten und seinem oberen Abschnitt umgeben, wobei die oben erwähnten Elektrodenanschlüsse 135a, 135b von einem Anschlusshalter 137 an einer Position oberhalb davon gehaltert werden.
Fig. 16 zeigt ein Aufbaubeispiel einer Verarbeitungsschaltung 140, welche eine Ausgabe (angegeben durch "piezoelektrische Ausgabe ΔVi" in der Zeichnung) des piezoelektrischen Elements 132 verarbeitet.
Diese Verarbeitungsschaltung 140, welche die piezoelektrische Ausgabe ΔVi synchron mit dem Empfang der reflektierten Welle von der Leiterplatte 4 erfasst und einen Verstärkungsvorgang auf dieser durchführt, ist im Wesentlichen durch einen Operationsverstärker 141 gebildet. Der Operationsverstärker 141 ist hierbei als Mitkopplungstyp aufgebaut, so dass das Versetzungsniveau der nachgewiesenen Spannung in dem Fall, wo keine reflektierte Welle empfangen wird, angepasst wird; Rückkopplungswiderstände 142, 143 und Spannungseinstellwiderstände 145, 146 sind also mit ihm verbunden, und ein Hysterese-Einstellwiderstand 144 ist zwischen dem Eingang und Ausgang auf der +Seite angeordnet.
Ein Vorverstärker 147 und eine Gate-Schaltung 148 sind an der vorhergehenden Stufe des Operationsverstärkers 141 angeordnet, und eine Pufferschaltung 149 ist in der nachfolgenden Stufe desselben angeordnet. Ein Steuersignal ist auf die Gate-Schaltung 148 durch eine nicht gezeigte Steuerschaltung oder die oben erwähnte Steuervorrichtung 3 gegeben worden, und nachdem eine piezoelektrische Ausgabe ΔVi, die gegeben wird, während die Gate-Schaltung 148 offen ist, durch den Operationsverstärker 141 erfasst worden und in ihm verstärkt worden ist, wird das Signal Vi₀, das über die in der nachfolgenden Stufe angeordnete Pufferschaltung 149 gegeben wurde, der Steuervorrichtung 3 als Nachweissignal eingegeben. Hierbei wird das oben erwähnte Steuersignal so eingestellt, dass, nachdem das Gate geschlossen worden ist, bis eine reflektierte Welle von der Leiterplatte 4 her seit dem Senden einer Ultraschallwelle durch das piezoelektrische Element 132 empfangen worden ist, das Gate für eine bestimmte Zeit geöffnet wird.
Fig. 17 zeigt Fälle, in welchen Sende- und Empfangsvorgänge von Ultraschallwellen die Feststellung eines Defekts ermöglichen.
Fig. 17(1) zeigt einen Nachweisvorgang für ein einen normalen Bestückungszustand aufweisendes Teil 6, in welchem das Niveau einer an die Leiterplatte 4 zu sendenden Ultraschallwelle (nachfolgend als "Sendewellenniveau" bezeichnet) durch Ft dargestellt wird, und das Niveau einer reflektierten Welle, die von diesem Teil her empfangen wird (nachfolgend als "Empfangswellenniveau" bezeichnet) durch Fr dargestellt wird. Die Fig. 17(2) bis 17(4) zeigen hierbei Vorgänge, die angewandt werden, wenn ein Defekt in dem Teil 6 oder seinem Anbringungszustand auftritt; und diese Figuren zeigen Zustände unter der Annahme, dass in Bezug auf die Sendewelle mit dem gleichen Sendeniveau Ft wie dem in Fig. 17(1) gezeigten Reflexionswellen mit betreffenden Empfangswellenniveaus Fr1, Fr2, Fr3 gewonnen werden. In den Figuren stellt dabei Bezugszahl 8 einen Lötabschnitt dar.
Fig. 17(2) zeigt Nachweisvorgänge, die in dem Zustand durchgeführt werden, dass ein Riss in dem Teil 6 oder eine Leitungsunterbrechung innerhalb des Teils auftritt. In diesem Fall wird überlegt, dass, da ein Teil der Sendewelle innerhalb des Teils 6 absorbiert wird, das Empfangswellenniveaus Fr1 kleiner als das Niveau Fr im Normalzustand wird.
Fig. 17(3) zeigt Nachweisvorgänge, die durchgeführt werden, wenn ein Defekt in der Lötung, wie etwa ein hohler Lötabschnitt infolge übermäßiger Lötung und ein unzureichender Lötabschnitt und das nachfolgende Abheben des Teils, vorliegt. Wenn eine Ultraschallwelle auf ein Teil 6 mit einem solchen defekten Lötabschnitt aufgegeben wird, tritt eine lokale Schwingung im hohlen Abschnitt des Lötabschnitts 8 und dem Teil 6 auf, mit dem Ergebnis, dass ein Teil der Sendewelle durch ein Verdrahtungsmuster 7 und das Teil 6 absorbiert oder in eine vom Normalzustand verschiedene Richtung reflektiert wird. Daher wird auch in diesem Fall überlegt, dass das Empfangswellenniveau Fr2 kleiner als das Niveau Fr im Normalzustand wird.
Fig. 17(4) zeigt Nachweisprozesse, die durchgeführt werden, wenn ein Riss oder eine Unterbrechung im Verdrahtungsmuster 7 auftritt. Wenn eine Ultraschallwelle auf einen Abschnitt, der einen solchen Defekt aufweist, aufgebracht wird, treten lokale Schwingungen in dem unterbrochenen Leitungsmuster 7 und dem Teil 6 auf mit dem Ergebnis, dass ein Teil der Sendewelle durch das Verdrahtungsmuster 7 und den Teil 6 absorbiert oder in eine vom Normalzustand verschiedene Richtung reflektiert wird. Es wird daher auch in diesem Fall überlegt, dass das empfangene Wellenniveau Fr3 kleiner als das Niveau Fr im Normalzustand wird, in der gleichen Weise wie in den Fällen der Fig. 17(2), 17(3).
Auf diese Weise wird im Falle eines Defekts in der Leiterplatte 4, auch wenn eine Ultraschallwelle mit dem gleichen Niveau Ft wie das im Normalzustand darauf aufgebracht wird, das Niveau einer reflektierten Welle zur Nachweiseinheit 1 hin infolge einer Veränderung des Reflexionszustands der Ultraschallwelle verändert. Daher wird mit den Bedingungen einer Konstanthaltung der Sendewelle die reflektierte Welle aus jedem Nachweisgegenstandsbereich empfangen, und durch Vergleichen des Niveaus der reflektierten Welle mit Referenzdaten, die vorab gespeichert worden sind, wird es mit hoher Genauigkeit möglich festzustellen, ob ein Defekt vorliegt oder nicht.
Dabei ist, da der Inspektionsgegenstandsbereich auf der Leiterplatte 4 extrem kein ist, die in der dritten Inspektionsvorrichtung zu verwendende Nachweiseinheit vorzugsweise so aufgebaut, dass sie eine Ultraschallwelle emittieren kann, die lokal abrupte Anstiege zeigt.
Ferner kommt es in einer Anordnung, bei welcher eine Ultraschallwelle mit einer speziellen Frequenz an den Inspektionsgegenstandsbereich so gesendet wird, dass sich ein Impuls ergibt, und das Frequenzspektrum der reflektierten Welle beobachtet wird, dazu, dass die reflektierte Welle einen Unterschied in ihrem Frequenzspektrum abhängig von den Fällen aufweist, in welchen der Inspektionsgegenstandsbereich gut ist und in welchen ein Defekt darin vorliegt. Daher wird versucht, die Frequenz der oben erwähnten Ultraschallwelle in einem bestimmten Frequenzbereich variabel einzustellen, und bei dieser Anordnung wird eine Ultraschallwelle mit einer bestimmten eingestellten Frequenz gesendet, und durch Herausziehen einer Reflexionswellenkomponente mit einer Abstimmfrequenz wird es möglich festzustellen, ob ein Defekt vorliegt oder nicht. Wenn versucht wird, das Niveau der Sendewelle variabel einzustellen, kann ferner das Niveau der Sendewelle auf ein optimales Niveau für den Empfang der reflektierten Welle mit der oben erwähnten Abstimmfrequenz eingestellt werden, wodurch es möglich wird, eine Inspektion mit hoher Genauigkeit durchzuführen.
In jeder der oben erwähnten ersten und dritten Inspektionsvorrichtung wird ein Lehrvorgang zur Registrierung von Referenzdaten, zur Bestimmung des Inspektionsgegenstandsbereichs und ob ein Defekt vorliegt oder nicht, durchgeführt, und dann der Inspektionsvorgang ausgeführt. Die Hauptabfolgen dieser Lehrvorgänge und der Inspektionsprozesse sind allen Inspektionsvorrichtungen gemeinsam; die folgende Beschreibung wird daher kurz die Abfolgen dieser gemeinsamen Prozesse diskutieren. In der folgenden Erläuterung werden in Bezug auf die Inspektionseinheiten 1, 1S, 1T der betreffenden Inspektionsvorrichtungen diese zur bequemeren Erläuterung allgemein als "Inspektionseinheit 1'' bezeichnet.
Fig. 18 zeigt eine Abfolge von Lehrvorgängen (nachfolgend werden die betreffenden Schritte als "ST" angegeben).
Die Lehrvorgänge werden unter Verwendung einer guten Leiterplatte ohne defekten Abschnitt (nachfolgend wird diese als "Referenzleiterplatte" bezeichnet) durchgeführt. Zuerst wird, in ST1, eine Referenzleiterplatte an der Inspektionsposition angeordnet. Dabei wird in dem Fall, wo die erste Inspektionsvorrichtung verwendet wird, ein Strom auf die Leiterplatte in diesem Schritt ST1 aufgebracht; in dem Falle jedoch, wo die zweite und dritte Inspektionsvorrichtung verwendet werden, geht die Folge zu den nachfolgenden Schritten ohne Aufbringen eines Stroms auf die Leiterplatte weiter.
Im nächsten Schritt ST2 kann der Bediener einen Inspektionsgegenstandsbereich einstellen. Nachdem diese Einstellung erfolgt ist, werden die Einstellposition, die Größe, etc. des Inspektionsgegenstandsbereichs in einem Speicher registriert, und die Folge geht zum nächsten Schritt ST3 weiter.
Hierbei ist es im Schritt ST2 durch Verwenden eines Verfahrens, bei welchem Karteninformation der Leiterplatte, die vorab gespeichert worden ist, angezeigt wird, so dass der Bediener den Inspektionsgegenstandsbereich auf der Karte spezifizieren kann, möglich, einfach Einstelldaten des Inspektionsgegenstandsbereichs zu gewinnen. Alternativ werden vorgegebene Einstelldaten vorab als Inspektionsgegenstandsbereich registriert und in ST2 diese Einstelldaten angezeigt, so dass der Bediener die Daten bestätigen kann, und die Einstelldaten können nur revidiert werden, wenn ein Befehl für eine Revision gegeben wird.
Der Inspektionsgegenstandsbereich kann hierbei auf eine gewünschte Größe eingestellt werden. Ferner kann in dem Fall, wo eine redundante Schaltung eingestellt worden ist, der Inspektionsgegenstandsbereich in einer solchen Weise eingestellt werden, dass er den gesamten Abschnitt dieser redundanten Schaltung enthält, oder der Inspektionsgegenstandsbereich kann auf jede verzweigte Schaltungsbasis eingestellt werden.
Wenn der Inspektionsgegenstandsbereich auf diese Weise in ST3 eingestellt worden ist, wird die Nachweiseinheit 1auf den ersten Inspektionsgegenstandsbereich verschoben. Die Nachweiseinheit kann dann innerhalb dieses Inspektionsgegenstandsbereichs Nachweisvorgänge an einer Vielzahl von Positionen durchführen, während sie darin bewegt wird, und es wird ein Nachweissignal, welches die Nachweisergebnisse angibt, gewonnen und in einem Speicher als Referenzdaten registriert (ST4, 5). Dieser Erfassungsvorgang für dieses Nachweissignal kann an durch den Bediener spezifizierten Positionen innerhalb des Inspektionsgegenstandsbereichs durchgeführt wetden, oder es können Nachweisvorgänge aufeinanderfolgend für jedes bestimmte Intervall durchgeführt werden.
Ferner werden in dem Fall, wo die zweite Inspektionsvorrichtung verwendet wird, in dem oben erwähnten ST4 gemäß Arten von Teilen innerhalb des Inspektionsgegenstandsbereichs die Einstellphase der Phasenschaltung 116 und die Reihenfolge des Schaltens der eingestellten Phase bestimmt, und diese können in dem Speicher als die Inspektionsbedingungen registriert werden. Ferner wird in dem Fall, wo die dritte Inspektionsvorrichtung verwendet wird, in ST4 die Zeit, zu welcher die oben erwähnte Gate-Schaltung 148 geöffnet und geschlossen wird, bestimmt, und diese können in dem Speicher als Inspektionsbedingungen registriert werden.
Mit Abschluss der Vorgänge innerhalb des Inspektionsgegenstandsbereichs auf diese Weise wird "JA" in ST5 gegeben, und nachdem die Folge von ST6 nach ST3 zurückgekehrt ist, werden die gleichen Vorgänge auf dem nächsten Inspektionsgegenstandsbereich durchgeführt.
In der gleichen Weise wie oben beschrieben wird die Nachweiseinheit 1 auf den betreffenden Inspektionsgegenstandsbereich verschoben und der Nachweisvorgang durchgeführt, während die Nachweiseinheit 1 innerhalb des Bereichs bewegt wird, so dass die Referenzdaten nacheinander angesammelt werden. Hierbei werden die betreffenden Referenzdaten wünschenswerterweise so eingestellt, dass sie eine Datenstruktur haben, bei welcher zusätzlich zum Wert des von der Nachweiseinheit 1 gewonnenen Nachweissignals die Koordinatenposition der Nachweiseinheit 1 bei Erfassung des Nachweissignals dem Wert zugeordnet ist.
Mit Abschluss der Vorgänge auf allen Inspektionsgegenstandsbereichen wird "JA" in ST6 gegeben, womit die Lehrvorgänge abgeschlossen sind.
Fig. 19 zeigt die Verarbeitungsfolge zur Zeit der Inspektion. Hierbei sind in Fig. 19 die Schritte der betreffenden Vorgänge durch Symbole ST11 und folgende angegeben, so dass diese nicht mit der vorgenannten Lehrfolge vermengt werden.
Zunächst wird im Schritt ST11 eine zu inspizierende Leiterplatte 4 verschoben und in eine Inspektionsposition positioniert. Hierbei wird in dem Fall, wo die erste Inspektionsvorrichtung verwendet wird, ein Strom auf die Leiterplatte 4 gegeben; in dem Fall jedoch, wo die zweite und dritte Inspektionsvorrichtung verwendet werden, werden die folgenden Schritte ohne Aufbringen eines Stromes auf die Leiterplatte 4 durchgeführt.
Im nächsten Schritt ST12 wird der in dem oben erwähnten Speicher registrierte Inspektionsgegenstandsbereich ausgelesen, und in ST13 wird die Nachweiseinheit 1 auf diesen Inspektionsgegenstandsbereich verschoben.
Als nächstes wird ein Nachweisvorgang an jeder Position, die den oben erwähnten Referenzdaten entspricht, durchgeführt, während die Nachweiseinheit innerhalb des oben erwähnten Inspektionsgegenstandsbereichs bewegt wird (ST14, 15). Das über diesen Vorgang gewonnene Nachweissignal wird im Speicher als Inspektionsdaten gespeichert.
Mit Abschluss der Vorgänge innerhalb des Inspektionsgegenstandsbereichs wird "JA" im Schritt ST15 gegeben, und die Folge geht nach ST16 weiter, wo die Inspektionsdaten mit den Referenzdaten verglichen werden. Bei diesem Vergleichsvorgang wird hierbei beispielsweise eine Differenz zwischen den Inspektionsdaten und den Referenzdaten gefunden, und wenn der Differenzwert einen bestimmten Schwellenwert überschreitet, wird bestimmt, dass die beiden Werte nicht übereinstimmen.
Wenn es Inspektionsdaten gibt, die mit den Referenzdaten in obigem Vergleichsvorgang nicht übereinstimmen, wird ein "JA" im nächsten Schritt ST17 ausgegeben, und die Folge geht nach ST18 weiter, wo die Position, an der diese Inspektionsdaten gewonnen sind, der Grad der Nicht- Übereinstimmung, etc. in dem Speicher als Defektinformation gespeichert werden. Danach kehrt die Folge von ST19 nach ST12 zurück, und die gleichen Vorgänge werden auf dem nächsten Inspektionsgegenstandsbereich ausgeführt.
Mit Abschluss von Vorgängen in Bezug auf die gesamten Inspektionsgegenstandsbereiche auf diese Weise wird "JA" in ST19 ausgegeben, und die Folge geht nach ST20 weiter, wo eine Bestimmung erfolgt, ob Defektinformation im Speicher gespeichert worden ist. Wenn keine Defektinformation gespeichert worden ist, geht hier die Folge nach ST21 weiter, in welchem die Leiterplatte 4, die inspiziert worden ist, als gute Leiterplatte bestimmt wird. Wenn dagegen Defektinformation gespeichert worden ist, geht die Folge nach ST22 weiter, in welchem die Leiterplatte 4, die inspiziert worden ist, als defekte Leiterplatte bestimmt wird.
Mit Abschluss der Bestimmung hinsichtlich guter oder defekter Leiterplatte geht die Folge nach ST23 weiter, und das Bestimmungsergebnis wird ausgegeben. Hierbei ist es im Falle einer Bestimmung als defekte Leiterplatte in ST22 vorzuziehen, detaillierte Information, welche die Defektinformation und die Lage des Inspektionsgegenstandsbereichs enthält, zusammen mit den Ergebnissen der Bestimmung auszugeben.
Wie oben beschrieben, wird bei der vorliegenden Erfindung eine Leiterplatte in einem berührungslosen Zustand zur Leiterplatte beobachtet und der Bestimmungsprozess ausgeführt, indem eine physikalische Größe festgestellt wird, die darstellt, ob ein Defekt vorliegt oder nicht; daher ist es auch, wenn der Inspektionsgegenstand eine Leiterplatte mit hoher Dichte ist, möglich, die Inspektion mit hoher Präzision ohne Bewirkung einer Beschädigung der Schaltung der Leiterplatte durchzuführen. Ferner ist es in Bezug auf eine Schaltung, welche ein Teil enthält, das durch Bestückung mit der Vorderseite nach unten gebildet ist, möglich, Inspektionsvorgänge in einem berührungslosen Zustand durchzuführen.
Insbesondere wird beim zweiten und dritten Verfahren der vorliegenden Erfindung ein Magnetfeld oder eine Ultraschallwelle auf eine Leiterplatte ohne Aufbringen eines elektrischen Stroms auf diese aufgebracht, und der Bestimmungsprozess durch Verwenden einer physikalischen Größe (Reflexionswelle des Magnetfelds oder der Ultraschallwelle bewirkt durch Wirbelstrom) durchgeführt, die durch die Aufbringung erzeugt wird; es wird daher möglich, Defekte festzustellen, die nicht festgestellt worden sind, weil keine Änderung des elektrischen Potentials und elektrischen Stroms bei der Inspektion beim Anlegen eines Stroms an die Leiterplatte auftritt; daher wird es möglich, die Nachweisgenauigkeit stark zu erhöhen.

Claims

1. Ein Verfahren zur Inspektion einer Leiterplatte, welches folgende Schritte aufweist:
Aufbringen eines Stroms auf eine Leiterplatte;
Feststellen eines Verteilungszustands eines elektrischen Felds oder Magnetfelds auf der Leiterplatte, während Relativlagen zur Leiterplatte unter Aufrechterhaltung eines berührungslosen Zustands zur Leiterplatte verändert werden; und
Bestimmen, ob ein Defekt in der Leiterplatte vorliegt, beruhend auf den Ergebnissen der Feststellung.

2. Ein Verfahren zur Inspektion einer Leiterplatte, welches folgende Schritte aufweist:
Aufbringen eines Magnetfelds auf die Leiterplatte zur Erzeugung eines Wirbelstroms in einer geschlossenen Schleife, die durch einen Leiterabschnitt gebildet wird, der Muster auf der Leiterplatte oder Muster und Teile auf der Leiterplatte enthält;
Feststellen eines Verteilungszustands eines durch den Wirbelstrom erzeugten Magnetfelds unter Aufrechterhaltung eines berührungslosen Zustands zu der Leiterplatte; und
Bestimmen, ob ein Defekt in der Leiterplatte vorliegt, beruhend auf den Ergebnissen der Feststellung.

3. Ein Verfahren zur Inspektion einer Leiterplatte, welches folgende Schritte aufweist:
Abgeben einer Ultraschallwelle mit einer bestimmten Frequenz aus einer Position in einem bestimmten Abstand von der Leiterplatte;
Feststellen einer Reflexionswelle von der Leiterplatte; und
Bestimmen, ob ein Defekt in der Leiterplatte vorliegt, beruhend auf den Ergebnissen der Feststellung.

4. Das Verfahren zur Inspektion einer Leiterplatte gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Leiterplatte einen Bereich aufweist, der ein Verdrahtungsmuster oder Teile enthält, die wenigstens eine redundante Schaltung als Objekt für die Inspektion bilden.

5. Das Verfahren zur Inspektion einer Leiterplatte nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein Feststellungsvorgang vorab auf einer guten Leiterplatte ohne Defekt unter den gleichen Bedingungen wie bei einer Leiterplatte, die ein Objekt für die Inspektion ist, durchgeführt wird, um die Ergebnisse der Inspektion als Referenzdaten zu registrieren, und bei der Inspektion eine Bestimmung erfolgt, ob ein Defekt vorliegt oder nicht, indem die Ergebnisse der Inspektion, die in Bezug auf ein zu inspizierendes Objekt gewonnen sind, mit den Referenzdaten verglichen werden.

6. Eine Vorrichtung zur Inspektion einer Leiterplatte, welche aufweist:
eine Nachweiseinheit, welche einen Verteilungszustand eines elektrischen Felds oder Magnetfelds auf der Leiterplatte unter Einstellen eines berührungslosen Zustands in Bezug auf die Leiterplatte feststellt;
Lagejustiermittel zum Einstellen einer Relativlagebeziehung zwischen der Nachweiseinheit und der Leiterplatte; und
Steuermittel, welche die Lagejustiermittel so steuern, dass die Nachweiseinheit mit einer bestimmten Anzahl von Positionen auf der Leiterplatte in Aufeinanderfolge zusammenfallen kann, so dass eine Bestimmung erfolgt, ob ein Defekt in der Leiterplatte vorliegt, indem Nachweissignale der betreffenden Positionen von der Nachweiseinheit verwendet werden.

7. Eine Vorrichtung zum Inspizieren einer Leiterplatte, welche aufweist:
eine Nachweiseinheit, welche ein Magnetfeld auf die Leiterplatte zur Erzeugung eines Wirbelstroms in einer geschlossenen Schleife aufbringt, die durch einen Leiterabschnitt, welcher Muster auf der Leiterplatte oder Muster und Bestückungsteile auf der Leiterplatte enthält, gebildet ist, um einen Verteilungszustand des in der Leiterplatte durch den Wirbelstrom erzeugten Magnetfelds festzustellen, während sie in einen berührungslosen Zustand in Bezug auf die Leiterplatte gesetzt ist;
Lagejustiermittel zum Einstellen einer Relativlagebeziehung zwischen der Nachweiseinheit und der Leiterplatte; und
Steuermittel, welche die Lagejustiermittel so steuern, dass die Nachweiseinheit mit einer bestimmten Anzahl von Positionen auf der Leiterplatte in Aufeinanderfolge zusammenfallen kann, so dass eine Bestimmung erfolgt, ob ein Defekt in der Leiterplatte vorliegt, indem Nachweissignale der betreffenden Positionen von der Nachweiseinheit verwendet werden.

8. Eine Vorrichtung zum Inspizieren einer Leiterplatte, welche aufweist:
eine Nachweiseinheit, welche eine Ultraschallwelle mit einer bestimmten Frequenz abgibt, um eine Reflexionswelle von der Leiterplatte festzustellen, während sie in einen berührungslosen Zustand in Bezug auf die Leiterplatte gesetzt ist;
Lagejustiermittel zum Einstellen einer Relativlagebeziehung zwischen der Nachweiseinheit und der Leiterplatte; und
Steuermittel, welche die Lagejustiermittel so steuern, dass die Nachweiseinheit mit einer bestimmten Anzahl von Positionen auf der Leiterplatte in Aufeinanderfolge zusammenfallen kann, so dass eine Bestimmung erfolgt, ob ein Defekt in der Leiterplatte vorliegt oder nicht, indem Nachweissignale der betreffenden Positionen von der Nachweiseinheit verwendet werden.