JP2000180509A - 電子回路実装基板の故障解析方法および装置、記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子回路実装基板の故障個所を簡易かつ高速
に検出する。 【解決手段】 検査対象となる電子回路実装基板の電源
線及び接地線にそれぞれ所定のパルス電圧を印加しまた
信号線に所定の定電圧を印加して、前記電子回路実装基
板の各配線接続で取得した波形データから異常波形を抽
出し故障個所を検出する故障解析方法であって、前記電
子回路実装基板の各配線接続をグループ化した単位につ
いて故障解析をする工程と、前記工程で故障個所在りと
判断されたグループ内について更に故障解析をする工程
から成ることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子回路実装基板
のテストに関し、特に配線接続故障の解析方法及び装
置、そのプログラムを記録した記録媒体に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の電子回路実装基板の検査について
説明する。特開平１−２６３５７１号公報、特開平６−
３０８２０４号公報に記載の従来技術のうち、特開平１
−２６３５７１号公報に記載の技術について説明をす
る。

【０００３】図６は電子回路実装基板の故障個所を検出
するための従来装置の一構成例を示すブロック図であ
る。

【０００４】従来の基板検査は、図６に示すように、電
位プローブを各配線接続(検査個所)に移動させるオート
ハンドラ１３２を稼動して、ファンクションボードテス
タ１３３を用いて電子回路実装基板１３４の各配線接続
毎に機能検証を行なうか、入力信号電位を固定した静的
な状態で各配線接続の断線検査をコンピュータ１３５に
よって実施していた。その際、シグネチャアナライザ１
３３は、ハンドラ１３２の電位プローブが検出した電位
変化に基づいて電子回路実装基板１３４の波形データを
取得し、コンピュータ１３５に送出する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来例に
は以下のようないくつかの問題がある。

【０００６】第１の問題点は、ファンクションボードテ
スタを用いて各配線接続毎に機能検査を行なう方法は、
故障個所検出のためのデータ取得に長い時間を要するこ
とである。

【０００７】その理由は、測定可能な全ての配線接続に
対して機能検査を実施するためにテスト信号を入力し、
機能検証のために比較参照に適した一部のテストパタン
が伝播した結果を膨大な量の波形データとして取得する
からである。

【０００８】第２の問題点は、ファンクションボードテ
スタを用いて各配線接続毎に機能検査を行なう方法は、
故障個所を検出するためのコンピュータ部がシステムの
コスト引上げることである。

【０００９】その理由は、ファンクションボードテスタ
を用いて各配線接続毎に機能検査を行なう方法は、良品
にテストパターンを伝播させたときの各配線接続の波形
データもしくはそれに準ずる良品状態のシミュレーショ
ンデータを故障個所検出のために使用する必要があり、
また配線接続毎に取得する波形データが大容量であり、
そこから故障個所特有の波形を抽出するにはデータ検索
及びデータの整合性チェックについて高度な機能を有す
るコンピュータを用意する必要があるからである。 第
３の問題点は、静的な状態での各配線接続の導通検査
は、全配線接続の導通検査だけでは不可能なことであ
る。

【００１０】その理由は、入力線から印加する電圧を静
的な状態にしても、全ての配線接続が特定の電位状態を
保持するわけではなく、浮遊電位状態もしくは動的な電
位状態にある配線接続も存在し、そのため接続が正常か
異常かを電位から判別できない配線接続が存在するから
である。

【００１１】本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、
電子回路実装基板の故障個所を簡易かつ高速に検出する
ことができる電子回路実装基板の故障検出装置、方法、
及びその制御プログラムを記録したコンピュータ読み取
り可能な記録媒体を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の電子回路実装基板の故障解析方法は、検査
対象となる電子回路実装基板の電源線及び接地線にそれ
ぞれ所定のパルス電圧を印加し、また信号線に所定の定
電圧を印加して、前記電子回路実装基板の各配線接続で
取得した波形データから異常波形を抽出し故障個所を検
出する故障解析方法であって、前記電子回路実装基板の
各配線接続をグループ化した単位について故障解析をす
る工程と、前記工程で故障個所在りと判断されたグルー
プ内の故障解析をする工程から成ることを特徴とする。
さらに、２つの工程はそれぞれ、検査対象となる電子回
路実装基板の電源線及び接地線にそれぞれ所定のパルス
電圧を印加しまた信号線に所定の定電圧を印加して、前
記電子回路実装基板の各配線接続での波形データを取得
するステップと、取得した波形データから異常な波形デ
ータを抽出し前記電子回路実装基板に故障が生じている
個所を判別するステップとを実行することを特徴とす
る。

【００１３】また、電子回路実装基板の故障解析装置
は、検査対象となる電子回路実装基板の電源線及び接地
線にそれぞれ所定のパルス状電圧を印加するパルス電圧
印加手段と、前記電子回路実装基板の信号線に所定の定
電圧を印加する定電圧印加手段と、前記電子回路実装基
板の各配線接続の電圧波形データを取得するためＸ−Ｙ
−Ｚ方向に動作するオートハンドラと、取得した波形デ
ータから異常波形を抽出し断線個所を特定する検査装置
とを有することを特徴とする。

【００１４】本発明によれば、検査対象となる電子回路
実装基板の電源線及び接地線にそれぞれ所定のパルス状
電圧を印加し、信号線に所定の定電圧を印加すると、内
部配線は電源線もしくは接地線と電気的に接続している
ので、電源線もしくは接地線からのパルス状電圧が内部
配線に伝播する。その電圧変化をオートハンドラが備え
ている電位プローブで測定する。内部配線に断線が存在
した場合、断線個所の下流では電位波形が歪んだり、位
相がずれたり、信号の振幅雑音レベルに落ちるので測定
によって断線が上流側に存在すると判断できる。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面
を参照して説明する。

【００１６】図１は、本発明の実施形態である故障解析
装置の構成を示すブロック図、図２は本実施形態におい
て電子回路実装基板の内部配線に電位変化を伝播させる
ため印加する電圧波形の模式図である。

【００１７】図１に示するように、この電子回路実装基
板検査装置は、パルスジェネレータ１０１と、定電圧電
源１０２と、オートハンドラ１０３と、シグネチャアナ
ライザ１０４と、コンピュータ１０５とを備える。

【００１８】パルスジェネレータ１０１は、後述するパ
ルス電圧を、電子回路実装基板１００の外面に備え付け
られた電源線端子または接地線端子(いずれも不図示)を
介して検査対象となる電子回路実装基板１００の電源線
と接地線(いずれも不図示)とにそれぞれ印加する。定電
圧電源１０２は、パルスジェネレータ１０１からのパル
ス電圧と後述するような関係にある定電圧を、電子回路
実装基板１００の信号線端子(不図示)を介して信号線
(不図示)に印加する。

【００１９】オートハンドラ１０３は、検査対象となる
電子回路実装基板１００を載置する台（図示せず）と、
電子回路実装基板１００の各配線接続(検査個所)に移動
してその配線電位を検出する電位プローブ（図示せず）
とを備える。

【００２０】シグネチャアナライザ１０４は、電位プロ
ーブが検出した電位変化に基づいて、電子回路実装基板
１００の波形データを取得する。この波形データの作成
のため、コンピュータ１０５は、パルスジェネレータ１
０３からのパルス電圧の供給とオートハンドラによる信
号取得を制御する。ディスプレイ（図示せず）は、作成
した電子回路実装基板１００の配線接続の電圧波形を表
示する。コンピュータ１０５に付属する記憶媒体１０６
は、電子回路実装基板の故障解析のためのコンピュータ
の制御プログラムを記憶するＲＯＭなどによって構成さ
れている。

【００２１】次に、パルスジェネレータ及び定電圧電源
からの電子回路実装基板への電気信号の供給と、電子回
路実装基板の各配線接続での波形データ取得方法につい
て説明する。

【００２２】図２は、パルスジェネレータ１０１及び定
電圧電源１０２から電子回路実装基板１００に印加する
電圧を示す。パルスジェネレータ１０１は、電子回路実
装基板１００の電源線に図２に実線で示す矩形波のパル
ス電圧（以下、電源線電圧という）を印加し、また電子
回路実装基板の接地線に図２に破線で示す矩形波のパル
ス電圧（以下、接地線電圧という）を印加する。定電圧
電源１０２は、電子回路実装基板１００の信号線に図２
に一点鎖線で示す定電圧（以下、信号線電圧という）を
印加する。

【００２３】ここで、図２に示すように、電源線と接地
線に印加するパルス電圧１２１，１２３の周波数は同一
だが、電源線電圧の立ち上がりタイミングと接地線電圧
の立ち下がりタイミング、電源線電圧の立ち下がりタイ
ミングと接地線電圧の立ち上がりタイミングは、それぞ
れ図示では９０度ずれているが、実際には可変式になっ
ている。また、電源線電圧の高い方の電位と接地線電圧
の低い方の電位との差は、電子回路実装基板１００に関
して定められている最大定格電圧に設定されている。電
源線電圧の低い方の電圧は、接地線電圧の高い方の電圧
よりも低くなるように設定されており、信号線電圧は、
これらの間の値に設定されている。

【００２４】電子回路実装基板１００の配線接続の電圧
信号の取得に関して述べると、コンピュータ１０５は、
オートハンドラ１０３に付属している電位測定用プロー
ブを電子回路実装基板１００内の測定する配線接続の直
上に移動し、保護膜を介して非破壊で配線接続の電位を
測定する。

【００２５】コンピュータ１０５は、電源線もしくは接
地線から供給したパルス電圧が配線接続にて伝播してい
ることをプローブによって検出した電位変化を時系列デ
ータとして取り込んだ波形データと、電源線もしくは接
地線から供給したパルス電圧波形との、歪み・位相ずれ
・信号振幅の減衰度等の比較から配線接続が故障状態に
あるか正常状態にあるかを判定する。もっとも、ここで
いう正常状態とは必ずしも断線してないだけをいうので
はなく断線以外の故障をしてないこと、また、故障状態
とは必ずしも断線だけでなく断線以外の故障をも含むも
のでよい。

【００２６】以下、この実施の形態における故障個所の
判定処理について説明する。

【００２７】図３は、この実施の形態において、電子回
路実装基板の故障個所の検出のための処理手順を示すフ
ローチャートである。

【００２８】ここで、図３に示すフローチャートは、グ
ループ化した単位で故障検出をするステップ２００〜ス
テップ２１１と、さらに故障在りとされたグループ内で
の故障検出をするステップ２１０〜ステップ２１６とに
大きく分けられる。

【００２９】最初に、ステップ２００〜ステップ２１１
までのグループ化した単位での故障検出について説明す
る。

【００３０】コンピュータ１０５は、パルスジェネレー
タ１００及び定電圧電源１０２を制御し、電源線端子、
接地線端子、信号線端子(いずれも不図示)をそれぞれ介
して電子回路実装基板１００の電源線、接地線、信号線
にそれぞれ図２に示す電源線電圧、接地線電圧、信号線
電圧を印加させる（ステップ２００）。これらの電圧の
印加は、少なくとも後述する信号波形の取得が終了する
まで続けられる。

【００３１】コンピュータ１０５は、また、電源線電圧
もしくは接地線電圧のパルスを故障配線を判定するため
の参照用データとして取得する（ステップ２０１）。ま
た、コンピュータ１０５は、このデータに基づいて正常
状態と故障状態の配線接続を区別する基準波形を設定す
る。

【００３２】次に、コンピュータ１０５は、オペレータ
による入力装置（コンピュータ１０５が備える）からの
指示に従って、オートハンドラ１０３に戴置された電子
回路実装基板１００の位置を相対移動し、測定の対象と
なるグループの配線接続直上に電位測定プローブが位置
するように調整する（ステップ２０２）。

【００３３】コンピュータ１０５は、また、電子回路実
装基板１００内の配線接続の電位波形データを取得する
（ステップ２０３）。このとき取得された電位波形デー
タは、測定する配線接続の存在する層によって振幅強度
が異なるので、コンピュータ１０５はディスプレイに表
示される信号波形の振幅を最適化する。

【００３４】また、コンピュータ１０５は、ステップ２
０１で生成した正常状態の電位波形とステップ２０３で
生成した配線接続の電位波形との差異を比較し、この波
形の位相ずれ、振幅強度の強弱、波形の歪みを測定し
（ステップ２０４）、それらが所定の閾値よりも大きい
か小さい（同一含む）かを判別する（ステップ２０
５）。ステップ２０５で差異が所定の閾値より小さいと
判別した場合は、誤差範囲内なので、再び、次のグルー
プの測定位置へ移動(ステップ２０２)するためのステッ
プ２１１の処理に進む。

【００３５】一方、ステップ２０５で差異が所定の閾値
よりも大きいと判別した場合は、コンピュータ１０５
は、測定した配線接続の信号の流れとしてはそのグルー
プ内の上流に故障個所が存在すると判断して上流の配線
を探索する（ステップ２１０）。

【００３６】ステップ２１０〜ステップ２１６までのグ
ループ内での故障検出について説明する。

【００３７】ステップ２１２では、コンピュータ１０５
は、上流の配線をさらに探索するため、グループの内に
故障個所在りと判断された配線接続からグループ内で最
も近い上流側の配線接続か、最も遠い上流側の配線接続
或いはその交互にプローブを移動させる。次に、その配
線接続の電位波形を取得し（ステップ２１３）、ステッ
プ２０１で取得した電位波形との差異を計測し（ステッ
プ２１４)、それらが所定の閾値よりも大きいか小さい
（同一含む）かを判別する（ステップ２１５）。

【００３８】ステップ２１５で差異が所定の閾値より小
さいと判別した場合は、そのまま同じグループ内の次の
測定位置へ移動(ステップ２１２)するためのステップ２
１７の処理に進む。一方、ステップ２１５で差異が所定
の閾値よりも大きいと判別した場合は、コンピュータ１
０５は、測定した配線接続に故障個所が存在すると判断
する（ステップ２１６）。

【００３９】これまでの説明および図３では、故障在り
と判断された１つのグループについてだけで完了してい
るが、ステップ２００〜ステップ２１１で故障在りと判
断された他のグループについても、同じように、ステッ
プ２１０〜ステップ２１６までの故障検出が行われるこ
とは言うまでもない。

【００４０】以下、この実施の形態における故障個所の
判定処理について、具体的な例を挙げて詳しく説明す
る。

【００４１】図４は本実施形態における具体的な検出電
子回路実装基板の等価回路図、図５は図４に指示した配
線接続において電位プローブで取得した電位波形図であ
る。

【００４２】ここで、図１に示すパルスジェネレータ１
０１から電子回路実装基板１００の電源線に印加する電
源線電圧を５Ｖと２．５Ｖの間に振幅する様に設定し、
電子回路実装基板の接地線に印加する接地線電圧を２．
６Ｖと０．０Ｖとの間に振幅する様に設定した。また、
電源線電圧と接地線電圧とのパルス周波数は２０００Ｈ
ｚに、電源線電圧と接地線電圧とのパルスの位相差は１
８０度に設定した。これらの電圧の印加は、少なくとも
後述する信号波形の取得が終了するまで、続けられる
（ステップ２００）。

【００４３】次にコンピュータ１０５は、電源線電圧も
しくは接地線電圧のパルスを故障配線を判定するための
参照用データとして取得する。電源線電圧もしくは接地
線電圧のパルスをプローブ４０１及び４０２に印加し
て、実際に得た電源線の電位波形が図５の波形４０１で
あり、接地線の電位波形が図５の波形４０２である。コ
ンピュータ１０５は、これらのデータに基づいて正常状
態と故障状態の配線接続を区別する基準波形を決める
（ステップ２０１）。

【００４４】コンピュータ１０５は、また、オペレータ
による入力装置（コンピュータ１０５が備える）からの
指示に従って、オートハンドラ１０３に戴置された電子
回路実装基板１００の位置を、測定の対象となる配線接
続直上に電位測定プローブが位置するように調整した
（ステップ２０２）。

【００４５】次に、コンピュータ１０５は、電子回路実
装基板１００内の配線接続の電位波形データを取得し
た。このとき取得された電位波形データは、測定する配
線接続の存在する層によって振幅強度が異なるので、コ
ンピュータ１０５はディスプレイに表示される信号波形
の振幅を最適化した（ステップ２０３）。図５の波形４
０６と波形４０８は原データでは同程度の振幅を持つ信
号波形であるが、波形４０８では絶縁膜による振幅強度
の減衰を予測し、計算値と同程度の振幅を持つ様に信号
波形を構成する各数値データを定数倍した。

【００４６】また、コンピュータ１０５は、ステップ２
０１で生成した正常状態の電位波形とステップ２０３で
生成した配線接続の電位波形との差異を比較し、この波
形の位相ずれ、振幅強度の強弱、波形の歪みを測定し
（ステップ２０４）、それらが所定の閾値よりも大きい
か小さい（同一含む）かを判別した（ステップ２０
５）。 ステップ２０５で差異が所定の閾値より小さい
と判別した場合は、そのまま次の測定位置へ移動するス
テップ２１１の処理に進む。一方、ステップ２０５で差
異が所定の閾値よりも大きいと判別した場合は、コンピ
ュータ１０５は、測定した配線接続の上流に故障個所が
存在すると判断して上流の配線を探索した（ステップ２
１０）。本実施例ではプローブ８で測定した信号波形４
０８において正常状態の波形との差異がパルスの電位が
高い期間と低い期間の割合のずれとして検出できたの
で、この回路の上流に故障個所が存在すると判断した。

【００４７】ステップ２１２では、コンピュータ１０５
は、上流の配線を探索するため、本例では、グループ内
に故障個所在りと判断された配線接続からグループ内で
最も近い上流側の配線接続と最も遠い上流側の配線接続
とを交互に移動することにし、先ず最も遠い上流側の配
線接続であるプローブ３(波形４０３)に移動した。次に
配線接続の電位波形を取得し（ステップ２１３）、ステ
ップ２０１で取得した電位波形との差異を計測し（ステ
ップ２１４)、それらが所定の閾値よりも大きいか小さ
い（同一含む）かを判別した（ステップ２１５）。ステ
ップ２１５で差異が所定の閾値より小さいと判別した場
合は、そのまま次の測定位置へ移動するステップ２１７
の処理に進む。一方、ステップ２１５で差異が所定の閾
値よりも大きいと判別した場合は、コンピュータ１０５
は、測定した配線接続に故障個所が存在すると判断した
（ステップ２１６）。

【００４８】本実施例ではプローブ３(波形４０３)から
４(波形４０４)へと回路上の上流から下流へ下っていっ
て、プローブ６で初めてプローブ８(波形４０８)と同じ
異常を持つ信号波形４０６を取得したので、プローブ６
の一つ上流のインバータもしくはそのビアホールにて故
障が生じていると判断した。

【００４９】

【発明の効果】これまで説明したように、本発明の電子
回路実装基板の故障解析によれば、検査対象となる電子
回路実装基板に故障個所があれば、その故障個所を上流
に含む電子回路実装基板の配線に伝播している電圧変化
を測定するだけで、故障信号が現れる信号波形と、故障
信号が現れない正常な信号波形とが表示手段に表示さ
れ、故障個所の判別が可能となる。このため、簡易かつ
高速に電子回路実装基板の故障個所を検出することがで
きる。

【００５０】また、本発明の電子回路実装基板の故障解
析によれば、ファンクションボードテスタを用いたテス
トパターン入力や、電子回路実装基板の各配線接続毎の
全パタンの波形取得といった処理も必要なく、簡易かつ
高速に電子回路実装基板の故障個所を検出することがで
きる。

【００５１】本発明の電子回路実装基板の故障解析によ
れば、検査対象となる電子回路実装基板に故障個所があ
れば、その故障個所を含む電子回路実装基板に伝播して
いる電圧変化を測定し比較するだけで、故障個所を含む
配線の信号波形のみが他の個所と異なる状態で表示手段
に表示され、故障個所の判別が可能となる。このため、
簡易かつ高速に電子回路実装基板の故障個所を検出する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態である故障解析装置の構成を
示すブロック図

【図２】本実施形態において電子回路実装基板の内部配
線に電位変化を伝播させるため印加する電圧波形の模式
図

【図３】本発明において故障個所を検出するための処理
手順を示すフローチャート

【図４】本実施形態における具体的な検出電子回路実装
基板の等価回路図

【図５】図４上の指示した地点での電位プローブで測定
した電位波形図

【図６】電子回路実装基板の故障個所を検出するための
従来装置の一構成例を示すブロック図

【符号の説明】

１００ 電子回路実装基板 １０１ パルスジェネレータ １０２ 定電圧電源 １０３ オートハンドラ部 １０４ シグネチャアナライザ １０５ コンピュータ部 １０６ 記録媒体 １２０ 最大定格電圧 １２１ 電源線印加電圧 １２２ 信号線印加電圧 １２３ 接地線印加電圧 １２４ 印加するパルス電圧の位相設定 １２５ 印加するパルス電圧の周波数設定 １３１ ファンクションボードテスタ １３２ ハンドラ部 １３３ シグネチャアナライザ部 １３４ 電子回路実装基板 １３５ コンピュータ部

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 検査対象となる電子回路実装基板の電源
   線及び接地線にそれぞれ所定のパルス電圧を印加し、ま
   た信号線に所定の定電圧を印加して、前記電子回路実装
   基板の各配線接続で取得した波形データから異常波形を
   抽出し故障個所を検出する故障解析方法であって、前記
   電子回路実装基板の各配線接続をグループ化した単位に
   ついて故障解析をする工程と、前記工程で故障個所在り
   と判断されたグループ内の故障解析をする工程から成る
   ことを特徴とする電子回路実装基板の故障解析方法。
2. 【請求項２】 前記２つの工程はそれぞれ、検査対象と
   なる電子回路実装基板の電源線及び接地線にそれぞれ所
   定のパルス電圧を印加しまた信号線に所定の定電圧を印
   加して、前記電子回路実装基板の各配線接続での波形デ
   ータを取得するステップと、取得した波形データから異
   常な波形データを抽出し前記電子回路実装基板に故障が
   生じている個所を判別するステップとを実行することを
   特徴とする請求項１記載の電子回路実装基板の故障解析
   方法。
3. 【請求項３】 検査対象となる電子回路実装基板の電源
   線及び接地線にそれぞれ所定のパルス状電圧を印加する
   パルス電圧印加手段と、前記電子回路実装基板の信号線
   に所定の定電圧を印加する定電圧印加手段と、前記電子
   回路実装基板の各配線接続の電圧波形データを取得する
   ためＸ−Ｙ−Ｚ方向に動作するオートハンドラと、取得
   した波形データから異常波形を抽出し断線個所を特定す
   る検査装置とを有することを特徴とする電子回路実装基
   板の故障解析装置。
4. 【請求項４】 検査対象となる電子回路実装基板の電源
   線及び接地線にそれぞれ所定のパルス状電圧を印加する
   パルス電圧印加手段において、パルス周波数、パルス位
   相または電圧を選択することを特徴とする請求項３記載
   の電子回路実装基板の故障解析装置。
5. 【請求項５】 検査対象となる電子回路実装基板の電源
   線及び接地線にそれぞれ所定のパルス電圧を印加し、信
   号線に所定の定電圧を印加して、前記電子回路実装基板
   の各配線接続で取得した波形データから異常波形を抽出
   し故障個所を検出するためのプログラムを記録した記録
   媒体であって、前記電子回路実装基板の各配線接続をグ
   ループ化した単位について故障解析をする工程と、前記
   工程で故障個所在りと判断されたグループ内の故障解析
   をする工程とを実行するプログラムを記録することを特
   徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
6. 【請求項６】 前記２つの工程はそれぞれ、検査対象と
   なる電子回路実装基板の電源線及び接地線にそれぞれ所
   定のパルス電圧を印加しまた信号線に所定の定電圧を印
   加して、前記電子回路実装基板の各配線接続での波形デ
   ータを取得するステップと、取得した波形データから異
   常な波形データを抽出し前記電子回路実装基板に故障が
   生じている個所を判別するステップとを実行するプログ
   ラムを記録することを特徴とするコンピュータ読み取り
   可能な記録媒体。