JP2006064551A - 検査装置及び検査方法並びに検査装置用センサ - Google Patents

Abstract

【課題】 検査対象が導体である場合に、非接触で検査対象の状態を精度良く検出することのできる導電体状態検査装置を提供する。
【解決手段】 給電部より検査信号か給電された検査対象の検査導体５００近傍に、絶縁基板の表面に所定間隔で配設された複数枚のＸ軸センサ板をほぼ並行して配設し、絶縁基板の裏面にＸ軸センサ板とほぼ直交する所定間隔で配設された複数枚のＹ軸センサ板をほぼ並行して配設し、各センサ板の検出信号を減算し、一方センサ板よりの検出値を減算結果で減算して一方センサ板よりの検出値を正規化し、両センサ板よりの相対的な検出信号値比率を検出してセンサ板と検査導体間の距離に対応した検出結果を得る。
【選択図】 図１

Description

本発明は交流信号が印加された検査対象導体との位置を検出可能な検査装置及び検査方法に関するものである。

基板上に導電パターンを形成してなる回路基板を製造する際には、基板上に形成した導電パターンに断線や、短絡がないかを検査する必要があった。

従来から、導電パターンの検査手法としては、例えば特許文献１のように、導電パターンの両端にピンを接触させて一端側のピンから導電パターンに電気信号を給電し、他端側のピンからその電気信号を受電することにより、導電パターンの導通テスト等を行う接触式の検査手法（ピンコンタクト方式）が知られている。電気信号の給電は、金属プローブを全端子に立ててここから導電パターンに電流を流すことにより行われる。

このピンコンタクト方式は、直接ピンプローブを接触させるために、S／N比が高いという長所を有する。

特開昭６２−２６９０７５号公報

しかしながら、例えば液晶表示パネルに用いるガラス基板に形成された回路配線パターン等では、パターン厚が薄く、また、基板との固着力も少なく、ピンを接触させてはパターンが損傷してしまう問題点があった。

更に、携帯電話用の液晶パネル等においては、配線ピッチも細密化しており、狭ピッチ多本数のプローブを製作するには多大の労力とコストが必要であった。

また同時に、配線パターンが異なるごとに（検査対象ごとに）使用に応じた新たなプローブを製作しなければならなかった。このため、検査コストが更に高くなり電子部品の低コスト化に対して大きな障害となっていた。

更に、部品実装時に実装基板を所定の位置に位置決めするような場合にも、位置決めセンサとして接触型のセンサを位置決め箇所に配置し、実装基板がセンサに接触して例えば機械的スイッチをオンして位置決めを確認していた。しかし、機械的な接触では耐久面で問題があるほか、位置決め精度もよくなかった。

本発明は上述した課題を解決することを目的としてなされたもので、上述した課題を解決し、どのような回路パターンであっても、パターン形状を検査することが可能で、かつ非接触で検査対象の状態を精度良く検出することのできる検査装置及び検査方法を提供することを目的とする。

また、非接触で導体位置を精度良く検出でき、導体位置決めの良否を容易に検査可能な検査装置及び検査方法を提供することを目的とする。

係る目的を達成する一手段として例えば以下の構成を備える。

即ち、交流検査信号が印加された検査対象導電体の状態を非接触で検査可能な検査装置に用いる検査装置用センサであって、検査対象導体よりの信号を検出可能な棒状に形成されたセンサ板を所定間隔で列状に配設してなることを特徴とする。

そして例えば、前記センサ板は、絶縁性材料で形成された基板の一方面に所定間隔で配設された第１の列状センサ板と、前記基板の他方面に前記第１の列状センサ板とほぼ直交するように所定間隔で配設された第２の列状センサ板とを備えることを特徴とする。

また例えば、前記センサ板は多層基板に配設され、前記多層基板に配設されるセンサ板は、所定間隔で配設された第１の列状センサ板と、前記第１の列状センサ板とほぼ直交するように所定間隔で配設された第２の列状センサ板とを備え、前記第１のセンサ板と前記第２のセンサ板は、互いに異なる面又は層に配設されていることを特徴とする。

または、交流検査信号が印加された検査対象導電体の状態を検査可能な検査装置に用いる検査装置用センサであって、導電材料で平板状に形成されたセンサ板をマトリクス状に配設し、前記マトリクス状に配設されたセンサ板を行毎にＸ軸センサ板とＹ軸センサ板とし、Ｘ軸センサ板は同列毎のセンサ板を互いに接続すると共にＹ軸センサ板は同行毎のセンサ板を互いに接続し、前記検査対象導体よりの検査信号を隣接する前記センサ板の相対的な検出レベル差を検出可能とすることを特徴とする。

更にまた、交流検査信号が印加された検査対象導電体の状態を検査可能な検査装置に用いる検査装置用センサであって、導電材料で平板状に形成されたセンサ板をマトリクス状に配設し、前記マトリクス状に配設されたセンサ板を互いに隣接するセンサ板毎にＸ軸センサとＹ軸センサとが交互になるように配設し、Ｘ軸センサ板は同列毎のセンサ板を互いに接続すると共にＹ軸センサ板は同行毎のセンサ板を互いに接続し、前記検査対象導体よりの検査信号を隣接する前記センサ板の相対的な検出レベル差を検出可能とすることを特徴とする。

または、交流検査信号が印加された検査対象導電体の状態を検査可能な検査装置に用いる検査装置用センサであって、導電材料で平板状に形成されたセンサ板を千鳥状に配設し、前記千鳥状に配設したセンサ板を行毎にＸ軸センサ板とＹ軸センサ板とし、Ｘ軸センサ板は同列毎のセンサ板を互いに接続すると共にＹ軸センサ板は同行毎のセンサ板を互いに接続し、前記検査対象導体よりの検査信号を、隣接する前記センサ板の相対的な検出レベル差を検出可能とすることを特徴とする。

そして例えば、前記センサ板は多層基板に配設され、前記多層基板に配設されるＸ軸センサ板とＹ軸センサ板は、互いに異なる面又は層に配設されていることを特徴とする。

また例えば、前記センサ板は基板の同一面に配設され、前記Ｘ軸センサ板は前記基板の一方向に列状に配設された配線パターンで接続して列毎のＸ軸センサ板を互いに接続し、前記Ｙ軸センサ板は他方面に行状に配設された配線パターンで接続して行毎のＹ軸センサ板を互いに接続してなることを特徴とする。

または、以上のいずれかに記載の検査装置用センサと、前記検査装置用センサの前記センサ板が検出する前記検査信号が供給されている検査対象導電体よりの信号を測定する測定手段と、前記測定手段の測定信号強度より前記検査対象導電体の状態を判定する判定手段とを備え、前記判定手段は、センサ板よりの検出信号強度の相対比較から前記検査対象導体の状態を検査する検査装置とすることを特徴とする。

そして例えば、前記判定手段は、検出レベルの高いセンサ板よりの検査信号レベルと、他のセンサ板よりの検査信号レベルの相対信号レベルより比較した各センサ板と検査対象導体との間の距離を検査することにより検査対象導体の状態を判定することを特徴とする。

また例えば、前記判定手段は、Ｘ方向の検査対象位置はＸ軸センサ板よりの測定信号レベルで判定し、Ｙ方向の検査対象位置はＹ軸センサ板よりの測定レベルで判定することを特徴とする。

更に例えば、前記判定手段は、前記レベル測定手段での測定レベルが所定レベル以上の場合には前記検査対象導電体の検出対象領域における面積過多、所定レベル以下の場合に前記検査対象導電体の少なくとも検査対象領域を含む面積過小と判定することを特徴とする。

または、以上のいずれかに記載の検査装置における検査方法であって、複数のセンサ板からの検出信号強度を相対比較し、相対比較結果が許容範囲内にあるか否かにより検査信号検出センサ板に対する検査対象導電体の位置を検出可能とする検査方法とすることを特徴とする。

そして例えば、複数のセンサ板からの検出信号強度の差を求め、検査対象導体との距離を検出する検査方法とすることを特徴とする。

また例えば、予め予定されたセンサ板に対する検査対象導体位置における標準検査信号の相対検出信号強度と検査対象導体より検出した検査信号強度検出信号強度とを比較し、検査対象導体位置の良否を検査する検査方法とすることを特徴とする。

本発明によれば、検査対象に対する検査信号の供給状況にかかわりなく、また、検査時の周囲環境の影響を軽減した検査対象導体の信頼性の高い検査が検査対象に非接触でできる。

以下、図面を参照して本発明に係る一実施の形態例を詳細に説明する。まず検査装置で用いられる本実施の形態例のセンサユニットの詳細について説明する。

〔第１の実施の形態例〕
まず図１を参照して本発明に係る一発明の実施の形態例を詳細に説明する。図１は本発明に係る一発明の実施の形態例の検査装置で用いるセンサユニットの構成を説明するための図である。

本実施の形態例の検査装置は、例えば棒状センサ板（長方形センサ板）をほぼ一定間隔で列状に配設した図１に示すセンサユニットにより、検査信号（例えば交流信号）が供給された検査対象導体との位置関係を検出する。

図１に示すように、絶縁材料で形成した絶縁基板の表面に検査対象のX方向の位置を検出するための棒状のX軸センサ板、例えばX軸センサ板X１〜X１１をほぼ一定間隔で配設する。

また、絶縁基板の裏面に検査対象のY方向の位置を検出するための棒状のY軸センサ板、例えばY軸センサ板Y１〜Y７をX軸センサ板とほぼ直交する方向にほぼ一定間隔で配設する。この間隔は、２つ以上のセンサ板が検査対象導体にかぶるほど精細にする必要はない。

図１に示すセンサユニットの検知可能範囲に交流検査信号が印加された検査対象導体がくると、検査対象導体と該検査対象導体に近接するセンサ板とが静電結合した状態にすることができる。

このため、センサ板よりの検出信号レベルを測定すると検査対象導体との距離に応じたレベルの検出信号が検出できる。これを利用することにより、互いに他のセンサ板よりの検出信号レベルを比較し、センサ板の検出信号レベルの相対値を算出することで検査対象導体の位置を測定することができる。

他のセンサ板での検出信号レベルの相対値を基準とすることにより、検査対象導体への検査信号の供給信号レベルに影響されることがなくなる。このため、非常に高精度の検査が可能となる。

具体的には、位置検出対象導体の位置決め位置近傍に例えば図１に示すセンサユニットを位置決め配置し、交流検査信号を印加した位置検出対象導体がセンサユニット近傍にくると、センサユニットのセンサ板との間で静電結合状態が生起する。

このため、詳細を後述する検査装置本体で、センサユニットのセンサ板が検出した検査信号の印加された検出対象導体よりの検査信号検出レベルを測定し、センサユニットの各センサ板でどの程度のレベルの検査信号を検出したかを調べる。そして、互いの他のセンサ板よりの検出結果の相対比較から検査対象導体位置を検出する。

例えば、検出対象導体とセンサ板とを静電結合させ、センサ板で検出する検査対象よりの検出信号のレベルを求める。求めた検出信号のレベルは、検出対象導体とセンサ板間の距離に反比例し、距離が離れるに従って検出レベルが低下していく。

一方、検査対象導体とセンサ板間の静電結合状態は、周囲環境により大きく変動すると共に、信号の検出レベル値は検査対象導体に供給される交流検査信号によっても大きく変動する。

このため、検出した信号の絶対値を求めても検査精度を確保することには限界がある。そこで本実施の形態例では、異なるセンサ板、例えば他のセンサ板の検出信号レベルを求め、各センサ板毎の検出信号レベルを相対的に比較し、相対比較結果から検出対象導体とセンサ板間の状態を検出する。

例えば、位置決めの良否や検査対象導体の状態の良否を検出しようとした場合、予め正常状態の検査対象導体をセンサユニットに対する検査すべき位置決め位置に位置決めし、このときの各センサ板の相対検査信号検出レベルを測定して登録しておく。そして、実際の検査時には、検査対象導体を所望位置に位置決めし、そのときの各センサ板の相対検査信号レベルを予め登録した値と比較し、許容範囲内であれば位置決めあるいは検査対象導体の形状などが正常であると判断し、許容範囲内でない場合には位置決め不良又は検査対象導体の状態不良と判断できる。

この場合において、各センサ板の検出信号レベルの相対値を基に判断ができるため、検査対象導体に供給される検査信号の状態や、検査対象導体と、センサ板間の周囲環境の影響を相殺することができ、簡単な構造でありながら精度の高い検査結果が得られる。

具体的には、複数のセンサ板で検出する検査対象よりの検出検査信号の例えばピーク値の値の比率を求め、求めた比率から検査対象の位置をも判別可能としている。

なお、Ｘ軸センサ板とＹ軸センサ板とは絶縁基板のどちらの面に配設してもよいことはもちろんである。いずれの面に配設しても、測定結果に影響を与えることはない。

更にまた、以上の例に限定されるものではなく、例えば、検査領域にある検査信号が供給された導電体の形状あるいは導電体との距離を具体的に求め、導電体の良否あるいは導電体に位置の適否を検査してもよいことはもちろんである。

以上の構成を備えるセンサユニットを用いた本発明に係る一発明の実施の形態例の検査装置の概略構成を図２を参照して以下に説明する。図２は本発明に係る一発明の実施の形態例の検査装置の概略構成を説明するための図である。

図２において、５００は検査対象導体であり、検査対象導体５００は例えば棒状導体であっても、例えば配線パターンが配設されている検査対象基板であってもよい。以下の説明では棒状導体である場合を説明する。

５１０は検査対象の検査導体５００に検査信号を供給する検査信号供給部であり、例えば１ＫＨｚ以上で２０Ｖｐ−ｐの交流信号を検査対象導体５００に供給する。なお、以下の説明では検査信号として上記仕様の交流信号を対象とするが、本実施の形態例は以上の例に限定されるものではなく任意の信号を用いることができる。但し、好ましくは１００ＫＨｚ以下であることが望ましい。

検査信号供給部５１０から検査導体５００への検査信号の供給方法は、直接検査信号供給部５１０と検査導体５００の一部とを接続して検査信号を供給する方法のほか、例えば検査導体５００と一定距離離反した導電板を検査導体５００又は検査導体に接続されている接続導体と静電結合状態とし、検査信号供給部５１０から導電板に検査信号を給電する構成としてもよい。この場合には、検査導体５００に非接触で検査信号を供給できる。その他、端部にコイルを備え、電磁結合状態として電磁結合により給電しても良い。本実施の形態例では検査導体５００への検査信号給電方法に限定はない。

５３０は例えば図１に示す構成のセンサユニットである。センサユニット５３０よりのＸ軸センサ板よりの検出信号はＸ軸センサ増幅回路５４０に送られ、Ｙ軸センサ板よりの検査信号はＹ軸センサ増幅回路に送られる。

例えば、図１に示す例では、Ｘ軸センサ板は１１列（１１チャンネル）構成、Ｙ軸センサは７行（７チャンネル）構成となっている。各列、行毎のセンサ板よりの検出信号は、増幅回路５４０，５５０で増幅され、切替回路（マルチプレックス回路）５６０，５７０でいずれかの列、行のセンサ板検出結果を選択して測定回路５８０に送られる。

５４０はセンサユニット５３０の例えばＸ方向の位置検出を行う各Ｘ軸センサ板よりの検出信号をそれぞれ増幅するＸ軸センサ増幅回路、５５０はセンサユニット５３０の例えばＹ方向の位置検出を行う各Ｙ軸センサ板よりの検出信号をそれぞれ増幅するＹ軸センサ増幅回路である。

５６０はＸ軸センサ増幅回路５４０で増幅された各センサ板よりの検出信号のうちのいずれか一つの検出信号を選択して測定回路５８０に出力するＸ軸入力切替回路である。

５７０はＹ軸センサ増幅回路５５０で増幅された各センサ板よりの検出信号のうちのいずれか一つの検出信号を選択して測定回路５８０に出力するＹ軸入力切替回路である。

Ｘ軸入力切替回路５６０とＹ軸入力切替回路５７０とは、共に制御部６００の制御でいずれか一つのセンサ板よりの入力信号（検出信号）を選択して測定回路５８０に供給する。

なお、図２の例では、増幅回路５４０，５５０及び切替回路５６０，５７０はセンサユニット５３０と別構成としているが、増幅回路５４０，５５０及び切替回路５６０，５７０をセンサユニット５３０と一体に構成し、センサユニットから切替回路５６０，５７０よりの出力信号のみを測定回路５８０に出力し、制御部６００からの制御信号を受信する構成としても良い。

５８０は測定回路であり、例えば、受信回路、検査信号周波数の信号のみを抽出するためのバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）回路、ピーク信号値を測定するためのピークホールド回路、測定信号をデジタル信号化するアナログ−デジタル変換回路などで構成される。

測定回路５８０は、センサユニット５３０の各センサ板よりの検出信号レベルをそれぞれ切り替えて測定し、対応するデジタル信号に変換して判定回路５９０に出力する。しかし、測定回路５８０の構成は以上の例に限定されるものではなく、アナログ信号で判定回路５９０に出力してもよい。

５９０は判定回路であり、測定回路５８０よりの測定結果からセンサユニット５３０に対する検査導体５００の位置、検査導体の状態等が定められた範囲内であるか否かを判定する判定回路である。

６００は本実施の形態例検査装置の全体制御を司る制御部であり、例えばワンチップＣＰＵとＩＣメモリ、外部メモリなどを備え、制御プログラムに従って各種制御を行ってもよい。又、判定回路５９０の機能を制御部６００が実現してもよい。

判定回路５９０の判定は、例えば予めセンサユニット５３０を検査位置に位置決めし、検査信号が供給された検査導体５００を所定位置に位置決め移動してきた場合における検査導体５００よりの検出信号の測定結果が予め予定した範囲内にあるか否かで検査導体５００の状態の良否を判定する。

所定範囲内にない場合には、検査導体の形状が不良である場合、（途中で断線或いは破断している場合や隣接する導体と短絡して面積が超過している場合など）、或いは位置決め位置の不良（正しい位置にセットされていない場合など）が考えられる。

例えば検査導体５００が配線パターンである場合には、途中断線や隣接パターンとの短絡、一部破損などが検出できる。また、検査導体５００がコネクタピンであり、コネクタの正しい位置に装着できたか否かに検査である場合には、コネクタへの装着位置の良否、接続ワイヤとの接続状態（断線又は接触不良など）、コネクタ形状不良などが検出できる。

具体的には、本実施の形態例の判定回路５９０では、互いに隣接するセンサ板よりの検出信号を減算して検出信号強度差を求め、一方センサ板よりの検出信号値をその差分値で除算し、除算結果からセンサ板との距離を求める。

図３にセンサユニット５３０表面に配設された各センサ板と測定対象導電体の関係を示す。図３は本実施の形態例のセンサユニットのＸ軸センサ板と検査対象導体との関係を説明するための図である。以下の説明においては、検出対象導体が検出原理説明に適した棒状導体である場合を例として説明を行う。

なお、検出対象導体とＹ軸センサ板との間の関係も検出対象導体との位置が異なるのみで原理的に異なるところはなく、同様にＹ方向の位置検出ができる。更に、Ｘ軸センサ板とＹ軸センサ板とは基板の表裏面に所定距離離間して配置された状態であることから、Ｘ軸センサ板とＹ軸センサ板との検出信号値の相対比較によりＺ方向（センサユニット５３０表面よりの距離）の位置検出もできる。

このように図１に示すセンサユニットを用いることにより、センサユニットに対する検査対象導体のＸ方向、Ｙ方向の位置が測定することができ、更にＺ方向の位置までも測定できる。

図３にセンサユニット５７０表面に配設された各センサ板と測定対象導電体の関係を示す。図３は本実施の形態例のセンサユニットのＸ軸センサ板と検査対象導体との関係を説明するための図である。以下の説明においては、検出対象導体が検出原理説明に適した棒状導体である場合を例として説明を行う。

なお、検出対象導体とＹ軸センサ板との間の関係も検出対象導体との位置が異なるのみで原理的に異なるところはない。

判定回路５９０の判定処理において、測定回路５８０での測定レベルが所定レベル以上の場合には検査対象導電体５００の検出対象領域における面積過多、所定レベル以下の場合に検査対象導電体５００の少なくとも検査対象領域を含む面積過小と判定できる。

図３の例では、各Ｘ軸センサ板は一定間隔である（Ｐ）間隔で配設されており、図３に示す位置に交流検査信号が印加された棒状導体先端部が位置決めされている場合に、検査対象導体は信号供給源となり、各センサ板と検査対象導体との間は静電結合状態となる。

このため、検査対象導体に供給されている検査信号は各センサ板で検出することができ、棒状導体に最も近接しているＸ軸センサ板（Ｘｎ）の検出信号レベルが最大値となり、次に検出レベルが高いのが（Ｘn+1）のセンサ板、続いて（Ｘn-1）のセンサ板、以下（Ｘn+2）のセンサ板、（Ｘn-2）のセンサ板となる。

以上の構成を備える本実施の形態例の検査装置に検査手順を図４のフローチャートを参照して以下に説明する。図４は本実施の形態例の検査装置の検査制御を説明するためのフローチャートである。

検査装置の検査手順としては、まずステップＳ１においてセンサユニット５３０を予め定めた検出位置に位置決め固定する。そして例えば検査装置の電源をオンして検査を行える状態とする。

これで検査態勢が整ったことになるため、次にステップＳ２において、検査対象胴体に検査信号を供給する。続いてステップＳ３において検査対象を検査位置に搬送又は移動させて位置決めする。

そしてステップＳ４において、各切替回路５６０，５７０を切り替えて各センサ板において検出した検出信号レベルを測定する。そして、ステップＳ５において、各センサ板よりの検出値の相対比較値を算出する。例えば上述しように、隣接するセンサ板の検出値を減算してピーク値から除算するなどして相対比較値を算出する。続くステップＳ６において、予め正常値として測定・登録してある標準値と比較する。

そしてステップＳ７において、測定値が標準値より所定範囲内に収まっているか否かを調べる。所定範囲内に収まっている場合には検査対象が所定に範囲内に位置決めされ、しかも途中断線や短絡が無く、かつ欠落、破損などもないことが確認できたことになるため検査対象の正常位置決めを報知してステップＳ１０に進む。

一方、ステップＳ７で所定範囲内にない場合にはステップＳ８に進み、検査対象の不良を報知してステップＳ１０に進む。

ステップＳ１０では、すべての監査が終了したのか、或いは検査を続行するのか調べ、検査を続行する場合にはステップＳ２に戻り次に検査対象の検査信号を供給して検査を続行する。なお、この場合に、新たな検査対象位置決めが不要の場合にはステップＳ３の処理を省略してセンサ板での信号検出処理に移行する。

一方、ステップＳ１０で検査が終了している場合には当該検査処理を終了する。

このように本実施の形態例によれば、Ｘ軸センサ板毎の検出信号レベルを測定して比較することで、検査対象導体のX軸方向の位置が測定できる。同様に、Ｙ軸センサであっても同様である。

検査の具体的な手法は、上述した基準となる検査結果の登録値と比較して所定範囲内にあるあるか否かで良否を判断することが望ましい。

以上の検査手法が信頼性のある検査手法か否かは以下の具体的な検出信号レベルに対する計算式でも明らかである。本実施の形態例のセンサユニットを用いた場合の具体的な計算式の一例を以下に示す。

図３の棒状導体よりの検査信号を検出するセンサ板（Ｘｎ）の出力Ｖｘｎは次の式で表される。

Ｖｘｎ：ｎチャンネルのＸ軸センサの出力電圧、Ｚｃｎ；棒状導体とセンサ板間のインピーダンスとすると

但し、

ｗ＝２πｆ、ｆ：検査信号周波数、
Ｃｎ：棒状導体とｎチャンネルのＸ軸センサ板との容量である。

（１）式と（２）式から、

となる。ここで、Ｚｃｎ＞＞Ｒのため（３）式は

（４）式に（２）式を代入すると

また、Ｃｎは次の式で表すことができる。

Ｋ＝ｋ×ｅ
ｋ：容量定数
ｅ：誘電率
Ｓ：棒状導体・センサ板間コンデンサ有効面積
ｔ：棒状導体・センサ板間距離
（５）式に（６）式を代入すると

また、（Ｖｘｎ）の絶対値は

とあらわすことができる。この（８）式からも棒状導体に近い、すなわちｔが小さいほどセンサ板の出力が大きい値を示すことがわかる。

また、棒状導体がセンサ板からどの程度の距離であるかは次の計算式から求めることができる。棒状導体直下のセンサ板出力電圧及び隣接するセンサ板の出力電圧Ｖｘｎ・Ｖｘｎ＋１は（８）式から

とあらわすことができる。
Ｌ0：Ｘｎセンサ板―棒状導体間距離
Ｌ1：Ｘｎ＋１センサ板―棒状導体間距離

Ｐ：隣接センサ板の距離
ここで、Ｘｎセンサ板―棒状導体間の距離がＬ（＝Ｌ0＋△Ｌ）になった場合、それぞれの電圧は

Ｐ＞＞△Ｌならば

となり、（Ｖｘｎ＋１）は棒状導体とセンサ板間の距離に関係なくほぼ一定の値となる。
従って

ｌ₁≒（ＣＯＮＳＴＥＮＴ）
となり挿入深さを測定することができる。即ち、棒状導体への検査信号供給電位が不明確であっても、センサ板との間の距離を算出することができる。

本実施の形態例は、Ｘ軸センサ板はＹ方向にもセンサ板が接続されているため、出力は上記（６）式から、

ｍ：Ｙ方向のＸ軸センサ板
ｔ０：棒状導体直下のセンサ板と棒状導体間の距離
ｔｐ―：―方向ｍ番目のセンサ板と棒状導体間の距離
ｔｐ＋：＋方向ｎ番目のセンサ板と棒状導体間の距離

ｑ：Ｘ軸センサ板のＹ軸方向ピッチ
ａｑ：Ｘピークセンサからの距離（ＲＥＦセンサ）軸の検出値最大センサ板からの距離
ここで、棒状導体が△ｔ離れ、

となりセンサ板から棒状導体の位置を求めることができる。

以上説明したように本実施の形態例によれば、検査導体に非接触でセンサ板との距離を検査することができる。

〔第２の実施の形態例〕
以上に説明した第１の実施の形態例では、互いに直交するように棒状センサ板を配設する例を説明した。しかし、本発明は以上の例に限定されるものではなく、Ｘ軸センサ板とＹ軸センサ板が互いにほぼ直交する位置関係に配設されている場合には第１の実施の形態例と同様の検査が行える。

円板状のセンサ板を絶縁基板の面に千鳥状に配設し、Ｘ軸センサ板は行方向にかつ行毎に互いのセンサ板を電気的に接続し、Ｙ軸センサ板は列方向にかつ列毎に互いのセンサ板を電気的に接続すればよい。

このように接続した本発明に係る第２の実施の形態例を図５を参照して以下に説明する。図５は本発明に係る第２の発明の実施の形態例の検査装置で用いるセンサユニットの構成を説明するための図である。

第２の実施の形態例の検査装置は、例えば円板状センサ板をほぼ一定間隔で千鳥状に配設し、Ｘ軸センサ板とＹ軸センサ板の行毎の、あるいは列毎のセンサ板を接続する接続配線パターンはそれぞれ異なる面に配設されており、互いに交差することがない様になっている。

図５の例では、表面にＸ軸センサ板を接続する配線パターンを配設し、裏面にＹ軸センサ板を接続する配線パターンを配設している。Ｙ軸センサ板と配線パターンとは、例えばスルーホールにより接続されている。

なお、図５に示す例では、センサ板を千鳥状に配設したため、センサ板を高密度で配置でき、高精度での検査が可能となっている。千鳥状にセンサ板を配設した図５に示すセンサユニットにより、検査信号（例えば交流信号）が供給された検査対象導体との位置関係を検出する。

具体的には、位置検出対象導体の位置決め位置近傍に例えば図２に示すセンサユニットを位置決め配置し、交流検査信号を印加した検出対象導体がセンサユニット近傍にくると、センサユニットのセンサ板との間で静電結合状態が生起する。

このため、詳細を後述する検査装置本体で、センサユニットのセンサ板が検出した検査信号の印加された検出対象導体よりの検査信号検出レベルを測定し、センサユニットの各センサ板でどの程度のレベルの検査信号を検出したかを調べ、互いのセンサ板の検出結果の相対比較から検査対象導体位置を検出する。

例えば、センサ板で検出する検査対象よりの検出信号のレベルを求め、求めたレベルにより検査領域にある検査信号が供給された導電体の形状あるいは導電体との距離を求め、導電体の良否あるいは導電体に位置の適否を検査可能とする。

第２の実施の形態例では、第１の実施の形態例と相違して円盤状のセンサ板を千鳥状に配設したため、長方形の棒状センサ板に比べ、センサ板毎の検査対象導体よりの検出信号レベルの相対的な値により大きな差を設けることができ、より精度の高い測定及び判定が可能となる。

第２の実施の形態例においては、センサユニットの検査対象側表面にほぼ円形状のセンサ板を図５に示すように千鳥状にセンサ板を配置し、１列毎にＹ軸センサ板とＸ軸センサ板に振り分け、Ｙ軸センサ板は図５の横方向一列のセンサ板を電気的に接続し、Ｘ軸センサ板は図５の縦方向一列のセンサ板を電気的に接続する。

具体的には、センサユニットを例えば両面基板で構成し、表面に千鳥状にセンサ板を配設し、Ｙ軸センサ板は同一行位置のセンサ板を表面側導電パターンで互いに接続し、Ｘ軸センサ板は同列位置のセンサ板の裏面側に導電パターンを配設し、スルーホールで表面側の同列位置のX軸センサ板を互いに接続している。

図５に示す例では、Ｘ軸センサ板は１１列（１１チャンネル）構成、Ｙ軸センサは９行（９チャンネル）構成のマトリクス状（千鳥状）センサとなっている。各チャンネルのセンサ名称をＸ軸センサは図５の左からＸ１・Ｘ２…Ｘ１１センサ、Ｙ軸は図上からＹ１・Ｙ２…Ｙ９センサとする。

第２の実施の形態例においても、センサユニット以外の検査装置の構成は上述した図２に示す第１の実施の形態例と同様の構成とでき、各列毎のセンサ板よりの検出信号は、Ｘ軸増幅回路５４０、Ｙ軸増幅回路５５０で増幅され、マルチプレックス回路であるＸ軸切替回路５６０、
Ｙ軸切替回路５７０でいずれかの列・行のセンサ板検出結果を選択して測定回路５８０に送られる。

センサユニット５７０のセンサ板の配設ピッチは、例えば検査対象導体の幅あるいは配設ピッチと同位置ピッチ又はそれ以下のピッチであることが望ましい。そして、Ｘ軸センサ板とＹ軸センサ板とは同一ピッチで配置されている。

Ｘ軸センサとＹ軸センサはお互いの干渉を少なくするため、相対する面を極力少なくすることが望ましい。検査信号が印加された検査対象導体がセンサユニット位置にくると、センサ板に静電誘導により電位が発生する。その電位は検査対象に近いほど高くなり離れるほど低くなる。Ｘ軸センサ板・Ｙ軸センサ板に発生した電位を増幅器で増幅し検出電圧を比較し最大電圧を示すセンサ板位置近傍に検査対象導体が来たことがわかる。

例えば、検査信号が印加された検査対象の検査導体５００が所定の位置に位置決めされたか否かの検査を行う場合には、このセンサユニット５３０を固定位置に位置決めした状態で検査対象の検査導体５００が位置決めされた時のセンサ板の検出信号レベルを検出し、正しい位置に位置決めされたときの検出レベルと比較し、許容範囲内にない場合には位置決め不良と判定できる。

また、検査導体５００近接時のセンサ板検出信号レベルを測定することにより、センサ板と導電体との距離を測定することができるほか、各Ｘ軸センサとＹ軸センサの検出信号レベルのレベル差を検出することにより、各センサ板間の相対距離を求めることができ、例えばセンサユニット５７０を基準位置に位置決めしておくことにより、導電体が基準位置と比較してどの位置にあるかを、検査導体５００に印加される検出信号のレベル差に関わりなく正確に測定することができる。

以上説明したように第２の実施の形態例によれば、センサ板を千鳥状に配設したため、互いのセンサ板が重なり合うことによる検出精度の低下を防ぐことができ、センサ板の重なり合いにより生じるノイズ成分を抑えた、高精度の検出結果を得ることができる。

〔第３の実施の形態例〕
以上に説明した第２の実施の形態例は、センサ板を千鳥状に配設する例を説明した。しかし、本発明は以上の例に限定されるものではなく、マトリクス状の配設する方法として、行毎にセンサ板の配設位置をずらさず、列位置、行位置共に揃えてもよいことは勿論である。

この場合であっても、第２の実施の形態例と同様に、例えば円板状センサ板をほぼ一定間隔でマトリクス状に配設し、Ｘ軸センサ板とＹ軸センサ板のそれぞれが一方面に配設された配線パターンで互いに接続する。

センサ板も同一面に（例えば表面）に配設し、例えば同一面にＹ軸センサ板を接続する配線パターンを配設し、他の面にＸ軸センサ板を接続する配線パターンを配設すればよい。Ｘ軸センサ板と配線パターンとは、例えばスルーホールにより接続する。

円板状センサ板をほぼ一定間隔でマトリクス状に配設した第３の実施の形態例のセンサ板の例を図６を参照して説明する。図６は本発明に係る第３の発明の実施の形態例の検査装置で用いるセンサユニットの構成を説明するための図である。

第３の実施の形態例の検査装置は、例えば円板状センサ板をほぼ一定間隔でマトリクス状に配設し、Ｘ軸センサ板とＹ軸センサ板の行毎の、あるいは列毎のセンサ板を接続する接続配線パターンはそれぞれ異なる面に配設しており、互いに交差することがない様になっている。

図６の例では、表面にＸ軸センサ板を接続する配線パターンを配設し、裏面にＹ軸センサ板を接続する配線パターン（不図示）を配設している。Ｙ軸センサ板と配線パターンとは、例えばスルーホールにより接続されている。

なお、第３の実施の形態例においても、センサユニットにより、検査信号（例えば交流信号）が供給された検査対象導体との位置関係を検出する方法は上述した第１の実施の形態例あるいは第２の実施の形態例と同様である。

また、センサ板形状もほぼ円形の例に限定されるものではなく、例えば方形であっても、正方形であっても良く、センサ板形状に限定されるものではない。

〔第４の実施の形態例〕
以上に説明した第３の実施の形態例は、センサ板を列位置、行位置共に揃え、１行毎にＸ軸センサ板とＹ軸センサ板を交互に配置する例を説明した。しかし本発明は以上の例に限定されるものではなく、Ｘ軸センサ板とＹ軸センサ板を互いに交互に、即ち、同一行であっても交互に互いに隣接するセンサ板が異なるセンサ板となるように配設しても良い。

更に、列方向にも互いにずらして列方向でも交互に互いに隣接するセンサ板が異なるセンサ板となるように配設しても良い。

この場合にはＸ軸センサ板及びＹ軸センサ板間を接続する配線パターンは、隣接する異なるセンサ板を避ける必要がある。

なお、第４の実施の形態例においても、センサユニットにより、検査信号（例えば交流信号）が供給された検査対象導体との位置関係を検出する方法は上述した実施の形態例と同様である。

また、センサ板形状もほぼ円形の例に限定されるものではなく、例えば方形であっても、正方形であっても良く、センサ板形状に限定されるものではない。

〔他の実施の形態例〕
以上の説明は、センサユニットを構成する絶縁基板の例えば同一面にＸ軸センサ板とＹ軸センサ板を配設する例を説明した。しかし本発明は以上の例に限定されるものではなく、例えば表面と裏面にそれぞれＸ軸センサ板とＹ軸センサ板を配設しても良い。

このようにすれば、Ｘ軸センサ板間、あるいはＹ軸センサ板間を接続する接続配線パターンをスルーホールなどで接続する必要が無く、それぞれの面にパターンエッチングでセンサ板パターン及び接続配線パターンを形成できる。このため、構造も簡単なものとできる。

更に、絶縁基板を多層基板としても良く、多層基板とすることにより、表面にセンサ板を配線しても容易に接続パターンを形成することができる。更に、中間層にシールドパターンを配設し、その下に接続パターンを配設すれば、検出信号レベルがセンサ板間の接続配線パターンの影響を受けることが少ないセンサユニットとできる。

本発明に係る一発明の実施の形態例の検査装置で用いるセンサユニットの構成を説明するための図である。 本実施の形態例の検査装置の概略構成を説明するための図である。

本実施の形態例のセンサユニットのＸ軸センサ板と検査対象導体との関係を説明するための図である。 本実施の形態例の検査装置の検査制御を説明するためのフローチャートである。

本発明に係る第２の発明の実施の形態例の検査装置で用いるセンサユニットの構成を説明するための図である。 本発明に係る第３の発明の実施の形態例の検査装置で用いるセンサユニットの構成を説明するための図である。

符号の説明

５００ 検査対象導体
５１０ 検査信号供給部
５３０ センサユニット
５４０ Ｘ軸センサ増幅回路
５５０ Ｙ軸センサ増幅回路
５６０ Ｘ軸入力切替回路
５７０ Ｙ軸入力切替回路
５８０ 測定回路
５９０ 判定回路
６００ 制御部

Claims (15)

1. 交流検査信号が印加された検査対象導電体の状態を非接触で検査可能な検査装置に用いる検査装置用センサであって、
   検査対象導体よりの信号を検出可能な棒状に形成されたセンサ板を所定間隔で列状に配設してなることを特徴とする検査装置用センサ。
2. 前記センサ板は、絶縁性材料で形成された基板の一方面に所定間隔で配設された第１の列状センサ板と、前記基板の他方面に前記第１の列状センサ板とほぼ直交するように所定間隔で配設された第２の列状センサ板とを備えることを特徴とする請求項１記載の検査装置用センサ。
3. 前記センサ板は多層基板に配設され、前記多層基板に配設されるセンサ板は、所定間隔で配設された第１の列状センサ板と、前記第１の列状センサ板とほぼ直交するように所定間隔で配設された第２の列状センサ板とを備え、前記第１のセンサ板と前記第２のセンサ板は、互いに異なる面又は層に配設されていることを特徴とする請求項１記載の検査装置用センサ。
4. 交流検査信号が印加された検査対象導電体の状態を検査可能な検査装置に用いる検査装置用センサであって、
   導電材料で平板状に形成されたセンサ板をマトリクス状に配設し、
   前記マトリクス状に配設されたセンサ板を行毎にＸ軸センサ板とＹ軸センサ板とし、
   Ｘ軸センサ板は同列毎のセンサ板を互いに接続すると共にＹ軸センサ板は同行毎のセンサ板を互いに接続し、
   前記検査対象導体よりの検査信号を隣接する前記センサ板の相対的な検出レベル差を検出可能とすることを特徴とする検査装置用センサ。
5. 交流検査信号が印加された検査対象導電体の状態を検査可能な検査装置に用いる検査装置用センサであって、
   導電材料で平板状に形成されたセンサ板をマトリクス状に配設し、
   前記マトリクス状に配設されたセンサ板を互いに隣接するセンサ板毎にＸ軸センサとＹ軸センサとが交互になるように配設し、
   Ｘ軸センサ板は同列毎のセンサ板を互いに接続すると共にＹ軸センサ板は同行毎のセンサ板を互いに接続し、
   前記検査対象導体よりの検査信号を隣接する前記センサ板の相対的な検出レベル差を検出可能とすることを特徴とする検査装置用センサ。
6. 交流検査信号が印加された検査対象導電体の状態を検査可能な検査装置に用いる検査装置用センサであって、
   導電材料で平板状に形成されたセンサ板を千鳥状に配設し、
   前記千鳥状に配設したセンサ板を行毎にＸ軸センサ板とＹ軸センサ板とし、
   Ｘ軸センサ板は同列毎のセンサ板を互いに接続すると共にＹ軸センサ板は同行毎のセンサ板を互いに接続し、
   前記検査対象導体よりの検査信号を、隣接する前記センサ板の相対的な検出レベル差を検出可能とすることを特徴とする検査装置用センサ。
7. 前記センサ板は多層基板に配設され、前記多層基板に配設されるＸ軸センサ板とＹ軸センサ板は、互いに異なる面又は層に配設されていることを特徴とする請求項４乃至請求項６のいずれかに記載の検査装置用センサ。
8. 前記センサ板は基板の同一面に配設され、
   前記Ｘ軸センサ板は前記基板の一方向に列状に配設された配線パターンで接続して列毎のＸ軸センサ板を互いに接続し、
   前記Ｙ軸センサ板は他方面に行状に配設された配線パターンで接続して行毎のＹ軸センサ板を互いに接続してなることを特徴とする請求項４乃至請求項７のいずれかに記載の検査装置用センサ。
9. 請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の検査装置用センサと、
   前記検査装置用センサの前記センサ板が検出する前記検査信号が供給されている検査対象導電体よりの信号を測定する測定手段と、
   前記測定手段の測定信号強度より前記検査対象導電体の状態を判定する判定手段とを備え、
   前記判定手段は、センサ板よりの検出信号強度の相対比較から前記検査対象導体の状態を検査することを特徴とする検査装置。
10. 前記判定手段は、検出レベルの高いセンサ板よりの検査信号レベルと、他のセンサ板よりの検査信号レベルの相対信号レベルより比較した各センサ板と検査対象導体との間の距離を検査することにより検査対象導体の状態を判定することを特徴とする請求項９記載の検査装置。
11. 前記判定手段は、Ｘ方向の検査対象位置はＸ軸センサ板よりの測定信号レベルで判定し、Ｙ方向の検査対象位置はＹ軸センサ板よりの測定レベルで判定することを特徴とする請求項１０記載の検査装置。
12. 前記判定手段は、前記レベル測定手段での測定レベルが所定レベル以上の場合には前記検査対象導電体の検出対象領域における面積過多、所定レベル以下の場合に前記検査対象導電体の少なくとも検査対象領域を含む面積過小と判定することを特徴とする請求項９記載の検査装置。
13. 請求項９乃至請求項１２記載の検査装置における検査方法であって、
    複数のセンサ板からの検出信号強度を相対比較し、相対比較結果が許容範囲内にあるか否かにより検査信号検出センサ板に対する検査対象導電体の位置を検出可能とすることを特徴とする検査方法。
14. 複数のセンサ板からの検出信号強度の差を求め、検査対象導体との距離を検出することを特徴とする請求項１３記載の検査方法。
15. 予め予定されたセンサ板に対する検査対象導体位置における標準検査信号の相対検出信号強度と検査対象導体より検出した検査信号強度検出信号強度とを比較し、検査対象導体位置の良否を検査することを特徴とする請求項１３又は請求項１４記載の検査方法。

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