JP2006242736A - 非接触式プリント基板検査システム - Google Patents

Abstract

【課題】 検査治具やフィクスチャーへのケーブル接続が不要で、更にはパッチプログラムの移植も容易に行うことができる、非接触式プリント基板検査システムを得る。
【解決手段】 ＣＰＵを搭載したプリント基板に、通信用外部端子を設けたＲＦＩＤタグを実装し、ＣＰＵの通信ポートにＲＦＩＤタグの通信インターフェース回路の信号線を接続する。また、ＣＰＵのプログラムメモリに検査実行プログラム及びパッチ移植プログラムを内蔵し、組立・検査ラインに設置されたリーダー／ライターとＲＦＩＤタグ間で無線通信を行い、プリント基板単体時においては検査プログラムの受信及び不揮発性メモリへの書込みと、筐体へのプリント基板組込み時においては検査コマンドの受信及び当該検査コマンドに対応した検査プログラムの実行と、パッチ移植コマンドの受信時においてパッチプログラムの移植を実行する機能を持たせる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電気機器や電子機器等に内蔵されるプリント基板の検査装置に関し、特に検査治具やピンプローブ等を接続しなくとも各種検査を行うことができる、非接触式プリント基板検査システムに関するものである。

従来、エアコン・炊飯器等の電化製品やパソコン・プリンタ等の情報機器を始めとした各種電気機器や電子機器等には、当該電気機器や電子機器等の制御を行うためのＣＰＵを搭載したプリント基板が内蔵されている。なお、ＣＰＵの代わりにＦＰＧＡ等のＡＳＩＣやロジック回路等により制御を行うものもあるが、これらを使用したプリント基板も本願中において同類とする。

上記ＣＰＵを搭載したプリント基板を検査する場合、入出力コネクタに検査治具を接続すると共に電源コネクタより電源を供給し、手動又は自動で検査を行っている。また、ピンプローブをプリント基板の測定ポイントに多数配置して構成したフィクスチャーにプリント基板をセットし、検査装置により自動で検査を行っている。

上記従来検査の場合、入出力コネクタに検査治具を接続したりフィクスチャーに検査装置を接続する場合には、専用ケーブルの接続作業が必要であった。また、検査終了時には当該専用ケーブルの引抜き作業が必要であり、これらの作業のために検査効率が低下してしまうといった問題点があった。このため、特開２００４−１０８８９５号公報ではフィクスチャーと検査装置間の信号接続を無線通信にて行うことにより検査効率の向上を図る方法が開示されている。
特開２００４−１０８８９５

しかしながら、上記特開２００４−１０８８９５号公報に記載されている方法は、フィクスチャーと検査装置間の信号接続を単に専用ケーブルから無線通信に替えただけであり、検査対象のプリント基板の仕様や形状が大きく変わった場合にはフィクスチャーの再製作が必要になるため時間や費用が掛かってしまうといった問題点が残っていた。

また、プリント基板の検査内容としてメモリチェックや入出力動作のフラグチェック等によるＣＰＵ及び周辺回路の機能チェックだけを行う場合、専用の検査治具やフィクスチャーを用いて検査を行うと、該検査治具の接続やフィクスチャーへのセットに手間が掛かり検査効率が低下してしまうといった問題点と、更には検査治具やフィクスチャーの製作に時間と費用が掛かり過ぎてしまうといった問題点があった。

また、検査中又は検査後においてＣＰＵ制御プログラムにバグ等が発見された場合には、当該プリント基板の通信ポートにプログラムローダーを接続してパッチプログラムを移植する必要があり、更に検査効率が低下してしまうという問題点があった。

本発明は、上記問題点を解決するために成されたものであり、プリント基板単体のメモリチェックや入出力動作のフラグチェック等によるＣＰＵ及び周辺回路の機能チェック又は筐体に組込んだプリント基板の動作チェックを行う場合において、検査治具とプリント基板間のケーブル接続が不要であると共にフィクスチャーへのセットも必要がなく、更にはパッチプログラムの移植も容易に行うことができる、非接触式プリント基板検査システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の非接触式プリント基板検査システムにおいては、ＣＰＵを搭載したプリント基板に、通信用外部端子を設けたＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）タグを実装し、ＣＰＵの通信ポートにＲＦＩＤタグの通信インターフェース回路の信号線を接続する。また、ＣＰＵのプログラムメモリに検査実行プログラム及びパッチ移植プログラムを内蔵し、組立・検査ラインに設置されたリーダー／ライターとＲＦＩＤタグ間で無線通信を行い、プリント基板単体時においては検査プログラムの受信及び不揮発性メモリへの書込みと、筐体へのプリント基板組込み時においては検査コマンドの受信及び当該検査コマンドに対応した検査プログラムの実行と、パッチ移植コマンドの受信時においてパッチプログラムの移植を実行する機能を持たせる。

本発明の非接触式プリント基板検査システムを用いて電気機器や電子機器等に内蔵されるプリント基板の検査を行うようにすれば、プリント基板単体のメモリチェックや入出力動作のフラグチェック等によるＣＰＵ及び周辺回路の機能チェック又は筐体に組込んだプリント基板の動作チェックを行う場合において、検査治具とプリント基板間のケーブル接続が不要であると共にフィクスチャーへのセットも必要がなくなるため、検査効率が格段に向上するという効果を奏する。また、ＣＰＵ制御プログラムにバグ等が発見された場合でも、プログラムローダーを接続する必要もなくＲＦＩＤタグとリーダー／ライター間の無線通信によりパッチプログラムの移植も容易に行うことができるため、更に検査効率が向上するという効果を奏する。

本発明を実施するための最良の形態を図を用いて説明する。

図２は本発明の非接触式プリント基板検査システムにおけるプリント基板の実装図例である。該プリント基板１には、ＣＰＵ２と、ＲＦＩＤタグ３と、図示しないメモリやＩＣなど多数の電子部品と、電源コネクタ１０，入力コネクタ１１及び出力コネクタ１２等のコネクタ類が実装されている。

ＲＦＩＤタグ３は、組立・検査ラインに設置されたリーダー／ライターと無線通信を行うためのアンテナ１３及びＲＦＩＤチップ１４により構成し、該ＲＦＩＤタグ３内の通信インターフェース回路の信号線１５をＣＰＵ２の通信ポートに接続する。該信号線１５は、例えばクロック（CLK）信号線とシリアル入出力（SIO）信号線の２線式シリアルインターフェースが好適であり、ＲＦＩＤタグ３に設けた通信用外部端子を介して配線する。

図１は本発明の非接触式プリント基板検査システムのシステム構成図例である。組立・検査ラインのコンベア５の搬送開始部にはプリント基板１が載置され、図中矢印方向に搬送される。該コンベア５の移動中において各種部品の組立てが行われ、最終段階で筐体４内に前記プリント基板１等を組込んだ完成品又は半完成品となる。また、コンベア５の搬送開始部近傍にアンテナ７ａを有したリーダー／ライター６ａを設置し、完成品又は半完成品の搬送部近傍にアンテナ７ｂを有したリーダー／ライター６ｂを設置する。また、該リーダー／ライター６ａ，６ｂのオンライン制御や検査結果データの一元管理を行う場合には、リーダー／ライター６ａ，６ｂにＬＡＮ８を中継して管理サーバー９を接続する。

図３は本発明の非接触式プリント基板検査システムにおけるＲＦＩＤタグのブロック図である。アンテナ１３は、組立・検査ラインの近傍に設置したリーダー／ライター６ａ，６ｂのアンテナ７ａ，７ｂと電磁界又は電磁波により通信を行うため同調キャパシタ（図示せず）から成る同調回路１６に接続して共振回路を構成する。該アンテナ１３は一般的にはループアンテナであり、該ループアンテナの導線には相互インダクタンスが大きく取れる高効率なアンテナ素材を使用するのが好適である。キャリア周波数は、通信距離が１ｍ以下の場合は１３．５６ＭＨｚが好適であり、１ｍ以上の場合は２．４５ＧＨｚ等のＵＨＦ帯が好適である。なお、通信感度を向上させるため筐体４が金属製の場合にはプリント基板１の前面のカバーを取り外しておくのが好適である。

上記同調回路１６の後段には、リーダー／ライター６ａ，６ｂから出力された電磁界又は電磁波がアンテナ１３を通過した時に発生する誘導起電力の電圧波形を検波したり、該誘導起電力を半波又は全波整流して直流電圧を取り出すための整流回路１７を接続する。該整流回路１７で使用するダイオード（図示せず）は順方向電圧降下の低いもの、例えばショットキバリアダイオードが好適である。

次に、上記整流回路１７の後段には、検波したキャリアを分周してシステムクロックを生成するためのクロック生成回路１８と、信号受信時においてキャリアから信号を取り出す復調動作を行ったり信号送信時においてスイッチング素子（図示せず）により変調動作を行うための変復調回路１９と、上記直流電圧を安定化して回路電源を供給したり、充電用コンデンサ２１に充電電圧を供給するための電源回路２０を接続する。該充電用コンデンサ２１はセラミックコンデンサが好適であるが、特に限定するものではない。また、電源回路２０からの回路電源線に外部の電源スイッチ２５を中継して回路電源をＯＮ／ＯＦＦできるようにすれば、検査時以外は回路電源をＯＦＦにすることによりＣＰＵ２への影響が無くなり、安全性が保証される。なお、電源スイッチ２５の取付け位置は、回路電源線とシリーズ接続又は回路電源線とグランド間のシャント接続のどちらでも構わない。

次に、上記変復調回路１９の後段には、該変復調回路１９の制御や強誘電体メモリであるＦＲＡＭ（Ferroelectric R A M：米国Ramtron社の登録商標）２３に製品のシリアル番号や検査プログラム及び検査結果データ等の書込み又は読出し制御を行うためのロジック回路２２と、プリント基板１に実装されたＣＰＵ２の通信ポートと通信を行うための通信インターフェース回路２４を接続する。該通信インターフェース回路２４とＣＰＵ２の通信ポートを接続する信号線１５は、クロック（CLK）信号線とシリアル入出力（SIO）信号線の２線式シリアルインターフェースが好適であるが、特に限定するものではない。

上記ＦＲＡＭ２３は不揮発性メモリであり、回路電源がＯＦＦになっても上記製品のシリアル番号や検査プログラム及び検査結果データ等は消失することはない。また、データの書込み電圧は、ＥＥＰＲＯＭやフラッシュメモリのように高圧に昇圧する必要がないため、昇圧回路が簡略化される。また、書込み又は読出し速度はＤＲＡＭと同等であり、ＥＥＰＲＯＭやフラッシュメモリよりはるかに高速であるという特徴を持つものである。

本発明の実施例を図を用いて説明する。

まず、図１に示したように組立・検査ラインのコンベア５の搬送開始部にプリント基板１を載置して一定速度で搬送する。また、コンベア５の搬送開始部近傍にアンテナ７ａを有したリーダー／ライター６ａを設置し、定周期にて無線通信を行う。

次に、コンベア５の搬送によりプリント基板１がリーダー／ライター６ａに接近し、該リーダー／ライター６ａとプリント基板１に実装されたＲＦＩＤタグ３との無線通信が可能状態になると、該リーダー／ライター６ａは検査プログラムの受信実行コマンドを送信することにより検査プログラムの転送が開始される。

図４は本発明の非接触式プリント基板検査システムにおける検査プログラム転送プロトコル例である。まず、リーダー／ライター６ａはＲＦＩＤタグ３に受信実行コマンドを送信する。ＲＦＩＤタグ３は、該コマンドを受信してコマンド解析を行う。ここで、受信実行コマンドと判断した場合には、ＡＣＫを送信する。リーダー／ライター６ａは、該ＡＣＫを受信した後当該プリント基板１を組込む製品に対応した検査プログラムを送信する。ＲＦＩＤタグ３は、該検査プログラムのパリティチェック等を行った後、不揮発性メモリであるＦＲＡＭ２３に検査プログラムを書込むと共に、リーダー／ライター６ａに当該検査プログラムを送信し、又はＡＣＫを送信する。リーダー／ライター６ａは、該検査プログラムを受信して送信した内容と一致しているかの確認又はＡＣＫを受信することによる正常転送を確認する。なお、受信コマンドや検査プログラムが正しく受信できなかった場合には、図示しないＮＡＫの送信や再送処理等を行う。以上のようなプロトコルにより、検査プログラムの転送が実行されることになる。

次に、コンベア５の移動中において各種部品の組立てが行われ、最終段階で筐体４内にプリント基板１等を組込んだ完成品又は半完成品となり、コンベア５の搬送により筐体４がリーダー／ライター６ｂに接近し、該リーダー／ライター６ｂと筐体４内のプリント基板１に実装されたＲＦＩＤタグ３との無線通信が可能状態になると、該リーダー／ライター６ｂは検査コマンドを送信することにより検査プログラムが実行される。なお、該検査段階では電源コネクタ１０より電源を供給して検査を行うものとする。

図５は本発明の非接触式プリント基板検査システムにおける検査フローチャート例である。まず、プリント基板１に実装されたＲＦＩＤタグ３は、リーダー／ライター６ｂから送信される検査コマンドを受信する（ステップＳ１）。次に、ＲＦＩＤタグ３は、受信した検査コマンドを解析し（ステップＳ２）、該検査コマンドに対応した検査プログラムを実行するように通信インターフェース回路２４の信号線１５を介してＣＰＵ２にコマンドを送信する。

ＣＰＵ２は、上記コマンドを受信することにより、対応する検査プログラムを実行して各種検査、例えばメモリチェックや入出力動作チェックを行う（ステップＳ３）。ここで、プリント基板１の単体検査の場合の入出力動作チェックは、内部レジスタのフラグチェックにより行う。また、プリント基板１が筐体４に実装され、入力コネクタ１１に実際の入力装置が接続され、出力コネクタ１２に出実際の出力装置が接続されている場合には、該入出力装置を用いて実際の入出力動作チェックを行う。

次に、結果判定を行い（ステップＳ４）、検査結果がＯＫの場合にはリーダー／ライター６ｂに対してＯＫデータの送信を行い（ステップＳ５）、検査結果がＮＧの場合にはリーダー／ライター６ｂに対してＮＧデータの送信を行う（ステップＳ６）。ここで、検査項目が一項目の場合には検査終了となるが、複数項目ある場合には上述のステップＳ１からステップＳ５又はステップＳ６までを検査コマンドを変えながら繰り返し実行する。

また、リーダー／ライター６ｂがＬＡＮ８を中継して管理サーバー９に接続されている場合には、筐体４のシリアル番号と共に上記ＯＫデータやＮＧデータ等の検査結果データを管理サーバー９に送信することにより、複数の組立・検査ラインにおける多数の検査情報を一元管理することができる。

また、ＣＰＵ制御プログラムにバグ等が発見された場合、パッチ移植コマンドを実行させることにより、プログラムローダーを接続する必要もなくＲＦＩＤタグ３とリーダー／ライター６ａ又はリーダー／ライター６ｂ間の無線通信によりパッチプログラムの移植が容易に行える。

上述のパッチプログラムの移植に関し、製品出荷後においてバグ等が発見されたりプログラムのバージョンアップを行う場合、対応パッチプログラムを内蔵したパッチ移植用の小型リーダー／ライター（図示せず）により容易にパッチプログラムを移植することができる。従って、該小型リーダー／ライターをユーザーに送り、ユーザー自身にて作業を行ってもらうことにより調整員が現地に出向くこともなく迅速な対応ができるため、サービスの向上が図られることになる。

本発明の非接触式プリント基板検査システムのシステム構成図例である。 本発明の非接触式プリント基板検査システムにおけるプリント基板の実装図例である。 本発明の非接触式プリント基板検査システムにおけるＲＦＩＤタグのブロック図である。 本発明の非接触式プリント基板検査システムにおける検査プログラム転送プロトコル例である。 本発明の非接触式プリント基板検査システムにおける検査フローチャート例である。

符号の説明

１ プリント基板
２ ＣＰＵ
３ ＲＦＩＤタグ
４ 筐体
５ コンベア
６ａ，６ｂ リーダー／ライター
７ａ，７ｂ アンテナ
８ ＬＡＮ
９ 管理サーバー
１０ 電源コネクタ
１１ 入力コネクタ
１２ 出力コネクタ
１３ アンテナ
１４ ＲＦＩＤチップ
１５ 信号線
１６ 同調回路
１７ 整流回路
１８ クロック生成回路
１９ 変復調回路
２０ 電源回路
２１ 充電用コンデンサ
２２ ロジック回路
２３ ＦＲＡＭ
２４ 通信インターフェース回路
２５ 電源スイッチ

Claims (3)

1. ＣＰＵを搭載したプリント基板に、通信用外部端子を設けたＲＦＩＤタグを実装し、ＣＰＵの通信ポートにＲＦＩＤタグの通信インターフェース回路の信号線を接続すると共に、ＣＰＵのプログラムメモリに検査実行プログラム及びパッチ移植プログラムを内蔵し、組立・検査ラインに設置されたリーダー／ライターとＲＦＩＤタグ間で無線通信を行い、プリント基板単体時においては検査プログラムの受信及び不揮発性メモリへの書込みと、筐体へのプリント基板組込み時においては検査コマンドの受信及び当該検査コマンドに対応した検査プログラムの実行と、パッチ移植コマンドの受信時においてパッチプログラムの移植を実行する機能を持たせたことを特徴とする、非接触式プリント基板検査システム。
2. リーダー／ライターにＬＡＮを中継して管理サーバーを接続し、オンライン制御や検査結果データの一元管理を行うことを特徴とした、請求項１に記載の非接触式プリント基板検査システム。
3. 機器出荷後においてバグ等が発見されたりプログラムのバージョンアップを行う場合、対応パッチプログラムを内蔵したパッチ移植用の小型リーダー／ライターによりユーザー自身でパッチプログラムを移植することができることを特徴とした、請求項１に記載の非接触式プリント基板検査システム。

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