JP2007198758A

JP2007198758A - 検査装置および検査方法

Info

Publication number: JP2007198758A
Application number: JP2006014497A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Koike; 伸一小池
Original assignee: Hioki EE Corp
Current assignee: Hioki EE Corp
Priority date: 2006-01-24
Filing date: 2006-01-24
Publication date: 2007-08-09

Abstract

【課題】検査効率を向上し得る検査装置を提供する。
【解決手段】交流信号および直流信号を足し合わせた検査用信号Ｓｔを導体パターン１０１に供給する電源部２と、検査用信号Ｓｔ内の交流信号の供給に起因して導体パターン１０１を流れる交流電流Ｉａの値に基づいて導体パターン１０１に対する導通検査を実行すると共に、検査用信号Ｓｔ内の直流信号の供給に起因して導体パターン１０１を流れる直流電流Ｉｄの値に基づいて導体パターン１０１に対する絶縁検査を実行する演算制御部７とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、検査対象体に対する導通検査および絶縁検査を実行可能に構成された検査装置および検査方法に関するものである。

この種の検査装置として、出願人は、回路基板に対する絶縁検査を実行可能な回路基板検査装置を特開２００１−９１５６２号公報に開示している。この回路基板検査装置では、制御回路が、検査対象体としての一対の導体パターンに一対のプローブを接触させて、その一対のプローブを介して一対の導体パターン間に検査電圧を印加させる。また、この回路基板検査装置では、レンジ抵抗回路が、両プローブ間を流れる電流を電流−電圧変換することによって電圧信号を生成する。この際に、演算回路が、電圧信号の示す電流値、および検査電圧の電圧値に基づいて、両導体パターン間の絶縁抵抗値を演算する。この場合、制御回路は、絶縁抵抗値が基準値（例えば１００ＭΩ）以上か否かを判別し、基準値以上のときには、導体パターンの絶縁状態が良好であると判別する。また、出願人は、回路基板に対する導通検査を実行可能な回路基板検査装置を特開２０００−２１４２０６号公報に開示している。この回路基板検査装置では、制御部が、導通検査対象体としての導体パターンにおける一対の終端部にプローブをそれぞれ接触させ、両終端部間の導通抵抗を測定する。この場合、制御部は、測定したすべての導通抵抗が規定抵抗値未満のときには、断線が生じていないと判別し、導通抵抗が規定抵抗値以上の終端部間が存在したときには、不良品基板であると判定する。
特開２００１−９１５６２号公報（第４−５頁、第１−２図）特開２０００−２１４２０６号公報（第６頁、第１−２図）

ところが、上記の回路基板検査装置を用いて絶縁検査および導通検査の両検査を実行するときには、以下の改善すべき課題が存在する。すなわち、上記の回路基板検査装置による検査では、一般的に、絶縁検査には高電圧の直流信号が用いられる一方、導通検査には低電圧の交流信号が用いられる。このため、両検査を並行して実行することが困難であり、両検査を実行する必要があるときには、直流信号および交流信号のいずれか一方を用いていずれか一方の検査を実行した後に、直流信号および交流信号のいずれか他方を用いていずれか他方の検査を実行しなければならない。したがって、絶縁検査および導通検査の各検査時間を足し合わせた時間が全体の検査時間となるため、たとえ各検査を迅速に行ったとしても、検査効率のさらなる向上が困難であり、そのために検査効率の向上が望まれている。

本発明は、かかる改善すべき課題に鑑みてなされたものであり、検査効率を向上し得る検査装置および検査方法を提供することを主目的とする。

上記目的を達成すべく請求項１記載の検査装置は、交流信号および直流信号を足し合わせた検査用信号を検査対象体に供給する電源部と、前記検査用信号内の前記交流信号の供給に起因して前記検査対象体を流れる交流電流の値に基づいて前記検査対象体に対する導通検査を実行する導通検査部と、前記検査用信号内の前記直流信号の供給に起因して前記検査対象体を流れる直流電流の値に基づいて前記検査対象体に対する絶縁検査を実行する絶縁検査部とを備えている。

また、請求項２記載の検査方法は、交流信号および直流信号を足し合わせた検査用信号を検査対象体に供給し、前記検査用信号内の前記交流信号の供給に起因して前記検査対象体を流れる交流電流の値に基づいて前記検査対象体に対する導通検査を実行すると共に、当該検査用信号内の前記直流信号の供給に起因して前記検査対象体を流れる直流電流の値に基づいて前記検査対象体に対する絶縁検査を実行する。

請求項１記載の検査装置および請求項２記載の検査方法によれば、検査対象体に検査用信号を供給して、検査用信号の供給に起因して検査対象体を流れる交流電流の値を検出すると共に、検査用信号の供給に起因して検査対象体を流れる直流電流の値を検出し、各値に基づいて導通検査および絶縁検査をそれぞれ実行することにより、１種類の検査用信号を検査対象体に供給させた状態で導通検査および絶縁検査を並行して実行することができる。このため、いずれか長い検査時間を必要とする検査の時間内において、短い検査時間で終了する他の検査を実行することができる。したがって、この検査装置および検査方法によれば、絶縁検査および絶縁検査の各検査時間を足し合わせた時間が全体としての検査時間となる従来の検査装置と比較して、全体としての検査時間を十分に短縮することができる結果、検査効率を十分に向上させることができる。

以下、本発明に係る検査装置および検査方法の最良の形態について、添付図面を参照して説明する。

最初に、本発明に係る検査装置の一例としての回路基板検査装置１の構成について、図面を参照して説明する。

回路基板検査装置１は、いわゆるＸ−Ｙインサーキットテスタであって、図１に示すように、電源部２、２つの電流電圧変換回路３，４、２つのＡ／Ｄコンバータ５，６、演算制御部７、ＲＡＭ８、ＲＯＭ９、および３本のプローブ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ（以下、区別しないときは「プローブ１１」ともいう）を備えて構成されている。この場合、回路基板検査装置１は、例えば、検査対象基板としての回路基板１００における導体パターン１０１（本発明における検査対象体）の導通検査、および隣接する一対の導体パターン１０１，１０１（本発明における検査対象体）間の絶縁検査を並行して実行可能に構成されている。なお、実際には、回路基板１００には数多くの導体パターン１０１が形成されているが、発明の理解を容易とするため、同図では、一対の導体パターン１０１，１０１だけを図示している。

電源部２は、演算制御部７の制御に従い、図１に示すように、直流電圧（直流信号Ｓｄ：図２参照）と交流電圧（交流信号Ｓａ：図２参照）とを足し合わせて生成した検査用信号Ｓｔをプローブ１１ａを介して導体パターン１０１に供給する。この場合、電源部２は、図２に示すように、絶縁検査用の高電圧（例えば１００Ｖ〜２５０Ｖ）の直流信号Ｓｄに導通検査用の低電圧（例えば１Ｖ〜１０Ｖ）の交流信号Ｓａを重畳させて検査用信号Ｓｔを生成する。

電流電圧変換回路３は、導体パターン１０１を流れる交流電流Ｉａの電流値を検出すると共に電流電圧変換回路として機能し、図１に示すように、コンデンサ３１、オペアンプ３２および抵抗３３を備えて構成されている。コンデンサ３１は、導体パターン１０１に接触させられるプローブ１１ｂとオペアンプ３２の反転入力端子との間に接続されている。この場合、コンデンサ３１は、プローブ１１ｂを介して入力される信号のうちの直流成分の通過を阻止しつつ交流成分を通過させるハイパスフィルタとして機能する。したがって、検査用信号Ｓｔ内の交流信号Ｓａの供給に起因して導体パターン１０１を流れる交流電流Ｉａがコンデンサ３１を介してオペアンプ３２に出力される。オペアンプ３２は、抵抗３３と相俟って電流−電圧変換回路を構成し、交流電流Ｉａを電圧に電流−電圧（Ｉ／Ｖ）変換することにより、その電流値に電圧値が比例する交流電流信号Ｓｉａを生成してＡ／Ｄコンバータ５に出力する。抵抗３３は、オペアンプ３２の帰還経路内に接続されて、オペアンプ３２と相俟って電流−電圧変換回路を構成する。また、コンデンサ３１の容量値および抵抗３３の抵抗値で定まる時定数は、電流電圧変換回路３による電流−電圧変換処理の時間を電流電圧変換回路４による電流−電圧変換処理の時間よりも短縮させるために、電流電圧変換回路４のコンデンサ４３の容量値および抵抗４２の抵抗値で定まる時定数よりも小さくなるように規定されている。

電流電圧変換回路４は、導体パターン１０１を流れる直流電流Ｉｄの電流値を検出すると共に電流電圧変換回路として機能し、図１に示すように、オペアンプ４１、抵抗４２およびコンデンサ４３を備えて構成されている。オペアンプ４１は、抵抗４２およびコンデンサ４３と相俟って所定の周波数以上の信号（例えば交流信号Ｓａ）を除去するローパスフィルタを構成して、プローブ１１ｃを介して導体パターン１０１から入力される検査用信号Ｓｔ内の直流成分を増幅する。したがって、オペアンプ４１は、例えば検査用信号Ｓｔ内の直流信号Ｓｄの供給に起因して導体パターン１０１を流れる直流電流Ｉｄを電圧に電流−電圧変換することにより、その電流値に電圧値が比例する直流電流信号Ｓｉｄを生成してＡ／Ｄコンバータ６に出力する。抵抗４２およびコンデンサ４３は、互いに並列接続された状態でオペアンプ４１の帰還経路内に接続されている。

Ａ／Ｄコンバータ５は、交流電流信号Ｓｉａをアナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換することによって交流電流データＤｉａを生成して演算制御部７に出力する。Ａ／Ｄコンバータ６は、直流電流信号ＳｉｄをＡ／Ｄ変換することによって直流電流データＤｉｄを生成して演算制御部７に出力する。演算制御部７は、本発明における導通検査部および絶縁検査部に相当し、図４に示す検査処理５０を実行することにより、交流電流データＤｉａの値に基づいて導体パターン１０１に対する導通検査を実行すると共に、直流電流データＤｉｄの値に基づいて導体パターン１０１に対する絶縁検査を実行する。この場合、演算制御部７は、導体パターン１０１に対する導通検査の検査結果を示す導通検査データＤｃをＲＡＭ８に記憶させると共に、導体パターン１０１に対する導通検査の検査結果を示す絶縁検査データＤｉをＲＡＭ８に記憶させる。また、演算制御部７は、図外の移動機構を制御することにより、回路基板１００における各導体パターン１０１，１０１・・のうちの所定の導体パターン１０１に３本のプローブ１１ａ，１１ｂ，１１ｃをそれぞれ接触させる。

ＲＡＭ８は、導通検査データＤｃおよび絶縁検査データＤｉを記憶する。ＲＯＭ９は、検査処理５０において演算制御部７によって実行される導通検査および絶縁検査に用いられる基準抵抗値等を記憶する。

次に、回路基板検査装置１の全体的な動作および本発明に係る検査方法について、図面を参照して説明する。

回路基板１００についての検査実行時には、検査対象体としての回路基板１００を回路基板検査装置１にセットして回路基板検査装置１を起動させる。この際に、演算制御部７が、図４に示す検査処理５０を実行する。この検査処理５０において、演算制御部７は、まず、図外の移動機構を制御することにより、回路基板１００における各導体パターン１０１のうちの検査対象の導体パターン１０１（以下、この導体パターン１０１を「導体パターン１０１ａ」ともいう）における一端側（図１における紙面手前側）にプローブ１１ａを接触させると共にその他端側（同図における紙面奥側）にプローブ１１ｂを接触させ、かつ、その導体パターン１０１ａに隣接する導体パターン１０１（以下、この導体パターン１０１を「導体パターン１０１ｂ」ともいう）の所定箇所（例えば同図における紙面奥側の端部）にプローブ１１ｃを接触させる（ステップ５１）。次いで、演算制御部７は、電源部２を制御して、プローブ１１ａが接触させられた導体パターン１０１ａに対する検査用信号Ｓｔの供給を開始させる（ステップ５２）ことにより、導通検査および絶縁検査を開始する。

この場合、プローブ１１ａ，１１ｂが接触させられた導体パターン１０１ａの両端間には、検査用信号Ｓｔ内の直流信号Ｓｄの供給に起因する直流電流Ｉｄが流れると共に、検査用信号Ｓｔ内の交流信号Ｓａの供給に起因する交流電流Ｉａが流れる。したがって、両電流Ｉａ，Ｉｄは、プローブ１１ｂを介して電流電圧変換回路３のコンデンサ３１に入力される。この時点では、両電流Ｉａ，Ｉｄが、コンデンサ３１を介してオペアンプ３２に出力される。これに応じて、オペアンプ３２は、両電流Ｉａ，Ｉｄの電流値に電圧値が比例する導通検査用の交流電流信号Ｓｉａを生成してＡ／Ｄコンバータ５に出力する。この場合、コンデンサ３１の容量値と抵抗３３の抵抗値とで定まる時定数が電流電圧変換回路４におけるコンデンサ４３の容量値と抵抗４２の抵抗値とで定まる時定数よりも小さくなるように規定されているため、電流電圧変換回路３の過渡応答が電流電圧変換回路４の過渡応答よりも早く終了する。つまり、電流電圧変換回路３から出力される導通検査用の交流電流信号Ｓｉａの値が後述する絶縁検査用の直流電流信号Ｓｉｄの値よりも短い時間で安定するため、演算制御部７が絶縁検査の判別処理に先立って導通検査の判別処理を実行可能な状態となる。

続いて、Ａ／Ｄコンバータ５は、交流電流信号Ｓｉａを交流電流データＤｉａにＡ／Ｄ変換して演算制御部７に出力する。次いで、演算制御部７は、交流電流データＤｉａの値を監視して、交流電流データＤｉａの値が安定したか否かを判別する（ステップ５３）。この場合、直流電流Ｉｄは、コンデンサ３１が充電されるに従ってその電流値が小さくなり、コンデンサ３１の充電が完了した時点で流れなくなる。したがって、交流電流データＤｉａの値はコンデンサ３１の充電が完了するまで変化し続ける。この際には、演算制御部７は、交流電流データＤｉａの値が安定していないと判別して、ステップ５３を繰り返し実行する。

続いて、コンデンサ３１の充電が完了した状態において、交流電流Ｉａのみがコンデンサ３１を介してオペアンプ３２に出力される。この際に、演算制御部７は、ステップ５３において交流電流Ｉａの値が安定したと判別して、その際に出力されている交流電流データＤｉａの値（交流電流の値）に基づいて導通良否を判別する（ステップ５４）。具体的には、演算制御部７は、交流信号Ｓａの電圧値（例えば１Ｖ）を交流電流データＤｉａの示す電圧値に比例する直流電流Ｉｄの電流値で除算することにより、導体パターン１０１ａの両端間の導通抵抗の抵抗値を算出する。また、演算制御部７は、導通検査用に予め記憶されている基準抵抗値をＲＯＭ９から読み出す。続いて、演算制御部７は、算出した導通抵抗の抵抗値と、読み出した基準抵抗値と比較する。この場合、演算制御部７は、導通抵抗の抵抗値が基準抵抗値よりも小さいときにはその導体パターン１０１ａの導通状態が良好であると判別し、導通抵抗の抵抗値が基準抵抗値よりも大きいときにはその導体パターン１０１ａが導通状態が不良である（例えば、断線状態である）と判別する。次いで、演算制御部７は、導体パターン１０１ａについての判別結果（導通良好または断線）を示す導通検査データＤｃをＲＡＭ８に記憶させて、導体パターン１０１ａの導通検査を終了する。

一方、図３に示すように、隣接した一対の導体パターン１０１ａ，１０１ｂ間には絶縁抵抗Ｒｉおよび浮遊容量Ｃｓが形成されているため、導体パターン１０１ａ，１０１ｂの間にも検査用信号Ｓｔが供給される。この場合、導体パターン１０１ｂを流れる直流電流Ｉｄが浮遊容量Ｃｓを充電する。一方、導体パターン１０１ａ，１０１ｂ間が短絡して絶縁状態が不良（絶縁抵抗Ｒｉが低抵抗）のときには、両電流Ｉａ，Ｉｄは絶縁抵抗Ｒｉを介して導体パターン１０１ｂを流れる。この状態において、電流電圧変換回路４のオペアンプ４１は、交流成分の通過を阻止しつつ直流成分を通過させるため、プローブ１１ｃを介して入力される両電流Ｉａ，Ｉｄのうちの直流電流Ｉｄの電流値に電圧値が比例する絶縁検査用の直流電流信号Ｓｉｄを生成してＡ／Ｄコンバータ６に出力する。続いて、Ａ／Ｄコンバータ６は、直流電流信号Ｓｉｄを直流電流データＤｉｄにＡ／Ｄ変換して演算制御部７に出力する。

次いで、演算制御部７は、直流電流データＤｉｄの値を監視することにより、直流電流データＤｉｄの値が安定したか否かを判別する（ステップ５５）。この場合、直流電流Ｉｄが浮遊容量Ｃｓを充電するため、直流電流データＤｉｄの値は浮遊容量Ｃｓの充電が完了するまで変化し続ける。この際には、演算制御部７は、直流電流データＤｉｄの値が安定していないと判別して、ステップ５５を繰り返し実行する。

続いて、浮遊容量Ｃｓの充電が完了したときには、直流電流Ｉｄは浮遊容量Ｃｓを介して流れなくなる。この場合、導体パターン１０１ａ，１０１ｂ間の絶縁が良好のときには直流電流Ｉｄが導体パターン１０１ｂには流れず、導体パターン１０１ａ，１０１ｂ間の絶縁が不良のときには直流電流Ｉｄが絶縁抵抗Ｒｉを介して導体パターン１０１ｂを流れる。この際に、演算制御部７は、ステップ５５において直流電流Ｉｄの値が安定したと判別して、その際に出力されている直流電流データＤｉｄの値（直流電流の値）に基づいて絶縁検査を実行する（ステップ５６）。具体的には、演算制御部７は、直流信号Ｓｄの電圧値（例えば１００Ｖ）を直流電流データＤｉｄの示す電圧値に比例する直流電流Ｉｄの電流値で除算することにより、導体パターン１０１ａ，１０１ｂ間の絶縁抵抗Ｒｉを算出する。また、演算制御部７は、絶縁検査用に予め記憶されている基準抵抗値（例えば１００ＭΩ）をＲＯＭ９から読み出す。続いて、演算制御部７は、算出した絶縁抵抗Ｒｉの抵抗値と、読み出した基準抵抗値とを比較する。この場合、演算制御部７は、絶縁抵抗Ｒｉの抵抗値が基準抵抗値よりも大きいときには導体パターン１０１ａ，１０１ｂ間の絶縁状態が良好であると判別し、導通抵抗の抵抗値が基準抵抗値よりも小さいときには導体パターン１０１ａ，１０１ｂ間が短絡して絶縁状態が不良であると判別する。次いで、演算制御部７は、導体パターン１０１ａ，１０１ｂについての判別結果（絶縁良好または短絡）を示す絶縁検査データＤｉをＲＡＭ８に記憶させて、導体パターン１０１ａ，１０１ｂ間の絶縁検査を終了する。

続いて、演算制御部７は、検査用信号Ｓｔの供給を停止させる（ステップ５７）。この場合、この回路基板検査装置１では、電源部２が導体パターン１０１に検査用信号Ｓｔを供給して、電流電圧変換回路３が検査用信号Ｓｔの供給に起因して導体パターン１０１を流れる交流電流Ｉａを導通検査用の交流電流信号Ｓｉａに変換すると共に、電流電圧変換回路４が検査用信号Ｓｔの供給に起因して導体パターン１０１を流れる直流電流Ｉｄを絶縁検査用の直流電流信号Ｓｉｄに変換することにより、１種類の検査用信号Ｓｔを導体パターン１０１に供給させた状態で導通検査および絶縁検査が並行して実行される。このため、長い検査時間を必要とする絶縁検査の時間内において、短い検査時間で終了する導通検査が実行されて終了する。したがって、この回路基板検査装置１では、絶縁検査および絶縁検査の各検査時間を足し合わせた時間が全体としての検査時間となる従来の検査装置と比較して、全体としての検査時間が十分に短縮される結果、検査効率が十分に向上される。

次いで、演算制御部７は、回路基板１００における全ての導体パターン１０１に対する導通検査および導通検査を完了したか否かを判別する（ステップ５８）。この場合、演算制御部７は、全ての導体パターン１０１に対する検査を完了していないときには、ステップ５１からステップ５７を繰り返して実行し、全ての導体パターン１０１に対する検査を完了したときには、検査処理５０を終了する。

このように、この回路基板検査装置１および本発明に係る検査方法によれば、導体パターン１０１に検査用信号Ｓｔを供給して、検査用信号Ｓｔの供給に起因して導体パターン１０１を流れる交流電流Ｉａを導通検査用の交流電流信号Ｓｉａに変換（つまり、交流電流の値を検出）すると共に、検査用信号Ｓｔの供給に起因して導体パターン１０１を流れる直流電流Ｉｄを絶縁検査用の直流電流信号Ｓｉｄに変換（つまり、直流電流の値を検出）して交流電流信号Ｓｉａおよび直流電流信号Ｓｉｄ（つまり各電流の値）に基づいて導通検査および絶縁検査をそれぞれ実行することにより、１種類の検査用信号Ｓｔを導体パターン１０１に供給させた状態で導通検査および絶縁検査を並行して実行することができる。このため、長い検査時間を必要とする絶縁検査の時間内において、短い検査時間で終了する導通検査を実行することができる。したがって、この回路基板検査装置１およびこの検査方法によれば、絶縁検査および絶縁検査の各検査時間を足し合わせた時間が全体としての検査時間となる従来の検査装置と比較して、全体としての検査時間を十分に短縮することができる結果、検査効率を十分に向上させることができる。

なお、本発明は、上記の構成に限定されない。例えば、演算制御部７が本発明における導通検査部および絶縁検査部として機能する例について上記したが、導通検査部と絶縁検査部とを別個独立させた構成を採用することもできる。また、本発明に係る検査装置の一例として各プローブ１１を別個に移動させて所定の導体パターン１０１に接触させる回路基板検査装置１（Ｘ−Ｙインサーキットテスタ）について上記したが、これに限定されない。例えば、複数のプローブ１１を植設した治具型プローブを用いて検査する構成のフィクスチャタイプのインサーキットテスタに本発明を適用することもできるのは勿論である。さらに、導通検査の検査方法自体および絶縁検査の検査方法自体に関しては、公知の方法を任意に採用することができる。

回路基板検査装置１の構成図である。検査用信号Ｓｔの波形図である。導体パターン１０１ａ，１０１ｂを流れる交流電流Ｉａおよび直流電流Ｉｄを説明するための回路基板１００の要部拡大図である。検査処理５０のフローチャートである。

符号の説明

１回路基板検査装置
２電源部
３，４電流電圧変換回路
７演算制御部
５０検査処理
１００回路基板
１０１導体パターン
Ｄｃ導通検査データ
Ｄｉ絶縁検査データ
Ｉａ交流電流
Ｉｄ直流電流
Ｓａ交流信号
Ｓｄ直流信号
Ｓｉａ交流電流信号
Ｓｉｄ直流電流信号
Ｓｔ検査用信号

Claims

交流信号および直流信号を足し合わせた検査用信号を検査対象体に供給する電源部と、前記検査用信号内の前記交流信号の供給に起因して前記検査対象体を流れる交流電流の値に基づいて前記検査対象体に対する導通検査を実行する導通検査部と、前記検査用信号内の前記直流信号の供給に起因して前記検査対象体を流れる直流電流の値に基づいて前記検査対象体に対する絶縁検査を実行する絶縁検査部とを備えている検査装置。
交流信号および直流信号を足し合わせた検査用信号を検査対象体に供給し、前記検査用信号内の前記交流信号の供給に起因して前記検査対象体を流れる交流電流の値に基づいて前記検査対象体に対する導通検査を実行すると共に、当該検査用信号内の前記直流信号の供給に起因して前記検査対象体を流れる直流電流の値に基づいて前記検査対象体に対する絶縁検査を実行する検査方法。