JP2009168643A

JP2009168643A - 絶縁検査方法及び絶縁検査装置

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Publication number: JP2009168643A
Application number: JP2008007605A
Authority: JP
Inventors: Goro Takeuchi; 悟朗竹内
Original assignee: Hioki EE Corp
Current assignee: Hioki EE Corp
Priority date: 2008-01-17
Filing date: 2008-01-17
Publication date: 2009-07-30
Anticipated expiration: 2028-01-17
Also published as: JP5177851B2

Abstract

【課題】検査時間を短縮し、かつ、装置の故障や破損を招くことなくマイクロショート検査及び高圧絶縁検査を連続的に行って高精度な絶縁検査を可能にする。
【解決手段】検査対象物の一対の導体間に交流低電圧を印加して前記導体間のインピーダンスを測定し、前記導体間の抵抗値及び容量値を求める第１の工程と、前記容量値が、絶縁抵抗値を測定する測定回路の対応範囲に含まれるか否かを判定する第２の工程と、前記容量値が前記対応範囲に含まれる時に、前記抵抗値を第１のしきい値と比較してマイクロショートの有無を判定する第３の工程と、マイクロショートなしと判定された時に、前記容量値に応じて、前記測定回路の条件と良否判定のタイムアウト時間とを設定する第４の工程と、前記導体間に高電圧を印加して絶縁抵抗値を測定する第５の工程と、測定した絶縁抵抗値を第２のしきい値と比較して絶縁状態の良否を判定する第６の工程と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばベアボードを含むプリント基板等の絶縁状態を検査するための絶縁検査方法、及びその実施に用いる絶縁検査装置に関するものである。

近年、プリント基板の高密度化、配線間隔の微細化に起因して、隣接する一対のスルーホールや多ピンネット、配線パターン等が微細幅の導体によって短絡される、いわゆるマイクロショートが多く発生するようになっている。
このため、検査対象である一対の導体に高電圧を印加して絶縁抵抗値を測定する高圧絶縁試験に先立ち、微細な短絡箇所を焼損しない程度の低電圧を一対の導体間に印加してマイクロショートを検出するようにした絶縁試験方法が、例えば特許文献１に記載されている。

図３は、この特許文献１に記載された絶縁試験方法を示すフローチャートである。
図３において、まず、検査対象である一対の導体間に直流低電圧（例えば１〔Ｖ〕）を印加して絶縁抵抗を測定し（ステップＳ１０１）、その値が適宜設定された第１のしきい値（例えば１００〔ｋΩ〕）未満である場合には、マイクロショートによる不良と判定する（Ｓ１０２Ｎｏ，Ｓ１０３）。また、絶縁抵抗値が第１のしきい値以上である場合には、マイクロショートなしと判定し（Ｓ１０２Ｙｅｓ）、更に直流高電圧（例えば２５０〔Ｖ〕）を一対の導体間に印加して再び絶縁抵抗を測定する（Ｓ１０４）。

そして、絶縁抵抗値が適宜設定された第２のしきい値（例えば１００〔ＭΩ〕）未満である場合には、漏れ電流ありとして不良判定を行い（Ｓ１０５Ｎｏ，Ｓ１０６）、絶縁抵抗値が第２のしきい値以上である場合には良品と判定している（Ｓ１０５Ｙｅｓ，Ｓ１０７）。
なお、良否判定に当たっては、絶縁抵抗値以外に漏れ電流値を測定してそのしきい値と比較する場合もある。
また、検査対象物が容量性である場合には、電圧印加時に測定値が安定するまである程度時間がかかるため、測定プログラムにより所定のタイムアウト時間を設定してその経過後に良否判定を行っている。

上記従来技術によれば、絶縁検査の第１段階としてマイクロショート検査を行っているので、微細な短絡箇所にいきなり高電圧を印加してその部分を焼損してしまい、その結果、不良品を良品と誤認するのを防止することができる。また、マイクロショート検査と高電圧による絶縁検査とを連続的に行える利点もある。

特開平５−１５７７９８号公報（段落［００１７］〜［００２２］、図１，図２等）

しかしながら、検査対象物の容量値は種々であるため、前記従来技術では、良否判定のためのタイムアウト時間、言い換えれば良否判定のタイミングを検査対象物ごとに設定する必要がある。その煩雑さを避けるために、前記容量値を最大値に見込んでタイムアウト時間を設定することも可能であるが、その場合には試験に要する時間が長くなるという問題がある。

また、検査対象物の容量値によっては、絶縁抵抗を測定する測定回路内のインダクタンス成分による共振を防止するために位相補償用コンデンサを用いて位相補償を行う必要があるが、上記のように検査対象物の容量値を最大値に見込んだ場合には位相補償用コンデンサの容量値もこれに応じた値に設定しなくてはならず、測定結果が安定するまでに多くの時間がかかって全体的な試験時間も長くなる。更に、検査対象物の容量値が大き過ぎて測定回路の対応範囲を超えたままで測定を行った場合には、絶縁抵抗値の誤認による良否の誤判定や装置の故障、破損の原因になることもある。

そこで本発明の解決課題は、検査対象物（一対の導体間）の容量値に応じた最適なタイムアウト時間等を設定可能として検査時間を短縮でき、更に装置の故障や破損を招くことなくマイクロショート検査及び高圧絶縁検査を連続的に行って高精度な絶縁検査を可能にした絶縁検査方法及び絶縁検査装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、請求項１に係る絶縁検査方法は、検査対象物に形成された一対の導体間に電圧を印加して絶縁状態を検査する絶縁検査方法において、
前記一対の導体間に交流低電圧を印加して前記導体間のインピーダンスを測定し、このインピーダンスから前記導体間の抵抗値及び容量値を求める第１の工程と、
第１の工程により求めた前記容量値が、絶縁抵抗値または漏れ電流値を測定する測定回路の対応範囲に含まれるか否かを判定する第２の工程と、
前記容量値が前記対応範囲に含まれる時に、第１の工程により求めた前記抵抗値を第１のしきい値と比較してマイクロショートの有無を判定する第３の工程と、
第３の工程により前記マイクロショートがないと判定された時に、前記容量値に応じて、前記測定回路の条件と良否判定のためのタイムアウト時間とを設定する第４の工程と、
前記一対の導体間に高電圧を印加して前記導体間の絶縁抵抗値または漏れ電流値を測定する第５の工程と、
第５の工程により測定した絶縁抵抗値または漏れ電流値を第２のしきい値と比較して絶縁状態の良否を判定する第６の工程と、を有するものである。

なお、請求項２〜６に記載するように、前記第４の工程において設定される条件としては、例えば前記測定回路に設けられた位相補償用コンデンサの容量値や増幅回路の周波数帯域、第５の工程において高電圧を印加する回路に設けられた位相補償用コンデンサの容量値や当該回路の出力インピーダンス、出力電流制限値等がある。

また、請求項７に記載した絶縁検査装置は、検査対象物に形成された一対の導体間に電圧を印加して絶縁状態を検査する絶縁検査装置において、
前記一対の導体間に交流低電圧を印加して前記導体間のインピーダンスを測定するインピーダンス測定手段と、
前記一対の導体間に高電圧を印加して前記導体間の絶縁抵抗値または漏れ電流値を測定する絶縁測定手段と、
前記インピーダンス測定手段により測定したインピーダンスから前記導体間の抵抗値及び容量値を演算し、この容量値が所定範囲に含まれる時に前記抵抗値を第１のしきい値と比較してマイクロショートの有無を判定すると共に、マイクロショートがないと判定した時に前記絶縁測定手段により測定した絶縁抵抗値または漏れ電流値を第２のしきい値と比較して絶縁状態の良否を判定する判定処理手段と、を備えたものである。

なお、請求項８に記載するように、上記絶縁検査装置は、前記容量値に応じて、前記絶縁測定手段の条件と絶縁状態の良否判定のためのタイムアウト時間とを設定する手段を備えることが望ましい。
上記絶縁測定手段の条件としては、請求項９〜１３に記載するように、絶縁測定手段に設けられた位相補償用コンデンサの容量値や増幅回路の周波数帯域、高電圧を印加する回路に設けられた位相補償用コンデンサの容量値や当該回路の出力インピーダンス、出力電流制限値等がある。

本発明においては、マイクロショート検査の前段階として、検査対象である一対の導体間の容量値を予め求め、その容量値が測定回路の対応可能範囲である場合にのみマイクロショート検査及び高圧絶縁検査を連続的に実行する。また、前記容量値に応じて、良否判定のためのタイムアウト時間や位相補償用コンデンサの容量値を設定するようにした。
これにより、タイムアウト時間等を必要以上に長くする必要がなく、また、常に測定回路の対応範囲内での試験が可能になり、測定回路の各種の条件を最適値に設計できるように一連の絶縁検査時間を短縮すると共に、誤判定や装置の故障、破損を未然に防止することができる。

以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。まず、図１はこの実施形態による絶縁検査方法を示すフローチャートである。
本実施形態では、まず、プリント基板等の検査対象物に形成された一対の導体間に、交流低電圧（例えば実効値で０．１〔Ｖ〕）を印加してベクトルとしてのインピーダンス（インピーダンスの大きさ及び位相）を測定し、その結果を０°成分と−９０°成分とに位相分離して抵抗値Ｒ及び容量値Ｃを得る（ステップＳ１）。

次に、上記容量値Ｃに着目し、この容量値Ｃが絶縁抵抗を測定する測定回路の対応可能な範囲内か否かを判定し、対応可能な範囲外であれば容量エラーと判定し（Ｓ２Ｎｏ，Ｓ３）、その検査対象物を以後の絶縁検査の対象から除外する。これにより、絶縁抵抗値の誤認による良否の誤判定や、測定回路を含む絶縁検査装置の故障を未然に防止することができる。
また、容量値Ｃが測定回路の対応可能な範囲内であれば（Ｓ２Ｙｅｓ）、マイクロショート検査及び高電圧絶縁検査を順次行うために以後の処理に移行する。

すなわち、ステップＳ１により測定した抵抗値Ｒを、適宜設定された第１のしきい値（例えば１００〔ｋΩ〕）と比較することにより、マイクロショート検査を行う（Ｓ４）。
上記抵抗値Ｒが第１のしきい値未満である場合には、マイクロショートに起因した絶縁不良と判定する（Ｓ４Ｎｏ，Ｓ５）。また、抵抗値Ｒが第１のしきい値以上である場合には、マイクロショートなしと判定して（Ｓ４Ｙｅｓ）、高電圧絶縁検査を行うために以後の処理に移行する。

ここで、高電圧絶縁検査に先立ち、ステップＳ１により測定した容量値Ｃに合わせて、測定回路の条件の一つとしての位相補償用コンデンサの容量値や、測定プログラムの良否判定のタイムアウト時間を設定する（Ｓ６）。
次いで、検査対象物の一対の導体間に直流高電圧（例えば２５０〔Ｖ〕）を印加して。再び絶縁抵抗を測定する（Ｓ７）。
そして、絶縁抵抗値が第２のしきい値（例えば１００〔ＭΩ〕）未満である場合には、漏れ電流ありとして絶縁不良と判定し（Ｓ８Ｎｏ，Ｓ９）、絶縁抵抗値が第２のしきい値以上である場合には良品と判定する（Ｓ８Ｙｅｓ，Ｓ１０）。

上記のようにこの絶縁検査方法によれば、従来技術のように、検査対象物の容量値を最大値に見込んでタイムアウト時間や位相補償用コンデンサの容量値を大きな値に設定する必要がなく、それぞれを最適値に設定可能にして一連の絶縁検査に要する時間を短縮することができる。ここで、本実施形態では，図３に比べてインピーダンスの測定及び位相分離による抵抗値、容量値の測定ステップ（図１におけるＳ１）が追加されているが、検査対象物によってはタイムアウト時間を大幅に短縮することができるため、全体としての検査時間の短縮が可能である。

なお、この実施形態では、前記ステップＳ６において、測定回路の条件として測定回路の位相補償用コンデンサの容量値を設定することとしたが、他の条件として、測定回路が有する増幅回路の周波数帯域や、ステップＳ７において高電圧を印加する回路の位相補償用コンデンサの容量値、当該回路の出力インピーダンス、出力電流制限値等を設定しても良い。
すなわち、測定した容量値に応じて測定回路の増幅回路の周波数帯域を拡げ、または、高電圧印加回路の出力インピーダンスを小さくすれば、上記増幅回路や高電圧印加回路の応答時間を短縮することができると共に、高電圧印加回路の位相補償用コンデンサの容量値を所定値に設定したり、高電圧印加回路の出力電流制限値を大きくして一対の導体間の容量を短時間で充電することにより、何れの場合にも絶縁検査時間の短縮に寄与することができる。

次に、図２は、上述した絶縁検査方法を実施するための絶縁検査装置の構成図である。
図２において、１１は検査対象物２０に形成されたスルーホール等の一対の導体間に試験電圧を印加するためのプローブ、１２は検査対象物２０に対してプローブ１１を高速かつ平面的に走査して一対の導体の組を切り替えるスキャナである。ここで、検査対象物２０は、例えば片面，両面または多層のプリント基板である。

また、１３は前記ステップＳ１により一対の導体間に交流低電圧を印加してインピーダンスを測定するインピーダンス測定ユニット、１４は前記ステップＳ７，Ｓ８により一対の導体間に直流高電圧を印加して絶縁抵抗値または漏れ電流値を測定する絶縁測定ユニット、１５は前記ステップＳ１による抵抗値Ｒ及び容量値Ｃの演算処理，前記ステップＳ２による容量値Ｃの判定処理，前記ステップＳ４，Ｓ５，Ｓ８〜Ｓ１０による絶縁抵抗値または漏れ電流値の判定処理（良否判定処理），前記ステップＳ６による位相補償等やタイムアウト時間の設定処理，各ユニット１３，１４や操作パネル１６、表示装置１７等に対する入出力制御動作等を実行する判定処理手段としてのＣＰＵである。
なお、ＣＰＵ１５は、位相補償等やタイムアウト時間を設定するに当たり、容量値Ｃに応じた各設定値のテーブルを参照しても良いし、容量値Ｃに応じてその都度、演算により各設定値を求めても良い。

更に、操作パネル１６は、各種の動作指令や絶縁試験時の印加電圧値・絶縁抵抗のしきい値・タイムアウト時間・位相補償用コンデンサの容量値等の設定入力を行い、表示装置１７は絶縁試験の良否判定結果や絶縁抵抗値、漏れ電流値等を表示するためのものである。
なお、表示装置１７には、必要に応じて良否判定を音声により出力する手段を付加しても良い。

この絶縁検査装置によれば、従来の装置にインピーダンス測定ユニット１３を付加し、ＣＰＵ１５による測定プログラムに若干の変更を加えるだけで実現可能であるから、装置構成の複雑化や製造コストの大幅な増加を招く心配もないものである。

本発明の実施形態における絶縁検査方法を示すフローチャートである。本発明の実施形態における絶縁検査装置を示す構成図である。従来技術による絶縁検査方法を示すフローチャートである。

符号の説明

１１：プローブ
１２：スキャナ
１３：インピーダンス測定ユニット
１４：絶縁測定ユニット
１５：ＣＰＵ
１６：操作パネル
１７：表示装置
２０：検査対象物

Claims

検査対象物に形成された一対の導体間に電圧を印加して絶縁状態を検査する絶縁検査方法において、
前記一対の導体間に交流低電圧を印加して前記導体間のインピーダンスを測定し、このインピーダンスから前記導体間の抵抗値及び容量値を求める第１の工程と、
第１の工程により求めた前記容量値が、絶縁抵抗値または漏れ電流値を測定する測定回路の対応範囲に含まれるか否かを判定する第２の工程と、
前記容量値が前記対応範囲に含まれる時に、第１の工程により求めた前記抵抗値を第１のしきい値と比較してマイクロショートの有無を判定する第３の工程と、
第３の工程により前記マイクロショートがないと判定された時に、前記容量値に応じて、前記測定回路の条件と良否判定のためのタイムアウト時間とを設定する第４の工程と、
前記一対の導体間に高電圧を印加して前記導体間の絶縁抵抗値または漏れ電流値を測定する第５の工程と、
第５の工程により測定した絶縁抵抗値または漏れ電流値を第２のしきい値と比較して絶縁状態の良否を判定する第６の工程と、
を有することを特徴とする絶縁検査方法。
請求項１に記載した絶縁検査方法において、
第４の工程において設定される前記条件が、前記測定回路の位相補償用コンデンサの容量値であることを特徴とする絶縁検査方法。
請求項１に記載した絶縁検査方法において、
第４の工程において設定される前記条件が、前記測定回路の増幅回路の周波数帯域であることを特徴とする絶縁検査方法。
請求項１に記載した絶縁検査方法において、
第４の工程において設定される前記条件が、第５の工程において高電圧を印加する回路の位相補償用コンデンサの容量値であることを特徴とする絶縁検査方法。
請求項１に記載した絶縁検査方法において、
第４の工程において設定される前記条件が、第５の工程において高電圧を印加する回路の出力インピーダンスであることを特徴とする絶縁検査方法。
請求項１に記載した絶縁検査方法において、
第４の工程において設定される前記条件が、第５の工程において高電圧を印加する回路の出力電流制限値であることを特徴とする絶縁検査方法。
検査対象物に形成された一対の導体間に電圧を印加して絶縁状態を検査する絶縁検査装置において、
前記一対の導体間に交流低電圧を印加して前記導体間のインピーダンスを測定するインピーダンス測定手段と、
前記一対の導体間に高電圧を印加して前記導体間の絶縁抵抗値または漏れ電流値を測定する絶縁測定手段と、
前記インピーダンス測定手段により測定したインピーダンスから前記導体間の抵抗値及び容量値を演算し、この容量値が所定範囲に含まれる時に前記抵抗値を第１のしきい値と比較してマイクロショートの有無を判定すると共に、マイクロショートがないと判定した時に、前記絶縁測定手段により測定した絶縁抵抗値または漏れ電流値を第２のしきい値と比較して絶縁状態の良否を判定する判定処理手段と、
を備えたことを特徴とする絶縁検査装置。
請求項７に記載した絶縁検査装置において、
前記容量値に応じて、前記絶縁測定手段の条件と絶縁状態の良否判定のためのタイムアウト時間とを設定する手段を備えたことを特徴とする絶縁検査装置。
請求項８に記載した絶縁検査装置において、
前記条件が、前記絶縁測定手段の位相補償用コンデンサの容量値であることを特徴とする絶縁検査装置。
請求項８に記載した絶縁検査装置において、
前記条件が、前記絶縁測定手段の増幅回路の周波数帯域であることを特徴とする絶縁検査装置。
請求項８に記載した絶縁検査装置において、
前記条件が、前記高電圧を印加する回路の位相補償用コンデンサの容量値であることを特徴とする絶縁検査装置。
請求項８に記載した絶縁検査装置において、
前記条件が、前記高電圧を印加する回路の出力インピーダンスであることを特徴とする絶縁検査装置。
請求項８に記載した絶縁検査装置において、
前記条件が、前記高電圧を印加する回路の出力電流制限値であることを特徴とする絶縁検査装置。