JP2009264887A - 容量結合型電極 - Google Patents

Abstract

【課題】基板配線の断線および短絡を確実に検査することができる容量結合型電極を提供する。
【解決手段】容量結合型電極１は、１つの面１０Ｕから面１０Ｕの対向面１０Ｂに向かって延伸し、１つの面１０Ｕ以外の少なくとも１つの面に開口する少なくとも１つの孔１０ａが穿孔され、孔１０ａの内面ならびに開口面の少なくとも開口１０ｂの周囲に比誘電率１０未満の物質による絶縁層１０ｃ、１０ｄが形成された金属製本体１０と、開口１０ｂ上に配置される比誘電率が１００以上の物質製の高誘電体１１と、孔１０ａに挿入され、挿入端において高誘電体１１と接触する少なくとも１本の電極ピン１２と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は基板配線の検査に使用する容量結合型電極に係り、特に、基板配線の断線および短絡を確実に検査することのできる容量結合型電極に関する。

近年携帯電話、デジタルカメラ等の電子機器には、基板に導電路を形成した基板配線が多用されている。

このような基板配線に、断線箇所あるいは隣接する導電路との短絡箇所が存在しないことを検査するためには、導電路の両端に電極を接触させ、導通状態を調べることが一般的である。

しかし、導電路に電極を接触させる方法では、線間隔の狭小化に伴い電極同士の接触に起因する誤判定が発生し易くなること、電極が接触することによる導電路の損傷を回避できないこと等の課題が生じたため、検査方法の改善が望まれていた。

上記課題の解決を図った回路パターン検査方法および装置も既に提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に開示されている回路パターン検査方法は、少なくとも端部が列状に配設された検査対象パターンを検査する際に、検査対象パターンの両端部にパターンと所定距離離間させた状態で検査信号供給電極と検査信号検出センサ電極とをパターンを横切るように移動させ、供給電極から容量結合により検査対象パターンに供給された検査信号を同じく検査対象パターンと容量結合されたセンサ電極で検出し、検出信号値が所定範囲より下がった場合にはパターン断線、検出信号値が所定範囲より大きかった場合にはパターン短絡と判断するものである。
特開２００７−１２７６５９号公報（［００１２］、図１）

しかしながら、上記提案に係る回路パターン検査方法は、検査信号供給電極および検査信号検出センサ電極を回路パターンから離間させて空気を誘電体として回路パターンと容量結合させる必要があるため、検査結果が空気湿度の影響を受けることを回避できないだけでなく、パターンを横切るように電極を移動させる装置および電極とパターンの距離を一定に保持する装置が必要となり装置として大規模かつ高価になるという新たな課題が生じていた。

本発明は上記新たな課題を解決するものであって、基板配線の断線および短絡を確実に検査することができる容量結合型電極を提供することを目的とする。

第１の発明に係る容量結合型電極は、１つの面から前記１つの面の対向面に向かって延伸し前記１つの面以外の少なくとも１つの面に開口する少なくとも１つの孔が穿孔され、前記孔の内面ならびに前記開口面の少なくとも開口の周囲に比誘電率が１０未満の物質により絶縁層が形成された金属製本体と、前記開口上に配置される比誘電率が１００以上の物質製の高誘電体と、前記孔に挿入され、挿入端において前記高誘電体と接触する少なくとも１本の電極ピンと、を備える構成を有している。

この構成により、電極を基板配線と確実に容量結合させることができることとなる。

第２の発明に係る容量結合型電極は、前記孔が前記１つの面に一列に複数個穿孔され前記１つの面の対向面に開口する貫通孔である構成を有している。

この構成により、電極を垂直に基板配線に押圧できることとなる。

第３の発明に係る容量結合型電極は、前記孔が前記１つの面に千鳥配列で複数個穿孔され前記１つの面の対向面に開口する千鳥配列の貫通孔である構成を有している。

この構成により、電極ピンを高密度に配置することができることとなる。

第４の発明に係る容量結合型電極は、前記孔が前記１つの面に一列に複数個穿孔され、前記１つの面に接する少なくとも１つの側面に開口する構成を有している。

この構成により、電極を水平に基板配線に押圧できることとなる。

第５の発明に係る容量結合型電極は、前記金属製本体が、前記開口面に開口する空気吸引用連通孔を具備する構成を有している。

この構成により、電極を確実に基板配線に接触させることができることとなる。

本発明に係る容量結合型電極によれば、電極ピンを基板配線に直接接触させることなく基板配線の断線および短絡を検査できる。

以下図面を参照しつつ本発明に係る容量結合型電極の実施形態について説明する。

本発明に係る容量結合型電極１は、１つの面１０Ｕから面１０Ｕの対向面１０Ｂに向かって延伸し、１つの面１０Ｕ以外の少なくとも１つの面に開口する少なくとも１つの孔１０ａが穿孔され、孔１０ａの内面ならびに開口面の少なくとも開口１０ｂの周囲に比誘電率１０未満の物質による孔内面絶縁層１０ｃおよび開口面絶縁層１０ｄが形成された金属製本体１０と、開口１０ｂ上に配置される比誘電率が１００以上の物質製の高誘電体１１と、孔１０ａに挿入され、挿入端において高誘電体１１と接触する少なくとも１本の電極ピン１２と、を備える。

本体１０はアルミニウム製とし、貫通孔の内面および開口面に形成される孔内面絶縁層１０ｃ、開口面絶縁層１０ｄは陽極酸化処理およびフッ素含浸処理によって形成される陽極酸化膜（比誘電率＝７〜８）とすることが望ましい。

また、高誘電体１１は、孔内面絶縁層１０ｃおよび開口面絶縁層１０ｄ（比誘電率＝７〜８）、本発明に係る容量結合型電極による検査対象となる回路基板（例えば、ガラスエポキシ基板（ＦＲ４）＝比誘電率４〜５）ならびに空気（比誘電率＝１）の比誘電率に対して１０倍以上となる比誘電率１００以上のチタン酸バリウム（BaTiO₃）で構成することが望ましい。
[第１の実施形態]
図１は、本発明に係る容量結合型電極の第１の実施形態の上面図（ａ）、切断線Ｘ−Ｘ'に沿う立断面図（ｂ）および底面図（ｃ）であって、孔１ａは、金属製本体１０の１つの面である上面１０Ｕから対向面である底面１０Ｂに貫通する貫通孔である。

高誘電体１１は、その大部分が金属製本体１０の底面１０Ｂにおいて開口１０ｂ上に配置される底面１０Ｂより数百マイクロメートル突出している。なお、突出部は凸面に成形することが望ましい。

なお、図１では高誘電体１１の一部が孔１０ａの中に入り込んでいるが、高誘電体１１は電極ピン１２と接触しさえすればよく、開口１０ｂを覆う蓋形状であってもよい。

孔内面絶縁層１０ｃは貫通孔である孔１０ａの内面に形成され、開口面絶縁層１０ｄは開口１０ｂが開口する金属製本体１０の底面１０Ｂの高誘電体１１以外の部分に形成されている。

電極ピン１２の長さは孔１０ａの長さより短く、挿入端において高誘電体１１に接触している。そして、電極ピン１２の挿入端の反対端は上面１０Ｕより奥で同軸ケーブル（図示せず）の芯線と接続される。なお、同軸ケーブルのシールドは金属製本体１０と直結される。

なお、電極ピン１２は高誘電体１１との接触面積が大きくなるように、挿入端で断面形状を大きくしてもよい。また、孔１０ａおよび電極ピン１２の形状は円形に限られず、楕円、矩形であってもよい。
[第２の実施形態]
図２は、本発明に係る容量結合型電極の第２の実施形態の立断面図（ｄ）および底面図（ｅ）であって、高誘電体１１は開口１０ｂを覆うように底面１０Ｂに帯状に形成される。
[第３の実施形態]
図３は、本発明に係る容量結合型電極の第３の実施形態の上面図であって、貫通孔である孔１０ａは、金属製本体１０に千鳥配置に穿孔される。なお、図３は２列の場合を示しているが、３列以上としてもよい。

千鳥配置とすることで、電極ピン１２を高密度に配置することができる。
[第４の実施形態]
図４は、本発明に係る容量結合型電極の第４の実施形態の切断線Ｗ−Ｗ'または切断線Ｖ−Ｖ'に沿う立断面図（ｆ）、立面図（ｇ）、ならびに、切断線Ｙ−Ｙ'に沿う第１の側断面図（ｈ）および第２の側断面図（ｉ）であって、第１の側断面図（ｈ）は孔１０ａが金属製本体１０の前側面１０Ｆだけに開口している場合を、第２の側断面図（ｉ）は孔１０ａが金属製本体１０の前側面１０Ｆおよび後側面１０Ｒの両方に開口している場合を示す。

図４においては、開口を覆う高誘電体１１は開口ごとに独立しているが、図２に示すように開口を一体の高誘電体で覆ってもよいことはいうまでもない。
[第５の実施形態]
以上の各実施形態において、孔１０ａの開口面に開口する空気吸引用連通孔を設け、検査対象である回路基板を吸引することにより、本発明に係る容量結合型電極１の高誘電体１１と回路基板との間の空気層を確実に除去するようにしてもよい。

以下に本発明に係る容量結合型電極を適用した半導体素子、抵抗、コンデンサ、コイル等の電子部品が実装されていない回路基板の検査方法を説明する。

図５は、本発明に係る容量結合型電極を適用した検査装置の立面図（ｊ）および上面図（ｋ）であって、６本の導電路が形成されている回路基板２０を検査する場合について説明する。

６本の電極ピン１２を有する容量結合型電極１を２個使用し、一方は検査信号供給電極２１として、他方は検査信号検出電極２２として機能させる。

検査信号供給電極２１は予め定められた所定電圧の交流の検査信号を発生する検査信号発生器２３の一方の端子にリレイ２４を介して同軸ケーブル２５で接続される。

また、検査信号検出電極２２は交流電流計２６の一方の端子にリレイ２７を介して同軸ケーブル２８で接続される。そして、検査信号発生器２３の他方の端子および交流電流計２６の他方の端子は同軸ケーブル２９により直接接続される。なお、この接続線は検査を確実なものとするために、接地することが望ましい。

なお、検査信号発生器２３は、１キロヘルツから２００キロヘルツの範囲の交流検査信号を発生するものとする。

試験は以下の順序で実施する。
１．検査信号供給電極２１を回路基板２０の一方端（図５では左端）に、検査信号検出電極２２の他方端（図５では右端）に押圧する。
２．リレイ２４１およびリレイ２７１を接続状態とし、検査信号を印加し、交流電流計２６が指示する電流値Ｉ（１，１）を測定する。
３．リレイ２４１を接続状態としたまま、リレイ２７１を開放し、リレイ２７２を接続状態として、検査信号を印加し、交流電流計２６が指示する電流値Ｉ（１，２）を測定する。
４．以下リレイ２４１を接続状態としたまま、リレイ２７３以下の接点を順次接続状態として、電流値Ｉ（１，３）、Ｉ（１，４）、Ｉ（１，５）およびＩ（１，６）を測定する。
５．次にリレイ２４１を開放し、リレイ２４２を接続状態とし、リレイ２７２以下の接点を順次接続状態として、電流値Ｉ（２，２）、Ｉ（２，３）、Ｉ（２，４）、Ｉ（２，５）およびＩ（２，６）を測定する。
６．以下同様に、電流値Ｉ（３，３）、Ｉ（３，４）、Ｉ（３，５）、Ｉ（３，６）、Ｉ（４，４）、Ｉ（４，５）、Ｉ（４，６）、Ｉ（５，５）、Ｉ（５，６）、およびＩ（６，６）を測定する。
７．検査信号発生器２３の発生電圧Ｖを各電流値で除して、インピーダンスＲ（ｉ，ｊ）（１≦ｉ≦６、ｉ≦ｊ）を算出する。
８．ｉ＝ｊの場合には、インピーダンスＲ（ｉ，ｊ）が、所定値よりも小さければ導電路は正常であると判定し、所定値よりも小さければ導電路は断線しているものと判定する。
９．ｉ≠ｊの場合には、インピーダンスＲ（ｉ，ｊ）が、所定値よりも小さければ導電路間は短絡しているものと判定し、所定値よりも小さければ導電路間は絶縁されているものと判定する。

なお、所定値は、予め定めた枚数の回路基板の検査結果の平均値に基づいて決定することが一般的である。

また、上記の検査においては、重複した試験を回避するために、ｉ＞ｊの組み合わせでの検査を省略している。

本発明に係る容量結合型電極は、半導体素子、抵抗、コンデンサ、コイル等の電子部品が実装された回路基板の検査にも適用することができることは明らかである。

この場合は、各電極ピン１２を検査信号発生器２３および交流電流計２６に接続可能なように回路を構成することが必要である。

なお、パーソナルコンピュータ等を使用すれば、上記の検査を自動的に実行可能であることは明らかである。

本発明に係る容量結合型電極によれば、電極ピンと基板配線とを直接接触させることなく基板配線の断線および短絡を検査でき、回路基板の検査装置として有効である。

第１の実施形態の上面図（ａ）、立断面図（ｂ）および底面図（ｃ）である。 第２の実施形態の立断面図（ｄ）および底面図（ｅ）である。 第３の実施形態の上面図である。 第４の実施形態の立断面図（ｆ）、立面図（ｇ）、第１の側断面図（ｈ）および第２の側断面図（ｉ）である。 本発明に係る容量結合型電極を適用した検査装置の立面図（ｊ）および上面図（ｋ）である。

符号の説明

１...容量結合型電極
１０...金属製本体
１０ａ...孔
１０ｂ...開口
１０ｃ...孔内面絶縁層
１０ｄ...開口面絶縁層
１０Ｕ...１つの面
１０Ｂ...対向面
１０Ｆ...前側面
１０Ｒ...後側面
１１...高誘電体
１２...電極ピン

Claims (5)

1. １つの面から前記１つの面の対向面に向かって延伸し前記１つの面以外の少なくとも１つの面に開口する少なくとも１つの孔が穿孔され、前記孔の内面ならびに前記開口面の少なくとも開口の周囲に比誘電率が１０未満の物質により絶縁層が形成された金属製本体と、
   前記開口上に配置される比誘電率が１００以上の物質製の高誘電体と、
   前記孔に挿入され、挿入端において前記高誘電体と接触する少なくとも１本の電極ピンと、を備える容量結合型電極。
2. 前記孔が前記１つの面に一列に複数個穿孔され前記１つの面の対向面に開口する貫通孔である請求項１に記載の容量結合型電極。
3. 前記孔が前記１つの面に千鳥配列で複数個穿孔され前記１つの面の対向面に開口する千鳥配列の貫通孔である請求項１に記載の容量結合型電極。
4. 前記孔が前記１つの面に一列に複数個穿孔され、前記１つの面に接する少なくとも１つの側面に開口する請求項１に記載の容量結合型電極。
5. 前記金属製本体が、前記開口面に開口する空気吸引用連通孔を具備する請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の容量結合型電極。

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