JP2010164427A - Apparatus and method of inspecting printed circuit board - Google Patents

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  • Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inspection apparatus of a printed circuit board for accurately determining the quality of the printed circuit board using a TDR. <P>SOLUTION: The inspection apparatus 1 of the printed circuit board includes a pulse generator 41 for generating pulses, a probe 32, an oscilloscope 46 and a determination unit 53. The probe 32 is used for applying a pulse wave to the wiring pattern on the printed circuit board connected to an inspection region. The oscilloscope 46 measures through the probe 32 a reflection wave which is the pulse wave reflected from the printed circuit board. The determination unit 53 determines the quality of the inspection region of the printed circuit board to be inspected by comparing the differentiated waveform of the reflection wave measured for the printed circuit board to be inspected with the differentiated waveform of the reflection wave measured, in advance, for the reference printed circuit board. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

この発明はプリント基板の検査部位の短絡または断線などを電気的に検査する検査装置および検査方法に関する。   The present invention relates to an inspection apparatus and an inspection method for electrically inspecting a short circuit or disconnection of an inspection portion of a printed circuit board.

BGA(Ball Grid Array)やSOJ(Small Outline J-leaded)パッケージなどのようにハンダ接続部の目視が困難な電子部品に対して、TDR(Time Domain Reflectometer:時間領域反射率計)を用いて半田付け検査を行なう方法が知られている。   Solder using TDR (Time Domain Reflectometer) to electronic parts that are difficult to see the solder connection, such as BGA (Ball Grid Array) and SOJ (Small Outline J-leaded) packages. A method for performing a false inspection is known.

たとえば、特開平9−61486号公報(特許文献1)に開示される技術では、高周波パルス発生装置により発生したパルス波を、高周波プローブを介して基板のランドから基板配線に印加する。このとき、パルス波の伝播経路の線路インピーダンスの差異により生じる反射波の波形、特に集積回路装置の端子と基板との半田接続部の開放状態と短絡状態との相違による反射波の波形の顕著な差異をオシロスコープで計測する。そして、波形の計測結果を波形分析装置で分析して、半田接続部の良否状態を識別する。   For example, in the technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-61486 (Patent Document 1), a pulse wave generated by a high-frequency pulse generator is applied from a land of a substrate to a substrate wiring via a high-frequency probe. At this time, the waveform of the reflected wave caused by the difference in the line impedance of the propagation path of the pulse wave, particularly the waveform of the reflected wave due to the difference between the open state and the shorted state of the solder connection portion between the terminal of the integrated circuit device and the substrate Measure the difference with an oscilloscope. Then, the waveform measurement result is analyzed by the waveform analyzer to identify the quality state of the solder connection portion.

特開平9−61486号公報JP-A-9-61486

上記のように、TDRによる測定では、プリント基板上のビアなどにプローブを介して高速立ち上がり波形のパルスを入力する。そして、入力したパルスの反射波形を、予め測定した参照用のプリント基板についての反射波形と比較することによって、プリント基板の良否を判定する。   As described above, in the TDR measurement, a pulse having a high-speed rising waveform is input to a via on a printed circuit board through a probe. Then, the quality of the printed circuit board is determined by comparing the reflected waveform of the input pulse with the previously measured reflected waveform of the printed circuit board for reference.

ところが、パルスの入力点から検査対象のBGAパッケージまでの距離が長い場合や、パルスの入力点とBGAパッケージとの間に低インピーダンス素子が介在した場合などには、入力したパルスの波形がなまるために精度の高い測定ができない。   However, when the distance from the pulse input point to the BGA package to be inspected is long, or when a low impedance element is interposed between the pulse input point and the BGA package, the waveform of the input pulse is distorted. Therefore, it is impossible to measure with high accuracy.

また、プリント基板とプローブとの接触が不良の場合にも、入力したパルスが減衰するため精度の高い測定が困難になる。極端な場合には、測定用のプリント基板が良品であってもプローブの接触不良が原因で不良と判定することがある。   In addition, even when the contact between the printed circuit board and the probe is poor, the input pulse is attenuated, making it difficult to measure with high accuracy. In extreme cases, even if the printed circuit board for measurement is a non-defective product, it may be determined to be defective due to poor probe contact.

この発明の主たる目的は、TDRを用いて精度良くプリント基板の検査部位の良否を判定するプリント基板検査装置を提供することである。   A main object of the present invention is to provide a printed circuit board inspection apparatus that uses TDR to accurately determine the quality of an inspection region of a printed circuit board.

この発明は要約すれば、プリント基板の検査部位の良否を検査するプリント基板の検査装置であって、パルス波を出力するパルス発生器と、プローブと、測定器と、判定部とを備える。プローブは、検査部位と接続されたプリント基板上の配線パターンにパルス波を印加するために用いられる。測定器は、パルス波がプリント基板から反射された反射波を、プローブを介して測定する。判定部は、検査用のプリント基板に対して測定された反射波の微分波形を参照用のプリント基板に対して予め測定された反射波の微分波形と比較することによって、検査用のプリント基板の検査部位の良否を判定する。   In summary, the present invention is a printed circuit board inspection apparatus that inspects the quality of an inspection site of a printed circuit board, and includes a pulse generator that outputs a pulse wave, a probe, a measuring instrument, and a determination unit. The probe is used to apply a pulse wave to a wiring pattern on a printed circuit board connected to an inspection site. The measuring instrument measures a reflected wave obtained by reflecting the pulse wave from the printed board through the probe. The determination unit compares the differential waveform of the reflected wave measured with respect to the printed circuit board for inspection with the differential waveform of the reflected wave measured in advance with respect to the printed circuit board for reference. The quality of the examination site is determined.

この発明によれば、反射波の微分波形を利用することによって、精度良くプリント基板の検査部位の良否を判定することができる。   According to the present invention, it is possible to accurately determine the quality of the inspection portion of the printed circuit board by using the differential waveform of the reflected wave.

この発明の実施の形態に従うプリント基板検査装置1の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the printed circuit board inspection apparatus 1 according to embodiment of this invention. 図1のプリント基板検査装置1のうちインターフェース部30の概略的な構成を示す図である。It is a figure which shows the schematic structure of the interface part 30 among the printed circuit board test | inspection apparatuses 1 of FIG. 図2のインターフェース部30の一部の拡大図である。FIG. 3 is an enlarged view of a part of an interface unit 30 in FIG. 2. 従来のTDRによるプリント基板20の検査方法の問題点を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the problem of the inspection method of the printed circuit board 20 by the conventional TDR. 図4の各部の電圧波形の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the voltage waveform of each part of FIG. 図1のプリント基板検査装置1を用いた検査手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the test | inspection procedure using the printed circuit board test | inspection apparatus 1 of FIG. 図6のステップS6の詳細な手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the detailed procedure of step S6 of FIG. 図6のステップS12を説明するための図である。It is a figure for demonstrating step S12 of FIG. プリント基板検査装置1による測定波形の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the measurement waveform by the printed circuit board inspection apparatus. プリント基板検査装置1による良否判定方法の原理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the principle of the quality determination method by the printed circuit board inspection apparatus.

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して、その説明を繰返さない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.

(プリント基板検査装置1の構成)
図1は、この発明の実施の形態に従うプリント基板検査装置1の構成を示すブロック図である。図1を参照して、プリント基板検査装置1は、時間領域反射率計(TDR)40と、インターフェース部30と、制御部としてのコンピュータ50とを含む。
(Configuration of printed circuit board inspection apparatus 1)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a printed circuit board inspection apparatus 1 according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, printed circuit board inspection apparatus 1 includes a time domain reflectometer (TDR) 40, an interface unit 30, and a computer 50 as a control unit.

TDR40は、急峻な立上がりのパルス波を出力するパルス発生器41と、パルス発生器41から出力されたパルス波の反射波の波形を測定する測定器としてのオシロスコープ46とを含む。パルス発生器41およびオシロスコープ46は、高周波ケーブル37によってインターフェース部30のコネクタ35と接続される。パルス発生器41から出力されたパルス波は、インターフェース部30を介してプリント基板(図2の参照符号20)に印加される。オシロスコープ46は、パルス波がプリント基板20によって反射されて生じた反射波を、インターフェース部30を介して検出する。オシロスコープ46によって検出された反射波は、デジタル変換されてコンピュータ50に出力される。   The TDR 40 includes a pulse generator 41 that outputs a steep rising pulse wave, and an oscilloscope 46 as a measuring instrument that measures the waveform of the reflected wave of the pulse wave output from the pulse generator 41. The pulse generator 41 and the oscilloscope 46 are connected to the connector 35 of the interface unit 30 by a high frequency cable 37. The pulse wave output from the pulse generator 41 is applied to the printed circuit board (reference numeral 20 in FIG. 2) via the interface unit 30. The oscilloscope 46 detects a reflected wave generated by reflecting the pulse wave by the printed circuit board 20 via the interface unit 30. The reflected wave detected by the oscilloscope 46 is digitally converted and output to the computer 50.

図2は、図1のプリント基板検査装置1のうちインターフェース部30の概略的な構成を示す図である。図2は、さらに、検査対象であるプリント基板20の概略的な構成も併せて示す。   FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of the interface unit 30 in the printed circuit board inspection apparatus 1 of FIG. FIG. 2 also shows a schematic configuration of the printed circuit board 20 to be inspected.

図3は、図2のインターフェース部30の一部の拡大図である。図2、図3では、断面部分にハッチングを付している。   FIG. 3 is an enlarged view of a part of the interface unit 30 of FIG. 2 and 3, the cross-sectional portion is hatched.

図2、図3を参照して、プリント基板20は、配線パターンが形成された絶縁性の基板21(すなわち、プリント配線板20A)に、多数の電子部品が実装されたものである。配線パターンは、スルーホールに埋め込まれた導電層22や、導電層22に接続されるランド23,24などを含む。   2 and 3, the printed circuit board 20 is obtained by mounting a large number of electronic components on an insulating substrate 21 on which a wiring pattern is formed (that is, the printed wiring board 20A). The wiring pattern includes a conductive layer 22 embedded in the through hole, lands 23 and 24 connected to the conductive layer 22, and the like.

本実施の形態のプリント基板検査装置1は、プリント配線板20Aに実装された電子部品のはんだ接続状態の良否を検査する。図2には、検査対象の1つとして、BGAによって実装されたIC(Integrated Circuit)パッケージ10(BGAパッケージ10とも称する)が示される。BGAは、パッケージの裏面に格子状に形成されたはんだボール11によって実装する方式である。BGAでは、はんだ接続部がパッケージの裏面にあるために、目視によるはんだ接続状態の検査が困難である。そこで、プリント基板検査装置1を用いて、検査部位であるはんだボール11の接続状態の良否が時間領域反射率測定(TDR法)によって検査される。   The printed circuit board inspection apparatus 1 of the present embodiment inspects the quality of the solder connection state of electronic components mounted on the printed wiring board 20A. FIG. 2 shows an IC (Integrated Circuit) package 10 (also referred to as a BGA package 10) mounted by BGA as one of inspection targets. BGA is a method of mounting with solder balls 11 formed in a lattice pattern on the back surface of the package. In BGA, since the solder connection portion is on the back surface of the package, it is difficult to visually inspect the solder connection state. Therefore, the printed circuit board inspection apparatus 1 is used to inspect the quality of the connection state of the solder balls 11 that are inspection parts by time domain reflectance measurement (TDR method).

インターフェース部30は、絶縁性の基板33と、基板33上に形成された配線パターン34と、複数のプローブ32と、複数のプローブ32が埋め込まれた絶縁性のブロック31とを含む。プローブ32は、プリント基板20の複数の検査部位を一度に検査するために複数個設けられている。   The interface unit 30 includes an insulating substrate 33, a wiring pattern 34 formed on the substrate 33, a plurality of probes 32, and an insulating block 31 in which the plurality of probes 32 are embedded. A plurality of probes 32 are provided to inspect a plurality of inspection parts of the printed circuit board 20 at a time.

プローブ32は、円筒部32Aと、円筒部32Aの両端に挿入された第1、第2の接触子32B,32Cと、接触子32B,32Cの間に設けられたバネ部材32Dとを含む。第1の接触子32Bは、検査対象のプリント基板20のランド24と電気的に接触する。良好な電気的接触を得るために、接触子32Bの端部は王冠状に突出した形状を有する。第2の接触子32Cは、基板33に形成された配線パターン34と電気的に接触する。接触子32Cは、配線パターン34を介してコネクタ35に接続される。   The probe 32 includes a cylindrical portion 32A, first and second contacts 32B and 32C inserted at both ends of the cylindrical portion 32A, and a spring member 32D provided between the contacts 32B and 32C. The first contact 32B is in electrical contact with the land 24 of the printed circuit board 20 to be inspected. In order to obtain a good electrical contact, the end of the contact 32B has a shape protruding in a crown shape. The second contact 32 </ b> C is in electrical contact with the wiring pattern 34 formed on the substrate 33. The contact 32 </ b> C is connected to the connector 35 via the wiring pattern 34.

バネ部材32Dは、接触子32B,32Cを円筒部32Aの両端から突出するように付勢する。これによって、プローブ32とプリント基板20のランド24との間、およびプローブ32と配線パターン34との間の電気的接触を確実にする。   The spring member 32D biases the contacts 32B and 32C so as to protrude from both ends of the cylindrical portion 32A. This ensures electrical contact between the probe 32 and the land 24 of the printed circuit board 20 and between the probe 32 and the wiring pattern 34.

なお、配線パターン34が形成された基板33は、検査対象のプリント基板20に応じて交換可能な構成となっている。検査用のプリント基板20を交換したとき、確実に電気的接触が取れるように、配線パターン34の表面は金メッキされていることが好ましい。   In addition, the board | substrate 33 with which the wiring pattern 34 was formed becomes a structure which can be replaced | exchanged according to the printed circuit board 20 to be examined. It is preferable that the surface of the wiring pattern 34 is gold-plated so as to ensure electrical contact when the printed circuit board 20 for inspection is replaced.

再び図1を参照して、インターフェース部30は、さらに、リレーなどの複数のスイッチ36を含む。各スイッチ36は、各プローブ32に個別に対応し、各プローブ32とコネクタ35とを接続する配線パターン34の経路に設けられる。コンピュータ50は、スイッチ36の接続を切替えることによって、TDR40に接続されるプローブ32を順次切替える。こうして、プリント基板検査装置1は、各プローブ32に接続された図2のICパッケージ10の複数のはんだ接続部11の良否を順々に検査する。   Referring to FIG. 1 again, the interface unit 30 further includes a plurality of switches 36 such as relays. Each switch 36 corresponds to each probe 32 individually, and is provided in the path of the wiring pattern 34 that connects each probe 32 and the connector 35. The computer 50 sequentially switches the probes 32 connected to the TDR 40 by switching the connection of the switch 36. In this way, the printed circuit board inspection apparatus 1 sequentially inspects the quality of the plurality of solder connection portions 11 of the IC package 10 shown in FIG.

次に、コンピュータ50の構成について説明する。コンピュータ50は、中央処理装置、メモリ回路、および信号の入出力のためのインターフェース回路などを含む。機能的に見ると、コンピュータ50は、測定制御部54と、微分演算部51と、記憶部52と、判定部53とを含む。   Next, the configuration of the computer 50 will be described. The computer 50 includes a central processing unit, a memory circuit, an interface circuit for inputting / outputting signals, and the like. Viewed functionally, the computer 50 includes a measurement control unit 54, a differential calculation unit 51, a storage unit 52, and a determination unit 53.

測定制御部54は、パルス発生器41がパルス波を出力するタイミングを制御する。さらに、測定制御部54は、インターフェース部30のスイッチ36を切替えることによって、検査対象のはんだボール11とTDR40とを選択的に接続する。こうして、パルス発生器41から出力されたパルス波は、インターフェース部30の配線パターン34、プローブ32、図2の検査用のプリント基板20の配線パターンを介して、検査部位であるはんだボール11に到達する。はんだボール11の接続状態に応じて生じた反射波は逆の経路をたどってパルス発生器41に戻り、オシロスコープ46によって検出される。   The measurement control unit 54 controls the timing at which the pulse generator 41 outputs a pulse wave. Further, the measurement control unit 54 selectively connects the solder ball 11 to be inspected and the TDR 40 by switching the switch 36 of the interface unit 30. Thus, the pulse wave output from the pulse generator 41 reaches the solder ball 11 that is the inspection site via the wiring pattern 34 of the interface unit 30, the probe 32, and the wiring pattern of the printed circuit board 20 for inspection shown in FIG. To do. The reflected wave generated according to the connection state of the solder ball 11 returns to the pulse generator 41 along the reverse path and is detected by the oscilloscope 46.

微分演算部51は、オシロスコープ46で検出した反射波の波形データを微分する。微分演算部51に入力された反射波の波形はデジタルデータであるので、微分は差分商で近似できる。反射波の波形データとその微分波形のデータは判定部53に出力される。   The differential calculation unit 51 differentiates the waveform data of the reflected wave detected by the oscilloscope 46. Since the waveform of the reflected wave input to the differentiation calculation unit 51 is digital data, the differentiation can be approximated by a difference quotient. The reflected wave waveform data and its differential waveform data are output to the determination unit 53.

記憶部52は、良好な参照用のプリント基板を用いて測定した反射波の波形を基準波形として記憶する。さらに、記憶部52は、基準波形の微分波形を記憶する。   The storage unit 52 stores the waveform of the reflected wave measured using a good reference printed circuit board as a reference waveform. Further, the storage unit 52 stores a differential waveform of the reference waveform.

判定部53は、検査用のプリント基板に対して測定した反射波の微分波形と、予め測定された基準波形の微分波形とを比較する。波形比較の結果に基づいて、判定部53は、プローブ32の接触の良否および検査部位の良否の判定を行なう。このように微分波形の比較を行なうことによって、従来よりも精度良くプリント基板20の検査部位の検査を行なうことができる。   The determination unit 53 compares the differential waveform of the reflected wave measured with respect to the printed circuit board for inspection with the differential waveform of the reference waveform measured in advance. Based on the result of the waveform comparison, the determination unit 53 determines whether the probe 32 is in good contact and whether the examination site is good. By comparing the differential waveforms in this way, the inspection site of the printed circuit board 20 can be inspected with higher accuracy than in the past.

(プリント基板の良否の判定方法)
次に、従来のTDR法によるプリント基板検査法と対比しながら、図1のプリント基板検査装置1によるプリント基板の良否の判定方法について詳しく説明する。
(Judgment method of printed circuit board quality)
Next, the printed circuit board inspection apparatus 1 shown in FIG. 1 will be described in detail with reference to a printed circuit board inspection method according to the TDR method.

図4は、従来のTDRによるプリント基板20の検査方法の問題点を説明するための図である。図4を参照して、プリント基板20は、配線パターン25と、グランドパターン27と、配線パターン25とグランドパターン27との間に接続されたBGAパッケージ10およびコンデンサ26とを含む。BGAパッケージ10の接続状態を検査するために、パルス発生器41から出力されたパルス波は、インターフェース部30の配線パターン34、プローブ32、および配線パターン25を順に通過してBGAパッケージ10に到達する。そして、パルス波がBGAパッケージ10によって反射された反射波は、入力パルス波の経路を逆に辿ってTDR40に到達し、オシロスコープ46によって測定される。   FIG. 4 is a diagram for explaining a problem of the conventional method for inspecting the printed circuit board 20 by TDR. Referring to FIG. 4, printed circuit board 20 includes a wiring pattern 25, a ground pattern 27, and a BGA package 10 and a capacitor 26 connected between the wiring pattern 25 and the ground pattern 27. In order to inspect the connection state of the BGA package 10, the pulse wave output from the pulse generator 41 sequentially passes through the wiring pattern 34, the probe 32, and the wiring pattern 25 of the interface unit 30 and reaches the BGA package 10. . Then, the reflected wave obtained by reflecting the pulse wave by the BGA package 10 reaches the TDR 40 by reversing the path of the input pulse wave, and is measured by the oscilloscope 46.

図5は、図4の各部の電圧波形の一例を示す図である。
図5(A)は、パルス発生器41から出力されたパルス波の波形の一例を示す。図5(A)の時刻t1で立上るパルス波の大きさは400mVpp(ppはピーク・ツー・ピークを表わす)程度である。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a voltage waveform at each part in FIG.
FIG. 5A shows an example of the waveform of the pulse wave output from the pulse generator 41. The magnitude of the pulse wave rising at time t1 in FIG. 5A is about 400 mVpp (pp represents peak-to-peak).

図5(B)は、オシロスコープ46によって測定された反射波の波形の一例を示す。図4、図5(B)を参照して、実際にTDR40から出力されたパルス波は、プリント基板20に実装された多数の素子によって反射される。さらに、反射波には配線のインピーダンスや長さも関係するので、オシロスコープ46によって測定される反射波は、図5(B)に示すように複雑な波形81となる。そこで、従来のTDRでは、測定用のプリント基板の測定波形と予め測定した参照用プリント基板による基準波形とを比較することによってプリント基板の良否が判定される。   FIG. 5B shows an example of the waveform of the reflected wave measured by the oscilloscope 46. Referring to FIGS. 4 and 5B, the pulse wave actually output from TDR 40 is reflected by a large number of elements mounted on printed circuit board 20. Furthermore, since the reflected wave is related to the impedance and length of the wiring, the reflected wave measured by the oscilloscope 46 becomes a complex waveform 81 as shown in FIG. Therefore, in the conventional TDR, the quality of the printed circuit board is determined by comparing the measurement waveform of the measurement printed circuit board with the reference waveform measured in advance by the reference printed circuit board.

たとえば、測定波形と基準波形との電圧の乖離が一瞬でも閾値(たとえば、50mV程度)以上になれば、プリント基板20は異常と判定される。また、閾値より低い乖離幅でも閾値時間以上(たとえば、200〜400p秒程度)乖離し続けた場合に、プリント基板20は異常と判定される。   For example, if the voltage divergence between the measurement waveform and the reference waveform exceeds a threshold value (for example, about 50 mV) even for a moment, the printed circuit board 20 is determined to be abnormal. Further, if the deviation continues for a threshold time or longer (for example, about 200 to 400 p seconds) even with a deviation width lower than the threshold, the printed circuit board 20 is determined to be abnormal.

なお、これらの乖離幅の閾値の設定する際には、量産時の複数の正常なプリント基板に対して測定した波形からデータの標準偏差を求め、その標準偏差に基づいて閾値を設定するのが望ましい。実際に多数の良品のプリント基板を用いて反射波の波形のばらつきを計算したところ、TDR40から出力したパルスの大きさの1%程度が標準偏差に等しい。たとえば、400mVppのパルスの場合には、標準偏差σは4mV程度になる。したがって、乖離幅の閾値は少なくとも3σ=12mV以上に設定する必要がある。   When setting the threshold values for these deviation widths, the standard deviation of data is obtained from waveforms measured for a plurality of normal printed circuit boards during mass production, and the threshold value is set based on the standard deviation. desirable. When the variation in the waveform of the reflected wave is actually calculated using a large number of non-defective printed circuit boards, about 1% of the magnitude of the pulse output from the TDR 40 is equal to the standard deviation. For example, in the case of a 400 mVpp pulse, the standard deviation σ is about 4 mV. Therefore, the threshold of the deviation width needs to be set to at least 3σ = 12 mV or more.

ここで、図4に示すように測定対象となるBGAパッケージ10までにコンデンサ26がある場合には、入射パルス波の高周波成分が、短絡された終端の場合と同様にコンデンサ26によって反射される。この結果、コンデンサ26から先に進むパルス波の高周波成分が減衰するので、図5(B)の破線の波形82に示すように、プローブ32に対してコンデンサ26よりも遠方からの反射波の波形が小さくなる。このため、BGAパッケージ10の接続状態の良否の判定が困難になる。   Here, as shown in FIG. 4, when the capacitor 26 is present up to the BGA package 10 to be measured, the high frequency component of the incident pulse wave is reflected by the capacitor 26 as in the case of the short-circuited termination. As a result, the high frequency component of the pulse wave traveling forward from the capacitor 26 is attenuated, so that the waveform of the reflected wave from a position farther than the capacitor 26 with respect to the probe 32 as shown by a broken line waveform 82 in FIG. Becomes smaller. For this reason, it is difficult to determine whether the connection state of the BGA package 10 is good or bad.

また、測定したいBGAパッケージ10までの配線パターン25が長くなるにつれて、測定対象のBGAパッケージ10に高速立ち上がり波形のパルス波が到達する前にパルス波の高周波成分がより減衰するので、BGAパッケージ10からの反射波形が小さくなる。このため、BGAパッケージ10の接続状態の良否の判定が困難になる。   Further, as the wiring pattern 25 to the BGA package 10 to be measured becomes longer, the high-frequency component of the pulse wave attenuates before the pulse wave of the fast rising waveform reaches the BGA package 10 to be measured. The reflected waveform becomes smaller. For this reason, it is difficult to determine whether the connection state of the BGA package 10 is good or bad.

さらに、プローブ32と配線パターン25との接触不良もBGAパッケージ10の接続状態の良否の判定を困難にする原因の1つである。   Further, poor contact between the probe 32 and the wiring pattern 25 is one of the causes that makes it difficult to determine whether the connection state of the BGA package 10 is good or bad.

図5(C)は、プローブ32が接触不良の場合の反射波の波形の一例である。図5(C)には、プローブ32の接触が良好な場合の反射波の波形83とプローブ32の接触が不良の場合の反射波の波形84とが対比して示されている。   FIG. 5C is an example of the waveform of the reflected wave when the probe 32 has a poor contact. FIG. 5C shows a comparison between a reflected wave waveform 83 when the probe 32 is in good contact and a reflected wave waveform 84 when the probe 32 is in poor contact.

図5(C)に示すように、プローブ32が接触不良の場合は、プローブ32とプリント基板20との間の接触抵抗が大きくなるので、接触抵抗分の電圧降下がオフセットとして波形に現れる。このため、BGAパッケージ10の接続状態が良好なプリント基板20を不良と誤判定する可能性がある。なお、プローブ32の接触が不良の場合は、接触が良好な場合と比較して波形の凹凸などの全体の傾向は変わらない。   As shown in FIG. 5C, when the probe 32 is in poor contact, the contact resistance between the probe 32 and the printed circuit board 20 increases, and therefore a voltage drop corresponding to the contact resistance appears in the waveform as an offset. For this reason, there is a possibility that the printed circuit board 20 in which the connection state of the BGA package 10 is good is erroneously determined as defective. In addition, when the contact of the probe 32 is poor, the overall tendency such as the unevenness of the waveform does not change as compared with the case where the contact is good.

そこで、図1のプリント基板検査装置1は、反射波の微分波形に基づいてプリント基板20の良否を判定する。これによって、従来では困難であったコンデンサなとが介在することによって入力パルス波が減衰する場合にも、正確にBGAパッケージ10の接続状態の良否を判定できる。さらに、プローブの接触不良による誤判定を防止することができる。   Therefore, the printed circuit board inspection apparatus 1 in FIG. 1 determines the quality of the printed circuit board 20 based on the differential waveform of the reflected wave. Thereby, even when the input pulse wave is attenuated due to the presence of a capacitor which has been difficult in the past, it is possible to accurately determine whether the connection state of the BGA package 10 is good or bad. Furthermore, erroneous determination due to poor probe contact can be prevented.

図6は、図1のプリント基板検査装置1を用いた検査手順を示すフローチャートである。各プローブ32をプリント基板の各検査部位の近傍のランドと接触させてから、図6の検査手順が開始する。   FIG. 6 is a flowchart showing an inspection procedure using the printed circuit board inspection apparatus 1 of FIG. The inspection procedure of FIG. 6 is started after each probe 32 is brought into contact with a land in the vicinity of each inspection portion of the printed circuit board.

図1、図6を参照して、ステップS1で、測定制御部54は、複数のスイッチ36のうち、検査部位である図2のBGAパッケージ10のはんだボール11に接続されたスイッチ36がオン状態になるように切替えられる。これによって、測定部位であるBGAパッケージ10のはんだボール11とTDR40とがプローブ32を介して接続される。   Referring to FIGS. 1 and 6, in step S1, measurement control unit 54 turns on switch 36 connected to solder ball 11 of BGA package 10 of FIG. It is switched to become. As a result, the solder balls 11 of the BGA package 10 that is the measurement site and the TDR 40 are connected via the probe 32.

次のステップS2で、測定制御部54は、パルス発生器41によってインターフェース部30を介して検査用のプリント基板にパルス波を印加する。   In the next step S2, the measurement control unit 54 applies a pulse wave to the printed circuit board for inspection via the interface unit 30 by the pulse generator 41.

次のステップS3で、オシロスコープ46は検査用のプリント基板に入力されたパルス波の反射波を測定する。オシロスコープ46で測定された反射波の波形は、デジタル変換されてコンピュータ50に入力される。   In the next step S3, the oscilloscope 46 measures the reflected wave of the pulse wave input to the printed circuit board for inspection. The waveform of the reflected wave measured by the oscilloscope 46 is digitally converted and input to the computer 50.

次のステップS4で、コンピュータ50の微分演算部51は、測定された反射波のデータの移動平均を行なう。移動平均の計算には各データの前後のデータが用いられる。なお、ステップS4は必ずしも必要なステップではないが、測定された反射波の波形データにばらつきがある場合には行なったほうが望ましい。   In the next step S4, the differential calculation unit 51 of the computer 50 performs a moving average of the measured reflected wave data. Data before and after each data is used for calculating the moving average. Note that step S4 is not necessarily a necessary step, but is preferably performed when there is variation in the measured reflected wave waveform data.

次のステップS5で、微分演算部51は反射波の微分波形を算出する。ここで、コンピュータ50に入力された反射波の波形はデジタルデータであるので、微分は差分商で近似できる。   In the next step S5, the differential operation unit 51 calculates a differential waveform of the reflected wave. Here, since the waveform of the reflected wave input to the computer 50 is digital data, the differentiation can be approximated by a difference quotient.

次のステップS6で、判定部53は、検査用のプリント基板に対して測定した反射波(測定波形とも称する)の微分波形と、予め参照用のプリント基板で測定した反射波(基準波形とも称する)の微分波形とを比較する。微分波形の比較結果に基づいて、判定部53は、プローブ32の接触の良否および検査部位の良否の判定を行なう。   In the next step S6, the determination unit 53 determines the differential waveform of the reflected wave (also referred to as a measurement waveform) measured with respect to the inspection printed board and the reflected wave (also referred to as a reference waveform) previously measured with the reference printed board. ) And the differential waveform. Based on the comparison result of the differential waveform, the determination unit 53 determines whether the probe 32 is in good contact and whether the examination site is good.

図7は、図6のステップS6の詳細な手順を示すフローチャートである。
図1、図7を参照して、ステップS11で、判定部53は、検査用プリント基板での反射波の微分波形と参照用プリント基板での反射波の微分波形とを比較し、これらの微分波形の乖離幅(すなわち、各時刻における微分値の差の絶対値)が予め定められた閾値TH1を超えるか否かを判定する。微分波形の乖離幅が1時点でも閾値TH1を超える場合(ステップS11でYES)はステップS12に進み、微分波形の乖離幅がいずれの時点においても閾値TH1以下の場合(ステップS11でNO)はステップS21に進む。まず、微分波形の乖離幅が閾値TH1を超える場合(ステップS11でYES)について説明する。
FIG. 7 is a flowchart showing a detailed procedure of step S6 of FIG.
Referring to FIGS. 1 and 7, in step S11, determination unit 53 compares the differential waveform of the reflected wave on the inspection printed board with the differential waveform of the reflected wave on the reference printed board. It is determined whether or not the deviation width of the waveform (that is, the absolute value of the difference between the differential values at each time) exceeds a predetermined threshold TH1. If the differential waveform deviation width exceeds the threshold value TH1 even at one time point (YES in step S11), the process proceeds to step S12. If the differential waveform deviation width is equal to or smaller than the threshold value TH1 at any time point (NO in step S11), step is performed. Proceed to S21. First, the case where the deviation width of the differential waveform exceeds the threshold value TH1 (YES in step S11) will be described.

図8は、図6のステップS12を説明するための図である。図8は反射波の電圧波形を示す。   FIG. 8 is a diagram for explaining step S12 in FIG. FIG. 8 shows the voltage waveform of the reflected wave.

図1、図8を参照して、時刻t1でパルス発生器41から出力されるパルス波が立ち上がる。ここで、TDR40からプローブ32までのパルス波の伝播時間をTaとし、TDR40からBGAパッケージ10までのパルス波の伝播時間をTb(ただし、Tb>Ta)とする。そうすると、TDR40は、時刻t1から2×Taだけ時間が経過した時刻t2にプローブ32からの反射を観測し、時刻t1から2×Tbだけ時間が経過した時刻t3にBGAパッケージ10からの反射を観測する。なお、時刻t2およびt3で観測される反射は、入力パルス波の立上がり部分の反射である。   1 and 8, the pulse wave output from pulse generator 41 rises at time t1. Here, the propagation time of the pulse wave from the TDR 40 to the probe 32 is Ta, and the propagation time of the pulse wave from the TDR 40 to the BGA package 10 is Tb (where Tb> Ta). Then, the TDR 40 observes the reflection from the probe 32 at time t2 when 2 × Ta has elapsed from time t1, and observes the reflection from the BGA package 10 at time t3 when time has elapsed by 2 × Tb from time t1. To do. Note that the reflections observed at times t2 and t3 are reflections of the rising portion of the input pulse wave.

したがって、BGAパッケージ10のはんだボール11の接続状態が不良の場合には、図8に示すように、時刻t3以降に予め参照用のプリント基板について測定した基準波形85と検査用のプリント基板の反射波の測定波形86とに乖離が生じる。一方、プローブ32の接触不良の場合には、時刻t2以降に基準波形85と測定波形86とに乖離が生じる。   Therefore, when the connection state of the solder balls 11 of the BGA package 10 is defective, as shown in FIG. 8, the reference waveform 85 measured for the reference printed board in advance after time t3 and the reflection of the printed board for inspection. There is a deviation from the measured waveform 86 of the wave. On the other hand, in the case of poor contact of the probe 32, a difference occurs between the reference waveform 85 and the measurement waveform 86 after time t2.

反射波の微分波形の特徴は、図8に示す反射波自体の特徴とやや異なる。BGAパッケージ10の接続状態が不良の場合には、時刻t3以降に基準波形85の微分波形と測定波形86の微分波形とに乖離が生じる。この点は、反射波自体の場合の特徴と変わらない。一方、プローブ32が接触不良の場合には、時刻t2の近傍のみで、基準波形85の微分波形と測定波形86の微分波形とに乖離が生じる。それ以降の時刻については、基準波形85の微分波形と測定した反射波の波形86の微分波形とに乖離がほとんど生じない。図7の良否判定の手順は、上記の微分波形の特徴を利用している。   The characteristic of the differential waveform of the reflected wave is slightly different from the characteristic of the reflected wave itself shown in FIG. When the connection state of the BGA package 10 is defective, a difference occurs between the differential waveform of the reference waveform 85 and the differential waveform of the measurement waveform 86 after time t3. This point is not different from the characteristics of the reflected wave itself. On the other hand, when the probe 32 is in poor contact, there is a difference between the differential waveform of the reference waveform 85 and the differential waveform of the measurement waveform 86 only in the vicinity of time t2. Subsequent times, there is almost no divergence between the differential waveform of the reference waveform 85 and the differential waveform of the measured reflected wave waveform 86. The quality determination procedure in FIG. 7 uses the characteristics of the differential waveform.

再び、図1、図7を参照して、ステップS12で、判定部53は、基準波形の微分波形と測定波形の微分波形との乖離幅が閾値TH1を超えている時刻を確認する。そして、次のステップS13で、プローブ32からの反射の観測時刻(図8の時刻t2に対応する)の付近のみで微分波形の乖離が生じているか否かを判定する。なお、プローブ32からの反射の観測時刻とは、入射パルス波の立上がり部分の反射の観測時刻を意味する。   Referring to FIGS. 1 and 7 again, in step S12, the determination unit 53 confirms the time at which the deviation width between the differential waveform of the reference waveform and the differential waveform of the measurement waveform exceeds the threshold value TH1. Then, in the next step S13, it is determined whether or not there is a divergence of the differential waveform only near the observation time of the reflection from the probe 32 (corresponding to the time t2 in FIG. 8). The observation time of reflection from the probe 32 means the observation time of reflection at the rising portion of the incident pulse wave.

ステップS13での判定の結果、プローブ32からの反射の観測時刻付近でのみ微分波形の乖離が生じている場合には(ステップS13でYES)ステップS17に進む。   If the result of determination in step S13 is that there is a divergence in the differential waveform only near the observation time of reflection from the probe 32 (YES in step S13), the process proceeds to step S17.

ステップS17では、判定部53は、プローブ32からの反射の観測時刻付近での微分波形の乖離幅が閾値TH2(通常、閾値TH2は閾値TH1と異なる値に設定される)を超えているか否かを判定する。この結果、微分波形の乖離幅が閾値TH2を超えている場合には(ステップS17でYES)、判定部53はプローブの接触不良と判定して処理を終了する(ステップS18)。また、微分波形の乖離幅が閾値TH2以下の場合には(ステップS17でNO)、判定部53は検査部位であるBGAパッケージ10のはんだボール11の接続状態は良好であると判定して処理を終了する(ステップS19)。   In step S17, the determination unit 53 determines whether or not the difference width of the differential waveform near the observation time of the reflection from the probe 32 exceeds the threshold value TH2 (usually, the threshold value TH2 is set to a value different from the threshold value TH1). Determine. As a result, when the deviation width of the differential waveform exceeds the threshold value TH2 (YES in step S17), the determination unit 53 determines that the probe is in poor contact and ends the process (step S18). Further, when the deviation width of the differential waveform is equal to or smaller than the threshold value TH2 (NO in step S17), the determination unit 53 determines that the connection state of the solder ball 11 of the BGA package 10 that is the inspection site is good and performs the processing. The process ends (step S19).

一方、ステップS13での判定の結果、プローブ32からの反射が観測される時刻よりも後で微分波形の乖離が生じている場合には(ステップS13でNO)ステップS14に進む。   On the other hand, if the result of determination in step S13 is that there is a divergence in the differential waveform after the time when reflection from the probe 32 is observed (NO in step S13), the process proceeds to step S14.

ステップS14では、判定部53は、検査部位であるBGAパッケージ10のはんだボール11からの反射の観測時刻(図8の時刻t3に対応する)以降の少なくとも1時点で、閾値TH1を超える微分波形の乖離が生じているか否かを判定する。この結果、検査部位からの反射の観測時刻以降の時点で微分波形の乖離が生じている場合には(ステップS14でYES)、判定部53は検査部位であるBGAパッケージ10のはんだボール11が不良であると判定して処理を終了する(ステップS15)。また、検査部位からの反射の観測時刻よりも前の時点で微分波形の乖離が生じている場合には(ステップS14でNO)、判定部53は検査部位であるBGAパッケージ10のはんだボール11以外の部分が不良であると判定して処理を終了する(ステップS16)。   In step S14, the determination unit 53 has a differential waveform exceeding the threshold value TH1 at least at one time point after the observation time (corresponding to the time t3 in FIG. 8) of reflection from the solder ball 11 of the BGA package 10 that is the inspection part. It is determined whether or not there is a divergence. As a result, if there is a difference in the differential waveform after the observation time of reflection from the inspection site (YES in step S14), the determination unit 53 indicates that the solder ball 11 of the BGA package 10 that is the inspection site is defective. And the process is terminated (step S15). Further, when the differential waveform has a divergence before the observation time of the reflection from the inspection site (NO in step S14), the determination unit 53 is not the solder ball 11 of the BGA package 10 that is the inspection site. Is determined to be defective, and the process is terminated (step S16).

次に、ステップS11で、微分波形の乖離幅が閾値TH1以下の場合(ステップS11でNO)について説明する。この場合、次のステップS21で、判定部53は、検査用のプリント基板における反射波の波形と参照用のプリント基板の基準波形とを比較する。そして、判定部53は、反射波の波形と基準波形と差の絶対値(すなわち、乖離幅)が閾値TH3を超えているか否かを判定する。   Next, a case will be described where the divergence width of the differential waveform is equal to or less than the threshold value TH1 in step S11 (NO in step S11). In this case, in the next step S21, the determination unit 53 compares the waveform of the reflected wave on the inspection printed circuit board with the reference waveform of the reference printed circuit board. Then, the determination unit 53 determines whether or not the absolute value (that is, the deviation width) of the difference between the reflected wave waveform and the reference waveform exceeds the threshold value TH3.

ステップS21での判定の結果、反射波の乖離幅が閾値TH3を超えている場合に(ステップS21でYES)、判定部53はプローブの接触不良と判定して処理を終了する(ステップS22)。一方、ステップS21での判定の結果、反射波の乖離幅が閾値TH3以下の場合に(ステップS21でNO)、判定部53は検査部位は良好と判定して処理を終了する(ステップS23)。   As a result of the determination in step S21, when the divergence width of the reflected wave exceeds the threshold value TH3 (YES in step S21), the determination unit 53 determines that the probe is in poor contact and ends the process (step S22). On the other hand, as a result of the determination in step S21, when the divergence width of the reflected wave is equal to or smaller than the threshold TH3 (NO in step S21), the determination unit 53 determines that the examination site is good and ends the process (step S23).

ここで、実際にプローブ32の接触不良の場合には、プローブ32とプリント基板20の配線パターン25との接触抵抗は数十Ωになる。TDR40から出力されたパルス波の大きさの標準偏差を考慮して閾値TH3を12mV程度に設定した場合には、乖離幅は12mVの閾値TH3よりも十分に大きくなるので、容易に接触不良と判定できる。   Here, when the probe 32 is actually in poor contact, the contact resistance between the probe 32 and the wiring pattern 25 of the printed circuit board 20 is several tens of ohms. When the threshold value TH3 is set to about 12 mV in consideration of the standard deviation of the magnitude of the pulse wave output from the TDR 40, the divergence width is sufficiently larger than the threshold value TH3 of 12 mV. it can.

図9は、プリント基板検査装置1による測定波形の例を示す図である。図9の上段のグラフはオシロスコープ46で測定された反射波の電圧波形を示し、下段のグラフは上段の反射波の波形の微分波形を示す。また、図9の実線61,71は良品のプリント基板を測定した場合を示し、図9の破線62,72はプローブが接触不良の状態で良品のプリント基板を測定した場合を示す。図9の一点鎖線63,73は不良品のプリント基板を測定した場合を示す。   FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a waveform measured by the printed circuit board inspection apparatus 1. The upper graph in FIG. 9 shows the voltage waveform of the reflected wave measured by the oscilloscope 46, and the lower graph shows the differential waveform of the waveform of the reflected wave in the upper stage. Further, solid lines 61 and 71 in FIG. 9 show a case where a non-defective printed board is measured, and broken lines 62 and 72 in FIG. 9 show a case where a non-defective printed board is measured in a state where the probe is in poor contact. Dotted lines 63 and 73 in FIG. 9 indicate a case where a defective printed board is measured.

まず、実線61,71のグラフ(良品)と一点鎖線63,73のグラフ(不良品)とを比較する。この場合、良品の反射波の波形61と不良品の反射波の波形63との乖離幅はあまり大きくないが、良品の反射波の微分波形71と不良品の反射波の微分波形73との乖離幅は大きい。しかも、微分波形の乖離は一部の時間帯に限らず生じている。したがって、微分波形の乖離幅が閾値を超えていることおよびその時間帯を判定することによって(図7のステップS11,S13)、プリント基板の良否を容易に判定できる。   First, the graphs of the solid lines 61 and 71 (good products) and the graphs of the dashed lines 63 and 73 (defective products) are compared. In this case, the difference between the waveform 61 of the non-defective product and the waveform 63 of the non-defective product is not so large, but the difference between the differential waveform 71 of the non-defective product and the differential waveform 73 of the non-defective product is shown. The width is large. Moreover, the differential waveform divergence occurs not only in some time zones. Therefore, it is possible to easily determine whether the printed circuit board is good or not by determining that the difference width of the differential waveform exceeds the threshold and the time zone (steps S11 and S13 in FIG. 7).

次に、実線61,71のグラフ(良品)と破線62,72のグラフ(接触不良)とを比較する。この場合、良品の反射波の波形61とプローブが接触不良の場合の反射波の波形62との乖離幅が大きい。したがって、従来のTDRを用いた方法では良品のプリント基板を不良と誤判定する場合があった。   Next, the graphs of the solid lines 61 and 71 (good product) and the graphs of the broken lines 62 and 72 (contact failure) are compared. In this case, the difference between the waveform 61 of the non-defective reflected wave and the waveform 62 of the reflected wave when the probe is in poor contact is large. Therefore, in the conventional method using TDR, a non-defective printed circuit board may be erroneously determined as defective.

これに対して、良品の反射波の微分波形71とプローブが接触不良の場合の反射波の微分波形72とは、一部の時間帯(プローブからの反射波の観測時刻)のみで乖離しているが、その他の時間帯での乖離幅は小さい。したがって、微分波形の乖離幅が閾値を超える時間帯が一部の時間帯に限られることを判定することによって(図7のステップS11,S13,S17)、プローブの接触不良を容易に判定できる。   On the other hand, the differential waveform 71 of the reflected wave of the non-defective product and the differential waveform 72 of the reflected wave when the probe is in poor contact are separated only in a part of the time zone (observation time of the reflected wave from the probe). However, the divergence in other time zones is small. Therefore, by determining that the time zone in which the deviation width of the differential waveform exceeds the threshold is limited to a part of the time zone (steps S11, S13, and S17 in FIG. 7), it is possible to easily determine the probe contact failure.

次に、上記の微分波形を用いたプリント基板の良否判定方法の原理について説明する。
図10は、プリント基板検査装置1による良否判定方法の原理を説明するための図である。図10を参照して、プリント基板20は、配線パターン25と、グランドパターン27と、配線パターン25とグランドパターン27との間に接続されたBGAパッケージ10、コンデンサ26,26B,26C、およびICパッケージ28とを含む。BGAパッケージ10の接続状態を検査するために、パルス発生器41から出力されたパルス波は、インターフェース部30の配線パターン34、およびプローブ32を順に通過して、配線パターン25に印加される。このとき、測定対象のBGAパッケージ10からの反射波87の他に、コンデンサ26Bからの反射波88や、コンデンサ26CおよびICパッケージ28からの反射波89が発生する。そして、これらの反射波87,88,89が合成された合成波が入力パルス波の経路を逆に辿ってTDR40に到達し、オシロスコープ46によって測定される。
Next, the principle of the printed circuit board quality determination method using the differential waveform will be described.
FIG. 10 is a diagram for explaining the principle of the quality determination method by the printed circuit board inspection apparatus 1. Referring to FIG. 10, printed circuit board 20 includes wiring pattern 25, ground pattern 27, BGA package 10 connected between wiring pattern 25 and ground pattern 27, capacitors 26, 26B, and 26C, and an IC package. 28. In order to inspect the connection state of the BGA package 10, the pulse wave output from the pulse generator 41 passes through the wiring pattern 34 of the interface unit 30 and the probe 32 in order, and is applied to the wiring pattern 25. At this time, in addition to the reflected wave 87 from the BGA package 10 to be measured, a reflected wave 88 from the capacitor 26B and a reflected wave 89 from the capacitor 26C and the IC package 28 are generated. Then, a synthesized wave obtained by synthesizing these reflected waves 87, 88, and 89 reaches the TDR 40 by reversing the path of the input pulse wave, and is measured by the oscilloscope 46.

プローブ32の接触が不良の場合、プローブ32の接触抵抗のためにプリント基板に印加されたパルス波の大きさが減少するので、プリント基板20の各部位からの反射波の合成波は、全体としての大きさが縮小する。したがって、プローブ32からの反射波が観測される時刻にTDR40の測定波形の傾きに変化が生じるが、その時刻より後のプリント基板の各部位からの反射波の合成波の傾きには変化が生じない。このため、TDR40の測定波形の微分波形は、プローブ32からの反射波が観測される時刻には基準波形の微分波形とに乖離が生じるが、その時刻より後には乖離が生じない。   When the contact of the probe 32 is poor, the magnitude of the pulse wave applied to the printed circuit board is reduced due to the contact resistance of the probe 32, so that the combined wave of the reflected wave from each part of the printed circuit board 20 is as a whole. The size of is reduced. Therefore, the slope of the measured waveform of the TDR 40 changes at the time when the reflected wave from the probe 32 is observed, but the slope of the synthesized wave of the reflected wave from each part of the printed circuit board changes after that time. Absent. For this reason, the differential waveform of the measured waveform of the TDR 40 is deviated from the differential waveform of the reference waveform at the time when the reflected wave from the probe 32 is observed, but no deviation occurs after that time.

一方、BGAパッケージ10の接続状態が不良の場合には、BGAパッケージ10からの反射波87の波形が変化するので、他の部位からの反射波88,89との合成波の波形が変化する。このため、TDR40の測定波形の変曲点の位置と基準波形の変曲点の位置とが大きく異なる。この変曲点の位置の違いは、測定波形の微分波形の極大点および極小点と基準波形の微分波形の極大点および極小点との違いとして明瞭に観察することができる(図9の波形71,73参照)。   On the other hand, when the connection state of the BGA package 10 is poor, the waveform of the reflected wave 87 from the BGA package 10 changes, so the waveform of the combined wave with the reflected waves 88 and 89 from other parts changes. For this reason, the position of the inflection point of the measurement waveform of the TDR 40 is greatly different from the position of the inflection point of the reference waveform. This difference in the position of the inflection point can be clearly observed as the difference between the maximum and minimum points of the differential waveform of the measured waveform and the maximum and minimum points of the differential waveform of the reference waveform (waveform 71 in FIG. 9). 73).

そこで、本実施の形態のプリント基板検査装置1では、TDR40で測定した波形の微分波形を基準波形の微分波形と比較する。これによって、プローブが接触不良の場合と区別して、プリント基板の良否を容易に判定することができる。   Therefore, in the printed circuit board inspection apparatus 1 of the present embodiment, the differential waveform of the waveform measured by the TDR 40 is compared with the differential waveform of the reference waveform. Thereby, it is possible to easily determine whether the printed circuit board is good or not, as distinguished from the case where the probe has poor contact.

なお、プローブ32の接触不良の場合は、図9の波形62で示すように、接触抵抗によるオフセット電圧が、プローブ32からの反射波を観測した時刻よりも後の時刻に一律に基準波形61に加算される。したがって、TDR40で測定した電圧をインピーダンスに変換し、同様に基準波形の電圧をインピーダンスに変換して両者の差をとることによって、一律に加算された接触抵抗を求めることができる。さらに、プローブ32からの反射波を観測した時刻よりも後の時刻に対して、TDR40による測定波形をインピーダンス変換したものから上記の接触抵抗を減じ、その後インピーダンスを電圧に再変換すれば、プローブの接触不良のない場合の電圧波形を算出することが可能である。しかしながら、この方法は計算が煩雑であり判定に時間がかかるという欠点がある。これに対して、本実施の形態のプリント基板検査装置1によれば、接触不良の場合を短時間で正確に判定することができる。   In the case of poor contact of the probe 32, as shown by the waveform 62 in FIG. 9, the offset voltage due to the contact resistance is uniformly set to the reference waveform 61 at a time later than the time when the reflected wave from the probe 32 is observed. Is added. Therefore, the contact resistance added uniformly can be obtained by converting the voltage measured by the TDR 40 into impedance, similarly converting the voltage of the reference waveform into impedance, and taking the difference between the two. Furthermore, if the contact resistance is subtracted from the impedance-converted waveform measured by the TDR 40 with respect to a time later than the time when the reflected wave from the probe 32 is observed, then the impedance is re-converted into a voltage. It is possible to calculate a voltage waveform when there is no contact failure. However, this method has a drawback that the calculation is complicated and it takes a long time for the determination. On the other hand, according to the printed circuit board inspection apparatus 1 of the present embodiment, the case of contact failure can be accurately determined in a short time.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものでないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time must be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

1 プリント基板検査装置、10 BGAパッケージ、11 はんだボール、20 プリント基板、20A プリント配線板、22 コンタクトホールの導電層、23,24 ランド、25 配線パターン、26,26B,26C コンデンサ、27 グランドパターン、30 インターフェース部、32 プローブ、34 配線パターン、36 スイッチ、41 パルス発生器、46 オシロスコープ、50 コンピュータ、51 微分演算部、52 記憶部、53 判定部、54 測定制御部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Printed circuit board inspection apparatus, 10 BGA package, 11 Solder ball, 20 Printed circuit board, 20A Printed wiring board, 22 Contact hole conductive layer, 23, 24 Land, 25 Wiring pattern, 26, 26B, 26C Capacitor, 27 Ground pattern, 30 interface unit, 32 probe, 34 wiring pattern, 36 switch, 41 pulse generator, 46 oscilloscope, 50 computer, 51 differential operation unit, 52 storage unit, 53 determination unit, 54 measurement control unit.

Claims (8)

プリント基板の検査部位の良否を検査するプリント基板の検査装置であって、
パルス波を出力するパルス発生器と、
前記検査部位と接続された前記プリント基板上の配線パターンに前記パルス波を印加するためのプローブと、
前記パルス波が前記プリント基板から反射された反射波を、前記プローブを介して測定する測定器と、
検査用のプリント基板に対して測定された反射波の微分波形を参照用のプリント基板に対して予め測定された反射波の微分波形と比較することによって、前記検査用のプリント基板の検査部位の良否を判定する判定部とを備える、プリント基板の検査装置。
A printed circuit board inspection device for inspecting the quality of an inspection part of a printed circuit board,
A pulse generator that outputs a pulse wave;
A probe for applying the pulse wave to a wiring pattern on the printed circuit board connected to the inspection site;
A measuring instrument for measuring the reflected wave reflected from the printed circuit board through the probe;
By comparing the differential waveform of the reflected wave measured for the printed circuit board for inspection with the differential waveform of the reflected wave measured in advance for the printed circuit board for reference, the inspection site of the printed circuit board for inspection is A printed circuit board inspection apparatus comprising: a determination unit that determines pass / fail.
前記判定部は、前記検査用のプリント基板に対して測定された反射波の微分波形と前記参照用のプリント基板に対して予め測定された反射波の微分波形との差の絶対値が、前記検査部位からの反射が観測される時刻以降の少なくとも1時点で予め定める第1の閾値を超えている場合に、前記検査用のプリント基板の検査部位が不良であると判定する、請求項1に記載のプリント基板の検査装置。   The determination unit has an absolute value of a difference between a differential waveform of the reflected wave measured with respect to the printed circuit board for inspection and a differential waveform of the reflected wave measured in advance with respect to the printed circuit board for reference. 2. The inspection part of the printed circuit board for inspection is determined to be defective when a predetermined first threshold value is exceeded at least at one time point after the time at which reflection from the inspection part is observed. The printed circuit board inspection apparatus as described. 前記判定部は、前記検査用のプリント基板に対して測定された反射波の微分波形と前記参照用のプリント基板に対して予め測定された反射波の微分波形との差の絶対値が、前記プローブからの反射が観測される時刻付近のみで予め定める第2の閾値を超えている場合に、前記プローブと前記検査用のプリント基板との接触が不良であると判定する、請求項1または2に記載のプリント基板の検査装置。   The determination unit has an absolute value of a difference between a differential waveform of the reflected wave measured with respect to the printed circuit board for inspection and a differential waveform of the reflected wave measured in advance with respect to the printed circuit board for reference. The contact between the probe and the printed circuit board for inspection is determined to be poor when a predetermined second threshold value is exceeded only near the time at which reflection from the probe is observed. The printed circuit board inspection apparatus described in 1. 前記判定部は、前記検査用のプリント基板に対して測定された反射波の微分波形と前記参照用のプリント基板に対して予め測定された反射波の微分波形との差の絶対値が、いずれの時刻においても予め定める第3の閾値以内であり、かつ、前記検査用のプリント基板に対して測定された反射波と前記参照用のプリント基板に対して予め測定された反射波との差の絶対値が少なくとも1時点で予め定める第4の閾値を超えている場合に、前記プローブと前記検査用のプリント基板との接触が不良であると判定する、請求項1に記載のプリント基板の検査装置。   The determination unit has an absolute value of a difference between a differential waveform of the reflected wave measured with respect to the printed circuit board for inspection and a differential waveform of the reflected wave measured in advance with respect to the printed circuit board for reference. Of the difference between the reflected wave measured for the printed circuit board for inspection and the reflected wave measured for the printed circuit board for reference in advance. The printed circuit board inspection according to claim 1, wherein the contact between the probe and the inspection printed circuit board is determined to be poor when the absolute value exceeds a predetermined fourth threshold value at least at one time point. apparatus. 検査用のプリント基板の検査部位の良否を検査するプリント基板の検査方法であって、
前記検査部位と接続された前記検査用のプリント基板上の配線パターンにプローブを介してパルス波を印加するステップと、
前記パルス波が前記検査用のプリント基板から反射された反射波を、前記プローブを介して測定するステップと、
前記検査用のプリント基板に対して測定された反射波の微分波形を参照用のプリント基板に対して予め測定された反射波の微分波形と比較することによって、前記検査部位の良否を判定するステップとを備える、プリント基板の検査方法。
A method for inspecting a printed circuit board for inspecting the quality of an inspection part of a printed circuit board for inspection,
Applying a pulse wave via a probe to a wiring pattern on the printed circuit board for inspection connected to the inspection site;
Measuring the reflected wave reflected from the printed circuit board for inspection through the probe;
The step of determining pass / fail of the inspection site by comparing the differential waveform of the reflected wave measured with respect to the printed circuit board for inspection with the differential waveform of the reflected wave previously measured with respect to the printed circuit board for reference. A method for inspecting a printed circuit board.
前記検査部位の良否を判定するステップは、前記検査用のプリント基板に対して測定された反射波の微分波形と前記参照用のプリント基板に対して予め測定された反射波の微分波形との差の絶対値が、前記検査部位からの反射が観測される時刻以降の少なくとも1時点で予め定める第1の閾値を超えている場合に、前記検査用のプリント基板の検査部位が不良であると判定するステップを含む、請求項5に記載のプリント基板の検査方法。   The step of determining pass / fail of the inspection site is a difference between a differential waveform of the reflected wave measured with respect to the printed circuit board for inspection and a differential waveform of the reflected wave previously measured with respect to the printed circuit board for reference. Is determined to be defective when the inspection part of the printed circuit board for inspection is defective when the absolute value of the inspection value exceeds a predetermined first threshold at least at one time after the time when reflection from the inspection part is observed. The printed circuit board inspection method according to claim 5, further comprising: 前記検査部位の良否を判定するステップは、前記検査用のプリント基板に対して測定された反射波の微分波形と前記参照用のプリント基板に対して予め測定された反射波の微分波形との差の絶対値が、前記プローブからの反射が観測される時刻付近のみで予め定める第2の閾値を超えている場合に、前記プローブと前記検査用のプリント基板との接触が不良であると判定するステップを含む、請求項5または6に記載のプリント基板の検査方法。   The step of determining pass / fail of the inspection site is a difference between a differential waveform of the reflected wave measured with respect to the printed circuit board for inspection and a differential waveform of the reflected wave previously measured with respect to the printed circuit board for reference. When the absolute value of the probe exceeds a predetermined second threshold value only near the time when reflection from the probe is observed, it is determined that the contact between the probe and the printed circuit board for inspection is poor. The printed circuit board inspection method according to claim 5, comprising a step. 前記検査部位の良否を判定するステップは、前記検査用のプリント基板に対して測定された反射波の微分波形と前記参照用のプリント基板に対して予め測定された反射波の微分波形との差の絶対値が、いずれの時刻においても予め定める第3の閾値以内であり、かつ、前記検査用のプリント基板に対して測定された反射波と前記参照用のプリント基板に対して予め測定された反射波との差の絶対値が少なくとも1時点で予め定める第4の閾値を超えている場合に、前記プローブと前記検査用のプリント基板との接触が不良であると判定するステップを含む、請求項5に記載のプリント基板の検査方法。   The step of determining pass / fail of the inspection site is a difference between a differential waveform of the reflected wave measured with respect to the printed circuit board for inspection and a differential waveform of the reflected wave previously measured with respect to the printed circuit board for reference. Is within a third threshold value determined at any time, and is measured in advance with respect to the reflected wave measured with respect to the printed circuit board for inspection and the printed circuit board for reference. A step of determining that the contact between the probe and the printed circuit board for inspection is poor when the absolute value of the difference from the reflected wave exceeds a predetermined fourth threshold at at least one time point. Item 6. A printed circuit board inspection method according to Item 5.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012149914A (en) * 2011-01-17 2012-08-09 Mitsubishi Electric Corp Apparatus and method for inspecting degradation of printed wiring board
JP2015118045A (en) * 2013-12-19 2015-06-25 三菱電機株式会社 Printed substrate inspection device
EP3126858A4 (en) * 2014-04-02 2017-12-06 Sikorsky Aircraft Corporation System and method for health monitoring of electrical systems
CN113608100A (en) * 2021-06-25 2021-11-05 中国电子产品可靠性与环境试验研究所((工业和信息化部电子第五研究所)(中国赛宝实验室)) Open circuit failure analysis method and system
US11502725B2 (en) 2019-03-05 2022-11-15 Mitsubishi Electric Corporation Network inspection system and computer readable medium

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5647899A (en) * 1979-09-25 1981-04-30 Nippon Kokan Kk Automatic measuring device for impedancee unmatched section in transmission line
JPH0348179A (en) * 1989-07-15 1991-03-01 Fujitsu Ltd Printed wiring board inspecting device
JP2005249548A (en) * 2004-03-03 2005-09-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd Test method and test device of circuit board

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5647899A (en) * 1979-09-25 1981-04-30 Nippon Kokan Kk Automatic measuring device for impedancee unmatched section in transmission line
JPH0348179A (en) * 1989-07-15 1991-03-01 Fujitsu Ltd Printed wiring board inspecting device
JP2005249548A (en) * 2004-03-03 2005-09-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd Test method and test device of circuit board

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012149914A (en) * 2011-01-17 2012-08-09 Mitsubishi Electric Corp Apparatus and method for inspecting degradation of printed wiring board
JP2015118045A (en) * 2013-12-19 2015-06-25 三菱電機株式会社 Printed substrate inspection device
EP3126858A4 (en) * 2014-04-02 2017-12-06 Sikorsky Aircraft Corporation System and method for health monitoring of electrical systems
US10345352B2 (en) 2014-04-02 2019-07-09 Sikorsky Aircraft Corporation System and method for health monitoring of electrical systems
US11502725B2 (en) 2019-03-05 2022-11-15 Mitsubishi Electric Corporation Network inspection system and computer readable medium
CN113608100A (en) * 2021-06-25 2021-11-05 中国电子产品可靠性与环境试验研究所((工业和信息化部电子第五研究所)(中国赛宝实验室)) Open circuit failure analysis method and system

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