JP2011007754A - Testing method of circuit board, and test system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、環境試験などのために、回路基板を強制的に加熱、冷却して、その条件下における良、不良を判別する回路基板を試験する方法、そのための試験システムに関する。 The present invention relates to a method for testing a circuit board for forcibly heating and cooling a circuit board for environmental tests and the like to determine whether the circuit board is good or bad under the condition, and a test system therefor.
各種電気機器に用いられる回路基板の不良には、マウスバイト(パターン欠け)、レーザービア、ブラインドビアなどの接合不良、ハンダ不良等があり、このような不良は、常温環境では発現しないことも多く、通常の試験で検出するのは難しい。
そのため、電子機器の完成品を環境試験機に入れて、エージング検査(ストレス試験)を行うことで、出荷後のトラブルをできるだけ防ぐようにしているのが現状である。
Defects in circuit boards used in various electrical equipment include bonding defects such as mouse bites (pattern chipping), laser vias, blind vias, and solder defects, and such defects often do not appear in normal temperature environments. It is difficult to detect in a normal test.
Therefore, the current situation is to prevent the trouble after shipment as much as possible by putting the finished product of the electronic device into the environmental testing machine and performing the aging inspection (stress test).
特許文献1には、回路基板の微細部分(狭窄部やクラック)等の潜在的な欠陥を検出するための技術として、直流電流と交流電流を重畳させた試験電流を被検査回路に流した際に発生するジュール熱による加熱および冷却の温度サイクルに起因して生ずる試験電流の二次高調波を観測することが記載されている。 In Patent Document 1, as a technique for detecting a potential defect such as a fine portion (a narrowed portion or a crack) of a circuit board, a test current in which a direct current and an alternating current are superimposed is passed through a circuit to be inspected. The second harmonic of the test current caused by the temperature cycle of heating and cooling due to the Joule heat generated in Fig. 1 is described.
また、特許文献2には、特許文献1を更に改良した技術として、第1直流電源、第2直流電源および交流電源と、被検査回路の両端に接続するためにそれぞれ対をなす第1プローブ組および第2プローブ組と、交流電源を第1プローブ組または第2プローブ組に切替えて接続するためのスイッチとを含み、スイッチにより、複数の被検査回路間で予熱および検査を切替え、検査前に予熱を並列に行うことで全体の検査時間を短縮することが記載されている。
しかしながら、上記した電子機器に回路基板を組み込んで完成品を製作してから、完成品を環境試験機に入れてエージング検査する方法では、回路基板に不良があった場合、その完成品を分解して回路基板を交換することになるが、コストがかかり、面倒である。 However, in the method of manufacturing a finished product by incorporating a circuit board into the electronic device described above and then putting the finished product into an environmental testing machine and performing an aging inspection, if the circuit board is defective, the finished product is disassembled. However, it is expensive and troublesome.
そのため、完成品として組み込む前段階、つまり、回路基板のままで不良を検出することが望まれているが、現状の方法では、回路基板を加熱したまま試験すると、回路基板が熱源となって、試験結果に影響を与えてしまうだけでなく、場合によっては、回路基板に接続した試験治具と検査装置とを結んだケーブルが焼損してしまう、あるいは、ケーブルを介して検査装置まで熱が伝導して、検査装置内の電子回路を破損させてしまう等の問題が未解決のままである。特に、自動車に搭載して使用する製品のように、作動時に環境温度が過酷な条件になるものは、回路基板に加える温度も同様に設定して試験を行う必要があるが、そうなると、上述した問題点がいっそう顕著になる。 Therefore, it is desired to detect a defect in the previous stage of incorporation as a finished product, that is, the circuit board as it is, but in the current method, when the circuit board is heated and tested, the circuit board becomes a heat source, In addition to affecting the test results, in some cases, the cable connecting the test jig connected to the circuit board and the inspection device will burn out, or heat will be conducted through the cable to the inspection device. Thus, problems such as damage to the electronic circuit in the inspection apparatus remain unsolved. In particular, for products that are used in automobiles and that are subjected to severe environmental temperatures during operation, it is necessary to set the temperature applied to the circuit board in the same way, and the test must be performed. The problem becomes even more pronounced.
一方、特許文献1、2に開示された技術では、回路基板に電流を流してジュール熱で回路パターンを加熱することは可能であっても、回路構成によっては、そのような加熱用の電流を流すことが許容できない場合もあり、また、通電により回路基板を加熱する方法では、寒冷地の条件などは設定できず、実際の使用時の条件とはかけ離れ、全ての回路基板の使用状態を想定した試験にはなりがたい。
On the other hand, in the techniques disclosed in
そこで、本発明は、回路基板の回路構成によらず、回路基板に使用状態を想定した過酷な温度条件を与えた上で、そのときの電気的特性を調べることで、回路基板の良、不良が判別できる方法、およびそのシステムを提供することを課題とする。 Therefore, the present invention, regardless of the circuit configuration of the circuit board, gives the circuit board a severe temperature condition assuming the use state, and then examines the electrical characteristics at that time, thereby determining whether the circuit board is good or defective. It is an object of the present invention to provide a method and a system capable of discriminating the above.
本発明による回路基板の試験方法は、試験のため予め加熱または冷却された回路基板を、試験ステーションに搬入して、該試験ステーションに設置されている試験治具に電気的に接触させて、該試験治具にケーブルを通じて接続された検査装置によって、前記回路基板の電気的特性を計測する回路基板の試験方法であって、前記ケーブルを熱制御することで、前記回路基板側の熱が前記ケーブルを介して前記検査装置に伝導するのを防止することを特徴とする。 In the circuit board testing method according to the present invention, a circuit board that has been heated or cooled in advance for testing is brought into a test station, and electrically contacted with a test jig installed in the test station. A circuit board test method for measuring electrical characteristics of the circuit board by an inspection device connected to a test jig through a cable, wherein the cable is thermally controlled so that the heat on the circuit board side is the cable. It is characterized in that conduction to the inspection device is prevented.
ここに回路基板は、プリント基板、フレキシブル基板、COF(Chip On Film)、TCP(Chip Carrier Package)等、全種類の回路基板を含んでおり、その回路基板には、半導体チップ等の電子部品が実装されていても、いなくともよい。また、本発明の方法では、回路基板を直接に加熱、冷却することで、使用される環境条件下での電気的特性を計測し、その結果に基づいて、良、不良を判別する。ここでいう電気的特性の計測としては、例えば、回路基板の通電、短絡検査、リーク検査、絶縁抵抗測定、抵抗測定(直流、交流)、容量測定、インダクタンス測定等がある。 Here, the circuit board includes all kinds of circuit boards such as a printed board, a flexible board, a COF (Chip On Film), and a TCP (Chip Carrier Package), and the circuit board includes electronic components such as a semiconductor chip. It may or may not be implemented. In the method of the present invention, the circuit board is directly heated and cooled to measure the electrical characteristics under the environmental conditions to be used, and based on the result, good or bad is discriminated. Examples of the measurement of electrical characteristics here include, for example, energization of a circuit board, short circuit inspection, leak inspection, insulation resistance measurement, resistance measurement (direct current, alternating current), capacitance measurement, and inductance measurement.
また、本発明による回路基板の試験システムでは、回路基板に電気的に接触する試験治具を設置した試験ステーションと、前記試験治具にケーブルを通じて接続され、前記回路基板の電気的特性を計測する検査装置と、前記ケーブルを加熱、冷却することで熱制御する熱制御装置とを備え、前記回路基板は、試験のために加熱または冷却されて、前記試験ステーションに搬入されて、前記試験治具に電気的に接触された後、前記検査装置は前記ケーブルを通じて、前記回路基板の電気的特性を計測する。 In the circuit board test system according to the present invention, a test station provided with a test jig that is in electrical contact with the circuit board is connected to the test jig through a cable, and the electrical characteristics of the circuit board are measured. An inspection device, and a heat control device that controls heat by heating and cooling the cable, and the circuit board is heated or cooled for testing and is carried into the test station, and the test jig After being in electrical contact, the inspection device measures the electrical characteristics of the circuit board through the cable.
ここに、試験ステーションは、検査装置にケーブルを通じて接続された検査治具を備えておればよく、回路基板を搬送する搬送路の途中に、回路基板の対応した接続端子に接触するプローブを検査治具として設けた構成であってもよい。また、前記試験治具、前記検査装置は、温度センサを備え、前記熱制御装置は、前記温度センサが検知した温度に基づいて、前記ケーブルを加熱または冷却する構成としてもよい。 Here, the test station only needs to be equipped with an inspection jig connected to the inspection apparatus through a cable, and in the middle of the conveyance path for conveying the circuit board, the probe that contacts the corresponding connection terminal of the circuit board is inspected and cured. The structure provided as a tool may be sufficient. The test jig and the inspection device may include a temperature sensor, and the thermal control device may be configured to heat or cool the cable based on a temperature detected by the temperature sensor.
前記検査装置は、ケーブルの先端に設けた試験治具を通じて、回路基板の対応した接続部に電気的に接触され、回路基板の電気的特定を測定できる機能があれば公知の検査装置がそのまま採用できる。前記熱制御装置は、前記温度センサが検知した温度に基づいて、前記ケーブルを加熱または冷却する構成としてもよい。 If the inspection device has a function of being able to measure the electrical specification of the circuit board through electrical contact with the corresponding connection portion of the circuit board through a test jig provided at the end of the cable, a known inspection device is adopted as it is. it can. The thermal control device may be configured to heat or cool the cable based on the temperature detected by the temperature sensor.
なお、前記ケーブルは、前記熱制御装置によって加熱、冷却される部位に、伝熱部材が付加されており、前記熱制御装置は、前記伝熱部材を通じて前記ケーブルを熱制御することが望ましい。伝熱部材は、金属には限られないが、熱伝導率の高い素材が望まれる。 Note that a heat transfer member is added to a portion of the cable that is heated and cooled by the heat control device, and it is preferable that the heat control device heat-controls the cable through the heat transfer member. The heat transfer member is not limited to metal, but a material having high thermal conductivity is desired.
また、前記ケーブルは、フラットケーブルで構成してもよい。フラットケーブルの具体例としては、例えば、フラットケーブル、フレキシブルケーブルがある。 The cable may be a flat cable. Specific examples of the flat cable include a flat cable and a flexible cable.
あるいは、前記ケーブルは、複数の単線ケーブルで構成してもよい。単線ケーブルの具体例としては、例えば、エナメルワイヤ、マグネットワイヤがある。 Alternatively, the cable may be composed of a plurality of single-wire cables. Specific examples of the single wire cable include an enamel wire and a magnet wire.
本発明による回路基板の試験方法、試験システムでは、ケーブルを熱制御し、回路基板が熱源となって、その熱が試験治具を介してケーブルに伝わることを防止しているので、ケーブルの絶縁被覆を溶損させたり、検査装置内のケーブルコネクタ、電子回路を焼損させたりするのを確実に防止できる。そのため、検査装置が熱による影響を受けることなく、複数の回路基板を連続的にバッチ処理で試験できるようになる。 In the circuit board test method and test system according to the present invention, the cable is thermally controlled, and the circuit board serves as a heat source to prevent the heat from being transmitted to the cable through the test jig. It is possible to reliably prevent the coating from being melted and the cable connector and electronic circuit in the inspection apparatus from being burned out. Therefore, it becomes possible to test a plurality of circuit boards continuously by batch processing without being influenced by heat.
また、ケーブルの加熱、冷却される中間部位に伝熱部材を付加した構成では、熱制御装置によるケーブルの熱制御が効率的に行われることになるので、熱制御装置の消費電力が抑えられる。 Moreover, in the structure which added the heat-transfer member to the intermediate part heated and cooled of a cable, since the thermal control of the cable by a thermal control apparatus is performed efficiently, the power consumption of a thermal control apparatus is suppressed.
試験治具ないし検査装置に温度センサを備えた構成では、熱制御装置がケーブルをより精密に熱制御できる。 In the configuration in which the temperature sensor is provided in the test jig or inspection device, the thermal control device can control the cable more precisely.
図1は、本発明による回路基板の試験システムの全体構成を示している。
試験システム1は、試験対象の回路基板2を所定温度に予め加熱または冷却する第1の熱制御装置11と、第1の熱制御装置11から搬入された回路基板2の所定点に電気的に接触する試験治具12が設置された試験ステーションと、試験後の回路基板2を常温に戻すために冷却または加熱する第2の熱制御装置13と、試験治具12をケーブル14によって接続し、試験治具12、ケーブル14を介して試験基板の電気的特性を試験する検査装置15と、ケーブル14の中間部を熱制御する第3の熱制御装置16とを備えている。第1、第2の熱制御装置11、13と試験ステーションとは、回路基板2を自動的に搬送する搬送手段17によって結ばれている。なお、試験ステーションは、試験治具12が設置された場所を意味するもので、回路基板を搬送する搬送路の途中に、回路基板の対応した接続端子に接触するプローブを検査治具として設けた構成も含んでいる。
FIG. 1 shows the overall configuration of a circuit board test system according to the present invention.
The test system 1 is electrically connected to a first thermal control device 11 that preheats or cools a
試験対象となる回路基板2は例えば、プリント基板、フレキシブル基板、COF(Chip On Film)、TCP(Chip Carrier Package)等、全種類の回路基板が考えられる。これらは、半導体チップ等の電子部品が実装されていても、いなくとも試験対象となり得る。
As the
図2は、上記試験システム1のうち、試験ステーションに設置されている試験治具12と、検査装置15と、第3の熱制御装置16をより具体的に示した図面である。試験治具12の上面には、複数のプローブピン12aが回路基板2に対応したパターンで配列しており、試験治具12上に回路基板2が載置されると、各プローブピン12aは、回路基板2上の試験用ランド等に接触するようになっている。なお、各プローブピン12aは、それ自身が弾性を有するか、あるいは金属バネ等によって上方に付勢されており、試験治具12に置載された回路基板2を下方に向けて加圧することで、目的の接続端子、あるいは試験用ランド等に確実に接触して、回路基板2に電気的に接続される。また、プローブピン12aの本数に制限はない。
FIG. 2 is a diagram specifically showing the
プローブピン12aは、試験治具12に設けられたコネクタに結線されており、このコネクタには、検査装置から導出したケーブル14が接続される。ケーブル14の種別に特段の制限はなく、例えば、汎用フラットケーブル、フレキシブルケーブルで構成しても、エナメルワイヤ、マグネットワイヤ等の単線ケーブルからなるハーネスで構成してもよい。
The
ケーブル14は、第3の熱制御装置16を経由して、検査装置15に接続されている。ケーブル14の熱制御装置16によって加熱、冷却される中間部位は、熱伝導性に優れた伝熱部材18が付加されており、熱制御装置16は、その伝熱部材18を通じてケーブル14を熱制御する。伝熱部材18は、例えば銅板、アルミ板等で形成してもよい。このように、ケーブル14の加熱、冷却される部位に伝熱部材18を付加すれば、第3の熱制御装置16によるケーブル14の熱制御が効率的に行われるので、その消費電力が抑えられる。
The
検査装置15は、回路基板2の電気特性として、例えば、通電検査、リーク検査、絶縁抵抗測定、抵抗測定(直流、交流)、容量測定、インダクタンス測定等を実施し、その結果に基づいて、良、不良を判別する機能を有することが望まれるが、従来の検査装置をそのまま用いてもよい。
As the electrical characteristics of the
図3(a)は、伝熱部材18を付加したケーブルの斜視図、図3(b)は、多層構造としたケーブルの縦切断図である。図3(a)の例では、銅板からなる伝熱部材18によってケーブル14を両側から挟み込んだ構造になっている。一方、図3(b)の例では、ケーブル14が多数あり、銅板からなる伝熱部材18とケーブル14とを相互に重ね合わせた多層構造になっている。もちろん、この場合は、最外側を銅板にすることが重要である。
FIG. 3A is a perspective view of the cable to which the
ケーブル14の伝熱部材18が付加された部分は、第3の熱制御装置16によって熱制御される。第3の熱制御装置16の種別に特別な制限はないが、第1の熱制御装置11が回路基板2を加熱するタイプであれば、第3の熱制御装置16はケーブル14を冷却する機能が必要となり、第1の熱制御装置11が回路基板2を冷却するタイプであれば、第3の熱制御装置16はケーブル14を加熱する機能が必要となる。
The portion of the
第1、第2の熱制御装置11、13の構成は特に限定しないが、能力的には、160℃〜−70℃程度の範囲で回路基板2を加熱、冷却できる能力が望まれる。これは、回路基板2のオープン不良には、マウスバイト(パターン欠け)、レーザービア、ブラインドビア等の接触不良、スルーホールや微細パターン(ファインパターン)等のクラックがあるが、これらのオープン不良を検出するには、一般に回路基板2を高温にする必要があり、また、ハンダ飛び等のショート不良を検出するには、一般に回路基板2を低温にする必要があるからである。
The configurations of the first and second
具体的には、第1〜第3の熱制御装置11、13、16として、例えば環境試験機を用いてもよい。一般的な環境試験機は、サーモストリームによって低温風を生成する一方、ヒータにより高温風を生成することで、所望の温度から±1℃程度に制御対象を熱制御する性能を有している。
Specifically, for example, an environmental tester may be used as the first to third
第1〜第3の熱制御装置11、13、16として、他の仕組みのものを用いてもよい。例えば、冷却手段として、温度制御室内に高圧炭酸ガスを放出制御する電磁バルブを設け、ガスの膨張によってケーブル14を冷却する仕組みのもの、また加熱手段として、温度制御室内にヒータを設け、ヒータの熱によって伝熱部材18を直接加熱する仕組みのもの等が考えられる。更に、金型温度調節機のように、温度媒体の流通路を形成して、その流通路内に加熱、冷却した温度媒体を通過させて温度制御する構成であってもよい。
Other mechanisms may be used as the first to third
なお、第3の熱制御装置16によるケーブル14の熱制御は、加熱あるいは冷却された回路基板2の温度が一定であり、また時間当たりに試験処理する回路基板2の枚数も一定であることから、第3の熱制御装置16は恒温にしてケーブル14を冷却あるいは加熱する構成としてもよい。なお、当然であるが、第3の制御装置16は、温度センサ19を内蔵しており、その温度センサ19が検知した温度に基づいて、ケーブル14を加熱または冷却する機能を有している。
Note that the temperature control of the
また、改良した構成として、試験治具12は、サーミスタあるいは熱電対等の温度センサ19を備え、第3の熱制御装置16は、その温度センサ19が検知した温度に基づいて、ケーブル14を加熱または冷却するようにしてもよい。
Further, as an improved configuration, the
また、検査装置15は温度センサ19を備え、第3の熱制御装置16は、その温度センサ19が検知した温度に基づいて、ケーブル14を加熱または冷却するようにしてもよい。もちろん、試験治具12、検査装置15の両者に温度センサ19を備え、第3の熱制御装置16は、それらの温度センサ19が検知した温度に基づいて、ケーブル14を加熱または冷却するようにしてもよい。このように、試験治具12ないし検査装置15に温度センサ19を備えた構成では、第3の熱制御装置16がケーブル14をより精密に熱制御できる。
The
次いで、本発明による試験システム1における回路基板2の試験処理を説明する。試験システム1は、自動搬送システムにより、基本的には人手を介さずに回路基板2の電気特性を試験する。
Next, a test process for the
具体的には、搬送手段17によって、回路基板2が第1の熱制御装置11に搬入され、所定時間その内部に停留することで、予め設定された温度まで加熱あるいは冷却される。ここで加熱あるいは冷却された回路基板2は、搬送手段17によって、試験ステーションに搬入され、試験治具12上の所定位置に載置され、プレス装置等によって、上方から試験治具12に向かって押圧される。これによって、回路基板2の接続端子や試験用ランドと試験治具12のプローブピン12aとが電気的に接触して、回路基板2が検査装置15に結合される。検査装置15は、回路基板2の各種電気特性を測定して、回路基板2の良、不良を判定する。判定結果は、検査装置15の表示部に表示されると共に、記憶装置(不図示)に蓄積される。更に、その試験結果に基づいて、ブザー等を鳴動させてもよい。また、回路基板2に、判別結果のマーキングを施す装置(不図示)を制御してもよい。試験が終了すると、試験治具12上の回路基板2は、搬送手段17によって、第2の熱制御装置13に搬入され、そこで常温に戻される。
More specifically, the
上記の試験はバッチ処理として、複数の回路基板2に対して順次連続して行われるが、その間、第3の温度制御装置は、試験治具12の温度、あるいは検査装置15の温度を監視しており、その温度が一定の範囲に収まるように、ケーブル14を冷却あるいは加熱する。本発明では、このようなケーブル14の熱制御により、試験のために加熱あるいは冷却された回路基板2が熱源となって、その熱が試験治具12を介してケーブル14に伝わることで、ケーブル14の絶縁被覆を溶損させたり、検査装置15内のケーブルコネクタ、電子回路を焼損させたりするのを確実に防止できる。
The above test is sequentially performed on a plurality of
なお、ケーブル14の伝熱部材18は、ケーブルカバーとして、ケーブル14の中間部だけでなく、試験治具12および検査装置15まで延ばして、それらに接続してもよい。このようにすれば、ケーブル14を熱による損傷からより確実に保護できる。また、第3の熱制御装置16による熱制御が、検査装置15内のケーブルコネクタ、電子回路も速やかに伝わるので、それらの保護もより確実になる。
Note that the
上記のようにケーブル14の伝熱部材18をカバーとした場合は、試験治具12あるいは検査装置15の温度を計測する上記温度センサ19を、試験治具12あるいは検査装置15近傍のケーブルカバーに取り付けてもよい。
When the
1 試験システム
2 回路基板
12 試験治具
14 ケーブル
15 検査装置
16 熱制御装置
18 伝熱部材
19 温度センサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (7)
前記ケーブルを熱制御することで、前記回路基板側の熱が前記ケーブルを介して前記検査装置に伝導するのを防止することを特徴とした回路基板の試験方法。 A circuit board that has been heated or cooled in advance for testing is brought into a test station, brought into electrical contact with a test jig installed in the test station, and connected to the test jig through a cable. A circuit board test method for measuring electrical characteristics of the circuit board by an apparatus,
A circuit board testing method characterized in that heat control of the cable prevents the heat on the circuit board side from being conducted to the inspection device via the cable.
前記試験治具にケーブルを通じて接続され、前記回路基板の電気的特性を計測する検査装置と、前記ケーブルを加熱、冷却することで熱制御する熱制御装置とを備え、
前記回路基板は、試験のために加熱または冷却されて、前記試験ステーションに搬入されて、前記試験治具に電気的に接触された後、前記検査装置は前記ケーブルを通じて、前記回路基板の電気的特性を計測するようにした回路基板の試験システム。 A test station with a test jig in electrical contact with the circuit board;
An inspection device connected to the test jig through a cable and measuring the electrical characteristics of the circuit board; and a heat control device for controlling heat by heating and cooling the cable,
The circuit board is heated or cooled for a test, is brought into the test station, and is electrically contacted with the test jig. Then, the inspection apparatus passes through the cable to electrically connect the circuit board. A circuit board test system that measures characteristics.
前記試験治具は、温度センサを備え、
前記熱制御装置は、前記温度センサが検知した温度に基づいて、前記ケーブルを加熱または冷却する回路基板の試験システム。 In claim 2,
The test jig includes a temperature sensor,
The thermal control device is a circuit board test system that heats or cools the cable based on the temperature detected by the temperature sensor.
前記検査装置は温度センサを備え、
前記熱制御装置は、前記温度センサが検知した温度に基づいて、前記ケーブルを加熱または冷却する回路基板の試験システム。 In claim 2,
The inspection apparatus includes a temperature sensor,
The thermal control device is a circuit board test system that heats or cools the cable based on the temperature detected by the temperature sensor.
前記ケーブルは、前記熱制御装置によって加熱、冷却される部位には、伝熱部材が付加されており、
前記熱制御装置は、前記伝熱部材を通じて前記ケーブルを熱制御する回路基板の試験システム。 In any one of Claims 2-4,
The cable has a heat transfer member added to a portion that is heated and cooled by the thermal control device,
The thermal control device is a circuit board test system that thermally controls the cable through the heat transfer member.
前記ケーブルは、フラットケーブルで構成されている回路基板の試験システム。 In any one of Claims 2-5,
The cable is a circuit board test system configured by a flat cable.
前記ケーブルは、複数の単線ケーブルで構成されている回路基板の試験システム。
In any one of Claims 2-5,
The cable is a circuit board test system comprising a plurality of single-wire cables.
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