JP3599929B2 - 回路基板のパターン静電容量測定方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＸ−Ｙ方式インサーキットテスタ、ベアボードテスタ等の回路基板検査装置による回路基板のパターン静電容量測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、実装基板即ち多数の電子部品等を半田付けしたプリント基板はインサーキットテスタを用いて、その基板の必要な測定点に適宜プローブの先端を接触させ、それ等の各部品の有無を電気的に検出し、或いは各部品の特性値を電気的に測定する等して基板の良否の判定を行っている。特に、Ｘ−Ｙ方式インサーキットテスタでは被検査回路基板を乗せて固定する測定台上にＸ−Ｙユニットを設置し、そのＸ軸方向に可動するアームの上にＹ軸方向に可動するＺ軸ユニットを備え、そのＺ軸ユニットでプローブをＺ軸方向に可動可能に支持している。そして、検査時にはＸ−Ｙユニットを制御して、プローブを基板の上方からＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向にそれぞれ適宜移動し、予め設定した各測定点に順次接触する。それ故、Ｘ−Ｙ方式インサーキットテスタは多品種少量生産の回路基板の検査に適する。
【０００３】
このようなＸ−Ｙ方式インサーキットテスタを用いて、プリント基板に設けた配線パターンの静電容量の測定を行なうと、パターンの断線、ショート等を検査することができる。その際、図８に示すような板体を共通電極１０にし、その上に複数のパターン１２（１２ａ、……１２ｆ）を設けた表面を上にして検査の対象となるプリント基板１４を乗せる。そして、測定の対象としたパターン１２ａにプローブ１６を接触し、そのプローブ１６に計測部１８に備えた交流電圧源２０から高位又は低位の電圧を加え、共通電極１０に低位又は高位の電圧を加えると、そのパターン１２ａに流れる電流を交流電流計２２により測定し、それ等の電圧値と電流値とからパターン１２ａと共通電極１０の間の静電容量を算出できる。なお、静電容量Ｃは電圧の実効値をＥ、電流の実効値をＩ、周波数をｆとすると、Ｃ＝Ｉ／２πｆＥの式より算出できる。
【０００４】
このようにしてパターン１２ａの静電容量を算出した後、先に良基板により求めておいた基準値と比較することにより、パターン１２ａの静電容量が小さい時には断線、大きい時にはショートと判定する。なお、共通電極１０は全てのパターン１２に対向する共通な電極であるため、他の各パターン１２ｂ、……１２ｆについても同様の判定を行える。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような共通電極１０を用いても、図９に示すようにプリント基板２４の裏面にベタパターン２６が設けられており、表面の例えばパターン２８ａとベタパターン２６とが導通していると、そのベタパターン２６にレジストが施されていない場合、パターン２８ａと共通電極１０も導通するため、パターン２８ａの静電容量を測定することができない。それ故、パターン２８ａの断線、ショート等を検査できない。なお、ベタパターン２６にレジストが施されていても、スルホールがあるとその部分が絶縁されていないためやはり問題がある。
【０００６】
本発明はこのような従来の問題点に着目してなされたものであり、第１に被検査回路基板の表面に設けたパターンと裏面に設けたベタパターンが導通している場合にも、その表面パターンの静電容量の測定を行なえる回路基板のパターン静電容量測定方法を提供することを目的とする。
【０００７】
又、第２に被検査回路基板の表面に設けたパターンと裏面に設けたベタパターンが導通している場合にも、その表面パターンの静電容量の測定を行なえるばかりでなく、検査スピードを高速化できる回路基板のパターン静電容量測定方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明による第１目的対応の回路基板のパターン静電容量測定方法では表面に複数のパターンを設けた被検査回路基板の裏面側に、それ等の全ての表面パターンに対向する共通な電極を配置し、その測定の対象とした表面パターンにプローブを接触して高位又は低位の電圧を加え、共通電極に低位又は高位の電圧を加えて、その測定対象の表面パターンに流れる電流を測定し、その測定対象の表面パターンと共通電極間の静電容量を算出するという手順を踏む。そして、回路基板と共通電極間に絶縁層を介在することを特徴とする。
【０００９】
又、第２目的対応の回路基板のパターン静電容量測定方法では表面に複数のパターンを設けた被検査回路基板の裏面側に、それ等の全ての表面パターンに対向する共通な電極を配置し、複数本の各プローブを同時に全表面パターンから選んだ対応する各表面パターンにそれぞれ接触して、その共通電極に高位又は低位の電圧を加え、測定の対象とした表面パターンに低位又は高位の電圧を加えて、その測定対象の表面パターンに流れる電流を測定し、又、被検査回路基板及び共通電極のない状態でプローブ間の浮遊容量を介して流れる電流を測定して、それ等の電流から測定対象の表面パターンと共通電極間の静電容量を算出するという手順を踏む。そして、その回路基板と共通電極間に絶縁層を介在し、プローブが接触した測定しない各表面パターンに共通電極と同一電位電圧を印加することを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明を適用した１プローブ移動型のＸ−Ｙ方式インサーキットテスタによる被検査回路基板のパターン静電容量測定時の回路図である。本発明による回路基板のパターン静電容量測定方法では、その回路基板の全ての表面パターンに対向する共通電極１０の上面全域にプラスチック製等の絶縁シート３０を付着して使用する。それ故、図９で示す従来のものと異なり、共通電極１０の上に被検査回路基板２４を乗せても、絶縁シート３０が絶縁層となって、被検査回路基板２４と共通電極１０との間に介在する。そして、被検査回路基板２４の表面にある例えばパターン２８ａと裏面にあるパターン２６とが導通していても、ベタパターン２６と共通電極１０とは導通しなくなる。
【００１１】
そこで、従来と同様にして測定の対象とした表面の１箇所のパターン２８に１本のプローブ１６を接触し、そのパターン２８に計測部１８に備えた交流電圧源２０から高位電圧を加え、共通電極１０に低位電圧を加えると、そのパターン２８に流れる電流を交流電流計２２により測定し、それ等の電圧値と電流値とからパターン２８と共通電極１０の間の静電容量Ｃを算出できる。その際、パターン２８ａの静電容量Ｃａはパターン２８ａとベタパターン２６とが導通しているため、図２示すようにベタパターン２６と共通電極１０との間の静電容量Ｃ２ と等しくなる。
【００１２】
又、他の各パターン２８（２８ｂ、……２８ｆ）の静電容量Ｃ（Ｃｂ、……Ｃｆ）は各パターン２８（２８ｂ、……２８ｆ）とベタパターン２６との間の静電容量をＣ１ （Ｃ１ｂ、……Ｃ１ｆ）とし、ベタパターン２６と共通電極１０との間の静電容量をＣ２ とすると、各パターン２８につき図３に示すように両静電容量Ｃ１ とＣ２ は直列接続になるため、各パターン２８の静電容量ＣはＣ＝Ｃ１ ・Ｃ２ ／（Ｃ１ ＋Ｃ２ ）となる。しかも、裏面のパターンがベタパターン２６であると、Ｃ１ ≪Ｃ２ であるため、Ｃ≒Ｃ１ となる。それ故、各パターン２８ｂ、……２８ｆの静電容量Ｃｂ、……ＣｆはそれぞれＣｂ≒Ｃ１ｂ、……Ｃｆ≒Ｃ１ｆ となる。この結果、パターン２８ａとベタパターン２６とが導通していても、全ての各パターン２８につき静電容量Ｃをそれぞれ算出できることになり、各パターン２８の断線、ショート等の判定を行なえる。なお、各パターン２８に低位電圧を加え、共通電極１０に高位電圧を加えてもよい。
【００１３】
しかしながら、このような測定方法では各パターン２８の静電容量Ｃを測定する毎に、プローブ１６を１本Ｚ軸方向に上げ下げする等して移動しなければならないため、パターンの数が多いと測定時間がかなり必要となり、検査をスピード化することができない。そこで、複数本のプローブを同時に上げ下げする等して移動することが考えられる。例えば、図４に示すように３本のプローブ１６（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ）を同時に下げて対応する各パターン２８（２８ａ、２８ｂ、２８ｃ）にそれぞれ接触する。その際、本出願人が先に提示した特願平６−１７２１３６号等に示す多ピンプローブユニットを用いるとよい。なお、３２は測定の対象とするパターン２８を選ぶスキャナである。
【００１４】
しかし、例えばパターン２８ｂの静電容量Ｃｂを測定しようとして、図５に示すように共通電極１０に高位電圧Ｈを加え、パターン２８ｂに低位電圧Ｌを加えると、バス線のように各パターンが至近距離で隣接している場合や内層にベタパターンを含む場合等にはプローブ２８ａ、ｂ間に浮遊の静電容量Ｃ01が存在し、プローブ１６ｂ、ｃ間に浮遊の静電容量Ｃ02が存在するため、静電容量Ｃｂとして誤ってＣ01＋Ｃ1ｂ＋Ｃ02・Ｃ1ｃ／（Ｃ02＋Ｃ1ｃ）を測定してしまい、Ｃ1ｂを測定できない。又、図６に示すように測定しないプローブ１６ａ、ｃの電位電圧Ｇをガード（アース）し、プローブ１６ｂの電位電圧Ｌと等しくすると、ガード効果でベタパターン２６と導通しているパターン２８ａに電流が流れて、パターン２８ｂに電流が流れなくなるため、Ｃ1ｂを測定できない。
【００１６】
そこで、パターン２８ｂの静電容量Ｃｂを測定する場合には、図７に示すように共通電極１０に高位電圧Ｈを加え、パターン２８ｂに低位電圧Ｌを加え、更に測定しない各パターン２８ａ、ｃに共通電極１０と同一の高位電圧Ｈをそれぞれ加える。すると、パターン２８ｃには電流が流れないため、静電容量Ｃ1ｃの影響がなくなって測定値ＣはＣ＝Ｃ01＋Ｃ02＋Ｃ1ｂとなる。但し、Ｃ≪Ｃ2である。そこで、被検査回路基板２４及び共通電極１０のない状態でプローブ１６ａ、ｂ、プローブ１６ｂ、ｃの各浮遊容量Ｃ 01 、Ｃ 02 を介して流れる電流からＣ01、Ｃ02をそれぞれ測定し、又、パターン２８ｂに流れる電流からＣを測定して、そのＣよりＣ 01 、Ｃ 02 を差し引くとＣ―Ｃ01―Ｃ02＝Ｃ1ｂとなり、パターン２８ｂの静電容量Ｃｂを測定できる。又、パターン２８ｃの静電容量Ｃｃについても同様にして静電容量ＣｃをＣｃ＝Ｃ1ｃと測定できる。又、残りの各パターン２８ｄ、ｅ、ｆについても３本のプローブ１６を同時に上げ下げする等して移動し、同様にして静電容量Ｃｄ、Ｃｅ、Ｃｆをそれぞれ測定できる。なお、測定の対象としたパターン２８に高位電圧を加え、プローブ１６が接触した測定しない各パターン２８と共通電極１０に低位電圧を加えてもよい。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明した本発明によれば、請求項１記載の発明では被検査回路基板と共通電極間に絶縁層を介在し、複数本の各プローブを同時に全表面パターンから選んだ対応する各表面パターンにそれぞれ接触して、プローブが接触した測定しない各表面パターンに共通電極と同一の高位又は低位の電圧を印加するため、プローブが接触した測定しない各表面パターンの影響をなくし、表面パターンと裏面のベタパターンとが導通状態になっている場合にも、表面パターンの静電容量を測定することができる。そして、検査スピードを高速化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した１プローブ移動型のＸ−Ｙ方式インサーキットテスタによる被検査回路基板のパターン静電容量測定時の回路図である。
【図２】同１プローブ移動型のＸ−Ｙ方式インサーキットテスタによる裏面のベタパターンと導通する表面パターンの静電容量測定等価回路を示す図である。
【図３】同１プローブ移動型のＸ−Ｙ方式インサーキットテスタによる裏面のベタパターンと導通しない表面パターンの静電容量測定等価回路を示す図である。
【図４】本発明を適用した３プローブ同時移動型のＸ−Ｙ方式インサーキットテスタによる被検査回路基板のパターン静電容量測定時の回路図である。
【図５】同３プローブ同時移動型のＸ−Ｙ方式インサーキットテスタによるプローブが接触した測定しない各表面パターンの浮遊静電容量結合を示す裏面のベタパターンと導通しない表面パターンの静電容量測定等価回路図である。
【図６】同３プローブ同時移動型のＸ−Ｙ方式インサーキットテスタによるプローブが接触した測定しない各表面パターンのガード効果を示す裏面のベタパターンと導通しない表面パターンの静電容量測定等価回路図である。
【図７】同３プローブ同時移動型のＸ−Ｙ方式インサーキットテスタによるプローブが接触した測定しない各表面パターンの影響を無くした裏面のベタパターンと導通しない表面パターンの静電容量測定等価回路を示す図である。
【図８】従来の１プローブ移動型のＸ−Ｙ方式インサーキットテスタによる被検査回路基板のパターン静電容量測定時の回路図である。
【図９】同１プローブ移動型のＸ−Ｙ方式インサーキットテスタによる裏面のベタパターンと導通する表面パターンの静電容量測定不能状態を示す回路図である。

Claims (1)

1. 表面に複数のパターンを設けた被検査回路基板の裏面側に、それ等の全ての表面パターンに対向する共通な電極を配置し、複数本の各プローブを同時に全表面パターンから選んだ対応する各表面パターンにそれぞれ接触して、その共通電極に高位又は低位の電圧を加え、測定の対象とした表面パターンに低位又は高位の電圧を加えて、その測定対象の表面パターンに流れる電流を測定し、又、被検査回路基板及び共通電極のない状態でプローブ間の浮遊容量を介して流れる電流を測定して、それ等の電流から測定対象の表面パターンと共通電極間の静電容量を算出する回路基板のパターン静電容量測定方法において、上記回路基板と共通電極間に絶縁層を介在し、プローブが接触した測定しない各表面パターンに共通電極と同一電位電圧を印加することを特徴とする回路基板のパターン静電容量測定方法。

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