JP4232665B2 - 回路検査装置および回路検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、電子部品の電気的特性を測定するための測定装置および電子部品の特性測定方法に関するものである。より詳しくは、種々の電子制御ユニット等の電子回路に実装される部品等の特性検査を行うための回路検査装置および検査方法に関する。

従来、電子部品の製造後に良品を判別するために、電気的特性、例えば静電容量、電気抵抗などの測定が行われている。電極は電子部品のパターンに合わせて配置されるものであり、個々の電子部品に応じて電極の配置を変更するものである。
図１２は従来の電子部品の測定構成を示す図である。
押さえピンボード６には複数本の押さえピン４１が鉛直方向に配設されており、測定用ピンボード４３には計測プローブピン４２・４２・・・が立設されている。被測定回路基板７は計測プローブピン４２・４２・・・上に配設され、計測プローブピン４２と実装される素子とを電気的に接続する。計測プローブピン４２には配線４４が接続されており、この配線４４により計測部と計測プローブピン４２とが接続されるものである。
被測定回路基板７を計測プローブピン４２上に載置した状態で、押さえピン４１を下方に移動させ、被測定回路基板７を計測プローブピン４２に押さえつけるものである。この状態で、被測定回路基板７と計測プローブピン４２との電気的接続を確立して、計測プローブピン４２が接続した計測部において実装された部品の電気的特性を測定するものである。

この他に、電子部品の端子パターンと電気試験装置の電気端子との間に、異方性導電膜を配設して、電気的接触を得るものも知られている（例えば、特許文献１）。
また、薄膜形成法などにより基板上に構成される電極の耐久性を向上させるべく、測定を行う電子部品と電極を構成した基板との間に異方性導電体を配設するものも知られている（例えば、特許文献２）。このような技術において、測定される電子部品の端子パターンにあわせて、測定用基板上に構成する電極のパターンを決定するものであり、測定する電子部品の種類と同じだけの種類の測定用基板が必要となる。

特開昭６３−２９３４８３号公報 特開２０００−３５６６５０号公報

電子部品の内でも、車載用に用いられるものは、高い品質が求められるものである。車両の駆動制御などに用いられる電子制御ユニットは、出荷前に電気的特性の検査が行われる。そして、測定が行われる被測定基板種類ごとに測定ピンを実装した測定ボードを製作する必要がある。このため、測定を行う基板の種類の分だけ、測定ボードが必要となる。このような測定ボードは測定の被測定基板に応じて作成されるものであり、測定ボードは一定期間の間保管しておく必要がある。これにより、測定ボードのための保管スペースが必要となる。さらに、測定ボード作成および保管にコストがかかるととともに、測定ボードを作成する期間を考慮する必要がある。また、測定ボード作成のための機械加工、ピン実装、配線加工が必要となり、多くの労力を必要とする。

また、計測プローブピンと押さえピンとにより被測定基板をはさむ構成においては、被測定基板にかかる応力ストレスを考慮する必要がある。そして、ピンの配置位置の調節など、測定までに多くの労力が必要となる。測定ピンと押さえピンの配置を最適にしないと、基板を押さえるときのバランスが崩れやすく、基板に実装された部品にストレスをかける可能性がある。
そして、従来の計測手法では、計測機に接続される配線の数が多くなるものである。測定される電子回路の回路規模が大きくなるにつれて、回路数が増えるとともに、検査のための配線の数が膨大になる。このため配線の接続が煩雑となり、検査装置の設定にも多くの労力が必要となる。
さらに、ピンボードに計測プローブピンを立てて計測をする手法では、高密度実装に対応しにくい。そして、機械により計測プローブピンを立てる場合には、計測プローブピン間に一定の間隔が必要なため、高密度実装への対応が困難である。

発明者は、電子制御ユニットに実装される電子部品の特性検査のため回路検査用プローブを改良するために、次のような手段をとるものである。
測定対象素子を実装した被測定回路基板の測定において、基板に一様にランドを配置したものを回路検査用のプローブとするものである。ランドは、測定を行う電子回路の基板の製作工程を利用して構成可能であるため、電子部品の高密度化に応じてランドを高密度化することが可能である。これにより、汎用性を持ち、高密度化に対応可能なプローブを作製できるものである。
そして、計測部と回路検査用プローブとを接続する配線の数を削減するために、回路検査用プローブにおいて基板に一様に配置したランドを一定のブロックに分割し、スイッチ等を用いてランドとの接続を切換え可能とするものである。切換えスイッチを用いることによりそのスイッチの有するチャンネル数の配線を１つにまとめることができるものであり、チャンネル数の多い切換えスイッチを利用することにより、配線数を容易に削減することができる。
また、検査用のランドを配置した基板にマトリックス状の回路を構成して行と列の選択により特定のランドを選択可能とするものである。このように構成することにより、ランドをマトリックス状の回路を用いて行と列とで特定することができ、行と列の組み合わせにより配線の数を大幅に削減できるものである。

すなわち、請求項１に記載のごとく、基板上に設けられた特性測定用電極に電子部品を当接させて電子部品の電気的特性を測定するための検査装置であって、被測定回路基板を載置する異方性導電体と、異方性導電体を載置する接続用回路基板と、接続用回路基板に取り付けられる接続用ケーブルとを有し、該接続用回路基板の基板面にランドを一様に配置し、該ランドを測定用プローブとし、接続用回路基板に、平行に配設した複数の横配線と、該横配線と直交する複数の縦配線とにより、マトリックス状の回路を構成し、縦配線と横配線とにより構成される格子の一角にダイオードスイッチを配設し、交流電源と、前記交流電源からの交流電圧のグランドレベルを上昇して直流とする電圧上昇回路とを備え、前記ランドを介して電子部品に接続されるダイオードスイッチに前記電圧上昇回路から直流電流を流すとともに、前記交流電源から前記電子部品にダイオードスイッチを介して交流電流を供給することにより、電子部品の電気的特性を測定する。

請求項２に記載のごとく、基板上に設けられた特性測定用電極に電子部品を当接させて電子部品の電気的特性を測定する電子部品の検査方法であって、基板面に一様にプローブとなるランドを設けるとともに平行に配設した複数の横配線と、該横配線と直交する複数の縦配線とによりマトリックス状の回路を構成し、前記縦配線と横配線とにより構成される格子の一角にダイオードスイッチを配設した接続用回路基板上に異方性導電体を載置し、該異方性導電体上に被測定回路基板を載置し、該被測定回路基板に装着された素子と接続用回路基板のランドとを異方性導電体を介して接続し、前記マトリックス状の回路における、前記ランドを介して電子部品に接続されるダイオードスイッチに、交流電源からの交流電圧のグランドレベルを上昇して直流としたものを供給するとともに、前記交流電源から前記電子部品にダイオードスイッチを介して交流電流を供給することにより、電子部品の電気的特性を測定する。

請求項１に記載のごとく構成するので、接続用回路基板により、汎用性のある検査用プローブを構成でき、検査用プローブの管理および保管にかかる労力を大幅に軽減することができる。そして、基板上に形成するランドは容易に高密度化を行うことが可能であるため、高密度実装の電子部品に対しても適用可能な検査装置を構成できる。また、検査用プローブであるランドとランドに接続する配線とが、接続用回路基板に集約されるので、検査装置を簡便な構成とすることができる。
また、平坦な接続用回路基板により被測定回路基板を受け止めるので、被測定回路基板にかかる局部的なストレスを低減し易くなる。
また、接続用回路基板の構成を簡便にするとともに、汎用性の高い検査用プローブを構成できる。また、配線および基板上に形成するランドを容易に高密度化でき、高密度実装の電子部品に対しても適用可能な検査装置を構成できる。そして、行と列によりランドを選択するので接続される配線が少なくなり、検査装置を簡便な構成とすることができる。

請求項２に記載のごとく構成するので、測定用プローブを配した接続用回路基板にかかる負荷を軽減でき、検査装置の耐久性を向上できる。また、容易に接続用回路基板とを接続する配線数を低減でき、汎用性が高く準備の容易な検査方法とすることができる。

本発明は、電子回路検査用のプローブにおいて、汎用性が高く、簡便な構成の検査用プローブを構成する。

本発明の実施例について、図を用いて説明する。
図１は電子部品の検査状態を示す図であり、図２は電子部品の検査装置の組付け構成を示す図であり、図３は同じく側面図であり、図４は、接続用回路基板上面のランドの構成例を示す図である。
回路検査装置は、異方性導電体１、押さえピンボード６、検査用プローブとしてランドを配置した接続用回路基板２、接続用ケーブル３と測定部４とにより構成される。
電子部品である被測定回路基板７は、異方性導電体１を介して、接続用回路基板２上に配置され、被測定回路基板７の上方より押さえピンボード６により異方性導電体１に押さえつけられる。接続用回路基板２は測定部４と接続されており、接続用回路基板２と測定部４とはコネクタ５付き接続用ケーブル３により接続される。

押さえピンボード６は下面に垂直方向に延びたピンを複数配置しており、このピンを被測定回路基板７にあてて、被測定回路基板７を異方性導電体１に押さえつけるものである。異方性導電体１は圧着される部分において厚み方向に導電性を示し、その圧着部面方向に対しては絶縁性を示すものである。これにより、被測定回路基板７に実装される素子の端子を直下のランド８と電気的に接続することができるものである。なお、異方性導電体としては、異方性導電フィルム（ＡＣＦ）などを用いることができるものである。
接続用回路基板２は上面に、図２に示すごとく、一様にランド８を配置している。接続用回路基板２に設けられた個々のランド８は接続用基板２の一端に設けた端子にそれぞれ接続されており、コネクタ５を介して計測部４の接続用ケーブル３と電気的に接続可能に
構成されている。

接続用回路基板２におけるランド８の配置構成としては、図４（ａ）に示すごとく、行列状（正方マトリックス）に配設することも可能であり、図４（ｂ）に示すごとく、六角配列とすることもできるものである。ランド８を行列状に配設する場合には、基板上において容易にランド８を一様に構成することが可能である。そして、ランド８を六角配列とする場合には、より高密度の電子部品の実装に対応可能となる。
ランド８の構成方法としては、従来のプリン基板などを構成する手法を用いることが可能であり、高密度化にも容易に対応可能となるものである。さらに、ランド８に接続する配線もプリント基板の作成手法を用いることが可能であり、接続用回路基板２を多層構造とするなどの手法により実現できるものである。

被測定回路基板７を異方性導電体１上に置いて、押さえピンボード６により接続用回路基板２に押し付けることにより、被測定回路基板７に配設された素子と接続用回路基板２のランド８とを電気的に接続し、計測部４において被測定回路基板７に取り付けられた状態の素子の特性を計測することができる。
図５は被測定回路基板上の素子と接続用回路基板との接続構成を示す図、図６は被測定回路基板上の素子と接続用回路基板との接続構成を示す側面断面図である。
被測定回路基板７上の素子９は、基板配線１２およびスルーホール等により、基板下面のランド１０に接続している。被測定回路基板７の下面のランド１０は、異方性導電体１を介して接続用回路基板２のランド８と電気的に接続されるものである。素子９に接続するランド１０・１０を、異方性導電体１を介して、接続用回路基板２に押し付けることにより、ランド１０が接続用回路基板２のランド８に電気的に接続する。異方性導電体１においては、図６において点を打った部分で示される部位が通電して、ランド１０とランド８とを電気的に接続するものである。

ランド８は接続用回路基板２に一様に構成されているので、平面視において、ランド１０の位置に重なるランド８を選択することにより、接続用回路基板２のランド８と被測定回路基板７のランド１０とを電気的に接続できる。
この他に、ランド１０とランド８の位置合わせを確実に行う方法としては、回路基板の設計時において、ランド８の位置にあわせて基板におけるランドを構成することが可能である。設計を行う回路基板において、ランドを構成する位置を接続用回路基板２に構成されるランド８の位置から選択することにより、設計された回路基板を被測定回路基板７とした時に、ランド１０とランド８との位置が容易に一致することとなる。なお、接続用回路基板２にはランド８が一様に設けられているため、このランド８の位置にあわせて基板のランド位置を合わせ易くできるものである。
また、検査される基板のランド１０の位置に応じて接続用回路基板２の位置を調節することもできる。被測定回路基板７の測定部位に応じて接続用回路基板２の位置や向きを変更することも可能である。接続用回路基板２を被測定回路基板７に対して前後左右方向に平行移動させてランド１０の位置にランド８を合わせることが可能であり、接続用回路基板２を被測定回路基板７に対して回転させてランド１０の位置にランド８の位置を合わせることも可能である。
このような手法により、被測定回路基板７上の素子９を計測部４に電気的に接続し、素子９についての電気的特性の計測を行うことができる。すなわち、被測定回路基板７のランド１０・１０・・・に対応すべく、個々のランド８・８・・・が計測部４に接続されているので、被測定回路基板７の個々の素子について、通電検査、絶縁検査、インピーダンス検査を行うことができるものである。

次に、接続用回路基板２からの配線数を削減する構成を第２実施例として説明する。
第２実施例は、接続用回路基板に配設されているランドを複数のブロックに分けて、スイッチ等により選択可能とするものである。ブロック毎にスイッチ等が設けられ、このスイッチ等により電気的に接続するランドが選択されるものである。
図７は第２実施例におけるランドと計測部の接続構成を示す模式図であり、図８はスイッチ部によるランドの選択構成を示す図である。
接続用回路基板２において、ランド８・８・・・・は複数個を一つのブロックとしてスイッチ部２１にまとめて接続されている。１つのブロックは１つのスイッチ部２１に対応しており、同一ブロックに含まれるランド８は同一のスイッチ部２１に接続される構成となっている。図７においては、１列（８個のラウンド）を１つのブロックとして、１つのスイッチ部２１に接続している。これにより、ランドに接続した８本の配線を１本にまとめられる。すなわち、ブロックにおいて１つのランドを選択可能とすることにより、接続用基板回路と計測部４とを接続する配線の数を減少させて、接続用ケーブル３を簡便に構成することができるものである。

ランドのブロックへの振り分け方としては、上記の列による分け方のほかに、行や、格子状に分割する方法も可能である。互いに隣接している一定数のランドを一つのブロックとすることも可能であり、隣接していない複数個のランドを一つのブロックとすることも可能である。
あるいは、配置される部品の構成に合わせて、ランドをブロックに分け、検査効率を向上させることができるものである。ランドのブロックの分け方は、特に限定されるものではなく、回路の検査状況や、接続用回路基板の構成や、スイッチの特性などに応じて適宜選択することが可能である。

スイッチ部２１は接続された複数のランド８・８・・・の内１つとの電気的接続を選択可能に構成されている。このスイッチ部２１を操作することにより、接続用回路基板２において特定位置のランド８を選択して、選択されたランド８に接続する被測定回路基板７の素子９の電気的計測を行うことができるものである。
図８に示すごとく、接続用回路基板２上に配設された素子９に対して、この素子９に接続する被測定回路基板のランド１０・１０の位置に対応するランド８・８を選択することにより、素子９の電気特性を計測することができる。すなわち、スイッチ部２１・２１において、対応するランド８に接続する配線とスイッチ部２１の計測部４側の配線とを接続することにより、スイッチ部２１の計測部４側の配線が、素子９に接続するランド８と接続される。これにより、計測部４により素子９を測定できるものである。

次に、接続用回路基板２においてマトリックス状の回路を用いた構成を第３実施例として説明する。
図９は第３実施例の回路構成を示す図であり、図１０は選択された素子を測定する回路構成を示す図であり、図１１は選択された素子に交流を流す構成を示す図である。
接続用回路基板２において、左右方向に横配線３２・３２・・・、前後方向に立て配線３１・３１・・・が設けられており、横配線３２と縦配線３１とは互いに接触しない構成となっている。そして、縦配線３１と横配線３２とにより構成される格子の一角にダイオードスイッチ３３が配設され、縦配線３１と横配線３２とに接続している。なお、本実施例において、縦配線３１にはランド８が接続しており、横配線３２にはダイオードスイッチ３３を介して接続する構成となっている。
接続用回路基板２において、横配線３２の一端および縦配線３１の一端には、交流電源４６に接続した端子を接続可能に構成されている。横配線３２には端子３５ａ、端子３６ａを接続可能となっており、縦配線３１には端子３５ｂ、端子３６ｂと接続可能となっている。

交流電源４６の一極側には、計測器４５およびコンデンサ４３を介して、端子３５ａ・３５ｂが並列に接続しており、端子３５ｂの上流側には電圧上昇回路４１およびコイル４２が直列に接続している。電圧上昇回路４１としてはバッテリなどの直流電源を用いることができるものである。交流電源４６の他極側にはコンデンサ４３を介して端子３６ａ・３６ｂが並列に接続しており、端子３６ｂの上流側には電圧上昇回路４１およびコイル４２が直列に接続している。
端子３５ａ・３６ａは任意の横配線３２に接続可能に構成されており、端子３５ｂ・３６ｂは任意の縦配線３１に接続可能に構成されている。端子３５ａ・３６ａおよび端子３５ｂ・３６ｂが接続する配線を選択することにより、任意の素子に交流電源４６を接続して、その電気的特性を測定可能とするものである。

被測定回路基板上の素子の測定を行う場合には、図１０に示すごとく、素子９の一端側に端子３５ａ・３５ｂを接続すべく、素子９の一端側に接続する横配線３２に端子３５ａを、素子９の一端側に接続する縦配線３１に端子３５ｂを接続する。そして、素子９の他端側に端子３６ａ・３６ｂを接続すべく、素子９の他端側に接続する横配線３２に端子３６ａを、素子９の他端側に接続する縦配線３１に端子３６ｂを接続する。
これにより、ダイオードスイッチ３３・３３にはそれぞれ電圧上昇回路４１が接続することとなる。

電圧上昇回路４１に接続された、ダイオードスイッチ３３には電流が流れることとなる。
この状態において、素子９間に交流電源４６より交流をかけると、ダイオードスイッチ３３において、電圧上昇回路４１による電流と、交流電源４６とによる電流との合成された電流がダイオードスイッチ３３に流れることとなる。ダイオードスイッチ３３においては、交流の電圧が全体として十分に昇圧されているため、ダイオードスイッチ３３では規則的な電圧変動がある直流電流として流れる。

素子９の両端にはそれぞれ異なる電圧上昇回路４１が接続されているため、素子９の端子間における電圧差は、交流電源４６により生成されるものとなる。これにより、素子９にダイオードスイッチ３３越しに交流電圧をかけて計測を行うことができるものである。

交流電源４６において、図１１の（ａ）に示すような交流をかけると、ダイオード３３においては、電圧上昇回路４１により交流電圧のグランドレベルがＶａ上昇することとなる。このため、電圧が常に正となり、ダイオードスイッチ３３には直流として供給される。そして、図１１（ｂ）に示すような電圧変動となる。しかし、素子９の端子にはそれぞれ電圧上昇回路４１・４１が接続されるので、素子９間において電圧上昇回路４１による電圧上昇が起きないので、素子９には図１１（ｃ）に示すような交流が供給される。

このように、ダイオードスイッチ３３を越して交流を供給することができることとなる。電圧上昇回路４１に接続されるのは、端子３５ａ・３５ｂに接続するダイオードスイッチ３３もしくは端子３６ａ・３６ｂに接続するダイオードスイッチ３３となるため、他のダイオードスイッチ３３を越して交流電流が供給されることがなく、端子３５ａ・３５ｂおよび端子３６ａ・３６ｂの接続する配線の選択により交流を通すダイオードスイッチ３３を選択できるものである。

電子部品の検査状態を示す図。 電子部品の検査装置の組付け構成を示す図。 同じく側面図。 接続用回路基板上面のランドの構成例を示す図。 被測定回路基板上の素子と接続用回路基板との接続構成を示す図。 被測定回路基板上の素子と接続用回路基板との接続構成を示す側面断面図。 第２実施例におけるランドと計測部の接続構成を示す模式図。 スイッチ部によるランドの選択構成を示す図。 第３実施例の回路構成を示す図。 選択された素子を測定する回路構成を示す図。 選択された素子に交流を流す構成を示す図。 従来の電子部品の測定構成を示す図。

符号の説明

１ 異方性導電体
２ 接続用回路基板
３ 接続用ケーブル
４ 計測部
５ コネクタ
６ 押さえピンボード
７ 被測定回路基板
８ ランド（接続用回路基板）
９ 素子
１０ ランド（被測定回路基板）
１１ 配線
２１ スイッチ部
３１ 縦配線
３２ 横配線
３３ ダイオードスイッチ
３５ａ・３５ｂ 端子
３６ａ・３６ｂ 端子

Claims (2)

1. 基板上に設けられた特性測定用電極に電子部品を当接させて電子部品の電気的特性を測定するための検査装置であって、
   被測定回路基板を載置する異方性導電体と、異方性導電体を載置する接続用回路基板と、接続用回路基板に取り付けられる接続用ケーブルとを有し、
   該接続用回路基板の基板面にランドを一様に配置し、該ランドを測定用プローブとし、
   接続用回路基板に、平行に配設した複数の横配線と、該横配線と直交する複数の縦配線とにより、マトリックス状の回路を構成し、
   縦配線と横配線とにより構成される格子の一角にダイオードスイッチを配設し、
   交流電源と、前記交流電源からの交流電圧のグランドレベルを上昇して直流とする電圧上昇回路とを備え、
   前記ランドを介して電子部品に接続されるダイオードスイッチに前記電圧上昇回路から直流電流を流すとともに、
   前記交流電源から前記電子部品にダイオードスイッチを介して交流電流を供給することにより、電子部品の電気的特性を測定する、
   ことを特徴とする回路検査装置。
2. 基板上に設けられた特性測定用電極に電子部品を当接させて電子部品の電気的特性を測定する電子部品の検査方法であって、
   基板面に一様にプローブとなるランドを設けるとともに平行に配設した複数の横配線と、該横配線と直交する複数の縦配線とによりマトリックス状の回路を構成し、前記縦配線と横配線とにより構成される格子の一角にダイオードスイッチを配設した接続用回路基板上に異方性導電体を載置し、
   該異方性導電体上に被測定回路基板を載置し、
   該被測定回路基板に装着された素子と接続用回路基板のランドとを異方性導電体を介して接続し、
   前記マトリックス状の回路における、前記ランドを介して電子部品に接続されるダイオードスイッチに、交流電源からの交流電圧のグランドレベルを上昇して直流としたものを供給するとともに、
   前記交流電源から前記電子部品にダイオードスイッチを介して交流電流を供給することにより、電子部品の電気的特性を測定する、
   ことを特徴とする回路検査方法。

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