JP4259692B2 - 回路基板検査装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、検査対象としての一対の導体パターン間に一対の検査用プローブを介して検査電圧を印加した状態で、その一対の検査用プローブを流れる電流をレンジ回路によって電圧変換し、その変換した電圧値から演算した絶縁抵抗値に基づいて絶縁検査を行う回路基板検査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の回路基板検査装置として、図３に示す検査装置２１が従来から知られている。この検査装置２１は、制御装置２２と、検査用のプローブ３ａ，３ｂとを備えている。この場合、制御装置２２は、絶縁検査の際に各種制御を実行する制御部３１と、検査電圧を出力する直流電源１５と、プローブ３ａ，３ｂ間を流れる電流の電流値を測定する電流計３２とを備えている。この場合、電流計３２は、切替制御可能な複数の入力レンジを備え、その入力レンジが制御部３１によって切替制御された際には、その各入力レンジ毎に予め規定された所定の変換率でプローブ３ａ，３ｂ間を流れる電流ＩO を電圧変換し、その変換した電圧データＤV を制御部３１に出力する。一方、プローブ３ａ，３ｂは、接触型プローブであって、検査対象の回路基板ＰＣに対してＸ，ＹおよびＺ（上下）方向に移動可能に構成されると共に、絶縁検査時には、回路基板ＰＣ上に形成された導体パターンＰ１，Ｐ２に接触させられる。
【０００３】
この検査装置２１では、絶縁検査時には、まず、プローブ３ａ，３ｂが、検査対象の導体パターンＰ１，Ｐ２にそれぞれ接触させられる。次いで、プローブ３ａ，３ｂを介して、直流電源１５の検査電圧を導体パターンＰ１，Ｐ２間に印加する。続いて、電流計３２が、プローブ３ａ，３ｂ間を流れる電流を電流−電圧変換した後、電圧データＤV を制御部３１に出力する。次いで、制御部３１が、電圧データＤV 、および検査電圧の電圧値に基づいて、導体パターンＰ１，Ｐ２間の絶縁抵抗値を演算し、その絶縁抵抗値に基づいて絶縁良否を判定する。
【０００４】
この場合、導体パターンＰ１，Ｐ２間の絶縁抵抗値が例えば１００ＭΩ程度の高抵抗のときに絶縁状態が良好と判定される。したがって、絶縁良否を精度良く判定するためには、制御部３１は、電流計３２の入力レンジを分解能が最も細かい小電流用の入力レンジに切替制御し、その際に電流計３２から出力される電圧データＤV に基づいて絶縁良否を判定する。その一方、導体パターンＰ１，Ｐ２間には、一般的には、ある程度の容量が存在する。また、コンデンサのオープンテストを兼用する場合、そのコンデンサが導体パターンＰ１，Ｐ２間に接続されていることもある。このため、両導体パターンＰ１，Ｐ２間に検査電圧を印加した場合、通常、印加直後には、大電流の突入電流が流れ、時間の経過に伴い、その電流値が徐々に減少する。したがって、検査電圧の印加直後の状態では、電流計３２の破損を防止するために、制御部３１は、制御信号ＳS を出力することにより、電流計３２の入力レンジを最も分解能が粗い大電流測定用の入力レンジに切替制御し、電流ＩO の電流値がその大電流測定用の入力レンジの定格電流範囲（例えば、定格電流が１００ｍＡのときには１２０ｍＡ〜１０ｍＡ）の下限値（例えば、この例では１０ｍＡ）よりも低下したときに制御信号ＳS を出力して、その入力レンジよりも小電流用の入力レンジに切替制御する。これらの切替制御を繰り返し行うことにより、いわゆるオートレンジ機能が実現され、電流ＩO の電流値の読取精度が向上されると共に、絶縁検査に最適な入力レンジが複数の入力レンジから自動的に選択される。
【０００５】
したがって、このオートレンジ機能によって電流計３２の入力レンジが切替制御される場合、最初に、最も大電流用の入力レンジＡに切替制御されるため、図４に示すように、電流ＩO の電流値が検査電圧を印加した直後の時間ｔ１１の時点で最も大きくなる。次いで、電流ＩO の電流値が時間の経過と共に減少し、その入力レンジＡの定格電流範囲の下限値ＩALまで低下した時間ｔ１２の時点では、制御部３１が、制御信号ＳS を出力することにより、次に大電流用の入力レンジＢにレンジダウンさせる。やがて、時間ｔ１３の時点で入力レンジＢの定格電流範囲の下限値ＩBLまで低下すると、制御部３１が、制御信号ＳS を出力することにより、やや小電流用の入力レンジＣにレンジダウンさせる。次いで、時間ｔ１４の時点で入力レンジＣの定格電流範囲の下限値ＩCLまで低下すると、制御部３１は、制御信号ＳS を出力することにより、最も小電流用の入力レンジＤにレンジダウンさせる。この後、導体パターンＰ１，Ｐ２間の容量が電流ＩO によって充電されるため、電流ＩO の電流値は、時間ｔ１５の時点で、リーク電流程度の電流値に安定する。この際には、制御部３１が、その入力レンジＤに切替制御した状態の電流計３２から出力される電圧データＤV 、および検査電圧の電圧値に基づいて絶縁抵抗値を演算した後、その絶縁抵抗値に基づいて絶縁良否を最終的に判定する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の検査装置２１には、以下の問題点がある。すなわち、従来の検査装置２１では、電流ＩO の電流値が各入力レンジの定格電圧範囲の下限値まで低下したときに、制御部３１が電流計３２の入力レンジを１つずつレンジダウンさせている。この場合、小電流用の入力レンジの等価内部抵抗のほうが大電流用の入力レンジの等価内部抵抗よりも高抵抗となる。このため、電流計３２の入力レンジがより小電流用の入力レンジであればあるほど、導体パターンＰ１，Ｐ２間の容量を充電する充電電流が小電流に電流制限される。したがって、検査電圧の印加時に大電流用の入力レンジに固定されている場合と比較して、導体パターンＰ１，Ｐ２間の容量が完全に充電されるまでに長時間を要する。この結果、最終的に絶縁抵抗値を測定するのに適した入力レンジに切り替えられるまでに長時間を必要としてしまう。このため、従来の検査装置２１には、各導体パターンＰ１，Ｐ２間についての絶縁検査に時間を要する結果、回路基板ＰＣ全体としての検査時間が非常に長時間化し、これにより検査コストの高騰を招いているという問題点がある。
【０００７】
なお、上記したように、検査電圧の印加時に、大電流用の入力レンジに固定しておくこともできる。この場合には、導体パターンＰ１，Ｐ２間の容量を素早く充電することは可能である。しかし、かかる場合、絶縁抵抗値を正確に測定することができないため、絶縁検査自体の信頼性が低下するという問題点がある。
【０００８】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、絶縁検査を短時間で精度良く行うことが可能な回路基板検査装置を提供することを主目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく請求項１記載の回路基板検査装置は、検査対象としての一対の導体パターン間に検査電圧を印加する一対の検査用プローブと、切替制御可能な複数の入力レンジ抵抗を備えて構成されて当該レンジ抵抗が切り替えられることにより入力レンジが切替制御され、かつ前記各入力レンジ毎に予め規定された所定の変換率で前記一対の検査用プローブを介して前記一対の導体パターン間を流れる電流を電圧変換するレンジ回路と、前記検査電圧の印加時に前記レンジ回路の前記入力レンジを大電流用の入力レンジから小電流用の入力レンジに向けて順に切替制御する制御回路と、前記電圧変換された電圧の電圧値に基づいて前記一対の導体パターン間の絶縁抵抗値を演算する演算回路とを備え、前記演算された絶縁抵抗値に基づいて、その一対の導体パターン間の絶縁良否を判定する回路基板検査装置において、前記制御回路は、前記良否判定に合致する前記入力レンジよりも大電流用の入力レンジのいずれか１つに切替制御した際に、前記一対の導体パターン間を流れる電流の電流値が前記いずれか１つの入力レンジにおける定格電流範囲の下限値よりも小電流の所定の基準値に低下したとき、および前記電流値が前記いずれか１つの入力レンジにおける前記定格電流範囲の前記下限値よりも小電流であってその電流値の変化量が所定変化量を下回ったときに、前記レンジ回路の当該いずれか１つの入力レンジを前記小電流用の入力レンジに向けて切り替える第１の切替制御を行うことを特徴とする。なお、本発明における「絶縁検査」とは、導体パターン間の絶縁状態についての検査、および一対の導体パターン間に半田付けまたは形成されたコンデンサについてのオープン検査を含む概念である。
【００１０】
また、本発明における「所定変化量」については、各入力レンジ毎に異なる変化量に規定してもよいし、すべての入力レンジにおいて同一変化量に規定してもよい。
【００１１】
請求項２記載の回路基板検査装置は、請求項１記載の回路基板検査装置において、制御回路は、良否判定に合致する入力レンジよりも大電流用の各入力レンジに切替制御したすべての際に、第１の切替制御を行うことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る回路基板検査装置の好適な実施の形態について説明する。なお、従来の検査装置２１および検査対象と同一の構成要素については同一の符号を付して重複した説明を省略する。
【００１３】
検査装置１は、ベアボード（プリント基板単体）やＩＣパッケージの検査を実行可能に構成されている。具体的には、検査装置１は、図１に示すように、制御装置２、および検査用のプローブ３ａ，３ｂを備えている。この場合、制御装置２は、制御回路１１、本発明におけるレンジ回路に相当するレンジ抵抗回路１２、Ａ／Ｄ変換回路１３、演算回路１４および直流電源１５を備えている。制御回路１１は、制御信号ＳS を出力してのレンジ抵抗回路１２内のレンジ抵抗の切り替えによる入力レンジの切替制御、および演算回路１４から出力される測定データＤM に基づいての絶縁良否の判定処理などを実行する。レンジ抵抗回路１２は、制御信号ＳS によって切替制御可能な複数のレンジ抵抗を備えて構成され、このレンジ抵抗が切り替えられることにより入力レンジが切替制御される。また、レンジ抵抗回路１２は、入力された制御信号ＳS に応じて、例えば、１００ｍＡ以下、１０ｍＡ以下、１ｍＡ以下、および１００μＡ以下の各入力レンジのいずれか１つに切替制御され、切替制御された入力レンジ毎に予め規定された所定の変換率で、プローブ３ａ，３ｂ間を流れる電流ＩO を電圧変換することにより電圧信号ＳV を生成する。また、レンジ抵抗回路１２では、各入力レンジの定格電流範囲が定格電流（例えば１００ｍＡ以下の入力レンジであれば１００ｍＡ）の例えば１．２倍〜１／１０倍までと規定されており、その定格電圧範囲内のときには、電流ＩO の電流波形をクリップさせることなく高精度で電圧変換する。
【００１４】
また、Ａ／Ｄ変換回路１３は、レンジ抵抗回路１２から出力される電圧信号ＳV をアナログ−ディジタル変換することにより電圧データＤV を生成する。演算回路１４は、Ａ／Ｄ変換回路１３から出力される電圧データＤV 、および直流電源１５から出力される検査電圧の電圧値に基づいて導体パターンＰ１，Ｐ２間の絶縁抵抗値を演算し、その演算結果である測定データＤM を出力する。直流電源１５は、例えば、ＤＣ１００Ｖの検査電圧を生成して出力する。
【００１５】
次に、検査装置１における絶縁検査処理について、図２を参照して説明する。
【００１６】
この検査装置１では、まず、プローブ３ａ，３ｂが、検査対象の導体パターンＰ１，Ｐ２にそれぞれ接触させられる。次いで、制御回路１１が、制御信号ＳS を出力することにより、レンジ抵抗回路１２の入力レンジを最も分解能が粗く、かつ大電流用入力レンジである１００ｍＡ用の入力レンジＡに切替制御する。続いて、制御回路１１は、同図に示す時間ｔ１の時点で、直流電源１５から検査電圧を出力させることにより、プローブ３ａ，３ｂを介して導体パターンＰ１，Ｐ２間に検査電圧を印加させる。この際には、レンジ抵抗回路１２内のレンジ抵抗の抵抗値に応じて制限される電流値の電流ＩO がプローブ３ａ，３ｂ間を流れる。この場合、レンジ抵抗回路１２は、電流ＩO を電流−電圧変換することにより生成した電圧信号ＳV をＡ／Ｄ変換回路１３に出力する。次いで、Ａ／Ｄ変換回路１３が、電圧信号ＳV をアナログ−ディジタル変換することにより生成した電圧データＤV を制御回路１１に出力する。
【００１７】
次に、制御回路１１は、電流ＩO の電流値が、レンジ抵抗回路１２の入力レンジＡにおける定格電流範囲の下限値ＩAL（この例では１０ｍＡ）よりも低電流である所定の基準値ＩAR（例えば、２ｍＡ）まで低下したか否かを電圧データＤV に基づいて監視する。時間ｔ２の時点で電流ＩO が基準値ＩARまで低下すると、制御回路１１は、制御信号ＳS を出力することによって、レンジ抵抗回路１２の入力レンジを１０ｍＡ用の入力レンジＢに切替制御（本発明における第１の切替制御）する。引き続き、制御回路１１は、入力レンジＢにおける定格電流範囲の下限値ＩBL（この例では１ｍＡ）よりも低電流である所定の基準値ＩBR（例えば、０．２ｍＡ）まで低下したか否かを監視する。時間ｔ３の時点で電流ＩO が基準値ＩBRまで低下すると、制御回路１１は、制御信号ＳS を出力することによって、レンジ抵抗回路１２の入力レンジを１ｍＡ用の入力レンジＣに切替制御（本発明における第１の切替制御）する。
【００１８】
同様にして、制御回路１１は、レンジ抵抗回路１２の入力レンジＣにおける定格電流範囲の下限値ＩCL（この例では１００μＡ）よりも低電流である所定の基準値ＩCR（例えば、２０μＡ）まで低下したか否かを監視する。時間ｔ４の時点で電流ＩO が基準値ＩCRまで低下すると、制御回路１１は、制御信号ＳS を出力することによって、レンジ抵抗回路１２の入力レンジを、最も分解能が細かく、かつ絶縁抵抗値の測定に適した低電流用入力レンジである１００μＡ用の入力レンジＤに切替制御（本発明における第１の切替制御）する。次いで、制御回路１１は、この状態で電流ＩO の変化量が所定変化量（例えば、１ｍＡ／Ｓ）を下回ったか否かを監視する。時間ｔ５の時点で下回ったときには、導体パターンＰ１，Ｐ２間の容量がほぼ満充電状態のため、制御回路１１は、演算回路１４に対して絶縁抵抗値の演算を開始させる。この際には、演算回路１４は、Ａ／Ｄ変換回路１３から出力される電圧データＤV 、および検査電圧の電圧値に基づいて、導体パターンＰ１，Ｐ２間の絶縁抵抗値を演算し、その演算結果である測定データＤM を制御回路１１に出力する。続いて、制御回路１１は、絶縁抵抗値が例えば１００ＭΩの基準値以上か否かを判別し、基準値以上のときには、導体パターンＰ１，Ｐ２の絶縁状態が良好であると判別する。制御回路１１は、他のすべての一対の導体パターン間について、以上の処理を行い、すべての一対の導体パターン間の絶縁状態が良好であると判別したときには、回路基板ＰＣが良品回路基板であると判定する。
【００１９】
なお、制御回路１１は、電流ＩO の電流値変化量が所定変化量を下回ったときには、レンジ抵抗回路１２の入力レンジを切替制御する。例えば、導体パターンＰ１，Ｐ２間に絶縁不良が存在するときには、ある程度の漏れ電流が電流ＩO として流れる。このため、電流ＩO が各入力レンジの定格電流の下限値から、その入力レンジの基準値（ＩAR，ＩBRまたはＩCR）までの範囲内の電流値となるときがある。かかる場合、電流ＩO の所定変化量を各入力レンジに対応させて予め制御回路１１に記憶させておくことで、制御回路１１は、その入力レンジに切替制御された際に、電流ＩO の電流値の変化量が所定変化量を下回ったときに、低電流側の入力レンジに切替制御（本発明における第１の切替制御）する。この際には、制御回路１１は、その低電流側の入力レンジに切替制御した状態で測定された絶縁抵抗値に基づいて、絶縁良否を判定する。この場合にも、導体パターンＰ１，Ｐ２間の容量がより大電流の電流ＩO で、かつより長時間充電されるため、その容量が素早く充電される結果、より短時間で絶縁抵抗値を演算可能な状態に到達する。
【００２０】
このように、この検査装置１では、各入力レンジの定格電流範囲内の下限値よりも低電流の基準値（ＩAR，ＩBR，ＩCR）に達した時点で入力レンジを低電流側の入力レンジに切替制御する。このため、電流ＩO が各入力レンジの定格電流範囲内の下限値に達した時点で入力レンジを切替制御する方式と比較して、導体パターンＰ１，Ｐ２間の容量がより大電流の電流ＩO で、かつより長時間充電される。したがって、図２の波線で示す検査装置２１における電流特性と比較して、その容量が素早く充電されるため、より短時間で絶縁抵抗値を演算可能な状態に到達する。この結果、一対の導体パターンＰ１，Ｐ１に対する絶縁検査をより短時間で、かつ精度良く行うことができる。
【００２１】
なお、本発明は、上記した実施の形態に示した構成および動作に限定されず、適宜変更が可能である。例えば、レンジ抵抗回路１２における各入力レンジの定格電流、定格電流範囲、およびその下限値などは本発明の実施の形態で示した数値に限定されず、適宜変更が可能である。また、検査装置１では、レンジ抵抗回路１２の各入力レンジ毎に、その入力レンジに対応する基準値よりも電流ＩO の電流値が下回ったときに低電流側の入力レンジに切替制御しているが、例えば、最も大電流用の入力レンジ（この例では１００ｍＡ）のときにのみこの切替制御を行うなど、特定の１つまたは複数の入力レンジに切替制御した際にのみ、この切替制御を行うように構成することもできる。さらに、レンジ抵抗回路１２の回路自体も特に限定されず、各種方式のレンジ回路を採用することができる。また、絶縁検査に加えて導体パターンＰ１，Ｐ２間の導通検査やいわゆるオープン／ショート検査を行えるように検査装置１を構成してもよいのは勿論である。
【００２２】
さらに、本発明における一対の検査用プローブは検査装置１における移動型のプローブ３ａ，３ｂに限定されない。例えば、数多くのプローブを導体パターンの形成位置に応じた位置に植設した治具側プローブであってもよい。この場合、通常、絶縁検査の際には、１本のプローブを除いた他のすべてのプローブを共通接続し、その１本のプローブと他のプローブ（両者が本発明における一対の検査用プローブに相当する）との間の絶縁抵抗値を測定することによって絶縁検査を実行する。その際に、１本のプローブが接触している導体パターンと、他のすべてのプローブが接触している数多くの導体パターンとの間（これらが本発明における一対の導体パターン間に相当する）の容量が数ｎＦ〜数百ｎＦになることがあり、かかる場合にも、本発明を適用することにより、絶縁検査をより短時間で終了することができる。
【００２３】
また、本発明は、回路基板検査装置への適用に限らず、電圧計、電力計、マルチメータおよび波形記録計などの入力レンジを複数有する各種測定装置に適用することもできる。
【００２４】
【発明の効果】
以上のように、請求項１記載の回路基板検査装置によれば、制御回路が、良否判定に合致する入力レンジよりも大電流用の入力レンジのいずれか１つに切替制御した際に、一対の検査用プローブ間を流れる電流の電流値がその入力レンジにおける所定の基準値に低下したときに第１の切替制御を行うことにより、その電流の電流値が各入力レンジの定格電流範囲内の下限値に達した時点で入力レンジを切替制御する方式と比較して、導体パターン間の容量に対して、より大電流の電流で、より長時間充電することができるため、その容量を素早く充電することができる。これにより、より短時間で絶縁抵抗値を演算可能な状態に到達させることができる結果、一対の導体パターンに対する絶縁検査をより短時間で行うことができる。
【００２５】
また、この回路基板検査装置によれば、制御回路が、良否判定に合致する入力レンジよりも大電流用の入力レンジのいずれか１つに切替制御した際に、一対の検査用プローブ間を流れる電流の変化量が所定変化量を下回ったときに第１の切替制御を行うことにより、その電流の電流値が各入力レンジの定格電流範囲内の下限値から、その入力レンジの所定の基準値までの範囲内になった状態において、一対の検査用プローブ間を流れる電流の変化量が所定変化量を下回ったとき、すなわち一対の導体パターン間の容量がほぼ満充電状態になったときにも、入力レンジを小電流用の入力レンジに向けて切り替えることができる。これにより、絶縁検査を精度良く行うこともできる。
【００２６】
さらに、請求項２記載の回路基板検査装置によれば、制御回路が、良否判定に合致する入力レンジよりも大電流用の各入力レンジに切替制御したすべての際に第１の切替制御を行うことにより、最も早く絶縁抵抗値を演算可能な状態に到達させることができる結果、一対の導体パターンに対する絶縁検査を最も短時間で終了することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態に係る検査装置１の構成を示すブロック図である。
【図２】 検査装置１および検査装置２１による絶縁検査時における電流ＩO の経過時間に対する電流値の特性を示す電流特性図である。
【図３】 従来の検査装置２１のブロック図である。
【図４】 検査装置２１による絶縁検査時における電流ＩO の経過時間に対する電流値の特性を示す電流特性図である。
【符号の説明】
１ 検査装置
３ａ，３ｂ プローブ
１１ 制御回路
１２ レンジ抵抗回路
１４ 演算回路
１５ 直流電源
ＩO 電流
Ｐ１，Ｐ２ 導体パターン
ＰＣ 回路基板

Claims (2)

1. 検査対象としての一対の導体パターン間に検査電圧を印加する一対の検査用プローブと、切替制御可能な複数の入力レンジ抵抗を備えて構成されて当該レンジ抵抗が切り替えられることにより入力レンジが切替制御され、かつ前記各入力レンジ毎に予め規定された所定の変換率で前記一対の検査用プローブを介して前記一対の導体パターン間を流れる電流を電圧変換するレンジ回路と、前記検査電圧の印加時に前記レンジ回路の前記入力レンジを大電流用の入力レンジから小電流用の入力レンジに向けて順に切替制御する制御回路と、前記電圧変換された電圧の電圧値に基づいて前記一対の導体パターン間の絶縁抵抗値を演算する演算回路とを備え、前記演算された絶縁抵抗値に基づいて、その一対の導体パターン間の絶縁良否を判定する回路基板検査装置において、
   前記制御回路は、前記良否判定に合致する前記入力レンジよりも大電流用の入力レンジのいずれか１つに切替制御した際に、前記一対の導体パターン間を流れる電流の電流値が前記いずれか１つの入力レンジにおける定格電流範囲の下限値よりも小電流の所定の基準値に低下したとき、および前記電流値が前記いずれか１つの入力レンジにおける前記定格電流範囲の前記下限値よりも小電流であってその電流値の変化量が所定変化量を下回ったときのいずれのときにも、前記レンジ回路の当該いずれか１つの入力レンジを前記小電流用の入力レンジに向けて切り替える第１の切替制御を行うことを特徴とする回路基板検査装置。
2. 前記制御回路は、前記良否判定に合致する前記入力レンジよりも大電流用の前記各入力レンジに切替制御したすべての際に、前記第１の切替制御を行うことを特徴とする請求項１記載の回路基板検査装置。

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