JP5384214B2 - 測定装置および測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、測定用信号を一対の測定対象体に供給しているときに生じる電気信号に基づいてその測定対象体間の抵抗値を測定する測定装置および測定方法に関するものである。

この種の測定装置を備えた装置として、特開２００２−２０２３３５号公報において出願人が開示した回路基板検査装置が知られている。この回路基板検査装置は、検査用プローブ、測定部および制御部等を備えて、回路基板における一対の導体パターン間の抵抗値などを測定してその測定値に基づいて導体パターン間の絶縁検査等を実行可能に構成されている。具体的には、この回路基板検査装置では、測定部が、検査用プローブを介して一対の導体パターンに検査信号（例えば、直流電圧）が供給されている状態において、両導体パターン間の抵抗値を測定し、制御部が、測定された測定値と検査用基準データとを比較することにより、導体パターン間の絶縁検査を行う。

特開２００２−２０２３３５号公報（第３−４頁、第１図）

ところが、上記の回路基板検査装置を含むこの種の装置には、改善すべき以下の課題がある。すなわち、この種の装置では、絶縁検査を行う際に、高圧の直流電圧を導体パターンに供給している。一方、回路基板には、大きさ（長さや幅）の異なる数多くの導体パターンが存在し、一対の導体パターン間の距離もその一対の組み合わせ毎に異なっている。このため、検査対象とする一対の導体パターン間の静電容量は、その一対の組み合わせ毎に異なっている。この場合、一対の導体パターン間の静電容量が小さいときには、直流電圧の供給開始時に流れる突入電流も小さいため特に問題は生じないものの、一対の導体パターン間の静電容量が大きいときには、高圧の直流電圧の供給開始時に過大な突入電流が流れることとなる。したがって、従来のこの種の装置には、検査信号としての高圧の直流電圧の供給開始時に過大な突入電流が流れて、検査用プローブや検査対象の導体パターンが破損するおそれがあるという課題が存在する。

本発明は、かかる改善すべき課題に鑑みてなされたものであり、測定用信号の供給開始時における測定用プローブや測定対象体の破損を防止し得る測定装置および測定方法を提供することを主目的とする。

上記目的を達成すべく請求項１記載の測定装置は、抵抗測定用信号を出力する信号出力部と、当該信号出力部から出力された前記抵抗測定用信号が一対の測定対象体に供給されているときに生じる電気信号に基づいて当該各測定対象体の間の抵抗値を測定する抵抗測定部とを備えた測定装置であって、前記各測定対象体の間の静電容量を測定する静電容量測定部と、前記信号出力部および前記静電容量測定部を制御する制御部とを備え、前記信号出力部は、前記抵抗測定用信号の電圧値を変更可能に構成され、前記制御部は、前記抵抗測定部による前記抵抗値の測定に先だって前記静電容量測定部に前記静電容量を測定させると共に、前記抵抗測定用信号の出力開始時において、前記測定された静電容量の容量値が大きいほど前記抵抗測定用信号の電圧値の増加速度が小さくなるように前記信号出力部を制御する出力制御処理を実行する。

また、請求項２記載の測定装置は、請求項１記載の測定装置において、前記抵抗測定用信号を前記各測定対象体に供給する測定用プローブを備え、前記制御部は、前記測定用プローブを介して静電容量測定用信号が前記各測定対象体に供給されている状態で前記静電容量測定部によって測定された前記静電容量に基づいて前記出力制御処理を実行する。

また、請求項３記載の測定方法は、抵抗測定用信号を一対の測定対象体に供給しているときに生じる電気信号に基づいて当該各測定対象体の間の抵抗値を測定する測定方法であって、前記抵抗値の測定に先だって前記各測定対象体の間の静電容量を測定し、前記抵抗測定用信号の出力開始時において、前記測定した静電容量の容量値が大きいほど前記抵抗測定用信号の電圧値の増加速度が小さくなるように当該抵抗測定用信号の出力を制御する出力制御処理を実行する。

また、請求項４記載の測定方法は、請求項３記載の測定方法において、前記抵抗測定用信号を前記各測定対象体に供給する測定用プローブを介して静電容量測定用信号を前記各測定対象体に供給して前記静電容量を測定し、当該測定した静電容量に基づいて前記出力制御処理を実行する。

請求項１記載の測定装置、および請求項３記載の測定方法では、一対の測定対象体の間の抵抗値の測定に先だって両測定対象体の間の静電容の容量値を測定し、抵抗測定用信号の出力開始時において、測定した容量値が大きいほど抵抗測定用信号の電圧値の増加速度が小さくなるように抵抗測定用信号の出力を制御する出力制御処理を実行する。このため、この測定装置および測定方法によれば、例えば静電容量が大きい一対の測定対象体に対する抵抗測定用信号の供給開始時において、増加速度が小さい分、過大な突入電流の発生を低く抑えることができるため、過大な突入電流に起因する測定用プローブや測定対象体の破損を確実に防止することができる。また、この測定装置および測定方法によれば、例えば静電容量が小さい一対の測定対象体に対する抵抗測定用信号の供給開始時において、増加速度が大きい分、定常状態に達するまでに要する時間を短くすることができるため、測定時間をその分だけ短縮させることができる。

また、請求項２記載の測定装置、および請求項４記載の測定方法によれば、抵抗測定用信号を各測定対象体に供給する測定用プローブを用いて静電容量測定用信号を供給し、その状態で測定した静電容量に基づいて出力制御処理を実行する。このため、この測定装置および測定方法によれば、測定装置と測定用プローブとを接続する配線や測定用プローブなどの測定装置側の静電容量が大きい場合であっても、その静電容量の影響が織り込まれた十分に小さな増加速度によって出力制御処理を実行することができる。したがって、この測定装置および測定方法によれば、測定装置側の静電容量が大きい場合であっても、測定用プローブや測定対象体の破損をより確実に防止することができる。

回路基板検査装置１の構成を示す構成図である。 ランプアップ速度データＤｒの構成を示すデータ構成図である。 測定装置２による抵抗値Ｒの測定方法を説明する第１の説明図である。 測定装置２による抵抗値Ｒの測定方法を説明する第２の説明図である。 測定装置２による抵抗値Ｒの測定方法を説明する第３の説明図である。

以下、本発明に係る測定装置および測定方法の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。

最初に、回路基板検査装置１の構成について説明する。図１に示す回路基板検査装置１は、本発明に係る測定装置が組み込まれた装置の一例であって、回路基板１００に形成されている導体パターン１０１（検査対象体の一例）間の抵抗値（絶縁抵抗値）Ｒを測定して、その抵抗値Ｒに基づいて導体パターン１０１間の絶縁状態の良否検査を実行可能に構成されている。具体的には、回路基板検査装置１は、同図に示すように、測定装置２、基板保持部３および移動機構４を備えて構成されている。測定装置２は、測定用プローブ１１ａ，１１ｂ（以下、区別しないときには「測定用プローブ１１」ともいう）、直流電圧出力部（信号出力部）１２、抵抗測定部１３、交流電圧出力部１４、静電容量測定部１５、スキャナ部１６、記憶部１７および制御部１８を備えて構成されている。

測定用プローブ１１は、移動機構４によって移動させられて導体パターン１０１にその先端部が電気的に接続させられる（プロービングさせられる）。直流電圧出力部１２は、抵抗測定用信号（一例として、高圧（５０Ｖ〜２５０Ｖ程度）の直流電圧）Ｓ１を出力する。また、直流電圧出力部１２は、抵抗測定用信号Ｓ１の電圧値Ｖ１を変更可能に構成され、制御部１８の制御（具体的には、制御部１８から出力される制御信号Ｓｓ）に従って電圧値Ｖ１を例えば０Ｖから上記の電圧値まで徐々に変更する（漸増させる）。なお、直流電圧出力部１２として、例えば、生成する直流電圧自体を変更して出力電圧を変更する構成を採用することもできるし、生成する直流電圧自体は一定に維持しつつ抵抗値を可変可能な可変抵抗回路を出力部に設けてその抵抗値を可変することで出力電圧を変更する構成を採用することもできる。この場合、直流電圧出力部１２から出力された抵抗測定用信号Ｓ１は、測定用プローブ１１を介して導体パターン１０１に供給される。また、直流電圧出力部１２は、制御部１８によって後述する出力制御処理が実行されることにより、抵抗測定用信号Ｓ１の出力開始時（供給開始）における電圧値Ｖ１の増加（電圧上昇）速度（以下、「ランプアップ速度Ｒｓ」ともいう）を変更する。

抵抗測定部１３は、図５に示すように、電圧測定回路１３ａと電流測定回路１３ｂとを備えている。この場合、電圧測定回路１３ａは、直流電圧出力部１２から出力された抵抗測定用信号Ｓ１が一対の導体パターン１０１に供給されているときの測定用プローブ１１間の電圧値Ｖ１を測定する。また、電流測定回路１３ｂは、直流電圧出力部１２から出力された抵抗測定用信号Ｓ１が一対の導体パターン１０１に供給されているときに流れる電流値Ｉ１を測定する。そして、抵抗測定部１３は、測定した測定用プローブ１１間の電圧値Ｖ１と、測定した電流値Ｉ１とに基づいて、両導体パターン１０１間の抵抗値（絶縁抵抗値）Ｒを測定する。

交流電圧出力部１４は、制御部１８の制御に従って静電容量測定用信号（一例として、低圧（１Ｖ程度）の交流電圧）Ｓ２を出力する。静電容量測定部１５は、図３に示すように、電圧測定回路１５ａと電流測定回路１５ｂとを備えている。この場合、電圧測定回路１５ａは、交流電圧出力部１４から出力された静電容量測定用信号Ｓ２が一対の導体パターン１０１に供給されているときの測定用プローブ１１間の電圧値Ｖ２を測定する。また、電流測定回路１５ｂは、交流電圧出力部１４から出力された静電容量測定用信号Ｓ２が測定用プローブ１１を介して一対の導体パターン１０１に供給されているときに流れる電流値Ｉ２を測定する。そして、交流電圧出力部１４は、測定した測定用プローブ１１間の電圧値Ｖ２と、測定した電流値Ｉ２と、静電容量測定用信号Ｓ２の電圧および電流の間の位相差とに基づいて両導体パターン１０１間の静電容量の値（以下、「静電容量値Ｃ」ともいう）を測定する。スキャナ部１６は、制御部１８の制御に従い、測定用プローブ１１と、直流電圧出力部１２、抵抗測定部１３、交流電圧出力部１４および静電容量測定部１５との接続を切り替える。

記憶部１７は、制御部１８によって実行される出力制御処理の際に用いられる電圧データＤｖおよびランプアップ速度データＤｒを記憶する。ここで、この測定装置２では、抵抗測定部１３によって行われる抵抗値Ｒの測定の際に一対の導体パターン１０１に供給すべき（直流電圧出力部１２から出力させるべき）抵抗測定用信号Ｓ１の定常状態における電圧値Ｖ１が、回路基板１００に形成されている各導体パターン１０１の中から２つを選択する組み合わせ毎にそれぞれ規定されており、電圧データＤｖは、これらの電圧値Ｖ１を示すデータで構成されている。また、この測定装置２では、図２に示すように、抵抗測定用信号Ｓ１の出力開始時（供給開始時）における抵抗測定用信号Ｓ１の電圧値Ｖ１の増加速度としてのランプアップ速度Ｒｓが、静電容量値Ｃ毎にそれぞれ規定されており、ランプアップ速度データＤｒは、これらを示すデータで構成されている。この場合、同図に示すように、ランプアップ速度Ｒｓは、静電容量値Ｃが大きいほど小さくなるように（静電容量値Ｃが小さいほど大きくなるように）規定されている。

制御部１８は、直流電圧出力部１２による抵抗測定用信号Ｓ１の出力を制御すると共に、抵抗測定部１３による抵抗値Ｒの測定を制御する。また、制御部１８は、交流電圧出力部１４による静電容量測定用信号Ｓ２の出力を制御すると共に、静電容量測定部１５による静電容量値Ｃの測定を制御する。この場合、制御部１８は、抵抗測定部１３による抵抗値Ｒの測定に先だち、静電容量測定部１５に静電容量値Ｃを測定させると共に、抵抗測定用信号Ｓ１の供給開始時（抵抗値Ｒの測定開始時）において、静電容量測定部１５によって測定された静電容量値Ｃに基づき、後述する出力制御処理を実行する。また、制御部１８は、移動機構４による測定用プローブ１１の移動を制御すると共に、静電容量値Ｃの測定時や抵抗値Ｒの測定時において、測定用プローブ１１と、直流電圧出力部１２、抵抗測定部１３、交流電圧出力部１４および静電容量測定部１５との接続のスキャナ部１６による切替えを制御する。

基板保持部３は、保持板と、保持板に取り付けられて回路基板１００の端部を挟み込んで固定するクランプ機構（いずれも図示せず）とを備えて、回路基板１００を保持可能に構成されている。移動機構４は、制御部１８の制御に従い、測定用プローブ１１を移動させてプロービングを実行する。

次に、回路基板検査装置１の測定装置２によって回路基板１００の導体パターン１０１間の抵抗値Ｒを測定する測定方法、および測定した抵抗値Ｒに基づいて導体パターン１０１間の絶縁状態の良否を検査する方法について、図面を参照して説明する。

まず、回路基板１００を基板保持部３における保持板の上に載置し、次いで、基板保持部３のクランプ機構で回路基板１００の端部を挟み込んで固定することによって回路基板１００を基板保持部３に保持させる。続いて、図外の操作部を用いて開始操作を行う。次いで、制御部１８が、操作部から出力された操作信号に従い、移動機構４を制御して、図３に示すように、回路基板１００における各導体パターン１０１のうちの一対の導体パターン１０１ａ，１０１ｂに測定用プローブ１１ａ，１１ｂを接触（プロービング）させる。

続いて、制御部１８は、検査処理を開始する。この検査処理では、制御部１８は、スキャナ部１６の切替えを制御すると共に、測定用プローブ１１自体に起因する静電容量を含む導体パターン１０１ａ，１０１ｂ間の静電容量値Ｃを測定させる。具体的には、制御部１８は、スキャナ部１６による切替えを制御して、図３に示すように、交流電圧出力部１４、静電容量測定部１５および測定用プローブ１１を相互に接続させる。その後、制御部１８は、交流電圧出力部１４を制御して、静電容量測定用信号Ｓ２を出力させる。次いで、制御部１８は、静電容量測定部１５を制御して、静電容量値Ｃを測定させる。この場合、静電容量測定部１５では、電圧測定回路１５ａが、同図に示すように、測定用プローブ１１ａ，１１ｂ間の電圧値Ｖ２（静電容量測定用信号Ｓ２の電圧値Ｖ２）を検出すると共に、電流測定回路１５ｂが、静電容量測定用信号Ｓ２の供給に伴って流れる電流値Ｉ２を検出する。次いで、静電容量測定部１５は、電圧値Ｖ２、電流値Ｉ２、並びに静電容量測定用信号Ｓ２の電圧および電流の位相差に基づいて静電容量値Ｃを測定する。この場合、この測定装置２では、静電容量測定用信号Ｓ２として低圧の交流電圧を用いているため、静電容量測定用信号Ｓ２の供給開始時における過大な突入電流の発生に起因する測定用プローブ１１や導体パターン１０１の破損が回避される。

続いて、制御部１８は、導体パターン１０１ａ，１０１ｂ間の抵抗値Ｒを測定させる。具体的には、制御部１８は、スキャナ部１６による切替えを制御して、図５に示すように、直流電圧出力部１２、抵抗測定部１３および測定用プローブ１１を相互に接続させる。その後、制御部１８は、直流電圧出力部１２を制御して、抵抗測定用信号Ｓ１の出力を開始させる。この際に、制御部１８は、上記のように抵抗値Ｒの測定に先だって静電容量測定部１５に測定させた静電容量値Ｃに基づき、出力制御処理を実行する。この出力制御処理では、制御部１８は、記憶部１７に記憶されている電圧データＤｖを読み出して、測定対象の一対の導体パターン１０１ａ，１０１ｂに供給させるべき抵抗測定用信号Ｓ１の電圧値Ｖ１（一例として、１００Ｖ：図４参照）を特定する。次いで、制御部１８は、記憶部１７に記憶されているランプアップ速度データＤｒを読み出して、静電容量測定部１５によって検出された導体パターン１０１ａ，１０１ｂ間の静電容量値Ｃ（例えば、１００ｐＦ：同図参照）に対応するランプアップ速度Ｒｓ（例えば、１Ｖ／ｍｓ：図２参照）を特定する。続いて、制御部１８は、直流電圧出力部１２を制御して、１００Ｖに達するまで電圧値Ｖ１をランプアップ速度Ｒｓ（この例では、１Ｖ／ｍｓ）で増加させる。

ここで、この測定装置２では、静電容量値Ｃが大きいほどランプアップ速度Ｒｓが小さくなるように（静電容量値Ｃが小さいほどランプアップ速度Ｒｓが大きくなるように）規定されている。このため、例えば静電容量値Ｃが大きい一対の導体パターン１０１に対する抵抗測定用信号Ｓ１の供給開始時において、ランプアップ速度Ｒｓが小さい分、過大な突入電流の発生を低く抑えることができる。したがって、この測定装置２では、測定用プローブ１１や導体パターン１０１が破損する事態を確実に防止することが可能となっている。

次いで、制御部１８は、抵抗測定部１３に対して導体パターン１０１ａ，１０１ｂ間の抵抗値Ｒを測定させる。この場合、抵抗測定部１３では、図５に示すように、電圧測定回路１３ａが、測定用プローブ１１ａ，１１ｂの間に生じる電圧（電気信号）の電圧値Ｖ１（直流電圧出力部１２から出力される抵抗測定用信号Ｓ１の電圧値Ｖ１）を検出すると共に、電流測定回路１３ｂが、抵抗測定用信号Ｓ１の供給によって流れる電気信号の電流値Ｉ１を検出する。次いで、抵抗測定部１３は、電圧値Ｖ１および電流値Ｉ１に基づいて抵抗値Ｒを算出する。続いて、制御部１８は、測定した抵抗値Ｒと予め規定された基準値とを比較することにより、測定用プローブ１１ａ，１１ｂ間の絶縁状体の良否を検査する。これにより、導体パターン１０１ａ，１０１ｂについての検査処理が終了する。

次いで、制御部１８は、移動機構４を制御して、次の一対の導体パターン１０１（導体パターン１０１ｂ，１０１ｃ）に測定用プローブ１１ａ，１１ｂを接触（プロービング）させる。続いて、制御部１８は、上記した検査処理を実行する。以下、制御部１８は、一対の導体パターン１０１の組み合わせを変更しつつ、プロービングおよび検査処理を繰り返して実行する。この場合、図４に示すように、静電容量値Ｃが小さい一対の導体パターン１０１に対する抵抗測定用信号Ｓ１の供給開始時においては、ランプアップ速度Ｒｓが大きい分、定常状態に達するまでに要する時間が短くなる結果、測定時間をその分だけ短縮させることが可能となる。次いで、制御部１８は、各導体パターン１０１の中から２つを選択する全ての組み合わせについての検査処理が終了したときには、検査結果を図外の表示部に表示させる。

このように、この測定装置２および測定方法では、一対の導体パターン１０１間の抵抗値Ｒの測定に先だって両導体パターン１０１間の静電容量値Ｃを測定し、抵抗測定用信号Ｓ１の出力開始時において、測定した静電容量値Ｃが大きいほど抵抗測定用信号Ｓ１の電圧値Ｖ１のランプアップ速度Ｒｓが小さく、測定した静電容量値Ｃが小さいほど抵抗測定用信号Ｓ１の電圧値Ｖ１のランプアップ速度Ｒｓが大きくなるように抵抗測定用信号Ｓ１の出力を制御する出力制御処理を実行する。このため、この測定装置２および測定方法によれば、例えば静電容量値Ｃが大きい一対の導体パターン１０１に対する抵抗測定用信号Ｓ１の供給開始時において、ランプアップ速度Ｒｓが小さい分、過大な突入電流の発生を低く抑えることができるため、過大な突入電流に起因する測定用プローブ１１や導体パターン１０１の破損を確実に防止することができる。また、この測定装置２および測定方法によれば、例えば静電容量値Ｃが小さい一対の導体パターン１０１に対する抵抗測定用信号Ｓ１の供給開始時において、ランプアップ速度Ｒｓが大きい分、定常状態に達するまでに要する時間を短くすることができるため、測定時間をその分だけ短縮させることができる。

また、この測定装置２および測定方法では、抵抗測定用信号Ｓ１を測定対象の導体パターン１０１に供給する測定用プローブ１１を用いて静電容量測定用信号Ｓ２を供給し、その状態で測定した静電容量値Ｃに基づいて出力制御処理を実行する。このため、この測定装置２および測定方法によれば、測定装置２と測定用プローブ１１とを接続する配線や測定用プローブ１１などの測定装置側の静電容量が大きい場合であっても、その静電容量の影響が織り込まれた十分に小さなランプアップ速度Ｒｓによって出力制御処理を実行することができる。したがって、この測定装置２および測定方法によれば、測定装置側の静電容量が大きい場合であっても、測定用プローブ１１や導体パターン１０１の破損をより確実に防止することができる。

なお、測定用プローブ１１を用いて静電容量測定用信号Ｓ２を供給して静電容量値Ｃを測定する構成および方法について上記したが、静電容量値Ｃの測定専用のプローブを備えて、そのプローブ用いて静電容量測定用信号Ｓ２を供給して静電容量値Ｃを測定する構成および方法を採用することもできる。また、抵抗測定用信号Ｓ１として直流電圧を用いる例について上記したが、交流電圧を抵抗測定用信号Ｓ１として用いる構成および方法を採用することもできる。また、一対の測定用プローブ１１ａ，１１ｂで測定および検査を行う構成例について上記したが、４つの測定用プローブ１１を備えて抵抗値Ｒを４端子法によって測定する構成および方法を採用することもできる。また、多数の測定用プローブ１１が配設された治具型プローブユニットを用いて複数（２つ以上）の導体パターン１０１に対して測定用プローブ１１を一度にプロービングさせて、その状態で各測定用プローブ１１と直流電圧出力部１２、抵抗測定部１３、交流電圧出力部１４および静電容量測定部１５との接続をスキャナ部によって切替える構成および方法を採用することもできる。

１ 回路基板検査装置
２ 測定装置
１１ａ，１１ｂ 測定用プローブ
１２ 直流電圧出力部
１３ 抵抗測定部
１４ 交流電圧出力部
１５ 静電容量測定部
１８ 制御部
１００ 回路基板
１０１ 導体パターン
Ｃ 静電容量値
Ｒ 抵抗値
Ｒｓ ランプアップ速度
Ｓ１ 抵抗測定用信号
Ｓ２ 静電容量測定用信号

Claims (4)

1. 抵抗測定用信号を出力する信号出力部と、当該信号出力部から出力された前記抵抗測定用信号が一対の測定対象体に供給されているときに生じる電気信号に基づいて当該各測定対象体の間の抵抗値を測定する抵抗測定部とを備えた測定装置であって、
   前記各測定対象体の間の静電容量を測定する静電容量測定部と、前記信号出力部および前記静電容量測定部を制御する制御部とを備え、
   前記信号出力部は、前記抵抗測定用信号の電圧値を変更可能に構成され、
   前記制御部は、前記抵抗測定部による前記抵抗値の測定に先だって前記静電容量測定部に前記静電容量を測定させると共に、前記抵抗測定用信号の出力開始時において、前記測定された静電容量の容量値が大きいほど前記抵抗測定用信号の電圧値の増加速度が小さくなるように前記信号出力部を制御する出力制御処理を実行する測定装置。
2. 前記抵抗測定用信号を前記各測定対象体に供給する測定用プローブを備え、
   前記制御部は、前記測定用プローブを介して静電容量測定用信号が前記各測定対象体に供給されている状態で前記静電容量測定部によって測定された前記静電容量に基づいて前記出力制御処理を実行する請求項１記載の測定装置。
3. 抵抗測定用信号を一対の測定対象体に供給しているときに生じる電気信号に基づいて当該各測定対象体の間の抵抗値を測定する測定方法であって、
   前記抵抗値の測定に先だって前記各測定対象体の間の静電容量を測定し、前記抵抗測定用信号の出力開始時において、前記測定した静電容量の容量値が大きいほど前記抵抗測定用信号の電圧値の増加速度が小さくなるように当該抵抗測定用信号の出力を制御する出力制御処理を実行する測定方法。
4. 前記抵抗測定用信号を前記各測定対象体に供給する測定用プローブを介して静電容量測定用信号を前記各測定対象体に供給して前記静電容量を測定し、当該測定した静電容量に基づいて前記出力制御処理を実行する請求項３記載の測定方法。

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