JP5801746B2 - 巻線短絡検出方法及び巻線短絡検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、印刷配線板（以下「プリント基板」という。）に形成された金属箔パターンからなる変圧器（以下「トランス」という。）用の巻線部の短絡の有無の状態を検出する巻線短絡検出方法及び巻線短絡検出装置に関するものである。

例えば、スイッチング電源等の電源モジュールは、ダイオードやトランジスタ等の半導体素子、コンデンサ、コイル、抵抗、及び高周波用トランス等がプリント基板上に搭載されて構成されている。トランスは、磁性体からなるコア（鉄心）の周りに、１次巻線及び２次巻線等の巻線部が巻装されて構成されている。巻線部は、例えば、プリント基板上に形成された銅箔パターンにより構成され、その巻線部の中心軸に形成されたコア嵌入孔に、Ｅ型等のコアを嵌入することにより、トランスが構成される。

このような電源モジュールの製造工程では、例えば、次のような処理が行われる。
先ず、プリント基板メーカでは、銅箔パターンからなる配線、パッド、巻線部等が形成されたプリント基板を製造し、製造後に、インサーキットテスタ（In-circuit Tester、部品実装されたプリント基板の製造不良を検査する装置）等を用いて、巻線部における短絡の有無等の検査工程を実施し、不良品のプリント基板はそれを廃棄して、良品のプリント基板を選別する。電子機器メーカでは、選別された良品のプリント基板を用い、半導体素子、コンデンサ、コイル、抵抗、及び高周波用トランスのコア等をそのプリント基板に実装して、電源モジュールを製造する。製造後、電源モジュールに対して電気的特性等の特性検査を行い、特性異常の不良品を廃棄して、良品の電源モジュールのみを市場に出荷している。

ここで、前記プリント基板メーカで行われる前記検査工程の内、巻線部における短絡の有無の検査（即ち、巻線短絡検出方法）は、その巻線部が直流（以下「ＤＣ」という。）的に同電位で構成されているために、インサーキットテスタ等を用いたオープン（開放）・ショート（短絡）確認では、検出することができない。そのため、外観検査のみでの検査となり、時として、検査不良が原因で、巻線部が短絡した状態でプリント基板メーカの検査工程を流出したプリント基板が、電源モジュールの製造工程に入り、電源モジュールとして完成し、特性検査にて特性異常として一定量検出されている。特性異常の電源モジュールは、プリント基板が不良品であるので修正ができず、電源モジュール製品を廃棄することとなり、損失が発生している。

前述したように、プリント基板メーカにおいて、巻線部の短絡状態を検出できない理由としては、例えば、以下の（１）〜（３）のようなことが考えられる。

（１） 通常、プリント基板メーカで行われる検査は、プリント基板のパッド（即ち、ランド）の部分にプローブ針（これは「コンタクトプローブ」とも言われ、電気的な検査・試験のために、電極等の測定部位に接触させるだけで導通ができるピン状のプローブの一種）を押し付けて測定するため、プローブ針と測定部位との接触部（コンタクト部）の抵抗値が大きくなるので、精密な抵抗値測定ができない。

（２） プリント基板の銅箔パターンを用いて高周波用トランスの巻線を構成する場合、巻数がエナメル被覆線を用いて巻かれているものと比較して少ないことが多く（例えば、巻数１０程度）、プリント基板の銅箔厚も厚くする等して、巻線部の抵抗値が非常に小さくなるように設計している。又、短絡故障部分も完全な短絡の他、銅箔エッチング残り等の薄く巻線部と比較して大きい抵抗値で短絡故障することが大多数であることから、巻線部の抵抗値は、プリント基板の銅箔パターンで構成された小さな抵抗値の巻線が支配的で、良品と不良品で差異を明確に判断ができない。

（３） 仮に、銅箔パターンからなる巻線部の抵抗値を精密に測定できる方法であっても、プリント基板の銅箔パターンの厚さ公差による抵抗値のばらつきや、プリント基板製造工程中における鍍金工程での鍍金厚さのばらつきにより、プリント基板の巻線部の抵抗値がロット（同一条件で製造された製品の集まり）内やロット間でも、一定のばらつきが発生する。良品の巻線部における抵抗値を基準とした場合、検査規格値幅は誤検出を防ぐために広くとる必要があり、巻線部に短絡が発生していても不良品を確実に検出できない場合がある。

このような従来の巻線短絡検出方法の欠点を解決する方法として、例えば、下記の特許文献１、２の技術を利用することが考えられる。

特許文献１には、交流（以下「ＡＣ」という。）高周波電流を流すための高周波発振器と、電磁石と、電圧計とを用いたＦＧ（周波数発生）コイルの短絡検出方法が記載されている。この短絡検出方法では、高周波発振器からのＡＣ高周波電流を電磁石に流すことで、被検出対象のＦＧコイルに対し、交互にＮ極、Ｓ極が多極着磁された磁石が回転しているような磁場を、その電磁石に発生させ、その磁場の強さをＦＧコイルに発生する起電力として取り出す。そして、取り出した起電圧をＡＣ電圧計により測定し、この測定した電圧値と正常なＦＧコイルの場合の規定電圧値との差異により、被検出対象のＦＧコイルの短絡を検出している。

特許文献２には、集積回路チップ上に集積化された複数の巻回部を有するコイルの短絡を検出する測定方法の技術が記載されている。この測定方法では、コイルの２つの異なった巻回数に対応する第１の部分の端子間と第２の部分の端子間との抵抗を測定し、コイルの第１の部分と第２の部分の測定された抵抗の比を計算する。そして、同一の幾何学的構造のコイルにおいて行われた抵抗測定のサンプルから測定された定数と、測定された比を比較し、その比が、それぞれ定数とは相違するか又は等しいかによって、コイルに短絡があるか否かを判定している。

特開平７−６３８１１号公報 特開平１０−２７４６６８号公報

しかしながら、従来の巻線短絡検出方法の欠点を解決するために、特許文献１、２の技術を利用したとしても、以下の（ｉ）、（ｉｉ）のような課題が残る。

（ｉ） 特許文献１の技術を利用した場合の課題
プリント基板に形成された銅箔パターンからなるトランス用の巻線部の短絡の有無の状態を検出する場合、特許文献１の電磁石を用いて、交互にＮ極、Ｓ極が多極着磁された磁石が回転しているような磁場を発生させ、この磁場により巻線部に起電圧を発生させ、その起電圧を測定することになる。しかし、プリント基板に形成された巻線部は、一般的に、特許文献１のＦＧコイルに比べて径が小さく、そのような小さな径の巻線部に対して、特許文献１の電磁石から、交互にＮ極、Ｓ極が多極着磁された磁石が回転しているような磁場を与えることは難しい。しかも、プリント基板に形成された巻線部は、銅箔パターンからなる他の配線等に接続されているため、その小さな径の巻線部のみに発生する起電圧を精度良く測定することが難しい。

（ｉｉ） 特許文献２の技術を利用した場合の課題
プリント基板に形成されたトランス用の巻線部の巻数は、引用文献２のコイルの巻数よりも少ないので、巻線部の抵抗値が小さく、しかも、抵抗測定時におけるプローブ針との接触抵抗値が大きいので、引用文献２のような測定方法を用いても、巻線部の抵抗値を精度良く測定することが難しい。

そのため、プリント基板に形成された巻線部の短絡状態を簡単且つ的確に検出することが困難であった。

本発明の巻線短絡検出方法は、ＡＣ信号を発生する信号発生器と、検査対象である、金属箔パターンからなるトランス用の巻線部、が形成されたプリント基板を載置する測定台と、前記測定台に装着され、前記測定台に載置された前記プリント基板における前記巻線部の中心軸上に位置するコアと、前記コアに巻装されたコイルと、起電圧測定手段と、比較手段と、判定手段と、を備える巻線短絡検出装置を用い、前記検査対象である前記巻線部の短絡の有無の状態を検出する巻線短絡検出方法である。そして、前記測定台に前記プリント基板を載置して前記プリント基板を位置決めするステップと、前記ＡＣ信号を前記コイルに供給して前記コアから磁束を発生させ、前記磁束を前記プリント基板における前記巻線部の中心軸に沿って前記巻線部内を通過させるステップと、前記起電圧測定手段により、前記磁束の通過により前記巻線部に発生する起電圧を測定して測定値を出力するステップと、前記比較手段により、前記測定値と、良品の前記巻線部における前記起電圧の基準値と、を比較して比較結果を求めるステップと、前記判定手段により、前記比較結果が、（前記測定値≒前記基準値）の場合には「前記巻線部に短絡無し」、（前記測定値＜前記基準値）の場合には「前記巻線部に短絡有り」、の判定結果を求めるステップと、を有することを特徴とする。

本発明の巻線短絡検出装置は、プリント基板に形成された金属箔パターンからなるトランス用の巻線部の短絡の有無の状態を検出する巻線短絡検出装置であって、ＡＣ信号を発生する信号発生器と、前記プリント基板を載置して位置決めする測定台と、前記測定台に装着され、前記測定台に載置された前記プリント基板における前記巻線部の中心軸上に位置するコアと、前記コアに巻装され、前記ＡＣ信号が供給されると前記コアから磁束を発生させて前記磁束を前記巻線部の前記中心軸に沿って前記巻線部内を通過させるコイルと、前記磁束の通過により前記巻線部に発生する起電圧を測定して測定値を出力する起電圧測定手段と、前記測定値と良品の前記巻線部における前記起電圧の基準値とを比較して比較結果を出力する比較手段と、前記比較結果が、（前記測定値≒前記基準値）の場合には「前記巻線部に短絡無し」、（前記測定値＜前記基準値）の場合には「前記巻線部に短絡有り」、の判定結果を出力する判定手段と、を備えたことを特徴とする。

本発明の巻線短絡検出方法及び巻線短絡検出装置によれば、プリント基板単体の状態にて巻線内に磁束を通過させ、この巻線に発生する起電圧を測定し、良品の基準値と比較して、短絡の有無を検出している。そのため、比較的簡単な構成で、ＤＣ的に略同電位で構成されている金属箔パターンを用いた巻線の短絡を、電源モジュールとして完成する前のプリント基板単体状態で精度良く検出することができる。

図１は本発明の実施例１における巻線短絡検出装置を示す概略の構成図である。 図２は図１中のプリント基板の概略の構成を示す斜視図である。 図３は図２中の巻線部２０の構成を示す模式図である。 図４は実施例１の図１の巻線短絡検出装置を用いた巻線短絡検出方法を示す模式図である。 図５は比較のために図４中のＤＣ電圧計７１に代えてＡＣ電圧計７１ａを用いた巻線短絡検出方法を示す図である。 図６は実験用の巻線２１の例を示す図である。 図７−１は図６の巻線２１に対する測定条件と測定結果を示す図である。 図７−２は磁束発生部５２のコイル５２ｂへのＡＣ印加電圧波形を示す波形図である。 図７−３は図６（ａ）の良品の巻線２１の測定値Ｓ７１を示す波形図である。 図７−４は図６（ｂ）の短絡箇所２６が有る不良品の巻線２１の測定値Ｓ７１を示す波形図である。 図８は本発明の実施例２における巻線短絡検出装置の一部を示す概略の構成図である。 図９は本発明の実施例３における巻線短絡検出装置の測定台箇所を示す拡大縦断面図である。 図１０は本発明の実施例４における巻線短絡検出装置の測定台箇所を示す拡大縦断面図である。

本発明を実施するための形態は、以下の好ましい実施例の説明を添付図面と照らし合わせて読むと、明らかになるであろう。但し、図面はもっぱら解説のためのものであって、本発明の範囲を限定するものではない。

（実施例１の構成）
図１（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施例１における巻線短絡検出装置を示す概略の構成図であり、同図（ａ）は装置の全体の構成を示す斜視図、同図（ｂ）は同図（ａ）中の測定台箇所の拡大縦断面図、及び、同図（ｃ）は同図（ａ）中の検査部の回路構成図である。更に、図２は、図１中のプリント基板の概略の構成を示す斜視図である。

本実施例１の巻線短絡検出装置は、測定対象となるプリント基板１０に形成された金属箔パターンからなるトランス用の巻線部の短絡の有無の状態を検出する装置である。

測定対象となるプリント基板１０は、図２に示すように、略方形の板状をなし、この板状の四隅には、位置決め孔１１がそれぞれ形成されている。プリント基板１０の上面である平面において、四隅の位置決め孔１１の内側の領域には、金属箔（例えば、銅箔）パターンからなる配線１２、パッド１３、及びトランス用の巻線部２０等が形成されている。巻線部２０は、複数の巻数を有する渦巻き状の巻線２１と、この巻線２１の中心に形成された円形のコア嵌入孔２２と、巻線２１の外周に対向して形成された一対の略方形のコア嵌入孔２３，２４等と、により構成されている。

巻線短絡検出装置は、図１に示すように、プリント基板１０を水平に載置して位置決めするために水平に載置された略方形の測定台３０を備えている。測定台３０の平面の四隅には、高さが高い上下スライド用の４本のロッド状のガイド部材３１が立設されている。更に、測定台３０の平面において、４本のガイド部材３１の内側には、これらのガイド部材３１よりも高さが低い４つの位置決めピン３２が立設されている。４本のガイド部材３１には、探針付き基板である略方形のプローブカード４０が上下にスライド可能に水平に装着されている。プローブカード４０は、測定時に下方向へスライドするようになっている。プローブカード４０には、多数のプローブ針４１が上下方向に貫装され、それらのプローブ針４１の先端が、プローブカード４０の底面から突出している。

プリント基板１０の測定時においては、測定台３０の上に、取り外し自在の補助測定台５０が水平に載置される。補助測定台５０は、この上にプリント基板１０を載置して位置決めするものであり、位置決めピン３２の高さよりも薄い略方形の板状をなし、この板状の四隅に、４本の位置決めピン３２をそれぞれ貫通させるための４つのピン挿入孔５１が形成されている。補助測定台５０の４つのピン挿入孔５１に、測定台３０側の４つの位置決めピン３２をそれぞれ挿入して、その補助測定台５０を測定台３０上に載置した場合、その補助測定台５０のピン挿入孔５１から、測定台３０側の位置決めピン３２が、上方に突出する。

補助測定台５０において、これに載置されるプリント基板１０における巻線部２０の中心軸（即ち、コア嵌入孔２２の中心軸）に位置する箇所には、そのコア嵌入孔２２に挿入される磁束発生部５２が装着されている。磁束発生部５２は、プリント基板１０のコア嵌入孔２２を貫通する円柱状の磁性体からなるコア５２ａと、このコア５２ａに巻装され、絶縁被覆されたコイル５２ｂと、により構成されている。コイル５２ｂは、配線５３を介して、外部の信号発生器５４に接続されている。信号発生器５４は、ＡＣ信号（例えば、電圧４Ｖ、周波数５ＭＨｚ）を発生し、このＡＣ信号を、配線５３を介してコイル５２ｂへ印加するものであり、任意の周波数と波形を持ったＡＣ電圧信号を生成するファンクションジェネレータ（Function Generator)等により構成されている。コイル５２ｂは、ＡＣ信号が印加されると、コア５２ａから磁束を発生させ、この磁束を、プリント基板１０側の巻線２１の中心軸に沿ってこの巻線２１内を通過させる機能を有している。

プローブカード４０における複数のプローブ針４１には、複数の配線４２を介して測定器６０が接続されている。測定器６０は、プリント基板１０における巻線２１の短絡状態等を検出するための装置であり、複数の配線４２の一部に接続されて、送られてくるＡＣ起電圧をＤＣ起電圧に整流するための整流回路６１と、複数の配線４２の他の部分と整流回路６１の出力側とに接続されて、複数の配線４２の接続状態を切り替える配線切替回路６２と、この配線切替回路６２の出力側に接続された検査部７０等とを備え、インサーキットテスタ等により構成されている。

整流回路６１は、磁束の通過により巻線２１に発生するＡＣ起電圧が配線４２から送られてくると、そのＡＣ起電圧をＤＣ起電圧に整流するダイオード６１ａと、そのＤＣ起電圧を平滑するコンデンサ６１ｂと、により構成されている。

検査部７０は、整流回路６１から配線切替回路６２を介して出力されるＤＣ起電圧を測定して測定値Ｓ７１を出力する起電圧測定手段（例えば、デジタルマルチメータ等のＤＣ電圧計）７１を有している。このＤＣ電圧計７１の出力側には、記憶手段（例えば、メモリ）７２、及び比較手段（例えば、比較器）７３が接続されている。メモリ７２は、ＤＣ電圧計７１により測定された良品の巻線２１の起電圧の基準値（即ち、基準電圧Ｓ７１ａ）を記憶するものであり、この出力側に、比較器７３が接続されている。比較器７３は、測定値Ｓ７１と基準電圧Ｓ７１ａとを比較して比較結果Ｓ７３を出力するものであり、この出力側に、判定手段（例えば、出力回路）７４が接続されている。出力回路７４は、比較結果Ｓ７３が、（測定値Ｓ７１≒基準電圧Ｓ７１ａ）の場合には「巻線２１に短絡無し」、（測定値Ｓ７１＜基準電圧Ｓ７１ａ）の場合には「巻線２１に短絡有り」、の判定結果Ｓ７４を出力する判定機能を有している。

検査部７０は、その他の機能として、コンデンサ及び抵抗の良品／不良品の検査等を行う機能も有している。

図３（ａ）、（ｂ）は、図２中の巻線部２０の構成を示す模式図であり、同図（ａ）は巻線部２０が複数の巻線により構成されている例を示す模式的な斜視図、及び、同図（ｂ）は同図（ａ）の分解斜視図である。

プリント基板１０の銅箔パターンで形成されるトランス用の巻線部２０は、磁性体からなる同一のコア（例えば、一対のＥ型コア２５−１，２５−２）に対して複数の巻線２１（＝２１−１，２１−２）により構成されていることが多い。

図３（ａ）に示すように、図２中の巻線２１は、例えば、銅箔パターンからなる渦巻き状の２つの巻線２１−１，２１−２により構成されている。この２つの巻線２１−１，２１−２は、それぞれ絶縁被覆されてプリント基板１０上に積層されている。電源モジュールの製造工程において、積層された２つの巻線２１−１，２１−２には、対向する一対のＥ型コア２５−１，２５−２が嵌合されてトランスが形成される。各Ｅ型コア２５−１，２５−２は、板状のコア本体２５ａと、このコア本体２５ａの中央に突設された円筒状の中央突起部２５ｂと、コア本体２５ａにおいて中央突起部２５ｂの両側に突設された板状の側部突起部２５ｃ，２５ｄと、により構成されている。

図３（ｂ）に示すように、巻線２１−１は、例えば、絶縁被覆された２枚の略方形の巻線シート２０−１ａ、２０−１ｂが貼り合わされて積層され、同様に、巻線２１−２も、絶縁被覆された２枚の略方形の巻線シート２０−２ａ，２０−２ｂが貼り合わされて積層される。

４枚の巻線シート２０−１ａ，２０−１ｂ，２０−２ａ，２０−２ｂの内、上から１層目の巻線シート２０−１ａは、中央に形成された渦巻き状の巻線２１−１ａと、この巻線２１−１ａの中心軸に形成されたコア嵌入孔２２ａと、このコア嵌入孔２２ａの両側に形成されたコア嵌入孔２３ａ，２３ｂと、により構成されている。上から２層目の巻線シート２０−１ｂは、中央に形成された渦巻き状の巻線２１−１ｂと、この巻線２１−１ｂの中心軸に形成されたコア嵌入孔２２ａと、このコア嵌入孔２２ａの両側に形成されたコア嵌入孔２３ａ，２３ｂと、により構成されている。１層目の巻線シート２０−１ａと２層目の巻線シート２０−１ｂとは、貼り合わされて積層され、１層目の巻線２１−１ａの端部と２層目の巻線２１−１ｂの端部とが電気的に直列に接続されて、図３（ａ）中の巻線２１−１が形成される。

同様に、上から３層目の巻線シート２０−２ａは、中央に形成された渦巻き状の巻線２１−２ａと、この巻線２１−２ａの中心軸に形成されたコア嵌入孔２２ａと、このコア嵌入孔２２ａの両側に形成されたコア嵌入孔２３ａ，２３ｂと、により構成されている。上から４層目の巻線シート２０−２ｂは、中央に形成された渦巻き状の巻線２１−２ｂと、この巻線２１−２ｂの中心軸に形成されたコア嵌入孔２２ａと、このコア嵌入孔２２ａの両側に形成されたコア嵌入孔２３ａ，２３ｂと、により構成されている。３層目の巻線シート２０−２ａと４層目の巻線シート２０−２ｂとは、貼り合わされて積層され、３層目の巻線２１−２ａの端部と４層目の巻線２１−２ｂの端部とが電気的に直列に接続されて、図３（ａ）中の巻線２１−２が形成される。

積層された４枚の巻線シート２０−１ａ，２０−１ｂ，２０−２ａ，２０−２ｂに対し、電源モジュールの製造工程において、それらの各巻線シート２０−１ａ，２０−１ｂ，２０−２ａ，２０−２ｂにおけるコア嵌入孔２２ａ，２３ａ，２３ｂに、一対のＥ型コア２５−１，２５−２が嵌入されて、トランスが形成される。

（実施例１の巻線短絡検出方法）
図４は、実施例１の図１の巻線短絡検出装置を用いた巻線短絡検出方法を示す模式図である。

図１に示す巻線短絡検出装置を用いた巻線短絡検出方法では、図２のプリント基板１０の巻線部２０における巻線２１中に、図４に示すような短絡箇所２６が有るか否かの検出を、以下の（１）〜（５）のステップにより実行する。

（１） プリント基板１０の位置決めステップ
ガイド部材３１に沿ってプローブカード４０を上昇させ、補助測定台５０の四隅のピン挿入孔５１を、測定台３０の四隅の位置決めピン３２上に移動して、その補助測定台５０を測定台３０上に載置する。これにより、補助測定台５０の四隅のピン挿入孔５１を貫通した測定台３０側の位置決めピン３２の上端部が、その補助測定台５０の平面から突出する。

測定対象となる図２のプリント基板１０の四隅に形成された位置決め孔１１を、補助測定台５０の四隅のピン挿入孔５１から突出した位置決めピン３２上に移動して、そのプリント基板１０を補助測定台５０上に載置する。すると、プリント基板１０の四隅の位置決め孔１１に、位置決めピン３２が貫通し、そのプリント基板１０が補助測定台５０上に位置決めされる。

ガイド部材３１に沿ってプローブカード４０を下降させ、このプローブカード４０の底面から突出する複数のプローブ針４１の先端を、プリン基板１０上の所定の測定箇所（例えば、配線１２、パッド１３、及び巻線部２０等）に接触させる。図４に示す巻線２１の一端の電極２１ａと他端の電極２１ｂとには、複数のプローブ針４１の内のプローブ針４１−１，４１−２が接触する。測定器６０内の配線切替回路６２を整流回路６１側に切り替え、プローブ針４１−１，４１−２を、配線４２、整流回路６１及び配線切替回路６２を介して、検査部７０に電気的に接続させる。

（２） プリント基板１０への磁束供給ステップ
信号発生器５４からＡＣ信号（例えば、ピークツーピーク電圧４Ｖｐ−ｐ、周波数５ＭＨｚ）を発生し、配線５３を介して磁束発生部５２内のコイル５２ｂへ印加する。このコイル５２ｂが巻装されたコア５２ａは、プリント基板１０側の巻線２１の中心軸を貫通している。コイル５２ｂにＡＣ信号が印加されると、図４に示すように、コア５２ａから磁束ＭＦが発生し、この磁束ＭＦが巻線２１内の中心軸に沿って通過する。これにより、巻線２１の両電極２１ａ，２１ｂ間にＡＣ起電圧が発生する。

（３） 起電圧の測定ステップ
巻線２１の両電極２１ａ，２１ｂ間に発生したＡＣ起電圧は、プローブ針４１−１，４１−２及び配線４２を介して、整流回路６１にてＤＣ起電圧に整流される。整流されたＤＣ起電圧は、配線切替回路６２を介して、電圧検査部７０内のＤＣ電圧計７１により測定され、この測定値Ｓ７１が比較器７３へ出力される。

（４） 起電圧測定値と基準値との比較ステップ
予め、良品のプリント基板１０の巻線２１を用い、前記（１）〜（３）のステップに従い、その良品の巻線２１のＤＣ起電圧をＤＣ電圧計７１にて測定して基準電圧Ｓ７１ａを求め、メモリ７２に記憶しておく。

巻線２１に短絡箇所２６が無い良品の場合には、発生する起電圧の測定値Ｓ７１が大きくなって基準電圧Ｓ７１ａと略等しくなるが、巻線２１に短絡箇所２６が有る不良品の場合には、巻数が減少するため、発生する起電圧の測定値Ｓ７１が小さくなる。

検査部７０内の比較器７３は、ＤＣ電圧計７１から出力された測定値Ｓ７１と、予めメモリ７２に記憶された基準電圧Ｓ７１ａとを比較し、比較結果Ｓ７３を出力回路７４へ出力する。

（５） 比較結果の判定ステップ
出力回路７４は、比較結果Ｓ７３に基づき判定し、（測定値Ｓ７１≒基準電圧Ｓ７１ａ）の場合には、巻線２１に短絡箇所２６が無し（即ち、短絡無し）、（測定値Ｓ７１＜基準電圧Ｓ７１ａ）の場合には、巻線２１に短絡箇所２６が有り（即ち、短絡有り）、の判定結果Ｓ７４を求め、表示器等に表示する。

（実施例１の実験結果）
図５は、比較のために図４中のＤＣ電圧計７１に代えてＡＣ電圧計７１ａを用いた巻線短絡検出方法を示す図である。この図５の巻線短絡検出方法では、巻線２１に発生するＡＣ起電圧を、デジタルマルチメータ等のＡＣ電圧計７１ａにて測定している。

図６（ａ）、（ｂ）は、実験用の巻線２１の例を示す図であり、同図（ａ）は良品の巻線２１の例、及び、同図（ｂ）は短絡箇所２６を有する不良品の巻線２１の例を示す図である。この巻線２１の例では、巻数が２の場合が示されている。

図７−１（ａ）、（ｂ）は、図６の巻線２１に対する測定条件と測定結果を示す図である。図７−１（ａ）に示す測定条件は、磁束発生部５２のコイル５２ｂへのＡＣ印加電圧が４Ｖｐ−ｐ、及び、印加周波数が５ＭＨｚである。

図７−２は、オシロスコープで測定した、磁束発生部５２のコイル５２ｂへのＡＣ印加電圧波形を示す波形図である。この図７−２において、横方向のＸ軸の１目盛（ｄｉｖ）は４０ｎｓ、縦方向のＹ軸の１目盛（ｄｉｖ）は２Ｖ、測定値は４．２Ｖｐ−ｐである。

図７−３は、オシロスコープで測定した、図６（ａ）の良品の巻線２１の測定値Ｓ７１を示す波形図である。この図７−３において、横方向のＸ軸の１目盛（ｄｉｖ）は４０ｎｓ、縦方向のＹ軸の１目盛（ｄｉｖ）は２ｍＶ、測定値は６８６ｍＶｐ−ｐである。

図７−４は、オシロスコープで測定した、図６（ｂ）の短絡箇所２６が有る不良品の巻線２１の測定値Ｓ７１を示す波形図である。この図７−４において、横方向のＸ軸の１目盛（ｄｉｖ）は４０ｎｓ、縦方向のＹ軸の１目盛（ｄｉｖ）は５０ｍＶ、測定値は２５０ｍＶｐ−ｐである。

従来の巻線短絡検出方法（例えば、図６において、巻線２１の両電極２１ａ，２１ｂ間にＤＣ電流を流してその巻線２１の抵抗値を測定する方法）では、巻数（例えば、２）の少ない巻線２１の両電極２１ａ，２１ｂａ間の抵抗値が、元々小さい。そのため、短絡箇所２６の無い良品の巻線２１の抵抗値と、直流的に同電位となる短絡箇所２６が有る不良品の巻線２１の抵抗値と、の差異が小さいので、巻線２１の短絡の有無を検出することが難しい。

これに対し、本実施例１では、巻線２１の中心軸に沿ってこの巻線２１内に磁束ＭＦを通過させ、この巻線２１に発生する起電圧を測定して短絡の有無を検出している。そのため、図７−１（ｂ）、図７−３及び図７−４に示すように、短絡箇所２６の無い良品の巻線２１の起電圧と、短絡箇所２６が有る不良品の巻線２１の起電圧と、の差異が大きいので、良品の巻線２１に発生する起電圧を基準電圧Ｓ７１ａとして、不良品の巻線２１の短絡状態を検出することが可能になる。

本実施例１において、図７−１（ｂ）に示すようなＤＣ測定方法の場合は、ＡＣ測定方法の場合での良品と不良品の比と差異があるが、これは測定器６０における整流回路６１中のダイオード６１ａの順方向電圧（ＶＦ）の影響によるものである。そのため、図６のような巻数（例えば、２）が少ない巻線２１の場合は、磁束発生部５２への印加電圧（例えば、４Ｖｐ−ｐ）を更に大きくする等により、巻線短絡の検出精度を向上させることが可能である。

（実施例１の効果）
本実施例１によれば、次の（ａ）〜（ｃ）のような効果がある。

（ａ） プリント基板単体の状態にて巻線２１内に磁束ＭＦを通過させ、この巻線２１に発生する起電圧を測定し、良品の基準電圧Ｓ７１ａと比較して、短絡の有無を検出している。そのため、比較的簡単な構成で、ＤＣ的に略同電位で構成されている銅箔パターンからなる巻線２１の短絡を、電源モジュールとして完成する前のプリント基板単体状態で精度良く検出することができる。

（ｂ） 図３に示すように、プリント基板１０の銅箔パターンで形成されるトランス用の巻線部２０は、同一のコア２５−１，２５−２に対して複数の巻線２１−１（２１−１ａ，２１−１ｂ），２１−２（２１−２ａ，２１−２ｂ）により構成されていることが多い。このような場合、どの巻線２１−１，・・・が不良であっても、１巻線において短絡による不良があれば、コイル内を通過する磁束ＭＦが変化するために、１つの巻線２１−１，・・・を測定することで、短絡を検出することが可能である。

（ｃ） プリント基板検査工程では、例えば、測定台３０及びプローブカード４０を備えた既存の基板測定装置を用い、追加した磁束発生部５２を有する補助測定台５０を、その測定台３０上に載置することで、巻線短絡を検出することができる。そのため、既存の基板測定装置をそのまま利用できるので、巻線短絡検出装置の低コスト化が可能になる。

図８（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施例２における巻線短絡検出装置の一部を示す概略の構成図であり、同図（ａ）は測定器の構成図、及び、同図（ｂ）は同図（ａ）中の検査部の回路構成図である。この図８（ａ）、（ｂ）において、実施例１を示す図１中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。

本実施例２の巻線短絡検出装置では、実施例１の測定器６０に代えて、これとは構成の異なる測定器６０Ａを備えている。本実施例２の測定器６０Ａでは、実施例１の整流回路６１を省略し、実施例１と同様の配線切替回路６２と、実施例１とは構成の異なる検査部７０Ａと、を有している。本実施例２の検査部７０Ａは、配線切替回路６２から出力されるＡＣ電圧をＤＣ電圧に整流する整流回路６１と、この出力側に接続された実施例１と同様のＤＣ電圧計７１、メモリ７２、比較器７３及び出力回路７４と、を有している。

本実施例２の巻線短絡検出装置では、図１中の整流回路６１を検査部７０Ａ内に設けた構成になっている。そのため、プローブカード４０から送られてくるＡＣ電圧は、配線４２及び配線切替回路６２を介して、検査部７０Ａ内の整流回路６１にてＤＣ電圧に整流された後、実施例１と同様の巻線短絡検出方法により、巻線短絡の有無が検出される。従って、実施例１と同様の効果がある。

図９は、本発明の実施例３における巻線短絡検出装置の測定台箇所を示す拡大縦断面図であり、実施例１を示す図１（ｂ）中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。

本実施例３では、実施例１の補助測定台５０を使用せずに、実施例１の既存の測定台３０を利用して製造した測定台３０Ａを用いて、プリント基板１０の両面を測定する構成になっている。

本実施例３の測定台３０Ａの平面上には、多数のプローブ針５５が立設され、この多数のプローブ針５５が、図示しない配線を介して図１中の測定器６０に接続されている。測定台３０Ａにおいて、実施例１のプリント基板１０における巻線２１の中心軸に位置する箇所には、穴３１が形成され、この穴３１に、実施例１の磁束発生部５２とは構成の異なる磁束発生部５２Ａが挿着されている。磁束発生部５２Ａは、穴３１に挿着された円柱状のコア５２ａと、このコア５２ａに巻装され、絶縁被覆されたコイル５２ｂと、により構成されている。コア５２ａの上端は、プローブ針５５と略同一の高さか、あるいは、プリント基板１０のコア嵌入孔２２を貫通する高さに配置されている。コイル５２ｂは、実施例１と同様に、配線５３を介して、外部の信号発生器５４に接続されている。

このような測定台３０Ａ上にプリント基板１０を載置すれば、実施例１の補助測定台５０を使用せずに、実施例１と同様の巻線短絡検出方法を実施でき、更に、プリント基板１０の両面の電気的特性の測定を容易に行うことができる。

図１０は、本発明の実施例４における巻線短絡検出装置の測定台箇所を示す拡大縦断面図であり、実施例１を示す図１（ｂ）中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。

本実施例４の補助測定台５０Ｂでは、実施例１の磁束発生部５２に代えて、これとは構成の異なる磁束発生部５２Ｂが装着されている。本実施例４の磁束発生部５２Ｂでは、実施例１のプリント基板１０における巻線２１の中心軸に位置する箇所に、縦方向に埋設された円柱状のコア５２ａＢと、このコア５２ａＢに巻装され、絶縁被覆されたコイル５２ｂと、により構成されている。コア５２ａＢの上端は、補助測定台５０Ｂの平面に対して面一か、或いは、その補助測定台５０Ｂの平面よりも低位置になるように固定されている。コイル５２ｂは、実施例１と同様に、配線５３を介して、外部の信号発生器５４に接続されている。

補助測定台５０Ｂ上に載置されたプリント基板１０における巻線２１の短絡状態を検出する場合、ＡＣ信号を配線５３を介して磁束発生部５２Ｂ内のコイル５２ｂへ印加する。このコイル５２ｂが巻装されたコア５２ａＢは、実施例１とは異なり、プリント基板１０側の巻線２１の中心軸を貫通していない。コイル５２ｂにＡＣ信号が印加されると、コア５２ａＢから磁束ＭＦが発生し、この磁束ＭＦが、プリント基板１０を通して巻線２１内の中心軸に沿って通過する。これにより、実施例１と同様に、巻線２１の両電極２１ａ，２１ｂ間にＡＣ起電圧が発生する。

実施例１と同様に、巻線２１に発生したＡＣ起電圧を測定し、良品の基準電圧Ｓ７１ａと比較して、短絡の有無を検出すれば、比較的簡単な構成で、銅箔パターンからなる巻線２１の短絡を、電源モジュールとして完成する前のプリント基板単体状態で精度良く検出することができる。

特に、本実施例４では、磁束発生部５２Ｂ内のコア５２ａＢを、プリント基板１０に貫通させずに、巻線２１にＡＣ起電圧を発生させるようにしている。そのため、発生するＡＣ起電圧が小さい場合には、コイル５２ｂに印加するＡＣ信号の印加電圧を大きくする等して、そのＡＣ起電圧を大きくすれば、所望の巻線短絡の検出精度が得られる。又、本実施例４では、コア５２ａＢをプリント基板１０に貫通させないで、巻線短絡を検出するようにしているので、仮に、プリント基板１０にコア嵌入孔２２が形成されていない場合でも、巻線短絡を容易に検出することができる。

（変形例）
本発明は、上記実施例１〜４に限定されず、種々の利用形態や変形が可能である。この利用形態や変形例としては、例えば、次の（ａ）〜（ｃ）のようなものがある。

（ａ） 実施例１、２及び４では、測定台３０上に補助測定台５０，５０Ｂを載置してプリント基板１０の電気的特性を測定するようにしたが、実施例３と同様に、その補助測定台５０，５０Ｂを使用しなくても良い。この場合は、実施例３と同様に、磁束発生部５２，５２Ｂを測定台３０に装着すれば、実施例１、２及び４と略同様の作用効果を奏することができる。

（ｂ） 測定器６０，６０Ａの回路構成や、測定台３０及びプローブカード４０の構造等は、図示以外の構成や構造に変更しても良い。

（ｃ） 実施例１における巻線短絡検出方法のステップ（１）〜（５）の処理手順や処理内容は、他の処理手順や処理内容に変更しても良い。

１０ プリント基板
２０ 巻線部
２１ 巻線
２２，２３，２４ コア嵌入孔
３０，３０Ａ 測定台
４０ プローブカード
５０，５０Ｂ 補助測定台
５２，５２Ａ，５２Ｂ 磁束発生部
５２ａ，５２ａＢ コア
５２ｂ コイル
６０，６０Ａ 測定器
６１ 整流回路
７０，７０Ａ 検査部
７１ ＤＣ電圧計
７２ メモリ
７３ 比較器
７４ 出力回路

Claims (7)

1. 交流信号を発生する信号発生器と、検査対象である、金属箔パターンからなる変圧器用の巻線部、が形成された印刷配線板を載置する測定台と、前記測定台に装着され、前記測定台に載置された前記印刷配線板における前記巻線部の中心軸上に位置するコアと、前記コアに巻装されたコイルと、起電圧測定手段と、比較手段と、判定手段と、を備える巻線短絡検出装置を用い、
   前記検査対象である前記巻線部の短絡の有無の状態を検出する巻線短絡検出方法であって、
   前記測定台に前記印刷配線板を載置して前記印刷配線板を位置決めするステップと、
   前記交流信号を前記コイルに供給して前記コアから磁束を発生させ、前記磁束を前記印刷配線板における前記巻線部の中心軸に沿って前記巻線部内を通過させるステップと、
   前記起電圧測定手段により、前記磁束の通過により前記巻線部に発生する起電圧を測定して測定値を出力するステップと、
   前記比較手段により、前記測定値と、良品の前記巻線部における前記起電圧の基準値と、を比較して比較結果を求めるステップと、
   前記判定手段により、前記比較結果が、（前記測定値≒前記基準値）の場合には「前記巻線部に短絡無し」、（前記測定値＜前記基準値）の場合には「前記巻線部に短絡有り」、の判定結果を求めるステップと、
   を有することを特徴とする巻線短絡検出方法。
2. 印刷配線板に形成された金属箔パターンからなる変圧器用の巻線部の短絡の有無の状態を検出する巻線短絡検出装置であって、
   交流信号を発生する信号発生器と、
   前記印刷配線板を載置して位置決めする測定台と、
   前記測定台に装着され、前記測定台に載置された前記印刷配線板における前記巻線部の中心軸上に位置するコアと、
   前記コアに巻装され、前記交流信号が供給されると前記コアから磁束を発生させて前記磁束を前記巻線部の前記中心軸に沿って前記巻線部内を通過させるコイルと、
   前記磁束の通過により前記巻線部に発生する起電圧を測定して測定値を出力する起電圧測定手段と、
   前記測定値と良品の前記巻線部における前記起電圧の基準値とを比較して比較結果を出力する比較手段と、
   前記比較結果が、（前記測定値≒前記基準値）の場合には「前記巻線部に短絡無し」、（前記測定値＜前記基準値）の場合には「前記巻線部に短絡有り」、の判定結果を出力する判定手段と、
   を備えたことを特徴とする巻線短絡検出装置。
3. 前記コイルが巻装された前記コアは、
   前記印刷配線板が前記測定台に載置されて位置決めされると、前記印刷配線板における前記巻線部の中心軸を貫通する位置に配置されることを特徴とする請求項２記載の巻線短絡検出装置。
4. 前記コイルが巻装された前記コアは、
   前記印刷配線板が前記測定台に載置されて位置決めされると、前記印刷配線板における前記巻線部の中心軸上において前記巻線部に近接する位置に配置されることを特徴とする請求項２記載の巻線短絡検出装置。
5. 前記起電圧測定手段は、前記測定台に載置された前記印刷配線板に対して接触又は離れるプローブ針を介して前記起電圧を測定することを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の巻線短絡検出装置。
6. 請求項２〜５のいずれか１項に記載の巻線短絡検出装置は、更に、
   前記起電圧測定手段により測定された前記基準値を記憶する記憶手段、を備えたことを特徴とする巻線短絡検出装置。
7. 前記起電圧測定手段は、電圧計であることを特徴とする請求項２〜６のいずれか１項に記載の巻線短絡検出装置。

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