JPH0679052B2 - Circuit board inspection method - Google Patents
Circuit board inspection methodInfo
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- JPH0679052B2 JPH0679052B2 JP63143117A JP14311788A JPH0679052B2 JP H0679052 B2 JPH0679052 B2 JP H0679052B2 JP 63143117 A JP63143117 A JP 63143117A JP 14311788 A JP14311788 A JP 14311788A JP H0679052 B2 JPH0679052 B2 JP H0679052B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、電子部品等が実装された回路基板の良否を
検査する回路基板検査方法に係り、特に周囲温度により
インピーダンスが比較的大きく変化するような素子等が
装着された回路基板に好適な検査方法に関するものであ
る。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a circuit board inspection method for inspecting the quality of a circuit board on which electronic components and the like are mounted, and in particular, the impedance changes relatively greatly depending on the ambient temperature. The present invention relates to an inspection method suitable for a circuit board on which such elements are mounted.
電子部品等が実装された回路基板の検査にインサーキッ
トテスタと称される回路基板検査装置が利用されるよう
になってきた。Circuit board inspection devices called in-circuit testers have come to be used for inspection of circuit boards on which electronic components and the like are mounted.
第6図にその一例が示されているが、例えば信号源1か
ら所定周波数の測定用交流電圧を発し、増幅器2を介し
て被検査回路基板(以下、「テスト基板」と言う。)3
に加えると、同基板3にはそのインピーダンスZXの大き
さに逆比例した電流が流れる。この電流は例えば電流検
出器4に取り込まれて検出され、ここで電圧に変換され
たのち測定部5に加えられる。測定部5はこの入力電圧
をディジタル変換するとともにその変換データを利用し
て上記テスト基板3のインピーダンスZXを演算により求
め、あらかじめメモリに記憶させておいた基準値ZSと比
較する。この場合、下記の式で示されるように所定の許
容差±α内に入っていれば良、許容差外であれば不良と
判定し、判定結果は表示器6などへ表示するようになっ
ている。An example thereof is shown in FIG. 6. For example, a circuit board to be inspected (hereinafter, referred to as “test board”) 3 which emits a measuring AC voltage of a predetermined frequency from a signal source 1 and passes through an amplifier 2.
In addition, a current that is inversely proportional to the magnitude of the impedance Z X flows through the substrate 3. This current is taken in and detected by, for example, the current detector 4, converted into a voltage here, and then applied to the measurement unit 5. The measuring section 5 digitally converts the input voltage and uses the converted data to calculate the impedance Z X of the test board 3 and compares it with a reference value Z S stored in the memory in advance. In this case, as shown in the following formula, if it is within the predetermined tolerance ± α, it is judged as good, and if it is outside the tolerance, it is judged as bad, and the judgment result is displayed on the display 6 or the like. There is.
「良」の判定 ZS−αZXZS+α 「不良」の判定 ZX<ZS−α 又は ZX>ZS+α 〔発明が解決しようとする課題〕 この従来の回路基板検査方法においては、一般に、信号
源1からテスト基板3へ測定用交流電圧を加え、電流検
出器4から出力される電圧の平均値を測定してそのデー
タからインピーダンスZXを求めるようにしている。In determining Z S -αZ X Z S + α determined Z X <Z S -α or Z X> Z S + α [Problems to be Solved by the Invention] The conventional circuit board inspection method for "bad" in the "good" is Generally, an AC voltage for measurement is applied from the signal source 1 to the test board 3, the average value of the voltage output from the current detector 4 is measured, and the impedance Z X is obtained from the data.
しかしながら、測定対象物が例えばダイオードなどの場
合にはそのインピーダンスが周囲温度の変化により比較
的大きく変わるという温度特性を有している。したがっ
て従来の検査方法においては、温度による影響を大きく
受けるような半導体素子については良否判定に対する適
切な許容差を設定することが困難であった。However, when the object to be measured is, for example, a diode or the like, it has a temperature characteristic that its impedance changes significantly due to changes in ambient temperature. Therefore, in the conventional inspection method, it is difficult to set an appropriate tolerance for pass / fail judgment for a semiconductor element that is greatly affected by temperature.
この発明は上記の事情に鑑みなされたもので、その目的
は、ダイオードなど特に順方向の低いインピーダンスに
ついてはその本来のバラツキに対する許容差に周囲温度
の影響による変化分を考慮した許容差を自動的に加算
し、正確な良否判定が行えるようにした高精度の回路基
板検査方法を提供することにある。The present invention has been made in view of the above circumstances, and its object is to automatically adjust the tolerance considering the change due to the influence of the ambient temperature to the tolerance for the original variation, especially for the low impedance in the forward direction such as the diode. It is to provide a highly accurate circuit board inspection method capable of accurately determining whether the quality is good or bad.
この発明の実施例が示されている第1図を参照すると、
上記の課題を解決するため次に示すイないしニの手段を
備えている。Referring to FIG. 1, which illustrates an embodiment of the present invention,
In order to solve the above problems, the following means (1) to (2) are provided.
イ.例えばあらかじめ良品と確認されているn個の回路
基板について1つの測定点ごとに信号源10から1サイク
ルの測定用交流信号を加え、その正の半波と負の半波に
対する応答信号をそれぞれ積分する積分器17,18。I. For example, for n circuit boards that have been confirmed to be non-defective in advance, add one cycle of measurement AC signal from the signal source 10 for each measurement point, and integrate the response signals for the positive half-wave and the negative half-wave, respectively. Integrator 17,18.
ロ.例えば上記積分器17,18から得られる積分電圧のデ
ィジタル変換データにより測定用交流信号の正の半波と
負の半波に対するインピーダンスZSi(i=1,2,…n)
を測定してその平均値Zμを求め、この値を当該測定点
における基準インピーダンスZSとして保持する基準デー
タメモリ21c。B. For example, the impedance Z S i (i = 1, 2, ... N) for the positive half-wave and the negative half-wave of the measuring AC signal is obtained by the digital conversion data of the integrated voltage obtained from the integrators 17 and 18.
A reference data memory 21c for measuring the average value Zμ to obtain the average value Zμ thereof and holding this value as the reference impedance Z S at the measurement point.
ハ.上記測定点におけるn個のインピーダンスデータZS
iとその平均値Zμ(基準インピーダンスZS)とからそ
れぞれ自乗平均値σを求め、例えばこの自乗平均値σに
基づいて被測定インピーダンスZXのバラツキに対する許
容差α1を設定するとともに、周囲温度による上記イン
ピーダンスZXの変化に対して許容差α2もしくはα3を
設定する許容差設定手段21a。C. N pieces of impedance data Z S at the above measurement points
i and its average value Zμ (reference impedance Z S ) are respectively calculated to obtain a mean square value σ, and for example, based on the mean square value σ, a tolerance α 1 for the variation of the measured impedance Z X is set and the ambient temperature is set. Tolerance setting means 21a for setting the tolerance α 2 or α 3 with respect to the change in the impedance Z X due to.
ニ.テスト基板13のインピーダンス測定時には良品基板
測定時における周囲温度より上がった場合もしくは下が
った場合、その温度差に応じて例えば許容差α2もしく
はα3を上記許容差α1へ自動的に加算し、次の式によ
りインピーダンス比較を行ってテスト基板13の良否を判
定する比較手段21b。D. When the impedance of the test board 13 is measured, if the ambient temperature rises or falls below the ambient temperature during measurement of the good board, for example, the tolerance α 2 or α 3 is automatically added to the tolerance α 1 according to the temperature difference, Comparing means 21b for judging the quality of the test board 13 by performing impedance comparison according to the following equation.
(判定式) 周囲温度が上がった場合 (Zμ−α1)−α2ZX(Zμ+α1)−α2 …
(1a) 周囲温度が下がった場合 (Zμ−α1)−α3ZX(Zμ+α1)+α3 …
(1b) (周囲温度に変化が無い場合、α2=α3=0) 〔作用〕 上記の手段を備えることにより、テスト基板のインピー
ダンス測定値に温度によって変化する量が含まれていて
もその良否は正しく判定される。(Judgment Formula) When ambient temperature rises (Zμ−α 1 ) −α 2 Z X (Zμ + α 1 ) −α 2 ...
(1a) When the ambient temperature decreases (Zμ-α 1 ) -α 3 Z X (Zμ + α 1 ) + α 3 ...
(1b) (α 2 = α 3 = 0 when there is no change in ambient temperature) [Operation] By including the above-mentioned means, even if the impedance measurement value of the test board includes an amount that changes with temperature, The quality is judged correctly.
上記第1図によると、信号源10として例えば周波数が1k
Hzで、1つの測定項目につきsin波形の交流電圧を1サ
イクル出力する発振器が設けられており、この信号源10
から発せられる測定用の交流電圧は電流増幅器12を介し
てテスト基板13に加えられる。According to FIG. 1, the signal source 10 has a frequency of 1 k
An oscillator that outputs a sinusoidal AC voltage for one cycle per Hz at one measurement item is provided.
An alternating voltage for measurement, which is emitted from the device, is applied to the test board 13 via the current amplifier 12.
これにより、同基板13にはそのインピーダンスZXの大き
さに逆比例した電流が流れ、例えば電流検出器14に取り
込まれて検出されたのち電圧に変換される。この実施例
においては、電流検出器14はその電流/電圧変換倍率を
切り換えるレンジ設定回路14aを備えており、このレン
ジ設定回路14aの切り換え動作は例えばCPU21からの制御
信号によって行われるようになっている。すなわち、CP
U21はA/Dコンバータ19及び20のディジタル変換データの
大きさを監視し、それによって例えば積分器17,18から
それぞれA/Dコンバータに加わる被変換アナログ電圧が
所定のレベル範囲内に入るように上記レンジ設定回路14
aを切り換える。これにより、電流検出器14においては
その検出電流がレンジ設定回路14aの指定倍率で電圧に
変換され、例えば次段に設けられた全波整流形の絶対値
回路15により正又は負の一方の極性の脈流電圧にされた
のち、切換制御器11にて駆動されるスイッチ16に加えら
れるようになっている。As a result, a current that is inversely proportional to the magnitude of the impedance Z X flows through the substrate 13, is taken into, for example, the current detector 14, is detected, and is then converted into a voltage. In this embodiment, the current detector 14 is provided with a range setting circuit 14a for switching the current / voltage conversion magnification, and the switching operation of the range setting circuit 14a is performed by a control signal from the CPU 21, for example. There is. Ie CP
The U21 monitors the magnitude of the digital conversion data of the A / D converters 19 and 20 so that the converted analog voltage applied to the A / D converters from the integrators 17 and 18 respectively falls within a predetermined level range. Above range setting circuit 14
Switch a. As a result, in the current detector 14, the detected current is converted into a voltage at the specified magnification of the range setting circuit 14a, and for example, the full-wave rectification type absolute value circuit 15 provided in the next stage has one of positive or negative polarity. After being set to the pulsating current voltage, the switch 16 driven by the switching controller 11 is applied.
この実施例においては、上記信号源10は例えば図示しな
いD/Aコンバータと電圧増幅器とからなり、測定の都度C
PU21から発せられる量子化された0°から360°までの
1サイクル、1kHzのsin波形データをアナログ電圧に変
換し、測定用交流定電圧として出力するようになってい
る。また、上記切換制御器11は例えば図示しないゼロク
ロスコンパレータとフリップフロップを含み、信号源10
から発せられる交流電圧の正の半サイクルと負の半サイ
クルに同期して上記スイッチ16を接点A側と接点B側へ
それぞれ駆動するようになっている。In this embodiment, the signal source 10 is composed of, for example, a D / A converter and a voltage amplifier (not shown).
The quantized sine waveform data of 1kHz, 1kHz from 0 ° to 360 ° emitted from PU21 is converted into an analog voltage and output as an AC constant voltage for measurement. The switching controller 11 includes, for example, a zero-cross comparator and a flip-flop (not shown), and the signal source 10
The switch 16 is driven to the contact A side and the contact B side, respectively, in synchronization with the positive half cycle and the negative half cycle of the AC voltage generated from the switch.
よって、例えば測定用交流電圧の0からπまでの半サイ
クル期間はスイッチ16が接点A側に駆動され、πから2
πまでの半サイクル期間は接点B側に駆動されるものと
すると、絶対値回路15から出力する脈流電圧のうち、前
の半サイクル期間の電圧は例えば積分器17に加えられ、
後の半サイクル期間の電圧は積分器18に加えられてそれ
ぞれ積分されることになる。これらの積分電圧は例えば
A/Dコンバータ19,20にてディジタル変換されCPU21に送
られる。CPU21はこれらの積分電圧データにより測定用
交流電圧の正の半波と負の半波におけるテスト基板13の
インピーダンスZXをそれぞれ演算にて求め、上記判定式
(1)により対応する基準値ZSと比較して良否判定を行
い、その結果や測定データを例えば記録・表示部22へ送
るようになっている。Therefore, for example, the switch 16 is driven to the contact A side during the half cycle period from 0 to π of the measuring AC voltage, and from π to 2
Assuming that the half cycle period up to π is driven to the contact B side, of the pulsating voltage output from the absolute value circuit 15, the voltage of the previous half cycle period is applied to the integrator 17, for example,
The voltage in the latter half cycle period will be applied to the integrator 18 and integrated respectively. These integrated voltages are, for example,
Digitally converted by A / D converters 19 and 20 and sent to CPU 21. The CPU 21 calculates the impedance Z X of the test board 13 in the positive half-wave and the negative half-wave of the measuring AC voltage based on these integrated voltage data, respectively, and calculates the corresponding reference value Z S according to the above judgment formula (1). The quality and the judgment result are compared with the result and the measurement data is sent to the recording / display unit 22, for example.
次に、第2図を参照しながら上記動作について補足説明
をする。なお、第1図には第2図の(イ)ないし(チ)
の動作を行う箇所に同一の参照符号が付されている。こ
の回路基板検査方法においては上記したようにまず良品
と確認されている回路基板を測定してそのデータをメモ
リに入れ、次にテスト基板を良品基板と同一条件で測定
してそのデータをとり両者を比較するようになってい
る。Next, a supplementary explanation of the above operation will be given with reference to FIG. In addition, in FIG. 1, (a) to (h) in FIG.
The same reference numerals are attached to the portions where the operation of (1) is performed. In this circuit board inspection method, as described above, first, the circuit board confirmed as a good product is measured and the data is stored in the memory, and then the test board is measured under the same conditions as the non-defective product board and both data are taken. Are to be compared.
すなわち、第2図(イ)に示されるように例えば信号源
10から1サイクルの測定用交流電圧が発せられると、良
品基板にはそのインピーダンスZSの大きさに逆比例した
同図(ロ)に示されるような電流が流れる。この電流は
電流検出器14にて検出されたのち電圧に変換され、同図
(ハ)に示されるように絶対値回路15により例えば負極
性の脈流電圧に変換されてスイッチ16に加えられる。That is, for example, as shown in FIG.
When an AC voltage for measurement of 10 cycles is generated from 10 cycles, a current as shown in (b) of the same figure is inversely proportional to the magnitude of the impedance Z S of the non-defective substrate. This current is detected by the current detector 14 and then converted into a voltage, which is converted into, for example, a negative pulsating current voltage by the absolute value circuit 15 as shown in FIG.
スイッチ16は切換制御器11の出力により同図(ニ)に示
されるように例えば0〜πの正の半波期間は接点A側に
駆動され、π〜2πの負の半波期間は接点B側へ駆動さ
れるようになっている。よって絶対値回路15から加えら
れる0〜π間の電圧は同図(ホ)に示されるように積分
器17にて積分され、π〜2π間の電圧は(ヘ)に示され
るように積分器18にて積分される。これら良品基板の積
分電圧をVSA,VSBとすると、この2つの積分電圧は
(ト)及び(チ)に示されるようにそれぞれA/Dコンバ
ータ19及び20にてディジタル変換され、CPU21に送られ
る。CPU21はこれらの積分、電圧データにより測定用交
流電圧の正の半波と負の半波に対する良品基板の基準イ
ンピーダンスZμAとZμBを演算するとともに、テス
ト基板のインピーダンスのバラツキに対する許容差
α1A,α1Bを例えば許容差設定手段21aにて求める。The switch 16 is driven by the output of the switching controller 11 to the contact A side during the positive half-wave period of 0 to π, and the contact B during the negative half-wave period of π to 2π, as shown in FIG. It is designed to be driven to the side. Therefore, the voltage between 0 and π applied from the absolute value circuit 15 is integrated by the integrator 17 as shown in (e) in the figure, and the voltage between π and 2π is integrator as shown in (f). It is integrated at 18. Assuming that the integrated voltages of these non-defective substrates are V SA and V SB , these two integrated voltages are digitally converted by A / D converters 19 and 20, respectively, as shown in (G) and (H), and sent to the CPU 21. To be The CPU21 calculates the reference impedances Zμ A and Zμ B of the non-defective board for the positive half-wave and the negative half-wave of the measuring AC voltage based on the integration and voltage data, and the tolerance α 1A for the variation in the impedance of the test board. , Α 1B is obtained by the tolerance setting means 21a, for example.
このようにして良品基板の各測定点における基準インピ
ーダンスZμA(ZSA),ZuB(ZSB)、許容差α1A,α
1Bが例えば許容差設定手段21aにてとり終わると、テス
ト基板13について上記と同一方法によりそのインピーダ
ンスZXA,ZXBが測定され、式(1)によりデータの比較
が行われる。Thus, the reference impedances Zμ A (Z SA ), Zu B (Z SB ), and the tolerances α 1A , α at each measurement point on the non-defective substrate
When 1B is taken by the tolerance setting means 21a, for example, the impedances Z XA and Z XB of the test board 13 are measured by the same method as described above, and the data are compared by the equation (1).
この場合、式(1)におけるインピーダンスのバラツキ
に対する許容差α1と周囲温度の変化によるインピーダ
ンス変化に対して加算する許容差α2もしくはα3は、
例えば次の式 α1=k1σ+k2Zμ〔Ω〕 ……(2) α2(α3)=Zμk3ΔT〔Ω〕 ……(3) にて求めるようになっている。なお、上式中k1,k2,k3
は定数でΔTは周囲温度の差に関する変数である。In this case, the tolerance α 1 for the variation of the impedance in the equation (1) and the tolerance α 2 or α 3 to be added to the impedance change due to the change of the ambient temperature are:
For example, the following equation α 1 = k 1 σ + k 2 Zμ [Ω] (2) α 2 (α 3 ) = Zμk 3 ΔT [Ω] (3) is used. In the above equation, k 1 , k 2 , k 3
Is a constant and ΔT is a variable relating to the difference in ambient temperature.
まず、許容差α1について第3図を参照しながら説明す
ると、横軸のZμは例えば良品基板n個の同一測定点に
おいて測定したインピーダンスZsiの平均値であって、
すなわちその測定点の基準インピーダンスZSを表し、そ
の両側は平均値からの偏差を表している。また、縦軸に
は供試基板の数すなわち測定データの数を基準化して示
してある。First, the tolerance α 1 will be described with reference to FIG. 3. Zμ on the horizontal axis is, for example, the average value of the impedances Z s i measured at the same measurement points of n non-defective substrates,
That is, it represents the reference impedance Z S at that measurement point, and both sides of it represent the deviation from the average value. The vertical axis shows the number of test substrates, that is, the number of measurement data, as a standard.
同図において、平均値Zμは であり、nを適当な大きさにすると各偏差値に対する基
板の数の分布状態は例えば実線で示されるように平均値
Zμに対して左右対称の正規分布に近似する。よって、
その自乗平均値σを から求めると、供試基板数の99%強が±3σの範囲内に
入り、この範囲から外れる数はよく知られているように
1%以下となる。In the figure, the average value Zμ is When n is set to an appropriate value, the distribution state of the number of substrates for each deviation value is approximated to a normal distribution symmetrical with respect to the average value Zμ as shown by the solid line. Therefore,
The root mean square σ From the above, 99% or more of the number of test substrates falls within the range of ± 3σ, and the number outside this range is 1% or less as well known.
この場合、供試基板にはすべて良品が用いられているの
で、3σから外れた1%以下の数も良品として判定する
必要がある。そこでこの実施例においては測定誤差等も
考慮し、例えば式(2)のk1を3、k2を2%とおき、 α1=3σ+0.02Zμ〔Ω〕 ……(2a) あるいは α1=(3σ/Zμ+0.02)×100〔%〕 ……(2b) に設定されている。In this case, since all non-defective products are used as the test substrates, it is necessary to determine the number of 1% or less deviating from 3σ as a non-defective product. Therefore, in this embodiment, considering measurement error and the like, for example, k 1 of the equation (2) is set to 3 and k 2 is set to 2%, and α 1 = 3σ + 0.02Zμ [Ω] (2a) or α 1 = It is set to (3σ / Zμ + 0.02) × 100 [%] (2b).
ここで、例えばテスト基板のインピーダンス分布が第3
図の点線で示されるようになっているものとすると、こ
の許容差α1を適用することによりそのバラツキに対す
る良否の検査を十分な精度で行うことができる。Here, for example, the impedance distribution of the test board is the third
Assuming that it is as shown by the dotted line in the figure, by applying this tolerance α 1 , it is possible to inspect the quality of the variation with sufficient accuracy.
次に、インピーダンスの温度特性に対する許容差α
2(α3)について第4図を参照しながら説明すると、
同図(A)に示されるように良品基板とテスト基板を例
えば同じ周囲同度Tで測定した場合、インピーダンスの
中心値Zμ及び各偏差値に対応するデータ数の分布状態
は上記第3図と同様になる。Next, the tolerance α on the temperature characteristic of impedance
2 (α 3 ) will be described with reference to FIG.
When a non-defective substrate and a test substrate are measured at the same ambient degree T, as shown in FIG. 3A, the distribution of the number of data corresponding to the center value Zμ of impedance and each deviation value is the same as that shown in FIG. It will be similar.
このテスト基板を例えば上記と異なる周囲温度T+ΔT,
T−ΔTにて測定したらそれぞれ中心値をZX′,ZX″と
する分布になったとすると、この実施例においては上記
第3図に示されている基板本来のバラツキに対する許容
差α1へ中心値Zμからのズレ−α2又は+α3を自動
的に加算し、周囲温度が変化してインピーダンスが変わ
っても良品を不良と誤判定することが無いようにされて
いる。This test board is, for example, an ambient temperature T + ΔT,
Assuming that the distributions have center values Z X ′ and Z X ″ when measured by T−ΔT, in this embodiment, the tolerance α 1 to the original variation shown in FIG. 3 is obtained. The deviation −α 2 or + α 3 from the center value Zμ is automatically added so that a good product is not erroneously determined to be defective even if the ambient temperature changes and the impedance changes.
この許容差は次のようにして求められる。第4図(B)
にはダイオードの電圧−電流特性が示されているが、ダ
イオードに順方向の電圧VFを加えたとき流れる電流をIF
とすると、この電流IFは一般に次式で表されている。This tolerance is calculated as follows. Fig. 4 (B)
Shows the voltage-current characteristics of the diode, the current flowing when the forward voltage V F is applied to the diode is I F
Then, this current IF is generally expressed by the following equation.
IF=IS{exp(qVF/kT)−1} ……(4) ここで、 IS:逆方向電圧を加えたときの飽和電流〔A〕 q:電子の電気量1.6×10-19〔C〕 k:ボルツマン定数1.38×10-23〔J/K〕 T:周囲温度〔K〕 である。I F = I S {exp (qV F / kT) -1} (4) where, I S : Saturation current when reverse voltage is applied [A] q: Electricity of electron 1.6 × 10 − 19 [C] k: Boltzmann's constant 1.38 × 10 −23 [J / K] T: ambient temperature [K].
式(4)から明らかなように、この電流IFは加える電圧
VFが一定とすると周囲温度Tを変数として指数関数的に
変化し、常温付近における一例が第4図(C)に示され
ている。同図は周囲温度TをそれぞれT1,T2,T3(T1>
T2>T3)とした場合の電圧−電流特性の例であるが、周
囲温度の変化1K当り約2.0〜2.5mVの負の温度係数を有
し、温度差に比例した間隔で横軸に沿いほぼ平行移動す
ることが知られている。なお、式(4)の飽和電流ISも
温度Tによって変化し、10℃高くなると電流がほぼ2倍
になることが知られている。よって、電流の変化をイン
ピーダンスの変化に置き換えれば周囲温度とインピーダ
ンスとの関係が求まる。As is clear from equation (4), this current IF is the applied voltage
When V F is constant, it changes exponentially with the ambient temperature T as a variable, and an example at around room temperature is shown in FIG. 4 (C). In the figure, the ambient temperature T is T 1 , T 2 , T 3 (T 1 >
This is an example of voltage-current characteristics when T 2 > T 3 ). It has a negative temperature coefficient of about 2.0 to 2.5 mV per 1K change in ambient temperature, and the horizontal axis shows an interval proportional to the temperature difference. It is known to move almost parallel along it. It is known that the saturation current I S of the equation (4) also changes depending on the temperature T, and that the current almost doubles when the temperature rises by 10 ° C. Therefore, if the change in current is replaced with the change in impedance, the relationship between ambient temperature and impedance can be obtained.
そこで、この装置の動作温度範囲を例えば5〜40℃とす
ると、飽和電流ISは上記したように周囲温度10℃の変化
に対して2倍(もしくは1/2)になることから、実用上
例えば ISn=IS(n-1)×2(Tn-Tn-1)/10 ………(5) (n=1,2,3,…) と近似するとができる。Therefore, assuming that the operating temperature range of this device is, for example, 5 to 40 ° C., the saturation current I S becomes twice (or 1/2) with respect to the change of the ambient temperature of 10 ° C. as described above. For example, it can be approximated as I Sn = I S (n-1) × 2 (Tn-Tn-1) / 10 (5) (n = 1,2,3, ...).
ここで、良品基板測定時の標準周囲温度を簡単化のため
例えば23℃(300K)とすると、このときの飽和電流I
S(23)に対して動作上限温度40℃(313K)における飽和
電流IS(40)は、 IS(40)=IS(23)×2(40-23)/10 ≒IS(23)×3.3 ………(6) 動作下限温度5℃(278K)における飽和電流IS(5)は、 IS(5)=IS(23)×2(5-23)/10 ≒IS(23)×3.5 ………(7) となる。Here, if the standard ambient temperature at the time of measuring a non-defective substrate is set to 23 ° C (300K) for simplification, the saturation current I at this time is
For S (23) , the saturation current I S (40) at the maximum operating temperature of 40 ° C (313K) is I S (40) = I S (23) × 2 (40-23) / 10 ≈ I S (23 ) × 3.3 ……… (6) Saturation current I S (5) at the lower limit of operating temperature 5 ° C (278K ) is I S (5) = I S (23) × 2 (5-23) / 10 ≈ I S (23) × 3.5 ……… (7).
よって、標準温度23℃に対する上限温度40℃の順方向の
電流比をΔIF1とすると、 ΔIF1=IF(40)/IF(23) であるから、測定用電圧VFを例えば0.35Vとし、式
(6)を式(4)に代入することにより、 ΔIF1=IF(40){exp(qVF/313k)−1}/ IS(23){exp(qVF/300k)−1} ≒1.8 ………(8) また、標準温度23℃に対する下限温度5℃の電流比をΔ
IF2とすると、 ΔIF2=IF(5)/IF(23) であるから、式(7)を式(4)に代入して、 ΔIF2=IF(5){exp(qVF/278k)−1}/ IS(23){exp(qVF/300k)−1} ≒0.78 ………(9) を得る。Therefore, if the forward current ratio of the upper limit temperature of 40 ° C to the standard temperature of 23 ° C is ΔI F1 , then ΔI F1 = I F (40) / I F (23) , so the measurement voltage V F is, for example, 0.35 V By substituting equation (6) into equation (4), ΔI F1 = I F (40) {exp (qV F / 313k) -1} / I S (23) {exp (qV F / 300k) -1} ≈1.8 (8) Also, the current ratio of the lower limit temperature of 5 ° C to the standard temperature of 23 ° C is Δ.
If I F2 , then ΔI F2 = I F (5) / I F (23) , so formula (7) is substituted into formula (4), and ΔI F2 = I F (5) {exp (qV F / 278k) -1} / I obtain S (23) {exp (qV F / 300k) -1} ≒ 0.78 ......... (9).
標準温度と上限温度及び下限温度におけるインピーダン
スをそれぞれZ(23),Z(40),Z(5)とすると、標準温度に
対する上、下限温度のインピーダンス比は式(8),
(9)で得られた値の逆数となるから、 Z(40)/Z(23)=1/1.8 ≒0.56/1 ………(10) Z(5)/Z(23)=1/0.78 ≒1.3/1 ………(11) なお、ちなみに下限温度と上限温度のインピーダンス比
は Z(5)/Z(40)≒2.3/1 ………(12) となる。Assuming that the impedances at the standard temperature, the upper limit temperature, and the lower limit temperature are Z (23) , Z (40) , and Z (5) , respectively, the impedance ratio of the upper and lower limit temperatures with respect to the standard temperature is given by equation (8),
Since it is the reciprocal of the value obtained in (9), Z (40) / Z (23) = 1 / 1.8 ≈ 0.56 / 1 ……… (10) Z (5) / Z (23) = 1 / 0.78 ≈1.3 / 1 ………… (11) By the way, the impedance ratio between the lower limit temperature and the upper limit temperature is Z (5) / Z (40) ≈2.3 / 1 ………… (12).
周囲温度の変化によるインピーダンスの増減は上記した
ようにほぼ指数関数に沿って曲線的に変化するが、実用
上はこれを直線に近似させても特に支障はない。Although the increase / decrease in impedance due to the change in ambient temperature changes in a curve substantially along an exponential function as described above, there is no particular problem even if this is approximated to a straight line in practice.
よって、この実施例においては周囲温度が標準温度から
高くなる方向について例えば1℃当りの加算値k3を k3=(0.56−1)/(40−23) ≒−2.6[%] =−Zμ×0.026[Ω] とし、周囲温度にΔTの差がある場合には α2=k3×ΔT=−Zμ×0.026×ΔT[Ω]………(1
3a) あるいは α2=−2.6×ΔT[%] ………(13b) を加算するようにしている。Therefore, k 3 = (0.56-1) the added value k 3, for example per 1 ℃ the direction in which the ambient temperature increases from normal temperature in this embodiment / (40-23) ≒ -2.6 [% ] = -Zμ × 0.026 [Ω], and when there is a difference of ΔT in the ambient temperature, α 2 = k 3 × ΔT = −Zμ × 0.026 × ΔT [Ω] ……… (1
3a) Alternatively, α 2 = −2.6 × ΔT [%] (13b) is added.
周囲温度が標準温度より下がる方向については例えば1
℃当りの加算値k3を k3=(1.3−1)/(23−5) ≒1.7[%] =Zμ×0.017[Ω] ………(14) とし、同様にΔTの温度差がある場合には α3=k3×ΔT=Zμ×0.017×ΔT[Ω] ………(15
a) あるいは α3=1.7×ΔT[%] ………(15b) を加算するようにしている。For example, the direction in which the ambient temperature drops below the standard temperature is 1
The addition value k 3 per ℃ k 3 = (1.3-1) / (23-5) ≒ 1.7 [%] = Zμ × 0.017 [Ω] ......... and (14), there is a temperature difference of similarly ΔT In this case, α 3 = k 3 × ΔT = Zμ × 0.017 × ΔT [Ω] ……… (15
a) Alternatively, α 3 = 1.7 × ΔT [%] ... (15b) is added.
なお、インピーダンスのばらつきを表す3σの値が比較
的大きく、温度変化による加算値をそれほど細かく設定
する必要が無い場合には、式(12)の値を利用して例え
ば1℃当り一律的に k3=(2.3−1)/(40−5) ≒4[%] =Zμ×0.04[Ω] ………(16) とし、許容差α2もしくはα3を α2=−Zμ×0.04×ΔT[Ω] =−4×ΔT[%] ………(17a) α3=−Zμ×0.04×ΔT[Ω] =4×ΔT[%] ………(17b) として加算するようにしてもよい。この場合、良品基板
を測定する標準温度は動作温度範囲内ならば何度であっ
てもよく、実用上便利である。If the value of 3σ representing the impedance variation is relatively large and the added value due to temperature change does not need to be set very finely, the value of equation (12) can be used to uniformly set k per 1 ° C, for example. 3 = (2.3-1) / (40-5) ≈ 4 [%] = Zμ × 0.04 [Ω] ……… (16) and the tolerance α 2 or α 3 is α 2 = −Zμ × 0.04 × ΔT [Ω] = -4 × ΔT [ %] ......... (17a) α 3 = -Zμ × 0.04 × ΔT [Ω] = 4 × ΔT [%] may be added as ......... (17b) . In this case, the standard temperature for measuring the non-defective substrate may be any number within the operating temperature range, which is practically convenient.
上記k1,k2,k3,α1,α2,α3等の値は一例を示し
たものであり、装置の使用者側が基板検査の実状に合せ
て適宜に定めてもよいことは当然である。例えば上記は
周囲温度が変わってもインピーダンスの分布特性(ばら
つきの広がり幅)は変化しない場合におけるα2,α3
の設定例であるが、実際には変化することもあるのでそ
の程度によってはα2,α3の値を調整することも必要
となる。また、応用例の1つとして許容下限値と許容上
限値(第4図(A)のP,Q)を適宜設定することによ
り、温度変化に起因する装着部品のショート、オープン
等の検出も可能である。The above values of k 1 , k 2 , k 3 , α 1 , α 2 , α 3 etc. are merely examples, and the user side of the apparatus may appropriately determine them according to the actual condition of the board inspection. Of course. For example above distribution characteristics of impedance changes is ambient temperature (variations in spreading width) alpha in the case where no change 2, alpha 3
However, since it may actually change, it may be necessary to adjust the values of α 2 and α 3 depending on the degree. Also, as one of the application examples, by setting the allowable lower limit value and the allowable upper limit value (P, Q in Fig. 4 (A)) as appropriate, it is possible to detect shorts, opens, etc. of mounted parts due to temperature changes. Is.
なお、ΔTは上記したように良品基板検査時とテスト基
板検査時における周囲温度の差であって、この実施例で
は例えば温度検出器23がそれを検出して測定部21へデー
タを入力するようになっているが、室内の温度計などか
ら読み取った値をマニアルで入力するようにしてもよ
い。It should be noted that ΔT is the difference in ambient temperature between the inspection of the non-defective board and the inspection of the test board as described above. In this embodiment, for example, the temperature detector 23 detects it and inputs data to the measurement unit 21. However, the value read from a room thermometer or the like may be manually input.
ちなみに、第5図には許容差の自動設定をCPU21にて制
御する場合の一例が流れ線図で示されている。Incidentally, FIG. 5 is a flow chart showing an example of the case where the automatic setting of the tolerance is controlled by the CPU 21.
以上、詳細に説明したように、この発明においては良品
と確認されている回路基板の各測定点におけるインピー
ダンスを測定し、その平均値Zμを当該測定値の基準イ
ンピーダンスZSとするとともに平均値Zμと上記インピ
ーダンス測定データとの自乗平均値σの3倍すなわち3
σを算出し、この3σに例えば平均値Zμの2%を加え
た値±α1=3σ+Zμ×2%をテスト基板のバラツキ
に対する許容差として設定するようになっている。As described above in detail, in the present invention, the impedance at each measurement point of the circuit board which is confirmed to be a non-defective product is measured, and the average value Zμ is set as the reference impedance Z S of the measurement value, and the average value Zμ. 3 times the root mean square value σ of the above impedance measurement data, that is, 3
σ is calculated, and the value ± α 1 = 3σ + Zμ × 2% obtained by adding 2% of the average value Zμ to this 3σ is set as the tolerance for the variation of the test substrate.
また、良品基板検査時とテスト基板検査時における周囲
温度の差ΔTを検出し、この変数ΔTと動作周囲温度T
に関連する既知の定数k3、及び上記当該測定点における
インピーダンス平均値Zμとの積−α2(又は+α3)
=Zμ×k3ΔTを周囲温度の変化によるダイオードのイ
ンピーダンス変化分として上記α1へ自動的に加算する
ようになっている。In addition, the difference ΔT between the ambient temperature at the time of inspecting the non-defective substrate and at the time of inspecting the test substrate is detected, and this variable ΔT and the operating ambient temperature T are detected.
A known constant k 3 related to the above, and the product of the impedance mean value Zμ at the measurement point and −α 2 (or + α 3 ).
= Zμ × k 3 ΔT is automatically added to α 1 as the impedance change of the diode due to the change in ambient temperature.
したがってこの回路基板検査方法によれば、テスト基板
が有する本来のインピーダンスのバラツキに対してはも
とより、周囲温度差に起因するインピーダンスの変化も
含めて正確な良否判定を自動的に行うことができる。Therefore, according to this circuit board inspection method, accurate pass / fail judgment can be automatically performed including not only the original variation in impedance of the test board but also the change in impedance due to the ambient temperature difference.
第1図ないし第5図はこの発明の実施例に係り、第1図
はこの発明が適用された回路基板検査装置の構成の一例
を示すブロック線図、第2図は各部の動作説明図、第3
図は良否判定許容差α1の設定原理説明図、第4図
(A)ないし第4図(C)は温度変化に対する加算許容
差α2(α3)の設定原理説明図、第5図は許容差
α1,α2(α3)をCPUにて自動的に設定する場合の
一例を示すフローチャート、第6図は従来装置の構成を
示すブロック線図である。 図中、10は信号源、13は被検査回路基板、14は電流検出
器、14aはレンジ設定回路、17,18は積分器、19,20はA/D
コンバータ、21はCPUである。1 to 5 relate to an embodiment of the present invention, FIG. 1 is a block diagram showing an example of a configuration of a circuit board inspection apparatus to which the present invention is applied, and FIG. 2 is an operation explanatory diagram of each part, Third
The figure is an explanatory view of the setting principle of the acceptability difference α 1 for acceptability judgment, FIGS. 4 (A) to 4 (C) are explanatory views of the setting principle of the addition tolerance α 2 (α 3 ) with respect to temperature change, and FIG. FIG. 6 is a flowchart showing an example of the case where the tolerances α 1 , α 2 (α 3 ) are automatically set by the CPU, and FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the conventional device. In the figure, 10 is a signal source, 13 is a circuit board to be inspected, 14 is a current detector, 14a is a range setting circuit, 17 and 18 are integrators, and 19 and 20 are A / D.
The converter, 21 is a CPU.
Claims (1)
号を加えて得られる応答信号を所定のレンジにより電圧
に変換して積分し、そのディジタル変換データによりCP
Uにて上記基板の所定測定点におけるインピーダンスを
測定するとともに該測定値をあらかじめ良品基板から取
り込んだ基準値と比較し、所定の許容差内にあるか否か
により上記基板の良否を判定する回路基板検査方法にお
いて、 上記基板のインピーダンスのバラツキに対しては上記良
品基板のインピーダンス分布特性の3σに所定値を加え
た許容差を設定し、上記基板インピーダンスの温度によ
る変化に対しては該インピーダンス測定時と上記良品基
板のインピーダンス測定時との周囲温度差に応じた許容
差を上記許容差に自動的に加算して良否判定を行うこと
を特徴とする回路基板検査方法。1. A response signal obtained by applying a measuring AC signal from a signal source to a circuit board to be inspected is converted into a voltage in a predetermined range and integrated, and CP is converted by the digital conversion data.
A circuit that measures the impedance at a predetermined measurement point on the board at U, compares the measured value with a reference value that was previously taken from a non-defective board, and determines whether the board is good or bad depending on whether it is within a predetermined tolerance. In the board inspection method, a tolerance is set for the variation of the board impedance, which is a predetermined value added to 3σ of the impedance distribution characteristic of the non-defective board, and the impedance measurement is performed against the change of the board impedance with temperature. A circuit board inspection method, characterized in that a tolerance according to an ambient temperature difference between the time and the impedance measurement of the non-defective board is automatically added to the above-mentioned tolerance to make a pass / fail judgment.
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JP63143117A JPH0679052B2 (en) | 1988-06-10 | 1988-06-10 | Circuit board inspection method |
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JPH021570A JPH021570A (en) | 1990-01-05 |
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