JPH08242100A - 製造欠陥分析装置 - Google Patents
製造欠陥分析装置Info
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- JPH08242100A JPH08242100A JP7277953A JP27795395A JPH08242100A JP H08242100 A JPH08242100 A JP H08242100A JP 7277953 A JP7277953 A JP 7277953A JP 27795395 A JP27795395 A JP 27795395A JP H08242100 A JPH08242100 A JP H08242100A
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Abstract
の故障を検出する方法を提供すること。 【構成】 プリント回路板(102)上の半導体素子の
信号ピン(106)を対にして選択する。これらのピン
(106)とグランドとの間の共通モードの抵抗値の指
標を一連の電流測定から計算する。この共通モード抵抗
値が所定の範囲の外にある場合には、エラーが検出され
る。既知の適切な回路板に関して複数回の測定を行うこ
とによって、試験に用いるリード線(109)の対を選
択する、学習モードも開示されている。
Description
置に関し、更に詳しくは、プリント回路板上で欠陥を有
する接続を位置決めする方法及び装置に関する。
ては、多数の電気的素子が回路板にはんだ付けされる。
素子のプリント回路板への接続で欠陥を有するものが、
完成したPCBにおける欠陥の大きなパーセンテージを
占める。欠陥を有する素子もまた、完成したプリント回
路板における欠陥の原因である。
ために、PCB製造業者は、PCBの欠陥を検出するた
めに自動試験装置(以下では、テスタという)を伝統的
に用いてきた。従来のテスタは、PCBを保持するため
の固定装置(フィクスチャ)を含む。この固定装置は、
アレー状に配列された多数の導電性ピンから成る「ネイ
ルのベッド」(bed of nails)を含み、ネ
イル・ベッド型固定装置と称することとする。PCBが
固定装置内に置かれたときに、各ピンは、PCB上の特
定の位置又は「ノード」に接触する。このようにして、
テスタは、PCBに対して電気的に接触する。
む。デジタル信号を発生する信号源もあるし、交流又は
直流電圧又は電流を発生する信号源もある。測定デバイ
スは、同じタイプの信号を受信する。
・ネットワークを介して、ピンに接続される。このよう
にして、種々の信号をPCB上の選択されたノードに印
加することができ、選択されたノードにおいて信号が測
定され得る。
・ネットワークとは、制御回路に接続される。制御回路
は、試験技術者によってプログラムされた試験を実行す
る。試験の最中には、テスタは、PCBの選択された部
分に、信号を印加する。適切に機能しているPCBのこ
れらの信号に対する応答は、制御回路の中にプログラム
されている。応答が測定され、測定された応答がプログ
ラムされた予測の応答と一致しないときには、エラーが
指示される。このテスタを用いることによって、適切に
機能していない素子や素子の欠陥を有する接続に起因す
る欠陥が検出できる。
理が増加してきた。また、新しい検査技術によれば、P
CB上に取り付けるのに先立って欠陥のある素子を除去
することができる。その結果として、欠陥を有する素子
に関してPCBを試験することの重要性は低下してい
る。むしろ、製造業者は、PCBの試験を、ある場合に
は、素子の接続に欠陥があるものを探すことだけに限定
することを選択している。素子の適切な動作は問題にせ
ずに、素子の接続における欠陥だけを検出するテスタ
は、「製造欠陥分析装置」と称されている。
子素子は該素子とグランドとの各リード線の間にダイオ
ードを形成するような態様で構成されているという事実
を利用している。これらのダイオードは、このデバイス
の通常の動作の間には、逆バイアスがかけられ、よって
非導通である。しかし、その存在によって、適切に接続
された素子においては、導通経路の形成が可能になる。
その導通経路を検出することによって、リード線が適切
に接続されていることが確認できる。
amson)は、半導体素子の1つのリード線に接続さ
れるべきPCB上のノードに電流を与え、そのリード線
に付随する寄生ダイオードに順バイアスをかける。次
に、そのノードでの電圧が、測定される。測定された電
圧は、ダイオードの両端での電圧降下と半導体素子の物
質に亘る電圧降下とを加えたものを反映しているはずで
ある。同時に、より大きな電流がこのデバイスの第2の
リード線に接続されるべきノードに加えられる。この電
流もまた、基板を流れ更に大きな電圧降下を生じるはず
である。この両方のリード線がPCBに適切に接続され
ている場合には、電圧の増加が第1のリード線において
測定されるはずである。電圧の増加が観測できない場合
には、リード線の少なくとも一方がPCBに接続されて
いないことを示す。
がある。第1に、PCB上の各ノードは、複数のデバイ
スのリード線に接続されることが多い。試験されている
リード線に加えられた電流は、実際には、同じノードに
接続されたすべてのリード線に共有されることになる。
結果として、試験されているリード線を流れる電流は、
著しく減少し、よって、測定される信号は比較的小さく
なる。小さな測定された信号は、ノイズに起因する誤っ
た測定の可能性を増大させ、そうでなければ、高価な測
定装置を必要とする。
めに電流が加えられる2つのノードがその回路板の別の
素子を介して相互に接続されている場合に生じる。ある
素子では、一方のリード線に加えられた電流は、他方の
リード線における電圧変化を生じさせる。この場合に
は、従来技術の方法では、リード線が適切に接続されて
いるかどうかとは無関係に、第2の素子を介して結合さ
れる信号によって、両方のリード線が回路板に適切に接
続されていると表示される。誤った読み取りを回避する
ために、「ガーディング」と呼ばれる技術を用いなけれ
ばならない。このガーディングによって、プリント回路
板上の2つのノードの間の接続は接地され、それによっ
て、第2のリード線に加えられた電流が第1のリード線
での電圧に影響し得る方法は、試験されているデバイス
を介してとなる。しかし、ガーディングが常に可能であ
るとは限らない。たとえば、第1及び第2のリード線の
間の接続が1つの抵抗を介するものである場合には、ガ
ーディングは効果を発揮しない。また、非常に小さな信
号レベルが関係している場合には、ガーディングが有効
でないことがある。更に、ガーディングは、プリント回
路板を分析しどの素子のどのリード線が各測定を行うた
めに接地されなければならないかを判断するのに複雑な
プログラム発生器を必要とする。そのようなプログラム
は、遅く不正確であることが多い。結果として、試験技
術者は、これらのプログラムの提供するガーディング方
式を手でチェックして適切な変更を施さなければならな
い。この問題は、PCB上のすべての素子のすべてのリ
ード線について試験をしなければならない製造欠陥分析
装置では、深刻である。
気的素子が接続されていることにより、別の問題が生じ
る。試験電流が第2のノードに加えられるときに、第1
のノードにおいて誘導される電圧は、試験の行われてい
る部分の基板を流れる電流と、その部分を接地するPC
B上のトレースを流れる電流と、に関係する。他の素子
が第2のノードに接続されると、電流がPCB上のトレ
ースに流れる。この電流は、試験に用いられる第1のノ
ードにおいて検出され得る電圧を誘導する。よって、第
2のリード線がPCB又はデバイスに適切に接続されて
いない場合には、誤信号が生じ得る。
では、2つの電流信号を独立に提供するテスタが必要に
なる。多くの市販のテスタは、この能力を有していな
い。
(Alexander)では、半導体素子における寄生
ダイオードを利用している。この欧州特許出願では、半
導体素子の電力及び接地ピンが、基準電圧に接続されて
いる。交流電圧が、別のピンに印加される。すべてのピ
ンが適切に接続されている場合には、印加された電圧
は、ダイオードを逆バイアスし、電流が半導体素子の内
部を流れる。この電流は、素子の上に置かれたプローブ
によって間接的に感知される。
素子の上に設置されることを要求するという問題を有す
る。そのような構成は、テスタの設計を複雑にする。特
に、通常は容易に入手できる素子であるネイル・ベッド
型固定装置を、プローブを保持しそのプローブへの電気
的接続を備えるように修正しなければならない。更なる
問題が、部品の上に複数の接地及び電力源帰路がある場
合に生じる。これらの複数の帰路は、既に非常に小さい
信号のレベルを低下させるからである。
試験対象であるPCBの上で保持装置への付加的な固定
を必要とせずに、開回路を検出する単純な製造欠陥分析
装置を提供することである。
にプログラム可能な製造欠陥検出方法を提供することで
ある。
される素子や試験のために選択されるノードのタイプと
はおおむね独立の製造欠陥を検出する正確で信頼性の高
い方法を提供することである。
CB上の選択されたノードの間に接続され得る電流メー
タとを有するテスタにおいて達成される。本発明の方法
によれば、電圧源は、1つの素子の2つのリード線に接
続され、電圧源を流れる電流が測定される。同じ電圧源
と電流メータとは、また、同じ2つのリード線に個別に
接続され、電流が測定される。これらの測定値から、リ
ード線の間の共通の抵抗の指標が計算される。この共通
の抵抗値が所定の範囲内にある場合には、半導体素子の
2つの選択されたリード線と接地リード線とは、PCB
に適切に接続されていると判断される。本発明の1つの
実施例では、この方法が、市販のネイル・ベッド型のテ
スタをプログラムすることによって実行される。
圧源が、別個の複数のリード線に与えられる。1つだけ
の電圧源がリード線を駆動する場合と両方の電圧源がリ
ード線を駆動する場合との1つのリード線への電流の差
が測定される。測定された電流差は、両方のリード線の
適切な接続の指標として用いられる。
装置が、信号の小さな変化を正確に測定できる回路を用
いて実現される。この回路は、サンプル・ホールド回路
に接続された入力を有する差動増幅器によって実現され
る。スイッチが、入力信号を、最初に、サンプル・ホー
ルド回路に接続し、次に、直接に、差動増幅器の第2の
入力に接続する。
て動作するようにプログラムされ得るテスタ100を示
す。図1は、テスタ100に取り付けられた固定装置1
04に設置されたプリント回路板(PCB)102を示
している。固定装置104は、従来のネイル・ベッド型
の固定装置であり、複数のネイルないしピン106を含
む。
を有する。素子108のリード線109は、正しく製造
された回路板では、PCB102上の導電性トレース
に、はんだ付けされている。ピン106は、試験信号を
印加し又は印加された試験信号への応答を確認する目的
で、これらの導電性トレースに接触する。
ク114を介して、信号源116と信号受信装置118
とのどちらか一方に接続される。信号源116は、適切
な時間に試験信号を提供する。同様に、信号受信装置1
18は、適切な時間に信号を受信し、その信号をプログ
ラムされた予測値と比較する。試験コントローラ120
は、制御信号を、信号源116、信号受信装置118及
びスイッチング・ネットワーク114に提供し、任意の
時間にどの信号がどのピン106に印加されるか、ま
た、任意の時間にピン106の中のどれがどの信号受信
装置118に接続されるかを制御する。
112を介して、人間であるユーザによってプログラム
される。制御ステーション112は、デジタル・バス等
を介して、信号源116、信号受信装置118及び試験
コントローラ120に接続され、これらの構成要素に制
御情報を与える。
ディスプレイ端末など(図示せず)のユーザ・インター
フェースを備えた汎用コンピュータである。ディスク・
ドライブ(図示せず)などのデータ記憶装置も含まれ
る。試験プログラムがこれらのデバイスに記憶されてお
り、コンピュータ内のプロセッサによって実行される。
制御ステーション112は、また、試験の最中に発生さ
れたデータを受け取り、それを人間であるオペレータに
とって便利なフォーマットで表示する。
たとえば、米国カリフォルニア州ウォルナット・クリー
クのテラダイン社の製造によるZ1800、又は、他の
製造業者によって販売される同等な製品などの、市販の
回路板テスタである。しかし、本発明の長所は、その簡
潔性(シンプルさ)である。本発明の方法による試験を
行うためには、必要であるのは、信号源116が1つの
電圧源を含み信号受信装置118が1つの電流測定回路
を含むことだけである。別個の試験コントローラ120
は、本発明では必須でない。制御ステーション112
は、信号源116の内部の電圧源、信号受信装置118
の内部の電流メータ、及びスイッチング・ネットワーク
114を直接に制御することもできる。
プログラミングが更に詳細に記載されている。図2は、
半導体素子108の一部と等価な電気回路を示す。3本
のリード線109(1)、109(2)、109(3)
が示されている。リード線109(3)は、素子108
の接地リード線である。すべての信号リード線は、通常
の半導体素子では、半導体基板を介して接地されてい
る。この接続は、ダイオードD1又はD2と抵抗RSと
を介するように示されている。RSは、基板自体の抵抗
の全体とピンと接地との間の経路に付随するそれ以外の
抵抗とを表している。
回路の他の部分は示していない。しかし、典型的な半導
体素子が、その素子に機能を提供する多数のトランジス
タ又はそれ以外のデバイスを含むことは理解されよう。
これらの付加的な素子は、本明細書で述べる試験方法に
影響を与えないので、図示されていない。本明細書に記
載される方法論によれば、プリント回路板上に取り付け
られる素子のタイプとは無関係に、製造上の欠陥を検出
することができる。
リード線109(1)とリード線109(3)との間に
接続される。図1から分かるように、信号源116は、
スイッチング・ネットワーク114を介して、PCB1
02上の導電性トレース110に接触するピン106の
1つに接続される。導電性トレース110は、所望のリ
ード線が接続されるべきものとして選択される。ここで
は、リード線が接続されるべきトレースへの接続を、そ
のリード線に接続すると称する。しかし、この試験の1
つの目的は当該リード線が実際にそのトレースに接続さ
れているかどうかを決定することである。同様に、図2
〜図4は、接続は直接にリード線109になされている
ことを示しており、その接続が断絶している可能性は反
映されていない。
−5Vとの間の出力電圧を有する。更には、−0.7V
と−1.2Vとの間の電圧を有するのが好ましい。しか
し、用いられる厳密な電圧は、試験の対象であるデバイ
スのタイプに依存して変動し得る。この電圧レベルは、
好ましくは、10mAから1Aの範囲の電流に対しては
0.01%の範囲内で一定であり、それによって、種々
の素子からの複数のリード線を同じノードに接続するこ
とができて試験の間は電流をすべてシンクすることが可
能になる。電圧源V1は、ダイオードD1とダイオード
D2とに順バイアスをかける極性をもって接続される。
接続される。電流メータ202は、好ましくは、電圧源
V1からの電流を示すデジタル出力信号を生じる。電流
メータ202は、好ましくは、少なくとも10mAから
1Aの範囲を有し、この範囲に亘って10マイクロアン
ペアごとに分解するのに十分な精度を有する。
09(1)とリード線109(2)とが相互に接続され
ている。この構成によって、電流I1が測定され、その
値が記録される。
図3では、電圧源V1と電流メータ202とが、リード
線109(1)とリード線109(3)との間で直列に
接続されている。電流I2が測定され、記録される。
このステップでは、電圧源V1と電流メータ202と
が、リード線109(2)とリード線109(3)との
間で直列に接続されている。電流I3が測定され、記録
される。
測定されると、リード線109(1)及び109(2)
とグランドとの間の共通の抵抗が計算できる。この計算
された抵抗をRSとする。測定された値は、制御ステー
ション112に提供され、そこで、計算を行うコンピュ
ータ・プログラムが実行される。共通の抵抗を計算する
のに必要な方程式は、I1を計算するのには、オームの
法則を図2の回路に適用することによって導かれる。す
なわち、
(1)、109(2)の中への差動モードの抵抗であ
り、記号R1||R2は、抵抗が並列であることを意味す
る。VDは、順バイアスをかけたダイオードの両端での
電圧降下である。
できる。すなわち、
1及びR2を測定された値によって表現することが可能に
なる。すなわち、
い場合に有効である。この条件は、R1及びR2はダイオ
ードの抵抗を表しRSは半導体物質の抵抗を表すので、
通常は成立している。
された電圧とだけによって表現されている。RSは、し
たがって、この方程式を用いて計算され得る。
流の差である(I2+I3−I1)が物質の抵抗の十分
な指標であり、RSの実際の値をオームで計算する必要
はない。以下の記述では、電流の差である(I2+I3
−I1)もまた、RSと称することにする。図1のテス
タでは、RSの計算は、制御ステーション112におい
て行われる。
(2)とがPCBに適切に接続されているかどうかを判
断するためには、RSの計算値をその測定に対する既知
の適切な値の範囲と比較する。既知の適切な値は、典型
的には、正しく組み立てられていることが分かっている
回路板上で、測定を反復することによって、決定され
る。測定された電流差が予測値の範囲よりも著しく低い
場合には、リード線109(1)、109(2)、又は
109(3)の中の1つがPCBに適切に接続されてお
らず、エラーが指示される。典型的には、既知の適切な
値の約3分の1の値がスレショルドとして用いられる。
素子に接続されているときには、試験されているリード
線が接続されているノードから流れる電流が存在するこ
とが理解できるだろう。これらの電流は、図2〜図4で
は、IL1、IL2として示されている。これらの電流は、
試験技術の精度には影響しないが、その理由は、測定さ
れた電流の差がリード線109(1)、109(2)の
間の物質を介しての共通抵抗にだけ比例するからであ
る。
を対として試験のために選択することが必要である。各
リード線は、少なくとも1つの対に含まれていなければ
ならない。回路板の全体を試験するために、スイッチン
グ・ネットワーク114は、最初に、リード線の1つの
対を試験するように構成されている。電流の測定が行わ
れて、ピンの間の共通抵抗が計算され、予測値と比較さ
れる。エラーが存在する場合には、任意の適宜の態様で
報告される。試験は、次に、別の対を選択することによ
って先に進み、PCB上のすべてのリード線が対に含ま
れるまで試験は継続される。
の他の素子が存在する場合には、従来型の回路内試験技
術に従って試験される。抵抗やコンデンサなどの素子の
適切な接続を確認する試験技術は、広く知られている。
共にリード線を対で選択することに関する。PCBを試
験する際には、試験技術者は、通常は、「ネット・リス
ト」と呼ばれるものへのアクセスを有する。ネット・リ
ストは、どのリード線が相互に接続されているか、すな
わち同じネット上にあるかどうかを記載したものであ
る。PCB上の1つのネットは接地ネットであり、それ
によって、各素子のどのリード線が接地されているかを
知ることができる。試験に用いられるリード線の対はラ
ンダムに選択し得るが、その理由は、本発明による試験
方法が、素子上のリード線の任意の対に対して機能する
からである。しかし、「学習モード」を用いることが望
まれることもある。学習モードでは、既知の適切なPC
Bが試験用固定装置内に置かれ、リード線の対に対する
測定が、試験で用いられるリード線対が作成されるま
で、行われる。
いことが好ましく、それによって、試験を迅速に完了す
ることができる。また、選択された対によって、試験が
可能な限り正確でなければならない。試験を可能な限り
正確にすることができるような対の選択には幾つかの方
法がある。1つの方法は、比較的高い電流差(I2+I
3−I1)を生じる対だけを選択することである。こう
することにより、測定は、ノイズによる影響を受けにく
くなる。また、最初の測定が失敗である場合には、1本
のリード線を試験するのに複数の対を用いることもでき
る。これにより、スプリアス信号又はPCB上の素子に
おける偏差に起因する欠陥は報告されなくなる。試験を
更に正確にする更なる方法は、ピンの各対に対して、そ
のピンの対を最も正確に試験する電圧レベルを学習する
ことである。試験をより正確にする更に別の方法は、ネ
ット上の他の素子が誤った正の信号を生じないことを保
証することである。
100(図1)の動作の流れ図を示す。この2つの図は
一体であるが単に便宜的に2つに分離されており、記号
Bの箇所で連続する。プログラムは、ネットリストから
既知の適切なPCB上の素子の1つを選択することによ
って、ステップ302で開始する。ステップ304で
は、選択された素子の上の1本の信号リード線が選択さ
れる。ステップ306では、素子上の第2のリード線が
選択され、先にステップ304で選択されたリード線と
対を生じる。
る電流差(I2+I3−I1)が測定される。その測定
方法は、図2〜図4に関して上述した通りである。
が、試験での使用に適切な範囲と比較される。典型的な
回路板では、この範囲は、好ましくは、1μAから10
μAである。測定された電流差が受け入れ可能な範囲内
であれば、このリード線の対はリード線対のデータベー
スに加えられる。
4で選択されたリード線と対にできる信号リード線が更
にある場合には、別のリード線がステップ306で選択
される。ステップ308及びステップ310が、更に、
指示があればステップ312が、反復される。
のできるリード線がない場合には、ステップ316に進
む。対の第1のリード線としてまだ用いられていない素
子上のリード線が更にある場合には、ステップ304に
戻る。ステップ304で、新たなリード線が対の第1の
リード線として選択される。ステップ306、308、
310、312が、更に、必要であれば314が、反復
され、データベースに更なるリード線対を加える。
ると、ステップ318に進む。ネット・リストに更に素
子が記載されている場合には、ステップ302に戻り、
そこで別の素子が選択される。このプロセスは、所望の
範囲における共通モードの抵抗値を有する可能なすべて
の対が識別されるまで、反復される。
の図では、図5におけるプロセスのステップによって作
成されたデータベースから、試験において用いられたリ
ード線の対を選択するのに必要なステップを示してい
る。ステップ320では、1つの素子がネット・リスト
から選択される。
の素子に並列に接続されているかどうかを判断する。2
つの素子が並列に接続されているとは、一方の素子の2
以上のリード線が他方の素子の2以上のリード線に接続
されていることである。配列接続の例は、アドレス・バ
スに接続されたチップである。アドレス・バスは、16
の別々の信号線を有し得る。各信号線は、そのバスに接
続された各素子の1つのリード線に至る。素子U1及び
U2が共にそのバスに接続されている場合には、素子U
1のリード線L1、L16は、バスの複数の線に接続さ
れている可能性があり、他方で、U2のリード線L1
7、L32もバスの複数の線に接続されている可能性が
ある。よって、U1のリード線L1〜L16は、それぞ
れが、U2のリード線L17〜L32の中の1つに接続
されている。
共有された線に接続されている組からリード線対を選択
することは望ましくない。たとえば、素子U1のリード
線L1、L2は、素子U2のリード線L17、L18に
接続されている。リード線L1、L2が試験のための対
として選択され試験の結果として適切な接続であると判
断されたとしても、U1上のL1、L2は適切に接続さ
れているので、又は、U2上のL17、L18は適切に
接続されているので、このテストが正しい接続を報告し
ているかどうかは判断できない。したがって、U1を試
験するためにL1、L2を選択しても、エラーを発見で
きない。
された素子への並列接続が存在する場合には、ステップ
324に進む。ステップ324では、一意的(ユニー
ク)なリード線が識別される。一意的なリード線とは、
当該素子上の別のリード線と対を作ることができその両
方が別の素子上のリード線には接続されていないリード
線である。上述の例では、素子U1のリード線L17
は、素子U2には接続されていないならば、試験のため
にリード線L1〜L16と対を作ることのできるユニー
クなリード線である。
離した(disjoint)対が選択される。分離した
対とは、最大で、1つよりも多くの対を作るリード線を
有さないリード線対である。たとえば、1つの素子が1
0の信号リード線を有する場合には、これらのリード線
は5つの分離した対にグループ分けできる。しかし、こ
の素子が別の素子と並列に接続されている場合には、1
つの一意的なリード線を、複数の対がその一意的なリー
ド線を共有するように、複数の対で用いる必要がある。
同様に、ステップ310(図5)での判断の結果とし
て、分離した対を作成するのに必要な対は、ピンの対の
データベースには含まれていない可能性がある。しか
し、選択されたピンの対の組は、可能な限り小さな重複
で対を選択することによって、最小化できる。
組が選択され素子上のすべてのリード線が試験される
と、一次的な対による試験が故障を指示している場合に
は、二次的な対が試験に用いられる。たとえば、リード
線L1、L17が一次的な対として用いられたとする。
この対が、試験の結果として、エラーがあるとの指示を
生じた場合には、リード線L1、L17を含む他の二次
的な対が試験される。この付加的な試験によって、実際
にはエラーは存在しないとか、又は、エラーは当初の一
次的な対におけるリード線の1つに限定されることがわ
かる。好適実施例では、6つの二次的な対が選択されて
いる。
れていない場合には、ステップ330に進む。ステップ
330では、分離した対が選択される。ステップ330
は、ステップ326と、ステップ330では一意的な対
を用いることについて考える必要がない点を除いて、同
一である。次にステップ332に進み、ここでは、二次
的な対が選択される。ステップ332は、一意的な対を
用いることについて考える必要がない点を除いて、ステ
ップ328に類似する。
ップ334に進む。ステップ334では、更なる素子が
存在しない場合には、ステップ320に戻り、そこで別
の素子が選択される。分離した二次的な対を選択するプ
ロセスは、すべての残りの対について継続される。
と、ステップ336に進む。試験で用いられるリード線
の第1の対が選択される。これらのリード線は、図2〜
図4に示されるように、電圧源と電流メータとに接続さ
れる。第1の電圧が回路に印加され、電流が測定され
る。次に、電圧を上昇させ、更に電流を測定する。
定された電流とが比較される。電流が電圧の上昇に伴っ
て実質的に線形に増加していない場合には、印加された
電圧が、ダイオードD1及びD2のターンオン電圧に近
いか又はそれよりも低いことを示している。第1の電圧
がダイオードのターンオン電圧に近い場合には、電流
は、電圧よりもはるかに大きなパーセンテージで増加し
なければならない。そのような場合には、更に高い電圧
を試験のために用いることが推奨される。そうでなけれ
ば、試験に用いた電圧源における僅かな変動が、誤った
結果を生じさせ得る。したがって、ステップ340で電
流の非線形の増加が検出される場合には、ステップ34
2に進み、そこで、そのリード線対に関しては更に高い
電圧が用いられるべきであるという指示が記憶される。
た、この更に高い電圧を適合的に選択し得る。適合的に
電圧を選択するために、当初の電圧をゼロ又は非常に低
い値に選択することができる。次に、電圧を小さなステ
ップで、電流の非線形な増加が観測されるまで上昇させ
ることができる。電流のこの非線形な増加は、ダイオー
ドのブレークダウン電圧に達していることを示してい
る。次に、電圧をこのブレークダウン電圧の僅かに上ま
で増加させ得る。電圧は、電圧源の予測される可変可能
性よりも大きな値だけブレークダウン電圧よりも高く設
定されるべきである。しかし、試験を行っている素子を
損傷し得る電流を生じるほどの高い値に、電圧を設定し
てはならない。
なる対がチェックされる必要があるかどうかが判断され
る。更に対が残っている場合には、ステップ336に戻
り、別の対が選択されてプロセスが反復される。
が、種々の別の実施例も可能であることは、当業者には
明らかであろう。たとえば、図7は、2つのリード線の
間の共通モード抵抗の値を示す電流を測定する別の方法
を示している。図7には、リード線109(1)に接続
された電流メータ406が示されている。電圧源404
は、電流メータ406と直列に接続されている。電流源
404がオンされると、第1の電流が測定される。次
に、電圧源402が、リード線109(2)に接続され
る。両方の電圧源402、404が共にオンされると、
電流が、再びメータ406によって測定される。電流の
変化が共通モード抵抗を示す。電流の変化が、リード線
109(1)、109(2)、109(3)が適切に接
続されていることを示す。
定することもできるし、上述の技術の1つに従って変動
させることもできる。多くのタイプの集積回路につい
て、電圧源404に関しては0.9V、電圧源402に
関しては1.2Vが適切であることがわかっている。
方法よりも、測定の回数が少なく計算量も少なくてもよ
いという長所を有している。したがって、回路板の試験
をより迅速に行うのに用いることができる。逆に、図7
の方法は、正確に測定し得る信号レベルのために、2つ
の別個の電圧源を必要とする。
の回路が用いられる。その回路は、信号の変化を正確に
測定する。図8は、電流メータ406などのメータを代
替し、また、2つの異なる測定から電流差を別個に計算
することを不要にする回路を示している。
号の変化を感知するためには、信号センサは、抵抗又は
磁気ピックアップであり得る。バッファ増幅器又はそれ
以外の標準的な技術もまた用いられ得る。電圧信号の変
化を測定する際には、信号センサは除くことができる。
は、スイッチ504に至る。当初は、スイッチ504
は、信号センサ502を、サンプル・ホールド回路50
6に接続するように構成される。サンプル・ホールド回
路506は、第1回目の信号のレベルを記憶する。
2を差動増幅器508の第1の入力に接続するように切
り替えられる。差動増幅器508の第2の入力は、サン
プル・ホールド回路506に接続されている。このよう
にして、サンプル増幅器508は、入力信号が変化した
量を計算する。この値は、アナログ・デジタル・コンバ
ータ510によってデジタル形式に変換される。このデ
ジタル値は、直接に制御ステーション112に与えられ
得る。上述のように変化を測定しこれらの測定値を試験
対象の回路への電圧源の接続に関して調整するのに必要
な制御信号は、明示的には示されていない。そのような
制御手段が必要であり標準的な設計慣行に従って実現さ
れ得ることは理解されよう。
3回の電流測定がなされることが既に説明されている。
この測定を行う順序が結果に対して意味をもたないこと
は理解されよう。更に、2つのリード線を用いて共通モ
ードの抵抗値測定をすることが説明された。任意の数の
ピンを用いることができる。また、好適実施例で用いら
れる電圧源の精度は所与である。この精度は、本発明に
とって重要ではなく、電圧源の精度が劣れば、試験の結
果の精度も低下するだけである。また、電圧源は一定で
ある必要はない。電圧源の変動が予測できて電流測定を
その電圧源の変化に比例してスケーリングできれば、正
確な結果が達成できる。同様のことは、試験に用いられ
る電流メータの精度に関しても当てはまる。メータの精
度が劣る場合には、既知の信号処理技術を用いて、試験
をより正確にすることができる。たとえば、測定する前
に信号を増幅し、測定プロセスにおける不完全性の効果
を減少させることができる。また、測定エラーの効果
は、複数の電流測定を行いその平均を取ることによって
減少させ得る。
識別する技術もある。素子が対称的でない場合には、そ
の素子が逆向きに挿入され試験されたすべての対が開回
路を示すならば、その接地リード線は、予測される位置
にないことになる。素子が対称的であれば、逆向きに挿
入されているとしても、接地リード線への接続はなされ
る。しかし、各ピン対で測定された予測される共通モー
ド抵抗値を記憶することによって、PCB上で組み立て
られる各素子のプロフィールを作成できる。素子が逆向
きに挿入されている場合には、測定された共通モードの
抵抗値は、その素子のすべてのリード線は接続されてい
るが記憶されたプロフィールには合致しないことを示し
得る。このようにして、逆向きに挿入された対称的なチ
ップを検出できる。
範囲によってのみ画定されるべきである。
タのブロック図である。
回路図である。
回路図である。
回路図である。
せるソフトウェアの流れ図の前半である。
スタを動作させるソフトウェアの流れ図の後半である。
回路の回路図である。
Claims (25)
- 【請求項1】 複数の素子を有するプリント回路板上の
開回路を検出する方法であって、前記素子のそれぞれが
複数の信号リード線と前記プリント回路板上の導電性ト
レースに接続された少なくとも1本の接地リード線とを
有する方法において、 (a)電圧源の1つの端子を前記接地リード線に、前記
電圧源の第2の端子を2つの信号リード線に接続し、所
定の電圧レベルを印加する間に前記電圧源を流れる電流
を測定するステップと、 (b)前記電圧源の1つの端子を前記接地リード線に、
前記第2の端子を前記2つの信号リード線の第1のもの
に接続し、前記所定の電圧レベルを印加する間に前記電
圧源を流れる電流を測定するステップと、 (c)前記電圧源の1つの端子を前記接地リード線に、
前記第2の端子を前記2つの信号リード線の第2のもの
に接続し、前記所定の電圧レベルを印加する間に前記電
圧源を流れる電流を測定するステップと、 (d)前記2つの信号リード線と前記接地リード線との
間の共通モード抵抗値の指示を計算するステップと、 (e)前記共通モード抵抗値の指示が所定の範囲の外に
ある場合には欠陥を指示するステップと、 を含むことを特徴とする方法。 - 【請求項2】 請求項1記載の方法において、共通モー
ド抵抗値の前記指示は、ステップ(a)で測定された前
記電流とステップ(b)及び(c)で測定された前記電
流の和との間の差を計算することによって計算されるこ
とを特徴とする方法。 - 【請求項3】 請求項2記載の方法において、欠陥を指
示する前記ステップは、前記計算された指示が所定のス
レショルドよりも低いときには開回路故障を指示するス
テップを含むことを特徴とする方法。 - 【請求項4】 請求項1記載の方法において、電圧源を
接続する前記3つのステップは、同一の電圧源を接続す
るステップを含むことを特徴とする方法。 - 【請求項5】 請求項4記載の方法において、電圧源を
接続する前記3つのステップは、ネイル・ベッド型固定
装置を介して、1つの電圧源を前記プリント回路板に接
続するステップを含むことを特徴とする方法。 - 【請求項6】 請求項1記載の方法において、前記プリ
ント回路板に設置された複数の素子上の信号リード線の
複数の対に対して、ステップ(a)からステップ(e)
を反復するステップを含むことを特徴とする方法。 - 【請求項7】 請求項6記載の方法において、前記所定
の電圧は変更され、前記プリント回路板に設置された複
数の素子の一部の上の信号リード線の対に対して電流を
測定することを特徴とする方法。 - 【請求項8】 その上で複数の半導体電子素子が接続さ
れているプリント回路板を試験する方法において、 (a)既知の良好なプリント回路板を回路内テスタの固
定装置に設置するステップと、 (b)試験信号を前記プリント回路板に印加し、前記半
導体電子素子上のリード線群に対する指標(indic
ator)値を計算するステップと、 (c)各群が所定の範囲内に指標値を有する複数のリー
ド線群を選択するステップと、 (d)試験中のプリント回路板を回路内テスタの固定装
置に設置するステップと、 (e)試験信号を前記プリント回路板に印加し、選択さ
れたリード線群に対する指標値を測定するステップと、 (f)前記指標値が所定の範囲の外にあるときには、エ
ラーを指示するステップと、 を含むことを特徴とする方法。 - 【請求項9】 請求項8記載の方法において、各リード
線群は、少なくとも2本のリード線を含むことを特徴と
する方法。 - 【請求項10】 請求項8記載の方法において、各リー
ド線群は、2本のリード線を含むことを特徴とする方
法。 - 【請求項11】 請求項8記載の方法において、複数の
リード線群を選択する前記ステップは、1つの素子上の
リード線群をサーチするステップを含むことを特徴とす
る方法。 - 【請求項12】 請求項11記載の方法において、複数
のリード線群を選択する前記ステップは、少なくとも1
つのリード線群における各素子の各信号リード線を含む
最小の数のリード線群をサーチするステップを含むこと
を特徴とする方法。 - 【請求項13】 請求項11記載の方法において、複数
のリード線群を選択する前記ステップは、選択された各
リード線群に対して、そのどれもが第2の素子上のリー
ド線にすべてのリード線が接続されていることはないリ
ード線群を選択するステップを含むことを特徴とする方
法。 - 【請求項14】 請求項13記載の方法において、複数
のリード線群を選択する前記ステップは、そのどれもが
第2の素子上のリード線にすべてのリード線が接続され
ていることはなく少なくとも1つのリード線群における
各素子の各信号リード線を含む最小の数のリード線群を
サーチするステップを含むことを特徴とする方法。 - 【請求項15】 請求項8記載の方法において、選択さ
れた各リード線群に対して、試験信号の適切なレベルを
決定するステップを含むことを特徴とする方法。 - 【請求項16】 請求項15記載の方法において、試験
信号の適切なレベルを決定する前記ステップは、 (a)第1のレベルの電圧を少なくとも1本のリード線
に印加し、前記電圧によって誘導された電流を測定する
ステップと、 (b)前記印加された電圧のレベルを第2のレベルに変
化させ、前記誘導された電流を測定するステップと、 (c)前記誘導された電流が電圧の前記変化に応答して
非線形に変化したかどうかを決定するステップと、 (d)前記誘導された電流が非線形に変化したときに
は、前記第1及び第2の電圧レベルの大きな方を前記適
切な電圧レベルとして選択し、前記誘導された電流が線
形に変化したときには、前記第1及び第2の電圧レベル
の小さな方を前記適切な電圧レベルとして選択するステ
ップと、 を含むことを特徴とする方法。 - 【請求項17】 請求項15記載の方法において、試験
信号の適切なレベルを決定する前記ステップは、 (a)電圧を少なくとも1本のリード線に印加し、前記
電圧によって誘導された電流を測定するステップと、 (b)前記印加された電圧のレベルを変動させ、前記誘
導された電流の変化を決定するステップと、 (c)誘導された電流の前記変化が前記印加された電圧
の変化に応答して非線形に変動する電圧の範囲を識別す
るステップと、 (d)前記識別された範囲よりも上の電圧を、試験信号
の適切なレベルとして選択するステップと、 を含むことを特徴とする方法。 - 【請求項18】 その上で複数の半導体電子素子が接続
されているプリント回路板を試験する方法において、 (a)既知の良好なプリント回路板を回路内テスタの固
定装置に設置するステップと、 (b)試験信号を前記プリント回路板に印加し、前記半
導体電子素子上のリード線群に対する指標値を計算する
ステップと、 (c)各群が所定の範囲内に指標値を有する第1の複数
のリード線群を選択するステップと、 (d)各リード線群が前記第1の複数のリード線群の中
のリード線群の少なくとも1つの中のリード線の少なく
とも1本に付随し、各群が所定の範囲内に指標値を有す
る第2の複数のリード線群を選択するステップと、 (e)試験中のプリント回路板を回路内テスタの固定装
置に設置するステップと、 (f)試験信号を前記プリント回路板に印加し、前記第
1の複数のリード線群の中のリード線群に対する指標値
を測定するステップと、 (g)前記第1のリード線群に対する前記測定された指
標値が所定の範囲の外にあるときには、試験信号を前記
プリント回路板に印加し、前記第1のリード線群におけ
るリード線の中の少なくとも1つに付随する前記第2の
複数のリード線群の中の少なくとも1つのリード線群に
対する指標値を測定するステップと、 (h)前記第2の複数のリード線群の中の前記リード線
群に対する前記測定された指標値が所定の範囲の外にあ
るときには、故障を指示するステップと、 を含むことを特徴とする方法。 - 【請求項19】 請求項18記載の方法において、前記
指標値は、前記リード線群の中のリード線とグランドと
の間の共通モード抵抗の指標を含むことを特徴とする方
法。 - 【請求項20】 それぞれが複数の信号リード線と少な
くとも1つの接地リード線とをその上に設置した複数の
半導体電子素子を有するプリント回路板を試験する方法
において、 (a)1つの半導体電子素子の第1の信号リード線と接
地リード線との間に第1の電圧を印加するステップと、 (b)前記半導体電子素子の少なくとも第2の信号リー
ド線と接地リード線との間に第2の電圧を印加するステ
ップと、 (c)前記第1の電圧が前記第1のリード線に接続され
た時と前記第2の電圧が前記第2のリード線に接続され
ている間に前記第1の電圧が前記第1のリード線に接続
された時との間の前記第1のリード線における電流の変
化を測定するステップと、 を含むことを特徴とする方法。 - 【請求項21】 請求項20記載の方法において、測定
する前記ステップは、 (a)前記第1のリード線における電流を示す信号をサ
ンプル・ホールド回路に接続するステップと、 (b)前記第1のリード線における電流を示す前記信号
を差動増幅器の第1の入力に接続するステップと、 (c)前記サンプル・ホールド回路を前記差動増幅器の
第2の入力に接続するステップと、 を含むことを特徴とする方法。 - 【請求項22】 少なくとも1つのコンピュータ・コン
トローラと、ネイル・ベッド型固定装置と、前記ネイル
・ベッド型固定装置に接続された電子回路と、を有する
タイプの改良型の製造欠陥分析装置において、 (a)第1及び第2の入力と出力とを有する差動増幅器
と、 (b)前記差動増幅器の前記第2の入力に接続されたサ
ンプル・ホールド回路と、 (c)前記ネイル・ベッド型固定装置に接続された入力
と、前記差動増幅器の第1の入力に接続された第1の出
力と、前記サンプル・ホールド回路に接続された第2の
出力と、を有するスイッチと、 を備えていることを特徴とする製造欠陥分析装置。 - 【請求項23】 請求項22記載の製造欠陥分析装置に
おいて、前記差動増幅器の前記出力に接続された入力
と、コンピュータ・コントローラに接続された出力と、
を有するアナログ・デジタル・コンバータを更に備えて
いることを特徴とする製造欠陥分析装置。 - 【請求項24】 請求項23記載の製造欠陥分析装置に
おいて、前記スイッチと前記サンプル・ホールド回路と
は、コンピュータ・コントローラに接続された制御入力
を有していることを特徴とする製造欠陥分析装置。 - 【請求項25】 請求項24記載の製造欠陥分析装置に
おいて、コンピュータ・コントローラが、信号源を前記
ネイル・ベッド型固定装置に接続し時間の経過と共に変
化する信号を生じるようにプログラムされており、前記
信号は前記ネイル・ベッド型固定装置を介して前記スイ
ッチに結合されることを特徴とする製造欠陥分析装置。
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