JPH1183957A - 検査装置及び検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 実装基板上のＩＣの電源、接地端子の開放故
障を検出すること。 【解決手段】 環境内の温度を変化させることができる
環境試験装置１と、実装基板に境界走査検査信号を送出
しその結果得られる検査結果から故障個所を判定するた
めの検査装置２を有した検査装置であり、環境試験装置
１により環境内の温度を低温、常温、高温に変化させ、
検査装置２より実装基板３に対して、実装されている集
積回路の全ての出力及び双方向端子が同時に低電位から
高電位、或いは高電位から低電位に変化するような境界
走査検査信号を繰り返し送出することで検査を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は実装基板上での配線
検査及び検査方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】実装基板及びシステムレベルにおける相
互接続検査の必要性は産業界において非常に優先度の高
い課題であり、近年の集積回路デバイス（以下ＩＣと記
す）の高集積化、プリント回路基板の高密度実装化等に
より基板レベルでのベッド・オブ・ネイル（検査用のプ
ローブ）を使用した現在の回路検査方法はその有用性を
大きく失っている。

【０００３】またＩＣの高集積化によりＩＣは非常に多
くの端子を持つようになってきた。現在では電源端子、
接地端子も複数持つことが一般的となっている。

【０００４】ＩＣの電源端子と接地端子が基板に実装さ
れた際に短絡故障を起こした場合は、検査用のプローブ
を使用したテスト方法や、単純に電源、接地端子の抵抗
値を測定することで容易に検出することができる。しか
し電源、或いは接地端子が基板に正しく半田付けされて
いなかった場合（開放故障）、検査用のプローブを使用
した検査方法や、実装基板を実動作させる機能検査、或
いは光学的、画像処理を用いた半田付け検査等の検査方
法によっても、故障を検出することは非常に困難であっ
た。

【０００５】何故なら検査プローブを使用した検査や機
能検査では電気的にＩＣを動作させて検査を行うが、Ｉ
Ｃに複数の電源、接地端子があった場合、その内の数本
が開放していたとしてもＩＣは正常に動作してしまうか
らである（逆にＩＣに複数の電源、接地端子がある理由
はそのためでもある）。また、光学的、画像処理による
検査も電源、接地端子に限らず、微妙な開放不良を検出
するのは困難である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記の様に、ＩＣの電
源、接地端子に開放故障が起こっていた場合でも、多く
の場合実装基板や電子機器は正常に動作する。このこと
が検査を困難にしている要因であるが、機器が使用され
る環境が悪い場合、例えば高温、多湿な場所で機器が使
用されると、電源、接地端子の開放故障により機器の動
作が不安定になることがあり、機器の品質においては重
要な課題である。

【０００７】このため現在は機器を悪条件下で長時間実
動作させる等の環境試験を行っているが、この試験は時
間を要するものであり、実装基板や機器を全数検査する
ことは出来なかった。また環境試験装置内に検査プロー
ブを用いた検査装置を持ち込むことは、環境試験装置内
の環境それ自身が検査装置自体の性能に影響を与えてし
まうため現実的ではない。

【０００８】以上の課題を踏まえ、本発明は、実装基板
上のＩＣの電源、接地端子の開放故障を、容易かつ高速
に検出することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段として、本発明の検査装置は、環境内の温度を変
化させることができる環境試験装置と、実装基板に供給
する電源電圧を変化させることができる電源装置と、実
装基板に振動や衝撃等を与える衝撃装置と、実装基板に
境界走査検査信号を送出しその結果得られる検査結果か
ら故障個所を判定するための検査装置とを有しており、
環境試験装置により環境内の温度を低温、常温、高温に
変化させ、電源験装置により実装基板に供給する電源電
圧を低電位、通常電位、高電位に変化させ、検査装置よ
り実装基板に対して、実装されている集積回路の全ての
出力及び双方向端子が同時に低電位から高電位、或いは
高電位から低電位に変化するような境界走査検査信号を
繰り返し送出し集積回路の動作を不安定にすることで、
プリント基板に実装された集積回路の電源端子及び接地
端子の開放故障を容易かつ高速に検出することができ
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、環境内の温度を変化させることができる環境試験装
置と、実装基板に境界走査検査信号を送出しその結果得
られる検査結果から故障個所を判定するための検査装置
を有した検査装置であり、環境試験装置により環境内の
温度を低温、常温、高温に変化させ、検査装置より実装
基板に対して、実装されている集積回路の全ての出力及
び双方向端子が同時に低電位から高電位、或いは高電位
から低電位に変化するような境界走査検査信号を繰り返
し送出し集積回路の動作を不安定にすることで、プリン
ト基板に実装された集積回路の電源端子及び接地端子の
開放故障を容易かつ高速に検出できるという作用を有す
る。

【００１１】本発明の請求項２に記載の発明は、実装基
板に供給する電源電圧を変化させることができる電源装
置と、実装基板に境界走査検査信号を送出しその結果得
られる検査結果から故障個所を判定するための検査装置
とを有した検査装置であり、電源験装置により実装基板
に供給する電源電圧を低電位、通常電位、高電位に変化
させ、検査装置より実装基板に対して、実装されている
集積回路の全ての出力及び双方向端子が同時に低電位か
ら高電位、或いは高電位から低電位に変化するような境
界走査検査信号を繰り返し送出し集積回路の動作を不安
定にすることで、プリント基板に実装された集積回路の
電源端子及び接地端子の開放故障を容易かつ高速に検出
できるという作用を有する。

【００１２】本発明の請求項３に記載の発明は、実装基
板に振動や衝撃等を与える振動装置と、実装基板に境界
走査検査信号を送出しその結果得られる検査結果から故
障個所を判定するための検査装置とを有した検査装置で
あり、振動装置により実装基板に振動や衝撃等を与え、
検査装置より実装基板に対して、実装されている集積回
路の全ての出力及び双方向端子が同時に低電位から高電
位、或いは高電位から低電位に変化するような境界走査
検査信号を繰り返し送出し集積回路の動作を不安定にす
ることで、プリント基板に実装された集積回路の電源端
子及び接地端子の開放故障を容易かつ高速に検出できる
という作用を有する。

【００１３】本発明の請求項４に記載の発明は、環境内
の温度を変化させることができる環境試験装置と、実装
基板に供給する電源電圧を変化させることができる電源
装置と、実装基板に境界走査検査信号を送出しその結果
得られる検査結果から故障個所を判定するための検査装
置を有した検査装置であり、環境試験装置により環境内
の温度を低温、常温、高温に変化させ、電源験装置によ
り実装基板に供給する電源電圧を低電位、通常電位、高
電位に変化させ、検査装置より実装基板に対して、実装
されている集積回路の全ての出力及び双方向端子が同時
に低電位から高電位、或いは高電位から低電位に変化す
るような境界走査検査信号を繰り返し送出し集積回路の
動作を不安定にすることで、プリント基板に実装された
集積回路の電源端子及び接地端子の開放故障を容易かつ
高速に検出できるという作用を有する。

【００１４】以下、本発明の実施の形態について図面を
用いて説明する。図１は本発明の一実施例を適用した検
査装置を示している。図１において１は環境試験装置、
２は境界走査検査を実行するための検査装置、３は実装
基板である。環境試験装置１は、実装基板３上のＩＣの
動作温度範囲の最も低い温度から最も高い温度の間を変
化させることができる。境界走査検査装置２は実装基板
３に対して境界走査検査信号を送出しその結果得られる
検査結果から故障個所を判定することができる。

【００１５】図２は実装基板３の検査方法の手順を示し
たものである。まず、実装基板３の検査の際は、環境試
験装置１を常温（２５℃）に設定する。この状態で実装
基板３を環境試験装置１内に置き、境界走査検査装置２
を用いて実装基板３上のＩＣの信号端子の開放、短絡故
障を検出するための境界走査検査を実行する。このこと
で実装基板３に実装されているＩＣの信号端子の開放、
短絡故障がまず検出できる。この時点で検出された故障
個所に対しては修理を行い、全てのＩＣの信号端子の故
障がなくなるまで繰り返し境界走査検査を行う。

【００１６】次に環境試験装置１を実装基板３上のＩＣ
の動作温度範囲の最も高い温度に設定する。一定時間高
温状態にした後に環境試験装置１を実装基板３上のＩＣ
の動作温度範囲の最も低い温度に設定する。一定時間低
温状態にした後に環境試験装置１を実装基板３上のＩＣ
の動作温度範囲の最も高い温度に設定する。高温の状態
で境界走査検査装置２を用いて実装基板３上のＩＣの信
号端子の開放、短絡故障を検出するための境界走査検査
を実行する。環境試験装置１を高温、低温と変化させる
ことで不完全な半田付け箇所は故障個所へと変化する可
能性があり、このことで実装基板３上のＩＣの信号端子
の開放、短絡故障が更に検出できる。この時点で検出さ
れた故障個所に対しては修理を行い、全てのＩＣの信号
端子の故障がなくなるまで繰り返し境界走査検査を行
う。

【００１７】次に境界走査検査装置２から、実装基板３
上のＩＣの全ての出力及び双方向端子が同時に低電位か
ら高電位へ、高電位から低電位へと変化する境界走査検
査パターンを繰り返し送出する。実装基板３上のＩＣの
多くの出力及び双方向端子が同時に変化した場合、ＩＣ
内部の電源配線の誘導成分により基準電位に瞬間的な変
動が起こりやすくなる。ＩＣ内部の電源配線の誘導成分
をＬ、電流をi、変動する電圧をＶとすると、 Ｖ＝Ｌdi/dt で表される。即ち電流変化が大きければ変動する電圧も
大きくなる。ＩＣの多くの出力及び双方向端子が同時に
変化すると流れる電流も大きくなり、従って基準電位の
変動も大きくなる。これによりＩＣの動作が不安定にな
る可能性が極めて大きくなる。加えて環境試験装置１に
よりＩＣの動作温度範囲の最も高い温度で検査が行わ
れ、電源、或いは接地端子に故障があった場合、ＩＣの
動作が不安定になる可能性が更に増加する。この境界走
査検査で異常が検出された場合、ＩＣの動作が不安定に
なったため見かけ上はＩＣのいずれかの信号端子の故障
としてレポートされるが、先に行ったＩＣの信号端子の
開放、短絡故障を検出する境界走査検査で信号端子の故
障は全て検出されているから、この異常は電源、或いは
接地端子の故障によるものであることが分かる。

【００１８】必要に応じて環境試験装置１の温度を更に
変化させ、境界走査検査を繰り返すことでより精度の高
い検査を行うことができる。境界走査検査装置２から実
装基板３への検査用の配線は僅かに４本であるから、境
界走査検査装置２を環境試験装置１の内部に設置する必
要はない。従って検査精度は環境試験装置１の環境に依
存することなく検査を行うことができる。また境界走査
検査は非常に高速であるから全体の検査時間が短縮でき
る。またＩＣの動作を不安定にさせるためにＩＣの全て
の出力及び双方向端子を同時に変化させる検査パターン
も容易に作成することができる。

【００１９】図３は本発明の一実施例を適用した検査装
置を示している。図３において４は電源装置、２は境界
走査検査を実行するための検査装置、３は実装基板であ
る。電源装置４は、実装基板３上のＩＣの動作電圧範囲
の最も低い電圧から最も高い電圧の間を変化させること
ができる。境界走査検査装置２は実装基板３に対して境
界走査検査信号を送出しその結果得られる検査結果から
故障個所を判定することができる。

【００２０】実装基板３の検査の際は、電源装置４を実
装基板３の推奨動作電圧に設定する。この状態で実装基
板３に対して、境界走査検査装置２を用いて実装基板３
上のＩＣの信号端子のの開放、短絡故障を検出するため
の境界走査検査を実行する。このことで実装基板３に実
装されているＩＣの信号端子の開放、短絡故障がまず検
出できる。この時点で検出された故障個所に対しては修
理を行い、全てのＩＣの信号端子の故障がなくなるまで
繰り返し境界走査検査を行う。

【００２１】次に電源装置４を実装基板３上のＩＣの動
作電圧範囲の最も低い電圧に設定する。この状態で境界
走査検査装置２から、実装基板３上のＩＣの全ての出力
及び双方向端子が同時に低電位から高電位へ、高電位か
ら低電位へと変化する境界走査検査パターンを繰り返し
送出する。先に説明したように実装基板３上のＩＣの全
ての出力及び双方向端子が同時に変化すると基準電位の
変動が起こり、ＩＣの動作が不安定になる可能性が大き
くなる。加えてＩＣの動作電圧が推奨動作電圧より低く
なると動作が不安定になる可能性が更に大きくなり、こ
の状態で電源、或いは接地端子に故障があった場合、Ｉ
Ｃの動作が不安定になる可能性が極めて大きくなる。こ
の境界走査検査で異常が検出された場合、ＩＣの動作が
不安定になったため見かけ上はＩＣのいずれかの信号端
子の故障としてレポートされるが、先に行ったＩＣの信
号端子の開放、短絡故障を検出する境界走査検査で信号
端子の故障は全て検出されているから、この異常は電
源、或いは接地端子の故障によるものであることが分か
る。

【００２２】必要に応じて電源装置４の電圧を変化さ
せ、境界走査検査を繰り返すことでより精度の高い検査
を行うことができる。また境界走査検査は非常に高速で
あるから全体の検査時間が短縮できる。またＩＣの動作
を不安定にさせるためにＩＣの全ての出力及び双方向端
子を同時に変化させる検査パターンも容易に作成するこ
とができる。

【００２３】図４は本発明の一実施例を適用した検査装
置を示している。図４において５は振動装置、２は境界
走査検査を実行するための検査装置、３は実装基板であ
る。振動装置５は、実装基板３に対して振動、衝撃を与
える、或いは実装基板３を捻る、曲げる力を加えること
ができる。境界走査検査装置２は実装基板３に対して境
界走査検査信号を送出しその結果得られる検査結果から
故障個所を判定することができる。

【００２４】実装基板３の検査の際は、実装基板３に対
して、境界走査検査装置２を用いて実装基板３上のＩＣ
の信号端子の開放、短絡故障を検出するための境界走査
検査を実行する。このことで実装基板３に実装されてい
るＩＣの信号端子の開放、短絡故障がまず検出できる。
この時点で検出された故障個所に対しては修理を行い、
全てのＩＣの信号端子の故障がなくなるまで繰り返し境
界走査検査を行う。

【００２５】次に振動装置５を用いて実装基板３に対し
て振動、衝撃を与える、捻る、曲げる等の物理的衝撃を
与える。その後に境界走査検査装置２を用いて実装基板
３上のＩＣの信号端子の開放、短絡故障を検出するため
の境界走査検査を実行する。

【００２６】このことにより不完全な半田付け箇所は故
障個所へと変化する可能性があり、このことで実装基板
３上のＩＣの信号端子の開放、短絡故障が更に検出でき
る。この時点で検出された故障個所に対しては修理を行
い、全てのＩＣの信号端子の故障がなくなるまで繰り返
し境界走査検査を行う。

【００２７】次に境界走査検査装置２から、実装基板３
上のＩＣの全ての出力及び双方向端子が同時に低電位か
ら高電位へ、高電位から低電位へと変化する境界走査検
査パターンを繰り返し送出する。先に説明したように実
装基板３上のＩＣの全ての出力及び双方向端子が同時に
変化すると基準電位の変動が起こり、ＩＣの動作が不安
定になる可能性が大きくなる。加えて実装基板３に対し
て衝撃を加えているため不完全な電源、接地端子の半田
付け箇所が故障個所になっている可能性が極めて高く、
この状態で電源、或いは接地端子に故障があった場合、
ＩＣの動作が不安定になる可能性が極めて大きくなる。
この境界走査検査で異常が検出された場合、ＩＣの動作
が不安定になったため見かけ上はＩＣのいずれかの信号
端子の故障としてレポートされるが、先に行ったＩＣの
信号端子の開放、短絡故障を検出する境界走査検査で信
号端子の故障は全て検出されているから、この異常は電
源、或いは接地端子の故障によるものであることが分か
る。

【００２８】必要に応じて電源装置４の電圧を変化さ
せ、境界走査検査を繰り返すことでより精度の高い検査
を行うことができる。また境界走査検査は非常に高速で
あるから全体の検査時間が短縮できる。またＩＣの動作
を不安定にさせるためにＩＣの全ての出力及び双方向端
子を同時に変化させる検査パターンも容易に作成するこ
とができる。

【００２９】以上の様に本発明により、プリント基板に
実装された集積回路の電源端子及び接地端子の開放故障
を容易かつ高速に検出することができる。

【００３０】なお検査装置の構成は、図１、図３、図４
を用いて説明した境界試験装置、電源装置、衝撃装置を
適宜組み合わせた構成をとってもよい。

【００３１】また検査を実行する際は単体の実装基板で
ある必要はない。複数の実装基板、或いは機器に組み込
まれた状態で検査を実行してもよい。また温度、電圧等
を変化させながら検査を実行してもよい。

【００３２】

【発明の効果】本発明により、従来は非常に困難であっ
た、プリント基板に実装された集積回路の電源端子及び
接地端子の開放故障を容易かつ高速に検出することがで
きる。

【００３３】検査が高速に実行できるため、従来よりも
検査対象の実装基板を増やすことができる、或いは場合
によっては全数の実装基板が検査できるため、機器の品
質が向上する。

【００３４】また検査時間が短縮でき、時間面で検査コ
ストが削減できる。境界走査検査を用いることで検査パ
ターンが容易に生成でき、全出力、双方向端子を同時に
変化させるという、ＩＣの動作において最も悪条件の動
作を確実に行わせることができる。

【００３５】また境界走査検査装置はパーソナルコンピ
ュータ等の安価な機器で構成できるため検査コストも低
減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における検査装置の構成図

【図２】本発明の実施の形態における検査方法の一形態
を示す流れ図

【図３】本発明の実施の形態における検査装置の構成図

【図４】同上を示す図

【符号の説明】

１ 環境試験装置 ２ 境界走査検査装置 ３ 実装基板 ４ 電源装置 ５ 衝撃装置

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】環境内の温度を変化させることができる環
   境試験装置と、実装基板に境界走査検査信号を送出しそ
   の結果得られる検査結果から故障個所を判定するための
   検査装置とを有した検査装置。
2. 【請求項２】実装基板に供給する電源電圧を変化させる
   ことができる電源装置と、実装基板に境界走査検査信号
   を送出しその結果得られる検査結果から故障個所を判定
   するための検査装置とを有した検査装置。
3. 【請求項３】実装基板に振動や衝撃等を与える振動装置
   と、実装基板に境界走査検査信号を送出しその結果得ら
   れる検査結果から故障個所を判定するための検査装置と
   を有した検査装置。
4. 【請求項４】環境内の温度を変化させることができる環
   境試験装置と、実装基板に供給する電源電圧を変化させ
   ることができる電源装置と、実装基板に振動や衝撃等を
   与える振動装置と、実装基板に境界走査検査信号を送出
   しその結果得られる検査結果から故障個所を判定するた
   めの検査装置を有した検査装置。
5. 【請求項５】環境試験装置により環境内の温度を低温、
   常温、高温に変化させ、検査装置より実装基板に対し
   て、実装されている集積回路の全ての出力及び双方向端
   子が同時に低電位から高電位、或いは高電位から低電位
   に変化するような境界走査検査信号を繰り返し送出し集
   積回路の動作を不安定にすることで、プリント基板に実
   装された集積回路の電源端子及び接地端子の開放故障を
   容易かつ高速に検出することを特長とする検査方法。
6. 【請求項６】電源験装置により実装基板に供給する電源
   電圧を低電位、通常電位、高電位に変化させ、検査装置
   より実装基板に対して、実装されている集積回路の全て
   の出力及び双方向端子が同時に低電位から高電位、或い
   は高電位から低電位に変化するような境界走査検査信号
   を繰り返し送出し集積回路の動作を不安定にすること
   で、プリント基板に実装された集積回路の電源端子及び
   接地端子の開放故障を容易かつ高速に検出することを特
   長とする検査方法。
7. 【請求項７】振動装置により実装基板に振動や衝撃等を
   与え、検査装置より実装基板に対して、実装されている
   集積回路の全ての出力及び双方向端子が同時に低電位か
   ら高電位、或いは高電位から低電位に変化するような境
   界走査検査信号を繰り返し送出し集積回路の動作を不安
   定にすることで、プリント基板に実装された集積回路の
   電源端子及び接地端子の開放故障を容易かつ高速に検出
   することを特長とする検査方法。
8. 【請求項８】環境試験装置により環境内の温度を低温、
   常温、高温に変化させ、電源験装置により実装基板に供
   給する電源電圧を低電位、通常電位、高電位に変化さ
   せ、振動装置により実装基板に振動や衝撃等を与え、検
   査装置より実装基板に対して、実装されている集積回路
   の全ての出力及び双方向端子が同時に低電位から高電
   位、或いは高電位から低電位に変化するような境界走査
   検査信号を繰り返し送出し集積回路の動作を不安定にす
   ることで、プリント基板に実装された集積回路の電源端
   子及び接地端子の開放故障を容易かつ高速に検出するこ
   とを特長とする検査方法。