JPS5848860B2

JPS5848860B2 - インサツハイセンバンノケンサホウホウ

Info

Publication number: JPS5848860B2
Application number: JP49090242A
Authority: JP
Inventors: 伸平中野
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-08-08
Filing date: 1974-08-08
Publication date: 1983-10-31
Also published as: JPS5118854A

Description

【発明の詳細な説明】本願の発明は、印刷配線板の検査方法、特にその導体の
異状を見出すための検査方法に関するものである。

印刷配線板の製品検査は、その表面の珊や原板のずれに
よる導体の位置ずれなどのような視察によって容易に行
なえる機構的な異状の検査のほかに、性能上重要な検査
としてその印刷された配線導体の断線や、別個の導体に
よる導体相互間に生ずる短絡や、スルーホールのもので
は孔の内部の表裏面間の断線などについての検査がある
。

これらは熟練した検査員でも、その断線が微細な間隙で
あったり配線の数が増して複雑になるに従ってますます
困難になる。

従来普通に行なわれている検査法は、同一原板より作ら
れたものでも熟練工がその全数を熟視し且つ導通試験器
を併用して良否を調べる方法であるが、工数が多くかか
る上しばしば見落しがあり、その確実な検査は困難であ
った。

従来の他の方法は、正常な完成印刷配線板の多数の孔に
リードをつけた接続用のピンを取り付け、そのリード線
を電子計算機を端子板に接続し、その端子を通して導通
のあるピン間と、導通があってはいけないピン間の情報
を計算機の記憶に入れておき、そのピンに検査しようと
する印刷配線板の孔の部分を接触させて前記の蓄積した
記憶と照合して良否を弁別する方式のものがあるが、ス
ルーホールのものの孔の内部の導通性の検査は出来ない
し、導体幅の太り細りも検出できない。

従来の更に他の方式として、印刷された導体の呈する標
準的な形のパターンを光学的走査器にて読取り、その正
常なものの特長を電子計算機に読み込ませておき、検査
しようとする導体の形状を光学的走査器によって読取っ
てそれを前記の記憶パターンに照合して正常不正常を判
定する方式などがある。

しかし、これらは構造あるいは操作力Ｓ複雑である上、
微小な暇による導体の断線は発見できず、またスルーホ
ールを有する場合、孔の内部の導通性の確認はできない
欠点がある。

本発明の目的は、その製品検査を極めて簡単な装置によ
って配線を形成する導体の導電性の確認、導体相互間の
異状短絡の発見、スルーホール内における導電性の検査
などの基本的電気的特性のみならず、導体幅の正常値か
らの太り細りの検出などの製品検査に必要な諸特性の検
査を容易に行なうことができ、しかも量産のための自動
検査に適した検査方法を提供するにある。

本発明は、検査しようとする製品の導体の面に絶縁被膜
を挟んで導電板を配置し、この導電板と各導体上の選ば
れた位置との間で静電容量を測定し、一方正規の導体構
造を有する標準製品にも前記と同じように導電板を配置
し、この導電板と各導体上の前記と同じ選ばれた位置の
間の静電容量測定を前記試験すべき製品の試験と同時に
行なって両方の静電容量を比較するか、あるいは前記標
準製品についての静電容量を予め測定記憶しておき、前
記試験すべき製品の測定を行なって得られた静電容量の
値を同じ選ばれた位置における前記記憶された静電容量
と比較し、両方の値が実質的に平衡にあるときは試験す
べき製品の該当導体は正常であり、実質的に不平衡であ
るときは異常であると判定するようにした印刷配線板の
検査方法である。

本発明の原理は、印刷配線板上の導体とこの導体から一
定間隔はなれた対向電極との間の静電容量がこの導体の
面積に比例することを利用したものである。

すなわち、印刷配線板は同一の原板により写真技術及び
印刷技術等を用いて作られるため同じ形状の導体によっ
て配線板が作られる。

したがって、その導体を１つの電極とし、その面に一定
の厚みを有し一定の誘電率をもつ薄膜を挟んで測定用の
対向電極を配置して両電極間の静電容量を測定すると、
電極相互間の電気的機械的条件が同じであれば、すべて
の印刷配線板が正常に作られている限り、その導体の作
る静電容量はすべて同一である。

もし導体に断線とか他の導体への異常接触があったりす
ると、静電容量は同一とはならない。

従って測定した静電容量を標準的に完或したものの値を
基準として比較を行ない、両者の間に不Ｊ衡があれば電
気的特性に異常があると判断するのである。

次に本発明につき図面を参照して詳細に説明する。

第１図および第２図は本発明の一実施例の上面および側
面をそれぞれ示した図であり、これによって上記の電気
的特性の異状がどの程度起るかを説明する。

図において１は印刷配線板、２は一定の厚さと誘電率を
持つ絶縁薄膜、３は測定用の導電板であり、お互いに軽
く圧着された状態を示している。

４，５，６，７，８，９，１０，１１はいずれもスルー
ホールを示し、２１，２２，２３，２４，２５，２
６は導体をスルーホールで区分けした部分を示す。

この図では配線板１の下面にある２１，２３，２５の導
体と測定用導電板３との間に静電容量が形或される。

今それらの値をＣ２、，Ｃ２３１Ｃ２５と書くこと
にする。

ここで導体２１と２３の両導体を加算した中間点の４１
の所に断線が生じた場合を考えると、孔４で測定した静
電容量と孔５，６あるいは７で測定した静電容量とは伺
れもＣ２１とＣ２３を加えた静電容量の半分である。

従って、それらの値は正常なものの基準と比較すると、
不平衡度は５０％である。

ここで不平衡度と呼ぶ値は、不良事故によって正常なる
値から変化した静電容量の変化分の平常なものに対する
比であって、その値を百分率で示したものである。

もし４２で示すような位置で断線して孔４より測定した
静電容量が例えばＣ２１とＣ２３を加えたものの３０％
であったとすると、孔５，６あるいはＴで測定した値は
７０％となる。

従って孔４より測定したときの正常値に対する静電容量
の不平衡度は７０％である。

このように断線が静電容量を形戊する導体の中央部以外
ではその不平衡度はその何れかの測定点において必ず５
０％以上になる。

なお以上において、上面の導体２２，２４，２６も理論
的には測定用導電板３と若干の静電容量を持ってはいる
が、通常配線板１の厚さは２０μ程度の絶縁被膜に比べ
て極めて厚いので、その静電容量は無視できる程度に小
さい。

次に、２つの導体間に短絡のあったときを考える。

例えば５１で示す導電物によって導体２２と２４との間
に短絡が起きたとすると、はじめ正常な場合では、孔４
，５，６．７から測定した静電容量は導体２１と２３の
作る容量Ｃ２１とＣ２３の和であり、孔８，９，１０，
１１からの測定値は導体２５の作る容量Ｃ２５であるが
、この導電物５１の接触により孔４，５，６．７の測定
値はＣ２１とＣ２３の和にＣ２５が加わる。

このときＣ２１とＣ２３の和がＣ２５と等しいときはそ
の不平衡度は５０％である。

しかし、Ｃ２１とＣ２３の和がＣ２５より大きいときは
、８，９，１０，１１の孔からの測定の不平衡度は５０
％より大となる。

このことより明らかなように、短絡などの異状の検出は
その不平衡度は５０％を下ることのない値に検出ができ
る特徴のあることがわかる。

以上述べたように、印刷配線板の正常なものの静電容量
を基準として、検査しようとするものの静電容量の比較
をすることにより、高い感度でその不平衡度が検出でき
て断線並びに短絡を知ることができる。

なお、この実施例はスルーホールを測定点として利用し
たものを示したが、スルーホールのない場合は、導体の
上面に出ている部分たとえば導体２２の表面の適当の位
置に測定端子を当てればよい。

上記の測定において、静電容量の不平衡を検出する検出
回路は、例えば４つの腕に電気インピーダンスを有する
平衡電橋によって不平衡の検出を行なう周知の方法が用
いられる。

このとき、その比例辺のインピーダンスを等しくすると
、同じ容量のもの以外が一対の腕に接続されれば不平衡
電流が測定できる。

一般に平衡電橋は１％以下の容量変化も検出は容量であ
るので、導体の断線や短絡のほかに導体幅の変化による
不平衡も検出が可能であり、製品の導体幅の管理上必要
な資料を得ることができる。

又スルーホールを有するものでは、本検査方式では測定
する静電容量を形戊する導体の面の反対側から接触を行
なって静電容量を測定するため、スルーホール内の導通
性の有無も導体の断線の有無と同じように確実に検出で
きる。

本発明において、普通に使われる配線板の場合、絶縁薄
膜としては２０μ内外のポリエチレンなど誘電率の高い
高分子絶縁物が用いられ、平衡回路の周波数としては２
〜ＩＯＭＨＺ程度が使い易い。

また実際の測定では導体と絶縁被膜と導電板の間の圧着
度が問題になるが、導電板の外に更にスポンジを当てて
実験した結果の一例では、全体が約ｌ８ＣｒｒＬ四方の
場合に、ただ載せるだけでは最終値の約半分、０．５キ
ログラムで約８０％、１キログラム以上では最終値とほ
とんど同じになることが分った。

スポンジの代りに空気圧を利用しても同じような結果が
得られる。

なお前述の説明から分るように、上面にある導体たとえ
ば２２は、図に示すような測定ではその静電容量が測定
されないので、断線の有無は分っても面積の変化は分ら
ない。

従って上面の導線幅が重要である場合は、配線板を裏返
して測定を行なう必要がある。

次に以上説明した静電容量の不平衡の検出原理によって
印刷配線板上のすべての配線の電気的特性が平常かどう
かを検査する自動化された検査方式の一例を図によって
説明する。

この自動化は、印刷配線の導体の起点と終端点が必ず孔
を基にしていることと、この孔はすべて工業規準規格に
よって定められる２．５ｍｍおよび一般には２．５
４ｉｍの中心間隔をもって孔明して設けられていること
によって、すべての孔の位置において静電容量の測定を
行なえば、配線された導体によって作られる電気回路の
正常であるか否かの確認ができる。

そして自動的に検査を行なうために、前記の孔の位置の
規格化を利用して、その縦および横の方向にその孔明の
ピッチに等しく隔てて取付けた接点群を設けておき、そ
の縦または横の方向に接点の配列の順序に従って逐次接
断を行なうような圧着機構で動作させ、その列の１群の
接点の動作が完了すると、なるべく速やかに１ピッチ分
離れた次の接点群の接断の開始が可能なるようにしたも
のである。

なお次に述べる実施例においては、次の群の測定のため
の休止時間を零にしたものが示されている。

第３図は自動検査機の平面図であり、図はその動作の主
な機構を示すため、導体への接触を行なう接点群の走査
機構部を主として示した図である。

走査機構は標準製品のものと検査しようとするものとが
同じ機構であるので、その一つは全体を示しているが他
は一部のみ示してある。

図において１０１は接触走査器の取付台であって、試験
すべき印刷配線板１０２と正規の導体構造をしている標
準製品の印刷配線板１０３が、測定用導電板３と絶縁薄
膜２を介して取付けられている。

１０４は円筒であり、この円筒上にこの場合２回巻（但
し、あとの説明は４回巻）のスパイラル状の突起１０５
が円筒中心軸に対して約６５度となっている。

突起１０５は円筒１０４が回転するとその下部に設けら
れた接点２０１，２０２，２０３，・・・・・・
を順次下に押す。

ここで伺故複数回巻いたスパイラル状の突起を用いたか
（何故中心軸となす角を６５度位にしたのか）、あるい
は、どういう機構で接点を印刷配線に接触させるかなど
については、あとに詳しく説明する。

いま接点２０１などが１列に１００個あるとする。

この数は本装置が縦方向に約２５ＣＩｒＬの配線板の試
験が可能であることを意味する。

この場合スパイラル１回分では１００個の接点を作動さ
せることが出来ないので、４回巻のスパイラル状の突起
を用い、あとの電気回路も４組使用して全数を処理する
。

ただし図面は見易くするため２回巻にしてある。

すなわちスパイラル状突起の１回巻分の受持つ接点の数
は２５個となる。

なお以後説明の都合上、１回巻分の接点数２５個をｎで
あらわし、従って接点の全数は４ｎ（１００）として説
明する。

図において１０６は上記接点群を取り付けた左右に移動
する走査台である。

この走査台は円筒１０４が１回転する毎に２．５４ｍｍ
移動するように作られている。

この移動する機構を図によって説明すると、１０７は走
査台１０６に取り付けられた電動機で、減速ギヤ−１０
８により円筒１０４を定まった回転数に回転させる。

例えば、１秒２回転の速度とすると、ｎ個の接点は逐次
一端より他端に向って１／２秒で接触を終わる。

一方この軸に取り付けられた傘歯車１０９によってウオ
ームピニョン１１０が回転し、その軸の内側に設けられ
た送りねじ１１１がウオームシャフト１１２と噛合って
走査台を横方向に移動させる。

この移動の速さは円筒１０４の１回転に対して右の方へ
孔明の１つのピッチ２．５４ｍｍになるように定められ
ている。

この円筒１０４のヘリカル状の突起１０５の進みが円周
の進みについて一定であれば円筒の回転角に対してヘリ
カル状の突起が、その下に設けられた接点の基準線と一
致する交点は正しく一端より他端に向って角度に正比例
した長さの位置に移動する。

今、接点２０１などの取付けられた基準線１２０が縦軸
１２１より正切の値が１７（ｎ−１）であらわされる角
度θだけ遅れた線に定められており、かつ縦方向と横方
向との孔明のピッチが等しいときは、縦方向の孔明の上
下両端の長さはピッチのｎ−ｉ倍であってその間に台車
がーピツチ右へ移動するのであるから、ｎ個のすべての
接点がヘリカル状の突起との交点に来て加圧されたとき
、その接点は正しく孔明の位置の中心で導体に接触す．
るようになる。

従って、この場合１／２秒間に１回転分のスパイラル突
起がｎ個すなわち２５個の接点を接触させ、全体として
４回転分のスパイラルが４ｎ個すなわちｌＯＯ個全部を
順序正しく逐次接触を行なわせることになる。

本例では横方向の動きは１分間に３０ｃｆｒＬに達する
ので縦２５ＣＴＬ，横３０ＣｒｆＬの面積に孔明を有す
る印刷配線の大型のものも１分間以内で全回路の検査が
完了する。

以上の説明は検査すべき印刷配線板１０２の静電容量の
測定を走査することについて説明したが、これと全く同
じ機構を有する他の一組の接点走査器があって標準製品
を測定するようになっており、第３図の手前側にその一
部を示してある。

すなわち先述の円筒１０４と全く同じ構造を有する第２
の円筒１２４は、これまた先に述べた減速ギアー１０８
により検査製品の場合と同じ回転を行ない、また配線台
１０３も同じ移動を行なうようになっている。

そして円筒１２４に設けられたスパイラル状の突起１２
５によって接点を順次接触させる機構になっている。

なお以上から分るように、１つの走査台に２組の走査機
構が取付けられているので、正しい横方向の移動を行な
うために下方にも同様な送り機構が設けてある。

又、横方向の移動を円滑にするためにスライドロツド１
１３とこの上に滑動するスライドベヤリング１１４が取
付けてあり、このほかに下方にも一対の同様な滑動機構
があって、これらが協同して円滑かつ精密な並行移動を
行なうようになっている。

次に検査の良否を判定する機構について説明する。

第４図は第３図の状態にあるスルーホールと接点の関係
位置を模型的に示したもので、円筒１０４のスパイラル
突起１０５は、第３図の接点群の上端にある接点２０１
の位置のピン１３１を押し下げ、上方に反発するワイヤ
スプリング１４１を下方に圧することによりその先端に
つけた接点２０１を印刷配線板のスルーホールの上部に
押付ける。

この動作によりリード２２１からワイヤスプリング１４
１，接点２０１，スルーホール、配線板の下面の導体、
絶縁被膜２および測定用導電板３に至る測定交流電気回
路が形戊される。

ここで円筒１０４を回転すると、スパイラル突起１０５
は第４図の上では左方に移動する形となり、次のピン１
３２を押下げ、リード２２２から接点２０２を通って測
定用導電板３に至る交流電気回路が形成され、一方、接
点２０１はワイヤスプリングの反発力によりスルーホー
ルから離れる。

更に円筒１０４を回転すれば接点は順次２０３，２０４
，・・・・・・と移り、１回転すればその受持ち分のｎ
個の接点の順次の接触が終り、同時に走査台１０６は送
りねじ１１１などの機構によりスルーホール間隔１つ分
２．５４ｍｉｌだけ移動し、回転の継続により更に次の
列の最初のｎ個の接点が動作する。

なお同様の動作はあとの３回巻分のスパイラル状突起に
ついても言え、全体の測定が進行する。

上記の動作において重要なことは２つの接点が同時に接
触してはならないことである。

すなわち、このためにはスパイラル突起１０５のピンに
当る位置たとえば第３図の２４０の位置におけるスパイ
ラル突起１０５の方向と接点２０１からリードの２２１
への方向とのなす角はあまり大きくしてはならない。

しかし、これを小さくするとスパイラル突起の巻数を多
くせねばならず、従ってあとの電気回路が複雑になるの
で、実用的には２０〜３０度、これを円筒の中心軸に対
してあらわせば６０〜７０度が適当である。

前記の実施例において円筒を４回巻（但し図では２回巻
）にしたのもこのためである。

なお、スパイラル突起の形状は図のような連続的なもの
でなく、第５図のａに示すような独立した突起２４１を
、同図ｂに示すように、円筒１０４の軸方向には接点間
隔と同じ間隔で、スパイラル突起１０５の線に沿って順
次固着してもよい。

ピン１３１などに対しては円筒１０４の軸方向の圧力を
与えないので、回転がより滑らかになる。

次に静電容量の不平衡の測定について述べる。

測定回路部２５０には２〜１０ＭＨＺの高周波電源と
、リード２２１と２３１を２辺とする平衡電橋と、リー
ド２２２と２３２以下合計ｎ個の接点グループの倍数（
スパイラルの巻数で、この場合４）の平衡電橋と、この
場合４個の増幅器とが収められていて、各接点を順次接
触させるに従って平衡電橋の２辺に順次、静電容量の信
号が加わり、静電容量が不平衡のときはその不平衡出力
が増幅器によって増幅され、ある一定の限度を超えた場
合に警報を発するか、あるいは警報ランプを点灯するこ
とにより作業者にその不良を知らすようにしてある。

しかし、本特許はその目的が自動化を目指すものである
ので、作業者が本装置の運転に常時従事することなく良
否の判定を行ないうろことが望ましい。

この方法の一例として用いられる同期記録器について次
に述べる。

即ち、記録紙を印刷配線板と接点群の相対速度を一定に
して移動する運動に同期して絣り出さしめ、その絣り出
しの方向と直角に接点群の閉じる順列の移行の方向と同
期的に記録ペンを走らせておき、前に述べた平衡電橋の
不平衡電流を増幅して該記録ペンに給電し、前記の記録
紙上に不平衡電流に応じたマークを印刷せしめる方法で
ある。

このような記録器を併用して記録紙上の記録と印刷配線
板のスルーホールの位置と対応して良否を点検すること
により、本装置の自動検査装置としての効果は著しく高
められる。

上記において不平衡電流に応じたマークを、断線に対応
する大きな出力に対するものと、線幅の相違に基づく小
出力に対するものとの２種類にしておくだけでも、線幅
の異常の検出が可能となる。

なお配線板の上面にある導体の線幅は、上記の方法だけ
では検出できないので、線幅が問題になるとき或いは上
面にも導体が非常に多いときは、配線板の上下両面につ
いて測定すれば確実な検査が可能となる。

本発明は前記発明の構戊において、その基本的方式を述
べ又図によってその実施例について説明したように、極
めて簡単な装置によって同一原板より作られた数多くの
印刷配線板の製品検査を、そのうち抽出された標準的な
印刷配線板の導体の作る静電容量との比較を行ない、印
刷配線板の有すべき基本的な電気的諸特性、即ち回路の
断線の有無、スルーホール内の導通の確認、他の回路へ
の異状接触の有無を確実かつ自動的に行なうのみならず
、品質管理上の導体の幅の太り細りのデータの収集を自
動的に実施しうるもので、印刷配線板の検査の確実性の
増大と、検査工数の節減に大きな特徴を有するものであ
る。

上記第２の実施例においては、検査すべき配線板と標準
配線板とを同時に測定することによって測定を行なった
が、記憶装置を併用することにより一方の装置のみによ
って検査することも可能である。

すなわち、はじめに標準配線板を走査台に載せ、接点を
順次閉じたとき生じる量的情報を適当な形にしてそのま
ま計算機に記憶させ、次に検査すべき配線板を測定する
とき、例えば円筒１０４の回転にパルスモーターを用い
てそのパルスに関連して計算機の記憶を読み出し、測定
した情報と計算機から読み出した情報とを比較して先に
述べたような不平衡の有無あるいはその程度を知ること
ができる。

またこの実施例においては、接点群を取り付けた台が移
動し、印刷配線板が静止している場合について述べたが
、接点群およびそれに関連した圧着機構が静止していて
印刷配線板が移動するようになっている場合でも或いは
両者が移動する場合でも全く同じように測定を行なうこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法に使用する測定状態における印刷
配線板の上面図、第２図は同じく横から見た図、第３図
は本発明の方法を実施するための自動検査機の主要部を
示した図、第４図は本発明の方法を実施するときの接点
の接触離脱の状態をスパイラル突起を用いたときについ
て示した図、第５図は他の形式の突起の形状および取付
け方を示した図である。記号の説明：１は印刷配線板、２は絶縁薄膜、３は測定
用導電板、４，５．６などはスルーホール、２１．２２
などは導体、１０２は試験すべき印刷配線板、１０３は
標準製品の印刷配線板、１０４は円筒、１０５はスパイ
ラル突起、１０６は走査台、１２０は基準線、１３１な
どはピン、２０１などは接点、２２１などはリード、２
５０は不平衡測定回路を示す。

Claims

【特許請求の範囲】１検査すべき印刷配線板の各導体の電気的特性を、こ
の印刷配線板と同じ原板から製作され正規の導体構造を
有している標準製品の導体の電気的特性と比較して良否
を判定する検査方法において、前記導体の面に絶縁薄膜
を挟んで導電板を配置し、この導電板と各導体上の選ば
れた位置との間で測定された静電容量の値が、前記標準
製品において前記測定と同じ態様において得らるべき静
電容量の値と実質的に不平衡にあるときは、前記検査す
べき導体の電気的特性に異状があると判定するようにし
た印刷配線板の検査方法。２スルーホールを有する検査すべき印刷配線板の各導
体の電気的特性を、この印刷配線板と同じ原板から製作
され正規の導体構造を有している標準製品の導体の電気
的特性と比較して良否を判定する検査方法いおいて、前
記導体の面に絶縁薄膜を挟んで導電板を配置し、この導
電板と前記導体のスルーホールとの間でこのスルーホー
ルの順に従って順次測定された静電容量の値のうちに、
前記標準製品において前記各測定と同じ態様において得
らるべき静電容量の値と実質的に不平衡にあるものが見
出されたときは、前記検査すべき製品の導体のうち前記
不平衡な値を示したスルーホールに係る導体の電気的特
性は不良であると判定するようにした、特に自動検査に
適した印刷配線板の検査方法。３スルーホールを有する検査すべき印刷配線板の各導
体の電気的特性を、この印刷配線板と同じ原板から製作
され正規の導体構造を有している標準製品の導体の電気
的特性と比較して良否を判定する検査方法において、前
記検査すべき製品の導体の面に絶縁薄膜を挟んで導電板
を配置し、一方標準製品の導体の而も絶縁薄膜を挟んで
導電板を配置し、これら導電板を配置した検査すべき製
品と標準製品とをこれら２つの製品の対応したスルーホ
ールに同じ順に順次同期して接触する接点を備えた検査
機にセットし、前記２つの製品あるいは前記接点もしく
はこれら両者を同期移動させることにより前記接点が順
次接触する前記対応したスルーホールから静電容量の大
きさをあらわす情゛報をそれぞれ取り出し、取り出した
２つの信号を比較して両方の信号が実質的に不平衡にあ
ればこれら信号を取出したスルーホールに係る導体の電
気特性は不良であると判定するようにした、特に自動検
査に適した印刷配線板の検査方法。