JP2011247668A - 絶縁検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】一対の配線パターン間の絶縁状態を正確に検出する。
【解決手段】処理部２８は、スパーク検出部１７によってスパークの発生が検出されなかった一対の配線パターン３，３の絶縁状態を検査する絶縁検査処理の実行に先立ち、一方の配線パターン３に第１および第３プローブ１１，１３が接触させられている状態において接続切替部２６を制御して第１および第３プローブ１１，１３を検査電圧生成部２３に接続すると共に直流検査電圧Ｖｅｘを両プローブ１１，１３間に印加し、他方の配線パターン３に第２および第４プローブ１２，１４が接触させられている状態において接続切替部２６を制御して第２および第４プローブ１２，１４を検査電圧生成部２３に接続すると共に直流検査電圧Ｖｅｘを両プローブ１２，１４間に印加する電圧印加処理を実行して絶縁皮膜３ａを除去した後に、絶縁検査処理を実行する。
【選択図】図１

Description

本発明は、回路基板に形成された配線パターン間の絶縁状態を検査する絶縁検査装置であって、特に、絶縁検査中に配線パターン間にスパーク（放電）が発生したか否かを検出し得る絶縁検査装置に関するものである。

この種の絶縁検査装置として、下記特許文献１に開示された絶縁検査装置が知られている。この絶縁検査装置は、一対の配線パターン間への電圧印加（直流電圧の印加）によって発生するスパークを検出するスパーク検出回路を備えている。このスパーク検出回路は、一対の配線パターン間にスパークが発生した場合に、印加している可変電圧源の出力電圧が急低下するため、この電圧変化を検出することによりスパークの発生を検出している。このスパーク検出回路は、例えば、サンプリングホールド回路および比較器等を備えて構成されて、印加されている直流電圧を検出する電圧計から出力される電圧信号を所定の周期でサンプリングし、前回の電圧信号と今回の電圧信号とを比較する。この比較の結果、スパーク検出回路は、電圧波形の立ち下がり（今回電圧が前回電圧より小さくなる状態）を検出したときにスパーク発生信号を出力する。

特許３５４６０４６号公報（第６頁、第１図）

ところが、上記の絶縁検査装置には、以下の課題が存在している。すなわち、従来の絶縁検査装置のスパーク検出回路では、一対の配線パターンにプローブを１本ずつ接触させ、一対の配線パターンのうちの一方の配線パターンを一方のプローブを介して基準電位（グランド電位）に接続した状態において、一対の配線パターンのうちの他方の配線パターンに他方のプローブを介して出力電圧を印加すると共に、この出力電圧に急低下が発生するか否かをスパーク検出回路で検出している。

しかしながら、プローブが接触している配線パターンの表面に酸化皮膜（薄い絶縁皮膜）が形成されている場合には、出力電圧の印加に起因してこの酸化皮膜が破壊されるが、この破壊の際に一対の配線パターン間に存在する浮遊容量を介してこの配線パターン間に一時的に電流が流れる現象が発生し、この現象に起因して出力電圧に急低下が発生する。この場合、従来の絶縁検査装置では、スパーク検出回路が、この酸化皮膜の破壊に起因した出力電圧の急低下についても検出してスパーク発生信号を出力するため、この従来の絶縁検査装置には、相互間にスパークが発生していない正常な一対の配線パターンについて、不良と誤って検出する虞があるという課題が存在している。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、一対の配線パターン間の絶縁状態を正確に検出し得る絶縁検査装置を提供することを主目的とする。

上記目的を達成すべく請求項１記載の絶縁検査装置は、絶縁検査の対象となる一対の配線パターンのうちの一方の配線パターンに接触させられる第１プローブと、前記一対の配線パターンのうちの他方の配線パターンに接触させられる第２プローブと、前記第１プローブおよび前記第２プローブを介して前記一対の配線パターン間に印加する直流検査電圧を生成する検査電圧生成部と、前記直流検査電圧が印加されているときに前記一対の配線パターン間に発生するパターン間電圧を前記第１プローブおよび前記第２プローブを介して測定する電圧測定部と、前記直流検査電圧が印加されているときに前記一対の配線パターン間に流れる電流を測定する電流測定部と、前記直流検査電圧が印加されているときに前記一対の配線パターン間にスパークが発生したか否かを検出するスパーク検出部と、前記スパーク検出部によって前記スパークの発生が検出された前記一対の配線パターンについては不良と判別し、前記スパーク検出部によって前記スパークの発生が検出されなかった前記一対の配線パターンについては前記電圧測定部によって測定された前記パターン間電圧および前記電流測定部によって測定された前記電流に基づいて当該一対の配線パターンの絶縁状態を検査する絶縁検査処理を実行する処理部とを備えた絶縁検査装置であって、前記一方の配線パターンに接触させられる第３プローブと、前記他方の配線パターンに接触させられる第４プローブと、直流電圧を生成する直流電圧生成部と、前記第１プローブ、前記第２プローブ、前記第３プローブおよび前記第４プローブと、前記検査電圧生成部、前記電圧測定部、前記電流測定部および前記直流電圧生成部との間に配設された接続切替部とを備え、前記処理部は、前記絶縁検査処理の実行に先立ち、前記一方の配線パターンに前記第１プローブおよび前記第３プローブが接触させられている状態において前記接続切替部を制御して当該第１プローブおよび当該第３プローブを前記直流電圧生成部に接続すると共に前記直流電圧を当該第１プローブおよび当該第３プローブ間に印加し、前記他方の配線パターンに前記第２プローブおよび前記第４プローブが接触させられている状態において当該接続切替部を制御して当該第２プローブおよび当該第４プローブを当該直流電圧生成部に接続すると共に当該直流電圧を当該第２プローブおよび当該第４プローブ間に印加する電圧印加処理を実行した後に、前記絶縁検査処理を実行する。

請求項２記載の絶縁検査装置は、請求項１記載の絶縁検査装置において、前記第１プローブおよび前記第３プローブを短絡状態または開放状態に移行させる第１スイッチと、前記第２プローブおよび前記第４プローブを短絡状態または開放状態に移行させる第２スイッチとを備え、前記処理部は、前記電圧印加処理の実行の際には、前記第１スイッチおよび前記第２スイッチを制御して、前記第１プローブおよび前記第３プローブを開放状態に移行させると共に、前記第２プローブおよび前記第４プローブを開放状態に移行させ、前記絶縁検査処理の実行の際には、前記第１スイッチおよび前記第２スイッチを制御して、前記第１プローブおよび前記第３プローブを短絡状態に移行させると共に、前記第２プローブおよび前記第４プローブを短絡状態に移行させる。

請求項３記載の絶縁検査装置は、請求項１または２記載の絶縁検査装置において、前記検査電圧生成部は、前記直流電圧生成部として機能して、前記第１プローブおよび前記第３プローブ間、並びに前記第２プローブおよび前記第４プローブ間に前記直流検査電圧を前記直流電圧として印加する。

請求項１記載の絶縁検査装置によれば、絶縁検査処理の実行に先立ち、一方の配線パターンに第１プローブおよび第３プローブを接触させて、この両プローブ間に直流電圧を印加し、また他方の配線パターンに第２プローブおよび第４プローブを接触させて、この両プローブ間に直流電圧を印加する電圧印加処理を実行することにより、第１、第３プローブと一方の配線パターンとの間、および第２、第４プローブと他方の配線パターンとの間に絶縁皮膜が存在していたとしても、この絶縁皮膜を除去することができる。したがって、この絶縁検査装置によれば、この絶縁皮膜が存在することに起因したスパークの発生を防止することができるため、一対の配線パターン間にひげ状の導体パターンが存在することに起因して発生するスパークのみを確実に検出することができる。

また、請求項２記載の絶縁検査装置によれば、第１プローブおよび第３プローブを短絡状態または開放状態に移行させる第１スイッチと、第２プローブおよび第４プローブを短絡状態または開放状態に移行させる第２スイッチとを備えたことにより、電圧印加処理の実行の際には、第１、第２スイッチを開放状態に移行させることで、第１、第３プローブ間、および第２、第４プローブ間に直流電圧を印加して絶縁皮膜を除去することができると共に、絶縁検査処理の実行の際には、第１、第２スイッチを短絡状態に移行させることにより、一方の配線パターンに第１、第３プローブを接触させ、かつ他方の配線パターンに第２、第４プローブを接触させることができる。したがって、この絶縁検査装置によれば、絶縁検査処理の実行時に、一方の配線パターンに接触させた第１、第３プローブ、他方の配線パターンに接触させた第２、第４プローブを介して、一対の配線パターン間に直流電圧を印加すると共に、一対の配線パターン間に発生するパターン間電圧を測定することができるため、絶縁検査装置や回路基板に振動が加わっている状況においても、第１プローブおよび第３プローブの双方が配線パターンから同時に離反する状態、または第２プローブおよび第４プローブの双方が配線パターンから同時に離反する状態の発生を大幅に低減できる結果、一対の配線パターン間の絶縁状態の検査をより確実に実行することができる。

また、請求項３記載の絶縁検査装置によれば、検査電圧生成部が直流電圧生成部として機能して、第１プローブおよび第３プローブ間、並びに第２プローブおよび第４プローブ間に直流検査電圧を直流電圧として印加するため、、電圧印加処理の際に使用される直流電圧を生成する直流電圧生成部を別途独立して設ける構成と比較して、装置コストを十分に低減することができる。

絶縁検査装置１の構成を示す構成図である。 絶縁検査装置１Ａの構成を示す構成図である。

以下、絶縁検査装置の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。

最初に、絶縁検査装置１の構成について、図面を参照して説明する。なお、一例として、回路基板２に形成された配線パターン３，３間の絶縁状態を検査する例を挙げて説明する。

図１に示す絶縁検査装置１は、一例として回路基板２に形成された複数の配線パターン３についての絶縁状態（隣接する他の配線パターンとの間の絶縁状態）を検査する絶縁検査装置であって、第１プローブ１１、第２プローブ１２、第３プローブ１３、第４プローブ１４、プローブ駆動部１５，１６、スパーク検出部１７、パルス生成部１８、信号注入部１９、短絡スイッチ２０，２１、切替スイッチ２２、検査電圧生成部２３、電圧測定部２４、電流測定部２５、接続切替部２６、プローブ駆動制御部２７および処理部２８を備えている。

第１プローブ１１および第３プローブ１３は、相互に電気的に絶縁された状態で、図１に示すように、プローブ駆動部１５に連結された移動アーム１５ａに固定されている。第２プローブ１２および第４プローブ１４は、相互に電気的に絶縁された状態で、プローブ駆動部１６に連結された移動アーム１６ａに固定されている。

プローブ駆動部１５，１６は、プローブ駆動制御部２７によって制御されることにより、回路基板２における検査対象となる配線パターン３が形成された面側において、それぞれに固定された移動アーム１５ａ，１６ａを三次元的に移動可能に構成されている。この構成により、プローブ駆動部１５は、移動アーム１５ａに取り付けられた第１プローブ１１および第３プローブ１３の各先端を、複数の配線パターン３から選択された検査対象となる一対の配線パターン３，３のうちの一方の配線パターン３に同時に接触させることが可能に構成されている。また、プローブ駆動部１６は、移動アーム１６ａに取り付けられた第２プローブ１２および第４プローブ１４の各先端を、上記の一対の配線パターン３，３のうちの他方の配線パターン３に同時に接触させることが可能に構成されている。

移動アーム１５ａには、短絡スイッチ２０（第１スイッチ）が取り付けられている。この場合、図１中の一点鎖線で囲まれた領域内の部材は、移動アーム１５ａと一体となって移動するものとする。第１プローブ１１は、配線Ｗ１を介して接続切替部２６におけるプローブ側端子群Ｔｐのうちの１つの端子Ｔｐ１に接続されている。また、第３プローブ１３は、配線Ｗ３を介して接続切替部２６におけるプローブ側端子群Ｔｐのうちの他の１つの端子Ｔｐ３に接続されている。また、第１プローブ１１は、短絡スイッチ２０を介して第３プローブ１３に接続されている。この短絡スイッチ２０は、処理部２８によって制御されることにより、短絡状態または開放状態に移行する。この構成により、第１プローブ１１および第３プローブ１３は、短絡スイッチ２０が開放状態に移行したときには、互いに非接続状態となり、短絡スイッチ２０が短絡状態に移行したときには、互いに短絡された状態となる。

一方、移動アーム１６ａには、図１に示すように、スパーク検出部１７、パルス生成部１８、信号注入部１９、短絡スイッチ２１（第２スイッチ）および切替スイッチ２２が取り付けられている。この場合、同図中の二点鎖線で囲まれた領域内の部材は、移動アーム１６ａと一体となって移動するものとする。第２プローブ１２は、信号注入部１９の第１入力端子ａに接続されると共に、短絡スイッチ２１を介して第４プローブ１４に接続されている。この短絡スイッチ２１は、処理部２８によって制御されることにより、短絡状態または開放状態に移行する。この構成により、第２プローブ１２および第４プローブ１４は、短絡スイッチ２１が開放状態に移行したときには、互いに非接続状態となり、短絡スイッチ２１が短絡状態に移行したときには、互いに短絡された状態となる。第４プローブ１４は、配線Ｗ４を介して接続切替部２６におけるプローブ側端子群Ｔｐのうちの１つの端子Ｔｐ４に接続されている。

スパーク検出部１７は、一例として、第２プローブ１２に発生している電圧を示す電圧信号を予め規定されたサンプリング周期でサンプリングして電圧データに変換して出力する不図示のＡ／Ｄ変換器と、この電圧データの変位量（一例として、最新の電圧データとその一つ前の電圧データとの間の変位量）を算出すると共に、この変位量が予め規定された基準量以上に変位したときにトリガ信号Ｓｔを出力する不図示の演算回路とを備えて構成されている。

この絶縁検査装置１では、後述するように、第１プローブ１１が接続切替部２６を介して検査電圧生成部２３に接続されると共に、第２プローブ１２が信号注入部１９、切替スイッチ２２および接続切替部２６を介して電流測定部２５に接続された状態において、検査電圧生成部２３から出力された直流検査電圧Ｖｅｘが一対の配線パターン３，３間に印加される。このため、一対の配線パターン３，３間に局部的に絶縁抵抗の小さい部位（例えば、断面積のきわめて小さいひげ状の導体パターン）が存在している場合において、直流検査電圧Ｖｅｘの印加によってこの部位にスパークが発生したときには、スパーク時に発生する一時的な電流の増加に起因して、第１プローブ１１に印加されている直流検査電圧Ｖｅｘに電圧の急激な低下が発生すると共に、第２プローブ１２の電圧にも急激な低下が発生する。スパーク検出部１７は、上記構成により、この第２プローブ１２の電圧に発生する急激な電圧低下を検出してトリガ信号Ｓｔを出力する。

パルス生成部１８は、一例として、不図示のワンショットマルチバイブレータと電流生成回路とを備えて構成されて、ワンショットマルチバイブレータが、スパーク検出部１７からトリガ信号Ｓｔを入力したときに予め規定されたパルス幅のパルス信号を生成して電流生成回路に出力し、電流生成回路がこのパルス信号を入力している期間に電流を生成することにより、予め規定されたパルス幅のパルス電流Ｉｐを出力する。このパルス幅は、電流測定部２５において、パルス電流Ｉｐを確実に検出し得るバルス幅に規定されている。信号注入部１９は、第１入力端子ａから入力した電流を出力端子ｃから出力する機能と共に、第２入力端子ｂからパルス電流Ｉｐが入力されたときには第１入力端子ａから入力した電流Ｉｍにこのパルス電流Ｉｐを注入して（重畳させて）、出力端子ｃから電流（Ｉｍ＋Ｉｐ）として出力する機能についても備えている。この構成により、信号注入部１９は、第１入力端子ａから入力している電流Ｉｍを出力端子ｃから出力しつつ、第２入力端子ｂからパルス電流Ｉｐを入力したときには、パルス電流Ｉｐの入力期間だけ、電流（Ｉｍ＋Ｉｐ）を出力端子ｃから出力する。

切替スイッチ２２は、図１に示すように、一例として単極双投型（１回路２接点型）の切替スイッチで構成されて、一対の接点のうちの一方の接点が信号注入部１９の第１入力端子ａに接続され、かつ他方の接点が信号注入部１９の出力端子ｃに接続されると共に、コモン接点が、配線Ｗ２を介して接続切替部２６におけるプローブ側端子群Ｔｐのうちの他の１つの端子Ｔｐ２に接続されている。また、切替スイッチ２２は、処理部２８によってスイッチの切替状態が制御されることにより、第２プローブ１２と接続切替部２６との間に信号注入部１９を介装する状態と、信号注入部１９を介装せずに第２プローブ１２と接続切替部２６とを直接的に接続する状態のいずれか一方の状態に選択的に切り替える。

検査電圧生成部２３は、処理部２８によって制御されることにより、予め規定された電圧値の直流検査電圧Ｖｅｘを生成して出力端子と基準電位Ｇとの間に出力する。また、本例では、検査電圧生成部２３の出力端子は、接続切替部２６における処理部側端子群Ｔｓのうちの１つの端子Ｔｓ１に接続されている。電圧測定部２４は、一対の入力端子が接続切替部２６における処理部側端子群Ｔｓのうちの一対の端子Ｔｓ２，Ｔｓ３に接続されて、一対の端子Ｔｓ２，Ｔｓ３間に発生する電圧Ｖｍの電圧値を測定すると共に、その電圧値を示す電圧データＤｖを処理部２８に出力する。本例では、電圧測定部２４は、一対の入力端子が後述するように接続切替部２６および配線Ｗ３，Ｗ４を介して第３プローブ１３および第４プローブ１４に接続される。これにより、一対の端子Ｔｓ２，Ｔｓ３間には、一対の配線パターン３，３間に発生するパターン間電圧が電圧Ｖｍとして発生するため、電圧測定部２４は、電圧Ｖｍを測定することにより、パターン間電圧を測定する。

電流測定部２５は、一対の入力端子のうちの一方が接続切替部２６における処理部側端子群Ｔｓのうちの他の１つの端子Ｔｓ４に接続されると共に、一対の入力端子のうちの他方が基準電位Ｇに接続されて、端子Ｔｓ４と基準電位Ｇとの間に配設（介装）されている。また、電流測定部２５は、この端子Ｔｓ４から基準電位Ｇに流れる電流Ｉｎの電流値を測定すると共に、測定した電流値を示す電流データＤｉを処理部２８に出力する。また、電流測定部２５は、測定した電流Ｉｎの電流値に対して、一例としてスパーク検出部１７と同様にして、予め規定されたサンプリング周期でサンプリングしてデータに変換し、このデータの変位量（一例として、最新のデータとその一つ前のデータとの間の変位量）を算出すると共に、この変位量が予め規定された基準量以上に変位したときに、電流Ｉｎ中にパルス電流Ｉｐが含まれていると判別して、検出信号Ｓｓｐを処理部２８に出力する。

接続切替部２６は、一例として、一端側が処理部側端子群Ｔｓの各端子Ｔｓ１，Ｔｓ２，Ｔｓ３，Ｔｓ４に接続された複数（本例では４本）の縦配線（不図示）と、一端側がプローブ側端子群Ｔｐの各端子Ｔｐ１，Ｔｐ２，Ｔｐ３，Ｔｐ４に接続されて、縦配線と交差するように配設された複数（本例では４本）の横配線（不図示）と、縦配線と横配線の各交差位置に配設されると共に各交差位置において交差する一対の縦配線および横配線を短絡または開放する複数のスイッチ（不図示）とで構成されている。また、各スイッチの短絡・開放状態は処理部２８によって制御される。この構成により、接続切替部２６は、処理部２８によって制御されることにより、処理部側端子群Ｔｓの各端子に、プローブ側端子群Ｔｐの各端子のうちの任意の端子を接続可能となっている。

プローブ駆動制御部２７は、一例としてプログラマブルロジックコントローラで構成されて、処理部２８から入力した第１プローブ１１および第３プローブ１３の組の目標位置データ、並びに第２プローブ１２および第４プローブ１４の組の目標位置データを含む位置データＤｐｏに基づいて、各プローブ駆動部１５，１６に対する移動制御を実行して各移動アーム１５ａ，１６ａを移動させることにより、第１プローブ１１および第３プローブ１３の組をその目標位置に移動させると共に、第２プローブ１２および第４プローブ１４をその目標位置に移動させる。処理部２８は、一例としてＣＰＵおよびメモリ（いずれも図示せず）で構成されて、各スイッチ（短絡スイッチ２０，２１および切替スイッチ２２）、検査電圧生成部２３、接続切替部２６およびプローブ駆動制御部２７に対する制御処理を実行すると共に、電圧印加処理および絶縁検査処理を実行する。メモリには、絶縁検査処理において使用される基準抵抗値（絶縁抵抗の良否を判別するための抵抗値）と、回路基板２に形成された各配線パターン３上に予め規定された検査ポイントの位置データＤｐｏが予め記憶されている。

次に、絶縁検査装置１の動作について、図面を参照して説明する。なお、絶縁検査を行う回路基板２については、図外の基板保持部に保持されて、予め規定された検査位置に配置されているものとする。

この状態において、絶縁検査装置１では、処理部２８が、まず、絶縁検査を実行する一対の配線パターン３，３（検査対象とする一対の配線パターン３，３）について予め規定された検査ポイントの各位置データＤｐｏをメモリから読み出して、プローブ駆動制御部２７に出力する。これにより、プローブ駆動制御部２７は、プローブ駆動部１５，１６をぞれぞれ制御することにより、移動アーム１５ａに固定された第１プローブ１１および第３プローブ１３の組を一対の配線パターン３，３のうちの一方の配線パターン３まで移動させて、一方の位置データＤｐｏで特定される一方の配線パターン３上の検査ポイントに各プローブ１１，１３の先端を接触させると共に、移動アーム１６ａに固定された第２プローブ１２および第４プローブ１４の組を他方の配線パターン３まで移動させて、他方の位置データＤｐｏで特定される他方の配線パターン３上の検査ポイントに各プローブ１２，１４の先端を接触させる。

次いで、処理部２８は、電圧印加処理を実行する。この電圧印加処理では、処理部２８は、まず、各短絡スイッチ２０，２１に対する制御を実行することにより、各短絡スイッチ２０，２１を開放状態に移行させる。また、処理部２８は、切替スイッチ２２に対する制御を実行することにより、切替スイッチ２２の接続状態を、信号注入部１９を介装せずに第２プローブ１２と接続切替部２６とを直接的に接続する状態（配線Ｗ２を介して接続する状態）に切り替える。次いで、処理部２８は、接続切替部２６に対する制御を実行することにより、処理部側端子群Ｔｓの端子Ｔｓ１を、プローブ側端子群Ｔｐの端子Ｔｐ１，Ｔｐ３のうちの一方（一例として端子Ｔｐ１）に接続すると共に、処理部側端子群Ｔｓの端子Ｔｓ４を、この端子Ｔｐ１，Ｔｐ３のうちの他方（一例として端子Ｔｐ３）に接続する。

続いて、処理部２８は、検査電圧生成部２３に対する制御を実行することにより、検査電圧生成部２３から直流検査電圧Ｖｅｘを予め規定された時間だけ出力させ、その後停止させる。これにより、この直流検査電圧Ｖｅｘは、接続切替部２６の端子Ｔｓ１，端子Ｔｐ１および配線Ｗ１を介して第１プローブ１１に一時的に印加される。この場合、第１プローブ１１と同じ配線パターン３に接触している第３プローブ１３は、配線Ｗ３、接続切替部２６の端子Ｔｐ３，端子Ｔｓ４および電流測定部２５を介して基準電位Ｇに接続されているが、電流計としての電流測定部２５の一対の入力端子間の抵抗値は低い抵抗値であることから、基準電位Ｇに低抵抗で接続されている状態となっている。このため、第１プローブ１１および第３プローブ１３間には、直流検査電圧Ｖｅｘにほぼ等しい直流電圧が印加される。この第１プローブ１１および第３プローブ１３間へのこの直流電圧の印加により、図１に示すように、配線パターン３の表面に酸化皮膜などの薄い絶縁皮膜３ａが形成されていたとしても、第１プローブ１１および第３プローブ１３間に流れる電流により、第１プローブ１１および第３プローブ１３の各先端と配線パターン３との間に存在している絶縁皮膜３ａが瞬間的に除去される。このため、第１プローブ１１および第３プローブ１３と配線パターン３との接触状態が良好な状態（第１プローブ１１および第３プローブ１３と配線パターン３とが接触抵抗の低い状態で直接接触する状態）に移行する。つまり、直流検査電圧Ｖｅｘの印加により、第１プローブ１１および第３プローブ１３の接触状態が改善される。

次いで、処理部２８は、第２プローブ１２および第４プローブ１４と配線パターン３との間の接触状態を改善する。具体的には、処理部２８は、各短絡スイッチ２０，２１を開放にし、かつ切替スイッチ２２によって第２プローブ１２と接続切替部２６とを配線Ｗ２を介して接続した状態を維持したままの状態で、接続切替部２６に対する制御を実行することにより、処理部側端子群Ｔｓの端子Ｔｓ１を、プローブ側端子群Ｔｐの端子Ｔｐ２，Ｔｐ４のうちの一方（一例として端子Ｔｐ２）に接続すると共に、処理部側端子群Ｔｓの端子Ｔｓ４を、この端子Ｔｐ２，Ｔｐ４のうちの他方（一例として端子Ｔｐ４）に接続する。

続いて、処理部２８は、検査電圧生成部２３に対する制御を実行することにより、検査電圧生成部２３から直流検査電圧Ｖｅｘを予め規定された時間だけ出力させ、その後停止させる。これにより、この直流検査電圧Ｖｅｘは、接続切替部２６の端子Ｔｓ１，端子Ｔｐ２および配線Ｗ２を介して第２プローブ１２に印加される。この場合、第２プローブ１２と同じ配線パターン３に接触している第４プローブ１４は、配線Ｗ４、接続切替部２６の端子Ｔｐ４，端子Ｔｓ４および電流測定部２５を介して基準電位Ｇに接続されているため、上記したように、基準電位Ｇに低抵抗で接続されている状態となっている。このため、第２プローブ１２および第４プローブ１４間には、直流検査電圧Ｖｅｘにほぼ等しい直流電圧が印加された状態となる。この第２プローブ１２および第４プローブ１４間へのこの直流電圧の印加により、上記した第１プローブ１１および第３プローブ１３間への直流電圧の印加のときと同様にして、図１に示すように、配線パターン３の表面に酸化皮膜などの薄い絶縁皮膜３ａが形成されていたとしても、第２プローブ１２および第４プローブ１４と配線パターン３との間の接触状態が改善される。これにより、電圧印加処理が完了する。

次いで、処理部２８は、絶縁検査処理を実行する。この絶縁検査処理では、処理部２８は、一対の配線パターン３，３間の絶縁状態の検査を実行すると共に、この検査の際に一対の配線パターン３，３間にスパークが発生したか否かの検出を実行する。具体的には、処理部２８は、まず、各短絡スイッチ２０，２１に対する制御を実行することにより、各短絡スイッチ２０，２１を短絡状態に移行させる。これにより、第１プローブ１１と第３プローブ１３とが短絡され、かつ第２プローブ１２と第４プローブ１４とが短絡された状態に移行する。また、処理部２８は、切替スイッチ２２に対する制御を実行することにより、信号注入部１９を介装させた状態で、第２プローブ１２に配線Ｗ２を接続させる。

また、処理部２８は、接続切替部２６に対する制御を実行することにより、処理部側端子群Ｔｓの端子Ｔｓ１をプローブ側端子群Ｔｐの端子Ｔｐ１に、処理部側端子群Ｔｓの端子Ｔｓ４をプローブ側端子群Ｔｐの端子Ｔｐ２に、処理部側端子群Ｔｓの端子Ｔｓ２，Ｔｓ３をプローブ側端子群Ｔｐの端子Ｔｐ３，Ｔｐ４にそれぞれ接続する。これにより、検査電圧生成部２３が、接続切替部２６および配線Ｗ１を介して第１プローブ１１に接続され、かつ電流測定部２５が、接続切替部２６および配線Ｗ２を介して第２プローブ１２に接続される。このため、第１プローブ１１に直流検査電圧Ｖｅｘを印加することにより、第１プローブ１１および第２プローブ１２間に直流電圧を印加し得る状態となる。

また、電圧測定部２４の一方の入力端子が接続切替部２６および配線Ｗ３を介して第３プローブ１３に接続されると共に、電圧測定部２４の他方の入力端子が接続切替部２６および配線Ｗ４を介して第４プローブ１４に接続されるため、電圧測定部２４が、一対の配線パターン３，３間に発生するパターン間電圧を電圧Ｖｍとして測定することが可能な状態となる。本例では、上記したように、移動アーム１５ａに取り付けられた短絡スイッチ２０により、一方の配線パターン３に接触させられた第１プローブ１１および第３プローブ１３がそれらの近傍において互いに短絡され、移動アーム１６ａに取り付けられた短絡スイッチ２１により、他方の配線パターン３に接触させられた第２プローブ１２および第４プローブ１４がそれらの近傍において互いに短絡されている。これにより、電圧測定部２４は、第１プローブ１１および第３プローブ１３の組と、第２プローブ１２および第４プローブ１４の組とを介して、一対の配線パターン３，３間に発生するパターン間電圧（電圧Ｖｍ）を検出するため、厳密には４端子法の構成とはならないものの、４端子法にきわめて近い状態で、このパターン間電圧（電圧Ｖｍ）を正確に測定することが可能となっている。

さらに、短絡スイッチ２０により互いに短絡された２本の第１プローブ１１および第３プローブ１３を一対の配線パターン３，３のうちの一方の配線パターン３に接触させると共に、短絡スイッチ２１により互いに短絡された２本の第２プローブ１２および第４プローブ１４を他方の配線パターン３に接触させる構成のため、絶縁検査装置１や回路基板２に振動が加わっている状況においても、第１プローブ１１および第３プローブ１３の双方が配線パターン３から同時に離反する状態、または第２プローブ１２および第４プローブ１４の双方が配線パターン３から同時に離反する状態の発生が大幅に低減されている。このため、絶縁検査装置１や回路基板２に振動が加わっている状況においても、一対の配線パターン３，３間の絶縁状態の検査をより確実に実行可能となっている。

続いて、処理部２８は、検査電圧生成部２３に対する制御を実行することにより、検査電圧生成部２３から直流検査電圧Ｖｅｘを予め規定された時間だけ出力させ、その後に停止させる。これにより、この直流検査電圧Ｖｅｘは、接続切替部２６の端子Ｔｓ１，端子Ｔｐ１および配線Ｗ１を介して第１プローブ１１に一時的に印加される。これにより、一対の配線パターン３，３間に直流電圧が印加されるため、直流検査電圧Ｖｅｘの印加期間中に、検査電圧生成部２３、接続切替部２６の端子Ｔｓ１およびＴｐ１間、配線Ｗ１、第１プローブ１１、一方の配線パターン３、他方の配線パターン３、第２プローブ１２、信号注入部１９、配線Ｗ２、接続切替部２６の端子Ｔｐ２およびＴｓ４間、並びに電流測定部２５を経由して基準電位Ｇに至る経路に電流Ｉｍが流れると共に、この電流Ｉｍが一対の配線パターン３，３間を流れることに起因してこの配線パターン３，３間にパターン間電圧が発生する。

電圧測定部２４は、直流検査電圧Ｖｅｘの印加期間中に、このパターン間電圧を電圧Ｖｍとして入力すると共に、この電圧Ｖｍの電圧値を測定し、その電圧値を示す電圧データＤｖを処理部２８に出力する。また、電流測定部２５も、直流検査電圧Ｖｅｘの印加期間中に、上記経路に流れる電流Ｉｍを電流Ｉｎとして入力すると共に、この電流Ｉｎ（電流Ｉｍ）の電流値を測定し、その電流値を示す電流データＤｉを処理部２８に出力する。処理部２８は、この電圧データＤｖおよび電流データＤｉを入力すると共に、電圧データＤｖに基づいて算出される一対の配線パターン３，３間の電圧値（電圧Ｖｍの電圧値）と、電流データＤｉに基づいて算出される一対の配線パターン３，３間に流れる電流値（電流Ｉｍの電流値）とに基づいて、一対の配線パターン３，３間の絶縁抵抗値を算出する。また、処理部２８は、この算出した絶縁抵抗値とメモリに記憶されている基準抵抗値とを比較して、算出した絶縁抵抗値が基準抵抗値以上のときには、一対の配線パターン３，３間の絶縁状態は良好であると判別し、算出した絶縁抵抗値が基準抵抗値未満のときには、一対の配線パターン３，３間の絶縁状態は不良であると判別して、この判別結果を検査対象とした一対の配線パターン３，３に対応させてメモリに記憶させる。

一方、この一対の配線パターン３，３間に局部的に絶縁抵抗の小さい部位（例えば、ひげ状の導体パターン）が存在している場合、一対の配線パターン３，３間への直流電圧の印加により、この部位にスパークが発生することがある。このスパークの発生により、上記電流Ｉｍ自体の電流値が一時的（短時間だけ）に大きくなってパルス状に変化するが、各配線Ｗ１〜Ｗ４の長い構成の絶縁検査装置１では、各配線Ｗ１〜Ｗ４間に存在する浮遊容量に起因して、上記電流Ｉｍについての電流値の変化（電流波形）が次第になまってレベルが低下し、電流測定部２５において、この変化を変出し得ない状況が発生する。

この点に関して、この絶縁検査装置１では、直流検査電圧Ｖｅｘが印加される第１プローブ１１側（高圧側）に対して低圧側となる第２プローブ１２側に配設されたスパーク検出部１７、パルス生成部１８および信号注入部１９が、スパークの発生時において作動して、一対の配線パターン３，３間に流れている電流Ｉｍに予め規定されたパルス幅のパルス電流Ｉｐを注入して（重畳させて）、電流（Ｉｍ＋Ｉｐ）として配線Ｗ２に出力する。この場合、パルス電流Ｉｐのパルス幅は、電流Ｉｍ自体に発生するパルス状の変化の時間に関わらず、電流測定部２５においてパルス電流Ｉｐを確実に検出し得る一定のバルス幅に規定されている。したがって、この絶縁検査装置１では、電流測定部２５が、電流Ｉｎ中にパルス電流Ｉｐが含まれているか否かを検出すると共に、電流（Ｉｍ＋Ｉｐ）を電流Ｉｎとして入力したときには、電流Ｉｍに重畳されているパルス電流Ｉｐを検出して、検出信号Ｓｓｐを処理部２８に出力する。また、処理部２８は、この検出信号Ｓｓｐを入力したときには、一対の配線パターン３，３間にスパークが発生したと判別して、例えば、スパークの発生を表すフラグを検査対象としている一対の配線パターン３，３に対応させてメモリに記憶させる。これにより、１つの一対の配線パターン３，３についての絶縁検査処理が完了する。

また、この絶縁検査装置１では、絶縁検査処理に先立ち、上記した電圧印加処理が実行されることにより、一方の配線パターン３と両プローブ１１，１３間、および他方の配線パターン３と両プローブ１２，１４間に絶縁皮膜３ａが存在しない状態となっている。このため、絶縁皮膜３ａの存在に起因したスパークの発生が回避されていることから、絶縁検査を実行している一対の配線パターン３，３間に発生するスパークのみが確実に検出される。

処理部２８は、絶縁検査を新たに実行する一対の配線パターン３，３についての検査ポイントの各位置データＤｐｏをメモリから順次読み出しながら、上記の各処理を実行することを、検査すべき一対の配線パターン３，３についての絶縁検査がすべて完了するまで繰り返し実行する。これにより、メモリには、各配線パターン３，３に対応させて、絶縁検査での判別結果と、スパークの発生の有無を示すフラグとが記憶される。

このように、この絶縁検査装置１によれば、絶縁検査処理の実行に先立ち、一方の配線パターン３に第１プローブ１１および第３プローブ１３を接触させて、両プローブ１１，１３間に直流電圧を印加し、また他方の配線パターン３に第２プローブ１２および第４プローブ１４を接触させて、両プローブ１２，１４間に直流電圧を印加する電圧印加処理を実行することにより、両プローブ１１，１３と一方の配線パターン３との間、および両プローブ１２，１４と他方の配線パターン３との間に絶縁皮膜３ａが存在していたとしても、この絶縁皮膜３ａを除去することができる。したがって、この絶縁皮膜３ａが存在することに起因したスパークの発生を防止することができるため、一対の配線パターン３，３間にひげ状の導体パターンが存在することに起因して発生するスパークのみを確実に検出することができる。

また、この絶縁検査装置１によれば、第１プローブ１１および第３プローブ１３を短絡状態または開放状態に移行させる短絡スイッチ２０と、第２プローブ１２および第４プローブ１４を短絡状態または開放状態に移行させる短絡スイッチ２１とを備えたことにより、電圧印加処理の実行の際には、各短絡スイッチ２０，２１を開放状態に移行させることで、上記したように両プローブ１１，１３間、および両プローブ１２，１４間に直流電圧を印加して絶縁皮膜３ａを除去することができると共に、絶縁検査処理の実行の際には、各短絡スイッチ２０，２１を短絡状態に移行させることにより、一方の配線パターン３に第１プローブ１１および第３プローブ１３を接触させ、かつ他方の配線パターン３に第２プローブ１２および第４プローブ１４を接触させることができる。したがって、この絶縁検査装置１によれば、絶縁検査処理の実行時に、一方の配線パターン３に接触させた各プローブ１１，１３、他方の配線パターン３に接触させた各プローブ１２，１４を介して、一対の配線パターン３，３間に直流電圧を印加すると共に、一対の配線パターン３，３間に発生するパターン間電圧を測定することができるため、絶縁検査装置１や回路基板２に振動が加わっている状況においても、第１プローブ１１および第３プローブ１３の双方が配線パターン３から同時に離反する状態、または第２プローブ１２および第４プローブ１４の双方が配線パターン３から同時に離反する状態の発生を大幅に低減できる結果、一対の配線パターン３，３間の絶縁状態の検査をより確実に実行することができる。

また、この絶縁検査装置１によれば、絶縁検査処理の際に検査電圧生成部２３から出力して第１プローブ１１に印加する直流検査電圧Ｖｅｘを、電圧印加処理の際に両プローブ１１，１３間、および両プローブ１２，１４間に直流電圧として印加する構成、つまり検査電圧生成部２３が電圧印加処理の際に両プローブ１２，１４間に印加するための直流電圧を生成する直流電圧生成部として機能する構成を採用したことにより、電圧印加処理の際に使用される直流電圧を生成する直流電圧生成部を別途独立して設ける構成（検査電圧生成部２３とは別に設ける構成）と比較して、装置コストを十分に低減することができる。

なお、電圧印加処理において両プローブ１１，１３間、および両プローブ１２，１４間に直流電圧として直流検査電圧Ｖｅｘを印加する構成では、絶縁皮膜３ａを十分に除去できないなどの特段の事情がある場合には、この直流電圧を生成するための専用の直流電圧生成部を検査電圧生成部２３とは別体に設ける構成を採用することができる。

また、上記の絶縁検査装置１では、各プローブ１１〜１４側から処理部２８側への配線（上記の例では配線Ｗ１〜Ｗ４、各スイッチ２０，２１，２２用の配線、および各プローブ駆動部１５，１６用の配線）の本数を抑制するため、スパークの発生を検出したときにスパーク検出部１７から出力されるトリガ信号Ｓｔをパルス生成部１８に入力してパルス電流Ｉｐを生成させ、これを配線Ｗ２に流れる電流Ｉｍに注入（重畳）して電流測定部２５に送出する構成を採用しているが、配線の本数が増加してもよい状況であるならば、トリガ信号Ｓｔを他の配線を介して処理部２８に直接送出する構成を採用することもできる。この構成によれば、配線の数はトリガ信号Ｓｔの分だけ増加するものの、パルス生成部１８、信号注入部１９および切替スイッチ２２の配設を省略することができると共に、電流測定部２５におけるパルス電流Ｉｐの検出機能を省略することができる結果、装置構成を簡略化することができる。

なお、上記の絶縁検査装置１では、上記したように、各プローブ１１〜１４側から処理部２８側への配線の本数を抑制するため、第１プローブ１１および第２プローブ１２のうちの直流電圧の印加時に低圧側となる第２プローブ１２を駆動するプローブ駆動部１６側にスパーク検出部１７を配設すると共に、スパークの発生を示すパルス電流Ｉｐを電流Ｉｍに注入（つまり、電流Ｉｍと共通の配線Ｗ２に注入）する構成を採用しているが、配線の本数が増加してもよい状況であるならば、図２に示す絶縁検査装置１Ａのように、スパークの発生を示すトリガ信号Ｓｔを他の配線Ｗｓを介して処理部２８に直接送出する構成を採用することもできる。この構成では、処理部２８は、トリガ信号Ｓｔを入力したときに、一対の配線パターン３，３間にスパークが発生したと判別する。なお、上記した絶縁検査装置１と同じ機能を有する構成要素については、同一の符号を付して重複した説明を省略する。

この絶縁検査装置１Ａによれば、各プローブ１１〜１４側から処理部２８側への配線の数は増加するものの、パルス生成部１８および信号注入部１９の配設を省略することができると共に、パルス電流Ｉｐの検出機能を省略した電流測定部２５Ａを使用することができ、装置構成を簡略化することができる。なお、この絶縁検査装置１Ａのように、スパーク検出部１７から出力されるトリガ信号Ｓｔを処理部２８に出力する構成を採用する場合には、図示はしないが、低圧側の移動アーム１６ａへの配置に代えて、または低圧側の移動アーム１６ａへの配置と共に、高圧側の移動アーム１５ａにスパーク検出部１７を配設して、プローブ駆動部１５側からトリガ信号Ｓｔを処理部２８に出力する構成を採用することもできる。

また、２つのプローブ駆動部１５，１６を備えた構成について上記したが、２つに限定されず、接続切替部２６における処理部側端子群Ｔｓの端子Ｔｓの数、およびプローブ側端子群Ｔｐの端子Ｔｐの数を増加させることにより、３つ以上の任意の数とすることができる。また、一例として、検査対象となる配線パターン３が回路基板２の一方の面側にのみ形成されている例を挙げて説明したため、上記の絶縁検査装置１，１Ａでは、この一方の面側においてのみ移動アーム１５ａ，１６ａを三次元的に移動可能とする構成を採用したが、図示はしないが、他方の面側にも検査対象となる配線パターン３が形成されている回路基板２に対応させて、一方の面側および他方の面側において移動アーム１５ａ，１６ａを三次元的に移動可能とする構成を採用することもできるし、また一方の面側においてのみ移動可能な移動アーム１５ａ，１６ａに加えて、他方の面側において三次元的に移動可能な他の移動アーム（移動アーム１５ａ，１６ａと同等の回路が搭載された移動アーム）を備えた構成を採用することもできる。

１ 絶縁検査装置
３ 配線パターン
１１ 第１プローブ
１２ 第２プローブ
１３ 第３プローブ
１４ 第４プローブ
１７ スパーク検出部
２０，２１ 短絡スイッチ
２３ 検査電圧生成部
２４ 電圧測定部
２５ 電流測定部
２６ 接続切替部
２８ 処理部
Ｖｅｘ 直流検査電圧

Claims (3)

1. 絶縁検査の対象となる一対の配線パターンのうちの一方の配線パターンに接触させられる第１プローブと、
   前記一対の配線パターンのうちの他方の配線パターンに接触させられる第２プローブと、
   前記第１プローブおよび前記第２プローブを介して前記一対の配線パターン間に印加する直流検査電圧を生成する検査電圧生成部と、
   前記直流検査電圧が印加されているときに前記一対の配線パターン間に発生するパターン間電圧を前記第１プローブおよび前記第２プローブを介して測定する電圧測定部と、
   前記直流検査電圧が印加されているときに前記一対の配線パターン間に流れる電流を測定する電流測定部と、
   前記直流検査電圧が印加されているときに前記一対の配線パターン間にスパークが発生したか否かを検出するスパーク検出部と、
   前記スパーク検出部によって前記スパークの発生が検出された前記一対の配線パターンについては不良と判別し、前記スパーク検出部によって前記スパークの発生が検出されなかった前記一対の配線パターンについては前記電圧測定部によって測定された前記パターン間電圧および前記電流測定部によって測定された前記電流に基づいて当該一対の配線パターンの絶縁状態を検査する絶縁検査処理を実行する処理部とを備えた絶縁検査装置であって、
   前記一方の配線パターンに接触させられる第３プローブと、
   前記他方の配線パターンに接触させられる第４プローブと、
   直流電圧を生成する直流電圧生成部と、
   前記第１プローブ、前記第２プローブ、前記第３プローブおよび前記第４プローブと、前記検査電圧生成部、前記電圧測定部、前記電流測定部および前記直流電圧生成部との間に配設された接続切替部とを備え、
   前記処理部は、前記絶縁検査処理の実行に先立ち、前記一方の配線パターンに前記第１プローブおよび前記第３プローブが接触させられている状態において前記接続切替部を制御して当該第１プローブおよび当該第３プローブを前記直流電圧生成部に接続すると共に前記直流電圧を当該第１プローブおよび当該第３プローブ間に印加し、前記他方の配線パターンに前記第２プローブおよび前記第４プローブが接触させられている状態において当該接続切替部を制御して当該第２プローブおよび当該第４プローブを当該直流電圧生成部に接続すると共に当該直流電圧を当該第２プローブおよび当該第４プローブ間に印加する電圧印加処理を実行した後に、前記絶縁検査処理を実行する絶縁検査装置。
2. 前記第１プローブおよび前記第３プローブを短絡状態または開放状態に移行させる第１スイッチと、
   前記第２プローブおよび前記第４プローブを短絡状態または開放状態に移行させる第２スイッチとを備え、
   前記処理部は、前記電圧印加処理の実行の際には、前記第１スイッチおよび前記第２スイッチを制御して、前記第１プローブおよび前記第３プローブを開放状態に移行させると共に、前記第２プローブおよび前記第４プローブを開放状態に移行させ、前記絶縁検査処理の実行の際には、前記第１スイッチおよび前記第２スイッチを制御して、前記第１プローブおよび前記第３プローブを短絡状態に移行させると共に、前記第２プローブおよび前記第４プローブを短絡状態に移行させる請求項１記載の絶縁検査装置。
3. 前記検査電圧生成部は、前記直流電圧生成部として機能して、前記第１プローブおよび前記第３プローブ間、並びに前記第２プローブおよび前記第４プローブ間に前記直流検査電圧を前記直流電圧として印加する請求項１または２記載の絶縁検査装置。

Images