JP3271605B2

JP3271605B2 - プリント基板の半田付け不良検出装置

Info

Publication number: JP3271605B2
Application number: JP06449899A
Authority: JP
Inventors: 賢淳森本
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1999-03-11
Filing date: 1999-03-11
Publication date: 2002-04-02
Anticipated expiration: 2019-03-11
Also published as: JP2000258485A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プリント基板の半
田付け不良検出装置に関し、特にフラックス等の介在に
よる擬似半田付け不良（実際は正しく半田付け），フラ
ックス等の介在による真実の半田付け不良を識別するこ
とが可能なプリント基板の半田付け不良検出装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、プリント基板に電子部品を半田付
け実装する方法として、スルーホールに電子部品のリー
ド端子を挿入して半田付けする「挿入実装」と、リード
端子をプリント基板表面に半田付けする「表面実装」等
が知られており、量産時における実装状態のプリント基
板（実装基板）の検査にはインサーキットテスタを用い
るのが一般的である。

【０００３】このインサーキットテスタの一種に、ピン
（プローブ）をモータ等で移動させて所望の検査位置に
接触させるタイプのフライングプローブピン装置があ
る。このフライングプローブピン装置を使用する際の状
況を、図面に基づいて説明する。

【０００４】図１１（Ａ）は、表面実装タイプのＩＣ１
０３を、プリント基板１０１上に形成された回路パター
ン１０２に正しく半田付けした場合の側断面図である。
この場合には、電池１０２の一端（負極）をパターン１
０２に接触させ、他端（正極）を、電流計１１１を介し
てピン１１２に接続し、ピン１１２の先端をＩＣのリー
ド端子１０３ａに接続すると、正しく半田付けされてい
るので、電流計１１１の針は振れる。１１３は保護抵抗
である。

【０００５】しかし、図１１（Ｂ）に示すように、ピン
１１２とリード端子１０３ａとの間にフラックス１２０
ａが介在したり、図１１（Ｃ）に示すように、リード端
子１０３ａと回路パターン１０２との間にフラックス１
２０ｂが介在した場合には、前述の電流経路が形成され
ないので、測定結果がゼロになってしまう（電流計の針
が振れない）。

【０００６】ここに、図１１（Ｂ）の場合は半田付けそ
のもの（リード端子１０３ａと回路パターン１０２の半
田付け）は正確に行われており、半田付け状態は本来
「合格」であり（擬似半田付け不良）、図１１（Ｃ）の
場合はリード端子１０３ａと回路パターン１０２の半田
付け状態はフラックス１２０ｂが介在するので「不合
格」である（真実の半田付け不良）。

【０００７】以上のような、「擬似半田付け不良」と
「真実の半田付け不良」とを識別する手段として、従来
幾つかの提案がされている（例えば、特開平５−１６４
８０３号公報）。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来技術では、予め、基板上の多数の測定点毎に比較する
ための判定基準を作成し、測定点毎に判断基準を設定し
て比較するので、測定点が多い場合にはテスト時間が長
くなる。また、従来技術では、電子部品そのものの不良
を検出することが不可能であった。

【０００９】そこで本発明の課題は、テスト時間が短く
て済む、真実の半田付け不良（図１１（Ｃ）参照）と擬
似半田付け不良（図１１（Ｂ）参照）との識別が可能な
プリント基板の半田付け不良検出装置を提供することで
ある。また、別の課題は、電子部品そのものの不良を検
出することが可能なプリント基板搭載の電子部品不良検
出装置を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明は、プリント基板上に形成された金属パターン
に、電子部品の半田付け部を半田付けした際に生じた絶
縁物の介在による半田付け不良を検出するプリント基板
の半田付け不良検出装置であって、被測定用の電子部品
実装済みのプリント基板（被測定基板）に作動用電源を
供給する作動用電源供給手段と、前記被測定基板の電源
ラインまたは信号ラインに交流信号を重畳する交流信号
重畳手段と、前記被測定基板上の所定箇所に対して接触
する接触手段と、該接触手段を介して到来すべき信号を
検出する検出手段とを備えてなり、前記検出手段は、前
記半田付け部と金属パターンと接触手段とが同時に直接
接触した第１の接触態様と、前記半田付け部と金属パタ
ーンとが直接接触すると共に前記接触手段が前記絶縁物
を介して前記半田付け部または金属パターンに間接接触
する第２の接触態様と、前記接触手段と半田付け部とが
直接接触すると共に前記半田付け部と金属パターンとが
前記絶縁物を介して間接接触する第３の接触態様との、
夫々の接触態様を識別する接触態様識別手段を備えたこ
とを特徴とする。

【００１１】図１１（Ｂ）および図１（Ｂ）に示す見
掛け上の半田付け不良（見掛け上の半田付け不良態様、
実際は正しく半田付けされている）と、図１１（Ａ）お
よび図１（Ａ）に示す正しい半田付け（正しい半田付け
態様）または図１１（Ｃ）および図１（Ｃ）に示す真実
の半田付け不良（真実の半田付け不良態様）とを識別す
ることができる。即ち、見掛け上の半田付け不良を、正
しい半田付けまたは真実の半田付け不良から、識別する
ことができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明を、（１）原理説明
と、（２）実施例の説明に分け、図面に基づいて説明す
る。なお、既に説明済みの部分には同一符号を付し、重
複記載を省略する。

【００１３】（１）原理説明先ず、本発明の原理を説明する。図１（Ａ），（Ｂ），
（Ｃ）は前記図１１（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）（従来例）
におけるピン等の接触状況に対応した模式図、図２
（Ａ），（Ｂ）は各種の信号波形図、図３は前記模式図
を構成する検波器に到来する信号波形の相違を示す図、
図４（Ａ），（Ｂ）は電子部品そのものの不良の場合を
説明する図である。

【００１４】図１（Ａ）の説明…正しい半田付け前記図１１に示した夫々の状態において、ＩＣ１０３に
は直流電源が供給されているものと仮定する。この場合
には、図１（Ａ）に示すように、ＩＣ１０３自身の本来
の信号源（信号出力ピン等から発する信号）ＳＧ１，Ｓ
Ｇ２からは夫々信号ｓｇ１，ｓｇ２が発生され（双方の
波形を図２（Ａ）に例示する）、夫々「半田付け部」で
あるリード端子１０３ａには信号ｓｇ１が乗り、「金属
パターン」である回路パターン１０２には信号ｓｇ２が
乗っている。

【００１５】図１（Ａ）には、更に、図１１における各
種接触状態（接触の態様）を検出するための接触検出信
号ｓｇ０（波形を図２（Ａ）に示す）を発生する「交流
信号重畳手段」である接触検出信号源ＳＧ０と、各種の
信号波形を識別する「検出手段」および「接触態様識別
手段」である検波器Ｄを追加する。そして、前記図１１
（Ａ）の場合は、従来例で説明した如く回路パターン１
０２にリード端子１０３ａが正しく半田付けされ、更に
「接触手段」であるピン（プローブ）１１２も正しくリ
ード端子１０３ａに接触している。これら三者１０２，
１０３ａ，１１２が同時接触した状態（第１の接触態
様）を、図１（Ａ）では符号Ｕ（状態Ｕ）で示す。

【００１６】図１（Ａ）の場合に、検波器Ｄには「ｓｇ
１＋ｓｇ０」（図２（Ｂ））と「ｓｇ２＋ｓｇ０」（図
２（Ｂ））の信号が入力する。即ち、検波器Ｄは、接触
検出信号源ＳＧ０からの信号成分（即ち、接触検出信号
ｓｇ０）を識別して検出することが可能となる。以上の
状況を一覧にして図３（Ａ）に示す。

【００１７】図１（Ｂ）の説明…擬似半田付け不良同様に、図１１（Ｂ）に対応するのが図１（Ｂ）であ
り、この場合は、回路パターン１０２とリード端子１０
３ａは正しく接触しているが、ピン１１２とリード端子
１０３ａの間には「絶縁物」であるフラックス１２０ａ
が介在している（擬似半田付け不良）。この状態を符号
Ｖで示す。

【００１８】図１（Ｂ）の場合には、フラックス１２０
ａが介在するので、検波器Ｄには接触検出信号源ＳＧ０
からの接触検出信号ｓｇ０および信号源ＳＧ１，ＳＧ２
からの信号ｓｇ１，ｓｇ２は到来しない（第２の接触態
様）。以上の状況を図３（Ｂ）に示す。

【００１９】図１（Ｃ）の説明…真実の半田付け不良同様に、図１１（Ｃ）に対応するのが図１（Ｃ）であ
り、この場合は、ピン１１２とリード端子１０３ａは正
しく接触しているが、回路パターン１０２とリード端子
１０３ａの間には「絶縁物」であるフラックス１２０ｂ
が介在している。この状態を符号ｗで示す。

【００２０】図１（Ｃ）の場合は回路パターン１０２と
リード端子１０３ａの間にフラックス１２０ｂが介在す
るので、「真実の半田付け不良」である。しかし、リー
ド端子１０３ａとピン１１２は接触しているので、接触
検出信号ｓｇ０および信号ｓｇ１は検波器Ｄに到来する
が、信号ｓｇ２は到来しない（第３の接触態様）。以上
の状況を図３（Ｃ）に示す。

【００２１】図３（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）から明らか
なように、前記従来例で説明した三種類の接触態様（図
１１（Ａ），（Ｂ），（Ｃ））は夫々異なる組合せ信号
として検波器Ｄに到来するので、三種類の信号の差異を
識別する手段（接触態様識別手段）を設ければ、前記三
種類の接触態様を識別することが可能となる。

【００２２】電子部品（ＩＣ）そのものが不良の場合ＩＣが正常な場合は、図４（Ａ），図３（Ｄ）に示すよ
うに、ＩＣのリード端子１０３ａ，回路パターン１０
２，ピン１１２を介して「ＩＣ本来の信号ｓｇ１＋接触
検出信号ｓｇ０」および「ＩＣ本来の信号ｓｇ２＋接触
検出信号ｓｇ０」が検波器Ｄに到来する。しかし、ＩＣ
が異常な場合は、図４（Ｂ），図３（Ｅ）に示すよう
に、ＩＣのリード端子１０３ａ，回路パターン１０２，
ピン１１２を介して「接触検出信号ｓｇ０のみ」が到来
する。この差異を「第２の検出手段」である検波器Ｄで
識別すればよい。

【００２３】（２）実施例次に、本発明の実施例を説明する。図５は本実施例のブ
ロック図、図６は図５に示した検波器４の構成図、図７
は具体的なＩＣの各ピンの出力信号波形図、図８は各箇
所の波形図等である。

【００２４】先ず前提条件として、図５において、被測
定基板（表面実装基板）１の電源ライン（Ｈ）−アース
（ＧＮＤ）間に、「作動用電源供給手段」である電圧Ｖ
ｃｃの直流電源１１を印加する。この電圧Ｖｃｃの印加
により、被測定基板１に実装されたＩＣ１（ＴＴＬ、図
７（Ａ）参照）は、図７（Ｂ）に示す波形の信号を発生
する。ＩＣ２は後段のオペアンプである。

【００２５】図５に示すように、インサーキットテスタ
Ｔは、被測定基板１の予め指定された個所（測定点Ｐ、
例えば従来例の図１１（Ａ）における測定点Ｐ_０）の信
号を検出・測定するためのプローブ（ピン）２と、周波
数ｆ_０でのクロックａを内部生成し接触検出信号ｓｇ０
（図８（Ａ），（Ｂ）参照）を発生する信号発生器３
と、プローブ２が検出した信号に前記接触検出信号ｓｇ
０が乗っているか否かを検出する検波器４（原理説明に
おける検波器Ｄに相当）と、プローブ２が取り出した信
号から前記接触検出信号ｓｇ０を除去するローパスフィ
ルタ５と、信号を測定する測定器（後述する図１０のス
テップＳ５５の測定を行う。即ち、不良箇所解析のデー
タとなる測定を行う。但し、不良箇所解析は本発明とは
直接に関係が無いので、説明を省略する）６で構成され
る。７は、電源電圧Ｖｃｃに信号発生器３の出力である
接触検出信号ｓｇ０を加算する加算器であり、「交流信
号重畳手段」の一部をなす。

【００２６】信号発生器３としては、正確な高周波信号
（接触検出信号ｓｇ０）を任意時間だけ発生可能なシン
セサイザが好適である。接触検出信号ｓｇ０は、周波数
ｆ_０の方形波（クロック）ａをＦＭ変調した信号で構成
される（図８（Ａ），（Ｂ）参照）。

【００２７】次に、図６に基づいて前記検波器４を説明
する。検波器４は、接触検出信号ｓｇ０を抽出するロー
パスフィルタ４１と、抽出した信号（抽出信号）ｄをＦ
Ｍ復調するＦＭ復調回路４２と、復調した方形波信号ｅ
（図８（Ｅ）のＦＭ復調された信号ｅ）の１秒当りのパ
ルス数をカウントするカウンタ４３と、カウンタ４３の
値が予め設定した方形波のカウント数（＝周波数ｆ_０）
と同じか否かを判定するコンパレータ４４とを備えて構
成される。

【００２８】次に、本実施例の動作について、図９，図
１０を参照しつつ説明する。図９は本実施例全体の動作
を示すフローチャート、図１０は検波器４の内部の動作
を示すフローチャートである。

【００２９】先ず、被測定基板１をインサーキットテス
タＴにセットし（ステップＳ１）、被測定基板１に直流
電圧Ｖｃｃを供給する（ステップＳ２）。次いで、イン
サーキットテスタＴの信号発生器３から接触検出信号ｓ
ｇ０（図８（Ｂ））を電源ラインＬに印可し（ステップ
Ｓ３）、プローブ２を予め規定された測定点Ｐに接触さ
せて（図１１（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）の各場合を全て含
めた接触）（ステップＳ４）、検出信号ｃを検出し、検
波器４により接触検出信号ｓｇ０の検出動作を行う（ス
テップＳ５）。

【００３０】ここで、前記ステップＳ５の詳細動作を図
１０に基づいて説明する。前述の如く検出信号ｃを検出
し、先ずローパスフィルタ４１により被測定基板１の本
来の信号ｓｇ１，ｓｇ２をカット（除去）し（ステップ
Ｓ５１）、ＦＭ復調回路４２でＦＭ復調して方形波信号
ｅを取り出す（ステップＳ５２）。次いで、この方形波
信号ｅをカウンタ４３により１秒間カウントし（ステッ
プＳ５３）、カウント数ｎが予め定めたクロックａのカ
ウント数（＝周波数ｆ_０）と比較する（ステップＳ５
４）。

【００３１】比較の結果、一致していれば（カウント数
＝周波数ｆ_０）、接触検出信号ｓｇ０を正常に検出した
のであり（ステップＳ５５）、図３（Ａ）又は図３
（Ｃ）のいずれかである。即ち、図１１（Ａ）（正しい
半田付け）又は図１１（Ｃ）（真実の半田付け不良）の
いずれかである。また、比較の結果、一致していなけれ
ば、接触検出信号ｓｇ０を検出できないのであり（ステ
ップＳ５６）、図３（Ｂ）に相当する。即ち、図１１
（Ｂ）の「擬似半田付け不良」であり、リード端子１０
３ａとパターン１０２とは「正しく半田付け」されてい
る。

【００３２】再び図９に戻り、未検出（前記ステップＳ
５６）であれば（ステップＳ６:ＮＯ）、図３（Ｂ）に
相当し、図１１（Ｂ）の「擬似半田付け不良」であり、
リード端子（ＩＣピン）１０３ａとプローブ（ピン）１
１２とはオープンであるが、リード端子１０３ａとパタ
ーン１０２とは「正しく半田付け」されている（ステッ
プＳ７）。

【００３３】また、検出できた場合は（ステップＳ６:
ＹＥＳ）、図３（Ａ）又は図３（Ｃ）に示した場合のい
ずれかであり、図１１（Ａ）（正しい半田付け）又は図
１１（Ｃ）（真実の半田付け不良）のいずれかである。
この場合は前記測定器６（図５参照）により、不良箇所
解析のためのデータの測定を行う（ステップＳ８）。

【００３４】なお、前記実施例では、被測定基板の電源
に信号発生器の出力を電源に印可しているが、信号ライ
ンまたはＧＮＤラインに印加してもよい。

【００３５】また、前記実施例では接触検出信号として
ＦＭ変調された方形波信号を用いていたが、例えば高周
波の正弦波でもよい。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、予
め、良品のときのデータを取る必要が無いため、対象製
品が変わってもインサーキットテスタを使用するための
準備に手間がかからない。また、プローブを２本使って
導通検査を実施しないので、プローブが１本しかないイ
ンサーキットテスタでも、擬似半田付けか否かを知るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理説明図であって、（Ａ）はリード
端子とピンと回路パターンが正しく接触した状態を示す
図、（Ｂ）はピンとリード端子との間にフラックスが介
在する状態図、（Ｃ）はピンとリード端子は正しく接触
しているが、リード端子と回路パターンの間にフラック
スが介在する状態図である。

【図２】（Ａ）は各信号源の波形図、（Ｂ）は方形波に
接触検出信号が乗った状態を示す図である。

【図３】図１に示した各状態図（模式図）等における検
波器に到来する信号波形の相違を一覧表にして示す図で
ある。

【図４】電子部品そのものが不良である場合の模式図で
ある。

【図５】本発明の実施例のブロック図である。

【図６】同実施例における検波器のブロック図である。

【図７】同実施例に使用したＩＣの外形図および各ピン
の出力波形図である。

【図８】同実施例における各部の信号波形図である。

【図９】同実施例のフローチャートである。

【図１０】同フローチャートにおける検波器の動作を示
すフローチャートである。

【図１１】従来例におけるリード端子と回路パターンと
ピン（プローブ）との接触態様を説明する図である。

【符号の説明】

Ｄ検波器ＳＧ０接触検出信号源ｓｇ０接触検出信号ＳＧ１，ＳＧ２ＩＣ本来の信号源ｓｇ１，ｓｇ２ＩＣ本来の信号Ｕ第１の接触態様Ｖ第２の接触態様Ｗ第３の接触態様１０２回路パターン１０３ａリード端子１１２ピン（プローブ）１２０ａ，１２０ｂフラックス

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】プリント基板上に金属パターンにより形
成された電源ラインおよび信号ラインの所定位置に、電
源供給により繰り返し信号を発生する信号発生端子を備
えた電子部品を半田付け実装した際に、測定用の導通接
触端子と信号発生端子と信号ラインとの間における絶縁
物の介在による半田付け不良を検出するプリント基板の
半田付け不良検出装置であって、前記信号ラインに、前記繰り返し信号とは別の交流信号
を重畳する交流信号重畳手段と、前記導通接触端子を介して到来すべき信号を検出する検
出手段とを備え、該検出手段は、前記信号発生端子と信号ラインとが導通
接触すると共に前記導通接触端子が前記絶縁物を介して
前記信号発生端子に非導通接触する見掛け上の半田付け
不良態様と、前記信号発生端子と信号ラインと導通接触端子とが同時
に導通接触した正しい半田付け態様、または前記導通接
触端子と信号発生端子とが導通接触すると共に前記信号
発生端子と信号ラインとが前記絶縁物を介して非導通接
触する真実の半田付け不良態様と、を識別する接触態様
識別手段を備えたことを特徴とするプリント基板の半田
付け不良検出装置。