JP4292013B2

JP4292013B2 - 回路基板検査装置

Info

Publication number: JP4292013B2
Application number: JP2003060894A
Authority: JP
Inventors: 義典佐藤; 林太郎村山
Original assignee: Hioki EE Corp
Current assignee: Hioki EE Corp
Priority date: 2003-03-07
Filing date: 2003-03-07
Publication date: 2009-07-08
Anticipated expiration: 2023-03-07
Also published as: JP2004271294A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、実際に部品が実装されている回路基板の検査装置（インサーキットテスタ）に関し、さらに詳しく言えば、回路基板の電源パターンとグランドパターンとの間に設けられるバイパスコンデンサの実装状態を検査するのに好適な回路基板検査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
インサーキットテスタなどの回路基板検査装置において、回路素子の実装検査を行う場合には、例えば回路素子の規格値を基準として、得られた測定値がその規格値内にあるかどうかにより良否判定を行うようにしている。
【０００３】
一例として、１ｋΩの抵抗素子が実装されているかどうかを検査する場合、その抵抗素子の両端間の抵抗値を測定し、その測定値が１ｋΩ±α（許容値）の範囲内であれば良品と判定し、例えば１００ｋΩが測定されたときには誤実装と判定される。
【０００４】
この判定方法は、バイパスコンデンサには適用できない場合がある。すなわち、バイパスコンデンサは、直流電流と交流電流とが重ね合わさって流れている回路において、例えば負荷抵抗に直流電流のみを流したい場合に、その負荷抵抗と並列に接続されるものであるため、コンデンサ自体に余り精度が要求されず、また、その静電容量値もまちまちである。
【０００５】
多くの場合、バイパスコンデンサは回路基板の電源パターンとＧＮＤ（グランド）パターンとの間に、その複数個が並列的に接続される。例えば、電源パターンとＧＮＤパターンとの間にバイパスコンデンサとして、（１）１２０ｎＦ，（２）１５０ｎＦ，（３）１５０ｎＦ，（４）１００ｎＦ，（５）８０ｎＦの５個のコンデンサが並列に接続されているとする。
【０００６】
上記５個のコンデンサ群の電源パターンとＧＮＤパターンとの間の静電容量Ｃを測定すると、並列接続であるからＣ＝６００ｎＦが得られる。ここで仮に、（４）１００ｎＦのコンデンサが非実装で実際に実装されていないとすると、Ｃ＝５００ｎＦとなる。したがって、良品判定基準値を例えば５００ｎＦ±３０％としてコンデンサの有無を検出する場合、（４）１００ｎＦのコンデンサが非実装でもＯＫ（ＰＡＳＳ）判定となる。
【０００７】
そこで、上記のような特に多数の並列接続されたバイパスコンデンサの有無を検査するにあたっては、画像処理を採用するようにしている（例えば、下記特許文献１参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開平６−２４３２３５号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、画像処理には高価な設備を必要とするため、その導入コスト負担が大きい。また、画像パターンによる対比検査であるため、特に小さなチップになると誤検出が生じやすい。さらには、電気的に導通していなくても、そこに部品があれば良品と判断してしまう、という問題がある。
【００１０】
したがって、本発明の課題は、画像処理によることなく、より低廉な設備で簡単かつ確実にバイパスコンデンサなどのチップ部品の有無を含めて、その実装状態を確実に検査できるようにすることにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、請求項１に記載されているように、対向する２辺にリード電極を備えているチップ型コンデンサが、回路基板側に一対として形成されている電源パターン側およびグランドパターン側の各ハンダパッド上に実装されているかどうかを検査するため、少なくとも上記回路基板に対して垂直のＺ軸方向に相対的に移動可能な第１および第２の２つのプローブと、上記各プローブ間の電気的状態を計測する計測手段とを含み、上記第１プローブおよび上記第２プローブは、上記Ｚ軸方向に沿って上記回路基板側に近づく際に、その各々の先端部が上記回路基板に当接する手前側の位置で、上記チップ型コンデンサのリード電極の上端縁に接触し得る傾斜面をそれぞれ有し、上記第１プローブと上記第２プローブとを、それらの各傾斜面が上記チップ型コンデンサの同一側のリード電極の異なる上端縁に接触する位置に配置して、上記各プローブを上記回路基板にプロービングし、上記計測手段にて上記各プローブ間のショート，オープン状態を計測することにより、上記チップ型コンデンサの実装状態を検査することを特徴としている。
【００１２】
本発明において、請求項２に記載されているように、上記第１プローブと上記第２プローブとが、それらの各傾斜面同士を対向させた状態で電気絶縁材を介して一体に接合されていることが好ましい。
【００１３】
また、上記チップ部品が回路基板に実装されていない場合、上記第１プローブと上記第２プローブの各先端部が回路基板に接触することになるため、請求項３に記載されているように、上記第１プローブと上記第２プローブの各先端部には、電気絶縁処理が施されていることが好ましい。
【００１４】
【発明の実施形態】
次に、図面を参照して、本発明の参考実施形態を説明したのち、本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００１５】
各実施形態での検査対象は、図１に示すバイパスコンデンサ１である。このバイパスコンデンサ１は、内部にコンデンサ素子を有する四角筒状の樹脂外装体２の対向する２辺にリード電極３，４が設けられたチップ型コンデンサである。なお、以下の説明において、バイパスコンデンサ１を単にコンデンサもしくはチップ部品ということがある。
【００１６】
図１には一つしか示されていないが、通常、バイパスコンデンサ１は、その複数個が回路基板Ｐに形成されている電源パターン５とグランドパターン６との間に並列にハンダ付けされる。そのため、電源パターン５とグランドパターン６は、バイパスコンデンサ１をハンダ付けするためのハンダパッド５ａ，６ａを備えている。
【００１７】
まず、図２および図３（ａ），（ｂ）を参照して、本発明の参考実施形態について説明する。回路基板Ｐ上でのバイパスコンデンサ１の実装状態を検査するため、参考実施形態では、第１プローブ１００および第２プローブ２００と、これらの各プローブが接続される計測部３００とを備えている。
【００１８】
この例において、第１プローブ１００および第２プローブ２００は可動プローブで、図示しない駆動機構により、回路基板Ｐと平行なＸ−Ｙ軸方向と、回路基板Ｐに対して垂直なＺ軸方向とに自在に移動する。なお、第１プローブ１００および第２プローブ２００を図示しないピンボードに植設した固定プローブとし、回路基板ＰをＺ軸方向に可動としてもよい。
【００１９】
第１プローブ１００には、Ｚ軸に対して所定の角度で交差する傾斜面が形成されている。この例において、第１プローブ１００は、その先端部側がＶ字の突起状に形成されていて、Ｚ軸を中心として対称な２つの傾斜面１０１，１０１を備えている。
【００２０】
また、第１プローブ１００の先端部１０２は、電気絶縁体１０３によって被覆されている。電気絶縁体１０３には、例えば絶縁樹脂の塗膜や絶縁フィルムの貼着物を用いることができる。この例において、第１プローブ１００は平板材よりなるが、円錐体としてもよい。第２プローブ２００は、通常よく用いられているピンプローブであってよい。
【００２１】
バイパスコンデンサ１を検査するにあたって、第１プローブ１００を、その一方の傾斜面１０１が同プローブ１００の先端部１０２が回路基板Ｐに接触する手前側の位置で、コンデンサ１の例えばリード電極３側の上端縁（肩）３ａに接触する位置に配置する。また、第２プローブ２００を、リード電極３が接続される側の電源パターン５の任意の位置に接触するように配置する。
【００２２】
そして、第１プローブ１００と第２プローブ２００を下降させて回路基板Ｐにプロービングする。このとき、図３（ａ）に示すように、回路基板Ｐにバイパスコンデンサ１が実装されていれば、第１プローブ１００の傾斜面１０１がリード電極３の上端縁３ａに接触する。第２プローブ２００は電源パターン５に接触しているため、第１プローブ１００と第２プローブ２００は導通（ショート）状態となる。計測部３００は、この導通状態を検出して、コンデンサ１が実装されていると判断する。
【００２３】
これに対して、図３（ｂ）に示すように、回路基板Ｐにバイパスコンデンサ１が実装されていなければ、第１プローブ１００の傾斜面１０１はリード電極３と接触しない。仮に、第１プローブ１００の先端部１０２が電源パターン５にプロービングされたとしても、その先端部１０２は電気絶縁体１０３によって被覆されているため、第１プローブ１００は電源パターン５と導通しない。
【００２４】
したがって、第１プローブ１００と第２プローブ２００は非導通（オープン）状態となり、これにより計測部３００はコンデンサ１が実装されていないと判断する。また、見かけ上バイパスコンデンサ１が実装されているが、リード電極３がハンダパッド５ａから浮いている場合には、第１プローブ１００と第２プローブ２００は非導通状態となるため、このようなハンダ付け不良も検出できる。
【００２５】
なお、第２プローブ２００をグランドパターン６側に接触させてもよい。この場合、バイパスコンデンサ１が実装されていれば、計測部３００にてコンデンサ１の静電容量が測定され、バイパスコンデンサ１が非実装であれば、浮遊容量が測定されることになり、測定値はほぼ０〔Ｆ〕となる。また、この場合には、一度でリード電極３，４の両方のハンダ付け不良も検出することが可能となる。
【００２６】
上記参考実施形態の第１プローブ１００に代えて、図４に示す第１プローブ１１０を用いてもよい。この第１プローブ１１０は、その先端部側がＶ字状の凹溝に形成されていて、Ｚ軸を中心として対称な互いに向かい合う２つの傾斜面１１１，１１１を備えている。
【００２７】
この第１プローブ１１０は、二股状に分岐された２つの先端部１１２，１１２を持つが、上記第１プローブ１００と同じく、その各先端部１１２，１１２を電気絶縁体１１３，１１３によって被覆することが好ましい。
【００２８】
図５を参照して、この第１プローブ１１０は、２つの傾斜面１１１，１１１がバイパスコンデンサ１の例えばリード電極３側の対向する２辺の上端縁３ｂ，３ｃに接触するようにプロービングされる。この場合、傾斜面１１１，１１１の角度は、同プローブ１１０の先端部１１２，１１２が回路基板Ｐに接触する手前側の位置で、傾斜面１１１，１１１がリード電極３の上端縁３ｂ，３ｃに接触する角度に設定される。
【００２９】
次に、図６ないし図９を参照して、本発明の実施形態と上記とは別の参考実施形態について説明する。この実施形態には、図６に示す第１プローブ１２０のみを使用する場合と、図９の参考実施形態に示すように、第１プローブ１２０と第２プローブ２００とを併用する場合とが含まれる。
【００３０】
第１プローブ１２０は、先に説明した図４の第１プローブ１１０をＺ軸に沿って分割した格好のものである。すなわち、第１プローブ１２０は、Ｚ軸を中心として対称に形成された一対のプローブメンバ１２１（請求項１における第１プローブに相当），１２３（請求項１における第２プローブに相当）を備えており、プローブメンバ１２１，１２３には、それらの間の間隔が回路基板Ｐ側に向けて漸次広くなる傾斜面１２２，１２４が形成されている。
【００３１】
プローブメンバ１２１，１２３は、それぞれ独立した配線を介して計測部３００に接続される。プローブメンバ１２１，１２３は、図示しない別々の支持体によって相互に無関係に移動できるように支持されてもよいが、検査対象の大きさが決まっていて、各プローブメンバの間隔などを調整する必要がない場合には、図６に示すように、プローブメンバ１２１，１２３を電気絶縁材１２６により一体に接合してもよい。また、図示しないが、プローブメンバ１２１，１２３の各先端部を上記参考実施形態と同じく電気絶縁体で被覆することが好ましい。
【００３２】
第１プローブ１２０のみによって、バイパスコンデンサ１の実装状態を検査する場合には、図７の参考実施形態に例示するように、一方のプローブメンバ１２１の傾斜面１２２をコンデンサ１のリード電極３側の上端縁３ａに接触させ、他方のプローブメンバ１２３の傾斜面１２４をリード電極４側の上端縁４ａに接触させ、計測部３００にてプローブメンバ１２１，１２３間の静電容量を測定する。
【００３３】
回路基板Ｐ上にバイパスコンデンサ１が実装されている場合、コンデンサ１が有する静電容量が測定される。これに対して、バイパスコンデンサ１が非実装の場合には、プローブメンバ１２１，１２３間の浮遊容量が測定され、その測定値はほぼ０〔Ｆ〕となる。
【００３４】
本発明では、図８に示すように、プローブメンバ１２１，１２３の各傾斜面１２２，１２４をバイパスコンデンサ１の同一側のリード電極、例えばリード電極３の対向する２辺の上端縁３ｂ，３ｃに接触させ、プローブメンバ１２１，１２３間のショート・オープン検査により、コンデンサ１の実装・非実装を検査することもできる。すなわち、ショートであればコンデンサ１が実装されていると判断でき、オープンであればコンデンサ１が実装されていないと判断できる。
【００３５】
ところで、図７の検査例においては、プローブメンバ１２１，１２３がバイパスコンデンサ１のリード電極３，４に接触しさえすれば、ハンダ付け不良であってもコンデンサ１の静電容量が測定される。そこで、ハンダ付け状態までも含めて検査をより確実なものとするには、図９に示すように、第２プローブ２００を使用するとよい。
【００３６】
バイパスコンデンサ１のリード電極３が電源パターン５側に接続され、リード電極４がグランドパターン６側に接続され、かつ、プローブメンバ１２１がリード電極３に接触し、プローブメンバ１２３がリード電極４に接触しているものとして、まず、プローブメンバ１２１，１２３間の静電容量を測定し、コンタクトチェックとして、その測定値が０でなければ、プローブメンバ１２１，１２３が実装されているコンデンサ１に接触していると判断する。すなわち、プローブメンバ１２１，１２３間にコンデンサ１が存在していると判断する。
【００３７】
次に、第２プローブ２００を例えば電源パターン５に接触させて、プローブメンバ１２１と第２プローブ２００との間のショート・オープン検査を行い、ショートであればハンダ付け良好と判断し、引き続いて第２プローブ２００をグランドパターン６側に接触させてプローブメンバ１２３と第２プローブ２００との間のショート・オープン検査を行う。
【００３８】
このようにして、コンデンサの実装の有無のみならず、ハンダ付け状態までも検査することができる。なお、固定プローブを用いる場合には、第２プローブ２００としてのプローブピンを２本用意して、その各々を電源パターン５とグランドパターン６に同時に接触させるようにしてもよい。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、画像処理などの高価な設備を用いることなく、プローブをチップ部品に接触させるだけの操作で、バイパスコンデンサなどのチップ部品の実装状態を確実に検査することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が検査対象とする回路基板上のチップ部品の実装状態を示す斜視図。
【図２】本発明の参考実施形態で用いられる第１プローブを示した斜視図。
【図３】上記参考実施形態の動作説明図。
【図４】上記参考実施形態の別の例で用いられる第１プローブを示した斜視図。
【図５】上記参考実施形態の別の例の動作説明図。
【図６】本発明の実施形態で用いられる第１プローブを示した斜視図。
【図７】本発明の参考実施形態の動作説明図。
【図８】本発明の実施形態の動作説明図。
【図９】本発明の参考実施形態の動作説明図。
【符号の説明】
１バイパスコンデンサ（チップ部品）
３，４リード電極
５電源パターン
６グランドパターン
５ａ，６ａハンダパッド
１００，１１０，１２０第１プローブ
２００第２プローブ
３００計測部

Claims

対向する２辺にリード電極を備えているチップ型コンデンサが、回路基板側に一対として形成されている電源パターン側およびグランドパターン側の各ハンダパッド上に実装されているかどうかを検査するため、
少なくとも上記回路基板に対して垂直のＺ軸方向に相対的に移動可能な第１および第２の２つのプローブと、上記各プローブ間の電気的状態を計測する計測手段とを含み、
上記第１プローブおよび上記第２プローブは、上記Ｚ軸方向に沿って上記回路基板側に近づく際に、その各々の先端部が上記回路基板に当接する手前側の位置で、上記チップ型コンデンサのリード電極の上端縁に接触し得る傾斜面をそれぞれ有し、
上記第１プローブと上記第２プローブとを、それらの各傾斜面が上記チップ型コンデンサの同一側のリード電極の異なる上端縁に接触する位置に配置して、上記各プローブを上記回路基板にプロービングし、上記計測手段にて上記各プローブ間のショート，オープン状態を計測することにより、上記チップ型コンデンサの実装状態を検査することを特徴とする回路基板検査装置。
上記第１プローブと上記第２プローブとが、それらの各傾斜面同士を対向させた状態で電気絶縁材を介して一体に接合されていることを特徴とする請求項１に記載の回路基板検査装置。
上記第１プローブと上記第２プローブの各先端部には、電気絶縁処理が施されていることを特徴とする請求項１または２に記載の回路基板検査装置。