(57)【要約】【課題】基板に実装されている発光素子の点灯確認を作業者の判断無しに実行できる検査装置を提供する。【解決手段】基板実装の電流−電圧特性を持つ素子２１を検査する装置であって、被検査素子に流す電流を増減させる手段１２と、該素子に印加されている電圧を読み取る手段１３と、該素子の電流−電圧特性と該素子の周囲の回路ブロックに応じて変化する電流・電圧の組み合わせを判定し、結果をテーブルに記録させる手段１１と、電流増減手段によって該素子に流した電流と、電圧読取手段によって読み取った該素子に印加されている電圧の組み合わせを、テーブルの記録に従い複数回判定する良否判定手段１１とを備える。【選択図】図６
2010266220.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に実装された電流−電圧特性を持つ素子を検査する検査装置であって、
検査対象の前記素子（被検査素子）に流す電流を増減させる電流増減手段と、
前記被検査素子に印加されている電圧を読み取る電圧読取手段と、
前記被検査素子の電流−電圧特性と該被検査素子の周囲の回路ブロックに応じて変化する電流・電圧の組み合わせを判定し、判定結果をテーブルに記録させる判定・制御手段と、
前記電流増減手段によって被検査素子に流した電流と、前記電圧読取手段によって読み取った前記被検査素子に印加されている電圧の組み合わせを、前記テーブルの記録に従い複数回判定することで良否を判定する良否判定手段と、
を備えることを特徴とする検査装置。
【請求項２】
請求項１に記載の検査装置において、
前記判定・制御手段は、複数種類の前記被検査素子を検査するための、複数種類の規格値テーブルを記録しているデータベースを備えることを特徴とする検査装置。
【請求項３】
請求項２に記載の検査装置において、
前記電圧読取手段で読み取った電圧値が規格値の範囲内に無い場合も、前記被検査素子への印加電圧と流した電流の複数回の組み合わせを取得する電圧・電流取得手段と、
該電圧・電流取得手段が取得した電圧値と電流値の取得値に最も類似した規格値テーブルを前記データベースから検索し、最も近い規格値テーブルの素子を当該検査装置の操作者に知らせる伝達手段と、
を備えることを特徴とする検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検査装置に関し、特に、基板に実装されている発光素子の点灯確認を作業者の判断無しに実行できる検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プリント配線板（集積回路、抵抗器、コンデンサー等の多数の電子部品を表面に固定し、その部品間を配線で接続することで電子回路を構成する板状またはフィルム状の部品。以後、単に「基板」と記す）に実装される素子は小型化、高密度化の傾向にあり、これは発光ダイオード（LED）に対しても例外ではない。
また、基板に実装されたLEDが正常に点灯しているか否かの確認は、作業者が目視で確認することが多いのが現状である。
【０００３】
このような現状の解決策として、例えば特許文献１が提案されている。この特許文献１には、発光素子等の発光体の検査装置について開示され、この検査装置は、ある色の波長のみを透過するフィルタを有しており、このフィルタを透過した光を受光素子によって電圧変換を行い、あらかじめ設定された閾値に従って発光色の良否判定を行う構成が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の開示技術では、LEDの発光を離れた位置に設置した光フィルタを通して光電変換を行う構成であるため、LEDが高密度に実装され、かつ同時に点灯している場合において、周囲のLEDからの発光や照明光といった外乱光の影響等により、それぞれのLEDの点灯、消灯を識別できないという問題点があった。
本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされたもので、基板に実装されている発光素子の点灯確認を作業者の判断無しに実行できる検査装置であり、外乱光や検査装置の操作者といった外部の影響を受けにくい、基板にLEDを実装した状態での点灯検査を可能にする検査装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１記載の発明は、基板に実装された電流−電圧特性を持つ素子（図６の被検査LED（２１））を検査する検査装置（検査系ＫＳ）であって、
検査対象の前記素子（被検査素子）に流す電流を増減させる電流増減手段（電流制御手段１２）と、
前記被検査素子に印加されている電圧を読み取る電圧読取手段（電圧測定制御手段１３）と、
前記被検査素子の電流−電圧特性と該被検査素子の周囲の回路ブロックに応じて変化する電流・電圧の組み合わせを判定し、判定結果をテーブルに記録させる判定・制御手段（判定・制御装置１１）と、
前記電流増減手段によって被検査素子に流した電流と、前記電圧読取手段によって読み取った前記被検査素子に印加されている電圧の組み合わせを、前記テーブルの記録に従い複数回判定することで良否を判定する良否判定手段（判定・制御装置１１）と、を備えることを特徴とする検査装置である。
【０００６】
また、請求項２記載の発明は、請求項１に記載の検査装置において、前記判定・制御手段は、複数種類の前記被検査素子を検査するための、複数種類の規格値テーブルを記録しているデータベース（図１２の記憶装置１１ｃＡ）を備えることを特徴とする。
【０００７】
また、請求項３記載の発明は、請求項２に記載の検査装置において、前記電圧読取手段で読み取った電圧値が規格値の範囲内に無い場合も、前記被検査素子への印加電圧と流した電流の複数回の組み合わせを取得する電圧・電流取得手段（制御・判定手段１１Ａ）と、
該電圧・電流取得手段が取得した電圧値と電流値の取得値に最も類似した規格値テーブルを前記データベースから検索し、最も近い規格値テーブルの素子を当該検査装置の操作者に知らせる伝達手段（図１４の手順Ａ１７、Ａ１８）と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１記載の発明によれば、基板に実装された被検査素子（LED）に流す電流を電流増減手段で制御して、該被検査素子の順電圧を変化させ、このときの順電圧を制御・判定手段で判定し、所定の範囲に収まっているか否かを自動で判定するので、被検査素子（LED）の検査では、外乱光や検査装置の操作者といった外部の影響を受け難くすることができる。
更に、作業者の目視による官能判断と比較した場合、作業者の習熟度やヒューマンエラーといった要素に左右されることなく検査を実施できるという効果も期待できる。
【０００９】
また、請求項２記載の発明によれば、同一基板に発光色やメーカー違いの検査対象の発光素子が実装された場合でも、外乱光や検査装置の操作者といった外部の影響を受けることなく、良否判定を実施することができる。
また、請求項３記載の発明によれば、被検査基板にどの種類のLED素子が誤って実装されたか、ないしはLEDが欠品、つまり対象のアドレス（実装すべき箇所）に何も実装されていない等を判断する指標となり、単なる”検査不合格”だけではなく、修理・解析に必要な情報を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態の検査系の構成を示すブロック図である。
【図２】同検査系におけるコンタクトプローブの構成例を示す側面図である。
【図３】同検査系における制御・判定手段の構成例を示すブロック図である。
【図４】同検査系における電流制御手段（LED電流増加手段）の構成例を示す回路図である。
【図５】同検査系における電流制御手段（LED電流減少手段）の構成例を示す回路図である。
【図６】図１に示した検査系（LED検査装置）の構成を、より詳細に示したブロック図である。
【図７】図６の変形例であって、電圧測定制御手段とLED電流減少手段の一部分を共有した場合のLED検査装置の構成図である。
【図８】図７の電圧測定制御手段とLED電流減少手段の一部分を共有した場合のLED電流減少手段の回路図である。
【図９−１】本発明の第１の実施形態のフローチャートである。
【図９−２】本発明の第１の実施形態のフローチャートである。
【図１０】同第１の実施形態において、被検査LEDの電流−電圧特性（I-V特性）と検査装置を用いたときの動作点プロット図である。
【図１１】同第１の実施形態において、複数の抵抗を挿入したときの動作点プロット図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態における、判定・制御手段の構成例（規格値テーブル、順電流設定テーブルが各4つのとき）を示す図である。
【図１３−１】同第２の実施形態のフローチャートである。
【図１３−２】同第２の実施形態のフローチャートである。
【図１４−１】本発明の第３の実施形態のフローチャートである。
【図１４−２】本発明の第３の実施形態のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を図示の実施形態に基づいて説明する。
図１は、本実施形態の検査装置を用いた検査系ＫＳのブロック図である。以後、被検査素子の代表例として発光ダイオード(LED)を挙げて説明を行う。検査系ＫＳは、基板検査装置１０と被検査LED（２１）が実装されている被検査基板２０から構成されている。
【００１２】
基板検査装置１０と被検査基板２０は、図２に示すように、コンタクトプローブ等で電気的に接続されている。リセプタクル（円筒状の金属）３１に差し込んだコンタクトプローブ３２を用いて、被検査基板２０に実装されているテストパッド２２等の導電性部位に対して接触させる。コンタクトプローブ３２は、一般にスプリング等の弾性体を内蔵しているため伸縮可能で、かつ導電性の金属で構成されている。先端は三角錐、円錐、王冠型等の形状をしており半田付け、コネクタ接続等の手段を用いずに、基板上の任意のノードに対して導通を確保することが可能である。
【００１３】
図１に戻り、基板検査装置１０は、PC（パーソナルコンピュータ）等からなる制御・判定手段１１（図３参照）と、被検査LED（２１）に流す電流を増加または減少させる電流制御手段１２（図４及び図５参照）と、被検査LED（２１）の両端電圧を測定する電圧測定制御手段１３（図６の破線で囲んだ部分）と、図２で示したようなこれらを電気的に接続する手段から構成されている。
【００１４】
図３に示した制御・判定手段１１についての説明を以下に示す。
制御・判定手段１１は、キーボード、マウス等の入力装置１１a、液晶ディスプレイ等の出力装置１１b、磁気や半導体による記憶装置１１c、中央処理装置等の制御装置１１dから構成されている。
記憶装置１１cには、電流制御手段１２によって抵抗が挿入されたときに被検査LED（２１）に流れる電流の組み合わせが順電流設定テーブル１１c1（表１）として記録され、被検査素子の電流−電圧特性（I-V特性）に基づいた順電流と規格値順電圧の組み合わせが規格値テーブル11c2（表２）として記録されている。表１、表２ともにこれらの規格値テーブルは、検査装置設計時にあらかじめ良品の基板から検査の対象アドレスの被検査LED（２１）からデータを取り、作成しておく。
【００１５】
【表１】
2010266220.tif 000003
【００１６】
判定・制御手段１１から電流制御手段１２へ選択信号が出力されたとき、被検査LED（２１）に流れる順電流を対応させて記録している。
表２では選択信号がいずれか一つだけ選択されたときの順電流を示しているが、後述する複数の信号を選択したときの順電流は、別のテーブルで定義する。表２のIfmが順電流、Vf_minが順電圧の最小値、Vf_maxが順電圧の最大値を表している。
【００１７】
【表２】
2010266220.tif 000004
【００１８】
図４は、LEDに流す電流の増加手段の例を示す回路図である。図４中のデジタル信号sel1〜4に抵抗R1〜4がそれぞれ対応し、１つないし２つ以上のsel信号をハイレベルにすることで、被検査LED（２１）と直列となる位置関係で抵抗が挿入される。ノードB、ノードCはそれぞれ被検査基板２０上に実装されている被検査LED（２１）の電流制限抵抗両端ノードである。
【００１９】
図５は、LEDに流す電流の減少手段の例を示す回路図である。図５中のデジタル信号sel5〜8に抵抗R5〜8がそれぞれ対応し、１つないし２つ以上のsel信号をハイレベルにすることで、被検査LED（２１）と並列となる位置関係で抵抗が挿入される。ノードA、ノードBはそれぞれ被検査LED（２１）のアノード側、カソード側のノードである。
図４、図５には抵抗を挿入する手段の一つとして、トランジスタを用いた構成例を示した。しかし、トランジスタによる電圧降下等の影響を考慮する場合、低ON抵抗を持つアナログスイッチやリレー等を用いる構成もまた考えられる。
【００２０】
図６は、図１で示した検査系ＫＳのブロック図を、より詳細にしたものである。説明を簡単にするため同一のノードに複数のコンタクトプローブで接触しているが、図７のような電圧測定制御部分とLED電流減少手段１２ｂとを統合した構成でも（電圧測定制御手段１３Ａ)、同様の手法で検査を実行できる。
ただし、LED電流減少手段１２ｂは、被検査LED（２１）のアノード電圧VAm、同カソード電圧VKmがLED電流減少手段１２ｂ内を経由してマイコン１４へ入力されるため、図８のような接続となる。
【００２１】
次に、実際に検査を実施する際のフローを、図９−１と図９−２に示す。ここでは複数の動作点で良品の電流対電圧（I-V）特性と一致しているか否かを検査するために、一度被検査LED（２１）の動作電圧を被検査基板２０の設計上定められた動作電圧よりも高い値（図１０に示す領域〔１〕部分）に設定し、そこから挿入する抵抗により徐々に動作電圧を低くしていく手法をとっている。
【００２２】
図１０は電流制御手段１２によって抵抗を挿入した場合の動作点をプロットしたグラフである。これ以外にも、被検査LED（２１）の動作電圧を低い値（図１０に示す領域〔２〕部分）に設定し、そこから挿入する抵抗により徐々に動作電圧を高くしていく手法や、高い動作電圧と低い動作電圧を交互に設定していく手法も考えられる。
さらに、同時に２つ以上の抵抗を挿入することで動作点をより細かく設定し、より精密な検査を行うことも可能である（図１１）。
【００２３】
実際に検査を実施する際のフローを、図９−１と図９−２に基づいて説明する。
<手順1>
・被検査基板２０の電源をONし、被検査LED（２１）を駆動するための電圧Vccを印加する。
・規格値テーブル（表２）を制御・判定手段１１から読み出す。
【００２４】
<手順2>
・制御・判定手段１１がLED電流増加手段１２ａ及びLED電流減少手段１２ｂへ出力する制御信号sel1,2,3,4,5,6,7,8を全てLowレベルに初期化する。
・制御・判定手段１１内で使用する制御変数群を設定する。
ここで、mは被検査LED（２１）が現在の検査フロー中で何回目の測定を行なっているかを示す変数、jは図１０に示す領域〔１〕部分で何回測定を実施するかを示す変数、kは図１０に示す領域〔２〕部分で何回測定を実施するかを示す変数、pは電流増加手段内の、どの抵抗をONするかを選択する変数(0のときはいずれの抵抗も選択しない)、qは電流減少手段内の、どの抵抗をONするかを選択する変数(0のときはいずれの抵抗も選択しない)をそれぞれ示している。
【００２５】
<手順3>
・制御変数m,pを1増加させる。
<手順4>
・制御・判定手段１１が電流制御手段へ命令を送信し、selp(p=1ならばsel1、以下同様)信号をHighレベルに設定する。
<手順5>
・制御・判定手段１１が、電流制御手段へselpが出力されたときに被検査LED（２１）に流れる電流Ifmを順電流設定テーブル（表１）から取得する。
【００２６】
<手順6>
・制御・判定手段１１が電圧測定制御手段へ命令を送信し被検査LED（２１）の両端電圧VAm,VKmを取得する。
<手順7>
・制御・判定手段１１が手順6で取得したVAm,VKmから被検査LED（２１）の順方向電圧Vfm(=VAm−VKm)を算出する。
<手順8>
・規格値テーブル（表２）から手順7で取得したIfmの値に対応する規格値Vf_min,Vf_maxを取得する。
【００２７】
<手順9>
・制御・判定手段１１が、手順7で算出したVfmが、手順8で取得した規格値を満たすか(Vf_min≦Vfm≦Vf_max)判定する。満たしていれば手順10へ進み、満たしていなければ検査不合格とする。
<手順10>
・制御変数mがjと等しいか判定する。等しければ所望の検査回数を実行済みなので手順11へ進み、等しくなければ手順3へ戻ってループ処理を続行する。
<手順11>
・制御変数pとqに0を代入し、制御・判定手段１１がLED電流増加手段１２Ａ及びLED電流減少手段へ出力する制御信号sel1,2,3,4,5,6,7,8を全てLowレベルに初期化する。
【００２８】
<手順12>
・制御変数m,qを1増加させる。
<手順13>
・制御・判定手段１１が電流制御手段へ命令を送信し、sel(q+4)(q=1ならばsel5,ここで4は電圧増加手段が持つ選択信号の本数に等しい)信号をHighレベルに設定する。
<手順14>
・制御・判定手段１１が、電流制御手段へsel(q+4)が出力されたときに被検査LED（２１）に流れる電流Ifmを順電流設定テーブル（表１）から取得する。
【００２９】
<手順15>
・制御・判定手段１１が電圧測定制御手段へ命令を送信し被検査LED（２１）の両端電圧VAm,VKmを取得する。
<手順16>
・制御・判定手段１１が手順15で取得したVAm,VKmから被検査LED（２１）の順方向電圧Vfm(=VAm−VKm)を算出する。
【００３０】
<手順17>
・規格値テーブル（表２）から手順16で取得したIfmの値に対応する規格値Vf_min,Vf_maxを取得する。
<手順18>
・制御・判定手段１１が、手順16で算出したVfmが、手順17で取得した規格値を満たすか(Vf_min≦Vfm≦Vf_max)判定する。満たしていれば手順19へ進み、満たしていなければ検査不合格とする。
<手順19>
・制御変数mがj+kと等しいか判定する。等しければこの検査フロー全体で実施するべき検査回数を実行済みであり、かつその全てについて設定した範囲内であるので検査合格とし、等しくなければ手順12へ戻り再度検査を実行する。
【００３１】
第２の実施形態
特性の異なる複数の素子を検査するために、それぞれに対応した順電流設定テーブル、規格値テーブルを用意しておき、データベース化して被検査LEDに応じて最適な規格値テーブル、順電流設定テーブルを読み出して検査を実行する手法をとることも可能である。
図１２にそのブロック図を、図１３に処理フロー図を示す。検査装置の構成は図６ないし図７と同一である。
上記の構成を満たすことにより、同一基板に発光色やメーカー違いの検査対象発光素子が実装された状態でも良否判定を実施することができる。
第１の実施形態の処理フロー（図９−１、図９−２）との相違点は、手順1に被検査LEDに対応した規格値テーブルを選択して読み出す処理の有無のみである。
【００３２】
第３の実施形態
前記第２の実施形態までは規格値の判定の際、途中で範囲外の結果になった場合、即座に検査不合格とし、その後の測定点での判定を行わないフローとなっていた。本実施形態では、規格値の判定で範囲外になったときに解析モードに遷移することを特徴としている。
【００３３】
解析モードに遷移したとき、あらかじめ規定された回数の電圧、電流の組み合わせを取得し、最も近い規格値テーブルを制御・判定手段内のデータベースから検索し、検査装置操作者に知らせることを特徴とする。これにより、被検査基板にどの種類のLED素子が誤って実装されたか、ないしはLEDが欠品、つまり対象のアドレスに何も実装されていない等を判断する指標となり、単なる”検査不合格”だけではなく、修理・解析に必要な情報を提供できる。欠品を示す規格値テーブルの例を表３に示す。
【００３４】
【表３】
2010266220.tif 000005
【００３５】
なお、電流制御手段により電流を流そうとしても順電圧が0Vのままというような場合は、検査対象のLEDが被検査基板に実装されていないことが原因の一つとして考えられる。
【００３６】
第３の実施形態の実施フロー図が図１４−１、図１４−２である。
<手順1>〜<手順19>の基本的なフローは第２の実施の形態のものと同一であるが、<手順9>,<手順18>で行う判定で範囲外だったときに「解析モード」へ遷移する。
【００３７】
「解析モード」へ遷移したときのフローを以下に説明する。
<手順A1>
・第２の実施形態の手順2と同じく、制御変数m,j,k,p,qを0に初期化する。
<手順A2>
・制御変数m,pを1増加させる。
<手順A3>
・制御・判定手段が電流制御手段へ命令を送信し、selp(p=1ならばsel1、以下同様)信号をHighレベルに設定する。
<手順A4>
・制御・判定手段が、電流制御手段へselpが出力されたときに被検査LEDに流れる電流Ifmを順電流設定テーブル（表１）から取得する。
【００３８】
<手順A5>
・制御・判定手段が電圧測定制御手段へ命令を送信し被検査LEDの両端電圧VAm,VKmを取得する。
<手順A6>
・制御・判定手段が手順A5で取得したVAm,VKmから被検査LEDの順方向電圧Vfm(=VAm−VKm)を算出する。
<手順A7>
・手順A4で取得したIfmと手順A6で取得したVfmの組み合わせを記憶装置に記録する。
<手順A8>
・制御変数mがjと等しいか判定する。等しければ所望の検査回数を実行済みなので手順A9へ進み、等しくなければ手順A2へ戻ってループ処理を続行する。
【００３９】
<手順A9>
・制御変数pとqに0を代入し、制御・判定手段がLED電流増加手段及びLED電流減少手段へ出力する制御信号sel1,2,3,4,5,6,7,8を全てLowレベルに初期化する。
<手順A10>
・制御変数m,qを1増加させる。
<手順A11>
・制御・判定手段が電流制御手段へ命令を送信し、sel(q+4)(q=1ならばsel5,ここで4は電圧増加手段が持つ選択信号の本数に等しい)信号をHighレベルに設定する。
【００４０】
<手順A12>
・制御・判定手段が、電流制御手段へsel(q+4)が出力されたときに被検査LEDに流れる電流Ifmを順電流設定テーブル（表１）から取得する。
<手順A13>
・制御・判定手段が電圧測定制御手段へ命令を送信し被検査LEDの両端電圧VAm,VKmを取得する。
<手順A14>
・制御・判定手段が手順A13で取得したVAm,VKmから被検査LEDの順方向電圧Vfm(=VAm−VKm)を算出する。
<手順A15>
・手順A12で取得したIfmと手順A14で取得したVfmの組み合わせを記憶装置に記録する。
【００４１】
<手順A16>
・制御変数mがj+kと等しいか判定する。等しければ解析モード全体で実施するべき測定回数を実行済みである。等しくなければ手順12へ戻り再度ループ処理を実行する。
<手順A17>
・手順A7、A15で記録した複数個のIfm,Vfmの組み合わせから、これらに最も近い規格値のテーブルをDBから検索する。
<手順A18>
・検査結果を不合格とし、その上で検査装置操作者に最も近い規格値テーブルを知らせる。
【符号の説明】
【００４２】
ＫＳ  検査系（LED検査装置）
１０  基板検査装置
１１  制御・判定装置
１１ａ  入力装置
１１ｂ  出力装置
１１ｃ  記憶装置
１１ｃ1  順電流設定テーブル
１１ｃ2  規格値テーブル
１１ｄ  制御装置
１２，１２Ａ  電流制御手段
１２ａ  LED電流増加手段
１２ｂ  LED電流減少手段
１３，１３Ａ  電圧測定制御手段
１４  マイコン
２０  被検査基板
２１  被検査LED
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４３】
【特許文献１】特開２００２−１９５８８２号公報
【図１】
2010266220.tif 000006
【図２】
2010266220.tif 000007
【図３】
2010266220.tif 000008
【図４】
2010266220.tif 000009
【図５】
2010266220.tif 000010
【図６】
2010266220.tif 000011
【図７】
2010266220.tif 000012
【図８】
2010266220.tif 000013
【図９−１】
2010266220.tif 000014
【図９−２】
2010266220.tif 000015
【図１２】
2010266220.tif 000016
【図１３−１】
2010266220.tif 000017
【図１３−２】
2010266220.tif 000018
【図１４−１】
2010266220.tif 000019
【図１４−２】
2010266220.tif 000020
【図１０】
2010266220.tif 000021
【図１１】
2010266220.tif 000022