(57)【要約】【課題】環境試験などのために、予め加熱または冷却した回路基板を、検査装置側で熱影響を受けることなく、正確に電気的特性を計測する試験方法とそのシステムを提供する。【解決手段】環境試験などのため予め加熱または冷却された回路基板２を試験ステーションに搬入して、試験ステーションに設置されている試験治具１２に電気的に接触させてから、試験治具１２をケーブル１４によって接続した検査装置１５によって、回路基板２の電気的特性を計測する構成とし、その試験処理の間、熱制御装置１６によって、ケーブル１４を熱制御することで、回路基板２側の熱がケーブル１４を介して検査装置１５に伝導するのを防止する。【選択図】図１
2011007754.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試験のため予め加熱または冷却された回路基板を、試験ステーションに搬入して、該試験ステーションに設置されている試験治具に電気的に接触させて、該試験治具にケーブルを通じて接続された検査装置によって、前記回路基板の電気的特性を計測する回路基板の試験方法であって、
前記ケーブルを熱制御することで、前記回路基板側の熱が前記ケーブルを介して前記検査装置に伝導するのを防止することを特徴とした回路基板の試験方法。
【請求項２】
回路基板に電気的に接触する試験治具を設置した試験ステーションと、
前記試験治具にケーブルを通じて接続され、前記回路基板の電気的特性を計測する検査装置と、前記ケーブルを加熱、冷却することで熱制御する熱制御装置とを備え、
前記回路基板は、試験のために加熱または冷却されて、前記試験ステーションに搬入されて、前記試験治具に電気的に接触された後、前記検査装置は前記ケーブルを通じて、前記回路基板の電気的特性を計測するようにした回路基板の試験システム。
【請求項３】
請求項２において、
前記試験治具は、温度センサを備え、
前記熱制御装置は、前記温度センサが検知した温度に基づいて、前記ケーブルを加熱または冷却する回路基板の試験システム。
【請求項４】
請求項２において、
前記検査装置は温度センサを備え、
前記熱制御装置は、前記温度センサが検知した温度に基づいて、前記ケーブルを加熱または冷却する回路基板の試験システム。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれかにおいて、
前記ケーブルは、前記熱制御装置によって加熱、冷却される部位には、伝熱部材が付加されており、
前記熱制御装置は、前記伝熱部材を通じて前記ケーブルを熱制御する回路基板の試験システム。
【請求項６】
請求項２〜５のいずれかにおいて、
前記ケーブルは、フラットケーブルで構成されている回路基板の試験システム。
【請求項７】
請求項２〜５のいずれかにおいて、
前記ケーブルは、複数の単線ケーブルで構成されている回路基板の試験システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、環境試験などのために、回路基板を強制的に加熱、冷却して、その条件下における良、不良を判別する回路基板を試験する方法、そのための試験システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
各種電気機器に用いられる回路基板の不良には、マウスバイト（パターン欠け）、レーザービア、ブラインドビアなどの接合不良、ハンダ不良等があり、このような不良は、常温環境では発現しないことも多く、通常の試験で検出するのは難しい。
そのため、電子機器の完成品を環境試験機に入れて、エージング検査（ストレス試験）を行うことで、出荷後のトラブルをできるだけ防ぐようにしているのが現状である。
【０００３】
特許文献１には、回路基板の微細部分（狭窄部やクラック）等の潜在的な欠陥を検出するための技術として、直流電流と交流電流を重畳させた試験電流を被検査回路に流した際に発生するジュール熱による加熱および冷却の温度サイクルに起因して生ずる試験電流の二次高調波を観測することが記載されている。
【０００４】
また、特許文献２には、特許文献１を更に改良した技術として、第１直流電源、第２直流電源および交流電源と、被検査回路の両端に接続するためにそれぞれ対をなす第１プローブ組および第２プローブ組と、交流電源を第１プローブ組または第２プローブ組に切替えて接続するためのスイッチとを含み、スイッチにより、複数の被検査回路間で予熱および検査を切替え、検査前に予熱を並列に行うことで全体の検査時間を短縮することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭58-19173号公報
【特許文献２】特開2005-300386号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記した電子機器に回路基板を組み込んで完成品を製作してから、完成品を環境試験機に入れてエージング検査する方法では、回路基板に不良があった場合、その完成品を分解して回路基板を交換することになるが、コストがかかり、面倒である。
【０００７】
そのため、完成品として組み込む前段階、つまり、回路基板のままで不良を検出することが望まれているが、現状の方法では、回路基板を加熱したまま試験すると、回路基板が熱源となって、試験結果に影響を与えてしまうだけでなく、場合によっては、回路基板に接続した試験治具と検査装置とを結んだケーブルが焼損してしまう、あるいは、ケーブルを介して検査装置まで熱が伝導して、検査装置内の電子回路を破損させてしまう等の問題が未解決のままである。特に、自動車に搭載して使用する製品のように、作動時に環境温度が過酷な条件になるものは、回路基板に加える温度も同様に設定して試験を行う必要があるが、そうなると、上述した問題点がいっそう顕著になる。
【０００８】
一方、特許文献１、２に開示された技術では、回路基板に電流を流してジュール熱で回路パターンを加熱することは可能であっても、回路構成によっては、そのような加熱用の電流を流すことが許容できない場合もあり、また、通電により回路基板を加熱する方法では、寒冷地の条件などは設定できず、実際の使用時の条件とはかけ離れ、全ての回路基板の使用状態を想定した試験にはなりがたい。
【０００９】
そこで、本発明は、回路基板の回路構成によらず、回路基板に使用状態を想定した過酷な温度条件を与えた上で、そのときの電気的特性を調べることで、回路基板の良、不良が判別できる方法、およびそのシステムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明による回路基板の試験方法は、試験のため予め加熱または冷却された回路基板を、試験ステーションに搬入して、該試験ステーションに設置されている試験治具に電気的に接触させて、該試験治具にケーブルを通じて接続された検査装置によって、前記回路基板の電気的特性を計測する回路基板の試験方法であって、前記ケーブルを熱制御することで、前記回路基板側の熱が前記ケーブルを介して前記検査装置に伝導するのを防止することを特徴とする。
【００１１】
ここに回路基板は、プリント基板、フレキシブル基板、COF（Chip On Film）、TCP(Chip Carrier Package)等、全種類の回路基板を含んでおり、その回路基板には、半導体チップ等の電子部品が実装されていても、いなくともよい。また、本発明の方法では、回路基板を直接に加熱、冷却することで、使用される環境条件下での電気的特性を計測し、その結果に基づいて、良、不良を判別する。ここでいう電気的特性の計測としては、例えば、回路基板の通電、短絡検査、リーク検査、絶縁抵抗測定、抵抗測定（直流、交流）、容量測定、インダクタンス測定等がある。
【００１２】
また、本発明による回路基板の試験システムでは、回路基板に電気的に接触する試験治具を設置した試験ステーションと、前記試験治具にケーブルを通じて接続され、前記回路基板の電気的特性を計測する検査装置と、前記ケーブルを加熱、冷却することで熱制御する熱制御装置とを備え、前記回路基板は、試験のために加熱または冷却されて、前記試験ステーションに搬入されて、前記試験治具に電気的に接触された後、前記検査装置は前記ケーブルを通じて、前記回路基板の電気的特性を計測する。
【００１３】
ここに、試験ステーションは、検査装置にケーブルを通じて接続された検査治具を備えておればよく、回路基板を搬送する搬送路の途中に、回路基板の対応した接続端子に接触するプローブを検査治具として設けた構成であってもよい。また、前記試験治具、前記検査装置は、温度センサを備え、前記熱制御装置は、前記温度センサが検知した温度に基づいて、前記ケーブルを加熱または冷却する構成としてもよい。
【００１４】
前記検査装置は、ケーブルの先端に設けた試験治具を通じて、回路基板の対応した接続部に電気的に接触され、回路基板の電気的特定を測定できる機能があれば公知の検査装置がそのまま採用できる。前記熱制御装置は、前記温度センサが検知した温度に基づいて、前記ケーブルを加熱または冷却する構成としてもよい。
【００１５】
なお、前記ケーブルは、前記熱制御装置によって加熱、冷却される部位に、伝熱部材が付加されており、前記熱制御装置は、前記伝熱部材を通じて前記ケーブルを熱制御することが望ましい。伝熱部材は、金属には限られないが、熱伝導率の高い素材が望まれる。
【００１６】
また、前記ケーブルは、フラットケーブルで構成してもよい。フラットケーブルの具体例としては、例えば、フラットケーブル、フレキシブルケーブルがある。
【００１７】
あるいは、前記ケーブルは、複数の単線ケーブルで構成してもよい。単線ケーブルの具体例としては、例えば、エナメルワイヤ、マグネットワイヤがある。
【発明の効果】
【００１８】
本発明による回路基板の試験方法、試験システムでは、ケーブルを熱制御し、回路基板が熱源となって、その熱が試験治具を介してケーブルに伝わることを防止しているので、ケーブルの絶縁被覆を溶損させたり、検査装置内のケーブルコネクタ、電子回路を焼損させたりするのを確実に防止できる。そのため、検査装置が熱による影響を受けることなく、複数の回路基板を連続的にバッチ処理で試験できるようになる。
【００１９】
また、ケーブルの加熱、冷却される中間部位に伝熱部材を付加した構成では、熱制御装置によるケーブルの熱制御が効率的に行われることになるので、熱制御装置の消費電力が抑えられる。
【００２０】
試験治具ないし検査装置に温度センサを備えた構成では、熱制御装置がケーブルをより精密に熱制御できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】は、実施例の全体システム図である。
【図２】は、実施例の要部構成を示した部分システム図である。
【図３】（ａ）は、伝熱部材を付加したケーブルの斜視図、（ｂ）は、多層構造としたケーブルの縦切断図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１は、本発明による回路基板の試験システムの全体構成を示している。
試験システム１は、試験対象の回路基板２を所定温度に予め加熱または冷却する第１の熱制御装置１１と、第１の熱制御装置１１から搬入された回路基板２の所定点に電気的に接触する試験治具１２が設置された試験ステーションと、試験後の回路基板２を常温に戻すために冷却または加熱する第２の熱制御装置１３と、試験治具１２をケーブル１４によって接続し、試験治具１２、ケーブル１４を介して試験基板の電気的特性を試験する検査装置１５と、ケーブル１４の中間部を熱制御する第３の熱制御装置１６とを備えている。第１、第２の熱制御装置１１、１３と試験ステーションとは、回路基板２を自動的に搬送する搬送手段１７によって結ばれている。なお、試験ステーションは、試験治具１２が設置された場所を意味するもので、回路基板を搬送する搬送路の途中に、回路基板の対応した接続端子に接触するプローブを検査治具として設けた構成も含んでいる。
【００２３】
試験対象となる回路基板２は例えば、プリント基板、フレキシブル基板、COF（Chip On Film）、TCP(Chip Carrier Package)等、全種類の回路基板が考えられる。これらは、半導体チップ等の電子部品が実装されていても、いなくとも試験対象となり得る。
【００２４】
図２は、上記試験システム１のうち、試験ステーションに設置されている試験治具１２と、検査装置１５と、第３の熱制御装置１６をより具体的に示した図面である。試験治具１２の上面には、複数のプローブピン１２ａが回路基板２に対応したパターンで配列しており、試験治具１２上に回路基板２が載置されると、各プローブピン１２ａは、回路基板２上の試験用ランド等に接触するようになっている。なお、各プローブピン１２ａは、それ自身が弾性を有するか、あるいは金属バネ等によって上方に付勢されており、試験治具１２に置載された回路基板２を下方に向けて加圧することで、目的の接続端子、あるいは試験用ランド等に確実に接触して、回路基板２に電気的に接続される。また、プローブピン１２ａの本数に制限はない。
【００２５】
プローブピン１２ａは、試験治具１２に設けられたコネクタに結線されており、このコネクタには、検査装置から導出したケーブル１４が接続される。ケーブル１４の種別に特段の制限はなく、例えば、汎用フラットケーブル、フレキシブルケーブルで構成しても、エナメルワイヤ、マグネットワイヤ等の単線ケーブルからなるハーネスで構成してもよい。
【００２６】
ケーブル１４は、第３の熱制御装置１６を経由して、検査装置１５に接続されている。ケーブル１４の熱制御装置１６によって加熱、冷却される中間部位は、熱伝導性に優れた伝熱部材１８が付加されており、熱制御装置１６は、その伝熱部材１８を通じてケーブル１４を熱制御する。伝熱部材１８は、例えば銅板、アルミ板等で形成してもよい。このように、ケーブル１４の加熱、冷却される部位に伝熱部材１８を付加すれば、第３の熱制御装置１６によるケーブル１４の熱制御が効率的に行われるので、その消費電力が抑えられる。
【００２７】
検査装置１５は、回路基板２の電気特性として、例えば、通電検査、リーク検査、絶縁抵抗測定、抵抗測定（直流、交流）、容量測定、インダクタンス測定等を実施し、その結果に基づいて、良、不良を判別する機能を有することが望まれるが、従来の検査装置をそのまま用いてもよい。
【００２８】
図３（ａ）は、伝熱部材１８を付加したケーブルの斜視図、図３（ｂ）は、多層構造としたケーブルの縦切断図である。図３（ａ）の例では、銅板からなる伝熱部材１８によってケーブル１４を両側から挟み込んだ構造になっている。一方、図３（ｂ）の例では、ケーブル１４が多数あり、銅板からなる伝熱部材１８とケーブル１４とを相互に重ね合わせた多層構造になっている。もちろん、この場合は、最外側を銅板にすることが重要である。
【００２９】
ケーブル１４の伝熱部材１８が付加された部分は、第３の熱制御装置１６によって熱制御される。第３の熱制御装置１６の種別に特別な制限はないが、第１の熱制御装置１１が回路基板２を加熱するタイプであれば、第３の熱制御装置１６はケーブル１４を冷却する機能が必要となり、第１の熱制御装置１１が回路基板２を冷却するタイプであれば、第３の熱制御装置１６はケーブル１４を加熱する機能が必要となる。
【００３０】
第１、第２の熱制御装置１１、１３の構成は特に限定しないが、能力的には、１６０℃〜−７０℃程度の範囲で回路基板２を加熱、冷却できる能力が望まれる。これは、回路基板２のオープン不良には、マウスバイト（パターン欠け）、レーザービア、ブラインドビア等の接触不良、スルーホールや微細パターン（ファインパターン）等のクラックがあるが、これらのオープン不良を検出するには、一般に回路基板２を高温にする必要があり、また、ハンダ飛び等のショート不良を検出するには、一般に回路基板２を低温にする必要があるからである。
【００３１】
具体的には、第１〜第３の熱制御装置１１、１３、１６として、例えば環境試験機を用いてもよい。一般的な環境試験機は、サーモストリームによって低温風を生成する一方、ヒータにより高温風を生成することで、所望の温度から±１℃程度に制御対象を熱制御する性能を有している。
【００３２】
第１〜第３の熱制御装置１１、１３、１６として、他の仕組みのものを用いてもよい。例えば、冷却手段として、温度制御室内に高圧炭酸ガスを放出制御する電磁バルブを設け、ガスの膨張によってケーブル１４を冷却する仕組みのもの、また加熱手段として、温度制御室内にヒータを設け、ヒータの熱によって伝熱部材１８を直接加熱する仕組みのもの等が考えられる。更に、金型温度調節機のように、温度媒体の流通路を形成して、その流通路内に加熱、冷却した温度媒体を通過させて温度制御する構成であってもよい。
【００３３】
なお、第３の熱制御装置１６によるケーブル１４の熱制御は、加熱あるいは冷却された回路基板２の温度が一定であり、また時間当たりに試験処理する回路基板２の枚数も一定であることから、第３の熱制御装置１６は恒温にしてケーブル１４を冷却あるいは加熱する構成としてもよい。なお、当然であるが、第３の制御装置１６は、温度センサ１９を内蔵しており、その温度センサ１９が検知した温度に基づいて、ケーブル１４を加熱または冷却する機能を有している。
【００３４】
また、改良した構成として、試験治具１２は、サーミスタあるいは熱電対等の温度センサ１９を備え、第３の熱制御装置１６は、その温度センサ１９が検知した温度に基づいて、ケーブル１４を加熱または冷却するようにしてもよい。
【００３５】
また、検査装置１５は温度センサ１９を備え、第３の熱制御装置１６は、その温度センサ１９が検知した温度に基づいて、ケーブル１４を加熱または冷却するようにしてもよい。もちろん、試験治具１２、検査装置１５の両者に温度センサ１９を備え、第３の熱制御装置１６は、それらの温度センサ１９が検知した温度に基づいて、ケーブル１４を加熱または冷却するようにしてもよい。このように、試験治具１２ないし検査装置１５に温度センサ１９を備えた構成では、第３の熱制御装置１６がケーブル１４をより精密に熱制御できる。
【００３６】
次いで、本発明による試験システム１における回路基板２の試験処理を説明する。試験システム１は、自動搬送システムにより、基本的には人手を介さずに回路基板２の電気特性を試験する。
【００３７】
具体的には、搬送手段１７によって、回路基板２が第１の熱制御装置１１に搬入され、所定時間その内部に停留することで、予め設定された温度まで加熱あるいは冷却される。ここで加熱あるいは冷却された回路基板２は、搬送手段１７によって、試験ステーションに搬入され、試験治具１２上の所定位置に載置され、プレス装置等によって、上方から試験治具１２に向かって押圧される。これによって、回路基板２の接続端子や試験用ランドと試験治具１２のプローブピン１２ａとが電気的に接触して、回路基板２が検査装置１５に結合される。検査装置１５は、回路基板２の各種電気特性を測定して、回路基板２の良、不良を判定する。判定結果は、検査装置１５の表示部に表示されると共に、記憶装置（不図示）に蓄積される。更に、その試験結果に基づいて、ブザー等を鳴動させてもよい。また、回路基板２に、判別結果のマーキングを施す装置（不図示）を制御してもよい。試験が終了すると、試験治具１２上の回路基板２は、搬送手段１７によって、第２の熱制御装置１３に搬入され、そこで常温に戻される。
【００３８】
上記の試験はバッチ処理として、複数の回路基板２に対して順次連続して行われるが、その間、第３の温度制御装置は、試験治具１２の温度、あるいは検査装置１５の温度を監視しており、その温度が一定の範囲に収まるように、ケーブル１４を冷却あるいは加熱する。本発明では、このようなケーブル１４の熱制御により、試験のために加熱あるいは冷却された回路基板２が熱源となって、その熱が試験治具１２を介してケーブル１４に伝わることで、ケーブル１４の絶縁被覆を溶損させたり、検査装置１５内のケーブルコネクタ、電子回路を焼損させたりするのを確実に防止できる。
【００３９】
なお、ケーブル１４の伝熱部材１８は、ケーブルカバーとして、ケーブル１４の中間部だけでなく、試験治具１２および検査装置１５まで延ばして、それらに接続してもよい。このようにすれば、ケーブル１４を熱による損傷からより確実に保護できる。また、第３の熱制御装置１６による熱制御が、検査装置１５内のケーブルコネクタ、電子回路も速やかに伝わるので、それらの保護もより確実になる。
【００４０】
上記のようにケーブル１４の伝熱部材１８をカバーとした場合は、試験治具１２あるいは検査装置１５の温度を計測する上記温度センサ１９を、試験治具１２あるいは検査装置１５近傍のケーブルカバーに取り付けてもよい。
【符号の説明】
【００４１】
１    試験システム
２    回路基板
１２  試験治具
１４  ケーブル
１５  検査装置
１６  熱制御装置
１８  伝熱部材
１９  温度センサ
【図１】
2011007754.tif 000003
【図２】
2011007754.tif 000004
【図３】
2011007754.tif 000005