(57)【要約】【課題】回路基板の電源パターンとグランドパターンとの間に実装されるバイパスコンデンサの有無を、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検査できるようにする。【解決手段】静電容量測定部２０の信号印加端子から引き出された２本のプローブＰ１，Ｐ２のうちの第１プローブＰ１を設計上予定されるバイパスコンデンサ１０の外装体１０ａが存在する位置に配置し、第２プローブＰ２をバイパスコンデンサ２０の電極部１０ｂ，１０ｃのいずれか一方と接続されるパターン３に接触する位置に配置し、各プローブＰ１，Ｐ２をそれぞれ回路基板１にプロービングして、各プローブＰ１，Ｐ２間で検出される静電容量値により、バイパスコンデンサ１０の有無を検査する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路基板の電源パターンとグランドパターンとの間におけるバイパスコンデンサの実装状態を検査するバイパスコンデンサの実装検査方法において、
静電容量測定部と、上記静電容量測定部の信号印加端子から引き出された第１および第２の少なくとも２本のプローブとを含み、上記第１のプローブを設計上予定される上記バイパスコンデンサの外装体が存在する位置に配置し、上記第２のプローブを上記バイパスコンデンサの電極部のいずれか一方と接続される上記パターンに接触する位置に配置し、上記第１および第２のプローブをそれぞれ上記回路基板にプロービングして、上記第１および第２のプローブ間で検出される静電容量値により、上記バイパスコンデンサの実装状態を検査することを特徴とするバイパスコンデンサの実装検査方法。
【請求項２】
上記静電容量測定部のガード端子に接続される第３プローブをさらに備え、上記第３プローブを上記バイパスコンデンサの電極部のいずれか他方と接続される上記パターンに接触させた状態で、第１回目として、上記ガード端子を上記第１のプローブが接続されている第１信号印加端子と同電位として上記第１および第２のプローブ間の静電容量を測定し、次に第２回目として、上記第２のプローブが接続されている第２信号印加端子の電圧を上記第１信号印加端子と同電位にするとともに、上記ガード端子の電圧を上記第１回目における上記第２信号印加端子の電圧に設定して上記第１および第３のプローブ間の静電容量を測定する請求項１に記載のバイパスコンデンサの実装検査方法。
【請求項３】
上記回路基板の反部品実装面側に配置される基準電極板をさらに備え、上記第２のプローブを上記バイパスコンデンサの電極部のいずれか一方と接続される上記パターンに代えて、上記基準電極板に接触させる請求項１または２に記載のバイパスコンデンサの実装検査方法。
【請求項４】
上記バイパスコンデンサが積層コンデンサである場合、上記第１のプローブを上記バイパスコンデンサの外装体に対して、内部電極の積層方向と直交する方向からプロービングさせる請求項１，２または３に記載のバイパスコンデンサの実装検査方法。
【請求項５】
回路基板の電源パターンとグランドパターンとの間におけるバイパスコンデンサの実装状態を検査するバイパスコンデンサの実装検査装置において、
少なくとも一対の信号印加端子を有する静電容量測定部と、上記静電容量測定部の上記一方の信号印加端子から引き出され、設計上予定される上記バイパスコンデンサの外装体が存在する位置に配置される第１のプローブと、上記静電容量測定部の上記他方の信号印加端子から引き出され、上記バイパスコンデンサの電極部のいずれか一方と接続される上記パターンに接触する位置に配置される第２のプローブと、上記第１および第２のプローブをそれぞれ上記回路基板にプロービングして、上記第１および第２のプローブ間で検出される静電容量値により、上記バイパスコンデンサの実装状態を検査する制御手段とを備えていることを特徴とするバイパスコンデンサの実装検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回路基板の電源パターンとグランドパターンとの間におけるバイパスコンデンサの有無を含めてその実装状態を検査するバイパスコンデンサの実装検査技術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、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の有無を含めてその実装状態を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、本願の第１発明は、回路基板の電源パターンとグランドパターンとの間におけるバイパスコンデンサの実装状態を検査するバイパスコンデンサの実装検査方法において、静電容量測定部と、上記静電容量測定部の信号印加端子から引き出された第１および第２の少なくとも２本のプローブとを含み、上記第１のプローブを設計上予定される上記バイパスコンデンサの外装体が存在する位置に配置し、上記第２のプローブを上記バイパスコンデンサの電極部のいずれか一方と接続される上記パターンに接触する位置に配置し、上記第１および第２のプローブをそれぞれ上記回路基板にプロービングして、上記第１および第２のプローブ間で検出される静電容量値により、上記バイパス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】
この構成によれば、バイパスコンデンサが電源パターンとグランドパターンとの間に実装されていれば、コンデンサの内部電極による静電容量が測定され、バイパスコンデンサが非実装であれば、上記第１のプローブが回路基板面に接触するため、電源パターンもしくはグランドパターンのいずれか一方と上記第１のプローブとの間の静電容量が測定されることになる。
【００１３】
本発明の好ましい態様によれば、上記静電容量測定部のガード端子に接続される第３プローブをさらに備え、上記第３プローブを上記バイパスコンデンサの電極部のいずれか他方と接続される上記パターンに接触させた状態で、第１回目として、上記ガード端子を上記第１のプローブが接続されている第１信号印加端子と同電位として上記第１および第２のプローブ間の静電容量を測定し、次に第２回目として、上記第２のプローブが接続されている第２信号印加端子の電圧を上記第１信号印加端子と同電位にするとともに、上記ガード端子の電圧を上記第１回目における上記第２信号印加端子の電圧に設定して上記第１および第３のプローブ間の静電容量を測定する。これによると、バイパスコンデンサの電極部の接続状態の良否をも検査することができる。
【００１４】
本発明の別の態様として、上記回路基板の反部品実装面側に基準電極板（導電性基準面）を配置し、上記第２のプローブを上記バイパスコンデンサの電極部のいずれか一方と接続される上記パターンに代えて上記基準電極板に接触させるようにしてもよい。
【００１５】
また、上記バイパスコンデンサが積層コンデンサである場合には、上記第１のプローブを上記バイパスコンデンサの外装体に対して、内部電極の積層方向と直交する方向からプロービングさせることが好ましく、これによれば、上記第１のプローブと内部電極との間でより大きな静電容量が検出される。
【００１６】
本願の第２発明は、回路基板の電源パターンとグランドパターンとの間におけるバイパスコンデンサの実装状態を検査するバイパスコンデンサの実装検査装置であり、少なくとも一対の信号印加端子を有する静電容量測定部と、上記静電容量測定部の上記一方の信号印加端子から引き出され、設計上予定される上記バイパスコンデンサの外装体が存在する位置に配置される第１のプローブと、上記静電容量測定部の上記他方の信号印加端子から引き出され、上記バイパスコンデンサの電極部のいずれか一方と接続される上記パターンに接触する位置に配置される第２のプローブと、上記第１および第２のプローブをそれぞれ上記回路基板にプロービングして、上記第１および第２のプローブ間で検出される静電容量値により、上記バイパスコンデンサの実装状態を検査する制御手段とを備えていることを特徴ととている。
【００１７】
【発明の実施形態】
まず、図１ないし図３により、本発明の第１実施形態について説明する。図１は、回路基板１に形成されている電源パターン２とＧＮＤ（グランド）パターン３との間に、バイパスコンデンサ１０が実装されている状態を示す模式図である。
【００１８】
バイパスコンデンサ１０には、内部にコンデンサ素子を含む樹脂からなる外装体１０ａと、外装体１０ａの両端に設けられた一対の電極部１０ｂ，１０ｃとを有するチップ型コンデンサが用いられている。この例において、バイパスコンデンサ１０は積層コンデンサである。以下の説明において、バイパスコンデンサ１０を単にコンデンサと言うことがある。
【００１９】
無極性コンデンサの場合、特に取り付けの方向性はないが、この例において、コンデンサ１０は、一方の電極部１０ｂが電源パターン２側のハンダランド２ａにハンダ付けされ、他方の電極部１０ｃがＧＮＤパターン３側のハンダランド３ａにハンダ付けされるように回路基板１に実装される。
【００２０】
コンデンサ１０の有無を検査するため、静電容量測定部２０が用いられる。静電容量測定部２０にＬＣＲメータを利用することができる。静電容量測定部２０は、コンデンサ１０に対して所定の測定電圧を印加する信号印加端子としてのＬ端子とＨ端子とを有し、その各々にプローブＰ１，Ｐ２が接続される。なお、Ｌ端子とＨ端子は、コンデンサ１０の静電容量検出端子でもある。
【００２１】
この例において、プローブＰ１，Ｐ２はＸ−Ｙ方向に移動可能な可動プローブであり、一方のプローブＰ１は設計上予定されるコンデンサ１０の外装体１０ａが存在する位置に配置され、他方のプローブＰ２は例えばＧＮＤパターン３に接触する位置に配置される。なお、プローブＰ１，Ｐ２はピンボードに植設された固定プローブであってもよいし、また、他方のプローブＰ２を電源パターン２側に配置してもよい。
【００２２】
プローブＰ１，Ｐ２を下降させて回路基板１に対してプロービングすると、コンデンサ１０が設計どおりの正規の位置に実装されている場合には、図１に示すように、プローブＰ１が外装体１０ａ上に接触するとともに、プローブＰ２がＧＮＤパターン３に接触する。これにより、静電容量測定部２０にて、図２の拡大図に示すプローブＰ１とコンデンサ素子内の内部電極ＩＰとの間の静電容量Ｃｐが測定される。
【００２３】
これに対して、図３に示すように、コンデンサ１０が実装されていない非実装の場合には、プローブＰ１が回路基板１に直接接触することになるため、プローブＰ１とＧＮＤパターン３との間の静電容量Ｃｏが測定されることになる。Ｃｐ≠Ｃｏであるため、コンデンサ１０の有無を判定することができる。
【００２４】
一例として、バイパスコンデンサ１０として、定格１００ｎＦのコンデンサを用いた場合、コンデンサ有りのときに測定された静電容量Ｃｐは２００ｆＦで、これに対して、コンデンサ無しのときに測定された静電容量Ｃｏは３０ｆＦであった（ｆはフェムト（ｆｅｍｔｏ）で、１ｆ＝０．２ｐＦ）。
【００２５】
なお、バイパスコンデンサ１０が積層コンデンサである場合、プローブＰ１をバイパスコンデンサ１０の外装体１０ａに対して、内部電極ＩＰの積層方向と直交する方向（この例では、図１において横方向）から接触させることが好ましい。これによれば、プローブＰ１と多数の内部電極ＩＰとの間で静電容量が形成されるため、図１のように、プローブＰ１を外装体１０ａの上から接触する場合に比べて約１０倍程度の静電容量が検出される。
【００２６】
コンデンサ有無の判定にあたっては、静電容量測定部２０にその判定機能をもたせてもよいし、静電容量測定部２０から図示しないパソコンなどにデータを送って、判定させるようにしてもよい。いずれにしても、判定は図示しないマイクロコンピュータなどの制御手段にて行われ、制御手段はこのほかにプロービング動作なども制御する。
【００２７】
なお、この第１実施形態の変形例として、図４に示すように、回路基板１の反部品実装面側（裏面側）に、例えば容量測定時に用いられる導電性基準面としての基準電極板４を配置し、静電容量測定部２０のＨ端子を基準電極板４に接続するようにしても、上記第１実施形態と同様にコンデンサ１０の有無を検査することができる。
【００２８】
すなわち、コンデンサ１０が設計どおりの正規の位置に実装されている場合に生ずるプローブＰ１と内部電極ＩＰ間の静電容量をＣｐとし、基準電極板４とＧＮＤパターン３間に生ずる静電容量をＣｘとすると、その合成容量Ｃは、
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となる。
【００２９】
ここで、Ｃｐ≪ＣｘであるからＣｐ／Ｃｘ≒０と見なしてよい。したがって、Ｃ≒Ｃｐとなり、コンデンサ１０が実装されている場合には、静電容量測定部２０にて上記第１実施形態と同様に、プローブＰ１と内部電極ＩＰ間の静電容量Ｃｐが測定される。同じく、コンデンサ１０が非実装の場合には、プローブＰ１とＧＮＤパターン３との間の静電容量Ｃｏが測定されることになる。
【００３０】
なお、回路基板１の内層もしくは外層に、例えばシールド用などのベタパターンが存在する場合には、そのベタパターンを基準電極板４として用いることができる。また、コンデンサ１０の外装体１０ａに接触するプローブＰ１には、図５に例示するように、内部電極ＩＰに対して対向面積が広くとれる頂点が鈍角である円錐状プローブを用いることが好ましい。
【００３１】
次に、図６および図７を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。この第２実施形態は、コンデンサ１０の有無だけでなく、そのハンダ接続状態の良否をも検査可能としたもので、プローブＰ１，Ｐ２に加えてもう一つのプローブＰ３を用いる。プローブＰ３は、静電容量測定部２０のガード端子であるＧ端子に接続される。
【００３２】
図６は、Ｌ端子に接続されているプローブＰ１をコンデンサ１０の外装体１０ａ上にプロービングし、Ｈ端子に接続されているプローブＰ２をＧＮＤパターン３上にプロービングし、また、Ｇ端子に接続されているプローブＰ３を電源パターン２上にプロービングした状態を示す。
【００３３】
まず、Ｇ端子をＬ端子と同電位としてＬ端子に対するガード端子とし、プローブＰ１とプローブＰ２との間の静電容量を測定する。コンデンサ１０が実装されている場合には、上記第１実施形態と同じく、プローブＰ１とコンデンサ素子内の内部電極ＩＰ間の静電容量Ｃｐが測定され、コンデンサ１０が非実装の場合には、プローブＰ１とＧＮＤパターン３間の静電容量Ｃｏが測定される。
【００３４】
この検査時において、図７に示すように、コンデンサ１０の図において右側の電極部１０ｃが、ＧＮＤパターン３側のハンダランド３ａから浮いている接続不良の場合、プローブＰ２からの測定電流は、電極部１０ｃとハンダランド３ａ間の浮遊容量Ｃｙと、ハンダランド２ａ，３ａ間の浮遊容量Ｃｚとを介してプローブＰ１，Ｐ３側に流れる。
【００３５】
浮遊容量Ｃｙ，Ｃｚは、プローブＰ１に対して並列となるため、プローブＰ１，Ｐ２間で測定される静電容量は、その合成容量Ｃｙ＋Ｃｚとなる。これにより、電極部１０ｃとハンダランド３ａとの間が接続不良であることが分かる。
【００３６】
コンデンサ１０の図において左側の電極部１０ｂと電源パターン２側のハンダランド２ａ間を調べるには、図示しないスキャナにて、Ｇ端子とＨ端子の電圧を入れ替える。すなわち、Ｈ端子をＬ端子と同電位としてＬ端子に対するガード端子とし、Ｇ端子の電圧をそれまでＨ端子にかけていたＨｉ電圧として、プローブＰ１，Ｐ３間の静電容量を測定する。
【００３７】
その場合、電極部１０ｂがハンダランド２ａから浮いていれば、上記と同様にして、電極部１０ｂとハンダランド２ａ間の浮遊容量と、ハンダランド２ａ，３ａ間の浮遊容量の合成容量が測定されることになる。
【００３８】
実測例として、定格１００ｎＦのコンデンサ１０について、（１）コンデンサ有り，（２）コンデンサ無し，（３）コンデンサ有りではあるが一方の電極部がハンダランドから浮いて導通不良の各状態での静電容量を測定したところ、次のとおりであった。
（１）の場合の測定値，４．１〜４．２ｐＦ
（２）の場合の測定値，３．７〜３．８ｐＦ
（３）の場合の測定値，７００ｆＦ
【００３９】
なお、上記の例では、スキャナでＧ端子とＨ端子とを入れ替わるように切り替えているが、これとは異なり、プローブＰ２とプローブＰ３の位置を入れ替わるようにしてもよい。
【００４０】
すなわち、第１回目の測定では、図６のようにプローブＰ２をＧＮＤパターン３に、プローブＰ３を電源パターン２にそれぞれ接触させ、第２回目の測定では、反対にプローブＰ２を電源パターン２に、プローブＰ３をＧＮＤパターン３にそれぞれ接触させるようにしてもよい。
【００４１】
なお、バイパスコンデンサ１０は、上記実施形態で用いられている積層コンデンサのほかに、タンタルなどの固体電解コンデンサやチップ化されたアルミニウム電解コンデンサであってもよい。また、本発明は、コンデンサ以外の例えばチップ抵抗などの２極チップ部品の検査にも適用可能である。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、回路基板の電源パターンとグランドパターンとの間に実装されるバイパスコンデンサの有無を検査するにあたって、静電容量測定部と、その信号印加端子から引き出された第１および第２の少なくとも２本のプローブとを含み、第１のプローブを設計上予定されるバイパスコンデンサの外装体が存在する位置に配置し、第２のプローブをバイパスコンデンサの電極部のいずれか一方と接続されるパターンに接触する位置に配置し、第１および第２のプローブをそれぞれ回路基板にプロービングして、第１および第２のプローブ間で検出される静電容量値により、バイパスコンデンサの有無を検査するようにしたことにより、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の有無を検査することができる。
【００４３】
また、静電容量測定部のガード端子に接続される第３プローブをさらに備え、第３プローブをバイパスコンデンサの電極部のいずれか他方と接続されるパターンに接触させた状態で、第１回目として、ガード端子を第１のプローブが接続されている第１信号印加端子と同電位として第１および第２のプローブ間の静電容量を測定し、次に第２回目として、第２のプローブが接続されている第２信号印加端子の電圧を第１信号印加端子と同電位にするとともに、ガード端子の電圧を第１回目における第２信号印加端子の電圧に設定して第１および第３のプローブ間の静電容量を測定するようにしたことにより、バイパスコンデンサの電極部の接続状態の良否をも検査することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係り、バイパスコンデンサが実装されている状態の検査例を示す模式図。
【図２】図１の検査時に生ずるプローブとコンデンサ素子内の内部電極との間に生ずる静電容量を説明するための拡大図。
【図３】上記第１実施形態において、バイパスコンデンサが実装されていない状態の検査例を示す模式図。
【図４】上記第１実施形態の変形例を示す模式図。
【図５】本発明において、好ましく用いられるプローブを示す断面図。
【図６】本発明の第２実施形態に係り、バイパスコンデンサが実装されている状態の検査例を示す模式図。
【図７】上記第２実施形態において、接続不良状態にあるバイパスコンデンサの検出例を示す模式図。
【符号の説明】
１  回路基板
２  電源パターン
３  ＧＮＤパターン
２ａ，３ａ  ハンダランド
１０  バイパスコンデンサ
１０ａ  外装体
１０ｂ，１０ｃ  電極部
２０  静電容量測定部
Ｐ１〜Ｐ３  プローブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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