導通検査装置および導通検査方法
【課題】多重配線パターンに断線が発生していることを確実かつ安価に検出することが可能な導通検査装置および導通検査方法を提供することを目的とする。
【解決手段】第１の端子と第２の端子を有し、かつ第１および第２の端子を電気的に接続する複数の配線を有する多重配線パターンの導通検査を行う導通検査装置１００であって、第１の端子と前記第２の端子間のインダクタンス値を測定するインダクタンス測定部１１０と、インダクタンス値と所定の導通判定用閾値とを比較し、その結果、インダクタンス値が導通判定用閾値よりも大きければ多重配線パターンに断線が発生していると判定し、そうでなければ断線が発生していないと判定する導通判定部１２０と、導通判定用閾値を記憶する記憶部１３０と、導通判定部１２０による判定結果を表示する表示部１４０と、を備える。
【解決手段】第１の端子と第２の端子を有し、かつ第１および第２の端子を電気的に接続する複数の配線を有する多重配線パターンの導通検査を行う導通検査装置１００であって、第１の端子と前記第２の端子間のインダクタンス値を測定するインダクタンス測定部１１０と、インダクタンス値と所定の導通判定用閾値とを比較し、その結果、インダクタンス値が導通判定用閾値よりも大きければ多重配線パターンに断線が発生していると判定し、そうでなければ断線が発生していないと判定する導通判定部１２０と、導通判定用閾値を記憶する記憶部１３０と、導通判定部１２０による判定結果を表示する表示部１４０と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導通検査装置および導通検査方法、より詳しくは、プリント配線板に設けられた多重配線パターンの導通検査装置および導通検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリント配線板に設けられた配線パターンの導通検査の方式には、主として、ピンコンタクト方式および非接触方式があることが知られている（特許文献１）。
【０００３】
ピンコンタクト方式では、検査対象となるプリント配線板の配線パターンの両端にプローブピンを直接接触させ、一方のプローブピンに電流を流す。そして、他方のプローブピンで検出された電圧値から、配線パターンの直流抵抗値を求めることにより、配線パターンの導通検査を行う（特許文献１の段落［０００２］，［０００３］参照）。
【０００４】
一方、非接触方式では、検査対象となるプリント配線板の配線パターンの一端にプローブピンを直接接触させて交流成分を含む検査信号を印加し、他端において非接触の容量結合を介して当該検査信号を検出することで、配線パターンの導通検査を行う（特許文献１の段落［０００４］参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３３１１６９８号
【特許文献２】特開２００２−１４８２９０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、上記いずれの検査方法を用いても、多重配線パターンの導通検査を行うことは困難である。多重配線パターンとは、第１の端子と第２の端子を有し、第１および第２の端子を電気的に接続する配線を複数有する配線パターンをいう。多重配線パターンは、例えば、回路のインピーダンスを低下させる用途や、大電流を複数の配線に分散させて１本の配線に流れる電流を低下させる用途などに用いられる。
【０００７】
図７は、多重配線パターンの構成例を示している。図７（ａ）は、多重配線パターンが設けられた両面プリント配線板５１の上面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。絶縁基板５２の表面および裏面にはそれぞれ、導体パターン５３Ａおよび導体パターン５３Ｂが形成されている。なお、図７（ａ）に示すように、導体パターン５３Ｂは導体パターン５３Ａよりも太く形成されている。
【０００８】
導体パターン５３Ａは、配線５４と、配線５４の両端に端子５５および端子５６とを有する。同様に、導体パターン５３Ｂは、配線５７と、配線５７の両端に端子５８および端子５９とを有する。そして、図７（ｂ）に示すように、端子５５および端子５８は貫通ビア６０により電気的に接続され、同様に、端子５６および端子５９は貫通ビア６１により電気的に接続されている。このように、両面プリント配線板５１には、２つの配線を有する多重配線パターンが設けられている。
【０００９】
即ち、第１の端子としての端子５５と、第２の端子としての端子５６とを有するとともに、第１の端子および第２の端子を電気的に接続する第１の配線および第２の配線を有する。第１の配線は配線５４であり、第２の配線は、導体パターン５３Ｂ、貫通ビア６０および貫通ビア６１から構成される。
【００１０】
第２の配線の抵抗は、導体パターン５３Ｂが導体パターン５３Ａよりも細く形成されているのに加えて貫通ビア６０および６１による抵抗が存在するため、第１の配線の抵抗よりも大きい。このため、ピンコンタクト方式により導通検査を行った場合、配線を構成する各要素の寸法ばらつきによっては、第２の配線よりも抵抗値の低い第１の配線が断線していることを検出できないおそれがある。
【００１１】
非接触方式により導通検査を行った場合には、第１の配線および第２の配線のうちいずれか一方が断線したとき、断線していない配線から検査信号が検出される。このため、非接触方式では、第１の配線および第２の配線のいずれか一方が断線していることを検出することは原理的に不可能である。
【００１２】
このように、ピンコンタクト方式および非接触方式では、多重配線パターンを構成する複数の配線のうち一部の配線が断線していることを確実に検出することができない。
【００１３】
なお、多重配線パターンの断線を検出する方法としては、ＴＤＲ（タイム・ドメイン・リフレクトメリ）オシロスコープを用いる方法が挙げられる（特許文献２参照）。ＴＤＲオシロスコープを用いれば、原理的には、多重配線パターンの一部が断線していることも検出できる。しかし、ＴＤＲオシロスコープ装置は高価であることから、検査費用が増大するという問題がある。
【００１４】
本発明は、上述の認識に基づいてなされたものであり、多重配線パターンに断線が発生していることを確実かつ安価に検出することが可能な導通検査装置および導通検査方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の一態様によれば、第１の端子と第２の端子を有し、かつ前記第１および第２の端子を電気的に接続する複数の配線を有する多重配線パターンの導通検査を行う導通検査装置であって、前記第１の端子と前記第２の端子間のインダクタンス値を測定するインダクタンス測定部と、前記インダクタンス値と導通判定用閾値とを比較し、前記インダクタンス値が前記導通判定用閾値よりも大きければ前記多重配線パターンに断線が発生していると判定し、そうでなければ断線が発生していないと判定する導通判定部と、を備えることを特徴とする導通検査装置が提供される。
【００１６】
本発明の別態様によれば、第１の端子と第２の端子を有し、かつ前記第１および第２の端子を電気的に接続する複数の配線を有する多重配線パターンの導通検査を行う導通検査方法であって、前記第１の端子と前記第２の端子間のインダクタンス値を測定し、前記インダクタンス値と導通判定用閾値とを比較し、前記インダクタンス値が前記導通判定用閾値よりも大きければ前記多重配線パターンに断線が発生していると判定し、そうでなければ断線が発生していないと判定することを特徴とする導通検査方法が提供される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、多重配線パターンに断線が発生していることを確実かつ安価に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る導通検査装置の概略的な構成を示すブロック図である。
【図２】四端子対法によるインダクタンス測定部の構成を示す図である。
【図３】配線の寸法ばらつきを考慮した場合における、多重配線パターンのインダクタンス値の範囲を示すグラフである。
【図４】多重配線パターンのインダクタンス値の測定結果を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る導通検査装置の概略的な構成を示すブロック図である。
【図６】第２の実施形態に係る導通検査方法を示すフローチャートである。
【図７】（ａ）は両面プリント配線板に設けられた多重配線パターンの構成例を示す上面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、各図において同等の機能を有する構成要素には同一の符号を付し、同一符号の構成要素の詳しい説明は繰り返さない。
【００２０】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る導通検査装置１００の概略的な構成を示すブロック図である。導通検査装置１００は、インダクタンス測定部１１０と、導通判定部１２０と、記憶部１３０と、表示部１４０とを備える。
【００２１】
インダクタンス測定部１１０は、多重配線パターンの第１の端子と第２の端子間のインダクタンス値を測定する。測定方法としては２端子法や４端子法が挙げられるが、測定電流により生じる磁束の影響を軽減可能な４端子対法が好ましい。４端子対法によるインダクタンス値の測定については、後で図２を用いて説明する。
【００２２】
導通判定部１２０は、インダクタンス測定部１１０により測定されたインダクタンス値と、所定の判定閾値（導通判定用閾値）とを比較する。その結果、インダクタンス値が導通判定用閾値よりも大きければ、導通判定部１２０は、多重配線パターンに断線が発生していると判定し、そうでなければ断線は発生していないと判定する。
【００２３】
この導通判定用閾値は、多重配線パターンに断線が発生しているときの第１の端子と第２の端子間のインダクタンス値（断線インダクタンス値）よりも小さく、かつ、断線が発生していないときの第１の端子と前記第２の端子間のインダクタンス値（非断線インダクタンス値）よりも大きい値が用いられる。なお、好ましくは、断線インダクタンス値は、多重配線パターンの寸法ばらつきによって断線時のインダクタンス値がとり得る範囲の下限値であり、非断線インダクタンス値は、多重配線パターンの寸法ばらつきによって非断線時のインダクタンス値がとり得る範囲の上限値である。
【００２４】
記憶部１３０は、例えばハードディスク（ＨＤＤ）、又はフラッシュメモリなどの不揮発性のメモリであり、上記の導通判定用閾値などを記憶する。導通判定部１２０は、記憶部１３０から導通判定用閾値を読み出し、インダクタンス測定部１１０により測定されたインダクタンス値（又は、後述の抵抗測定部１５０により測定された抵抗値）と導通判定用閾値を比較する。
【００２５】
表示部１４０は、例えば液晶ディスプレイまたはプリンタであり、導通判定部１２０による判定結果を表示する。
【００２６】
次に、４端子対法を採った場合のインダクタンス測定部１１０の構成について説明する。図２は、インダクタンス測定部１１０を構成するインダクタンス・メータ１６、ケルビンプローブ１２，１３および同軸ケーブル２１〜２４と、検査対象の両面プリント配線板１とを示している。
【００２７】
まず、両面プリント配線板１の構成について説明する。絶縁基板２の表面および裏面にはそれぞれ、導体パターン３Ａおよび導体パターン３Ｂが形成されている。導体パターン３Ａは、配線４と、配線４の両端に端子５および端子６とを有する。同様に、導体パターン３Ｂは、配線７と、配線７の両端に端子８および端子９とを有する。
【００２８】
図２に示すように、端子５および端子８は貫通ビア１０により電気的に接続され、同様に、端子６および端子９は貫通ビア１１により電気的に接続されている。このように、両面プリント配線板１には、第１の端子としての端子５と、第２の端子としての端子６とを有するとともに、第１の端子および第２の端子を電気的に接続する２本の配線（第１の配線および第２の配線）を有する。第１の配線は配線４であり、第２の配線は、導体パターン３Ｂ、貫通ビア１０および貫通ビア１１から構成される配線である。
【００２９】
なお、本発明が検査対象とする多重配線パターンの配線数は２本に限らず、３本以上でもよい。また、多重配線パターンを構成する複数の配線は、図２のようにプリント配線板の垂直方向（厚さ方向）に分岐する場合に限らず、水平方向に分岐してもよいし、分岐方向は任意である。
【００３０】
次に、インダクタンス測定部１１０を構成するインダクタンス・メータ１６、ケルビンプローブ１０，１１および同軸ケーブル２１〜２４について説明する。
【００３１】
インダクタンス・メータ１６は、多重配線パターンの端子５に測定用の交流電流を流す交流信号源１７と、端子６から流れ出た交流電流を測定する交流電流計１８と、端子５および端子６間の電圧を測定する交流電圧計１９とを有する。
【００３２】
図２に示すように、インダクタンスを測定する際、ケルビンプローブ１２を端子５に接触させ、ケルビンプローブ１３を端子６に接触させる。
【００３３】
ケルビンプローブ１２はプローブピン１２ａおよび１２ｂを有し、ケルビンプローブ１３はプローブピン１３ａおよび１３ｂを有する。
【００３４】
また、インダクタンス・メータ１６は、Ｈｃ、Ｈｐ、ＬｃおよびＬｐの４つの端子を有する。Ｈｃ端子は、同軸ケーブル２１およびケルビンプローブ１２のプローブピン１２ａを介して端子５と電気的に接続される。Ｈｐ端子は、同軸ケーブル２３およびケルビンプローブ１２のプローブピン１２ｂを介して端子５と電気的に接続される。Ｌｃ端子は、同軸ケーブル２２およびケルビンプローブ１３のプローブピン１３ｂを介して端子６と電気的に接続される。Ｌｐ端子は、同軸ケーブル２４およびケルビンプローブ１３のプローブピン１３ａを介して端子６と電気的に接続される。
【００３５】
図２に示すように、同軸ケーブル２１〜２４の外部導体２１ｂ〜２４ｂは互いに導体２５により電気的に接続されている。
【００３６】
同軸ケーブル２１は、交流信号源１７の出力端子と電気的に接続された中心導体２１ａ、および交流信号源１７の入力端子と電気的に接続された外部導体２１ｂを有する。同軸ケーブル２２は、交流電流計１８の入力端子と電気的に接続された中心導体２２ａ、および交流電流計１８の出力端子と電気的に接続された外部導体２２ｂを有する。同軸ケーブル２３は、交流電圧計１９の一方の端子と電気的に接続された中心導体２３ａと、同軸ケーブル２１の外部導体２１ｂと電気的に接続された外部導体２３ｂとを有する。同軸ケーブル２４は、交流電圧計１９の他方の端子と電気的に接続された中心導体２４ａと、同軸ケーブル２２の外部導体２２ｂおよび同軸ケーブル２３の外部導体２３ｂと電気的に接続された外部導体２４ｂとを有する。
【００３７】
プローブピン１２ａは、同軸ケーブル２１の中心導体２１ａと電気的に接続されている。プローブピン１２ｂは、同軸ケーブル２３の中心導体２３ａと電気的に接続されている。プローブピン１３ａは、同軸ケーブル２４の中心導体２４ａと電気的に接続されている。プローブピン１３ｂは、同軸ケーブル２２の中心導体２２ａと電気的に接続されている。
【００３８】
Ｈｃ端子は、交流信号源１７と接続され、プローブピン１２ａを介して端子５に交流信号を印加する。端子５に印加された交流信号は、多重配線パターンを通り、端子６からプローブピン１３ｂ、そしてＬｃ端子を通り、交流電流計１８に入力される。交流電流計１８から出力されたリターン電流は、同軸ケーブル２１〜２４の外部導体（シールド部）２１ｂ〜２４ｂを通り、交流信号源１７に戻る。
【００３９】
また交流電圧計１９は、インダクタンス・メータ１６のＨｐ端子およびＬｐ端子に接続されており、端子５および端子６間の電圧を測定する。
【００４０】
上記の接続方法は４端子対法と呼ばれる。交流信号源１７から出力された交流電流は同軸ケーブル２１，２２の中心導体２１ａ，２２ａを流れる。一方、リターン電流は同軸ケーブル２１〜２４の外部導体２１ｂ〜２４ｂを流れて交流信号源１７に戻る。このように測定電流とリターン電流が逆方向に流れるため、これらの電流により発生する磁界が打ち消され、外部に磁界を発生しない。このため、同軸ケーブル２１〜２４上に自己インダクタンスおよび相互インダクタンスが発生せず、インダクタンス測定部１１０は微小なインダクタンスを測定することができる。よって、配線４および配線７のいずれか一方が断線しているときのインダクタンスと、配線４および配線７の両方とも非断線のときのインダクタンスとの間のわずかな差を測定できる。
【００４１】
インダクタンス測定部１１０は、交流電圧計１９により測定された交流電圧と、交流電流計１８により測定された交流電流との比を計算することにより、端子５および端子６間のインダクタンス値を得る。
【００４２】
上記のインダクタンス測定方法はＩ−Ｖ法とも呼ばれ、他の測定方法と比べて、安価な構成で実現でき、また、比較的低い周波数帯域（例えば１ｋＨｚ〜１０ＭＨｚ）での測定を安定的に行うことができる。
【００４３】
図２中の破線は、断線が発生していない場合の測定用の交流電流の経路を示している。もし第１の配線において断線が発生している場合、交流電流は第２の配線を通る。反対に、第２の配線において断線が発生している場合、交流電流は第１の配線を通る。
【００４４】
第１の配線のインダクタンスをＬ１、第２の配線のインダクタンスをＬ２とする。そして、第１の配線と第２の配線の合成インダクタンスをＬ１_２とする。第１の配線および第２の配線がともに断線していない場合、合成インダクタンスＬ１_２は（Ｌ１×Ｌ２）／（Ｌ１＋Ｌ２）となる。一方、第１の配線および第２の配線のいずれか一方に断線が発生している場合（即ち、片側断線の場合）、合成インダクタンスはＬ１またはＬ２となる。なお、第１の配線および第２の配線の両方に断線が発生している場合、インダクタンス値は０となる。
【００４５】
プリント配線板に設けられた導体パターンのインダクタンスＬは、近似的に式（１）を用いて算出することができる（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｚｕｋｅｎ．ｃｏ．ｊｐ／ｃｌｕｂＺ／ｚ／ａｎａｌｏｇ／００６／ａｎａ／ａｎａ＿１１０１２０＿１．ｈｔｍｌ参照）。
【数１】
ここで、ｌ：配線長（ｍｍ）、Ｗ：配線幅（ｍｍ）、Ｔ：配線厚（ｍｍ）である。
【００４６】
式（１）を用いて、第１の配線のインダクタンス値（Ｌ１）および第２の配線のインダクタンス値（Ｌ２）を求める。ここでは、簡単のため、導体パターン３Ａと導体パターン３Ｂの大きさ（長さ、幅、厚み）は同一とし、第２の配線については、貫通ビア１０，１１を無視し、導体パターン３Ｂのみを考慮する。
【００４７】
配線長ｌ＝５０ｍｍ、配線幅Ｗ＝１００μｍ、配線厚Ｔ＝３０μｍとした場合、インダクタンスＬ１およびＬ２の値は、式（１）からそれぞれ７１．５ｎＨとなる。このインダクタンス値は、第１の配線および第２の配線のいずれか一方のみが断線した場合の値である。また、第１の配線および第２の配線のいずれも非断線の場合の合成インダクタンスＬ１_２は、３５．７ｎＨとなる。
【００４８】
このように、多重配線パターンに片側断線が発生すると、相互インダクタンスが消滅し非断線の配線の自己インダクタンスのみとなることから、インダクタンス値が大きくなる。これを利用することで、第１の配線および第２の配線のうちいずれか一方が断線したことを検出することができる。なお、前述のように、第１の配線および第２の配線の両方に断線が発生している場合には、第１の端子と第２の端子間のインダクタンス値は０となる。よって、インダクタンス値の測定により、第１の配線および第２の配線が両方とも断線していることも検出できる。
【００４９】
ところで、実際に製造された配線の配線幅Ｗおよび配線厚Ｔには、一定の寸法ばらつきがある。よって、多重配線パターンの導通検査をより確実に行うためには、配線の寸法ばらつきを考慮することが望ましい。配線幅Ｗのばらつきは、例えば±１０％と見積もることができ、この場合に配線幅Ｗのとり得る値の範囲は、１００±１０μｍである。また、配線厚のばらつきは、例えば±５０％と見積もることができ、この場合に配線厚Ｔのとり得る値の範囲は、３０μｍ±１５μｍである。なお、厚み方向の寸法ばらつきが幅方向に比べて相対的に大きい理由は、導体パターン３Ａ，３Ｂを銅めっきにより形成することを想定したためである。
【００５０】
式（１）を用いて、片側断線および非断線の場合のそれぞれについて、寸法ばらつきを考慮したインダクタンス値の範囲を算出した。図３は、その計算結果を示しており、非断線時における多重配線パターンのインダクタンス値は、３４．９〜３６．８ｎＨであり、片側断線時における多重配線パターンのインダクタンス値は、６９．７〜７３．６ｎＨである。
【００５１】
このように、寸法ばらつきを考慮しても、片側断線時のインダクタンス値と非断線時のインダクタンス値との差分Δは、３２．９ｎＨ（＝６９．７−３６．８ｎＨ）以上確保されており、測定されたインダクタンス値から片側断線を検出することができる。
【００５２】
次に、インダクタンスを繰り返し測定したときの測定値のばらつき（測定誤差）を考慮しても、多重配線パターンに片側断線が発生しているか否かの判定が可能であることを説明する。
【００５３】
交流信号源１７の出力する交流電流の周波数をパラメータとして、図２で説明した４端子対法により多重配線パターンのインダクタンス値を測定した。なお、測定した多重配線パターンの構成は、図３の計算に用いた多重配線パターンの構成とは異なる。測定に用いた周波数は、１ｋＨｚ、１０ｋＨｚ、１００ｋＨｚ、１ＭＨｚ、１０ＭＨｚの５種類であり、各周波数についてインダクタンスを３回測定した。
【００５４】
図４（ａ）は測定結果を示しており、図４（ｂ）は測定結果を元に計算された、インダクタンスの平均値、最大値および最小値を示している。また、最大値および最小値については、平均値からのずれを変化率としてかっこ内に示している。図４（ｂ）に示すように、上記測定で得られたインダクタンス値の変化率は、最大でも４％であった。
【００５５】
図３に示す計算例において、片側断線時におけるインダクタンスの下限値と、非断線時におけるインダクタンスの上限値との平均値（５３．３ｎＨ）を導通判定用閾値とする場合を考える。このとき、片側断線時におけるインダクタンスの下限値と導通判定用閾値との差分（Δ／２）、および非断線時におけるインダクタンスの上限値と導通判定用閾値との差分（Δ／２）は、いずれも約２０％以上の変化率に相当する。よって、繰返し測定によるインダクタンス値の変化率（最大４％）は、インダクタンス値の差分Δに比べて十分低いと言える。よって、測定誤差を考慮しても、測定されたインダクタンス値から片側断線を検出することが可能である。
【００５６】
上記のように、本実施形態によれば、測定周波数１ｋＨｚ〜１０ＭＨｚのうちインダクタンス値の変化率が最も大きくなる測定周波数１ｋＨｚにおいても、多重配線パターンの断線を検出することが可能である。インダクタンス・メータ１６は測定周波数が高くなるほど高価になる傾向にあるので、比較的低い周波数で測定することにより多重配線パターンの導通検査の費用を下げることができる。
【００５７】
次に、導通判定用閾値の決定方法について具体的に説明する。
【００５８】
まず、寸法が既知の多重配線パターン（好ましくは設計寸法通りに作製された多重配線パターン）について、断線時のインダクタンス値および非断線時のインダクタンス値を測定する。なお、これらのインダクタンス値として、電磁界シミュレーションなどにより得られた計算値を用いてもよい。
【００５９】
次に、前述のようにインダクタンス値に寸法ばらつきを加味して、断線時のインダクタンス値のとり得る範囲および非断線時のインダクタンス値のとり得る範囲をそれぞれ求める。そして、断線時のインダクタンスの下限値より小さく、かつ非断線時のインダクタンスの上限値より大きい値を導通判定用閾値とする。なお、寸法ばらつきを考慮せずに、断線時のインダクタンス値と非断線時のインダクタンス値の平均値を導通判定用閾値としてもよい。
【００６０】
また、多重配線パターンを構成する配線が３本以上であっても、本発明を適用することが可能である。例えば、第１の端子と第２の端子を電気的に接続する配線の数がｎ本であり、各配線のインダクタンス値が同じ（Ｌ）であると仮定する。この場合、全ての配線が非断線のときの合成インダクタンスはＬ／ｎであり、１本の配線が断線しているときの合成インダクタンスはＬ／（ｎ−１）である。よって、Ｌ／ｎより大きく、Ｌ／（ｎ−１）より小さい値を導通判定用閾値とすればよい。好ましくは、これらの合成インダクタンスの平均値である｛（２ｎ−１）／２ｎ（ｎ−１）｝Ｌを導通判定用閾値とする。
【００６１】
以上説明したように、本実施形態では、１ｋＨｚ〜１０ＭＨｚの測定周波数で４端子対法を用いて多重配線パターンのインダクタンス値を測定し、測定されたインダクタンス値を所定の導通判定用閾値と比較する。これにより、配線の幅や厚みのばらつき及び測定誤差を考慮しても、多重配線パターンの断線を確実に検出することができる。
【００６２】
また、配線長の変化に対する感度は、一般に、直流抵抗よりもインダクタンスの方が高い。このため、本実施形態によれば、ピンコンタクト方式に比べて高い精度で断線を検出することが可能である。
【００６３】
さらに、上記のように比較的低い測定周波数を用いることで、インダクタンス測定部（インダクタンス・メータ）をＴＤＲオシロスコープ等に比べて安価に作製できる。その結果、多重配線パターンの導通検査の費用を抑えることができる。
【００６４】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係る導通検査装置１００Ａについて、図５を用いて説明する。第２の実施形態と第１の実施形態との相違点の一つは、導通検査装置１００Ａが抵抗測定部１５０を備えることである。以下、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００６５】
導通検査装置１００Ａは、インダクタンス測定部１１０、導通判定部１２０、記憶部１３０および表示部１４０に加えて、端子５と端子６間の抵抗値を測定する抵抗測定部１５０を備える。
【００６６】
より詳しくは、抵抗測定部１５０は、多重配線パターンに直流電流（Ｉ）を流す直流電流源と、端子５および端子６間に発生する電圧（Ｖ）を測定する直流電圧計とを有し、電圧と電流の比（Ｖ／Ｉ）を計算することにより多重配線パターンの端子間の直流抵抗値を得る。
【００６７】
導通判定部１２０は、抵抗測定部１５０により測定された抵抗値と、所定の判定閾値（オープン判定用閾値）とを比較する。このオープン判定用閾値は、数ＭΩ程度の十分大きい値に設定される。その結果、抵抗値がオープン判定用閾値よりも大きければ、多重配線パターンを構成する配線が全て断線していると判定する。この場合、前述のインダクタンス値を用いた導通検査は行わず、検査対象のプリント配線板は不良品と判定する。反対に、抵抗値がオープン判定用閾値よりも小さければ、第１の実施形態で説明したインダクタンス値による導通検査を行う。
【００６８】
なお、導通判定部１２０は、断線の有無の判定に加えて、短絡の有無の判定を行ってもよい。即ち、抵抗測定部１５０により測定された抵抗値を所定の判定閾値（ショート判定用閾値）と比較する。このショート判定用閾値は、数Ω程度の十分小さい値に設定される。抵抗値がショート判定用閾値よりも小さければ、多重配線パターン（第１および第２の配線以外の部位など）に短絡が発生していると判定してもよい。
【００６９】
図６のフローチャートを用いて、第２の実施形態に係る導通検査方法について説明する。
【００７０】
（１）まず、抵抗測定部１５０は、前述のようにして多重配線パターンの端子５および端子６間の抵抗値を測定する（ステップＳ１１）。
【００７１】
（２）導通判定部１２０は、抵抗値とオープン判定用閾値との比較を行い、多重配線パターンを構成する配線が全て断線しているか否かを判定する（ステップＳ１２）。もし配線が全て断線していると判定した場合には、検査対象のプリント配線板は不良品であると判定し（ステップＳ１３）、そうでなければ、ステップＳ１４に進む。
【００７２】
（３）インダクタンス測定部１１０は、４端子対法などを用いて多重配線パターンの端子５および端子６間のインダクタンス値を測定する（ステップＳ１４）。
【００７３】
（４）導通判定部１２０は、インダクタンス値と導通判定用閾値との比較を行い、多重配線パターンに断線が発生しているか否かを判定する（ステップＳ１５）。もし多重配線パターンに断線が発生してないと判定した場合には、検査対象のプリント配線板は正常品であると判定し（ステップＳ１６）、そうでなければ、不良品であると判定する（ステップＳ１３）。
【００７４】
このように、第２の実施形態では、第１の実施形態で説明したインダクタンス値による導通検査を行う前に、抵抗値を測定し、多重配線パターンを構成する配線が全て断線しているか否かを判定する。これにより、比較的精度の高い閾値設定が必要なインダクタンス測定の回数を減らし、より効率的に多重配線パターンの導通検査を行うことができる。
【００７５】
なお、実際の導通検査では複数の多重配線パターンについて検査を行うことから、抵抗値の測定とインダクタンス値の測定とを並行して行ってもよい。例えば、ある多重配線パターンについて抵抗値を測定した結果、正常であると判定されてインダクタンス値を測定する場合、このインダクタンス値の測定が終了する前に、他の多重配線パターンの抵抗値の測定を行ってもよい。
【００７６】
上記の記載に基づいて、当業者であれば、本発明の追加の効果や種々の変形を想到できるかもしれないが、本発明の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではない。特許請求の範囲に規定された内容及びその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更及び部分的削除が可能である。
【符号の説明】
【００７７】
１，５１ 両面プリント配線板
２，５２ 絶縁基板
３Ａ，３Ｂ，５３Ａ，５３Ｂ 導体パターン
４，７，５４，５７ 配線
５，６，８，９，５５，５６，５８，５９ 端子
１０，１１，６０，６１ 貫通ビア
１２、１３ ケルビンプローブ
１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂ プローブピン
１６ インダクタンス・メータ
１７ 交流信号源
１８ 交流電流計
１９ 交流電圧計
２１，２２，２３，２４ 同軸ケーブル
２１ａ，２２ａ，２３ａ，２４ａ 中心導体
２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ，２４ｂ 外部導体（シールド部）
２５ 導体
１００，１００Ａ 導通検査装置
１１０ インダクタンス測定部
１２０ 導通判定部
１３０ 記憶部
１４０ 表示部
１５０ 抵抗測定部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導通検査装置および導通検査方法、より詳しくは、プリント配線板に設けられた多重配線パターンの導通検査装置および導通検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリント配線板に設けられた配線パターンの導通検査の方式には、主として、ピンコンタクト方式および非接触方式があることが知られている（特許文献１）。
【０００３】
ピンコンタクト方式では、検査対象となるプリント配線板の配線パターンの両端にプローブピンを直接接触させ、一方のプローブピンに電流を流す。そして、他方のプローブピンで検出された電圧値から、配線パターンの直流抵抗値を求めることにより、配線パターンの導通検査を行う（特許文献１の段落［０００２］，［０００３］参照）。
【０００４】
一方、非接触方式では、検査対象となるプリント配線板の配線パターンの一端にプローブピンを直接接触させて交流成分を含む検査信号を印加し、他端において非接触の容量結合を介して当該検査信号を検出することで、配線パターンの導通検査を行う（特許文献１の段落［０００４］参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３３１１６９８号
【特許文献２】特開２００２−１４８２９０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、上記いずれの検査方法を用いても、多重配線パターンの導通検査を行うことは困難である。多重配線パターンとは、第１の端子と第２の端子を有し、第１および第２の端子を電気的に接続する配線を複数有する配線パターンをいう。多重配線パターンは、例えば、回路のインピーダンスを低下させる用途や、大電流を複数の配線に分散させて１本の配線に流れる電流を低下させる用途などに用いられる。
【０００７】
図７は、多重配線パターンの構成例を示している。図７（ａ）は、多重配線パターンが設けられた両面プリント配線板５１の上面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。絶縁基板５２の表面および裏面にはそれぞれ、導体パターン５３Ａおよび導体パターン５３Ｂが形成されている。なお、図７（ａ）に示すように、導体パターン５３Ｂは導体パターン５３Ａよりも太く形成されている。
【０００８】
導体パターン５３Ａは、配線５４と、配線５４の両端に端子５５および端子５６とを有する。同様に、導体パターン５３Ｂは、配線５７と、配線５７の両端に端子５８および端子５９とを有する。そして、図７（ｂ）に示すように、端子５５および端子５８は貫通ビア６０により電気的に接続され、同様に、端子５６および端子５９は貫通ビア６１により電気的に接続されている。このように、両面プリント配線板５１には、２つの配線を有する多重配線パターンが設けられている。
【０００９】
即ち、第１の端子としての端子５５と、第２の端子としての端子５６とを有するとともに、第１の端子および第２の端子を電気的に接続する第１の配線および第２の配線を有する。第１の配線は配線５４であり、第２の配線は、導体パターン５３Ｂ、貫通ビア６０および貫通ビア６１から構成される。
【００１０】
第２の配線の抵抗は、導体パターン５３Ｂが導体パターン５３Ａよりも細く形成されているのに加えて貫通ビア６０および６１による抵抗が存在するため、第１の配線の抵抗よりも大きい。このため、ピンコンタクト方式により導通検査を行った場合、配線を構成する各要素の寸法ばらつきによっては、第２の配線よりも抵抗値の低い第１の配線が断線していることを検出できないおそれがある。
【００１１】
非接触方式により導通検査を行った場合には、第１の配線および第２の配線のうちいずれか一方が断線したとき、断線していない配線から検査信号が検出される。このため、非接触方式では、第１の配線および第２の配線のいずれか一方が断線していることを検出することは原理的に不可能である。
【００１２】
このように、ピンコンタクト方式および非接触方式では、多重配線パターンを構成する複数の配線のうち一部の配線が断線していることを確実に検出することができない。
【００１３】
なお、多重配線パターンの断線を検出する方法としては、ＴＤＲ（タイム・ドメイン・リフレクトメリ）オシロスコープを用いる方法が挙げられる（特許文献２参照）。ＴＤＲオシロスコープを用いれば、原理的には、多重配線パターンの一部が断線していることも検出できる。しかし、ＴＤＲオシロスコープ装置は高価であることから、検査費用が増大するという問題がある。
【００１４】
本発明は、上述の認識に基づいてなされたものであり、多重配線パターンに断線が発生していることを確実かつ安価に検出することが可能な導通検査装置および導通検査方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の一態様によれば、第１の端子と第２の端子を有し、かつ前記第１および第２の端子を電気的に接続する複数の配線を有する多重配線パターンの導通検査を行う導通検査装置であって、前記第１の端子と前記第２の端子間のインダクタンス値を測定するインダクタンス測定部と、前記インダクタンス値と導通判定用閾値とを比較し、前記インダクタンス値が前記導通判定用閾値よりも大きければ前記多重配線パターンに断線が発生していると判定し、そうでなければ断線が発生していないと判定する導通判定部と、を備えることを特徴とする導通検査装置が提供される。
【００１６】
本発明の別態様によれば、第１の端子と第２の端子を有し、かつ前記第１および第２の端子を電気的に接続する複数の配線を有する多重配線パターンの導通検査を行う導通検査方法であって、前記第１の端子と前記第２の端子間のインダクタンス値を測定し、前記インダクタンス値と導通判定用閾値とを比較し、前記インダクタンス値が前記導通判定用閾値よりも大きければ前記多重配線パターンに断線が発生していると判定し、そうでなければ断線が発生していないと判定することを特徴とする導通検査方法が提供される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、多重配線パターンに断線が発生していることを確実かつ安価に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る導通検査装置の概略的な構成を示すブロック図である。
【図２】四端子対法によるインダクタンス測定部の構成を示す図である。
【図３】配線の寸法ばらつきを考慮した場合における、多重配線パターンのインダクタンス値の範囲を示すグラフである。
【図４】多重配線パターンのインダクタンス値の測定結果を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る導通検査装置の概略的な構成を示すブロック図である。
【図６】第２の実施形態に係る導通検査方法を示すフローチャートである。
【図７】（ａ）は両面プリント配線板に設けられた多重配線パターンの構成例を示す上面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、各図において同等の機能を有する構成要素には同一の符号を付し、同一符号の構成要素の詳しい説明は繰り返さない。
【００２０】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る導通検査装置１００の概略的な構成を示すブロック図である。導通検査装置１００は、インダクタンス測定部１１０と、導通判定部１２０と、記憶部１３０と、表示部１４０とを備える。
【００２１】
インダクタンス測定部１１０は、多重配線パターンの第１の端子と第２の端子間のインダクタンス値を測定する。測定方法としては２端子法や４端子法が挙げられるが、測定電流により生じる磁束の影響を軽減可能な４端子対法が好ましい。４端子対法によるインダクタンス値の測定については、後で図２を用いて説明する。
【００２２】
導通判定部１２０は、インダクタンス測定部１１０により測定されたインダクタンス値と、所定の判定閾値（導通判定用閾値）とを比較する。その結果、インダクタンス値が導通判定用閾値よりも大きければ、導通判定部１２０は、多重配線パターンに断線が発生していると判定し、そうでなければ断線は発生していないと判定する。
【００２３】
この導通判定用閾値は、多重配線パターンに断線が発生しているときの第１の端子と第２の端子間のインダクタンス値（断線インダクタンス値）よりも小さく、かつ、断線が発生していないときの第１の端子と前記第２の端子間のインダクタンス値（非断線インダクタンス値）よりも大きい値が用いられる。なお、好ましくは、断線インダクタンス値は、多重配線パターンの寸法ばらつきによって断線時のインダクタンス値がとり得る範囲の下限値であり、非断線インダクタンス値は、多重配線パターンの寸法ばらつきによって非断線時のインダクタンス値がとり得る範囲の上限値である。
【００２４】
記憶部１３０は、例えばハードディスク（ＨＤＤ）、又はフラッシュメモリなどの不揮発性のメモリであり、上記の導通判定用閾値などを記憶する。導通判定部１２０は、記憶部１３０から導通判定用閾値を読み出し、インダクタンス測定部１１０により測定されたインダクタンス値（又は、後述の抵抗測定部１５０により測定された抵抗値）と導通判定用閾値を比較する。
【００２５】
表示部１４０は、例えば液晶ディスプレイまたはプリンタであり、導通判定部１２０による判定結果を表示する。
【００２６】
次に、４端子対法を採った場合のインダクタンス測定部１１０の構成について説明する。図２は、インダクタンス測定部１１０を構成するインダクタンス・メータ１６、ケルビンプローブ１２，１３および同軸ケーブル２１〜２４と、検査対象の両面プリント配線板１とを示している。
【００２７】
まず、両面プリント配線板１の構成について説明する。絶縁基板２の表面および裏面にはそれぞれ、導体パターン３Ａおよび導体パターン３Ｂが形成されている。導体パターン３Ａは、配線４と、配線４の両端に端子５および端子６とを有する。同様に、導体パターン３Ｂは、配線７と、配線７の両端に端子８および端子９とを有する。
【００２８】
図２に示すように、端子５および端子８は貫通ビア１０により電気的に接続され、同様に、端子６および端子９は貫通ビア１１により電気的に接続されている。このように、両面プリント配線板１には、第１の端子としての端子５と、第２の端子としての端子６とを有するとともに、第１の端子および第２の端子を電気的に接続する２本の配線（第１の配線および第２の配線）を有する。第１の配線は配線４であり、第２の配線は、導体パターン３Ｂ、貫通ビア１０および貫通ビア１１から構成される配線である。
【００２９】
なお、本発明が検査対象とする多重配線パターンの配線数は２本に限らず、３本以上でもよい。また、多重配線パターンを構成する複数の配線は、図２のようにプリント配線板の垂直方向（厚さ方向）に分岐する場合に限らず、水平方向に分岐してもよいし、分岐方向は任意である。
【００３０】
次に、インダクタンス測定部１１０を構成するインダクタンス・メータ１６、ケルビンプローブ１０，１１および同軸ケーブル２１〜２４について説明する。
【００３１】
インダクタンス・メータ１６は、多重配線パターンの端子５に測定用の交流電流を流す交流信号源１７と、端子６から流れ出た交流電流を測定する交流電流計１８と、端子５および端子６間の電圧を測定する交流電圧計１９とを有する。
【００３２】
図２に示すように、インダクタンスを測定する際、ケルビンプローブ１２を端子５に接触させ、ケルビンプローブ１３を端子６に接触させる。
【００３３】
ケルビンプローブ１２はプローブピン１２ａおよび１２ｂを有し、ケルビンプローブ１３はプローブピン１３ａおよび１３ｂを有する。
【００３４】
また、インダクタンス・メータ１６は、Ｈｃ、Ｈｐ、ＬｃおよびＬｐの４つの端子を有する。Ｈｃ端子は、同軸ケーブル２１およびケルビンプローブ１２のプローブピン１２ａを介して端子５と電気的に接続される。Ｈｐ端子は、同軸ケーブル２３およびケルビンプローブ１２のプローブピン１２ｂを介して端子５と電気的に接続される。Ｌｃ端子は、同軸ケーブル２２およびケルビンプローブ１３のプローブピン１３ｂを介して端子６と電気的に接続される。Ｌｐ端子は、同軸ケーブル２４およびケルビンプローブ１３のプローブピン１３ａを介して端子６と電気的に接続される。
【００３５】
図２に示すように、同軸ケーブル２１〜２４の外部導体２１ｂ〜２４ｂは互いに導体２５により電気的に接続されている。
【００３６】
同軸ケーブル２１は、交流信号源１７の出力端子と電気的に接続された中心導体２１ａ、および交流信号源１７の入力端子と電気的に接続された外部導体２１ｂを有する。同軸ケーブル２２は、交流電流計１８の入力端子と電気的に接続された中心導体２２ａ、および交流電流計１８の出力端子と電気的に接続された外部導体２２ｂを有する。同軸ケーブル２３は、交流電圧計１９の一方の端子と電気的に接続された中心導体２３ａと、同軸ケーブル２１の外部導体２１ｂと電気的に接続された外部導体２３ｂとを有する。同軸ケーブル２４は、交流電圧計１９の他方の端子と電気的に接続された中心導体２４ａと、同軸ケーブル２２の外部導体２２ｂおよび同軸ケーブル２３の外部導体２３ｂと電気的に接続された外部導体２４ｂとを有する。
【００３７】
プローブピン１２ａは、同軸ケーブル２１の中心導体２１ａと電気的に接続されている。プローブピン１２ｂは、同軸ケーブル２３の中心導体２３ａと電気的に接続されている。プローブピン１３ａは、同軸ケーブル２４の中心導体２４ａと電気的に接続されている。プローブピン１３ｂは、同軸ケーブル２２の中心導体２２ａと電気的に接続されている。
【００３８】
Ｈｃ端子は、交流信号源１７と接続され、プローブピン１２ａを介して端子５に交流信号を印加する。端子５に印加された交流信号は、多重配線パターンを通り、端子６からプローブピン１３ｂ、そしてＬｃ端子を通り、交流電流計１８に入力される。交流電流計１８から出力されたリターン電流は、同軸ケーブル２１〜２４の外部導体（シールド部）２１ｂ〜２４ｂを通り、交流信号源１７に戻る。
【００３９】
また交流電圧計１９は、インダクタンス・メータ１６のＨｐ端子およびＬｐ端子に接続されており、端子５および端子６間の電圧を測定する。
【００４０】
上記の接続方法は４端子対法と呼ばれる。交流信号源１７から出力された交流電流は同軸ケーブル２１，２２の中心導体２１ａ，２２ａを流れる。一方、リターン電流は同軸ケーブル２１〜２４の外部導体２１ｂ〜２４ｂを流れて交流信号源１７に戻る。このように測定電流とリターン電流が逆方向に流れるため、これらの電流により発生する磁界が打ち消され、外部に磁界を発生しない。このため、同軸ケーブル２１〜２４上に自己インダクタンスおよび相互インダクタンスが発生せず、インダクタンス測定部１１０は微小なインダクタンスを測定することができる。よって、配線４および配線７のいずれか一方が断線しているときのインダクタンスと、配線４および配線７の両方とも非断線のときのインダクタンスとの間のわずかな差を測定できる。
【００４１】
インダクタンス測定部１１０は、交流電圧計１９により測定された交流電圧と、交流電流計１８により測定された交流電流との比を計算することにより、端子５および端子６間のインダクタンス値を得る。
【００４２】
上記のインダクタンス測定方法はＩ−Ｖ法とも呼ばれ、他の測定方法と比べて、安価な構成で実現でき、また、比較的低い周波数帯域（例えば１ｋＨｚ〜１０ＭＨｚ）での測定を安定的に行うことができる。
【００４３】
図２中の破線は、断線が発生していない場合の測定用の交流電流の経路を示している。もし第１の配線において断線が発生している場合、交流電流は第２の配線を通る。反対に、第２の配線において断線が発生している場合、交流電流は第１の配線を通る。
【００４４】
第１の配線のインダクタンスをＬ１、第２の配線のインダクタンスをＬ２とする。そして、第１の配線と第２の配線の合成インダクタンスをＬ１_２とする。第１の配線および第２の配線がともに断線していない場合、合成インダクタンスＬ１_２は（Ｌ１×Ｌ２）／（Ｌ１＋Ｌ２）となる。一方、第１の配線および第２の配線のいずれか一方に断線が発生している場合（即ち、片側断線の場合）、合成インダクタンスはＬ１またはＬ２となる。なお、第１の配線および第２の配線の両方に断線が発生している場合、インダクタンス値は０となる。
【００４５】
プリント配線板に設けられた導体パターンのインダクタンスＬは、近似的に式（１）を用いて算出することができる（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｚｕｋｅｎ．ｃｏ．ｊｐ／ｃｌｕｂＺ／ｚ／ａｎａｌｏｇ／００６／ａｎａ／ａｎａ＿１１０１２０＿１．ｈｔｍｌ参照）。
【数１】
ここで、ｌ：配線長（ｍｍ）、Ｗ：配線幅（ｍｍ）、Ｔ：配線厚（ｍｍ）である。
【００４６】
式（１）を用いて、第１の配線のインダクタンス値（Ｌ１）および第２の配線のインダクタンス値（Ｌ２）を求める。ここでは、簡単のため、導体パターン３Ａと導体パターン３Ｂの大きさ（長さ、幅、厚み）は同一とし、第２の配線については、貫通ビア１０，１１を無視し、導体パターン３Ｂのみを考慮する。
【００４７】
配線長ｌ＝５０ｍｍ、配線幅Ｗ＝１００μｍ、配線厚Ｔ＝３０μｍとした場合、インダクタンスＬ１およびＬ２の値は、式（１）からそれぞれ７１．５ｎＨとなる。このインダクタンス値は、第１の配線および第２の配線のいずれか一方のみが断線した場合の値である。また、第１の配線および第２の配線のいずれも非断線の場合の合成インダクタンスＬ１_２は、３５．７ｎＨとなる。
【００４８】
このように、多重配線パターンに片側断線が発生すると、相互インダクタンスが消滅し非断線の配線の自己インダクタンスのみとなることから、インダクタンス値が大きくなる。これを利用することで、第１の配線および第２の配線のうちいずれか一方が断線したことを検出することができる。なお、前述のように、第１の配線および第２の配線の両方に断線が発生している場合には、第１の端子と第２の端子間のインダクタンス値は０となる。よって、インダクタンス値の測定により、第１の配線および第２の配線が両方とも断線していることも検出できる。
【００４９】
ところで、実際に製造された配線の配線幅Ｗおよび配線厚Ｔには、一定の寸法ばらつきがある。よって、多重配線パターンの導通検査をより確実に行うためには、配線の寸法ばらつきを考慮することが望ましい。配線幅Ｗのばらつきは、例えば±１０％と見積もることができ、この場合に配線幅Ｗのとり得る値の範囲は、１００±１０μｍである。また、配線厚のばらつきは、例えば±５０％と見積もることができ、この場合に配線厚Ｔのとり得る値の範囲は、３０μｍ±１５μｍである。なお、厚み方向の寸法ばらつきが幅方向に比べて相対的に大きい理由は、導体パターン３Ａ，３Ｂを銅めっきにより形成することを想定したためである。
【００５０】
式（１）を用いて、片側断線および非断線の場合のそれぞれについて、寸法ばらつきを考慮したインダクタンス値の範囲を算出した。図３は、その計算結果を示しており、非断線時における多重配線パターンのインダクタンス値は、３４．９〜３６．８ｎＨであり、片側断線時における多重配線パターンのインダクタンス値は、６９．７〜７３．６ｎＨである。
【００５１】
このように、寸法ばらつきを考慮しても、片側断線時のインダクタンス値と非断線時のインダクタンス値との差分Δは、３２．９ｎＨ（＝６９．７−３６．８ｎＨ）以上確保されており、測定されたインダクタンス値から片側断線を検出することができる。
【００５２】
次に、インダクタンスを繰り返し測定したときの測定値のばらつき（測定誤差）を考慮しても、多重配線パターンに片側断線が発生しているか否かの判定が可能であることを説明する。
【００５３】
交流信号源１７の出力する交流電流の周波数をパラメータとして、図２で説明した４端子対法により多重配線パターンのインダクタンス値を測定した。なお、測定した多重配線パターンの構成は、図３の計算に用いた多重配線パターンの構成とは異なる。測定に用いた周波数は、１ｋＨｚ、１０ｋＨｚ、１００ｋＨｚ、１ＭＨｚ、１０ＭＨｚの５種類であり、各周波数についてインダクタンスを３回測定した。
【００５４】
図４（ａ）は測定結果を示しており、図４（ｂ）は測定結果を元に計算された、インダクタンスの平均値、最大値および最小値を示している。また、最大値および最小値については、平均値からのずれを変化率としてかっこ内に示している。図４（ｂ）に示すように、上記測定で得られたインダクタンス値の変化率は、最大でも４％であった。
【００５５】
図３に示す計算例において、片側断線時におけるインダクタンスの下限値と、非断線時におけるインダクタンスの上限値との平均値（５３．３ｎＨ）を導通判定用閾値とする場合を考える。このとき、片側断線時におけるインダクタンスの下限値と導通判定用閾値との差分（Δ／２）、および非断線時におけるインダクタンスの上限値と導通判定用閾値との差分（Δ／２）は、いずれも約２０％以上の変化率に相当する。よって、繰返し測定によるインダクタンス値の変化率（最大４％）は、インダクタンス値の差分Δに比べて十分低いと言える。よって、測定誤差を考慮しても、測定されたインダクタンス値から片側断線を検出することが可能である。
【００５６】
上記のように、本実施形態によれば、測定周波数１ｋＨｚ〜１０ＭＨｚのうちインダクタンス値の変化率が最も大きくなる測定周波数１ｋＨｚにおいても、多重配線パターンの断線を検出することが可能である。インダクタンス・メータ１６は測定周波数が高くなるほど高価になる傾向にあるので、比較的低い周波数で測定することにより多重配線パターンの導通検査の費用を下げることができる。
【００５７】
次に、導通判定用閾値の決定方法について具体的に説明する。
【００５８】
まず、寸法が既知の多重配線パターン（好ましくは設計寸法通りに作製された多重配線パターン）について、断線時のインダクタンス値および非断線時のインダクタンス値を測定する。なお、これらのインダクタンス値として、電磁界シミュレーションなどにより得られた計算値を用いてもよい。
【００５９】
次に、前述のようにインダクタンス値に寸法ばらつきを加味して、断線時のインダクタンス値のとり得る範囲および非断線時のインダクタンス値のとり得る範囲をそれぞれ求める。そして、断線時のインダクタンスの下限値より小さく、かつ非断線時のインダクタンスの上限値より大きい値を導通判定用閾値とする。なお、寸法ばらつきを考慮せずに、断線時のインダクタンス値と非断線時のインダクタンス値の平均値を導通判定用閾値としてもよい。
【００６０】
また、多重配線パターンを構成する配線が３本以上であっても、本発明を適用することが可能である。例えば、第１の端子と第２の端子を電気的に接続する配線の数がｎ本であり、各配線のインダクタンス値が同じ（Ｌ）であると仮定する。この場合、全ての配線が非断線のときの合成インダクタンスはＬ／ｎであり、１本の配線が断線しているときの合成インダクタンスはＬ／（ｎ−１）である。よって、Ｌ／ｎより大きく、Ｌ／（ｎ−１）より小さい値を導通判定用閾値とすればよい。好ましくは、これらの合成インダクタンスの平均値である｛（２ｎ−１）／２ｎ（ｎ−１）｝Ｌを導通判定用閾値とする。
【００６１】
以上説明したように、本実施形態では、１ｋＨｚ〜１０ＭＨｚの測定周波数で４端子対法を用いて多重配線パターンのインダクタンス値を測定し、測定されたインダクタンス値を所定の導通判定用閾値と比較する。これにより、配線の幅や厚みのばらつき及び測定誤差を考慮しても、多重配線パターンの断線を確実に検出することができる。
【００６２】
また、配線長の変化に対する感度は、一般に、直流抵抗よりもインダクタンスの方が高い。このため、本実施形態によれば、ピンコンタクト方式に比べて高い精度で断線を検出することが可能である。
【００６３】
さらに、上記のように比較的低い測定周波数を用いることで、インダクタンス測定部（インダクタンス・メータ）をＴＤＲオシロスコープ等に比べて安価に作製できる。その結果、多重配線パターンの導通検査の費用を抑えることができる。
【００６４】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係る導通検査装置１００Ａについて、図５を用いて説明する。第２の実施形態と第１の実施形態との相違点の一つは、導通検査装置１００Ａが抵抗測定部１５０を備えることである。以下、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００６５】
導通検査装置１００Ａは、インダクタンス測定部１１０、導通判定部１２０、記憶部１３０および表示部１４０に加えて、端子５と端子６間の抵抗値を測定する抵抗測定部１５０を備える。
【００６６】
より詳しくは、抵抗測定部１５０は、多重配線パターンに直流電流（Ｉ）を流す直流電流源と、端子５および端子６間に発生する電圧（Ｖ）を測定する直流電圧計とを有し、電圧と電流の比（Ｖ／Ｉ）を計算することにより多重配線パターンの端子間の直流抵抗値を得る。
【００６７】
導通判定部１２０は、抵抗測定部１５０により測定された抵抗値と、所定の判定閾値（オープン判定用閾値）とを比較する。このオープン判定用閾値は、数ＭΩ程度の十分大きい値に設定される。その結果、抵抗値がオープン判定用閾値よりも大きければ、多重配線パターンを構成する配線が全て断線していると判定する。この場合、前述のインダクタンス値を用いた導通検査は行わず、検査対象のプリント配線板は不良品と判定する。反対に、抵抗値がオープン判定用閾値よりも小さければ、第１の実施形態で説明したインダクタンス値による導通検査を行う。
【００６８】
なお、導通判定部１２０は、断線の有無の判定に加えて、短絡の有無の判定を行ってもよい。即ち、抵抗測定部１５０により測定された抵抗値を所定の判定閾値（ショート判定用閾値）と比較する。このショート判定用閾値は、数Ω程度の十分小さい値に設定される。抵抗値がショート判定用閾値よりも小さければ、多重配線パターン（第１および第２の配線以外の部位など）に短絡が発生していると判定してもよい。
【００６９】
図６のフローチャートを用いて、第２の実施形態に係る導通検査方法について説明する。
【００７０】
（１）まず、抵抗測定部１５０は、前述のようにして多重配線パターンの端子５および端子６間の抵抗値を測定する（ステップＳ１１）。
【００７１】
（２）導通判定部１２０は、抵抗値とオープン判定用閾値との比較を行い、多重配線パターンを構成する配線が全て断線しているか否かを判定する（ステップＳ１２）。もし配線が全て断線していると判定した場合には、検査対象のプリント配線板は不良品であると判定し（ステップＳ１３）、そうでなければ、ステップＳ１４に進む。
【００７２】
（３）インダクタンス測定部１１０は、４端子対法などを用いて多重配線パターンの端子５および端子６間のインダクタンス値を測定する（ステップＳ１４）。
【００７３】
（４）導通判定部１２０は、インダクタンス値と導通判定用閾値との比較を行い、多重配線パターンに断線が発生しているか否かを判定する（ステップＳ１５）。もし多重配線パターンに断線が発生してないと判定した場合には、検査対象のプリント配線板は正常品であると判定し（ステップＳ１６）、そうでなければ、不良品であると判定する（ステップＳ１３）。
【００７４】
このように、第２の実施形態では、第１の実施形態で説明したインダクタンス値による導通検査を行う前に、抵抗値を測定し、多重配線パターンを構成する配線が全て断線しているか否かを判定する。これにより、比較的精度の高い閾値設定が必要なインダクタンス測定の回数を減らし、より効率的に多重配線パターンの導通検査を行うことができる。
【００７５】
なお、実際の導通検査では複数の多重配線パターンについて検査を行うことから、抵抗値の測定とインダクタンス値の測定とを並行して行ってもよい。例えば、ある多重配線パターンについて抵抗値を測定した結果、正常であると判定されてインダクタンス値を測定する場合、このインダクタンス値の測定が終了する前に、他の多重配線パターンの抵抗値の測定を行ってもよい。
【００７６】
上記の記載に基づいて、当業者であれば、本発明の追加の効果や種々の変形を想到できるかもしれないが、本発明の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではない。特許請求の範囲に規定された内容及びその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更及び部分的削除が可能である。
【符号の説明】
【００７７】
１，５１ 両面プリント配線板
２，５２ 絶縁基板
３Ａ，３Ｂ，５３Ａ，５３Ｂ 導体パターン
４，７，５４，５７ 配線
５，６，８，９，５５，５６，５８，５９ 端子
１０，１１，６０，６１ 貫通ビア
１２、１３ ケルビンプローブ
１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂ プローブピン
１６ インダクタンス・メータ
１７ 交流信号源
１８ 交流電流計
１９ 交流電圧計
２１，２２，２３，２４ 同軸ケーブル
２１ａ，２２ａ，２３ａ，２４ａ 中心導体
２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ，２４ｂ 外部導体（シールド部）
２５ 導体
１００，１００Ａ 導通検査装置
１１０ インダクタンス測定部
１２０ 導通判定部
１３０ 記憶部
１４０ 表示部
１５０ 抵抗測定部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の端子と第２の端子を有し、かつ前記第１および第２の端子を電気的に接続する複数の配線を有する多重配線パターンの導通検査を行う導通検査装置であって、
前記第１の端子と前記第２の端子間のインダクタンス値を測定する、インダクタンス測定部と、
前記インダクタンス値と導通判定用閾値とを比較し、前記インダクタンス値が前記導通判定用閾値よりも大きければ前記多重配線パターンに断線が発生していると判定し、そうでなければ断線が発生していないと判定する、導通判定部と、
を備えることを特徴とする導通検査装置。
【請求項２】
前記導通判定用閾値は、
前記多重配線パターンに断線が発生しているときの前記第１の端子と前記第２の端子間のインダクタンス値である断線インダクタンス値よりも小さく、かつ、前記多重配線パターンに断線が発生していないときの前記第１の端子と前記第２の端子間のインダクタンス値である非断線インダクタンス値よりも大きい値であることを特徴とする請求項１に記載の導通検査装置。
【請求項３】
前記断線インダクタンス値は、前記多重配線パターンの寸法ばらつきによって断線時のインダクタンス値がとり得る範囲の下限値であり、前記非断線インダクタンス値は、前記多重配線パターンの寸法ばらつきによって非断線時のインダクタンス値がとり得る範囲の上限値であることを特徴とする請求項２に記載の導通検査装置。
【請求項４】
前記導通判定用閾値は、前記断線インダクタンス値と非断線インダクタンス値の平均値であることを特徴とする請求項２に記載の導通検査装置。
【請求項５】
前記インダクタンス測定部は、
前記多重配線パターンの前記第１の端子に測定用の交流電流を流す交流信号源と、
前記第２の端子から流れ出た前記交流電流を測定する交流電流計と、
前記第１の端子および前記第２の端子間の電圧を測定する交流電圧計と、
を有するインダクタンス・メータを備え、さらに、
前記交流信号源の出力端子と電気的に接続された中心導体、および前記交流信号源の入力端子と電気的に接続された外部導体を有する第１の同軸ケーブルと、
前記交流電流計の入力端子と電気的に接続された中心導体、および前記交流電流計の出力端子と電気的に接続された外部導体を有する第２の同軸ケーブルと、
前記交流電圧計の一方の端子と電気的に接続された中心導体と、前記第１の同軸ケーブルの外部導体と電気的に接続された外部導体とを有する第３の同軸ケーブルと、
前記交流電圧計の他方の端子と電気的に接続された中心導体と、前記第２の同軸ケーブルの外部導体および前記第３の同軸ケーブルの外部導体と電気的に接続された外部導体とを有する第４の同軸ケーブルと、
前記第１の同軸ケーブルの中心導体と電気的に接続され、前記第１の端子に接触可能な第１のプローブピンと、
前記第２の同軸ケーブルの中心導体と電気的に接続され、前記第２の端子に接触可能な第２のプローブピンと、
前記第３の同軸ケーブルの中心導体と電気的に接続され、前記第１の端子に接触可能な第３のプローブピンと、
前記第４の同軸ケーブルの中心導体と電気的に接続され、前記第２の端子に接触可能な第４のプローブピンと、
を備えることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の導通検査装置。
【請求項６】
前記交流電流の周波数は、１ｋＨｚ〜１０ＭＨｚの範囲にあることを特徴とする請求項５に記載の導通検査装置。
【請求項７】
前記第１の端子と前記第２の端子間の抵抗値を測定する、抵抗測定部をさらに備え、
前記導通判定部は、前記抵抗値とオープン判定用閾値とを比較し、前記抵抗値が前記オープン判定用閾値よりも大きければ、前記複数の配線が全て断線していると判定し、前記インダクタンス値を用いた導通検査を行わないことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の導通検査装置。
【請求項８】
前記導通判定部は、前記抵抗値とショート判定用閾値を比較して、前記抵抗値が前記ショート判定用閾値よりも小さければ、前記多重配線パターンに短絡が発生していると判定することを特徴とする請求項７に記載の導通検査装置。
【請求項９】
第１の端子と第２の端子を有し、かつ前記第１および第２の端子を電気的に接続する複数の配線を有する多重配線パターンの導通検査を行う導通検査方法であって、
前記第１の端子と前記第２の端子間のインダクタンス値を測定し、
前記インダクタンス値と導通判定用閾値とを比較し、前記インダクタンス値が前記導通判定用閾値よりも大きければ前記多重配線パターンに断線が発生していると判定し、そうでなければ断線が発生していないと判定する、
ことを特徴とする導通検査方法。
【請求項１０】
前記多重配線パターンに断線が発生しているときの前記第１の端子と前記第２の端子間のインダクタンス値である断線インダクタンス値よりも小さく、かつ、前記多重配線パターンに断線が発生していないときの前記第１の端子と前記第２の端子間のインダクタンス値である非断線インダクタンス値よりも大きい値を、前記導通判定用閾値として用いることを特徴とする請求項９に記載の導通検査方法。
【請求項１１】
前記断線インダクタンス値として、前記多重配線パターンの寸法ばらつきによって断線時のインダクタンス値がとり得る範囲の下限値を用い、前記非断線インダクタンス値として、前記多重配線パターンの寸法ばらつきによって非断線時のインダクタンス値がとり得る範囲の上限値を用いることを特徴とする請求項１０に記載の導通検査方法。
【請求項１２】
前記導通判定用閾値として、前記断線インダクタンス値と非断線インダクタンス値の平均値を用いることを特徴とする請求項１０に記載の導通検査装置。
【請求項１３】
前記インダクタンス値の測定は、４端子対法により行うことを特徴とする請求項９ないし１２のいずれかに記載の導通検査方法。
【請求項１４】
前記インダクタンス値の測定に用いる交流電流の周波数は、１ｋＨｚ〜１０ＭＨｚの範囲にあることを特徴とする請求項１３に記載の導通検査方法。
【請求項１５】
前記インダクタンス値を測定する前に、前記第１の端子と前記第２の端子間の抵抗値を測定し、前記抵抗値とオープン判定用閾値とを比較し、前記抵抗値が前記オープン判定用閾値よりも大きければ、前記複数の配線が全て断線していると判定し、前記インダクタンス値を用いた導通検査を行わないことを特徴とする請求項９ないし１４のいずれかに記載の導通検査方法。
【請求項１６】
前記抵抗値とショート判定用閾値を比較して、前記抵抗値が前記ショート判定用閾値よりも小さければ、前記多重配線パターンに短絡が発生していると判定することを特徴とする請求項１５に記載の導通検査方法。
【請求項１】
第１の端子と第２の端子を有し、かつ前記第１および第２の端子を電気的に接続する複数の配線を有する多重配線パターンの導通検査を行う導通検査装置であって、
前記第１の端子と前記第２の端子間のインダクタンス値を測定する、インダクタンス測定部と、
前記インダクタンス値と導通判定用閾値とを比較し、前記インダクタンス値が前記導通判定用閾値よりも大きければ前記多重配線パターンに断線が発生していると判定し、そうでなければ断線が発生していないと判定する、導通判定部と、
を備えることを特徴とする導通検査装置。
【請求項２】
前記導通判定用閾値は、
前記多重配線パターンに断線が発生しているときの前記第１の端子と前記第２の端子間のインダクタンス値である断線インダクタンス値よりも小さく、かつ、前記多重配線パターンに断線が発生していないときの前記第１の端子と前記第２の端子間のインダクタンス値である非断線インダクタンス値よりも大きい値であることを特徴とする請求項１に記載の導通検査装置。
【請求項３】
前記断線インダクタンス値は、前記多重配線パターンの寸法ばらつきによって断線時のインダクタンス値がとり得る範囲の下限値であり、前記非断線インダクタンス値は、前記多重配線パターンの寸法ばらつきによって非断線時のインダクタンス値がとり得る範囲の上限値であることを特徴とする請求項２に記載の導通検査装置。
【請求項４】
前記導通判定用閾値は、前記断線インダクタンス値と非断線インダクタンス値の平均値であることを特徴とする請求項２に記載の導通検査装置。
【請求項５】
前記インダクタンス測定部は、
前記多重配線パターンの前記第１の端子に測定用の交流電流を流す交流信号源と、
前記第２の端子から流れ出た前記交流電流を測定する交流電流計と、
前記第１の端子および前記第２の端子間の電圧を測定する交流電圧計と、
を有するインダクタンス・メータを備え、さらに、
前記交流信号源の出力端子と電気的に接続された中心導体、および前記交流信号源の入力端子と電気的に接続された外部導体を有する第１の同軸ケーブルと、
前記交流電流計の入力端子と電気的に接続された中心導体、および前記交流電流計の出力端子と電気的に接続された外部導体を有する第２の同軸ケーブルと、
前記交流電圧計の一方の端子と電気的に接続された中心導体と、前記第１の同軸ケーブルの外部導体と電気的に接続された外部導体とを有する第３の同軸ケーブルと、
前記交流電圧計の他方の端子と電気的に接続された中心導体と、前記第２の同軸ケーブルの外部導体および前記第３の同軸ケーブルの外部導体と電気的に接続された外部導体とを有する第４の同軸ケーブルと、
前記第１の同軸ケーブルの中心導体と電気的に接続され、前記第１の端子に接触可能な第１のプローブピンと、
前記第２の同軸ケーブルの中心導体と電気的に接続され、前記第２の端子に接触可能な第２のプローブピンと、
前記第３の同軸ケーブルの中心導体と電気的に接続され、前記第１の端子に接触可能な第３のプローブピンと、
前記第４の同軸ケーブルの中心導体と電気的に接続され、前記第２の端子に接触可能な第４のプローブピンと、
を備えることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の導通検査装置。
【請求項６】
前記交流電流の周波数は、１ｋＨｚ〜１０ＭＨｚの範囲にあることを特徴とする請求項５に記載の導通検査装置。
【請求項７】
前記第１の端子と前記第２の端子間の抵抗値を測定する、抵抗測定部をさらに備え、
前記導通判定部は、前記抵抗値とオープン判定用閾値とを比較し、前記抵抗値が前記オープン判定用閾値よりも大きければ、前記複数の配線が全て断線していると判定し、前記インダクタンス値を用いた導通検査を行わないことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の導通検査装置。
【請求項８】
前記導通判定部は、前記抵抗値とショート判定用閾値を比較して、前記抵抗値が前記ショート判定用閾値よりも小さければ、前記多重配線パターンに短絡が発生していると判定することを特徴とする請求項７に記載の導通検査装置。
【請求項９】
第１の端子と第２の端子を有し、かつ前記第１および第２の端子を電気的に接続する複数の配線を有する多重配線パターンの導通検査を行う導通検査方法であって、
前記第１の端子と前記第２の端子間のインダクタンス値を測定し、
前記インダクタンス値と導通判定用閾値とを比較し、前記インダクタンス値が前記導通判定用閾値よりも大きければ前記多重配線パターンに断線が発生していると判定し、そうでなければ断線が発生していないと判定する、
ことを特徴とする導通検査方法。
【請求項１０】
前記多重配線パターンに断線が発生しているときの前記第１の端子と前記第２の端子間のインダクタンス値である断線インダクタンス値よりも小さく、かつ、前記多重配線パターンに断線が発生していないときの前記第１の端子と前記第２の端子間のインダクタンス値である非断線インダクタンス値よりも大きい値を、前記導通判定用閾値として用いることを特徴とする請求項９に記載の導通検査方法。
【請求項１１】
前記断線インダクタンス値として、前記多重配線パターンの寸法ばらつきによって断線時のインダクタンス値がとり得る範囲の下限値を用い、前記非断線インダクタンス値として、前記多重配線パターンの寸法ばらつきによって非断線時のインダクタンス値がとり得る範囲の上限値を用いることを特徴とする請求項１０に記載の導通検査方法。
【請求項１２】
前記導通判定用閾値として、前記断線インダクタンス値と非断線インダクタンス値の平均値を用いることを特徴とする請求項１０に記載の導通検査装置。
【請求項１３】
前記インダクタンス値の測定は、４端子対法により行うことを特徴とする請求項９ないし１２のいずれかに記載の導通検査方法。
【請求項１４】
前記インダクタンス値の測定に用いる交流電流の周波数は、１ｋＨｚ〜１０ＭＨｚの範囲にあることを特徴とする請求項１３に記載の導通検査方法。
【請求項１５】
前記インダクタンス値を測定する前に、前記第１の端子と前記第２の端子間の抵抗値を測定し、前記抵抗値とオープン判定用閾値とを比較し、前記抵抗値が前記オープン判定用閾値よりも大きければ、前記複数の配線が全て断線していると判定し、前記インダクタンス値を用いた導通検査を行わないことを特徴とする請求項９ないし１４のいずれかに記載の導通検査方法。
【請求項１６】
前記抵抗値とショート判定用閾値を比較して、前記抵抗値が前記ショート判定用閾値よりも小さければ、前記多重配線パターンに短絡が発生していると判定することを特徴とする請求項１５に記載の導通検査方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−５７５９７（Ｐ２０１３−５７５９７Ａ）
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９６１９８（Ｐ２０１１−１９６１９８）
【出願日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【出願人】（０００２３０２４９）日本メクトロン株式会社 (216)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【出願人】（０００２３０２４９）日本メクトロン株式会社 (216)
【Ｆターム（参考）】
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