JP4918339B2

JP4918339B2 - 基板検査装置

Info

Publication number: JP4918339B2
Application number: JP2006322850A
Authority: JP
Inventors: 宗寛山下
Original assignee: Nidec Read Corp
Current assignee: Nidec Advance Technology Corp
Priority date: 2006-11-30
Filing date: 2006-11-30
Publication date: 2012-04-18
Anticipated expiration: 2026-11-30
Also published as: CN101191811A; CN101191811B; TW200841030A; KR20080049624A; KR101222802B1; JP2008139036A; TWI412765B

Description

本発明は、被検査基板上の検査点間に電位差を生じさせ、前記検査点から検査用の信号を取り出すことにより前記検査点間の配線パターンの電気的特性を検査する基板検査装置に関する。

なお、この発明は、プリント配線基板に限らず、例えば、フレキシブル基板、多層配線基板、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ用の電極板、及び半導体パッケージ用のパッケージ基板やフィルムキャリアなど種々の基板における電気的配線の検査に適用でき、この明細書では、それら種々の配線基板を総称して「基板」と称する。

検査対象の配線パターン間に微細な短絡部がある場合、配線パターンの検査点間に一般的な電位差を発生させると、その微細な短絡部が過電流により焼損し、これによって本来絶縁不良等の問題がある被検査基板が正常と誤判定されてしまうなどの問題が生じることがある。

この点に関する従来の基板検査装置として、配線パターンに与える電圧値又は電流値を段階的に変化させ、これによって配線パターンの絶縁不良箇所等が過電流により焼損するのを防止しつつ検査を行うようにしたものがある（特許文献１）。

しかし、この被検査基板の焼損による問題は、未だ完全に解決するまでには至っていないのが現状である。
特開平６−２３００５８号公報

このような状況に鑑み、本願発明者らが検査時に生じる被検査基板の焼損の原因について調査した結果、未解決の焼損発生原因に、隣接する配線パターン間が疑似的に短絡した疑似短絡部が含まれていることが分かった。

そこで、本発明の解決すべき課題は、隣接する配線パターン間が疑似的に短絡した疑似短絡部について焼損させることなく、検査を行うことができる基板検査装置を提供することである。

上記の課題を解決するため、請求項１の発明では、被検査基板上の複数の配線パターン上に設定される検査点間に電位差を生じさせ、前記検査点から検査用の信号を取り出すことにより前記配線パターン間の電気的特性を検査する基板検査装置であって、前記検査点に導通接触される複数のプローブと、前記プローブを介して前記検査点間に電位差を発生させる出力部と、前記電位差の付与時に前記プローブを介して前記検査点からの信号を検出する検出部とを備え、前記出力部は、低電位差、それに続いて前記低電位差よりも高い高電位差を前記検査点間に発生させ、前記出力部が発生させる前記低電位差は、前記配線パターンの材料からなる微細導体粒又は微細導体片からなり、隣接する前記配線パターン間に橋渡されるように形成される疑似短絡部が、その疑似短絡部を流れる電流により焼損しないレベルに設定され、前記高電位差は、隣接する前記配線パターン間における配線パターン同士が異常に接近したパターン近接部でスパークによる電流リークが生じ得るレベルに設定される。

請求項１に記載の発明によれば、配線パターンの材料からなる微細導体粒又は微細導体片からなり、隣接する配線パターン間に橋渡されるように形成された疑似短絡部、及び隣接する配線パターン間における配線パターン同士が異常に接近したパターン近接部でのスパークについて、疑似短絡部の過電流による焼損を生じさせることなく、検査を行うことができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る基板検査装置のブロック図である。この基板検査装置１は、図１に示すように、複数のプローブ２ａ,２ｂと、検査のための電流又は電圧を供給する出力部３と、プローブ２ａ,２ｂを介して与えられる信号の電圧値又は電流値を検出する検出部４と、制御部５と、複数のスイッチ６ａ,６ｂを備えており、被検査基板１１上の検査点１２ａ,１２ｂ間に電位差を生じさせ、検査点１２ａ,１２ｂから検査用の信号を取り出すことにより検査点１２ａ,１２ｂ間の配線パターン１３の電気的特性を検査する。

出力部３は、制御部５の制御により、プローブ２ａ,２ｂを介して検査点１２ａ,１２ｂ間に検査のための所定レベルの電流又は電圧を供給する。

検査部４は、制御部５の制御により、出力部３により検査点１２ａ,１２ｂに電流又は電圧が供給されているときに、プローブ２ａ,２ｂを介して検査点１２ａ,１２ｂ間の電位差又は検査点１２ａ,１２ｂ間に流れる電流値を検出する。

スイッチ６ａ,６ｂは、出力部３及び検出部４とプローブ２ａ,２ｂとを繋ぐ配線７ａ,７ｂに介装されており、制御部５の制御により、出力部３及び検出部４とプローブ２ａ,２ｂとの接続関係を切り替える。

制御部５は、出力部３、検査部３及びスイッチ６ａ,６ｂを制御し、被検査基板１１の配線パターン１３の電気的特性を検査する。その検査内容には、導通検査と短絡検査とが含まれている。

導通検査では、大略的に被検査基板１１内の各配線パターン１３が問題なく導通しているか否かが検査される。より具体的には、出力部３にプローブ２ａ,２ｂを介して検査点１２ａ,１２ｂ間に所定電流値（例えば、２０ｍＡ）の電流を供給させつつ、検出部４に検査点１２ａ,１２ｂ間の電位差を検出させる。そして、そのときの供給電流値と検出された電位差の値とにより検査点１２ａ,１２ｂ間の配線パターン１３の抵抗値が算出され、その導出した抵抗値と予め設定されている判定基準値（例えば、約３０Ωとを比較することにより、配線パターン１３の導通特性（正常に導通しているか否か等）が検査される。

また、短絡検査では、大略的に絶縁されているべき配線パターン１３に短絡等の絶縁不良がないかが検査される。より具体的には、互いに絶縁されているべき２つの配線パターン１３に電気的に接続された２つの検査点１２ａ，１２ｂ間に、プローブ２ａ，２ｂを介して、多段階に設定された所定電圧値の電圧を順番に付与させ、各段階の電圧値が付与されている各状態で検出部４にプローブ２ａ,２ｂを介して検査点１２ａ,１２ｂ間に流れる電流値を検出させる。そして、その各段階の検査点１２ａ,１２ｂ間についての印加電圧値と検出電流値とに基づいて、検査点１２ａ，１２ｂ間の抵抗値が導出され、その導出された抵抗値と、各段階の電圧値に応じて段階的に予め設定された複数の判定基準抵抗値とを比較することにより、検査対象の配線パターン１３間の絶縁不良の有無が検査されるようになっている。より具体的には、すべての段階の電圧印加時に導出された抵抗値がその段階に対応して設定された判定基準抵抗値よりも大きい場合には、絶縁不良と判定され、いずれか１つ以上の段階において導出した抵抗値が判定基準抵抗値以下であった場合には、絶縁不良と判定されるようになっている。

より詳細には、本実施形態では、出力部３の出力電圧値が３段階で順に大きくなるように変化されて、短絡検査が行われるようになっている。つまり、短絡検査が第１ないし第３の３段階に分けて行われるようになっている。そして、絶縁不良判定のための判定基準抵抗値として、第１の短絡検査では第１の基準抵抗値が用いられ、第２の短絡検査では第１の基準抵抗値よりも大きい第２の基準抵抗値が用いられ、第３の短絡検査では第１の基準抵抗値よりも大きく、かつ第２の基準抵抗値よりも小さい第３の基準抵抗値が用いられる。

このような導通検査及び第１ないし第３の短絡検査は、後述する図２に示すような手順（Ｓ１〜Ｓ４）で実行されるようになっている。

次に、本実施形態に係る第１ないし第３の各短絡検査の意義について説明する。

本願発明者らが配線パターン１３の絶縁不良の原因について調査、検討を行った結果、絶縁不良の原因には、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示されるような微細短絡部２１と、図４に示されるような疑似短絡部２２と、図５に示されるようなパターン接近部２３とが含まれていることが分かった。

ここで、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示す微細短絡部２１とは、隣接する配線パターン１３ａ,１３ｂ間を橋渡すように連続的に形成された微細な短絡部のことである。このような微細短絡部２１は、例えば、配線パターン１３ａ,１３ｂのエッチング処理の際に、除去されるべき不要な配線材料が完全に除去されずに残ったエッチング残等によって生じる。このような微細短絡部２１は、例えばミクロンオーダー等の微細な太さであるため、短絡検査の際に配線パターン１３に大きな電位をかけると、微細短絡部２１を流れる電流により焼損してしまうことがある。このような微細短絡部２１の抵抗値は、約１００Ω程度以下である場合が多い。

また、図４に示す疑似短絡部２２とは、隣接する配線パターン１３ａ,１３ｂを疑似的に短絡させて絶縁不良を引き起こすものであり、隣接する配線パターン１３ａ,１３ｂ間に橋渡されるように断続的に形成され、その疑似短絡部２２にかかる電圧の増大に伴って非導通状態から導通状態に変化するようになっている。このような疑似短絡部２２は、例えば、隣接する配線パターン１３ａ,１３ｂ間に橋渡されるように断続的に連なって形成された一又は複数の微細導体粒又は微細導体片（例えば、配線パターン１３ａ,１３ｂの材料からなる微細導体粉又は微細導体片）からなっている。そして、このような疑似短絡部２２の場合も、短絡検査の際に配線パターン１３に大きな電位をかけると、疑似短絡部２２を流れる電流により焼損してしまうことがある。このような疑似短絡部２２の抵抗値は約１０ＭΩ〜約１００ＭΩ程度である場合が多い。

また、図５に示すパターン接近部２３とは、配線パターン１３ａ,１３ｂの形成時のパターン不良等により生じ、隣接する配線パターン１３ａ,１３ｂ同士が異常に接近した部分であり、スパークによる絶縁不良を引き起こす。このパターン接近部２３の抵抗値は、スパークが生じる前は実質的に無限大であり、スパークが発生したときはその隙間寸法等に応じた有限の値、例えば約１ＭΩ程度になる。

そして、本願発明者らによるさらなる調査、検討の結果、これらの絶縁不良原因（２１〜２３）に対しては、その絶縁不良原因の種別に応じた検査電圧を配線パターン１３に付与して短絡検査を行う必要があることが分かった。

図６は、各種別の絶縁不良原因とその絶縁不良が発見可能な検査電圧レンジとの関係を示す図である。図６中のレンジＲ１は微細短絡部２１を発見するのに適したレンジであり、レンジＲ２は疑似短絡部２２を発見するのに適したレンジであり、レンジＲ３はパターン接近部２３を発見するのに適したレンジである。

図６に示すように、レンジＲ１は、０Ｖより大きく、約１．２Ｖ以下の範囲、より好ましくは、０．１〜１．０Ｖとなっている。このＲ１の上限が約１．２Ｖになっているのは、これより大きな電圧が印加されると過電流により微細短絡部２１が焼損してしまう危険性があるからである。

また、レンジＲ２は、約０．２Ｖ〜約２０Ｖの範囲、より好ましくは、１〜１０Ｖとなっている。このようにレンジＲ２の下限が約０．２Ｖとなっているのは、疑似短絡部２２は微細に見ると不連続な構成であるため、それ以下の印加電圧では疑似短絡部２２が導通しないためである。また、レンジＲ２の上限が約２０Ｖとなっているのは、これより大きな電圧が印加されると過電流により疑似短絡部２２が焼損してしまう危険性があるからである。

また、レンジＲ３は、約１０Ｖ以上の範囲、より好ましくは１００Ｖ以上となっている。このレンジＲ３の下限が約１０Ｖとなっているのは、これより小さな電圧ではスパークが生じず、絶縁不良を発見できないからである。

このように、レンジＲ１とレンジＲ２とは、その一部が互いに重なり合う用にしてレンジ２の方がより高電圧の領域に分布している。また、レンジＲ２とレンジＲ３とは、その一部が互いに重なり合う用にしてレンジＲ３の方がより高電圧の領域に分布している。なお、図６中のグラフＬ１〜Ｌ３は、微細短絡部２１、疑似短絡部２２及びパターン接近部２３での抵抗値（縦軸の値が抵抗値に対応）の分布を示している。

そこで、本実施形態では、このような各種別の絶縁不良原因（２１〜２３）に対応して、短絡検査時の配線パターン１３への印加電圧を３段階に切り替えることにより、各種別の絶縁不良原因（２１〜２３）に対する検査を的確に行うようになっている。

すなわち、図２に示す短絡検査Ｓ２〜Ｓ４の最初に行われる第１の短絡検査Ｓ２では、微細短絡部２１の発見に適した０Ｖより大きく、約１．２Ｖ以下（より好ましくは、０．１〜１．０Ｖ）の第１の範囲（すなわち、微細短絡部２１が焼損しない範囲）のいずれかの値である第１の電圧値（例えば、約１Ｖ）を検査点１２ａ,１２ｂ間に印加して短絡検査を行うようになっている。このときに、絶縁不良判定に用いる第１の基準抵抗値は、約５０〜２００ｋΩ（例えば、１００ｋΩ）に設定される。

続く第２の短絡検査Ｓ３では、疑似短絡部２２の発見に適した約０．２Ｖ〜約２０Ｖ（より好ましくは、１〜１０Ｖ）の第２の範囲（すなわち、疑似短絡部２２が導通し、かつ焼損しない範囲）のいずれかの値であって、前記第１の電圧値よりも大きい電圧値（例えば、１０Ｖを検査点１２ａ,１２ｂ間に印加して短絡検査を行うようになっている。このときに、絶縁不良判定に用いる第２の基準抵抗値は、約１０〜２００ＭΩ（例えば、１００ＭΩ）に設定される。

続く第３の短絡検査Ｓ４では、パターン接近部２３の発見に適した約１０Ｖ以上（より好ましくは、１００Ｖ以上）の第３の範囲（すなわち、パターン接近部２３でのスパークによる電流リークを有効に発生させ得る範囲）のいずれかの値であって、前記第２の電圧値よりも大きい第３の電圧値（例えば、約２５０Ｖ）を検査点１２ａ,１２ｂ間に印加して短絡検査を行うようになっている。このときに、絶縁不良判定に用いる第３の基準抵抗値は、約１〜５ＭΩ（例えば、２ＭΩ）に設定される。

このような手順で導通検査Ｓ１、及びそれに続く第１ないし第３の短絡検査Ｓ２〜Ｓ４が行われ、すべての検査Ｓ１〜Ｓ４で異常なしと判定された被検査基板１１は正常と判定され、いずれかの検査Ｓ１〜Ｓ４で異常と判定されると、その時点でそれ以降の検査を行うことなく、検査が終了されるようになっている。

以上のように、本実施形態によれば、短絡検査Ｓ２〜Ｓ４には、配線パターン１３に与える電圧を、疑似短絡部２２が導通し、かつ焼損しない程度の値に設定して検査を行う工程（Ｓ３）が含まれているため、疑似短絡部２２について焼損させることなく、検査を行うことができる。

また、配線パターン１３間に形成され、絶縁不良の原因となる微細短絡部２１、疑似短絡部２２、及びパターン接近部２３に応じて短絡検査用の印加電圧がそれぞれ設定された第１ないし第３の短絡検査Ｓ２〜Ｓ４が設けられているとともに、検査時の印加電圧が小さい検査から先に行われるようして第１ないし第３の短絡検査Ｓ２〜Ｓ４が順番に行われるため、微細短絡部２１、疑似短絡部２２、及びパターン接近部２３について、微細短絡部２１及び疑似短絡部２２の過電流による焼損を生じることなく、検査を行うことができる。

本発明の一実施形態に係る基板検査装置のブロック図である。基板検査手順を示すフローチャートである。図３（ａ）は被検査基板における微細短絡部の状態を模式的に示す平面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）の要部断面図である。被検査基板における疑似短絡部の状態を模式的に示す平面図である。被検査基板における配線パターンが異常に接近したパターン接近部を模式的に示す平面図である。各種別の絶縁不良原因とその絶縁不良が発見可能な検査電圧レンジとの関係を示す図である。

符号の説明

１基板検査装置、２ａ,２ｂプローブ、３出力部、４検出部、５制御部、６ａ,６ｂスイッチ、７ａ,７ｂ配線、１１被検査基板、１２ａ,１２ｂ検査点、１３,１３ａ,１３ｂ配線パターン、２１微細短絡部、２２疑似短絡部、２３パターン接近部。

Claims

被検査基板上の複数の配線パターン上に設定される検査点間に電位差を生じさせ、前記検査点から検査用の信号を取り出すことにより前記配線パターン間の電気的特性を検査する基板検査装置であって、
前記検査点に導通接触される複数のプローブと、
前記プローブを介して前記検査点間に電位差を発生させる出力部と、
前記電位差の付与時に前記プローブを介して前記検査点からの信号を検出する検出部と、
を備え、
前記出力部は、低電位差、それに続いて前記低電位差よりも高い高電位差を前記検査点間に発生させ、
前記出力部が発生させる前記低電位差は、前記配線パターンの材料からなる微細導体粒又は微細導体片からなり、隣接する前記配線パターン間に橋渡されるように形成される疑似短絡部が、その疑似短絡部を流れる電流により焼損しないレベルに設定され、
前記高電位差は、隣接する前記配線パターン間における配線パターン同士が異常に接近したパターン近接部でスパークによる電流リークが生じ得るレベルに設定されることを特徴とする基板検査装置。