JP2015001470A - 基板検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 絶縁検査時において発生する配線パターン間のスパーク現象を正確に検出する基板検査装置の提供。
【解決手段】 基板に形成される複数の配線パターン間の絶縁検査を行う基板検査装置であって、第一検査部と第二検査部との間に所定の電位差を設定するために、第二検査部に接続されるとともに該第二検査部に電圧を印加する電源手段と、第一検査部と第二検査部の間の電圧を検出する検出手段と、検出手段が検出する電圧に電圧降下の発生が生じた場合に、第一検査部と第二検査部に不良が存在するとして判定する判定手段を有し、選出手段は、導通状態をON／OFFとする切替部と、切替部と直列接続される電圧降下部を備えてなり、検出手段は、一方端が第一検査部と抵抗部との間に導通接続されていることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、基板に形成される複数の配線パターン同士の絶縁検査に関し、特に絶縁検査時において発生する配線パターン間のスパーク現象を正確に検出する基板検査装置に関する。

基板上に形成される配線パターンは、この基板に載置されるICや半導体部品又はその他の電子部品に電気信号を送受信するために用いられる。このような配線パターンは、その基板の用途により種々に形成されている。このため、配線パターンが正確に且つ良好状態で形成されることを確認する電気的検査が実施されている。

このような配線パターンの検査には、導通検査と絶縁検査が通常実施される。導通検査は、配線パターンが所定の二点間を電気的に接続していることを確認する検査であり、絶縁検査は、配線パターン同士が短絡していない状態を確認する検査である。

特に、絶縁検査では、配線パターン同士の絶縁性を検査するため、配線パターン間に所定の電圧を印加して、配線パターン間の抵抗値を算出することで、配線パターン間の絶縁性を検査する。

このような絶縁検査では、上記の如き配線パターン間の抵抗値を算出するために、配線パターン間に電位差を生じさせるために電力を供給することになるが、配線パターン自体の細りや太り、または銅粉などの異物が存在する場合には、配線パターン間の抵抗値を測定する前に、一方の配線パターンから他方の配線パターンへ電荷の放電（スパーク現象）が生じる場合がある。このようなスパーク現象は、配線パターン間の不良として知られている。

このようなスパーク現象不良を検出するために、例えば、特許文献１の技術が知られている。この特許文献１に開示される技術では、配線パターン間の電圧を電圧印加開始から検査測定を実施する所定のタイミングまで検出するとともに、スパーク現象に起因する電圧降下の発生の有無を検出することで、スパーク現象を捉えようとするものである。

一方、昨今の基板は、極めて小さくかつ複雑に製造されるようになっている。このため、配線パターン自体も複雑且つ微細に形成されるとともに、そのピッチも狭く形成される。更に、このように配線パターンが複雑且つ微細に形成されることにより、配線パターン上に設定される検査点も増大することになる。このため、基板検査装置は、検査点の増加に伴い、基板と基板検査装置を電気的に接続する基板検査治具などの浮遊容量が大きくなる問題を有していた。

上記の如く、基板の配線パターンの複雑化と微細化が進むにつれて、この基板の絶縁検査の精度向上も要求される。このような場合でも、配線パターン間絶縁検査を行うためには、配線パターン間のスパーク現象が問題となる。

しかしながら、特許文献１に開示される技術では、配線パターン間の電圧が所定の電圧となるまでの電圧印加開始から検査電圧に到達するまでの間のスパーク検査は問題無く検出することができるが、配線パターン間の電圧が検査電圧に到達してから、所定の検査タイミングとなるまでの間（電圧が定常状態の場合）の配線パターン間のスパーク現象を確実かつ正確にと捉えることができない場合があった。

これは、基板の配線パターンの複雑化且つ微細化に伴って、スパーク現象の電圧降下が小さい場合が生じており、このような小さな電圧降下ではスパーク現象による電圧降下であるのか他の要因による電圧降下であるのかを正確に判定することできない問題が生じている。

特開２００３−１７２７５７号公報

本発明は、このような実情に鑑みてなされたもので、微細化及び複雑化された基板の配線パターンの絶縁検査を実施する場合であっても、配線パターン間のスパーク現象を正確に検出することのできる基板検査装置を提供する。

請求項１記載の発明は、基板に形成される複数の配線パターン間の絶縁検査を行う基板検査装置であって、前記複数の配線パターンから検査対象となる一つの配線パターンを第一検査部として選出するとともに、該第一検査部以外の検査対象となる全ての配線パターンを第二検査部として選出する選出手段と、前記第一検査部と前記第二検査部との間に所定の電位差を設定するために、前記第二検査部に接続されるとともに該第二検査部に電圧を印加する電源手段と、前記第一検査部と第二検査部の間の電圧を検出する検出手段と、前記検出手段が検出する電圧に電圧降下の発生が生じた場合に、前記第一検査部と第二検査部に不良が存在するとして判定する判定手段を有し、前記選出手段は、導通状態をON／OFFとする切替部と、前記切替部と直列接続される電圧降下部を備えてなり、前記検出手段は、一方端が前記第一検査部と前記抵抗部との間に導通接続されていることを特徴とする基板検査装置を提供する。

請求項１記載の発明によれば、第一検査部と第二検査部との間（検査対象間）に所定の電位差を設定し、第一検査部と第二検査部の間の電圧を検出する検出手段を設けることで、検出手段が検出する電圧の降下の発生が生じた場合に、検査対象間にスパーク現象が生じたことを検出することがきる。特に、この検出手段の一方端が、第一検査部と抵抗部との間に導通接続されているため、スパーク現象が生じた場合に流れる電流はこの抵抗部を介して、検査対象間を流れることになる。つまり、この抵抗部の両端に電圧降下が生じることになるとともに、検出手段はこの電圧降下を確実に検出することができる。したがって、検査時間を長くする必要もなく、スパーク現象を確実に捉えることができる。

本発明にかかる基板検査装置の概略構成図であり、基板との関係を示している。 本発明にかかる基板検査装置の動作を表す概略図である。 本発明にかかる基板検査装置が検出する電圧の変化を時系列に示した図である。

本発明を実施するための最良の形態を説明する。
本発明は、基板上に形成される複数の配線パターンの絶縁検査を行う場合に発生するスパーク現象を検出するための基板検査装置及びその方法に関する。図１は、本発明に係る基板検査装置の一実施形態の概略構成図である。本発明に係る実施形態の基板検査装置１は、電力供給手段２、電圧検出手段３、電流検出手段４、制御手段６、切替手段７、電流供給端子８、電圧検出端子９、表示手段１０を備えてなる。図１で示される一実施形態では、本発明の基板検査装置１と、検査対象となる基板ＣＢと、基板検査装置１と基板ＣＢとを電気的に接続するコタンクトプローブＣＰが示されている。

本発明の基板検査装置１では、後述する電流抵抗部ＳＷｒを用いることにより、電圧検出手段３が検出する電圧情報が、基板検査装置１の内部浮遊容量や内部部品等の影響を受けることなく、検査対象間の電圧変化を確実に捉えることができる。

図１に示される基板ＣＢは、４つの配線パターンＰ１〜Ｐ４を有している。この基板ＣＢが有する配線パターンは、設計される基板ＣＢに応じてその数及び形状が適宜設定される。図１の基板ＣＢでは、一の字状の配線パターンＰ１と、Ｔの字状の配線パターンＰ２と、十の字状の配線パターンＰ３とＰ４が示されている。

図１では、各配線パターンＰ１〜Ｐ４に電気的に接触する4本のコンタクトプローブＣＰが示されている。このコンタクトプローブＣＰは、基板検査装置１と基板ＣＢを電気的に導通可能に接続する。また、このコンタクトプローブＣＰの配置位置や配置本数は、基板ＣＢに形成される配線パターンに応じて適宜設定されることになる。尚、図１の実施形態では、後述する上流側及び下流側電流供給端子と上流側及び下流側電圧検出端子とを1本のコンタクトプローブＣＰで、配線パターン上に設けられる所定検査位置に導通可能に接触させているが、電流供給端子と電圧検出端子の夫々を別々の2本のコンタクトプローブＣＰで所定検査位置に導通可能に接触させてもよい。

電力供給手段２は、検査対象となる配線パターンと他の配線パターンとの間（以下、検査対象間）に、絶縁検査を行うための所定の電圧を印加させる。
この電力供給手段２は、直流電源又は交流電源を用いることができ、特に限定されるものではなく、検査対象間に所定の電圧を印加させることができるものであれば全て用いることができる。また、電力供給手段２は、例えば、カレント・コントローラー（Current Controller）を利用することもできる。カレント・コントローラーを用いる場合では、カレント・コントローラーにより、所定の配線パターンに電流を供給して、検査対象間に所定の電圧を印加することになる。この電力供給手段２が印加することになる電圧は、上記の説明の如き200〜250Vに設定される。

電圧検出手段３は、検査対象間の電圧を検出する。この電圧検出手段３は、例えば、電圧計を用いることができるが特に限定されるものではなく、検査対象間の電圧を検出することができるものであればよい。この電圧検出手段３は、検査対象間に電力供給手段２により所定の電位差が生じるように、電力が印加され始めてから、検査対象間が所定電位差に到達した後の所定の時間経過後（所定のタイミング）までの間、検査対象間の電位を検出することができる。この電圧検出手段３が捉える電圧の変化量により、検査対象間のスパーク現象の有無を判定することができるようになる。

電流検出手段４は、検査対象間の電流を検出する。この電流検出手段４は、例えば、電流計を用いることができるが特に限定されるものではなく、検査対象間に流れる電流値を検出することができればよい。この電流検出手段４の電流値と検査対象間の電圧値により、検査対象間の抵抗値を算出することができる。また、この抵抗値により、検査対象間の絶縁状態の良否を判定することになる。

電流供給端子８は、検査対象間の電流を供給するために、各配線パターンＰとコンタクトプローブＣＰを介して接続される。この電流供給端子８は、電力供給手段２の上流側（正極側）と配線パターンＰを接続する上流側電流供給端子８１と、電力供給手段２の下流側（負極側）又は電流検出手段４と配線パターンＰとを接続する下流側電流供給端子８２を有している。

図１で示される如く、この電流供給端子８の上流側電流供給端子８１及び下流側電流供給端子８２は、夫々の配線パターンＰに対して設けられている。これらの上流側電流供給端子８１と下流側電流供給端子８２は、夫々に切替手段７のスイッチ素子ＳＷを有しており、この切替手段７のスイッチ素子ＳＷのON/OFF動作により、接続状態／未接続状態が設定されることになる。

この電流供給端子８は、スイッチ素子ＳＷと直列接続される抵抗部Ｒ１又は抵抗部Ｒ４を有している。特に、上流側電流供給端子８１に抵抗部Ｒ１を有することにより、スパーク現象が生じた場合の過電流が必ずこの抵抗部Ｒ１を経由して、検査対象間を流れることになり、この際に生じる電圧降下を電圧検出手段３が確実に検出することができるようになる。この抵抗部Ｒ１は、例えば、１０〜１００Ω程度の抵抗値を有する抵抗を採用することができる。

電圧検出端子９は、検査対象間の電圧を検出するために、各配線パターンＰとコンタクトプローブＣＰを介して接続される。この電圧検出端子９は、電圧検出手段３の上流側（正極側）と配線パターンＰを接続する上流側電圧検出端子９１と、電圧検出手段３の下流側（負極側）と配線パターンＰを接続する下流側電圧検出端子９２を有してなる。図１で示される如く、この電圧検出端子９の上流側電圧検出端子９１及び下流側電圧検出端子９２は、夫々の配線パターンＰに対して設けられている。これらの上流側電圧検出端子９１と下流側電圧検出端子９２は、電流供給端子８と同様、夫々に切替手段７のスイッチ素子ＳＷを有しており、この切替手段７のスイッチ素子ＳＷのON/OFF動作により、接続状態／未接続状態が設定されることになる。電圧検出端子９１には、スイッチ素子ＳＷと直列接続される抵抗部Ｒ２又は抵抗部Ｒ３を有していることが好ましい。この抵抗部Ｒ２又は抵抗部Ｒ３は、上記の抵抗部Ｒ１又は抵抗部Ｒ４と同じ構成を採用することができる。

電流供給端子８と電圧検出端子９は、図１で示される如く、配線パターンＰに導通接触する一本のコンタクトプローブＣＰに対して、4つの端子が配置されることになるとともに、各端子のON/OFF制御を行う4つのスイッチ素子ＳＷが備えられることになる。
尚、図１では、上流側電流供給端子８１の動作を制御するスイッチ素子を符号ＳＷ１とし、上流側電圧検出端子９１の動作を制御するスイッチ素子を符号ＳＷ２とし、下流側電流供給端子８２の動作を制御するスイッチ素子を符号ＳＷ３とし、下流側電圧検出端子９２の動作を制御するスイッチ素子を符号ＳＷ４として示している。

切替手段７は、上記した各コンタクトプローブＣＰに導通接続される複数のスイッチ素子ＳＷから構成されている。この切替手段７は、後述する制御手段６からの動作信号により。ON/OFFの動作が制御されることになる。

電圧検出手段３と電流検出手段４が検出する電圧値や電流値は、後述する制御手段６へ、経過時間情報が付与されて（時系列的な情報として）送信される。

制御手段６は、検査対象となる配線パターンＰを選出したり、電圧検出手段３からの電圧値を基にスパーク現象を検出したり、切替手段７の動作の指示信号を送信する。この制御手段６は、図１で示される如く、選出手段６１、判定手段６２、記憶手段６３を備えていることが好ましい。

記憶手段６３は、基板ＣＢの配線パターンＰに関する情報、この配線パターンＰの検査点に関する情報、検出される検出値の情報が記憶される。この記憶手段６３に絶縁検査に必要な情報が格納され、これらの情報を用いることによって、絶縁検査が行われることになるとともに、検出される各検出値が格納される。

選出手段６１は、基板ＣＢの複数の配線パターンＰから検査対象となる配線パターンＰを選出し、検査対象の配線パターンＰを特定する。この選出手段６１が検査対象の配線パターンＰを特定することにより、順次、絶縁検査が行われる配線パターンが選出される。この選出手段６１が行う検査対象の配線パターンの選出方法は、予め記憶手段６３に検査対象となる配線パターンの順番が設定され、この順番に従って検査対象の配線パターンが選出される方法を例示することができる。この選出方法は、上記の如き方法を採用することもできるが、検査対象となる配線パターンが順序良く選出される方法であれば特に限定されない。

この選出手段６１が行う具体的な配線パターンの選出は、切替手段７を用いることにより実施される。例えば、切替手段７の各スイッチ素子ＳＷのON/OFF制御を行うことにより、検査対象となる配線パターンを選出することができる。この実施形態の基板検査装置１では、検査対象となる配線パターンが電力供給手段２と接続されるための上流側電流供給端子８１と接続されるように、スイッチ素子ＳＷがONされることになる。また同時に、上流側電圧検出手段９１とこの配線パターンが接続されるようにスイッチ素子ＳＷがONされる。
例えば、図１で示される実施形態では、配線パターンＰ１を検査対象とする場合、選出手段６１が、配線パターンＰ１に接続する上流側電流供給端子８１と上流側電圧検出端子９１を選出し、これら端子８１、９１のスイッチ素子ＳＷ１とスイッチ素子ＳＷ２をONさせるように促す信号を送信する。この信号を切替手段７が受信することにより、スイッチ素子ＳＷ１とスイッチ素子ＳＷ２が動作することになる。また、この場合、検査対象の配線パターン以外の配線パターン（残りの配線パターン）に対応するスイッチＳＷ３とスイッチＳＷ４がONされるように促す信号が送信される。

上記の説明の如く、選出手段６１によって、基板ＣＢの複数の配線パターンＰから検査対象となる配線パターンＰが選択されることになる。この第一実施形態で示される基板検査装置１の選出手段６１が選出する配線パターンＰは、基板ＣＢ上に形成された複数の配線パターンから1本の配線パターンＰが選出される。つまり、選出手段６１により選出された1本の配線パターンＰと、残り全ての配線パターンＰとの間で絶縁検査が実施される。このように、配線パターンＰが選出されることにより、絶縁検査を効率良く処理することができる。

判定手段６２は、電圧検出手段３からの電圧値を基に、スパーク現象の発生を判定する。この判定手段６２が行う判定は、時系列的に記憶される電圧値が電圧降下（電圧値が時系列に対してマイナスの変化）を捉えた場合に、スパーク現象が発生していると判定するように設定されている。つまり、この判定手段６２は、電圧値の時間的変化量がマイナスとなった場合に、スパーク現象が生じたと認識するように設定される。尚、スパーク現象が検出されると、後述する表示手段１０にその旨が連絡される。

本発明の電圧検出手段３は、抵抗部Ｒ１よりも配線パターンＰに近い位置で、一方端が導通接続されている。従来の絶縁検査中にスパーク現象を検出する場合に比して、抵抗部Ｒ１の両端にスパーク現象に起因する電圧降下が現れるようになる。このため、検査対象間の電位差が所定電位差に到達した後から実際の絶縁検査のために電流値を検出する所定のタイミングまで、確実に電圧の変化を検出することができるようになる。

表示手段１０は、絶縁検査の状態を表示する。この表示手段１０は、スパーク現象の発見が表示されることになる。
以上が本発明に係る第一実施形態の基板検査装置１の構成の説明である。

この第一実施形態の基板検査装置１の動作を説明する。
まず、検査対象となる基板ＣＢの配線パターンＰの情報などが記憶手段６３に格納される。また基板ＣＢが所定の検査位置に配置され、基板ＣＢ上に形成される配線パターンＰ上の検査点にコンタクトプローブＣＰが配置される。

基板ＣＢが準備されると絶縁検査が開始される。まず、選出手段６１が、検査対象となる配線パターンＰを選出する。選出手段６１が検査対象となる配線パターンを選出すると、この選出手段６１は切替手段７へこの検査対象として選出された配線パターンＰの上流側電流供給端子８１と上流側電圧検出端子９１が特定される。そして、この特定された上流側電流供給端子８１と上流側電圧検出端子９１を接続状態とするためのスイッチ素子ＳＷ１、ＳＷ２がONされるように、選出手段６１から動作信号が切替手段７へ送信される。

切替手段７は、選出手段６１からのスイッチ素子のON/OFF動作に関する信号を受信すると、この信号に従ってスイッチ素子ＳＷのON/OFF制御が行われる。
例えば、配線パターンＰ１が検査対象の配線パターンとなる場合、配線パターンＰ１に対応する上流側電流供給端子８１と上流側電圧検出端子９１に接続されるスイッチ素子ＳＷ１、ＳＷ２がONとなる。またこのとき同時に、この配線パターンＰ１以外の配線パターンＰ２乃至配線パターンＰ４に接触されるコンタクトプローブＣＰが、夫々下流側電流供給端子８２と接続状態となるために、夫々の下流側電流供給端子８２のスイッチ素子ＳＷ４が、夫々ONとなるように制御される。

図２は、本発明に係る基板検査装置の動作状態を示す一実施形態である。この図２で示される動作状態では、上記の説明の如く、配線パターンＰ１が検査対象として選出されている。このため、配線パターンＰ１は、スイッチ素子ＳＷ１とスイッチＳＷ２がONされており、上流側電流供給端子８１と上流側電圧検出端子９１と接続されている。このとき、検査対象以外の配線パターンＰ２乃至配線パターンＰ４は、スイッチ素子ＳＷ４がONされて、下流側電流供給端子８２が夫々接続されている。尚、スイッチ素子ＳＷ３は、OFF状態のままである。

上記の如きスイッチ素子ＳＷが、ON又はOFF制御されると、検査対象間の電位差が所定の電位差となるように、検査対象の配線パターンＰ１に電流が印加される。

このとき、電圧検出手段３は、電力供給手段２から電力が供給されている間、検出する電圧値を制御手段６へ送信している。制御手段６は、電圧値を受け取ると、判定手段６２において、電圧降下が生じているかどうかを判定する。このとき、電圧値が時系列的に減少していれば、判定手段６２はスパーク現象が発生した判定をし、その旨が表示手段１０へ送られて表示されることになる。

図３ではスパーク現象が生じた場合の例を示しており、電圧降下が生じた箇所Ａにおいてスパーク現象が生じている。図３では、時刻ｔ０において、本発明の基板検査装置１の電力供給手段２が、検査対象間に所定の電位差を印加するための電力の供給を行う。より具体的には、例えば、電力供給手段２が電流を供給することにより、検査対象間の電位差を大きくすることができる。なお、図３では、電圧検出手段３が検出する電圧値を符号Ｖｐで示しており、電力供給手段２が供給する電圧値を符号Ｖｓとして参考までに記載している。

このとき、電圧印加開始時ｔ０から時刻ｔ１までは、検査対象間の電圧が所定の電圧に到達するまでの期間であり、時刻ｔ３にて絶縁検査が実施されることになる。この時刻ｔ１から時刻ｔ３までは、検査対象間の電圧が所定の電圧が到達してから、所定時間経過後に絶縁検査が実施されるように設定されている。この期間において、本発明は、正確にスパーク現象を検出することができる。この期間において、例えばカレントリミット回路により、電流値が制限されている場合には、この回路の存在により従来では検出できなかった小さな過電流のスパーク現象が生じた場合であっても、電圧降下部５を小さな過電流が通過することによって、確実に検出することができるからである。

１・・・・基板検査装置
２・・・・電力供給手段
３・・・・電圧検出手段
５・・・・電圧降下部
６・・・・制御手段
７・・・・選出手段
８・・・・電流供給端子
９・・・・電圧検出端子
ＣＢ・・・単位基板

Claims (1)

1. 基板に形成される複数の配線パターン間の絶縁検査を行う基板検査装置であって、
   前記複数の配線パターンから検査対象となる一つの配線パターンを第一検査部として選出するとともに、該第一検査部以外の検査対象となる全ての配線パターンを第二検査部として選出する選出手段と、
   前記第一検査部と前記第二検査部との間に所定の電位差を設定するために、前記第二検査部に接続されるとともに該第二検査部に電圧を印加する電源手段と、
   前記第一検査部と第二検査部の間の電圧を検出する検出手段と、
   前記検出手段が検出する電圧に電圧降下の発生が生じた場合に、前記第一検査部と第二検査部に不良が存在するとして判定する判定手段を有し、
   前記選出手段は、導通状態をON／OFFとする切替部と、前記切替部と直列接続される電圧降下部を備えてなり、
   前記検出手段は、一方端が前記第一検査部と前記抵抗部との間に導通接続されていることを特徴とする基板検査装置。

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