JP2002014132A - 回路基板検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 導体パターンの断線や短絡についての検査に
加えて、導体パターンの形状不良を検査し得る回路基板
検査装置を提供する。 【解決手段】 検査対象の回路基板Ｐに形成された導体
パターンに接触可能な接触型プローブ３，４を少なくと
も２つ備え、接触型プローブ３，４を用いて導体パター
ンおよび基準電極２ｂ間の静電容量を測定し、その測定
した静電容量に基づいて導体パターンの良否を検査可能
に構成された回路基板検査装置１であって、導体パター
ンの各端点に接触型プローブ３，４をそれぞれ接触させ
て両端点間のインピーダンスおよびインダクタンスの少
なくとも一方を測定し、その測定値と基準値とを比較
し、その比較結果に基づいて導体パターンの良否を検査
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、検査対象の回路基
板に形成された導体パターンと基準電極との間の静電容
量を測定し、その測定した静電容量に基づいて導体パタ
ーンの良否を検査可能に構成された回路基板検査装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の静電容量測定に基づいて導体パ
ターンの良否を検査する回路基板検査装置は、一般的
に、表面に絶縁層が形成された平板状の基準電極（図示
せず）と、接触型の検査用プローブを少なくとも２つ備
えている。そして、基板検査時には、図５に示すよう
に、基準電極上に載置された検査対象の回路基板Ｐに形
成されている導体パターン２４の各端点に検査用プロー
ブ３，４をそれぞれ接触させる。次いで、導体パターン
２４の各端点と基準電極との間の静電容量をそれぞれ測
定する。その後、測定した２つの静電容量と、良品の回
路基板から予め吸収した測定容量に基づいて規定された
基準容量範囲とを比較する。この場合、測定した両静電
容量が共に基準容量範囲内のときには、導体パターン２
４が正常と判別する。一方、各静電容量が共に基準容量
範囲を超えるときには、導体パターン２４が隣接する他
の導体パターンと短絡していると判別する。また、各静
電容量が共に基準容量範囲に満たないときには、導体パ
ターン２４に断線が存在していると判別する。このよう
に、この回路基板検査装置では、１つの導体パターンに
対して、静電容量測定を２回行うことにより、各導体パ
ターンの短絡および断線を検査することが可能となって
いる。

【０００３】上記の回路基板検査装置とは異なる検査方
法で導体パターンについての短絡および断線を検査する
回路基板検査装置も従来から知られている（特公平４−
１７３９４号公報）。この回路基板検査装置では、１つ
の導体パターンに対して、導体パターンおよび基準電極
間の静電容量を１回測定し、その際に測定した静電容量
と所定値とを比較することによって短絡を検査し、か
つ、その導体パターンの両端点間の抵抗値を１回測定
し、その際に測定した抵抗値と所定値とを比較して断線
を検査する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、これらの従
来の回路基板検査装置には、以下の問題点がある。すな
わち、導体パターンを螺旋状に形成してコイル部品とし
て機能させることがある。このような導体パターンにつ
いては、例えば、螺旋状導体パターンの中間部位などで
短絡している場合には、インダクタンスが不足してコイ
ル部品として機能しないにも拘わらず、上記の短絡およ
び断線の検査では、正常と判別されてしまうおそれがあ
る。また、近年、コンピュータ装置に関連する分野など
では、導体パターンのファインピッチ化が進み、しか
も、そのファインピッチの導体パターンに高周波信号を
導通させるケースが増えている。したがって、このよう
な回路基板では、導体パターンの端点間のインピーダン
スやインダクタンスが保証されている必要がある。その
一方、例えば、図５に示すように、本来であれば実線で
示すパターン幅の導体パターン２４が、破線で示すよう
に、より狭幅に形成されることがある。かかる場合、導
体パターンの各端点間のインピーダンスやインダクタン
スが保証されていないにも拘わらず、従来の回路基板検
査装置による検査方法では、正常な導体パターンと判別
されてしまう。したがって、従来の回路基板検査装置に
は、導体パターンの形状不良を検査することができない
という問題点がある。

【０００５】本発明は、かかる問題点に鑑みてなされた
ものであり、導体パターンの断線や短絡についての検査
に加えて、導体パターンの形状不良を検査し得る回路基
板検査装置を提供することを主目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく請
求項１記載の回路基板検査装置は、検査対象の回路基板
に形成された導体パターンに接触可能な接触型プローブ
を少なくとも２つ備え、接触型プローブを用いて導体パ
ターンおよび基準電極間の静電容量を測定し、その測定
した静電容量に基づいて導体パターンの良否を検査可能
に構成された回路基板検査装置であって、導体パターン
の各端点に接触型プローブをそれぞれ接触させて両端点
間のインピーダンスおよびインダクタンスの少なくとも
一方を測定し、その測定値と基準値とを比較し、その比
較結果に基づいて導体パターンの良否を検査することを
特徴とする。

【０００７】また、請求項２記載の回路基板検査装置
は、請求項１記載の回路基板検査装置において、互いに
隣接する一対の導体パターンに対して、測定した静電容
量に基づく良否検査および比較結果に基づく良否検査を
それぞれ行い、かつ、一対の導体パターンに接触型プロ
ーブをそれぞれ接触させた状態で、一対の導体パターン
間の静電容量、インダクタンス、抵抗およびインピーダ
ンスの少なくとも１つを測定し、その測定結果に基づい
て両導体パターン間の短絡をさらに検査することを特徴
とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明に係る回路基板検査装置の好適な発明の実施の形態に
ついて説明する。

【０００９】最初に、回路基板検査装置１の構成につい
て、図１を参照して説明する。

【００１０】同図に示すように、回路基板検査装置１
は、電極部２、接触型の検査用プローブ３，４、移動機
構５ａ，５ｂ、測定部６、制御部７、ＲＡＭ８およびＲ
ＯＭ９を備えて構成されている。この場合、電極部２
は、表面に絶縁フィルム２ａが貼付された平板状の基準
電極２ｂを有し検査対象の回路基板Ｐを載置可能に構成
されている。また、検査用プローブ３，４は、プローブ
固定具３ａ，４ａを介して移動機構５ａ，５ｂに取り付
けられた状態で基準電極部２の上方に配設されている。
測定部６は、回路基板Ｐにおける所定の検査位置間の静
電容量、抵抗、インダクタンスおよびインピーダンスの
少なくとも一つを測定する。制御部７は、測定部６によ
って測定された静電容量などの測定値に基づく回路基板
Ｐに対する検査処理や、移動機構５ａ，５ｂの駆動制御
などを実行する。ＲＡＭ８は、良品回路基板から予め吸
収した検査用基準データ、導体パターン同士の短絡を検
査すべき一対の導体パターンを特定するパターン番号デ
ータ、および制御部７の演算結果などを一時的に記憶す
る。この場合、この回路基板検査装置１では、検査用基
準データとして、各導体パターンおよび基準電極２ｂ間
の静電容量、各導体パターンの両端点間のインダクタン
スおよびインピーダンスの少なくとも一方、並びに、特
定の一対の導体パターン間の抵抗、インダクタンス、静
電容量およびインピーダンスのうちの少なくとも１つ、
などが用いられている。ＲＯＭ９は、制御部７の動作プ
ログラムを記憶する。

【００１１】次に、回路基板検査装置１による検査処理
について、図３を参照して説明する。

【００１２】まず、導体パターン２１，２２・・の形成
面を上向きにして回路基板Ｐを電極部２の上に載置す
る。次に、制御部７が、移動機構５ａ，５ｂを制御して
検査用プローブ３，４を回路基板Ｐの各導体パターンの
各々の端点にそれぞれ接触させる。例えば、図２に示す
導体パターン２１の端点２１ａに検査用プローブ３を接
触させ、他の導体パターン２２の端点２２ａに検査用プ
ローブ４を接触させる。次いで、測定部６が、検査信号
として例えば１６ｋＨｚの交流電圧を検査用プローブ
３，４に順次出力することにより、導体パターン２１と
基準電極２ｂとの間の静電容量Ｃ１１、および導体パタ
ーン２２と基準電極２ｂとの間の静電容量Ｃ１２を測定
する（ステップ１１）。

【００１３】次いで、制御部７が、測定した各静電容量
Ｃ１１，Ｃ１２と、ＲＡＭ８から読み出した対応する検
査用基準データとを順次比較することにより、導体パタ
ーン２１，２２の各々についての断線、および両導体パ
ターン２１，２２の各々についての短絡を判定する（ス
テップ１２）。具体的には、例えば、図２に示すよう
に、導体パターン２１に断線箇所Ｂが存在する場合に
は、測定した静電容量Ｃ１１が検査用基準データの下限
値を下回るため、制御部７は、導体パターン２１に断線
が生じていると判定する。また、同図に示すように、導
体パターン２１，２２間に短絡箇所Ａが存在する場合に
は、測定した静電容量Ｃ１１（およびＣ１２）が検査用
基準データの上限値を超えるため、制御部７は、導体パ
ターン２１（および２２）に短絡が生じていると判定す
る。この後、制御部７は、移動機構５ａ，５ｂを制御し
て検査用プローブ３，４を順次移動させつつ、すべての
導体パターンについて、上記した断線・短絡の判定を順
次実行する。

【００１４】次に、制御部７は、移動機構５ａ，５ｂを
制御して回路基板Ｐの導体パターンにおける２つの端点
に検査用プローブ３，４をそれぞれ接触させ、測定部６
に対して端点間の例えばインダクタンスＬを測定させる
（ステップ１３）。具体的には、導体パターン２１を検
査する際には、３つの端点２１ａ〜２１ｃのうちの端点
２１ａに検査用プローブ３を接触させ、端点２１ｂに検
査用プローブ４を接触させる。次いで、測定部６が、検
査信号としての交流電流を検査用プローブ３，４間に出
力しつつ両検査用プローブ３，４間の交流電圧を測定す
ることにより、両端点２１ａ，２１ｂ間のインダクタン
スＬを測定する。この場合、インピーダンスＺを測定し
てもよい。なお、インダクタンスＬについては、例え
ば、交流電流の位相よりも位相が９０度進んだ電圧成分
に基づいて測定する。また、インピーダンスＺについて
は、インダクタンスＬ測定に加えて、交流電流の位相と
同位相の電圧成分に基づいて抵抗Ｒを測定し、この抵抗
ＲとインダクタンスＬとに基づいて算出する。この場
合、インピーダンスＺについては、交流電流の電流値と
両検査用プローブ３，４間の交流電圧とに基づいて算出
してもよい。

【００１５】次いで、制御部７は、測定した各導体パタ
ーンのインダクタンスＬと、ＲＡＭ８から読み出した各
検査用基準データとを比較する。具体的には、図５にお
いて破線で示すように、導体パターンが狭幅に形成され
ているときや、先細り、中細り、または異常な広幅に形
成されているときなど、導体パターンの形状が良品の形
状とは異なると予測される場合には、導体パターンのイ
ンダクタンスＬが良品の回路基板から吸収した検査用基
準データのインダクタンスとは異なる値となる。したが
って、制御部７は、測定した導体パターンのインダクタ
ンスＬが、検査用基準データの上限値から下限値までの
範囲内にあるときは、導体パターンが正常であると判定
し、その上限値から下限値までの範囲を外れているとき
には、その導体パターンについては、断線は生じていな
いものの、導体パターンの先細りや、螺旋状導体パター
ンの中間部位での短絡などの形状的に異常が生じている
と判定する（ステップ１４）。

【００１６】次いで、制御部７は、移動機構５ａ，５ｂ
を制御して、導体パターン２１の他の端点間（例えば、
端点２１ａ，２１ｃ間、端点２１ｂ，２１ｃ間）に検査
用プローブ３，４を接触させ、上記したようにインダク
タンスＬを測定させ、その測定値に基づいて導体パター
ンに対する形状判定を行う（ステップ１４）。この後、
制御部７は、移動機構５ａ，５ｂを制御して、検査用プ
ローブ３，４を順次移動させつつ、すべての導体パター
ンに対して形状判定を行う。この結果、各導体パターン
の断線・短絡および形状不良が検査され、これにより、
各導体パターンにおける各端点間のインピーダンスやイ
ンダクタンスを保証し得る回路基板Ｐを製造することが
できる。

【００１７】一方、導体パターンの端点および基準電極
２ｂ間の静電容量による短絡検査では、導体パターン同
士の短絡を検査できない場合も生じる。つまり、上記し
た静電容量による断線・短絡検査では、各導体パターン
２１，２２・・と電極部２の基準電極２ｂとの間の静電
容量Ｃ１１，Ｃ１２・・を測定することにより、隣接す
る導体パターン間の短絡を検査している。この場合、回
路基板Ｐの導体パターン２１、隣接する他の導体パター
ン（例えば導体パターン２２とする）、および電極部２
の基準電極２ｂは、図４に示す等価回路図で表される。
同図における静電容量Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３は、それぞれ、
導体パターン２１および基準電極２ｂ間の理論的な静電
容量、導体パターン２２および基準電極２ｂ間の理論的
な静電容量、並びに、導体パターン２１，２２間の結合
に起因する理論的な静電容量を意味する。したがって、
測定した静電容量Ｃ１１，Ｃ１２は、導体パターン２
１，２２間の静電容量Ｃ３の影響を受けるため、下記の
式および式で表される。 Ｃ１１＝Ｃ１＋（Ｃ２・Ｃ３／（Ｃ２＋Ｃ３））・・・・式 Ｃ１２＝Ｃ２＋（Ｃ１・Ｃ３／（Ｃ１＋Ｃ３））・・・・式

【００１８】この場合、両導体パターン２１，２２が長
目でかつ互いに接近した状態で対向するように形成され
ているときなどでは、静電容量Ｃ１，Ｃ２自体が小さな
値であっても、静電容量Ｃ３が静電容量Ｃ１，Ｃ２と比
較して十分に大きな値になることがある。かかる場合に
は、両導体パターン２１，２２間に短絡が生じていたと
しても、測定した静電容量Ｃ１１，Ｃ１２に与える影響
が小さいため、静電容量Ｃ１１，Ｃ１２が共に検査用基
準データの上限値を超えないことがある。したがって、
導体パターンの端点および基準電極２ｂ間の静電容量に
よる短絡検査のみでは、導体パターン同士の短絡を精度
良く検査できないこととなる。

【００１９】このような現象が生じる一対の隣接導体パ
ターンは回路基板設計時や検査用基準データの吸収時に
予め特定することができる。このため、このような特定
の隣接する導体パターンを特定するパターン番号データ
等をＲＡＭ８に記憶させておき、特定の隣接する一対の
導体パターンについては、形状判定（ステップ１４）を
行った後に、後述するステップ１５，１６の処理を実行
することで、短絡検査の精度を向上させることができ
る。

【００２０】まず、制御部７は、パターン番号データに
従い、移動機構５ａ，５ｂを制御して隣接する各導体パ
ターンのそれぞれの所定箇所（例えば端点）に検査用プ
ローブ３，４をそれぞれ接触させる。次いで、上記した
ステップ１３と同様にして、測定部６が、検査信号とし
ての交流電流を検査用プローブ３，４間に出力すると共
に、両検査用プローブ３，４間の交流電圧を測定するこ
とにより、抵抗Ｒ、インダクタンスＬ、静電容量Ｃおよ
びインピーダンスＺの少なくとも１つを測定する（ステ
ップ１５）。なお、抵抗Ｒを測定する場合には、検査用
信号として直流電流を両検査用プローブ３，４間に供給
しつつ両検査用プローブ３，４間の直流電圧を測定し、
その測定値に基づいて算出してもよい。

【００２１】次いで、制御部７が、抵抗Ｒ、インダクタ
ンスＬ、静電容量ＣおよびインピーダンスＺの少なくと
も１つの測定値に基づいて、その両導体パターン間の短
絡を判定する（ステップ１６）。具体的には、両導体パ
ターン２１，２２間が短絡している場合、検査用信号が
導体パターン２１，２２を介して短絡するため、両検査
用プローブ３，４間に過大電流が流れる。したがって、
抵抗Ｒ、インダクタンスＬ、静電容量Ｃおよびインピー
ダンスＺの測定自体が不能となるため、パターン間に短
絡が生じていることを確実に判別することができる。一
方、両導体パターン２１，２２間が短絡していない場
合、静電容量Ｃについては、検査用基準データとしての
上限値から下限値までの範囲内の値が測定され、抵抗
Ｒ、インダクタンスＬおよびインピーダンスＺについて
は、検査用基準データの下限値を超える値が測定され
る。したがって、導体パターン同士の静電容量が大き
く、かつ各導体パターンおよび基準電極２ｂ間の静電容
量が小さい特定の一対の導体パターン間の短絡を確実に
検査することができる。この後、制御部７は、移動機構
５ａ，５ｂを制御し、検査用プローブ３，４を順次移動
させつつ、すべての特定の隣接する一対の導体パターン
に対して、この短絡検査を実行する。次いで、制御部７
は、上記の各検査の検査結果に基づいて、回路基板Ｐの
良否を最終的に判定する（ステップ１７）。

【００２２】なお、本発明は、上記した発明の実施の形
態に限定されない。例えば、各検査（ステップ１１〜１
６）の実行順序は、上記した例に限らず、適宜変更が可
能である。例えば、各導体パターンと基準電極２ｂとの
間の静電容量測定（ステップ１１）を行った後に、続い
て、隣接する導体パターン同士の静電容量Ｃやインピー
ダンスＺなどを測定（ステップ１５）することもでき
る。かかる方式を採用した場合には、導体パターンの形
成数および形成位置によっては、検査用プローブ３，４
の移動回数および移動距離が少なくなるため、検査時間
を短縮することができる。また、回路基板検査装置１で
は、二端子法によって測定する例について説明したが、
四端子構造の検査用プローブを用いて四端子法によって
各種測定を行うこともできる。さらに、インダクタンス
Ｌ、インピーダンスＺおよび静電容量の測定方法自体
は、任意の測定方法を採用することができる。加えて、
本発明の実施の形態では、本発明における基準電極とし
て電極部２の基準電極２ｂを用いた静電容量測定の例に
ついて説明したが、例えば、検査対象の回路基板Ｐにお
いて広い面積を有するグランドパターンや電源パターン
などを基準電極として用いることもできる。また、ラダ
ー状の導体パターンの短絡や断線を検査する際に、本発
明を適用できるのは勿論である。

【００２３】

【発明の効果】以上のように、請求項１記載の回路基板
検査装置によれば、各導体パターンおよび基準電極間の
静電容量をそれぞれ測定し、その測定した静電容量に基
づいて導体パターンの良否を検査し、かつ、検査導体パ
ターンの各端点間のインピーダンスおよびインダクタン
スの少なくとも一方を測定し、その測定値と基準値とを
比較して導体パターンの良否を検査することにより、各
導体パターンの断線や短絡の検査に加えて、導体パター
ンの形状の良否についても検査することができ、これに
より、導体パターンの各端点間のインピーダンスやイン
ダクタンスを保証する必要がある回路基板を高精度で検
査することができる。

【００２４】また、請求項２記載の回路基板検査装置に
よれば、互いに隣接する一対の導体パターン間の静電容
量、インダクタンス、抵抗およびインピーダンスの少な
くとも１つを測定し、その測定結果に基づいて両導体パ
ターン間の短絡をさらに検査することにより、各導体パ
ターンおよび基準電極間の静電容量に基づく検査のみで
は完全に検査し得ない特定の導体パターン同士の短絡を
確実に検査できるため、検査対象の回路基板をさらに高
精度で検査することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る回路基板検査装置１
の構成を示す構成図である。

【図２】導体パターンが形成された検査対象の一例であ
る回路基板Ｐの上面図である。

【図３】回路基板検査装置１による検査処理を示すフロ
ーチャートである。

【図４】電極部２における基準電極２ｂ、および回路基
板Ｐにおける導体パターン２１，２２の等価回路図であ
る。

【図５】従来の回路基板検査装置の動作を説明するため
の説明図である。

【符号の説明】

１ 回路基板検査装置 ２ 電極部 ２ｂ 基準電極 ３，４ 検査用プローブ ５ａ，５ｂ 移動機構 ６ 測定部 ７ 制御部 ８ ＲＡＭ ９ ＲＯＭ ２１，２２ 導体パターン Ｐ 回路基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０５Ｋ 3/00 Ｈ０５Ｋ 3/00 Ｔ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 検査対象の回路基板に形成された導体パ
   ターンに接触可能な接触型プローブを少なくとも２つ備
   え、当該接触型プローブを用いて前記導体パターンおよ
   び基準電極間の静電容量を測定し、その測定した静電容
   量に基づいて当該導体パターンの良否を検査可能に構成
   された回路基板検査装置であって、 前記導体パターンの各端点に前記接触型プローブをそれ
   ぞれ接触させて当該両端点間のインピーダンスおよびイ
   ンダクタンスの少なくとも一方を測定し、その測定値と
   基準値とを比較し、その比較結果に基づいて当該導体パ
   ターンの良否を検査することを特徴とする回路基板検査
   装置。
2. 【請求項２】 互いに隣接する一対の導体パターンに対
   して、前記測定した静電容量に基づく良否検査および前
   記比較結果に基づく良否検査をそれぞれ行い、かつ、当
   該一対の導体パターンに前記接触型プローブをそれぞれ
   接触させた状態で、当該一対の導体パターン間の静電容
   量、インダクタンス、抵抗およびインピーダンスの少な
   くとも１つを測定し、その測定結果に基づいて当該両導
   体パターン間の短絡をさらに検査することを特徴とする
   請求項１記載の回路基板検査装置。