JP2002286812A - 電気光学素子及びそれを用いた回路パターンの検出装置および検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高集積化された回路パターンの電圧分布を光学
的手段により精度良く検出する電気光学素子及びそれを
用いた回路パターンの検出装置を提供することを目的と
する。 【解決手段】本発明の電気光学素子１００は、ガラス基
板２１上に形成された透明導電膜３１に、別途作製され
た反射防止膜５１及び反射膜７１が形成された電気光学
結晶１０を接着剤層４１にて貼り合わせたもので、回路
パターンの検出装置は電気光学素子１００と、レーザ光
源と、ビームエキスパンダー、偏光ビームスプリッター
及び光学レンズからなる光学系機構と、回路基板と、光
検出装置とから構成されており、高集積化された回路基
板の回路パターンから発生する電界の強度分布を電気光
学素子１００にて検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は回路パターンの電圧
分布を、光学的手段を用いて検出するための電気光学素
子及び回路基板の回路パターンの電気的不良個所を接
触、もしくは非接触で検出するための配線回路パターン
の検出装置および検査方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】回路基板の断線、短絡などを検査する方
法としては、従来、スプリングプローブで専用治具を形
成し、パッドへ一括接触して電気検査する方法がとられ
てきた。しかし、近年パッド数の増加によって高価なス
プリングプローブが多数必要となり、専用治具のコスト
が高騰している。また、パッドの高密度化によって、物
理的に接触性を確保することが難しいことや、尖鋭なス
プリングプローブを接触させることによるパッドの損傷
も問題となっている。

【０００３】また、回路基板によっては、多数の回路基
板を同一基板に同時に作製し、それらの回路パターンが
ショートしている例がある。この場合、パッドにスプリ
ングプローブを接触させる方法では、断線や短絡の検査
が出来ない。このような背景から、回路パターンの電圧
分布を、非接触で検出する手法が望まれる。

【０００４】従来、回路パターンの電圧分布を電気光学
効果を用いて計測する方法としては特願平７−２４８８
６１号公報があり、非接触で、特定の位置の電界強度を
ＥＯセンサを用いて検出し、回路基板の半田接続状態を
検査する。しかし、この方法では、ＥＯセンサの先端部
分の電界しか検出できず、回路パターンの電圧分布を求
めるにはＥＯセンサをスキャンしていく必要がある。

【０００５】電圧分布を非接触で計測し、液晶ディスプ
レイ欠陥の電気検査する方法としては、特開平５−２５
６７９４号公報があり、平行な光束を回路基板近傍に配
置した電気光学素子に照射し、その反射光から回路パタ
ーンの電圧分布を二次元検出する方法がある。この方法
では電気光学素子に液晶材料や電気光学結晶を用いてい
るが、電気光学結晶を用いた場合、電気光学結晶は屈折
率が高いため表面反射と裏面反射により干渉縞が生じ、
電圧分布の画像が著しく劣化する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題点に
鑑み考案されたもので、高集積化された回路パターンの
電圧分布を光学的手段により精度良く検出する電気光学
素子及びそれを用いた回路基板の短絡／断線を検査する
ための回路パターンの検出装置を提供することを目的と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に於いて上記課題
を達成するため、まず請求項１においては、少なくと
も、透明基板と、透明電極膜と、接着剤層と、与えられ
た電界に応じて複屈折率が変化する電気光学結晶層と、
を順次設けてある電気光学素子であって、反射防止膜
が、少なくとも接着剤層の片面に、設けられていること
を特徴とする電気光学素子としたものである。

【０００８】また、請求項２においては、回路パターン
が形成された回路基板の近傍に設けられた前記電気光学
素子と、回路パターンに応じた電界を前記電気光学結晶
層に与える電界発生回路と、前記電気光学素子に光を２
次元的に入射させる光源と、前記電気光学素子に入射す
る光および前記電気光学素子から反射する光の偏光状態
を変化させる偏光手段と、前記電気光学素子からの反射
光を前記偏光手段を介して光強度分布として検出する検
出器と、を具備することを特徴とする回路パターンの検
出装置としたものである。

【０００９】さらにまた、請求項３においては、回路パ
ターンに応じた電界を前記電気光学結晶層に印加し、前
記電気光学素子に偏光された光を２次元的に入射し、前
記電気光学素子からの反射光を偏光させてから光強度分
布として検出することを特徴とする回路パターンの検出
方法としたものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態につき説
明する。図１は請求項１に記載の本発明の電気光学素子
の一実施形態を示す模式構成断面図を、図２は請求項１
に記載の本発明の電気光学素子の別の実施形態を示す模
式構成断面図を、図３は請求項２に記載の本発明の電気
光学素子を用いた回路パターンの検出装置の一実施形態
示す概略図を、それぞれ示す。なお、以下に、「光源」
として、レーザ光について記載するが、非レーザ光にお
いても本願発明の課題は達成し得る。

【００１１】請求項１に記載の本発明の１実施形態の電
気光学素子１００は図１に示すように、透明基板（ガラ
ス基板）２１上に形成された透明導電膜３１に、別途作
製された反射防止膜５１及び反射膜７１が形成された電
気光学結晶１０を接着剤層４１にて貼り合わせたもの
で、接着剤層４１と電気光学結晶１０との間に反射防止
膜５１を設けたものである。電気光学結晶１０には、光
の進行方向に平行な電界に感度を有するＢｉ₁₂ＳｉＯ₂₀
（ＢＳＯ、ビスマス酸化シリコン）、ＧａＡｓ（ガリウ
ム砒素）、ＬｉＮｂＯ₃−５５度カット、ＺｎＳｅなど
が用いられる。電気光学結晶１０は、両面を光学研磨
し、面内収差は１／４λ程度とすることが望ましい。電
気光学結晶１０は薄い方が、後で述べる回路パターンの
検出装置として用いた場合回路パターンと透明導電膜３
１の間で電界が広がらず、元の回路パターンの電圧分布
に近い電界分布となる。よって回路パターンの電圧分布
の形状に近い電界分布を検出するためには電気光学結晶
１０は薄い方がよい。

【００１２】しかし、電気光学結晶１０が薄いと、電気
光学素子１００を回路基板の回路パターンと一定の間隔
をおいて非接触にした場合、回路パターンと透明導電膜
３１間でのコンデンサ構造において、電気光学結晶１０
に加わる電位差が小さくなる。そのため、電界の検出感
度が小さくなり、また、加工が難しくなるという問題が
ある。電気光学結晶１０の厚さは、これらの要素のトレ
ードオフとなり、本例では厚さ１００μｍ〜５００μｍ
の電気光学結晶１０を用いている。

【００１３】電気光学素子１００に入射したレーザ光束
は、電界による位相変調を受け、電気光学結晶１０の底
面にて反射される。電気光学結晶１０は、屈折率が高い
ものが多く、反射率も高くなる。ＬｉＮｂＯ₃の場合、
屈折率は２．２となり、この場合１４％程度の反射率と
なる。そのため、電気光学結晶１０を光学研磨し、底面
での反射光を検出してもよいが、反射膜７１を形成して
もよい。反射膜７１は誘電体多層反射膜を用い、材質と
しては、ＭｇＦ₂−ＴｉＯ₂、ＳｉＯ₂−ＴｉＯ₂等があ
る。

【００１４】電気光学結晶１０は薄いため破損しやす
く、透明導電膜３１が形成された透明基板（ガラス基
板）２１へ接着剤層４１を介して接着する。接着剤層４
１は、硬化収縮が大きい材質を用いると、電気光学結晶
１０が薄いために応力が加わり、特にビスマス酸化シリ
コン（ＢＳＯ）等の圧電性のある結晶の場合、光学特性
が不均一となる恐れがある。そのため、接着剤層４１に
は、エポキシ系などの硬化収縮の小さい材質を用いる。

【００１５】電気光学素子１００は、屈折率の異なる材
質の多層構造であり、さらに入射するレーザ光束はコヒ
ーレンスが高いため、多重反射による干渉が発生しやす
い。特に接着剤層４１と、屈折率の高い電気光学結晶１
０の境界では、反射率が大きくなる。例示すると、接着
剤層４１は、エポキシ系の接着剤の場合で屈折率が１．
５６程度であり、電気光学結晶１０は、ビスマス酸化シ
リコン（ＢＳＯ）の場合で屈折率が２．５３であり屈折
率差が大きい。そのため電気光学結晶１０の上面及び下
面の反射による干渉縞が発生し、電界検出分布の画像
を、著しく劣化させるという問題がある。

【００１６】本発明の請求項１の１実施形態では、電気
光学結晶１０と接着剤層４１との間に反射防止膜５１を
形成し、電気光学結晶１０の面での反射率を低くするこ
とによって干渉縞を抑圧し、電界分布から得られた画像
を良好に検出する。ここで反射防止膜５１は、接着剤層
４１と電気光学結晶１０の屈折率を考慮して設計する必
要があり、本例ではＳｉＯ₂−ＴｉＯ₂の多層誘電体反射
防止膜を用いた。

【００１７】請求項１に記載の本発明の別の１実施形態
では、電気光学素子２００は図２に示すように、透明基
板（ガラス基板）２１上に形成された透明導電膜３１及
び反射防止膜６１に、別途作製された反射防止膜５１及
び反射膜７１が形成された電気光学結晶１０を接着剤層
４１にて貼り合わせたもので、透明導電膜３１と接着剤
層４１及び接着剤層４１と電気光学結晶１０との間にそ
れぞれ反射防止膜５１及び反射防止膜６１を設けたもの
である。電気光学素子２００においては、上記電気光学
素子１００の反射防止膜５１に加えて、透明導電膜３１
と接着剤層４１との間に反射防止膜６１を設けて透明導
電膜での多重反射を抑え、総合的に電気光学結晶１０で
の画質向上が図られている。

【００１８】屈折率は１．９０の透明導電膜３１と屈折
率が１．４８程度であるエポキシ系の接着剤層４１との
境界で反射を生じ、透明導電膜での多重反射を生じる。
ここでの多重反射は、上記の請求項１の１実施形態で述
べた電気光学結晶１０での画質を劣化させる干渉縞の原
因と同じである。

【００１９】そこで、透明導電膜３１と接着剤層４１と
の屈折率差を考慮した反射防止膜６１を形成する。電気
光学結晶１０と接着剤層４１との間にも反射防止膜５１
を形成しているため、電気光学素子２００にレーザー光
を照射した場合電気光学結晶１０面での多重反射を抑圧
でき、電界分布を良好な画像として検出することができ
る。なお、上記の説明においては、請求項１において、
２つの実施形態について記載したが、同様に、透明導電
膜と接着剤層の間にのみ反射防止膜を設ける形態でも、
本願発明の課題を達成できる。また、本願発明は、必要
に応じて、接着剤層の両面以外（例えば、透明基板と透
明電極層との間）にも反射防止膜を設けても良く、その
形態も含むものとする。

【００２０】以下、請求項２，３に記載の本発明の回路
パターンの検出装置および回路パターンの検出方法につ
いて、実施の形態により説明する。本発明の回路パター
ンの検出装置は図３に示すように、電界が加わると複屈
折率が変化する電気光学結晶１０からなる電気光学素子
１００と、レーザ光源１１０と、ビームエキスパンダー
９１、偏光ビームスプリッター９２及び光学レンズ９３
からなる光学系機構９０と、回路パターン８１を有する
回路基板８０と、回路基板の回路パターンから発生した
電界によって変調を受けた反射光を光の強度変化として
検出する光検出装置１２０とからなる。なお、検出した
電界強度分布を比較判定するために解析装置１３０も設
けることができる（図３においては、解析装置も具備し
た例を示している。）。そして、図示しない電界発生回
路（直流電圧あるいは交流電圧印加させる回路）も有す
る。回路基板８０は電気光学素子１００の近傍に配置さ
れる。このとき、電気光学素子１００は回路基板８０に
接触させてもよいし、２０μｍ程度の距離で非接触とし
てもよい。電気光学素子１００の透明導電膜３１はグラ
ンドに接地し、電圧が印加された回路パターン８１と、
透明導電膜３１との間に電界を発生させる。なお、回路
パターンに印加する電圧についてであるが、回路パター
ンに直流電圧が印加されたとき、電気光学素子内には面
方向への直流抵抗成分、特に電気光学素子の反射手段が
有する直流抵抗成分により、回路基板の回路パターンの
電圧分布が広がってしまい、電圧分布の変化に伴い電界
強度分布も変化する。そのため、回路パターンには交流
電圧を印加するのが望ましい。なぜなら、電気光学素子
内の面方向へ形成される分布定数の直流抵抗成分による
電圧分布の広がりを抑えて、電圧分布の変化に伴う電界
強度分布の変化を防止したままの状態で、電界強度分布
検出ができるからである。また、別の形態として、回路
パターン８１を接地し、透明導電膜３１に電圧を印加し
ても良い。なお、回路パターンとしては、基板の表面に
設けられた回路パターンだけではなく、基板の内部や基
板の裏面に設けた回路パターンも対象としている。

【００２１】レーザ光源１１０から電気光学素子１００
へ照射される光はビームエキスパンダ９１で２次元のレ
ーザ光束となる。レーザ光束は偏光ビームスプリッタ９
２で偏光され、電気光学素子１００へ照射される。電気
光学素子１００へ入射されたレーザ光束は、電気光学結
晶１０の底面で反射されて、偏光ビームスプリッタ９２
に出射される。回路パターン８１と透明導電膜３１間
に、回路パターン８１の電圧分布によって電界分布が発
生し、電気光学結晶１０は電界分布に応じて複屈折率が
変化する。

【００２２】電気光学結晶１０の底面で反射されたレー
ザ光束は、電気光学結晶１０の複屈折率変化によって偏
光面が変化する。電気光学素子１０から出射された偏光
面の変化したレーザ光束は、偏光ビームスプリッタ９２
に入射し、このうち垂直に分岐したレーザ光束は、電界
分布に応じた光の強度分布をもつ。電界分布に応じた光
の強度分布をもつレーザ光束を光学レンズ９３で集光
し、光検出装置１２０で検出することにより、回路パタ
ーンの電圧分布を光の強度分布として検出することがで
きる。光検出装置１２０で検出した電圧分布を解析装置
１３０で解析、処理することにより、回路基板８０の回
路パターン８１の断線や短絡などの欠陥を検査すること
ができる。

【００２３】この回路パターンの検出装置および検出方
法では反射防止膜を設けた電気光学素子１００を用いて
いるので、光源にコヒーレンスの高いレーザ光源１１０
を用いても、電気光学結晶１０面に干渉縞の発生を防止
でき、電気光学結晶１０と回路パターン８１との間の電
界分布を良好な画像として検出することができ、回路基
板８０の回路パターン８１の断線や短絡などの欠陥を精
度良く検査することができる。

【００２４】

【発明の効果】本発明の反射防止膜を設けた電気光学素
子及びそれを用いた回路パターンの検出装置および検出
方法によれば、高集積化された回路基板の回路パターン
から発生する電界の強度分布を、電気光学効果を応用し
た方法で、干渉の影響を抑圧して精度良く検出し、電気
検査できる。

【００２５】本発明の電気光学素子では、異なる屈折率
差を考慮した反射防止膜を施すことにより、干渉縞を抑
圧し、良好な電界分布を検出することができる。

【００２６】本発明の電気光学素子及それを用いた回路
パターン検出装置および検出方法によれば、電気光学素
子内の屈折率差を考慮した反射防止膜を施すことによ
り、電気光学素子内の境界における反射率を低くして、
電界分布を検出する際の画質を劣化させる干渉縞を抑圧
することできる。

【００２７】本発明の電気光学素子及それを用いた回路
パターンの検出装置および検出方法によれば、回路基板
上に電気光学素子を配置するだけで、回路パターンの電
界強度分布を検出できる。そのため、検出した電界強度
分布と、良品の電界強度分布を比較、判定することによ
り、早い検査速度で、簡易な位置決め系で電気検査でき
る。

【００２８】近年、回路基板の高集積化により、スプリ
ングプローブを接触させることが困難となり、回路パタ
ーンの外観を検査することで電気検査の代用とする場合
も多い。その場合、外観検査では回路パターンのクラッ
クなどを検出することができなかった。本発明の電気光
学素子及それを用いた回路パターンの検出装置によれ
ば、回路パターンの電圧分布を、干渉縞を抑圧して、電
気光学結晶１０と回路パターン８１との間の電界の強度
分布を良好な画像として検出するため、外観検査では検
出できないクラック等の欠陥も検出できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電気光学素子の一実施例を示す模式構
成断面図である。

【図２】本発明の電気光学素子の他の実施例を示す模式
構成断面図である。

【図３】本発明の電気光学素子を用いた回路パターンの
検出装置の一実施例示す概略図である。

【符号の説明】

１０……電気光学結晶 ２１……透明基板（ガラス基板） ３１……透明導電膜 ４１……接着剤層 ５１、６１……反射防止膜 ７１……反射膜 ８０……回路基板 ８１……回路パターン ９０……光学系機構 ９１……ビームエキスパンダ ９２……偏光ビームスプリッタ ９３……光学レンズ １００、２００……電気光学素子 １１０……レーザ光源 １２０……光検出装置 １３０……解析装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも、透明基板と、透明電極膜と、
   接着剤層と、与えられた電界に応じて複屈折率が変化す
   る電気光学結晶層と、を順次設けてある電気光学素子で
   あって、 反射防止膜が、少なくとも接着剤層の片面に、設けられ
   ていることを特徴とする電気光学素子。
2. 【請求項２】回路パターンが形成された回路基板の近傍
   に設けられた前記電気光学素子と、 回路パターンに応じた電界を前記電気光学結晶層に与え
   る電界発生回路と、 前記電気光学素子に光を２次元的に入射させる光源と、 前記電気光学素子に入射する光および前記電気光学素子
   から反射する光の偏光状態を変化させる偏光手段と、 前記電気光学素子からの反射光を前記偏光手段を介して
   光強度分布として検出する検出器と、 を具備することを特徴とする回路パターンの検出装置。
3. 【請求項３】回路パターンに応じた電界を前記電気光学
   結晶層に印加し、 前記電気光学素子に偏光された光を２次元的に入射し、 前記電気光学素子からの反射光を偏光させてから光強度
   分布として検出することを特徴とする回路パターンの検
   出方法。