JP2002318258A - 回路基板の検査装置および検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光電効果によって生ずる電子を利用して回路
基板に形成された配線の導通状態を効率よく安定して検
査することができる回路基板の検査装置を提供する。 【解決手段】 検査対象配線が導通状態にあるときに
は、検査対象配線１２１のボールグリッド１２１ｂとプ
レート電極５１への電圧印加によって検査対象配線１２
１のパッド部１２１ａとプレート電極５１との間に電界
が発生しており、電磁波照射による光電効果によって検
査対象配線１２１のパッド部１２１ａから放出された電
子は電界によりプレート電極５１側に引き寄せられる。
このため、電源８０からプレート電極５１および検査対
象配線１２１を経由して電源８０に戻る導電経路が形成
され、検査対象配線１２１を流れる電流を測定すること
で検査対象配線１２１の導通を検査することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、回路基板に形成
された複数の配線の導通・断線、短絡等の電気的な状態
を検査する検査装置および検査方法に関するものであ
る。なお、この発明は、プリント配線基板、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
ィスプレイ用のガラス基板、ならびに半導体パッケージ
用のフィルムキャリアなど種々の基板上の電気的配線検
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「回路基板」と称する。

【０００２】

【従来の技術】回路基板には、複数の配線からなる配線
パターンが形成されており、配線パターンが設計通りに
仕上がっているか否かを検査するために、従来より数多
くの検査装置が提供されている。特に、近年、電子機器
の小型化や軽量化などに伴って配線パターンのファイン
化が進んでおり、全ての配線に直接プローブを接触させ
て配線の断線や短絡を検査することが困難となる場合が
あった。そこで、この方式の代わりに、微小なパッドに
は直接プローブを接触させずに、配線の断線等を検査す
る検査装置が提案されている。

【０００３】このような検査装置として、例えば特許第
３０８０１５８号公報に記載された装置がある。この装
置は回路基板に形成された配線の断線／短絡を検査する
装置であり、次のようにして検査を行っている。すなわ
ち、この装置では、回路基板に形成された各配線のパタ
ーンのパッドに電磁波を照射し、該パッドから光電効果
によって放出された電子に起因して、配線と静電容量結
合しているＧＮＤ（グラウンド）プレーンまたは外部金
属平板に誘起される電流を測定することにより、検査対
象配線の導通状態を検査している。

【０００４】本願発明は、この従来装置とは異なり、回
路基板に形成された配線のパターンの一端に電磁波を照
射し、そこから光電効果によって放出された電子を、空
間を介して電極部により捕捉し、検査対象配線に流すこ
とにより、検査対象配線の導通・断線・短絡を検査する
ものである。

【０００５】光電効果によって放出された電子を、空間
を介して検出する回路基板検査装置としては、特開平８
−２７８３４２号（特許第２９４０８１５号）公報に記
載された装置がある。この装置は、被検査回路基板上方
から所定空間を隔てて、電荷検出センサ及び電磁波発生
手段を対向配置し、これら電荷検出センサおよび電磁波
発生手段を被検査基板に対して相対移動しつつ放出電子
を走査し、電流変化分布により被検査基板の導通・断線
を検出するものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術においては、次のような問題があった。特開平８
−２７８３４２号公報に記載の装置では、電荷検出セン
サおよび電磁波発生手段を被検査基板に対して相対移動
しつつ放出電子を走査するため、装置が大型になる。ま
た、もし電荷検出センサおよび電磁波発生手段と被検査
基板とが対向する空間を真空にしようとすると、両者の
相対移動範囲をカバーするために、真空装置も大型にな
る。

【０００７】さらに、上記二つの従来装置では、被検査
配線またはそのパッドに単に電磁波を照射しているに過
ぎないため、光電効果により空間に放出された電子が再
び配線に戻ったり、空間で散乱したりする。また、放出
された電子が空間電荷領域を形成し、光電効果による電
子放出効率を低下させる。その結果、十分な検査精度が
期待できない。

【０００８】そこで、この発明は上記問題を解決するた
めになされたものであって、光電効果によって生ずる電
子を利用して回路基板に形成された配線の断線／短絡を
精度よく安定して検査することができる回路基板の検査
装置および検査方法を提供することを課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明は、回路基板に
形成された複数の配線を検査する検査装置であって、上
記目的を達成するため、前記複数の配線を一つずつ選択
し、選択された配線の一端部に電磁波を照射し、光電効
果によって電子を放出させる電磁波照射手段と、放出さ
れた電子を捕捉する位置に設けられた電極部と、前記電
極部が前記選択された配線またはそれと隣り合う配線の
他端部よりも高電位になるように、前記電極部と前記選
択された配線またはそれと隣り合う配線の他端部との間
に電位差を与える電圧印加手段と、前記電極部に捕捉さ
れた電子に起因して、前記電極部を通じて前記選択され
た配線またはそれと隣り合う配線に流れる電流値を検出
する電流検出手段と、前記電流検出手段による検出結果
に基づき前記選択された配線の導通および短絡状態のい
ずれかまたは両方を判定する判定手段とを備えたことを
特徴としている。

【００１０】このように構成された発明では、検査対象
配線の一端に電磁波を照射し、光電効果により放出され
た電子が電極部に捕捉されることにより配線に流れる電
流を検出することで配線の電気的状態を判定している。
このとき、電極部を選択された配線またはそれと隣り合
う配線よりも高電位にしているので配線から放出された
電子は電極部に引き寄せられることとなる。したがっ
て、従来装置のように配線から放出された電子が再び配
線に戻ったり散乱したりすることがなく、電極部で確実
に捕捉して電流として検出することが可能であり、高い
精度で配線の検査を行うことができる。

【００１１】ここで、上記した電磁波照射に起因する電
流を、一端部に電磁波を照射した配線の他端部を経て流
れる導電径路内において検出している場合には、当該配
線の導通の有無を判定することができる一方、回路基板
に設けられた他の配線を経て流れる径路において検出し
ている場合には、両配線間の短絡の有無を判定すること
が可能である。このように、この装置では、電磁波を照
射する配線の一端部、電極部、電極部を選択された配線
またはそれと隣り合う配線よりも高電位にする電源およ
び電磁波照射により生じる電流を検出する電流検出手段
を含む閉回路を適宜形成し、この閉回路を流れる電流を
検出することにより、検査を行いたい配線の導通・短絡
いずれについても検査することができる。また、上記閉
回路に含まれる配線を選択するスイッチを設け、このス
イッチを順次切り替えて検査する配線を選択しながら検
査を行うことにより、複数の配線について短時間で効率
よく検査を行うことが可能となる。

【００１２】また、電磁波の照射方向を変化させる偏向
手段を設けた場合には、この偏向手段を作動させること
により電磁波の照射対象を切り替えることができるので
装置構成が簡単となり、装置の小型化を図ることができ
る。

【００１３】なお、光電効果による電子放出の効率を高
めて検査精度を向上させるためには、上記した端子部へ
の電磁波照射は真空下で行われるのが好ましい。そこ
で、電磁波が照射される配線の一端部を取り囲んで閉空
間を形成するハウジングをさらに設け、その閉空間内を
減圧するようにしてもよい。さらに、ハウジングの上壁
を透明とすれば、配線に向けて照射する電磁波をハウジ
ングの外部から案内することが可能となり、ハウジング
を大幅に小型化することができるとともに、短時間でそ
の内部閉空間を減圧することができるので、検査に要す
る時間を短縮することが可能となる。

【００１４】この場合、電極部を透明電極やメッシュ電
極で形成したり、ハウジングの側壁に設けることによ
り、照射された電磁波を遮ることなく確実に所望の配線
に入射させることができる。さらに、回路基板に設けら
れた他の配線を被検査配線よりも高電位にするとともに
上記閉回路中に含ませることにより、この他配線を上記
した電極部として作用させるようにしてもよい。

【００１５】また、この発明にかかる回路基板検査方法
は、上記目的を達成するため、配線の一端部に電磁波を
照射して光電効果により空間に電子を放出し、配線より
も高電位に設定された電極部により、放出された電子を
捕捉し、捕捉した電子に起因する電流を配線に流れるよ
うにし、配線に流れる電流により、配線の導通および短
絡状態の一方または両方を検出することを特徴としてい
る。

【００１６】この回路基板検査方法では、配線の一端部
に電磁波を照射して光電効果による電子を放出させ、そ
の電子を電極部で捕捉して電流として検出することで、
配線の電気的状態の検査を行っている。そして、上記し
た装置と同様に、光電効果により放出された電子を検査
対象配線を含む閉回路を流れる電流として確実に検出
し、その検出結果に基づいて配線の電気的状態を判定し
ているので、配線の導通・短絡いずれについても高い精
度で検査することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】Ａ．第１実施形態 図１は、この発明にかかる回路基板の検査装置の第１実
施形態を示す図である。また、図２は図１の検査装置の
電気的構成を示すブロック図である。この検査装置は、
例えばＣ４（＝Controlled Collapse Chip Connectio
n）方式で半導体チップを実装可能となっている回路基
板１０を検査する装置である。この回路基板１０では、
図１に示すように、ベース基板１１に複数の配線１２、
１２１、１２２が形成されている。なお、図１では、３
本の配線のみを代表的に示しているが、実際の回路基板
では、周知のように多数の配線がベース基板１１の上下
面および内部のいずれかまたは全てに形成されている。
また例えば配線１２は、ベース基板１１の一方表面上で
半導体チップのパッドに対応して設けられたパッド部１
２ａと、ベース基板１１の他方表面上に設けられたボー
ルグリッド１２ｂと、ベース基板１１内に形成された孔
（＝Via）に設けられてパッド部１２ａとボールグリッ
ド１２ｂとを電気的に接続する導電部１２ｃとで構成さ
れている。そして、パッド部１２ａは半導体チップのパ
ッドに対応すべく狭ピッチで配置される一方、ボールグ
リッド１２ｂはパッド部１２ａに比べて広ピッチで配置
されている。なお、この実施形態では、上記のように構
成された回路基板１０を検査対象たるワークとして検査
する場合について説明するが、本発明の適用対象となる
回路基板はこれに限定されるものではないことは言うま
でもない。

【００１８】この検査装置には、１枚の回路基板をワー
ク１０として保持するワークホルダ２１が設けられてい
る。このワークホルダ２１は、ワーク１０の検査を行う
ための検査位置（図１に示す位置）と、ワークホルダ２
１へのワーク１０のローディングおよびワークホルダ２
１からのワーク１０のアンローディングを行うためのロ
ード／アンロード位置（図示省略）との間を移動自在と
なっており、装置全体を制御する制御部３０からの制御
信号に応じてワーク駆動機構２２がワークホルダ２１を
検査位置とロード／アンロード位置との間を往復駆動す
る。

【００１９】この検査位置では、ワーク１０の下方側に
下部治具４０が配置されている。この下部治具４０は、
各配線のボールグリッドに対応して設けられた複数の導
電性スプリングプローブ４１と、マルチプレクサー４２
と、プローブ４１およびマルチプレクサー４２を保持し
ながらワーク１０に対して接近／離間移動自在な下部治
具ベース（図示省略）とで構成されている。また、下部
治具ベースには、下部治具駆動機構４３が連結されてお
り、制御部３０からの制御信号に応じて下部治具ベース
をワーク１０に対して接近／離間駆動する。

【００２０】一方、検査位置に位置決めされるワーク１
０の上方側には、上部治具５０が配置されている。この
上部治具５０は、透明電極にて形成されたプレート電極
５１と例えばゴムにて形成された遮断隔壁５２とを用い
て、ワーク１０の一方表面の所定範囲を覆うようにキャ
ップ状に形成されたハウジングであり、この上部治具５
０は一体的にワーク１０に対して接近／離間移動自在と
なっている。このため、上部治具５０に連結された上部
治具駆動機構５５が制御部３０からの駆動指令にしたが
って作動し、上部治具５０がワーク１０側に向かって移
動すると、遮断隔壁５２の端部５２ａがワーク１０の表
面に当接し、その表面によって押圧されて変形し、この
端部５２ａがパッキンとして機能する。その結果、ワー
ク１０およびハウジング５０で取り囲まれる気密閉空間
ＳＰが形成される。なお、ここでは遮断隔壁５２の端部
５２ａをパッキンとして機能させる場合について説明し
たが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、必
要に応じて遮断隔壁５２とワーク１０との間にパッキン
を設けてもよい。

【００２１】ハウジング５０には、ハウジング雰囲気制
御部７０が接続されており、気密閉空間ＳＰ内を減圧で
きるようになっている。検査時における気密閉空間ＳＰ
の真空度は、１０^−２気圧程度が望ましい。これよりも
真空度が低いと光電効果による電子の放出効率が悪い。
真空度を高めれば電子の放出効率は高まるが、気密閉空
間ＳＰ内を所望真空度にするまでに時間がかかり、検査
時間が長くなってしまう。本発明者の実験によれば、１
０^−２気圧で十分な電子放出効果が得られた。また、こ
の程度の真空度であれば、比較的に短時間で達成でき
る。

【００２２】また、この検査装置においては、ワーク１
０に形成された複数の配線のうち検査対象となる一つの
配線の一端部に電磁波を照射するための電磁波照射ユニ
ット６０が設けられている。この電磁波照射ユニット６
０は、制御部３０からの動作指令に従って電磁波Ｌを発
射する電磁波発射部６１と、電磁波発射部６１から発射
された電磁波Ｌを制御部３０からの動作指令に従ってワ
ーク１０上の任意の位置に照射させる電磁波走査部６２
とを用いて構成されている。本実施例における電磁波発
射部６１は、２６６ｎｍの波長の紫外線レーザー光を発
光するように構成されている。また、電磁波発射部６１
は、光収斂光学系が付設されており、レーザー光が所望
パッド部に収斂されて投射されるようになっている。こ
のように、この実施形態では、電磁波照射ユニット６０
が本発明の「電磁波照射手段」として機能している。

【００２３】本実施形態において、電磁波発射部６１
は、光電効果の効率の面から紫外線レーザー光を発射す
る装置が用いられているが、本発明はこの構成に限定さ
れるものではなく、必要に応じて可視光線や赤外線等を
用いてもよい。

【００２４】ここで、一般に、光電効果の発生条件は、
（光子エネルギー）≧（材料固有の仕事関数：固体内部
からの電子の放出エネルギー）であるから、この不等式
を満足させるレーザー光のような電磁波を入射させれば
よい。

【００２５】また、この電磁波発射部６１は、Ｑスイッ
チ素子等を用いてパルス駆動が可能であるように構成さ
れている。さらに、電磁波Ｌの走査を行う電磁波走査部
６２は、ガルバノミラーを用いて構成されている。そし
て、本実施形態にかかる電磁波照射ユニット６０におい
ては、制御部３０からの動作指令に基づきガルバノミラ
ーを駆動させることにより、電磁波発射部６１から発射
された電磁波Ｌを、ワーク１０の表面の所望の箇所に正
確且つ高速に照射することができる。このように、この
実施形態では、電磁波走査部６２が本発明の「偏向手
段」として機能している。

【００２６】また、この検査装置では、プレート電極５
１と検査対象配線の他端部との間に電位差を与える直流
電源８０が設けられており、直流電源８０は制御部３０
からの動作指令に従って所定の電位を出力する。この実
施形態にかかる検査装置では、このように電位差を与え
ることによって、後に詳述するように、光電効果によっ
て生ずる電子の戻りや散乱、さらには空間電荷領域の形
成を抑制し、測定を効率的に行うことができる。

【００２７】また、この検査装置では、電源８０の一方
端子からプレート電極５１および検査対象配線を介して
電源８０の他方端子に戻る導電経路に電流検出部９０が
介挿されて、当該導電経路を流れる電流を検出する。具
体的には、電源８０のプラス側端子がプレート電極５１
と電気的に接続され、電源８０のマイナス側端子が電流
検出部９０を介してマルチプレクサー４２の一方端子に
接続され、マルチプレクサー４２の他方端子は、各配線
のボールグリッドに対応して設けられた複数のプローブ
４１に接続されている。

【００２８】そして、本実施形態においては、電源８０
の出力電圧を設定した状態のまま、制御部３０からの選
択指令に応じてマルチプレクサー４２を構成するスイッ
チ部がそれぞれ切り替わって複数の配線のうち一つの配
線１２が選択されると、検査対象配線１２のボールグリ
ッド１２ｂとプレート電極５１との間に設定された電圧
が印加され、検査対象配線１２が導通状態にあるとき、
パッド部１２ａとプレート電極５１との間に電界が発生
する。次いで、制御部３０からの動作指令に基づき電磁
波照射ユニット６０から検査対象配線のパッド部１２ａ
に電磁波Ｌが照射されると、パッド部１２ａの表面では
光電効果が起こり電子が放出される。こうして放出され
た電子は電界によりプレート電極５１側に引き寄せら
れ、従来技術のように放出された電子が再びそのパッド
に戻ったり、散乱したり、さらには、放出された電子が
空間電荷領域を形成し、光電効果による電子放出効率を
低下させたりしない。したがって、本実施形態において
は、ボールグリッド１２ｂにつながるパッド部１２ａの
表面で電子が放出されることにより、電源８０のプラス
側端子から、プレート電極５１、配線１２、プローブ４
１、マルチプレクサー４２、電流検出部９０を経由して
電源８０のマイナス側端子に至る導電経路が形成され
る。電流検出部９０は、この導電経路に流れる電流を測
定し、その測定電流に相当するアナログ信号を出力す
る。このように、この実施形態では、プレート電極５１
が本発明の「電極部」として機能しており、電流検出部
９０が本発明の「電流検出手段」として機能している。

【００２９】ここで、例えば図１に示すように、マルチ
プレクサー４２を構成する複数のスイッチ部のうちスイ
ッチ部４２１のみが他方端子側に接続され、このスイッ
チ部４２１につながるプローブ４１１に対してのみ電圧
が印加され、パッド部１２１ａに対して電磁波Ｌが照射
される場合について検討してみる。この場合、配線１２
１が本発明の「検査対象配線」に相当することとなり、
この配線１２１が正常な導通状態にあれば、パッド部１
２１ａ表面における電子放出により、上記した導電経路
に沿って所定の電流が流れる。一方、配線１２１が非導
通状態にあれば、電流検出部９０によって検出される電
流値はゼロ、あるいは導通状態でのそれに比べて大きく
低下した値を示すこととなる。そのため、制御部３０は
電流検出部９０にて検出された測定電流に基づいて、検
査対象配線１２１の導通／非導通状態を判定可能となっ
ている。このように、この実施形態では、制御部３０が
本発明の「判定手段」として機能している。

【００３０】なお、検査対象配線１２１の断線検査が完
了し、各スイッチ部での接続状況を切り替えると、検査
対象配線が順次切り替えられ、切り替えの後、新たに検
査対象配線となった一つの配線のパッド部に電磁波を照
射すれば、上述のように、各配線の断線検査を行うこと
ができる。このように、この実施形態では、マルチプレ
クサー４２が本発明の「接続手段」または「スイッチ」
として機能している。

【００３１】また、本実施形態においては、マルチプレ
クサー４２のスイッチ部を切替制御するとともに、電磁
波Ｌを照射するパッド部を適宜選択することによって、
配線間の短絡検査を行うことができる。ここでは、ワー
ク１０の左側に設けられた配線１２を「第１検査対象配
線」とし、ワーク１０の略中央に設けられた配線１２１
を「第２検査対象配線」とし、これらの配線対１２、１
２１間の短絡状態を検査する場合について説明する。例
えば、マルチプレクサー４２を構成する複数のスイッチ
部のうち第２検査対象配線１２１に電気的に接続されて
いる中央のスイッチ部４２１のみが他方端子側に接続さ
れる。そして、第１検査対象配線１２を構成するパッド
部１２ａに電磁波Ｌが照射される。

【００３２】ここで、もし第１検査対象配線１２と第２
検査対象配線１２１とが短絡している場合には、プレー
ト電極５１と第２検査対象配線１２１への電圧印加によ
ってプレート電極５１と第１検査対象配線１２のパッド
部１２ａ（一方端）との間に電界が発生しており、電磁
波照射による光電効果によって第１検査対象配線１２の
パッド部１２ａから放出された電子が電界によりプレー
ト電極５１側に引き寄せられ、電源８０からプレート電
極５１、第１検査対象配線１２、短絡箇所および第２検
査対象配線１２１を経由して電源８０に戻る導電経路が
形成され、検査対象配線対を流れる電流を電流検出部９
０で確実に測定することができる。

【００３３】一方、検査対象配線対が非短絡状態にある
ときには、上記導電経路は形成されず、電流検出部９０
によって検出される電流値はゼロあるいは短絡状態のそ
れよりも大きく低下した値となる。したがって、検査対
象配線対を流れる電流を検出することで検査対象配線対
の短絡状態を効率よく、しかも安定して判定することが
可能となる。

【００３４】なお、他の配線間についても同様の方向で
短絡検査が可能であり、例えば図１の状態において、ワ
ーク１０の右側の配線１２２のパッド部に電磁波Ｌを照
射すれば、第２検査対象配線１２１と右側配線１２２と
の間における短絡検査を行うことができる。つまり、こ
の装置においては、マルチプレクサー４２のスイッチ部
と電磁波Ｌを照射する配線とを適宜選択することによっ
て、容易に各配線間の短絡検査を行うことができる。

【００３５】図３は、図１に示す回路基板の検査装置の
動作を示すフローチャートである。この検査装置では、
ロード／アンロード位置に位置しているワークホルダ２
１に対して未検査のワーク（回路基板）１０が検査装置
に並設されたハンドリング装置（図示省略）やオペレー
タのマニュアル操作などによってローディングされる
（ステップＳ１）と、制御部３０が装置各部を制御し、
以下のステップＳ２〜Ｓ９を実行してワーク１０を検査
する。

【００３６】まずステップＳ２で、ワークホルダ２１が
ワーク１０をクランプ保持する。そして、ワーク１０を
保持したまま、ワークホルダ２１がワーク１０の検査を
行うための検査位置（図１に示す位置）に移動する（ス
テップＳ３）。こうして、ワーク１０が検査位置に位置
決めされる。

【００３７】それに続いて、上部治具５０および下部治
具４０がワーク１０に向かって移動し、ワーク１０をサ
ンドイッチプレスする（ステップＳ４）。このワーク１
０への下部治具４０の移動によって、図１に示すよう
に、各導電性スプリングプローブ４１の先端部がそれぞ
れ対応する配線１２のボールグリッド１２ｂに押し当て
られて電気的に接続される。一方、ワーク１０への上部
治具５０の移動によって、同図に示すように、プレート
電極５１と遮断隔壁５２とで取り囲まれる気密閉空間Ｓ
Ｐが形成される。

【００３８】こうして、ワーク１０の検査準備が完了す
ると、断線検査（ステップＳ５）および短絡検査（ステ
ップＳ６）を実行してワーク１０の導通状態を検査す
る。なお、これらの検査内容については後で詳述する。

【００３９】そして、検査終了に伴い、下部治具４０お
よび上部治具５０がワーク１０から離間移動してワーク
１０のプレスを解除した（ステップＳ７）後、ワークホ
ルダ２１がロード／アンロード位置に移動してワーク１
０のクランプを解除する（ステップＳ８）。最後に、ス
テップＳ９で検査が完了したワーク１０がワークホルダ
２１から搬出されたことを確認すると、ステップＳ１に
戻って上記一連の処理を実行する。

【００４０】次に、断線検査（ステップＳ５）につい
て、図４および図５を参照しつつ以下に詳述する。図４
は、この発明にかかる回路基板の検査装置における断線
検査を示すフローチャートである。また、図５は断線検
査におけるタイミングチャートである。

【００４１】ステップＳ４によって形成された気密閉空
間ＳＰには、酸素を含む空気が充満しており、この状態
で気密閉空間ＳＰ内のパッド部、例えば図１の符号１２
１ａに電磁波を照射すると、空気分子が障害となって光
電効果により生ずる電子がパッド部１２１ａの表面から
適切に放出されず、電流を定常的に測定することが困難
となる。そこで、この実施形態では、制御部３０からの
動作指令に従って、ハウジング（上部治具）５０内を減
圧すべくハウジング雰囲気制御部７０を作動させ、１０
^−２気圧程度まで気密閉空間ＳＰ内の減圧処理を行って
いる（ステップＳ５１）。

【００４２】減圧処理が完了すると、図５に示すよう
に、所定タイミングで電極プレート５１と配線１２１と
の間に電圧が印加される（ステップＳ５２）。これによ
って、検査対象配線１２１が導通状態にあるとき、パッ
ド部１２１ａとプレート電極５１との間に電界が発生す
る。そして、電磁波Ｌの照射により生ずる電子は、パッ
ド部１２１ａに戻ることなく、電極プレート５１側に引
き寄せられるため、本実施形態においては、定常的に電
流値を測定することが可能となる。

【００４３】電圧印加後は、制御部３０からの選択指令
に応じてマルチプレクサー４２が作動し、検査対象とな
る一つの配線１２１のみが電源８０のマイナス側出力端
子と電気的に接続される（ステップＳ５３）。こうし
て、最初の検査対象配線が選択されると、図５に示すよ
うな所定タイミングで、検査対象配線のパッド部１２１
ａにパルス状の紫外線レーザー光すなわち電磁波Ｌの照
射が行われる（ステップＳ５４）。

【００４４】電磁波Ｌが照射されている間、電流検出部
９０にて検出出力（図５に示される測定電流）を計測す
る（ステップＳ５５）。そして、その電流値に基づき、
選択された配線が断線しているか否かを判定する（ステ
ップＳ５６）。なお、ここでは、検出出力の有無のみに
て断線判定を行うことも可能であるが、好ましくは、予
め測定された良品回路基板の電流値と、計測された電流
値（図５に示される測定電流）とを比較して、検査対象
配線が断線しているか否かを判定する。そして、検査対
象配線の選択（ステップＳ５３）から断線判定（ステッ
プＳ５６）までの一連の処理は、ステップＳ５７で全て
の配線について検査が完了したと判定されるまで繰り返
して実行される。

【００４５】以上のように、この実施形態にかかる検査
装置では、プレート電極５１と検査対象配線１２１のボ
ールグリッド（他端部）１２１ｂへの電圧印加によって
プレート電極５１とパッド部１２１ａとの間に電界が発
生しており、電磁波照射による光電効果によって検査対
象配線１２１の一端部から放出された電子は電界により
プレート電極５１側に引き寄せられる。このため、検査
対象配線１２１が導通状態にあるときには、電源８０か
らプレート電極５１および検査対象配線１２１を経由し
て電源８０に戻る導電経路が形成され、検査対象配線１
２１を流れる電流を電流検出部９０で確実に測定するこ
とができる。一方、検査対象配線１２１が非導通状態に
あるときには、上記導電経路は形成されず、電流検出部
９０によって検出される電流値はゼロあるいは導通状態
のそれよりも大きく低下した値となる。したがって、検
査対象配線１２１を流れる電流を検出することで検査対
象配線１２１の導通状態を精度よく、しかも安定して判
定することができる。

【００４６】また、本実施形態においては、電磁波Ｌが
照射されるパッド部を囲む気密閉空間ＳＰ内の減圧処理
が行われ、光電効果にて電子が放出される際の障害とな
る空気分子が低減されているため、電子放出が効率よく
行われる。したがって、定常的に安定した電流測定が可
能となる。さらに、気密閉空間ＳＰを構成するハウジン
グ５０が、ワーク１０上の必要最小限の面積を覆うよう
に構成されているため、減圧対象となる空間が狭くな
り、装置の小型化、減圧処理時間の短縮化を図ることが
できる。

【００４７】また、本実施形態においては、電源８０の
プラス側端子から、プレート電極５１、配線１２１、プ
ローブ４１、マルチプレクサー４２、電流検出部９０を
経由して電源８０のマイナス側端子に至る導電経路が形
成され、この導電経路における電流変化を測定して、配
線の断線を判定している。つまり、検査装置が回路とし
て構成されているため、安定した電流値測定を行うこと
ができる。

【００４８】さらに、本実施形態においては、プレート
電極５１が透明電極を用いて構成されているため、検査
対象である配線の上方に所定間隔を隔ててプレート電極
５１を設けても、プレート電極５１を透過させて、検査
対象配線のパッド部に電磁波Ｌを照射することができ
る。したがって、この実施形態によれば、透明電極５１
を検査対象配線１２１のパッド部１２１ａに近接して配
置することができ、電磁波照射によりパッド部１２１ａ
から放出された電子を透明電極５１で確実に捕捉するこ
とができ、より安定した検査が可能となる。

【００４９】また上記実施形態では、プレート電極５１
が検査対象の配線群を覆うようにプレート状に形成され
ているため、次のような作用効果も得られる。すなわ
ち、検査対象配線の位置に応じてプレート電極５１の配
設位置を移動させる必要がなく、プレート電極５１の位
置を固定し、プレート電極５１を透過させて検査対象配
線に対する電磁波照射が可能となるため、上部治具５０
および上部治具駆動機構５５を簡単な構成とすることが
でき、検査時間を短縮することもできる。また、このプ
レート電極５１がハウジング５０の一内側面を構成する
ため、構成部材の減少も図ることができる。

【００５０】次に、短絡検査（ステップＳ６）につい
て、図６を参照しつつ説明する。図６は、この発明にか
かる回路基板の検査装置における短絡検査を示すフロー
チャートである。この短絡検査の全体の流れは、基本的
に、断線検査（ステップＳ５）と同様であるが、マルチ
プレクサー４２の切り替え制御と、電磁波Ｌが照射され
るパッド部との組み合わせが断線検査とは異なる。以
下、主に異なる部分について説明する。

【００５１】短絡検査においても、断線検査と同様に、
減圧処理（ステップＳ６１）が行われた後に、制御部３
０からの選択指令に応じて、複数の配線の中から検査対
象として一対の検査対象配線が選択される（ステップＳ
６２）。この際、制御部３０からの選択指令に応じてマ
ルチプレクサー４２が作動し、検査対象配線対を構成す
る第１検査対象配線と電源８０のマイナス側出力端子と
は電気的に接続されず、検査対象配線対を構成するもう
一方の第２検査対象配線のみが電源８０のマイナス側出
力端子と電気的に接続される。これにより、プレート電
極５１と第２検査対象配線との間に電源８０からの出力
電圧が印加される（ステップＳ６３）。

【００５２】ステップＳ６２にて検査対象配線対が選択
された後は、制御部３０からの動作指令に従って、第１
検査対象配線のパッド部に電磁波Ｌの照射が行われる
（ステップＳ６４）。ここで、電磁波照射によりパッド
部から電子が放出されると、検査対象配線対間が短絡し
ていれば、プレート電極５１と第２検査対象配線への電
圧印加によってプレート電極５１と第１検査対象配線の
パッド部（一方端）との間に電界が発生しており、電磁
波照射による光電効果によって第１検査対象配線のパッ
ド部から放出された電子が電界によりプレート電極５１
側に引き寄せられ、電源８０からプレート電極５１、第
１検査対象配線、短絡箇所および第２検査対象配線を経
由して電源８０に戻る導電経路が形成され、検査対象配
線対を流れる電流を電流検出部９０で確実に測定するこ
とができる。一方、検査対象配線対が非短絡状態にある
ときには、上記導電経路は形成されず、電流検出部９０
によって検出される電流値はゼロあるいは短絡状態のそ
れよりも大きく低下した値となる。したがって、検査対
象配線対を流れる電流を検出することで検査対象配線対
の短絡状態を精度よく、しかも安定して判定することが
できる。

【００５３】そこで、この実施形態では、電磁波Ｌが照
射されている間、電流検出部９０にて検出出力（電流
値）を計測する（ステップＳ６５）。そして、その電流
値に基づき、選択された配線間が短絡しているか否かを
判定する（ステップＳ６６）。なお、ここでは、検出出
力の有無のみにて短絡判定を行うことも可能であるが、
好ましくは、予め測定された良品回路基板の電流値と、
計測された電流値とを比較して、検査対象配線対間が短
絡しているか否かを判定する。そして、検査対象配線対
の選択（ステップＳ６２）から短絡判定（ステップＳ６
６）までの一連の処理は、ステップＳ６７で全ての配線
について検査が完了したと判定されるまで繰り返して実
行される。

【００５４】なお、以上の第１実施形態においては、透
明電極を用いてプレート電極５１を構成する場合につい
て説明したが、本発明はこの構成に限定されるものでは
なく、例えば、メッシュ電極を用いてプレート電極を構
成してもよい。ただし、この場合には、メッシュ電極に
てハウジング５０の一内側面を構成するのではなく、透
明なガラス材料等を用いてハウジングを構成し、このハ
ウジング上壁内面（下面）にメッシュ電極を貼り付ける
ような構成にするのが好ましい。このような構成とすれ
ば、電磁波Ｌは、ハウジングを透過した後、メッシュ電
極の空隙部を通過して、検査対象配線に照射することが
できるので、第１実施形態と同様の効果を得ることが可
能となる。

【００５５】また、ハウジング５０の遮断隔壁または側
壁５２の内面に電極を形成し、光電効果によって放出さ
れた電子を捕捉するようにしてもよい。この場合、側壁
を導電性の金属で形成して遮断隔壁兼電極部とし、上壁
を透明なガラスで形成すれば、簡単に側壁の外部から電
源への接続が可能になる。

【００５６】Ｂ．第２実施形態 図７は、この発明にかかる回路基板の検査装置の第２実
施形態を示す図である。この実施形態にかかる検査装置
の基本的な原理は、第１実施形態と同様であって、本実
施形態と第１実施形態とは、電源８０からの電圧印加の
方法、およびこれに起因して若干の構成が異なる。そこ
で、ここでは、第１実施形態と同様の構成要素について
は同様の符号を付し、以下には主に第１実施形態と異な
る部分について説明する。

【００５７】この実施形態にかかる検査装置は、電圧印
加用のプレート電極を設けることなく構成されたもの
で、選択された検査対象配線の周囲に配設されている全
ての配線、あるいは一部の配線に対して電圧を印加し、
電磁波Ｌが照射された検査対象配線からの電子の捕捉を
効率よく行うように構成された装置である。このような
構成を実現するために本実施形態においては、電源８０
のプラス側端子がマルチプレクサー４５の一方端子に接
続されている一方、電源８０のマイナス側端子が電流検
出部９０を介してマルチプレクサー４５の他方端子に接
続されている。

【００５８】また、上部治具は、ワーク１０の一方表面
の所定範囲を覆うようにキャップ状に形成されたハウジ
ング５４を備えており、このハウジング５４には、検査
対象配線の上方であって電磁波Ｌの照射経路となる範囲
に光学窓が設けられている。具体的には、光学的に透明
であるガラス等を用いて、電磁波Ｌが照射される光学
窓、あるいはハウジング５４全体が形成されている。さ
らに、この上部治具であるハウジング５４はワーク１０
に対して接近／離間移動自在となっており、上部治具駆
動機構５５が制御部３０からの駆動指令に従って作動
し、ハウジング５４がワーク１０側に向かって移動する
と、ハウジング５４の端部５４ａがワーク１０の表面に
当接し、押圧されて変形し、この端部５４ａがパッキン
として機能する。その結果、ワーク１０およびハウジン
グ５４で取り囲まれる気密閉空間ＳＰが形成される。

【００５９】ここで、例えば図７に示すように、マルチ
プレクサー４５を構成する複数のスイッチ部のうちスイ
ッチ部４５１のみがａ端子側を選択し、残りのスイッチ
部４５２、４５３はｂ端子側を選択した場合について検
討してみる。この場合、このスイッチ部４５１に繋がる
配線１２１が本発明の「検査対象配線」に相当すること
となって、電源８０によってスイッチ部４５２、４５３
に繋がる配線には所定の電圧が印加され、パッド部１２
１ａに対して電磁波Ｌが照射される。

【００６０】そして、この配線１２１が正常な導通状態
にあれば、検査対象配線１２１の他端部と、スイッチ部
４５２、４５３に繋がる配線（以下「他配線」という）
とに電圧を印加することによって、それらの他配線のパ
ッド部と、検査対象配線１２１のパッド部１２１ａとの
間に電界が発生しており、電磁波照射による光電効果に
よって検査対象配線１２１のパッド部１２１ａから放出
された電子は電界により他配線のパッド部に引き寄せら
れる。このため、検査対象配線１２１が導通状態にある
ときには、電源８０から他配線および検査対象配線１２
１を経由して電源８０に戻る導電経路が形成され、検査
対象配線１２１を流れる電流を電流検出部９０で確実に
測定することができる。一方、検査対象配線１２１が非
導通状態にあるときには、上記導電経路は形成されず、
電流検出部９０によって検出される電流値はゼロあるい
は導通状態のそれよりも大きく低下した値となる。した
がって、検査対象配線１２１を流れる電流を検出するこ
とで検査対象配線の導通状態を精度よく、しかも安定し
て判定することが可能となる。そのため、制御部３０は
電流検出部９０にて検出された測定電流に基づいて、検
査対象配線１２１の導通／非導通状態を判定可能となっ
ている。

【００６１】検査対象配線１２１の断線検査が完了し、
マルチプレクサー４５を構成する各スイッチ部での接続
状況を切り替えると、検査対象配線が順次切り替えら
れ、切り替えの後、次々と、新たに検査対象配線となっ
た一つの配線のパッド部に電磁波を照射すれば、全ての
配線についての断線検査を行うことができる。

【００６２】なお、本実施形態においては、上述した装
置を用いて断線検査を行う際には、各ボールグリッド間
の短絡検査を事前に行う必要がある。各ボールグリッド
間に短絡部分があると、マルチプレクサー４５の切り替
え状態によって、電流が流れてしまうおそれがあるから
である。ボールグリッド側からの短絡検査については、
従来から種々の方法が知られているため、ここでは省略
する。

【００６３】以上説明したように、本実施形態において
は、マルチプレクサー４５を適宜切り替えることによっ
て他配線のパッド部を第１実施形態の「プレート電極５
１」として機能させており、検査対象配線１２１のパッ
ド部１２１ａと他配線のパッド部との間に電界を発生さ
せるとともに、電磁波Ｌを照射した際の光電効果によっ
て他配線のパッド部から生ずる電子をパッド部１２１ａ
で捕捉している。したがって、本実施形態によれば、プ
レート電極を有しない構成であっても、第１実施形態と
同様に、安定して検査対象配線の導通／非導通を検査す
ることができる。

【００６４】なお、本発明は上記した各実施形態に限定
されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおい
て上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能であ
る。例えば、上記実施形態にかかる検査装置は、ワーク
（回路基板）１０についての導電状態の検査として「断
線検査」と「短絡検査」とをこの順序で行っているが、
検査順序はこれに限定されるものではない。また、本発
明の適用対象はこれに限定されるものではなく、少なく
とも「断線検査」または「短絡検査」のいずれかを行う
検査装置に対して本発明を適用することができる。

【００６５】また、上記各実施形態では、Ｃ４方式で半
導体チップを実装可能となっている回路基板１０を検査
対象としているが、本発明によって検査可能な回路基板
は、これに限定されるものではない。例えばベース基板
の一方表面にのみ配線が形成された回路基板や折返し配
線パターンを有する回路基板などについても、本発明を
適用することができる。

【００６６】また、上記各実施形態では、電磁波Ｌをパ
ルス状に１回だけ照射しているが、この照射回数につい
ては１回に限定されるものではなく、複数回照射するよ
うにしてもよい。さらに、上記各実施形態では、ハウジ
ング内を減圧処理する場合について説明しが、本発明は
この構成に限定されるものではなく、必要に応じて、減
圧処理を行わず、あるいは適宜減圧状態を加減してもよ
い。

【００６７】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、電極
部と検査対象配線の一端部との間に電界を発生させ、電
磁波照射による光電効果によって検査対象配線の一端部
から放出された電子を電界により電極部側に引き寄せて
導電経路を形成するとともに、その検査対象配線に流れ
る電流に基づき配線検査を行うようにしているので、検
査対象配線の断線／短絡を精度よく安定して検査するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明にかかる回路基板の検査装置の第１実
施形態を示す図である。

【図２】図１の検査装置の電気的構成を示すブロック図
である。

【図３】図１に示す回路基板の検査装置の動作を示すフ
ローチャートである。

【図４】この発明にかかる回路基板の検査装置における
断線検査を示すフローチャートである。

【図５】断線検査におけるタイミングチャートである。

【図６】この発明にかかる回路基板の検査装置における
短絡検査を示すフローチャートである。

【図７】この発明にかかる回路基板の検査装置の第２実
施形態を示す図である。

【符号の説明】

１０…ワーク（回路基板） １２…配線（検査対象配線） １２ａ、１２１ａ…パッド部 １２ｂ、１２１ｂ…ボールグリッド １２ｃ、１２１ｃ…導電部 ３０…制御部（判定手段） ４２、４５…マルチプレクサー ５０、５４…ハウジング ５１…プレート電極（電極部） ６０…電磁波照射ユニット（電磁波照射手段） ８０…電源 ９０…電流検出部（電流検出手段） １２１…配線（検査対象配線） ＳＰ…気密閉空間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G011 AA01 AC09 AE01 2G014 AA03 AA13 AB59 AC11 2G132 AA20 AD15 AF14 AK03 AL11

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回路基板に形成された複数の配線を検査
   する検査装置において、 前記複数の配線を一つずつ選択し、選択された配線の一
   端部に電磁波を照射し、光電効果によって電子を放出さ
   せる電磁波照射手段と、 放出された電子を捕捉する位置に設けられた電極部と、 前記電極部が前記選択された配線またはそれと隣り合う
   配線の他端部よりも高電位になるように、前記電極部と
   前記選択された配線またはそれと隣り合う配線の他端部
   との間に電位差を与える電圧印加手段と、 前記電極部に捕捉された電子に起因して、前記電極部を
   通じて前記選択された配線またはそれと隣り合う配線に
   流れる電流値を検出する電流検出手段と、 前記電流検出手段による検出結果に基づき前記選択され
   た配線の導通および短絡状態のいずれかまたは両方を判
   定する判定手段とを備えたことを特徴とする回路基板の
   検査装置。
2. 【請求項２】 前記電磁波照射手段は、前記複数の配線
   に順次選択的に電磁波を照射するように、電磁波の照射
   方向を変化させる偏向手段を含むことを特徴とする請求
   項１に記載の回路基板の検査装置。
3. 【請求項３】 前記電圧印加手段は、電源と、該電源を
   前記電極部および配線の他端部に接続し、電流検出手段
   と共に閉回路を形成する接続手段とを備えたことを特徴
   とする請求項１または２に記載の回路基板の検査装置。
4. 【請求項４】 前記接続手段は、配線の他端部にそれぞ
   れ接触して電気的に接続される複数のプローブと、その
   プローブを選択的に電源に接続するスイッチとを備えた
   ことを特徴とする請求項３に記載の回路基板の検査装
   置。
5. 【請求項５】 少なくとも前記複数の配線の一端部を取
   り囲んで閉空間を形成するハウジングと、 前記閉空間内を減圧状態にする減圧手段とを備えた請求
   項１ないし４のいずれかに記載の回路基板の検査装置。
6. 【請求項６】 前記電極部が前記ハウジングの一部に形
   成された請求項５に記載の回路基板の検査装置。
7. 【請求項７】 前記ハウジングの上壁に透明電極が形成
   されて電極部として作用するとともに、 前記電磁波照射手段は、被検査基板上方から前記透明電
   極を透過して電磁波を照射する請求項６に記載の回路基
   板の検査装置。
8. 【請求項８】 前記ハウジングの上壁には透明基板上に
   メッシュ電極が形成されて電極部として作用するととも
   に、 前記電磁波照射手段は、被検査基板上方からメッシュ電
   極の間隙を透過して電磁波を照射する請求項６に記載の
   回路基板の検査装置。
9. 【請求項９】 前記ハウジングの上壁は透明になされ、
   前記ハウジングの側壁に電極部が設けられ、前記電磁波
   照射手段は、回路基板上方から透明上壁を透過して電磁
   波を照射する請求項６に記載の回路基板の検査装置。
10. 【請求項１０】 回路基板の配線を一つずつ選択的に前
    記電源の一方の極に接続し、選択された配線に電磁波を
    照射するようにするとともに、選択されていない配線の
    少なくとも一部を前記電源の他方の極に接続し、前記電
    源の他方の極に接続された配線を電極部として用いる請
    求項３ないし５のいずれかに記載の回路基板の検査装
    置。
11. 【請求項１１】 回路基板の配線を一つずつ選択的に前
    記電源の一方の極に接続し、選択された配線に電磁波を
    照射するようにするとともに、選択されていない残りの
    配線を前記電源の他方の極に接続するスイッチ手段を備
    え、前記電源の他方の極に接続された配線を電極部とし
    て用いる請求項３ないし５のいずれかに記載の回路基板
    の検査装置。
12. 【請求項１２】 電磁波が一端部に照射される配線の他
    端部を電源に接続するスイッチを備え、その配線の導
    通、断線を検査する請求項３ないし９のいずれかに記載
    の回路基板の検査装置。
13. 【請求項１３】 電磁波が一端部に照射される配線と隣
    り合う配線の他端部を電源に接続するようスイッチが構
    成され、その配線の導通、断線を検査する請求項３ない
    し９のいずれかまたは請求項１２に記載の回路基板の検
    査装置。
14. 【請求項１４】 回路基板に形成された配線の導通また
    は短絡を検査する回路基板の検査装置において、 前記配線の一端部に電磁波を照射し、光電効果によって
    電子を放出させる電磁波照射手段と、 放出された電子を捕捉する位置に設けられた電極部と、 前記電極部が配線の他端部よりも高電位になるように、
    前記電極部と配線の他端部との間に電位差を与える電圧
    印加手段と、 前記電極部に捕捉された電子に起因して、前記電極部を
    通じて配線に流れる電流値を検出する電流検出手段と、 前記電流検出手段による検出結果に基づき前記選択され
    た配線の導通および短絡状態のいずれかまたは両方を判
    定する判定手段とを備えたことを特徴とする回路基板の
    検査装置。
15. 【請求項１５】 回路基板に形成された配線の導通・短
    絡を検査する回路基板の検査方法において、 配線の一端部に電磁波を照射して光電効果により空間に
    電子を放出し、 配線よりも高電位に設定された電極部により、放出され
    た電子を捕捉し、捕捉した電子に起因する電流を配線に
    流れるようにし、 配線に流れる電流により、配線の導通および短絡状態の
    一方または両方を検出することを特徴とする回路基板の
    検査方法。
16. 【請求項１６】 電子が放出される空間を閉空間とし
    て、その閉空間内を減圧することを特徴とする請求項１
    ５に記載の回路基板の検査方法。
17. 【請求項１７】 回路に形成された複数の配線を一つず
    つ順次選択し、 選択された配線の一端部に電磁波を照射して光電効果に
    より電子を空間に放出し、 放出された電子を電極部により捕捉するとともに、その
    電極部がより高電位になるよう電極部と選択された配線
    との間に電圧を印加し、配線を流れる電流を検出するこ
    とを特徴とする請求項１５または１６に記載の回路基板
    の検査方法。
18. 【請求項１８】 回路に形成された複数の配線を一つず
    つ順次選択し、 選択された配線の一端部に電磁波を照射して光電効果に
    より電子を空間に放出し、 放出された電子を電極部により捕捉するとともに、その
    電極部がより高電位になるよう電極部と選択された配線
    と隣り合う配線との間に電圧を印加し、その隣り合う配
    線を流れる電流を検出することを特徴とする請求項１５
    または１６に記載の回路基板の検査方法。
19. 【請求項１９】 回路に形成された複数の配線を一つず
    つ順次選択し、 選択された配線の一端部に電磁波を照射して光電効果に
    より電子を空間に放出し、 放出された電子を電極部により捕捉するとともに、その
    電極部がより高電位になるよう電極部と選択された配線
    またはその配線と隣り合う配線との間に電圧を印加し、
    電圧が印加された配線を流れる電流を検出することを特
    徴とする請求項１５または１６に記載の回路基板の検査
    方法。