JP2013217841A - 導電パターン検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】導電パターンの配設ピッチや配設方向が場所によって異なる場合でも、簡易に欠陥の有無を検出でき得る導電パターン検査装置を提供する。
【解決手段】導電パターン検査装置は、導電パターン１００の一部に接触する接触プローブ１０と、前記接触プローブ１０が接触している導電パターン１００の静電容量を測定する容量測定器１２と、前記接触プローブ１０を移動させる移動機構１４と、測定された静電容量に基づいて前記複数の導電パターン１００のうち、断線・短絡の生じている導電パターン１００ａ，１００ｂを特定する制御部１６と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板上に形成された複数の導電パターンについて断線および短絡の有無を検査する導電パターン検査装置に関する。

基板上に形成された複数の導電パターンについて断線または短絡の有無を検査する技術は、従来から多数提案されている。例えば、特許文献１には、導電パターンの一端に給電プローブを接触させ、導電パターンの他端に当該給電信号を受信するセンサを位置決めし、導電パターンを順次走査するようにプローブとセンサとを同期して検査対象基板上を移動させる装置が開示されている。この装置では、センサで検知された検出信号レベルに基づいて、導電パターンの短絡等を判断する。この装置によれば、比較的簡易に、導電パターンの欠陥（短絡や断線）を検知することができる。

しかしながら、こうした従来技術の多くは、給電のプローブと、受信用センサが、同じ導電パターンの上に存在するべく、同期して移動させる必要がある。導電パターン間の距離（配設ピッチ）が常に一定の場合には、給電のプローブおよび受信用センサを、同じ導電パターン上に位置させることは容易である。

特開２００６−３００６６５号公報

しかし、検査対象となる基板の中には、導電パターンの配設ピッチや配設方向が場所によって変化するものもある。例えば、フラットパネルディスプレイに用いられる基板の場合、図７に示すように、複数の導電パターンには、広ピッチの部分と、狭ピッチ部分とが存在する。すなわち、実際に可視像を表示する画素領域Ｅ１において、複数の導電パターンは、比較的、広ピッチで平行に配置される。この画素領域の外側において、複数の導電パターンは、駆動ＩＣと接続するために、その配設ピッチが急激に狭められる。

また、タッチパネル用の基板では、図８に示すように、垂直方向に並んだ複数の電極１１０（導電パターン１００の一部）と、水平方向に並んだ複数の電極１１２と、を有している。各電極からは、信号ライン１１４（導電パターンの一部）が引き出され、基板の端部において、一列に配設される。ここで、図８から明らかなとおり、信号ライン１１４の配設ピッチは、電極１１０，１１２の配設ピッチに比して、大幅に狭く、信号ライン１１４と電極１１０，１１２からなる導電パターンは、その場所によって配設ピッチが大きく異なる。また、図８において、垂直方向に並んだ電極１１０から引き出される信号ライン１１４は、基板の端部において水平方向に並ぶ。つまり、当該基板においては、導電パターンの配設ピッチだけでなく、配設方向も場所によって変化している。

このように、導電パターンの配設ピッチや配設方向が、場所によって異なる場合がある。この場合、給電用プローブおよび受信用センサを、同じ導電パターンの上に存在するべく、同期して移動させることは困難であった。

そこで、本発明では、導電パターンの配設ピッチや配設方向が場所によって異なる場合でも、簡易に欠陥の有無を検出でき得る導電パターン検査装置を提供することを目的とする。

本発明の導電パターン検査装置は、その一端が第一方向に並んで配置された複数の導電パターンについて、短絡および断線の有無を検出する導電パターン検査装置であって、前記導電パターンの一部に接触する接触子と、前記接触子が接触している導電パターンの静電容量を測定する測定手段と、前記接触子が、前記複数の導電パターンの一端に順次接触するべく、前記第一方向に移動させる移動手段と、前記接触子の位置と、前記測定手段により測定された静電容量に基づいて、前記複数の導電パターンのうち、短絡の生じている導電パターンおよび断線の生じている導電パターンを、特定する制御手段と、を備える。

好適な態様では、前記測定手段は、前記接触子が接触している導電パターンの静電容量に応じて発信周波数が変化する発振回路と、前記発振回路から出力される信号の周波数を電圧に変換するＦＶ変換器と、を備える。

本発明によれば、接触子のみを導電パターンに接触させればよいため、当該接触子の移動に際して、当該接触子を他の部材と同期させる必要がない。その結果、導電パターンの配設ピッチや配設方向が場所によって異なる場合でも、簡易に欠陥の有無を検出できる。

本発明の実施形態である導電パターン検査装置の概略構成図である。 発振器の一例を示す図である。 発振器を利用した容量測定器の構成を示す図である。 測定波形の一例を示す図である。 導電パターンの検査の様子を示す図である。 導電パターンの検査の様子を示す図である。 導電パターンの配設態様の一例を示す図である。 導電パターンの配設態様の一例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態である導電パターン検査装置の概略構成図である。この導電パターン検査装置は、基板上に形成された複数の導電パターン１００のうち、断線の生じている導電パターン１００ａ（以下「断線パターン１００ａ」という）、および、短絡の生じている導電パターン１００ｂ（以下「短絡パターン１００ｂ」という）を検出する装置である。

図１においては、説明を容易にするために、一直線状の複数の導電パターン１００が、平行かつ均等に配設された場合を例示している。しかし、検査対象である導電パターン１００は、屈曲や傾斜していてもよい。また、導電パターン１００の配設ピッチや配設方向は、一定ではなくてもよく、場所によって異なっていてもよい。例えば、図７に示すフラットパネルディスプレイ用基板に形成される導電パターン１００のように、その一端で配設ピッチが狭められる導電パターン１００を検査対象としてもよい。また、図８に示すタッチパネル用基板に形成される導電パターン１００のように、その配設ピッチ、配設方向が、場所によって異なる導電パターン１００を検査対象としてもよい。

導電パターン検査装置は、接触プローブ１０、容量測定器１２、移動機構１４、および、制御部１６などを備えている。接触プローブ１０は、導電パターン１００の一部（好ましくは端部近傍）に接触する接触子で、導電性材料からなる。この接触プローブ１０の先端は、導電パターン１００の最小幅よりも十分に小さくなっており、複数の導電パターン１００に同時に接触しないようになっている。

接触プローブ１０は、機械的には移動機構１４に接続されている。移動機構１４は、制御部１６からの指示に従い、接触プローブ１０を移動させ、走査させる機構で、例えば、モータなどの動力源と、プーリやリニアガイドなどの伝達機構などから構成される。導電パターン１００の検査を行う際、制御部１６は、この移動機構１４を駆動して、接触プローブ１０を移動させ、走査させる。より具体的には、接触プローブ１０は、導電パターン１００の一端近傍において、複数の導電パターン１００を横断するように、当該導電パターン１００の配設方向（図１における矢印方向）に移動させられる。このとき、接触プローブ１０は、その先端が基板上または基板上に形成された導電パターン１００に接触するべく高さ調整されている。そのため、接触プローブ１０は、移動に伴い、順次、異なる導電パターン１００に接触する。

また、接触プローブ１０は、電気的には、容量測定器１２に接続されている。容量測定器１２は、接触プローブ１０が接触している部材（基板または導電パターン１００）の静電容量を測定する測定器である。容量測定器１２としては、種々の構成を採用できるが、例えば、発振器２０を利用した容量測定器１２を用いてもよい。これについて図２、図３を用いて説明する。

図２は、反転増幅器２４を使った発振器２０の構成を示す図である。また、図３は、この発振器２０を利用した容量測定器１２の構成を示す図である。図２において、符号２２は帰還抵抗、符号２４は反転増幅器、符号２６は可変抵抗、符号２８はコンデンサである。この回路において、抵抗値をＲ、コンデンサ２８の容量をＣ、係数をａとすると、発振周波数ｆは、ｆ＝ａ／ＣＲ［Ｈｚ］となる。換言すれば、コンデンサ２８の容量Ｃは、発振周波数ｆに反比例するといえる。

本実施形態では、接触プローブ１０が接触する部材（導電パターン１００）を、このコンデンサ２８とみたてて、接触プローブ１０が接触する部材の静電容量を測定している。すなわち、本実施形態の容量測定器１２は、図３に示すように、発振器２０のコンデンサ２８の部分に接触プローブ１０を設けている。この接触プローブ１０を、導電パターン１００に接触させると、導電パターン１００が持つ静電容量に応じた発振が生じる。

発振器２０に接続されたＦＶ変換器３０は、この発振器２０から出力された発振の発振に応じた電圧信号を出力する。ＡＤ変換器３２は、この電圧信号を、信号レベルに応じたデジタル信号に変換する。ＡＤ変換器から出力されたデジタル信号は、制御部１６へと送られる。

ここで、導電パターン１００がもつ静電容量Ｃについて検討する。断線が生じている導電パターン（断線パターン１００ａ）の場合、正常な導電パターン１００に比して、その面積は小さくなり、ひいては、静電容量Ｃも小さくなる。一方、他の導電パターン１００と短絡した導電パターン（短絡パターン１００ｂ）の場合、正常な導電パターン１００に比して、その面積は約２倍大きくなり、ひいては、静電容量Ｃも大きくなる。したがって、発振器２０の発振周波数は、接触プローブ１０が接触している導電パターン１００が、正常な場合に比べて、断線している場合には高く、短絡している場合には低くなる。また、基板は、通常、絶縁性材料からなる。接触プローブ１０が、この基板に接触している間、発振器２０は、接触プローブ１０の浮遊容量で発振するため、発振周波数は非常に高くなる。本実施形態では、このように、接触プローブ１０が接触する部材の違いによって発振周波数が変化することを利用して、断線のある導電パターン１００、および、短絡のある導電パターン１００を検出する。

制御部１６は、容量測定器１２から出力された周波数と、当該周波数が測定された際の接触プローブ１０の位置と、を関連づけて測定波形として記憶する。そして、記憶された測定波形に基づいて、断線パターン１００ａ、短絡パターン１００ｂを特定する。図４は、接触プローブ１０を導電パターン１００の配設方向に移動させた際に得られる測定波形の一例を示す図である。この図４において、横軸は、接触プローブ１０の走査位置を、縦軸は発振周波数を示している。

図４において、発振周波数が最大値ｆ１となる期間ａ１は、接触プローブ１０が、導電パターン１００と導電パターン１００との間の基板上に接触している期間である。接触プローブ１０が基板表面に接触している際、発振器２０は、接触プローブ１０の浮遊容量で発振するため、発振周波数は非常に高くなる。

発振周波数が基準値ｆ２となる期間ａ２は、接触プローブ１０が、短絡や断線が生じていない正常な導電パターン１００に接触している期間である。正常な導電パターン１００に接触プローブ１０を接触させた際の発振周波数である基準値ｆ２は、実験等で予め求めることができる。制御部１６は、この基準値ｆ２とほぼ同じ値の発振周波数が検知された期間、接触プローブ１０は、正常な導電パターン１００に接触していると判断する。

発振周波数が、基準値ｆ２よりも大きく、かつ、最大値ｆ１よりも小さい値ｆ３となる期間ａ３は、接触プローブ１０が、断線パターン１００ａに接触している期間である。断線パターン１００ａでは、その面積が小さくなるため、静電容量も小さくなる。この場合、得られる発振周波数ｆ３は、正常な導電パターン１００の場合の発振周波数ｆ２に比して、大きくなる。

発振周波数が、基準値ｆ２よりも小さい値ｆ４となる期間ａ４は、接触プローブ１０が短絡パターン１００ｂに接触している期間である。短絡パターン１００ｂは、一つの導電パターン１００が、他の導電パターン１００に電気的に接続された状態であり、その面積は、正常な導電パターン１００の約２倍になる。その結果、静電容量Ｃは大きく、得られる発振周波数ｆは小さくなる。

制御部１６は、こうした発振周波数ｆの変化に基づいて、短絡パターン１００ｂおよび断線パターン１００ａを特定する。すなわち、周波数ｆ３（ｆ１＞ｆ３＞ｆ２）の発振周波数が得られた際に接触プローブ１０が接触していた導電パターン１００を断線パターン１００ａとして特定し、周波数ｆ４（ｆ２＞ｆ４）の発振周波数が得られた際に接触プローブ１０が接触していた導電パターン１００を短絡パターン１００ｂとして特定する。

ここで、従来のパターン検査装置の多くは、一つの導電パターン上に、センサ電極と給電電極の両方を同時に配置する必要があった。導電パターンの配設ピッチ・配設方向が一定の場合には、こうした検査装置は有効である。しかし、図７、図８に示すように、導電パターンの配設ピッチ・配設方向が場所によって異なる場合、一つの導電パターン上に、センサ電極と給電電極の両方が存在するように、センサ電極および給電電極を走査することは非常に難しかった。

一方、これまでの説明で明らかな通り、本実施形態では、導電パターン１００の一端に接触プローブ１０を接触させ、そのとき得られる発振周波数ｆに基づいて短絡・断線の有無を判断している。換言すれば、一つの導電パターン１００には一つの接触プローブ１０を接触させるだけでよく、接触プローブ１０の走査に際して、当該接触プローブ１０を他の部材と同期させる必要がない。そのため、図７や図８に示す導電パターン１００のように、配設ピッチや配設方向が場所によって異なるような導電パターン１００であっても、簡易に欠陥の有無を検査できる。

なお、本実施形態では、ＣＲ発振回路を利用した容量測定器１２を用いたが、接触プローブ１０が接触している部材の静電容量を測定できるのであれば、他の構成の容量測定器１２を用いてもよい。

また、本実施形態では、導電パターン１００の一端近傍でのみ接触プローブ１０を走査している。しかし、図５に示すように、導電パターン１００の他端近傍（図５において上端近傍）で断線が生じている場合、当該断線パターン１００ａと正常な導電パターン１００との間で、静電容量Ｃの差が殆ど生じず、断線の有無を明確に判断できない恐れがある。かかる問題を避けるために、接触プローブ１０は、導電パターン１００の一端近傍および他端近傍の両方で走査するようにしてもよい。

また、図６に示すように、導電パターン１００ごとに、パターンの長さ（面積、ひいては静電容量）が微妙に異なる場合もある。この場合、各導電パターン１００ごとの発振周波数の違いが、断線・短絡に起因するものなのか、パターン長の違いに起因するものなのかの区別が難しい。したがって、かかる場合には、各導電パターン１００ごとに、正常な場合の発振周波数（静電容量）を、あらかじめ、実験等で取得しておき、この実験値と、測定値との差分に基づいて、断線・短絡の有無を判断してもよい。また、別の方法として、接触プローブ１０を導電パターン１００の一端近傍および他端近傍の両方で走査させ、一端近傍で走査した際に測定された発振周波数（静電容量）と、他端近傍で走査させる測定された発振周波数（静電容量）と、を比較し、両社に相違が生じる導電パターン１００を、断線パターン１００ａとして検出するようにしてもよい。

いずれにしても、本実施形態では、接触プローブ１０を、他の部材と同期させる必要がないため、配設ピッチや配設方向が場所によって異なるような導電パターン１００であっても、簡易に欠陥の有無を検査できる。

１０ 接触プローブ、１２ 容量測定器、１４ 移動機構、１６ 制御部、２０ 発振器、２４ 反転増幅器、２８ コンデンサ、３０ ＦＶ変換器、３２ ＡＤ変換器、１００ 導電パターン、１００ａ 断線パターン、１００ｂ 短絡パターン。

Claims (2)

1. その一端が第一方向に並んで配置された複数の導電パターンについて、短絡および断線の有無を検出する導電パターン検査装置であって、
   前記導電パターンの一部に接触する接触子と、
   前記接触子が接触している導電パターンの静電容量を測定する測定手段と、
   前記接触子が、前記複数の導電パターンの一端に順次接触するべく、前記第一方向に移動させる移動手段と、
   前記接触子の位置と、前記測定手段により測定された静電容量に基づいて、前記複数の導電パターンのうち、短絡の生じている導電パターンおよび断線の生じている導電パターンを、特定する制御手段と、
   を備えることを特徴とする導電パターン検査装置。
2. 請求項１に記載の導電パターン検査装置であって、
   前記測定手段は、
   前記接触子が接触している導電パターンの静電容量に応じて発信周波数が変化する発振回路と、
   前記発振回路から出力される信号の周波数を電圧に変換するＦＶ変換器と、
   を備えることを特徴とする導電パターン検査装置。