JP2021128072A - 基板検査装置及び基板検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】より簡易的な構成で、高湿度環境における検査を行うことのできる基板検査装置及び基板検査方法を提供する。【解決手段】基板検査装置１０は、水分保持部材１１と、湿度センサ１３と、検査対象となる検査基板１２を保持する基板保持部材１４と、水分保持部材１１と基板保持部材１４との距離ｈを調整可能なステージ１５と、検査基板１２に所定の電気信号を付与した場合の電気特性を測定する測定機器１７と、を有し、湿度センサ１３で測定した湿度の測定値と所定の設定値との比較結果に基づいて、ステージ１５により距離ｈを調整し、測定機器１７により検査基板１２の電気特性を測定する。【選択図】図１

Description

本発明は、基板検査装置及び基板検査方法に関する。

高湿度環境下では、物体表面の抵抗値が下がるため、回路基板の電極間にリーク電流が発生することがある。これにより、消費電力の増大や、急激に大電流が流れてしまうことで回路素子へのダメージが懸念されている。こうした現象を防ぐために電極間の距離を適切にとった設計が行われているが、電極をエッチングする際の不良により、想定よりも電極間のピッチが短く、ショートしやすい不良品が一定数存在する。

通常、このような不良の基板を検査する際には、大型の高温高湿槽に基板を入れ、検査装置自体は恒温恒湿槽の外部に配置し、特定の環境下での電流値あるいは抵抗値によって不良品を判断している。しかし、作業自体を恒温恒湿槽内で行うため作業性が悪いこと、恒温恒湿槽が大型でないと一度の検査個数が少なく作業効率が悪いこと、測定機器と基板間をつなぐ配線の引き回しが長く複雑になってしまうことが課題となる。

また、恒温槽と測定機器を一体化した先行技術はある（例えば特許文献１参照）。

特開２０１６−３９６５号公報（図２）

上述した特許文献１の基板検査装置は所定の温度の空気を導入するため、ヒーターやペルチェ素子で温度を調節する機構となっており、外部に大型の恒温恒湿槽が不要な構成となっている。しかしながら、単純に周囲の外気を引き込み温度調整のみで高湿度にしようとすると、その雰囲気の含む水分量（絶対湿度）は決まっているため、気温を下げて飽和水蒸気量を下げることで低温、高湿度の雰囲気とするしかない。したがって、仮に室温程度で高湿度の雰囲気を導入したい場合、温度制御だけでは実現が難しい。また、筐体内にヒーターやペルチェ素子が配置されており、外部の恒温槽を使用することはないが同様の装備が必要となり、また温度制御のための制御系が必要となるため、装置が複雑化する問題点もある。

本発明はこのような課題を考慮してなされたものであって、その目的の一つは、より簡易的な構成で高湿度環境での検査を行うことのできる基板検査装置及び基板検査方法を提供することである。

本発明の基板検査装置は、水分保持部材と、湿度センサと、検査対象となる検査基板を保持する基板保持部材と、前記水分保持部材と前記基板保持部材との距離を調整可能な距離調整手段と、前記検査基板に所定の電気信号を付与した場合の電気特性を測定する測定手段と、を有し、前記湿度センサで測定した湿度の測定値と所定の設定値を比較し、前記比較結果に基づいて、前記距離調整手段により、前記水分保持部材と前記基板保持部材との距離を調整し、前記測定手段により、前記検査基板の電気特性を測定することを特徴とする。

本発明の基板検査方法は、検査対象となる検査基板を基板保持部材に保持する基板保持工程と、前記基板保持工程の後、前記検査基板周辺の湿度を測定する湿度測定工程と、前記湿度測定工程で得られた湿度と所定の湿度とを比較する比較工程と、前記比較工程での比較結果に基づいて、水分保持部材と前記基板保持部材との距離を調整する距離調整工程と、前記距離調整工程の後、前記検査基板の電気特性を測定する電気特性測定工程と、を含むことを特徴とする。

本実施形態における基板検査装置の構成を示す断面図である。 本実施形態における検査基板の一例を示す断面図である。 本実施形態における基板検査装置の一例の構成を示す断面図である。 本実施形態におけるスペーサーの一例の構成を示す断面図である。 本実施形態における基板検査装置の一例の構成を示す断面図である。 本実施形態における基板検査装置の一例の構成を示す断面図である。 本実施形態における基板検査装置の一例の構成を示す平面図である。 本実施形態における基板検査装置の一例の構成を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る基板検査装置１０の概略構成を示す図であり、図１（ａ）は、本発明の一実施形態に係る基板検査装置１０の概略構成を示す断面図である。
基板検査装置１０は、検査対象となる回路基板（以下「検査基板」という。）１２を検査するための装置であり、図１（ａ）に示すように、水分保持剤１１と、湿度センサ１３と、検査基板１２を保持し、かつスリット２６を有する基板保持部材１４と、基板保持部材１４の高さ調整が可能なステージ１５と、基板に特定の電圧を印加した際に流れる電流を測定するための信号発生装置１６及び測定機器１７、さらに、制御装置３０と表示装置３１とから構成される。

信号発生器１６は、測定用の適宜の信号を、プローブ２５を介して検査基板１２に供給する。その際、測定装置１７にて電流等のデータを測定し、制御装置３０に送付する。また、制御装置３０は、湿度センサ１３からの湿度データを入力し、適宜の湿度閾値と比較して、比較結果によりステージ１５の高さを調整し、適切な湿度環境での電流等のデータ測定を可能にする。また、制御装置３０は、測定装置１７にて測定した電流等のデータを基に、検査基板１２のリークの有無などを判定し、表示装置３１にて判定結果の表示を行う。表示装置３１にて、判定結果の表示の他、湿度データや電流値等の表示も行っても良い。

水分保持部材１１は水分を保持する部材であり、スポンジや脱脂綿などの適宜な吸水材料で構成される。基板保持部材１４には、適切な大きさのスリット２６が設けられており、水分保持部材１１から蒸発した水分を通すことができる。このため、基板保持部材１４の上に配置された検査基板１２は、より多くの水分が蒸発することや、より水分保持部材１１に近づくことによって、高湿度環境にさらされることとなる。基板保持部材１４は、検査基板１２とのリークを防ぐため、非導電部材であることが好ましい。

また、スリット２６は、スリットの他、穴でも良い。スリットや穴は、基板保持部材１４が開口されているものの他、開口部に水分を通す適宜の透湿性部材を埋め込んでも良い。このようにすれば、検査基板１２をより安定に保持可能である。

検査基板１２を高湿度環境にさらすためには、ステージ１５により、検査基板１２と水
分保持部材１１の距離ｈを近づけることで、局地的な高湿度環境下に置くこととしてもよい。この際、基板保持部材１４上に、湿度センサ１３が設けられており、常に検査基板１２周辺の相対湿度を測定できる構成となっている。この湿度センサ１３は、例えば無線によりリアルタイムで測定データを、制御装置３０へ送ることが可能なものとすることで、測定者は既定の相対湿度の値になるまで高さを適宜調整することができる。なお、上記測定データの送付は有線でも構わない。また、この高さ調整、すなわちステージ１５の操作に関しては、例えば相対湿度の測定値と規定値との差異に応じて、自動で高さ調整を行うようなソフトウェアを搭載した制御装置３０にて自動的に行う構成の他、測定者が手動で行うこととしてもよいし、両者を併用する形態であっても良い。例えば、粗調整や初期設定を手動で行い、測定時の湿度調整を自動で行うようにしても良い。

また、検査基板１２を高湿度環境にさらすため、水分保持部材１１側にステージ１５を設け、基板保持部材１４の高さは変えずに、検査基板１２と水分保持部材１１の距離ｈを近づける構成としてもよい。さらには、水分保持部材１１と基板保持部材１４の両者にステージを設けても良い。なお、本実施例では、高さ方向のみで調整する実施例を示したが、水平方向の移動を併用しても良い。

同様に、水分保持部材１１の周囲にヒーターを設置することで、水分保持部材１１を加熱することで蒸発量を増やし、既定の相対湿度とする構成としてもよい。水分保持部材１１の加熱は、単独での実施でも良いし、水分保持部材１１と基板保持部材１４との距離調整と併用しても良い。

既定の湿度環境に置かれた検査基板１２には、検査基板１２の表面にある導通パッド部２２（後述図２参照）から、プローブ２５を介して信号発生装置１６から送られる信号が入力される。導通パッド部２２は、電極２１と配線でつながっている構成となっているため、プローブ２５を電極２１に直接押し当てることも可能である。ただし、プローブ２５を電極２１に直接接触させると、電極２１の細い配線が傷つき断線する恐れや、通電させたくない部位に電気信号が流れてしまう恐れがある。そのため、電気信号を入力するために広い面積を持った通電パッド部２２を設け、そこにプローブ２５を押し当てる構成が望ましい。電極２１と導通パッド部２２は配線でつながっているため、導通パッド部２２に電気信号を入力すると、その電気信号は電極２１に流れる。この時、信号発生装置１６、測定機器１７、検査基板１２はプローブ２５を介して直列に接続される構成となっているため、測定機器１７で検査基板１２に流れる電流値を測定することができる。つまり、電極２１に流れる電流は、同じくプローブ２５を介して測定機器１７で測定される。この値が規定値を超えている場合を不良とみなすことで、検査基板１２の検査を行う。このとき、測定する対象を検査基板１２に流れる電流値としてもよいし、抵抗値としてもよい。
また、図１（ｂ）は、プローブ２５側に電極２１及び導通パッド部２２が配置されている検査基板１２に対し、プローブ２５を介して電気信号を送り電流値を測定する様子を表している。

続いて、本実施例の変形例１を、図２から４を用いて説明する。図２は変形例１で使用される回路基板の断面図であり、図３は、変形例１の検査装置の要部を示す断面図であり、図４は変形例１のスペーサーの構造を示した断面図である。なお、上記実施例と同じ構成については、同じ番号を付し説明を省略する。

検査基板の構造としては、図２に示す検査基板１１２のように電極１２１と導通パッド部２２が、基板本体２３を挟んで表裏逆の向きに配置されるものもある。そのため、導通パッド２２に対して上からプローブ２５を当てる構成をとったとき、電極１２１が基板保持部材１４に直接触れてしまうこととなる。これは検査基板１２の電極１２１の破損や、表面に水滴が付くことによるショートなど不具合を引き起こす可能性があり、望ましくな
い。

そこで、図３に示すように、検査基板１１２の外周部分のみが接触し、電極部分には直接当たらないようなスペーサー１８を基板保持部材１４に設ける構成としてもよい。図４はスペーサー１８の構造を示した断面図を表している。

スペーサー１８は、基板本体２３と同形状で、その開口部２０が基板本体２３の外形Ｌより少し大きいＬ１である上部１８ａと、その開口部１９が基板本体２３の外形Ｌより小さいＬ２である下部１８ｂで構成され、上部１８ａと下部１８ｂの境目に段部１８ｃを有する。上部１８ａで検査基板１１２の側面を保持し、段部１８ｃで検査基板１１２の下部を保持する。下部１８ｂの幅Ｌ２は、電極１２１の幅Ｌ３より小さいほうが、電極１２１を傷つけないので好ましい。スペーサー１８の材質は電極１２１とのショートを防ぐため、非導電性の材料が好ましい。

なお、上記変形例では、スペーサー１８と基板保持部材１４を別体で構成したが、図５のように一体で構成しても良い。

検査基板１２の電極２１と導通パッド部２２が同じ向きに配置されている場合であっても、スペーサー１８のような開口部１９及び溝２０を設けることで、検査基板１２を特定の向きで固定できるため、導通パッド部２２にプローブ２５を押し当てるときの位置決めが容易となる。基板保持部材１４上に複数配置された溝２０に検査基板１２を並べたとき、検査基板１２の導通パッド部２２が毎回同じ位置に配置されるため、その位置に合わせてプローブ２５を下ろすような機構を設けることで、一度に多くの検査基板１２の測定が可能となる。例えば、図７に示す平面図では、基板保持部材１４に検査基板１２が一定の間隔で複数個置かれている様子が示されている。

また、図６に示すように、検査基板１２を基板保持部材１４の溝２０に配置した後、プローブ２５が下りる一部の部分を除いて、基板保持部材１４を覆うようなカバー２４を配置してもよい。カバー２４によって、より気密性を上げることができ、検査基板１２の周囲の湿度を保つことが可能となる。また、信号が入力されているプローブ２５を不用意に触る危険性も下がるため、安全性の面からも有効である。

また、図８に示すように、カバー２４の一部に凸部２４ａを設け、より強く検査基板１２を固定するとともに、この凸部２４ａで押さえる箇所に特定の痕が残るよう、検査基板１２と接触する凸部２４ａの断面の形状を変えてもよい。これにより、検査前の検査基板１２と検査後の検査基板１２を簡易に見分けることが可能となる。この時、凸部２４ａの検査基板１２と接触する部分に蛍光塗料を塗布し、検査基板１２に蛍光塗料が移るようにしてもよい。ブラックライトの照射により蛍光する検査基板１２は検査後のものであるというような見分け方が可能となる。

また、以上の検査を行う環境としては、室内の温度が安定し、風の影響も少ない場所が望ましいが、作業環境が不安定で、季節により室温が変わってしまうといった環境での使用も考えられる。この場合、相対湿度の値が高い高湿度環境でも、温度が低い場合には、空気中の水分の密度を表す絶対湿度の値は低く、不十分な検査となってしまう恐れもある。ヒーターや冷却器を搭載して、作業環境の温度を安定して保つ構造としてもよいが、装置、作業環境自体をより簡潔なままで検査を行うため、以下のような検査方法が考えられる。

まず、湿度だけではなく、温度も計測できる温湿度センサを設け、測定環境の温湿度をモニタできるようにしておく。これにより、相対湿度だけでなく温度もリアルタイムで観
測できることになるが、このとき前もって検査基板１２の抵抗値や電流値の温度特性を測定しておくことで、ある特定の環境での温度、相対湿度が、既定の環境（例えば室温２５℃）では相対湿度何％の状態に相当するか、というテーブルを作成しておくことができる。後はこのテーブルに照らし合わせ、リアルタイムで測定している温度に合わせて特定の湿度になるよう、高さ調整等を適宜行うことで、既定の高湿度環境下での試験に相当する検査が可能となる。

１０ 基板検査装置
１１ 水分保持部材
１２、１１２ 検査基板
１３ 湿度センサ
１４ 基板保持部材
１５ ステージ
１６ 信号発生装置
１７ 測定機器
１８ スペーサー
１９ 開口部
２０ 溝
２１、１２１ 電極
２２ 導通パッド部
２３ 基板本体
２４ カバー
２５ プローブ
２６ スリット
３０ 制御装置
３１ 表示装置

Claims (6)

1. 水分保持部材と、
   湿度センサと、
   検査対象となる検査基板を保持する基板保持部材と、
   前記水分保持部材と前記基板保持部材との距離を調整可能な距離調整手段と、
   前記検査基板に所定の電気信号を付与した場合の電気特性を測定する測定手段と、
   を有し、
   前記湿度センサで測定した湿度の測定値と所定の設定値を比較し、
   前記比較結果に基づいて、前記距離調整手段により、
   前記水分保持部材と前記基板保持部材との距離を調整し、
   前記測定手段により、前記検査基板の電気特性を測定する
   ことを特徴とする基板検査装置
2. 前記基板保持部材に水分を透過する部位を設けた
   ことを特徴とする請求項１に記載の基板検査装置。
3. 前記検査基板の電極を前記基板保持部材に接触させないように、
   前記検査基板と前記基板保持部材との間にスペーサーを設けた
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の基板検査装置。
4. 前記基板保持部材と前記スペーサーが一体に形成される
   ことを特徴とする請求項３に記載の基板検査装置。
5. 前記基板保持部材の上部に、前記検査基板を密閉するカバーを有する
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の基板検査装置。
6. 検査対象となる検査基板を基板保持部材に保持する基板保持工程と、
   前記基板保持工程の後、前記検査基板周辺の湿度を測定する湿度測定工程と、
   前記湿度測定工程で得られた湿度と所定の湿度とを比較する比較工程と、
   前記比較工程での比較結果に基づいて、水分保持部材と前記基板保持部材との距離を調整する距離調整工程と、
   前記距離調整工程の後、前記検査基板の電気特性を測定する電気特性測定工程と、
   を含む
   ことを特徴とする基板検査方法。
   

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