JP3080158B2 - プリント基板の検査方法及び検査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プリント基板の検
査方法に関し、特に微小なパッドを有するプリント基板
の配線パターンの断線、短絡を検査するプリント基板の
検査方法及び検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】プリント基板の製造中あるいはその取り
扱い中において、プリント基板表面あるいは内層の導体
パターンに断線や短絡が発生することがある。製造業者
にとっては、このような欠陥を逸早く正確に、しかも経
済的に対処することが必要である。よって、これまでプ
リント基板の検査方法が種々考えられてきた。

【０００３】そこで、従来のプリント基板の検査方法を
図４及び図５を参照して説明する。例えば図４で示す検
査方法では、プリント基板１１に形成されている配線パ
ターン１２に繋がる全てのパッド１３にそれぞれ金属プ
ローブ１７を接触させて、各プローブ１７間の導通を電
気的に測定することにより、配線パターン１２の断線、
短絡不良を検査している。

【０００４】また、光電効果を利用したプリント基板の
検査方法が提案されている。この手法では、各配線のパ
ッドに電磁波を照射し、光電効果によって放射された電
子をコレクタで捕捉して測定することにより配線パター
ンの断線、短絡不良を検査している。

【０００５】さらに、特開平８−２７８３４２号公報に
は光電効果を利用した別の基板検査方法が開示されてい
る。この方法では、図５に示すように、検査対象とする
プリント基板１０１は接地基準面１０２上に所定の下面
側空間１０３を介して位置決め固定されている。このよ
うに位置決め固定されたプリント基板１０１に対して、
その上方から所定の上面側空間１０４を隔てて電荷検出
センサ１０５および電磁波発生手段１０６が対向配置さ
れている。そのプリント基板１０１と、電荷検出センサ
１０５および電磁波発生手段１０６からなるユニット
（以下、「検査ユニット」と称す）１０７とは上面側空
間を一定に保った状態で相対移動可能になっている。プ
リント基板１０１を検査するには、検査ユニット１０７
をプリント基板１０１の全面に対して相対移動させなが
ら、プリント基板１０１に対して検査ユニット１０７の
電磁波発生手段１０６から電磁波を放射し、プリント基
板１０１の配線パターン１０１ａに生起する電荷をセン
サ１０５で検出する。そして、このような全面走査時の
センサ１０５からの連続検出で得られる電流変化分布
と、良品プリント基板を予め全面走査して得た既知の電
流変化分布とを比較することにより、プリント基板１０
１の配線パターンの断線や短絡などの欠陥を検出する。
なお、センサ１０５による配線パターンに生じた電流の
検出は、配線パターン１０１ａとセンサ１０５及び電磁
波発生手段１０６との間を空間的に結合する容量に流れ
る電流を検出することに相当する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た各従来技術には次のような問題点がある。

【０００７】第１に、微小なパッドには金属プローブを
接触させることが困難であり、プリント基板によっては
検査自体が実施できない、という問題点がある。その理
由は、プリント基板の高密度化により、例えば信号入出
力用パッドのサイズは数１０μｍ程度と微小であるた
め、接触による強度を確保した直径数１００μｍ程度の
金属プローブではパッドから外れてしまうからである。

【０００８】第２に、前述の光電効果によって放射され
た電子をコレクタで測定するという従来の検査方法で
は、装置化が複雑になる、という問題点がある。その理
由は、光電効果によって放出された電子をコレクタで測
定するには、真空中で検査する必要があるからである。

【０００９】第３に、特開平８−２７８３４２号公報に
記載の検査方法ではプリント基板の上面および下面、更
には内層などの全ての配線パターンを検査する場合、プ
リント基板の配線パターンの全てとの電磁相互作用を可
能にするために、プリント基板の上面側と下面側に所定
の空間的距離を設ける必要があるということである。ま
た、同じ複数のプリント基板をそれぞれ全面走査して検
査する際、検査するプリント基板の各々に対して隔てる
上面側空間及び下面側空間がそれぞれ常に一定でないと
精度良く不良検出が行えない。しかし、同じプリント基
板あるいは同じプリント基板の同じ内層部分であっても
基板毎に厚さばらつきが必ずあるため、接地基準面上に
下面側空間を介してプリント基板を位置決めしても、検
査ユニットとプリント基板表面との間の空間的距離をプ
リント基板毎に一定に保つことはできない。それゆえ、
プリント基板の表面や内層の配線パターンと、センサ及
び電磁波発生手段とを空間的に結合する容量がプリント
基板毎に変化し、精度良く不良検出が行えない、という
問題点が生じる。さらに、検査ユニットをプリント基板
の全面に対して相対移動させて検査するため、検査処理
時間が遅いという問題点もある。

【００１０】本発明の目的は、微小なパッドを有する高
密度プリント基板の検査を可能とするプリント基板の検
査方法を提供することにある。

【００１１】本発明の他の目的は、大気中での検査を可
能とすることにより、簡素に装置化できるプリント基板
の検査方法を提供することにある。

【００１２】本発明の更なる目的は、高速、かつ高精度
に測定を実施できるプリント基板の検査方法を提供する
ことにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によるプリント基板の検査方法及び検査装置
では、プリント基板に形成された各配線パターンのパッ
ドに電磁波を照射し、該パッドに光電効果によって発生
した電子によりプリント基板の内部に存在するＧＮＤプ
レーンに流れる、あるいはプリント基板の外部に接触さ
せた外部金属平板に流れる電流値を測定する。そして、
電流計で測定された電流値の変化を良品プリント基板の
場合と被検査プリント基板の場合とで比較し、該被検査
プリント基板の配線パターンの断線、短絡不良を判定す
る。

【００１４】

【００１５】上記のとおりの発明によれば、パッドに電
磁波を照射して検査するので、プリント基板の高密度化
により例えば信号入出力用パッドのサイズは数１０μｍ
程度と微小であっても、検査することが可能である。ま
た、プリント基板の内部に存在するＧＮＤプレーンまた
はプリント基板に外部から接触させる外部金属平板に流
れる電流値を金属プローブにより直接測定しているた
め、大気中での検査が可能となり、装置が簡素化し得
る。

【００１６】さらに、特開平８−２７８３４２号公報に
記載の従来例のように配線パターンと電磁波発生手段及
びセンサーとを所定の空間的距離を隔てて相対移動しな
がら、その時の配線パターンと電磁波発生手段及びセン
サーとの間の局所的な容量の違いに応じた電流変化を測
定するのではなく、本発明ではプリント基板の配線パタ
ーン全体と基板内に存在するＧＮＤプレーン、もしくは
基板外部に接触させた外部金属平板とで形成される容量
が配線パターンの断線や短絡によって異なることに基づ
いて、配線パターンに繋がるパッドに電磁波を照射した
際にＧＮＤプレーンや外部金属平板に流れる電流値を測
定している。したがって、従来技術のように測定精度が
配線パターンと電磁波発生手段及びセンサーとの空間的
距離に振られることなく、正確な検査が行える。また、
本発明では電磁波発生手段とプリント基板を相対移動さ
せることなく、パッドに電磁波を照射するだけで検査で
きるので、従来例に比べ検査を高速化できる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。

【００１８】（第１の実施の形態）図１に、本発明によ
るプリント基板検査方法の第１の実施の形態の検査概要
図を示す。この図で示す形態の検査装置は、プリント基
板１１の検査する配線パターン１２に繋がるパッド１３
に電磁波１４を照射する電磁波照射手段（不図示）と、
プリント基板１１の内部に存在するＧＮＤプレーン１５
に繋がるＧＮＤパッド１６に接触させる金属プローブ１
７と、金属プローブ１７を接触させたＧＮＤパッド１６
から流れる電流を測定する電流計１８と、電流計１８で
測定された電流の変化を良品プリント基板の場合と被検
査プリント基板の場合とで比較し、該被検査プリント基
板の配線パターンの断線、短絡不良を判定する欠陥判定
手段（不図示）とを備えている。

【００１９】配線パターン１２は例えば材質Ｃｕであ
る。パッド１３の表面の材質は通常、ＣｕまたはＡｕで
ある。パッド１３の表面に光電効果を起こさせるため、
電磁波１４の波長はパッド１３の表面の材質がＣｕの場
合、２７５ｎｍ以下、またＡｕの場合、２５８ｎｍ以下
のものが用いられる。金属プローブ１７は例えば材質Ｗ
である。電流計１８はサブｐＡ程度の微小電流を測定可
能なものを使う。また、検査するプリント基板１１とし
ては例えばマルチチップモジュール（ＭＣＭ）のような
微小なパッドを有するプリント基板が考えられる。この
プリント基板は通常、基板内部にプリント基板とほぼ同
サイズの材質Ｃｕの平板であるＧＮＤプレーンを有して
おり、ＧＮＤパッドのサイズは数１００μｍ程度の大き
さがあるため、接触による強度を確保した直径数１００
μｍ程度の金属プローブを接触させることが可能であ
る。

【００２０】次に、この実施の形態のプリント基板検査
方法について説明する。

【００２１】図１に示すように、電磁波１４をパッド１
３に照射させると、パッド１３表面の金属ＣｕまたはＡ
ｕに光が吸収されて価電子帯から伝導体へ電子が誘起さ
れる光電効果、正確には外部光電効果によって電子が発
生する。発生した電子は、材質Ｃｕの配線パターン１２
に一様に分布し、材質ＣｕのＧＮＤプレーン１５と配線
パターン１２とで形成されている数ｐＦ程度の容量によ
り、ＧＮＤプレーン１５に電子が誘起される。そして、
ＧＮＤプレーン１５につながるＧＮＤパッド１６に材質
Ｗの金属プローブ１７を接触させて、その電流値を電流
計１８で測定する。このときの電磁波１４をパッド１３
に照射した時間ｔに対する電流値Ｉの関係を図２に示
す。検査する配線パターンが断線不良の場合は、配線パ
ターン１２とＧＮＤプレーン１５とで形成される容量は
良品プリント基板の場合と比べ、小さくなるため、良品
プロファイル２１に対して電流値の立ち上がりが早い特
性である断線不良プロファイル２２のようになる。ま
た、配線パターンが短絡不良の場合は、同様の容量が良
品プリント基板の場合に比べ大きくなるため、良品プロ
ファイル２１に対して電流値の立ち上がりの遅い特性で
ある短絡不良プロファイル２３のようになる。従って、
良品プロファイルと測定したプロファイルとを比較する
ことにより、配線パターンの断線、短絡不良を検査する
ことができる。

【００２２】（第２の実施の形態）図３に、本発明によ
るプリント基板検査方法の第２の実施の形態の検査概要
図を示す。この図で示す検査装置は、プリント基板１１
の検査する配線パターン１２に繋がるパッド１３に電磁
波１４を照射する電磁波照射手段（不図示）と、プリン
ト基板１１の電磁波１４を照射する面と反対側面に接触
させた外部金属平板３１と、外部金属平板３１に接触さ
せる金属プローブ１７と、金属プローブ１７を接触させ
た外部金属平板３１から流れる電流を測定する電流計１
８と、電流計１８で測定された電流の変化を良品プリン
ト基板の場合と被検査プリント基板の場合とで比較し、
該被検査プリント基板の配線パターンの断線、短絡不良
を判定する欠陥判定手段（不図示）とを備えている。

【００２３】

【００２４】次に、この実施の形態のプリント基板検査
方法について説明する。

【００２５】図３に示すように、電磁波１４をパッド１
３に照射させると、パッド１３は金属であるため、光電
効果によってパッド１３表面から電子が発生する。第１
の実施の形態と同様に、光電効果を起こさせるため、電
磁波１４の波長はパッド１３の材質により特定される。
発生した電子は、配線パターン１２に一様に分布し、Ｇ
ＮＤプレーン１５と配線パターン１２とで形成されてい
る容量により、ＧＮＤプレーン１５に電子が誘起され
る。さらに、外部金属平板３１とＧＮＤプレーン１５間
の容量により、外部金属平板３１に電子が誘起される。
そして、外部金属平板３１に第１の金属プローブ１７を
接触させて、その電流値を電流計１８で測定する。これ
により、電磁波１４をパッド１３に照射した時間ｔに対
する電流値Ｉの変化を示す測定プロファイルが得られ
る。そして第１の実施形態と同様、測定プロファイル
と、良品プリント基板を予め測定することで得た良品プ
ロファイルとを比較することにより、配線パターンの断
線、短絡不良を検査することができる。

【００２６】

【００２７】

【発明の効果】以上説明したとおりの発明によれば、次
のような効果を奏する。

【００２８】第１に、数１０μｍの微小なパッドを有す
るプリント基板を検査できる。その理由は、微小なパッ
ドに電磁波を照射して、光電効果により発生した電子が
流れるときの電流値を測定することによって検査するこ
とができるためである。

【００２９】第２に、大気中での検査を可能とし、装置
を簡素化できる。その理由は、プリント基板の内部に存
在するＧＮＤプレーンまたはプリント基板に外部から接
触させる外部金属平板に流れる電流値を金属プローブに
より直接測定しているためである。

【００３０】第３に、特開平８−２７８３４２号公報の
従来技術に比べ、高精度に測定を実施できる。その理由
は、この発明は、プリント基板の内部に存在する金属平
板、あるいはプリント基板の電磁波照射側面と反対側面
に接触させた金属平板とプリント基板の配線パターンと
の間の容量が配線パターンの状態で異なることを利用し
ているので、従来のように電磁波発生手段とプリント基
板の配線パターンとの間の空間的距離によって測定精度
が振られないからである。

【００３１】第４に、特開平８−２７８３４２号公報の
従来技術に比べ、検査処理時間を短縮できる。その理由
は、検査したい配線パターンと繋がったパッドに電磁波
を照射するだけで検査できるからである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるプリント基板検査方法の第１の実
施の形態を説明するための検査概要図である。

【図２】図１に示したプリント基板のパッドへの電磁波
の照射時間と、電流計より得られる電流値との関係を示
すグラフである。

【図３】本発明によるプリント基板検査方法の第２の実
施の形態を説明するための検査概要図である。

【図４】従来のプリント基板の検査方法を表した検査概
要図である。

【図５】特開平８−２７８３４２号公報に示す従来公知
のプリント基板検査方法を表した検査概要図である。

【符号の説明】

１１ プリント基板 １２ 配線パターン １３ パッド １４ 電磁波 １５ ＧＮＤプレーン １６ ＧＮＤパッド １７、３０ 金属プローブ １８ 電流計 ２１ 良品プロファイル ２２ 断線不良プロファイル ２３ 短絡不良プロファイル ３１ 外部金属平板 ３２ 定電圧源

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プリント基板に形成された各配線パター
   ンに繋がるパッドに電磁波を照射し、該パッドに光電効
   果によって発生した電子により前記プリント基板の内部
   に存在するＧＮＤプレーンに流れる電流値の変化を測定
   する事により、配線パターンの断線、短絡不良を検出す
   るプリント基板の検査方法。
2. 【請求項２】 プリント基板の検査する配線パターンに
   繋がるパッドに電磁波を照射する電磁波照射手段と、 前記プリント基板の内部に存在するＧＮＤプレーンに繋
   がるＧＮＤパッドに接触される金属プローブと、 前記金属プローブを接触させた前記ＧＮＤパッドから流
   れる電流値を測定する電流計と、 前記電流計で測定された電流値の変化を良品プリント基
   板の場合と被検査プリント基板の場合とで比較し、該被
   検査プリント基板の配線パターンの断線、短絡不良を判
   定する欠陥判定手段とを備えた、プリント基板の検査装
   置。