JP3558434B2 - 電気的配線検査方法及び装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、配線基板の配線の細り、断線、電流リーク及び短絡などを電気的に検査する方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
配線基板の配線の電気的検査方法には、抵抗測定法と容量測定法とがある。抵抗測定法では、配線の導通抵抗を測定することにより、配線パターンの細りや断線の有無を判定し、異なる配線間の絶縁抵抗を測定することにより、配線パターン間の電流リークや短絡の判定をする。容量測定法では、各配線ｉと、これに平行なグランドプレートとの間の容量Ｃｉを測定し、予め測定していた良品の容量Ｃｇｉと比較して欠陥を判定する。すなわち、Ｃｉ＜Ｃｇｉ（１−Δｅ０）又は
Ｃｉ＞Ｃｇｉ（１＋Δｅ０）であれば欠陥と判定する。ここにΔｅ０は、予め設定される許容誤差率であり、０．１５程度の値が用いられていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
抵抗測定法は、容量測定法よりも詳細な検査ができるが、異なる配線間の絶縁抵抗を測定するので測定点数が多く、また、配線毎に２本のプローブを移動させなければならないので、容量測定法よりも検査時間が長くなる。また、プローブ間隔に制限がある。最近の高密度多層基板では、プローブ接触点であるパッドの数が多いもので約５，０００もあり、このような問題が著しくなる。
【０００４】
これに対し、容量測定法では、グランドプレートに対する個々の配線の容量を測定するので、抵抗検査法よりも測定点数が少なく、また、一方のプローブをグランドプレートに導通させて固定すればよいので、検査時間を大幅に短縮することができる。
しかし、容量測定法では、配線パターン幅のばらつきや配線パターンとグランドプレートとの間の絶縁層の厚みのばらつきにより、配線欠陥を検出できない場合が生ずる。これを防止するために許容誤差率Δｅ０を小さくすると、欠陥が過剰検出され、欠陥と判定された配線を再度詳細に検査しなければならず、全体の検査時間が長くなる。
【０００５】
本発明の目的は、このような問題点に鑑み、検査の質を向上させ、かつ、検査時間を短縮することができる電気的配線検査方法及び装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段及びその作用効果】
第１発明では、配線基板に形成された導体パターンに複数のプローブを当接して電気的に配線を検査する電気的配線検査方法において、
該プローブを移動させるプローブ駆動装置と、
該複数のプローブのうち２つのプローブの間の容量を測定する容量測定部と、
記憶部と、
を有する電気的配線検査装置を使用し、
良品の配線基板及びｉ＝１〜ｎについて、該プローブ駆動装置により該複数のプローブのうち２つのプローブの一方及び他方をそれぞれ導体面及び配線ｉに導通させて、該容量測定部により容量Ｃgiを測定し、該容量Ｃgiを該記憶部に格納し、
検査対象の配線基板及びｉ＝１〜ｎについて、該プローブ駆動装置により該複数のプローブのうち２つのプローブの一方及び他方をそれぞれ該導体面及び該配線ｉに導通させて、該容量測定部により容量Ｃiを測定し、
該検査対象の１以上の配線の容量測定値の平均値と、該良品の、該１以上の配線に対応する配線の容量測定値の平均値との比μを実質的に算出し、
ｊ＝１〜ｎかつ該比の算出に用いられなかった配線ｊについて、実質的に
Ｃj＜μ・Ｃgj（１−Δｅ）又はＣj＞μ・Ｃgj（１＋Δｅ）であれば配線ｊが欠陥であると判定し、ここにΔｅは正の設定値である。
【０００７】
「実質的に」とは、計算式が異なっていても結果として同一内容であることを意味する。
容量比μは、絶縁層の厚みのばらつきや、現像条件のばらつき等による配線幅のばらつきにより、配線基板毎に異なるが、同一配線基板では欠陥のない全ての配線について容量比μがほぼ同一であると考えられる。
【０００８】
第１発明では、容量比μを用いているので、許容誤差率Δｅを、容量比μを用いなかった従来法よりも充分小さくすることができ、従来よりも、欠陥検出率を高くし且つ過剰検出率を低くすることができるという効果を奏する。また、過剰検出率を低くすることができるので、他の詳細検査と組み合わせた全体の検査時間を短縮することができる。
【０００９】
第１発明の第１態様では、上記電気的配線検査装置はさらに、上記複数のプローブのうち２つのプローブの間の抵抗を測定する抵抗測定部を有し、
上記配線ｊが欠陥であると判定した場合に、
上記プローブ駆動装置により該複数のプローブのうち２つのプローブの一方及び他方をそれぞれ該配線ｊの一部及び他部に導通させて、該抵抗測定部により抵抗を測定し、
該プローブ駆動装置により該複数のプローブのうち２つのプローブの一方及び他方をそれぞれ該配線ｊの一部及び該配線ｊと異なる配線の一部に導通させて、該抵抗測定部により抵抗を測定させ、
測定された抵抗値に基づいて該欠陥の種類を判定する。
【００１０】
この第１態様によれば、最初に検査時間の比較的短い容量測定法を用い、欠陥と判定された場合のみ抵抗測定法を用いているので、全体の検査時間を短縮することができるという効果を奏する。
第１発明の第２態様では、実質的にＣｋ＜Ｃｇｋ（１−Δｅ０）又は
Ｃｋ＞Ｃｇｋ（１＋Δｅ０）であれば上記比の算出対象から容量測定値Ｃｋ及びＣｇｋを除外する。ここにΔｅ０は、上記Δｅより大きい設定値である。
【００１１】
この第２態様によれば、比μがより正確になるので、Δｅをより小さくでき、上記第１発明の効果が高められる。
第１発明の第３態様では、上記比μの算出に用いられる、良品の配線基板の配線の容量測定値の平均値は、比較的小さい測定値の平均値、例えば、全測定値のうち小さい順の所定数の測定値の平均値である。
容量が大きい配線に容量の小さな配線が短絡している場合に比の算出対象から除外されない虞があるが、この第３態様によれば、このような虞を避けることができ、比μがより正確になる。
【００１２】
第２発明では、配線基板に形成された導体パターンに複数のプローブを当接させて電気的に配線を検査する電気的配線検査装置において、
該プローブを移動させるプローブ駆動装置と、
該複数のプローブのうち２つのプローブの間の容量を測定する容量測定部と、
記憶部と、
制御・判定部とを有し、該制御・判定部は、
良品の配線基板及びｉ＝１〜ｎについて、該プローブ駆動装置に対し該複数のプローブのうち２つのプローブの一方及び他方をそれぞれ導体面及び配線ｉに導通させて、該容量測定部に対し容量Ｃｇｉを測定させ、該容量Ｃｇｉを該記憶部に格納させ、
検査対象の配線基板及びｉ＝１〜ｎについて、該プローブ駆動装置に対し該複数のプローブのうち２つのプローブの一方及び他方をそれぞれ該導体面及び該配線ｉに導通させて、該容量測定部に対し容量Ｃｉを測定させ、
該検査対象の１以上の配線の容量測定値の平均値と、該良品の、該１以上の配線に対応する配線の容量測定値の平均値との比μを実質的に算出し、
ｊ＝１〜ｎかつ該比の算出に用いられなかった配線ｊについて、実質的に
Ｃｊ＜μ・Ｃｇｊ（１−Δｅ）又はＣｊ＞μ・Ｃｇｊ（１＋Δｅ）であれば配線ｊが欠陥であると判定し、ここにΔｅは正の設定値である。
【００１３】
第２発明の第１態様では、上記構成にさらに、上記複数のプローブのうち２つのプローブの間の抵抗を測定する抵抗測定部を有し、
上記制御・判定部は、上記配線ｊが欠陥であると判定した場合に、
上記プローブ駆動装置に対し該複数のプローブのうち２つのプローブの一方及び他方をそれぞれ該配線ｊの一部及び他部に導通させ、該抵抗測定部に対し抵抗を測定させ、
該プローブ駆動装置に対し該複数のプローブのうち２つのプローブの一方及び他方をそれぞれ該配線ｊの一部及び該配線ｊと異なる配線の一部に導通させて、該抵抗測定部に対し抵抗を測定させ、
測定した抵抗値に基づいて該欠陥の種類を判定する。
【００１４】
第２発明の第２態様では、上記制御・判定部は、実質的に
Ｃk＜Ｃgk（１−Δｅ0）又はＣk＞Ｃgk（１＋Δｅ0）であれば上記比の算出対象から容量測定値Ｃk及びＣgkを除外する。ここにΔｅ0は、上記Δｅより大きい設定値である。
第２発明の第３態様では、上記制御・判定部は、上記比μの算出に用いられる、良品の配線基板の配線の容量測定値として比較的小さい値、例えば、全測定値のうち小さい順の所定数の測定値を選択する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の一実施形態を説明する。
図１は、電気的配線検査装置の概略構成を示す。図１では、検査対象の配線基板１０を、絶縁層１１と絶縁層１２とに分解して示している。
配線基板１０は、絶縁層１１上に導体パターンが形成され、絶縁層１１と絶縁層１２との間に金属膜であるグランドプレート１３が配置されている。図１では、絶縁層１１上の導体パターンとして、配線ネットである配線パターン１４〜１７と、パッド２０〜２８とを示している。パッド２０は、絶縁層１１のスルーホールに充填された導体により、グランドプレート１３と接続されている。
【００１６】
プローブＸ−Ｙ駆動装置３０は、Ｘ−Ｙプロッターに類似の公知の構成により、配線基板１０に平行な面内でプローブ３１及び３２を移動させることができ、また、プローブ３１及び３２をその軸方向へ移動させて圧縮コイルスプリングによりプローブ３１及び３２の先端をパッドに押接させることができる。プローブ３１及び３２は、切換回路４０により、容量測定回路４１又は抵抗測定回路４２に選択的に接続される。プローブＸ−Ｙ駆動装置３０及び切換回路４０は、制御・判定装置４３により制御される。
【００１７】
容量測定回路４１は、制御・判定装置４３からの測定指令に応答して、プローブ３１とプローブ３２との間の容量を測定し、測定値を制御・判定装置４３に供給する。抵抗測定回路４２は、制御・判定装置４３からの測定指令に応答して、プローブ３１とプローブ３２との間の抵抗を測定し、測定値を制御・判定装置４３に供給する。
【００１８】
制御・判定装置４３には、記憶装置４４及びプリンタ４５が接続されている。記憶装置４４は、例えばハードディスク装置及びＲＡＭで構成され、配線設計データに基づいて作成された絶縁層１１上のプローブ押接位置（パッド位置）のデータ及び後述のデータの格納に用いられる。プリンタ４５は、検査結果の出力用である。
【００１９】
制御・判定装置４３は、例えばマイクロコンピュータで構成されており、図２及び図３に示す処理を実行する。図２は、配線検査の準備段階での処理を示しており、図３は、図２の処理の後に行われる配線検査手順を示している。配線基板１０の検査すべき配線を配線ｉ、ｉ＝１〜ｎとする。以下、括弧内の数値は図中のステップ識別番号である。
【００２０】
（５０）良品の配線基板１０について、配線ｉの容量Ｃｇｉ（ｉ＝１〜ｎ）を測定し、測定値を基準値として記憶装置４４に格納する。
（５１）測定した容量Ｃｇ１〜Ｃｇｎのうち、小容量のＣｇｓ、Ｃｇｔ、Ｃｇｕ及びＣｇｖを抽出する。Ｃｇｓ、Ｃｇｔ、Ｃｇｕ及びＣｇｖは、例えば、容量Ｃｇ１〜Ｃｇｎを小さい順に並べたものの最初から４つ、又は、容量Ｃｇ１〜Ｃｇｎを４分割した各グループの最小値である。
【００２１】
（５２）容量Ｃｇｓ、Ｃｇｔ、Ｃｇｕ及びＣｇｖの配線名ｓ、ｔ、ｕ及びｖを記憶装置４４に格納する。
次に、検査対象の配線基板１０に対する図３の処理を説明する。
（６０）容量Ｃｇｓ、Ｃｇｔ、Ｃｇｕ及びＣｇｖに対応した配線ｓ、ｔ、ｕ及びｖ（簡単化のため、配線とその配線名とは同一符号を用いる）の容量を測定し、その平均値Ｃａを算出する。また、容量Ｃｇｓ、Ｃｇｔ、Ｃｇｕ及びＣｇｖの平均値Ｃｇａを算出する。ただし、ｋ＝ｓ、ｔ、ｕ、ｖについて、Ｃｋ＜Ｃｇｋ（１−Δｅ０）又はＣｋ＞Ｃｇｋ（１＋Δｅ０）であれば欠陥と判定して平均値の算出対象から容量測定値Ｃｋ及びＣｇｋを除外する。ここに、許容誤差率Δｅ０は例えば０．１５である。
【００２２】
（６１）容量比μ＝Ｃａ／Ｃｇａを算出する。容量比μは、絶縁層１１の厚みのばらつきや、現像条件のばらつき等による配線幅のばらつきにより、配線基板１０毎に異なるが、同一配線基板では欠陥のない全ての配線について容量比μがほぼ同一であると考えられる。
図２のステップ５１で「小容量」としたのは、容量が大きい配線に容量の小さな配線が短絡している場合にステップ６０で欠陥でないと判定される虞があるので、これを避けるためである。また、ステップ５１で「４分割」としたのは、領域ごとの小さなばらつきを平均化するためである。
【００２３】
配線ｉに初期値を代入する。初期値は、例えば１〜ｎのうち配線ｓ、ｔ、ｕ及びｖを除く最も小さい値である。
（６２）欠陥判定の上限値Ｃｍａｘ＝μ・Ｃｇｉ（１＋Δｅ）及び下限値
μ・Ｃｇｉ（１−Δｅ）を算出する。許容誤差率Δｅは、例えば０．０２である。
（６３）配線ｉの容量Ｃｉを測定する。
【００２４】
（６４）Ｃｍｉｎ＜Ｃｉ＜Ｃｍａｘであれば配線ｉが良と判定してステップ６６へ進み、そうでなければ欠陥であると判定してステップ６５へ進む。
（６５）欠陥の種類をより詳細に特定するために、配線ｉに対し抵抗測定法を用いる。すなわち、配線ｉの導通抵抗を測定し、その測定値を、予め定めた基準値と比較して配線の細りや断線を判定する。また、配線ｉと配線ｉの近くの配線との間の絶縁抵抗を測定し、その測定値を、予め定めた基準値と比較して配線間の電流リークや短絡を判定する。この検査により、欠陥ではないと判定される場合もある。欠陥であると判定された場合には、その配線名ｉ及び欠陥の種類を記憶装置４４に格納する。
【００２５】
（６６〜６８）配線ｓ、ｔ、ｕ及びｖを除く全ての配線ｉについて、上記処理が終了していなければ、ｉを更新してステップ６２へ戻り、終了した場合には、記憶装置４４に格納された検査結果をプリンタ４５に出力する。
従来法では上記許容誤差率Δｅ０を０．１５としていたが、本実施形態では容量比μを用いているので、許容誤差率Δｅを０．０２とすることができ、従来よりも、欠陥検出率を高くし且つ過剰検出率を低くすることができた。
【００２６】
また、最初に検査時間の比較的短い容量測定法を用い、欠陥と判定された場合のみ抵抗測定法を用いているので、検査時間を短縮することができる。
なお、本発明には他にも種々の変形例が含まれる。
例えば、図１では、２本のプローブを用いる場合を説明したが、多数本のプローブを用い、例えば図１のパッド２１、２３、２５及び２７の各々にプローブを同時に押接させプローブ選択を電気的に走査する構成であってもよい。
【００２７】
また、切換回路４０を用いずに容量測定回路４１及び抵抗測定回路４２の出力端を互いに接続し、容量測定回路４１で測定する場合には抵抗測定回路４２の出力をハイインピーダンスにし、抵抗測定回路４２で測定する場合には容量測定回路４１の出力をハイインピーダンスにする構成であってもよい。
さらに、グランドプレート１３が無い配線基板については、銅板等のグランドプレートを配線基板に重ね合わせることにより、容量測定法を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の電気的配線検査装置の概略構成図である。
【図２】図１の装置を用いた配線検査の準備段階の処理を示すフローチャートである。
【図３】図１の装置を用いた配線検査手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０ 配線基板
１１、１２ 絶縁層
１３ グランドプレート
１４〜１７ 配線パターン
２０〜２８ パッド
３０ プローブＸ−Ｙ駆動装置
３１、３２ プローブ
４０ 切換回路
４１ 容量測定回路
４２ 抵抗測定回路
４３ 制御・判定装置
４４ 記憶装置

Claims (8)

1. 配線基板に形成された導体パターンに複数のプローブを当接して電気的に配線を検査する電気的配線検査方法において、
   該プローブを移動させるプローブ駆動装置と、
   該複数のプローブのうち２つのプローブの間の容量を測定する容量測定部と、
   記憶部と、
   を有する電気的配線検査装置を使用し、
   良品の配線基板及びｉ＝１〜ｎについて、該プローブ駆動装置により該複数のプローブのうち２つのプローブの一方及び他方をそれぞれ導体面及び配線ｉに導通させて、該容量測定部により容量Ｃgiを測定し、該容量Ｃgiを該記憶部に格納し、
   検査対象の配線基板及びｉ＝１〜ｎについて、該プローブ駆動装置により該複数のプローブのうち２つのプローブの一方及び他方をそれぞれ該導体面及び該配線ｉに導通させて、該容量測定部により容量Ｃiを測定し、
   該検査対象の１以上の配線の容量測定値の平均値と、該良品の、該１以上の配線に対応する配線の容量測定値の平均値との比μを実質的に算出し、
   ｊ＝１〜ｎかつ該比の算出に用いられなかった配線ｊについて、
   Ｃj＜μ・Ｃgj（１−Δｅ）又はＣj＞μ・Ｃgj（１＋Δｅ）であれば配線ｊが欠陥であると判定し、ここにΔｅは正の設定値である、
   ことを特徴とする電気的配線検査方法。
2. 上記電気的配線検査装置はさらに、上記複数のプローブのうち２つのプローブの間の抵抗を測定する抵抗測定部を有し、
   上記配線ｊが欠陥であると判定した場合に、
   上記プローブ駆動装置により該複数のプローブのうち２つのプローブの一方及び他方をそれぞれ該配線ｊの一部及び他部に導通させて、該抵抗測定部により抵抗を測定し、
   該プローブ駆動装置により該複数のプローブのうち２つのプローブの一方及び他方をそれぞれ該配線ｊの一部及び該配線ｊと異なる配線の一部に導通させて、該抵抗測定部により抵抗を測定させ、
   測定された抵抗値に基づいて該欠陥の種類を判定する
   ことを特徴とする請求項１記載の電気的配線検査方法。
3. 実質的にＣk＜Ｃgk（１−Δｅ0）又はＣk＞Ｃgk（１＋Δｅ0）であれば上記比の算出対象から容量測定値Ｃk及びＣgkを除外し、ここにΔｅ0は上記Δｅより大きい設定値である、
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の電気的配線検査方法。
4. 上記比μの算出に用いられる、良品の配線基板の配線の容量測定値の平均値は、全測定値のうち小さい順の所定数の測定値の平均値である、
   ことを特徴とする請求項３記載の電気的配線検査方法。
5. 配線基板に形成された導体パターンに複数のプローブを当接させて電気的に配線を検査する電気的配線検査装置において、
   該プローブを移動させるプローブ駆動装置と、
   該複数のプローブのうち２つのプローブの間の容量を測定する容量測定部と、
   記憶部と、
   制御・判定部とを有し、該制御・判定部は、
   良品の配線基板及びｉ＝１〜ｎについて、該プローブ駆動装置に対し該複数のプローブのうち２つのプローブの一方及び他方をそれぞれ導体面及び配線ｉに導通させて、該容量測定部に対し容量Ｃgiを測定させ、該容量Ｃgiを該記憶部に格納させ、
   検査対象の配線基板及びｉ＝１〜ｎについて、該プローブ駆動装置に対し該複数のプローブのうち２つのプローブの一方及び他方をそれぞれ該導体面及び該配線ｉに導通させて、該容量測定部に対し容量Ｃiを測定させ、
   該検査対象の１以上の配線の容量測定値の平均値と、該良品の、該１以上の配線に対応する配線の容量測定値の平均値との比μを実質的に算出し、
   ｊ＝１〜ｎかつ該比の算出に用いられなかった配線ｊについて、実質的に
   Ｃj＜μ・Ｃgj（１−Δｅ）又はＣj＞μ・Ｃgj（１＋Δｅ）であれば配線ｊが欠陥であると判定し、ここにΔｅは正の設定値である、
   ことを特徴とする電気的配線検査装置。
6. 請求項５にさらに、上記複数のプローブのうち２つのプローブの間の抵抗を測定する抵抗測定部を有し、
   上記制御・判定部は、上記配線ｊが欠陥であると判定した場合に、
   上記プローブ駆動装置に対し該複数のプローブのうち２つのプローブの一方及び他方をそれぞれ該配線ｊの一部及び他部に導通させ、該抵抗測定部に対し抵抗を測定させ、
   該プローブ駆動装置に対し該複数のプローブのうち２つのプローブの一方及び他方をそれぞれ該配線ｊの一部及び該配線ｊと異なる配線の一部に導通させて、該抵抗測定部に対し抵抗を測定させ、
   測定した抵抗値に基づいて該欠陥の種類を判定する
   ことを特徴とする電気的配線検査装置。
7. 上記制御・判定部は、実質的にＣk＜Ｃgk（１−Δｅ0）又はＣk＞Ｃgk（１＋Δｅ0）であれば上記比の算出対象から容量測定値Ｃk及びＣgkを除外し、ここにΔｅ0は上記Δｅより大きい設定値である、
   ことを特徴とする請求項５又は６記載の電気的配線検査装置。
8. 上記制御・判定部は、上記比μの算出に用いられる、良品の配線基板の配線の容量測定値として、全測定値のうち小さい順の所定数の測定値を選択する、
   ことを特徴とする請求項７記載の電気的配線検査装置。

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