JP3804047B2 - 回路基板の検査装置および検査方法 - Google Patents
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Description
【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は、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、被検査配線のパッドに電磁波を照射し、光電効果によってそこから電子を放出させることによって生ずる被検査配線内の電流変化を、回路基板内部に設けられ、被検査配線と容量結合したＧＮＤ（グラウンド）パッドを介して外部に取り出し、その電流値を測定することによって、被検査配線の導通状態を検査している。
【０００４】
【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。すなわち、従来技術においては、放出される電子は利用せず、パッドに対して単に電磁波の照射を行っているにすぎないため、光電効果によってパッドから放出された電子は、再びそのパッドに戻ったり、他のパッドに散逸したりする。また、パッドから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。したがって、従来技術によれば、光電効果により瞬間的に電子が放出されたとしても、それによって電流値を定常的に測定することは難しいため、このような構成の検査装置を用いて、回路基板に形成された配線の断線等を精度よく安定して検査することは困難である。
【０００５】
そこで、この発明は上記課題に鑑み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目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明にかかる回路基板の検査装置および検査方法は、上記目的を達成するため、光電効果により生ずる電子を捕捉し、容量結合を介した閉回路を流れる電流として検出することにより、配線の検査を行っている。すなわち、回路基板に設けられた複数の配線の一端部をハウジングで覆って減圧し、該一端部の１つに電磁波を照射して、その一端部から光電効果により放出される電子を、高電位を与えた第１電極部に引き寄せて捕捉する。一方、一端部とは反対側の回路基板主面に設けられた各配線の他端部は第２電極部と容量結合されており、電磁波照射により放出された電子が第１電極部に引き寄せられて捕捉されると、第１電極部、電源およびこの結合容量を経由して検査対象配線の他端部から一端部に至る導電経路（検査回路）が形成される。そして、光電効果に起因して生じる電荷の移動をこの導電経路を流れる電流として検出し、その検出結果に基づいて配線の導通状態を判定する。
【０００７】
このように構成された発明では、端子部より高い電位を与えた第１電極部を配置することによって、電磁波照射を受けた端子部から光電効果により放出される電子を確実に捕捉することができる。さらに、こうして捕捉した電子を、検査対象配線と第２電極部とで形成された結合容量を介した閉回路を流れる電流として検出しているので、光電効果に起因する電荷の流れを精度よく、しかも安定して検出することができる。したがって、この検出結果に基づいて配線の導通状態を判定することで、配線の検査を精度よく安定して行うことが可能となっている。
【０００８】
また、上記のとおり回路基板上に設けられた端子部の１つに電磁波を照射した後に、さらに他の端子部に対して電磁波照射を行い、そのときの上記閉回路に流れる電流量またはその変化に基づいて配線の導通状態を判定するようにしてもよい。こうすることによって、電磁波照射を受けた両端子部の間が導通しているか否かを判別することができ、その結果に基づいて配線の断線／短絡を判定することができる。この場合においても、光電効果により発生する電子を確実に捕捉するとともに、閉回路に流れる電流として検出することで、精度よく安定した検査を行うことが可能となる。
【０００９】
なお、このような配線検査においては、光電効果による電子放出効率を高めるとともに、放出された電子が確実に第１電極部まで到達するように、端子部への電磁波放射は真空下で行われることが望ましい。そこで、この発明では、回路基板の一方主面に当接して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を設け、その閉空間内を減圧するようにしている。
【００１０】
このハウジングについては、例えば、その上壁に透明電極またはメッシュ電極を設けたり、側面に電極を設けて上壁を透明とすること等により、ハウジング外部から電磁波を導入するようにすることができる。この場合、ハウジングは回路基板に形成された一端部を少なくとも覆うように形成されていればよく、こうすることでハウジングを小型に形成して装置の小型化・低コスト化を図ることができるとともに、減圧すべき閉空間の容積を小さくすることで、減圧にかかる時間を短縮して配線検査に要する時間も短縮することが可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明にかかる回路基板の検査装置の、第１の実施形態を示す図である。また、図２はこ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、回路基板１０を検査されるべきワークとして検査する検査装置である。この回路基板１０では、図１に示すように、ベース基板１１に複数の検査対象配線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、検査対象配線として代表的に示しているが、実際の被検査回路基板では、周知のように多数の配線が検査対象配線としてベース基板１１の上下面および内面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、回路基板１０の表面に実装部品や外部配線と接続されるべく形成された端子部１２ａ、１２ｂと、回路基板１０の表面あるいは内部に形成されてこれらの端子部を相互に電気的に接続する導電部１２ｃとで構成されている。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ないことは言うまでもない。例えば、図１では回路基板１０の両面に端子部１２ａ、１２ｂが設けられ、これらを接続すべく導電部１２ｃがベース基板１１の内部に形成されているが、端子部が回路基板の片面のみに形成され、回路基板表面に形成された導電部によってこれらが接続されているものであってもよい。
【００１２】
この検査装置には、１枚の回路基板をワーク１０として保持する保持部を備えた下部治具４０が設けられている。下部治具４０には、第２電極部として機能する金属板４１と、金属板４１の上面に設けられた絶縁膜４２と、これらを一体的に保持する下部治具ベース４５とが備えられている。金属板４１はワーク１０に形成された配線１２等との間に形成される容量を大とするためワーク１０の下面をほぼ覆うように設けられている。そして、金属板４１の上面は絶縁膜４２で覆われており、これによって、下部治具４０に被検査回路基板１０が載置され、回路基板１０が金属板４１に密着した際に、回路基板１０の下面に形成された端子部１２ｂ等と金属板４１との間の絶縁が確保される。また、下部治具ベース４５は下部治具駆動機構４６と連結されており、装置全体を制御する制御部１から下部治具駆動機構４６への制御信号により、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、下部治具４０へのワーク１０の搬入および下部治具４０からのワーク１０の搬出を行うためのロード／アンロード位置（図示省略）との間を往復移動する。
【００１３】
また、検査位置には導電プローブ８１が設けられており、上記した下部治具４０の検査位置への移動により、この導電プローブ８１と下部治具４０に設けられた金属板４１とが接触して、金属板４１と後述する電源７０との導通を確保する。
【００１４】
なお、上記実施形態では、絶縁膜４２は本発明の必須構成要件ではなく、例えばワーク１０が片面に配線を有しない、あるいは片面が絶縁膜で被覆されている回路基板であれば、絶縁膜４２を設けず金属板４１と回路基板とを直接当接させてもよい。また、ワーク１０が両面に配線を有する回路基板であっても、後に詳述するように、絶縁膜４２を設けない構成の検査装置で検査を行うことが有効な場合がある。
【００１５】
一方、検査位置に位置決めされるワーク１０の上方には、上部治具５０が配置されている。この上部治具５０では、ワーク１０の表面に形成された端子部１２ａ、１２１ａ、１２１ａａ、１２２ａを一括して覆うようキャップ状に形成されたハウジング５１の側面に排気口５４が設けられ、ハウジングは例えば透明な石英ガラスで形成されている。ハウジング５１の開放端にはゴム製のパッキン５２が装着されており、ハウジング５１の上壁内面には透明導電体からなるプレート電極５３が貼り付けられ、あるいは蒸着されている。なお、ハウジング５１は、側壁を金属で構成し、上面に透明なガラス板をはめ込んでもよい。この場合、側壁を電極として利用してもよい。これら上部治具の構成要素５１〜５４は、上部治具駆動機構５６に連結され、制御部１（図２）からの制御信号により、一体的にワーク１０に向かって移動し、また、ワーク１０から離れるよう移動するようになっている。
【００１６】
上記したように、上部治具５０がワーク１０に向かって移動し、ハウジング５１の開放端がパッキン５２を介してワーク１０に当接すると、パッキン５２がハウジング５１の開放端とワーク１０との間に挟み込まれて弾性変形し、その結果、ハウジング５１とワーク１０とで取り囲まれる気密閉空間ＳＰが形成される。
【００１７】
ハウジング５１に設けられた排気口５４は、排気管（図示省略）を介して排気装置９０に連結されている。そして、制御部１からの制御信号によって排気装置９０が作動すると気密閉空間ＳＰ内の空気が排出され、気密閉空間ＳＰ内が減圧状態となる。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、１０−２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、比較的短時間で達成できる。
【００１８】
また、この検査装置においては、ワーク１０に形成された複数の配線のうち、検査される１つの配線につながる端子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６０は、制御部１からの制御指令にしたがって電磁波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１からの制御指令にしたがってワーク１０上の所望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。本実施形態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、レーザー光が所望端子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が本発明にいう「電磁波照射手段」として機能している。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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１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かつ高速に照射することができる。
【００２２】
また、この検査装置では、プレート電極５３と金属板４１との間に電位差を与える直流電源７０が設けられており、この電源７０は制御部１からの制御指令にしたがって所定の電圧を出力する。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。
【００２３】
また、この検査装置では、電源７０の一方端子からプレート電極５３、検査対象配線および金属板４１を介して電源７０の他方端子に戻る導電経路に電流検出部８０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７０のプラス側端子がプレート電極５３と電気的に接続され、電源７０のマイナス側端子が電流検出部８０を介して導電プローブ８１に接続されている。導電プローブ８１は、下部治具４０およびワーク１０が検査位置にあるとき金属板４１と接触しており、こうして上記導電経路が形成される。
【００２４】
そして、本実施形態において、電源７０からの電圧がプレート電極５３と金属板４１との間に印加された状態では、金属板４１からプレート電極５３に向かって電位が高くなるような電界が発生している。この状態で例えば端子部１２ａに電磁波Ｌが照射されると、端子部１２ａ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上記電界によりプレート電極５３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端子部に戻ったり、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て光電効果による電子放出効率を低下させることがない。一方、配線１２は金属板４１との間で容量を形成しているため、配線１２側で光電効果によって電子が放出されてプレート電極５３に捕捉され、電源７０のプラス側端子に流れると、電源７０のマイナス側端子から電流検出部８０および導電プローブ８１を経由して金属板４１にこれと同量の電子が流れ込む。このようにして、電源７０のプラス側端子からプレート電極５３、配線１２、金属板４１、導電プローブ８１および電流検出部８０を経由して電源７０へ戻る導電経路が形成され、この導電経路に沿って流れた電流が電流検出部８０で検出される。電流検出部８０によって検出された電流値は、Ａ／Ｄ変換回路８１によってデジタル信号に変換されて制御部１に送られる。このように、本実施形態においては、プレート電極５３、金属板４１および電流検出部８０が、それぞれ本発明の「第１電極部」、「第２電極部」および「電流検出手段」として機能している。
【００２５】
さらに、この実施例では、ワーク１０の上下両面に対して電極部が非接触で電気的に結合している。すなわち、上面の端子部に対しては、空間を介して光電子を第１電極部が捕捉するようになっており、下面の端子部には第２電極部が容量結合していて、両面の端子部がファインあるいは密に配置されていても高精度で検出ができる。
【００２６】
なお、この実施形態では、電流検出部８０は電源７０のマイナス側端子と導電プローブ８１との間に介挿されているが、これ以外にも上記導電経路に流れる電流を検出することができる構成であれば、例えば電源７０のプラス側端子とプレート電極５３との間に設ける構成としてもよい。
【００２７】
ここで、例えば図１に示すように、ワーク１０に形成された配線のうちの１つの配線１２１を構成する端子部１２１ａに電磁波Ｌが照射された場合について検討する。この場合、配線１２１が電磁波照射を受ける端子部を含む本発明の「被検査配線」に相当することになる。このとき、被検査配線１２１が正常な導通状態にあるとき、配線１２１および金属板４１は、端子部１２１ａ、１２１ａａおよび１２１ｃを一方極板とし、金属板４１を他方極板とするキャパシタを形成している。
【００２８】
端子部１２１ａに電磁波Ｌが照射されると、光電効果によって端子部１２１ａから電子が放出される。この電子は電界によってプレート電極５３に引き寄せられて捕捉され、電源７０のプラス側端子へと流れる。そして、電子を放出したことにより配線１２１には正の電荷が蓄積される。一方、配線１２１とキャパシタを形成している他方極板、すなわち金属板４１には負の電荷、すなわち電子が電源７０のマイナス側端子から供給されて蓄積されている。このように、端子部１２１ａへの電磁波照射によって、上記導電経路に電流が流れ、配線１２１と金属板４１とが成すキャパシタには電荷が蓄積される。
【００２９】
このときの配線１２１の電位、電流検出部８０に流れる電流および電流を積算して求まる電荷量の変化は、それぞれ例えば図３に示す各グラフの波形ａのようになる。図３は、電磁波照射の前後における被検査配線の電位、上記導電経路に流れる電流およびこの導電回路に流れて上記キャパシタに蓄積される電荷量の変化を示す図である。電磁波Ｌを照射開始すると、端子部１２１ａから放出された電子がプレート電極５３へ引き寄せられることにより電流が流れるが、配線１２１が電子を放出するにつれてその電位は上昇し、そのため電流も次第に減少する。そして、配線１２１がプレート電極５３と同電位となると、端子部１２１ａから放出された電子がプレート電極５３に引き寄せられることはなくなり、電流は停止する。このとき、電流検出部８０に流れた電荷量Ｑoは、配線１２１と金属板４１とがつくるキャパシタの容量をＣo、電源７０の出力電圧をＶとすると、
Ｑo＝ＣoＶ
となる。一方、配線１２１が、例えば図１に示すｘ部で断線していた場合、上記キャパシタの一方極板は、端子部１２１ａと、導電部１２１ｃのｘ部までとを含む面積のみとなり、正常な配線より極板の面積が小さくなって、その結果、このときのキャパシタの容量は、上記した正常な配線の容量Ｃoより小さな値となる。この状態で端子部１２１ａに電磁波Ｌを照射したとき、配線１２１の電位、電流検出部８０に流れる電流および電荷量の変化は、それぞれ例えば図３に示す各グラフの波形ｂのようになる。また、配線１２１が、例えば図１に示すｙ部で他配線１２２と短絡している場合、配線１２１および配線１２２が上記キャパシタの一方極板を構成することとなり、その容量は上記正常な配線の容量Ｃoより大きな値となる。この状態で端子部１２１ａに電磁波Ｌを照射したとき、配線１２１の電位、電流検出部８０に流れる電流および電荷の変化は、それぞれ例えば図３に示す各グラフの波形ｃのようになる。このように、電流検出部８０に流れる電荷量は、被検査配線が断線しているときＱoより小さく、また被検査配線が他の配線と短絡状態にあるときＱoより大きくなる。
【００３０】
制御部１は、電流検出部８０で検出された電流値を時間積分することによってこのキャパシタに蓄積された電荷量Ｑを算出し、その値を予め求めた正常な配線に流れる電荷量と比較して、配線１２の導通状態を判定する。このように、本実施形態においては、制御部１が本発明にいう「判定手段」として機能している。
【００３１】
次に、この検査装置の動作について、図４を参照しつつ以下に説明する。図４は、図１に示す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下部治具４０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１が装置各部を制御し、以下のステップＳ２〜Ｓ１１を実行してワーク１０を検査する。
【００３２】
ワーク１０が下部治具４０にローディングされると、下部治具４０はワーク１０を保持したまま検査位置に移動する（ステップＳ２）。こうしてワーク１０が検査位置に位置決めされるとともに、金属板４１が導電プローブ８１と接触して電流検出部８０に接続される。
【００３３】
それに続いて、上部治具５０がワーク１０に向かって接近移動し、下部治具４０との間にワーク１０を挟み込んで固定する（ステップＳ３）。その結果、ハウジング５１、パッキン５２およびワーク１０に取り囲まれる気密閉空間ＳＰが形成される。その後、排気装置９０が作動して、気密閉空間ＳＰ内を約１０−２気圧まで減圧する（ステップＳ４）。そして、電源７０が所定の直流電圧を出力し、プレート電極５３および金属板４１の間にその電圧を印加する（ステップＳ５）。
【００３４】
こうしてワーク１０の検査準備が完了すると、配線検査（ステップＳ６）を実行して配線の導通状態を検査する。なお、この検査内容については後で詳述する。
【００３５】
そして、検査が終了すると、電源７０が電圧出力を停止し（ステップＳ７）、排気装置９０が停止した後、外気が気密閉空間ＳＰ内に導入される（ステップＳ８）。それに続いて、上部治具５０がワーク１０から離間移動した後（ステップＳ９）、下部治具４０がロード／アンロード位置へ移動する（ステップ１０）。最後に、ステップＳ１１で検査が完了したワーク１０が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。
【００３６】
次に、配線検査（ステップＳ６）について、図５を参照しつつ以下に詳述する。図５は、この発明にかかる検査装置における配線検査を示すフローチャートである。
【００３７】
ステップＳ５までの処理により、ハウジング５１とワーク１０とで取り囲まれる気密閉空間ＳＰ内は約１０−２気圧まで減圧されており、一方、プレート電極５３と金属板４１との間には電圧が印加されてプレート電極５３側が高電位となる電界が発生している。この状態で、制御部１がガルバノミラー６２の角度を制御し、電磁波Ｌが配線１２１の端子部１２１ａに照射されるようにし、電磁波照射ユニット６０から２６６ｎｍの波長の紫外線レーザー光を発射させ、端子部１２１ａにレーザー光を照射する（ステップＳ６１）。このとき、光電効果によって端子部１２１ａから放出された電子が上記電界によりプレート電極５３に引き寄せられることで電流が流れる。この電流を電流検出部８０で測定する（ステップＳ６２）。そして、所定の時間が経過するまで測定を行った後（ステップＳ６３）、制御部１が、電流検出部８０で検出された電流値から電荷量を算出する（ステップＳ６４）。具体的には、検出された電流値を時間積分することによって電荷量Ｑを算出する。そして、この電荷量Ｑに基づいて、制御部１が被検査配線１２１の導通状態を判定する（ステップＳ６５）。すなわち、実測によって求められた、被検査配線に蓄積された電荷量Ｑの値が、正常な導通状態にある配線において予め求めた電荷量Ｑoを中心値とした所定の許容範囲内にあれば配線１２１は正常な導通状態にあると判定する。一方、Ｑがこの許容範囲の下限未満であれば配線１２１は断線していると判定する。また、Ｑがこの許容範囲の上限より大きければ、配線１２１は他配線と短絡していると判定する。
【００３８】
こうして、１つの被検査配線についての検査が終了する。そして、全ての配線の検査が終了するまで、上記一連の検査が繰り返して実行される（ステップＳ６６）。
【００３９】
以上のように、この実施形態にかかる検査装置では、被検査配線につながる端子部に電磁波を照射して光電効果を生じさせ、この端子部に近接して配置した第１電極部たるプレート電極５３にこの端子部より高い電位を与えることで放出された電子を引き寄せて確実に捕捉する。一方、第２電極部たる金属板４１をワーク１０に対向配置して被検査配線と容量結合させているが、この容量は被検査配線の導通状態によって変化するため、蓄積される電荷量もこれに伴って変化する。この容量を介して流れる電流を検出してこの蓄積された電荷量を求め、その値に基づいて配線の断線／短絡を判定しているので、回路基板に形成された配線の検査を、非接触にて、しかも精度よく安定して行うことができる。
【００４０】
ところで、上記の実施形態においては、選択された１つの端子部に電磁波を照射したときに電流検出部に流れる電荷量に基づいて、この端子部につながる被検査配線の断線および当該被検査配線と他の配線との短絡を検査しているが、この検査装置は、上記した検査の手順を一部変更することで、２つの端子間あるいは２つの検査対象配線の間の導通状態を検査することも可能である。図６は、このような検査を可能とする本発明にかかる検査装置の第２の実施形態の配線検査を示すフローチャートである。また、図７は、電磁波照射の前後における各端子部の電位、上記導電経路に流れる電流およびこの導電経路に流れて上記容量に蓄積される電荷量の変化を示す図である。なお、この実施形態にかかる検査装置の構成は図１と同一であるので、ここではこの実施形態による配線検査の動作について、図６のフローチャートを参照しつつ以下に説明する。
【００４１】
この実施形態の配線検査では、まず１つの端子部、例えば図１に示す端子部１２１ａを選択してこれに電磁波Ｌを照射する（ステップＳ６１１）。そして、所定時間が経過した後（ステップＳ６１２）、例えば時刻ｔ１に、電磁波Ｌの照射対象を第２の端子部、例えば図１に示す端子部１２１ａａに切り替える（ステップＳ６１３）とともに、所定の期間にわたって電流値を計測する（ステップＳ６１４およびＳ６１５）。ここで、第１の端子部１２１ａと第２の端子部１２１ａａとの間に導通がなければ、ステップＳ６１１での第１の端子部１２１ａへの電磁波照射により第１の端子部１２１ａから放出された電子が高電位のプレート電極５３へ流れることによって電流が生じるとともに、第１の端子部１２１ａの電位が上昇する。そして、その後、ステップＳ６１３で第２の端子部１２１ａａに電磁波を照射すると、低電位にある第２の端子部１２１ａａから高電位のプレート電極５３に向かって電子の流れが生じる。このときの各端子部の電位、電流検出部８０を流れる電流および電流を積算して求まる電荷量は、それぞれ例えば図７（ａ）のようになる。
【００４２】
一方、第１の端子部１２１ａと第２の端子部１２１ａａとが導通しているとき、ステップＳ６１１での第１の端子部１２１ａへの電磁波照射によって端子部１２１ａの電位が上昇すると、これと導通している第２の端子部１２１ａａの電位も同じく上昇する。したがって、ステップＳ６１３で電磁波を第２の端子部１２１ａａに照射しても、光電効果によって放出された電子をプレート電極５３へ引き寄せる電界は形成されず、電子がプレート電極５３に向かって流れることはないので、電流検出部８０で検出される電流値はゼロあるいは上記の導通時の電流より大きく低下した値となる。このときの各端子部の電位、電流検出部８０を流れる電流および電荷量は、それぞれ例えば図７（ｂ）のようになる。
【００４３】
こうして電流値の計測が終了すると、制御部１がその検出された電流値を時間積分することによって電荷量Ｑの時間変化を算出し（ステップＳ６１６）、その結果に基づいて両端子部の間の導通状態を判定する（ステップＳ６１７）。すなわち、実測によって求められた、電荷量Ｑの値が、図７（ａ）に示すように時刻ｔ1の前後で変化していれば、両端子部の間は導通なしと判定する。一方、Ｑの値が図７（ｂ）に示すように時刻ｔ1の前後で変化がなければ両端子部の間は導通していると判定する。こうして、１つの検査対象配線についての検査が終了する。そして、全ての配線の検査が終了するまで、上記一連の検査が繰り返して実行される（ステップＳ６１８）。
【００４４】
なお、ここでは、図１に示すように、本来接続されているべき端子部１２１ａ、１２１ａａの間について検査を行う場合について説明した。つまり、端子部１２１ａおよび１２１ａを含む配線１２１が本発明の「検査対象配線」に相当している。この場合、端子部１２１ａ、１２１ａａ間に導通があれば検査対象配線１２１は正常、導通がなければ断線ありと判定される。一方、本来接続されていない端子部、例えば図１に示す端子部１２１ａ、１２２ａを選択して上記検査を行う場合には、これらの端子部の間に導通がなければ正常、導通があれば両者の間が短絡していると判定する。つまり、この場合、端子部１２１ａを含む配線１２１および端子部１２２ａを含む配線１２２が「検査対象配線」である。このように、この実施形態の検査装置は、回路基板に形成された端子部の任意の組み合わせについてその導通状態を検査することで、所望の検査対象配線の断線および短絡を検査することができる。
【００４５】
以上のように、複数の端子部に順次、電磁波を照射して、そのときに電流検出部８０に流れた電荷量の変化に基づいて、選択された端子間の導通を判定している。これらの端子部に近接してプレート電極５３を配置してこれらの端子部より高い電位を与え、放出された電子を確実に捕捉できるように構成しているので、これらの任意の端子間の断線／短絡の有無を精度よく安定して求めることができ、検査対象配線の検査を効率よく行うことができる。
【００４６】
なお、本実施形態においては、電磁波照射対象を第２の端子部に切り替えたときに電流検出部８０に流れる電流を計測しているが、これ以外にも、例えば、第１選択端子部に電磁波を照射する前から電流を計測し、電荷を積算するようにしてもよい。
【００４７】
また、これらの実施形態では、電流が流れ始めてから停止するまでを観測して電流値を積分し電荷量Ｑを求める必要があるので、電磁波照射を開始してから所定の計測時間にわたって電流を計測することで電荷の移動を確実に検出する方法を採っているが、これ以外にも、例えば電流をモニタしてその大きさが所定の値以下に減少するまで電流測定を続ける方法や、電流あるいは電荷量の変化分が所定の値以下になるまで電流測定を続ける方法としてもよい。
【００４８】
また、これらの実施形態では、電流値を時間積分して電荷量Ｑを算出し、その値によって配線の良否を判定しているが、これ以外にも、例えば電流のピーク値を検出してその大小によって判定する方法や、電流が所定の値以下に低下するまでの時間を計測する方法としてもよい。
【００４９】
また、第１の実施形態と第２の実施形態とを組み合わせて検査を行う構成としてもよい。例えば、第１の端子部に電磁波を照射してその端子部につながる配線の検査を行った後、この配線に断線あるいは短絡があると判定されたとき引き続いて他の端子部との間で導通検査を行う構成とすれば、配線の不良状態を確認することができる。
【００５０】
さらに、先に述べたように、これらの実施形態において、ワーク１０が両面に配線を有する回路基板であっても、絶縁膜４２を設けない構成の検査装置で検査を行うことが有効な場合がある。というのは、このような回路基板を直接金属板４１に接触させた場合には、回路基板の下面に形成された端子部１２ｂが金属板４１と電気的に接続されることでこの端子部１２ｂにつながる配線１２が本発明にいう第２電極部の一部として機能することになるからである。したがって、ワーク１０が例えばその下面をグラウンド層とした回路基板や、内層に設けられたグラウンド層に接続される端子部が下面に設けられた回路基板等である場合、ワーク１０と金属板４１とを直接接触させることで、そのグラウンド層を第２電極部の一部として機能させることが可能となり、このとき検査対象配線と第２電極部との間の容量を大きく取ることが可能になって、この容量を流れる電流が大きくなって電流検出部８０での検出が容易になる。さらに、検査対象となる配線と第２電極部との位置関係が確定するのでこれらの間の容量のばらつきが少なくなり、検査の精度および安定性を向上させることができる。
【００５１】
ところで、上に述べた２つの実施形態の検査装置は、金属板４１を下部治具４０に設けてワーク１０と対向配置し、電源７０に接続することで本発明の第２電極部として機能させているが、例えば、ワーク１０が、配線が形成された複数の層を積層してなる多層基板である場合においては、検査対象配線と金属板４１との間に他の配線や電源あるいはグラウンド層などが設けられているために検査対象配線と金属板４１との間に十分な容量を形成させることができず、検査の精度および安定性が低下する場合がある。このような場合には、回路基板内に設けられた配線、例えばグラウンド層を第２電極部の一部として機能させることによって、精度よく安定して配線の検査を行うことが可能となる。
【００５２】
図８は、回路基板内に形成されたグラウンド層を第２電極部の一部として機能させることを可能とした、この発明にかかる検査装置の第３の実施形態を示す図である。この検査装置は、回路基板２０を検査する検査装置である。この回路基板２０では、図８に示すように、ベース基板２１に複数の配線２２、２２１、２２２が形成されている。例えば、配線２２は、回路基板２０の表面に形成された端子部２２ａ、２２ｂと、回路基板２０の表面あるいは内部に形成されてこれらの端子部と電気的に接続される導電部２２ｃとで構成されている。また、ベース基板２１の内部には、回路基板２０に形成される電子回路に動作基準となる電位を与えるためのグラウンド層２３が設けられている。グラウンド層２３は、導電部２２ｃが貫通している部分を除いて回路基板２０のほぼ全面を覆っており、また回路基板２０の表面に形成された端子部２３ａと接続されて、外部グラウンドと電気的に接続できるようになっている。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２０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ないことは言うまでもない。例えば、グラウンド層２３がメッシュ状に形成された導電体で構成されている回路基板についても、本発明を適用することができる。
【００５３】
また、この検査装置では、下部治具４０は、図１の金属板４１と絶縁膜４２とが省かれ、非導電性の保持台４３が備えられている。これは、回路基板２０の内部に形成されたグラウンド層２３を第２電極部として機能させているために、下部治具４０に大きな面積を持つ電極板を設ける必要がないからである。
【００５４】
この検査装置においても、図１の検査装置と同様に、上部治具５０がワーク２０に向かって移動し、下部治具４０との間にワーク２０を挟み込んで固定することで、ハウジング５１、パッキン５２およびワーク２０に取り囲まれる気密閉空間ＳＰが形成されるように構成されているが、このときグラウンド層２３につながる端子部２３ａがその気密閉空間ＳＰの外部に位置するようにハウジング５１が構成されている。そして、上部治具５０には導電プローブ５７が設けられて、電流検出部８０と接続されている。導電プローブ５７は、検査位置に位置決めされたワーク２０への上部治具５０の移動に伴ってワーク２０のグラウンド層につながる端子部２３ａと接触し、グラウンド層２３と電流検出部８０との導通を確保する。なお、この実施形態では、下部治具４０と電流検出部８０との間の導通を取る必要がないので、この目的で図１の検査装置において設けられていた導電プローブ８１は設けられていない。上記以外の構成は図１の検査装置と同一であるので、同一の構成に対しては同一番号を付して説明を省略する。
【００５５】
この実施形態においては、グラウンド層２３が導電プローブ５７によって電流検出部８０に接続されており、一方、回路基板に形成された複数の配線２２は、グラウンド層２３との間でそれぞれ容量結合している。このように、グラウンド層２３は、本発明の「第２電極部」としての要件、つまり外部電源と接続されて、かつ回路基板内の検査対象となる配線と容量結合しているという条件を満たしており、したがって、この検査装置は、グラウンド層２３を第２電極部として機能させることができる。
【００５６】
この検査装置の動作は、以下の点を除き図１の検査装置の動作と同じである。その相違点とは、光電効果に伴い流れる電流が、金属板４１から導電プローブ８１を通って電流検出部８０へ流れるのでなく、グラウンド層２３から導電プローブ５７を通って電流検出部８０へ流れる点である。その他の動作については、図１の検査装置の動作と同じである。したがって、先に述べた、第２電極部として金属板４１を設けた検査装置と同様にして、検査対象配線の断線／短絡の検査および任意の端子部間の導通状態の検査を、精度よく安定して行うことができる。
【００５７】
以上のように、この検査装置における配線の検査では、回路基板２０内に設けられたグラウンド層２３と各配線との間に形成される容量に蓄積される電荷量に基づいて配線の断線および短絡を判定している。このように、検査対象配線と第２電極部とが同一の回路基板に設けられているので、回路基板を下部治具にセットする際の位置ずれや、回路基板のそり、厚みのばらつき等によって生じる容量の変動がなく、その結果、精度よくかつ安定して配線の検査を行うことができる。
【００５８】
なお、この実施形態では、グラウンド層２３に接続される端子部２３ａが回路基板２０の上面に形成された例について説明したが、ワーク２０としては、これ以外の構造を有するものであっても、本実施形態を適宜改変することで本発明を適用することができる。例えば、回路基板２０が下面にグラウンド端子を有する構造であれば、絶縁膜を設けない金属板４１で下部治具を構成し、グラウンド端子と金属板４１を接触させることでグラウンド層２３を電源７０に電気的に接続する構成や、ワーク２０の下部から導電プローブ５７をグラウンド端子に接触させる構成とすればよい。
【００５９】
また、本実施形態では、回路基板２０の内層に設けられたグラウンド層を第２電極部として機能させているが、これ以外にも、例えば、回路基板の片面のほぼ全面を覆うように設けられたグラウンド面や、回路基板に設けられたグラウンド以外の配線、例えば電源ラインとして設けられた配線を第２電極部の一部として用いてもよい。
【００６０】
図９は、この発明にかかる検査装置の、第４の実施形態を示す図である。この検査装置の構成および動作は、図１の検査装置と基本的に同じであるが、電圧の印加方法が異なっており、これに伴って構成が一部相違しているので、ここでは図１の検査装置との差異について説明し、同一の構成については同一の番号を付して説明を省略する。
【００６１】
この検査装置は、回路基板３０を検査する検査装置である。この回路基板３０では、図９に示すように、ベース基板３１に複数の配線３２、３２１、３２２等が形成されている。例えば配線３２は、回路基板３０の表面に実装部品や外部配線と接続されるべく形成された端子部３２ａ、３２ｂと、回路基板３０の表面あるいは内部に形成されてこれらの端子部に接続される導電部３２ｃとで構成されている。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３０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ないことは言うまでもない。
【００６２】
この検査装置においても、図１の検査装置と同様に、上部治具５０がワーク３０に向かって接近移動し、下部治具４０との間にワーク３０を挟み込んで固定することで、ハウジング５１、パッキン５２およびワーク３０に取り囲まれる気密閉空間ＳＰが形成されるように構成されているが、このとき複数の端子部３２２ａ、３２２ａａを含む配線３２２の、１つの端子部３２２ａがその気密閉空間ＳＰの外部に位置する一方、配線３２２の他の端子部３２２ａａが気密閉空間ＳＰ内部に配置するようにハウジング５１が構成されている。そして、上部治具５０には導電プローブ５８が設けられており、電源７０のプラス側端子に接続されている。導電プローブ５８は、検査位置に位置決めされたワーク３０への上部治具５０の接近移動に伴って端子部３２２ａと電源のプラス側端子とを電気的に接続し、これによって、この端子部３２２ａにつながる配線３２２と第２電極部たる金属板４１との間に電源７０からの電圧が印加される。この電圧のため、この配線３２２に接続されて気密閉空間ＳＰ内に形成されている端子部３２２ａａの近傍には電界が発生している。そして、制御部１が配線３２１を検査対象として選択し、電磁波照射ユニット６０がその配線３２１を構成する端子部３２１ａに電磁波Ｌを照射すると、この端子部３２１ａから放出された電子はこの電界によって端子部３２２ａａに引き寄せられて捕捉され、導電プローブ５８を通って電源７０に流れる。一方、検査対象配線３２１と容量結合している金属板４１には、上記の電子の流れに伴って電源７０から電流検出部８０および導電プローブ８１を経由して電子が流れ込み、その電流が電流検出部８０にて検出される。したがって、先に述べた検査装置と同様にして、この検査装置で配線の検査を行うことができる。
【００６３】
以上のように、この実施形態にかかる検査装置では、回路基板３０に形成された配線３２２の一方端子部３２２ａが気密閉空間ＳＰ外に、他方端子部３２２ａａが気密閉空間ＳＰ内に配置されるように上部治具５０が構成されており、導電プローブ５８によって一方端子部３２２ａを電源７０に接続することで、配線３２２を本発明の「第１電極部」の一部として機能させている。その結果、図１の検査装置において設けられていたプレート電極５３を設ける必要がなくなり、ハウジング５１はワーク３０の表面の検査すべき端子部を覆う最小限の面積に構成すればよいので装置の小型化を図ることができるとともに、減圧すべき気密閉空間ＳＰの容積を小さくすることができ、減圧に要する時間を短縮して短時間にて配線の検査を行うことができる。
【００６４】
また、本発明は、上記した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、上記実施形態では、ハウジング内を減圧処理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、必要に応じて、減圧処理を行わず、あるいは減圧状態を適宜加減してもよい。また、これらの実施形態では、回路基板表面の電磁波照射対象となる端子部を覆うようにハウジングを構成しているが、この他にも、例えば、ハウジングの外縁と下部治具の外縁とが当接して密閉空間を形成し、回路基板全体をその内部に収容して減圧する構成としてもよいし、また、回路基板および下部治具全体を収容するようなハウジングを設けてこれら全体を減圧する構成としてもよい。
【００６５】
さらに、これらの実施形態を適宜組み合わせて実施することも可能である。例えば、上述した第３の実施形態と第４の実施形態を組み合わせて、例えば、ワークとなる回路基板に形成された電源配線を本発明の第１電極部として機能させるとともに、回路基板に形成されたグラウンド層を本発明の第２電極部として機能させて配線の検査を行うことも可能である。
【００６６】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、被検査配線につながる端子部に近接して配置した第１電極部に端子部より高い電位を与えているので、光電効果によって端子部から放出された電子を第１電極部が引き寄せて確実に捕捉することができる。一方、配線と容量結合するよう第２電極部を配置しているので、上記電子の流れを、この容量を介した閉回路に沿って流れる電流として確実に検出することができる。そして、この電流値に基づいて配線の検査を行うようにしているので、配線の断線／短絡の検査を非接触で、しかも精度よく安定して行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明にかかる検査装置の第１の実施形態を示す図である。
【図２】この検査装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図３】電磁波を照射したときの配線の電位・電流・電荷量の変化を示す図である。
【図４】この検査装置の動作を示すフローチャートである。
【図５】この検査装置における配線検査を示すフローチャートである。
【図６】この発明にかかる検査装置の第２の実施形態の配線検査を示すフローチャートである。
【図７】第２の実施形態において電磁波を照射したときの配線の電位・電流・電荷量の変化を示す図である。
【図８】この発明にかかる検査装置の第３の実施形態を示す図である。
【図９】この発明にかかる検査装置の第４の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、１２１、１２２…配線（検査対象配線）
１２ａ、１２ｂ、１２１ａ、１２１ａａ…端子部
１２ｃ、１２１ｃ…導電部
４１…金属板（第２電極部）
４２…絶縁膜
５１…ハウジング
５３…プレート電極（第１電極部）
６０…電磁波照射ユニット
７０…電源
８０…電流検出部（電流検出手段）
８１…導電プローブ
ＳＰ…気密閉空間
【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は、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、被検査配線のパッドに電磁波を照射し、光電効果によってそこから電子を放出させることによって生ずる被検査配線内の電流変化を、回路基板内部に設けられ、被検査配線と容量結合したＧＮＤ（グラウンド）パッドを介して外部に取り出し、その電流値を測定することによって、被検査配線の導通状態を検査している。
【０００４】
【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。すなわち、従来技術においては、放出される電子は利用せず、パッドに対して単に電磁波の照射を行っているにすぎないため、光電効果によってパッドから放出された電子は、再びそのパッドに戻ったり、他のパッドに散逸したりする。また、パッドから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。したがって、従来技術によれば、光電効果により瞬間的に電子が放出されたとしても、それによって電流値を定常的に測定することは難しいため、このような構成の検査装置を用いて、回路基板に形成された配線の断線等を精度よく安定して検査することは困難である。
【０００５】
そこで、この発明は上記課題に鑑み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目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明にかかる回路基板の検査装置および検査方法は、上記目的を達成するため、光電効果により生ずる電子を捕捉し、容量結合を介した閉回路を流れる電流として検出することにより、配線の検査を行っている。すなわち、回路基板に設けられた複数の配線の一端部をハウジングで覆って減圧し、該一端部の１つに電磁波を照射して、その一端部から光電効果により放出される電子を、高電位を与えた第１電極部に引き寄せて捕捉する。一方、一端部とは反対側の回路基板主面に設けられた各配線の他端部は第２電極部と容量結合されており、電磁波照射により放出された電子が第１電極部に引き寄せられて捕捉されると、第１電極部、電源およびこの結合容量を経由して検査対象配線の他端部から一端部に至る導電経路（検査回路）が形成される。そして、光電効果に起因して生じる電荷の移動をこの導電経路を流れる電流として検出し、その検出結果に基づいて配線の導通状態を判定する。
【０００７】
このように構成された発明では、端子部より高い電位を与えた第１電極部を配置することによって、電磁波照射を受けた端子部から光電効果により放出される電子を確実に捕捉することができる。さらに、こうして捕捉した電子を、検査対象配線と第２電極部とで形成された結合容量を介した閉回路を流れる電流として検出しているので、光電効果に起因する電荷の流れを精度よく、しかも安定して検出することができる。したがって、この検出結果に基づいて配線の導通状態を判定することで、配線の検査を精度よく安定して行うことが可能となっている。
【０００８】
また、上記のとおり回路基板上に設けられた端子部の１つに電磁波を照射した後に、さらに他の端子部に対して電磁波照射を行い、そのときの上記閉回路に流れる電流量またはその変化に基づいて配線の導通状態を判定するようにしてもよい。こうすることによって、電磁波照射を受けた両端子部の間が導通しているか否かを判別することができ、その結果に基づいて配線の断線／短絡を判定することができる。この場合においても、光電効果により発生する電子を確実に捕捉するとともに、閉回路に流れる電流として検出することで、精度よく安定した検査を行うことが可能となる。
【０００９】
なお、このような配線検査においては、光電効果による電子放出効率を高めるとともに、放出された電子が確実に第１電極部まで到達するように、端子部への電磁波放射は真空下で行われることが望ましい。そこで、この発明では、回路基板の一方主面に当接して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を設け、その閉空間内を減圧するようにしている。
【００１０】
このハウジングについては、例えば、その上壁に透明電極またはメッシュ電極を設けたり、側面に電極を設けて上壁を透明とすること等により、ハウジング外部から電磁波を導入するようにすることができる。この場合、ハウジングは回路基板に形成された一端部を少なくとも覆うように形成されていればよく、こうすることでハウジングを小型に形成して装置の小型化・低コスト化を図ることができるとともに、減圧すべき閉空間の容積を小さくすることで、減圧にかかる時間を短縮して配線検査に要する時間も短縮することが可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明にかかる回路基板の検査装置の、第１の実施形態を示す図である。また、図２はこ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、回路基板１０を検査されるべきワークとして検査する検査装置である。この回路基板１０では、図１に示すように、ベース基板１１に複数の検査対象配線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、検査対象配線として代表的に示しているが、実際の被検査回路基板では、周知のように多数の配線が検査対象配線としてベース基板１１の上下面および内面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、回路基板１０の表面に実装部品や外部配線と接続されるべく形成された端子部１２ａ、１２ｂと、回路基板１０の表面あるいは内部に形成されてこれらの端子部を相互に電気的に接続する導電部１２ｃとで構成されている。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ないことは言うまでもない。例えば、図１では回路基板１０の両面に端子部１２ａ、１２ｂが設けられ、これらを接続すべく導電部１２ｃがベース基板１１の内部に形成されているが、端子部が回路基板の片面のみに形成され、回路基板表面に形成された導電部によってこれらが接続されているものであってもよい。
【００１２】
この検査装置には、１枚の回路基板をワーク１０として保持する保持部を備えた下部治具４０が設けられている。下部治具４０には、第２電極部として機能する金属板４１と、金属板４１の上面に設けられた絶縁膜４２と、これらを一体的に保持する下部治具ベース４５とが備えられている。金属板４１はワーク１０に形成された配線１２等との間に形成される容量を大とするためワーク１０の下面をほぼ覆うように設けられている。そして、金属板４１の上面は絶縁膜４２で覆われており、これによって、下部治具４０に被検査回路基板１０が載置され、回路基板１０が金属板４１に密着した際に、回路基板１０の下面に形成された端子部１２ｂ等と金属板４１との間の絶縁が確保される。また、下部治具ベース４５は下部治具駆動機構４６と連結されており、装置全体を制御する制御部１から下部治具駆動機構４６への制御信号により、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、下部治具４０へのワーク１０の搬入および下部治具４０からのワーク１０の搬出を行うためのロード／アンロード位置（図示省略）との間を往復移動する。
【００１３】
また、検査位置には導電プローブ８１が設けられており、上記した下部治具４０の検査位置への移動により、この導電プローブ８１と下部治具４０に設けられた金属板４１とが接触して、金属板４１と後述する電源７０との導通を確保する。
【００１４】
なお、上記実施形態では、絶縁膜４２は本発明の必須構成要件ではなく、例えばワーク１０が片面に配線を有しない、あるいは片面が絶縁膜で被覆されている回路基板であれば、絶縁膜４２を設けず金属板４１と回路基板とを直接当接させてもよい。また、ワーク１０が両面に配線を有する回路基板であっても、後に詳述するように、絶縁膜４２を設けない構成の検査装置で検査を行うことが有効な場合がある。
【００１５】
一方、検査位置に位置決めされるワーク１０の上方には、上部治具５０が配置されている。この上部治具５０では、ワーク１０の表面に形成された端子部１２ａ、１２１ａ、１２１ａａ、１２２ａを一括して覆うようキャップ状に形成されたハウジング５１の側面に排気口５４が設けられ、ハウジングは例えば透明な石英ガラスで形成されている。ハウジング５１の開放端にはゴム製のパッキン５２が装着されており、ハウジング５１の上壁内面には透明導電体からなるプレート電極５３が貼り付けられ、あるいは蒸着されている。なお、ハウジング５１は、側壁を金属で構成し、上面に透明なガラス板をはめ込んでもよい。この場合、側壁を電極として利用してもよい。これら上部治具の構成要素５１〜５４は、上部治具駆動機構５６に連結され、制御部１（図２）からの制御信号により、一体的にワーク１０に向かって移動し、また、ワーク１０から離れるよう移動するようになっている。
【００１６】
上記したように、上部治具５０がワーク１０に向かって移動し、ハウジング５１の開放端がパッキン５２を介してワーク１０に当接すると、パッキン５２がハウジング５１の開放端とワーク１０との間に挟み込まれて弾性変形し、その結果、ハウジング５１とワーク１０とで取り囲まれる気密閉空間ＳＰが形成される。
【００１７】
ハウジング５１に設けられた排気口５４は、排気管（図示省略）を介して排気装置９０に連結されている。そして、制御部１からの制御信号によって排気装置９０が作動すると気密閉空間ＳＰ内の空気が排出され、気密閉空間ＳＰ内が減圧状態となる。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、１０−２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、比較的短時間で達成できる。
【００１８】
また、この検査装置においては、ワーク１０に形成された複数の配線のうち、検査される１つの配線につながる端子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６０は、制御部１からの制御指令にしたがって電磁波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１からの制御指令にしたがってワーク１０上の所望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。本実施形態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、レーザー光が所望端子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が本発明にいう「電磁波照射手段」として機能している。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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１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かつ高速に照射することができる。
【００２２】
また、この検査装置では、プレート電極５３と金属板４１との間に電位差を与える直流電源７０が設けられており、この電源７０は制御部１からの制御指令にしたがって所定の電圧を出力する。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。
【００２３】
また、この検査装置では、電源７０の一方端子からプレート電極５３、検査対象配線および金属板４１を介して電源７０の他方端子に戻る導電経路に電流検出部８０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７０のプラス側端子がプレート電極５３と電気的に接続され、電源７０のマイナス側端子が電流検出部８０を介して導電プローブ８１に接続されている。導電プローブ８１は、下部治具４０およびワーク１０が検査位置にあるとき金属板４１と接触しており、こうして上記導電経路が形成される。
【００２４】
そして、本実施形態において、電源７０からの電圧がプレート電極５３と金属板４１との間に印加された状態では、金属板４１からプレート電極５３に向かって電位が高くなるような電界が発生している。この状態で例えば端子部１２ａに電磁波Ｌが照射されると、端子部１２ａ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上記電界によりプレート電極５３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端子部に戻ったり、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て光電効果による電子放出効率を低下させることがない。一方、配線１２は金属板４１との間で容量を形成しているため、配線１２側で光電効果によって電子が放出されてプレート電極５３に捕捉され、電源７０のプラス側端子に流れると、電源７０のマイナス側端子から電流検出部８０および導電プローブ８１を経由して金属板４１にこれと同量の電子が流れ込む。このようにして、電源７０のプラス側端子からプレート電極５３、配線１２、金属板４１、導電プローブ８１および電流検出部８０を経由して電源７０へ戻る導電経路が形成され、この導電経路に沿って流れた電流が電流検出部８０で検出される。電流検出部８０によって検出された電流値は、Ａ／Ｄ変換回路８１によってデジタル信号に変換されて制御部１に送られる。このように、本実施形態においては、プレート電極５３、金属板４１および電流検出部８０が、それぞれ本発明の「第１電極部」、「第２電極部」および「電流検出手段」として機能している。
【００２５】
さらに、この実施例では、ワーク１０の上下両面に対して電極部が非接触で電気的に結合している。すなわち、上面の端子部に対しては、空間を介して光電子を第１電極部が捕捉するようになっており、下面の端子部には第２電極部が容量結合していて、両面の端子部がファインあるいは密に配置されていても高精度で検出ができる。
【００２６】
なお、この実施形態では、電流検出部８０は電源７０のマイナス側端子と導電プローブ８１との間に介挿されているが、これ以外にも上記導電経路に流れる電流を検出することができる構成であれば、例えば電源７０のプラス側端子とプレート電極５３との間に設ける構成としてもよい。
【００２７】
ここで、例えば図１に示すように、ワーク１０に形成された配線のうちの１つの配線１２１を構成する端子部１２１ａに電磁波Ｌが照射された場合について検討する。この場合、配線１２１が電磁波照射を受ける端子部を含む本発明の「被検査配線」に相当することになる。このとき、被検査配線１２１が正常な導通状態にあるとき、配線１２１および金属板４１は、端子部１２１ａ、１２１ａａおよび１２１ｃを一方極板とし、金属板４１を他方極板とするキャパシタを形成している。
【００２８】
端子部１２１ａに電磁波Ｌが照射されると、光電効果によって端子部１２１ａから電子が放出される。この電子は電界によってプレート電極５３に引き寄せられて捕捉され、電源７０のプラス側端子へと流れる。そして、電子を放出したことにより配線１２１には正の電荷が蓄積される。一方、配線１２１とキャパシタを形成している他方極板、すなわち金属板４１には負の電荷、すなわち電子が電源７０のマイナス側端子から供給されて蓄積されている。このように、端子部１２１ａへの電磁波照射によって、上記導電経路に電流が流れ、配線１２１と金属板４１とが成すキャパシタには電荷が蓄積される。
【００２９】
このときの配線１２１の電位、電流検出部８０に流れる電流および電流を積算して求まる電荷量の変化は、それぞれ例えば図３に示す各グラフの波形ａのようになる。図３は、電磁波照射の前後における被検査配線の電位、上記導電経路に流れる電流およびこの導電回路に流れて上記キャパシタに蓄積される電荷量の変化を示す図である。電磁波Ｌを照射開始すると、端子部１２１ａから放出された電子がプレート電極５３へ引き寄せられることにより電流が流れるが、配線１２１が電子を放出するにつれてその電位は上昇し、そのため電流も次第に減少する。そして、配線１２１がプレート電極５３と同電位となると、端子部１２１ａから放出された電子がプレート電極５３に引き寄せられることはなくなり、電流は停止する。このとき、電流検出部８０に流れた電荷量Ｑoは、配線１２１と金属板４１とがつくるキャパシタの容量をＣo、電源７０の出力電圧をＶとすると、
Ｑo＝ＣoＶ
となる。一方、配線１２１が、例えば図１に示すｘ部で断線していた場合、上記キャパシタの一方極板は、端子部１２１ａと、導電部１２１ｃのｘ部までとを含む面積のみとなり、正常な配線より極板の面積が小さくなって、その結果、このときのキャパシタの容量は、上記した正常な配線の容量Ｃoより小さな値となる。この状態で端子部１２１ａに電磁波Ｌを照射したとき、配線１２１の電位、電流検出部８０に流れる電流および電荷量の変化は、それぞれ例えば図３に示す各グラフの波形ｂのようになる。また、配線１２１が、例えば図１に示すｙ部で他配線１２２と短絡している場合、配線１２１および配線１２２が上記キャパシタの一方極板を構成することとなり、その容量は上記正常な配線の容量Ｃoより大きな値となる。この状態で端子部１２１ａに電磁波Ｌを照射したとき、配線１２１の電位、電流検出部８０に流れる電流および電荷の変化は、それぞれ例えば図３に示す各グラフの波形ｃのようになる。このように、電流検出部８０に流れる電荷量は、被検査配線が断線しているときＱoより小さく、また被検査配線が他の配線と短絡状態にあるときＱoより大きくなる。
【００３０】
制御部１は、電流検出部８０で検出された電流値を時間積分することによってこのキャパシタに蓄積された電荷量Ｑを算出し、その値を予め求めた正常な配線に流れる電荷量と比較して、配線１２の導通状態を判定する。このように、本実施形態においては、制御部１が本発明にいう「判定手段」として機能している。
【００３１】
次に、この検査装置の動作について、図４を参照しつつ以下に説明する。図４は、図１に示す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下部治具４０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１が装置各部を制御し、以下のステップＳ２〜Ｓ１１を実行してワーク１０を検査する。
【００３２】
ワーク１０が下部治具４０にローディングされると、下部治具４０はワーク１０を保持したまま検査位置に移動する（ステップＳ２）。こうしてワーク１０が検査位置に位置決めされるとともに、金属板４１が導電プローブ８１と接触して電流検出部８０に接続される。
【００３３】
それに続いて、上部治具５０がワーク１０に向かって接近移動し、下部治具４０との間にワーク１０を挟み込んで固定する（ステップＳ３）。その結果、ハウジング５１、パッキン５２およびワーク１０に取り囲まれる気密閉空間ＳＰが形成される。その後、排気装置９０が作動して、気密閉空間ＳＰ内を約１０−２気圧まで減圧する（ステップＳ４）。そして、電源７０が所定の直流電圧を出力し、プレート電極５３および金属板４１の間にその電圧を印加する（ステップＳ５）。
【００３４】
こうしてワーク１０の検査準備が完了すると、配線検査（ステップＳ６）を実行して配線の導通状態を検査する。なお、この検査内容については後で詳述する。
【００３５】
そして、検査が終了すると、電源７０が電圧出力を停止し（ステップＳ７）、排気装置９０が停止した後、外気が気密閉空間ＳＰ内に導入される（ステップＳ８）。それに続いて、上部治具５０がワーク１０から離間移動した後（ステップＳ９）、下部治具４０がロード／アンロード位置へ移動する（ステップ１０）。最後に、ステップＳ１１で検査が完了したワーク１０が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。
【００３６】
次に、配線検査（ステップＳ６）について、図５を参照しつつ以下に詳述する。図５は、この発明にかかる検査装置における配線検査を示すフローチャートである。
【００３７】
ステップＳ５までの処理により、ハウジング５１とワーク１０とで取り囲まれる気密閉空間ＳＰ内は約１０−２気圧まで減圧されており、一方、プレート電極５３と金属板４１との間には電圧が印加されてプレート電極５３側が高電位となる電界が発生している。この状態で、制御部１がガルバノミラー６２の角度を制御し、電磁波Ｌが配線１２１の端子部１２１ａに照射されるようにし、電磁波照射ユニット６０から２６６ｎｍの波長の紫外線レーザー光を発射させ、端子部１２１ａにレーザー光を照射する（ステップＳ６１）。このとき、光電効果によって端子部１２１ａから放出された電子が上記電界によりプレート電極５３に引き寄せられることで電流が流れる。この電流を電流検出部８０で測定する（ステップＳ６２）。そして、所定の時間が経過するまで測定を行った後（ステップＳ６３）、制御部１が、電流検出部８０で検出された電流値から電荷量を算出する（ステップＳ６４）。具体的には、検出された電流値を時間積分することによって電荷量Ｑを算出する。そして、この電荷量Ｑに基づいて、制御部１が被検査配線１２１の導通状態を判定する（ステップＳ６５）。すなわち、実測によって求められた、被検査配線に蓄積された電荷量Ｑの値が、正常な導通状態にある配線において予め求めた電荷量Ｑoを中心値とした所定の許容範囲内にあれば配線１２１は正常な導通状態にあると判定する。一方、Ｑがこの許容範囲の下限未満であれば配線１２１は断線していると判定する。また、Ｑがこの許容範囲の上限より大きければ、配線１２１は他配線と短絡していると判定する。
【００３８】
こうして、１つの被検査配線についての検査が終了する。そして、全ての配線の検査が終了するまで、上記一連の検査が繰り返して実行される（ステップＳ６６）。
【００３９】
以上のように、この実施形態にかかる検査装置では、被検査配線につながる端子部に電磁波を照射して光電効果を生じさせ、この端子部に近接して配置した第１電極部たるプレート電極５３にこの端子部より高い電位を与えることで放出された電子を引き寄せて確実に捕捉する。一方、第２電極部たる金属板４１をワーク１０に対向配置して被検査配線と容量結合させているが、この容量は被検査配線の導通状態によって変化するため、蓄積される電荷量もこれに伴って変化する。この容量を介して流れる電流を検出してこの蓄積された電荷量を求め、その値に基づいて配線の断線／短絡を判定しているので、回路基板に形成された配線の検査を、非接触にて、しかも精度よく安定して行うことができる。
【００４０】
ところで、上記の実施形態においては、選択された１つの端子部に電磁波を照射したときに電流検出部に流れる電荷量に基づいて、この端子部につながる被検査配線の断線および当該被検査配線と他の配線との短絡を検査しているが、この検査装置は、上記した検査の手順を一部変更することで、２つの端子間あるいは２つの検査対象配線の間の導通状態を検査することも可能である。図６は、このような検査を可能とする本発明にかかる検査装置の第２の実施形態の配線検査を示すフローチャートである。また、図７は、電磁波照射の前後における各端子部の電位、上記導電経路に流れる電流およびこの導電経路に流れて上記容量に蓄積される電荷量の変化を示す図である。なお、この実施形態にかかる検査装置の構成は図１と同一であるので、ここではこの実施形態による配線検査の動作について、図６のフローチャートを参照しつつ以下に説明する。
【００４１】
この実施形態の配線検査では、まず１つの端子部、例えば図１に示す端子部１２１ａを選択してこれに電磁波Ｌを照射する（ステップＳ６１１）。そして、所定時間が経過した後（ステップＳ６１２）、例えば時刻ｔ１に、電磁波Ｌの照射対象を第２の端子部、例えば図１に示す端子部１２１ａａに切り替える（ステップＳ６１３）とともに、所定の期間にわたって電流値を計測する（ステップＳ６１４およびＳ６１５）。ここで、第１の端子部１２１ａと第２の端子部１２１ａａとの間に導通がなければ、ステップＳ６１１での第１の端子部１２１ａへの電磁波照射により第１の端子部１２１ａから放出された電子が高電位のプレート電極５３へ流れることによって電流が生じるとともに、第１の端子部１２１ａの電位が上昇する。そして、その後、ステップＳ６１３で第２の端子部１２１ａａに電磁波を照射すると、低電位にある第２の端子部１２１ａａから高電位のプレート電極５３に向かって電子の流れが生じる。このときの各端子部の電位、電流検出部８０を流れる電流および電流を積算して求まる電荷量は、それぞれ例えば図７（ａ）のようになる。
【００４２】
一方、第１の端子部１２１ａと第２の端子部１２１ａａとが導通しているとき、ステップＳ６１１での第１の端子部１２１ａへの電磁波照射によって端子部１２１ａの電位が上昇すると、これと導通している第２の端子部１２１ａａの電位も同じく上昇する。したがって、ステップＳ６１３で電磁波を第２の端子部１２１ａａに照射しても、光電効果によって放出された電子をプレート電極５３へ引き寄せる電界は形成されず、電子がプレート電極５３に向かって流れることはないので、電流検出部８０で検出される電流値はゼロあるいは上記の導通時の電流より大きく低下した値となる。このときの各端子部の電位、電流検出部８０を流れる電流および電荷量は、それぞれ例えば図７（ｂ）のようになる。
【００４３】
こうして電流値の計測が終了すると、制御部１がその検出された電流値を時間積分することによって電荷量Ｑの時間変化を算出し（ステップＳ６１６）、その結果に基づいて両端子部の間の導通状態を判定する（ステップＳ６１７）。すなわち、実測によって求められた、電荷量Ｑの値が、図７（ａ）に示すように時刻ｔ1の前後で変化していれば、両端子部の間は導通なしと判定する。一方、Ｑの値が図７（ｂ）に示すように時刻ｔ1の前後で変化がなければ両端子部の間は導通していると判定する。こうして、１つの検査対象配線についての検査が終了する。そして、全ての配線の検査が終了するまで、上記一連の検査が繰り返して実行される（ステップＳ６１８）。
【００４４】
なお、ここでは、図１に示すように、本来接続されているべき端子部１２１ａ、１２１ａａの間について検査を行う場合について説明した。つまり、端子部１２１ａおよび１２１ａを含む配線１２１が本発明の「検査対象配線」に相当している。この場合、端子部１２１ａ、１２１ａａ間に導通があれば検査対象配線１２１は正常、導通がなければ断線ありと判定される。一方、本来接続されていない端子部、例えば図１に示す端子部１２１ａ、１２２ａを選択して上記検査を行う場合には、これらの端子部の間に導通がなければ正常、導通があれば両者の間が短絡していると判定する。つまり、この場合、端子部１２１ａを含む配線１２１および端子部１２２ａを含む配線１２２が「検査対象配線」である。このように、この実施形態の検査装置は、回路基板に形成された端子部の任意の組み合わせについてその導通状態を検査することで、所望の検査対象配線の断線および短絡を検査することができる。
【００４５】
以上のように、複数の端子部に順次、電磁波を照射して、そのときに電流検出部８０に流れた電荷量の変化に基づいて、選択された端子間の導通を判定している。これらの端子部に近接してプレート電極５３を配置してこれらの端子部より高い電位を与え、放出された電子を確実に捕捉できるように構成しているので、これらの任意の端子間の断線／短絡の有無を精度よく安定して求めることができ、検査対象配線の検査を効率よく行うことができる。
【００４６】
なお、本実施形態においては、電磁波照射対象を第２の端子部に切り替えたときに電流検出部８０に流れる電流を計測しているが、これ以外にも、例えば、第１選択端子部に電磁波を照射する前から電流を計測し、電荷を積算するようにしてもよい。
【００４７】
また、これらの実施形態では、電流が流れ始めてから停止するまでを観測して電流値を積分し電荷量Ｑを求める必要があるので、電磁波照射を開始してから所定の計測時間にわたって電流を計測することで電荷の移動を確実に検出する方法を採っているが、これ以外にも、例えば電流をモニタしてその大きさが所定の値以下に減少するまで電流測定を続ける方法や、電流あるいは電荷量の変化分が所定の値以下になるまで電流測定を続ける方法としてもよい。
【００４８】
また、これらの実施形態では、電流値を時間積分して電荷量Ｑを算出し、その値によって配線の良否を判定しているが、これ以外にも、例えば電流のピーク値を検出してその大小によって判定する方法や、電流が所定の値以下に低下するまでの時間を計測する方法としてもよい。
【００４９】
また、第１の実施形態と第２の実施形態とを組み合わせて検査を行う構成としてもよい。例えば、第１の端子部に電磁波を照射してその端子部につながる配線の検査を行った後、この配線に断線あるいは短絡があると判定されたとき引き続いて他の端子部との間で導通検査を行う構成とすれば、配線の不良状態を確認することができる。
【００５０】
さらに、先に述べたように、これらの実施形態において、ワーク１０が両面に配線を有する回路基板であっても、絶縁膜４２を設けない構成の検査装置で検査を行うことが有効な場合がある。というのは、このような回路基板を直接金属板４１に接触させた場合には、回路基板の下面に形成された端子部１２ｂが金属板４１と電気的に接続されることでこの端子部１２ｂにつながる配線１２が本発明にいう第２電極部の一部として機能することになるからである。したがって、ワーク１０が例えばその下面をグラウンド層とした回路基板や、内層に設けられたグラウンド層に接続される端子部が下面に設けられた回路基板等である場合、ワーク１０と金属板４１とを直接接触させることで、そのグラウンド層を第２電極部の一部として機能させることが可能となり、このとき検査対象配線と第２電極部との間の容量を大きく取ることが可能になって、この容量を流れる電流が大きくなって電流検出部８０での検出が容易になる。さらに、検査対象となる配線と第２電極部との位置関係が確定するのでこれらの間の容量のばらつきが少なくなり、検査の精度および安定性を向上させることができる。
【００５１】
ところで、上に述べた２つの実施形態の検査装置は、金属板４１を下部治具４０に設けてワーク１０と対向配置し、電源７０に接続することで本発明の第２電極部として機能させているが、例えば、ワーク１０が、配線が形成された複数の層を積層してなる多層基板である場合においては、検査対象配線と金属板４１との間に他の配線や電源あるいはグラウンド層などが設けられているために検査対象配線と金属板４１との間に十分な容量を形成させることができず、検査の精度および安定性が低下する場合がある。このような場合には、回路基板内に設けられた配線、例えばグラウンド層を第２電極部の一部として機能させることによって、精度よく安定して配線の検査を行うことが可能となる。
【００５２】
図８は、回路基板内に形成されたグラウンド層を第２電極部の一部として機能させることを可能とした、この発明にかかる検査装置の第３の実施形態を示す図である。この検査装置は、回路基板２０を検査する検査装置である。この回路基板２０では、図８に示すように、ベース基板２１に複数の配線２２、２２１、２２２が形成されている。例えば、配線２２は、回路基板２０の表面に形成された端子部２２ａ、２２ｂと、回路基板２０の表面あるいは内部に形成されてこれらの端子部と電気的に接続される導電部２２ｃとで構成されている。また、ベース基板２１の内部には、回路基板２０に形成される電子回路に動作基準となる電位を与えるためのグラウンド層２３が設けられている。グラウンド層２３は、導電部２２ｃが貫通している部分を除いて回路基板２０のほぼ全面を覆っており、また回路基板２０の表面に形成された端子部２３ａと接続されて、外部グラウンドと電気的に接続できるようになっている。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２０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ないことは言うまでもない。例えば、グラウンド層２３がメッシュ状に形成された導電体で構成されている回路基板についても、本発明を適用することができる。
【００５３】
また、この検査装置では、下部治具４０は、図１の金属板４１と絶縁膜４２とが省かれ、非導電性の保持台４３が備えられている。これは、回路基板２０の内部に形成されたグラウンド層２３を第２電極部として機能させているために、下部治具４０に大きな面積を持つ電極板を設ける必要がないからである。
【００５４】
この検査装置においても、図１の検査装置と同様に、上部治具５０がワーク２０に向かって移動し、下部治具４０との間にワーク２０を挟み込んで固定することで、ハウジング５１、パッキン５２およびワーク２０に取り囲まれる気密閉空間ＳＰが形成されるように構成されているが、このときグラウンド層２３につながる端子部２３ａがその気密閉空間ＳＰの外部に位置するようにハウジング５１が構成されている。そして、上部治具５０には導電プローブ５７が設けられて、電流検出部８０と接続されている。導電プローブ５７は、検査位置に位置決めされたワーク２０への上部治具５０の移動に伴ってワーク２０のグラウンド層につながる端子部２３ａと接触し、グラウンド層２３と電流検出部８０との導通を確保する。なお、この実施形態では、下部治具４０と電流検出部８０との間の導通を取る必要がないので、この目的で図１の検査装置において設けられていた導電プローブ８１は設けられていない。上記以外の構成は図１の検査装置と同一であるので、同一の構成に対しては同一番号を付して説明を省略する。
【００５５】
この実施形態においては、グラウンド層２３が導電プローブ５７によって電流検出部８０に接続されており、一方、回路基板に形成された複数の配線２２は、グラウンド層２３との間でそれぞれ容量結合している。このように、グラウンド層２３は、本発明の「第２電極部」としての要件、つまり外部電源と接続されて、かつ回路基板内の検査対象となる配線と容量結合しているという条件を満たしており、したがって、この検査装置は、グラウンド層２３を第２電極部として機能させることができる。
【００５６】
この検査装置の動作は、以下の点を除き図１の検査装置の動作と同じである。その相違点とは、光電効果に伴い流れる電流が、金属板４１から導電プローブ８１を通って電流検出部８０へ流れるのでなく、グラウンド層２３から導電プローブ５７を通って電流検出部８０へ流れる点である。その他の動作については、図１の検査装置の動作と同じである。したがって、先に述べた、第２電極部として金属板４１を設けた検査装置と同様にして、検査対象配線の断線／短絡の検査および任意の端子部間の導通状態の検査を、精度よく安定して行うことができる。
【００５７】
以上のように、この検査装置における配線の検査では、回路基板２０内に設けられたグラウンド層２３と各配線との間に形成される容量に蓄積される電荷量に基づいて配線の断線および短絡を判定している。このように、検査対象配線と第２電極部とが同一の回路基板に設けられているので、回路基板を下部治具にセットする際の位置ずれや、回路基板のそり、厚みのばらつき等によって生じる容量の変動がなく、その結果、精度よくかつ安定して配線の検査を行うことができる。
【００５８】
なお、この実施形態では、グラウンド層２３に接続される端子部２３ａが回路基板２０の上面に形成された例について説明したが、ワーク２０としては、これ以外の構造を有するものであっても、本実施形態を適宜改変することで本発明を適用することができる。例えば、回路基板２０が下面にグラウンド端子を有する構造であれば、絶縁膜を設けない金属板４１で下部治具を構成し、グラウンド端子と金属板４１を接触させることでグラウンド層２３を電源７０に電気的に接続する構成や、ワーク２０の下部から導電プローブ５７をグラウンド端子に接触させる構成とすればよい。
【００５９】
また、本実施形態では、回路基板２０の内層に設けられたグラウンド層を第２電極部として機能させているが、これ以外にも、例えば、回路基板の片面のほぼ全面を覆うように設けられたグラウンド面や、回路基板に設けられたグラウンド以外の配線、例えば電源ラインとして設けられた配線を第２電極部の一部として用いてもよい。
【００６０】
図９は、この発明にかかる検査装置の、第４の実施形態を示す図である。この検査装置の構成および動作は、図１の検査装置と基本的に同じであるが、電圧の印加方法が異なっており、これに伴って構成が一部相違しているので、ここでは図１の検査装置との差異について説明し、同一の構成については同一の番号を付して説明を省略する。
【００６１】
この検査装置は、回路基板３０を検査する検査装置である。この回路基板３０では、図９に示すように、ベース基板３１に複数の配線３２、３２１、３２２等が形成されている。例えば配線３２は、回路基板３０の表面に実装部品や外部配線と接続されるべく形成された端子部３２ａ、３２ｂと、回路基板３０の表面あるいは内部に形成されてこれらの端子部に接続される導電部３２ｃとで構成されている。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３０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ないことは言うまでもない。
【００６２】
この検査装置においても、図１の検査装置と同様に、上部治具５０がワーク３０に向かって接近移動し、下部治具４０との間にワーク３０を挟み込んで固定することで、ハウジング５１、パッキン５２およびワーク３０に取り囲まれる気密閉空間ＳＰが形成されるように構成されているが、このとき複数の端子部３２２ａ、３２２ａａを含む配線３２２の、１つの端子部３２２ａがその気密閉空間ＳＰの外部に位置する一方、配線３２２の他の端子部３２２ａａが気密閉空間ＳＰ内部に配置するようにハウジング５１が構成されている。そして、上部治具５０には導電プローブ５８が設けられており、電源７０のプラス側端子に接続されている。導電プローブ５８は、検査位置に位置決めされたワーク３０への上部治具５０の接近移動に伴って端子部３２２ａと電源のプラス側端子とを電気的に接続し、これによって、この端子部３２２ａにつながる配線３２２と第２電極部たる金属板４１との間に電源７０からの電圧が印加される。この電圧のため、この配線３２２に接続されて気密閉空間ＳＰ内に形成されている端子部３２２ａａの近傍には電界が発生している。そして、制御部１が配線３２１を検査対象として選択し、電磁波照射ユニット６０がその配線３２１を構成する端子部３２１ａに電磁波Ｌを照射すると、この端子部３２１ａから放出された電子はこの電界によって端子部３２２ａａに引き寄せられて捕捉され、導電プローブ５８を通って電源７０に流れる。一方、検査対象配線３２１と容量結合している金属板４１には、上記の電子の流れに伴って電源７０から電流検出部８０および導電プローブ８１を経由して電子が流れ込み、その電流が電流検出部８０にて検出される。したがって、先に述べた検査装置と同様にして、この検査装置で配線の検査を行うことができる。
【００６３】
以上のように、この実施形態にかかる検査装置では、回路基板３０に形成された配線３２２の一方端子部３２２ａが気密閉空間ＳＰ外に、他方端子部３２２ａａが気密閉空間ＳＰ内に配置されるように上部治具５０が構成されており、導電プローブ５８によって一方端子部３２２ａを電源７０に接続することで、配線３２２を本発明の「第１電極部」の一部として機能させている。その結果、図１の検査装置において設けられていたプレート電極５３を設ける必要がなくなり、ハウジング５１はワーク３０の表面の検査すべき端子部を覆う最小限の面積に構成すればよいので装置の小型化を図ることができるとともに、減圧すべき気密閉空間ＳＰの容積を小さくすることができ、減圧に要する時間を短縮して短時間にて配線の検査を行うことができる。
【００６４】
また、本発明は、上記した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、上記実施形態では、ハウジング内を減圧処理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、必要に応じて、減圧処理を行わず、あるいは減圧状態を適宜加減してもよい。また、これらの実施形態では、回路基板表面の電磁波照射対象となる端子部を覆うようにハウジングを構成しているが、この他にも、例えば、ハウジングの外縁と下部治具の外縁とが当接して密閉空間を形成し、回路基板全体をその内部に収容して減圧する構成としてもよいし、また、回路基板および下部治具全体を収容するようなハウジングを設けてこれら全体を減圧する構成としてもよい。
【００６５】
さらに、これらの実施形態を適宜組み合わせて実施することも可能である。例えば、上述した第３の実施形態と第４の実施形態を組み合わせて、例えば、ワークとなる回路基板に形成された電源配線を本発明の第１電極部として機能させるとともに、回路基板に形成されたグラウンド層を本発明の第２電極部として機能させて配線の検査を行うことも可能である。
【００６６】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、被検査配線につながる端子部に近接して配置した第１電極部に端子部より高い電位を与えているので、光電効果によって端子部から放出された電子を第１電極部が引き寄せて確実に捕捉することができる。一方、配線と容量結合するよう第２電極部を配置しているので、上記電子の流れを、この容量を介した閉回路に沿って流れる電流として確実に検出することができる。そして、この電流値に基づいて配線の検査を行うようにしているので、配線の断線／短絡の検査を非接触で、しかも精度よく安定して行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明にかかる検査装置の第１の実施形態を示す図である。
【図２】この検査装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図３】電磁波を照射したときの配線の電位・電流・電荷量の変化を示す図である。
【図４】この検査装置の動作を示すフローチャートである。
【図５】この検査装置における配線検査を示すフローチャートである。
【図６】この発明にかかる検査装置の第２の実施形態の配線検査を示すフローチャートである。
【図７】第２の実施形態において電磁波を照射したときの配線の電位・電流・電荷量の変化を示す図である。
【図８】この発明にかかる検査装置の第３の実施形態を示す図である。
【図９】この発明にかかる検査装置の第４の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、１２１、１２２…配線（検査対象配線）
１２ａ、１２ｂ、１２１ａ、１２１ａａ…端子部
１２ｃ、１２１ｃ…導電部
４１…金属板（第２電極部）
４２…絶縁膜
５１…ハウジング
５３…プレート電極（第１電極部）
６０…電磁波照射ユニット
７０…電源
８０…電流検出部（電流検出手段）
８１…導電プローブ
ＳＰ…気密閉空間
Claims (6)
- 回路基板の一方主面に設けられた一端部と、前記回路基板の前記一方主面と反対側の他方主面に設けられた他端部とを電気的に接続してなる配線を複数有する回路基板の検査装置において、
一端が開放されるとともに前記回路基板の一方主面に前記一端が当接し、前記複数の配線の一端部を取り囲み閉空間を形成するハウジングと、
前記閉空間を減圧する減圧手段と、
前記閉空間の外部から、前記複数の配線のうち検査対象とする一の検査対象配線の一端部に選択的に電磁波を照射し、光電効果によって電子を放出させる電磁波照射手段と、
前記閉空間内に放出された電子を捕捉する位置に設けられた第１電極部と、
前記回路基板の他方主面に近接配置され、前記複数の配線それぞれの他端部と容量結合される第２電極部と、
高電位側極が前記第１電極部に、低電位側極が前記第２電極部にそれぞれ接続されて、前記第１電極部に前記第２電極部よりも高電位を与える直流電源と、
光電効果により前記検査対象配線の一端部から放出された電子が前記第１電極部に引き寄せられ捕捉されることに起因して、前記第１電極部、前記直流電源および前記第２電極部を経由して前記検査対象配線の他端部から前記一端部に至る導電経路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検査対象配線の導通状態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。 - 前記第２電極部は、絶縁層を挟んで前記各配線の他端部に当接される請求項１に記載の回路基板の検査装置。
- 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前記第１電極部が設けられるとともに、
前記電磁波照射手段は、前記透明上壁を透過して電磁波を照射する請求項１または２に記載の回路基板の検査装置。 - 前記ハウジングの上壁に透明電極またはメッシュ電極が形成されて前記第１電極部として作用するとともに、前記電磁波照射手段は、前記透明電極を透過してまたは前記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１または２に記載の回路基板の検査装置。
- 前記ハウジングと前記第２電極部とで前記回路基板を挟み込むように構成されている請求項１ないし４のいずれかに記載の回路基板の検査装置。
- 回路基板の一方主面に設けられた一端部と、前記回路基板の前記一方主面と反対側の他方主面に設けられた他端部とを電気的に接続してなる配線を複数有する回路基板の検査方法において、
前記回路基板の一方主面の前記複数の配線の一端部を一端が開放されたハウジングで取り囲むように覆い、前記一方主面と前記ハウジングにより閉空間を形成して、該閉空間を減圧し、
前記複数の配線のうち検査対象となる一の検査対象配線の一端部の近傍に第１電極部を設ける一方、前記複数の各配線の他端部と容量結合するように前記回路基板の他方主面に近接して第２電極部を配置し、
直流電源の高電位側極を前記第１電極部に、前記直流電源の低電位側極を前記第２電極部に接続することにより前記第１電極部に前記第２電極部よりも高電位を与え、
前記検査対象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させ、
光電効果により前記検査対象配線の一端部から放出された電子が前記第１電極部に引き寄せられ捕捉されることに起因して、前記第１電極部、前記直流電源および前記第２電極部を経由して前記検査対象配線の他端部から前記一端部に至る導電経路に流れる電流値を検出し、
該電流検出結果に基づき前記検査対象配線の導通状態を判定する
ことを特徴とする回路基板の検査方法。
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