JP3934665B2

JP3934665B2 - 回路基板の検査装置および検査方法

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Publication number: JP3934665B2
Application number: JP2006067137A
Authority: JP
Inventors: 嘉雄辻; 正良山田
Original assignee: Nidec Read Corp
Current assignee: Nidec Read Corp
Priority date: 2001-04-10
Filing date: 2006-03-13
Publication date: 2007-06-20
Anticipated expiration: 2022-01-30
Also published as: JP2006184292A

Description

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。

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。

このように非接触で配線の検査を行うため、光電効果によって放出された電子を空間を介して検出する回路基板検査装置として、特許文献１に記載された装置がある。この装置は、被検査回路基板上方から、紫外線レーザービームを収束して被検査配線の端部に照射し、光電効果により放出された電子を電極により検出し、被検査基板の導通・断線を検出するものである。

特開平２−３０２６７９号公報

しかしながら、上記従来技術においては、電子銃を使用しているため、１０^−６程度の高い真空度を必要とし、その真空度を達成するためにかなりの時間を必要とする。また、所望配線端子にレーザービームを照射するために、レーザー光を集光し、かつ位置決めしている。このようにレーザー光のような電磁波を集光、位置決めすることにより高精度で被検査配線の端子を選択し、選択された端子のみから光電子を発生させることができる反面、それら集光、位置決めなどの装置や位置決めのための高精度の制御が必要となる。回路基板検査装置では、そのような精度の高い検査が望まれる場合もあるが、より安価な装置で、簡便な検査が望まれることも多い。

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、簡単な構成で、効率よく、回路基板に形成された配線の断線および短絡のいずれかまたは両方を検査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。

この発明は、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、上記目的を達成するため、前記回路基板の一方主面のうち前記複数の各配線の一端部が露出している端部露出領域に電磁波を一括して照射し光電効果により電子を放出させる電磁波照射手段と、放出された電子を捕捉する位置に設けられた電極部と、高電位側極が前記電極部に接続される一方、低電位側極が、前記複数の配線のうち下記の選択手段により選択された配線の前記他端部に接続される直流電源と、前記複数の配線のうち検査対象となる一の被検査配線を選択し、該被検査配線の他端部を前記直流電源の低電位側極に接続する選択手段と、光電効果により前記被検査配線の一端部から放出された電子が前記電極部に捕捉されることに起因して、前記直流電源、前記電極部および前記被検査配線を経由して前記直流電源に戻る導電経路に沿って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被検査配線の導通状態を判定する判定手段とを備えることを特徴としている。

また、この発明は、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、上記目的を達成するため、前記回路基板の一方主面のうち前記複数の各配線の一端部が露出している端部露出領域に電磁波を一括して照射し光電効果により電子を放出させ、放出された電子を捕捉する位置に設けた電極部を直流電源の高電位側極に接続するとともに、前記複数の配線のうち検査対象となる一の被検査配線の他端部を前記直流電源の低電位側極に接続することにより前記被検査配線の他端部に前記電極部よりも低電位を与え、光電効果により前記被検査配線の一端部から放出された電子が前記電極部に捕捉されることに起因して、前記電極部および前記直流電源を経由して、前記被検査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、該検出結果に基づき前記被検査配線の導通状態を判定することを特徴としている。

このように構成された発明では、回路基板の一方主面に露出している複数の配線の一端部（以下、「露出端部」という）に一括して電磁波を照射しているため、以下のような作用効果を有している。すなわち、電極部に配線より高い電位を与えると、光電効果により各配線の露出端部から放出された電子は、電極部に引き寄せられて空間を移動し電極部に捕捉される。したがって、このとき電極部と配線との間には、あたかも電極部と電気的に接続されたプローブをその配線の露出端部に接触させたかのような、空間を介した導電経路が形成されていることになる。しかも、各配線の露出端部に一括して電磁波を照射しているから、このとき、各露出端部のそれぞれに対して同時にプローブを接触させているのと同様の効果が生じている。そのため、従来より周知の技術である、各端子にプローブを接触させて配線を検査する接触型の検査装置と同様に、各配線の他端部と電極部との間に電位差を与え、そのとき配線に流れる電流から該配線の導通状態を判定することが可能となっている。

また、前述した従来技術の装置のように、電磁波を集光したり、位置決めする必要がないので、装置を簡単かつ低コストに構成することができる。さらに、検査対象となる複数の配線から実際に検査を実施する被検査配線の選択を、配線の他端部側の切り替えのみで行うことが可能であり、回路基板に形成された複数の配線の検査を短時間にて効率よく行うことができる。

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電極部まで到達するように、露出端部への電磁波放射は真空下で行われることが望ましい。そのために、例えば、露出端部を取り囲んで気密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もよい。

このハウジングについては、例えば、その上壁に透明電極を設けたり、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表面のうちの端部露出領域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。

さらに、回路基板に形成された複数の配線のうち、被検査配線以外の少なくとも１つの配線を選択し、その配線を電極部として機能させるようにしてもよい。すなわち、電極部として選択した配線に被検査配線より高い電位を与え、その配線の露出端部で被検査配線から放出された電子を捕捉するとともに、光電効果に起因して両配線を含む導電経路に流れる電流を検出するようにしてもよい。こうすることで、電極部としての部材を特に設けない構成であっても上記と同様の検査を行うことができるので、装置のさらなる小型化・低コスト化を図ることが可能になる。

この発明によれば、被検査配線の一端部に電磁波を照射し、電極部と被検査配線の一端部との間に電界を発生させたときに流れる光電流を検出して配線の断線／短絡を判定する回路基板の検査装置および検査方法において、被検査配線を含む複数の配線の一端部に一括して電磁波を照射するように構成しているので、電磁波の収束や照射位置の走査を必要とせず、簡単な構成の装置を用いて、しかも短時間で検査を行うことができる。

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、例えばＣ４パッケージ（＝Controlled Collapse Chip Connection）方式で半導体チップを実装可能となっている回路基板１０を検査する装置である。この回路基板１０では、図１に示すように、ベース基板１１に複数の配線１２１、１２２、１２３が形成されている。なお、図１では、検査対象配線として３本の配線のみを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１２１は、ベース基板１１の一方表面上で半導体チップのパッドに対応して設けられたパッド部１２１ａと、ベース基板１１の他方表面上に設けられたボールグリッド１２１ｂと、ベース基板１１内に形成された孔（Via）に設けられてパッド部１２１ａとボールグリッド１２１ｂとを電気的に接続する導電部１２１ｃとで構成されている。そして、パッド部１２１ａは半導体チップのパッドに対応すべく狭ピッチで配置される一方、ボールグリッド１２１ｂはパッド部１２１ａに比べて広ピッチで配置されている。各配線１２１、１２２、１２３のパッド部は回路基板１０の一方表面の一部の領域ＥＲに集中的に配置されており、この領域ＥＲが本発明にいう「端部露出領域」に相当する。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はないことは言うまでもなく、例えば、パッド部が散在していてもよい。

この検査装置には、１枚の回路基板をワーク１０として保持するワークホルダ２１が設けられている。このワークホルダ２１は、ワーク１０の検査を行うためのワーク検査位置（図１に示す位置）と、ワークホルダ２１へのワーク１０のローディングおよびワークホルダ２１からのアンローディングを行うためのロード／アンロード位置（図示省略）との間を移動自在となっており、装置全体を制御する制御部３０からの制御信号に応じてワーク駆動機構２２がワークホルダ２１をワーク検査位置とロード／アンロード位置との間で往復駆動する。

このワーク検査位置では、ワーク１０の下方側に下部治具４０が配置されている。この下部治具４０は、各配線１２１等のボールグリッドに対応して設けられた複数の導電性スプリングプローブ４１と、マルチプレクサ４２と、プローブ４１およびマルチプレクサ４２を保持しながらワーク１０に対して接近／離間移動自在な下部治具ベース（図示省略）とを備えている。また、下部治具ベースには、下部治具駆動機構４５が連結されており、制御部３０からの制御信号に応じて下部治具ベースをワーク１０に対して接近／離間駆動する。

一方、ワーク検査位置に位置決めされるワーク１０の上方側には、上部治具５０が配置されている。この上部治具５０は、ワーク１０の端部露出領域ＥＲを覆うようにキャップ状に形成されて側面部に排気口５４が設けられた透明ガラス製のハウジング５１と、ハウジング５１の開口端部に取り付けられたパッキン５２と、ハウジング５１の内面上部に端部露出領域ＥＲを覆うように取り付けられた透明電極５３とを備えており、これらの構成要素５１〜５４が一体的にワーク１０に対して接近／離間移動自在となっている。また、上部治具５０には上部治具駆動機構５６が連結されており、制御部３０からの制御信号に応じて上部治具５０をワーク１０に対して接近／離間駆動する。

上記した上部治具５０のワーク１０への移動により、ワーク検査位置に位置決めされたワーク１０と上部治具５０とは互いに押し付けられる形となる。このため、パッキン５２がハウジング５１の開口端部とワーク１０の表面との間に挟み込まれて弾性変形し、その結果、ワーク１０、パッキン５２およびハウジング５１の内面で取り囲まれる気密閉空間ＳＰが形成される。

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。このため、制御部３０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内の空気が排気され、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、比較的に短時間で達成できる。

また、この検査装置では、検査対象となる配線に所定の直流電圧を印加するための電源６０が設けられている。電源６０のプラス側端子は透明電極５３と電気的に接続されており、一方そのマイナス側端子は図１に示すように接地電位となっており、電流検出部８０を介挿してマルチプレクサ４２に接続されている。また、マルチプレクサ４２側では、制御部３０からの選択制御信号に対応するボールグリッドが選択される。したがって、例えば、図１に示すように、制御部３０からの選択制御信号によって配線１２１のボールグリッド１２１ｂが選択されると、電源６０からの直流電圧がそのボールグリッド１２１ｂと透明電極５３との間に印加される。このとき、配線１２１が本発明にいう「被検査配線」に相当することとなる。電流検出部８０によって計測された電流値はＡ／Ｄ変換回路８１によってデジタル信号に変換され、制御部３０に送られる。制御部３０はこの電流値に基づいて配線の導通状態を判定するとともに、装置全体の動作を制御している。

また、上部治具５０の上方にはＵＶ（紫外線）ランプ７０が設けられている。制御部３０からの制御信号によってランプ制御回路７１がＵＶランプ７０を点灯／消灯し、ＵＶランプ７０はハウジング５１の上面に向けて紫外線Ｌを照射する。ＵＶランプ７０から照射された紫外線Ｌはハウジング５１の上面および透明電極５３を透過してワーク１０表面の端部露出領域ＥＲに入射する。

なお、本実施形態では、本発明にいう「電磁波照射手段」としてＵＶランプ７０を使用しているが、ＵＶランプに限らず、回路基板の配線として使用されている導体材料に光電効果を引き起こさせることができる手段であれば本発明の「電磁波照射手段」として適用できる。

まずステップＳ２で、ワークホルダ２１がワーク１０をクランプ保持する。そして、ワーク１０を保持したまま、ワークホルダ２１がワーク１０の検査を行うためのワーク検査位置（図１に示す位置）に移動する（ステップＳ３）。こうして、ワーク１０がワーク検査位置に位置決めされる。

それに続いて、上部治具５０および下部治具４０がワーク１０に向かって移動する（ステップＳ４）。このワーク１０への下部治具４０の移動によって、図１に示すように、各導電性スプリングプローブ４１の先端部がそれぞれ対応する配線のボールグリッドに押し当てられて電気的に接続される。一方、ワーク１０へ向けた上部治具５０の移動によって、図１に示すように、上部治具５０がワーク１０の検査対象箇所の直近の位置に移動して下部治具４０とでワーク１０を挟み込んでワーク１０をしっかりと保持する。次に、排気装置９０が作動して、ハウジング５１、パッキン５２およびワーク１０で取り囲まれる気密閉空間ＳＰを約１０^−２気圧まで減圧する（ステップＳ５）。

こうして、ワーク１０の検査準備が完了すると、ＵＶランプ７０を点灯して紫外線Ｌを端部露出領域ＥＲに照射し（ステップＳ６）、引き続いて断線検査（ステップＳ７）を実行してワーク１０の検査を行う。なお、この断線検査の内容については後で詳述する。

そして、検査終了に伴い、ＵＶランプ７０が消灯し（ステップＳ８）、排気装置が停止した後、気密閉空間ＳＰ内に外気が導入される（ステップＳ９）。そして、下部治具４０および上部治具５０がワーク１０から離間移動した後（ステップＳ１０）、ワークホルダ２１がロード／アンロード位置に移動してワーク１０のクランプを解除する（ステップＳ１１）。最後に、検査が完了したワーク１０がワークホルダ２１から搬出されたことを確認する（ステップＳ１２）と、再びステップＳ１に戻って上記一連の処理を実行する。

次に、この検査装置における断線検査（ステップＳ７）について、ワーク１０に設けられた検査対象配線のうち１つの配線１２１を被検査配線として選択する場合を例として、以下に詳述する。図４は、図１の回路基板の検査装置における断線検査を示すフローチャートである。ステップＳ６においてＵＶランプ７０が点灯した後、ステップＳ７１で、マルチプレクサ４２が制御部３０からの選択制御信号にしたがい被検査配線１２１を選択して電源６０に接続し、ボールグリッド１２１ｂと透明電極５３との間に電圧を印加する。そして、電流が安定するまでの所定の時間が経過した後（ステップＳ７２）、電流検出部８０が電流値を計測する（ステップＳ７３）。ここで、被検査配線１２１が導通していれば、印加電圧によって透明電極５３とパッド部１２１ａとの間の空間に電界が発生している。このとき光電効果によりパッド部１２１ａから放出された電子はこの電界によって透明電極５３の側へ引き寄せられて移動し、透明電極５３に捕捉される。その結果、電源６０のプラス側端子から透明電極５３、配線１２１、マルチプレクサ４２および電流検出部８０を経由して電源６０のマイナス側端子へ戻る導電経路に沿った光電流Ｉoが流れ、電流検出部８０で検出される。一方、被検査配線１２１が断線していれば上記の導電経路は形成されず、したがって電流検出部８０で検出される電流値はゼロまたは上記導通時と比較して大きく低下した値となる。

このようにして電流検出部８０で検出された電流値に基づき、制御部３０は以下のようにして被検査配線の断線の有無を判定する（ステップＳ７４）。すなわち、電流検出部８０で検出された電流値が、所定のしきい値Ｉ1以上であれば導通していると判定する。一方、上記電流値がしきい値Ｉ1未満であれば断線していると判定する。このように、本実施形態では、制御部３０が本発明にいう「判定手段」に相当する機能を備えている。ここで、しきい値Ｉ1は次のように決定される。すなわち、光電流の大きさは照射光の強度と照射を受ける導体の面積とによって決まるので、光電流とその他の雑音電流とを確実に区別するため、しきい値Ｉ1は紫外線Ｌの強度とパッド部１２１ａの面積とから推算される光電流の最小値よりは小さく、かつ雑音電流よりは大きい値に選ばれる。

こうして１つの配線１２１の断線検査が終了するとステップＳ７１に戻って別の配線について上記一連の検査を行い、全ての配線について検査が終わるまでこれを繰り返す。

以上のように、図１の検査装置は光電効果を利用して配線の断線を検査する点で従来技術と共通しているが、ワーク１０の一方主面に形成された複数のパッド部に一括して紫外線を照射しているので、紫外線の収束や走査のための構成を必要とせず、簡単な構成の装置で、しかも短時間にて効率よく検査を行うことができる。

ところで、回路基板に形成されている配線は一般にグラウンド（ＧＮＤ）や他の配線との間に浮遊容量を持っているので、電圧を印加したときこの容量を充電するための過渡的な電流が各配線に流れる。これらの過渡電流が電流検出部８０に流れることで誤判定が引き起こされる可能性がある。上記の実施形態は、電圧を印加してから電流が定常状態に達するまでの所定の待機時間をおいた（ステップＳ７２）後に電流を計測することでこの問題を解消しているが、この待機時間のため検査に要する時間が長くなる。そこで、次に説明する第２の実施形態では以下のように構成することで検査時間の短縮を図っている。

図５は、過渡電流を低減して上記待機時間を短縮する、本発明にかかる回路基板の検査装置の第２の実施形態を示す図である。この実施形態が第１の実施形態と大きく相違している点は、マルチプレクサ４２の各スイッチ部がノーマルクローズ（ＮＣ）接点を有しており、被検査配線以外の配線がこのＮＣ接点を介して、電流検出部８０を経由せずに電源６０のマイナス側端子に接続されている点である。一方、被検査配線１２１は、第１の実施形態にかかる装置と同様にノーマルオープン（ＮＯ）接点により電流検出部８０に接続される。なお、その他の構成については、第１の実施形態にかかる装置と同一であるため、同一構成については同一符号を付して説明を省略する。

このように構成された実施形態の動作は基本的に図１の検査装置の動作（図３および図４のフローチャートに示す）と同じであるが、以下の点で図１の検査装置の動作とは異なっている。すなわち、被検査配線１２１のボールグリッド１２１ｂと透明電極５３との間に電圧が印加されたとき、電源６０のマイナス側端子に接続されて接地電位が与えられた他の配線のパッド部１２２ａ、１２３ａと透明電極５３との間にも電界が発生しており、その結果、光電効果によって各パッド部から放出された電子は透明電極５３側へ引き寄せられて移動するので、各配線に電流が流れる。ここで、被検査配線１２１に流れた電流はマルチプレクサ４２のスイッチ部４３１のＮＯ接点を経て電流検出部８０へ導かれる。一方、それ以外の配線１２２、１２３に流れた電流はマルチプレクサ４２のスイッチ部４３２、４３３の各ＮＣ接点を経て電源６０のマイナス側端子へ導かれる。このため、他配線１２２、１２３に過渡電流が流れたとしてもこの電流が電流検出部８０へ流れ込むことがなく、その結果、電流検出部８０で計測される電流値への他配線の過渡電流の影響を低減することができる。

以上のように、図５の検査装置は、被検査配線以外の配線に流れる電流が電流検出部８０に流れ込まない構成としているので、前記待機時間を短縮しても過渡電流による誤判定を起こすことがなく、その結果、検査に要する時間を短縮することができる。

なお、本実施形態に示した過渡電流を低減する方法は、以下に述べる各実施形態においても適宜改変して適用することができる。

以上、本発明にかかる回路基板の検査装置による配線の断線検査について説明したが、この検査装置はボールグリッド側からの電気的な検査によって配線の短絡検査を行うこともできる。ボールグリッド側からの短絡検査については、例えば、一つの配線に接続されているボールグリッドと、その配線に隣り合う配線に接続されているボールグリッドとの間に電圧を印加し、電流が流れれば短絡と分かるが、その他公知のやり方で検査すればよい。さらに、次に示す実施形態によれば、被検査配線の断線検査と、該被検査配線とその他の配線との間の短絡検査とを同時に行うことが可能となる。

図６は、この発明にかかる回路基板の検査装置の第３の実施形態を示す図である。また、図７はこの検査装置における断線・短絡検査を示すフローチャートである。この実施形態が第１の実施形態と大きく相違している点は、マルチプレクサ４２の各スイッチ部４３１、４３２、４３３がノーマルクローズ（ＮＣ）接点を有しており、被検査配線以外の配線がこのＮＣ接点によって、電源６０のプラス側端子に接続されている点である。一方、被検査配線として選択された配線は、第１の実施形態にかかる装置と同様にノーマルオープン（ＮＯ）接点により電流検出部８０に接続される。なお、その他の構成については、第１の実施形態にかかる装置と同一であるため、同一構成については同一符号を付して説明を省略する。

このように構成された実施形態の動作は基本的に図１の検査装置の動作（図３のフローチャートに示す）と同じであるが、図３におけるステップＳ７「断線検査」に代えて図７に示す「断線・短絡検査」を行う点で異なっており、以下、図３、図６および図７を参照しつつその動作を説明する。

図３のステップＳ６においてＵＶランプ７０が点灯したとき、本実施形態では各配線は全てマルチプレクサ４２の各スイッチ部４３１、４３２、４３３の各ＮＣ接点によって電源６０のプラス側端子に接続されて、透明電極５３と同電位が与えられている。次に、ステップＳ７１１でマルチプレクサ４２が制御部３０からの選択制御信号にしたがい１つの配線１２１を被検査配線として選択し（すなわちスイッチ部４３１をＮＯ接点側に切り替え）、図６に示すように電流検出手段８０に接続する。その結果、被検査配線１２１が他の配線より低電位となる。過渡電流による変動が無視できる所定の時間が経過した後（ステップＳ７１２）、電流検出部８０が電流値を計測する（ステップＳ７１３）。

ここで、被検査配線１２１と、他配線１２２、１２３のうち少なくとも１つの配線とが短絡している場合について考える。例えば被検査配線１２１と配線１２２とが図６のｙ部で短絡している場合、電源６０からスイッチ部４３２のＮＣ接点を介して配線１２２、短絡箇所ｙ部、被検査配線１２１および電流検出部８０を経由して電源６０に戻る導電経路が形成されるので、この導電経路には短絡電流Ｉsが流れ、電流検出部８０においてこの電流値が計測される。一方、配線１２１と他の配線との間に短絡が生じていなければ、図１の検査装置と同様に、配線１２１の断線の有無に応じて電流検出部８０で計測される電流値が決まる。このように、被検査配線１２１が正常（すなわち断線がなく、かつ他配線との間に短絡がない）であれば、電流検出部８０には光電流Ｉoが流れる。一方、配線１２１と少なくとも１つの他配線とが短絡しているとき、電流検出部８０には短絡電流Ｉsが流れる。さらに、配線１２１が断線しているときには電流はゼロまたは光電流Ｉoより大きく低下した値となる。

ここで、前述したように、一般には短絡電流Ｉsは光電流Ｉoより十分大きな値を取る。このことに基づき、ステップＳ７１４では制御部３０が配線の断線・短絡について判定を行う。すなわち、電流検出部８０で検出された電流値がしきい値Ｉ1未満であれば配線１２１は断線していると判定する。電流値がしきい値Ｉ1以上しきい値Ｉ2未満であれば配線１２１は正常と判定する。一方、電流値がしきい値Ｉ2以上であれば配線１２１は他の少なくとも１つの配線と短絡していると判定する。ここで、しきい値Ｉ1は、第１の実施形態と同様に決定される。また、しきい値Ｉ2は、光電流と短絡電流とを確実に区別するために、紫外線Ｌの強度とパッド部１２ａの面積とから推算される光電流の最大値よりは大きく、かつ、製造上考えられる短絡部分の寸法と印加電圧とから推算される短絡電流の最小値よりは小さい値に選ばれる。

こうして１つの配線の断線・短絡検査が終了するとステップＳ７１１に戻って別の配線について上記一連の検査を行い、全ての配線の検査が終わるまでこれを繰り返す。その他の動作については図１の検査装置における検査と同一である。

以上のように、図６の検査装置は、被検査配線が正常であるときに流れる光電流Ｉoと、被検査配線が他の配線と短絡しているときに流れる短絡電流Ｉsとの大きさの違いを利用して配線の状態を判定しているので、被検査配線の断線および該被検査配線と他配線との短絡を同時に検査することができる。

ところで、図６の検査装置において、例えばｘ部の断線とｙ部の短絡とが同時に起こっているとき、電流検出部８０で検出される電流値は短絡電流Ｉs程度となり、制御部３０が短絡ありと判定するので、ｘ部における断線がマスクされて発見されない。また、短絡部分の電気抵抗が大きいために短絡電流Ｉsの大きさが光電流Ｉoの大きさと同程度となれば、短絡が起こっているにもかかわらず正常と判定されてしまう可能性がある。

図８は、このような問題を解消すべく構成された、本発明にかかる第４の実施形態を示す図である。また、図９はこの検査装置における断線・短絡検査を示すフローチャートである。この検査装置は、第１の実施形態による断線検査を行った後に短絡検査を実施することで、断線と短絡とを識別して配線の導通状態を正しく判定することが可能となっている。この検査装置の構成は、以下に示す相違点を除いて第３の実施形態の構成（図６）と同一である。その相違点とは、切り替えスイッチ４４をさらに設け、マルチプレクサ４２の各スイッチ部４３１、４３２、４３３の各ＮＣ接点側を電源６０のプラス側端子／マイナス側端子に切り替えて接続可能としている点である。なお、その他の構成については第３の実施形態と同一であるため、同一構成については同一符号を付して説明を省略する。

この検査装置による断線・短絡検査について、図８および図９を参照しつつ説明する。まず、検査開始時点では切り替えスイッチ４４の接点はａ側にあり、全ての配線が電源６０のマイナス側端子に接続されている。そして、ステップＳ７２１で、マルチプレクサ４２が制御部３０からの選択制御信号にしたがい１つの配線１２１を被検査配線として選択し電流検出部８０に接続する。過渡電流による変動が無視できる所定の時間が経過した後（ステップＳ７２２）、電流検出部８０が電流値を計測する（ステップＳ７２３）。そして、計測された電流値に基づき制御部３０が配線１２１の断線の有無を判定する（ステップＳ７２４）。

次に、切り替えスイッチ４４がｂ接点側に切り替わり、被検査配線以外の配線１２２、１２３にプラス電位が与えられる（ステップＳ７２５）。以後は、図６の検査装置における断線・短絡検査と同様に、所定の時間が経過した後（ステップＳ７２６）、電流検出部８０が電流値を計測する（ステップＳ７２７）。そして、計測された電流値に基づき制御部３０が図６の検査装置と同様にして配線１２１と、その他の配線との間の短絡の有無を判定する。このようにして、１つの配線について該配線の断線および該配線と他配線との短絡の検査が終了すると、切り替えスイッチ４４の接点をａ側に戻し（Ｓ７２９）、全ての配線が終了するまで上記一連の検査を繰り返す（Ｓ７３０）。

以上のように、図８の検査装置は、光電効果を利用して断線検査を行った後に引き続いて短絡検査を行う構成としているので、短絡によってマスクされた断線を見落としたり、短絡しているのにもかかわらず正常と判定するなどの誤判定を防止することができ、被検査配線の断線および該被検査配線と他の配線との間の短絡を精度よく検査することができる。

なお、上記短絡検査を実施する際には必ずしも紫外線を照射する必要はなく、この意味で断線検査実施後にＵＶランプ７０を消灯するように構成してもよいが、精度よく検査を行うためには紫外線の強度が安定していることが望ましいため、少なくとも１枚のワーク１０に形成された全ての配線の検査が終了するまでＵＶランプ７０を点灯させておくのが実際的である。

また、本実施形態では、被検査配線以外の配線に印加する電圧を切り替えるために切り替えスイッチ４４を設けているが、同様に印加電圧を切り替えることができる他の方法を用いてもよい。例えば、図６の検査装置においてマルチプレクサ４２の各スイッチ部４３１等にさらに各１つの接点を設けてこれらを電源６０のマイナス側端子に接続し、これらのスイッチ部を切り替えることで被検査配線が選択されるとともに他配線に印加される電圧が切り替えられるように構成してもよい。

図１０は、この発明にかかる第５の実施形態を示す図である。この実施形態にかかる検査装置の基本的な原理は、第１の実施形態と同様であって、本実施形態と第１の実施形態とは、電源６０からの電圧印加の方法、およびこれに起因して若干の構成が異なる。そこで、ここでは、第１の実施形態と同様の構成要素については同様の符号を付し、以下には主に第１の実施形態と異なる部分について説明する。

この実施形態にかかる検査装置は、光電子を捕捉するための電極部を設けることなく構成されたもので、選択された被検査配線の周囲に形成されている全てあるいは一部の配線に対して電圧を印加することで被検査配線から放出された電子を効率よく捕捉するように構成されている。このような構成を実現するために本実施形態においては、電源６０のプラス側端子がマルチプレクサ４２の各スイッチ部４３の各ＮＣ接点に接続されている一方、電源６０のマイナス側端子が電流検出部８０を介してマルチプレクサ４２の各スイッチ部４３１、４３２、４３３の各ＮＯ接点に接続されている。

ここで、図１０のように、制御部３０からの制御信号によりマルチプレクサ４２の各スイッチ部のうち配線１２１に接続されているスイッチ部４３１のみがＮＯ接点側に接続されている場合を考える。このとき配線１２１が本発明にいう「被検査配線」に相当する。このとき、この配線１２１が正常な導通状態にあれば、被検査配線１２１と他配線との間に電圧を印加することによって、他配線のパッド部１２２ａと、被検査配線１２１のパッド部１２１ａとの間に電界が発生しており、紫外線照射による光電効果によって被検査配線１２１のパッド部１２１ａから放出された電子は電界によりパッド部１２２ａ側に引き寄せられる。このため、被検査配線１２１が導通状態にあるときには、電源６０から他配線および配線１２１を経由して電源６０に戻る導電経路が形成され、配線１２１を流れる電流を電流検出部８０で確実に測定することができる。一方、配線１２１が非導通状態にあるときには、上記導電経路は形成されず、電流検出部８０によって検出される電流値はゼロあるいは導通状態のそれよりも大きく低下した値となる。

以上のように、図１０の検査装置は、図１の検査装置と同様に配線の断線検査を行うことができる。また、ハウジング５１はその内部に電極部を取り込む必要がないので、ワーク１０の端部露出領域ＥＲとその上方の最小限の空間を取り囲むように構成すればよく、その結果、装置の構成が簡単になり、装置の小型化等を図ることができる。また、ハウジング５１、パッキン５２およびワーク１０で取り囲まれる気密閉空間ＳＰの容積が小さくなるため、この気密閉空間ＳＰを減圧するために必要な時間が短縮され、その結果、配線の検査を短時間に行うことができる。

なお、第５の実施形態においては、上述した装置を用いて断線検査を行う際には各ボールグリッド間の短絡検査を事前に行う必要がある。各ボールグリッド間に短絡部分があると、短絡電流が流れて断線をマスクするおそれがあるからである。

また、第５の実施形態においては、電極部として使用する他配線は、被検査配線の付近に形成された複数の配線を使用することが好ましい。電極部として１つの配線を使用した場合、この配線に断線があると正しく検査が行えないからである。

また、第５の実施形態においては、電源６０の極性を入れ替えて被検査配線側を高電位、電極部として選択した他配線側を低電位としても検査対象配線の断線を検査することができる。すなわち、この場合、これら他配線のパッド部と、被検査配線１２１のパッド部１２１ａとの間には上記と逆向きの電界が発生している。したがって、光電効果により発生した電子は他配線のパッド部から被検査配線１２１のパッド部１２１ａに向かって流れる。このとき、被検査配線１２１が断線していれば電流の流れる導電経路は形成されず、上記と同様にして被検査配線１２１の断線を検査することができる。

また、上記各実施形態では、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、あるいは適宜減圧状態を加減してもよい。

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することができる。

この発明にかかる第１の実施形態を示す図である。図１の検査装置の電気的構成を示すブロック図である。図１の検査装置の動作を示すフローチャートである。図１の検査装置の断線検査を示すフローチャートである。この発明にかかる第２の実施形態を示す図である。この発明にかかる第３の実施形態を示す図である。図６の検査装置の断線・短絡検査を示すフローチャートである。この発明にかかる第４の実施形態を示す図である。図８の検査装置の断線・短絡検査を示す図である。この発明にかかる第５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）
１２１、１２２、１２３…配線
１２１ａ、１２２ａ、１２３ａ…パッド部
１２１ｂ…ボールグリッド
１２１ｃ…導電部
２１…ワークホルダ
３０…制御部
４１…スプリングプローブ
４２…マルチプレクサ
４３１、４３２、４３３…スイッチ部
４４…切り替えスイッチ
５１…ハウジング
５２…パッキン
５３…透明電極
５４…排気口
６０…電源
７０…ＵＶ（紫外線）ランプ
８０…電流検出部

Claims

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、
前記回路基板の一方主面のうち前記複数の各配線の一端部が露出している端部露出領域に電磁波を一括して照射し光電効果により電子を放出させる電磁波照射手段と、
放出された電子を捕捉する位置に設けられた電極部と、
高電位側極が前記電極部に接続される一方、低電位側極が、前記複数の配線のうち下記の選択手段により選択された配線の前記他端部に接続される直流電源と、
前記複数の配線のうち検査対象となる一の被検査配線を選択し、該被検査配線の他端部を前記直流電源の低電位側極に接続する選択手段と、
光電効果により前記被検査配線の一端部から放出された電子が前記電極部に捕捉されることに起因して、前記直流電源、前記電極部および前記被検査配線を経由して前記直流電源に戻る導電経路に沿って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被検査配線の導通状態を判定する判定手段と
を備えることを特徴とする回路基板の検査装置。
前記選択手段は、前記複数の配線の他端部にそれぞれ接触して電気的に接続されるプローブと、そのプローブを選択的に前記直流電源の低電位側極に接続するスイッチとを備えている請求項１に記載の回路基板の検査装置。
前記選択手段は、前記複数の配線のうち前記被検査配線以外の各配線の他端部を、前記直流電源の高電位側極に接続する請求項１または２に記載の回路基板の検査装置。
前記選択手段は、前記被検査配線の他端部を、前記電流検出手段を介して前記直流電源の低電位側極に接続するとともに、前記被検査配線以外の各配線の他端部を、前記電流検出手段を介さずに前記直流電源の低電位側極に接続する請求項１または２に記載の回路基板の検査装置。
前記選択手段は、
前記被検査配線の他端部を前記電流検出手段を介して前記直流電源の低電位側極に接続するとともに、
前記被検査配線以外の各配線の他端部を、前記電流検出手段を介さずに前記直流電源の低電位側極に接続する状態と、前記直流電源の高電位側に接続する状態との間で切替可能な請求項１または２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装置において、
前記回路基板の一方主面のうち前記複数の配線の一端部が露出している端部露出領域に電磁波を一括して照射し光電効果により電子を放出させる電磁波照射手段と、
直流電源と、
前記複数の配線のうち検査対象となる１つの配線を被検査配線として選択し、その他端部を前記直流電源の低電位側極に接続するとともに、残りの配線の少なくとも１つを放出された電子を捕捉するための電極部として選択し、その他端部を前記直流電源の高電位側極に接続する選択手段と、
光電効果により前記被検査配線の一端部から放出された電子が前記電極部となる配線の一端部に引き寄せられ捕捉されることに起因して、前記電極部となる配線、前記直流電源および前記選択手段を経由して、前記被検査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被検査配線の導通状態を判定する判定手段と
を備えることを特徴とする回路基板の検査装置。
前記選択手段は、前記複数の配線のうち前記被検査配線以外の全ての配線を前記電極部として選択する請求項６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うち前記複数の各配線の一端部が露出している端部露出領域に電磁波を一括して照射し光電効果により電子を放出させ、
放出された電子を捕捉する位置に設けた電極部を直流電源の高電位側極に接続するとともに、前記複数の配線のうち検査対象となる一の被検査配線の他端部を前記直流電源の低電位側極に接続することにより前記被検査配線の他端部に前記電極部よりも低電位を与え、
光電効果により前記被検査配線の一端部から放出された電子が前記電極部に捕捉されることに起因して、前記電極部および前記直流電源を経由して、前記被検査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、
該検出結果に基づき前記被検査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。