JP3989488B2

JP3989488B2 - 検査装置及び検査方法並びに検査装置用センサ

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Publication number: JP3989488B2
Application number: JP2005012008A
Authority: JP
Inventors: 寛羽森; 秀嗣山岡; 聖悟石岡
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Current assignee: OHT Inc
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Filing date: 2005-01-19
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Description

本発明は検査対象導体に非接触で検査対象導体の状態を検査可能な検査装置及び検査方法並びに検査装置用センサに関するものである。

基板上に導電パターンを形成してなる回路基板を製造する際には、基板上に形成した導電パターンに断線や、短絡がないかを検査する必要があった。

従来から、導電パターンの検査手法としては、例えば特許文献１のように、導電パターンの両端近傍に電極を配し、一端側のピンから導電パターンに電気信号を給電し、他端側のピンからその電気信号を受電することにより、導電パターンの導通テスト等を行う接触式の検査手法（ピンコンタクト方式）が知られている。

電気信号の給電は、金属プローブを全端子に立ててここから導電パターンに電流を流すことにより行われる。

このピンコンタクト方式は、直接ピンプローブを接触させるために、S／N比が高いという長所を有する。

特開昭６２−２６９０７５号公報

しかしながら、例えば液晶表示パネルに用いるガラス基板に形成された回路配線パターン等では、パターン厚が薄く、また、基板との固着力も少なく、ピンを接触させてはパターンが損傷してしまう問題点があった。

更に、携帯電話用の液晶パネル等においては、配線ピッチも細密化しており、狭ピッチ多本数のプローブを製作するには多大の労力とコストが必要であった。

また同時に、配線パターンが異なるごとに（検査対象ごとに）使用に応じた新たなプローブを製作しなければならなかった。このため、検査コストが更に高くなり電子部品の低コスト化に対して大きな障害となっていた。

更に、部品実装時に実装基板を所定の位置に位置決めするような場合にも、位置決めセンサとして接触型のセンサを位置決め箇所に配置し、実装基板がセンサに接触して例えば機械的スイッチをオンして位置決めを確認していた。しかし、機械的な接触では耐久面で問題があるほか、位置決め精度もよくなかった。

更に、接触型のセンサを非接触型センサに置き換えることも考えられる。非接触センサでは、例えば検査対象導体に近接させて所定面積のセンサ板を配置し、例えば検査対象導体とセンサ板との間を静電結合状態として交流検査信号を検査導体に供給すると共に静電結合状態を利用して検査対象導体に供給されている検査信号を検出していた。

しかしながら、非接触センサの検出感度、あるいは検査信号供給効率は、接触型センサに比べて大きく低下するため、単に接触型センサを検査対象導体に近接させるのみでは、満足のいく検出結果は得られなかった。このため、非接触型センサを使用する場合には効率の良い検査信号の供給、検出が求められていた。

以上の問題を解決するために、センサを板状にして検査対象導体に近接させて容量結合させる際に、センサと検査対象導体との対応面積を広くすることが考えられる。

しかしながら、対応面積を広くすると、例えば、センサ板に対応する検査対象導体部分にオープン（断線部分）が有っても、これを検出することがほとんどできなかった。このように、検査可能範囲が狭くなってしまうため、センサの大きさを抑えるしかなかった。

これを避けようとした場合には、センサ形状をできるだけ小さくすることが望ましいが、小さくしては検出可能な信号レベルが低くなり、検出の信頼性が問題となってしまう。このため、検出に信頼性をあげることが望まれていた。

本発明は上述した課題を解決することを目的としてなされたもので、上述した課題を解決し、検査可能範囲を制限することなく、非接触で検査対象の状態を精度良く検出することのできる検査装置及び検査方法を提供することを目的とする。

係る目的を達成する一手段として例えば以下の構成を備える。
即ち、交流検査信号が印加された検査対象導電体の状態を非接触で検査可能な検査装置に用いる検査装置用センサであって、検査対象導体の信号供給部位に近接して位置決め可能で前記検査対象導体に交流検査信号を供給する給電センサ板と、前記給電センサ板より検査信号が供給された前記検査対象導体の検査信号検出部位に近接して位置決め可能で前記検査対象導体よりの検査信号を検出する検出センサ板とからなる第１のセンサ板組と、前記第１のセンサ板組の給電センサ板位置決め位置に合わせて前記第１のセンサ板組の検出センサ板を位置決め配置すると共に前記第１のセンサ板組の検出センサ板位置決め位置に合わせて前記第１のセンサ板組の給電センサ板を位置決め配置可能な第２のセンサ板組とからなり、前記第１あるいは第２のセンサ板組の前記給電センサ板と前記検出センサ板のいずれかを前記検査対象導体との対向面積が縦長となるセンサ板とするとともに、他方を前記検査対象導体との対向面積が縦短となるセンサ板とすることを特徴とする。

そして例えば、前記給電センサ板を縦長棒状のセンサ板とするとともに、前記検出センサ板を縦短棒状のセンサ板とすることを特徴とする。

又は、交流検査信号が印加された検査対象導電体の状態を非接触で検査可能な検査装置であって、検査対象導体の信号供給部位に近接して位置決め可能で前記検査対象導体に交流検査信号を供給する給電センサ板と、前記給電センサ板より検査信号が供給された前記検査対象導体の検査信号検出部位に近接して位置決め可能で前記検査対象導体よりの検査信号を検出する検出センサ板とからなる第１のセンサ板組と、前記第１のセンサ板組の給電センサ板位置決め位置に合わせて前記第１のセンサ板組の検出センサ板を位置決め配置すると共に前記第１のセンサ板組の検出センサ板位置決め位置に合わせて前記第１のセンサ板組の給電センサ板を位置決め配置可能な第２のセンサ板組と、前記第１及び第２のセンサ板組の給電センサ板に選択的に検査信号を供給可能な検査信号供給手段と、前記第１あるいは第２のセンサ板組の検出センサ板よりの検査信号を受け取り前記検査対象導体の状態を検査可能な検出手段とを備え、前記第１あるいは第２のセンサ板組の前記給電センサ板と前記検出センサ板のいずれかを前記検査対象導体との対向面積が縦長となるセンサ板とするとともに、他方を前記検査対象導体との対向面積が縦短となるセンサ板とすることを特徴とする。

そして例えば、前記給電センサ板を縦長棒状のセンサ板とするとともに、前記検出センサ板を縦短棒状のセンサ板とすることを特徴とする。あるいは、前記第１のセンサ板組と前記第２のセンサ板組を隣接する検査対象導体にそれぞれ位置決めして一方のセンサ組により検査を行った後に他方のセンサ組を前記一方のセンサ組が検査した検査対象導体位置に位置決めして検査を行うことを特徴とする。

また例えば、各センサ板組毎に異なる周波数の交流検査信号を供給する供給手段と、各センサ板組毎の給電された検査信号のみを検出する検査信号検出手段と、前記検査信号検出手段の検出結果が正常時の検出結果と異なるか否かで検査対象の良否を判別可能とする検査手段とを備えることを。

または、交流検査信号が印加された検査対象導電体の状態を非接触で検査可能な検査装置であって、検査対象導体の信号供給部位に近接して位置決め可能で前記検査対象導体に交流検査信号を供給する給電センサ板と、前記給電センサ板より検査信号が供給された前記検査対象導体の検査信号検出部位に近接して位置決め可能で前記検査対象導体よりの検査信号を検出する検出センサ板とからなる幾組かのセンサ板組と、各センサ板組毎に異なる周波数の交流検査信号を供給する供給手段と、各センサ板組毎の給電された検査信号のみを検出する検査信号検出手段と、前記検査信号検出手段の検出結果が正常時の検出結果と異なるか否かで検査対象の良否を判別可能とする検査手段とを備えることを特徴とする。

そして例えば、交流検査信号は０．５ＭＨｚ乃至１．２ＭＨＺの範囲で少なくとも０．１ＭＨｚ以上異なる周波数の検査信号を使用することを特徴とする。

また例えば、前記検査信号検出手段は、対となる給電センサ板に供給される検査信号周波数に同調する同調回路を備え、前記同調回路の同調周波数のみを検出可能に構成されることを特徴とする。あるいは、前記同調回路はＬＣ共振回路で構成されていることを特徴とする。

更に例えば、前記検査対象の検査は、正常な検査対象よりの検出結果と測定した検出結果とを比較して測定した検出結果が正常な検査対象よりの検出結果に対して所定範囲内の場合に正常と判断することを特徴とする。

または、上記した各構成の検査装置における検査方法であって、検査対象導体の信号供給部位に近接して給電センサ板を位置決めすると共に、同じ検査対象導体の検査信号検出部位に近接して検出センサ板を位置決めし、続いて前記位置決めされた前記給電センサ板に交流検査信号を供給し、前記検出センサ板が検出する前記給電センサ板より検査信号が供給された前記検査対象導体よりの検査信号を入力し、基準となる正常な検査対象導体からの検出信号情報と、検出した検査信号とを比較して前記検査対象導体の状態を検出し、続いて、前記検査対象導体の先に検査した信号供給部位端部に近接して検出センサ板を位置決めすると共に、同じ検査対象導体の先に検査した検査信号検出部位端部に近接して給電センサ板を位置決めし、続いて前記位置決めされた前記給電センサ板に交流検査信号を供給し、前記検出センサ板が検出する前記給電センサ板より検査信号が供給された前記検査対象導体よりの検査信号を入力し、基準となる正常な検査対象導体からの検出信号情報と、検出した検査信号とを比較して前記検査対象導体の状態を検出し、先の検査結果と上記検査結果の両方の検査結果から検査対象導体の良否を検査する検査方法とすることを特徴とする。

そして例えば、同じ検査対象導体に対して、第１のセンサ組により最初に検査を行い、その後第２のセンサ組による検査を行ない、それぞれの検査結果から検査対象導体の良否を判断する検査方法とすることを特徴とする。

または、検査対象導体の信号供給部位に近接して位置決め可能で前記検査対象導体に交流検査信号を供給する給電センサ板と、前記給電センサ板より検査信号が供給された前記検査対象導体の検査信号検出部位に近接して位置決め可能で前記検査対象導体よりの検査信号を検出する検出センサ板とからなる幾組かのセンサ板組を備え、交流検査信号が印加された検査対象導電体の状態を非接触で検査可能な検査装置における検査方法であって、各センサ板組の各給電センサ板に異なる周波数の交流検査信号を供給し、各給電センサ板よりの検査信号を検出する検出センサ板よりの検出信号出力に接続された同調回路の同調周波数を当該検出センサ板の検査対象導体に供給される検査信号周波数にして当該検査信号周波数の信号のみ抽出し、前記検査信号の検出結果が正常時の検出結果と異なるか否かで検査対象の良否を判別可能とする検査方法とすることを特徴とする。

また例えば、前記検査対象の検査は、正常な検査対象よりの検出結果と検出した検出結果とを比較して検出結果が正常な検査対象よりの検出結果に対して所定範囲内の場合に正常と判断することを特徴とする。

本発明によれば、検査対象に非接触でありながら、検査可能領域を狭めることなく検査対象導体に対する信頼性の高い検査が可能となる。

以下、図面を参照して本発明に係る一実施の形態例を詳細に説明する。まず検査装置で用いられる本実施の形態例のセンサユニットの詳細について説明する。
〔第１の実施の形態例〕

まず図１を参照して本発明に係る一発明の実施の形態例を詳細に説明する。図１は本発明に係る一発明の実施の形態例の検査装置で用いるセンサユニットの構成を説明するための図である。

本実施の形態例の検査装置の説明においては、説明の簡略化のために棒状パターンが列状に配設されている場合を例に行う。しかし、適用できる導体パターンは以下の例に限定されるものではなく、曲線状であっても、あるいは複雑な導体パターンであっても良い。更に途中で枝分かれしているものであっても良い。

検査装置の検査原理を以下に説明する。例えば、検査対象配線パターンの一方端部近傍にやや縦長の棒状センサ板（長方形センサ板）２０Aが位置するように位置決め配置すると共に、上記検査対象配線パターンの他方端部近傍に縦短の棒状センサ板（狭面積センサ板）３０Aを配置する。

本実施の形態例では、縦長の棒状センサ板を検査信号供給用の給電センサ板として用い、縦短の棒状センサ板を検査信号検出用の検出用センサ板として用いることとしている。そして、まず最初にこの一組のセンサ板で、検査対象の配線パターンの導通検査を行う。

次に、センサ板を例えば図１の矢印方向に移動させ、隣の配線パターン位置に移動させて位置決めし、次の配線パターンに対して同様の検査を行う。このとき、例えば先に検査を行った配線パターンには、他の組のセンサ板、例えば、他の検査対象配線パターンの一方端部近傍に逆に縦短の棒状センサ板（狭面積センサ板）３０Bを配置し、他方端部近傍にやや縦長の棒状センサ板（長方形センサ板）２０Bが位置するように位置決め配置する。そして、一つの配線パターンに対して、他の組のセンサ板を用いて配線パターンの検査を行う。

このように、一つの配線パターンに対して交互に切り替えて検査信号を供給し、上記のセンサ板組のそれぞれを用いてそれぞれの組の検出結果を合わせて最終検査結果としている。

それぞれ長短が逆のセンサ板での検出結果を合わせることにより、縦長のセンサ板と対応する検査対象配線パターンの面積が例え広くても、縦短の棒状センサ板を用いた検査時にはセンサ板と対応する検査対象配線パターンの面積を狭いものとでき、検査可能範囲を縦短の棒状センサの大きさを基準としたものとできる。

これにより、縦長センサ板として面積を大きくとって配線パターンと静電結合容量を大きくしても、その影響を無くすことができ、面積を多くしたメリットを十分に獲得することができると共に、デメリットの影響を無くすことができる。

なお、本実施の形態例では、実験的に給電センサと検出センサをそれぞれ縦長センサ板と縦短センサ板として検査した結果、縦長センサ板を給電センサ板とし、縦短のセンサ板を検出センサ板として使用した場合に最もよい検出結果が得られた。

検出信号レベルを上げようとした場合には給電センサ板の大きさを大きくすればよく、縦長のセンサ板の長さとしては検査対象の導体パターン長さの少なくとも半分以下であればその大きさに制限はない。これにより、より効率の良い検査装置とすることができる。しかし、逆の構成であっても良いことは勿論である。

次に以上に説明したセンサ板を用いた本実施の形態例を具体的な検査装置に適用した第１の例を以下、図２を参照して説明する。図２は本発明に係る第１の実施の形態例の検査装置の構成を説明するための図である。

本実施の形態例においては、例えば、検査対象導体とセンサ板とを近接して位置決め配置し、静電結合状態とし、縦長形状のセンサ板で検査信号を供給し、縦短形状のセンサ板で検査信号を検出し、検査対象よりの検出信号のレベルを求める。

図２において、１０は検査対象導体１５の配設されている検査対象基板、１５は検査対象導体のパターンを示しており、検査対象導体１５は例えば列状の導体であっても、曲線状の配線パターンが配設されていてもよい。以下の説明では列状導体である場合を説明する。

図１は本発明に係る一発明の実施の形態例のパターン検査原理を説明するための図である。

図１において、１０は本実施の形態例の検査するべき検査対象導体パターン１５の配設されている基板であり、本実施の形態例では液晶表示パネルなどに用いるガラス製の基板を用いている。

ガラス製基板１０の表面には本実施の形態例回路パターン検査装置で検査する液晶表示パネルを形成するための列状導電パターン１５が配設されている。

しかし、本実施の形態例は以上の列状導電パターン例に限定されるものではなく、パターンが互いに接続されたコモンパターン（櫛歯状パターン）であっても同様にパターン良否を検出可能である。

１５はほぼ列状に配設された列状の検査対象導電パターンであり、両端部が互いに隣接するパターンと離れている。図２の例では互いのパターンの両端部の間隔がほぼ同一であるが、上記したように一方端部が互いに接続されていても良く、また、パターン間隔が一定でなく、例えばパターン毎に間隔、パターン幅が不ぞろいであっても、問題なくパターンの良否を検査可能である。

２０は、検査対象導電パターン１５と所定距離離反した位置に位置決めされるほぼ導電パターン幅以下の幅の縦長棒状の平板プレートを備え、非接触方式で列状導電パターンに所定周波数の交流信号を供給可能な給電センサ板である。

給電センサ板２０には所定周波数の交流信号を生成出力する信号供給部６５が接続されており、信号供給部６５は給電センサ板２０に所定周波数の交流信号を生成して出力する。

３０は検査対象導体パターン１５と所定距離離反した位置に位置決めされ、検査対象導体パターン１５に供給された検査信号を検出可能な検出センサ板であり、検査対象導電パターンがオープン状態（パターン断線状態）か否か、あるいは隣接パターンと接続されているか否かを検出可能である。検出センサ板３０は、検査対象導電パターンの幅分以下の幅で長さが短い縦短形状を有している。

５０は検出センサ板３０よりの検出検査信号を受け取り、制御部６０のＡ／Ｄ変換部６４に出力する増幅回路であり、検出センサ板３０よりの検出信号を増幅する増幅器５１と、増幅器５１で増幅した検出信号に重畳しているノイズ成分を除去するノイズフィルタ５２を含んでいる。ノイズフィルタ５２は信号供給部６５から供給される交流検査信号周波数のみを通過させるバンドパスフィルタで構成できる。

本実施の形態例においては、各センサ板２０，３０は導電パターンの端部と容量結合された状態に制御されており、導電パターンに流れる検査信号（交流信号）の検出結果を検出信号レベルの強弱として検出することができる。

なお、実際の検査装置では、検査基板の検査対象導体の幅が７ミクロン〜３０ミクロン（一部製品では２ミクロン程度のものもある。）長さ３００ｍｍのものを用い、給電センサ板２０で約４０ｍｍ、検出センサ板３０で約２ｍｍとしている。２ｍｍ以下の場合には検出信号の検出レベルが低くなり信頼性の高い検出が困難となる。

以上の構成における検査装置の測定部の等価回路を図３に示す。図３は本実施の形態例の検査装置の測定等価回路を示す図である。図３において、（R₁）は検査対象パターンのパターン抵抗、（R₂）はセンサの内部抵抗、（R₃）は増幅器５１の入力インピーダンスを給電用のセンサ板、（C₁）は検査対象導体パターン間の静電結合容量、（C₂）は検出用センサ板と検査対象パターン間の静電結合容量、（C₃）は増幅器５１の入力容量、（V_OUT）は増幅器５１の出力電圧である。
ここで、図３における各素子をインピーダンス表示すると、

となる。ここで、Z₁、Z₂、Z₃、Z₄は直列接続であるから、Z₁、Z₂、Z₃、Z₄の合成インピーダンスZ₇は
Z₇＝Z₁＋Z₂＋Z₃＋Z₄となる。また、Z₅、Z₆は並列接続であるから
合成インピーダンスZ₈は

となる。

また、Z₇、Z₈は直列接続であるから総合インピーダンスZ₉は、
Z₉＝Z₇＋Z₈となる。
ここで全体に流れる電流Iはオームの法則より
Ｉ＝（Ｅ／Z₉）となる。
このことから、増幅器５１の出力電圧V_OUTは

となり、

となる。各素子のインピーダンスにこれらの値を代入すると、

となる。ここで、計算の簡単化のために分母の実部と虚部を次のようにおく。

さらに計算を進めると、

となり、絶対値を求めると

となる。よって、出力電圧

は次式で表すことができる。

検査において検査対象導体パターンがオープンの場合には

となることから、検査対象導体パターンがオープンの場合には出力電圧が減少する。本実施の形態例では、この電圧の減少を監視して良否を判定している。

また、６０は検査装置の全体制御を司る制御部であり、制御部６０は、例えばＲＯＭ６２に格納されている制御手順に従い各構成を制御するＣＰＵ６１、ＣＰＵ６１の制御手順や各種パラメータを記憶するＲＯＭ６２、各種処理データや測定データなどを記憶する作業用メモリであるＲＡＭ６３，増幅回路５０から入力されるアナログ検査信号を対応するデジタル信号に変換してＣＰＵ６１で読み取り可能に変換するＡ／Ｄ変換部６４、所定周波数の交流検査信号を生成して給電センサ２０に供給する信号供給部６５、検査結果あるいは検査手順などを表示可能な表示部６６等から構成されている。

また、７０はスカラーロボット８０を制御するロボットコントローラ、８０は検査対象基板１０を保持して位置決め制御を行うと共に、ロボットコントローラ７０の制御でセンサ板２０，３０を検査対象パターンに対して位置決めするとともに検査対象パターン上を走査するスカラーロボットである。

本実施の形態例では図２に矢印に示すように各センサ板を走査する。なお、図２においては、検査装置のうち、主に検査信号を処理する構成のみを表している。

本実施の形態例では、給電センサ板２０と検出センサ板３０を図２の矢印方向に移動させつつ検出センサ板３０の検出結果の変化を抽出することにより、給電センサ板２０が各導電パターン位置に走査されてきたときの給電センサ板２０のプレートと導電パターンとの対応面積に比例する検査信号が導電パターンに供給可能状態となる。

本実施の形態例では、一組の給電センサ板と検出センサ板を使用して所望の検査対象導体の検査を行った後に、もう一方の組の給電センサ板と検出センサ板を使用して所望の検査対象導体の検査を行う。給電センサ板２０は縦長棒状に形成されているため、導電パターンとの対応面積として十分に広い面積が確保でき、より高強度の検査信号が導電パターンに供給される。

断線がなければ、上記したように所定レベルの検査信号が導電パターンの他方端部近傍に位置決めされた検出センサ板３０から検出される。
一方、導電パターンに断線箇所があれば断線箇所より先に検査信号が到達しないか、到達してもごくわずかとなり、検出センサ板３０の検出信号レベルは低下する。このため、検出センサ板３０出力の大きな低下が検出されれば当該箇所がパターン断線箇所であると判別できる。

一方、隣接パターンとの短絡状態（ショート状態）にある場合は、短絡状態にある他のパターンにも検査信号が供給される。このため、対となる給電センサ板２０から検査信号を供給していないにもかかわらず一定レベル以上の検査信号を検出センサ板３０で検出した場合には導体パターンのショートと判断できる。

この一組目のセンサ板による検査では、給電センサ板に対向する検査対象導体部分の良否検査は不十分であるが、引き続いて給電センサ板と検出センサ板の位置を逆にして切り替え今まで給電センサ板の位置していた部分が検出センサ板位置となるため、給電センサ板の面積を広くした影響をなくすことができる。

以上に説明した本実施の形態例の導電パターンの検査制御を以下図４のフローチャートを参照して説明する。図４は本実施の形態例の導電パターンの検査制御を説明するためのフローチャートである。

本実施の形態例では導電性材料（例えばクロム、銀、アルミニウム、ＩＴＯなど）で形成された列状導電パターンが配設されている基板はガラス基板であり、ステップS１において、表面に例えば図２に示す検査対象導電パターンの形成されたガラス基板が不図示の搬送路上を本実施の形態例の回路パターン検査装置位置（ワーク位置）に搬送する。

検査対象パターンの配設された基板を検査装置の検査位置に搬送位置決めされると、続くステップＳ２において、不図示の治具（基板搭載ステージ）により搬送路位置で保持され、検査装置の検査位置に位置決め保持される。

この治具は、XYZθ角度の４軸制御により三次元位置制御が可能に構成されており、検査対象基板をセンサ位置より一定距離離反させた測定前の基準となる位置に位置決めされる。例えば、一組目の給電センサ板２０が導電パターン１５の図２に示す最も上側の導電パターンの左端部位置に位置決めされ、検出センサ板３０が最も上側の導電パターンの右端部位置に位置決めされ、一組目のセンサ板を最初の検査対象導体検査位置に位置決め配置される。

これで検査基板を測定位置に位置決めできたため、ステップS３において信号供給部６５を制御して一組目の給電センサ板２０のみに所定周波数の交流信号（検査信号）が供給されるように制御する。
続くステップＳ４において、増幅回路５０を起動して検出センサ板２０からの検査信号レベルを増幅回路５０で一定の信号レベルとなるように増幅し、一組目の検出センサ板３０の検査信号検出に備える。

そしてステップＳ５において、一組目のセンサ板を最初の検査対象導体検査位置から一定速度で例えば図１の矢印方向に移動させるセンサ板の移動制御を行う。
続くステップＳ６において、検査信号アナログ−デジタル変換部６４で増幅回路５０で一定の信号レベルとなるように増幅された一組目のセンサ板よりのアナログ検出信号を、対応するデジタル信号に変換して例えばＲＡＭ６３に順次格納する。

次のステップＳ７において、一組目のセンサ板により検査するべき検査対象導体よりの検査信号の収集が終了したか否かを調べる。検査するべき検査対象導体よりの検査信号の収集が終了していない場合にはステップＳ５に戻り、検査対象導体よりの検査信号の収集処理を続行する。

一方、ステップＳ７で、検査するべき検査対象導体よりの検査信号の収集が終了するとステップＳ１０に進み、二組目の給電センサ板２０と検出センサ板３０を、一組目の給電センサ板２０、検出センサ板３０が先に検査した導電パターンに対する最初に検査を開始する位置に位置決めする。

次にステップＳ１１において、信号供給部６５を制御して二組目の給電センサ板２０のみに所定周波数の交流信号（検査信号）が供給されるように制御する。

続くステップＳ１２において、増幅回路５０を起動して検出センサ板２０からの検査信号レベルを増幅回路５０で一定の信号レベルとなるように増幅し、二組目の検出センサ板３０の検査信号検出に備える。

そしてステップＳ１３において、二組目のセンサ板を最初の検査対象導体検査位置から一定速度で検査方向に移動させるセンサ板の移動制御を行う。例えば、一組目と同じ方向であれば図１の矢印方向に、一組目と逆の方向であれば図１の矢印と逆の方向に移動させる。

続くステップＳ１４において、検査信号アナログ−デジタル変換部６４で増幅回路５０で一定の信号レベルとなるように増幅された二組目のセンサ板よりのアナログ検出信号を、対応するデジタル信号に変換して例えばＲＡＭ６３に順次格納する。

次のステップＳ１５において、二組目のセンサ板により検査するべき検査対象導体よりの検査信号の収集が終了したか否かを調べる。検査するべき検査対象導体よりの検査信号の収集が終了していない場合にはステップＳ１３に戻り、検査対象導体よりの検査信号の収集処理を続行する。

一方、ステップＳ１５で、検査するべき検査対象導体よりの検査信号の収集が終了するとステップＳ１６に進み、ＣＰＵ６１は、一組目の検出結果、及び二組目の検出結果を正常な値と比較して良否（主にパターンの断線）を判断する。具体的には、検出レベルが正常導体パターン時の検出レベルを基準として、これに比較して所定範囲内に収まっているか否かで判断する。

検査信号の検出レベルが所定範囲にない場合にはステップＳ１８に進み、検査対象導体の不良と判断し、不良を記録すると共に不良表示を行う。

なお、ここで不良箇所のさらなる特定を行うように制御し、可能であれば不良箇所の補修を行っても良い。これは撮像装置を不良と判断された導体パターンに沿って移動させ、撮像情報と正常パターン情報とを比較して不良パターン箇所を検出し、可能で有れば不良箇所の補修を行うことが考えられる。

補修は、隣接パターンとの短絡である場合には短絡部分の切断・除去を行い、断線の場合には断線箇所の導体パターンを接合する等の処理を行えばよい。

一方、ステップＳ１６で検査信号の検出レベルが所定範囲にある場合にはステップＳ１７に進み、検査対象導体が正常であると判断して正常を記録すると共に検査結果を例えば一定時間表示して終了する。

例えば、検査基板を搬送位置まで下降させて搬送路上に載置し、次のステージに搬送させるか、あるいは不良基板を搬送路から外すなどの処理を行ことが考えられる。ステップＳ１８で不良箇所の補修処理を行っていない場合には、ここで不良箇所の補修処理に移行してもよい。

以上に説明した本実施の形態例によれば、検査対象導体に対する検査ができにくい領域を増やすことなく給電センサ板の検査対象導体との対向位置を広面積として高感度での検査を行うことができる。

〔第２の実施の形態例〕
以上の説明では、２組のセンサ板を用いて基板の検査を行う例を説明した。しかし、近年は大型基板の検査要求が強まってきており、短時間で広範囲のパターンの検査を行う必要が高まってきた。

この要求に応えるためには、一つの基板に対して一組のセンサ板を用いて検査を行っては、どうしても限界がある。このため、複数の組のセンサ板を用いて同時に基板上の複数箇所で同時に検査を行えば検査のスピードアップが図れる。

同一基板の複数箇所で同時に検査を可能とした本発明に係る第２の実施の形態例を以下に説明する。第２の実施の形態例では、複数箇所でパターンの検査を行うようにするため、それぞれのセンサ組の検出に用いる検査信号の周波数をセンサ組毎に異なるように設定する。

これにより複数箇所で同時に検査を行った場合であっても、パターンの短絡等で他の組の検査信号が本来検出されるべきでないセンサ板で誤検出されるのを防止することができる。

このため、第１の実施の形態例の信号供給部６５に、それぞれのセンサ板組毎に異なる周波数の検査信号を出力可能に構成する。なお、任意の周波数信号を出力する構成は公知であるため、具体的な検査信号生成回路の説明は省略する。

第２の実施の形態例では、増幅回路５０の構成も第１の実施の形態例と異なり、検出センサ板３０よりの検出信号を単に増幅器５１で増幅するのではなく、対となる給電センサ板２０に供給される検査信号周波数に同調する同調回路（共振回路）接続し、同調回路に同調する周波数の検査信号のみを増幅してＡ／Ｄ変換部６４に出力するように構成する。

第２の実施の形態例の検出センサ板からの検査信号抽出部の等価回路を図５に示す。図５は第２の実施の形態例の検出センサ板からの検査信号抽出部の等価回路を示す図である。

図５は、第１の実施の形態例の図３に示す等価回路に比し、コイルＬｂ及びコンデンサＣｂより構成されるＬＣ同調回路（ＬＣ共振回路）を付加して増幅器５１の入力に接続している点である。

このＬＣ同調回路を備えることにより、同調周波数（共振周波数）に反応して同調周波数（共振周波数）を受電した場合にのみＡ／Ｄ変換部６４に検出信号を出力する。同調回路の同調周波数の設定は、例えばデジタルラジオ受信機の同調回路と同様の回路構成とすることにより、例えば制御部６０の制御下で任意の周波数の設定できる。

あるいは、検査の直前に検出センサ板より検出されている周波数に同調するように調整する工程を設けて調整してもよい。この場合、調整は、自動的に行っても、あるいは手動で行っても良い。手動で行う場合にはコンデンサ容量を可変とすることが考えられる。

検出センサ板３０で検出した検出信号は検出されるべき検査信号の周波数に同調する同調回路（共振回路）を通過させ、他の周波数信号をカットして検出されるべき検査信号が検出されるか否かを確実に測定できるように構成している。

即ち、一つの基板に対して複数箇所で同時に検査対象導体の良否を検出可能とするために、それぞれの測定箇所で供給する検査信号を代えるという第２の実施の形態例に特有の構成を備えることにより実現している。

また、検出センサ板においても、それぞれ検出するべき検査信号周波数に同調（共振）する同調回路（共振回路）を通すことにより、他の本来検出するべきでない検査信号を誤って検出することが無いようにしている。

なお、市販用の検査装置においては、更に検査信号の検出性能を上げるため、増幅器の入力前後にそれぞれ同調回路を備える構成としている。第２の実施の形態例を適用した検査装置で実際に用いられている増幅回路５０の詳細構成例を図６に示す。図６は第２実施例の製品で実装されている検査信号検出部の構成を説明するための図である。

図６において、５５、５６は検出センサ板３０よりの検出信号周波数の同調する同調回路であり、増幅器５１の入力側と出力側にそれぞれ同等の同調回路を配設して検査信号のみを確実に抽出するようにしている。これにより、検査信号のみを確実に抽出できるようにしている。

図６に示す検査装置の検出信号処理回路（第２の実施の形態例の増幅回路５０）のノイズフィルタ５２を除いて周波数特性を測定した結果、Ｑ＝４３の狭帯域フィルタ特性を有することが確認できた。これは、ＡＭラジオの中間周波トランスとほぼ同程度のＱ値であり、十分実用となることが確認された。

この同調回路は、同調周波数は任意の周波数の自動制御ができるため、他の検査信号を検出しているか否かを合わせて検出する場合には、それぞれの検査信号に同調するように同調回路の同調周波数を変えていくことによりあらゆる周波数の検査信号を検出することができる。

さらに、検査効率のよい最適な検査信号周波数での検査を実現するため、検査用基板を用い、検査信号周波数を変化させて検出信号がどのように変化するかを測定した。試験は、検査信号周波数を１ＭＨｚ〜１０MHzの範囲で順次走査し、正常パターンと不良パターン（断線パターン）とで検出信号レベルがどの程度変化したかで行った。

なお，試験は共振用インダクタを２２０μH一定とし，コンデンサを１１５ｐＦ〜２９ｐＦに変えることにより、同調回路の同調周波数（共振周波数）を変化させて行った。

第２の実施の形態例で高い周波数の検査信号を採用したのは、検査効率を考慮したことと、同調回路の同調特性を考慮して、複数の周波数での検査を同時に基板上のいくつかの場所で行うためにはある程度互いの周波数が離れている必要があるからである。

試験結果の例を図７に示す。図７は検査信号周波数を変化させた場合の不良箇所の検出信号の変化率を示す図である。

周波数毎の不良箇所と正常箇所の検出信号の変化率をみると、図７に明らかなように低い周波数のほうが変化率が大きく（不良箇所の検出信号レベルが零に近づく）、高い周波数では変化率が小さくなっている。

図７の結果から１〜３MHzといった低い周波数のほうが適していることが判明した。その後、更に低周波数の検査信号についても実験を重ねた結果、０．５ＭＨｚ〜１．３ＭＨｚの範囲で有れば良好な検査結果が得られる事が確認できた。特に、０．５ＭＨｚ〜１．２ＭＨｚの周波数で良好か結果が得られた。

そこで、第２の実施の形態例では、０．５ＭＨｚ〜１．２ＭＨｚの周波数の範囲の周波数帯域を使用することとした。そして、検査信号の周波数は、同調回路の特性にもよるが、上記特性の同調回路を２段で使用した場合には、互いに少なくとも０．１ＭＨｚ離れていれば、他の検査信号による影響をほとんど受けない検査が実現する。

以上説明したように第２の実施の形態例によれば、簡単な構成でありながら多くの検査対象をわずかの時間で検査することができる。

以上説明したように第２の実施の形態例によれば、一つの基板の検査に要する時間を大幅に短縮することができる。

なお、以上の説明では、第１の実施の形態例のセンサ板を用いる場合を例に説明したが、二組のセンサ板を用いる構成に限定されるものではない。検査対象導体との対向面積がさほど縦長となっていないセンサ板を用いる場合には一回の検査で検査対象導体の検査を終了するものであっても良い。

また、第２の実施の形態例において、検出センサ板での検出信号を対応する給電センサ板よりの検査信号と同じ周波数の検査信号として検出位置に検査対象導体の良否を検査するのみではなく、他の周波数の検査信号供給タイミングで対応する周波数の検査信号を検出可能な状態に制御すれば、この周波数の検査信号を検出した検出センサ板位置と、検査信号給電場所の間に導通路が形成されていることが検査できる。

〔第３の実施の形態例〕
以上の説明では、長短２つのセンサ板の組を交互に同じ検査対象導体に位置決めして一組のセンサ板組とし、基板検査にいくつかのセンサ板組を用い、互いの組毎に異なる周波数の検査信号を用いて同時に他の場所の検査対象導体に検査を行う例を説明した。

しかし、本発明は以上の例に限定されるものではなく、センサ板に供給する検査信号毎に異なる周波数の検査信号を使用してもよい。センサ板に供給する検査信号毎に異なる周波数の検査信号を使用する本発明に係る第３の実施の形態例を以下に説明する。

第３の実施の形態例においても、基本構成は上述した第２の実施の形態例とほぼ同様であり、信号供給部６５の構成、及び検出センサ板２０で検出した検査信号の処理回路の構成は、第２の実施の形態例と同様の回路とすることができる。信号供給部６５は異なる周波数の検査信号を給電センサ板に供給可能に構成されおり、増幅回路５０には給電された検査信号のみに同調する同調回路を備えている。

信号供給回路６５は、給電センサ板２０に供給する周波数を少なくとも予め規定したいくつかの周波数の中から任意の周波数の信号を供給可能とする。

そして、センサ板に供給する検査信号として、給電センサ板毎に異なる周波数の検査信号を供給する。これにより、例え隣接した検査対象にそれぞれ交互に縦長センサ板と縦短センサ板を隣接して位置決めした場合であっても、それぞれのセンサ板組で同時に異なる検査信号を供給することにより同時にそれぞれの検査対象導体の検査を行える。

このため、センサ板を次の検査対象導体位置に移動させた時には、一方のセンサ板組の検査は終了しており、長短のセンサ板交互に検査信号を供給しても、交互に検査信号を供給（給電）しない場合とほとんど変わらない検査時間で検査ができる。

以上説明したように第３の実施の形態例によれば、上述した実施の形態例に比し更に検査時間を短縮することができる。

〔第４の実施の形態例〕
上述した第１の実施の形態例では、長短２つのセンサ板の組を交互に同じ検査対象導体の両端部に位置決めして一組のセンサ板組として検査を行う例を説明した。

しかし、本発明は以上の例に限定されるものではなく、一組目のセンサ板と二組目のセンサ板とで異なる形状であってもよい。更に、センサ板を両方とも移動させて検査を行う例に限定されるものでもない。

本発明では、検査対象導体に確実に検査信号を供給でき、検査対象導体から検査信号を確実に検出できるものであればセンサ板形状及び移動制御は以上の例に限定されるものではない。

検査対象導体パターンが平行パータンではなく、一方端部で配線ピッチが狭くなっているような場合においては、一組目の検出センサ板を複数本の導体パターンの端部又は全ての検査対象導体パターンの端部をカバーする長尺状のセンサ板とし、二組目の給電センサ板を検査対象導体の配線ピッチが広くなった部分に位置決めして移動させるようにしても、第１の実施の形態例と同等の信頼性の高い検査結果が得られる。

このように構成した本発明に係る第４の実施の形態例を図８を参照して以下に説明する。図８は本発明に係る第４の実施の形態例の検査装置の検査原理を説明するための図である。

図８において、太線で示す１５は検査対象導体、２０Ａは例えば一組目の給電センサ板、３０Ａは一組目の検出センサ板、２０Ｂは二組目の給電センサ板、３０Ｂは二組目の検出センサ板を示している。図８においても、参照符号を図１の同様構成と同じ番号を付している。

第４の実施の形態例において、一組目のセンサ板で検出が困難な領域は、給電センサ板と対向する検査対象導体部分であり、二組目のセンサ板で検出が困難な領域も給電センサ板と対向する検査対象導体部分である。

このことから、列状の広ピッチの導体配線部分に給電センサを位置決めして検査処理を行っても、何らの不具合もない。狭ピッチの導体配線部分の検出センサ板を複数の配線パターンに共通のセンサ板としても、検査対象となっている検査信号給電導体との対向部分の面積が縦短であれば、問題のない検査が行える。

一方、給電センサ板に対向する検査対象導体が他方のセンサ組の給電センサ板対向位置に被さっていない限り、検査結果に悪影響を与えることはなく、図８に示すように、二組目のセンサ板が狭ピッチの検査対象胴体部分を除いた広ピッチ部分のみ走査されても、信頼性の高い検査結果が得られる。

なお、第４の実施の形態例においても、センサ板構造を除く基本構成は上述した第１の実施の形態例とほぼ同様であり、信号供給部６５の構成、及び検出センサ板２０で検出した検査信号の処理回路の構成は、第１の実施の形態例と同様の回路とすることができる。信号供給部６５は第２の実施の形態例のように異なる周波数の検査信号を給電センサ板に供給可能に構成して、増幅回路５０には給電された検査信号のみに同調する同調回路を備える構成であっても良い。

以上説明したように第４の実施の形態例によれば、上述した実施の形態例に比し更に検査時間を短縮することができる。

また、狭ピッチでの配線部分それぞれにセンサ板を走査、あるいは位置決めすることなく、信頼性の高い検査が実現することから、装置構造、センサ板位置決め制御を簡略化することができる。

本発明に係る一発明の実施の形態例の検査装置で用いるセンサユニットの構成を説明するための図である。

本実施の形態例の検査装置の構成を説明するための図である。本実施の形態例の検査装置の測定等価回路を示す図である。本実施の形態例の検査装置の検査制御を説明するためのフローチャートである。

本発明に係る第２の発明の実施の形態例の検出センサ板からの検査信号抽出部の等価回路を示す図である。

検査信号周波数を変化させた場合の不良箇所の検出信号の変化率を示す図である。第２実施例の製品で実装されている検査信号検出部の構成を説明するための図である。本発明に係る第４の実施の形態例の検査装置の検査原理を説明するための図である。

符号の説明

１０基板
１５列状検査対象導電パターン
２０給電センサ板
３０検出センサ板
５０増幅回路
５１増幅器
５２ノイズフィルタ
５５，５６同調回路
６０制御部
６１ＣＰＵ
６２ＲＯＭ
６３ＲＡＭ
６４Ａ／Ｄ変換部
６５信号供給部
６６表示部
７０ロボットコントローラ
８０スカラーロボット

Claims

延設された一方端部と他方端部を有する導電パターンを検査対象として非接触で検査可能な検査装置に用いる検査装置用センサであって、
前記導電パターンの前記一方端部近傍に配置され、交流検査信号を供給する第１の給電センサ板と、前記導電パターンの前記他方端部近傍に配置され、前記導電パターンを伝搬する前記交流検査信号を検査信号として検出する第１の検出センサ板と、の対からなる第１のセンサ板組と、
前記導電パターンの前記他方端部近傍に配置され、交流検査信号を供給する第２の給電センサ板と、前記導電パターンの前記一方端部近傍に配置され、前記導電パターンを伝搬する前記交流検査信号を検査信号として検出する第２の検出センサ板と、の対からなる第２のセンサ板組とを具備し、
前記第１の給電センサ板は、前記導電パターンの前記一方端部側から前記他方端部側に向かう前記延設方向に前記導電パターンを覆うように延伸し、
前記第２の給電センサ板は、前記導電パターンの前記他方端部側から前記一方端部側に向かう前記延設方向に前記導電パターンを覆うように延伸することを特徴とする検査装置用センサ。
延設された一方端部と他方端部を有する導電パターンを検査対象として非接触で検査可能な検査装置に用いる検査装置用センサであって、
前記導電パターンの前記一方端部近傍に配置され、交流検査信号を供給する第１の給電センサ板と、前記導電パターンの前記他方端部近傍に配置され、前記導電パターンを伝搬する前記交流検査信号を検査信号として検出する第１の検出センサ板と、の対からなる第１のセンサ板組と、
前記導電パターンの前記他方端部近傍に配置され、交流検査信号を供給する第２の給電センサ板と、前記導電パターンの前記一方端部近傍に配置され、前記導電パターンを伝搬する前記交流検査信号を検査信号として検出する第２の検出センサ板と、の対からなる第２のセンサ板組とを具備し、
前記第１の検出センサ板は、前記導電パターンの前記他方端部側から前記一方端部側に向かう前記延設方向に前記導電パターンを覆うように延伸し、
前記第２の検出センサ板は、前記導電パターンの前記一方端部側から前記他方端部側に向かう前記延設方向に前記導電パターンを覆うように延伸することを特徴とする検査装置用センサ。
前記導電パターンの前記一方端部と前記他方端部が隣接する導電パターンとほぼ等間隔で複数配置された検査対象パターンに対して、
前記第１の給電センサ板と前記第１の検出センサ板を検査対象となる前記導電パターンの前記一方端部と前記他方端部に位置決めした際に、前記第２の給電センサ板が前記第１の検出センサ板と前記等間隔の距離を離間して配置され、前記第２の検出センサ板が前記第１の給電センサ板と前記等間隔の距離を離間して配置されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の検査装置用センサ。
延設された一方端部と他方端部を有する導電パターンを検査対象として非接触で検査可能な検査装置であって、
前記導電パターンの前記一方端部近傍に配置され、交流検査信号を供給する第１の給電センサ板と、前記導電パターンの前記他方端部近傍に配置され、前記導電パターンを伝搬する前記交流検査信号を検査信号として検出する第１の検出センサ板と、の対からなる第１のセンサ板組と、
前記導電パターンの前記他方端部近傍に配置され、交流検査信号を供給する第２の給電センサ板と、前記導電パターンの前記一方端部近傍に配置され、前記導電パターンを伝搬する前記交流検査信号を検査信号として検出する第２の検出センサ板と、の対からなる第２のセンサ板組と、
前記第１の給電センサ板と前記第２の給電センサ板に選択的に交流検査信号を供給可能な検査信号供給手段と、
前記第１の検出センサ板あるいは前記第２の検出センサ板よりの検査信号を受け取り前記検査対象導体の状態を検査可能な検査信号検出手段とを具備し、
前記第１の給電センサ板は、前記導電パターンの前記一方端部側から前記他方端部側に向かう前記延設方向に前記導電パターンを覆うように延伸し、
前記第２の給電センサ板は、前記導電パターンの前記他方端部側から前記一方端部側に向かう前記延設方向に前記導電パターンを覆うように延伸することを特徴とする検査装置。
延設された一方端部と他方端部を有する導電パターンを検査対象として非接触で検査可能な検査装置であって、
前記導電パターンの前記一方端部近傍に配置され、交流検査信号を供給する第１の給電センサ板と、前記導電パターンの前記他方端部近傍に配置され、前記導電パターンを伝搬する前記交流検査信号を検査信号として検出する第１の検出センサ板と、の対からなる第１のセンサ板組と、
前記導電パターンの前記他方端部近傍に配置され、交流検査信号を供給する第２の給電センサ板と、前記導電パターンの前記一方端部近傍に配置され、前記導電パターンを伝搬する前記交流検査信号を検査信号として検出する第２の検出センサ板と、の対からなる第２のセンサ板組と、
前記第１の給電センサ板と前記第２の給電センサ板に選択的に交流検査信号を供給可能な検査信号供給手段と、
前記第１の検出センサ板あるいは前記第２の検出センサ板よりの検査信号を受け取り前記検査対象導体の状態を検査可能な検査信号検出手段とを具備し、
前記第１の検出センサ板は、前記導電パターンの前記他方端部側から前記一方端部側に向かう前記延設方向に前記導電パターンを覆うように延伸し、
前記第２の検出センサ板は、前記導電パターンの前記一方端部側から前記他方端部側に向かう前記延設方向に前記導電パターンを覆うように延伸することを特徴とする検査装置。
前記第１のセンサ板組及び前記第２のセンサ板組による検査が時間的に連続して行うことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の検査装置。
各センサ板組毎に異なる周波数の交流検査信号を供給する検査信号供給手段と、
各センサ板組毎の給電された検査信号のみを検出する検査信号検出手段と、
前記検査信号検出手段の検出結果が正常時の検出結果と異なるか否かで検査対象の良否を判別可能とする検査手段とを備えることを特徴とする請求項４乃至請求項６のいずれかに記載の検査装置。
交流検査信号は０．５ＭＨｚ乃至１．２ＭＨＺの範囲で少なくとも０．１ＭＨｚ以上異なる周波数の検査信号を使用することを特徴とする請求項７に記載の検査装置。
前記検査信号検出手段は、対となる給電センサ板に供給される交流検査信号の周波数に同調する同調回路を備え、前記同調回路の同調周波数のみを検出可能に構成されることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の検査装置。
前記同調回路はＬＣ共振回路で構成されていることを特徴とする請求項９に記載の検査装置。
前記検査対象となる前記導電パターンは、正常な導電パターンよりの検出結果と測定した検出結果とを比較して測定した検出結果が正常な前記導電パターンよりの検出結果に対して所定範囲内の場合に正常と判断することを特徴とする請求項４乃至請求項１０のいずれかに記載の検査装置。
請求項４又は請求項５に記載の検査装置における検査方法であって、
検査対象となる前記導体パターンの一方端部近傍に第１の給電センサ板を位置決めすると共に、当該導電パターンの他方端部近傍に第１の検出センサ板を位置決めし、
続いて前記位置決めされた前記第１の給電センサ板から交流検査信号を供給し、
前記第１の検出センサ板が検出した前記導電パターンを伝搬した検査信号と、正常な導電パターンの基準の検出信号とを比較して前記導電パターンの状態を検出し、
引き続き、前記導体パターンの一方端部近傍に第２の検出センサ板を位置決めすると共に、当該導電パターンの他方端部近傍に第２の給電センサ板を位置決めし、
続いて前記位置決めされた前記第２の給電センサ板から交流検査信号を供給し、
前記第２の検出センサ板が検出した前記導電パターンを伝搬した検査信号と、正常な導電パターンの基準の検出信号とを比較して前記導電パターンの状態を検出し、
１つの前記導電パターンに対して複数回の検査を実施して前記導電パターンの良否を検査することを特徴とする検査方法。
検査対象となる導電パターンに対する検査は、正常な導電パターンから得られた基準検出結果と、検出した検出結果とを比較して、前記基準検出結果に対して所定範囲内の場合に正常と判断することを特徴とする請求項１２に記載の検査方法。