JP6418376B2 - 基板検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、低電流や低電圧の電気信号を用いて回路基板を検査するのに好適な基板検査装置に関する。

従来から、回路基板の導体パターンに電気信号を印加して、導体パターンの電気信号を検出することにより、当該回路基板の良否を検査する基板検査装置が知られている。特許文献１は、この種の基板検査装置としての抵抗測定装置を開示する。

特許文献１の抵抗測定装置は、高電圧を出力できる電圧源と、高電流を出力できる電流源と、を備え、プローブを介して被測定物に検査電流を印加することにより、被測定物に発生する電圧を測定する構成となっており、前記検査電流及び測定された電圧に基づいて、被測定物の抵抗値を算出する。

特開２００６−３０１３１号公報

近年の電子製品において益々高まっている高性能化、小型化、軽量化の要望に応えるため、回路基板における導体パターンの小型化及び高密度化、電子部品の内蔵化が進んでいる。このような状況下で、例えば半導体の製造プロセスを基板の製造に応用することで、半導体に近い高密度の導体パターン（以下、高密度微細導体パターンと呼ぶことがある）を有する回路基板の実現も現実味を帯びつつある。

ここで一般的に、回路基板における導体パターンの許容電流及び耐電圧は、導体パターンの幅及び導体パターン同士の間隔によって定まる。具体的には、導体パターンが細ければ細いほど、許容電流が小さくなる。また、導体パターン同士の間隔が狭ければ狭いほど、耐電圧が低くなる。

従って、上記の高密度微細導体パターンを有する回路基板を検査しようとした場合、測定信号の電流及び電圧は、従来の回路基板に印加する測定信号の電流及び電圧よりも大幅に低くしなければならないと考えられる。ところが、測定信号の電流や電圧が低ければ低いほど、測定端子と基板との接触抵抗等からのノイズの影響が相対的に大きくなってしまう。

この点、上記特許文献１の構成は、前記電流源又は電圧源によって高電流又は高電圧を出力することで、測定端子としてのプローブの接触個所に存在する不純物を破壊し、接触状態を改善することにより、被測定物の抵抗値を正確に測定できるとする。

しかし、特許文献１の構成は、高電流又は高電圧を基板の導体パターンに印加する必要があるため、許容電流や耐電圧が小さい高密度微細導体パターンを検査しようとしても、当該導体パターンを破壊してしまう可能性が極めて高い。従って、特許文献１の抵抗測定装置は、上記の導体パターンを小型化及び高密度化した回路基板の検査に対応できない。

本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その目的は、接触抵抗等によるノイズの影響をリアルタイムで吸収し、低電流や低電圧の電気信号を用いた検査に好適な基板検査装置を提供することにある。

課題を解決するための手段及び効果

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。

本発明の観点によれば、以下の構成の基板検査装置が提供される。即ち、この基板検査装置は、回路基板の導体パターンに電気信号を印加し、当該回路基板の電気特性を検査する。この基板検査装置は、電圧測定端子及び電流供給端子と、電圧補正部と、を備える。前記電圧測定端子及び前記電流供給端子は、前記導体パターンと接触する。前記電圧補正部は、前記電圧測定端子と、前記電流供給端子と、前記導体パターンと、から構成される回路内のノイズを除去可能なインスツルメンテーションアンプを備える。前記電圧補正部は、前記インスツルメンテーションアンプを含んだ制御ループを通じて、前記電圧測定端子と前記電流供給端子との間の電位差がゼロになるように補正する。

即ち、第１測定端子及び第２測定端子と、導体パターンと、の接触抵抗による電圧降下によって、理想的には同電位であるべき２つの測定端子の間に電位差が発生してしまう。また、前記接触抵抗による電圧降下を第１測定端子や第２測定端子によって検出することで、検出電圧が大きくなり、検査精度を低下させてしまう。この点、上記の構成によれば、当該接触抵抗による電圧降下を補正することができるので、第１測定端子と第２測定端子との間の電位差をゼロになるように保持することができる。これにより、回路基板を検査するとき、２つの測定端子と導体パターンとの接触抵抗の影響を受けずに、検査の精度を一層高めることができる。特に、同相信号除去比（ＣＲＭＭ）の高いインスツルメンテーションアンプを使用することにより、２つの測定端子と導体パターンとの接触抵抗による電圧降下を確実に補正することができる。

前記の基板検査装置においては、前記インスツルメンテーションアンプは、互いに対称である２つの差動増幅回路を有することが好ましい。

これにより、２つの測定端子と導体パターンとの間で生じる接触抵抗によるノイズ等の共通入力信号を除去でき、回路基板の検査精度をより一層高めることができる。

前記の基板検査装置においては、前記インスツルメンテーションアンプの増幅率が１倍に設定されていることが好ましい。

これにより、インスツルメンテーションアンプが１倍の増幅率で安定して動作することができるので、２つの測定端子と導体パターンとの間で生じる接触抵抗等の影響を確実に除去することができる。

前記の基板検査装置においては、増幅率が−１倍であるオペアンプを更に備えることが好ましい。

このように、オープン状態であるオペアンプを利用せず、−１倍の増幅率のオペアンプの安定増幅状態を利用することにより、精度の高い電圧補正部を有する基板検査装置を実現することができる。

前記の基板検査装置においては、前記制御ループに含まれるアンプの数が、前記インスツルメンテーションアンプを含めて１個又は２個であることが好ましい。

即ち、一般的に、電圧降下を補正する制御ループが短ければ短いほど、電圧を速く安定させることができる。この点、上記の構成では、制御ループに含まれるアンプが、インスツルメンテーションアンプだけであるか、インスツルメンテーションアンプと１個のアンプだけであるので、制御ループを物理的に極めて短くでき、電圧降下が発生した瞬間に補正することができる。これにより、電圧補正部において高速かつ確実に電圧降下を補正することができる。

前記の基板検査装置においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、前記インスツルメンテーションアンプは、非反転入力端子と、反転入力端子と、出力端子と、を備える。前記オペアンプは、非反転インプット端子と、反転インプット端子と、アウトプット端子と、を備える。前記非反転入力端子と、前記電圧測定端子と、が電気的に接続される。前記反転入力端子と、前記アウトプット端子と、前記電流供給端子と、が電気的に接続される。前記出力端子と、前記反転インプット端子と、が電気的に接続される。前記非反転インプット端子がグランドと電気的に接続される。

これにより、簡素な構成で、２つの測定端子の間の電位差をゼロになるように補正することができる。

前記の基板検査装置は、２つの電圧測定端子と、２つの電流供給端子と、を備え、前記２つの電流供給端子を介して前記導体パターンに電流を印加し、前記２つの電圧測定端子から前記導体パターンの電圧を検出する４端子法を用いて基板を検査することが好ましい。

これにより、４端子法を用いる基板検査装置において、測定端子と導体パターンとの接触抵抗による電圧降下をリアルタイムで補正することができる。

本発明の一実施形態に係る基板検査装置の全体的な構成を示す概略側面図。 基板の検査の原理を示す図。 基板の検査の等価回路図。 ４端子法の構成を示す図。 電圧補正部によるノイズを除去する制御ループを示す図。 電圧補正部の構成を示す図。 インスツルメンテーションアンプの内部回路を示す図。 アンプの作動領域を示す図。 本発明の電圧補正部の一変形例の構成を示す図。

次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の一実施形態に係る基板検査装置１０の全体的な構成を示す概略側面図である。図２は、基板の検査の原理を示す図である。図３は、基板の検査の等価回路図である。

図１に示すように、基板検査装置１０は、筐体２８を有している。筐体２８の内部空間には、検査対象の回路基板１１を載置するための基板載置台２０と、第１検査部２１と、第２検査部２２と、が設けられている。

基板載置台２０は、検査対象の回路基板１１を載置可能に構成されている。第１検査部２１は、基板載置台２０に載置された回路基板１１の上方に位置する。第２検査部２２は、基板載置台２０に載置された回路基板１１の下方に位置する。検査部２１，２２は、それぞれ、多数のプローブ（測定端子）１５を有する検査治具２３と、前記検査治具２３を保持する保持体２４を有している。

また、基板検査装置１０は、治具移動機構２５を備えている。治具移動機構２５は、筐体２８の内部空間において、第１検査部２１及び第２検査部２２を適宜移動させることができるように構成されている。

以上のように構成された基板検査装置１０は、基板載置台２０に載置された回路基板１１に対して検査部２１，２２を移動させることにより、当該回路基板１１が有する導体パターン１１０上に形成されたテストポイントに対して、プローブ１５を接触させることができる。

図１に示すように、上下の検査部２１，２２は、それぞれ、保持体２４内に、電流供給部１７、電流測定部１８、及び電圧測定部１９を有している。また、上下の検査部２１，２２の保持体２４内には、信号切換部２６が配置されている。基板検査装置１０は、信号切換部２６を制御可能な制御部２７を備えている。この制御部２７は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなるコンピュータとして構成されている。制御部２７は、回路基板１１に形成された導体パターン等に関するデータを保持している。

以下、基板検査装置１０を用いた具体的な検査について説明する。図２に示すように、基板検査装置１０において、回路基板１１を構成する１つの導体パターン１１０の両端にプローブ（端子）１５１，１５２をそれぞれ接触させる。電流供給部１７が、プローブ１５１を介して、検査対象の導体パターン１１０に一定の大きさの検査電流ｉを流す（定電流制御）。図２に示すように、一方のプローブ１５１から導体パターン１１０に流れた検査電流ｉは、他方のプローブ１５２から電流測定部１８を経由して、電流供給部１７に戻る。このように、検査電流ｉは、プローブ１５１，１５２と、電流供給部１７と、電流測定部１８と、導体パターン１１０とから構成された回路内で流れる。

このときのプローブ１５１，１５２の間の電位差（電圧降下）を電圧測定部１９によって取得することで、オームの法則に基づいて、当該導体パターン１１０の抵抗値Ｒを計算することができる。こうして得られた抵抗値Ｒに基づいて、当該導体パターン１１０の良否（短路や断線の有無、抵抗値の適否等）が判定される。この検査を複数の導体パターン１１０のそれぞれについて行うことで、回路基板１１の良否が判定される。

しかし、このような検査回路においては、プローブ１５１，１５２と導体パターン１１０とを接触させる部分において接触抵抗が発生することが避けられず、これが上記の抵抗値Ｒの測定精度に影響を与える。

導体パターン１１０を検査する回路の、接触抵抗による電圧降下を考慮した等価回路を図３に示す。この等価回路において、Ｒは導体パターン１１０の抵抗であり、Ｒ_C1はプローブ１５１と導体パターン１１０との間の接触抵抗であり、Ｒ_C2はプローブ１５２と導体パターン１１０との間の接触抵抗である。導体パターン１１０に印加する検査電流の大きさをｉとすると、上記の接触抵抗Ｒ_C1，Ｒ_C2を用いて、電圧測定部１９にて検出した電位差（電圧降下）Ｖ_Oは、Ｖ_O＝ｉＲ_C1＋ｉＲ＋ｉＲ_C2で表される。

即ち、電圧測定部１９で検出される電圧降下Ｖ_Oは、測定対象の導体パターン１１０による電圧降下Ｖ（＝ｉＲ）より、ｉＲ_C1＋ｉＲ_C2だけ大きくなる。これにより、電圧測定部１９が測定した電位差Ｖ_Oに基づく抵抗値はＲ＋Ｒ_C1＋Ｒ_C2となり、測定したい導体パターン１１０の抵抗値ＲよりＲ_C1＋Ｒ_C2だけ大きくなって、検査に誤差が発生してしまう。

ところで、Ｒ_C1，Ｒ_C2は接触抵抗であるため、プローブ１５１，１５２の先端の摩損状態や、プローブ１５１，１５２と導体パターン１１０との接触の具合により変化し、特にプローブ１５１，１５２の先端が摩耗してくると、大幅に変動する傾向がある。言い換えれば、接触抵抗Ｒ_C1，Ｒ_C2は一定の値をとることがなく、事前に予測することが難しい。

また、常に一定の電流を回路負荷に流す定電流制御の特性上、図２の回路においてプローブ１５１，１５２と導体パターン１１０との接触抵抗Ｒ_C1，Ｒ_C2により発生した電圧降下の分だけ、プローブ１５１，１５２間に印加される電圧が大きくなる。導体パターン１１０に加わる電圧が耐電圧より大きくなると、導体パターン１１０において絶縁破壊が生じ、回路基板１１を破損してしまう可能性もある。

この点、本実施形態の基板検査装置１０は、以上に示した課題を解決するために、以下のような構成とされている。以下、図４以降を参照して詳細に説明する。図４は、４端子法の構成を示す図である。図５は、電圧補正部３によるノイズを除去する制御ループを示す図である。図６は、電圧補正部３の構成を示す図である。

この基板検査装置１０は、図４に示すように、電流供給部１７と、電流測定部１８と、電圧測定部１９と、を備えている。電流供給部１７は、定電流源であって、設定された大きさの電流を、２つの電流供給端子（電流測定端子）１５３，１５４を介して、検査対象である導体パターン１１０に流す。電流測定部１８は、当該２つの電流供給端子１５３，１５４を介して、導体パターン１１０に流れている電流を検出する。電圧測定部１９は、電圧測定端子１５５，１５６を介して、導体パターン１１０の電圧を測定する。

図４に示すように、本実施形態の基板検査装置１０は、電流供給端子１５３，１５４を介して、検査対象である回路基板１１の導体パターン１１０に対して電流供給部１７により定電流を流し、電圧測定端子１５５，１５６の間の電圧降下を電圧測定部１９によって測定する、いわゆる４端子法を用いている。

４端子法においては、電圧測定部１９が大きな内部抵抗を有するため、電圧測定部１９が設けられている回路は実質的にオープンになっていると考えて差し支えない。従って、電流供給部１７が設けられている側の回路に比べて、電圧測定部１９が設けられている側の回路には電流があまり流れないので、電流供給端子１５３，１５４と導体パターン１１０との間の接触抵抗からの影響をある程度抑制することができる。

ところで、近年、半導体の製造プロセスを基板製造に応用することで、半導体に近い高密度配線を有する基板が実現しつつあるのは上述したとおりである。この種の回路基板１１の導体パターン（高密度微細導体パターン）は、距離が短くなっているため、電気抵抗値が相当に小さくなっている。従って、この種の回路基板１１を検査するとき、測定端子と導体パターン１１０との間の接触抵抗による影響（ノイズ）が相対的に大きくなる。

例えば、従来の構成の基板の導体パターンの抵抗が１０Ωで、接触抵抗が１Ωの場合、接触抵抗の影響は１０％程度と比較的小さい。一方で、高密度微細導体パターンを形成した回路基板１１においては、導体パターン１１０の抵抗が例えば３Ω程度になると考えられるから、接触抵抗が１Ωの場合、その影響は３割を上回ることになって、検査精度の観点から現実的でない。

本実施形態の基板検査装置１０が採用する４端子法においても事情は同じであり、電圧測定端子１５６と導体パターン１１０との間で生じる接触抵抗を無視することができない。即ち、ノイズ等が存在していない理想状態においては、電流供給端子１５４の電位と電圧測定端子１５６の電位が同じになるが、実際は、電圧測定端子１５６を導体パターン１１０に接触させた部分で生じる接触抵抗により電圧降下が発生し、電流供給端子１５４と電圧測定端子１５６との間に電位差が生じてしまう。

また、電圧測定端子１５６と導体パターン１１０との間で生じる接触抵抗は１回１回の接触毎に異なり、予測が難しいため、端子と導体パターン１１０との接触抵抗を予め測定して電圧降下を補正しておくこともできない。

なお、制御部２７の制御により、電圧降下を検出したら、当該電圧降下分の電圧を補正するような構成も考えられる。しかし、制御部２７は回路基板１１と物理的に離れた場所に設けられることが多いため、制御ループも相当に長くなる結果、電圧降下が検出されたタイミングから電圧が実際に補正されるまで長時間を要することになり、基板検査の効率を大幅に低下させてしまう。また、制御ループが長くなると、その分だけノイズが生じて、検査の精度を大幅に低下させてしまう。

この点、本実施形態の基板検査装置１０は、図５に示すように、電圧補正部３を備えている。この電圧補正部３は、電流供給端子１５４と電圧測定端子１５６の間に配置されており、電圧測定端子１５６と導体パターン１１０との間の接触抵抗による電圧降下を補正する。なお、本実施形態において、電圧測定端子１５６が第１測定端子に相当し、電流供給端子１５４が第２測定端子に相当する。

当該電圧補正部３の構成を詳細に説明すると、図６に示すように、電流供給端子１５４と電圧測定端子１５６との間に、インスツルメンテーションアンプ３０と、オペアンプ４０と、が設置されている。

インスツルメンテーションアンプ３０は、非反転入力端子３１と、反転入力端子３２と、出力端子３３と、を備え、非反転入力端子３１からの入力と、反転入力端子３２からの入力と、の差を増幅する。本実施形態のインスツルメンテーションアンプ３０は、１倍の増幅率（利得Ｇａｉｎ＝１）のものを用いる。

インスツルメンテーションアンプ３０は、広く知られているように、高い同相信号除去比（ＣＭＲＲ）と、高入力インピーダンスと、高精度と、を有する。また、インスツルメンテーションアンプ３０及びオペアンプ４０として例えば半導体チップ化されたものを用いることで、電気信号を制御するループを物理的に極めて短くできる。これにより、インスツルメンテーションアンプ３０から構成された電気信号の制御ループの制御速度を大幅に高速化することができ、接触抵抗による電圧降下を例えば１ミリ秒以下の応答速度で補正することも可能になる。

本実施形態のインスツルメンテーションアンプ３０は、図７に示すように、同じ性能を有する２つの差動増幅器を備えている。これにより、２つの入力端子からの共通入力信号（本説明の基板の検査においては、上記接触抵抗によるノイズ等）を除去することができ、高い同相信号除去比（ＣＭＲＲ）を得ることができる。

同相信号除去比（ＣＭＲＲ）は、差動増幅回路等での２つの入力に共通する入力信号（例えば、ノイズ等）を除去する傾向の強さを表す。即ち、アンプのＣＭＲＲが大きければ大きいほど、当該アンプはノイズ等の共通入力信号を除去する傾向が強くなる。

高入力インピーダンスを有するインスツルメンテーションアンプ３０は、微小な電気信号も検出することができる。何故なら、高入力インピーダンスを有することで、入力信号が小さくても、インスツルメンテーションアンプ３０を駆動できるからである。ジュールの法則とオームの法則からＰ＝Ｉ²Ｒの公式が得られ、この公式から考えると、インスツルメンテーションアンプ３０の駆動電力Ｐが一定であって、Ｒが大きければ大きいほど、駆動電流Ｉが小さくなる。従って、インスツルメンテーションアンプ３０は高入力インピーダンスを有するため、微小な電気信号でもインスツルメンテーションアンプ３０を駆動することができる。言い換えれば、インスツルメンテーションアンプ３０は、微小な電気信号でも検出することができる。

上記で説明したように、導体パターン（高密度微細導体パターン）１１０を有する回路基板１１は、許容電流及び耐電圧が小さい。従って、この種の回路基板１１を検査するときは、回路基板１１に供給する信号の電流や電圧も小さくせざるを得ないので、導体パターン１１０から検出する電流又は電圧も小さくなる。この点、本実施形態の基板検査装置１０においては、微小な電気信号も検出できるインスツルメンテーションアンプ３０が設けられているため、この種の高密度微細導体パターンを有する回路基板１１の検査を問題なく行うことができる。

また、上記で説明したように、導体パターン１１０の許容電流が小さいため、検査のために導体パターン１１０に供給する電流も小さくする必要がある。従って、電圧測定端子１５６と導体パターン１１０との間で生じる接触抵抗の影響が相対的に大きくなる。

この点、本実施形態のインスツルメンテーションアンプ３０は、互いに対称である２つの差動増幅回路を有するため、電圧測定端子１５６と導体パターン１１０との間の接触抵抗による電圧降下等のノイズを除去することができる。

次に、図６に示すオペアンプ４０を説明する。このオペアンプ４０は、非反転インプット端子４１と、反転インプット端子４２と、アウトプット端子４３と、を備え、−１倍の増幅率（利得Ｇａｉｎ）を有する。当該オペアンプ４０の非反転インプット端子４１がグランドと電気的に接続し、反転インプット端子４２がインスツルメンテーションアンプ３０の出力端子３３と電気的に接続し、アウトプット端子４３がインスツルメンテーションアンプ３０の反転入力端子３２と電気的に接続している。

本実施形態の電圧補正部３を介して、電圧測定端子１５６と導体パターン１１０との接触抵抗による電圧降下等のノイズを除去することで、電流供給端子１５４と電圧測定端子１５６との間の電位差がゼロになるように補正することができる。

本実施形態の基板検査装置１０は、図５に示すように、電圧補正部３を電流供給端子１５４と電圧測定端子１５６との間に設けることで、電流供給端子１５４及び電圧測定端子１５６と導体パターン１１０との接触抵抗による電圧降下等のノイズに素早く応答して除去することで、導体パターン１１０の電圧降下の測定を安定して行うことができ、回路基板１１の検査の効率も良好である。

続いて、インスツルメンテーションアンプ３０の具体的な構成について、図７のインスツルメンテーションアンプ３０の内部回路を参照して説明する。

本実施形態の基板検査装置１０の電圧補正部３は、図６の回路構成によって、アンプを線形領域動作状態で動作させる。線形領域動作状態のアンプは、図８のグラフに示すように、差動入力を一定の増幅率で増幅して出力する。言い換えれば、当該動作状態のアンプの入力と出力が比例している。

線形領域動作状態のアンプは、バーチャル・ショートという特性を有している。バーチャル・ショートとは、アンプの２つの入力の間の電位差がゼロに近い状態で、仮想的に短絡している状態である。このバーチャル・ショートにより、図７のアンプＡ１においては２つの入力電圧Ｖ₁，Ｖ₁₀が等しくなり、アンプＡ２においては２つの入力電圧Ｖ₂，Ｖ₂₀が等しくなる。従って、以下の関係式が得られる。
Ｖ₁＝Ｖ₁₀
Ｖ₂＝Ｖ₂₀

仮に、ノイズ等の共通入力信号をＶ_ICとし、当該共通入力信号がアンプによって増幅された出力をＶ_OCとする。図７に示す回路において、アンプＡ１の出力電圧をＶ_A、アンプＡ２の出力電圧をＶ_B、インスツルメンテーションアンプ３０の前半部の各所に配置された抵抗をＲ_g，Ｒ₁，Ｒ₂とすると、上記の関係式に基づいて、以下の関係式が得られる。即ち、
Ｖ₂−Ｖ₁＝Ｖ₂₀−Ｖ₁₀＝（Ｖ_B−Ｖ_A）Ｒ_g／（Ｒ₂＋Ｒ_g＋Ｒ₁） ・・・（１）
Ｖ_OC＝Ｖ_B−Ｖ_A＝（Ｒ₂＋Ｒ_g＋Ｒ₁）（Ｖ₂−Ｖ₁）／Ｒ_g ・・・（２）
なお、Ｒ_gは、インスツルメンテーションアンプ３０のゲインを決定する抵抗値である。

Ｖ_ICは共通入力信号であるため、インスツルメンテーションアンプ３０の各入力端子に対して、同じ入力になる。即ち、
Ｖ_IC＝Ｖ₁＝Ｖ₂ ・・・（３）
（２）及び（３）の関係式から、Ｖ_OC＝０が得られる。以上のように、図７に示す回路は、共通入力信号を除去することができる。

本実施形態の電圧補正部３を構成する回路においては、制御ループにインスツルメンテーションアンプ３０とオペアンプ４０が含まれ、インスツルメンテーションアンプ３０を１倍の増幅率に設定し、オペアンプ４０を−１倍の増幅率に設定することにより、接触抵抗による影響を確実に取り除くことができる。

なお、接触抵抗による電圧降下を除去する方法の１つとして、コンパレータから構成されたオープンループを利用することも考えられる。しかしながら、ゲインが無限大のコンパレータであれば、接触抵抗からの影響を確実に消去することができるものの、そのようなコンパレータは理想的なものにすぎず、現実の回路で実現することは難しい。

一方、本実施形態の基板検査装置１０の電圧補正部３は、インスツルメンテーションアンプ３０及びオペアンプ４０の安定的な増幅率を利用して、電圧の補正回路を構成している。従って、接触抵抗による電圧降下等のノイズを確実に除去することができる。

以上に説明したように、本実施形態の基板検査装置１０は、回路基板１１の導体パターン１１０に電気信号を印加し、当該回路基板１１の電気特性を検査する。この基板検査装置は、電圧測定端子１５６及び電流供給端子１５４と、電圧補正部と、を備える。電圧測定端子１５６及び電流供給端子１５４は、導体パターン１１０と接触する。電圧補正部３は、電圧測定端子１５６と、電流供給端子１５４と、導体パターン１１０と、から構成される回路内のノイズを除去可能なインスツルメンテーションアンプ３０を備える。電圧補正部３は、インスツルメンテーションアンプ３０を含んだ制御ループを通じて、電圧測定端子１５６と電流供給端子１５４との間の電位差を補正する。

即ち、電圧測定端子１５６及び電流供給端子１５４と、導体パターン１１０と、の接触抵抗による電圧降下によって、理想的には同電位であるべき電圧測定端子１５６及び電流供給端子１５４の間に電位差が発生してしまう。また、前記接触抵抗による電圧降下を当該電圧測定端子１５６を介して検出することで、検出電圧が大きくなり、検査精度を低下させてしまう。この点、上記の構成によれば、当該接触抵抗による電圧降下を補正することができるので、電圧測定端子１５６と電流供給端子１５４との間の電位差をゼロになるように保持することができる。これにより、回路基板１１を検査するとき、電圧測定端子１５６及び電流供給端子１５４と導体パターン１１０との接触抵抗の影響を受けずに、検査の精度を一層高めることができる。特に、同相信号除去比（ＣＲＭＭ）の高いインスツルメンテーションアンプ３０を使用することにより、電圧測定端子１５６及び電流供給端子１５４と導体パターン１１０との間の接触抵抗による電圧降下を確実に補正することができる。

また、本実施形態の基板検査装置１０においては、インスツルメンテーションアンプ３０は、図７に示すように、互いに対称である２つの差動増幅回路を有している。

これにより、電圧測定端子１５６及び電流供給端子１５４と導体パターン１１０との間で生じる接触抵抗によるノイズ等の共通入力信号を除去でき、回路基板１１の検査精度をより一層高めることができる。

また、本実施形態の基板検査装置１０においては、前記制御ループに含まれるアンプの数が、インスツルメンテーションアンプ３０を含めて、当該インスツルメンテーションアンプ３０とオペアンプ４０の２個になっている。

即ち、一般的に、電圧降下を補正する制御ループが短ければ短いほど、電圧を速く安定させることができる。この点、本実施形態では、制御ループが、インスツルメンテーションアンプ３０と、１個のオペアンプ４０と、から構成されているので、制御ループを物理的に極めて短くでき、電圧降下が発生した瞬間に補正することができる。これにより、電圧補正部３において高速かつ確実に電圧降下を補正することができる。

また、本実施形態の基板検査装置１０において、インスツルメンテーションアンプ３０の増幅率が１倍に設定されている。

これにより、インスツルメンテーションアンプ３０が１倍の増幅率で安定して動作することができるので、電圧測定端子１５６及び電流供給端子１５４と導体パターン１１０との間で生じる接触抵抗等の影響を確実に除去することができる。

また、本実施形態の基板検査装置１０は、増幅率が−１倍であるオペアンプ４０を更に備える。

このように、オープン状態であるオペアンプを利用せず、−１倍の増幅率のオペアンプ４０の安定増幅状態を利用することにより、精度の高い電圧補正部３を有する基板検査装置１０を実現することができる。

また、本実施形態の基板検査装置１０において、インスツルメンテーションアンプ３０は、非反転入力端子３１と、反転入力端子３２と、出力端子３３と、を備える。オペアンプ４０は、非反転インプット端子４１と、反転インプット端子４２と、アウトプット端子４３と、を備える。非反転入力端子３１と、電圧測定端子１５６と、が電気的に接続される。反転入力端子３２と、アウトプット端子４３と、電流供給端子１５４と、が電気的に接続される。出力端子３３と、反転インプット端子４２と、が電気的に接続される。非反転インプット端子４１がグランドと電気的に接続される。

これにより、簡素な構成で、電圧測定端子１５６と電流供給端子１５４との間の電位差をゼロになるように補正することができる。

また、本実施形態の基板検査装置１０は、２つの電圧測定端子１５５，１５６と、２つの電流供給端子１５３，１５４と、を備える。２つの電流供給端子１５３，１５４を介して導体パターン１１０に電流を印加し、電圧測定端子１５５，１５６から導体パターン１１０の電圧を検出する４端子法を用いて基板を検査する。

これにより、４端子法を用いる基板検査装置１０において、電圧測定端子１５５，１５６及び電流供給端子１５３，１５４と導体パターン１１０との接触抵抗による電圧降下をリアルタイムで補正することができる。

以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。

電圧補正部３は、インスツルメンテーションアンプ３０と、オペアンプ４０と、を備えることに限らず、図９に示すようにインスツルメンテーションアンプ３０のみを設けて、電流供給端子１５４と電圧測定端子１５６との間の電位差を補正することも可能である。この場合、回路を一層簡素化することができる。

また、本実施形態の基板検査装置１０は、４端子法に限定せず、２端子法にも適用することができる。

３ 電圧補正部
１０ 基板検査装置
１１ 回路基板
１５ プローブ（端子）
１７ 電流供給部
１８ 電流測定部
１９ 電圧測定部
３０ インスツルメンテーションアンプ
３１ 非反転入力端子
３２ 反転入力端子
３３ 出力端子
４０ オペアンプ
４１ 非反転インプット端子
４２ 反転インプット端子
４３ アウトプット端子
１５１ プローブ
１５２ プローブ
１５３ 電流供給端子
１５４ 電流供給端子（第２測定端子）
１５５ 電圧測定端子
１５６ 電圧測定端子（第１測定端子）

Claims (7)

1. 回路基板の導体パターンに電気信号を印加し、当該回路基板の電気特性を検査する基板検査装置であって、
   前記導体パターンと接触する電圧測定端子及び電流供給端子と、
   電圧補正部と、
   を備え、
   前記電圧補正部は、前記電圧測定端子と、前記電流供給端子と、前記導体パターンと、から構成される回路内のノイズを除去可能なインスツルメンテーションアンプを備え、
   前記電圧補正部は、前記インスツルメンテーションアンプを含んだ制御ループを通じて、前記電圧測定端子と前記電流供給端子との間の電位差がゼロになるように補正することを特徴とする基板検査装置。
2. 請求項１に記載の基板検査装置であって、
   前記インスツルメンテーションアンプは、互いに対称である２つの差動増幅回路を有することを特徴とする基板検査装置。
3. 請求項１又は２に記載の基板検査装置であって、
   前記インスツルメンテーションアンプの増幅率が１倍に設定されていることを特徴とする基板検査装置。
4. 請求項１から３までの何れか一項に記載の基板検査装置であって、
   増幅率が−１倍であるオペアンプを更に備えることを特徴とする基板検査装置。
5. 請求項１から３までの何れか一項に記載の基板検査装置であって、
   前記制御ループに含まれるアンプの数が、前記インスツルメンテーションアンプを含めて１個又は２個であることを特徴とする基板検査装置。
6. 請求項４に記載の基板検査装置であって、
   前記インスツルメンテーションアンプは、
   非反転入力端子と、
   反転入力端子と、
   出力端子と、
   を備え、
   前記オペアンプは、
   非反転インプット端子と、
   反転インプット端子と、
   アウトプット端子と、
   を備え、
   前記非反転入力端子と、前記電圧測定端子と、が電気的に接続され、
   前記反転入力端子と、前記アウトプット端子と、前記電流供給端子と、が電気的に接続され、
   前記出力端子と、前記反転インプット端子と、が電気的に接続され、
   前記非反転インプット端子がグランドと電気的に接続されることを特徴とする基板検査装置。
7. 請求項１から６までの何れか一項に記載の基板検査装置であって、
   ２つの電圧測定端子を備え、
   ２つの電流供給端子を備え、
   前記２つの電流供給端子を介して前記導体パターンに電流を印加し、前記２つの電圧測定端子から前記導体パターンの電圧を検出する４端子法を用いて基板を検査することを特徴とする基板検査装置。

Images