JPH11509321A - 非接触検査のための、レーザ誘導の金属プラズマ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 いくつかの導電性通路を有する電気部品を検査するための装置。この装置は、金属プラズマを形成するように、検査さるべき部品の導線（１４）にレーザ・パルスを当てるための機構（１０）と、その導線およびそのプラズマと一緒に電気回路の一部を形成する一対以上のプローブ（１６）とを含む 最後に、この装置は、その導線とそれらのプローブとの間の上記プラズマを通る導電量に応答する検出器（１８）を含む。

Description

【発明の詳細な説明】 非接触検査のための、レーザ誘導の金属プラズマ 発明の分野と背景 この発明は、電気的検査のシステムと方法とに関するもので、より詳しくは、 プリント基板（ＰＣＢ）、液晶装置（ＬＣＤ）、マルチチップ・モジュール（Ｍ ＣＭ）、または電気的な連続と短絡用の集積回路などに存在するような導線を非 接触検査するためのシステムと方法とに係わるものである。 小さな導線を電気的に検査する方法として現在知られている方法は、大ざっぱ に分類すると、一個以上のプローブを検査さるべき導線と物理的接触させること を必要とする方法と、そのような物理的接触を必要としない方法とに分けること ができる。 物理的接触を必要とする方法としては、「フライング・プローブ」('flying p robes')と「ベッド・オブ・ネイル」('bed of nails')として知られる方法とが 挙げるられる。フライング・プローブ法では、Ｘ−Ｙ位置決めシステムに取り付 けられた金属プローブ（複数）を使用する。これらのプローブを、導線に二点で 接触させると、これらの二個のプローブの間に電位差が導かれる。この電位差は 、もしこの導線が電気的に連続であれば、測定可能な、導線を流れる電流を引き 起こす。逆に、これらのプローブ（二個）は異なった導線（二本）に接触させる ことができる。この場合、測定可能な電流は、見かけ上は別々であるこの二本の 導線間が短絡状態であることを指し示す。 ベッド・オブ・ネイル法では、プローブの母材（matrix）をプント基板に接触 させる。次いで、ネイルの対（複数）の間に適切な電位差を加え、ネイル（nail ）を通るいかなる電流も監視することによって、電気的連続および／または短絡 を監視する。 プローブと検査さるべき導線との物理的接触に頼る電気的検査方法には、基本 的に少なくとも二つの不都合な点がある、第一は、導線の寸法がだんだん小さく なっていくと、十分な物理的接触、したがってプローブと導線との電気的接触を 達成するのがますます難かしくなることである。第二は、プローブを導線、特に 極めて小さな導線と物理的接触をさせると、検査過程中にしばしば導線の損傷を 引き起こすおそれがあることである。 これらの問題点を克服するため、若干の非接触式電気的検査法が提案されてき た。非接触式方法の提案のうちのいくつかは、プローブと導線とが直接に物理的 接触をすることなしにプローブと導線との間に閉回路を形成するように、プロー ブと導線との間のギャップを架橋する、レーザ誘導の導電性プラズマを利用して いる。 米国特許第４，９７０，４６１号が参照として取入れられるが、これは、気体 を満たしたチャンバに回路基板を入れる方法を開示している。その電子回路板の 上部に配置されたグリッドにレーザが当てられる。レーザは、節（ノッド）内の 電荷を増大させる電界と交差するこのグリッドから放電を引き起こす。電界の極 性を反転すると、電荷を受ける節が充電されるにつれて視覚的に観察できる可視 プラズマが創成されるが、これは電気的連続性が存在することを表わす。 米国特許第５，０１７，８６３号が参照として取り入れられるが、これは、レ ーザ・ビームを使って、これを検査さるべきプリント基板の近くに配置された光 電子放出グリッドに当てるようにしたものである。グリッドから放出された電子 は閉回路を作る役割を果たし、電気的連続性の情報を与える。 最後に、米国特許第５，２０２，６２３号が参照として取り入れられるが、こ れは、集中的なレーザ・パルスを受ける小さなチャンバ内で、レーザにより起動 されるプラズマを発生するものである。生したプラズマは、チャンバ内の開口を 通って出て行き、イオン化ガスの導電性のブルーム(plume)が閉回路を形成する のに使われる。 以上述べた非接触式電気的検査法に共通した問題点は、これらの検査法は非常 に小さな導線は正確に検査できないということである。 したがって、導線に対して非接触式の電気的検査を行うための、簡単で信頼す べきシステムと方法であって、プリント基板、集積回路、マルチチップ・モジュ ール、液晶装置など、非常に小さなものさえも便利に、かつ正確に検査できるよ うなシステムと方法とは、その必要性が広く一般に認識されており、また、この ようなシステムと方法を持つことは極めて好都合なことである。発明の大要 本発明によれば、複数の導電性通路を有する電気部品を検査するための装置で あって、（ａ）金属プラズマを形成するように、検査さるべき部品の導線にレー ザ・パルスを当てるための手段と；（ｂ）その導線およびそのプラズマと一緒に 電気回路の一部を形成する少なくとも一対のプローブと；（ｃ）その導線とそれ らのプローブとの間の上記プラズマを通る導電量に応答する検出器とを含む装置 が得られる。 さらに本発明によれば、複数の導電性通路を有する電気部品を検査するための 方法であって、（ａ）少なくとも一対のプローブの近傍で金属プラズマを形成す るように、検査さるべき部品の導線にレーザ・パルスを当て、それらのプローブ がその導線およびそのプラズマと一緒に電気回路の一部を形成する工程と；(ｂ) その導線とそれらのプローブとの間の上記プラズマを通る導電量に関するパラメ ータを検出する工程とを含む方法が得られる。 上述したような推奨の装置実施例のさらなる態様によれば、これらのプローブ に電位差が加えられる。 本発明は、プリント基板、集積回路、ＬＣＤ、ＭＣＭなど、非常に小さなもの さえも正確に検査するための、導線に対する非接触式の電気的検査を行う装置と 方法とを提供することによって、現在知られている方式の欠点の克服に取り組み 成功を収めた 本発明は、導線にレーザを照射して、金属プラズマを形成させ、導線上の二点 と一対の隣接するプローブとの間に回路を完成する新規なシステムと装置とを開 示するものである。導線−通常、銅で出来ているが−にレーザを照射すると、電 荷キャリヤが導線媒体から放出される。これらのキャリヤは加えられた電界によ って近くのプローブに引き付けられる。図面の簡単な説明 ここで本発明を添付図面について説明するが、これは単なる例として解説する ものである。 図１は、本発明によるシステムと方法にとって有用なレーザとプローブの概略 側面図である。 図２は、本発明によるシステムの一つの実施可能な２−プローブ方式の平面図 である。実施例の説明 本発明はＰＣＢ、ＬＣＤ、ＭＣＭなど、非接触式の電気的検査のためのシステ ムと方法についての発明である。 本発明によるシステムと方法の原理と操作とは、図面とこれに付随する説明と を参照すれば、より良く理解できる。 図面について解説する。図１は本発明による装置とシステムとの骨子を説明す るものである。この装置は、複数の導電性通路を有する電気部品の電気的検査に とって有用である。本装置はレーザ源１１（図２）を利用しており、パルスの形 でのレーザ照射を行い、レーザが検査を受けるべき部品の導線に当たるようにす る手段を含む。 パルス・レーザ照射源としては、Ｑスイッチ式のＮｄ：ＹＬＦまたはＮｄ：Ｙ ＡＧレーザのうちのいずれか都合のよいレーザ源を使ってよいが、これらのレー ザだけに使用が限定されるわけではない。また、パルスのレーザ照射源は適宜な エネルギー・レベルを持つことが望ましい。レーザ源からのレーザ照射は、光フ ァイバ１０を用いて行うことができる。レーザ照射は、レンズ１２または他の合 焦用光学部品を使って、プリント基板、集積回路など、検査さるべき電気部品の 一部を形成する導線１４−通常、銅などの金属で出来ている−の中の特定の点に 合焦することができる。 導線１４に合焦されたレーザが当たると、金属プラズマの形、すなわち金属導 線１４から出てくる電荷キャリヤの導電性ブルーム（plume）の形で放電が生じ る。このようにして生じた放電は、例えば高電圧電源（図示せず）によって電界 が加えられた導体で出来ているプローブ１６に引き付けられる。一対のプローブ １６が、導線１４および形成されたプラズマと一緒に電気回路の一部を形成する 。 検出器１８が、導線１４とプローブ１６との間のプラズマを通る導電量に応答 する。検出器１８によって測定されるパラメータ（単数または複数）としては、 電流の大きさまたは光子の量であれば、導線１４とプローブ１６との間を通る電 流に関するいかなるパラメータ使ってもよいが、電流の大きさまたは光子の量だ けのパラメータに使用が限定されるわけではない。 導線１４とプローブ１６との間の領域にアルゴンなど一種類以上の気体を存在 させることによって、その領域の導電性を高めることは、必要条件ではないにし ても、可能である。気体は気体注入パイプ２０を通じてその領域に導入すること ができる。また、これに代わる方法として、検査さるべき部品およびプローブ１ ６を、アルゴンなどの気体で満たした密閉チャンバ２２の内部に配置してもよい 。気体の圧力としては、大気圧、あるいは大気圧に比べて高い圧力または低い圧 力の三者のうち、どの所望の圧力を用いても差し支えない。 なるべく、プローブ１６、およびレンズ１２を含めたプローブ組立体の残部( 図２の１１６で示す)、ならびに気体注入パイプ２０（もし存在すれば）は、各 プローブを様々な所望位置に正確に順次、位置決めすることができるＸ−Ｙ位置 決めシステム２４（図２でより詳細に示す）に取り付けることが望ましい。 プローブ１６は二対以上を使用してもよい。プローブ１６の各対について、レ ーザ源１１からのレーザ・パルスを、なるべく５０−５０ビームスプリッタ２６ で分割するか、または二個のレーザで照射することが望ましい。ビームの分割は 、部分的に透明な物体の形をした光学的ビームスプリッタの使用、または光ファ イバの使用のうちのいずれか適当な手法によって達成してよいが、これらの手法 だけに限定されるわけではない。ビームスプリッタ２６を使用すると、必ず、導 線１４の上記の二点にレーザの照射ビームが同時に当たる。その結果として生じ た二つのパルス・ビームは光ファイバ１０によって搬送され、導線１４上の二つ の異なった点に合焦される。プローブ１６の各対の二個のプローブは、かなり大 きな電位差を有するが、電気的に相互接続されているので、例えばこの二個のプ ローブ１６の間に置かれた電流計２８は、レーザ照射によって導線１４とプロー ブ１６との間のギャップを跨ぐ金属プラズマが発生するときに形成され得る閉回 路を流れるいかなる電流も検出できる。したがって、レーザ・ビームが導線１４ のこの二点に同時に当たると、閉回路を形成するプラズマが発生して、検出可能 な電流を生じ、それによって検査を受けているこの二点間の導線１４の電気的連 続 性が実証される 本システムの光学的性能にとっては、プローブ１６と導線１４との間の光学的 距離を正確に一定に保つことが重要である。なぜならば、電流は導線１４とプロ ーブ１６との間隔に依存するからである。この一定の間隔を保持するために、適 切な機構３０が提供される。機構３０は、例えば自動合焦システム、またはこれ に類した他の機構である。 以上、本発明を限られた数の実施例について説明してきたが、本発明について は多くの変更、修正およびその他の応用がなされ得ることは理解されよう。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．複数の導電性通路を有する電気部品を検査するための装置であって、 （ａ）金属プラズマを形成するように、検査さるべき部品の導線にレーザ・パ ルスを当てるための手段と； （ｂ）前記導線および前記プラズマと一緒に電気回路の一部を形成する少なく とも一対のプローブと； （ｃ）前記導線と前記プローブとの間の前記プラズマを通る導電量に応答する 検出器と；を含むことを特徴とする装置。 ２．レーザ・パルスを当てるための前記手段が合焦用光学部品を含むことを特 徴とする、請求項１に記載の装置。 ３．レーザ・パルスを当てるための前記手段が光ファイバを含むことを特徴と する、請求項１に記載の装置。 ４．前記電気部品が密閉チャンバ内に配置されていることを特徴とする、請求 項１に記載の装置 ５．前記密閉チャンバが気体で満たされていることを特徴とする、請求項４に 記載の装置。 ６．前記気体がアルゴンであることを特徴とする、請求項５に記載の装置。 ７．前記気体が大気圧より高い圧力を有することを特徴とする、請求項５に記 載の装置 ８．前記気体が大気圧より低い圧力を有することを特徴とする、請求項５に記 載の装置 ９．前記パルス・レーザがＱスイッチ式のＮｄ：ＹＡＧレーザであることを特 徴とする、請求項１に記載の装置。 １０．前記パルス・レーザがＱスイッチ式のＮｄ：ＹＬＦレーザであることを 特徴とする、請求項１に記載の装置。 １１．前記プローブを位置決めするためのＸ−Ｙ位置決めシステムをさらに含 むことを特徴とする、請求項１に記載の装置。 １２．レーザ・パルスを当てるための前記手段が少なくとも一個の光学的ビー ムスプリッタを含むことを特徴とする、請求項１に記載の装置。 １３．レーザ・パルスを当てるための前記手段が少なくとも一個の光ファイバ ・ビームスプリッタを含むことを特徴とする、請求項１に記載の装置。 １４．前記プローブに電位差が加えられることを特徴とする、請求項１に記載 の装置。 １５．前記検出器が電流センサであることを特徴とする、請求項１に記載の装 置。 １６．前記検出器が光子センサであることを特徴とする、請求項１に記載の装 置。 １７．複数の導電性通路を有する電気部品を検査するための方法であって、 （ａ）少なくとも一対のプローブの近傍で金属プラズマを形成するように、検 査さるべき部品の導線にレーザ・パルスを当て、前記プローブが前記導線および 前記プラズマと一緒に電気回路の一部を形成する工程と； （ｂ）前記導線と前記プローブとの間の前記プラズマを通る導電量に関するバ ラメータを検出する工程と； を含むことを特徴とする方法。 １８．前記プローブに電位差を加えることをさらに含むことを特徴とする、請 求項１７に記載の方法。