KR102162144B1

KR102162144B1 - 검사 장치

Info

Publication number: KR102162144B1
Application number: KR1020140101810A
Authority: KR
Inventors: 준 가사이
Original assignee: 니혼덴산리드가부시키가이샤
Priority date: 2013-08-27
Filing date: 2014-08-07
Publication date: 2020-10-06
Also published as: TW201508287A; JP6229876B2; KR20150024772A; TWI638171B; US20150066399A1; JP2015045541A; US10228411B2; CN104422860B; CN104422860A

Abstract

본 발명은 회로 기판의 검사 장치에 있어서, 스파크와 함께 부분 방전을 검출할 수 있는 구성을 제공한다. 정전류원(11)은, 검사 대상의 배선 패턴에 일정한 전류를 공급한다. 전압 측정부(12)는, 배선 패턴의 전압(V)을 측정한다. 정상시 전압 구배 산출부(20)는, 전압(V)의 측정 결과 중, 소정의 전압 구배 산출 임계값 미만의 측정 결과에 기초하여 정상시의 전압 구배를 구한다. 판정부(22)는, 전압(V)의 측정 결과 중, 제1 임계값 이상 제2 임계값 미만의 범위 내의 측정 결과(구배 일정 기간 중의 측정 결과)와, 상기 정상시의 전압 구배에 기초하는 전압의 추산값을 비교함으로써, 상기 전압 구배가 일정한지 여부를 판정한다. 그리고, 판정부(22)는, 전압 구배가 일정한지 여부에 기초하여, 회로 기판의 불량여부를 판정한다.

Description

검사 장치{INSPECTING APPARATUS}

본 발명은 주로 기판 검사 장치에 관한 것이다. 상세하게는, 검사 대상의 배선 패턴간에서 발생한 스파크 및 부분 방전을 검출하기 위한 구성에 관한 것이다.

회로 기판에 형성된 복수의 배선 패턴간의 절연 상태(충분한 절연성이 확보되어 있는지 여부)를 검사함으로써, 당해 회로 기판이 양품인지 여부를 판정하는 검사 장치가 알려져 있다. 절연 상태의 검사는, 검사 대상의 배선 패턴의 세트에 소정의 전압을 인가하여, 당해 배선 패턴의 사이의 저항값을 측정함으로써 행한다.

상기의 절연 검사시에는 배선 패턴에 전압이 인가되기 때문에, 당해 배선 패턴의 사이에서 스파크가 발생할 수 있다. 이렇게 스파크가 발생한 경우, 회로 기판에 어떠한 손상이 발생했을 가능성이 높다. 따라서, 검사 중에 스파크가 발생한 회로 기판은, 불량품으로서 구별하는 것이 바람직하다.

이와 관련하여, 특허문헌 1은, 배선 패턴에 인가하는 전압 파형의 하강(금회 전압이 전회 전압보다 작아지는 부위)이 검출되었을 때에, 스파크의 발생을 검출하는 구성을 개시하고 있다. 특허문헌 1은, 이에 의해, 절연 검사에 의해 스파크가 발생한 회로 기판이 혼입되는 것을 확실하게 방지할 수 있다고 한다.

일본 특허 제3546046호 공보

그러나, 최근에는, 프린트 기판의 패턴 피치가 해마다 좁아지고 있고, 이것에 기인하여 절연 검사시에 배선 패턴의 사이에 부분 방전이 발생하는 경우가 늘어나고 있다. 부분 방전이 발생한 경우도 회로 기판에 손상이 발생할 수 있다. 따라서, 검사 중에 스파크가 발생한 회로 기판과 마찬가지로, 부분 방전이 발생한 회로 기판도 불량품으로서 구별하는 것이 바람직하다.

그런데, 부분 방전의 경우, 배선 패턴의 사이에 흐르는 전류가 작기 때문에, 스파크가 발생한 경우와 같은 전압의 하강이 관측되지 않는다. 이 때문에, 특허문헌 1의 구성으로는, 절연 검사시에 발생하는 부분 방전을 검출할 수 없다.

본 발명은 스파크와 함께 부분 방전을 검출할 수 있는 회로 기판의 검사 장치를 제공한다.

본원 발명의 일 실시형태에 의하면, 회로 기판에 형성된 배선 패턴의 절연성을 검사하는 검사 장치가 제공된다. 즉, 이 검사 장치는, 정전류원과, 전압 측정부와, 판정부를 구비한다. 상기 정전류원은 검사 대상의 배선 패턴에 일정한 전류를 공급한다. 상기 전압 측정부는 상기 배선 패턴의 전압을 측정한다. 상기 판정부는 상기 전압의 시간에 대한 변화율인 전압 구배가 일정한지 여부에 기초하여 상기 회로 기판의 불량여부를 판정한다.

상기의 검사 장치는, 이하와 같이 구성되는 것이 바람직하다. 즉, 이 검사 장치는, 상기 전압의 측정 결과 중, 소정의 전압 구배 산출 임계값 미만의 측정 결과에 기초하여 정상시의 전압 구배를 구하는 정상시 전압 구배 산출부를 구비한다. 상기 판정부는, 상기 전압의 측정 결과와, 상기 정상시의 전압 구배에 기초하는 전압의 추산값을 비교함으로써, 상기 전압 구배가 일정한지 여부를 판정한다.

상기의 검사 장치는, 이하와 같이 구성되는 것이 바람직하다. 상기 판정부는, 상기 전압의 측정 결과 중, 소정의 제1 임계값 이상, 또한 소정의 제2 임계값 미만의 범위 내의 측정 결과에 기초하여, 상기 전압 구배가 일정한지 여부를 판정한다.

본 발명에 의하면, 배선 패턴간에 스파크나 부분 방전이 발생하지 않은 경우, 일정 전류가 공급된 배선 패턴의 전압 구배는 일정해진다. 그러나, 배선 패턴의 사이에 스파크나 부분 방전이 발생한 경우에는, 전압 구배는 일정하지 않게 된다. 따라서, 전압 구배의 일정성에 기초하여, 스파크나 부분 방전의 발생 유무를 검출할 수 있다. 또한, 전압 구배의 값 그 자체는 배선 패턴마다 상이하지만, 어떤 배선 패턴이든 스파크나 부분 방전이 발생하지 않은 경우에는 전압 구배가 일정해진다. 그래서 상기한 바와 같이 전압 구배가 일정한지 여부에 기초하여 판단을 행함으로써, 배선 패턴마다의 전압 구배의 차이에 영향을 받지 않고, 어느 배선 패턴에 대해서도 정밀도가 높은 판정을 행할 수 있다.

배선 패턴의 전압이 낮을 때에는, 배선 패턴간에 스파크나 부분 방전이 발생했을 가능성은 낮다. 따라서, 배선 패턴의 전압이 소정 미만일 때에 측정된 전압에 기초하여, 정상일 때(스파크나 부분 방전이 발생하지 않은 상태)의 전압 구배를 얻을 수 있다. 그리고, 배선 패턴의 전압의 측정 결과를, 정상일 때의 전압 구배에 기초하는 전압의 추산값과 비교함으로써, 당해 배선 패턴에 스파크나 부분 방전이 발생하였는지 여부를 정확하게 판단할 수 있다.

정상일 때(스파크나 부분 방전이 발생하지 않은 상태)라도, 전압 구배가 일정하다고 간주할 수 있는 범위는 한정되어 있다. 따라서, 이 범위 내의 측정 결과에 한정하여 전압 구배가 일정한지 여부의 판정을 행함으로써, 스파크나 부분 방전이 발생했는지 여부의 판정을 고정밀도로 행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 검사 장치의 전체적인 구성을 나타내는 모식적인 회로도이다.
도 2는 검사 장치에 의해 배선 패턴을 검사하고 있는 모습을 나타내는 간략화한 회로도이다.
도 3은 배선 패턴간의 저항(R)에 전류가 흐르고 있는 경우를 도시하는 회로도이다.
도 4는 검사 장치에 의한 절연 검사의 흐름도이다.
도 5는 정상시의 플러스측 패턴의 전압의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 6은 스파크가 발생한 경우의 플러스측 패턴의 전압의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 7은 부분 방전이 발생한 경우의 플러스측 패턴의 전압의 변화를 나타내는 그래프이다.

이어서, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태를 설명한다. 도 1에 도시하는 본 실시 형태의 검사 장치(1)는 회로 기판(2)에 형성된 배선 패턴간의 절연 상태의 불량 판정을 행하기 위한 것이다. 또한, 실제의 회로 기판에는 복잡한 배선 패턴이 다수 형성되어 있으나, 도 1에서는 이것을 단순화하여, 회로 기판(2)에 4개의 단순한 배선 패턴(P1 내지 P4)이 형성되어 있는 모습을 나타내고 있다.

검사 장치(1)는, 제어부(10)와, 정전류원(11)과, 전압 측정부(12)와, 리미터 회로(13)와, 프로브(14)와, 스위치 회로(15)와, 전류 측정부(16)를 구비하고 있다.

제어부(10)는, 연산 장치로서의 CPU, 기억 장치로서의 ROM이나 RAM 등의 하드웨어를 가진 컴퓨터이다. 또한, 제어부(10)는 검사 장치(1)의 각 부를 제어하기 위한 프로그램 등의 소프트웨어를 상기 ROM 등에 보유하고 있다. 제어부(10)는, 상기 하드웨어 및 상기 소프트웨어가 협동함으로써, 검사 장치(1)의 각 부를 제어한다.

검사 장치(1)는 다수의 프로브(14)를 구비하고 있다. 각 프로브(14)는 막대 형상 내지 바늘 형상으로 형성된 도전성의 부재이며, 회로 기판(2) 위의 배선 패턴(P1 내지 P4) 중 어느 하나에 접촉 가능하게 구성되어 있다.

정전류원(11)은 플러스측 단자와 마이너스측 단자를 갖고 있으며, 플러스측 단자와 마이너스측 단자의 사이에 일정한 전류를 공급하도록 구성되어 있다. 또한, 정전류원(11)의 마이너스측 단자는 접지되어 있다.

리미터 회로(13)는 정전류원(11)의 플러스측 단자와 마이너스측 단자의 사이의 전위차가 소정의 상한 전압 이상이 되지 않도록 보호하는 것이다.

전류 측정부(16)는 플러스측 단자와 마이너스측 단자를 구비하고 있고, 플러스측 단자로부터 마이너스측 단자에 흐른 전류의 크기를 검출하도록 구성되어 있다. 전류 측정부(16)에 의한 측정 결과는 제어부(10)에 출력된다. 또한, 전류 측정부(16)의 마이너스측 단자는 접지되어 있다.

스위치 회로(15)는, 각 프로브(14)를, 정전류원(11)의 플러스측 단자에 접속한 상태, 전류 측정부(16)의 플러스측 단자에 접속한 상태, 정전류원(11)에도 전류 측정부(16)에도 접속하지 않은 상태 중 임의의 상태로 전환할 수 있도록 구성되어 있다. 스위치 회로(15)는 제어부(10)에 의해 제어되고 있다.

제어부(10)는, 스위치 회로(15)를 적절히 제어함으로써, 임의의 프로브(14)를 정전류원(11)의 플러스측 단자에 접속할 수 있다. 이에 의해, 당해 프로브(14)가 접촉하고 있는 배선 패턴에 대하여 정전류원(11)으로부터의 정전류를 공급할 수 있다. 본 명세서에서는, 정전류원(11)으로부터의 정전류가 공급되는 배선 패턴을 「플러스측 패턴」이라고 칭한다. 또한, 제어부(10)는, 스위치 회로(15)를 적절히 제어함으로써, 임의의 프로브(14)를 전류 측정부(16)의 플러스측 단자에 접속할 수 있다. 이에 의해, 당해 프로브(14)가 접촉하고 있는 배선 패턴에 흐른 전류를 전류 측정부(16)에 의해 측정할 수 있다. 본 명세서에서는, 전류 측정부(16)에 의해 전류가 측정되는 배선 패턴을 「마이너스측 패턴」이라고 칭한다.

전압 측정부(12)는 플러스측 패턴의 전압을 측정하도록 구성되어 있다. 전압 측정부(12)에 의한 측정 결과는 제어부(10)에 출력된다.

여기서, 도 2를 참조하여 보다 구체적으로 설명한다. 도 2는 배선 패턴(P1, P2)의 세트를 검사 대상으로 했을 경우를 예시하고 있다. 도 2에서는, 검사 대상의 배선 패턴(P1, P2) 중, 한쪽의 배선 패턴(P1)을 플러스측 패턴으로 하고, 다른 쪽의 배선 패턴(P2)을 마이너스측 패턴으로 하고 있다. 또한, 도 2에서는, 설명함에 있어 불필요한 구성의 도시를 적절히 생략하고 있다.

도 2에 도시한 바와 같이, 배선 패턴(P1, P2)의 세트는, 기생 용량(C)을 갖고 있다. 따라서, 정전류원(11)이 플러스측 패턴(P1)에 전류를 공급함으로써, 기생 용량(C)이 충전된다. 이에 수반하여 플러스측 패턴(P1)의 전압(V)이 상승한다. 당해 전압(V)은 전압 측정부(12)에 의해 측정된다.

또한, 도 2에 도시한 바와 같이, 배선 패턴(P1, P2)의 사이에는 저항(R)이 존재하고 있다고 생각된다. 이 저항(R)은 이상적으로는 무한대이지만, 실제로는 유한한 값을 취한다. 따라서, 저항(R)에는 전류(Ir)가 흐를 수 있다(도 3 참조). 이 전류(Ir)는, 마이너스측 패턴(P2)에 흐른 후, 전류 측정부(16)에 의해 측정된다.

또한, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 마이너스측 패턴(P2)에는 기생 용량(C)을 충전하기 위한 전류가 흐를 수 있다. 따라서, 기생 용량(C)의 충전 중에는, 당해 기생 용량(C)을 충전하기 위한 전류와, 저항(R)에 흐른 전류(Ir)를 합계한 전류가 전류 측정부(16)에서 측정된다. 그러나, 기생 용량(C)의 충전이 완료된 후에는 당해 충전을 위한 전류는 흐르지 않게 되므로, 저항(R)에 흐른 전류(Ir)만을 전류 측정부(16)에 의해 측정할 수 있다.

전압 측정부(12) 및 전류 측정부(16)로부터 출력되는 측정 결과는, 도시를 생략한 A/D 변환기에 의해 소정의 샘플링 주기로 샘플링되어, 디지털의 이산적인 데이터로서 제어부(10)에 취득된다. 이하의 설명에서, 전압 및 전류에 관하여 「측정 결과」라고 하는 경우에는, 상기와 같이 하여 제어부(10)가 취득하는 디지털 데이터로서의 측정 결과를 가리키는 것으로 한다.

이어서, 본 실시 형태의 검사 장치(1)에 의한 회로 기판의 검사 방법에 대해서, 도 4의 흐름도를 참조하여 설명한다.

먼저, 제어부(10)는, 회로 기판에 형성되어 있는 복수의 배선 패턴 중에서, 절연성을 검사할 배선 패턴의 세트를 선택한다(스텝 S101). 제어부(10)는, 스위치 회로(15)를 적절히 제어함으로써, 검사 대상으로서 선택한 배선 패턴의 세트의 한쪽을 플러스측 패턴, 다른 쪽을 마이너스측 패턴으로 한다. 여기에서는, 상술한 도 2 또는 도 3과 같이, 배선 패턴(P1)을 플러스측 패턴, 배선 패턴(P2)을 마이너스측 패턴으로 하여 설명한다. 이에 의해, 플러스측 패턴(P1)에 대하여 정전류원(11)로부터의 전류의 공급이 개시된다(스텝 S102). 또한, 제어부(10)는 플러스측 패턴(P1)에 대하여 전류를 공급하기 시작하고 나서부터의 경과 시간의 계측을 개시한다(스텝 S103).

여기서, 플러스측 패턴(P1)에 전류를 공급하기 시작하고나서의 당해 플러스측 패턴(P1)의 전압(V)의 시간 변화에 대하여 간단하게 설명한다. 도 5 내지 도 7은 플러스측 패턴(P1)의 전압(V)의 변화를 모식적으로 예시하는 그래프이다.

상술한 바와 같이, 플러스측 패턴(P1)과 마이너스측 패턴(P2)의 세트는 기생 용량(C)을 갖고 있다. 플러스측 패턴(P1)에 전류가 공급됨으로써, 상기 기생 용량(C)이 충전된다. 이에 의해, 도 5 내지 도 7에 도시한 바와 같이, 플러스측 패턴(P1)의 전압(V)이 서서히 상승한다. 또한, 플러스측 패턴(P1)에 전류의 공급을 개시하기 전의 상태에서는, 기생 용량(C)은 완전히 방전되어 있어, 당해 플러스측 패턴(P1)의 전압(V)은 제로인 것으로 한다. 따라서, 도 5 내지 도 7의 그래프에서는, 플러스측 패턴(P1)의 전압(V)이 제로에서부터 서서히 상승하는 모습이 도시되어 있다.

상술한 바와 같이, 검사 장치(1)에는 리미터 회로(13)가 설치되어 있어, 정전류원(11)의 플러스측 단자와 마이너스측 단자의 사이의 전위차가 상한 전압 이상으로 되지 않도록 보호되어 있다. 따라서, 도 5 내지 도 7에 도시한 바와 같이, 플러스측 패턴(P1)의 전압(V)이 상한 전압의 근방까지 증대하면, 리미터 회로(13)가 작동하기 시작해서, 전압(V)의 증가 속도가 감소하고, 최종적으로 전압(V)은 상한 전압으로 일정해진다. 따라서, 스텝 S102에서 전류를 공급하기 시작하고나서부터 충분한 시간이 경과하면, 플러스측 패턴(P1)의 전압(V)은 상한 전압으로 안정된다. 또한, 플러스측 패턴(P1)의 전압(V)이 안정되면, 마이너스측 패턴(P2)에 흐르는 전류도 안정된다.

제어부(10)는 스텝 S103에서 계측을 개시한 경과 시간이 소정의 종료 시간을 초과할 때까지, 플러스측 패턴(P1)으로 전류의 공급을 계속한다(스텝 S105의 판단). 상기 종료 시간은, 플러스측 패턴(P1)의 전압과, 마이너스측 패턴(P2)에 흐르는 전류가 안정되기에 충분한 정도의 시간이 미리 설정되어 있다.

플러스측 패턴(P1)에 정전류가 공급됨으로써 기생 용량(C)이 충전되어, 플러스측 패턴(P1)의 전압(V)이 상승해 가므로, 당해 플러스측 패턴(P1)과, 다른 배선 패턴과의 사이에 스파크나 부분 방전이 발생할 수 있다. 따라서 제어부(10)는 플러스측 패턴(P1)과 다른 배선 패턴과의 사이에 스파크나 부분 방전이 발생하지 않았는지 감시한다(스텝 S104). 제어부(10)는 스파크 또는 부분 방전이 검출된 경우에는, 회로 기판을 불량품으로 판정하고(스텝 S108), 플로우를 종료한다. 또한, 스파크 및 부분 방전의 발생의 검출에 대해서는 후술한다.

스파크나 부분 방전이 검출되지 않고 종료 시간이 경과한 경우(스텝 S105의 판단), 플러스측 패턴(P1)의 전압(V)과, 마이너스측 패턴(P2)에 흐르는 전류가, 각각 충분히 안정되었다고 생각된다. 따라서 제어부(10)는 플러스측 패턴(P1)의 전압(V)을 전압 측정부(12)에서, 마이너스측 패턴(P2)에 흐르는 전류(Ir)를 전류 측정부(16)에서 각각 측정한다(스텝 S106).

계속해서, 제어부(10)는, 스텝 S106에서 측정된 전압(V) 및 전류(Ir)에 기초하여, 검사 대상의 배선 패턴(P1, P2) 사이의 저항(R)(=V/Ir)을 산출함과 함께, 당해 저항(R)이 소정의 판정 임계값(Rref) 이상인지의 여부를 판정한다(스텝 S107). 검사 대상의 배선 패턴(P1, P2) 사이의 저항(R)이 판정 임계값(Rref) 미만인 경우, 제어부(10)는, 당해 배선 패턴(P1, P2) 사이의 절연성이 충분하지 않다고 판단하여, 회로 기판을 불량품으로 판정하고 플로우를 종료한다(스텝 S108).

한편, 검사 대상의 배선 패턴(P1, P2) 사이의 저항(R)이 판정 임계값(Rref) 이상인 경우, 제어부(10)는 당해 배선 패턴(P1, P2) 사이의 절연성은 양호하다고 판단한다. 이 경우, 제어부(10)는 검사가 예정되어 있는 모든 배선 패턴의 세트에 대하여 검사가 종료하였는지 여부를 판정하고(스텝 S109의 판단), 종료하지 않은 경우에는, 다음의 배선 패턴의 세트에 대하여 검사를 속행한다. 모든 배선 패턴의 세트에 대하여 검사가 종료한 경우, 제어부(10)는, 회로 기판을 양품이라 판정하고, 플로우를 종료한다(스텝 S110).

이상의 검사 방법에 의하면, 배선 패턴간의 절연성을 충분히 확보할 수 있는 회로 기판만을 양품이라 판정할 수 있다. 그리고, 검사 중에 스파크나 부분 방전이 발생한 회로 기판은 불량품으로서 구별할 수 있으므로, 양품이라 판정된 회로 기판의 신뢰성이 향상된다.

계속해서, 스텝 S104에서, 스파크 및 부분 방전을 검출하는 방법에 대하여 설명한다.

상술한 바와 같이, 스텝 S104에서는, 플러스측 패턴(P1)의 전압(V)이 서서히 상승해 간다. 여기에서 먼저, 검사 대상의 배선 패턴(P1, P2)의 사이의 절연성이 충분히 확보되어 있고, 또한, 당해 배선 패턴(P1, P2)의 사이에 스파크나 부분 방전이 발생하지 않은 경우(저항(R)이 이상적으로 무한대인 경우)에 대하여 생각한다. 이 경우, 저항(R)에 흐르는 전류(Ir)는 무시할 수 있다(도 2 참조). 따라서, 정전류원(11)이 공급하는 전류(I)는 그 모두가 기생 용량(C)의 충전에 소비된다. Q=CV이므로, 이 경우 하기의 수학식 1이 성립된다.

정전류원(11)은 일정한 전류를 공급하므로, 전류(I)는 일정하다고 간주할 수 있다. 또한, 검사 중에는, 기생 용량(C)도 불변이라고 생각된다. 따라서, 상기 수학식 1로부터, 플러스측 패턴(P1)의 전압(V)의 시간에 대한 변화율(ΔV/Δt)이 일정해지는 것을 알 수 있다. 본원 명세서에서는, ΔV/Δt를 「전압 구배」라고 칭한다.

도 5는, 검사 대상의 배선 패턴(P1, P2) 사이에, 스파크나 부분 방전이 발생하지 않은 경우(상기 수학식 1이 성립하는 경우)에 있어서의, 플러스측 패턴(P1)의 전압(V)의 시간 변화를 나타낸 그래프이다. 상술한 바와 같이, 이 경우의 전압 구배가 일정하기 때문에, 플러스측 패턴(P1)의 전압(V)은 직선적으로 상승한다.

그렇다고는 해도, 전압 구배(ΔV/Δt)를 일정하다고 간주할 수 있는 범위는 한정되어 있다. 예를 들어 도 5에 도시한 바와 같이, 플러스측 패턴(P1)의 전압(V)이 제로의 부근(플러스측 패턴(P1)에 전류를 공급하기 시작한 직후)은 전압 구배가 안정되어 있지 않다. 또한 도 5에 도시한 바와 같이, 전압(V)이 상한 전압에 가까워지면, 리미터 회로(13)가 작동하기 때문에 전압 구배가 변화한다.

이와 같이, 플러스측 패턴(P1)의 전압(V)이 제로의 부근 및 상한 전압의 부근에서는, 전압 구배를 일정하다고 간주할 수 없다(즉, 수학식 1이 성립한다고 간주할 수 없다). 따라서, 전압 구배를 일정하다고 간주할 수 있는 전압(V)의 범위의 하한값을 「제1 임계값」, 상한값을 「제2 임계값」으로 하고, 플러스측 패턴(P1)의 전압(V)이 제1 임계값 이상 제2 임계값 미만의 범위에 있는 기간(전압 구배가 일정하다고 간주할 수 있는 기간)을 「구배 일정 기간」이라고 칭한다. 또한, 제1 임계값과 제2 임계값은, 전압 구배가 일정하다고 간주할 수 있는 범위(수학식 1이 성립하는 범위)를 적절하게 규정할 수 있도록 미리 설정해 둔다.

이어서, 검사 대상의 배선 패턴(P1, P2)의 사이에 스파크나 부분 방전이 발생한 경우에 대하여 생각한다. 배선 패턴(P1, P2) 사이에서 스파크나 부분 방전이 발생하면, 플러스측 패턴(P1)의 전하가 마이너스측 패턴(P2)으로 유출된다. 이 경우, 배선 패턴(P1, P2) 사이의 저항(R)이 일시적으로 작아져, 당해 저항(R)에 전류(Ir)가 일시적으로 흘렀다고 생각할 수 있다(도 3 참조). 정전류원(11)으로부터 공급되는 일정한 전류(I) 중, 저항(R)을 통해 전류(Ir)가 유출되어버리므로, 기생 용량(C)의 충전에 써버릴 수 있는 전류는 I-Ir이 된다.

상기 수학식 2로부터, 저항(R)에 흐르는 전류(Ir)가 클수록, 전압 구배(ΔV/Δt)가 작아지는 것을 알 수 있다.

도 6은 검사 대상의 배선 패턴(P1, P2) 사이에 스파크가 발생한 경우를 나타낸 것이다. 스파크가 발생한 경우, 검사 대상의 배선 패턴(P1, P2)의 사이의 저항(R)에 순간적으로 큰 전류(Ir)가 흐른다(상기 수학식 2에서, 전류(Ir)가 순간적으로 커진다). 그 결과, 도 6에 도시한 바와 같이, 스파크가 발생한 순간에 플러스측 패턴(P1)의 전압(V)이 감소함과 함께, 전압 구배가 순간적으로 마이너스가 된다.

도 7은 검사 대상의 배선 패턴(P1, P2) 사이에 부분 방전이 발생한 경우를 나타낸 것이다. 부분 방전이 발생한 경우도, 검사 대상의 배선 패턴(P1, P2)의 사이의 저항(R)에 전류(Ir)가 흐른다. 단, 부분 방전에서는, 스파크일 때와 같은 대전류는 흐르지 않으므로, 플러스측 패턴(P1)의 전압(V)은 감소하지 않는다. 그러나, 부분 방전은, 어느 정도의 기간동안 계속해서 발생하는 경우가 많다. 부분 방전이 계속해서 발생하고 있는 기간 중에는, 배선 패턴간의 저항(R)에 전류(Ir)가 흐르기 때문에, 기생 용량(C)의 충전 속도가 느려진다. 이 때문에, 도 7에 도시한 바와 같이, 전압(V)의 증가 속도가 작아진다(즉, 전압 구배가 작아진다).

이와 같이, 스파크 또는 부분 방전이 발생한 경우(도 6이나 도 7의 경우), 전압 구배가 일시적으로 작아진다. 한편, 스파크 및 부분 방전이 발생하지 않은 경우(도 5의 경우)는, 구배 일정 기간에서의 전압 구배는 일정해진다. 따라서, 구배 일정 기간에서의 전압 구배의 일정성을 확인함으로써, 스파크나 부분 방전의 발생을 검지하는 것이 가능해진다.

또한, 기생 용량(C)은 배선 패턴마다 상이하기 때문에, 전압 구배(ΔV/Δt)의 값도 배선 패턴마다 상이하다. 그러나, 「스파크나 부분 방전이 발생하지 않은 경우에는 전압 구배가 일정해진다」라는 점에서는, 어느 배선 패턴에서도 공통되어 있다. 따라서 상기한 바와 같이 전압 구배가 일정한지 여부에 기초하여 스파크나 부분 방전을 검지함으로써, 배선 패턴마다의 기생 용량(C)의 차이에 영향을 받지 않고, 어느 배선 패턴에 대해서도 높은 정밀도로 스파크 및 부분 방전을 검지할 수 있다.

따라서 본 실시 형태의 제어부(10)는, 도 4의 스텝 S104에서는, 구배 일정 기간 중에 전압 구배가 일정한 경우(도 5에 도시한 바와 같은 경우)에는 스파크 및 부분 방전이 발생하지 않았다고 판단하고, 전압 구배가 일정하지 않은 경우(도 6이나 도 7에 도시한 바와 같은 경우)에는 스파크 또는 부분 방전이 발생했다고 판정하도록 구성되어 있다.

계속해서, 전압 구배의 일정성을 판정하기 위한 제어부(10)의 구성에 대해서 보다 자세하게 설명한다.

본 실시 형태의 제어부(10)는, 정상시의 전압 구배를 산출하는 정상시 전압 구배 산출부(20)로서의 기능을 갖고 있다. 또한, 본 명세서에서 「정상」이란 스파크나 부분 방전이 발생하지 않은 상태를 가리킨다.

본 실시 형태의 정상시 전압 구배 산출부(20)는, 전압(V)이 비교적 작을 때에 있어서의 당해 전압(V)의 측정 결과에 기초하여, 정상시의 전압 구배를 산출하도록 구성되어 있다. 이것은, 플러스측 패턴(P1)의 전압(V)이 작으면 작을수록, 당해 플러스측 패턴(P1)과 다른 배선 패턴과의 사이에서 스파크나 부분 방전이 발생할 가능성이 낮기 때문이다. 즉, 플러스측 패턴(P1)의 전압(V)이 충분히 작을 때는, 「정상시」라고 간주할 수 있다. 단, 상술한 바와 같이, 플러스측 패턴(P1)의 전압(V)이 제로인 근방에서는, 전압 구배가 불안정하다. 따라서, 플러스측 패턴(P1)의 전압(V)이 극단적으로 작을 때(전압(V)이 제로에 가까울 때)에는, 당해 전압(V)의 측정 결과에 기초하여 정상시의 전압 구배를 정확하게 구할 수 없다.

따라서, 정상시 전압 구배 산출부(20)는, 플러스측 패턴(P1)의 전압(V)이 제1 임계값 이상이고 또한 소정의 전압 구배 산출 임계값 미만의 범위에 있는 기간(도 5 내지 도 7에서 「전압 구배 산출 기간」이 된 기간) 중에 취득된 전압(V)의 측정 결과에 기초하여, 정상시의 전압 구배를 구한다. 정상시의 전압 구배를 구하기 위해서는, 전압 구배 산출 기간 중에, 전압(V)의 측정 결과를 최저 2점 취득할 수 있으면 된다. 또한, 임계값간의 대소 관계는, 전압 제로<제1 임계값<전압 구배 산출 임계값<제2 임계값<상한 전압으로 되어 있다.

그런데, 정상시(스파크나 부분 방전이 발생하지 않은 상태)라면, 전압 구배 ΔV/Δt는 일정해질 것이다. 따라서, 정상시라고 가정하면(전압 구배가 일정하다고 가정하면), 정상시 전압 구배 산출부(20)가 산출한 「정상시의」 전압 구배에 기초하여, 임의의 시간(t)에서의 전압(V)을 추산하는 것이 가능하다. 본 실시 형태의 제어부(10)는, 전압 구배가 일정하다는 가정을 바탕으로, 정상시의 전압 구배에 기초하여, 각 시간(t)에서의 플러스측 패턴의 전압(V)을 추산하는 전압 추산부(21)로서의 기능을 갖고 있다. 전압 추산부(21)가 구한 전압(V)의 추산값을, 도 5 내지 도 7에 2점 쇄선의 직선으로 나타낸다.

본 실시 형태의 제어부(10)는, 구배 일정 기간 중에 있어서의 전압(V)의 측정 결과와, 전압 추산부(21)에 의한 전압(V)의 추산값을 비교함으로써, 구배 일정 기간 중의 전압 구배가 일정한지 여부를 판정하는 판정부(22)로서의 기능을 갖고 있다.

예를 들어 도 5에 도시한 바와 같이, 구배 일정 기간 중에 있어서의 전압(V)의 측정 결과(도 5에 원형의 심볼로 나타냄)과, 전압 추산부(21)에 의한 전압(V)의 추산값(2점 쇄선의 직선으로 나타냄)이 일치하는 경우, 구배 일정 기간 중에 있어서 전압 구배는 일정하다고 간주할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태의 판정부(22)는, 구배 일정 기간 중에 있어서의 전압(V)의 측정 결과와, 전압 추산부(21)에 의한 전압(V)의 추산값이 일치(또는 대략 일치)하는 경우, 구배 일정 기간 중의 전압 구배는 일정하다고 판정한다. 또한 본 실시 형태에서는, 전압(V)의 측정 결과와, 전압(V)의 추산값의 차가 소정의 판정 임계값[V] 미만인 경우에, 양자가 일치(또는 대략 일치)한다고 판정한다.

한편, 예를 들어 도 5나 도 6에 도시한 바와 같이, 구배 일정 기간 중에 있어서의 전압(V)의 측정 결과(원형의 심볼)와, 전압 추산부(21)에 의한 전압(V)의 추산값(2점 쇄선의 직선)이 괴리되어 있는 경우, 판정부(22)는, 구배 일정 기간 중에 전압 구배가 변화했다고(전압 구배가 일정하지 않다고) 판정한다. 또한 본 실시 형태에서는, 전압(V)의 측정 결과와, 전압(V)의 추산값의 차가 상기 판정 임계값[V] 이상인 경우에, 양자가 괴리되어 있다고 판정한다.

상술한 바와 같이, 스파크나 부분 방전이 발생하지 않으면, 구배 일정 기간 중의 전압 구배는 일정하다. 따라서, 판정부(22)는, 구배 일정 기간 중의 전압 구배가 일정하다고 판정한 경우에는, 검사 대상의 배선 패턴에 스파크 및 부분 방전은 발생하지 않았다고 판정한다. 즉, 이 경우에는, 도 4의 스텝 S104의 판단에 있어서 "아니오"로 된다.

한편, 판정부(22)는, 구배 일정 기간 중의 전압 구배가 일정하지 않다고 판정한 경우에는, 검사 대상의 배선 패턴에 스파크 또는 부분 방전이 발생했다고 판정한다. 즉, 이 경우에는, 도 4의 스텝 S104의 판단에 있어서 "예"로 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 실시 형태의 검사 장치(1)는, 정전류원(11)과, 전압 측정부(12)와, 정상시 전압 구배 산출부(20)와, 판정부(22)를 구비하고 있다. 정전류원(11)은, 검사 대상의 배선 패턴에 일정한 전류를 공급한다. 전압 측정부(12)는, 배선 패턴의 전압(V)을 측정한다. 정상시 전압 구배 산출부(20)는, 전압(V)의 측정 결과 중, 소정의 전압 구배 산출 임계값 미만의 측정 결과에 기초하여 정상시의 전압 구배를 구한다. 판정부(22)는, 전압(V)의 측정 결과 중, 제1 임계값 이상 제2 임계값 미만의 범위 내의 측정 결과(구배 일정 기간 중의 측정 결과)와, 상기 정상시의 전압 구배에 기초하는 전압의 추산값을 비교함으로써, 상기 전압 구배가 일정한지 여부를 판정한다. 그리고, 판정부(22)는, 전압 구배가 일정한지 여부에 기초하여, 회로 기판의 불량여부를 판정하고 있다.

이상과 같이 구성된 본 실시 형태의 검사 장치(1)에 의하면, 종래부터 검출가능했던 스파크(도 5) 외에, 종래는 검출하는 것이 어려웠던 부분 방전(도 6)의 발생도 검출할 수 있다.

이상으로 본 발명의 바람직한 실시 형태를 설명했지만, 상기의 구성은 예를 들어 이하와 같이 변경할 수 있다.

상기 실시 형태에서는, 스파크 또는 부분 방전이 1회라도 발생한 경우에는 불량품이라고 판단하도록 구성되어 있지만, 수회의 스파크(또는 부분 방전)를 허용하도록 해도 된다.

종래의 방법(특허문헌 1)에서는, 부분 방전의 발생을 검출할 수는 없지만, 스파크의 발생을 검출하는 것은 가능하다. 이 때문에, 종래의 방법과 본원 발명의 방법을 조합함으로써, 스파크의 발생과 부분 방전의 발생을 구별하여 검출할 수 있다. 따라서, 스파크가 발생한 경우와 부분 방전이 발생한 경우에, 필요에 따라 처리를 상이하게 할 수도 있다.

상기 실시 형태에서는, 전압(V)의 측정 결과와, 전압(V)의 추산값의 차가 소정의 판정 임계값[V] 미만인 경우에, 양자가 일치(또는 대략 일치)한다고 판정하고 있지만, 전압(V)의 측정 결과와 추산값이 일치한다고 판정하는 조건은 이것에 한하지 않는다. 예를 들어, 전압(V)의 측정 결과와, 전압(V)의 추산값과의 편차가 소정의 비율[%]의 범위 내에 있는 경우에, 양자가 일치(또는 대략 일치)한다고 판정해도 된다.

상기 실시 형태에서는, 정상시의 전압 구배를 전압(V)에 기초하여 구하는 구성이지만, 당해 정상시의 전압 구배는 규정된 값으로 할 수도 있다. 그러나, 정상시의 전압 구배는, 배선 패턴마다 상이하다. 또한, 개체차 등의 영향이 있기 때문에, 실제의 배선 패턴에서의 정상시의 전압 구배는, 회로 기판마다 미묘하게 상이한 것으로 생각된다. 이 때문에, 각 배선 패턴의 정상시의 전압 구배를 미리 정확하게 규정해 두는 것은 어렵다. 이와 관련하여, 상기 실시 형태에서는, 검사 대상의 배선 패턴마다, 전압(V)의 측정값에 기초하여 정상시의 전압 구배를 구하는 구성이다. 이와 같이, 실제의 측정값에 기초하여 정상시의 전압 구배를 구하므로, 배선 패턴마다 정상시의 전압 구배를 정확하게 구할 수 있다. 그리고, 이와 같이 하여 구한 정상시의 전압 구배에 기초하여 스파크 및 부분 방전을 검출함으로써, 배선 패턴마다의 전압 구배의 차이에 영향을 받지 않고, 어느 배선 패턴에 대해서도 스파크 및 부분 방전을 고정밀도로 검출할 수 있다.

상기 실시 형태에서는, 정상시의 전압 구배에 기초하여 전압(V)의 추산값을 구하고, 당해 추산값과 전압(V)의 측정 결과를 비교함으로써 전압 구배의 일정성을 확인하고 있다. 그러나, 전압 구배의 일정성을 확인하는 방법은 이에 한정되지 않고, 적절한 방법을 채용할 수 있다. 예를 들어, 전압(V)의 최신의 측정 결과가 얻어질 때마다, 1개 전의 측정 결과와의 차에 기초하여 최신의 전압 구배를 구하고, 당해 전압 구배의 변화를 감시하도록 구성해도 된다.

1: 검사 장치
11: 정전류원
12: 전압 측정부
20: 정상시 전압 구배 산출부
21: 전압 추산부
22: 판정부

Claims

회로 기판에 형성된 배선 패턴의 절연성을 검사하는 검사 장치로서,
검사 대상의 배선 패턴에 일정한 전류를 공급하는 정전류원과,
상기 배선 패턴의 전압을 측정하는 전압 측정부와,
상기 전압의 시간에 대한 변화율인 전압 구배가 일정한지 여부에 기초하여 상기 회로 기판의 불량여부를 판정하는 판정부
를 구비하고,
상기 판정부는, 상기 전압의 측정 결과 중, 소정의 제1 임계값 이상, 소정의 제2 임계값 미만의 범위 내의 측정 결과에 기초하여, 상기 전압 구배가 일정한지 여부를 판정하는, 검사 장치.
제1항에 있어서,
상기 전압의 측정 결과 중, 소정의 전압 구배 산출 임계값 미만의 측정 결과에 기초하여, 정상시의 전압 구배를 구하는 정상시 전압 구배 산출부를 더 구비하고,
상기 판정부는, 상기 전압의 측정 결과와, 상기 정상시의 전압 구배에 기초하는 전압의 추산값을 비교함으로써, 상기 전압 구배가 일정한지 여부를 판정하는, 검사 장치.
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