(57)【要約】【課題】完全な断線に至らない抵抗値をもつ回路パターンの断線欠陥を検出し、検査するための回路パターンの電界分布検出装置を提供することを目的とする。【解決手段】回路パターンの電界分布検出装置１００は、回路パターン７１が形成された回路基板７０の近傍に設けられ、電界による複屈折率の変化に応じて偏光面が変化する電気光学素子１０と、回路パターン７１にコイル２１を通して交流電圧を印加する信号源２０と、電気光学素子１０へ光を照射する光源３０と、電気光学素子１０の反射光の強度分布を検出する２次元光検出器４０と、画像処理装置５０と、制御装置６０とから構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路パターンが形成された回路基板の近傍に設けられ、電界による複屈折率の変化に応じて偏光面が変化する電気光学素子と、前記回路パターンにコイルを通して交流電圧を印加する信号源と、前記電気光学素子へ光を照射する光源と、前記電気光学素子の反射光の強度分布を検出する２次元光検出器と、画像処理装置と、制御装置を具備することを特徴とする回路パターンの電解分布検出装置。
【請求項２】
前記交流電圧の周波数が、前記回路パターンと前記電気光学素子に発生する容量結合Ｃと前記電気光学素子の抵抗Ｒ、前記コイルのインダクタンスＬからなるＲＬＣ直列回路の共振周波数であることを特徴とする請求項１記載の回路パターンの電解分布検出装置。
【請求項３】
前記ＲＬＣ直列回路のＱ値が１／√２より高いことを特徴とする請求項１または２に記載の回路パターンの電解分布検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は回路基板の電気的不良個所を検査するための装置に関し、詳しくは回路パターンの特定パッドにプローブを接触して、検査対象とするパッドの電圧を電気光学効果を応用して画像検出し、断線欠陥を検査する配線回路基板の断線検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
回路基板の断線、短絡などを検査する方法としては、従来、スプリングプローブで専用治具を形成し、パッドへ一括接触して電気検査する方法がとられてきた。しかし、パッド数の増加によって高価なスプリングプローブが多数必要となり、専用治具のコストが高騰している。
また、パッド間隔の高密度化によって、物理的に接触性を確保することが難しいことや、尖鋭なスプリングプローブを接触させることによるパッドの損傷も問題となっている。
そこで、高密度なパッド間隔に対応して検査する方法が必要となってきており、電気光学効果を応用して電圧分布を画像検出して断線検査や短絡検査をする方法がある。
【０００３】
電気光学効果を応用して電気検査する方法では、回路パターンに電圧を印加し、回路パターンの電圧から発生する電界を画像検出して、導通すべき個所や絶縁すべき個所に電圧が発生しているか否かで断線検査と短絡検査する。
【０００４】
従来、回路パターンの電圧分布を電気光学効果を用いて検査する方法としては、電気光学センサを用いて非接触で、特定の位置の電界強度を検出し、回路基板の半田接続状態を検査する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
しかし、この方法では、電気光学センサの先端部分の電界しか検出できず、回路パターンの電圧分布を求めるには電気光学センサを移動させていく必要がある。そのため、検査対象となる複数の個所の電圧を計測するには時間がかかるという問題がある。
【０００５】
電圧分布を非接触で計測し、液晶ディスプレイの透明導電膜の欠陥を電気検査する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
これは、平行な光束を回路基板近傍に配置した電気光学素子に照射し、その反射光から回路パターンの電圧分布を二次元で検出するものである。
ここで、電気光学素子の容量結合のインピーダンスは高いため、その前段に断線欠陥となる抵抗値が直列に加わった場合、断線欠陥の抵抗値が高くないと、容量結合に加わる電圧値の変化が乏しく、断線欠陥の判定が難しい。そこで、特許文献２では、断線欠陥の抵抗値Ｒ、電気光学素子部に発生する容量結合Ｃとで形成されるＲＣ積分回路に対し、ステップ電圧を印加したときの過渡電圧を、印加後の検出タイミングを調整して検出している。
【０００６】
ところが、ステップ電圧を印加した場合、形成されるＲＣ積分回路の時定数によってタイミングを調整する必要がある。また、ステップ電圧印加後の検出タイミングを遅くしていった場合、発明者の実験では、電気光学素子の誘電体反射膜の面方向に電荷が拡散してしまい、電圧分布が著しく劣化してしまう。
そこで、発明者は交流電圧を印加することでその問題を解消し、μｍオーダの電圧分布分解能を得るという提案をしている（例えば、特許文献３参照。）。
【０００７】
電気光学素子の電気光学材料に液晶を用いた場合、液晶では印加された交流電圧の周波数に対する電気光学効果の応答速度はｍｓｅｃオーダと遅い。電気光学材料に電気光学結晶を用いると電気光学結晶の応答速度は誘電体の分極する速度となり速いが、電気光学効果の感度が低い。発明者は電気光学結晶を用いた場合に光学的な位相補償を施して感度を
高めている。このとき電気光学変調が非対称変調となるため、２次元光検出器の検出時間より短い周期の交流電圧では正負の極性で反射光強度が増減して検出時間中に相殺されるところを、パルス光を各極性に同期して検出することで、感度を高めて検出している（例えば、特許文献３参照。）。
【０００８】
従来の電気光学効果を応用した回路基板の電気検査方法としては、回路基板の一点の電圧を電界強度として検出する方法がある。この方法では、回路基板の多くの箇所で電界を検出するには、電気光学素子をスキャンする必要があり、検査の速度が遅くなり、また、スキャンするための位置決め機構が必要となって装置構造が複雑となるなどの問題を有している。
【特許文献１】特開平９−７２９４７号公報
【特許文献２】特開平５−２５６７９４号公報
【特許文献３】特開２００２−２８６８１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、電気光学効果を応用した方法で高集積化された回路パターンの電圧分布を検出し、入力インピーダンスの高い電気光学素子での検出において、完全な断線に至らない抵抗値をもつ回路パターンの欠陥を検出し、検査するための回路パターンの電界分布検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に於いて上記課題を達成するために、まず請求項１においては、回路パターンが形成された回路基板の近傍に設けられ、電界による複屈折率の変化に応じて偏光面が変化する電気光学素子と、前記回路パターンにコイルを通して交流電圧を印加する電圧印加装置と、前記電気光学素子へ光を照射する光源と、前記電気光学素子の反射光の強度分布を検出する２次元光検出器と、画像処理装置と、制御装置を具備することを特徴とする回路パターンの電界分布検出装置としたものである。
【００１１】
また、請求項２においては、前記交流電圧の周波数が、前記回路パターンと前記電気光学素子に発生する容量結合Ｃと前記電気光学素子の抵抗Ｒ、前記コイルのインダクタンスＬからなるＲＬＣ直列回路の共振周波数であることを特徴とする請求項１記載の回路パターンの電界分布検出装置としたものである。
【００１２】
さらにまた、請求項３においては、前記ＲＬＣ直列回路のＱ値が１／√２より高いことを特徴とする請求項１または２に記載の回路パターンの電界分布検出装置としたものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の装置によれば、電気光学効果を応用した方法で、回路パターンの電圧分布を空間分解能よく、電気光学効果の感度を高め、また入力インピーダンスの高い電気光学素子において断線抵抗に対する感度を高めて検出できる。
この電圧分布を解析することにより、高集積化された回路基板の回路パターンの断線の電気検査を実現できる。
また、本発明によれば、回路パターン上に電気光学素子を配置し、ＣＣＤカメラのような２次元の光検出器で、回路パターンの電圧分布から発生する電界強度分布を２次元の光強度分布として検出できる。そのため、検出した電界強度分布と、良品の電界強度分布を比
較、判定することにより、早い検査速度で、簡易な位置決め系で回路パターンの電気検査が可能となる。。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に図面を用いて本発明の実施の形態につき説明する。
【００１５】
図１は本発明の回路パターンの電界分布検出装置の一実施例を示す模式構成概略図である。
【００１６】
回路パターンの電界分布検出装置１００は、回路パターン７１が形成された回路基板７０の近傍に設けられ、電界による複屈折率の変化に応じて偏光面が変化する電気光学素子１０と、回路パターン７１にコイル２１を通して交流電圧を印加する信号源２０と、電気光学素子１０へ光を照射する光源３０と、電気光学素子１０の反射光の強度分布を検出する２次元光検出器４０と、画像処理装置５０と、制御装置６０とから構成されている。
【００１７】
本発明の回路パターンの電界分布検出装置を用いて回路基板の回路パターンの断線を検査する方法について述べる。
まず、回路基板７０の検出対象となる回路パターン７１の近傍に電気光学素子１０を配置する。電気光学素子１０は回路基板７０に接触させてもよいし、２０μｍ程度の距離で非接触としてもよい。
【００１８】
電気光学素子１０は電気光学材料１１の一方の面に透明導電膜１２を、他方の面に誘電体反射膜１３を形成したものである。電気光学材料１１としては、縦電界に感度を示すＢｉ12ＳｉＯ20などを用いる。電気光学材料１１の厚みは１０〜５００μｍ程度が望ましい。電気光学素子１０の入射面に透明導電膜１２を設けることで、回路基板７０の回路パターン７１から発生する電界の範囲を電気光学材料１１の厚さ内に制御できる。電気光学素子１０の回路基板７０側に誘電体反射膜１３を設けることで、光源３０から入射した光の反射率を高めることができる。
【００１９】
回路基板７０の一方の面（電気光学素子との接触面）に回路パターン７１が、他方の面にパッド電極７２が形成されており、回路パターン７１とパッド電極７２は電気的に接続されている。
次に、回路基板７０のパッド電極７２にプローブ２３を接触させて、信号源２０からコイル２１を通して回路パターン７１へ交流電圧を印加する。スキャナ装置２２ではプローブ２３への給電をＯＮ／ＯＦＦできるようになっている。
【００２０】
一方、光源３０から発せられた光は偏光子３１で偏光され、ビームスプリッタ３２で光路を変えて電気光学素子１０へ照射される。電気光学素子１０へ入射した入射光は、誘電体反射膜１３で反射されて、２次元光検出器に４０に入射する。透明導電膜１２はグランドに接地されている。光源３０にはハロゲン光源やＬＥＤ光源などを用いる。
【００２１】
信号源２０から電圧を印加したとき、回路基板７０の回路パターン７１と透明導電膜１２との間に、回路パターン７１の電圧分布から発生する電界分布が生じ、電気光学材料１１は電界分布によって屈折率が変化する。交流電圧を印加することで、電気光学素子１０の面方向に生ずる電荷の拡散を抑圧することができる。電気光学素子１０からの反射光は、回路パターン７１の電圧分布に応じて偏光状態が変化する。
【００２２】
検光子３４を偏光子３１と直交させることによって、電界によって偏光状態の変化した反射光を、電圧分布に応じた光の強度分布とする。このとき、１／４波長板３３で位相補償して線形化を図ってもよい。
２次元光検出器４０には、エリアＣＣＤなどを用いる。信号源２０から周期的零和電圧を印加時、非印加時の反射光を２次元光検出器４０で検出し、画像処理装置５０で検出した各画像の差分をとることで、２次元電圧分布を求めることができる。
回路パターンの電界分布検出装置全体の動作、制御は制御装置６０で行われる。
【００２３】
上記したように、本発明の回路パターンの電界分布検出装置１００では、回路基板７０の回路パターン７１にコイル２１を通して、交流電圧を印加することで回路パターン７１から発生する電圧分布の空間分解能を高めて電気光学素子１０にて検出できる。交流電圧を印加し、さらに周波数を高めることで回路パターン７１から発生する電界強度分布の空間分解能を高めて、２次元光検出器４０で多点同時に、画像として検出することができる。
【００２４】
請求項２に係る発明では、回路基板７０の回路パターン７１にコイル２１を通して印加する交流電圧の周波数が、回路パターン７１と電気光学素子１０と間に発生する容量結合Ｃと電気光学素子１０の抵抗Ｒ、コイル２１のインダクタンスＬからなるＲＬＣ直列回路の共振周波数になっている。
これは、印加する交流電圧の周波数を、回路パターン７１から電気光学素子１０に発生する容量結合Ｃと、電気光学素子１０の透明導電膜１２に発生するＲ、コイル２１のインダクタンスＬによって構成されるＲＬＣ直列回路の共振周波数とすることで、容量結合Ｃに発生する電圧を高めることができるようにしたもので、結果として回路基板７０の断線欠陥検出精度を向上させることができる。
【００２５】
回路基板７０に、断線欠陥が発生した場合の検査方法について説明する。
図２（ａ）に示すように回路基板７０に、断線に至らない断線欠陥７３が生じたとする。このとき信号源２０、コイル２１のインダクタンスＬ21、断線欠陥７３の抵抗Ｒ73、透明導電膜の抵抗Ｒ12、電気光学素子１０に発生する容量結合Ｃ10がグランドに直列に接続され、図２（ｂ）に示すような等価回路になる。等価回路はＲＬＣ直列接続の共振回路となり、このとき、容量結合Ｃ10に生じる電圧を電界強度分布として検出することになる。
【００２６】
等価回路において、容量結合Ｃ10を測定した場合の、印加電圧の周波数に対する特性はローパスフィルタとなって振幅特性は図２（ｃ）示すグラフのようになり、共振周波数ｆ0のとき、交流電圧に対する振幅強度が最も大きくなる。ＲＬＣ共振回路においてＱ値はＲ成分に反比例して振幅強度に影響を及ぼし、コイル２１を挿入しない場合に比較して、断線欠陥の抵抗Ｒ73の影響が電界強度に大きく表れる。
【００２７】
請求項３に係る発明では、コイル２１のインダクタンスＬ21、断線欠陥７３の抵抗Ｒ73、透明導電膜の抵抗Ｒ12、電気光学素子１０に発生する容量結合Ｃ10からなるＲＬＣ共振回路において、Ｑ値を１／√２より高めていく。このとき容量結合Ｃ10の振幅特性（図３参照）では共振周波数ｆ0において０ｄＢより高くなっていき、容量結合Ｃ10に生じる電圧が高くなり印加電圧に対する感度を高めることができる。また、Ｑ値が高くなることで、断線欠陥７３の抵抗による振幅の変化も大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の回路パターンの電界分布検出装置の一実施例を示す模式構成図である。
【図２】（ａ）は、回路基板に断線が発生した状態を示す説明図である。（ｂ）は、コイル２１のインダクタンスＬ21、断線欠陥７３の抵抗Ｒ73、透明導電膜の抵抗Ｒ12電気光学素子１０に発生する容量結合Ｃ10の関係を示す等価回路である。（ｃ）等価回路における容量結合Ｃ10の振幅特性を示す説明図である。
【図３】等価回路における容量結合Ｃ10の振幅特性を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０……電気光学素子
１１……電気光学材料
１２……透明導電膜
１３……誘電体反射膜
２０……信号源
２１……コイル
２２……スキャナ装置
２３……プローブ
３０……光源
３１……偏光子
３２……ビームスプリッター
３３……１／４波長板
３４……検光子
４０……２次元光検出器
５０……画像処理装置
６０……制御装置
７０……回路基板
７１……回路パターン
７２……パッド電極
１００……回路パターンの電界分布検出装置
【図１】
2006126026.tif 000003
【図２】
2006126026.tif 000004
【図３】
2006126026.tif 000005