(57)【要約】【課題】回路パターンが複数のパッドから、一つもしくは複数の被検出パッドにつながっている場合、どのパッドから電圧が印加されたかが特定できないため入力電圧を順次切り替えて検出する必要が有り、検査時間が増大する問題点を解決するため、回路パターンの電圧分布を、入力された個所を特定して画像として検出し、回路基板の短絡／断線を検査する回路基板の検査装置が求められていた。【解決手段】回路基板の固定位置上に電気光学結晶層を有する電気光学素子を配置し、電気光学素子に異なる波長帯域の複数の点灯光源を照射し、２次元光検出器で回路基板に印加される異なる複数の電圧波形ごとに画像として検出する回路基板の検査装置を提供する。【選択図】図１
2004226338.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路基板の固定位置上に電気光学結晶層を有する電気光学素子を配置し、電気光学素子に異なる波長帯域の複数の点灯光源を照射し、２次元光検出器で回路基板に印加される異なる複数の電圧波形ごとに画像として検出する回路基板の検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は回路基板の回路パターンの電気的不良個所を検査するための電圧分布計測装置に関し、詳しくは回路パターンの複数の入力個所から印加される電圧分布を、光学的手段を用いることで接触、もしくは非接触で検出し、電圧分布の入力個所を特定して回路パターンの断線、短絡などの欠陥を検査する回路基板の検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
回路基板の断線、短絡などを検査する方法としては、従来、スプロ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。しかし近年、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。
【０００３】
回路基板によっては、一つのパッドもしくは複数のパッドから回路パターンが分岐し、複数のパッドへつながっている場合がある。このような場合、断線／短絡の検査時間が膨大となる問題がある。このような背景から、回路パターンの電圧分布を非接触で検出する手法が望まれる。
【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計測する方法としては特許文献１があり、非接触で、特定の位置の電界強度をＥＯセンサを用いて検出し、回路基板の半田接続状態を検査する。しかし、この方法では、ＥＯセンサの先端部分の電界しか検出できないため、回路パターンの電圧分布を求めるにはＥＯセンサをスキャンしていく必要がある。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−７２９４７号公報
電圧分布を非接触で計測し、液晶ディスプレイの欠陥を電気検査する方法としては、特許文献２があり、液晶ディスプレイの回路パターンと電気光学素子のＩＴＯ膜に電圧を印加し、光束を液晶ディスプレイ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検出する方法がある。しかしこの方法では、回路パターンが複数のパッドから、一つもしくは複数の被検出パッドにつながっている場合、電圧分布を検出してもどのパッドから電圧が印加されたかが特定できない。そのため、入力電圧を順次切り替えて検出する必要が有り、検査時間が増大する。
【０００６】
【特許文献２】
特開平５−２５６７９４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の問題点を解決するためになされたものであり、回路パターンの電圧分布を、入力された個所を特定して画像として検出し、回路基板の短絡／断線を検査する回路基板の検査装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、回路基板の固定位置上に電気光学結晶層を有する電気光学素子を配置し、電気光学素子に異なる波長帯域の複数の点灯光源を照射し、２次元光検出器で回路基板に印加される異なる複数の電圧波形ごとに画像として検出する回路基板の検査装置を提供する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１０】
まず本発明の回路基板の検査装置を図１、図２、図３に従って説明する。
【００１１】
電気光学素子１としては、電気光学素子１は、電気光学結晶１−２に誘電体反射膜１−１を設ける。この電気光学結晶として、例えば、ポッケルス結晶などがある。
【００１２】
ポッケルス結晶を利用して電界を光で検出する場合、光と垂直な方向の電界に感度を有する横電界検出と、光と平行な方向の電界に感度を有する縦電界検出がある。
【００１３】
ここで、回路基板に発生している電圧分布の形状に応じて正しく電界分布を検出するため、縦電界検出で実施する。
【００１４】
縦電界検出を実施できるポッケルス結晶としては、ＫＤＰ（ＫＨ２ＰＯ４、水素リン酸カリウム）、ＫＴＰ（ＫＴｉＯＰＯ４、リン酸チタニルカリウム）、ＺｎＳｅ、ＢＳＯ（Ｂｉ１２ＳｉＯ２０、ビスマス酸化シリコン）、ＧａＡｓ（ガリウム砒素）、ＬｉＮｂＯ３−５５度カット、などが用いられる。
【００１５】
ここでＫＤＰ、ＫＴＰは潮解性があり、ＺｎＳｅ、ＧａＡｓなどは電気光学係数の値が低い。
【００１６】
そこで、屈折率は高いものの潮解性は無く、立方晶で等方的な性質を持ち、電気光学係数が比較的大きいＢＳＯ結晶が望ましい。
【００１７】
例えば、１〜３０ｍｍ程度のＢＳＯ結晶を、望ましくは１００〜５００μｍの厚さに研磨し、底面に誘電体反射層、光の入射面側にＩＴＯ膜を堆積させて、電気光学素子とする。
【００１８】
ＢＳＯ結晶が１００μｍ未満であると、電位差が小さくなるため、電界の検出感度が小さくなる。
【００１９】
また、５００μｍを越えると面方向に電界が広がり、電圧分布を検出する事が容易でなくなる。
【００２０】
また、電気光学素子の他の例として、作用する電界の大きさにより、屈折率が変化するポッケルス結晶を用いることもできる。
【００２１】
なお、本発明で用いる電気光学素子１に用いる光学結晶としては、屈折率が変化するものであれば、前記のものに限らず、いずれのものを用いても良い
電気光学素子１は、電気光学結晶１−２に誘電体反射膜１−１を設ける。透明基板１−５にＩＴＯ膜１−３を設け、電気光学結晶１−２に接着剤層１−４で接着する。このＩＴＯ膜１−３は、グランドに接地し、信号源３から交流電圧を印加したとき、回路基板２の回路パターン２−１との間に電界が発生する。
【００２２】
発生した電界によって電気光学素子を構成する電気光学結晶１−２の屈折率が変化する。
【００２３】
制御装置１１で、信号源３による交流電圧印加のタイミング、光検出器の検出タイミングを制御する。
【００２４】
電気光学素子１を検査対象となる回路基板２の近傍に配置できる様に、回路基板の固定すべき位置と電気光学素子を配置する。このとき、電気光学素子１は回路基板２に接触可能にしてもよいし、２０μｍ程度の距離で非接触としてもよい。以下、回路基板２が回路基板の固定すべき位置に固定されているものとして説明する。
【００２５】
光源装置４からの入射光は偏光子５により偏光し、１／４波長板６でわずかに位相補償して電気光学素子１へ入射させる。位相補償角度は、ＣＣＤのダイナミックレンジや印加電圧によって異なるが、１００Ｖ以下程度の印加電圧の場合、０．５度から５度ぐらいが適当である。
【００２６】
このときの偏光角は、電気光学結晶の電気光学テンソルと、検出する電界ベクトルの方向によって定まる。
【００２７】
ＩＴＯ膜１−３はグランドに接地する。信号源３から電圧を印加したとき、回路パターン２−１とＩＴＯ膜１−３との間に電界が発生する。電気光学素子１への入射光は、誘電体反射膜１−１で反射され、反射光は、電気光学結晶１−２に発生している電界分布に応じて、偏光状態が変化する。検光子８で電界による偏光状態の変化を光の強度変化とする。信号源３からの印加電圧に対する反射光強度の特性は図２のようになる。１／４波長板６による位相補償により、電圧の極性に対する光の強度変化は非対称となっている。検光子８を透過した光を光検出器９で検出し、解析装置１０で電圧印加時、非印加時の検出結果の差分から電圧印加による変調成分を求め、回路パターンの電圧分布が得られる。
【００２８】
図３のように、信号源３から回路パターン２−１のパッド２−２、２−３に同時に電圧を印加した場合、どちらかのパッドから回路パターンの分岐点までの途中で断線していても、もう片側のパッドから印加された電圧が電気光学素子１で画像として検出されてしまい、断線が検出されない。信号源３で、パッド２−２、２−３に順次電圧を印加して電圧分布を検出することで、被検出対象となるパッド２−４との断線検査が実施できるが、そのつど２次元光検出器で検出するため、検出する時間が増大する。
【００２９】
本発明では、一回の２次元光検出器の検出で、複数のパッドから被検出パッドへ印加されてくる電圧分布を検出し、どのパッドからの電圧が検出されたかを特定する。
【００３０】
２次元光検出器９には、カラー画像が取り込み可能なものを用いる。光源装置４では、波長の異なる点灯光源を複数用いる。波長の異なるＬＥＤ光源を用いてもよいし、白色光源からの光をバンドパスフィルタで波長を選択してもよい。
【００３１】
２次元光検出器９が、一回の検出を実施する期間の信号の波形を４ｃとする。このとき、２次元光検出器９の検出期間よりはるかに短い周期で、パッド２−２へパルス電圧を４ａのような波形に印加する。パッド２−３には、同様に２次元光検出器９の検出期間よりはるかに短い周期で、４ａの波形のパルス電圧と位相の異なるパルス電圧の波形４ｂを印加する。
【００３２】
光源装置４の異なる波長の点灯光源４−１（波長３５０〜１０００ｎｍ）、４−２（波長３５０〜１０００ｎｍ）から、それぞれ波形４ａ、波形４ｂのパルス電圧に同期して、パルス光１２、１３を照射する。このとき反射光は４ｅのような波形になり、反射光には、印加電圧波形４ａ、４ｂによる変調光強度１４、１５が含まれる。２次元光検出器では、検出期間中の反射光強度の波形４ｅが積算されてカラー画像が検出される。
【００３３】
波形４ｄのパルス光を照射して、印加時の電圧波形４ａ、非印加時の電圧波形４ｂに対応するカラー画像を各々検出する。
【００３４】
この場合、通常のＣＣＤではＲＧＢもしくはＹＭＣの３色のセンサーで構成されているため、３つのパッドしか分離できないが、他の多色の波長を分離できるセンサーを用いれば、センサーの種類だけ分離できる。
【００３５】
解析装置１０において、その各々のカラー画像の差分画像を求める。この差分画像が電界による変調光強度１４、１５の電圧分布の画像として得られる。変調光強度１４、１５は、同期していない印加電圧による変調を受けておらず、また波長が異なることなることから、カラー画像の変調成分において、点灯光源４−１、４−２の波長に応じてカラー画像中の色を分離することで、変調光強度１４、１５を画像検出することができる。
【００３６】
このようにして、一回の２次元光検出器の検出で、印加した電圧波形に対応した電圧分布画像を得ることができるので、この電圧波形に対応したパッドの電圧を印加した場合の電圧分布を、印加するパッド別に求めることができ、電圧分布を基に回路基板の短絡や断線を検出することが可能になった。
【００３７】
【発明の効果】
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断線／短絡の電気検査を実現できる。
【００３８】
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った。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、電気光学センサーをスキャンする必要があるため検査の速度が遅くなる。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ことなどの問題があった。本発明の方法では、電気光学素子を用いて２次元で電圧分布を画像として検出するため、簡易な位置決めで、短い時間で検査できる。
【００３９】
従来の電気光学効果を応用した、液晶ディスプレイ用の検査としては、入力する印加電圧を切り替えて、そのつど電圧分布を検出する方法がある。この方法では、複数の電圧を印加するパッドから１個もしくは複数の検出するパッドに回路パターンがつながっている場合、複数のパッドから順次電圧を印加し、そのつど電圧分布を検出する必要がある。本発明の方法では、検出した電圧分布の画像において、どのパッドから印加されたが特定できるため、検査時間を大幅に短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一つの実施例を示す構成図である。
【図２】本発明の説明における印加電圧と反射光強度の関係を示すグラフである。
【図３】本発明の図１と同じ実施例を示す構成図である。
【図４】本発明の図１と同じ実施例を示す波形図である。
【符号の説明】
１…電気光学素子
１−１…誘電体反射膜
１−２…電気光学結晶
１−３…ＩＴＯ膜
１−４…透明基板
２…回路基板
２−１…回路パターン
２−２…パッド
２−３…パッド
２−４…パッド
３…信号源
４…光源装置
４−１…点灯光源
４−２…点灯光源
５…偏光子
６…１／４波長板
７…ビームスプリッタ
８…検光子
９…光検出器
１０…解析装置
１１…制御装置
１２…パルス光
１３…パルス光
１４…変調光強度
１５…変調光強度
【図１】
2004226338.tif 000003
【図２】
2004226338.tif 000004
【図３】
2004226338.tif 000005
【図４】
2004226338.tif 000006