JP3950713B2

JP3950713B2 - 回路配線検査方法およびその装置

Info

Publication number: JP3950713B2
Application number: JP2002054237A
Authority: JP
Inventors: 義典佐藤
Original assignee: Hioki EE Corp
Current assignee: Hioki EE Corp
Priority date: 2002-02-28
Filing date: 2002-02-28
Publication date: 2007-08-01
Anticipated expiration: 2022-02-28
Also published as: JP2003255007A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回路配線検査方法およびその装置に関し、さらに詳しく言えば、幹配線から分岐されている複数の枝配線間の短絡および各枝配線の断線の有無を検査する回路配線の検査技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
回路配線の検査項目の一つに配線パターンの断線（オープン）検査と、隣接する配線パターン間の短絡（ショート）検査とがある。
【０００３】
図５に模式的に示すように、回路基板に２つの配線パターンＡ，Ｂが隣接して形成されているとして、断線検査は、配線パターンＡの端点Ａａ，Ａｂ間、配線パターンＢの端点Ｂａ，Ｂｂ間の各抵抗値Ｒを測定することにより行われる。Ｒ≒０であれば断線なし、Ｒ≒∞であれば断線ありと判定される。
【０００４】
配線パターンＡ，Ｂ間の短絡検査は、例えば配線パターンＡの一方の端点Ａａと配線パターンＢの一方の端点Ｂａとの間の抵抗値Ｒを測定し、Ｒ≒∞であればパターン間に短絡なし、Ｒ≒０であればパターン間に短絡ありと判定される。
【０００５】
また、パターンによっては、図６に示すように幹配線Ｍから複数の枝配線Ｐ１〜ＰＮが分岐している回路がある。この場合、枝配線Ｐ１〜ＰＮはそれらの各一端（幹側端点）が幹配線Ｍにより相互に接続されているが、やはり抵抗測定により各枝配線の断線検査と枝配線間の短絡検査とが行われる。
【０００６】
例えば、隣接する枝配線Ｐ１とＰ２の断線・短絡を検査するには、それらの反幹側端点Ｐ１ａとＰ２ａ間の抵抗値を低抵抗測定器にて測定する。そして、その測定値Ｒと、あらかじめ設定されている所定のしきい値±Ｔｈとを比較することにより、断線・短絡の有無が検査される。なお、しきい値±Ｔｈは良品基板から得た基準値に基づいて設定される。
【０００７】
すなわち、図７に示すように、枝配線Ｐ１，Ｐ２間が短絡していると、抵抗値Ｒが低くなり、しきい値±Ｔｈから外れる。これにより、枝配線間に短絡ありと判定される。また、図８に示すように、いずれか一方の枝配線（この例では枝配線Ｐ２）が断線していればＲ≒∞となるため、これをもって断線ありと判定される。
【０００８】
抵抗測定は、抵抗測定器の測定プローブを配線パターンの端点に接触させることにより行われるが、図９に模式的に示すように、例えば端点Ｐ１ａに対するプローブの接触位置が、良品基板から基準値を得た際には図示実線位置であるのに対して、実際の検査時に図示鎖線位置のようにずれると、プローブ間の抵抗値が変わってしまうため、正確な測定ができず判定ミスが生ずることがある。
【０００９】
また、プローブの接触位置に上記のようなずれがなく、正確に配線パターンの抵抗値が測定できたとしても、配線パターン形成時の製造誤差（線幅のばらつきなど）が大きいと、基準値に対する最適なしきい値を設定することが困難となる。
【００１０】
ちなみに、配線パターン形成時の製造誤差により、例えば線幅が広く形成された場合には、短絡してしまっているパターンの抵抗値とほぼ同値になることがあり、このような場合には、しきい値を設定できなくなる。
【００１１】
一例として、配線パターンの抵抗値１００ｍΩを基準として、そのしきい値を±１０％の９０〜１１０ｍΩに設定したとして、例えば１２０ｍΩ位の抵抗値をもつ配線パターンが隣の配線パターンと短絡して１１０ｍΩになると、短絡しているにもかかわらず良品と判断されることになる。
【００１２】
また、上記従来例ではしきい値を設定するうえで、あらかじめ良品である配線パターンをもった回路基板をビジュアル検査などにより探し出して、その抵抗値を測定しておく必要があるため、作成された回路基板の検査を１枚目から行うことができない。
【００１３】
さらに、抵抗測定による短絡検出は微小な抵抗変化を捉える必要があるため、測定プローブの接触抵抗の影響が問題となる。そのため、微小抵抗の測定には４端子法が用いられるが、４端子法の測定プローブは他のプローブよりも高価であり、また、狭いピッチの配線パターンへのプロービングが困難となる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の課題は、配線パターンの端点に対するプロービング位置によって検査精度が左右されることがなく、また、あらかじめ良品基板から判定基準となるデータを収集する必要をなくして、作成された回路基板の１枚目から隣接パターンの断線・短絡検査を行えるようにすることにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本願の第１発明は、幹配線と、それぞれ一方の端点（幹側端点）が上記幹配線に接続された複数の枝配線とを有する回路配線の上記枝配線間の短絡および上記各枝配線の断線の有無を検査する回路配線検査方法において、隣接する所定の第１および第２枝配線を検査するにあたって、測定信号発生源より上記第１枝配線の他方の端点（反幹側端点）に測定信号を印加した状態の下で、上記幹配線の上記第２枝配線の幹側端点よりも反第１枝配線側の所定箇所を電圧測定基準点として、電圧測定手段にて上記第２枝配線の反幹側端点と上記電圧測定基準点との間の電圧Ｖ１と、上記第２枝配線の幹側端点と上記電圧測定基準点との間の電圧Ｖ２とを測定し、Ｖ１＝Ｖ２（ただし、Ｖ１，Ｖ２がともに０Ｖのときを除く）のとき良品と判定することを特徴としている。
【００１６】
なお、Ｖ１＝Ｖ２以外の場合、すなわちＶ１≠Ｖ２（ただし、Ｖ１，Ｖ２の少なくとも一方が０Ｖもしくは読み値不定のときを除く）のときには短絡ありと判定でき、Ｖ１，Ｖ２の少なくとも一方が０Ｖもしくは読み値不定のとき断線ありと判定することができる。
【００１７】
このように、本発明によれば、２つの電圧Ｖ１，Ｖ２を比較するだけでよいため、配線パターンの端点に対するプロービング位置によって検査精度が左右されることがない。また、あらかじめ良品基板から判定基準となるデータを収集する必要もなく、作成された回路基板の１枚目から隣接パターンの断線・短絡検査を行うことができる。
【００１８】
さらには、測定プローブの接触抵抗による影響を受けないため、通常の安価な測定プローブを使用でき、しかも４端子法のように１ラインに付き４本の測定プローブをプロービングする必要もないため、狭いピッチの配線パターンの測定も容易にできる。
【００１９】
上記測定信号発生源は、直流または交流のいずれであってもよい。また、測定信号も電圧もしくは電流のいずれであってもよい。すなわち、直流電圧発生器，直流電流発生器，交流電圧発生器，交流電流発生器のすべてが使用可能である。
【００２０】
また、上記第２枝配線の反幹側端点と上記電圧測定基準点との間の電圧Ｖ１を測定する電圧測定手段と、上記第２枝配線の幹側端点と上記電圧測定基準点との間の電圧Ｖ２を測定する電圧測定手段を別々に備えていてもよいが、電圧検出手段を一つとして、上記電圧Ｖ１，Ｖ２のいずれか一方の電圧を測定した後、いずれか他方の電圧を測定するようにしてもよい。
【００２１】
上記第１枝配線の反幹側端点に対する測定信号印加用のプローブおよび上記第２枝配線の幹側端点，反幹側端点に対する電圧測定用のプローブは可動プローブで、上記電圧測定基準点に対する電圧測定用のプローブには固定プローブを用いることにより、実質的に２本の可動プローブで本発明の検査が可能となり、複雑なプローブ駆動機構を必要としない。
【００２２】
また、本願の第２発明は上記第１発明を装置化したもので、幹配線と、それぞれ一方の端点（幹側端点）が上記幹配線に接続された複数の枝配線とを有する回路配線の上記枝配線間の短絡および上記各枝配線の断線の有無を検査する回路配線検査装置において、隣接する所定の第１および第２枝配線の内の上記第１枝配線の他方の端点（反幹側端点）に測定信号を印加する測定信号発生源と、上記幹配線の上記第２枝配線の幹側端点よりも反第１枝配線側の所定箇所を電圧測定基準点として、上記第２枝配線の反幹側端点と上記電圧測定基準点との間の電圧Ｖ１と、上記第２枝配線の幹側端点と上記電圧測定基準点との間の電圧Ｖ２とを測定する電圧測定手段と、上記電圧Ｖ１，Ｖ２により上記枝配線間の短絡および上記各枝配線の断線の有無を判定する制御手段とを備えていることを特徴としている。
【００２３】
この第２発明において、上記制御手段は上記第１発明と同様に、Ｖ１＝Ｖ２（ただし、Ｖ１，Ｖ２がともに０Ｖのときを除く）のとき良品と判定し、それ以外のとき、すなわちＶ１≠Ｖ２（ただし、Ｖ１，Ｖ２の少なくとも一方が０Ｖもしくは読み値不定のときを除く）のときには短絡ありと判定し、Ｖ１，Ｖ２の少なくとも一方が０Ｖもしくは読み値不定のとき断線ありと判定する。
【００２４】
【発明の実施の形態】
次に、図１ないし図４により、本発明の実施形態について説明する。この実施形態は、先の図６で説明した幹配線Ｍと、幹配線Ｍから分岐された複数の枝配線Ｐ１〜ＰＮとを有する回路配線の枝配線の断線および枝配線間の短絡を検査する場合についてのもので、説明の便宜上、幹配線Ｍに対する各枝配線Ｐ１〜ＰＮの接続点を幹側端点とする。
【００２５】
図１に示すように、この実施形態に係る回路配線検査装置１０は、測定信号発生源としての直流電圧発生器１１と、第１および第２の２つの電圧計２１，２２と、制御手段としてのＣＰＵ３１と、検査結果を表示する表示器３２とを備えている。
【００２６】
複数ある枝配線Ｐ１〜ＰＮのうち、隣接する２つの枝配線として枝配線Ｐ１，Ｐ２を例にして、配線の断線検査および配線間の短絡検査を行う場合について説明する。この検査には、４本の測定プローブＱ１〜Ｑ４が用いられる。
【００２７】
図２（ａ）を参照して、直流電圧発生器１１の正極側を測定プローブＱ１を介して一方の第１枝配線Ｐ１の反幹側端点Ｐ１ａに接触させる。第１電圧計２１の一方の入力端子を測定プローブＱ２を介して他方の第２枝配線Ｐ２の反幹側端点Ｐ２ａに接触させる。第２電圧計２２の一方の入力端子を測定プローブＱ３を介して第２枝配線Ｐ２の幹側端点Ｐ２ｂに接触させる。
【００２８】
そして、直流電圧発生器１１の負極側，第１電圧計２１の他方の入力端子および第２電圧計２２の他方の入力端子をともに測定プローブＱ４に接続し、測定プローブＱ４を幹配線Ｍの電圧測定基準点Ｘに接触させる。この電圧測定基準点Ｘは、測定電流の流れる方向から見て、第２枝配線Ｐ２のの幹側端点Ｐ２ｂよりも下流側の任意の箇所であってよい。
【００２９】
なお、この実施形態とは異なり、直流電圧発生器１１をその正極と負極とを入れ替えて用いる場合には、電圧測定基準点Ｘは、そのときの電流の流れる方向から見て、第２枝配線Ｐ２の幹側端点Ｐ２ｂよりも上流側の任意の箇所に設定されることになる。
【００３０】
すなわち、第１枝配線Ｐ１側から測定信号を印加するにしても、反対に電圧測定基準点Ｘ側から測定信号を印加するにしても、電圧測定基準点Ｘは、その電圧測定基準点Ｘと第１枝配線Ｐ１との間に第２枝配線Ｐ２が存在するような位置に設定される。
【００３１】
ＣＰＵ３１は、直流電圧発生器１１より第１枝配線Ｐ１の反幹側端点Ｐ１ａに所定の電圧を印加した状態での第１電圧計２１と第２電圧計２２の測定値を読み込んで、短絡・断線の有無を判定する。図２（ａ）の回路を抵抗で表した等価回路を図２（ｂ）に示す。
【００３２】
第１枝配線Ｐ１と第２枝配線Ｐ２間が短絡していない場合、電流は第１枝配線Ｐ１の反幹側端点Ｐ１ａから第１枝配線Ｐ１および幹配線Ｍを通って電圧測定基準点Ｘに流れ込む。なお、電圧計２１（２２）は入力インピーダンスが高いため、第２枝配線Ｐ２には電流が流れない。
【００３３】
これにより、第１電圧計２１と第２電圧計２２はともに、第２枝配線Ｐ２の幹側端点Ｐ２ｂと電圧測定基準点Ｘとの間に存在する抵抗ＲＸで生ずる電圧を測定することになる。したがって、第１電圧計２１の測定値Ｖ１と第２電圧計２２の測定値Ｖ２はＶ１＝Ｖ２（同値）で、これをもってＣＰＵ３１は短絡なし（良品）と判定し、必要に応じてその結果を表示器３２に表示する。
【００３４】
なお、ここで言うＶ１＝Ｖ２（同値）とは、完全同値に限られるものでなく、上記電圧Ｖ１，Ｖ２がともに実質的に良品と見なしてよいしきい値幅内に存在する場合も含む。すなわち、良品基準値をＶｒｅｆ、そのしきい値を±αとした場合、Ｖ１，Ｖ２がともにＶｒｅｆ±αの範囲内であれば良品としてよい。
【００３５】
次に、図３に示すように、第１枝配線Ｐ１と第２枝配線Ｐ２との間がＡｓ−Ｂｓ点間で短絡している場合、反幹側端点Ｐ１ａから第１枝配線Ｐ１に流れる電流は、Ａｓ点で幹側端点Ｐ１ｂに至る電流と、Ａｓ−Ｂｓ間を経由して第２枝配線Ｐ２の一部分を通ってその幹側端点Ｐ２ｂに至る電流とに分流される。
【００３６】
ここで、第２枝配線Ｐ２において、その反幹側端点Ｐ２ａとＢｓ点との間の抵抗をＲＢ１とし、Ｂｓ点と幹側端点Ｐ２ｂとの間の抵抗をＲＢ２とすると、上記したように電圧計２１は入力インピーダンスが高いため、抵抗ＲＢ１には電流が流れない。
【００３７】
したがって、第１電圧計２１は抵抗（ＲＢ２＋ＲＸ）に生ずる電圧を測定し、第２電圧計２２は抵抗ＲＸに生ずる電圧を測定することになり、第１電圧計２１の測定値Ｖ１と第２電圧計２２の測定値Ｖ２はＶ１≠Ｖ２となる。これにより、ＣＰＵ３１は短絡あり（不良品）と判断して、その結果を表示器３２に表示する。
【００３８】
次に、断線の場合について説明する。図４（ａ）に示すように、第１枝配線Ｐ１が断線している場合には、第１電圧計２１の測定値Ｖ１と第２電圧計２２の測定値Ｖ２はともに０〔Ｖ〕となる。
【００３９】
これに対して、図４（ｂ）に示すように、第２枝配線Ｐ２が断線している場合には、第２電圧計２２の測定値Ｖ２はＶ２≠０〔Ｖ〕であるが、第１電圧計２１の測定値Ｖ１は読み値が不定（デジタル表示値がちらついて定まらない状態）となる。
【００４０】
すなわち、電圧計は一般的に内部抵抗が高いため、第１電圧計２１の測定電圧は０〔Ｖ〕にならず不安定に電圧になるからである。しかしながら、この読み値不定も良品・不良品の判断材料となり、この現象が生じた場合には、断線ありと判定することができる。
【００４１】
このように、Ｖ１，Ｖ２がともに０〔Ｖ〕もしくはそのいずれか一方の読み値が不定のとき、ＣＰＵ３１は断線あり（不良品）と判断して、その結果を表示器３２に表示する。第１枝配線Ｐ１と第２枝配線Ｐ２の検査が終了したら、次に例えば枝配線Ｐ２，Ｐ３に測定プローブをずらしてすべての隣り合う配線の短絡・断線検査を行う。
【００４２】
なお、上記実施形態では測定信号発生源に直流電圧発生器１１を用いているが、直流電流発生器，交流電圧発生器，交流電流発生器などを採用してもよい。また、２台の電圧計２１，２２を用いているが、電圧計を例えば一方の電圧計２１のみとし、その測定プローブＱ２を反幹側端点Ｐ２ａに接触させて電圧Ｖ１を測定した後、測定プローブＱ２を幹側端点Ｐ２ｂ側に接触させて電圧Ｖ２を測定するようにしてもよく、これによれば電圧計１台，測定プローブ３本で済ませられる。
【００４３】
なお、電圧測定基準点Ｘをすべての枝配線に対して共通の箇所に設定すれば、その測定プローブＱ４は動かす必要がないため、固定式の測定プローブとしてもよい。これによれば、可動プローブ２本で検査が可能となる。
【００４４】
また、各枝配線の検査ポイントに測定プローブを配置してなるピンボードを作製して、それらの測定プローブを同時に各枝配線の検査ポイントに接触させるようにしてもよい。この場合には、多数の測定プローブが必要となるが、高速検査が可能となる点でメリットがある。
【００４５】
上記実施形態では、隣接する２つの枝配線の検査が終了したら、測定プローブの位置をずらして、次の隣接する２つの枝配線の検査を行うようにしているが、別の手順として、すべての枝配線について、まず例えば電圧Ｖ１を測定してそのデータを保持し、その後にすべての枝配線について電圧Ｖ２を測定しながら、電圧Ｖ１と比較するようにしてもよい。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、幹配線と、それぞれ一方の端点（幹側端点）が幹配線に接続された複数の枝配線とを有する配線パターンの隣接する枝配線間の短絡および各枝配線の断線を検査するにあたって、測定信号発生源より一方の枝配線の反幹側端点に測定信号を印加した状態の下で、幹配線上の所定箇所に電圧測定基準点を設定し、電圧測定手段にて他方の枝配線の反幹側端点と電圧測定基準点との間の電圧Ｖ１と、同じく他方の枝配線の幹側端点と電圧測定基準点との間の電圧Ｖ２とを測定し、これらの電圧Ｖ１，Ｖ２により短絡・断線の有無を判断するようにしたことにより、配線パターンの端点に対するプロービング位置によって検査精度が左右されることなく、高精度の検査を行うことができる。
【００４７】
また、あらかじめ良品基板から判定基準となるデータを収集する必要がないため、作成された回路基板の１枚目から隣接パターンの断線・短絡検査を行うことができる。
【００４８】
さらには、測定プローブの接触抵抗による影響を受けないため、通常の安価な測定プローブを使用でき、しかも４端子法のように１ラインに付き４本の測定プローブをプロービングする必要もないため、狭いピッチの配線パターンの測定も容易にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を説明するための模式図。
【図２】上記実施形態で良品パターン時の場合を説明するための模式図。
【図３】上記実施形態で短絡パターン時の場合を説明するための模式図。
【図４】上記実施形態で断線パターン時の場合を説明するための模式図。
【図５】一般的な隣接配線パターン間の短絡および断線検査を説明するための模式図。
【図６】幹配線から分岐された枝配線の従来技術による短絡・断線検査を説明するための模式図。
【図７】上記枝配線間が短絡している場合の説明図。
【図８】上記枝配線が断線している場合の説明図。
【図９】上記従来技術における問題点を説明するための説明図。
【符号の説明】
１０回路配線検査装置
１１直流電圧発生器
２１，２２電圧計
３１ＣＰＵ
３２表示器
Ｍ幹配線
Ｐ１〜ＰＮ枝配線
Ｐ１ａ，Ｐ２ａ反幹側端点
Ｐ１ｂ，Ｐ２ｂ幹側端点
Ｑ１〜Ｑ４測定プローブ
Ｘ電圧測定基準点

Claims

幹配線と、それぞれ一方の端点（幹側端点）が上記幹配線に接続された複数の枝配線とを有する回路配線の上記枝配線間の短絡および上記各枝配線の断線の有無を検査する回路配線検査方法において、
隣接する所定の第１および第２枝配線を検査するにあたって、測定信号発生源より上記第１枝配線の他方の端点（反幹側端点）に測定信号を印加した状態の下で、上記幹配線の上記第２枝配線の幹側端点よりも反第１枝配線側の所定箇所を電圧測定基準点として、電圧測定手段にて上記第２枝配線の反幹側端点と上記電圧測定基準点との間の電圧Ｖ１と、上記第２枝配線の幹側端点と上記電圧測定基準点との間の電圧Ｖ２とを測定し、Ｖ１＝Ｖ２（ただし、Ｖ１，Ｖ２がともに０Ｖのときを除く）のとき良品と判定することを特徴とする回路配線検査方法。
上記電圧Ｖ１と上記電圧Ｖ２とが、Ｖ１≠Ｖ２（ただし、Ｖ１，Ｖ２の少なくとも一方が０Ｖもしくは読み値不定のときを除く）のとき短絡ありと判定し、Ｖ１，Ｖ２の少なくとも一方が０Ｖもしくは読み値不定のとき断線ありと判定する請求項１に記載の回路配線検査方法。
上記測定信号発生源として、直流または交流の電圧もしくは電流発生手段が用いられる請求項１または２に記載の回路配線検査方法。
上記電圧検出手段が一つであって、上記電圧Ｖ１，Ｖ２のいずれか一方の電圧を測定した後、いずれか他方の電圧を測定する請求項１，２または３に記載の回路配線検査方法。
上記第１枝配線の反幹側端点に対する測定信号印加用のプローブおよび上記第２枝配線の幹側端点，反幹側端点に対する電圧測定用のプローブは可動プローブで、上記電圧測定基準点に対する電圧測定用のプローブには固定プローブを用いる請求項１，２，３または４に記載の回路配線検査方法。
幹配線と、それぞれ一方の端点（幹側端点）が上記幹配線に接続された複数の枝配線とを有する回路配線の上記枝配線間の短絡および上記各枝配線の断線の有無を検査する回路配線検査装置において、
隣接する所定の第１および第２枝配線の内の上記第１枝配線の他方の端点（反幹側端点）に測定信号を印加する測定信号発生源と、
上記幹配線の上記第２枝配線の幹側端点よりも反第１枝配線側の所定箇所を電圧測定基準点として、上記第２枝配線の反幹側端点と上記電圧測定基準点との間の電圧Ｖ１と、上記第２枝配線の幹側端点と上記電圧測定基準点との間の電圧Ｖ２とを測定する電圧測定手段と、
上記電圧Ｖ１，Ｖ２により上記枝配線間の短絡および上記各枝配線の断線の有無を判定する制御手段とを備え、
上記制御手段は、Ｖ１＝Ｖ２（ただし、Ｖ１，Ｖ２がともに０Ｖのときを除く）のとき良品と判定し、それ以外のとき不良品と判定することを特徴とする回路配線検査装置。