JP4411115B2 - 配線パターンの検査方法 - Google Patents

Description

本発明は回路基板に形成されている配線パターンの検査方法に関し、さらに詳しく言えば、配線パターンの欠け（細り）や太りを簡単な装置によって検査可能とする配線パターンの検査方法に関するものである。

回路基板の配線パターンの形成方法は、例えば片面基板や両面基板の場合、基本的には銅張積層板の銅箔面にフォトレジストを塗布しマスクを介して露光し現像してパターン部分以外のフォトレジストを除去したのち、エッチングにより不要の銅箔を除去する工程を経て形成される。なお、両面基板や多層基板でスルーホール内にめっき配線を形成する場合には銅張積層板の銅箔面上に無電解銅めっきや電解銅めっきが施される。

これらの各工程は管理された条件下で行われるが、それでもパターン欠けや太りが生ずることがある。このうち、パターン欠けやパターン幅の太りは主にエッチング工程で発生する。また、銅箔の膜厚の増大によるパターン太りは主にめっき工程で発生する。いずれにしても、パターン欠けや太りは回路基板に各種の部品を実装して製品基板とした場合に好ましくない影響を与えることがある。

そこで、部品を実装する前のベアボードの段階で配線パターンの仕上がり状態を検査することが求められている。その検査方法としては、ＴＤＲ（タイムドメインリフレクトリ）オシロスコープによる方法と、画像処理による方法と、配線パターンの抵抗値を測定する抵抗値測定方法などが知られている。

このうち、ＴＤＲオシロスコープによる検査方法においては、検査する配線パターンとこれに隣接するグランドパターンとの間に高周波信号を印加しそのエコー波を観測して特性インピーダンスを測定し、その特性インピーダンスが大幅に変化した箇所をもって例えばパターン欠けありと判断する。

また、画像処理法の一例としては特許文献１がある。特許文献１においては、被検査パターンを光電変換スキャナで走査しその走査信号を２値化回路で２値画像に変換し、これに細線上の設計ルールを適用して欠陥部を検出する。

抵抗値測定方法は、例えば４端子低抵抗測定器により配線パターンの両端点間の抵抗値を測定し、その抵抗値が所定の基準範囲内に入っているかどうかで配線パターンの良否を判定する。

特開平５−１２６７５６号公報

ＴＤＲオシロスコープによる検査方法および画像処理法によれば高精度なパターン検査を行うことができ、また、特許文献１による画像処理法にしたがえば疑似欠陥の検出を大幅に低減することが可能であるが、これらの検査装置は総じて高価である。

そればかりでなく、ＴＤＲオシロスコープによる場合には検査する配線パターンにグランドパターンが隣接して配置されていることが条件とされるためすべての配線パターンに適用できるわけではない。

これに比べて、抵抗値測定方法は使用する装置が安価でしかもすべての配線パターンを検査することができる。しかしながら、抵抗値測定方法においては、検査に入る前に欠陥がないと確認された良品基板の配線パターンからあらかじめ基準抵抗値を取得し、この基準抵抗値と被検査パターンから測定された抵抗値とを比較して良否を判定するようにしているため次のような問題がある。

すなわち、抵抗値測定方法では配線パターンの両端点間の抵抗値を測定するため、回路基板上に形成される配線パターンに長さや幅の異なるものが存在する場合には、その各々から基準抵抗値を求めておく必要がありこれに多くの時間が費やされる。

したがって、本発明の課題は、良品基板の配線パターンから長さや幅の異なる配線パターンごとに基準抵抗値をあらかじめ取得する必要なく、しかも汎用の測定手段を用いて簡単に配線パターンの検査を行えるようにすることにある。

上記課題を解決するため、本発明は、演算処理機能および判定機能を有する制御手段と電気的パラメータ測定手段とを含み、上記電気的パラメータ測定手段により回路基板上に形成されている配線パターンのパラメータ値を測定してその良否を検査する配線パターンの検査方法において、上記制御手段には上記配線パターンの両端点間の配線長が記憶されており、上記電気的パラメータ測定手段により上記配線パターンの長さ方向に含まれる所定の基準距離間の部分的なパラメータ値を測定して基準パラメータ値を得る第１ステップと、上記制御手段により上記基準距離，上記基準パラメータ値および上記配線パターンの両端点間の配線長から上記配線パターンの両端点間のパラメータ値を算出する第２ステップと、上記電気的パラメータ測定手段により上記配線パターンの両端点間のパラメータ値を実際に測定する第３ステップと、上記制御手段により上記第２ステップで算出された計算上のパラメータ値と上記第３ステップで得られた実測パラメータ値とを比較して上記配線パターンの良否を判定する第４ステップとを含み、上記第１ステップないし上記第３ステップを適宜の順序にしたがって実行することを特徴としている。

本発明において、上記電気的パラメータ測定手段には電圧測定器や電流測定器もしくは抵抗測定器などを使用することができるが、とりわけ抵抗測定器が好ましくそのなかでも測定誤差の少ない４端子低抵抗測定器が好適である。

また、上記第２ステップでの計算に必要とされる配線パターンの配線長は、例えばＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ）などの設計データから得ることができる。

本発明には別の態様として、上記回路基板上に配線長は異なるが線幅を同一として設計された複数の配線パターンが存在する場合において、その複数の配線パターンのうちの良品と判定された特定配線パターンの上記基準パラメータ値をほかの配線パターンに適用し、これらほかの配線パターンについては実際に上記基準パラメータ値を測定することなく、上記特定配線パターンの上記基準パラメータ値と配線長とから計算上のパラメータ値を求める態様が含まれる。

また、本発明には、上記回路基板上に配線長は異なるが線幅を同一として設計された複数の配線パターンが存在する場合において、その複数の配線パターンのうちの良品と判定された特定配線パターンの計算上のパラメータ値もしくは実測パラメータ値を別の第２基準パラメータ値として採用し、ほかの配線パターンについては実際に上記基準パラメータ値を測定することなく、上記第２基準パラメータ値と配線長とから計算上のパラメータ値を求める態様も含まれる。

本発明によれば、被検査回路基板の配線パターンにおける基準距離間のパラメータ値を測定して基準パラメータ値とし、その基準パラメータ値から配線長（配線パターンの両端点間距離）分のパラメータ値を計算より求め、この計算上のパラメータ値と実測パラメータ値とを比較して良否を判定するようにしたことにより、あらかじめ良品基板の配線パターンから基準パラメータ値を求めておく必要がない。

次に、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

図１に模式的に示すように、本発明の配線パターンの検査方法を実施するにあたって、電気的パラメータ測定手段としての例えば抵抗測定手段１０と制御手段２０とが用いられる。この例では、抵抗測定手段１０としてプローブの配線抵抗などの影響を排除できる４端子低抵抗測定器が用いられているが、このほかに直流，交流を問わず各種の抵抗測定器を用いてもよい。

詳しくは図示しないが、４端子低抵抗測定器は定電流源と電圧計とを含み、その定電流源から２本の電流供給プローブ１１ａ，１１ｂが引き出され、電圧計からは２本の電圧検出プローブ１２ａ，１２ｂが引き出されている。

４端子低抵抗測定器では、電流供給プローブ１１ａ，１１ｂから被測定導体に定電流Ｉを流した状態で電圧検出プローブ１２ａ，１２ｂにて被測定導体に発生する電圧Ｖを測定し、Ｖ／Ｉから被測定導体の抵抗値Ｒｘを求める。

この例において、電流供給プローブ１１ａ，１１ｂおよび電圧検出プローブ１２ａ，１２ｂは可動プローブであり、図示しないプローブ駆動手段によりＸ−Ｙ方向に移動自在である。プローブ駆動手段は２つの可動ヘッド（図示しない）を有し、その一方の可動ヘッドに電流供給プローブ１１ａと電圧検出プローブ１２ａとが対として支持され、他方の可動ヘッドに電流供給プローブ１１ｂと電圧検出プローブ１２ｂとが対として支持されている。

制御手段２０には、演算処理機能と判定機能とを備えている例えばマイクロプロセッサやマイクロコンピュータなどを用いることができる。制御手段２０は上記プローブ駆動手段をも制御する。この例において、制御手段２０は第１および第２の２つのメモリ２１，２２を備えている。

第１メモリ２１には制御手段２０の実行プログラムのほかに被検査配線パターンの配線長データなどが格納される。この場合、配線長データは配線パターンの設計データから得るが、ＣＡＤ図面から転用することが好ましい。第２メモリ２２には計算上の抵抗値ＲＡや抵抗測定手段１０にて測定された実測抵抗値ＲＢなどが書き込まれる。

図１に示されている配線パターン（被検査配線パターン）Ｐの配線長Ｌ１が例えば１００ｍｍであるとする。なお、配線長Ｌ１は配線パターンＰの両端点間の距離である。この配線パターンＰのパターン欠け（細り），パターン太りを検査するにあたって、本発明では、まず基準距離ＬＳ間の抵抗値を測定してその抵抗値を基準抵抗値ＲＳとする。

基準距離ＬＳは配線長Ｌ１に含まれる一部分の距離で任意に設定されてよいが、この例では１０ｍｍとする。すなわち、電圧検出プローブ１２ａ，１２ｂ間の距離を１０ｍｍとして電流供給プローブ１１ａ，１１ｂとともに配線パターンＰに接触させる。プローブを立てる位置は配線パターンＰのどこでもよい。中央部分でもよいし端点側でもよい。

測定した結果、基準距離ＬＳ（１０ｍｍ）の基準抵抗値ＲＳが例えば１ｍΩであったとすると、制御手段２０は第１メモリ２１にアクセスして配線パターンＰの配線長Ｌ１（１００ｍｍ）を読み出し、次式（１）により配線パターンＰの抵抗値ＲＡを算出する。
計算上の抵抗値ＲＡ＝（配線長Ｌ１／基準距離ＬＳ）×基準抵抗値ＲＳ…（１）
この例では、基準距離ＬＳが１０ｍｍ，配線長Ｌ１が１００ｍｍ，基準抵抗値ＲＳが１ｍΩであるから計算上の抵抗値ＲＡは１０ｍΩとなる。

次に、制御手段２０は上記プローブ駆動手段を制御して図１に鎖線で示すように電圧検出プローブ１２ａ，１２ｂを電流供給プローブ１１ａ，１１ｂとともに配線パターンＰの両端点に移動させて配線パターンＰの抵抗値ＲＢを測定する。この抵抗値ＲＢが実測抵抗値である。

しかる後、制御手段２０は計算上の抵抗値ＲＡと実測抵抗値ＲＢとを比較してパターン欠け，パターン太りの有無を判定し、その結果を表示手段２３に表示する。すなわち、実測抵抗値ＲＢが計算上の抵抗値ＲＡと同じく１０ｍΩを示せば「良」と判定され、実測抵抗値ＲＢ＞計算上の抵抗値ＲＡであればパターン欠け有り，実測抵抗値ＲＢ＜計算上の抵抗値ＲＡであればパターン太り有りと判定される。

この良否判定にあたって、実際には計算上の抵抗値ＲＡに±αのしきい値が設定され、
ＲＡ−α＜ＲＢ＜ＲＡ＋αであれば「良」と判定され、
ＲＡ＋α＜ＲＢであればパターン欠け有り、
ＲＢ＜ＲＡ−αであればパターン太り有り、
と判定される。αの値は任意に決められてよい。

なお、上記の例においては、計算上の抵抗値ＲＡを求めたのち実測抵抗値ＲＢを測定しているが、これとは逆に先に実測抵抗値ＲＢを測定し、その後に基準抵抗値ＲＳを測定して計算上の抵抗値ＲＡを求めるようにしていもよい。また、表示手段２３は液晶表示パネルなどのディスプレイであってもよいしプリンタであってもよく、さらにはブザーやランプなどの報知手段を用いてもよい。

本発明の別の検査方法として、図２に例示するように同一の回路基板１００上に配線長は異なるが線幅が同一として設計されている複数の配線パターンＰ１，Ｐ２，Ｐ３，…ＰＮが存在する場合、例えば配線パターンＰ１が「良」判定であったとすると、配線パターンＰ１の基準抵抗値ＲＳをほかの配線パターンＰ２，Ｐ３，…ＰＮの基準抵抗値ＲＳとして採用してもよく、これによれば配線パターンＰ２，Ｐ３，…ＰＮについては基準抵抗値ＲＳを測定する手間を省くことができる。

さらには、例えば配線パターンＰ１が「良」判定であったとすると、配線パターンＰ１の計算上の抵抗値ＲＡ（もしくは実測抵抗値ＲＢ）を別の第２基準抵抗値ＲＳＳとし、この別の基準抵抗値ＲＳＳからほかの配線パターンＰ２，Ｐ３，…ＰＮの計算上の抵抗値ＲＡを求めることもできる。

すなわち、「良」判定の配線パターンＰ１の配線長がＬ１で，配線パターンＰ２の配線長がＬ２でその計算上の抵抗値をＲＡ２とすると、次の比例式が成立する。
Ｌ１：Ｌ２＝ＲＳＳ：ＲＡ２
したがって、配線パターンＰ２の計算上の抵抗値ＲＡ２は次式（２）によって求めることができる。
ＲＡ２＝（Ｌ２／Ｌ１）×ＲＳＳ…（２）
これによっても、上記と同じく配線パターンＰ２，Ｐ３，…ＰＮについては基準抵抗値ＲＳを測定する手間を省くことができる。

なお、上記の例では電気的パラメータ測定手段に抵抗測定手段を採用しているが、抵抗測定手段に代えて電圧測定手段や電流測定手段を採用することもできる。いずれも汎用の測定器であってよい。

本発明の配線パターン検査方法を図解した模式図。 本発明が検査対象とする配線パターンの一例を示す模式図。

符号の説明

１０ 抵抗測定手段（４端子低抵抗測定器）
１１ａ，１１ｂ 電流供給プローブ
１２ａ，１２ｂ 電圧検出プローブ
２０ 制御手段
２１，２２ メモリ
２３ 表示手段
Ｐ（Ｐ１，Ｐ２，…） 被検査配線パターン

Claims (5)

1. 演算処理機能および判定機能を有する制御手段と電気的パラメータ測定手段とを含み、上記電気的パラメータ測定手段により回路基板上に形成されている配線パターンのパラメータ値を測定してその良否を検査する配線パターンの検査方法において、
   上記制御手段には上記配線パターンの両端点間の配線長が記憶されており、
   上記電気的パラメータ測定手段により上記配線パターンの長さ方向に含まれる所定の基準距離間の部分的なパラメータ値を測定して基準パラメータ値を得る第１ステップと、
   上記制御手段により上記基準距離，上記基準パラメータ値および上記配線パターンの両端点間の配線長から上記配線パターンの両端点間のパラメータ値を算出する第２ステップと、
   上記電気的パラメータ測定手段により上記配線パターンの両端点間のパラメータ値を実際に測定する第３ステップと、
   上記制御手段により上記第２ステップで算出された計算上のパラメータ値と上記第３ステップで得られた実測パラメータ値とを比較して上記配線パターンの良否を判定する第４ステップとを含み、
   上記第１ステップないし上記第３ステップを適宜の順序にしたがって実行することを特徴とする配線パターンの検査方法。
2. 上記電気的パラメータ測定手段として４端子低抵抗測定器を用いる請求項１に記載の配線パターンの検査方法。
3. 上記制御手段は上記配線パターンの配線長を設計データから得る請求項１または２に記載の配線パターンの検査方法。
4. 上記回路基板上に配線長は異なるが線幅を同一として設計された複数の配線パターンが存在する場合において、その複数の配線パターンのうちの良品と判定された特定配線パターンの上記基準パラメータ値をほかの配線パターンに適用し、これらほかの配線パターンについては実際に上記基準パラメータ値を測定することなく、上記特定配線パターンの上記基準パラメータ値と配線長とから計算上のパラメータ値を求める請求項１ないし３のいずれか１項に記載の配線パターンの検査方法。
5. 上記回路基板上に配線長は異なるが線幅を同一として設計された複数の配線パターンが存在する場合において、その複数の配線パターンのうちの良品と判定された特定配線パターンの計算上のパラメータ値もしくは実測パラメータ値を別の第２基準パラメータ値として採用し、ほかの配線パターンについては実際に上記基準パラメータ値を測定することなく、上記第２基準パラメータ値と配線長とから計算上のパラメータ値を求める請求項１ないし３のいずれか１項に記載の配線パターンの検査方法。

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