JP5387818B2 - 回路パターン検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、並列して形成された回路パターンに発生した短絡不良位置を検出する回路パターン検査装置及びその回路パターン検査方法に関する。

一般に、液晶表示装置の液晶基板には、例えば、多数のマトリクス状に配置された画素に対して、画像信号や制御信号のやり取りを行うための同一の微細な線幅で直線平行に配列された導電パターンが形成されている。製造工程においては、これらの導電パターンに対して、短絡や断線の不良検査を行っている。この検査は、導電パターンの線幅が細く本数が多いため、通常、直接の目視検査ではなく、まず導通チェック等の電気的検査を行っている。

この電気的検査の手法としては、例えば、特許文献１には、導電パターンの両端に金属からなるプローブを接触させて、一端側のプローブから導電パターンに検査信号を印加し、他端側のプローブからその検査信号を検出することにより、導電パターンの導通テスト等を行う接触式の検査手法（ピンコンタクト方式）が提案されている。検査信号の印加は、プローブの先端を全導電パターンの端子に接触させ、導電パターンに順次電流を流すことにより行われる。この電気的検査においては、検査対象の導電パターンから検査信号が検出されない場合には断線不良があると判断され、検査対象の導電パターンと隣接する導電パターンから検査信号が検出された場合には、短絡不良があると判断される。

その電気的検査を行った後、不良が検出された導電パターンに対して、パターン上を沿うように、センサを移動して電気的検査を行うか、光学顕微鏡等を用いて目視検査を行って、導電パターン上の不良位置を特定している。
特開昭６２−２６９０７５号公報 特開２００５−２４５１８号公報

前述した電気的検査において、導電パターン上の不良位置を特定する場合、それらの導電パターンにプローブを接触又は非接触で移動させて、検出信号の変化から短絡又は断線している位置を検出している。また、目視により不良位置を特定する場合には、不良があるとして検出された導電パターン上方に沿って、カメラを移動させつつ撮像してモニタに表示して、検査者が判断している。

従来から用いられていた導電パターンに接触させたプローブで移動させつつ検出信号の変化を検出する手法は、導電パターンの微細化が進むに伴い接触したプローブの移動によるパターンへの損傷が懸念されるため、非接触で検出する手法が好まれている。この非接触で検査位置を検査する技術としては、例えば、特許文献２において、一周波数の１つの交流検査信号又は、異なる周波数の２つの交流検査信号を用いて、パターン上方を移動させて、短絡及び断線の検査を行う検査技術が開示されている。この検査技術においては、パターンに沿ってセンサを移動し、パターンの短絡箇所の上方にセンサが位置した際に、最大の電圧値が検出される（特許文献２における図１０参照）。一方、パターンの断線箇所の上方に移動するセンサが位置した際に、検出信号の反転が検出される（特許文献２における図１１参照）。

このような構成においては、２つの異なる周波数の検査信号を用いる場合、それぞれに発振回路を設ける必要があり、検出においても検出信号を分離するために２つのフィルタを用いなければならない。

そこで本発明は、簡易な構成で、短絡する２つの導電パターンに波形が相反する１つの周波数の検査信号を印加して、導電パターン上の短絡位置を検出する回路パターン検査装置及びその回路パターン検査方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、基板上に列状に形成された複数の導電パターンのうち、隣接する２つの導電パターンに対して、同じ周波数で同じ波形の交流信号であり、位相が互いに１８０度ずれている第１の検査信号と第２の検査信号をそれぞれに印加する検査信号印加部と、前記２つの導電パターンのそれぞれに離間して非接触で容量結合し、前記第１の検査信号及び前記第２の検査信号を検出するセンサ部と、前記センサ部を前記２つの導電パターンと一定距離を離間した状態で、前記２つの導電パターンの延設方向に沿って移動させるセンサ移動部と、前記センサ部が移動しつつ検出した前記第１の検査信号及び前記第２の検査信号の反転信号を加算して検出信号として出力する検出部と、前記検出部により検出された検出信号の減少により予め定めた閾値以下となった前記２つの導電パターンの位置を、短絡不良位置と判断する判断部と、を具備する回路パターン検査装置を提供する。

本発明によれば、簡易な構成で、短絡する２つの導電パターンに波形が相反する１つの周波数の検査信号を印加して、導電パターン上の短絡位置を検出する回路パターン検査装置を提供することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る回路パターン検査装置の概念的な構成を示すブロック構成例を示す図である。本実施形態は、プローブが導電パターンに接触して検査信号を印加し、センサが非接触で検査信号を検出する構成である。

この回路パターン検査装置１は、基板上に列状に形成された複数の導電パターン２に交流の検査信号を印加する検査信号印加部３と、導電パターン２から容量結合により非接触で検査信号を検出するセンサ部４と、センサ部４が検出した検査信号に信号処理を施して検出信号として出力する検出部５と、センサ部４を三次元（基板面となるＸＹ面と、高さ調整のＺ軸方向）に移動可能なセンサ移動部６と、全構成部の制御と検出信号の処理を行う制御部７と、検出結果やユーザ指示等を表示する表示部８と、ユーザの指示等を入力するキーボードやタッチパネル等からなる入力部９と、で構成される。

本実施形態で検査対象となる導電パターンは、基板（例えば、シリコン基板やガラス基板等）上に、線形、例えば直線を成し且つ同じ線幅で等間隔に並列配列される。尚、後述するセンサ部が導電パターンに沿ってトレース移動できる移動機構を備えているならば、図１に示すような直線の導電パターンに限定しなくともよい。

検査信号印加部３は、予め定めた周波数と振幅を有する交流の検査信号（第１の検査信号Ｓ１）を生成する検査信号生成部１８と、検査信号Ｓ１の位相を１８０度ずれた、即ち位相を反転した第２の検査信号Ｓ２を生成する位相シフト部１９と、検査信号を印加するための金属からなる２つのプローブ２３，２４と、で構成される。これらのプローブ２３，２４は、検査対象の導電パターン２とそれに隣接する導電パターン２に印加できるように並んで配置されている。

検査信号印加部３は、生成した第１の検査信号Ｓ１を後述するプローブ２３から検査対象となる例えば導電パターン２ａに印加し、同時に、位相シフト部１９により位相をずらした第２の検査信号Ｓ２を後述するプローブ２４から検査対象となる導電パターン２ａに隣接する導電パターン２ｂに印加する。これらの第１の検査信号Ｓ１と第２の検査信号Ｓ２は、同じ周波数（振幅）で同じ波形の信号であり、第２の検査信号Ｓ２は、第１の検査信号Ｓ１に対して、位相が１８０度（位相が反転している）ずれた検査信号である。

センサ部４は、導電パターン２の線幅と略同じ幅を有する平板矩形形状のセンサ電極２１，２２が支持ベースに導電パターンの間隔と同じ距離を開けて設けられている。これらのセンサ電極２１，２２は、検査時には、共に導電パターンと予め定めた距離を離間して近接対向するように配置される。センサ電極２１，２２は、検査対象の導電パターンから検査信号を検出でき、且つ隣接する導電パターンから検査信号を検出しなければ、形状、大きさ等は特に限定する必要はない。

センサ移動部６は、センサ部４を導電パターン２に沿って移動させる移動機構である。その構成は図示していないが、例えば、導電パターン２の延伸方向（Ｙ方向）に沿ったガイド部材と、センサ部４を支持しガイド部材に摺動可能に設けられた可動部と、可動部をベルトやワイヤで牽引して摺動移動させるモータ等の駆動源により構成される。駆動源としては、ガイド部材に直接リニアモータを取り付けて、可動部と駆動源を一体化させた構成でもよい。尚、センサ移動部６は、図示していないが導電パターン２の列を横切る方向（Ｘ方向）に延伸するガイド部材及び可動部も備えており、センサ部４をＹ方向に移動させて、断線及び短絡の不良を検出することも可能である。即ち、Ｘ方向及びＹ方向に直交する２つのガイド部材が設けられ、センサ部４は、基板全面上を２次元に移動することができる。また、センサ部４には、距離測定用センサが搭載され、検出した距離データに従って、センサ移動部６は、移動するセンサ部４の高さ（導電パターン２とセンサ電極２１，２２との距離）が一定となるように高さ調整を行う。
尚、センサ移動部６は、検出箇所を撮像する撮像素子及び撮像光学系からなる撮像機構を搭載して、ユーザーが目視できるようにしてもよい。

検出部５は、センサ電極２１，２２によりそれぞれに検出された逆位相の検査信号を加算し増幅する増幅回路１１と、増幅された検査信号からノイズ成分を含む不要な信号成分を除去するバンドパスフィルタ１２と、フィルタ通過した検査信号を整流化して平滑な電流電圧成分からなる検出信号（アナログ信号）を出力する整流回路１３とで構成される。尚、センサ電極２１，２２により検出された検査信号の値が小さく、それらの加算値がさらに小さい値となる場合には、検出された各検査信号をそのまま増幅し、フィルタ処理を行った後に加算して、加算値の整流を行ってもよい。また、検査環境や検査対象物によりリップル成分が多い検査信号であった場合には、整流回路の出力側に別途、平滑回路を挿入してもよい。

検出部５による検出信号は、制御部７に送出される。制御部７は、検出信号をデジタル信号化処理するＡ／Ｄ変換部１４と、ＣＰＵによる演算処理機能及び制御機能を有する処理部１５と、演算処理された検出信号に対して、予め定められた条件で判断し、不良位置（短絡位置）を決定する判断部１６とで構成される。

尚、本実施形態では、既に短絡不良が見出された導電パターンに対する短絡箇所の位置を検出することについて説明しているが、回路パターン検査装置１は、最初の導電パターンの不良（短絡及び断線）の有無検出を行う機能は有している。これは、センサ部を用いて、導電パターンの列を横切るように移動しつつ、プローブから対象となる導電パターンに検査信号を印加し、その検査信号を検出して、その検出信号の有無及び検出信号値の変化の程度により、導電パターンの不良の有無を判断する。

次に、図２（ａ）乃至（ｃ）を参照して、本実施形態における導電パターンの不良位置（短絡位置）を決定する原理について説明する。図２（ａ）は、導電パターン２とセンサ部４の位置関係を模的に示す図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）を等価回路として示す図であり、図２（ｃ）は、導電パターン上のセンサ位置とセンサ出力電圧の理論上の関係を示す図である。図２（ｄ）は、導電パターン上のセンサ位置とセンサ出力電圧の実測による関係を示す図である。

ここで、検査対象の導電パターン２ａとし、位置Ｐ２で短絡する隣接している導電パターン２ｂとする。導電パターン２ａには、交流検査信号Ｓ１がプローブ２３から印加され、導電パターン２ｂには、交流検査信号Ｓ２がプローブ２４から印加される。交流検査信号Ｓ１と交流検査信号Ｓ２は、前述したように、同じ周波数で同じ波形の信号であり、位相が１８０度（振幅が反転している）ずれている。

導電パターン２ａの抵抗成分Ｒ１と導電パターン２ｂの抵抗成分Ｒ２とはほぼ同じ抵抗値であるとすると、それぞれの導電パターンに流れる電流Ｉ１と電流Ｉ２とは、正負が反転した同じ電流値（絶対値）の電流であるため、センサ出力は、位置Ｐ１から位置Ｐ２に向かうに従い減少し、位置Ｐ２において、Ｉ１＋Ｉ２＝０となる。実際の検出においては、何れか一方、例えばＩ２のセンサ出力の位相を反転させて、２つのセンサ信号を同位相とした後、加算した値を検出結果として得る。

これは、位置Ｐ１においては、導電パターン２ａ，２ｂは共に位置Ｐ２を経由した逆方向の電流が流れ込むが印加された検査信号Ｓ１，Ｓ２による電流値の方が大きいため、センサ電極２１，２２に出力としてそれぞれに検出される。しかし、位置Ｐ２に向かってセンサ部４が移動するに従い、検出されるセンサ出力は共に減少して、位置Ｐ２において、検出されるセンサ出力は、理論的には以下の式で求められるように、流れる電流はＩ＝０（Ａ）即ち、出力電圧０（Ｖ）となる。

短絡箇所以降の位置Ｐ３に向かって移動しても、互いの検査信号の電流が打ち消しあっているため、センサ電極２１，２２から殆ど検査信号が検出されなくなる。但し、実際の測定結果によれば、外部からのノイズ等の影響により、０にはならず、ある極小な値で一定となる場合がある。

判断部１６は、演算処理された検出信号に対して、予め定められた条件で判断し、不良位置（短絡位置）を決定する。その条件として、例えば、検出値が任意に定めた設定値と比較し、検出値が予め定めた閾値以下になった位置を、短絡箇所と判断する。この判断結果を表示部８に表示する。図２（ｃ）においては、略０Ｖを短絡位置と判断している。実際には、図２（ｄ）に示すように、センサ出力の急峻に減少して、予め設定した閾値以下になった位置を短絡位置と判断している。

以上のように本実施形態は、検査対象となる導電パターンと、その導電パターンに半田ブリッジ等で短絡している導電パターンとに対して、同じ周波数で同じ波形を有し、位相が１８０度ずれた（反転した）２つの検査信号をそれぞれに印加し、導電パターン上方を非接触でセンサ部を移動させて検査信号をそれぞれに検出する。検出された検査信号は、短絡した箇所に接近するに従い、互いに打ち消されて、その検出値は急峻に減少し、状況によっては略０となる。この検出値の変化が発生した箇所を短絡位置と判断することができる。尚、検査信号の波形は、正弦波だけではなく、矩形波（パルス波）であってもよく、位相の正負が反転し、加算すると略０になる波形であれば、特に限定されるものではない。また、周波数においても、商用周波数等の扱いやすいものが好適し、さらに、その周波数に適用される低コストの部品があればより好ましい。

図３は、第２の実施形態に係る回路パターン検査装置の概念的な構成を示すブロック構成例を示す図である。
本実施形態は、前述した第１の実施形態における導電パターンから検査信号を非接触で検出することに加えて、印加側のプローブが、導電パターンとは非接触で検査信号を印加する構成である。これ以外の構成は、前述した第１の実施形態と同等であり、図１に示した構成部材の参照符号と同じ参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。尚、本実施形態においても、導電パターンの不良検査を行った後、短絡不良が見出された導電パターンに対する短絡箇所の位置を検出することについて説明するが、最初の不良検出（短絡及び断線）を行う機能は有しているものとする。

本実施形態の回路パターン検査装置１は、基板上に形成された複数の導電パターン２に非接触で、交流の検査信号を容量結合により印加する検査信号印加部３１と、センサ部４と、検出部５と、センサ移動部３４と、制御部７と、表示部８と、入力部９と、で構成される。

本実施形態においては、検査信号印加部３１とセンサ移動部３４とが前述した第１の実施形態と異なっている。

検査信号印加部３１は、交流の検査信号（第１の検査信号Ｓ１）を生成する検査信号生成部１８と、検査信号Ｓ１の位相が反転した第２の検査信号Ｓ２を生成する位相シフト部１９と、これらの検査信号を検査対象の導電パターン２に非接触で印加する印加電極部３１と、で構成される。

印加電極部３１には、導電パターンの端部又はその端部に設けられた電極パッドの幅と同等又はそれ以下の幅を有する印加電極３２，３３が導電パターン２の配置間隔と同じ間隔をあけて配置される。印加電極３２，３３は、大きさ以外はセンサ電極２１，２２と同等な構成である。

センサ移動部３４は、前述したセンサ移動部３と同様に、ガイド部材と可動部と駆動源とを用いて３次元的に移動可能に構成され、印加電極部３１とセンサ部４とを同期させて、導電パターンを横切る方向（Ｘ方向）で均一な高さを保持しつつ移動させることと、導電パターン２上方で印加電極部３１を固定し、且つセンサ部４を同一の導電パターン２に沿った上方を均一な高さを保持しつつ移動させることができるように構成されている。

以上のように構成された回路パターン検査装置は、前述した第１の実施形態と同等の効果を奏し、さらに、印加電極部３１を用いて導電パターン２に非接触で検査信号を印加するため、導電パターンへのプローブ接触による損傷を軽減することができる。さらに、移動機構により印加電極部３１とセンサ部４を共に非接触で移動させるため、検査信号を印加するための印加電極が最小で２つの電極で実現することができる。従って、導電パターンの数と同等数を必要とするプローブに対して簡易な構成となり、例えば、大型の液晶表示画面用の液晶基板が検査対象であれば、装置コストも低くすることができる。さらに、導電パターンの配列状態（配置間隔）が異なった場合でも処理部のプログラムを変更するだけで容易に対応することができる。

図１は、第１の実施形態に係る回路パターン検査装置の概念的な構成を示すブロック構成例を示す図である。 図２（ａ）乃至（ｄ）は、導電パターンの不良位置を決定する原理について説明するための図である。 図３は、第２の実施形態に係る回路パターン検査装置の概念的な構成を示すブロック構成例を示す図である。

符号の説明

１…回路パターン検査装置、２，２ａ，２ｂ…導電パターン、３，３１…検査信号印加部、４…センサ部、５…検出部、６，３４…センサ移動部、７…制御部、８…表示部、９…入力部、１１…増幅回路、１２…バンドパスフィルタ、１３…整流回路、１４…Ａ／Ｄ変換部、１５…処理部、１６…判断部、１８…検査信号生成部、１９…位相シフト部、２０…、２１，２２…センサ電極、２３，２４…プローブ、３１…印加電極部、３２，３３…印加電極。

Claims (3)

1. 基板上に列状に形成された複数の導電パターンのうち、隣接する２つの導電パターンに対して、同じ周波数で同じ波形の交流信号であり、位相が互いに１８０度ずれている第１の検査信号と第２の検査信号をそれぞれに印加する検査信号印加部と、
   前記２つの導電パターンのそれぞれに離間して非接触で容量結合し、前記第１の検査信号及び前記第２の検査信号を検出するセンサ部と、
   前記センサ部を前記２つの導電パターンと一定距離を離間した状態で、前記２つの導電パターンの延設方向に沿って移動させるセンサ移動部と、
   前記センサ部が移動しつつ検出した前記第１の検査信号及び前記第２の検査信号の反転信号を加算して検出信号として出力する検出部と、
   前記検出部により検出された検出信号の減少により予め定めた閾値以下となった前記２つの導電パターンの位置を、短絡不良位置と判断する判断部と、
   を具備することを特徴とする回路パターン検査装置。
2. 前記検査信号印加部は、前記２つの導電パターンの端部の表面に接触して、前記第１の検査信号及び前記第２の検査信号を印加する少なくとも２本のプローブを具備すること特徴とする請求項１に記載の回路パターン検査装置。
3. 前記検査信号印加部は、前記２つの導電パターンの端部の幅と同等又はそれ以下の幅を有し、該２つの導電パターンの配置間隔と同じ間隔をあけて配置され、該２つの導電パターン上方に離間して非接触の容量結合を成し、前記第１の検査信号及び前記第２の検査信号を印加する少なくとも２つの印加電極を具備すること特徴とする請求項１に記載の回路パターン検査装置。

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