JPH065238B2 - 導通検査装置 - Google Patents

導通検査装置

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JPH065238B2
JPH065238B2 JP60226762A JP22676285A JPH065238B2 JP H065238 B2 JPH065238 B2 JP H065238B2 JP 60226762 A JP60226762 A JP 60226762A JP 22676285 A JP22676285 A JP 22676285A JP H065238 B2 JPH065238 B2 JP H065238B2
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electron
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泰夫 中川
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仁志 窪田
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は印刷回路基板等、配線基板の回路パターンの導
通検査に係り、特に微細回路パターンを有する配線基板
に好適な導通検査装置に関する。
〔発明の背景〕
従来の導通検査装置は、配線基板上の回路パターンに直
接電極針を接触させ、回路パターン電極間の電気抵抗を
測定し、回路パターンの断線、短絡を検出する方法をと
っていた。
しかし、この方法によると、電極針の接触によって回路
パターンに損傷を与えたり、特に回路パターンが微細な
場合、電極針に微細なものを必要とするため、電極針の
安定な接触が困難になる等の課題を有していた。
一方、非接触で回路動作状態を測定する手段として、例
えば、日本学術振興会、荷電粒子ビームの工業への応用
第132委員会、第89回研究会資料に記載された「対物レ
ンズと一体化した電位検出器(TLD形エネルギーフィル
タ)によるEBテスタの高性能化」(戸所他2名)という
論文に示されているような、電子ビームテスタがある。
これによると非接触で回路パターンの電圧が測れるた
め、配線基板の導通検査機への応用が考えられるが、こ
の電子ビームテスタにおいては、外部から(接触的に)
回路に電圧を与えることが前提となっているため、電圧
印加手段として、接触式の電極針を使う必要が生じ、前
述した接触型の導通検査機における課題を根本的には解
決できない。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決すべく、微
細配線パターンを有する配線基板に対して能率良く、し
かも導通状態に基づく配線パターンの断線、短絡による
二次電子の放出を的確にとらえて配線パターンの断線、
短絡の高精度に検出することを可能にした導通検査装置
を提供することにある。
〔発明の概要〕
本発明は、上記目的を達成するために、配線パターンを
形成した配線基板における前記配線パターンの断線、短
絡欠陥を検出する導通検査装置において、電子ビームを
発生させる電子銃、該電子銃から発生した電子ビームを
収束させる電子レンズおよび該電子レンズにより収束さ
れた電子ビームを走査させる静電偏向電極で構成された
電子ビーム照射手段と、前記配線基板の外部電極と接続
されたコネクタに接地と所定の電圧とを切換えて印加す
る切換印加手段と、該切換印加手段によって接地と所定
の電圧とに切換えて印加さえた前記配線基板上の所定の
配線パターンに前記電子ビーム照射手段により収束され
た電子ビームを照射して電荷を付与する電荷付与手段
と、該電荷付与手段によって電荷が付与された配線パタ
ーンに対して前記電子ビーム照射手段により収束された
電子ビームを照射して前記配線パターンから得られる二
次電子を引き出す引き出し電極および該引き出し電極で
引き出された二次電子の内特定のエネルギーを越える電
子のみを選択的に通過させる減速電極で構成されたエネ
ルギーフィルタ手段と、該エネルギーフィルタ手段を通
して得られる二次電子を検出する二次電子検出器と、該
二次電子検出器で検出される二次電子の変動と正規の配
線パターンの接続関係から期待される二次電子の変動状
態と比較して前記配線パターンの断線、短絡欠陥を判定
する判定手段とを備えたことを特徴とする導通検査装置
である。また本発明は、前記導通検出装置において、前
記電子ビーム照射手段は、前記電荷付与手段で電荷を付
与する際と前記エネルギーフィルタ手段および二次電子
検出器で二次電子を検出する際とで、電子ビームの加速
電圧を切換えて制御する加速電圧制御手段を備えたこと
を特徴とする。
まず、本発明による回路パターンに電圧を与える方法に
ついて説明する。第2図は一般的な多層配線基板の断面
構造を示したものである。1a,1bは信号線であり導体で
できている。この断線、短絡が本発明装置の検出対象で
ある。信号線は、通常,絶縁物2を介して電源又は接地
層3(以下まとめて電源層と呼ぶ)に一定間隔で対向し
ており、いわゆる、マイクロストリップラインを形成し
ている。また、信号線は、スルーホール4a等を介して、
配線基板表面の2箇所以上の電極(パッド)5に接続さ
れている。かかる状況においては、電磁理論の教える通
り信号線と電源又は接地層の間に電気的に容量(以下単
に容量という)が生じる。第2図において、容量のみに
着目した等価回路を第3図に示す。
さて、今、電極5aに電子ビームを照射すると信号線1aに
電荷が生じるため、次に示す電圧V1(単位:ボルト
〔V〕)が、針線と電源層の間に生じる。
ここに、Q1は与えられた電荷量(単位:クーロン
〔C〕)、C1は信号線1aと電源層3間の容量(単位:
ファラッド〔F〕)である。電荷量Q1は、電子ビーム
の電流が一定値I(単位:アンペア〔A〕)、照射時間
t(単位:秒〔S〕)であった場合、 −Q1=(1−δ)It (2) となる。ここに、δは2次電子放出率(照射電子ビーム
電流と放出される2次電子電流の比)であり、電子ビー
ムの照射対象の材料と、電子ビームの加速電圧によって
決まるものである。δと加速電圧の関係の一例を第4図
に示す。効率良く信号線に電荷を与えるには、式(2)に
示したように、δが小さいことが望ましい。本発明にお
いては第4図のCの範囲で十分高い加速電圧を用いる。
つぎに、本発明による回路パターンの電圧を測定する方
法について説明する。照射電子ビームの加速電圧一定と
して、照射対象物の電圧を変化させると、放出される2
次電子のエネルギー分布は変化する。この変化をエネル
ギーフィルタで検出する。エネルギーフィルタの構成法
の一例が、前述の論文に示されている。本発明において
は、電圧測定中に電圧が変化するのを防ぐため、第4図
のE点近傍を電子ビームの加速電圧として選ぶ。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の一実施例を第1図により説明する。装置
は、 加速電圧切替回路10によって加速電圧の切替えが可能な
電界放射型電子銃11と、電子ビームの収束用電子レンズ
12、静電場によって2次元的に電子ビームを偏向する2
対の静電偏向板13よりなる電子ビーム照射系と、 回路パターンから発生する2次電子を引き出すため、プ
ラスの電圧VEをかけた引き出し電極14と、特定のエネ
ルギーを越える電子のみを選択的に通過させるための減
速電極15とからなるエネルギーフィルタ系と、該減速電
極15を通過した2次電子を検出する複数の2次電子検出
器16と、 配線基板の外部電極17とコネクタ18を介して電気的導通
をとり、外部接続電極に選択的に電源の電圧をかけるか
又は選択的に信号を取り出す信号切替信号19と、 外部接続電極から選択的に取り出された信号電流−電圧
変換20cし、A/D変換21cした後マイクロコンピュータ
22に入力する回路と、 複数の2次電子検出器で検出された信号を電流−電圧変
換20a,bした後、和23をとり、A/D変換21aしてマイク
ロコンピュータ22に入力する回路と、 マイクロコンピュータ22の指示に従ってビームの照射位
置を制御する偏向制御回路24と、 電子ビーム照射系,エネルギーフィルタ系,テーブル系
を真空状態に保つ真空室25と、 マイクロコンピュータ22の指示に従って被検査対象30を
位置決めするテーブル制御回路31と 以上の装置全体を制御し、断線,短絡を検出するマイク
ロコンピュータ22より成る。
第5図に演算増幅器を用いた電流−電圧変換回路の一例
を示す。また、2次電子検出器16はシンチレータと光電
子増倍管を組合わせたものである。
次に動作について説明する。
まず、テーブル32を配線基板装着位置に移動させる。被
検査対象30の配線基板をコネクタ18に装着し、マイクロ
コンピュータ22に作業開始を指示すると、マイクロコン
ピュータ22は内蔵されたソフトウェアに従って、以下に
示す自動検査動作を実行する。
まず真空室内25の空気を排気し、高真空状態にする。つ
ぎにテーブル32を駆動し、配線基板30を所定の位置に位
置決めする。マイクロコンピュータ22は、記憶装置33の
中に、配線パターン上の電極(以降パッドと呼ぶ)の基
板表面における位置とそれらの間の正しい導通関係、及
び外部電極間の導通関係、及び外部電極とパッド間の導
通関係、及び外部電極のうち電源層、接地層上接続され
ている電極の情報を持っている。
自動検査動作は次のように行なわれる。
(1) 外部電極間の導通関係の情報を用いて切替え回路1
9を制御し、外部電極間の断線、短絡を検出する。この
とき、外部電極への電圧の印加は、本来接続関係にある
回路パターン毎に行ない、各電圧印加に配線基板表面の
全パッドに1つずつ電子ビームを当てて、エネルギーフ
ィルタ系を通して得られる2次電子を2次電子検出器16
により検出して電圧の変化を測定する。この時の加速電
圧は第4図に示したE点すなわち、約1KVとする。この
測定結果及び外部電極とパッド間の導通関係を表わす情
報より、外部電極とパッド間の断線,短絡を検出する。
すなわち、外部電極にプラスの電圧をかけた場合、基板
表面の電極と導通がある場合、電圧が上昇し、放出2次
電子は減小する。一方、導通がない場合、放出2次電子
電流は変化しない。この情報と先に述べた外部電極パッ
ド間の導通関係を示す情報より、断線,短絡が検出でき
る。
(2)つぎに切替回路19を制御して外部電極のうち、電源
層に接続されている電極を接地し、その他の電極を開放
とする。本来接続関係にある回路パターンのうち、外部
電極との接続がないものを一つ選び、その回路パターン
上にある基板表面のパッドのうち、一つのパッドに電子
ビームを照射し、本発明の概要を示した原理に従って、
パターンに電圧を与える。この場合の加速電圧は、第4
図に示したCの範囲、たとえば20KVとする。つぎに、配
線基板表面の全パッドに一つずつ電子ビームを当て、エ
ネルギーフィルタ系を通して得られる2次電子を2次電
子検出器16により検出して電圧の変化を測定する。この
時の加速電圧は、第4図に示したE点,たとえば約1KV
とする。電源層との短絡がなければ加速電圧20KVの電子
ビームの照射によって、回路パターンにはマイナス電圧
が与えられる。導通関係にあるパッドに電子ビームを照
射した場合は、放出2次電子電流が増大し、導通がない
場合には、変化がない。この情報と先に述べたパッド相
互間の導通関係を示す情報とを比較し、断線,短絡を検
出する。
ここで、電子ビームによる電圧印加時間を試算する。た
とえば電子ビーム電流を10nA,δ=0.5,印加電圧1Vと
し、エポキシ基板を絶縁物とした特性インピーダンス50
Ωの信号線で、100mmの長さのものも対象とした場合、
式(1),(2)より C=0.12×100=12〔pF〕 (3) Q=CV=12×10-2×(-1)=-12×10-12〔C〕(4) すなわち、1回路パターン当り2.4msとなる。
本実施例によれば、外部電極からの電圧の印加と、電子
ビームによる電圧の印加を併用しているので、すべての
回路パターンの導通検査を能率よく行なうことができ
る。
本実施例では、電界放射型の電子銃を用いたが熱電子放
射型の電子銃を用いてもよい。またテーブル移動を併用
する等して、電子ビームの偏向角が小さくできる場合、
静電偏向の代わりに電磁偏向を用いてもよい。さらに、
複数の2次電子検出器の信号の合成手段として、アナロ
グ信号の和をとったが、これはA/D変換後、ディジタ
ル的に行なってもよい。また、第1図において、被検査
基板の外部電極端子は、基板裏面より出ているように記
述したが、基板側面又は上面より出ていてもよいことは
もちろんである。さらに、第1図に示した2次電子検出
器は、シンチレータと光電子増倍管の組合せに限らず、
マルチチャネルプレート、半導体センサ等のものでもか
まわない。
〔発明の効果〕
本発明によれば、配線基板の外部電極からの電圧の印加
と収束電子ビームによる配線パターンへの電荷の付与と
を併用し、更にエネルギーフィルタ手段により配線パタ
ーンからの二次電子を的確にとらえて二次電子検出器で
検出できるようにしたので、微細配線パターンを有する
配線基板に対して能率良く、しかも導通状態に基づく配
線パターンの断線、短絡を高精度に検出することがで
き、微細、且つ高密度の配線パターンの導通検査を実現
することができる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例、第2図は本発明の対象とす
る配線基板の断面の一例を示した図、第3図は第2図の
電気的等価回路、第4図は電子ビームによる2次電子放
出率の変化を示した図、第5図は電流−電圧変換回路の
一例を示した図である。 1…信号線、2…絶縁体、3…電源層、4…スルーホー
ル、5…電極、10…加速電圧切替回路、11…電子銃、12
…電子レンズ、13…偏向板、14…引き出し電極、15…減
速電極、16…2次電子検出器、17…外部電極、18…ソケ
ット、19…切替回路、20…電流−電圧変換回路、21…A
/D変換器、22…マイクロコンピュータ、23…加算回
路、24…偏向制御回路、25…真空室、30…被検査基板、
31…テーブル制御回路、32…テーブル、33…記憶装置。
フロントページの続き (72)発明者 窪田 仁志 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 小林 二三幸 神奈川県秦野市堀山下1番地 株式会社日 立製作所神奈川工場内 (56)参考文献 特開 昭57−196539(JP,A) 特開 昭59−79167(JP,A)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】配線パターンを形成した配線基板における
    前記配線パターンの断線、短絡欠陥を検出する導通検査
    装置において、電子ビームを発生させる電子銃、該電子
    銃から発生した電子ビームを収束させる電子レンズおよ
    び該電子レンズにより収束された電子ビームを走査させ
    る静電偏向電極で構成された電子ビーム照射手段と、前
    記配線基板の外部電極と接続されたコネクタに接地と所
    定の電圧とを切換えて印加する切換印加手段と、該切換
    印加手段によって接地と所定の電圧とに切換えて印加さ
    れた前記配線基板上の所定の配線パターンに前記電子ビ
    ーム照射手段により収束された電子ビームを照射して電
    荷を付与する電荷付与手段と、該電荷付与手段によって
    電荷が付与された配線パターンに対して前記電子ビーム
    照射手段により収束された電子ビームを照射して前記配
    線パターンから得られる二次電子を引き出す引き出し電
    極および該引き出し電極で引き出された二次電子の内特
    定のエネルギーを越える電子のみを選択的に通過させる
    減速電極で構成されたエネルギーフィルタ手段と、該エ
    ネルギーフィルタ手段を通して得られる二次電子を検出
    する二次電子検出器と、該二次電子検出器で検出される
    二次電子の変動と正規の配線パターンの接続関係から期
    待される二次電子の変動状態と比較して前記配線パター
    ンの断線、短絡欠陥を判定する判定手段とを備えたこと
    を特徴とする導通検査装置。
  2. 【請求項2】前記電子ビーム照射手段は、前記電荷付与
    手段で電荷を付与する際と前記エネルギーフィルタ手段
    および二次電子検出器で二次電子を検出する際とで、電
    子ビームの加速電圧を切換えて制御する加速電圧制御手
    段を備えたことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
    の導通検査装置。
JP60226762A 1985-10-14 1985-10-14 導通検査装置 Expired - Lifetime JPH065238B2 (ja)

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JPS6287875A JPS6287875A (ja) 1987-04-22
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