JPS6287875A - 導通検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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′成極針を接触させ、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、′亀甑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、’を極針に？を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問題点があった。

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１５２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Ｋ　を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の問題点を根本的には解決で
きない。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、微細回路パターンを有する配線基板の
導通検査に好適な、非接触式の導通検査機を提供するこ
とにある。

〔発明の概要〕

電気的な導通検査を実現するには、回路パターンに電圧
又は電流を与える手段と、回路パターンの接続状態を検
出するため、その電圧又は電流を測定する手段が必要で
ある。本発明においては、これらをそれぞれ電子ビーム
により非接触で行なう。

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。

１α、１ｂは信号服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）Ｎ５Ｃ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
置所以上の電極（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な容ｉｔ（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５図に示す。

さて、今、電極５ＧＶＣ電子ビームを照射すると信号線
１αにＩＩｃ荷が生じるため、次に示す電圧Ｘ（単位：
ポル）　〔Ｖ）　）が、信号−と電源層の間に生じる。

’ｓ　”　　　　　　　　　　　　　　（１１Ｃ１ ここに、Ｑｌは与えられた電荷量（単位：クーロン〔Ｃ
〕）、ｑは信号線１αと電源層５Ｆ！’ｌの容量（単位
二ファラッド〔Ｆ〕）である。電荷ｔＱｌは、電子ビー
ムの電流が一定値工（単位二アンペア〔Ａ〕）、照射時
間ｔ（単位二秒〔Ｓ〕）であった場合、 −Ｑ、＝（１−δ）Ｉｔ（２１ となる。ここく、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（信
号線に電荷を与えるには、式（２１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。

つぎ罠１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購成法
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１ｏによって加速電子の切替えが可能
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ｔｉ向板１５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、減速電極を通過した２次電子を検出す
る複数の２次電子検出器１６とから成るエネルギーフィ
ルタ系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・由をとり、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回
路１９と、 外部接続′電極から選択的に取り出された信号を電流−
電圧変換２０Ｃシ、Ａ／Ｄｉ換２１Ｃシた後マイクロコ
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−重圧変換２０α、ｂした後
、和２５をとり、Ａ／Ｄ変換２１αしてマイクロコンビ
エータ２２に入力する回路と、 マイクロコンビエータ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。

テーブル系を真壁状態に保つ真空室２５と、マイクロコ
ンピュータ２２の指示に従って被検を対象５０を位置決
めするテーブル制御回路５１と以上の装置全体を制御し
、断線、短絡を検出−ｊ６マイクロコンピエータ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はミンチレータと光
電子増倍管な組合せたものである。

次に動作について説明する。

まず、テーブル５２を配線基板装着位置に移動させる。

被検査対象５０の配線基板をコネクタ１８に装着し、マ
イクロコンビエータ２２に作業開始を指示すると、マイ
クロコンビエータ２２ハ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５２を駆動し、配線基板５０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５５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１９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′１圧印加毎に配線
基板表面の全パッドに１つずつ電子ビームを当てて、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ｖ＠、短絡を検出する。すなわち、外部
電極にプラスの電圧をかげた場合、基板表面の電極と導
通がある場合、電圧が上昇し、２次電子電流は減小する
。一方、導通がない場合、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゛α電子ビーム照射し、本発明の概要に示した涼＠
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、電圧の変化を測定する。この時のＸ速ゼ圧
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の成子ビーム
の照射によって、回路パターンにはマイナスの電圧が与
えられる。導通関係にあるパッドに成子ビームを照射し
た場合は、２仄醒子電流が増大し、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
通関照を示す情報とを比較し、断線、短絡を検出する。

ここで、成子ビームによる電圧印加時間を試算する。た
とえば電子ビーム直流を１０ルＡ、δ＝０．５．印加電
圧１ｖとし、エポキシ基板を、！８縁物とした特性イン
ピーダンス５０Ωの信号線で、１００ｍｍの長さのもの
を対象とした場合、式（Ｉ）。

（２）より Ｃ＝０゜１２　Ｘ　１００　＝　１２　　（ｐＦ　）　
　　　　　（３）Ｑ　：　ｅＶ　：　１２　Ｘ　１０−
’Ｘ（−１）＞１２Ｘ１０’穎〕（４）−Ｑ　　　　１
２Ｘ１０−” ｔ　ニー　：　　　　　　　　：０，００２４　（Ｓ）
　＋５１（１−Ｊ）Ｉ　　ａ、５ｘ１ｏｘ１ｏ−’すな
わち、１回路パターン当り２　、４７７！ＪＦどなる。

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（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、ミ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、半導体上ンサ等のものでも
かまわない。

〔発明の効果〕 本発明によれば、回路パターン表面に直接触れろことな
く導通検査できるので、パターンの損傷による検査中の
不良発生をＯにすることができ、高信頼の自動検査が実
現できる。

また、電圧の印加、検出に電子ビームを用いているので
、微細かつ高密度パターンの２４通検査が可能になると
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例、第２図は本発明が対象とす
る配線基板の断面の一例を示した図、第５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・・・；Ｉ８縁体、５・・・電源１
研、４・・・スルーホール、５・・・電極、１０・・・
加速電圧切替回路、１１・・・電子鏡、１２・・・電子
レンズ、１５・・・偏向板、１４・・・引き出し′１極
、１５・・・減速電極、１６・・・２次電子検出器、１
７・・・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、ｆ）変換器、２２・・・マイクロコンピュータ、２
５・・・加算回路、２４・・・偏向制御卸回路、２５・
・・真空呈、６０・・・被検査基板、５１・・・テーブ
ル制−回路、３２・・・テーブル、５５・・・記憶装置
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、回路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、 電子ビームによって回路配線パターンに電荷を付与する
   手段と、 回路配線パターンの電圧変動を電子ビームの照射により
   発生する二次電子の変動を検出することにより計測する
   手段と、 上記計測手段より得られた電圧変動を、正規の接続関係
   から期待される変動状態と比較し、断線、短絡欠陥を判
   定する手段とから成ることを特徴とする導通検査装置。