基板檢查裝置及基板檢查方法與流程

2023-11-03 13:30:04 2

本發明涉及用於檢查電路基板的導體圖案的電氣導通狀態或絕緣狀態的基板檢查裝置及基板檢查方法。

本申請要求2016年3月14日在日本申請的特願2016-50233號的優先權，其內容引用於此。

背景技術：

在檢查印刷基板等的電路基板中的導體圖案的斷線或短路等的電氣導通狀態或絕緣狀態的情況下，使檢查探針抵接導體圖案的兩端的露出部分，在檢查探針間流過電流，或對兩個導體圖案間施加電壓，測量檢查探針間的電阻值等的電特性值，從該測量值檢查導通狀態或絕緣狀態。

這種情況下，有檢查探針和導體圖案之間的接觸狀態對測量值產生影響的顧慮。特別地，在因微細化而質量(電阻值的偏差小)的要求不斷提高的近年中，接觸狀態對測量值造成的影響成為較大的問題。

為了解決這樣的接觸狀態的影響，在專利文獻1中，公開了在測量導體圖案等中的電阻值時、在發生起因於檢查探針的接觸不良等的測量異常連續l(l為2以上的自然數)次時、在測量次數達到了m(m為l以上的自然數)次時、以及在連續n(n為2以上、低於m的自然數)次滿足了未發生測量異常而測量出的參數的測量值收斂在容許範圍內的條件時的哪一個較早時為止，反覆進行參數的測量。

根據該方法，記載了能夠不檢測非連接狀態等的測量異常，並且在測量值的變動較少時，在測量次數達到m次以前使測量處理結束，能夠提高測量效率。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2008-151554號公報

技術實現要素：

發明要解決的問題

可是，在專利文獻1記載的方法中，記載了將規定的測量次數設定為m次，在測量異常未檢出，而測量值的變動少時，能夠在達到該m次以前使測量處理結束，而即使在該情況下，若測量值收斂在容許範圍內的條件不滿足連續n次，則不能使測量處理結束。

本發明鑑於這樣的情況而完成，目的在於降低電路基板的導體圖案和檢查探針之間的接觸狀態的影響，並且快速地檢查。

解決問題的方案

本發明的基板檢查方法，在對電路基板上形成的導體圖案，基於通過檢查探針流過的電流測量電特性值，並基於該電特性值的測量值判定所述電路基板的合格與否的基板檢查方法中，包括以下步驟：在第1次的測量值偏離容許範圍的情況下，改變對所述檢查探針的電流的方向進行第2次的測量，在該第2次的測量值偏離所述容許範圍的情況下，以測量出所述第1次的測量值和所述第2次的測量值之中的偏離容許範圍的差較小一方的測量值時的電流的方向進行第3次以後的測量。

此外，本發明的基板檢查裝置，在基於電路基板上形成的導體圖案中流過的電流來測量電特性值，並基於該電特性值的測量值判定所述電路基板的合格與否的基板檢查裝置中，包括：一對檢查探針，其接觸到所述導體圖案；切換部件，用於切換在所述檢查探針間流過的電流的方向；檢查判定單元，比較所述測量值和預先確定的閾值，在所述測量值為容許範圍內的情況下，將所述電路基板判定為合格；以及電流方向控制單元，在第1次的測量值沒有被所述檢查判定單元判定為合格的情況下，控制所述切換部件，使得改變對所述檢查探針的電流的方向，在第2次的測量值沒有被所述檢查判定單元判定為合格的情況下，控制所述切換部件，使得成為測量出所述第1次的測量值和所述第2次的測量值之中的偏離容許範圍的差較小一方的測量值時的電流的方向。

即使在測量值因檢查探針的接觸不良等而偏離容許範圍的情況下，也能夠通過2次以上測量，減小接觸狀態的影響而進行正確的檢查。然後，在測量值為容許範圍內時，該電路基板被判定為合格。

此外，在進行多次的測量的情況下，若改變電流的方向來進行第1次的測量和第2次的測量，則在其測量值中產生差。這被假定因為將檢查探針接觸到導體圖案的狀態下的電氣路徑，導體和絕緣體(例如接觸部分)混合、在哪個方向上電流都容易流過。此外，若反覆進行測量，則測量值隨著測量次數重疊而不斷緩慢地收斂到規定值。因此，若一面交替地切換電流的方向一面測量，則測量值不斷緩慢地收斂到規定值，但較大的測量值和較小的測量值被交替地測量。在一面這種交替地切換一面測量中，測量值進入到容許範圍內為止需要時間。

在本發明中，通過比較最初2次的測量值並以測量出偏離容許範圍的差較小一方的測量值時的電流的方向進行第3次以後的測量，以接觸狀態的影響更小一方的測量條件來測量，能夠更正確並且儘快地達到容許範圍內，能夠將檢查時間縮短相應的時間。

在本發明的基板檢查方法中，也可以所述測量值在所述容許範圍內的情況下判定為合格，在沒有被判定為合格的情況下反覆進行測量，在測量次數達到了上限的情況下判定為不合格。

此外，在本發明的基板檢查裝置中，也可以包括：設定測量次數的上限的條件設定單元；以及在沒有被所述檢查判定單元判定為合格的情況下，直到所述測量次數達到上限為止反覆進行測量的反覆控制單元，所述檢查判定單元在沒有被判定為合格而所述測量次數達到了上限的情況下判定為不合格。

發明的效果

根據本發明，能夠降低電路基板的導體圖案和檢查探針之間的接觸狀態的影響，並且快速地檢查。

附圖說明

圖1是表示本發明的第1實施方式的電路基板的導通檢查方法的流程圖。

圖2是表示本發明的第1實施方式的電路基板的檢查裝置的框圖。

圖3a和圖3b是表示以第1實施方式的導通檢查方法檢查了電路基板的情況、和對每次測量一面交替地切換電流方向一面將電路基板導通檢查的情況的測量次數和測量值之間的關係的曲線圖。

圖4是表示始終以相同的電流方向流過電流來進行電路基板的導通檢查的情況下的測量次數和測量值之間的關係的曲線圖。

圖5是表示本發明的第2實施方式的電路基板的絕緣檢查方法的流程圖。

圖6是表示本發明的第2實施方式的電路基板的檢查裝置的框圖。

圖7a和圖7b是表示以第2實施方式的絕緣檢查方法檢查了電路基板的情況、和對每次測量一面交替地切換電流方向一面將電路基板絕緣檢查的情況的測量次數和測量值之間的關係的曲線圖。

具體實施方式

以下，參照附圖說明本發明的實施方式。

[基板檢查裝置]

第1實施方式中的基板檢查裝置11進行對電路基板1的導體圖案2的導通檢查，如圖2所示，包括：發生規定的直流電流的直流電流源12；接觸到在電路基板1上露出的導體圖案2的兩端部的一對檢查探針13；設在檢查探針13和直流電流源12之間的切換開關(切換部件)14；用於檢測檢查探針13間的電位的電位檢測單元15；控制對檢查探針13通電並且進行電路基板1合格與否判定的控制單元16；以及顯示該判定結果等的顯示單元17。

作為檢查探針13，例如使用二端子的探針，使每一根探針接觸到導體圖案2來檢測。電位檢測單元15使兩根檢查探針13接觸到電路基板1的導體圖案2的兩端部，檢測在從直流電流源12流過一定的電流時的檢查探針13間的電位，將該電位進行a/d轉換並作為數位訊號發送到控制單元16。

切換開關14具有將直流電流源12和檢查探針13之間的連接導通(on)、斷開(off)而開始或停止對檢查探針13的通電的功能、以及切換在將這些直流電流源12和檢查探針13設為連接狀態時的對兩根檢查探針13的電流的流動方向的功能的兩個功能。但是，在本發明中，也可以分別設置這兩個功能。

控制單元16由cpu、存儲器等構成，控制直流電流源12及切換開關14，並且根據電位檢測單元15的檢測電位進行電路基板1的合格與否判定，設有：設定各種條件等的條件設定單元23、判定電路基板1的合格與否的檢查判定單元24、控制測量的反覆的反覆控制單元25、控制測量時的電流方向的電流方向控制單元26、進行與各單元之間的數據的通信的通信單元27。

條件設定單元23能夠設定由直流電流源12發生的恆流值、檢查判定單元24中用於確定測量值是否在容許範圍的閾值、測量次數的上限等。這些恆流值、閾值、測量次數的上限等根據作為檢查對象的電路基板的特性而被設定為合適的值。

檢查判定單元24取入從電位檢測單元15傳送來的數據(電位)，從與對於直流電流源12設定的恆流值之間的關係計算電阻值，將該電阻值與閾值(導通狀態為良好的情況下的最大容許電阻值)比較，從哪個為較小的比較結果來判定電路基板1的合格與否。

反覆控制單元25進行控制，使得在沒有被檢查判定單元24判定為合格的情況下，在規定條件之下，將測量反覆進行規定次數。

電流方向控制單元26通過反覆控制單元25的控制來控制測量被反覆進行的情況下的電流的方向。

有關以上的控制單元16中的控制的細節，在以下的基板檢查方法的說明中說明。

[基板檢查方法]

根據圖1的流程圖說明基板檢查方法。

在進行電路基板1的導通檢查的情況下，使檢查探針13接觸到導體圖案2的兩端部，首先，成為將導體圖案2中流動的電流的方向設定為任意一個的狀態(s1：電流方向初始設定)。

接著，將測量次數i設定為1(s2)，通過將切換開關14設為導通，開始對檢查探針13間的通電(s3)。若在檢查探針13間的導體圖案2中流過規定的電流，則該期間的電位被電位檢測單元15檢測(s4)，在電位檢測後，電流被斷開(s5)。然後，從該電位和對於直流電流源12預先設定的電流值運算電阻值(s6)。或者，在該s6中，也可以另外準備電流檢測部件，使用在通電中實測的電流值計算電阻值。

在檢查探針13間的導體圖案2中流過電流並檢測電位，從該電位計算電阻值，將該電阻值在下一步驟s7中與閾值r0比較為止的過程作為一次的測量，將該期間算出的電阻值作為測量值ri(i＝1～n)。

判斷該測量值ri(i＝1～n)是否在預先設定的閾值r0以下(s7)，在判斷為ri≤r0的情況下，即在判斷為測量值ri在容許範圍內的情況下，將該電路基板1判定為「合格」(s8)。

在s7中沒有被判斷為測量值ri在閾值r0以下(ri≤r0)的情況下，判斷該測量是否為第n次的測量(s9)，在被判斷是第n次的情況下，將該電路基板判定為「不合格」(s10)。該n次的值預先由條件設定單元23設定。所謂測量次數為第n次，是指在至其為止的期間測量值ri一次都沒有為閾值r0以下，在即使達到上限的n次而測量值ri仍然未達到閾值r0的情況下，將該電路基板1判定為不合格。

在s9中被判斷為測量次數不是第n次的情況下，判斷該測量是否為第1次的測量(s11)，在被判斷是第1次的情況下，通過電流方向控制單元26使切換開關14動作來進行電流方向切換的處理(s12)。在s11中沒有被判斷是第1次的測量的情況下，進至下一步驟s13。

在s11中沒有被判斷是第1次的測量的情況下，判斷是否為第2次的測量(s13)。在被判斷是第2次的測量的情況下，比較第1次的測量值(電阻值)r1和第2次的測量值(電阻值)r2，判斷第1次的測量值r1是否比第2次的測量值r2小(s14)。在s13中沒有被判斷是第2次的測量的情況下，進至下一步驟(s15)。

在s14中判斷為第1次的測量值r1比第2次的測量值r2小的情況下，通過電流方向控制單元26使切換開關14動作來進行電流方向切換處理(s16)。在s14中沒有被判斷為第1次的測量值r1比第2次的測量值r2小的情況下，不切換電流方向，而進至下一步驟(s15)。即，在第1次的測量值較小的情況下(與第1次的測量值的閾值r0之差的值小於與第2次的測量值的閾值r0之差的值的情況)選擇測量第1次時的電流方向，在第2次的測量值比第1次小的情況下(與第2次的測量值的閾值r0之差的值小於與第1次的測量值的閾值r0之差的值的情況)選擇測量第2次時的電流方向，設為實施第3次以後的檢查的情況下的條件(電流方向)。

在s15中，通過反覆控制單元25，將測量次數i計數增加，再次從s3起反覆測量。在該期間，檢查探針13被維持接觸到檢查對象的導體圖案2的狀態，僅被切換開關14控制。

在這一連串的處理中，通過在s7中被判斷為測量值ri在閾值r0以下，在s8中為合格判定時，以及即使反覆測量，也因測量值ri不在閾值r0以下而在s9中測量次數無論是否達到上限的n次，在s10中都為不合格判定時，檢查結束。在檢查因合格判定而結束的情況下，例如在第1次的測量為合格判定的情況下以一次的測量來結束檢查，不等待測量次數i為n次而在為合格判定的時候檢查結束。

此外，對於測量時的電流方向，在從最初起進行了2次的測量的時候，判斷第1次的測量值r1是否比第2次的測量值r2小(s14)，在被判斷為第1次的測量值r1比第2次的測量值r2小的情況下，切換應採用該第1次的測量時的電流方向的電流方向(s16)，在沒有被判斷為第1次的測量值r1較小的情況下，不改變電流方向，換句話說，維持第2次的測量時的電流方向，進行以後的測量。即，以2次的測量值之中的偏離容許範圍的差的值較小一方的測量值的測量時的電流方向進行第3次以後的測量。若對每次測量一面交替地切換電流的方向一面測量，則儘管測量值不斷緩慢地收斂至規定值，但較大的測量值和較小的測量值被交替地測量。因此，至測量值為閾值以下為止需要時間，但通過設為本實施方式的檢查方法，測量值在較早的時候就為基準值r0以下。

圖3a和圖3b是將測量次數n設定為10次，將測量的反覆造成的測量值的變化作為曲線的圖。圖3a表示第1次的測量值比第2次的測量值大的情況，圖3b表示第2次的測量值比第1次的測量值大的情況。此外，在兩圖中，虛線都表示對每次測量一面交替地改變電流的方向一面測量的情況。與本實施方式同樣，實線表示在最初的測量和第2次的測量中切換電流方向，但在第3次以後，用測量出第1次的測量值和第2次的測量值之中的較小的測量值、即偏離容許範圍的差的值較小一方的測量值時的電流方向進行測量的情況。各圖的上段表示一面交替地切換電流方向一面檢查的情況下的電流方向的變化，下段表示本實施方式的檢查方法的電流方向的變化。

在本實施方式的檢查方法中，由於在圖3a所示的例子中第2次的測量值比第1次的測量值小，所以在與第2次的測量時相同的電流方向(-方向)進行第3次以後的測量。在圖3b所示的例子中，由於第1次的測量值比第2次的測量值小，所以在與第1次測量時相同的電流方向(+方向)進行第3次以後的測量。

如這些圖3a和圖3b所示，與對每個測量一面交替地切換電流方向一面測量的情況(以虛線所示的情況)相比，可知比較最初2次為止的測量值，採用測量出偏離測量值的容許範圍的差的值較小一方的測量值時的電流方向，以後以該電流方向流動電流進行檢查的一方(以實線表示的情況)，在更早的時候(圖3a和圖3b的情況下，第5次的測量)低於閾值r0。

順便說明一下，圖4表示完全不改變電流方向，而從最初在相同的方向(圖4所示的例子中+方向)中流過電流而反覆測量相同的導體圖案的情況下的測量值的變化。即使在該情況下，測量次數越增加，測量值越小，但至閾值r0以下為止需要時間。

這樣，在電路基板的導通檢查中，通過反覆測量，能夠降低檢查探針13的接觸狀態等的影響，準確地測量導體圖案2的電阻值，在該情況下，切換電流方向來測量最初的2次，通過在測量出第1次的測量值和第2次的測量值之中的與容許範圍(閾值)之差較小的測量值時的電流方向對第3次以後進行測量，能夠在較早的時候達到閾值r0以下，能夠縮短檢查時間。

再有，在前述實施方式中，作為本發明的基板檢查方法及基板檢查裝置，適用於使檢查探針接觸導體圖案的兩端部，檢查導體圖案的斷線等的導通檢查，但在使檢查探針接觸個別的導體圖案，檢查導體圖案間的絕緣狀態的絕緣檢查中也可以適用本發明。

圖5及圖6表示將本發明適用於絕緣檢查的第2實施方式，圖5是用於絕緣檢查的基板檢查方法的流程圖，圖6是基板檢查裝置的系統框圖。

在該第2實施方式的基板檢查裝置11′中，取代第1實施方式的基板檢查裝置11的直流電流源12而設有直流電壓源12，取代電位檢測單元15而設有電位和電流檢測單元15′。而且，其結構是通過電位和電流檢測單元15′，檢測在分別接觸到兩個導體圖案2的檢查探針13間從直流電壓源12′施加了電壓時的檢查探針13間的電位及電流。其他結構，除了對應於這些直流電壓源12′、電位和電流檢測單元15′所變更的部分(在後述的絕緣檢查方法中說明)以外，與第1實施方式的基板檢查裝置11是同樣的，對共同部分附加同一標號並省略說明。

在使用該基板檢查裝置11′進行電路基板1的絕緣檢查的情況下，首先，通過切換開關14設定在導體圖案2間施加的電壓(以及通過施加電壓流動的電流的方向)(s1′)。接著，將測量次數i設定為1(s2)，通過將切換開關14導通，在檢查探針13間施加電壓(電流)(s3′)。若在檢查探針13接觸的兩導體圖案2間被施加規定的電壓，則該圖案間的電位及電流(從高電位側流到低電位側的電流)被電位和電流檢測單元15′檢測(s4′)，在該電位和電流的檢測後，停止電壓的施加(s5′)。然後，根據該電位及電流來運算電阻值(測量值ri)(s6)。

在該絕緣檢查的情況下，基板是正常的情況下可得到規定的容許範圍內的測量值(電阻值)。若將該容許範圍的下限的閾值設為ra，將上限的閾值設為rb，則基板是正常的情況下ra≤ri≤rb。因此，預先設定該上限的閾值ra和下限的閾值rb，判斷測量值ri是否進入該容許範圍(s7′)，在被判斷為進入該容許範圍(ra≤ri≤rb)的情況下作為合格判定(s8)。

以後，從s9至s15為止的各步驟，與前述的第1實施方式的情況是同樣的，在s15中將測量次數i計數增加，再次反覆從s3′起的步驟。

在該絕緣檢查中，使檢查探針13分別接觸到兩個導體圖案2，通過跨越這些導體圖案2來施加電壓，檢查導體圖案2間的絕緣狀態。此外，由於從直流電壓源12′施加電壓，所以在s12及s16的電流方向切換的步驟中，設為通過切換電壓的施加方向來切換流動的電流的方向。即，在該絕緣檢查中，施加電壓，測量從高電位側流到低電位側的電流，利用通過改變該電壓的施加方向，流動的電流的方向改變來進行檢查。

在該絕緣檢查中，也在測量值進入上限的閾值ra和下限的閾值rb的範圍(ra≤ri≤rb)的情況下判定為合格，在沒有被判定為進入該容許範圍的情況下，在第1次的測量和第2次的測量中改變電壓的方向來測量，以在測量出兩者之中較小的測量值、即偏離容許範圍的差的值較小一方的測量值時流動的電流的方向進行以後的測量。

若將依賴於並行的導體圖案間設置的材料的電阻率設為ρ，將導體圖案間(空間)的長度設為l，將導體圖案間的導體圖案的側壁面積設為a，則並行的導體圖案間的絕緣電阻值rx以rx＝ρ·l/a表示。

前述的上限的閾值ra和下限的閾值rb也可以考慮l、a、ρ的偏差來確定。或者，在累積絕緣檢查中的測量值中，也可以從統計分析來確定。

圖7a和圖7b是表示絕緣檢查中的測量值的推移的曲線圖，是將以第2實施方式的絕緣檢查方法檢查了電路基板的情況、和對每次測量一面交替地切換電流方向一面對路基板進行絕緣檢查的情況比較，示出了測量次數和測量值之間的關係的曲線圖。圖7a和圖7b都是第2次的測量值為比第1次的測量值小的值，但因接觸電阻等的影響，卻示出比閾值(ra，rb)高的電阻值。而且，在圖7a中，通過以測量值小的第2次的電流方向、即測量出偏離容許範圍的差的值比第1次的測量值小的第2次的測量值時的電流方向進行反覆測量，測量值收斂在上限的閾值rb和下限的閾值ra的範圍內，即為容許範圍內，絕緣狀態被判斷為良好。在一面交替地切換電流方向一面測量的情況下，如虛線所示，至達到容許範圍內為止需要時間。

另一方面，在圖7b中，表示導體圖案間發生短路而有絕緣不良的基板進行絕緣檢查的例子。該圖7b的情況下，在測量初期的階段接觸電阻等的障礙被消除後，立即為短路電阻值(比下限的閾值ra低的電阻值)，被判定作為絕緣不良。

該絕緣檢查的情況下，也與導通檢查的情況同樣，通過採用測量出第1次的測量值和第2次的測量值之中的、較小的測量值時、即測量出偏離容許範圍的差的值較小一方的測量值時的電流方向進行第3次以後的測量，能夠在較早的階段進行合格與否的判定。

前述的第1實施方式中的導通檢查的情況下的測量值的容許範圍，使用一個閾值來判斷，所謂測量值在容許範圍內，是指測量值為閾值以下。另一方面，第2實施方式的絕緣檢查情況下的範圍是上限的閾值和下限的閾值之間的範圍，所謂測量值在容許範圍內，是指測量值在上限的閾值和下限的閾值之間的範圍內。

再有，在導通檢查的情況下，也可以設定上限的閾值和下限的閾值，在測量值進入了上限的閾值和下限的閾值之間的情況下判斷為合格品。

再有，無論哪個實施方式，都根據檢查探針13間的電位和電流計算電阻值，通過該電阻值判定電路基板的合格與否，但例如在第1實施方式中也可根據在檢查探針13間檢測出的電位本身的值來判定合格與否，在本發明中，包含這些電位和電阻值等作為電特性值。

標號說明

1...電路基板、2...導體圖案、11，11′...基板檢查裝置、12...直流電流源、12′...直流電壓源、13...檢查探針、14...切換開關(切換部件)、15...電位檢測單元、15′...電位和電流檢測單元、16...控制單元、17...顯示單元、23...條件設定單元、24...檢查判定單元、25...反覆控制單元、26...電流方向控制單元、27...通信單元。