WO1995018369A1

WO1995018369A1 - Device for detecting wiring defect of wiring substrate

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Publication number: WO1995018369A1
Application number: PCT/JP1994/002189
Authority: WO
Inventors: Yusuke Takano; Shizuo Ogura; Tsunetoshi Sugiyama
Original assignee: Hoechst AG; Hoechst Japan Ltd
Current assignee: Hoechst AG; Sanofi Aventis KK
Priority date: 1993-12-24
Filing date: 1994-12-22
Publication date: 1995-07-06
Anticipated expiration: 1996-06-24
Also published as: EP0752583A1; EP0752583A4

Description

明細書

配線基板の配線の欠陥を検出する装置技術分野

本発明は、配線基板の配線の欠陥を検出する検出装置に関する。背景技術

従来、電気回路等の被測定物の所定部分の断線、短絡の検査を行うために、種々の電圧検出装置が用いられてきた。この種の電圧検出装置としては、被測定物の所定部分にプローブを接触させて当該部分の電圧を検出するものであった。しかしなカら、プリント配線基板を例に取ると、特に今日では、プリント配線基板の高密度化、即ちファインパターン化、ファインピッチ化及び多層化が急速に進展している。 T H D (スルーホール実装デバイス）用基板の配線幅は、 1 .

2 7 mmピッチであるのに対して、 S MD (表面実装デバイス）用基板では 0.

3 mmピッチの配線幅が要求され、更に C O B (チップ .オン 'ボード）用基板では 0. 1 mmピッチの配線幅が要求されている。このようなプリント配線基板の高密度化は、配線の断線や短絡といった欠陥の発生の増加を招く。従って、プリント配線基板の検査行程に於いて一層正確で低コストな配線の検査方法が必要になってきている。一般に、配線の断線や短絡といった欠陥の発生は、配線の数が多くなり、配線幅が小さくなるほど、さらに層数が多くなるほど増加する。従つて、プリント配線基板の導通および絶縁検査、更に配線の細り及び太り等の検査は、電子部品実装後のトラブルを未然に防ぐ意味から不可欠の工程になっている。現在使用されているプリント配線基板検査機は大きく分けて接触型と非接触型の 2種類がある。接触型検査機には、プリント配線基板に対応したフィックスチヤ一を用いる方式と、数本のプローブピンをプリン卜配線基板上で自由に移動させ電気的検査を行うフライング式の 2種類があるフィックスチヤ一式では、スプリング付きコンタクトプローブピンに圧力を加えてプリント配線基板上のランドに接触させ、あるバイアス電圧を加えて各ランドすなわち各プローブピン間の導通状況を検出し、基準データあるいは設計データと比較して、配線を検査する。フィックスチヤ一は、検査対象のプリント配線基板毎に作製する必要があるので、フィックスチヤ一の設計及び製作にコス卜がかかると共に、融通性に欠けるという欠点を有する。更に、プローブピンの形状やピン立ての精度の制限から 0 . 5 mm以下のピッチをもつプリント配線基板の検査には利用できないという欠点もある。フライング方式では、 0 . 5— 0. 1 5 mmピッチのプリント配線基板の検査を行うことができる。しかしながら、プリント配線基板内の多くの被検出点にピンを移動して検査する必要があり、フィックスチヤ一方式よりも時間がかかるとともに、装置が高価になるという欠点を有している。しかも、接触型検査機は、プリント配線基板の 2次元的な配線及び導通の情報を同時に得ることができないので、配線の細りの場所の検出が難しく、したがって、接触型検査機を目視又は光学式画像処理と併用する必要がある。この目的のために、カメラから入力される画像を用いる方法が併用されている。

一方、非接触型検査機としては、プリント配線基板の画像イメージを用いて検査を行うプリン卜配線基板外観検査機がある。プリント配線基板外観検査機には、被検査体の画像イメージと良品サンプルの画像イメージとの比較を行う方式、あらかじめ設定した設計規則に従ってパターンが形成されたかどうかをチェックする特徴抽出方式、プリン卜配線基板の C A Dデータとの比較による検査方式及び特異点認識方式またはそれらの組み合せによる方式がある。これらの方式では、配線の細りの箇所を検出することが出来る。しかし、配線の短絡の位置を検出することは出来ない。

また、多層プリン卜配線基板の検査については、多層化後に多層プリント配線基板の内層配線を検査することは出来ないので、内層板の接着前に検査する必要がある。また、非接触型検査機の一つである電子ビームを用いた電圧検出機では、配線間又は配線とプローブとの間の電圧を検出し、それを基準にプリント配線基板の検査を行う。この電圧検出機では、プローブを被検査基板に接触させずに電圧を検出することができる。しかし、この電圧検出機では測定されるべき部分を真空中に置く必要があり、かつその部分は露出していなければならない。また、電子ビームにより測定されるべき部分が損傷するおそれもある。

特開昭 5 9— 5 0 0 1 8 6及び特開昭 6 3 - 1 3 3 0 6 8には、電気光学結晶を用いた集積回路の検査装置が記載されている。この検査装置は、電気光学材料の複屈折率が電場によって変わるという性質を利用している。電気光学材料にレ

—ザ光を照射すると、電場の大きさに応じて、照射した光に直交する 2つの方向の振動成分の位相差、即ち偏光状態が変化する。通常、この偏光状態の変化は、ある適当な軸方向に設定された偏光板に偏光した光を通すことによって強度変化に変換できる。レーザ光にパルス波を用いれば、時間的に変化する電場、即ち、電気信号の時間変化をレーザのパルス幅に相当する分解能で測定できる。ここで用いられている電気光学結晶は L i N b 0₃ などの無機物質である。これら無機物質の誘電率は、被測定部分と電気光学結晶との間の誘電率よりも一般に大きいので、電気光学結晶にかかる電場が小さくなり、測定感度が落ちるという欠点がある。そこで、被測定部分と電気光学結晶との間の誘電率を上げるために、特開平 3— 1 5 6 3 7 9号においては、エチルアルコール、エチレングリコールなどの有機物を被測定部分と電気光学材料の間に入れることが提案されているが、実用上操作が繁雑となるという欠点を有している。さらに、これらの無機電気光学材料の光透過可能な波長は近赤外領域にあるので、検出に用いる光源が制限されるという欠点を有している。

—方、特開平 1一 1 1 9 7 7 8には、複数の電子構成要素を備えたプリン：'配線基板を試験する非接触型検査機において、高分子電気光学材料を用いたものが記載されている。しかしながら、この検査機では、電子構成要素間を流れる信号は測定できるものの、プリント配線基板の配線の細りや短絡といった欠陥を検出することはできない。

更に例を取ると、液晶表示パネルは、大型化及びファインピッチ化に伴う高画質化等への期待が大きく、現在活発に実用化への研究が進められており、小〜中型のものでは製品化が実現されている。例えばアクティブマトリックス型液晶表示パネルでは、液晶表示パネルのすべての画素にスイッチング素子としてのトランジスタゃダイォード等のァクティブエレメン卜を形成する必要がある。このように、製造プロセスが複雑であるにもかかわらず、画素数が百万を超えるァクティブマ卜リックス型液晶表示パネルも市販されるまでになってきている。このようなファインピッチ化が進むァクティブマトリックス型液晶表示パネルでは、製造プロセスのコストダウン及びプロセス改善による歩留まりの向上が望まれている _c コストダウンの面では、液晶表示パネルの不良品の早期発見が特に重要である _c 現在 L C Dパネルの検査は、ほとんどの場合、液晶セルを形成した後に行われており、発見された欠陥品は注入された液晶ごと、特にカラ一ディスプレーの場合は中に挿入されるカラーフィルターごと廃棄しなければならず、コストアップにつながつている。従って、液晶注入前のパネル段階での検査が非常に有効となる _c 従来から、液晶表示パネルの検査方法として、電気的な測定方法と光学的な測定方法とが採られてきた。電気的な方法としてはプローブピンを用いた電圧測定検査が挙げられる。例えば、アクティブマトリックス型液晶表示パネルの薄膜トランジスタ（T F T) アレイの外部接続用パッド又は測定用のパッドで、各ゲー卜線、ドレイン線、 C sバス間を、基本的に抵抗測定法により断線及び短絡のみを検査する装置がこれに相当する。しかし、このような電気的な測定では、画素数が百万を超えるようなアクティブマトリックス型液晶表示パネルのすべての画素を検査することはできない。仮に全数検査を行っても検査時間がかかりすぎ、実用的なものではないという欠点がある。光学的な検査としては、アクティブマトリックス型液晶表示パネルの画素電極と対向電極との間に液晶を注入してセルにした後に行われる液晶表示パネル目視感応検査が挙げられる。この検査では、被測定液晶表示パネル面に光を照射し、人間の目に代わつて二次元 C C Dセンサ —により画像を読み取り、パターン認識と画像処理技術を用いて隣接する周期的なパターンを順次比較し、その違いを欠陥として検出する。この検査は、基本的には外観検査であるので、、°ネル上に付着したゴミゃ異物のみならずパターン欠陥をも認識できるが、電気的な断線及び短絡は正確に検出できない。

この他、前述のように、非接触型検査機の一つとして、電子ビームを用いた電圧検出器があり、荷電半導体による二次電子エネルギーを計測するシステムもある。この電圧検出器では、プローブを被測定パネルに接触させずに電圧を検出することができる。しかし、被測定液晶表示パネルを真空中に置く必要があり且つその被検査部分は露出していなければならない。また、電子ビームによって測定されるべき液晶表示パネルが損傷するおそれもある。

特開平 5— 2 4 0 8 0 0号及び特開平 5— 2 5 6 7 9 4号には、電気光学材料或いは高分子分散型液晶シートを用いた液晶ディスプレイ基板の検査装置が記載されている。

前述の電気光学材料を用いた検査装置は、電気光学材料の複屈折率が液晶ディスプレイ基板からの電場によって変化するという性質を利用している。電気光学材料にレーザー光を照射すると、電場の大きさに応じて、照射した光の直交する二つの方向の振動成分の位相差、即ち、偏光状態が変化する。通常、この偏光状態の変化は、ある適当な軸方向に設定された偏光板に偏光した光を通すことによつて電気的強度変化に変換できる。その電気的強度のある位置での強弱を観察することにより液晶ディスプレイ基板の欠陥を検査することができる。電気光学材料としては、現在一般的に L i N b 0₃などの無機結晶が主流である。これら無機結晶の誘電率は被測定部分と無機結晶との間の誘電率よりも一般的に大きいので、無機結晶にかかる電場が小さくなり、測定感度が落ちるという欠点がある。また、一般的に結晶では、無機、有機どちらでも大面積のものが得られないという欠点める

一方、高分子分散型液晶シートは透明ケースに封入され、液晶表示パネルの上方に配置される。このような液晶シートを用いた場合には、検査装置の応答速度は液晶分子の電界に対する応答速度に依存しているためにミリセカンドのオーダ一になつてしまい、検査時間に限界を有する。

また、 L S I等の多端子の集積回路は、プリント基板等へ実装する際に端子ピッチを広げるための変換コネクタを必要とする。しかも、最近の高速クロック集積回路はかなりの量の熱を発するので、放熱性の良いセラミックパッケージに封入することが多く、それほど放熱の必要のない集積回路は安価なプラスティックパッケージに封入される。これらの集積回路用のパッケージもファインピッチ化が進行中で、現在は 0 . 3 mmピッチであるのに対して 0 . 1 mmピッチのものも検討されている。

従来の 0 . 3 mmピッチのパッケージを検査する場合、専用フィクスチヤ一或いはフライング式プロ一バーが用いられてきた。しかし、前者の場合、それぞれのパッケージの電極配置とその数に対応したピン配置を行ったフイクスチヤ一を設ける必要があるため、汎用性に欠け、また細いピンは高価でありコスト面で問題がある。更に、技術的に見ても、 0. 1 mmピッチのようなファインピッチに対応するのは困難である。一方、後者の場合には、大型のプリント基板用の市販のものが代用されている。この方法は、前述のフィクスチヤ一方式とは違い、数本の針状のプローブを用いるため、装置全体では高価であるが、消耗品であるプローブは安価である。しかしながら、狭い電極に正確にプローブを接触させることは難しいので、種々の工夫を要するうえ、数本のプローブを電極に接触させなければならないので、汎用性は良いものの、検査時間が長くなるという欠点を有する。また、狭い電極に対応できるようにプローブを細く針状に形成し、その表面上を金でメツキしているため、検査の際、電極の金メッキに傷を付けてしまうという欠点もある。

以上述べたような機械的な接触による検査方法には限界があり、総じて 0. 1 mm以下のピッチのパッケージに対応したフィクスチヤ一及びピンプローブの作成及びそれを用いた計測は困難である。

上記のような問題点に鑑み、本発明は、狭い配線幅にも対応することができ、配線の細り、配線の導通状態及び配線の短絡位置を非接触で検出することができる、配線基板の配線の欠陥を検出する検出装置を提供することを第 1の目的とする。

本発明の第 2の目的は、プリント配線基板の配線基板の欠陥を検出する検出装置を提供することである。

本発明の第 3の目的は、多層基板の表面及び裏面の配線のみならず内層の配線の欠陥をも非接触で検出することができる、プリント配線基板の配線の欠陥を検出する検出装置を提供することである。

本発明の第 4の目的は、検出精度が高く、小さな画素面積にも対応可能であつて、液晶表示パネルの透明電極の断線、細り及び短絡状態等を液晶セルの組み立て前に且つ液晶パネルに傷を付けることなく非接触で検出する検出装置を提供することである。

本発明の第 5の目的は、集積回路用パッケージのファインピッチにも対応可能な、配線の欠陥を発見する装置を提供することである。発明の開示

本発明によると、少なくとも一層の配線から成る配線基板の配線の欠陥を検出する検出装置が提供される。該検出装置は、

透明基板と、前記透明基板上に設けられた透明電極と、前記透明電極上に設けられた高分子非線形光学材料の膜と、前記膜上に設けられた反射膜とを備えていて、前記配線基板の測定されるべき配線に非接触で且つ近接して配置される光学センサーと、

光源と、前記光源からの光を前記光学センサーに入射させる光学手段と、前記光学センサーからの反射光を検出して前記配線に電圧を印加したときの前記反射光の強度に対応した信号を導出する検出手段とを備えるセンサーへッドと、前記検出手段から導出された前記信号を処理して前記配線の欠陥の有無に対応する信号を出力する処理部と、

を具備する。ここで、前記配線の欠陥とは、前記配線の細り若しくは断線、前記配線間の短絡又はこれらの任意の組み合わせである。

このように構成された本発明に係る検出装置は電気光学効果を利用して配線の欠陥を検出する。電気光学効果を利用した公知の技術、例えば特開平 1一 1 1 9 7 7 8号公報に開示されているような検出装置は、プリント配線基板に実装された電子部品間の信号の測定を目的とする所謂ィンサ一キットボードテスタ一であるのに対し、本発明の検出装置は電子部品を実装する前の配線の欠陥を検出することを目的とするものである。また、前記検出手段は被検査基板上を移動して走査を行い、これによつて配線の欠陥を検出する。この点で、本発明の検出装置は、光ビームだけをミラーによって走査する前記特開平 1一 1 1 9 7 7 8号公報に開示されたような装置とは相違する。

本発明の検出装置では、前記光学センサーと前記センサ一へッドとを一体化しても、別体としてもよい。後者の場合、前記光学センサーは予め配線基板と接触しないように配線基板上に固定され、固定された光学センサーの上を前記センサ一へッドを移動させて配線基板の走査を行う。

本発明の検出装置においては、光学センサーを検査される配線基板と略同寸法又はそれより大きく形成してもよい。こうすると、光学センサ一を固定しておき、センサーへッドを移動させて、そこからのビーム状の光で配線基板を走査する配置とすることができる。光学手段及び検出手段を直線状にし、ビーム状の光に代えて直線状の光を用いるこにより、測定時間を短縮することができる。また、光学手段及び検出手段を平面状にし、ビーム状の光に代えて平面状の光を用いることによつても測定時間を短縮することができる。

本発明の検出装置は、少なくとも一層の配線を有するプリント配線基板中の配線の欠陥を検出するのにも用いることができる。該プリント配線基板は、一層の配線を有するプリント配線基板でも、多層プリント配線基板でもよい。多層プリント配線基板中の配線の欠陥を検出する場合には、一度の操作ですベての層中の配線の欠陥を検出することも、各層毎に配線の欠陥を検出することも可能である c 該プリン卜配線基板の材質には特に制限はなく、プリント配線基板として通常用いられている材質のものであれば、本発明の検出装置によって測定することがでさる。

本発明の検出装置は、透明電極を有する透明ガラス基板を含んで成る液晶表示パネルの検査にも使用できる。この様な液晶表示パネルとしては、 STNに代表される単純マトリックス型液晶表示パネルと、アクティブエレメント（薄膜トランジスターやバルクトランジスタ一のようなトランジスター、及び、金属 ·絶縁体 ·金属ダイォードゃ Z n 0バリスタや金属 ·半絶縁体ダイォードゃリングダイォードのようなダイォード）を有するアクティブマトリックス型液晶表示パネルとがあるが、本発明ではその両者の透明電極の欠陥である断線、細り、及び短絡を同時に検出することができる。本発明において透明電極とは、単純マトリックス型液晶表示パネルにおいては走査電極を意味し、アクティブマトリツクス型液晶表示パネルにおいては、走査電極、信号電極及びアクティブエレメントを意味する。これらの透明電極の形状には制限はなく、また、液晶表示パネルに配向膜が塗布してある状態であっても、本発明の検出装置によって配線の欠陥を検出することができる。

本発明の検出装置は集積回路用パッケージの欠陥を検出するのにも用いることができる。このようなパッケージとしては、 c e r am i c— B a l l G r i d A r r a y (c— BGA) 、 p l a s t i c B a l l G r i d A r r a y (p— GBA) 、 Qu a d F l a t Pa ckage wi t h Bum p e r (BQFP) 、 Bu t t J o i n t P i n Gr i d Ar r ay (BJ PGA) 、 Ce r d i p、 Ce r qu a d、 Ce r ami c L e a d e d Ch i p Ca r r i e r (CLCC) . P l a s t i c Le ade d Ch i p Ca r r i e r (PLCC) . Dua l F l a t Pa ckage (DFP) 、 c e r ami c— Dua l I n— l i ne Pa ckage (c 一 D I P) 、 p l a s t i c— Dua l I n— l i ne P a cka ge (p 一 D I P) 、 Sma l l 0 u t - 1 i n e Pa ckage (SOP) . Du a 1 Ta e Ca r r i e r Pa ckage (DTCP) ^ Quad F 1 a t Pa ckage (QFP) . F i ne p i t ch Quad F 1 a t Pa ckage (FQFP) Qu ad F l a t Pa ck agewi t h Gua r d r i ng (GQFP) 、 c e r ami c P i n Gr i d Ar r ay (c— PGA) 、 p l a s t i c P i n Gr i d Ar r ay (p— PGA) 、； L e a d 1 e s s Ch i p Ca r r i e r (LCC) . L and Gr i d Ar r ay (LGA) _s Low p r o f i 1 Quad F l a t Pa ckage (LQFP) . L一 QUAD、 Mu l t i— Ch i p Modu l e (MCM) 、 Me t r i c Quad F l a t P a c k a g e (MQFP) 、 c e r ami c Qua d F l a t Pa c k age (c— QFP) . p l a s t i c Quad F l a t Pa cka ge (p-QFP) 、 Me t a l Quad (MQUAD) Mi n i Squa r e P a c k a g e (MS P) . P i ggy Ba ck. Quad F l a t H i gh Pa ckage (QFH) 、 Quad F l a t I一 l e ade d P a c k a g e (Q F I ) , Qu ad F l a t J一 l e aded Pa c kage (QF J ) > Quad F l a t non— l e a d e d Pa c k a ge (QFN) 、 Ta e Ca r r i e r Pa c ka ge (TCP) 、 Qua d Ta e Ca r r i e r Pa c kage (QTC P) , Quad I n— l i n e P a cka ge (QU I P) 、 Sh r i nk Du a l I n— l i n e P a c kage (SD I P) , S i ng l e I n— l i n e Pa c ka ge (S I

P) 、 S i ng l e I n— l i n e Memo r o d u 1 e ( S I MM) 、 Sk i nny Dua l I n— l i n e P a c k a g e (Sk i nny— D I P) 、 S l im Du a l I n— l i n e Pa ck age (SL-D I P)、 Sma 1 1 Ou t— l i n e P a c k a g e ( S 0 P) . S m a 1 1 Ou t— l i n e I— l e ad e d Pa c kage (SO I)、 Sma l 1 Ou t— l i n e J— l e a de d Pa cka ge (SOJ) , Sma 1 1 Ou t— l i ne L— l e ad e d Pa ckage (SOL) ^ Sm a l l Ou t— l i n e Non- f i n (SONF) . Sma l 1 Ou t — l i ne Pa cka e Wi de— t yp e、 Sh r i nk Quad F l a t Pa ckage (SQFP) , Sh r i nk S i ng l e I n— l i n e Pa ckage (SSOP) 、 Su r f a c e Ve r t i c a l Pa ckage (SVP) , Sh r i nk Z i gz ag I n— l i n e P a ckage (SZ I P) . Th i n-S r i nk Sma l l Ou t l i n e Pa ckage (Th i n-SSOP) , Te s t Pa d QFP (TP QFP) 、 Th i n Quad F l a t Pa c ka ge (TQF P) . Th i n Sma l l Ou t— l i n e Pa ckag e (T SO P) U l t r a Sma l l Ou t l i n e Pa ckage (U SO) . U l t r a T h i n Sma l l Ou t 1 i ne Pa cka ge (UTSOP) . Z i gz a g I n— l i n e Pa cka ge (Z I P)、 Ve ry s ho r t p i t ch Sma l l Ou t— l i n e Pa c ka ge wi t h H e a t s i nk (VHS 0) . Ve ry Sma l l Quad F l a t P a c k a g e (VQF P) . Ve ry Sho r t P i t c h Sma l l 0 u t - 1 i n e Pa ckage (VSO) 、 Ve ry Sma l l Ou tl i n e Pa c kage (V SOP) 等を挙げることができる。

前記光学センサーは前記集積回路用パッケージの集積回路にボンディングされる部分全体を覆う形で非接触で近接して配置され、それら電極にはピン側から電圧が印加され、前述のとおりの原理によつて前述集積回路用パッケージの電極の欠陥が検出される。本発明の検出装置はソルダーレジス卜が塗布された後のパッケージを検査するのにも使用できる。図面の簡単な説明

図 1の（a )〜（d ) は、本発明に係る検出装置の光学センサ一の作製工程を順に示す図である。

図 2は、図 1の光センサ一の電気光学定数をどう測定するかを説明するための図である。

図 3は、本発明に係る検出装置の一実施例の構成を概略的に示す図である。図 4は、本発明に係る検出装置の変形例の構成を示す図である。

図 5は、図 3の光センサ一とセンサ一へッドとを一体化した、本発明に係る検出装置の他の実施例の構成を示す図である。

図 6は、本発明の検出装置をプリント配線基板の欠陥検出に応用したときの配置を示す図である。

図 7は、本発明の検出装置を単純マトリックス型液晶表示パネルの欠陥検出に応用したときの配置を示す図である。

図 8は、本発明の検出装置を集積回路用パッケージの欠陥検出に応用したときの配置を示す図である。

図 9は、本発明に係る検出装置をプリント配線基板の配線の細りの検出に応用したときの配置を示す図である。

図 1 0は、図 9のプリント配線基板の配線について得られたイメージを示す図である。

図 1 1は、本発明に係る検出装置を単純マトリックス型液晶表示パネルの配線の細りの検出に応用したときの配置を示す図である。

図 1 2は、図 1 1の配置により単純マトリックス型液晶表示パネルから得られたイメージを示す図である。

図 1 3は、本発明に係る検出装置により配線の短絡を検出する測定に供される配線パターンを示す図である。

図 1 4は、本発明に係る検出装置により T F T—アクティブマ卜リックス型液晶表示パネルの T F Tの電極間の短絡を検出する測定に供された模擬液晶表示パネルのイメージを表す図である。

図 1 5は、本発明に係る検出装置により T F T—ァクティブマ卜リックス型液晶表示パネルの T F Tの電極間の断線を検出する測定に供された模擬液晶表示パネルのイメージを表す図である。

図 1 6は、本発明に係る検出装置を集積回路用パッケージの断線の検出に応用したときの配置を示す図である。

図 1 7は、図 1 6の配置において検出装置から得られたパターンを示す図である o

図 1 8は、本発明に係る検出装置を集積回路用パッケージの短絡の検出に応用したときの配置を示す図である。

図 1 9は、図 1 8の配置において検出装置から得られたパターンを示す図である 0

発明を実施するための最良の形態

図 1の（a ) 〜（d ) は、本発明に係る検出装置に使用される光学センサーを作製する工程を示している。まず、透明基板 1 0上に透明電極 1 2を設ける（図 1 ( a ) ) 。透明基板 1 0は、入射光の波長範囲で透明である必要があり、例えば、ソーダガラス、石英ガラス又はパイレックスガラスのようなガラス類及び光学プラスチック類が好適である。本発明においては、配線基板中の配線の欠陥を発見する場合に、入射光を高分子非線形光学材料の薄膜に対して斜めから入射させ、該材料の最大非線形有効成分であるァ 3 3 を利用することが望ましい。しかしながら、入射光を斜めから入射するとビームプロファイルが悪くなるという欠点がある。この問題点を解決するために、透明基板 1 0の厚さをなるベく薄くする必要がある。例えば、入射光の直径を 1 0 / m以下に集光した場合には、透明基板の厚さは約 1 0 0 0 m以下が望ましい。さらに好ましくは、取扱性を考慮し、約 3 0 0— 4 0 0 / mの厚さである。

透明電極 1 2は、入射光の波長範囲で透明である必要がある。透明電極 1 2としては、 I T O (インジウム ·ティン ·ォキサイド）や、 S n 0 ₂ などの無機導電体を使用することができる。透明電極 1 2での入射光の反射率をおさえるために、透明電極 1 2の膜厚は薄いことが好ましい。透明電極 1 2の膜厚は約 1 0 0 一 1 0 0 0人であることが好ましい。透明基板 1 0上に透明電極 1 2を設ける方法には特に制限はなく、従来公知の如何なる方法をも使用することができる。例えば真空蒸着法を用いることができる。また、商業的に入手可能なネサガラス (登録商標）等を使用してもよい。

透明電極 1 2上に高分子非線形光学材料の薄膜 1 4を設ける（図 1 ( b ) ) 。薄膜 1 4は従来公知の任意の薄膜作製方法を使用することができる。例えば、高分子非線形光学材料をシクロへキサノンのような溶媒に溶解せしめ、この溶液を透明電極 1 2上に約 2 0 0 - 5 0 0 0 r p mの回転数でスピンコーティングする _c 次いで、加熱して溶媒を蒸発除去せしめ高分子非線形光学材料の薄膜 1 4を作製する。薄膜 1 4の厚みは、配線 ¾板の配線から生じる電界を十分に取り込むことの可能な膜厚でなければならない。配線基板の配線と前記透明電極との間の電界、或いは配線基板の配線から任意に発生する電界をを測定する場合であって前記光学センサーと配線との間の誘電率が前記高分子非線形光学材料の誘電率に比べて小さいときには、光学センサーとプリント配線基板の配線との間の距離よりも十分に厚い約 1 0— 1 0 0 0 mであることが好ましい。更に好ましくは、膜厚は約 2 0 ^ mである。

高分子非線形光学材料中の非線形光学活性を有する原子団（クロモファーともいう）は、薄膜 1 4中において一定の方向に配向していることが望ましい。原子団が配向することによって、大きな非線形光学効果が得られるからである。配向の方向は、薄膜 1 4の面と平行な方向でもよく、又は薄膜 1 4の面と垂直な方向でもよい。或いは、薄膜 1 4の面に対して傾いていてもよい。配向処理には、例えば次のような方法が用いられる。

まず、図 1 ( c ) に示すように薄膜 1 4上に配向処理のための配向用電極 1 6 を設ける。配向用電極 1 6は薄膜 1 4の全面に設けてもよく、又は配向処理すベき部分にのみ設けてもよい。配向用電極 1 6の材質は抵抗値が小さいものであることが好ましく、例えば金、銀、銅又はアルミニウムを使用することができる。配向用電極 1 6の膜厚は約 6 0 O A以上のものが好ましく、特に約 1 0 0 0〜1

5 0 0 Aが望ましい。配向用電極 1 6を設けるには、例えば真空蒸着法を用いることができる。電源と配向用電極 1 6及び透明電極 1 2とを接続するための導線を配向用電極 1 6及び透明電極 1 2に固定するためには、電気導電性の接着剤を使用することができる。

次いで、図 1 ( d ) に示すように、ホットプレート 1 8を用いて薄膜 1 4をそのガラス転移温度以上に加熱する。加熱温度に特に上限はないが、薄膜 1 4がその形状を保ち得る融点以下とするのが実用的である。薄膜 1 4を十分に加熱し、非線形光学活性を有する原子団にモピリティーを付与した後に、薄膜 1 4上の配向用電極 1 6と透明電極 1 2との間に電圧を印加する。大きな非線形光学効果を得るためには、印加電圧は高い程良く、印加時間は前記印加電圧下において原子団の配向が完了するのに十分な時間である。印加電圧は、薄膜 1 4が絶縁破壊を起こさない範囲内において約 1 0 0〜3 0 O V/ ^ mであることが好ましく、印加時間は数分程度であることが好ましい。引き続き、薄膜 1 4に電圧を印加したままで薄膜 1 4を室温まで冷却し、原子団の配向を固定する。このような処理によって、薄膜 1 4の面に対して垂直方向又は斜め方向に原子団を配向させることができる。

配向処理に用いた薄膜上の配向用電極は、後述する当該薄膜の電気光学定数の測定用電極及び反射膜として用いた後、一般には、エッチング剤によって除去される。エッチング剤によって配向用電極を除去した薄膜上に反射膜を設ける。反射膜としては、金属ミラーや誘電体の多層膜ミラーを用いることができる。誘電体の多層膜ミラーとしては、例えば S i 0 ₂ の薄膜と T i 0 ₂ の薄膜とを交互に積層したものを用いることができる。積層には例えば真空蒸着法を用いることができる。このように得られた光学センサーは配線基板の形状に合わせてダイシングされる。

本発明の光学センサーに用いられる高分子非線形光学材料には、高分子材料の他に無機材料や有機低分子材料が知られているが、無機材料や有機低分子材料では、高感度で大型の膜を得ることが困難であることに鑑みて、本発明においては高分子非線形光学材料を用いるのが好ましい。

本発明で用いられる高分子非線形光学材料としては、二次の非線形光学効果を有し、誘電率が小さく、電気光学定数が高く、且つ透明性の高い高分子材料を用いることが好ましい。本発明においては、例えば、下記一般式 I及び一般式 Πに示す高分子材料 £~P ] [ A ] _m + [ B

(I)

S

XYZII

X— Y— z

m≥ 0、 n≥ 0)

(Π)

m≥ 0、 n≥ 0 )

を用いることが出来る。

一般式 Iにおいて、 Pは非線形光学活性共重合体の主鎖である。 Pとしてはポリビニル系、ポリシロキサン系、ポリオキンアルキレン系、ポリビニリデン系、ポリウレタン系、ポリトリアジン系、ポリエステル系又はポリアミド系が好ましい。 Sは直接結合であるか、又は炭素原子数 1〜20の直鎖炭化水素基から成るスぺーサーグループである。スぺーサーグループは可撓性に富むので、スぺ一サ一グループの末端に結合するクロモファーのモビリティ一が大きくなる。 [X— Y-Z] は非線形光学活性を有するクロモファーである。このうち、 Xは電子供与基であり、例えば一NRt —、一 0—又は一S—が好ましい。なお、としては水素又はメチル基等の低級アルキル基を用いることができる。 Yは 7Γ電子共役系であり、例えばスチルベン系、ァゾベンゼン系、ビフヱニル系、ジフヱニルブタジエン系又はジシァノビニルーへキサトリエン系が好ましい。 Zは電子吸引基であり、例えば—NO₂、一 CN又は一 CF₃ が好ましい。

更に、 Aは非線形光学活性を有しない共重合単位であり、 Bは他の機能を有する共重合単位及び又は官能性共重合単位である。また、スぺーサーグループとクロモファーの化学結合態様には、例えば一 S— X— Y— z、一 S— Y— Z、 — S— Ζ -Υ— X

X

のようなものがある。

一般式 Πにおいては、非線形光学活性を有するクロモファーである [X— Υ— Ζ] は、非線形光学活性共重合体の主鎖単位を構成する。 X、 Υ、 Ζ、 Α及び Β の定義は、上記の一般式 Iの場合と同様である。また、クロモファーの化学結合態様には、例えば

のようなものがある。

具体的な高分子非線形光学材料としては、例えば、米国特許第 4, 801, 6 70号、同第 5， 415, 510号、同第 5， 155, 195号、同第 5, 17 1， 803号、同第 4， 694， 066号、同第 4, 795, 644号、同第 4， 822, 865号、同第 4, 810, 338号、同第 4, 835, 235号、同第 4， 851, 502号、同第 4, 865, 430号、同第 4, 867， 540 号、同第 4, 913, 844号、同第 4, 915, 491号、同第 4, 962, 160号、同第 4, 757, 130号、同第 4, 808, 332号、同第 4, 9 78, 476号、同第 5, 002, 361号、同第 5, 041, 509号、同第 5, 044, 725号及び同第 5, 061. 760号に記載されているものを使用することができる。

特に好ましくは、下記の式 m及び式 IVに示されたニトロアミノスチルベン又はィンドリ二ルァゾベンゼンをペンダンドしたメタクリ一ト系共重合体を高分子非線形光学材料として用いることができる。

:(iv) また、以下の式 Vで表される繰り返し単位を含んでなる、トリアジン環を含むポリマーも高分子非線形材料として好ましい。この種のトリアジン環を含むポリマーの場合、高品質膜の形成が可能であり、更に耐熱性の良い材料が期待できる ₍

式中、

X ¹及び X ²は、同一でもよく又は異なっていてもよい S、 N R ¹又は 0であり、 R ¹は、水素原子、アルキル基又はァリール基であり、

Yは、アルキレン基、色素分子残基を含まない二価の置換若しくは非置換芳香族環基、該芳番族環基が結合若しくは縮合したもの、又は

で表される基であり、

A r ¹及び A r ²は、同一でもよく又は異なっていてもよい二価の置換又は非置換芳香族基であり、

R²及び R³は、同一でもよく又は異なっていてもよい水素原子又はアルキル基であり、

Qは、炭素原子又はゲイ素原子であり、

mは、 1〜4の整数であり、

Zは、一 G— (CH₂) n—で表される基から成るスぺーサーグループ（nは 1から 10の整数である）であるか又は直接結合であり、

Gは、 S、 NR⁴又は 0であり、

R⁴は、水素原子、アルキル基又はァリール基であり、

Aは、 7Γ電子系を介して電子供与性基と電子吸引性基が共役している有機色素分子残基である。このポリマーの重量平均分子量は、一般に約 5、 000〜約 1、 000、 000である。特に好ましくは、下記の式 VI及び式 VIIで表される共重合体を高分子非線形光学材料として用いることができる。

( π)

COCH₃

このような高分子非線形光学材料は、無機の電気光学結晶に比べて誘電率が小さく、被測定部に近接させた場合でも、配線に印加した電圧を効率よく該材料中に取り込めるので、測定感度を向上させることができる。また、これら高分子非線形光学材料の電界に対する応答速度はピコセカンドのオーダー以上と極めて速く、高速測定に適している。

上記のようにして薄膜の面に対して平行でない方向に非線形光学活性な原子団が配向した高分子非線形光学材料は、該配向方向と平行な方向の電界の変化に対して最も感度よく複屈折率が変化する。図 2は、薄膜 14の面に対して垂直方向に非線形光学活性な原子団が配向した光学センサーの電気光学定数を求めるための測定装置を表したものである。図 2において、 10は透明基板、 12は透明電極、 14は高分子非線形光学材料の薄膜、 20は電極を兼ねた反射膜である。光源 22からの光は、ポーラライザ一 23により線偏光となって光学センサーの透明基板 10側から入射し、薄膜 14を通過して、反射膜 20で反射する。反射光はバビネソレイュ補償板 24及びアナライザー 26を通して光電変換器 28にて検出される。透明電極 12と薄膜 14との間に外部の電源から変調電圧が印加され、この変調電圧に従って高分子非線形光学材料の複屈折率も変化するので、光電変換器 28にて検出される反射光の強度も変化する。測定方法の詳細については、例えば、 C. T e n g and H. T. Man, Ap p 1. P h y s. Le t t. 56 (18) , 30 A r i l 1990を参照されたい。例えば、 830 nmの光源 30を使用したとき、光電変換器 28からは 30 pmZV以上の y ₃₃が得られた。なお、光学センサー 100の透明電極 12は変調電圧を印加する際にグランドとして使用され、被検査基板の形状に応じてダイシングされる。図 3は本発明の検出装置の一実施例の構成を概略的に示す図である。即ち、本発明の検出装置 D Tは、上記の高分子非線形光学材料の薄膜を備えた光学センサ - 100とセンサーへッド 102と信号処理部 104とを備えており、センサーへッド 102は光源 30と、光源 30からの光を光学センサ一 100に入射させる光学手段 32と、光学センサー 100に入射した光が光学センサー 100の反射膜から反射された光を検出する検出手段 34とを有している。

光源 30としては、市販の 600〜1550 nmまでの波長を出力できる半導体レーザ、 H e— N eレーザのような気体レーザ及び Y AGや Y V〇4 等の固体レーザ並びにその第 2高調波を発振するレーザなどを用いることができる。光源

30は一次元的に直線状でも、二次元的に平面状でもよい。光源 30からの光を光学センサー 100に入射させる光学手段 32は、例えば、光源 30からの光のうち所定の偏光成分のみを選別するためのポーラライザ一 36と、電気的なバイァスと等価なバイアスを光学的にかけるための； lノ 4波長板 3 8と、適当な角度で光を光学センサー 1 0 0に入射させるための第 1の光学部材 4 0と、光学センサー 1 0 0からの反射光を検出手段 3 4に入射させる第 2の光学部材 4 2とを有する。光源 3 0が直線状又は平面状に配列している場合には、それに対応して光学手段 3 2も直線状又は平面状に配列させることができる。光学部材 4 0、 4 2 としては、例えば、光学レンズ、光学ミラー、プリズム及び光ファイバ一を用いることができる。

光学センサ一 1 0 0からの反射光を検出する検出手段 3 4は、ポーラライザ一 3 6を通過する偏光成分に垂直な偏光成分或いは平行な偏光成分を通過するように角度設定されたアナライザー 4 4と、フォトダイオードや光電子倍増管のような光電変換器 4 6とから成る。光電変換器 4 6からの電気信号は、コンピュータ一等の信号処理部 1 0 4によって処理される。光源 3 0が直線状又は平面状に配列されている場合には、それに対応して検出手段 3 4も直線状又は平面状に配列される。直線状の検出手段は、例えば、直線状のアナライザーとアレイ型のフォトダイォードとの組み合わせによって構成することができる。

配線基板の配線の欠陥を検出するために、光学センサー 1 0 0はその反射膜 2 0の側を配線基板の測定されるべき配線に非接触で且つ近接して配置される。その配線には交流電圧又は直流電圧が印加される。配線に交流電圧を印加する場合、その周波数は 1 H zがらテラへルツ帯までの任意のものを用いることができるが、計測の容易さからは 1 0 O H zからギガへルツ帯の周波数が好ましい。本発明の検出装置においては移動手段によりセンサーへッド 1 0 2或は配線基板を移動させることによつて該配線基板を光学手段 3 2からの光で走査するようにしているため、振動ノイズを拾うことがある。この振動ノイズは 1 Η ζ〜5 0 k H Zの範囲に存在する為、配線が印加する交流を 5 0 k H z〜 1 0 0 k H zに取り、更にバンドバスフィルタにてノイズを取ることが好ましい。

光源 3 0からの光は光学センサー 1 0 0の透明基板 1 0の側から入射する。入射角度は約 1度〜 5 7度の範囲であり、好ましくは約 2 0〜4 5度である。光学センサ一 1 0 0に入射した光は高分子非線形光学材料の薄膜 1 4を通過し、反射膜 2 0にて反射される。薄膜 1 4の複屈折率は、配線に印加された電圧によって生ずる電界に応じて変化するので、屈折率の変化に応じて薄膜 1 4を通過する光の偏光面が変化する。その結果、入射した光と出射した光との偏光面が異なるので、アナライザー 4 4を通過する光の強度が偏光面の方向によって変化する。この強度変化を光電変換器 4 6によって電気信号に変換する。この場合、光学センサー 1 0 0中の透明電極 1 2は接地電位にあることが好ましい。

本発明の検出装置 D Tにおいては、光学センサ一 1 0 0とセンサーへッド 1 0 2とを一体化しても、別体としてもよい。一体化した場合には光学センサー 1 0 0とセンサーへッド 1 0 2とを、別体とした場合にはセンサーへッド 1 0 2を、平面移動手段（図示せず）により配線基板の配線上を非接触で移動させる。これにより配線基板を走査する。平面移動手段は公知のものを使用することができ、通常、移動精度は繰り返しで ± 3 0 m以下である。第 1の光学部材 4 0としてレンズのような集光系を用いると、光学部材 4 0により直径約 1 z m— 5 mm程度までビーム径を変えることができる。この光のビーム径は装置の検出精度に対応するので、本発明の検出装置 D Tは約 1 — 5 mm程度の検出精度を有することにる。

このように、平面移動手段と集光系とを併用することにより、 T H D用基板に要求されている検出ピッチ 1. 2 7 mm、 S MD用基板で要求されている 0 . 3 mmピッチ、及び C O Bで要求されている 0. 1 mmピッチのすべてのピッチに対応して配線の欠陥を検出することができるばかりでなく、ファインピッチの液晶表示パネルに要求されている数 1 0〜1 0 0 単位ピッチの透明電極の欠陥をも検出することができ、更に、 0. 3、 0. 1 mmピッチの集積回路用パッケージにも適用することができる。

平面移動手段を用いてセンサーへッド 1 0 2を移動させ、配線基板の配線に印加されている電圧を任意の箇所において観測する場合、配線に印加する電圧は約 I Vから約 1 k Vの交流又は直流である。欠陥のない配線基板をセンサーへッド

1 0 2からの光で走査すると、配線の存在する部分では電界が高分子非線形光学材料の薄膜 1 4に印加され、その電界に応じて高分子非線形光学材料の薄膜 1 4 の複屈折率が変化し、その変化量に応じて光電変換器 4 6から発生される電圧が変化する。一方、配線が存在しない部分では電界が生じないので、高分子非線形光学材料の薄膜 1 4の複屈折率が変化せず、その結果、光電変換器 4 6の発生電圧も変化しない。検出手段 3 4によって検出された電圧の分布状況は、センサ一へッド 1 0 2で走査した各位置に対してコンピュータ等の信号処理部 1 0 4の画像処理表示手段（図示せず）に表示される。このようにして、配線の欠陥である、配線の細り、断線、配線間の短絡、又はこれらの任意の組み合わせの有無を検出することができる。

図 4に示すように、センサーへッド 1 0 2における光源 3 0と光電変換器 4 6 とを一体化した集積素子 4 8を使用することができる。そのような集積素子 4 8 としては、例えば、発光ダイオードとフォトトランジスタとが一体化したものがあり、フォトリフレクタやフォトセンサの商品名で市販されている。

本発明の検出装置 D Tは、多層プリント配線扳中のすべての層の配線を同時に測定するのにも使用することができる。この場合、検出手段 3 4において測定される電圧は、光学センサー 1 0 0と配線との距離、及び、光学センサー 1 0 0と配線との間の誘電率の双方に関係する。即ち、各層に同じ電圧を印加している場合でも、光学センサ一 1 0 0から遠い配線ほど、また光学センサー 1 0 0と配線との間の誘電率が低いほど測定される電圧の値は低くなる。従って、配線の状態を各層別に識別して同時に測定することが可能となる。

更に、本発明の検出装置 D Tは、例えば、アクティブエレメントとして T F T を用いたアクティブマトリックス型液晶表示パネルの欠陥を検出するのにも使用することができる。ソース一ドレイン間の短絡を検出する場合は、アクティブマトリックス型液晶表示パネルの信号電極のみに電圧を印加する。いずれかの T F Tのソース一ドレイン間に短絡が生じていると、ドレインを通じて画素電極にも電圧が印加されるので、短絡が生じた T F Tが接続されている画素電極でシグナルが観測される。ゲート—ドレイン間の短絡を検出する場合には、走査電極に電圧を印加する。ゲート一ドレイン間が短絡されている場合には、ドレインを通じて画素電極にも電圧が加わるので、ゲート— ドレイン間が短絡された T F Tが接続されている画素電極でシグナルが観測される。

また、 T F Tがスィツチオンの状態となるように信号電極と走査電極との間に電圧を印加したとき、ソース一ゲート間で、又は信号電極と走査電極との交差点で短絡が生じているときには、画素電極に正常な電圧が加わらないので、短絡がある箇所の画素電極で正常なシグナルが観察されな L、。

アクティブマトリックス型液晶表示パネルの信号電極の断線を検出する場合は、信号電極と走査電極との間に電圧を印加する。信号電極に断線がある場合には、断線箇所から先の画素電極に電圧が加わらないので、画素電極上でシグナルが観察されないことになる。同様に、走査電極の断線を検出するためには、信号電極と走査電極との間に電圧を印加する。走査電極に断線がある場合には、断線箇所から先の画素電極に電圧が加わらず、画素電極上でシグナルが観察されない。一方、集積回路用パッケージの配線の欠陥を検出する場合には、光学センサー 1 0 0とセンサーへッド 1 0 2とが一体化された検出装置 D Tを予め配線上に接触しないように且つ近接して移動させるか、又は、光学センサー 1 0 0を予め配線上に接触しないように且つ近接して固定しておき、センサーへッド 1 0 2のみを移動させるかして配線を走査する。

また、検出装置 D Tにより、集積回路用パッケージの配線の断線を検出する場合、ピンをろう付けする前であれば全ショートバーを介して、ピンろう付け後であれば電圧印加用のソケッ卜を介して、集積回路用パッケージの全部の配線に対して電圧を印加する。次いで、検出装置 D Tによって集積回路用パッケージを走査して前記のように配線上の電圧を検出し、断線箇所を検出する。

検出装置 D Tにより、集積回路用パッケージの配線の短絡を検出する場合には、集積回路用パッケージのピン側に電圧印加用のソケットを接続し、 1つの配線に対して霄圧を加える。そこで検出装置 D Tよって、電圧の検出される配線の有無を確認する。電圧を印加した配線以外の配線から電圧が検出されれば、それらの配線間が短絡されていることになる。こうした手順を順に全部の配線について行うことにより、全配線について短絡の有無を検査することができる。この場合、電圧印加用のソケットをスキャナーに接続し、順に配線に電圧を加わるようにするとよい。

ここで、図 1の（a ) 〜（d ) によって既に説明した光学センサー 1 0 0の作製工程とその構成とを具体的に説明する。メタクリル酸メチルとクロモファーとの割台が 5 0 ： 5 0モルパーセントである前記の式 ΠΙに示した高分子非線形光学材料をシクロへキサノンに溶解する。窒素雰囲気下、 60°Cで 24時間撹拌した後、室温まで冷却し、 0. 2 /zmのフィルターを用いて吸引濾過することにより 15重量％の溶液が得られる。一方、 50 x 50 x 0. 4 mmのホウゲイ酸ガラス（透明基板 10) に無機導電体である I TOを蒸着し、透明電極 12を形成する。透明電極 12の膜厚は、 185 Aであり、抵抗値は、 4502 ロである。次いで、この透明電極 12が形成されたガラスの透明基板 10を純水中で洗浄してから、スピンコート法にて透明電極 12上に上記の溶液を塗布する。 160°C にて 5時間乾燥してシクロへキサノンを蒸発除去すると、薄膜 14が形成される。得られた薄膜 14の膜厚を触針膜厚計にて測定したところ、 15 mであった。次いで、通常の蒸着装置を用いて、薄膜 14上に金の配向用電極 16を設ける。配向用電極 16の厚さは約 1000人、直径は 5mmである。銀ペース卜により導線が配向用電極 16及び透明電極 12にそれぞれ接続される。

次いで、ホットプレート 18を用いて薄膜 14をそのガラス転移温度である 1 40 °C以上に加熱する。加熱により非線形光学活性を有するクロモファーにモビリティーを付与した後、配向用電極 16と透明電極 2との間に 150VZ mの直流電圧を 5分間印加する。こうして電圧を印加したまま薄膜 14を室温まで冷却させ、クロモファーの配向を固定する。

こうして構成された光学センサー 100の薄膜 14に、図 2のように外部より 100 Vの変調電圧を印加し、光電変換器 28の出力を観測したところ、直流電圧成分 105mVに対して 1. 5mVの交流成分が得られ、ァ ₃₃は 31 pmZV であり、配線基板の配線に印加した電圧の測定が可能なことが確認された。

その後、配向用電極 16をエッチングにより除去し、薄膜 14上に S i 0₂ と T i 0₂ とを交互に蒸着して、厚み約 1. 8 の反射膜 20を設ける。波長 8 30 nmの光を 45度の入射角で反射膜 20に入射させたときの反射率は 80% であった。

図 5は、本発明の検出装置 DTの他の実施例の構成を示しており、図 1の（a)

〜（d) に示す工程で作製された光センサー 100とセンサーへッド 1ひ 2とは一体化されている。この実施例のセンサーヘッド 102においては、第 1及び第

2の光学部材 40、 42は省略され、光源 30は 830 nmの波長のレーザ光を発生する半導体レーザである。光源 30からのレーザ光のビーム形状はコリメ一タレンズ 47によって整形され、整形されたレーザ光はポーラライザ一 36によつて直線偏光に変換される。 λΖ4波長板 38は雲母製であり、光電変換器 46はフォトダイォードである。光源 30から出射されるレーザ光のビーム径は 50 a mであり、光学センサ一 100への入射角は 45度である。ポーラライザ一 36 の消光比は 10 - ⁴ である。アナライザー 44はポーラライザ一 36と同型のものでよい。光電変換器 46の出力は、オペアンプ 49によりインピーダンス変換及びプリアンプを行った後、信号処理系 104に供給され、適宜処理される。なお、本発明の検出装置 DTは光センサ一 100とセンサーへッド 102とを別体としても同様に機能する。

以下、本発明に係る検出装置 DTを用いて若干の異なる配線基板の欠陥を検出する応用例について詳述する。

応用例 1

図 5の検出装置 DTによってプリント配線基板の配線の欠陥を検出するために、図 6に示すように検出装置 DTをセンサー 100がプリント配線基板 50に非接触で且つ近接するように配置し、プリント配線基板 50の 300 m幅の配線 5 2に 100 V、 50 kH zの交流電圧を印加した。そこでオペアンプ 49の出力信号をバンドバスフィルタに通して 50kHz成分を取り出し、オシロスコープ 54に印加したところ、配線 52に印加した交流電圧に同期した信号が観測された。

応用例 2

図 7に示すように、図 5の検出装置 DTをセンサー 100が単純マトリックス型液晶表示パネル 50' 上に非接触で且つ近接するように配置し、単純マトリツクス型液晶表示パネル 50' の 300 zm幅の透明電極 52' に 10V、 60k Hzの交流電圧を印加し、オペアンプ 49の出力信号をオシロスコープ 54にて観察したところ、透明電極 52' に印加した交流電圧に同期した信号が観測された。

応用例 3

図 8に示すように、検出装置 DTの光学センサー 100とセンサーへッド丄 0 2とを別体とし、光学センサー 100をセンサ一へッド 102の先端部から 3m mのワーキングディスタンスを取って固定すると共に、 I TO層を接地電極として配線した。検出装置 DTを光学センサー 100が集積回路用パッケージ（例えば PGA) 50〃に非接触で且つ近接するように配置し、電極 52〃に 100V, 70 kHzの交流電圧を印加した。このときオペアンプ 49から得られた信号をバンドバスフィルタ 56に通して 70 kHzの電圧成分を抽出し、この電圧成分を増幅してからオシロスコープ 54及び口ックインアンプ 54' に通したところ、電極 52〃に印加した交流電圧に同期した信号が観測された。

応用例 4

図 5の光源 30と光電変換器 46とに代えて、図 4に示すようなフォトリフレクタ 48 (浜松ホトニクス製、 P 2826) を使用した検出装置を作製し、応用例 1〜応用例 3と同様の測定をそれぞれ行ったところ、配線 52、透明電極 52 ' 及び電極 52〃に印加した交流電圧に同期した信号が観測された。

応用例 5

本発明の検出装置 DTによってプリント配線基板 50の配線 52の細りを検出した。この応用例では、図 5のセンサ一へッド 102の； IZ4波長板 38の出射側及びアナライザ一 44の入射側にそれぞれ集光用レンズを設けた検出装置 D T を用いた。この集光用レンズにより、光源 30からのレーザ光を約 10〃mに絞り込んだ。この応用例のために、図 9に示すように、プリント配線基板 50上には 250 m幅の配線 52の一部に約 50 幅の細り部分を設け、この配線 5 2に 100 V、 80 kHzの交流電圧を印加した。検出装置 D Tを ± 1 m精度の平面移動装置を用いてプリント配線基板 50に近接して移動させることにより、プリント配線基板 50の走査を行い、検出装置 DTのそれぞれの位置はェンコ一ダによって読み取るようにした。

このとき検出装置 DTから出力される信号をバンドパスフィルタに通し、その出力及びエンコーダからの検出装置 DTの位置情報信号を AZDコンバータ一 5

8によってディジタル信号に変換してからコンピュータ一等の信号処理部 104 で処理してイメージとしてディスプレーに表示した。図 10はディスプレーに表示されるイメージの一例を示す。この応用例において、配線 52の細り部分から得られたデータを信号処理部 104で処理したところ、配線 52の細り部分の幅の FWHM (Fu l l Wi d t h a t Ha l f Max imum) は 61 mであることが分かった。

応用例 6

応用例 5のプリント配線基板 50に代えて、単純マトリックス型液晶表示パネルについて、その透明電極の細りを検出した。図 11に示すように、幅 100 mの透明電極 52 を持つ単純マトリックス型液晶表示パネル 50 と、幅 1

2₂' を持つ単純マトリックス型液晶表示パネル 50₂' とを隣接して配列して、疑似的に透明電極の幅に細りのある液晶表示パネルを形成した。応用例 5で使用したのと同じ検出装置 DTを用い、光源 30からのレーザ一光を集光用レンズにより約 10 ; mに絞り込んだ。 ±1 zm精度の平面移動装置を用いて検出装置 DTにより液晶表示パネルを走査し、検出装置 DTのそれぞれの位置をェンコーダによつて読み取つた。

透明電極 52 、 52₂' に 100V、 90 kHzの交流電圧を印加し、このとき検出装置 DTから出力される信号をバンドパスフィルタに通過させ、更にェンコーダからの検出装置 DTの位置情報信号と共にそれらの出力を AZDコンパ一ター 58によってディジタル信号に変換し、その出力をコンピュータ一等の信号処理部 104で処理してイメージとしてディスプレーに表示した。図 12はディスプレーに表示されるイメージの一例を示す。このイメージの細い部分及び太い部分に対応する透明電極のデータから、これらの細い部分及び太い部分の幅の F WHMはそれぞれ 119 jum及び 182 /mであることが分かった。これより、本発明の検出装置 DTが単純マ卜リックス型液晶表示パネルの透明電極の細りの検出にも有効であることを確認した。

応用例 7

応用例 3で用いたと同じ検出装置 DTを用いて、配線の短絡の検出を行った。この目的のために、図 13に示すように、幅 100 zimの 2本の配線 52 5

2₂を 100 mの間隔を置いて形成し、それらの間を幅 20 mの配線 523で短絡した。一方の配線 52 ,にのみ 100 V、 100 kH zの交流電圧を印加した。応用例 6と同様に、このとき検出装置 DTから出力される信号をバンドパスフィルタに通過させ、更にエンコーダからの検出装置 DTの位置情報信号と共にそれらの出力を AZDコンバーター 58によってディジタル信号に変換してから、その出力を信号処理部 104で処理してイメージとしてディスプレーに表示した c その結果、ディスプレーには電圧を印加していない他方の配線 52₂のイメージも表示されたので、両配線間が短絡されていることが確認された。

応用例 8

図 5に示す検出装置 DTを用いて、 T FT—アクティブマトリックス型液晶表示パネルのソース一ドレイン間及びゲートードレイン間の短絡の有無を検出する測定を行った。この目的のために、模擬液晶表示パネルとして 100〃m幅の走査電極（ゲート線） XI、 X2、 X3と信号電極（ソース線） Yl、 Υ2、 Υ3 とを格子状に配置し、 1つの透明な画素電極 Αと信号電極 Y1との間を aに示すように細いワイヤーで接続して信号電極（ソース線）又はドレイン線と画素電極との間が短絡されているパネルを使用した。いま信号電極 Y1に 5V、 70 kH zの交流信号を印加し、検出装置 DTでパネルを走査した。そのとき検出装置 D Tから得られた信号をバンドパスフィルタに通過させ、更にエンコーダからの位置情報信号と共にそれらの出力を AZDコンバーター 58によってディジタル信号に変換してから、その出力を信号処理部 104で処理してイメージとしてディスプレーに表示した。この測定により得られたイメージを図 14に示す。この応用例において、信号電極 Y 1と短絡された画素電極 Aに電位が生じていることが確認できた。

応用例 9

TFTのソースーゲート間の短絡、信号電極と走査電極との交差点での短絡、及び L CDパネル上の任意の点における電極の断線の検出を行った。このような欠陥が生じた場合には、画素電極に電圧が加わるように通常の電圧を印加しても、実際には画素電極に電位が加わらないと考えられる。そこで、この応用例においては、全部の画素電極を対応の信号電極 Yl、 Υ2、 Υ3とワイヤーで接続し、そのうちの 1つの画素電極 Βのヮィヤーのみを bに示すように切断した模擬パネルを用いた。こうして信号電極 Y1に 5V、 70 kHzの交流電圧を印加したときに検出装置 DTから得られた信号をバンドパスフィルタに通過させ、更にェンコーダからの位置情報信号と共にそれらの出力を AZDコンバーター 5 8によつてディジタル信号に変換し、その出力を信号処理部 1 0 4で処理してイメージとしてディスプレーに表示した。図 1 5はこのとき得られたイメージを示している。この応用例において、.画素電極 Bには電位が生じないことが確認できた。

応用例 1 0

検出装置 D Tにより、 1 mの間隔で幅 1 0 0 mの 2本の配線を形成したプリント配線基板に耐圧試験時に絶縁破壊による短絡が生じたかどうかの測定を行つた。この目的のために、これらの配線の一方に 1 k H zの交流電圧を印加し、その電圧を 5 0 Vから 5 0 0 Vまで上昇させながら検出装置 D Tでプリント配線基板上を走査したところ、約 4 5 0 Vで絶縁破壊による配線間の短絡が生じ、電圧を印加しない配線にも電圧が発生していることが観測された。

応用例 1 1

図 9のプリント配線基板 5 0の配線 5 2の一部を断線させ、応用例 5で使用した検出装置 D Tを用いて該プリント配線基板の断線を検出する実験を行った。配線 5 2には 5 V、 7 0 k H Z zの交流電圧を印加し、検出装置 D Tでプリント配線基板 5 0上を走査し、検出装置 D Tの出力信号をバンドバスフィルタを通した後に A/Dコンバータでディジタル信号に変換し、このディジタル信号を信号処理部 1 0 4で処理してディスプレーに表示した。表示された配線パターンと元の配線パターンとのデータ比較により、断線箇所を検出することができた。

応用例 1 2

図 1 6に示すように、センサーへッド 1 0 2と光センサー 1 0 0とが別体とされた検出装置 D Tとセンサーへッド 1 0 2を一方向に移動させる移動装置 6 0とを用いて集積回路用パッケージ 5 0〃の断線検出を行った。光センサー 1 0 0は 1 0 x 1 0 mmにダイシングされて集積回路用パッケージ 5 0〃に近接させて固定され、その接地電極はワイヤ一によって接地した。この場合、光センサー 1 0

0と集積回路用パッケージ 5 0〃との間の間隔が大きいと信号レベルが低下するので、こうした間隔の設定には十分な注意が必要である。疑似的に断線箇所を作るために集積回路用パッケージ 5 0〃の適宜の電極を接地し、それらの電極には交流電圧を印加しないようにすると共に、集積回路用パッケージ 5 0〃に電圧印加装置 6 2を接続し、接地されていない電極にピン側から 1 0 0 V、 7 0 k H z の交流電圧を加える。こうして、センサーへッド 1 0 2を移動装置 6 0により 5 mm,秒の速度で集積回路用パッケージ 5 0〃上を移動させながら、光センサー 1 0 0からの反射光をセンサーへッド 1 0 2で電気信号に変換して増幅し、バンドバスフィルタ 6 4によって 7 0 k H zの信号成分のみを取り出す。取り出された信号成分を RM S ZD Cコンバータ 6 6によって直流に変換し、 7 0 k H zの信号成分の信号強度をストレージ型オシロスコープ 5 4〃に表示した。図 1 7はこうして表示されたパターンの一例を示している。ここで、横軸は時間を、縦軸は信号強度を示している。このパターンは、交流電圧を印加されない（接地された）電極からは信号が生じないことを示しており、この表示されたパターンと元の配線パターンとのデータ比較によって配線の断線箇所を検出することができることが確認された。また、 FWHMは平均 1 0 2 となり、実際の配線幅と一致することがわかった。

応用例 1 3

図 5に示す検出装置 D Tを用いて集積回路用パッケージ 5 0〃の短絡箇所の有無を検出する測定を行った。この目的のために、図 1 8に示すように、集積回路用パッケージ 5 0〃の任意の 2本のピンの間をワイヤーで接続して短絡し、これらのピンの一方に交流電圧を印加した。こうして検出装置 D Tを移動装置 6 0により集積回路用パッケージ 5 0〃上を移動させ、検出装置 D Tで得た信号を同様に処理してディスプレーに表示したところ、図 1 9に示すパターンが得られた。ここで、横軸は時間を、縦軸は信号強度を示している。このパターンから、短絡されている電極を検出できることが確認された。産業上の利用可能性

以上、本発明を若干の実施例に基づいて詳細に説明したところから理解されるとおり、本発明は、プリント配線基板、液晶表示パネル、集積回路用パッケージ等の種々の配線基板での断線、細り及び短絡等の欠陥の存在及び発生箇所を非接触で且つ短時間に検出することが可能となるという格別の効果を奏する。また、本発明を多層プリント配線基板に適用すると、全部の層に存在する欠陥を同時に検出することが可能となるという効果を奏する。しかも、液晶表示パネルにおける欠陥の検出は配向膜が塗布された状態でも可能である。

Claims

請求の範囲

1. 少なくとも一層の配線から成る配線基板の配線の欠陥を検出する検出装置でのつ、

光源と、前記光源からの光を前記光学センサ一に入射させる光学手段と、前記光学センサーからの反射光を検出して前記配線に電圧を印加したときの前記反射光の強度に対応した信号を導出する検出手段とを備えるセンサ一へッドと、前記検出手段から導出された前記信号を処理して前記配線の欠陥の有無に対応する信号を出力する処理部と、

を具備することを特徴とする検出装置。

2. 前記高分子非線形光学材料が、下記の式 I又は式 Πで示される構造を有することを特徴とする請求項 1記載の検査装置。

HP ] [ A ] _m · [ Β .~÷

( I )

S

X - Y - z

m≥ 0 n≥ 0 )

m≥ 0、 n≥ 0 )

(式中、 Pは非線形光学活性共重合体の主鎖単位であり、 Sは直接結合又は炭素原子数 1 2 0の直鎖炭化水素基からなるスぺーサーグループであり、 [ X— Y— Z ] は非線形光学活性を有するクロモファ一であり、 Xは電子供与基、 Yは 7Γ電子共役系、そして Zは電子吸引基であり、 Aは非線形光学活性を有しない共重合単位であり、 Bは他の機能を有する共重合単位及び又は官能性共重合単位である）

3. 前記主鎖単位 P力ポリビニル系、ポリシロキサン系、ポリォキシアルキレン系、ポリビニリデン系、ポリウレタン系、ポリトリァジン系、ポリエステル系又はポリァミド系であることを特徴とする請求項 2記載の検査装置。

4. 前記光学センサーと前記センサーへッドとを一体化したことを特徴とする請求項 1記載の検出装置。

5 . 前記光学センサーと前記センサーへッドとを別体としたことを特徴とする請求項 1記載の検出装置。

6. 前記光学センサーの寸法が、前記配線基板の寸法と実質的に等しいことを特徴とする請求項 5記載の検出装置。

7. 前記配線の欠陥が、前記配線の細り若しくは断線、前記配線間の短絡又はこれらの任意の組み合わせであることを特徴とする請求項 1記載の検出装置。

8. 前記光学手段によって前記光学センサーに入射する光が直線状又は平面状であることを特徴とする請求項 1記載の検出装置。

9. 前記配線に印加する電圧の周波数が 5 0 k H z〜1 0 0 k H zの範囲にあることを特徴とする請求項 1記載の検出装置。

1 0. 前記配線基板がプリント配線基板であることを特徵とする請求項 1記載の検出装置。

1 1 . 多層プリン卜配線基板中の各々の層の配線の欠陥を同時に検出するようになされたことを特徴とする請求項 1 0記載の検出装置。

1 2. 前記配線基板が液晶表示パネルであることを特徴とする請求項 1記載の検出装置。

1 3. 前記液晶表示パネルが単純マトリックス型パネルであることを特徴とする請求項 1 2記載の検出装置。

1 4. 前記液晶表示パネルがアクティブ 'マトリックス型パネルであることを特徴とする請求項 1 2記載の検出装置。

15. 前記液晶表示パネルに配向膜が塗布された状態で前記配線の欠陥を検出することを特徴とする請求項 12記載の検出装置。

16. 前記配線基板が集積回路用パッケージであることを特徴とする請求項 1記載の検出装置。

17. 前記集積回路用パッケージが PGA、 PPGA、 BGA及び PBGAのうちの任意の 1つであることを特徴とする請求項 16記載の検出装置。