CN1545622A - 检查装置用传感器和检查装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可精密检查导体图案形状的检查装置用传感器及使用该传感器的检查装置。传感元件12a包含MOSFET，配置铝电极(AL)，作为无源元件80。作为无源元件80的铝电极80连接于MOSFET81的栅极及MOSFET82的源极上。另外，从电源电路部18向MOSFET81的漏极施加电压VDD，将MOSFET81的源极连接于MOSFET83的漏极上。向MOSFET82的栅极输入来自纵向选择部14的复位信号，从电源电路部18向MOSFET82的漏极施加电压VDD。从纵向选择部14向MOSFET83的栅极输入选择信号，向横向选择部13输入来自MOSFET83的源极的输出。

Description

检查装置用传感器和检查装置

技术领域

本发明涉及一种检查电路基板的导电图案的检查装置用传感器及检查装置。

背景技术

在制造电路基板时，在电路基板上形成导电图案后，必需检查形成的导电图案中是否有断路或短路。

以前，作为导电图案的检查方法，已知接触式检查方法，即使管脚与导电图案的两端接触，从一端侧的管脚向导电图案提供电信号，从另一端侧接收该电信号，由此进行导电图案的导通测试等。

但是，近年来，随着导电图案的高密度化，在各导电图案中，没有同时配置管脚并使之接触的足够间隔，所以提议不使用管脚地、与导电图案没有接触地来接收电信号的非接触式检查方法(特开平9-264919号)。

该非接触式检查方法如图8所示，在使管脚接触构成检查对象的导电图案的电路布线一端侧的同时，在另一端侧配置与导电图案非接触的传感器导体，向管脚提供检查信号，传感器导体检测由此引起的导电图案的电位变化，检查导电图案的断路等。即，若由等效电路来表示，则如图9所示，在放大电路放大在传感器导体侧产生的电流后，根据该电流的大小来检测导电图案中与传感器导体相对位置上的断路和短路。

但是，在上述现有非接触检查方法中，由大小覆盖通常印刷基板上的多个图案线左右大小的电极来接收来自导电图案的电磁波。因此，不可能高分辨率地检查50微米等级的电路图案，另外，即使是较大的导电图案，也不能检测到该缺陷。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术的问题，提供一种可精密检查导体图案形状的检查装置用传感器及及使用该传感器的检查装置。作为实现该目的的一手段，例如根据本发明的一发明实施方式例具备以下结构。

即，一种传感器，具有为了检查电路基板的导电图案而非接触地检测由向该导电图案提供检查信号所引起的电位变化的传感元件，其特征在于：上述传感元件包含：由金属电极形成的无源元件，构成在半导体的单晶上，与上述导电图案相对，作为静电电容耦合的相对电极而动作，检测上述导电图案的电压变化；和晶体管，对应于选择信号的输入来输出由上述无源元件输出的检测信号。

另外，一种检查装置，具备：检测部件，为了检查电路基板的导电图案，用传感元件来检测由向该导电图案提供检查信号所引起的上述导电图案各部的电位变化；和选择部件，输出选择上述传感元件用的选择信号，其特征在于：上述传感元件，构成在半导体的单晶上或平板上，包含：金属电极结构的无源元件，与上述导电图案相对，作为静电电容耦合的相对电极而动作，检测上述导电图案的电位变化；和晶体管，对应于上述选择信号的输入来输出由上述无源元件输出的检测信号。

另外，例如其特征在于：上述晶体管是电流读出用的MOSFET，通过将上述选择信号输入栅极，从漏极得到检测信号。

另外，例如其特征在于：上述晶体管是电流读出用的薄膜晶体管，连接上述无源元件与上述薄膜晶体管的源极，通过将上述选择信号输入栅极，从漏极得到检测信号。

另外，例如其特征在于：上述晶体管是串联配置的第一、第二MOSFET，将上述无源元件连接在上述第一MOSFET的栅极上，将上述选择信号连接在上述第二MOSFET的栅极上，在上述第二MOSFET的漏极接收对应于施加到上述第一MOSFET的栅极上的上述无源元件的电位而变化的上述第一MOSFET的源极电位，作为检测信号从源极输出。

另外，例如其特征在于：上述传感元件在传感器芯片上配置成矩阵状。

附图说明

图1是表示本发明的发明实施方式例的检查系统的示意结构图。

图2是表示本实施方式例的检查装置的电气结构的框图。

图3是说明本实施方式例的传感元件的结构图。

图4是用于说明本实施方式例的传感元件中、对应于导体图案的电位变化来输出电压的原理的模块图。

图5是用于说明本实施方式例的传感元件中、对应于导体图案的电位变化来输出电压的原理的模块图。

图6是用于说明本实施方式例的传感元件中、复位信号输入时的动作的模块图。

图7是表示本发明实施方式1的传感元件的输入输出定时的时间图。

图8是说明现有电路基板检查装置的图。

图9是说明现有电路基板检查装置的图。

具体实施方式

下面，参照附图来详细说明本发明的一发明实施方式例。另外，本发明不限于以下说明的构成要素的相对配置、数值等，尤其是不限于特定的记载，不是将本发明的范围限制于以下记载的范围。

作为本发明一实施方式例，说明将MOSFET用作传感元件的检查装置。

首先，参照图1来说明本实施方式例的导电图案的检查系统。图1是表示本发明的一发明实施方式例的检查系统的示意结构图。

图1中，20是本实施方式的检查系统，检查系统20检查形成于电路基板100中的导电图案101是否正常。检查系统20由检查装置1、计算机21、向导电图案101提供检查信号的探针22、切换向哪个探针22提供检查信号的选择器23等。

另外，选择器23例如可由多路转接器、双工器等构成。

计算机21至少对选择器23输出控制选择哪个探针22的控制信号、和经探针22提供给导电图案101的检查信号。

另外，计算机21与提供给选择器23的控制信号同步向检查装置1提供使检查装置动作的同步信号。另外，计算机21接收来自检查装置1的检测信号，生成对应于导电图案101的形状的图像数据。另外，根据生成的图像数据，检测导电图案101的断路、短路、缺陷等。

再者，计算机21具有如下功能：根据来自各传感元件12a的检测信号，将作为检查对象的导电图案的图像显示在显示器21a上。

定位控制探针22，在检查时使各自的前端部分与电路基板100上的导电图案101的一端、例如输入输出端部接触。另外，向选择器23选择的探针22提供检查信号，向期望的导电图案101提供检查信号。

选择器23根据从计算机21提供的控制信号，选择输出检查信号、或控制到接地电平的探针22，与计算机21连接。由此，来自计算机21的检查信号向电路基板100上的多个独立导电图案101中的被选择的图案提供检查信号。

本实施方式中具备特有结构的检查装置1被非接触地定位配置在与电路基板100的检查对象的导电图案101相对的位置上，通过从探针22提供的检查信号，检测导电图案101上产生的电位变化，将检测结果作为检测信号，输出到计算机21。

优选检查装置1与检查状态导电图案101的间隔控制在0.5mm以下，通过控制在0.05mm以下，得到最佳的检测结果。

另外，在图1所示的电路基板100中，假定仅在单面侧设置导电图案101的情况，但不用说，也可对两面设置有导电图案101的电路基板进行检查，在两面设置导电图案101的情况下，若将检查装置1分别定位配置在电路基板的表面和背面，将电路基板夹入中间地配置，则可一次进行检查，或者，不用说，即使使电路基板反转，使电路基板的两面位于检查装置1的对应位置上，也可使检查装置1半反转，位于电路基板的反对面上进行检查。

下面，参照图2来说明本实施方式的检查装置1的电气结构。图2是表示本实施方式的检查装置1的电气结构的框图。检查装置1构成为将具有图2所示电气结构的传感器芯片安装在未图示封组件上，配置在表面上。

检查装置1具备控制部11、由多个传感元件12a构成的传感元件组12、进行传感元件12a的行选择的纵向选择部14、进行传感元件12a的列选择及信号取出的横向选择部13、产生用于选择各传感元件12a的选择信号的定时生成部15、处理来自横向选择部13的信号的信号处理部16、A/D变换来自信号处理部16的信号的A/D变换器17、和提供用于驱动检查装置1的功率的电源电路部18。

控制部11按照来自计算机21的控制信号来控制检查装置1的动作。传感元件12a被配置成矩阵状(纵向480×横向640个)，非接触检测与从探针22提供给导体图案101的检查信号对应的导体图案101上的电位变化。

从计算机21将垂直同步信号(Vsync)、水平同步信号(Hsync)及基准信号(Dclk)提供给定时生成部15，向纵向选择部14及横向选择部13提供用于选择传感元件12a的定时信号。

纵向选择部14按照来自定时生成部15的定时信号，依次选择传感元件群12的至少一行。从由纵向选择部14选择的行的传感元件12a一次输出检测信号，输入到横向选择部13。横向选择部13放大并保持从640个端子输出的模拟检测信号，按照来自定时生成部15的定时信号，由多路转接器等选择电路，依次输出到信号处理部16。

信号处理部16对来自横向选择部13的信号进行模拟信号处理，发送到A/D变换器17。A/D变换器17将以模拟形式从信号处理部16送出的各传感元件12a的检查信号变换为例如8比特的数字信号后输出。

另外，在图2所示本实施方式中，检查装置1中内置A/D变换器，但也可将信号处理部进行模拟处理后的模拟信号原样输出到计算机21。

下面，参照图3来说明本实施方式例的传感元件12a的动作。图3是说明本实施方式的传感元件12a的结构图。

根据本实施方式的传感元件12a配置金属电极、例如铝电极(AL)，作为无源元件80，与例如使用半导体作为电极的情况相比，与导电图案101之间的静电电容变大。

即，因为在由半导体形成电极的情况下，电极部分必需一定以上的厚度(距表面一定以上的深度)，或者，有一定值以上的阻抗值，所以电路布线与该电极间的静电电容变小，相比之下，在使用金属电极的情况下，阻抗值也基本不变，另外，因为是平板状也没有厚度，所以电路布线与该电极间的静电电容变大，灵敏度提高。

作为该金属电极，除铝电极之外，除了铬电极、铜电极外，可适用多晶硅电极等。

将作为无源元件80的金属电极80连接于MOSFET81的栅极及MOSFET82的源极上。另外，从电源电路部18向MOSFET81的漏极施加电压VDD，将MOSFET81的源极连接于MOSFET83的漏极上。向MOSFET82的栅极输入来自纵向选择部14的复位信号，从电源电路部18向MOSFET82的漏极施加电压VDD。从纵向选择部14向MOSFET83的栅极输入选择信号，将来自MOSFET83的源极的输出输入到横向选择部13。

这里，进一步详细说明将无源元件80检测到的导体图案101的电位变化变换为来自MOSFET83的源极的输出电压的原理。图4及图5是便于理解地说明本实施方式的原理的模式图，图4表示未向导体图案的电路布线施加电压的状态，图5表示施加电压的状态。这些图同时表示向MOSFET83的栅极输入选择信号，栅极变为接通(ON)的状态。

如图5所示，若未向电路布线施加电压，则无源元件80内的电子由扩散层的电势(potential)而被密闭，向MOSFET81的栅极施加Lo的电压。因此，进行源输出动作的MOSFET81的源极侧输出比栅极仅低MOSFET的阈值电压的电位。

接着，如图5所示，若向电路布线施加电压V，则相对的无源元件80受到电路布线的电位变化的影响，电子集中到其表面上，但因为没有流入的电子，所以原来存在的电子密集在表面附近，降低表面电势。即，电位上升。因为MOSFET81的栅极由无源元件80与金属电极的表面连接，所以施加Hi的电压，虽然输出比栅极仅低MOSFET的阈值电压的电位，进行源输出动作的MOSFET81的源极侧输出比未向上述电路布线施加电压的情况高的电压。

若将电路布线再次连接到地，则无源元件80内的电子再次分散，MOSFET81的栅极电位变为Lo。

这样，仅通过对电路布线的电压的接通/断开(ON/OFF)切换，理论上无源元件80内的全部电荷量不变化。但是，实际上，电子从无源元件80的周围侵入，若将无源元件80放置于此，则在未向电路布线施加电压的状况下的无源元件的电势上升，电位下降。即，由该噪声电子产生的噪声电位作为偏移电位重叠在接收信号上，随时间变化。因此，如图6所示，向MOSFET82的栅极输入复位信号，使电源与无源元件80导通，无源元件80内的多余的电子逸出，保持电位恒定。

图7是表示使用图3所示基于金属电极的无源元件80与MOSFET电路的本实施方式例的传感器元件结构的输入输出定时的时间图。

如图7所示，在使选择信号接通(ON)后，使复位信号接通(ON)一定时间，抑制无源元件80的电位的随时间的变化。此时，MOSFET81的栅极电位上升，来自MOSFET83的漏极的输出电压也稍变大。将此称为复位信号的耦合噪声。在使复位信号断开(OFF)后，这次向电路布线施加电压V。若向电路布线施加电压V，则来自MOSFET83的漏极的输出电压变为高电平，在相对传感元件12a的位置上存在电路布线。

其中，调整输出电压的检测定时或通过高通滤波器，以便不将耦合噪声错误检测为输出电压。

如上所述，根据本实施方式，例如在由半导体形成电极的情况下，电极部分必需一定以上的厚度(距表面一定以上的深度)，具有一定值以上的阻抗值，所以相对的检查对象电路布线与该电极之间的静电电容变小，相比之下，在使用金属电极的情况下，基本没有阻抗值，将静电电容的衰减抑制得低，另外，因为是平板状也没有厚度，所以电路布线与该电极间的静电电容变大，灵敏度大幅度提高(例如5倍左右)。

另外，复位信号的输入定时不限于图7所示的定时，也可以是其它定时。

产业上的可利用性

根据本发明，可提供一种可精密检测导体图案形状的传感器及检查装置。

Claims (10)

1、一种传感器，具有为了检查电路基板的导电图案而非接触地检测由向该导电图案提供检查信号所引起的电位变化的传感元件，其特征在于：

所述传感元件包含：

由金属电极形成的无源元件，构成在半导体的单晶上，与所述导电图案相对，作为静电电容耦合的相对电极而动作，检测所述导电图案的电压变化；和

晶体管，对应于选择信号的输入来输出由所述无源元件输出的检测信号。

2、根据权利要求1所述的传感器，其特征在于：

所述晶体管是电流读出用的MOSFET，通过将所述选择信号输入栅极，从漏极得到检测信号。

3、根据权利要求1所述的传感器，其特征在于：

所述晶体管是电流读出用的薄膜晶体管，连接所述无源元件与所述薄膜晶体管的源极，通过将所述选择信号输入栅极，从漏极得到检测信号。

4、根据权利要求1所述的传感器，其特征在于：

所述晶体管是串联配置的第一、第二MOSFET，将所述无源元件连接在所述第一MOSFET的栅极上，将所述选择信号连接在所述第二MOSFET的栅极上，在所述第二MOSFET的漏极接收对应于施加到所述第一MOSFET的栅极上的所述无源元件的电位而变化的所述第一MOSFET的源极电位，作为检测信号从源极输出。

5、根据权利要求1-4之一所述的传感器，其特征在于：

所述传感元件在传感器芯片上配置成矩阵状。

6、一种检查装置，具备：检测部件，为了检查电路基板的导电图案，用传感元件来检测由向该导电图案提供检查信号所引起的所述导电图案各部的电位变化；和选择部件，输出选择所述传感元件用的选择信号，其特征在于：

所述传感元件，

构成在半导体的单晶上或平板上，包含：

金属电极结构的无源元件，与所述导电图案相对，作为静电电容耦合的相对电极而动作，检测所述导电图案的电位变化；和

晶体管，对应于所述选择信号的输入来输出由所述无源元件输出的检测信号。

7、根据权利要求6所述的检查装置，其特征在于：

所述晶体管是电流读出用的MOSFET，通过将所述选择信号输入栅极，从漏极得到检测信号。

8、根据权利要求6所述的检查装置，其特征在于：

所述晶体管是电流读出用的薄膜晶体管，连接所述无源元件与所述薄膜晶体管的源极，通过将所述选择信号输入栅极，从漏极得到检测信号。

9、根据权利要求6所述的检查装置，其特征在于：

所述晶体管是串联配置的第一、第二MOSFET，将所述无源元件连接在所述第一MOSFET的栅极上，将所述选择信号连接在所述第二MOSFET的栅极上，在所述第二MOSFET的漏极接收对应于施加到所述第一MOSFET的栅极上的所述无源元件的电位而变化的所述第一MOSFET的源极电位，作为检测信号从源极输出。

10、根据权利要求6-9之一所述的检查装置，其特征在于：

所述传感元件在传感器芯片上配置成矩阵状。

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