コード板によくある欠陥の図鑑：ピンホール、傷、クロム残り、断線

コード板を顕微鏡で見ると、ときどき黒い線の中の輝点、明るいスリットの中の黒点、細長い光る筋、途切れた目盛線が見つかります。本稿ではピンホール、傷、クロム残り、断線という4種類のよくある欠陥について、その見え方、原因、信号への影響を一つずつ紹介し、判定時にどの観点を見るべきかを説明します。

ガラスコード板を顕微鏡で見ると、ほとんどの場所は整然とした白黒の縞です。ところがときどき「違う」箇所が見つかります。黒い線の中に輝点がある、明るいスリットの中に黒点がある、細長い光る筋が何本かの線を斜めに横切っている、ある線が途中で途切れている、といったものです。

これらはいずれもコード板によくある欠陥です。成り立ちが異なり、信号への影響も異なります（図1）。

まず「黒であるべき」と「明るくあるべき」を見分ける

透過型ガラスコード板を例にとると、クロム線は光を遮るので黒く、ガラスのスリットは光を通すので明るく見えます。欠陥はおおむね2種類に分けられます。

• 黒であるべき所が明るい：クロムが一部欠けている。ピンホール、クロム上の傷、断線など。結果として光が漏れ、信号の谷が持ち上がる。
• 明るくあるべき所が黒い：スリットに余分なものがある。クロム残り、パーティクル、汚れなど。結果として光が遮られ、信号のピークが下がる。

反射型の金属コード板も考え方は同じで、「明るい」が反射部に、「黒い」が非反射部に置き換わるだけです。

ピンホールと断線：クロムが一部欠けている

ピンホールはクロム層にあいた小さな穴です。よくある原因は三つあります。成膜前の基板上にパーティクルがあり、成膜後にそれが脱落して、クロムが付かなかった点が残るもの。フォトレジスト中の気泡やパーティクルからエッチング液が入り込み、残すべきクロムを溶かしてしまうもの。フォトマスク自体の欠陥がすべてのコード板に転写され、どのコード板でも同じ位置に現れるもの。

断線は目盛線が横方向に切断されたもので、比較的大きなパーティクル、線をまたぐ傷、まとまったピンホールなどが原因になることが多いです。欠けるクロムが最も多く、検出窓が通過するときに谷が最も大きく持ち上がります。

傷：多くは接触から

傷の多くは、搬送、重ね置き、ピンセットでのつまみ上げ、パーティクルの付いた布での拭き取りなどから生じます。クロム上の傷ではクロムが削り取られて光る筋になり、何本もの目盛線を斜めにまたぐことがよくあります。ガラス面の傷は光を散乱させ、斜光照明下で特に目立ちます。出荷後の組立工程でも傷が付く可能性があるため、コード板の取り扱いにも作法が求められます。

クロム残り：スリットに余分なクロム

クロム残りは、エッチングで除去すべきクロムが取り切れていないもので、スリット内のクロム点や目盛線エッジの突起として現れます。一般的なポジ型フォトレジストを例にとると、透過スリット部のレジストはまず露光・現像で除去され、その下のクロムがエッチングで取り除かれます。露光時にパーティクルが光を遮ったり、現像やエッチングが不十分だったりすると、クロムが残ります。クロム残りがひどいと隣接する2本の線がつながってしまい、これを「線つながり」または「ブリッジ」と呼びます。

判定で見るのは三つ：大きさ、位置、数

大きさは線幅とあわせて見る。 読取り半径20 mm、2500本では線幅は約25 μmです。半径5 mm、5000本ではピッチはわずか6.3 μm、線幅は約3 μmです。同じ5 μmのピンホールでも、前者の線上では小さな点にすぎませんが、後者ではすでに線幅を超えています。

位置で厳しさが決まる。 インクリメンタルトラックの検出窓は一度に多くの線を覆うため、単独の小さな欠陥は平均化されます。原点トラックやアブソリュートトラックは検出窓が小さく関与する線も少ないため、同じ大きさの欠陥でも影響が大きく、アブソリュートトラックではあるビットを読み誤らせることさえあります。トラックの外側、内径に近い接着エリアは要求を緩めてかまいません。

数と分布も見る。 ぽつんと一つある小さなピンホールと、密集したピンホールの群とでは、意味がまったく異なります。

具体的にどの大きさまで、いくつまで許容するかは、図面または欠陥規格で双方が取り決め、限度見本を添える必要があります。さらに、何倍の倍率でどんな照明を使うかといった検査条件も明記すべきです。同じ欠陥でも、倍率や照明を変えるとまったく違って見えることがあります。

まとめ

ピンホール、断線、クロム上の傷は「クロムが足りない」欠陥で、信号の谷が持ち上がります。クロム残りは「クロムが多い」欠陥で、信号のピークが下がります。判定では欠陥の大きさを線幅とあわせて見て、機能エリアと非機能エリアを分けて考え、検査条件を事前に取り決めておくことで、双方の結論が一致します。

中国語原文記事の翻訳 (0032). ENC7 コード板メーカー（お問い合わせ） · 技術記事 · https://enc7.com

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