JP2000232141A - 半導体パッケージ用基板の導通検査方法 - Google Patents

半導体パッケージ用基板の導通検査方法

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JP2000232141A
JP2000232141A JP11034141A JP3414199A JP2000232141A JP 2000232141 A JP2000232141 A JP 2000232141A JP 11034141 A JP11034141 A JP 11034141A JP 3414199 A JP3414199 A JP 3414199A JP 2000232141 A JP2000232141 A JP 2000232141A
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plating
voltage
lead
conductor
capacitance sensor
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Akihiko Haraguchi
昭彦 原口
Tatsuo Shinoda
龍男 篠田
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Sumitomo Metal SMI Electronics Device Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 静電容量センサを用いてめっき用引出し線を
迅速に、かつ高精度に安価な装置で断線検出が可能な半
導体パッケージ用基板の導通検査方法を提供する。 【解決手段】 それぞれの導体リード12にめっき用引
出し線13を有する導体回路パターン15のめっき用引
出し線13の導通を検査する半導体パッケージ用基板1
0の導通検査方法であって、めっき用引出し線13に絶
縁物を介して静電容量センサ30を接近させ、導体リー
ド12のそれぞれに接触型プローブ40を接触させ、静
電容量センサ30と接触型プローブ40との間に電圧を
印可して、静電容量センサ側に生じる電流又は電圧の変
化から、めっき用引出し線13の断線を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子を搭載
する半導体パッケージ用基板に設けられた導体回路パタ
ーンの導通検査方法に関し、特に導体回路パターンに設
けためっき用引出し線の導通状態を検査する半導体パッ
ケージ用基板の導通検査方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体パッケージ用基板は半導体
素子を搭載する素子搭載部の周囲に複数の導体リードを
設けて、半導体素子の端子と導体リードとをボンディン
グワイヤにより接続している。例えば図2、図4に示す
ように、半導体素子を搭載する半導体パッケージ用基板
10は、絶縁基板11の表側に素子搭載部11Aと、そ
の周囲に設けた複数の導体リード12と、導体リード1
2にそれぞれ連結されためっき用引出し線13と、各め
っき用引出し線13に接続する枠型の共通リード14と
を有する導体回路パターン15を設けている。導体リー
ド12の内側端部にはそれぞれワイヤボンディングパッ
ド16を設け、外側端部にはスルーホール17を介して
絶縁基板11の裏側に外部基板との接続を行うための接
続パッド18を形成している。ワイヤボンディングパッ
ド16及び接続パッド18は露出させ、それ以外の表裏
面には絶縁物からなるソルダーレジスト19を被覆して
いる。なお、共通リード14の一部はソルダーレジスト
19を除去して、電解めっきするときの導通部14Aと
してあり、導通部14Aから電流を流すことにより、ワ
イヤボンディングパッド16、接続パッド18に金等の
耐蝕性金属をめっきすることを可能にしている。
【0003】図4に示すように、導体回路パターン15
の導通を検査する場合、導体リード12については、例
えばワイヤボンディングパッド16と接続パッド18に
それぞれ接触型のプローブ210、220を接触させ
て、両方のプローブ210、220に直流電源230に
より直流電圧を印可し、ワイヤボンディングパッド16
と接続パッド18の間の導体リード12の抵抗値を検査
器240によって検出し、正常な導体リードの抵抗値と
比較して正常か否かの判定をしている。めっき用引出し
線13については、めっき用引出し線13がソルダーレ
ジスト19によって被覆されているために、プローブ2
10をめっき用引出し線13に接触させても導通検査は
できない。目視による検査も可能であるが、人の目には
限界があり、人手が多くかかると共に断線を見逃すこと
があるので大量生産には適していない。
【0004】それで、図2のX部を拡大して示すよう
に、例えば検査するめっき用引出し線13の対象の一つ
をめっき用引出し線13Aとすると、プローブ220を
めっき用引出し線13Aに接続している導体リード12
Aの接続パッド18Aに接触させ、プローブ210をめ
っき用引出し線13Aの隣のめっき用引出し線13Bに
接続している導体リード12Bの接続パッド18Bに接
触させ、接続パッド18Aからめっき用引出し線13
A、共通リード14、めっき用引出し線13Bを通り、
接続パッド18Bに至る導電路P1に通電してその間の
導通を検査する。ここで、導通が得られれば導電路P1
に断線がないと判断されるが、導通が得られなければ、
導電路P1のどの部分に断線があるのか判定できない。
それで、プローブ210をめっき用引出し線13Bの隣
のめっき用引出し線13Cに接続している導体リード1
2Cの接続パッド18Cに接触させ、接続パッド18A
からめっき用引出し線13A、共通リード14、めっき
用引出し線13Cを通り、接続パッド18Cに至る導電
路P2に通電してその間の導通を検査する。ここで、導
通が得られればめっき用引出し線13Bに断線があると
判定できる。しかし、ここでも導通が得られなければ、
導電路P2のどの部分に断線があるのか判定できない。
それでプローブ220をめっき用引出し線13Bに接触
させて、接続パッド18Bからめっき用引出し線13
B、共通リード14、めっき用引出し線13Cを通り、
接続パッド18Cに至る導電路P3に通電してその間の
導通を検査する。ここで、導通が得られればめっき用引
出し線13Aに断線があると判定できる。このようにし
て、検査の対象となるめっき用引出し線13に接続され
た接続パッドと、他の少なくとも2個の接続パッドとの
導通を順次検査することにより、めっき用引出し線13
の断線の位置を検査している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の方法では、めっき用引出し線13を数10本配列し
た導体回路パターン15を検査するとき、1本のめっき
用引出し線13について数回の導通検査が必要であり、
その都度、断線の判定をするので、多くの時間がかか
る。また、接続パッド18に接続させる二つのプローブ
210、220の位置情報も断線の判定に必要であり、
断線の判定はコンピュータによって行うにしても、プロ
グラムが複雑となり、断線検査装置が高価となるという
問題があった。本発明はこのような事情に鑑みてなされ
たもので、静電容量センサを用いてめっき用引出し線を
迅速に、かつ高精度に安価な装置で断線検出が可能な半
導体パッケージ用基板の導通検査方法を提供することを
目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記目的に沿う本発明に
係る半導体パッケージ用基板の導通測定方法は、それぞ
れの導体リードにめっき用引出し線を有する導体回路パ
ターンのめっき用引出し線の導通を検査する半導体パッ
ケージ用基板の導通検査方法であって、めっき用引出し
線に絶縁物を介して静電容量センサを接近させ、導体リ
ードのそれぞれに接触型プローブを接触させ、静電容量
センサと接触型プローブとの間に電圧を印可して、静電
容量センサ側に生じる電流又は電圧の変化から、めっき
用引出し線の断線を検出する。このような方法により、
めっき用引出し線を覆う絶縁物の上に接近させた静電容
量センサと導体リードのワイヤボンディングパッド又は
接続パッドに接触させた接触型プローブとの間に電圧を
印可することにより、静電容量センサと接触型プローブ
との間に生じる結合静電容量に応じた充電電流が瞬時に
静電容量センサに流れる。
【0007】したがって、めっき用引出し線が断線して
いないとき、すなわち正常のときは静電容量センサにめ
っき用引出し線が絶縁物を介して対面するときに生じる
結合静電容量の大きさに応じた充電電流が流れる。一
方、めっき用引出し線が断線しているときは、正常のと
きの結合静電容量と断線により生じる空隙による静電容
量が直列に接続されたときの結合静電容量はめっき用引
出し線が正常のときの結合静電容量より小さく、正常の
ときに流れる充電電流よりも小さい充電電流が瞬時に静
電容量センサに流れる。このように、正常のときと断線
したときの充電電流の大きさが違うので、めっき用引出
し線にソルダーレジストなどの絶縁物が皮膜として覆っ
ていても、充電電流の大きさから、めっき用引出し線が
断線しているか否かを判別することが可能である。しか
も、充電電流は満充電になるまで瞬時に流れるので、検
査箇所1点当たりの検査時間を極めて短くすることがで
きる。
【0008】ここで、電流又は電圧の変化は、正常の状
態の導体回路パターンの測定値と比較することによって
検知してもよい。この場合、めっき用引出し線が断線し
ていないときに測定した充電電流の電圧値を基準電圧と
して設定し、各めっき用引出し線について静電容量セン
サによって充電電流の電圧を基準電圧と比較検査するこ
とにより、高い精度で断線を検出することが可能であ
る。また、静電容量センサと接触型プローブとの間に加
える電圧は直流電圧でもよい。この場合、静電容量セン
サの充電電流を検査する検査装置の電源回路を簡単でコ
ストを安く構成することができる。また、静電容量セン
サと接触型プローブとの間に加える電圧は交流電圧でも
よい。この場合、交流電圧で、充電電流の電圧波形が連
続して検出できるので、正常状態の振幅より小さい振幅
の断線状態を示す電圧波形をオッシログラフ等によって
明確に観察することが可能である。
【0009】
【発明の実施の形態】続いて、添付した図面を参照しつ
つ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発
明の理解に供する。ここに、図1は、本発明の一実施の
形態に係る半導体パッケージ用基板の導通検査方法で使
用する検査装置を示す構成図、図2は同半導体パッケー
ジ用基板の導通検査方法で使用する半導体パッケージ用
基板を示す平面図、図3(A)、(B)はそれぞれ同半
導体パッケージ用基板の導通検査方法で直流電圧を印加
したときに得られた入力電圧波形、及び交流電圧を印可
したときに得られた入力電圧波形を示すグラフである。
【0010】本発明の一実施の形態に係る半導体パッケ
ージ用基板の導通検査方法の対象とする半導体パッケー
ジ用基板は、従来例の説明で図2、図4に基づいて説明
した構成と同一の半導体パッケージ用基板10を用い、
従来例と同一構成要素については同一符号を付して簡単
に説明する。すなわち、半導体パッケージ用基板10は
絶縁基板11に複数の導体リード12と、導体リード1
2にそれぞれ連結されためっき用引出し線13と、めっ
き用引出し線13に接続する共通リード14と、共通リ
ード14の一部を露出させた導通部14Aとを有する導
体回路パターン15を設けている。導体リード12の内
側端部にはそれぞれ露出したワイヤボンディングパッド
16を設け、外側端部にはスルーホール17を介してB
GAによって形成した接続パッド18を形成し、ワイヤ
ボンディングパッド16及び接続パッド18以外の表面
には絶縁物からなるソルダーレジスト19を被覆してい
る。
【0011】図1に示すように、半導体パッケージ用基
板10の導通検査方法に用いる検査装置20は、非接触
型の静電容量センサ30と導体に接触させる接触型プロ
ーブ40とを設けている。静電容量センサ30は被測定
導体に接近させることにより、絶縁物からなるケース3
1の内部に設けているセンサ導体32との結合静電容量
を生じるようにしている。なお、静電容量センサ30は
センサ導体32をケース31の先端から内側に間隔を有
して設け、被測定導体にケース31の先端を接触させて
も、直接センサ導体32と被測定導体とは接触せず、セ
ンサ導体32と被測定導体との距離が一定になるように
している。静電容量センサ30にはアンプ50を接続し
て、静電容量センサ30に流れる充電電流を増幅し、ア
ンプ50に接続する検査器60によって静電容量センサ
30に流れた充電電流の電圧のピークをホールド(記
憶)し、設定した電圧レベルと比較するようにしてい
る。接触型プローブ40には直流電圧を印可する直流電
源70をスイッチ71を介して接続している。
【0012】ここで、図1及び図2を参照して、半導体
パッケージ用基板10に設けた導体回路パターン15の
内、接続パッド18と共通リード14との間に設けため
っき用引出し線13の導通検査方法について説明する。
先ず、半導体パッケージ用基板10に複数設けた導体リ
ード12の内の1個の導体リード12Aの接続パッド1
8Aに接触型プローブ40を接触させる。次に、その接
続パッド18Aに接続されるめっき用引出し線13Aの
共通リード14との接合部分にソルダーレジスト19の
上から静電容量センサ30を接近させる。このとき、ケ
ース31の先端を厚さL1のソルダーレジスト19の表
面に接触させることにより、ソルダーレジスト19の表
面とセンサ導体32との距離L0が一定となり、静電容
量センサ30の結合静電容量C(C=εS/L、但しε
は誘電率、Sはセンサ導体32の面積、Lは導体間の距
離)の大きさを決める要素となる導体間の距離L(セン
サ導体32とめっき用引出し線13Aとの間の距離)は
L0+L1となる。そして、スイッチ71を閉じると、
静電容量センサ30と接触型プローブ40との間に直流
電源70によって直流の印加電圧Eが印可され、静電容
量センサ30の結合静電容量Cが満充電の状態になるま
で充電電流iが流れる。
【0013】このときの電荷qと充電電流iとアンプ5
0の入力電圧Vの時間的変化は、ステップ応答によっ
て、 q(t)=CE(1−e-(t/CR) ) i(t)=(E/R)・e-(t/CR) V(t)=(R0/R)E・e-(t/CR) で表される。但し、tは時間、R0は検査器60の内部
抵抗、RはR0を含み充電電流iが流れる部分の全抵抗
である。電荷qは指数関数的に一定値(CE)まで増加
し、電流iはピーク電流(E/R)から、入力電圧Vは
ピーク電圧(R0/R)Eからそれぞれ指数関数的に減
少する。それで、充電電流iをアンプ50で増幅し、検
査器60で充電電流iに対応する入力電圧Vを検出し、
図3(A)に示すように、予め正常のめっき用引出し線
を検査して得たときの設定電圧レベルV0と比較する。
なお、検査している充電電流iを直接測定して正常時の
充電電流の測定値と比較するようにしてめっき用引出し
線13Aの断線を検査してもよい。
【0014】めっき用引出し線13Aの中間部で断線部
Kがあると、断線部Kに隙間L2ができ、導体間距離L
=L0+L1+L2となり、このときの結合静電容量C
1は正常のときの結合静電容量Cより小さくなるので、
充電される電荷q、充電電流iと共に入力電圧Vも低く
なり、設定電圧レベルV0と比較するとその差が大きく
なり、断線状態であると判定できる。このようにして、
1個のめっき用引出し線13Aの検査が終わったら次の
めっき用引出し線13Bの検査に移る。このとき、接触
型プローブ40及び静電容量センサ30を自動機械装置
により導体リード12Bの接続パッド18Bに接触型プ
ローブ40を接触させ、めっき用引出し線13Bの共通
リード14との接合部分にソルダーレジスト19の上か
ら静電容量センサ30を接近させて断線を検査し、順次
全てのめっき用引出し線13の断線検査の結果をコンピ
ュータに記憶し、集計などの処理する。このような方法
によって検査時間が短縮され、大量の半導体パッケージ
用基板10のめっき用引出し線13の検査が可能とな
る。
【0015】ワイヤボンディングパッド16と接続パッ
ド18との間の導体リード12及びスルーホール17の
導通検査をするときは、めっき用引出し線13の検査方
法と同様に、接続パッド18に接触型プローブ40を接
触させる。次に、図1に二点鎖線で示すように、ケース
31の先端をワイヤボンディングパッド16に接触させ
ることにより静電容量センサ30のセンサ導体32を接
近させる。この状態でスイッチ71を閉じて直流電圧を
印可し、静電容量センサ30に流れる充電電流を検出
し、その充電電流に対応する入力電圧と予め設定した設
定電圧レベルとを比較する。導体リード12及びスルー
ホール17のいずれかが断線していると、静電容量セン
サ30の静電容量が低下するので、充電される電荷、充
電電流と共に入力電圧も低くなり、設定電圧レベルと比
較するとその差が大きくなり、断線状態であると判定で
きる。なお、導体リード12及びスルーホール17の検
査をするときは、ソルダーレジスト19がワイヤボンデ
ィングパッド16を覆っていないので、めっき用引出し
線13の検査をするときより、ソルダーレジスト19の
厚さだけ導体リード12とセンサ導体32との間の導体
間距離が短くなり、導体リード12及びスルーホール1
7の検査をするときの設定電圧レベルはめっき用引出し
線13の検査をするときより高くなる。
【0016】
【実施例】このような半導体パッケージ用基板の導通検
査方法により、めっき用引出し線13の導通検査を図2
に示した半導体パッケージ用基板10について行った。
使用した検査装置20は、直流電源70による印加電圧
を50〜200Vの範囲に設定できるもので、アンプ5
0への入力電圧の基準電圧が0.005〜1Vで、測定
範囲は印加電圧を50Vにしたとき、34〜80dB、
100Vにしたとき40〜86dB、200Vにしたと
き46〜92dBとなる。判定基準範囲は上限値が基準
値+1.0〜+6.0dB、下限値が基準値−1.0〜
−20dB、検査時間は1点当たり200μSである。
ただし、この場合、判定基準値を厳しくして−5.0〜
+6.0dBの範囲を良品とした。良品の半導体パッケ
ージ用基板10を30枚サンプルとして使い、6個の導
体回路パターン15のそれぞれのめっき用引出し線13
の307本について導通検査を行った。その結果、めっ
き用引出し線13の測定値のばらつきは、基準値からの
標準偏差の最大値が0.62〜1.29dBの範囲に入
り、判定基準値の−5.0〜+6.0dBの範囲に十分
入った。これに対し、めっき用引出し線13が断線して
いる不良品30枚をサンプルとして同様の測定を行った
ところ、めっき用引出し線13の測定値のばらつきは、
基準値からの標準偏差の最大値が−24dB未満の電圧
しか検出できず、下限の判定基準値である−5.0dB
を大きく下回り、断線不良箇所を正確に検出することが
できた。
【0017】なお、導体リード12及びスルーホール1
7の導通検査も行ったが、良品については測定値のばら
つきは、基準値からの標準偏差の最大値が0.12〜
0.90dBの範囲に入り、判定基準値の−5.0〜+
6.0dBの範囲に十分入った。不良品についてはめっ
き用引出し線13の場合と同様の結果となった。なお、
めっき用引出し線13の測定値のばらつきが導体リード
12及びスルーホール17の測定値より大きいのは、め
っき用引出し線13とセンサ導体32との間の距離が大
きいためと考えられる。
【0018】前記実施の形態に係る半導体パッケージ用
基板の導通検査方法では、静電容量センサ30と接触型
プローブ40との間に直流電圧を印可した例について説
明したが、静電容量センサ30と接触型プローブ40と
の間に加える電圧は直流電圧の代わりに、交流電圧を使
用し、特に高周波電圧を印加するようにしてもよい。こ
の場合、最適な高周波電圧の周波数は、導体回路パター
ン15のインダクタンスや静電容量センサ30の結合静
電容量などから求められる周波数応答の特性によって決
められるが、導体回路パターン15の形状が単純でイン
ダクタンスも小さく、静電容量センサ30の導体センサ
32の面積も小さく0.1〜4mm2 程度であるので、
例えば5〜10メガヘルツ程度にすることが望ましい。
図3(B)に示すように、静電容量センサ30に発生す
る電圧VH の波形は、静電容量センサ30によって形成
される結合静電容量の大きさに応じた振幅の連続した高
周波波形となり、断線したときの振幅は正常の場合の振
幅より小さくなり、断線検出が容易となる。また、断線
状態を示す電圧波形がスイッチ71がONの間、連続し
て検出できるので、オッシログラフ等によって波形観察
をするときに便利である。
【0019】前記実施の形態に係る半導体パッケージ用
基板の導通検査方法では、めっき用引出し線13の導通
検査をするときに、接触型プローブ40を接続パッド1
8に接触させ、静電容量センサ30をめっき用引出し線
13に接近させた例について説明したが、接触型プロー
ブ40をワイヤボンディングパッド16に接触させ、静
電容量センサ30はそのままめっき用引出し線13に接
近させ、ワイヤボンディングパッド16を介して静電容
量センサ30と接触型プローブ40との間に電圧を印可
してめっき用引出し線13の導通検査をしてもよい。
【0020】
【発明の効果】請求項1〜4項記載の半導体パッケージ
用基板の導通検査方法においては、めっき用引出し線に
絶縁物を介して静電容量センサを接近させ、導体リード
のそれぞれに接触型プローブを接触させ、静電容量セン
サと接触型プローブとの間に電圧を印可して、静電容量
センサ側に生じる電流又は電圧の変化から、めっき用引
出し線の断線を検出する。したがって、直接、静電容量
センサをソルダーレジストなどの絶縁物の皮膜の上から
検査対象とするめっき用引出し線に接近させて、静電容
量センサと接触型プローブとの間に生じる結合静電容量
に応じた充電電流を測定し、他のめっき用引出し線の測
定結果と関係なく断線を検査することができ、複雑なコ
ンピュータによる導通の判断をする必要がなく、極めて
安価で迅速な高精度の断線検査が可能である。
【0021】特に、請求項2記載の半導体パッケージ用
基板の導通検査方法においては、電流又は電圧の変化
は、正常の状態の導体回路パターンの測定値と比較す
る。めっき用引出し線が断線しているときは、めっき用
引出し線が正常のときの静電容量センサの結合静電容量
より小さい結合静電容量に応じた充電電流が瞬時に流れ
るので、充電電流又は充電電流に応じた電圧を正常のと
きの測定値と比較することにより、正確に断線を検出す
ることが可能である。請求項3記載の半導体パッケージ
用基板の導通検査方法においては、静電容量センサと接
触型プローブとの間に加える電圧は直流電圧にしている
ので、検査装置の電源回路を簡単でコストを安く構成す
ることができる。請求項4記載の半導体パッケージ用基
板の導通検査方法においては、静電容量センサと接触型
プローブとの間に加える電圧は交流電圧にしているの
で、断線状態を示す電圧波形を連続して検出することが
でき、オッシログラフによって波形観察をするとき等に
便利である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態に係る半導体パッケージ
用基板の導通検査方法で使用する検査装置を示す構成図
である。
【図2】同半導体パッケージ用基板の導通検査方法で使
用する半導体パッケージ用基板を示す平面図である。
【図3】(A)、(B)はそれぞれ同半導体パッケージ
用基板の導通検査方法で直流電圧を印加したときに得ら
れた入力電圧波形、及び交流電圧を印可したときに得ら
れた入力電圧波形を示すグラフである。
【図4】従来例の半導体パッケージ用基板の導通検査方
法で使用する検査装置を示す構成図である。
【符号の説明】
10:半導体パッケージ用基板、11:絶縁基板、11
A:素子搭載部、12、12A、12B、12C:導体
リード、13、13A、13B、13C:めっき用引出
し線、14:共通リード、14A:導通部、15:導体
回路パターン、16:ワイヤボンディングパッド、1
7:スルーホール、18、18A、18B、18C:接
続パッド、19:ソルダーレジスト、20:検査装置、
30:静電容量センサ、31:ケース、32:センサ導
体、40:接触型プローブ、50:アンプ、60:検査
器、70:直流電源、71:スイッチ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 それぞれの導体リードにめっき用引出し
    線を有する導体回路パターンの前記めっき用引出し線の
    導通を検査する半導体パッケージ用基板の導通検査方法
    であって、前記めっき用引出し線に絶縁物を介して静電
    容量センサを接近させ、前記導体リードのそれぞれに接
    触型プローブを接触させ、前記静電容量センサと前記接
    触型プローブとの間に電圧を印可して、前記静電容量セ
    ンサ側に生じる電流又は電圧の変化から、前記めっき用
    引出し線の断線を検出することを特徴とする半導体パッ
    ケージ用基板の導通検査方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の半導体パッケージ用基板
    の導通検査方法において、前記電流又は電圧の変化は、
    正常の状態の導体回路パターンの測定値と比較すること
    によって検知することを特徴とする半導体パッケージ用
    基板の導通検査方法。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2記載の半導体パッケージ
    用基板の導通検査方法において、前記静電容量センサと
    前記接触型プローブとの間に加える電圧は直流電圧であ
    ることを特徴とする半導体パッケージ用基板の導通検査
    方法。
  4. 【請求項4】 請求項1又は2記載の半導体パッケージ
    用基板の導通検査方法において、前記静電容量センサと
    前記接触型プローブとの間に加える電圧は交流電圧であ
    ることを特徴とする半導体パッケージ用基板の導通検査
    方法。
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