JP2005207912A - 布線検査方法及び布線検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プリント配線板および各種半導体パッケージ基板（ＢＧＡ，ＣＳＰ，ＴＡＢ等）の配線の電気的良否を検査する布線検査装置において、位置合わせ精度に優れた布線検査方法及び布線検査装置を提供することを目的とする。
【解決手段】布線検査装置１００は、検査プローブ１０と、位置合わせマーク及び検査点を読みとる認識手段２０と、検査プローブを移動・位置決めする移動位置決め手段３０と、基準マーク４１Ｘ、４１Ｙを有する較正治具４０と、配線の電気的良否を判定する判定手段５０と、検査装置全体を制御する制御手段６０とから構成されており、予め布線検査を開始する前に、基準マークを有する較正治具を用いて検査プローブの移動寸法精度を較正した後布線検査を開始する。
【選択図】図１

Description

本発明はプリント配線板および各種半導体パッケージ基板の配線の電気的良否を検査する布線検査方法及び布線検査装置に関するものである。

プリント配線板および各種半導体パッケージ基板等の配線の電気的良否を検査する検査方法としては各種の検査法が提案されているが、高密度のプリント配線板および各種半導体パッケージ基板等の配線の電気的良否を検査する検査方法としてフライングプローバを用いた検査方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

以下、検査プローブを用いたプリント配線板および各種半導体パッケージ基板の配線の不良を検査する布線検査方法について説明する。
プリント配線板および各種半導体パッケージ基板（以下、検査対象物と称する）には通常いくつかの位置合わせマークが設けられている。
図２に２つの位置合わせマーク１３ａ、１４ａを有する検査対象物１２を検査ステージ１１に保持した状態を示す。

まず、検査対象物１２に設けられた位置合わせマーク１３ａ、１４ａの位置を光学的な方法等によって読み取り、ガーバー作画機等のデータから得られる位置合わせ用マーク１３ａ、１４ａおよび検査点１６ｐ、１７ｐの位置情報と比較することによって、実際の検査対象物１２の検査点１６ｐ、１７ｐの位置を認識し、その位置に検査プローブを接触させ配線１８Ｌの導通検査を行う。

位置合わせマーク１３ａ、１４ａの位置を認識する光学的な方法等としては例えば検査プローブと構造上一体になっているＣＣＤカメラが考えられる（ここでは、認識手段と称す）。

検査対象物１２は、その材料の性質および製造工程において熱や水分を受ける等の理由で少なからず伸縮する。通常はその伸縮をあらかじめ見積もって設計を行うが、検査対象物１２の大きさ等によっては数十μｍの伸縮を避けることはできず、検査点１６ｐ、１７ｐの大きさが小さい場合は検査プローブが検査点１６ｐ、１７ｐに接触せず検査できないということが起こる。

通常は検査対象物１２が伸縮した場合でも、布線検査装置の検査プローブが検査点１６ｐ、１７ｐに正しく接触することができるように補正を行う。

図３に拡大した検査対象物２２を検査ステージ１１に保持した状態を示す。ガーバー作画機等のデータによって示される本来あるべき検査対象物１２、位置合わせマーク１３ａ、１４ａ、検査点１６ｐ、１７ｐならびに配線１８Ｌを点線で示し、拡大後の検査対象物２２、位置合わせマーク２３ａ、 ２４ａ、検査点２６ｐ、２７ｐ及び配線２８Ｌを実線で示す。

まず、布線検査装置の認識手段をガーバー作画機等のデータから得られる位置情報にしたがって、位置合わせマーク１３ａの位置に移動させ、拡大後の位置合わせマーク２３ａの位置を読み取る。同様にガーバー作画機等のデータから得られる位置情報にしたがって、位置合わせマーク１４ａの位置に移動させ、拡大後の位置合わせマーク２４ａの位置を読み取る。

得られた位置合わせマーク２３ａ、２４ａの位置データをガーバー作画機等のデータから得られる位置合わせマーク１３ａ、１４ａの設計位置データと比較することによって、検査対象物２２の伸縮率（ここでは拡大率）を算出する。

ガーバー作画機等のデータから得られる検査点１６ｐ、１７ｐの設計位置データに、算出された拡大率をかけて得られる検査対象物２２の検査点２６ｐ、２７ｐの位置に検査プローブを移動させて配線２８Ｌの導通検査を行う。

図３は、Ｙ軸に平行に位置合わせマーク２３ａ、２４ａを２つ設けた事例で、Ｙ軸方向の伸縮の度合いしか得ることができない。Ｘ軸方向、Ｙ軸方向の伸縮の度合いが同じであることがあらかじめわかっている場合は得られたＹ軸方向の伸縮の度合いをＸ軸方向にもそのままあてはめればよい。

Ｘ軸方向，Ｙ軸方向の伸縮の度合いが同じとは限らない場合は、図４に示すように３つ目の位置合わせマーク１５ａを、位置合わせマーク１３ａもしくは１４ａのいずれかに対してＸ軸に平行になるように設けることによって、Ｘ軸方向とＹ軸方向の２方向の伸縮の度合いを得ることができる。

いずれの場合も検査プローブの動作するＸ、Ｙ座標軸が直線で直行しているということが前提となる。

検査プローブを用いた布線検査装置では装置が冷えている状態から電源を入れた場合、数十分〜数時間程度の暖気運転を必要とする装置がある。これはフライングプローバでは、主に検査プローブの動作に関与する各部に使われている材料の性質や構成等によって装置が冷えている状態からそれらが十分に暖まるまでの間はそれらの材料に伸縮が起こり、それが検査プローブの位置精度に影響するからである。このような状態では検査プローブの動作するＸ、Ｙ座標軸が直線で直交しているとはいえず、上記のような検査対象物１２、２２の伸縮に対する補正も意味のないものとなってしまう。

このように、検査装置の各部が十分に暖まる間、あるいは検査装置の周辺の温度が著しく変動する場合等、検査装置の検査プローブの移動位置精度が安定しない間は検査装置を使うことができず稼働率の低下につながってしまう。
特開平１１−２６５３号公報

本発明は、上記問題点に鑑み考案されたもので、プリント配線板および各種半導体パッケージ基板（ＢＧＡ，ＣＳＰ，ＴＡＢ等）の配線の電気的良否を検査する布線検査装置において、位置合わせ精度に優れた布線検査方法及び布線検査装置を提供することを目的とする。

本発明に於いて上記課題を達成するために、まず請求項１においては、プリント配線板及び各種半導体パッケージ基板（ＢＧＡ、ＣＳＰ、ＴＡＢ）等の検査対象物の配線の電気的良否を検査プローブを用いて検査する布線検査方法において、布線検査を開始する前に、基準マークを有する較正治具４０を用いて測定プローブの移動寸法精度を較正した後布線検査を開始することを特徴とする布線検査方法としたものである。

また、請求項２においては、少なくとも検査プローブ１０と、検査プローブを移動、位置決めする移動・位置決め手段２０と、マーク及び検査点を読み取る認識手段３０と、基準マークを有する較正治具４０と、配線の電気的良否を判定する判定手段５０と、制御手段６０とを備えていることを特徴とする布線検査装置としたものである。

本発明の布線検査方法及び布線検査装置では、布線検査を開始する前に必ず検査装置の検査プローブの移動寸法精度を確認して、布線検査を実施するため、検査装置周辺の温度が著しく変動しても、高精度に検査プローブの位置合わせができ、布線検査装置の稼働率を低下させることなく、布線検査を行うことができる。

以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の布線検査装置の一実施例を示す構成概略図である。
図1に示すように検査ステージ１１上にプリント配線板及び各種半導体パッケージ基板（ＢＧＡ、ＣＳＰ、ＴＡＢ等）の被検査対象物１２及び基準マーク４１ｘ及び４１ｙが形成された較正治具４０が載置されているものとする。
請求項１に係る布線検査方法は、まず、布線検査を開始する前に、較正治具４０を用いて駆動ヘッド２１に取り付けられた検査プローブ１０の移動寸法精度を基準マーク４１ｘ及び４１ｙが形成された較正治具４０を用いて較正する。

駆動ヘッド２１にはテレビカメラ３１と検査プローブ１０が取り付けられ、テレビカメラ３１の光学中心と検査プローブ１０の先端部は位置合わせされている。

具体的には、駆動ヘッド２１に取り付けられた認識手段３０に接続されたテレビカメラ３１を較正治具のＸ軸方向の基準マーク４１ＸもしくはＹ軸方向の基準マーク４１Ｙの所定の位置に順次移動させ、設定された基準マーク４１Ｘもしくは４１Ｙの座標値を読みとり、認識手段３０にて基準マークの座標を認識する。また、すべての基準マーク４１Ｘもしくは４１Ｙについて得られた基準マークの座標値と基準マークの設計上の座標値とのズレを認識手段３０にて算出し、プローブの動く座標軸の補正を行う。その後通常の被検査対象物１２のアライメントマークの座標を読み取ることによる伸縮補正を行い、検査プローブを検査点１６ｐ、１７ｐに正しく接触させることができ、配線１８Ｌの電気的良否を検査することができる。

検査プローブ１０の移動寸法精度の較正は必要に応じて数分程度に１回行うことにより、装置の各部が十分に暖まっていない場合、もしくは装置の周囲の温度が著しく変動している場合でも正しく検査を行うことができる。
また、検査プローブ１０の移動寸法精度の較正回数、頻度は、検査環境の温度変化等により適宜設定してやればよい。

較正治具４０の材質は例えばガラス（パイレックス（登録商標）：線膨張率：２．８／２０℃）やセラミック（線膨張率：２〜６／２０℃）があげられる。ちなみに検査装置の材料としては一般的に鉄（線膨張率：１１．８／２０℃）、アルミニウム（線膨張率：２３．１／２０℃）が使用される。
較正治具４０の形状はこの事例ではＬ字型の較正治具を用いたが特に限定されるものではない。

請求項２に係る布線検査装置１００は、図１に示すように、検査プローブ１０と、位置合わせマーク及び検査点を読みとる認識手段２０と、検査プローブを移動・位置決めする移動位置決め手段３０と、基準マーク４１Ｘ、４１Ｙを有する較正治具４０と、配線の電
気的良否を判定する判定手段５０と、検査装置全体を制御する制御手段６０とから構成されている。

ステージ１１上に検査対象物１２及び較正治具４０が載置され、まず、較正治具４０を用いて上記の検査プローブ１０の移動寸法精度の較正を行う。

次に、駆動ヘッド２１に取り付けられた検査プローブ１０及びテレビカメラ３１をガーバー作画機等のデータから得られる位置情報にしたがって、図４に示す検査対象物１２の位置合わせマーク１３ａ、１４ａ、１５ａに移動し、認識手段２０にて伸縮補正の確認をした後検査プローブ１０にて配線１８Ｌの電気的良否を検査する。

ここで、検査プローブ１０及びテレビカメラ３１が取り付けられた駆動ヘッド２１は最低２個設けられており、Ｘ軸及びＹ軸を自由に移動停止でき、移動・位置決め手段３０にて制御される。

検査プローブ１０で測定された配線１８Ｌの電気的良否は判定手段５０にて判定される。布線検査装置１００は、制御手段６０にて検査プログラムの実施及び装置全体の制御を行っている。

本発明の布線検査装置の一実施例を示す模式構成概略図である。 布線検査装置の検査ステージに載置された検査対象物の内容を示す説明図である。 布線検査装置の検査ステージに載置された検査対象物の内容を示す説明図である。 布線検査装置の検査ステージに載置された検査対象物の内容を示す説明図である。

符号の説明

１０……検査プローブ
１１……検査ステージ
１２、２２……検査対象物
１３ａ、２３ａ、１４ａ、２４ａ、１５ａ……位置合わせマーク
１６ｐ、２６ｐ、１７ｐ、２７ｐ……測定点
１８Ｌ、２８Ｌ……配線
２０……移動・位置決め手段
２１……駆動ヘッド
３０……認識手段
３１……テレビカメラ
４０……較正治具
１０……概略撮像手段
４１Ｘ……Ｘ軸方向の基準マーク
４１Ｙ……Ｙ軸方向の基準マーク
５０……判定手段
６０……制御手段
１００……布線検査装置

Claims (2)

1. プリント配線板及び各種半導体パッケージ基板（ＢＧＡ、ＣＳＰ、ＴＡＢ）等の検査対象物の配線の電気的良否を検査プローブを用いて検査する布線検査方法において、布線検査を開始する前に、基準マークを有する較正治具（４０）を用いて検査プローブの移動寸法精度を較正した後布線検査を開始することを特徴とする布線検査方法。
2. 少なくとも検査プローブ（１０）と、検査プローブを移動、位置決めする移動・位置決め手段（２０）と、マーク及び検査点を読み取る認識手段（３０）と、基準マークを有する較正治具（４０）と、配線の電気的良否を判定する判定手段（５０）と、制御手段（６０）とを備えていることを特徴とする布線検査装置。

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