JP2005315775A

JP2005315775A - 片面移動式プローブを用いた４端子検査方法及び４端子検査用治具

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Publication number: JP2005315775A
Application number: JP2004135550A
Authority: JP
Inventors: Morishiro Sudo; 守四郎須藤; Hiroyuki Kuwabara; 宏幸桑原
Original assignee: Miyachi Systems Co Ltd
Current assignee: Miyachi Systems Co Ltd
Priority date: 2004-04-30
Filing date: 2004-04-30
Publication date: 2005-11-10

Abstract

【課題】片面移動式プローブを用いた４端子検査方法及び４端子検査用治具に関し、簡単な装置構成で基板表裏間の断線・ビア欠陥を高精度で検査する。
【解決手段】被測定対象基板７の表裏に設けたパッド８，９間の電気的特性を片面移動式プローブ１０を用いて４端子検査する際に、被測定対象基板７の裏面側に設けたパッド９に当接させる電圧測定用プローブ３を検査用治具の表面側に設けた擬似パッド５を介して電圧測定手段に接続する。
【選択図】図１

Description

本発明は片面移動式プローブを用いた４端子検査方法及び４端子検査用治具に関するものであり、特に、プリント配線基板やインターポーザー等の実装基板の表裏の間の電気的試験を基板の片面から探針（プローブ）を用いて簡単に且つ高精度に行うための治具構成に特徴ある片面移動式プローブを用いた４端子検査方法及び４端子検査用治具に関するものである。

近年、プリント配線板等の品質保証のための電気的試験においては、プローブ移動式の検査方法が広く使われており、この中で、より信頼性のある検査をすることが要求されている。

従来、プリント配線板等を片面から検査する方法は、基準導体に絶縁シートを敷いてプリント配線板を載せ、回路上の測定パッドにプローブを接触させて基準導体とこの回路に電気信号を入力し、電圧・電流などを計測して求めることで容量値によりその回路の断線を判定していた（例えば、特許文献１参照）。

例えば、片面からのプロービングでＢＧＡ（ＢａｌｌＧｒｉｄＡｒｒａｙ）基板などの表裏に接続されたパターンの断線を調べる場合、複数枚同じ回路の容量値を調べ、多数決で断線を予想する方法或いはパターンの表裏からの容量を測定し、ほぼ同じ値であれば断線していないとする方法などがある。

しかし、基板上に搭載する半導体集積回路装置等の電子部品の高性能化に伴って、基板にも高品質が求められており、表裏パターンの接続を調べる場合は断線検出だけでなく微少ビア欠陥などを検出することを要求されつつある。

即ち、例えば、ビアホールにおいて下層配線層とビアとの接触面に異物が残って実効接触面積が小さくなるというビア欠陥があった場合、配線パターンの始点と終点間の抵抗値が大きくなるが、このような抵抗値の変化を伴うビア欠陥は上述の容量値比較では検出できない。

この様なビア欠陥の検出のためには、ｍΩオーダで抵抗測定を行うことを求められるが、この様なビア欠陥の検出ための抵抗測定は、基板の片面からの測定ではできないという問題がある。

そこで、片面移動式プローブを用いた回路基板検査装置に代わる回路基板両面検査装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
なお、この様な移動式プローブを用いた回路基板検査装置においては、プローブとしては、ホルダ内に収容されたプローブ先端部をコイルスプリングで押圧するスプリングコンタクトプローブが用いられている。
特開平０９−１５２４５７号公報特開平０７−０３５８０８号公報

しかし、上述の移動式プローブを用いた回路基板両面検査装置の場合には、検査装置の構成が複雑化・大型化するという問題があり、低コスト化が困難であるという問題がある。

そこで、本発明者は、簡単な装置構成で基板表裏間の断線・ビア欠陥を高精度で測定することを試みたので、図３を参照して説明する。
図３参照
図３は、本発明者が試みた移動式プローブを用いた４端子測定方法の概念的構成図であり、被測定対象基板となるプリント配線基板６０に対して、プリント配線基板６０の裏面側に設けたパッド６２の配置と同じ配置に電流供給用プローブ７１と電圧測定用プローブ７２からなる一対のプローブを設けた測定用治具７０を対向させ、全てのパッド６２に対して各一つのプローブを一個の同じパッド６２に当接させる。

一方、プリント配線基板６０の表面側に設けたパッド６１に対しては、各パッド毎に電流供給用プローブ５１と電圧測定用プローブ５２からなる一対のプローブを順次当接させるとともに、電流供給用プローブ５１，７１間には測定器５３に具備した電流源５４に接続し、電圧測定用プローブ５２，７２間には電圧計５５を接続して４端子測定を行う。

なお、この様な４端子測定においては、電流供給回路と電圧測定回路とを独立させているため、ヘッドの配線抵抗や接触抵抗の影響を受けることがなく、従来の２端子測定においては困難であった被測定対象基板となるプリント配線基板６０の配線抵抗のみをｍΩのオーダで精度良く測定することが可能になる。

また、このように、電流供給用プローブ７１及び電圧測定用プローブ７２を配線によりマルチ接続することによりリレー制御が不要となるため、装置構成及び動作を簡素化することが可能になる。

しかし、図３に示した構成においては、電流供給回路側だけではなく、電圧測定回路側もマルチ接続にしているため、測定対象回路に供給した電流がマルチ接続している電圧測定用プローブ７２を介して隣接する回路に周り込み、測定精度がでないという問題があることが判明した。

したがって、本発明は、簡単な装置構成で基板表裏間の断線・ビア欠陥を高精度で測定することを目的とする。

図１は本発明の原理的構成図であり、ここで図１を参照して、本発明における課題を解決するための手段を説明するが、図における符号１及び３は夫々成膜室及び対向電極である。
図１参照
上記課題を解決するために、本発明は、片面移動式プローブ１０を用いた４端子検査方法において、被測定対象基板７の表裏に設けたパッド８，９間の電気的特性を片面移動式プローブ１０を用いて４端子検査する際に、被測定対象基板７の裏面側に設けたパッド９に当接させる電圧測定用プローブ３を検査用治具の表面側に設けた擬似パッド５を介して電圧測定手段に接続したことを特徴とする。

このように、表面側に擬似パッド５を設けた検査用治具を用いることによって、検査装置側の構成を変更することなく、従来の片面移動式プローブ１０を用いて被測定対象基板７の表裏に設けたパッド８，９間の電気的特性をｍΩのオーダで精度良く測定することが可能になる。

この場合、被測定対象基板７の裏面側に設けたパッド９に当接させる電流供給用プローブ２は配線を介してマルチ接続することが望ましく、それによって、リレー制御等が不要になるので検査装置の回路構成を簡素化することができる。
また、擬似パッド５に電流供給用プローブ２も当接させる場合に比べてプローブを針２本構成にする必要がなく、且つ、電流供給用パッドを個々に設ける必要がないので低コスト化が図れる。

また、この様な検査用治具は、被測定対象基板７の裏面側に設けたパッド９の配置対応するように設置した電流供給用プローブ２と電圧測定用プローブ３とを備えた第１の検査用治具１と、表面側に電圧測定用の擬似パッド５を備えるとともに、各疑似パッドと接続する貫通導体６を介して前記電圧測定用プローブ３と接続する第２の検査用治具４とによって構成すれば良い。

この場合、第１の検査用治具１において、電流供給用プローブ２を配線を介してマルチ接続することが望ましく、それによって、リレー制御等が不要になるので検査装置の回路構成を簡素化することができる。

本発明によれば、検査装置側の構成を変更することなく、従来の片面移動式プローブ１０を用いて被測定対象基板７の表裏に設けたパッド８，９間の断線、短絡、或いは、ビア欠陥等の電気的特性を抵抗値の変化としてｍΩのオーダで精度良く測定することができる。

本発明は、プリント配線基板等の被測定対象基板の表裏に設けたパッド間の断線、短絡、或いは、ビア欠陥等の電気的特性を片面移動式プローブを用いて４端子検査する際に、被測定対象基板の裏面側に設けたパッドに当接させる電流供給用プローブを配線を介してマルチ接続するとともに、被測定対象基板の裏面側に設けたパッドに当接させる電圧測定用プローブを検査用治具の表面側に設けた擬似パッドを介して電圧測定手段に接続して４端子測定を行うものである。

ここで、図２を参照して、本発明の実施例の片面移動式プローブを用いた４端子検査方法を説明する。
図２参照
図２は、本発明の実施例の片面移動式プローブを用いた４端子検査方法の概念的構成図であり、被測定対象基板となるプリント配線基板１１の裏面側に設けたパッド１３の配置と対応するように電流供給用プローブ３１と電圧測定用プローブ３２とからなる一対のプローブを配置したプローブ用治具３０にプリント配線基板１１を載置し、全パッド１３に対して各一対のプローブを当接させる。

このプローブ用治具３０においては、全ての電流供給用プローブ３１を配線を介してマルチ接続するものであり、このマルチ接続によって測定の際のリレー制御等が不要になる。
また、電圧測定用プローブ３２は、擬似パッド用治具４０の表面側に設けられた疑似パッド４１に対して貫通導体４２を介して個別に接続される。

この場合の電流供給用プローブ３１と電圧測定用プローブ３２は、例えば、スプリングコンタクトプローブからなり、このスプリングコンタクトプローブがプローブ用治具３０を構成するベース基板３３に埋設された構成となっている。

このスプリングコンタクトプローブは、プローブ先端部３４、プローブ先端部３４に当接するバネ受け部３５、プローブ先端部３４をバネ受け部３５を介して押圧するスプリングコイル３６、スプリングコイル３６に電気的に接続する配線３７、及び、これらを被覆するシース３８によって構成される。

そのような装置構成で４端子検査を行う場合、まず、プローブ用治具３０の上にプリント配線板１１を搭載して全パッド１３に対して各一対のプローブを当接させ、プリント配線基板１１に設けた表面側のパッド１２に移動式プローブ２０を構成する電流供給用プローブ２１と電圧測定用プローブ２２とからなる２本針構成の一方のプローブを当接させるとともに、他方のプローブの内の電圧測定用プローブ２３を擬似パッド用治具４０に設けた疑似パッド４１に当接させる。
また、他方のプローブの内の電流供給用プローブはマルチ接続した電流供給用プローブ３１と電気的に接続させ、電流源２５及び電圧計２６を備えた測定器２４を用いて４端子で測定する。

この場合、上述の特許文献１に示されているように、ＸＹＺの機構で移動式プローブ２０を構成する各プローブを制御し、プローブ先端をプリント配線基板１１の表面側のパッド１２上に位置決めし、プローブを下降させてパッド１２に接触させ、各表裏パターンの抵抗を４端子測定し、この工程を各パッド１２に対して順次行う。

以上説明したように、本発明の実施例においては、電流供給用プローブと電圧測定用プローブを埋設したプローブ用治具と擬似パッドを設けた擬似パッド用治具とからなる４端子検査用治具を用いているので、従来の片面移動式プローブを用いた検査装置を用いて基板の表裏間の電気的特性の４端子測定することが可能になる。

また、プローブ用治具に埋設した電流供給用プローブは、全てマルチ接続しているので、測定に際してリレー制御等が不要になるので、装置構成が簡素化される。

以上、本発明の実施例を説明してきたが、本発明は実施例に記載した条件・構成に限られるものではなく、各種の変更が可能であり、例えば、実施例においては、電流供給用プローブと電圧測定用プローブをスプリングコンタクトプローブで構成しているが、かならずしもスプリングコンタクトプローブである必要はない。

また、上記の実施例の説明においては、電流供給用プローブをマルチ接続する具体的構成は説明していないが、プローブ用治具の裏面に印刷配線パターンを形成して、この印刷配線パターンを介してマルチ接続しても良い。

或いは、絶縁被覆したワイヤを各電流供給用プローブに接続し、このワイヤを一か所で電気的に接続するようにしても良い。

また、いずれの場合にも、擬似パッド用治具の表面側の一か所に電流供給用擬似パッドを設けこの電流供給用擬似パッドに対して貫通導体を介してマルチ接続した電流供給用プローブを接続するとともに、移動式プローブを構成する電流供給用プローブを電流供給用擬似パッドに当接するようにしても良い。

また、上記の実施例においては、従来の片面移動式プローブの構成上、プローブ用治具と擬似パッド用治具とを別体構成としているが、片面移動式プローブの構成によっては一体構成にしても良いものである。

本発明の活用例としては、プリント配線基板の表裏間の電気的特性の４端子検査が典型的なものであるが、インターポーザ等の実装基板の表裏間の電気的特性の４端子検査にも適用されるものであり、さらには、チップ積層により３次元半導体集積回路を構成する際のチップ表裏間の電気的特性の４端子検査にも適用されるものである。

本発明の原理的構成の説明図である。本発明の実施例の片面移動式プローブを用いた４端子検査方法の概念的構成図である。本発明者の提案による４端子検査方法の概念的構成図である。

符号の説明

１第１の検査用治具
２電流供給用プローブ
３電圧測定用プローブ
４第２の検査用治具
５擬似パッド
６貫通導体
７被測定対象基板
８パッド
９パッド
１０片面移動式プローブ
１１プリント配線基板
１２パッド
１３パッド
２０片面移動式プローブ
２１電流供給用プローブ
２２電圧測定用プローブ
２３電圧測定用プローブ
２４測定器
２５電流源
２６電圧計
３０プローブ用治具
３１電流供給用プローブ
３２電圧測定用プローブ
３３ベース基板
３４プローブ先端部
３５バネ受け部
３６スプリングコイル
３７配線
３８シース
４０擬似パッド用治具
４１擬似パッド
４２貫通導体
５０移動式プローブ
５１電流供給用プローブ
５２電圧測定用プローブ
５３測定器
５４電流源
５５電圧計
６０プリント配線基板
６１パッド
６２パッド
７０測定用治具
７１電流供給用プローブ
７２電圧測定用プローブ

Claims

被測定対象基板の表裏に設けたパッド間の電気的特性を片面移動式プローブを用いて４端子検査する際に、前記被測定対象基板の裏面側に設けたパッドに当接させる電圧測定用プローブを検査用治具の表面側に設けた擬似パッドを介して電圧測定手段に接続したことを特徴とする片面移動式プローブを用いた４端子検査方法。
上記被測定対象基板の裏面側に設けたパッドに当接させる電流供給用プローブを配線を介してマルチ接続することを特徴とする請求項１記載の片面移動式プローブを用いた４端子検査方法。
被測定対象基板の表裏に設けたパッド間の電気的特性を片面移動式プローブを用いて４端子検査する際に使用する治具であって、前記被測定対象基板の裏面側に設けたパッドの配置対応するように設置した電流供給用プローブと電圧測定用プローブとを備えた第１の検査用治具と、表面側に電圧測定用の擬似パッドを備えるとともに、各疑似パッドと接続する貫通導体を介して前記電圧測定用プローブと接続する第２の検査用治具とからなることを特徴とする４端子検査用治具。
上記第１の検査用治具において、上記電流供給用プローブが配線を介してマルチ接続されていることを特徴とする請求項３記載の４端子検査用治具。