JP2007322179A - 基板検査用治具及びこの治具を備える基板検査装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】基板検査装置のプローブの位置決め精度を向上させた新規な基板検査装置を提供すること
【解決手段】この基板検査装置は、所定の間隔に離れて保持され、各々に複数個の案内孔が形成された上板部及び下板部と、前記上板部の案内孔と該案内孔に対応する前記下板部の案内孔に夫々通されて保持される複数本のプローブとを有し、前記上板部の案内孔と該案内孔に対応する前記下板部の案内孔とが僅かに変位しているため前記プローブは変位方向に傾いて該上板部の案内孔の周縁の特定箇所に常時接触している検査用治具を備えている。更に、前記プローブは、可撓性及び曲げ応力に対する弾性力を有し、被検査基板の配線パターンに弾接している。
【選択図】 図2

Description

本発明は、基板検査用治具及びこの治具を備える基板検査装置に関し、更に具体的には、基板検査装置を構成する検査用治具にプローブ位置決め手段を組み込んだ基板検査装置に関する。
尚、この発明は、プリント配線基板に限らず、例えば、フレキシブル基板、多層配線基板、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ用の電極板、及び半導体パッケージ用のパッケージ基板やフィルムキャリアなど種々の基板における電気的配線の検査に適用でき、この明細書では、それら種々の配線基板を総称して「基板」と称する。
従来、半導体パッケージ基板の導通検査では、パッケージ基板の配線パターンの抵抗値を正確に測定して導通検査を行っている。このため、配線パターンに接触させた一対の電流印加用プローブ間に電流を流し、別の一対の電圧測定用プローブをこの配線パターンの両端に接触させて電位差(電圧)を測定し、これら電圧値・電流値より、被測定配線パターンの抵抗値を求めている。
特開2005-338065「検査治具および検査装置」(公開日:平成17年12月8日) 前掲特許文献1では、本実施形態に関連して後述する、プローブの自重による位置決めや、可撓性を有するプローブを利用した位置決めに関して言及していない。
従来、被検査基板に設けられる配線パターンの導通及び短絡を検査するために、被検査基板と基板検査装置を電気的に接続するために基板検査用治具が用いられている。この基板検査用治具は、被検査基板の所定検査部と被検査装置の対応する電極部とに圧接される複数の検査用接触子と、この検査用接触子を保持する保持体を有してなる。
特に、検査用接触子が可撓性と弾力性を有する場合には、保持体は上下一組の上板部と下板部が設けられ、上板部と下板部に夫々所定位置に検査用接触子を案内する案内孔が設けられており、上板部と下板部を所定間隔を有して配置される。このような基板検査用治具では、この上板部と下板部に間に形成される空間で、検査用接触子を湾曲状に撓ませることにより、検査用接触子の両端で復元力を働かせるようにして、機被検査基板の検査点と基板検査装置の電極部に検査用接触子が圧接される。
近年、基板上に形成される配線パターンが微細化され且つ高密度化されるにしたがって、検査用接触子が高い精度において検査点に対して位置決めされることが要求される。
しかしながら、一般的に、検査用接触子が挿通される案内孔は、検査用接触子が挿通可能なように、その径は、検査用接触子の径よりも大きく形成されることになる。そのため、検査用接触子と案内孔の周縁との間にクリアランス(間隙)が存在する。このため、検査用接触子は、案内孔の周縁のどこかに接触するものの、どの位置で接触するのか解らなかった。その結果、検査用接触子が案内孔の周縁のどこに接触するかにより位置が特定されず、少なくともクリアランス分の誤差が生じることになることが判明した。
本発明者等は、このようなクリアランスによる検査用接触子の位置ずれ誤差を減少せしめて、微細な配線パターンに対しても、精度良く検査用接触子を圧接させることを計画した。
従って、本発明は、基板検査プローブの位置決め精度を向上させた新規な基板検査用治具を提供することを目的とする。
更に、本発明は、基板検査装置のプローブの位置決め精度を向上させた新規な基板検査装置を提供することを目的とする。
上記目的に鑑みて、本発明に係る基板検査用治具は、一端が検査対象である被検査基板の所定検査部と導電接触するプローブと、前記プローブを保持するとともに前記検査部へ該プローブを案内するための案内孔が設けられる上板部と、該上板部と所定間隔を有して配置される下板部を有する保持体とからなる基板検査用治具であって、前記プローブを前記上板部の案内孔の周縁の特定箇所に位置決めされるよう保持する位置決め手段を備えている。
更に、上記基板検査用治具では、前記位置決め手段は、上板部の案内孔の孔位置に対して下板部の対応する案内孔の孔位置を一方向に変位させることにより、該上板部の案内孔の周縁の特定箇所に該プローブを常時接触させて位置決めを行ってもよい。
更に、上記基板検査用治具では、前記プローブは、可撓性及び弾性力を有し、前記プローブは、その一端が被検査基板の配線パターンに圧接される際に湾曲し、その弾性力により、上板部の案内孔の周縁の特定箇所に弾接するようにしてもよい。
更に、本発明に係る基板検査装置は、被検査基板の配線パターンの電気的特性を検査するために前記被検査基板の所定の検査部に接触させて電気信号を伝送する複数のプローブと該複数のプローブを保持する保持体とからなる検査検査用治具を備える基板検査装置であって、前記保持体は、前記プローブを保持するとともに前記検査部へ案内するための案内孔を有する上板部と、前記上板部の案内孔の孔位置に対応する位置に案内孔を有する下板部からなり、前記上板部の案内孔と前記下板部の案内孔が相対的に一方向に変位し、前記プローブが変位方向に傾いて保持され、該上板部の案内孔の周縁の特定箇所に常時接触している。
更に、上記基板検査装置では、前記プローブは、可撓性及び弾性力を有し、前記プローブの一方の先端部が被検査基板の配線パターンに圧接し、他方の先端部は前記基板検査装置の電極に圧接することにより、前記プローブが湾曲して、前記上板部の案内孔の周縁の特定箇所に弾接していてもよい。
本発明によれば、基板検査プローブの位置決め精度を向上させた新規な基板検査用治具を提供することができる。
更に、本発明によれば、基板検査装置のプローブの位置決め精度を向上させた新規な基板検査装置を提供することができる。
以下、本発明に係るプローブ位置決め手段を有する基板検査装置の実施形態に関して、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中、同じ要素に対しては同じ符号を付して重複する説明を省略する。
[プローブ位置決め手段を有する検査用治具]
図1は、基板検査装置(図示せず。)を構成する検査用治具12及び電極支持体20を示す外観斜視図である。検査用治具12は、基板検査時には、この検査面(図の上面)に被検査基板(図示せず。)を当接し、被検査基板の配線パターン(図示せず。)に対してプローブ16を電気的に接続する。検査用治具12は、プローブ16のための複数個の挿通孔を有する上板部14と、複数個の挿通孔(図示せず。)を有する下板部18と、上板部と下板部を所定の間隔に保持する支柱部材15と、上板部14と下板部18の対応する挿通孔に夫々通された複数本のプローブ16とを有する。なお、これら挿通孔は、プローブ位置をガイドする機能を有するため、以下、「案内孔」と称する。また、上板部14、下板部18及び支柱部材15を、「保持体」と総称することもある。
検査時には、上板部14の案内孔14a(図1の符号の引き出し線が間違い)から突き出すプローブ先端は被検査基板の配線パターンに接触し、下板部18の案内孔18aから突き出すプローブの反対側先端は電極支持体20内の電極(図示せず。)に接触して、基板検査装置から供給される所定の電流を配線パターンに流したり、配線パターンの電位差データを基板検査装置に送っている。
図2(A)に示すように、検査用治具12は、被検査基板に向くプローブ16の先端部が突き出る案内孔14aを有する上板部14と、電極支持体18内の電極(図示せず。)に向くプローブの先端部が突き出る案内孔18aを有する下板部18と、上板部14と下板部18とを接続する支柱部材15と、上板部14と下板部18との対応する案内孔14a,18aに通されたプローブ16とを有する。
図3は、ここで使用されるプローブ16の外観を示す図である。基板検査装置及び被検査基板に応じて種々のプローブ16が採用されるが、一般に、プローブ16の母材部分16aは10〜20mm長、直径50μm程度の針状の形状を有し、タングステン(W),ベリリウム銅(BeCu)等から成り、そのため可撓性を有している。更に、プローブ16は、軸方向に押圧されて湾曲したとき、直線状に復帰しようとする弾性力を有する。この母材部分16aの両端部分を除いて、例えば、ポリテトラフロオロエチレン(テフロン(登録商標)),ポリウレタン等から成る絶縁コーティング16bが被覆されている。
図2(A)を再び参照すると、上板部14は、二重の板14-1,14-2で構成され、上層の板14-1の案内孔14-1aの孔径に比べて下層の板14-2の案内孔14-2aの孔径が大きいのは、下層の板14-2のみの状態でプローブ16を挿入し、その後に上層の板14-1を取り付けることにより、上板部14と下板部18の間にプローブ16を保持するためである。下板部18が二重の板18-1,18-2で構成されているのも、同じように、プローブ16を下板部側から挿入できるようにするためである。
検査用治具12では、下板部18の案内孔18aの中心線CLに対するプローブ16の位置から分かるように、下板部18の案内孔18aに対して上板部14の案内孔14aは矢印Dで示す方向に変位しており、両案内孔は整合していない。この下板部18の案内孔18aに対する上板部14の案内孔14aの変位により、プローブ16の先端部は中心線CLに対して矢印Dの方向に傾き、プローブ16の軸部分が上板部14の案内孔の周縁の特定箇所(例えば、案内孔14-1aの(図で見て)右側内周面14-1a(L))に常時接触している。換言すれば、プローブ16が決められた方向へ傾くことにより、プローブ16の自重によって、プローブ16は案内孔14aの特定箇所に当接した状態を保つ。
これに対して、図4に示すプローブ位置決め手段が無い検査用治具120は、プローブ案内孔140aを有する上板部140と、プローブ案内孔180aを有する下板部180と、上板部140と下板部180とを接続する支柱部材150と、上板部140と下板部180との対応する案内孔140a,180aに通されたプローブ160とを有する。この検査用治具120では、下板部180の案内孔180aの中心線CLに沿ってプローブ160がある。即ち、下板部180の案内孔180aに対して上板部140の案内孔140aは整合しており、図2(A)に示すような矢印Dの向きの変位は無い。
図4(B)は、図4(A)に示す検査用治具120のX−X'方向切断断面図である。プローブ160の断面形状は、上層の板14-1の案内孔14-1aの孔径より小さく、プローブ160と案内孔140-1aの間にはクリアランス(間隙)dが存在する。このため、プローブ160はクリアランスdの範囲内で自由に移動することができ、このクリアランスの存在がプローブ160の先端部の位置決め誤差発生の原因となっている。
一方、図2(B)は、図2(A)に示す本実施形態に係る検査用治具12のX−X'方向切断断面図である。下板部18に対して上板部14が矢印Dの方向に変位することにより、プローブ16は、必然的に上層の板14-1の案内孔14-1aの図で見て右側内周面14-1a(L)に当接(接触)する。このとき、プローブ16と案内孔14-1aの内周面14-1a(L)との間には、図4(B)で説明したようなクリアランスは存在しない。
図2(C)に示すように、図2(A)に示す検査用治具12は、電極支持体20に位置決めして設置し、更に、上方から被試験基板10を位置決めして載せる。プローブ16は、電極支持体20と被試験基板10の間で僅かに押し挟まれ、可撓性を有するため図に示すように少し湾曲する。しかし、プローブ16の有する(直線状に復帰しようとする)弾性力のため、プローブ16の軸部分は、案内孔14-1aの周縁の特定箇所(例えば、右側内周面14-1a(L))に弾接する。換言すれば、プローブ16の復元力によって、プローブの軸部分は、案内孔14-1aの特定の箇所に押し付けられ、この状態を保つ。このように、被試験基板20に対するプローブ16の(被検査基板10に向かう)先端位置は、案内孔14-1aの右側内周面14-1a(L)を基準として決定される。
なお、説明の便宜上、下板部18の位置に対して上板部14の位置が矢印Dの方向に変位するとしたが、正確には、板18の案内孔18aの位置に対して、これに対応する上板部14の案内孔14aの位置が一律に変位していれば足り、下板部18と上板部14との位置的変位が必要な要件ではない。
このようにプローブ位置決め手段は、検査用治具12の上板部14の案内孔14aと、これに対応する下板部18の案内孔18aとが僅かに変位することによりもたらされる。更に、プローブ位置決め手段は、両方の案内孔14a,18aが僅かに変位することに加えて、プローブ16が可撓性及び弾性力を有することによりもたらされる。
基板検査装置において、プローブの位置決め精度を決定する要因として、主として、基板検査装置本体の位置決め誤差と、検査用治具の位置決め誤差がある。この検査用治具の位置決め誤差発生原因には、主としてプローブ案内孔の孔径誤差、孔位置誤差、プローブと案内孔間のクリアランスによって生じる誤差等が挙げられる。このクリアランスが存在することにより、現状では、±5μm程度の誤差が生じていた。本実施形態に係るプローブ位置決め手段を有する検査用治具では、このクリアランスによって生じる誤差分を無くすることができ、これによる基板検査装置の位置決め精度の向上が達成される。
[基板検査装置]
図5は、これまで説明した検査用治具12を組み込んだ基板検査装置1のブロック図である。検査用治具12は、電極支持体20に位置決めして設置され、上方より被検査基板10が位置決めして圧接されて、配線パターンにプローブが接触している。
基板検査装置1は、CPU,ROM,RAM等(図示せず。)を有して予めROMに記憶されているプログラムに従って装置全体を制御する制御部32と、この制御部32からの指示を受けて基板位置決め駆動機構10a及び検査用治具位置決め駆動機構12aに対して駆動指令を夫々出力する駆動部34と、テスターコントローラ30と、スキャナ28とを備えている。
基板位置決め機構10aは、駆動部34からの駆動指令を受けて、基板10をX方向(基板幅方向)駆動及びY方向(基板奥行き方向)駆動して搬送し、所定の検査位置に位置決めする。
検査用治具駆動機構12aは、駆動部34からの駆動指令を受けて、基板10に対して、複数本のプローブ16を支持する検査用治具12をX方向駆動,Y方向駆動,Z方向(基板厚み方向)を回転軸に角度θだけ回転移動させるθ駆動、及びZ方向駆動して、検査用治具12を被検査基板10に対して相対的に位置決めし、プローブ16を被検査基板10の配線パターンに対して当接又は離間させる。
テスターコントローラ30は、制御部32からの検査開始指令を受け付けて、予め記憶されたプログラムに従って、基板検査を実行する。
スキャナ28は、テスターコントローラ30からの指示に応じて、検査する配線パターン10-1を順次選択するため、各配線パターンに圧接しているプローブ16に接続するスイッチ(図示せず。)を開いたり、閉じたりする。
制御部36は、図示していないが、例えば、被検査基板10の配線パターン10-1に対して所定の直流電流を流す電流印加部、電圧計26から電位差(電圧)を取得する電圧検出部、電流値と測定電圧値から抵抗値を算出する抵抗値算出部、算出された抵抗値と所定の基準値とを比較して、短絡検査では非短絡(良好)又は短絡(不良)、断線検査では導通(良好)又は導通(良好)の判定を行う判定部等とを有している。
[基板検査方法]
図6(A)〜(C)を参照しながら、この基板検査装置1を用いた基板検査方法について説明する。ここで、図6(A)は、基板検査方法の全体的なフローチャート、図6(B)は、断線検査処理のフローチャート、図6(C)は、短絡検査処理のフローチャートである。
図6(A)に示す基板検査方法では、基板10が基板検査装置1に搬入され(ステップS101)、基板位置決め機構10aにより被検査基板10が所定の検査位置に位置決めされ(ステップS103)、検査用治具位置決め機構12aにより被検査基板10に対して複数本のプローブ16を持つ検査用治具12が所定の位置に移動され下方から圧接し、プローブ16の先端部が配線パターン10-1に夫々接触して電気的に接続される(ステップS105)。
断線検査が実行される(ステップS107)。この詳細は、図6(B)を参照されたい。更に、短絡検査が実行される(ステップS109)。この詳細は、図6(C)を参照されたい。なお、所望により、断線検査と短絡検査はどちらを先に実行してもよく、又はいずれか一方の検査のみを実行してもよい。
検査終了に伴い、被検査基板10から検査用治具12を解放し(ステップS111)、被検査基板10を元の位置に戻し(ステップS113)、基板10が基板検査装置1から搬出されたことを確認して終了する(ステップS115)。
図6(B)は、断線検査処理(ステップS109)の詳細を説明するフローチャートである。
テスターコントローラ30の制御の下、スキャナ28により配線パターン10-1が順次選択され(ステップS201)、配線パターンに所定の電流が流される(ステップS203)。この状態で、配線パターンの両端の電位差(電圧値)が測定され(ステップS205)、これら電圧値・電流値から配線パターン10-1の抵抗値が算出されて、所定の基準値と比較して配線パターンの断線の有無が判断される(ステップS207)。全配線パターンの検査が終了すると、断線検査は終了する(ステップS209)。
図6(C)に示す短絡検査処理(ステップS111)は、電気的に独立する2本の配線パターンを選択し(ステップS301)、両配線パターン間に対して所定の電流を流し(ステップS303)、両配線パターン間の電位差(電圧値)を測定する(ステップS305)。これら電流値・電圧値から両配線パターン間の抵抗値が算出され、所定の基準値と比較してこれら配線パターン間の短絡の有無が判断される(ステップS307)。全配線パターンの検査が終了すると、短絡検査は終了する(ステップS309)。
[その他]
以上、本発明に係るプローブ位置決め手段を有する基板検査装置10の実施形態に関して説明したが、これらは例示であって、本発明はこれらに限定されるものではない。本実施形態に関して、当業者が容易になしえる追加・削除・変更・改良等は、本発明に含まれる。本発明の技術的範囲は、添付の特許請求の範囲の記載によって定められる。
図1は、基板検査装置を構成する検査用治具及び電極支持体を示す外観斜視図である。 図2は、プローブ位置決め手段を組み込んだ検査用治具の断面図である。 図3は、プローブの外観を示す図である。 図4は、プローブ位置決め手段が無い検査用治具の断面図である。 図5は、これまで説明した検査用治具12を組み込んだ基板検査装置1のブロック図である。 図6Aは、基板検査方法の全体的なフローチャートである。 図6Bは、図6Aに示す基板検査方法の内の断線検査処理のフローチャートである。 図6Cは、図6Aに示す基板検査方法の内の短絡検査処理のフローチャートである。
符号の説明
1:基板検査装置、 10:被検査基板、 10-1:配線パターン、 10a:基板位置決め駆動機構、 12,120:検査用治具、 12a:検査用治具位置決め駆動機構、 14,140:上板部、 14a,140a:プローブ案内孔,挿通孔、 16,160:プローブ、 18,180:下板部、 18a,180a:プローブ案内孔,挿通孔、 20:電極支持体、 28:スキャナ、 30:テスターコントローラ、 32:制御部、 34:駆動部、
CL:中心線、 d:クリアランス、

Claims (5)

  1. 一端が被検査基板の所定検査部に導電接触するプローブと、前記プローブを保持するとともに前記検査部へ該プローブを案内するための案内孔が設けられる上板部及び該上板部と所定間隔を有して配置される下板部を有する保持体とからなる基板検査用治具であって、
    前記プローブを前記上板部の案内孔の周縁の特定箇所に位置決めされるよう保持する位置決め手段を備えていることを特徴とする基板検査用治具。
  2. 前記位置決め手段は、上板部の案内孔の孔位置に対して下板部の対応する案内孔の孔位置を一方向に変位させることにより、該上板部の案内孔の周縁の特定箇所に該プローブを常時接触させて位置決めを行うことを特徴とする請求項1記載の基板検査用治具。
  3. 前記プローブは、可撓性及び弾性力を有し、
    前記プローブは、その一端が被検査基板の配線パターンに圧接される際に湾曲し、その弾性力により、上板部の案内孔の周縁の特定箇所に弾接することを特徴とする請求項2記載の基板検査用治具。
  4. 被検査基板の配線パターンの電気的特性を検査するために前記被検査基板の所定の検査部に接触させて電気信号を伝送する複数のプローブと該複数のプローブを保持する保持体とからなる検査用治具を備える基板検査装置であって、
    前記保持体は、前記プローブを保持するとともに前記検査部へ案内するための案内孔を有する上板部と、前記上板部の案内孔の孔位置に対応する位置に案内孔を有する下板部からなり、
    前記上板部の案内孔と前記下板部の案内孔が相対的に一方向に変位し、前記プローブが変位方向に傾いて保持され、該上板部の案内孔の周縁の特定箇所に常時接触していることを特徴とする基板検査装置。
  5. 前記プローブは、可撓性及び弾性力を有し、
    前記プローブの一方の先端部が被検査基板の配線パターンに圧接し、他方の先端部は前記基板検査装置の電極に圧接することにより、前記プローブが湾曲して、前記上板部の案内孔の周縁の特定箇所に弾接していることを特徴とする請求項4記載の基板検査装置。
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