JP2008076281A - 基板検査治具、基板検査装置及び検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 各プローブの抵抗値を測定して抵抗値の変動を管理することによってメンテナンス効率を向上させること。
【解決手段】 一方の端部が被検査基板の被検査点に接触し、他方の端部が被検査基板の検査を行うための検査手段に電気的に接続されるプローブと、プローブを保持する保持手段と、プローブに関する情報を記憶する情報記憶手段とを備える検査治具である。情報記憶手段に記憶されるプローブに関する情報には、所定の時期に求めるプローブの抵抗値が含まれており、プローブの抵抗値の変化からプローブの交換時期に関する情報を得ることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、被検査基板の配線パターン上に設定される所定の半田バンプに接触し、この半田バンプから被検査対象の前記配線パターンへの電流印加用又は該配線パターンの電圧測定用に用いられるプローブとこの検査治具に関する情報を記憶する手段とを備える検査治具、基板検査装置及び検査方法に関する。

尚、この発明に係る検査治具は、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。

従来から、回路基板上の配線パターンによってその回路基板に搭載されるIC等の半導体や抵抗器などの電気・電子部品に電気信号を正確に伝達する必要があるため、電気・電子部品を実装する前のプリント配線基板、液晶パネルやプラズマディスプレイパネルに配線パターンが形成された回路配線基板、或いは、半導体ウェハ等の基板に形成された配線パターンに設けられた所定の検査点間の抵抗値を測定して、その良否の判定が行われている。

具体的には、その良否の判定は、各検査点に、電流供給用端子及び／又は電圧測定用端子（以下、「電流供給用及び／又は電圧測定用プローブ」ともいう）を当接させ、電流供給用端子からは検査点に測定用電流を供給するとともに、検査点に当接させた電圧測定用端子間に生じた電圧を測定することによって行われる。また、測定端子と検査点との間の接触抵抗の影響を抑制して高精度に抵抗値を測定するために、各検査点に一対の電流供給用端子及び電圧測定用端子を当接させ、この当接させた電流供給用端子間に測定用電流を供給するとともに、当接させた電圧測定用端子間に生じた電圧を測定することによって配線パターンの良否の判定を行う方法（いわゆる、４端子測定法あるいはケルビン法）が知られている。

そのような検査方法を実行するための検査治具は、多数の電流供給用及び電圧測定用プローブと、それぞれに接続されたライン（配線）と、そのラインに接続されたスキャナとを備えており、スキャナによって、ラインを経由して多数の電流供給用及び電圧測定用プローブに入出力される所定の検査用信号に基づいて、配線パターンの検査を行っている。

また、検査治具は基板上の多数の検査点に対応するために、数千本の電流供給用及び電圧測定用プローブ及びそれらの各々に接続されたラインを使用している。そのため、有効な検査結果を得るためにそれらのすべての性能を適正な状態に維持する必要がある。
特開２００５−１７２５７５号公報 特開２００３−２１８１７６号公報 特許文献１では、ピン交換時期の情報及びコンタクト回数をプローブ治具用タグに書き込み、コンタクト回数が設定値を超えた場合には、プローブピンの交換時期が近づいていることをオペレータに知らせるということが行われている。

また、特許文献２では、プローブカードにカード側無線機構を設け、それにタッチダウン回数等の使用履歴に関する情報を記憶させて、その情報を更新することによって針先クリーニング等のメンテナンスを実行している。

コンタクト回数やタッチダウン回数に基づいて検査治具のメンテナンスを行う場合には、同時にすべてのプローブピンに対してメンテナンスを行うことになるため、メンテナンスの不要なプローブピンに対してもメンテナンスを行うことになってしまう。

また、どのプローブについてメンテナンスをする必要があるのかを特定することができないため、すべてのプローブに対し適正な性能を維持することは困難である。

本発明に係る検査治具は、一方の端部が被検査基板の被検査点に接触し、他方の端部が被検査基板の検査を行うための検査手段に電気的に接続されるプローブと、プローブを保持する保持手段と、プローブに関する情報を記憶する情報記憶手段とを備える。情報記憶手段に記憶されるプローブに関する情報には、所定の時期に求めるプローブの抵抗値が含まれており、プローブの抵抗値の変化からプローブの交換時期に関する情報を得ることができる。

また、本発明に係る検査装置は、一方の端部が被検査基板の被検査点に接触するプローブと、プローブの他方の端部が電気的に接続されていて被検査基板の検査を行うための検査手段と、プローブを保持する保持手段と、プローブに関する情報を記憶する情報記憶手段とを備える。情報記憶手段に記憶されるプローブに関する情報には、所定の時期に求めるプローブの抵抗値が含まれており、プローブの抵抗値の変化からプローブの交換時期に関する情報を得ることができる。

検査手段として被検査基板の検査を行うスキャナを用いてもよい。

検査手段が情報処理装置を備えていて、所定の時期に求めるプローブの抵抗値を算出するとともに、プローブの抵抗値の変化からプローブの交換時期に関する情報を提供することができる。

情報処理装置は、情報記憶手段と無線通信又はケーブルによって接続することができる。

所定の情報には、少なくともプローブの交換の必要性に関する情報を含めることができる。

さらに、本発明に係る検査装置の検査方法は、一方の端部が被検査基板の被検査点に接触するプローブと、プローブの他方の端部が接続されていて被検査基板の検査を行うための検査手段と、プローブを保持する保持手段と、プローブに関する情報を記憶する情報記憶手段とを備える検査装置の検査方法であり、プローブの被検査基板の被検査点に接触する側の端部を短絡する工程と、検査手段によって一対ごとにプローブの抵抗を測定する工程と、検査手段によって、測定した抵抗値からプローブごとの抵抗値を求める工程と、求めた抵抗値を情報記憶手段に記憶する工程と、検査手段によって、新たに求めた抵抗値と求めた抵抗値との差を求める工程と、求めた差を情報記憶手段に記憶する工程と、検査手段によって、求めた差と既定値とを比較し、その結果に基づいて、プローブの交換の必要性を判断する。

本発明によると、コンタクト回数やタッチダウン回数に基づくのではなく、個々のプローブの抵抗値を直接測定しそれに基づいて個々のプローブの性能を判断するため、各プローブの性能の良否を適切に判断することができる。

また、各プローブの抵抗値を測定して、抵抗値の変動を管理することによって、メンテナンス効率を向上させる検査治具、検査装置及び検査治具等の検査方法を提供することができる。

さらに、データを記憶させる情報記憶手段を検査治具ごとに設けたので、各検査治具の識別を確実に行うことができ、また、各検査治具のデータの管理を容易に行うことのできる検査治具及び検査装置を提供することができる。

［検査治具及び検査装置の構造］
（プローブの取付構造）
図１は、本発明の一実施例に係る検査治具１０を示す側面図である。検査治具１０は、プレート１１、ガイドプレート１２、ベースプレート１４、基台１５及び支持棒１６を備える。プレート１１、ガイドプレート１２、ベースプレート１４及び基台１５は、樹脂材料等の絶縁材料からなる板状の部材である。支持棒１６は、ガイドプレート１２及びベースプレート１４を貫通してそれらをプレート１１と基台１５との間に保持している。

プレート１１には、被検査基板（図示せず）の配線パターン上の被検査点に対応する位置に複数の貫通孔１１ａが設けられていて、それぞれの貫通孔１１ａには、プローブ１７が挿通され、そのプローブ１７の先端部１７ａがプレート１１から突出している。各貫通孔１１ａに対応して、ガイドプレート１２、ベースプレート１４及び基台１５のそれぞれに、貫通孔１２ａから１５ａが形成されていて、プローブ１７がそれらに挿通される。

プローブ１７としては、例えば、ステンレス鋼からなる弾性を有するピアノ線等を用いることができる。

ガイドプレート１２は、貫通孔１２ａに挿通したプローブ１７を保持するとともに、測定時の際のすべてのプローブのたわみ方向を揃えるように機能する。

基台１５には、ベースプレート１４に設けられた貫通孔１４ａに対応する位置に貫通孔１５ａが形成されていて、そこには電極１５ｂが埋め込まれている。その電極１５ｂにはプローブ１７の先端部１７ａの反対側の端部１７ｂが固定されている。その電極１５ｂにはライン１８が接続されており、そのラインは、基台１５の中を配線されて電極部２０ａに電気的に接続されている。

基板検査装置として機能する場合には、電極部２０ａにはスキャナ２０が電気的に接続される。

スキャナ２０は検査手段として機能して、被測定基板の配線パターン上の検査点に検査用の信号を順次選択的に供給するとともに、検査対象の検査点から検査用の信号を受信し、必要に応じて、その受信信号に基づいて、検査点間の抵抗値を算出したり、導通の有無を判断したりする。
（情報記憶システム）
図１に示すように、基台１５には情報記憶装置２１が設けられている。その情報記憶装置には、治具に関する情報である治具固有の識別情報、例えば、治具のシリアル番号、製造時期、プローブのピン径や、取付時期、使用回数、交換時期及び抵抗値等の使用履歴情報が記憶される。

図２は、情報記憶装置２１と、測定装置２２または情報処理装置３０との間での信号の送受信の関係を説明するための図である。測定装置２２は、例えば、検査治具１０を製造した段階に、プローブ１７及びライン１８の抵抗を測定するために用いたり、また、治具固有の識別情報である、例えば治具のシリアル番号、製造時期、プローブのピン径や、抵抗値、取付時期等の使用履歴情報を情報記憶装置２１に書き込んだりするための装置であり、その書込みのための信号の送受信は、無線通信２４ａやケーブル２４ｂを経由して行うことができる。また、情報処理装置３０は、詳細は後述するが、治具に関する情報を更新するために、プローブの使用回数、使用時期、交換時期及び測定抵抗値等の使用履歴情報を書き込んだり、その使用履歴情報を読み出したりするための装置であり、そのための通信は、無線通信２６ａやケーブル２６ｂを経由して行うことができる。

図３は、情報記憶装置２１と情報処理装置３０との関係を説明するための図である。その図に示すように、情報処理装置３０は、情報記憶装置２１との間で信号の送受信を行うための信号送受信装置３２、データ記憶装置３４、演算処理装置３６及び表示装置３８を備える。情報処理装置３０の構成要素の全部又は一部をスキャナ２０に組み込むことができる。

演算処理装置３６は、例えば、プローブ１７及びライン１８の定期点検の際にそれらの抵抗値を測定した場合に、その測定抵抗値と、情報記憶装置２１に保存されている使用履歴の中の抵抗値とを比較し、その差及び使用履歴に保存されている差の変動を求め、その結果に基づいて交換の要否を判断するように機能する。

表示装置３８は、測定した抵抗値、使用履歴の情報、演算処理装置３６の判断結果を表示してオペレータが状況を把握しやすいようにする。
［情報処理装置の機能］
（製造時の抵抗の測定）
図４は、新規な検査治具１０のプローブ１７及びライン１８の抵抗を測定する際の構成を示しており、図５は、その際の抵抗測定の手順を説明するための図である。まず、測定装置２２を新規な検査治具１０の電極部２０ａに取り付ける（ステップＳ５０）。次に、図４に示すように、金メッキのプレート１をプレート１１の上に載せて、金メッキのプレート１が貫通孔１１ａから突出するプローブ１７の先端部に接するようにする（ステップＳ５２）。すなわち、金メッキのプレート１によってすべてのプローブ１７を電気的に短絡するようにする。

次に、測定装置２２を用いて、順に、一対のプローブ１７及びライン１８を選択して、その一対のプローブ１７及びライン１８ごとにそれらの抵抗値を測定し、さらに、その測定した抵抗値から各プローブ１７及びライン１８の抵抗値を算出する（ステップＳ５４）。その算出した抵抗値を、図２に示すように、無線通信２４ａ又はケーブル２４ｂを経由して情報記憶装置２１に保存する。また、その際に、又はそれよりも前に、情報記憶装置２１に、検査治具を識別する情報、例えば、ユニット識別番号、プローブ情報、それの出荷時期、治具のシリアル番号、製造時期及びプローブのピン径等の情報を保存する（ステップＳ５６）。

上記の場合は、測定装置２２を用いてプローブ１７及びライン１８の抵抗値を測定したが、それに代えて、スキャナ２０に測定装置と同様の測定及び書込み機能を持たせるようにしてもよい。
（定期点検時の測定）
図６は、検査治具１０の使用を開始した後の定期検時にプローブ及びラインの抵抗値を測定する際の手順を説明するための図である。また、図７は、情報記憶装置２１に保存した各プローブ及びライン（＃ｎで示すもの）の抵抗値の例示であり、Ｒτ０は、製造時又は取付時の各プローブ及びラインの抵抗値の例示を示しており、Ｒτ５０は、５０回目の定期点検時に測定及び算出した各プローブ及びラインの抵抗値の例示を示しており、また、Ｒτ１００は、１００回目の定期点検時に測定及び算出した各プローブ及びラインの抵抗値の例示を示す。

検査装置は、図１のように構成されていて、スキャナ２０が検査治具１０の電極部２０ａに接続されている。スキャナ２０には情報処理装置３０が設けられている。まず、製造時の抵抗測定の場合と同様に、金メッキのプレート１を図４と同様にプレート１１の上に載せて、金メッキのプレート１が貫通孔１１ａから突出するプローブ１７の先端部に接するようにする（ステップＳ６０）。すなわち、金メッキのプレート１によってすべてのプローブ１７を電気的に短絡するようにする。

次に、スキャナ２０を用いて、順に、一対のプローブ１７及びライン１８を選択して、その一対のプローブ１７及びライン１８ごとにそれらの抵抗値を測定し、演算処理装置３６によってその測定した抵抗値から各プローブ１７及びライン１８の抵抗値を算出し、その値を情報記憶装置２１に保存する（ステップＳ６１）。また、情報記憶装置２１から無線通信２６ａ又はケーブル２６ｂを経由して、保存されている抵抗値を読み出す（ステップＳ６２）。第１回目の定期点検時の際に読み出す抵抗値は、製造時又は取付時に測定及び算出した抵抗値、つまり、図７において、Ｒτ０の＃１、＃２、・・・＃ｎとして示す値である。

その読み出した抵抗値と今回求めた抵抗値とから、次に、各プローブ１７及びライン１８ごとに、それらの抵抗値の差を求め、それを情報記憶装置２１に保存する（ステップＳ６３）。

次に、演算処理装置３６によって、各プローブ１７及びライン１８ごとに求めた差と既定値とを比較して、それより大であるか否かの判断を行う（ステップＳ６４）。既定値は、例えば、各プローブ１７及びライン１８の抵抗値が使用するごとに減少する場合に、一定の抵抗値の減少があるとそのプローブ１７及びライン１８を使用して検査した結果の信頼性が低下している可能性があるか否かを基準に決定する。

例えば、図７において、＃３で示すプローブ１７及びライン１８の組合せの抵抗値の変化に注目すると、製造時又は取付時のＲτ０の抵抗値は、５．０オームであるが、５１回目の定期点検時のＲτ５１の抵抗値は、４．２オームであり、０．８オームの低下があったことがわかる。この場合、０．７オームを判断の基準値としての第１の既定値とすると、Ｒτ５１の抵抗値の低下の０．８オームはその既定値よりも大であり、検査治具として検査の信頼性を低下させていると判断できる。ただし、ラインはプローブに比べると一般的に抵抗値の変動がほとんどないと考えられるので、その抵抗値の変動はプローブの抵抗値の変動によるものと判断することができる。そのため、この場合には、＃３のプローブのみの交換を行うようにする（ステップＳ６６）。

プローブの交換を行った場合には、その交換したプローブ及びラインの組合せの抵抗値の測定を行う。必要に応じて、他の交換していないプローブ及びラインの組合せの抵抗値の再測定を行う（ステップＳ６７）。

ステップＳ６３で求めた差が既定値よりも小さい場合には、その差を情報記憶装置２１に保存してそのプローブ及びラインの組合せを次の定期点検時まで使用する（ステップＳ６５）。

また、情報記憶装置２１に記憶してある各プローブ及びラインの抵抗値の差の値の測定ごとの変動を調べ（ステップＳ６４）、その変動が、第２の既定値よりも大である場合には、その大きな変動は検査治具としての測定値の信頼性を低下させると考えられるため、たとえ求めた抵抗値の差と記憶されている抵抗値との差が第１の既定値よりも小さくても、そのプローブの交換を行う（ステップＳ６６）。

情報記憶装置２１に記憶されている抵抗値、差の値、良否の判断の結果は、情報処理装置３０の表示装置３８に表示することができる。これにより、検査治具の使用者は、記憶されている値の確認や、良否の判断の結果、つまり、プローブの交換の必要性を容易に知ることができる。
［他の実施例］
図８に、ガイドプレート１２とベースプレート１４との間に、スライドプレート１３を備える検査治具１０’の側面図を示す。図１の検査治具１０の構成要素と同一のものには同一の符号を付してある。

図８において、スライドプレート１３は、長手方向（図８に向かって左右方向）に沿って移動し、図８において、貫通孔１３ａを、他の貫通孔１１ａ，１２ａ，１４ａ及び１５ａの縦方向の並びと整列させたり、またはそれらからずらしたりすることができる。貫通孔１３ａを、他の貫通孔１１ａ，１２ａ，１４ａ及び１５ａと整列させると、プローブ１７をそれらの貫通孔に挿入したりそれらから取り外しをしたりすることできるようになる。プローブ１７を挿入した後にスライドプレート１３を移動させて貫通孔１３ａの位置を他の貫通孔１１ａの整列位置からずらすと、図１に示すように、プローブ１７を、スライドプレート１３と、ガイドプレート１２及びベースプレート１４との間で挟んで固定することができる。この実施例においても、図１の実施例と同様に、基台１５には情報記憶装置２１を設けていて、その情報記憶装置には、治具に関する情報である治具固有の識別情報、例えば、治具のシリアル番号、製造時期、プローブのピン径や、取付時期、使用回数、交換時期及び抵抗値等の使用履歴情報が記憶される。

また、図１及び図８には、情報処理装置をスキャナに組み込んだ場合の実施例を示したが、情報処理装置は独立した他の機器であってもよい。また、測定装置２２もスキャナ２０に組み込んでもよくまたは独立した他の機器であってもよい。

さらに、上記の実施例では、プローブのみを交換した例を説明したが、必要性やメンテナンスの効率等を考慮して、プローブ及びラインの組ごとに又はラインのみを交換ようにしてもよい。

図１は、本発明の一実施例に係る検査治具を示す側面図である。 図２は、情報記憶装置と、測定装置及び情報処理装置との間での信号の送受信の関係を説明するための図である。 図３は、情報記憶装置と情報処理装置との関係を説明するための図である。 図４は、図１に示す検査治具のプローブ及びラインの抵抗を測定する際の構成を説明するための側面図である。 図５は、プローブの新規取付時の抵抗測定の手順を説明するための図である。 図６は、定期検時にプローブ及びラインの抵抗値を測定する際の手順を説明するための図である。 図７は、情報記憶装置に記憶している各プローブ及びラインの抵抗値の例を示す図である。 図８は、本発明の他の実施例に係る検査治具を示す側面図である。

符号の説明

１・・・・・金メッキプレート
１０・・・・検査治具
１１・・・・プレート
１２・・・・ガイドプレート
１３・・・・スライドプレート
１４・・・・ベースプレート
１５・・・・基台
１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａ，１５ａ・・・貫通孔
１７・・・・プローブ
１８・・・・ライン
２０・・・・スキャナ
２０ａ・・・電極部
２１・・・・情報記憶装置
２２・・・・測定装置
３０・・・・情報処理装置
３２・・・・信号送受信装置
３４・・・・データ記憶装置
３６・・・・演算処理装置
３８・・・・表示装置

Claims (7)

1. 一方の端部が被検査基板の被検査点に接触し、他方の端部が前記被検査基板の検査を行うための検査手段に電気的に接続されるプローブと、該プローブを保持する保持手段と、前記プローブに関する情報を記憶する情報記憶手段とを備える検査治具であって、
   前記情報記憶手段に記憶される前記プローブに関する情報には、所定の時期に求める前記プローブの抵抗値が含まれており、該プローブの抵抗値の変化から該プローブの交換時期に関する情報を得ることができる検査治具。
2. 一方の端部が被検査基板の被検査点に接触するプローブと、該プローブの他方の端部が電気的に接続されていて前記被検査基板の検査を行うための検査手段と、前記プローブを保持する保持手段と、前記プローブに関する情報を記憶する情報記憶手段とを備える検査装置であって、
   前記情報記憶手段に記憶される前記プローブに関する情報には、所定の時期に求める前記プローブの抵抗値が含まれており、該プローブの抵抗値の変化から該プローブの交換時期に関する情報を得ることができる検査装置。
3. 請求項２の検査装置において、前記検査手段は、被検査基板の検査を行うスキャナである検査装置。
4. 請求項２の検査装置において、前記検査手段は情報処理装置を備えていて、前記所定の時期に求める前記プローブの抵抗値を算出するとともに、該プローブの抵抗値の変化から該プローブの交換時期に関する情報を提供する検査装置。
5. 請求項４の検査装置において、前記情報処理装置は、前記情報記憶手段と無線通信又はケーブルによって接続されている検査装置。
6. 請求項２の検査装置において、前記所定の情報には、少なくとも前記プローブの交換の必要性に関する情報が含まれている検査装置。
7. 一方の端部が被検査基板の被検査点に接触するプローブと、該プローブの他方の端部が接続されていて前記被検査基板の検査を行うための検査手段と、前記プローブを保持する保持手段と、前記プローブに関する情報を記憶する情報記憶手段とを備える検査装置の検査方法であって、
   前記プローブの被検査基板の被検査点に接触する側の端部を短絡する工程と、
   前記検査手段によって一対ごとにプローブの抵抗を測定する工程と、
   前記検査手段によって、前記測定した抵抗値からプローブごとの抵抗値を求める工程と、
   該求めた抵抗値を前記情報記憶手段に記憶する工程と、
   前記検査手段によって、前記新たに求めた抵抗値と前回求めた抵抗値との差を求める工程と、
   該求めた差を前記情報記憶手段に記憶する工程と、
   前記検査手段によって、前記求めた差と既定値とを比較し、その結果に基づいて、前記プローブの交換の必要性を判断する検査装置の検査方法。

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