JP3905850B2 - Substrate inspection probe and substrate inspection apparatus using the same - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板上の配線パターンの検査を行う基板検査装置、及びそれに用いる基板検査用プローブに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、回路基板上の配線パターンは、その回路基板に載置されるICその他の半導体や電気部品に電気信号を伝達したり、液晶やプラズマに電気信号を与えたりするために、低抵抗である必要があり、半導体や電気部品を載置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状態の回路配線基板、あるいは半導体ウェハ等の基板に形成された配線パターンの抵抗値を測定してその良否を検査している。配線パターンの抵抗値は、検査対象となる配線パターンの2箇所に設けられた検査点に、それぞれ一つずつ測定端子を接触させ、その測定端子間に所定レベルの測定用電流を流すことによりその測定端子間に生じる電圧を測定することによって、オームの法則を用いて測定される。
【0003】
しかし、上記のように、配線パターンの2検査点それぞれに、一つずつ接触させた測定端子を測定用電流の供給と電圧の測定とに共用すると、測定端子と検査点との間の接触抵抗が測定電圧に影響を与え、抵抗値の測定精度が低下するという不都合がある。そこで、各検査点に、それぞれ電流供給用端子と電圧測定用端子とを接触させ、各検査点にそれぞれ接触させた電流供給用端子間に測定用電流を供給すると共に、各検査点にそれぞれ接触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り、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方法が、4端子測定法あるいはケルビン法等(以下、4端子法等と称する)として知られており、また、4端子測定法を用いて配線パターンの検査を行う基板検査装置が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
【0004】
【特許文献1】
特開平6−66832号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、4端子法等を用いて配線パターンの検査を行う場合、電流供給用端子及び電圧測定用端子の2つの端子を検査点毎に接触させる必要がある。一方、近年、回路基板の微細化が進み、検査点となるランドが小さくなった結果、一つのランドに2つの端子を接触させることが困難になっている。
【0006】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、微細な検査点に二つの端子を接触させることが容易な基板検査用プローブ及びそれを用いた基板検査装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る基板検査用プローブは、基板に設けられた配線パターン上の検査点に接触させるための電流供給用ニードルピンと電圧測定用ニードルピンとを備えた基板検査用プローブであって、前記電流供給用ニードルピンと前記電圧測定用ニードルピンとを一体に保持する保持部材を備え、前記電流供給用ニードルピン及び電圧測定用ニードルピンには、検査点と接触する先端部位に、各ニードルピンの軸線と傾斜して交差する先端面がそれぞれ形成され、前記保持部材は、前記電流供給用ニードルピンと前記電圧測定用ニードルピンとを平行に微小間隔を有して保持すると共に、前記電流供給用ニードルピンと前記電圧測定用ニードルピンとの前記先端面の頂部が相隣接するように保持するものであり、前記電流供給用ニードルピン及び電圧測定用ニードルピンには、さらに、前記先端面とは逆方向にその軸線と傾斜して交差する基端面が前記先端部位と逆側の基端部位にそれぞれ形成されることを特徴としている。
【0008】
請求項1に記載の発明によれば、基板に設けられた配線パターン上の検査点と接触するための先端部位に、各ニードルピンの軸線と傾斜して交差する先端面がそれぞれ形成された電流供給用ニードルピンと電圧測定用ニードルピンとが保持部材によって平行に微小間隔を有して一体に保持される。そして、電流供給用ニードルピンと電圧測定用ニードルピンとの先端面の頂部は、相隣接する向きにされている。これにより、検査点に接触される電流供給用ニードルピンと電圧測定用ニードルピンとの先端面の頂部の間隔を微小にすることが可能になる。
【0009】
また、電流供給用ニードルピン及び電圧測定用ニードルピンには、さらに、先端面とは逆方向にその軸線と傾斜して交差する基端面が先端部位と逆側の基端部位にそれぞれ形成される。これにより、基端面の頂部は、電流供給用ニードルピン及び電圧測定用ニードルピンの軸線を結んだ線分の延長線上に軸線よりも外側に離間して設けられる。
【0010】
また、前記電流供給用ニードルピン及び電圧測定用ニードルピンのうち少なくとも一つは、所定位置の表面が絶縁材料で被覆されたものであることを特徴としている。この構成によれば、電流供給用ニードルピン及び電圧測定用ニードルピンのうち少なくとも一つの所定位置の表面が絶縁材料で被覆されるので、電流供給用ニードルピンと電圧測定用ニードルピンとは、その絶縁材料の厚さによる微小間隔を有して保持される。
【0011】
また、前記電流供給用ニードルピン及び電圧測定用ニードルピンが挿通される挿通孔が形成された拘束部材を備え、前記挿通孔は、挿通された前記電流供給用ニードルピン及び電圧測定用ニードルピンを回転方向に拘束する形状であることを特徴としている。この構成によれば、挿通孔に挿通された電流供給用ニードルピン及び電圧測定用ニードルピンは、回転方向に拘束される。
【0012】
また、本発明に係る基板検査装置は、上述のいずれかに記載の基板検査用プローブを用いた基板検査装置において、上述のいずれかに記載の基板検査用プローブからなる第1のプローブ及び第2のプローブと、前記配線パターンの2検査点にそれぞれ当接された第1のプローブ及び第2のプローブがそれぞれ備える前記電流供給用ニードルピン間に測定用電流を流す電流生成部と、前記所定レベルの測定用電流での前記第1のプローブ及び第2のプローブがそれぞれ備える前記電圧測定用ニードルピン間電圧を測定する電圧測定部と、前記所定レベルの電流値と前記電圧測定部により測定された電圧値とを用いて前記2検査点間の導通状態の良否を判定する検査処理部とを備えたことを特徴としている。この構成によれば、上述のいずれかに記載の基板検査用プローブからなる第1のプローブと第2のプローブとが配線パターンの2検査点にそれぞれ当接され、第1のプローブの電流供給用ニードルピンと第2のプローブの電流供給用ニードルピンとの間に所定レベルの測定用電流が流され、第1のプローブの電圧測定用ニードルピンと第2のプローブの電圧測定用ニードルピンとの間に生じた電圧が測定され、所定レベルの電流値と電圧測定部により測定された電圧値とを用いて2検査点間の導通状態の良否が判定される。
【0013】
【発明の実施の形態】
図1は、この発明に係る基板検査装置の一実施形態を示す側断面図であり、図2は図1の基板検査装置の平面図である。後述する各図との方向関係を明確にするために、XYZ直角座標軸が示されている。
【0014】
これらの図に示すように、この基板検査装置では、装置手前側(−Y側)に装置本体1に対して開閉扉11が開閉自在に取付けられており、この開閉扉11を開いて検査対象である配線パターンが形成されたプリント基板などの基板2を装置前側中央部に設けられた搬出入部3に搬入可能となっている。また、この搬出入部3の後側(+Y側)には、基板2の検査を行う検査部4が設けられており、この検査部4に電気的に接続されたスキャナー74によって検査されて基板の良否判定が行われた後、検査済みの基板2が再度搬出入部3に戻され、開閉扉11を介してオペレータによって搬出可能となっている。
【0015】
この基板検査装置では、搬出入部3と検査部4との間で基板2を搬送するために、搬送テーブル5がY方向に移動自在に設けられるとともに、搬送テーブル駆動機構6によってY方向に移動されて位置決めされるように構成されている。すなわち、搬送テーブル駆動機構6では、Y方向に延びる2本のガイドレール61,61が一定間隔だけX方向に離隔して配置され、これらのガイドレール61,61に沿って搬送テーブル5がスライド自在となっている。また、これらのガイドレール61,61と平行にボールネジ62が配置され、このボールネジ62の一方端側(−Y側)が装置本体1に軸支されるとともに、他方端側(+Y側)が搬送テーブル駆動用のモータ63の回転軸64と連結されている。さらに、このボールネジ62には、搬送テーブル5を固定したブラケット65が螺合され、後述する制御部からの指令にしたがってモータ63が回転駆動すると、その回転量に応じて搬送テーブル5がY方向に移動して搬出入部3と検査部4との間を往復移動する。
【0016】
図2を参照して、搬送テーブル5は、基板2を載置するための基板載置部51を備える。この基板載置部51は、載置された基板2が3つの係合ピン53と係合するとともに、これらの係合ピン53と対向する方向から付勢手段(図略)によって基板2を係合ピン53側に付勢して基板載置部51上で基板2を保持可能となっている。また、このように保持された基板2の下面に形成された配線パターンに下部検査ユニット4Dのニードルピン対44を接触させるために、基板載置部51には貫通開口(図略)が形成されている。
【0017】
検査部4では、搬送テーブル5の移動経路を挟んで上方側(+Z側)に基板2の上面側に形成された配線パターンを検査するための上部検査ユニット4Uが配置される一方、下方側(−Z側)に基板2の下面側に形成された配線パターンを検査するための下部検査ユニット4Dが配置されている。
【0018】
検査ユニット4U,4Dはともに同一構成を有しており、搬送テーブル5の移動経路を挟んで対称に配置されている。検査ユニット4U,4Dは、検査治具41と検査治具駆動機構43とを備える。
【0019】
検査治具駆動機構43は、図3に示すように、装置本体1に対してX方向に検査治具41を移動させるX治具駆動部43Xと、X治具駆動部43Xに連結されて検査治具41をY方向に移動させるY治具駆動部43Yと、Y治具駆動部43Yに連結されて検査治具41をZ軸回り回転移動させるθ治具駆動部43θと、θ治具駆動部43θに連結されて検査治具41をZ方向に移動させるZ治具駆動部43Zとで構成されており、制御部71により検査治具41を搬送テーブル5に対して相対的に位置決めしたり、検査治具41を上下方向(Z方向)に昇降させてニードルピン対44を基板2に形成された配線パターンに対して接触させたり、離間させたりすることができるように構成されている。
【0020】
検査治具41(図4参照)は、検査点となる配線パターンのランドが格子状に比較的規則的に配列された基板を検査するためのもので、プローブ42と、多極コネクタ41Cを検査治具駆動機構43に取り付けるためのプローブ台41Fとを備える。
【0021】
プローブ42は、所定のピッチで格子状に配列された複数本のニードルピン対44を備える。図5は、プローブ42の構造を説明するための部分斜視図である。図5に示すプローブ42は、ニードルピン対44を保持するためのヘッド部45と、ニードルピン対44とスキャナー74との間で抵抗測定用信号を入出力するためのベース部46とから構成される。
【0022】
ヘッド部45は、ニードルピン対44と、ニードルピン対44を拘束して保持する板状のガイドプレート101,102,103とを備える。ガイドプレート101,102には、それぞれ長円形状の挿通孔104,105が形成され、ガイドプレート103には、略円形状の挿通孔106が形成されている。そして、挿通孔104,105,106に、ニードルピン対44が挿通されることにより、長円形状の挿通孔104,105によって、ニードルピン対44が回転方向に拘束されている。
【0023】
また、ニードルピン対44の先端部位は、ガイドプレート101の挿通孔104から突出し、基板2上に形成されたランド21(検査点)に先端部位の頂部が接触可能にされている。また、ニードルピン対44の基端部位は、後述する電極113a,113bと接触可能にされている。
【0024】
なお、挿通孔104,105は、長円形状に限られず長方形、楕円形等、ニードルピン対44の回転を拘束する形状であれば良い。
【0025】
ニードルピン対44は、略円柱形状の電流供給用ニードルピン107a及び電圧測定用ニードルピン107bと、電流供給用ニードルピン107aと電圧測定用ニードルピン107bとをその軸線方向を平行に保持する例えば接着剤等からなる保持部材108とを備える。
【0026】
図6は、電流供給用ニードルピン107aの構造を示す図である。図6に示す電流供給用ニードルピン107aの先端部位には、電流供給用ニードルピン107aの軸線と傾斜して交差する略楕円形状の先端面109aが形成されている。また、電流供給用ニードルピン107aの基端部位には、先端面109aとは逆方向に傾斜して電流供給用ニードルピン107aの軸線と交差する略楕円形状の基端面110aが形成されている。これにより、ランド21と接触する先端面109aの頂部が曲線状にされるので、先端面109aの頂部と接触させることによりランド21が損傷することが抑制される。
【0027】
この場合、先端面109aと軸線との交差角度の狭角である傾斜角度Aと、基端面110aと軸線との交差角度の狭角であるの傾斜角度Bとは、0度を越えて90度未満の角度であればよいが、例えば45度以上60度以下の角度であることが望ましい。
【0028】
さらに、電流供給用ニードルピン107aの所定位置の表面は、例えばテフロン(登録商標)等の絶縁材料で被覆されたコーティング層111aが形成されている。また、電流供給用ニードルピン107aは、例えばタングステン鋼、ベリリュウム鋼、SKH(JIS G4403)、SK(JIS G4401)等の弾性材料で構成されることが望ましい。これにより、電流供給用ニードルピン107aがランド21に接触され、電流供給用ニードルピン107aの軸方向に荷重が印加されたとき、電流供給用ニードルピン107aが撓むことによってランド21に弾接し、電流供給用ニードルピン107aとランド21とがより良好に接触される。
【0029】
また、ランド21に接触する電流供給用ニードルピン107aの先端部位と、電極113aに接触する電流供給用ニードルピン107aの基端部位とは、金、ニッケル等で表面処理されることが望ましい。これにより、電流供給用ニードルピン107aと、ランド21及び電極113aとの接触状態がより良好にされる。
【0030】
電圧測定用ニードルピン107bは、電流供給用ニードルピン107aと同様の構造にされ、先端面109b、基端面110b、コーティング層111bを備える。
【0031】
なお、電流供給用ニードルピン107a及び電圧測定用ニードルピン107bは、円柱形状に限られず、例えばその断面が楕円、多角形等の柱状形状のものでよい。また、先端面109a,109b及び基端面110a,110bは、楕円形に限られず、円、多角形等の形状であっても良い。
【0032】
図7は、ニードルピン対44の構造を詳細に説明するための側面図である。また、図8は、図7に示すニードルピン対44のX−X断面を示す断面図である。図7に示す電流供給用ニードルピン107a及び電圧測定用ニードルピン107bは、先端面109aの頂部と先端面109bの頂部とが相隣接するように保持部材108によって束ねられ、基端面110a,110bが互いに対面するようにされている。
【0033】
また、電流供給用ニードルピン107aと電圧測定用ニードルピン107bとの所定位置の表面に、コーティング層111a、111bがそれぞれ形成されているため、先端面109aの頂部と先端面109bの頂部とは、コーティング層111aの厚さとコーティング層111bの厚さを合計した微小間隔Cだけ離間される。この場合、例えばコーティング層111aの厚さ及びコーティング層111bの厚さがそれぞれ0.015mmである場合、微小間隔Cは、0.03mmとなる。
【0034】
これにより、ランド21に接触する先端面109aの頂部と先端面109bの頂部とを微小間隔Cだけ離間させた状態で、電流供給用ニードルピン107aと電圧測定用ニードルピン107bとを一体にしてランド21に接触させることができるので、微細化された例えば直径が100μmのランド21に、先端面109aの頂部と先端面109bの頂部とを接触させることが容易になる。
【0035】
なお、コーティング層111a及びコーティング層111bのいずれか一方のみ形成される構成としても良い。
【0036】
また、図8の破線部は、挿通孔104,105,106を示している。図8に示すように、挿通孔106は保持部材108の外周より大きくされているので、ヘッド部45のガイドプレート103側からニードルピン対44を挿入することが可能にされている。また、挿通孔104,105の短尺方法の内寸法は、保持部材108の直径より小さくされているので、ニードルピン対44がヘッド部45から抜け落ちることが防止される。
【0037】
図9は、ヘッド部45の概略構成の一例を説明するための部分断面図である。図9に示すニードルピン対44は、電流供給用ニードルピン107a側が手前に配置されている。図9に示すヘッド部45は、ニードルピン対44が挿通される挿通孔が形成された板状のプレート114,115,116,117、及びガイドプレート101,102,103を備える。プレート114,115,116は、ニードルピン対44の先端方向からプレート114,115,116の順に一体に積層され、さらにプレート116の次にガイドプレート103が積層されている。そして、プレート114,115,116、及びガイドプレート103は、固定部材118により一体に固定されている。また、ニードルピン対44の基端方向から順に、ガイドプレート103、プレート117、ガイドプレート102が積層され、固定部材119により一体に固定されている。
【0038】
ガイドプレート103、プレート114,117としては、例えば厚さ1.5mm程度の樹脂材料を用いても良い。また、プレート115,116としては、例えば厚さ0.8mm程度の樹脂材料を用いても良い。また、ガイドプレート101,102としては、例えば厚さ0.1mm程度のSUS(JIS G4303等)のステンレス鋼等にフォトリソグラフィを用いてそれぞれ挿通孔104,105を形成したものを用いても良い。
【0039】
これにより、プレート114,115,116,117はヘッド部45の強度を保つと共に、ガイドプレート101,102,103を保持するようにされている。また、プレート114,115,116,117、及びガイドプレート101,102,103の挿通孔に挿通されたニードルピン対44の先端部位は、プレート114の表面から例えば0.5mmのピン出しろDだけ突出し、基板2上に形成されたランド21(検査点)に先端部位の頂部が接触可能にされている。
【0040】
また、電流供給用ニードルピン107aと電圧測定用ニードルピン107bとは、保持部材108によって束ねられているので、電流供給用ニードルピン107aと電圧測定用ニードルピン107bとは保持部材108の上下で撓むことが容易にされており、ランド21へ接触するときの弾接が保たれる。さらに、保持部材108から電流供給用ニードルピン107a及び電圧測定用ニードルピン107bの先端部位までの間での撓みにより、これらニードルピンの先端部位および基端部位のいずれかが磨耗して短くなったときであっても、ランド21へ接触するときに弾接しなくなることが抑制される。
【0041】
図5に戻ってベース部46は、例えばガラスエポキシ、ベーク、その他の樹脂材料等の絶縁材料からなる板状のベースプレート112と、ベースプレート112を貫通して埋め込まれた略円柱形状の電極113a,113bとを備える。また、電極113aは、ケーブル124aと多極コネクタ41Cとを介してスキャナー74に接続され、電極113bは、ケーブル124bと多極コネクタ41Cとを介してスキャナー74に接続されている。
【0042】
図10は、ベース部46の構造の一例を示す図である。図10に示すベース部46は、ベースプレート112と、板状のプレート120,121,122とが積層され一体にされて構成されている。例えば、ベースプレート112、プレート120は樹脂材料、プレート121はガラスエポキシ、プレート122は黒ベークを用いて構成されている。そして、ベースプレート112、及び板状のプレート120,121,122を貫通する挿通孔に例えばエナメル線からなる電極113が挿通され、紫外線硬化剤123によって電極113が固定されている。そして、ベースプレート112のヘッド部45に対面する側の表面は、研磨されて平坦にされている。
【0043】
図11は、ヘッド部45とベース部46との接合部の構造を説明するための断面図である。ヘッド部45とベース部46との接合部では、ヘッド部45のガイドプレート103とベース部46のベースプレート112とが密着されると、電流供給用ニードルピン107aの基端部位の頂部が電極113aに接触し、電圧測定用ニードルピン107bの基端部位の頂部が電極113bに接触する。これにより、スキャナー74は、ケーブル124a、124bとヘッド部45とを介して、ニードルピン対44との間で抵抗測定用信号を入出力することが可能にされている。
【0044】
この場合、基端面110a,110bが互いに対面するように配置されているので、基端面110aの頂部と基端面110bの頂部との間の距離が、電流供給用ニードルピン107aと電圧測定用ニードルピン107bとの軸線間の距離よりも長くなる。これにより、電極113aと電極113bとの間の距離を長くすることが可能になり、あるいは電極113a及び電極113bの直径を大きくすることが可能になるので、電極113a及び電極113bと、電流供給用ニードルピン107a及び電圧測定用ニードルピン107bとをそれぞれ接触させることが容易になる。
【0045】
次に、図3に戻って、上記のように構成された基板検査装置の電気的構成について説明する。この基板検査装置は、CPU(Central Processing Unit),ROM(Read Only Memory),RAM(Random Access Memory),モータドライバ等を備えて予め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71と、テスターコントローラ73と、スキャナー74と、オペレータからの指令を受け付けたり配線パターンの検査結果を表示したりするための操作パネル75とを備える。
【0046】
テスターコントローラ73は、制御部71からの検査開始指令を受信し、予め記憶されたプログラムに従って、基板2の配線パターンのランドに接触された複数本のニードルピン対44の中から検査すべき配線パターンの両端に位置する2つのランドにそれぞれ接触した2つのニードルピン対44を順次、選択する。そして、テスターコントローラ73は、選択した2つのニードルピン対44間の検査を行わせるべく、スキャナー74へスキャン指令が送信される。
【0047】
図12は、スキャナー74の構成の一例を説明するための概念図である。図12に示すスキャナー74は、所定レベルの測定用電流を出力する定電流源からなる電流生成部125と、所定レベルの測定用電流での電圧を測定する電圧測定部126と、プローブ42が備える複数本のニードルピン対44の中から選択された2つのニードルピン対44間に、電流生成部125と電圧測定部126とを接続するスイッチアレー等からなる切替スイッチ128とを備える。
【0048】
検査処理部127は、テスターコントローラ73からのスキャン指令に応じて検査対象となる2つのニードルピン対44間に電流生成部125と電圧測定部126とを接続させるべく、切替スイッチ128へ制御信号を出力する。また、検査処理部127は、電圧測定部126で測定された電圧値を所定の基準電圧と比較することにより、検査対象となる配線パターンの導通状態の良否を判定し、その判定結果をテスターコントローラ73へ送信する。
【0049】
次に、上記のように構成された基板検査装置の動作について説明する。まず、制御部71が搬送テーブル駆動機構6や検査治具駆動機構43を駆動制御して搬送テーブル5上の基板2に形成された回路パターンにプローブ42を接触させる。これにより、プローブ42が備える複数本のニードルピン対44が一体的に基板2の配線パターンのランドに接触される。
【0050】
次に、上記のようにして配線パターンへのニードルピン対44の接触が完了すると、制御部71からテスターコントローラ73へ検査開始指令が送信される。そして、テスターコントローラ73によって、例えば検査対象として配線パターン23が選択される。そして、配線パターン23の一端位置のランド21に接触するニードルピン対44が接続されている切替スイッチ128のポートP1と、配線パターン23の他端位置のランド22に接触するニードルピン対44が接続されている切替スイッチ128のポートP2とを指定して検査を行わせるスキャン指令が、テスターコントローラ73からスキャナー74へ送信される。
【0051】
次に、テスターコントローラ73からのスキャン指令に応じてポートP1とポートP2との間に電流生成部125と電圧測定部126とを接続させるべく、スキャナー74から切替スイッチ128へ制御信号が出力され、切替スイッチ128によって、ポートP1とポートP2との間に電流生成部125と電圧測定部126とが接続される。
【0052】
次に、電流生成部125によって、測定用の電流Iが出力され、切替スイッチ128のポートP1から、図5を参照して多極コネクタ41C、ケーブル124a、電極113a、電流供給用ニードルピン107aを介してランド21に電流Iが供給される。さらに、図12を参照して電流Iが、ランド21から配線パターン23、ランド22へ流れ、図5を参照してランド22に接触された電流供給用ニードルピン107a、電極113a、ケーブル124a、多極コネクタ41C、図12の切替スイッチ128のポートP2を介して電流生成部125に達する電流ループが形成される。これにより、例えば配線パターン23の抵抗値をRとすると、ランド21とランド22との間に生じる電圧Vは、V=R×Iとなる。
【0053】
次に、ランド21の電位が、図5を参照してランド21に接触された電圧測定用ニードルピン107b、電極113b、ケーブル124b、多極コネクタ41C、図12の切替スイッチ128のポートP1を介して電圧測定部126に導かれる。また、ランド22の電位が、図5を参照してランド22に接触された電圧測定用ニードルピン107b、電極113b、ケーブル124b、多極コネクタ41C、図12の切替スイッチ128のポートP2を介して電圧測定部126に導かれる。そして、電圧測定部126によって、ランド21とランド22との間の電圧Vが測定される。
【0054】
次に、検査処理部127により、電圧測定部126で測定された電圧Vが所定の基準電圧と比較された結果、電圧Vが基準電圧を越えたとき、配線パターン23の導通状態が不良であると判定される一方、電圧Vが基準電圧以下のとき、配線パターン23の導通が良好であると判定される。そして、検査処理部127によって、その判定結果を示す信号がテスターコントローラ73へ送信される。
【0055】
これにより、配線パターン23の導通状態が、4端子法等を用いて検査される。なお、検査処理部127は、電圧測定部126で測定された電圧Vから、R=V/Iの演算処理を実行することにより配線パターン23の抵抗値Rを算出し、抵抗値Rと所定の基準抵抗値とを比較することにより、配線パターン23の導通状態の良否を判定する構成であっても良い。
【0056】
次に、テスターコントローラ73によって、配線パターン23の導通が良好であることを示す信号が受信されたとき、テスターコントローラ73から新たな配線パターンの検査を行わせるべく、スキャナー74へスキャン指令が送信される。一方、テスターコントローラ73によって、配線パターン23の導通が不良であることを示す信号が受信されたとき、テスターコントローラ73から制御部71へ検査対象の基板2が不良であることを示す信号が送信され、制御部71によって、操作パネル75に基板2が不良である旨、表示される。
【0057】
これにより、微細化され、検査点となるランドが小さい回路基板の配線パターンを4端子法等により検査することができる。
【0058】
なお、プローブ42が備える複数本のニードルピン対44が一体的に基板2の配線パターンのランドに接触される構成の基板検査装置の例を示したが、基板検査装置は、ニードルピン対44を一つ備えたプローブ42を二つ備え、その二つのプローブ42が基板の配線パターンへ予めプログラムされた通りに移動して検査を行う構成であっても良い。また、プローブ42は、ガイドプレート101,102,103を備えない構成であっても良い。また、ニードルピン対44の基端部には、基端面110a,110bが形成されない構成であっても良い。
【0059】
【発明の効果】
請求項1に記載の発明によれば、検査点に接触される電流供給用ニードルピンと電圧測定用ニードルピンとの先端面の頂部の間隔を微小にすることができるので、電流供給用ニードルピンと電圧測定用ニードルピンとの二つの端子を微細な検査点に接触させることを容易にすることができる。
【0060】
また、前記基端面の頂部は、電流供給用ニードルピン及び電圧測定用ニードルピンの軸線を結んだ線分の延長線上に軸線よりも外側に離間して設けられるので、電流供給用ニードルピン及び電圧測定用ニードルピンとの間で信号を入出力するための電極を離間させる距離を増大させることができ、基端面の頂部と電極とを接触させることを容易にできる。
【0061】
請求項2に記載の発明によれば、電流供給用ニードルピンと電圧測定用ニードルピンとは、その絶縁材料の厚さによる微小間隔を有して保持されるので、電流供給用ニードルピンと電圧測定用ニードルピンとの間隔を微小にすることを容易にできる。
【0062】
請求項3に記載の発明によれば、電流供給用ニードルピン及び電圧測定用ニードルピンは、回転することが抑制されるので、ねじれたり、前記電極と接触しなくなったりすることを抑制することができる。
【0063】
請求項4に記載の発明によれば、請求項1〜3のいずれかに記載の基板検査用プローブを用いて2検査点間の導通状態の良否を判定することができるので、この基板検査用プローブを用いて微細化された回路基板の配線パターンを4端子法等により検査することを容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る基板検査装置の一例を示す側断面図である。
【図2】図1に示す基板検査装置の平面図である。
【図3】図1に示す基板検査装置に検査治具を装着した概略構成を示す模式図である。
【図4】図1に示す基板検査装置の上部検査ユニット及び下部検査ユニットを示す斜視図である。
【図5】図4に示すプローブの構造を説明するための部分斜視図である。
【図6】図5に示す電流供給用ニードルピンの構造を示す図である。
【図7】図5に示すニードルピン対の構造を詳細に説明するための側面図である。
【図8】図7に示すニードルピン対のX−X断面を示す断面図である。
【図9】図5に示すヘッド部の概略構成の一例を説明するための部分断面図である。
【図10】図5に示すベース部の構造の一例を示す図である。
【図11】図5に示すヘッド部とベース部との接合部の構造を説明するための断面図である。
【図12】図3に示すスキャナーの構成の一例を説明するための概念図である。
【符号の説明】
21,22 ランド
23 配線パターン
42 プローブ
44 ニードルピン対
45 ヘッド部
46 ベース部
71 制御部
73 テスターコントローラ
74 スキャナー
75 操作パネル
101,102 ガイドプレート(拘束部材)
103 ガイドプレート
104,105,106 挿通孔
107a 電流供給用ニードルピン
107b 電圧測定用ニードルピン
108 保持部材
109a,109b 先端面
110a,110b 基端面
111a,111b コーティング層
112 ベースプレート
113,113a,113b 電極
114,115,116,117 プレート
125 電流生成部
126 電圧測定部
127 検査処理部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a substrate inspection apparatus for inspecting a wiring pattern on a substrate, and a substrate inspection probe used therefor.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a wiring pattern on a circuit board has a low resistance in order to transmit an electric signal to an IC or other semiconductor or electric component mounted on the circuit board, or to give an electric signal to liquid crystal or plasma. Printed circuit board before placing semiconductors and electrical components, circuit wiring board with wiring pattern formed on liquid crystal panel or plasma display panel, or wiring pattern formed on a substrate such as semiconductor wafer The resistance value is measured to check its quality. The resistance value of the wiring pattern is determined by bringing a measuring terminal into contact with each of the inspection points provided at two locations of the wiring pattern to be inspected and passing a predetermined level of measuring current between the measuring terminals. It is measured using Ohm's law by measuring the voltage generated between the measuring terminals.
[0003]
However, as described above, when a measurement terminal brought into contact with each of the two inspection points of the wiring pattern is commonly used for supplying the measurement current and measuring the voltage, the contact resistance between the measurement terminal and the inspection point Affects the measurement voltage, and the measurement accuracy of the resistance value is lowered. Therefore, the current supply terminal and the voltage measurement terminal are brought into contact with each inspection point, the measurement current is supplied between the current supply terminals brought into contact with the respective inspection points, and the respective inspection points are contacted. By measuring the voltage generated between the measured voltage measuring terminals, the method of measuring the resistance value with high accuracy by suppressing the influence of the contact resistance between the measuring terminal and the inspection point is a four-terminal measuring method or Known as the Kelvin method or the like (hereinafter referred to as the four-terminal method or the like), and a substrate inspection apparatus for inspecting a wiring pattern using the four-terminal measurement method is known (see, for example, Patent Document 1). ).
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-6-66832
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, when the wiring pattern is inspected by using the four-terminal method or the like, it is necessary to bring the two terminals of the current supply terminal and the voltage measurement terminal into contact for each inspection point. On the other hand, in recent years, the miniaturization of circuit boards has progressed and the lands that serve as inspection points have become smaller. As a result, it has become difficult to bring two terminals into contact with one land.
[0006]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a substrate inspection probe in which two terminals can be easily brought into contact with a minute inspection point and a substrate inspection apparatus using the probe.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The substrate inspection probe according to the present invention is: A substrate inspection probe comprising a current supply needle pin and a voltage measurement needle pin for contacting an inspection point on a wiring pattern provided on a substrate, wherein the current supply needle pin and the voltage measurement needle pin The current supply needle pin and the voltage measurement needle pin are provided with a holding member that is integrally held, and a tip surface that is inclined and intersects with an axis of each needle pin is formed at a tip portion that contacts the inspection point. The holding member holds the current supply needle pin and the voltage measurement needle pin in parallel with a minute interval, and the tops of the distal end surfaces of the current supply needle pin and the voltage measurement needle pin are To hold adjacent to each other. In addition, the current supply needle pin and the voltage measurement needle pin further have a base end surface inclined and intersecting with an axis thereof in a direction opposite to the front end surface at a base end portion opposite to the front end portion, respectively. It is formed It is characterized by that.
[0008]
According to the first aspect of the present invention, each of the tip portions for contacting the inspection points on the wiring pattern provided on the substrate is formed with the tip surfaces inclined and intersecting with the axis of each needle pin. The supply needle pin and the voltage measuring needle pin are integrally held by the holding member in parallel with a minute interval. The tops of the tip surfaces of the current supply needle pin and the voltage measurement needle pin are oriented adjacent to each other. Thereby, it becomes possible to make the space | interval of the top part of the front end surface of the needle pin for electric current supply and the needle pin for voltage measurement which are in contact with an inspection point minute.
[0009]
Also, Each of the current supply needle pin and the voltage measurement needle pin further has a base end surface that is inclined and intersects with the axis in the direction opposite to the front end surface, at the base end portion opposite to the front end portion. As a result, the top of the base end face is provided on the extension line of the line connecting the axis lines of the current supply needle pin and the voltage measurement needle pin so as to be spaced outward from the axis line.
[0010]
Also, At least one of the current supply needle pin and the voltage measurement needle pin is characterized in that a surface at a predetermined position is coated with an insulating material. This configuration According to the above, since the surface of at least one predetermined position of the current supply needle pin and the voltage measurement needle pin is coated with the insulating material, the current supply needle pin and the voltage measurement needle pin have the thickness of the insulation material. It is held with a very small interval.
[0011]
Also, A restraining member having an insertion hole through which the current supply needle pin and the voltage measurement needle pin are inserted, and the insertion hole rotates the inserted current supply needle pin and the voltage measurement needle pin in a rotation direction; It is characterized by a shape that is constrained to. According to this configuration The current supply needle pin and the voltage measurement needle pin inserted through the insertion hole are constrained in the rotation direction.
[0012]
The substrate inspection apparatus according to the present invention is the above-mentioned. In a substrate inspection apparatus using the substrate inspection probe according to any one of the above, Above 1st probe and 2nd probe which consist of a board | substrate inspection probe in any one, and the said current supply with which the 1st probe and 2nd probe each contact | abutted to the 2 test | inspection points of the said wiring pattern, respectively A current generator for passing a measurement current between the needle pins for voltage measurement, and a voltage measurement for measuring the voltage between the needle pins for voltage measurement provided in each of the first probe and the second probe at the predetermined level of measurement current And a test processing unit that determines whether the conduction state between the two test points is good or bad using the current value at the predetermined level and the voltage value measured by the voltage measurement unit. This configuration According to Above The first probe and the second probe comprising the board inspection probe according to any one of the above are brought into contact with the two inspection points of the wiring pattern, respectively, and the current probe needle pin of the first probe and the second probe A measurement current of a predetermined level is caused to flow between the current supply needle pin and a voltage generated between the voltage measurement needle pin of the first probe and the voltage measurement needle pin of the second probe is measured. Using the current value and the voltage value measured by the voltage measurement unit, the quality of the conduction state between the two inspection points is determined.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a side sectional view showing an embodiment of a substrate inspection apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is a plan view of the substrate inspection apparatus of FIG. In order to clarify the directional relationship with each drawing described later, XYZ rectangular coordinate axes are shown.
[0014]
As shown in these drawings, in this board inspection apparatus, an opening /
[0015]
In this substrate inspection apparatus, in order to transport the
[0016]
With reference to FIG. 2, the transfer table 5 includes a
[0017]
In the inspection unit 4, an upper inspection unit 4 </ b> U for inspecting a wiring pattern formed on the upper surface side of the
[0018]
The
[0019]
As shown in FIG. 3, the inspection
[0020]
The inspection jig 41 (see FIG. 4) is for inspecting a substrate in which lands of wiring patterns serving as inspection points are relatively regularly arranged in a lattice pattern, and inspects the
[0021]
The
[0022]
The
[0023]
The tip portion of the
[0024]
The insertion holes 104 and 105 are not limited to an oval shape, but may be any shape that restricts the rotation of the
[0025]
The
[0026]
FIG. 6 is a view showing the structure of the current
[0027]
In this case, the inclination angle A, which is the narrow angle of the intersection angle between the
[0028]
Further, a
[0029]
Further, it is desirable that the distal end portion of the current
[0030]
The voltage measuring
[0031]
The current
[0032]
FIG. 7 is a side view for explaining the structure of the
[0033]
Further, since the
[0034]
As a result, the current
[0035]
Note that only one of the
[0036]
Moreover, the broken line part of FIG. 8 has shown the insertion holes 104,105,106. As shown in FIG. 8, since the
[0037]
FIG. 9 is a partial cross-sectional view for explaining an example of a schematic configuration of the
[0038]
As the
[0039]
As a result, the
[0040]
Further, since the current
[0041]
Returning to FIG. 5, the
[0042]
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of the structure of the
[0043]
FIG. 11 is a cross-sectional view for explaining the structure of the joint portion between the
[0044]
In this case, since the base end faces 110a and 110b are arranged so as to face each other, the distance between the top of the
[0045]
Next, returning to FIG. 3, the electrical configuration of the substrate inspection apparatus configured as described above will be described. The board inspection apparatus includes a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), a motor driver, and the like, and a
[0046]
The
[0047]
FIG. 12 is a conceptual diagram for explaining an example of the configuration of the
[0048]
The
[0049]
Next, the operation of the substrate inspection apparatus configured as described above will be described. First, the
[0050]
Next, when the contact of the
[0051]
Next, a control signal is output from the
[0052]
Next, a current I for measurement is output by the
[0053]
Next, with reference to FIG. 5, the potential of the
[0054]
Next, as a result of comparing the voltage V measured by the
[0055]
Thereby, the conduction | electrical_connection state of the
[0056]
Next, when the
[0057]
Thereby, it is possible to inspect the circuit pattern of the circuit board that is miniaturized and has a small land as an inspection point by a four-terminal method or the like.
[0058]
In addition, although the example of the board | substrate inspection apparatus of the structure with which the several
[0059]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, the distance between the tops of the tip surfaces of the current supply needle pin and the voltage measurement needle pin that are in contact with the inspection point can be made minute. It is possible to easily bring the two terminals with the needle pin into contact with a fine inspection point.
[0060]
Also, The top of the base end face is provided on the extended line connecting the axis of the current supply needle pin and the voltage measurement needle pin, and is provided outside the axis, so that the current supply needle pin and the voltage measurement needle pin are for voltage measurement. The distance for separating the electrode for inputting / outputting a signal from / to the needle pin can be increased, and the top of the base end face can be easily brought into contact with the electrode.
[0061]
[0062]
[0063]
Claim 4 According to the invention described in
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side sectional view showing an example of a substrate inspection apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of the substrate inspection apparatus shown in FIG.
3 is a schematic diagram showing a schematic configuration in which an inspection jig is mounted on the substrate inspection apparatus shown in FIG. 1;
4 is a perspective view showing an upper inspection unit and a lower inspection unit of the board inspection apparatus shown in FIG. 1. FIG.
5 is a partial perspective view for explaining the structure of the probe shown in FIG. 4. FIG.
6 is a diagram showing the structure of the current supply needle pin shown in FIG. 5;
7 is a side view for explaining in detail the structure of the needle pin pair shown in FIG. 5. FIG.
8 is a cross-sectional view showing an XX cross section of the needle pin pair shown in FIG. 7. FIG.
9 is a partial cross-sectional view for explaining an example of a schematic configuration of a head unit shown in FIG.
10 is a diagram showing an example of a structure of a base portion shown in FIG.
11 is a cross-sectional view for explaining a structure of a joint portion between a head portion and a base portion shown in FIG.
12 is a conceptual diagram for explaining an example of the configuration of the scanner shown in FIG. 3. FIG.
[Explanation of symbols]
21,22 rand
23 Wiring pattern
42 Probe
44 Needle pin pair
45 Head
46 Base part
71 Control unit
73 Tester controller
74 scanner
75 Operation panel
101,102 Guide plate (restraint member)
103 Guide plate
104, 105, 106 insertion hole
107a Needle pin for current supply
107b Needle pin for voltage measurement
108 Holding member
109a, 109b Tip surface
110a, 110b Base end face
111a, 111b coating layer
112 Base plate
113,113a, 113b electrode
114, 115, 116, 117 plate
125 Current generator
126 Voltage measurement unit
127 Inspection processing unit
Claims (4)
前記電流供給用ニードルピン及び電圧測定用ニードルピンには、さらに、前記先端面とは逆方向にその軸線と傾斜して交差する基端面が前記先端部位と逆側の基端部位にそれぞれ形成されることを特徴とする基板検査用プローブ。 A substrate inspection probe comprising a current supply needle pin and a voltage measurement needle pin for contacting an inspection point on a wiring pattern provided on a substrate, wherein the current supply needle pin and the voltage measurement needle pin The current supply needle pin and the voltage measurement needle pin are provided with a holding member that is integrally held, and a tip surface that is inclined and intersects with an axis of each needle pin is formed at a tip portion that contacts the inspection point. The holding member holds the current supply needle pin and the voltage measurement needle pin in parallel with a minute interval, and the tops of the distal end surfaces of the current supply needle pin and the voltage measurement needle pin are all SANYO holding as mutually adjacent,
Each of the current supply needle pin and the voltage measurement needle pin is further formed with a base end surface that is inclined and intersects with the axis thereof in a direction opposite to the front end surface at a base end portion opposite to the front end portion. A board inspection probe.
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