JP5437921B2 - 検査システム - Google Patents

Description

本発明は、検査プローブ、検査方法および検査システムに関し、特に、ＭＥＭＳ（Micro Wlectro Mechanial System）回路基板の電気的特性測定を行う検査プローブ、検査方法および検査システムに関する。

近年、電気と機械との技術を融合した超小型システムであるＭＥＭＳ技術が、あらゆる分野の既存製品の小型化や高性能化に貢献する技術として注目されている。
特に、インターネット通信網などの通信網の基盤となる光ネットワークの分野では、通信データの多チャンネル化や波長分割多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplex）化といった通信データの高速大容量化を低コストで実現する技術として、複数の可動反射体から構成されるマイクロミラー素子を配列したマイクロミラーアレイ（以下、「ＭＥＭＳミラー」という）に代表される光ＭＥＭＳ技術が脚光を浴びており、光ＭＥＭＳ技術を用いた光スイッチの開発が盛んに行われている（特許文献１）。

ＭＥＭＳミラーには様々な駆動原理に応じた構成が存在するが、代表的な構成として、１対の固定電極と対向する位置に配置された可動電極間に電圧を印加して発生した静電引力により可動電極を引き寄せてミラーの角度を可変させる静電駆動型ＭＥＭＳミラーがある。この静電駆動型ＭＥＭＳミラーは、構造が単純であると同時に低消費電力によってマイクロミラーアレイを制御することが可能であるという特徴を有していることから、光スイッチの特徴的な構成として用いられている。

そこで、静電駆動型ＭＥＭＳミラーを光スイッチ装置の構成要素として組み込むためには、基板上に静電駆動型ＭＥＭＳミラーを構成したＭＥＭＳミラーチップを用いることが必要であり、光スイッチ装置の機能を十分に発揮させるには、品質が確保されたＭＥＭＳミラーチップを用いることが重要である。

従来、静電駆動型ＭＥＭＳミラーチップの品質を確保するための良否判定は、静電駆動型ＭＥＭＳミラーチップに形成される各電極間の短絡の有無を確認する絶縁試験の結果に基づいてなされることが知られている。従来の絶縁試験をチップ状態で行うためには、チップ上に形成された電極パッドに検査プローブ等を接続し、外部の測定器に接続する必要がある。
ここで、静電駆動型ＭＥＭＳミラーチップ上に形成された電極パッドの一例を図１１および図１２に示す。図１１および図１２に示すように、中央部にミラー領域が形成され、チップの周囲に電極パッドが形成されている。

従来の絶縁試験では、例えば、液晶パネル上に形成される１つ電極パッドと接続するための１つの端子（以下「バンプ」という。）と配線とをフレキシブルな基板（以下「フレキ基板」という。）上に形成した検査プローブが用いられていた（特許文献２参照）。従来の検査プローブの構成例を図１３および図１４に示す。液晶パネル上に形成された電極パッドに検査プローブ等を接続し、検査用の信号を印可し、液晶パネルが正常に点灯しているか検査する。
図１２および図１３に示すように、従来の検査プローブは、絶縁被膜されたフレキ基板２００上に複数配列された検査用の信号入力端子すなわちバンプ２０１−ｎと、このバンプ２０１−ｎと接続された信号線２０３−ｎとを備えている。この従来の検査プローブは、フレキ基板上にエッチング等で高精度に配線を形成することによって、多端子化・狭ピッチ化が容易に実現できるという特徴を有している。

特開２００３−０５７５７５号公報 特許第４３５３１７１号

上述した従来の技術による検査プローブの構造では、静電駆動型ＭＥＭＳミラーチップの絶縁検査による良否判定を行う場合、液晶パネルのように目視による良否判定ができないために、チップ上に形成された電極パッドと検査プローブ先端に形成されたバンプ間の接触状態が常に良好であることが正確な良否判定を行うための条件となる。しかしながら、電極パッドと検査プローブ先端のバンプとの接触状況によっては、電極パッドと検査プローブ先端のバンプ間の接触状態が常に良好であることを保証することができず、正確な絶縁検査を実行できないといった問題があった。

具体的には、静電駆動型ＭＥＭＳミラーチップに形成される各電極間の絶縁試験は、測定箇所となる電極パッドと検査プローブのバンプとが確実に接触した状態、すなわち、電気的に導通している状態で実施されることにより、各電極間の絶縁確認を正確に実行することができる。正確に実行された絶縁試験の結果、静電駆動型ＭＥＭＳミラーチップの各電極間が電気的に開放状態(オープン)であることが確認された場合、このチップは良品であると判定される。一方、ショート状態であることが確認されたチップは、不良品であると判定される。
例えば、測定箇所の電極パッドと検査プローブのバンプとの間に接触不良が発生している場合、たとえ被試験チップが不良品であったとしても、絶縁試験ではオープン状態であることが確認される場合があるため、被試験チップは良品であると判断されてしまう場合がある。

ここで、従来の検査プローブを電極パッドに接触させた場合に発生する接触不良状態の例を図１５に示す。
図１５の（ａ）には、被試験チップの電極パッドと検査プローブのバンプとの間にごみ等の異物が挟み込まれ、電極パッドとバンプとの間に接触不良が発生している場合を示している。この場合、電極パッドとバンプとの間に挟み込まれた異物が絶縁体であれば、絶縁試験の結果、開放状態(オープン)が確認されるため、被試験チップがたとえ不良品であったとしても良品であると判定される。
図１５の（ｂ）には、被試験チップの電極パッドと検査プローブのバンプとが非接触の場合を示している。この場合についても、絶縁試験の結果、開放状態(オープン)が確認されるため、被試験チップがたとえ不良品であったとしても良品であると判定される。

よって、従来の検査プローブでは、試験対象であるチップの電極パッドと検査プローブ先端のバンプ間の接触状態が常に良好であることを保証することができないため、絶縁試験の結果に基づいたチップの良否判定が正確に実施できないといった問題があった。
また、検査プローブのバンプと電極パッドの接触状態を直接目視により観察して確認することは、超小型である静電駆動型ＭＥＭＳミラーチップの構成上、困難であるという問題があった。

したがって、本発明は、上述した問題を解決するためになされたものであり、試験対象であるチップの絶縁試験において、試験対象のチップに形成される電極パッドと検査プローブのバンプとの接触状態を確認した後に絶縁試験を実施し、絶縁試験結果に基づいたチップの良否判定を正確に実行することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明は、検査プローブに、回路基板上に形成される電極パッドに接触させる少なくとも２つの接点が配置された端子部と、この端子部の前記接点のそれぞれに接続される複数の信号線とを備えたことを特徴とする。
また、本発明にかかる検査プローブの前記端子部のそれぞれの前記接点は、前記回路基板上に形成される前記電極パッドに応じて配置された構成としても良く、前記信号線は、その一端に前記接点が接続され他端には外部からの電気信号の入出力端子が接続される構成としても良い。
さらに、本発明にかかる検査プローブの前記端子部および前記信号線は、透明性を有する可撓性フィルムからなる基板上に形成されても良い。

また、本発明は、回路基板上に形成される電極パッドに接触させる少なくとも２つの接点が配置された端子部と、この端子部の前記接点のそれぞれに接続される複数の信号線とを備えたことを特徴とする検査プローブを用いた前記回路基板の良否判定を行う検査の検査方法において、前記端子部の前記接点のそれぞれを前記検査の対象物である前記回路基板の前記電極パッドに対応させて接触させる接触ステップと、この接触ステップによって前記電極パッドに対応させて接触させた前記端子部の接点のそれぞれが互いに導通しているか否かを確認する接触確認ステップと、この接触確認ステップにおける導通状態の確認結果に基づいて、前記電極パッドと前記端子部との接触状態を判定する接触判定ステップと、この接触判定ステップによって前記電極パッドと前記端子部との接続状態が良好であると判定されると前記回路基板の前記検査を実行する検査実行ステップとを備えることを特徴とする。

さらに、本発明における前記接触判定ステップは、前記接触確認ステップにおいて前記接点のそれぞれが互いに電気的に導通していることを確認できた場合、前記電極パッドと前記端子部との接触状態が良好であると判定し、前記接点のそれぞれが互いに電気的に導通していないことを確認できた場合、前記電極パッドと前記端子部との接触状態が不良であると判定しても良い。

本発明によれば、検査プローブの先端に備えられた少なくとも２つのバンプと回路基板上に形成される電極パッドとの間の接触状態が良好であることを確認することができることから、検査プローブのバンプと回路基板上に形成された電極パッドとの接触不良を防ぐことができる。
したがって、検査プローブのバンプと回路基板上に形成された電極パッドとの接触状態が良好であることを確認した後に、回路基板上の各電極間の絶縁試験を行うことによって回路基板上の各電極間の絶縁試験を正確に実施することができ、この絶縁試験の結果に基づいてなされる回路基板の良否判定を正確に行うことができる。

本発明の実施の形態にかかる検査プローブを含んだＭＥＭＳミラーチップの良否判定検査システムの一例を示す図である。 本発明の実施の形態にかかる検査プローブの構成を検査プローブ上面から見た上面図である。 本発明の実施の形態にかかる検査プローブの構成を検査プローブ断面から見た断面図である。 本発明の実施の形態にかかる検査プローブを用いてＭＥＭＳミラーチップの良否判定検査（絶縁試験）の手順を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態にかかる検査プローブと電極パッドとの位置合わせの方法の一例を示す図である。 本発明の実施の形態にかかる検査プローブと電極パッドとを接触させた際の検査プローブ上面から見た図である。 本発明の実施の形態にかかる検査プローブと電極パッドとを接触させた際の検査プローブおよびチップの断面から見た図である。 本発明の実施の形態にかかる検査プローブを用いたＭＥＭＳミラーチップの良否判定検査（導通確認試験）の構成を概念的に説明する図である。 本発明の実施の形態にかかる検査プローブを用いたＭＥＭＳミラーチップの良否判定検査（絶縁試験）の構成を概念的に説明する図である。 本発明の実施の形態にかかる検査プローブと電極パッドとの間で発生する接触不良状態の例を示す図である。 回路基板周辺に形成された電極パッドの一例を示す図である。 回路基板周辺に形成された電極パッドの一例を示す図である。 フレキシブル基板を用いた従来の検査プローブの構成の一例を検査プローブ上面から見た上面図である。 フレキシブル基板を用いた従来の検査プローブの構成の一例を検査プローブ断面から見た断面図である。 従来の検査プローブと電極パッドとの間で発生する接触不良状態の例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図を参照して説明する。
本発明の実施形態にかかる検査プローブは、静電駆動型ＭＥＭＳミラーチップの良否判定検査に用いるものであり、特に、良否判定検査の対象チップの電極パッド１つと接触させる端子（バンプ）を検査プローブの先端に少なくとも２つ備えるものである。
ここで、静電駆動型ＭＥＭＳミラーチップの良否判定検査は、一般的に、静電駆動型ＭＥＭＳミラーチップに形成される各電極間に短絡が発生していないかを確認する絶縁試験によってなされるものであり、絶縁試験の結果に基づいて静電駆動型ＭＥＭＳミラーチップの良否判定がなされている。

本実施の形態にかかる検査プローブを用いた静電駆動型ＭＥＭＳミラーチップの良否判定検査システム（以下、単に「良否判定検査システム」という。）は、検査プローブのバンプと静電駆動型ＭＥＭＳミラーチップの電極間との接触状態を確認する導通確認試験と、静電駆動型ＭＥＭＳミラーチップの各電極間に短絡が発生していないかを確認する絶縁試験とを実施し、それら各試験の結果に基づいて静電駆動型ＭＥＭＳミラーチップの良否判定を行うものである。なお、以下、本実施の形態における良否判定検査システムにおいて実施される上記した導通確認試験と絶縁試験とを合わせて「良否判定試験」という場合がある。

上記の良否判定検査システムの構成を図１に示す。
図１に示すように、良否判定検査システムは、試験対象である静電駆動型ＭＥＭＳミラーチップ１１の各電極１１０−１〜１１０−ｎに接触させて取得した電気信号を試験装置１２に入力するまたは試験装置１２から出力される電気信号を印可する検査プローブ１０と、静電駆動型ＭＥＭＳミラーチップの良否判定試験を実行する試験装置１２と、試験装置１２によって実施される試験に応じて試験装置１２から入出力される電気信号を切り替えるスイッチ１３とから構成されている。

ここで、本実施の形態にかかる検査プローブ１０の構成について、詳細に説明する。
本実施の形態にかかる検査プローブ１０の構成について、検査プローブ１０の上面より見た上面図を図２に、検査プローブ１０のＡ−Ａ′断面より見た断面図を図３に示す。
図２および図３に示すように、検査プローブ１０は、フレキシブル基板１００と、第１のバンプ１０１−１〜１０１−ｎと、第２のバンプ１０２−１〜１０２−ｎと、信号線１０３−１〜１０３−ｎと、ビア１０４−１〜１０４−ｎとから構成され、信号線１０３−ｎに直接またはビア１０４−ｎを介して接続された第１のバンプ１０１−ｎと第２のバンプ１０２−ｎとが、信号線１０３−ｎ毎にフレキシブル基板１００上に形成されている。

具体的には、図３に示すように、検査プローブ１０は、フレキシブル基板１００の両面にエッチング等により導線（信号線１０３−ｎ）を形成し、被検査チップである静電駆動型ＭＥＭＳミラーチップ１１の各電極１１０−１〜１１０−ｎの電極パッド１１１−１〜１１１−ｎの配列状態に対応させて、２個のバンプ（第１のバンプ１０１−１〜１０１−ｎと第２のバンプ１０２−１〜１０２−ｎ）を信号線１０３−ｎ毎に形成した構造である。

また、第１のバンプ１０１−ｎおよび第２のバンプ１０２−ｎは、フレキシブル基板１００の下面に被検査チップである静電駆動型ＭＥＭＳミラーチップ１１の電極パッド１１１−１〜１１１−ｎの配列状態に対応させて配置されており、第１のバンプ１０１−ｎはビア１０４−ｎを介してフレキシブル基板１００の上面に配線された信号線１０３−ｎと接続され、第２のバンプ１０２−ｎはフレキシブル基板１００の下面に配線された信号線１０３−ｎに直接接続されている。

なお、第２のバンプ１０２−ｎについてもビア１０４−ｎを介してフレキシブル基板上面に配線された信号線１０３−ｎと接続しても良いが、フレキシブル基板１１０に透明性を有する可撓性のフィルム（例えば、ポリイミド膜を用いたフィルム）を採用する場合では、配線の領域を小さくすることで、検査プローブ１０と電極パッド１１１−ｎとの位置合わせ時における視認性の向上が期待できる。
よって、図３に示すように、検査プローブ１０の構成として、第１のバンプ１０１−ｎおよび第２のバンプ１０２−ｎをフレキシブル基板１００の下面に配置し、第１のバンプ１０１−ｎまたは第２のバンプのいずれか１つはビア１０４−ｎを介してフレキシブル基板１００の各バンプが配置されている面とは異なる面に配線された信号線１０３−ｎと接続され、他のバンプはフレキシブル基板１００の各バンプが配置されている面に配線された信号線１０３−ｎに直接接続させて配線領域を小さくする構成が好適である。
以下、本実施の形態にかかる説明では、検査プローブ１０が透明性を有する可撓性のフィルムを採用したフレキシブル基板１００を備えるものとして説明する。

次に、本実施の形態にかかる検査プローブ１０を用いた良否判定試験の手順について、図４に示すフローチャートを参照して説明する。
図４に示すように、良否判定試験の手順は、静電駆動型ＭＥＭＳミラーチップの電極パッドに対して検査プローブ１０の位置合わせを行い（Ｓ３０１〜Ｓ３０２）、静電駆動型ＭＥＭＳミラーチップの電極パッドと検査プローブ１０の第１のバンプ１０１−ｎおよび第２のバンプ１０２−ｎ（以下、「第１および第２のバンプ」という）とを接触させた後にこれらの接触判定を行い（Ｓ３０３〜Ｓ３０４）、判定結果に基づいて被検査チップに対する絶縁試験を実施する（Ｓ３０５）。

具体的には、まず始めに、被検査チップである静電駆動型ＭＥＭＳミラーチップ（以下、単に「被検査チップ」という。）の電極パッドに対して水平方向の位置を合わせるため、検査プローブ１０を移動させて位置を合わせ（Ｓ３０１）、検査プローブ１０の先端部分（第１および第２のバンプ）と被検査チップの電極パッドとを接触させる（Ｓ３０２）。
ここで、被検査チップの電極パッドと検査プローブ１０との位置合わせ方法の一例を図５に示す。

図５の（ａ）に示すように、まず、被検査チップ上方より検査プローブ１０の先端部分のフレキシブル基板１００を透かして観察し、被検査チップの電極パッドの位置と検査プローブ１０の第１および第２のバンプとの位置を合わせる。
水平方向の位置合わせが完了すると、図５の（ｂ）に示すように、検査プローブ１０の先端部分（第１および第２のバンプ）を被検査チップの電極パッド上に降下させる。
引き続き、図５の（ｃ）に示すように、検査プローブ１０の先端部分（第１および第２のバンプ）に対し電極パッドと第１および第２のバンプとが接触する方向に圧を加え、被検査チップの電極パッドと検査プローブ１０の第１および第２のバンプとを接触をさせる。
検査プローブ１０の第１および第２のバンプと被検査チップの電極パッドとが接触した状態を、検査プローブ１０の上面から見た上面図を図６に、検査プローブ１０および被検査チップの断面Ｂ−Ｂ′から見た断面図を図７に示す。図６および図７に示すように、被検査チップの電極パッド１つに対し、検査プローブ１０の第１および第２のバンプが接触している状態であることが分かる。

検査プローブ１０の先端部分の水平方向の位置合わせおよび電極バッドとバンプとの接触（第１および第２のバンプと被検査チップの電極パッドとの接触）が完了すると、続いて、被検査チップの電極パッドに接触している第１のバンプと第２のバンプとが互いに電気的に導通しているか否かを確認する導通確認試験を行い（Ｓ３０３）、この導通確認試験の結果に基づいて、被検査チップの電極パッド毎に検査プローブ１０の第１および第２のバンプと電極パッドとの接触状態が良好か否かを判定する（Ｓ３０４）。
接触状態が良好である場合には（Ｓ３０４で「Yes」）、続いて、被検査チップに対する絶縁試験を実施する（Ｓ３０５）。一方、接触状態が不良である場合には（Ｓ３０４で「No」）、Ｓ３０１に戻り、再度、検査プローブ１０の先端部分の位置合わせを実行する。

ここで、上記の導通確認試験の方法、および、絶縁試験の方法について、図８および図９を参照して説明する。
図８に示すように、導通確認試験を実施する場合、スイッチ１３において端子１３−ａ側へ信号経路を切り替えることにより、試験装置１２によって測定される電気信号は、検査プローブ１０の第１のバンプ１０１−ｎと第２のバンプ１０２−ｎとによってそれぞれ検出される電気信号となる。
よって、試験装置１２は、第１のバンプ１０１−ｎと第２のバンプ１０２−ｎとが電気的に導通状態（ショート状態）であるか否かを計測することにより、被検査チップの電極パッド１１１−ｎと検査プローブ１０の第１および第２のバンプ１０１−ｎ，１０２−ｎとの接触状態が良好であるか否かを確認することができる。

具体的には、第１のバンプ１０１−ｎと第２のバンプ１０２−ｎとがショート状態であることが確認できた場合は、すなわち、被検査チップの電極パッド１１１−ｎに第１のバンプ１０１−ｎと第２のバンプ１０２−ｎとが正常に接触している状態であると判定することができる。

一方、第１のバンプ１０１−ｎと第２のバンプ１０２−ｎとがオープン状態であることが確認できた場合は、何らかの原因により被検査チップの電極パッド１１１−ｎと第１のバンプ１０１−ｎまたは第２のバンプ１０２−ｎとに接触不良が発生している状態であると判定することができる。ここで、検査プローブの第１または第２のバンプと被検査チップの電極パッドとの間に接触不良が発生した状態の一例を図１０に示す。
図１０に示すように、第１または第２のバンプ、もしくは、第１および第２のバンプと被検査チップの電極パッドとの間に接触不良が発生した場合、導通確認試験では、第１のバンプと第２のバンプ間はオープン状態であることが確認される。オープン状態であることが確認されると、被検査チップの電極パッド上の清掃、または、検査プローブの先端の清掃を実施する。または、検査プローブの水平状態を確認して再度被検査チップの電極パッドと接触させる作業を行い、導通が確認されるまで、これらの作業を繰り返す。

被検査チップの電極パッド１１１−ｎに第１のバンプ１０１−ｎと第２のバンプ１０２−ｎとが正常に接触している状態であることが確認できると、図９に示す用に、スイッチ１３において端子１３−ｂ側へ信号経路を切り替えることにより、被検査チップの各電極間の絶縁試験を実施する。

このように、本実施の形態にかかる検査プローブおよびこれを用いた検査方法によれば、検査プローブの先端に備えられた複数のバンプと被検査チップの電極パッドとの間の接触状態が良好であるか否かを確認した後に被検査チップに対する絶縁試験を実施することから、検査プローブのバンプと被検査チップの電極パッドとの電気的導通が確保された状態で被検査チップに対する絶縁試験を実施することができる。
したがって、検査プローブのバンプと被検査チップの電極パッドとの接触不良を防ぎ、被検査チップの良否判定を正確に行うことができる。
また、特に、超小型の静電駆動型ＭＥＭＳミラーチップの良否判定における絶縁検査では、検査プローブのバンプと被検査チップの電極パッドとの接触状態を目視によらず確認することができるため、正確な静電駆動型ＭＥＭＳミラーチップの良否判定を実現することができる。

本発明の検査プローブは、静電駆動型ＭＥＭＳミラーチップの良否判定を行う絶縁試験を実施するための測定用プローブに利用可能である。
また、本発明の検査方法は、静電駆動型ＭＥＭＳミラーチップの正確な良否判定を実現する絶縁試験の方法として利用可能である。

１０，２０…検査プローブ、１００，２００…フレキシブル基板、１０１−１〜１０１−ｎ，１０２−１〜１０２−ｎ，２０１−１〜２０１−ｎ…バンプ（第１のバンプ，第２のバンプ）、１０３−１〜１０３−ｎ，２０３−１〜２０３−ｎ…信号線、１０４−１〜１０４−ｎ…ビア、１１…被検査チップ（静電駆動型ＭＥＭＳミラーチップ）、１１０−１〜１１０−ｎ…電極部分、１１１−１…電極パッド、１１２−１…ビア、１１３−１…信号線、１２０…ミラー領域、１２…試験装置、１３…スイッチ。

Claims (3)

1. 検査プローブと、この検査プローブから入力される複数の電気信号に基づいて、複数の電極を有する検査対象物の電極と検査プローブとの間の導通を確認する第１の回路と、前記検査対象物の各電極間の絶縁を確認する第２の回路と、前記第１および第２の回路にそれぞれ前記電気信号を入力する信号線を切り替えるスイッチとから構成される検査システムにおいて、
   前記検査プローブは、
   前記検査対象物の回路基板上に形成される前記電極の電極パッドそれぞれに少なくとも２つの接点が接触するように、複数の接点が配置された端子部と、
   この端子部の前記接点のそれぞれに接続される複数の信号線と
   を備え、
   前記第１の回路は、同一の前記電極パッドに接触する前記少なくとも２つの接点間の導通を確認し、
   前記第２の回路は、前記第１の回路で導通が確認された接点を用いて各電極間の絶縁を確認する
   ことを特徴とする検査システム。
2. 請求項１に記載の検査システムにおいて、
   前記端子部のそれぞれの前記接点は、前記回路基板上に形成される前記電極パッドに応じて配置され、
   前記信号線は、その一端に前記接点が接続され、他端には外部からの電気信号の入出力端子が接続されることを特徴とする検査システム。
3. 請求項１または２に記載の検査システムにおいて、
   前記端子部および前記信号線は、透明性を有する可撓性フィルムからなる基板上に形成されることを特徴とする検査システム。

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