JPH0755885A

JPH0755885A - 電気回路基板の電気特性検査装置

Info

Publication number: JPH0755885A
Application number: JP5161766A
Authority: JP
Inventors: Koichi Hayashi; 孝一林
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-06-30
Filing date: 1993-06-30
Publication date: 1995-03-03

Abstract

(57)【要約】【目的】検査装置が示す被測定基板の不良判定が、被
測定基板自身の欠陥に伴うものか、パッド表面の異物に
伴うものか、あるいは、検査装置の不良に伴うものであ
るのかを検査装置自身が判定可能とする。【構成】制御部２３０は、リレー回路２０２、２０３
を制御し、プローバヘッド３０１を介して被測定基板１
０１のパッド相互間あるいはパッドと基板下部のＢＬＭ
との間に電源２０１からの電圧を印加して、基板内の回
路の測定を行う。制御部は、支持ヘッド２０６を移動さ
せ、基板上のパッドとプローバヘッドの位置関係を変化
させて基板を移動しながら、基板中の回路抵抗値を複数
回測定し、その結果に基づいて、回路そのものの不良
か、装置の不良かを区別する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電気回路基板の電気特
性検査装置に係り、特に、大型コンピュータ等に使用さ
れる高密度実装系に含まれるＬＳＩの搭載を目的とした
電気回路を有する基板の回路の特性を検証するために使
用して好適な電気回路基板の電気特性検査装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来技術による電気回路基板の検査装置
は、基板上のパッドも比較的少なくパッドピッチもそれ
ほど高精細ではない電気回路基板を対象として電気特性
の検査を行うものであった。

【０００３】そして、従来技術による検査装置は、前述
のような電気回路基板を対象として検査を行うものであ
るので、基板上のパッドに接触させる検査装置のプロー
バに、構造上相当程度の耐久性と判定精度とを持たせる
ことができ、当該装置におけるただ一回の測定に異常が
見られれば、それは被測定基板そのものの不良であると
判定することができるものであった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】近年、電気回路基板の
高密度化が進み、この種の電気回路基板は、例えば、１
ｃｍ² 程度の基板上にφ２５０μｍのパッドが４００μ
ｍピッチに５３０パッド並ぶほどに高精細化されてい
る。このような高精細化された基板の電気特性をチェッ
クするための検査装置は、φ２００μｍ程度のプローブ
を基板上の５３０パッドと同一に配列し、これらの５３
０のプローブを同時にパッドに接触させ、これにより、
例えば、０.５Ω〜１.５Ω程度の基板内回路の抵抗値
を、±０.３Ω程度の測定精度で測定することが求めら
れている。

【０００５】しかし、前述した従来技術は、その構成を
高精細な回路基板の検査が可能なようにプローブピンを
細くして、基板パッドの配置に合わせてプローブピンを
配列した場合に、多くのプローブピンを備える高精細な
プローバに充分な耐久性を持たせることが困難となり、
また、プローバの異常を検出することが困難であるとい
う問題点を有している。

【０００６】このため、前述の従来技術は、プローバが
数万回の測定を繰り返すうちに、プローバの内部構造の
変化、プローブピンの先端部のパッド接触部の摩耗等の
原因により、±０.３Ω という測定精度を維持できなく
なることがあり、被測定物は正常にもかかわらず、回路
基板が不良であると判定してしまうことがあるという問
題点を生じさせ、また、何回かの測定の間異常を示した
後、その部分が正常に復してしまう現象、すなわち、被
測定物の良否判定を誤るという問題点を有している。

【０００７】また、前述の従来技術は、検査装置側には
原因がないが、被測定基板パッド上にパッドの製造過程
で残ったあるいは排除することができなかった数μｍ〜
数十μｍの異物がプローブ先端部とパッド導電性部分の
間に入り込み測定抵抗値に影響を与え、被検査回路基板
としては良品であるにもかかわらず、不良と判定してし
まうという問題点を有している。

【０００８】前述した従来技術の問題点は、大量生産プ
ロセスにおける検査工程の無人化という要求に対して極
めて重大な問題点であり、また、検査装置にオペレータ
が付いて検査装置を稼動せしめる場合においても、前述
のような現象に対して、プローバの交換が必要なのか、
あるいは、被測定基板の当該ロットに欠陥があるのか等
の判別が非常に困難であり、一般的には、疑わしきはプ
ローバの異常と判断して当該プローバの交換に進むこと
が多く、結果的には、製造プロセスの円滑な運用に支障
をきたすことにもなる。

【０００９】本発明の目的は、前述した従来技術の問題
点を解決し、数百〜数千におよぶ高精細な回路基板上の
パッドに、パッド数と同数のプローブを同時に接触させ
て、前記回路基板に含まれる全ての回路の抵抗値を同時
に測定し、予め与えられた回路毎の仕様抵抗値と測定値
とを比較し、１つでも仕様に反する回路が存在する場合
に、その被測定基板を不良として宣言することができる
電気回路基板の電気特性検査装置を提供することにあ
る。

【００１０】また、本発明の目的は、検査装置が示す被
測定基板の不良判定が、被測定基板自身の欠陥に伴うも
のか、パッド表面の異物に伴うものか、あるいは、プロ
ーバの一時的あるいは永久的な故障によるものなのかを
検査装置自身が判定することができる電気回路基板の電
気特性検査装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明によれば前記目的
は、被測定基板内の全回路について、１組のプローバで
１度だけ測定することにより、被測定回路基板の良否を
判定するのではなく、被測定基板を９０°、１８０°、
２７０°回転させ、あるいは、Ｘ／Ｙ方向に移動させ
て、回路基板内の１つの回路に対して複数の異なったプ
ローブピンにより、複数回の測定を行い、その結果によ
り、プローブの不良、被測定基板の不良を判別させるよ
うにすることにより達成される。

【００１２】

【作用】本発明は、回路基板内の１つの回路に対して複
数の異なったプローブピンにより、複数回の測定を行っ
ているので、常に特定のプローブピンに対応する回路に
異常があることが検出された場合、プローブピン自体が
不良であり、また、異なったプローブピンによる検査で
同一の回路に異常があることが検出された場合、被測定
回路基板が良否であると判定することができる。また、
本発明は、多数のプローブピンを有するプローバをＸ／
Ｙ方向に僅かに移動させて測定を行うことにより、パッ
ド表面の異物に伴う異常を検出することができる。

【００１３】前述により、本発明は、高精細回路基板の
製造ラインの無人化、検査装置メンテナンス性の改善を
図ることができ、製造プロセスの異常に対する早期アラ
ーム表示等を行うようにすることができる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明による電気回路基板の電気特性
検査装置の一実施例を図面により詳細に説明する。

【００１５】図１は本発明の一実施例により検査される
被測定基板の外観と基板内の等価回路とを示す図、図２
は本発明の一実施例の構成を示すブロック図、図３はプ
ローバヘッドの構造を説明する図である。図１〜図３に
おいて、１０１は基板、１０２〜１０７はパッド、１０
８〜１１１はボール・リミテッド・メタライズ（ＢＬ
Ｍ）、２０１は直流電源、２０２、２０３はリレー回
路、２０４は読み取り部、２０５は導電性薄膜、２０６
は支持ヘッド、２０７は仕様値データ格納部、２０８は
演算部、２０９は電流計、２１０、２１１は電圧計、２
３０は制御部、２３１は制御プログラム格納部、２４０
は測定部、２４１は支持ヘッド水平移動機構、２４２は
支持ヘッド回転移動機構、２４３は支持ヘッド移動機
構、３０１はプローバヘッド、３０２はプローブソケッ
ト、３０３はプランジャである。

【００１６】被測定基板１０１は、図１（ａ）に示すよ
うに、例えば、基板１０１の表面に、パッド１０２、１
０３、……として示すパッドがＸ方向２５、Ｙ方向２５
の計６２５個配列され、各パッドがφ２５０μｍで４０
０μｍピッチに配置されて構成されている。

【００１７】この基板１０１の内部回路は、図１（ｂ）
に示すように、例えば、パッド１０２、１０３が基板１
０１内を貫通してそれぞれ裏面のＢＬＭ１０８、１０９
に導通し、パッド１０４が基板１０１内の抵抗を介して
裏面のＢＬＭ１１０とパッド１０５の双方に導通するよ
うに構成されている。そして、前述の導通抵抗値ｒ₁は
１.５Ω以下、ｒ₂は１.３Ω以下、ｒ₃は抵抗を持ってお
り５１.２Ω以下というように定められているものとす
る。

【００１８】本発明の一実施例による検査装置は、前述
のｒ₁、ｒ₂、ｒ₃……のそれぞれの実抵抗値を読み取
り、その値が予め決められた値より小さければ良と判定
し、いずれか一つの抵抗値でも満足しなければ被測定基
板は使用不可であると判定するものである。

【００１９】このような判定を行う本発明の一実施例に
よる検査装置は、図２に示すように、制御部２３０と測
定部２４０とを備えて構成される。制御部２３０は、前
述した抵抗値等の仕様値データがセットされる仕様デー
タ格納部２０７と、測定すべきパッド等を順次設定し、
また、後述するようにプローバヘッド３０１とパッドと
の相対位置の変更等の動作を制御するプログラムを格納
している制御プログラム格納部２３１と、制御プログラ
ムの指示に基づいて、リレー回路２０２、２０３、支持
ヘッド移動機構２４３を制御し、読み取り部２０４から
の測定結果に基づいて、被測定基板１０１の良否を判定
する演算部２０８とにより構成される。

【００２０】また、測定部２４０は、直流電源２０１
と、測定すべきパッドを選択するリレー回路２０２と、
プローバヘッド３０１のプローブピンを選択するリレー
回路２０３と、多数のプローブピンを有するプーバヘッ
ド３０１と、導電性の膜２０５を介して基板１０１をＢ
ＬＭ側から支持する支持ヘッド２０６と、支持ヘッド移
動機構２４３と、抵抗値を測定するための電流計２０９
と、電圧計２１０、２１１とを備えて構成される。そし
て、支持ヘッド移動機構２４３は、その内部に支持ヘッ
ドを水平及び回転移動させることができる支持ヘッド水
平移動機構２４１、支持ヘッド回転移動機構２４２とを
備えている。

【００２１】プローバヘッド３０１は、図３に示すよう
に、プローブソケット３０２内にバネを介してプランジ
ャ３０３を挿入して構成されるプローブピンを、プロー
バヘッド本体内に多数埋め込んで、プローブピンの先端
が基板１０１の各パッドに接触可能なように、プローブ
ピンが基板１０１のパッド配置と同一に配置されて構成
されている。

【００２２】次に、前述したように構成される本発明の
一実施例による検査装置により、基板１０１の電気特性
を測定する具体的な方法を説明する。

【００２３】まず、支持ヘッド２０４の上に導電性の薄
い膜２０５と基板１０１とを載置する。このとき、基板
１０１のパッドのある側がプローバヘット３０１と対向
するようにし、支持ヘッド２０６と基板１０１との間に
導電性の薄い膜２０５を設置する。この状態で、支持ヘ
ッド移動機構により支持ヘッド２０６を上に押し上げる
と、最初にプローバヘッド３０１のプローブピンが対応
するパッド上に接触するが、支持ヘッドをさらに押し上
げると、ソケット３０２内のバネの作用によりプランジ
ャ３０３が押し下げられ、その鋭利な先端がパッドに強
く押し付けられることになり、パッドとプローブピンと
の間の良好な接触を保つことができるようになる。

【００２４】このような状態で、基板１０１の内部回路
の測定が開始されることになるが、例えば、図１に示し
た例における抵抗ｒ₁ 値を測定しようとする場合、制御
部２３０より制御線２１６を介して、リレー回路２０３
にパッド１０２の座標が指示され、リレー回路２０３
は、これによりパッド１０２に対応するプローブピンを
選択する。

【００２５】これにより、ライン２１３とパッド１０２
との間が導通状態になる。また、制御線２１５を介して
制御部２３０からリレー回路２０２に指令が与えられ、
ライン２１３がＧＲＤ側に落とされ、ライン２１４はい
ずれの方向とも非導通状態にセットされ、また、直流電
源２０１が、電流計２０９、ライン２１２、導通性薄膜
２０５を介して、基板１０１の全ての裏面のＢＬＭ１０
８、１０９、１１０……１１１に接続される。この状態
で、電圧計２１０には、抵抗値ｒ₁ に係る電位差が現れ
ることになり、このときの電流値と電圧値とが読み取り
部２０４により読み取られて、ライン２１７を通して演
算部２０８に送出される。

【００２６】制御部２３０内の演算部２０８は、受け取
った電流値と電圧値とにより、実抵抗値を演算し、仕様
値データ格納部２０９より仕様値を読み出して、これら
の値を比較することにより判定結果を示す。

【００２７】また、図１に示した例における抵抗ｒ₃ を
測定しようとする場合、パッド１０４とパッド１０５の
間の抵抗値を測る必要があるが、この場合、リレー回路
２０３によりライン２１３をパッド１０４に、ライン２
１４をパッド１０５に導通させ、一方、リレー回路２０
２により、直流電源２０１をライン２１３に、ライン２
１４をＧＲＤ側に接続し、この状態で電圧計２１１と電
流計２０９との値を読み取り部２０４で読み取り、これ
を演算部２０８に送出すれば、演算部２０８は、前述と
同様に、ｒ₃ の抵抗値を演算し、前述の場合と同様にし
て判定を行うことができる。

【００２８】このような測定は、リレー回路２０２、２
０３を制御することにより、基板１０１内の全ての測定
パッドに対しておこなわれる。

【００２９】前述した測定方法が、本発明の一実施例の
基本的な測定方法である。次に、本発明に特徴的な測定
方法を説明する。

【００３０】まず、前述の測定方法により、基板１０１
に対する第１回目の測定を行い、次に、第１回目の測定
位置から、基板１０１を数十μｍだけＸまたはＹ方向に
移動させて第２回目の測定を行う。この場合、基板１０
１のＸまたはＹ方向への移動は、支持ヘッド移動機構２
４３内の支持ヘッド水平移動機構２４１により行われ、
その測定は、第１回目の測定と同一のプローブピンを使
用して行われることになる。

【００３１】いま、パッド１０２に関する抵抗値ｒ₁ を
測定した結果、第１回目の測定で、仕様値１.５Ωに対
して測定値として１.８Ωが得られたものとする。この
場合、従来技術による方法では、被測定基板を不良と判
定しているが、本発明では、前述した支持ヘッド水平移
動機構２４１により数十μｓＸ方向またはＹ方向に基板
１０１を移動させ、再度１回目と同一のプローブピンを
使用して第２回目の測定を行う。

【００３２】この測定結果が１.５ Ω以下の正常に戻れ
ば、第１回目の測定は、パッド上の数十μｍ以下の異物
による不良であり、その数十μｓ以下の異物を避けて測
定することができたと判断して、基板の不良ではないと
確認することができる。

【００３３】第２回目の測定で、不良の値が得られた場
合は、プローバのプローブピン自身の不良か、パッド全
面を覆う比較的大きな異物による不良か、あるいは、回
路基板１０１そのものの不良と考えることができる。

【００３４】この第２回目の測定は、被測定基板を垂直
方向に上下させることにより、同一位置においてプロー
ブピンの先端部を一旦パッドより浮かせ、再度接触させ
る動作を繰り返しながら行うようにしてもよい。これ
は、同一位置でプローブピンを再度パッドに接触させた
場合、接触位置が前回と僅かに異なるからであり、これ
によっても、パッド上の数十μｓ以下の異物を避けて測
定することができる。

【００３５】第２回目の測定で、不良の値が得られた場
合、次に、第１回目の測定位置から基板１０１を９０
°、１８０°または２７０°回転させて第３回目の測定
を行う。この場合、基板１０１の回転は、支持ヘッド移
動機構２４３内の支持ヘッド回転移動機構２４１により
行われ、その測定は、第１回目の測定とは異なるプロー
ブピンを使用して行われることになる。

【００３６】すなわち、前述において、第３回目の測定
でパッド１０２に対応するプローブピンは、第２回目ま
での測定で、図１におけるパッド１０７に対応していた
プローブピンとなる。このような、プローブヘッド２０
６の回転角に対応したパッド位置とプローブピンの位置
との対応関係は、制御部２３０内に、第１回目に与えら
れた仕様値比較データを、９０°、１８０°、２７０°
回転した状態でのパッド座標とプローバとの対応の変換
機能を用意しておくことにより容易に取ることができ、
測定値と仕様値との比較も誤りなく行うことができる。

【００３７】この第３回目の測定の結果、正常という結
果が得られれば、第２回目までの測定でパッド１０２に
対応したプローブピンの不良であり、基板１０１の不良
ではないと判定することができる。また、この第３回目
の測定でも同一のパッドに対する測定で不良がでれば、
基板１そのものが不良である判定することができる。

【００３８】前述した複数回の測定で、基板の正常性が
確認できたときには、いつでも、その時点でその基板に
対する測定を終了させてよい。

【００３９】前述した本発明の一実施例は、パッドとプ
ローブピンとの対応を変更する場合、支持ヘッドを回転
するとして説明したが、本発明は、支持ヘッドをＸ、Ｙ
方向にパッドの少なくとも１ピッチ分移動するようにし
てもよい。

【００４０】また、前述した本発明の一実施例は、支持
ヘッドの移動により、基板上のパッドとプローブピンと
の対応関係を変更するとして説明したが、プローバヘッ
ドを移動してもよいことは言うまでもない。

【００４１】さらに、前述した本発明の一実施例におけ
る測定の順序は、特に意味はなく、例えば、第２回目の
測定を繰返し行うことも、あるいは、第２回目の測定を
行わないようにしてもよい。

【００４２】前述した本発明の一実施例によれば、複数
回の同一部位の測定結果から、不良の部位が検査装置に
あるか回路基板にあるかを特定することができ、検査装
置側に不良原因がある場合、被測定基板を救済すること
ができる。また、第１回目に与えられた仕様値比較デー
タを、９０°、１８０°、２７０°回転した状態でのパ
ッド座標とプローブピンとの対応変換機能を制御部２３
０に備えることにより、仕様値データの作成の困難さを
回避することができる。

【００４３】さらに、前述した本発明の一実施例によれ
ば、検査装置のプローブピンの不良が判定された場合、
支持ヘッドの移動により、不良プローブピンを使用する
ことなく測定を続けることができ、プローバの交換ある
いはプローブピンの交換時期を延長することができ、検
査装置の稼働効率の向上を図り、測定効率の向上を図る
ことができる。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、被
測定基板に対して複数回の測定を繰り返すことにより、
被測定基板そのものの不良、検査装置側に起因する不良
の明確な区別を行うことが可能となり、従来、検査装置
側の不良であるにもかかわらず、被測定物の不良とされ
ていた回路基板の救済を図ることができ、また、パッド
上の微細異物による不良判定を避けることができるの
で、回路基板の生産歩留りの向上を図ることができる。

【００４５】さらに、本発明によれば、検査装置のプロ
ーバに不良があっも検査装置の稼動を止めることなく、
検査を継続して行うことができ、検査装置の稼動率を向
上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例により検査される被測定基板
の外観と基板内の等価回路とを示す図である。

【図２】本発明の一実施例の構成を示すブロック図であ
る。

【図３】プローバヘッドの構造を説明する図である。

【符号の説明】

１０１基板１０２〜１０７パッド１０８〜１１１ボール・リミテッド・メタライズ（Ｂ
ＬＭ）２０１直流電源２０２、２０３リレー回路２０４読み取り部２０５導電性薄膜２０６支持ヘッド２０７仕様値データ格納部２０８演算部２０９電流計２１０、２１１電圧計２３０制御部２３１制御プログラム格納部２４０測定部２４１支持ヘッド水平移動機能２４２支持ヘッド回転移動機能２４３支持ヘッド移動機能３０１プローバヘッド３０２プローバソケット３０３プランジャ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電気回路基板の測定用パッドに同時に複
数のプローブピンを接触させ前記電気回路基板を被測定
基板としてその電気的特性を測定する電気回路基板の電
気特性検査装置において、被測定基板あるいはプローバ
ヘッドを、第１回目の測定位置から９０度、１８０度あ
るいは２７０度回転させて複数回の測定を行うことによ
り、前記被測定基板に含まれる全ての電気回路要素に対
して、異なるプローブピンの組合せにより測定を行うこ
とを特徴とする電気回路基板の電気特性検査装置。
【請求項２】電気回路基板の測定用パッドに同時に複
数のプローブピンを接触させ前記電気回路基板を被測定
基板としてその電気的特性を測定する電気回路基板の電
気特性検査装置において、被測定基板あるいはプローバ
ヘッドを、第１回目の測定位置からＸ方向あるいはＹ方
向に移動させて複数回の測定を行うことにより、前記被
測定基板に含まれる全ての電気回路要素に対して、異な
るプローブピンの組合せにより測定を行うことを特徴と
する電気回路基板の電気特性検査装置。
【請求項３】電気回路基板の測定用パッドに同時に複
数のプローブピンを接触させ前記電気回路基板を被測定
基板としてその電気的特性を測定する電気回路基板の電
気特性検査装置において、被測定基板あるいはプローバ
ヘッドを、第１回目の測定位置からプローブピンの先端
のパッドとの接触位置が同一パッド上でわずかにずれる
程度移動させて複数回の測定を行うことを特徴とする電
気回路基板の電気特性検査装置。
【請求項４】電気回路基板の測定用パッドに同時に複
数のプローブピンを接触させ前記電気回路基板を被測定
基板としてその電気的特性を測定する電気回路基板の電
気特性検査装置において、被測定基板あるいはプローバ
ヘッドを上下させることにより、同一位置においてプロ
ーブピンの先端部を一旦パッドより浮かせ、再度接触さ
せる動作を繰り返しながら、複数回の測定を行うことを
特徴とする電気回路基板の電気特性検査装置。