JPH10311859A - 回路基板検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 微細パッドを持つ回路パターンにおいても十
分な導通検査および短絡検査を高速に実施できる回路基
板検査装置を提供する。 【解決手段】 被検査基板３のテストパッドと１対１で
対向する給電パッドを有し、微細パッド４の領域に対応
する開口部２を持ち、被検査基板３の表裏面のテストパ
ッドに信号を供給する２枚の給電プレート１ａ，１ｂ
と、多数のリレー回路を有し給電プレート１ａ，１ｂの
外部接続端子と電気的に接続されたスイッチング機構６
と、スイッチング機構６に信号を供給する信号源７と、
微細パッド４の信号電圧を非接触で検出する電気光学プ
ローブ８と、電気光学プローブ８をメカニカル走査する
移動機構９と、移動機構９の走査制御及び走査位置に同
期してスイッチング機構６のリレーを選択的にオンまた
はオフし電気光学プローブ８の信号を取り込み導通・短
絡判定を行う信号処理部１０とで構成された回路基板検
査装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は回路基板検査装置に
関し、特にベアチップ実装用パッド等の、触針式プロー
ブによるコンタクトが困難な微細パターンを有する回路
基板の検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の回路基板の導通、短絡検査方法に
おいては、回路基板上の２つのパッドにプローブを接触
させ、パッド間の抵抗値を測定して検査する方法があ
る。

【０００３】図５は、被検査基板の一構成例を示したも
のであり、同図（ａ）は基板表面、同図（ｂ）は基板裏
面を示している。

【０００４】この図に示される被検査基板においては、
例えばＱＦＰ（Quad Flat Package）等の表面実装型半
導体パッケージを半田で接続するための実装用パッド５
０ａ〜５０ｊは、同一面上のテストパッド５１ａ〜５１
ｊを介して、裏面のテストパッド５２ａ〜５２ｊへと接
続されている。一般に表裏面のテストパッド間は、基板
に設けた貫通穴の壁面に導体を施したスルーホールによ
り接続されている。

【０００５】導通検査は、ある配線網（以下、ネットと
いう）の両端点である例えば実装用パッド５０ａと裏面
のテストパッド５２ａの間の抵抗値を測定することによ
り行われる。また短絡検査は、異なるネットのテストパ
ッド間、例えばテストパッド５１ａとテストパッド５１
ｂの間の抵抗値を測定することにより行われる。

【０００６】外部端子間ピッチが０．４ｍｍのＱＦＰの
実装用パッドサイズは、幅０．２ｍｍ，長さ１ｍｍ程度
であり、触針式プローブによるコンタクトが可能であ
る。

【０００７】

【発明を解決しようとする課題】しかしながら、被検査
基板がベアチップを実装するものになると、端子間ピッ
チが２００μｍ以下になり、ベアチップ実装用パッドの
サイズも１００μｍ以下になる。高密度化の進展により
パッドサイズは益々小さくなる傾向にあり、パッド配置
ピッチ１２０μｍ、パッド幅６０μｍ程度のより微細な
タイプもある。このような被検査基板においては、実装
用パッド５０ａ〜５０ｊへのプローブ接触が困難とな
る。そのため、表裏面のテストパッド間、例えばテスト
パッド５１ａとテストパッド５２ａの間の検査は実施で
きるが、テストパッド５１ａと実装用パッド５０ａの間
の検査は簡単に実施できない。

【０００８】このように従来の触針式プローブを用いた
回路基板検査装置では、ベアチップ実装用パッドのよう
な微細パッドへのコンタクトが困難なため、十分な導通
検査および短絡検査を実施できないという場合がある。

【０００９】また、微小な実装用パッドに触針式プロー
ブをコンタクトさせると、プローブのコンタクト痕が後
工程のチップ実装に支障をもたらす懸念がある。さら
に、コンタクトの際に上下移動するプローブでは、多数
パッドの場合、検査に時間がかかるという問題もある。

【００１０】本発明の目的は、上記従来技術の課題に鑑
み、ベアチップ実装用パッドのような微細パッドにおい
ても十分な導通検査および短絡検査を実施でき、しかも
高速に検査できる回路基板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】上記目的を達成するため
に本発明は、微細パッドと被検査用テストパッドとを電
気的に接続する微細な回路パターンを有する被検査基板
の導通検査及び絶縁検査のための回路基板検査装置であ
って、前記被検査基板のテストパッドと１対１で対向す
る給電パッドを有し、かつ前記給電パッドが内層配線及
び表層配線を通じて外部接続端子に接続されており、さ
らに、前記被検査基板の微細パッド領域に対応する位置
に開口部を持つ、前記被検査基板のテストパッドに信号
を供給する給電プレートと、多数のリレー回路を有し前
記給電プレートの外部接続端子と電気的に接続されたス
イッチング機構と、前記スイッチング機構に信号を供給
する信号源と、前記被検査基板の微細パッドの信号電圧
を非接触で検出する電気光学プローブと、前記被検査基
板の個々の微細パッド上を通過するように前記電気光学
プローブをメカニカル走査する移動機構と、前記移動機
構の走査制御及び走査位置に同期して前記スイッチング
機構のリレーを選択的にオンまたはオフし、前記電気光
学プローブによる検出信号を取り込み、導通及び短絡を
判定する信号処理部と、で構成されたことを特徴とす
る。

【００１２】上記の装置において、前記移動機構は、前
記電気光学プローブを前記被検査基板に対して微少な空
間ギャップで保持し、一定速度でメカニカル走査するも
のであることが好ましい。

【００１３】上記のような装置では、前記信号処理部
は、前記移動機構で前記電気光学プローブをメカニカル
走査し、前記電気光学プローブが任意の微細パッド上を
通過する間、先ず、該任意の微細パッドと接続された同
一ネットのテストパッドに信号供給されるように前記ス
イッチング機構のリレーをオン・オフ制御して導通検査
を行い、続いて、該ネット以外のテストパッドに信号供
給されるように前記スイッチング機構のリレーをオン・
オフ制御して短絡検査を行うことを特徴とする。

【００１４】また、上記の装置は、前記給電プレートと
前記被検査基板の間に挿入され、前記被検査基板の微細
パッド領域に対応する位置に開口部を持ち、前記給電パ
ッドと前記テストパッドとの電気的接続を取る異方性導
電膜をさらに備えていることが好ましい。

【００１５】上記のとおりの回路基板検査装置では、予
め被検査基板のテストパッドに対して給電プレートで一
括にコンタクトが取られる。その後、信号処理部は、移
動機構で任意の微細パッドに電気光学プローブを所定の
空間ギャップで対向させる。そして、信号処理部はスイ
ッチング機構のリレーをオン・オフ制御して、電気光学
プローブが対向する微細パッドと電気的に接続されてい
るテストパッドに信号源からの信号を、給電プレートの
外部接続端子及び給電パッドを結ぶ配線パターンを通じ
て供給する。このとき、信号処理部は電気光学プローブ
で取り込む検出信号により、電気光学プローブが対向す
る微細パッドと接続されているネットの導通状態を判定
する。例えば、電気光学プローブが対向する微細パッド
に供給したはずの信号が電気光学プローブで検出されな
い場合は、微細パッドと接続されているネットの導通状
態に異常があると判定される。

【００１６】また、任意の微細パッドに電気光学プロー
ブを対向させた状態で、信号処理部はスイッチング機構
のリレーをオン・オフ制御して、任意の微細パッドとは
別の微細パッドと接続されているテストパッドに、信号
源からの信号を給電プレートの給電パッドを介して供給
する。このとき、信号処理部は、電気光学プローブで任
意の微細パッドから取り込む検出信号により、電気光学
プローブが対向する微細パッドと接続されているネット
と、当該ネットとは別のネットとの短絡状態を判定す
る。例えば、電気光学プローブを対向させた任意の微細
パッドとは別の微細パッドのみに供給したはずの信号
が、電気光学プローブで検出された場合は、電気光学プ
ローブが対向する微細パッドと接続されているネット
と、該任意の微細パッドとは別の微細パッドと接続され
ているネットとがショートしていると判定される。

【００１７】したがって、電気光学プローブを移動機構
で被検査基板の微細パッド上でメカニカル走査する際
に、個々の微細パッド上を通過する時間内において、時
分割でスイッチング機構のリレーのオン・オフ選択を行
えば、最初に導通検査を行い、残り時間で短絡検査を行
うことが可能である。また、個々の微細パッドに対して
電気光学プローブを上下動させないため、高速な検査処
理が可能である。

【００１８】しかも、被検査基板の個々の微細パッド上
で電気光学プローブを一定速度で走査させることによ
り、等ピッチの微細パッドに対しては同一のタイミング
でスイッチング機構のリレーのオン・オフ選択及び電気
光学プローブの検出信号の読み込み動作を行えるので、
信号処理が容易になる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。また本形態では、例えば目
的の半導体チップが実装される微細パッドの領域が表面
に複数存在し、そして表裏面には、各微細パッドごとに
接続された配線網（ネット）の端部となる検査用テスト
パッドが配置されている被検査基板を検査する回路基板
検査装置において、被検査基板の各ネットの導通状態お
よびネット間のショートを検査する装置を例に採って説
明することにする。

【００２０】図１は本発明の回路基板検査装置の一実施
形態の模式的な構成図であり、図２は図１に示した検査
装置における検査機構部を詳細に示した断面模式図であ
る。

【００２１】本装置は図１及び図２に示すように、被検
査基板３を挟んで被検査基板３の表裏面の検査用テスト
パッド２５ａ，２５ｂに信号を供給するための２枚の給
電プレート１ａ及び１ｂを備えている。特に給電プレー
ト１ａは被検査基板３表面の微細パッド４の領域に対応
する位置に開口部２を持つ。給電プレート１ａの裏面に
は、被検査基板３表面のテストパッド２５ａと１対１で
対向する給電用の厚めの給電パッド２４ａが配設されて
いる。また給電プレート１ｂの表面には、被検査基板３
裏面のテストパッド２５ｂと１対１で対向する給電用の
厚めの給電パッド２４ｂが配設されている。給電プレー
ト１ａの周辺部には外部接続端子２６ａが配設され、外
部接続端子２６ａと給電パッド２４ａとが給電プレート
１ａの内層配線を通じて接続されている。また、給電プ
レート１ｂの周辺部には外部接続端子２６ｂが配設さ
れ、外部接続端子２６ｂと給電パッド２４ｂとが給電プ
レート１ｂの内層配線を通じて接続されている。

【００２２】被検査基板３の表面と給電プレート１ａの
裏面の間には、給電プレート１ａと同一の開口部を有し
給電パッド２４ａとテストパッド２５ａとの電気的接続
を取る異方性導電膜５ａが挿入されている。また、被検
査基板３の裏面と給電プレート１ｂの表面の間には、給
電パッド２４ｂとテストパッド２５ｂとの電気的接続を
取る異方性導電膜５ｂが挿入されている。尚、異方性導
電膜はシート状の接着性を有する絶縁媒体中に導電性繊
維状金属材料を分散させたもので、接続すべき多接点電
極間に挿入されて一括導通接続を可能にするものである
（例えば特開昭６１−１４２６０６号公報参照。）。

【００２３】給電プレート１ａ及び１ｂ周辺の外部接続
端子２６ａ及び２６ｂは、多数のリレー回路を内蔵する
スイッチング機構６とケーブル等で電気的に接続されて
いる。スイッチング機構６は検査用信号を供給する信号
源７とケーブル等で電気的に接続されている。

【００２４】給電プレート１ａと対向する位置には、給
電プレート１ａの開口部２を通して被検査基板３の微細
パッド４の信号電圧を非接触で検出する電気光学プロー
ブ８が配置されている。この電気光学プローブ８は移動
機構９の移動ヘッド部に取り付けられている。この移動
機構９は、被検査基板３と平行な面内方向及び被検査基
板３と直交する方向に電気光学プローブ８をメカニカル
走査するものである。

【００２５】そして、スイッチング機構６、電気光学プ
ローブ８および移動機構９の間には信号処理部１０が接
続されている。この信号処理部１０は移動機構９の走査
制御、及びプローブ８の走査位置に同期してスイッチン
グ機構６のリレーを選択的にオン・オフ制御して、電気
光学プローブ８からの検出信号を取り込み、導通・短絡
判定を行うものである。

【００２６】ここで、電気光学プローブ８について具体
的に述べる。図３は、図１で示した電気光学プローブ８
を具体的に説明するための図である。この図に示すよう
に電気光学プローブ８は、電気光学結晶１６にレーザ１
１からの出射光を、コリメートレンズ１２、アイソレー
タ１３、偏光ビームスプリッタ１４および第１の集光レ
ンズに通して集光させ、電気光学結晶１６で反射した反
射光を、偏光ビームスプリッタ１４、反射ミラー１７、
１／４波長板１８、ウオラストンプリズム１９及び第２
の集光レンズに通して受光素子で受光する構造からな
る。なお、電気光学結晶１６は、微細パッドと対向させ
るプローブ８の先端に位置する。このような構造による
と、レーザ１１からの出射光はコリメートレンズ１２で
平行光にされて、アイソレータ１３を透過する。このと
き、アイソレータ１３で戻り光は除去される。さらに、
平行光のレーザ光２２は偏光ビームスプリッタ１４を透
過するが、ここではＳ偏光成分については全部反射さ
れ、偏光ビームスプリッタ１４でＰ偏光成分については
ほとんどが透過する。偏光ビームスプリッタ１４を透過
したＰ偏光成分からなる直線偏光のレーザ光２２は第１
の集光レンズ２２で電気光学結晶１６に集光される。電
気光学結晶１６は第１の集光レンズ１５の焦点位置に置
かれ裏面に誘電反射膜２３を有し、電界中で複屈折率変
化を生じるものである。したがって、微細バッドと対向
するプローブ８の先端が電界中にあると、誘電反射膜２
３で反射された反射レーザ光は、電気光学結晶１６中を
往復する間に偏光変化を受け楕円偏光になる。そして、
楕円偏光の反射レーザ光は、再び第１の集光レンズ１５
を透過した後、その一部が偏光ビームスプリッタ１４に
より電気光学結晶１６への入射方向とは異なる方向に反
射され、その反射光軸上に置かれたミラー１７で入射方
向とほぼ平行な方向に反射され、さらに１／４波長板１
８で直線偏光にされる。この直線偏光のビーム光はウオ
ラストンプリズム１９により、２つのＰ偏光成分とＳ偏
光成分とに分光され、分光された２つのレーザ光は第２
の集光レンズ２０により受光素子２１に受光される。こ
の受光素子２１は、受光した２つの偏光成分のレーザ光
の光強度の差分を電気信号に変換する。

【００２７】以上のようにプローブ８の先端の電気光学
結晶１６が電界中に置かれているときに受光素子２１か
ら電気信号が得られるので、電気光学プローブ８は所望
の微細パッド４に信号電圧が印加されているかどうかを
非接触で検出できる。

【００２８】この電気光学プローブ８の空間分解能はレ
ーザビームの集光スポット径で決まるため、１０μｍ程
度の空間分解能を容易に確保でき、微細パッド（１００
μｍ以下）にも十分対応できる。

【００２９】さらに、スイッチング機構６について具体
的に述べる。図４は、図１に示したスイッチング機構６
を具体的に説明するための図である。この図に示すよう
にスイッチング機構６は信号源７からの信号を分岐し、
分岐された信号をそれぞれリレー２７ａ〜２７ｅを経由
させて給電プレート１ａ及び１ｂへ供給するように構成
されている。リレー２７ａ〜２７ｅはそれぞれ信号処理
部１０と接続されており、信号処理部１０のＩ／Ｏ制御
により個別にリレーのオン・オフが設定できる。

【００３０】上述した回路基板検査装置では、信号処理
部１０は、移動機構９で例えば図２に示すように任意の
微細パッド４ａに電気光学プローブ８を所定の空間ギャ
ップで対向させる。そして、スイッチング機構６のリレ
ーをオン・オフ制御して、電気光学プローブ８が対向す
る微細パッド４ａと電気的に接続されているテストパッ
ド２５ａに信号源７からの信号を供給する。このとき、
信号処理部１０は、電気光学プローブ８で取り込む検出
信号により、微細パッド４ａと接続されているネット
（微細パッド４ａとテストパッド２５ａの間の配線網）
の導通状態を判定する。つまり、微細パッド４ａに供給
したはずの信号が電気光学プローブ８で検出されない場
合は、微細パッド４ａと接続されているネットの導通状
態に異常があると判定される。

【００３１】また、任意の微細パッド４ａに電気光学プ
ローブ８を対向させた状態で、微細パッド４ａとは電気
的に接続されてないはずのテストパッド、例えば微細パ
ッド４ｂと接続されているテストパッド２５ｂに、信号
処理部１０はスイッチング機構６のリレーをオン・オフ
制御して、信号源７からの信号を供給する。このとき、
信号処理部１０は、電気光学プローブ８で微細パッド４
ａから取り込む検出信号により、微細パッド４ａと接続
されているネットと、当該ネットとは別の、微細パッド
４ｂと接続されているネットとの短絡状態を判定する。
つまり、微細パッド４ｂのみに供給したはずの信号が、
微細パッド４ａに対向した電気光学プローブ８で検出さ
れた場合は、微細パッド４ａと接続されているネット
と、微細パッド４ｂと接続されているネットとがショー
トしていると判定される。

【００３２】したがって、移動機構９で電気光学プロー
ブ８を被検査基板３の微細パッド４上に所定の空間ギャ
ップで保持させてメカニカル走査する際に、それぞれの
微細パッド４上を通過する時間内において、時分割でス
イッチング機構６のリレーのオン・オフ選択を行うこと
により、最初に導通検査を行い、残り時間で短絡検査を
行うことができる。また、個々の微細パッド４に対して
電気光学プローブ８を上下動させないため、高速な検査
処理が実現できる。

【００３３】尚、リレーのオン・オフ選択は電気光学プ
ローブ８と微細パッド４との位置合わせに同期して行う
必要があるが、本実施形態では、電気光学プローブ８を
一定速度で走査させることにより、等ピッチの微細パッ
ドに対しては同一のタイミングでスイッチング機構６の
リレーのオン・オフ選択及び電気光学プローブ８の検出
信号の読み込み動作を行えば良く、信号処理が容易であ
る。

【００３４】また上記の実施形態では、被検査基板３の
表面と給電プレート１ａの裏面の間に異方性導電膜５ａ
が挿入され、被検査基板３の裏面と給電プレート１ｂの
表面の間に異方性導電膜５ｂが挿入されている。しか
し、被検査基板３の表面のテストパッド２５ａと給電プ
レート１ａの給電パッド２４ａ、あるいは被検査基板３
の裏面のテストパッド２５ｂと給電プレート１ｂの給電
パッド２４ｂとを直接、良好に電気接続できるならば、
異方性導電膜５ａや異方性導電膜５ｂを用いないでもよ
い。また、上記の実施形態では被検査基板３の表面側及
び裏面側に給電プレートを配しているが、テストパッド
が被検査基板３の表面もしくは裏面のいずれか一方のみ
に在る場合は、給電プレート１ａ又は１ｂのいずれか一
方のみがあればよい。また、上記の実施形態では被検査
基板３の表面のみに微細パッド４が配設されている場合
を説明したが、被検査基板３の裏面にも微細パッドが配
設されている場合はその微細パッドの領域に対応する開
口部を給電プレート１ｂ及び異方性導電膜５ｂにも設け
る必要がある。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、被検査基
板のテストパッドと１対１で対向する給電用パッドを有
する給電プレートを用いて一括コンタクトさせ、これに
従来の触針式プローブではコンタクトできない微細パッ
ドの電位を非接触で検出可能な電気光学プローブを組み
合わせ、電気光学プローブを微細パッド上でメカニカル
走査しながら、順次給電するテストパッドをスイッチン
グ機構で選択することにより、微細パッドを有する回路
基板の導通・短絡検査を高速に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の回路基板検査装置の一実施形態の模式
的な構成図である。

【図２】図１に示した検査装置における検査機構部を詳
細に示した断面模式図である。

【図３】図１で示した電気光学プローブを具体的に説明
するための図である。

【図４】図１に示したスイッチング機構を具体的に説明
するための図である。

【図５】被検査基板の一構成例を示したものであり、同
図（ａ）は基板表面、同図（ｂ）は基板裏面を示してい
る。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ 給電プレート ２ 開口部 ３ 被検査基板 ４，４ａ，４ｂ 微細パッド ５ａ，５ｂ 異方性導電膜 ６ スイッチング機構 ７ 信号源 ８ 電気光学プローブ ９ 移動機構 １０ 信号処理部 １１ レーザ １２ コリメートレンズ １３ アイソレータ １４ 偏光ビームスプリッタ １５ 第１の集光レンズ １６ 電気光学結晶 １７ ミラー １８ １／４波長板 １９ ウオラストンプリズム ２０ 第２の集光レンズ ２１ 受光素子 ２２ レーザ光 ２３ 誘電反射膜 ２４ａ，２４ｂ 給電パッド ２５ａ，２５ｂ 検査用テストパッド ２６ａ，２６ｂ 外部接続端子 ２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ リレー

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 微細パッドと被検査用テストパッドとを
   電気的に接続する微細な回路パターンを有する被検査基
   板の導通検査及び絶縁検査のための回路基板検査装置で
   あって、 前記被検査基板のテストパッドと１対１で対向する給電
   パッドを有し、かつ前記給電パッドが内層配線及び表層
   配線を通じて外部接続端子に接続されており、さらに、
   前記被検査基板の微細パッド領域に対応する位置に開口
   部を持つ、前記被検査基板のテストパッドに信号を供給
   する給電プレートと、 多数のリレー回路を有し前記給電プレートの外部接続端
   子と電気的に接続されたスイッチング機構と、 前記スイッチング機構に信号を供給する信号源と、 前記被検査基板の微細パッドの信号電圧を非接触で検出
   する電気光学プローブと、 前記被検査基板の個々の微細パッド上を通過するように
   前記電気光学プローブをメカニカル走査する移動機構
   と、 前記移動機構の走査制御及び走査位置に同期して前記ス
   イッチング機構のリレーを選択的にオンまたはオフし、
   前記電気光学プローブによる検出信号を取り込み、導通
   及び短絡を判定する信号処理部と、で構成されているこ
   とを特徴とする回路基板検査装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載に記載の回路基板検査装
   置において、前記移動機構は、前記電気光学プローブを
   前記被検査基板に対して微少な空間ギャップで保持し、
   一定速度でメカニカル走査するものであることを特徴と
   する回路基板検査装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載の回路基板検査装
   置において、前記信号処理部は、前記移動機構で前記電
   気光学プローブをメカニカル走査し、前記電気光学プロ
   ーブが任意の微細パッド上を通過する間、先ず、該任意
   の微細パッドと接続された同一ネットのテストパッドに
   信号供給されるように前記スイッチング機構のリレーを
   オン・オフ制御して導通検査を行い、続いて、該ネット
   以外のテストパッドに信号供給されるように前記スイッ
   チング機構のリレーをオン・オフ制御して短絡検査を行
   うことを特徴とする回路基板検査装置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の回路基板検査装置にお
   いて、前記給電プレートと前記被検査基板の間に挿入さ
   れ、前記被検査基板の微細パッド領域に対応する位置に
   開口部を持ち、前記給電パッドと前記テストパッドとの
   電気的接続を取る異方性導電膜をさらに備えたことを特
   徴とする回路基板検査装置。