JP3832306B2 - Probe, and multi-probe and electric circuit inspection apparatus using the same - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電気回路の電気特性を測定検査する電気回路検査装置に係り、特に、複数の測定点を同時に測定する事が求められる、例えば半導体パッケージ等の検査に用いられるプローブ、およびこれを用いたマルチプローブ、電気回路検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、たとえば半導体パッケージの特性試験においては、ソケット方式のコンタクト装置が最も多く使用されている。図７は、ソケット方式のプローブの一例を示すものである。
【０００３】
すなわち、従来のプローブは、たとえば半導体パッケージ９１のパッケージ部９２をガイドするガイド材９４と、このガイド材９４の周囲に、半導体パッケージ９１のリード端子９３と同じピッチで配置された複数の板ばね９５とを、樹脂９６により固定した構成となっている。
【０００４】
そして、吸着により上ガイド９７に保持された半導体パッケージ９１が上記ガイド材９４に沿って降下されることにより、たとえば図８に示すように、半導体パッケージ９１は位置決めされ、各リード端子９３と板ばね９５のそれぞれとが接触されるようになっている。
【０００５】
その際、板ばね９５はたわみにより沈み、たとえば図９に示すように、リード端子９３の表面に付着する酸化膜を掻き落とすようになっている。
以上の様にして、半導体パッケージ９１の各リード端子９３が、プローブの板ばね９５のそれぞれに確実に接触されることで、半導体パッケージ９１の特性試験が行われる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した方式のプローブにあっては、以下のような問題点があった。
たとえば、板ばねのたわみによる沈み、たとえば図９に示すように、リード端子９３の表面に付着する酸化膜を掻き落すだけでは、確実な接触がはかれなかった。
また、リード端子９３の多ピン化および狭ピッチ化が図られており、これに応じて、プローブのの構造が複雑化するなどの欠点があった。
【０００７】
すなわち、リード端子９３の多ピン化および狭ピッチ化は、板ばね９５の本数の増加や相互間ピッチの減少につながるため、その分、プローブの組み立てが複雑になる欠点があった。
そこで、確実な接触が図れ、しかも狭ピッチ化に対応できるプローブ、およびこれを用いたマルチプローブ、電気回路検査装置が望まれていた。
【０００８】
更に、従来の方法では、線的な検査であり、面的な検査には順次検査装置を少しずつ動かしながら検査を行わなければならなかった。
そこで、平面形状に散らばっている測定点を一括に検査できるプローブ、およびこれを用いたマルチプローブ、電気回路検査装置が望まれていた。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、請求項１記載の発明では、端部に探針と、探針から電気信号を引き出す信号配線と、容量素子と、誘導素子と、光電変換素子とが設けられた基板と、容量素子および光電変換素子と向かい合う対向電極とからなり、容量素子と誘導素子とがアンテナを形成している事を特徴とするプローブを提供するものである。
【００１０】
これにより、従来の撓みによる被検査対象の被検査電極の酸化膜除去だけでは不十分な場合でも酸化膜除去が容易にできる様になった。
【００１１】
請求項２記載の発明では、請求項１記載のプローブがマトリックス状に形成されている事を特徴とするマルチプローブを提供するものである。
【００１２】
これにより、単純な構成であるため、狭いピッチの検査に対応できる様になった。
【００１３】
請求項３記載の発明では、請求項１記載のプローブがマトリックス状に形成されている請求項２記載のマルチプローブと、全プローブのアンテナに電磁波を供給する手段と、プローブの光電変換素子に選択的に光を照射する手段と、探針で得られた信号により電気回路を検査する検査手段を備えている事を特徴とする電気回路検査装置を提供するものである。
【００１４】
これにより、被検査対象の被検査電極の酸化膜除去を確実に行う事ができる様になった。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明のプローブは、基板、信号配線、容量素子、誘導素子、光電変換素子、対向電極とからなっており、その基板は回動可能な支持部材により支えられている。
支持部材は、板状のもの、棒状のものなど各種のものが考えられる。信号配線は、この支持部材を通して検査装置に回路形成するのが好ましい。
また、基板の傾きを容易にするには、円筒形の形状が好ましく、基板と別に形成するのが好ましい。
但し、基板と共通して製造した方が、製造が容易でしかも曲がり方向を上下方向だけに限定する事が容易な、板状が好ましい場合もある。
【００１６】
基板は、探針と容量素子、誘導素子、光電変換素子を取り付け、もしくは基板に形成されるものであるため、半導体材料の方が、容量素子、誘導素子、光電変換素子の形成が容易であり、好ましくない場合がある。
なお、半導体材料の場合は、素子間で電気伝導が生じるため、その間の電気的影響を防止するために探針側と、対向電極側を電気的に分離するためにその間に絶縁性の層を設けるのが実際的である。
【００１７】
例えば、可撓性のあり、微細加工可能なシリコンウエハーなどである。
基板は、支持部材により中央で直線上に支持されている。従って、基板は支持部材により両側に分かれており、その一つの側の端部に探針が設けられている。
探針のある側の探針のある面には、その探針以外の領域には誘導素子が設けられている。
【００１８】
例えば、マイラやカプトンで代表される様な絶縁フィルムを挟んだ２枚のシリコンウエハをパターンニングする事で作成され、その表面に誘導素子、容量素子、光電変換素子を例えばフォトリソ法で形成する事で形成する。
【００１９】
探針は、単に測定だけに用いるものの様な構造でも構わないが、酸化膜の様な測定の障害になる様な表面を掻き落とす機能を併せ持っている必要がある為に、強度を高くする方が、使用に耐えうる寿命が延びて好ましい。
使用寿命だけなら先端が鈍な形状が好ましいが、掻き落とし性能を考えれば先端部が尖っていた方が好ましく、これは用途により適宜選択すれば良い。
【００２０】
この容量素子と光電変換素子は、対向電極と向かい合っているのが好ましいが、両方を同時に対峙させることはできず、また、容量素子は誘導素子とＬＣ共振回路を形成させる必要の関係上、対向電極と向かい合わない面に形成する場合もある。
【００２１】
対向電極は、固定された何らかの支持部材に設けられており、それらの素子と対向電極は、何等電気的力が働かない場合は、一定間隔を挟んで対向している。
それらの素子は、ほぼ同じ面積を有するものでも構わないが、対向する場所のみでは受信もしくは受光に支障がある場合もあるため、その対向電極と対峙するだけではなく、受信もしくは受光領域を考慮した面積とするのが好ましい場合が多い。
【００２２】
この様に形成する事により、容量素子および光電変換素子が対向電極とクーロン力を働かせて引き合い、もしくは斥けあう事により基板の角度を変え、どちらの側を電気回路に近づけもしくは遠ざける事ができる。
これにより、探針を電気回路から接触させたり、遠ざけたりする事ができる。
これは、基板の支持部分がが撓むことによって、可能になるものである。
【００２３】
探針の材料は、導電性がある事と、剛性がある程度ある事が条件となる。従って、銅、銅合金、銀合金、アルミ合金など用途に応じて適宜選択可能である。
探針の接合は、位置合わせの正確性が高い必要があるが、電鋳、アニールなどの方法によって作成出来る。
【００２４】
対向電極は、基板とは別の支持部材に設けられるものであるが、容量素子および光電変換素子に対するクーロン力が大きくなる位置、大きさで形成する。
【００２５】
本発明のマルチプローブは、この様なプローブがマトリックス状に並んでいるものである。この場合、対向電極はプローブと同数設ける必要性はなく、接地電位を規定するものであれば、共通電極とすることも可能である。
【００２６】
この場合のマルチプローブは、多数狭ピッチで作成する為に、プレスやエッチング、電着などの手段により板状の形状をした方が製作が容易である。
このマルチの場合を含めて、プローブに電極及び配線を設ける方法も、導電印刷、パターンエッチング等どの様な方法をとるものでも構わない。
【００２７】
制御手段は、少なくとも振動モード、測定モード、停止モードからなっている。もちろん、テストモード等の他のモードを実現できるものであっても構わない。
【００２８】
振動モードにおいては、基板を支持部材から遠ざけた、つまり電気回路と探針を接触させた状態で振動を与える動作を起こすモードであり、測定モードに先立って行われる。
【００２９】
従って、全面に設けられたプローブのＬＣ回路の共振周波数と同じ１ｋＨｚの周波数を持つ電磁波を照射するもので、照射されたプローブは無負荷における半減時間０．１秒以上の間振動し、プローブが振動する。
なお、振動モードとの間に停止モードを含んでも含まなくても構わない。但し、振動モードで電磁波送信を停止しても振動が完全になくなる訳ではなく、共振が減衰して振動が収まることにより自然と他のモードに移るものである。
【００３０】
測定モードにおいては、基板を支持部材から遠ざけた、つまり電気回路と探針を接触させた状態で固定するモードで。
従って、測定が必要なプローブの光電変換素子のみ選択的に、同時もしくは逐次照射し、照射されたプローブは半減時間０．５秒以上の維持し、プローブが接触する。
停止モードにおいては、支持部分を撓ませない状態で固定されるモードである。
【００３１】
検査手段は、探針から引き出された信号配線からの信号に基づき行われる。信号処理は、目的の二点間または目的の点とグランド間の抵抗値を測定する事により検査する。
【００３２】
電磁波を供給する手段は、プローブの背面、特に対向電極よりもさらに遠方に設けられるものであり、１００Ｈｚ〜１００ｋＨｚの電磁波を５Ｗ以上全面に照射できるものであれば構わない。
【００３３】
光を照射する手段は、プローブの背面、特に対向電極よりもさらに遠方に設けられるものであり、光を全面に照射できるものであれば構わない。
【００３４】
【実施例】
（実施例１）
以下本発明に一実施例について図面を参考にして詳細に説明する。
図１は、本願発明の一実施例の断面図であり、図２は同一実施例の基板の平面図、図４は、同一実施例の概念ブロック図である。
【００３５】
基板１１は、その対向辺の中央部で結合している２つの支持部材１６により支えられており、その支持部材１６により２つのほぼ同じ大きさの側に基板の領域が分かれている。
その基板１１の一方の側の端部に探針１２が設けられている。その探針１２から電気信号を引き出す信号配線１７が支持部材１６を経由して外部に配線として引き出されている。
【００３６】
探針と同じ面の、探針と同じ側の探針を除く領域に、誘導素子１３が設けられている。
この誘導素子１３は探針１２やその信号配線１７と電気的接触が起こらない様に最小限の間隔を設けて形成されている。
【００３７】
また、探針と同じ面の、探針と逆の側の探針を除く領域に、容量素子１４が設けられている。
この容量素子１４と誘導素子１３は配線がなされており、ＬＣ共振回路をなし、これによりアンテナとしての役割も同時に果たすものである。
【００３８】
また、探針と逆の面の全面には、光電変換素子１５が設けられている。
その、探針と逆な面の、探針と逆の側の部分に対向する様に、基材１９に支えられた対向電極１８が設けられている。
これが、実際には３２×３２個マトリックス状に並んでいる。
【００３９】
基板は、絶縁フィルムおよびこれを中に挟んだ素子用シリコンウエハと、強度維持用シリコンウエハからなっている。
素子用シリコンウエハ（三菱マテリアル株式会社製）に、酸化膜を表裏両面に形成した。
【００４０】
次に、表面にレジストを形成し、フォトマスクを用いてパターン露光した。
このフォトマスクパターンは、支持部材の接続用ピン基部、パッド、およびそれらの接続配線形成部のパターンである。
【００４１】
次に現像し、未露光部分を除去し、次に表面全面に銅により蒸着処理を行い、レジスト除去することによりそのレジストの上の部分に形成した銅を除去し、パターンニングを行った。
【００４２】
この結果、支持部材の接続用ピン基部、パッド、およびそれらの接続配線形成部のパターンのみ銅層が残った。
さらに、ウエハ表面にレジストを形成し、フォトマスクを用いてパターン露光した。
このフォトマスクパターンは、支持部材の接続用ピン部、容量素子パターン、誘導素子パターン、およびそれらを配線してＬＣ共振回路であるアンテナを形成するパターンである。
【００４３】
次に現像し、未露光部分を除去し、次に表面全面に銅により電鋳処理をクロムを用いて行い、レジスト除去することによりそのレジストの上の部分に形成したクロムを除去し、パターンニングを行った。
さらに、ウエハ裏面に裏止め剤を形成し、光電変換素子（受光素子）を形成した。
【００４４】
その後、ウエハ裏面にレジスト形成し、フォトマスクを用いてパターン露光した。
このフォトマスクパターンは、光電変換素子用電極、パッド、およびそれらの配線を形成するパターンである。
【００４５】
次に現像し、未露光部分を除去し、次に裏面全面に銅により蒸着処理を行い、レジスト除去することによりそのレジストの上の部分に形成した銅を除去し、パターンニングを行った。
【００４６】
最後に、ウエハ表面にレジストを形成し、フォトマスクを用いてパターン露光した。
このフォトマスクパターンは、基板外形パターンである。
【００４７】
次に現像し、未露光部分を除去し、次にドライエッチングを行い、レジスト除去することにより素子用シリコンウエハの作成を行った。
【００４８】
次に強度維持用シリコンウエハ（膜厚１．５ｍｍ）に酸化膜を表裏両面に形成した。
【００４９】
次に、表面にレジストを形成し、フォトマスクを用いてパターン露光した。
このフォトマスクパターンは、探針領域、パッド、およびそれらの接続配線形成部のパターンである。
【００５０】
次に現像し、未露光部分を除去し、次に表面全面に銅により蒸着処理を行い、レジスト除去することによりそのレジストの上の部分に形成した銅を除去し、パターンニングを行った。
この結果、探針領域、パッド、およびそれらの接続配線形成部のパターンのみ銅層が残った。
【００５１】
最後に、素子用シリコンウエハと、強度維持用シリコンウエハの裏面どうしを絶縁フィルム（材質マイラ、膜厚１５０μｍ）を中に挟んだ状態で熱圧着し、基板を形成した。
【００５２】
この様に形成された基板に、探針を設けた後、両シリコンウエハ間の配線を行う。
さらに、支持部材を、基板の支持部材接続用ピン基部に、ピンを基板に固定する。
次に、対向電極１８は基材１９上に一様に形成されている。
【００５３】
また基材１９は、基板１１の探針１２が設けられていない側の部分に対応する位置、および外部のみ設けられ、当然基板１１の探針１２が設けられている側の部分に対応する位置は空隙となっている。
【００５４】
さらに、基材１９の背面には、全プローブのアンテナに電磁波を供給する手段として、広帯域高周波アンテナ７１が設けられている。
【００５５】
それとは別途、基材１９の背面には、個々のプローブを選択して光を照射する光学系が設けられており、これは光源７３とミラーデバイス７２とからなっている。光源７３は、マルチプローブ範囲外から水平に光線が照射され、ミラーデバイス７２により個々のプローブに位置合わせを行った上で照射することが可能になっている。
【００５６】
このアンテナに電磁波を供給する手段として、広帯域高周波アンテナ７１が、設けられている。
この結果、対電極１３、１４両方と対向電極１８に１００Ｖを掛けて、定常状態にすると、その結果電極どうしが反発し、基板１１は探針１２部分で反発した。
【００５７】
この広帯域高周波アンテナ７１から最高出力で出力した場合、基板が傾いて首振り運動を行う。その結果、電気回路の表面の酸化膜を除去できる。
さらに、光源７３から最大出力で光束を出し、その光束をミラーデバイス７２により方向を変えた上で焦点を位置合わせし、マルチプローブ３１上のプローブに照射した場合、そのプローブは照射から接触し続けた。
【００５８】
制御手段は、測定用フロントエンドコントローラ２１と、パソコン２２とコントローラ２３、測定用治具２４からなる。
測定用治具２４は、被検査対象４３を載置し固定した場合に探針１２が接触する位置に固定されるとともに、被検査対象４３に規定の電位を提供する操作も行う。
【００５９】
図４には、フロントエンドコントローラ２１の詳細を説明するための本発明のブロック構成図を示す。３１はマルチプローブ、４２はプローブを順次走査する様にミラーデバイス７３を位置制御するミラーデバイスアクチュエーター７５である。８２は、該当するプローブに来たときに光源７２から光束を照射するスイッチング回路である。５０は、このスイッチング回路８２と走査回路４２を制御して照射を制御する照射制御回路である。
【００６０】
他方、８３はスイッチング回路であり、広帯域高周波アンテナ７１のスイッチングを制御する。このスイッチング回路８２とスイッチング回路８３を制御する事によりモードを制御するモード回路８１が設けられている。
また、４３は被検査対象、４４はマルチプローブの各探針がそれぞれ均等に被検査対象３４に接触されるように被検査対象の傾きを補正するアクチュエータ、４５は傾き補正制御回路である。また、４６はこれらの部材を支持する構造体である。
【００６１】
これら照射制御回路５０、モード回路８１、傾き補正回路４５を統括して位置制御回路４９が位置制御全般を制御する。この位置制御は、プローブ制御回路４７の位置情報、動作情報をもとになされる。
測定用フロントエンドコントローラ２１は、プローブ制御回路４７、複号器符号器４８、位置制御回路４９、照射駆動回路５０、モード回路８１、傾き補正回路４５からなっている。
【００６２】
まず、振動モードにおいてパソコン２２から発された信号は、複号器符号器４８により符号化され、プローブ制御回路４７に転送し、モード回路８１に制御信号を出し、モード回路８１は、スイッチング回路８２には制御信号を出し、スイッチング回路８３には制御信号を出す。
【００６３】
スイッチング回路８２には光源７２に制御信号を出し、スイッチング回路８３には広帯域高周波アンテナ７１に制御信号を出す。
【００６４】
この結果、広帯域高周波アンテナ７１から電磁波が出されて、ＬＣ回路からなるアンテナに受信され、容量回路１４の電荷が変動することにより基板１１が首振りをする。
他方、位置制御回路４９は、傾き補正回路４５に信号を出し、測定用治具４４に対して電流を流す。
を出しによりマルチプローブ３１を駆動し被検査対象に接触しながら振動する。
【００６５】
次に、測定モードにおいてパソコン２２から発された信号は、複号器符号器４８により符号化され、プローブ制御回路４７に転送し、位置制御回路４９に、制御信号を出し、位置制御回路４９は、照射駆動回路５０に制御信号を出し、照射駆動回路５０は、走査回路４２に制御信号を出し、同時に、スイッチング回路８２に制御信号を出す。
【００６６】
走査回路４２は、マルチプローブコントローラ７５に対して、後で述べる走査クロック５１を基準に行う。
【００６７】
他方、位置制御回路４９は、マルチプローブコントローラ７５に対して、後で述べる走査クロック５１を基準に行う。その場合には、傾き補正回路４５に信号を出し、測定用治具４４に対して電流を流す。
この様な状態で、マルチプローブ３１を駆動し被検査対象に接触する。
【００６８】
探針−媒体間の距離制御がうまく行かない場合も、例えば傾いた場合には、その検査結果を基にパソコン２２から信号が発せられ、複号器符号器４８により符号化され、プローブ制御回路４７に転送し、及びマルチプローブの傾き制御は上記と同様に行う。
【００６９】
図６には、測定部２５の詳細ブロック構成図を示す。
【００７０】
各探針をアクセスするタイミングは走査回路４２と共通にする走査クロック５１を基準に行う。
この走査クロックをマルチプローブのクロック信号ＣＬＫ＿Ｙとし、更にＹアドレスカウンタ５２に入力する。
このＹアドレスカウンタ５２は、マルチプローブのＹシフトレジスタの段数と同一のカウント数を持つ。
Ｙアドレスカウンタ５２のキャリー出力は、マルチプローブのクロック信号ＣＬＫ＿Ｘとし、さらにＸアドレスカウンタ５３に入力する。
このＸアドレスカウンタ５３は、マルチプローブのＸシフトレジスタの段数と同一のカウント数を持つ。
これらＸ、Ｙアドレスカウンタのカウント出力をプローブアドレス５４とする。
【００７１】
マルチプローブからの読出し出力Ｖｏｕｔはコンパレータ５５に入力する。コンパレータ５５は、Ｖｒｅｆ５６を基準電圧として二値化する。
この二値化出力は、プローブアドレス５４により指定されるプローブ制御テーブル５７の記録ユニットに書込まれる。
【００７２】
測定テーブル５７乃至５９は、マルチプローブの探針数と同数の記録ユニットで構成された一時保存メモリを１ページとし、１乃至数ページを持つ。
各記録ユニットは、マルチプローブから読出した記録データ論理値のほか、読出し、ＯＮ書込み、ＯＦＦ書込み、又は消去の各動作を指示する駆動状態値などの少なくとも６値の論理値を記録する。
【００７３】
マルチプローブのアクセスに際しては、この測定テーブルの各ユニットの駆動状態に従って対応する探針を制御するようにφｒ（読出し信号），φｄ（消去信号），φｗ（書込み信号）を生成する。
【００７４】
マルチプローブよりデータの転送を行う場合は、先ず探針を記録媒体の所定の位置に走査する。
次にパソコン２２によりデータバス、及びアドレスバス６０を介して測定テーブル５７乃至５９のデータを読出すべきプローブのアドレスに対応する記録ユニットに読出し、パソコン２２にて処理することにより、被検査体の良否を検査する。
【００７５】
最後に、停止モードにおいてパソコン２２から発された信号は、複号器符号器４８により符号化され、プローブ制御回路４７に転送し、位置制御回路４９に、制御信号を出し、位置制御回路４９は、モード回路８１に制御信号を出し、スイッチング回路８２に制御信号を出すとともにスイッチング回路８３に制御信号を出す。
この場合スイッチング回路８２は光源を停止するとともに、スイッチング回路８３は広帯域高周波アンテナ７１の発信を停止する。
【００７６】
その結果、表面に酸化膜がある端子も、その酸化膜を検査直前に検査部分のみを除去したため、電気特性の的確な検査を行う事ができた。
【発明の効果】
以上説明したように、表面に酸化膜などの確実な接触が図れ、しかも狭ピッチ化に対応でき、平面の検査が一度にできるプローブ、およびこれを用いたマルチプローブ、電気回路検査装置が提供できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例におけるマルチプローブの断面図である。
【図２】図１の一実施例における基板の概念底面図である。
【図３】図１の一実施例におけるマルチプローブの光束照射時の概念斜視図である。
【図４】図１の一実施例における概念ブロック図である。
【図５】図４の一実施例におけるフロントエンドコントローラの詳細を説明するためのブロック構成図である。
【図６】図５の一実施例における測定部の詳細を説明するためのブロック構成図である。
【図７】従来技術とその問題点を説明するために示すコンタクト装置の側断面図である。
【図８】図７のコンタクト装置における、半導体パッケージのリード端子とコンタクト装置の板ばねとの電気的接続について説明するために示す概念図である。
【図９】図８と同じく、半導体パッケージのリード端子とコンタクト装置の板ばねとの電気的接続について説明するために示す概念図である。
【符号の説明】
１１…基板
１２…探針
１３、１４…対電極
１５、１６…支持部
１７…配線領域
１８…対向電極
１９…基材
２０…空隙部分
２１…フロントエンドコントローラ
２２…パソコン
２３…コントローラ
２４…測定用治具
２５…測定部
２６…圧電素子
３１…プローブ
４２…走査回路
４５…傾き補正回路
４７…プローブ制御回路
４８…複号器符号器
４９…位置制御回路
５０…照射駆動回路
５７〜５９…測定テーブル
７１…広帯域高周波アンテナ
７２…ミラーデバイス
７３…光源
７４…光束
７５…ミラーデバイスコントローラ
８１…モード回路
８２、８３…スイッチング回路
９１…半導体パッケージ
９２…パッケージ部
９３…リード端子
９４…ガイド材
９５…板ばね[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electric circuit inspection apparatus for measuring and inspecting electric characteristics of an electric circuit, and in particular, a probe that is required to measure a plurality of measurement points simultaneously, for example, for inspection of a semiconductor package, and the like. The present invention relates to a multi-probe and an electric circuit inspection apparatus.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, for example, in a characteristic test of a semiconductor package, a socket type contact device is most frequently used. FIG. 7 shows an example of a socket type probe.
[0003]
That is, the conventional probe includes, for example, a guide member 94 for guiding the package portion 92 of the semiconductor package 91 and a plurality of leaf springs 95 arranged around the guide member 94 at the same pitch as the lead terminals 93 of the semiconductor package 91. Are fixed by a resin 96.
[0004]
Then, the semiconductor package 91 held by the upper guide 97 by suction is lowered along the guide material 94, so that the semiconductor package 91 is positioned, for example, as shown in FIG. 95 is in contact with each other.
[0005]
At that time, the leaf spring 95 sinks due to the bending, and scrapes off the oxide film adhering to the surface of the lead terminal 93, for example, as shown in FIG.
As described above, each lead terminal 93 of the semiconductor package 91 is reliably brought into contact with each of the plate springs 95 of the probe, whereby the characteristic test of the semiconductor package 91 is performed.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-described type of probe has the following problems.
For example, as shown in FIG. 9, for example, as shown in FIG. 9, the contact due to the bending of the leaf spring did not cause a reliable contact by simply scraping off the oxide film adhering to the surface of the lead terminal 93.
In addition, the lead terminals 93 have a large number of pins and a narrow pitch, and accordingly, there are disadvantages such as a complicated probe structure.
[0007]
That is, the increase in the number of pins and the narrow pitch of the lead terminals 93 lead to an increase in the number of leaf springs 95 and a decrease in the pitch between them, and there is a disadvantage that the assembly of the probe is complicated accordingly.
Therefore, there has been a demand for a probe that can achieve reliable contact and can cope with a narrow pitch, a multi-probe using the probe, and an electric circuit inspection apparatus.
[0008]
Furthermore, in the conventional method, it is a linear inspection, and for the surface inspection, the inspection must be performed while moving the inspection device little by little.
Therefore, a probe capable of collectively inspecting measurement points scattered in a planar shape, a multi-probe using the probe, and an electric circuit inspection apparatus have been desired.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-described object, in the invention described in claim 1, a probe, a signal wiring for extracting an electric signal from the probe, a capacitive element, an inductive element, and a photoelectric conversion element are provided at the end. The probe comprises a substrate and a counter electrode facing the capacitive element and the photoelectric conversion element, and the capacitive element and the inductive element form an antenna.
[0010]
As a result, the oxide film can be easily removed even when the oxide film removal of the electrode to be inspected by conventional bending is insufficient.
[0011]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a multi-probe characterized in that the probe according to the first aspect is formed in a matrix.
[0012]
Thereby, since it is a simple structure, it came to be able to respond to the inspection of a narrow pitch.
[0013]
According to a third aspect of the present invention, the probe according to the first aspect is formed in a matrix, the multi-probe according to the second aspect, means for supplying electromagnetic waves to the antennas of all the probes, and photoelectric conversion elements of the probes are selected. In particular, the present invention provides an electric circuit inspection apparatus characterized by comprising means for irradiating light and inspection means for inspecting an electric circuit with a signal obtained by a probe.
[0014]
As a result, it has become possible to reliably remove the oxide film from the electrode to be inspected.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The probe of the present invention includes a substrate, a signal wiring, a capacitive element, an inductive element, a photoelectric conversion element, and a counter electrode, and the substrate is supported by a rotatable support member.
Various members such as a plate-like member and a rod-like member are conceivable. The signal wiring is preferably formed into a circuit in the inspection apparatus through this support member.
In order to easily tilt the substrate, a cylindrical shape is preferable, and it is preferable to form the substrate separately from the substrate.
However, in some cases, it is preferable to manufacture in common with the substrate, and a plate shape is preferable because it is easy to manufacture and it is easy to limit the bending direction only to the vertical direction.
[0016]
Since the substrate is a probe and a capacitive element, an inductive element, or a photoelectric conversion element attached to or formed on the substrate, it is easier to form a capacitive element, an inductive element, or a photoelectric conversion element with a semiconductor material. , It may not be preferable.
In the case of a semiconductor material, electrical conduction occurs between the elements. Therefore, in order to electrically separate the probe side and the counter electrode side in order to prevent electrical influence between them, an insulating layer is provided between them. It is practical to provide.
[0017]
For example, a flexible silicon wafer that can be finely processed.
The substrate is supported on a straight line at the center by the support member. Therefore, the substrate is divided on both sides by the support member, and a probe is provided at one end of the substrate.
An inductive element is provided in a region other than the probe on the surface of the probe on the side where the probe is present.
[0018]
For example, two silicon wafers sandwiched between insulating films represented by Mylar and Kapton are formed by patterning, and inductive elements, capacitive elements, and photoelectric conversion elements are formed on the surface by, for example, photolithography. Form with.
[0019]
The probe may have a structure just used for measurement, but it needs to have a function to scrape off the surface that can interfere with measurement, such as an oxide film. However, it is preferable because the lifetime that can be used is extended.
The shape with a blunt tip is preferable for the service life only, but it is preferable that the tip is sharp when considering scraping performance, and this may be appropriately selected depending on the application.
[0020]
The capacitive element and the photoelectric conversion element are preferably opposed to the counter electrode. However, the capacitive element and the photoelectric conversion element cannot be opposed to each other at the same time. In some cases, it may be formed on a surface that does not face the electrode.
[0021]
The counter electrode is provided on some fixed support member, and these elements and the counter electrode are opposed to each other with a constant interval when no electrical force is applied.
These elements may have almost the same area, but there are cases where reception or light reception may be hindered only at the opposite location, so that not only facing the counter electrode but also taking into account the reception or light reception area In many cases, the area is preferable.
[0022]
By forming in this way, the capacitive element and the photoelectric conversion element can draw the counter electrode and the Coulomb force to attract each other, or change the angle of the substrate by making contact, so that either side can be closer to or away from the electric circuit. .
Thereby, the probe can be brought into contact with or away from the electric circuit.
This is made possible by the bending of the support portion of the substrate.
[0023]
The probe material must be conductive and have some rigidity. Accordingly, copper, copper alloy, silver alloy, aluminum alloy and the like can be appropriately selected depending on the application.
The joining of the probe needs to be highly accurate in alignment, but can be made by methods such as electroforming and annealing.
[0024]
The counter electrode is provided on a support member different from the substrate, but is formed at a position and size at which the Coulomb force with respect to the capacitor element and the photoelectric conversion element is increased.
[0025]
The multi-probe of the present invention is such that such probes are arranged in a matrix. In this case, it is not necessary to provide the same number of counter electrodes as the probe, and a common electrode can be used as long as it defines the ground potential.
[0026]
In this case, since many multiprobes are produced at a narrow pitch, it is easier to produce a plate-like shape by means such as pressing, etching, or electrodeposition.
Including the multi case, any method such as conductive printing or pattern etching may be used as the method of providing electrodes and wirings on the probe.
[0027]
The control means includes at least a vibration mode, a measurement mode, and a stop mode. Of course, other modes such as a test mode may be realized.
[0028]
In the vibration mode, the substrate is moved away from the support member, that is, the vibration is applied in a state where the electric circuit and the probe are in contact with each other, and is performed prior to the measurement mode.
[0029]
Therefore, it irradiates an electromagnetic wave having a frequency of 1 kHz which is the same as the resonance frequency of the LC circuit of the probe provided on the entire surface. Vibrate.
Note that the stop mode may or may not be included between the vibration mode and the vibration mode. However, even if the electromagnetic wave transmission is stopped in the vibration mode, the vibration does not completely disappear, but the resonance is attenuated and the vibration is settled, so that the mode is automatically shifted to another mode.
[0030]
In the measurement mode, the substrate is moved away from the support member, that is, fixed in a state where the electric circuit and the probe are in contact with each other.
Accordingly, only the photoelectric conversion element of the probe that needs to be measured is selectively or simultaneously irradiated, and the irradiated probe is maintained for a half-life of 0.5 seconds or more, and the probe comes into contact.
In the stop mode, the support portion is fixed without being bent.
[0031]
The inspection means is performed based on a signal from the signal wiring drawn from the probe. The signal processing is inspected by measuring the resistance value between two target points or between the target point and the ground.
[0032]
The means for supplying electromagnetic waves is provided on the back surface of the probe, particularly farther than the counter electrode, and may be any means as long as it can irradiate the entire surface with electromagnetic waves of 100 Hz to 100 kHz for 5 W or more.
[0033]
The means for irradiating light is provided on the back surface of the probe, particularly farther than the counter electrode, and may be any means as long as it can irradiate the entire surface.
[0034]
【Example】
Example 1
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view of a substrate of the same embodiment, and FIG. 4 is a conceptual block diagram of the same embodiment.
[0035]
The substrate 11 is supported by two support members 16 joined at the center of the opposite sides, and the support member 16 divides the substrate region into two sides of approximately the same size.
A probe 12 is provided at the end of one side of the substrate 11. A signal wiring 17 for extracting an electric signal from the probe 12 is drawn out as a wiring to the outside via the support member 16.
[0036]
An inductive element 13 is provided in a region on the same surface as the probe except for the probe on the same side as the probe.
The inductive element 13 is formed with a minimum interval so that electrical contact with the probe 12 and its signal wiring 17 does not occur.
[0037]
In addition, a capacitive element 14 is provided in a region on the same surface as the probe except for the probe on the side opposite to the probe.
The capacitive element 14 and the inductive element 13 are wired to form an LC resonance circuit, thereby simultaneously serving as an antenna.
[0038]
A photoelectric conversion element 15 is provided on the entire surface opposite to the probe.
A counter electrode 18 supported by the base material 19 is provided so as to face a portion of the surface opposite to the probe on the side opposite to the probe.
This is actually arranged in a 32 × 32 matrix.
[0039]
The substrate is composed of an insulating film, an element silicon wafer sandwiching the insulating film, and a strength maintaining silicon wafer.
Oxide films were formed on the front and back surfaces of a silicon wafer for devices (manufactured by Mitsubishi Materials Corporation).
[0040]
Next, a resist was formed on the surface, and pattern exposure was performed using a photomask.
This photomask pattern is a pattern of the connecting pin base portion of the support member, the pads, and their connection wiring forming portions.
[0041]
Next, development was performed to remove the unexposed portion, and then the entire surface was subjected to vapor deposition treatment with copper, and the resist was removed to remove the copper formed on the resist and patterning was performed.
[0042]
As a result, the copper layer remained only in the pattern of the connecting pin base portion of the support member, the pad, and the connection wiring forming portion thereof.
Further, a resist was formed on the wafer surface, and pattern exposure was performed using a photomask.
This photomask pattern is a pattern that forms an antenna which is an LC resonance circuit by wiring the connecting pin portion of the support member, the capacitive element pattern, the inductive element pattern, and these.
[0043]
Next, develop and remove the unexposed parts, then perform electroforming with copper on the entire surface using copper and remove the resist to remove the chromium formed on the resist, and patterning Went.
Further, a backing agent was formed on the back surface of the wafer to form a photoelectric conversion element (light receiving element).
[0044]
Thereafter, a resist was formed on the back surface of the wafer, and pattern exposure was performed using a photomask.
This photomask pattern is a pattern for forming photoelectric conversion element electrodes, pads, and wirings thereof.
[0045]
Next, development was performed to remove the unexposed portion, and then the entire back surface was subjected to vapor deposition treatment with copper, and the resist was removed to remove the copper formed on the upper portion of the resist, followed by patterning.
[0046]
Finally, a resist was formed on the wafer surface, and pattern exposure was performed using a photomask.
This photomask pattern is a substrate external pattern.
[0047]
Next, development was performed, unexposed portions were removed, then dry etching was performed, and the resist was removed to prepare a device silicon wafer.
[0048]
Next, an oxide film was formed on both the front and back surfaces of a strength maintaining silicon wafer (film thickness: 1.5 mm).
[0049]
Next, a resist was formed on the surface, and pattern exposure was performed using a photomask.
This photomask pattern is a pattern of a probe region, a pad, and a connection wiring formation portion thereof.
[0050]
Next, development was performed to remove the unexposed portion, and then the entire surface was subjected to vapor deposition treatment with copper, and the resist was removed to remove the copper formed on the resist and patterning was performed.
As a result, the copper layer remained only in the pattern of the probe region, the pad, and the connection wiring formation portion thereof.
[0051]
Finally, the element silicon wafer and the back surface of the strength maintaining silicon wafer were thermocompression bonded with an insulating film (material mylar, film thickness 150 μm) sandwiched therebetween to form a substrate.
[0052]
After the probe is provided on the substrate thus formed, wiring between both silicon wafers is performed.
Further, the support member is fixed to the support member connecting pin base of the substrate, and the pin is fixed to the substrate.
Next, the counter electrode 18 is uniformly formed on the base material 19.
[0053]
The base material 19 is provided at a position corresponding to the portion of the substrate 11 where the probe 12 is not provided, and is provided only at the outside, and of course, a position corresponding to the portion of the substrate 11 where the probe 12 is provided. Is a void.
[0054]
Furthermore, a broadband high-frequency antenna 71 is provided on the back surface of the substrate 19 as means for supplying electromagnetic waves to the antennas of all probes.
[0055]
Separately, an optical system for selecting individual probes and irradiating light is provided on the back surface of the base material 19, which includes a light source 73 and a mirror device 72. The light source 73 is irradiated with light rays horizontally from outside the multi-probe range, and can be irradiated after the individual probes are aligned by the mirror device 72.
[0056]
A broadband high-frequency antenna 71 is provided as means for supplying electromagnetic waves to the antenna.
As a result, when 100 V was applied to both the counter electrodes 13 and 14 and the counter electrode 18 to obtain a steady state, the electrodes repelled as a result, and the substrate 11 repelled at the probe 12 portion.
[0057]
When the broadband high-frequency antenna 71 outputs the maximum output, the substrate tilts and swings. As a result, the oxide film on the surface of the electric circuit can be removed.
Further, when a light beam is emitted from the light source 73 at the maximum output, the direction of the light beam is changed by the mirror device 72, the focal point is aligned, and the probe on the multi-probe 31 is irradiated, the probe continues to contact from the irradiation. It was.
[0058]
The control means includes a measurement front-end controller 21, a personal computer 22, a controller 23, and a measurement jig 24.
The measurement jig 24 is fixed at a position where the probe 12 comes into contact when the inspection object 43 is placed and fixed, and also performs an operation of providing a predetermined potential to the inspection object 43.
[0059]
FIG. 4 is a block diagram of the present invention for explaining the details of the front-end controller 21. Reference numeral 31 denotes a multi-probe, and reference numeral 42 denotes a mirror device actuator 75 that controls the position of the mirror device 73 so as to sequentially scan the probe. Reference numeral 82 denotes a switching circuit that emits a light beam from the light source 72 when it comes to the probe. An irradiation control circuit 50 controls the irradiation by controlling the switching circuit 82 and the scanning circuit 42.
[0060]
On the other hand, 83 is a switching circuit that controls switching of the broadband high-frequency antenna 71. A mode circuit 81 for controlling the mode by controlling the switching circuit 82 and the switching circuit 83 is provided.
Further, 43 is an object to be inspected, 44 is an actuator for correcting the inclination of the object to be inspected so that each probe of the multi-probe is in contact with the object to be inspected 34, and 45 is an inclination correction control circuit. Reference numeral 46 denotes a structure that supports these members.
[0061]
The position control circuit 49 controls the overall position control by supervising the irradiation control circuit 50, the mode circuit 81, and the inclination correction circuit 45. This position control is performed based on the position information and operation information of the probe control circuit 47.
The measurement front-end controller 21 includes a probe control circuit 47, a decoder encoder 48, a position control circuit 49, an irradiation drive circuit 50, a mode circuit 81, and an inclination correction circuit 45.
[0062]
First, a signal emitted from the personal computer 22 in the vibration mode is encoded by the decoder encoder 48, transferred to the probe control circuit 47, and a control signal is output to the mode circuit 81. The mode circuit 81 includes the switching circuit 82. A control signal is output to the switching circuit 83 and a control signal is output to the switching circuit 83.
[0063]
The switching circuit 82 outputs a control signal to the light source 72, and the switching circuit 83 outputs a control signal to the broadband high frequency antenna 71.
[0064]
As a result, an electromagnetic wave is emitted from the broadband high-frequency antenna 71 and received by the antenna composed of the LC circuit, and the substrate 11 swings as the charge of the capacitor circuit 14 fluctuates.
On the other hand, the position control circuit 49 outputs a signal to the inclination correction circuit 45 and causes a current to flow to the measurement jig 44.
The multi-probe 31 is driven by vibrating and vibrates while contacting the object to be inspected.
[0065]
Next, the signal emitted from the personal computer 22 in the measurement mode is encoded by the decoder encoder 48, transferred to the probe control circuit 47, and a control signal is output to the position control circuit 49. The position control circuit 49 The irradiation drive circuit 50 outputs a control signal to the scanning circuit 42 and simultaneously outputs a control signal to the switching circuit 82.
[0066]
The scanning circuit 42 performs the multi-probe controller 75 with reference to a scanning clock 51 described later.
[0067]
On the other hand, the position control circuit 49 performs the multi-probe controller 75 with reference to a scanning clock 51 described later. In that case, a signal is output to the inclination correction circuit 45 and a current is passed through the measurement jig 44.
In such a state, the multi-probe 31 is driven to contact the object to be inspected.
[0068]
Even if the probe-medium distance control is not successful, for example, when the probe is tilted, a signal is generated from the personal computer 22 based on the inspection result, and is encoded by the decoder encoder 48, and the probe control circuit. 47 and multi-probe tilt control is performed in the same manner as described above.
[0069]
In FIG. 6, the detailed block block diagram of the measurement part 25 is shown.
[0070]
The timing for accessing each probe is based on a scanning clock 51 that is shared with the scanning circuit 42.
This scanning clock is used as a multi-probe clock signal CLK_Y, and further input to the Y address counter 52.
The Y address counter 52 has the same number of counts as the number of stages of the multi-probe Y shift register.
The carry output of the Y address counter 52 is a multi-probe clock signal CLK_X and is further input to the X address counter 53.
The X address counter 53 has the same number of counts as the number of stages of the multi-probe X shift register.
The count output of these X and Y address counters is set as a probe address 54.
[0071]
A read output Vout from the multi-probe is input to the comparator 55. The comparator 55 binarizes using Vref 56 as a reference voltage.
This binarized output is written in the recording unit of the probe control table 57 specified by the probe address 54.
[0072]
The measurement tables 57 to 59 have 1 to several pages, where one page is a temporary storage memory composed of the same number of recording units as the number of probes of the multi-probe.
Each recording unit records at least six logical values such as a driving state value indicating each operation of reading, ON writing, OFF writing, or erasing, in addition to the recording data logical value read from the multi-probe.
[0073]
When accessing the multi-probe, φr (read signal), φd (erase signal), and φw (write signal) are generated so as to control the corresponding probe according to the driving state of each unit of the measurement table.
[0074]
When transferring data from a multi-probe, the probe is first scanned to a predetermined position on the recording medium.
Next, the data of the measurement tables 57 to 59 is read by the personal computer 22 via the data bus and the address bus 60 to the recording unit corresponding to the address of the probe to be read, and processed by the personal computer 22, thereby Inspect for pass / fail.
[0075]
Finally, the signal emitted from the personal computer 22 in the stop mode is encoded by the decoder encoder 48, transferred to the probe control circuit 47, and a control signal is output to the position control circuit 49. The position control circuit 49 A control signal is output to the mode circuit 81, a control signal is output to the switching circuit 82, and a control signal is output to the switching circuit 83.
In this case, the switching circuit 82 stops the light source, and the switching circuit 83 stops the transmission of the broadband high-frequency antenna 71.
[0076]
As a result, the terminal having an oxide film on the surface could be subjected to an accurate inspection of electrical characteristics because only the inspection portion of the oxide film was removed immediately before the inspection.
【The invention's effect】
As described above, it is possible to provide a probe that can reliably contact an oxide film or the like on the surface, can cope with a narrow pitch, and can inspect a flat surface at once, and a multi-probe and an electric circuit inspection apparatus using the probe. It was.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a multi-probe according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a conceptual bottom view of a substrate in the embodiment of FIG.
3 is a conceptual perspective view of the multi-probe at the time of light beam irradiation in the embodiment of FIG. 1;
4 is a conceptual block diagram of the embodiment of FIG.
5 is a block configuration diagram for explaining details of a front-end controller in the embodiment of FIG. 4; FIG.
6 is a block diagram for explaining details of a measurement unit in the embodiment of FIG. 5; FIG.
FIG. 7 is a side sectional view of a contact device shown for explaining the prior art and its problems.
8 is a conceptual diagram for explaining the electrical connection between the lead terminal of the semiconductor package and the leaf spring of the contact device in the contact device of FIG. 7;
FIG. 9 is a conceptual diagram for explaining the electrical connection between the lead terminal of the semiconductor package and the leaf spring of the contact device, similar to FIG. 8;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Board | substrate 12 ... Probe 13, 14 ... Counter electrode 15, 16 ... Support part 17 ... Wiring area | region 18 ... Counter electrode 19 ... Base material 20 ... Gap part 21 ... Front end controller 22 ... Personal computer 23 ... Controller 24 ... For measurement Jig 25 ... Measuring unit 26 ... Piezoelectric element 31 ... Probe 42 ... Scanning circuit 45 ... Inclination correction circuit 47 ... Probe control circuit 48 ... Decoder encoder 49 ... Position control circuit 50 ... Irradiation drive circuits 57-59 ... Measurement table 71 ... broadband high frequency antenna 72 ... mirror device 73 ... light source 74 ... light beam 75 ... mirror device controller 81 ... mode circuit 82, 83 ... switching circuit 91 ... semiconductor package 92 ... package part 93 ... lead terminal 94 ... guide material 95 ... leaf spring

Claims (3)

端部に探針と、探針から電気信号を引き出す信号配線と、容量素子と、誘導素子と、光電変換素子とが設けられた基板と、容量素子および光電変換素子と向かい合う対向電極とからなり、容量素子と誘導素子とがアンテナを形成している事を特徴とするプローブ。Consists of a probe at the end, a signal wiring for extracting an electrical signal from the probe, a substrate provided with a capacitive element, an inductive element, and a photoelectric conversion element, and a counter electrode facing the capacitive element and the photoelectric conversion element A probe characterized in that a capacitive element and an inductive element form an antenna. 請求項１記載のプローブがマトリックス状に形成されている事を特徴とするマルチプローブ。A multi-probe characterized in that the probe according to claim 1 is formed in a matrix. 請求項１記載のプローブがマトリックス状に形成されている請求項２記載のマルチプローブと、全プローブのアンテナに電磁波を供給する手段と、プローブの光電変換素子に選択的に光を照射する手段と、探針で得られた信号により電気回路を検査する検査手段を備えている事を特徴とする電気回路検査装置。The multi-probe according to claim 2, wherein the probe according to claim 1 is formed in a matrix, means for supplying electromagnetic waves to the antennas of all probes, means for selectively irradiating light to the photoelectric conversion elements of the probes, An electric circuit inspection apparatus comprising an inspection means for inspecting an electric circuit with a signal obtained by a probe.

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