JP5130782B2 - 検査治具及び検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、検査対象に設けられた複数の検査点を介し、検査対象に設けられた配線パターンの電気的特性を検査するために用いられる検査治具及び検査装置に関する。

なお、本発明は、プリント配線基板、フレキシブル基板、多層配線基板、液晶ディスプレイ及びプラズマディスプレイ用等の電極板、半導体パッケージ用のパッケージ基板及びフィルムキャリアなど、半導体ウェハ、及び半導体装置（半導体デバイス）における電気的配線の検査に適用でき、この明細書では、それら種々の検査対象を総称して「検査対象」と称する。

検査対象に設けられた配線パターンの電気的特性に関する検査手法として、電流供給用の接触子と電圧計測用の接触子の２つの接触子を設け、その２つの接触子を検査点に同時に接触させて配線パターンの検査を行う手法（いわゆる４接点法）がある（例えば、特許文献１）。この４接点法では、電流供給用接触子と電圧計測用接触子とを分離したことで、電圧計測用接触子と検査点との間に流れる電流が実質的に無視できる程度に抑えられるため、電圧計測用接触子と検査点との接触抵抗の影響を実質的に除外して、電圧計測用接触子が接触する２箇所の検査点間の電圧が正確に計測できる。
特開２００４−１８４３７４号公報

上述のような４接点法では、検査対象に設けられたランド部等に接触子を電気的に接触させる場合には、２接点タイプのプローブを容易にランド部等に接触させて導通をとることが可能である。しかし、検査対象に設けられたピンに接触子を電気的に接触させる場合には、如何にピンとプローブとの間で２接点での導通を得るかが課題となっている。

例えば、図６に示すように、ピン１の先端に２つのプローブ２，３を当接させて導通をとるようにしたものが提案されている。しかし、この提案技術では、ピン１の先端は当接可能な面積が小さいとともに、ピン１の垂直度合いのバラツキや、プローブ２，３のブレ等のために、プローブ２，３とピン１との間に位置ずれ等が生じ、プローブ２，３をピン１の先端に確実に当接させるのは困難である。

そこで、本発明の解決すべき課題は、検査対象に設けられた検査点がピンであっても、複数のプローブを確実に検査点に電気的に接触させることができる検査治具及び検査装置を提供することである。

上記の課題を解決するため、請求項１の発明では、検査対象から立設された複数のピンの先端面を介し、前記検査対象に設けられた配線パターンの電気的特性を検査するために用いられる検査治具であって、前記複数のピンの配置位置にそれぞれ対応して設けられ、対応する前記ピンの前記先端面に導通される複数のプローブ群と、前記複数のプローブ群を保持する保持部材と、互いに電気的に接触される前記プローブ群と、前記ピンの先端とを両側から受け入れる複数のガイド孔を有するガイド部材と、を備え、前記プローブ群は、対応する前記ピンの前記先端面の中央に位置合わせして配置された第１プローブと、前記第１プローブの周囲に分散して配置されるとともに、該第１プローブと絶縁状態で配置された複数の第２プローブと、を備え、前記各プローブ群における前記複数の第２プローブは、前記第１プローブが対応する前記ピンの前記先端面の中心に電気的に接触されたときにすべての第２プローブが対応する前記ピンの前記先端面と電気的に接触可能なように、前記第１プローブを中心として前記第１プローブの周囲に点対称に配置され、前記プローブ群における前記第１プローブ及び前記複数の第２プローブは、負荷される荷重に応じて夫々が独自に撓むように、夫々独立して配置されている。

また、請求項２の発明では、請求項１の発明に係る検査治具において、前記プローブ群の前記第１プローブ及び前記複数の第２プローブの一方は、前記ピンに対する電流供給を行う電流供給用プローブとして用いられ、その他方は、前記ピンの電位を計測するための電位計測用プローブとして用いられる。

また、請求項３の発明では、請求項１又は請求項２の発明に係る検査治具と、前記検査治具の前記複数のプローブ群のうちのいずれか２つのプローブ群に含まれる前記第１プローブ及び前記複数の第２プローブの一方を介して前記ピンに電流を供給するとともに、その他方を介して前記ピンの電位を計測する検査処理部とを備える。

請求項１に記載の発明によれば、検査対象の各検査点に対応して設けられるプローブ群には、対応するピンの先端面の中央に位置合わせして配置された第１プローブと、第１プローブの周囲に分散して配置された複数の第２プローブとが備えられる。それ故、ピンとプローブ群との間に位置ずれ等が生じた場合でも、プローブ群の中央に配置された第１プローブと、その第１プローブの周囲に分散して配置された複数の第２プローブのうちのいずれかとを確実にピンの先端面に接触させることができる。これにより、例えば、検査対象に設けられた配線パターンに対する所謂４接点法による検査をピンを介して確実に行うことができる。

また、各プローブ群における複数の第２プローブは、第１プローブが対応するピンの先端面の中心に電気的に接触されたときにすべての第２プローブが対応するピンの先端面と電気的に接触可能なように、第１プローブを中心として第１プローブの周囲に点対称に配置されている。それ故、ピンとプローブ群との間に位置ずれ等が生じた場合でも、プローブ群の中央に配置された第１プローブと、その第１プローブの周囲に配置された複数の第２プローブのうちのいずれかをより確実にピンの先端面に接触させることができる。

また、プローブ群の中央に配置された第１プローブと、その第１プローブの周囲に分散して配置された複数の第２プローブのうちのいずれかと確実にピンの先端に電気的に接触させることができる。

また、ガイド部材のガイド孔によりピンの先端とプローブ群とをガイドすることにより、ピンとプローブ群とを容易かつ確実に電気的に接触させることができる。

請求項２に記載の発明によれば、ピンとプローブ群との間に位置ずれ等が生じた場合でも、プローブ群の中央に配置された第１プローブと、その第１プローブの周囲に分散して配置された複数の第２プローブのうちのいずれかとを確実にピンの先端面に接触させ、検査対象に設けられた配線パターンに対する所謂４接点法による検査を確実に行うことができる。

請求項３に記載の発明によれば、ピンとプローブ群との間に位置ずれ等が生じた場合でも、プローブ群の中央に配置された第１プローブと、その第１プローブの周囲に分散して配置された複数の第２プローブのうちのいずれかとを確実にピンの先端面に接触させ、検査対象に設けられた配線パターンに対する所謂４接点法による検査を確実に行うことができる。

図１は本発明の一実施形態に係る検査装置の全体的な構成を示す図であり、図２はその検査装置の検査治具に設けられるプローブ群の構成を示す側面図であり、図３は図２のプローブ群を構成する第１及び第２プローブの平面的な配置を示す図である。なお、図１及び図４では、便宜上、ガイド部材３１のみを断面図で表している。

検査対象である半導体装置１１（例えば、ＶＧＡ（Video Graphics Array））は、図１に示すように、本体１２と、その本体１２から立設された複数のピン１３とを備えている。このピン１３を介して半導体装置１１内の配線パターンの電気的特性に関する検査（例えば、導通検査）が行われる。なお、本実施形態では、検査対象として半導体装置１１の検査に検査装置２１を適用した場合について説明するが、上述のプリント配線基板等の他の検査対象の検査にも検査装置２１を適用することができる。また、本実施形態では、半導体装置１１のピン１３の先端１３ａが検査点となっている場合について説明するが、配線パターンのランド部や、ランド部に設けられて半田バンプ等が検査点となっている場合にも本実施形態に係る検査装置２１を適用してもよい。なお、この場合には、後述するガイド部材３１は省略してもよい。

本実施形態に係る検査装置２１は、図１に示すように、検査治具２２と、接続切替部２３と、検査処理部２４とを備えている。

検査治具２２は、ガイド部材３１と、複数のプローブ群３２を保持するプローブ保持部３３と、電極保持部３４とを備えている。

プローブ保持部３３は、複数のプローブ群３２と、そのプローブ群３２を保持する少なくとも２つの保持プレート３５，３６を備えている。なお、本発明に係る保持部材には保持プレート３５，３６が相当している。

保持プレート３５と保持プレート３６とは、所定の間隔をあけて連結部材３７によって互いに固定されている。保持プレート３５，３６には、プローブ群３２を構成する後述する複数のプローブ４１，４２の先端側の部分及び後端側の部分がそれぞれ挿通されて保持される図示しない貫通孔が設けられている。

複数のプローブ群３２は、半導体装置１１の複数のピン１３の配置位置にそれぞれ対応して設けられ、対応するピン１３に電気的に接触されて導通される。プローブ群３２を形成するプローブ４１，４２は夫々、一端が検査点（ピン１３）に導通接続されるとともに、他端が半導体装置１１の電極部（図示せず）に導通接続されている。

各プローブ群３２には、図２及び図３に示すように、対応するピン１３の中央に位置合わせして配置された１つの第１プローブ４１と、第１プローブ４１の周囲に分散して配置された複数（好ましくは３つ以上）の第２プローブ４２とが備えられる。

プローブ群３２を形成する第１プローブ４１と複数の第２プローブ４２は、夫々独立して配置されており、このため、検査点と電極部に挟まれて押圧された場合には、夫々が独自に負荷される荷重に応じて撓むことになる。

プローブ４１，４２は導電性及び可撓性を有する針状の部材を備えて構成されている。なお、プローブ４１，４２の外周部を覆う絶縁被覆を設けてもよい。

図３に示す例では、４つの第２プローブ４２が設けられている。より具体的には、各プローブ群における複数の第２プローブ４２は、第１プローブ４１が対応するピン１３の先端（より具体的には先端面）１３aの中心に電気的に接触されたときに（プローブ群３２に対して図３の破線で示す位置にピン１３があるとき）、すべての第２プローブ４２が対応するピン１３の先端（より具体的には先端面）１３ａと電気的に接触可能なように、第１プローブ４１を中心として第１プローブ４１の周囲に分散して配置されている。例えば、複数の第２プローブ４２は第１プローブ４１の周方向に対して等間隔で配置されている。

このような第１プローブ４１と第２プローブ４２の配置には、図３に示す如く、第１プローブ４１を中心とし、複数の第２プローブ４２を点対称位置になるように配置する方法を例示することができる。

なお、図３に示す例では、第１プローブ４１の外径と第２プローブ４２の外径とが同一であるが、第１プローブ４１の外径を第２プローブ４２の外径よりも大きくしてもよいし、逆に第２プローブ４２の外径を第１プローブ４１の外径よりも大きくしてもよい。

また、各プローブ群３２の各プローブ４１，４２は、保持プレート３５，３６に個別に設けられた貫通孔に挿入され、電気的に独立した状態で保持プレート３５，３６により保持されている。さらに、各プローブ４１，４２はその先端部が前面側の保持プレート３５の前面から出没変位可能に突出された状態で保持されている。このため、後述するように、ピン１３の先端１３ａがプローブ４１，４２の先端に押し当てられた際に、その押圧力により、突出しているプローブ４１，４２の先端部が後端側に押し込まれるとともに、プローブ４１，４２が弾性的に挫屈変形（バックリング）する。ピン１３との当接状態が解除されると、プローブ４１，４２は元の状態に自律的に復帰する。

このような各プローブ群３２の第１プローブ４１及び複数の第２プローブ４２の一方は、ピン１３に対する電流供給を行う電流供給用プローブとして用いられ、その第１プローブ４１及び複数の第２プローブ４２の他方は、ピン１３の電位を計測するための電位計測用プローブとして用いられる。

このようなプローブ群３２の構成により、ピン１３にプローブ群３２を電気的に接触させる際にピン１３とプローブ群３２との間に位置ずれ等が生じた場合（例えば、プローブ群３２に対して図３の２点鎖線で示す位置にピン１３があるとき）でも、プローブ群３２の中央に配置された第１プローブ４１と、その第１プローブ４１の周囲に配置された複数の第２プローブ４２のうちの少なくともいずれか１つとを確実にピン１３の先端１３ａに接触させることができる。これにより、半導体装置１１内の配線パターンに対する所謂４接点法による導通検査をピン１３を介して確実に行うことができる。

ガイド部材３１は、互いに電気的に接触されるプローブ群３２の先端部及びピン１３の
先端１３ａを両側から受け入れる複数のガイド孔４６を有している。このガイド部材３１は、保持プレート３５の前面側に突出されたプローブ群３２の先端部がガイド孔４６内に挿入された状態でプローブ保持部３３の前面（検査対象との対向面）に装着されている。

そして、半導体装置１１のピン１３にプローブ群３２を電気的に接触させる際には、図４に示すように、ピン１３とガイド孔４６及びプローブ群３２とを位置合わせした状態で、ピン１３の先端１３ａとプローブ群３２の先端とが互いに押し付け合わされるように、半導体装置１１と検査治具２２とが互いに押し付けられる。このとき、ピン１３により、保持プレート３５の前面側に突出しているプローブ４１，４２の先端部が後端側に押し込まれるとともに、プローブ４１，４２が弾性的に挫屈変形（バックリング）する。ピン１３との当接状態が解除されると、プローブ４１，４２は元の状態に自律的に復帰する。

また、ピン１３とプローブ群３２とを電気的に接触させる際に、ガイド部材３１のガイド孔４６によりピン１３が対応するプローブ群３２にガイドされるため、ピン１３とプローブ群３２とを容易かつ確実に電気的に接触させることができる。

電極保持部３４は、プローブ保持部３３によって保持された複数のプローブ４１，４２の後端部とそれぞれ電気的に接触されて導通される図示しない複数の電極を保持している。各電極には、各プローブ４１，４２を検査処理部２４と電気的に接続するための配線が電気的に接続される。

図５は、検査装置２１による検査が行われているときの回路構成を簡略化して示す図である。図５に示すように、この検査装置２１の検査処理部２４には、プローブ群３２を介して半導体装置１１のピン１３に検査用の電流を供給する電流供給部５１と、プローブ群３２を介してピン１３間の電位差を計測する電位差計測部５２とが備えられている。接続切替部２３には、検査治具２２に設けられる各プローブ４１，４２と、電流供給部５１及び電位差計測部５２との接続関係を切り替えるための複数のスイッチ５３ａ，５３ｂ，５４ａ，５４ｂが備えられている。

そして、接続切替部２３のスイッチ５３ａ，５３ｂ，５４ａ，５４ｂの状態を切り替えることにより、検査治具２２の複数のプローブ群３２のうちのいずれか２つのプローブ群３２に含まれる第１プローブ４１及び複数の第２プローブ４２の一方（例えば、第１プローブ４１）を介していずれか２つのピン１３間に、電流供給部５１により電流が供給される。これと同時に、そのいずれか２つのプローブ群３２に含まれる第１プローブ４１及び複数の第２プローブ４２の一方（例えば、第２プローブ４２）を介していずれか２つのピン１３間の電位差が、電位差計測部５２によって計測される。そして、そのときに電流供給部５１が供給している電流の値と、電位差計測部５２によって計測された電位差の値とに基づいて、２つのピン１３間を接続する配線パターン５５の抵抗値が導出され、その抵抗値に基づいて配線パターン５５の導通状態の良否が検査される。１つの配線パターン５５に対する検査が終了すると、次の配線パターン５５に対応するように接続切替部２３のスイッチ５３ａ，５３ｂ，５４ａ，５４ｂの状態が切り替えられる。

本発明の一実施形態に係る検査装置の全体的な構成を示す図である。 図１の検査装置の検査治具に設けられるプローブ群の構成を示す側面図である。 図２のプローブ群を構成する第１及び第２プローブの平面的な配置を示す図である。 検査治具と半導体装置とが当接された状態を示す図である。 図１の検査装置による検査が行われているときの回路構成を簡略化して示す図である。 従来のプローブの構成を示す図である。

符号の説明

１１ 半導体装置、１２ 本体、１３ ピン、１３ａ 先端、２１ 検査装置、２２ 検査治具、２３ 接続切替部、２４ 検査処理部、３１ ガイド部材、３２ プローブ保持部、３３ プローブ保持部、３４ 電極保持部、３５，３６ 保持プレート、４１ 第１プローブ、４２ 第２プローブ、４６ ガイド孔、５１ 電流供給部、５２ 電位差計測部。

Claims (3)

1. 検査対象から立設された複数のピンの先端面を介し、前記検査対象に設けられた配線パターンの電気的特性を検査するために用いられる検査治具であって、
   前記複数のピンの配置位置にそれぞれ対応して設けられ、対応する前記ピンの前記先端面に導通される複数のプローブ群と、
   前記複数のプローブ群を保持する保持部材と、
   互いに電気的に接触される前記プローブ群と、前記ピンの先端とを両側から受け入れる複数のガイド孔を有するガイド部材と、
   を備え、
   前記プローブ群は、
   対応する前記ピンの前記先端面の中央に位置合わせして配置された第１プローブと、
   前記第１プローブの周囲に分散して配置されるとともに、該第１プローブと絶縁状態で配置された複数の第２プローブと、
   を備え、
   前記各プローブ群における前記複数の第２プローブは、前記第１プローブが対応する前記ピンの前記先端面の中心に電気的に接触されたときにすべての第２プローブが対応する前記ピンの前記先端面と電気的に接触可能なように、前記第１プローブを中心として前記第１プローブの周囲に点対称に配置され、
   前記プローブ群における前記第１プローブ及び前記複数の第２プローブは、負荷される荷重に応じて夫々が独自に撓むように、夫々独立して配置されていることを特徴とする検査治具。
2. 請求項１に記載の検査治具において、
   前記プローブ群の前記第１プローブ及び前記複数の第２プローブの一方は、前記ピンに対する電流供給を行う電流供給用プローブとして用いられ、その他方は、前記ピンの電位を計測するための電位計測用プローブとして用いられることを特徴とする検査治具。
3. 請求項１又は請求項２に記載の検査治具と、
   前記検査治具の前記複数のプローブ群のうちのいずれか２つのプローブ群に含まれる前記第１プローブ及び前記複数の第２プローブの一方を介して前記ピンに電流を供給するとともに、その他方を介して前記ピンの電位を計測する検査処理部と、
   を備えることを特徴とする検査装置。

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