JPH04307952A - 検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】［発明の目的］

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は、検査装置に関する。

【０００３】

【従来の技術】最近の半導体分野においては、演算速度
の高速化や複雑化等に対応するために、内部配線が施さ
れた多層セラミックス基板上等に機能の異なる複数の半
導体素子を塔載し、モジュ―ル化してチップアレイとし
て直接利用することが徐々に増加しつつあり、このよう
な半導体モジュ―ルの検査への対応が強く望まれている
。　　このような半導体モジュ―ルの検査は、個々の半
導体素子のボンディング状態や多層セラミックス基板内
の配線状態等の検査、さらにはモジュ―ルとしての動作
特性の検査の他に、個々の半導体素子の基本性能や入力
から出力までの中間過程における動作特性等の検査も必
要とされる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、規格
の異なる複数の半導体素子を内部配線が施された基板上
に塔載し、モジュ―ルとしての動作を可能にした半導体
モジュ―ルの総合的な検査は、検査精度の向上を図る上
で半導体素子の電極パッドに対して高精度にプロ―ブピ
ンを電気的に接触させることが必要不可決であり、また
、検査効率の向上を図るためには、規格の異なる複数の
半導体素子に対して柔軟に対処することが必要である。

【０００５】また、最近の半導体素子は、高集積化や処
理速度の高速化等に伴って、通電時の動作発熱量が上昇
する傾向にあり、数十μｍ　オ―ダ―の精度で電気的な
接触を必要とする半導体モジュ―ルの検査においては、
発熱による電極パッドの位置ずれを防止することが検査
精度を向上させる上で非常に重要となる。

【０００６】このように、規格の異なる半導体素子が複
数塔載されて構成された半導体モジュ―ルの検査を正確
に、かつ迅速に行うためには、個々の半導体素子に対し
て高精度の電気的な接触を得ることと、動作発熱による
位置ずれを防止することが特に重要であり、このような
要求を満足する半導体モジュ―ルの検査装置の開発が強
く望まれている。

【０００７】本発明は、このような課題に対処するため
になされたもので、基板に設けられた複数の被検査体に
対し、動作発熱を考慮した上で高精度な電気的接触を可
能とし、高検査精度および高検査効率を満足する検査装
置を提供することを目的とするものである。

【０００８】［発明の構成］

【０００９】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、基板
に設けられた複数の被検査体の電極端子に検査端子を接
触させて検査を行う検査装置において、前記基板裏面の
所定部位を撮像可能な撮像手段を設け、この撮像手段に
よる画像信号から前記基板の所定部位の移動を認識する
ことにより、前記基板の熱伸縮を検知し、前記電極端子
の位置ずれを補正するよう構成したことを特徴とする。

【００１０】

【作　　用】上記構成の本発明の検査装置では、基板裏
面の所定部位、例えば予め基板裏面の対角部に設けられ
た位置認識用マ―ク等を撮像し、基板の熱伸縮をこの位
置認識用マ―クの移動を認識することにより検知する。 そして、この検知結果に基いて基板の熱伸縮による電極
端子の位置ずれを補正する如く検査端子を接触させる。 　　したがって、基板に設けられた複数の被検査体に対
し、動作発熱を考慮した上で高精度な電気的接触を行う
ことができ、検査精度および検査効率の向上を図ること
ができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００１２】図１および図２に示す如く装置本体１は、
非導電性液体中で被検査体となる半導体モジュ―ル２を
搬送および検査可能な状態としたワ―ク３の所定の検査
を行う検査部１０と、複数の半導体を配列して構成した
半導体モジュ―ル２上の半導体素子に対応した複数の検
査用接触端子が収容され、これらの交換および位置合せ
を行う接触端子供給部２０とから構成されており、装置
本体１の検査部１０側の端部には、上記ワ―ク３をワ―
クセットテ―ブル３２からロ―ドあるいはワ―クセット
テ―ブル３２へアンロ―ドするためのワ―クロ―ダ―部
３０が着脱自在に設置されている。また、装置本体１お
よびワ―クロ―ダ―部３０上には、それぞれワ―クロ―
ダ―部３０、検査部１０、接触端子供給部２０の並列方
向（以下、Ｘ方向とよぶ）に沿って移動可能とされたワ
―ク搬送機構４０と接触端子移動機構５０とが塔載され
ている。

【００１３】なお上記ワ―ク３は、例えば図３に示すよ
うに、複数の半導体素子２ａが内部配線を有する多層セ
ラミックス基板２ｂ上にボンディングされて構成された
半導体モジュ―ル２の下部に、この半導体モジュ―ル２
の図示を省略した各入出力ピンと電気的に接触されたソ
ケット４およびソケットボ―ド５が配置され、また半導
体モジュ―ル２の外周側に押え板６とＯリング７とによ
って液密シ―ルが形成されたクランプ部となるサポ―ト
ボ―ド８が配置されて構成されたものである。また、図
示を省略したが半導体素子２ａの周囲には測定用電極パ
ッドが設けられている。さらに、図４に示すように多層
セラミックス基板２ｂの上面の　３角にはアライメント
用マ―ク２ｃ、下面の対角線上の　２角には熱膨脹補正
用マ―ク２ｄが設けられており、サポ―トボ―ド８の裏
面側　４角には位置決め孔（図示せず）が設けられてい
る。

【００１４】上記検査部１０は、装置本体１の基台１ａ
上に設置された検査部基台１１の上面側に突設された槽
外壁１１ａおよび槽内壁１１ｂと、例えばネオプレンゴ
ム等によって形成されたロ字状のワ―クシ―ルを有する
載置台１２およびワ―ク３自体とによって形成される液
槽１３を有しており、ワ―ク３はクランプ１４によって
ワ―ク載置台１２に対し、液密シ―ルを形成するように
密着固定される。そして、液槽１３内に注入された非導
電性不活性液体１５中にワ―ク３を浸漬し、その状態で
検査を行うよう構成されている。

【００１５】また、上記ロ字状のワ―ク載置台１２の開
口部下方には、ワ―ク３のソケットボ―ド５に対して差
込まれ電気的な接続を行う図示を省略した多数のポゴピ
ンが突設されたワ―クセットベ―スユニット１７が、ま
たワ―ク３のセラミックス基板２ｂの下面に設けられた
一対の熱膨脹補正用マ―ク２ｄの形成位置に応じて下ア
ライメントカメラ１８ａ、１８ｂが配置されている。

【００１６】また、接触端子供給部２０は、半導体モジ
ュ―ル２に塔載された半導体素子２ａの周囲に形成され
た測定用電極パッドの形状およびピッチに応じてプロ―
ブピンが植設された複数のピンブロック２１を個々に保
持する複数例えば　９個のピンブロックチェンジャ２２
と、接触端子用ステ―ジ５０側に受け渡されたピンブロ
ック２１の位置確認を行うピンブロック補正用カメラ２
３とによって構成されている。

【００１７】上記ピンブロックチェンジャ２２は、ピン
ブロック２１を挟持する保持部２４と、この保持部２４
を接触端子移動機構５０側に上昇させる例えばシリンダ
機構２５とによって構成されており、検査プログラムに
応じて使用ピンブロック２１を個別に上昇させ、接触端
子移動機構５０に供給する。

【００１８】ワ―ク搬送機構４０は、ロ―ダ部基台３１
および装置本体１の基台１ａ上面に設けられＸ方向に連
結された上記ステ―ジ用ガイド３０ａ、１ｂ上をＸ方向
に沿って移動可能とされ、このワ―ク搬送機構４０によ
り上記ワ―クロ―ダ部３０と検査部１０との間で搬送可
能な構成とされている。

【００１９】また、接触端子移動機構５０は、ワ―ク搬
送機構４０と同様に、上記ステ―ジ用ガイド１ｂ上に塔
載されたロ字形状を有するＸステ―ジ５１、このＸステ
―ジ上に配置された同様の開口面積を有するロ字形状の
Ｙステ―ジ５２および上記Ｘステ―ジ５１およびＹステ
―ジ５２の開口部内に配置されたＺステ―ジ５３によっ
て、このＺステ―ジ５３に固定されたピンブロック２１
のチャック部５４と上アライメント用カメラ５５とが設
置された測定部５６が、Ｘ−Ｙ−Ｚ方向に移動可能に構
成されており、また図示を省略したθ駆動機構によって
チャック部５４が回転自在とされている。そして、上記
チャック部５４に保持されたピンブロック２１は、Ｚス
テ―ジ５３によって検査部１０の液槽１３内まで下降し
、液槽１３内に浸漬されているワ―ク３との接触が行わ
れる。

【００２０】測定部５６には、上記チャック部５４に近
接して図示を省略した温度制御された非導電性液体を供
給する機構に接続された非導電性液体導入管５７が配設
されており、またチャック部５４の上部にはピンブロッ
ク２１と図示を省略したテスタに接続されたタッチプレ
―トが配置されており、このタッチプレ―トによってピ
ンブロック２１とテスタとの電気的な接続が行われてい
る。

【００２１】上記構成の検査装置における検査手順につ
いて説明する。

【００２２】まず、ワ―クセットテ―ブル３２の収容部
内に載置されたワ―ク３をワ―ク搬送機構４０により検
査部１０のワ―ク載置台１２上に搬送し、ワ―ク載置台
１２上に位置決めされて載置される。この際、接触端子
移動機構５０は、接触端子供給部側へと移動する。

【００２３】この後、ワ―ク載置台１２上に載置された
ワ―ク３は、クランプ１４によってワ―ク載置台１２に
対して液密に固定されると共に、ワ―ク３のソケットボ
―ド５と検査部１０側のワ―クセットベ―スユニット１
７との電気的な接続が行われる。

【００２４】またこの際に、下アライメントカメラ１８
ａ、１８ｂによって、ワ―ク３の多層セラミックス基板
２ｂの下面に設けられた熱膨脹補正用マ―ク２ｄの初期
位置が認識される。

【００２５】ワ―ク３のセッティングと相前後して、ピ
ンブロック２１の装着が行われる。このピンブロック２
１の装着は、まず検査プログラムに応じて自動的に、第
１番目に検査を行う半導体素子２ａに対応したピンブロ
ック２１を選択し、接触端子移動機構５０を上記ピンブ
ロック２１上に移動させて上記選択したピンブロック２
１を保持する。

【００２６】この後、ピンブロック補正用カメラ２３に
よって、ピンブロック２１の保持状態を撮像し、上アラ
イメントカメラ５５との位置確認が行われた後、検査部
１０上方へと接触端子移動機構５０は移動する。

【００２７】次に、検査部１０上方へと移動した接触端
子移動機構５０の測定部５６に配置された上アライメン
トカメラ５５によって、ワ―ク３とピンブロック２１と
のアライメントが行われる。このアライメントは、まず
上アライメントカメラ５５によって多層セラミックス基
板２ｂの表面を撮像しつつその　３角に設けられたアラ
イメント用マ―ク２ｃの位置を、接触端子移動機構５０
側のＸ−Ｙステ―ジにおける位置座標として認識し、予
め入力されたアライメント用マ―ク２ｃとの相対位置に
関する位置情報に基づいて各半導体素子２ａ位置がＸ−
Ｙステ―ジの位置座標として求められる。そして、半導
体素子２ａの位置座標にしたがってピンブロック２１の
位置が決定され、Ｘステ―ジ５１、Ｙステ―ジ５２およ
び図示を省略したθ駆動機構を駆動して半導体素子２ａ
の周囲に形成された測定用電極パッドとピンブロック２
１に植設されたプロ―ブピンとのアライメントが行われ
る。この後、非導電性液体導入管５７から所定温度に制
御された非導電性液体１５、例えばフッ素系不活性液体
を測定対象半導体素子２ａ上および周囲に供給しつつ、
Ｚステ―ジ５３を駆動することによって測定部５６を下
降させ、ピンブロック２１のプロ―ブピンを非導電性液
体１５中に浸漬しつつ、測定用電極パッドに当接させる
。そして、図示しないテスタから半導体モジュ―ル２に
テスト電圧を供給し当該半導体素子２ａの検査を行う。

【００２８】以上の動作により　１つの半導体素子２ａ
に対する検査は終了する。

【００２９】次に、半導体モジュ―ル２内に同一規格の
半導体素子２ａが存在する場合は、同一のピンブロック
２１をそのまま用いて次の同一規格の半導体素子２ａの
検査を行う。この場合、まず半導体素子２ａの動作に伴
なう発熱による多層セラミックス基板２ｂの熱膨脹の有
無を検出し、多層セラミックス基板２ｂの熱膨脹が生じ
ている場合は、この検出結果に基いて熱膨脹による測定
用電極パッドの位置ずれを補正する。すなわち、下アラ
イメントカメラ１８ａ、１８ｂによって多層セラミック
ス基板２ｂの熱膨脹補正用マ―ク２ｄを撮像し、この熱
膨脹補正用マ―ク２ｄの前述した初期位置からの位置ず
れ量から半導体素子２ａの熱膨脹の有無およびその量を
検知し、この結果に基づいて測定用電極パッドの位置に
関する情報を修正し、ピンブロック２１を当接させる。

【００３０】同一規格の半導体素子が終了した後、未検
査の半導体素子２ａが存在する場合は、一旦接触端子移
動機構５０を接触端子供給部２０の上方位置まで移動さ
せ、ピンブロック２１の交換を行う。そして、同様に下
アライメントカメラ１８ａ、１８ｂによって多層セラミ
ックス基板２ｂの熱膨脹の有無およびその量を検出し、
この結果に基づいて位置ずれを補正することにより測定
用電極パッドにピンブロック２１を正確に当接させ、当
該半導体素子２ａの検査を実施する。

【００３１】そして、以上の工程を繰返し行うことによ
って全半導体素子２ａの検査を行い、検査が終了した後
は、非導電性液体１５を排出し、検査部１０上方まで移
動したワ―ク搬送機構４０にワ―ク移載ピン１９によっ
てワ―ク３を移載する。そして、ワ―ク搬送機構４０を
ワ―クロ―ダ―部３０まで移動して、ワ―ク３を搬出し
、一連の検査工程が終了する。

【００３２】このように、本実施例の検査装置によれば
、下アライメントカメラ１８ａ、１８ｂによって多層セ
ラミックス基板２ｂの熱膨脹補正用マ―ク２ｄを撮像す
ることにより、半導体素子２ａの発熱による多層セラミ
ックス基板２ｂの熱膨脹の有無およびその量を検出する
。そして、この検出結果に基いて熱膨脹による測定用電
極パッドの位置ずれを補正するようにピンブロック２１
を当接させる。したがって、モジュ―ル状に塔載された
個々の半導体素子２ａに対し、動作発熱を考慮した上で
高精度な電気的接触を行うことができる。

【００３３】また、半導体モジュ―ル２を所定温度に制
御された非導電性液体１５内に浸漬した状態で一連の検
査工程を全て自動的に実施することができる。このため
、発熱量の非常に多い半導体素子２ａを搭載された半導
体モジュ―ル２であっても、高精度および高効率な検査
を実現することができる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の検査装置
によれば、基板に設けられた複数の被検査体に対し、動
作発熱を考慮した上で高精度な電気的接触を行うことが
でき、高精度および高効率な検査を実現することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の検査装置の構成を模式的に
示す図である。

【図２】本発明の一実施例の検査装置の構成を模式的に
示す図である。

【図３】本発明の一実施例の検査装置の要部構成を拡大
して示す図である。

【図４】本発明の一実施例の検査装置の要部構成を拡大
して示す図である。

【符号の説明】

１　　装置本体 ２　　半導体モジュ―ル ２ａ　　半導体素子 ２ｂ　　多層セラミックス基板 ２ｄ　　熱膨脹補正用マ―ク １８ａ、１８ｂ　　下アライメントカメラ２１　　ピン
ブロック

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　基板に設けられた複数の被検査体の電
   極端子に検査端子を接触させて検査を行う検査装置にお
   いて、前記基板裏面の所定部位を撮像可能な撮像手段を
   設け、この撮像手段による画像信号から前記基板の所定
   部位の移動を認識することにより、前記基板の熱伸縮を
   検知し、前記電極端子の位置ずれを補正するよう構成し
   たことを特徴とする検査装置。