(57)【要約】【課題】基板上の部品素子製造の間の多数の検査ステップを基板、部品素子及び／又は基板と部品素子間の接続に損傷を発生させることなく実施できるように、基板上に成型された電子部品素子の検査装置を形成する。【解決手段】本発明は、基板（９）の接点面に乗せることができる検査ピン（１２）を用いて、基板（９）上に成型された電子部品素子を検査する装置を起点とする。本発明に基づいて、個別の部品素子（１０）が支持構造（１４）の自由空間内にあるように基板（９）を支える枠状支持構造（１４）が設けられる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の上に成型された電子部品素子を検査する装置であって、
前記基板の接点面に乗せられる検査ピンを有し、個別の部品素子が支持構造の自由空間内にあるように、前記基板を支持する枠状支持構造が備えられることを特徴とする、
電子部品素子を検査する装置。
【請求項２】
前記枠状支持構造は、前記部品素子の１つのグループを取り囲んで配置されることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記枠状支持構造は、各部品素子を取り囲んで配置されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
クランプ位置において前記基板を基板平面に対して垂直に前記枠状支持構造に押し付けて、クランプ位置に固定保持するクランプ要素に対向して、少なくとも１つの支持構造が設けられることを特徴とする、請求項１乃至３に記載の装置。
【請求項５】
前記枠状支持構造、又は少なくとも１つのクランプ要素が付勢されることを特徴とする、請求項１乃至４に記載の装置。
【請求項６】
前記少なくとも１つのクランプ要素は、前記基板の接点面に検査ピンが乗る前にクランプ力を形成することを特徴とする、請求項１乃至５に記載の装置。
【請求項７】
前記枠状支持構造は、上に乗った基板と共に、加圧プレートによって少なくとも１つのクランプ要素と検査ピンに押し付けられることを特徴とする、請求項１乃至６に記載の装置。
【請求項８】
少なくとも１つのクランプ要素が、部品素子の１つのグループを取り囲んで配置される前記枠状支持構造に前記基板を押し付けることを特徴とする、請求項１乃至７に記載の装置。
【請求項９】
少なくとも１つのクランプ要素が、各部品素子を取り囲んで配置される前記枠状支持構造に前記基板を押し付けることを特徴とする、請求項１乃至８に記載の装置。
【請求項１０】
枠状支持構造の幅を越える少なくとも１つのクランプ要素の部分は、前記枠状支持構造の２つの並行する部分を支えることを特徴とする請求項１乃至９に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は請求項１の前提部分に記載の電子部品素子の検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
回路基板上の場所を削減するためには、電子部品の集積密度をさらに上げなければならない。この目的のために従来から各種の部品素子が垂直に積み重ねられ、及び互いに三次元のいわゆる３Ｄ・ＩＣ（三次元集積回路）として相互接続されている。個別部品素子の垂直接続は、主としてＴＳＶ（シリコン貫通電極）技術によって実現される。ＴＳＶ技術において個別の水平層間の接続は約５μｍの直径を持つ垂直な金属接続体によって作り出される。この３ＤＴＳＶ・ＩＣはその基礎面に対して高密度に集積され、かつ極めてロバスト性が高い。
【０００３】
高集積によって生じる大きな不良品率は、仕上がったＩＣのみが検査されるのではなく、既に存在する積層に新たな部品素子が接続されて貫通接続された場合に、常にその積層がテストされることによって最小化される。したがって、製造の極めて早い段階において多くの欠陥が識別され、かつ可能な限り修理される。
【０００４】
ＩＣは、その完成まで基板上にあり、その後の切断によって初めて個別化される。したがって個別ＩＣの完成前の中間テストは基板上で行わなければならない。
【０００５】
検査ピンを乗せることができる接点は、積層部品に対する基板の裏側にある。１０００個までの検査接点と、検査ピン当り約０．２Ｎの必要推力とによって、ＩＣの極めて小さな面に掛かる力は約２００Ｎになる。基板は極めて薄いので、基板内部に、損傷を引き起こす可能性がある大きな機械的応力が発生する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、基板上の部品素子製造の間の多数の検査ステップを基板、部品素子及び／又は基板と部品素子間の接続に損傷を発生させることなく実施できるように、基板上に成型された電子部品素子の検査装置を形成する、ことを基礎とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題は、本発明に係る請求項１の特徴を有する電子部品素子の検査装置によって解決される。電子部品素子とは、全ての完成部品も、さらに別の層に取付けられる、又はさらに垂直積層内の別の部品に接続される製造中の部品も意味している。
【０００８】
本発明の別の細目と長所は下位請求項において与えられる。
【０００９】
本発明において、個別の部品素子が支持構造の自由空間に存在するように基板を支持する枠状支持構造が設けられる。枠状支持構造は閉じられた枠によって形成することができるが、しかしまた、その上に部品素子が成型されていない基板部分を支持する個別の部材によって構成することもできる。基板は、後に完成部品素子に個別化するために切断される領域を用いて枠状支持構造上に置かれる。
【００１０】
基板は、枠状支持構造が部品素子の側壁から間隔を備えることによって、あるいは支持構造の底部がさらに別の層が成型される部品素子の面から間隔を備えることによって、極めて傷つきやすい部品素子自体が力を直接受けないような方法で置かれる。したがって検査ピンの圧力は、検査の際に部品又は基板を傷つけることなく枠状支持構造へ逃がすことができる。
【００１１】
枠状支持構造の長所は、部品素子の１つのグループを取り囲んで配置されることである。すなわち、１つのグループは、例えば、基板上の一連の部品素子によって構成される。しかしまた、相対的に少ない数の接点を有し、それに応じて少ない検査ピンと接触して小さい力が掛かる部品素子においては、枠状支持構造を例えば４つの部品素子のアレイからなる別のグループの周囲に配置することも可能である。
【００１２】
基板において常に一列の部品素子のみが同時に検査される場合、枠状支持構造に対するグループは枠状支持構造に対して垂直に配置される行の部品素子によって構成することが効果的である。この措置によって、１つのグループの部品素子に対する枠状支持構造上の基板は、常に個別部品素子に対する検査ピンの力によってのみ同時に荷重を掛けられる。
【００１３】
基板上の部品素子の数量と配列は極めて多様であり、部品素子の品種に依存する。全側方への、すなわち隣接する部品素子のそれぞれに対して部品素子間の間隔が大きい場合、又は検査ピンの圧力が大きい場合、枠状支持構造をそれぞれの部品素子の周囲に配置することは効果的である。それによって各部品素子の各側方に基板に対する支持部が設けられ、検査ピンの圧力をさらに良く受け止めることができる。この措置は、基板の部品素子が同時ではなく順番に検査される場合に特に重要である。
【００１４】
同時に検査される複数部品において、特に外側部品において、基板の自由端縁にある接点面への検査ピンの圧力によって、検査ピンの方向に容易に傾く可能性があり、それによって部品素子の領域において基板に軽度の撓みが生成される可能性がある。したがって一定条件下において、枠状支持構造があるにも拘らず、基板、部品素子、又は基板と部品素子間の接続に損傷をもたらす可能性がある。それゆえに、特に効果的に少なくとも１つの支持構造に向かい合って少なくとも１つのクランプ要素が設けられ、クランプ要素はそのクランプ位置において基板を基板平面に対して垂直に枠状支持構造へ押し付け、クランプ位置に固く保持する。
【００１５】
このクランプによって基板の自由端縁の傾きは防がれ、それによって基板の撓みも著しく減少させることができる。クランプ要素は、枠状支持構造自体と全く同様に枠状構造を備えることが可能であり、又は総合すれば枠状支持構造と同様になる複数の個別クランプ要素を使用することが可能である。
【００１６】
枠状支持構造又は少なくとも１つのクランプ要素は効果的に付勢される。この措置によってクランプ力は厳密に調整される。クランプ力は、基板の確実な固定によって上述の応力効果を防ぐように、しかも如何なる破壊力も基板に作用しないように調整される。付勢は例えばバネ、特に板バネによって、又は弾力性プラスチック部材によって生成される。
【００１７】
本発明において、基板の接点面に検査ピンが乗る前に、少なくとも１つのクランプ要素はクランプ力を形成する。これは、少なくとも１つのクランプ要素と基板との間の間隔が、検査ピンと基板の接点面の間の間隔よりも小さいことによって達成される。今、基板を含む枠状支持構造が検査ピンの方へ動かされる場合、少なくとも１つのクランプ要素が最初に基板に当り、調整された付勢力によって少なくとも１つのクランプ要素と枠状支持構造の間に基板を挟み込む。次に初めて検査ピンが基板の接点面に乗る。したがって、特に効果的に少なくとも１つのクランプ要素は付勢され、検査ソケット内に組み込まれ、又は少なくとも検査ソケットに固定して接続される。
【００１８】
検査ピンを有する検査ソケットは、一般的に負荷盤を介してテストヘッドに接続される。このテストヘッドはさらに多くの配線を介してコンピュータに接続される。そのためにテストヘッドは検査ソケットと共にその位置に固定され、不動である。それによって効果的に、上に乗る基板を含む枠状支持構造は床台によって少なくとも１つのクランプ要素と検査ピンに対して押し付けられる。
【００１９】
少なくとも１つのクランプ要素は、１つのグループの部品素子の周りに配置された枠状支持構造に基板を効果的に押し付ける。このグループの部品素子は、一列の部品素子、例えば、１つのアレイの部品素子、又は基板上の全部品素子によって構成することができる。
【００２０】
別の部品素子の間に配置されている部品素子において、隣接する部品素子を押す検査ピンの力はまたこの部品の周囲も枠状支持構造の方向へ押すので、基板の変形はそれ程大きくはならない。これに対してグループの周縁に配置された、及び少なくとも側方に隣接する部品素子がなく、又は遠く離れた隣接部品素子しかない部品素子においては、この力は隣接部品素子の側方のみでなく、開放されている側方にも及ぶ。
【００２１】
したがって、特に、１つのグループの部品素子の周りに位置する領域にある基板をクランプすることが重要である。特に小さい部品が大きな間隔で基板上に分散している場合、各部品の周りの基板をクランプすることが効果的である。特に大量の検査ピンを必要とし、それによって比較的小さな場所に高い押付力が基板に作用する場合は、この措置によって基板内の応力も、基板と部品間の接続位置における応力も減少させることが可能である。少なくとも１つのクランプ要素は、それによって各部品素子の周りに配置された枠状支持構造へ効果的に基板を押し付ける。
【００２２】
可能な限り高いクランプ作用を得るために、少なくとも１つのクランプ要素が１つ又は複数の場所に広域に設置される場合、破壊トルクが基板に作用することを無条件に防がなければならない。枠状支持構造の幅を越える少なくとも１つのクランプ要素の部分は、それによって枠状支持構造の少なくとも２つの並行部分を支える。この措置によって破壊トルクを確実に避けることができる。
【００２３】
本発明の別の細目と長所は、図面に基づいて詳細に説明される実施例の記述によって示される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】基板上に成型された電子部品素子を検査するための本発明に係る装置を示す概略図である。
【図２】基板に対する種々の枠状支持構造を示す俯瞰図である。
【図３】検査すべき電子部品素子を有する基板を示す俯瞰図である。
【図４】検査ソケットと枠状支持構造の一部を示す断面図である。
【図５】枠状支持構造とクランプ要素の実施形態を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１に示す装置は、ネジ棒５を用いて均等に上下に動かすことできる加圧プレート４を備える。加圧プレートの上に、同図の中では見えない基板に対する収容部７を含み、かつここには示されていないＸ−Ｙ移動装置と共に基板９（図３参照）に対する位置決め・保持装置を構成する床台６が設けられる。
【００２６】
床台６を用いて基板９は検査ソケット３の下に正確な高さで位置決めすることができる。基板９に、図３に示した部品素子１０が成型されている。
【００２７】
加圧プレート４と床台６の上方に、固定された不動のモジュールとしてテストヘッド１が組立てられる。テストヘッド１と検査ソケット３の間の接続は負荷盤２によって形成される。
【００２８】
部品素子１０を検査するために加圧プレート４は上に上げられ、基板９上の接点は大きな力で検査ソケット３の検査ピンに押し付けられる。部品素子１０は接点の向かい側の基板の下側に成型されている。
【００２９】
図２に、検査ソケット３内に組み込まれる異なるクランプ要素８ａ〜ｃを示す。また収容部７は、図２ａ〜２ｃから読み取れる構造を備える。部品素子１０が図３に示すように基板９上に並んで成型されている場合、収容部７に対して図２ａに示す形状に相当する基板を乗せる枠状構造が提供される。
【００３０】
多数の検査ピンが必要で、それによって各部品素子１０に大きな力が掛かる場合、基板９は各部品素子１０の全ての側方において支持することが好ましい。枠状支持構造の対応する形状を図２ｂに示す。図２ｂに対応する枠状支持構造の変形体において、各部品素子１０に対して対応する開口部を備えたプレートが設けられる。支持構造の開口部は、部品素子１０の境界面に接触しないようにその大きさが定められる。
【００３１】
しかし、必ずしも枠状支持構造は閉じられた構造に形成される必要はない。図２ｃに示す形状も同様に可能である。同図に示した構造は左側へ連続させることが可能であり、その結果、その開口部に対応する格子は基板９の全部品素子１０を収容することができる。しかし、同様に基板９の部品素子１０の各列に対して、図２ａ〜ｃに示した個有の枠状支持構造を備えることも可能である。
【００３２】
検査ソケット３内に少なくとも１つのクランプ要素８ａ〜ｃが組み込まれる。一般的に検査ソケット３を用いて、常に複数の部品素子１０が同時に検査される。クランプ要素は少なくとも、基板９が常に同時に検査すべき部品素子の周りをクランプされるように形成される。したがって例えばクランプ要素８ａは、基板９上の部品素子１０の一列が同時に検査されることに対して設けられる。検査ピンが多数の場合、基板を同時に検査すべき部品要素の周りの外側でクランプするだけでなく、クランプ要素８ｂ及び８ｃのように基板９を同時に検査すべき部品要素の中間でクランプするクランプ要素を使用することが効果的である。
【００３３】
基板９は部品素子１０の検査の間、収容部７に固定されるので、枠状支持構造は、検査全体に渡って基板９が有効な位置において支持されるように形成されなければならない。したがってクランプの際、全ての部品素子１０が同時に検査される１つの検査ソケットが使用される場合、基板全体が考慮されなければならない。しかし、部品素子の一列又は１つのアレイである部品素子の１つのグループのみが同時に検査される場合は、基板はこの領域においてのみクランプされなければならない。個別検査においても同様である。全ての部品素子１０が順番に検査される場合、検査すべき部品を取り囲む基板の領域のみがクランプされる。
【００３４】
クランプ要素の形状と枠状支持構造の形状は、互いに適合するように調整されなければならない。したがって、基板を部品周りで支える格子状の枠状支持構造において、図２ａに示したクランプ要素に相当するクランプ要素を使用することが効果的である。特に検査ソケット３を用いて常に基板９上の部品素子１０の一列を同時に検査すべき場合、この組合せが装着される。
【００３５】
本発明に係る装置の別の細部を図４に示す。検査ソケット３は、中に弾力性プラスチック要素１１が装入される空洞を持つ。弾力性プラスチック要素１１は、クランプ要素８が弾力性プラスチック要素１１によって検査ソケット３の空洞から押し出されることをフランジ１３が妨げることによって、クランプ要素８を付勢状態に保つ。ここでは単に模式的にブロックとして表わされている検査ピン１２は、同様に付勢されている。しかし、基板９に対する検査ピン１２の間隔は、基板９に対するクランプ要素８の間隔よりも大きい。
【００３６】
基板９は枠状支持構造の支持脚１４上にある。枠状支持構造は、基板９の下側にある部品素子１０がどこにも接触しないように大きさを定められる。基礎面１５も部品素子１０から適当な間隔を持つ。
【００３７】
加圧プレート４が床台６と支持台７（図１参照）と共に上に上げられた場合、基板９は先ずクランプ要素８に接触する。弾力性プラスチック要素１１によって調整されたクランプ力が直ちに作用し、検査ピン１２が基板９の接点面に乗る前に基板９を固定する。それによって検査ピン１２領域における基板９の想定外の撓みを著しく減少させることができる。
【００３８】
図５に、枠状支持構造とクランプ要素の別の可能な組合せを示す。表示した実施例において、常に基板９上の一列の部品が同時に検査を受ける。このために検査ソケット３は、検査すべき部品素子１０の列に対応して配置される多数の検査ピン１２を備える。枠状支持構造は、俯瞰視した場合、その支持脚１４と基礎面１５によって格子状の碁盤目に形成されている。
【００３９】
図３に示すように、一列の部品素子の上下の間隔よりも、部品素子の個別の列は大きな間隔を備えている。この場合、クランプ要素８は、２つの並行する支持脚１４上に達するように広く大きさを定められる。この方法において、クランプ要素８によって基板９内に破壊トルクが生じる可能性を無くして、高い保持力を得ることができる。
【符号の説明】
【００４０】
１      テストヘッド
２      負荷盤
３      検査ソケット
４      加圧プレート
５      ネジ棒
６      床台
７      枠状支持構造の収容部
８      クランプ要素
９      基板
１０    部品素子
１１    弾力性プラスチック要素
１２    検査ピン
１３    フランジ
１４    支持脚
１５    基礎面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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