(57)【要約】【課題】ＴＤＲ法による回路配線基板の被測定線路の特性インピーダンスを検査する検査方法において、配線回路基板の被測定線路と測定プローブとの接触不良か、被測定線路のインピーダンス不良なのかの判定が可能な測定線路の特性インピーダンスの検査方法及び検査装置を提供することを目的とする。【解決手段】回路配線基板の被測定線路の特性インピーダンス波形が測定できる特性インピーダンス波形測定手段１０と、被測定線路の特性インピーダンス波形より特性インピーダンス値と発散するまでの時間とを予め登録する正常値登録手段２０と、検査時の被測定線路の特性インピーダンス波形から、特性インピーダンス値と発散するまでの時間とを算出し、予め登録しておいた被測定線路の正常データと比較演算処理し、良否判定を行う比較・判定手段３０とを有する回路配線基板の特性インピーダンス検査装置である。【選択図】図１
2006343264.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＴＤＲ法により回路配線基板の特性インピーダンスを検査する検査装置において、特性インピーダンス波形測定手段（１０）と、被測定線路の特性インピーダンス波形より特性インピーダンス値と発散するまでの時間とを予め登録する正常値登録手段（２０）と、検査時の被測定線路の特性インピーダンス波形から、特性インピーダンス値と発散するまでの時間とを算出し、予め登録しておいた被測定線路のデータと比較演算処理し、良否判定を行う比較・判定手段（３０）とを有することを特徴とする回路配線基板の特性インピーダンス検査装置。
【請求項２】
ＴＤＲ法による回路配線基板の被測定線路の特性インピーダンスを検査する検査方法において、回路配線基板の被測定線路への測定プローブの接触不良を判別するために、予め、測定プローブが被測定線路に正しく接触している時の被測定線路の特性インピーダンス波形から、特性インピーダンス値と発散するまでの時間とを登録する工程と、検査時の特性インピーダンス測定波形から、特性インピーダンス値と発散するまでの時間とを算出し、予め登録しておいた被測定線路のデータと比較演算処理して、被測定線路の特性インピーダンス波形か、測定プローブの接触不良によるオープン波形かを比較判定する工程を有し、測定プローブの接触不良による擬似不良を排除することを特徴とする回路配線基板の特性インピーダンスの検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子を搭載する高速信号ラインを含んだ半導体パッケージ等の回路配線基板の特性インピーダンスを保証するための検査装置及び検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、半導体デバイスの高速化が著しい。例えば、インテル製ＣＰＵのＰｅｎｔｉｕｍ(登録商標）４では３ＧＨｚを越え、ランバス製メモリのＲＤＲＡＭでは８００ＭＨｚとなっている。これらの部品に使用されるサブストレート基板を含む回路配線基板においても、高速信号特性が要求されるようになって来た。
【０００３】
それは、高周波化すると波長が短くなるために、半導体パッケージのような線路長の短いものにも、無視出来なくなって来たということである。例えば、３ＧＨｚで１波長１０ｃｍであるため、デバイスが使用される周辺部品との接続長さも含めると、波長以上の長さになり得るため、信号の反射を無視出来なくなってきているのである。
そこで、従来特に問題とされてこなかった特性インピーダンス整合が必要とされるようになって来ている。
【０００４】
配線基板の特性インピーダンス測定方法としては、一般的に、立ち上がり時間の早い（通常２５ｐｓ〜４５ｐｓ程度）ステップパルスを印加して、その反射波のレベルから特性インピーダンスを求めるＴＤＲ（Time  Domain  Reflectometry）法が用いられる。
そこで、高周波用回路基板等の検査対象基板における導体パターンのＴＤＲ（Time  Domain  Reflectometry）特性を測定するのに適した高周波プローブが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
回路配線基板の特性インピーダンスを測定・検査する検査装置においては、上記ＴＤＲ法で測定できるサンプリングオシロスコープを、高周波測定用ケーブル、被測定線路形状に合わせた高周波測定用プローブを介して被測定線路に接触させて測定し、その結果を良否検査する。
【０００６】
したがって、検査装置としては、被検査物ごとに、予めプログラムした検査条件にしたがって、プローブを自動的に次々と動かして被測定線路に接触させていく装置となっている。
【特許文献１】特開平２００３−４７６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
自動検査機としては被測定線路にプローブを接触させたとしても、被測定線路がビアを含めて途中断線していた場合と、プローブ自体が正しく接触していないために測定波形が出ない場合との区別がつかないといった問題がある。
【０００８】
図を用いて説明すると、図３のようにプローブ端でオープンとなっていて出ている測定波形と、被測定線路にプローブが接触していても断線、または接触不良のために出ている測定波形とが区別できないということである。
【０００９】
検査装置として、被測定線路に接触させたところで、接触不良となる理由としては、い
くつかあるが、ひとつはプローブが接触する面積が小さいことである。これは、配線基板の銅パッドはソルダーレジスト（以下、ＳＲと称す）の開口部分が大きく出来ないためである（製品としては、この部分の面積を出来るだけ小さくしたいということがあり、一方製造工程上はＳＲを付着しないとめっきできない、といった事情がある）。
【００１０】
また、もう一つの大きな理由は、検査装置の機械精度による位置ずれである。
上記ＳＲの開口面積から決まる繰り返し位置決めの許容精度は最大±２０μｍであるが、検査装置のプローブ軸の繰り返し位置精度が絶対的に（突発的な現象も含めて）この範囲に納めることが困難である、ということがある。
【００１１】
また、ＳＲの厚み（約２０μｍ）があるために、ＳＲ開口部にプローブ先端だけが入っていたとしても、銅パッド部に接触していない、といった事態も有り得る。
【００１２】
加えて、被検査対象配線回路基板側も、パターニングの精度（基材の収縮含む）とＳＲの相対位置精度の関係からでるばらつきがある。
つまり、機械精度が出ていても、被検査対象配線回路基板側のばらつきによる接触不良が発生し得るということである。
【００１３】
また、被検査対象配線回路基板側に起因する要素としては、他にも被検査対象配線回路基板の厚み方向の反り・ゆがみ等による高さばらつきによる測定プローブの押し込み不足による接触不良も含まれている。
【００１４】
いずれにしても、測定波形データからだけでは、真に製品に起因する不良かどうかが決まらないため、接触不良による特性インピーダンス異常を製品不良とする不具合が発生していた。
【００１５】
本発明は、上記問題点に鑑み考案されたもので、ＴＤＲ法による回路配線基板の被測定線路の特性インピーダンスを検査する検査方法において、配線回路基板の被測定線路と測定プローブとの接触不良か、被測定線路のインピーダンス不良なのかの判定が可能な測定線路の特性インピーダンスの検査方法及び検査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明に於いて上記課題を達成するために、まず請求項１においては、ＴＤＲ法により回路配線基板の特性インピーダンスを検査する検査装置において、特性インピーダンス波形測定手段１０と、被測定線路の特性インピーダンス波形より特性インピーダンス値と発散するまでの時間とを予め登録する正常値登録手段２０と、検査時の被測定線路の特性インピーダンス波形から、特性インピーダンス値と発散するまでの時間とを算出し、予め登録しておいた被測定線路のデータと比較演算処理し、良否判定を行う比較・判定手段３０とを有することを特徴とする回路配線基板の特性インピーダンス検査装置としたものである。
【００１７】
また、請求項２においては、ＴＤＲ法による回路配線基板の被測定線路の特性インピーダンスを検査する検査方法において、回路配線基板の被測定線路への測定プローブの接触不良を判別するために、予め、測定プローブが被測定線路に正しく接触している時の被測定線路の特性インピーダンス波形から、特性インピーダンス値と発散するまでの時間とを登録する工程と、検査時の特性インピーダンス測定波形から、特性インピーダンス値と発散するまでの時間とを算出し、予め登録しておいた被測定線路のデータと比較演算処理して、被測定線路の特性インピーダンス波形か、測定プローブの接触不良によるオープン波形かを比較判定する工程を有し、測定プローブの接触不良による擬似不良を排除することを特徴とする回路配線基板の特性インピーダンスの検査方法としたものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の特性インピーダンス検査装置を用いて配線回路基板の特性インピーダンスを検査することにより、配線回路基板の被測定線路ごとに、比較的簡易な方法で検出条件を設定でき、誤検出を防止することが可能となる。
また、測定プローブの接触不良による疑似不良を不良として特定できるため、自動検査機による特性インピーダンスの検査をしても、測定プローブの接触不良による特性インピーダンス異常を製品不良とする不具合を回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００２０】
図１は本発明の回路配線基板の特性インピーダンス検査装置の一実施例を示す模式構成概略図である。
【００２１】
回路配線基板の特性インピーダンス検査装置１００は、回路配線基板の被測定線路の特性インピーダンス波形が測定できる特性インピーダンス波形測定手段１０と、被測定線路の特性インピーダンス波形より特性インピーダンス値と発散するまでの時間とを予め登録する正常値登録手段２０と、検査時の被測定線路の特性インピーダンス波形から、特性インピーダンス値と発散するまでの時間とを算出し、予め登録しておいた被測定線路の正常データと比較演算処理し、良否判定を行う比較・判定手段３０とから構成されている。
特性インピーダンス波形測定手段１０としては、例えば、ＴＤＲオシロスコープ等が、正常値登録手段２０及び比較・判定手段３０としては、例えば、コンピューター装置が使用される。
【００２２】
以下、回路配線基板の特性インピーダンス検査装置１００を用いた回路配線基板の被測定線路の特性インピーダンスの検査方法について説明する。
【００２３】
特性インピーダンス波形測定手段１０には、ＴＤＲ（Time Domain Reflectometry）法で測定できるデジタルサンプリングオシロスコープが内蔵されている。
ＴＤＲ法で回路配線基板の被測定線路の特性インピーダンスを測定する際、高周波特性考慮して、専用のプローブを使用する。ファインピッチ（通常数１００μｍ）のGND-SIGNAL-GNDで構成される高周波用プローブで測定する。
この測定プローブを被測定線路のパッド部に接触させた際に、密着性を上げるために、先端部分を滑らせる。つまり、上下方向（ｚ軸）に押し込むことで、プローブ板自体が撓むことを利用して、接点位置が移動する構造をしている。
【００２４】
また、被測定線路のパッド部にはソルダーレジスト（以下、ＳＲと称す）の開口部が形成されており、その開口部内に測定プローブを接触させることになる。
この時、ＳＲには、ＳＲ幅に最小値があり、GNDと隣り合うSIGNALの間の間隔が決まってしまうことから受ける制約により、SIGNAL部分の開口寸法は１００μｍ程度となる。これは測定プローブの板幅の約倍の寸法である。そのため、被測定線路のパッドとプローブ先端部との幅方向の許容差は約±２５μｍ程度しかないこととなり、これが装置に許される機械精度の許容差の限界といえる。
このような寸法関係のほかに、回路配線基板のたわみによるばらつきやＳＲ自体の厚み（約２０μｍ）と回路配線基板と被測定線路のパッド部の開口位置精度の関係から、測定プローブの接触状態が変わることになり、測定プローブの接触不良が発生する。
【００２５】
まず、専用の高周波プローブからなる測定プローブを回路配線基板の被測定線路のパッド部に接触させ、回路配線基板の各被測定線路の特性インピーダンスをデジタルサンプリ
ングオシロスコープからなる特性インピーダンス波形測定手段１０で測定し、得られた各被測定線路の特性インピーダンス波形より特性インピーダンス値Ｚnと発散するまでの時間ｔnとを正常値登録手段２０に登録する。
その時の被測定線路の特性インピーダンス波形の一例を図２に、測定プローブがオープン時の測定波形の一例を図３に示す。
ここで、特性インピーダンス波形４１では、Ｚ1は測定プローブがオープン時の特性インピーダンス値を、ｔ1は特性インピーダンスＺ1が発散する時間を、Ｚnは被測定線路の特性インピーダンス値を、ｔnは特性インピーダンスＺnが発散するまでの時間をそれぞれ示す。
【００２６】
次に、回路配線基板の各被測定線路の特性インピーダンスの自動検査が開始され、検査・測定された各被測定線路の特性インピーダンス波形から、被測定線路の特性インピーダンス値Ｚn及び発散するまでの時間ｔnが比較・判定手段３０に表示され、予め登録しておいた被測定線路のデータと比較演算処理して、被測定線路の特性インピーダンス波形の良、不良と、測定プローブの接触不良によるオープン波形かを判定する。
ここで、比較・判定手段３０には、自動検査時の回路配線基板の各被測定線路の特性インピーダンスの良否を判定するために、回路配線基板の各被測定線路の特性インピーダンス値Ｚn及び発散するまでの時間ｔnの閾値を適宜設定することにより、被測定線路の特性インピーダンス値の良、不良なのか、測定プローブの接触不良による特性インピーダンス値不良なのかを正確に判定できるようになる。
具体的には、特性インピーダンス値Ｚnは一定値で製造できない（設計値Ｚ0±１０％許容差など）ので、ある範囲内（Ｚn1〜Ｚn2）に入っているかどうかをチェックし、
測定値＞Ｚn2のとき擬似オープン、測定値＜Ｚn1のとき擬似ショートと判定する。
【００２７】
測定プローブの接触不良と判定された回路配線基板は、再度測定プローブ位置を調整して特性インピーダンスの検査をし直すことになる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の回路配線基板の特性インピーダンス検査装置の一実施例を示す模式構成図である。
【図２】回路配線基板の各被測定線路の特性インピーダンス波形の一例を示す説明図である。
【図３】測定プローブがオープンの場合の特性インピーダンス波形の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０……特性インピーダンス波形測定手段
２０……特性インピーダンス値と発散するまでの時間とを予め登録する正常値登録手段
３０……比較・判定手段
４１、４２……特性インピーダンス波形
１００……回路配線基板の特性インピーダンス検査装置
【図１】
2006343264.tif 000003
【図２】
2006343264.tif 000004
【図３】
2006343264.tif 000005