(57)【要約】【課題】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配線回路基板の特性インピーダンスを保証するための電気特性検査装置を提供することを目的とする。【解決手段】電気特性検査装置は、高周波プローブ１０と、接触式センサ２０と、高周波プローブ固定部品３１とから構成されており、接触式センサ２０にて、高周波プローブ１０と被測定線路（ＳＩＧＮＡＬ）５１の測定パッド５１ａとの接触位置を検出し、高周波プローブ１０と被測定線路（ＳＩＧＮＡＬ）５１の電極パッド５１ａとの接触圧が一定になるようにして、特性インピーダンスを測定し、高速信号ラインを含んだ半導体パッケージ等の配線回路基板の特性インピーダンスを保証する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波プローブを用いて配線回路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装置において、少なくとも高周波プローブ（１０）と、接触式センサ（２０）と、高周波プローブ固定部品（３１）とを備えており、前記高周波プローブ（１０）と前記被測定線路の測定パッドとの接触位置を機械的に検知する前記接触式センサ（２０）にて前記高周波プローブ（１０）のプローブ先端位置を制御して、配線回路基板の被測定線路の特性インピーダンスを測定し、配線回路基板の被測定線路の特性インピーダンスの良否を検査するようにしたことを特徴とする電気特性検査装置。
【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配線回路基板の特性インピーダンスを保証するための電気特性検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、急速にディジタル信号のスピードが高速化されるのに伴って、半導体素子を搭載する半導体パッケージ基板及び各種電子素子類を搭載する配線回路基板の電気特性の保証が求められるようになってきている。
【０００３】
このような場合に、配線回路基板に求められる性能としては、高速用信号線を構成する要素である、配線パターンの線幅、導体層厚、絶縁層厚さ、誘電率で決定される特性インピーダンスをもって、高速信号線およびその製品の良否を検査・保証するという方法がとられている。
【０００４】
この配線回路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。
【０００５】
量産配線回路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、その結果で良否検査を行う。
【０００６】
したがって、検査装置としては、被測定線路ごとに、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の測定パッドに接触させていく装置となっている。
【０００７】
この時、ＴＤＲ測定器と被測定線路との接点に使用するのは、高周波帯域の特性をカバーした高周波専用プローブが主に使用されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第３０７０６７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記、高周波専用プローブは、電気的理由等により、微小な長方形形状の薄板を、被測定対象に押し当てて、その際、その先端部分の位置ずれを画像によって判断するか、電気的な信号が得られることをもって接触の有無を判断していた。
しかし、この方法では、マニュアル操作の場合は問題無いが、自動機では、以下に述べる各種理由により問題がある。
【０００９】
高周波専用プローブを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、ひとつは高周波専用プローブが接触する面積が小さいことである。これは、配線回路基板の銅パッド上のＳＲ（ソルダーレジスト）の開口部分を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（ソルダーレジスト）を形成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（ソルダーレジスト）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（ソルダーレジスト）開口部に高周波プローブの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、といったことも起こる（図２参照）。
【００１２】
加えて、配線回路基板の製品側も、パターニングの精度（基材の収縮含む）とＳＲ（ソルダーレジスト）の相対位置精度の関係からでるばらつきがある（つまり、検査装置の機械精度が出ていても、製品側のばらつきによる接触不良が発生し得る）。
【００１３】
また、配線回路基板の製品側に起因する要素としては、他にも製品の厚み方向の反り・ゆがみ等による高さばらつきによるプローブの押し込み不足による接触不良もある。
【００１４】
いずれにしても、高周波プローブのプローブ先端が被測定箇所に接触したかどうかは、プローブ先端のモニター画面、もしくは計測画面を見て判断していては、接触不良により接点が得られない場合や、何らかの事情によりプローブ先端が変形していた場合には、プローブを押し続けてしまうという不具合が発生する。
【００１５】
本発明は、上記問題点に鑑み考案されたもので、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配線回路基板の特性インピーダンスを保証するための電気特性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問題を解決するために、本発明では、高周波プローブを用いて配線回路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装置において、少なくとも高周波プローブ１０と、接触式センサ２０と、高周波プローブ固定部品３１とを備えており、前記高周波プローブ１０と前記被測定線路の測定パッドとの接触位置を機械的に検知する前記接触式センサ２０にて前記高周波プローブ１０のプローブ先端位置を制御して、配線回路基板の被測定線路の特性インピーダンスを測定し、配線回路基板の被測定線路の特性インピーダンスの良否を検査するようにしたことを特徴とする電気特性検査装置としたものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の電気特性検査装置は、被測定線路の測定パッドと高周波プローブとの接触を機械的に検知する検知手段を備えているため、検査装置および被測定線路のばらつきに影響されることなく、高周波プローブの押し下げ量を制御することが可能となり、配線回路基板の被測定線路の特性インピーダンスを精度良く測定でき、配線回路基板の特性インピーダンスを保証することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態につき図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の電気特性検査装置一実施例を示す模式構成図である。
本発明の電気特性検査装置は、高周波プローブ１０と、接触式センサ２０と、高周波プローブ固定部品３１とから構成されている。
接触式センサ２０にて、高周波プローブ１０と被測定線路（ＳＩＧＮＡＬ）５１の測定パッド５１ａとの接触位置を検出し、高周波プローブ１０と被測定線路（ＳＩＧＮＡＬ）５１の電極パッド５１ａとの接触圧が一定になるようにして、被測定線路（ＳＩＧＮＡＬ）５１の特性インピーダンスを測定し、配線回路基板の被測定線路の特性インピーダンスの良否を検査するようにしたものである。
【００１９】
ＴＤＲ法で特性インピーダンスを測定する際、高周波特性を良く測定しようとする場合、専用のプローブを使用する。ファインピッチ（例えば数１００μｍ）でＧＮＤ−ＳＩＧＮＡＬ−ＧＮＤで構成される高周波用プローブで測定する。このプローブは被測定線路部に接触させた際に、密着を上げるために、先端部分を滑らせる。
【００２０】
図２は、高周波プローブ１０と被測定線路（ＳＩＧＮＡＬ）５１の測定パッド５１ａとの位置関係を示す模式平面図である。
図３は、図２のＡ部を拡大した模式構成断面図である。
プローブ固定用部品３１は図示していないステッピングモーターで駆動されるＺ軸に固定されているため、下方向に押し込まれることで、高周波プローブ１０の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。
【００２１】
本発明の電気特性検査装置では、上記高周波プローブ１０で測定できるように、被測定線路部も概ね上記寸法に合わせて製作され、高周波プローブ１０と測定パッド５１ａ及び測定パッド５２ａと接触させることにより特性インピーダンスを測定する。
ここで、測定パッド５１ａ及び測定パッド５２ａは、被測定線路（ＳＩＧＮＡＬ）５１及び被測定線路（ＧＮＤ）５２上に形成されたＳＲ（ソルダーレジスト）６１に開口部を設けることにより形成される。
【００２２】
この時、ＳＲ（ソルダーレジスト）６１の開口部は、被測定線路（ＧＮＤ）５２と隣り合う被測定線路（ＳＩＧＮＡＬ）５１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、被測定線路（ＳＩＧＮＡＬ）５１の開口部の開口寸法は１００μｍ程度となる。
これは高周波プローブ１０のプローブ板幅の２倍の寸法である。
そのため、測定パッド５１ａと高周波プローブ１０の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、これが電気特性検査装置に許される機械精度の許容差の限界となる。
【００２３】
このような寸法関係のほかに、測定試料のたわみによるばらつきや被測定線路（ＳＩＧＮＡＬ）５１上に設けたＳＲ（ソルダーレジスト）６１の開口部の開口位置精度の関係から、高周波プローブ１０の接触状態が変わることになる。
【００２４】
本発明の電気特性検査装置では、高周波プローブ１０のプローブ先端の高さ位置に、接触式センサ２０の信号出力位置を合わせておき、高周波プローブ１０のプローブ先端が測定パッド５１ａに接触したときをゼロ位置として、さらに、高周波プローブ１０のプローブ先端を２５μｍ押し下げた状態で、被測定線路（ＳＩＧＮＡＬ）５１の特性インピーダンスを測定し、配線回路基板の被測定線路の特性インピーダンスの良否を検査するというシーケンスになる。
【００２５】
ここで、標準的に使用する高周波プローブ１０のプローブの先端の角度は３０°であるため、例えば、５０μｍ滑らせて接触した位置で、測定したいとすると、取付軸の下げ量としては２５μｍ下げることになる。
【００２６】
上記したように、本発明の電気特性検査装置は、被測定線路の測定パッドと高周波プローブとの接触を機械的に検知する検地手段を備えているため、検査装置および被測定線路のばらつきに影響されることなく、高周波プローブの押し下げ量を制御することが可能となり、配線回路基板の被測定線路の特性インピーダンスを精度良く測定でき、配線回路基板の特性インピーダンスを保証することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の電気特性検査装置の一実施例を示す模式構成図である。
【図２】高周波プローブ１０と被測定線路（ＳＩＧＮＡＬ）５１の測定パッド５１ａとの位置関係を示す模式平面図である。
【図３】図２のＡ部を拡大した模式構成断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１０……高周波プローブ
２０……接触式センサ
３１……高周波プローブ固定部品
４１……基板
５１……被測定線路（ＳＩＧＮＡＬ）
５２……被測定線路（ＧＮＤ）
５１ａ、５２ａ……測定パッド
６１……ＳＲ（ソルダーレジスト）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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