(57)【要約】【課題】半導体素子の端子と回路基板との接続状態を、オープン、ショート判定のみならず、高精度に検査することができ、検査時における半導体素子への負担を軽減させることができ、しかも安価な構成で実現できる半導体素子の接続状態検査方法及び接続状態検査装置を提供する。【解決手段】ＬＳＩ６の実装されたフレキシブル配線基板ＦＣの電極端子８をクリップ型コネクタ２に実装し、ＬＳＩ６の端子９とグランドピンＧとの間に一定の上限電圧を有する複数種類の定電流信号を入力し、入力電流の変化に対する出力電圧の変化の傾きｄｎを所定の基準値と比較して、接続状態の良否を判定する。【選択図】　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路基板上の端子パターンに半導体素子の端子が実装され、半導体素子の測定端子に接続している測定端子パターンとグランド端子との間に電気信号を入力することにより半導体素子内部において測定端子とグランド端子との間に直列に介在する保護ダイオードに順電流を流し、測定端子パターンとグランド端子間に表れる電圧を測定する半導体素子の接続状態検査方法において、
上記電気信号は、保護ダイオードの順方向電圧より大きく所定の上限電圧より小さい電圧範囲における定電流信号であり、複数種類の定電流信号をそれぞれ入力したときに表れる測定端子パターンとグランド端子間の電圧を測定し、入力電流の変化に対する電圧変化の傾きを所定の基準値と比較することにより上記測定端子と測定端子パターンとの接続状態の良否を判定することを特徴とする半導体素子の接続状態検査方法。
【請求項２】
前記複数種類の定電流信号のうち、最も高い電流値は最も低い電流値の２倍以上２０倍以下であることを特徴とする請求項１記載の半導体素子の接続状態検査方法。
【請求項３】
前記複数種類の定電流信号のうち、最も高い電流値は１０ｍＡ以下であり、かつ最も低い電流値は１０μＡ以上であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の半導体素子の接続状態検査方法。
【請求項４】
前記基準値は、測定される半導体素子と同一の半導体素子が正常に回路基板に実装されたものについて、測定される半導体素子の検査環境と同等の検査環境において、前記電流変化に対する電圧変化を測定し、電流変化に対する電圧変化の傾きを算出して得られることを特徴とする請求項１乃至請求項３記載の半導体素子の接続状態検査方法。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４記載の半導体素子の接続状態検査方法に続いて、正常な接続状態であれば１０μＡ以下の電流が流れる定電圧を測定端子パターンとグランド端子との間に入力して流れる電流を測定して隣接端子へのリークもしくは保護ダイオードの静電破壊の有無を判定することを特徴とする半導体素子の接続状態検査方法。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５記載の半導体素子の接続状態検査方法において、前記測定端子以外の全ての端子をグランドに接続することを特徴とする半導体素子の接続状態検査方法。
【請求項７】
回路基板に実装された半導体素子の測定端子に接続している測定端子パターンとグランド端子との間に複数種類の定電流信号を入力し、この定電流信号は設定された上限電圧を有する定電圧信号でもある信号入力手段と、
測定端子パターンとグランド端子間の電圧及び電流を測定する電圧電流測定手段と、
入力電流の変化に対する電圧変化の傾きを求めて所定の基準値と比較し、測定端子と測定端子パターンとの接続状態の良否を判定する良否判定手段とを有することを特徴とする半導体素子の接続状態検査装置。
【請求項８】
回路基板に実装された半導体素子の測定端子に接続している測定端子パターンとグランド端子との間に、正常な接続状態であれば１０μＡ以下の電流が流れる定電圧信号を入力し、上記定電圧信号に所定の電流値を上限として設定することができる定電圧信号入力手段を有することを特徴とする請求項７記載の半導体素子の接続状態検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回路基板に実装された半導体素子の端子の接続状態を電気的に検査する半導体素子の接続状態検査方法及び半導体素子の接続状態検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年における電子機器の小型化及び高機能化に伴い、電子機器に多用される半導体素子は高機能化の傾向にあり、半導体素子の端子の高密度化が進み、半導体素子の端子間隔は極めて狭いものとなっている。このような端子間隔の極めて狭い半導体素子を回路基板へ実装するには、はんだによる実装に代わり、異方性導電樹脂膜（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ　Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ　Ｆｉｌｍ；ＡＣＦ）による熱圧着実装が有効とされている。異方性導電樹脂膜（ＡＣＦ）は、絶縁性を有する接着剤中に導電粒子が分散され、加熱及び厚み方向（接続方向）への加圧により導電粒子が厚み方向に導電性を有し、面方向（接続方向以外の方向）に絶縁性を有するペースト状又はフィルム状の接着剤である。この異方性導電樹脂膜を回路基板上に配して半導体素子を熱圧着により実装すると、半導体素子の端子と回路基板に形成された端子パターンとの間に導電粒子が挟まれた状態になり、半導体素子の端子と回路基板の端子パターンとが電気的に導通する。
【０００３】
一方、電子機器の小型化に伴う部品の高密度実装化の観点から、樹脂製のフィルム基板に半導体素子を実装したＴＣＰ（Ｔａｐｅ　Ｃａｒｒｉｅｒ　Ｐａｃｋａｇｅ）と呼ばれる回路基板を、さらに別の回路基板に実装するＴＡＢ（Ｔａｐｅ　Ａｕｔｏｍａｔｅｄ　Ｂｏｎｄｉｎｇ）法と呼ばれる実装方法がある。ＴＣＰは可撓性を有し、ＴＡＢ実装後に折り曲げて固定することにより、液晶ディスプレイ等の半導体素子の実装空間を有効に利用することができる方法であり、この方法により、端子間隔の極めて狭い半導体素子をＴＣＰのフィルム基板に実装するに際して、上述した異方性導電樹脂膜による熱圧着がとられることが主流になっている。
【０００４】
半導体素子をフィルム基板に熱圧着した後、半導体素子の接続状態を検査するが、この半導体素子の接続状態検査方法としては、図５に示すように、半導体素子内部の保護ダイオード（もしくは寄生ダイオード）Ｄｘに定電流を流し、保護ダイオードの両端にあたる半導体素子の端子ｔ１，ｔ２間に現れる電圧を測定し、所定の電圧（図５において０．４２Ｖ）以下であればショート、また別の所定の電圧（図５において１．０Ｖ）以上であればオープンと判断する手法が知られている。
【０００５】
また、半導体素子の接続状態を検査する別の方法として、図６に示すようなものが知られている（ＵＳ特許番号５，５５４，９２８参照）。これは、半導体素子の端子の中からグランド端子以外の二つの端子を任意に選択し、第一の端子１０９（１）とグランド端子１０９（３）間に例えば０．９Ｖの定電圧を入力し、半導体内部において第一の端子１０９（１）とグランド端子１０９（３）間に介在する第一の寄生ダイオードＤａ及びサブストレート抵抗Ｒｓに電流を流す。第一の寄生ダイオードＤａの順方向電圧が０．７Ｖである場合、サブストレート抵抗Ｒｓの両端には０．２Ｖの電圧が現れる。次いで、第二の端子１０９（２）とグランド端子１０９（３）間に例えば１．２Ｖの定電圧を入力すると、半導体内部の第二の端子１０９（２）とグランド端子１０９（３）間に介在する第二の寄生ダイオードＤｂ及びサブストレート抵抗Ｒｓに電流が流れ、第二の寄生ダイオードＤｂの順方向電圧が０．７Ｖである場合、サブストレート抵抗Ｒｓの両端には０．５Ｖの電圧が現れる。このため、第一の寄生ダイオードＤａの両端に現れる電圧は０．７Ｖから０．４Ｖに変化し、第一の寄生ダイオードＤａに流れる電流が大幅に減少することとなる。したがって、第一の端子ｔ１に接続された電流計４０６によって検出される電流値の減少量を、良好な状態にて接続された半導体素子における電流値の減少量と比較することにより、第一の端子ｔ１の接続状態を判断することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、半導体内部の保護ダイオードＤｘに定電流を流し、保護ダイオードＤｘの両端にあたる半導体素子の端子ｔ１，ｔ２間に現れる電圧を測定する図５に示す方法は、保護ダイオードＤｘの設計上における電圧の違いや、温度特性による電圧の変化を考慮して、判定レベル範囲を広くせざるを得なかった。例えば、１０μＡの定電流入力時は、測定端子ｔ１とグランド端子ｔ２間に現れる電圧が１．０Ｖ以上であればオープン、０．４２Ｖ以下であればショートとしており、良好と判断される電圧の範囲は０．５８Ｖもの広い範囲内に設定されている。このように広い範囲内に設定されていると、保護ダイオードＤｘの順方向電圧が０．７Ｖであったとすると、３０ｋΩ未満の接続抵抗があったとしても、接続抵抗による電圧降下は０．３Ｖ未満であるため、測定端子ｔ１とグランド端子ｔ２間に現れる電圧は１．０Ｖ未満となり、良好と判断してしまうこととなる。また、測定端子ｔ１が隣接する非測定端子とリークしていたとすると、４２ｋΩを超えるリーク抵抗があったとしても、リーク抵抗による電圧降下は０．４２Ｖを超えるため、測定端子ｔ１とグランド端子ｔ２間に現れる電圧は０．４２Ｖを超えて、良好と判断してしまうこととなる。ＬＳＩ等の半導体素子の利用において、例えば２５ｋΩの予想しない接続抵抗や４５ｋΩのリーク抵抗の存在によって誤動作を引き起こすことは通常予想され、さらに、半導体素子の高精度化等に伴い、数ＭΩ程度の接続抵抗やリーク抵抗によって誤動作が引き起こされることも多い。
【０００７】
また、近年の半導体素子の多機能化や製品の小型化に伴い、半導体素子の端子間隔（ピッチ）や配線間隔は狭くなる傾向にあるため、マイグレーションの発生が問題となっている。また、端子間隔の狭小化に対応するため、ＡＣＦを使用して半導体素子の端子を基板に接続させることが近年多用されているが、ＡＣＦ中に分散する導電粒子が近接している端子間に並ぶことによってリーク状態となることもある。一方、端子の導通に寄与する面積も端子間隔と同様に狭小化の傾向にあり、端子に接触するＡＣＦの導電粒子の数が少なくなって接続抵抗値が上昇することもある。マイグレーションやＡＣＦによるリーク状態が引き起こされた２端子間の抵抗値、或いは端子面積における導電粒子不足によって上昇した接続抵抗値は数百ｋΩから数十ＭΩであるため、誤動作を引き起こす要因となり得る。しかし、上述したような従来の検査方法によって検出することは困難であった。
【０００８】
一方、図６に示すような半導体内部の寄生ダイオードＤａ，Ｄｂに流れる電流の変化を観察する方法においては、検査時に２つの端子１０９（１），１０９（２）に別の電圧を同時に入力する必要があるため、検査回路構成が複雑になる。また、サブストレート抵抗Ｒｓは通常、小さな抵抗値であるため、検出可能な電圧降下を生じさせるためには比較的大きな検査電流を入力する必要があり、この検査電流によって半導体素子がダメージを受ける危険性もあった。また、マイグレーションやＡＣＦによるリークにかかる電流は、図６に示される検査方法において流れる電流に比べて微小であるため、検出が非常に困難であった。
【０００９】
そこで本発明の目的は、半導体素子の端子と回路基板との接続について、オープン、ショート判定だけでなく、半導体素子の端子の接続状態を詳細に検査することが可能であり、かつ検査時に半導体素子内部に流される電流を小さくすることで半導体素子への負担を軽減させると同時に高い検査精度が得られ、しかも安価な構成で実現できる半導体素子の接続状態検査方法及び接続状態検査装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１の半導体素子の接続状態検査方法は、回路基板上の端子パターンに半導体素子の端子が実装され、半導体素子の測定端子に接続している測定端子パターンとグランド端子との間に電気信号を入力することにより半導体素子内部において測定端子とグランド端子との間に直列に介在する保護ダイオードに順電流を流し、測定端子パターンとグランド端子間に表れる電圧を測定する半導体素子の接続状態検査方法において、上記電気信号は、保護ダイオードの順方向電圧より大きく所定の上限電圧より小さい電圧範囲における定電流信号であり、複数種類の定電流信号をそれぞれ入力したときに表れる測定端子パターンとグランド端子間の電圧を測定し、入力電流の変化に対する電圧変化の傾きを所定の基準値と比較することにより上記測定端子と測定端子パターンとの接続状態の良否を判定することを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、複数種類の定電流信号を測定端子パターンに入力して保護ダイオードに電流を流し、測定端子パターンとグランド端子間に現れる電圧を測定し、入力電流の変化に対する電圧変化の傾きを算出する。入力定電流信号の電圧は保護ダイオードの順電圧より大きいため、入力電流の変化に対する電圧変化の傾きは、保護ダイオードのＶ−Ｉ特性において順電圧より大きい領域の傾きと、電流入力部分である測定端子パターンから電流出力部分であるグランド端子までの回路の抵抗成分との和を示す。この抵抗成分は、測定端子と測定端子パターンとの接続抵抗が支配的であるため、入力電流の変化に対する電圧変化の傾きを所定の基準値と比較することにより、測定端子と測定端子パターンとの接続状態の良否を判定することができる。
【００１２】
本発明の請求項２記載の半導体素子の接続状態検査方法は、請求項１記載の発明を前提とし、前記複数種類の定電流信号のうち、最も高い電流値は最も低い電流値の２倍以上２０倍以下であることを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、前記複数種類の定電流信号のうち、最も高い電流値を最も低い電流値の２倍以上２０倍以下とすることにより、入力電流の変化に対する電圧変化の傾きを精度良く求めることができる。
【００１４】
本発明の請求項３記載の半導体素子の接続状態検査方法は、請求項１又は請求項２記載の発明を前提に、前記複数種類の定電流信号のうち、最も高い電流値は１０ｍＡ以下であり、かつ最も低い電流値は１０μＡ以上であることを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、まず、複数種類の定電流信号の上限値を１０ｍＡとすることにより、検査時において定電流信号が流れる保護ダイオードへの負担が大きくなることを防止できる。また、複数種類の定電流信号の下限値を１０μＡとすることにより、微小な電流値及び電圧値の測定のための測定装置に要求される精度が高くなりすぎることを防止できる。
【００１６】
本発明の請求項４の半導体素子の接続状態検査方法は、請求項１乃至請求項３記載の発明を前提に、前記基準値は、測定される半導体素子と同一の半導体素子が正常に回路基板に実装されたものについて、測定される半導体素子の検査環境と同等の検査環境において、前記電流変化に対する電圧変化を測定し、電流変化に対する電圧変化の傾きを算出して得られることを特徴とする。
【００１７】
この発明によれば、測定される半導体素子と同一の半導体素子が正常に回路基板に実装されたものについて、測定される半導体素子の検査環境と同等の検査環境において測定された結果から基準値となる傾きを算出するため、実際の接続状態検査時において測定された結果のうち、測定される半導体素子の固有の特性による影響分を減少させ、接続状態の検査精度をあげることができる。
【００１８】
本発明の請求項５記載の半導体素子の接続状態検査方法は、請求項１乃至請求項４記載の半導体素子の接続状態検査方法に続いて、正常な接続状態であれば１０μＡ以下の電流が流れる定電圧を測定端子パターンとグランド端子との間に入力して流れる電流を測定して隣接端子へのリークもしくは保護ダイオードの静電破壊の有無を判定することを特徴とする。
【００１９】
この発明によれば、正常な接続状態であれば１０μＡ以下の電流が流れる定電圧を測定端子パターンとグランド端子との間に入力して流れる電流を測定する。隣接端子へのリークもしくは保護ダイオードの静電破壊がある場合、正常な接続状態のときに予想される電流よりも多く電流が流れるため、これを検出することにより、隣接端子へのリークもしくは保護ダイオードの静電破壊の有無を判定することができる。特に、半導体素子の端子の狭ピッチ化に由来するマイグレーションや保護ダイオードの静電破壊等により、予定しない異常なルートに電流が流れ出す場合、これらの異常なルートに流れる電流は、順電圧が入力された保護ダイオードに流れる電流に比べて非常に微小な値であることが経験上知られている。例えば、異常なルートの抵抗成分が１０ＭΩであった場合に０．９Ｖの定電圧を入力すると、保護ダイオードに流れる電流は数十ｍＡであるのに対し、異常なルートに流れる電流は０．０９μＡとなる。数十ｍＡに対して０．０９μＡは非常に微小な値であり、仮に０．０９μＡ程度の差異が見られたとしても、測定誤差の範囲と考えられることもある。これに対し、例えば０．３Ｖの定電圧を入力すると、保護ダイオードに流れる電流が１０μＡ以下となり、異常なルートに流れる電流は０．０３μＡとなる。１０μＡ以下の電流に対して０．０３μＡの差異を有意差として検出することは、通常の電流計においては比較的容易である。
【００２０】
本発明の請求項６記載の半導体素子の接続状態検査方法は、請求項１乃至請求項５記載の半導体素子の接続状態検査方法において、前記測定端子以外の全ての端子をグランドに接続することを特徴とする。
【００２１】
この発明によれば、測定端子以外の全ての端子をグランドに接続するため、半導体素子の内部において測定端子に接続されている保護ダイオードの位置が不明であった場合でも検査することができる。また、非測定端子を介して外部からノイズが加えられることがなく、高い検査精度を保つことができる。
【００２２】
本発明の請求項７記載の半導体素子の接続状態検査装置は、回路基板に実装された半導体素子の測定端子に接続している測定端子パターンとグランド端子との間に複数種類の定電流信号を入力し、この定電流信号は設定された上限電圧を有する定電圧信号でもある信号入力手段と、測定端子パターンとグランド端子間の電圧及び電流を測定する電圧電流測定手段と、入力電流の変化に対する電圧変化の傾きを求めて所定の基準値と比較し、測定端子と測定端子パターンとの接続状態の良否を判定する良否判定手段とを有することを特徴とする。
【００２３】
この発明によれば、まず、回路基板に実装された半導体素子の測定端子に接続している測定端子パターンとグランド端子との間に、信号入力手段から複数種類の定電流信号を入力し、電圧電流測定手段により、それぞれの定電流信号入力時における測定端子パターンとグランド端子間の電圧を測定する。次に、良否判定手段において、入力電流の変化に対する電圧変化の傾きを算出して基準値と比較し、基準値との差によって測定端子と測定端子パターンとの接続状態の良否を判定する。入力電流の変化に対する電圧変化の傾きの値によって接続状態の良否を判定するため、保護ダイオードの設計上における電圧の違いや、温度特性による電圧の変化を考慮する必要がなく、高い検査精度を保つことができる。
【００２４】
本発明の請求項８記載の半導体素子の接続状態検査装置は、請求項７記載の発明を前提として、回路基板に実装された半導体素子の測定端子に接続している測定端子パターンとグランド端子との間に、正常な接続状態であれば１０μＡ以下の電流が流れる定電圧信号を入力し、上記定電圧信号に所定の電流値を上限として設定することができる定電圧信号入力手段を有することを特徴とする。
【００２５】
この発明は、請求項７記載の半導体素子の接続状態検査装置に、定電圧信号入力手段を加えたものであり、請求項７記載の接続状態検査のほかに、リークや静電破壊等による接続状態異常の有無を検査することができる。まず、回路基板に実装された半導体素子の測定端子に接続している測定端子パターンとグランド端子との間に、正常な接続状態であれば１０μＡ以下の電流が流れる定電圧信号を入力する。この定電圧信号は、いわゆるダイオードのスレショルド電圧より十分低く、例えば、０．３Ｖ程度の電圧である。また、この定電圧信号は、所定の電流値を上限として設定することができるため、測定端子が比較的小さな抵抗値でグランドと導通してしまっていた場合でも、予測しない大電流が流れて半導体素子に負担をかけることがない。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００２７】
（第１の実施の形態）
本発明の半導体素子の接続状態検査装置は、図１ないし図３に示されるように、検査機本体１とクリップ型コネクタ２とを４０芯のフラットリボンケーブル３で接続し、検査機本体１と信号処理装置４とをシリアル伝送ケーブル５で接続したものである。シリアル伝送ケーブル５は、ＲＳ２３２Ｃ規格に準拠したものである。クリップ型コネクタ２は、クリップ型の母体に４０極のプローブピンＰが形成され、プローブピンＰはそれぞれフラットリボンケーブル３の配線と１対１で接続されている（図２）。検査機本体１は、クリップ型コネクタ２のプローブピンＰに上限電流及び上限電圧が設定された信号（定電流定電圧信号と呼ぶ）を入力する電源としての信号入力機能４ａと、あらかじめ指定されたグランドピンＧと各プローブピンＰ間に現れた電圧とグランドピンＧと各プローブピンＰ間を流れる電流を測定する電圧電流測定機能４ｂと（図３）、電圧電流測定機能４ｂにおいて測定されたデータ等を信号処理装置４とやり取りするインターフェース機能を持つ。信号処理装置４は、汎用のパーソナルコンピュータであり、コマンドや数値を入力するキーボード４ｃ、マウス４ｄ及び表示機能として画像表示装置（モニター）４ｅを備え、必要に応じてプリンタ装置等が接続される（図１）。このような構成の接続状態検査装置は、クリップ型コネクタ２により、被測定物をプローブピンＰで挟持するように装着して接続状態を検査する。グランドピンＧのピン番号、上限電流値、上限電圧値等の設定は、キーボード４ｃとマウス４ｄを操作することによって行われる。
【００２８】
図３（ａ）は、本発明の接続状態検査装置の回路構成を示す図であり、図３（ｂ）は、被測定物をクリップ型コネクタ２に装着した断面構成図である。本実施の形態の被測定物は、液晶表示パネルに取り付けられるフレキシブル配線基板ＦＣである。このフレキシブル配線基板ＦＣは、４０ピンのＬＳＩ６が実装されたフレキシブル配線基板ＦＣであり、フレキシブル配線基板ＦＣ上に形成された端子パターン７ａとＬＳＩ６の端子９とがＡＣＦ１０の熱圧着によって固定及び導通されている。ＬＳＩ６の端子９と接続されている端子パターン７ａは、配線７として所定の形状でフレキシブル配線基板ＦＣの端部にまで形成され、端部において電極端子８が形成されている。フレキシブル配線基板ＦＣの電極端子８の間隔と幅は規格化されていることが多く、規格に応じたピッチのコネクタ等に接続される。本発明におけるクリップ型コネクタ２のプローブピンＰのピッチは規格に応じたものであり、クリップ型コネクタ２にフレキシブル配線基板ＦＣの端部を挟むことにより、フレキシブル配線基板ＦＣの電極端子８とクリップ型コネクタ２のプローブピンＰが１対１で接触して導通する。ＬＳＩ６の端子９はＬＳＩ６の内部に形成された２方向の保護ダイオードＤ１，Ｄ２に接続され、これらの保護ダイオードＤ１，Ｄ２によってＬＳＩ６内部の半導体が保護されている。フレキシブル配線基板ＦＣの両端部は、機械的な損傷を受けやすい両端部の配線７をあらかじめダミー配線７ｂとして形成し、隣接するダミー配線７ｂを短絡させている。
【００２９】
次に、本発明の図１に示された構成の半導体素子の接続状態検査装置を使用して、ＬＳＩ６の端子９とフレキシブル配線基板ＦＣの端子パターン７ａとの非導通状態を解析するオープン解析と短絡状態を解析するショート解析を行う方法を以下に例示しながら説明する。
【００３０】
（１．オープン解析）
まず、信号処理装置４にて上限電圧を１５２０ｍＶに、上限電流を５０μＡに設定し、次にマウス４ｄのボタンをクリックして検査を開始させると、検査機本体１からクリップ型コネクタ２のプローブピンＰに順次１５２０ｍＶ，５０μＡの定電圧定電流信号が入力される。検査時に定電圧定電流信号が入力されるプローブピンＰは１箇所のみであり、プローブピンＰの番号順に順次入力されるようになっている。次に、検査機本体１において、定電圧定電流信号が入力されたプローブピンＰに現れる電圧及びグランドを指定されたプローブピンＰとの間に流れる電流を測定する。グランドの指定は、ダイオードＤ１のカソード端子に接続される端子８について行われるが、このグランドを指定する端子８は、他のダイオードのカソード端子にも接続されていてもよく、いわゆる電源端子のグランド端子であってもよい。電圧及び電流の測定中は、信号が入力されない他のプローブピンＰは検査機本体１の内部において一時的にグランドピンＧに接続されるようになっている。一つのプローブピンＰについて電圧及び電流が測定されると、検査機本体１から数値データとして信号処理装置４に伝送される。次に、そのプローブピンＰは信号処理装置４の内部にてグランドピンＧに接続され、次の番号のプローブピンＰのグランド接続を解除して定電圧定電流信号が入力され、電圧及び電流の測定が行われる。このようにして、全てのプローブピンＰについて定電圧定電流信号が入力されたときに現れる電圧及び電流の測定を行い、測定された電圧をＶ１ｎ、電流をＩ１ｎ（ｎはプローブピンＰの番号）とし、プローブピンＰの番号と対応したデータとして信号処理装置４の内部に格納される。
【００３１】
次に、上限電圧を１４８５ｍＶ、上限電流を８１０μＡと設定し、上記と同様に全てのプローブピンＰについて順に電圧及び電流の測定を行い、測定された電圧をＶ２ｎ、電流をＩ２ｎとして信号処理装置４の内部に格納する。次に、信号処理装置４の内部において、格納されたデータをもとに、電流変化に対する電圧変化の傾きｄｎ（ｎはプローブピンＰの番号）を数１式に従って算出する。
【００３２】
ｄｎ＝（Ｖ２ｎ−Ｖ１ｎ）／（Ｉ２ｎ−Ｉ１ｎ）　　　　　　（数１）
【００３３】
全てのプローブピンＰについて傾きｄｎが算出されると、信号処理装置４の液晶表示装置４ｅに表１に示される内容の表が表示される。このとき、あらかじめ同様の電圧及び電流設定において、基準基板の傾きｄｎを測定したデータが基準値として右に並べて表示される。基準基板とは、被測定物に実装されたＬＳＩ６と同じ型及び同じ内部構成のＬＳＩ６を、被測定物と同じフレキシブル配線基板ＦＣに実装したもので、実装状態が良好であることが事前に明らかにされているものである。基準値は、要求される測定精度や製品仕様等によって所定の値（所定の基準値）に設定することが可能である。基準基板に実装されるＬＳＩ６及びフレキシブル配線基板ＦＣは、被測定物のＬＳＩ６及びフレキシブル配線基板ＦＣと同じロットであることが好ましく、また、基準基板の測定は、被測定物と同様の環境（さらに好ましくは、同日かつ同測定器稼動時）において測定されることが好ましい。
【００３４】
【表１】
2004077167.tif 000003
【００３５】
表１において、傾きｄｎは、電流値の単位をＡ（アンペア）に変換し、電圧値の単位をＶ（ボルト）に変換してから数式１に代入して算出された値である。表１によれば、各プローブピンＰに現れる電流は、設定した電流値と同じ値を示している。すなわち、上限電圧である１５２０ｍＶと１４８５ｍＶを第１の保護ダイオードＤ１に入力したときに流れると予測される電流値よりも、上限電流である５０μＡと８１０μＡの方が小さいため、各プローブピンＰには定電流信号が入力されたことがわかる。第２の保護ダイオードＤ２には逆電圧が入力されるため、電流は流れない。このとき、測定された電圧Ｖ１ｎ，Ｖ２ｎは、それぞれ上限電流が流れたときに第１の保護ダイオードＤ１の両端に現れる電圧と、その上限電流が流れる回路に存在する接続抵抗Ｒｃによる電圧降下分との和である。接続抵抗Ｒｃは、主にＬＳＩ６の端子９、ＡＣＦ１０と端子パターン７ａの接続部分において発生する抵抗成分が支配的であり、ＡＣＦ１０の樹脂成分や導電粒子の性質や、ＡＣＦ１０の加熱加圧条件や、端子９と端子パターン７ａとの間に挟まれる導電粒子の数等に依存する。
【００３６】
図４に、保護ダイオードＤ１，Ｄ２の特性を示す。保護ダイオードＤ１，Ｄ２に限らず、一般的にダイオードは順方向に電圧がかかると、ある所定の電圧（順方向電圧と呼ばれる）Ｖｔｈを境に流れる電流が大きく変化する。しかし、ダイオードの周囲温度が上昇すると、順方向電圧Ｖｔｈが低下し、図４のグラフが全体的に左に移動するように変化する。また、ダイオードに電流を流すループの抵抗値が上昇すると、順方向電圧Ｖｔｈはほぼ変化しないものの、電圧上昇に対する電流上昇率が低下する。換言すると、ある一定の電流変化を得るために必要な電圧上昇分が大きくなるように変化する。ここで、プローブピンＰ番号が８番の測定値に注目すると、被測定物に上限電流８１０μＡを入力したときに現れる電圧が７７５ｍＶであり、同様の条件における基準基板の電圧である６８５ｍＶよりも明らかに大きい値を示している。一方、上限電流５０μＡにおける電圧は、被測定物と基準基板のいずれもほぼ同様の値を示している。これにより、算出された被測定物に対応する傾きｄ８が、基準基板に対応する傾きｄ８よりも明らかに大きい値を示している。これは、８番のプローブピンに接続されている被測定物の内部において、異常な接続抵抗Ｒｃが発生していることを示すと同時に、８番のプローブピンにかかる第１の保護ダイオードＤ１の温度特性等によるものではないことを示す。保護ダイオードＤ１，Ｄ２の温度特性等による電圧の変化があったとしても、傾きｄｎは変化しないからである。したがって、異常と見られる電圧が測定された場合においても、傾きｄｎを算出することにより、異常な接続抵抗Ｒｃが発生しているのか、または第１の保護ダイオードＤ１の持つ特性によるものかを判別することができる。
【００３７】
被測定物において、接続抵抗Ｒｃが増大する要因としては、ＬＳＩ６の端子９とフレキシブル配線基板ＦＣの端子パターン７ａとの間に発生する接続不良であることが多い。特に、ＡＣＦ１０を用いて熱圧着する場合、ＬＳＩ６の端子９とフレキシブル配線基板ＦＣの端子パターン７ａとの間に挟まれる導電粒子の数が、通常の接着時より少なくなることも確率的に発生し得るため、導電粒子による接続抵抗Ｒｃが通常より大きくなってしまうこともある。また、ＡＣＦ１０の種類、端子パターン７ａの面積及び熱圧着工程との関連において、硬化後のＡＣＦ１０や端子パターン７ａに微小なクラック（亀裂）が発生することもある。これらによる接続不良は、完全な断線とはならずに、数Ωから数ｋΩ程度の抵抗成分を持った接続状態となる。一方、傾きｄｎは、第１の保護ダイオードＤ１の動作抵抗と接続抵抗Ｒｃの和を示すため、被測定物の傾きｄｎと基準基板の傾きｄｎとの差△ｄｎを求めることにより、異常な接続抵抗Ｒｃを算出することができる。すなわち、傾きｄｎの単位はΩ（オーム）であるため、それぞれの傾きｄｎはそれぞれの接続抵抗値を示し、傾きの差△ｄｎは被測定物の接続抵抗Ｒｃと基準基板の接続抵抗Ｒｃとの差を示すため、傾きの差△ｄｎは異常に発生した接続抵抗Ｒｃとみなすことができる。表１において、８番のプローブピンＰにおける傾きの差△ｄ８は、約１０５．３となっている。したがって、８番のプローブピンＰからグランドピンＧまでの回路に約１０５．３Ωの異常な接続抵抗Ｒｃが発生していることが分かる。
【００３８】
傾きｄｎ及び接続抵抗Ｒｃ（すなわち、傾きの差△ｄｎ）を算出するにあたり、測定による誤差の影響を少なくするためには、最大上限電流値と最小上限電流値の比を大きくすることが望ましく、好ましくは、最大上限電流値を最小上限電流値の２倍以上２０倍程度までとする。また、検査時における第１もしくは第２の保護ダイオードＤ１，Ｄ２への負担軽減と測定器に要求される測定精度の緩和の観点から、最大上限電流値は１０ｍＡ以下、最小上限電流値は１０μＡ以上とすることが好ましい。
【００３９】
（２．ショート解析）
表１のプローブピンＰの番号が１番から５番と３３番から４０番において、被測定物と基準基板の電流値が共に０を示し、電圧値が共に上限電圧を示しているのは、フレキシブル配線基板ＦＣがクリップ型コネクタ２よりも幅が小さいため、１番から５番と３３番から４０番のプローブピンＰはフレキシブル配線基板ＦＣの両端からはみ出た部分のプローブピンＰに相当し、何も接続されていないことを示す。また、プローブピンＰの番号が６番、７番、３０番、３１番及び３２番において、上限電流値が小さいときに電圧値が０ｍＶを示し、上限電流値が大きいときに電圧値が５ｍＶや１０ｍＶの微小な値を示しているのは、６番と７番との間、３０番と３１番との間、及び３１番と３２番との間が低抵抗のショート状態であると考えられる。本実施の形態におけるフレキシブル配線基板ＦＣは、機械的な損傷を受けやすい両端部の配線７をあらかじめダミー配線７ｂとして形成し、隣接するダミー配線７ｂを短絡させた形状としているため、異常なショート状態ではないと判断する。また、表１の９番から２９番のプローブピンＰは、正常な接続であると考えられる値を示しているが、第１の保護ダイオードＤ１の動作抵抗と同程度の抵抗値を持つリーク状態や第１の保護ダイオードＤ１の静電破壊状態である可能性も考えられる。これらのような状態の詳しい解析方法を以下に示す。
【００４０】
図４において、この順方向電圧Ｖｔｈより小さい電圧にて流れる電流は、ほぼ０を示しているように見えるが、実際には電圧に応じた微小な電流が流れている。そこで、信号処理装置４にて順方向電圧Ｖｔｈより小さい電圧として上限電圧を２５０ｍＶに、上限電流を１０μＡに設定し、被測定物に対して検査を開始する。このとき、上限電圧は第１の保護ダイオードＤ１の順方向電圧Ｖｔｈよりも十分低い電圧であるため、この第１の保護ダイオードＤ１に流れる電流は０．１μＡにも満たないと予想されている。このときの検査結果を表２に示す。
【００４１】
【表２】
2004077167.tif 000004
【００４２】
表２において、２０番から２２番及び２６番と２７番を除き、９番から２９番までのプローブピンＰは、電圧値が２５０ｍＶ、電流値が０．１μＡを表示しているため、正常な接続状態であることが予想される。また、８番のプローブピンＰには上述したように約１０５．３Ωの接続抵抗Ｒｃが発生しているが、第１の保護ダイオードＤ１に流れる電流が微小であるため、この接続抵抗Ｒｃにおいて有効な電圧降下が測定されず、正常な接続状態であると予想されるプローブピンと同様な、電圧値（２５０ｍＶ）及び電流値（０．１μＡ）が表示されている。また、１番から５番と３３番から４０番は、電流値が０を示し、電圧値が上限電圧（２５０ｍＶ）を示しており、オープン解析時と同様の結果が得られたため、これまでの検査結果によればこのプローブピンに何も接続されていないという予想が得られる。また、６番、７番、３０番、３１番及び３２番はダミー配線７ｂであるため、電圧値が０ｍＶ、電流値が１０μＡを表示し、オープン解析時と同様の結果が得られた。また、２６番と２７番において電流値が０．３μＡを示し、２０番と２２番において電流値が０．４μＡを示し、２１番において電流値が０．５μＡを表示し、これらの番号の電圧値はすべて２５０ｍＶを表示している。０．１μＡ程度が測定される環境（分解能）において測定された０．１μＡに対して、同環境（同分解能）にて測定された０．３μＡや０．４μＡの電流は、明らかに有意差を示している。したがって、これらのプローブピンＰには、第１の保護ダイオードＤ１に流れる電流のほかに何らかの電流が流れていると予想される。
【００４３】
次に、信号処理装置４にて上限電圧を−２５０ｍＶに、上限電流を１０μＡに設定し、すなわち入力信号の極性を逆にして同様の検査を行う。上限電圧の極性を逆に設定（すなわち負の電圧を設定）すると、信号処理装置４の内部において電流源及び電流計の極性は自動的に逆となるように設定されるため、電流値は絶対値で表示され、入力電流の向きも逆となる。このとき、正常状態であれば第１の保護ダイオードＤ１には逆電圧が入力されるため、第１の保護ダイオードＤ１には電流が流れず、順方向に電圧が入力される第２の保護ダイオードＤ２に電流が流れることとなる。このときの検査結果を表３に示す。
【００４４】
【表３】
2004077167.tif 000005
【００４５】
表３において、１２番のプローブピンＰには０．２μＡの電流が流れている。１２番を除き、表２において正常な接続状態と予想されたプローブピンＰに流れる電流が０．１μＡを示していることから、１２番のプローブピンＰには第２の保護ダイオードＤ２に流れる電流のほかに何らかの異常電流が流れていることが予想される。１２番に隣接する１１番と１３番のプローブピンＰには、異常な電流値が見られないことから、この異常電流は、マイグレーション等による隣接端子へのリーク（電流の漏れ）によるものではないと考えられる。また、表２において、１２番のプローブピンＰの電流値（０．１μＡ）は表２において正常な接続状態と予想されたプローブピンＰの電流値と同じ値を示しているため、第１の保護ダイオードＤ１は静電破壊等によってダイオードとしての機能を失い、抵抗成分として機能しており、その抵抗成分が本来第１の保護ダイオードＤ１が持つ動作抵抗と同程度であったと考えられる。さらに、第２の保護ダイオードＤ２に順電圧が入力された場合、正常な状態であれば第１の保護ダイオードＤ１は逆電圧入力状態であるため電流が流れないはずであるにも関わらず、第１の保護ダイオードＤ１が抵抗成分として機能しているため、第２の保護ダイオードＤ２を流れる電流のほか、第２の保護ダイオードＤ２の両端に現れる電圧と静電破壊された第１の保護ダイオードＤ１における抵抗成分に応じた電流が１２番のプローブピンＰに流れる。これにより、表３における１２番のプローブピンＰの電流値は、表２において正常な接続状態と予想されたプローブピンＰの電流値よりも大きい値を示していると考えられる。
【００４６】
また、表３によれば、２６番と２７番のプローブピンには表２と同じく０．３μＡの電流が流れている。これは２６番と２７番との間に抵抗成分を持つリークが発生しているか、もしくは２６番と２７番にかかる保護ダイオードＤ１，Ｄ２が全て静電破壊されて全て同じ値の抵抗成分を持っていることが予想される。しかし、後者の状態となる確率は非常に低いと考えられるため、このような現象は隣接端子９，９間に抵抗成分を持つリークが発生したと考えられる。正常な状態であると考えられるプローブピンＰに流れる電流、すなわち第１もしくは第２の保護ダイオードＤ１，Ｄ２に流れる電流は、０．１μＡであるため、２６番と２７番の間に発生したリーク電流は０．２μＡであると考えられ、ショート解析の検査時にかかる電圧の絶対値が２５０ｍＶであることから、２６番と２７番のプローブピンＰの間に１．２５ＭΩ程度の抵抗成分が発生していると考えられる。
【００４７】
また、表３によれば、２０番と２２番のプローブピンＰには表２と同じく０．４μＡの電流が流れているが、２１番のプローブピンＰには表２における電流値より低い電流（０．４μＡ）が流れている。２０番と２２番については、入力信号の極性を逆にしても同じ大きさの電流が流れるため、２０番と２１番との間及び２２番と２１番との間に少なくとも抵抗成分を持つリークが発生していると予想される。さらに、２１番のプローブピンＰに流れる電流が入力信号の極性によって変化し、負の極性の信号入力時には電流が減少しているため、２１番のプローブピンＰにかかる第２の保護ダイオードＤ２が静電破壊等によってダイオードとしての機能を失い、抵抗成分として機能していることが予想される。すなわち、２１番のプローブピンＰにかかる端子９は、２つの保護ダイオードＤ１，Ｄ２のうち一つ（すなわち第２の保護ダイオードＤ２）が抵抗成分として機能し、さらに両隣の２０番と２２番のプローブピンＰにかかる端子９との間にリークが同時に発生していると考えられる。このとき、正常な保護ダイオードＤ１，Ｄ２に流れる電流は０．１μＡであるため、リークによる電流は０．３μＡであり、抵抗成分として機能する第２の保護ダイオードＤ２に流れる電流は０．１μＡであると考えられる。検査時に入力される電圧値の絶対値が２５０ｍＶであることから、２０番と２１番との間及び２１番と２２番との間に８３０ｋΩ程度の抵抗成分が発生し、さらに、２１番のプローブピンＰにかかる端子９の第２の保護ダイオードＤ２は、静電破壊等によって２．５ＭΩ程度の抵抗成分として機能していると考えられる。
【００４８】
（第２の実施の形態）
本実施の形態は、第１の実施の形態における半導体素子の接続状態検査装置を信頼性試験の評価に用いたものである。本実施の形態において、信頼性試験は、フレキシブル配線基板ＦＣにＬＳＩ６を実装したＴＣＰ（Ｔａｐｅ　Ｃａｒｒｉｅｒ　Ｐａｃｋａｇｅ）と呼ばれる半導体製品について行う試験であり、過酷な温度及び湿度環境下において所定の時間動作もしくは所定の時間放置した後、半導体製品に不具合が発生しないかを確認するものである。試験方法は、温度が６０℃、湿度が９０％に保たれた恒温槽内において半導体製品を動作状態（通電状態）とし、８２０時間経過後に接続抵抗値を測定するもの（方法Ａとする）と、恒温槽内において半導体製品を動作状態とし、温度を−３０℃と７０℃との間で周期的に変化させて８００サイクル経過後に接続抵抗値を測定するもの（方法Ｂとする）との２種類について行った。方法Ａ、方法Ｂともに、試験開始直前に常温（温度２５℃湿度２０％）において接続抵抗値を測定する。接続抵抗値の測定方法は、第１の実施の形態におけるオープン解析時と同様の手法であり、上限電圧が８００ｍＶ程度、上限電流が１ｍＡ及び４ｍＡの２種類の定電流信号を入力したときに各プローブピンＰに現れる電圧を測定し、電流変化に対する電圧変化の傾きから接続抵抗値を算出するものである。本実施の形態においては、ＬＳＩ６の端子９から任意に２つの端子９，９を選択し、２つの半導体製品においてそれぞれこの２端子９，９の接続抵抗Ｒｃの変化を評価した。それぞれの方法における評価結果を表４に示す。
【００４９】
【表４】
2004077167.tif 000006
【００５０】
表４によれば、全ての端子について、接続抵抗値の変化が１Ω以内であるという結果が得られ、この半導体製品は良好であるという判断が得られた。
【００５１】
本実施の形態における信頼性試験は一つの例であり、信頼性試験の条件や評価対象の数量等については製品や製造者によって様々であるが、本実施の形態のように接続抵抗値を評価することにより、保護ダイオードＤ１，Ｄ２の温度特性による検査時出力電圧への影響を考慮する必要がなくなり、検査精度を高めることができる。また、信号処理装置４はパーソナルコンピュータによって入力信号の制御とデータの処理を行うため、操作が容易であり、大量の信頼性試験を効率よく安価に行うことができる。
【００５２】
【発明の効果】
本発明の半導体素子の接続状態検査方法及び接続状態検査装置によれば、複数種類の定電流信号を半導体素子内部の保護ダイオードに入力したときに現れる端子電圧をそれぞれ測定し、入力電流の変化に対する電圧変化の傾きを任意の基準値と比較して接続状態の良否を判定するため、温度特性等の保護ダイオード固有の特性による良否判定への影響を減少させ、詳細な検査を行うことができる。また、複数種類の定電流信号の最大値と最小値の比を２倍以上２０倍以下とすれば、さらに高精度に検査を行うことができる。また、上記複数種類の定電流信号は、１０μＡ以上かつ１０ｍＡ以下であるため、検査時における保護ダイオードの損傷を防止しつつ、かつ電流計測及び電圧計測に高精度を要しないで、安価に検査系統を組むことができる。また、正常な接続状態であれば１０μＡ以下の電流が流れることが期待される定電圧信号を測定端子パターンとグランド端子との間に入力して流れる電流を測定することにより、隣接端子へのリークもしくは保護ダイオードの静電破壊によって引き起こされる微小な電流を検出することができるため、これらの状態の有無を容易に判定することができる。さらに、被測定端子以外の端子の電位をグランド電位にした状態にて検査するため、半導体素子の内部において測定端子に接続されている保護ダイオードの位置が不明であった場合でも検査することができる。また、被測定端子以外の端子を介して外部からノイズが加えられることがなく、高い検査精度を保つことができる。また、入力信号の極性を逆にして同様の検査をすることで、隣接端子へのリークもしくは保護ダイオードの静電破壊等の状態を判別することができる。これにより、安価かつ簡単な検査系統を用いて全ての端子に対する接続状態の検査を高精度に行うことができる。
【００５３】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体素子の接続状態検査装置の構成例を示す図
【図２】本発明の半導体素子の接続状態検査装置におけるクリップ型コネクタの斜視図
【図３】本発明の半導体素子の接続状態検査装置の回路構成図
【図４】保護ダイオードの特性を示す図
【図５】従来の半導体素子の接続状態検査装置における第一の例の構成図
【図６】従来の半導体素子の接続状態検査装置における第二の例の構成図
【符号の説明】
１　　　検査機本体
２　　　クリップ型コネクタ
３　　　フラットリボンケーブル
４　　　信号処理装置
４ａ　　信号入力機能
４ｂ　　電圧電流測定機能
４ｃ　　キーボード
４ｄ　　マウス
４ｅ　　画像表示装置
５　　　シリアル伝送ケーブル
６　　　ＬＳＩ
７　　　配線
７ａ　　端子パターン
７ｂ　　ダミー配線
８　　　電極端子
９　　　端子
１０　　ＡＣＦ
ＦＣ　　フレキシブル配線基板
Ｇ　　　グランドピン
Ｐ　　　プローブピン
Ｒｃ　　接続抵抗
Ｖｔｈ　順方向電圧
Ｄａ，Ｄｂ，Ｄｘ　保護ダイオード（寄生ダイオード）
ｔ１，ｔ２，１０９（１），１０９（２）　半導体素子の端子
１０９（３）　グランド端子
Ｒｓ　　　サブストレート抵抗
【図１】
2004077167.tif 000007
【図２】
2004077167.tif 000008
【図３】
2004077167.tif 000009
【図４】
2004077167.tif 000010
【図５】
2004077167.tif 000011
【図６】
2004077167.tif 000012