(57)【要約】【課題】リール形態の製品を巻出しながら、特性インピーダンスを検査し、製品の良否判別機能、製品の出来具合を把握する機能或いは製造条件を調整する情報を異常な製造工程へフィードバックする機能を持ち、製品と検査結果を１：１で対応付けることの出来る回路配線基板の特性インピーダンス検査装置を提供すること。【解決手段】被検査物を巻き出しながら検査し、検査後にリール形態に巻き取り、検査によって得た製品情報をもとにして、不良原因の特定、或いは製造条件を調整する情報を製造工程へフィードバックすること。検査を行う検査部１０の後に、導通／断線検査部２０を具備すること。個々の製品と製造履歴を対応付けられるように、製品に付加した識別コードを読み取りながら検査を行う手段６を具備する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺基材を用い、連続的に配線基板を形成するリール・ツー・リール工程によって製造された回路配線基板の特性インピーダンス検査装置において、リール形態の被検査物をリールから巻き出しながら検査し、検査後にリール形態に巻き取り、検査によって得た製品情報をもとにして、不良原因の特定、或いは製造条件を調整する情報を製造工程へフィードバック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】
前記検査を行う検査部の後に、導通／断線検査部を具備することを特徴とする請求項１記載の回路配線基板の特性インピーダンス検査装置。
【請求項３】
前記検査を行う際に、個々の製品と製造履歴を対応付けられるように、製品に付加した識別コードを読み取りながら検査を行う手段を具備することを特徴とする請求項１、又は請求項２記載の回路配線基板の特性インピーダンス検査装置。
【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。従って、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たわけである。そこで、従来特に問題とされて来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】
配線基板においては、特性インピーダンスを決定づける製造因子としては、以下の要素がある。（１）導体線路幅、（２）導体厚さ、（３）ポリイミド基材と接着剤層からなる絶縁層厚さ、（４）導体線路上の誘電体層厚さ、（５）絶縁材料の誘電率、である。特性特性インピーダンスがコントロールされた基板を製造するには、これらの要素を制御する必要がある。
【０００５】
製造工法としては、高速信号の特性向上のために上記要素の制御と、回路基板の量産性をもって製造するために、リール形態で製品を製造する場合があった。
【０００６】
従来、このような製品に対する検査は、ある合否基準に対して、個々の製品がその合格基準に入っているか否かをチェックするためのものであった。すなわち、個々の製品の良否を判断、選別するためのものであって、不良品の流出防止が目的であった。そのために、出荷前に製品の品質保証の目的で行われてきた。
【０００７】
しかし、近年、製品に対して高い品質が求められるのに従い、製作する難易度が高くなり製造収率が落ちるようになって来た。そこで、その対応として製品の良否だけでなく、製品の悪さや、製造工程の悪さの把握が必要とされて来た。
【０００８】
そうするために、検査装置としては、検査情報として製品の出来具合を把握でき、また、製品の不良原因を特定出来るか、製造工程の製造条件を調整出来る情報をフィードバックできることが求められて来た。
【０００９】
元々、特性インピーダンスの検査ということには、製品の良否選別の他に、プロセス監視の意味合いが含まれていた。例えば、ポリイミド基材上の回路配線パターンは凹凸を持っているため、絶縁層厚さを一定にする装置条件で製造したとしても、最終製品で特性インピーダンスが設計値どおりに出来ていない可能性があった。従って、特性インピーダンスを決める他の製造因子が一定であったとすれば、製品の特性インピーダンス値を測定することで、絶縁層厚さ不良を特定することが可能となる。
【００１０】
このようなプロセス監視という目的に、特性インピーダンスの測定結果を使おうとすると、その検査工程を内層の回路形成後や外層の回路形成後、あるいはソルダーレジスト塗
布後などで行いたい、という要求が出てくる。すると、リール形態のまま検査できる検査装置が必要とされる。
【００１１】
しかし、リール・ツー・リール構成で、テープ状回路基板の特性インピーダンスを検査する装置はない。
【００１２】
また、製品の枚葉の検査では、生産性（単位時間あたりの生産数）が上がらないという問題があった。これは、半導体パッケージのような受動部品では製造コストを少しでも抑えることが重要な問題となっていた。しかし、生産性が落ちるということは、コストもかかることになっていた。
【００１３】
また、製品と検査結果とを１：１で対応付けるとすると、製品そのものに識別コードを付けるようにし、また読み取れるようにするしかなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものである。すなわち、上記問題を解決するために、リール形態の製品を巻出しながら、特性インピーダンスを検査し、またリール形態に巻き取ることができる装置で、製品の良否判別機能だけではなく、製品の出来具合を把握する機能、例えば、エッチング後に特性インピーダンス検査を行うことで、製品の導体線路幅や導体厚さに異常を見出す機能、或いは製造条件を調整する情報を異常な製造工程へフィードバックする機能を持ち、また、製品と検査結果を１：１で対応付けることの出来る回路配線基板の特性インピーダンス検査装置を提供することを課題とする。
【００１５】
また、特性インピーダンス検査機能と導通／断線検査機能を組み合わせた検査装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、長尺基材を用い、連続的に配線基板を形成するリール・ツー・リール工程によって製造された回路配線基板の特性インピーダンス検査装置において、リール形態の被検査物をリールから巻き出しながら検査し、検査後にリール形態に巻き取り、検査によって得た製品情報をもとにして、不良原因の特定、或いは製造条件を調整する情報を製造工程へフィードバック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である。
【００１７】
また、本発明は、上記発明による回路配線基板の特性インピーダンス検査装置において、前記検査を行う検査部の後に、導通／断線検査部を具備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である。
【００１８】
また、本発明は、上記発明による回路配線基板の特性インピーダンス検査装置において、前記検査を行う際に、個々の製品と製造履歴を対応付けられるように、製品に付加した識別コードを読み取りながら検査を行う手段を具備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である。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１、２記載の特性インピーダンス検査装置によれば、リール形態の回路配線基板をリール状態から巻出しながら特性インピーダンスを検査することが出来る。本検査装置によれば、製品の品質管理を製品単体の良否選別だけでなく、検査結果の製造工程への即時フィードバックを可能とすることができ、生産性をあげ、コストを抑えることができる。
また、時系列的に測定結果を収集することが出来るようになる。これは、製品毎に番号付けをしなくても、また検査面や向きが変わることが無いというリール形態の検査をすることによって、初めて可能になったことである。製品の良否結果とその履歴情報とを合わせることが出来るようになったことで、製造プロセスの工程管理に役立てることが出来る。
【００２０】
また、請求項３記載の特性インピーダンス検査装置によれば、製品自体につけた識別コードを認識する手段を有することで、製品個々と検査結果との対応付けが出来るようになり、後から検査条件等の履歴を追うことが可能となる。この手段は更に、将来的には抜取りタイミングや抜取り数の決定にも活用が考えられる。
【００２１】
リール形態のままで得られた検査結果から、製品の出来具合、製造条件の異常が把握出来れば、断裁等の別の加工工程をはさむことなく、早期に製造工程に戻すことができる。
【００２２】
また、リール形態のまま検査できるということの副次的な効果としては、製品の取扱い易さやハンドリング時間の短縮によるタクトタイムの向上、つまり生産性の向上も挙げられる。
以上のように、本発明の特性インピーダンス検査装置によれば、製品の出荷の際の品質管理手段にとどまることなく、製造工程管理手段とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に、本発明を実施の形態に基づき詳細に説明する。
図１は、本発明による回路配線基板の特性インピーダンス検査装置の全体図を示したものである。図１に示すように、図１中、左側が製品の巻出し側で、右側が製品の巻取り側である。そして、巻出し側の上部に製品巻出し軸１、下部に製品間に入っている層間紙（スペーサーとも称する）を巻き取るための、層間紙巻取り軸２がある。また、巻取り側には、製品巻取り軸３と層間紙を巻き出すための層間紙巻出し軸４がある。上記巻出し側、巻取り側の間に、検査部１０があるという構成になっている。
【００２４】
薄い基材のリール製品に発生する静電気は特性インピーダンスを測定するための測定器に対して、致命的な問題点となる。それは、特性インピーダンスを測定するユニットが、ＴＤＲ（Ｔｉｍｅ  Ｄｏｍａｉｎ  Ｒｅｆｌｅｃｔｍｅｔｏｒｙ）法という、４５ｐｓ前後の立上がり時間が早い信号を発生させて、その反射信号を測定する測定器であるためである。この測定器は、入射電圧に対する耐性がなく、通常±２Ｖ程度であるため、静電気のような数ｋＶに達するような電圧がかかると、すぐに破壊されてしまうためである。
【００２５】
製品、層間紙など薄い基材間で発生する静電気を除去するために、製品の巻出し軸と検査部との間に除電器５を設置する。これは導電性ブラシなどでも良いが、製品へのダメージを与えないためには、イオン発生型等の非接触タイプが好ましい。
【００２６】
更に、プローブ７を介して検査する製品と測定器が接続される検査ステージ８上にも、除電出来るようにしておく必要がある。ただし、電気特性の検査をするために、検査ステージ８自体を導電性の金属で製作することは出来ない。そこで、ここにも、非接触型の除電器５を使用する。
【００２７】
リール製品の巻出し、搬送、送り量制御は、巻出しモータ（図示せず）の巻取り量によって制御する。また、検査ステージ８上での製品の固定は吸着にて行う。
【００２８】
回路配線基板の測定箇所は、図２に一例を示すように、高速信号伝送ラインと同一条件で製造され、回路配線基板の周辺近傍の４辺に配された特性インピーダンスの検査用テストパターン１１である。この特性インピーダンスの検査用テストパターン１１を検査する
ことによって、特性インピーダンスを保証する。
【００２９】
特性インピーダンスを測定し、検査しようとする場合、製品自体の中の配線パターンを検査するとなると、信号ピンとグランドピンとの距離が様々になったり、その位置も当然のことながら、まちまちになる。これは検査時間の増大をもたらすか、製品毎に検査治具を準備するというコスト増大を招くかのどちらかである。
【００３０】
また、プリント配線板の検査でも同様だが、特性インピーダンスを検査する場合は、ある面付け単位の基板に、検査用テストパターン１１を設けて、検査できるようにする。
【００３１】
そのために、回路配線基板の測定箇所として、高速信号伝送ラインと同一条件で製造され、回路配線基板の周辺近傍の４辺に配された特性インピーダンス検査用テストパターン１１を製品と同時に作り込んでおくこととする。
【００３２】
この特性インピーダンスの検査用テストパターン１１に、高周波測定専用プローブが接触できるようにしておくことで、製品が変わっても、時間、コストの増大を招くことなく、検査出来るようにすることが出来る。
【００３３】
上記特性インピーダンスの検査用テストパターンに接触させて、被検査物の特性インピーダンスを検査するために、グランド（Ｇ）ピンと信号（Ｓ）ピンが２００μｍピッチ程度離れているファインピッチプローブを使用する。そのプローブの配列の例を、図２中に（１２）として示す。
【００３４】
そして、このプローブを制御するために、Z軸の高さ方向をセンシングできる変位計（図示せず）を装備しておく。自動検査時に測定するたびごとに計測し、その結果でファインピッチプローブの移動量を制御することで、正確に被検査物に接触させることが出来るようになる。
【００３５】
プロービング機構はＸＹＺθの移動ステージ１３によって制御される。
【００３６】
本検査装置におけるプロセス監視は、例えば、以下のようなものである。
【００３７】
特性インピーダンスを決定づける製造因子としての、前記（１）導体線路幅、（２）導体厚さ、（３）ポリイミド基材と接着剤層からなる絶縁層厚さ、（４）導体線路上の誘電体層厚さ、（５）絶縁材料の誘電率の要素の内、例えば、予め、（１）導体線路幅と（２）導体厚さを測定しておき、次に特性インピーダンスを測定することによって、（５）絶縁材料の誘電率は既知であるので、（３）ポリイミド基材と接着剤層からなる絶縁層厚さ、及び（４）導体線路上の誘電体層厚さが求まる。
【００３８】
これらの情報を前工程へフィードバックし、各々の製造条件を変える。すなわち、（３）ポリイミド基材と接着剤層からなる絶縁層厚さに異常がある場合には、例えば、ポリイミド基材と絶縁層とをラミネートする圧力を変え、（４）導体線路上の誘電体層厚さに異常がある場合には、例えば、誘電体層（ソルダーレジスト）を印刷する膜厚を変える。
【００３９】
本発明の検査装置は、単機能の検査装置単体としてだけでなく、従来からある他の製造装置と組み合わせてもよい。例えば、特性インピーダンス検査装置と製品に対して電気的な検査である導通／断線検査装置を組み合わせた検査装置でもよい。
【００４０】
図３に、特性インピーダンス検査部と導通／断線検査部の組合わせた場合の検査装置を例として示した。
【００４１】
個々の製品との対応付けを確実にするために、製品に識別コード（例えば、２次元コードなど）を付け、検査装置には製品の巻出し後に、この識別コード読取のための識別コードリーダーを装備しておき、検査した結果を識別コード番号と共に記録するようにする。
【００４２】
図１、図３に示す特性インピーダンス検査装置によれば、製品に付加された識別コードを２次元コードリーダー６で読み取りながら検査を行うことで、リール形態で生産した製品の履歴を完全に把握、追跡することが可能となる。
【００４３】
次に、本発明の検査装置における製品情報をもとにして、製造条件を調整する情報のフィードバックや、検査を実施することによる製品の品質保証について説明する。
まず、図２に示すような検査用テストパターン１１の配置を基本として、製品の面付けやサイズを考慮した上で検査用テストパターン１１の割付を行う。基本的には少なくとも作製する回路基板の積層数と同数の検査用テストパターン１１を配置するものとし、製品製造上の特徴に応じて、長尺流れ方向であるとか幅方向であるとか、製造プロセスへフィードバックする際に重要な要素となりうる情報が抽出可能なように配置を行う。線路の構造（ストリップ構造、マイクロストリップ構造）や、種類（シングルエンド線路、差動線路）も実際の製品部の信号伝送形態に合わせて設計することが望ましい。
【００４４】
ただし、注意するべきは［００２５］項でも述べたように製品が変わっても時間やコストの増大を招かぬよう、同一条件で検査用テストパターン１１を作製することである。例えば、シグナルピンとグランドピンのピッチ（間隔）及び、ピンの構成（ＧＳＧ、ＧＳ、ＳＧ等）は統一し、固定が望ましい。また、［００２７］項で述べた検査用テストパターン１１の配置であるが、これもまた製品に因らない配置が実現できるのであれば［００２５］項の観点からも固定配置が望ましい。
【００４５】
本発明により、リール形態の製品の検査用テストパターン１１をＴＤＲ法で検査を実施する。ただし、製品部の伝送線路にキズが付かないほどのプロービングが可能な場合、若しくはキズの有無を問わない場合には、検査用テストパターン１１ではなく実際の製品部分に配置されている伝送線路による検査でも良い。
そして、得られた測定値の結果を検査用テストパターン１１（１１ａ〜１１ｄ）毎、具体的には配置方向による分類であるとか、幅方向の位置による分類であるとか製造安定度や製造工程の特長による任意の分類に分け、リールの始めから終わりまでの傾向を掴む。具体的には図４及び表１に示すように、視覚的に分かりやすくすると良い。
【００４６】
【表１】
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つまり、この特性インピーダンスの検査により得られた検査結果を製品情報として、製造工程へフィードバックすることにより、製造工程における不安定箇所の追求であるとか、製品の出来不出来を顕著にし、製造の安定化や品質の向上に貢献することが可能となる。  
【００４７】
そして、本来の検査目的である品質保証に関しては、［００４１］項によって得られた製品全域に渡る検査用テストパターン１１の検査結果を用いる事により、今までは抜き取り検査による完全とは言えない保証体系であったのを、全数検査することにより全数保証する事が可能となる。
【００４８】
実際には、検査用テストパターン１１の特性インピーダンスのみでは製品の特性インピーダンスの保証にはならないために、リールの始めの部分と中間の部分、最後の部分という具合で数サンプルを抜き取り、その抜き取りサンプルの製品実パターン（有効エリア）
部１４の伝送線路の特性インピーダンスと、検査用テストパターン１１の特性インピーダンスの検査を行い、それらに整合性があることを確認し、結果としてリール製品全域に渡る製品の特性インピーダンスを全数保証する。
【００４９】
また、実際に製品実パターン（有効エリア）部１４の特性インピーダンスが測定不可能な場合（測定可能な伝送線路が配置されていない場合）には、図５に示すような製品実パターンを代表するようなパターンを組み込んだ第二の検査用テストパターン３１を製品実パターン（有効エリア）部１４内に作製し、この第二の検査用テストパターン３１をリール形態製品の最初の部分と最後の部分、或いは可能であれば中央部等に挿入し、製品実パターン（有効エリア）部１４と同等の製造条件で作製し、前記同様に第二の検査用テストパターン３１の伝送線路の特性インピーダンスと、検査用テストパターン１１の特性インピーダンスの検査を行い、それらに整合性があることを確認し、結果としてリール製品全域に渡る製品の特性インピーダンスを全数保証する。
【００５０】
また、特性インピーダンスは、ＴＤＲ測定機の種類によって測定値に差異があるので、特性インピーダンスの保証というのは顧客指定によるＴＤＲ測定機によって行われていたのが実情である。すると、それでは複数の顧客の要望に応じた、複数のＴＤＲ測定機を搭載した検査装置、或いは各ＴＤＲ測定機を搭載した複数の検査装置が必要となり、膨大なコストがかかってしまう。
【００５１】
しかし、［００４５］項の方法で製品の保証を行うことにより、抜き取り検査の際に顧客指定のＴＤＲ測定機を用いて特性インピーダンスを検査すれば十分であり、リール形態の製品の特性インピーダンス検査（本発明）に用いるＴＤＲ測定機の種類に関しては不問となる。なぜならば、本発明による特性インピーダンス検査装置は、特性インピーダンスの絶対値そのものよりも、リール形態製品全域の特性インピーダンスのばらつきを見ることを主眼としており、このばらつき結果と、抜き取り検査による絶対値の測定結果とを併せることによって、総合的に製品の特性インピーダンス保証を行うものであるからである。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明による回路配線基板の特性インピーダンス検査装置の全体図である。
【図２】特性インピーダンスの検査用テストパターンとプローブの配置例を示す説明図である。
【図３】特性インピーダンス検査部と導通／断線検査部の組合わせた場合の検査装置を例を示す説明図である。
【図４】検査用テストパターンとプローブの配置例と検査結果のまとめ方の例を示す説明図である。
【図５】第二の検査用テストパターンの配置例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５３】
１・・・製品巻出し軸
２・・・層間紙巻取り軸
３・・・製品巻取り軸
４・・・層間紙巻出し軸
５・・・除電器
６・・・２次元コードリーダー
７・・・プローブ
８・・・検査ステージ
１０・・・検査部
１１・・・検査用テストパターン
１１ａ・・・検査用テストパターンａ
１１ｂ・・・検査用テストパターンｂ
１１ｃ・・検査用テストパターンｃ
１１ｄ・・検査用テストパターンｄ
１２・・・プローブ配列
１３、２３・・・ＸＹＺθ移動ステージ
１４・・・製品実パターン（有効エリア）部
２０・・・導通／断線検査装置
２１・・・フライングプローバー部
２２・・・フライングプローブ
３１・・・第二の検査用テストパターン
【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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