(57)【要約】【課題】基板検査装置のプローブの位置決め精度を向上させた新規な基板検査装置を提供すること【解決手段】この基板検査装置は、所定の間隔に離れて保持され、各々に複数個の案内孔が形成された上板部及び下板部と、前記上板部の案内孔と該案内孔に対応する前記下板部の案内孔に夫々通されて保持される複数本のプローブとを有し、前記上板部の案内孔と該案内孔に対応する前記下板部の案内孔とが僅かに変位しているため前記プローブは変位方向に傾いて該上板部の案内孔の周縁の特定箇所に常時接触している検査用治具を備えている。更に、前記プローブは、可撓性及び曲げ応力に対する弾性力を有し、被検査基板の配線パターンに弾接している。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端が被検査基板の所定検査部に導電接触するプローブと、前記プローブを保持するとともに前記検査部へ該プローブを案内するための案内孔が設けられる上板部及び該上板部と所定間隔を有して配置される下板部を有する保持体とからなる基板検査用治具であって、
前記プローブを前記上板部の案内孔の周縁の特定箇所に位置決めされるよう保持する位置決め手段を備えていることを特徴とする基板検査用治具。
【請求項２】
前記位置決め手段は、上板部の案内孔の孔位置に対して下板部の対応する案内孔の孔位置を一方向に変位させることにより、該上板部の案内孔の周縁の特定箇所に該プローブを常時接触させて位置決めを行うことを特徴とする請求項１記載の基板検査用治具。
【請求項３】
前記プローブは、可撓性及び弾性力を有し、
前記プローブは、その一端が被検査基板の配線パターンに圧接される際に湾曲し、その弾性力により、上板部の案内孔の周縁の特定箇所に弾接することを特徴とする請求項２記載の基板検査用治具。
【請求項４】
被検査基板の配線パターンの電気的特性を検査するために前記被検査基板の所定の検査部に接触させて電気信号を伝送する複数のプローブと該複数のプローブを保持する保持体とからなる検査用治具を備える基板検査装置であって、
前記保持体は、前記プローブを保持するとともに前記検査部へ案内するための案内孔を有する上板部と、前記上板部の案内孔の孔位置に対応する位置に案内孔を有する下板部からなり、
前記上板部の案内孔と前記下板部の案内孔が相対的に一方向に変位し、前記プローブが変位方向に傾いて保持され、該上板部の案内孔の周縁の特定箇所に常時接触していることを特徴とする基板検査装置。
【請求項５】
前記プローブは、可撓性及び弾性力を有し、
前記プローブの一方の先端部が被検査基板の配線パターンに圧接し、他方の先端部は前記基板検査装置の電極に圧接することにより、前記プローブが湾曲して、前記上板部の案内孔の周縁の特定箇所に弾接していることを特徴とする請求項４記載の基板検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板検査用治具及びこの治具を備える基板検査装置に関し、更に具体的には、基板検査装置を構成する検査用治具にプローブ位置決め手段を組み込んだ基板検査装置に関する。
【０００２】
尚、この発明は、プリント配線基板に限らず、例えば、フレキシブル基板、多層配線基板、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ用の電極板、及び半導体パッケージ用のパッケージ基板やフィルムキャリアなど種々の基板における電気的配線の検査に適用でき、この明細書では、それら種々の配線基板を総称して「基板」と称する。
【背景技術】
【０００３】
従来、半導体パッケージ基板の導通検査では、パッケージ基板の配線パターンの抵抗値を正確に測定して導通検査を行っている。このため、配線パターンに接触させた一対の電流印加用プローブ間に電流を流し、別の一対の電圧測定用プローブをこの配線パターンの両端に接触させて電位差（電圧）を測定し、これら電圧値・電流値より、被測定配線パターンの抵抗値を求めている。
【特許文献１】特開2005-338065「検査治具および検査装置」（公開日：平成17年12月8日）  前掲特許文献１では、本実施形態に関連して後述する、プローブの自重による位置決めや、可撓性を有するプローブを利用した位置決めに関して言及していない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来、被検査基板に設けられる配線パターンの導通及び短絡を検査するために、被検査基板と基板検査装置を電気的に接続するために基板検査用治具が用いられている。この基板検査用治具は、被検査基板の所定検査部と被検査装置の対応する電極部とに圧接される複数の検査用接触子と、この検査用接触子を保持する保持体を有してなる。
【０００５】
特に、検査用接触子が可撓性と弾力性を有する場合には、保持体は上下一組の上板部と下板部が設けられ、上板部と下板部に夫々所定位置に検査用接触子を案内する案内孔が設けられており、上板部と下板部を所定間隔を有して配置される。このような基板検査用治具では、この上板部と下板部に間に形成される空間で、検査用接触子を湾曲状に撓ませることにより、検査用接触子の両端で復元力を働かせるようにして、機被検査基板の検査点と基板検査装置の電極部に検査用接触子が圧接される。
【０００６】
近年、基板上に形成される配線パターンが微細化され且つ高密度化されるにしたがって、検査用接触子が高い精度において検査点に対して位置決めされることが要求される。
【０００７】
しかしながら、一般的に、検査用接触子が挿通される案内孔は、検査用接触子が挿通可能なように、その径は、検査用接触子の径よりも大きく形成されることになる。そのため、検査用接触子と案内孔の周縁との間にクリアランス（間隙）が存在する。このため、検査用接触子は、案内孔の周縁のどこかに接触するものの、どの位置で接触するのか解らなかった。その結果、検査用接触子が案内孔の周縁のどこに接触するかにより位置が特定されず、少なくともクリアランス分の誤差が生じることになることが判明した。
【０００８】
本発明者等は、このようなクリアランスによる検査用接触子の位置ずれ誤差を減少せしめて、微細な配線パターンに対しても、精度良く検査用接触子を圧接させることを計画した。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
従って、本発明は、基板検査プローブの位置決め精度を向上させた新規な基板検査用治具を提供することを目的とする。
【００１０】
更に、本発明は、基板検査装置のプローブの位置決め精度を向上させた新規な基板検査装置を提供することを目的とする。
【００１１】
上記目的に鑑みて、本発明に係る基板検査用治具は、一端が検査対象である被検査基板の所定検査部と導電接触するプローブと、前記プローブを保持するとともに前記検査部へ該プローブを案内するための案内孔が設けられる上板部と、該上板部と所定間隔を有して配置される下板部を有する保持体とからなる基板検査用治具であって、前記プローブを前記上板部の案内孔の周縁の特定箇所に位置決めされるよう保持する位置決め手段を備えている。
【００１２】
更に、上記基板検査用治具では、前記位置決め手段は、上板部の案内孔の孔位置に対して下板部の対応する案内孔の孔位置を一方向に変位させることにより、該上板部の案内孔の周縁の特定箇所に該プローブを常時接触させて位置決めを行ってもよい。
【００１３】
更に、上記基板検査用治具では、前記プローブは、可撓性及び弾性力を有し、前記プローブは、その一端が被検査基板の配線パターンに圧接される際に湾曲し、その弾性力により、上板部の案内孔の周縁の特定箇所に弾接するようにしてもよい。
【００１４】
更に、本発明に係る基板検査装置は、被検査基板の配線パターンの電気的特性を検査するために前記被検査基板の所定の検査部に接触させて電気信号を伝送する複数のプローブと該複数のプローブを保持する保持体とからなる検査検査用治具を備える基板検査装置であって、前記保持体は、前記プローブを保持するとともに前記検査部へ案内するための案内孔を有する上板部と、前記上板部の案内孔の孔位置に対応する位置に案内孔を有する下板部からなり、前記上板部の案内孔と前記下板部の案内孔が相対的に一方向に変位し、前記プローブが変位方向に傾いて保持され、該上板部の案内孔の周縁の特定箇所に常時接触している。
【００１５】
更に、上記基板検査装置では、前記プローブは、可撓性及び弾性力を有し、前記プローブの一方の先端部が被検査基板の配線パターンに圧接し、他方の先端部は前記基板検査装置の電極に圧接することにより、前記プローブが湾曲して、前記上板部の案内孔の周縁の特定箇所に弾接していてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、基板検査プローブの位置決め精度を向上させた新規な基板検査用治具を提供することができる。
【００１７】
更に、本発明によれば、基板検査装置のプローブの位置決め精度を向上させた新規な基板検査装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明に係るプローブ位置決め手段を有する基板検査装置の実施形態に関して、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中、同じ要素に対しては同じ符号を付して重複する説明を省略する。
【００１９】
［プローブ位置決め手段を有する検査用治具］
図１は、基板検査装置（図示せず。）を構成する検査用治具１２及び電極支持体２０を示す外観斜視図である。検査用治具１２は、基板検査時には、この検査面（図の上面）に被検査基板（図示せず。）を当接し、被検査基板の配線パターン（図示せず。）に対してプローブ１６を電気的に接続する。検査用治具１２は、プローブ１６のための複数個の挿通孔を有する上板部１４と、複数個の挿通孔（図示せず。）を有する下板部１８と、上板部と下板部を所定の間隔に保持する支柱部材１５と、上板部１４と下板部１８の対応する挿通孔に夫々通された複数本のプローブ１６とを有する。なお、これら挿通孔は、プローブ位置をガイドする機能を有するため、以下、「案内孔」と称する。また、上板部１４、下板部１８及び支柱部材１５を、「保持体」と総称することもある。
【００２０】
検査時には、上板部１４の案内孔１４ａ（図１の符号の引き出し線が間違い）から突き出すプローブ先端は被検査基板の配線パターンに接触し、下板部１８の案内孔１８ａから突き出すプローブの反対側先端は電極支持体２０内の電極（図示せず。）に接触して、基板検査装置から供給される所定の電流を配線パターンに流したり、配線パターンの電位差データを基板検査装置に送っている。
【００２１】
図２（Ａ）に示すように、検査用治具１２は、被検査基板に向くプローブ１６の先端部が突き出る案内孔１４ａを有する上板部１４と、電極支持体１８内の電極（図示せず。）に向くプローブの先端部が突き出る案内孔１８ａを有する下板部１８と、上板部１４と下板部１８とを接続する支柱部材１５と、上板部１４と下板部１８との対応する案内孔１４ａ，１８ａに通されたプローブ１６とを有する。
【００２２】
図３は、ここで使用されるプローブ１６の外観を示す図である。基板検査装置及び被検査基板に応じて種々のプローブ１６が採用されるが、一般に、プローブ１６の母材部分１６ａは10〜20ｍｍ長、直径50μｍ程度の針状の形状を有し、タングステン(W)，ベリリウム銅(BeCu)等から成り、そのため可撓性を有している。更に、プローブ１６は、軸方向に押圧されて湾曲したとき、直線状に復帰しようとする弾性力を有する。この母材部分１６ａの両端部分を除いて、例えば、ポリテトラフロオロエチレン（テフロン（登録商標）），ポリウレタン等から成る絶縁コーティング１６ｂが被覆されている。
【００２３】
図２（Ａ）を再び参照すると、上板部１４は、二重の板１４-1，１４-2で構成され、上層の板１４-1の案内孔１４-1ａの孔径に比べて下層の板１４-2の案内孔１４-2ａの孔径が大きいのは、下層の板１４-2のみの状態でプローブ１６を挿入し、その後に上層の板１４-1を取り付けることにより、上板部１４と下板部１８の間にプローブ１６を保持するためである。下板部１８が二重の板１８-1，１８-2で構成されているのも、同じように、プローブ１６を下板部側から挿入できるようにするためである。
【００２４】
検査用治具１２では、下板部１８の案内孔１８ａの中心線CLに対するプローブ１６の位置から分かるように、下板部１８の案内孔１８ａに対して上板部１４の案内孔１４ａは矢印Ｄで示す方向に変位しており、両案内孔は整合していない。この下板部１８の案内孔１８ａに対する上板部１４の案内孔１４ａの変位により、プローブ１６の先端部は中心線CLに対して矢印Ｄの方向に傾き、プローブ１６の軸部分が上板部１４の案内孔の周縁の特定箇所（例えば、案内孔１４-1ａの（図で見て）右側内周面１４-1ａ(L)）に常時接触している。換言すれば、プローブ１６が決められた方向へ傾くことにより、プローブ１６の自重によって、プローブ１６は案内孔１４ａの特定箇所に当接した状態を保つ。
【００２５】
これに対して、図４に示すプローブ位置決め手段が無い検査用治具１２０は、プローブ案内孔１４０ａを有する上板部１４０と、プローブ案内孔１８０ａを有する下板部１８０と、上板部１４０と下板部１８０とを接続する支柱部材１５０と、上板部１４０と下板部１８０との対応する案内孔１４０ａ，１８０ａに通されたプローブ１６０とを有する。この検査用治具１２０では、下板部１８０の案内孔１８０ａの中心線CLに沿ってプローブ１６０がある。即ち、下板部１８０の案内孔１８０ａに対して上板部１４０の案内孔１４０ａは整合しており、図２（Ａ）に示すような矢印Ｄの向きの変位は無い。
【００２６】
図４（Ｂ）は、図４（Ａ）に示す検査用治具１２０のＸ−Ｘ'方向切断断面図である。プローブ１６０の断面形状は、上層の板１４-1の案内孔１４-1ａの孔径より小さく、プローブ１６０と案内孔１４０-1ａの間にはクリアランス（間隙）ｄが存在する。このため、プローブ１６０はクリアランスｄの範囲内で自由に移動することができ、このクリアランスの存在がプローブ１６０の先端部の位置決め誤差発生の原因となっている。
【００２７】
一方、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）に示す本実施形態に係る検査用治具１２のＸ−Ｘ'方向切断断面図である。下板部１８に対して上板部１４が矢印Ｄの方向に変位することにより、プローブ１６は、必然的に上層の板１４-1の案内孔１４-1ａの図で見て右側内周面１４-1ａ(L)に当接（接触）する。このとき、プローブ１６と案内孔１４-1ａの内周面１４-1ａ(L)との間には、図４（Ｂ）で説明したようなクリアランスは存在しない。
【００２８】
図２（Ｃ）に示すように、図２（Ａ）に示す検査用治具１２は、電極支持体２０に位置決めして設置し、更に、上方から被試験基板１０を位置決めして載せる。プローブ１６は、電極支持体２０と被試験基板１０の間で僅かに押し挟まれ、可撓性を有するため図に示すように少し湾曲する。しかし、プローブ１６の有する（直線状に復帰しようとする）弾性力のため、プローブ１６の軸部分は、案内孔１４-1ａの周縁の特定箇所（例えば、右側内周面１４-1ａ(L)）に弾接する。換言すれば、プローブ１６の復元力によって、プローブの軸部分は、案内孔１４-1ａの特定の箇所に押し付けられ、この状態を保つ。このように、被試験基板２０に対するプローブ１６の（被検査基板１０に向かう）先端位置は、案内孔１４-1ａの右側内周面１４-1ａ(L)を基準として決定される。
【００２９】
なお、説明の便宜上、下板部１８の位置に対して上板部１４の位置が矢印Ｄの方向に変位するとしたが、正確には、板１８の案内孔１８ａの位置に対して、これに対応する上板部１４の案内孔１４ａの位置が一律に変位していれば足り、下板部１８と上板部１４との位置的変位が必要な要件ではない。
【００３０】
このようにプローブ位置決め手段は、検査用治具１２の上板部１４の案内孔１４ａと、これに対応する下板部１８の案内孔１８ａとが僅かに変位することによりもたらされる。更に、プローブ位置決め手段は、両方の案内孔１４ａ，１８ａが僅かに変位することに加えて、プローブ１６が可撓性及び弾性力を有することによりもたらされる。
【００３１】
基板検査装置において、プローブの位置決め精度を決定する要因として、主として、基板検査装置本体の位置決め誤差と、検査用治具の位置決め誤差がある。この検査用治具の位置決め誤差発生原因には、主としてプローブ案内孔の孔径誤差、孔位置誤差、プローブと案内孔間のクリアランスによって生じる誤差等が挙げられる。このクリアランスが存在することにより、現状では、±5μｍ程度の誤差が生じていた。本実施形態に係るプローブ位置決め手段を有する検査用治具では、このクリアランスによって生じる誤差分を無くすることができ、これによる基板検査装置の位置決め精度の向上が達成される。
【００３２】
［基板検査装置］
図５は、これまで説明した検査用治具１２を組み込んだ基板検査装置１のブロック図である。検査用治具１２は、電極支持体２０に位置決めして設置され、上方より被検査基板１０が位置決めして圧接されて、配線パターンにプローブが接触している。
【００３３】
基板検査装置１は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等（図示せず。）を有して予めＲＯＭに記憶されているプログラムに従って装置全体を制御する制御部３２と、この制御部３２からの指示を受けて基板位置決め駆動機構１０ａ及び検査用治具位置決め駆動機構１２ａに対して駆動指令を夫々出力する駆動部３４と、テスターコントローラ３０と、スキャナ２８とを備えている。
【００３４】
基板位置決め機構１０ａは、駆動部３４からの駆動指令を受けて、基板１０をＸ方向（基板幅方向）駆動及びＹ方向（基板奥行き方向）駆動して搬送し、所定の検査位置に位置決めする。
【００３５】
検査用治具駆動機構１２ａは、駆動部３４からの駆動指令を受けて、基板１０に対して、複数本のプローブ１６を支持する検査用治具１２をＸ方向駆動，Ｙ方向駆動，Ｚ方向（基板厚み方向）を回転軸に角度θだけ回転移動させるθ駆動、及びＺ方向駆動して、検査用治具１２を被検査基板１０に対して相対的に位置決めし、プローブ１６を被検査基板１０の配線パターンに対して当接又は離間させる。
【００３６】
テスターコントローラ３０は、制御部３２からの検査開始指令を受け付けて、予め記憶されたプログラムに従って、基板検査を実行する。
【００３７】
スキャナ２８は、テスターコントローラ３０からの指示に応じて、検査する配線パターン１０-1を順次選択するため、各配線パターンに圧接しているプローブ１６に接続するスイッチ（図示せず。）を開いたり、閉じたりする。
【００３８】
制御部３６は、図示していないが、例えば、被検査基板１０の配線パターン１０-1に対して所定の直流電流を流す電流印加部、電圧計２６から電位差（電圧）を取得する電圧検出部、電流値と測定電圧値から抵抗値を算出する抵抗値算出部、算出された抵抗値と所定の基準値とを比較して、短絡検査では非短絡（良好）又は短絡（不良）、断線検査では導通（良好）又は導通（良好）の判定を行う判定部等とを有している。
【００３９】
［基板検査方法］
図６（Ａ）〜（Ｃ）を参照しながら、この基板検査装置１を用いた基板検査方法について説明する。ここで、図６（Ａ）は、基板検査方法の全体的なフローチャート、図６（Ｂ）は、断線検査処理のフローチャート、図６（Ｃ）は、短絡検査処理のフローチャートである。
【００４０】
図６（Ａ）に示す基板検査方法では、基板１０が基板検査装置１に搬入され（ステップＳ１０１）、基板位置決め機構１０ａにより被検査基板１０が所定の検査位置に位置決めされ（ステップＳ１０３）、検査用治具位置決め機構１２ａにより被検査基板１０に対して複数本のプローブ１６を持つ検査用治具１２が所定の位置に移動され下方から圧接し、プローブ１６の先端部が配線パターン１０-1に夫々接触して電気的に接続される（ステップＳ１０５）。
【００４１】
断線検査が実行される（ステップＳ１０７）。この詳細は、図６（Ｂ）を参照されたい。更に、短絡検査が実行される（ステップＳ１０９）。この詳細は、図６（Ｃ）を参照されたい。なお、所望により、断線検査と短絡検査はどちらを先に実行してもよく、又はいずれか一方の検査のみを実行してもよい。
【００４２】
検査終了に伴い、被検査基板１０から検査用治具１２を解放し（ステップＳ１１１）、被検査基板１０を元の位置に戻し（ステップＳ１１３）、基板１０が基板検査装置１から搬出されたことを確認して終了する（ステップＳ１１５）。
【００４３】
図６（Ｂ）は、断線検査処理（ステップＳ１０９）の詳細を説明するフローチャートである。
テスターコントローラ３０の制御の下、スキャナ２８により配線パターン１０-1が順次選択され（ステップＳ２０１）、配線パターンに所定の電流が流される（ステップＳ２０３）。この状態で、配線パターンの両端の電位差（電圧値）が測定され（ステップＳ２０５）、これら電圧値・電流値から配線パターン１０-1の抵抗値が算出されて、所定の基準値と比較して配線パターンの断線の有無が判断される（ステップＳ２０７）。全配線パターンの検査が終了すると、断線検査は終了する（ステップＳ２０９）。
【００４４】
図６（Ｃ）に示す短絡検査処理（ステップＳ１１１）は、電気的に独立する２本の配線パターンを選択し（ステップＳ３０１）、両配線パターン間に対して所定の電流を流し（ステップＳ３０３）、両配線パターン間の電位差（電圧値）を測定する（ステップＳ３０５）。これら電流値・電圧値から両配線パターン間の抵抗値が算出され、所定の基準値と比較してこれら配線パターン間の短絡の有無が判断される（ステップＳ３０７）。全配線パターンの検査が終了すると、短絡検査は終了する（ステップＳ３０９）。
【００４５】
［その他］
以上、本発明に係るプローブ位置決め手段を有する基板検査装置１０の実施形態に関して説明したが、これらは例示であって、本発明はこれらに限定されるものではない。本実施形態に関して、当業者が容易になしえる追加・削除・変更・改良等は、本発明に含まれる。本発明の技術的範囲は、添付の特許請求の範囲の記載によって定められる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】図１は、基板検査装置を構成する検査用治具及び電極支持体を示す外観斜視図である。
【図２】図２は、プローブ位置決め手段を組み込んだ検査用治具の断面図である。
【図３】図３は、プローブの外観を示す図である。
【図４】図４は、プローブ位置決め手段が無い検査用治具の断面図である。
【図５】図５は、これまで説明した検査用治具１２を組み込んだ基板検査装置１のブロック図である。
【図６Ａ】図６Ａは、基板検査方法の全体的なフローチャートである。
【図６Ｂ】図６Ｂは、図６Ａに示す基板検査方法の内の断線検査処理のフローチャートである。
【図６Ｃ】図６Ｃは、図６Ａに示す基板検査方法の内の短絡検査処理のフローチャートである。
【符号の説明】
【００４７】
１：基板検査装置、  １０：被検査基板、  １０-1：配線パターン、  １０ａ：基板位置決め駆動機構、  １２，１２０：検査用治具、  １２ａ：検査用治具位置決め駆動機構、  １４，１４０：上板部、  １４ａ，１４０ａ：プローブ案内孔，挿通孔、  １６，１６０：プローブ、  １８，１８０：下板部、  １８ａ，１８０ａ：プローブ案内孔，挿通孔、  ２０：電極支持体、  ２８：スキャナ、  ３０：テスターコントローラ、  ３２：制御部、  ３４：駆動部、
CL：中心線、  ｄ：クリアランス、
【図１】
2007322179.tif 000003
【図２】
2007322179.tif 000004
【図３】
2007322179.tif 000005
【図４】
2007322179.tif 000006
【図５】
2007322179.tif 000007
【図６Ａ】
2007322179.tif 000008
【図６Ｂ】
2007322179.tif 000009
【図６Ｃ】
2007322179.tif 000010