JPH06196537A

JPH06196537A - 電気回路検査方法及び装置

Info

Publication number: JPH06196537A
Application number: JP4357400A
Authority: JP
Inventors: Yoshie Hasegawa; 義栄長谷川
Original assignee: NIPPON MAIKURONIKUSU KK; Micronics Japan Co Ltd
Current assignee: NIPPON MAIKURONIKUSU KK; Micronics Japan Co Ltd
Priority date: 1992-12-24
Filing date: 1992-12-24
Publication date: 1994-07-15
Anticipated expiration: 2016-01-15
Also published as: JP3124983B2

Abstract

(57)【要約】【目的】非常に多数の電極が高密度かつ複雑に配列さ
れているような電気回路をプローブカードを用いて効率
良く検査できるようにする。【構成】被検体１０は、マルチチップモジュール（Ｍ
ＣＭ）のための実装基板であり、多数の周辺電極１２と
チップ対応電極１４との間には配線パターン１６が形成
されている。この配線パターン１６のオープン／ショー
ト試験や配線間容量の検査を、複数のプローブカードを
用いて行う。プローブカードの窓１８からは多数のプロ
ーブ針２０が延びており、これらのプローブ針２０は、
接触すべき電極の位置に対応して固定的に配列されてい
る。６枚のプローブカードはそれぞれ配列の異なるプロ
ーブ針を備えており、これらの６枚のプローブカードを
順番に用いることによって、一つの被検体１０の検査が
完了する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はプローブカードを用い
た電気回路検査方法及び装置に関する。この明細書にお
いて、プローブカードとは、片持ち梁式の多数のプロー
ブ針を被検査回路の電極の配置に合わせて固定的に配列
したものをいう。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＩＣチップを実装するための基板
としては、ガラスエポキシ樹脂を用いたプリント基板
や、ハイブリッドＩＣに見られるようにセラミック材に
導体パターンを形成した厚膜回路基板が主流となってい
た。これに対して、より実装密度を向上させた基板とし
て、半導体集積回路で見られるような薄膜技術を用いて
半導体基板等に導体パターンを形成した実装基板が開発
されてきている。このような手法で得られる実装基板
（以下、新型実装基板という。）は、パターンが非常に
微細で、かつ、多数の配線パターンを備えているので、
プリント基板を検査するための従来の検査装置で用いら
れているような、多数のスプリングコンタクト端子を被
検査電極に一括して接触させて検査する方法では、寸法
的に検査が不可能になっている。したがって、このよう
な新型実装基板を検査するには、２本（または４本）の
アームに取り付けた細い探針を目的の位置まで移動して
２点間の特性試験を行い、この作業を多数回繰り返すこ
とによって実装基板全体の検査を完了させている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】新型実装基板を検査す
る方法として、２点間検査を多数回繰り返して行う従来
の検査方法では、非常に多くの時間がかかるという欠点
がある。

【０００４】ところで、ウエハー上に形成された集積回
路を一括して検査する方法としては、プローブカードに
よる検査方法が知られている。このプローブカードは、
集積回路の電極配置に対応してプローブ針が多数配列さ
れており、これらの多数のプローブ針を集積回路の電極
に一括して接触させることにより、集積回路の検査を効
率的に実施している。ウエハー上に同一仕様の集積回路
チップが複数ある場合には、プローブカードに対してウ
エハーを移動させることにより、それぞれの集積回路チ
ップを次々と検査することができる。このようなプロー
ブカードを上述の新型実装基板の検査に用いるには、次
のような問題がある。通常の集積回路チップの電極はチ
ップ周辺に沿ってだけ並んでいるのに対して、新型実装
基板の電極は、基板の周囲にとどまらず、基板のいたる
ところに多数設けられている。また、新型実装基板で
は、複数の集積回路チップをその上に搭載する関係上、
一つの集積回路チップの電極の数と比較して、数倍から
数十倍の電極数となる。したがって、新型実装基板のす
べての電極の検査を一つのプローブカードでカバーする
のは、極めて多数のプローブ針を非常に高密度に配置す
る困難さゆえに、ほとんど不可能である。

【０００５】この発明の目的は、非常に多数の電極が高
密度かつ複雑に配列されているような電気回路をプロー
ブカードを用いて効率良く検査できるようにすることに
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】第１の発明の電気回路検
査方法は、プローブ針の配列が互いに異なる複数のプロ
ーブカードを準備し、これら複数のプローブカードを用
いて一つの被検査回路を順に検査するものである。な
お、この発明において「電気回路」とは、単なる配線パ
ターンなどのほかに、トランジスタなどの能動素子を含
むいわゆる電子回路をも含み、この発明はこれらの回路
の検査にも適用できるものである。

【０００７】第２の発明は、第１の発明において、マル
チチップモジュール実装基板の微細配線パターンを検査
するものである。

【０００８】第３の発明の電気回路検査装置は、プロー
ブ針の配列が互いに異なる複数のプローブカードと、被
検査回路を備える被検体を前記複数のプローブカードに
対するそれぞれの検査位置に順に搬送する搬送機構とを
備えるものである。

【０００９】第４の発明は、第３の発明において、プロ
ーブカードを備える測定部と、被検体のアライメントを
行うアライメント部と、被検体を保持してアライメント
部と測定部との間で被検体を移動させるとともに被検体
をプローブカードに対して位置決めする試料保持機構と
を備えるテストステーションをユニット化し、これらテ
ストステーションを必要個数だけ組み合わせて電気回路
検査装置を構成するようにしたものである。

【００１０】

【作用】被検査回路上に、プローブ針で接触すべき多数
の微細電極が、高密度に、かつ複雑に配置されている場
合に、検査すべき電極の組み合わせの総数を複数の検査
群に分割する。そして、各検査群に対応した専用のプロ
ーブカードを準備し、これら複数のプローブカードを利
用することによって被検査回路の検査を実施するように
した。これにより、２点間検査を繰り返す従来方法と比
較して、格段に短時間で検査を完了することができる。
本発明によれば、電極配置が微細かつ高密度になってい
るがゆえに一つのプローブカードで一括して検査できな
いような被検査回路であっても、複数のプローブカード
の組み合わせによって分割検査が可能になるので、検査
能力の限界ゆえに回路の集積密度が制限されるというこ
とがなくなり、回路の集積密度の向上を促すことにもな
る。

【００１１】

【実施例】図１は、この発明の電気回路検査装置の一実
施例に使われる６枚のプローブカードのうちの１枚のプ
ローブカードのプローブ針の配列と、被検体とを示す平
面図である。まず、被検体の構成を説明する。この被検
体１０は、マルチチップモジュール（ＭＣＭ）のための
実装基板であり、シリコンウエハー上に薄膜技術を用い
て配線パターンと電極とを形成して、ウエハーから切り
出したものである。被検体１０の周辺部には多数の周辺
電極１２が配置され、被検体１０の中央部には、６個の
グループからなるチップ対応電極１４が配置されてい
る。すなわち、この被検体１０には６個の集積回路チッ
プが実装されることが予定されている。各集積回路チッ
プの電極は、被検体１０上の各グループのチップ対応電
極１４と、ワイヤボンディング方式やフリップチップ方
式で互いに接続されることになる。中央部のチップ対応
電極１４と周辺電極１２との間や、チップ対応電極相互
の間は、配線パターン１６で接続されている。図１で
は、配線パターン１６の一部だけを図示してある。実際
のＭＣＭ用実装基板は数千個オーダーの電極が配置され
ている。このような実装基板は、集積回路チップを実装
する前に、オープン／ショート試験や、配線間容量の検
査を行い、良品となった実装基板に対してのみ良品の集
積回路チップを実装することになる。

【００１２】本実施例では、６枚のプローブカードを用
いて被検体１０の検査を実施しているが、図１には、そ
のうちの１枚のプローブカードのプローブ針の配列が示
されている。すなわち、プローブカードの窓１８から、
片持ち梁式の多数のプローブ針２０が中央に向かって延
びている。これらプローブ針２０は、接触すべき電極の
位置に対応して固定的に配列されている。

【００１３】図２の（Ａ）〜（Ｆ）は、６枚のプローブ
カードのそれぞれのプローブ針配列を示す平面図であ
る。なお、プローブ針２０の配列は、説明の便宜上、あ
くまでも模式的に示したものであり、実際のものとは異
なっている。このことは、図１のプローブ針の配列につ
いても同様である。６枚のプローブカードは、互いにプ
ローブ針２０の配列が異なっている。すなわち、被検体
１０の多数の検査箇所を６個の検査群に分割し、これら
検査群に対応した電極のみに接触できるように各プロー
ブカードのプローブ針の配列を決定している。この場
合、検査がしやすいように、また、プローブカードが製
作しやすいように、検査群を分割することが重要であ
る。なお、この実施例では、６枚のプローブカードは、
窓１８の形状及び大きさが同じであり、かつ、被検体１
０に対する窓１８の相対位置もすべて同じになるように
なっている。

【００１４】図３は、この発明の別の実施例におけるプ
ローブカードのプローブ針の配列を示す平面図である。
この実施例では、６個のプローブカードの窓２２の位置
と、被検体１０との相対位置関係が、プローブカードに
よって異なっている。すなわち、各プローブカードのカ
バーする領域は、被検体１０の特定の領域に限定されて
いる。例えば、第１プローブカード２４ａは、被検対１
０の右上の領域だけをカバーしており、他の５個のプロ
ーブカード２４ｂ〜２４ｆは、それぞれ別の領域をカバ
ーしている。これらの６個のプローブカードを順に使用
することによって被検体１０の全領域をカバーできるよ
うにしている。

【００１５】図４は、この発明で用いるプローブカード
の概略構成を示したものであり、（Ａ）は平面図、
（Ｂ）は正面図である。ただし、正面図ではプローブ針
と電極ピンはその一部だけを図示してある。プローブカ
ード２６は、支持体２８の中央に窓３０があいていて、
この窓３０から多数のプローブ針３２が中央に向かって
延びている。プローブ針３２は片持ち梁式に支持体２８
に固定されている。支持体２８の外周付近には電極ピン
３４が並んでおり、各プローブ針３２と電気的に接続し
ている。プローブ針３２を被検査回路の電極に接触させ
るとともに、プローブカード２６を、パフォーマンスボ
ード等を介してテストヘッドに接続することによって、
被検体の検査を行うことができる。

【００１６】図５は、この発明の電気回路検査装置の全
体の配置例を示す平面図である。この検査装置には、６
個のテストステーション３６、３８、４０、４２、４
４、４６があり、各ステーションには図２に示す６種類
のプローブカードが設けられている。カセット部４８に
被検体をセットすると、これがロード部５０に搬送さ
れ、さらに、搬送機構５２によって第１ステーション３
６のアライメント部５４に搬送される。ここでアライメ
ントされた被検体は、測定部５６に送られて検査され
る。検査が完了した被検体は、搬送機構５２に戻って、
次のテストステーション３８に送られる。このようにし
て、被検体は、６個のテストステーションで順に、それ
ぞれ異なるプローブカードによって検査され、これによ
って被検体の全体の検査が完了する。第６ステーション
４６から出た被検体はアンロード部５８を経て、カセッ
ト部６０に送られ、ここから取り出される。入り口のカ
セット部４８から出口のカセット部６０に至る一連の作
業はすべて自動的に行われる。

【００１７】各テストステーションはユニット化されて
いるので、ステーションの増減が容易になっている。例
えば、被検査回路に応じてプローブカードの最適な枚数
が異なってくるので、プローブカードの枚数に応じてス
テーションを増減できる。

【００１８】図６（Ａ）は、一つのテストステーション
の構成を示す平面図であり、（Ｂ）はその正面図であ
る。搬送機構５２によって被検体１０がアライメント部
５４に搬送される。アライメント部５４には試料台６２
が待機しており、この試料台６２に被検体１０が載せら
れる。アライメント部５４の上方にはＣＣＤカメラ６４
が配置され、被検体１０のアライメントが行われる。こ
のアライメント部では、被検体１０のＸＹ方向を試料台
６２のＸＹ移動方向に正しく一致させている。すなわ
ち、ＣＣＤカメラ６４からの情報に基づいて試料台６２
を面内回転（θ回転）させることによって被検体１０の
方向を正しく位置決めする。さらに、ＣＣＤカメラから
の情報に基づいて、被検体１０が試料台６２に対してど
のような相対位置関係で載っているかをＸＹ数値で把握
する。この数値をもとにして、試料台６２をどれだけＸ
Ｙ方向に移動すれば被検体１０がプローブカードの真下
に位置決めされるかを求めることができる。試料台６２
は、Ｚステージ６６によって上下移動可能であり、ま
た、θステージ６８によって水平面内で回転可能であ
り、かつ、ＸＹステージ７０によって水平面内で２次元
移動可能となっている。これらの試料台６２とＺステー
ジ６６とθステージ６８とＸＹステージ７０とによって
試料保持機構が構成されている。試料台６２は、被検体
１０を搭載した状態でアライメント部５４から測定部５
６に移動する。試料台６２上の被検体１０はプローブカ
ード２６のプローブ針に押し付けられて検査が実施され
る。プローブカード２６はプローブホルダー７２で支持
されている。各ステーションの構成は互いに同じであ
り、プローブカード２６だけが互いに異なっている。

【００１９】図７は、この発明の電気回路検査装置の全
体配置の別の例を示す平面図である。この例では、被検
体は、カセット部７４とロード部７６とを経て、アライ
メント部７８でアライメントされ、第１測定部８０、第
２測定部８２、第３測定部８４で順に検査される。さら
に、被検体は、ロード部８６を経て、アライメント部８
８で再びアライメントされ、第４測定部９０、第５測定
部９２、第６測定部９４で順に検査される。その後、被
検体は、アンロード部９６を経てカセット部７４に戻
る。６個の測定部には、プローブ針の配列が互いに異な
るプローブカードが設けられている。図７に示す配置例
は、被検体をカセット部７４に出し入れする部分が１か
所に集約されていること、及び、第３測定部８４での検
査終了後、ロード部８６において不良品を途中で排出で
きることが、図５の配置例と比較して優れている。

【００２０】図８（Ａ）は、図７に示すロード部７６か
ら第３測定部８４に至る構成の平面図であり、（Ｂ）は
その正面図である。被検体１０は、アライメント部７８
に待機している試料台の上に、ロードアーム９８によっ
て載せられる。アライメント部７８の上方にはＣＣＤカ
メラ１００が配置されている。ここでアライメントされ
た被検体は、第１測定部８０から第３測定部８４まで、
アライメントし直すことなく連続して検査される。な
お、試料保持機構は図６に示すものと同じであり、各測
定部の構成も図６に示すものと同じである。

【００２１】最後に、被検体の電極を複数の検査群に分
割する手順の概略を説明する。図９はプローブ針の配置
構造を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）
は電極の平面図である。プローブ針を高密度に配置する
には、（Ａ）に示すようにプローブ針の折り曲げ部の高
さを異ならせて、かつ、交互に配置するような多層構造
とするのが好ましい。この例では４層構造になってい
る。また、電極の配置自体も、（Ｃ）に示すように、複
数の列に配置し、かつ千鳥配置にするのが好ましい。こ
の例では２列の千鳥配置になっている。このように各種
の工夫を施しても、そのプローブ針の配置密度には限界
がある。例えば、プローブ針の折り曲げ部の寸法Ｄの最
小値は８０μｍ程度であり、プローブ針の並び方向の電
極ピッチＰＷの最小値は１００μｍ程度であり、プロー
ブ針の長手方向の電極ピッチＰＬの最小値は１５０μｍ
程度である。

【００２２】以上の点を考慮すると、被検体の電極を検
査群に分割するには、まず、ＰＷが１００μｍ以上離れ
ていること、及び、ＰＬが１５０μｍ以上離れているこ
と、の条件を満足するような電極群を選び出すことが必
要になる。例えば、電極Ｐｉの座標を（Ｘｉ，Ｙｉ）で
表わすとすると、まず、Ｐ１（Ｘ１，Ｙ１）とＰ２（Ｘ
２，Ｙ２）の間で、互いの座標関係が、ＰＷが１００μ
以上、ＰＬが１５０μｍ以上の条件を満足するかどうか
判定する。満足すればＰ１とＰ２を同じ検査群にする。
次に、Ｐ３と、Ｐ１及びＰ２との間で、同様の判定を行
い、満足すれば同じ検査群にし、満足しなければＰ３だ
け別の検査群に分ける。このような判定を各電極に対し
て次々に行うと、電極ピッチの条件に基づく検査群の分
割ができる。

【００２３】次に、電極の接続関係に基づく組み合わせ
関係を調べる。例えば、電極Ｐ１とＰＡとの間でオープ
ン／ショート検査をする必要がある場合には、電極Ｐ１
とＰＡとを同じ検査群に入れる必要がある。同様に、Ｐ
２と組み合わせるべきＰＢも同じ検査群に入れる必要が
ある。もし、Ｐ１とＰ２が電極ピッチ条件を満足して
も、ＰＡとＰＢの間で電極ピッチ条件を満足しなけれ
ば、Ｐ１及びＰＡと、Ｐ２及びＰＢとは、互いに別の検
査群に分ける必要がある。このような作業を繰り返す
と、電極ピッチに基づく条件と、検査の組み合わせに関
する条件とを満足するような複数の検査群が出来上が
る。

【００２４】さらに、プローブカードの一辺に配列可能
なプローブ針の本数のチェックや、周辺電極に対するプ
ローブ針と中央のチップ対応電極に対するプローブ針と
の干渉のチェックなど、その他の条件を判定することに
よって、最終的に検査群の分割が完了する。これらの作
業は、所定の判定式を組み込んだソフトウェアによって
自動的に行うことができる。

【００２５】この発明は上述の実施例に限定されず、次
のような変更が可能である。（１）上述の実施例は、マルチチップモジュール用実装
基板の配線パターンの検査に関するものであるが、この
発明は、このような用途以外にも、例えば、トランジス
タ等を内部に含む集積回路の検査にも適用できる。すな
わち、この発明は、被検査回路の種類やその検査内容に
ついては特に制限がない。この発明は、接触すべき電極
が非常に微細かつ多数であって、かつ、これらの電極が
複雑かつ高密度に配置されているような被検査回路に対
して、非常に有効となる。

【００２６】（２）上述の実施例では、被検査回路の電
極を６個の検査群に分割して、それぞれ専用のプローブ
カードを準備しているが、検査群の数すなわちプローブ
カードの数は６個に限定されるものではなく、２個以上
の任意の数に分割することができる。

【００２７】

【発明の効果】この発明によれば、検査すべき電極の組
み合わせを複数の検査群に分割して、各検査群に対応し
て、プローブ針の配列が異なる複数の専用のプローブカ
ードを準備し、これらプローブカードを順に用いて検査
をするようにしたので、２点間検査を繰り返す従来方法
と比較して、格段に短時間で検査を完了することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の電気回路検査装置の一実施例に使わ
れるプローブカードのプローブ針の配列と被検体とを示
す平面図である。

【図２】６枚のプローブカードのそれぞれのプローブ針
の配列を示す平面図である。

【図３】この発明の別の実施例におけるプローブカード
のプローブ針の配列を示す平面図である。

【図４】この発明で用いるプローブカードの概略構成を
示す平面図と正面図である。

【図５】この発明の電気回路検査装置の全体の配置例を
示す平面図である。

【図６】テストステーションの構成を示す平面図と正面
図である。

【図７】この発明の電気回路検査装置の全体配置の別の
例を示す平面図である。

【図８】図７のロード部７６から第３測定部８４に至る
構成の平面図と正面図である。

【図９】プローブ針の配置構造を示し、（Ａ）は正面
図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は電極の平面図である。

【符号の説明】

１０…被検体１６…配線パターン１８…窓２０…プローブ針

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プローブ針の配列が互いに異なる複数の
プローブカードを準備し、これら複数のプローブカード
を用いて一つの被検査回路を順に検査することを特徴と
する電気回路検査方法。
【請求項２】マルチチップモジュール実装基板の微細
配線パターンを検査することを特徴とする請求項１記載
の電気回路検査方法。
【請求項３】プローブ針の配列が互いに異なる複数の
プローブカードと、被検査回路を備える被検体を前記複
数のプローブカードに対するそれぞれの検査位置に順に
搬送する搬送機構とを備えることを特徴とする電気回路
検査装置。
【請求項４】プローブカードを備える測定部と、被検
体のアライメントを行うアライメント部と、被検体を保
持してアライメント部と測定部との間で被検体を移動さ
せるとともに被検体をプローブカードに対して位置決め
する試料保持機構とを備えるテストステーションをユニ
ット化し、これらテストステーションを必要個数だけ組
み合わせて電気回路検査装置を構成することを特徴とす
る請求項３記載の電気回路検査装置。