JP2005164460A - Testing system and testing method of semiconductor package - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体パッケージのテストシステム及びテスト方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor package test system and a test method.
一般に半導体チップは、モールド材により密封されてパッケージ化された後、テスト(検査)が行なわれる。このテストには、主に半導体チップ上に形成される集積回路の動作に関する検査が含まれる。 Generally, a semiconductor chip is sealed with a molding material and packaged, and then a test (inspection) is performed. This test mainly includes a test relating to the operation of the integrated circuit formed on the semiconductor chip.
図7に、従来の半導体パッケージ(以下、単にパッケージとする)のテストシステムの一例を示す。まず、トレイ6上に載置されたパッケージ1は、供給シャトル7によって真空吸着され、ソケット31内に搬送される。ソケット31は、図に示されるように、パッケージ1の形状に対応して凹部が形成され、その底部には、パッケージ1のボール電極11に対応する位置に電極が設けられている。パッケージ1は、当該ソケット31の凹部の底面に設けられた電極のそれぞれに対して、当該パッケージ1のボール電極11が接するようにして載置される。即ち、パッケージ1は、ボール電極11側が下方に位置するようにしてソケット31の凹部に載置される。このような状態において、ソケット31の上方に設けられたプッシャー8が下方に移動し、パッケージ1の上面を押圧する。これにより、パッケージ1のボール電極11とソケット31の凹部の電極との接触を確実にする。
FIG. 7 shows an example of a conventional semiconductor package (hereinafter simply referred to as a package) test system. First, the
尚、従来の半導体パッケージのテストシステムを開示する公知文献としては、特許文献1及び特許文献2がある。
従来のテストシステムでは、図7に示されるように供給シャトル7によってパッケージ1をソケット31の凹部内に搬送するが、かかる搬送機構の調整が正確でない場合には、パッケージ1のボール電極11等がソケット31の側壁等に衝突してソケット31の凹部に対して当該パッケージ1が斜めに傾いた状態で収納され、パッケージ1のボール電極11とソケット31の電極との接触不良が発生することがある。特にアナログ回路のテストの場合には、接触不良が直接テスト特性に悪影響を及ぼす。
In the conventional test system, as shown in FIG. 7, the
他方、従来のテストシステムにおいて、ソケット31の電極に付着した汚れを除去する作業や接触性が劣化した場合のソケット交換は、作業者の手作業により行なっていた。このため、作業効率が悪かった。特に、鉛フリーに対応した電極を有するパッケージのように接触性の劣化が激しいものについては、頻繁にメンテナンスを実行しなければならず、スループットの低下を招いていた。
On the other hand, in the conventional test system, the work for removing dirt adhering to the electrode of the
本発明は、かかる問題を解消するためになされたものであり、接触不良を防止可能なテストシステム及びテスト方法を提供することを第1の目的とする。さらに、メンテナンスを容易に実行可能とし、作業効率を向上させることができるテストシステム及びテスト方法を提供することを第2の目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and a first object thereof is to provide a test system and a test method capable of preventing contact failure. It is a second object of the present invention to provide a test system and a test method capable of easily performing maintenance and improving work efficiency.
本発明にかかるテストシステムは、一面に電極が配置された電極面を有し、当該電極面に対向する背面が平坦である半導体パッケージのテストシステムであって、前記半導体パッケージを前記電極面を上方にして載置するパッケージ固定装置と、前記パッケージ固定装置の上方に設けられ、前記半導体パッケージの電極と接触してテストを実行するテスト装置とを備えたものである。このような構成によれば、半導体パッケージの電極は上方に位置するため、パッケージ固定装置に固定する際に接触して斜めに固定される可能性が低く、半導体パッケージとテスト装置の接触不良が発生する可能性が低い。 A test system according to the present invention is a test system for a semiconductor package having an electrode surface on which an electrode is disposed on one surface and a back surface facing the electrode surface is flat, the semiconductor package being placed above the electrode surface. And a test apparatus that is provided above the package fixing apparatus and that performs a test in contact with an electrode of the semiconductor package. According to such a configuration, since the electrode of the semiconductor package is located above, it is unlikely to come into contact with and be fixed obliquely when fixing to the package fixing device, resulting in poor contact between the semiconductor package and the test device. Is less likely to do.
好適な実施の形態におけるパッケージ固定装置は、前記半導体パッケージを収容する凹部が形成されたソケットと、前記ソケットを固定し、少なくとも前記テスト装置に対して移動可能なステージとを備えている。 The package fixing device in a preferred embodiment includes a socket having a recess for accommodating the semiconductor package, and a stage that fixes the socket and is movable relative to at least the test device.
前記ソケットを固定するステージは、温度調節機構を備えることが望ましい。これにより、異なる温度条件において正確なテストを実行できる。 The stage for fixing the socket preferably includes a temperature adjustment mechanism. Thereby, an accurate test can be executed under different temperature conditions.
また、前記テスト装置は、前記パッケージを保持するパッケージ保持機構を備えることによって、より正確にパッケージを位置決めすることが可能となり、半導体パッケージとテスト装置の接触不良の発生を防止できる。 In addition, since the test apparatus includes a package holding mechanism that holds the package, it is possible to position the package more accurately, and it is possible to prevent a contact failure between the semiconductor package and the test apparatus.
さらに、前記テスト装置において前記半導体パッケージの電極と接触する電極部をメンテナンスするメンテナンス装置を備えることが望ましい。これにより、メンテナンスを自動化でき、作業効率を向上させることが可能となる。 Furthermore, it is desirable to provide a maintenance device for maintaining an electrode portion in contact with the electrode of the semiconductor package in the test device. As a result, maintenance can be automated and work efficiency can be improved.
好適な実施の形態におけるメンテナンス装置は、前記テスト装置の電極部の汚れを除去する手段を備えている。 The maintenance device according to a preferred embodiment includes means for removing dirt on the electrode portion of the test device.
また、前記メンテナンス装置は、メンテナンスを実行するメンテナンス部と、当該メンテナンス部を固定し、少なくとも前記テスト装置に対して移動可能なステージとを備えている。 The maintenance device includes a maintenance unit that performs maintenance, and a stage that fixes the maintenance unit and is movable relative to at least the test device.
本発明にかかる半導体パッケージのテスト方法は、一面に電極が配置された電極面を有し、当該電極面に対向する背面が平坦である半導体パッケージのテスト方法であって、前記半導体パッケージを電極面を上方に向けてソケットの凹部に搬送するステップと、前記ソケットを上方に移動させ、前記半導体パッケージの電極とテスト装置の電極とを接触させるステップと、前記テスト装置から前記半導体パッケージに対して信号を供給してテストを実行するステップとを備えたものである。 A test method for a semiconductor package according to the present invention is a test method for a semiconductor package having an electrode surface on which an electrode is disposed on one surface, and a back surface facing the electrode surface is flat. And moving the socket upward to bring the electrode of the semiconductor package into contact with the electrode of the test device, and a signal from the test device to the semiconductor package. And performing a test.
さらに、前記テスト装置の電極部を当該テスト装置の下方に設けられたメンテナンス装置によってメンテナンスするステップを備えることが望ましい。 Furthermore, it is desirable to provide a step of maintaining the electrode portion of the test device by a maintenance device provided below the test device.
本発明によれば、接触不良を防止可能なテストシステム及びテスト方法を提供することができる。さらに、メンテナンスを容易に実行可能とし、作業効率を向上させることができる。 According to the present invention, it is possible to provide a test system and a test method capable of preventing contact failure. Furthermore, maintenance can be easily performed and work efficiency can be improved.
発明の実施の形態1.
図1に本発明の実施の形態1にかかるテストシステムの構成を示す。当該テストシステムにおいてテスト(検査)の対象となるパッケージ1は、一面に電極が構成され、当該電極面に対向する面は平坦面である表面実装タイプのパッケージである。例えば、半田等による球状バンプ(ボール電極)がアレイ状に配列されたBGA(Ball Grid Array)方式のパッケージである。但し、電極は、パッケージ1の電極面の全域に亘って配置されている必要はなく、周辺部分のみ配置されていてもよい。
FIG. 1 shows the configuration of a test system according to the first embodiment of the present invention. The
当該テストシステムは、テスト装置2、パッケージ固定装置3、メンテナンス装置4を備えている。
The test system includes a
テスト装置2は、パッケージ1の電極11と接触してパッケージ1に収納された半導体チップ(図示せず)の集積回路をテストする手段であり、図示しない固定手段によって固定されている。具体的にはテスト装置2は、テスタ21、テストボード22、電極部23を備えている。テスタ21は、テストを実行するための回路や制御手段が格納されている。テストボード22は、パッケージや集積回路の種類に対応したテストを実行するために付加的に取り付けられる回路や制御手段を有する。当該テスタ21やテストボード22の構成は、従来の構成と同じであるため、詳細な説明は省略する。電極部23は、その下面に電極面231を有し、直接、パッケージ1のボール電極11と電気的な接触を行い、テスタ21やテストボード22とパッケージ1の集積回路との電気的な接続を実現するものである。当該電極面231には、パッケージ1に設けられたボール電極11の配置に対応する位置に複数の電極が設けられている。電極部23は、下方に位置する先端部分がソケット31の凹部内に収納されるように当該凹部よりも小さい矩形の形状を有する。そして、電極部23の上側部分は、当該先端部分よりも幅広に構成されている。
The
パッケージ固定装置3は、テスト装置2の下方に設けられ、テストの際にパッケージ1の固定を行なう手段であり、ソケット31、ステージ32を備えている。
The
ソケット31は、合成樹脂等により構成され、パッケージ1が収納される凹部が形成されている。そのため、当該凹部は、パッケージ1よりも広い空間を形成している。パッケージ1は、ソケット31の凹部において、ボール電極11が設けられた電極面が上を向くようにして載置される。即ち、パッケージ1は載置状態において、電極面に対向する背面がソケット31の凹部底面に接触する。
The
ソケット31の凹部底面は、パッケージ1がソケット31に対して正確に位置決めされるように、パッケージ1の背面と同じサイズで同じ形状の平面部と、その周囲に斜面を有している。パッケージ1が図示しない供給シャトルによってソケット31の凹部に位置決めされる際に、位置がずれた場合でもソケット31に設けられた斜面によって、パッケージ1は平面部に一致するように導かれる。これにより、正確にパッケージ1をソケット31に対して正確に位置決めすることが可能となる。
The bottom surface of the concave portion of the
ステージ32は、ソケット31が固定され、パッケージ1の主面と平行な方向にステージ移動機構5によって移動可能である。当該ステージ移動機構5は、例えばステッピングモータやリニアモータ等を備えている。さらにステージ32は、当該ステージ移動機構5によって、上方向、即ち、テスト装置2の方向に対して移動可能である。
The
メンテナンス装置4は、テスト装置2の電極部23をメンテナンスする手段であり、メンテナンス部41及びステージ42を備えている。メンテナンスには、電極部23の汚れを除去するクリーニング、電極部23の交換等が含まれる。
The
メンテナンス部41は、例えば、研磨シート等のクリーニングシートや研磨ブラシによって構成される。メンテナンス部41は、アルコール等の洗浄液(薬液)がしみ込んだスポンジ状部材や洗浄液を溜めた容器によって構成されてもよく、さらに、超音波洗浄機構を備えてもよい。
The
ステージ42は、メンテナンス部41が固定され、パッケージ1の主面と平行な方向及び垂直な方向にステージ移動機構5によって移動可能である。
The
次に、本発明の実施の形態1におけるテスト方法について説明する。最初は、テスト装置2とパッケージ固定装置3は、所定距離分離間した状態に位置するよう、ステージ32をステージ移動機構5により移動させる。このような状態で、まず図示しないトレイに載置されたパッケージ1を搬送手段によりソケット31の凹部に搬送する。図2にパッケージ1の搬送機構の一例を示す。この搬送機構を実現する上では、同図(a)に示されるように、ソケット31の凹部底面の中央部分に溝311が設けられている。
Next, a test method according to
この例では、同図(b)(c)に示されるように、一端がパッケージ1の背面を吸着固定し、他端が回動可能に図示しない軸に固定された供給シャトル7を用いている。同図(b)は、トレイ6に載置されたパッケージ1の背面を供給シャトル7によって吸着固定した状態を示す。この状態より、供給シャトル7が軸を中心にして回転することによって、トレイ6に載置されたパッケージ1を持ち上げ、ソケット31の凹部に搬送する。同図(c)は、搬送後にソケット31の凹部にパッケージ1が載置された状態を示す。このとき、供給シャトル7は、ソケット31の凹部底面に設けられた溝311に嵌入されている。
In this example, as shown in FIGS. 2B and 2C, a
尚、ソケット31にパッケージ1を搬送する手段は、図2に示す例に限られず、様々な手法が適用できる。
The means for transporting the
本発明の実施の形態1では、パッケージ1は、電極面が上側に位置し、平坦な背面がソケット31の凹部底面に接触するようにして配置されるので、搬送時にボール電極11がソケット31の側壁等に衝突する可能性が殆どない。そのため、パッケージ1がソケット31に斜めに傾いた状態で収納されることも殆どないため、正確にパッケージ1をソケット31に対して位置決めすることができる。
In the first embodiment of the present invention, the
その後、ステージ移動機構5によって、ステージ32を上方、即ちテスト装置2側に移動させる。かかる移動は、パッケージ1のボール電極11とテスト装置2の電極部23の電極とが接触するまで行なわれ、接触後移動は停止する。パッケージ1のボール電極11とテスト装置2の電極部23の電極が接触した状態において、各種のテストが実行される。具体的には、テスト装置2から半導体パッケージ1に対して各種のテストパターンに従った信号が供給され、これらの信号に対する出力信号をテスト装置2が検出すること等によってテストが行なわれる。テストが終了した場合には、ステージ移動機構5によりステージ32を下方、即ちテスト装置2から離れる方向に移動させる。
Thereafter, the
そして、テストが終了したパッケージ1を搬送手段によってソケット31から取り出し、トレイに戻す。これにより、一つのパッケージ1に対するテストは完了し、別のパッケージ1のテストを同様にして行なう。この例においては、パッケージ1のテストは、一つずつ行なっているが、複数個同時に行なうようにしてもよい。
Then, the
次に、電極部23のメンテナンス処理について説明する。まず、電極部23のクリーニングについて説明する。まず、ステージ移動機構5は、メンテナンス装置4が電極部23の下方に位置するように、ステージ32及びステージ42を移動させる。さらに、ステージ移動機構5は、ステージ42を上方に移動させる。
Next, the maintenance process of the
その後のクリーニング処理については、メンテナンス装置4の構成により異なる。例えば、メンテナンス部41がクリーニングシートや研磨ブラシによって構成される場合には、クリーニングシートの表面が電極部23の電極面231に接触した状態で、当該メンテナンス部41を当該電極面231と平行な方向へ移動させることにより、汚れを除去する。このとき、メンテナンス部41の移動はステージ42の移動により実現させてもよく、別に細かく移動する移動機構を設けてもよい。また、メンテナンス部41が洗浄溶液がしみ込んだスポンジ状部材によって構成される場合には、当該スポンジ状部材が電極部23の電極面に接触した状態で当該スポンジ状部材を移動させるとよい。他方、メンテナンス部41が洗浄溶液を溜めた容器により構成される場合には、単に電極部23を当該容器内の洗浄溶液に浸漬させてもよく、浸漬させた状態で洗浄溶液を攪拌するようにするとよい。さらに、メンテナンス部41が超音波洗浄機構により構成される場合には、電極部23に対して超音波を印加することにより洗浄を行なう。メンテナンスが終了した場合には、ステージ移動機構5によりステージ42を下方、即ちテスト装置2から離れる方向に移動させる。同様にして、電極部23を交換することも可能である。
The subsequent cleaning process differs depending on the configuration of the
本発明の実施の形態1では、上述のように、テスト装置2の電極部23のメンテナンスを自動化できるため、作業効率が飛躍的に向上する。これにより、電極部23の不具合を未然に防止でき、安定したテストを実現できる。
In the first embodiment of the present invention, as described above, the maintenance of the
発明の実施の形態2.
本発明の実施の形態2にかかるテストシステムでは、図3に示されるように、ソケット31を固定するステージ32に温度調節機構33を備えている。温度調節機構33は、電熱ヒータ等の加熱手段のみならず、ペルチェ素子や液体窒素等の冷媒や冷却機による冷却手段も含まれる。さらに温度調節機構33は、温度センサを含み、かかる温度センサにより検出されたステージ32の温度に基づいて加熱手段や冷却手段をフィードバック制御することが可能となる。
In the test system according to the second embodiment of the present invention, as shown in FIG. 3, a
図7に示されるような従来のテストシステムでは、ソケット31の下方には、テストボード22、テスタ21が設けられていたため、これらのテストボード22やテスタ21を冷却・加熱することはテスト精度に影響を及ぼすため、温度調節機構33を設けることができなかった。そのため、トレイ上でパッケージ1を加熱等した後、温度調節されていないソケット31に載置されてテストが実行されており、テストの際に精度良く温度条件を設定することはできなかった。
In the conventional test system as shown in FIG. 7, since the
本発明の実施の形態2においては、ソケット31の下方にはステージ32が設けられており、テストボード22等は設けられていないため、かかるステージ32に温度調節機構33を設けることが可能である。ステージ32が当該温度調節機構33によって所定の温度に保たれると、当該ステージ32に接触するソケット31も略同じ温度に保つことが可能となる。これにより、テスト精度に悪影響を及ぼすことなく、テストを行なう際の温度条件を正確に設定できる。特に、本発明の実施の形態2では、パッケージ1の背面がソケット31に接触する構成を有するので、ソケット31からパッケージ1への熱伝達効率が高いため、より正確に温度条件を設定できる。
In the second embodiment of the present invention, the
尚、パッケージ1は、トレイ上で温度調節された後に、さらに、ソケット31において温度調節機構33によって温度調節されることが望ましい。これにより、パッケージ1を所定の温度に精度良く設定することができる。
It is desirable that the temperature of the
さらに、テスト装置2、パッケージ固定装置3を少なくとも収容する箱状の筐体を設けてもよい。これにより、さらに、温度制御を正確に行うことができる。
Furthermore, a box-shaped housing for accommodating at least the
発明の実施の形態3.
本発明の実施の形態3では、発明の実施の形態1の構成に加えてパッケージホールドアームをテスト装置2に備えている。
In the third embodiment of the present invention, in addition to the configuration of the first embodiment of the present invention, a package hold arm is provided in the
図4に示されるように、パッケージホールドアーム24は、電極部23の先端部の側方において、下方向に延在している4本の棒状部材を備えている。かかるパッケージホールドアーム24によって、パッケージ1を保持する。
As shown in FIG. 4, the
図5に当該パッケージホールドアーム24の詳細構成を示す。同図(a)は、パッケージホールドアーム24の上面図である。パッケージホールドアーム24は、図に示された矢印方向、即ち内側に移動する移動機構(図示せず)を備えている。同図(b)は、パッケージホールドアーム24の側面図である。図に示されるように、先端部は、鋭角に加工されている。
FIG. 5 shows a detailed configuration of the
図6に基づき、パッケージホールドアーム24の動作について説明する。同図(a)に示されるように、パッケージ1がソケット31(図示省略)上に載置され、ステージ移動機構5によってステージ32(図示省略)が上方に移動した状態において、パッケージ1を挟み込むように当該パッケージホールドアーム24が内側に移動する。同図(b)に示されるように、パッケージ1をパッケージホールドアーム24が四方から保持した状態でさらにステージ32を上方に移動させる。パッケージ1のボール電極11が図示しない電極部23の電極に接触するまで、ステージ32を上方に移動させる。ステージ32を上方に移動させる際、パッケージ1は、パッケージホールドアーム24の内側面を摺動し、位置規制された状態で電極接続が行なわれる。このため、精度良く電極接続を行なうことができ、接触不良を未然に防止できる。
The operation of the
1 パッケージ
2 テスト装置
3 パッケージ固定装置
4 メンテナンス装置
5 ステージ移動機構
6 トレイ
7 供給シャトル
8 プッシャー
11 ボール電極
21 テスタ
22 テストボード
23 電極部
24 パッケージホールドアーム
31 ソケット
32 ステージ
33 温度調節機構
41 メンテナンス装置
42 ステージ
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記半導体パッケージを前記電極面を上方にして載置するパッケージ固定装置と、
前記パッケージ固定装置の上方に設けられ、前記半導体パッケージの電極と接触してテストを実行するテスト装置とを備えたテストシステム。 A test system for a semiconductor package having an electrode surface on which an electrode is arranged on one surface, and a back surface facing the electrode surface is flat,
A package fixing device for mounting the semiconductor package with the electrode surface facing upward;
A test system comprising a test device provided above the package fixing device and performing a test by contacting with an electrode of the semiconductor package.
前記半導体パッケージを電極面を上方に向けてソケットの凹部に搬送するステップと、
前記ソケットを上方に移動させ、前記半導体パッケージの電極とテスト装置の電極とを接触させるステップと、
前記テスト装置から前記半導体パッケージに対して信号を供給してテストを実行するステップとを備えたテスト方法。 A test method of a semiconductor package having an electrode surface on which an electrode is arranged on one surface, and a back surface facing the electrode surface is flat,
Transporting the semiconductor package to the recess of the socket with the electrode surface facing upward;
Moving the socket upward to bring the electrode of the semiconductor package into contact with the electrode of the test apparatus;
A test method comprising: supplying a signal from the test apparatus to the semiconductor package to perform a test.
The test method according to claim 8, further comprising a step of maintaining the electrode portion of the test device by a maintenance device provided below the test device.
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