JP2005180999A - Ｉｃソケット及び半導体装置の検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数種類の半導体装置に簡単に対応することができ、半導体装置の位置ずれを防止できるようにしたＩＣソケット及び半導体装置の検査方法を提供する。
【解決手段】 ＩＣパッケージ５０をプローブ検査する際に当該ＩＣパッケージ５０に装着されるＩＣソケット１００であって、このＩＣパッケージ５０を載置するための複合領域１４を有するソケットベース１０と、複合領域１４を構成する領域１４ａ、１４ｂ、１４ｃを個々に囲むようにソケットベース１０に設けられた複数のピン孔１２ａ、１２ｂ、１２ｃと、これらのピン孔１２ａ、１２ｂ、１２ｃのうち、例えば領域１４ｂを囲むピン孔１２ｂに着脱可能に差し込まれる複数のガイドピンとを備えたものである。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ＩＣソケット及び半導体装置の検査方法に関し、特に、樹脂パッケージ等により封止された半導体装置（以下、「ＩＣパッケージ」という。）をＩＣハンドラ等を用いてプローブ検査する際に、このＩＣハンドラ等とＩＣパッケージとを電気的に中継するＩＣソケットに関するものである。

量産されたＩＣパッケージは、製品として出荷される前に、パッケージの状態で電気的特性の試験（測定検査）、バーンイン試験（所定温度、電圧条件下での検査）などが行われ良品が選別される。その際、このＩＣパッケージの外部端子を、ＩＣハンドラや、テスタ等の端子に接続させる中継部品として、ＩＣソケットが広く用いられている（例えば、特許文献１参照）。

図５は従来例にかかるＩＣソケット２００の構成例を示す断面図である。図５に示すように、このＩＣソケット２００は、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）タイプのＩＣパッケージ５０に電気的特性の試験や、バーンイン試験等（以下、「プローブ検査」という。）を行う際に、このＩＣパッケージ５０を収容すると共に、そのボール電極５２を当該ＩＣソケット２００の外に引き出すものである。図５に示すように、このＩＣソケット２００はＢＧＡソケットベース（以下、単に「ソケットベース」という。）２０５と、ＢＧＡソケットガイド（以下、単に「ソケットガイド」という。）２０７と、複数のコンタクトピン２３０等から構成されている。

ソケットベース２０５には、ソケットガイド２０７を収容するための凹部が設けられており、この凹部内にソケットガイド２０７は収容され固定されている。また、このソケットベース２０５の凹部底面の中心部に複数のコンタクトピン２３０が貫いた状態で取り付けられている。一方、ソケットガイド２０７には、ＩＣパッケージ５０を収容するための凹部２０９が設けられている。この凹部２０９の内形状は、ＩＣパッケージ５０の外形状に略一致しており、この凹部２０９の開口面は当該凹部２０９の上方からその底面にかけて徐々に窄まるようになっている（即ち、凹部２０９の内壁はテーパ状となっている。）。また、この凹部２０９の底面積はＩＣパッケージ５０の平面積と略一致するようになっている。

このソケットガイド２０７に設けられた凹部２０９の底面には、この底面からソケットガイド２０７の下面に至る貫通孔が複数設けられている。ここで、これらの貫通孔の形成位置は、凹部２０９内で位置決めされた状態のＩＣパッケージ５０のボール電極５２位置にそれぞれ対応している。上記のコンタクトピン２３０は、この貫通孔に緩やかに通され、その先端がこの貫通孔から僅かに突出している。

このような構成により、ソケットガイド２０７の凹部２０９にＩＣパッケージ５０のボール電極５２を向けた状態で、このＩＣパッケージ５０を当該凹部２０９内に収めると、このＩＣパッケージ５０は凹部２０９の内壁にガイドされてその底面上で位置決めされる。そして、この凹部２０９内で位置決めされたＩＣパッケージ５０のボール電極５２は、この凹部２０９底面から僅かに突出したコンタクトピン２３０に接触する。

ところで、この種のＩＣパッケージの外形の寸法（以下、「外形寸法」という。）は様々ある。特に、多品種のＩＣパッケージを少量に生産し検査するような、いわゆる多品種少量生産型ラインでは、外形寸法が異なる多種類のＩＣパッケージがその生産工程や検査工程に流れる。このため、上記の多品種少量生産型ラインでは、凹部２０９の内形状と大きさが異なる多種類のソケットガイドを用意しておき、検査するＩＣパッケージの外形寸法に応じて、ソケットベース２０５上のソケットガイドを取り替えていた。
特開２００２−１５６４０７号公報 特開平５−７４８９４号公報

しかしながら、最近の多品種少量生産型ラインでは、量産されるＩＣパッケージの種類は非常に多く、用意するソケットガイドの種類もますます増えつつある。さらに、ソケットガイドの外観はどれも似通っている。このため、本来のソケットガイドとは異なる種類のものをソケットベース２０５に間違って取り付け易いという問題があった。また、ソケットガイド２０７をソケットベース２０５に取り付ける際に、コンタクトピン２３０をソケットガイド２０７の貫通孔に通さなければならない。ここで、貫通孔とコンタクトピン２３０は共に細いので、ソケットガイド２０７の取り付けには手間がかかるという問題もあった。

このような２つの問題を解決するために、本発明者は、特許文献２に記載されたＩＣソケットを用いることを検討した。しかしながら、この特許文献２に開示されたＩＣソケットは、ＩＣパッケージの周囲にバネを均等に配置しておき、これらのバネの付勢力によってＩＣパッケージを周囲から固定するものである。このため、この特許文献２に記載されたＩＣソケットでは、ＩＣパッケージの着脱回数が増えるにつれてバネ間の付勢力にバラツキが生じてしまい、ＩＣパッケージが位置ずれしてしまうおそれがあった。

そこで、この発明はこのような問題を解決したものであって、複数種類の半導体装置に簡単に対応することができ、半導体装置の位置ずれを防止できるようにしたＩＣソケット及び半導体装置の検査方法の提供を目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明に係る第１のＩＣソケットは、パッケージで封止された半導体装置の電気的特性を検査する際に当該半導体装置に装着されるＩＣソケットであって、半導体装置を載置するための領域を有するベース部材と、前記ベース部材に設けられた複数のピン装着用開口部と、前記ピン装着用開口部に着脱可能に差し込まれる複数のピンと、を備え、前記複数のピン装着用開口部は、複数種類の半導体装置外形線に沿って配置されていることを特徴とするものである。

また、本発明に係る第２のＩＣソケットは、上述した第１のＩＣソケットにおいて、前記複数種類の半導体装置外形線は相似形であり、前記半導体装置を載置するための前記領域上でそれぞれ重なり合うことを特徴とするものである。
本発明に係る第１、第２のＩＣソケットによれば、一の種類（以下、「一」という。）の半導体装置をＩＣソケットに装着する場合には、一の半導体装置外形線に沿って配置されたピン装着用開口部にピンをそれぞれ差し込む。これにより、一の半導体装置に対応したガイドをベース部材上に形成することができる。また、一の半導体装置をＩＣソケットから脱着した後で、この一の半導体装置とは外形の寸法が異なる他の種類（以下、「他」という）の半導体装置を当該ＩＣソケットに装着する場合には、一の半導体装置外形線に沿って配置されたピン装着用開口部からピンを取り外し、他の半導体装置外形線に沿って配置されたピン装着用開口部にピンをそれぞれ差し込む。これにより、他の半導体装置に対応したガイドを前記ベース部材上に形成することができる。このように、ピンを差し替えることでベース部材上のガイドを変更できるので、ガイドの変更に要する手間を少なくでき、複数種類の半導体装置に簡単に対応することができる。

また、この第１、第２のＩＣソケットによれば、特許文献２に開示されたＩＣソケットと比べて、半導体装置の固定にバネの付勢力を用いないので、半導体装置の着脱を何回も繰り返したような場合でも、ベース部材に対する半導体装置の位置ずれを防止することができる。
本発明に係る第３のＩＣソケットは、上述した第１、第２のＩＣソケットにおいて、前記半導体装置外形線に沿って配置される前記複数のピン装着用開口部は、前記半導体装置外形線が囲む面積が大きいほど、その個数が多いことを特徴とするものである。本発明に係る第３のＩＣソケットによれば、半導体装置の外形寸法に関係なく、一定間隔でピンを立てることができる。

本発明に係る第４のＩＣソケットは、上述した第１から第３のＩＣソケットにおいて、前記複数のピンはその上面から側面にかけてテーパ面を有し、前記テーパ面を有する前記複数のピンは、当該複数のピンにより囲まれる領域に該テーパ面を向けた状態で、前記ピン装着用開口部にそれぞれ差し込まれていることを特徴とするものである。
本発明に係る第４のＩＣソケットによれば、半導体装置をベース部材の前記領域上に載置する際に、このテーパ面を使って前記半導体装置を前記領域側へ移動させることができる。従って、半導体装置を簡単に装着することができる。

本発明に係る半導体装置の検査方法は、上述した第１から第４のＩＣソケットの何れか一つに前記半導体装置を装着し、その電気的特性を検査することを特徴とするものである。本発明に係る半導体装置の検査方法によれば、上述した第１から第４のＩＣソケットを使用するので、複数種類の半導体装置を１種類のＩＣソケットで検査することができる。また、半導体装置の着脱を何回も繰り返したような場合でも、ベース部材に対する半導体装置の位置ずれを防止することができる。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係るＩＣソケット及び半導体装置の検査方法について説明する。
図１（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の実施形態に係るＩＣソケット１００の構成例を示す断面図である。このＩＣソケット１００は、例えば、図１（Ａ）に示すようなＢＧＡタイプのＩＣパッケージ５０に電気的特性の試験や、バーンイン試験等（プローブ検査）を行う際に、このＩＣパッケージ５０を収容すると共に、そのボール電極５２を当該ＩＣソケット１００の外に引き出すものである。図１（Ｂ）に示すように、このＩＣソケット１００は、ソケットベース１０と、複数のガイドピン２０と、複数のコンタクトピン３０等から構成されている。

ソケットベース１０は、ＩＣパッケージ５０をその下方から支持するものである。このソケットベース１０の中心部には、複数のコンタクトピン３０が１本ずつ貫いた状態で取り付けられている。また、図１（Ａ）に示すように、このソケットベース１０の上面には、ＩＣパッケージを載置するための複合領域１４が設けられている。
この複合領域１４は、ＩＣパッケージ５０のほかに、外形寸法の異なるＩＣパッケージ５０´（図４（Ａ）参照）や、ＩＣパッケージ５０´´（図４（Ｂ））を配置するための領域でもある。これらのＩＣパッケージ５０、５０´、５０´´は何れもＢＧＡタイプであり、その平面視での形状（以下、「平面形状」という。）は例えば正方形である。また、その外形寸法は、例えばＩＣパッケージ５０´、５０、５０´´の順に大きい。

図２に示すように、この複合領域１４は、領域１４ａ、１４ｂ及び１４ｃの重なり合いにより構成されており、これらの領域１４ａ、１４ｂ及び１４ｃは上記の３種類のＩＣパッケージにそれぞれ対応している。具体的には、領域１４ａは上記ＩＣパッケージ５０´を載せるための領域であり、領域１４ｂは上記ＩＣパッケージ５０を載せるための領域である。また、領域１４ｃは上記ＩＣパッケージ５０´´を載せるための領域である。

これらの領域１４ａ、１４ｂ及び１４ｃの形状は何れも正方形であり、それぞれの領域の中心が重なっている。さらに、これらの領域の面積は領域１４ａ、１４ｂ、１４ｃの順に大きい。このような構成により、このＩＣソケット１００では、図２に示すように、複合領域１４と領域１４ｃの周縁が一致している。なお、ソケットベース１０を貫く複数のコンタクトピン３０は、全て領域１４ａの内側に取り付けられている。

また、図２に示すように、このソケットベース１０には、複数の貫通した開口部（以下、「ピン孔」という。）１２ａ、１２ｂ、１２ｃが設けられている。このソケットベース１０では、領域１４ａの周縁に沿って当該領域１４ａの外側にピン孔１２ａが配置され、領域１４ｂの周縁に沿って当該領域１４ｂの外側にピン孔１２ｂが配置されている。また、領域１４ｃの周縁に沿って当該領域１４ｃの外側にピン孔１２ｃが配置されている。

図２に示すように、このソケットベース１０では、領域１４ａの一辺に対してピン孔１２ａが例えば２個設けられており、この領域１４ａの周囲に計８個（＝２個×４辺）のピン孔１２ａが設けられている。同様に、領域１４ｂの一辺に対してはピン孔１２ｂが等間隔に３個設けられており、この領域１４ｂの周囲に計１２個（＝３個×４辺）のピン孔１２ｂが設けられている。さらに、領域１４ｃの一辺に対してはピン孔１２ｃが等間隔に４個設けられており、この領域１４ｃの周囲に計１６個（＝４個×４辺）のピン孔１２ｃが設けられている。つまり、ＩＣパッケージを載置するための領域の面積が大きいほど、その周囲に設けられたピン孔の個数は多くなっている。このような構成によれば、ＩＣパッケージの大きさに関係なく、一定間隔でガイドピン２０を立てることができる。

なお、これらのピン孔１２ａ、１２ｂ、１２ｃの形状とその大きさは、全てのピン孔間で同じである。例えば、このピン孔１２ａ、１２ｂ、１２ｃの平面視での形状は全て正方形であり、その一辺の長さは全て１．５［ｍｍ］程度である。このようにピン孔１２ａ、１２ｂ、１２ｃの平面視での形状を多角形とすることで、このピン孔１２ａ、１２ｂ、１２ｃ内でのガイドピンの回転を防ぐことができる。このソケットベース１０は、例えば合成樹脂等の絶縁材料で形成されている。

図１（Ｂ）に戻って、ガイドピン２０は、挿嵌部２２と突起部２４とが一体に形成されている。挿嵌部２２は、ソケットベース１０に設けられたピン孔１２ａ、１２ｂ又は１２ｃに差し込まれる部分である。この挿嵌部２２は、その形状がピン孔１２ａ、１２ｂ、１２ｃの形状と略一致しており、かつ、その大きさはピン孔１２ａ、１２ｂ、１２ｃよりもやや小さい。また、突起部２４は、この挿嵌部２２がピン孔１２ａ、１２ｂ又は１２ｃ内に完全に差し込まれたときに、ソケットベース１０の表面上から露出する部分である。この突起部２４には、その上面から側面にかけてテーパ面２４ａが設けられている。図１（Ｂ）に示すように、プローブピン２０は例えばピン孔１２ｂが囲む領域の内側にそのテーパ面２４ａを向けた状態で、このピン孔１２ｂに差し込まれている。

このような構成によれば、ＩＣパッケージ５０をソケットベース１０の領域１４ｂ（図２参照）上に載せる際に、このガイドピン２０のテーパ面２４ａを使ってＩＣパッケージ５０を領域１４ｂ側へ移動させることができる。従って、ＩＣパッケージ５０の装着が簡単である。このガイドピン２０は、例えば合成樹脂等の絶縁材料で形成されている。
ところで、このようなＩＣソケット１００を用いてＩＣパッケージ５０をプローブ検査する場合には、まず始めに、図１に示すＩＣソケット１００を、図示しないＩＣハンドラのソケット取付台に載せ、このＩＣソケット１００のコンタクトピン３０をＩＣハンドラ側の対応する端子に接続させる。次に、ソケットベース１０上に設定された領域１４ａ、１４ｂ、１４ｃの中から、検査するＩＣパッケージ５０の外形寸法に対応した領域を選択する。ここでは、領域１４ｂを選択する。

次に、図３に示すように、この選択された領域１４ｂの内側にテーパ面２４ａを向けた状態で、この領域１４ｂを囲むピン孔１２ｂにガイドピン２０の挿嵌部２２を完全に差し込む。このようにピン孔１２ｂの全てにガイドピン２０を差し込むと、図１（Ａ）に示すように、複数のガイドピン２０からなるガイドを形成することができる。これ以降は、ＩＣパッケージ５０の種類を変えるまで、このガイドピン２０をピン孔１２ｂに差し込んだままにしておく。次に、ＩＣパッケージ５０のボール電極５２をソケットベース１０に向けた状態で、このＩＣパッケージ５０をガイドピン２０で囲まれたソケットベース１０の領域１４ｂ（図２参照）上に載置する。

ここで、この領域１４ｂに対してＩＣパッケージ５０が多少位置ずれしてソケットベース１０に近づけられたとしても、このＩＣパッケージ５０はガイドピン２０によって領域１４ｂ側へガイドされる。このようなＩＣパッケージ５０の載置は、例えば図示しないＩＣハンドラの搬送系により行う。
次に、このＩＣハンドラのプッシャーをＩＣパッケージ５０の上面に当て、このＩＣパッケージ５０をソケットベース１０側に押圧する。これにより、このＩＣパッケージ５０のボール電極５２と、ＩＣソケット１００のコンタクトピン３０とを確実に接触させる。そして、ボール電極５２とコンタクトピン３０とを確実に接触させた状態で、ＩＣパッケージ５０のプローブ検査を開始する。

このように、本発明に係るＩＣソケット１００によれば、このＩＣソケット１００にＩＣパッケージ５０を装着する場合には、このＩＣパッケージ５０に対応した領域１４ｂを囲むピン孔１２ｂにガイドピン２０をそれぞれ差し込む。これにより、ＩＣパッケージ５０専用のガイドをソケットベース１０上に形成することができる。
また、このＩＣパッケージ５０よりもその外形寸法が小さいＩＣパッケージ５０´をＩＣソケット１００に装着する場合には、図４（Ａ）に示すように、上記のピン孔１２ｂではなく、ＩＣパッケージ５０´に対応した領域１４ａを囲むピン孔１２ａ（図２参照）にガイドピン２０をそれぞれ差し込む。これにより、ＩＣパッケージ５０´専用のガイドをソケットベース１０上に形成することができる。同様に、ＩＣパッケージ５０´´をＩＣソケット１００に装着する場合には、上記のピン孔１２ａ及び１２ｂではなく、領域１４ｃを囲むピン孔１２ｃ（図２参照）にガイドピン２０を差し込む。これにより、図４（Ｂ）に示すように、ＩＣパッケージ５０´´専用のガイドを形成することができる。

従って、ガイドピン２０を差し替えることでソケットベース１０上のガイドを変更できるので、手間がかからず、外形寸法の異なるＩＣパッケージ５０、５０´、５０´´に簡単に対応することができる。また、ガイドピン２０の仕様を一種類に統一することができるので、ガイドピン２０をピン孔１２ａ、１２ｂ又は１２ｃに差し込む際に、その種類の選択に迷うことはない。さらに、ソケットベース１０を金型を用いて成形部品として作成する場合には、外形寸法の異なるＩＣパッケージ５０、５０´、５０´´に対し、金型は一種類で済むので、ＩＣソケット１００の安価化に貢献することができる。

さらにまた、本発明に係るＩＣソケット１００によれば、特許文献２に開示されたＩＣソケットと比べて、ＩＣパッケージ５０の固定にバネの付勢力を用いないので、ＩＣパッケージ５０の着脱を何回も繰り返したような場合でも、その位置ずれを防止することができる。
この実施形態では、ＩＣパッケージ５０、５０´及び５０´´が本発明の半導体装置に対応し、複合領域１４が本発明の半導体装置を載置するための領域に対応している。また、ソケットベース１０が本発明のベース部材に対応し、ピン孔１２ａ、１２ｂ、１２ｃが本発明のピン装着用開口部に対応している。さらに、ガイドピン２０が本発明のピンに対応している。また、領域１４ａ、１４ｂ、１４ｃのそれぞれの周縁が、本発明の半導体装置外形線に対応している。

実施形態に係るＩＣソケット１００の構成例を示す平面図及びＡ−Ａ´矢視断面図。 ソケットベース１０の構成例を示す平面図。 ガイドピン２０とピン孔１２ｂとの関係を示す斜視図。 ガイドピン２０の差し替え例を示す平面図。 従来例に係るＩＣソケット２００の構成例を示す断面図。

符号の説明

１０ ソケットベース、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ ピン孔、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ 領域、２０ ソケットピン、２２ 挿嵌部、２４ 突起部、２４ａ テーパ面、３０ コンタクトピン、５０ ＩＣパッケージ、１００ ＩＣソケット

Claims (5)

1. パッケージで封止された半導体装置の電気的特性を検査する際に当該半導体装置に装着されるＩＣソケットであって、
   半導体装置を載置するための領域を有するベース部材と、前記ベース部材に設けられた複数のピン装着用開口部と、前記ピン装着用開口部に着脱可能に差し込まれる複数のピンと、を備え、
   前記複数のピン装着用開口部は、複数種類の半導体装置外形線に沿って配置されていることを特徴とするＩＣソケット。
2. 前記複数種類の半導体装置外形線は相似形であり、前記半導体装置を載置するための前記領域上でそれぞれ重なり合うことを特徴とする請求項１に記載のＩＣソケット。
3. 前記半導体装置外形線に沿って配置される前記複数のピン装着用開口部は、前記半導体装置外形線が囲む面積が大きいほど、その個数が多いことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のＩＣソケット。
4. 前記複数のピンはその上面から側面にかけてテーパ面を有し、
   前記テーパ面を有する前記複数のピンは、当該複数のピンにより囲まれる領域に該テーパ面を向けた状態で、前記ピン装着用開口部にそれぞれ差し込まれていることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載のＩＣソケット。
5. 請求項１から請求項４の何れか一項に記載のＩＣソケットに前記半導体装置を装着し、その電気的特性を検査することを特徴とする半導体装置の検査方法。

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