JP2005249448A - 半導体部品検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体部品の反りの形状、大きさに影響を受けずに安定した電気的接触状態を確保し、機能、特性検査を確実に行うための検査装置を提供する。
【解決手段】第一の手段による検査装置は半導体部品の反り形状に応じて領域別に高さの異なる測定端子を有し、一部の測定端子の高さは半導体部品の反り形状に応じて調整できる機構を有する。第二の手段による検査装置は各測定端子がそれぞれ独立した上下移動が可能な構造を有する。半導体部品の電極端子に接触させるために測定端子を移動させる動力として液圧あるいは気圧を用いることにより、均一な圧力で各電極端子と接触させることが可能である。これらの手段を用いることにより、半導体部品の反りの形状、大きさに影響を受けずに半導体部品の機能、特性を確実に検査することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、集積回路などの半導体部品を電気的に検査する半導体部品検査装置に関するものである。

マイクロコンピューター、その他の論理回路素子などは、半導体基盤に形成され、BGA（Ball Grid Allay）やCSP（Chip Size Package）など裏面に数百個の電極を有するパッケージに収納されている。このような電子部品は、製品出荷前、あるいはユーザーにおいて、その機能、電気的特性が試験測定される。

以下に、図６を用いて従来の測定技術について説明する。図６は従来の半導体部品検査装置のうち、半導体部品を検査装置に電気的に接続するソケット部を示す断面図である。半導体部品１はBGAまたはCSPなど裏面に２次元的に配列された多数の電極端子２を有するものである。またソケットは本体３と、半導体部品１の電極端子２のそれぞれに対向するような配置となっているスプリングプローブタイプの測定端子４と検査装置の本体３の所定の位置に設置された半導体部品１の電極端子２およびソケットの測定端子４を電気的に接続するために、半導体部品１を上部より押圧する蓋部５とから構成されている。この蓋部５はアルミニウムなど金属あるいは硬質樹脂などの材質で出来ており、半導体部品１の表面を面、辺、あるいは点で押圧する構成になっている。蓋部５により半導体部品１を押圧することにより、測定端子４の一方が電極端子２と接触し、測定端子４の他方は検査装置のマザーボード（図示せず）に接触する。このようにして半導体部品と検査装置は電気的に接続されて測定される。

一方、半導体部品１はSi、モールド樹脂、接着剤、基盤樹脂等、線膨張係数の異なる複数の材料により構成されているため、その製造工程における熱により完成時点において多かれ少なかれ反りが発生している。また、電気的特性を試験測定する際に、温度負荷を加える場合もありその熱により反りが増長されることもある。

半導体部品１に反りが発生していると電極端子２の一部と測定端子４の接触が充分でなく測定できない部分が生じる。図６を用いて詳細を説明する。図６は半導体部品１が凹に沿っている場合のソケット部の断面図である。半導体部品１の中央付近に位置する電極端子２は測定端子４と充分に接触しているが、端部に位置する電極端子２は測定端子４と接触していないため測定不可能となる。また、反りのある半導体部品１の全ての電極端子２を測定端子４に接触させるために、半導体部品１を上部から押圧する圧力を増やすと、中央部分の接触圧は過大となり電極端子２が破損する、あるいは測定端子４の磨耗が進行し本来の寿命より早く劣化するという問題がある。

図７は同様に従来の半導体部品の検査装置のうち、半導体部品を検査装置に電気的に接続するソケット部を示す断面図である。図７のソケット部はフィルムタイプの測定端子４が用いられている。測定端子４はフィルム６上に配線パターン７と金属製の突起８が形成された構造である。測定端子４の下には低弾性材であるエラストマ９が置かれる。蓋部５により半導体部品１を押圧することにより、測定端子４の突起８が電極端子２と接触する。突起８と電気的に接続されている配線パターン７は本体３に組み込まれた金属製のピン１０の一方と接触しており、ピン１０の他方は検査装置のマザーボード（図示せず）に接触する。このようにして半導体部品と検査装置は電気的に接続されて測定される。

フィルムタイプの測定端子４はフィルム６やその下のエラストマ９の弾性により反りにより生ずる電極端子２の高さばらつきを吸収することが出来るため、スプリングプローブタイプの測定端子に比べ接触不良は起こりにくい。しかし、接触圧は不均一であるため電極端子２の破損、測定端子４の磨耗といった問題はやはり残る。

このような問題を解決するために、従来の技術は半導体部品の反り形状に合わせて測定端子を湾曲形状に形成したソケットを作成していた（特許文献１参照）。
特開２００１−１８５２５９号公報

従来の技術では、ソケットを作成するにあたり、事前に半導体部品の反り形状を把握する必要がある。通常、新規半導体部品の開発を行う場合、半導体部品の開発とソケットの作成は同時進行で行われる。半導体部品の完成後に半導体部品の反り形状を把握し、その後にソケットの作成を行うといった手順では、開発リードタイムが大幅に増加する。

また半導体部品の反り形状は当然ばらつきがある。電気特性の測定精度を向上させるためには半導体部品の平均的な反り形状に合わせて測定端子を形成することが望ましいが、半導体部品の平均的な反り形状を把握するためには通常の開発、生産業務に追加した過大な時間と労力を必要とする。

また、電気的特性を試験測定する際に、複数の温度負荷を加える場合もあり、従来の技術では測定温度毎にソケットを作成しなければならない。

さらに、半導体部品の反り形状は半導体部品の内部構造の影響を受ける。たとえば外形寸法と電極端子の配列が同一であっても、内部のSi基盤のサイズやモールド樹脂の材質が異なると反り形状に違いが生じる。従来、外形寸法と電極端子の配列が同一である半導体部品に対して、ソケットは汎用性を有していたが、ある特定の半導体部品の反り形状に合わせた測定端子形状を有するソケットは、その汎用性を失う。

本発明の目的は、上記の課題を解決すために、どのような半導体部品の反り形状にも対応できる半導体部品検査装置を提供することである。

上記課題を解決するための第一の手段として、本発明の半導体部品検査装置のソケット部は領域別に高さの異なる測定端子を有している。中心部付近の測定端子群と外周部付近の測定端子群の高さは異なり、それぞれ対向する半導体部品の電極端子の位置に合わせた高さにしてある。また、一部の測定端子の高さは半導体部品の反り形状に応じて調整できる機構を有している。

上記課題を解決するための第二の手段として、本発明の半導体部品検査装置のソケット部は測定端子と半導体部品の電極端子を接触させるために測定端子を移動させる動力として液圧あるいは気圧を用いる。各測定端子はそれぞれ独立した上下移動が可能な構造を有し、その結果として、半導体部品がいかなる反り形状を有していても、液圧あるいは気圧により均一な圧力で各電極端子と接触させることができる。

本発明の構成によるソケットを使用することにより、半導体部品の反りの形状、大きさに影響を受けずに安定して高い信頼度でその半導体部品の機能、特性を測定することができる。

以下、本発明の第一の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は本発明の第一の実施の形態である半導体部品検査装置のソケット部を示す断面図であり、１は半導体部品、２は半導体部品１の電極端子、３はソケットの本体、４は測定端子、５はソケットの蓋部である。ソケット本体３には測定端子４が配置されているが、中央部付近の測定端子群４aが配置されている本体部品３aはその他の測定端子群が配置されている本体部品と構造的に分離しており、取り外しが可能な機構を有する。半導体部品１は下に凸の反り形状であるため、外周部付近の測定端子群に比べ高さの低い測定端子群４aを有する中央部本体部品３aを装着することにより、従来の測定端子４の高さが一律な構造を有するソケットに比べ、全ての電極端子２が測定端子４とより均一に近い接触圧で接触することが可能となる。

図２は同様に本発明の第一の実施の形態である半導体部品検査装置のソケット部を示す断面図であり、半導体部品１が上に凸の反り形状である場合である。この場合、外周部付近の測定端子群に比べ高さの高い測定端子群４aを有する中央部本体部品３aを装着することにより、全ての電極端子２が測定端子４とより均一に近い接触圧で接触することが可能となる。

図３は本発明の第一の実施の形態である半導体部品検査装置のソケット本体を上からみた図である。本図面では、本体を外周部と中央部の２つに分割しているが、半導体部品のサイズが大きく、反りの影響を受けやすいような場合には本体の分割数を２つ以上にして対応することも可能である。

このように、中央部に装着される本体部品３aは想定されるさまざまな半導体部品１の反り形状に対応できるように高さの異なる複数種類を事前に準備しておく。そうすることにより、半導体部品のどのような反り形状にも中央部に装着される本体部品３aを交換するだけで安定した接触を得ることが可能となる。

次に、本発明の第二の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

図４は本発明の第二の実施の形態である半導体部品検査装置のソケット部を示す断面図であり、１は半導体部品、２は半導体部品１の電極端子、３はソケットの本体、４は測定端子、５はソケットの蓋部である。半導体部品１を本体３に装着した後、蓋部５は本体に固定され半導体部品１を一定の位置に固定する役割を担う。測定端子４は従来使われてきたスプリングプローブタイプの構造を有している。測定端子４は電極端子２のそれぞれに対向する配置となっており、電極端子２に近い位置で柔軟性のあるフィルム６によって保持されている。また、測定端子４の他方は検査装置のマザーボード（図示せず）に接触するのだが、マザーボードに近い位置で本体３に固定されている。フィルム６によって保持されている位置と本体３によって固定されている位置の間部分は小さなばね定数を有するスプリングが内蔵されており、測定端子４は上下に伸縮することができる。フィルム６と本体３に囲まれている範囲体積にはフィルム６を上方に押圧するための動力となる液体１１が充填されている。液体１１の液圧を上昇させることによりフィルム６は上方に押し上げられ、それに伴いフィルム６に保持されている測定端子４は伸ばされ先端が電極端子２と接触する。この時、電極端子２と測定端子４の接触圧は液体１１の液圧と測定端子４のスプリング力によって決定される。ここで、測定端子４のスプリング力は液圧を低下させた時に測定端子４を初期状態（伸びていない状態）に戻すのに必要な程度の大きさでよく、従来のスプリングプローブのばね定数に比して非常に小さい値である。ゆえに電極端子２と測定端子４の接触圧はほぼ液体１１の液圧によってのみ決定される。液体１１の液圧はすべての測定端子４を均一の圧力によって押し上げる。よって半導体部品１に反りが発生し電極端子２に高さのばらつきがある場合でも、均一な接触圧で全ての測定端子４が電極端子２と確実に接触することが可能である。また、フィルム６を上方に押圧するための動力として液体１１の代わりに気体を用いることも可能である。

図５は同様に本発明の第二の実施の形態である半導体部品検査装置のソケット部を示す断面図である。図５のソケットはフィルムタイプの測定端子４が用いられている。測定端子４はフィルム６上に配線パターン７と金属製の突起８を形成した構造である。フィルム６と本体３に囲まれた範囲体積にフィルム６を上方に押圧するための動力となる液体１１が充填されている。液体１１の液圧を上昇させることによりフィルム６は上方に押し上げられ、それに伴いフィルム６に固定されている突起８が電極端子２と接触する。この時、電極端子２と突起８の接触圧は液体１１の液圧によって決定される。液体１１の液圧はすべての突起８を均一の圧力によって押し上げる。よって半導体部品１に反りが発生し電極端子２に高さのばらつきがある場合でも、均一な接触圧で全ての測定端子４が電極端子２と確実に接触することが可能である。また、フィルム６を上方に押圧するための動力として液体１１の代わりに気体を用いることも可能である。

本発明の半導体部品検査装置は集積回路などの半導体部品を電気的に検査する検査装置として有効である。

本発明の一実施形態にかかる半導体検査装置のソケット部を示す断面図 本発明の一実施形態にかかる半導体検査装置のソケット部を示す断面図 本発明の一実施形態にかかる半導体検査装置のソケット部を示す上面図 本発明の一実施形態にかかる半導体検査装置のソケット部を示す断面図 本発明の一実施形態にかかる半導体検査装置のソケット部を示す断面図 従来の半導体部品検査装置のソケット部を示す断面図 従来の半導体部品検査装置のソケット部を示す断面図

符号の説明

１ 半導体部品
２ 電極端子
３ 本体
３a 本体部品
４ 測定端子
４a 測定端子群
５ 蓋部
６ フィルム
７ 配線パターン
８ 突起
９ エラストマ
１０ ピン
１１ 液体

Claims (3)

1. 第一の面に複数の電極端子を有する半導体部品を検査する半導体部品検査装置であって、前記半導体部品の前記電極端子に対向するように配置された測定端子の高さが領域別に異なり、一部の領域内の前記測定端子の高さはその部分の部品を交換することによりその高さを調整することが可能な機構を有する半導体部品検査装置。
2. 第一の面に複数の電極端子を有する半導体部品を検査する半導体部品検査装置であって、前記半導体部品の前記電極端子に対向するように配置された測定端子を前記半導体部品の前記電極端子に接触させるための動力として液圧を用いることを特徴とする半導体部品検査装置。
3. 第一の面に複数の電極端子を有する半導体部品を検査する半導体部品検査装置であって、前記半導体部品の前記電極端子に対向するように配置された測定端子を前記半導体部品の前記電極端子に接触させるための動力として気圧を用いることを特徴とする半導体部品検査装置。

Images