JP2005291847A - Ｉｃ評価治具 - Google Patents

Abstract

【課題】被測定ＩＣのリードの高さ位置やパッケージ厚さにバラツキがあっても、リードピンを配線基板上のパッド電極に確実に接触させると共に、ヒートスラグを放熱部に密着させて所定の熱放散が行なわれるようにしたＩＣ評価治具を提供する。
【解決手段】リードピンを有する集積回路（ＩＣ）１０の高周波特性を試験するためのＩＣ評価治具であって、収納部１６と押さえ部１７とを含む押さえ部材１５と、ＩＣに高周波信号を供給若しくはＩＣから高周波信号を送出するための配線パターン２０を有する配線基板１９とで構成され、ＩＣを収納部１６に収納し、押さえ部１７によりＩＣのリードピンを配線パターン２０に押さえつける。押さえ部１７と収納部１６とは、同一の樹脂により一体成形で形成され、押さえ部１７の端部に切り欠きが設けられ、厚さ方向に貫通する複数の孔が形成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、パッケージされたＩＣを測定・検査する評価治具に関し、ＩＣ押さえ部材に収納させて評価用の配線基板上に載置固定するＩＣ評価治具に関する。

樹脂によるパッケージが完了したＩＣは、その出荷前に電気的特性が測定・検査される。電気的特性には、ＤＣ的なものとＡＣ的なダイナミック特性とがある。ＩＣの動作帯域が数十〜数百ＭＨｚ程度で使用される場合は、ＡＣ特性を測定する際に問題にならなかったようなことでも、動作帯域が数百ＭＨｚを越えＧＨｚ帯に近づくと、伝送インピーダンスの影響が顕著に現れてくる。このような高周波帯域では、ＩＣへの入出力でインピーダンス不整合があると、ＩＣへの入力信号及びＩＣからの出力信号波形に歪が生じ、正確なＡＣ特性の評価ができなくなる。

ＩＣを測定・検査するのに、例えば、特許文献１に開示のようなＩＣ評価治具を用いる方法が知られている。このＩＣ評価治具は、図４（Ａ）に概略を示すように、被側定ＩＣ１をアプリケーションボード２上に、ガイド枠６により所定の位置に固定部材４で固定する構成である。アプリケーションボード２には、被側定ＩＣ１のリード１ａに対応付けられたパッド電極３が形成され、このパッド電極３上に導電性シート５が載置される。この導電性シート５は、絶縁性弾性部材の厚さ方向に金属繊維からなる多数の導電素子が貫通し、表面と裏面の対応部位が導電性で、面の広がり方向に絶縁性を示す異方性を有する導電性シートである。

被側定ＩＣ１のリード１ａは、固定部材４により押圧固定されたとき、導電性シート５を介してアプリケーションボード２の対応するパッド電極３に電気的に接続される。導電性シート５には弾力性があるため、リード１ａの高さや厚さにバラツキがあっても良好な接触状態を保持し測定精度を高めることができるとされている。しかし、アプリケーションボード２上の導電パターンでインピーダンス整合が保たれていたとしても、導電性シート５を介しての厚さ方向の接続では整合がとり難く、インピーダンス不整合により信号波形に乱れが生じ、正確な評価ができなくなる恐れがある。

また、特許文献２には、被側定ＩＣのリードに接触子ピンを当てて評価・検査する方法が開示されている。この方法は、図４（Ｂ）に示すように、位置決め治具７上に被評価ＩＣ１を載置して位置決めし、上方から固定板８に取りつけられた接触子スタンド９ｂで押さえる。接触子スタンド９ｂには、接触子ピン９がバネ９ａにより付勢されて挿着してあり、被側定ＩＣ１のリード１ａに上方から接触され、また、接触子スタンド９ｂの中央部に配されたバネで被側定ＩＣ１の本体部を位置決め治具７上に押し付けて固定している。

この方法による被側定ＩＣの評価・検査は、リード１ａと接触子ピン９との間に異物や酸化膜等が介在して接触不良が生じやすい。このため、位置決め治具６を振動発生装置で接触面をこすり合わせて接触面を良好にする必要がある。また、このような接触子による接続構造では、高周波でのインピーダンス整合を満足させることは難しく、高周波用途のＩＣ評価には不向きである。

したがって、数百ＭＨｚ帯を越える帯域でのＩＣの測定・検査では、低周波帯の測定で一般的なＩＣ評価治具を用いると、ＩＣのリードと配線パターンや接触子ピンとの接続でインピーダンス不整合が生じやすい。測定・検査治具の導電部をインピーダンス整合条件を満たすようにするには、通常の構造や大きさでは難しく、実現できたとしても特殊部品を使用したり、大型の装置となってしまう等の問題がある。
特開平１０−２５３７０２号公報 特開平７−１２８９１号公報

高周波用のＩＣの測定・検査を行なう場合、被測定ＩＣのリードとの接続部におけるインピーダンス整合を考慮しなければならない。これには、被測定ＩＣのリードと電気測定端子との接続構造は、ＩＣのリードを評価用の配線基板上に設けた配線パターンに直接接触させる構造を取らざるを得ない。しかしながら、一般のＩＣは、そのリード形状がガルウィングタイプであるというものの同一の公差内で形成されているとは言い難く、ＩＣのパッケージ外形もばらついている。また、増幅器用のＩＣは発熱が大きく、このためＩＣ底面にヒートスラグと呼ばれる放熱のための金属板を結合させ、パッケージ面の下面側に露出させた構造となっている。被測定ＩＣの測定の際に、放熱が仕様通りになされないと、ＩＣの温度上昇が大きくなりＩＣの動作点がずれ、規定のＡＣ特性が測定できなくなる。

ＩＣ評価治具は、通常、配線基板側にＩＣのリード幅やリード間隔に一致したパターンで配線用のパッド電極が形成され、また、ＩＣのヒートスラグと接触して熱放散が行なえる放熱部が設けられている。被測定ＩＣは、そのリードが配線基板上のパッド電極に一致するように載置した後、固定部材で押さえ付け、リードとパッド電極と確実に電気接触させ、且つヒートスラグを放熱部に密着させて放熱が良好になされるように構成されている。

しかし、ＩＣのリードの高さ位置やリード幅にバラツキがあったり、ＩＣのパッケージ厚さが、規定値より薄かったり、反対に厚かったりすることがある。このような場合、例えば、ＩＣのパッケージ厚さが規定値より薄い場合は、リードはパッド電極に電気接触させることはできるが、ヒートスラグは放熱部との密着不良乃至は浮いた状態となることがある。また、ＩＣのパッケージ厚さが規定値より厚い場合は、ヒートスラグは放熱部に密着するも、リードが配線基板から浮き上がって、パッド電極との接続ができなくなることがある。

本発明は、上述した実情に鑑みてなされたもので、被測定ＩＣのリードの高さ位置にバラツキがあったり、ＩＣのパッケージ厚さが、規定値より薄かったり厚かったりしても、リードを配線基板上のパッド電極に確実に接触させると共に、ヒートスラグを放熱部に密着させて所定の熱放散が行なわれるようにしたＩＣ評価治具の提供を課題とする。

本発明によるＩＣ評価治具は、リードピンを有する集積回路（ＩＣ）の高周波特性を試験するためのＩＣ評価治具であって、収納部と押さえ部とを含む押さえ部材と、ＩＣに高周波信号を供給若しくはＩＣから高周波信号を送出するための配線パターンを有する配線基板とで構成され、ＩＣを収納部に収納し、押さえ部によりＩＣのリードピンを配線パターンに押さえつけることで、高周波試験を可能とするものである。押さえ部と収納部とは、同一の樹脂により一体成形で形成され、また、収納部は箱状の凹部を有し、押さえ部は凹部を構成する一対の側壁を含み、一対の側壁の端部に切り欠きが設けられ、側壁には厚さ方向に貫通する複数の孔が形成される。

本発明によれば、被測定ＩＣの形状、寸法等に多少のバラツキがあっても、配線基板への電気的接続及び放熱のための物理的接触を確実に形成して、インピーダンス整合のとれた正確な高周波特性の測定・検査を行なうことができる。また、このための評価は、複雑なバネ機構を用いることなく簡単な構成で、安価に実施することができる。

図により本発明の実施の形態を説明する。図１（Ａ）は本発明の概略を説明する図、図１（Ｂ）は被測定ＩＣの概略を説明する図である。図中、１０は被測定ＩＣ、１１は半導体チップ、１２はリードピン、１２ａはボンディングワイヤ、１３はヒートスラグ、１４はパッケージ樹脂、１５はＩＣ押さえ部材、１６は収納部、１７は押さえ部、１８は取付け孔、１９は配線基板、２０は配線パターン、２１はパッド電極、２２は放熱部、２３は固定孔、２４は固定部材を示す。

本発明によるＩＣ評価治具は、図１（Ａ）に示すように、被測定ＩＣ１０をＩＣ押さえ部材１５内に収納して評価用の配線基板１９上に載置固定する構成である。被測定ＩＣ１０は、図１（Ｂ）に一例として示すような形状のもので、半導体基板上に各種トランジスタ等の能動素子や抵抗、容量等の受動素子が一体化したモノシリックマイクロ波集積回路等の半導体チップ１１をパッケージ樹脂１４で封止して構成される。半導体チップ１１は、ボンディングワイヤ１２ａによりリードピン１２に接続され、また、熱放散のためのヒートスラグ１３と熱的に結合されている。

リードピン１２は、通常、パッケージ樹脂１４の両側部から突き出るガルウィングタイプのものが多く使用されているが、本発明で対象とする被測定ＩＣ１０も、このタイプのリードピンで形成されているものとする。また、ヒートスラグ１３は、Ｃｕ等の熱伝導性のよい金属板からなり、ＩＣのパッケージ樹脂１４の下面側に露出された状態で形成されていることが好ましい。露出されたヒートスラグ１３は、搭載基板等に設けられた放熱部に直接接合されて効率よく熱放散が行なわれ、チップ内の動作素子が適正に動作するようにされているのが望ましい。

上述のような被測定ＩＣ１０は、測定・検査のために合成樹脂で一体成形されたＩＣ押さえ部材１５内に収納される。ＩＣ押さえ部材１５は、被測定ＩＣ１０を収納する収納部１６とリードピン１２を押さえる押さえ部１７を有している。また、被測定ＩＣ１０を収納保持して、評価用の配線基板１９上に固定するための取付け孔１８を有し、この取付け孔１８にねじ等の固定部材２４を挿入して、被測定ＩＣ１０を所定の位置に固定する。

配線基板１９は、例えば、アルミ等の金属基板上に絶縁基板を設けて形成され、その表面には、ＩＣに高周波信号を供給若しくはＩＣから高周波信号を送出するための配線パターン２０、パッド電極２１、放熱部２２等が形成されている。また、固定部材２４を受ける固定孔２３等も形成されている。パッド電極２１は被測定ＩＣ１０のリードピン１２の配列、寸法等に対応するパターンで形成され配線パターン２０に電気的に接続されている。放熱部２２は、被測定ＩＣのヒートスラグ１３と密接に接触して、被測定ＩＣで発生される熱を金属基板を介して放散するように形成されている。

上述の如く構成されたＩＣ評価治具は、ＩＣ押さえ部材１５の収納部１６内に被測定ＩＣ１０を収納し、被測定ＩＣ１０のリードピン１２が配線基板１９のそれぞれにパッド電極２１に対応するように載置する。次いで、固定部材２４を締付けることにより、ＩＣ押さえ部材１５の押さえ部１７が弾性的に撓んでリードピン１２をパッド電極２１に押しつけ、電気的接続を形成する。また、ＩＣ押さえ部材１５の収納部１６の基壁で被側定ＩＣ１０のパッケージ上面を押圧し、下面側のヒートスラグ１３を放熱部２２の表面に密接させる。

しかしながら、リードピン１２の高さ位置やＩＣのパッケージ厚さには、多少のバラツキがある。このため、ＩＣ押さえ部材１５の押さえ部１７の弾性が適正でない（硬すぎ或いは軟らかすぎ）場合、リードピン１２とパッド電極２１との電気的接続が不十分となったり、ヒートスラグ１３が放熱部２２に密接しなかったりする。この結果、ＩＣの動作状態が変動し、正しい評価ができなくなる。

本発明においては、このようなことを回避するために、ＩＣ押さえ部材１５の押さえ部１７で適度の弾性変形が得られるようにしている。図２は、そのための一例を示す図で、図２（Ａ）は平面図、図２（Ｂ）は端面図、図２（Ｃ）は側面図、図２（Ｄ）は被側定ＩＣを示す図である。図中、１５ａはＩＣ押さえ部材の下端、１６ａは収納部の基壁、１７ａは切り欠き、１７ｂは押さえ部下端、１７ｃは貫通孔を示す。その他の符号は図１の説明で用いたのと同じ符号を用いることにより説明を省略する。

ＩＣ押さえ部材１５は、図１で概略を説明したように、被測定ＩＣ１０を収納する収納部１６とリードピン１２を押さえる押さえ部１７を有している。収納部１６は、被測定ＩＣ１０がすっぽり入る広さの箱状の凹部を有し、ＩＣ押さえ部材の下端１５ａからの深さ寸法Ｈは、被測定ＩＣ１０のパッケージ厚さＤより僅かに小さく設定される。これにより、被測定ＩＣ１０をＩＣ押さえ部材１５で押さえたとき、収納部の基壁１６ａは被測定ＩＣ１０の上面に当たって、被測定ＩＣ１０の下面を配線基板上に密着させることができる。

収納部１６の凹部の一対の側壁は、弾性変形が可能な押さえ部１７とされ、被測定ＩＣ１０の両側から突き出る複数のリードピン１２を上方から押さえ、配線基板上のパッド電極に押圧接触させる。押さえ部１７は、ＩＣ押さえ部材１５の本体部とは別の弾性変形が可能な材料で形成することもできるが、ＩＣ押さえ部材１５の本体部と同一の樹脂材で一体成形で形成するのが簡単であり好ましい。これにより、別の材料で形成したときの構造上の複雑さや結合強度不足を回避でき、コスト的にも安価なものとすることができる。

また、押さえ部１７となる側壁の端部に切り欠き１７ａを設け、本体部分とは独立して弾性変形が可能とする構成が好ましい。これにより、その押さえ部下端１７ｂは、被測定ＩＣ１０の両側から突き出る複数のリードピン１２を均一に押圧し、部分的な接触不良が生じないようにすることができる。なお、押さえ部下端１７ｂは、予めリードピン１２の厚さｄに相当する分だけ、ＩＣ押さえ部材の下端１５ａより減じた寸法ｈとして、過度の弾性変形が生じないようにしておくのが望ましい。

押さえ部１７を弾性変形が可能とするのに、成形材料自体に弾性材を用いたり、厚さを薄くするなどの方法もある。しかし、ＩＣ押さえ部材１５と一体成形するような場合、成形材料に弾性材を用いるとＩＣ押さえ部材１５の本体部も変形してしまい、被測定ＩＣ１０を固定するのに好ましくない場合がある。また、押さえ部１７を薄く形成すると、機械的に弱くなり破断が生じたり、側方によれたりして押圧力が不足する場合がある。

そこで、押さえ部１７となる側壁には厚さ方向に貫通する貫通孔１７ｃを多数設け、多孔形状にして弾性変形が可能なようにすることができる。この形状は、押さえ部１７が側方によれずにリードピンの厚さ方向に圧縮されるように弾性変形するので、公差を効果的に吸収して押圧力を高めることができる。また、リードピンの厚さ方向に貫通孔１７ｃの孔の大きさや形成密度を変えることで、押さえ部１７の弾性を調整することができる。なお、貫通孔の孔形状は特に限定されないが、形成の容易性から円形孔で形成するのが好ましい。

図３は、以上のように形成したＩＣ押さえ部材１５を用いて、被測定ＩＣ１０を配線基板１９上に載置固定する使用形態を説明する図で、図２のＡ−Ａ’方向から見るときの断面で示してある。ここで、図２で示した被測定ＩＣ１０のパッケージ厚さＤを２.３５ｍｍ±０.０５ｍｍ、リードピン１２の厚さｄを０.２５ｍｍとする。そして、ＩＣ押さえ部材１５の下端１５ａからの深さ寸法Ｈは、パッケージ厚さＤの下限値となる２.３ｍｍとし、押さえ部１７側の寸法ｈは、２.１５ｍｍとしたものとする。

図３（Ａ）は、被測定ＩＣ１０のパッケージ厚さＤが、規定値の２.３５ｍｍで形成されている場合である。収納部の深さ寸法Ｈ＝２.３ｍｍであるので、ＩＣ押さえ部材１５の下端１５ａと配線基板１９との間は０.０５ｍｍの間隙が残っていて、被測定ＩＣ１０の下面は、配線基板１９の放熱部に密着する状態で固定される。押さえ部１７側のｈ＝２.１５ｍｍは２.１０ｍｍに弾性変形し、リードピン１２を配線基板１９上のパッド電極に押圧して良好な電気接続が得られる。

図３（Ｂ）は、被測定ＩＣ１０のパッケージ厚さＤが、規定の下限値である２.３０ｍｍで形成されている場合である。収納部の深さ寸法Ｈ＝２.３ｍｍであるので、ＩＣ押さえ部材１５の下端１５ａと配線基板１９との間隙はゼロとなるが、被測定ＩＣ１０の下面は、配線基板１９上の放熱部にほぼ密着する状態で固定される。押さえ部１７側のｈ＝２.１５ｍｍは２.０５ｍｍに弾性変形し、リードピン１２を配線基板１９上のパッド電極に押圧して良好な電気接続が得られる。

図３（Ｃ）は、被測定ＩＣ１０のパッケージ厚さＤが、規定の上限値である２.４０ｍｍで形成されている場合である。収納部の深さ寸法Ｈ＝２.３ｍｍであるので、ＩＣ押さえ部材１５の下端１５ａと配線基板１９との間は０.１ｍｍの間隙が残っていて、被測定ＩＣ１０の下面は、配線基板１９の放熱部に密着する状態で固定される。押さえ部１７側のｈ＝２.１５ｍｍは弾性変形がなく２.１５ｍｍのままであるが、リードピン１２と配線基板１９上のパッド電極との間の隙間はゼロであるので、電気接続は問題なく得ることができる。

本発明の概略を説明する図である。 本発明の押さえ部材の詳細を説明する図である。 本発明の使用形態を説明する図である。 従来技術を説明する図である。

符号の説明

１０…被測定ＩＣ、１１…半導体チップ、１２…リードピン、１２ａ…ボンディングワイヤ、１３…ヒートスラグ、１４…パッケージ樹脂、１５…ＩＣ押さえ部材、１５ａ…ＩＣ押さえ部材の下端、１６…収納部、１６ａ…収納部の基壁、１７…押さえ部、１７ａ…切り欠き、１７ｂ…押さえ部下端、１７ｃ…貫通孔、１８…取付け孔、１９…配線基板、２０…配線パターン、２１…パッド電極、２２…放熱部、２３…固定孔、２４…固定部材。

Claims (4)

1. リードピンを有する集積回路（ＩＣ）の高周波特性を試験するためのＩＣ評価治具であって、
   収納部と押さえ部とを含む押さえ部材と、前記ＩＣに高周波信号を供給若しくは前記ＩＣから高周波信号を送出するための配線パターンを有する配線基板とで構成され、前記ＩＣを前記収納部に収納し、前記押さえ部により前記ＩＣのリードピンを前記配線パターンに押さえつけることを特徴とするＩＣ評価治具。
2. 前記押さえ部と前記収納部とは、同一の樹脂により一体成形で形成されていることを特徴とする請求項１に記載のＩＣ評価治具。
3. 前記収納部は箱状の凹部を有し、前記押さえ部は前記凹部を構成する一対の側壁を含み、前記一対の側壁の端部に切り欠きが設けられていることを特徴とする請求項２に記載のＩＣ評価治具。
4. 前記収納部は箱状の凹部を有し、前記押さえ部は前記凹部を構成する一対の側壁を含み、前記一対の側壁には厚さ方向に貫通する複数の孔が形成されていることを特徴とする請求項２に記載のＩＣ評価治具。

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