JP2006090772A

JP2006090772A - 半導体装置の検査用冶具

Info

Publication number: JP2006090772A
Application number: JP2004274655A
Authority: JP
Inventors: Koji Akahori; 浩二赤堀
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-09-22
Filing date: 2004-09-22
Publication date: 2006-04-06

Abstract

【課題】ＢＧＡパッケージの半田ボールへのダメージを低減し、かつ低荷重で電気的接触の行えるＢＧＡパッケージ用ソケット機構を提供する。
【解決手段】半田ボール１０３が接触する部分に導電ゴム１０５を、ＢＧＡパッケージ１０３の基板部分１０７が接触する部分には絶縁ゴム１０４を交互に配置し、導電ゴム１０５における半田ボール１０３との接触部分の形状を円弧形状とし、ＢＧＡパッケージ１０３に負荷を加えた場合における絶縁ゴム１０４と導電ゴム１０５の形状変形を利用することにより半田ボール１０３に対して垂直方向ではなく斜め方向の圧力がかかり、導電ゴム１０５が半田ボール１０３を挟み込むことによって電気的接触を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体装置の電気特性検査に用いる検査用冶具に関するものであり、特に、半導体装置パッケージを搭載した際に、半導体装置パッケージの外部端子へのダメージを低減させ、かつ低荷重でコンタクトが行える半導体装置用ソケットに関するものである。

近年、半導体関連技術の進歩とともに半導体装置は小型かつ多ピンのパッケージが多用されるようになってきている。これに伴って半導体装置の外部端子に半田ボールを形成したＢａｌｌＧｒｉｄＡｒｒａｙパッケージ（以下ＢＧＡパッケージと称する）では、外部端子の狭ピッチ化（０．４ｍｍピッチ以下）による外部端子の半田ボールの小型化（φ１５０μｍ以内）により、半田ボールの外圧に対する物理的強度が弱くなってきている。

図５は従来のＢＧＡパッケージ用ソケットを示す構成図であり、ＢＧＡパッケージ用ソケットは、バネ３０２のような弾性体によって上下動可能に構成され、ＢＧＡパッケージ１０２との接触子となるポゴピン３０１をケース３０３に複数配置することによって構成されている。

ＢＧＡパッケージ１０２の電気特性検査では、ＢＧＡパッケージ１０２の外部端子に形成した半田ボール１０３と検査装置の検査用基板３０４との間の電気接続を行うために、図５に示すようなポゴピン３０１が使用されており、ＢＧＡパッケージ１０２の半田ボール１０３とポゴピン３０１が一致する位置にＢＧＡパッケージ１０２を配置し、コンタクトプッシャ１０１によってＢＧＡパッケージ１０２の上面を加圧することにより半田ボール１０３がポゴピン３０１に接触する。ＢＧＡパッケージ１０２の半田ボール１０３はポゴピン３０１の先端形状の鋭利な部分によって外部端子の半田ボール表面に形成された酸化膜を突き破り半田ボール１０３とポゴピン３０１の電気的接触を行っている。
特開平９−３２０７１５号公報

これまでのＢＧＡパッケージ１０２に用いられているポゴピンソケットでは、コンタクトプッシャ１０１からＢＧＡパッケージ１０２の上面に荷重（約１０〜２０ｋｇ）がかけられるため、その荷重は半田ボール１０３を介してポゴピン３０１に対して約２５〜３５ｇの圧力が垂直方向にかかることになる。その荷重によってポゴピン３０１の鋭利な部分が半田ボール１０３の表面に形成された酸化膜を破ることにより半田ボールとポゴピンの電気的接触を行っている。

しかしながらＢＧＡパッケージ１０２の半田ボール１０３に対して前記荷重（約２５〜３５ｇの荷重）が垂直方向にかかることによって半田ボール１０３が変形したり、外れたりすることがある。ここでＢＧＡパッケージ１０２の半田ボール１０３が変形すれば、ＢＧＡパッケージ１０２を実装基板上に置いたときに半田ボール端子は実装基板上の電極と接触しないことがあり接触不良の原因となる。そのためＢＧＡパッケージ１０２の半田ボール１０３にダメージを与えないＢＧＡパッケージ用ソケット機構が求められている。

また最近では、ＢＧＡパッケージの薄型化により、ＢＧＡパッケージを高荷重で加圧することによってＢＧＡパッケージ内部の半導体チップ回路へダメージを与えたり、ＢＧＡパッケージ内部の半導体チップとスタック構造で基板と接続する際に、そこでの接続不良が高荷重の加圧時（電気特性検査時）に接続されてしまうことがあり、接続不良が検出できない場合がある。そのためＢＧＡパッケージに対して低荷重で電気的接触の行えるＢＧＡパッケージ用ソケットが求められている。

本発明は、ＢＧＡパッケージに対して低ダメージで、かつ低荷重で電気的接触が行えるＢＧＡパッケージ用ソケット機構を有する半導体装置の検査用冶具を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、半導体装置の検査用冶具において、半導体装置の外部端子に形成した半田ボールが接触する部分に導電ゴムを配置し、前記半田ボール以外の接触する部分に絶縁ゴムを配置し、前記導電ゴムは前記半田ボールのある方向に向けて先細りの円弧形状を有し、前記絶縁ゴムは前記半田ボールのある方向に向けて先拡がりの円弧形状を有し、前記絶縁ゴムの高さを前記導電ゴムより高く設定し、半導体装置に対して前記絶縁ゴム側に負荷を加えたときに、前記絶縁ゴムの形状変化によって前記半田ボールを挟み込み、前記半田ボールと前記導電ゴムとの電気的接触が行えることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記導電ゴムと前記絶縁ゴムが同じ弾性力であることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記半田ボールが接触する前記導電ゴム部分を、少なくとも２つの導電ゴムによって絶縁物を挟み込んだ構成とし、１つの半田ボールに対して前記導電ゴムを２箇所以上接触させることを特徴とする。

本発明のＢＧＡパッケージ用ソケットは導電ゴムと絶縁ゴムを用いて、その形状変化を利用した機構により、ＢＧＡパッケージの半田ボールを、従来の垂直方向ではなく、斜め方向からの圧力により挟み込むために、低ダメージで、かつ低荷重で電気的接触が行える。

以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。

（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態におけるＢＧＡパッケージ用ソケットを示す断面図であり、１０１はコンタクトプッシャ、１０２はＢＧＡパッケージ、１０３はＢＧＡパッケージ１０２の外部端子となる半田ボール、１０４は絶縁ゴム、１０５は導電ゴムを示す。

ＢＧＡパッケージ用ソケット内には、導電ゴム１０５と絶縁ゴム１０４が交互に配置されており、半田ボール１０３が接触する部分に導電ゴム１０５、ＢＧＡパッケージ１０２の基板部分１０７に接触する部分に絶縁ゴム１０４が配置されている。導電ゴム１０５の下部には検査基板と接続するための電極１０６が設けられている。

コンタクトプッシャ１０１から荷重をかけていない場合、導電ゴム１０５における半田ボール１０３との接触部１０８は、図１に示すように、半田ボール１０３が十分にはまり込む円弧形状に形成されている。コンタクトプッシャ１０１から荷重をかけていないときの絶縁ゴム１０４の最上部高さは、導電ゴム１０５の最上部高さより高くなっており、ＢＧＡパッケージ１０２をソケットに挿入したときにＢＧＡパッケージ１０２の基板部分１０７が最初に当たる高さとする。

導電ゴム１０５と絶縁ゴム１０４の側部の形状は、図１に示すように、導電ゴム１０５は上部に行くにつれて細くなる円弧形状をしており、逆に絶縁ゴム１０４は上部に行くにつれて拡がっていく円弧形状となっている。導電ゴム１０５と絶縁ゴム１０４の弾力性は変形しやすいようにするためにほぼ同じとし、導電ゴム１０５と絶縁ゴム１０４の接触部分は接着せずに可動できるようにする。

次に、動作について説明する。図２に示すように、コンタクトプッシャ１０１からＢＧＡパッケージ１０２の上面に垂直方向の荷重をかけることにより、絶縁ゴム１０４はＢＧＡパッケージの基板１０７からの垂直方向の荷重を受けて絶縁ゴム１０４は横方向に膨張する。絶縁ゴム１０４に隣接する導電ゴム１０５は絶縁ゴム１０４の横方向への圧力を受けることによって、導電ゴム１０５における半田ボール１０３が接触する部分である接触部１０８では、導電ゴム１０５の円弧形状の作用によって内側方向の圧力がかかる。その圧力によって半田ボール１０３は導電ゴム１０５により挟み込まれ、その挟み込みの圧力と挿入する際の導電ゴム１０５と半田ボール１０３との摩擦力により半田ボール１０３表面に形成された酸化膜が破られ、半田ボール１０３に対して低ダメージでかつＢＧＡパッケージに対して低荷重で電気的接触が行える。

（第２の実施形態）
図３は本発明の第２の実施形態におけるＢＧＡパッケージ用ソケットを示す断面図であり、２０１は導電ゴム、２０２は絶縁物を示す。なお、図１に示す、第１の実施形態における部材と同一の部材、若しくは同一機能の部材については、同一の符号を付して、詳細な説明は省略する。

第２の実施形態は、半田ボール１０３が接触する下部分、すなわち図１に示す第１の実施形態における導電ゴム１０５の部分を、図４に示すように、２つの導電ゴム２０１によって絶縁物２０２を挟み込んだ形状にすることにより、ＢＧＡパッケージ１０２の１つの半田ボール１０３に対して２つの導電ゴム２０１が接触する構造としたものである。導電ゴム２０１の下部には検査基板と接続するための電極１０６が設けられている。このような構造により、ケルビン法を用いて接触抵抗の影響を無視した測定が行える。ここで、導電ゴム２０１が変形しやすくするために、絶縁物２０２は変形しない絶縁素材とする。導電ゴム２０１と絶縁物２０２の接触部分は接着せずに可動できるようにする。

動作としては、第１の実施形態と同様であり、半田ボール１０３が導電ゴム２０１によって挟み込まれることにより、半田ボール１０３に対して低ダメージでかつＢＧＡパッケージ１０２に対して低荷重で電気的接触が行える。

以上説明したように、本発明は、ＢＧＡパッケージに対して大きな圧力をかけることのできない電気特性検査時に有用である。

本発明の第１の実施形態におけるＢＧＡパッケージ用ソケットを示す断面図図１においてＢＧＡパッケージ用ソケットに負荷をかけた状態を示す断面図本発明の第２の実施形態におけるＢＧＡパッケージ用ソケットおよびこのＢＧＡパッケージ用ソケットに負荷をかけた状態を示す断面図図３のＢＧＡパッケージ用ソケットの平面図従来のＢＧＡパッケージ用ソケットの断面図

符号の説明

１０１コンタクトプッシャ
１０２ＢＧＡパッケージ
１０３半田ボール
１０４絶縁ゴム
１０５，２０１導電ゴム
１０６電極
１０７基板部分
１０８接触部
２０２絶縁物
３０１ポゴピン
３０２バネ（弾性体）
３０３ケース
３０４検査用基板

Claims

半導体装置の検査用冶具において、半導体装置の外部端子に形成した半田ボールが接触する部分に導電ゴムを配置し、前記半田ボール以外の接触する部分に絶縁ゴムを配置し、前記導電ゴムは前記半田ボールのある方向に向けて先細りの円弧形状を有し、前記絶縁ゴムは前記半田ボールのある方向に向けて先拡がりの円弧形状を有し、前記絶縁ゴムの高さを前記導電ゴムより高く設定し、半導体装置に対して前記絶縁ゴム側に負荷を加えたときに、前記絶縁ゴムの形状変化によって前記半田ボールを挟み込み、前記半田ボールと前記導電ゴムとの電気的接触が行えることを特徴とする半導体装置の検査用冶具。
前記導電ゴムと前記絶縁ゴムが同じ弾性力であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の検査用冶具。
前記半田ボールが接触する前記導電ゴム部分を、少なくとも２つの導電ゴムによって絶縁物を挟み込んだ構成とし、１つの半田ボールに対して前記導電ゴムを２箇所以上接触させることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の検査用冶具。