JP2007309754A

JP2007309754A - 半導体検査装置

Info

Publication number: JP2007309754A
Application number: JP2006138084A
Authority: JP
Inventors: Megumi Takemoto; めぐみ竹本; Akihiko Yamamoto; 昭彦山本
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2006-05-17
Filing date: 2006-05-17
Publication date: 2007-11-29

Abstract

【課題】テスト回路を有する基板と半導体パッケージとの間で両者間の十分な電気的コンタクトを取ることができ、半導体パッケージの高周波検査を可能にする半導体検査装置を提供する。
【解決手段】テスト回路を有する基板２と、上記基板上に設けられ、上記テスト回路に対する信号の入出力端子を構成する配線１と、上記基板と被検査半導体パッケージ３との間に設けられ、上記被検査半導体パッケージの入出力端子を構成するパッド４と上記配線とを電気的に接続する弾力性を有するコンタクトシート５とを備え、上記配線の上記被検査半導体パッケージ側の面に複数個の突起部１Ａを形成した構成とする。
【選択図】図１

Description

この発明は半導体検査装置、特に半導体パッケージの調整や電気特性確認のテストを行なうための検査装置に関するものである。

近年の携帯電話やパソコンでのインターネット通話の普及に伴い、情報通信量が高密度化・大容量化され、高速の処理が必要になってきている。これら情報通信の高速処理化に伴い、通信を制御するための半導体パッケージにおいても高速化が要求され、より高周波の半導体パッケージが開発され、生産されている。

このような半導体パッケージの出荷に際しては、半導体パッケージの動作テストが実施されるが、この場合、動作テストを行なうテスタ（コンピュータ）と半導体パッケージとの間で電気信号のやり取りをするために、半導体パッケージのパッドを検査用基板の端子に接触させる必要がある。

しかしながら、検査用基板が平坦であるのに対して、半導体パッケージのパッド側の面は、反り・うねりが生じることが多く、また量産においては、反りやうねりの状況が多岐にわたることがあるため、検査用基板の配線と半導体パッケージのパッドとのコンタクト性を良くするために、それらの間に弾力性のある異方導電性シートを介在させている。

しかし、異方導電性シートは、コンタクトの方向に弾力性が少なく、十分な効果が期待できないため、複数の異方導電性シートを重ねて使用すると共に、各シートに相互のコンタクトを図りやすくするためのバンプを設けることにより、十分な弾力性を確保していた。（例えば特許文献１参照）。

特開平８−３１６２７４号公報

従来の半導体検査装置は上記のように構成されていたが、異方導電性シートは通電経路が長くなるため、特に高速応答が要求される高周波の検査では、所望の電気的特性が得られなくなるという問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、テスト回路を有する基板と半導体パッケージとの間で両者間の十分な電気的コンタクトをとることができ、半導体パッケージの高周波検査を可能にする半導体検査装置を提供することを目的とする。

この発明に係る半導体検査装置は、テスト回路を有する基板と、上記基板上に設けられ、上記テスト回路に対する信号の入出力端子を構成する配線と、上記基板と被検査半導体パッケージとの間に設けられ、上記被検査半導体パッケージの入出力端子を構成するパッドと上記配線とを電気的に接続する弾力性を有するコンタクトシートとを備え、上記配線の上記被検査半導体パッケージ側の面に複数個の突起部を形成したものである。

この発明に係る半導体検査装置は上記のように構成されているため、テスト回路を有する基板と被検査半導体パッケージとの間で十分な電気的コンタクトをとることができ、被検査半導体パッケージの高周波検査を実施することができるものである。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図にもとづいて説明する。図１は、実施の形態１による検査装置により半導体パッケージの検査を実施する状態を示す側面図、図２は、実施の形態１における基板の配線の構成を拡大して示す斜視図で、コンタクトシートを取り除いた状態を示している。

半導体パッケージの検査は、図１に示すように、テスト回路（図示せず）を有すると共に、上記テスト回路に対する信号の入出力端子を構成する配線１を備えた基板２と、被検査半導体パッケージ３の裏面に設けられ、被検査半導体パッケージの入出力端子を構成するパッド４とを、弾力性と導電性を有するコンタクトシート５を介して当接させ、図１に矢印６で示すように外力を加えることによって上記基板２の配線１と被検査半導体パッケージ３のパッド４とをコンタクトシート５を介して電気的に接続した状態で行なわれる。

詳しく説明すると、上記基板２は、基体となる誘電体層２Ａと、その裏面に設けられたグランド層２Ｂと、上記誘電体層２Ａの表面に設けられ、テスト回路を形成する配線パターン（図示せず）を有する配線層２Ｃと、上記配線層２Ｃに設けられ、上記テスト回路に対する信号の入出力端子を構成すると共に、検査用の計測器と接続された配線１とから構成されている。

また、コンタクトシート５は、弾性を有する樹脂ベース内に金属針金からなる複数個のコンタクトピンを傾斜させて埋め込んだものがよく用いられ、その厚みの１割程度の段差を吸収して上記パッド４と配線１との信号のやり取りができるようにされている。即ち、コンタクトシート５は、その厚みが厚いほど被検査半導体パッケージ３の反りやパッド４の高さのばらつきに対応しやすい特性を有している。

一方、高周波応答が要求される機種においては、コンタクトシート５の厚みが厚いと計測速度が遅くなるため、検査項目によっては測定できないことがある。
そのため、パッド４と配線１との電気接続の安定性と高周波特性への対応がトレードオフとなっている。

実施の形態１は、このような観点からコンタクトシート５の厚みを厚くすることなく、基板２の配線１と被検査半導体パッケージ３のパッド４とのコンタクトを十分に確保することができる構成を提供する。

具体的には、図２に拡大した構成を示すように、基板２の配線１上に複数個の凹凸を形成する金属の突起部１Ａを形成するものである。この突起部１Ａはパッド４の全面に対応するように配線１に設けられるものではなく、パッド４の外縁部から内方に向けてコンタクトシート５の厚みに相当する寸法を除外した内側の領域に対応するように配線１に設けられている。

被検査半導体パッケージ３のパッド４は図２に示すように、被検査半導体パッケージの裏面から少し内面側に入り込んだ状態で設けられているが、上記のような構成の突起部１Ａによってコンタクトシート５をパッド４に押圧することにより、コンタクトシート５は被検査半導体パッケージの裏面からパッド４の面に至る凹部の周壁面に沿う形でパッド４に押圧されるため、パッド４とコンタクトシート５と配線１の突起部１Ａとを支障なくコンタクトさせることができる。

特に配線１の上面に金属の突起部１Ａを設けたため、金属の突起部１Ａとコンタクトシート５とのコンタクト性が向上し、配線１とパッド４との電気的接続を確実に行うことができる。

次に、配線１の上面に形成する突起部１Ａについて図３を用いて詳細に説明する。
突起部１Ａは金、銀、銅、ニッケル、パラジウムや、これらの合金からなる大小の複数の金属粉末１ＡＡを配線１上に配設し、配線１の金属粉末の周囲をマスキングした後、例えばニッケル−リン無電解めっきにより形成した金、銀、銅、ニッケル、パラジウムや、これらの合金からなる金属層１ＡＢで覆い、上記各金属粉末を配線１に付着させるようにしている。

めっきによって形成される金属層１ＡＢは約５mm以上の厚さとすることにより、配線１への十分な付着力が得られることは実験的に確認ずみである。また、金属層１ＡＢの表面に金めっきを施せば防錆効果と、表面効果により高い周波数の測定が可能となるものである。
なお、図３では突起部１Ａを複数の金属粉末１ＡＡの集合体として形成したが、複数の金属粉末１ＡＡの部分を１個の金属粒によって形成してもよい。

例えばワイヤボンディングなどによりボール状の核として１個の金属粒（図示せず）を形成し、圧着や超音波接合などの方法によって配線１に固定した後、めっき法により金、銀、銅、ニッケル、パラジウムや、これらの合金からなる金属層で図３と同様に覆い、配線１と金属粒との付着力を強固にする。

金属層の上に更に低抵抗金属層をめっき法によって形成してもよい。高周波信号は表皮効果で金属の表面を流れるため、低抵抗金属層を形成することによって高周波特性を改善することが可能となる。

この場合においても、めっきによる金属層の厚さを約５mm以上とすれば、図３の場合と同様に、十分な付着力が得られることは実験的に確認ずみである。

実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２を図にもとづいて説明する。図４は、実施の形態２による半導体検査装置の概略構成を示す斜視図である。この図において、図１、図２と同一または相当部分には同一符号を付している。

実施の形態２は、配線１に突起部を形成するものではなく、コンタクトシート５全体に複数個のコンタクトピン５Ａを傾斜させて埋め込むと共に、コンタクトシート５のパッド４及び配線１に対応する部分に埋め込まれたコンタクトピンの上下端に突起部を形成したものである。

具体的に説明すると、コンタクトシート５はシリコーンやウレタンゴムなどの弾性を有する樹脂ベース５Ａ内に、ベリリウム銅、銅、リン青銅、真鍮などからなるコンタクトピン５Ｂをピンの上下端がそれぞれ樹脂ベース５Ａの上面、下面に位置するように、所定の間隔で複数個、傾斜させた状態で埋め込んだものである。

コンタクトピン５Ｂのうち、半導体パッケージ３のパッド４及び配線１に対応しているものの上端及び下端には、それぞれ金属製の突起部５Ｃが形成されている。
図５は、コンタクトシート５の樹脂ベース５Ａに埋め込まれたコンタクトピン５Ｂの上端と突起部５Ｃとを拡大して示す概略図である。

また、突起部５Ｃは図６に示すように、コンタクトピン５Ｂの一端に固着された大小の複数個の金属粉末５ＢＡと、めっき法によって図３と同様に形成され、上記金属粉末５ＢＡを覆うと共に、コンタクトピン５Ｂに付着させる金属層５ＢＢとから構成されている。

突起部５Ｃをこのような構成とすることにより、半導体パッケージ３に反りが生じていたり、パッド４の高さにばらつきがあって大きな段差があったとしても、これらを十分に吸収して確実なコンタクトを取ることができ、また、パッド４の外周部がガラスコーティングされているような場合でも安定したコンタクトを得ることができる。

実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３を図にもとづいて説明する。図７は、実施の形態３による半導体検査装置のうち、コンタクトシートの概略構成を示す斜視図である。この図において、図４と同一または相当部分には同一符号を付している。なお、コンタクトシート以外の構成は図４と同様であるため、図示及び説明を省略する。

実施の形態３におけるコンタクトシート５は、半導体パッケージ３のパッド４及び配線１に対応する領域（図７で破線で囲った領域）にのみ、実施の形態２で説明したコンタクトピン５Ｂを傾斜させて埋め込み、各コンタクトピン５Ｂの上端及び下端に金属の突起部５Ｃを形成すると共に、パッド４及び配線１に対応しない領域（図７で破線で囲った領域以外の領域）については、図４でコンタクトピン５Ｂを埋め込んでいた位置にコンタクトピン挿入用の孔だけを空洞部５Ｄとして形成し、この空洞部５Ｄにはコンタクトピン５Ｂを埋め込まないようにしている。

このような構成とすることにより、空洞部５Ｄを形成した領域は、コンタクトピン５Ｂを埋め込んだ領域に比べて剛性が小さくなるため、従来、十分に吸収することができなかった半導体パッケージ３の反りやパッド４の高さのばらつきを十分に吸収することができるようになり、より安定したコンタクトを得ることができるようになる。

図８は、この実施の形態の別の実施例を示すもので、空洞部５Ｄを形成した領域（図７で破線で囲った領域以外の領域）を切削・研磨などによる機械加工あるいはエッチングなどによる化学研磨によって表面から所定の寸法を除去して厚さを薄くし、パッド４及び配線１に対応する領域は図７に示す厚さをそのまま保持させるようにしたものである。

このような構成とすることにより、パッド４及び配線１に対応するコンタクトピン５Ｂを埋め込んだ領域は、パッド４の高さのばらつきによる大きな段差や半導体パッケージに大きな反りが生じていても、これらを吸収して十分なコンタクトができるようになる。

図９は、この実施の形態の更に別の実施例を示すもので、図８における空洞部５Ｄの全てにコンタクトピン５Ｂを埋め込んだものである。この場合は、図８の空洞部を形成した領域に比して剛性が少し大きくなるが、図８の場合と同様な効果を期待することができる。

実施の形態４．
次に、この発明の実施の形態４を図にもとづいて説明する。図１０は、実施の形態４による半導体検査装置により半導体パッケージの検査を実施する状態を示す側面図である。この図において、図１と同一または相当部分には同一符号を付している。図１と異なる点は、基板２がフレキシブル性を有するフレキシブル基板として構成され、弾性体７上に配設されている点である。その他の構成は図１と同様であるため説明を省略する。

実施の形態４は上記のように構成されているため、検査の実施時には、半導体パッケージ３に対して矢印６のように外力を加えると、基板２はその下部に設置されている弾性体７を圧縮して半導体パッケージ３の形状に沿って変形する。そのため、コンタクトシート５を薄くすることができ、高周波特性の測定時には、より高い周波数の測定が可能となるものである。

この発明の実施の形態１による半導体検査装置により半導体パッケージの検査を実施する状態を示す側面図である。実施の形態１における基板の配線の構成を拡大して示す斜視図で、コンタクトシートを取り除いた状態を示している。実施の形態１における突起部の詳細構成を示す説明図である。この発明の実施の形態２による半導体検査装置の概略構成を示す斜視図である。実施の形態２において、コンタクトシートに埋め込まれたコンタクトピンと突起部の構成を拡大して示す概略図である。実施の形態２における突起部の詳細構成を示す説明図である。この発明の実施の形態３による半導体検査装置のうちコンタクトシートの概略構成を示す斜視図である。実施の形態３における別の実施例を示す斜視図である。実施の形態３における更に別の実施例を示す斜視図である。この発明の実施の形態４による半導体検査装置により半導体パッケージの検査を実施する状態を示す側面図である。

符号の説明

１配線、１Ａ突起部、１ＡＡ金属粉末、１ＡＢ金属層、２基板、
２Ａ誘電体層、２Ｂグランド層、２Ｃ配線層、３半導体パッケージ、
４パッド、５コンタクトシート、５Ａ樹脂ベース、５Ｂコンタクトピン、
５Ｃ突起部、５Ｄ空洞部、６外力。

Claims

テスト回路を有する基板と、上記基板上に設けられ、上記テスト回路に対する信号の入出力端子を構成する配線と、上記基板と被検査半導体パッケージとの間に設けられ、上記被検査半導体パッケージの入出力端子を構成するパッドと上記配線とを電気的に接続する弾力性を有するコンタクトシートとを備え、上記配線の上記被検査半導体パッケージ側の面に複数個の突起部を形成したことを特徴とする半導体検査装置。
上記突起部は、金属または金属の合金からなり、上記配線に固定された粉末または粒と、上記粉末または粒を覆う金属膜とから構成されたことを特徴とする請求項１記載の半導体検査装置。
テスト回路を有する基板と、上記基板上に設けられ、上記テスト回路に対する信号の入出力端子を構成する配線と、上記基板と被検査半導体パッケージとの間に設けられ、上記被検査半導体パッケージの入出力端子を構成するパッドと上記配線とを電気的に接続する弾力性を有するコンタクトシートとを備え、上記コンタクトシートは、弾性絶縁材と、上記弾性絶縁材に、上記基板と上記被検査半導体パッケージとを結ぶ方向に複数個埋め込まれたコンタクトピンとから構成され、上記各コンタクトピンのうち上記パッドと上記配線に対応する位置に設けられたコンタクトピンの両端に突起部を形成したことを特徴とする半導体検査装置。
上記弾性絶縁材のうち、上記パッドに対応する部分以外の部分の厚さを、上記パッドに対応する部分の厚さより薄くしたことを特徴とする請求項３記載の半導体検査装置。
テスト回路を有する基板と、上記基板上に設けられ、上記テスト回路に対する信号の入出力端子を構成する配線と、上記基板と被検査半導体パッケージとの間に設けられ、上記被検査半導体パッケージの入出力端子を構成するパッドと上記配線とを電気的に接続する弾力性を有するコンタクトシートとを備え、上記コンタクトシートは、弾性絶縁材と、上記弾性絶縁材に、上記基板と上記被検査半導体パッケージとを結ぶ方向に複数個形成された空洞部とから構成され、上記各空洞部のうち、上記パッドと上記配線に対応する位置に設けられた空洞部にコンタクトピンを埋め込んだことを特徴とする半導体検査装置。
上記弾性絶縁材のうち、上記コンタクトピンが埋め込まれていない部分の厚さを、上記コンタクトピンが埋め込まれた部分の厚さより薄くしたことを特徴とする請求項５記載の半導体検査装置。
上記基板をフレキシブル基板としたことを特徴とする請求項１または請求項３あるいは請求項５記載の半導体検査装置。