JP2010169526A - 電気的試験用装置及び電子装置の電気的試験方法 - Google Patents

Abstract

【課題】信頼性の高い電気的試験用装置及び電気的試験方法を提供すること。
【解決手段】電気的試験用装置１は、検査装置１１と電気的に接触する第１プローブ４と、第１プローブ４と電気的に接続され、被試験体１２の外部端子１３と電気的に接触する第２プローブ７と、第１プローブ４と第２プローブ７を収容し、第１プローブ４と第２プローブ７との間に流体が流出入されるシリンダ５と、シリンダ５内の流体圧を制御する流体圧レギュレータ２と、を備える。第１プローブ４の検査装置１１に対する接触力及び第２プローブ７の外部端子１３に対する接触力は、シリンダ５内の流体圧によって制御される。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子装置（例えば半導体装置）の電気的試験に用いる装置、及び電子装置の電気的試験方法に関する。

電子装置、例えば半導体装置の製造工程においては、電気的試験用装置を用いて電子装置の電気的特性が検査され、不良品の選別が実施されている。この電気的試験においては、電気的試験用装置のプローブが電子装置の外部端子、又は電子装置及び検査装置（例えばテストボード）の外部端子と電気的に接続される。プローブと外部端子との接続に係る技術については、例えば特許文献１及び特許文献２に開示されている。

特許文献１に記載の検査用治具は、複数の接触子を介して、半導体装置の複数の外部端子と検査用基板とを接続して電気特性検査を行う半導体装置の検査用治具であり、特許文献１に記載の検査用治具においては、各接触子を独立して動作可能にケース内に配設し、各接触子の内部に真空吸引通路を設けて、外部端子と接触した状態で真空吸引することにより接触子と外部端子とをそれぞれ密着させている。

特許文献２に記載のＩＣソケットは、上端に接触部、下端に接続部、中間にピストン部を有する複数のプランジャと、プランジャにピストン部が上下動可能に嵌入され、天井面から接触部を突出させるシリンダ孔が形成され、シリンダ孔にピストン部の下側から加圧気体を流入させる気体通路を備えたプランジャ設置部材と、プランジャの接続部を浸漬する導電性流体を収容するバレル部材が所定に配設され、プランジャ設置部材の下面に積層されたベース部材とを備える。特許文献１に記載のＩＣソケットにおいては、シリンダ孔に加圧気体を流入することにより、プランジャがピストン部に上方に付勢され、接触部がＩＣのリードピンに接触される。

特開２００５−２４１４２７号公報 特開平２−２３４０７９号公報

以下の分析は、本発明の観点から与えられる。

電子装置の電気的試験を実施する際、例えば、ＢＧＡ（Ball Grid Array）パッケージに反りが発生していたり、ＱＦＰ（Quad Flat Package）の外部端子の配置位置がばらついたりすることにより、各電子装置の外部端子の位置がばらつくことがある。この場合、電気的試験用装置のプローブが外部端子に接触する力にばらつきが生ずることになる。これにより、電気的試験が不合格と判断される電子装置が生じ、歩留まりの低下を引き起こしていた。

例えば、プローブをコイルバネの反発力によって外部端子に押圧する場合には、パッケージの反りや外部端子の配置位置のばらつきにより、各外部端子とプローブとの接触力が異なることになる。また、コイルバネの反発力（押圧力）自体にもばらつきが存在している。このため、プローブと外部端子との接触力が弱い箇所においては、接触抵抗が高くなり、電気的試験の結果が不合格となる。

一方、プローブと外部端子との接触力との高めるために、電子装置にかける荷重を大きくしたり、特許文献１に記載のように吸引密着させたりすると、今度は、外部端子の変形や損傷が問題となり、これによっても歩留まりが低下することになる。

特許文献２に記載のＩＣソケットにおいては、加圧気体の圧力の検知機構及びフィードバック機構がないので、接触部（プローブ）とリードピン（外部端子）とが適切な接触力で接触されず、外部端子の変形や損傷を引き起こしたり、接触不良を生じたりするおそれがある。また、特許文献２に記載のＩＣソケットにおいては、ＩＣは、ベース基板を介してＩＣ試験装置に電気的接続されているので、その構成が大型かつ複雑にならざるをえない。さらに、ベース基板においては、リードピンとＩＣ試験装置を電気的に接続するために導電性液体（水銀等）を使用しており、その維持管理には労力を要すると共に、安全面及び環境面に対しても十分な配慮が必要となる。

本発明の第１視点によれば、検査装置と電気的に接触する第１プローブと、第１プローブと電気的に接続され、被試験体の外部端子と電気的に接触する第２プローブと、第１プローブと第２プローブを収容し、第１プローブと第２プローブとの間に流体が流出入されるシリンダと、シリンダ内の流体圧を制御する流体圧レギュレータと、を備える電気的試験用装置が提供される。第１プローブの検査装置に対する接触力及び第２プローブの外部端子に対する接触力は、シリンダ内の流体圧によって制御される。

上記第１視点の好ましい形態によれば、第１プローブと第２プローブとは、弾性部材によって接続される。弾性部材は、第１プローブを検査装置方向に押圧し、第２プローブを外部端子方向に押圧する。

上記第１視点の好ましい形態によれば、第１プローブの検査装置に対する接触力及び第２プローブの外部端子に対する接触力のうち、シリンダ内の流体圧による接触力は、弾性部材の押圧力による接触力よりも大きい。

上記第１視点の好ましい形態によれば、弾性部材の押圧力による接触力は、流体圧による接触力の５％以下である。

上記第１視点の好ましい形態によれば、第１プローブと第２プローブとは、弾性部材を介して電気的に接続されている。

上記第１視点の好ましい形態によれば、弾性部材は、コイルバネである。

上記第１視点の好ましい形態によれば、流体は空気である。流体圧レギュレータは電気的流体レギュレータである。

本発明の第２視点によれば、電気的に接続された第１プローブ及び第２プローブを収容するシリンダ内に流体を供給し、シリンダ内の流体圧によって、第１プローブと検査装置との電気的接触を維持すると共に、第２プローブと電子装置の外部端子との電気的接触を維持し、複数のシリンダ内の流体圧を一定に制御する電子装置の電気的試験方法が提供される。

上記第２視点の好ましい形態によれば、第１プローブと第２プローブとを弾性部材によって接続する。弾性部材の押圧力によっても、第１プローブと検査装置との電気的接触を維持すると共に、第２プローブと電子装置の外部端子との電気的接触を維持する。第１プローブの検査装置に対する接触力及び第２プローブの外部端子に対する接触力のうち、シリンダ内の流体圧による接触力は、弾性部材の押圧力による接触力よりも大きくする。

本発明は、以下の効果のうち少なくとも１つを有する。

本発明によれば、プローブと電子装置及び検査装置との接触力のばらつきを抑制すると共に、接触力を所定範囲に維持することができるので、電気的試験の信頼性を高めることができ、また接続不良による歩留まり低下を抑制することができる。

本発明の第１実施形態に係る電気的試験用装置の概略平面図。 本発明の第１実施形態に係る電気的試験用装置の概略平面図。 本発明の第１実施形態に係る電気的試験用装置の概略平面図。

本発明の第１実施形態に係る電気的試験用装置について説明する。図１に、本発明の第１実施形態に係る電気的試験用装置の概略平面図を示す。

電気的試験用装置１は、被試験体１２（例えば電子装置）の電気的特性試験に用いられ、被試験体と検査装置１１（例えばテストボード）とを電気的に接続する。電気的試験用装置１は、流体圧レギュレータ２と、チューブ３と、第１プローブ４と、シリンダ５と、弾性部材６と、第２プローブ７と、を備える。

第１プローブ４と第２プローブ７とは、電気的に接続されている。電気的特性試験をする際、第１プローブ４は、検査装置１１の端子と電気的に接続され、第２プローブ７は、被試験体１２の外部端子１３と電気的に接続される。

シリンダ５は、第１プローブ４、第２プローブ７、及び第１プローブ４と第２プローブ７とを連結する弾性部材６を有する。シリンダ５には、第１プローブ４と第２プローブ７との間に流体を流出入可能とするようにチューブ３が接続されている。図１に示す形態においては、複数のシリンダ５は、チューブ３を介して内部を連通するように連結されている。これにより、複数のシリンダ５内の流体圧を均一にすることができる。

第１プローブ４と第２プローブ７は、シリンダ５内に摺動可能に配され、好ましくは、シリンダ５に供給された流体を第１プローブ４と第２プローブ７との間に保持できるようにシリンダ５に嵌入されている。これにより、第１プローブ４と第２プローブ７は、シリンダ５の流体圧によってシリンダ５内を摺動させることができる。

また、第１プローブ４と第２プローブ７は、弾性部材６を介して接続されている。弾性部材６は、第１プローブ４と第２プローブ７をそれぞれ外方に押動するような反発力を有すると好ましく、これにより第１プローブ４を検査装置１１に対して押圧し、第２プローブ７を被試験体１２の外部端子１３に対して押圧することができる。弾性部材６としては、例えばコイルバネを使用することができる。第１プローブ４と第２プローブ７とは、弾性部材６に導電部材を用いて、弾性部材６によって電気的に接続してもよいし、弾性部材６とは別の導体を用いて電気的に接続してもよい。

第１プローブ４と第２プローブ７との間には、流体が流出入され、流体圧によってもそれぞれ外方への押動力が調整される。流体としては、気体又は液体を使用することができるが、取り扱いの容易性やコスト性から空気を用いると好ましい。

流体は、チューブ３を通じてシリンダ５内に流入される。複数のシリンダ５内の流体圧は、流体圧レギュレータ２によって所定の圧力に制御される。流体として例えば空気を使用する場合、流体圧レギュレータ２としては、例えば電気的流体（空気）レギュレータ（電空レギュレータ）を使用することができる。複数のシリンダ５内の流体圧は、図１に示す形態にように、チューブ３によって内部を連通させて複数のシリンダ５の内圧が同圧になるよう内圧制御されてもよいし、各シリンダ５がそれぞれ独立して流体圧レギュレータで内圧制御されてもよい。

第１プローブ４と検査装置１１の端子及び第２プローブ７と被試験体１２の外部端子１３とは、弾性部材６による押圧力とシリンダ５内の流体圧によって接触することになる。すなわち、第１プローブ４と検査装置１１の端子との接触力及び第２プローブ７と被試験体１２の外部端子１３との接触力は、弾性部材６の押圧力とシリンダ５内の流体圧力との合力となる。このとき、接触力は、弾性部材６の押圧力よりもシリンダ５内の流体圧力が主となるようにすると好ましい。好ましくは、各第１プローブ４と検査装置１１の端子との接触力のばらつき及び各第２プローブ７と被試験体１２に外部端子１３との接触力のばらつきが５％以下、より好ましくは１％以下となるようにする。例えば、弾性部材６がコイルバネであり、その押圧力のばらつきは±２０％であるとする。このとき、第１プローブ４の検査装置１１に対する接触力及び第２プローブ７の被試験体１２に対する接触力のうち、シリンダ５内の流体圧による接触力が、弾性部材６の押圧力による接触力の５％以下と設定すると好ましい。これにより、各接触力のばらつきを１％以下に抑えることができる。

次に、図１に示す電気的試験用装置１を用いた電子装置の電気的試験方法について説明する。まず、被試験体１２をハンドラプッシャ１４によって支持すると共に、検査装置１１方向に押圧する。次に、シリンダ５内の流体圧を高め、第１プローブ４を検査装置１１に対して押圧させると共に、第２プローブ７を被試験体１２の外部端子１３に押圧させる。流体圧レギュレータ２によって複数のシリンダ５内の流体圧を所定の圧力に維持する。このとき、流体圧による接触力は、弾性部材６の押圧力による接触力よりも大きいので、各第１プローブ４と検査装置１１との接触力及び各第２プローブ７と被試験体１２の外部端子１３との接触力は一定に保持される。これにより、接触力不足又は接触力過剰を回避し、被試験体１２の電気的試験の信頼性を高めることができる。

図２及び図３に、本発明の第１実施形態に係る電気的試験用装置の概略平面図を示す。図２は、被試験体１２が変形し（反りが発生し）、外部端子１３の位置にばらつきが生じている状態を示す。このような状態においても、本発明によれば、各プローブに掛かる流体圧を一定に制御することによって、各外部端子１３に対する接触力を一定にすることができる。また、図３は、各外部端子１３の大きさにばらつきが生じている状態を示す。このような状態においても、本発明によれば、各プローブに掛かる流体圧を一定に制御することによって、各外部端子１３に対する接触力を一定にすることができる。

図１〜図３においては、被試験体１２の外部端子１３は、ボール状の外部端子が図示されているが、これに限定されることなく、平板状端子等、種々の端子に本発明を適用することができる。また、プローブ４，７の形状も図示の形状に限定されることなく、接続対象に応じて適宜変形させることができる。

本発明の電気的試験用装置及び電子装置の電気的試験方法は、上記実施形態に基づいて説明されているが、上記実施形態に限定されることなく、本発明の範囲内において、かつ本発明の基本的技術思想に基づいて、上記実施形態に対し種々の変形、変更及び改良を含むことができることはいうまでもない。また、本発明の請求の範囲の枠内において、種々の開示要素の多様な組み合わせ・置換ないし選択が可能である。

本発明のさらなる課題、目的及び展開形態は、請求の範囲を含む本発明の全開示事項からも明らかにされる。

１ 電気的試験用装置
２ 流体圧レギュレータ
３ チューブ
４ 第１プローブ
５ シリンダ
６ 弾性部材
７ 第２プローブ
１１ 検査装置（テストボード）
１２ 被試験体（電子装置）
１３ 外部端子
１４ ハンドラプシャ

Claims (9)

1. 検査装置と電気的に接触する第１プローブと、
   前記第１プローブと電気的に接続され、被試験体の外部端子と電気的に接触する第２プローブと、
   前記第１プローブと前記第２プローブを収容し、前記第１プローブと前記第２プローブとの間に流体が流出入されるシリンダと、
   前記シリンダ内の流体圧を制御する流体圧レギュレータと、を備え、
   前記第１プローブの前記検査装置に対する接触力及び前記第２プローブの前記外部端子に対する接触力は、前記シリンダ内の流体圧によって制御されることを特徴とする電気的試験用装置。
2. 前記第１プローブと前記第２プローブとは、弾性部材によって接続され、
   前記弾性部材は、前記第１プローブを前記検査装置方向に押圧し、前記第２プローブを前記外部端子方向に押圧することを特徴とする請求項１に記載の電気的試験用装置。
3. 前記第１プローブの前記検査装置に対する接触力及び前記第２プローブの前記外部端子に対する接触力のうち、前記シリンダ内の流体圧による接触力は、前記弾性部材の押圧力による接触力よりも大きいことを特徴とする請求項２に記載の電気的試験用装置。
4. 前記弾性部材の押圧力による接触力は、前記流体圧による接触力の５％以下であることを特徴とする請求項３に記載の電気的試験用装置。
5. 前記第１プローブと前記第２プローブとは、前記弾性部材を介して電気的に接続されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の電気的試験用装置。
6. 前記弾性部材は、コイルバネであることを特徴とする請求項５に記載の電気的試験用装置。
7. 前記流体は空気であり、
   前記流体圧レギュレータは電気的流体レギュレータであることを特徴とする１〜６のいずれか一項に記載の電気的試験用装置。
8. 電気的に接続された第１プローブ及び第２プローブを収容するシリンダ内に流体を供給し、
   前記シリンダ内の流体圧によって、前記第１プローブと検査装置との電気的接触を維持すると共に、前記第２プローブと電子装置の外部端子との電気的接触を維持し、
   複数の前記シリンダ内の流体圧を一定に制御することを特徴とする電子装置の電気的試験方法。
9. 前記第１プローブと前記第２プローブとを弾性部材によって接続し、
   前記弾性部材の押圧力によっても、前記第１プローブと前記検査装置との電気的接触を維持すると共に、前記第２プローブと電子装置の外部端子との電気的接触を維持し、
   前記第１プローブの前記検査装置に対する接触力及び前記第２プローブの前記外部端子に対する接触力のうち、前記シリンダ内の流体圧による接触力は、前記弾性部材の押圧力による接触力よりも大きくすることを特徴とする請求項８に記載の電子装置の電気的試験方法。

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