JP2011112552A - 半導体パッケージのソケット装置、及び半導体パッケージのテスト装置 - Google Patents

Abstract

【課題】一度実装された半導体パッケージの電気的特性を検査する場合であっても、電極形成面に再度、突起状電極を形成する必要のない、半導体パッケージのソケット装置を提供する。
【解決手段】ソケット装置３は、電極部１７が形成された電極形成面を有する半導体パッケージ４が載せられる、載置領域１１と、前記半導体パッケージと前記載置領域との間に密閉空間１０が形成されるように、載置領域１１の端部から立ち上がるように伸びる、側壁１２と、一端で密閉空間１０に接続され、他端で吸引装置５に接続される、吸引ライン６と、載置領域１１を、半導体パッケージ４の電気特性を評価するための評価ボードと電気的に接続する、接続配線８とを具備する。載置領域１１には、一端で前記電極と接し、他端で前記接続配線と接続される、端子部１４が形成されている。端子部は、吸引力によりパッドに対応する形状に変形するような弾性導電体１６を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、半導体パッケージのソケット装置、及び半導体パッケージのテスト装置に関する。

半導体パッケージは、必要に応じて、その電気的特性が検査される。半導体パッケージの電気的特性を検査するために、評価ボードが用いられる。評価ボードには、半導体パッケージの電気的特性を検査するための評価回路が設けられる。半導体パッケージは、評価回路と電気的に接続されるように、評価ボード上に搭載される。ここで、評価ボード上に半導体パッケージを搭載するために、ソケット装置が用いられる。ソケット装置は、評価ボード上に載せられる。半導体パッケージは、ソケット装置に装着され、ソケット装置を介して評価ボードと電気的に接続される。

ソケット装置に関する技術が、特許文献１（特開２００７−２９２６９６号公報）に記載されている。この公報には、テスト対象の半導体装置を搭載してこの半導体装置の外部端子と試験装置のプローブとの間の電気的接続を行う半導体装置のテスト用治具が開示されている。このテスト用治具は、半導体装置を所定の位置に搭載する為の枠を有する絶縁基板と、絶縁基板の表面で枠内に搭載された半導体装置の外部端子に対応する箇所に設けられた複数の接点と、絶縁基板の裏面で試験装置のプローブに対応する箇所に設けられた複数のパッドと、接点とパッドとを電気的に接続する配線層と、試験装置側から半導体装置を吸引するために枠の内側に絶縁基板の表面から裏面に貫通して設けられた貫通孔と、を備えたことを特徴としている。

他の関連技術が、特許文献２（特開２００５−１９０６７７号公報）に記載されている。この公報には、上蓋と、上蓋を被せることによってケース上となるソケット本体と、プリント基板とを上からこの順に備え、ソケット本体にＩＣパッケージの裏面に形成された接続端子に一致するように導電体部を設けたＩＣパッケージの接続端子の電気的コンタクトをテストする、テスト用ＩＣソケットが開示されている。このテスト用ＩＣソケットは、ソケット本体の底面に段部を伴った貫通孔を形成し、貫通孔に、プリント基板上に電気的に接続する導電体部を備えた弾力性のある被圧縮部を設けるとともに、段部の最上段の厚みを被圧縮部の厚みより薄くしたテスト用ＩＣソケットである。このテスト用ＩＣソケットは、ＩＣパッケージの接続端子の電気的コンタクトをテストするとき、接続端子が導電体部に一致するようにＩＣパッケージを載置した後、上蓋をＩＣパッケージに被せ、上蓋に押圧力を加えることを特徴としている。

更に他の関連技術が、特許文献３（特開２００１−７７２４９号公報）に記載されている。この公報には、印刷回路基板と、一面側に信号の入出力を行う複数の電極が形成される半導体パッケージと、その半導体パッケージを印刷回路基板に実装する際に用いられるソケットと、ソケットの上面に設けられ、ソケットと半導体パッケージとを吸着させる吸着部材とを具備することを特徴とする半導体パッケージの実装構造が開示されている。

特開２００７−２９２６９６号公報 特開２００５−１９０６７７号公報 特開２００１−７７２４９号公報

半導体パッケージとしては、突起状電極（例えば半田ボール電極）が形成された電極形成面を有するものがある。突起状電極は、パッド上に設けられる。そのような半導体パッケージが装着されるソケット装置には、突起状電極と接触する端子が設けられる。端子の形状は、突起状電極と端子とが電気的に確実に接続されるような形状である必要がある。

ここで、半導体パッケージは、マザーボードなどの基板上に実装されて使用される。実装後に、不良解析などの目的から、半導体パッケージの電気的特性が検査される場合がある。この場合、半導体パッケージが基板から取り外される。半導体パッケージを取り外す場合、突起状電極は、リフローなどの手法により溶融される。そのため、基板から取り外された半導体パッケージにおいては、突起状電極が存在せず、パッドが露出している。ここで、ソケット装置に設けられた端子の形状は、既述のように、突起状電極に対応する形状である。従って、取り外された半導体パッケージに対して、再び突起状電極が形成される。その後、半導体パッケージがソケット装置に装着される。そして、評価ボードにより、半導体パッケージの電気的特性が検査される。

上述のように、一度実装された半導体パッケージの電気的特性を検査する場合、電極形成面に、再度、突起状電極を形成しなければならない。そのため、検査工程が複雑になってしまう、という問題点がある。

尚、既述の特許文献１乃至３のいずれにおいても、一度実装された半導体パッケージの電気的特性を検査する点に関しては、言及されていない。

本発明に係る半導体パッケージのソケット装置は、電極部が形成された電極形成面を有する半導体パッケージが載せられる、載置領域と、前記半導体パッケージと前記載置領域との間に密閉空間が形成されるように、前記載置領域の端部から立ち上がるように伸びる、側壁と、一端で前記密閉空間に接続され、他端で吸引装置に接続される、吸引ラインと、前記載置領域を、前記半導体パッケージの電気特性を評価するための評価ボードと電気的に接続する、接続配線とを具備する。前記載置領域には、一端で前記電極と接し、他端で前記接続配線と接続される、端子部が形成されている。前記端子部は、前記電極部と接する弾性導電体を備えている。前記弾性導電体は、前記電極部がパッドと前記パッド上に形成された突起状電極を備える場合に、前記吸引装置による吸引力により前記突起状電極に対応する形状に変形し、前記電極部においてパッドが露出している場合に、前記吸引力により前記パッドに対応する形状に変形するような弾性を有している。

この発明によれば、弾性導電体を備えることにより、突起状電極が形成されている場合であっても、パッドが露出している場合であっても、ソケット装置の端子部と半導体パッケージの電極部とを確実に接続することが可能である。

本発明に係る半導体パッケージのテスト装置は、上述の半導体パッケージのソケット装置と、前記接続配線と電気的に接続され、前記接続配線を介して前記半導体パッケージの電気特性を評価する評価回路とを有する評価ボードとを具備する。

本発明に係る半導体パッケージのテスト方法は、上述の半導体パッケージのソケット装置を、半導体パッケージの電気特性を有する評価ボード上に実装する工程と、前記載置領域上に、前記電極形成面が前記載置領域と対向するように、前記半導体パッケージを載置する工程と、前記吸引装置により、前記密閉空間を吸引する工程と、前記評価ボードにより、前記半導体パッケージの電気特性を評価する工程とを具備する。

本発明によれば、一度実装された半導体パッケージの電気的特性を検査する場合であっても、電極形成面に再度、突起状電極を形成する必要のない、半導体パッケージのソケット装置、及び半導体パッケージのテスト装置が提供される。

本発明の実施形態に係る半導体パッケージのテスト装置を示す概略図である。 ソケット装置を示す上面図である。 ソケット装置を示す断面図である。 ソケット装置を示す断面図である。

以下に、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係る半導体パッケージのテスト装置１を示す概略図である。

図１に示されるように、テスト装置１は、評価ボード２、及びソケット装置３を備えている。このテスト装置１は、半導体パッケージ４の電気的特性を検査するために用いられる。

検査対象である半導体パッケージ４は、電極形成面９を有している。電極形成面９には、パッド１３が設けられており、パッド１３上には突起状電極１７（例えば半田ボール電極）が形成されている。

評価ボード２には、テスト対象である半導体パッケージ４の電気的特性を評価する評価回路７が設けられている。評価回路７は、ソケット装置３と配線を介して電気的に接続されている。

ソケット装置３は、評価ボード２上に搭載されている。ソケット装置３は、半導体パッケージ４を搭載するために設けられている。ソケット装置３には、接続配線８、載置領域１１、側壁１２、及び吸引ライン６が設けられている。

載置領域１１は、半導体パッケージ４が置かれる領域である。半導体パッケージ４は、電極形成面９を載置領域１１と対向させて、載置領域１１上に載せられる。載置領域１１上には、後述するように、突起状電極１７と接触する、端子部（図１では図示されていない）が形成されている。

接続配線８は、半導体パッケージ４と評価ボード２とを電気的に接続するために設けられている。接続配線８の一端は、載置領域１１に接続されている。接続配線８の他端は、評価ボード２に接続されている。載置領域１１に載せられた半導体パッケージ４は、この接続配線８を介して、評価ボード２の評価回路７と電気的に接続される。

側壁１２は、載置領域１１の端部から立ち上がるように伸びている。側壁１２が設けられていることにより、半導体パッケージ４とソケット装置３との間には、密閉空間１０が形成される。

吸引ライン６は、側壁１２を貫通するように延びている。吸引ライン６の一端は、密閉空間１０に接続されている。吸引ライン６の他端は、吸引装置５に接続される。吸引装置５によって密閉空間１０が吸引されると、半導体パッケージ４が載置領域４側へ吸引され、固定される。

上述の構成によれば、吸引装置５による吸引力によって半導体パッケージ４が固定される。半導体パッケージ４を固定する方法として、例えば、蓋を用いることが考えられる。すなわち、半導体パッケージ４上に蓋を配置し、蓋とソケット装置３とを締結することが考えられる。しかし、この方法を用いた場合、正確な大きさの締結力で蓋を締結しなければ、半導体パッケージ４の突起状電極１７を適切な力で載置領域１１の端子部に接触させることができない。これに対して、本実施形態によれば、吸引力によって半導体パッケージ４を固定するので、突起状電極１７と端子部との接触圧を適切な値にコントロールすることが容易であり、突起状電極１７と端子部との間の接触不良が防止される。

ここで、本実施形態に係るテスト装置１では、ソケット装置３の載置領域１１における構成が工夫されている。図２は、ソケット装置３を示す上面図である。図２に示されるように、載置領域１１には、端子部１４が設けられている。端子部１４は、半導体パッケージに設けられた突起状電極１７に対応する位置に設けられている。

図３は、ソケット装置３を示す断面図である。図３には、半導体パッケージ４が搭載された状態のソケット装置３が示されている。図３に示されるように、端子部１４は、導体ピン１５、及び弾性導電体１６を有している。

導体ピン１５は、載置領域１１から立ち上がるように伸びている。導体ピン１５は、例えば金属製である。

弾性導電体１６は、導体ピン１５の先端に設けられている。弾性導電体１６は、突起状電極１７と接触する部分である。ここで、密閉空間１０が吸引されると、半導体パッケージ４は載置領域１１側に吸引される。このときの吸引力により、弾性導電体１６には、突起状電極１７が押し付けられる。弾性導電体１６は、突起状電極１７が押し付けられたときに、突起状電極１７に対応する形状に変形するような、弾性を有している。これにより、端子部１４と突起状電極１７との間の接触面積が確保され、突起状電極１７を端子部１４に電気的に確実に接続することができる。弾性導電体１６の材質としては、例えば、ＳＫ材（工具用炭素鋼材）、ベリリウム銅材（ＢｅＣｕ材）、及び導電性樹脂材料などを用いることができる。

ここで、既述のように、一度マザーボード等の基板に実装された半導体パッケージ４を、基板から取り外した場合、その半導体パッケージ４では突起状電極１７が除去されている。その結果、電極形成面９においては、パッド１３が露出している。本実施形態に係るソケット装置３は、弾性導電体１６が設けられていることにより、突起状電極１７が除去された半導体パッケージ４を装着することも可能である。

図４は、パッド１３が露出した半導体パッケージ４が装着されたソケット装置３を示す断面図である。図４に示されるように、吸引装置５による吸引力により、半導体パッケージ４のパッド１３は、弾性導電体１６に押しつけられる。弾性導電体１６は、パッド１３が押し付けられたときに、パッド１３に対応する形状に変形するような弾性を有している。そのため、端子部１４とパッド１３との間の接触面積が確保され、パッド１３を端子部１４に電気的に確実に接続することができる。

尚、弾性導電体１６は、例えば、導電性接着剤を用いて導体ピン１５の先端に接合することにより、形成することができる。その導電性接着剤としては、例えば、特開２００７−２６９９５９号公報などに記載されるように、樹脂中に導電性金属粒子が混練されたものを用いることができる。

続いて、本実施形態に係る半導体パッケージのテスト方法について説明する。まず、上述のソケット装置３を、評価ボード２上に実装する。次いで、載置領域１１上に、電極形成面９が載置領域１１と対向するように、半導体パッケージ４を載置する。次いで、吸引装置５により、密閉空間１０を吸引する。これにより、半導体パッケージ４が載置領域１１側に吸引される。この際、電極形成面９に突起状電極１７が設けられている場合、弾性導電体１６が突起状電極１７に対応する形状に変形する。また、電極形成面９においてパッド１３が露出している場合、弾性導電体１６がパッド１３に対応する形状に変形する。すなわち、突起状電極１７が設けられている場合であっても、パッド１３が露出している場合であっても、半導体パッケージ４を確実に端子部１４と接続することが可能である。その後、評価ボード２の評価回路７が、接続配線８、端子部１４、及び突起状電極１７またはパッド１３を介して、半導体パッケージ４の電気的特性を評価する。

以上説明したように、本実施形態によれば、弾性導電体１６が設けられているため、突起状電極１７の有無に関わらず、半導体パッケージ４をソケット装置３に確実に装着することができる。そのため、基板に実装された後の半導体パッケージ４の電気的特性を検査する場合であっても、再び突起状電極１７を形成する必要がなく、簡単な工程で検査を行うことができる。

また、吸引力を用いて半導体パッケージ４が固定されるため、半導体パッケージ４と載置領域１１との間の接触圧を適切な値に容易にコントロールすることができる。また、吸引力を用いているため、突起状電極１７の有無に関わらず、端子部１４と、突起状電極１７又はパッド１３との間の接触圧を一定に保つことが可能である。

尚、本実施形態では、吸引ライン６が側壁１２に設けられている場合について説明した（図１参照）。但し、吸引ライン６は必ずしも側壁１２に設けられている必要はない。例えば、吸引ライン６が、ソケット装置３の底部を貫通するように設けられていてもよい。但し、この場合には、評価ボード２にも、吸引ライン６を吸引装置５と接続するための開口を設けなければならない。そのため、評価ボード２において配線を形成することのできるスペースが少なくなる。従って、評価ボード２における配線スペースを確保する観点からは、吸引ライン６が側壁１２に設けられていることが好ましい。

また、本実施形態では、弾性導電体１６が、導体ピン１５の先端に設けられている場合について説明した（図３参照）。但し、導体ピン１５は必ずしも設けられている必要はなく、弾性導電体１６が載置領域１１上に直接に設けられていてもよい。しかし、この場合には、密閉空間１０を吸引した場合に、弾性導電体１６が押しつぶされ、載置領域１１における弾性導電体１６以外の部分が、半導体パッケージ４に当ってしまうことがある。そのため、半導体パッケージ４と載置領域１１との間の接触圧を正確にコントロールすることが難しくなる場合がある。これに対して、導体ピン１５を設けることにより、載置領域１１における弾性導電体１６以外の部分が電極形成面９に当ってしまうことが防止され、半導体パッケージ４と載置領域１１との間の接触圧を正確にコントロールすることができる。

１ 半導体パッケージのテスト装置
２ 評価ボード
３ ソケット装置
４ 半導体パッケージ
５ 吸引装置
６ 吸引ライン
７ 評価回路
８ 接続配線
９ 電極形成面
１０ 密閉空間
１１ 載置領域
１２ 側壁
１３ パッド
１４ 端子部
１５ 導体ピン
１６ 弾性導電体
１７ 半田ボール電極（突起状電極）

Claims (7)

1. 電極部が形成された電極形成面を有する半導体パッケージが載せられる、載置領域と、
   前記半導体パッケージと前記載置領域との間に密閉空間が形成されるように、前記載置領域の端部から立ち上がるように伸びる、側壁と、
   一端で前記密閉空間に接続され、他端で吸引装置に接続される、吸引ラインと、
   前記載置領域を、前記半導体パッケージの電気特性を評価するための評価ボードと電気的に接続する、接続配線と、
   を具備し、
   前記載置領域には、一端で前記電極と接し、他端で前記接続配線と接続される、端子部が形成されており、
   前記端子部は、前記電極部と接する弾性導電体を備えており、
   前記弾性導電体は、前記電極部がパッドと前記パッド上に形成された突起状電極を備える場合に、前記吸引装置による吸引力により前記突起状電極に対応する形状に変形し、前記電極部においてパッドが露出している場合に、前記吸引力により前記パッドに対応する形状に変形するような弾性を有している
   半導体パッケージのソケット装置。
2. 請求項１に記載された半導体パッケージのソケット装置であって、
   前記端子部は、前記載置領域から立ち上がるように伸びる、導体ピンを備え、
   前記弾性導電体は、前記導体ピンの先端に形成されている
   半導体パッケージのソケット装置。
3. 請求項１または２に記載された半導体パッケージのソケット装置であって、
   前記吸引ラインは、前記側壁を貫通するように伸びている
   半導体パッケージのソケット装置。
4. 請求項１乃至３の何れかに記載された半導体パッケージのソケット装置であって、
   前記突起状電極は、ボール状電極である
   半導体パッケージのソケット装置。
5. 請求項１乃至４の何れかに記載された半導体パッケージのソケット装置であって、
   前記弾性導電体は、導電性樹脂を含んでいる
   半導体パッケージのソケット装置。
6. 請求項１乃至５の何れかに記載された半導体パッケージのソケット装置と、
   前記接続配線と電気的に接続され、前記接続配線を介して前記半導体パッケージの電気特性を評価する評価回路とを有する評価ボードと、
   を具備する
   半導体パッケージのテスト装置。
7. 請求項１乃至５の何れかに記載された半導体パッケージのソケット装置を、半導体パッケージの電気特性を有する評価ボード上に実装する工程と、
   前記載置領域上に、前記電極形成面が前記載置領域と対向するように、前記半導体パッケージを載置する工程と、
   前記吸引装置により、前記密閉空間を吸引する工程と、
   前記評価ボードにより、前記半導体パッケージの電気特性を評価する工程と、
   を具備する
   半導体パッケージのテスト方法。

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