JP2011181194A - 測定用端子及び測定用端子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ケルビンソケットを小型化でき、また、ケルビンソケットを製造する際の手間及び作業時間を低減することのできる測定用端子及び測定用端子の製造方法を提供することを目的としている。
【解決手段】導電材からなる第１の薄板１と、絶縁材からなる第２の薄板２と、導電材からなる第３の薄板３とを順次積層してなる積層板を、所定の測定用端子形状に打ち抜いて測定用端子１０を形成し、測定用端子１０の導電材表面をメッキ処理して、測定用端子１１を形成する。測定用端子１１は、ソケットのベース部材に挿入されて、ソケット基板裏面に設けられた配線面に半田付けされる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ケルビンソケット用の測定用端子及び測定用端子の製造方法に関する。

従来、ＬＳＩ（大規模集積回路）装置やＩＣ（集積回路）装置等の半導体装置を検査する際、種々の特性を測定しており、その測定の項目の１つとして入出力端子のインピーダンスがある。そのインピーダンス測定には、一般的に、４端子法（ケルビン法）という測定方法が採用されており、その４端子法の測定原理を示す測定回路の一例を図６に示す。

図６において、負荷Ｌがインピーダンスの測定対象であり、半導体装置の場合には、測定対象となる端子と他方の端子（例えば、電源端子等）間の負荷に対応する。この負荷Ｌの一方の端子には測定端子Ｐｂ１，Ｐｂ２が接触し、他方の端子には測定端子Ｐｂ３，Ｐｂ４が接触する。

ここで、測定端子Ｐｂ１と測定端子Ｐｂ３の間には、測定用交流電源ＡＣと電流計ＭＡが直列に接続され、また、測定端子Ｐｂ２と測定端子Ｐｂ４の間には電圧計ＭＶが接続されている。

そして、電流計ＭＡ及び電圧計ＭＶの測定値を取得し、その取得した測定値に基づいて所定の演算を実行することで、負荷ＬのインピーダンスＺを測定することができる。なお、電流計ＭＡ及び電圧計ＭＶの測定値を取得は、例えば、人が読み取っても、あるいはデータ収集装置で電流計ＭＡ及び電圧計ＭＶの測定値をサンプリングするようにしてもよい。また、インピーダンスＺを算出する演算は、人が行っても、あるいは、その演算を実行可能なコンピュータシステムに行わせるようにしても良い。

図７は、４端子法によりインピーダンスを測定する際の半導体装置１００の端子１０１に測定端子を接触させる構成の要部の従来例を示している。なお、半導体装置１００は、４端子法を用いたインピーダンス測定を行う際の治具として用いられる半導体装置１００を収容するソケット（いわゆる、ケルビンソケット）に取り付けられ、そのケルビンソケットは、測定装置用のソケットベースユニット（図示略）に取り付けられるようになっている。

図７において、半導体装置１００の１つの端子１０１に、図６で示した測定端子Ｐｂ１，Ｐｂ２またはＰｂ３，Ｐｂ４に対応する２つの測定端子２１０，２２０が接触している。測定端子２１０，２２０は、測定装置（図示略）に半導体装置１００を取り付けるためのソケットベース１１０に形成された取付穴１１１，１１２にその基部２１０ａ，２２０ａを挿入することで、ソケットベース１１０に固定されている。なお、プレート１２０は、ソケットベース１１０の一部をなすものであり、半導体装置１００を固定位置に取り付けるためのものである。

測定端子２１０，２２０は、基部２１０ａ，２２０ａから立ち上がった後、略直角に屈曲されて端子１０１の方向に伸びており、その先端部２１０ｂ，２２０ｂが上方に立ち上がる形状に形成されている。また、測定端子２１０，２２０の先端部２１０ｂ，２２０ｂの端部は鋭角状に成形され、端子１０１の下側から接触している。

ここで、測定端子２１０，２２０の基部２１０ａ，２２０ａから先端部２１０ｂ，２２０ｂまでの間は、垂直方向の上方向に向かって所定の付勢力を作用するバネ性を持つ形状に成形されていて、先端部２１０ｂ，２２０ｂは、所定の付勢力をもって端子１０１に接触している。また、おのおのの測定端子２１０，２２０の先端部２１０ｂ，２２０ｂは、端子１０１上で接触しないように、ある程度の距離（エアギャップ）を置いた状態で端子１０１に接触するようになっている。
また、半導体装置１００の端子１０１に対する測定端子２１０，２２０の接触性を良好なものにするものとして、例えば、特許文献１に記載されたものが提案されている。

特開２００１−１４８２７２号公報

しかしながら、この４端子法を用いてインピーダンスを測定する場合、原理的に、半導体装置の１つの端子に２つの測定端子を接触させる必要があり、図７に示した従来装置では、測定端子２１０と測定端子２２０とを、半導体装置１００の端子１０１の延長方向に並べて配置していた。

このように、ケルビンソケットは、半導体装置の被測定端子毎に測定用端子を２つずつ設ける必要があるため、その寸法が大きくなるという不具合があった。また、ケルビンソケットを製造する際には、微細なピッチで設けられている半導体装置の各端子について、２つずつの測定端子を組み込む作業が必要となり、ケルビンソケットの製造には多くの手間と長い作業時間を要するという不都合を生じていた。

この発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、ケルビンソケットを小型化でき、また、ケルビンソケットを製造する際の手間及び作業時間を低減することのできる測定用端子及び測定用端子の製造方法を提供することを目的としている。

この発明の測定用端子は、半導体装置の端子に接触する測定用端子において、導電材からなる第１の薄板と、絶縁材からなる第２の薄板と、導電材からなる第３の薄板とを順次積層してなる積層板を、所定の測定用端子形状に打ち抜いて形成したものである。
上記積層板の厚さ寸法は、上記半導体装置の端子の幅寸法以下に設定するとよい。
上記打ち抜いて形成したものの導電材表面を、さらにメッキ加工するとよい。

また、この発明の測定用端子の製造方法は、半導体装置の端子に接触する測定用端子を製造する測定用端子の製造方法において、導電材からなる第１の薄板と、絶縁材からなる第２の薄板と、導電材からなる第３の薄板とを順次積層して積層板を形成する第１の工程と、上記第１の工程により得られた積層板を、所定の測定用端子形状に打ち抜いて形成する第２の工程とを行うようにしたものである。
上記積層板の厚さ寸法は、上記半導体装置の端子の幅寸法以下に設定するとよい。
上記第２の工程の後に、上記第２の工程で打ち抜いて形成したものの導電材表面に、さらにメッキ加工を施す第３の工程を行うようにするとよい。

以上のようなこの発明の測定用端子及び測定用端子の製造方法によれば、４端子法でインピーダンスを測定する際に用いる、負荷の一方の端子に接触させる２つの測定用端子を、１つの測定用端子で実現することができるので、ケルビンソケットの形状を小型化することができるという効果を得る。また、ケルビンソケットを製造する際には、半導体装置の各端子について測定用端子を１つ組み込めばよいので、ケルビンソケットの製造時の作業を簡易にすることができるとともに、作業性が向上して作業時間が短縮するという効果も得る。

本発明の一実施例にかかる測定用端子の製造方法の一例を示した概略斜視図及び平面図である。 本実施例にかかる測定用端子１１が組み込まれるケルビンソケットを挿着する測定装置用のソケットベースユニット２０の構成の一例を示した概略斜視図である。 本実施例の測定用端子１１を挿着したケルビンソケットにおいて、測定用端子１１が半導体装置の端子に接触する部分の構成の一例を示した概略部分断面図、及び、測定用端子の他の例を示した概略図である。 図４（ａ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ断面矢視図（概略図）を示し、図４（ｂ）は、基板４０の配線面４０ｃに形成される配線用のパッド４０ｄ，４０ｅの一例を示した概略部分平面図である。 取付孔の配列例を示した概略部分平面図である。 ４端子法の測定原理を示すブロック図である。 ４端子法によりインピーダンスを測定する際の半導体装置の端子に測定端子を接触させる構成の要部の従来例を示した概略部分断面図である。

以下、添付図面を参照しながら、この発明の実施の形態を詳細に説明する。
〔実施例〕
図１は、本発明の一実施例にかかる測定用端子の製造方法の一例を示している。
まず、図１（ａ）に示すように、導電材からなる第１の薄板１と、絶縁材からなる第２の薄板２と、導電材からなる第３の薄板３とを順次積層し、同図（ｂ），（ｃ）に示すような積層板４を形成する。ここで、薄板１，３の材質は、例えば、ベリリウム銅またはチタン銅等を用いることができ、その厚さ寸法は、例えば、０．０５〜０．１ｍｍに設定されている。また、薄板２の材質は、例えば、ポリイミド樹脂等を用いることができ、その厚さ寸法は、例えば、０．０５〜０．１ｍｍに設定されている。

次に、同図（ｄ）に示すように、積層板４を所定の測定用端子形状に打ち抜いて測定用端子１０を形成し、さらに、同図（ｅ）に示すように、測定用端子１０の表面をメッキ処理して、測定用端子１１を完成する。

ここで、測定用端子１１は、ソケット基板（後述）に固定するための略直方形の基部１１ａ、基部１１ａの下側に設けられ、ソケット基板に設けられる取付孔に挿入されて、ソケット基板の配線面のパッド（後述）に半田付けするための脚部１１ｂ、基部１１ａの上側に設けられ、バネ性を有する形状に成型された屈曲部１１ｃ、屈曲部１１ｃの先端に設けられ、半導体装置の端子（後述）に下側から接触するための接触片部１１ｄから構成されている。

また、測定用端子１１の厚さ寸法は、積層板４の厚さ寸法にメッキ処理で被せたメッキ材の厚さ寸法を加算した値となるので、積層板４の厚さ寸法にほぼ等しく、上記した例で言うと、約０．１５〜０．３ｍｍである。また、測定用端子１１の幅寸法は、半導体装置の端子の幅寸法よりも小さくする必要があり、ここでは、本実施例の測定用端子１１が適用される半導体装置の端子の幅寸法として０．４ｍｍ程度のものを想定しており、したがって、測定用端子１１の厚さ寸法は、半導体装置の端子の幅寸法よりも小さく、半導体装置の１つの端子に２つの測定用端子を接触させるという要件を満たすことができる。また、測定用端子１１は、その接触片部１１ｄが接触する端子に対して付勢力を作用する態様に、屈曲部１１ｃがバネ性を有する形状に成形されることから、薄板１、２、３は、それぞれがある程度の靱性を有する材質であることが好ましい。

図２は、本実施例にかかる測定用端子１１が組み込まれるケルビンソケット２０の構成の一例を示した概略斜視図である。
図２において、このケルビンソケット２０は、基礎となるベース部材２１、このベース部材２１を上方から覆うカバー部材２２、カバー部材２２をベース部材２１に固定するためのラッチ機構２３を備える。

また、ベース部材２１の略中央部には、半導体装置４２の位置決めと半導体装置４２の挿入ガイドをするためのプレート部材４１が設けられている。半導体装置４２は、プレート部材４１に設けられた半導体装置載置部４４に載置される。

図３（ａ）は、本実施例の測定用端子１１を挿着したケルビンソケットにおいて、測定用端子１１が半導体装置の端子に接触する部分の構成の一例を示した概略部分断面図である。
図３（ａ）において、ケルビンソケット２０のベース部材２１に形成された取付部２１aに、測定用端子１１の基部１１ａがはめ込まれる。
プリント基板４０に形成された取付孔４０ｂに、ケルビンソケット２０のベース部材２１にはめ込まれた測定用端子１１の脚部１１ｂが挿入され、脚部１１ｂは、プリント基板４０の裏側の配線面４０ｃに突出している。また、測定用端子１１の屈曲部１１ｃの先端に設けられた接触片部１１ｄは、プレート部材４１に取り付けられる半導体装置４２の端子４３に、その下側から付勢力を持って接触している。

図４（ａ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ断面矢視図（概略図）を示し、図４（ｂ）は、プリント基板４０の配線面４０ｃに形成される配線用のパッド４ｄ，４ｅの一例を示している。
図４（ａ）に示すように、プリント基板４０の配線面４０ｃにおいて、取付孔４０ｂから突出する測定用端子１１の脚部１１ｂの両面に対応して、パッド４０ｄ，４０ｅがそれぞれ形成されている。すなわち、配線面４０ｃにおいて取付孔４０ｂの周囲に形成される半田付けのためのパッドは、円環状のものではなく、その円環を測定用端子１１の幅方向で２分割し、かつ、接触部がないように形成される。

パッド４０ｄ，４０ｅをこのような構造とした理由は、測定用端子１１が、既に説明したように、中央に絶縁材を挟んだサンドイッチ構造になっていて、一方の面と他方の面とが互いに電気的に絶縁されており、従って、測定用端子１１の２つの面を形作る導体部分が、各々独立した端子として作用するためである。

すなわち、１つの測定用端子１１は、互いに電気的に絶縁された独立した２つの端子（測定端子）を備え、２つの端子として機能する。そこで、一方の端子を図６に示した測定回路の端子Ｐｂ１あるいは端子Ｐｂ３として用い、他方の端子を測定回路の端子Ｐｂ２あるいは端子Ｐｂ４として用いることで、４端子法に必要となる端子を実現する。

そして、パッド４０ｄ，４０ｅは、その独立した２つの端子を構成する測定用端子１１の両面と、それぞれ電気的に接続するためのものであって、パッド４０ｄ，４０ｅと測定用端子１１の各々の面の間には、半田Ｓ１，Ｓ２がそれぞれ盛られる。

ここで、１つの測定用端子１１の両面をそれぞれ独立した測定端子として用いるために、プリント基板４０の取付孔４０ｂはスルーホール構造にすることができず、半田付け作業は、配線面に設けたパッド４０ｄ，４０ｅに対してのみ行うこととなる。

このようにして、本実施例にかかる測定用端子１１は、１つの測定用端子１１が、４端子法の測定を行う際に、半導体装置４２の端子４３に設ける必要がある２つの端子を実現しているので、ケルビンソケットを製造する際に必要となる測定用端子１１の数を半減することができる。また、そのために、ケルビンソケットを製造する際の手間と作業時間を大幅に軽減することができる。

さて、上記のように、１つの測定用端子１１をプリント基板４０に取り付けた１つの取付孔４０ｂについて、配線面４０ｃでは２つのパッド４０ｄ，４０ｅが形成され、それぞれに配線を形成している。

ここで、取付孔４０ｂを、図５（ａ）に示すように、半導体装置４２の端子４３の間隔に合わせて同じ列に形成した場合、プリント基板４０の配線面４０ｃにおける取付孔４０ｂの周囲の配線の密度が非常に高くなり、作業性に問題が生じるおそれがある。

そこで、図５（ｂ）に示すように、取付孔４０ｂを２つの列に交互に形成するいわゆる千鳥状の配列にすると、プリント基板４０の配線面４０ｃにおける取付孔４０ｂの周囲の配線の密度を低減することができる。

また、そのためには、一方の列の取付孔４０ｂに取り付ける測定用端子１１の脚部１１ｂの位置を、図３（ａ）に示すように、接触片部１１ｄの先端から寸法Ｌａの部分に形成し、他方の列の取付孔４０ｂ’に取り付ける測定用端子１１’の脚部１１ｂ’の位置を、図３（ｂ）に示すように、接触片部１１ｄ’の先端から寸法Ｌｂの部分に形成するとよい。

なお、ケルビンソケット２０は、ケルビン用の測定用端子１１をベース部材２１に組み込みすることによって４端子法を用いたインピーダンス測定用の装置として機能するが、それ以外の測定用端子をベース部材２１に組み込みすると、その測定用端子に対応した測定装置として機能させることができる。
或いは、ケルビン用の測定用端子１１と、それ以外の測定用端子を組み合わせてベース部材２１に組み込みすることができる。
すなわち、測定装置は、ベース部材２１に組み込みする測定用端子の種類によって、種々の測定機能を実現する。

また、以上述べてきた各実施形態の構成及び変形例は、矛盾しない範囲で適宜組み合わせて適用することも可能である。

本発明にかかる測定用端子は、ケルビンソケットのように被測定端子に対して２つの測定端子を接触させる必要のある測定装置であれば、任意の測定装置について適用することができる。

１，２，３…薄板、１０，１１…測定用端子、１１ａ，１１ａ’…基部、１１ｂ，１１ｂ’…脚部、１１ｃ，１１ｃ’…屈曲部、１１ｄ，１１ｄ’…接触片部、２０…ケルビンソケット、２１…ベース部材、２１ａ…取付部、４０…プリント基板、４０ｂ，４０ｂ’…取付孔、４０ｃ…配線面、４０ｄ，４０ｅ…パッド、４１…プレート部材、４２…半導体装置、４３…端子、Ｌ…負荷、Ｐｂ１〜Ｐｂ４…測定端子。

Claims (6)

1. 半導体装置の端子に接触する測定用端子において、
   導電材からなる第１の薄板と、絶縁材からなる第２の薄板と、導電材からなる第３の薄板とを順次積層してなる積層板を、所定の測定用端子形状に打ち抜いて形成したことを特徴とする測定用端子。
2. 前記積層板の厚さ寸法は、前記半導体装置の端子の幅寸法以下に設定されることを特徴とする請求項１記載の測定用端子。
3. 前記打ち抜いて形成したものの導電材表面を、さらにメッキ加工することを特徴とする請求項１または２に記載の測定用端子。
4. 半導体装置の端子に接触する測定用端子を製造する測定用端子の製造方法において、
   導電材からなる第１の薄板と、絶縁材からなる第２の薄板と、導電材からなる第３の薄板とを順次積層して積層板を形成する第１の工程と、
   前記第１の工程により得られた積層板を、所定の測定用端子形状に打ち抜いて形成する第２の工程とを行うことを特徴とする測定用端子の製造方法。
5. 前記積層板の厚さ寸法は、前記半導体装置の端子の幅寸法以下に設定されることを特徴とする請求項４記載の測定用端子の製造方法。
6. 前記第２の工程の後に、前記第２の工程で打ち抜いて形成したものの導電材表面に、さらにメッキ加工を施す第３の工程を行うことを特徴とする請求項４または５に記載の測定用端子の製造方法。

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