JP2012026772A

JP2012026772A - スプリングプローブ装置及び半導体試験装置

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Publication number: JP2012026772A
Application number: JP2010163466A
Authority: JP
Inventors: Teruo Shoji; 照雄庄司
Original assignee: Hitachi High Tech Engineering Service Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Fine Systems Corp
Priority date: 2010-07-21
Filing date: 2010-07-21
Publication date: 2012-02-09
Anticipated expiration: 2030-07-21
Also published as: JP5449067B2

Abstract

【課題】簡易に製作可能であって低価格のスプリングプローブ装置を提供する。
【解決手段】スプリングプローブ装置の上可動ピン及び下可動ピンを平板状の部材で構成する。これによって、従来行なっていた切削丸削り加工を不要とし、単純な打ち抜き加工によって成形することができるようになる。また、金属平板を打ち抜き加工によって成形することによって上可動ピン及び下可動ピンを容易に製作することができる。打ち抜き加工成形された上可動ピン及び下可動ピンは、それぞれのスリット部を介して結合される。結合によって形成された空間内にコイルスプリングが収納され、上可動ピン及び下可動ピンをそれぞれ離間する方向に付勢力を加える。このような構成のスプリングプローブ装置をテストボードに多数備え、スプリングプローブ装置を介して半導体集積回路との間で試験信号及び出力信号のやり取りを行い、半導体集積回路の試験を行なう。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体集積回路などの被測定物の電気的特性を検査する際に被測定物の端子に電気的に接触されるスプリングプローブ装置及び半導体試験装置に関する。

半導体集積回路などの被測定物を検査する場合、プローブ装置を用いて半導体試験装置のテストヘッドの各ピンと半導体集積回路の各端子とを電気的に接続している。半導体試験装置は、このプローブ装置を介して半導体集積回路との間で試験信号及び出力信号のやり取りを行う。プローブ装置は、半導体集積回路の各端子の配置に対応して設けられた複数のプローブピンを備えたプローブ装置を用い、各プローブピンの先端を半導体集積回路の各端子へ押し付けて接触させている。この種のプローブ装置として圧縮コイルスプリングを用いたスプリングプローブ装置を用いたものが種々提案されている。このように、スプリングを用いたものとしては、特許文献１〜４に記載のものが知られている。

特開２００６−２０８３２９号公報特開２００７−０２４６６４号公報特開２００８−２９８７９２号公報特開２００９−２８７９２１号公報

半導体製造におけるファイナルテスト（後工程選別）では、半導体集積回路（ＩＣ）をエージング、テスト選別工程にてテスト内容に沿ったＩＣテスト用ソケットを使用して選別を行なっている。近年、半導体集積回路のパッケージの超高速動作、多ピン化が進み、ＩＣテスト用ソケットにおいても超高速テスト仕様を満足し、且つ低コスト、高信頼性コンタクトを有するＩＣテスト用ソケットの開発、供給が困難な状況にあった。

図１は、従来のスプリングプローブ装置を用いた半導体試験装置の一例を示す図である。このスプリングプローブ１は、切削丸削りスプリングプローブと呼ばれるものである。この切削丸削りスプリングプローブ１は、筐体となる円筒状のパイプ部１０と、このパイプ部１０の一端部に設けられる上可動ピン１２と、他端部に設けられる下可動ピン１４と、この上可動ピン１２及び下可動ピン１４をそれぞれ離間する方向に付勢力を加えるコイルスプリング１６とから構成される。下可動ピン１４は、ＮＣ旋盤の丸削り加工によって形成されている。上可動ピン１２も同様にＮＣ旋盤の丸削り加工によって形成されており、半導体集積回路と接触する箇所はスリ割り加工にて形成されている。パイプ部１０は、所定の長さに加工され、その後に上可動ピン１２、下可動ピン１４及びコイルスプリング１６が挿入され、パイプ部１０の両端部がパイプ絞り加工される。これによってパイプ部１０、上可動ピン１２、下可動ピン１４、コイルスプリング１６は一体的に構成されている。このような構成の切削丸削りスプリングプローブ１は、ソケットカバー２２に保持された半導体集積回路のボール電極の配置にそれぞれ対応するように半導体試験装置のソケット基体２０内に多数個配置されている。

上述のように、従来のスプリングプローブは、プローブの大部分をＮＣ旋盤による切削丸削り加工によって製作している関係上、ここの部品自体が高価となる。従って、これらの部品を組立てた後のスプリングプローブ自体も非常に高価なものであった。また、ＮＣ旋盤による切削丸削り加工には熟練を要し、製作自体も容易ではなかった。

本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、簡易に製作可能であって低価格のスプリングプローブ装置及び半導体試験装置を提供することを目的とする。

本発明に係るスプリングプローブ装置の第１の特徴は、半導体集積回路に接触接続される第１のピン部材と、半導体試験装置のテストボードに接触接続される第２のピン部材と、前記第１のピン部材及び前記第２のピン部材をそれぞれ離間する方向に付勢力を加えるコイルスプリング部材とから構成されるスプリングプローブ装置において、前記第１のピン部材及び前記第２のピン部材は、そのほぼ中央付近に前記コイルスプリング部材の収納部となる矩形状開口部と、前記矩形状開口部と外縁とを接続するスリット部と、前記スリット部のそれぞれ対向する面の少なくとも一方に成形された突出部とを備える平板状の部材によって成形され、前記第１のピン部材及び前記第２のピン部材の前記スリット部同士が互いのスリット間に挿入され、前記スリット部に設けられた前記突出部が前記第１のピン部材及び前記第２のピン部材の互いの案内部に係合するように結合され、前記第１のピン部材及び前記第２のピン部材の前記矩形状開口部によって形成される空間に前記コイルスプリング部材が収納されていることにある。これは、第１のピン及び第２のピンを平板状の部材で構成することによって、従来のような切削丸削り加工を不要とし、単純な打ち抜き加工によって成形することができる。また、打ち抜き加工によって成形された第１のピン及び第２のピンをそれぞれのスリット部を介して結合し、また、結合によって形成された空間内にコイルスプリングを収納して第１のピン及び第２のピンの離間する方向に付勢力を加えることができるようにしてある。これによって、スプリングプローブ装置を簡易かつ低価格に製作することが可能となる。

本発明に係るスプリングプローブ装置の第２の特徴は、前記第１の特徴に記載のスプリングプローブ装置において、前記第１のピン部材及び前記第２のピン部材が金属平板の打ち抜き加工によって成形されることにある。これは、第１のピン及び第２のピンを金属平板の打ち抜き加工によって成形することによって平板状の部材として構成するようにしたものである。

本発明に係る半導体試験装置の特徴は、前記第１又は第２の特徴に記載のスプリングプローブ装置をテストボードに多数備え、前記スプリングプローブ装置を介して半導体集積回路との間で試験信号及び出力信号のやり取りを行い、前記半導体集積回路の試験を行なうことにある。これは、前記スプリングプローブ装置を用いてテストボードを構成し、さらにこのテストボードを用いて半導体集積回路の試験を行なうようにした半導体試験装置に関するものである。

本発明によれば、スプリングプローブ装置及び半導体試験装置を簡易に製作できると共にその低価格化を実現することができる。

従来のスプリングプローブ装置を用いた半導体試験装置の一例を示す図である。本発明の一実施の形態に係るスプリングプローブ装置の概略構成を示す図である。図２のスプリングプローブ装置の各部品を分離して示す図である。スプリングプローブに半導体デバイスが接触接続前の状態を示す図である。スプリングプローブに半導体デバイスが接触接続後の状態を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に従って説明する。図２は、本発明の一実施の形態に係るスプリングプローブ装置の概略構成を示す図である。図３は、図２のスプリングプローブ装置の各部品を分離して示す図である。スプリングプローブ装置３０は、金属平板を打ち抜き加工することによって成形された上可動ピン３２，下可動ピン３４と、コイルスプリング３６とから構成される。上可動ピン３２は、半導体集積回路側の接触端子となるものであり、その上端部の接端形状は打ち抜き加工によって多種多様な形状に成形することができる。この実施の形態では、鋸歯状の接端形状となっている。上可動ピン３２のほぼ中央部には、コイルスプリング３６の収納部となる矩形状開口部３２４が形成されている。上可動ピン３２の下端部には、矩形状開口部３２４に接続され、先端が突出した突出部を備えたスリット部３２６が形成されている。

一方、下可動ピン３４は、半導体試験装置のテストボード側の接触端子となるものであり、その下端部の接端形状は打ち抜き加工によって図示のような円錐形状に成形されている。なお、この先端部形状を上可動ピン３２と同様に多種多様な形状としてもよい。下可動ピン３４のほぼ中央部には、コイルスプリング３６の収納部となる矩形状開口部３４４が形成されている。下可動ピン３４の上端部には、矩形状開口部３４４に接続され、先端が突出した突出部を備えたスリット部３４６が形成されている。

上可動ピン３２のスリット部３２６の形状と下可動ピン３４のスリット部３４６の形状はほぼ同じとなっており、互いのスリット部３２６，３４６同士が互いのスリット間に挿入されることによって、図２のようなスリット結合状態を構成する。上可動ピン３２のスリット部３２６の先端突出部は、下可動ピン３４のピン案内開口部３４２に摺動可能に係合し、下可動ピン３４のスリット部３４６の先端突出部は、上可動ピン３２のピン案内開口部３２２に摺動可能に係合している。上可動ピン３２と下可動ピン３４を互いにスリット結合状態にしてから、両者の矩形状開口部３２４，３４４によって形成される直方体状の空間にコイルスプリング３６が挿入され、図２のようなスプリングプローブ装置が形成される。なお、ピン案内開口部３２２，３４２は、開口部として説明したが、これは打ち抜き加工にて形成しているからであり、開口部の代わりに先端突出部を摺動可能な案内溝を形成しても同様の作用効果を実現することができる。

図４は、スプリングプローブに半導体デバイスが接触接続前の状態を示す図である。図５は、スプリングプローブに半導体デバイスが接触接続後の状態を示す図である。なお、図４及び図５ではソケット基体２０及びソケットカバー２２などについては図示を省略してある。図では、図面右側に向かって階段形状に延びた１本の入出力端子２４ｘと、図面手前に向かって階段形状に延びた４本の入出力端子２４ｙａ〜２４ｙｄとを備えた半導体デバイス２４が図示されている。スプリングプローブ３０ｘは、半導体デバイス２４の入出力端子２４ｘに、スプリングプローブ３０ｙａ〜３０ｙｄは、半導体デバイス２４の入出力端子２４ｙａ〜２４ｙｄに、それぞれ対応付けられてソケット基体２０に複数個配置されている。なお、図示したのは半導体デバイス２４の一部の入出力端子であって、実際にはこれ以上の入出力端子が多数設けられている。

図４及び図５に示すように、スプリングプローブ３０ｘは、図２のスプリングプローブ３０をＸ軸方向から見たものであり、スプリングプローブ３０ｙａ〜３０ｙｄは、図２のスプリングプローブ３０をＹ軸方向から見たものである。さらに、スプリングプローブ３０ｘの図中の全体形状は、下可動ピン３４の形状とほぼ同じとなり、スプリングプローブ３０ｙａ〜３０ｙｄの図中の全体形状は、上可動ピン３２の形状とほぼ同じとなる。半導体デバイス２４の入出力端子２４ｘ，２４ｙａ〜２４ｙｄは、スプリングプローブ３０ｘ，３０ｙａ〜３０ｙｄの上可動ピン３２にそれぞれ接続される。一方、スプリングプローブ３０ｘ，３０ｙａ〜３０ｙｄの下可動ピン３４は、テストボード４０のランド４０ｘ，４０ｙａ〜４０ｙｄにそれぞれ接続される。

図４の接触接続前と図５の接触接続後のスプリングプローブ３０ｘ，３０ｙａ〜３０ｙｄの違いは、図５のスプリングプローブ３０ｘ，３０ｙａ〜３０ｙｄの各上可動ピン及び下可動ピンが摺動し、その全長が図４のものよりも減少している点と、各スプリングプローブ３０ｘ，３０ｙａ〜３０ｙｄ内に収納されているコイルスプリングの全長も同様に減少している点である。このコイルスプリングの全長が減少することによって、スプリングプローブ３０ｘ，３０ｙａ〜３０ｙｄの各上可動ピン及び下可動ピンは離間する方向に付勢力が印加し、スプリングプローブ３０ｘ，３０ｙａ〜３０ｙｄの各上可動ピンと半導体デバイス２４の入出力端子２４ｘ，２４ｙａ〜２４ｙｄとの間の電気的接続と、スプリングプローブ３０ｘ，３０ｙａ〜３０ｙｄの各下可動ピンとテストボード４０のランド４０ｘ，４０ｙａ〜４０ｙｄとの間の電気的接続がより確実なものとなる。

なお、上述の実施の形態では、金属平板を打ち抜き加工することによって上可動ピン３２及び下可動ピン３４を成形する場合について説明したが、図示のように平板状の導電物質であれば、その成形方法は、鋳型を用いたものであったり、レーザ成形加工したものでもよい。

１…スプリングプローブ、
１０…パイプ部、
１２…上可動ピン、
１４…下可動ピン、
１６…コイルスプリング、
２０…ソケット基体、
２２…ソケットカバー、
２４…半導体デバイス、
２４ｘ，２４ｙａ〜２４ｙｄ…入出力端子、
３０…スプリングプローブ装置、
３０ｘ，３０ｙａ〜３０ｙｄ…スプリングプローブ、
３２…上可動ピン、
３２２，３４２…ピン案内開口部、
３２４，３４４…矩形状開口部、
３２６，３４６…スリット部、
３４…下可動ピン、
３６…コイルスプリング、
４０…テストボード、
４０ｘ，４０ｙａ〜４０ｙｄ…ランド

Claims

半導体集積回路に接触接続される第１のピン部材と、
半導体試験装置のテストボードに接触接続される第２のピン部材と、
前記第１のピン部材及び前記第２のピン部材をそれぞれ離間する方向に付勢力を加えるコイルスプリング部材とから構成されるスプリングプローブ装置において、
前記第１のピン部材及び前記第２のピン部材は、そのほぼ中央付近に前記コイルスプリング部材の収納部となる矩形状開口部と、前記矩形状開口部と外縁とを接続するスリット部と、前記スリット部のそれぞれ対向する面の少なくとも一方に成形された突出部とを備える平板状の部材によって成形され、
前記第１のピン部材及び前記第２のピン部材の前記スリット部同士が互いのスリット間に挿入され、前記スリット部に設けられた前記突出部が前記第１のピン部材及び前記第２のピン部材の互いの案内部に係合するように結合され、前記第１のピン部材及び前記第２のピン部材の前記矩形状開口部によって形成される空間に前記コイルスプリング部材が収納されていることを特徴とするスプリングプローブ装置。
請求項１に記載のスプリングプローブ装置において、前記第１のピン部材及び前記第２のピン部材は金属平板の打ち抜き加工によって成形されることを特徴とするスプリングプローブ装置
請求項１又は２に記載のスプリングプローブ装置をテストボードに多数備え、前記スプリングプローブ装置を介して半導体集積回路との間で試験信号及び出力信号のやり取りを行い、前記半導体集積回路の試験を行なうことを特徴とする半導体試験装置。