JP2013170933A

JP2013170933A - 半導体試験用装置

Info

Publication number: JP2013170933A
Application number: JP2012035090A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Otsuka; 康宏大塚
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-02-21
Filing date: 2012-02-21
Publication date: 2013-09-02

Abstract

【課題】簡易な方法で試験対称と電気的接続子との位置合わせ可能で、かつ装置コストも安価な半導体試験用装置を提供する。
【解決手段】コンタクト部１０を含む半導体装置９を保持する下治具３と、半導体装置９のコンタクト部１０に接触可能な電気的接続子１と、電気的接続子１を保持する接続子保持部２と、接続子保持部２が設置された上治具４と、下治具３と上治具４とを連結して位置決め可能とする連結装置５と、半導体装置に対して電気的接続子１との位置決めを行なう位置決め機構６とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体試験用装置に関し、より特定的には、半導体装置を試験する際に、半導体装置に配置された基板のコンタクト部と電気的接続を行なう、半導体試験用装置に関するものである。

半導体装置を試験する際、半導体装置に配置された基板のコンタクト部と、電気的接続を行なう電気的接続子との位置合わせを行う方法として、以下の方法がある。

一つは、半導体装置に配置される基板上に、あらかじめ画像認識用マークを印字し、画像認識により電気的接続子の位置合わせを行なう方法である。また別の方法として、特開平９−１０５７６１号公報には、検査対象物としての半導体装置の外形の一部または全部を利用して電気的接続子の位置合わせを行う方法が開示されている。具体的には、上記特開平９−１０５７６１号公報には、半導体装置をはめ込むことが可能な枠状体を有するプローブ機構が開示されている。当該プローブ機構では、枠状体に半導体装置をはめ込むことで、電気的接続子としてのプローブの位置合わせが可能である。

特開平９−１０５７６１号公報

しかしながら、半導体装置と電気的接続子との位置合わせを、画像認識により行なう場合には、画像認識装置を備える試験装置が必要であり、装置コストが高くなる。また、特開平９−１０５７６１号公報に記載のプローブ構造では、半導体装置がベアチップである場合にはプローブ機構の構成は比較的単純であるが、半導体装置がチップや電子部品が組み込まれたモジュールである場合には、当該プローブ機構の構造は複雑化してしまう。

本発明は、簡易な方法で半導体装置と電気的接続子との位置合わせ可能で、かつ装置コストも安価な半導体試験用装置を提供することを目的とする。

本発明の半導体試験用装置は、コンタクト部を含む半導体装置を保持する下治具と、半導体装置のコンタクト部に接触可能な電気的接続子と、電気的接続子を保持する接続子保持部と、接続子保持部が設置された上治具と、下治具と上治具とを連結して位置決め可能とする連結装置と、半導体装置に対して電気的接続子の位置決めを行なう位置決め機構とを備える。

本発明の半導体装置用装置は、上治具と下治具とを連結して位置決め可能とする連結装置とを備えるので、上治具と下治具とを連結して位置決めする（第１段階の位置決め工程を実施する）ことによって電気的接続子と半導体装置のコンタクト部とを近接した状態とすることができる。さらに、半導体装置に対して電気的接続子の位置決めを行なう位置決め機構を備えることにより、上記第１段階の位置決め工程によりコンタクト部と電気的接続子とが近接した状態において、さらに半導体装置のコンタクト部に対する電気的接続子の正確な位置決めを実施できる。

本実施の形態１に係る半導体試験用装置の側面図である。本実施の形態１に係る半導体試験用装置の上面図である。本実施の形態１に係る半導体試験用装置の変形例を示す側面図である。本実施の形態１に係る半導体試験用装置の変形例を示す上面図である。本実施の形態２に係る半導体試験用装置の側面図である。本実施の形態２に係る半導体試験用装置の上面図である。本実施の形態２に係る半導体試験用装置の変形例を示す側面図である。本実施の形態２に係る半導体試験用装置の変形例を示す上面図である。本実施の形態３に係る半導体試験用装置の側面図である。本実施の形態３に係る半導体試験用装置の上面図である。本実施の形態３に係る半導体試験用装置の変形例を示す側面図である。本実施の形態３に係る半導体試験用装置の変形例を示す上面図である

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において、同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１について説明する。はじめに、図１および図２を参照して実施の形態１に係る半導体試験用装置の構成を説明する。実施の形態１に係る半導体試験用装置は、電気的接続子１と、半導体装置９のコンタクト部１０との位置合わせを行った後、電気的接続子１とコンタクト部１０とを電気的に接続する装置である。

半導体試験用装置は、コンタクト部１０を含む半導体装置９を保持する下治具３と、下治具３と連結装置５によって連結可能な上治具４とを備える。半導体装置９は、電子部品や配線等により構成された電子回路を含み、該電子回路と電気的に接続したコンタクト部１０を有する。さらに、本実施の形態では、半導体装置９は位置決め部材７を有する。

下治具３は、連結装置５により、上治具４と連結する。連結装置５は、下治具３と上治具４とを連結可能であれば、任意の構造を採用可能であり、下治具３もしくは上治具４の一部として含まれていてもよい。たとえば、連結装置５は、嵌合可能な２部材で構成していてもよい。当該２部材は、嵌合部でない他端を下治具３と上治具４とにそれぞれに固着し、嵌合部を嵌合することにより連結可能としてもよい。図１および図２に示した半導体試験用装置では、連結装置５を構成する棒状部材が上治具４に接続され、連結装置５を構成する他の部材である筒状体が下治具３に接続されている。棒状部材と筒状体とは対向する位置に配置されている。棒状部材の先端部（図１の下端部）は筒状体に挿入して固定可能である。

連結装置５は、電気的接続子１と半導体装置９のコンタクト部１０とが近接するように、上治具４と下治具３とを連結することが可能なように設けるのが好ましい。さらに、連結装置５は、上治具４と下治具３とを連結した状態において、電気的接続子１が半導体装置９に対して垂直方向において十分離れるように、構成されるのが好ましい。

上治具４は、３軸方向に移動可能なＸＹＺステージ１１に支持されており、ＸＹＺステージ１１が移動することにより上治具４は移動可能である。このとき、ＸＹＺステージ１１は、上治具４を支持しながらも、例えば、上治具４が下治具３に対して固定された状態では、上治具４とは独立して移動可能に構成されるのが好ましい。図１および図２の例では、ＸＹＺステージ１１は、ばね状体によって上治具４を支持している。これにより、上治具４が連結装置５により下治具３と連結して固定された状態でも、ＸＹＺステージ１１は、ある程度の移動が可能となる。さらに、上治具４には、電気的接続子１を保持した接続子保持部２が設置される。

接続子保持部２は、上治具４を介してＸＹＺステージ１１に支持されているため、上治具４と同様に移動可能である。つまり、ＸＹＺステージ１１が接続子保持部２を支持する部材は、上治具４に設けられた穴１２を通ってＸＹＺステージ１１と接続子保持部２とを接続している。このため、連結装置５により上治具４が下治具３と連結して固定された場合には、接続子保持部２は半導体装置９と垂直方向には自由に移動可能だが、平行方向には上治具４に設けられた穴１２により移動可能範囲が制限される。上治具４に設けられた穴１２の大きさは、半導体装置９の個体間で生じうるコンタクト部１０の位置ずれの傾向や大きさを考慮して選択するのが好ましい。これにより、固体差を有する半導体装置９に対しても接続子保持部２および当該接続子保持部２に保持される電気的接続子１の位置決めを行なうことができる。

接続子保持部２は、上述のように半導体装置９のコンタクト部１０に接触可能な電気的接続子１を保持する。接続子保持部２に保持される電気的接続子１は、複数であってもよい。さらに、接続子保持部２は、位置決め機構６を含む。このとき、位置決め機構６は、電気的接続子１上に設けられても良い。図１および図２に示した例では、位置決め機構６は、接続子保持部２上に設けられている。この場合は、半導体装置９のコンタクト部１０に対し、接続子保持部２の位置決めをすることで、結果としてコンタクト部１０に対する電気的接続子１の位置決めを可能とするように、位置決め機構６を構成することができる。

位置決め機構６と、半導体装置９に設けられた位置決め部材７とは、互いに当接可能で、かつ、半導体装置９のコンタクト部１０に対して電気的接続子１の位置決めを行ない得る任意の構造を採用可能である。図１および図２に示した例では、位置決め機構６と、位置決め部材７とは、互いに嵌合できる構造を有している。なお、位置決め部材７は、半導体装置９における電子回路を構成する部品でなく、当該試験での位置決めのために設けられている。図１および図２に示した例では、位置決め機構６は半導体装置９に設けられた位置決め部材７を覆うようなカップ状の部材を有する。位置決め機構６の当該カップ状の部材の内周の形状は、位置決め部材７と嵌合可能なように、位置決め部材７の外周形状と実質的に同じになっている。

一方、図３および図４の例のように、位置決め部材７を固定するための構造として、半導体装置９における電子回路を構成する基板部品８を活用することもできる。このとき、位置決め部材７は、位置決め機構６との物理的接触に対し基板部品８を保護可能で、かつ基板部品８に対し着脱可能な、任意の構造を採用できる。この場合には、位置決め部材７は、試験完了後、パッケージ化の前までに基板部品８から取り外せばよい。

図１〜図４のいずれの例においても、位置決め機構６と、位置決め部材７とを嵌合すると同時に、電気的接続子１を、半導体装置９のコンタクト部１０に対して下降させて接触させるが、好ましくは、位置決め機構６を半導体装置９の垂直方向に伸縮可能とし、接続子保持部２全体を下降させることで、電気的接続子１を下降させる。あらかじめ所望のコンタクト圧となるところで、位置決め機構６の伸縮に対しストッパを設けてもよい。

上記のように、本実施の形態に係る半導体試験装置は、先ず、ＸＹＺステージ１１を移動させて、上治具４と下治具３とを連結装置５によって連結させることで、電気的接続子１とコンタクト部１０とを近接させることができる。続いて、ＸＹＺステージ１１を、上治具４に設けられた穴１２で制限された範囲内で半導体装置９に対し平行方向に移動させることにより、接続子保持部２を、位置決め機構６と位置決め部材７とが当接するまで移動させる。これにより、電気的接続子１と、半導体装置９のコンタクト部１０との位置決めが可能となる。

以上のように、本実施の形態１に係る半導体試験用装置は、先ず上治具４と下治具３とを連結装置５により連結させることで、電気的接続子１と半導体装置９のコンタクト部１０とを近接させ、続いて接続子保持部２に含まれた位置決め機構６と、半導体装置９に接合された位置決め部材７とを当接させることにより、電気的接続子１と半導体装置９のコンタクト部１０との位置決めを行うことができる。

（実施の形態２）
図５および図６を参照して、実施の形態２について説明する。本実施の形態に係る半導体試験用装置は、基本的な構造は実施の形態１に係る半導体試験用装置と同様であるが、位置決め機構６が当接する部分が、図１などに示す位置決め部材ではなく、半導体装置９の外形角部の対向する複数角である点で異なる。

位置決め機構６は、半導体装置９の外形角部の対向する複数角と当接可能で、かつ、該当接時に、電気的接続子１と半導体装置９のコンタクト部１０とを位置決め可能とする、任意の構成を採用できるが、図５および図６の例では、各角とそれぞれ当接する位置決め機構６について水平方向での断面形状をＬ字形状とし、かつ、当該位置決め機構６を接続子保持部２と一体として設けている。

なお、図７および図８を参照して、位置決め機構６は、接続子保持部２と別体として設けられても良い。この場合、位置決め機構６と接続子保持部２とを当接させてから、半導体装置９の外形角部の対向する複数角と当接するよう、ＸＹＺステージ１１を移動させてもよいし、位置決め機構６と半導体装置９の外形角部の対向する複数角とを当接させた状態で、ＸＹＺステージを移動させて接続子保持部２を位置決め機構６に当接させてもよい。また、図７および図８に示した位置決め機構６は、接続子保持部２または半導体装置９の外形の対向する２つの外周角部（対角線上に位置する角部）に接触しているが、さらに３つ目の位置決め機構６を他の角部に接触させてもよい。

図７および図８に示した位置決め機構６は、外周側に当該位置決め機構６を支持するための支持部が形成されている。当該支持部は、図示しない他の部材に接続されていてもよい。また、位置決め機構６は、電気的接続子１と一体として設けられてもよいし、電気的接続子１と当接する別体として設けられてもよい。

以上のように、本実施の形態２に係る半導体装置は、先ず上治具４と下治具３とを連結装置５により連結させることで、電気的接続子１と半導体装置９のコンタクト部１０とを近接させ、続いて接続子保持部２と一体もしくは別体の位置決め機構６を、半導体装置９の外形角部の対向する複数角に当接させることにより、電気的接続子１と半導体装置９のコンタクト部１０との位置決めすることができる。

（実施の形態３）
図９および図１０を参照して、実施の形態３について説明する。本実施の形態に係る半導体試験用装置は、基本的な構造は実施の形態１に係る半導体試験用装置と同様であるが、位置決め機構６が当接する部分が、位置決め部材ではなく、半導体装置の外形側面の隣り合う複数面である点で異なる。

位置決め機構６は、半導体装置９の外形側面の隣り合う複数面と当接可能で、かつ、当接時に、電気的接続子１と半導体装置９のコンタクト部１０とを位置決め可能とする、任意の構成を採用できる。図５および図６の例では、位置決め機構６の形状を、半導体装置９の各側面とそれぞれ当接する板状とし、かつ、当該位置決め機構６を接続子保持部２と一体として設けている。

なお、図１１および図１２を参照して、位置決め機構６は、接続子保持部２と別体として設けられても良い。この場合、位置決め機構６と接続子保持部２とを当接させてから、半導体装置９の外形側面の隣り合う複数面と当該位置決め機構６が当接するよう、ＸＹＺステージ１１を移動させてもよいし、位置決め機構６と半導体装置９の外形側面の隣り合う複数面とを先に当接させた状態で、ＸＹＺステージを移動させて接続子保持部２の外周側面を位置決め機構６に当接させてもよい。また、図９および図１０では、位置決め機構６の数は２つであるが、３つ以上の位置決め機構６を用いてもよい。この場合、たとえば３つ目の位置決め機構６は、半導体装置９の外形側面のうち他の位置決め機構６が接触していない側面と接触するように配置してもよい。また、位置決め機構６は、電気的接続子１と一体として設けられてもよいし、電気的接続子１と当接する別体として設けられてもよい。

以上のように、本実施の形態３に係る半導体装置は、先ず上治具４と下治具３とを連結装置５により連結させることで、電気的接続子１と半導体装置９のコンタクト部１０とを近接させ、続いて接続子保持部２と一体もしくは別体の位置決め機構６を、半導体装置９の外形側面の隣り合う複数面に当接させることにより、電気的接続子１と半導体装置９のコンタクト部１０との位置決めすることができる。

以下、上述した実施の形態と一部重複する部分もあるが、本発明の特徴的な構成を列挙する。

この発明に従った半導体試験用装置は、下治具３と、電気的接続子１と、接続子保持部２と、上治具４と、連結装置５と、位置決め機構６とを備える。下治具３は、コンタクト部１０を含む半導体装置９を保持する。電気的接続子１は、半導体装置９のコンタクト部１０に接触可能である。接続子保持部２は、電気的接続子１を保持する。上治具４には、接続子保持部２が設置されている。連結装置５は、下治具３と上治具４とを連結して、位置決め可能とする。位置決め機構６は、半導体装置９に対して電気的接続子１の位置決めを行なう。

このようにすれば、上治具４と下治具３とを連結して位置決め可能とする連結装置５を備えるので、上治具４と下治具３とを連結して位置決めする（第１段階の位置決め工程を実施する）ことによって電気的接続子１と半導体装置９のコンタクト部１０とを近接した状態とすることができる。さらに、半導体装置９に対して電気的接続子１の位置決めを行なう位置決め機構６を備えることにより、上記第１段階の位置決め工程によりコンタクト部１０と電気的接続子１とが近接した状態において、さらに半導体装置９のコンタクト部１０に対する電気的接続子１の正確な位置決めを実施できる。

上記半導体用試験装置において、位置決め機構６は、半導体装置９に対して接続子保持部２の位置決めを行なうことにより、半導体装置９に対して電気的接続子１との位置決めを行なってもよい。この場合、電気的接続子１が保持された接続子保持部２の位置を半導体装置９に対して決定することで、電気的接続子１の半導体装置９（つまりコンタクト部１０）に対する位置決めを容易に行うことができる。

上記半導体用試験装置において、図１〜図４などに示すように、半導体装置９は、上面に位置決め部材７を含んでいてもよい。位置決め機構６は、半導体装置９の位置決め部材７と当接することにより、半導体装置９に対して、電気的接続子１の位置決めを行なってもよい。この場合、コンタクト部１０に近い領域である半導体装置９の表面上に配置された位置決め部材７を用いて、電気的接続子１の位置決めを実施できるので、当該位置決めの精度を高めることができる。

上記半導体用試験装置において、図３および図４に示すように、半導体装置は、上面に基板部品８を含んでいてもよい。位置決め部材７は、基板部品８に着脱可能に嵌合するように形成されていてもよい。この場合、半導体装置９の基板部品８を位置決め部材７の支持部材として利用できるため、半導体装置９に位置決め部材７を作りこむ必要がない。また、位置決めに利用した後、位置決め部材７を半導体装置９から除去することも可能であるため、半導体装置９に機能上余分な構成が付加されることがない。

上記半導体用試験装置において、図５〜図８に示すように、位置決め機構６は、半導体装置９の外形角部の、対向する複数角と当接することにより、半導体装置９に対して、電気的接続子１の位置決めを行なってもよい。この場合、半導体装置９の外形角部を利用して位置決めを行うことができるので、半導体装置９において位置決め用に特別な構造を作りこむといった工程が不要になる。

上記半導体用試験装置において、図９〜図１２に示すように、位置決め機構６は、半導体装置９の外形側面の、隣り合う複数面と当接することにより、半導体装置９に対して、電気的接続子１の位置決めを行なってもよい。この場合、半導体装置９の外形側面を利用して位置決めを行うことができるので、半導体装置９において位置決め用に特別な構造を作りこむといった工程が不要になる。

上記半導体用試験装置において、図１〜図６、図９、図１０に示すように、位置決め機構６は、接続子保持部２と一体であってもよい。この場合、位置決め機構６が接続子保持部２と別体である場合より、位置決め作業を簡略化できる。

上記半導体用試験装置において、図７、図８、図１１、図１２に示すように、位置決め機構６は、接続子保持部２と別体であってもよい。この場合、半導体用試験装置の接続子保持部２の構造は従来と同様とした上で、別体の位置決め機構６を準備することにより本発明に従った半導体用試験装置を実現できる。

以上のように、本発明の実施の形態について説明を行なったが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲のすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の半導体試験用装置は、電子部品を搭載した基板を有する半導体装置を試験する装置において、特に有利に適用される。

１電気的接続子、２接続子保持部、３下治具、４上治具、５連結装置、６位置決め機構、７位置決め部材、８基板部品、９半導体装置、１０コンタクト部、１１ＸＹＺステージ、１２穴。

Claims

コンタクト部を含む半導体装置を保持する下治具と、
前記半導体装置の前記コンタクト部に接触可能な電気的接続子と、
前記電気的接続子を保持する接続子保持部と、
前記接続子保持部が設置された上治具と、
前記下治具と前記上治具とを連結して、位置決め可能とする連結装置と、
前記半導体装置に対して前記電気的接続子の位置決めを行なう位置決め機構とを備える、半導体試験用装置。
前記位置決め機構は、前記半導体装置に対して前記接続子保持部の位置決めを行なうことにより、前記半導体装置に対して前記電気的接続子との位置決めを行なう、請求項１に記載の半導体試験用装置。
前記半導体装置は、上面に位置決め部材を含み、
前記位置決め機構は、前記半導体装置の前記位置決め部材と当接することにより、前記半導体装置に対して、前記電気的接続子の位置決めを行なう、請求項１または請求項２に記載の半導体試験用装置。
前記半導体装置は、上面に基板部品を含み、
前記位置決め部材は、前記基板部品に着脱可能に嵌合するように形成された、請求項３に記載の半導体試験用装置。
前記位置決め機構は、前記半導体装置の外形角部の、対向する複数角と当接することにより、前記半導体装置に対して、前記電気的接続子の位置決めを行なう、請求項１または請求項２に記載の半導体試験用装置。
前記位置決め機構は、前記半導体装置の外形側面の、隣り合う複数面と当接することにより、前記半導体装置に対して、前記電気的接続子の位置決めを行なう、請求項１または請求項２に記載の半導体試験用装置。
前記位置決め機構は、前記接続子保持部と一体である、請求項５または請求項６に記載の半導体試験用装置。
前記位置決め機構は、前記接続子保持部と別体である、請求項５または請求項６に記載の半導体試験用装置。