JP2018205003A - 半導体素子の試験用治具及び信頼性試験装置 - Google Patents

Abstract

【課題】信頼性試験時に放電を抑制し、かつリーク電流を低減できる試験用治具及び信頼性試験装置を提供する。
【解決手段】試験用治具１４は、金属製の端子と端子を支持する絶縁材からなる絶縁部とを含むコネクタ部２４と、コネクタ部２４の絶縁部を保持する金属製の基台２２と、電極が形成された被試験基板２０を基台２２から離れた位置で支持するための絶縁材からなるスペーサ３６と、端子に電気的に接続され且つ被試験基板２０の電極に電気的に接続するためのプローブ５０を保持する絶縁材からなる保持部５２と、基台２２に支持され、保持部５２を支持する絶縁材からなる支柱と、を備えている。
【選択図】図３

Description

本発明は、半導体素子の試験用治具及び信頼性試験装置に関するものである。

従来、半導体素子の信頼性を確認するための試験として種々の試験が行われている。例えば特許文献１には、信頼性試験として、半導体素子を高温環境下におき、非導通状態で電圧を印加する高温逆バイアス試験を行うことが開示されている。このような信頼性試験を行う際には、半導体素子をチャンバー内に固定するための試験用治具が用いられる（例えば特許文献２参照）。試験用治具は、半導体素子を保持するための構造を有する一方で、半導体素子に電圧を印加するための導通構造が設けられている。また、高温環境下で行う信頼性試験にも適するように、金属板で構成された基台を有するものもある。

特開２００１−９１５７１号公報 特開平５−１８３０２７号公報

半導体素子に高電圧を印加したときには、基台と半導体素子との間で予期せぬ放電が生ずることがある。また、半導体素子に要求される特性の高まりを受け、試験用治具において、高電圧側から試験用治具へのリーク電流を低減させることが望まれている。

そこで、本発明は、前記従来技術を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、信頼性試験時に放電を抑制し、かつリーク電流を低減できる試験用治具及び信頼性試験装置を提供することにある。

前記の目的を達成するため、本発明は、金属製の端子と前記端子を支持する絶縁材からなる絶縁部とを含むコネクタ部と、前記コネクタ部の前記絶縁部を保持する金属製の基台と、電極が形成された被試験基板を前記基台から離れた位置で支持するための絶縁材からなるスペーサと、前記端子に電気的に接続され且つ前記被試験基板の前記電極に電気的に接続するためのプローブを保持する絶縁材からなる保持部と、前記基台に支持され、前記保持部を支持する絶縁材からなる支柱と、を備えている、半導体素子の試験用治具である。

本発明では、絶縁材からなるスペーサによって、被試験基板と金属製基台とを離間させることにより、被試験基板と金属製基台との間で放電が生ずることを防止することができる。また、プローブを保持する保持部が、基台に直接取り付けられるのではなく、支柱を介して基台に支持されている。すなわち、保持部よりも断面積の小さな支柱が、基台と保持部との間に介装されているので、保持部と基台との間の体積抵抗率を上げることができる。これにより、プローブから基台側へのリーク電流を低減することができる。

前記支柱には、その長さ方向に貫通する貫通孔が形成されていてもよい。この態様では、支柱が中実状に形成される場合に比べ、支柱の断面積を小さくすることができる。したがって、保持部と基台との間の体積抵抗率をさらに高くすることができ、プローブから基台側へのリーク電流をさらに低減することができる。

前記支柱の先端及び基端に有底穴が形成されていてもよい。この態様では、支柱が中実状に形成される場合に比べ、支柱の断面積を部分的に小さくすることができる。この場合でも、保持部と基台との間の体積抵抗率をさらに高くすることができるため、プローブから基台側へのリーク電流をさらに低減することができる。

前記プローブにおいて前記電極に接触する先端面からつながる部位を被覆する被覆部を備えていてもよい。この態様では、プローブと被試験基板の電極との接触を確保しつつ、プローブの露出面積を低減することができる。このため、プローブの機能を確保しつつプローブからの放電をより抑制することができる。

前記プローブの前記先端面は丸曲面に形成されていてもよい。この態様では、プローブによって被試験基板の電極に高電圧を印加する場合に有用な構成となる。

前記プローブが前記被試験基板に接触した状態にあるときに、前記プローブは、前記先端面と前記部位の外周面との接続部分が前記被覆部によって被覆された状態にあってもよい。この態様では、丸曲面に形成されている先端面と前記部位の外周面との接続部分が例えば僅かに段差状に接続することがあったとしても、この部分が被覆部によって被覆される。これにより、この部分からの放電が生ずることを防止することができる。

前記コネクタ部の前記絶縁部は、前記端子を囲む囲み部を有していてもよい。この態様では、コネクタ部の端子が絶縁部の囲み部によって囲まれているので、試験用治具が信頼性試験装置のラック部に装着された状態では、コネクタ部の端子が露出することを防止することができる。これにより、コネクタ部の端子からの放電が生ずることを防止することができる。

本発明は、前記半導体素子の試験用治具と、前記半導体試験用治具を装着するためのチャンバーと、を有し、前記チャンバーには、前記コネクタ部の前記端子に結合される端子が設けられている、半導体素子の信頼性試験装置である。

本発明では、信頼性試験時において、試験用治具内での放電を抑制し、かつ試験用治具からのリーク電流を低減できるので、より精度の高い試験結果を得ることができる。

以上説明したように、本発明の試験用治具及び信頼性試験装置によれば、信頼性試験時に放電を抑制し、かつリーク電流を低減することができる。

本発明の実施形態に係る信頼性試験装置を前側から見た図である。 前記信頼性試験に用いられる試験用治具の平面図である。 前記試験用治具の側面図である。 （ａ）はチャンバーに設けられた接続部の構成を示す図であり、（ｂ）は試験用治具のコネクタ部の構成を示す図である。 図２中のＶ−Ｖ線における断面図である。 図５を部分的に拡大して示す図である。 図２中のＶＩＩ−ＶＩＩ線における断面図である。 図７中のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線における断面図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

図１に示すように、本実施形態に係る半導体素子の信頼性試験装置（以下、単に試験装置）１０は、試験室を有するチャンバー１２と、チャンバー１２内に固定されたラック部１３と、ラック部１３によってチャンバー１２内に位置決めされてチャンバー１２に装着される半導体素子の試験用治具１４と、を備えている。また、試験装置１０は、チャンバー１２の横に配置され、試験条件等を入力するための操作を行う操作部１５を備えている。チャンバー１２は、試験室内の温度を調整する機器が配設された空調室を備えているが、空調室は図１において、試験室の奥側に配置されているため、図示されていない。なお、図１は、手前の扉体が取り外されて、試験室内が露出した状態を示しているが、試験中は扉体で試験室を密閉するように構成されている。

この試験装置１０は、半導体素子の高温逆バイアス試験、高温ゲートバイアス試験、高温高湿バイアス試験、静電破壊試験等の信頼性試験を行うための制御を行うことができる。このため、試験装置１０は、操作部１５を通して入力された試験条件に基づき、試験室内を例えば１５０℃以上の高温に維持する制御を行うことができる。また、試験装置１０は、ラック部１３を通して試験用治具１４に例えば１０ｋＶ以上（例えば１５ｋＶ程度）の高電圧を印加する制御を行うことができる。チャンバー１２は、恒温槽によって構成されているが、高温高湿バイアス試験等を可能にすべく、恒温恒湿槽によって構成されていてもよい。

チャンバー１２は、試験用治具１４の後述するコネクタ部２４を接続するための接続部１６を有している。接続部１６は、ラック部１３の位置に対応して配置されている。接続部１６には、高圧側のコネクタ部２４を接続する第１接続部１６と、低圧側（又はマイナス側）のコネクタ部２４を接続する第２接続部１６と、が含まれている。第１接続部１６及び第２接続部１６は、手前側（すなわち、扉体側）を向いている。したがって、試験用治具１４を手前側からラック部１３に装着することができる。第１接続部１６及び第２接続部１６には、雌端子１６ａ（図４（ａ）参照）が設けられており、雌端子１６ａは、図外の電圧供給装置に電気的に接続されて、電圧供給装置から電圧供給を受ける。

試験装置１０には、図１に示すように、上下に３段のラック部１３が設けられていて、試験装置１０は、最大で３つの試験用治具１４を接続できる構成となっている。なお、図１は下の２段のラック部１３に試験用治具１４が接続され、最上段のラック部１３には試験用治具１４が接続されていない状態を示している。

試験用治具１４は、半導体素子を装着可能な被試験基板２０を固定するとともに、チャンバー１２を通して印加された電圧を被試験基板２０に印加できるように構成されている。以下、試験用治具１４の構成について、具体的に説明する。

試験用治具１４は、図２及び図３に示すように、基台２２と、取っ手２３と、コネクタ部２４とを、備えている。基台２２は、金属板を組み合わせて偏平な直方体状に構成したものである。図２は、基台２２の正面となる正面板２２ａ側から見た状態を示しており、基台２２の正面板２２ａには、複数（図例では４つ）の被試験基板２０を取り付けることができるようになっている。本実施形態では、正面板２２ａが上を向き、背面板２２ｂが下を向く姿勢でチャンバー１２に装着される。このため、正面板２２ａは上面板となり、背面板２２ｂは下面板となる。

基台２２の正面板２２ａと背面板２２ｂとは、互いに間隔をおいた状態で配置されて側面板２２ｃによって互いに結合されている。側面板２２ｃは、矩形状の正面板２２ａの一辺を除く三辺に沿って配置されている。側面板２２ｃの配置されていない一辺側には、正面板２２ａと背面板２２ｂとの間に開口が形成され、この開口にコネクタ部２４が挿入されている。コネクタ部２４と対向する側に配置された図略の側面板２２ｃには、取っ手２３が固定されている。この取っ手２３が手前側となり且つコネクタ部２４が奥側になった状態で、試験用治具１４をラック部１３に装着することができる。

コネクタ部２４には、低電圧側のコネクタ部２４と高電圧側のコネクタ部２４とがあるが、これらは同様の構成である。コネクタ部２４は、図４（ｂ）に示すように、電気的な絶縁性を有する絶縁材からなる絶縁部２４ａと、金属製の雄端子２４ｂと、を有している。絶縁部２４ａは、直方体状のブロック状に形成されている。絶縁材の材質としては、例えば、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）樹脂、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂又はセラミック材等を例示できる。

絶縁部２４ａは、その一部が基台２２の正面板２２ａ及び背面板２２ｂの間の間隙から突出している。この突出した部位の平面状の端面（直方体の一面）２４ｃには、該端面２４ｃから凹むように２つの凹部２４ｄが形成されている。凹部２４ｄは、端面２４ｃに平行な円形状の底面２４ｅと、端面２４ｃと底面２４ｅの外周部とを繋ぎ、雄端子２４ｂの周囲を囲む内周面２４ｆと、を有する。雄端子２４ｂは、底面２４ｅから端面２４ｃに向かって延びる姿勢で配置され、絶縁部２４ａに支持されている。ただし、雄端子２４ｂは、凹部２４ｄ内に完全に収まっていて、端面２４ｃから外側に突出していない。凹部２４ｄの内周面２４ｆは、雄端子２４ｂを囲む囲み部として機能する。内周面２４ｆと雄端子２４ｂとの間の隙間幅は、接続部１６に設けられた雌端子１６ａを挿入可能な隙間幅となっている。

一方、第１接続部１６は、図４（ａ）に示すように、電気的な絶縁性を有する絶縁材からなる端子台１６ｂと、端子台１６ｂの前面１６ｄに取り付けられた雌端子１６ａとを有している。雌端子１６ａの根元には、コネクタ部２４の凹部２４ｄの内周面２４ｆに適合した外周面を有する嵌合部材１６ｃが固定されている。

端子台１６ｂは、雌端子１６ａがチャンバー１２の前側（扉体側）を向くように固定されている。雌端子１６ａが取り付けられた端子台１６ｂの前面１６ｄは平面状に形成されている。このため、試験用治具１４をラック部１３に装着する操作を行うと、雄端子２４ｂが雌端子１６ａ内に挿入され、嵌合部材１６ｃが凹部２４ｄの内周面２４ｆに嵌め合わされる。この状態で、端子台１６ｂの前面１６ｄと絶縁部２４ａの端面２４ｃとが、端子台１６ｂ及び絶縁部２４ａの間に隙間が形成されないように接触する。したがって、雄端子２４ｂ及び雌端子１６ａは、絶縁材によって完全に囲まれた状態となる。これにより、端子２４ｂ，１６ａからの放電を防止することができる。なお、第２接続部１６の構成は図示していないが、第２接続部１６も第１接続部１６と同様に構成されている。本実施形態では、試験用治具１４に設けられた端子が雄端子２４ｂとして構成され、チャンバー１２に設けられた端子が雌端子１６ａとして構成されているが、これに限られない。試験用治具１４に雌端子が設けられ、チャンバー１２に雄端子が設けられてもよい。この場合、雌端子は、試験用治具１４のコネクタ部２４の凹部２４ｄ内に設けられる。

図２に示すように、基台２２の正面板２２ａ上には、被試験基板２０の低電圧側の電極２０ａに接続するための構造を有する低電圧側の電気接続部２７と、被試験基板２０の高電圧側の電極２０ｂに接続するための構造を有する高電圧側の電気接続部２８と、被試験基板２０の測定用電極２０ｃに接続するための構造を有する測定用電気接続部２９と、が設けられている。本実施形態では、複数（図例では４つ）の被試験基板２０を試験用治具１４に取付け可能な構成となっているため、これらの電気接続部２７，２８，２９は、いずれも複数（図例では４つ）設けられている。低電圧側の電極２０ａ、高電圧側の電極２０ｂ及び測定用電極２０ｃは何れも、被試験基板２０の同じ面（表面）に設けられている。

低電圧側の電気接続部２７と測定用電気接続部２９の構成は同じであるため、ここでは、低電圧側の電気接続部２７の構造について説明し、測定用電気接続部２９の構造についての説明は省略する。

図５及び図６に示すように、低電圧側の電気接続部２７は、被試験基板２０の低電圧側の電極２０ａに接触可能に設けられたプローブ３１（低電圧側プローブ３１）と、第１接続部材３２と、第２接続部材３３と、プローブ３１の先端面から繋がる部位を被覆する絶縁材からなる被覆部３４と、基台２２から離れた位置（及び第２接続部材３３から離れた位置）で被覆部３４を保持する支柱部３５と、被試験基板２０を基台２２から離れた位置で支持するためのスペーサ３６と、を備えている。

本実施形態では、各低電圧側の電気接続部２７にそれぞれ複数（図例では２つ）のプローブ３１が設けられているため、第１接続部材３２及び第２接続部材３３は、これら複数のプローブ３１に電気的に接続するように設けられている。第１接続部材３２及び第２接続部材３３は、導通可能なようにステンレス等の金属製の板で構成されている。

プローブ３１は、第１接続部材３２に電気的に接続された状態で第１接続部材３２に保持されている。第１接続部材３２は一方向に細長い板状に形成されている。第１接続部材３２と第２接続部材３３とは、後述するネジ４０によって電気的に接続されている。第２接続部材３３は、低電圧側のコネクタ部２４に設けられた雄端子２４ｂに図略の導電線によって電気的に接続されている。

被覆部３４は第１接続部材３２と同様に一方向に長い形状に形成されている。そして、被覆部３４は、第１接続部材３２と支柱部３５との間に挟み込まれている。被覆部３４には、プローブ３１が貫通する貫通孔が形成されている。被覆部３４は、電気的な絶縁性を有する絶縁材からなる。絶縁材の材質としては、例えば、ＰＴＦＥ樹脂、ＰＰＳ樹脂、セラミック等を例示できる。

スペーサ３６は、基台２２と第２接続部材３３との間に配置された基側部３６ａと、プローブ３１に対向する位置で第２接続部材３３に保持された先側部３６ｂと、を有する。基側部３６ａは、一端に雌ネジが形成されるとともに他端に雄ネジ３８が形成されたナット部材によって構成されている。雄ネジ３８が正面板２２ａを貫通するとともに図略のナットが雄ネジ３８に螺合することにより、基側部３６ａは、正面板２２ａに固定される。また、ビス３９が第２接続部材３３を貫通して基側部３６ａの雌ネジに螺合することにより、基側部３６ａは第２接続部材３３に固定される。第２接続部材３３と基台２２の間に基側部３６ａを挟み込むことにより、グラウンドとして機能する基台２２から第２接続部材３３を離した位置で第２接続部材３３を位置決めすることができる。先側部３６ｂは、雄ネジ部を有しており、この雄ネジ部が第２接続部材３３のネジ孔に螺合することにより、第２接続部材３３に固定されている。

なお、スペーサ３６は、基側部３６ａと先側部３６ｂとが別体に構成されているものに限られない。スペーサ３６は、第２接続部材３３を貫通する一体構成の部材で構成されていてもよい。この場合、第２接続部材３３が基台２２から離れた位置で固定されるように図略の支持部材が設けられることになる。

スペーサ３６の基側部３６ａ及び先側部３６ｂは、ＰＴＦＥ樹脂、ＰＰＳ樹脂、セラミック等の電気的な絶縁性を有する絶縁材からなる。スペーサ３６（先側部３６ｂ）は、被試験基板２０におけるプローブ３１が接触する面（表面）とは反対側の面（裏面）に接触する。

支柱部３５は、被覆部３４よりも体積の小さな部材によって構成されており、第２接続部材３３と被覆部３４との間に配置されている。支柱部３５は、電気的な絶縁性を有する絶縁材からなる。絶縁材の材質としては、例えば、ＰＴＦＥ樹脂、ＰＰＳ樹脂、セラミック等を例示できる。

支柱部３５は、その長さ方向に貫通孔が形成された筒状に形成されている。これにより、支柱部３５の断面積を低減することができ、体積抵抗率を上げることができる。

第２接続部材３３及び第１接続部材３２は、ステンレス等の導電性を有する金属製のネジによって結合されている。すなわち、第２接続部材３３にネジ孔が設けられており、被覆部３４及び支柱部３５には貫通孔が形成されている。そして、ネジ４０の頭部と第２接続部材３３との間に支柱部３５、被覆部３４及び第１接続部材３２が挟み込まれた状態で、ネジ４０が第２接続部材３３のネジ孔に螺合している。これにより、第２接続部材３３と第１接続部材３２との電気的な導通が確保されている。なお、支柱部３５の中にステンレス等の金属製のナット４２が配設されており、ネジ４０はこのナット４２にも螺合している。このナット４２により、ネジ４０と第２接続部材３３との電気的な接続をより強固なものにしている。

なお、本実施形態では、被覆部３４が第１接続部材３２と第２接続部材３３とを結合するネジ４０によって固定される構成であるが、被覆部３４はこれと別個に設けられた図略のボルトによって第１接続部材３２と締結されていてもよい。このボルトは絶縁材で構成されることとなる。

また、本実施形態では、各低電圧側の電気接続部２７において、複数（図例では２つ）のプローブ３１が設けられた構成を示しているが、これに限られるものではない。１つのプローブ３１が設けられる構成でも、３つ以上のプローブ３１が設けられる構成でもよい。１つのプローブ３１が設けられる構成の場合、これらプローブ３１間の導電を確保するための第２接続部材３３に代えて、図略の導電線によって、プローブ３１と低電圧側のコネクタ部２４に設けられた雄端子２４ｂとを接続する構成としてもよい。この場合の第１接続部材３２は、導電性の材質で構成されるのはなく、絶縁材によって構成されることになる。この場合でも、第１接続部材３２は、支柱部３５及びスペーサ３６の基側部３６ａを介して基台２２に支持された状態でプローブ３１を保持する構成に変わりはない。第２接続部材３３が省略される構成の場合には、スペーサ３６は、基側部３６ａと先側部３６ｂとに分かれた構成ではなくなり、一体ものの構成となり、基台２２の正面板２２ａに取り付けられる構成となる。

プローブ３１が１つのみ設けられる場合であっても、本実施形態と同様に、第２接続部材３３を用いてもよい。この場合、第２接続部材３３と第１接続部材３２とが導通可能なように電気的に接続され、プローブ３１は、第１接続部材３２及び第２接続部材３３を通して、コネクタ部２４の雄端子２４ｂと電気的に接続される。

プローブ３１は、頭部３１ａと頭部３１ａよりも幅の狭い軸部３１ｂとを有する。頭部３１ａは、丸曲面に形成された先端面３１ｃと、先端面３１ｃからつながる周面を有する胴部３１ｄとからなる。

プローブ３１の軸部３１ｂは、外周面に雄ネジが形成された筒部を有するスリーブ３１ｅ内に挿通されている。スリーブ３１ｅの筒部の一端には、フランジ部３１ｆが形成されていて、スリーブ３１ｅは、フランジ部３１ｆがプローブ３１の先端面３１ｃ側になる姿勢でプローブ３１に嵌められている。筒部は、第１接続部材３２に形成された挿通孔を貫通しており、フランジ部３１ｆは、第１接続部材３２におけるプローブ３１の頭部３１ａに対向する面（第１面；図６における下面）に接触している。第１接続部材３２における第１面とは反対側の面（第２面）側においては、ナット４４が筒部の雄ネジに螺合している。ナット４４とフランジ部３１ｆによって第１接続部材３２を挟み込んでおり、この状態で、スリーブ３１ｅが第１接続部材３２に固定されている。

プローブ３１はスリーブ３１ｅ内を移動可能に貫通しているため、プローブ３１には抜け止めのためのカラー４５が固定されている。また、スリーブ３１ｅのフランジ部３１ｆとプローブ３１の頭部３１ａにおける胴部３１ｄとの間にはコイルバネ４６が配設されている。コイルバネ４６は、フランジ部３１ｆを第１接続部材３２側に押圧しつつプローブ３１をスペーサ３６側（先側部３６ｂ側）に付勢している。これにより、プローブ３１が外から押圧されない自然状態では、カラー４５がスリーブ３１ｅに当接してプローブ３１は被覆部３４から突出する方向に位置づけられる。一方で、プローブ３１の頭部３１ａをスペーサ３６から離す方向に外から押圧すると、プローブ３１の先端面３１ｃが被覆部３４内に引っ込む方向にプローブ３１を移動させることができる。このような状態で、プローブ３１は第１接続部材３２に保持されている。被試験基板２０が試験用治具１４に装着されると、低電圧側プローブ３１の先端面３１ｃは、被試験基板２０の低電圧側の電極２０ａと接触する。

図７及び図８に示すように、高電圧側の電気接続部２８は、被試験基板２０の高電圧側の電極２０ｂに接触可能に設けられたプローブ５０（高電圧側プローブ５０）と、プローブ５０を保持する保持部５２と、プローブ５０の先端面５０ｃから繋がる部位を被覆する絶縁材からなる被覆部５４と、基台２２から離れた位置で保持部５２及び被覆部５４を支持する支柱５５と、を備えている。

保持部５２は、一方向に長い形状に形成されており、厚みの厚い厚肉部５２ａと、厚肉部５２ａよりも薄肉に形成された薄肉部５２ｂと、を備えている。薄肉部５２ｂは、厚肉部５２ａの両側に配置されている。保持部５２は第１対向面５２ｄ（図８における下側の面）と、第１対向面５２ｄとは反対側を向く第１外側面５２ｅとを有する。第１対向面５２ｄは、厚肉部５２ａ及び薄肉部５２ｂに亘って平坦な平面状に形成されている。第１外側面５２ｅは、厚肉部５２ａのところで薄肉部５２ｂのところよりも盛り上がった形状に形成されている。

厚肉部５２ａには、第１対向面５２ｄから凹むように形成された有底の凹部５２ｃが形成されている。この凹部５２ｃ内にはプローブ（高電圧側プローブ）５０が挿入されている。

保持部５２は、電気的な絶縁性を有する絶縁材からなる。絶縁材の材質としては、例えば、ＰＴＦＥ樹脂、ＰＰＳ樹脂、セラミック等を例示できる。

保持部５２の薄肉部５２ｂには、第１ネジ５７を挿通させる図略の挿通孔と、第２ネジ５８を挿通させる挿通孔とが形成されている。これら挿通孔は、第１対向面５２ｄから第１外側面５２ｅに亘って保持部５２の薄肉部５２ｂを貫通している。保持部５２には、第２ネジ５８によって被覆部５４が固定されている。第２ネジ５８は、保持部５２の挿通孔から被覆部５４に形成された挿通孔に亘って挿通されている。第２ネジ５８には、ナット５９が螺合されている。

第１ネジ５７、第２ネジ５８及びナット５９は、コネクタ部２４の雄端子２４ｂから電気的に隔絶されているため金属製ではなく、電気的な絶縁性を有する絶縁材からなる。絶縁材の材質としては、例えば、ＰＴＦＥ樹脂、ＰＰＳ樹脂、セラミック等を例示できる。

被覆部５４は、保持部５２と支柱５５との間に挟み込まれている。被覆部５４は、保持部５２と同じ方向に長い形状に形成されており、厚みの厚い厚肉部５４ａと、厚肉部５４ａよりも薄肉に形成された薄肉部５４ｂと、を備えている。薄肉部５４ｂは、厚肉部５４ａの両側に配置されている。被覆部５４は、保持部５２の第１対向面５２ｄに対向する第２対向面５４ｃと、第２対向面５４ｃとは反対側を向き基台２２に対向する第２外側面５４ｄと、を有する。

第２対向面５４ｃは、厚肉部５４ａから薄肉部５４ｂに亘って平坦に形成されるとともに、厚肉部５４ａに相当する部位に凹部５４ｅが形成されている。第２外側面５４ｄは、厚肉部５４ａから薄肉部５４ｂに亘って形成されて、長手方向中央部分の厚肉部５４ａに相当する部分が薄肉部５４ｂに相当する部分よりも盛り上がった形状に形成されている。

被覆部５４は、電気的な絶縁性を有する絶縁材からなる。絶縁材の材質としては、例えば、ＰＴＦＥ樹脂、ＰＰＳ樹脂、セラミック等を例示できる。

被覆部５４の厚肉部５４ａには、高電圧側プローブ５０が貫通する貫通孔５４ｆが形成されている。貫通孔５４ｆは、第２対向面５４ｃに形成された凹部５４ｅの底面と、第２外側面５４ｄとの間に亘って形成されている。

被覆部５４の薄肉部５４ｂには、保持部５２を支柱５５に固定するための第１ネジ５７を挿通させる図略の挿通孔と、被覆部５４を保持部５２に固定するための第２ネジ５８を挿通させる挿通孔と、が形成されている。

なお、第２ネジ５８を省略し、第１ネジ５７のみによって被覆部５４が保持部５２に固定される構成としてもよい。また、被覆部５４は、保持部５２と支柱５５との間に挟み込まれた状態で固定される構成に限られない。被覆部５４が保持部５２と支柱５５との間に挟み込まれない構成の場合、被覆部５４は、第２ネジ５８のみによって保持部５２に固定される構成となる。

高電圧側プローブ５０は、頭部５０ａと頭部５０ａよりも幅の狭い軸部５０ｂとを有し、保持部５２の凹部５２ｃ、被覆部５４の凹部５４ｅ及び貫通孔５４ｆに配置されている。頭部５０ａは、丸曲面に形成された先端面５０ｃと、先端面５０ｃからつながる円周面を有する胴部５０ｄとからなる。

プローブ５０の軸部５０ｂは、外周面に雄ネジが形成された筒部を有するスリーブ５０ｅ内に挿通されている。スリーブ５０ｅの筒部の一端には、フランジ部５０ｆが形成されていて、スリーブ５０ｅは、フランジ部５０ｆがプローブ５０の先端面５０ｃ側になる姿勢でプローブ５０に嵌められている。筒部は、保持部５２に形成された凹部５２ｃに挿入されており、フランジ部５０ｆが保持部５２の第１対向面５２ｄに接触している。筒部は、凹部５２ｃに固定された筒状の雌ネジ部材６１に固定されている。すなわち、雌ネジ部材６１の内周面には雌ネジが形成されており、この雌ネジにスリーブ５０ｅの雄ネジが螺合することにより、スリーブ５０ｅが保持部５２に固定されている。

プローブ５０はスリーブ５０ｅ内を移動可能に貫通しているため、プローブ５０には抜け止めのためのカラー６３が固定されている。また、スリーブ５０ｅのフランジ部５０ｆとプローブ５０の頭部５０ａにおける胴部５０ｄとの間にはコイルバネ６５が配設されている。コイルバネ６５は、フランジ部５０ｆを保持部５２側に押圧しつつプローブ５０を基台２２側に付勢している。これにより、プローブ５０が外から押圧されない自然状態では、カラー６３がスリーブ５０ｅに当接してプローブ５０は被覆部５４から突出する方向に位置づけられる一方で、プローブ５０の頭部５０ａを被試験基板２０から引き離す方向に外から押圧してプローブ５０の先端面５０ｃが被覆部５４内に引っ込む方向に移動させることができる。このような状態で、プローブ５０は保持部５２に保持されている。被試験基板２０が試験用治具１４に装着されると、高電圧側プローブ５０の先端面５０ｃは、被試験基板２０の高電圧側の電極２０ｂと接触する。

プローブ５０が被試験基板２０に接触した状態にあるときには、プローブ５０は、プローブ５０の頭部５０ａの胴部５０ｄ及び軸部５０ｂが被覆部５４によって被覆された状態となっている。また、プローブ５０が被試験基板２０に接触した状態にあるときには、プローブ５０の頭部５０ａの先端面５０ｃと胴部５０ｄの外周面との接続部分５０ｇも、被覆部５４によって被覆された状態となっている。すなわち、プローブ５０が被試験基板２０に接触した状態にあるときには、プローブ５０は、接続部分５０ｇが被覆部５４の第２外側面５４ｄよりも内側（第２対向面５４ｃ側）に位置する設定となっている。なお、プローブ５０は、カラー６３がスリーブ５０ｅに接触した自然状態のときでも接続部分５０ｇが被覆部５４によって被覆される設定であってもよく、あるいは、自然状態では、接続部分５０ｇが被覆部５４の外側に位置する設定であってもよい。

支柱５５は、一方向に長い形状に形成されており、その一端面が基台２２の正面板２２ａに対向し、他端面が被覆部５４及び保持部５２に対向している。本実施形態では、支柱５５は、その長さ方向の全体に亘って断面積が一定となる形状に形成されているが、これに限られない。例えば、支柱５５は基台２２側から保持部５２側に向かうにしたがって断面積が小さくなる形状に形成されていてもよい。また、支柱５５は、断面が円形に限られるものではなく、多角形状に形成されていてもよい。

支柱５５は、電気的な絶縁性を有する絶縁材からなる。絶縁材の材質としては、例えば、ＰＴＦＥ樹脂、ＰＰＳ樹脂、セラミック等を例示できる。

支柱５５には、その長さ方向に延びて支柱５５を貫通する貫通孔５５ａが形成されている。貫通孔５５ａには、保持部５２側から被覆部５４を通して第１ネジ５７が挿入されている。第１ネジ５７は、基台２２の正面板２２ａを貫通している。図略のナットが第１ネジ５７に螺合されることにより、保持部５２と基台２２の間に被覆部５４及び支柱５５が挟み込まれた状態で、保持部５２が基台２２に固定される。

支柱５５には貫通孔５５ａが形成されているので、中実状に形成される構成に比べ、支柱部３５の体積抵抗率を高くすることができる。なお、長さ方向の全体に亘って設けられる貫通孔５５ａに代え、長さ方向の両端にそれぞれ有底の穴（図示省略）が形成される構成であってもよい。この場合、保持部５２側の穴には保持部５２と支柱５５とを締結するネジ（図示省略）が螺合し、基台２２側の穴には、支柱５５と基台２２とを締結するネジ（図示省略）が螺合する。この場合、支柱５５の両端近傍において、断面積が小さく形成されるため、両端近傍における支柱部３５の体積抵抗率を高くすることができる。なお、支柱５５は、貫通孔５５ａが形成されない中実状に形成されていてもよい。

以上説明したように、本実施形態では、絶縁材からなるスペーサ３６によって、被試験基板２０と金属製基台２２とを離間させるとともに被試験基板２０と第２接続部材３３とを離間させることにより、被試験基板２０と金属製基台２２との間で放電が生ずることを防止することができるとともに被試験基板２０と第２接続部材３３との間で放電が生ずることを防止することができる。また、プローブ５０を保持する絶縁材からなる保持部５２が、基台２２に直接取り付けられるのではなく、支柱５５を介して基台２２に支持されている。すなわち、保持部５２よりも断面積の小さな支柱５５が、基台２２と保持部５２との間に介装されているので、保持部５２と基台２２との間の体積抵抗率を上げることができる。これにより、プローブ５０から基台２２側へのリーク電流を低減することができる。

また、本実施形態では、支柱５５には、その長さ方向に貫通する貫通孔５５ａが形成されているので、支柱５５が中実状に形成される場合に比べ、支柱５５の断面積を小さくすることができる。したがって、保持部５２と基台２２との間の体積抵抗率をさらに高くすることができ、プローブ５０から基台２２側へのリーク電流をさらに低減することができる。

また本実施形態では、プローブ５０の先端面５０ｃからつながる部位を被覆する被覆部５４を備えているので、プローブ５０と被試験基板２０の電極２０ｂとの接触を確保しつつ、プローブ５０の露出面積を低減することができる。このため、プローブ５０の機能を確保しつつプローブ５０からの放電をより抑制することができる。

さらに、プローブ５０が被試験基板２０に接触した状態にあるときに、プローブ５０は、先端面５０ｃと胴部５０ｄの外周面との接続部分５０ｇが被覆部５４によって被覆された状態にあるため、丸曲面に形成さ入れている先端面５０ｃと胴部５０ｄの外周面との接続部分５０ｇが例えば僅かに段差状に接続することがあったとしても、この部分５０ｇが被覆部５４によって被覆される。これにより、この部分５０ｇからの放電が生ずることを防止することができる。

また本実施形態では、コネクタ部２４の雄端子２４ｂが絶縁部２４ａに形成された凹部２４ｄの内周面２４ｆによって囲まれているので、試験用治具１４が信頼性試験装置１０のラック部１３に装着された状態では、コネクタ部２４の雄端子２４ｂ及びチャンバー１２の雌端子１６ａが露出することを防止することができる。これにより、端子２４ｂ，１６ａからの放電が生ずることを防止することができる。

１０ 信頼性試験装置
１２ チャンバー
１４ 試験用治具
１６ａ 雌端子
２０ 被試験基板
２０ａ 電極
２０ｂ 電極
２０ｃ 測定用電極
２２ 基台
２４ コネクタ部
２４ａ 絶縁部
２４ｂ 雄端子
３１ プローブ
３４ 被覆部
３６ スペーサ
５０ プローブ
５０ａ 頭部
５０ｃ 先端面
５０ｄ 胴部
５０ｇ 接続部分
５２ 保持部
５４ 被覆部
５５ 支柱
５５ａ 貫通孔

Claims (8)

1. 金属製の端子と前記端子を支持する絶縁材からなる絶縁部とを含むコネクタ部と、
   前記コネクタ部の前記絶縁部を保持する金属製の基台と、
   電極が形成された被試験基板を前記基台から離れた位置で支持するための絶縁材からなるスペーサと、
   前記端子に電気的に接続され且つ前記被試験基板の前記電極に電気的に接続するためのプローブを保持する絶縁材からなる保持部と、
   前記基台に支持され、前記保持部を支持する絶縁材からなる支柱と、
   を備えている、半導体素子の試験用治具。
2. 前記支柱には、その長さ方向に貫通する貫通孔が形成されている、請求項１に記載の半導体素子の試験用治具。
3. 前記支柱の先端及び基端に有底穴が形成されている、請求項１に記載の半導体素子の試験用治具。
4. 前記プローブにおいて前記電極に接触する先端面からつながる部位を被覆する被覆部を備えている、請求項１から３の何れか１項に記載の半導体素子の試験用治具。
5. 前記プローブの前記先端面は丸曲面に形成されている、請求項４に記載の半導体素子の試験用治具。
6. 前記プローブが前記被試験基板に接触した状態にあるときに、前記プローブは、前記先端面と前記部位の外周面との接続部分が前記被覆部によって被覆された状態にある、請求項５に記載の半導体素子の試験用治具。
7. 前記コネクタ部の前記絶縁部は、前記端子を囲む囲み部を有する、請求項１から６の何れか１項に記載の半導体素子の試験用治具。
8. 請求項１から７の何れか１項に記載の半導体素子の試験用治具と、
   前記半導体試験用治具を装着するためのチャンバーと、を有し、
   前記チャンバーには、前記コネクタ部の前記端子に結合される端子が設けられている、半導体素子の信頼性試験装置。

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