JP2019138808A

JP2019138808A - 試験装置

Info

Publication number: JP2019138808A
Application number: JP2018023448A
Authority: JP
Inventors: 芳治後藤; Yoshiharu Goto
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-02-13
Filing date: 2018-02-13
Publication date: 2019-08-22

Abstract

【課題】半導体素子の試験を効率的に行う。【解決手段】試験装置は、素子（１０）に接触させて電圧を印加することが可能な第１プローブピン（１００）と、素子の測定対象端子（Ｋ，Ａ，Ｇ，ＳＥ，ＫＥ）に接触させた状態で、第１プローブピンの少なくとも一部と接近して並行する部分を有する少なくとも１対の第２プローブピン（２００）と、第１プローブピンによって素子に電圧を印加した際に、第２プローブピンに生ずる誘導電圧に基づいて、第２プローブピンの端子に対する接触状態を判定する判定手段（４００）とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、例えば半導体装置の試験を行う試験装置の技術分野に関する。

この種の装置として、半導体素子にプローブピンを接触させて導通テストを行うものが知られている。例えば特許文献１では、小型電子デバイスのパッドに一対のプローブピンを接触させて電気抵抗を測定する検査器具が開示されている。この検査器具では、プローブピン間に電圧をかけて接触抵抗を測定することで、接触状態を判定することが提案されている。特許文献２では、半導体ウェハの電機状態を測定するプローブに、自動位置合わせ機能を持たせるという技術が開示されている。

特開２００７−１６５４３６号公報特開平０３−０６２９３８号公報

半導体素子の試験においては、複数の端子に関する測定を効率的に行うことが要求される。しかしながら、上述した特許文献１に記載された技術では、複数の端子の接触状態をまとめて判定することはできず、改善の余地がある。

本発明は、例えば上記問題点に鑑みてなされたものであり、半導体素子の試験を効率的に行うことが可能な試験装置を提供することを課題とする。

本発明に係る試験装置の一態様では、素子に接触させて電圧を印加することが可能な第１プローブピンと、前記素子の測定対象端子に接触させた状態で、前記第１プローブピンの少なくとも一部と接近して並行する部分を有する少なくとも１対の第２プローブピンと、前記第１プローブピンによって前記素子に電圧を印加した際に、前記第２プローブピンに生ずる誘導電圧に基づいて、前記第２プローブピンの前記測定対象端子に対する接触状態を判定する判定手段とを備える。

本実施形態に係る試験装置の構成を示す回路図である。測定対象である素子における端子及びプローブピンの配置構成を示す平面図である。プローブ部分での並走経路の構成を示す断面図である。配線部分での並走経路の構成を示す図である。プローブ間の距離及び高さを示す平面図及び断面図である。

以下、図面を参照して試験装置の実施形態について説明する。

＜装置構成＞
まず、本実施形態に係る試験装置の構成について、図１を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る試験装置の構成を示す回路図である。

図１に示すように、本実施形態に係る試験装置は、例えばＩＧＢＴ（ＩｎｓｕｌａｔｅｄＧａｔｅＢｉｐｏｌａｒＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等として構成される素子１０に対する各種試験（例えば、ストレス試験や電気特性の測定等）を実行可能に構成されている。

素子１０は、電極Ｃ、電極Ｅ、電極Ｇ、電極Ａ、電極Ｋ、電極ＳＥ、及び電極ＫＥを備えている。なお、素子１０の内部構造については、本実施形態とは関連が薄いため、ここでの詳細な説明は省略する。

本実施形態に係る試験装置は、その主な構成要素として電源２０と、第１プローブピン１００と、第２プローブピン２００と、接触状態判定部４００とを備えて構成されている。

電源２０は、第１プローブピン１００を介して、試験対象である素子１０に所定の電圧を印加することが可能に構成されている。

第１プローブピン１００は、測定対象である素子１０の電極Ｅに対して電気的に接続（接触）されており、電源２０からの電圧を素子１０に対して印加することが可能に構成されている。

第２プローブピン２００は、素子１０の電極Ｇ、電極Ａ、電極Ｋ、電極ＳＥ、及び電極ＫＥの少なくとも１つに対して電気的に（接触）されている。なお、第２プローブピン２００には、抵抗Ｒに印加される電圧ＶＣＣＫを計測することが可能な電圧計測部３００が設けられている。

接触状態判定部４００は、電圧計測部３００で検出された電圧に基づいて、第２プローブピンの各電極（即ち、電極Ｇ、電極Ａ、電極Ｋ、電極ＳＥ、及び電極ＫＥ）に対する接触状態を判定可能に構成されている。接触状態判定部４００は、後述する付記における「判定手段」の一具体例である。

＜並走経路＞
次に、本実施形態に係る試験装置における並走経路（具体的には、第１プローブピン１００と第２プローブピン２００とが並行する部分）の構成について、図２から図４を参照して説明する。図２は。測定対象である素子における端子及びプローブピンの配置構成を示す平面図である。図３はプローブ部分での並走経路の構成を示す断面図である。図４は、配線部分での並走経路の構成を示す図である。

図２及び図３に示すように、第１プローブピン１００及び第２プローブピン２００の各々は、素子１０の面に対して、ほぼ垂直に配置されている。このため、第１プローブピン１００と、第２プローブピン２００とは、素子１０における各電極との接触部分周辺において、互いに接近して並行するように配置される。これにより、第１プローブピン１００と、第２プローブピン２００との間に並走経路が構成される。

図４に示すように、並走経路は、第１プローブピン１００と電気的に接続された配線部分と、第２プローブピンと電気的に接続された配線部分との間に構成されてもよい。具体的には、第１プローブピン１００と電気的に接続された配線と、第２プローブピンと電気的に接続された配線とを、部分的に束ねるようにすればよい。

上述した並走経路においては、第１プローブピン１００側に電流が流れると、電磁誘導が発生して、第２プローブピン２００側に起電力が生ずる。よって、第１プローブピン１００に電圧を印加した場合には、電源２０とは電気的に接続されていない第２プローブピン２００にも電圧が印加される（即ち、誘導電流が流れる）。本実施形態に係る試験装置では、この時に第２プローブピン２００に印加される電圧（即ち、電圧計測部３００）で計測される電圧に基づいて、第２プローブピン２００の接触状態の判定（即ち、コンタクトチェック）を行うことが可能である。

＜プローブ間距離と誘導起電力との関係＞
次に、本実施形態に係る試験装置におけるプローブ間の距離（即ち、並走経路における第１プローブピン１００と第２プローブピン２００間の距離）と、そこで発生する誘導起電力との関係について、図５を参照して説明する。図５は、プローブ間の距離及び高さを示す平面図及び断面図である。

電磁誘導による誘導起電力Ｖは、一般的には下記数式（１）を利用して算出することができる。

ここで、図５に示すように、第１プローブピン１００から、第２プローブピン２００のフォース（Ｆ）までの距離を“ｒ_Ｆ”、第１プローブピン１００から、第２プローブピン２００のセンス（Ｓ）までの距離を“ｒ_S”、第２プローブピン２００のフォース（Ｆ）からセンス（Ｓ）までの距離を“ｒ_ＦＳ”、各プローブピンの長さ（言い換えれば、並走経路の長さ）を“ｈ”とすると、誘導起電力Ｖは、下記数式（２）を利用して算出できる。

例えば、ｒ_Ｆ＝１．０ｍｍ、ｒ_S＝２．０ｍｍ、ｈ＝３０ｍｍ、ｄＩ_Ｅ／ｄｔ＝１０００Ａ／ｕｓ、μ＝１．２６×１０^−２６Ａ／ｍとすると、第２プローブピン２００に生ずる誘導電圧Ｖは４ｍＶとなる。

ここで特に、第２プローブピン２００の接触状態が正常でない場合には、誘導電圧Ｖはゼロに近い値になる。よって、第２プローブピン２００の電圧ＶＣＣＫを計測することで、第２プローブピン２００の接触状態を判定することができる。具体的には、上記例のような構成で４ｍＶの誘導電圧が検出された場合には、第２プローブピン２００は正常に端子に接触されていると判定できる。一方で、０に近い誘導電圧が検出された場合には、第２プローブピン２００は正常に端子に接触されていないと判定できる。

なお、上述した説明からも明らかなように、検出すべき誘導電圧は、印加電圧（印加電流）の大きさや、並走経路の距離、プローブ間の距離等によって適宜調整することが可能である。

＜技術的効果＞
次に、本実施形態に係る試験装置によって得られる技術的効果について詳細に説明する。

図１から図５を参照して説明したように、本実施形態に係る試験装置によれば、電磁誘導で発生する電圧に基づいて、第２プローブピン２００の接触状態を好適に判定することが可能である。特に、素子１０の複数の端子（即ち、電極Ｇ、電極Ａ、電極Ｋ、電極ＳＥ、及び電極ＫＥ）対して、複数の第２プローブピン２００が接触されている場合でも、複数の第２プローブピン２００の各々が並走経路を構成することで、まとめて接触状態を判定することができる。言い換えれば、複数の第２プローブピン２００の各々について、別々に接触状態の判定を行わずに済む。

また、第１プローブピン１００に電圧を印加することができれば、第２プローブピン２００自体には電圧を印加する必要がない。即ち、第２プローブピンが電源を備える必要がないため、装置構成の複雑化やコストの増加を抑制することも可能である。

＜付記＞
以上説明した実施形態から導き出される発明の各種態様を以下に説明する。

（付記１）
付記１に記載の試験装置は、素子に接触させて電圧を印加することが可能な第１プローブピンと、前記素子の測定対象端子に接触させた状態で、前記第１プローブピンの少なくとも一部と接近して並行する部分を有する少なくとも１対の第２プローブピンと、前記第１プローブピンによって前記素子に電圧を印加した際に、前記第２プローブピンに生ずる誘導電圧に基づいて、前記第２プローブピンの前記測定対象端子に対する接触状態を判定する判定手段とを備える。

付記１に記載の試験装置によれば、素子の測定対象端子に接触させた第２プローブピンが、素子に電圧を印加する第１プローブピンと接近して並行する部分を有している。この第１プローブピンによって素子に電圧を印加すると、第２プローブピンに誘導電圧が生ずる（言い換えれば、誘導電流が流れる）。ここで仮に、第２プローブピンが測定対象端子に正常に接触していない場合（即ち、正常に測定が行えないような状態である場合）、誘導電圧は異常値（例えば、ゼロに近い値）となる。よって、素子に電圧を印加した際の誘導電圧を利用すれば、第２プローブピンの測定対象端子に対する接触状態を、好適に判定することが可能である。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う試験装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

１０素子
２０電源
５０プローブカード基板
１００第１プローブピン
２００第２プローブピン
３００電圧計測部
４００接触状態判定部

Claims

素子に接触させて電圧を印加することが可能な第１プローブピンと、
前記素子の測定対象端子に接触させた状態で、前記第１プローブピンの少なくとも一部と接近して並行する部分を有する少なくとも１対の第２プローブピンと、
前記第１プローブピンによって前記素子に電圧を印加した際に、前記第２プローブピンに生ずる誘導電圧に基づいて、前記第２プローブピンの前記測定対象端子に対する接触状態を判定する判定手段と
を備えることを特徴とする試験装置。