JP2023045250A - コンタクトプローブ及び検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】圧力に応じて導通状態と非導通状態を生じさせることができるコンタクトプローブを提供する。【解決手段】本実施形態のコンタクトプローブは、第１プランジャと、第２プランジャと、導電性部材と、を有する。第１プランジャは、半導体デバイスの電極に接触する。第２プランジャは、テスト治具のパッドに接触する。導電性部材は、半導体デバイスが所定の圧力未満で押圧された際に、電極とパッドとを導通状態とし、半導体デバイスが所定の圧力以上で押圧された際に、電極とパッドとを非導通状態とする。【選択図】図３

Description

本実施形態は、コンタクトプローブ及び検査装置に関する。

従来、半導体デバイスのテストは、テストボード等のテスト治具およびコンタクトプローブを使用したＩＣソケットが用いられる。コンタクトプローブを使用したＩＣソケットは、内部のスプリングの収縮により半導体デバイスとテスト治具との接触を確保する。

一般的に、コンタクトプローブを使用したＩＣソケットは、半導体デバイスを挿入（装着）した後に圧力をかけることで、コンタクトプローブ内部のスプリングが縮んで、半導体デバイスの例えば裏面に設けられたボール状の電極とテスト治具のパッドが導通状態となる。

しかしながら、コンタクトプローブを使用したＩＣソケットは、圧力をかけた際に、半導体デバイスの電極とテスト治具のパッドとが全てが導通状態となるため、例えば２つのパッドに同じ信号を繋いだ場合、電気的にも物理的にも切り離すことができない。

特開２０１５－４６１４号公報 特開２０１８－７２１５７号公報 特開２０１１－２３２１８１号公報

本実施形態は、圧力に応じて導通状態と非導通状態を生じさせることができるコンタクトプローブ及び検査装置を提供することを目的とする。

本実施形態のコンタクトプローブは、第１プランジャと、第２プランジャと、導電性部材と、を有する。第１プランジャは、半導体デバイスの電極に接触する。第２プランジャは、テスト治具のパッドに接触する。導電性部材は、半導体デバイスが所定の圧力未満で押圧された際に、電極とパッドとを導通状態とし、半導体デバイスが所定の圧力以上で押圧された際に、電極とパッドとを非導通状態とする。

一実施形態に係る検査装置の全体構成を示す概略断面図である。 比較例に係るＩＣソケットの構成を示す部分断面図である。 本実施形態のＩＣソケットの構成を示す部分断面図である。 第１コンタクトプローブの構成を示す拡大部分断面図である。 第２コンタクトプローブの構成を示す拡大部分断面図である。 第１コンタクトプローブが圧力に応じて導通／非導通状態となる様子を示す部分断面図である。 第２コンタクトプローブが圧力に応じて導通／非導通状態となる様子を示す部分断面図である。

以下、図面を参照して実施形態を説明する。
なお、実施形態に基づく図面は、模式的であり、各部分の厚さと幅との関係、各々の部分の厚さの比率および相対角度などは現実のものとは異なる。図面の相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。

図１は、一実施形態に係る検査装置の全体構成を示す概略断面図である。
図１に示すＩＣソケット１０は、検査対象物としての半導体デバイス２０の電気的特性を検査する際に使用する検査装置である。ＩＣソケット１０は、半導体デバイス２０と、テストボードであるテスト治具３０とを電気的に接続する。

テスト治具３０は、ＩＣソケット１０を介して半導体デバイス２０へ検査用の信号を送信し、ＩＣソケット１０を介して半導体デバイス２０から検査結果の信号を受信する。半導体デバイス２０への検査用の信号の送信は、例えばテスト治具３０に電気的に接続されたテスタによって行われる。また、テスタは、半導体デバイス２０から送信された検査結果を示す信号から半導体デバイス２０の良品／不良品を判定する。

図２は、比較例に係るＩＣソケットの構成を示す部分断面図である。
比較例のＩＣソケット１００は、複数のコンタクトプローブ１０１を有する。コンタクトプローブ１０１は、それぞれが導電性材料を用いて形成される、第１プランジャ１０２と、第２プランジャ１０３と、スプリング１０４と、バレル１０５とにより構成されている。

第１プランジャ１０２は、半導体デバイス２０の裏面に設けられたボール状の電極２１に接触する。第２プランジャ１０３は、テスト治具３０のパッド３１に接触する。

スプリング１０４は、第１プランジャ１０２と第２プランジャ１０３との間に設けられ、第１プランジャ１０２及び第２プランジャ１０３を伸縮自在に連結している。バレル１０５は、円筒形状の筒体であり、第１プランジャ１０２の一部、第２プランジャ１０３の一部、及び、スプリング１０４の全体を収納している。

例えばテスト治具３０の設けることができるピン数の制限によって、テスト治具３０の内部で信号線（配線）が共通化され、２つのパッド３１に接続されることがある。比較例のＩＣソケット１００は、半導体デバイス２０が装着されて所定の圧力が掛けられると、全ての電極２１がテスト治具３０のパッド３１と導通状態となる。

そのため、テスト治具３０において、２つのパッド３１に同じ信号線が接続された場合、同じ信号線が接続された２つのパッド３１と導通状態となった２つの電極２１を電気的にも物理的に切り離すことができない。

図３は、本実施形態のＩＣソケットの構成を示す部分断面図である。
図３に示すように、本実施形態のＩＣソケット１０は、少なくとも１つ以上の第１コンタクトプローブ４０Ａ及び少なくとも１つ以上の第２コンタクトプローブ４０Ｂを備える。なお、第１コンタクトプローブ４０Ａと第２コンタクトプローブ４０Ｂとの配置は、特に限定されるものではなく、任意の配置でよい。ただし、例えば、テスト治具３０で配線が共通化されている２つのパッド３１には、第１コンタクトプローブ４０Ａ及び第２コンタクトプローブ４０Ｂが接触するように配置されている。

第１コンタクトプローブ４０Ａは、半導体デバイス２０がＩＣソケット１０に装着されて所定の圧力未満で押圧された場合、電極２１とパッド３１を非導通状態とし、所定の圧力以上で押圧された場合、電極２１とパッド３１を導通状態とする。

一方、第２コンタクトプローブ４０Ｂは、半導体デバイス２０がＩＣソケット１０に装着されて所定の圧力未満で押圧された場合、電極２１とパッド３１を導通状態とし、所定の圧力以上で押圧された場合、電極２１とパッド３１を非導通状態とする。

図４は、第１コンタクトプローブの構成を示す拡大部分断面図であり、図５は、第２コンタクトプローブの構成を示す拡大部分断面図である。なお、図５において、図４と同一の構成には同一の符号を付している。

図４に示すように、第１コンタクトプローブ４０Ａは、第１プランジャ４１と、第１スプリング４２と、第２プランジャ４３と、第２スプリング４４と、第１バレル４５と、第２バレル４６と、第３バレル４７とを備える。

第１プランジャ４１は第１接触子４１Ａを備え、第２プランジャ４３は第２接触子４３Ａを備える。第１スプリング４２は、第１プランジャ４１と第１バレル４５との間に設けられ、第２スプリング４４は、第２プランジャ４３と第２バレル４６との間に設けられている。第１プランジャ４１、第１接触子４１Ａ、第２プランジャ４３及び第２接触子４３Ａは、導電性材料を用いて形成されている。また、第１バレル４５及び第２バレル４６には、第１接触子４１Ａが挿通される箇所に開口４８が設けられている。

第１バレル４５は、非導電性材料を用いて形成された円筒形状の第１筒体であり、第１プランジャ４１の一部及び第１スプリング４２の全部を収納している。

第２バレル４６は、非導電性材料を用いて形成された円筒形状の第２筒体であり、第２プランジャ４３の一部及び第２スプリング４４の全部を収納している。

第３バレル４７は、導電性材料を用いて形成された第１導電性部材であり、第１バレル４５の内部及び外部の一部と、第２バレル４６の内部及び外部の一部とを覆うように形成されている。

第１バレル及び第２バレルが非導電性材料により形成されているため、第１プランジャ４１及び第１スプリング４２と、第２プランジャ４３及び第２スプリング４４とが電気的に接続されていない。このため、半導体デバイス２０がＩＣソケット１０に装着されて所定の圧力未満で押圧された場合、半導体デバイス２０の電極２１とテスト治具３０のパッド３１とが非導通状態となる。

一方、半導体デバイス２０がＩＣソケット１０に装着されて所定の圧力以上で押圧された場合、第１スプリング４２が収縮し、第１プランジャ４１の第１接触子４１Ａが導電性材料により形成されている第３バレル４７に接触する。第３バレル４７は、第２プランジャ４３の第２接触子４３Ａに接触しているため、第１プランジャ４１と第２プランジャ４３とが導通し、半導体デバイス２０の電極２１とテスト治具３０のパッド３１とが導通状態となる。

図５に示すように、第２コンタクトプローブ４０Ｂは、第１コンタクトプローブ４０Ａの第３バレル４７に代わり、第３バレル４９を用いて構成されている。第３バレル４９は、導電性材料を用いて形成された第２導電性部材であり、第１バレル４５の内部及び外部の一部と、第２バレル４６の内部及び外部の一部とを覆うように形成されている。

半導体デバイス２０がＩＣソケット１０に装着されて所定の圧力未満で押圧された場合、第１プランジャ４１の第１接触子４１Ａが導電性材料により形成されている第３バレル４９に接触した状態となっている。第３バレル４９は、第２プランジャ４３の第２接触子４３Ａに接触しているため、第１プランジャ４１と第２プランジャ４３とが導通し、半導体デバイス２０の電極２１とテスト治具３０のパッド３１とが導通状態となる。

一方、半導体デバイス２０がＩＣソケット１０に装着されて所定の圧力以上で押圧された場合、第１スプリング４２が収縮し、第１プランジャ４１の第１接触子４１Ａが導電性材料により形成されている第３バレル４９と非接触になる。これにより、半導体デバイス２０の電極２１とテスト治具３０のパッド３１とが非導通状態となる。

このように、第１コンタクトプローブ４０Ａ及び第２コンタクトプローブ４０Ｂは、半導体デバイス２０にかけられる圧力によって導通状態と非導通状態が切り替わる。半導体デバイス２０にかけられる圧力は、例えば、半導体デバイス２０をＩＣソケット１０に装着する際に用いられるハンドラによって調整される。

ここで、圧力によって導通状態と非導通状態が切り替わる状態を図６及び図７を用いて説明する。図６は、第１コンタクトプローブが圧力に応じて導通／非導通状態となる様子を示す部分断面図であり、図７は、第２コンタクトプローブが圧力に応じて導通／非導通状態となる様子を示す部分断面図である。

図６に示すように、第１コンタクトプローブ４０Ａは、半導体デバイス２０が第１の圧力で押圧された場合、第１接触子４１Ａと第３バレル４７とが接触しない。そのため、半導体デバイス２０の電極２１とテスト治具３０のパッド３１が非導通状態となっている。

一方、第１コンタクトプローブ４０Ａは、半導体デバイス２０が第１の圧力よりも高い第２の圧力で押圧された場合、第１接触子４１Ａと第３バレル４７とが接触する。そのため、第１接触子４１Ａが導電性材料により形成されている第３バレル４７を介して第２プランジャ４３に設けられた第２接触子４３Ａに接続されることで、半導体デバイス２０の電極２１とテスト治具３０のパッド３１が導通状態となる。

また、第１コンタクトプローブ４０Ａは、半導体デバイス２０が第２の圧力よりも高い第３の圧力で押圧された場合、第２の圧力と同様に第１接触子４１Ａと第３バレル４７とが接触するため、半導体デバイス２０の電極２１とテスト治具３０のパッド３１が導通状態となる。

図７に示すように、第２コンタクトプローブ４０Ｂは、半導体デバイス２０が第１の圧力で押圧された場合、第１接触子４１Ａと第３バレル４９とが接触する。そのため、第１接触子４１Ａが導電性材料により形成されている第３バレル４９を介して第２プランジャ４３に設けられた第２接触子４３Ａに接続されることで、半導体デバイス２０の電極２１とテスト治具３０のパッド３１が導通状態となる。

また、第２コンタクトプローブ４０Ｂは、半導体デバイス２０が第２の圧力で押圧された場合、第１の圧力と同様に第１接触子４１Ａと第３バレル４９とが接触するため、半導体デバイス２０の電極２１とテスト治具３０のパッド３１が導通状態となる。

一方、第２コンタクトプローブ４０Ｂは、半導体デバイス２０が第３の圧力で押圧された場合、第１接触子４１Ａと第３バレル４９との接触が解除され、非接触状態となる。そのため、半導体デバイス２０の電極２１とテスト治具３０のパッド３１が非導通状態となる。

このように、第１コンタクトプローブ４０Ａは、第１の圧力では電極２１とパッド３１が非導通状態となり、第２の圧力及び第３の圧力では、電極２１とパッド３１が導通状態となる。一方、第２コンタクトプローブ４０Ｂは、第１の圧力及び第２の圧力では、電極２１とパッド３１が導通状態となり、第３の圧力では、電極２１とパッド３１が非導通状態となる。

以上のように、半導体デバイス２０を第１の圧力でＩＣソケット１０に押圧した場合、第１コンタクトプローブ４０Ａに接触している電極２１はパッド３１と非導通状態となり、第２コンタクトプローブ４０Ｂに接触している電極２１はパッド３１と導通状態となる。

また、半導体デバイス２０を第２の圧力でＩＣソケット１０に押圧した場合、第１コンタクトプローブ４０Ａ及び第２コンタクトプローブ４０Ｂに接触している電極２１はパッド３１と導通状態となる。

さらに、半導体デバイス２０を第３の圧力でＩＣソケット１０に押圧した場合、第１コンタクトプローブ４０Ａに接触している電極２１はパッド３１と導通状態となり、第２コンタクトプローブ４０Ｂに接触している電極２１はパッド３１と非導通状態となる。

このように、本実施形態のＩＣソケット１０は、半導体デバイス２０をＩＣソケット１０に押し付ける圧力（押し込み量）に応じて、第１コンタクトプローブ４０Ａ及び第２コンタクトプローブ４０Ｂ毎に導通状態と非導通状態とを切り替えることができる。

本実施形態のＩＣソケット１０を使用することで、半導体デバイス２０をＩＣソケット１０に押し付ける圧力に応じて、いずれか一方を非導通状態にできるため、テスト治具３０の配線仕様を変更することなく、共通化されたテスト治具３０を用いることができる。

また、同じ信号線が接続されたパッド３１に接続される電極２１において、リーク不良やオープン不良があった場合でも、半導体デバイス２０をＩＣソケット１０に押し付ける圧力に応じて、いずれか一方を非導通状態にできるため、不良が発生している電極２１を容易に特定することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、一例として示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０…ＩＣソケット、２０…半導体デバイス、２１…電極、３０…テスト治具、３１…パッド、４０Ａ…第１コンタクトプローブ４０、４０Ｂ…第２コンタクトプローブ、４１…第１プランジャ、４１Ａ…第１接触子、４２…第１スプリング、４３…第２プランジャ、４３Ａ…第２接触子、４４…第２スプリング、４５…第１バレル、４６…第２バレル、４７，４９…第３バレル、４８…開口、１００…ＩＣソケット、１０１…コンタクトプローブ、１０２…第１プランジャ、１０３…第２プランジャ、１０４…スプリング、１０５…バレル。

Claims (5)

1. 半導体デバイスの電極に接触する第１プランジャと、
   テスト治具のパッドに接触する第２プランジャと、
   前記半導体デバイスが所定の圧力未満で押圧された際に、前記電極と前記パッドとを導通状態とし、前記半導体デバイスが所定の圧力以上で押圧された際に、前記電極と前記パッドとを非導通状態とする導電性部材と、
   を有するコンタクトプローブ。
2. 前記第１プランジャの一部を覆う非導電性の第１筒体と、
   前記第２プランジャの一部を覆う非導電性の第２筒体と、を有し、
   前記導電性部材は、前記第１筒体の内部及び外部の一部と、前記第２筒体の内部及び外部の一部とを覆うように形成されている請求項１に記載のコンタクトプローブ。
3. 前記第１プランジャは、第１接触子を有し、
   前記第１接触子は、前記半導体デバイスが所定の圧力未満で押圧された際に、前記導電性部材に接触し、前記半導体デバイスが所定の圧力以上で押圧された際に、前記導電性部材に非接触となる請求項１又は２に記載のコンタクトプローブ。
4. 半導体デバイスの電極とテスト治具のパッドとの導通状態、非導通状態を切り替える検査装置であって、
   前記半導体デバイスが所定の圧力未満で押圧された際に、前記電極と前記パッドとを非導通状態とし、前記半導体デバイスが所定の圧力以上で押圧された際に、前記電極と前記パッドとを導通状態とする第１導電性部材を備えた第１コンタクトプローブと、
   前記半導体デバイスが所定の圧力未満で押圧された際に、前記電極と前記パッドとを導通状態とし、前記半導体デバイスが所定の圧力以上で押圧された際に、前記電極と前記パッドとを非導通状態とする第２導電性部材を備えた第２コンタクトプローブと、
   を有する検査装置。
5. 前記第１コンタクトプローブは、前記半導体デバイスが第１の圧力で押圧された際に、前記電極と前記パッドとを非導通状態とし、前記半導体デバイスが前記第１の圧力よりも高い第２の圧力で押圧された、及び、前記半導体デバイスが前記第２の圧力よりも高い第３の圧力で押圧された際に、前記電極と前記パッドとを導通状態とし、
   前記第２コンタクトプローブは、前記半導体デバイスが前記第１の圧力で押圧された、及び、前記半導体デバイスが前記第２の圧力で押圧された際に、前記電極と前記パッドとを導通状態とし、前記半導体デバイスが前記第３の圧力で押圧された際に、前記電極と前記パッドとを非導通状態とする請求項４に記載の検査装置。

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