JP3051596B2 - 半導体チップテスト用ソケット - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、半導体チップテスト
用ソケットに関し、詳しくは、ウエハから切り出された
ベアチップＩＣを電気的に検査するために用いられる半
導体チップテスト用ソケットに関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体チップテスト用ソケットは、ＩＣ
のベアチップを保護すべく内側に保持し、ＩＣのバーン
インテスト等に供すべくテスト装置内に搬送される。こ
のような搬送に用いられることからチップキャリアとも
呼ばれるが、単なる搬送治具に留まるものではなく、動
作テストにおける電気的なコンタクトを容易且つ確実に
するためのものである。このために、ＩＣチップの微細
で狭ピッチのパッドとテスター側のさほど微細でなくピ
ッチの広いコンタクトピンとの間の整合を採って電気的
な結合をサポートすることが必要とされる。

【０００３】従来の半導体チップテスト用ソケットとし
て、プローブカードと小形のＸＹＺステージとを組み合
わせたものがある（日経マイクロデバイス１９９３年４
月号Ｐ４１参照）。これは、ステージ上にＩＣのベアチ
ップを載置し、このＩＣチップのパッドに対しステージ
のＸＹ移動機構を操作してプローブカードのピン先を位
置合わせし、ステージのＺ移動機構を操作してプローブ
カードのピンをＩＣチップに接触させるものである。プ
ローブカードの上面外周部にはテスター側のコンタクト
ピンとの接触端子が設けられており、これらのそれぞれ
と対応するプローブカードのピンとが配線で接続されて
いる。これにより、上述の整合および電気的結合の機能
がサポートされる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の半導
体チップテスト用ソケットは、従来のマニュアルプロー
バの技術を踏襲しており、その機構部だけを独立させた
ものとも言える。このため、小形化が困難で精々１０ｃ
ｍ角程度が限界であり、チップキャリアとしての使用に
適していない。また、多数の精密部品が要ることから、
高さが高くなり、ピン支持機構も複雑となって、生産性
が悪く、コストも高い。したがって、実験的・試験的に
は使えても、このままでは、今後予想されるＩＣのベア
チップに対してのテストの需要増大には応えることがで
きず問題である。この発明の目的は、このような従来技
術の問題点を解決するものであって、ＩＣのベアチップ
のテストに適し、高さを低くでき、小形で生産性の高い
構成の半導体チップテスト用ソケットを実現することに
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
のこの発明の半導体チップテスト用ソケットの構成は、
基板層の上にテスト用コンタクトピンの材質に被着又は
結合する材質の第１の金属層を形成しこの第１の金属層
の上に前記テスト用コンタクトピンに供される第２の金
属層をメッキ処理により形成してこの第２の金属層の上
にテスト用コンタクトピンに供される先端部以外をカバ
ーするフィルムを被着し基板層と第１の金属層とからな
る部分とを分離することにより形成された複数の配線パ
ターンと、これら配線パターンの途中または後端側に接
触端子とを有しフィルムをベースとするフレキシブル基
板と、集積回路が形成された半導体チップを受けそれぞ
れの前記接触端子が外部からのコンタクトピンあるいは
プローブピンを受ける位置に配置され前記半導体チップ
のそれぞれのパッド部分にそれぞれの前記先端部が接触
するように前記フレキシブル基板を固定するフレーム
と、を備えるものである。

【０００６】

【作用】このような構成のこの発明の半導体チップテス
ト用ソケットにあっては、フレキシブル基板を固定する
フレームが、半導体チップ（以下、ＩＣチップとい
う。）をその内側に保持することができるが、さらにフ
レキシブル基板との関係では、フレキシブル基板上の接
触端子がテスター側のコンタクトピン又はプローブピン
を受ける位置に配置されている。これにより、ＩＣチッ
プとテスターとの間のピンピッチの相違等に対する整合
が採れて電気的な結合がサポートされ、ベアチップのテ
ストが可能となる。このように、基本的には、フレーム
にフレキシブル基板とＩＣチップを搭載して固定する機
構だけで済む。したがって、複雑な多数の部品が不要と
なり、十分な小形化を達成することができる。

【０００７】さらに、ＩＣチップにコンタクトするコン
タクトピンとしての先端部を有する配線パターンのフレ
キシブル基板が、メッキ処理に基づいて製造され、か
つ、コンタクトピンの接触面は、金属層にメッキをした
上でこの金属層を剥がした面を使用している。これによ
り、プローブピンの接触面の先端側の高さが揃うので、
ＩＣのパッドとプローブピンとの接触が均一に行われ
る。その結果、接触させた時点で全体的にばね性を持
ち、プローブピンごとにばねにより加圧したり、特別に
プローブピンに大きな偏倚を与えるような機構，装置が
不用になり、チップテスト用ソケットという小型なもの
にプローブ針として組み込むことが可能になる。そこ
で、多ピン化、狭ピッチ化の要求に対しても十分なオー
バードライブとコンタクト圧を確保できるＩＣチップ側
コンタクトピンを、効率良く製造することができる。し
かも、フレキシブル基板自体を支持板として使用できる
ので、支持機構が簡単になり、厚さを薄くできる。その
結果、ソケット全体が小形になり、その高さも低くでき
る。

【０００８】また、ＩＣの量産時には半導体チップテス
ト用ソケットも同一仕様のものが多数必要となるが、１
本１本のプローブピンごとにいわゆる針立て作業を要す
る従来のプローブカードに較べ、比較的量産の利くフレ
キシブル基板は、生産性が高くコストが低い。しかも、
半導体チップテスト用ソケットの組立て等においても、
フレキシブル基板を取り扱うことで、複数のＩＣチップ
側コンタクトピンが一体的に取り扱われる。したがっ
て、半導体チップテスト用ソケット全体の生産性も高い
ものとなる。

【０００９】

【実施例】以下、この発明の半導体チップテスト用ソケ
ットの一実施例としてのチップキャリアについて図面を
参照して詳細に説明する。図１に、ＩＣチップ３０を搭
載して組み上がった状態のチップキャリアについて、そ
の展開図を示す。図２（ａ）には、そのチップキャリア
の外観の斜視図を示し、図２（ｂ）に、特にＩＣチップ
との接触部分を拡大した断面図を示す。また、図３に、
フレキシブル基板の拡大模式図を示す。

【００１０】ここで、２０はフレームの主要部をなすフ
レーム本体、２１は中央に開口を有しフレームの一部と
してフレーム本体２０の内側に固定される下板、２２は
複数の配線パターンを有するフレキシブル基板、２３は
ＩＣチップ３０を上から押さえる保持部材としての上
板、２４はばね力によって上板２３をフレーム本体２０
に固定するクランパである。また、２５はフレーム本体
２０の一部の取り付け部であり、これに下板２１が取り
付けられる。

【００１１】フレキシブル基板２２は、複数の配線パタ
ーンを有するが（図３における１４等参照）、その製造
方法の詳細については後述する。これらの配線パターン
のそれぞれの先端部（図３における１４ｄ参照）が基板
に支持されることなく露出しており、これらがＩＣチッ
プ側コンタクトピンとして用いられる。配線パターン１
４等の途中または後端側には接触端子（図３における１
４ｅ参照）が設けられおり、ここにテスター側のコンタ
クトピンが接触することで、ＩＣチップ３０とテスター
との電気的な結合をサポートすることができる。

【００１２】フレキシブル基板２２には、ＩＣチップの
コンタクトパッドの配置部分より大きいほぼ矩形の開口
を中央に有する（図３における１５ｂ参照）。そして、
この開口１５ｂのそれぞれの辺に沿ってそれぞれの先端
部１４ｄ等が突出している。この開口を有することによ
り、先端部がＩＣ側コンタクトピンとして機能するとと
もに、先端部１４ｄの先端とＩＣ３０のコンタクトパッ
ドとの接触状態が監視可能となる。なお、フレキシブル
基板２２が傷むことなく容易に変形し得るように、開口
の隅部に切り込みを設けてもよい。

【００１３】さらに、先端部の位置がＩＣチップ３０の
コンタクトパッドの配置に対応して設けられ、これに連
なる配線パターンの後端側にテスター側コンタクトピン
の配置に対応して広いピッチで接触端子が設けられてい
る。これにより、ＩＣチップの微細で狭ピッチのパッド
とテスター側のさほど微細でなくて広いピッチのコンタ
クトピンとの間の整合を採ることができる。なお、ＩＣ
チップ３０のコンタクトパッドが４辺全部には設けられ
ておらずその一部の辺だけに設けられている場合には、
少なくとも対向する２辺以上に対して先端部を設ければ
よい。対向する２辺に先端部があれば、ＩＣチップを安
定に押さえて保持できる。

【００１４】このような構成部品からなるチップキャリ
アにＩＣチップ３０を挿填する手順を説明する。フレー
ム本体２０の取り付け部２５に下板２１を固定する。こ
の上に、それぞれの開口部を合わせて、フレキシブル基
板２２を置く。さらに、その開口部の上に、ＩＣ３０を
逆さにして載置する。フレキシブル基板２２の先端部が
ＩＣ３０のコンタクトパッドに対応してＩＣ３０の外形
より小さいので、ＩＣ３０はフレキシブル基板２２の先
端部に載る。これに上板２３を、そっと乗せる。

【００１５】すると、下板２１の開口部には傾斜が付け
られているので、フレキシブル基板２２の先端部が少し
持ち上がり、ＩＣ３０はこの先端部と上板２３との間に
軽く保持される。この段階で、下板２３の開口を介して
監視をすることで先端部の先端とＩＣ３０のコンタクト
パッドとの位置関係を確認しながら、上板２３を動かし
たり針状の治具でＩＣ３０を動かして、対応する先端部
とコンタクトパッドとが一致するように位置合わせを行
う。

【００１６】位置合わせが済むと、上板２３を下板２１
にフレキシブル基板２２を挟んで押し付ける。これによ
り、先端部にいわゆるオーバードライブがかかり、これ
とコンタクトパッドとが確実に接触して電気的結合のラ
インが確立する。さらに、その上部から、クランパ２４
をフレーム２０に係止する。クランパ２４は中央部が曲
がった一種の板ばねであり、ここで上板２３を押さえて
固定する。上板２３とクランパ２４は平面的に見るとほ
ぼ長方形をしており、フレキシブル基板２２の接触端子
は、それの長辺側の外側に来るように組立てられる（図
２（ａ）における符号２２の部分参照）。これにより、
接触端子が外部上方から接触してくるコンタクトピンあ
るいはプローブピンを受けることができる。このように
して組み上がったチップキャリアは、約１インチ角（約
２．５ｃｍ角）の小さなものであり、ダイナミックバー
ンインテスト等に最適である。

【００１７】最後に、フレキシブル基板２２の製造方法
について、説明する。図４に、各工程における断面模式
図を示す。これは説明用のものであり、実際には、ＩＣ
側コンタクトピンの数が数十から数百のものが一般的で
あって、ピッチも一定とは限らない。なお、以下、ＩＣ
側コンタクトピンを単にピンと呼び、配線パターンをパ
ターンと呼び、ピン１４ｄとパターン１４ｅを合わせて
ピン１４と呼ぶ。また、ピン１４等とフィルム１５との
全体をピンフィルム体２２と呼ぶ。

【００１８】ピンの製造工程は、主に、第１の金属層の
形成工程と、メッキ処理工程の前半部であるレジストパ
ターンの形成工程と、メッキ処理工程の後半部として第
２の金属層を形成する電解メッキ工程と、フィルムの被
着工程と、分離工程の前半部である剥離工程と、分離工
程の後半部である除去工程とからなる。なお、ピン１４
の材質は、強度や靱性の観点からＮｉが良い。さらに、
Ｐｄ等を含ませることもある。また、導電性を重視する
場合には、金をコーテングして導電性を高くするとよ
い。あるいは、Ｎｉに代えてベリリュウム銅を用いても
良い。以下、各工程をこの順に説明する。

【００１９】第１の金属層の形成工程は、基板層として
のステンレス板１０の上に、第１の金属層としての銅層
１１を薄く電解メッキで形成する。第１の金属層として
銅を用いるのは、Ｎｉ製のピン１４等との被着性に優れ
ること、ステンレス板１０に対する被着力がＮｉ製のピ
ン１４等に対するフィルム１５の被着力よりも弱いこ
と、良い電導体であることからである。銅はステンレス
よりも導電性に優れるので、電解メッキが素早く且つ均
一に行われる。なお、ステンレス板１０は、鏡面仕上げ
されて、その表面が平坦であり、しかも平滑である。

【００２０】レジストパターンの形成工程は、銅層１１
の上にフォトレジスト１２をコーティングし（図４の
（ａ）参照）、これにマスク１３を介して露光する（図
４の（ｂ）参照）。これにより、マスク１３に対応する
パターンをレジスト１２に転写する。さらに、これを現
像してマスク１３に対応するパターンのレジスト１２を
形成して、銅層１１の上にレジストマスクを施こす（図
４の（ｃ）参照）。

【００２１】電解メッキ工程は、レジストマスクされて
いない部分に表れている銅層１１の上方の空隙１２ａ
に、Ｎｉを電解メッキにより付着成長させて形成する
（図４の（ｄ）参照）。Ｎｉメッキの終了後は、レジス
ト１２を除去してマスクを取り除く（図４の（ｄ）参
照）。このようにして形成されたＮｉ層は、ピン１４に
供されるものである。

【００２２】フィルムの被着工程は、Ｎｉ層（１４）の
上にピン１４ｄに供される部分以外のパターン１４ｅ等
をカバーするポリイミドのフィルム１５を被着する。具
体的には、接着用プラスチック１５ａを挟んでフィルム
１５の上方から平坦な押圧面の治具で熱圧着する（図４
の（ｆ）参照）。これにより、プラスチック側がピン１
４に合わせて一部変形するので、Ｎｉ層（１４）の上面
に存在する微少な凹凸や厚さのむらが吸収される。その
結果、ピンフィルム体２２の厚さを一様にすることがで
きる。

【００２３】また、フィルム１５は、開口１５ｂを有す
る（図３参照）。この開口１５ｂの部分をピン１４ｄの
部分に対応させて接着する。これにより、ピン１４ｄの
部分が片持ちばりの状態でフィルム１５に支持され、フ
ィルム１５がピン１４ｄ等を纏めて一体として支持する
基板として利用される。

【００２４】剥離工程は、銅層１１とＮｉ層（１４）と
フィルム１５とでなる部分を、ステンレス板１０と銅層
１１との間で、ステンレス板１０から引き剥がして分離
する。第１の金属層の形成工程の説明で既述の如くステ
ンレス板１０に対する被着力がＮｉ製のピン１４等に対
するフィルム１５の被着力よりも弱いことから、フィル
ム１５等を損なうことなく、これらは容易に分離する。

【００２５】除去工程は、銅層１１をＮｉ層（１４）か
らウエットエッチングで除去する。銅層１１が薄いの
で、選択比の高いエッチング液を用いてＮｉ層（１４）
を損なうことなく、銅層１１が除去される。これによ
り、フィルム１５とピン１４とからなる部分が、ステン
レス層１０および銅層１１から分離される。このように
して製造されたＩＣ側コンタクトピン１４は、その断面
がほぼ矩形状（通常５０μｍ×５０μｍ）である。そこ
で、片持ちばり状に曲げられてコンタクトしたときに、
三角断面や円形断面等のものよりも大きなコンタクト圧
とオーバードライブ能力を発揮することができる。ま
た、斜め方向の曲げ剛性が大きくて斜めに曲がることが
少ない。そこで、ピッチを狭くしても不都合がない（約
８０μｍ）。

【００２６】また、ＩＣチップとコンタクトする側面１
４ａ，１４ｂ，１４ｃは、ステンレス板１０の表面が平
坦であることに対応して、それらの高さが揃っている。
そこで、ピン先の高さ調整の作業をする必要が全くな
い。さらに、ＩＣチップとコンタクトしたときに引張応
力が掛かる側面１４ａ，１４ｂ，１４ｃは、ステンレス
板１０の表面が平滑であることに対応して、表面状態が
滑らかである。そこで、表面の平滑度の影響を受ける疲
労強度が増して、繰り返し使用回数が向上する。そし
て、このようなピンを持つフレキシブル基板２２は、そ
のフィルム１５がピンの先端部１４ｄを支持する支持板
としての機能を果たす。そこで、高さ方向にはクランパ
等の上下板等を設けることで、小形のチップキャリアを
構成できる。

【００２７】

【発明の効果】以上の説明から理解できるように、この
発明の半導体チップテスト用ソケットにあっては、メッ
キ処理により形成された複数の配線パターンを有しこれ
らの配線パターンのそれぞれの先端部が基板に支持され
ることなく露出し途中または後端側に接触端子を有する
フレキシブル基板と、集積回路が形成された半導体チッ
プを受けそれぞれの前記接触端子が外部からのコンタク
トピンあるいはプローブピンを受ける位置に配置され前
記半導体チップのそれぞれのパッド部分にそれぞれの前
記先端部が接触するように前記フレキシブル基板を固定
するフレームとを備える。これにより、ＩＣのベアチッ
プのテストに適した小形で生産性の高い構成の半導体チ
ップテスト用ソケットを実現することができるという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、この発明の構成の半導体チップテスト
用ソケットの一実施例としてのチップキャリアについ
て、その展開図を示す。

【図２】図２は、（ａ）がそのチップキャリアの外観の
斜視図であり、（ｂ）がＩＣチップとの接触部分を拡大
した断面図である。

【図３】図３は、フレキシブル基板の拡大模式図であ
る。

【図４】図４は、フレキシブル基板の製造工程の説明図
である。

【符号の説明】

１０ ステンレス板 １１ 銅層 １２ フォトレジスト １３ フォトマスク １４ ピン １５ フィルム ２０ フレーム本体 ２１ 下板 ２２ フレキシブル基板 ２３ 上板 ２４ クランパ ２５ 取り付け部 ３０ ＩＣチップ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エッチ ダン ヒギンズ アメリカ合衆国、アリゾナ、ギルバー ト、スィート101、ノ−ステック ブー ルヴァード1478 フレッシュクエストコ ーポレーション内 (72)発明者 ピート ノーミントン アメリカ合衆国、アリゾナ、ギルバー ト、スィート101、ノ−ステック ブー ルヴァード1478 フレッシュクエストコ ーポレーション内 (56)参考文献 特開 平３−112143（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−233480（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−284886（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−188396（ＪＰ，Ａ)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板層の上にテスト用コンタクトピンの材
   質に被着又は結合する材質の第１の金属層を形成しこの
   第１の金属層の上にマスクを施してマスクされていない
   部分に前記テスト用コンタクトピンに供される第２の金
   属層をメッキ処理により形成して前記マスクを取除いた
   前記第２の金属層の上に前記テスト用コンタクトピンに
   供される先端部分以外をカバーするフィルムを被着しこ
   のフィルムと前記第２の金属層とからなる部分と、前記
   基板層と前記第１の金属層とからなる部分とを分離する
   ことにより得られる前記フィルムと前記第２の金属層に
   より形成された複数の配線パターンとを有し、さらにこ
   れら配線パターンの途中または後端側に接触端子を有し
   前記フィルムをベースとするフレキシブル基板と、 集積回路が形成された半導体チップを受けそれぞれの前
   記接触端子が外部からのコンタクトピンあるいはプロー
   ブピンを受ける位置に配置され前記半導体チップのそれ
   ぞれのパッド部分にそれぞれの前記先端部が接触するよ
   うに前記フレキシブル基板を固定するフレームとを備え
   たことを特徴とする半導体チップテスト用ソケット。
2. 【請求項２】挿填された半導体チップを前記フレキシブ
   ル基板との間に保持する部材を備え、前記フレキシブル
   基板は、前記半導体チップのコンタクトパッドの配置部
   分より大きなほぼ矩形の開口を中央に有し、この開口の
   それぞれの辺又はこの開口の少なくとも対向する２辺に
   沿ってそれぞれの前記先端部が突出し、それぞれの前記
   先端部のピッチよりそれぞれの前記接触端子のピッチが
   大きい請求項１記載の半導体チップテスト用ソケット。
3. 【請求項３】前記配線パターンは、電解メッキにより形
   成されたＮｉあるいはその合金でありＮｉより外側に導
   電性の高い金属が被着されていて、前記フレームはチッ
   プキャリアとして使用される請求項２記載の半導体チッ
   プテスト用ソケット。