JP4043339B2

JP4043339B2 - 試験方法および試験装置

Info

Publication number: JP4043339B2
Application number: JP2002306751A
Authority: JP
Inventors: 千明松本
Original assignee: Kawasaki Microelectronics Inc
Current assignee: Kawasaki Microelectronics Inc
Priority date: 2002-10-22
Filing date: 2002-10-22
Publication date: 2008-02-06
Anticipated expiration: 2022-10-22
Also published as: JP2004144499A; US20040085060A1; US6924656B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の試験方法、および半導体装置の試験装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、端子面にバンプ端子が複数配列された半導体装置の試験を行うときは、半導体装置収納用トレイのポケットに半導体装置を収容し、その半導体装置収納用トレイを試験装置内に搬送し、半導体装置それぞれのバンプ端子をテストヘッドのテスト用電極に接触させ、所定の電気特性のテストを行ったり、バンプ端子のバンプ表面の高さなどの形状を検査することにより、良品と不良品とに仕分けするのが一般的である。
【０００３】
電気特性のテストにおいては、ロボットアームを用いて半導体装置収納用トレイから半導体装置を１個ずつ取りだし、テストヘッドのソケット電極に装着している。しかし、半導体装置収納用トレイのポケットに収容された半導体装置それぞれの収容位置は、ポケットのサイズ内において変動するため、テストヘッドのソケット電極とバンプ端子との相対的な位置関係がずれて、接触不良を起こしたり、バンプ端子のイレギュラーな接触などに起因してバンプ端子の変形不良を起こしたりすることがある。
【０００４】
図１は、半導体装置収納用トレイの一例を示す図である。
【０００５】
図１に示す半導体装置収納用トレイ１０は、長辺が３２２．６ｍｍ、短辺が１３５．９ｍｍで、１９．３ｍｍ×１９．３ｍｍのポケット１１が長辺側に１４個、短辺側に６個配置され、合計８４個の半導体装置を収容できるようになっている。
【０００６】
図２は、半導体装置の一例を示す図であり、図２（ａ）は、半導体装置の上面をあらわし、図２（ｂ）は、半導体装置の端子面をあらわしている。
【０００７】
端子面１２には、０．３ｍｍφのバンプ端子１３が０．５ｍｍ間隔で四囲に２列配列されている。また、半導体装置のモールドサイズは、１８ｍｍ×１８ｍｍで、図１に示した半導体装置収納用トレイのポケットのサイズより縦横１．３ｍｍずつ小さくなっている。このため、半導体装置は、ポケット内において収容位置が変動する。
【０００８】
そこで、半導体装置収納用トレイのポケットサイズを小さくして半導体装置の位置精度を高めようとすると、ポケットから半導体装置を取り出すのが容易ではなくなる。また、ポケットから半導体装置を容易に取り出す工夫をし、ポケットサイズを小さくしたとしても、最近注目されている、チップサイズパッケージ（以下、「ＣＳＰ」と略称する。）は、パッケージモールドの寸法精度がきわめてラフであるため、チップ外形に対するバンプ端子の位置が必ずしも一定せず、半導体装置収納用トレイに収容された半導体装置それぞれのバンプ端子位置を高精度に位置合わせすることができないという問題がある。
【０００９】
図３は、ＣＳＰの最外周のバンプ端子位置の公差の一例を示す図である。
【００１０】
図３に示すように、バンプ端子１３の外径は、０．３ｍｍ±０．０５ｍｍであり、モールドの隅１５とバンプ端子１３の中心との間隔はＸ±０．２ｍｍであり、バンプ端子１３の外径とくらべて、公差が大きい。
【００１１】
そこで、半導体装置をカスタマトレイからテストトレイに搭載替えした後、インサートとプッシャ、あるいはバンプ端子を位置決めするガイド孔を有するインサートにより位置決めしたり、半導体装置の最外周のバンプ端子に接する面にテーパ面を形成したり、最外周のバンプ端子間に嵌合するガイドピンを設けたり、最外周のバンプ端子に嵌合するテーパ状凹部を形成したりすることにより、バンプ端子を位置決めするものがある（特許文献１参照）。
【００１２】
また、半導体装置用ハンドリング装置の吸着パッドを微動させて半導体装置を微動させ、同時に吸着孔を通して半導体装置を吸着し、半導体装置の裏面を密着させてバンプ端子とテスト電極との位置合わせを行うものがある（特許文献２参照）。
【００１３】
【特許文献１】
特開平１１−２８７８４２号公報（段落番号００６０〜段落番号００６３、図６〜図８、図９〜図１４、段落番号００７３〜段落番号００７７、図１６〜図１８）
【特許文献２】
特開平１１−９７１３９号公報（段落番号００２６〜段落番号００３４、図３〜図８）
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載されている方法は、カスタマトレイからテストトレイに搭載替えするなど半導体装置をその都度移動させるため、機構が複雑である。また特許文献２に記載された方法は、テスト電極が設けられたステージに吸着孔を設ける必要がある。
【００１５】
本発明は、上記事情に鑑み、半導体装置収納用トレイ内の収容位置が調整された半導体装置を、半導体装置収納用トレイに収容されたままの状態で試験を行うことにより、バンプ端子とテスト電極との接触不良や、バンプ端子とテスト電極とのイレギュラーな接触などに起因するバンプ端子の変形不良を防止することができる半導体装置の試験方法、および試験装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の試験方法は、端子面に複数のバンプ端子が配列された半導体装置を試験する試験方法であって、
半導体装置収納用トレイに、上記端子面を上向きにした複数の半導体装置を収容し、
上記半導体装置収納用トレイに収容された上記半導体装置の上記バンプ端子を、凹部を有し、上記半導体装置の上記バンプ端子を該凹部に嵌合させることにより該バンプ端子の位置を調整する位置調整冶具を使用して、該半導体装置収納用トレイに対し位置調整し、
上記半導体装置収納用トレイに収容された上記複数の半導体装置それぞれの上記バンプ端子が順次所定の試験位置に配置されるように上記半導体装置収納用トレイを移動し、該半導体装置それぞれを試験することを特徴とする。
【００１７】
このように、バンプ端子を半導体装置収納用トレイに対し位置調整し、位置が調整されたまま試験位置に移動させるので、バンプ端子はテスト電極に整合されており、バンプ端子の接触不良や、バンプ端子のイレギュラーな接触などに起因するバンプ端子の変形不良を防止することができる。
【００１８】
上記目的を達成する本発明の試験装置は、端子面に複数のバンプ端子が配列された半導体装置を試験する試験装置であって、
端子面を上向きにして半導体装置収納用トレイに収容された複数の半導体装置の上記バンプ端子を、凹部を有し、上記半導体装置の上記バンプ端子を該凹部に嵌合させることにより該バンプ端子の位置を調整する位置調整冶具を使用して、該半導体装置収納用トレイに対し位置調整する位置調整部と、
上記半導体装置収納用トレイに収容された上記複数の半導体装置それぞれの上記バンプ端子が順次所定の試験位置に配置されるように上記半導体装置収納用トレイを移動する移動部とを備えたことを特徴とする。
【００１９】
このように、バンプ端子を半導体装置収納用トレイに対し位置調整する位置調整部と、位置が調整されたまま半導体装置収納用トレイを試験位置に移動する移動部とを備えているので、バンプ端子がテスト電極に整合された状態で試験が可能となり、バンプ端子の接触不良や、バンプ端子のイレギュラーな接触などに起因するバンプ端子の変形不良を防止することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について説明する。本実施形態の試験装置は、本発明の試験装置の実施形態に相当するとともに、本発明の半導体装置の試験方法の実施形態に用いられる試験装置にも相当する。
【００２１】
本実施形態の試験装置は、半導体装置収納用トレイの各ポケットに端子面を上向きにして収容された複数の半導体装置それぞれのバンプ端子の位置を調整する位置調整部と、位置調整部によりバンプ端子の位置が調整された半導体装置それぞれを半導体装置収納用トレイに脱着自在に固定する位置固定部と、収容された半導体装置それぞれのバンプ端子が所定の試験位置に配置されるように半導体装置収納用トレイを順次移動させる移動部と、試験位置と退避位置との間を移動し、試験位置でバンプ端子に接触する複数のテスト用電極を有するテストヘッドとを備えている。また、半導体装置収納用トレイの各ポケットの底部には、半導体装置よりもサイズが小さい開口がある。
【００２２】
端子面を上向きにした複数の半導体装置が各ポケットに収容された半導体装置収納用トレイは、位置調整部に搬送され、半導体装置それぞれのバンプ端子の位置が調整され、バンプ端子の位置が調整された半導体装置は、位置固定部で半導体装置収納用トレイに脱着自在に固定され、テストヘッドで半導体装置の電気特性が試験される。
【００２３】
以下に、本実施形態の試験装置を構成する各構成要素および各構成要素を用いて行う本実施形態の試験方法の各工程について説明する。
【００２４】
図４および図５は、本実施形態の試験装置の位置調整部を示す概略図である。図４は、位置調整部の全体図であり、図５は、位置調整部の位置調整冶具を半導体装置収納用トレイに押し当てた状態を示す部分図である。
【００２５】
図４に示すように、位置調整部２０は、半導体装置収納用トレイ１０に押し当てて半導体装置収納用トレイ１０に収容された半導体装置１６それぞれのバンプ端子１３の、半導体装置収納用トレイ１０に対する位置を調整する位置調整冶具２１と、その位置調整冶具２１を、半導体装置それぞれのバンプ端子に押し当てる嵌合位置とバンプ端子から離間させる離間位置との間で移動させるロボットアーム２２を有する駆動部２３とを備えている。駆動部２３は、さらに加振手段を内蔵しているので、位置調整冶具２１を振動させることができる。また、位置調整冶具２１を半導体装置それぞれのバンプ端子に押し当てる嵌合位置には、半導体装置収納用トレイ１０を載せるＸＹステージ２５があり、そのＸＹステージ２５は、Ｘ方向とＹ方向に移動するとともに加振手段を内蔵しているので、バンプ端子１３の位置を調整するとともに、半導体装置収納用トレイ１０を介して各半導体装置１６を振動させることができる。
【００２６】
図５に示すように、端子面に複数のバンプ端子１３が配列された半導体装置１６が端子面を上向きにして半導体装置収納用トレイ１０のポケット１１に収容されている。そして、その半導体装置収納用トレイ１０に収容された複数の半導体装置それぞれのバンプ端子１３には、位置調整部２０の位置調整冶具２１が押し当てられている。
【００２７】
位置調整冶具２１には、バンプ端子１３と嵌合する、凹部を有する位置調整面２１ａがあり、その位置調整面２１ａは、半導体装置収納用トレイ１０のポケット１１に収容された半導体装置１６のバンプ端子１３に対向している。位置調整冶具２１の位置調整面２１ａに設けられた凹部がバンプ端子１３に嵌合するように半導体装置収納用トレイ１０に対する位置が調整されると、バンプ端子１３は、後述するテストヘッドのテスト電極位置に整合する位置に配置される。
【００２８】
バンプ端子１３が複数配列された端子面を上向きにして、複数の半導体装置１６を収容した半導体装置収納用トレイ１０がＸＹステージ２５上に搬送されてくると、駆動部２３により駆動されるロボットアーム２２が、凹部を有する位置調整冶具２１の位置調整面２１ａを、バンプ端子１３に押し当てるとともに、位置調整冶具２１を振動させる。これと同時に、ＸＹステージ２５も半導体装置収納用トレイ１０を振動させるので、半導体装置１６それぞれが半導体装置収納用トレイ１０のポケット１１内を移動してバンプ端子１３の位置が調整される。そして、各半導体装置のバンプ端子１３は、位置調整冶具２１の凹部に嵌合するので、全てのバンプ端子１３がテスト電極に整合する状態に配置される。
【００２９】
図５の例では、凹部として、半導体装置１６の最外周のバンプ端子１３の外側に接するテーパ面を有する位置調整冶具２１が示されている。このほかに、凹部として、半導体装置１６の最外周のバンプ端子１３のそれぞれに嵌合する円錐状もしくは四角錘状の凹部を設けたり、最外周のバンプ端子１３の列に嵌合するライン状の凹部を設けたりすることが可能である。もしくは、バンプ端子１３の全体が入るように形成した凹部の中に、隣り合うバンプ端子１３の間に嵌合するガイドピンを設ける等、様々な変形が可能である。
【００３０】
ここで、本実施形態では、駆動部２３およびＸＹステージ２５双方に加振手段が備えられているが、何れか一方に備えることとしても良い。一方、位置調整冶具２１の凹部の設定状態によっては、必ずしも備える必要はない。
【００３１】
次に、位置調整部２０により収容された各半導体装置１６それぞれのバンプ端子１３の位置が調整された状態の半導体装置収納用トレイ１０を、位置固定部３０に移動する。このとき、半導体装置１６の位置がずれないように、半導体装置収納用トレイ１０を、位置調整冶具２１とともに、固定用冶具３１で把持してから移動することが好ましい。
【００３２】
図６は、半導体装置を半導体装置収納用トレイに脱着自在に固定する位置固定部を示す概略構成図である。
【００３３】
図６において、位置固定部３０は、粘着テープ３３を送出する送出部３２ａおよび粘着テープを引き出す巻取部３２ｂとを有する固定機構部３２と、図示しない粘着テープカッタとを備えている。
【００３４】
位置固定部３０はさらに、固定冶具３１によって位置調整冶具２１と把持された状態の半導体装置収納用トレイ１０の、ポケットの底部に設けられた開口部１１ａから矢印Ａ方向に粘着テープ３３を押し当てて、図に現れない半導体装置と半導体装置用トレイ１０とを粘着テープ３３で貼りつけることにより半導体装置を半導体装置用トレイ１０に固定する、押し込み冶具３４を有する。
【００３５】
そして、固定機構部３２の送出部３２ａから粘着テープ３３を送出するとともに、巻取部３２ｂは、その粘着テープ３３を引き出し、押込冶具３４は、それぞれのポケットの底部に開けられた開口部１１ａとその周辺部とを粘着テープ３３の上から次々に押し当てて、各半導体装置と半導体装置収納用トレイ１０とを貼りつけて固定する。そして、粘着テープカッタで不要な粘着テープ３３をカットする。
【００３６】
このように、半導体装置収納用トレイ１０に収容された各半導体装置のバンプ端子は、位置が調整された状態で半導体装置収納用トレイ１０に固定されるので、次工程で半導体装置収納用トレイ１０が振動等しても、調整された位置を維持することができる。
【００３７】
ここで、本実施形態では、位置固定部３０を備えているが、半導体装置の試験項目によっては必ずしも備える必要はなく、位置調整部２０により位置が調整された後、半導体装置を固定せずに、直ちに次工程に移行することもできる。
【００３８】
図７は、本実施形態の試験装置の移動部およびテストヘッドを示す概略構成図である。
【００３９】
図７に示すように、位置固定部３０により各半導体装置１６が固定された半導体装置収納用トレイ１０、あるいは位置調整部２０により各半導体装置１６のバンプ端子１３の位置が調整された半導体装置収納用トレイ１０を載せてＸ方向およびＹ方向に移動することにより、各半導体装置のバンプ端子を試験位置に配置させる移動ステージ３５と、試験位置４５と退避位置との間を上下移動する複数のテスト用電極４１を有し、試験位置４５でテスト電極がバンプ端子１３に接触することにより半導体装置１６の電気特性を試験するテストヘッド４０を備えている。
【００４０】
移動ステージ３５によりバンプ端子１３が試験位置４５に配置されると、テストヘッド４０は、試験位置４５まで下方移動し、テスト電極４１をバンプ端子１３に接触させて半導体装置１６の電気特性を試験する。１つの半導体装置１６の試験が終了すると、テストヘッド４０は、退避位置まで上方移動するとともに、移動ステージ３５が移動して、次の半導体装置１６のバンプ端子１３が試験位置４５に配置される。そして、再びテストヘッド４０が試験位置４５まで下方移動し、同様の電気特性を試験する。以下、半導体装置収納用トレイ１０に収容された全ての半導体装置１６について同様の試験が繰り返される。
【００４１】
図８は、移動ステージに載せた半導体装置収納用トレイの位置決めを行う方法を示す図である。
【００４２】
図８に示す移動ステージ３５には、位置決めガイド３６と、移動ステージ３５に載せた半導体装置収納用トレイ１０を押し出す押出しアーム３７とがあり、位置決めガイド３６に向けて押出しアーム３７により半導体装置収納用トレイ１０を押し出すことにより、半導体装置収納用トレイ１０は移動ステージ３５上の所定位置に配置される。
【００４３】
このように、半導体装置収納用トレイ１０に対して収容された半導体装置それぞれのバンプ端子を位置調整するとともに、移動ステージ３５上の半導体装置収納用トレイ１０の配置位置についても位置が調整された上、半導体装置収納用トレイ１０が順次移動するので、試験位置４５に配置されたバンプ端子１３は、テスト電極４１と整合し、バンプ端子１３とテスト電極４１との接触不良や、バンプ端子１３とテスト電極４１とのイレギュラーな接触などに起因するバンプ端子１３の変形不良が回避される。
【００４４】
ここで、本実施形態では、半導体装置の電気特性を試験するテストヘッドに基づいて半導体装置の試験について説明したが、試験位置に配置されたバンプ端子それぞれに照射された光の反射光に基づいて、バンプ端子の大きさや高さなどの形状を試験する場合にも同様に適用することが可能であり、それによって試験精度を高めることができる。
【００４５】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明の半導体の試験方法、又は試験装置によれば、半導体装置収納用トレイに収納された半導体装置それぞれのバンプ端子の位置が調整され、それぞれのバンプ端子がテスト電極に整合されているので、バンプ端子の接触不良や、バンプ端子のイレギュラーな接触などに起因するバンプ端子の変形不良を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】半導体装置収納用トレイの一例を示す図である。
【図２】半導体装置の一例を示す図である。
【図３】ＣＳＰの最外周のバンプ端子位置の公差の一例を示す図である。
【図４】本実施形態の試験装置の位置調整部を示す概略図である。
【図５】本実施形態の試験装置の位置調整部を示す概略図である。
【図６】半導体装置を半導体装置収納用トレイに脱着自在に固定する位置固定部を示す概略構成図である。
【図７】本実施形態の試験装置の移動部およびテストヘッドを示す概略構成図である。
【図８】移動ステージに載せた半導体装置収納用トレイの位置決めを行う方法を示す図である。
【符号の説明】
１０半導体装置用トレイ
１１ポケット
１２端子面
１３バンプ端子
１５モールドの隅
１６半導体装置
２０位置調整部
２１位置調整冶具
２１ａ位置調整面
２２ロボットアーム
２３駆動部
２５ＸＹステージ
３１位置固定部
３２固定機構部
３２ａ送出部
３２ｂ巻取部
３３粘着テープ
３４押込冶具
３５移動ステージ
３６位置決めガイド
３７押出しアーム
４０テストヘッド
４１テスト電極
４５試験位置

Claims

端子面に複数のバンプ端子が配列された半導体装置を試験する試験方法であって、
半導体装置収納用トレイに、前記端子面を上向きにした複数の半導体装置を収容し、
前記半導体装置収納用トレイに収容された前記半導体装置の前記バンプ端子を、凹部を有し、前記半導体装置の前記バンプ端子を該凹部に嵌合させることにより該バンプ端子の位置を調整する位置調整冶具を使用して、該半導体装置収納用トレイに対し位置調整し、
前記半導体装置収納用トレイに収容された前記複数の半導体装置それぞれの前記バンプ端子が順次所定の試験位置に配置されるように前記半導体装置収納用トレイを移動し、該半導体装置それぞれを試験することを特徴とする試験方法。
前記バンプ端子の位置が調整された前記半導体装置それぞれを前記半導体装置収納用トレイに脱着自在に固定した後、該半導体装置収納用トレイを移動することを特徴とする請求項１記載の試験方法。
前記半導体装置収納用トレイを移動することにより前記試験位置に配置された前記バンプ端子にテスト用電極を接触させて電気特性を試験することを特徴とする請求項１又は２記載の試験方法。
前記半導体装置収納用トレイを移動することにより前記試験位置に配置された前記バンプ端子の形状を試験することを特徴とする請求項１又は２記載の試験方法。
凹部を有し、前記半導体装置の前記バンプ端子を該凹部に嵌合させることにより該バンプ端子の位置を調整する位置調整冶具を備え、前記半導体装置収納用トレイに収容された前記半導体装置の該バンプ端子に該位置調整冶具を押し当てて該バンプ端子の位置を調整することを特徴とする請求項１記載の試験方法。
前記位置調整冶具又は前記半導体装置収納用トレイを振動させて前記半導体装置の前記バンプ端子を前記凹部に嵌合させることを特徴とする請求項５記載の試験方法。
端子面に複数のバンプ端子が配列された半導体装置を試験する試験装置であって、
端子面を上向きにして半導体装置収納用トレイに収容された複数の半導体装置の前記バンプ端子を、凹部を有し、前記半導体装置の前記バンプ端子を該凹部に嵌合させることにより該バンプ端子の位置を調整する位置調整冶具を使用して、該半導体装置収納用トレイに対し位置調整する位置調整部と、
前記半導体装置収納用トレイに収容された前記複数の半導体装置それぞれの前記バンプ端子が順次所定の試験位置に配置されるように前記半導体装置収納用トレイを移動する移動部とを備えたことを特徴とする試験装置。
前記バンプ端子の位置が調整された前記半導体装置それぞれを前記半導体装置収納用トレイに脱着自在に固定する位置固定部を備えたことを特徴とする請求項７記載の試験装置。
前記位置調整部は、凹部を有し、前記半導体装置の前記バンプ端子を該凹部に嵌合させることにより該バンプ端子の位置を調整する位置調整冶具と、該位置調整冶具を該半導体装置の該バンプ端子に押し当る嵌合位置と該バンプ端子から離間させる離間位置との間で移動させる駆動部とを備えたものであることを特徴とする請求項７記載の試験装置。
前記半導体装置収納用トレイは、前記複数の半導体装置それぞれを移動が制限された状態で収容する、底部に該半導体装置のサイズよりも小さい開口を有するポケットを備え、
前記位置固定部は、前記開口から露出した半導体装置を、粘着テープを用いて前記半導体装置収納用トレイに固定するものであることを特徴とする請求項８記載の試験装置。