JP4044063B2 - 半導体素子テストハンドラ用キャリアモジュール - Google Patents

Description

本発明は半導体素子をテストするハンドラにおいて、テストトレイに設置されるキャリアモジュールに関し、特にリード、またはボールを素子の底面部の周縁まで分布させることができことができが、超小型化したＢＧＡタイプなどの半導体素子を安定的に装着して、テストサイトのテストソケットに容易に接続させることができるようにした、半導体素子テストハンドラ用キャリアモジュールに関する。

一般に、メモリ、或いは非メモリ半導体素子、及びこれらを適切に一つの基板上に回路的に構成したモジュールＩＣは、生産後に様々なテスト過程を経た後に出荷される。
ハンドラは、上記のような半導体素子、及びモジュールＲＡＭなどを自動的にテストするのに使用される装置で、このようなハンドラでは、作業者がテストする半導体素子を収納したトレイを、ハンドラのローディングスタッカに積載した後、ローディングスタッカの半導体素子を別途のテストトレイに再装着し、この半導体素子が装着されたテストトレイをテストサイトに送り、半導体素子のリード、またはボール部分をテストソケットのコネクタに電気的に接続させて所定のテストを行った後、再びテストトレイの半導体素子を分離して、アンローディングスタッカの顧客トレイにテスト結果に従って分類装着する過程としてテストを行うことが一般的である。

図１及び図２は、上述したようにハンドラから半導体素子を工程間に移送するためのテストトレイと、このテストトレイに装着された従来のキャリアモジュールとを示すもので、テストトレイ１は、金属材質のフレーム１１に半導体素子が装着される複数個のキャリアモジュール２が一定の間隔で配列され、構成される。

キャリアモジュール２には、長方形のボディ２１上に半導体素子Ｄが収容される素子収容部２２が備えられ、この素子収容部２２の両側に半導体素子Ｄを把持する一対のラッチ２３が設置された構成からなる。ここで、ラッチ２３は、ボディ２１の内部に設置されたヒンジ軸（図示せず）を中心に上下に旋回しながら伸縮を繰り返し、素子収容部２２上に収容した半導体素子Ｄの両側の周縁のボールＤｂが形成されていない部分を把持する。

上記のような従来のキャリアモジュール２は、図２に示すように、ボール形成面が上方に向かうように半導体素子Ｄが装着されるが、このように半導体素子Ｄが装着されたテストトレイ１がハンドラのテストサイトに移送されると、テストサイトに設置されたインデックスユニットがキャリアモジュール２をテストソケット側に押し、半導体素子ＤのボールＤｂがソケットの端子ピン（図示せず）と接続するようにして所定のテストを行う。

しかしながら、上記のような従来のキャリアモジュールは、半導体素子ＤのボールＤｂ、またはリードが形成されていない部分が多い場合にはラッチ２３が半導体素子Ｄを充分に把持可能であるが、最近の半導体素子の開発傾向から分かるように、ボールまたはリードが半導体素子の底面部の周縁の全領域にわたって分布するか、或いは半導体素子が超小型である場合には、実質的にラッチ２３が把持できる部分が充分に確保されないので、キャリアモジュールに半導体素子を装着できないという問題が発生する。

そこで、本発明の目的は、 半導体素子の大きさが極小であるか、最近開発されているＭＣＦ（Ｍｉｃｒｏ Ｌｅａｄ Ｆｒａｍｅ）や、ＱＦＮ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｎｏ−ｌｅａｄ）タイプ、またはＢＧＡタイプの半導体素子のリード、またはボールが素子の全領域や周縁に分布される場合にも半導体素子を安定的に把持して移送すると共に、テストソケットに安定的に接続させ、テストを行うことができるようにした、半導体素子テストハンドラ用キャリアモジュールを提供することにある。

本発明の目的は、特に、超薄厚の半導体素子を取り扱う場合にもキャリアモジュールが半導体素子を安定的に把持して、テストソケットに接続させることができるようにすることにある。

上記目的を達成するため、本発明による半導体素子テストハンドラ用キャリアモジュールは、キャリアモジュール本体と、前記キャリアモジュール本体の底面部に形成された素子収容部と、前記素子収容部の両側部に伸縮可能に対向して設置され、素子収容部に収容した半導体素子の両側面部を把持及び解除する、少なくとも１対の第１ラッチと、前記第１ラッチの両側に旋回可能に設置され、素子収容部に収容した半導体素子の底面部を把持し、前記第１ラッチの解除作動時に共に連動して半導体素子を解除する少なくとも１対の第２ラッチと、前記キャリアモジュール本体の上部に上下に移動可能に設置され、前記第１ラッチの一端部と結合され、上下に移動しながら前記第１ラッチを運動させることができるラッチボタンと、前記第１ラッチと第２ラッチとをそれぞれ弾性的に支持する第１弾性部材及び第２弾性部材とを含むことを特徴とする。

本発明の一つの実施形態によれば、本発明のキャリアモジュールは、前記第２ラッチの両側部に下側に突出して形成された突起部と、半導体素子が電気的に接続され、テストが行われるテストソケットの両側部に前記突起部と対応するように上側に突出して形成されたラッチプッシャとをさらに含み、前記素子収容部の半導体素子がテストソケットに接続される時、前記第２ラッチの突起部がラッチプッシャと接触しながら第２ラッチが外側に旋回して、第２ラッチによる半導体素子の把持状態が解除されるようにしたことを特徴とする。

本発明の他の実施形態によれば、前記第１ラッチの先端部に、前記半導体素子のリードまたはボールの間に延長され、半導体素子の底面部のエッジを支持する複数個のリブがさらに形成されることを特徴とする。

本発明の半導体素子テストハンドラ用キャリアモジュールによれば、リードまたはボールが素子の周縁全域にわたって分布した半導体素子を安定的に支持してテストソケットに接続させることができ、したがってテストの信頼性を向上させることができる。

本発明によれば、キャリアモジュールが半導体素子を保有する時には、第１ラッチと第２ラッチとが同時に半導体素子を把持し、半導体素子をテストソケットに接続させてテストを行う場合には、第１ラッチが半導体素子の両側面部を把持した状態で第２ラッチのみ外側に旋回し、半導体素子を解除することで、テストを円滑に進行させることができ、キャリアモジュールから半導体素子を分離あるいは収容すべき場合には、第１ラッチと第２ラッチとが同時に伸びながら半導体素子が完全に排出される状態となる。

以下、本発明による半導体素子テストハンドラ用キャリアモジュールの好ましい実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。

図３から図４ｃは、本発明による半導体素子テストハンドラ用キャリアモジュールの一実施形態の底面を示す斜視図で、キャリアモジュール１００は、キャリアモジュール本体１１０と、このキャリアモジュール本体１１０の下部面の中央に形成され、半導体素子が収容される素子収容部１１５と、この素子収容部１１５の両側に相互に対向して設置され、半導体素子１０１の両側面部と、底面部とをそれぞれ把持する第１ラッチ１４０及び第２ラッチ１５０と、キャリアモジュール本体１１０の上部に上下に移動可能に設置され、第１ラッチ１４０を作動させることができるラッチボタン１３０とで構成されている。

第１ラッチ１４０は、第１連結ピン１４２によってラッチボタン１３０に回転可能に結合され、第２ラッチ１５０は、第２連結ピン１５２によってキャリアモジュール本体１１０に旋回可能に結合される。

また、第２ラッチ１５０は一対が設置され、第１ラッチ１４０は２対が第２ラッチ１５０を隔てて第２ラッチ１５０の両側に配置される。

素子収容部１１５は、半導体素子１０１の形態と大きさによってキャリアモジュール本体１１０から分離し、交替して装着できる。

そして、キャリアモジュール本体１１０の中央部には半導体素子の温度上昇を抑制するためのヒートシンク１２０が設置され、このヒートシンク１２０の中央には上部から下部まで垂直に貫通した貫通ホール１２２が形成される。

ラッチボタン１３０は、ヒートシンク１２０の両側に形成されたホール１１６に挿入された状態で、その下端部が第１圧縮スプリング１３２によってキャリアモジュール本体１１０に対して弾力的に支持される。

そして、第１ラッチ１４０の中間部には長孔形のガイド溝１４４が傾斜して形成され、ガイド溝１４４の内側にはキャリアモジュール本体１１０に固定されるガイドピン１１２が位置する。
したがって、ラッチボタン１３０に外力が加えられ、ラッチボタン１３０が下降すると、ガイド溝１４４がガイドピン１１２の案内を受けるので、第１ラッチ１４０が対角線方向の外側に下降しながら伸び、逆にラッチボタン１３０に加えられた外力が除去されると、第１圧縮スプリング１３２の弾性力によってラッチボタン１３０が上昇し、これによって第１ラッチ１４０のガイド溝１４４がガイドピン１１２の案内を受けて第１ラッチ１４０が対角線方向の内側に上昇しながら縮む。

また、第１ラッチ１４０の両側には、第２ラッチ１５０の内側面と接触するようにラッチ稼動片１４７が突出して形成される。

一方、第２ラッチ１５０は、外側の上端部に係止溝１５６が形成され、この係止溝１５６に第２圧縮スプリング１１４の一端が結合され、キャリアモジュール本体１１０に対して弾性的に支持される。また、第２ラッチ１５０の下端部の内側には半導体素子１０１の底面部に延長された突出段１５８が形成され、第２ラッチ１５０の下端部の外側には下方に突出した突起部１５４が形成され、この突起部１５４を加圧すると、第２ラッチ１５０が第２連結ピン１５２を中心に旋回するようになっている。

上記のように構成されたキャリアモジュールは次のように作動する。

まず、図４ａに示すように、所定の素子移送装置（図示せず）によってテストされる半導体素子１０１がテストトレイ１（図１参照）のキャリアモジュール１００の下部に搬送されると、キャリアモジュール１００の上側からプッシャが下降し、ラッチボタン１３０を押す。

プッシャ部材１７０がラッチボタン１３０を押して下降させることができると、上述したように、第１ラッチ１４０がガイドピン１１２の案内を受けて、対角線方向の外側に下降して伸びる。これと同時に、第１ラッチ１４０が開きつつラッチ稼動片１４７が第２ラッチ１５０の内側面を押し出し、第２ラッチ１５０は外側に旋回して伸びる。

このように、第１ラッチ１４０と、第２ラッチ１５０とが伸びると、キャリアモジュール１００の下部に設置される下部プッシャ部材（図示せず）が半導体素子１０１を押し上げ、素子収容部１１５上に収容させることができる。

素子収容部１１５上に半導体素子１０１が収容すると、プッシャ部材１７０が上昇しつつラッチボタン１３０が第１圧縮スプリング１３２の弾性力によって上昇し、これによって第１ラッチ１４０が対角線方向の内側に上昇しながら縮み、図４ｂに示すように、半導体素子１０１の両側面部を把持する。

これと同時に、第１ラッチ１４０が上昇することにより、第２ラッチ１５０も第２圧縮スプリング１１４の弾性力によって内側に旋回し、その突出部１５８が半導体素子１０１の両側の底面部を把持する。

上記のように半導体素子１０１がキャリアモジュール１００に保有された状態でテストトレイ１（図１参照）がテストサイトのテストソケット１６０の位置に移動すると、プレスユニット（図示せず）がキャリアモジュール本体１１０をテストソケット１６０側に押す。

テストソケット１６０の両側部には、第２ラッチ１５０の突起部１５４に対応するラッチプッシャ１６２が上側に突出して形成され、キャリアモジュール１００がテストソケット１６０側に移動すると、図４ｃに示すように、第２ラッチ１５０の突起部１５４がラッチプッシャ１６２と接触しつつ第２ラッチ１５０が外側に旋回して伸び、これによって第２ラッチ１５０による半導体素子の把持状態は解除され、第１ラッチ１４０のみ半導体素子１０１の両側面部を把持して、半導体素子１０１のボール１０１ａと、テストソケット１６０のコンタクト部１６４とが接続される。

テストが完了すると、テストトレイが半導体素子をアンローディングする位置に移動し、図４ａを参照して説明したように、そのアンローディング位置で再びプッシャ部材１７０が下降して、半導体素子１０１がキャリアモジュール１００から分離される。

一方、上述したように、テストソケット１６０に半導体素子１０１が接続され、電気的な性能テストが進められる時、半導体素子１０１で発生する熱がヒートシンク１２０を介して外部に迅速に排出されるので、放熱のための別途の装置や時間を必要とせず、したがって、テスト時間と費用を減らすことができる。

そして、ヒートシンク１２０の中央に形成された貫通ホール１２２を介して真空圧を感知して、キャリアモジュール１００が半導体素子１０１を把持しているかどうかを確認できる。

図５乃至図７ｃは、本発明によるキャリアモジュールの他の実施形態を示すもので、この実施形態のキャリアモジュール２００は、キャリアモジュール本体２１０の中央に超小型ＢＧＡ半導体素子１０２を収容できるように、素子収容部２１５が形成され、この素子収容部２１５の両側に第１ラッチ２４０と、第２ラッチ２５０とがそれぞれ一対ずつ相互に対角方向に配置される。

ここで、第１ラッチ２４０と、第２ラッチ２５０の細部構成は、上述した実施形態の第１，２ラッチ１４０，１５０と同一であるので、その詳細な説明は省略する。

上記のようなキャリアモジュール２００は、第１ラッチ２４０と、第２ラッチ２５０とが相互に対角方向に配置されるため、小型の半導体素子１０２を効果的で安定的に把持できる。

上記のように構成された他の実施形態のキャリアモジュール２００の動作は次のように行われる。

まず、キャリアモジュール２００が半導体素子１０２を収容したり、キャリアモジュール２００から半導体素子１０２を分離する場合、図６ａに示すように、キャリアモジュール２００の上側に位置していたプッシャ部材１７０が下降してラッチボタン２３０を押せば、第１ラッチ２４０が対角線方向の外側に下降しながら伸びると同時に、第１ラッチ２４０のラッチ稼動片２４７によって第２ラッチ２５０も外側に旋回して開くので、半導体素子１０２が素子収容部２１５に出入りできる状態となる。

図６ｂに示すように、プッシャ部材１７０が上昇してラッチボタン１３０が自由な状態になると、ラッチボタン１３０が第１圧縮スプリング２３２の弾性力によって上昇し、これによって第１ラッチ２４０が対角線方向の外側に上昇しながら縮み、半導体素子１０２の両側面部をすれ違った状態で把持する。これと同時に、第１ラッチ２４０が上昇することにより、第２ラッチ２５０は、第２圧縮スプリング２１４の弾性力によって内側に旋回しながら半導体素子１０２の両側の底面部をすれ違うように把持する。

一方、半導体素子をテストソケットに接触させ、テストを行う場合、図７ａに示すように、半導体素子１０２が素子収容部２１５に保有された状態で下降すると、第２ラッチ２５０の突起部２５４がテストソケット１６０の両側部に設置されたラッチプッシャ１６２と接触する。

この状態でキャリアモジュール２００が下降し続けると、図７ｂに示すように、第２ラッチ２５０が第２圧縮スプリング２１４の弾性力を克服して伸び、半導体素子１０２は、その両側面部が相変わらず第１ラッチ２４０によって把持された状態でそのボール１０２ａがコンタクト部１６４に接続される。

テストが完了すると、キャリアモジュール２００は、所定のアンローディング位置に移動し、前記アンローディング位置で図６で説明したような過程によって半導体素子２０１が分離される。

一方、図８及び図９は、本発明によるキャリアモジュールのさらに他の実施形態の構成を示すもので、この実施形態のキャリアモジュール３００は、第１ラッチ３４０の先端部に半導体素子１０３のボール１０３ａの間に延長される複数個のリブ３４１を形成することにより、第１ラッチ３４０が半導体素子の両側面部、及び底面部の一部を同時に把持できるようにすることで、超薄厚のＢＧＡ半導体素子をテストソケットに接続する時にさらに安定した支持力を提供できるようになっている。

勿論、リブ３４１は、半導体素子１０３のボール１０３ａがコンタクト部１６４（図４ｂ参照）に確実に接続され得るように、その厚さはボール１０３ａのそれより薄い厚さとなるべきである。

従来のキャリアモジュールが設置されたテストトレイの正面図である。 従来のキャリアモジュールの底面を示す斜視図である。 本発明によるキャリアモジュールの一実施形態の底面を示す斜視図である。 図３のキャリアモジュールの作動例を示すＡ−Ａ線に沿った断面図である。 図３のキャリアモジュールの作動例を示すＡ−Ａ線に沿った断面図である。 図３のキャリアモジュールの作動例を示すＡ−Ａ線に沿った断面図である。 本発明によるキャリアモジュールの他の実施形態の底面を示す斜視図である。 図５のキャリアモジュールの作動例を示す要部断面図である。 図５のキャリアモジュールの作動例を示す要部断面図である。 図５のキャリアモジュールがテストソケットに半導体素子を接続する時の動作を示すＢ−Ｂ線に沿った断面図である。 図５のキャリアモジュールがテストソケットに半導体素子を接続する時の動作を示すＢ−Ｂ線に沿った断面図である。 本発明によるキャリアモジュールの他の実施形態の底面を示す斜視図である。 図８のキャリアモジュールの要部断面図である。

符号の説明

１００ キャリアモジュール
１０１ 半導体素子
１０１ａ ボール
１１０ キャリアモジュール本体
１１１ ガイドピン
１１４ 第２圧縮スプリング
１１５ 素子収容部
１２０ ヒートシンク
１３０ ラッチボタン
１３２ 第１圧縮スプリング
１４０ 第１ラッチ
１４２ 第１連結ピン
１４４ ガイド溝
１５０ 第２ラッチ
１５２ 第２連結ピン
１５４ 突起部

Claims (8)

1. キャリアモジュール本体と、
   前記キャリアモジュール本体の底面部に形成された素子収容部と、
   前記素子収容部の両側部に伸縮可能に対向して設置され、素子収容部に収容した半導体素子の両側面部を把持、及び解除する少なくとも１対の第１ラッチと、
   前記第１ラッチの両側に旋回可能に設置され、素子収容部に収容した半導体素子の底面部を把持し、前記第１ラッチの解除作動時に共に連動して半導体素子を解除する少なくとも１対の第２ラッチと、
   前記キャリアモジュール本体の上部に上下に移動可能に設置され、前記第１ラッチの一端部と結合し、上下に移動しながら前記第１ラッチを運動させることができるラッチボタンと、
   前記第１ラッチと第２ラッチとをそれぞれ弾性的に支持する第１弾性部材及び第２弾性部材と、
   を含むことを特徴とする半導体素子テストハンドラ用キャリアモジュール。
2. 前記第２ラッチの両側部に下側に突出して形成された突起部と、
   半導体素子が電気的に接続され、テストが行われるテストソケットの両側部に前記突起部と対応するように上側に突出して形成されたラッチプッシャとをさらに含み、
   前記素子収容部の半導体素子がテストソケットに接続される時、前記第２ラッチの突起部がラッチプッシャと接触しながら第２ラッチが外側に旋回して、第２ラッチによる半導体素子の把持状態が解除されるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の半導体素子テストハンドラ用キャリアモジュール。
3. 前記第１ラッチの先端部に前記半導体素子のリード、またはボールの間に延長され、半導体素子の底面部のエッジを支持する複数個のリブをさらに含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体素子テストハンドラ用キャリアモジュール。
4. 前記第１ラッチの一端部は、前記ラッチボタンに連結ピンを介して旋回可能に結合されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体素子テストハンドラ用キャリアモジュール。
5. 前記第１ラッチに傾斜して形成された長孔形のガイドホームと、前記キャリアモジュール本体に前記ガイド溝に挿入されるように固定して設置され、第１ラッチの移動を案内するガイドピンと、をさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の半導体素子テストハンドラ用キャリアモジュール。
6. 前記第１ラッチに第２ラッチの内側面と接触するように突出して形成され、第１ラッチが伸びながら半導体素子を解除する時、第２ラッチを外側に旋回させ、半導体素子を解除させることができるラッチ稼動片を、さらに含むことを特徴とする請求項１または請求項５に記載の半導体素子テストハンドラ用キャリアモジュール。
7. 前記第１ラッチは、２対が第２ラッチを隔てて第２ラッチの両側に設置されることを特徴とする請求項１に記載の半導体素子テストハンドラ用キャリアモジュール。
8. 前記第１ラッチと第２ラッチは、相互に対角方向に配置されることを特徴とする請求項１に記載の半導体素子テストハンドラ用キャリアモジュール。

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