JP4062919B2

JP4062919B2 - 検査プローブ及びこれを用いた検査治具

Info

Publication number: JP4062919B2
Application number: JP2001393989A
Authority: JP
Inventors: 暢康菅ヶ谷
Original assignee: Toppan Inc
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2001-12-26
Filing date: 2001-12-26
Publication date: 2008-03-19
Anticipated expiration: 2021-12-26
Also published as: JP2003194877A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体パッケージ等の検査に用いられる導通検査治具に係わり、特に複数の任意の測定点をアクティブ、あるいはノンアクティブ状態にできる検査プローブ及びこれを用いた検査治具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、半導体パッケージの検査においては、ソケット方式のコンタクト装置が広く用いられている。図７は、ソケット方式の検査治具に用られる半導体パッケージ８０、検査治具７０及び保持移動機構９０の一例を示す。
上記半導体パッケージの検査は、検査治具７０と半導体パッケージ８０を保持、移動する保持移動機構９０とからなり、検査治具７０は支持基板７１にばね状接触電極７２とガイド機構７３を固定したもので、保持移動機構９０に保持された半導体パッケージ８０は半導体パッケージ８０のモールド樹脂８２の外形加工されたテーパー部８２ａを利用して、検査治具７０のガイド機構７３に沿って移動して位置決めされ、半導体パッケージ８０のリード端子８１が検査治具７０のばね状接触電極７２に接触した状態で停止し、導通検査が行われる。
【０００３】
図８に、半導体パッケージ８０のリード端子８１が検査治具７０のばね状接触電極７２に接触した状態で検査が行われている状態を示す。
リード端子８１が検査治具７０のばね状接触電極７２に接触、加圧された状態で、ばね状接触電極７２はたわみにより沈み、適度の加圧状態で確実に接触され、半導体パッケージ８０の特性試験が行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の検査方法では、リード端子８１の多ピン化に伴ってリードピッチが小さくなるとばね状接触電極７２の加工及び取り付け限界を超えてしまい、従来の加工技術では実現できなくなってしまうという問題を有する。
また、マトリクスアレイ状にリード端子が配置されている半導体パッケージの検査のような場合、狭ピッチ化、多ピン化が進み数百から数千ピンになった場合上記の検査治具構成では構造、加工、組み立ての面で複雑かつ困難になるという問題を有する。
【０００５】
そこで、確実な電気的接触が図れ、しかも狭ピッチ化に対応できる検査プローブ及びこれを用いた検査治具が望まれていた。
本発明は上記問題点に鑑み考案されたもので、半導体パッケージ等のリード端子の狭ピッチ、多ピン化に対応した検査精度に優れた検査プローブ及びこれを用いた検査治具を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に於いて上記問題を解決するため、請求項１においては、支持基材１１ａと絶縁膜１２ａとばね状リード１３ａとばね状リード１３ａの先端に形成された電極１４とからなる検査電極１０と、かぎ型２１と支点２２とラッチアーム２３とからなるラッチ機構２０と、支持基材１１ａ上に形成された支持枠３１と支持枠３１の側面に形成された対向電極３２とラッチアーム２１の側面に形成された可動電極３３とからなる検査電極制御機構３０とから構成されていることを特徴とする検査プローブとしたものである。
【０００７】
また、請求項２においては、前記検査電極制御機構３０は、前記可動電極３３と前記対向電極３２に電圧を印加することにより前記ラッチ機構２０の支点２２を介して前記ばね状リード１３ａの先端に形成された前記電極１４をアクティブ、あるいはノンアクティブ状態にできることを特徴とする請求項１記載の検査プローブとしたものである。
【０００８】
さらにまた、請求項３においては、請求項１または請求項２記載の検査プローブ５０をマトリックス状に配置して検査治具１００を形成し、前記検査電極制御機構３０により複数の任意の前記検査プローブ５０をアクティブ、あるいはノンアクティブ状態の選択接触にできることを特徴とする検査治具としたものである。
【０００９】
本発明の検査プローブ及びこれを用いた検査治具は、マトリックス状に配置された検査プローブを任意の位置で、任意の数だけアクティブ、あるいはノンアクティブ状態の選択接触ができ、且つ狭ピッチ、多ピン化に対応した半導体パッケージの導通検査だけでなく伝送特性などの電気特性検査が可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１に、検査プローブ５０をマトリックス状に配置した検査治具１００の一実施例を示す模式平面図を、図２に、図１の検査プローブ５０をＡ−Ａ’面で切断した模式構成断面図をそれぞれ示す。
請求項１に係わる本発明の検査プローブ５０は、図２に示すように、検査電極１０とラッチ機構２０と検査電極制御機構３０とから構成されている。
検査電極１０は支持基材１１ａの片面に絶縁膜１２ａを介して片持ち梁からなるバネ状リード１３ａと、バネ状リード１３ａの先端に電極１４が設けられ、バネ状リード１３ａは電極１４から電気信号を引き出す信号配線の役目と検査電極１０を被検査体に所定の圧力で押しつける役目を有する。
【００１１】
バネ状リード１３ａは、板状のもの、棒状のものなど各種のものが考えられるが、ラッチをかけるため板状が好ましい。また、その材質については、導電性があることと、ある程度の剛性があることが条件となる。適当な弾性を有する構造材で導電性があれば各種の材料が使用可能であるが、微細構造物の加工に適していること、信号配線の形成及び制御のし易さを考慮した材料が好ましい。
支持基材１１ａは微細加工性に優れた材質が好ましく、例えば、シリコン基板を加工したものが利用できる。
絶縁膜１３ａは支持基材１１ａとバネ状リード１３ａの電気的絶縁を行うもので、絶縁性の高い樹脂フィルムの積層体もしくは酸化膜、チッ化膜等が利用できる。
電極１４は、被検査体に接触して電気的導通を行うもので、電気的導通性に優れ、電解めっき適性があり、ある程度の強度、硬度を有する銅、ニッケル等が適している。銅の場合は導電性に優れ、電解めっき性に優れた材料であるが強度、耐久性の点で劣るので、表面をニッケル皮膜を形成した構造にすると良い。
先端形状は耐久性の面だけなら鈍な形状が好ましいが、これは用途により適宜選択すればよい。
【００１２】
ラッチ機構２０は、かぎ型２１、支点２２及びラッチアーム２３を有し、ラッチアーム２３の側面にラッチアーム２３と電気的に絶縁され、且つ表面に絶縁性の膜を有する可動電極３３が形成されており、検査電極制御機構３０と連動して検査電極１０のアクティブ、あるいはノンアクティブ状態を制御している。
ここで、アクティブ状態とは検査電極１０が検査できる状態になっていることを言い、ノンアクティブ状態とは検査電極１０が検査できる状態になっていないことを言う。
【００１３】
検査電極制御機構３０は支持基材１１ａ上に形成された支持枠３１と支持枠３１の側面に支持枠３１と電気的に絶縁され、且つ表面に絶縁性の膜を有する対向電極３２とラッチアーム２１の側面に形成された可動電極３３とからなり、対向電極３２と可動電極３３とに直流電圧を印加してかぎ型２１の位置を制御している。対向電極３２にプラス、可動電極３３にマイナスを印加すると対向電極３２と可動電極３３は引き合ってかぎ型２１のラッチが持ち上げられる。対向電極３２にプラス、可動電極３３にプラスの直流電圧を印加すると対向電極３２と可動電極３３は反発しあって初期の状態に戻り、対向電極３２と可動電極３３の電圧を印加しなくても、自重でラッチをかける側に傾いた状態を維持する。これは、支点２２で支えられているかぎ型２１の部分だけ重心に偏りを生じるためである。
【００１４】
検査治具１００の選択接触の動作機構を図２〜図５を用いて説明する。
まず、図２に示すようなラッチ機構２０及び検査電極制御機構３０が非動作状態の検査プローブ５０をアクティブ状態の初期状態とする。
次に、検査治具１００の所定箇所の検査プローブ５０をノンアクティブ状態にするために、電極１４とばね状リードの先端を押し込んでラッチ機構２０のかぎ型２１の部分にばね状リード１３の先端を引っかけて、検査電極１４をノンアクティブ状態にする（図３参照）。
ここで、検査プローブ５０をノンアクティブ状態にする必要がなければこの動作は必要なくなる。
【００１５】
次に、検査治具１００の検査プローブ５０を被検査体に押しあて、アクティブ状態の検査プローブ５０の導通及び電気特性検査を行う。
次に、ノンアクティブ状態の検査プローブ５０をノンアクティブ状態にするため、検査電極制御機構３０の対向電極３２にプラス、可動電極３３にプラス（それぞれマイナスでも良い）の直流電圧を印加し、バネ状リード１３の先端をラッチ機構２０のかぎ型２１からラッチを解除する（図４参照）。
次に、検査電極制御機構３０の対向電極３２及び可動電極３３の電圧を解除して、検査プローブ５０をアクティブ状態の初期状態にする（図５参照）。
【００１６】
以下、検査プローブ及び検査治具の作製方法について述べる。
図６（ａ）〜（ｃ）に、検査プローブ及び検査治具の作製方法の一例を示す。
まず、所定サイズの５００μｍ厚のシリコン板１１にＳｉＯ₂からなる絶縁膜１２及び２０μｍ厚のシリコン板１３を設けたシリコン貼り合わせ基板を用意する（図６（ａ）参照）。
【００１７】
次に、フォトエッチングプロセスにより開口部１５を有する支持基材１１ａ、支持基材１１ｂ、絶縁膜１２ａ、幅１００μｍ、ピッチ１５０μｍのバネ状リード１３ａ及び支持枠３１を形成し、バネ状リード１３ａの先端部に電解めっきプロセスににて円錐状の銅電極を形成し、表面にニッケル皮膜を形成した電極１４を有する検査電極１０を作製する。さらに、支持枠３１の側面にＳｉＯ₂をスパッタして絶縁膜を形成し、さらに、絶縁膜上に金を蒸着して金の導体層を形成し、パターニング処理し、さらにＳｉＯ₂をスパッタして絶縁膜を形成して対向電極３２を形成する（図６（ｂ）参照）。
【００１８】
次に、開口部１５側の支持基材１１ｂ上に、電解めっき、ウィスカー等の膜形成技術と反応性イオンエッチング、マイクロマシニング等の微細加工を併用した加工あるいは一体成型、ＬＩＧＡ（ＬｉｔｈｏｇｒａｐｈｉｅＧａｌｂａｎｏｆｏｒｍｕｎｇＡｂｆｏｒｍｕｎｇ）プロセスによる型押し法などの方法でかぎ型２１、支点２２及びラッチアーム２３を有するラッチ機構２０を作製し、ラッチアーム２３の側面にＳｉＯ₂をスパッタして絶縁膜を形成し、さらに、絶縁膜上に金を蒸着して金の導体層を形成し、パターニング処理し、さらにＳｉＯ₂をスパッタして絶縁膜を形成して可動電極３３を形成し、検査電極１０、ラッチ機構２０及び検査電極制御機構３０からなる検査プローブ５０が作製され（図６（ｃ）参照）、多面付けプロセスで行っているので検査治具１００を得ることができる。
【００１９】
上記検査治具１００を用いて、検査プローブ５０のアクティブ、ノンアクティブ状態をセットした選択接触により半導体パッケージの電気特性検査を行った結果目的位置の検査対象上の端子電極について電気検査を行うことができた。
【００２０】
【発明の効果】
上記したように本発明の検査治具を用いることにより、１００μ以下の端子電極を有する狭ピッチ多ピン化対応の半導体パッケージ等マトリックスアレイ状に配置されたリード端子の選択接触による電気特性検査を容易に、確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の検査プローブをマトリックス状に配置した本発明の検査治具の一実施例を示す模式平面図である。
【図２】図１の検査プローブをＡ−Ａ’線で切断した本発明の検査プローブの一実施例を示す模式構成断面図である。
【図３】本発明の検査治具の選択接触の動作機構を示す説明図である。
【図４】本発明の検査治具の選択接触の動作機構を示す説明図である。
【図５】本発明の検査治具の選択接触の動作機構を示す説明図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、検査プローブの作製方法の一例を示す模式構成断面図である。
【図７】従来の検査治具を用いて半導体パッケージを検査している状態を示す説明図である。
【図８】従来の検査治具を用いて半導体パッケージを検査している状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１０……検査電極
１１、１３……シリコン基板
１１ａ、１１ｂ……支持基材
１２、１２ａ……絶縁膜
１３ａ……ばね状リード
１４……電極
１５……開口部
２０……ラッチ機構
２１……かぎ型
２２……支点
２３……ラッチアーム
３０……検査電極制御機構
３１……支持枠
３２……対向電極
３３……可動電極
５０……検査プローブ
７０、１００……検査治具
７１……支持基板
７２……ばね状接触電極
７３……ガイド機構
８０……半導体パッケージ
８１……リード端子
８２……モールド樹脂
８２ａ……テーパー部
９０……保持移動機構

Claims

支持基材（１１ａ）と絶縁膜（１２ａ）とばね状リード（１３ａ）とばね状リード（１３ａ）の先端に形成された電極（１４）とからなる検査電極（１０）と、かぎ型（２１）と支点（２２）とラッチアーム（２３）とからなるラッチ機構（２０）と、支持基材（１１ａ）上に形成された支持枠（３１）と支持枠（３１）の側面に形成された対向電極（３２）とラッチアーム（２３）の側面に形成された可動電極（３３）とからなる検査電極制御機構（３０）とから構成されていることを特徴とする検査プローブ。
前記検査電極制御機構（３０）は、前記可動電極（３３）と前記対向電極（３２）に電圧を印加することにより前記ラッチ機構（２０）の支点（２２）を介して前記ばね状リード（１３ａ）の先端に形成された前記電極（１４）をアクティブ、あるいはノンアクティブ状態にできることを特徴とする請求項１記載の検査プローブ。
請求項１または請求項２記載の検査プローブ（５０）をマトリックス状に配置して検査治具（１００）を形成し、前記検査電極制御機構（３０）により複数の任意の前記検査プローブ（５０）をアクティブ、あるいはノンアクティブ状態の選択接触にできることを特徴とする検査治具。