JP4066265B2 - 半導体試験装置のコンタクトリング - Google Patents

Description

本発明は、被試験対象の試験が正確に行なえる半導体試験装置のコンタクトリングに関するものである。

一般に、半導体試験装置は、被試験対象（以下「ＤＵＴ」）であるＩＣ、ＬＳＩ等に試験信号を与え、ＤＵＴの出力を測定し、ＤＵＴの良否の判定を行なうものである。また、半導体試験装置は、一般にテストヘッド、パフォーマンスボードを具備し、テストヘッドからパフォーマンスボードを介してＤＵＴと半導体試験装置が電気的に接続されるものである。

つまり、パッケージ化されたＤＵＴを試験する場合には、パフォーマンスボード上にＩＣソケットが用意され、このＩＣソケットにＤＵＴを装着してＤＵＴを半導体試験装置に接続し、試験が行なわれる。
これに対し、製造工程上にあるウエハの段階で試験を行なう半導体試験装置の場合には、パフォーマンスボードにコンタクトリングと呼ばれる接続具を搭載し、この接続具を介してプローブカードに接続し、ＤＵＴと電気的に接続する。

このような半導体試験装置のコンタクトリングに関連する先行技術文献としては次のようなものがある。

実公平７−２６７１６号公報

ところで、被試験対象に高速な信号を印加しようとする場合、コンタクトリングの特性インピーダンスが、テストヘッド上に形成された回路の出力インピーダンスと整合が取れている必要がある。従って、高速な半導体試験装置では、同軸構造の伝送路を使用することによってインピーダンス整合が取れた信号伝送路を実現している。

以下、図４〜図６を用いてこの様な同軸構造を採用した半導体試験装置におけるコンタクトリングの使用方法について説明する。図４は従来の半導体試験装置の構成を示した図である。

図４において、ＤＵＴ１はＣＣＤ（Charge Coupled Devices）である。プローバ２は、ＤＵＴ１の搬送器具である。ステージ３は、プローバ２に設けられ、ＤＵＴ１を設置するものである。

半導体試験装置４は、プローブカード５、コンタクトリング６、パフォーマンスボード７、テストヘッド８から構成されている。

プローブカード５は、ＤＵＴ１の電極部の配置にあわせたプローブ針が複数本配列されたカードであり、ＤＵＴ１の電極部に電気的に接続される。また、プローブカード５のグランドは、ＤＵＴ１のグランドに使用されている。

コンタクトリング６は、表面および裏面に弾性的に突出した複数のポゴピン６ａ、６ｂがそれぞれ設けられたリング状の器具であり、これらポゴピン６ａ、６ｂを介してプローブカード５とパフォーマンスボード７とをそれぞれ電気的に接続する。

パフォーマンスボード７は、コンタクトリング６とテストヘッド８を接続する配線基板である。パフォーマンスボード７の一方の面には、コンタクトリング６のポゴピン６ｂが接続され、他方の面には、テストヘッド８に形成されたポゴピン８ａが接続される。また、パフォーマンスボード７には、測定回路、例えばＡ／Ｄコンバータ、サンプルホールド回路が設けられ、パフォーマンスボード７のグランドは測定回路の基準電位として使用される。

テストヘッド８は、ＤＵＴ１に印加する直流電源などを生成する電源回路等の他、ドライバ回路とコンパレータ回路の組み合わせからなるピンエレクトロニクス部から構成されており、ＤＵＴ１の評価を行なうものである。

尚、ピンエレクトロニクス部は、設定に応じてＤＵＴ１に対する試験信号出力系統としても、ＤＵＴ１の出力信号に対する測定系統としても機能する汎用性を有するものである。

このような半導体試験装置の動作について説明する。
出力系統として設定されたテストヘッド８のピンエレクトロニクス部に設けられたドライバ回路から出力される信号は、ポゴピン８ａ、パフォーマンスボード７、コンタクトリング６のポゴピン６ｂ、６ａ、プローブカード５の順序で伝送され、ＤＵＴ１に到達する。

これに対し、ＤＵＴ１から出力された信号は、プローブカード５、コンタクトリング６のポゴピン６ａ、ポゴピン６ｂ、パフォーマンスボード７の順で伝達され、パフォーマンスボード７に形成されたサンプルホールド回路に入力された後、Ａ／Ｄコンバータでデジタル信号に変換される。そして、Ａ／Ｄコンバータから出力された信号は、ポゴピン８ａを介してテストヘッド８に入力され、ＤＵＴ１の良否判定が行なわれる。

ところで、ＤＵＴ１は、入力容量が大きいものや、入力インピーダンスが大きいもの等様々な種類が存在する。ここで、入力インピーダンスが大きいＤＵＴ１を測定する場合には、伝送路の末端が開放された状態と近似し、ＤＵＴ１に入力された波形（信号）に１００％の反射が生ずる。従って、この様なＤＵＴ１を測定する場合には入力波形にいわゆる「波形なまり」は生じない。

ところが、ＣＣＤの様に入力容量が大きいと、伝送路の特性インピーダンスとＣＣＤの入力容量との関係で、いわゆる「波形なまり」が生じてしまう。

この「波形なまり」を改善するためには、テストヘッド８側の出力インピーダンスのみならず、伝送路の特性インピーダンスも下げる必要がある。従って、試験信号の伝送路となる従来のコンタクトリング６では、何本もの同軸ケーブルを並列に接続することにより伝送路全体の特性インピーダンスを下げていた。

しかし、コンタクトリング６は、プローバ２と接続する関係上大きさに制限があり、何本もの同軸ケーブルをコンタクトリング６内に並列に接続するには物理的な限界があり、正確な試験が行なえない。

また、プローブカード５とパフォーマンスボード７とはコンタクトリング６を介して電気的に接続されているので、ＤＵＴ１のグランドプレーンとなるプローブカード５と、サンプルホールド回路とＡ／Ｄコンバータのグランドプレーンとなるパフォーマンスボード７とは距離がある。このため、ＤＵＴ１のグランドプレーンで発生するノイズの影響が測定回路の基準電位として使用されているパフォーマンスボード７のグランドプレーンで同時に起こらず、被測定波形にノイズの影響が観測され、正確な試験が行なえないという問題点があった。

本発明は、この問題に着目したものであり、その目的は、被試験対象の試験が正確に行なえる半導体試験装置のコンタクトリングを提供することである。

このような課題を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、
パフォーマンスボードとプローブカードを電気的に接続し、被試験対象を試験する半導体試験装置のコンタクトリングにおいて、
上下が貫通され、上下にそれぞれつば部が形成された円筒部材と、
前記円筒部材のつば部の間に放射状に設けられ、前記被試験対象を試験する試験部を有するプリント基板を含む複数のプリント基板を備え、
前記試験部は、
被試験対象に対して信号を出力する駆動部、または、被試験対象から出力された信号を測定する測定部の少なくともいずれか一方を含む。

請求項２記載の発明は、
請求項１記載の半導体試験装置のコンタクトリングにおいて、
測定部が、サンプルホールド回路である。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載の半導体試験装置のコンタクトリングにおいて、
プリント基板は、パフォーマンスボードとプローブカードを電気的に直接接続するラインと、このラインと試験部とを切り換える切換部とを設ける。

請求項４記載の発明は、
請求項１〜３のいずれかに記載の半導体試験装置のコンタクトリングにおいて、
複数のポゴピンが上面に取り付けられ、複数のプリント基板と下面でコネクタ接続される第１の中継基板と、
複数のポゴピンが下面に取り付けられ、複数のプリント基板と上面でコネクタ接続される第２の中継基板とを備える。

本発明によれば、次のような効果がある。
請求項１〜６記載の発明では、プリント基板に試験部を設けたので、正確な試験を行なうことができる。

また、請求項４記載の発明では、プリント基板にラインに切り換えるスイッチを設けたので、コンタクトリングの交換を行なわずに、直流特性試験を行なうことができ、非ＣＣＤからなる試験対象の試験も行なうことがきる。

以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。図１は本発明のコンタクトリングの一実施例を示した構成図である。
図１において、円筒部材９は、上下が貫通され、上下にそれぞれつば部９ａ、９ｂが形成される。プリント基板１０は、円筒部材９のつば部９ａ、９ｂの間に放射状に取り付けられる。フレーム１１、１２は、プリント基板１０を円筒部材９に固定する。

更に詳細にプリント基板１０の具体的構成を図２に示し説明する。図２において、複数のポゴピン１０ａ、１０ｂは、それぞれプリント基板１０の上下に設けられ、プローブカード、パフォーマンスボードに電気的に接続される。

試験部１０ｃは、駆動部またはサンプルホールド回路で、ポゴピン１０ａ、１０ｂと電気的に接続される。ライン１０ｄは、ポゴピン１０ａと１０ｂを電気的に直接接続する。スイッチ１０ｅは、可動接点ａがポゴピン１０ａに接続され、固定接点ｂが試験部１０ｃの一端に接続され、固定接点ｃがライン１０ｄの一端に接続される。スイッチ１０ｆは、可動接点ａがポゴピン１０ｂに接続され、固定接点ｂが試験部１０ｃの他端に接続され、固定接点ｃがライン１０ｄの他端に接続される。

溝１０ｇ、１０ｈは、プリント基板１０の外側の側面に設けられ、それぞれ図１に示すフレーム１１、１２が嵌め込まれる。また、スイッチ１０ｅ、１０ｆは切換部で、パフォーマンスボード、ポゴピン１０ｂを介して、テストヘッドからの制御信号により制御される。

この様な装置の組み立て動作を説明する。プリント基板１０を円筒部材９に放射状に取り付ける。フレーム１１、１２をプリント基板１０の溝１０ｇ、１０ｈに嵌めて、プリント基板１０を円筒部材９に固定する。そして、ポゴピン１０ｂをパフォーマンスボードに電気的に接続し、ポゴピン１０ａをプローブカードに電気的に接続する。

次に、コンタクトリングの動作を説明する。まず、試験部１０ｃが駆動部で、駆動部を動作させる場合について説明する。スイッチ１０ｅ、１０ｆの可動接点ａを固定接点ｂに切り換える。図示しないテストヘッドから出力された信号は、パフォーマンスボード、ポゴピン１０ｂ、スイッチ１０ｆを介して、試験部１０ｃに入力される。

そして、試験部１０ｃは、信号を増幅して、この信号をスイッチ１０ｅ、ポゴピン１０ａ、プローブカードを介してＤＵＴに試験信号を出力する。

これに対し、試験部１０ｃがサンプルホールド回路で、このサンプルホールド回路を動作させる場合には、スイッチ１０ｅ、１０ｆの可動接点ａを固定接点ｂに切り替える。ＤＵＴ（ＣＣＤ）から出力された信号は、プローブカード、ポゴピン１０ａ、スイッチ１０ｅを介して、試験部１０ｃに入力される。

そして、試験部１０ｃは、信号を保持し、この信号をスイッチ１０ｆ、ポゴピン１０ｂを介してパフォーマンスボードに出力する。パフォーマンスボードに入力された信号は、パフォーマンスボード上のＡ／Ｄコンバータでデジタル信号に変換された後、テストヘッドに出力され、テストヘッドでＤＵＴの良否判定が行なわれる。

他方、ＤＵＴの直流特性試験を行なう場合には、スイッチ１０ｅ、１０ｆの可動接点ａを固定接点ｃに切り替える。テストヘッドから出力された直流信号は、パフォーマンスボード、ポゴピン１０ｂ、スイッチ１０ｆ、ライン１０ｄ、スイッチ１０ｅ、ポゴピン１０ａ、プローブカードの順に伝送され、ＤＵＴに出力される。この様にして直流試験が行なわれる。

尚、非ＣＣＤからなるＤＵＴ、例えばデジタル回路等を試験する場合も、試験部１０ｃを使用する必要はないので、その動作は直流特性試験の場合と同様である。

この様に、試験部１０ｃを有するプリント基板１０を設けたので、試験部１０ｃが駆動部の場合、ＤＵＴ（ＣＣＤ）までの伝送路を短くでき、波形を鈍らせることなく、ＤＵＴに信号を与えることができる。また、試験部１０ｃがサンプルホールド回路の場合、プローブカードのグランドプレーンとプリント基板１０のグランドプレーンとを近づけることができるので、被測定波形にノイズの影響が観測されず、正確な試験を行なうことができる。

また、プリント基板１０にライン１０ｄに切り換えるスイッチ１０ｅ、１０ｆを設けたので、コンタクトリングの交換を行なわずに、直流特性試験や、非ＣＣＤの試験を行なうことができる。

次に、その他のコンタクトリングの実施例を図３に示し説明する。図３において、プリント基板１３は、放射状に設けられ、ＤＵＴを試験する試験部（図示せず）を有し、上側にコネクタ１３ａ、下側にコネクタ１３ｂが取り付けられる。

第１の中継基板１４は、中心に貫通穴１４ａが設けられ、複数のポゴピン１４ｂが上面に取り付けられ、プリント基板１３のコネクタ１３ａと下面でコネクタ接続される。第２の中継基板１５は、中心に貫通穴１５ａが設けられ、複数のポゴピン１５ｂが下面に取り付けられ、プリント基板１３のコネクタ１３ｂと上面でコネクタ接続される。筐体１６は、プリント基板１３、中継基板１４、１５を覆う。

この様な装置の組み立て動作は、プリント基板１３を中継基板１４にコネクタ接続する。中継基板１５をプリント基板１３にコネクタ接続する。最後に筐体１６でプリント基板１３、中継基板１４、１５を覆う。

そして、ポゴピン１５ｂをパフォーマンスボードに電気的に接続し、ポゴピン１４ｂをプローブカードに電気的に接続する。コンタクトリングの動作は図１、２に示す装置と同様なので説明を省略する。

尚、本発明はこれらの実施例に限定されるものでなく、複数のプリント基板１０、１３の全てに、試験部を設ける構成でなく、単にパフォーマンスボードとコンタクトリングを接続するライン１０ｄを設けただけのプリント基板１０、１３を一部に設ける構成でも差し支えない。

また、試験部として、サンプルホールド回路とともにＡ／Ｄコンバータを設ける構成でも良い。また、Ａ／Ｄコンバータを単独に設ける構成でも良い。つまり、試験部が、ＤＵＴの出力を測定する測定部であれば良い。

また、図３に示す実施例では、装置に筐体１６を設けた構成を示したが、必ずしも必要とされない。

本発明のコンタクトリングの一実施例を示した構成図である。 本発明のプリント基板の具体的な構成を示した図である。 本発明のコンタクトリングの他の実施例を示した断面図である。 従来の半導体試験装置の構成を示した図である。

符号の説明

１０、１３ プリント基板
１０ｃ 試験部
１０ｄ ライン
１０ｅ、１０ｆ スイッチ
１３ａ、１３ｂ コネクタ
１４、１５ 中継基板
１４ｂ、１５ｂ ポゴピン

Claims (4)

1. パフォーマンスボードとプローブカードを電気的に接続し、被試験対象を試験する半導体試験装置のコンタクトリングにおいて、
   上下が貫通され、上下にそれぞれつば部が形成された円筒部材と、
   前記円筒部材のつば部の間に放射状に設けられ、前記被試験対象を試験する試験部を有するプリント基板を含む複数のプリント基板を備え、
   前記試験部は、
   被試験対象に対して信号を出力する駆動部、または、被試験対象から出力された信号を測定する測定部の少なくともいずれか一方を含む
   ことを特徴とする半導体試験装置のコンタクトリング。
2. 測定部は、サンプルホールド回路であることを特徴とする請求項１記載の半導体試験装置のコンタクトリング。
3. プリント基板は、パフォーマンスボードとプローブカードを電気的に直接接続するラインと、
   このラインと試験部とを切り換える切換部と
   を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体試験装置のコンタクトリング。
4. 複数のポゴピンが上面に取り付けられ、複数のプリント基板と下面でコネクタ接続される第１の中継基板と、
   複数のポゴピンが下面に取り付けられ、複数のプリント基板と上面でコネクタ接続される第２の中継基板と
   を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の半導体試験装置のコンタクトリング。

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