JP4082097B2 - 半導体装置用ソケット及び半導体装置接続方法 - Google Patents

半導体装置用ソケット及び半導体装置接続方法 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置用ソケット及び半導体装置接続方法に関し、特に異方導電性シートを用いた半導体装置用ソケット及び半導体装置接続方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、半導体装置の小型多ピン化が進み、それに伴いソケットも狭ピッチの端子に対応したものが必要になってきた。そこで、半導体装置の電極端子と基板の電極端子とを電気的に接続するソケットのコンタクト部に異方導電性シートを用いることが多くなってきている。
【0003】
異方導電性シートは、厚み方向にのみ導電性を示すもの、または厚み方向に加圧されたときに厚み方向にのみ導電性を示すものであり、例えば、金属細線入りシリコンゴムシートで厚さは1mm程度と薄いため、スプリングピンを使用したソケットよりも外部からのノイズを拾いにくいので、高速なクロックスピードにも対応可能である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、異方導電性シートは半導体装置や基板に比べ非常に熱膨張率が大きいため、半導体装置の形態がベアチップのように端子間の間隔が非常に小さい場合は、半導体装置の発熱による異方導電性シートの熱膨張変形、それに伴う基板との位置ズレが無視できなくなっている。
【0005】
図6は従来の半導体装置用ソケットの構造を示す断面図である。図6に示した従来のソケットは、基板3が載置されるベースプレート5(支持部材)と、半導体装置1の電極端子とベースプレート5に載置された基板3の電極端子とを電気的に接続する異方導電性シート2と、異方導電性シート2の周囲に設けられ半導体装置1を収容する半導体装置1装着用のソケット枠9(ガイド部材)と、半導体装置1をソケット枠9に沿って上から押し込むプレッシャープレート4と、ソケットの各部材を互いに固定するためのネジ6とを有している。
【0006】
図6に示した従来のソケットでは、プレッシャープレート4とベースプレート5とにより半導体装置1と基板3を挟み込み、異方導電性シート2を介して半導体装置1の端子10と基板上のパッド(基板の電極端子)8とをコンタクトさせる。
【0007】
図7は図6の従来のソケットのコンタクト部分を示す拡大断面図であり、(a)は半導体装置1動作前の状態を示す図であり、(b)は半導体装置1が動作し発熱している状態を示す図であり、(c)は半導体装置1の発熱によりズレが発生した状態を示す図である。
【0008】
図7に示したように、異方導電性シート2は、導電性線条体である金属細線11が複数埋設されたシリコンゴムシートであり、金属細線11により半導体装置1の端子10と基板のパッド8とが電気的に接続される。
【0009】
図7(a)を参照すると、この状態では、異方導電性シート2や基板3は加熱されておらず、半導体装置1の各端子10とこれに対応する基板3のパッド8とが異方導電性シート2を介して正常に接続されている。
【0010】
半導体装置1が動作し始めると半導体装置1自身の発熱により異方導電性シート2や基板3の温度が上昇する。温度が上昇すると図7(b)に示したように、異方導電性シート2や基板3が膨張を始める。
【0011】
熱膨張率は基板3に比べ異方導電性シート2の方が非常に大きいため、最終的には図7(c)のように金属細線11が基板3のパッド8に対して位置ズレを起こし、隣接端子がショートしてしまう可能性がある。特に、半導体装置1の形態がベアチップである場合は、隣接する端子10の間隔が非常に小さいため、ズレによるショートが発生する可能性は極めて高くなる。
【0012】
図7では、図6に示した異方導電性シート2が金属細線11が複数埋設された弾性ゴムシートである場合について説明したが、次に、図6に示した異方導電性シート2が弾性ゴム中に導電性粒子を配置したものである場合について図8を用いて説明する。
【0013】
図8は図6の従来のソケットのコンタクト部分を示す拡大断面図であり、(a)は半導体装置1動作前の状態を示す図であり、(b)は半導体装置1が動作し発熱している状態を示す図であり、(c)は半導体装置1の発熱によりズレが発生した状態を示す図である。
【0014】
図8に示したように、異方導電性シート2は、シリコンゴム中に金属粒子20が複数配置されたシリコンゴムシートであり、図6に示したプレッシャープレート4により半導体装置1を押圧することにより半導体装置1の端子10が異方導電性シート2に押し込まれる。端子10が上から押されてくることにより、金属粒子20同士が接触し、半導体装置1の端子10と基板のパッド8とが電気的に接続される。
【0015】
図8(a)を参照すると、この状態では、異方導電性シート2や基板3は加熱されておらず、半導体装置1の各端子10とこれに対応する基板3のパッド8とが異方導電性シート2を介して正常に接続されている。
【0016】
半導体装置1が動作し始めると半導体装置1自身の発熱により異方導電性シート2や基板3の温度が上昇する。温度が上昇すると図8(b)に示したように、異方導電性シート2が膨張を始める。したがって、図8(c)のように金属粒子20と基板3のパッドとの間にズレを生じ、隣接端子がショートしてしまうおそれがある。
【0017】
本発明の目的は、半導体装置の発熱による異方導電性シートの膨張を抑えることができる半導体装置用ソケット及び半導体装置接続方法を提供することにある。
【0018】
【課題を解決するための手段】
本発明による半導体装置接続方法は、基板が載置される支持部材と、異方導電性シートと、この異方導電性シートの周囲に設けられ、半導体装置の電極端子を前記支持部材に載置された前記基板の電極端子に前記異方導電性シートを介して電気的に接続させるべく前記半導体装置を収容するガイド部材とを含む半導体装置用ソケットに前記半導体装置を装着することにより前記半導体装置用ソケットの前記異方導電性シートを介して前記半導体装置の電極端子と前記基板の電極端子とを接続する半導体装置接続方法であって、前記半導体装置の装着前に前記異方導電性シートを前記支持部材内部に設けられた加熱手段により加熱するステップを含み、前記ステップは、前記半導体装置が装着され前記半導体装置が動作している場合に前記半導体装置により前記異方導電性シートに与えられる熱と同程度の熱を前記異方導電性シートに与えるよう加熱し、前記半導体装置により前記異方導電性シートに与えられる熱と同程度の熱を前記異方導電性シートに与えるよう加熱した後、該加熱を停止するステップと、該加熱の停止後に前記半導体装置が前記半導体装置用ソケットに装着されるステップとを更に含むことを特徴とする。
【0020】
本発明の作用は次の通りである。異方導電性シートを用いた半導体装置用ソケットに半導体装置を装着する前に予め異方導電性シートを加熱しておき、その後に半導体装置を装着するようにしている。半導体装置の装着前に異方導電性シートを加熱するので、半導体装置の発熱によって、半導体装置と基板に挟まれた状態の異方導電性シートが膨張することを抑えることができる。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施例について図面を参照して説明する。図1は本発明の実施例による半導体装置用ソケットの構造を示す断面図であり、図6と同等部分は同一符号にて示している。
【0022】
図1に示した本発明の実施例によるソケットは、基板3が載置されるベースプレート5(支持部材)と、半導体装置1の電極端子とベースプレート5に載置された基板3の電極端子とを電気的に接続する異方導電性シート2と、異方導電性シート2の周囲に設けられ半導体装置1を収容する半導体装置1装着用のソケット枠9(ガイド部材)と、半導体装置1をソケット枠9に沿って上から押し込むプレッシャープレート4と、ソケットの各部材を互いに固定するためのネジ6とを有している。そしてさらに、本発明の実施例によるソケットは、半導体装置1を装着する前から異方導電性シート2と基板3とを加熱しておくためのヒーター7をベースプレート5内に有している。
【0023】
図1に示したソケットにおいても、図6に示した従来のソケットと同様に、プレッシャープレート4とベースプレート5とにより半導体装置1と基板3を挟み込み、異方導電性シート2を介して半導体装置1の端子10と基板上のパッド(基板の電極端子)8とをコンタクトさせる。
【0024】
次に、本発明の実施例による動作について図面を用いて説明する。図2は図1のソケットに半導体装置1を装着する前の状態を示す断面図であり、図1と同等部分は同一符号にて示している。
【0025】
図2に示したように本発明の実施例によるソケットに半導体装置1を装着する前の状態において、ベースプレート5に内蔵されたヒーター7により異方導電性シート2と基板3とを予め加熱して膨張させておく。このとき、ヒーター7は、図1に示した状態で半導体装置1が動作しているときの異方導電性シート2の温度と同程度の温度に異方導電性シート2がなるよう加熱する。その後、図1に示したように、半導体装置1を装着し、ヒーター7により加熱されたことにより膨張している異方導電性シート2を介して基板3とコンタクトさせる。このようにしてコンタクトさせた状態が図1に示されている。
【0026】
図3は本発明の実施例によるソケットのコンタクト部分を示す拡大断面図であり、(a)は半導体装置1装着前の常温における状態を示す図であり、(b)は半導体装置1を装着する前にヒーター7により温めた状態を示す図であり、(c)はヒーター7による加熱後に半導体装置1を装着し動作している状態を示す図である。
【0027】
図3に示したように、異方導電性シート2は、導電性線条体である金属細線11が複数埋設されたシリコンゴムシートであり、金属細線11により半導体装置1の端子10と基板のパッド8とが電気的に接続される。
【0028】
図3(a)を参照すると、この状態では、半導体装置1は装着されておらず、また、異方導電性シート2や基板3は加熱されていない。図3(a)の状態で、ヒーター7により異方導電性シート2及び基板3を加熱すると、異方導電性シート2や基板3の温度が上昇する。温度が上昇すると図3(b)に示したように、異方導電性シート2や基板3が膨張を始める。常温時に比べ異方導電性シート2は膨張しているが、半導体装置1が装着されていないので自由に膨張している。
【0029】
ヒーター7によって、半導体装置1が装着され動作しているときの異方導電性シート2の温度と同程度の温度になるまで異方導電性シート2が熱せられると、ヒーター7の動作は停止され、半導体装置1がソケットに装着される。ソケットに装着された半導体装置1が動作を始め発熱しても、異方導電性シート2は既にヒーター7によって動作中の半導体装置1の温度と同じ位に温められているため、半導体装置1の発熱による異方導電性シート2の更なる温度上昇はない。したがって、図3(c)に示したように、半導体装置1と基板3とに挟まれた異方導電性シート2の更なる熱膨張も起こらず、よって、位置ズレによる隣接端子間のショートを防ぐことができる。
【0030】
図3では、図1に示した異方導電性シート2が金属細線11が複数埋設された弾性ゴムシートである場合について説明したが、次に、図1に示した異方導電性シート2が弾性ゴム中に導電性粒子を配置したものである場合について図4を用いて説明する。
【0031】
図4は本発明の実施例によるソケットのコンタクト部分を示す拡大断面図であり、(a)は半導体装置1装着前の常温における状態を示す図であり、(b)は半導体装置1を装着する前にヒーター7により温めた状態を示す図であり、(c)はヒーター7による加熱後に半導体装置1を装着し動作している状態を示す図である。
【0032】
図4に示したように、異方導電性シート2は、シリコンゴム中に金属粒子20が複数配置されたシリコンゴムシートであり、図1に示したプレッシャープレート4により半導体装置1を押圧することにより半導体装置1の端子10が異方導電性シート2に押し込まれる。端子10が上から押されてくることにより、金属粒子20同士が接触し、半導体装置1の端子10と基板のパッド8とが電気的に接続される。
【0033】
図4(a)を参照すると、この状態では、異方導電性シート2や基板3は加熱されていない。図4(a)の状態で、ヒーター7により異方導電性シート2及び基板3を加熱すると、異方導電性シート2や基板3の温度が上昇する。温度が上昇すると図4(b)に示したように、異方導電性シート2や基板3が膨張を始める。常温時に比べ異方導電性シート2は膨張しているが、半導体装置1が装着されていないので自由に膨張している。
【0034】
ヒーター7によって、半導体装置1が装着され動作しているときの異方導電性シート2の温度と同程度の温度になるまで異方導電性シート2が熱せられると、ヒーター7の動作は停止され、半導体装置1がソケットに装着される。ソケットに装着された半導体装置1が動作を始め発熱しても、異方導電性シート2は既にヒーター7によって動作中の半導体装置1の温度と同じ位に温められているため、半導体装置1の発熱による異方導電性シート2の更なる温度上昇はない。したがって、図4(c)に示したように、半導体装置1と基板3とに挟まれた異方導電性シート2の更なる熱膨張も起こらない。
【0035】
なお、本発明の実施例による半導体装置用ソケットを半導体装置の検査設備(LSIテスタ)等に使用する場合、図5に示すように、図1のプレッシャープレート4は半導体デバイス搬送装置であるハンドラの吸着ヘッド12に、図1のベースプレート5はステージ13になるが、ステージ13にヒーター7を備え付けることにより同様の効果が得られる。なお、図5において図1と同等部分は同一符号にて示している。
【0036】
【発明の効果】
本発明による効果は、半導体装置の発熱による異方導電性シートの膨張を抑えることができることである。その理由は、異方導電性シートを用いた半導体装置用ソケットに半導体装置を装着する前に予め異方導電性シートを加熱しておき、その後に半導体装置を装着するようにしているためである。これにより、ソケットに装着された半導体装置の発熱によって、半導体装置と基板に挟まれた異方導電性シートが膨張することを抑えることができ、よって、異方導電性シートの隣接端子間のショートを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例による半導体装置用ソケットの構造を示す断面図である。
【図2】図1のソケットに半導体装置1を装着する前の状態を示す断面図である。
【図3】本発明の実施例によるソケットのコンタクト部分を示す拡大断面図であり、(a)は半導体装置1装着前の常温における状態を示す図であり、(b)は半導体装置1を装着する前にヒーター7により温めた状態を示す図であり、(c)はヒーター7による加熱後に半導体装置1を装着し動作している状態を示す図である。
【図4】本発明の実施例によるソケットのコンタクト部分を示す拡大断面図であり、(a)は半導体装置1装着前の常温における状態を示す図であり、(b)は半導体装置1を装着する前にヒーター7により温めた状態を示す図であり、(c)はヒーター7による加熱後に半導体装置1を装着し動作している状態を示す図である。
【図5】LSIテスタ等に使用される場合の本発明の実施例による半導体装置用ソケットの構造を示す断面図である。
【図6】従来の半導体装置用ソケットの構造を示す断面図である。
【図7】図6の従来のソケットのコンタクト部分を示す拡大断面図であり、(a)は半導体装置1動作前の状態を示す図であり、(b)は半導体装置1が動作し発熱している状態を示す図であり、(c)は半導体装置1の発熱によりズレが発生した状態を示す図である。
【図8】図6の従来のソケットのコンタクト部分を示す拡大断面図であり、(a)は半導体装置1動作前の状態を示す図であり、(b)は半導体装置1が動作し発熱している状態を示す図であり、(c)は半導体装置1の発熱によりズレが発生した状態を示す図である。
【符号の説明】
1 半導体装置
2 異方導電性シート
3 基板
4 プレッシャープレート
5 ベースプレート
6 ネジ
7 ヒーター
8 パッド
9 ソケット枠
10 端子
11 金属細線
12 吸着ヘッド
13 ステージ
20 金属粒子

Claims (2)

  1. 基板が載置される支持部材と、異方導電性シートと、この異方導電性シートの周囲に設けられ、半導体装置の電極端子を前記支持部材に載置された前記基板の電極端子に前記異方導電性シートを介して電気的に接続させるべく前記半導体装置を収容するガイド部材とを含む半導体装置用ソケットに前記半導体装置を装着することにより前記半導体装置用ソケットの前記異方導電性シートを介して前記半導体装置の電極端子と前記基板の電極端子とを接続する半導体装置接続方法であって、
    前記半導体装置の装着前に前記異方導電性シートを前記支持部材内部に設けられた加熱手段により加熱するステップを含み、
    前記ステップは、前記半導体装置が装着され前記半導体装置が動作している場合に前記半導体装置により前記異方導電性シートに与えられる熱と同程度の熱を前記異方導電性シートに与えるよう加熱し、
    前記半導体装置により前記異方導電性シートに与えられる熱と同程度の熱を前記異方導電性シートに与えるよう加熱した後、該加熱を停止するステップと、該加熱の停止後に前記半導体装置が前記半導体装置用ソケットに装着されるステップとを更に含むことを特徴とする半導体装置接続方法。
  2. プレッシャープレートにより前記ガイド部材に沿って前記半導体装置を押圧するステップを更に含むことを特徴とする請求項記載の半導体装置接続方法。
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