JP4853726B2 - 半導体テスタ用テストヘッド - Google Patents

Description

本発明は、半導体テスタ用テストヘッドに関し、詳しくは、テストヘッド内部における同軸ケーブルの支持構造および熱絶縁に関するものである。

図５は、従来の半導体テスタ用テストヘッドの構成例図である。テストヘッド内部の下部にはバックボード１が設けられていて、このバックボード１上面には複数のピンエレクトロニクスカード（以下ピンカードという）２の一端がコネクタ３を介して着脱可能に実装されている。バックボード１下面には外部装置との間で信号の授受を行うフラットケーブル４がコネクタ５を介して接続されている。なお、ピンカード２上には、所定の試験機能を実現するためのタイミング発生器、ドライバ、コンパレータ、ＤＣ（直流）試験との切り替えを行うスイッチなどからなる複数の試験系統が実装されている。

ピンカード２の他端は、テストヘッド内部の上部に設けられているマザーボード６の下面にコネクタ７を介して接続されている。テストヘッドの上部には、図示しない測定対象半導体素子との間で電気信号の授受を行うパフォーマンスボード８が設けられている。なお、パフォーマンスボード８には、測定対象半導体素子がパッケージされたものであればソケットが実装され、ウェーハ状態のものであればプローブカードが実装される。

同軸ケーブル９はマザーボード６とパフォーマンスボード８を接続するものであり、一端はコネクタ１０を介してマザーボード６に接続され、他端はコネクタ１１を介してパフォーマンスボード８に接続されている。なお、これら同軸ケーブル９は最も配線長の長いものに合わせて全て等しい長さに切断されていて、配線長が短い同軸ケーブルについては余った部分を吸収するように遊び部分を設けている。

ところで、近年の技術革新により機器内部や情報機器間の通信速度はＧｂｐｓのオーダーを超え、またパソコンのＤＲＡＭメモリのデータレートもＧｂｐｓを超えつつある。これら高速通信を行う機器に用いる半導体素子の試験も高速信号で行う必要があり、同軸ケーブル９として低損失にするためには直径が大きくて屈曲反発力が大きいものをできるだけ短くして用いる必要がある。このように同軸ケーブルを短くすることに伴い、同軸ケーブル９を収容する部分の高さをできるだけ小さくする必要がある。

また、測定対象半導体素子の試験コストを下げるために、同時に試験できる測定対象半導体素子の個数を増やすことが試験装置に求められるが、同軸ケーブル９は千本以上にもなってしまう。

また、測定対象半導体素子に印加する信号のタイミングを同期させるため、同軸ケーブル９の長さをできるだけ等長にすることも求められる。

さらに、測定対象半導体素子の潜在的故障要因の有無を確認するため、熱ストレスを加えることも求められる。

特開平０８−０６２２８８号公報

特許文献１には、半導体試験装置用テストヘッドの具体例の構成が記載されている。

しかし、上記のように、同軸ケーブル９として屈曲反発力が大きく直径の太いものを多数用いることから、同軸ケーブル９とピンカード２との接続部および同軸ケーブル９とパフォーマンスボード８の接続部には、非常に大きな同軸ケーブル９の屈曲反発力が加えられることになる。このような屈曲反発力が長期間にわたって継続的に接続部に加えられることにより、接続部の接触部分、たとえば同軸コネクタやポゴピンブロックの接続信頼性を阻害することがある。特にＧｂｐｓを超える信号を扱う同軸コネクタやポゴピンブロックは接続信頼性に敏感であり、切断に至らずとも信号品質に問題を引き起こすおそれがある。

本発明は、このような課題を解決するものであり、その目的は、同軸ケーブルとピンカード側との接続部および同軸ケーブルとパフォーマンスボード側との接続部の接続信頼性を高めることができ、熱絶縁効果も得られる半導体テスタ用テストヘッドを実現することにある。

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、
テストヘッド内部に収納されているピンエレクトロニクスカードとテストヘッドの上部に設けられているパフォーマンスボードが複数本の同軸ケーブルを介して接続された半導体テスタ用テストヘッドにおいて、
前記パフォーマンスボードに接続される前記同軸ケーブルの接続部近傍の直線部分は、
剛性を有し少なくとも片方が熱伝導率が低い２枚の板材よりなり、これら２枚の板材には前記同軸ケーブルの接続部が貫通できる大きさの複数の貫通穴が形成され、前記板材を重ね合わせて前記貫通穴に前記同軸ケーブルの接続部近傍の直線部分を通した後に前記２枚の板材を相互に近づくように摺動させることにより、前記同軸ケーブルの接続部近傍の直線部分を前記２枚の板材で挟んで固定するように構成された断熱部材を介してテストヘッド内部に固定支持されていることを特徴とする。

本発明によれば、同軸ケーブルとピンカード側との接続部および同軸ケーブルとパフォーマンスボード側との接続部の接続信頼性を高めることができ、熱絶縁効果も得られる半導体テスタ用テストヘッドを実現できる。

以下、本発明について、図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明の一実施例を示す構成図であり、図５と共通する部分には同一の符号を付けている。図１において、テストヘッド内部のパフォーマンスボード８に接続される同軸ケーブル９のコネクタ１１近傍の直線部分には、各コネクタ１１に接続される同軸ケーブルアッセンブルを固定支持するように断熱部材１２が取り付けられている。

図２は図１で用いる断熱部材１２の具体的な構成例図である。断熱部材１２は、（Ａ）および（Ｂ）に示すように剛性を有し熱伝導率が低い材料よりなる２枚の板材１２１、１２２で形成されている。これら２枚の板材１２１、１２２には、それぞれコネクタ１１を貫通させることができる大きさの小判型の貫通穴１２１ａ、１２２ａが、パフォーマンスボード８に取り付けられる同軸ケーブルアッセンブリ９に応じた数だけ対角線方向と平行に設けられている。

また、これら板材１２１、１２２の各一方の対角線方向には、これら板材１２１、１２２を重ね合わせたときに互いに嵌め合うように、長穴状のガイド溝１２１ｂ、１２２ｂおよびガイドピン１２１ｃ、１２２ｃが設けられている。

（Ｃ）は、これら板材１２１に板材１２２を重ね合わせて、同軸ケーブルアッセンブリ９とコネクタブロック１１を重なり合った貫通穴１２１ａ、１２２ａに通す状態の位置関係を示している。

（Ｄ）は、板材１２１、１２２を重ね合わせて貫通穴１２１ａ、１２２ａに同軸ケーブルアッセンブリ９とコネクタブロック１１を通した後に、板材１２１、１２２を対角線方向に沿って相互に近づくように摺動させることにより、同軸ケーブルアッセンブリ９を板材１２１、１２２で挟んで固定させた状態を示している。

このように構成することにより、同軸ケーブル９として屈曲反発力が大きく直径の太いものを多数用いた場合であっても、同軸ケーブル９の屈曲反発力は断熱部材１２によって分散されるので、パフォーマンスボード８の接続部に同軸ケーブル９の屈曲反発力が直接作用することはなく、パフォーマンスボード８と同軸ケーブル９のコネクタ１１との接続部近傍は断熱部材１２で安定に固定支持されることになり、電気的にも安定した接続状態が得られ、高い信頼性を確保できる。

そして、測定対象半導体素子の潜在的故障要因の有無を確認するために測定対象半導体素子に熱ストレスが加えられた場合であっても、断熱部材１２はそれらの熱がテストヘッド内に伝導されないように熱絶縁するので、ピンカード２に実装されている所定の試験機能を実現するための複数の試験系統が熱ストレスの影響を直接受けることはなく、安定した試験動作が実現できる。

なお、図２では、板材１２１、１２２の対角線方向と平行に複数の貫通穴１２１ａ、１２２ａを設け、これら板材１２１、１２２を対角線方向に摺動させて同軸ケーブルアッセンブリ９を固定させているが、摺動方向は対角線方向に限るものではなく、たとえば水平方向や垂直方向でもよいし、相対的に回転させて固定してもよい。

また、これら２枚の板材１２１、１２２の少なくとも片方が断熱材であればよく、２枚のいずれもが断熱材でなくてもよい。

図３は本発明の他の実施例を示す構成図であり、図１と共通する部分には同一の符号を付けている。図３の実施例では、パフォーマンスボード８に接続される同軸ケーブル９のコネクタ１１近傍に断熱部材１２を設けるとともに、マザーボード６に接続される同軸ケーブル９のコネクタ１０近傍の直線部分にも断熱部材１２とほぼ同様に構成される断熱部材１３を設けている。

図３の構成によれば、断熱部材１２を設けることによるパフォーマンスボード８側の接続の安定化と熱絶縁という効果とともに、断熱部材１３を設けることによるマザーボード６側の接続の安定化とさらなる熱絶縁の効果を得ることができる。

図４も本発明の他の実施例を示す構成図である。図４の実施例では、マザーボード６とパフォーマンスボード８を同軸ケーブル９で接続するように組み付けた後、テストヘッド内部上部の空間部に熱硬化性樹脂（たとえばフェノール樹脂）を発泡剤、硬化剤と混ぜて注入し、硬化温度で定着する発泡充填工法(フェノールフォーム)により、断熱部材１４として形成したものである。硬化後は、同軸ケーブルアッセンブリ９を固定保持する。

このようにして形成される断熱部材１４は、耐熱性（２００℃）にも優れ、測定対象半導体素子に対して行われる熱ストレス試験（１５０℃以下）にも十分耐用できる。

なお、上記各実施例では、テストヘッド内部にマザーボード６を設ける例について説明したが、ピンカード２のコネクタ７と同軸ケーブル９のコネクタ１０とを直接結合する構造とすることも可能である。

以上説明したように、本発明によれば、同軸ケーブルとピンカード側との接続部および同軸ケーブルとパフォーマンスボード側との接続部の接続信頼性を高めることができ、熱絶縁効果も得られる半導体テスタ用テストヘッドが実現できる。

本発明の一実施例を示す構成図である。 図１で用いる断熱部材１２の具体的な構成例図である。 本発明の他の実施例を示す構成図である。 本発明の他の実施例を示す構成図である。 従来の半導体テスタ用テストヘッドの構成例図である。

符号の説明

１ バックボード
２ ピンエレクトロニクスカード（ピンカード）
３、５、７、１０、１１ コネクタ
４ フラットケーブル
６ マザーボード
８ パフォーマンスボード
９ 同軸ケーブル
１２、１３、１４ 断熱部材

Claims (1)

1. テストヘッド内部に収納されているピンエレクトロニクスカードとテストヘッドの上部に設けられているパフォーマンスボードが複数本の同軸ケーブルを介して接続された半導体テスタ用テストヘッドにおいて、
   前記パフォーマンスボードに接続される前記同軸ケーブルの接続部近傍の直線部分は、
   剛性を有し少なくとも片方が熱伝導率が低い２枚の板材よりなり、これら２枚の板材には前記同軸ケーブルの接続部が貫通できる大きさの複数の貫通穴が形成され、前記板材を重ね合わせて前記貫通穴に前記同軸ケーブルの接続部近傍の直線部分を通した後に前記２枚の板材を相互に近づくように摺動させることにより、前記同軸ケーブルの接続部近傍の直線部分を前記２枚の板材で挟んで固定するように構成された断熱部材を介してテストヘッド内部に固定支持されていることを特徴とする半導体テスタ用テストヘッド。

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