JP4917007B2 - 検査用ソケット - Google Patents

Description

本発明は、ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）型のデバイスの電気検査に用いられる検査用ソケットに関する。

パッケージ上に複数のはんだボールが並んで配設されたボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）型のデバイス（ＩＣチップ等）の電気検査に用いられる検査用ソケット１１０は、デバイス１０１のはんだボール１０２にプローブ１１２をコンタクトさせて電気検査を実施するための治具である（図７参照）。検査用ソケット１１０は、ソケット本体１１１に複数のプローブ１１２が設けられており、はんだボール１０２と対応する位置にプローブ１１２が配置されている。

従来の検査用ソケットでは、プローブの先端形状は全て同じ種類のものが用いられている。プローブの先端形状は、平坦なものが一般的であるが、その他、外周側が高く中心側が低い凹部が形成されたカップ型プローブ（図８参照）や、外周側が高く中心側が低い複数の突起が王冠状に形成されたクラウン型プローブ（図９参照）がある。
がある。

また、特許文献１のソケットでは、位置決め精度を上げるために、複数のポゴピンの一部（四隅のポゴピン）の先端部に位置決めガイドを形成したものが開示されている（図１０参照）。位置決めガイドは、ポゴピンの先端部を斜めにカットしてテーパを形成した構成となっている。

特開２００３−２９４８０８号公報

カップ型プローブ（図８参照）は、位置決め性に優れるが、耐久性に問題がある。特に、近年の鉛フリーはんだでは、プローブへのはんだ付着による接触抵抗の高抵抗化が著しく、鉛フリーはんだには、耐久性を考えると使用できない状況下にある。

クラウン型プローブ（図９参照）は、耐久性に優れるが、はんだボールに対して突き刺すタイプのプローブのため、位置決め機能がなく、ソケットにおいて別の機構で位置決めする必要があった。

特許文献１（図１０参照）のようなテーパ型プローブは、プローブのコンタクトの安定性が劣るという問題がある。また、テーパ型プローブを用いて位置決めするためには、プローブの回転を防止するための手段が不可欠になるので、特殊な構成により装置がコスト高になるおそれがある。さらに、テーパ型プローブは、はんだ付着時に高抵抗化を起こしやすいためプローブの寿命が短いという問題もある。

本発明の主な課題は、位置決め性およびコンタクト安定性（耐久性）を向上させる検査用プローブを提供することである。

本発明の一視点においては、ボールグリッドアレイ型のデバイスの各はんだボールと対応する位置に配されるとともにスライド自在に先端側に付勢された複数のプローブを有する検査用ソケットにおいて、前記プローブは、先端形状が２種類以上のプローブがあり、前記プローブのうち第１種のプローブは、その他の種のプローブよりも位置決め機能に優れた先端形状となっており、前記その他の種のプローブは、前記第１種のプローブよりもコンタクト安定性に優れた先端形状となっており、前記第１種のプローブの先端は、前記はんだボールとコンタクトしていないときに、前記その他の種のプローブの先端よりも高い位置で待機するように設定されていることを特徴とする。

本発明によれば、コンタクトの位置精度が高く、かつ、コンタクト安定性（耐久性）に優れた検査用ソケットが得られる。その理由は、ソケットに位置決めに優れた第１種のプローブと、コンタクト安定性に優れたその他の種のプローブとを混在配置させ、プローブの待機位置を変えているため、位置決めに優れたプローブで位置決めした後、コンタクト安定性に優れたプローブでコンタクトするソケット構造としたからである。

本発明の実施形態に係る検査用ソケットでは、ボールグリッドアレイ型のデバイス（図２の１）の各はんだボール（図２の２）と対応する位置に配されるとともにスライド自在に先端側に付勢された複数のプローブ（図２の１２、１３）を有する検査用ソケット（図２の１０）において、前記プローブ（図２の１２、１３）は、先端形状が２種類以上のプローブがあり、前記プローブのうち第１種のプローブ（図２の１３）は、その他の種のプローブ（図２の１２）よりも位置決め機能に優れた先端形状となっており、前記その他の種のプローブ（図２の１２）は、前記第１種のプローブ（図２の１３）よりもコンタクト安定性に優れた先端形状となっており、前記第１種のプローブ（図２の１３）の先端は、前記はんだボール（図２の２）とコンタクトしていないときに、前記その他の種のプローブ（図２の１２）の先端よりも高い位置で待機するように設定されている。

本発明の実施例１に係る検査用ソケットについて図面を用いて説明する。図１は、本発明の実施例１に係る検査用ソケットの構成を模式的に示した断面図である。図２は、本発明の実施例１に係る検査用ソケットとデバイスが組み合わさった状態を模式的に示した断面図である。図３は、本発明の実施例１に係る検査用ソケットの先端側の反対側から見たときのプローブの配置を示した模式図である。

図１及び図２を参照すると、検査用ソケット１０は、ソケット本体１１に複数のプローブ１２、１３が設けられており、デバイス１のはんだボール２と対応する位置にプローブ１２、１３が配置されている。検査用ソケット１０は、２種類（２種類以上でも可）のプローブ１２、１３を有する。

ソケット本体１１は、プローブ１２、１３の先端をデバイス１のはんだボール２側に向けて保持する部材である。ソケット本体１１は、プローブ１２、１３間を絶縁するようにして保持する。

プローブ１２は、先端形状がプローブ１３よりもはんだボール２に対するコンタクト安定性（耐久性）に優れたプローブであり、例えば、外周側が高く中心側が低い稜線を有する突起が王冠状に形成されたクラウン型プローブを用いることができる。プローブ１２は、軸方向（図１の上下方向）にスライド自在にソケット本体１１に保持されており、スプリング（図示せず）により先端側に付勢されている。プローブ１２の先端は、はんだボール２と接触していないときに、プローブ１３の先端よりも低い位置で待機するように設定されている。プローブ１２は、テスタ（図示せず）に電気的に接続される。

プローブ１３は、先端形状がプローブ１２よりもはんだボール２に対する位置決め機能に優れたプローブであり、例えば、外周側が高く中心側が低い凹部（例えば、三角錐状の凹部）が形成されたカップ型プローブを用いることができる。プローブ１２は、軸方向（図１の上下方向）にスライド自在にソケット本体１１に保持されており、スプリング（図示せず）により先端側に付勢されている。プローブ１３の先端は、はんだボール２と接触していないときに、プローブ１２の先端よりも高い位置で待機するように設定されている。プローブ１３の配置位置は、任意でも構わないが、実施例１では位置決め精度が出やすいように、図３のように四隅の近傍に配置することが好ましい。プローブ１３は、テスタ（図示せず）に電気的に接続される。

なお、デバイス１は、パッケージ上に複数のはんだボール２が並んで配設されたボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）型のデバイスであり、例えば、ＩＣチップ等の半導体デバイスである。はんだボール２は、パッケージの電極パッド上にボール状に形成したはんだである。

次に、本発明の実施例１に係る検査用ソケットの動作について図面を用いて説明する。図４は、本発明の実施例１に係る検査用ソケットの位置決め動作の一例を模式的に示した図である。図５は、本発明の実施例１に係る検査用ソケットの位置決め動作の一例を模式的に示したプローブ先端付近の拡大図である。

検査用ソケットを使用する時、始めに待機位置の高いプローブ１３（位置決め機能に優れたカップ型プローブ）にはんだボール２が接触し（図４（ａ）、図５（ａ）参照）、プローブ１３の先端形状によってはんだボール２に対し位置決めされ（図４（ｂ）、図５（ｂ）参照）、その後、デバイス１をはんだボール２側に押すことでプローブ１３が縮み、プローブ１２（コンタクト安定性に優れたクラウン型プローブ）がコンタクトする。従って、プローブ１２がコンタクトするときははんだボール２に対し位置決めされた状態となっているため、コンタクトが安定する。

なお、この場合、カップ型プローブ１３の寿命は、クラウン型プローブ１２より劣るが、ソケットのメンテンンス時にカップ型プローブ１３のみを交換することにより、ソケット全体としてはクラウン型プローブ１２のみの場合と同等のコンタクト安定性を確保することができる。

実施例１によれば、コンタクトの位置精度が高く、かつ、コンタクト安定性（耐久性）に優れた検査用ソケットが得られる。その理由は、ソケットの位置決めに優れたプローブ１３と、コンタクト安定性に優れたプローブ１２とを混在配置させ、プローブ１２、１３の待機位置を変えているため、位置決めに優れたプローブ１３で位置決めした後、コンタクト安定性に優れたプローブ１２でコンタクトするソケット構造としたからである。つまり、検査されるデバイス１のはんだボール２は、始めに待機位置が高く位置決め機能に優れたプローブ１３に接触し、プローブ１３の先端形状によってはんだボール２に対し位置決めされた後、デバイス１をはんだボール２側に押すことでプローブ１３が縮み、コンタクト安定性に優れたプローブ１２がコンタクトすることとなるため、はんだボール２に対して位置決めされた状態で安定したコンタクトが可能となる。

本発明の実施例２に係る検査用ソケットについて図面を用いて説明する。図６は、本発明の実施例２に係る検査用ソケットに関し、（ａ）はデバイスの電源、接地、信号に係るはんだボールの配置を模式的に示した模式図、（ｂ）はプローブの先端側の反対側から見たときのプローブの配置を示した模式図である。

実施例２に係る検査用ソケット１０では、実施例１と同様に先端形状の異なる２種類以上のプローブ（図１の１２、１３）を用いているが、プローブの配置が実施例１と異なる。実施例２に係る検査用ソケット１０は、プローブの配置状態以外の構成、動作は実施例１と同様である。

検査対象であるデバイス１に複数の電源（Ｖ）および接地（Ｇ；グランド）に係るはんだボール（図１の２に相当）が存在する場合（図６（ａ）参照）、位置決めに優れたカップ型プローブ１３は、電源（Ｖ）および接地（Ｇ）に係るはんだボール（図１の２に相当）の箇所と対応する位置に配置される（図６（ｂ）参照）。クラウン型プローブ１２は、信号（Ｓ）に係るはんだボール（図１の２に相当）の箇所と対応する位置に配置される（図６（ｂ）参照）。

実施例２によれば、検査時に電源およびグランドは複数のプローブでコンタクトしているため、個々のプローブが多少劣化しても検査に悪影響は与えない。そのため、特にカップ型プローブ１３のメンテナンスをしなくてもソケット全体としてクラウン型プローブ１２のみで構成された時と同等のコンタクト安定性を確保することができる。

本発明の実施例１に係る検査用ソケットの構成を模式的に示した断面図である。 本発明の実施例１に係る検査用ソケットとデバイスが組み合わさった状態を模式的に示した断面図である。 本発明の実施例１に係る検査用ソケットの先端側の反対側から見たときのプローブの配置を示した模式図である。 本発明の実施例１に係る検査用ソケットの位置決め動作の一例を模式的に示した図である。 本発明の実施例１に係る検査用ソケットの位置決め動作の一例を模式的に示したプローブ先端付近の拡大図である。 本発明の実施例２に係る検査用ソケットに関し、（ａ）はデバイスの電源、接地、信号に係るはんだボールの配置を模式的に示した模式図、（ｂ）はプローブの先端側の反対側から見たときのプローブの配置を示した模式図である。 従来例１に係る検査用ソケットとデバイスが組み合わさった状態を模式的に示した断面図である。 従来例２に係るカップ型プローブの構成を模式的に示した図である。 従来例３に係るクラウン型プローブの構成を模式的に示した図である。 従来例４に係る検査用ソケットとデバイスが組み合わさった状態を模式的に示した側面図である。

符号の説明

１、１０１ デバイス
２、１０２ はんだボール
１０、１１０ 検査用ソケット
１１、１１１ ソケット本体
１２、１１２ プローブ（クラウン型）
１３ プローブ（カップ型）
２０１ ＢＧＡタイプデバイス
２０２ 半田ボール
２０３ ポゴピン
２０４ ＩＣソケット
２０５ デバイス搬送キャリア

Claims (6)

1. ボールグリッドアレイ型のデバイスの各はんだボールと対応する位置に配されるとともにスライド自在に先端側に付勢された複数のプローブを有する検査用ソケットにおいて、
   前記プローブは、先端形状が２種類以上のプローブがあり、
   前記プローブのうち第１種のプローブは、その他の種のプローブよりも位置決め機能に優れた先端形状となっており、
   前記その他の種のプローブは、前記第１種のプローブよりもコンタクト安定性に優れた先端形状となっており、
   前記第１種のプローブの先端は、前記はんだボールとコンタクトしていないときに、前記その他の種のプローブの先端よりも高い位置で待機するように設定されていることを特徴とする検査用ソケット。
2. 前記第１種のプローブは、先端部にて外周側が高く中心側が低い凹部が形成されたカップ型プローブであることを特徴とする請求項１記載の検査用ソケット。
3. 前記その他の種のプローブは、先端部にて外周側が高く中心側が低い稜線を有する突起が王冠状に形成されたクラウン型プローブであることを特徴とする請求項１又は２記載の検査用ソケット。
4. 前記第１種のプローブは、少なくとも四隅の近傍に配されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一に記載の検査用ソケット。
5. 前記第１種のプローブは、前記デバイスの電源及び接地の一方又は両方に係るはんだボールと対応する位置に配されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一に記載の検査用ソケット。
6. 前記その他の種のプローブは、前記デバイスの信号に係るはんだボールと対応する位置に配されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一に記載の検査用ソケット。

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