JP6131622B2 - 測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体素子の電気的特性の測定に用いられる測定装置に関する。

特許文献１には、２つの装置（ＰＣボード又はＩＣ等の電気部品など）の間で電気的な接続／切り離しを行う必要がある場合には、コネクタ、ソケット、ピン、プローブ等の電気的接続手段を用い、適宜接続／切り離しを行うことが開示されている。

特開平７−２４５１３３号公報

導電材料で形成された一枚のコンタクトシートを測定装置と半導体素子の上にのせ、測定装置と半導体素子を電気的に接続することがある。このとき、電気的接続を安定させるために、押さえ部と呼ばれる部材をコンタクトシートに押し付けてコンタクトシートと測定装置及びコンタクトシートと半導体素子を密着させる。コンタクトシートは予め定められた測定を終えた後に取り外される。そして、新たな半導体素子に対して再びコンタクトシートを用いる。

コンタクトシートを用いて測定装置と半導体素子を電気的に接続する場合、測定対象となる半導体素子を交換するたびにコンタクトシートの取り外し作業及び設置作業が必要となる。よって作業量が多い問題があった。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、少ない作業量で測定装置と半導体素子を電気的に接続したり切り離したりできる測定装置を提供することを目的とする。

本願の発明に係る測定装置は、表面に素子電極を有する半導体素子をのせるブロックと、該ブロック上に固定された基板と、該基板上に形成されたパターン配線と、第１凸部と第２凸部を備え、絶縁体で形成された押さえ部と、該第１凸部と該第２凸部を一体的に覆うように該押さえ部に固定された、導電性の材料で形成されたコンタクトシートと、該押さえ部を該パターン配線及び該素子電極に近づけて、該第２凸部を該素子電極に押し付けることで該素子電極と該コンタクトシートを電気的に接続し、該第１凸部を該パターン配線に押し付けることで該パターン配線と該コンタクトシートを電気的に接続する移動器具と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、コンタクトシートと押さえ部と一体化させたので、少ない作業量で測定装置と半導体素子を電気的に接続したり切り離したりできる。

本発明の実施の形態に係る測定装置の断面図である。 ブロック及びブロック上の部品の平面図である。 保護シート等の斜視図である。 押さえ部等の拡大図である。 押さえ部が支持棒との接続部を中心に回転することを示す図である。 第２凸部が素子電極に押し付けられた状態を示す測定装置の断面図である。 第１凸部が保護シートの導電部に押し付けられた状態を示す測定装置の断面図である。

本発明の実施の形態に係る測定装置について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。

実施の形態．
図１は、本発明の実施の形態に係る測定装置の断面図である。本発明の実施の形態に係る測定装置はブロック１０を備えている。ブロック１０には表面に素子電極１１ａ、１１ｂを有する半導体素子１１がのせられている。半導体素子１１はリードレス上面電極型の高周波デバイスで形成されている。

ブロック１０上には基板１２が固定されている。基板１２上にはパターン配線１４が形成されている。パターン配線１４の一部は保護シート１６で覆われている。ブロック１０上には別の基板１８が固定されている。基板１８上にはパターン配線２０が形成されている。パターン配線２０の一部は保護シート２２で覆われている。

ブロック１０の一部には移動器具３０が取り付けられている。移動器具３０は軸３０ａを有している。軸３０ａには、ばね３０ｂ、移動体３０ｃ、及びばね３０ｄが巻きついている。移動体３０ｃは筒状の形状を有している。移動体３０ｃの上端はばね３０ｂに接し、下端はばね３０ｄに接している。すなわち、移動体３０ｃはばね３０ｂ及びばね３０ｄに挟まれ、これらからｚ方向の力を受けてｚ方向に移動できるようになっている。なお、ばね３０ｂとばね３０ｄの伸び縮みは、ばね３０ｂの上端と接し、かつ軸３０ａに沿って移動できるように軸３０ａに取り付けられた押圧板３１の位置によって制御される。

移動体３０ｃには押さえ板３２が固定されている。押さえ板３２には貫通孔が３箇所形成されている。これらの貫通孔は破線で示されている。中央の貫通孔にはばね３４が挿入されている。ばね３４が貫通孔の外に飛び出さないように、ばね３４の上端は押さえ板３２に固定された蓋３３に接している。ばね４０の下端はばね止め３５に接している。ばね止め３５は、支持棒３６に固定されている。支持棒３６の一端は貫通孔に挿入されている。支持棒３６の他端には平坦部３６ａが形成されている。従って、支持棒３６はばね３４によりｚ方向にばね圧を受ける。なお、押さえ板３２のｚ方向の位置は押さえ板ロック３８により固定できるようになっている。

右側の貫通孔にはばね４０が挿入されている。ばね４０の上端は蓋３３に接している。ばね４０の下端はばね止め４１に接している。ばね止め４１は、支持棒４２に固定されている。支持棒４２の一端は貫通孔に挿入されている。支持棒４２の他端には押さえ部４４が取り付けられている。支持棒４２はばね４０によりｚ方向にばね圧を受ける。押さえ部４４は第１凸部４４ａと第２凸部４４ｂを備えている。押さえ部４４にはコンタクトシート４６が固定されている。コンタクトシート４６は、第１凸部４４ａと第２凸部４４ｂを一体的に覆うように押さえ部４４に固定されている。コンタクトシート４６は導電性の材料で形成されている。他方、押さえ部４４は絶縁体で形成されている。支持棒４２、押さえ部４４、及びコンタクトシート４６をまとめて第１治具と称する。

左側の貫通孔にはばね５０が挿入されている。ばね５０の上端は蓋３３に接している。ばね５０の下端はばね止め５１に接している。ばね止め５１は、支持棒５２に固定されている。支持棒５２の一端は貫通孔に挿入されている。支持棒５２の他端には押さえ部５４が取り付けられている。支持棒５２はばね５０によりｚ方向にばね圧を受ける。コンタクトシート５６は、第１凸部５４ａと第２凸部５４ｂを一体的に覆うように押さえ部５４に固定されている。支持棒５２、押さえ部５４、及びコンタクトシート５６をまとめて第２治具と称する。なお、第１治具と第２治具は同じ構造を有している。

図２は、ブロック及びブロック上の部品の平面図である。デバイスガイド１００はねじ１０２によりブロック１０に固定されている。デバイスガイド１００は半導体素子１１を所望位置に位置決めするものである。保護シート１６は導電体で形成された導電部１６ａと絶縁体で形成された絶縁部１６ｂとが一体化した一枚のシートである。絶縁部１６ｂがねじ１１０により基板１２に固定されることで、保護シート１６が基板１２に固定されている。また、導電部１６ａはパターン配線１４の直上に配置されている。

図３は、保護シート等の斜視図である。パターン配線１４の直上に導電部１６ａが配置されているので、パターン配線１４と導電部１６ａは電気的に接続されている。図２の説明に戻る。パターン配線１４には導体１１２の一端が接続されている。導体１１２の他端は外部電極１１４に接続されている。外部電極１１４は測定装置の外部に接続する電極である。

同様に、導電部２２ａと絶縁部２２ｂを有する保護シート２２の絶縁部２２ｂはねじ１２０により基板１８に固定されている。導電部２２ａはパターン配線２０の直上に配置される。パターン配線２０には導体１２２の一端が接続されている。導体１２２の他端は外部電極１２４に接続されている。外部電極１１４、１２４は測定部１３０と接続されている。測定部１３０は、半導体素子１１の電気的特性を測定するための電気信号を発信及び受信する部分である。

図４は、押さえ部等の拡大図である。支持棒４２はピン２００により押さえ部４４に取り付けられている。コンタクトシート４６はねじ２０２、２０４により押さえ部４４に固定されている。図５は、押さえ部が支持棒との接続部を中心に回転することを示す図である。図５Ａ、Ｂに示すように、押さえ部４４は支持棒４２との接続部であるピン２００を中心に回転することができる。押さえ部５４については、押さえ部４４と同様であるので説明を省略する。

本発明の実施の形態に係る測定装置を用いた半導体素子の電気的特性の測定について説明する。まず、デバイスガイド１００を利用してブロック１０の予め定められた位置に半導体素子１１をのせる。半導体素子１１をブロック１０にのせた状態は例えば図１に示されている。次いで、押圧板３１をｚ負方向へ移動させて移動器具３０のばね３０ｂと３０ｄを縮ませることで、平坦部３６ａを半導体素子１１に近づけ、押さえ部４４をパターン配線１４及び素子電極１１ａに近づけ、押さえ部５４をパターン配線２０及び素子電極１１ｂに近づける。

そうすると、平坦部３６ａが半導体素子１１に当たり半導体素子１１のｘ方向の位置が固定される。また、第２凸部４４ｂが素子電極１１ａに押し付けられ、第２凸部５４ｂが素子電極１１ｂに押し付けられる。図６は、第２凸部が素子電極に押し付けられた状態を示す測定装置の断面図である。第２凸部４４ｂ、５４ｂをそれぞれ素子電極１１ａ、１１ｂに押し付けることで、素子電極１１ａとコンタクトシート４６が電気的に接続し、素子電極１１ｂとコンタクトシート５６が電気的に接続する。

この状態からさらに押圧板３１をｚ負方向へ移動させて移動器具３０のばね３０ｂと３０ｄを縮ませる。そうすると、第１凸部４４ａが保護シート１６の導電部１６ａに押し付けられ、第１凸部５４ａが保護シート２２の導電部２２ａに押し付けられる。図７は、第１凸部が保護シートの導電部に押し付けられた状態を示す測定装置の断面図である。第１凸部４４ａ、５４ａをそれぞれ導電部１６ａ、２２ａに押し付けることで、パターン配線１４とコンタクトシート４６は導電部１６ａを介して電気的に接続され、パターン配線２０とコンタクトシート５６は導電部２２ａを介して電気的に接続される。

図７から明らかなように、押さえ部４４が支持棒４２との接続部を中心に回転することで第１凸部４４ａが第２凸部４４ｂよりもｚ負方向に移動し、上記の接続を実現している。押さえ部５４も同様である。そして、ばね３４、４０、５０が縮むことでばね圧が支持棒４２、５２に及ぼされ、コンタクトシート４６、５６がｚ負方向に押し付けられる。

このようにコンタクトシート４６を介してパターン配線１４と素子電極１１ａが電気的に接続され、かつコンタクトシート５６を介してパターン配線２０と素子電極１１ｂが電気的に接続された状態で、測定部１３０を用いて半導体素子１１の電気的特性を測定する。

半導体素子１１の電気的特性の測定を終えると、押圧板３１をｚ正方向へ移動させて移動器具３０のばね３０ｂと３０ｄを伸ばす。そうすると、押さえ板３２はｚ正方向へ移動するので、押さえ部４４、５４が半導体素子１１から退避する。次いで、測定済みの半導体素子１１をブロック１０から退避させ、新たな測定対象となる半導体素子をブロック１０にのせる。次いで、移動器具３０を駆使して押さえ部４４、５４をパターン配線及び素子電極に近づけ、上記と同様に測定する。

本発明の実施の形態に係る測定装置によれば、コンタクトシート４６、５６が押さえ部４４、５４に装着されているので、半導体素子の交換のたびにコンタクトシート４６、５６を配置し直す必要がなくなる。つまり、押さえ部４４とコンタクトシート４６を一体化したので、パターン配線１４と素子電極１１ａの電気的接続をとることと当該電気的接続を安定させるためにコンタクトシート４６をパターン配線１４及び素子電極１１ａへ押し付けることが同時にできる。また、半導体素子を交換する際には押さえ部４４とコンタクトシート４６を同時に退避できる。

従って、パターン配線１４と素子電極１１ａの電気的接続をとることと当該電気的接続を安定させるためにコンタクトシート４６をパターン配線１４及び素子電極１１ａへ押し付けることを別々の工程で実施する場合と比較して、少ない作業量で測定装置と半導体素子を電気的に接続したり切り離したりすることができる。

本発明の実施の形態に係る押さえ部４４は、支持棒４２との接続部を中心に回転し第１凸部４４ａと第２凸部４４ｂのいずれか一方が他方よりもブロック１０に近くなることができるように、支持棒４２に取り付けられている。押さえ部５４と支持棒５２も同様である。従って、保護シート１６、２２と素子電極１１ａ、１１ｂの高さ（ｚ方向の位置）が異なる場合において保護シート１６、２２と素子電極１１ａ、１１ｂの両方にコンタクトシート４６、５６を当てることができる。よって接触不良を回避できる。また、ばね４０、５０によりコンタクトシート４６、５６をｚ負方向に押し付けることができるので、測定時の電気的接続を安定させることができる。

パターン配線１４、２０に直接コンタクトシート４６、５６を押し付けると、長期間の使用によりパターン配線１４、２０が劣化し基板１２、１８ごと交換する必要が生じてしまう。しかし、本発明の実施の形態に係る測定装置によれば、保護シート１６、２２を介してパターン配線１４、２０とコンタクトシート４６、５６を接触させるので、パターン配線１４、２０の劣化を抑制し基板１２、１８及びパターン配線１４、２０を長期間使用できる。そして長期間の使用により保護シート１６、２２が劣化した場合保護シート１６、２２だけを新しいものと交換できるので、基板１２、１８ごと交換する場合と比較して作業が容易かつ短時間ですみ、しかも交換に伴う費用を抑制できる。

なお、基板全体の交換を回避するために、保護シートが形成された第１基板と保護シートが形成されない第２基板をねじ止めしてもよい。この場合第１基板のパターン配線と第２基板のパターン配線を例えば金リボンで接続する。これにより第１基板だけを交換することができるので基板全体の交換を回避できる。

保護シート１６、２２と素子電極１１ａ、１１ｂの高さが同一である場合には、押さえ部が支持棒との接続部を中心に回転するように押さえ部を支持棒に取り付ける必要はない。

保護シート１６、２２を省略しても良い。つまり、保護シートの有無にかかわらず、移動器具３０により第１凸部をパターン配線に押し付けることでパターン配線とコンタクトシートを電気的に接続すれば作業量を減らすことができる。また、移動器具３０、押さえ板３２、ばね３４、４０、５０、ばね止め３５、４１、５１、及び支持棒４２、５２は、押さえ部４４、５４をｚ軸に沿って上下動させるものであれば図１等に示したものに限定されない。

１０ ブロック、 １１ 半導体素子、 １１ａ,１１ｂ 素子電極、 １２,１８ 基板、 １４,２０ パターン配線、 １６,２２ 保護シート、 １６ａ,２２ａ 導電部、 １６ｂ,２２ｂ 絶縁部、 ３０ 移動器具、 ３０ａ 軸、 ３０ｂ,３０ｄ ばね、 ３０ｃ 移動体、 ３１ 押圧板、 ３２ 押さえ板、 ３３ 蓋、 ３４,４０,５０ ばね、 ３６,４２,５２ 支持棒、 ３６ａ 平坦部、 ３８ 押さえ板ロック、 ４４,５４ 押さえ部、 ４４ａ,５４ａ 第１凸部、 ４４ｂ,５４ｂ 第２凸部、 ４６,５６ コンタクトシート、 １００ デバイスガイド、 １１２,１２２ 導体、 １１４,１２４ 外部電極、 １３０ 測定部、 ２００ ピン

Claims (5)

1. 表面に素子電極を有する半導体素子をのせるブロックと、
   前記ブロック上に固定された基板と、
   前記基板上に形成されたパターン配線と、
   第１凸部と第２凸部を備え、絶縁体で形成された押さえ部と、
   前記第１凸部と前記第２凸部を一体的に覆うように前記押さえ部に固定された、導電性の材料で形成されたコンタクトシートと、
   前記押さえ部を前記パターン配線及び前記素子電極に近づけて、前記第２凸部を前記素子電極に押し付けることで前記素子電極と前記コンタクトシートを電気的に接続し、前記第１凸部を前記パターン配線に押し付けることで前記パターン配線と前記コンタクトシートを電気的に接続する移動器具と、を備えたことを特徴とする測定装置。
2. 前記移動器具に固定され、かつ前記押さえ部に接続された支持棒を備え、
   前記押さえ部は、前記支持棒との接続部を中心に回転し前記第１凸部と前記第２凸部のいずれか一方が他方よりも前記ブロックに近くなることができるように、前記支持棒に取り付けられたことを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
3. 導電部と絶縁部を有し、前記パターン配線の直上に前記導電部が配置されるように前記基板に固定された保護シートを備え、
   前記パターン配線と前記コンタクトシートは、前記導電部を介して電気的に接続されることを特徴とする請求項１又は２に記載の測定装置。
4. 表面に素子電極を有する半導体素子をのせるブロックと、
   前記ブロック上に固定された基板と、
   前記基板上に形成されたパターン配線と、
   第１凸部と第２凸部を備えた押さえ部と、
   前記第１凸部と前記第２凸部を一体的に覆うように前記押さえ部に固定された、導電性の材料で形成されたコンタクトシートと、
   前記押さえ部を前記パターン配線及び前記素子電極に近づけて、前記第２凸部を前記素子電極に押し付けることで前記素子電極と前記コンタクトシートを電気的に接続し、前記第１凸部を前記パターン配線に押し付けることで前記パターン配線と前記コンタクトシートを電気的に接続する移動器具と、
   前記移動器具に固定され、かつ前記押さえ部に接続された支持棒と、を備え、
   前記押さえ部は、前記支持棒との接続部を中心に回転し前記第１凸部と前記第２凸部のいずれか一方が他方よりも前記ブロックに近くなることができるように、前記支持棒に取り付けられたことを特徴とする測定装置。
5. 表面に素子電極を有する半導体素子をのせるブロックと、
   前記ブロック上に固定された基板と、
   前記基板上に形成されたパターン配線と、
   第１凸部と第２凸部を備えた押さえ部と、
   前記第１凸部と前記第２凸部を一体的に覆うように前記押さえ部に固定された、導電性の材料で形成されたコンタクトシートと、
   前記押さえ部を前記パターン配線及び前記素子電極に近づけて、前記第２凸部を前記素子電極に押し付けることで前記素子電極と前記コンタクトシートを電気的に接続し、前記第１凸部を前記パターン配線に押し付けることで前記パターン配線と前記コンタクトシートを電気的に接続する移動器具と、
   導電部と絶縁部を有し、前記パターン配線の直上に前記導電部が配置されるように前記基板に固定された保護シートと、を備え、
   前記パターン配線と前記コンタクトシートは、前記導電部を介して電気的に接続されることを特徴とする測定装置。

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