JP6355588B2 - 半導体検査治具 - Google Patents

Description

本発明は、被検査素子である半導体素子の電気特性検査を行うときに、測定器と半導体素子を接続するために必要な半導体検査治具に関するものである。

モジュール型半導体素子の電気特性検査を行うときに、測定器と被検査素子を接続させる方法として、以下の方法がある。パッケージ構造の異なる複数の半導体素子に対応させるため、パッケージ毎に対応した上治具と下治具をプレス機にセットして、プレス機の上昇および下降機能によって被検査素子と測定器とを接続させて検査を行う方法である。

また、特許文献１には、ＬＳＩパッケージが装着されたアダプタを自重滑降方式のハンドラで搬送し、ハンドラ内で電気特性の測定を行う装置が開示されている。

実開平５−４０５４号公報

プレス機を使用する場合、プレス機を上昇および下降させる機構が必要となり、プレス機の稼働域も確保する必要があるため、検査スペースが大きくなるという問題がある。検査スペースに制限がある場合または、安全性および測定精度向上を目的に測定器全体をシールド板等で遮蔽する必要がある場合は、プレス機を設置することが困難となる。

また、特許文献１に記載の装置では、外部端子に接続されるパッドがアダプタの底面に配置されているため、パッドの摩耗に起因するアダプタの損傷、コンタクト不良および測定値の変動などの問題がある。

そこで、本発明は、小さな検査スペースでも精度の高い電気特性検査を行うことが可能な半導体検査治具を提供することを目的とする。

本発明に係る半導体検査治具は、側部と底部とを含みかつ被検査素子を収容するスライド治具本体部と、前記被検査素子の電極端子と電気的に接続されかつ前記側部の外面に配置される第１電極とを有するスライド治具と、前記底部を介して前記スライド治具を滑動可能な傾斜面を含むスライド受け治具本体部と、滑動方向の下流側に配置されかつ滑動に応じて前記第１電極と接触し前記被検査素子の電気特性検査を行う第１プローブピンとを有するスライド受け治具とを備えるものである。

本発明によれば、半導体検査治具は、側部と底部とを含みかつ被検査素子を収容するスライド治具本体部と、被検査素子の電極端子と電気的に接続されかつ側部の外面に配置される第１電極とを有するスライド治具と、底部を介してスライド治具を滑動可能な傾斜面を含むスライド受け治具本体部と、滑動方向の下流側に配置されかつ滑動に応じて第１電極と接触し被検査素子の電気特性検査を行う第１プローブピンとを有するスライド受け治具とを備える。

したがって、被検査素子を収容したスライド治具は、底部を介してスライド受け治具の傾斜面に沿って下流側へ滑動することで、第１電極が第１プローブピンに接触し被検査素子の電気特性検査が行われる。このように、プレス機を使用した場合のような大型の装置を必要としないため、小さな検査スペースで電気特性検査を行うことができる。

また、第１電極は、スライド治具本体部の側部の外面に配置されるため、第１電極の摩耗を抑制することができる。これにより、スライド治具の損傷、コンタクト不良および測定値の変動などを抑制できるため、精度の高い電気特性検査を行うことができる。

実施の形態１に係る半導体検査治具の概略構成図である。 実施の形態１の変形例１に係る半導体検査治具のスライド治具の概略構成図である。 実施の形態１の変形例２に係る半導体検査治具のスライド治具の概略構成図である。 実施の形態１の変形例３に係る半導体検査治具のスライド治具の概略構成図である。 実施の形態１の変形例４に係る半導体検査治具の概略構成図である。 実施の形態２に係る半導体検査治具の概略構成図である。 実施の形態２の変形例に係る半導体検査治具の概略構成図である。 実施の形態３に係る半導体検査治具の概略構成図である。 実施の形態３の変形例１に係る半導体検査治具の概略構成図である。 実施の形態３の変形例２に係る半導体検査治具の概略構成図である。 実施の形態４に係る半導体検査治具の概略構成図である。 実施の形態５に係る半導体検査治具の概略構成図である。 実施の形態５の変形例に係る半導体検査治具の概略構成図である。 前提技術に係る半導体検査治具の概略構成図である。

＜前提技術＞
最初に、前提技術に係る半導体検査治具について説明する。図１４は、前提技術に係る半導体検査治具の概略構成図である。

図１４に示すように、前提技術に係る半導体検査治具は、パッケージ毎に対応した上治具４１と、被検査素子である半導体素子２０をセットするための下治具４２とを備えている。上治具４１および下治具４２はプレス機４３の内部に配置され、プレス機４３の上昇および下降機能によって半導体素子２０と測定器４０とを接続させて検査を行っている。

この場合、プレス機４３を上昇および下降させる機構が必要となり、プレス機４３の稼働域も確保する必要があるため、検査スペースが大きくなるという問題があった。そのため、検査スペースに制限がある場合または、安全性および測定精度向上を目的に測定器全体をシールド板等で遮蔽する必要がある場合は、プレス機４３を設置することが困難であった。

＜実施の形態１＞
次に、本発明の実施の形態１について、図面を用いて以下に説明する。図１は、実施の形態１に係る半導体検査治具の概略構成図である。

図１に示すように、実施の形態１に係る半導体検査治具は、スライド受け治具１と、スライド治具１０とを備えている。

スライド治具１０は、スライド治具本体部１０ａと、電極１４（第１電極）とを備えている。スライド治具本体部１０ａは、被検査素子である半導体素子２０を収容する部材であり、２００℃以上の耐熱性を有する樹脂（例えばポリカーボネート）で構成されている。スライド治具本体部１０ａは、半導体素子２０の上面に対向する上部１１と、半導体素子２０が載置される底部１２と、半導体素子２０の側面に対向する側部１３とを備えている。半導体素子２０の上面に電極端子２１が配置されている。上部１１の下面における電極端子２１に対応する位置に、下側に突出するピン１１ａが配置され、スライド治具本体部１０ａに半導体素子２０を収容した状態でピン１１ａの先端が電極端子２１に当接する。電極１４は、側部１３の外面に配置され、スライド治具本体部１０ａに半導体素子２０を収容した状態で電極端子２１と電気的に接続されている。

スライド受け治具１は、スライド受け治具本体部１ａと、プローブピン４（第１プローブピン）とを備えている。スライド受け治具本体部１ａは、２００℃以上の耐熱性を有する樹脂（例えばポリカーボネート）で構成され、スライド治具１０を滑動可能な傾斜面２ａを有する土台２と、傾斜面２ａのうち滑動方向の上流側端部を除く部分を囲う壁部３とを備えている。プローブピン４は、壁部３における滑動方向の下流側端部の内面から上流側に突出するように配置されている。上記では、スライド治具１０の電極１４は、側部１３の外面に配置されていると説明したが、より具体的には、側部１３における滑動方向の下流側に対応する位置に配置されている。そのため、プローブピン４は、スライド治具１０の滑動に応じて電極１４に接触し、スライド受け治具１に接続された測定器４０で半導体素子２０の電気特性検査を行うことが可能となる。

以上のように、実施の形態１に係る半導体検査治具は、側部１３と底部１２とを含みかつ半導体素子２０を収容するスライド治具本体部１０ａと、半導体素子２０の電極端子２１と電気的に接続されかつ側部１３の外面に配置される電極１４とを有するスライド治具１０と、底部１２を介してスライド治具１０を滑動可能な傾斜面２ａを含むスライド受け治具本体部１ａと、滑動方向の下流側に配置されかつ滑動に応じて電極１４と接触し半導体素子２０の電気特性検査を行うプローブピン４とを有するスライド受け治具１とを備える。

したがって、半導体素子２０を収容したスライド治具１０は、底部１２を介してスライド受け治具１の傾斜面２ａに沿って下流側へ滑動することで、電極１４がプローブピン４に接触し半導体素子２０の電気特性検査が行われる。このように、プレス機４３（図１４参照）を使用した場合のような大型の装置を必要としないため、小さな検査スペースで電気特性検査を行うことができる。具体的には、プレス機４３を使用した場合と比較して、電気特性検査に関する装置の設置体積を５０％以下に削減することができる。このように装置を小型化することで装置の運搬容易性も向上する。

また、電極１４は、スライド治具本体部１０ａの側部１３の外面に配置されるため、電極１４の摩耗を抑制することができる。これにより、スライド治具１０の損傷、コンタクト不良および測定値の変動などを抑制できるため、精度の高い電気特性検査を行うことができる。よって、被検査素子である半導体素子２０の歩留りを向上させることができる。

また、実施の形態１に係る半導体検査治具は、プレス機４３のような可動部を有していないため、安全性にも優れ、エリアセンサなどの安全機構を設置する必要がなくなるとともに、電気特性検査にかかるエネルギー消費量の削減を図ることができる。

スライド受け治具本体部１ａおよびスライド治具本体部１０ａは、２００℃の耐熱性を有する樹脂で構成されるため、高温条件下での検査が要求される高温エージング検査およびＳｉＣ素子特有の高温試験に対応が可能となる。

次に、実施の形態１の変形例について説明する。半導体素子２０が小さくその重量が軽い場合は、スライド治具１０が滑動しにくくなることから、次に示す構造を採用することで滑動を促進させることができる。図２は、実施の形態１の変形例１に係る半導体検査治具のスライド治具１０の概略構成図であり、図３は、実施の形態１の変形例２に係る半導体検査治具のスライド治具１０の概略構成図であり、図４は、実施の形態１の変形例３に係る半導体検査治具のスライド治具１０の概略構成図であり、図５は、実施の形態１の変形例４に係る半導体検査治具の概略構成図である。

図２に示すように、スライド治具１０は、上部１１の上面に滑動を促進するための重り１５を備えていてもよい。これにより、スライド治具１０の重量を重くすることで、スライド治具１０の滑動を促進し、プローブピン４を電極１４に接触させることができる。なお、重り１５は半導体素子２０の重量に応じた重量のものが取り付けられる。

また、図３に示すように、スライド治具本体部１０ａの一部は樹脂で構成され、残部１２ａ（例えば底部１２の一部）は樹脂よりも比重の大きな材料で構成されていてもよい。この場合、スライド治具１０の重量を重くすることで、スライド治具１０の滑動を促進し、プローブピン４を電極１４に接触させることができる。

また、図４に示すように、スライド治具１０は、底部１２に配置されるボールキャスター１６（キャスター）を例えば４つ備えていてもよい。この場合、スライド治具１０の滑動を促進し、プローブピン４を電極１４に接触させることができる。

さらに、図５に示すように、スライド受け治具１における傾斜面２ａの傾斜角は、半導体素子２０の重量に応じて変更されてもよい。より具体的には、種々の傾斜角の傾斜面２ａを有するスライド受け治具１を予め用意しておき、半導体素子２０の重量に応じてスライド受け治具１を変更する。例えば、半導体素子２０が小さくその重量が軽い場合は、スライド治具１０の滑動を促進するために傾斜面２ａの傾斜角を大きくする。この場合、スライド治具１０の滑動を促進し、プローブピン４を電極１４に接触させることができる。また、半導体素子２０が大きくその重量が重い場合は、スライド治具１０の滑動速度を低下させるために傾斜面２ａの傾斜角を小さくする。この場合、スライド受け治具１とスライド治具１０との接触時に、スライド治具１０の跳ね返りによる位置ずれを防止できる。

＜実施の形態２＞
次に、実施の形態２に係る半導体検査治具について説明する。図６は、実施の形態２に係る半導体検査治具の概略構成図である。なお、実施の形態２において、実施の形態１で説明したものと同一の構成要素については同一符号を付して説明は省略する。

実施の形態２では、図６に示すように、スライド治具１０の横ずれを防止するために、スライド治具１０は、底部１２に配置されるボールキャスター１６を例えば４つ備えている。また、スライド受け治具１は、傾斜面２ａに配置されかつボールキャスター１６をガイドするスライドレール５を例えば２つ備えている。スライドレール５は、傾斜面２ａの上流側端部から下流側端部に渡って配置されている。

以上のように、実施の形態２に係る半導体検査治具では、スライド受け治具１は、傾斜面２ａに配置されかつボールキャスター１６をガイドするスライドレール５をさらに備えるため、スライド治具１０の横ずれを防止するとともに、スライド治具１０の滑動を促進し、プローブピン４を電極１４に接触させることができる。

次に、実施の形態２の変形例について説明する。図７は、実施の形態２の変形例に係る半導体検査治具の概略構成図である。

図７に示すように、スライド受け治具１は、スライド治具本体部１０ａをガイドするガイドレール６を備えていてもよい。より具体的には、スライド治具本体部１０ａは、側部１３における滑動方向に延びる部分の外面から外側に突出する突出部１７を備えている。また、スライド受け治具１は、壁部３における滑動方向に延びる部分に傾斜面２ａの上流側端部から下流側端部に渡って配置されるガイドレール６を備え、ガイドレール６は、突出部１７をガイドすることでスライド治具本体部１０ａをガイドする。この場合、スライド治具１０の横ずれを防止するとともに、スライド治具１０の滑動を促進し、プローブピン４を電極１４に接触させることができる。

＜実施の形態３＞
次に、実施の形態３に係る半導体検査治具について説明する。図８は、実施の形態３に係る半導体検査治具の概略構成図であり、図９は、実施の形態３の変形例１に係る半導体検査治具の概略構成図である。なお、実施の形態３において、実施の形態１，２で説明したものと同一の構成要素については同一符号を付して説明は省略する。

実施の形態３では、スライド受け治具１とスライド治具１０との接触時に、スライド治具１０の跳ね返りによる位置ずれを防止するために、スライド受け治具本体部１ａとスライド治具本体部１０ａの側部１３との接触部に、弾性力を有する緩衝材が配置されている。

図８に示すように、スライド受け治具１は、壁部３における側部１３との接触部、より具体的には、壁部３における電極１４の周辺部に対応する位置に配置される緩衝材７を備えている。緩衝材７は、スライド受け治具本体部１ａおよびスライド治具本体部１０ａを構成する材料である樹脂よりも軟らかい材料で構成されている。

また、図９に示すように、スライド治具１０は、側部１３における壁部３との接触部、より具体的には、側部１３におけるプローブピン４の周辺部に配置される緩衝材１８を備えていてもよい。緩衝材１８は、スライド受け治具本体部１ａおよびスライド治具本体部１０ａを構成する材料である樹脂よりも軟らかい材料で構成されている。

以上のように、実施の形態３とその変形例１に係る半導体検査治具では、スライド受け治具本体部１ａとスライド治具本体部１０ａの側部１３との接触部に、弾性力を有する緩衝材７，１８が配置されるため、スライド受け治具１とスライド治具１０との接触時に、スライド治具１０の跳ね返りによる位置ずれを防止できる。

緩衝材７，１８は、スライド受け治具本体部１ａおよびスライド治具本体部１０ａを構成する材料よりも軟らかい材料で構成されるため、スライド受け治具本体部１ａとスライド治具本体部１０ａの側部１３との接触部が摩耗したりプローブピン４および電極１４が破損したりすることを防止できる。

また、図１０に示すように、スライド受け治具１は、傾斜面２ａにおける滑動方向の上流側端部に配置される跳ね返り防止用のストッパー１９を備えていてもよい。図１０は、実施の形態３の変形例２に係る半導体検査治具の概略構成図である。ストッパー１９は、スライド治具１０が滑動方向の上流側に位置する状態で、スライド治具本体部１０ａの底部１２における滑動方向の上流側部分に当接可能に配置されている。この場合、スライド受け治具１とスライド治具１０との接触時に、ストッパー１９によってスライド治具１０の跳ね返りを防止することで、スライド治具１０の跳ね返りによる位置ずれを防止できる。

＜実施の形態４＞
次に、実施の形態４に係る半導体検査治具について説明する。図１１は、実施の形態４に係る半導体検査治具の概略構成図である。なお、実施の形態４において、実施の形態１から３で説明したものと同一の構成要素については同一符号を付して説明は省略する。

実施の形態４では、図１１に示すように、スライド受け治具１は、スライド治具本体部１０ａの側部１３との接触部に配置される電磁石８をさらに備え、スライド治具１０は、電極１４の周辺部に配置される金属面１３ａをさらに備えている。

電磁石８は、壁部３における滑動方向の下流側端部の内面に配置されたプローブピン４の周囲を囲む領域（周辺部）に配置されている。金属面１３ａは、側部１３における電磁石８に対応する位置、すなわち、側部１３における滑動方向の下流側に対応する位置に配置された電極１４の周囲を囲む領域（周辺部）に配置されている。電磁石８の電源オンとオフとを測定器４０（図１参照）における測定中と待機中とにそれぞれ連動させる。これにより、測定中は電磁石８の電源がオンされ、電磁石８の磁力によって金属面１３ａが電磁石８に吸着されることでプローブピン４が電極１４に接触する。待機中は電磁石８の電源がオフされ、金属面１３ａの電磁石８への吸着が解除されることでプローブピン４から電極１４を離間させることが可能となる。

以上のように、実施の形態４に係る半導体検査治具では、スライド受け治具１は、スライド治具本体部１０ａの側部１３との接触部に配置される電磁石８をさらに備え、スライド治具１０は、電極１４の周辺部に配置される金属面１３ａをさらに備える。したがって、電磁石８の電源がオンされ電磁石８の磁力を利用することで、確実にプローブピン４を電極１４に接触させることができる。

＜実施の形態５＞
次に、実施の形態５に係る半導体検査治具について説明する。図１２は、実施の形態５に係る半導体検査治具の概略構成図である。なお、実施の形態５において、実施の形態１から４で説明したものと同一の構成要素については同一符号を付して説明は省略する。

実施の形態５では、半導体検査治具はコンタクト不良を検出するための構造を備えている。図１２に示すように、スライド治具１０は、電極１４の周辺部に配置される電極３２（第２電極）をさらに備え、スライド受け治具１は、電極３２と接触してコンタクト不良を検出するプラス電極プローブピン３０およびマイナス電極プローブピン３１をさらに備えている。ここで、プラス電極プローブピン３０およびマイナス電極プローブピン３１が第２プローブピンに相当する。なお、図１２では図面を見やすくするために、電極１４およびプローブピン４の図示を省略している。

プラス電極プローブピン３０およびマイナス電極プローブピン３１は、コンタクトチェック用のプローブピンであり、壁部３における滑動方向の下流側端部の内面に配置されたプローブピン４の周辺部に配置されている。電極３２は、側部１３におけるプラス電極プローブピン３０およびマイナス電極プローブピン３１に対応する位置、すなわち、側部１３における滑動方向の下流側に対応する位置に配置された電極１４の周辺部に配置されている。検査を開始する前にプラス電極プローブピン３０およびマイナス電極プローブピン３１に電流を流すことで、プラス電極プローブピン３０およびマイナス電極プローブピン３１と電極３２とのコンタクト不良、ひいてはプローブピン４と電極１４とのコンタクト不良を検出することができる。

また、図１３に示すように、上記の構造に代えて、スライド受け治具１は、コンタクト不良を検出する近接センサ３３を備えていてもよい。図１３は、実施の形態５の変形例に係る半導体検査治具の概略構成図である。近接センサ３３は、壁部３における滑動方向の下流側端部の内面に配置されたプローブピン４の周辺部に配置されている。検査を開始する前に、近接センサ３３によってプローブピン４と電極１４とのコンタクト不良を検出することができる。

実施の形態５に係る半導体検査治具では、スライド治具１０は、電極１４の周辺部に配置される電極３２をさらに備え、スライド受け治具１は、電極３２と接触してコンタクト不良を検出するプラス電極プローブピン３０およびマイナス電極プローブピン３１をさらに備えている。また、実施の形態５の変形例に係る半導体検査治具では、スライド受け治具１は、コンタクト不良を検出する近接センサ３３を備えている。したがって、プローブピン４と電極１４とのコンタクト不良による検査漏れを防止できる。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１ スライド受け治具、１ａ スライド受け治具本体部、２ａ 傾斜面、４ プローブピン、５ スライドレール、６ ガイドレール、７ 緩衝材、８ 電磁石、１０ スライド治具、１０ａ スライド治具本体部、１２ 底部、１３ 側部、１３ａ 金属面、１４ 電極、１５ 重り、１６ ボールキャスター、１８ 緩衝材、１９ ストッパー、２０ 半導体素子、２１ 電極端子、３０ プラス電極プローブピン、３１ マイナス電極プローブピン、３２ 電極、３３ 近接センサ。

Claims (14)

1. 側部と底部とを含みかつ被検査素子を収容するスライド治具本体部と、前記被検査素子の電極端子と電気的に接続されかつ前記側部の外面に配置される第１電極とを有するスライド治具と、
   前記底部を介して前記スライド治具を滑動可能な傾斜面を含むスライド受け治具本体部と、滑動方向の下流側に配置されかつ滑動に応じて前記第１電極と接触し前記被検査素子の電気特性検査を行う第１プローブピンとを有するスライド受け治具と、
   を備える、半導体検査治具。
2. 前記スライド治具は、滑動を促進するための重りをさらに備える、請求項１記載の半導体検査治具。
3. 前記スライド治具本体部の一部は樹脂で構成され、
   前記スライド治具本体部の残部は樹脂よりも比重の大きな材料で構成される、請求項１記載の半導体検査治具。
4. 前記スライド治具は、前記底部に配置されるキャスターをさらに備える、請求項１記載の半導体検査治具。
5. 前記スライド受け治具は、前記斜面に配置されかつ前記キャスターをガイドするスライドレールをさらに備える、請求項４記載の半導体検査治具。
6. 前記スライド受け治具は、前記スライド治具本体部をガイドするガイドレールをさらに備える、請求項１記載の半導体検査治具。
7. 前記スライド受け治具本体部と前記スライド治具本体部の前記側部との接触部に、弾性力を有する緩衝材が配置される、請求項１記載の半導体検査治具。
8. 前記緩衝材は、前記スライド受け治具本体部および前記スライド治具本体部を構成する材料よりも軟らかい材料で構成される、請求項７記載の半導体検査治具。
9. 前記スライド受け治具は、前記斜面における前記滑動方向の上流側端部に配置される跳ね返り防止用のストッパーをさらに備える、請求項１記載の半導体検査治具。
10. 前記スライド受け治具における前記斜面の傾斜角は、前記被検査素子の重量に応じて変更される、請求項１記載の半導体検査治具。
11. 前記スライド受け治具は、前記スライド治具本体部の前記側部との接触部に配置される電磁石をさらに備え、
    前記スライド治具は、前記側部の前記電磁石に対応する位置に配置される金属面をさらに備え、
    前記金属面は前記電磁石に吸着される、請求項１記載の半導体検査治具。
12. 前記スライド治具は、前記第１電極の周辺部に配置される第２電極をさらに備え、
    前記スライド受け治具は、前記第２電極と接触してコンタクト不良を検出する第２プローブピンをさらに備える、請求項１記載の半導体検査治具。
13. 前記スライド受け治具は、コンタクト不良を検出する近接センサをさらに備える、請求項１記載の半導体検査治具。
14. 前記スライド受け治具本体部および前記スライド治具本体部は、２００℃の耐熱性を有する樹脂で構成される、請求項１記載の半導体検査治具。

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