JP7499609B2 - 垂直接触型プローブ、プローブカード及びソケット - Google Patents
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Description
ここでは前記半導体ICと前記パッケージド半導体を合わせて半導体素子と呼ぶ。本発明は半導体素子を検査するためのプローブカードとソケットの双方に適用できるプローブに関するものである。
[1]半導体ICあるいはパッケージド半導体の電極と回路基板の電極端子に接触させた状態で半導体素子を検査するための垂直接触型プローブであって、エラストマコネクタと、1本以上の第1針状導電部材と、1本以上の第2針状導電部材と、第1ホルダと、第2ホルダと、を備え、前記エラストマコネクタは、エラストマシートと、前記エラストマシートの厚み方向に挿通された複数の金属細線と、を備え、前記第1針状導電部材は、前記エラストマコネクタの第1面側に、前記第1針状導電部材の第1端が前記金属細線に接し、前記エラストマシートの厚み方向に延在した状態で前記第1ホルダによって保持され、前記第2針状導電部材は、前記エラストマコネクタの第2面側に、前記第2針状導電部材の第1端が前記金属細線に接し、前記エラストマシートの厚み方向に延在した状態で前記第2ホルダによって保持され、前記第2針状導電部材の第2端が前記電極端子に接触された状態で、前記第1針状導電部材の第2端を前記電極に接触させて前記半導体素子を検査する、垂直接触型プローブ。
[2]前記第2針状導電部材の形状が、第1端と第2端がともに平坦な円柱状である、[1]に記載の垂直接触型プローブ。
[3][1]又は[2]に記載の垂直接触型プローブと、電極端子を備える回路基板と、を備え、前記垂直接触型プローブは、前記第1針状導電部材が前記エラストマコネクタの下側に位置し、前記第2針状導電部材が前記エラストマコネクタの上側に位置し、前記回路基板は、前記第2針状導電部材の第2端が前記電極端子に接触した状態で前記垂直接触型プローブの上側に設けられている、プローブカード。
[4][1]又は[2]に記載の垂直接触型プローブと、電極端子を備える回路基板と、パッケージド半導体を着脱自在に装着するための装着部が設けられたソケット本体と、を備え、前記垂直接触型プローブは、前記第1針状導電部材が前記エラストマコネクタの上側に位置し、前記第2針状導電部材が前記エラストマコネクタの下側に位置し、前記回路基板は、前記第2針状導電部材の第2端が前記電極端子に接触した状態で前記垂直接触型プローブの下側に設けられ、前記ソケット本体は、前記装着部に装着したパッケージド半導体の電極が前記第1針状導電部材の第2端に接触するように位置決めされて前記垂直接触型プローブの上側に設けられている、ソケット。
本発明の垂直接触型プローブは、半導体素子即ち半導体ICあるいはパッケージド半導体の電極と回路基板の電極端子に接触させた状態で半導体素子を検査するための垂直接触型プローブである。プローブが「垂直接触型」であるとは、検査時にプローブの上下に半導体素子の電極と回路基板の電極端子をそれぞれ接触させるタイプのプローブであることを意味する。
垂直接触型プローブ1は、エラストマコネクタ10と、1本以上の第1針状導電部材20と、1本以上の第2針状導電部材30と、第1ホルダ40と、第2ホルダ50と、を備えている。
この例のエラストマシート12の平面視形状は、矩形状である。なお、エラストマシート12の平面視形状は、矩形状には限定されず、DUTの形態に応じて適宜設定できる。エラストマシート12のサイズも、DUTの形態に応じて適宜設定できる。
エラストマシート12の硬度は、5以上95以下が好ましく、10以上90以下がより好ましい。
この例では、第1ホルダ40のエラストマコネクタ10を保持する側の中央部分にザグリ加工によってエラストマコネクタ10の形状に相補的な形状の凹部41が形成されている。凹部41の深さは、エラストマコネクタ10の厚みよりも10~20μm程度小さく設定することが好ましい。凹部41の平面視でのサイズは、エラストマコネクタ10を容易に挿入できるように、エラストマコネクタ10の平面視でのサイズよりもわずかに大きく設定する。
なお、第1ホルダ40及び第2ホルダ50によってエラストマコネクタ10を保持する形態は、エラストマコネクタ10をしっかりと位置決めできる形態であれば、前記した形態には限定されない。
挿通孔42の直径は、第1針状導電部材20がスムーズに挿入され、低摩擦で上下に移動できるように、かつ、特性インピダンスが高くなりすぎないように各部品の加工公差を考慮して設定する。例えば、挿通孔42の直径は、第1針状導電部材20の直径よりも5~15μm程度大きな値とすることができる。
第1針状導電部材20の数は、特に限定されず、DUTの形態に応じて適宜設定することができる。
第2ホルダ50の平面視における挿通孔52の位置は、第1ホルダ40の挿通孔42の位置に対して、金属細線14のオフセット量だけずれた位置になっている。すなわち、第2針状導電部材30の平面視における位置は、第1針状導電部材20の位置に対して、金属細線14のオフセット量だけずれた位置になっている。このように、挿通孔52の位置及び第2針状導電部材30の位置は、DUTの形態、及び金属細線14のオフセット量に応じて適宜設定することができる。
本発明のプローブカードは、本発明の垂直接触型プローブと、電極端子を備える回路基板と、を備えるプローブカードである。本発明のプローブカードは、本発明の垂直接触型プローブを備える以外は、公知の態様を採用できる。以下、本発明のプローブカードの一例として、垂直接触型プローブ1を備えるプローブカード100について、図3に基づいて説明する。
プローブカード100における垂直接触型プローブ1は、第1針状導電部材20がエラストマコネクタ10の下側に位置し、第2針状導電部材30がエラストマコネクタ10の上側に位置している。
本発明のソケットは、本発明の垂直接触型プローブと、電極端子を備える回路基板と、半導体素子を着脱自在に装着するための装着部が設けられたソケット本体と、を備えるソケットである。本発明のソケットは、本発明の垂直接触型プローブを備える以外は、公知の態様を採用できる。以下、本発明のソケットの一例として、垂直接触型プローブ1を備えるソケット200について、図4に基づいて説明する。
ソケット200における垂直接触型プローブ1は、プローブカードにおける垂直接触型プローブ1と同様な態様であり、垂直接触型プローブ1を上下に反転させて使用することのみプローブカードの場合と異なる。
[実施例1]
図4に例示した構成のソケットを作製した。
金属細線として金メッキされたベリリウム銅線(Φ17μm)を傾斜角度63°でシリコーンゴムシートへ挿通したエラストマコネクタを用いた。金属細線の両端部のシリコーンゴムシートの両面からの突き出し長さを15μm、シリコーンゴムシートの表面を厚み方向から正面視したときの金属細線の縦方向と横方向のピッチをそれぞれ32μm、50μmとした。シリコーンゴムとしては、ショア硬度70°のものを使用した。
第1針状導電部材としてPd製の円柱状のピン(第2端の端面:平坦構造)、第2針状導電部材としてPd製の円柱状のピン(第2端の端面:平坦構造で縁部分を面取りした形状)を用いた。
回路基板としては、石英基板上に薄膜回路として厚みが2μmのAu薄膜が形成されたものを使用した。
第2針状導電部材を設けず、エラストマコネクタの金属細線の先端が回路基板の電極端子に直接接するようにした以外は、実施例1と同様の形態のソケットを作製した。
ネットワークアナライザを用い、作製したソケットに0~110GHzの高周波検査信号を供給したときの振幅(Magnitude)値を計測し、高周波特性(Sパラメータ)を測定した。G(グランド)S(シグナル)G(グランド)構成のピン間ピッチは160μmとした。結果を図5に示す。
作製したソケットを固定し、第1針状導電部材の先端部を押圧してエラストマコネクタを圧縮する操作を41万回繰り返した後、DUTのDC特性及び高周波特性を測定して耐久性を評価した。
Claims (4)
- 半導体ICあるいはパッケージド半導体の電極と回路基板の電極端子に接触させた状態で半導体素子を検査するための垂直接触型プローブであって、
エラストマコネクタと、1本以上の第1針状導電部材と、1本以上の第2針状導電部材と、第1ホルダと、第2ホルダと、を備え、
前記エラストマコネクタは、エラストマシートと、前記エラストマシートの厚み方向に挿通された複数の金属細線と、を備え、
前記第1ホルダに形成された凹部内に前記エラストマコネクタが嵌め込まれた状態で、前記エラストマコネクタが前記第1ホルダと前記第2ホルダに挟持されることによって保持されており、
前記第1針状導電部材は、前記第1ホルダに形成された貫通孔に挿入されることにより、前記エラストマコネクタの第1面側に、前記第1針状導電部材の第1端が前記金属細線に接し、前記エラストマシートの厚み方向に延在した状態で前記第1ホルダによって保持され、かつ前記貫通孔内で前記第1針状導電部材の長さ方向に前記第1ホルダに対して相対的に移動でき、
前記第2針状導電部材は、前記第2ホルダに形成された貫通孔に挿入されることにより、前記エラストマコネクタの第2面側に、前記第2針状導電部材の第1端が前記金属細線に接し、前記エラストマシートの厚み方向に延在した状態で前記第2ホルダによって保持され、かつ前記貫通孔内で前記第2針状導電部材の長さ方向に前記第2ホルダに対して相対的に移動でき、
前記第2針状導電部材の第2端が前記電極端子に接触された状態で、前記第1針状導電部材の第2端を前記電極に接触させて前記半導体素子を検査する、垂直接触型プローブ。 - 前記第2針状導電部材の形状が、第1端と第2端がともに平坦な円柱状である、請求項1に記載の垂直接触型プローブ。
- 請求項1又は2に記載の垂直接触型プローブと、電極端子を備える回路基板と、を備え、
前記垂直接触型プローブは、前記第1針状導電部材が前記エラストマコネクタの下側に位置し、前記第2針状導電部材が前記エラストマコネクタの上側に位置し、
前記回路基板は、前記第2針状導電部材の第2端が前記電極端子に接触した状態で前記垂直接触型プローブの上側に設けられている、プローブカード。 - 請求項1又は2に記載の垂直接触型プローブと、電極端子を備える回路基板と、パッケージド半導体を着脱自在に装着するための装着部が設けられたソケット本体と、を備え、
前記垂直接触型プローブは、前記第1針状導電部材が前記エラストマコネクタの上側に位置し、前記第2針状導電部材が前記エラストマコネクタの下側に位置し、
前記回路基板は、前記第2針状導電部材の第2端が前記電極端子に接触した状態で前記垂直接触型プローブの下側に設けられ、
前記ソケット本体は、前記装着部に装着したパッケージド半導体の電極が前記第1針状導電部材の第2端に接触するように位置決めされて前記垂直接触型プローブの上側に設けられている、ソケット。
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