JPH1117076A - Ｉｃソケット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 種々の半導体デバイスに対しても適切に電気
的特性検査をすることができるＩＣソケットを提供する
こと。 【解決手段】 所定のデバイス電極７を備えた半導体デ
バイス５を収容すると共に所定の検査用回路基板９の表
面に固定されるＩＣソケット本体３と、このＩＣソケッ
ト本体３内に装備されると共に検査用回路基板９の表面
の電極パッド１１と接触する異方導電性シート１３とを
備え、この異方導電性シートは厚み方向にのみ導電性を
有し、半導体デバイス５のデバイス電極７と異方導電性
シート１３との相互間に、デバイス電極７及び電極パッ
ド１１とに対応した金属製の導電性突起部材１５を配設
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイスの
検査用ＩＣソケットに係り、特にデバイス電極がエリア
アレイ状に配置された半導体デバイスの検査に用いられ
るＩＣソケットに関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイス（特にＶＬＳＩ）は、多
機能化，高速化，低消費電力化等の市場の要求により、
従来のように半導体デバイスの周辺に電極のあるＱＦＰ
(quadflat array) 等から、近年では半導体デバイス自
体の下面にエリアアレイ状に電極が配設されたＢＧＡ
（ball grid array)やＬＧＡ（land grid array)が増え
てきている。

【０００３】これらの半導体デバイスの内部に封止され
たＶＬＳＩの検査用のＩＣソケットも、従来の単に金属
製の板を打ち抜いて作ったコンタクトピンを埋設したＩ
Ｃソケットでは、電気特性的にも十分とは言えなくなっ
ている。例えば、図４に示すＩＣソケット５１では、デ
バイス電極５３が半田ボールであるＢＧＡ用のＩＣソケ
ットとしては、半導体デバイス５５の半田ボールに対応
する位置にコンタクトピン５７を埋設し、コンタクトピ
ン５７は弓状に撓みそのバネ性により半田ボールに接触
する構造のものが多かった。

【０００４】しかしながらこの構造では、コンタクトピ
ン５７の耐久性を上げるためには、コンタクトピン５７
自体を長くする必要があり、コンタクトピン５７の自己
インダクタンスが大きくなり、高速動作の要求される半
導体デバイス５５の検査には適用できないことが多い。

【０００５】上記問題を解決するために、図５に示すＩ
Ｃソケット６１では、コンタクトピン５７の替わりにシ
リコンゴムの中に金属細線を埋め込み、厚さ方向にのみ
導電性のある異方導電性シート５９が使用されるように
なってきた。異方導電性シート５９を使用したＩＣソケ
ット６１では、検査用回路基板６０との接続方法とし
て、従来の半田付けではなく、検査用回路基板６０の電
極パッド６３に異方導電性シート５９を直接押しつける
方法が採られることが多い。

【０００６】一方、半導体デバイスの下面にデバイス電
極が突出していないＬＧＡタイプ用のＩＣソケットの構
成としては、特開昭６１−１３３５８６号公報に開示さ
れた手法がある。当該従来例では、図６に示すように、
異方導電性シート５９の両面に金属粉を混合したゴム製
突起７７を接着固定する方法が示されている。このゴム
製突起７７がデバイス電極７３及び検査用回路基板６０
の電極パッド６３に直接接触して、半導体デバイス７５
と検査用回路基板６０とを導通させるものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例には以下のような不都合があった。即ち、図４に示
す構造のＩＣソケットでは、一般的にコンタクトピンの
長さが１５〜２０［ｍｍ］にもなり、コンタクトピンの
自己インダクタンスにより、電源／ＧＮＤ間のループイ
ンダクタンスが数１０［ｎＨ］と大きくなり、高速動作
の半導体デバイスの特性検査には使用できない、という
不都合を生じていた。

【０００８】また、図５に示す構造のＩＣソケットで
は、コンタクトピンの代わりに厚さが１［ｍｍ］前後の
異方導電性シートを使用しているため、自己インダクタ
ンスが極めて小さく高速動作の半導体デバイスに対して
も十分な電気的特性が得られる。しかしながら、異方導
電性シートと電極パッドの良好な導通を得るためには、
異方導電性シートを厚さ方向に３０％程度加圧圧縮する
必要がある。ここで、図５に示すようなＢＧＡタイプの
パッケージでは、半田ボールの先端に接触する異方導電
性シートの一部を局部的に圧縮すれば良く、図５の構成
のＩＣソケットで使用可能である。

【０００９】しかし、ＢＧＡタイプの半導体デバイスと
異なり、半導体デバイスの下面からデバイス電極が突出
していないＬＧＡタイプの半導体デバイスに当該ＩＣソ
ケットを適用する場合、半導体デバイスの下面全面に異
方導電性シートが接触する。このとき、異方導電性シー
トを３０％圧縮するのに、約３５０ｇｆ／ｍｍ²の圧力
が必要なため、仮に半導体デバイスのサイズが約４０×
４０［ｍｍ］の場合には、全体の面積は１６００［ｍｍ
² ］となり、約５６０Ｋｇの荷重で半導体デバイスのパ
ッケージを上方から押す必要があることになり、加圧す
る部材の推力やパッケージ破損を考えると実際上不可能
である。

【００１０】特開昭６１−１３３５８６号では、この問
題を解決するために図６に示すように、異方導電性シー
ト５９の両面に導電性突起７７を設ける方法を提案して
いる。この導電性突起７７は、金属粉をゴム製の突起に
混合し、それを異方導電性シート５９の両面に接着して
いる。金属粉を混合したゴム製の突起７７は導電性材料
ではあるが、金属に比較して導体抵抗が大きく、半導体
デバイス７５に大きな電流が流れる場合、異方導電性シ
ート５９との接触抵抗と導体抵抗による電圧降下が無視
できず、電気的性能に影響を与えることは妨げられな
い。

【００１１】特に、半導体デバイス７５を高温や低温で
測定する場合、荷重や抵抗が大きく変動して安定した電
気的接触が得られない可能性が高い。また異方導電性シ
ート５９は、シリコンゴムの中に金属細線を高密度で埋
め込んだものであり、極めて高価なものであるが、導電
性突起７７を表面に接着する工程を入れる場合、更にコ
ストが上昇しとても経済的とは言えない。また、分散型
の異方導電性シート５９はパッケージ外形が合えばどん
なタイプの半導体デバイスにも使用可能であるが、導電
性突起７７を接着すると特定のピッチ及びピン数の半導
体デバイスの専用シートとなってしまい汎用性がなくな
る、という不都合を生じていた。

【００１２】

【発明の目的】本発明は、上記した従来例の有する不都
合を改善し、特に種々の半導体デバイスに対しても適切
に電気的特性検査をすることができるＩＣソケットを提
供することを、その目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、請求項１記載の発明では、所定のデバイス電極
を備えた半導体デバイスを収容すると共に所定の検査用
回路基板の表面に固定されるＩＣソケット本体と、この
ＩＣソケット本体内に装備されると共に検査用回路基板
の表面の電極パッドと接触する異方導電性シートとを備
え、半導体デバイスのデバイス電極と異方導電性シート
との相互間に、デバイス電極及び電極パッドとに対応し
た金属製の導電性突起部材を配設する、という構成を採
っている。以上のように構成されたことにより、導電性
突起部材の一方が半導体デバイスのデバイス電極に接触
すると共に、他方が異方導電性シートに接触する。そし
て、半導体デバイスに上方から押圧力が加わると、導電
性突起部材が異方導電性シートを圧縮して当該導電性突
起部材と異方導電性シートとの相互の導電性が確保され
る。

【００１４】請求項２記載の発明では、導電性突起部材
は、少なくとも異方導電性シートに接する側を突形状と
したという構成を採り、その他の構成は請求項１記載の
発明と同様である。以上のように構成されたことによ
り、半導体デバイスの上方から押圧力が加わると、デバ
イス電極に接触している導電性突起部材が下方に押圧さ
れる。導電性突起部材は異方導電性シート圧縮して接触
するので、この導電性突起部材と異方導電性シートの間
の電気的導通が確実となる。

【００１５】請求項３記載の発明では、突起状のデバイ
ス電極を備えた半導体デバイスを収容すると共に所定の
検査用回路基板の表面に固定されるＩＣソケット本体
と、このＩＣソケット本体内に装備されると共に半導体
デバイスのデバイス電極と接触する異方導電性シートと
を備え、ＩＣソケット本体内に、検査用回路基板の表面
の基板電極と異方導電性シートとを電気的に接続する金
属製の導電性突起部材を設ける、という構成を採ってい
る。

【００１６】以上のように構成されたことにより、半導
体デバイスの上方から押圧力が加わると、突起状のデバ
イス電極がその上面から異方導電性シート圧縮して接触
するので、このデバイス電極と異方導電性シートの間の
電気的導通が確実となる。同時に、異方導電性シートの
下面に接触している導電性突起部材も異方導電性シート
を圧縮するので、この導電性突起部材と異方導電性シー
トの間の電気的導通が確実となる。

【００１７】請求項４記載の発明では、導電性突起部材
が、ＩＣソケット本体より外部に突出し且つＩＣソケッ
トの外部端子を兼ねるという構成を採り、その他の構成
は請求項３記載の発明と同様である。以上のように構成
されたことにより、検査用回路基板にＩＣソケットを固
定する特別な部材を必要とせず、直接導電性突起部材を
検査用回路基板に挿入してＩＣソケットを固定すること
ができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】次に本発明の一実施形態について
図面を参照して説明する。本発明のＩＣソケットは、図
１に示すように、所定のデバイス電極７を備えた半導体
デバイス５を収容すると共に所定の検査用回路基板９の
表面に固定されるＩＣソケット本体３と、このＩＣソケ
ット本体３内に装備されると共に検査用回路基板９の表
面の電極パッド１１と接触する異方導電性シート１３と
を備え、半導体デバイス５のデバイス電極７と異方導電
性シート１３との相互間に、デバイス電極７及び電極パ
ッド１１とに対応した金属製の導電性突起部材１５を配
設したことを特徴としている。尚、ＩＣソケットは、説
明の便宜上断面図とはしていない。以下詳細に説明す
る。

【００１９】図１に示すように、ＩＣソケット本体３は
略箱形に形成され、その中央部が開口されている。ＩＣ
ソケット本体３の底面には異方導電性シート１３が配設
され、検査用回路基板９の電極パッド１１と接触してい
る。この異方導電性シート１３は、金属細線を狭いピッ
チでシリコンゴム等の中に配向配置したものである。よ
り詳しくは、金属細線を多数配向してこれをシリコンゴ
ム等で固め、金属細線の方向と直角方向に薄くスライス
することによって形成される。この異方導電性シート１
３は、厚み方向には導電性を有するが、平面方向には導
電性を有しない。

【００２０】異方導電性シート１３の上には導電性突起
部材（プランジャ）１５を埋め込んだ絶縁シート１７が
重ねられている。導電性突起部材１５は、例えば銅合金
を機械加工で製作し表面に金メッキを施したもので、図
２（Ｂ）に示すように、半導体デバイス５のデバイス電
極７に接触する面はほぼ平坦となっている。これは、Ｌ
ＧＡ(land grid array) のように、平面状のデバイス電
極７を有する半導体デバイス５に対応させるためであ
る。一方、導電性突起部材１５の異方導電性シート１３
に接触する側は、ＢＧＡ(ball grid array) の半田ボー
ルと同様に半球状に加工されている。

【００２１】導電性突起部材１６を絶縁シート１７に配
列する場合には、プラスチック等の絶縁シート１７に予
め穴をあけておき、この穴に上部から導電性突起部材１
５を挿入する。導電性突起部材１５には、所定の鍔部が
形成されており、この鍔部が絶縁シート１７の表面と接
触し、導電性突起部材１５が固定される。尚、図２
（Ｂ）に示すように、導電性突起部材１５ａの両端部を
半球状に形成するようにしてもよい。この導電性突起部
材１５ａは、絶縁シート１７の穴にメッキで銅等の金属
を埋め込み、更にメッキを成長させ両面に半球状の突起
を形成する方法で作ったものである。

【００２２】但し、導電性突起部材１５の製造方法は一
例であり、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように、所
定の突部が形成されるものであれば、その方法は問わな
い。即ち、機械加工によって直接削り出すようにしても
良い。

【００２３】ここで、絶縁シート１７に固定された導電
性突起部材１５は、半導体デバイス５のデバイス電極７
と検査用回路基板９の電極パッド１１に対応している。
即ち、本実施形態で示す図１の半導体デバイス５には、
６個のデバイス電極７が記載されている。そして、各デ
バイス電極７に対応するように、導電性突起部材１５が
配列され相互に導通できるようになっている。また検査
用回路基板９の電極パッド１１も同様に６箇所形成され
ている。即ち、導電性突起部材１５及び異方導電性シー
ト１３を介して半導体デバイス５のデバイス電極７と検
査用回路基板９の電極パッド１１が導通されるようにな
っている。

【００２４】尚、図１に示した半導体デバイス５のデバ
イス電極７と検査用回路基板９の電極パッド１１は、実
際にはマトリックス状に複数設けられている。具体的に
は、ＩＣソケット１を上部から見た場合に、格子状に配
列されている。以上のような状態でＩＣソケット１は構
成されている。そして、ＩＣソケット本体３は検査用回
路基板９に所定のネジ１９等で位置決め固定される。

【００２５】次に、本実施形態にかかるＩＣソケット１
を用いて、半導体デバイス５の電気的特性検査を行う場
合の手法について説明する。先ず、ＩＣソケット本体３
の中央開口部から、半導体デバイス５を挿入する。この
とき、既に述べたように、半導体デバイス５のデバイス
電極７と絶縁シート１７に固定された導電性突起部材１
５とが相互に対応して接触する。これは、図１に示すよ
うに、半導体デバイス５のパッケージがＩＣソケット本
体３の開口部と相互に対応して機械的に位置決めされ、
デバイス電極７の位置が正確に特定されるからである。

【００２６】その後、半導体デバイス５の上面から図示
しない加圧手段により加圧するか、又はＩＣソケット本
体３に取り付けた蓋（図１参照）２１を閉じることによ
り、半導体デバイス５は下方に押圧される。半導体デバ
イス５が下方に押圧されると、デバイス電極７に接触し
ている導電性突起部材１５を押し下げる。そして、この
導電性突起部材１５は異方導電性シート１３を圧縮す
る。これによって、導電性突起部材１５と異方導電性シ
ート１３との電気的接続が確保される。また、異方導電
性シート１３は検査用回路基板９の電極パッド１１に接
触し、この部分でも電気的接続が確保される。

【００２７】次に、図３に基づいて第２の実施形態につ
いて説明する。この図３に示すＩＣソケット３１は、突
起状のデバイス電極３７を備えた半導体デバイス３５を
収容すると共に所定の検査用回路基板３９の表面に固定
されるＩＣソケット本体３３と、このＩＣソケット本体
３３内に装備されると共に半導体デバイス３５のデバイ
ス電極３７と接触する異方導電性シート１３とを備え、
ＩＣソケット本体３３内に、検査用回路基板３９の表面
の基板電極４１と異方導電性シート１３とを電気的に接
続する金属製の導電性突起部材４５を設けたことを特徴
としている。以下に詳述する。

【００２８】本実施形態のＩＣソケット３１は、半導体
デバイス３５の下面に半田ボール等の突出したデバイス
電極３７を持つ、いわゆるＢＧＡパッケージに封止され
た半導体デバイス３５を検査するためのものである。当
該実施形態では、上記した第１の実施形態と異なり、突
起状のデバイス電極３７の直ぐ下に異方導電性シート１
３が配設されている。これは、突起状のデバイス電極３
７自体が、上記した第１の実施形態の導電性突起部材１
５の役割を一部果たすからである。即ち、半導体デバイ
ス３５を下方に押圧すると、突起状のデバイス電極３７
が異方導電性シート１３を適切に圧縮し、適切な電気的
導通を得ることができる。

【００２９】また、異方導電性シート１３の下方には導
電性突起部材４５が配設されている。より詳しくは、導
電性突起部材４５はピン状に形成されると共に、異方導
電性シート１３と接触する部分は平面状となっている。
即ち、ネイルヘッド状となっている。そして、この導電
性突起部材４５は、ＩＣソケット本体３３の底面を貫通
して外部に露出している。そして、この導電性突起部材
４５は、検査用回路基板３９に形成されたスルーホール
４７に挿入されている。スルーホール４７に導電性突起
部材４５が挿入されると、検査用回路基板３９の基板電
極４１と電気的に接続され、外部端子としての役割を果
たす。導電性突起部材４５は、スルーホール４７に挿さ
れた後、半田付けにより検査用回路基板３９に実装され
る。

【００３０】実際に半導体デバイス３５の検査をする際
には、ＩＣソケット３１の中央開口部より半導体デバイ
ス３５を挿入する。半導体デバイス３５のデバイス電極
３７は、直接異方導電性シート１３の上面に接触する。
一方、異方導電性シート１３の下面は、導電性突起部材
４５の平面部と接触する。そして、図示しないプッシャ
加圧手段若しくはソケット本体３５に付けられた蓋（図
１の蓋２１と同様）により、半導体デバイス３５が上方
から押圧されると、異方導電性シート１３の上下両面
で、突起状のデバイス電極３７及び導電性突起部材４５
に挟まれた部分が局部的に圧縮変形し、確実な電気的導
通が得られる。尚、本実施形態では、異方導電性シート
１３の上下両面に突起状のデバイス電極３７及び導電性
突起部材４５を当接させるので、第１の実施形態より低
荷重で確実な電気的導通が得られる。

【００３１】図３に示す検査用回路基板３９は、ＩＣソ
ケット３１との接続にスルーホール実装タイプを用いて
いるが、第一の実施形態のように、面実装圧接タイプを
用いても良い。この場合、異方導電性シート１３の下面
と検査用回路基板３９の上面との間に、第一の実施形態
に示したと同様の導電性突起部材１５を挿入するか、導
電性突起部材１５と同様の効果を得るために、検査用回
路基板３９の表面に金属性の突起を形成しても良い。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、ＩＣソ
ケット本体内に検査用回路基板の表面の電極パッドに当
接する異方導電性シートを装備し、半導体デバイスのデ
バイス電極と異方導電性シートとの相互間に、デバイス
電極及び電極パッドとに対応した所定の導電性突起部材
を配設した。このため、パッケージ下面に平面状のデバ
イス電極を複数有する多ピンＬＧＡタイプの半導体デバ
イスも精度良く検査することができる、という優れた効
果を生じる。

【００３３】また、ＩＣソケットの導体経路は全て金属
で構成されているため、低抵抗でデバイス電極と検査用
回路基板間を接続できるので、高速の半導体デバイスの
電気的特性検査を適切に行うことができる、という優れ
た効果を生じる。加えて、導電性突起部材（プランジ
ャ）をゴム製ではなく金属製にしたため、耐久性や耐環
境性に優れ、また、導電性突起部材の製法は複雑なプロ
セスを経ることなく、製造コストを抑制することができ
る、という優れた効果が得られる。

【００３４】また、本発明のＩＣソケットでは、突起状
のデバイス電極を備えた半導体デバイスを収容するＩＣ
ソケット本体と、このＩＣソケット本体を担持する検査
用回路基板とを備え、ＩＣソケット本体内に、検査用回
路基板の表面の基板電極に接続されると共に、デバイス
電極に対応する導電性突起部材を設け、当該導電性突起
部材とデバイス電極の相互間に異方導電性シートを配設
した。このため、デバイス電極及び基板電極がより多数
になった場合でも、低荷重で異方導電性シートを圧縮さ
せることができるので、圧縮のための推力をそれ程必要
とせず設備もコンパクトでコストを抑制することができ
る。

【００３５】更に、導電性突起部材が、ＩＣソケット本
体より外部に突出し且つＩＣソケットの外部端子を兼ね
ていることから、ＩＣソケット本体を検査用回路基板に
固定するための特別な固定手段等を備える必要がなく、
直接導電性突起部材を介してＩＣソケットを検査用回路
基板に固定することができる、という優れた効果を生じ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態のＩＣソケットを示す
側方断面図である。

【図２】図１に開示したＩＣソケットに使用する導電性
突起部材を示す図であり、図２（Ａ）は側方断面図を示
し、図２（Ｂ）は導電性突起部材の変化例の断面図を示
す。

【図３】本発明の第２の実施形態のＩＣソケットを示す
側方断面図である。

【図４】従来のＩＣソケットを示す側方断面図である。

【図５】他の従来例を示す側方断面図である。

【図６】他の従来例を示す側方断面図である。

【符号の説明】

１ ＩＣソケット ３ ＩＣソケット本体 ５ 半導体デバイス ７ デバイス電極 ９ 検査用回路基板 １１ 電極パッド １３ 異方導電性シート １５ 導電性突起部材 ３１ ＩＣソケット ３３ ＩＣソケット本体 ３５ 半導体デバイス ３７ 突起状のデバイス電極 ３９ 検査用回路基板 ４１ 基板電極 ４５ 導電性突起部材

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定のデバイス電極を備えた半導体デバ
   イスを収容すると共に所定の検査用回路基板の表面に固
   定されるＩＣソケット本体と、このＩＣソケット本体内
   に装備されると共に前記検査用回路基板の表面の電極パ
   ッドと接触する異方導電性シートとを備え、 当該異方導電性シートを厚み方向に導電性を有するよう
   に構成し、 前記半導体デバイスのデバイス電極と異方導電性シート
   との相互間に、前記デバイス電極及び電極パッドとに対
   応した金属製の導電性突起部材を配設したことを特徴と
   するＩＣソケット。
2. 【請求項２】 前記導電性突起部材は、少なくとも異方
   導電性シートに接する側を突形状としたことを特徴とす
   る請求項１記載のＩＣソケット。
3. 【請求項３】 突起状のデバイス電極を備えた半導体デ
   バイスを収容すると共に所定の検査用回路基板の表面に
   固定されるＩＣソケット本体と、このＩＣソケット本体
   内に装備されると共に前記半導体デバイスのデバイス電
   極と接触する異方導電性シートとを備え、 前記ＩＣソケット本体内に、前記検査用回路基板の表面
   の基板電極と前記異方導電性シートとを電気的に接続す
   る金属製の導電性突起部材を設けたことを特徴とするＩ
   Ｃソケット。
4. 【請求項４】 前記導電性突起部材が、ＩＣソケット本
   体より外部に突出し且つＩＣソケットの外部端子を兼ね
   ていることを特徴とする請求項３記載のＩＣソケット。