WO2019093527A1

WO2019093527A1 - Ｉｃ検査装置

Info

Publication number: WO2019093527A1
Application number: PCT/JP2018/042030
Authority: WO
Inventors: 泉和田; 元英吉永
Original assignee: リード・エレクトロニクス株式会社
Priority date: 2017-11-13
Filing date: 2018-11-13
Publication date: 2019-05-16
Also published as: TW201925811A; JP2019090632A

Abstract

被検査ＩＣとバイパスコンデンサとの間の電気的距離を従来よりも短くすると共にメンテナンスフリーを実現するＩＣ検査装置を提供することを目的とする。この目的を達成するため、被検査ＩＣの電気特性検査を行うＩＣ検査装置であって、検査用回路基板と、当該被検査ＩＣと当該検査用回路基板とを中継するインターポーザーとを備え、当該インターポーザーが、当該被検査ＩＣのリード端子が当接するリジット基板からなり、当該リジット基板は、バイパスコンデンサを備えることを特徴とするＩＣ検査装置を採用する。

Description

ＩＣ検査装置

　本件出願に係る発明は、ＩＣ検査装置に関する。

　従来より、電子デバイスであるＩＣ（半導体集積回路素子）は、高集積化及び高機能化が図られており、それが故に電子機器等に実装される前に電気特性の検査が行われている。ここで、被検査ＩＣの電気特性検査を行う場合には、当該被検査ＩＣから突出するリード端子と検査用回路基板の接続端子とを離脱可能な状態で電気的にしっかりと接続する必要がある。そこで、従来より、被検査ＩＣの電気特性検査を行う際には、当該被検査ＩＣと当該検査用回路基板との間に中継部品を介在させ、これら被検査ＩＣと検査用回路基板との間の電気的接続を確実に行うこととしている。

　例えば、従来より、被検査ＩＣの電気特性検査を行う際には、特許文献１に示すような当該被検査ＩＣを固定するための収容部を備えるＩＣソケットを用いて、当該被検査ＩＣと検査用回路基板との間の電気的接続を確実に行えるような試みがなされている。特許文献１には、被検査ＩＣのリード端子が当該被検査ＩＣの側方で外部回路と接続するように配設されているフラットタイプのものに用いるＩＣソケットに関し、当該リード端子を挟持して被検査ＩＣをＩＣソケット本体に係止する一対の挟持片を有するコンタクトピンを備えたＩＣソケットが開示されている。

　また、特許文献１とは別のＩＣソケットを用いた従来のＩＣ検査装置の構成を図５に例示する。図５には、ＱＦＰと称されるパッケージ形態の被検査ＩＣ１００を示す。図５に示す従来のＩＣ検査装置５０では、被検査ＩＣ１００と検査用回路基板８０との間に中継部品として、上述したＩＣソケット６０の他に、当該ＩＣソケット６０と接続して当該被検査ＩＣ１００と当該検査用回路基板８０とを電気的にしっかりと接続するためのアダプタ７０が含まれる。このように、被検査ＩＣ１００と検査用回路基板８０との間に当該アダプタ７０を介在させることで、当該検査用回路基板８０に所定の検査電圧が供給された場合に、当該被検査ＩＣ１００の電気特性検査を長時間に亘り正常に行うことが可能となる。

　上述したような、被検査ＩＣ１００の電気特性検査を行う際、従来よりバイパスコンデンサ（所謂「パスコン」）９０が必須の構成とされる。被検査ＩＣ１００の電気特性検査を高い精度で行うためには、安定した検査電圧の供給が必要であるが、当該被検査ＩＣ１００への電源経路にノイズが加わると検査電圧に微小な電圧変動が生じて高精度の検査を安定して行うことが出来なくなる。しかしながら、パスコン９０を当該被検査ＩＣ１００の電源経路とＧＮＤ経路の間に設置することで、当該電源経路に生じたノイズをＧＮＤ経路に流し、当該ノイズが当該被検査ＩＣ１００に流れるのを抑制することが出来る。

特開昭６２－９３９６４号公報

　しかし、従来のＩＣ検査装置５０は、図５に示す如く、被検査ＩＣ１００とパスコン９０との間に中継部品としてＩＣソケット６０及びアダプタ７０が介在されるため、当該被検査ＩＣ１００と当該パスコン９０との間の電気的距離が長くなる。そのため、従来のＩＣ検査装置５０では、パスコン９０で当該パスコン９０に至るまでの電源経路において生じたノイズを抑制したとしても、当該パスコン９０より当該被検査ＩＣ１００側においてノイズが発生し易くなる。ここで、図６には、図５に示す構成の検査装置を用いた場合のパスコンから被検査ＩＣに至るまでの電源経路を示す。図６に示す如く、従来のＩＣ検査装置５０の構成では、パスコン９０から被検査ＩＣ１００に至るまでの電源経路が、検査用回路基板８０に備わるスルーホール８１、アダプタ７０に備わるスプリングコネクタピン７１、及びＩＣソケット６０に備わる係止コンタクト部品６２からなり、多くの部品により形成されるため当該電源経路の長さが１０ｃｍにおよぶ場合もあり、ノイズが高精度の検査に悪影響を及ぼしてしまう。

　また、従来のＩＣ検査装置５０では、係止コンタクト部品６２により、ＩＣソケット６０に被検査ＩＣ１００のリード端子１０１を押圧して、当該被検査ＩＣ１００のリード端子１０１とＩＣソケット６０の接続端子６１とを電気的に接続させていた。しかし、この係止コンタクト部品６２は、一般的に、図６に示す如く湾曲状のバネ部の付勢力を利用したものであり、使用回数の増大に伴い、当該バネ部にヘタレが生じたり当該被検査ＩＣ１００のリード端子１０１を押さえる部分に摩耗が生じ易い。当該係止コンタクト部品６２にこのような現象が生じると、当該被検査ＩＣ１００のリード端子１０１と当該ＩＣソケット６０の接続端子６１との電気的接続が確実に行えなくなり、精度の高い検査を行うことが困難となる。よって、この場合には当該係止コンタクト部品６２を新しいものに交換する必要がある。また、ＩＣソケット６０に関しても、被検査ＩＣ１００の装脱着回数がおよそ４～５万回を超えたあたりから当該係止コンタクト部品６２との接触部分に摩耗が生じ易く、新しいものに交換する必要性が生じる。

　本件発明は、このような事情に基づいてなされたもので、被検査ＩＣとバイパスコンデンサとの間の電気的距離を従来よりも短くすると共にメンテナンスフリーを実現するＩＣ検査装置を提供することを目的とする。

　本件発明に係るＩＣ検査装置は、被検査ＩＣの電気特性検査を行うＩＣ検査装置であって、検査用回路基板と、当該被検査ＩＣと当該検査用回路基板とを中継するインターポーザーとを備え、当該インターポーザーが、当該被検査ＩＣのリード端子が当接するリジット基板からなり、当該リジット基板は、バイパスコンデンサを備えることを特徴とする。

　本件発明に係るＩＣ検査装置によれば、被検査ＩＣとパスコンとの間の電気的距離を従来よりも短くすると共にメンテナンスフリーを実現することが出来る。従って、本件発明に係るＩＣ検査装置によれば、被検査ＩＣとパスコンとの間の電源経路に生じるノイズを従来よりも軽減させて、高精度な電気特性検査を長期間に亘り安定して行うことが出来る。

本件発明の一実施形態に係るＩＣ検査装置の構成を示す図である。本件発明の一実施形態に係るＩＣソケットを説明するための断面図である。実施例のＩＣ検査装置を用いて被検査ＩＣの出力側の電極パッド部における電圧変動をシミュレーションした結果を示す図である。比較例のＩＣ検査装置を用いて被検査ＩＣの出力側の電極パッド部における電圧変動をシミュレーションした結果を示す図である。従来の一実施形態に係るＩＣ検査装置の構成を示す図である。図５に示す構成の検査装置を用いた場合のパスコンから被検査ＩＣに至るまでの電源経路を示す図である。

　以下、図を用いながら、本件発明に係るＩＣ検査装置について説明する。

　図１，２に示すように、本件発明に係るＩＣ検査装置１は、被検査ＩＣ１００の電気特性検査を行うために用いられ、検査用回路基板４と、当該被検査ＩＣ１００と当該検査用回路基板４とを中継するインターポーザー２とを備えたものである。以下に、これら構成について説明する。

＜検査用回路基板＞
　本件発明の検査用回路基板４は、被検査ＩＣ１００と電気的に接続して、当該被検査ＩＣ１００について電気特性に関する不具合の有無を確認する配線回路が備わる。また、本件発明の検査用回路基板４は、当該被検査ＩＣ１００から突出したリード端子１０１と電気的接続がされる接続端子４ａを備え、所定の検査電圧を供給すると共に、当該被検査ＩＣ１００についての短絡等による異常検出信号等を送出する。なお、本件発明に係るＩＣ検査装置１を用いて検査する被検査ＩＣ１００は、その形態に関して特に限定されない。例えば、ＱＦＰ（Ｑｕａｄ　Ｆｌａｔ　Ｐａｃｋａｇｅ）、ＳＯＰ（Ｓｍａｌｌ　Ｏｕｔｌｉｎｅ　Ｐａｃｋａｇｅ）、ＳＳＯＰ（Ｓｈｒｉｎｋ　Ｓｍａｌｌ　Ｏｕｔｌｉｎｅ　Ｐａｃｋａｇｅ）等のように、パッケージの一面に外部接続用の端子を複数露出させた表面実装型を用いることが出来る。

＜インターポーザー＞
　本件発明のインターポーザー２は、被検査ＩＣ１００に備わるリード端子１０１の間隔を検査用回路基板４の接続端子４ａ間隔に変換する中継部品であり、パスコン３を備えて、当該被検査ＩＣ１００のリード端子１０１に接触可能に配置される。本件発明のインターポーザー２は、配線回路パターンを自由に設定出来るため、被検査ＩＣ１００と検査用回路基板４との端子間ピッチが異なる場合でもこれら被検査ＩＣ１００と検査用回路基板４との電気的接続を確実に行い、電気特性検査を正常に行うことが出来る。

　また、本件発明のインターポーザー２は、配線回路パターンを自由に設定可能であるため、上述したパスコン３を被検査ＩＣ１００と上述した検査用回路基板４との間に配置するためのスペースを確保することが出来る。すなわち、本件発明のインターポーザー２によれば、当該パスコン３を被検査ＩＣ１００の直近に配置することが可能となるため、当該被検査ＩＣ１００と当該パスコン３との間の電気的距離について更なる短縮化を図ることが出来る。従って、本件発明に係るＩＣ検査装置１は、当該インターポーザー２を用いることにより、ノイズが当該被検査ＩＣ１００に伝わるのを効果的に防いで電気特性検査の高精度化を図ることが出来る。

　そして、本件発明のインターポーザー２は、リジット（硬質）基板からなるものである。本件発明のインターポーザー２は、リジット基板からなることで撓み難く、被検査ＩＣ１００のリード端子１０１を直接的に接触させた場合でも当該リード端子１０１との電気的接続を長時間に亘り良好な状態に維持することが出来る。よって、本件発明のインターポーザー２によれば、電気特性検査を長期間安定して高い精度で行うことができ、近年の高集積化及び高機能化により端子間ピッチが狭くなった被検査ＩＣ１００にも対応することが出来る。更に、本件発明のインターポーザー２は、リジット基板からなることで、撓みによる端子ピッチの変動が生じ難くなるため、従来のように被検査ＩＣ１００と検査用回路基板４との間に上述したＩＣソケット６０等の中継部品を別途介在させる必要がなくなり、ＩＣ検査装置１の小型化及びメンテナンスフリーの実現を図ることが出来る。なお、本件発明のインターポーザー２の基材としては、例えばセラミックス、ポリイミド、ガラスエポキシ等の材質を採用することが出来る。

　ここで、本件発明のインターポーザー２は、配線回路付きガラス基板からなることも好ましい。ガラス基板は、平滑性、加工性、可視光透過性、電気絶縁性等の特性に優れることから、ＩＣ検査装置１として好適に用いることが出来る。ガラス基板の材質に関しては、電気的絶縁性を発揮する限り特に限定されないが、コスト面や入手容易性を考慮するとホウケイ酸ガラスやソーダ石灰ガラス等を用いることが好ましい。なお、このガラス基板の厚さやサイズに関しても、特段の制限はなく、市場の要求に応じて適宜選択出来る。

　ガラス基板の表面に導電金属層を形成する方法としては、無電解めっき法、物理蒸着法、無電解めっき法等を採用することが出来る。また、予めガラス基板の表面にゾル－ゲル法を用いてセラミックス材等からなる多孔質皮膜を形成し、その表面に導電金属層を設けることも出来る。当該多孔質皮膜を予めガラス基板の表面に形成することでアンカー効果が得られ、当該導電金属層をガラス基板により強固に密着させることが出来る。

　配線回路付ガラス基板は、ガラス基板の表面に導電金属層を設けた後、常法に基づき当該導電金属層にエッチングレジストを設けて、エッチングパターンを露光し、現像して、エッチング加工を行い回路形成することで得ることが出来る。例えば、当該導体金属層は、銅や銅合金、ニッケルやニッケル合金等の材質とすることが出来る。

　以上に本件発明に係るＩＣ検査装置１を構成する検査用回路基板４及びインターポーザー２について説明したが、本件発明に係るＩＣ検査装置１は、図２に示す如く、ＩＣソケット１０を更に構成に備えることも出来る。当該ＩＣソケット１０は、被検査ＩＣ１００及び当該インターポーザー２を固定する収容部１１ａを備え、これら被検査ＩＣ１００及び当該インターポーザー２を上述した検査用回路基板４と電気的に接続可能な構造を有するものである。当該ＩＣソケット１０は、当該インターポーザー２を被検査ＩＣ１００のリード端子１０１に向けて押圧付勢すると共に当該インターポーザー２と当該検査用回路基板４との間の電気的接続を行うスプリングコネクタピン５と、当該リード端子１０１の当該インターポーザー２から離間する方向への移動を防止するリード端子係止部１３とを備えたものとすることが出来る。

　本件発明に係るＩＣ検査装置１は、上述したＩＣソケット１０を更に構成に備えることで、被検査ＩＣ１００と上述した検査用回路基板４との間における電気的接続をより確実に行うことが出来る。特に、本件発明のＩＣソケット１０は、インターポーザー２に備わる全ての接続端子２ａが略均一に被検査ＩＣ１００の対応するリード端子１０１に押し当てられるよう当該スプリングコネクタピン５を当該インターポーザー２の外縁に所定間隔毎に配することで、局所的に付勢力がかかるのを防ぎ、検査精度を向上させることが出来る。また、本件発明のＩＣソケット１０は、このようなスプリングコネクタピン５を備えることで、当該ＩＣソケット１０と当該検査用回路基板４との物理的距離を短くして、従来よりもＩＣ検査装置１の小型化を図ることが出来る。

　また、本件発明のＩＣソケット１０は、上述したスプリングコネクタピン５を備えることで、図５に示す従来のＩＣソケット６０のような係止コンタクト部品６２を用いなくとも被検査ＩＣ１００と検査用回路基板４との電気的接続を安定して確保することが出来る。本件発明のスプリングコネクタピン５は、先端部５ａ，５ａがバネ５ｂにより直進的にストローク動作する構造を備えたものであるため、従来の係止コンタクト部品６２に比べてヘタレや摩耗が生じ難い。また、本件発明のＩＣソケット１０は、当該スプリングコネクタピン５の先端部５ａをリジット基板からなるインターポーザー２に接触させるため、従来のようにＩＣソケット１０が摩耗損傷する現象も生じ難い。

　ここで、本件発明のＩＣソケット１０は、その形状に関して特に限定されず、被検査ＩＣ１００の種類や形状等に応じて変更することが出来る。例えば、本件発明のＩＣソケット１０は、ＩＣソケット本体１１と当該ＩＣソケット本体１１に脱着自在なＩＣソケット蓋体１２とから構成されたものとすることも出来る。この場合、当該ＩＣソケット１０は、図２に例示するように、当該ＩＣソケット蓋体１２に上述したリード端子係止部１３を設け、当該ＩＣソケット蓋体１２を当該ＩＣソケット本体１１に装着した場合に、当該ＩＣソケット本体１１に収容された被検査ＩＣ１００及び上述したインターポーザー２が当該ＩＣソケット本体１１から脱離するのを防ぐ構成とすることが出来る。当該ＩＣソケット蓋体１２を当該ＩＣソケット本体１１に装着させる方法に関しては、特に限定されず、当該ＩＣソケット蓋体１２を当該ＩＣソケット本体１１に回転可能に軸支させる等して検査効率の向上を図ることも出来る。また、当該ＩＣソケット１０は、その材質に関して特に限定されず、例えば所望の形状を安価に製造するために樹脂材料で製造することも出来る。

　本件発明のＩＣソケット１０は、上述した構成を備えることで、ＩＣ検査装置１の大型化を極力招かずに、被検査ＩＣ１００とインターポーザー２との間の電気的接続を安定且つ確実に行うことが出来る。

　以上に、本件発明に係るＩＣ検査装置１について説明したが、以下に本件発明の実施例を示し、本件発明をより詳細に説明する。なお、本件発明はこれらの例により何ら限定されるものではない。

　本実施例では、被検査ＩＣの電源経路に生じるノイズの確認を行うに際して、図２に示す構成と同じ構成のＩＣ検査装置１を採用した。具体的に、本実施例では、パスコン３を接続したリジット基板からなるインターポーザー２を被検査ＩＣ１００に隣接配置したＩＣ検査装置１を用いた。また、本実施例で用いる被検査ＩＣ１００は、図５に示す被検査ＩＣ１００と同じく、薄板構造のパッケージ本体の四方の縁部からＬ字形状の外部リード端子を突出したＱＦＰ(クアッドフラットパッケージ)と称される表面実装型ＩＣとした。

　そして、本実施例では、被検査ＩＣ１００の電源経路に生じるノイズの確認を行うに際し、当該被検査ＩＣ１００の出力側の電極パッド部でどの程度の電圧変動が生じるかシミュレーションを行った。このシミュレーションでは、検査電圧を５Ｖとし、当該被検査ＩＣ１００の消費電流を２Ａ、１Ａ、０．５Ａと設定した場合における電圧変動を確認した。また、本実施例では、本シミュレーション行うに際し、高周波用パスコンとしての効果をみるために、被検査ＩＣ１００への供給電流の立ち上げ及び立ち下げ時間を５μＳと急峻に設定した。

　図３には、上述した本実施例の条件に基づきシミュレーションを行って得られた電圧波形を示した。図３より、本実施例のＩＣ検査装置１を用いたときの最大電圧変動は、ＩＣの消費電力が２Ａのときに約０．５Ｖ（＋０Ｖ、－０．５Ｖ）であった。また、本実施例のＩＣ検査装置１を用いたときは、被検査ＩＣ１００への供給電流の立ち上げ及び立ち下げに対して、出力側の電圧が高い応答性で変化した。

比較例

　本比較例では、上述した実施例と対比すべく、被検査ＩＣ１００の電源経路に生じるノイズの確認を行うに際して、図５に示す構成と同じ構成のＩＣ検査装置５０を採用した。具体的に、本比較例では、被検査ＩＣ１００と検査用回路基板８０との間にアダプタ７０を介在させ、当該被検査ＩＣ１００とパスコン９０との間の電気的距離が実施例よりも長い構成のＩＣ検査装置５０を用いた。また、本比較例で用いる被検査ＩＣ１００は、実施例と同じものを用いた。

　そして、本比較例では、上述した実施例と同じ条件でシミュレーションを行った。図４には、上述した本比較例の条件に基づきシミュレーションを行い、得られた電圧波形を示した。図４より、本比較例のＩＣ検査装置５０を用いたときの最大電圧変動は、ＩＣの消費電力が２Ａのときに約０．９Ｖ（＋０．２Ｖ、－０．７Ｖ）であった。また、本比較例のＩＣ検査装置５０を用いたときは、被検査ＩＣ１００への供給電流の立ち上げ及び立ち下げに対して、出力側の電圧が低い応答性で変化した。

＜実施例と比較例との対比＞
　図３，４に示すように、ＩＣの消費電力が２Ａのときの最大電圧変動が、比較例では約０．９Ｖ（＋０．２Ｖ、－０．７Ｖ）であったのに対して、実施例では約０．５Ｖ（＋０Ｖ、－０．５Ｖ）に改善した。この結果より、比較例よりも実施例のＩＣ検査装置１を用いた方が、被検査ＩＣ１００の出力側の電極パッド部での電圧変動が小さくなり、被検査ＩＣ１００の電源経路に生じるノイズを軽減させて高精度な電気特性検査を行えることが分かった。また、比較例よりも実施例のＩＣ検査装置１を用いた方が、被検査ＩＣ１００への供給電流の立ち上げ及び立ち下げに対して出力側の電圧が高い応答性で変化し、高周波ＩＣを検査する場合でも好適であることが理解出来る。

　以上のことから、本件発明に係るＩＣ検査装置１によれば、従来構成のＩＣ検査装置５０に比べ、パスコン３から被検査ＩＣ１００に至るまでの電源経路における寄生インダクタンス等に起因するＭＨｚ帯域のノイズの発生を効果的に抑制して、検査精度の向上を十分に図れることが分かった。

　本件発明に係るＩＣ検査装置によれば、パスコンが被検査ＩＣの電源経路におけるノイズの発生を効果的に抑制して、検査精度の向上を十分に図ることが出来る。また、本件発明に係るＩＣ検査装置は、被検査ＩＣの装脱着時に摩耗やヘタレが起こり難いため、メンテナンスフリーを実現することが出来る。従って、本件発明に係るＩＣ検査装置は、近年の高集積化及び高機能化したＩＣであっても長期間に亘り高精度で電気特性検査を行うことができ、高品質のＩＣを安定して提供することが出来る。

　　　１　　ＩＣ検査装置
　　　２　　インターポーザー
　　２ａ　　接続端子（インターポーザー）
　　　３　　バイパスコンデンサ（パスコン）
　　　４　　検査用回路基板
　　４ａ　　接続端子（検査用回路基板）
　　　５　　スプリングコネクタピン
　　１０　　ＩＣソケット
　　１１　　ＩＣソケット本体
　　１２　　ＩＣソケット蓋体
　　１３　　リード端子係止部
　　５０　　ＩＣ検査装置（従来）
　　６０　　ＩＣソケット
　　６１　　接続端子（ＩＣソケット）
　　６２　　係止コンタクト部品
　　７０　　アダプタ
　　７１　　スプリングコネクタピン
　　８０　　検査用回路基板
　　８１　　スルーホール
　　９０　　バイパスコンデンサ（パスコン）
　１００　　被検査ＩＣ
　１０１　　リード端子

Claims

　被検査ＩＣの電気特性検査を行うＩＣ検査装置であって、
　検査用回路基板と、当該被検査ＩＣと当該検査用回路基板とを中継するインターポーザーとを備え、
　当該インターポーザーが、当該被検査ＩＣのリード端子が当接するリジット基板からなり、
　当該リジット基板は、バイパスコンデンサを備えることを特徴とするＩＣ検査装置。
　前記バイパスコンデンサは、前記被検査ＩＣと前記検査用回路基板との間に配置された請求項１に記載のＩＣ検査装置。
　前記インターポーザーは、配線回路付きガラス基板である請求項１又は請求項２に記載のＩＣ検査装置。
　前記被検査ＩＣ及び前記インターポーザーを固定する収容部を備え、
　当該インターポーザーを当該被検査ＩＣのリード端子に向けて押圧付勢すると共に当該インターポーザーと前記検査用回路基板との間の電気的接続を行うスプリングピンと、
　当該リード端子の当該インターポーザーから離間する方向への移動を防止するリード端子係止部とを備えたＩＣソケットを備えた請求項１～請求項３のいずれかに記載のＩＣ検査装置。