(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【背景技術】
【0002】
従来、半導体集積回路(パッケージ)や液晶パネルなどの検査対象の導通状態検査や動作特性検査を行う際には、検査対象と検査用信号を出力する信号処理装置との間の電気的な接続を図るために、コンタクトプローブを複数収容するプローブユニットが用いられる。プローブユニットにおいては、近年の半導体集積回路や液晶パネルの高集積化、微細化の進展に伴い、コンタクトプローブ間のピッチを狭小化することにより、高集積化、微細化された検査対象にも適用可能な技術が進歩してきている。また、両面に電極が配設されているパッケージも用いられるようになってきている。
【0003】
パッケージの両面に設けられた電極にそれぞれ接触して検査を行う技術として、両面に設けられた電極に対し、コンタクトプローブおよび配線を用いることにより検査用の回路基板上の電極と接触させて電気的な導通を確保して検査(測定)を行う検査装置が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
【0004】
また、特許文献1では、吸引によりパッケージを保持する吸着ブロックが設けられた構成も開示されている。吸着ブロックでパッケージを吸着して搬送することにより、プローブユニットにおいてパッケージの交換を行いながら検査を行う際、複数のパッケージの検査を効率的に行うことが可能となる。
【0005】
ところで、検査対象となる半導体集積回路において、実装面積の削減や配線の短縮を目的として、異なる半導体パッケージを積層するパッケージ態様が近年実用化されている。半導体パッケージの多層化の一例としてPoP(Package on Package)が挙げられる。PoPでは、二つの半導体パッケージのうちの少なくとも一方の半導体パッケージが両面に電極を有している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、特許文献1の技術をPoPに適用して、積層される二つの半導体パッケージ間の導通状態検査を行う際、吸着ブロックが二つの半導体パッケージ間に設けられ、この吸着ブロックの吸引孔を確保する必要があるため、二つの半導体パッケージを積層方向に並べた状態で検査を行うことができない。このため、二つの半導体パッケージを積層方向からずらして並べた状態で検査を行わなければならず、各電極間の信号の導通経路が長くなって検査のタクトタイムが長くなったり、信号の経路長がばらついて検査精度が低下したりするという問題があった。
【0008】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、二つの半導体パッケージを検査する場合において、検査精度の低下およびタクトタイムの増大を抑制して導通状態検査を行うことができる検査ユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる検査ユニットは、少なくとも一方が両面に電極を有する略板状の二つの接触対象物であって、積層方向に並べた前記二つの接触対象物の検査を行う検査ユニットであって、長手方向の一方の端部側で、一方の接触対象物の表面に設けられた電極と接触するとともに、他方の端部側で他方の接触対象物の電極と接触する第1のコンタクトプローブと、長手方向の一方の端部側で、前記一方の接触対象物の裏面に設けられた電極と接触するとともに、他方の端部側で検査用の信号を出力する基板の電極と接触する第2のコンタクトプローブと、前記一方の接触対象物を吸着して保持する吸着保持部を有するとともに、複数の前記第1のコンタクトプローブを所定のパターンにしたがって収容して保持する第1のプローブホルダと、複数の前記第2のコンタクトプローブを所定のパターンにしたがって収容して保持する第2のプローブホルダと、前記第1のプローブホルダに積層されるとともに、前記第1のプローブホルダとの積層側で前記他方の接触対象物を保持するベース部と、を備え、前記他方の接触対象物と前記第1のプローブホルダとの間には、隙間が形成されていることを特徴とする。
【0010】
また、本発明にかかる検査ユニットは、上記の発明において、前記ベース部には、前記隙間と外部とを連通する流路が形成されていることを特徴とする。
【0011】
また、本発明にかかる検査ユニットは、上記の発明において、前記吸着保持部は、弾性材料を用いて形成され、前記一方の接触対象物を吸引して保持する略筒状をなし、前記隙間に連通する貫通孔が形成された吸着パッドと、前記吸着パッドの外周を保持するとともに、前記第1のプローブホルダに対して接離自在に取り付けられる保持部と、前記保持部が前記第1のプローブホルダから離れる方向に付勢するコイルばねと、を有することを特徴とする。
【0012】
また、本発明にかかる検査ユニットは、上記の発明において、前記第1のコンタクトプローブは、前記長手方向の一方の端部側に設けられ、先細な先端形状をなす複数の爪部を有し、前記接触対象物の電極と接触する第1接触部材と、前記長手方向の他方の端部側に設けられ、先細な先端形状をなす複数の爪部を有し、前記基板の電極と接触する第2接触部材と、前記第1接触部材と前記第2接触部材との間に設けられ、前記第1および第2接触部材を伸縮自在に連結するコイルばねと、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、一方の接触対象物の表面に設けられた電極と接触するとともに、他方の接触対象物の電極と接触する第1のコンタクトプローブと、一方の接触対象物の裏面に設けられた電極と接触するとともに、基板の電極と接触する第2のコンタクトプローブと、一方の接触対象物を吸着して保持する吸着保持部を有するとともに、複数の第1のコンタクトプローブを収容して保持する第1のプローブホルダと、複数の第2のコンタクトプローブを収容して保持する第2のプローブホルダと、第1のプローブホルダに積層されるとともに、第1のプローブホルダとの積層側で他方の接触対象物を保持するベース部と、を備え、他方の接触対象物と第1のプローブホルダとの間に隙間が形成されるようにしたので、二つの半導体パッケージを検査する場合において、検査精度の低下およびタクトタイムの増大を抑制して導通状態検査を行うことができるという効果を奏する。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明を実施するための形態を図面と共に詳細に説明する。なお、以下の実施の形態により本発明が限定されるものではない。また、以下の説明において参照する各図は、本発明の内容を理解でき得る程度に形状、大きさ、および位置関係を概略的に示してあるに過ぎない。すなわち、本発明は各図で例示された形状、大きさ、および位置関係のみに限定されるものではない。
【0016】
図1は、本発明の実施の形態にかかる検査ユニット1の概略構成を示す部分断面図である。
図1に示す検査ユニット1は、検査対象物である半導体パッケージ100,200の電気特性検査を行う際に使用する装置であって、半導体パッケージ100と半導体パッケージ100へ検査用信号を出力する回路基板300(
図4参照)との間を電気的に接続する装置である。半導体パッケージ100,200は、互いに積層されてなるPoPとして機器などに用いられる。本実施の形態において、半導体パッケージ100は、両面に電極が設けられている。また、半導体パッケージ200は、例えばDDR(Double Data Rate)により実現され、PoPとして半導体パッケージ100上に実装される。
【0017】
検査ユニット1は、金属または合金などの導電性材料を用いて形成され、長手方向の一方の端部側で被接触体である半導体パッケージ100の一つの電極と接触し、他方の端部側で半導体パッケージ200の異なる電極とそれぞれ接触する複数のコンタクトプローブ2(以下、単に「プローブ2」という)と、金属または合金などの導電性材料を用いて形成され、長手方向の一方の端部側で被接触体である半導体パッケージ100の一つの電極と接触し、他方の端部側で回路基板300の異なる電極とそれぞれ接触する複数のコンタクトプローブ3(以下、単に「プローブ3」という)と、複数のプローブ2を所定のパターンにしたがって収容して保持する第1のプローブホルダ4(以下、単に「プローブホルダ4」という)と、複数のプローブ3を所定のパターンにしたがって収容して保持する第2のプローブホルダ5(以下、単に「プローブホルダ5」という)と、プローブホルダ4と連結するとともに、図示しない吸気ポンプなどに接続されるベース部6と、を備える。なお、プローブホルダ5の周囲に設けられ、検査の際に複数のプローブ2と接触する半導体パッケージ100の位置ずれが生じるのを抑制するホルダ部材を有するものであってもよい。
【0018】
図2は、本実施の形態にかかる検査ユニット1の要部の構成を示す部分断面図であって、プローブホルダ4に収容されるプローブ2の詳細な構成を示す図である。
図2に示すプローブ2(第1のコンタクトプローブ)は、半導体パッケージ100,200の検査を行なうときにその半導体パッケージ200の接続用電極201に接触する第1プランジャ21と、半導体パッケージ100の接続用電極101に接触する第2プランジャ22と、第1プランジャ21と第2プランジャ22との間に設けられて2つの第1プランジャ21および第2プランジャ22を伸縮自在に連結するコイルばね23とを備える。プローブ2を構成する第1プランジャ21および第2プランジャ22、ならびにコイルばね23は同一の軸線を有している。プローブ2は、半導体パッケージ100,200をコンタクトさせた際に、コイルばね23が軸線方向に伸縮することによって半導体パッケージ100,200の接続用電極への衝撃を和らげるとともに、半導体パッケージ100,200に荷重を加える。
【0019】
プローブホルダ4は、樹脂、マシナブルセラミック、シリコンなどの絶縁性材料を用いて形成され、
図2の上面側に位置する第1部材41と下面側に位置する第2部材42とが積層されてなる。第1部材41および第2部材42には、複数のプローブ2を収容するためのホルダ孔43および44が同数ずつ形成され、プローブ2を収容するホルダ孔43および44は、互いの軸線が一致するように形成されている。ホルダ孔43および44の形成位置は、半導体パッケージ100の配線パターンに応じて定められる。
【0020】
図3は、本実施の形態にかかる半導体パッケージの検査時における検査ユニットの要部の構成を示す部分断面図であって、プローブホルダ4を用いた半導体パッケージ100,200の検査時の状態を示す図である。半導体パッケージ100,200の検査時には、半導体パッケージ100,200からの接触荷重により、コイルばね23は長手方向に沿って圧縮された状態となる。コイルばね23が圧縮されると、
図3に示すように、第1プランジャ21の基端部がコイルばね23内に進入し、該コイルばね23の内周側と摺接する。
【0021】
図4は、本実施の形態にかかる検査ユニット1の要部の構成を示す部分断面図であって、プローブホルダ5に収容されるプローブ3の詳細な構成を示す図である。
図4に示すプローブ3(第2のコンタクトプローブ)は、半導体パッケージ100,200の検査を行なうときにその半導体パッケージ100の接続用電極102に接触する第1プランジャ31と、検査回路を備えた回路基板300の電極301に接触する第2プランジャ32と、第1プランジャ31と第2プランジャ32との間に設けられて2つの第1プランジャ31および第2プランジャ32を伸縮自在に連結するコイルばね33とを備える。プローブ3を構成する第1プランジャ31および第2プランジャ32、ならびにコイルばね33は同一の軸線を有している。プローブ3は、半導体パッケージ100をコンタクトさせた際に、コイルばね33が軸線方向に伸縮することによって半導体パッケージ100の接続用電極への衝撃を和らげるとともに、半導体パッケージ100および回路基板300に荷重を加える。
【0022】
プローブホルダ5は、樹脂、マシナブルセラミック、シリコンなどの絶縁性材料を用いて形成され、
図4の上面側に位置する第1部材51と下面側に位置する第2部材52とが積層されてなる。第1部材51および第2部材52には、複数のプローブ3を収容するためのホルダ孔53および54が同数ずつ形成され、プローブ3を収容するホルダ孔53および54は、互いの軸線が一致するように形成されている。ホルダ孔53および54の形成位置は、半導体パッケージ100の配線パターンに応じて定められる。
【0023】
検査時に回路基板300から半導体パッケージ100に供給される検査用信号は、回路基板300の電極301からそれぞれプローブ3を経由して半導体パッケージ100の接続用電極102へ到達する。また、半導体パッケージ100に到達した検査用信号は、半導体パッケージ100の接続用電極101からそれぞれプローブ2を経由して半導体パッケージ200の接続用電極201へ到達する。
【0024】
具体的には、プローブ3において、第2プランジャ32、密着巻き部33a、第1プランジャ31を経由して半導体パッケージ100の接続用電極102へ到達する。このように、プローブ3では、第1プランジャ31と第2プランジャ32とがコイルばね33の密着巻き部を介して導通するため、電気信号の導通経路を最小にすることができる。したがって、検査時にコイルばね33の粗巻き部に信号が流れるのを防止し、インダクタンスの低減および安定化を図ることができる。なお、プローブ2においても同様の導通経路となる。
【0025】
また、第1プランジャ21,31および第2プランジャ22の先端には先細な先端形状をなす複数の爪部21a,22a,31aが形成されているため、接続用電極101,102,201の表面に酸化皮膜が形成されている場合であっても酸化皮膜を突き破り、第1プランジャ21,31および第2プランジャ22の各先端を接続用電極101,102,201と直接接触させることができる。
【0026】
ここで、爪部21a,22a,31aは、第1プランジャ21,31および第2プランジャ22の先端部の外縁に沿って複数設けられ、接続用電極101,102,201の表面に対して、いずれかの頂点が接触する。なお、爪部21a,22a,31aは、第1プランジャ21,31および第2プランジャ22の先端の端部において、爪部21a,22a,31aの形成領域がプランジャの長手方向に垂直な方向の端面を均等に等分し、4つ以上設けられることが好ましい。
【0027】
図5は、本実施の形態にかかる検査ユニット1の要部の構成を示す部分断面図であって、プローブホルダ4およびベース部6の一部の構成を示す図である。
図6は、
図1に示す検査ユニット1を上方からみた図であって、ベース部6の上面の構成を示す図である。
図7は、
図1に示す検査ユニット1の要部の構成を下方からみた図であって、プローブホルダ4を取り除いた状態でベース部6を下方からみた図である。
図8は、
図1に示す検査ユニット1の要部の構成を上方からみた図であって、第2部材6bを取り除いた状態のベース部6の第1部材6aの上面の構成を示す図である。
【0028】
ベース部6は、
図5に示すように、第1部材6aと第2部材6bとが積層されてなる。第1部材6aおよび第2部材6bは、略板状をなし、角部が面取りされてなる形状をなしている。第1部材6aおよび第2部材6bは、樹脂、マシナブルセラミック、シリコンなどの絶縁性材料を用いて形成してもよいし、金属または合金などの導電性材料を用いて形成してもよい。
【0029】
第1部材6aには、第2部材6bとの積層側と異なる側の主面に形成され、第1部材41の一部を収容可能な開口を有する第1収容部61と、第1収容部61の内部に形成され、半導体パッケージ200を収容可能な開口を有する第2収容部62と、が設けられている。第1部材6aには、第1収容部61および第2収容部62により、板厚方向に平行な面を切断面とする断面が、段付き形状をなす中空空間を形成している。
【0030】
また、第1部材6aには、第1収容部61の底部であって、第2収容部62の外縁から板厚方向に延びる略円柱状の孔である第1孔63と、第1孔63と対向する位置に設けられ、第1収容部61の底部であって、第2収容部62の外縁から板厚方向に延びる略円柱状の孔である第2孔64と、第2部材6bとの積層側の主面に設けられ、第1孔63および第2孔64を連結するとともに、第1部材6aの主面を刳り貫いてなる第1溝部65と、が形成されている。
【0031】
一方、第2部材6bには、板厚方向に貫通する略円柱状の孔である孔部66と、第1部材6aとの積層側と異なる側の主面に設けられ、孔部66の外周に沿って設けられる円環状の溝である第2溝部67と、が形成されている。また、第2溝部67には、図示しない吸気ポンプとの接続の際の密閉性を確保するOリング400が配設されている。
【0032】
ベース部6では、第1部材6aと第2部材6bとが積層されることによって、第1溝部65と孔部66とが連通し、略Y字状をなす流路が形成される。この流路より、第1部材6aおよび第2部材6bの板厚方向に気体を流通させることができる。
【0033】
図9は、本実施の形態にかかる検査ユニットの要部の構成を示す断面図であって、プローブホルダ4に設けられる吸着保持部7の一部の構成を示す図である。吸着保持部7は、
図9に示すように、ゴムや樹脂などの弾性材料を用いて形成され、半導体パッケージ100を吸引して保持する略筒状をなす吸着パッド70と、吸着パッド70の外周を保持するとともに、プローブホルダ4(後述するホルダ孔46の段部)に対して接離自在に取り付けられる保持部71と、プローブホルダ4および保持部71に当接し、保持部71がプローブホルダ4から離れる方向に付勢するコイルばね72と、を有する。吸着パッド70には、筒状の中空空間である貫通孔701が形成されている。また、保持部71は、外周から突出する円環状をなす突出部711を有する。
【0034】
一方、プローブホルダ4の第1部材41および第2部材42には、保持部71およびコイルばね72を収容するためのホルダ孔45および46が形成され、保持部71およびコイルばね72を収容するホルダ孔45および46は、互いの軸線が一致するように形成されている。
【0035】
ホルダ孔45および46は、ともに貫通方向に沿って径が異なる段付き孔形状をなしている。すなわち、ホルダ孔45は、プローブホルダ4の上端面に開口を有する小径部45aと、この小径部45aよりも径が大きい大径部45bとからなる。小径部45aは、コイルばね72の内周の径と比して小さい径である。また、大径部45bは、コイルばね72の外周の径または突出部711の縁端部のなす径と比して若干大きい径である。
【0036】
他方、ホルダ孔46は、プローブホルダ4の下端面に開口を有する小径部46aと、この小径部46aよりも径が大きい大径部46bとからなる。小径部46aは、突出部711を除く保持部71の外周の径と比して若干大きい径である。また、大径部46bは、コイルばね72の外周の径または突出部711の縁端部のなす径と比して若干大きい径である。
【0037】
コイルばね72は、ホルダ孔45の小径部45aと大径部45bとの境界壁面に当接することにより、プローブホルダ4からの抜止機能を有する。また、保持部71の突出部711は、ホルダ孔46の小径部46aと大径部46bとの境界壁面に当接することにより、プローブホルダ4からの抜止機能を有する。コイルばね72は、小径部45aと突出部711との間に設けられ、保持部71を第1部材41側から第2部材42側に向けて付勢している。
【0038】
ベース部6にプローブホルダ4が取り付けられると、貫通孔701と、第1孔63(または第2孔64)、第1溝部65および孔部66がなす流路とが、半導体パッケージ200とプローブホルダ4(第1部材41)の主面との間に形成される隙間を介して連通する。これにより、プローブホルダ4およびベース部6の内部に気体を流通させることができる。
【0039】
図10は、本実施の形態にかかる検査ユニット1における気体の流通を説明する図である。ベース部6の孔部66に吸気ポンプ(図示せず)が接続されて孔部66内が吸気されると、吸着パッド70における貫通孔701の開口では吸引力が生じる。貫通孔701から吸引された気体は、大径部45b、小径部45aを経由してプローブホルダ4と半導体パッケージ200との間の隙間に流れ込む。
【0040】
プローブホルダ4と半導体パッケージ200との間の隙間に流れ込んだ気体は、複数の接続用電極201の間を通過して、第1孔63(または第2孔64)に流れ込む。その後、気体は、第1孔63(または第2孔64)から第1溝部65と孔部66とがなす流路を通過して孔部66の外部に排出される。
【0041】
上述したような気体の流通経路を確保することによって、半導体パッケージ100,200を積層方向に並べて検査を行うことができる。これにより、積層方向からずらして並べることによる検査ユニットの大型化を抑制することができる。また、信号の導通経路は、プローブ2,3のみを介するものであり、配線などにより経路が長くなることがないため、タクトタイムの増大および検査精度の低下を抑制することができる。
【0042】
上述した実施の形態によれば、積層方向に並べた二つの半導体パッケージにおいて、この二つの半導体パッケージ間に一方の半導体パッケージを吸着して保持する吸着保持部を設け、該他方の半導体パッケージと吸着保持部との間に形成される隙間を介して吸着にかかる気体の流通を行わせるようにしたので、二つの半導体パッケージを検査する場合において、検査精度の低下およびタクトタイムの増大を抑制して導通状態検査を行うことができる。さらに、吸着パッドによって半導体パッケージを吸着および搬送して、半導体パッケージを順次交換して検査することにより、効率的な検査を実施することができる。
【0043】
ここで、上述した実施の形態では、接続用電極が半球状をなすものとして説明したが、QFP(Quad Flat Package)等に用いられる平板状をなすリードであってもよい。
【0044】
また、各フランジ部の各先端部側の端部およびホルダ孔の大径部と小径部との各境界壁面がテーパ状をなすものであってもよい。これにより、プローブをホルダに取り付けた場合のプローブの軸線方向と垂直な方向の位置決めを一段と確実に行うことができる。
【0045】
なお、プローブ2,3は、プランジャとコイルばねで構成されるものに限らず、ポゴピン、またはワイヤーを弓状に撓ませて荷重を得るワイヤープローブでもよい。また、コイルばねの密着巻き部と粗巻き部とは逆の態様をなしていてもよい。この場合、第1および第2プランジャの基端部の長さも逆であることが好ましい。また、上述したプローブに合わせて、プローブホルダも適宜変更が可能である。