(57)【要約】【課題】素子試験の低コスト化且つ作業効率の向上を図る。【解決手段】半導体素子等の電子部品の電気的特性試験に用いられる素子試験装置に搭載されたコンタクトピン１であって、前記電子部品の電極に接触させるコンタクトピン１の接触部１２ａが脱着可能であることを特徴とする。このようなコンタクトピン１を搭載した素子試験装置を用いれば、精度よく素子試験を遂行することができ、素子試験の低コスト化且つ作業効率の向上を図ることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品の電気的特性試験に用いられるコンタクトピンであって、
前記電子部品に接触させる前記コンタクトピンの接触部が脱着可能であることを特徴とするコンタクトピン。
【請求項２】
前記接触部がねじ止めまたは圧着により、前記コンタクトピンの先端に取り付けられることを特徴とする請求項１記載のコンタクトピン。
【請求項３】
前記接触部の材質が金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、錫（Ｓｎ）、タングステン（Ｗ）、ニッケル（Ｎｉ）のいずれかの金属、または、少なくとも２つ以上の前記金属を含む合金により構成されていることを特徴とする請求項１記載のコンタクトピン。
【請求項４】
前記接触部の表面に金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、錫（Ｓｎ）、タングステン（Ｗ）、ニッケル（Ｎｉ）のいずれかの金属、または、少なくとも２つ以上の前記金属を含む合金が被覆していることを特徴とする請求項１記載のコンタクトピン。
【請求項５】
電子部品の電気的特性試験をする素子試験装置であって、
前記電子部品に接触させるコンタクトピンを少なくとも一つ搭載し、搭載した前記コンタクトピンの接触部が脱着可能であることを特徴とする素子試験装置。
【請求項６】
前記コンタクトピンのそれぞれに、電圧印加用の配線が接続されていることを特徴とする請求項５記載の素子試験装置。
【請求項７】
前記コンタクトピンが支持部材により支持され、前記支持部材に電圧印加用の配線が接続されていることを特徴とする請求項５記載の素子試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はコンタクトピン及び素子試験装置に関し、特に半導体素子の電気的特性を試験するコンタクトピン及び素子試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ウェハ状態或いはチップ状態の半導体素子の電気的特性を試験する場合、半導体素子の電極と外部試験装置との電気的な接触を図る手段として、コンタクトピンが用いられる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
しかし、このような試験を繰り返すと、前記電極に使用されている電極材が通電により発熱・軟化して、電極からの軟化物がコンタクトピンに付着する場合がある。そして、電極に付着した異物（軟化物）が酸化し、コンタクトピンと前記電極との接触抵抗が増加したり、接触抵抗の増加によって接触部の発熱、酸化が更に進行したりするといった問題が生じている。更に、発熱によって前記電極が融点以上になると、当該電極が溶融して、コンタクトピンに別の異物（溶融物）が付着する場合もある。また、過熱や異物、もしくは半導体素子自身の製造上に起因する要因によって半導体素子自体が破壊する場合もあり、この場合には当該半導体素子の母材（シリコン等）が破壊時の熱により溶解し、これがコンタクトピン先端に付着、堆積する。また、コンタクトピンに付着した異物が新規の半導体素子の電極に接触すると、当該電極に損傷を与えてしまう場合がある。
【０００４】
このような問題に対処するために、コンタクトピンの先端を研磨して、異物を除去する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。また、コンタクトピンの先端を化学的に洗浄して、異物を除去する方法もある（例えば、特許文献２参照）。また、コンタクトピン自体を手動で新品に交換するのも、一つの手段である。
【特許文献１】特開２０００−０１９２２６号公報
【特許文献２】特開２００４−２５９５３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、コンタクトピンを研磨すると、その先端形状が変形したり、コンタクトピンのコーティング層が剥離したりする場合がある。これにより、コンタクトピンと電極との接触抵抗が増加したり、接触抵抗がばらついたりするという問題が発生している。
【０００６】
また、研磨する際に、研磨材を用いると、コンタクトピンに残存する研磨材が半導体素子に付着し、半導体素子の特性に悪影響を与えるという副次的な問題も発生している。
また、異物を化学的に洗浄する方法では、薬液槽、排気等の設備が大規摸になったり、洗浄時間が長時間に及んだりすることから、コスト高を招来してしまう。
【０００７】
また、コンタクトピン自体を手動で全交換する場合には、コンタクトピンの取り外し、コンタクトピンに接続されている配線の取り外し、更に、これらの再取り付け等に時間を要してしまい、作業効率が向上しないという問題点があった。
【０００８】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、精度よく素子試験を遂行することができ、低コスト且つ作業効率のよいコンタクトピン及び素子試験装置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】
上記課題を解決するために、電子部品の電気的特性試験に用いられるコンタクトピンであって、前記電子部品に接触させる前記コンタクトピンの接触部が脱着可能であることを特徴とするコンタクトピンが提供される。
【００１０】
また、電子部品の電気的特性試験をする素子試験装置であって、前記電子部品に接触させるコンタクトピンを少なくとも一つ搭載し、搭載した前記コンタクトピンの接触部が脱着可能であることを特徴とする素子試験装置が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
上記手段によれば、精度よく素子試験を遂行することができ、低コスト且つ作業効率のよい素子試験装置が実現する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本実施の形態に係るコンタクトピン及び素子試験装置を、図面を参照しながら詳細に説明する。
＜第１の実施の形態＞
図１は第１の実施の形態に係る素子試験装置の要部図である。図１では、素子試験装置に含まれるコンタクトピン１の側面図が例示されている。
【００１３】
コンタクトピン１は、棒状のプローブ１０と、当該プローブ１０を挿入するパイプ状のスリーブ１１を備えている。プローブ１０の先端には、当該プローブ１０の外径よりも大きい外径のプローブ先端部１０ａが設けられている。プローブ先端部１０ａの形状は、円柱状である。
【００１４】
また、プローブ先端部１０ａには、プローブ先端部１０ａとは別個の部材である接触部（コンタクト部）１２ａが設けられている。そして、接触部１２ａは、プローブ先端部１０ａから簡便に離脱できるとともに、プローブ先端部１０ａに簡便に装着できるようになっている（後述）。
【００１５】
また、コンタクトピン１は、スリーブ１１とプローブ先端部１０ａとの間に、スプリング１３を備えている。ここで、スプリング１３の内径は、プローブ１０の外径よりも大きく構成されている。また、スプリング１３の外径は、スリーブ１１及びプローブ先端部１０ａの外径よりも小さく構成されている。
【００１６】
このようなスプリング１３にプローブ１０を貫入させることにより、プローブ先端部１０ａは、常時、スプリング１３から反発力を受けている。また、スリーブ１１から突出しているプローブ１０をスリーブ１１内に押し込むことができ、プローブ１０をスリーブ１１内に押し込むほど、プローブ先端部１０ａは、スプリング１３のばね力によって強い反発力を受ける。
【００１７】
尚、コンタクトピン１においては、プローブ１０がスリーブ１１から抜け落ちないように、プローブ１０の中途にストッパ１０ｓｔを設けている。即ち、プローブ先端部１０ａがスプリング１３から反発力を受けても、ストッパ１０ｓｔがスリーブ１１の上端に係止されることにより、プローブ１０がスリーブ１１から外れることはない。また、必要長さ以上にプローブ１０がスリーブ１１から突出することもない。
【００１８】
また、プローブ先端部１０ａとは反対側のプローブ１０の端には、外部試験装置（図示しない）から延出された配線を接続するための接続部１４が設けられている。例えば、前記配線と接続部１４とは、半田付けまたはネジ止め等の手段によって電気的に接続される。尚、前記配線をコンタクトピン１に接続する場所については、上記接続部１４に限らず、例えば、スリーブ１１であってもよく、プローブ先端部１０ａであってもよい。
【００１９】
このようなコンタクトピン１の接触部１２ａを被検体である電子部品（例えば、半導体素子）の電極に接触させて、接触部１２ａを電子部品の電極に押し込むと、プローブ１０は、スプリング１３から反発力を受ける。そして、当該反発力が前記電極に対する接触部１２ａの押圧力になる。
【００２０】
尚、接触部１２ａの材質は、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、錫（Ｓｎ）、タングステン（Ｗ）、ニッケル（Ｎｉ）等の金属、或いはこれらの金属の少なくとも２つ以上の金属で構成された合金を主成分としている。または、接触部１２ａの表面に、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、錫（Ｓｎ）、タングステン（Ｗ）、ニッケル（Ｎｉ）等の金属、或いはこれらの金属の少なくとも２つ以上の金属で構成された合金がコーティングされた構成であってもよい。これらの金属を接触部１２ａの材質とすることにより、接触部１２ａと電子部品の電極との接触抵抗が低減する。
【００２１】
また、プローブ１０、プローブ先端部１０ａ並びにスリーブ１１の材質は、例えば、ステンレス鋼、炭素系鋼等を主成分としている。
次に、接触部１２ａがプローブ先端部１０ａから脱着可能に構成されている構造について説明する。尚、以下に例示する図では、図１と同一の部材には同一の符号を付している。
【００２２】
図２は接触部１２ａとプローブ先端部１０ａの構造を説明するための要部図である。当該図２においては、図２（ａ）〜図２（ｄ）までの４つの形態が例示されている。
例えば、図２（ａ）に示す形態では、先端が半球状の接触部１２ａに雄ねじ２０を設け、プローブ先端部１０ａに、前記雄ねじ２０に対応する雌ねじ２１を設けている。そして、雄ねじ２０と雌ねじ２１とをねじ止めすることにより、接触部１２ａをプローブ先端部１０ａに装着させたり、接触部１２ａをプローブ先端部１０ａから取り外したりすることができる。
【００２３】
また、図２（ｂ）に示す形態では、接触部１２ａに突起部２２を設け、プローブ先端部１０ａに、前記突起部２２に対応する孔部２３を設けている。そして、孔部２３に突起部２２を圧入（圧着）することにより、接触部１２ａをプローブ先端部１０ａに装着させたり、接触部１２ａをプローブ先端部１０ａから取り外したりすることができる。
【００２４】
また、図２（ｃ）に示す形態では、接触部１２ａに雌ねじ２４を設け、プローブ先端部１０ａに、前記雌ねじ２４に対応する雄ねじ２５を設けている。そして、雌ねじ２４と雄ねじ２５とをねじ止めすることにより、接触部１２ａをプローブ先端部１０ａに装着させたり、接触部１２ａをプローブ先端部１０ａから取り外したりすることができる。
【００２５】
また、図２（ｄ）に示す形態では、接触部１２ａに孔部２６を設け、プローブ先端部１０ａに、前記孔部２６に対応する突起部２７を設けている。そして、孔部２６に突起部２７を圧入することにより、接触部１２ａをプローブ先端部１０ａに装着させたり、接触部１２ａをプローブ先端部１０ａから取り外したりすることができる。
【００２６】
また、図３に、接触部とプローブ先端部の別の変形例を示す。
図３は接触部１２ｂ〜１２ｃとプローブ先端部１０ａの構造を説明するための要部図である。当該図３においては、図３（ａ）〜図３（ｃ）までの３つの形態が例示されている。
【００２７】
図３（ａ）に示す形態では、プローブ先端部１０ａの外径よりも大きい外径の接触部１２ｂに、前記プローブ先端部１０ａに対応する孔部２８を設けている。そして、孔部２８にプローブ先端部１０ａを直接圧入することにより、接触部１２ｂをプローブ先端部１０ａに装着させたり、接触部１２ｂをプローブ先端部１０ａから取り外したりすることができる。このような形態であれば、プローブ先端部１０ａに突起部を設ける必要がなく、コンタクトピン１の低コスト化を図ることができる。
【００２８】
また、図３（ｂ）に示す形態では、先端が先鋭状（角錐状もしくは円錐状）の接触部１２ｃに孔部２６を設け、前記プローブ先端部１０ａに孔部２６に対応する突起部２７を設けている。そして、孔部２６に突起部２７を圧入することにより、接触部１２ｃをプローブ先端部１０ａに装着させたり、接触部１２ｃをプローブ先端部１０ａから取り外したりすることができる。
【００２９】
このような形態であれば、接触部１２ｃの先端が鋭利であることから、電子部品の電極に自然酸化膜が形成されていたとしても、当該先端によって、前記自然酸化膜を簡便に突き破ることができる。これにより、接触部１２ｃと電子部品の電極との接触性が向上する。
【００３０】
尚、図３（ｂ）に示す形態では、先端が先鋭状の接触部１２ｃを例示したが、電子部品の電極との電気的接触性が良好であれば先端形状には限定されず、その他、多数の突起を設けてもよく、冠状としてもよく、平面状にしてもよい。
【００３１】
また、図３（ｃ）に示す形態では、接触部１２ｄに孔部２６を設け、プローブ先端部１０ａに、前記孔部２６に対応する突起部２７を設けている。更に、接触部１２ｄの側面には、孔部２６にまで貫通する雌ねじ３０が設けられている。そして、孔部２６に突起部２７を圧入することにより、接触部１２ｄをプローブ先端部１０ａに装着させたり、接触部１２ｄをプローブ先端部１０ａから取り外したりすることができる。更に、接触部１２ｄをプローブ先端部１０ａに装着させた後、止めねじ３１を雌ねじ３０にねじこむことにより、突起部２７を止めねじ３１によって孔部２６内に確実に固定することができる。
【００３２】
以上のような形態によれば、接触部１２ａ〜１２ｄを簡便にプローブ先端部１０ａに取り付けることができる。或いは、接触部１２ａ〜１２ｄを簡便にプローブ先端部１０ａから取り外すことができる。
【００３３】
次に、コンタクトピン１を複数搭載した素子試験装置について説明する。
図４は第１の実施の形態に係る素子試験装置の要部図である。
素子試験装置２は、固定ブロック４０により複数のコンタクトピン１のスリーブ１１を支持している。そして、当該固定ブロック４０には、加圧機構（図示しない）が連結されており、当該加圧機構を作動することによって、各コンタクトピン１の接触部１２ａを被検体に押し付けることができる。尚、固定ブロック４０の材質は、金属製でもよく、セラミック製、樹脂でもよい。
【００３４】
例えば、図４では、ステージ５０上に半導体素子５１を載置し、半導体素子５１の電極５１ｅに各コンタクトピン１の接触部１２ａを押し付けた状態が示されている。また、各コンタクトピン１には、外部試験装置（図示しない）から延出された電圧印加用の配線６０が半田部材６１を介して接続部１４に接続している。尚、半導体素子５１においては、個片化されたチップ状素子であってもよく、個片化前のウェハ状の素子であってもよい。
【００３５】
また、半田部材６１の代わりに、各コンタクトピンの接続部１４にネジ山を立て、配線をナットにより固定することも可能である。
そして、このような素子試験装置２のコンタクトピン１、或いはステージ５０に外部試験装置から所定の電圧を印加して、半導体素子５１の電気的特性試験を遂行する。
【００３６】
尚、半導体素子５１としては、例えば、縦型パワーＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）、縦型ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、ＦＷＤ（Free Wheeling Diode）等が該当する。
【００３７】
また、図４では、コンタクトピン１の先端に、接触部１２ａを取り付けた状態が例示されているが、当該接触部１２ａに代えて、上記接触部１２ｂ〜１２ｄを用いてもよい。
また、コンタクトピン１と電極５１ｅとの接触については、上述した加圧機構に依ることのほか、ステージ５０自体に上下移動機構を設けて、ステージ５０をコンタクトピン１に接近させることにより達成してもよい。
【００３８】
このような素子試験装置２であれば、コンタクトピン１の接触部１２ａ〜１２ｄに異物が付着しても、当該異物を研磨する必要がない。即ち、接触部１２ａ〜１２ｄに異物が認められたら、プローブ先端部１０ａから接触部１２ａ〜１２ｄを取り外し、新品の接触部１２ａ〜１２ｄをプローブ先端部１０ａに取り付ければよい。そして、新品の接触部１２ａ〜１２ｄをプローブ先端部１０ａに取り付けることにより、コンタクトピン１の原形が復元する。これにより、コンタクトピン１と半導体素子５１の電極５１ｅとの接触抵抗には、ばらつきが発生せず、一定の接触抵抗に維持される。従って、半導体素子５１の電気的特性試験を安定して遂行することができる。
【００３９】
また、第１の実施の形態では、研磨手段を省略できることから、コンタクトピン１に研磨材が残存することもない。これにより、研磨材が半導体素子に付着して、半導体素子の特性に悪影響を及ぼすという問題も回避される。即ち、半導体素子に関しても、その製造歩留まりを向上させることができる。
【００４０】
また、第１の実施の形態では、異物を化学的に洗浄する必要がない。従って、薬液槽、排気等の設備は不要になり、素子試験装置２の低コスト化が実現する。
また、第１の実施の形態では、接触部１２ａ〜１２ｄのみの交換で足りることから、作業効率が向上する。
【００４１】
このように、素子試験装置２は、精度よく素子試験を遂行することができる。また、素子試験装置２は安価である。更に、素子試験装置２を用いれば、作業効率が向上する。また、半導体素子に関しても、その製造歩留まりを向上させることができる。
【００４２】
＜第２の実施の形態＞
図５は第２の実施の形態に係る素子試験装置の要部図である。
素子試験装置３は、上記外部試験装置から延出された配線６０が半田部材６１を介して金属製の固定ブロック４０に接続している。即ち、各コンタクトピン１と配線６０は、固定ブロック４０を介して、その導通が確保されている。
【００４３】
このような素子試験装置３であっても、コンタクトピン１、或いはステージ５０に外部試験装置から所定の電圧を印加して、半導体素子５１の電気的特性試験を遂行することができる。そして、第２の実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の効果を得る。
【００４４】
＜第３の実施の形態＞
図６は第３の実施の形態に係る素子試験装置の要部図である。
素子試験装置４は、プローブカード基板７０と、プローブカード基板７０に固定された樹脂製の支持部材７１と、を有し、支持部材７１内に、プローブ７２を封止している。即ち、素子試験装置４は、カンチレバー式のプローブカードである。そして、プローブ７２の先端に、上述した接触部１２ａを設けている。
【００４５】
このような素子試験装置４であっても、第１の実施の形態と同様の効果を得る。
尚、素子試験装置４のプローブ７２には、接触部１２ａのほか、接触部１２ｂ〜１２ｄを設けることもできる。
【００４６】
また、第１及び第２の実施の形態では、接触部１２ａ〜１２ｄとプローブ先端部１０ａとを二つに分離する構造を例示したが、他の部分においても、分離できる構造であってもよい。例えば、また、スプリング１３、スリーブ１１の機能に支障ない程度ならば、プローブ１０の中央部で分離できる構造であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】第１の実施の形態に係る素子試験装置の要部図である（その１）。
【図２】接触部とプローブ先端部の構造を説明するための要部図である（その１）。
【図３】接触部とプローブ先端部の構造を説明するための要部図である（その２）。
【図４】第１の実施の形態に係る素子試験装置の要部図である（その２）。
【図５】第２の実施の形態に係る素子試験装置の要部図である。
【図６】第３の実施の形態に係る素子試験装置の要部図である。
【符号の説明】
【００４８】
１  コンタクトピン
２，３，４  素子試験装置
１０，７２  プローブ
１０ａ  プローブ先端部
１０ｓｔ  ストッパ
１１  スリーブ
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ  接触部
１３  スプリング
１４  接続部
２０，２５  雄ねじ
２１，２４，３０  雌ねじ
２２，２７  突起部
２３，２６，２８  孔部
３１  止めねじ
４０  固定ブロック
５０  ステージ
５１  半導体素子
５１ｅ  電極
６０  配線
６１  半田部材
７０  プローブカード基板
７１  支持部材
【図１】
2010085292.tif 000003
【図２】
2010085292.tif 000004
【図３】
2010085292.tif 000005
【図４】
2010085292.tif 000006
【図５】
2010085292.tif 000007
【図６】
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