(57)【要約】      （修正有）【課題】構成部材の加工及び組立精度を、高精度に仕上げることができる検査ユニットを提供する。【解決手段】半導体デバイスの製造工程及び製品出荷で使用されるＪＥＤＥＣ規格トレーのデバイス収納穴と同じ配列のデバイス収納部Ｐを設けたテストトレーと、該テストトレーに搭載される半導体デバイスＤと電気的に接続するコンタクト基板とを有する、半導体デバイスの検査ユニットであって、該テストトレーは、半導体デバイスをＪＥＤＥＣ規格トレーとの間で相互に移し替え可能にするものであり、半導体デバイスＤを搭載可能なトレーフレーム枠２０２を有し、該トレーフレーム枠２０２は、フローティング機構を備えると共に、コンタクト基板との位置合わせを行う位置決め用の孔２０４を有する。【選択図】図３
2014173907.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体デバイスの製造工程及び製品出荷で使用されるＪＥＤＥＣ規格トレーのデバイス収納穴と同じ配列のデバイス収納部を設けたテストトレーと、該テストトレーに搭載される半導体デバイスと電気的に接続するコンタクト基板とを有する、半導体デバイスの検査ユニットであって、
該テストトレーは、半導体デバイスをＪＥＤＥＣ規格トレーとの間で相互に移し替え可能にするものであり、半導体デバイス１個を搭載可能なトレーフレーム枠を有し、
該トレーフレーム枠は、フローティング機構を備えると共に、コンタクト基板との位置合わせを行う位置決め用の孔を有することを特徴とする、半導体デバイスの検査ユニット。
【請求項２】
半導体デバイスの製造工程及び製品出荷で使用されるＪＥＤＥＣ規格トレーのデバイス収納穴と同じ配列のデバイス収納部を設けたテストトレーと、該テストトレーに搭載される半導体デバイスと電気的に接続するコンタクト基板とを有する、半導体デバイスの検査ユニットであって、
該コンタクト基板は、前記テストトレーのデバイス収納部に表裏面が反転して収納された半導体デバイスの其々の端子に対して電気的接続を行う端子を有し、半導体１デバイス単位にフローティング機構を備えて構成され、前記テストトレー上のデバイス収納部の上下又は左右に設けられた複数の位置合わせ用の孔と嵌合する位置決めピンを有することを特徴とする、半導体デバイスの検査ユニット。
【請求項３】
半導体デバイスの製造工程及び製品出荷で使用されるＪＥＤＥＣ規格トレーのデバイス収納穴と同じ配列のデバイス収納部を設けたテストトレーと、該テストトレーに搭載される半導体デバイスと電気的に接続するコンタクト基板とを有する、半導体デバイスの検査ユニットであって、
該テストトレーは、半導体デバイスをＪＥＤＥＣ規格トレーとの間で相互に移し替え可能にするものであり、半導体デバイスを搭載可能なトレーフレーム枠を有し、
該トレーフレーム枠は、フローティング機構を備えると共に、コンタクト基板との位置合わせを行う位置決め用の孔を有し、
該コンタクト基板は、前記テストトレーのデバイス収納部に表裏面が反転して収納された半導体デバイスの其々の端子に対して電気的接続を行う端子を有し、半導体１デバイス単位にフローティング機構を備えて構成され、前記テストトレー上のデバイス収納部の上下又は左右に設けられた複数の位置合わせ用の孔と嵌合する位置決めピンを有し、
前記前記テストトレーのトレーベース板に、半導体デバイスが搭載されたトレーフレーム枠が、水平方向に移動する際に、移動を制限する位置規制ばねを有し、
該位置規制ばねは、前記トレーフレーム枠のデバイス収納部毎に設けられ、其々の半導体デバイスが移動する際に、半導体デバイスの直交する２つの側面と接触するように設けたことを特徴とする、半導体デバイスの検査ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体デバイスの各種特性試験をＪＥＤＥＣ規格トレーを用いて行うための、半導体デバイスの検査ユニットに関し、詳細には、テストトレー及びコンタクト基板を有する半導体デバイスの検査ユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスは、高温或いは低温の環境下で、ストレステストや機能テスト等の電気的特性試験が行われている。
これらの試験の際には、一般に、テストソケットを基板上に実装した装置が用いられている。
これに対し、特許文献１に記載の発明では、テストソケットを使用しない試験手段が開示されている。
該特許文献１には、テスト専用のトレー上に、半導体デバイスの表裏が反転された状態で搭載され、半導体デバイスを位置決めし、温度制御と真空によるコンタクト圧を利用するテスト技術が提案されている。
また、特許文献１には、デバイスの位置決め手段として、テストトレーのトレーフレーム枠を所定の水平方向に移動させる技術が開示されている。
該位置決め手段は、半導体デバイスを所定の方向に移動させ、デバイスの直行する２辺を位置規制用の壁に押し当てることで、半導体デバイスを所定の位置に停止させるものである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１に係る発明は、半導体デバイスの端子とそれに対応するコンタクト基板の端子の位置合わせ精度を確保する為に、テストトレー上のデバイス収納部、位置決め用孔、コンタクト基板、及びコンタクト基板取付板等構成部材の加工及び組立精度を、高精度に仕上げる必要があった。特に、高温度での試験環境では、其々の構成部材の熱膨張により、位置合わせ精度に大きな影響を与えるなどの課題があった。
また、特許文献１で開示されている位置決め手段は、半導体デバイスの外形寸法のバラツキが大きい場合、バラツキの大きい半導体デバイスで移動量が決まるため、デバイスの所定の移動ができなくなる課題があった。
さたに、バラツキの大きい半導体デバイスに、必要以上の押圧力が加わる課題も存在する。
加えて、前記デバイス収納部の位置決め用の孔と、その孔に嵌合するコンタクト基板に設けられる位置決めピンの嵌合ができなくなる等の課題もあった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の課題を解決するための手段は、下記のとおりである。
【０００５】
第１に、
半導体デバイスの製造工程及び製品出荷で使用されるＪＥＤＥＣ規格トレーのデバイス収納穴と同じ配列のデバイス収納部を設けたテストトレーと、該テストトレーに搭載される半導体デバイスと電気的に接続するコンタクト基板とを有する、半導体デバイスの検査ユニットであって、
該テストトレーは、半導体デバイスをＪＥＤＥＣ規格トレーとの間で相互に移し替え可能にするものであり、半導体デバイスを搭載可能なトレーフレーム枠を有し、
該トレーフレーム枠は、フローティング機構を備えると共に、コンタクト基板との位置合わせを行う位置決め用の孔を有することを特徴とする、半導体デバイスの検査ユニット。
該テストトレーは、半導体デバイスが１個搭載される複数のトレーフレーム枠から構成され、前記トレーフレーム枠に設けられたデバイス収納部の上下又は左右に複数の位置決め用の孔を持ち、且つ所定の範囲でフローティングする機構を備えている為、コンタクト基板との位置決めを容易にし、トレーフレーム枠の加工精度を緩和することができる。またトレーベース板の材質をテスター接続基板と同じ材料、或いは熱膨張率の近いステンレス等の材料を使用することで、大きな温度変化による材料の熱膨張の影響を最小化することができる。
【０００６】
第２に、
半導体デバイスの製造工程及び製品出荷で使用されるＪＥＤＥＣ規格トレーのデバイス収納穴と同じ配列のデバイス収納部を設けたテストトレーと、該テストトレーに搭載される半導体デバイスと電気的に接続するコンタクト基板とを有する、半導体デバイスの検査ユニットであって、
該コンタクト基板は、前記テストトレーのデバイス収納部に表裏面が反転して収納された半導体デバイスの其々の端子に対して電気的接続を行う端子を有し、半導体１デバイス単位にフローティング機構を備えて構成され、前記テストトレー上のデバイス収納部の上下又は左右に設けられた複数の位置合わせ用の孔と嵌合する位置決めピンを有することを特徴とする、半導体デバイスの検査ユニット。
該コンタクト基板は、前記トレーフレーム枠のデバイス収納部に反転して収納された半導体デバイスの端子に対向し、テストトレーの上面側に設けられ、半導体デバイスと電気的接続を行う端子の集合体から成るものであり、１デバイス単位に構成され、１デバイス単位にトレーフレーム枠のデバイス収納部の上下又は左右に設けられた、複数の位置決め用の孔に嵌合する位置決めピンを有し、且つ所定の範囲でフローティングする機構を備えている為、トレーフレーム枠のデバイス収納部と高精度の位置合わせができ、其々の構成部品の加工及び組立の精度を緩和することができる。
【０００７】
第３に、
半導体デバイスの製造工程及び製品出荷で使用されるＪＥＤＥＣ規格トレーのデバイス収納穴と同じ配列のデバイス収納部を設けたテストトレーと、該テストトレーに搭載される半導体デバイスと電気的に接続するコンタクト基板とを有する、半導体デバイスの検査ユニットであって、
該テストトレーは、半導体デバイスをＪＥＤＥＣ規格トレーとの間で相互に移し替え可能にするものであり、半導体デバイス１個を搭載可能なトレーフレーム枠を有し、
該トレーフレーム枠は、フローティング機構を備えると共に、コンタクト基板との位置合わせを行う位置決め用の孔を有し、
該コンタクト基板は、前記テストトレーのデバイス収納部に表裏面が反転して収納された半導体デバイスの其々の端子に対して電気的接続を行う端子を有し、半導体１デバイス単位にフローティング機構を備えて構成され、前記テストトレー上のデバイス収納部の上下又は左右に設けられた複数の位置合わせ用の孔と嵌合する位置決めピンを有し、
前記前記テストトレーのトレーベース板に、半導体デバイスが搭載されたトレーフレーム枠が、水平方向に移動する際に、移動を制限する位置規制ばねを有し、
該位置規制ばねは、前記トレーフレーム枠のデバイス収納部毎に設けられ、其々の半導体デバイスが移動する際に、半導体デバイスの直交する２つの側面と接触するように設けたことを特徴とする、半導体デバイスの検査ユニット。
該位置規制ばねは、ＪＥＤＥＣ規格トレーのデバイス収納穴と同じ配列のデバイス収納部を持ち、ＪＥＤＥＣ規格トレーと一度の操作でデバイスを相互に移し替え可能にし、トレーフレーム枠のデバイス収納部の上下又は左右に、後述のコンタクト基板との位置合わせを行う複数の嵌合孔を持つテストトレーを対象にするものである。
また、前記トレーフレーム枠の水平方向の移動により、半導体デバイスを所定の水平方向に移動させ、半導体デバイスを位置規制ばねに押し付けることにより、半導体デバイスの位置が決められる。
これにより、半導体デバイスの外形寸法のバラツキから生じる、所定の移動が途中で止まる、外形の大きい半導体デバイスへ必要以上の押圧力が加わる、或いは位置決めを行うピンと孔の嵌合が不完全になるなどの問題が解決できるだけでなく、半導体デバイスとデバイス収納部の間の隙間も無くすことができ、より高精度の位置決めができる。
半導体デバイスの水平方向の移動を規制する位置規制ばねは、前記テストトレー上に１デバイス単位に構成され、其々の半導体デバイスの移動方向の前記トレーベース板上の所定の位置に、移動する半導体デバイスの直交する側面の２面が接触するように設けられている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば以下の効果を奏することができる
【０００９】
第１の発明によれば、トレーベース板及びトレーフレーム枠の加工精度及び、組立精度を緩和することができるだけでなく、１２５℃或いは２００℃の高温テストにも対応でき、樹脂成型の場合安価な金型が利用でき、デバイス収納部の製作コストが削減できる。
また、トレーベース板の材質をテスター接続基板と同じ材質、或いは熱膨張率の近いステンレス等の材料を使用することで、大きな温度変化による材料の熱膨張の影響を最小化することができる。
【００１０】
第２の発明によれば、コンタクト基板及びコンタクト基板取付板の加工精度及び組立精度を緩和することが可能になり、トレーフレーム枠に搭載されたデバイスの端子とコンタクト基板のコンタクトピンの位置合わせに係るコストを削減できる
また、第２の発明によれば、全ての半導体パッケージに対し、第３に記載の半導体デバイスの幅寄せによる位置決め方式だけでなく、テストトレー上のデバイス収納部に半導体デバイスを落し込む位置決め方式にも利用できる。
【００１１】
第３の発明によれば、半導体デバイスの外形寸法のバラツキの大きな半導体デバイスにも適用でき、半導体デバイスに加わる水平方向の応力を軽減し、デバイスの破損も回避され、且つデバイス収納部とデバイス間の隙間をなくすことで高精度の位置決めができる
【００１２】
上記第１〜３の発明によれば、半導体デバイスの端子とコンタクト基板のコンタクトピンの位置合わせ精度をより高精度に高められ、例えば０．３ｍｍ等狭ピッチの半導体デバイスをテストトレー上でテストすることも可能になる。
また、コンタクト基板及びテストトレーのトレーフレーム枠を１デバイス単位に構成し、其々にフローティングさせ、且つトレーベース板の材質をテスター接続基板と同じ材質、或いは熱膨張率の近いステンレス等の材料を使用することで、大きな温度変化による材料の熱膨張の影響を最小化することができ、高精度化と低コスト化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態における半導体検査ユニットの概略構成を示す斜視図（ａ）及び断面図（ｂ）である。
【図２】本発明の実施形態をウエハー試験用のプローバー装置に利用した時の概略構成を示す斜視図（ａ）及び断面図（ｂ）である。
【図３】本発明の実施形態における１デバイス単位の分割構成のテストトレーを示す平面図（ａ）、断面図（ｂ）詳細説明用平面図（ｃ）及び断面図（ｄ）である。
【図４】本発明の実施形態における分割構成のテストトレーを示す平面図（ａ）及び断面図（ｂ）である
【図５】本発明の実施形態における１体構成のテストトレーを示す平面図（ａ）及び断面図（ｂ）である。
【図６】本発明の実施形態におけるコンタクト基板及びコンタクト基板取付板の概略組立構造を示す平面図（ａ）及び断面図（ｂ）である。
【図７】本発明の実施形態におけるコンタクト基板の詳細構造を示す平面図（ａ）、側面図（ｂ）、正面図（ｃ）及びフローティング詳細図（ｄ）である。
【図８】本発明の実施形態における分割構成のテストトレーのトレーフレーム枠と位置規制ばねの概略説明の平面図（ａ）、断面図（ｂ）及びその詳細説明用平面図（ｃ）及び断面図（ｄ）である。
【図９】本発明の実施形態におけるテストトレーの位置規制ばねの概略構成を示す斜視図である
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための形態を、図面を参照しつつさらに具体的に説明する。
ここで、添付図面において同一の部材には同一符号を付しており、また重複した説明は省略されている。
なお、ここでの説明は本発明が実施される一形態であることから、本発明は該当形態に限定されるものではない。
【００１５】
図１に示される実施の形態に係る半導体デバイスの検査ユニットは、テストトレー２００に搭載された半導体デバイスＤを、テスター接続基板３００を経由して半導体試験装置９００に接続し、設定された温度環境でテストトレー２００全体を一度に試験するものである。
其々の構成を、以下に説明する。
該検査ユニットは、半導体デバイスＤが搭載される図４、図５及び図６で示されるテストトレー２００、テストトレー２００を所定に位置に保持し、半導体デバイスＤを高温又は低温に温調する機能を有するテストステージ４００、半導体デバイスＤと半導体試験装置９００の電気的接続を行う真空用減圧バルブ５００、テストトレー２００に搭載された半導体デバイスＤの端子とそれぞれの端子に対応し、電気的に接続する端子の集合体、図６及び図７で示されるコンタクトユニット１００、及び前記コンタクトユニット１００と半導体試験装置９００を電気的に接続するテスター接続基板３００とから構成されている。
【００１６】
図２に示される実施形態に係る半導体デバイスの検査ユニットは、半導体のウエハーテストに使用されているプローバー装置を利用して、テストトレー２００に搭載される半導体デバイスＤの試験を複数回に分けて行う場合の構成である。
基本構成は、図１の実施形態と同じであり、テストステージ４００がウエハーチャック８００に、テスター接続基板３００がプローブ基板７００に、コンタクトユニット１００は６００として、１トレー分を複数回に分けて試験ができるように対応されている。
【００１７】
図３、図４及び図５に示されるテストトレー２００は、半導体デバイスＤをＪＥＤＥＣ規格トレーから一度の操作で移し替え、半導体デバイスＤの端子が上向きに搭載された状態で搭載されたテストトレー２００の全体構成を示している。
前記テストトレー２００を構成するトレーフレーム枠２０２は、デバイス収納部Ｐを有し、前記デバイス収納部Ｐの上下又は左右には、コンタクト基板１２０に設けられる位置決め用のピン１２２と嵌合する位置決め用の孔２０４が設けられている。
また、半導体デバイスＤが収納されるデバイス収納部Ｐの大きさは、半導体デバイスＤの外形寸法より若干大きく設けられており、半導体デバイスＤとデバイス収納部Ｐの間の隙間は最小化されて、半導体デバイスＤの位置決めが行われるものである。
トレーフレーム枠２０２を水平方向に移動させることで、半導体デバイスＤを位置決めする場合、前記半導体デバイスＤとデバイス収納部Ｐの間の隙間は、半導体デバイスＤの外形仕上り寸法等を考慮して設定する。
ＪＥＤＥＣ規格トレーとテストトレー２００間の相互の移し換えは、半導体デバイスＤの自由落下により行うものである。
また、テストトレー２００を構成する後述のトレーベース板２０１、及び図５に示されるトレー一体構造のテストトレー２００には、テストステージ４００上に設けられる熱伝導プレート４０１の凸部を半導体デバイスＤ表面に接触させるための熱伝導プレート用逃げ孔２０７が複数設けられている。
【００１８】
図３に示されるテストトレー２００は、半導体デバイスＤを１個搭載する複数のトレーフレーム枠２０２とトレーベース板２０１で構成されるものであり、所定の範囲でフローティングする機構を有している。
トレーフレーム枠２０２のフローティング機構を図３‐ｃ及びｄを用いて説明する。
半導体デバイスＤを１個搭載するトレーフレーム枠２０２の底面の４隅、トレーベース板２０１との接触面にフローティング用の突起２０５を設け、トレーベース板２０１上にフローティング用の孔２０６を設けることにより、水平方向のフローティングを可能にする。
また、上下の動きを抑制する押さえ板２０８を、トレーフレーム枠２０２を挟んでトレーベース板２０１に取付けることにより、トレーフレーム枠２０２の上下のフローティングが可能になる。
さらに、トレーベース板２０１及び押さえ板２０８の材質を、テスター接続基板３００と同じ材質、或いは熱膨張率の近いステンレス等の材料を使用することで、大きな温度変化による材料の熱膨張の影響を最小化することできる。
【００１９】
図４に示されるテストトレー２００は、９個の半導体デバイスＤが搭載されるトレーフレーム枠２０２とトレーベース板２０１で構成されるものであり、トレーフレーム枠２０２は、所定の範囲でフローティングする機構を有している。
前記トレーフレーム枠２０２のフローティング機構は、図８で示されるトレーフローティング部２０３を複数設けることで対応している。
トレーフローティング部２０３の詳細説明は省略するが、一般的に使用される特殊ねじとトレーフレーム枠２０２上に設けられる座繰り孔でフローティングを可能にしている。
また、半導体デバイスＤの位置決めは、前記トレーフレーム枠２０２の水平方向の移動により、半導体デバイスＤを所定の水平方向に移動させ、半導体デバイスを位置規制ばねに押し付けることにより行っている。
【００２０】
図５に示されるテストトレー２００は、テストトレー２００を１体で製作した場合を示すものである。
【００２１】
図６に示されるコンタクトユニット１００は、コンタクト基板１２０と複数のコンタクト基板１２０が取り付けられるコンタクト基板取付板１１０から構成され、半導体試験装置９００と接続されている図１のテスター接続基板３００及び図２のプローブ基板７００に、基板取付孔１３０を介して取り付けられるものである。
図６及び図７に示されるコンタクト基板１２０は、半導体デバイスＤの個々の端子と図１に示されるテスター接続基板３００、及び図２に示されるプローブ基板７００の対応する端子と接続するコンタクト端子１２１、図８に示されるトレーフレーム枠２０２のデバイス収納部Ｐの上下又は左右に設けられた複数の位置決め用の孔２０４に対応し、トレー上面側に搭載されるコンタクト基板１２０を、前記位置決め用の孔２０４と嵌合させることで位置決めを行う位置決め用のピン１２２より構成されている。
この位置決め用のピン１２２は、前期コンタクト基板取付板１１０上の段付きのコンタクト基板取付孔１１１に挿入され、位置決めピン固定用のナットであるフローティング用ナット１２３を締め付けることで固定することができる。
このように固定することにより、コンタクト基板１２０とコンタクト基板取付板１１０の間で所定範囲内のフローティングができ、トレーフレーム枠２０２とコンタクト基板１２０の間の位置合わせを容易にし、且つ半導体デバイスＤの個々の端子と前記テスター接続基板３００及びプローブ基板７００の対応する端子間を確実に電気的接続することが可能になる。
なお、コンタクト端子１２１は、ポゴピンが図示されているが、異方性導電性シートの使用も可能である。
【００２２】
図９で示される位置決め及び原点復帰ばねシート２１０は、前述の半導体デバイスＤを位置規制する位置規制ばね２１２と、トレーフレーム枠２０２を所定の方向に移動し、且つ初期の位置に復帰させる原点復帰ばね２１１とで構成され、トレーフレーム枠２０２とトレーベース板２０１の間に組込まれて使用するものである。
本図は、位置規制ばね２１２と原点復帰ばね２１１を一枚で構成しているが、必要な場合は別々のシートに分けても良い。
また、トレーベース板２０１をステンレスで製作する場合、トレーベース板２０１に溶接、或いはねじ等で組込んでも良い。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明によるテストトレー及びコンタクト基板を用いた半導体デバイスの検査ユニットは、特性テストが必要なメモリーデバイスからロジックデバイスまで、様々な半導体デバイスのバーンインテスト装置や後工程テスト装置に適用することができる。
また、１２５℃以下のテストには、狭ピッチ対応分散型異方性導電性シートの使用や、樹脂成型のトレーフレーム枠等の使用により、低コストの半導体検査ユニットが提供でき、特にバーンインテスト装置の場合、装置の可動率が劇的に向上し、半導体デバイスの後工程のテストコストの大幅削減が可能になる。
【符号の説明】
【００２４】
Ｄ      半導体デバイス
Ｐ      デバイス収納部
１００  コンタクトユニット
１１０  コンタクト基板取付板
１１１  コンタクト基板取付孔
１２０  コンタクト基板
１２１  コンタクト端子
１２２  位置決め用のピン
１２３  フローティング用ナット
１３０  基板取付孔
２００  テストトレー
２０１  トレーベース板
２０２  トレーフレーム枠
２０３  トレーフローティング部
２０４  位置決め用の孔
２０５  フローティング用の突起
２０６  フローティング用の孔
２０７  熱伝導プレート逃げ孔
２０８  押さえ板
２１０  位置規制及び原点復帰ばねシート
２１１  原点復帰ばね
２１２  位置規制ばね
３００  テスター接続基板
４００  テストステージ
４０１  熱伝導プレート
５００  真空用減圧バルブ
６００  コンタクトユニット
７００  プローブ基板
８００  ウエハーチャック
９００  半導体試験装置
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２５】
【特許文献１】特許第４７６５１２７号
【図１】
2014173907.tif 000003
【図２】
2014173907.tif 000004
【図３】
2014173907.tif 000005
【図４】
2014173907.tif 000006
【図５】
2014173907.tif 000007
【図６】
2014173907.tif 000008
【図７】
2014173907.tif 000009
【図８】
2014173907.tif 000010
【図９】
2014173907.tif 000011