(57)【要約】【課題】１０ＧＨｚ以上で動作する被検査体の試験を良好に行えるようにするとともに、試験基板の損傷を低減化すること。【解決手段】半導体デバイス等の被検査体１の上部に設けられたプレス治具５を押し下げることにより、被検査体１が試験基板２に押し付けられ、被検査体１の高周波信号端子と、試験基板２上の高周波信号配線が接続される。被検査体１の高周波信号端子以外の電源端子、グランド端子、信号線端子は、伸縮可能なプロ一ブピン２ａによって接続される。プレス治具５は、荷重制限手段と、面揃え機構を備えており、被検査体１と試験基板の接触圧を制限するとともに、被検査体の一方の面を対向する試験基板の面にならわせる。また、上記構成において、被検査体１と試験基板の間に、接続端子を有するインターポーザを介在させ、この接続端子を介して被検査体１と試験基板２を接続するようにしてもよい。【選択図】          図１
2004150927.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波信号端子と高周波信号端子以外の端子を備えた被検査体と、
上記端子と、試験基板上の高周波信号配線およびプロービングピンとを電気的に接続し、上記被検査体の電気的特性を試験する試験装置におけるプロービング装置であって、
上記被検査体の高周波信号端子を、上記試験基板に押し付けて上記試験基板上に設けられた高周波信号配線に接続し、
上記被検査体の高周波以外の端子を、弾性体の伸縮を利用して上記プロービングピンに接続する
ことを特徴とするプロービング装置。
【請求項２】
上記試験基板には、上記プロービングピンが貫通する穴が設けられ、
上記穴を介して、上記プローブピンを、被検査体の高周波端子以外の端子に接続する
ことを特徴とする請求項１のプロービング装置。
【請求項３】
試験基板と被検査体の間に、被検査体の端子と、試験基板上の高周波信号配線を接続する電気的な導電体を有する絶縁体で構成された接続板を設ける
ことを特徴とする請求項１または請求項２のプロービング装置。
【請求項４】
上記被検査体を試験基板に押しつける押し付け手段を備え、上記押し付け手段は、被検査体、試験基板、もしくは上記接続板に過大な荷重が加わらないようにするための荷重制限手段を備えた
ことを特徴とする請求項１，２，３のプロービング装置。
【請求項５】
上記被検査体を試験基板に押しつける押し付け手段を備え、上記押し付け手段もしくは上記試験基板を支持する手段は、被検査体もしくは試験基板の一方の面が対向する他方の面にならうように、上記押し付け手段もしくは上記試験基板を傾けるための面揃え機構を備えている
ことを特徴とする請求項１，２，３または請求項４のプロービング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体デバイス等の試験装置に関し、特に、半導体デバイス等の被検査体の電気的特性を試験するための方法および被検査体と試験基板を接続するためのプロービング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
数ＧＨＺ  および１０ＧＨＺ  位までの周波数で動作する半導体デバイス等の被検査体と試験基板との接続は、例えば図７に示すように、被検査体１の全端子と試験基板２の配線を、できるだけ短いプローブピン２ａを用いて接続したり、図８に示すように、試験基板２と被検査体１の間に、垂直方向には電流が流れるが、水平方向には電流が流れにくい異方性導電ゴムシ一ト１０をはさみ、加圧して電気的な接続を実現したりしていた。
しかしながら、１０ＧＨＺ  以上で動作する被検査体の試験には、上記方法は適用できず、プローブピンを用いる場合には、例えば、以下の特許文献１に記載されるように高周波特性の良好な同軸形のプローブピンを用いる必要があった。
このため、１０ＧＨＺ  以上で動作する被検査体の試験を行う場合には、通常、試験基板の全ての配線もしくは接続部分に半田メッキ等を行い、デバイスを押し付けることにより電気的に接続し試験をしていた。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−９８７３６号公報
【０００４】
特許文献１に記載のものは、薄い絶縁体からなり、半導体デバイスの電源電極、グランド電極と接触するバンプと、半導体デバイスの信号電極に臨む位置に第１の貫通穴を設けたコンタクトシートと、第２の貫通穴を有するエラストマと、第３の貫通穴を有し、第１〜第３の貫通穴の位置が合致するように、上記コンタクトシートと、エラストマを固定するベース板を備えた測定ヘッド部と、上記貫通穴から半導体デバイスの信号電極に接触する高周波特性の良好な同軸形のプローブ部を備えたものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図７に示したものは、高周波信号端子へプローブピンを接続するものであり、その長さにより損失が大きいという欠点があり、１０ＧＨＺ  以上で動作する被検査体の試験には適していなかった。
また図８に示したものは、異方性導電ゴムシートを用いるものであるが、異方性導電ゴムシートは、数ＧＨＺ  程度以上で損失が大きくなり、１０ＧＨＺ  以上で動作する被検査体の試験には適しておらず、また、ゴム部分の耐久性が低いこと塵埃を発生することなどの欠点があった。
さらに、前記した試験基板の全ての配線もしくは接続部分に半田メッキ等を行い、デバイスを押し付ける方法では、押す力によって試験基板の損傷が激しく安定した接続が確保できないという問題があった。
また、前記特許文献１に記載のものでは、高周波信号端子に接続するプローブとして、高周波特性の良好な同軸形のものを使用する必要があり、コスト増となるといった問題があった。
本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、本発明の目的は、高価な高周波用のプローブを用いることなく、１０ＧＨｚ以上で動作する被検査体の試験を可能にするとともに、試験基板の損傷を低減化することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明においては、高周波信号端子はできるだけ線長を短く接続し、高周波でない信号や電源線、グランド線は、弾性体を用いた接続方式（たとえばプローブピン）  で接続する。
すなわち、以下のようにして被検査体の試験を行う。
（１）  被検査体の高周波信号端子は、試験基板上の高周波信号配線に直接接続するかもしくは極薄い導体を介して接続し、高周波でない信号や電源線、グランド線は、伸縮可能なプローブピン等を用いて接続する。
（２）  このため、例えば、上記試験基板には、上記プロービングピンが貫通する穴が設け、上記穴を介して、上記プローブピンを、被検査体の高周波端子以外の端子に接続する。
（３）  また、上記のように薄い導体を介して、被検査体の高周波信号端子と試験基板上の高周波信号配線とを接続する手段として、試験基板と被検査体の間に、被検査体の端子と、試験基板上の高周波信号配線を接続する電気的な導電体を有する絶縁体で構成された接続板を設ける。
このように構成すれば、被検査体を試験基板に押しつけることにより、上記接続板の導体が損傷しても容易に交換することができ、運用効率が向上する。
（４）  上記被検査体を試験基板に押しつける押し付け手段に、被検査体、試験基板、もしくは上記接続板に過大な荷重が加わらないようにするための荷重制限手段設ける。
これにより、被検査体、試験基板、あるいは上記接続板の導体に加わる荷重を制限することができ、被検査体の端子、試験基板の配線、接続板の導体等の損傷を低減化することができる。
（５）  上記押し付け手段もしくは上記試験基板を支持する手段に、被検査体もしくは試験基板の一方の面が対向する他方の面にならうように、面揃え機構を設ける。これにより、被検査体の高周波信号端子と試験基板の導体との安定的な電気接続を確保することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第１の実施例のプロービング装置の全体構成を示す図である。
同図において、１は高周波信号端子と高周波信号端子以外の端子を備えた半導体デバイス等の被検査体、２は上記被検査体の端子と接続される高周波信号配線を備えた試験基板である。
試験基板２は基台３ａ上に設けられた試験基板支持部３上に載置され、試験基板２の両端に設けられた端子部に入力コネクタ４ａ、出力コネクタ４ｂが接続され、入力コネクタ４ａから高周波信号が入力され、出力コネクタ４ｂから出力が取り出される。
また、試験基板２に設けられた穴部を介して、伸縮可能なプローブピン２ａが突出しており、被検査体１の高周波信号端子以外の電源端子、グランド端子、信号線端子は、該プロ一ブピン２ａによって、電源、グランド等に接続される。
【０００８】
被検査体１の上部には、プレス治具５が設けられ、プレス治具５を押し下げることにより被検査体１が試験基板２に押し付けられ、被検査体１の高周波信号端子と、試験基板２上に設けられた高周波信号配線が所望の接触圧で接触する。
プレス治具５は、後述するように、荷重制限手段と、面揃え機構を備えており、上記荷重制限手段により、被検査体１と試験基板の接触圧を制限し、また、上記面揃え機構により、被検査体の一方の面を対向する試験基板の面にならわせて、被検査体１の各端子と試験基板上の配線とを所望の接触圧で、かつ、両者の全面が均等に接触するように押圧する。
【０００９】
図２は、図１において被検査体１と試験基板２の接続部分の構成を示す図である。
同図に示すように、被検査体１には、高周波信号端子１ａと、高周波信号端子以外の電源端子、グランド端子、信号線端子１ｂが設けられ、また、試験基板２上には、上記高周波信号端子１ａと接触し電気的に接続される高周波信号配線２ｂが設けられる。そして、プレス治具２により被検査体１を下方に押圧することにより、上記端子１ａと導体２ｂが電気的に接続される。
なお、同図では、被検査体１の接続端子として、球状端子を例にしているが、平面接続端子等の他の接続端子であってもよい。
【００１０】
また、試験基板２には穴部２ｃが設けられ、穴部２ｃからプローブピン２ａが突出し、被検査体１の高周波信号端子以外の端子１ｂに電気的に接続される。プローブピン２ａはバネ等により伸縮可能に構成され、バネ圧によりプローブピン２ａは上記端子１ｂに押しつけられる。
なお、同図ではプロープビン２ａの取付部分を図示していないが、プローブピン２ａは、例えば試験基板支持部３に取付けてもよいし（ただし、電源、信号線用プロープピンは周囲と電気的に絶縁する必要がある）  、試験基板２の裏面に直接取り付けて接続する構造のどちらでも良い。
また、試験基板２の下側に、電源供給用の第２の試験基板を設け、この試験基板に固定したプローブピンから試験基板に設けた穴を通して直接接続するように構成してもよい。
すなわち、図３に示すように、電源等を供給するための第２の試験基板６を、試験基板２の下側に配置し、この第２の試験基板６にプローブピン２ａのソケット２ａ−１を取付ける。該ソケット部２ａ−１の内部にはバネ等の押圧手段が設けられており、プローブピン２ａは上記押圧手段により、被検査体１の端子１ｂに押しつけられる。
また、同図では、高周波信号端子１ａと、高周波端子以外の端子１ｂをそれぞれ２本しか示していないが、通常、高周波信号端子、電源端子、高周波でない信号端子は数本存在し、グランド端子は１０数本から数１０本存在する。
【００１１】
次に、図１に示すプレス治具５の構造を図４により説明する。プレスアーム５ａは、図示しないプレス治具のハンドルにより同図の白矢印の方向に上下する。
なお、プレスアーム５は、図示しない支持部材により、上下方向に移動可能に支持されている。
ベース板５ｂは、プレスアーム５ａのガイド棒５ａ−１に対して、上下方向にスライド可能に搭載され、上記ガイド棒５ａ−１の端部に設けられたバネストッパー５ａ−２とベース板５ｂの間には、バネ５ｃが設けられ、ベース板５ｂはプレスアーム５ａに押しつけられている。したがって、ベース板５ｂはプレスアーム５ａと一体で移動するが、ベース板５ｂに下方からバネ５ｃのバネ圧より大きな力が加わると、ベース板５ｂは下降せずに、バネ圧とバランスが取れた位置を維持する。
ベース板５ｂには、押圧板取付け部材５ｄが取付けられている。被検査体１を押圧するための押圧板５ｆは、Ｏリング５ｅを介して、押圧板取付け部材５ｄに取付けられている。
押圧板取付け部材５ｄと押圧板５ｆの間にＯリング５ｅが設けられているので、押圧板５ｅに下側から不均等な力が加わると、Ｏリング５ｅが撓んで、押圧板取付け部材５ｄに対して、押圧板５ｆが傾く。
【００１２】
本実施例のプレス治具は、上記構成であるので、押圧板５ｂに下方から所定より大きな荷重が掛かるとベース板５ｂが逃げるように働く。したがって、被検査体１と試験基板２の間に所定以上の荷重が掛からず、被検査体１の端子１ａと試験基板２上の高周波信号配線２ｂを保護することができる。
バネ５ｃのバネ圧Ｆは、プローブピン１本当たりの荷重をｐ、本数ｎ、試験基板２の高周波信号配線と接触する被検査体１の端子数をｍ、被検査体１と試験基板２の高周波信号配線２ｂが受ける荷重をｑ、しゅう動部の摩擦をαとすると、以下の（１）式で表される。
Ｆ＝ｐ×ｎ＋ｑ×ｍ＋α…（１）
したがって、バネ圧Ｆは、上記（１）式に基づき、被検査体１と試験基板の高周波信号配線２ｂが受ける荷重をｑが所定の値になるように設定すればよい。
なお、バネ５ｃがＮ本で構成されていれば、１本当たりＦ／Ｎのバネを用いればよい。
【００１３】
また、本実施例のプレス治具では、押圧板取付け部材５ｄと押圧板５ｆの間にＯリング５ｅを設けているので、押圧板５ｅと被検査体１の接触面が平行でなかったり、被検査体１の端子１ａ，１ｂが設けられた面が、これに対向する試験基板２の面に対して平行でない場合であっても、押圧したとき、押圧板５ｆが傾き、前記したように面揃えをすることができる。したがって、被検査体１の各端子１ａを試験基板２の高周波信号配線２ｂにほぼ均等の接触圧で接触させることができる。
なお、上記では面揃えさせる機構として、Ｏリングを用いる場合について説明したが、面揃え機構としては、その他周知な機構を用いることができ、要するに、下側から力が加わったとき、加わる力に応じて押圧板５ａを傾けることができる機構であれば、どのような機構を用いてもよい。
また、ベース板５ｂと押圧板５ｅの距離は、バネとマイクロメータ等の微調部品を用いて可変構造とすることもできる。また、バネ５ｃのバネ圧は、バネストッパーの位置を変えたりバネそのものの強さを変えることで、調整することもできる。
なお、上記実施例では、面揃えする機構を、プレス治具５の押圧板５ｅと押圧板取付部材５ｄの間に設ける場合について示したが、上記面揃えする機構を試験基板支持部３に設け、不均一な力が加わったとき、試験基板２を傾けるように構成してもよい。
【００１４】
以上のように、本実施例のプロービング装置においては、プレス治具５により被検査体１の高周波信号端子１ａを、直接、試験基板の高周波信号配線に押しつけるので高周波信号の接続線長を最短にできる。
また、被検査体１の高周波信号以外の試験対象の電源端子、グランド端子、信号線等の端子１ｂは、試験基板支持部３等の支持されている伸縮可能なプロ一ブピン２ｂによって安定に接続することができる。
さらに、被検査体１の高周波信号端子１ａのみを押し付けにより、試験基板上の高周波信号配線２ｂに接続しているので、被検査体１の端子１ａの高さが多少不揃いでも、比較的小さな押しつけ力で、全ての端子１ａを試験基板上の高周波信号配線２ｂに接続させることができ、従来のように全端子を押しつけ力により接続する場合に比べ、押しつけ力を小さくすることができ、端子１ａ、高周波信号配線２ｂの損傷を抑えることができる。
また、プレス治具５に、バネ５ａ等からなる荷重制限手段を設けているので、被検査体１と試験基板２の間に所定以上の荷重が掛からず、被検査体１の端子と試験基板２上の高周波信号配線２ｂを保護することができる。
さらに、前記Ｏリング５ｆを有する面揃え機構を設けているので、被検査体１の各端子１ａを試験基板２の高周波信号配線２ｂにほぼ均等の接触圧で接触させることができる。
【００１５】
図５は本発明の第２の実施例のプロービング装置の全体構成を示す図であり、本実施例は、前記図１において、被検査体１の端子１ａと試験基板２の高周波信号配線２ｂの間に、両面に凸状の高周波信号接続端子を有する接続板７（以下ではインターポーザという）を設けた場合を示す。
それ以外の構成は、図１に示したものと同様であり、前記したように、プレス治具５には、バネ５ａ等からなる荷重制限手段を設けられており、被検査体１と試験基板２の間に所定以上の荷重が掛からないようにし、被検査体１の端子と試験基板２上の高周波信号配線２ｂを保護する。
また、プレス治具５あるいは試験基板支持部３には、前記Ｏリング５ｆ等を有する面揃え機構を設けられている。
【００１６】
図６に、図５において被検査体１と試験基板２の間に上記インターポーザ７を介在させた場合の接続部の構成を示す。
上記インターポーザ７は、フロン系基板等からなる絶縁体７ａに、両面に凸状の高周波信号接続端子７ｂを設け、高周波信号以外の接続端子部分にはプローブピンを通す穴７ｃを設けたものである。絶縁板７ａの両面に突出する一対の凸状の端子（以下ではパンプという）は、上下方向で電気的に導通している。
なお、上記インターポーザ７の接続端子７ｂは、上記のように必ずしも凸状である必要はなく、平面でもあってもよいし、また、絶縁板７ａの両面に平面状（もしくは凸状）の端子を設け、これらをスルーホールを介して接続したものであってもよい。
【００１７】
なお、本実施例においても、前記第１の実施例と同様、プローブピン２ａを、試験基板支持部３に取付けてもよいし、また、プローブピン２ａを試験基板２の裏面に直接取り付けて接続する構造としても良い。
また、前記図３に示したように、試験基板２の下側に、電源供給用の第２の試験基板６を設け、この試験基板に固定したプローブピンから試験基板に設けた穴を通して直接接続するように構成してもよい。
また、図５、図６では、高周波信号端子１ａと、高周波端子以外の端子１ｂをそれぞれ２本しか示していないが、第１の実施例と同様、高周波信号端子、電源端子、高周波でない信号端子は数本存在し、グランド端子は１０数本から数１０本存在する。
【００１８】
本実施例では、上記のように、被検査体１と試験基板２の間にインターポーザ７を介在させ、被検査体１の高周波信号端子１ａと、試験基板２の高周波信号配線２ｂとをインターポーザ７に設けた接続端子７ｂを介して接続するようにしたので、被検査体１をインターポーザ７を介して試験基板２に押し付けることによりインターポーザ７の接続端子７ｂが損傷しても、容易に取り替えることができる。
また、試験基板２のインターポーザ７の接続端子７ｂを受ける高周波信号配線部分を、ニッケルメッキ等の強度のあるメッキを施し、インターポーザ７の接続端子７ｂとしては銅メッキ等の比較的柔らかいメッキを行っておくことにより、被検査体１をインターポーザ７を介して試験基板２に押し付けたとき、インターポーザ７の接続端子７ｂが変形し、被検査体１の端子１ａの高さのバラツキ等を吸収させることができる。
このため、被検査体１の端子１ａと試験基板２の電気的な接続を良好に行うことができ、また、被検査体１ａの端子や試験基板２の高周波信号配線の損傷を低減化することができる。
なお、この場合、プレス治具５のバネ５ｃのバネ圧Ｆは、プローブピン１本当たりの荷重をｐ、本数ｎ、インターポーザ７の接続端子７ｂの本数をｍ、該接続端子７ｂが受ける荷重をｑ、しゅう動部の摩擦をαとすると、前記と同様、（１）式で表される。
したがって、上記バネ圧Ｆを、前記（１）式に基づき、インターポーザ７の接続端子７ｂが受ける荷重ｑが所定の値になるように設定すれば、被検査体１ａの端子や試験基板２の高周波信号配線の損傷させることなく、また、インターポーザ７の接続端子７ｂを押しつぶすことなく、被検査体１と試験基板２を良好に接続することができる。
【００１９】
（付記１）  高周波信号端子と高周波信号端子以外の端子を備えた被検査体と、上記端子と、試験基板上の高周波信号配線およびプロービングピンとを電気的に接続し、上記被検査体の電気的特性を試験する試験装置におけるプロービング装置であって、
上記被検査体の高周波信号端子を、上記試験基板に押し付けて上記試験基板上に設けられた高周波信号配線に接続し、
上記被検査体の高周波以外の端子を、弾性体の伸縮を利用して上記プロービングピンに接続する
ことを特徴とするプロービング装置。
（付記２）  上記試験基板には、上記プロービングピンが貫通する穴が設けられ、
上記穴を介して、上記プローブピンを、被検査体の高周波端子以外の端子に接続する
ことを特徴とする付記１のプロービング装置。
（付記３）  試験基板と被検査体の間に、被検査体の端子と、試験基板上の高周波信号配線を接続する電気的な導電体を有する絶縁体で構成された接続板を設ける
ことを特徴とする付記１または付記２のプロービング装置。
（付記４）  上記被検査体を試験基板に押しつける押し付け手段を備え、
上記押し付け手段は、被検査体、試験基板、もしくは上記接続板に過大な荷重が加わらないようにするための荷重制限手段を備えた
ことを特徴とする付記１，２または付記３のプロービング装置。
（付記５）上記被検査体を試験基板に押しつける押し付け手段を備え、
上記押し付け手段もしくは上記試験基板を支持する手段は、被検査体もしくは試験基板の一方の面が対向する他方の面にならうように、上記押し付け手段もしくは上記試験基板を傾けるための面揃え機構を備えている
ことを特徴とする請求項１，２，３または請求項４のプロービング装置。
（付記６）  高周波信号端子と高周波信号端子以外の端子を備えた被検査体の試験方法であって、
上記被検査体の高周波信号端子を、上記試験基板に押し付けて上記試験基板上に設けられた高周波信号配線に接続し、
上記被検査体の高周波以外の端子を、弾性体の伸縮を利用してプロービングピンに接続して、上記被検査体の電気的特性を試験する
ことを特徴とする試験方法。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明においては、以下の効果を得ることができる。
（１）これまでのプローブピンによる高周波信号の伝送は、線長による損失が大きく上限が制限されていたが本発明によれば、高周波信号を最短もしくは、最短に近い線長で接続できるので１０ＧＨｚ以上の高周波まで使用することができ、高価な高周波プローブも必要としない。
（２）被検査体と試験基板の間に、導体を有する絶縁板で構成された接続板（インターポーザ）を介在させることにより、試験基板の損傷を低減することができる。またインターポーザは容易に交換できるので、運用効率を向上することができる。
（３）被検査体を試験基板に押しつけるプレス治具に荷重制限手段を設けることにより、被検査体、試験基板、あるいは上記接続板の導体に加わる荷重を制限することができ、被検査体の端子、試験基板の配線、接続板の導体の損傷を低減化することができる。
（４）被検査体を試験基板に押しつけるプレス治具もしくは試験基板を支持する手段に、被検査体もしくは試験基板の一方の面が対向する他方の面にならうように、面揃え機構を設けることにより、被検査体の高周波信号端子と試験基板の導体との安定的な電気接続を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例のプロービング装置の全体構成を示す図である。
【図２】図１において、被検査体１と試験基板２の接続部分の構成を示す図である。
【図３】電源供給用の第２の試験基板を設けた場合の構成例を示す図である。
【図４】プレス治具の構成を説明する図である。
【図５】本発明の第２の実施例のプロービング装置の全体構成を示す図である。
【図６】被検査体と試験基板の間にインターポーザを介在させた場合の構成例を示す図である。
【図７】被検査体の全端子と試験基板の配線をプローブピンを用いて接続する従来例を示す図である。
【図８】試験基板と被検査体の間に異方性導電ゴムシ一トをはさんで接続する従来例を示す図である。
【符号の説明】
１      被検査体
２      試験基板
３      試験基板支持部
４ａ    入力コネクタ
４ｂ    出力コネクタ
５      プレス治具
６      第２の試験基板
７      インターポーザ
【図１】
2004150927.tif 000003
【図２】
2004150927.tif 000004
【図３】
2004150927.tif 000005
【図４】
2004150927.tif 000006
【図５】
2004150927.tif 000007
【図６】
2004150927.tif 000008
【図７】
2004150927.tif 000009
【図８】
2004150927.tif 000010