(57)【要約】【課題】  半導体回路のための検査インタフェースシステムと半導体パッケージを検査するためのコンタクタを提供する。【解決手段】  検査される集積回路の受け入れと位置決めのための空洞を有する位置合わせハウジングと、プリント回路基板表面に沿って位置している非導電性エラストマー部分を有するプリント回路基板と、検査信号を集積回路からプリント回路基板を通して伝送するためのフレキシブル指片を有する電気的平衡マイクロ波伝送線構造とを有する、高速半導体検査のための集積回路プリント回路基板と検査コンタクタ。Ｕ字形の接地要素がマイクロ波伝送線構造の周囲を延びる。【選択図】      図１
2005070050.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集積回路のための検査インタフェースシステムであって、
検査される前記集積回路の受け入れと位置決めのための空洞を有する位置合わせハウジングと、
プリント回路基板表面に沿って位置している非導電性エラストマー部分を有するプリント回路基板と、
検査信号を前記集積回路から前記プリント回路基板に沿って外部検査電子機器に伝送する手段を有する電気的平衡マイクロ波伝送線構造
とを備える検査インタフェースシステム。
【請求項２】
さらに、前記伝送線構造に隣接したＵ字形の接地接点を備える、請求項１に記載の検査インタフェースシステム。
【請求項３】
検査信号を伝送する前記手段は、前記プリント回路基板上の非導電性エラストマー部分の圧縮によって前記集積回路との接触状態に維持されている隆起接触部分を有するフレキシブル指片を含む、請求項１に記載の検査インタフェースシステム。
【請求項４】
前記フレキシブル指片は、制御インピーダンス検査のためである、請求項３に記載の検査インタフェースシステム。
【請求項５】
平衡差動信号検査のための２つのフレキシブル指片が存在する、請求項３に記載の検査インタフェースシステム。
【請求項６】
前記フレキシブル指片はケルビンリードである、請求項３に記載の検査インタフェースシステム。
【請求項７】
前記フレキシブル指片は、前記ハウジングと前記フレキシブル指片との間に配置されている非導電性タイバーによって前記プリント回路基板に対して保持されている、請求項３に記載の検査インタフェースシステム。
【請求項８】
前記ハウジングの前記空洞の周囲に位置している複数の電気的平衡マイクロ波伝送線が存在する、請求項１に記載の検査インタフェースシステム。
【請求項９】
半導体パッケージを検査するコンタクタであって、
前記半導体パッケージの受け入れのための空洞を有するハウジングと、
前記プリント回路基板との接触のための接触区域を有し、かつ、電気的平衡マイクロ波伝送線を形成する形状に構成されている、少なくとも１つのフレキシブル導電性要素と、
前記フレキシブル導電性要素に隣接して位置しているフレキシブル接地要素と、
前記フレキシブル導電性要素と前記フレキシブル接地要素とに対して圧縮力を加えるためのエラストマー部分を有するプリント回路基板
とを備えるコンタクタ。
【請求項１０】
前記フレキシブル接地要素はＵ字形である、請求項９に記載のコンタクタ。
【請求項１１】
前記フレキシブル導電性要素上の前記接触区域は、前記半導体パッケージ上の検査パッド位置に接触するための隆起部分を備える、請求項９に記載のコンタクタ。
【請求項１２】
制御インピーダンス検査のための１つのフレキシブル導電性要素が存在する、請求項９に記載のコンタクタ。
【請求項１３】
平衡差動信号検査のための２つのフレキシブル指片が存在する、請求項９に記載のコンタクタ。
【請求項１４】
前記フレキシブル導電性要素はケルビンリードである、請求項９に記載のコンタクタ。
【請求項１５】
前記フレキシブル導電性要素は、前記ハウジングと前記フレキシブル指片との間に位置している非導電性タイバーによって前記プリント回路基板に対して保持されている、請求項９に記載のコンタクタ。
【請求項１６】
前記ハウジングの前記空洞の周囲に位置している複数の電気的平衡マイクロ波伝送線が存在する、請求項９に記載のコンタクタ。
【請求項１７】
積層プリント回路基板に一体化されている導電性フレキシブル要素に対して半導体パッケージを位置合わせするソケットガイドプレートを備えており、および、前記導電性フレキシブル要素が前記プリント回路基板の外周部から前記集積回路上の検査パッド位置への電気的平衡マイクロ波伝送線構造を形成するような形状を有する集積回路検査インタフェースシステム。
【請求項１８】
さらに、前記導電性フレキシブル要素に隣接した接地要素を備える、請求項１７に記載の集積回路検査インタフェースシステム。
【請求項１９】
前記導電性フレキシブル要素は、強制押し付け機構として、および、電気的平衡マイクロ波伝送線構造のための誘電性媒質として機能する非導電性エラストマーで充填されている前記プリント回路基板内の浅い凹みの上に延びる、請求項１７に記載の集積回路検査インタフェースシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願に対する参照
本出願は、２００３年８月２５日付で出願された合衆国仮特許出願番号６０／４９７，５８１の出願日付の利益を請求し、この出願の内容全体が特に本明細書に引例として組み入れられている。
【０００２】
本発明は集積回路検査インタフェースシステムに関し、および、さらに特に、検査対象である集積回路を、積層プリント回路基板に一体化されている導電性フレキシブル要素に対して位置合わせするソケットガイドプレートを有する検査装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
過去においては、素子を電気的に検査するための検査装置に半導体パッケージの個別のリードを電気的に接続するために、コンタクタが使用されてきた。半導体パッケージの中には、外周部にリードが付けられているものがあり、こうした半導体パッケージは、そのパッケージの外側縁部の周りにパッケージ本体を接合するリードを有する。ペリフェラリィリーデッドパッケージ（peripherally leaded package）は、クアドフラット（quad flat）、スモールアウトライン（small outline）、プラスチックリーデッドチップキャリア（plastic leaded chip carrier）、デュアルインライン（dual inline）、モールデッドキャリアリング（molded carrier ring）等を含む。ペリフェラリィリーデッドパッケージは様々な寸法に製造され、および、リードがパッケージの４辺すべての周りに配置されてもよく、または、パッケージのすべての辺よりも少ない辺の周りに配置されてもよい。
【０００４】
ペリフェラリィリーデッドパッケージと他のタイプの半導体パッケージとに対する電気検査接続を行うために使用された従来の装置は、高性能装置に関する厳しい制限と、大量自動化デバイスハンドリング装置（high volume,automated device handling equipment）と共に使用される時の動作上の信頼性の問題点とを有する。これらの問題の多くは不十分な電気的性能を結果的にもたらす。典型的には、これは、コンタクタ内の長い電気経路長を原因とする。長い電気経路長は、検査対象であるデバイスに対して行われる電気的検査の完全性を妨げる望ましくないインピーダンス効果を示す。この望ましくないインピーダンス効果は、長い不制御インピーダンス経路を含む。こうした不制御インピーダンス経路は、高周波数信号の完全性を歪ませて、物理的に互いに隣接した経路の間のクロストークを生じさせる。他の望ましくないインピーダンス効果が、寄生インダクタンスと、寄生容量と、寄生抵抗とを含む。寄生経路インダクタンスは、瞬間的な電流変化の最中に電圧スパイクを生じさせることによってデバイスの電力および接地ソーシング（power and ground sourcing）とに干渉する。寄生容量は、デバイスおよび検査電子信号源の望ましくない電気的ローディングを生じさせる。寄生抵抗は、大電流が抵抗性経路を通過して流れなければならない時に電圧エラーを生じさせる。これは、検査コンタクタ内の長い電気経路によって生じる望ましくないインピーダンス効果の部分的なリストであるにすぎない。
【０００５】
従来の検査コンタクタは、自動化デバイスハンドリング装置を使用する大量検査環境において、不十分な性能しか示さないことが多かった。コンタクタの脆弱性のせいで、ハンドリング装置のエラーによってデバイスが不適正にコンタクタに渡される時に、コンタクタの損傷が結果的に生じることが多かった。コンタクタは大量使用の際に急速に摩耗し、このことは、位置合わせ形状構成（alignment feature）と接触表面とに対する摩耗損傷を生じさせる結果となることが多かった。さらに、コンタクタは、パッケージ樹脂ダストとパッケージリードはんだめっきとのような通常の生産環境ゴミによる汚染の悪影響を過剰に受けやすい可能性もある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、製造が迅速かつ簡単であり、かつ、望ましくないインピーダンス効果という電気的な性能上の問題点を排除するコンタクタが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、従来の検査コンタクタ装置に関連した問題点を取り除く、高速の半導体検査のための検査コンタクタである。本発明は、積層プリント回路基板に一体化されている導電性フレキシブル要素に対して半導体パッケージを位置合わせする、ソケットガイドプレートから構成されている完結した集積回路検査インタフェースシステムである。コンタクタは、その要素の形状が、プリント回路基板周辺部から集積回路の外周部を超えて集積回路パッドにいたる電気的平衡マイクロ波伝送線構造を形成するように構成されている。この伝送線構造は、非導電性のタイバー（tie-bar）によってプリント回路基板パッド上に押し付けられており、および、そのタイバーが、位置合わせハウジングと共にプリント回路基板に対して押し付けられている、共面導波管形状に基づいている。その次に、この共面導波管形状構造は、プリント回路基板の中に組み込まれている浅い凹みの上を延びる。この浅い凹みには、強制押し付け機構として、および、共面導波管形状の伝送線のための誘電性媒質として機能する非導電性エラストマーが充填されている。フレキシブル要素が集積回路上の検査区域の下方で終端する。このフレキシブル要素は、集積回路の検査区域に係合するように設計されている隆起した接触区域を含み、この接触区域はパッドまたはボールとすることができる。Ｕ字形の接地ビーム（ground beam）がフレキシブル接触要素の信号ピンの周囲を延びる。コンタクタの材料が、そのシステムの適正なインピーダンスに適合するように設計されており、および、材料遷移部分内では、伝送線が最適の信号完全性を得るように補償されている。
【０００８】
検査対象である集積回路が、コンタクタを所定の位置に横向きに位置合わせするハウジングの中に挿入される。その次に、この集積回路は、フレキシブル要素上の隆起接触形状構成の中に押し込まれ、その次に、そのフレキシブル要素はプリント回路基板の凹みの中のエラストマーの中に押し込まれる。このエラストマーの圧縮が、フレキシブル要素と集積回路上の検査場所との間の有効な電気的接触を生じさせるための適切な力を生じさせる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は、本発明の集積回路検査インタフェースシステム１０を示す。さらに、図２から見てとれるように、このインタフェースシステムは、積層プリント回路基板１４上に配置されている位置合わせハウジング１２を含む。この位置合わせハウジング１２は、検査対象である集積回路すなわち半導体パッケージ１８の配置と位置合わせのための空洞１６を形成する。この半導体パッケージは、本明細書では「検査対象ユニット」と呼ばれることもある。位置合わせハウジング１２は、プリント回路基板１４に一体化されている導電性フレキシブル接触指片２０に対してその検査対象ユニットを位置合わせする。インタフェースシステムは、フレキシブル接触指片の形状がプリント回路基板周辺部から集積回路すなわち検査対象ユニットの外周部を超えて検査対象ユニット上に位置している検査パッド２２にいたる電気的平衡マイクロ波伝送線構造を形成するように構成されている。この伝送線構造は、プリント回路基板１４上に配置されているトレースすなわちパッド２４の上に押し付けられている共面導波管形状（coplanar waveguide geometry)（ＣＰＷ）に基づいている。この伝送線構造は、ハウジング１２と接触指片２０との間に配置されている非導電性タイバー２６によってトレースの上に押し付けられている。タイバーは、位置合わせハウジング１２と共にプリント回路基板に押し付けられている。接触指片２０は、プリント回路基板内に形成されている浅い凹み２８の上を延びる。この凹みには、強制押し付け機構として、および、ＣＰＷ伝送線のための誘電性媒質として機能する非導電性エラストマー３０が充填されている。ＣＰＷ伝送線を形成する接触指片は接触セクション３２内で終端し、検査対象ユニットのための検査パッド２２と整合する。接触セクション３２は隆起または突出しており、および、集積回路上の検査パッド場所と係合するように設計されている。
【００１０】
さらに、図４から見てとれるように、Ｕ字形のフレキシブル接地指片３４がフレキシブル指片２０の周囲に配置されている。この接地指片３４は、複数の隆起した接触セクション３６を含む。接触セクション３６は、さらに、検査対象ユニット上の個別の検査パッド位置２２と接触するように位置合わせされている。図４に示されている単一の接触指片２０は、例えば、単一の制御インピーダンス線を必要とする用途で使用されるが、例えば平衡差動信号線を必要とする用途で使用される２つの接触指片２０ａ、２０ｂが存在する図５に示されている用途のような他の用途が可能である。単一の制御インピーダンス線が存在しようとも、または、平衡差動信号線が存在しようとも、Ｕ字形の接地指片３４が使用される。フレキシブル指片２０ａ、２０ｂの各々は隆起接触部分３２ａ、３２ｂを有する。
【００１１】
図１に示されているインタフェースシステム１０のコンタクタは、ハウジングがリードフレームユニットを覆う３つの差動リードフレームユニットを含む。このコンタクタは、電力と接地と低速信号Ｉ／Ｏとのための従来通りのばねピン接点と一体化されているインピーダンス制御構造を組み合わせる。このインタフェースシステムのための組立材料のすべてがそのシステムの適正なインピーダンスに適合するように考慮されており、材料遷移部分内では、伝送線が最適な信号完全性を得るために補償されている。
【００１２】
使用時には、集積回路すなわち検査対象ユニットがハウジング１２内の空洞１６の中に挿入されて、横向きに所定の位置に位置合わせされる。その次に、検査対象ユニットは、図３に示されている通り接触指片２０と接地指片３４の上の隆起接触位置３２、３６に中に押圧される。その次に、接触指片と接地指片は、プリント回路基板上の凹みの中に位置している非導電性エラストマーの中に押し込まれる。このエラストマーの圧縮によって、接触部分と集積回路上の検査パッド場所との間の有効な電気的接触を確実なものにするための適切な力が生じる。
【００１３】
検査インタフェースシステム全体は、平衡高速度マイクロ波伝送線として設計され作られている。このインタフェースシステムは、プリント回路基板上の装着接触パッドから、プリント回路基板上の浅い凹み内に収容されている非導電性エラストマーを超えて内側に広がるＣＰＷ伝送線構造すなわちフレキシブル指片を使用する。このＣＰＷ伝送線構造は、位置合わせハウジングに整合するとともに、接点がプリント回路基板のパッド上に押し当たるためのコンプライアンスを実現する非導電性タイバーに接着されている。ハウジング１２は、ねじ３８によってプリント回路基板１４に取り付けられており、したがって、プリント回路基板に対する相互接続のために必要な締め付け力を与える。
【００１４】
この伝送線構造は、この伝送線構造が例えば５０オームのような指定された値に制御されたインピーダンス経路であるように設計することができ、検査されている検査対象ユニットに必要とされるような共面導波管、スロットライン（slot-line）、または、他の伝送線プロファイルが実現できる。この伝送線構造は２つ以上の層から構成されることが可能であり、したがってより高い信号密度を可能にし、または、マイクロストリップのような多層インピーダンス制御構造を可能にする。この伝送線構造は、１００オーム差のような指定された値への平衡差動対（balanced differential pair）が存在するように設計することが可能であり、または、高速度が必要でない場合には、設計の単純性のために、インピーダンス制御が存在しないように設計することが可能である。この伝送線構造は、高電流搬送容量に適用するために伝送線が最大の横断面積であるように設計することが可能である。伝送線構造は、さらに、ＱＦＰ，ＭＬＦ／ＱＦＮ、または、ＸＳＯＰ集積回路のようなペリフェラリィリーデッド集積回路のために設計し作ることも可能である。
【００１５】
伝送線構造すなわちフレキシブル指片は、伝送線信号のために構成することが可能であるだけでなく、集積回路のケルビン検査が行われることが可能であるように伝送線の対の形に作ることも可能である。図６は、ケルビンリード４２を有する接触指片４０を示す。ケルビン検査は、各々の集積回路検査パッド場所に対する２つの独立した回路経路を必要とする。フレキシブル指片は、それぞれにエリアアレイパッド（area array pad）またはエリアアレイボール（area array ball）、ＬＧＡおよびＢＧＡのような検査区域場所に接触するように設計し作ることが可能である。本発明のＩＣ検査インタフェースシステム１０は、電力、ディジタル接地、低速Ｉ／Ｏのような非本質的なデバイス相互接続信号が、プリント回路基板の浅い凹み区域に中に組み込まれている従来通りのポゴピン（pogo pin）または他の接触方法によって伝送することが可能であるように、構成することができる。本発明のインタフェースシステムの導電要素は、より多くの量の電流が検査区域場所に搬送されることが可能であるように高電力集積回路のための銅の集積層によって作ることが可能である。
【００１６】
本発明の上述の説明は例示のためのものであることが意図されているのであって、何ら限定的なものではないということが理解されなければならない。上述の説明を詳細に検討すれば、多くの他の実施形態が当業者に明らかになるであろう。したがって、本発明の範囲は、添付されている特許請求項が権利が与えられている等価物の範囲全体と共に、この添付された特許請求項を参照して決定されなければならない。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の検査コンタクタの斜視図である。
【図２】図１の検査コンタクタの部分断面詳細図である。
【図３】使用中のコンタクタを示す図２の検査コンタクタの部分断面図である。
【図４】Ｕ字形の接地ビームを有する単一の接触指片の平面詳細図である。
【図５】２つの信号線とＵ字形接地ビームとを有する接触指片の詳細斜視図である。
【図６】ケルビンリードである接触指片の斜視詳細図である。
【符号の説明】
【００１８】
１０    集積回路検査インタフェースシステム
１２    位置合わせハウジング
１４    積層プリント回路基板
１６    空洞
１８    集積回路すなわち半導体パッケージ
２０    導電性フレキシブル接触指片
２２    検査パッド
２４    トレースまたはパッド
２６    非導電性ダイバー
２８    浅い凹み
３０    非導電性エラストマー
３２    接触セクション
３４    Ｕ字形フレキシブル接地指片
３６    隆起接触セクション
３８    ねじ
４０    接触指片
４２    ケルビンリード
【図１】
2005070050.tif 000003
【図２】
2005070050.tif 000004
【図３】
2005070050.tif 000005
【図４】
2005070050.tif 000006
【図５】
2005070050.tif 000007
【図６】
2005070050.tif 000008
【外国語明細書】
2005070050000001.pdf