(57)【要約】【課題】  厚さが相違する複数種類の半導体チップが搭載された被測定デバイスに対しても、均一に圧力を印加することができ、またその荷重や表面温度を正確に制御可能なオートハンドラにおけるプッシャを提供する。【解決手段】  オートハンドラにおける品種対応治具であるプッシャ１の部分に、先端形状が可変型の加圧用のバルーン２を用いる。このバルーン２に対して流体を導入し、厚さが種々の半導体チップに対しても、同時に均一に圧力をかけることができる。また、圧力計６、圧力比較器１４、バルブ９により加圧制御を行い、ヒータ１９、温度計１１、温度比較器１７により温度制御をなすことで、圧力及び温度の調整が自在となる。【選択図】      図４                                                  
2005055330.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置を加圧して、この半導体装置のコンタクト部とソケットピンとを接触せしめるようにした加圧装置であって、前記半導体装置の加圧面に接する先端部分の形状が可変の加圧部材を含み、この加圧部材に対して流体を導入してなることを特徴とする加圧装置。
【請求項２】
前記加圧部材は伸縮性の気密膜からなり、この気密膜の内部に前記流体を外部から導入するようにしたことを特徴とする請求項１記載の加圧装置。
【請求項３】
前記流体の圧力を監視して所定圧力に制御する圧力制御手段を、更に含むことを特徴とする請求項１記載の加圧装置。
【請求項４】
前記流体の圧力の異常を検出して警報を発する警報手段を、更に含むことを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の加圧装置。
【請求項５】
前記警報手段は、前記流体を加圧するポンプから前記加圧部材への導入流体の圧力と、前記加圧部材から前記ポンプへの帰還流体の圧力との差を監視し、この差に基づいて異常検出をなすようにしたことを特徴とする請求項４記載の加圧装置。
【請求項６】
前記流体の温度を監視して所定温度に制御する温度制御手段を、更に含むことを特徴とする請求項１〜５いずれか記載の加圧装置。
【請求項７】
前記流体は空気よりも熱伝導係数が大なる流体であることを特徴とする請求項６記載の加圧装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体装置への加圧装置に関し、特にオートハンドラにおいて、半導体装置を加圧しこの半導体装置のコンタクト部とソケットピンとを接触せしめるようにした加圧装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路装置である半導体チップの電気的測定は、オートハンドラを用いて行われるが、このとき、オートハンドラのプッシャにより半導体チップを上面から加圧して、ソケットピンとチップコンタクトとを物理的かつ電気的に接続することにより、測定が行われる。図７はかかるオートハンドラにおけるプッシャと半導体チップとの関係を示す概略断面図である。
【０００３】
図７において、３は被測定デバイスである半導体チップ、４は測定装置側のソケット、５はインサータ、２２はプッシャである。プッシャ２２を矢印Ａ方向に加圧することにより、半導体チップ３のコンタクト３１とソケット４のピン４１とを、物理的に接触させかつ電気的に接続させる。こうすることにより、半導体チップ３の電気的特性測定が可能となる。
【０００４】
この様なオートハンドラにおけるプッシャ２２に対する要求としては、被測定デバイスである半導体チップ３の表面に均一に圧力をかけることが必要とされる。半導体チップ表面に均一に圧力をかける技術としては、半導体チップを機械的に研磨する技術分野において、当該チップと研磨ヘッドとの間に、流体圧の加圧によって伸長する弾性材からなる加圧用薄膜を介在させ、この加圧用薄膜を介してチップに流体圧を加圧しつつチップを研磨定盤に押し付けて研磨を行うものがある（特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１１３４５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図７に示したプッシャ２２の形状については、以下の如き問題点がある。ＤＲＡＭ混載品など、複数種類の半導体チップで構成され、表面に段差が存在する半導体デバイスの場合には、図８に示す如く、従来のプッシャ２２では、各チップ３ａ，３ｂの段差に合わせて設計することが必要であるが、たとえそのようにしたとしても、個々のチップの厚みのバラツキはそれぞれ異なる。よって、デバイス全体では、荷重が不均一になるという問題がある。
【０００７】
また、汎用デバイスであるＴＳＯＰ（Thin Small Out-line Package ）に対し、ＢＧＡ（Ball Grid Array ）パッケージ（ＣＳＰ：Chip Size Package ）では、個々のデバイスの外形寸法が異なるために、製品毎に専用のプッシャ２２が必要であり、よって製品毎に治具製作工数や立上げ工数がかかるという問題がある。
【０００８】
図９を参照すると、オートハンドラにおいて、複数の半導体チップ３ａ〜３ｃを同時に測定する場合、プッシャユニット２０は機械的に定められた一定の距離だけプッシャ２２ａ，２２ｂ，２２ｃを押し込む。従って、被測定デバイスである半導体チップ３ａ〜３ｃに対しては、それぞれの厚みのバラツキ分だけ、所定の荷重から超過または不足することになる。
【０００９】
更には、被測定デバイス３の自己発熱を能動的に制御することが要求されるが、温度制御は不可能であるという欠点がある。
【００１０】
なお、上記の特許文献１の技術では、半導体チップ全面を均一に加圧するものであるが、上述した如く、それぞれ厚みが異なる複数種類の半導体チップに適用することは考慮されておらず、よって段差のある被測定デバイスに対して均等な荷重を付与することはできない。特に、加圧用薄膜には、吸引用孔が設けられているために、上述した如き複数種類のチップが搭載されたデバイスのためのオートハンドラにおけるプッシャには、この特許文献１の構造は適用できない。また、温度制御についても何等開示されていない。
【００１１】
本発明の目的は、複数種類の半導体チップが搭載された被測定デバイスに対しても均一に加圧を付与することが可能な加圧装置を提供することである。
【００１２】
本発明の他の目的は、被測定デバイスにかかる荷重を正確に制御することが可能な加圧装置を提供することである。
【００１３】
本発明の更に他の目的は、被測定デバイスの表面温度の抑制をも可能とした加圧装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明による加圧装置は、半導体装置を加圧して、この半導体装置のコンタクト部とソケットピンとを接触せしめるようにした加圧装置であって、前記半導体装置の加圧面に接する先端部分の形状が可変の加圧部材を含み、この加圧部材に対して流体を導入してなることを特徴としている。
【００１５】
そして、前記加圧部材は伸縮性の気密膜からなり、この気密膜の内部に前記流体を外部から導入するようにしたことを特徴としている。更に、前記流体の圧力を監視して所定圧力に制御する圧力制御手段を含むことを特徴としている。
【００１６】
更にはまた、前記流体の圧力の異常を検出して警報を発する警報手段を含むことを特徴とし、前記警報手段は、前記流体を加圧するポンプから前記加圧部材への導入流体の圧力と、前記加圧部材から前記ポンプへの帰還流体の圧力との差を監視し、この差に基づいて異常検出をなすようにしたことを特徴としている。更に、前記流体の温度を監視して所定温度に制御する温度制御手段を含むことを特徴としている。
【００１７】
本発明の作用を述べる。オートハンドラにおける品種対応治具であるプッシャ部分に、先端形状が可変型の加圧部材を用いており、この加圧部材に対して流体を導入し、厚さが種々の半導体チップに対しても、同時に均一に圧力をかけることができるようにしている。また、加圧制御及び温度制御をなすことにより、圧力及び温度の調整が自在となる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、プッシャの先端部を、形状が圧力により可変する形状可変型の部材、すなわちバルーンを使用することにより、被測定デバイスの表面の段差の有無にかかわらず、均等な圧力を付与することができ、また外形寸法が相違する種々のデバイスに対応できるという効果がある。また、外部からバルーン内に流体を導入して、その圧力や温度を制御することにより、所望の圧力値や温度設定が可能となるという効果がある。また、バルーン内の流体を空気よりも熱伝導係数が大なる流体を用いることにより、当該流体とデバイス表面との熱交換が容易になるいう効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態を示す概略断面図であり、図７と同等部分は同一符号により示されている。図に示す如く、プッシャ１の先端にバルーン２を設けることによりプッシャ１の先端が可変形状となるようにしている。オートハンドラは、インサータ５とプッシャ１とを有しており、また、通常のＬＳＩテスタにおいては、複数個の半導体チップ３ａ，３ｂを同時に測定するために、複数個のソケット４が実装されている。バルーン２はフッ素樹脂フィルムのように気密性を有する膜で構成する。その内部には空気等の気体を充填する。
【００２０】
インサータ５は被測定デバイスである半導体チップ３ａ，３ｂを搬送するものであり、被測定デバイスをソケット４の直上まで搬送し、図２に示す如く、次にプッシャ１を降下させて被測定デバイスをソケットに押し付ける。このとき、プッシャ１の先端のバルーン２が被測定デバイスの外形に沿って変形することにより、被測定デバイスに対して均一に圧力を印加することができる。その結果、被測定デバイスの下面に設けられているマトリックス状に配置されたチップコンタクト（信号ピン）３１は、ソケット４のソケットピン４１と物理的かつ電気的に接続されることになる。
【００２１】
バルーン２として、フッ素樹脂フィルムを用いているが、フッ素ゴム等の伸縮性を有する気密膜を用いることができる。
【００２２】
図３は本発明の他の実施の形態を示す概略断面図であり、図１、２と同等部分は同一符号により示している。図３を参照すると、ポンプ１０から発生された流体は、サーボバルブ９にて流量及び圧力が制御され、中心軸に貫通孔が設けられたプッシャ１を通してバルーン２に導入されることにより、バルーン２が圧力によって膨張する。このとき、流体は空気などの気体でも良く、またシリコンオイル等の非圧縮性流体を用いても良い。空気に代えて非圧縮性流体を用いることにより、圧力損失を抑えることができる。
【００２３】
流体の圧力は圧力計６により計測されて圧力に応じた電圧が出力され、圧力比較器１４により、基準器８の基準値と比較される。この比較出力がサーボバルブ９の開度にフィードバックされ、基準器８に設定されている基準圧力値に制御されるのである。これにより、外部からバルーン２内に流体を導入し、圧力を監視制御することができ、被測定デバイスに与える荷重の制御が可能となる。
【００２４】
図４は本発明の更に他の実施の形態を示す図であり、図３と同等部分は同一符号により示している。貫通孔が設けられたプッシャ１に対して、上流側に圧力計６が、下流側に圧力計７がそれぞれ配置されており、バルーン２内の、その動作を妨げない場所に温度センサ１１の先端が配置されている。
【００２５】
圧力計６，７の出力電圧は圧力比較器１５の各入力に接続され、その出力は圧力比較器１６の一入力となる。この比較器１６の他入力には許容圧力範囲発生器１２の出力である許容圧力範囲の信号が印加されており、この比較器１６の出力はアラーム（警報）発生器２３へ入力されている。バルーン２に破損が生じた場合には、圧力計６，７の差分電圧が許容圧力範囲を超えることになり、よってアラーム発生器２３を作動させるようになっている。
【００２６】
一方、温度センサ１１の出力電圧は温度比較器１７において基準温度発生器１３の出力と比較され、流体の温度が、この比較器１７の出力によりフィードバックされたヒータ１９により制御される。このとき、空気に代えて熱伝導係数の高い非圧縮性流体を用いることにより、デバイス表面との熱交換を容易に行うことができる。また、外部からバルーン２内に流体を導入することにより、能動的な温度制御が実現できる。
【００２７】
図５は本発明の別の実施の形態を示すプッシャの断面図であり、図示する如く、プッシャ１にヒータ１９を内蔵して、図４の構成を採用するようにしても、同様の効果が得られる。また、図６に示すように、バルーン２と流体の導通路とを分離し、両者の接触面で熱交換を行うようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施の形態の概略断面図である。
【図２】本発明の実施の形態の動作を説明する図である。
【図３】本発明の他の実施の形態の概略断面図である。
【図４】本発明の更に他の実施の形態の概略断面図である。
【図５】本発明の別の実施の形態の概略断面図である。
【図６】本発明の更に別の実施の形態の概略断面図である。
【図７】従来技術を示す図である。
【図８】従来技術における問題点を説明する図である。
【図９】従来技術における他の問題点を説明する図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  プッシャ
２  バルーン
３  被測定デバイスである半導体チップ
４  ソケット
５  インサータ
６，７  圧力計
８  基準圧力発生器
９  サーボバルブ
１０  ポンプ
１１  温度センサ
１２  許容圧力範囲発生器
１３  基準温度発生器
１４〜１６  圧力比較器
１７  温度比較器
１８  ヒータ制御器
１９  ヒータ
３１  チップコンタクト
４１  ソケットピン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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