(57)【要約】【課題】  半導体装置の温度をより正確に、且つ簡単に知ることができるようにしたＩＣソケット及び半導体装置の検査方法を提供する。【解決手段】  半導体装置を位置決めして載置する台座１と、台座１に載置された半導体装置の外部端子のそれぞれと接するように台座１に設けられた接触ピン３と、台座１に載置された半導体装置を当該台座１に押し当てて固定する蓋体５と、台座１と蓋体５の両方にそれぞれ取り付けられた複数個の温度センサ７と、を含んだ構成となっている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置を位置決めして載置する筐体と、
前記筐体に載置された前記半導体装置の外部端子のそれぞれと接するように該筐体に設けられた接触端子と、
前記筐体に載置された前記半導体装置を当該筐体に押し当てて固定する蓋体と、
前記筐体又は前記蓋体の少なくとも一方に取り付けられた温度センサと、を有することを特徴とするＩＣソケット。
【請求項２】
前記温度センサを複数個有することを特徴とする請求項１に記載のＩＣソケット。
【請求項３】
前記温度センサは、前記筐体と前記蓋体の両方にそれぞれ取り付けられていることを特徴とする請求項２に記載のＩＣソケット。
【請求項４】
前記温度センサは、前記筐体に載置された前記半導体装置を平面視で取り囲むようにして当該筐体の複数箇所にそれぞれ取り付けられていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のＩＣソケット。
【請求項５】
請求項２から請求項４の何れか一項に記載のＩＣソケットを用いて、前記半導体装置を加熱又は冷却環境下で電気的に検査する方法であって、
前記ＩＣソケットに前記半導体装置を装着する工程と、
前記ＩＣソケットに装着された前記半導体装置を加熱又は冷却する工程と、
前記加熱又は冷却の過程で前記温度センサにより温度を測定する工程と、
前記温度センサの測定値が安定しているか否かを判断する工程と、
全ての前記温度センサの測定値が安定していると判断した後で、前記接触端子を介して前記半導体装置の電気的特性を測定する工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の検査方法。
【請求項６】
一の前記温度センサ近傍の前記接触端子を介して得られる前記電気的特性の許容値と温度との関係を示すテーブルが予め用意されており、
全ての前記温度センサの測定値が安定していると判断した後で、一の前記温度センサの測定値を前記テーブルに当てはめることにより、当該一の温度センサ近傍の前記接触端子を介して得られる前記電気的特性の規格値を決定する工程、を含むことを特徴とする請求項５に記載の半導体装置の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＣソケット及び、半導体装置の検査方法に関し、特に、半導体装置の温度をより正確に、且つ簡単に知ることができるようにしたものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の従来技術としては、例えば特許文献１、２がある。即ち、特許文献１には、パッケージング後の半導体ＩＣの検査に使用するＩＣソケットが開示されており、このＩＣソケットは、半導体ＩＣを位置決めして載置する筐体と、筐体に載置された半導体ＩＣの端子のそれぞれと下側で接するように筐体に装着される測定端子と、筐体に対する回動でＩＣパッケージの各端子を上方から押圧し得る蓋体と、を含んだ構成となっている。
【０００３】
また、特許文献２には、樹脂モールドによりパッケージングされた半導体ＩＣに対して所定の出荷検査を行うＩＣ出荷検査装置が開示されている。このＩＣ出荷検査装置にあっては、半導体ＩＣの外部に熱電対等を設けて温度の測定を行い、その測定結果に基づいて半導体ＩＣを送風等で冷却し、その温度を一定の値に調整するようになっていた。
【特許文献１】特開２０００−１９５６３０号公報
【特許文献２】特開２００１−１４１７７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、温度特性のある（即ち、温度によってその特性が変動する）半導体ＩＣを検査する場合には、半導体ＩＣを特許文献１に開示されたようなＩＣソケットに装着した後で、ＩＣソケットごと加熱（又は冷却）環境下に置き、この環境下で半導体ＩＣの電気的特性を測定する。
加熱（又は冷却）後の半導体ＩＣの温度を確認する方法としては、例えば、加熱を開始してからの経過時間と温度との関係を予め求めておき、加熱スイッチを押してから所定時間が経過した後で測定を開始する方法（以下、「第１の方法」という。）がある。或いは、特許文献２の図４で開示されているように、熱電対等の温度センサをパッケージ外部に直接設けて、その温度を求める方法（以下、「第２の方法」という。）がある。
【０００５】
しかしながら、第１の方法では、半導体ＩＣ自体や半導体ＩＣを取り囲む環境の温度が加熱前に一定でない場合には、所定時間が経過した後でも、加熱後の温度が所定温度に到達していなかったり、安定していなかったりする可能性があり、正確な温度環境下で測定することができないおそれがあった。また、第２の方法では、パッケージ外部に熱電対を直接着けたり外したりする必要があり、手間がかかるという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、半導体装置の温度をより正確に、且つ簡単に知ることができるようにしたＩＣソケット及び半導体装置の検査方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
〔発明１〕  上記目的を達成するために、発明１のＩＣソケットは、半導体装置を位置決めして載置する筐体と、前記筐体に載置された前記半導体装置の外部端子のそれぞれと接するように該筐体に設けられた接触端子と、前記筐体に載置された前記半導体装置を当該筐体に押し当てて固定する蓋体と、前記筐体又は前記蓋体の少なくとも一方に取り付けられた温度センサと、を有することを特徴とするものである。
ここで、「半導体装置」とは、例えば樹脂モールド等の封止部材によりパッケージングされたＩＣのことである。また、「温度センサ」としては、例えば、温度変化にしたがって抵抗値が変わるサーミスタが挙げられる。さらに、「取り付けられた」とは、着脱可能に取り付けられた場合と、取り外しできないように固定した状態で設けられた場合の両方を含む。
【０００８】
このような構成であれば、従来例に係る第１の方法と比べて、半導体装置の温度をより正確に知ることができる。また、従来例に係る第２の方法と比べて、半導体装置をＩＣソケットに装着すると同時に温度センサの取り付けが完了し、且つ半導体装置をＩＣソケットから脱着すると同時に温度センサの取り外しが完了するので、手間が少なくて済む。
【０００９】
〔発明２〜４〕  発明２のＩＣソケットは、発明１のＩＣソケットにおいて、前記温度センサを複数個有することを特徴とするものである。
【００１０】
発明３のＩＣソケットは、発明２のＩＣソケットにおいて、前記温度センサは、前記筐体と前記蓋体の両方にそれぞれ取り付けられていることを特徴とするものである。
発明４のＩＣソケットは、発明２又は発明３のＩＣソケットにおいて、前記温度センサは、前記筐体に載置された前記半導体装置を平面視で取り囲むようにして当該筐体の複数箇所にそれぞれ取り付けられていることを特徴とするものである。
【００１１】
発明２から発明４のＩＣソケットによれば、半導体装置の温度分布を知ることができる。例えば、筐体の「半導体装置の外部端子に近い」部分と、蓋の部分とにそれぞれ温度センサを設けることで、半導体装置の外部端子の温度と、パッケージ上部の温度とをそれぞれ知ることができる。これにより、半導体装置の高温又は低温検査において、正確な温度環境での測定ができるようになる。
【００１２】
〔発明５〕  発明５の半導体装置の検査方法は、発明２から発明４の何れか一のＩＣソケットを用いて、前記半導体装置を加熱又は冷却環境下で電気的に検査する方法であって、前記ＩＣソケットに前記半導体装置を装着する工程と、前記ＩＣソケットに装着された前記半導体装置を加熱又は冷却する工程と、前記加熱又は冷却の過程で前記温度センサにより温度を測定する工程と、前記温度センサの測定値が安定しているか否かを判断する工程と、全ての前記温度センサの測定値が安定していると判断した後で、前記接触端子を介して前記半導体装置の電気的特性を測定する工程と、を含むことを特徴とするものである。
【００１３】
ここで、「安定している」とは、温度が一定時間、一定の狭い範囲内に留まっている状態のことである。温度が全く変動しない状態のみを意味するものではない。
このような構成であれば、発明２から発明４の何れか一のＩＣソケットを応用しているので、ＩＣソケットに装着した半導体装置の温度をより正確に、且つ簡単に知ることができる。従って、半導体装置の高温又は低温検査において、正確な温度環境での測定ができるようになるので、検査の品質レベルを高めることが可能である。
【００１４】
〔発明６〕  発明６の半導体装置の検査方法は、発明５の半導体装置の検査方法において、一の前記温度センサ近傍の前記接触端子を介して得られる前記電気的特性の許容値と温度との関係を示すテーブルが予め用意されており、全ての前記温度センサの測定値が安定していると判断した後で、一の前記温度センサの測定値を前記テーブルに当てはめることにより、当該一の温度センサ近傍の前記接触端子を介して得られる前記電気的特性の規格値を決定する工程、を含むことを特徴とするものである。
【００１５】
ここで、「一の温度センサ近傍の接触端子」とは、例えば、全ての温度センサとの位置関係の中で、一の温度センサとの位置関係が距離的に一番短い接触端子のことである。また、「テーブル」は、例えば実験やシミュレーション等を行って予め求めておく。上記テーブルは検査毎に求める必要はなく、最初に一回求めておけば良い。
このような構成であれば、半導体装置の高温又は低温検査において、温度に対応した規格値をテーブルに基づいて検査毎に設定できるので、検査の品質レベルを著しく高めることが可能である。
【００１６】
この発明は、温度特性のある（即ち、温度によってその特性が変動する）半導体装置の検査に適用して極めて好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
図１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施の形態に係るＩＣソケット１０の構成例を示す概念図である。図１（ａ）はＩＣソケット１０をその正面の斜め上方から見た図であり、図１（ｂ）はＩＣソケット１０を側面から見た図である。このＩＣソケット１０は、ＱＦＰ等のパッケージングされた半導体装置の電気的特性を検査する際に、半導体装置を収容すると共に、そのパッケージの外に引き出された外部端子をテスタ等に接続させるための検査用治具である。
【００１８】
図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、このＩＣソケット１０は、半導体装置を位置決めして載置する台座（筐体）１と、半導体装置の外部端子にそれぞれ接するように台座１に設けられた複数本の接触ピン３と、蝶番（ちょうつがい）４により台座１に対して回動可能に取り付けられ、台座１の内側を覆ったときに当該台座１に載置された半導体装置を当該台座１の内側に押し当てて固定する蓋体５と、台座１及び蓋体５に取り付けられた複数個の温度センサ７と、を含んだ構成となっている。
【００１９】
台座１及び蓋体５は絶縁性の樹脂からなり、その平面視での形状は矩形である。図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、この台座１の内側には半導体装置のパッケージの外形に対応した凹部が設けられている。この凹部は、パッケージの外形に対して多少の遊びを持っており、この凹部内に半導体装置が入れられることで、半導体装置が位置決めされるようになっている。
【００２０】
また、接触ピン３は、この凹部の土手部分に配置されており、台座１の内側で位置決めされた半導体装置の外部端子とそれぞれ対応関係正しく接触するようになっている。この接触ピン３は例えば銅線からなる。半導体装置の検査時には、この接触ピン３の端部３ａが、図示しない配線等を介してテスタに接続される。
温度センサ７は、例えば絶縁性の薄い膜で覆われたサーミスタからなる。サーミスタは、温度特性を持っており、温度の変化によってその抵抗値が変化する性質がある。例えば、本実施の形態で使用するサーミスタは、温度が高くなると抵抗値が高くなる。このような性質を利用し、サーミスタの抵抗値を測定することで、サーミスタの取り付け箇所及びその近傍の温度を正確に知ることができる。
【００２１】
このＩＣソケット１０では、台座１の周辺部Ａ〜Ｄに温度センサ７がそれぞれ１個ずつ設けられており、蓋体５の中心部Ｅに温度センサ７が１個設けられている。周辺部Ａ〜Ｄに設けられた温度センサ７によって、台座１に載置された半導体装置は平面視で取り囲まれる。これらの温度センサは、台座１や蓋体５を構成する樹脂内、又は樹脂表面にそれぞれ設けられていれば良い。
【００２２】
例えば、周辺部Ａ〜Ｄに取り付けられた温度センサ７は、露出した接触ピン３の下側であって、台座１の外周側面にそれぞれ取り付けられている。また、蓋体５の中心部Ｅに取り付けられた温度センサ７は、蓋体５の中心部であって内側の面（即ち、台座１と向かい合う面）に取り付けられている。これらの温度センサ７の両端にはそれぞれ図示しない配線が取り付けられている。
【００２３】
以下で、台座１の周辺部Ａに取り付けられた温度センサ７を「温度センサ７Ａ」、周辺部Ｂに取り付けられた温度センサを「温度センサ７Ｂ」、周辺部Ｃに取り付けられた温度センサを「温度センサ７Ｃ」、周辺部Ｄに取り付けられた温度センサを「温度センサ７Ｄ」、蓋体５の中心部Ｅに取り付けられた温度センサを「温度センサ７Ｅ」という。
図２は、温度測定回路５０の構成例を示す図である。図２に示すサーミスタＲＴＨＡは温度センサ７Ａであり、サーミスタＲＴＨＢは温度センサ７Ｂである。また、サーミスタＲＴＨＣは温度センサＣであり、サーミスタＲＴＨＤは温度センサＤである。さらに、サーミスタＲＴＨＥは温度センサＥであり、抵抗Ｒ１は温度特性がほとんどない抵抗体である。この抵抗Ｒ１は、サーミスタの感度（即ち、温度特性）をある程度弱めるために、温度測定回路５０に組み込まれている。
【００２４】
図２に示すように、この温度測定回路５０では、スイッチＳｗ１〜Ｓｗ１０を選択的に開閉することで、サーミスタＲＴＨＡ〜ＲＴＨＥの何れか一のみを選択するようになっている。そして、スイッチＳｗ１〜Ｓｗ１０を選択的に切り替え、端子ｃから出力される出力電圧ＶＯＵＴを測定することで、温度センサ７Ａ〜Ｅの取り付け箇所の温度を知ることができるようになっている。
【００２５】
例えば、図２において、スイッチＳｗ１及びＳｗ２だけを閉じ、それ以外のスイッチＳｗ３〜Ｓｗ１０を全て開く。この状態で、温度測定回路５０の端子ａを＋極に、端子ｂを−極にして、端子ａ−ｂ間に電圧ＶＩＮを印加する。すると、電圧ＶＩＮはサーミスタＲＴＨＡと抵抗Ｒ１とだけに印加され、サーミスタＲＴＨＡと抵抗Ｒ１との間にある端子ｃから降下電圧ＶＯＵＴが出力される。
【００２６】
ここで、上述したように、本実施の形態では温度が高くなるほど抵抗値が高くなるサーミスタを温度センサに使用している。つまり、温度が高くなるほどサーミスタＲＴＨＡの抵抗値が高くなる。これに対し、抵抗Ｒ１の抵抗値はほとんど変わらない。それゆえ、次の（１）式から明らかなように、温度が高くなるほど出力電圧ＶＯＵＴが小さくなる。
【００２７】
【数１】
2007047103.tif 000003
【００２８】
（１）式において、ＲＴＨはサーミスタの抵抗値を示している。
次に、このような温度と出力電圧ＶＯＵＴとの関係を図３に示す。
図３の横軸は、温度センサ７Ａの温度（即ち、台座１の周辺部Ａの温度）ＴＡを示す。また、図３の縦軸は出力電圧ＶＯＵＴを示す。図３に示すように、正特性（即ち、温度上昇につれ、サーミスタの抵抗が高くなる特性）をもつサーミスタを使用した場合、温度ＴＡと出力電圧ＶＯＵＴとの間には右肩下がりの相関があるので、出力電圧ＶＯＵＴを測定し、その測定値を図３の相関図に当てはめることで、温度ＴＡを正確に知ることができる。
【００２９】
なお、温度ＴＡと出力電圧ＶＯＵＴとの相関を示す傾きは、サーミスタの種類を変えたり、電圧の印加方向を変えたりすることで変化する。例えば、図２において、温度変化に対する抵抗の増加割合があまり大きくないサーミスタを用いた場合には、図３の傾きは緩やかになる。また、端子ａ−ｂ間での電圧の向きを逆方向にした場合（即ち、端子ａを−極に端子ｂを＋極に）や、負特性（即ち、温度上昇につれ、サーミスタの抵抗が低くなる特性）をもつサーミスタを使用した場合は、図３の傾きは右肩上がりとなる。
【００３０】
次に、図１に示したＩＣソケット１０を用いて、温度特性のある半導体装置の電気的特性を検査する方法について説明する。
図４は本発明の実施の形態に係る半導体装置の検査方法を示すフローチャートである。なお、この検査方法では、その前提として、実験やシミュレーション等を行ってテーブルＡを予め用意しておく。テーブルＡとは、温度センサ７Ａ近傍の接触ピン３のグループ（以下、「ピングループ」という。）を介して得られる電気的特性の許容値と、温度との関係を示すテーブルのことである。また、同様に、周辺部Ｂ〜Ｄの各ピングループについても、それらのピングループを介して得られる電気的特性の許容値と、温度との関係を示すテーブルＢ〜Ｄをそれぞれ用意しておく。
【００３１】
このような前提のもとで、まず始めに、ＩＣソケット１０に半導体装置を装着すると共に、このＩＣソケット１０をバーンインボード等を介してテスタに接続する。そして、ＩＣソケット１０を加熱室内で所定温度まで加熱する。ここで、所定温度とは、例えば８０〜１５０℃の範囲内の任意の温度とする（ステップＳ１）。次に、図２に示した温度測定回路５０において、スイッチＳｗ１〜Ｓｗ１０を選択的に開閉し、温度センサ７Ａ〜Ｅを一つずつ単独で温度測定回路５０に接続したときのＶＯＵＴ値をそれぞれ測定する（ステップＳ２）。
【００３２】
次に、温度センサ７Ａ〜Ｅをそれぞれ接続したときのＶＯＵＴ値が全て一定となっているか否かを判断する。この判断は、例えば図示しない制御部が行う（ステップＳ３）。この制御部は、温度測定回路５０内又は図示しないテスタ内に設けておく。
ステップＳ３でＶＯＵＴ値が全て一定となっていると判断した場合には、ステップＳ４へ進む。また、ＶＯＵＴ値の少なくとも一つが一定ではないと判断した場合には、ステップＳ９へ進む。ステップＳ９では、一定時間待機した後、ステップＳ２へ戻る。
【００３３】
ステップＳ４では、温度センサ７Ａだけを再び選択し、このときのＶＯＵＴ値を再び測定する。そして、再度の測定により得られたＶＯＵＴ値から、温度センサ７Ａの温度を特定する。次に、ステップＳ５では、特定された温度に基づいて、台座１の周辺部Ａのピングループの規格値を決定する。
図５はテーブルＡの一例を示す概念図である。特に、温度特性のある半導体装置は、検査温度の違いによって電気的特性の値が変動する傾向があり、各温度において電気的特性のターゲットとその許容値とが異なる。それゆえ、図５に示すようなテーブルＡを予め用意しておき、ステップＳ４で特定された温度をテーブルＡに当てはめて、その温度における電気的特性の規格値を検査毎に決定する。
【００３４】
例えば、図５に示すように、ステップＳ４で温度センサ７Ａの温度ＴＡを「α℃」と特定した場合には、ステップＳ５で、その電気的特性の規格値の範囲を「規格α」に決定する。また、温度センサ７Ａの温度ＴＡをα℃よりも高い「β℃」と特定した場合には、その電気的特性の規格値の範囲を「規格β」に決定する。図５に示すように、温度が高くなるほど半導体装置の電気的特性の値が大きくなる場合は、規格α＜規格βである。
【００３５】
次に、温度センサ７Ａ近傍のピングループを介して、半導体装置の電気的特性の検査を行う。この検査では、電気的特性の測定値が上記決定した規格値に入っているか否かを確認する。そして、測定値が規格値に入っている場合には合格、入っていない場合には不合格と判断する（ステップＳ６）。
同様に、温度センサＢ〜Ｄ近傍のピングループについても、温度センサＡ近傍のピングループと同様に、ステップＳ４〜Ｓ５を行う（ステップＳ７）。そして、全ての検査が終了した後で、ＩＣソケット１０の加熱を停止し（ステップＳ８）、図４に示すフローチャートを終了させる。
【００３６】
このように、本発明の実施の形態によれば、従来例に係る第１の方法と比べて、半導体装置の温度をより正確に知ることができる。また、従来例に係る第２の方法と比べて、半導体装置をＩＣソケットに装着すると同時に温度センサの取り付けが完了し、且つ半導体装置をＩＣソケットから脱着すると同時に温度センサの取り外しが完了するので、手間が少なくて済む。さらに、温度センサ７Ａ〜Ｅを台座１の周辺部Ａ〜Ｅと、蓋体７の中心部に取り付けられているので、半導体装置の温度分布を知ることができる。また、個々のピングループについて、温度に対応した規格値をテーブルに基づいて検査毎に設定しているので、検査の品質レベルを著しく高めることが可能である。
【００３７】
なお、この実施の形態では、図２に示したように、サーミスタＲＴＨＡ〜ＲＴＨＥと、抵抗Ｒ１とを直列に接続する場合について説明したが、これらの接続関係は直列に限定されることはない。例えば、図６に示すように、サーミスタＲＴＨＡ〜ＲＴＨＥと、抵抗Ｒ１とを並列に接続しても良い。この場合には、ＶＯＵＴとサーミスタの抵抗ＲＴＨ、Ｒ１と電流Ｉｉｎとの間には、（２）式で示すような関係が成り立つ。
【００３８】
【数２】
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【００３９】
また、この実施の形態では、半導体装置をＩＣソケット１０に装着した後で、ＩＣソケット１０ごと加熱環境下に置き、この環境下で半導体装置の電気的特性を測定する場合について説明した。しかしながら、本発明のＩＣソケット１０の使用は加熱環境下に限定されるものではない。例えば−２０〜−４０℃まで冷却した環境下での使用にも適用可能である。冷却環境下の場合であっても、加熱環境と同様に、サーミスタの温度特性は温度にしたがって変化するので、半導体装置の温度を正確に知ることができる。
【００４０】
この実施の形態では、台座１が本発明の「筐体」に対応し、接触ピン３が本発明の「接触端子」に対応している。また、温度センサ７Ａ〜Ｄのそれぞれが、本発明の「一の温度センサ」に対応している。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施の形態に係るＩＣソケット１０の構成例を示す図。
【図２】温度測定回路５０の構成例を示す図。
【図３】温度と出力電圧ＶＯＵＴとの関係を示す図。
【図４】発明の実施の形態に係る半導体装置の検査方法を示すフローチャート。
【図５】テーブルＡの一例を示す図。
【図６】温度測定回路５０の他の構成例を示す図。
【符号の説明】
【００４２】
１  台座、３  接触ピン、３ａ  端部、４  蝶番（ちょうつがい）、５  蓋体、７、７Ａ〜７Ｅ  温度センサ
【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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