(57)【要約】【課題】弾性体Ｓコンタクタを有する半導体デバイステスト用ソケットを提供すること。【解決手段】テスト装置の電極と半導体デバイスのコンタクトボールとを電気的に接続するための半導体デバイステスト用ソケットにおいて、上段部が垂直線上から一方の側に向かって突き出、ここに連設される下段部が他方の側に向かって突き出るが、前記上段部及び下段部が互いに対称となる構造により弾性を有し、これにより、垂直方向に発生した力をＺ軸方向に伝達し、前記テスト装置の電極及び前記半導体デバイスのコンタクトボールに弾性的に接触するコンタクタと、絶縁性の弾性物質により前記コンタクタと一体形に形成されて、前記コンタクタの接触時に発生した力を吸収する絶縁部と、前記半導体デバイスのコンタクトボールと前記コンタクタとの位置合わせのために前記絶縁部の上方に絶縁性の弾性体により形成されるガイドフィルムと、を備えることを特徴とする弾性体Ｓコンタクタを有する半導体デバイステスト用ソケット。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
テスト装置の電極と半導体デバイスのコンタクトボールとを電気的に接続するための半導体デバイステスト用ソケットにおいて、
上段部が垂直線上から一方の側に向かって突き出、ここに連設される下段部が他方の側に向かって突き出るが、前記上段部及び下段部が互いに対称となる構造により弾性を有し、これにより、垂直方向に発生した力をＺ軸方向に伝達し、前記テスト装置の電極及び前記半導体デバイスのコンタクトボールに弾性的に接触するコンタクタと、
絶縁性の弾性物質により前記コンタクタと一体形に形成されて、前記コンタクタの接触時に発生した力を吸収する絶縁部と、
前記半導体デバイスのコンタクトボールと前記コンタクタとの位置合わせのために前記絶縁部の上方に絶縁性の弾性体により形成されるガイドフィルムと、
を備えることを特徴とする弾性体Ｓコンタクタを有する半導体デバイステスト用ソケット。
【請求項２】
前記コンタクタの垂直線上から一方の側に向かって突き出た上段部及びこれと対称となるように他方の側に向かって突き出た下段部は、曲線状又は多角形状に形成されることを特徴とする請求項１に記載の弾性体Ｓコンタクタを有する半導体デバイステスト用ソケット。
【請求項３】
前記コンタクタは、前記半導体デバイスのコンタクトボールに接触する上端部分が、尖った多数の凹凸状のクラウンティップにより形成されることを特徴とする請求項１に記載の弾性体Ｓコンタクタを有する半導体デバイステスト用ソケット。
【請求項４】
前記コンタクタと前記テスト装置の電極との位置合わせのために配備され、前記コンタクタの下端に対応する個所に上下面を貫通する多数の貫通孔が形成された固定用フレームをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の弾性体Ｓコンタクタを有する半導体デバイステスト用ソケット。
【請求項５】
前記絶縁部は、並べられた前記コンタクタに液状シリコンを硬化させて前記コンタクタと一体形に形成されることを特徴とする請求項１に記載の弾性体Ｓコンタクタを有する半導体デバイステスト用ソケット。
【請求項６】
前記絶縁部は、これを構成する前記液状シリコンの硬度又は厚さを調節してテストストロークを調節することにより、前記半導体デバイスのコンタクトボールの高さのバラツキを補償することを特徴とする請求項５に記載の弾性体Ｓコンタクタを有する半導体デバイステスト用ソケット。
【請求項７】
前記絶縁部は、これを構成する前記液状シリコンの硬度を調節することにより、前記コンタクタの接触力を調節することを特徴とする請求項５に記載の弾性体Ｓコンタクタを有する半導体デバイステスト用ソケット。
【請求項８】
前記コンタクタ及び前記コンタクタに一体形に硬化された液状シリコンにより形成される絶縁部により二重弾性機能を実現することを特徴とする請求項１に記載の弾性体Ｓコンタクタを有する半導体デバイステスト用ソケット。
【請求項９】
前記コンタクタ及びクラウンティップは、ＭＥＭＳ（微小電気機械システム）工程により、ニッケル、鉄、コバルト、ベリリウム、金、銀、パラジウム及びロジウムよりなる群から選ばれるいずれか一種の合金により製造されることを特徴とする請求項１又は請求項３に記載の弾性体Ｓコンタクタを有する半導体デバイステスト用ソケット。
【請求項１０】
テスト装置の電極と半導体デバイスのコンタクトボールとを電気的に接続するために物理的に接触するコンタクタにおいて、
前記半導体デバイスのコンタクトボールと接触する部分が多数の尖った凹凸状に形成されるクラウンティップと、
前記クラウンティップが上部に取り付けられ、垂直線上から一方の側に向かって曲線状又は多角形状に突き出た上段部と、
前記上段部の下方に連設され、垂直線上から他方の側に向かって曲線状又は多角形状に突き出るが、前記突き出た上段部と対称となる下段部と、
を備え、
前記上段部及び下段部は、前記半導体デバイスのコンタクトボール及び前記テスト装置の電極との接触時にそれぞれの突き出た構造が内方に付勢されることを許容し、非接触時には付勢が解放されて前記突き出た構造が元の位置に戻ることを特徴とする弾性体Ｓコンタクタを有する半導体デバイステスト用コンタクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性体Ｓコンタクタを有する半導体デバイステスト用ソケットに係り、さらに詳しくは、半導体デバイスのテストに際して検査装置パッドの磨耗を低減することができ、半導体デバイスのコンタクトボールのバラツキを補償するためのストロークを調節することができる他、製作しやすい弾性体Ｓコンタクタを有する半導体デバイステスト用ソケットに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、製品の信頼性を確認するために、電子部品を製造した後に電子部品に対して各種のテストを行うことになる。テストとしては、電子部品の全ての入出力端子を検査信号発生回路と接続して正常の動作有無及び断線有無を検査する電気的な特性テストと、電子部品の電源入力端子などいくつかの入出力端子を検査信号発生回路と接続して正常よりも高い温度、高い電圧及び高い電流などを有する動作条件下でストレスを印加して電子部品の寿命及び欠陥の発生有無をチェックするバーンインテストが挙げられる。
【０００３】
このようなテストは、導電性コンタクタに電子部品を搭載した後に、半導体デバイスのコンタクタボールと電気的に接触させた状態で行われる。また、導電性コンタクタは、基本的に、電子部品の形状に応じてその形状が決定され、機械的な接触により電子部品の被検査電極とテスト装置の電極とを接続する媒介体の役割を果たす。
【０００４】
特に、電子部品の中でも、被検査電極としてソルダーボールを用いるボールグリッドアレイ（Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ；ＢＧＡ）パッケージの場合、検査装置に設けられる検査用プリント回路基板のパッド（ＰＣＢ  ＰＡＤ）とＢＧＡ型の半導体パッケージのコンタクトボールとを電気的に接続するためにソケットが用いられる。従来より、このようなソケットとして、ＰＯＧＯタイプのソケットと、ラバータイプのソケットが用いられてきている。
【０００５】
ＰＯＧＯタイプのソケットの場合、半導体デバイスからコンタクタへと伝えられた力が検査装置パッドに垂直に加えられなければならないが、ＰＯＧＯピンを用いると、孔の遊隔によりＰＯＧＯピンに加えられた力が垂直方向以外の方向に加えられるため検査装置パッド（ＰＣＢ  ＰＡＤ）に磨耗が生じてしまうという問題がある。
【０００６】
また、電子部品の軽薄短小化に伴い、ＰＯＧＯピンの微細ピッチ化が求められるが、ＰＯＧＯピンを加工する技術的限界及び価格競争力により高密度の微細ピッチ電極が配列されている半導体パッケージを検査することが困難である。
【０００７】
ラバータイプのソケットの場合、コンタクトボールへの反復的な接触によりラバーの外観が損傷されるとともに復元力が失われ、これにより、コンタクトボールへの接触を維持しにくい。また、ラバータイプのソケットの場合、金（Ａｕ）粉末の吹き飛ばし（離脱）が生じる虞があり、ストローク量が少ないが故に半導体パッケージのコンタクトボールの高さにバラツキが発生した場合に、検査に際して全体的な接触を行うことが困難である。加えて、ラバータイプのソケットの場合、コンタクタの先端が変形しにくいため構造的に効率よい電気的な接触を実現するのに限界がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記の問題点を解消するために案出されたものであり、ＰＯＧＯタイプのソケットの欠点である高密度の微細ピッチを有する半導体デバイスへの対応に対する補完と、検査装置パッドの磨耗に対する補完及びラバータイプのソケットの欠点であるコンタクトボールとの接触時に発生する衝撃に対する衰弱性に対する補完をして、均一且つ正確に配列されるピンを備え、既存のラバータイプのソケットに比べて遥かに多いストロークの量を有するので信頼性よく半導体パッケージの検査が行える半導体デバイステスト用ソケットを提供することをその目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の技術的課題を達成するために、本発明の実施形態による弾性体Ｓコンタクタを有する半導体デバイステスト用ソケットは、テスト装置の電極と半導体デバイスのコンタクトボールとを電気的に接続するための半導体デバイステスト用ソケットにおいて、上段部が垂直線上から一方の側に向かって突き出、ここに連設される下段部が他方の側に向かって突き出るが、前記上段部及び下段部が互いに対称となる構造により弾性を有し、これにより、垂直方向に発生した力をＺ軸方向に伝達し、前記テスト装置の電極及び前記半導体デバイスのコンタクトボールに弾性的に接触するコンタクタと、絶縁性の弾性物質により前記コンタクタと一体形に形成されて、前記コンタクタの接触時に発生した力を吸収する絶縁部と、前記半導体デバイスのコンタクトボールと前記コンタクタとの位置合わせのために前記絶縁部の上方に絶縁性の弾性体により形成されるガイドフィルムと、を備えることを特徴とする。
【００１０】
上記の技術的課題を達成するために、本発明の実施形態による弾性体Ｓコンタクタを有する半導体デバイステスト用ソケットは、テスト装置の電極と半導体デバイスのコンタクトボールとを電気的に接続するために物理的に接触するコンタクタにおいて、前記半導体デバイスのコンタクトボールと接触する部分が多数の尖った凹凸状に形成されるクラウンティップと、前記クラウンティップが上部に取り付けられ、垂直線上から一方の側に向かって曲線状又は多角形状に突き出た上段部と、前記上段部の下方に連設され、垂直線上から他方の側に向かって曲線状又は多角形状に突き出るが、前記突き出た上段部と対称となる下段部と、を備え、前記上段部及び下段部は、前記半導体デバイスのコンタクトボール及び前記テスト装置の電極との接触時にそれぞれの突き出た構造が内方に付勢されることを許容し、非接触時には付勢が解放されて前記突き出た構造が元の位置に戻ることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明による弾性体Ｓコンタクタを有する半導体デバイステスト用ソケットによれば、コンタクタを上段部及び下段部がそれぞれ垂直線上から突き出るが、互いに対称となる構造に形成することによりコンタクタが弾性を有し、これにより、垂直方向に発生した力をＺ軸方向にのみ伝達することにより検査装置パッドの磨耗が低減され、コンタクタピンに均一なピン力を与えることにより半導体デバイスのコンタクトボールへの均一な接触が行われる。また、絶縁部を構成するシリコンの厚さ及び硬度を調節してストロークを調節することにより、半導体デバイスのコンタクトボールの高さのバラツキを補償することができる。さらに、コンタクタ及び絶縁部を弾性を有するように一体形に形成して、接触により発生した力がコンタクタ及び絶縁部に同時に働くことにより、既存のラバータイプのソケットに比べて半導体デバイステスト用ソケットの寿命を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態による弾性体Ｓコンタクタを有する半導体デバイステスト用ソケットの断面図である。
【図２】本発明の実施形態による弾性体Ｓコンタクタを有する半導体デバイステスト用ソケットの斜視図である。
【図３】本発明の実施形態による弾性体Ｓコンタクタを示す図である。
【図４】本発明による弾性体Ｓコンタクタの変形例を示す図である。
【図５】本発明のガイドフィルムの間に露出されたコンタクタの上部構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の理解への一助となるために、本発明の好適な実施形態について添付図面に基づいて説明する。本発明の実施形態は種々の形態に変形可能であり、本発明の範囲が後述する実施形態に限定されるものと解釈されてはならない。本発明の実施形態は、当業界における通常の知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。よって、図中の要素の形状などは、より明確な説明を強調するために誇張されて表現される。図中、同じ構成要素には同じ参照符号を付していることに留意すべきである。なお、本発明の要旨を余計に曖昧にする虞があると認められる公知の機能及び構成についての詳細な説明は省略する。
【００１４】
以下、添付図面に基づき、本発明の好適な実施形態による弾性体Ｓコンタクタを有する半導体デバイステスト用ソケットについて詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明の実施形態による弾性体Ｓコンタクタを有する半導体デバイステスト用ソケットの断面図であり、図２は、本発明の実施形態による弾性体Ｓコンタクタを有する半導体デバイステスト用ソケットの斜視図であり、図３は、本発明の実施形態による弾性体Ｓコンタクタを示す図であり、図４は、本発明による弾性体Ｓコンタクタの変形例を示す図であり、図５は、本発明のガイドフィルムの間に露出されたコンタクタの上部構造を示す図である。
【００１６】
図１を参照すると、本発明の実施形態による弾性体Ｓコンタクタを有する半導体デバイステスト用ソケット１０は、テスト装置２０と半導体デバイス３０との間に配設され、固定用フレーム１００と、コンタクタ２００と、絶縁部３００及びガイドフィルム４００を備える。
【００１７】
固定用フレーム１００は、コンタクタ２００とテスト装置の電極２２との位置合わせのために配備され、多数のコンタクタ２００に対応する個所に上下面を貫通する多数の貫通孔が配設される。
【００１８】
コンタクタ２００は、固定用フレーム１００に形成される貫通孔に対応する個所に垂直方向に並べられる。コンタクタ２００の上端は半導体デバイスのコンタクトボール３２に接触し、下端はテスト装置の電極２２に接触することにより、半導体デバイスのコンタクトボール３２とテスト装置の電極２２との電気的な接続が行われる。
【００１９】
特に、コンタクタ２００は、図３及び図４に示すように、上段部２３０及び下段部２４０がそれぞれ垂直線上から突き出るが、互いに対称となる構造に形成されて弾性を有し、これにより、垂直方向に発生した力を垂直方向、すなわち、Ｚ軸方向にのみ伝達する。
【００２０】
コンタクタ２００のこのような構造により、コンタクタ２００は、テスト装置の電極２２及び半導体デバイスのコンタクトボール３２に弾性的に接触する。テスト装置の電極２２及び半導体デバイスのコンタクトボール３２との接触に際してコンタクタ２００は付勢されても、加えられた力をＺ軸方向にのみ伝達することにより、Ｘ及びＹ方向に力が加えられることが防がれてテスト装置の電極パッドの磨耗が低減される。
【００２１】
さらに、上記のコンタクタ２００の構造により、コンタクタ２００が均一なピン力を有し、これにより、コンタクタ２００が半導体デバイスのコンタクトボール３２に均一に接触される。
【００２２】
コンタクタ２００の上段部２３０及び下段部２４０は、図３に示すように、垂直線上から上段部２３０が一方の側に向かって突き出た曲線状であり、ここに連設されて下段部２４０が他方の側に向かって突き出るが、上段部２３０と対称となる曲線状に形成される。
【００２３】
コンタクタ２００は、上述したように、両方向の対称的な曲線状により弾性を有する。
【００２４】
このように、上段部２３０及び下段部２４０が両方向の対称的な曲線状に形成されるコンタクタ２００を弾性体Ｓコンタクタと呼ぶ。
【００２５】
一方、弾性体Ｓコンタクタは、両方向の対称的な曲線状が僅かに変形されてもよい。例えば、図４に示すように、コンタクタ２００の上段部２３０が垂直線上から突き出た多角形状であり、下段部２４０がここに連設されて他方の側に向かって突き出るが、上段部２３０と対称となる多角形状に形成されてもよい。Ａは、コンタクタ２００の上段部２３０及び下段部２４０が三角形状に変形された例を示し、Ｂは、コンタクタ２００の上段部２３０及び下段部２４０が四角形状に変形された例を示し、Ｃは、コンタクタ２００の上段部２３０及び下段部２４０が半六角形状に変形された例を示し、そしてＤは、コンタクタ２００の上段部２３０及び下段部２４０が半八角形状に形成された例を示す。
【００２６】
コンタクタ２００は、ＭＥＭＳ（微小電気機械システム：Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）工程により、ニッケル、鉄、コバルト、ベリリウム、金、銀、パラジウム及びロジウムよりなる群から選ばれるいずれか一種の合金により製造される。
【００２７】
また、コンタクタ２００の上端に様々なクラウンティップ２２０が取り付けられる。クラウンティップ２２０は、半導体デバイスのコンタクトボール３２との接触力を増大させるために、コンタクタ２００の上端部分に取り付けられるものであり、多数の尖った凹凸状に形成される。図５に示すように、クラウンティップ２２０は、ガイドフィルム４００に形成される貫通孔により露出され、コンタクタ２００の弾性運動により前記貫通孔から出没される。コンタクタ２００及びクラウンティップ２２０の製造方法について説明すると、まず、コンタクタ２００をフォトリソグラフィ及び電気めっき工程を含むＭＥＭＳ（微小電気機械システム）工程を用いて製造した後に、ＭＥＭＳ（微小電気機械システム）工程により製造されたクラウンティップを取り付ける。コンタクタ２００及びクラウンティップ２２０をＭＥＭＳ（微小電気機械システム）工程を用いて製造することにより、高密度の微細ピッチのソケットを容易に製作することができる。
【００２８】
絶縁部３００は、絶縁性の弾性物質によりコンタクタ２００と一体形に形成される。
【００２９】
具体的に、まず、前記絶縁部３００は、並べられたコンタクタ２００に液状シリコンを硬化させてコンタクタ２００と一体形に形成する。このように、コンタクタ２００と一体形に硬化された液状シリコンにより形成される絶縁部３００は、弾性を有するコンタクタ２００とともに二重弾性機能を実現する。これにより、物理的な接触により発生した力がコンタクタ２００及び絶縁部３００に同時に吸収されることにより、既存のラバータイプのソケットに比べてソケットの耐久性を向上させることができる。
【００３０】
特に、絶縁部３００を構成する液状シリコンの硬度又は厚さを調節してテストストロークの量を確保することができ、コンタクタ２００の力（ピン力）を調節することができる。これにより、半導体デバイスのコンタクトボールの高さのバラツキを補償するためのストローク量を確保することができる。
【００３１】
ガイドフィルム４００は、それぞれのコンタクタ２００を互いに絶縁するために、絶縁性の弾性体により形成される。また、ガイドフィルム４００は、半導体デバイスのコンタクトボール３２とコンタクタ２００との位置合わせのために絶縁部３００の上方に形成するが、コンタクタ２００の上端が露出される多数の孔を備える。ガイドフィルム４００は弾性を有するので、接触に際してコンタクタ２００に加えられる衝撃を吸収して半導体デバイステスト用ソケット１０の磨耗及び破損を防ぐことができる。このようなガイドフィルム４００は、例えば、ポリイミド系の物質により形成される。
【００３２】
このような本発明の実施形態による弾性体Ｓコンタクタを有する半導体デバイステスト用ソケット１０を用いて、次のように半導体デバイス２０をテストすることができる。
【００３３】
まず、テスト装置の電極２２が並べられたテスト装置２０の上に半導体デバイステスト用ソケット１０を載置する。すなわち、各コンタクタ２００の下端及びテスト装置の電極２２が接触するように配置する。次いで、半導体デバイス３０を下降させながら半導体デバイスのコンタクトボール３２をコンタクタ２００の上端、すなわち、クラウンティップ２２０に接触させる。このとき、半導体デバイス３０をさらに下降させると、半導体デバイス３０はコンタクタ２００を付勢しながら、コンタクタ２００の伝導性により半導体デバイスのコンタクトボール３２及びテスト装置の電極２２がコンタクタ２００の上端及び下端のそれぞれに接触して電気的に接続可能な状態となる。ここで、上段部２３０及び下段部２４０は弾性を有するため、コンタクタ２００が付勢されながらそれぞれの突き出た構造が内方に付勢されることを許容し、非接触時には付勢が解放されて前記突き出た構造が元の位置に戻る。テスト装置２０から所定の電気的な信号が印加されると、その信号は半導体デバイステスト用ソケット１０を経て半導体デバイスのコンタクトボール３２に送信されてテストが行われる。
【００３４】
ここで、半導体デバイス３０の下降によりコンタクタ２００に付勢される力は、弾性を有するコンタクタ２００及びこのようなコンタクタ２００と弾性物質により一体形に形成される絶縁部３００による二重弾性機能により吸収されることにより、テストソケットの磨耗が低減され、且つ、寿命が向上する。
【００３５】
一方、コンタクタ２００及び半導体デバイスのコンタクトボール３２間の垂直上の一対一の接触が行われる半導体デバイスだけではなく、上下接触面の位置が異なる半導体デバイスに対してもテストを行うことができる。コンタクタ２００及び絶縁部３００が一体形に形成されるので、反復的な接触が発生しても、また、高周波の条件下でテストが行われも接触ノイズが極力抑えられて製品の特性が維持される。
【００３６】
このような本発明による弾性体Ｓコンタクタを有する半導体デバイステスト用ソケットは、既存のラバータイプのソケットに比べて、ループインダクタンスを低減して電流経路を短縮させることにより、既存の半導体デバイスだけではなく、高速デバイスにも適用することが可能になる。
【００３７】
上述したように、本発明による弾性体Ｓコンタクタを有する半導体デバイステスト用ソケットは、コンタクタそれ自体を弾性を有するように形成し、これにより、垂直方向に発生した力をＺ軸方向に伝達することにより、検査装置パッドの磨耗が低減され、コンタクタピンに均一なピン力を持たせて半導体デバイスのコンタクトボールに均一な接触が行われる。
【００３８】
また、絶縁部を形成するとき、シリコンの厚さ及び硬度を調節してストロークを調節することにより、半導体デバイスのコンタクトボールの高さのバラツキを補償することができる。
【００３９】
さらに、コンタクタ及び絶縁部を弾性を有するように一体形に形成して、接触により発生した力がコンタクタ及び絶縁部に同時に働くことにより、既存のラバータイプのソケットに比べて半導体デバイステスト用ソケットの寿命を向上させることができる。
【００４０】
また、コンタクタ及びクラウンティップなどをＭＥＭＳ（微小電気機械システム）を用いて製造するので、高密度の微細ピッチのソケットを簡単に製作することができるというメリットがある。
【００４１】
上述した本発明による弾性体Ｓコンタクタを有する半導体デバイステスト用ソケットの実施形態は単なる例示的なものに過ぎず、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者であれば、これより様々な変形及び均等な他の実施形態への変更が行えるということが理解できる筈である。よって、本発明は上記の詳細な説明において言及される形態にのみ限定されるものではないということが理解できる筈である。したがって、本発明の真の技術的な保護範囲は、添付の特許請求の範囲の技術的思想により定められるべきである。なお、本発明は添付の特許請求の範囲により定義される本発明の精神及びその範囲内にあるあらゆる変形物と均等物及び代替物を含むものと理解されるべきである。
【符号の説明】
【００４２】
１０：弾性体Ｓコンタクタを有する半導体デバイステスト用ソケット
２０：テスト装置
２２：テスト装置の電極
３０：半導体デバイス
３２：半導体デバイスのコンタクトボール
１００：固定用フレーム
２００：コンタクタ
２２０：クラウンティップ
２３０：コンタクタの上段部
２４０：コンタクタの下段部
３００：絶縁部
４００：ガイドフィルム
【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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