JP2006023166A - 検査用ソケットおよびそれを用いた半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 半導体装置の位置合わせの高精度化を図る。
【解決手段】 予め小型カメラ１ｂが埋め込まれた検査用ソケット１を準備し、検査用ソケット１上に半導体装置４を配置した後、半導体装置４の裏面側を小型カメラ１ｂによって撮像して、半導体装置４の外部端子の位置を画像認識し、前記認識結果に基づいて検査用ソケット１の位置をＸＹテーブル６によって補正し、補正後、半導体装置４の前記外部端子と検査用ソケット１のコンタクトピン１ｄとが接触するように半導体装置４を検査用ソケット１に装着して半導体装置４の特性検査を行う。
【選択図】 図３

Description

本発明は、半導体装置の製造技術に関し、特に、半導体装置の位置合わせの高精度化に適用して有効な技術に関する。

従来のリード検出機能付きハンドリング装置では、測定部に半導体装置のリードを検出するリード検出手段を備え、リード検出手段が半導体装置のリードの画像を得る光ファイバと、得られたリード画像を取り込むカメラと、取り込んだリード画像を認識する画像認識部と、得られたリード画像を表示するディスプレイである。そして、リード検出手段により半導体装置のリードの位置がずれを生じている状態であることを検出し、また半導体装置のリードに付いているＩＣソケットのコンタクトピンの圧痕を表示する（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−４６９６号公報（図２）

以下に示す技術は、本発明者が検討した位置認識・位置合わせ技術である。

第１の技術は、小型カメラをコンタクト付近に設置し、被検査物が入れ替わるたびにミラー、プリズムまたはカメラ本体を被検査物と検査用ソケットの間に移動させ、それぞれの位置を確認して位置調整を行う認識機構移動方式である。

第２の技術は、被検査物の移動経路間にカメラを設置し、被検査物を移動させながら、もしくは一度カメラ上で停止させ、被検査物の位置を認識する。予め検査用ソケットの位置を別のカメラで認識しておき、被検査物と検査用ソケットの位置を調整する方式である。

前記第１の技術では、被検査物が入れ替わるたびにミラー、プリズムまたはカメラ本体を移動させるため、ハンドリングタイムが増加し、生産性が落ちることが問題となる。

さらに、メカ精度分の位置精度の低下やケーブル断線等の故障の発生頻度が高くなることが問題である。

また、前記第２の技術では、被検査物の移動経路間で認識するため、認識後のメカ精度加算分の位置精度が低下することが問題である。なお、被検査物が移動中に認識すると、ハンドリングタイムは向上できるが認識精度が低下し、一度カメラ上で停止させると、逆に認識精度は向上できるが、ハンドリングタイムは遅くなるという問題が起こる。

本発明の目的は、半導体装置の位置合わせの高精度化を図ることができる検査用ソケットおよびそれを用いた半導体装置の製造方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、省スペース化を図ることができる検査用ソケットおよびそれを用いた半導体装置の製造方法を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。

すなわち、本発明は、被検査物である半導体装置の外部端子の配列に対応して複数の端子が配置された主面を備えるソケット本体と、前記ソケット本体に埋め込まれており、前記ソケット本体の前記主面に対向して前記主面から離れた位置に前記半導体装置を配置した際に前記半導体装置の裏面を撮像するカメラとを有するものである。

また、本発明は、半導体装置を装着可能な検査用ソケットの中央部に配置された小型カメラと対向させて前記半導体装置を配置する工程と、前記検査用ソケットに対向した位置に配置された前記半導体装置の裏面側を前記小型カメラによって撮像して、前記半導体装置の外部端子の位置を画像認識する工程と、前記認識結果に基づいて前記検査用ソケットの位置を補正し、補正後、前記半導体装置の外部端子と前記検査用ソケットの端子とが接触するように前記半導体装置を前記検査用ソケットに装着する工程と、前記検査用ソケットに前記半導体装置を装着した状態で前記半導体装置の特性検査を行う工程とを有するものである。

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以下のとおりである。

検査用ソケットに対向した位置に配置された半導体装置の裏面側を、検査用ソケット内のカメラによって撮像して、半導体装置の外部端子の位置を画像認識することにより、検査用ソケットに半導体装置を装着する際に検査用ソケット上で半導体装置の外部端子の位置を認識することができる。これにより、半導体装置の外部端子の位置を認識して検査用ソケットの位置を補正したその状態で検査用ソケットに半導体装置を装着できるため、半導体装置と検査用ソケットの位置合わせを高精度に行うことができる。その結果、半導体装置の位置合わせの高精度化を図ることができる。

以下の実施の形態では特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。

さらに、以下の実施の形態では便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明などの関係にある。

また、以下の実施の形態において、要素の数など（個数、数値、量、範囲などを含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合などを除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良いものとする。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

（実施の形態）
図１は本発明の実施の形態の半導体装置の製造方法で用いられる検査用ソケットの構造の一例を示す斜視図、図２は図１に示す検査用ソケットの組み立て方法の一例を示す斜視図、図３は図１に示す検査用ソケットを用いた半導体装置の製造方法における位置認識状態の一例を示す斜視図、図４は図１に示す検査用ソケットを用いた半導体装置の製造方法における特性検査状態の一例を示す側面図、図５は図１に示す検査用ソケットを用いた半導体装置の製造方法によって特性検査される半導体装置の構造の一例を示す側面図、図６は図５に示す半導体装置の構造の一例を示す裏面図、図７および図８はそれぞれ図１に示す検査用ソケットを用いた半導体装置の製造方法によって特性検査される変形例の半導体装置の構造を示す断面図である。

本実施の形態の半導体装置の製造方法は、半導体装置組み立て後の特性検査工程で、検査用ソケットに半導体装置を装着して半導体装置の特性検査を行うものである。

まず、本実施の形態の半導体装置の製造方法で用いられる検査用ソケットについて説明する。

図１に示す検査用ソケット１は、被検査物である半導体装置４の外部端子１２（図６参照）の配列に対応して複数のコンタクトピン（端子）１ｄが配置された主面１ｃを備えるソケット本体１ａと、ソケット本体１ａの中央部に埋め込まれており、かつソケット本体１ａの主面１ｃに対向させて主面１ｃから離れた位置に半導体装置４を配置した際に半導体装置４の裏面を撮像する小型カメラ（カメラ）１ｂとを有するものである。

すなわち、検査用ソケット１のソケット本体１ａの中央部に、小型カメラ１ｂがソケット本体１ａの上方を撮像可能なように埋め込まれており、ソケット本体１ａと小型カメラ１ｂとが一体になったものである。

なお、検査用ソケット１のソケット本体１ａの中央部には、図２に示すように貫通孔１ｅが形成されており、この貫通孔１ｅに小型カメラ１ｂを埋め込むことにより、両者を一体化させることができる。

また、検査用ソケット１の製造時に、検査用ソケット１と小型カメラ１ｂとを一体で樹脂成型してもよい。

次に、本実施の形態の検査用ソケット１を用いた半導体装置の製造方法について説明する。前記半導体装置の製造方法は、組み立て後の半導体装置４の検査方法である。

まず、予め小型カメラ１ｂが中央部に埋め込まれた検査用ソケット１と、この検査用ソケット１が装着された検査基板３とを準備し、図３に示すようにこの検査基板３をＸＹテーブル６上に配置する。

その後、検査用ソケット１に埋め込まれた小型カメラ１ｂと対向した位置に半導体装置４を配置する。

すなわち、図３に示すようにコレット２によって半導体装置４を吸着して搬送し、検査用ソケット１の主面１ｃの上方に配置する。

その後、検査用ソケット１に対向した位置に配置された半導体装置４の裏面側を小型カメラ１ｂによって撮像して、半導体装置４の外部端子１２の位置を画像認識する。例えば、半導体装置４が図５および図６に示すようなＬＧＡ（Land Grid Array)型の半導体装置４である場合、図６に示す半導体装置４の裏面の外部端子１２を撮像してその外部端子１２の位置を認識する。

ここで、図５および図６に示す半導体装置４は、セラミック基板１１上に半導体チップ８やチップ部品９が搭載されたものであり、半導体チップ８はワイヤ１０によってセラミック基板１１に電気的に接続され、チップ部品９は半田接続などによってセラミック基板１１に接続されている。さらに半導体チップ８とチップ部品９は封止体１３によって樹脂封止されている。なお、セラミック基板１１の裏面には複数の外部端子１２が配置されている。

このような半導体装置４に対して、図３に示すように、検査用ソケット１内の小型カメラ１ｂによってその裏面全体を撮像し、その画像を出力部７に表示するとともに、画像認識部５に取り込んで画像認識する。これにより、各外部端子１２の位置を割り出す。

その後、前記認識結果に基づいて検査用ソケット１の位置を補正する。すなわち、半導体装置４の外部端子１２の位置とこれに対応する検査用ソケット１のコンタクトピン１ｄの位置とが合うように検査用ソケット１の位置のズレを補正する。

その際、ＸＹテーブル６を移動して補正する。

補正後、半導体装置４の外部端子１２と検査用ソケット１のコンタクトピン１ｄとが接触するように半導体装置４を検査用ソケット１に装着する。ここでは、図４に示すように、コレット２で半導体装置４を吸着保持した状態でコレット２を下降させ、半導体装置４を検査用ソケット１に押し付けて半導体装置４の外部端子１２と検査用ソケット１のコンタクトピン１ｄとを接触させる。

その後、コレット２によって半導体装置４を検査用ソケット１に押し付けた状態で半導体装置４の特性検査を行う。

なお、検査用ソケット１がコンタクトピン１ｄの汚れ等で使用できなくなった場合には、小型カメラ１ｂが埋め込まれた検査用ソケット１ごと交換する。

また、被検査物である半導体装置４としては、図５および図６に示すＬＧＡ型のものであってもよいし、あるいは図７に示すＱＦＮ（Quad Flat Non-leaded Package) 型の半導体装置４、もしくは図８に示すＱＦＰ（Quad Flat Package)型の半導体装置４などであってもよい。図７に示すＱＦＮ型の半導体装置４は、タブ１４上にダイボンディング材１８を介して半導体チップ８が搭載されており、さらに半導体チップ８とワイヤ１０で電気的に接続された複数のリード１５が封止体１３の裏面の周縁部に配置されているものである。また、図８に示すＱＦＰ型の半導体装置４は、半導体チップ８とワイヤ１０で電気的に接続された複数のインナリード１６と、これに一体でつながる複数のアウタリード１７とを有しており、さらに複数のアウタリード１７が封止体１３の側面から突出してガルウィング状に曲げ成形されているものである。

すなわち、本実施の形態の半導体装置の製造方法に適用される半導体装置４は、その裏面側から外部端子１２（リード１５やアウタリード１７も含む）の配列が撮像可能なものであれば半導体装置４のタイプは特に限定されるものではない。

ただし、検査用ソケット１の中央部に小型カメラ１ｂを埋め込む場合、この小型カメラ１ｂによって撮像される半導体装置４としては、半導体装置４本体の中央部付近には、外部端子１２が配置されていない構造の半導体装置４であることが好ましい。つまり、半導体装置４本体の裏面の中央部付近に外部端子１２が配置されている場合、その外部端子１２に対応させて検査用ソケット１にもその中央部にコンタクトピン１ｄを設けなければならないからであるが、半導体装置４本体の中央部付近に外部端子１２が配置されていたとしても、コンタクトピン１ｄを設ける必要のない外部端子、例えば、他の外部端子と電気的に接続されたＧＮＤ用や電源用の外部端子１２であれば特に問題はない。

また、図３に示す検査用ソケット１上に半導体装置４を配置した状態で小型カメラ１ｂによって半導体装置４の裏面を撮像することにより、半導体装置４の裏面の外観検査を行うことも可能である。すなわち、特性検査の工程内で半導体装置４の裏面の外観検査を行うことが可能になる。なお、その場合、外観検査は特性検査の前に行っても良いし、あるいは特性検査の後に行ってもよい。

本実施の形態の検査用ソケットおよびそれを用いた半導体装置の製造方法によれば、検査用ソケット１の上方に配置された半導体装置４の裏面側を、検査用ソケット１内の小型カメラ１ｂによって撮像して、半導体装置４の外部端子１２の位置を画像認識することにより、検査用ソケット１に半導体装置４を装着する際に検査用ソケット１上で半導体装置４の外部端子１２の位置を認識することができる。

すなわち、最も精度が出し易いソケット部分に小型カメラ１ｂが付いているため、認識位置決め精度を向上させることができる。

これにより、半導体装置４の外部端子１２の位置を認識して検査用ソケット１の位置を補正したその状態で検査用ソケット１に半導体装置４を装着できるため、半導体装置４と検査用ソケット１の位置合わせを高精度に行うことができる。

その結果、半導体装置４の位置合わせの高精度化を図ることができる。

また、検査用ソケット１に小型カメラ１ｂを埋め込むことにより、検査用ソケット１と小型カメラ１ｂを別に配置するのに比較して省スペース化および小型化を図ることができる。

また、検査用ソケット１と小型カメラ１ｂを一体型にすることにより、検査用ソケット１と小型カメラ１ｂのそれぞれの位置精度を向上させることができる。

さらに、検査用ソケット１と小型カメラ１ｂとを一体成型で製造することにより、検査用ソケット１を交換しても位置精度を出し易くすることができる。

また、小型カメラ１ｂが検査用ソケット１の中央部に配置されることにより、半導体装置４の認識・位置合わせを行うための最良の位置に配置されるため、位置認識・位置合わせの動作を簡単にして位置認識・位置合わせの動作の速度を向上できる（インデックスアップ）とともに、メカ精度のバラツキを排除できるため、半導体装置４と検査用ソケット１の位置合わせを高精度化することができる。

また、ハンドラなどの装置に小型カメラ１ｂを取り付けるのではなく、検査用ソケット１内に小型カメラ１ｂを埋め込むため、カメラ交換時には、検査用ソケット１を取り出して検査用ソケット上で小型カメラ１ｂの交換ができるため、小型カメラ１ｂの交換を容易にすることができる。

以上、本発明者によってなされた発明を発明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記発明の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。

例えば、前記実施の形態では、検査用ソケット１と小型カメラ１ｂが一体に形成されている場合を説明したが、検査用ソケット１と小型カメラ１ｂは必ずしも一体に形成されていなくてもよく、両者は別体であってもよい。

すなわち、小型カメラ１ｂが、例えば、検査基板３上に取り付けられており、中央部に貫通孔１ｅが形成された検査用ソケット１を準備して、検査の際には、小型カメラ１ｂがこの貫通孔１ｅに収まるように検査用ソケット１を検査基板３上に配置する。これにより、半導体装置の裏面側を撮像して外部端子１２の位置を認識する際には、検査用ソケット１と小型カメラ１ｂが一体型の場合と同様の条件で画像認識することが可能である。また、検査用ソケット１と小型カメラ１ｂが別体の場合に、検査用ソケット１のコンタクトピン１ｄが汚れて使用できなくなった時には、検査用ソケット１のみを検査基板３から外して交換することができ、検査用ソケット１の交換を容易に行うことができる。

また、前記実施の形態では、検査用ソケット１のソケット本体１ａの中央部に小型カメラ１ｂが配置されている場合を説明したが、小型カメラ１ｂの配置位置については、中央部以外であってもよい。すなわち、配置される小型カメラ１ｂが１つの場合は、主面１ｃの中央部に配置することが好ましいが、ソケット本体１ａに複数の小型カメラ１ｂを配置可能な場合には、中央部に限らず、ソケット本体１ａの主面１ｃに対して分散させて小型カメラ１ｂを配置してもよく、半導体装置４の裏面全体を撮像することができれば、小型カメラ１ｂの配置数や配置位置は特に限定されるものではない。

本発明は、検査用ソケットおよび半導体装置の製造方法に好適である。

本発明の実施の形態の半導体装置の製造方法で用いられる検査用ソケットの構造の一例を示す斜視図である。 図１に示す検査用ソケットの組み立て方法の一例を示す斜視図である。 図１に示す検査用ソケットを用いた半導体装置の製造方法における位置認識状態の一例を示す斜視図である。 図１に示す検査用ソケットを用いた半導体装置の製造方法における特性検査状態の一例を示す側面図である。 図１に示す検査用ソケットを用いた半導体装置の製造方法によって特性検査される半導体装置の構造の一例を示す側面図である。 図５に示す半導体装置の構造の一例を示す裏面図である。 図１に示す検査用ソケットを用いた半導体装置の製造方法によって特性検査される変形例の半導体装置の構造を示す断面図である。 図１に示す検査用ソケットを用いた半導体装置の製造方法によって特性検査される変形例の半導体装置の構造を示す断面図である。

符号の説明

１ 検査用ソケット
１ａ ソケット本体
１ｂ 小型カメラ（カメラ）
１ｃ 主面
１ｄ コンタクトピン（端子）
１ｅ 貫通孔
２ コレット
３ 検査基板
４ 半導体装置（被検査物）
５ 画像認識部
６ ＸＹテーブル
７ 出力部
８ 半導体チップ
９ チップ部品
１０ ワイヤ
１１ セラミック基板
１２ 外部端子
１３ 封止体
１４ タブ
１５ リード
１６ インナリード
１７ アウタリード
１８ ダイボンディング材

Claims (5)

1. 被検査物である半導体装置の外部端子の配列に対応して複数の端子が配置された主面を備えるソケット本体と、
   前記ソケット本体に埋め込まれており、前記ソケット本体の前記主面に対向して前記主面から離れた位置に前記半導体装置を配置した際に前記半導体装置の裏面を撮像するカメラとを有することを特徴とする検査用ソケット。
2. 被検査物である半導体装置の外部端子の配列に対応して複数の端子が配置された主面を備えるソケット本体と、
   前記ソケット本体の中央部に埋め込まれており、前記ソケット本体の前記主面に対向して前記主面から離れた位置に前記半導体装置を配置した際に前記半導体装置の裏面を撮像するカメラとを有することを特徴とする検査用ソケット。
3. 半導体装置を装着可能な検査用ソケットの中央部に配置されたカメラと対向させて前記半導体装置を配置する工程と、
   前記検査用ソケットに対向した位置に配置された前記半導体装置の裏面側を前記カメラによって撮像して、前記半導体装置の外部端子の位置を画像認識する工程と、
   前記認識結果に基づいて前記検査用ソケットの位置を補正し、補正後、前記半導体装置の外部端子と前記検査用ソケットの端子とが接触するように前記半導体装置を前記検査用ソケットに装着する工程と、
   前記検査用ソケットに前記半導体装置を装着した状態で前記半導体装置の特性検査を行う工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
4. 予めカメラが埋め込まれた検査用ソケットを準備する工程と、
   前記検査用ソケットに埋め込まれた前記カメラと対向した位置に半導体装置を配置する工程と、
   前記検査用ソケットに対向した位置に配置された前記半導体装置の裏面側を前記カメラによって撮像して、前記半導体装置の外部端子の位置を画像認識する工程と、
   前記認識結果に基づいて前記検査用ソケットの位置を補正し、補正後、前記半導体装置の外部端子と前記検査用ソケットの端子とが接触するように前記半導体装置を前記検査用ソケットに装着する工程と、
   前記検査用ソケットに前記半導体装置を装着した状態で前記半導体装置の特性検査を行う工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
5. 半導体装置を装着可能な検査用ソケットの中央部に配置されたカメラと対向させて前記半導体装置を配置する工程と、
   前記検査用ソケットに対向した位置に配置された前記半導体装置の裏面側を前記カメラによって撮像して、前記半導体装置の外部端子の位置を画像認識する工程と、
   前記認識結果に基づいて前記検査用ソケットの位置を補正し、補正後、前記半導体装置の外部端子と前記検査用ソケットの端子とが接触するように前記半導体装置を前記検査用ソケットに装着する工程と、
   前記検査用ソケットに前記半導体装置を装着した状態で前記半導体装置の特性検査を行う工程とを有し、
   前記特性検査の前もしくは後に、前記検査用ソケットに対向した位置に配置された前記半導体装置の裏面側を前記カメラによって撮像して、前記半導体装置の裏面を外観検査することを特徴とする半導体装置の製造方法。

Images