JP2014115190A

JP2014115190A - 試験装置

Info

Publication number: JP2014115190A
Application number: JP2012269524A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Minaminatsu; 尊博南松
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-12-10
Filing date: 2012-12-10
Publication date: 2014-06-26

Abstract

【課題】本発明は、端子とコンタクト部の点接触、及び端子のキズを防止できる試験装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本願の発明に係る試験装置は、第１凸曲面１０ｃを有し、導電性材料で形成された第１コンタクト部１０と、前記第１凸曲面１０ｃと対向するように設けられた第２凸曲面１４ｃを有し、導電性材料で形成された第２コンタクト部１４と、前記第１凸曲面１０ｃと前記第２凸曲面１４ｃで半導体装置１０２の端子１０２ａを挟むように前記第１コンタクト部１０と前記第２コンタクト部１４を移動させる移動器具と、を備えたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体装置の電気的特性の試験に用いられる試験装置に関する。

特許文献１には、端子（電池電極）を２つのコンタクト部で挟んで端子と金属部材を電気的に接続する方法が開示されている。

特許文献２には、２つのコンタクト部を有するＩＣ用ソケットが開示されている。このＩＣ用ソケットは、半導体装置の端子を２つのコンタクト部の間に圧入して２つのコンタクト部の一方を弾性変形させるものである。圧入が終わるとコンタクト部は十分弾性変形し、コンタクト部の弾性力によりコンタクト部と端子との接触が確保される。

特開２００２−１９０３２８号公報特開昭６２−４８７８７号公報

特許文献１に開示の技術では、半導体装置の端子の角度が所定角から乖離しているときに、端子とコンタクト部が点接触する問題があった。端子とコンタクト部が点接触すると放電が生じたり、端子にキズがついたりする問題があった。

特許文献２に開示の技術では、端子を圧入する際に端子とコンタクト部が擦れるので、端子にキズがつく問題があった。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、端子とコンタクト部の点接触、及び端子のキズを防止できる試験装置を提供することを目的とする。

本願の発明に係る試験装置は、第１凸曲面を有し、導電性材料で形成された第１コンタクト部と、該第１凸曲面と対向するように設けられた第２凸曲面を有し、導電性材料で形成された第２コンタクト部と、該第１凸曲面と該第２凸曲面で半導体装置の端子を挟むように該第１コンタクト部と該第２コンタクト部を移動させる移動器具と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、第１コンタクト部の第１凸曲面と第２コンタクト部の第２凸曲面で端子を挟むので、端子と第１コンタクト部、又は端子と第２コンタクト部の点接触、及び端子のキズを防止できる。

本発明の実施の形態１に係る試験装置の断面図である。各部品の連結を示す平面図である。本発明の実施の形態１に係る試験装置を用いた半導体装置の試験方法を示す断面図である。第１コンタクト部と第２コンタクト部で端子を挟んだことを示す断面図である。第１コンタクト部、第２コンタクト部、端子、及びステージの拡大図である。本発明の実施の形態２に係る第１コンタクト部と第２コンタクト部の正面図である。本発明の実施の形態３に係る第１コンタクト部、第２コンタクト部、及びステージの主面の斜視図である。第１ローラと第２ローラで端子を挟んだことを示す正面図である。第１ローラの交換を示す斜視図である。

本発明の実施の形態に係る試験装置について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る試験装置の断面図である。この試験装置は、第１コンタクト部１０と第２コンタクト部１４で半導体装置の端子を挟んで、第１コンタクト部１０と第２コンタクト部１４を介して半導体装置の電気的特性を測定するものである。

第１コンタクト部１０は導電性材料で形成されている。第１コンタクト部１０にはネジ孔１０ａが形成されている。ネジ孔１０ａは外部との電気的接続に用いられる部分である。第１コンタクト部１０には貫通孔１０ｂが形成されている。貫通孔１０ｂは第１コンタクト部１０をｚ方向に貫く孔である。貫通孔１０ｂにはシャフト１２が設けられている。第１コンタクト部１０はシャフト１２を中心に回転できるようになっている。

第１コンタクト部１０には第１凸曲面１０ｃが形成されている。第１凸曲面１０ｃは断面が半円形となっている。第１コンタクト部１０のうち第１凸曲面１０ｃの反対側には凹部１０ｄが形成されている。

第２コンタクト部１４は第１コンタクト部１０と同じ形状及び材料で形成されているため説明を簡略化する。ネジ孔１４ａは外部との電気的接続に用いられる部分である。貫通孔１４ｂにはシャフト１６が設けられている。これにより第２コンタクト部１４はシャフト１６を中心に回転できるようになっている。第２コンタクト部１４には第１凸曲面１０ｃと対向するように第２凸曲面１４ｃが形成されている。第２凸曲面１４ｃは断面が半円形となっている。第２コンタクト部１４のうち第２凸曲面１４ｃの反対側には凹部１４ｄが形成されている。

次に、第１コンタクト部１０を移動させる移動器具について説明する。第１コンタクト部１０は、シャフト１２を介して可動ブロック２０に固定されている。可動ブロック２０には凹部２０ａが形成されている。この凹部２０ａと第１コンタクト部１０の凹部１０ｄに第１ばね２２が収容されている。つまり、第１ばね２２は、第１コンタクト部１０の第１凸曲面１０ｃが形成された部分の裏側と、移動器具の一部である可動ブロック２０との間に、第２凸曲面１４ｃの方向に伸縮するように配置されたものである。

可動ブロック２０はスライドローラ２４に接触している。スライドローラ２４は、下方では部材３０に接し上方では部材３４の斜面３４ａに接している。そして、部材３０と部材３４は伸縮部材３２を介して接続されている。伸縮部材３２が縮み部材３０と部材３４が近づくと、スライドローラ２４は斜面３４ａに沿ってｘ正方向にスライドする。これにより可動ブロック２０及び第１コンタクト部１０がｘ正方向に移動する。

部材３０には接触ブロック３６が固定されている。接触ブロック３６は、第１コンタクト部１０及び第２コンタクト部１４よりも下方（ｙ負方向）に伸びている。

第２コンタクト部１４側の移動器具は、第１コンタクト部１０側の移動器具と同様なので説明を簡略化する。可動ブロック２６の凹部２６ａと第２コンタクト部１４の凹部１４ｄに第２ばね２８が収容されている。第２ばね２８は、第２コンタクト部１４の第２凸曲面１４ｃが形成された部分の裏側と、移動器具の一部である可動ブロック２６との間に、第１凸曲面１０ｃの方向に伸縮するように配置されたものである。

可動ブロック２６はスライドローラ４０に接触している。スライドローラ４０は、下方では部材５０に接し上方では部材５４の斜面５４ａに接している。部材５０と部材５４は伸縮部材５２を介して接続されている。部材５４と部材３４の上には部材３８が固定されている。部材５０には接触ブロック５６が固定されている。接触ブロック５６は、第１コンタクト部１０及び第２コンタクト部１４よりも下方（ｙ負方向）に伸びている。

ところで、半導体装置の電気的特性を測定するときに電流が流れるのは第１コンタクト部１０と第２コンタクト部１４である。従って、第１コンタクト部１０又は第２コンタクト部１４に接するおそれのある部品は絶縁材で形成することが好ましい。例えばシャフト１２、１６は絶縁材で形成しなければならない。

図２は、各部品の連結を示す平面図である。第１コンタクト部１０は複数形成され、シャフト１２は全ての第１コンタクト部１０を貫通している。第２コンタクト部１４は複数形成され、シャフト１６は全ての第２コンタクト部１４を貫通している。可動ブロック２０と可動ブロック２６はシャフト７０により接続されている。従って、シャフト７０を抜き、その後シャフト１２、１６を抜くことで、第１コンタクト部１０と第２コンタクト部１４を容易に分解し必要であれば交換できる。

図３は、本発明の実施の形態１に係る試験装置を用いた半導体装置の試験方法を示す断面図である。まず、ステージ１００の主面１００ａに半導体装置１０２をのせる。半導体装置１０２は外部に伸びる端子１０２ａを有する樹脂封止型の半導体装置である。端子１０２ａの面のうち樹脂と反対方向に向く面が第１面１０２ｂであり、樹脂方向に向く面が第２面１０２ｃである。

半導体装置１０２を検査する際には試験装置の近傍に制御部１０４を用意する。制御部１０４は、第１コンタクト部１０と第２コンタクト部１４を介して半導体装置１０２に電圧及び電流を印加し半導体装置１０２の電気的特性を試験する部分である。制御部１０４は、ネジ孔１０ａとネジ孔１４ａに、それぞれ接続部品１０４ａ、１０４ｂを挿入することで、第１コンタクト部１０及び第２コンタクト部１４に接続されている。

図３から分かるように、第１凸曲面１０ｃから主面１００ａまでの距離と、第２凸曲面１４ｃから主面１００ａまでの距離が異なっている。より具体的には、第１凸曲面１４ｃから主面１００ａまでの距離の方が、第２凸曲面１４ｃから主面１００ａまでの距離よりも短くなっている。また、検査実施前の第１コンタクト部１０と第２コンタクト部１４の間の距離（コンタクト間距離という）はｘ１とする。

ここまでの準備を終えた後、第１コンタクト部１０と第２コンタクト部１４を端子１０２ａに接触させる。図４は、第１コンタクト部と第２コンタクト部で端子を挟んだことを示す断面図である。接触ブロック３６、５６を主面１００ａに接触させた状態で、移動器具の部材３８を白抜き矢印方向（ｙ負方向）に押圧すると伸縮部材３２、５２が縮む。具体的には、部材３０と部材３４の距離、及び部材５０と部材５４の距離が図１のｙ１より短いｙ２となる。

伸縮部材３２、５２が縮むことでスライドローラ２４、４０がそれぞれ斜面３４ａ、５４ａに沿って黒矢印の方向へ移動する。そうすると可動ブロック２０と可動ブロックの２６の距離が縮まり、コンタクト間距離がｘ１より小さいｘ２となる。こうして、第１凸曲面１０ｃを第１面１０２ｂに当てつつ第２凸曲面１４ｃを第２面１０２ｃに当てる。この接触圧は第１ばね２２及び第２ばね２８により適正に保たれる。

次いで、半導体装置１０２の電気的特性を試験する。具体的には、制御部１０４が第２コンタクト部１４を介して端子１０２ａに電圧及び電流を印加する。また、制御部１０４が第１コンタクト部１０を介して端子１０２ａの電圧を検出する。試験終了後は、移動器具の部材３８を上方（ｙ正方向）に持ち上げ、コンタクト間距離を大きくすることで第１コンタクト部１０と第２コンタクト部１４を端子１０２ａから離隔させる。

本発明の実施の形態１に係る試験装置によれば、第１凸曲面１０ｃと第２凸曲面１４ｃを端子１０２ａに当てるので、端子１０２ａとコンタクト部(第１コンタクト部１０及び第２コンタクト部１４のことをいう)の点接触、及び端子１０２ａのキズを防止できる。また、本発明の実施の形態１に係る第１コンタクト部１０と第２コンタクト部１４はそれぞれ単一部品で形成したので複数部品で形成した場合よりも電気抵抗が低くなっている。従って、半導体装置１０２に、例えば数千Ａの大電流と１０００Ｖ以上の高電圧を印加した試験が可能である。なお、半導体装置１０２に大電流高電圧を印加して試験する時にコンタクト部が端子に点接触していると放電が生じやすいが、本発明によれば点接触を回避できるので放電を防止できる。

前述のとおり、第１凸曲面１０ｃから主面１００ａまでの距離の方が、第２凸曲面１４ｃから主面１００ａまでの距離よりも短くなっている。この意義について図５を参照して説明する。図５は、第１コンタクト部、第２コンタクト部、端子、及びステージの拡大図である。第１凸曲面１０ｃの頂点と第２凸曲面１４ｃの頂点を結ぶ線分１はｘ軸と角θ１をなしている。端子１０２ａの長軸方向に伸びる線分２はｙ軸と角θ２をなしている。線分１と線分２は直交している。

従って、第１コンタクト部１０と第２コンタクト部１４は、端子１０２ａの一部の表裏をコンタクトしている。これにより半導体装置の電気特性を計測する際の電圧電流の印加ポイントと検出ポイントが同じになり、高精度の試験が可能となる。

ところで、端子はある特定の方向に伸びるように製造されるが、製造ばらつきにより当該特定方向から例えば０−４°程度の範囲でずれることがある。そこで本発明の実施の形態１では、予め端子１０２ａの角度のばらつき中心値を把握し、当該中心値のときの線分２に線分１が直交するように第１コンタクト部１０と第２コンタクト部１４の位置を調整した。具体的には第１凸曲面１０ｃから主面１００ａまでの距離の方が第２凸曲面１４ｃから主面１００ａまでの距離よりも短くなるようにした。

なお、端子の角度がばらつき中心値から外れた場合には正確に端子の一部の表裏をコンタクトすることはできなくなるが、第１凸曲面１０ｃと第２凸曲面１４ｃを端子に当てるので点接触は回避できる。

第１凸曲面１０ｃ及び第２凸曲面１４ｃの断面形状は半円形に限定されない。凸曲面の曲率は適宜設定してよい。また、第１コンタクト部１０と第２コンタクト部１４を移動させる移動器具は、第１凸曲面１０ｃと第２凸曲面１４ｃで半導体装置の端子１０２ａを挟むように第１コンタクト部１０と第２コンタクト部１４を移動させるものであれば特に限定されない。なお、これらの変形は、以下の実施の形態に係る試験装置についても応用できる。

実施の形態２．
本発明の実施の形態２に係る試験装置は、実施の形態１との共通点が多いので実施の形態１との相違点を中心に説明する。図６は、本発明の実施の形態２に係る第１コンタクト部と第２コンタクト部の正面図である。

第１コンタクト部２００は、ネジ孔２００ａ、貫通孔２００ｂ、及び凹部２００ｄを有している。これらは第１本体部２０２Ａに形成されている。第１コンタクト部２００はさらに、一端と他端が第１本体部２００Ａに固定された、第１凸曲面として機能する第１板ばね２００ｃを有している。第１板ばね２００ｃは、例えばネジ止めにより第１本体部２００Ａに固定されている。

第２コンタクト部２０２は、ネジ孔２０２ａ、貫通孔２０２ｂ、及び凹部２０２ｄを有している。これらは第２本体部２０２Ａに形成されている。第２コンタクト部２０２はさらに、一端と他端が第２本体部２０２Ａに固定された、第２凸曲面として機能する第２板ばね２０２ｃを有している。第２板ばね２０２ｃは、例えばネジ止めにより第２本体部２０２Ａに固定されている。

本発明の実施の形態２に係る第１コンタクト部２００と第２コンタクト部２０２によれば、第１板ばね２００ｃと第２板ばね２０２ｃの伸縮により、端子角度に影響されずに均一なコンタクト圧を実現できる。また、端子に接触させたときに第１板ばね２００ｃと第２板ばね２０２ｃがたわむことで端子とコンタクト部の接触面積を増加させることができる。

第１本体部２００Ａと第１板ばね２００ｃの接続は、第１本体部２００Ａと第１板ばね２００ｃが電気的に導通し、かつ第１板ばね２００ｃが端子に当たってたわむように行われれば特にネジ止めに限定されない。第２本体部２０２Ａと第２板ばね２０２ｃの接続も同様である。第１板ばね２００ｃと第２板ばね２０２ｃの材料は金属が好ましいが、導電材料であれば特に限定されない。

実施の形態３．
本発明の実施の形態３に係る試験装置は、実施の形態１との共通点が多いので実施の形態１との相違点を中心に説明する。図７は、本発明の実施の形態３に係る第１コンタクト部、第２コンタクト部、及びステージの主面の斜視図である。

第１コンタクト部３００は、ネジ孔３００ａ、貫通孔３００ｂ、及び凹部を有している。これらは第１本体部３００Ａに形成されている。第１本体部３００Ａにはステージの主面１００ａに対し平行な第１軸３００ｅが取り付けられている。第１軸３００ｅは第１ローラ３００ｃの第１貫通孔３００ｃ´に挿入されている。第１貫通孔３００ｃ´は、円柱状に形成された第１ローラ３００ｃの上面と下面の間を貫通する孔である。こうして、第１ローラ３００ｃは第１軸３００ｅと接しつつ第１軸３００ｅを中心に回転できるようになっている。第１軸３００ｅと第１ローラ３００ｃを含む第１コンタクト部３００は導電材料で形成されている。

第２コンタクト部３０２は、ネジ孔３０２ａ、貫通孔３０２ｂ、及び凹部３０２ｄを有している。これらは第２本体部３０２Ａに形成されている。第２本体部３０２Ａにはステージの主面１００ａに対し平行な第２軸３０２ｅが取り付けられている。第２軸３０２ｅは第２ローラ３０２ｃの第２貫通孔３０２ｃ´に挿入されている。第２貫通孔３０２ｃ´は、円柱状に形成された第２ローラ３０２ｃの上面と下面の間を貫通する孔である。こうして、第２ローラ３０２は第２軸３０２ｅと接しつつ第２軸３０２ｅを中心に回転できるようになっている。第２軸３０２ｅと第２ローラ３０２ｃを含む第２コンタクト部３０２は導電材料で形成されている。

半導体装置の電気的特性の試験時には、第１ローラ３００ｃの曲面と第２ローラ３０２ｃの曲面を端子に当てる。図８は、第１ローラと第２ローラで端子を挟んだことを示す正面図である。第１ローラ３００ｃの曲面が第１凸曲面に相当し、第２ローラ３０２ｃの曲面が第２凸曲面に相当する。第１ローラ３００ｃと端子１０２ａが接触しているときに第１コンタクト部３００と端子１０２ａの相対位置が変わった場合、第１ローラ３００ｃが回転することにより端子１０２ａへのキズが回避される。第２ローラ３０２ｃも同じ機能を有する。

図９は、第１ローラの交換を示す斜視図である。第１ローラ３００ｃが消耗したときには、第１ローラ３００ｃを第１軸３００ｅからはずして新しい第１ローラを第１軸３００ｅに挿入する。従って第１コンタクト部３００全体を交換する場合に比べて部品交換コストを低減できる。第２ローラ３０２ｃについても同様である。

第１ローラ３００ｃの形状及び第１ローラ３００ｃの取り付け方法については特に限定されない。つまり、第１ローラ３００ｃは回転できるように第１本体部３００Ａに取り付けられ第１凸曲面を形成するものであれば特に限定されない。同様に、第２ローラ３０２ｃは回転できるように第２本体部３０２Ａに取り付けられ第２凸曲面を形成するものであれば特に限定されない。なお、ここまでで説明した各実施の形態の特徴は適宜に組み合わせて用いてもよい。

１０第１コンタクト部、１０ａ,１４ａネジ孔、１０ｂ,１４ｂ第１貫通孔、１０ｃ第１凸曲面、１４ｃ第２凸曲面、１０ｄ,１４ｄ凹部、１２,１６,７０シャフト、２０,２６可動ブロック、２０ａ,２６ａ凹部、２２第１ばね、２４,４０スライドローラ、２８第２ばね、３２,５２伸縮部材、３４ａ,５４ａ斜面、３６,５６接触ブロック、１００ステージ、１００ａ主面、１０２半導体装置、１０２ａ端子、１０２ｂ第１面、１０２ｃ第２面、１０４制御部、２００第１コンタクト部、２００Ａ第１本体部、２００ｃ第１板ばね、２０２第２コンタクト部、２０２Ａ第２本体部、２０２ｃ第２板ばね、３００第１コンタクト部、３００ｃ第１ローラ、３０２第２コンタクト部、３０２ｃ第２ローラ

Claims

第１凸曲面を有し、導電性材料で形成された第１コンタクト部と、
前記第１凸曲面と対向するように設けられた第２凸曲面を有し、導電性材料で形成された第２コンタクト部と、
前記第１凸曲面と前記第２凸曲面で半導体装置の端子を挟むように前記第１コンタクト部と前記第２コンタクト部を移動させる移動器具と、を備えたことを特徴とする試験装置。
前記第１凸曲面と、前記第２凸曲面は断面が半円形であることを特徴とする請求項１に記載の試験装置。
前記第１コンタクト部は、第１本体部と、一端と他端が前記第１本体部に固定された、前記第１凸曲面として機能する第１板ばねとを有し、
前記第２コンタクト部は、第２本体部と、一端と他端が前記第２本体部に固定された、前記第２凸曲面として機能する第２板ばねとを有することを特徴とする請求項１に記載の試験装置。
前記第１コンタクト部は、第１本体部と、回転できるように前記第１本体部に取り付けられ前記第１凸曲面を形成している第１ローラと、を有し、
前記第２コンタクト部は、第２本体部と、回転できるように前記第２本体部に取り付けられ前記第２凸曲面を形成している第２ローラと、を有することを特徴とする請求項１に記載の試験装置。
端子を有する半導体装置をのせる主面を有するステージを備え、
前記第１コンタクト部は前記主面に対し平行な第１軸を備え、
前記第２コンタクト部は前記主面に対し平行な第２軸を備え、
前記第１ローラは、上面と下面の間を貫通する第１貫通孔を有し、前記第１貫通孔に前記第１軸が挿入され、前記第１軸と接しつつ前記第１軸を中心に回転できるようになっており、
前記第２ローラは、上面と下面の間を貫通する第２貫通孔を有し、前記第２貫通孔に前記第２軸が挿入され、前記第２軸と接しつつ前記第２軸を中心に回転できるようになっていることを特徴とする請求項４に記載の試験装置。
端子を有する半導体装置をのせる主面を有するステージを備え、
前記第１凸曲面から前記主面までの距離と、前記第２凸曲面から前記主面までの距離が異なることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の試験装置。
前記第１コンタクト部の前記第１凸曲面が形成された部分の裏側と、前記移動器具との間に前記第２凸曲面の方向に伸縮するように配置された第１ばねと、
前記第２コンタクト部の前記第２凸曲面が形成された部分の裏側と、前記移動器具との間に前記第１凸曲面の方向に伸縮するように配置された第２ばねと、を備えたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の試験装置。