JP5673608B2 - 検査装置及び検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、被測定物の電気特性の検査に用いられる検査装置及び検査方法に関する。

加熱された被測定物にプローブピンを接触させて被測定物の電気特性を検査することがある。一般にプローブピンは絶縁基板に固定される。特許文献１には、被測定物の温度変化にプローブ基板（絶縁基板）の温度変化を追従させる技術が開示されている。この技術は絶縁基板を直接加熱して所望の温度にするものである。特許文献２には、検査装置内に温度調整されたガス流を供給し絶縁基板を所望温度とする技術が開示されている。

特開２０１２−４７５０３号公報 特表２０１２−５０３３０４号公報

特許文献１に開示された技術では、絶縁基板を加熱するため絶縁基板が膨張したり反ったりすることがある。絶縁基板の膨張や反りにより絶縁基板に固定されたプローブピンの位置が変化するため、プローブピンを被測定物の所望位置に所望圧力で接触させることができなくなる問題があった。また、加熱された被測定物からプローブピンを介して絶縁基板に熱が伝わり、絶縁基板が膨張したり反ったりする問題があった。

特許文献２に開示された技術によれば、絶縁基板の温度を例えば室温程度に保ち得る。しかしながら、温度調整されたガス流を供給するためには、複雑な装置や大きな電力消費が必要となる問題があった。

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、絶縁基板の膨張や反りを容易に抑制することができる検査装置及び検査方法を提供することを目的とする。

本発明に係る検査装置は、絶縁基板と、該絶縁基板に固定され該絶縁基板の裏面側に配置された本体部と、該本体部の一端に接続され該絶縁基板の裏面側に配置され被測定物と接触する先端部と、該本体部の他端に接続され該絶縁基板の表面側に配置された接続部と、を有するプローブピンと、該接続部と接触し、該絶縁基板の表面側にある放熱端子と、を備え、該放熱端子及び該プローブピンを介して該被測定物へ電流を流し、該放熱端子は、該プローブピンからの熱を放熱することを特徴とする。

本発明に係る検査方法は、絶縁基板に固定された本体部と、該本体部の一端に接続され該絶縁基板の裏面側に配置された先端部と、該本体部の他端に接続され該絶縁基板の表面側に配置された接続部と、を有するプローブピンの該先端部を第１被測定物に接触させ、該接続部に放熱端子を接触させる第１準備工程と、該第１準備工程の後に、該第１被測定物を加熱しつつ、該プローブピン及び該放熱端子を介して該第１被測定物に電流を流して該第１被測定物の電気特性を検査する第１検査工程と、該第１検査工程の後に、該先端部を該第１被測定物から離すとともに、該放熱端子を該接続部から離して該放熱端子を冷却する離間工程と、該離間工程の後に、該先端部を該第１被測定物又は第２被測定物に接触させて、該接続部に該放熱端子を接触させる第２準備工程と、該第２準備工程の後に、該第１被測定物又は該第２被測定物を加熱しつつ、該プローブピン及び該放熱端子を介して該第１被測定物又は該第２被測定物に電流を流して該第１被測定物又は該第２被測定物の電気特性を検査する第２検査工程と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、検査のための電流経路上にプローブピンと接触する放熱端子を設けたので、絶縁基板の膨張や反りを容易に抑制できる。

本発明の実施の形態１に係る検査装置を示す正面図である。 放熱端子と電流伝送部を示す斜視図である。 第１アームの斜視図である。 第１準備工程における第１アームと第２アームの動きを示す正面図である。 離間工程における第１アームと第２アームの動きを示す正面図である。 本発明の実施の形態１の放熱端子の変形例を示す斜視図である。 本発明の実施の形態１の放熱端子の他の変形例を示す断面図である。 実施の形態２に係る検査方法において、放熱端子を交換することを示す正面図である。 本発明の実施の形態２に係る検査装置の変形例を示す斜視図である。 本発明の実施の形態３に係る絶縁基板とプローブピンの底面図である。 本発明の実施の形態３に係る放熱端子及び絶縁基板等の平面図である。 本発明の実施の形態３に係る放熱端子の斜視図である。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る検査装置を示す正面図である。検査装置は例えばセラミックやガラスエポキシで形成された絶縁基板１０を備えている。絶縁基板１０には例えばかしめなどの手段でソケット１２が固定されている。ソケット１２には絶縁基板１０を貫通するようにプローブピン１４が嵌合している。

プローブピン１４について説明する。プローブピン１４は、本体部１６を有している。本体部１６はソケット１２に嵌合して絶縁基板１０に固定されている。本体部１６の一端には、伸縮部１８を介して先端部２０が接続されている。伸縮部１８は内部にスプリング等のばね部材を有しプローブピン１４の押圧方向に伸縮可能となっている。先端部２０は、絶縁基板１０の裏面側に配置されている。先端部２０は丸みを帯びている。本体部１６の他端には接続部２２が接続されている。接続部２２は、絶縁基板１０の表面側に配置されている。

プローブピン１４は、例えば銅、タングステン、又はレニウムタングステンなどの金属材料で形成されている。さらに、導電性能向上や耐久性向上のために例えば金、パラジウム、タンタル、又はプラチナ等を被覆することが好ましい。

プローブピン１４には放熱端子２４が接触している。放熱端子２４は、例えばアルミニウムや銅などの耐熱性、熱伝導性、及び電気伝導性を有する金属材料で形成されている。放熱端子２４の体積はプローブピン１４の体積より大きくなっている。放熱端子２４は放熱フィン２４ａを備えている。放熱端子２４は上面２４ｂと下面２４ｃを備えている。上面２４ｂの中央には電流伝送部２６が固定されている。電流伝送部２６は棒状の金属で形成されている。下面２４ｃの中央には接続部２２が面接触している。

図２は、放熱端子と電流伝送部を示す斜視図である。図２には電流伝送部２６が放熱端子２４の上面２４ｂの中央に固定されたことが示されている。図１の説明に戻る。本発明の実施の形態１に係る検査装置は、第１アーム３０を備えている。第１アーム３０は電流伝送部２６を移動可能に保持するものである。

図３は、第１アームの斜視図である。第１アーム３０は複数の関節３０ａを有し任意方向への移動が可能となっている。また、第１アーム３０の先端には電気伝導部３０ｂが形成されている。電気伝導部３０ｂは、第１アーム３０が電流伝送部２６を保持したときに電流伝送部２６と接触する位置に形成されている。

図１の説明に戻る。本発明の実施の形態１に係る検査装置は、第２アーム３２を備えている。第２アーム３２は、絶縁基板１０を移動可能に保持するものである。第１アーム３０と第２アーム３２は制御部４０で制御される。制御部４０は、第１アーム３０と第２アーム３２を制御し、かつ第１アーム３０に電流を流すものである。制御部４０は少なくとも放熱端子２４と接続部２２を接触又は離間させるように第１アーム３０と第２アーム３２を制御する機能を有している。

本発明の検査装置を用いた検査方法について説明する。図４は、第１準備工程における第１アームと第２アームの動きを示す正面図である。まず、制御部４０が第１アーム３０と第２アーム３２を制御して、プローブピン１４の先端部２０を被測定物に接触させて、放熱端子２４の下面２４ｃを接続部２２に接触させる。この工程を第１準備工程と称する。ステージ５０の上には被測定物５２がのせられている。ステージ５０の内部には被測定物５２を加熱するためのヒータが埋め込まれている。被測定物５２は例えば複数のＩＧＢＴが形成されたウエハである。被測定物５２は例えば真空吸着や静電吸着でステージ５０に保持されている。

次いで、ステージ５０のヒータで被測定物５２を加熱しつつ、プローブピン１４及び放熱端子２４を介して被測定物５２に電流を流して被測定物５２の電気特性を検査する。この工程を第１検査工程と称する。被測定物５２に流す電流は、制御部４０から第１アーム３０（電気伝導部３０ｂ）、電流伝送部２６、放熱端子２４、及びプローブピン１４を経由して供給する。また、制御部４０による電流制御の下、適宜その他の検査が行われる。

図５は、離間工程における第１アームと第２アームの動きを示す正面図である。第１検査工程の後に、先端部２０を被測定物５２から離すとともに、放熱端子２４を接続部２２から離してプローブピン１４と放熱端子２４を冷却する。この工程を離間工程と称する。第１アーム３０により放熱端子２４を上方に移動させて放熱端子２４を接続部２２から離す。第２アーム３２により絶縁基板１０を上方に移動させて先端部２０を被測定物５２から離す。その後一定時間待機する。こうして、被測定物５２からプローブピン１４へ熱伝導することを回避しつつ、プローブピン１４と放熱端子２４を別々に冷却する。

次いで、第１準備工程と同様に、先端部２０を被測定物５２に接触させるとともに、放熱端子２４を接続部２２に接触させる。この工程を第２準備工程と称する。次いで、被測定物５２を加熱しつつ、被測定物５２に電流を流して被測定物５２の電気特性を検査する。この工程を第２検査工程と称する。離間工程中も被測定部５２の加熱状態を維持することで第２検査工程に要する時間を短縮できる。なお、離間工程中に被測定物を交換してもよい。すなわち、第１準備工程及び第１検査工程はステージ上に第１被測定物がある状態で実施し、第２準備工程及び第２検査工程はステージ上に第２被測定物がある状態で実施してもよい。

本発明の実施の形態１に係る検査装置によれば、被測定物５２からプローブピン１４へ伝導する熱を放熱端子２４で吸収することができる。よって、プローブピン１４が過熱されることはないので、プローブピン１４の熱による絶縁基板１０の膨張や反りを容易に抑制できる。そして、放熱端子２４は金属材料で形成され、しかも放熱フィン２４ａを有するので放熱端子２４に吸収された熱を外部へ放出することができる。

ところで、プローブピン１４の過熱を抑制するためには放熱端子２４を大きくすることが好ましい。本発明の実施の形態１に係る検査装置によれば、放熱端子２４の体積をプローブピン１４の体積より大きくしたのでプローブピン１４の過熱を抑制できる。特に、放熱端子２４を流れる電流が大きい場合や被測定物５２の温度が高い場合にはプローブピン１４が過熱されやすいので放熱端子２４をできるだけ大きくすることが好ましい。図１に示すように絶縁基板１０の上方に放熱端子２４を配置することで、プローブピン１４によりスペースを制限されることなく大型の放熱端子を用いることができる。また、プローブピンと絶縁基板は汎用品を用いることも可能である。

検査のための電流が流れる経路において電流密度が高くなったり、電流密度が不均一となったりすると、その部分から発熱するおそれがある。そこで、本発明の実施の形態１に係る検査装置では放熱端子２４の下面２４ｃと接続部２２が面接触することでこの接触部における電流密度を抑制している。また、接続部２２は放熱端子２４の下面２４ｃの中央に面接触し、電流伝送部２６は放熱端子２４の上面２４ｂの中央に固定されている。これにより、上面２４ｂの中央から下面２４ｃの中央へ電流を流し、放熱端子２４内部における電流密度の不均一を抑制することができる。

さらに、先端部２０の被測定物５２と接触する部分は丸みを帯びているので、先端部２０が針で形成された場合と比較して先端部２０の電流密度を抑制できる。よって電流経路における発熱を抑制できる。なお、プローブピン１４の先端部２０における発熱抑制により被測定物５２の過熱を防止できるので、被測定物５２の歩留まりを高めることができる。

本発明の実施の形態１に係る検査方法によれば、第１検査工程終了後に分離工程でプローブピン１４と放熱端子２４を別々に冷却するので、迅速に放熱端子２４を冷却し後続の検査を実施できる。なお、電流伝送部２６は、第１アーム３０で放熱端子２４を移動可能に保持することを容易ならしめるために形成されている。よって、第１アーム３０で放熱端子２４を移動可能に保持できる限りにおいて電流伝送部２６は必須ではない。

ところで、放熱端子２４の放熱機能だけでプローブピン１４の過熱を抑制できる場合は、分離工程を省略してもよい。その場合、放熱端子２４を接続部２２から離す必要がないので第１アーム３０と電流伝送部２６を省略してもよい。第１アーム３０と電流伝送部２６を省略した場合は、放熱端子２４に電流供給するために放熱端子２４の上面２４ｂにワイヤを接続する。

放熱端子２４の形状は図２の形状に限定されず、例えば立方体や円柱としてもよい。図６は、本発明の実施の形態１の放熱端子の変形例を示す斜視図である。放熱端子６０は凹部６０ａを有している。凹部６０ａは前述の放熱フィン２４ａと同様に放熱端子の表面積を拡大し放熱端子の放熱機能を高めるものである。凹部６０ａは放熱フィン２４ａよりも省スペース化に好適である。しかも、放熱端子６０は、丸棒を加工することで容易に製造できる。なお、凹部６０ａに代えて放熱端子にローレット加工を施してもよい。

図７は、本発明の実施の形態１の放熱端子の他の変形例を示す断面図である。放熱端子２４には凹部２４ｄが形成されている。そして、接続部２２は凹部２４ｄに差し込み可能な形状で形成されている。これにより、放熱端子２４と接続部２２の接触面積を増加させて、電流密度が高くなることを防止できる。

実施の形態２．
本発明の実施の形態２に係る検査装置及び検査方法は、実施の形態１に係る検査装置及び検査方法と共通点が多いので、実施の形態１との相違点を中心に説明する。本発明の実施の形態２に係る検査装置及び検査方法は、放熱端子を交換することを特徴とする。

図８は、実施の形態２に係る検査方法において、放熱端子を交換することを示す正面図である。第１アーム３０の移動範囲内に保管庫７０が用意されている。保管庫７０には予備放熱端子７２、７４が保管されている。予備放熱端子７２、７４は、実施の形態１で説明した放熱端子２４と同じ材料及び形状で形成されていることが好ましいが、特にこれに限定されない。

本発明の実施の形態２に係る検査方法について説明する。第１検査工程の後に、制御部４０は、第１アーム３０を制御して放熱端子２４を予備放熱端子７２と交換する。この工程を交換工程と称する。交換工程では、先端部２０と被測定物５２を接触させ続けてもよいし、これらを離間させてもよい。

次いで、被測定物を加熱しつつ、制御部４０から被測定物５２に電流を流して被測定物５２の電気特性を検査する。この工程は第２検査工程である。交換工程において先端部２０を被測定物５２から離間させた場合は、第２検査工程の前に先端部２０を被測定物５２に接触させる必要がある。

検査が連続するなどの理由で放熱端子２４が高温となることがある。しかし、本発明の実施の形態２に係る検査装置及び検査方法によれば、高熱となった放熱端子２４を予備放熱端子７２と交換するので、交換後即座に検査を再開できる。従って、放熱端子を冷却する時間が不要となるので迅速に検査を実施できる。

本発明の実施の形態２に係る検査装置及び検査方法は様々な変形が可能である。図９は、本発明の実施の形態２に係る検査装置の変形例を示す斜視図である。放熱端子２４に温度センサ７６が取り付けられている。温度センサ７６の信号は例えば電波信号を介して制御部４０へ送られ、制御部４０が放熱端子２４の温度を監視する。そして、放熱端子２４の温度が所定温度に到達したときに制御部４０が第１アーム３０を制御して放熱端子２４を交換する。これにより、常に所定温度以下の放熱端子を用いることができる。

本発明の実施の形態２に係る検査装置及び検査方法は、上記の変形以外にも少なくとも実施の形態１と同程度の変形が可能である。

実施の形態３．
本発明の実施の形態３に係る検査装置及び検査方法は、実施の形態１に係る検査装置及び検査方法と共通点が多いので、実施の形態１との相違点を中心に説明する。本発明の実施の形態３に係る検査装置は、プローブピンを複数有し、プローブピン毎に放熱端子を備えたことを特徴とする。

図１０は、本発明の実施の形態３に係る絶縁基板とプローブピンの底面図である。１枚の絶縁基板１０にプローブピンが８つ形成されている。図１１は、本発明の実施の形態３に係る放熱端子及び絶縁基板等の平面図である。破線で示す接続部２２には、接続部２２毎に放熱端子８０が接触している。複数の放熱端子８０に空気を送ることが可能な位置に、送風ファン８４が設けられている。図１２は、本発明の実施の形態３に係る放熱端子の斜視図である。放熱端子８０の下面には、接続部２２を挿入するための凹部８０ａが形成されている。放熱端子８０の上面には電流伝送部８２が固定されている。

本発明の実施の形態３に係る検査装置によれば、複数の放熱端子８０を送風ファン８４により冷却できる。特に、放熱端子８０が密集する場合は放熱端子間の気温が高まり放熱端子８０の放熱機能が損なわれることがある。その場合、放熱端子間に送風できる位置に送風ファン８４を設けるとよい。

被測定物がＩＧＢＴなどのパワー半導体素子である場合、数百アンペアの電流を流すことがある。この場合、被測定物の表面パッドに対して複数のプローブピンを接触させるので、プローブピンを密集させる必要がある。このような状況下で放熱端子を利用しようとする場合は放熱端子間の接触に注意しなければならない。本発明の実施の形態３に係る検査装置では、実施の形態１と異なり、放熱端子８０の下面の「隅」で放熱端子８０と接続部２２が接触する。また、放熱端子８０はブロックで形成されている。よって、放熱端子間に一定の間隔を設けることができるので放熱端子間の接触を防止することができる。

なお、本発明の実施の形態３に係る検査装置及び検査方法は少なくとも実施の形態１と同程度の変形が可能である。

１０ 絶縁基板、 １２ ソケット、 １４ プローブピン、 １６ 本体部、 １８ 伸縮部、 ２０ 先端部、 ２２ 接続部、 ２４ 放熱端子、 ２４ａ 放熱フィン、 ２４ｂ 上面、 ２４ｃ 下面、 ２６ 電流伝送部、 ３０ 第１アーム、 ３２ 第２アーム、 ４０ 制御部、 ５０ ステージ、 ５２ 被測定物、 ７０ 保管庫、 ７２ 予備放熱端子、 ８４ 送風ファン

Claims (12)

1. 絶縁基板と、
   前記絶縁基板に固定され前記絶縁基板の裏面側に配置された本体部と、前記本体部の一端に接続され前記絶縁基板の裏面側に配置され被測定物と接触する先端部と、前記本体部の他端に接続され前記絶縁基板の表面側に配置された接続部と、を有するプローブピンと、
   前記接続部と接触し、前記絶縁基板の表面側にある放熱端子と、を備え、
   前記放熱端子及び前記プローブピンを介して前記被測定物へ電流を流し、
   前記放熱端子は、前記プローブピンからの熱を放熱することを特徴とする検査装置。
2. 前記放熱端子の体積は前記プローブピンの体積より大きいことを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
3. 前記放熱端子は金属材料で形成され、凹部又は放熱フィンを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の検査装置。
4. 前記先端部の前記被測定物と接触する部分は、丸みを帯びていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の検査装置。
5. 前記放熱端子は上面と下面を有し、
   前記上面の中央から前記下面の中央へ電流が流れることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の検査装置。
6. 前記放熱端子には凹部が形成され、
   前記接続部は前記凹部に差し込み可能な形状であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の検査装置。
7. 前記放熱端子を移動可能に保持するアームと、
   前記アームを介して前記放熱端子に電流を流し、前記アームを制御して前記放熱端子と前記接続部を接触又は離間させる制御部と、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項に記載の検査装置。
8. 前記制御部は、前記アームを制御して前記放熱端子を予備放熱端子に交換することを特徴とする請求項７に記載の検査装置。
9. 前記プローブピンと前記放熱端子をそれぞれ複数有し、
   複数の前記放熱端子を冷却する送風ファン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項に記載の検査装置。
10. 絶縁基板に固定された本体部と、前記本体部の一端に接続され前記絶縁基板の裏面側に配置された先端部と、前記本体部の他端に接続され前記絶縁基板の表面側に配置された接続部と、を有するプローブピンの前記先端部を第１被測定物に接触させ、放熱端子を前記接続部に接触させる第１準備工程と、
    前記第１準備工程の後に、前記第１被測定物を加熱しつつ、前記プローブピン及び前記放熱端子を介して前記第１被測定物に電流を流して前記第１被測定物の電気特性を検査する第１検査工程と、
    前記第１検査工程の後に、前記先端部を前記第１被測定物から離すとともに、前記放熱端子を前記接続部から離して前記放熱端子を冷却する離間工程と、
    前記離間工程の後に、前記先端部を前記第１被測定物又は第２被測定物に接触させて、前記接続部に前記放熱端子を接触させる第２準備工程と、
    前記第２準備工程の後に、前記第１被測定物又は前記第２被測定物を加熱しつつ、前記プローブピン及び前記放熱端子を介して前記第１被測定物又は前記第２被測定物に電流を流して前記第１被測定物又は前記第２被測定物の電気特性を検査する第２検査工程と、を備えたことを特徴とする検査方法。
11. 絶縁基板に固定された本体部と、前記本体部の一端に接続され前記絶縁基板の裏面側に配置された先端部と、前記本体部の他端に接続され前記絶縁基板の表面側に配置された接続部と、を有するプローブピンの前記先端部を第１被測定物に接触させ、放熱端子を前記接続部に接触させる準備工程と、
    前記準備工程の後に、前記第１被測定物を加熱しつつ、前記プローブピン及び前記放熱端子を介して前記第１被測定物に電流を流して前記第１被測定物の電気特性を検査する第１検査工程と、
    前記第１検査工程の後に、前記放熱端子を予備放熱端子に交換する交換工程と、
    前記交換工程の後に、前記第１被測定物又は第２被測定物を加熱しつつ、前記プローブピン及び前記予備放熱端子を介して前記第１被測定物又は前記第２被測定物に電流を流し前記第１被測定物又は前記第２被測定物の電気特性を検査する第２検査工程と、を備えたことを特徴とする検査方法。
12. 前記放熱端子に取り付けられた温度センサの温度が所定温度に達したときに、前記第１検査工程から前記交換工程へ進むことを特徴とする請求項１１に記載の検査方法。

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