JP6222271B2 - 検査装置 - 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に関する。

加熱された被測定物にコンタクトプローブ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。一般にコンタクトプローブ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コンタクトプローブの位置が変化するため、コンタクトプローブ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コンタクトプローブ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を提供することを目的とする。

本願の発明に係る検査装置は、送風用貫通穴が形成された絶縁基板と、該絶縁基板の下面に固定されたソケットと、該ソケットに着脱可能に固定されたコンタクトプローブと、該絶縁基板の上面側に配置され、該送風用貫通穴を介して該ソケットと該コンタクトプローブに送風する送風機と、該絶縁基板の上面に固定され、該送風機からの風を受けつつ該送風機からの風を該送風用貫通穴へ導く放熱体と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、絶縁基板の膨張や反りを容易に抑制することができる。

本発明の実施の形態１に係る検査装置を示す図である。 絶縁基板の斜視図である。 ソケットの斜視図である。 ソケットの展開図である。 ソケットの接続部とその近傍の拡大図である。 コンタクトプローブの先端部を半導体装置のパッドにあてたことを示す図である。 先端部をパッドに押し付けたことを示す図である。 放熱用貫通穴を形成した絶縁基板の斜視図である。 本発明の実施の形態２に係るソケットの斜視図である。 本発明の実施の形態２に係るソケットの平面図である。 本発明の実施の形態２に係るソケットの変形例を示す斜視図である。 図１１のソケットの展開図である。 本発明の実施の形態３に係るソケットの斜視図である。 本発明の実施の形態４に係るソケットの斜視図である。 本発明の実施の形態５に係る検査装置を示す図である。 本発明の実施の形態５に係る検査装置の変形例を示す図である。

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図である。本発明の実施の形態１に係る検査装置は絶縁基板１０を備えている。絶縁基板１０は、例えばセラミック材などの低熱膨張材料で形成されることが好ましい。絶縁基板１０は、アーム１１により任意の方向へ移動可能になっている。絶縁基板１０にはソケット１２が固定されている。ソケット１２は、アルミニウムや銅などの放熱性の高い材料で形成されることが好ましい。

ソケット１２にはコンタクトプローブ１４が着脱可能に固定されている。コンタクトプローブ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導電性を有する金属材料で形成されている。コンタクトプローブ１４の設置部１６の一端はソケット１２に挿入されている。そして設置部１６の一端には電気伝導部１８が接続されている。電気伝導部１８は、コンタクトプローブ１４と外部機器との電気的接続をとる部分である。電気伝導部１８は、外部機器とつながる信号線１９に接続されている。

設置部１６の他端には押し込み部２０が接続されている。押し込み部２０の内部にはスプリングなどが組み込まれ、軸方向に伸縮可能となっている。押し込み部２０には丸みを帯びた形状を有する先端部２２が接続されている。先端部２２は被測定物と接触する部分である。先端部２２は、導電性向上や耐久性向上等の観点から、例えば金、パラジウム、タンタル、又はプラチナで被覆することが好ましい。

図２は、絶縁基板の斜視図である。絶縁基板１０には固定用貫通穴１０ａが形成されている。固定用貫通穴１０ａはソケット１２の一部を貫通させるために形成されている。絶縁基板１０の固定用貫通穴１０ａに挟まれた位置には貫通穴１０ｂが形成されている。貫通穴１０ｂは電気伝導部１８を貫通させるために形成されている。

図３は、ソケットの斜視図である。ソケット１２は、壁面に貫通穴１２ｂが複数形成された本体部１２ａを備えている。ソケット１２は、本体部１２ａと一体的に形成された接続部１２ｃを備えている。接続部１２ｃは絶縁基板１０に固定される部分である。接続部１２ｃは広幅部１２ｄと狭幅部１２ｅを備えている。

図４は、ソケットの展開図である。ソケットは一枚の板状の金属部材に切削加工や曲げ加工等を施して形成される。具体的にはプレス加工等により本体部１２ａの一部をくり抜いて貫通穴１２ｂを形成する。同様に広幅部１２ｄと狭幅部１２ｅを形成する。その後、図４に示す板を筒状に丸めることでソケットを完成させる。なお、接続部１２ｃが固定用貫通穴１０ａから抜けにくくなるように、図４に示す板をテーパ状に丸めてもよい。

図５は、ソケットの接続部とその近傍の拡大図である。接続部１２ｃのうち狭幅部１２ｅが絶縁基板１０の固定用貫通穴１０ａを貫通して、その後折り曲げられることで絶縁基板１０に固定されている。狭幅部１２ｅと絶縁基板１０は例えばはんだ付けなどで固定されている。広幅部１２ｄは本体部１２ａと絶縁基板１０の間隔を一定に保つスペーサとして機能している。従って、接続部１２ｃは、本体部１２ａと絶縁基板１０の間に空隙２８を設けるようにして絶縁基板１０に固定されている。

なお、図５では、コンタクトプローブの設置部の上面位置を破線で示した。設置部の上面位置が貫通穴１２ｂよりも下方にあるため、設置部はソケット１２の貫通穴１２ｂと空隙２８を介して外部に露出している。

続いて、本発明の実施の形態１に係る検査装置の使用方法を説明する。図６は、コンタクトプローブの先端部を半導体装置のパッドにあてたことを示す図である。半導体装置５０は、例えば、複数のＩＧＢＴチップが形成されたウエハである。従って、半導体装置５０には大電流が印加されるので、半導体装置５０には比較的大きなパッド５２が形成されている。この半導体装置５０は例えば真空吸着や静電吸着などの方法でステージ５４に固定されている。ステージ５４には半導体装置５０を加熱するための発熱体が内蔵されている。

まず、アーム１１で絶縁基板１０を移動させて半導体装置５０のパッド５２に先端部２２を当てる。このときの押し込み部２０の長さはＬ１である。この状態から、さらにアーム１１を下方に移動させ先端部２２をパッド５２に押し付ける。

図７は、先端部をパッドに押し付けたことを示す図である。このとき押し込み部２０が短くなり押し込み部２０の長さがＬ１よりも小さいＬ２となる。そして押し込み部２０のスプリングにより十分な圧力で先端部２２をパッド５２に押し付けることができる。このように先端部２２をパッド５２に押し付けた状態で、外部の計測機器等により、信号線１９を介して半導体装置５０の電気特性を測定する。この測定は、ステージ５４に内蔵した発熱体により半導体装置５０を加熱した状態で、半導体装置５０に例えば数百アンペアの大電流を流して行う。

加熱された半導体装置の電気特性を測定する場合、半導体装置からコンタクトプローブ１４及びソケット１２を介して絶縁基板１０に熱が伝わることがある。しかし本発明の実施の形態１に係る検査装置によれば、ソケット１２に貫通穴１２ｂが形成され、かつソケット１２の本体部１２ａと絶縁基板１０の間に空隙２８が形成されている。そして、設置部１６は貫通穴１２ｂと空隙２８を介して外部に露出している。従ってソケット１２やコンタクトプローブ１４の放熱性を高めた構成となっているので絶縁基板１０が加熱されづらく、絶縁基板１０が高温になって膨張したり反ったりする問題を解消できる。

コンタクトプローブ１４の先端部２２を丸みを帯びた形状で形成したので、先端部２２が尖っている場合と比較して先端部２２における電流密度を低減できる。よって、先端部２２、パッド５２、及び半導体装置５０が高温となって半導体装置５０を劣化させる問題を解消し、半導体装置５０の歩留まりを向上させることができる。

本発明の実施の形態１では、ソケット１２に貫通穴１２ｂを形成し、ソケット１２の本体部１２ａと絶縁基板１０の間に空隙２８を形成したが、貫通穴１２ｂと空隙２８のいずれ一方だけでも絶縁基板１０が高温になることを防止できる。なお、絶縁基板１０自体の放熱性を高めるために、絶縁基板１０に放熱用貫通穴を設けてもよい。図８は、放熱用貫通穴を形成した絶縁基板の斜視図である。放熱用貫通穴１０ｃを形成することで絶縁基板１０の放熱性を高めることができる。

本発明の実施の形態１では、絶縁基板に１本のコンタクトプローブを接続したが、絶縁基板に複数のコンタクトプローブを接続してもよい。特に大電流を流して半導体装置の電気特性を測定する場合は複数のコンタクトプローブを用いることが好ましい。

実施の形態２．
本発明の実施の形態２に係る検査装置は、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９は、本発明の実施の形態２に係るソケットの斜視図である。図１０は、本発明の実施の形態２に係るソケットの平面図である。

ソケットは放熱フィン１２ｆを備えている。放熱フィン１２ｆはソケットの一部を折り曲げ加工して形成されている。具体的には、貫通穴１２ｂを形成するときに不要となる部分を曲げ加工して放熱フィン１２ｆを形成する。従って、追加部材を要することなく容易に放熱フィン１２ｆを形成することができる。この放熱フィン１２ｆによりソケットの放熱効果を高めることができる。

放熱フィン１２ｆの位置は適宜変更してもよい。図１１は、本発明の実施の形態２に係るソケットの変形例を示す斜視図である。放熱フィン１２ｇは本体部１２ａの上端側に設けられている。図１２は、図１１のソケットの展開図である。

実施の形態３．
本発明の実施の形態２に係る検査装置は、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１３は、本発明の実施の形態３に係るソケットの斜視図である。

このソケットはソケット基体１１０を備えている。ソケット基体１１０は汎用品として流通している筒状のソケットである。ソケット基体１１０には取り付け部材１１２が固定されている。取り付け部材１１２は本体部１１２ａと接続部１１２ｃを備えている。本体部１１２ａの壁面には貫通穴１１２ｂと放熱フィン１１２ｆが形成されている。そして、コンタクトプローブは、ソケット基体１１０に着脱可能に固定される。

本発明の実施の形態３に係るソケットによれば、汎用品として流通しているソケット（ソケット基体１１０）を用いつつ、ソケットとコンタクトプローブの放熱性を高めることができる。

実施の形態４．
本発明の実施の形態４に係る検査装置は、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１４は、本発明の実施の形態４に係るソケットの斜視図である。

このソケットの本体部１１４ａは表面に複数の凹凸を有する金属材料で形成されている。つまり、ソケット１１４の本体部１１４ａの表面には凸部と凹部が交互に形成されている。ソケット１１４の壁面には貫通穴１１４ｂが形成されている。ソケット１１４の本体部１１４ａには接続部１１４ｃが接続されている。本発明の実施の形態４に係る検査装置によれば、ソケット１１４の本体部１１４ａの表面に凹凸を設けたのでソケット１１４の放熱性を高めることができる。なお、ソケットの表面にローレット加工を施してソケットの表面積を拡大してもよい。

なお、ソケットの表面に凹凸を形成するだけで絶縁基板が高温になることを抑制できる場合には、ソケットに貫通穴と接続部を形成しなくてもよい。その場合は本体部を絶縁基板に固定する。

実施の形態５．
本発明の実施の形態５に係る検査装置は、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１５は、本発明の実施の形態５に係る検査装置を示す図である。

絶縁基板１０には送風用貫通穴１０ｄが形成されている。絶縁基板１０の下面にはソケット１２０が固定されている。ソケット１２０にはコンタクトプローブ１４が着脱可能に固定されている。絶縁基板１０の上面側には送風機１２１が配置されている。送風機１２１は、送風用貫通穴１０ｄを介してソケット１２０とコンタクトプローブ１４に送風するものである。

絶縁基板１０の上面には放熱体１２２が固定されている。放熱体１２２は熱伝導性に優れたアルミニウムや銅で形成されることが好ましい。放熱体１２２は送風機１２１からの風を受けつつ送風機１２１からの風を送風用貫通穴１０ｄへ導くものである。具体的には、放熱体１２２には斜面１２２ａが形成され、この斜面１２２ａに送風機１２１の風を当てることで風を送風用貫通穴１０ｄへ導く。放熱体１２２は上記の空気誘導機能の他に、絶縁基板１０の熱を外部に逃がす放熱機能も有している。この放熱機能を高めるために放熱体１２２は放熱フィン１２２ｂを備えている。

本発明の実施の形態５に係る検査装置の使用方法について説明する。まず送風機１２１から放熱体１２２の斜面１２２ａに向けて送風する。そうすると放熱体１２２が冷却されるとともに、送風機１２１からの風が送風用貫通穴１０ｄへ導かれる。送風用貫通穴１０ｄを通った風はソケット１２０及びコンタクトプローブ１４近傍の空気を拡散させる。

ところで半導体装置がパワー半導体である場合、大きな接続パッドに複数のコンタクトプローブを接触させて数百アンペアの大電流を流すことがある。この場合、実施の形態１乃至４で説明したソケットによる放熱作用のみでは、放熱が不十分となる場合がある。

そこで、本発明の実施の形態５では、放熱体１２２を絶縁基板１０の上に設置し放熱体１２２を介して絶縁基板１０の熱を大気中に放出する。また、送風機１２１で放熱体１２２に風をあてることで放熱体１２２及び放熱体１２２周辺の熱を拡散することができる。さらに、送風機１２１の風をソケット１２０及びコンタクトプローブ１４とその周辺に送ることでソケット１２０とコンタクトプローブ１４の熱を外部に放出することができる。よって、絶縁基板１０が高温になることを防止できる。

図１６は、本発明の実施の形態５に係る検査装置の変形例を示す図である。絶縁基板１０の送風用貫通穴１０ｅはソケット１２０を挟むように２箇所形成されている。また、放熱体１２２は送風用貫通穴１０ｅに送風機１２１の風を導く位置に固定されている。こうするとソケット１２０とコンタクトプローブ１４のほぼ真上から風を送り、ソケット１２０やコンタクトプローブ１４によって妨げられることのない気流を生成できるので放熱効率を高めることができる。

本発明の実施の形態５において、放熱体は必須ではない。つまり送風機１２１からの風を放熱体１２２を介さずに送風用貫通穴に向かわせてもよい。また、絶縁基板１０の上面側から送風用貫通穴に送風できれば、送風機１２１は必ずしも絶縁基板１０の上面に固定する必要はない。

放熱体１２２の表面積を拡大して放熱機能を高めるために、放熱体１２２を多孔質金属で形成してもよい。多孔質金属は、例えば、鋳造にて内部に引け巣を作ることで製造できる。

ここまでの全ての実施の形態に係る発明は、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて様々な変形が可能である。例えば、ここまでの全ての実施の形態において説明した特徴を適宜に組み合わせてもよい。

１０ 絶縁基板、 １０ａ 固定用貫通穴、 １０ｂ 貫通穴、 １０ｃ 放熱用貫通穴、 １０ｄ 送風用貫通穴、 １０ｅ 送風用貫通穴、 １１ アーム、 １２ ソケット、 １２ａ 本体部、 １２ｂ 貫通穴、 １２ｃ 接続部、 １２ｄ 広幅部、 １２ｅ 狭幅部、 １２ｆ 放熱フィン、 １２ｇ 放熱フィン、 １４ コンタクトプローブ、 １６ 設置部、 １８ 電気伝導部、 １９ 信号線、 ２０ 押し込み部、 ２２ 先端部、 ２８ 空隙、 ５０ 半導体装置、 ５２ パッド、 ５４ ステージ、 １１０ ソケット基体、 １１２ 取り付け部材、 １１２ａ 本体部、 １１２ｂ 貫通穴、 １１２ｃ 接続部、 １１２ｆ 放熱フィン、 １１４ ソケット、 １１４ａ 本体部、 １１４ｂ 貫通穴、 １１４ｃ 接続部、 １２０ ソケット、 １２１ 送風機、 １２２ 放熱体

Claims (4)

1. 送風用貫通穴が形成された絶縁基板と、
   前記絶縁基板の下面に固定されたソケットと、
   前記ソケットに着脱可能に固定されたコンタクトプローブと、
   前記絶縁基板の上面側に配置され、前記送風用貫通穴を介して前記ソケットと前記コンタクトプローブに送風する送風機と、
   前記絶縁基板の上面に固定され、前記送風機からの風を受けつつ前記送風機からの風を前記送風用貫通穴へ導く放熱体と、を備えたことを特徴とする検査装置。
2. 前記送風用貫通穴は前記ソケットを挟むように２箇所形成されたことを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
3. 前記放熱体は多孔質金属で形成されたことを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
4. 前記放熱体は放熱フィンを備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の検査装置。

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