JP2005227082A - Icソケット及びこれを備えた半導体装置の検査装置、並びにその検査方法 - Google Patents

Icソケット及びこれを備えた半導体装置の検査装置、並びにその検査方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 従来のパッケージを押圧する検査装置と同等の工程数で、かつパッケージを押圧することなく検査することが可能なICソケット及びこれを備えた半導体装置の検査装置、並びにその検査方法を提供する。
【解決手段】 押圧力Pによって操作部12を下方(−Z方向)に押し下げると、伝達レバー16bの先端部が下方に押し下げられ、基端部に嵌合した支軸を中心に伝達レバー16bは回動する。これにより、摺動部13が+X方向に移動して、接続端子14の電極接続部14aに当接していた摺動部13の付勢部13dが、電極接続部14aを+X方向に付勢する。この結果、半導体装置Dのボール電極Bは、2つの電極接続部14a,14bによって挟持され、接続端子14と導通可能な状態となる。
【選択図】 図4


Description

本発明は、電極形成面に複数の電極を備えた半導体装置の電気的接続に用いられるICソケット及びこれを備えた半導体装置の検査装置、並びにその検査方法に関する。
BGA(Ball Grid Array)やCSP(Chip Size/Scale Package)のように、半導体パッケージの一面に半田ボール等のボール電極が配列された半導体装置の検査をする際、一般には、検査装置に備えられたプローブ等の接続端子と、半導体装置の半田ボール形成面とを対向させ、検査装置の動作を司るハンドラがプッシャによって半導体パッケージを押圧することで、半導体装置と検査装置との接続を行っている(例えば特許文献1)。
ところが、上記のように半導体パッケージを押圧する方法では、パッケージ内部において、ワイヤボンディングやフリップチップボンディング等による半導体チップとインターポーザとの接続が不十分である場合にも、押圧によって検査時には電気的接続が確保されてしまうため、潜在的不良モードを備えた半導体装置が良品と判断されて流出してしまうという問題を有していた。
このため、バーイン等で用いられるオープントップ型のICソケット(例えば特許文献2)を使用して、半導体装置と検査装置とを接続する方法が採用される場合がある。
オープントップ型のICソケットは、各半田ボールを横方向から挟持するように付勢された接続端子と、この接続端子を開くための操作部とを有しており、操作部を押圧することにより接続端子を開いて半導体装置を装着した後に、操作部の押圧を解除すると、接続端子が半田ボールを挟持するため、ハンドラは電気的接続のために半導体パッケージを押圧する必要はない。
特開2002−207063号公報 特表平10−513307号公報
従来のオープントップ型のICソケットは、操作部の操作(押圧)によって、半導体装置を装着可能な状態になり、操作を解放することで、電気的な接続が得られて検査可能な状態になる。さらに、検査終了後には、再度操作部を操作して接続端子を開いてから検査済みの半導体装置を取り外す必要がある。
つまり、この検査装置で1つの半導体装置を検査するには、図7(a)に示すように、操作部の押圧(S111)、半導体装置の装着(S112)、操作部の解放(S113)、検査(S114)、操作部の押圧(S115)、半導体装置の取り外し(S116)、操作部の解放(S117)という多くの手順を踏む必要がある。一方、従来のプッシャによりパッケージを押圧する方式の検査装置では、図7(b)に示すように、半導体装置の装着(S121)、半導体装置の押圧(S122)、検査(S123)、押圧を解放(S124)、半導体装置の取り外し(S125)という手順で済むため、従来のオープントップ型ICソケットを用いた方式は、従来の半導体パッケージを押圧する方式に比べて、工程が増えて検査効率が落ちるとともに、検査装置の制御が複雑になってしまうという問題を有している。
本発明は上記問題を鑑みてなされたものであり、その目的は、従来の半導体パッケージを押圧する検査装置と同等の工程数で、かつ半導体パッケージを押圧することなく検査することが可能なICソケット及びこれを備えた半導体装置の検査装置、並びにその検査方法を提供することにある。
本発明のICソケットは、電極形成面に複数の電極を備えた半導体装置の電気的接続に用いられるICソケットであって、前記半導体装置の装着及び取り外しが可能な状態と、前記半導体装置と電気的に接続した状態とを、操作の有無によって切り換え可能な操作部を有し、前記操作部を操作している期間において、前記半導体装置と電気的に接続した状態となることを特徴とする。
操作部を操作している期間において、半導体装置の装着及び取り外しが可能な状態となる場合には、1つの半導体装置を検査する際に、半導体装置の装着時と取り外し時の2回の操作が必要になるが、本発明のICソケットによれば、操作部を操作している期間において、半導体装置と電気的に接続した状態になるため、操作部の操作は検査中の1回のみで済み、検査に要する工程数を低減するとともに、検査時間を短縮することが可能となる。
このICソケットにおいて、前記各電極に接触可能であるとともに、前記電極形成面と略平行な方向に前記電極を付勢可能な複数の接続端子と、前記接続端子を前記電極に付勢するために、前記電極形成面と略平行な方向に摺動して前記接続端子を付勢可能な摺動部と、前記電極形成面と略垂直な方向に押圧可能な操作部と、前記操作部の押圧を、前記摺動部の摺動に変換するための変換部とを有し、前記操作部が押圧されたときに、前記接続端子が前記電極に付勢されるようにするのが望ましい。
これによれば、ICソケットの操作部を押圧したときに、ICソケットの接続端子が半導体装置の電極形成面と略平行な方向に電極を付勢して検査可能となるため、半導体パッケージを押圧する必要がない。さらに、操作部を押圧した状態で検査を行うため、従来の半導体パッケージを押圧した状態で検査を行う検査装置と同等の工程数で済むうえ、従来の検査装置の一部を転用して使用することが容易になる。
このICソケットにおいて、前記摺動部が前記接続端子を付勢する位置と、前記接続端子が前記電極を付勢する位置とは、ずれているのが望ましい。
これによれば、摺動部が接続端子を付勢する位置と、接続端子が電極を付勢する位置とがずれているために、摺動部が接続端子を付勢する力が、直接電極に作用することがなくなる。つまり、摺動部から過大な負荷が接続端子に加わっても、接続端子が撓むことによってこれを緩和することが可能となり、電極が破損するのを抑制することが可能となる。
このICソケットにおいて、前記摺動部の前記接続端子を付勢する部位は、弾性部材からなるのが望ましい。
これによれば、摺動部の接続端子を付勢する部位が、ゴムやポリウレタン等の弾性部材からなるため、摺動部から過大な負荷が接続端子に加わっても、この部位が変形することによってこれを緩和することが可能となり、電極が破損するのを抑制することが可能となる。
本発明の半導体装置の検査装置は、前記ICソケットを備えた半導体装置の検査装置であって、前記ICソケットに対して、前記半導体装置の装着を行う供給部と、前記ICソケットの前記操作部を押圧する押圧部と、を有することを特徴とする。
これによれば、前記ICソケットの効果と同等の効果を得ることが可能となる。
この半導体装置の検査装置において、前記半導体装置の検査を実行する検査部と、前記供給部及び前記押圧部並びに前記検査部の制御を行う制御部とをさらに有するのが望ましい。
これによれば、実際の電気的検査を実行する検査部と、この検査部及び供給部並びに押圧部を制御する制御部とを有しているため、検査を自動化させて効率的に行うことが可能となり、検査時間をさらに短縮することが可能となる。
本発明の半導体装置の検査方法は、前記ICソケットを用いた半導体装置の検査方法であって、前記半導体装置を前記ICソケットに装着するステップと、前記ICソケットの前記操作部を押圧しながら検査を行うステップと、前記半導体装置を前記ICソケットから取り外すステップとを有することを特徴とする。
これによれば、前記ICソケットの効果と同等の効果を得ることが可能となる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下に示す実施形態は、特許請求の範囲に記載された発明の内容を何ら限定するものではない。また、以下に示す構成のすべてが、特許請求の範囲に記載された発明の解決手段として必須であるとは限らない。
本実施形態の半導体装置の検査装置を、図1を用いて説明する。図1は、BGAやCSPのように、半導体パッケージの一面(電極形成面)に半田ボール等のボール電極が配列された半導体装置の検査を行う検査装置の概略構成を示す模式図である。
図1に示すように、検査装置1は、テストヘッド2、ハンドラ3及び検査部としてのLSIテスタ4を有している。
テストヘッド2は、ケーブルC1を介してLSIテスタ4と接続されており、電源や信号の授受を行うことが可能になっている。さらに、テストヘッド2は、パフォーマンスボード5を介してICソケットSに接続されており、ICソケットSに半導体装置Dを装着することによって、LSIテスタ4と半導体装置Dとが電気的に接続される。
ハンドラ3は、図示しない搬送機構を備えており、未検査の半導体装置Dが収容された供給トレイ(図示せず)と、検査を行うICソケットSの上方と、検査済みの半導体装置Dを検査結果に応じて収容する良品トレイ及び不良品トレイ(いずれも図示せず)との間で、半導体装置Dを搬送可能になっている。また、ハンドラ3は、ICソケットSの上方で、半導体装置Dを吸着して上下方向に移動可能な吸着ノズル6を備えており、供給部として半導体装置DをICソケットSに装着したり、ICソケットSから半導体装置Dを取り外したりできるようになっている。さらに、ハンドラ3は、吸着ノズル6とは独立して上下動可能な押圧部としてのプッシャ7を備えており、ICソケットSの操作部を押圧することができるようになっている。
また、ハンドラ3は、図示しない制御部を備えており、前記搬送機構や吸着ノズル6、プッシャ7等の動作制御や、ケーブルC2を介してLSIテスタ4と信号の授受を行う。
LSIテスタ4には、半導体装置Dの電気的検査を行う検査プログラムや検査規格データが格納されている。LSIテスタ4は、ハンドラ3からケーブルC2を介して指示を受けると、検査プログラムを実行し、ケーブルC1を介して半導体装置Dの検査を行う。検査によって得られた測定値等は、検査規格と比較されて良否判定された後、判定結果とともにケーブルC2を介してハンドラ3に送信される。
次に、本実施形態のICソケットSを、図2〜図5を用いて説明する。図2(a)は、半導体装置を装着する方向から見たICソケットSの平面図であり、図2(b)は、その側面図、図2(c)は、そのA−A断面図である。また、図3は、半導体装置装着面の要部の拡大平面図、図4は、半導体装置Dを装着した際のB−B断面(図2(a)参照)における要部拡大図であり、図5は、操作部を押圧した際のB−B断面における要部拡大図である。
図2(a)〜(c)に示すように、ICソケットSは、上方が開口した箱型形状の支持部11を備えている。支持部11の上方には、中央に開口部12aを有する操作部12を有している。開口部12aは、半導体装置Dの外形よりも大きく形成されており、開口部12aを通して、半導体装置Dの装着や取り外しが可能になっている。また、支持部11の内部には、±X方向に摺動可能な摺動部13が備えられている。摺動部13の上面13fには、半導体装置DのXY方向の位置を規制する規制部13aが4隅に形成されている。
また、摺動部13の上面の略中央には、図3に示すように、X方向に細長い電極孔13bが、仕切板13cに隔てられてY方向に複数並んで形成されている。それぞれの電極孔13bには、2つの電極接続部14a,14bを備えた接続端子14が、電極孔13bに沿ってX方向に一定のピッチで配列されている。接続端子14は、図4に示すように、2つの電極接続部14a,14bと、外部回路(本実施形態の検査装置1においては、パフォーマンスボード5)に接続される外部接続部14cとが一体に形成されており、支持部11から外部接続部14cが露出するように、支持部11の底面にマトリクス状に形成された貫通孔11aを貫通して備えられている。ここで、接続端子14は、2つの電極接続部14a,14bが、検査対象となる半導体装置Dのボール電極Bの直径よりも広い間隔となるように形成されている。また、各仕切板13cの一方の側面には、接続端子14の配列と同一のピッチで付勢部13dが一体形成されており、一方の電極接続部14aの外側面に当接している。ここで、付勢部13dは、電極接続部14aがボール電極Bと接触する位置よりも−Z方向に離れた位置に備えられている。
図2に戻って、摺動部13の1つの側面13eには、2つの伝達レバー15a,16aが互いに交差するように備えられている。各伝達レバー15a,16aの基端部には、略Z方向に並んだ2つの軸穴が設けられている。また、摺動部13の側面13eに対向する支持部11の壁面には、支軸17が内側に突出して固定されている。支軸17は、各伝達レバー15a,16aの一方の軸穴と嵌合されており、伝達レバー15a,16aが支軸17を中心に回動可能になっている。さらに、各伝達レバー15a,16aの他方の軸穴は、摺動部13の側面13eに固定された伝達軸18に回動可能に嵌合されている。
ここで、2つの伝達レバー15a,16aのうち、一方の伝達レバー15aの基端部は、摺動部13の側面13eの−X側端部に備えられ、下側の軸穴が支軸17と、上側の軸穴が伝達軸18と嵌合している。また、伝達レバー15aは、その基端部から+X、+Z方向に伸延している。これに対して、他方の伝達レバー16aの基端部は、摺動部13の側面13eの+X側端部に備えられ、上側の軸穴が支軸17と、下側の軸穴が伝達軸18と嵌合している。また、伝達レバー16aは、その基端部から−X、+Z方向に伸延している。
同様に、摺動部13の側面13eの反対面にも、2つの伝達レバー15b,16bが備えられており、それぞれ側面13eの伝達レバー15a,16aと同様の構成となっている。なお、4つの伝達レバー15a,15b,16a,16bの先端部は、操作部12の裏面に当接して操作部12を支持している。
次に、上記のように構成されたICソケットSの動作について説明する。
図4に示すように、半導体装置Dを、操作部12の開口部12aを通して、規制部13aの内側に装着すると、半導体装置Dの電極形成面Daは、摺動部13の上面13fによってXY平面と平行に支持され、半導体装置Dのボール電極Bは、電極孔13bの内部で接続端子14の2つの電極接続部14a,14bの間に配置される。
この状態で、押圧力Pによって操作部12を下方(−Z方向)に押し下げると、4つの伝達レバー15a,15b,16a,16bの先端部が下方に押し下げられる。ここで、1つの伝達レバー15aに着目すると、図2(c)に示すように、基端部にある下側の軸穴は、支持部11に固定された支軸17に回動可能に嵌合されているため、先端部を下方に押し下げることにより、伝達レバー15aは、支軸17を中心に時計回りに回動することになる。一方、上側の軸穴は、支持部11に対して±X方向に摺動可能な摺動部13に固定された伝達軸18に嵌合されているため、伝達レバー15aの時計回りの回動は、摺動部13を支持部11に対して+X方向に移動させる。
また、伝達レバー16aにおいては、基端部にある上側の軸穴は、支持部11に固定された支軸17に回動可能に嵌合されているため、先端部を下方に押し下げることにより、伝達レバー16aは、支軸17を中心に反時計回りに回動することになる。一方、下側の軸穴は、摺動部13に固定された伝達軸18に嵌合されているため、伝達レバー16aの反時計回りの回動は、同様に摺動部13を支持部11に対して+X方向に移動させる。伝達レバー15b,16bにおいても、同様の作用が働くため、結局、操作部12への−Z方向の押圧は、変換部としての4つの伝達レバー15a,15b,16a,16bによって摺動部13を+X方向に移動させる。
この結果、図5に示すように、摺動部13が+X方向に移動することによって、接続端子14の電極接続部14aに当接していた摺動部13の付勢部13dが、電極接続部14aを+X方向に付勢することになる。これにより、半導体装置Dのボール電極Bは、2つの電極接続部14a,14bによって挟持され、接続端子14と導通可能な状態となる。
ここで、付勢部13dは、電極接続部14aのボール電極Bと接触する位置よりも、−Z方向に離れた位置を付勢しているため、ボール電極Bの直径のばらつきにより大きめのボール電極Bがある場合でも、電極接続部14aが撓むことによって、ボール電極Bに過大な負荷がかかるのを防いでいる。
また、この状態から押圧力Pを解除すると、接続端子14が元の形状に戻ろうとする復元力によって、付勢部13dが−X方向に移動する。この結果、押圧時とは逆の作用が働いて、4つの伝達レバー15a,15b,16a,16bが回動して、その先端部は上方(+Z方向)に押し上がり、操作部12の位置が元の状態に復帰する。
次に、上記のICソケットSを備えた検査装置1の動作処理の流れを、図6を用いて説明する。図6は、検査装置1の動作を示すフローチャートである。
まず、ステップS21では、ハンドラ3は、搬送機構によって供給トレイから未検査の半導体装置DをICソケットSの上方まで搬送した後に、半導体装置Dを保持している吸着ノズル6を下降させ、半導体装置DをICソケットSの規制部13aの内側に装着する。ハンドラ3は、その後、半導体装置Dの吸着を解除し、吸着ノズル6を上昇させる。これにより、半導体装置Dは、摺動部13の上面13fに載置されるとともに、各ボール電極Bは、摺動部13の電極孔13b内で接続端子14の電極接続部14a,14bの間に配置される。
ステップS22では、ハンドラ3がプッシャ7を下降させて、ICソケットSの操作部12の上面を押圧する。この結果、伝達レバー15a,15b,16a,16bが回動し、摺動部13を+X方向に移動させ、付勢部13dが接続端子14の電極接続部14aを付勢して、半導体装置Dのボール電極Bが接続端子14に接続される。
ステップS23では、ハンドラ3がLSIテスタ4に検査の開始を指示する。LSIテスタ4は、これを受けて半導体装置Dの検査を行い、検査結果をハンドラ3に通知する。
ステップS24では、ハンドラ3がプッシャ7を上昇させて、操作部12の押圧を解放する。この結果、接続端子14は付勢部13dによる付勢から解放され、元の形状に戻ろうとする復元力によって、付勢部13d(摺動部13)を−X方向に移動させ、伝達レバー15a,15b,16a,16bを回動させて、操作部12を上昇させる。
ステップS25では、ハンドラ3が吸着ノズル6を下降させて、半導体装置Dを吸着した後、吸着ノズル6を上昇させて、半導体装置DをICソケットSから取り外す。その後、ハンドラ3は、検査結果に応じて、良品トレイ又は不良品トレイに半導体装置Dを搬送する。
以上説明したように、本実施形態のICソケットS及びこれを備えた半導体装置の検査装置1、並びにその検査方法によれば、以下の効果を得ることができる。
(1)本実施形態によれば、ICソケットSの操作部12を操作している期間において、半導体装置Dが検査可能な状態となり、操作部12を操作していない期間において、半導体装置の装着や取り外しが可能となる。このため、操作部12の操作を、装着時と取り外し時とで2回行う必要がなくなり、検査中の1回のみの操作で済むようになる。この結果、検査に要する工程数を低減するとともに、検査時間を短縮することが可能となる。
(2)本実施形態によれば、プッシャ7がICソケットSの操作部12を−Z方向に押圧したときに、接続端子14の電極接続部14aがボール電極Bを+X方向に付勢して導通をとっているため、導通のために半導体パッケージを押圧する必要がない。さらに、操作部12を押圧した状態で検査を行うため、従来の半導体パッケージを押圧した状態で検査を行う検査装置と同等の工程数で済むうえ、従来の検査装置のハンドラを転用して使用することが容易になる。
(3)本実施形態によれば、付勢部13dは、電極接続部14aのボール電極Bと接触する位置よりも、−Z方向に離れた位置を付勢するため、ボール電極Bの直径のばらつきにより大きめのボール電極Bがある場合でも、電極接続部14aが撓むことによって、ボール電極Bに過大な負荷がかかるのを防ぐことが可能となる。
(変形例)
なお、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
・前記実施形態では、2つの電極接続部14a,14bでボール電極を挟持しているが、電極接続部は2つに限られず、1つであってもよい。
・前記実施形態では、接続端子14が元の形状に戻ろうとする復元力によって、操作部12が元の位置に復帰するようにしているが、操作部12が元の位置に復帰するよう付勢するためのコイルバネや板バネ等を別途備えてもよい。
・前記実施形態では、操作部12を操作することによって、摺動部13が+X方向に移動する構成としているが、摺動部13を、+X方向に移動するものと−X方向に移動するものとに分割し、双方からボール電極Bを付勢するようにしてもよい。
・前記実施形態では、ボール電極を備えたBGAやCSP等の半導体装置Dを検査対象としているが、半導体パッケージの一面に複数の電極を備えたものであれば、PGA(Pin Grid Array)等、他のパッケージ形態の半導体装置にも適用可能である。
・前記実施形態では、伝達レバー15a,15b,16a,16bによって、−Z方向の押圧を+X方向の移動に変換しているが、押圧方向の変換機構はこれに限定されない。
・前記実施形態では、接続端子14を付勢する付勢部13dは、摺動部13と一体形成されているが、付勢部13dを、ゴムやポリウレタン或いは板バネ等の弾性部材としてもよい。
これによれば、ボール電極Bの直径のばらつきにより大きめのボール電極Bがある場合でも、付勢部13dが変形することによって、ボール電極Bに過大な負荷がかかるのを防ぐことが可能となる。
本発明に係る半導体装置の検査装置の概略構成を示す模式図。 本発明に係るICソケットを示す図であり、(a)は、平面図、(b)は、側面図、(c)は、A−A断面図。 ICソケットの半導体装置装着面の要部の拡大平面図。 ICソケットに半導体装置を装着した際のB−B断面における要部拡大図。 ICソケットの操作部を押圧した際のB−B断面における要部拡大図。 検査装置の動作を示すフローチャート。 従来の検査装置の動作を示すフローチャートであり、(a)は、従来のオープントップ型ICソケットを備えた検査装置の動作を示すフローチャート、(b)は、従来のプッシャにより半導体パッケージを押圧する方式の検査装置の動作を示すフローチャート。
符号の説明
1…検査装置、2…テストヘッド、3…ハンドラ、4…検査部としてのLSIテスタ、5…パフォーマンスボード、6…供給部として作用する吸着ノズル、7…押圧部としてのプッシャ、11…支持部、11a…貫通孔、12…操作部、12a…開口部、13…摺動部、13a…規制部、13b…電極孔、13c…仕切板、13d…付勢部、13e…側面、13f…上面、14…接続端子、14a,14b…電極接続部、14c…外部接続部、15a,15b,16a,16b…変換部としての伝達レバー、17…支軸、18…伝達軸、D…半導体装置、Da…電極形成面、B…電極としてのボール電極、C1,C2…ケーブル、S…ICソケット。

Claims (7)

  1. 電極形成面に複数の電極を備えた半導体装置の電気的接続に用いられるICソケットであって、
    前記半導体装置の装着及び取り外しが可能な状態と、前記半導体装置と電気的に接続した状態とを、操作の有無によって切り換え可能な操作部を有し、
    前記操作部を操作している期間において、前記半導体装置と電気的に接続した状態となることを特徴とするICソケット。
  2. 請求項1に記載のICソケットであって、
    前記各電極に接触可能であるとともに、前記電極形成面と略平行な方向に前記電極を付勢可能な複数の接続端子と、
    前記接続端子を前記電極に付勢するために、前記電極形成面と略平行な方向に摺動して前記接続端子を付勢可能な摺動部と、
    前記電極形成面と略垂直な方向に押圧可能な操作部と、
    前記操作部の押圧を、前記摺動部の摺動に変換するための変換部とを有し、
    前記操作部が押圧されたときに、前記接続端子が前記電極に付勢されることを特徴とするICソケット。
  3. 請求項2に記載のICソケットであって、前記摺動部が前記接続端子を付勢する位置と、前記接続端子が前記電極を付勢する位置とは、ずれていることを特徴とするICソケット。
  4. 請求項2又は3に記載のICソケットであって、前記摺動部の前記接続端子を付勢する部位は、弾性部材からなることを特徴とするICソケット。
  5. 請求項1〜4のいずれか1項に記載のICソケットを備えた半導体装置の検査装置であって、
    前記ICソケットに対して、前記半導体装置の装着を行う供給部と、
    前記ICソケットの前記操作部を押圧する押圧部と、
    を有することを特徴とする半導体装置の検査装置。
  6. 請求項5に記載の半導体装置の検査装置であって、
    前記半導体装置の検査を実行する検査部と、
    前記供給部及び前記押圧部並びに前記検査部の制御を行う制御部と、
    をさらに有することを特徴とする半導体装置の検査装置。
  7. 請求項1〜4のいずれか1項に記載のICソケットを用いた半導体装置の検査方法であって、
    前記半導体装置を前記ICソケットに装着するステップと、
    前記ICソケットの前記操作部を押圧しながら検査を行うステップと、
    前記半導体装置を前記ICソケットから取り外すステップと、
    を有することを特徴とする半導体装置の検査方法。

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2017135027A (ja) * 2016-01-28 2017-08-03 株式会社エンプラス 電気部品用ソケット

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