JP2010266344A - 半導体装置試験装置用搬送キャリア冶具 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡易な構成でありながら、複数の品種のＢＧＡ型半導体装置を搭載することが可能な半導体装置試験装置用搬送キャリア冶具を提供する。
【解決手段】 半導体装置試験装置用搬送キャリア冶具は、第１の方向に沿って延在する少なくとも一つの第１の線状支持部と、第１の方向に直交する第２の方向に沿って延在する少なくとも一つの第２の線状支持部とを備える。第１の線状支持部と第２の線状支持部は、ＢＧＡ型半導体装置のボール形成領域を支持する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体装置試験装置用搬送キャリア冶具に関し、特に、ＢＧＡ（ボールグリッドアレイ：Ball Grid Array）型半導体装置の搬送に用いられる半導体装置試験装置用搬送キャリア冶具に関する。

半導体装置のテストには、テスターに連結されたハンドラ装置が用いられる。被測定デバイスである半導体装置は、ハンドラ装置の被測定デバイス搭載部に搭載されてテストされる。ハンドラ装置は、被検査デバイスの品種切り替えを容易にするため、搬送用キャリア冶具によって被測定デバイス搭載部を提供する。ハンドラ装置は、複数の搬送用キャリア冶具を配列し、そこに搭載される複数の被測定デバイスに対して同時にテストを行う。

半導体装置のテストを行うには、搬送用キャリア冶具に搭載された被測定デバイスを、ハンドラ装置のソケット接触子の上部に正確に位置決めし固定する必要がある。これを実現するには、被測定デバイスの搬送用キャリア冶具に対する相対位置を正確に定めておく必要がある。

ＢＧＡ型半導体装置を搭載する従来の搬送用キャリア冶具は、配列形成されたボールの外縁を開口部の縁に接触させることにより、位置決めを行うように構成されている（例えば、特許文献１参照）。あるいは、配列形成された複数のガイド孔やディンプルに全てのボール又は一部のボールを夫々挿入又は載置することにより位置決めを行うように構成されている（例えば、特許文献１又は２参照）。若しくは、ＢＧＡ型半導体装置のパッケージ外形に合わせて開口部のサイズを変更することにより位置決めを行うように構成されている（例えば、特許文献３参照）。

特開２００１−０３３５１９号公報 特開２００８−１２８６７６号公報 特開２００２−２５７９００号公報

近年の半導体装置に対する要望の多様化に伴い、ＢＧＡ型半導体装置の構造も多様化している。即ち、パッケージの外形寸法、ボール数、ボールの大きさ及びボールピッチなどに関して、多種多様なＢＧＡ型半導体装置が存在する。

ボール配列の外縁を利用してＢＧＡ型半導体装置の位置決めを行う従来の搬送用キャリア冶具には、ボール形成領域のサイズが異なる品種に対応することができないという問題点がある。

また、ボールに対応するガイド孔やディンプルを利用してＢＧＡ型半導体装置の位置決めを行う従来の搬送用キャリア冶具には、ボールピッチが異なる品種に対応することができないという問題点がある。

また、パッケージ外形を利用してＢＧＡ型半導体装置の位置決めを行う従来の搬送用キャリア冶具には、構成が複雑でコスト高であるという問題点がある。

本発明の一態様によれば、第１の方向に沿って延在する少なくとも一つの第１の線状支持部と、前記第１の方向に直交する第２の方向に沿って延在する少なくとも一つの第２の線状支持部と、を備え、前記第１の線状支持部と前記第２の線状支持部とでＢＧＡ型半導体装置のボール形成領域を支持することを特徴とする半導体装置試験装置用搬送キャリア冶具が得られる。

本発明に係る半導体装置試験装置用搬送キャリア冶具は、第１の方向に沿って延在する第１の線状支持部と、第１の方向に直交する第２の方向に沿って延在する第２の線状支持部とでＢＧＡ型半導体装置のボール形成領域を支持するようにしたことで、簡易な構成でありながら、複数品種のＢＧＡ型半導体装置に対応することが可能になる。

本発明の一実施の形態に係る半導体装置試験装置用搬送キャリア冶具と、それに搭載される被検査デバイスと、被検査デバイスの検査に用いられるハンドラ装置の一部を示す斜視図である。 （ａ）は被検査デバイスの一例を示す底面図、（ｂ）は被検査デバイスの他の例を示す底面図である。 本発明の一実施の形態に係る半導体装置試験装置用搬送キャリア冶具のポケット構造部を示す底面図であって、被検査デバイスを搭載した状態を示す図である。 図３の破線で囲んだ領域の拡大図であって、線状支持部の幅を説明するための図である。 被測定デバイスを搭載した半導体装置試験装置用搬送キャリア冶具を、ハンドラ装置に搭載した状態を示す図であって、図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 （ａ），（ｂ），（ｃ）は、半導体装置試験装置用搬送キャリア冶具に搭載された被測定デバイスをソケットに接続する際の動作を説明するための図である。 本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置試験装置用搬送キャリア冶具のポケット構造部を示す底面図であって、被検査デバイスを搭載した状態を示す図である。 （ａ）〜（ｇ）は、デバイス支え部の構成例を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。

図１に本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置試験装置用搬送キャリア冶具（以下単にキャリア冶具という）１０と、このキャリア冶具１０に搭載される被測定デバイス２０と、キャリア冶具１０を利用する測定ボード３０の一部を示す。

図示のキャリア冶具１０は、複数品種のＢＧＡ型半導体装置を被測定デバイス２０として搭載することができる。複数品種のＢＧＡ型半導体装置とは、例えば、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、ボールピッチＰが異なったり（Ｐ１≠Ｐ２）、パッケージの外形寸法Ｌが異なったり（Ｌ１≠Ｌ２）、あるいは双方が異なるもの、また、ボール径が異なるものを指す。

図１のキャリア冶具１０は、その中央部に形成されたポケット構造部１１を有している。ポケット構造部１１は、被測定デバイス２０のパッケージ外形よりも大きい方形の開口部１２を規定するフレーム部分１３と、開口部１２内に被測定デバイス２０が位置するとき、その被測定デバイス２０を支持するデバイス支え部１４とを有する。

デバイス支え部１４は、ポケット構造部１１の底部に相当する位置に設けられた十字（又は＋）形の薄板である。デバイス支え部１４の縦棒は、キャリア１０の長さ方向に沿って延在し、横棒はキャリア１０の幅方向に沿って延在し、これらは互いに直交する。開口部の中央から四方へ延びる部分が夫々線状支持部（リブ）である。

デバイス支え部１４は、金型を用いた樹脂成型により形成されてよい。また、薄いセラミック板や、ガラス板を加工して形成されてもよい。あるいは、金属板を加工し、絶縁処理を行って形成されてもよい。また、絶縁被覆された金属ワイヤを組み合わせて形成されてもよい。さらに、デバイス支え部１４は、フレーム部分１３と一体に形成されてもよいし、利便性やメンテナンス製を考慮して着脱可能に形成されてもよい。

図３に、開口部１２内に収容された被測定デバイス２０をデバイス支え部１４が支持している状態を示す。デバイス支え部１４の交差部分が被測定デバイス２０のボール形成領域下に位置しており、各線状支持部は、被測定デバイス２０のボール形成領域を支持するようになっている。

デバイス支え部１４を構成する線状支持部の幅Ｗは、図４に示すように、被測定デバイス２０となる複数種のＢＧＡ型半導体装置のうち、ボールピッチＰの最も狭い装置のボールピッチＰよりも狭くする。これにより、各線状支持部がボール間に位置した状態で、被測定デバイスの位置が安定する。

線状支持部の幅Ｗをボール間間隔Ｓよりも細くすれば、各線状支持部は、ボール間間隙に進入して、パッケージのボール形成面に接する。ボールとソケット接触子との接触を考慮すれば、各線状支持部はボール間間隙に侵入しているほうが好ましい。

デバイス支え部１４の厚みは、搭載した被測定デバイス２０のボール２１と測定ボード３０が備えるソケット３１のソケット接触子（ポゴピン）３２との接触を妨げない程度の厚さとする。例えば、デバイス支え部１４の線状支持部がボール間間隙に挿入された状態（被測定デバイス２０を支持した状態）で、その下面がボール２１の下端よりも上側に位置する厚みとする。

図１のキャリア冶具１０は、また、フレーム部分１３の両側に位置決め部１５を有している。これら位置決め部１５には、夫々位置決めガイド孔１６が形成されている。

測定ボード３０のソケットの近くの所定位置には、位置決めガイド棒３３が設けられている。位置決めガイド棒３３がキャリア冶具１０の位置決めガイド孔１６に夫々挿入されるように、キャリア冶具１０を測定ボード３０に対して位置決めし、キャリア冶具１０を降下させることで、キャリア冶具１０に搭載された被測定デバイス２０のボールをソケット３１のソケット接触子３２に接触させせることができる。

ソケット３１は、バネ等によって移動可能に支持されたボールガイドステージ３４を有している。ボールガイドステージ３４には、キャリア冶具１０のデバイス支え部１４の線状支持部を受ける凹所が形成されている。この凹所がデバイス支え部１４の線状支持部を受けることで、ボールガイドステージ３４の移動は上下方向（キャリア冶具の着脱方向）のみに制限される。

デバイス支え部１４の線状支持部の幅Ｗが、被測定デバイス２０のボール間隔Ｓの幅よりも狭いとき、被測定デバイス２０のボール２１がソケット接触子３２に対して位置ずれを起こすおそれがある。しかしながら、このような位置ずれは、ボール２１がボールガイドステージ３４に接触することによって修正される。ボールガイドステージ３４は、この修正を可能にするため、その上部に傾斜面が形成されている。また、ボールガイドステージ３４は、上下に微小移動することによりボールの接触による衝撃を低減するとともに、位置修正をスムースにする。

図５は、被測定デバイス２０を搭載するキャリア冶具１０を測定ボード３０にセットした状態を示す、図１のＡ−Ａ線に対応する位置での断面図である。位置決めガイド棒３３が位置決めガイド孔１６に挿入され、キャリア冶具１０に搭載された被測定デバイス２０のボール２１とソケットのソケット接触子３２とが互いに接触し、電気的に接続されている。被測定デバイス２０は、キャリア冶具１０に設けられたラッチ１７によりキャリア冶具１０に保持されている。

次に、図５に加え、図６（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）を参照して、キャリア冶具１０に搭載された被測定デバイスをソケットに接続する動作について説明する。

まず、測定ボード３０の図示しないローダ部により、キャリア冶具１０に設けられているラッチ１７を開放状態にする。次に、図示しない搬送装置により、被測定デバイス２０であるＢＧＡ型半導体装置を、その中心がキャリア冶具１０の上方であって、デバイス支え部１４の交差部分の上方に位置するように搬送する。そして、搬送装置は、被測定デバイス２０を降下させてキャリア冶具１０に搭載する。この後、ローダ部は、キャリア冶具１０のラッチ１７を閉じる。これにより、被測定デバイス２０は、その上下面をラッチ１７とデバイス支え部１４とによって挟まれて、キャリア冶具１０上に保持され、不要な移動や落下が防止される。

次に、被測定デバイス２０が搭載されたキャリア冶具１０は、測定ボード３０の測定部のソケット３１上方に搬送される。続いて、図５に示すように、位置決めガイド棒３３がキャリア冶具１０の位置決めガイド孔１６に挿入されるように、キャリア冶具１０を降下させる。位置決めガイド棒３３がキャリア冶具１０の位置決めガイド孔１６に挿入された状態で、キャリア冶具１０に搭載された被測定デバイス２０は、ソケット３１に対してほぼ適正位置に位置合わせされた状態となる。

被測定デバイス２０が、ソケット３１のソケット接触子３２に対して位置ずれしている場合、キャリア冶具１０を降下させたとき、図６（ａ）に示すように、被測定デバイス２０の最外周部のボール２１がボールガイドステージ３４の内側傾斜面に接触する。このとき、ボールガイドステージ３４は、下方に移動してボール２１の接触よる衝撃を吸収するとともに、バネ３５の反力により傾斜面で横方向にボール２１を押圧する。こうして、ボール２１はボールガイドステージ３４によって適正位置へ向かって押され、被測定デバイス２０は、図６（ｂ）に示すように、適正位置へ（ここでは、図の左方向へ）移動する。こうして、被測定デバイス２０は、ソケット３１に対して精度よく位置決めされる。

さらに、キャリア冶具１０を降下させると、図６（ｃ）に示すように、ボールガイドステージ３４が被測定デバイス２０によって押し下げられ、ボール２１がソケット接触子３２に接触する。ボールガイドステージ３４を適正なストロークまで降下させて、キャリア冶具１０の位置を固定する。こうして、被測定デバイスの位置決め及び固定が完了する。

以上のようにして、本実施の形態に係る半導体装置試験装置用搬送キャリア冶具１０は、簡易な構成で、ボール数、ボールピッチ、及びパッケージの外形サイズ等に関わらず複数品種のＢＧＡ型半導体装置に対応することができる。これにより、被測定デバイス２０の品種に応じて複数種のキャリア冶具１０を用意する必要がなくなりコストの低減を図れるとともに、テスト対象の品種を切り替える際に、キャリア冶具１０を交換する必要がなくなり、作業工程を削減することができる。

なお、ソケット３１は、ＢＧＡ型半導体装置のボール数、ボールピッチ等に対応するものを用いる。ボールガイドステージ３４は、ＢＧＡ型半導体装置のボールの配置、ソケット３１のサイズ等に応じた形状、大きさとすることができる。ソケット３１がＢＧＡ型半導体装置のパッケージに比べて小さい場合や、ＢＧＡ型半導体装置のパッケージが側方へ偏りを持ってソケット３１に搭載される場合には、ボールガイドステージ３４は、パッケージの外周に接触するように構成されてもよい。

次に、本発明の第２の実施の形態について図７を参照して説明する。

図７は、本実施の形態に係るキャリア冶具のポケット構造部１１−１に被測定デバイス２０を搭載した状態を下方から見た図である。

図示のように、本実施の形態に係るキャリア冶具は、複数の線状支持部を井の字（又は＃）形に組み合わせて構成したデバイス支え部１４−１を有している。デバイス支え部１４−１の形状を井の字形としたことで、強度が向上し、被測定デバイス２０を安定支持することができる。また、この構成によれば、ボール形成領域がパッケージに対して偏りを持っている場合であっても、安定して被測定デバイス２０を支持することができる。

被測定デバイス２０の安定支持を実現するため、複数の線状支持部により形成される中央の方形枠は、被測定デバイス２０のパッケージの外形よりも小さいことが望ましい。換言すると、複数の線状支持部により形成される４つの交差部分が、全て被測定デバイスのパッケージ下に位置することが望ましい。

なお、本実施の形態に係るキャリア冶具の構成は、第１の実施の形態に係るものに比べて、対応可能なボールピッチの種類を制限することになるので、より多くの品種に対応できるように各線状支持部の位置や幅等を設定することが望ましい。

以上本発明についていくつかの実施の形態に即して説明したが、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変更、変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、互いに直交する線状支持部の数を同数としたが、図８（ａ）に示すように、異なる数であってもよい。また、上記実施の形態では、複数の線状支持部を十字形又は井の字形に組み合わせた例について説明したが、他の形、例えば、図８（ｂ）〜（ｆ）に示すようなものでもかまわない。搭載された被測定デバイスがある程度の範囲内で直交する２方向に移動できるものであればよい。さらに、上記実施の形態では、全ての線状支持部を同一幅としたが、異なる幅としてもよい。さらにまた、デバイス支え部をフレーム部に対して移動可能に設け、異なるボールピッチに対応するようにしてもよい。

１０ 半導体装置試験装置用搬送キャリア冶具
１１，１１−１ ポケット構造部
１２ 開口部
１３ フレーム部分
１４，１４−１ デバイス支え部
１５ 位置決め部
１６ 位置決めガイド孔
１７ ラッチ
２０ 被測定デバイス
２１ ボール
３０ 測定ボード
３１ ソケット
３２ ソケット接触子
３３ 位置決めガイド棒
３４ ボールガイドステージ
３５ バネ

Claims (7)

1. 第１の方向に沿って延在する少なくとも一つの第１の線状支持部と、
   前記第１の方向に直交する第２の方向に沿って延在する少なくとも一つの第２の線状支持部と、を備え、
   前記第１の線状支持部と前記第２の線状支持部とでＢＧＡ型半導体装置のボール形成領域を支持することを特徴とする半導体装置試験装置用搬送キャリア冶具。
2. 前記第１の線状支持部及び前記第２の線状支持部の幅は、前記ＢＧＡ型半導体装置のボールピッチよりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置試験装置用搬送キャリア冶具。
3. 前記第１の線状支持部及び前記第２の線状支持部の幅は、前記ＢＧＡ型半導体装置のボール間距離よりも小さいことを特徴とする請求項２に記載の半導体装置試験装置用搬送キャリア冶具。
4. 前記第１の線状支持部及び前記第２の線状支持部の下面は、前記第１の線状支持部及び前記第２の線状支持部を前記ＢＧＡ型半導体装置のボール間間隙に挿入して当該ＢＧＡ型半導体装置を支持した状態で、前記ボールの下端よりも上に位置することを特徴とする請求項３に記載された半導体装置試験装置用搬送キャリア冶具。
5. 前記第１の線状支持部と前記第２の線状支持部とが互いに交差するように組み合わされていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載された半導体装置試験装置用搬送キャリア冶具。
6. 前記第１の線状支持部と前記第２の線状支持部とが十字形に組み合わされていることを特徴とする請求項５に記載された半導体装置試験装置用搬送キャリア冶具。
7. 前記第１の線状支持部と前記第２の線状支持部とが井の字形に組み合わされていることを特徴とする請求項３に記載された半導体装置試験装置用搬送キャリア冶具。

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