JPH0783076B2

JPH0783076B2 - 半導体チップテスト用ソケット

Info

Publication number: JPH0783076B2
Application number: JP12784293A
Authority: JP
Inventors: ダンヒギンズエッチ; ノーミントンピート
Original assignee: FURETSUSHU KUESUTO CORP; INOTETSUKU KK
Current assignee: FURETSUSHU KUESUTO CORP; INOTETSUKU KK
Priority date: 1993-04-30
Filing date: 1993-04-30
Publication date: 1995-09-06
Anticipated expiration: 2010-09-06
Also published as: JPH06314757A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、半導体チップテスト
用ソケットに関し、詳しくは、ウエハから切り出された
ベアチップＩＣを電気的に検査するために用いられる半
導体チップテスト用ソケットに関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体チップテスト用ソケットは、ＩＣ
のベアチップを保護すべく内側に保持し、ＩＣのバーン
インテスト等に供すべくテスト装置内に搬送される。こ
のような搬送に用いられることからチップキャリアとも
呼ばれるが、単なる搬送治具に留まるものではなく、動
作テストにおける電気的なコンタクトを容易且つ確実に
するためのものである。このために、ＩＣチップの微細
で狭ピッチのパッドとテスター側のさほど微細でなくピ
ッチの広いコンタクトピンとの間の整合を採って電気的
な結合をサポートすることが必要とされる。

【０００３】従来の半導体チップテスト用ソケットとし
て、プローブカードと小形のＸＹＺステージとを組み合
わせたものがある（日経マイクロデバイス１９９３年４
月号Ｐ４１参照）。これは、ステージ上にＩＣのベアチ
ップを載置し、このＩＣチップのパッドに対しステージ
のＸＹ移動機構を操作してプローブカードのピン先を位
置合わせし、ステージのＺ移動機構を操作してプローブ
カードのピンをＩＣチップに接触させるものである。プ
ローブカードの上面外周部にはテスター側のコンタクト
ピンとの接触端子が設けられており、これらのそれぞれ
と対応するプローブカードのピンとが配線で接続されて
いる。これにより、上述の整合および電気的結合の機能
がサポートされる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の半導
体チップテスト用ソケットは、従来のマニュアルプロー
バの技術を踏襲しており、その機構部だけを独立させた
ものとも言える。このため、小形化が困難で精々１０ｃ
ｍ角程度が限界であり、チップキャリアとしての使用に
適していない。また、多数の精密部品が要ることから、
高さが高くなり、ピン支持機構も複雑となって、生産性
が悪く、コストも高い。したがって、実験的・試験的に
は使えても、このままでは、今後予想されるＩＣのベア
チップに対してのテストの需要増大には応えることがで
きず問題である。この発明の目的は、このような従来技
術の問題点を解決するものであって、ＩＣのベアチップ
を実装状態に近い状態でテストすることができ、しか
も、高さが低く小形で生産性が高い構成の半導体チップ
テスト用ソケットを実現することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
のこの発明の半導体チップテスト用ソケットの構成は、
複数の配線パターンを有しこれらの配線パターンのそれ
ぞれの先端部が基板に支持されることなく露出し途中ま
たは後端側に接触端子を有するフレキシブル基板と、集
積回路が形成された半導体チップを受ける貫通開口を有
しそれぞれの前記接触端子が外部からのコンタクトピン
あるいはプローブピンを受ける位置に配置され前記貫通
開口において前記半導体チップのそれぞれのパッド部分
にそれぞれの前記先端部が接触するように前記フレキシ
ブル基板を固定するフレームと、前記コンタクトピンあ
るいはプローブピンが接触する側と反対側の前記貫通開
口の口から挿填された半導体チップをこの半導体チップ
の下面に接触して前記貫通開口内に保持する保持板と、
を備え、前記先端部の先端から前記保持板の半導体チッ
プ接触面までの距離が前記半導体チップの厚さと同一か
それより少し小さいものである。

【０００６】

【作用】このような構成のこの発明の半導体チップテス
ト用ソケットにあっては、内側の部分では、フレームに
固定されたフレキシブル基板の先端部の先端と保持板の
接触面との距離が半導体チップ（以下、ＩＣチップとい
う。）の厚さと同一かそれより少し小さい。これによ
り、半導体チップが挿入された貫通開口に単に保持板を
当接するだけで、先端部と保持板とで挟んで半導体チッ
プをソケットの内側に保持することができる。また、外
側の部分では、フレキシブル基板上の接触端子がテスタ
ー側のコンタクトピン又はプローブピンを受ける位置に
配置されている。これにより、ＩＣチップとテスターと
の間のピンピッチの相違等に対する整合が採れて電気的
な結合がサポートされる。

【０００７】さらに、コンタクトピン等の接触側の反対
側の貫通開口の口からＩＣチップが挿填され、ＩＣチッ
プがその下面を保持板によって保持されることにより、
通常の実装状態とほぼ同じ状態にできる。したがって、
より実装状態に近い状態でＩＣのベアチップをテストす
ることが可能となる。しかも、基本的には、フレームに
フレキシブル基板とＩＣチップを搭載して保持板で固定
する機構だけで済む。したがって、複雑な多数の部品が
不要となり、十分な小形化を達成することができる。

【０００８】さらに、ＩＣチップにコンタクトするコン
タクトピンとしての先端部を有する配線パターンのフレ
キシブル基板が、メッキ処理に基づいて製造される。そ
こで、多ピン化、狭ピッチ化の要求に対しても十分なオ
ーバードライブとコンタクト圧を確保できるＩＣチップ
側コンタクトピンを、効率良く製造することができる。
しかも、フレキシブル基板自体を支持板として使用でき
るので、支持機構が簡単になり、厚さを薄くできる。そ
の結果、ソケット全体が小形になり、その高さも低くで
きる。

【０００９】また、ＩＣの量産時には半導体チップテス
ト用ソケットも同一仕様のものが多数必要となるが、１
本１本のプローブピンごとにいわゆる針立て作業を要す
る従来のプローブカードに較べ、比較的量産の利くフレ
キシブル基板は、生産性が高くコストが低い。しかも、
半導体チップテスト用ソケットの組立て等においても、
フレキシブル基板を取り扱うことで、複数のＩＣチップ
側コンタクトピンが一体的に取り扱われる。したがっ
て、半導体チップテスト用ソケット全体の生産性も高い
ものとなる。

【００１０】

【実施例】以下、この発明の半導体チップテスト用ソケ
ットの一実施例としてのチップキャリアについて図面を
参照して詳細に説明する。図１に、ＩＣチップ３０を搭
載して組み上がった状態のチップキャリアについて、そ
の展開図を示す。図２（ａ）には、そのチップキャリア
の外観の斜視図を示し、図２（ｂ）に、特にＩＣチップ
との接触部分を拡大した断面図を示す。また、図３に、
フレキシブル基板の拡大模式図を示す。

【００１１】ここで、２０はフレームの主要部をなすフ
レーム本体、２１は中央に開口を有する位置決め板、２
２は複数の配線パターンを有するフレキシブル基板、２
３はフレキシブル基板２２を上から押さえる上板、２４
はばね力によって上板２３をフレーム本体２０に固定す
るクランパである。また、２５は下から挿填されたＩＣ
３０をその下から保持する保持板としての下板であり、
ボルト２６によってフレーム本体２０に取り付けられ
る。

【００１２】フレキシブル基板２２は、複数の配線パタ
ーンを有するが（図３における１４等参照）、その製造
方法の詳細については後述する。これらの配線パターン
のそれぞれの先端部（図３における１４ｄ参照）が基板
に支持されることなく露出しており、これらがＩＣチッ
プ側コンタクトピンとして用いられる。配線パターン１
４等の途中または後端側には接触端子（図３における１
４ｅ参照）が設けられおり、ここにテスター側のコンタ
クトピンが接触することで、ＩＣチップ３０とテスター
との電気的な結合をサポートすることができる。

【００１３】フレキシブル基板２２には、ＩＣチップの
コンタクトパッドの配置部分より少し大きいほぼ矩形の
開口を中央に有する（図３における１５ｂ参照）。そし
て、この開口１５ｂのそれぞれの辺に沿ってそれぞれの
先端部１４ｄ等が突出している。この開口を有すること
により、先端部がＩＣ側コンタクトピンとして機能する
とともに、先端部１４ｄの先端とＩＣ３０のコンタクト
パッドとの接触状態が監視可能となる。なお、フレキシ
ブル基板２２が傷むことなく容易に変形し得るように、
開口の隅部に切り込みを設けてもよい。

【００１４】さらに、先端部の位置がＩＣチップ３０の
コンタクトパッドの配置に対応して設けられ、これに連
なる配線パターンの後端側にテスター側コンタクトピン
の配置に対応して広いピッチで接触端子が設けられてい
る。これにより、ＩＣチップの微細で狭ピッチのパッド
とテスター側のさほど微細でなくて広いピッチのコンタ
クトピンとの間の整合を採ることができる。なお、ＩＣ
チップ３０のコンタクトパッドが４辺全部には設けられ
ておらずその一部の辺だけに設けられている場合には、
少なくとも対向する２辺以上に対して先端部を設ければ
よい。対向する２辺に先端部があれば、ＩＣチップを安
定に押さえて保持できる。

【００１５】このような構成部品からなるチップキャリ
アにＩＣチップ３０を挿填する手順を説明する。フレー
ム本体２０の取り付け部の上に位置決め板２１を載置す
る。この上に、それぞれの開口部を合わせて、フレキシ
ブル基板２２を置く。さらに、その開口部の上に、やは
り開口部を合わせて、上板２３を載置し、その上からク
ランパ２４をフレーム２０に係止する。クランパ２４は
中央部が曲がった一種の板ばねであり、ここで上板２３
を押さえて固定する。

【００１６】これらの部品には、ＩＣ３０の挿填位置に
対応して全て開口が設けられている。これにより、この
開口を通して後で下方から挿填されるＩＣ３０を観察で
きる。また、上板２３とクランパ２４は平面的に見ると
ほぼ長方形をしており、フレキシブル基板２２の接触端
子は、それの長辺側の外側に来るように組立てられる
（図２（ａ）における符号２２の部分参照）。これによ
り、接触端子が外部上方から接触してくるコンタクトピ
ンあるいはプローブピンを受けることができる。

【００１７】上板２３の下面は開口付近の部分が少し傾
斜している。これにより、フレキシブル基板２２の先端
部が少し下向きに傾斜する。ＩＣチップ３０は上向きで
下板２５上に載置され、この状態で下板２５が下からフ
レーム本体２０に仮止めされる。そうすると、フレキシ
ブル基板２２の先端部の先端と下板２５の上面との距離
がＩＣチップ３０の厚さより少し小さめに設定されてお
り且つフレキシブル基板２２の先端部がＩＣ３０のコン
タクトパッドに対応してＩＣ３０の外形より小さいこと
から、ＩＣ３０はこの先端部と下板２５との間に軽く保
持される。

【００１８】この段階で、上方の開口を介して内側を監
視することで先端部の先端とＩＣ３０のコンタクトパッ
ドとの位置関係を確認しながら、位置合わせ板２１を動
かしたり針状の治具でＩＣ３０を動かして、対応する先
端部とコンタクトパッドとが一致するように位置合わせ
を行う。なお、ＩＣ３０のダイシングの精度が十分に良
く、チップ外形とコンタクトパッドとの相対位置が安定
している場合には、予め位置合わせ板２１とフレキシブ
ル基板２２との位置を合わせてこれらを固定的に組み立
てておくと良い。この場合、位置合わせ板２１の開口が
ＩＣチップ３０の外形に対応しているので、ＩＣ３０を
監視しながら行う位置合わせ作業が不要となり、挿填作
業が効率よく行える。

【００１９】位置合わせが済むと、下板２５をフレーム
本体２０に本格的に固定する。これにより、傾斜してい
る先端部にいわゆるオーバードライブがかかり、これと
コンタクトパッドとが確実に接触して電気的結合のライ
ンが確立する（図２（ｂ）参照）。この状態は、ＩＣチ
ップ３０が、いわゆるマルチチップモジュール等に実装
された状態に酷似している。そこで、ほぼ実装状態にお
けるＩＣの動作状態をテストすることができ、テスト結
果の信頼性向上にも貢献する。

【００２０】なお、ＩＣ３０のコンタクトパッド部又は
フレキシブル基板２２の先端部にバンプが設けられてい
るような場合には、バンプの高さの範囲でオーバードラ
イブがかけられるので、先端部が予め傾斜している必要
はない。このようにして組み上がったチップキャリア
は、約１インチ角（約２．５ｃｍ角）の小さなものであ
り、ダイナミックバーンインテスト等に最適である。

【００２１】最後に、フレキシブル基板２２の製造方法
について、説明する。図４に、各工程における断面模式
図を示す。これは説明用のものであり、実際には、ＩＣ
側コンタクトピンの数が数十から数百のものが一般的で
あって、ピッチも一定とは限らない。なお、以下、ＩＣ
側コンタクトピンを単にピンと呼び、配線パターンをパ
ターンと呼び、ピン１４ｄとパターン１４ｅを合わせて
ピン１４と呼ぶ。また、ピン１４等とフィルム１５との
全体をピンフィルム体２２と呼ぶ。

【００２２】ピンの製造工程は、主に、第１の金属層の
形成工程と、メッキ処理工程の前半部であるレジストパ
ターンの形成工程と、メッキ処理工程の後半部として第
２の金属層を形成する電解メッキ工程と、フィルムの被
着工程と、分離工程の前半部である剥離工程と、分離工
程の後半部である除去工程とからなる。なお、ピン１４
の材質は、強度や靱性の観点からＮｉが良い。さらに、
Ｐｄ等を含ませることもある。また、導電性を重視する
場合には、金をコーテングして導電性を高くするとよ
い。あるいは、Ｎｉに代えてベリリュウム銅を用いても
良い。以下、各工程をこの順に説明する。

【００２３】第１の金属層の形成工程は、基板層として
のステンレス板１０の上に、第１の金属層としての銅層
１１を薄く電解メッキで形成する。第１の金属層として
銅を用いるのは、Ｎｉ製のピン１４等との被着性に優れ
ること、ステンレス板１０に対する被着力がＮｉ製のピ
ン１４等に対するフィルム１５の被着力よりも弱いこ
と、良い電導体であることからである。銅はステンレス
よりも導電性に優れるので、電解メッキが素早く且つ均
一に行われる。なお、ステンレス板１０は、鏡面仕上げ
されて、その表面が平坦であり、しかも平滑である。

【００２４】レジストパターンの形成工程は、銅層１１
の上にフォトレジスト１２をコーティングし（図４の
（ａ）参照）、これにマスク１３を介して露光する（図
４の（ｂ）参照）。これにより、マスク１３に対応する
パターンをレジスト１２に転写する。さらに、これを現
像してマスク１３に対応するパターンのレジスト１２を
形成して、銅層１１の上にレジストマスクを施こす（図
４の（ｃ）参照）。

【００２５】電解メッキ工程は、レジストマスクされて
いない部分に表れている銅層１１の上方の空隙１２ａ
に、Ｎｉを電解メッキにより付着成長させて形成する
（図４の（ｄ）参照）。Ｎｉメッキの終了後は、レジス
ト１２を除去してマスクを取り除く（図４の（ｄ）参
照）。このようにして形成されたＮｉ層は、ピン１４に
供されるものである。

【００２６】フィルムの被着工程は、Ｎｉ層（１４）の
上にピン１４ｄに供される部分以外のパターン１４ｅ等
をカバーするポリイミドのフィルム１５を被着する。具
体的には、接着用プラスチック１５ａを挟んでフィルム
１５の上方から平坦な押圧面の治具で熱圧着する（図４
の（ｆ）参照）。これにより、プラスチック側がピン１
４に合わせて一部変形するので、Ｎｉ層（１４）の上面
に存在する微少な凹凸や厚さのむらが吸収される。その
結果、ピンフィルム体２２の厚さを一様にすることがで
きる。

【００２７】また、フィルム１５は、開口１５ｂを有す
る（図３参照）。この開口１５ｂの部分をピン１４ｄの
部分に対応させて接着する。これにより、ピン１４ｄの
部分が片持ちばりの状態でフィルム１５に支持され、フ
ィルム１５がピン１４ｄ等を纏めて一体として支持する
基板として利用される。

【００２８】剥離工程は、銅層１１とＮｉ層（１４）と
フィルム１５とでなる部分を、ステンレス板１０と銅層
１１との間で、ステンレス板１０から引き剥がして分離
する。第１の金属層の形成工程の説明で既述の如くステ
ンレス板１０に対する被着力がＮｉ製のピン１４等に対
するフィルム１５の被着力よりも弱いことから、フィル
ム１５等を損なうことなく、これらは容易に分離する。

【００２９】除去工程は、銅層１１をＮｉ層（１４）か
らウエットエッチングで除去する。銅層１１が薄いの
で、選択比の高いエッチング液を用いてＮｉ層（１４）
を損なうことなく、銅層１１が除去される。これによ
り、フィルム１５とピン１４とからなる部分が、ステン
レス層１０および銅層１１から分離される。このように
して製造されたＩＣ側コンタクトピン１４は、その断面
がほぼ矩形状（通常５０μｍ×５０μｍ）である。そこ
で、片持ちばり状に曲げられてコンタクトしたときに、
三角断面や円形断面等のものよりも大きなコンタクト圧
とオーバードライブ能力を発揮することができる。ま
た、斜め方向の曲げ剛性が大きくて斜めに曲がることが
少ない。そこで、ピッチを狭くしても不都合がない（約
８０μｍ）。

【００３０】また、ＩＣチップとコンタクトする側面１
４ａ，１４ｂ，１４ｃは、ステンレス板１０の表面が平
坦であることに対応して、それらの高さが揃っている。
そこで、ピン先の高さ調整の作業をする必要が全くな
い。さらに、ＩＣチップとコンタクトしたときに引張応
力が掛かる側面１４ａ，１４ｂ，１４ｃは、ステンレス
板１０の表面が平滑であることに対応して、表面状態が
滑らかである。そこで、表面の平滑度の影響を受ける疲
労強度が増して、繰り返し使用回数が向上する。そし
て、このようなピンを持つフレキシブル基板２２は、そ
のフィルム１５がピンの先端部１４ｄを支持する支持板
としての機能を果たす。そこで、高さ方向にはクランパ
等の上下板等を設けることで、小形のチップキャリアを
構成できる。

【００３１】

【発明の効果】以上の説明から理解できるように、この
発明の半導体チップテスト用ソケットにあっては、複数
の配線パターンの先端部が基板に支持されることなく露
出し後端側に接触端子を有するフレキシブル基板と、貫
通開口を有し半導体チップのパッド部分に先端部が接触
するようにフレキシブル基板を固定するフレームと、半
導体チップを貫通開口内に保持する保持板と、を備え、
フレキシブル基板の先端部の先端と保持板の接触面との
距離が半導体チップの厚さと同一かそれより少し小さい
ものである。これにより、ＩＣのベアチップを実装状態
に近い状態でテストすることができ、しかも高さが低く
小形で生産性が高い構成の半導体チップテスト用ソケッ
トを実現することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、この発明の構成の半導体チップテスト
用ソケットの一実施例としてのチップキャリアについ
て、その展開図を示す。

【図２】図２は、（ａ）がそのチップキャリアの外観の
斜視図であり、（ｂ）がＩＣチップとの接触部分を拡大
した断面図である。

【図３】図３は、フレキシブル基板の拡大模式図であ
る。

【図４】図４は、フレキシブル基板の製造工程の説明図
である。

【符号の説明】

１０ステンレス板１１銅層１２フォトレジスト１３フォトマスク１４ピン１５フィルム２０フレーム本体２１位置決め板２２フレキシブル基板２３上板２４クランパ２５下板２６ボルト３０ＩＣチップ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者エッチダンヒギンズアメリカ合衆国、アリゾナ、ギルバート、スィート101、ノ−ステックブールヴァード1478 フレッシュクエストコーポレーション内 (72)発明者ピートノーミントンアメリカ合衆国、アリゾナ、ギルバート、スィート101、ノ−ステックブールヴァード1478 フレッシュクエストコーポレーション内 (56)参考文献特開昭62−276861（ＪＰ，Ａ) 実開昭64−33745（ＪＰ，Ｕ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の配線パターンを有しこれらの配線パ
ターンのそれぞれの先端部が基板に支持されることなく
露出し途中または後端側に接触端子を有するフレキシブ
ル基板と、集積回路が形成された半導体チップを受ける貫通開口を
有しそれぞれの前記接触端子が外部からのコンタクトピ
ンあるいはプローブピンを受ける位置に配置され前記貫
通開口において前記半導体チップのそれぞれのパッド部
分にそれぞれの前記先端部が接触するように前記フレキ
シブル基板を固定するフレームと、前記コンタクトピンあるいはプローブピンが接触する側
と反対側の前記貫通開口の口から挿填された半導体チッ
プをこの半導体チップの下面に接触して前記貫通開口内
に保持する保持板と、を備え、前記先端部の先端から前記保持板の半導体チッ
プ接触面までの距離が前記半導体チップの厚さと同一か
それより少し小さいことを特徴とする半導体チップテス
ト用ソケット。
【請求項２】前記貫通開口は前記半導体チップの外形に
対応しこれより一回り大きな矩形であり、前記フレキシ
ブル基板は、前記半導体チップの前記パッドの配置に対
応してこれより大きいほぼ矩形の開口又は切欠きを有
し、それぞれの前記先端部のピッチよりそれぞれの前記
接触端子のピッチが大きく、前記先端部と前記保持板と
の間に前記半導体チップの外形に対応する開口が設けら
れた位置決め板を有する請求項１記載の半導体チップテ
スト用ソケット。
【請求項３】前記先端部が半導体チップが挿填される側
に傾斜している請求項２記載の半導体チップテスト用ソ
ケット。