JP2010127943A

JP2010127943A - 搭載盤上のピン素子、または電気インタフェース・レセプタクル（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｉｎｔｅｒｆａｃｅｒｅｃｅｐｔａｃｌｅ）のＴＣＣ清掃装置（ｔｅｓｔｃｅｌｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｅｒ（ＴＣＣ）ｓｕｒｒｏｇａｔｅｃｌｅａｎｉｎｇｄｅｖｉｃｅ）と清掃方法

Info

Publication number: JP2010127943A
Application number: JP2009273428A
Authority: JP
Inventors: Yih-Min Lin; 益民林; Chung-Hsien Yang; 忠憲楊; Alan E Humphrey; イー．ハンフリーアラン; Jerry J Broz; ジェイ．ブロザジェリー
Original assignee: INTERNATL TEST SOLUTIONS Inc; Jtron Tech Corp
Current assignee: INTERNATL TEST SOLUTIONS Inc; Jtron Tech Corp
Priority date: 2008-12-01
Filing date: 2009-12-01
Publication date: 2010-06-10
Also published as: US20100132736A1; TWM364268U

Abstract

【課題】ＩＣ装置のピン素子やテスト・チップ・レセプタクルを清掃して、テスト・プローブの尖端を清潔に保つ、清掃用ＴＣＣ清掃装置及びその清掃方法の開発。
【解決手段】本発明の装置は試験用メイン・フレームと複数の器皿と、チップ・テスト・レセプタクルと、１つまたはそれ以上の取り上げ/安置器とを含んでいる。待試チップ（電子素子）は皿に搭載され、複数の粘着清掃チップは別な皿に搭載される。粘着清掃チップは固体層と粘着層を含み、後者には摩擦物質が混入されている。取り上げ/安置器は粘着清掃チップ・テスト・レセプタクルの上方の位置に運び、酸化物やその他のレセプタクルに附着した雑物を吸取りや摩擦により清掃する。食刻によるテスト・プローブの清掃のための設備作業の中断を必要とせず、作業能率が向上する。
【選択図】図１

Description

本発明は搭載盤上の試験用ソケット、またはＩＣ装置レセプタクルの清掃方法とそれに使用するｔｅｓｔｃｅｌｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｅｒ(ＴＣＣ) 清掃装置に関するもので、実際の試験条件の下で、半導体装置のパッケージに対する取り扱いと同様な方式で行われるものである。

コンピューター技術の発展と共に、コンピューターに付随する装置の進歩もめざましいものがある。これら設備の品質向上に対する要求は日々苛酷となり、同じタイプのメモリー・チップ・モード使用はとても長続きできなくなった。

半導体装置の製作プロセスは通常、積層、パターニング・ドーピング(ｄｏｐｉｎｇ)、熱処理を経て、ウェーファーから切り取ったチップのテスト、包装（パッケージング）、アセンブリングと続くのである。

半導体装置には複数の導電性のパッド（Ｐａｄｓ）が含まれていて、電気的に特別に構成された回路と接続される。チップのテストに当たり、パッドのテストはぜひとも必要なもので、これでチップが正常に動作するか否かが判るのである。各製造業者から提供されるチップのテストにあたり、ピンの位置やサイズの異なるチップをテストするには色々な試験器具が必要となり、テストを実施するため、色々な鋳型を準備しなければならない。このような場合、色々なタイプのＩＣチップをテストするには、多数の尖端を持ったプローブの排列（ｐｒｏｂｅａｒｒａｙ）を利用するため、費用と時間がかさみ、業者の負担は大きくなる。

既往のＩＣチップ試験技術においては、テストを実施するに先立ち、テスト・プローブをチップのパッドに接触させる。テストする際、プローブの尖端が良く磨かれていれば、不適切な操作が起こらず、ＩＣチップの損傷を防げるものである。プローブの尖端をテスト前に良く研磨し、清掃すればよいのであるが、これは非常に骨の折れるもので仕事の効率も低い。

このような事情に鑑み、本願の発明者は多年同業に従事している経験に基づき、長期の苦心研鑽の結果、遂に本発明開発の成功をみるに至った。

ＩＣチップをテストするプローブ尖端を効果的に清掃する、ＩＣチップ・テスト用レセプタクルの清掃用粘着装置の提供を本発明の１つの目的とする。

ＩＣチップをテストするプローブ尖端を効果的に清掃する、ＩＣチップ・テスト用レセプタクルの清掃用粘着装置を提供し、製品信頼性を向上し、装置の寿命を延長して、装置の取り付け空間をも節約することを本発明のまた１つの目的とする。

本発明の目的を達成するため、本発明に係る、試験用チップ・レセプタクル清掃用の粘着装置は、複数の色々な器皿を含んだ試験用メイン・フレームと、試験用チップ・レセプタクルと、１つまたは１つ以上の取り上げ/安置器とを含んでいる。テストされる複数のチップは皿の上に乗せられ、複数の清掃用粘着チップは別の皿に置かれている。清掃用粘着チップは固定層と粘着層を含んでいる。取り上げ/安置器は清掃用粘着チップを試験用チップ・レセプタクルの方へ移動し、酸化物、ゴミまたはその他の付着粒子など、テストの結果に影響する雑物を粘着により、レセプタクルから取り除くのである。

本発明によれば、プローブ尖端の清掃には食刻剤（ｅｔｃｈａｎｔ）の代わりに粘着物質が使用され、プローブとＩＣチップとの間の接触をより良くするのである。プローブ尖端の清掃作業を邪魔することなく、清掃用チップの粘着層だけで雑質を附着して取り除き、清掃作業の能率を向上するのである。

また本発明によれば、清掃用チップの粘着層は多孔性の表面で形成され、プローブの表面との接触を良くし、酸化物、ゴミまたはその他の雑質をレセプタクルから取り除くのである。

また本発明によれば、粘着層にはダイヤモンドの棘やささくれが混入されており、プローブ表面の摩擦力を強化している。

本発明に係るＩＣチップ・テスト用レセプタクルの清掃用粘着装置を使用してレセプタクルを清掃すれば、食刻剤を使用してテスト・プローブの尖端を研磨することなく、清掃用チップの粘着層だけで雑質が取り除かれ、清掃能率が著しく向上し、またテスト装置の寿命も長く維持できる。

本発明に係る試験用メイン・フレームの概観図である。は本発明に係る粘着清掃チップの操作を示す説明図である。は本発明に係る粘着清掃チップの多孔表面の功能を示す説明図である。本発明の１実施例のテスト・チップ・レセプタクル清掃用粘着装置の操作を示す説明図である。本発明の１実施例のテスト・チップ・レセプタクル清掃用粘着装置の操作を示す説明図である。本発明の１実施例のテスト・チップ・レセプタクル清掃用粘着装置の操作を示す説明図である。本発明の１実施例の清掃用粘着チップが、どのようにその多孔表面を使って清掃するかを示す説明図である。本発明の１実施例の清掃用粘着チップが、どのようにその多孔表面を使って清掃するかを示す説明図である。本発明の１実施例の清掃用粘着チップが、どのようにその多孔表面を使って清掃するかを示す説明図である。

本発明に係る清掃装置は自動テスト設備であり、下記の部品を備えている（図１を参照）。
・試験用メイン・フレーム１、この中には複数の外来器皿、またはＪＥＤＥＣ器皿１２，１３，１５，１６、搭載盤１１、試験用ソケットまたは、チップ・テスト・レセプタクル７を含む。
・１つまたは１つ以上の取り上げ/安置器２。
・複数のＩＣ装置、またはＩＣパッケージ６、これらは色々な器皿またはＪＥＤＥＣ標準皿１２，１３，１５，１６内に収納される。
・複数のＴＣＣ清掃用装置１７、これらは別の器皿に搭載、または器皿間やＪＥＤＥＣ標準皿１２，１３，１５，１６等の間に散置される。

図１を参照しよう。この装置は試験用メイン・フレーム１と、複数の取り上げ/安置器２を含んでいる。試験用メイン・フレーム１には電子素子６（例えばテストを待つＩＣ素子）を乗せた待試皿１２がある。試験用メイン・フレーム１の側には複数の搭載盤１１を並べた複数の収納室１４を含んだ受試皿１３がある。そして試後皿１５は受試皿１３の別の一側に置かれている。搭載盤１１は卓上コンピューターにおける普通のメイン・ボード、またはその他の周辺回路盤（カード）、ノート・ブック・コンピューター、ＰＤＡ、マイクロ・コンピューターまたは大型コンピューターのメイン・フレーム、電気設備などであって良く、それは試験用メイン・フレーム１の収納室１４内に安置されている。その他に遊休皿１６があって、それにはＴＣＣ清掃用装置１７が搭載され、受試皿１３上の搭載盤１１内に置かれた試験用チップ・レセプタクル７を清掃する。取り上げ/安置器２は自動機器であって、自動的に電子素子６やＴＣＣ清掃用装置１７を取り上げたり、安置したり、挿入したり、引き出したりするのである。このような自動機器は軌道上で動作する機器、または機械エルボー、またはその他の自動命令に制御されて動作する機器であってよいものである。取り上げ/安置器２は各々、試験用メイン・フレーム１上方の待試皿１２、受試皿１３、遊休皿１６、試後皿１５の間に配置される。少なくとも１つの取り上げヘッド２１で、電子素子６を搭載盤１１から取り上げたり、入れたりする。取り上げヘッドは吸取りヘッド、またはつまみであり、チップを吸取ったり、つみ取ったりするのである。ＴＣＣ清掃用装置１７は単独に１つの皿に搭載されるか、或いは電子素子６と一緒に同じ皿に搭載される。

図１、図２Ａ、図２Ｂ、を参照しよう。遊休皿１６上に搭載盤１１の中の試験用チップ・レセプタクル７が清掃されるとき、遊休皿１６に搭載された取り上げ/安置器２は、その取り上げヘッド２１でＴＣＣ清掃用装置１７を取り上げ、取り上げ/安置器２は受試皿１３に搭載された搭載盤内の試験用チップ・レセプタクル７上方の位置に移動する。引き続きＴＣＣ清掃用装置１７を搭載盤１１に入れたり、取り出したりする作業を実施するのである。

図２Ａと図２ＢではＴＣＣ清掃用装置の実施例が示されている。ここで注意されたいのは、代表的実施例で説明される基板や清掃用メディアの正確な構成は、その作用が本発明の範囲内に保持されている限り、差異を許されるべきであるという点である。

ＴＣＣ清掃装置構体１８には１つの剛性基板と１つの遊休パッケージ、または装置パッケージが含まれてあり、そのディメンションは包装されたＩＣ装置と、清掃メディア層２３のそれとほぼ同じ位である。清掃メディア層２３は弾性のある一般の織物で、粘着性の表面でゴミを集め、また摩擦性に富み、接触ピンを研磨し、また多重層の構造であってもよい（図２Ａ参照）。弾性清掃材はまた、１つまたは１つ以上の小さい、或いは大きな、或いは閉鎖セル形態のスポンジ状の物質よりなっても良いのである（図２Ｂを参照）。

ＴＣＣ清掃用装置１７の全体のサイズは実際の装置のＸＹＺ方向の許容値に符合し、そのため取り上げ/安置器２はなんら調整を必要とせずにＴＣＣ１７を乗せたり、卸したりできるのである。試験用ソケット、またはチップ・テスト・レセプタクル７へのＴＣＣ清掃用装置１７の挿入は、接触ピン２０の全部が接触するようにしている（図２Ｂを参照）。接触ピン２０の全部、即ちポーゴー（Ｐｏｇｏ）ピン、スピリング・ピン、電気的摺動接触子、またはその他の接触子が清掃メディア層２３と物理的接触を保つことが最も望ましいのである。本発明に係る１つの実施例では、清掃メディア層２３のサイズはちょうど構体のそれと同じ（図２Ａ、２Ｂ）でピン素子、垂直接触子、またはその他の摺動接触子をパッケージの周辺とソケットの底面に沿って強く締め付けるのである。また本発明に係るその他の実施例では、清掃メディア層２３の表面はＸＹ方向で、そのダイメンションがＴＣＣ清掃装置構体１８よりやや小さいけれど、接触子構体の全上表面と各個の接触ピン２０と結合するには十分に大きい。今、望ましい清掃メディア２３は円滑性のある男性材層または、薄膜で、コントロールされた摩擦性の物質特性を有し、適切な粘着層でＴＣＣ清掃装置構体１８に付着させている。清掃メディア層２３は接触ピン２０の挿入を受け入れるために設けたもので、汚染粒子２２を捕捉し、これらをソケットから取り除くのである。清掃用材料内の空間に分布した研磨粒子はピンの接触表面を磨くためにある。ここで注意されたいのは、代表的実施例で説明される基板や清掃用メディアの正確な構成は、その作用が本発明の範囲内に保持されている限り、差異を許されるべきである。本発明に係る実施例の実施に当たり、使用される清掃用材料メディアはＩｎｔｅｒｎａｌＴｅｓｔＳｏｌｕｔｉｏｎＲｅｎｏ，Ｎｖ，ＵＳＡから購入できるものである。

図３Ａから図３Ｃまでを参照しよう。取り上げ/安置器２は、ＴＣＣ清掃用装置１７をテスト・チップ・ソケットまたは、レセプタクル７上方の位置に運び、粘着、摩擦、または研磨手法にてテスト結果に影響するような酸化物、ゴミ、その他の微粒子２２をテスト・チップ・ソケット/レセプタクル７から除去するのである。本発明の実施例に示されるように接触ピン２０は穿通により、清掃メディア層２３の作業面と接触し、少なくとも弾性層（または清掃メディア層）２３の厚さの一部分に至る。研磨用粒子としては酸化アルミニューム、シリコン・カーバイド、及びダイヤモンドを含み（これらだけとは限らない）、１つまたはそれ以上のパッド層の作業面内、または横断状に混入し、空間的に均一、または選択的に分布するのである。

もう１度図３Ａから図３Ｃまで参照しよう。ＴＣＣ清掃用装置１７は固体層１８と粘着層１９とからなる。固体層１８は取り上げ/安置器２のヘッド２１から印可される力に耐えるため、ある程度の硬度を備えている。

図４Ａから図４Ｃまでを参考しよう。ＴＣＣ清掃用装置１７は多孔層（または清掃メディア層）２３を含み、これは粘着層１９の周囲に形成されていて、接触ピン２０との接触面を増加し、テストの結果に影響する酸化物、ゴミまたはその他の微粒子２２を多孔層２３で吸取り、効率よく接触ピン２０を清掃する目的を達成するのである。この層は１層、または多重の材料層に構成され、固体、または多孔粘着および研磨特性を備え、また幾種の材料を組合わせても良い。取り上げ/安置器２は受試皿１３に搭載されてテスト盤（または搭載盤）１１内のテスト・チップ・レセプタクル７上方にある位置に移動し、ＴＣＣ清掃用装置１７を搭載盤１１から取り上げたり、入れたりする作業をするのである。そして粘着層１９は直接に、テスト・チップ・レセプタクル７上にある接触ピン２０と接触し、摩擦用粒子２４で接触ピン２０の表面を粘着、または摩擦して、テスト結果に影響する酸化物、ゴミまたはその他の微粒子２２を清掃して除去するのである。摩擦用粒子２４としては酸化アルミニューム、シリコン・カーバイド、及びダイヤモンドを含み（これらだけとは限らない）、１つまたはそれ以上のパッド層に混入し、空間的に均一、または選択的に分布するのである。

固体層１８と粘着層１９とは色々な形に構成して、清掃される異なる種類のテスト・チップ・レセプタクル７と皿の需要に答える。例えばポール・グリッド・アレイ（ＢＧＡ）のテスト・チップ・レセプタクル７を搭載盤１１に乗せてＴＣＣ清掃用装置１７で清掃する場合、粘着層１９の形状を金属合金製ポールがグリッドの突端に配置されたＢＧＡの形状に合致するように構成して、テスト結果に影響する酸化物、ゴミやその他の粒子２２の除去を容易にするのである。実際上、ＢＧＡはサーフェース・マウント合成電子回路（ＩＣ回路の構造は実用上“包装された”、または“サーフェース・マウント”の半導体プリント回路盤）である。またＢＧＡパッケージは回路上ただ１つの面のある薄いウェーファーの半導体材料のようなものである。基本上、ＢＧＡは金属合金ボールを配置した排列で形成したもので、多数のＳｎボールはチップの底にあるアレイに排列されてあり、Ｓｎボールは従来の周囲の鉛ピンに取って代わる。ＴＣＣ清掃用装置１７はまた、搭載盤１１に並べられたＴＱＦＰの扁平四角形のパッケージをなしたテスト・チップ・レセプタクル７をも清掃できるものである。ＴＱＦＰのピンのタイプがまちまちであるため、粘着層１９の形状も色々変化して、相異なるパッド区域に合わせて、テスト結果に影響する酸化物、ゴミや粒子２２を粘着により除去しなければならない。同様に、その他のパッケージ、例えばＬＧＡ，ＣＳＰ，ＱＦＰ，ＱＦＮ，ＰＬＣＣ，ＴＳＯＰ，ＤＩＰ，ＳＯＰ，フリップ・チップやＭＣＭなども固体層１８や粘着層１９の形状を調整して清掃することができるのである。

以上の実施例の説明で判っていただけると思うが、本発明には下記のような顕著の優点がある。即ち
１．材料の性質、例えば硬度、円滑度、協調性、加圧性、および表面の幾何学特性など清掃材層の諸特性は、ＴＣＣ清掃用装置とテスト・プローブの間の接触面の拡大に寄与し、全体として清掃や廃物収集の功能が向上する。
２．摩擦用粒子として酸化アルミニューム、シリコン・カーバイド、およびダイヤモンドを含み（これだけとは限らない）、１つまたはそれ以上の清掃材層の作業面内、または横断状に混入し、空間的に均一、または随意に分布して、プローブの尖端を傷付けないように接触部を研磨する。
３．接触部とソケット内からの廃物収集とそれに加えて、ピン部の研磨で清掃の効率を向上し、接触部やソケット内部の清掃のため、設備の運転やテストの進行を停止することがない。
４．製品の信頼度が改善し、テスト装置やソケットが長持ちする。余計な試験が省かれ、そのためのハードウェアの節約となり、生産コストのダウンに連がる。
５．試験用メイン・フレームのハードウェア構造を調整して、清掃材層を含んだＩＣチップを操作する必要がなく、全体として作業効率が向上する。

本発明は、本発明の技術的思想から逸脱することなく、他の種々の形態で実施することができる。上述の実施例はあくまでも、本発明の技術内容を明らかにするものであって、そのような具体例のみに限定して、狭義に解釈されるべきものではなく、本発明の精神と特許請求範囲内で、色々と変更して実施することができるものである。

１試験用メイン・フレーム
１２外来器皿、またはＪＥＤＥＣ器皿
１３外来器皿、またはＪＥＤＥＣ器皿
１５外来器皿、またはＪＥＤＥＣ器皿
１６外来器皿、またはＪＥＤＥＣ器皿
１１搭載盤
７試験用ソケット（またはチップ・テスト・レセプタクル）
２取り上げ/安置器
６ＩＣ装置（またはＩＣパッケージ）
１７ＴＣＣ清掃用装置
１２待試皿
１３受試皿
１４収納室
１５試後皿
１６遊休皿
２１取り上げヘッド
６電子素子
１８ＴＣＣ清掃装置構体
２３清掃メディア層
２０接触ピン
２２ＴＣＣ構体
２２汚染粒子、または微粒子
１８固体層
１９粘着層
２４摩擦用粒子

Claims

ピン素子、ソケットやレセプタクルの清掃装置であって、
正常の運転中、ソケットや電気インタフェース・レセプタクルに導入できる形状をなし、その本体が半導体装置の形状と近似した基板と、
１つまたはそれ以上の層から、前記基板に固定され、その本来の特性としてピン素子とソケット表面と接触した際、これを研磨、摩擦して清掃、またゴミや汚染物を前記ピン素子とソケット表面から除去して清浄にし、正常な操作に於いては、前記ピン素子やソケット表面を変形したり、傷つけたりしない清掃パッドを含む、搭載盤上のピン素子、または電気インタフェースレセプタクルの清掃用ＴＣＣ清掃装置（ｔｅｓｔｃｅｌｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｅｒｓｕｒｒｏｇａｔｅｃｌｅａｎｉｎｇｄｅｖｉｃｅ）。
前記清掃パッドは層状を呈し、その層が予め規定された幾何図形および摩擦性、粗造性、硬性、円滑性や弾性を有することを特徴とする、請求項１に記載の清掃用ＴＣＣ清掃装置。
前記清掃パッドは円滑性の物質を含み、ピン素子やソケットの表面が前記清掃パッドと接触した際、ゴミは前記清掃パッドに付着することを特徴とする、請求項１に記載の清掃用ＴＣＣ清掃装置。
前記清掃パッドはプローブが挿入された際、危険性のある物質をその表面、または内部に捕捉することを特徴とする、請求項１に記載の清掃用ＴＣＣ清掃装置。
前記清掃パッドは弾性物質を含み、接触ピンとソケット表面のゴミを捕捉し、前記清掃パッドの中や表面から除去することを特徴とする、請求項１に記載の清掃用ＴＣＣ清掃装置。
前記弾性物質は１つ、またはそれ以上のゴム、合成ポリマー、合成フォーム、および天然ポリマーからなることを特徴とする、請求状５に記載の清掃用ＴＣＣ清掃装置。
前記弾性物質は、１つ、またはそれ以上の小さいか、または、大きい、閉鎖したセル形態のスポンジ状物質からなることを特徴とする、請求５に記載の清掃用ＴＣＣ清掃装置。
酸化アルミニューム、シリコン・カーバイド、およびダイヤモンドをさらに含み、これだけとは限らない摩擦用粒子が１つまたはそれ以上の前記清掃パッドに組み込まれ、空間に均一、或いは選択的に分布されることを特徴とする、請求項５に記載の清掃用ＴＣＣ清掃装置。
酸化アルミニューム、シリコン・カーバイド、およびダイヤモンドをさら含み、これらだけとは限らない摩擦用粒子は、１つまたはそれ以上の前記清掃パッドの表面に横断状に均一、或いは選択的に分布されることを特徴とする、請求項５に記載の清掃用ＴＣＣ清掃装置。
ピン素子やソケットの清掃方法であって、
通常の装置でテストされるＩＣ素子と、同様な形状の、予め規定された性質を有するＴＣＣ清掃装置をソケット、または電気インタフェース・レセプタクルの中に挿入して、ピン素子やテスト・ソケットの内部を清掃するステップと、
１つ、またはそれ以上の層数を有する前記清掃装置を正常な作業中前記ピン素子と接触させ、ゴミを前記ピン素子から取り除いてプローブを清掃するステップとを含む、搭載盤のピン素子、または電気インタフェース・レセプタクル清掃用の附属ハンドラーを含む清掃用ＴＣＣ清掃装置の清掃方法。
前記ＴＣＣ清掃装置を挿入するステップは、更に1つまたはそれ以上の清掃装置を含んだ清掃皿と、前記プローブを清掃する必要がある場合、周期的にテスト機器に取り込むステップを含むことを特徴とする、請求項１０に記載の清掃用ＴＣＣ清掃装置の清掃方法。
前記ＴＣＣ清掃装置を挿入するステップは、更に１つまたはそれ以上の清掃装置をテスト済みのＩＣ素子と共に、１つ、またはそれ以上のＪＥＤＥＣ皿に取り込み、ＩＣ素子のテスト中、前記清掃装置を接触状態にすることを特徴とする、請求項１０に記載の清掃用ＴＣＣ清掃装置の清掃方法。
前記テスト・ソケットを長期間の清掃状態に維持して、製品の品質を向上し、業者の利潤を増大することを特徴とする、請求項９に記載の清掃用ＴＣＣ清掃装置の清掃方法。
前記ＴＣＣ清掃装置はテスト・ソケットの寿命を延長し、そのため業者のテスト・ソケットのスペア数を節約できることを特徴とする、請求項１０に記載の清掃用ＴＣＣ清掃装置の清掃方法。
前記清掃物質の密度、幾何形状、摩擦性能等の性質は、使用するピン素子材料や接触子の形状について規定でき、前記ピン素子やソケットに顕著な損傷を負わさずに、付着したゴミを除去できることを特徴とする、請求項１０に記載の清掃用ＴＣＣ清掃装置の清掃方法。