JP2010048784A - 電気検査ジグ、電気検査装置および電気検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＩＣパッケージのリードのように斜めに延び出る電極をもつ被検査体を、コンタクトシートの破損なく、連続して電気検査できる、電気検査ジグ、電気検査装置および電気検査方法を提供する。
【解決手段】 コンタクトシート５を挟んで電子部品のリード７１と導通するプリント回路基板７と、その支持台１１，１２と、リード、コンタクトシート、プリント回路基板の端子を重ねて加圧するための圧子５４とを備え、支持台１１，１２は、プリント回路基板７を傾けて支持し、リードの延びる方向を当該プリント回路基板の表面の面内方向にすることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電気検査ジグ、電気検査装置および電気検査方法に関し、より具体的には、半導体パッケージ等の電子部品の電気検査に用いられる電気検査ジグ、これを組み込んだ電気検査装置および電気検査方法に関するものである。

ＬＳＩなどの半導体装置は、品質保証のため、製造ラインで全数の電気検査が行われる。電気検査に用いられる電気検査装置のヘッドを構成する電気検査ジグには、プローブピンが配置され、そのプローブピンにはテスターと連絡する配線が接続されている。テスターは、検査ジグのプローブピンが半導体チップ等の電極に接触した状態で、所定電極間の回路の正常または異常を検査することができる。高密度化する傾向にある被検査体の電極配列に対応して、電気検査ジグには、ピッチ変換基板（プリント回路基板）、異方導電性シート、プローブピン等を用いて、高密度配列の電極との電気的接続を実現している（特許文献１）。上記の異方導電性シートは、厚さ方向にのみ導電性を有し、加圧に対して厚み方向に弾性変形または回復可能な変形をするとされている（特許文献２）。
特開平５−１５９８２１号公報 特開２００４−２６５８４４号公報

半導体チップまたはＩＣパッケージでは、ＱＦＰ(クワット・フラット・パッケージ：Quad Flat Package)の電極は、そのパッケージ本体の表面に平行でないものがある。すなわちＱＦＰのリードは、樹脂パッケージ本体の側部から斜め下方に延び出す。延び出したリードは、先端部で鈍角をなして本体表面に平行に近づくように折れ曲がるが、それでも本体表面と交差する角度をもち、平行にはならない。電気検査ジグのピッチ変換基板（プリント回路基板）上に配置された異方導電性シートは、上記のリードと電気的に接続される。上記の斜めに延び出るリードと、異方導電性シートとの接続では、当然、上下から加圧を受ける。このため、リードの先端部は、異方導電性シートに、その先で突き刺す方向の成分をもって接触する。したがって、異方導電性シートは、リードの先端によって、大きな集中圧力を受ける。

上述したように、ＩＣパッケージ等の製造ラインでは、出荷にあたって全数検査を行うので、その検査回数は、数万回に達することが珍しくない。このような膨大な回数の電気検査を行うと、被検査体は、数万体が、連続して、入れ替わりながら検査される。一方、検査装置のコンタクトシート（異方導電性シート）は数万回の繰り返し、大きな集中圧力を受ける。この結果、コンタクトシートは、すべての検査を終了する途中で、破損にいたる。電気検査のような連続ラインでの装置の故障は、電気検査の能率を大きく阻害し、電気検査費用を増大させる。また、コンタクトシートは高価であり、その破損は、電気検査の材料コストを増大させる。本発明は、ＩＣパッケージのリード等のように斜めに延び出る電極をもつ被検査体を、コンタクトシートの破損なく、連続して電気検査することができる、電気検査ジグ、電気検査装置および電気検査方法を提供することを目的とする。

本発明の電気検査ジグは、本体部の面に交差する方向に延びるリードをもつ電子部品の電気検査を行うために用いられる。この電気検査ジグは、コンタクトシートを挟んで電子部品のリードと導通する端子を、表面にもつプリント回路基板と、プリント回路基板を支持する支持台と、電子部品のリード、コンタクトシート、およびプリント回路基板の端子を重ねて加圧するための圧子とを備える。そして、支持台は、プリント回路基板を傾けて支持し、当該プリント回路基板の表面の面内方向に前記リードの延びる方向を合わせることを特徴とする。

上記の構成によれば、リードの方向は、プリント回路基板の表面と平行になるので、（リード／コンタクトシート／プリント回路基板の表面端子）の平行な積層部材に圧子が圧力を加える。このため、コンタクトシートには、リードによって局所的に大きな応力は生じない。この結果、コンタクトシート等の耐用回数を短縮することがなくなる。また、連続して繰り返し電気試験を行うことによる高い電気検査能率を、コンタクトシートの損傷によって劣化されるのを防止することができる。ここで、電子部品の本体部の面は、リードを除いた中央部の面、たとえばパッケージの場合はパッケージの面をいい、通常は、直方体を形成する最大平面である。しかし、湾曲などしていて曲面の場合は、頂部における接平面をいう。また、本体部などがとくに複雑な形状の場合は、本発明の趣旨に沿うように解釈されるべきである。

上記の圧子の加圧のための当接面を、プリント回路基板の表面と平行な形状、またはリードの配列方向（リードが延びる方向に直交する方向）に延在してその断面が丸みを帯びた凸状の形状としてもよい。これによって、さらに接触部材の間の平行性が向上し、局所的に大きな応力発生のおそれを確実に除くことができる。前者の形状は面的にリードを押さえ加圧し、また後者の形状は線状の接触形態でリードを押さえ加圧する。

本発明の電気検査装置は、加圧装置および、上記のいずれかの電気検査ジグを備え、加圧装置により圧子を介して加圧をすることを特徴とする。これによって、リードが本体部の面に非平行で、先下がりとなっている半導体パッケージ等の電気検査を、コンタクトシートの損傷なく、長期間、連続して行うことができる。この結果、上記のようなＩＣパッケージの電気試験費用を低減することができる。

本発明の電気検査方法は、本体部の面に交差する方向に延びるリードをもつ電子部品の電気検査を行う方法である。この方法では、プリント回路基板を支持台に支持して、電子部品のリードが延びる方向を、そのプリント回路基板の表面の面内方向に含むように配置する工程を備える。さらに、この方法は、電子部品のリードと、プリント回路基板の端子とを、コンタクトシートを介在させて重ねて、その重ねた部分に圧力を加える工程とを備えることを特徴とする。

上記の方法によって、コンタクトシートの損傷を生じる頻度を減らして、多くの電子部品を、連続して電気検査することが可能となる。このため、コンタクトシートの材料費だけでなく、電気検査能率を向上させて、電気検査の全体費用を低減することが可能となる。

上記の圧力を加えるために圧子を用い、その圧子の当接面を、プリント回路基板の表面と平行にすることができる。また、丸みを帯びた凸状断面をもつ先端部の圧子として、その丸みを帯びた先端部が線状にリードに接触するようにしてもよい。これによって、さらに部材間の平行性が確保され、局所的に大きな応力の発生が防止され、コンタクトシート等の繰り返し使用回数を向上させることができる。

本発明の電気検査ジグおよび電気検査装置によって、ＩＣパッケージのリード等のように斜めに延びる電極をもつ電子部品を、多くの試験回数、コンタクトシートの破損なく、連続して電気検査することが可能となる。

図１は、本発明の実施の形態における電気検査ジグ１０（電気検査装置５０）を示す図である。本発明の実施の形態の電気検査の対象となる電子部品は、電子部品の本体部７０ａから外に突き出るリードまたはリード７１が、本体部７０ａの面に平行ではなく、交差するように延在する。本体部７０ａの面は平面の場合も多いが、このあと説明するように、外に凸に湾曲している場合もあり、このように曲面の場合の本体部の面は、頂部における接平面をさす。その他、本体部などが複雑な形状の場合は、本発明の趣旨に沿って解釈されるべきである。本発明の実施の形態の電気検査ジグ１０では、リード７１の先端部が延びる方向に沿うように、ピッチ変換基板またはプリント回路基板７を傾斜して配置する点に特徴を有する。プリント回路基板７の傾斜配置を実現するために、絶縁基台１１にさらに傾斜基台１２を固定して、その傾斜基台１２にプリント回路基板７を取り付けている。プリント回路基板７の傾斜基台１２への取り付けは、ねじ１３によって行う。プリント回路基板７には貫通孔１７が開けられ、傾斜基台１２にはねじ１２が螺合する雌ねじ１２ｇが形成されている。上記より、直接的には、傾斜基台１２がプリント回路基板７を支持しているが、傾斜基台１２と絶縁基台１１とが、プリント回路基板７を支持しているとみてもよい。

図２は、被検査体の電子部品７０を示す図である。電子部品７０は、図３に示す接続部品として用いられる。図３では、電子部品７０は、２つの直交する基板上の電極間を接続している。電子部品である接続部品７０の一方側のリード７１は、一方の基板９０に設けられた電極９１にはんだ７８によって接続されている。接続部品７０の他方側のリード７１は、前記一方の基板に直交するように配置された基板９０上の電極９１に、やはりはんだ７８で接続されている。このような接続の構造から分かるように、電子部品７０のリード７１の本体部７０ａのマクロ的な面に略４５°の角度をもって交差する。両側のリード７１，７１がなす角度は、したがって９０°である。一方側と他方側のリード７１において、本体部７０ａに近い根本部は本体部の面に対して４５°の角度（交差角）をなす。しかし、リード７１の先端部は、その交差角を減じて緩和するために、本体部７０ａの面に近づく向きに曲げられている。このため、上記のはんだ７８による接続の際、リード７１の先端を電極９１の面に沿わせるので、それより本体部側のリードおよび本体部７０ａ自身は、弾性的に湾曲することになる。本体部７０ａの面は、平面ではなく、少し湾曲しており、はんだ接続の固定によって、リードの根本側とともにより湾曲しやすくなっている。

図４は、平板の絶縁性基台１１に固定された２つの傾斜基台１２を示す図である。２つの傾斜基台１２は、接続部品７０の本体部７０ａの大きさに合わせた間隔をあけて、両サイドに低くなる傾斜面を持つ。傾斜基台１２には、ねじ１３ａ〜１３ｄが配置され、このあと説明するように、プリント回路基板７を傾斜基台１２上に固定する。図５は、上記の傾斜基台１２に取り付けられるプリント回路基板またはピッチ変換基板７である。図５では、裏面が示され、裏面端子７ｂがテスターへの配線２１にはんだ接続されている。図５において、プリント回路基板７の裏面の範囲Ｒが、傾斜基台１２の傾斜面に接するように固定される。傾斜基台１２のねじ１３ａは、プリント回路基板７の貫通孔１７ａを挿通して雌ねじ部に螺合される。ねじ１３ｂは、貫通孔１７ｂを通り、ねじ１３ｃは貫通孔１７ｃを通り、ねじ１３ｄは貫通孔１７ｄを通って、それぞれ傾斜基台１２に設けられた雌ねじに螺合される。プリント回路基板７の裏面端子７ｂは、傾斜基台１２の傾斜面に当らない。このため、図１に示すように、裏面の下方をテスターへの配線２１が通り抜けてゆく。

回路基板７は、コンタクトシート５を介在させて、電子部品のリード７１と電気的に接続する。コンタクトシート５は、多孔質の樹脂部の孔の内壁に導電性金属を付着させて導通部５ａは形成される。樹脂部は絶縁部５ｂとなる。この際、導電性金属の付着量を適度に制御することによって、導通部での多孔質構造を保持することができる。導電性金属が多孔質構造の樹脂部の表面に沿って付着しているため、導電性金属層の部分が多孔質構造と一体となって多孔質状構造となっている。このため、接触時の導通部自身の変形容易性を得ることができる。他方で、これは、所定レベル以上の圧縮応力を加えられないと、導通部５ａの導通状態が得られないことを意味する。したがって、コンタクトシート５を用いる場合、所定レベル以上の圧縮応力を加える必要がある。

このため、電気検査装置には、加圧装置が備えられて、被検査体である電子部品と、電気検査ジグとの圧力を加える。図６は、リード７１に直接、接して圧力を加える圧子５４を示す図である。圧子５４は、二股状の樹脂部５４ａと、その二股状樹脂部の根本に差し込まれ固定された金属部５４ｍとから形成される。樹脂部５４ａを形成する樹脂は、ＰＴＦＥ系樹脂、ＰＯＭ系樹脂、ＰＡ系樹脂、ＰＰＳ系樹脂、ＰＩ系樹脂などの硬質樹脂を用いることができる。リード７１に接触する先端部は丸みを帯びているのが望ましい。また、先端部５４ａは、プリント回路基板の表面に平行な面であってもよい。二股に分岐した一方５４ａは、一方のリード７１に、直接、接触して、プリント回路基板７に向けて圧力を加える。二股の両方の先端部の間隔は、接続部品７０における２つのリード７１の距離に略一致する。

通常の電気検査装置では、圧力を加える圧子は、電子部品本体部７０ａに接触して、プリント回路基板７との間に挟まれるコンタクトシート５に圧力を加える。しかし、上述のように、リード７１が、電子部品本体部７０ａの表面に交差する方向に延びるように位置する場合、本体部７０ａを圧子が押す構造は好ましくない。図１に示すように、圧子５４は、コンタクトシート５に接するリード７１を、直接、押しつけるのがよい。図１および図６から、リード７１には、圧子５４は丸みを帯びた先端部が、線状に接触して押しつけるのが望ましい。

（本発明の実施の形態の電気検査ジグのポイント）
上記の電気検査ジグのポイントは次の点にある。
（Ｐ１）電子部品のリードの先端が延びる方向に沿わせて、コンタクトシート５およびプリント回路基板７の面を配置する。これは、リードの先端が延びる方向が、コンタクトシート５およびプリント回路基板７の面に含まれるように配置すると言い換えてもよい。
（Ｐ２）上記（Ｐ１）の条件下、圧力を加える圧子５４を、リード７１に、直接、接触させ、リード７１と、（コンタクトシート５／プリント回路基板７）とに上下から圧力を加える。圧子５４の先端部５４ａは、リード７１が延びる方向に沿うような面にしてもよいし、また丸みを帯びさせて線状接触によって加圧してもよい。

上記の構成（Ｐ１）、（Ｐ２）を備えることにより、次の作用効果を奏することができる。
（Ｅ１）高価なコンタクトシート５に、リード７１から突き出すような局所に集中した応力が加えられず、コンタクトシートの耐用検査回数が短縮されるのを防止することができる。
（Ｅ２）連続して繰り返し行うことによる高い電気検査能率が、コンタクトシートの損傷による中断で低下するのを防止することができる。また、リード７１の突き出すような集中した応力によってコンタクトシートが破損することに起因する、断線、混線などの誤判断を防止することができる。

次に実施例により本発明の効果を検証した結果について説明する。下記の２つの試験体（本発明例Ａ１および比較例Ｂ１）を、ＩＣパッケージ（製品）の出荷ラインに配置して、所定期間、出荷試験を行った。本発明例Ａ１は、図１に示すように、ＩＣパッケージの傾斜リードの傾きに合わせてコンタクトシートを傾けて、かつ押圧面をコンタクトシート面に合わせた電気検査ジグである。本発明例Ａ１では、リードの延びる方向は、コンタクトシートの面内方向に合っている。一方、比較例Ｂ１は、ＩＣパッケージのリード先端部の延びる方向は、コンタクトシートの面内方向に合っていず、コンタクトシートの面に交差する電気検査ジグである。比較例Ｂ１では、コンタクトシートは水平（垂直方向に直角）に配置され、したがってコンタクトシートは、リード先端部ではなくＩＣ本体部の面に平行になる。
上記の所定期間、破損が生じたものを交換し、使用開始から交換までの間の試験回数を耐久回数とした。実際は正常なＩＣパッケージであるのに、断線があるという誤報を発した回数の割合を、断線ＮＧ誤報率とした。すなわち、断線ＮＧ誤報率は、上記所定期間中に起きた（断線ＮＧ誤報の回数／試験回数）×１００％である。結果を、表１に示す。

表１によれば、耐久回数については、本発明例Ａ１は、比較例Ｂ１に比べて、数倍（中心値で比較して３倍）という顕著な長寿命化が認められた。また、工場の操業および電気検査自体の信頼性に大きな影響を与える断線ＮＧ誤報率については、比較例Ｂ１では１５〜２０％という異常に大きな率であった。これに対して、本発明例Ａ１では０．０１％未満という非常に低い率を実現することができた。見方を変えれば、断線ＮＧ誤報はあってはならないことであり、製造工場からの出荷における電気検査において、通常の状態といえる率を実現することができ、電気検査に対する信頼性を高めることができた。また、製造工場の操業に対して、無用な混乱を与えるおそれを避けることができた。

上記において、本発明の実施の形態および実施例について説明を行ったが、上記に開示された本発明の実施の形態および実施例は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発明の実施の形態に限定されない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。

本発明は、電子部品のリードの先端の延びる方向に、（コンタクトシート／プリント回路基板）の面を沿わせることにより、リードの先端からコンタクトシートにかかる集中した応力を緩和することができ、コンタクトシートの耐用試験回数を延長することができる。また、連続して繰り返す電気検査が、コンタクトシートの損傷により中断されることによる、電気検査能率の低下を防止することができる。

本発明の実施の形態における電気検査ジグを示す図である。 図１に示す電気検査の対象になる電子部品を示す図である。 電子部品の使用形態を示す図である。 図１の電気検査ジグのプリント回路基板を支持する傾斜基台を示す図である。 図１に示す電気検査ジグのプリント回路基板を示す図である。 図１に示す電気検査ジグの圧子を示す図である。

符号の説明

５ コンタクトシート、５ａ 導通部、５ｂ 絶縁部、７ プリント回路基板（ピッチ変換基板）、７ａ 表面端子、７ｂ 裏面端子、１０ 電気検査ジグ、１１ 絶縁性基台、１２ 傾斜基台、１２ｇ 雌ねじ、１３，１３ａ〜１３ｄ ねじ、１７，１７ａ〜１７ｄ プリント回路基板の貫通孔（ねじ孔）、２１ テスターの配線、５０ 電気検査装置、５４ 圧子、５４ｍ 金属ロッド、５４ａ 樹脂先端部、７０ 被検査体（電子部品、接続部品）、７０ａ 電子部品本体部、７１ リード、７８ はんだ、９０ 基板、９１ 電極。
規格化電極、７７，７７ａ，７７ｂ，７７ｃ，７７ｄ 被検査体電極。

Claims (4)

1. 本体部の面に交差する方向に延びるリードをもつ電子部品の電気検査を行うために用いられる電気検査ジグであって、
   コンタクトシートを挟んで前記電子部品のリードと導通する端子を、表面にもつプリント回路基板と、
   前記プリント回路基板を支持する支持台と、
   前記電子部品のリード、コンタクトシート、およびプリント回路基板の端子を重ねて加圧するための圧子とを備え、
   前記支持台は、前記プリント回路基板を傾けて支持し、当該プリント回路基板の表面の面内方向に前記リードの延びる方向を合わせることを特徴とする、電気検査ジグ。
2. 前記圧子の加圧のための当接面が、前記回路基板の表面と平行な形状、または前記リードの配列方向に延在してその断面が丸みを帯びた凸状の形状であることを特徴とする、請求項１に記載の電気検査ジグ。
3. 加圧装置および、請求項１または２に記載の電気検査ジグを備え、前記加圧装置により前記圧子を介して前記加圧をすることを特徴とする、電気検査装置。
4. 本体部の面に交差する方向に延びるリードをもつ電子部品の電気検査を行う方法であって、
   プリント回路基板を支持して、前記電子部品のリードが延びる方向を、そのプリント回路基板の表面の面内方向に含むように配置する工程と、
   前記電子部品のリードと、前記プリント回路基板の端子とを、コンタクトシートを介在させて重ねて、その重ねた部分に圧力を加える工程とを備えることを特徴とする、電気検査方法。
   

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