| 【発明の名称】 |
半導体デバイス試験装置のタイミング校正用コンタクトボード・このコンタクトボードに接触するプローブ |
| 【発明者】 |
【氏名】小塚 紀義
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| 【要約】 |
【課題】ＢＧＡのようにコンタクトが面状に配列され、各コンタクトに隣接してグランドパッドを形成することができない構造のＩＣソケットに対しても、インピーダンス整合させた状態でＩＣソケットとプローブとの間で信号を授受できるようにする。
【解決手段】シグナルパッドの形成領域の両側にグランドパッドを形成し、プローブではシグナルピンから離れた位置にグランドピンを装着し、シグナルピンがどのシグナルパッドに接触してもグランドピンが必ずグランドパッドに接触するように構成し、グランドピンを通じて同軸構造のシグナルピンの外部導体をグランドに接続し、シグナルピンをインピーダンス整合させる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 被試験半導体デバイスが搭載されるソケットに装着され、ソケットの各端子に接触するコンタクトが一方の面に形成され、このコンタクトと導通するシグナルパッドが他方の面に形成されたコンタクトボードにおいて、上記シグナルパッドが形成された面に上記シグナルパッドを取り囲んでグラウンドパッドを形成した構造を特徴とする半導体デバイス試験装置のタイミング校正用コンタクトボード。
【請求項２】 請求項１記載のタイミング校正用コンタクトボードにおいて、上記シグナルパッドをほぼ楕円形とし、楕円形の長軸を上記シグナルパッドの配列方向に対してほぼ４５゜傾けて配置した構造としたことを特徴とするタイミング校正用コンタクトボード。
【請求項３】 請求項２記載のタイミング校正用コンタクトボードにおいて、楕円の一端側にスルーホールが形成され、他端側をプローブとの接触部とした構造を特徴とするタイミング校正用コンタクトボード。
【請求項４】 請求項１乃至３に記載の半導体デバイス試験装置のタイミング校正用コンタクトボードの何れかにおいて、シグナルパッドが形成された面に沿って移動自在に支持された支持体と、この支持体に支持されて上記シグナルパッドに接触するシグナルピンと、このシグナルピンから離れた位置に支持され、上記グランドパッドと接触するグランドピンとを具備した構成としたことを特徴とするプローブ。
【請求項５】 請求項４記載のプローブにおいて、上記シグナルピンを同軸構造とし、この同軸構造によりインピーダンス整合した状態でコンタクトボードと信号の授受を行う構造としたことを特徴とするプローブ。
【請求項６】 請求項５記載のプローブにおいて、上記シグナルピンを挟んで対称位置に上記シグナルピンの外部導体をグランドパッドに接続するためのグランドピンを設けた構造としたことを特徴とするプローブ。
【請求項７】 請求項６記載のプローブにおいて、上記シグナルピンと上記グランドピンとの間の間隔は上記シグナルピンとグランドピンとの配列方向と対応する上記シグナルパッドの配列方向の配列の長さの約半分より長い距離はなして配置した構成としたことを特徴とするプローブ。
【請求項８】 請求項６又は７記載のプローブの何れかにおいて、上記グランドピンを上記シグナルピンを挟んで対称位置に複数のグランドピンを配置した構成としたことを特徴とするプローブ。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明に属する技術分野】この発明は半導体集積回路素子（以下半導体デバイスと称す）を試験する半導体デバイス試験装置に利用して好適なタイミング校正用コンタクトボード及びこのコンタクトボードに接触するプローブに関する。
【０００２】
【従来の技術】図７に半導体デバイス試験装置の概略の構成を示す。図中ＴＥＳは半導体デバイス試験装置の全体を示す。半導体デバイス試験装置ＴＥＳは主制御器１１と、パターン発生器１２、タイミング発生器１３、波形フォーマッタ１４、論理比較器１５、ドライバ１６、アナログ比較器１７、不良解析メモリ１８、論理振幅基準電圧源２１、比較基準電圧源２２、デバイス電源２３等により構成される。
【０００３】主制御器１１は一般にコンピュータシステムによって構成され、利用者が作製した試験プログラムにしたがって主にパターン発生器とタイミング発生器１３を制御し、パターン発生器１２から試験パターンデータを発生させ、このパターンデータを波形フォーマッタ１４で実波形を持つ試験パターン信号に変換し、この試験パターン信号を論理振幅基準電圧源２１で設定した振幅値を持った波形に電圧増幅するドライバ１６を通じて被試験デバイス１９に印加し記憶させる。
【０００４】被試験デバイス１１９から読み出した応答信号はアナログ比較器１７で比較基準電圧源２２から与えられる基準電圧と比較し、所定の論理レベル（Ｈ論理の電圧、Ｌ論理の電圧）を持っているか否かを判定し、所定の論理レベルを持っていると判定した信号は論理比較器１５でパターン発生器１２から出力される期待値と比較し、期待値と不一致が発生した場合は、その読み出したアドレスのメモリセルに不良があるものと判定し、不良発生毎に不良解析メモリ１８に不良アドレスを記憶し、試験終了時点で例えば不良セルの救済が可能か否かを判定する。
【０００５】ここで、タイミング発生器１３は被試験デバイス１９に与える試験パターン信号の波形の立上がりのタイミング及び立下りのタイミングを規定するタイミングと、論理比較器１５で論理比較のタイミングを規定するストローブパルスのタイミングを発生する。これらの各タイミングは利用者が作製した試験プログラムに記載され、利用者が意図したタイミングで被試験デバイス１９を動作させ、またその動作が正常か否かを試験できるように構成されている。
【０００６】図７では被試験デバイス１９の一つの入力ピンに試験パターン信号を供給する構成と、一つの出力ピンから出力される応答信号を取り込んで論理比較する構成を示しているが、現実には図７に示した構成が被試験デバイス１９のピンの数だけ設けられる。被試験デバイス１９がメモリであるものとすると６４ピン程度、被試験デバイス１９がロジックＩＣの場合は２５０〜５００ピン程度となる。
【０００７】これらの多数のピン数の各試験パターン供給路及び応答信号の取り込み通路の各信号伝搬遅延時間は一定値に揃えられている必要がある。各信号伝搬通路の信号伝搬遅延時間を一定値に揃える調整を一般にスキュー調整と称している。図８に試験パターン供給路のスキュー調整を行う様子を示す。被試験デバイス（図８では省略している。）の各ピンに対応して設けられるドライバ１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄ、にはタイミング発生器、パターン発生器、波形フォーマッタ等を内蔵した装置３０から試験パターン信号が入力される。各試験パターン信号の伝送路には可変遅延素子ＤＹ１、ＤＹ２、ＤＹ３、ＤＹ４が挿入され、この可変遅延素子ＤＹ１〜ＤＹ４の遅延時間を調整してテストヘッド４０に設けたＩＣソケット４３の各ピンに与えられる試験パターン信号の位相が一定値となるようにスキュー調整を行う。
【０００８】尚、テストヘッド４０はマザーボード４１と、ソケットボード４２とこのソケットボード４２に実装したＩＣソケット４３とによって構成される。図８ではＩＣソケット４３を１個だけ示すが、現実にはソケットボード４２にメモリ試験の場合は６４個程度のＩＣソケットが実装される。スキュー調整を行う場合にはＩＣソケット４３にコンタクトボード４４を装着し、コンタクトボード４４に形成したシグナルパッドを通じてＩＣソケット４３の各ピンにプローブ４５を接触させ、プローブ４５を通じてオシロスコープ４６にＩＣソケット４３に与えられる試験パターン信号を印加し、標準として定めたピンに印加される試験パターン信号とスキュー調整をすべきピンに印加される試験パターン信号との位相差を求め、この位相差がゼロとなるように可変遅延素子ＤＹ１乃至ＤＹ４を調整してスキュー調整が行われる。プローブ４５は自動位置決装置４７で自動的に位置決めされてコンタクトボード４４上に形成されたシグナルパッドに接触され、自動的にスキュー調整が行われる。
【０００９】尚、オシロスコープ４６には基準と定めた信号の位相と校正すべき信号との位相差を求める演算手段を具備し、半導体デバイス試験装置ＴＥＳにはオシロスコープ４６で求めた位相差に基づいて可変遅延素子ＤＹ１〜ＤＹ４の遅延時間を調整して可変遅延素子ＤＹ１〜ＤＹ４が接続された試験パターン信号供給路の伝搬時間が基準となる試験パターン信号供給路の伝搬遅延時間に合致させる調整を行う機能が装備されている。
【００１０】上述したように従来よりＩＣソケット４３にコンタクトボード４４を装着し、コンタクトボード４４を介してプローブ４５をＩＣソケット４３の各ピンに電気的に接触させ、各ドライバ１６Ａ〜１６Ｄから送られて来る校正用の試験パターン信号をオシロスコープ４６に送り込む構成としている。被試験デバイスのピン数が６４ピン程度に比較的少ない場合には図９に示すようにＩＣソケット４３の各ピンに電気的に接続されたシグナルパッド４４Ａに対し、このシグナルパッド４４Ａに隣接してグランドパッド４４Ｂを配置し、これと共にプローブ４５にはシグナルパッド４４Ａに接触するシグナルピン４５Ａと、グランドパッド４４Ｂに接触するグランドピン４５Ｂを設け、シグナルパッド４４Ａとグランドパッド４４Ｂにペアで接触してインピーダンス整合をさせた状態で試験パターン信号をプローブ４５に取り込む方法を採っていた。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】図９に示したように、従来は信号を取り出すシグナルパッド４４Ａに隣接してグランドパッド４４Ｂを並設し、インピーダンス整合させた状態を得ていた。然し乍ら、ピン数の多い被試験デバイスの場合にはシグナルパッド４４Ａに隣接してそれぞれに対してグランドパッド４４Ｂを並設できない状況となる。被試験デバイスのピン形式の一つにＢＧＡ（ボール・グリッド・アレイ）と呼ばれているピン形式がある。このピン形式のデバイスはデバイスの底面に半球状のピンが面上に配列される。この結果、ＩＣソケット４３のデバイス接触面には図１０に示すように円形のコンタクト４３Ａが形成される。コンタクトボード４４はこのコンタクト４３Ａに接触するコンタクトが絶縁板の一方の面に形成され、絶縁板の他方の面にこのコンタクトにスルーホールで接続されたシグナルパッド４４Ａ（図９参照）が他方の面に形成されて構成されるから、シグナルパッドが形成された領域にはシグナルパッドだけで満杯であり、グランドパッド４４Ｂ（図９）を形成する余地は無い。従って、図９に示したシグナルピン４５Ａとグランドピン４５Ｂを装備した標準的な構造のプローブ４５を用いることができない不都合が生じる。
【００１２】この発明の目的はＢＧＡ（ボール・グリッド・アレイ）のように限られた面積内に多数のピンを装備した半導体デバイスを装着するＩＣソケット用のコンタクトボードでもシグナルパッドとグランドパッドとを同時に接触してインピーダンス整合した状態で信号を取り込むことができる構造としたコンタクトボードとこのコンタクトボードに接触するプローブとを提案するものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】この発明の請求項１では被試験半導体デバイスが搭載されるソケットに装着され、ソケットの各端子に接触するコンタクトが一方の面に形成され、このコンタクトと電気的に接続されたシグナルパッドが他方の面に形成されたコンタクトボードにおいて、シグナルパッドが形成された面にシグナルパッドを取り囲んでグラウンドパッドを形成したタイミング校正用コンタクトボードを提案する。
【００１４】この発明の請求項２では請求項１記載のタミング校正用コンタクトボードにおいて、シグナルパッドをほぼ楕円形とし、楕円形の長軸をシグナルパッドの配列方向に対してほぼ４５゜傾けて配置した構造としたタイミング校正用コンタクトボードを提案する。この発明の請求項３では請求項２記載のタイミング校正用コンタクトボードにおいて、楕円の一端側にスルーホールが形成され、他端側をプローブとの接触部としたタイミング校正用コンタクトボードを提案する。
【００１５】この発明の請求項４では請求項１乃至３記載の半導体デバイス試験装置のタイミング校正用コンタクトボードの何れかにおいて、シグナルパッドが形成された面に沿って移動自在に支持された支持体と、この支持体に支持されてシグナルパッドに接触するシグナルピンと、このシグナルピンから離れた位置に支持され、グランドパッドと接触するグランドピントを具備して構成したプローブを提案する。
【００１６】この発明の請求項５では請求項４記載のプローブにおいて、シグナルピンを同軸構造とし、この同軸構造によりインピーダンス整合した状態でコンタクトボードと信号の授受を行う構造としたプローブを提案する。この発明の請求項６では請求項５記載のプローブにおいて、シグナルピンを挟んで対称位置にシグナルピンの外部導体をグランドパッドに接続するためのグランドピンを設けた構造としたプローブを提案する。
【００１７】この発明の請求項７では請求項６記載のプローブにおいて、シグナルピンとグランドピンとの間の間隔はシグナルピンとグランドピンとの配列方向に対応するシグナルパッドの配列方向の配列の長さの約半分より長い距離はなして配置した構成としたプローブを提案する。この発明の請求項８では請求項６又は７記載のプローブの何れかにおいて、シグナルピンを挟んで対称位置に複数のグランドピンを配置した構成としたプローブを提案する。
【００１８】
【作用】この発明によるコンタクトボードによればシグナルパッドを形成した領域を取り囲んでその周縁にグランドパッドを形成し、プローブにはシグナルパッドと接触するシグナルピンと、このシグナルピンからシグナルパッドの配列の長さの半分より長い距離はなれた対称位置にグランドピンを配置したから、シグナルピンをシグナルパッドに接触させればグランドピンは必ずグランドパッドに接触し、シグナルピンをシグナルパッドにまたグランドピンをグランドパッドに接触させることができ、この結果同軸構造のシグナルピンの外部導体を必ずグランドに接続することができる。
【００１９】従って、多数のピンを装備したＩＣソケットの場合でもインピーダンス整合が採れた状態でスキュー調整を実行することができる優れた作用効果が得られる。
【００２０】
【発明の実施の形態】図１にこの発明による半導体デバイス試験装置のタイミング校正用コンタクトボードと、このコンタクトボードに接触するプローブの概要を示す。４４はコンタクトボードの全体を示す。この発明によるコンタクトボード４４は図１０に示したＩＣソケット４３に示したコンタクト４３Ａに電気的に接触されるシグナルパッド４４Ａを有し、このシグナルパッド４４Ａが形成された領域の外側に周縁を取り囲んでグランドパッド４４Ｂを形成した点と、シグナルピン４５Ａを同軸構造とした点を特徴とするものである。グランドパッド４４Ｂはシグナルパッド４４Ａを形成した領域を取り囲んで一体に形成する。
【００２１】またこの発明ではシグナルパッド４４Ａを楕円形とし、楕円の長軸をシグナルパッド４４Ａの配列方向と約４５゜傾けて配置した構造も提案する。更に楕円形の一端側４４Ａ−１（図１）をプローブとの接触部４４Ａ−１とし、他端側にスルーホール４４Ａ−２を形成する。このように構成することにより狭いスペース内に比較的面積が広いシグナルパッド４４Ａを形成することができ、またスルーホール４４Ａ−２と接触部４４Ａ−１とを分離することができる利点も得られる。
【００２２】プローブ４５では例えば導電体によって構成された支持体４５Ｃにシグナルピン４５Ａとグランドピン４５Ｂ−１、４５Ｂ−２を装着する。図２にプローブ４５の具体的な構造の一例を示す。支持体４５Ｃにシグナルピン４５Ａとグランドピン４５Ｂ−１、４５Ｂ−２を装着する。この装着によりグランドピン４５Ｂ−１及び４５Ｂ−２は支持体４５Ｃに電気的に同電位に接続される。ここでグランドピン４５Ｂー２はグランドピン４５Ｂ−１の接触抵抗を低下させるために補助的に設けたグランドピンである。
【００２３】プローブ４５を構成する支持体４５Ｃのコンタクトボード４４と対向する辺のほぼ中央位置にシグナルピン４５Ａを装着し、このシグナルピン４５Ａの位置を中心として対称位置にグランドピン４５Ｂ−１を装着する。このグランドピン４５Ｂ−１の装着位置は図１に示すようにシグナルピン４５ＡからＬ１だけ離れて配置する。この距離Ｌ１はコンタクトボード４４に形成したシグナルパッド４４Ａの配列の長さＧ１の１／２より長い距離とする。
【００２４】このように、グランドピン４５Ｂ−１の装着位置を規定することにより、図１に示すシグナルピン４５Ａがシグナルパッド４４Ａの配列方向の中央に位置するシグナルパッド４４Ａに接触した状態でも、図３に示す状態でも、図４に示す状態でも何れの状態でもグランドピン４５Ｂ−１はコンタクトボード４４に形成したグランドパッド４４Ｂに必ず接触し、シグナルピン４５Ａの外部導体を確実にグランド電位に接続させることができる。
【００２５】図５にシグナルピン４５Ａの同軸構造の一例を示す。同軸構造の中心導体４５Ａ−１はグランドピン４５Ｂ−１又は４５Ｂ−２に用いたポゴピンを用いることができる。つまり、中心導体４５Ａ−１を構成するポゴピンは導電細管Ａと、この導電細管Ａの中空部にスライド自在に装着された棒状のコンタクトＢと、導電細管Ａ内に装着したバネＣとによって構成される。コンタクトＢにはバネＣによって導電細管Ａの端部から突出する方向に弾性的に偏倚が与えられ、自動位置決装置４７（図８参照）がプローブ４５を降下させてコンタクトＢがコンタクトボード４４に当接するとコンタクトＢはバネＣの偏倚力に抗して導電細管Ａの内部に押し込まれる。この弾性偏倚力によってコンタクトＢはコンタクトボード４４上のシグナルパッド４４Ａに弾性的に接触する。この接触の様子はグランドピン４５Ｂ−１及び４５Ｂ−２でも同様である。
【００２６】シグナルピン４５Ａでは中心導体４５Ａ−１を構成する導電細管Ａの外側に絶縁管４５Ａ−２が装着され、この絶縁管４５Ａ−２の外側に管状の外部導体４５Ａ−３が配置される。絶縁管４５Ａ−２の誘電率と、その厚みを適宜に設定し、外部導体４５Ａ−３をグランドつまり支持体４５Ｃに電気的に接続することにより中心導体４５Ａ−１は特定の特性インピーダンスに整合される。従って、グランドピン４５Ｂ−１と４５Ｂ−２を支持体４５Ｃを通じてシグナルピン４５Ａを構成する外部導体４５Ａ−３に電気的に接続しておくことにより、グランドピン４５Ｂ−１又は４５Ｂ−２がコンタクトボード４４のグランドパッド４４Ｂに接触することにより、シグナルピン４５Ａは必ずインピーダンス整合された状態でコンタクトＢがコンタクトボード４４のシグナルパッド４４Ａに接触し、インピーダンス整合された状態で信号を授受することができる。
【００２７】尚、図１乃至図４に示した実施例ではコンタクトボード４４に形成したシグナルパッド４４Ａを形成した領域の長手方向の両側にグランドパッド４４Ｂを形成した場合を説明したが、図６に示すようにシグナルパッド４４Ａを形成した領域の短辺方向の両側にグランドパッド４４Ｂを形成する形態に構成することもできる。またシグナルパッド４４Ａを形成する領域の形状も長方形に限らず正方形の場合もあり得ることも容易に理解できよう。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によればプローブ４５のシグナルピン４５Ａを同軸構造とし、コンタクトボード４４にシグナルパッド４４Ａを形成した領域を取り囲んで両側にグランドパッド４４Ｂを形成し、このグランドパッド４４Ｂに必ず接触するグランドピン４５Ｂ−１をプローブ４５に搭載したから、グランドピン４５Ｂ−１がグランドパッド４４Ｂに接触することによりプローブ４５のシグナルピン４５Ａの外部導体４５Ａ−３は必ずグランド電位に接続される。この結果、シグナルピン４５Ａは必ずインピーダンス整合が採れた状態でコンタクトボード４４のシグナルパッド４４Ａに接触し、インピーダンス整合が採れた状態で信号の授受を行うことができる。
【００２９】よって、波形品質を劣化させることなく、信号の授受を行うことができ、多ピンのＩＣソケットであるにも係わらず精度よくスキュー調整を行うことができる利点が得られる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】３９０００５１７５
【氏名又は名称】株式会社アドバンテスト
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| 【出願日】 |
平成１１年７月３０日（１９９９．７．３０） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６６１５３
【弁理士】
【氏名又は名称】草野 卓 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−４２００２（Ｐ２００１−４２００２Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年２月１６日（２００１．２．１６） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−２１７１２７ |
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