JP2000241498A

JP2000241498A - 半導体素子接続装置、半導体素子検査装置および検査方法

Info

Publication number: JP2000241498A
Application number: JP11040597A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Inoue; 和夫井上
Original assignee: JSR Corp
Current assignee: JSR Corp
Priority date: 1999-02-18
Filing date: 1999-02-18
Publication date: 2000-09-08

Abstract

(57)【要約】【課題】微細かつ高密度の半導体素子電極であって
も、精度よく電気的検査装置（治具）等との導通がで
き、効率よく半導体素子の検査ができ、しかも、繰り返
し使用しても異方導電性シートの導電部の異常変形がな
く、耐久性に優れ、長期間にわたって安定的に使用でき
る半導体素子接続装置を提供する。【解決手段】突起電極を有する半導体素子の電気的接
続装置であって、前記突起電極の位置決め板、該位置決
め板に一体的に構成され前記突起電極が接続される接続
部、および該接続部に対応した位置に導電部を有する異
方導電性弾性体とを配置してなることを特徴とする半導
体素子接続装置およびこれを用いた半導体素子検査装
置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＢＧＡ等の電極が
バンプ形状を有する半導体素子を検査対象とした半導体
素子接続装置および半導体素子検査装置に関するもので
ある。さらに詳しくは、半導体素子の電気的性能を異方
導電性シートを介在させて検査する際に、柔軟性を有す
る基板を介在させることにより被検査半導体素子の電極
と異方導電性シートの導電部との高精度な位置合せ、な
らびに被検査半導体素子の電極の変形の低減が可能な半
導体素子接続装置および半導体素子検査装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、機器の小型化、高性能化に伴
い、半導体素子の電極数は増加し、その電極間隔のピッ
チも微細化する傾向にある。また、ＢＧＡ等のようにそ
の裏面にバンプ形状の突起電極が形成されたパッケージ
ＬＳＩは、機器に実装する上において、その専有面積を
小さくできるためその重要性が高まってきており、これ
ら半導体素子の電気的検査等において、正確かつ確実な
電気的接続が必要になってきている。

【０００３】この種の半導体装置の電気的動作検査を行
う場合、球状接続端子に検査装置の検査針を接触させる
ため、球状接続端子をできるだけ変質させずに各球状接
続端子の電気的接続の検査を行なわなければならず、さ
らに検査の信頼性が高く、且つ低コストであることが要
求されている。従来の半導体検査装置としては、例えば
半導体用テストソケットを使用したものがある。この半
導体用テストソケットは、プローブ（検査針）を用いて
半導体装置の電気的動作を検査する構成となっている。
この検査方法は、半導体装置の下面に形成された複数の
球状接続端子に対応するよう検査用基板に複数のプロー
ブを配設しておき、このプローブの先端を直接球状接続
端子に接触させることにより検査を行う検査方法であ
る。

【０００４】すなわち、半導体用テストソケットは、半
導体装置の複数の球状接続端子と同一の配列に設けられ
た複数のプローブを有し、このプローブにはＵ字状に曲
げられた撓み部分が設けられている。そして、プローブ
の先端が半導体装置の球状接続端子に当接して押圧され
ると、撓み部分が変形して球状接続端子の損傷を軽減す
るようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たプローブ検査法により半導体装置の電気的な検査を行
う場合、球状接続端子の高さにバラツキがあるため、プ
ローブの先端との接続が十分でない場合が発生し、検査
精度が低下してしまうおそれがあるという問題点があっ
た。

【０００６】また、プローブにはＵ字状に曲げられた撓
み部分が設けられているものの、プローブの先端が球状
接続端子に当接したとき、半田により形成された球状接
続端子を変形させてしまうおそれがあった。この解決法
として、プローブの代わりに異方導電性シートを使用す
る方法がある。異方導電性シートは、厚さ方向にのみ導
電性を示すもの、または加圧されたときに厚さ方向にの
み導電性を示す多数の加圧導電性導電部を有するものな
どであり、種々の構造のものがあり、例えば特公昭５６
−４８９５１号公報、特開昭５１−９３３９３号公報、
特開昭５３−１４７７７２号公報、特開昭５４−１４６
８７３号公報などにより知られている。かかる異方導電
性シートは、回路基板等の電気検査の際に電極を傷つけ
ることなく、確実な電気的接続を達成できる点で有効で
あり、実用化されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記、異方導
電性シートを用いて、微細な電極ピッチを有するＢＧＡ
等の半導体素子の電気検査を行う場合、その半導体素子
の微細かつ高密度な電極と異方導電性シートの導電部と
の位置合わせが重要であり、電極間のピッチが微細かつ
高密度になるほどその重要性が増す。また、半導体素子
の電極が微細になるほど電極の検査工程での加圧による
変形が著しくなる傾向にあり、ハ゛ーンイン試験等の高温下の
試験では試験中の電極部の変形が、試験後の実装工程に
影響を与える場合もあり、これらの点でも技術的な対応
が求められてきている。しかし、従来においては、例え
ばその半導体素子の外形を元に位置決め板等で位置を規
制しても、素子製造時に生ずる外形の微妙な寸法バラツ
キ、そり、電極位置のずれ等により、半導体素子の電極
部と異方導電性シートの導電部との電気的接続が十分に
確保できるように、確実な位置合わせを行うことは容易
でなかった。また、従来においては、例えば粒径の小さ
いハンタ゛ホ゛ールを電極とする半導体素子を高温下で上面から
加圧した状態で検査した場合、ハンタ゛ホ゛ールの先端が平坦化
し、総厚が変わることにより試験後の実装の際に障害を
きたす例も現れてきた。

【０００８】本発明は以上のような問題点を解決するも
のであって、その目的は、検査対象であるＢＧＡ等の半
導体素子の電極間隔のピッチが微細であっても、また半
導体素子の外形に多少の寸法バラツキ、そり、電極位置
のずれ等があっても、半導体素子の電極部と異方導電性
シートの導電部との電気的接続が確保され、半導体電極
が微細で検査時の加圧により変形を起こしやすいもので
あってもその変形を十分に低減できる半導体素子接続装
置および半導体素子検査装置を提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、突起
電極を有する半導体素子の電気的接続装置であって、前
記突起電極の位置決め基板、該位置決め基板に一体的に
構成され前記突起電極が電気的に接続される接続部、お
よび該接続部に対応した位置に導電部を有する異方導電
性弾性体とを配置してなることを特徴とする半導体素子
接続装置を提供するものである。また、上記半導体素子
接続装置を用いた半導体素子検査装置を提供するもので
ある。また、上記半導体素子検査装置において、検査対
象半導体素子の被検査電極が該素子平面より突出した形
状を有し、該電極の一部が基板の開口部に挿入され、異
方導電性シートの導電部と圧接される機構を有する半導
体素子検査装置を提供するものである。また、本発明
は、上記の半導体素子検査装置を用いて、半導体素子の
電気的特性を検査する検査方法を提供するものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明において、半導体素子接続
装置およびそれを用いた半導体素子検査装置は、半導体
素子の突起電極の位置決め基板、該位置決め基板に一体
的に構成され前記突起電極が接続される接続部、および
該接続部に対応した位置に導電部を有する異方導電性弾
性体とから基本的に構成されている。これらを配置する
ことにより半導体装置の電気的接続および電気的検査を
行うことができる。

【００１１】本発明において、位置決め基板は、検査対
象半導体素子の各被検査電極に対応した位置に開口部を
設け、必要に応じて開口部の内部および開口部周辺が導
電材料で被覆されている。上記開口部の大きさは、突起
電極の電極径より小さな径であってもよく、また電極径
よりおおきな径であってもよい。該基板の開口部は、検
査対象半導体素子を異方導電性弾性体を介在させて電気
的検査を行う際に、検査対象半導体素子の電極あるいは
その一部が該開口部に挿入され、接続部を介して異方導
電性弾性体の導電部と電気的に接続されるものである。

【００１２】本発明の対象となる半導体素子は、フリッ
プチップ等のベアチップＬＳＩ，ＢＧＡ等のパッケージ
ＬＳＩ，ＭＣＭ等の複数の半導体素子が搭載されたモジ
ュール基板、回路基板等であり、特に、その電極が素子
平面から突出しているバンプ状のものに対して効果的で
ある。さらに、バンプはボール形状、円柱形状、角柱形
状のものが好ましく、ボール形状が特に好ましい。

【００１３】このような電極が半導体素子平面から突出
している被検査半導体素子であると、該突出電極の各々
を前記位置決め基板の対応する各開口部に挿入すること
により、半導体素子の電極部と異方導電性弾性体の導電
部とを正確に位置決めすることができる。そしてこの状
態で半導体素子の電気検査で通常行われる程度の加圧を
行えば、半導体素子の電極と異方導電性弾性体の導電部
との電気的接続が確保できる。

【００１４】また、半導体素子のバンプ状の電極の径に
対し、位置決め基板の開口部の径が小さい場合、挿入さ
れた電極はその先端が異方導電性弾性体に触れないた
め、その異方導電性弾性体の変形は十分に低減できる。
また、半導体素子のバンプ状の電極の径に対し、位置決
め基板の開口部の径が大きい場合、挿入された電極はそ
の先端が接続部に接し、異方導電性弾性体には直接触れ
ないため、その異方導電性弾性体の変形は十分に低減で
きる。さらに、異方導電性弾性体の導電部に対しては、
半導体素子の突起電極の先端形状が平面でなく、球状、
円錐状、角錐状、凹凸状などであった場合、接続部を板
状もしくはシート状にすることにより、さらに好ましく
は剛性にすることにより、該導電部には平面的に接する
ことができ、繰り返し使用において、該導電部の異常変
形が抑えられ、耐久性が得られ長期にわたり安定的に使
用できる。

【００１５】また、本発明の位置決め基板は、透明であ
っても不透明であってもよいが、半導体素子の電極部を
開口部に挿入する際に目視で確認できる点で透明である
方が好ましい。

【００１６】接続部は、上記位置決め基板に一体的に構
成され前記半導体素子の突起電極と前記異方導電性弾性
体の導電部とを電気的に接続される。従って該接続部
は、それに対応した位置に導電部を有する異方導電性弾
性体と重ね合わせて使用される。接続部は、前記位置決
め基板とは別に製造して一体化してもよいが、前記位置
決め基板と一体的に製造するのが好ましい。また、接続
部は、前記異方導電性弾性体と一体的に積層されていて
もよい。接続部の形状は特に制限はなく、種々の形状の
ものが使用できる。形状としては、例えば円形、正方
形、長方形などが挙げられる。また各接続部には機械的
変形に追随できるように、例えば図５に示されるよう
に、切れ目を入れたり、櫛状にしたりすることが出来
る。このような接続部を用いた場合、位置決め基板との
関係を図３（Ｄ）、図４（Ｈ）などに示す。

【００１７】接続部の厚さは、０．１〜１０００μｍが
好ましく、さらに好ましくは１〜５００μｍ、特に好ま
しくは１０〜２００μｍであり、箔状、フイルム状、シ
ート状あるいは板状でもよい。接続部の材料は、導電性
であれば特に制限はなく、各種金属、導電性無機材料、
導電性有機材料が使用できる。中でも好ましいのは、金
属であり、銅、金、銀、パラジウム、ロジウム、ニッケ
ル、鉄，ＳＵＳ、アルミニウム、コバルト、錫、亜鉛、
鉛あるいは、これらの積層体やこれらを含む合金などが
挙げられる。これらの中では、銅、金、銀、ニッケル、
鉄、パラジウム、ロジウム、あるいはこれらの積層体や
これらを含む合金などが好ましいものとして挙げられ、
特に銅や金の積層体やこれらを含む合金などが好ましい
ものとして挙げられる。また、図５のように、接続部に
切れ目を入れる構成では、接続部にバネ性を付与するこ
とが好ましく、その材料としてはリン青銅などを用いる
ことが好ましい。かかる構成の例としては、図３
（Ｄ）、図４（Ｈ）、図４（Ｉ）などが挙げられる。

【００１８】本発明に用いる異方導電性弾性体は、異方
導電性シートであったり異方導電性層であったりする
が、これらを以下「異方導電性シート」と総称する。異
方導電性シートとしては、その全面が厚さ方向に電気的
に導通性のものでもよいし、部分的に厚さ方向に電気的
に導通性のものでもよいが、好ましいのは、位置決め板
の各開口部に対応する位置に、各々厚さ方向に電気的に
導通性の導電部を有する異方導電性シートである。異方
導電性シートは、本発明の位置決め板に配置された接続
部に対応する部分（導電部）の表面が、シート平面上に
突起を有していてもよいし、平面でもよいし、またへこ
んで凹部となっていてもよい。また、本発明に用いる異
方導電性シートは、絶縁性で弾性を有する高分子物質中
に導電性粒子が充填され、厚さ方向に電気的に導通して
いるものが好ましく、特に、弾性を有する高分子物質で
構成された絶縁部中に、導電性粒子が密に充填されて構
成された複数の導電部が形成され、シートの厚さ方向に
電気的に導通しているものが好ましい。

【００１９】該導電部は異方導電性シートの全面に密に
配置されていてもよいが、隣接したもの同士の電気的シ
ョートを防止し、確実な導通を得られる点で、基板の開
口部に対応した位置に基板の開口径より大きな径で柱状
に配置したものが好ましい。

【００２０】上記異方導電性シートの導電部を構成する
導電粒子としては、例えばニッケル、鉄、コバルトなど
の磁性を示す金属粒子もしくはこれらの合金の粒子、ま
たはこれらの粒子に金、銀、パラジウム、ロジウムなど
の導電性のよい金属のメッキを施したもの、非磁性金属
粒子もしくはガラスビーズなどの無機質粒子またはポリ
マー粒子にニッケル、コバルトなどの導電性磁性体のメ
ッキを施したものなどを挙げることができる。これらの
中ではニッケル粒子の表面に金や銀のメッキを施した粒
子が好ましい。

【００２１】異方導電性シートの絶縁部を構成する絶縁
性で弾性を有する高分子物質としては、架橋構造を有す
る高分子物質が好ましい。かかる架橋構造を有する高分
子物質を得るために用いることができる高分子材料とし
ては、ポリブタジエン、天然ゴム、ポリイソプレン、ス
チレンーブタジエン共重合体ゴム、アクリロニトリルー
ブタジエン共重合体ゴム、スチレンーブタジエンブロッ
ク共重合体、およびこれら共役ジエン系重合体の水素添
加物、シリコーンゴム、エチレンープロピレン共重合体
ゴム、ウレタンゴム、ポリエステル系ゴム、クロロプレ
ンゴム、エピクロルヒドリンゴムなどを挙げることがで
きる。これらの中では、成形性、電気特性の点でシリコ
ーンゴムが好ましい。異方導電性シートは、上記成形材
料を用いて形成した層の厚さ方向に平行磁場をかけて、
その磁力によって導電粒子を移動させながら、硬化する
ことによって製造することができる。

【００２２】また、該位置決め基板の開口部は、接続部
を介して異方導電性シートの導電部と相対的位置が一致
するように配置するが、これらを一体的に配置して用い
てもよい。また、その状態で位置決め基板とと異方導電
性シートとが接合されていてもよい。

【００２３】また、本発明の位置決め基板と接続部と異
方導電性シートとは、別々に製造して組み合わせてもよ
いし、あらかじめこれらを一体化して製造してもよい
が、両者の位置合わせが正確にでき、位置合わせの手間
を省ける点で、一体化されていることが好ましい。これ
らを一体化するためには、接続部が配置された位置決め
板と異方導電性シートとをそれぞれ成形した後に、両者
の接合する面にシランカップリング剤等の接合剤を塗布
し加熱する方法、上記位置決め基板の存在下に異方導電
性シートを製造する方法等が挙げられる。

【００２４】本発明の位置決め基板と異方導電性シート
とは、位置決めピン等を利用することにより、相互に位
置合わせをし、位置決め基板とともに接続部を異方導電
性シートの導電部と同一位置に配置することができる。
このように配置した位置決め基板の側に、接続される半
導体素子や被検査半導体素子が設置される。

【００２５】以下、図面によって本発明を具体的に説明
する。図１は本発明の半導体素子接続装置もしくは半導
体素子検査装置およびそこに検査対象半導体素子を装着
した具体的構成例を示すものである。また、図２は、図
１とは異なる態様の半導体接続装置を用いて、半導体装
置と回路基板とを接続した構成を模式的に示したもので
ある。検査対象のパッケージＬＳＩ１の電極１ａは、パ
ッケージＬＳＩ１の面から突出しており、位置決め基板
２の開口部２ａに挿入され、接続部３に接している。一
方、異方導電性シート４は、厚さ方向に電気的に導電性
の導電部４ａを複数有し、その導電部４ａが接続部３に
対応した位置となるように位置決めピン５で位置を規制
されている。検査対象のパッケージＬＳＩ１の電極１
ａと位置決め基板２の開口部２ａに配置された接続部３
と異方導電性シート４の導電部４ａとは、加圧板６など
により十分な電気的接続を得る程度に加圧接触されてお
り、異方導電性シートの導電部と対応した位置から配線
を引き出した基板８を介して、パッケージＬＳＩの各電
極は外部の電気的検査測定機に接続されている。

【００２６】前記位置決め基板２に形成された凹部２ａ
に、半導体素子の突起電極（球状接続端子）１ａを挿入
させて各球状接続端子の位置決めを行い、この位置決め
が行われた状態を維持しつつ、前記球状接続端子などの
突起電極を前記位置決め板の開口部の導電体もしくは接
続部に押圧し、この押圧により前記接続部を介して、該
接続部に配置されている異方導電性シートの導電部と前
記突起電極とが電気的に接続される。このようにして前
記半導体素子等の電気的検査の試験を行うことができ
る。

【００２７】位置決め基板２の厚さは、実用的に好まし
くは０．０１〜３ｍｍ、より好ましくは０．０５〜２ｍ
ｍ、さらに好ましくは０．１〜１ｍｍ程度の厚みで用い
られる。この厚さは、検査対象ＩＣ基板等の突起電極の
突出高さを考慮して設定することができる。その場合、
位置決め基板２の厚さは、好ましくは半田ボールなどの
突起電極の高さの０．２〜０．９８であり、さらに好ま
しくは０．３〜０．９５であり、特に好ましくは０．５
〜０．９である。

【００２８】位置決め基板２の材質は、例えばポリイミ
ド樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂や、例えばポリ
エチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレ
ート樹脂などのポリエステル樹脂、塩化ビニル樹脂、ポ
リスチレン樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリエチ
レン樹脂、ポリプロピレン樹脂、アクリル樹脂、ポリブ
タジエン樹脂、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレ
ンサルファイド、ポリアミド、ポリオキシメチレン等の
熱可塑性樹脂、ポリブタジエン、天然ゴム、ポリイソプ
レン、スチレンーブタジエン共重合体ゴム、アクリロニ
トリルーブタジエン共重合体ゴム、スチレンーブタジエ
ンブロック共重合体、およびこれら共役ジエン系重合体
の水素添加物、シリコーンゴム、エチレンープロピレン
共重合体ゴム、ウレタンゴム、ポリエステル系ゴム、ク
ロロプレンゴム、エピクロルヒドリンゴムなどのゴムや
エラストマーなどが用いられる。これらの中では、耐熱
性、寸法安定性の点で熱硬化性樹脂が好ましく、特にポ
リイミド樹脂が好ましい。また機械的圧力や変形等の対
応の点でゴムやエラストマーが好ましい。また、これら
の効果を優位に得られる点で、熱硬化性樹脂とゴムもし
くはエラストマーとの積層体が好ましい。特にポリイミ
ド樹脂とシリコンゴムとの積層体が好ましい。かかる積
層体とする場合、熱硬化性樹脂層の厚さは、２０〜３０
０μｍが好ましく、さらに好ましくは３０〜２００μ
ｍ、特に好ましくは５０〜１５０μｍである。

【００２９】また、位置決め基板は、その熱膨張係数
が、非検査物の熱膨張係数と同等もしくはそれに近い材
料が好ましい。例えば、有機材料を用いたＢＧＡ等にお
いては、熱膨張係数が１×１０^― ⁵〜５×１０^― ⁵／℃程
度の材料が好ましく、さらに好ましくは１．５×１０^―
⁵〜３×１０^― ⁵／℃である。またフリップチップにおい
ては、熱膨張係数が１×１０^― ⁶〜７×１０^― ⁶／℃程度
の材料が好ましく、さらに好ましくは２×１０^― ⁶〜５
×１０^― ⁶／℃である。位置決め基板２の開口部２ａ
は、その内部を必要に応じて導電材料で被覆してもよ
い。また必要に応じてさらにその開口部周辺の表面も導
電材料で被覆されていてもよい。上記開口部２ａの内部
や開口部周辺を導電材料で被覆する場合、その被覆方法
としては、メッキ、スパッタ、エッチング等の方法で行
うことができる。導電材料としては、金、銀、銅、パラ
ジウム、ロジウムなどの導電性のよい金属が好ましく用
いられるが、他にニッケルなどを用いても良く、またこ
れらの合金を用いてもよい。

【００３０】かかる開口部は、例えば上記基板材料から
なるシートの所定位置に穴を開け、必要に応じてその内
部や開口部周辺を導電材料で被覆することにより製造す
ることができる。位置決め板の開口部の穴あけは、ＮＣ
(Numerical Control)制御のドリル穴あけ装置やレーザ
ー加工装置を用いて行うことができる。また、多数の
ピンを有する金型を用いて成形することによっても製造
できる。

【００３１】なお、上記開口部の大きさが、半導体素子
の突起電極の大きさよりも小さい場合は、該開口部の内
部の少なくとも一部を導電材料で被覆し、また必要に応
じてさらに開口部周辺の表面も導電材料で被覆し、半導
体素子の突起電極と接続部とを電気的に接続できるよう
にしておくことが好ましい。

【００３２】位置決め板の穴の形状は、特に制限はな
く、例えば図４に示されるように種々の形状が可能であ
る。例えば、その平面方向の断面は円形、楕円形、四
角、多角形など種々の形状が可能である。また、厚さ方
向の断面は、四角、台形、三角、曲線形など種々の形状
が可能である。基板の開口部の平面方向の断面形状は、
電極部の形状に合わせて円形であっても角形であっても
また異形のものであってもよい。また、開口部は、回路
基板の各電極に対応した位置に開ける必要がある。例え
ばＢＧＡの場合、その電極位置に対応して格子状（グリ
ッド）に配列して開けるのが好ましい。

【００３３】接続部３は、種々の形態が可能である。即
ち、平板であっても良く、また図５の（Ａ）〜（Ｈ）に
示されるように、その中に種々の形に切れ込みやくり抜
きが入っていてもよい。これらの中では平板であるもの
が好ましく、特に電気的導通をはかるために加圧された
ときの圧力に耐え得るよう剛体であることが好ましい。

【００３４】位置決め基板２の開口部２ａは、半導体素
子の球状接続端子等の突起電極径より大きくても小さく
てもよいが、特に突起電極径より大きい場合、半導体素
子の球状接続端子等の突起電極が接続部に接続され、必
要に応じて加圧されるので、該接続部３は、その圧力に
耐える剛体にするかあるいは変形可能な構成とされてい
ることが好ましい。接続部３は、剛体で特に平板である
と、加圧されたときに異方導電性シートの導電部の異常
変形が抑えられ、異方導電性シートの繰り返し使用耐久
性が向上する点で特に好ましい。

【００３５】また、変形可能な構成とされている場合、
（被検査）半導体素子が本発明の半導体接続装置に装着
された状態において、接続部は球状接続端子等の突起電
極の外形に沿って変形し、これにより接続部と球状接続
端子との接触面積は増大し、電気的な接続を確実に行う
ことができる。また、突起電極頂部の圧力による損傷も
防ぐことができる。

【００３６】また、上記のように導体層が変形するため
には接続部における導体層を薄く形成する必要があり、
該接続部の機械的強度が低下することが考えられる。し
かし、本発明においては、該接続部は位置決め板と異方
導電性シートに挟まれ、これらにより支持されているた
め、導体層の機械的強度は維持されている。

【００３７】例えば、図３（Ｃ）に示される形態におい
ては、接続部３はその内部に球状接続端子１ａが挿入さ
れうる径寸法の開口部３ａを有しており、また延出部３
ｂはこの開口部に向けて延出した構成とされている。従
って、各延出部３ｂの中央側端部は自由端とされてお
り、容易に変形可能な構成とされている。

【００３８】しかるに、この異方導電性シートは、主と
してゴムやエラストマーから構成されており、弾性変形
可能な緩衝部材となり得る。これにより、接続部に強い
力が印加されたような場合には、該異方導電性シートが
緩衝効果を発生させ、接続部に永久変形が発生すること
を防止することができ、よって接続状態において常に所
定の圧力が印加され、電気的接続の向上を図ることがで
き、常に安定した検査を実施することが可能となる。

【００３９】接続部は、該位置決め板に一体的に構成さ
れ前記半導体素子の突起電極が接続される。また該接続
部は、それに対応した位置に導電部を有する異方導電性
弾性体と重ね合わせて使用される。接続部は、前記位置
決め板とは別に製造して一体化してもよいが、前記位置
決め板と一体的に製造するのが好ましい。また、接続部
は、前記異方導電性弾性体と一体的に積層されていても
よい。

【００４０】接続部の好ましい製造方法の一例として、
前記位置決め板と一体的に製造する方法の例を次に示
す。図６に示すように、ポリイミド等からなる絶縁性シ
ートに、銅箔などの金属層を積層した積層体を用い、レ
ーザー加工などにより絶縁シート層に穴を形成し、図７
に示すような、絶縁層と金属層からなる積層体を製造す
る。なお、上記工程を経ずに、予めドリルやレーザー加
工等により穴を形成した絶縁シートを用意し、この絶縁
シートと金属シートとを積層して上記積層体を製造して
もよい。

【００４１】次に、図８に示すように、上記積層体の金
属層に、レジスト層を設け、該レジスト層をパターン現
像処理して、絶縁層の穴よりやや大きくレジスト層を除
去し、レジスト開口部を形成する。該レジスト開口部の
大きさは、絶縁層の穴径より２０〜１０００μｍ大きい
ことが好ましく、さらに好ましくは３０〜５００μｍ、
特に４０〜２００μｍ大きいことが好ましい。次に、図
９に示すように、積層体の金属層をコモン電極として、
上記レジスト開口部に、メッキ層を形成する。該メッキ
層としては、銅、ニッケル、金、銀などが好ましい例と
して挙げられ、さらに好ましい例として銅、ニッケル、
金が挙げられる。実用的には金属層として銅を用いた場
合は、メッキでニッケル層を形成した上に、金の層をメ
ッキ等で形成したものが好ましい。次に、レジスト層を
除去して、図１０に示すような接続部と位置決め板が一
体化された積層体が得られる。

【００４２】接続部３を構成する材料としては、金、
銀、銅、パラジウム、ロジウムなどの導電性のよい金属
が好ましく用いられ、またこれらの合金や積層体を用い
てもよい。これらの中では金、銀、銅が好ましく、また
これらの合金や他の金属との積層体などが好ましいもの
としてあげられる。

【００４３】続いて、位置決め機構として位置決め基板
を用いた構成の例について図１を用いて説明する。この
例では、半導体装置１に設けられた球状接続端子１ａと
接続部３を位置決めするのに、複数の凹部２ａが形成さ
れた位置決め基板２が用いられる。位置決め基板２は絶
縁材料よりなる平板状の基板本体に円錐台状の凹部２ａ
が形成された構成とされており、また凹部２ａの形成位
置は球状接続端子１ａと接続部３とが接続される規定位
置に対応するよう形成されている。さらに該接続部３に
対応して、異方導電シート４の導電部４ａが配置されて
いる。

【００４４】上記構成とされた半導体検査装置におい
て、球状接続端子１ａと接続部３とを位置決めするに
は、単に半導体装置１を位置決め基板２上に載置する。
位置決め基板２に形成された凹部２ａは球状接続端子２
ａと接続部３とが接続される規定位置に形成されてい
る。その断面は、図１では円柱状であり、図３では円錐
台形状となっている。よって、半導体装置１を位置決め
基板２上に載置することにより、球状接続端子１ａは凹
部２ａに案内されて接続部３と接続する（球状接続端子
１ａと接続部３とが接続された状態を図１、２、３
（Ｂ），３（Ｄ）に示す）。この状態で半導体素子１を
本発明の半導体素子検査装置に押圧することにより、半
導体素子１と異方導電シート４の導電部４ａとが電気的
に接続される。

【００４５】被検査対象半導体素子と位置決め板、接続
部および／または異方導電性シートとの相互の位置合わ
せは、上記のように開口部を有する位置決め基板のみで
も可能であるが、例えば図２に示されるような半導体素
子の外形で位置を合わせる位置合わせ板７などを併用す
ることができる。なお、半導体素子と位置決め板との位
置合わせは、半導体素子を位置決め板の上に乗せ、必要
に応じて加圧するだけでも良いが、振動を与えたり、吸
引してもよい。

【００４６】半導体素子１に対して電気的検査を行うに
は、上記のように半導体素子１に設けられている球状接
続端子１ａと、半導体検査装置に形成されている位置決
め基板および接続部３とを位置決めし、続いて半導体素
子１を半導体検査装置に押圧して球状接続端子１ａと接
続部３に対応して配置されている異方導電シート４の導
電部４ａとが電気的に接続される。半導体検査装置の異
方導電シート４側には、基板８を介して図示しない半導
体検査用テスターが接続されており、よって半導体検査
装置に装着された状態で半導体素子１に対し電気的動作
検査が実施される。

【００４７】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明するが、本発明
はこれらの実施例に限定されるものではない。実施例１図６に示すように、厚さ０．２ｍｍの片面銅貼りポリイ
ミド樹脂フィルムに、レーザー加工装置で、検査対象パ
ッケージＬＳＩの球状（径０．３ｍｍ、厚み０．２５ｍ
ｍ）のバンプ（０．５ｍｍピッチ）に対応した位置に
０．４ｍｍ径の穴を多数開け、図７に示すような積層体
を製造した。なお、基板の４隅には位置決めピン用のガ
イド穴を４点設け、位置決めならびに電極の変形を低減
するための柔軟性を持った位置決め板を製造した。

【００４８】次に、図８に示すように、上記積層体の金
属層表面に、レジスト層を設け、該レジスト層をパター
ン現像処理して、上記積層体に明けられた穴の径より５
０〜１００μｍ大きくレジスト層を除去し、レジスト開
口部を形成した。次に、図９に示すように、上記積層体
の金属層をコモン電極として、上記レジスト開口部に、
メッキ層を形成した。該メッキ層としては、まず、メッ
キでニッケル層を形成した上に、金の層をメッキで形成
した。次に、レジスト層を除去して、図１０あるいは図
１に示すような接続部と位置決め板が一体化された積層
体を製造した。

【００４９】次に、ペースト状の熱硬化型シリコーンゴ
ムに、平均粒径４０μmの金メッキしたニッケルよりな
る導電性磁性体粒子を１２体積％となる割合で混合して
成形材料を調製した。この成形材料を金型のキャビティ
内（厚み０．２５ｍｍ）に層状に配置した。この金型
は、各々電磁石で構成される上型と下型よりなり、上型
と下型には、それぞれ検査対象パッケージＬＳＩの電極
位置に対応したパターンの強磁性体部分と、それ以外の
非磁性体部分を有し成形材料と接する磁極板が設けられ
ている。

【００５０】また、上記の上型と下型の磁極板は、上記
イミドフィルムの４隅のガイド穴に相当する位置にガイ
ドピンをたてることにより位置合わせを行った。この状
態で上型と下型とを電磁石の間に挟み、異方導電性シー
ト材料層の厚さ方向に平行磁場を作用させて、導電性粒
子を金型内の強磁性体部分に集め、かつ磁場方向に並べ
させた。この状態で、圧力を加えながら１００℃、１時
間かけて異方導電性シート材料を硬化させて異方導電性
シートを製造した。上記のように成形金型の４隅にガイ
ドピンをたてることにより、４隅に位置合わせ用のガイ
ド穴を有する異方導電性シートが得られた。

【００５１】上記のようにして得られた接続部が配置さ
れた位置決め板および異方導電性シートを用いて、図１
に示した構成とし、無作為に抽出した１００個のパッケ
ージＬＳＩについて電気検査を行なった。パッケージＬ
ＳＩの各電極の間隔のピッチは０．５ｍｍと微細で、Ｉ
Ｃパッケージには若干のそり等が見られていたが、位置
合わせが容易かつ正確であり、対象としたパッケージＬ
ＳＩ全数の電気検査を精度よく行うことができた。

【００５２】実施例２被検査物として、０．３ｍｍ径の
ハンダボールを電極とし、電極間隔が０．５ｍｍピッチ
のマトリクス状の電極を有するＢＧＡを用い、実施例１
と同様にして１２５℃の高温下に上記構成の検査装置を
投入し、高温下での電気検査を行なった。その結果、無
作為に抽出した１０個のパッケージすべてについて電気
検査を精度よく行なうことができた。また、試験後の被
検査物の電極には側面にわずかな圧痕は見られるものの
ハンダボールの外径ならびに高さには６％以上の変化は
見られなかった。

【００５３】

【発明の効果】本発明の半導体素子検査装置よれば、半
導体素子の各電極部を位置決め板の開口部に挿入するこ
とにより、簡単な操作で正確に位置決めができ、さらに
半導体素子の電極部と異方導電性シートの導電部とを正
確に対応させることができ、この状態で半導体素子に加
圧を行えば、半導体素子の電極と異方導電性シートの導
電部との電気的接続が確保できる。そして、この位置決
めが行われた状態を維持しつつ半導体素子の電気的検査
を行うことにより、半導体素子と検査装置とを精度よく
接続することができ、検査が容易かつ高精度で効率的
に、検査の信頼性を向上させることができる。このため
微細かつ高密度の半導体素子電極であっても、精度よく
電気的検査装置（治具）等との導通ができ、効率よく半
導体素子の検査ができる。しかも、繰り返し使用しても
異方導電性シートの導電部の異常変形がなく、耐久性に
優れ、長期間にわたって安定的に使用できる。また、本
発明の構成にすることにより、高温下での試験において
も半導体素子のバンプ状の電極の変形を大幅に低減する
ことができるばかりでなく、異方導電性シートの繰り返
し使用耐久性にも優れている。さらに、ＢＧＡなどの半
導体素子の検査時に問題であった半田ボールなどの突起
電極の損傷、つぶれ、変形などを抑えることができ、耐
久性の向上がはかられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半導体素子検査装置の構成の一例を
示す説明図である。

【図２】本発明の半導体素子検査装置の構成の一例を
示す説明図である。

【図３】本発明の半導体素子検査装置の構成の一例を
示す説明図である。（Ａ）は各部分の配置展開図、
（Ｂ）は半導体素子を配置した図、（Ｃ）は接続部の平
面図、（Ｄ）は半導体素子を接続したときの拡大図であ
る。

【図４】本発明の半導体素子検査装置の構成の一例を
示す説明図で、突起電極と位置決め基盤と接続部の種々
の形態の例を示す断面図である。

【図５】本発明の半導体素子検査装置の接続部の種々
の形態の例を示す平面図である。

【図６】本発明の半導体素子検査装置の位置決め基盤
と接続部を製造する工程を示す説明図である。

【図７】本発明の半導体素子検査装置の位置決め基盤
と接続部を製造する工程を示す説明図である。

【図８】本発明の半導体素子検査装置の位置決め基盤
と接続部を製造する工程を示す説明図である。

【図９】本発明の半導体素子検査装置の位置決め基盤
と接続部を製造する工程を示す説明図である。

【図１０】本発明の半導体素子検査装置の位置決め基
盤と接続部を製造する工程を示す説明図である。

【符号の説明】

１検査対象のパッケージＬＳＩ１ａ電極２位置決め基板２ａ開口部２ｂ導電材料被覆３接続部４異方導電性シート４ａ導電部５位置決めピン６加圧板７位置合わせ板８基板９銅箔１０穴１１レジスト１２レジスト開口部１３メッキ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】突起電極を有する半導体素子の電気的接
続装置であって、前記突起電極の位置決め基板、該位置
決め基板に一体的に構成され前記突起電極が電気的に接
続される接続部、および該接続部に対応した位置に導電
部を有する異方導電性弾性体とを配置してなることを特
徴とする半導体素子接続装置。
【請求項２】接続部が剛性金属層である請求項１記載
の半導体素子接続装置。
【請求項３】前記異方導電性弾性体がその厚さ方向に
電気的に導通性を有する異方導電性シートであることを
特徴とする半導体素子接続装置。
【請求項４】前記異方導電性弾性体は、その厚さ方向
に電気的に導通性の複数の導電部が前記基板の開口部と
対応するように配置されてなることを特徴とする請求項
１記載の半導体素子接続装置。
【請求項５】検査対象半導体素子の被検査電極が、該
素子平面より突出した形状を有し、該被検査電極が位置
決め基板の開口部に挿入され、異方導電性弾性体の導電
部と圧接される機構を有する請求項１の半導体素子接続
装置。
【請求項６】位置決め板上に配置される前記半導体素
子の突起電極に対応した位置に凹部を有する位置決め基
板を用いたことを特徴とする請求項１の半導体素子接続
装置。
【請求項７】突起電極を有する検査対象半導体素子と
電気的検査装置の間に、半導体素子接続装置を介在させ
て当該素子の電気的検査を行う電気的検査装置であっ
て、該半導体素子接続装置が請求項１記載の半導体素子
接続装置であることを特徴とする半導体素子検査装置。
【請求項８】突起電極を有する検査対象半導体素子と
電気的検査装置の間に、異方導電性弾性体を介在させて
当該素子の電気的検査を行う電気的検査装置であって、
前記異方導電性弾性体と検査対象半導体素子との間に、
前記突起電極の位置決め基板および該位置決め基板に一
体的に構成され前記突起電極が接続される接続部を配置
してなり、該接続部は異方導電性弾性体の導電部に対応
した位置に配置してなり、前記異方導電性弾性体はその
厚さ方向に電気的に導通性を有することを特徴とする半
導体素子検査装置。
【請求項９】請求項７記載の半導体素子検査装置を用
いて、半導体素子の電気的特性を検査する検査方法。
【請求項１０】位置決め基板に、半導体素子の突起電
極を挿入して半導体素子の位置決めをすることを特徴と
する請求項９記載の半導体素子の電気的特性の検査方
法。