JP2001083209A - 半導体装置接続装置、半導体装置検査装置および検査方法 - Google Patents

半導体装置接続装置、半導体装置検査装置および検査方法

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JP2001083209A
JP2001083209A JP26047899A JP26047899A JP2001083209A JP 2001083209 A JP2001083209 A JP 2001083209A JP 26047899 A JP26047899 A JP 26047899A JP 26047899 A JP26047899 A JP 26047899A JP 2001083209 A JP2001083209 A JP 2001083209A
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semiconductor device
conductive
connection
inspection
positioning substrate
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Terukazu Kokubo
輝一 小久保
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    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
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    • H01L2224/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161Disposition
    • H01L2224/16151Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体装置に対する押圧荷重が小さい場合に
も、半導体装置の突起電極と、異方導電性シートの導電
部との安定した電気的接続が実現され、大きな耐久性を
有する半導体装置接続装置、半導体装置検査装置および
検査方法の提供。 【解決手段】 本発明の半導体装置接続装置は、突起電
極を有する半導体装置のための電気的接続装置であっ
て、前記突起電極を受けるよう表面に開口する貫通孔を
有する位置決め基板と、この位置決め基板の裏面におい
て前記貫通孔の開口を塞ぐよう一体に設けられた導電性
接続部と、この導電性接続部に対応した位置に導電路形
成部が位置するよう配置された異方導電性シートとによ
り構成されており、前記位置決め基板には、導電性接続
部を支持する接続部支持部が当該位置決め基板の厚さ方
向に変位可能な状態で形成されていることを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置接続装
置、半導体装置検査装置および検査方法に関し、更に詳
しくは、例えばBGA(Ball Grid Arra
y)などの電極がバンプ形状を有する半導体装置の電気
的性能を検査する際に、柔軟性を有する基板を介在させ
ることにより、半導体装置の突起電極の位置を異方導電
性シートの導電路形成部へ高精度に位置合わせをするこ
とができ、並びに半導体装置の突起電極の変形を低減す
ることのできる半導体装置接続装置、半導体装置検査装
置および検査方法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、機器の小型化、高性能化に伴
い、半導体装置の電極数は増加し、その電極間のピッチ
も微細化する傾向にある。また、例えばBGAなどのよ
うに一方の面にバンプ形状の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、その占有面積
を小さくできることからその重要性が高まってきてお
り、これら半導体装置の電気的動作検査などにおいて、
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検
査針を用いて行う場合には、突起電極に検査装置の検査
針を接触させるため、突起電極をできるだけ変質させず
に各突起電極の電気的動作検査を行わなければならない
がこれを実行することが困難であり、更に検査の信頼性
が低く、かつ、コストが高いという問題がある。
【0004】このような半導体装置の電気的動作検査に
用いられる半導体装置接続装置としては、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。この半
導体用テストソケットによる検査方法は、半導体装置の
例えば下面に形成された複数の突起電極に対応するよう
検査用基板に複数のプローブを配設しておき、このプロ
ーブの先端を直接突起電極に接触させることにより検査
を行うものである。
【0005】この半導体用テストソケットは、半導体装
置の複数の突起電極と同一の配列で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
導体装置の突起電極に当接して押圧されたときには、当
該撓み部分が変形することにより、突起電極に対する損
傷を軽減するようになっている。
【0006】しかしながら、上記の半導体装置の電気的
検査方法においては、突起電極の高さが不均一でバラツ
キがあるためにプローブの先端との接続が十分でない場
合が発生し、その結果、検査精度が低下するおそれがあ
るという問題があった。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
先端が突起電極に当接したとき、ハンダ合金により形成
されている突起電極を変形させてしまうおそれがある。
【0007】このような問題を解決することを目的とし
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路
が形成されるもの、厚さ方向に加圧されて圧縮されたと
きに厚さ方向にのみ導電路が形成される加圧導電路形成
部を有するものなど、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51−9339
3号公報、特開昭53−147772号公報、特開昭5
4−146873号公報などにより知られている。この
ような異方導電性シートは、回路基板などの電気的動作
検査の際に電極を傷つけることがなく、確実な電気的接
続を達成できる点で有用であり、実用化されている。
【0008】しかしながら、異方導電性シートを用いて
微細な電極ピッチを有する半導体装置の電気的動作検査
を行う場合には、その半導体装置の微細かつ高密度な突
起電極と、異方導電性シートの導電路形成部との位置合
わせが重要であるが、突起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大きくなる。また、半導体
装置の突起電極が微細になるほど、検査工程での押圧に
よる電極の変形が著しくなる傾向にあり、例えば、ハン
ダ合金よりなる粒径の小さい球状の突起電極を有する半
導体装置に対してバーンイン試験などの高温下での試験
を行った場合には、当該突起電極が変形してしまい、そ
の結果、試験後の実装工程に影響を与える場合があると
いう問題がある。更に、半導体装置の製造時に生ずる外
形の微妙な寸法のバラツキ、反りまたは電極位置のずれ
などにより、半導体装置の突起電極と異方導電性シート
の導電路形成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はない。
【0009】以上のような問題を解決するために、図1
6に示す構成の半導体装置接続装置が提案されている。
なお、同図においては、説明の便宜上、位置決め基板8
0と、異方導電性シート100とが離間した状態で示さ
れている。この例の半導体装置接続装置においては、後
述するように、半導体装置110の突起電極110aを
受容するための貫通孔81を有する位置決め基板80
と、この位置決め基板80の貫通孔81の下方側開口を
塞ぐよう一体的に設けられた導電性接続部90と、この
導電性接続部90に対応した位置に導電路形成部101
が位置するよう配置された異方導電性シート100とに
より構成されている。
【0010】位置決め基板80においては、半導体装置
110の突起電極110aの各々の位置に対応して、例
えば突起電極110aの最大径より大きい円柱状の貫通
孔81が格子状に配列した状態で形成されている。
【0011】導電性接続部90は、例えば金属板により
形成された平板状のものであって、その形態が変形でき
るよう特定の位置にスリット91が形成された構造であ
る。
【0012】異方導電性シート100は、当該異方導電
性シート100の厚さ方向に伸びる複数の導電路形成部
101と、これらの導電路形成部101を相互に絶縁す
る絶縁部102とよりなり、導電路形成部101の各々
は、当該異方導電性シート100の面方向において、各
導電性接続部90の位置(位置決め基板80の各貫通孔
81に対応する位置)に従って配置されている。
【0013】このような半導体装置接続装置によれば、
突起電極110aの各々が位置決め基板80の対応する
各貫通孔81に挿入された状態とすることにより、半導
体装置110の突起電極110aの各々を異方導電性シ
ート100の導電路形成部101に対して正確に位置合
わせをすることができ、また、導電性接続部90にスリ
ット91が形成されていることにより、半導体装置11
0が装着された状態において、導電性接続部90が突起
電極110aの外形に沿って変形するので、突起電極1
10aの高さバラツキを有効に吸収することができる。
【0014】しかしながら、上記の半導体装置接続装置
においては、半導体装置110の突起電極110aと異
方導電性シート100の導電路形成部101とが確実に
電気的に接続された状態とするためには、半導体装置1
10に大きな荷重をかけて押圧しなければならず、突起
電極110aに大きな力が作用するために当該突起電極
110aが損傷または変形してしまい、結果として、高
い耐久性が得られないという問題がある。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上のよう
な事情に基づいてなされたものであり、その目的は、半
導体装置に対する押圧荷重が小さい場合にも、半導体装
置の突起電極と、異方導電性シートの導電路形成部との
安定した電気的接続が実現され、高い耐久性を有する半
導体装置接続装置を提供することにある。また、本発明
の他の目的は、突起電極を有する半導体装置を検査対象
として、その電気的動作検査を、高い信頼性をもって容
易に実施することができる半導体装置検査装置を提供す
ることにある。更に、本発明の他の目的は、突起電極を
有する半導体装置を検査対象として、その電気的動作検
査を、高い信頼性をもって容易に実施することができる
検査方法を提供することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置接続
装置は、突起電極を有する半導体装置のための電気的接
続装置であって、前記突起電極を受けるよう表面に開口
する貫通孔を有する位置決め基板と、この位置決め基板
の裏面において前記貫通孔の開口を塞ぐよう一体に設け
られた導電性接続部と、この導電性接続部に対応した位
置に導電路形成部が位置するよう配置された異方導電性
シートとにより構成されており、前記位置決め基板に
は、導電性接続部を支持する接続部支持部が当該位置決
め基板の厚さ方向に変位可能な状態で形成されているこ
とを特徴とする。
【0017】本発明の半導体装置接続装置において、接
続部支持部は、位置決め基板において、その貫通孔を包
囲する部分の周囲にスリットが形成されてなる接続部支
持片よりなることが好ましい。
【0018】本発明の半導体装置接続装置においては、
異方導電性シートが、位置決め基板に一体に設けられて
いることが好ましい。
【0019】また、本発明の半導体装置接続装置におい
ては、導電性接続部が金属板よりなることが好ましい。
【0020】本発明の半導体装置検査装置は、突起電極
を有する半導体装置を検査対象として、その電気的動作
検査を行う半導体装置検査装置であって、当該半導体装
置検査装置は、上記の半導体装置接続装置を備えてなる
ことを特徴とする。
【0021】本発明の検査方法は、突起電極を有する半
導体装置を検査対象として、その電気的動作検査を行う
検査方法であって、当該検査方法は、上記の半導体装置
検査装置を用いて行うことを特徴とする。
【0022】
【作用】本発明の半導体装置接続装置によれば、位置決
め基板に形成された、導電性接続部を支持する接続部支
持部が当該位置決め基板の厚さ方向に変位可能なので、
導電性接続部を介して半導体装置の突起電極を異方導電
性シートの導電路形成部に押圧して電気的接続を行う場
合において、突起電極の高さバラツキを有効に吸収する
ことができると共に、押圧荷重が小さい場合にも突起電
極と導電路形成部との安定した電気的接続を実現するこ
とができ、これにより、突起電極と導電路形成部との接
触安定性が十分に高くなり、突起電極の損傷、つぶれま
たは変形などを防ぐことができ、高い耐久性が得られ
る。
【0023】本発明の半導体装置接続装置においては、
導電性接続部が金属板より形成されることにより、突起
電極と導電路形成部との電気的接続を押圧して行うとき
に、異方導電性シートの導電路形成部の例えば歪みなど
の異常変形の発生を防止することができる。
【0024】本発明の半導体装置検査装置によれば、上
記の半導体装置接続装置を備えてなるので、検査対象で
ある半導体装置の電気的動作検査を、高い信頼性をもっ
て容易に実施することができる。
【0025】本発明の検査方法によれば、上記の半導体
装置検査装置を用いて行われるので、検査対象である突
起電極を有する半導体装置の電気的動作検査を、高い信
頼性をもって容易に実施することができる。
【0026】
【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。本発明の半導体装置接続装置は、突起電極を有す
る半導体装置の電気的接続を達成するためのものであ
る。ここに、対象となる接続されるべき半導体装置は、
例えば、フリップチップなどのベアチップLSI、BG
AなどのパッケージLSIまたは複数のマルチチップモ
ジュール(MCM)などが搭載されたモジュール基板若
しくは回路基板などである。また、半導体装置の例えば
下面から突出した突起電極の形状は、特に限定されるも
のではないが、例えばボール形状、円柱形状または角柱
形状のものが好ましく、特にボール形状のものが好まし
い。
【0027】図1は、本発明の半導体装置接続装置を備
えてなる検査装置の各構成部材を離間した状態で示した
説明用断面図であり、図2は、図1の検査装置の押圧し
た状態を示した説明用断面図である。この例において
は、半導体装置としてパッケージLSI1を検査対象と
しており、当該パッケージLSI1には、その下面より
突出するよう格子状に配列された複数の半球形状の例え
ばハンダ合金よりなる突起電極(以下、「球状接続端
子」という。)1aが設けられている。また、これらの
図において、10は半導体装置接続装置であり、50は
半導体装置接続装置10を備えてなる検査装置である。
【0028】半導体装置接続装置10は、後述するよう
に、パッケージLSI1の球状接続端子1aの各々の位
置に対応して形成された、当該球状接続端子1aを上方
側開口より受容する貫通孔21を有する位置決め基板2
0と、この位置決め基板20に一体的に形成され、貫通
孔21の下方側開口を塞ぐ導電性接続部30と、この導
電性接続部30に対応した位置に導電路形成部41が位
置するよう配置された異方導電性シート40とにより構
成されている。
【0029】また、検査装置50は、上記の半導体装置
接続装置10と、パッケージLSI1の上方に配置され
た、当該パッケージLSI1を下方に押圧するための加
圧板51と、異方導電性シート40の導電路形成部41
と電気的に接続される配線基板52と、当該配線基板5
2に電気的に接続された検査電極を有する検査装置(図
示せず)とにより構成されている。
【0030】図3は、上記の位置決め基板20の一部を
示す平面図であり、図4は、図3におけるA−A断面図
である。なお、図4では、説明の便宜上、導電性接続部
30と異方導電性シート40とが離間した状態で示され
ているが、実際に、位置決め基板20と異方導電性シー
ト40とは後述する接合剤などによって接合されてい
る。位置決め基板20においては、パッケージLSI1
の球状接続端子1aの各々の位置に対応して貫通孔21
が縦横に並んで格子状に配列された状態で形成されてい
る。そして、各々の貫通孔21を包囲する周辺部分の周
囲において、当該貫通孔21の横方向の両側方と、縦方
向の上方および下方の一方とに全体としてコ字状に伸び
るスリット22aが形成されると共に、縦方向の上方お
よび下方の他方に隣接する貫通孔21との間に直線状の
スリット22bが形成されており、これにより、接続部
支持部、すなわち舌片状の接続部支持片23が形成され
ている。ここに、接続部支持片23は、後述するよう
に、位置決め基板20の厚さ方向に変位することができ
ればよく、その形状は特に限定されるものではない。直
線状のスリット22bは、接続部支持片23の変位に対
する抵抗を減ずるものである、必須のものではない。ま
た、この位置決め基板20の4隅には、位置決めピン6
(図1参照)が貫通するためのガイド用貫通孔24が形
成されている。
【0031】貫通孔21の形状は、特に限定されるもの
ではないが、球状接続端子1aを受容することができる
点で、例えば円柱状のものであることが好ましい。また
この例においては、貫通孔21の径は、球状接続端子1
aの最大径よりも大きいものとされ、球状接続端子1a
の最大径の例えば1.05〜2倍、好ましくは1.1〜
1.6倍、更に好ましくは1.2〜1.4倍となる大き
さとされる。
【0032】位置決め基板20の材質は、柔軟性を有す
る基板を形成することができる電気絶縁性のものであれ
ばよく、例えば、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂などの
熱硬化性樹脂、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
オキシメチレンなどの熱可塑性樹脂、ポリブタジエンゴ
ム、天然ゴム、ポリイソプレンゴム、スチレン−ブタジ
エン共重合体ゴム、アクリロニトリル−ブタジエン共重
合体ゴム、スチレン−ブタジエンブロック共重合体ゴ
ム、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−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若しくはエラストマ
ーなどが用いられる。これらの中では、耐熱性および寸
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、機械的圧力や変形などの対応
の点でゴム若しくはエラストマーが好ましい。更に、こ
れらの効果を優位に得られる点で、熱硬化性樹脂と、ゴ
ム若しくはエラストマーとの積層体が好ましく、特にポ
リイミド樹脂とシリコー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、例
えば20〜300μmであり、好ましくは30〜200
μm、更に好ましくは50〜150μmである。
【0033】また、位置決め基板20の熱膨張係数は、
パッケージLSI1の基板の熱膨張係数と同等か若しく
はそれに近いものが好ましく、具体的には1×10-5
5×10-5/℃であることが好ましく、更に1.5×1
-5〜3×10-5/℃であることが好ましい。
【0034】位置決め基板20は、透明なものであって
も不透明なものであってもよいが、パッケージLSI1
の球状接続端子1aを貫通孔21に挿入する際に目視で
確認できる点で、透明なものであることが好ましい。
【0035】位置決め基板20の厚さは、実際の球状接
続端子1aの突出高さより小さい範囲で設定されるもの
であり、この位置決め基板20の厚さと球状接続端子1
aの突出高さとの比(位置決め基板20の厚さ/球状接
続端子1aの突出高さ)が、例えば0.2〜0.98、
好ましくは0.3〜0.95、更に好ましくは0.5〜
0.9とされ、これにより、当該位置決め基板20の具
体的な厚さは、例えば0.01〜3mm、好ましくは
0.05〜2mm、更に好ましくは0.1〜1mmであ
る。
【0036】導電性接続部30は、位置決め基板20に
形成された貫通孔21の下方側開口を塞ぐよう、接続部
支持片23の下面に一体的に形成されている。
【0037】導電性接続部30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
有機材料が使用される。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若しくは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、パラジウ
ム、ロジウム、ニッケル、鉄あるいはこれらの積層体若
しくは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若しくは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。
【0038】この導電性接続部30は、例えば、図5
(イ)に示されるように、平面形状が正方形の平板状の
ものであるが、これに限定されず、図5(ロ)に示され
るような平面形状が円形の平板状のものであってもよ
い。また、導電性接続部30は、特に電気的導通を得る
ために加圧されたときの圧力に耐えるよう球状接続端子
1aの材料よりも剛体であることが好ましい。
【0039】導電性接続部30の厚さは、例えば0.1
〜1000μmであり、好ましくは1〜500μmであ
り、更に好ましくは10〜200μmである。
【0040】異方導電性シート40は、全体が厚さ方向
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、好ましくは、厚さ
方向に伸びる複数の導電路形成部41と、これらの導電
路形成部41を相互に絶縁する絶縁部42とよりなり、
導電路形成部41の各々は、当該異方導電性シート40
の面方向において、各導電性接続部30の位置(位置決
め基板20の各貫通孔21に対応する位置)に従って配
置されているものである。また、この例においては、異
方導電性シート40の4隅に置いて、位置決めピン6が
貫通するためのガイド用貫通孔43(図1参照)が形成
されている。
【0041】異方導電性シート40における導電路形成
部41は、絶縁性の弾性高分子物質中に導電性粒子が含
有されて構成され、好ましくは弾性高分子物質中に導電
性粒子が厚さ方向に並んだ状態で配向されて構成されて
いる。従って、異方導電性シート40は、その厚さ方向
に電気的に導通していることが好ましく、特に、弾性高
分子物質で構成された絶縁部42中に導電性粒子が当該
シートの厚さ方向に並んだ状態で配向されて複数の導電
路形成部41が形成され、厚さ方向に電気的に導通して
いることが好ましい。また、この導電路形成部41は、
厚さ方向に加圧されて圧縮されたときに抵抗値が減少し
て導電路が形成される、加圧導電路形成部とすることも
できる。
【0042】また、異方導電性シート40において、導
電路形成部41は、図示のように、その上面および下面
が絶縁部42の上面および下面より僅かに突出した状態
に形成されていることが好ましいが、これに限定される
ものではない。
【0043】異方導電性シート40の導電路形成部41
を構成する導電性粒子としては、例えばニッケル、鉄、
コバルトなどの磁性を示す金属粒子若しくはこれらの合
金の粒子またはこれらの金属を含有する粒子、またはこ
れらの粒子を芯粒子とし、当該芯粒子の表面に金、銀、
パラジウム、ロジウムなどの導電性の良好な金属のメッ
キを施したもの、あるいは非磁性金属粒子若しくはガラ
スビーズなどの無機質粒子またはポリマー粒子を芯粒子
とし、当該芯粒子の表面に、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が挙げられる。
これらの中では、ニッケル粒子を芯粒子とし、その表面
に金や銀などの導電性の良好な金属のメッキを施したも
のを用いることが好ましい。
【0044】異方導電性シート40の絶縁部42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。架橋構造を有する高
分子物質を得るために用いることのできる高分子物質用
材料としては、種々のものを用いることができ、その具
体例としては、ポリブタジエンゴム、天然ゴム、ポリイ
ソプレンゴム、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム、ア
クリロニトリル−ブタジエン共重合体ゴムなどの共役ジ
エン系ゴムおよびこれらの水素添加物、スチレン−ブタ
ジエンブロック共重合体ゴムなどのブロック共重合体ゴ
ムおよびこれらの水素添加物、シリコーンゴム、エチレ
ン−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
ムなどが挙げられる。以上において、成形加工性および
電気特性の観点から、シリコーンゴムを用いることが好
ましい。
【0045】以上のような半導体装置接続装置10を得
るためには、位置決め基板20、導電性接続部30およ
び異方導電性シート40の各構成部材を別々に製造して
その各々の構成部材を組み合わせてもよいが、各構成部
材の位置合わせを正確にかつ容易に行うことができる点
で、各々の構成部材を一体化させて製造することが好ま
しい。
【0046】以下に、半導体装置接続装置10の好まし
い製造方法の一例について説明する。図8に示すよう
に、例えばポリイミドなどからなる絶縁性層20aの一
面に銅箔などの金属層20bを積層した積層体に対し、
例えば数値制御方式によるドリル穴あけ装置若しくはレ
ーザー加工装置などにより、図9に示すように、絶縁層
20aに複数の孔21aを形成する。なお、上記工程に
よらずに、予め孔を形成した絶縁層を用意し、この絶縁
層に金属層を積層して上記の積層体を得ることもでき
る。また、貫通孔を有する積層体は、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得ることができ
る。
【0047】次に、図10に示すように、孔21aを有
する積層体の金属層20bの表面にレジスト層30aを
設け、当該レジスト層30aをパターン現像処理して、
絶縁層20aの孔21aよりやや大きいレジスト開口部
分30bを形成する。当該レジスト開口部分30bの大
きさは、絶縁層20aの孔21aの径より例えば20〜
1000μm程度大きいことが好ましく、更に30〜5
00μm程度大きいことが好ましく、特に40〜200
μm程度大きいことが好ましい。
【0048】図11に示すように、この積層体の金属層
20bをコモン電極として、上記レジスト開口部分30
bに、メッキ層30cを形成する。当該メッキ層30c
を形成する金属としては、銅、ニッケル、金または銀な
どが好ましい例として挙げられ、更に好ましい例として
銅、ニッケルまたは金が挙げられる。実用的には、金属
層20bとして銅を用いた場合には、メッキでニッケル
層を形成した上に、更にメッキで金の層を形成したもの
が好ましい。
【0049】そして、レジスト層30aを除去すること
により、図12に示すように、導電性接続部30が一体
的に形成された積層体が得られる。得られた積層体にお
いて、舌片状の接続部支持片23が形成されるように、
スリット22aおよび22bを形成することにより、図
4に示すような、導電性接続部30が一体的に形成され
た位置決め基板20が得られる。
【0050】次に、異方導電性シート40の好ましい製
造方法について説明する。先ず、硬化されて弾性高分子
物質となる高分子物質用材料中に、導電性粒子を分散さ
せることにより、シート形成材料を調製する。
【0051】シート形成材料中には、高分子物質用材料
を硬化させるための硬化触媒を含有させることができ
る。このような硬化触媒としては、有機過酸化物、脂肪
酸アゾ化合物、ヒドロシリル化触媒などを用いることが
できる。硬化触媒として用いられる有機過酸化物の具体
例としては、過酸化ベンゾイル、過酸化ビスジシクロベ
ンゾイル、過酸化ジクミル、過酸化ジターシャリーブチ
ルなどが挙げられる。硬化触媒として用いられる脂肪酸
アゾ化合物の具体例としては、アゾビスイソブチロニト
リルなどが挙げられる。ヒドロシリル化反応の触媒とし
て使用し得るものの具体例としては、塩化白金酸および
その塩、白金−不飽和基含有シロキサンコンプレック
ス、ビニルシロキサンと白金とのコンプレックス、白金
と1,3−ジビニルテトラメチルジシロキサンとのコン
プレックス、トリオルガノホスフィンあるいはホスファ
イトと白金とのコンプレックス、アセチルアセテート白
金キレート、環状ジエンと白金とのコンプレックスなど
の公知のものが挙げられる。硬化触媒の使用量は、高分
子物質用材料の種類、硬化触媒の種類、その他の硬化処
理条件を考慮して適宜選択されるが、通常、高分子物質
用材料100重量部に対して3〜15重量部である。
【0052】次いで、図13に示すように、このシート
形成材料を金型60内において処理することにより、シ
ート形成材料層40Aが形成される。この金型60にお
いては、一方の型板61と他方の型板62とが平行に対
向して配置されており、これら一方の型板61の上面お
よび他方の型板62の下面に電磁石63および64が配
置されており、また一方の型板61および他方の型板6
2の間には、目的とする異方導電性シート40の厚みと
同等の厚みを有する枠状の板状スペーサ65が設けられ
ている。そして、一方の型板61においては、強磁性体
よりなる板状の基材61aの下面に、目的とする導電路
形成部41の配置パターンに対掌なパターンに従って強
磁性体部分Mが形成され、この強磁性体部分M以外の部
分には非磁性体部分Nが形成されている。また、他方の
型板62においては、強磁性体よりなる板状の基材62
aの上面に、目的とする導電路形成部41の配置パター
ンと同一のパターンに従って強磁性体部分Mが形成さ
れ、この強磁性体部分M以外の部分には非磁性体部分N
が形成されている。
【0053】一方の型板61および他方の型板62の各
々における強磁性体部分Mを構成する材料としては、
鉄、ニッケル、コバルトまたはこれらの合金などを用い
ることができる。また、一方の型板61および他方の型
板62の各々における非磁性体部分Nを構成する材料と
しては、銅などの非磁性金属、ポリイミドなどの耐熱性
樹脂などを用いることができる。
【0054】そして、電磁石63および64を作動させ
ることにより、一方の型板61の強磁性体部分Mからこ
れに対応する他方の型板62の強磁性体部分Mに向かう
方向に平行磁場が作用する。その結果、シート形成材料
層40Aにおいては、当該シート形成材料層40A中に
分散されていた導電性磁性体粒子が、一方の型板61の
強磁性体部分Mとこれに対応する他方の型板62の強磁
性体部分Mとの間に位置する部分に集合し、更に好まし
くは当該シート形成材料層40Aの厚さ方向に配向す
る。そして、この状態において、シート形成材料層40
Aを硬化処理することにより、図14に示すように、一
方の型板61の強磁性体部分Mとこれに対応する他方の
型板62の強磁性体部分Mとの間に、導電性磁性体粒子
が密に充填された導電路形成部41が形成され、その周
囲に導電性磁性体粒子が全くあるいは殆ど存在しない絶
縁部42が形成されて異方導電性シート40が形成され
る。
【0055】以上において、シート形成材料層40Aの
硬化処理は、平行磁場を作用させたままの状態で行うこ
ともできるが、平行磁場の作用を停止させた後に行うこ
ともできる。シート形成材料層40Aに作用される平行
磁場の強度は、平均で200〜10000ガウスとなる
大きさが好ましい。また、平行磁場を作用させる手段と
しては、電磁石の代わりに永久磁石を用いることもでき
る。このような永久磁石としては、上記の範囲の平行磁
場の強度が得られる点で、アルニコ(Fe−Al−Ni
−Co系合金)、フェライトなどよりなるものが好まし
い。
【0056】シート形成材料層40Aの硬化処理は、使
用される材料によって適宜選定されるが、通常、加熱処
理によって行われる。加熱によりシート形成材料層40
Aの硬化処理を行う場合には、電磁石63および64に
ヒーターを設ければよい。具体的な加熱温度および加熱
時間は、シート形成材料層40Aを構成する高分子物質
用材料などの種類、導電性磁性体粒子の移動に要する時
間などを考慮して適宜選定される。
【0057】以上のようにして、導電性接続部30が一
体的に形成された位置決め基板20と、異方導電性シー
ト40とをそれぞれ成形した後に、両者の接合する面に
例えばシランカップリング剤などの接合剤を塗布し加熱
することにより、半導体装置接続装置10が得られる。
【0058】半導体装置接続装置10は、以下のように
して、パッケージLSI1の球状接続端子1aを検査装
置の検査電極に電気的に接続することができる。図2に
示すように、パッケージLSI1を位置決め基板20上
に載置し、当該パッケージLSI1の球状接続端子1a
が位置決め基板20の貫通孔21に挿入された状態と
し、この状態で加圧板51を押圧することにより、導電
性接続部30が異方導電性シートの導電路形成部41と
接続されるので、球状接続端子1aと導電路形成部41
とが電気的に接続され、その結果、当該球状接続端子1
aが検査電極に電気的に接続される。そして、球状接続
端子1aが検査電極に電気的に接続されることにより、
パッケージLSI1の電気的動作検査を実施することが
できる。また、球状接続端子1aの各々を位置決め基板
20の対応する各貫通孔21に挿入することにより、パ
ッケージLSI1の球状接続端子1aを異方導電性シー
ト40の導電路形成部41に対して正確に位置合わせを
することができる。
【0059】以上のような半導体装置接続装置10にお
いては、位置決め基板20においてスリット22aおよ
び22bが形成されているので、当該スリット22aお
よび22bにより舌片状に独立している接続部支持片2
3が、導電性接続部30と一緒に、当該位置決め基板2
0の厚さ方向に大きな自由度と許容変位量で変位するこ
とができる。その結果、パッケージLSI1に対する押
圧荷重が小さい場合にも、導電性接続部30は、異方導
電性シート40の導電路形成部41に容易に接続するこ
とができる。また、接続部支持片23が導電性接続部3
0と一緒に位置決め基板20の厚さ方向に変位できるこ
とにより、パッケージLSI1の球状接続端子1aの高
さバラツキを有効に吸収することができる。
【0060】以上のような半導体装置接続装置10によ
れば、位置決め基板20には、スリット22aおよび2
2bにより接続部支持片23が当該位置決め基板20の
厚さ方向に変位可能な状態で形成され、この接続部支持
片23に一体的に導電性接続部30が形成されているの
で、導電性接続部30を介してパッケージLSI1の球
状接続端子1aを異方導電性シート40の導電路形成部
41に押圧して電気的接続を行う場合において、球状接
続端子1aの高さバラツキを有効に吸収することができ
ると共に、押圧荷重が小さい場合にも球状接続端子1a
と導電路形成部41との安定した電気的接続を実現する
ことができ、これにより、球状接続端子1aと導電路形
成部41との接触安定性が十分に高くなり、球状接続端
子1aの損傷、つぶれまたは変形などを防ぐことがで
き、高い耐久性が得られる。
【0061】導電性接続部30が平板状であって、球状
接続端子1aの材料よりも剛体であることにより、導電
路形成部41には平面的に接することができ、繰り返し
使用において、当該導電路形成部41の歪みが有効に抑
えられるので、高い耐久性が得られると共に、長期にわ
たり安定的に使用できる。
【0062】異方導電性シート40は、主としてゴム若
しくは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、導電性接続部30
に強い力が印加されたような場合においても、当該異方
導電性シート40が緩衝効果を発揮し、導電性接続部3
0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。
【0063】検査装置50によれば、上記の半導体装置
接続装置10を備えてなるので、検査対象であるパッケ
ージLSI1の電気的動作検査を、高い信頼性をもって
容易に実施することができる。
【0064】上記の半導体装置接続装置においては、位
置決め基板にスリットが形成されることにより接続部支
持片が形成される場合について説明したが、本発明はこ
れに限定されるものではない。例えば、スリットは、そ
の幅が制限されるものではなく、単なる切り込みであっ
てもよい。
【0065】また、上記の半導体装置接続装置において
は、導電性接続部が平板状のものである場合について説
明したが、本発明の半導体装置接続装置を構成する導電
性接続部はこれに限定されるものではない。例えば、図
6(イ)に示すように十字状の切り込み部分31が形成
された導電性接続部、図6(ロ)に示すようにコ字状の
切り込み部分32が形成された導電性接続部、図6
(ハ)に示すように波状の切り込み部分33が形成され
た導電性接続部、図6(ニ)に示すように円形舌片状の
切り込み部分34が形成された導電性接続部とすること
もできる。また、図7(イ)に示すように、正方形の孔
であって、その各辺の中央に内方に突出する突片35a
を有する孔35が形成された導電性接続部、図7(ロ)
に示すように円形状の孔36が形成された導電性接続部
とすることもできる。
【0066】以上のような切り込み部分31〜34また
は孔35,36が形成された導電性接続部によれば、突
起電極が押圧されたときに、当該導電性接続部は突起電
極の外形に沿って変形することができるため、当該導電
性接続部と突起電極との接触面積が増大し、従って、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。
【0067】図15は、本発明の半導体装置接続装置の
構成の他の例を示す説明用断面図である。この例の半導
体装置接続装置においては、位置決め基板70の貫通孔
71の内周面と、接続部支持片73の上面および下面に
おける貫通孔71の周縁部分とに導電材料が被覆されて
なる導電体74が形成されており、その径は球状接続端
子1aの最大径よりも小さい。また、この導電体74
は、導電性接続部30に接続されている。
【0068】この導電体74を構成する導電材料として
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
用いてもよく、またこれらの合金を用いてもよい。そし
て、この導電材料をメッキ、スパッタまたはエッチング
などの方法で所定の個所に被覆することにより、導電体
74が形成される。
【0069】この半導体装置接続装置においては、パッ
ケージLSI1が下方向に押圧されたときに、当該パッ
ケージLSI1の球状接続端子1aの先端が導電体74
に接し、これにより、球状接続端子1aは、導電性接続
部30を介して導電路形成部41に電気的に接続され
る。
【0070】以上のように、半導体装置接続装置によれ
ば、パッケージLSI1の球状接続端子1aの先端が異
方導電性シート40の導電路形成部41に触れないた
め、その異方導電性シート40の歪みを十分に低減でき
る。
【0071】本発明の半導体装置接続装置においては、
位置決め基板の貫通孔の形状は円柱状に限定されず、種
々の形状が可能である。例えば、その平面形状が円形、
楕円形、四角、多角形など種々の形状が可能である。ま
た、厚さ方向の断面形状は、四角、台形、三角、曲線形
など種々の形状が可能である。
【0072】上記の例では、半導体装置がパッケージL
SIの場合の位置決め基板の熱膨張係数についてのみ示
したが、位置決め基板の熱膨張係数は、半導体装置が例
えばフリップチップの場合には、例えば1×10-6〜7
×10-6/℃、更に好ましくは2×10-6〜5×10-6
/℃である。
【0073】
【実施例】以下、本発明の具体的な実施例について説明
するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 <実施例1>検査対象である半導体装置としてパッケー
ジLSI(1)を用いた。このパッケージLSI(1)
には、最大径が0.3mmであり、突出高さが0.25
mmである球状接続端子(1a)の各々が0.5mmの
ピッチで設けられている。図8に示すように、ポリイミ
ド樹脂フィルムよりなる絶縁層(20a)の下面に銅箔
よりなる金属層(20b)が積層された、厚さ0.2m
mの積層体に対し、レーザー加工装置などにより、図9
に示すように、絶縁層(20a)の球状接続端子(1
a)に対応する位置に0.4mm径の複数の孔(21
a)を形成した。
【0074】次に、図10に示すように、積層体の金属
層(20b)の表面にレジスト層(30a)を設け、当
該レジスト層(30a)をパターン現像処理して、絶縁
層(20a)の孔(21a)の径より50〜100μm
大きいレジスト開口部分(30b)を形成した。図11
に示すように、積層体の金属層(20b)をコモン電極
として、上記レジスト開口部分(30b)に、メッキ層
(30c)を形成した。当該メッキ層(30c)とし
て、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。そして、レジスト層(30a)を除去し
て、図12に示すような、導電性接続部(30)が一体
的に形成された積層体を得、当該積層体において、舌片
状の接続部支持片(23)が形成されるように、スリッ
ト(22a,22b)を形成することにより、導電性接
続部(30)が一体的に形成された位置決め基板(2
0)が得られた。
【0075】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シート
形成材料を調製した。次いで、図13に示すように、こ
のシート形成材料を金型(60)内において処理するこ
とにより、シート形成材料層(40A)が形成された。
この金型(60)は、一方の型板(61)と他方の型板
(62)とが平行に対向して配置されており、これら一
方の型板(61)の上面および他方の型板(62)の下
面に電磁石(63,64)が配置されており、また一方
の型板(61)および他方の型板(62)においては、
強磁性体よりなる板状の基材(61a,62a)に、目
的とする導電路形成部(41)の配置パターンに対掌な
パターンに従って強磁性体部分(M)が形成され、この
強磁性体部分(M)以外の部分には非磁性体部分(N)
が形成されている。
【0076】そして、電磁石(63,64)を作動させ
ることにより、一方の型板(61)の強磁性体部分
(M)からこれに対応する他方の型板(62)の強磁性
体部分(M)に向かう方向に平行磁場が作用して、シー
ト形成材料層(40A)においては、当該シート形成材
料層(40A)中に分散されていた導電性磁性体粒子
が、一方の型板(61)の強磁性体部分(M)とこれに
対応する他方の型板(62)の強磁性体部分(M)との
間に位置する部分に集合し、この状態で、圧力を加えな
がら100℃、1時間かけてシート形成材料層を硬化さ
せて異方導電性シート(40)を製造した。
【0077】上記のようにして得られた導電性接続部
(30)が配置された位置決め基板(20)および異方
導電性シート(40)を用いて、図1に示した半導体装
置検査装置(50)を構成し、無作為に抽出した100
個のパッケージLSI(1)について電気検査を行っ
た。各球状接続端子(1a)の位置を導電路形成部(4
1)位置に合わせるのを容易にかつ正確に行うことがで
き、パッケージLSI(1)全数の電気的動作検査を精
度よく行うことができた。
【0078】<実施例2>検査対象である半導体装置と
してBGAを用い、このBGAには、径が0.3mmの
ハンダ合金よりなるボール形状の突起電極(以下、「ハ
ンダボール」という。)が形成されており、このハンダ
ボールの間隔が0.5mmであること以外は、実施例1
と同様にして、BGAの電気的動作検査を行った。
【0079】その結果、無作為に抽出した10個のBG
Aのすべてについて電気検査を精度よく行うことができ
た。また、試験後のBGAのハンダボールの側面にわず
かな圧痕はみられるものの、外径および高さの変化は6
%未満であった。
【0080】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体装
置接続装置によれば、位置決め基板に形成された、導電
性接続部を支持する接続部支持部が当該位置決め基板の
厚さ方向に変位可能なので、導電性接続部を介して半導
体装置の突起電極を異方導電性シートの導電路形成部に
押圧して電気的接続を行う場合において、突起電極の高
さバラツキを有効に吸収することができると共に、押圧
荷重が小さい場合にも突起電極と導電路形成部との安定
した電気的接続を実現することができ、これにより、突
起電極と導電路形成部との接触安定性が十分に高くな
り、突起電極の損傷、つぶれまたは変形などを防ぐこと
ができ、高い耐久性が得られる。また、導電性接続部が
金属板よりなることにより、突起電極と導電路形成部と
の電気的接続を押圧して行うときに、異方導電性シート
の導電路形成部の例えば歪みなどの異常変形の発生を防
止することができる。
【0081】本発明の半導体装置検査装置によれば、上
記の半導体装置接続装置を備えてなるので、検査対象で
ある半導体装置の電気的動作検査を、高い信頼性をもっ
て容易に実施することができる。
【0082】本発明の検査方法によれば、上記の半導体
装置検査装置を用いて行われるので、検査対象である突
起電極を有する半導体装置の電気的動作検査を、高い信
頼性をもって容易に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体装置接続装置を備えてなる検査
装置の各構成部材を離間した状態で示す説明用断面図で
ある。
【図2】図1の検査装置の押圧状態を示す説明用断面図
である。
【図3】本発明の半導体装置接続装置を構成する位置決
め基板を示す平面図である。
【図4】図2におけるA−A断面図である。
【図5】(イ)は、本発明の半導体装置接続装置を構成
する導電性接続部の一例を示す平面図であり、(ロ)
は、導電性接続部の他の例を示す平面図である。
【図6】本発明の半導体装置接続装置を構成する導電性
接続部に種々の形状の切り抜きがなされた場合を示す平
面図である。
【図7】本発明の半導体装置接続装置を構成する導電性
接続部の種々の形状のくり抜きがなされた場合を示す平
面図である。
【図8】本発明の半導体装置接続装置の位置決め基板と
導電性接続部とを製造する工程を示す説明図である。
【図9】本発明の半導体装置接続装置の位置決め基板と
導電性接続部とを製造する工程を示す説明図である。
【図10】本発明の半導体装置接続装置の位置決め基板
と導電性接続部とを製造する工程を示す説明図である。
【図11】本発明の半導体装置接続装置の位置決め基板
と導電性接続部とを製造する工程を示す説明図である。
【図12】本発明の半導体装置接続装置の位置決め基板
と導電性接続部とを製造する工程を示す説明図である。
【図13】シート形成材料層に平行磁場を作用させた状
態を示す説明用断面図である。
【図14】本発明の半導体装置接続装置を構成する異方
導電性シートが形成された状態を示す説明用断面図であ
る。
【図15】本発明の半導体装置接続装置の構成の他の例
を示す説明用断面図である。
【図16】従来の半導体装置接続装置の構成の一例を示
す説明用断面図である。
【符号の説明】
1 パッケージLSI 1a 球状接続端子 6 位置決めピン 10 半導体装置接続装置 20 位置決め基板 21 貫通孔 22a,22b スリット 23 接続部支持片 24 ガイド用貫通孔 30 導電性接続部 40 異方導電性シート 41 導電路形成部 42 絶縁部 43 ガイド用貫通孔 50 半導体装置検査装置 51 加圧板 52 配線基板 60 金型 61 一方の型板 62 他方の型板 61a,62a 基材 63,64 電磁石 65 スペーサ 70 位置決め基板 71 貫通孔 72a スリット 73 接続部支持片 74 導電体 80 位置決め基板 81 貫通孔 90 導電性接続部 91 スリット 100 異方導電性シート 101 導電路形成部 102 絶縁部 110 半導体装置 110a 突起電極

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 突起電極を有する半導体装置のための電
    気的接続装置であって、前記突起電極を受けるよう表面
    に開口する貫通孔を有する位置決め基板と、この位置決
    め基板の裏面において前記貫通孔の開口を塞ぐよう一体
    に設けられた導電性接続部と、この導電性接続部に対応
    した位置に導電路形成部が位置するよう配置された異方
    導電性シートとにより構成されており、 前記位置決め基板には、導電性接続部を支持する接続部
    支持部が当該位置決め基板の厚さ方向に変位可能な状態
    で形成されていることを特徴とする半導体装置接続装
    置。
  2. 【請求項2】 接続部支持部は、位置決め基板におい
    て、その貫通孔を包囲する部分の周囲にスリットが形成
    されてなる接続部支持片よりなることを特徴とする請求
    項1に記載の半導体装置接続装置。
  3. 【請求項3】 異方導電性シートが、位置決め基板に一
    体に設けられていることを特徴とする請求項1または請
    求項2に記載の半導体装置接続装置。
  4. 【請求項4】 導電性接続部が金属板よりなることを特
    徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の半導
    体装置接続装置。
  5. 【請求項5】 突起電極を有する半導体装置を検査対象
    として、その電気的動作検査を行う半導体装置検査装置
    であって、当該半導体装置検査装置は、請求項1乃至請
    求項4のいずれかに記載の半導体装置接続装置を備えて
    なることを特徴とする半導体装置検査装置。
  6. 【請求項6】 突起電極を有する半導体装置を検査対象
    として、その電気的動作検査を行う検査方法であって、
    当該検査方法は、請求項5に記載の半導体装置検査装置
    を用いて行うことを特徴とする検査方法。
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