JP2008164501A - 導通検査プローブカード及び導通検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】検査対象物の導通検査回路又はその電極を損傷させることがなく、かつ、確実な導通を図ることができるため、導通検査を正確に行うことができる導通検査プローブカード、及び、該導通検査プローブカードを用いた導通検査方法を提供する。
【解決手段】配線基板と該配線基板の電極に接続されたプローブとを有する導通検査プローブカードであって、前記導通検査部分のプローブは、導電性微粒子からなり、前記導電性微粒子は、１０％変位したときの圧縮弾性率（１０％Ｋ値）が１０００〜１２０００ＭＰａである導通検査プローブカード。
【選択図】なし

Description

本発明は、検査対象物の導通検査回路又はその電極を損傷させることがなく、かつ、確実な導通を図ることができるため、導通検査を正確に行うことができる導通検査プローブカード、及び、該導通検査プローブカードを用いた導通検査方法に関する。

電子回路デバイスは、半導体集積回路に代表されるように微細化、高集積化が進み、これに伴いその電気的諸特性を検査するためのシステムにも微細ピッチ化が要求されている。このため、検査用のプローブを多数集積して束ねたプローブカードを検査に使用する方法が採用されている。

同様に、ＩＣやＬＳＩのプローブカードによる検査では、縦針型のプローブを束ねたプローブカードがシリコンウェハー上を動いて、シリコンウェハー上に並べられたチップ１個１個につき、チップの電極に対して垂直にプローブ探針を押圧して接触させ、信号を送ることにより検査を行っている。

従来このようなプローブ探針としては、例えば、特許文献１には、タングステン又はレニウムタングステンからなるプローブが開示され、特許文献２には、ニッケル、ベリリウム、銅及びチタンの合金からなるプローブが開示されている。

しかしながら、このようなプローブは、先端が硬質で鋭利に尖ったものであるため、半導体集積回路の電極に接触させ押圧を加えると導通検査回路や電極を傷つけることがあるという問題があった。また、縦針型のプローブは、電極に対して点接触となるため、半導体集積回路等と検査用プローブとの導通不良を引き起こしやすく、本来導通検査では正常となるべきものを誤って不良と判定することがあるという問題もあった。
特開２００１−２８９８７４号公報 特開２００４−２９４０６３号公報

本発明は、上記現状に鑑み、検査対象物の導通検査回路又はその電極を損傷させることがなく、かつ、確実な導通を図ることができるため、導通検査を正確に行うことができる導通検査プローブカード、及び、該導通検査プローブカードを用いた導通検査方法を提供することを目的とする。

本発明は、配線基板と該配線基板の電極に接続されたプローブとを有する導通検査プローブカードであって、前記導通検査部分のプローブは、導電性微粒子からなり、前記導電性微粒子は、１０％変位したときの圧縮弾性率（１０％Ｋ値）が１０００〜１２０００ＭＰａである導通検査プローブカードである。
以下に本発明を詳述する。

本発明の導通検査プローブカードは、配線基板と該配線基板の電極に接続されたプローブとを有するものであって、上記プローブが導電性微粒子からなるものである。
本発明の導通検査プローブカードにおいて、上記導電性微粒子は、樹脂微粒子表面に導電性金属層が形成された構造であり、１０％変位したときの圧縮弾性率（１０％Ｋ値）の下限が１０００ＭＰａ、上限が１２０００ＭＰａである。このような弾性特性を有する導電性微粒子を有することで、本発明の導通検査プローブカードのプローブは、検査対象物の導通検査回路又はその電極に損傷を与えることがなく、かつ、該導通検査回路の電極に接した状態で押圧が加えられると面接触となり確実な導通をとることができる。

上記導電性微粒子の１０％Ｋ値が１０００ＭＰａ未満であると、柔軟過ぎてプローブとしての機能を充分に発揮できず、また、隣接する検査対象物の電極に同時に接触して基板の微細ピッチ化に充分に対応できない。１２０００ＭＰａを超えると、硬すぎて検査対象物の導通検査回路や電極を傷つけたり、該電極との接触が点接触となって導通不良が生じたりする。好ましい下限は２０００ＭＰａ、好ましい上限は１００００ＭＰａである。
なお、上記１０％Ｋ値は、微小圧縮試験器（例えば、島津製作所製「ＰＣＴ−２００」等）を用い、導電性微粒子を直径５０μｍのダイアモンド製円柱からなる平滑圧子端面で、圧縮速度２．６ｍＮ／秒、最大試験荷重１０ｇの条件下で圧縮した場合の圧縮変位（ｍｍ）を測定し、下記式（１）により求めることができる。
Ｋ値（Ｎ／ｍｍ^２）＝（３／２^１／２）・Ｆ・Ｓ^−３／２・Ｒ^−１／２ （１）
Ｆ：導電性微粒子の１０％圧縮変形における荷重値（Ｎ）
Ｓ：導電性微粒子の１０％圧縮変形における圧縮変位（ｍｍ）
Ｒ：導電性微粒子の半径（ｍｍ）

このような弾性特性を有する上記導電性微粒子に用いる樹脂微粒子の樹脂材料としては特に限定されず、例えばエチレン、プロピレン、ブチレン、メチルペンテン等のオレフィン類及びその誘導体；スチレン、α−メチルスチレン、ｐ−メチルスチレン、ｐ−クロロスチレン、ジビニルベンゼン、クロロメチルスチレン等のスチレン誘導体；フッ化ビニル；塩化ビニル；酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のビニルエステル類；アクリロニトリル等の不飽和ニトリル類；（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸ブチル、（メタ）アクリル酸２−エチルヘキシル、（メタ）アクリル酸ステアリル、エチレングリコール（メタ）アクリレート、トリフルオロエチル（メタ）アクリレート、ペンタフルオロプロピル（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート等の（メタ）アクリル酸エステル誘導体；フタル酸等のジカルボン酸類；ジアミン類；ジアリルフタレート；ベンゾグアナミン；トリアリルイソシアネート等の重合性単量体用いた重合体、ポリアミド、（不）飽和ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリスルフォン、ポリフェニレンオキサイド、ポリアセタール、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルスルフォン、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、シリコン樹脂が挙げられる。上記樹脂材料は単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。なお、上記（メタ）アクリル酸とは、アクリル酸又はメタクリル酸を意味する。

上記樹脂微粒子の製造方法としては特に限定されず、例えば、懸濁重合法、乳化重合法、シード重合法、分散重合法等従来公知の重合法が挙げられ、いずれの重合法であってもよい。

本発明の導通検査プローブカードにおいて、上記導電性微粒子は、上記樹脂微粒子の表面に導電性金属層が被覆されている。
上記導電性金属層としては特に限定されず、例えば、ニッケル、金を含むもの、半田合金からなるもの等が挙げられる。検査対象物の電極との接触抵抗や導通及び酸化劣化を起こさないという点から表面層が金であることが好ましい。

上記導電性金属層の厚さとしては、上記樹脂微粒子の弾性特性を充分に発揮させるため、可能な限り薄いことが好ましいが、薄すぎると導電性を確保することができなくなる。そのため、上記導電性金属層の厚さの好ましい下限は０．２μｍ、好ましい上限は１０μｍである。０．２μｍ未満であると、上記導電性微粒子の導電性を充分に確保できず、プローブとして用いることができないことがある。１０μｍを超えると、上記導電性金属層の強度により上記導電性微粒子の弾性特性が相殺され、検査対象物の電極を損傷したり、該電極と点接触となって導通不良を生じたりすることがある。より好ましい下限は０．５μｍ、より好ましい上限は５μｍである。

上記導電性金属層を上記樹脂微粒子の表面に被覆する方法としては特に限定されず、例えば、無電解メッキ、置換メッキ、電気メッキ、還元メッキ、スパッタリング等の従来公知の方法が挙げられる。

このような導電性微粒子の平均粒子径としては特に限定されないが、好ましい下限は５μｍ、好ましい上限は８００μｍである。５μｍ未満であると、電極や基板の平滑性の精度の問題から導電性微粒子が電極と接触せず導通不良を発生する可能性があり、８００μｍを超えると、微細ピッチの電極に対応できず隣接電極でショートが発生することがある。より好ましい下限は１０μｍ、より好ましい上限は３００μｍであり、更に好まし下限は２０μｍ、更に好ましい上限は１５０μｍである。なお、上記平均粒子径は、任意の導電性微粒子１００個の粒子径を顕微鏡で測定し、その値を平均して得た値である。また、粒度分布計を用いて平均粒子径を測定することもできる。

また、上記導電性微粒子の平均長径を平均短径で割った値であるアスペクト比の好ましい上限は１．５未満である。１．５以上であると、導電性微粒子が不揃いとなるため、導通検査に使用する場合、短径部分が電極に接触せずに接続不良の原因となる。より好ましい上限は１．３未満であり、更に好ましい上限は１．１未満である。

上記導電性微粒子は、ＣＶ値の好ましい上限は１０％である。１０％を超えると、小さい導電性微粒子が検査対象物の電極に届かず接続不良の原因となることがある。より好ましい上限は５％であり、更に好ましい上限は２％であり、最も好ましい上限は１％である。なお、上記ＣＶ値とは下記式（２）により求められる。
ＣＶ値（％）＝（σ／Ｄｎ）×１００ （２）
式（２）中、σは、導電性微粒子の粒子径の標準偏差を表し、Ｄｎは個数平均粒子径を表す。

上記導電性微粒子は、１０％圧縮変形における回復率の好ましい下限が１０％である。１０％未満であると、導通検査時に導電性微粒子を変形させた際に導電性微粒子自体が割れを起こしてしまったり、繰り返し導通検査を行うと導電性微粒子にへたりが生じ、電極に接触しない導電性微粒子を生じる場合があるため、正確な導通検査ができないことがある。より好ましい下限は２０％、更に好ましい下限は５０％、最も好ましい下限は８０％である。

上記導電性微粒子の導電抵抗は、平均粒子径の１０％を圧縮した場合、単粒子の導電抵抗、すなわち、抵抗値の好ましい上限が１０Ωである。１０Ωを超えると、充分な電流値を確保できないことがある。より好ましい上限は５Ωであり、更に好ましい上限は１Ωである。

本発明の導通検査プローブカードは、上記導電性微粒子が配線基板の電極に接続されている。上記配線基板としては特に限定されず、例えば、導通検査プローブに用いられる従来公知の配線基板を用いることができる。

上記配線基板の電極に上記導電性微粒子を接続する方法としては特に限定されず、例えば、エポキシ−アクリル樹脂系紫外線硬化型接着剤、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂をバインダーとし、金粉、銀粉、銅粉、ニッケル粉をフィラーとする導電性接着剤等の従来公知の接着剤を用いて接着する方法、半田を用いて加熱・溶融させて接合させる方法等が挙げられる。

また、上記導電性微粒子は、上記配線基板の電極に圧力変形が生じる程度に密着した状態で接続されていることが好ましい。上記圧力変形としては特に限定されないが、好ましい下限は２％、好ましい上限は３０％である。２％未満であると、配線基板と導電性微粒子との密着性が不足して導通不良を起こしやすく、３０％を超えると、導電性微粒子の導電性金属層が割れや剥がれを生じて、導通不良を起こしやすくなる。

このような本発明の導通検査プローブカードは、例えば、ダイシング前のシリコンウェハー上のチップ、ダイシングされた後のシリコンチップ、ベアチップＩＣ、ＴＡＢ型ＩＣ、回路基板上のＣＰＵデバイス、通信用デバイス、液晶表示素子駆動用デバイス、ＦＰＣ上のデバイス、センサーデバイス、発光素子デバイスの導通検査に好適である。

本発明の導通検査プローブカードは、プローブが樹脂微粒子表面に導電性金属層が被覆された導電性微粒子の１０％Ｋ値が所定の範囲内に制御されているため、該プローブを検査対象物の導通検査回路の電極に接触させ、押圧を加えながら導通検査を行うと、上記プローブは適度に弾性変形し、上記導通検査回路や電極を傷つけることがない。また、上記プローブと電極との接触は面接触となるため、これらの間の導通を確実にとることができ、導通検査を正確に行うことができる。
このような本発明の導通検査プローブカードを用いる導通検査方法もまた、本発明の１つである。

本発明によれば、検査対象物の導通検査回路又はその電極を損傷させることがなく、かつ、確実な導通を図ることができるため、導通検査を正確に行うことができる導通検査プローブカード、及び、該導通検査プローブカードを用いた導通検査方法を提供できる。

以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。

（実施例１）
（１）樹脂微粒子の合成
セパラブルフラスコ内に、ジビニルベンゼン２０重量部、及び、重合開始剤として過酸化ベンゾイル１重量部を投入し、均一に攪拌混合した。
次に、ポリビニルアルコールの３重量％水溶液２０重量部を添加し、均一に攪拌混合した後、イオン交換水１４０重量部を添加した。
次いで、窒素ガス気流下、この水溶液を攪拌しながら８０℃で１５時間重合反応を行って樹脂微粒子を得た。得られた樹脂微粒子を充分に洗浄した後、分級操作を行い、樹脂微粒子［１］を作製した。得られた樹脂微粒子［１］の平均粒子径は３１０μｍであり、ＣＶ値は３．０％であった。

（２）導電性微粒子の製造
作製した樹脂微粒子［１］に、脱脂、センシタイジング、アクチベイチングを行い樹脂微粒子［１］表面にＰｄ核を生成させ、無電解メッキの触媒核とした。次に、建浴、加温した無電解Ｎｉメッキ浴に浸漬し、Ｎｉメッキ層を形成した。次に、ニッケル層の表面に無電解置換金メッキを行い、導電性微粒子［１］を得た。
得られた導電性微粒子［１］のＮｉメッキ厚みは２μｍであり、金メッキの厚みは０．３μｍであった。

（３）導通検査プローブカードの製造
配線パターンが描かれた導通検査用のセラミック基板の各電極上にエポキシ−アクリル樹脂系紫外線硬化型接着剤を約４０μｍの厚さで塗布し、その上に得られた導電性微粒子［１］を配置した。この導電性微粒子［１］の上にガラス板を置き、上部から１．０ｋｇ／ｃｍ^２の荷重をかけたまま、紫外線を照射して紫外線硬化型接着剤を硬化させ、ガラス板を除去して導通検査プローブカード［１］を製造した。

（実施例２）
ジビニルベンゼン２０重量部を、ジビニルベンゼン１０重量部及びトリエチレングリコールジアクリレート１０重量部に変更した以外は、実施例１と同様にして、樹脂微粒子［２］、導電性微粒子［２］及び導通検査プローブカード［２］を作製した。なお、樹脂微粒子［２］の平均粒子径は３１０μｍ（ＣＶ３％）、導電性微粒子［２］のＮｉメッキ厚みは２μｍであり、金メッキの厚みは０．３μｍであった。

（比較例１）
樹脂微粒子［１］の代わりに、平均粒子径３２０μｍ（ＣＶ５％）のガラス粒子（モリテックス社製）を用いた以外は、実施例１と同様の方法で導電性微粒子［３］及び導通検査プローブカード［３］を作製した。なお、導電性微粒子［３］のＮｉメッキ厚みは２μｍであり、金メッキの厚みは０．２μｍであった。

（比較例２）
タングステン素材の先端形状が円錐形であるプローブが設けられた、縦針型導通検査プローブカードを用いた。

（評価）
実施例及び比較例で製造した導通検査プローブカードについて、以下の評価を行った。結果を表１に示した。

（１）導電性微粒子の１０％Ｋ値
島津製作所製「ＰＣＴ−２００」を用い、実施例及び比較例で合成した導電性微粒子の１０％Ｋ値を下記式（１）により求めた。
Ｋ値（Ｎ／ｍｍ^２）＝（３／２^１／２）・Ｆ・Ｓ^−３／２・Ｒ^−１／２ （１）
Ｆ：導電性微粒子の１０％圧縮変形における荷重値（Ｎ）
Ｓ：導電性微粒子の１０％圧縮変形における圧縮変位（ｍｍ）
Ｒ：導電性微粒子の半径（ｍｍ）

（２）導電性微粒子の平均粒子径、及び、ＣＶ値
実施例及び比較例で製造した導電性微粒子の平均粒子径は、１００個の導電性微粒子を、顕微鏡にて粒子径を測定し、その平均値より算出した。
また、下記式（２）によりＣＶ値を求めた。
ＣＶ値（％）＝（σ／Ｄｎ）×１００ （２）
式（２）中、σは、導電性微粒子の粒子径の標準偏差を表し、Ｄｎは個数平均粒子径を表す。

（３）導通検査評価
実施例及び比較例で得られた導通検査プローブカードを、プローブがテスト用ＩＣチップの各アルミニウム製電極の上に位置するように設置し、上から１ｋｇ／ｃｍ^２の圧力で圧接し、導通検査を繰り返して行い、プローブとアルミニウム製電極との接触状態を目視にて確認し、導通の状態（隣接電極間でのリークの有無等）、アルミニウム製電極の損傷の有無を調べた。

本発明によれば、検査対象物の導通検査回路又はその電極を損傷させることがなく、かつ、確実な導通を図ることができるため、導通検査を正確に行うことができる導通検査プローブカード、及び、該導通検査プローブカードを用いた導通検査方法を提供できる。

Claims (2)

1. 配線基板と前記配線基板の電極に接続されたプローブとを有する導通検査プローブカードであって、
   前記プローブは、導電性微粒子からなり、
   前記導電性微粒子は、１０％変位したときの圧縮弾性率（１０％Ｋ値）が１０００〜１２０００ＭＰａである
   ことを特徴とする導通検査プローブカード。
2. 請求項１記載の導通検査プローブカードを用いることを特徴とする導通検査方法。