JP2009098065A - プローブ部材およびその製造方法ならびにその応用 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】回路装置の電気検査に用いられるプローブ部材であって、導電性粒子が含有され、厚み方向に伸びる複数の接続用導電部と、これらの接続用導電部を相互に絶縁する絶縁部とが形成されている異方導電性コネクターと、異方導電性コネクター上に、各接続用導電部に対応して接合され、相互に分離した状態で配置された複数のプローブ体とを備え、プローブ体が、絶縁,膜と、この絶縁膜の表裏面を貫通するように形成した電極構造
体とを備えることを特徴とする。
【選択図】図4
Description
すなわち、図30に示したように、このプローブカードにおいては、一面に被検査回路装置の被検査電極のパターンに対応するパターンに従って形成された多数の検査電極102を有する検査用回路基板100が設けられ、この検査用回路基板100の一面上に、異方導電性シート200を介して、シート状プローブ300が配置されている。
この支持部材302は、絶縁シート301の面方向の熱膨張を制御し、バーンイン試験
において温度変化による電極構造体305と被検査電極との位置ずれを防止するためのものである。
例えば、直径が8インチ以上のウエハでは、5000個または10000個以上の被検査電極が形成されており、これらの被検査電極のピッチは160μm以下である。このようなウエハの検査を行うためのシート状プローブとしては、ウエハに対応した大面積を有し、5000個または10000個以上の電極構造体が、160μm以下のピッチで配置されたものが必要となる。
である。
回路装置の電気検査に用いられるプローブ部材であって、
導電性粒子が含有され、厚み方向に伸びる複数の接続用導電部と、これらの接続用導電部を相互に絶縁する絶縁部とが形成されている異方導電性コネクターと、
前記異方導電性コネクター上に、各接続用導電部に対応して接合され、相互に分離した状態で配置された複数のプローブ体とを備え、
前記プローブ体が、絶縁,膜と、この絶縁膜の表裏面を貫通するように形成した電極構
造体とを備えることを特徴とする。
接続用導電部に対応して、1つの電極構造体を備えることを特徴とする。
また、本発明のプローブ部材は、前記各プローブ体が、異方導電性コネクターの複数の接続用導電部に対応して、複数の電極構造体を備えることを特徴とする。
前記回路装置の被検査電極が配置された電極領域に対応して、それぞれ厚み方向に伸びる複数の異方導電膜配置用孔が形成されたフレーム板と、
前記フレーム板の各異方導電膜配置用孔内に配置され、異方導電膜配置用孔の周辺部に支持された複数の弾性異方導電膜とを備え、
前記弾性異方導電膜が、導電性粒子が含有され、厚み方向に伸びる複数の接続用導電部と、これらの接続用導電部を相互に絶縁する絶縁部とが形成されていることを特徴とする。
検査対象である回路装置の被検査電極に対応する検査電極が表面に形成された検査用回
路基板と、
この検査用回路基板上に配置される前述のいずれかに記載のプローブ部材とを備えることを特徴とする。
また、本発明のウエハの検査方法は、複数の集積回路が形成されたウエハの各集積回路を、前述に記載のプローブカードを介してテスターに電気的に接続し、各集積回路の電気検査を行うことを特徴とする。
導電性粒子が含有され、厚み方向に伸びる複数の接続用導電部と、これらの接続用導電部を相互に絶縁する絶縁部とが形成されている異方導電性コネクターを用意する工程と、
絶縁,膜と、この絶縁膜の表裏面を貫通するように形成した電極構造体とを備えるシー
ト状プローブを用意する工程と、
前記シート状プローブの各電極構造体と、異方導電性コネクターの各接続用導電部とが対応するように配置して、異方導電性コネクター上にシート状プローブを接合する工程と、
前記シート状プローブをその絶縁膜を分断して、電極構造体を備え、相互に分離した状態で配置された複数のプローブ体を形成する工程と、
を含むことを特徴とする。
ことを特徴とする。
前記異方導電性コネクターを用意する工程が、
前記回路装置の被検査電極が配置された電極領域に対応して、それぞれ厚み方向に伸びる複数の異方導電膜配置用孔が形成されたフレーム板を用意する工程と、
前記フレーム板の各異方導電膜配置用孔内に配置され、異方導電膜配置用孔の周辺部に支持された複数の弾性異方導電膜を形成する工程とを含み、
前記弾性異方導電膜が、導電性粒子が含有され、厚み方向に伸びる複数の接続用導電部と、これらの接続用導電部を相互に絶縁する絶縁部とが形成されていることを特徴とする。
前記シート状プローブを用意する工程が、
貫通穴が形成された支持体を用意する工程と、
前記支持体の貫通穴の周縁部に支持された接点膜を形成する工程とを含み、
前記接点膜が、柔軟な樹脂からなる絶縁,膜と、この絶縁膜の表裏面を貫通するように
形成した電極構造体とを備えることを特徴とする。
なお、添付した各図面は説明用のものであり、その各部の具体的なサイズ、形状等は、本明細書の記載、および、従来技術に基づいて当業者に理解されるところによる。
1.プローブ部材について:
図1は、本発明のプローブ部材の実施例を示した図であり、図1(a)は平面図、図1(b)はX−X線による断面図である。図2は、図1のプローブ部材のプローブ体の部分を拡大して示した平面図、図3は、図1のプローブ部材の異方導電性コネクターの一部を拡大して示した平面図、図4は、図2のX−X線による断面図である。
このプローブ部材10は、図1〜図4に示したように、異方導電性コネクター11と、異方導電性コネクター11上に、後述するように、各接続用導電部17に対応して接合され、相互に分離した状態で配置された複数のプローブ体12とを備えている。
フレーム板14の各異方導電膜配置用孔15内には、厚み方向に導電性を有する弾性異
方導電膜20が、フレーム板14の異方導電膜配置用孔15の周辺部に支持された状態で、かつ、隣接する弾性異方導電膜20と互いに独立した状態で配置されている。
具体的には、この実施例の被支持部21は、図4に示したように、二股状に形成されており、フレーム板14の異方導電膜配置用孔15の周辺部を把持するよう密着した状態で固定支持されている。
すなわち、絶縁膜22が、相互に分離した状態で配置されており、これによって、絶縁膜22の厚さ方向に延びる複数の電極構造体23が、検査対象であるウエハの被検査電極に対応するパターンに従って絶縁膜22の面方向に互いに離間して配置されている。
合には、裏面電極部23bには、高導電性金属からなる被覆膜23dが形成されている。
この実施例では、各プローブ体12が、異方導電性コネクター11の1つの接続用導電
部17に対応して、1つの電極構造体23を備えるようにしたが、各プローブ体12に備える電極構造体23の数は特に限定されるものではなく、例えば、図5に示したように、各プローブ体が、異方導電性コネクター11の複数の接続用導電部17に対応して、複数の電極構造体23を備えるようにしても良い。
フレーム板14を構成する材料としては、フレーム板14が容易に変形せず、その形状が安定に維持される程度の剛性を有するものであれば特に限定されず、例えば、金属材料、セラミックス材料、樹脂材料などの種々の材料を用いることができ、フレーム板14を、例えば、金属材料により構成する場合には、フレーム板14の表面に絶縁性被膜が形成されていてもよい。
また、フレーム板14は、後述する方法により、弾性異方導電膜20の被支持部21に、導電性粒子Pを容易に含有させることができる点で、少なくとも異方導電膜配置用孔15の周辺部、すなわち、弾性異方導電膜20を支持する部分が磁性を示すもの、具体的にはその飽和磁化が、0.1Wb/m2 以上のものであることが好ましく、特に、フレーム板14の作製が容易な点で、フレーム板14全体が、磁性体により構成されていることが好ましい。
弾性異方導電膜20を形成する弾性高分子物質としては、架橋構造を有する耐熱性の高分子物質が好ましい。このような架橋高分子物質を得るために用いることができる硬化性の高分子物質形成材料としては、種々のものを用いることができるが、液状シリコーンゴムが好ましい。
弾性異方導電膜20を、液状シリコーンゴムの硬化物(以下、「シリコーンゴム硬化物」という。)によって形成する場合において、シリコーンゴム硬化物は、その150℃の圧縮永久歪みが、10%以下であることが好ましく、より好ましくは、8%以下、さらに好ましくは、6%以下である。
また、弾性異方導電膜20を形成するシリコーンゴム硬化物は、その23℃のデュロメーターA硬度が、10〜60のものであることが好ましく、さらに好ましくは、15〜60、特に好ましくは、20〜60のものである。
また、弾性異方導電膜20を形成するシリコーンゴム硬化物は、その23℃の引き裂き強度が、8kN/m以上のものであることが好ましく、さらに好ましくは、10kN/m以上、より好ましくは、15kN/m以上、特に好ましくは、20kN/m以上のものである。
ここで、シリコーンゴム硬化物の引き裂き強度は、JIS K 6249に準拠した方法によって測定することができる。
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。
また、付加型液状シリコーンゴム中には、付加型液状シリコーンゴムのチクソトロピー性の向上、粘度調整、導電性粒子の分散安定性の向上、または、高い強度を有する基材を得ることなどを目的として、必要に応じて、通常のシリカ粉、コロイダルシリカ、エアロゲルシリカ、アルミナなどの無機充填材を含有させることができる。
上記の比W/Dnの値が3未満である場合には、隣接する接続用導電部17間の所要の絶縁性を確実に得ることが困難となる。
ここで、粒子径の変動係数は、式:(σ/Dn)×100(但し、σは、粒子径の標準偏差の値を示す。)によって求められるものである。
また、導電性粒子Pとしては、その重量平均粒子径をDwとしたとき、数平均粒子径に対する重量平均粒子径の比Dw/Dn(以下、単に「比Dw/Dn」という。)の値が、5以下のものを用いることが好ましく、より好ましくは、比Dw/Dnの値が3以下のものである。
また、導電性粒子Pの数平均粒子径は、3〜30μmであることが好ましく、より好ま
しくは、6〜15μmである。
一方、この数平均粒子径が30μmを超える場合には、形成すべき接続用導電部17の最短幅が小さい場合には、比W/Dnの値を上記の範囲内に設計することができない。
ここで、「高導電性金属」とは、0℃の導電率が5×106 Ω-1m-1以上のものをいう。
このような条件を満足する導電性粒子Pを用いることにより、後述する製造方法において、成形材料層を硬化処理する際に、成形材料層内に気泡が生ずることが防止または抑制される。
先ず、強磁性体材料を常法により粒子化し或いは市販の強磁性体粒子を用意し、この粒子に対して必要に応じて分級処理を行う。
また、分級処理の具体的な条件は、目的とする磁性芯粒子の数平均粒子径、分級装置の種類などに応じて適宜設定される。
高導電性金属を磁性芯粒子の表面に被覆する方法としては、無電解メッキ法、置換メッキ法等を用いることができるが、これらの方法に限定されるものではない。
下地メッキ層およびその表面に形成されるメッキ層を形成する方法は、特に限定されないが、無電解メッキ法により、磁性芯粒子の表面に下地メッキ層を形成し、その後、置換メッキ法により、下地メッキ層の表面に高導電性金属よりなるメッキ層を形成することが好ましい。
このようにして得られる導電性粒子は、上記の粒子径および粒子径分布を有するものとするために、分級処理が行われる。
また、導電性粒子Pは、必要に応じて、シランカップリング剤などのカップリング剤によって処理されてもよい。導電性粒子Pの表面がカップリング剤で処理されることにより、導電性粒子Pと弾性高分子物質との接着性が高くなり、その結果、得られる弾性異方導電膜20は、繰り返しの使用の耐久性が高いものとなる。
カップリング剤の被覆面積の割合)が5%以上となる量であることが好ましく、より好ましくは、上記被覆率が7〜100%、さらに好ましくは、10〜100%、特に好ましくは、20〜100%となる量である。
この割合が10%未満の場合には、十分に電気抵抗値の小さい接続用導電部17が得られないことがある。
また、被支持部21の導電性粒子Pの含有割合は、弾性異方導電膜20を形成するための成形材料中の導電性粒子の含有割合によって異なるが、弾性異方導電膜20の接続用導電部17のうち、最も外側に位置する接続用導電部17に、過剰な量の導電性粒子Pが含有されることが確実に防止される点で、成形材料中の導電性粒子の含有割合と同等若しくはそれ以上であることが好ましく、また、十分な強度を有する被支持部21が得られる点で、体積分率で30%以下であることが好ましい。
電極構造体23の材料としては、例えば、ニッケル、鉄、銅、金、銀、パラジウム、鉄、コバルト、タングステン、ロジウム、またはこれらの合金もしくは合金鋼等が挙げられる。電極構造体23は、全体を単一の金属もしくは合金で形成してもよく、2種以上の金属もしくは合金を積層して形成してもよい。
成してもよい。このように、表面電極部23aの形状は必要に応じて適宜の形状としてよい。
電極構造体23の具体的な寸法について説明すると、表面電極部23aの突出高さは、被検査電極に対して安定な電気的接続を達成する点から、15〜50μmであることが好ましく、より好ましくは、15〜30μmである。
短絡部23cの径rは、充分に高い強度を得る点から、10〜120μmであることが好ましく、より好ましくは、15〜100μmである。
電極構造体23の裏面電極部23bに形成される被覆膜23dは、化学的に安定な高導電性金属からなるものが好ましく、具体的には、例えば、金、銀、パラジウム、ロジウムが挙げられる。
また、電極構造体23の表面電極部23aにも金属被覆膜を形成することができ、例えは被検査電極が半田材料により形成されている場合には、この半田材料が拡散することを防止する点から、銀、パラジウム、ロジウムなどの耐拡散性金属で表面電極部23aを被
覆することが望ましい。
2.プローブ部材10の製造方法について:
以下、この実施例のプローブ部材10の製造方法について説明する。
2−1.シート状プローブ33の作製について:
以下のような方法によって、シート状プローブ33を作製して用意する。
なお、金属マスク形成用の金属層25の厚さは、2〜15μmであることが好ましく、より好ましくは、5〜15μmである。
また、樹脂シート22a上に金属マスク形成用の金属層25を形成する方法としては、スパッター法、無電解メッキ法、接着法などを挙げることができる。
次に、金属マスク25の表面からフォトレジスト層26を除去し(図7(b))、その後、絶縁膜22に対し、金属マスク25の開口26bを介して、炭酸ガスレーザ、エキシマーレーザ等でレーザ加工を施すことにより、(図7(c))に示したように、絶縁膜22に貫通孔26cが形成される。その後、絶縁膜22の表面から金属マスクをエッチングにより除去する(図7(d)参照)。
そして、絶縁膜22とその周縁の支持部32を残すようにレジスト層28をパターニングすることによって、パターン溝28aを形成した(図10(b))。
2−2.異方導電性コネクター11の作製について:
一方、異方導電性コネクター11を、例えば、以下のようにして用意する。
次いで、付加型液状シリコーンゴム中に、磁性を示す導電性粒子が分散されてなる導電性ペースト組成物を調製する。
上型35においては、図15に拡大して示したように、基板37の下面に、成形すべき弾性異方導電性膜16の接続用導電部17の配置パターンに対応するパターンに従って、強磁性体層38が形成されている。
上型35と下型36の成形面に成形材料を塗布する方法としては、スクリーン印刷法を用いることが好ましい。このような方法によれば、成形材料を所要のパターンに従って塗布することが容易で、しかも、適量の成形材料を塗布することができる。
そして、このフレーム板14上に、スペーサー43bを介して、成形材料層20Aが形成された上型35を位置合わせして配置する。
このようにフレーム板14と上型35と下型36との間に、スペーサー43a、43bを配置することにより、目的とする形態の弾性異方導電膜20を形成することができる。しかも、、隣接する弾性異方導電膜20同士が連結することが防止されるため、互いに独立した多数の弾性異方導電膜20を確実に形成することができる。
これにより、上型35と下型36が、強磁性体層38、41を有するため、上型35の強磁性体層38と、これに対応する下型36の強磁性体層41との間において、その周辺領域より大きい強度を有する磁場が形成される。
これにより、弾性異方導電膜20が、フレーム板14の異方導電膜配置用孔15の周辺部に、被支持部21が固定された状態で形成され、これにより、図20に示したような構造の異方導電性コネクター11が製造される。
熱処理によって行われる。加熱により成形材料層20Aの硬化処理を行う場合には、電磁石にヒーターを設ければよい。具体的な加熱温度と加熱時間は、成形材料層20Aを構成する高分子物質形成材料などの種類、導電性粒子Pの移動に要する時間などを考慮して、適宜選定される。
従って、弾性異方導電膜20の形成において、成形材料層20Aに磁場を作用させたときに、導電性粒子Pが、成形材料層20Aの絶縁部18となるべき部分に、多量に残留することがなく、所要の量の導電性粒子Pを、接続用導電部17となるべき部分に収容された状態で集合させることができる。
2−3.プローブ部材10の作製について:
図21の拡大図に示したように、上記で作製したシート状プローブ33と異方導電性コネクター11とを用意する。
すなわち、絶縁膜22が、相互に分離した状態で配置されており、これによって、絶縁膜22の厚さ方向に延びる複数の電極構造体23が、検査対象であるウエハの被検査電極に対応するパターンに従って絶縁膜22の面方向に互いに離間して配置されている。
なお、この場合、シート状プローブ33の金属フレーム板19aを、剥離除去する方法としては、例えば、炭酸ガスレーザー、エキシマレーザー等のレーザー加工、エッチングによる除去などを採用することができる。
3.プローブカードおよび回路装置の検査装置について:
図27は、本発明の回路装置の検査装置およびそれに用いられるプローブカードの実施形態を示した断面図であり、図28は、プローブカードの組み立て前後の状態を示した断面図、図29は、プローブカードの要部の構成を示した断面図である。
検査用回路基板51の基板材料としては、例えば、ガラス繊維補強型エポキシ樹脂、ガラス繊維補強型フェノール樹脂、ガラス繊維補強型ポリイミド樹脂、ガラス繊維補強型ビスマレイミドトリアジン樹脂等の複合樹脂基板材料、ガラス、二酸化珪素、アルミナ等のセラミックス基板材料、金属板をコア材としてエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等の樹脂を
積層した積層基板材料が挙げられる。
これにより、異方導電性コネクター11は、弾性異方導電膜20のそれぞれの接続用導電部17が検査用回路基板51のそれぞれの検査用電極52に対接するように配置され、この異方導電性コネクター11の表面に、プローブ部材10が、それぞれの電極構造体23が異方導電性コネクター11の弾性異方導電膜20のそれぞれの接続用導電部17に対接するよう配置され、この状態で、三者が固定される。
2 被検査電極
10 プローブ部材
11 異方導電性コネクター
12 プローブ体
13 接合層
14 フレーム板
15 異方導電膜配置用孔
16 弾性異方導電性膜
17 接続用導電部
18 絶縁部
19 機能部
19b 貫通孔
19a 金属フレーム板
20 弾性異方導電膜
20a 突出部
20A 成形材料層
21 被支持部
22a 樹脂シート
22 絶縁膜
23 電極構造体
23a 表面電極部
23b 裏面電極部
23c 短絡部
23d 被覆膜
24 金属層
25 金属層
26 フォトレジスト層
26a 開口
26b 開口
26c 貫通孔
27 フォトレジスト層
27a 開口部
27b レジスト部分
28 フォトレジスト層
28a パターン溝
29 フォトレジスト層
30 開口
31 フォトレジスト層
32 支持部
33 シート状プローブ
34 金型
35 上型
36 下型
37 基板
38 強磁性体層
39 非磁性体層
39a 凹所
40 基板
41 強磁性体層
42 非磁性体層
42a 凹所
43a スペーサー
43b スペーサー
44 レジスト層
44a 開口部
50 プローブカード
51 検査用回路基板
52 検査用電極
53 加圧板
54 ウエハ載置台
55 加熱器
56 ガイドピン
100 検査用回路基板
102 検査電極
200 異方導電性シート
201 導電部
202 絶縁部
300 シート状プローブ
301 絶縁シート
302 支持部材
305 電極構造体
306 表面電極部
307 裏面電極部
308 短絡部
Claims (7)
- 回路装置の電気検査に用いられるプローブ部材であって、
導電性粒子が含有され、厚み方向に伸びる複数の接続用導電部と、これらの接続用導電部を相互に絶縁する絶縁部とが形成されている異方導電性コネクターと、
前記異方導電性コネクター上に、各接続用導電部に対応して接合され、相互に分離した状態で配置された複数のプローブ体とを備え、
前記プローブ体が、絶縁,膜と、この絶縁膜の表裏面を貫通するように形成した電極構
造体とを備えることを特徴とするプローブ部材。 - 前記各プローブ体が、異方導電性コネクターの1つの接続用導電部に対応して、1つの
電極構造体を備えることを特徴とする請求項1に記載のプローブ部材。 - 前記各プローブ体が、異方導電性コネクターの複数の接続用導電部に対応して、複数の電極構造体を備えることを特徴とする請求項1に記載のプローブ部材。
- 前記異方導電性コネクターが、
前記回路装置の被検査電極が配置された電極領域に対応して、それぞれ厚み方向に伸びる複数の異方導電膜配置用孔が形成されたフレーム板と、
前記フレーム板の各異方導電膜配置用孔内に配置され、異方導電膜配置用孔の周辺部に支持された複数の弾性異方導電膜とを備え、
前記弾性異方導電膜が、導電性粒子が含有され、厚み方向に伸びる複数の接続用導電部と、これらの接続用導電部を相互に絶縁する絶縁部とが形成されていることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のプローブ部材。 - 回路装置の電気検査に用いられるプローブカードであって、
検査対象である回路装置の被検査電極に対応する検査電極が表面に形成された検査用回路基板と、
この検査用回路基板上に配置される請求項1から4のいずれかに記載のプローブ部材とを備えることを特徴とするプローブカード。 - 請求項5に記載のプローブカードを備えることを特徴とする回路装置の検査装置。
- 複数の集積回路が形成されたウエハの各集積回路を、請求項6に記載のプローブカードを介してテスターに電気的に接続し、各集積回路の電気検査を行うことを特徴とするウエハの検査方法。
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