JP2010266336A - 製造方法、製造装置、試験装置、試験方法および接続用基板 - Google Patents
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Abstract
【課題】デバイスに簡単に接続する接続用基板を製造する。
【解決手段】デバイスに接続する接続用基板を製造する製造方法であって、デバイスと電気的に接続される接続端子が設けられた基板における、接続端子を磁化する磁化段階と、接続端子を磁化した状態で、強磁性体を含む導電性ボールを接続端子の近傍に供給して、接続端子に導電性ボールを引き付けさせるボール供給段階と、接続端子に引き付けられた導電性ボールを、接続端子に一体化させる一体化段階と、を備える製造方法を提供する。
【選択図】図5
【解決手段】デバイスに接続する接続用基板を製造する製造方法であって、デバイスと電気的に接続される接続端子が設けられた基板における、接続端子を磁化する磁化段階と、接続端子を磁化した状態で、強磁性体を含む導電性ボールを接続端子の近傍に供給して、接続端子に導電性ボールを引き付けさせるボール供給段階と、接続端子に引き付けられた導電性ボールを、接続端子に一体化させる一体化段階と、を備える製造方法を提供する。
【選択図】図5
Description
本発明は、デバイスに接続する接続用基板を製造する製造方法、製造装置、試験装置、試験方法および接続用基板に関する。
半導体ウエハに形成された複数のデバイスを試験する装置として、ウエハ上の多数の電極に対して一括してコンタクトするプローブカードを用いた試験装置が知られている(特許文献1。)。
しかし、上述した試験装置では、プローブカードを製造するために膨大な数の配線を接続しなければならなく、コストが大きくなってしまっていた。また、上述した試験装置では、半導体ウエハに形成されたデバイスの種別毎に、別個のプローブカードを用意しなければならないので、コストが更に大きくなってしまっていた。
上記課題を解決するために、本発明の第1の態様においては、デバイスに接続する接続用基板を製造する製造方法であって、前記デバイスと電気的に接続される接続端子が設けられた基板における、前記接続端子を磁化する磁化段階と、前記接続端子を磁化した状態で、強磁性体を含む導電性ボールを前記接続端子の近傍に供給して、前記接続端子に前記導電性ボールを引き付けさせるボール供給段階と、前記接続端子に引き付けられた前記導電性ボールを、前記接続端子に一体化させる一体化段階と、を備える製造方法、製造装置、および、試験装置を提供する。
本発明の第2の態様においては、デバイスに接続する接続用基板であって、基板と、前記基板に設けられた前記デバイスに電気的に接続される接続端子と、前記基板の表面において前記接続端子に一体化された導電性ボールと、を備える接続用基板を提供する。
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
図1は、本実施形態に係るデバイス製造システム10の構成を示す。デバイス製造システム10は、電子回路を有する複数のデバイスが形成された円板状のウエハから、パッケージングがされたデバイスを製造する。
デバイス製造システム10は、試験装置12と、切出部14と、パッケージ化部16と、製造装置20とを備える。試験装置12は、接続用基板40を用いて、ウエハ30に形成された複数のデバイスのそれぞれについて、製品化すべきか否かを試験する試験部を有する。
切出部14は、ウエハ30から、チップ状のデバイスのそれぞれを切り出す。パッケージ化部16は、切り出したチップ状のデバイスを製品パッケージにパッケージングする。この場合において、パッケージ化部16は、切り出したデバイスのうち、試験装置12による試験の結果製品化すべきと判断されたデバイスについて製品パッケージにパッケージングする。
製造装置20は、ウエハ30に接続する接続用基板40を製造する。試験装置12は、製造装置20により製造された接続用基板40をウエハ30に接続して、接続用基板40を介してウエハ30に形成された複数のデバイスのそれぞれを試験する。
また、製造装置20は、ウエハ30の種類毎に一の接続用基板40を製造する。試験装置12は、同一種類の複数のウエハ30に対して、一の接続用基板40を繰り返して用いて試験する。
図2は、ウエハ30および接続用基板40の一例を示す。ウエハ30に形成された各デバイスを試験する場合、接続用基板40は、例えば一方の平面がウエハ30の一の平面に接触して、ウエハ30と接続する。また、接続用基板40は、試験装置12と電気的に接続される。このような接続用基板40は、ウエハ30に形成された各デバイスと、試験装置12との間を電気的に接続することができる。
そして、試験装置12は、接続用基板40を介してウエハ30に対して信号を入出力する。これにより、試験装置12は、ウエハ30に形成された複数のデバイスのそれぞれについて、製品化すべきか否かを試験することができる。
図3は、ウエハ30および接続用基板40の断面の一例を示す。接続用基板40は、基板52と、少なくとも1つの接続端子54と、少なくとも1つの導電性ボール60とを有する。
基板52は、一例として、ポリイミド等の樹脂を材料としている。また、基板52の平面は、ウエハ30の平面形状以上の大きさとなっている。これにより、基板52は、ウエハ30に形成された複数のデバイスの全てのデバイス端子32に対して一括して接触することができる。
各接続端子54は、基板52に設けられる。より詳しくは、各接続端子54は、基板52における、ウエハ30に形成された各デバイスが接続用基板40に接続する場合においてデバイス端子32に対向する位置に設けられる。
また、各接続端子54は、導電性を有する。更に、各接続端子54は、当該接続用基板40がウエハ30に接触した場合において、ウエハ30に形成されたデバイスのデバイス端子32に電気的に接続される。また、各接続端子54は、基板52上における試験装置12と電気的に接続される外部端子に、基板52に設けられた配線を介して接続される。これにより、接続用基板40は、試験装置12と、ウエハ30に形成されたデバイスとの間を電気的に接続することができる。
また、各接続端子54は、外部から磁化することができる。各接続端子54は、一例として、ニッケルを材料とする。更に、各接続端子54は、ウエハ30が接続される面側が、金によりメッキされていてもよい。
また、本実施形態においては、各接続端子54は、基板52を貫通して形成されている。即ち、本実施形態においては、各接続端子54は、基板52における、ウエハ30に形成されたデバイスが接続される面(表面)およびウエハ30に形成されたデバイスが接続されない面(裏面)の両方に露出している。これにより、各接続端子54は、裏面側から与えられた磁界により容易に磁化される。
また、各接続端子54は、熱伝導率が基板52より大きいことが好ましい。これにより、各接続端子54は、周囲の基板52の材料(ポリイミド等の樹脂)よりも効率良く熱を伝達することができる。
各導電性ボール60は、基板52の表面における、各接続端子54の直上および接続端子54の近傍に設けられる。そして、各導電性ボール60は、基板52の表面においてそれぞれの接続端子54に一体化され、対応する接続端子54に電気的に接続されている。
このような各導電性ボール60は、接続端子54上において一体化されることにより、基板52の表面から突出した導電性の突出部を形成する。導電性ボール60により形成された突出部は、接続用基板40がウエハ30に接続される場合に、接続端子54と対応するデバイス端子32との間に位置する。これにより、導電性ボール60により形成された突出部は、試験において、接続端子54を対応するデバイス端子32に確実に電気的に接続させることができる。
また、各導電性ボール60は、弾力性を有してよい。これにより、導電性ボール60は、接続用基板40がウエハ30に接続される場合に加わる圧力によっても、接続用基板40から外れたり、壊れたりしない。また、各導電性ボール60は、複数の突出部の高さが互いに異なる場合にも、接続用基板40がウエハ30に接続される場合に加わる圧力によって圧縮されて、複数の突出部の高さが均一になるので、複数の接続端子54を同時に対応するデバイス端子32に電気的に接続することができる。
このような接続用基板40によれば、ウエハ30に形成された複数のデバイスのそれぞれと試験装置12との間を、確実に電気的に接続することができる。これにより、試験装置12は、接続用基板40を介して、ウエハ30に形成された複数のデバイスのそれぞれを試験することができる。
図4は、本実施形態に係る製造装置20の機能構成の一例を示す。製造装置20は、磁化部70と、ボール供給部72と、一体化部74と、取除部76と、制御部78とを有する。
磁化部70は、基板52に設けられた接続端子54を磁化する。ボール供給部72は、接続端子54を磁化した状態で、強磁性体を含む導電性ボール60を接続端子54の近傍に供給して、接続端子54に導電性ボール60を引き付けさせる。
一体化部74は、接続端子54に引き付けられた導電性ボール60を、接続端子54に一体化させる。取除部76は、基板52の表面上の導電性ボール60のうち、接続端子54に一体化されていない導電性ボール60を取り除く。制御部78は、磁化部70、ボール供給部72、一体化部74および取除部76の動作を制御する。
図5は、本実施形態に係る製造装置20の処理フローを示す。図6は、図5のステップS11における製造装置20の動作例を示す。図7は、図5のステップS12における製造装置20の動作例を示す。図8は、導電性ボール60の構成の一例を示す。図9は、図5のステップS13における製造装置20の動作例を示す。
まず、ステップS11において、製造装置20は、接続端子54が設けられた基板52を準備する。接続端子54が設けられた基板52は、一例として、他の基板製造装置等により予め製造されている。また、製造装置20は、ステップS11に先立って、ポリイミド基板に接続端子54を形成して、基板52を製造してもよい。
更に、ステップS11において、製造装置20は、接続端子54が設けられた基板52における、各接続端子54を磁化する。製造装置20は、一例として、図6に示されるように、接続端子54を磁化するための磁化用基板80を、基板52におけるデバイスが接続されない裏面側に配置する。
磁化用基板80は、接続端子54に対応する位置に、予め磁化されたバンプ82が設けられている。バンプ82は、ニッケル等の保磁力を有する材料であり、ステップS11の処理に先立って予め磁化されている。製造装置20は、このような磁化用基板80を、基板52の裏面側に配置することにより、基板52に設けられた接続端子54を磁化することができる。
また、各バンプ82は、一例として、磁化用基板80を貫通して形成されている。即ち、各バンプ82は、磁化用基板80における基板52側の面および基板52とは反対側の面の両方に露出している。また、更に、各バンプ82は、熱伝導率が磁化用基板80の材料より大きいことが好ましい。これにより、バンプ82は、基板52とは反対側の面から熱を印加された場合において、周囲の材料よりも効率良く、熱を基板52側へと伝達することができる。
また、ステップS11において、製造装置20は、バンプ82を対応する接続端子54に接触するように、磁化用基板80を基板52に近接させて配置する。これにより、製造装置20は、接続端子54を効率良く磁化することができる。更に、製造装置20は、バンプ82の熱を接続端子54へと効率良く伝達することができる。
なお、製造装置20は、保磁力を有する接続端子54を磁化してもよい。これにより、製造装置20は、磁化用基板80を取り外した後にも、接続端子54の磁化状態を維持することができ、ステップS12以降において磁化用基板80を取り外すことができる。
続いて、ステップS12において、製造装置20は、接続端子54を磁化した状態で、強磁性体を含む導電性ボール60を接続端子54の近傍に供給して、接続端子54に導電性ボール60を引き付けさせる。製造装置20は、一例として、図7に示されるように、基板52の表面側から、基板52の表面上に複数の導電性ボール60を供給する。基板52の表面上に供給された導電性ボール60は、強磁性体を有するので、磁化された接続端子54に引き付けられる。
導電性ボール60は、一例として、特許3140995号に示されるような球状のスペーサであってよい。また、導電性ボール60は、一例として、図8に示されるような構成であってよい。即ち、導電性ボール60は、球状の中心部92と、中心部92の表面上に形成された強磁性体層94と、強磁性体層94の表面上に形成された溶融層96とを有する。
中心部92は、弾力性を有する樹脂を含む。これにより、中心部92は、導電性ボール60に弾力性を生じさせることができる。
強磁性体層94は、導電性を有する強磁性体を含む層である。強磁性体層94は、一例として、ニッケルであってよい。強磁性体層94は、一例として、蒸着およびメッキ等により形成される。このような強磁性体層94は、磁化された接続端子54に導電性ボール60を引き付けさせることができる。さらに、このような強磁性体層94は、接続端子54に一体化されたときに、接続端子54と導通することができる。
溶融層96は、導電性を有し、中心部92および強磁性体層94より融点が低い材料の層である。溶融層96は、Au−Su合金またはIn等の層であってよい。これにより、溶融層96は、融点以上の熱が印加された場合に溶融するので、当該導電性ボール60を接続端子54と一体化させることができる。更に、溶融層96は、当該導電性ボール60が接続端子54と一体化した場合において、強磁性体層94と接続端子54との間を電気的に接続することができる。
続いて、ステップS13において、製造装置20は、接続端子54に引き付けられた導電性ボール60を、接続端子54に一体化させる。製造装置20は、一例として、接続端子54に引き付けられた導電性ボール60に熱を印加して、当該導電性ボール60の少なくとも一部を融解させて、接続端子54に一体化させる。
この場合において、例えば、図9に示されるように、製造装置20は、貫通して形成されたバンプ82を有する磁化用基板80を基板52の裏面側に配置して、それぞれのバンプ82を対応する接続端子54に接触させる。そして、製造装置20は、磁化用基板80における基板52が接触しない面側から、熱発生装置110における熱発生面をバンプ82に接触させて、バンプ82に熱を印加する。
ここで、バンプ82および接続端子54は、周囲の材料よりも熱伝導率が大きい。従って、熱発生装置110の熱発生面から発生された熱が、バンプ82および接続端子54を介して、導電性ボール60に伝達される。これにより、製造装置20は、導電性ボール60に熱を印加して、導電性ボール60を接続端子54に一体化させることができる。
なお、基板52および磁化用基板80は、導電性ボール60の溶融層96の融点の熱が印加された場合においても、溶融および変形等をしない耐久性を有する材料が好ましい。例えば、Au−Sn合金は融点が約280℃、Inの融点は156℃であるので、導電性ボール60の溶融層96がこのような材料である場合には、基板52および磁化用基板80は、例えば、500℃程度の熱が印加された場合であっても変形しないポリイミドを材料とすることが好ましい。
続いて、ステップS14において、製造装置20は、基板52の表面上の導電性ボール60のうち、接続端子54に一体化されていない導電性ボール60を取り除く。製造装置20は、一例として、基板52の表面を下側に向けて、基板52の表面上の導電性ボール60のうち、接続端子54に一体化されていない導電性ボール60を取り除く。また、製造装置20は、一例として、基板52の表面側から磁石を近接させて、基板52の表面上の導電性ボール60のうち、接続端子54に一体化されていない導電性ボール60を取り除いてもよい。
以上のようにステップS11からステップS14の処理をすることにより、製造装置20は、導電性ボール60により形成された突出部を接続端子54上に有する接続用基板40を製造することができる。これにより、製造装置20によれば、試験装置12とウエハ30に形成されたデバイスとの間を、確実且つ容易に接続させることができる。
図10は、接続用基板40の他の構成例を示す。導電性ボール60の直径は、隣接する2つの接続端子54間の距離より小さければ、どのような大きさであってもよい。導電性ボール60の直径は、一例として、接続端子54の径と略同一であってよい。このような場合、例えば、図10に示されるように、1個の接続端子54に対応して、1個の導電性ボール60が一体化される。
図11は、ウエハ30と接続用基板40との接続例を示す。試験において、試験装置12は、一例として、ウエハ30をハンドラ装置112により搬送する。ハンドラ装置112は、一例として、ウエハ30を吸引して接続用基板40上へと搬送する。そして、ハンドラ装置112は、ウエハ30に形成された各デバイス端子32が、対応する接続端子54上に位置するように位置調整をして、ウエハ30の一方の面から接続用基板40の表面に突き当てて接触させる。これにより、ハンドラ装置112は、ウエハ30に形成されたデバイス端子32と、対応する接続端子54とを電気的に接続することができる。
また、試験において、接続用基板40の裏面側に下側基板120が配置されていてもよい。下側基板120は、接続端子54に対応する位置に、基板面から突出した形状の例えばゴム等の弾性部122を有する。このような弾性部122は、ハンドラ装置112によりウエハ30が接続用基板40に突き当てられた場合において、接続端子54をより強くデバイス端子32に接触させることができる。これにより、弾性部122は、デバイス端子32と接続端子54とをより確実に電気的に接続することができる。
図12は、チップ状に切り出されたデバイスと、当該デバイスに接続する接続用基板40の一例を示す。接続用基板40は、ウエハから切り出されたチップ130に形成されたデバイスに接続する構成であってもよい。
この場合、チップ130は、接続用基板40とフレキシブル基板132との間に挟みこまれて収納される。即ち、接続用基板40は、チップ130を搭載する。そして、フレキシブル基板132は、接続用基板40におけるチップ130が実装された面に重ねて、内部にチップ130を封止する。
また、接続用基板40は、外部の装置(例えば、試験装置)と接続するための外部端子134を有してよい。外部端子134は、接続端子54と内部の配線を介して接続される。外部端子134は、一例として、接続用基板40の表面に露出している。従って、外部の装置は、ポゴピンまたはプローブ等を介して、接続用基板40に接続することができる。
このようにパッケージングされたチップ130は、チップ単体の場合と比較して取り扱いが容易である。従って、試験装置12は、ウエハの状態でデバイスを試験することに代えて、ウエハから切り出されたチップ130に形成されたデバイスをこのようにパッケージングして試験してもよい。
図13は、基板状デバイス140に接続する接続用基板40の一例を示す。接続用基板40は、ウエハ状またはチップ状のデバイスに限らず、どのようなデバイスが接続されてもよい。例えば接続用基板40は、電気回路等が形成された基板、および電気素子自体がデバイスとして接続されてもよい。
例えば、接続用基板40は、図13に示されるような基板状デバイス140が接続される構成であってもよい。基板状デバイス140は、チップ130を搭載した基板142と、チップ130を基板142との間に挟みこんで封止するフレキシブル基板132とを有する。
そして、接続用基板40は、基板状デバイス140におけるチップ130が搭載されていない裏面側が、導電性ボール60を介して接続される。このような接続用基板40によれば、基板状デバイス140と試験装置12との間を、確実に電気的に接続することができる。
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
10 製造システム、12 試験装置、14 切出部、16 パッケージ化部、20 製造装置、30 ウエハ、32 デバイス端子、40 接続用基板、52 基板、54 接続端子、60 導電性ボール、70 磁化部、72 ボール供給部、74 一体化部、76 取除部、78 制御部、80 磁化用基板、82 バンプ、92 中心部、94 強磁性体層、96 溶融層、110 熱発生装置、112 ハンドラ装置、120 下側基板、122 弾性部、130 チップ、132 フレキシブル基板、134 外部端子、140 基板状デバイス、142 基板
Claims (15)
- デバイスに接続する接続用基板を製造する製造方法であって、
前記デバイスと電気的に接続される接続端子が設けられた基板における、前記接続端子を磁化する磁化段階と、
前記接続端子を磁化した状態で、強磁性体を含む導電性ボールを前記接続端子の近傍に供給して、前記接続端子に前記導電性ボールを引き付けさせるボール供給段階と、
前記接続端子に引き付けられた前記導電性ボールを、前記接続端子に一体化させる一体化段階と、
を備える製造方法。 - 前記磁化段階において、前記接続端子を磁化するための磁化用基板を、前記基板における前記デバイスが接続されない裏面側に配置する
請求項1に記載の製造方法。 - 前記磁化段階において、前記接続端子に対応する位置に磁化されたバンプが設けられた前記磁化用基板を、前記基板の前記裏面側に配置する
請求項2に記載の製造方法。 - 前記磁化段階において、保磁力を有する前記接続端子を磁化する
請求項1に記載の製造方法。 - 前記一体化段階において、前記接続端子に引き付けられた前記導電性ボールに熱を印加して、当該導電性ボールの少なくとも一部を融解させて、前記接続端子に一体化させる
請求項1から4の何れかに記載の製造方法。 - 前記接続端子は、前記基板を貫通して形成され、
前記一体化段階において、前記基板における前記デバイスが接続されない裏面側から、前記接続端子に熱を印加する
請求項5に記載の製造方法。 - 前記接続端子は、前記基板を貫通して形成され、
前記磁化段階において、貫通して形成された前記バンプを有する前記磁化用基板を前記基板の前記裏面側に配置して、それぞれの前記バンプを対応する前記接続端子に接触させ、
前記一体化段階において、前記磁化用基板における前記基板が接触しない面側から、前記バンプに熱を印加する
請求項3に記載の製造方法。 - 前記一体化段階において、熱発生装置における熱発生面を前記バンプに接触させて、前記バンプに熱を印加する
請求項7に記載の製造方法。 - 前記基板の表面を下側に向けて、前記基板の表面上の前記導電性ボールのうち、前記接続端子に一体化されていない前記導電性ボールを取り除く取除段階を
更に備える請求項1から8の何れかに記載の製造方法。 - 前記基板の表面側から磁石を近接させて、前記基板の表面上の前記導電性ボールのうち、前記接続端子に一体化されていない前記導電性ボールを取り除く取除段階を
更に備える請求項1から8の何れかに記載の製造方法。 - 前記ボール供給段階において前記接続端子に引き付けられる前記導電性ボールは、
樹脂を含む球状の中心部と、
前記中心部の表面上に形成された導電性を有する強磁性体層と、
前記強磁性体層の表面上に形成され、導電性を有し、前記中心部および前記強磁性体層より融点が低い溶融層と、
を有する
請求項1から10の何れかに記載の製造方法。 - デバイスに接続する接続用基板を製造する製造装置であって、
前記デバイスと電気的に接続される接続端子が設けられた、前記接続端子を磁化する磁化部と、
前記接続端子を磁化した状態で、強磁性体を含む導電性ボールを前記接続端子の近傍に供給して、前記接続端子に前記導電性ボールを引き付けさせるボール供給部と、
前記接続端子に引き付けられた前記導電性ボールを、前記接続端子に一体化させる一体化部と、
を備える製造装置。 - デバイスを試験する試験装置であって、
請求項1に記載された製造方法により製造された接続用基板と、
前記接続用基板を介して前記デバイスを試験する試験部と、
を備える試験装置。 - 請求項1に記載された製造方法により製造された前記接続用基板を用いて、前記デバイスを試験する試験方法。
- デバイスに接続する接続用基板であって、
基板と、
前記基板に設けられた前記デバイスに電気的に接続される接続端子と、
前記基板の表面において前記接続端子に一体化された導電性ボールと、
を備える接続用基板。
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JP (1) | JP2010266336A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019049498A (ja) * | 2017-09-12 | 2019-03-28 | 日本特殊陶業株式会社 | 電子部品検査装置用配線基板 |
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2009
- 2009-05-14 JP JP2009118048A patent/JP2010266336A/ja not_active Withdrawn
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JP2019049498A (ja) * | 2017-09-12 | 2019-03-28 | 日本特殊陶業株式会社 | 電子部品検査装置用配線基板 |
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