JP2914308B2 - インターポーザー及び半導体デバイスの試験方法 - Google Patents

インターポーザー及び半導体デバイスの試験方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、インターポーザー
及び半導体デバイスの試験方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】直接ボンディングパッドに半田のバンプ
を形成したフリップチップや、１ｍｍ以下のピッチのフ
ァインピッチボールグリットアレイ（以下、ＦＰ−ＢＧ
Ａ）用パッケージを試験するには、ピッチが狭く、従来
の金属製コンタクトピンを使用したソケットでは実現不
可能である。
【０００３】このような半導体デバイスに対しては、例
えば特開平５−２６７３９３号公報に示された方法があ
る。特開平５−２６７３９３号公報には、図３に示すよ
うに半導体デバイス１は、インターポーザー（中継板）
３に搭載し加熱し半田バンプ２を溶融させ、インターポ
ーザー３の上側パッド３ａに接続される。この状態で試
験用基板４の試験用パッド４ｃにインターポーザー３の
下側パッド３ｄを加圧し電気的導通が得られるようにし
て電気的試験を実施する方法が開示されている。
【０００４】また特開平６−８２５２１号公報に開示さ
れた方法では、図４に示すように半導体デバイス１のバ
ンプ２がスペーサ５の開口部に挿入され、試験基板４と
の間にエラストマ導電性ポリマー接続（ＥＣＰＩ）層６
が挾み込まれ、半導体デバイス１を上から加圧しスペー
サ５の下面から突出したバンプの下部にＥＣＰＩ層６内
の導電性粒子の鎖（カラム）６ａを介し試験用基板４上
の試験用パッド４ｃとの導通が得られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の図３に
示す方法では、製造工程内で半導体デバイス１をインタ
ーポーザー３に一旦半田実装した後にインターポーザー
３ごと電気的試験を実施する必要がある。また最終的に
フリップチップ状態で出荷する際には、インターポーザ
ーから半導体デバイス１をはがし、半田バンプを再リフ
ローして形状を整えて出荷する必要がある。
【０００６】以上のように製造工程が従来のプラスチッ
クＱＦＰ等に比較し極めて複雑になり、コストアップは
避けられないという欠点がある。フリップチップのよう
に高価なデバイスでは容認されてもＦＰ−ＢＧＡのよう
に低価格なデバイスには採用できないプロセスである。
【０００７】また、図４に示す従来の方法では、金属導
体粒子が鎖状に連結されたカラム６ａは、導体粒子間接
触抵抗が粒子の数だけ直列に接続されたことになり、数
百ｍΩから数Ωの接触抵抗がある。したがって、大電流
を流すと、ＥＣＰＩ層６が発熱しエラストマの弾性が失
われたり、高温での寿命が著しく短い。また、スペーサ
５の開口部にバンプ２を位置合わせし挿入しようとする
と、挿入精度が要求され画像認識が必要になる。以上の
ようにスペーサとＥＣＰＩ層を使用した試験方法でも、
電気的特性が悪くなる，耐熱性が悪い，高価な設備が必
要となる等の欠点がある。
【０００８】本発明の目的は、電気的特性を良好に保
ち、かつ簡易に電気的導通を得るインターポーザー及び
半導体デバイスの試験方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係るインターポーザーは、半導体デバイス
と試験用基板とを加圧して電気的導通を得るために、前
記半導体デバイスと前記試験用基板との間に介在するイ
ンターポーザーにおいて、 前記半導体デバイスは突出し
た電極を有し、前記試験用基板は電気的試験用回路が形
成され、かつ前記電極に対応した位置にバンプを有して
おり、前記インターポーザーには、前記電極及び前記バ
ンプに対応した位置にスルーホールが設けられ、前記ス
ルーホール内に金属導体を埋め込んでパッドを形成して
おり、前記パッドは、前記電極及び前記バンプの直径よ
りも大きい直径を持ち、前記パッドの表面は平担であ
る。
【００１０】また前記インターポーザーのスルーホール
はテーパ状で、前記スルーホールの途中まで金属導体を
埋め込んでパッドを形成したものである。
【００１１】また本発明に係るインターポーザーは、半
導体デバイスと試験用基板とを加圧して電気的導通を得
るために、前記半導体デバイスと前記試験用基板との間
に介在するインターポーザーにおいて、 前記半導体デバ
イスは突出した電極を有し、前記試験用基板は電気的試
験用回路が形成され、かつ前記電極に対応した位置にバ
ンプを有しており、前記インターポーザーには、前記電
極及び前記バンプに対応した位置に複数のスルーホール
が設けられ、前記スルーホールに埋め込んだ複数の金属
導体の集合からなるパッドが形成されており、前記パッ
ドが形成された領域は、前記電極及び前記バンプの領域
よりも大きいものである。
【００１２】また本発明に係る半導体デバイスの試験方
法は、半導体デバイスと試験用基板との間にインターポ
ーザーを介在させて行う半導体デバイスの試験方法にお
いて、前記半導体デバイスの突出した電極と前記インタ
ーポーザーのパッドと前記試験用基板のバンプが当たる
ように位置合わせし、前記半導体デバイスを前記試験用
基板側に加圧し、前記半導体デバイスの電気的特性を請
求項１〜３のいずれか１つに記載されたインターポーザ
ーを介して測定するものである。
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【００１６】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。
【００１７】（実施形態１）図１（Ａ）は、本発明の実
施形態１を説明するための断面図である。
【００１８】図において、ＦＰ−ＰＧＡパッケージの場
合、半導体デバイス１は、下面に半田ボール２を有して
いる。半田ボール２は、チップサイズと同等程度の大き
さの範囲内に複数形成されている。半田ボール２のサイ
ズは例えばφ０．２ｍｍであり、隣接する半田ボール２
間のボールピッチは、０．５ｍｍであり、狭ピッチとな
っている。
【００１９】インターポーザー３は、ポリイミド等の材
質からなる耐熱性の２５μｍ程度と薄いフレキシブル絶
縁シート３ｃからなり、シート３ｃにデバイス１の半田
ボール２に対応させた複数のスルーホール３ｂが設けら
れている。スルーホール３ｂは、デバイス１の半田ボー
ル２の径より十分大きく、例えばφ０．３５ｍｍ程度に
しスルーホール３ｂ内にはＣｕ等の金属導体を埋め込み
両面にパッドを形成し、メッキ処理をしておく。
【００２０】試験用基板４は、インターポーザー３と同
様に半田ボール２に対応した位置にスルーホールを設
け、スルーホール内に金属導体を埋め込んでおくが、ス
ルーホールサイズはスルーホール間に配線を通すため、
φ０．１ｍｍ以下と小さくし、インターポーザー３側に
は僅かに突出したバンプ４ｂを形成する。また試験基板
４には、スルーホールから引き出され試験用設備に接続
される試験用回路配線４ｂが形成されている。
【００２１】半導体デバイス１の電気的特性を測定する
には、まず試験用基板４のバンプ４ａとインターポーザ
ー３のパッド３ａを位置合わせし試験用基板４上にイン
ターポーザー３を重ね試験工程に準備しておく。
【００２２】試験工程では半田ボール２の形成された半
導体デバイス１をインターポーザー３の表面側パッド３
ａに半田バンプ２が当たるように機械的に位置合わせ
し、半導体デバイス１の上面から図示しない加圧機構で
インターポーザー３を介し試験用基板側に加圧させる。
以上によりデバイス１の半田ボール２と試験用基板４の
バンプ４ｂとの電気的導通がインターポーザー３を介し
て得られ、デバイスの試験が可能となる。
【００２３】（実施形態２）図１（Ｂ）は、本発明の実
施形態２を説明する断面図である。本実施形態２では、
インターポーザー３の構造が実施形態１とは異なり、イ
ンターポーザー３の絶縁シート３ｃは１００μｍ程度と
比較的厚く、テーパ状のスルーホール３ｂが設けられ、
埋め込み金属導体層をスルーホール３ｂの途中まで埋め
込んでいる。この構造にすることにより、半田ボール２
が確実にインターポーザー３のパッド３ａに落とし込
め、デバイスの位置合わせを容易に実現できるという利
点がある。
【００２４】（実施形態３）図１（Ｃ）は、本発明の実
施形態３を説明するためのインターポーザーのスルーホ
ール部拡大断面図である。
【００２５】実施形態３では、半導体デバイス１の１個
あたりの半田ボール２の位置に対応してインターポーザ
ー３の位置に複数の小径スルーホールを配置してパッド
３ａを設け、複数のパッド３ａを試験用基板側のパッド
でショートした構造になっている。この構造にすること
によりパッド表面３ａは小さな近接したバンプにより凸
凹状になり、デバイス１の半田ボール２と多点で接触す
ることになり、少ない荷重で良好な接触抵抗を得ること
ができるという利点がある。
【００２６】（実施形態４）図１（Ｄ）は、本発明の実
施形態４を説明するためのインターポーザーのスルーホ
ール部拡大断面図である。
【００２７】実施形態４では、実施形態３と同様の効果
を狙ったものであり、パッド３ａの表面を化学的に粗化
し、デバイス１の半田ボール２の表面に酸化膜がある場
合でも、容易に酸化膜を破って少ない荷重で良好な接触
を得ることができるという利点がある。図示しないが、
実施形態４に示したバンプ表面処理を実施形態１のイン
ターポーザーに適用することも可能である。
【００２８】（実施形態５）図２は、本発明の実施形態
５を説明する断面図である。図１のインターポーザー及
び試験用基板と基本的に同じ構造のものを従来のＱＦＰ
等のソケットに適用した構造となっている。
【００２９】実施形態５では、試験用基板４は、実施形
態１のインターポーザー３と同じ材質のフレキシブル基
板からなるものであり、試験用回路は、スルーホールか
らソケットコンタクトピン１４への引出用のものと、ソ
ケットコンタクトピンへのピッチ変換用のもののみを形
成する。またフレキシブル基板の下面には、外部接続用
のテストパッド４ｃが形成され、ソケット本体１０に埋
め込まれたコンタクトピン１４に圧接される。フレキシ
ブル基板４の下には、シート状のエラストマ７が備えら
れ押し上げ台８とともにバネ９でインターポーザー３と
フレキシブル基板４を半田ボール２に押し付けている。
エラストマ７はインターポーザー３，フレキシブル基板
４を介し半田ボール２のコプラナリティを吸収し、半田
ボール２に適切な荷重がかかるように働く。
【００３０】インターポーザー３上には、機械的にデバ
イス外形で位置決めするためのデバイス位置決め台１１
がある。ヒンジ側シャフト１３によりソケット本体１０
に取り付けられた蓋１２は、デバイス１をソケットに挿
入した後に閉じ、ストッパ１５によりソケット本体１０
に固定する。
【００３１】以上のようにして半導体デバイス１にバネ
９で決まる荷重が加えられ、デバイス１の半田ボール２
とコンタクトピン１４の電気的導通が得られる。インタ
ーポーザーの構造には、実施形態２〜４の構造を適用す
ることも可能である。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、フ
リップチップやＦＰ−ＢＧＡ等の半導体デバイスに対し
てもインターポーザーに一旦半田実装した後に電気的試
験を実施、後でインターポーザーから半導体デバイスを
はがし半田バンプを再リフローを実施する等の複雑な工
程が不要になり、低コストな試験方法を実現できる。ま
た、スペーサとＥＣＰＩ層を使用した試験方法と比較し
ても、耐熱性に優れ、電気的特性を良好に保つことがで
きる。
【００３３】さらに、例えば半導体デバイスがもつ半田
ボールの外形寸法精度が±０．１ｍｍあってもインター
ポーザーのパッド径をφ０．３５ｍｍと大きくしている
ため、画像認識を用いない機械的位置決めでも十分ソケ
ットへのデバイスの挿入抜去を行うことができ、安価な
設備を使用できタクトタイムも向上できる。
【００３４】また、ソケットの接触パッドには長期間の
使用によりデバイスの半田ボールから半田が転写し酸化
するために接触抵抗が大きくなるが、本発明のＩＣソケ
ットではインターポーザーの交換だけを簡単にでき、ラ
ンニングコストを低減できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は、本発明の実施形態１を示すインター
ポーザーと試験用基板の断面図、（Ｂ）は、本発明の実
施形態２を示すインターポーザーと試験用基板の断面
図、（Ｃ）は、本発明の実施形態３を示すインターポー
ザーのスルーホール部拡大断面図、（Ｄ）は、本発明の
実施形態４を示すインターポーザーのスルーホール部拡
大断面図である。
【図２】本発明の実施形態５を示すＩＣソケットの断面
図である。
【図３】従来例を示すインターポーザーと試験用基板の
断面図である。
【図４】他の従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 半導体デバイス ２ 半田ボール又は半田バンプ ３ インターポーザー ３ａ 上側パッド ３ｂ 金属導体埋め込みスルーホール ３ｃ 絶縁シート ３ｄ 下側パッド ４ 試験用基板又はフレキシブル基板 ４ａ 上側バンプ ４ｂ 試験用回路又は引き出し配線 ４ｃ 外部接続用テストパッド ５ スペーサ ６ ＥＣＰＩ層 ６ａ カラム ７ エラストマ ８ 押し上げ台 ９ バネ １０ ソケット本体 １１ デバイス位置決め台 １２ ソケット蓋 １３ ヒンジ側シャフト １４ コンタクトピン １５ ストッパ

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体デバイスと試験用基板とを加圧し
    て電気的導通を得るために、前記半導体デバイスと前記
    試験用基板との間に介在するインターポーザーにおい
    て、 前記半導体デバイスは突出した電極を有し、前記試験用
    基板は電気的試験用回路が形成され、かつ前記電極に対
    応した位置にバンプを有しており、前記インターポーザ
    ーには、前記電極及び前記バンプに対応した位置にスル
    ーホールが設けられ、前記スルーホール内に金属導体を
    埋め込んでパッドを形成しており、前記パッドは、前記
    電極及び前記バンプの直径よりも大きい直径を持ち、前
    記パッドの表面は平担であることを特徴とするインター
    ポーザー。
  2. 【請求項２】 前記インターポーザーのスルーホールは
    テーパ状で、前記スルーホールの途中まで金属導体を埋
    め込んでパッドを形成したものであることを特徴とする
    請求項１に記載のインターポーザー。
  3. 【請求項３】 半導体デバイスと試験用基板とを加圧し
    て電気的導通を得るために、前記半導体デバイスと前記
    試験用基板との間に介在するインターポーザーにおい
    て、 前記半導体デバイスは突出した電極を有し、前記試験用
    基板は電気的試験用回路が形成され、かつ前記電極に対
    応した位置にバンプを有しており、前記インターポーザ
    ーには、前記電極及び前記バンプに対応した位置に複数
    のスルーホールが設けられ、前記スルーホールに埋め込
    んだ複数の金属導体の集合からなるパッドが形成されて
    おり、前記パッドが形成された領域は、前記電極及び前
    記バンプの領域よりも大きいことを特徴とするインター
    ポーザー。
  4. 【請求項４】 半導体デバイスと試験用基板との間にイ
    ンターポーザーを介在させて行う半導体デバイスの試験
    方法において、 前記半導体デバイスの突出した電極と前記インターポー
    ザーのパッドと前記試験用基板のバンプが当たるように
    位置合わせし、前記半導体デバイスを前記試験用基板側
    に加圧し、前記半導体デバイスの電気的特性を請求項１
    〜３のいずれか１つに記載されたインターポーザーを介
    して測定することを特徴とする半導体デバイスの試験方
    法。
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