JP3674300B2

JP3674300B2 - Semiconductor element inspection apparatus and inspection method

Info

Publication number: JP3674300B2
Application number: JP08497298A
Authority: JP
Inventors: 武生原; 寿小黒; 良司瀬高
Original assignee: JSR Corp
Current assignee: JSR Corp
Priority date: 1998-03-16
Filing date: 1998-03-16
Publication date: 2005-07-20
Anticipated expiration: 2018-03-16
Also published as: JPH11258268A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＢＧＡ等の電極がバンプ形状を有する半導体素子を検査対象とした半導体素子検査装置に関するものである。さらに詳しくは、半導体素子の電気的性能を異方導電性シートを介在させて検査する際に、柔軟性を有する基板を介在させることにより被検査半導体素子の電極と異方導電性シートの導電部との高精度な位置合せ、ならびに被検査半導体素子の電極の変形の低減が可能な半導体素子検査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、機器の小型化、高性能化に伴い、半導体素子の電極数は増加し、その電極ピッチも微細化する傾向にある。また、ＢＧＡ等のようにその裏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、その専有面積を小さくできるためその重要性が高まってきた。
一方、異方導電性シートは、厚さ方向にのみ導電性を示すもの、または加圧されたときに厚さ方向にのみ導電性を示す多数の加圧導電性導電部を有するものなどであり、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５１−９３３９３号公報、特開昭５３−１４７７７２号公報、特開昭５４−１４６８７３号公報などにより知られている。
かかる異方導電性シートは、回路基板等の電気検査の際に電極を傷つけることなく、確実な電気的接続を達成できる点で有効であり、実用化されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記、異方導電性シートを用いて、微細な電極ピッチを有するＢＧＡ等の半導体素子の電気検査を行う場合、その半導体素子の微細かつ高密度な電極と異方導電性シートの導電部との位置合わせが重要であり、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増す。また、半導体素子の電極が微細になるほど電極の検査工程での加圧による変形が著しくなる傾向にあり、バーンイン試験等の高温下の試験では試験中の電極部の変形が、試験後の実装工程に影響を与える場合もあり、これらの点でも技術的な対応が求められてきている。
しかし、従来においては、例えばその半導体素子の外形を元に位置決め板等で位置を規制しても、素子製造時に生ずる外形の微妙な寸法バラツキ、そり、電極位置のずれ等により、半導体素子の電極部と異方導電性シートの導電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困難であった。また、従来においては、例えば粒径の小さいハンダボールを電極とする半導体素子を高温下で上面から加圧した状態で検査した場合、ハンダボールの先端が平坦化し、総厚が変わることにより試験後の実装の際に障害をきたす例も現れてきた。
【０００４】
本発明は以上のような問題点を解決するものであって、その目的は、検査対象であるＢＧＡ等の半導体素子の電極間隔のピッチが微細であっても、また半導体素子の外形に多少の寸法バラツキ、そり、電極位置のずれ等があっても、半導体素子の電極部と異方導電性シートの導電部との電気的接続が確保され、半導体電極が微細で検査時の加圧により変形を起こしやすいものであってもその変形を十分に低減できる半導体素子検査装置を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は、検査対象半導体素子と電気的検査装置の間に、異方導電性シートを介在させて当該半導体素子の電気的検査を行う電気的検査装置であって、前記異方導電性シートと検査対象半導体素子との間に柔軟性有する基板を介在させ、該基板には検査対象半導体素子の各被検査電極に対応した位置に電極径より小さな径の開口部を設け、かつ開口部の内部および必要に応じて開口部周辺が導電材料で被覆されており、前記異方導電性シートはシートの厚さ方向に電気的に導通性を有することを特徴とする半導体素子検査装置を提供するものである。また、上記半導体素子検査装置において、検査対象半導体素子の被検査電極が該素子平面より突出した形状を有し、該電極の一部がが基板の開口部に挿入され、異方導電性シートの導電部と圧接される機構を有する半導体素子検査装置を提供するものである。
また、本発明は、上記の半導体素子検査装置を用いて、半導体素子の電気的特性を検査する検査方法を提供するものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明において、柔軟性を有する基板は、検査対象半導体素子の各被検査電極に対応した位置に電極径より小さな径の開口部を設け、かつ開口部の内部および必要に応じて開口部周辺が導電材料で被覆されている。
該基板の開口部は、検査対象半導体素子を異方導電性シートを介在させて電気的検査を行う際に、検査対半導体素子の電極の一部が該開口部に挿入され、異方導電性シートの導電部と接合もしくは圧接されるものである。
また、該絶縁性シートの開口部は異方導電性シートと一体的に配置して用いるが、その状態で基板と異方導電性シートとが接合されていてもよい。
異方導電性シートとしては、その全面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。好ましいのは、基板の各開口部に対応する位置に、各々厚さ方向に電気的に導通性の導電部を有する異方導電性シートである。
【０００７】
本発明の柔軟性を有する基板によれば、位置決めピン等を利用することにより、基板の開口部が異方導電性シートの導電部と同一位置に配置することができる。このように配置した基板の異方導電性シートとは反対側の面に、被検査半導体素子が設置される。
本発明の対象となる半導体素子は、フリップチップ等のベアチップＬＳＩ，ＢＧＡ等のパッケージＬＳＩ，ＭＣＭ等の複数の半導体素子が搭載されたモジュール基板、回路基板等であり、特に、その電極が素子平面から突出しているバンプ状のものに対して効果的である。さらに、バンプはボール形状、円柱形状、角柱形状のものが特に好ましい。
このような電極が半導体素子平面から突出している被検査半導体素子であると、該突出電極の各々を基板の対応する各開口部に挿入することにより，半導体素子の電極部と異方導電性シートの導電部とを正確に位置決めすることができる。そしてこの状態で半導体素子の電気検査で通常行われる程度の加圧を行えば、半導体素子の電極と異方導電性シートの導電部との電気的接続が確保できる。
また、半導体素子のバンプ状の電極の径は柔軟性を有する基板の開口部の径より大きいため、挿入された電極はその先端が異方導電性シートにふれないため、その変形は十分に低減できる。
【０００８】
また、本発明の柔軟性を有する基板は、透明であっても不透明であってもよいが、半導体素子の電極部を開口部に挿入する際に目視で確認できる点で透明である方が好ましい。
また、本発明の基板と異方導電性シートとは、別々に製造して組み合わせてもよいし、あらかじめ両者を一体化して製造してもよいが、両者の位置合わせが正確にでき、位置合わせの手間を省ける点で、一体化されていることが好ましい。両者を一体化するためには、それぞれを成形した後に、両者の接合する面にシランカップリング剤等の接合剤を塗布し加熱する方法、基板の存在下に異方導電性シートを製造する方法等が挙げられる。
【０００９】
本発明に用いる異方導電性シートは、本発明の基板の開口部に対応する部分（導電部）の表面が、シート平面上に突起を有していてもよいし、平面でもよいし、またへこんで凹部となっていてもよい。
また、本発明に用いる異方導電性シートは、絶縁性で弾性を有する高分子物質中に導電性粒子が充填され、厚さ方向に電気的に導通しているものが好ましく、特に、弾性を有する高分子物質で構成された絶縁部中に、導電性粒子が密に充填されて構成された複数の導電部が形成され、シートの厚さ方向に電気的に導通しているものが好ましい。
該導電部は異方導電性シートの全面に密に配置されていてもよいが、隣接したもの同士の電気的ショートを防止し、確実な導通を得られる点で、基板の開口部に対応した位置に基板の開口径より大きな径で柱状に配置したものが好ましい。
【００１０】
上記異方導電性シートの導電部を構成する導電粒子としては、例えばニッケル、鉄、コバルトなどの磁性を示す金属粒子もしくはこれらの合金の粒子、またはこれらの粒子に金、銀、パラジウム、ロジウムなどの導電性のよい金属のメッキを施したもの、非磁性金属粒子も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を挙げることができる。これらの中ではニッケル粒子の表面に金や銀のメッキを施した粒子が好ましい。
【００１１】
絶縁部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。かかる架橋構造を有する高分子物質を得るために用いることができる高分子材料としては、シリコーンゴム、ポリブタジエン、天然ゴム、ポリイソプレン、スチレンーブタジエン共重合体ゴム、アクリロニトリルーブタジエン共重合体ゴム、エチレンー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を挙げることができる。これらの中では、成形性、電気特性の点でシリコーンゴムが好ましい。
異方導電性シートは、上記成形材料を用いて形成した層の厚さ方向に平行磁場をかけて、その磁力によって導電粒子を移動させながら、硬化することによって製造することができる。
【００１２】
以下、図面によって本発明を具体的に説明する。
図１は本発明の絶縁性シートを用いた半導体素子検査装置およびそこに検査対象半導体素子を装着した具体的構成例を示すものである。
検査対象のパッケージＬＳＩ１の電極１ａは、パッケージＬＳＩ１の面から突出しており、基板２の開口部２ａに挿入されている。一方、異方導電性シート３は、厚さ方向に電気的に導電性の導電部を複数有し、その導電部３ａが基板の開口部２ａに対応した位置となるように位置決めピン４で位置を規制されている。
検査対象のパッケージＬＳＩ１の電極１ａと基板の開口部内部の導電部２ａと異方導電性シートの導電部３ａとは、加圧板５を介して十分な電気的接続を得る程度に加圧接触されており、異方導電性シートの導電部と対応した位置から配線を引き出した基板６を介して、パッケージＬＳＩの各電極は外部の電気的検査測定機に接続されている。
【００１３】
柔軟性を有する基板１の厚さは、実用的に好ましくは０．０１−１ｍｍ、より好ましくは０．０５−０．８ｍｍ、さらに好ましくは０．１−０．５ｍｍ程度の厚みで用いられる。この厚さは、検査対象ＩＣ基板の電極の突出高さを考慮して設定することができる。
基板の材質は、例えばポリイミド樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂や、例えば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等の熱可塑性樹脂などが用いられる。
これらの中では、耐熱性、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。
【００１４】
基板の開口部は、その内部が導電材料で被覆されているものであり、好ましくはさらに開口部周辺の表面も導電材料で被覆されているものである。
かかる開口部は、例えば上記基板材料からなるシートの所定位置に穴を開け、その内部や開口部周辺を導電材料で被覆することにより製造することができる。
開口部の穴あけは、ＮＣ(Numerical Control)制御のドリル穴あけ装置やレーザー加工装置を用いて行うことができる。また、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製造できる。
基板の開口部の形状は、電極部の形状に合わせて円形であっても角形であってもまた異形のものであってもよいが、通常、円形とすることが好ましい。また、開口部は、回路基板の各電極に対応した位置に開ける必要がある。例えばＢＧＡの場合、その電極位置に対応して図２のように格子状（グリッド）に配列して開けるのが好ましい。
上記開口部の内部や開口部周辺を導電材料で被覆する方法としては、メッキ、エッチング等の方法で行うことができる。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、アルミニウム、鉄、コバルトなどを用いても良く、またこれらの合金を用いてもよい。
【００１５】
被検査対象半導体素子と絶縁シートおよび／または異方導電性シートとの位置合わせは、上記開口部を有する基板のみでも可能であるが、例えば図４に示されるような位置合わせ板７などを併用することができる。
【００１６】
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【実施例】
実施例１
厚さ０．２ｍｍの両面銅貼りフィルムに、ＮＣ制御のドリル穴あけ装置で、検査対象パッケージＬＳＩの球状（径０．３ｍｍ、厚み０．２５ｍｍ）のバンプ（０．５ｍｍピッチ）に対応した位置に０．２ｍｍ径の穴を多数開け、金メッキ処理をすることにより、図２に示すように開口部の内部側および開口部周辺の表面に金属皮膜を被覆した。
なお、基板の４隅には位置決めピン用のガイド穴を４点設け、位置決めならびに電極の変形を低減するための柔軟性を持った基板を製造した。
【００１７】
次に、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成形材料を調製した。
この成形材料を金型のキャビティ内（厚み０．２５ｍｍ）に層状に配置した。この金型は、各々電磁石で構成される上型と下型よりなり、上型と下型には、それぞれ検査対象パッケージＬＳＩの電極位置に対応したパターンの強磁性体部分と、それ以外の非磁性体部分を有し成形材料と接する磁極板が設けられている。
また、上記の上下の磁極板は、上記イミドフィルムの４隅のガイド穴に相当する位置にガイドピンをたてることにより位置合わせを行った。
この状態で上型と下型とを電磁石の間に挟み、異方導電性シート材料層の厚さ方向に平行磁場を作用させて、導電性粒子を金型内の強磁性体部分に集め、かつ磁場方向に並べさせた。この状態で、圧力を加えながら１００℃、１時間かけて異方導電性シート材料を硬化させて異方導電性シートを製造した。
上記のように成形金型の４隅にガイドピンをたてることにより、４隅に位置合わせ用のガイド穴を有する異方導電性シートが得られた。
【００１８】
上記のようにして得られた基板および異方導電性シートを用いて、図１に示した構成とし、無作為に抽出した１００個のパッケージＬＳＩについて電気検査を行なった。
パッケージＬＳＩの各電極の間隔のピッチは０．５ｍｍと微細で、ＩＣパッケージには若干のそり等が見られていたが、位置合わせが容易かつ正確であり、対象としたパッケージＬＳＩ全数の電気検査を精度よく行うことができた。
【００１９】
実施例２
被検査物として、０．３ｍｍ径のハンダボールを電極とし、電極間隔が０．５ｍｍピッチのマトリクス状の電極を有するＢＧＡを用い、実施例１と同様にして１２５℃の高温下に上記構成の検査装置を投入し、高温下での電気検査を行なった。
その結果、無作為に抽出した１０個のパッケージすべてについて電気検査を精度よく行なうことができた。また、試験後の被検査物の電極には側面にわずかな圧痕は見られるもののハンダボールの外径ならびに高さには６％以上の変化は見られなかった。
【００２０】
【発明の効果】
本発明の半導体素子検査装置よれば、半導体素子の各電極部を柔軟性を持った基板の開口部に挿入することにより正確に位置決めができ、さらに位置決めピン等を利用することにより、半導体素子の電極部と異方導電性シートの導電部とを正確に対応させることができ、この状態で半導体素子に加圧を行えば、半導体素子の電極と異方導電性シートの導電部との電気的接続が確保できる。
このため微細かつ高密度の半導体素子電極であっても、精度よく電気的検査装置（治具）との導通ができ、効率よく半導体素子の検査ができる。
また、本発明の構成にすることにより、高温下での試験においても半導体素子のバンプ状の電極の変形を大幅に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体素子検査装置の構成の一例を示す説明図である。
【図２】本発明に用いる柔軟性をもった基板の平面図の一例である。
【図３】本発明に用いる基板の開口部の断面図の一例である。
【図４】本発明の半導体素子検査装置の構成の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１検査対象のパッケージＬＳＩ
１ａ電極
２基板
２ａ開口部
２ｂ導電材料被覆
３異方導電性シート
３ａ導電部
４位置決めピン
５加圧板
６基板
７位置合わせ板[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor element inspection apparatus in which a semiconductor element having an electrode such as a BGA having a bump shape is inspected. More specifically, when inspecting the electrical performance of a semiconductor element through an anisotropic conductive sheet, the electrode of the semiconductor element to be inspected and the conductive portion of the anisotropic conductive sheet are interposed by interposing a flexible substrate. And a semiconductor element inspection apparatus capable of reducing deformation of electrodes of a semiconductor element to be inspected.
[0002]
[Prior art]
In general, with the miniaturization and high performance of equipment, the number of electrodes of a semiconductor element increases and the electrode pitch tends to become finer. Further, a package LSI having a bump-shaped electrode formed on the back surface thereof such as a BGA has become more important because it can reduce the area occupied by the package LSI.
On the other hand, the anisotropic conductive sheet is one that exhibits conductivity only in the thickness direction, or one that has a number of pressure-conducting conductive portions that exhibit conductivity only in the thickness direction when pressed. There are various structures, for example, known from Japanese Patent Publication No. 56-48951, Japanese Patent Publication No. 51-93393, Japanese Patent Publication No. 53-147772, Japanese Patent Publication No. 54-146873, etc. .
Such an anisotropic conductive sheet is effective in that a reliable electrical connection can be achieved without damaging an electrode during electrical inspection of a circuit board or the like, and has been put into practical use.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, when performing electrical inspection of a semiconductor element such as a BGA having a fine electrode pitch using the anisotropic conductive sheet, the fine and high-density electrodes of the semiconductor element and the conductive portion of the anisotropic conductive sheet are used. And the importance increases as the pitch between the electrodes becomes finer and higher in density. Also, as the electrode of the semiconductor element becomes finer, deformation due to pressurization in the electrode inspection process tends to become more prominent. In high-temperature tests such as burn-in test, the deformation of the electrode part under test is the mounting process after the test. There are also cases in which technical effects are required in these respects.
However, conventionally, for example, even if the position is regulated by a positioning plate or the like based on the outer shape of the semiconductor element, the electrode of the semiconductor element may be caused by subtle dimensional variations in the outer shape, warpage, electrode position deviation, etc. that occur during element manufacture. It has been difficult to perform reliable alignment so that the electrical connection between the portion and the conductive portion of the anisotropic conductive sheet can be sufficiently secured. Conventionally, for example, when a semiconductor element having a solder ball having a small particle diameter as an electrode is inspected under pressure from the upper surface at a high temperature, the tip of the solder ball is flattened, and the total thickness changes. There have also been some cases of obstacles in the implementation of.
[0004]
The present invention solves the above-described problems, and the object of the present invention is to reduce the outer shape of the semiconductor element even if the pitch between the electrodes of the semiconductor element such as BGA to be inspected is fine. Even if there is dimensional variation, warpage, displacement of electrode position, etc., the electrical connection between the electrode part of the semiconductor element and the conductive part of the anisotropic conductive sheet is ensured, and the semiconductor electrode is fine and deformed by pressurization during inspection It is an object of the present invention to provide a semiconductor element inspection apparatus capable of sufficiently reducing the deformation even if it is likely to cause the problem.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
That is, the present invention is an electrical inspection apparatus for performing an electrical inspection of a semiconductor element with an anisotropic conductive sheet interposed between the semiconductor element to be inspected and the electrical inspection apparatus, and the anisotropic conductive sheet A flexible substrate is interposed between the inspection target semiconductor element and the inspection target semiconductor element. The substrate is provided with an opening having a diameter smaller than the electrode diameter at a position corresponding to each inspection target electrode of the inspection target semiconductor element. Provided is a semiconductor element inspection apparatus characterized in that the inside and, if necessary, the periphery of the opening are covered with a conductive material, and the anisotropic conductive sheet is electrically conductive in the thickness direction of the sheet. Is. In the semiconductor element inspection apparatus, the inspection target electrode of the semiconductor element to be inspected has a shape protruding from the element plane, and a part of the electrode is inserted into the opening of the substrate. A semiconductor element inspection apparatus having a mechanism in pressure contact with a conductive portion is provided.
The present invention also provides an inspection method for inspecting the electrical characteristics of a semiconductor element using the semiconductor element inspection apparatus.
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the present invention, the flexible substrate is provided with an opening having a diameter smaller than the electrode diameter at a position corresponding to each electrode to be inspected of the semiconductor element to be inspected, and the inside of the opening and the periphery of the opening as necessary. It is covered with a conductive material.
When an electrical inspection is performed on the semiconductor element to be inspected with an anisotropic conductive sheet interposed, a part of the electrode of the semiconductor element to be inspected is inserted into the opening, and the opening of the substrate is anisotropically conductive. It is joined or pressure-contacted with the conductive part of the sheet.
Moreover, although the opening part of this insulating sheet is arrange | positioned and used integrally with an anisotropic conductive sheet, the board | substrate and an anisotropic conductive sheet may be joined in the state.
As the anisotropic conductive sheet, the entire surface thereof may be electrically conductive in the thickness direction, or may be partially electrically conductive in the thickness direction. Preferable is an anisotropic conductive sheet having electrically conductive portions in the thickness direction at positions corresponding to the respective openings of the substrate.
[0007]
According to the flexible board | substrate of this invention, the opening part of a board | substrate can be arrange | positioned in the same position as the electroconductive part of an anisotropic conductive sheet by utilizing a positioning pin etc. FIG. The semiconductor element to be inspected is installed on the surface of the substrate arranged in this manner opposite to the anisotropic conductive sheet.
The semiconductor element targeted by the present invention is a bare chip LSI such as flip chip, a package LSI such as BGA, a module substrate on which a plurality of semiconductor elements such as MCM are mounted, a circuit board, and the like. This is effective for bumps protruding from the surface. Furthermore, it is particularly preferable that the bump has a ball shape, a cylindrical shape, or a prism shape.
When such an electrode is a semiconductor element to be inspected projecting from the semiconductor element plane, each of the projecting electrodes is inserted into a corresponding opening of the substrate, whereby the electrode part of the semiconductor element and the anisotropic conductive sheet The conductive portion can be accurately positioned. In this state, if the pressurization that is normally performed in the electrical inspection of the semiconductor element is performed, electrical connection between the electrode of the semiconductor element and the conductive portion of the anisotropic conductive sheet can be secured.
In addition, since the diameter of the bump-shaped electrode of the semiconductor element is larger than the diameter of the opening of the flexible substrate, the tip of the inserted electrode does not touch the anisotropic conductive sheet, and its deformation is sufficiently reduced. it can.
[0008]
Further, the flexible substrate of the present invention may be transparent or opaque, but is preferably transparent in that it can be visually confirmed when the electrode portion of the semiconductor element is inserted into the opening. .
In addition, the substrate of the present invention and the anisotropic conductive sheet may be separately manufactured and combined, or may be manufactured by integrating both in advance, but both can be accurately aligned and aligned. It is preferable that they are integrated from the standpoint of saving the trouble. In order to integrate both, after forming each, the method of apply | coating bonding agents, such as a silane coupling agent, to the surface which both join, and heating, The method of manufacturing an anisotropically conductive sheet in presence of a board | substrate Etc.
[0009]
In the anisotropic conductive sheet used in the present invention, the surface of the portion (conductive portion) corresponding to the opening of the substrate of the present invention may have a protrusion on the plane of the sheet, may be a plane, It may be recessed to form a recess.
Further, the anisotropic conductive sheet used in the present invention is preferably one in which a conductive material is filled in an insulating and elastic polymer material and is electrically conductive in the thickness direction, and particularly has elasticity. It is preferable that a plurality of conductive parts constituted by densely filling conductive particles are formed in an insulating part made of a high-molecular substance having electrical conductivity in the thickness direction of the sheet.
The conductive portion may be densely arranged on the entire surface of the anisotropic conductive sheet, but it corresponds to the opening of the substrate in that an electrical short between adjacent ones can be prevented and reliable conduction can be obtained. Those arranged in a columnar shape with a diameter larger than the opening diameter of the substrate are preferable.
[0010]
As the conductive particles constituting the conductive portion of the anisotropic conductive sheet, for example, metal particles exhibiting magnetism such as nickel, iron, cobalt or the like, particles of these alloys, or gold, silver, palladium, rhodium, etc. Examples thereof include those obtained by plating with a metal having good conductivity, and those obtained by plating inorganic particles such as nonmagnetic metal particles or glass beads or polymer particles with a conductive magnetic material such as nickel or cobalt. In these, the particle | grains which plated gold or silver on the surface of a nickel particle are preferable.
[0011]
As the insulating and elastic polymer material constituting the insulating portion, a polymer material having a crosslinked structure is preferable. Examples of the polymer material that can be used to obtain the polymer substance having such a crosslinked structure include silicone rubber, polybutadiene, natural rubber, polyisoprene, styrene-butadiene copolymer rubber, acrylonitrile-butadiene copolymer rubber, ethylene -Propylene copolymer rubber, urethane rubber, polyester rubber, chloroprene rubber, epichlorohydrin rubber and the like. Among these, silicone rubber is preferable in terms of moldability and electrical characteristics.
The anisotropic conductive sheet can be produced by applying a parallel magnetic field in the thickness direction of the layer formed using the molding material and curing the conductive particles while moving the magnetic particles by the magnetic force.
[0012]
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a semiconductor device inspection apparatus using an insulating sheet of the present invention and a specific configuration example in which a semiconductor element to be inspected is mounted.
The electrode 1 a of the package LSI 1 to be inspected protrudes from the surface of the package LSI 1 and is inserted into the opening 2 a of the substrate 2. On the other hand, the anisotropic conductive sheet 3 has a plurality of electrically conductive portions in the thickness direction, and is positioned by the positioning pins 4 so that the conductive portions 3a are positioned corresponding to the openings 2a of the substrate. Is regulated.
The electrode 1a of the package LSI 1 to be inspected, the conductive portion 2a inside the opening of the substrate, and the conductive portion 3a of the anisotropic conductive sheet are pressed and contacted to the extent that sufficient electrical connection is obtained via the pressure plate 5. Each electrode of the package LSI is connected to an external electrical inspection / measuring instrument through a substrate 6 from which wiring is drawn out from a position corresponding to the conductive portion of the anisotropic conductive sheet.
[0013]
The thickness of the flexible substrate 1 is practically preferably 0.01-1 mm, more preferably 0.05-0.8 mm, and still more preferably about 0.1-0.5 mm. This thickness can be set in consideration of the protruding height of the electrode of the inspection target IC substrate.
The material of the substrate is, for example, a thermosetting resin such as polyimide resin or epoxy resin, polyester resin such as polyethylene terephthalate resin or polybutylene terephthalate resin, vinyl chloride resin, polystyrene resin, polyacrylonitrile resin, polyethylene resin, polypropylene resin, Thermoplastic resins such as acrylic resin, polybutadiene resin, polyphenylene ether, polyphenylene sulfide, polyamide, and polyoxymethylene are used.
In these, a thermosetting resin is preferable at the point of heat resistance and dimensional stability, and a polyimide resin is especially preferable.
[0014]
The inside of the opening of the substrate is covered with a conductive material, and preferably the surface around the opening is also covered with a conductive material.
Such an opening can be manufactured, for example, by making a hole at a predetermined position of a sheet made of the above-mentioned substrate material and covering the inside or the periphery of the opening with a conductive material.
Drilling of the opening can be performed using a NC (Numerical Control) controlled drilling device or a laser processing device. Moreover, it can also manufacture by shape | molding using the metal mold | die which has many pins.
The shape of the opening of the substrate may be circular, rectangular or irregular depending on the shape of the electrode portion, but it is usually preferable to be circular. Moreover, it is necessary to open an opening part in the position corresponding to each electrode of a circuit board. For example, in the case of BGA, it is preferable that the openings are arranged in a grid pattern (grid) as shown in FIG.
As a method of covering the inside of the opening and the periphery of the opening with a conductive material, a method such as plating or etching can be used. As the conductive material, a metal having good conductivity such as gold, silver, copper, palladium, rhodium is preferably used. In addition, nickel, aluminum, iron, cobalt, etc. may be used, and these alloys may be used. Also good.
[0015]
The alignment of the semiconductor element to be inspected and the insulating sheet and / or the anisotropic conductive sheet is possible only with the substrate having the opening, but for example, the alignment plate 7 as shown in FIG. can do.
[0016]
Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these examples.
【Example】
Example 1
Using a NC drill drilling device on a double-sided copper-coated film with a thickness of 0.2mm, at a position corresponding to the bump (0.5mm pitch) of the spherical (diameter 0.3mm, thickness 0.25mm) of the package LSI to be inspected A number of holes with a diameter of 0.2 mm were formed and gold plating was performed to coat a metal film on the inner side of the opening and the surface around the opening as shown in FIG.
In addition, four guide holes for positioning pins were provided at the four corners of the substrate to manufacture a flexible substrate for reducing positioning and electrode deformation.
[0017]
Next, a molding material was prepared by mixing thermosetting silicone rubber with conductive magnetic particles made of gold-plated nickel having an average particle size of 40 μm at a ratio of 12% by volume.
This molding material was disposed in layers in the cavity of the mold (thickness: 0.25 mm). This mold is composed of an upper mold and a lower mold each composed of an electromagnet. The upper mold and the lower mold each have a ferromagnetic portion having a pattern corresponding to the electrode position of the package LSI to be inspected and other non-molds. A magnetic pole plate having a magnetic part and in contact with the molding material is provided.
The upper and lower magnetic pole plates were aligned by placing guide pins at positions corresponding to the guide holes at the four corners of the imide film.
In this state, the upper mold and the lower mold are sandwiched between electromagnets, a parallel magnetic field is applied in the thickness direction of the anisotropic conductive sheet material layer, and the conductive particles are collected in the ferromagnetic portion in the mold. And they were arranged in the direction of the magnetic field. In this state, the anisotropic conductive sheet material was cured by applying pressure at 100 ° C. for 1 hour to produce an anisotropic conductive sheet.
By forming guide pins at the four corners of the molding die as described above, an anisotropic conductive sheet having alignment guide holes at the four corners was obtained.
[0018]
Using the substrate and anisotropic conductive sheet obtained as described above, electrical inspection was performed on 100 packaged LSIs having the configuration shown in FIG. 1 and randomly extracted.
The pitch between the electrodes of the package LSI is as small as 0.5 mm, and some warpage etc. was seen in the IC package. However, the alignment is easy and accurate, and an electrical inspection of the total number of target package LSIs Was able to be performed accurately.
[0019]
Example 2
As an object to be inspected, a BGA having a solder ball having a diameter of 0.3 mm as an electrode and a matrix electrode having a pitch of 0.5 mm between the electrodes is used. An inspection device was inserted and an electrical inspection was performed at a high temperature.
As a result, it was possible to conduct an electrical inspection with high accuracy for all ten randomly extracted packages. In addition, although the electrode of the object to be inspected after the test had slight indentation on the side surface, the outer diameter and height of the solder ball did not change by more than 6%.
[0020]
【The invention's effect】
According to the semiconductor element inspection apparatus of the present invention, accurate positioning can be performed by inserting each electrode portion of the semiconductor element into the opening of the flexible substrate, and further, by using a positioning pin or the like, The electrode portion can be accurately associated with the conductive portion of the anisotropic conductive sheet, and if the semiconductor element is pressed in this state, the electrical connection between the electrode of the semiconductor element and the conductive portion of the anisotropic conductive sheet Connection can be secured.
For this reason, even if it is a fine and high-density semiconductor element electrode, it can conduct | electrically_connect with an electrical inspection apparatus (jig) with a sufficient precision, and can test | inspect a semiconductor element efficiently.
Further, by adopting the configuration of the present invention, the deformation of the bump-like electrode of the semiconductor element can be greatly reduced even in a test at a high temperature.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an example of a configuration of a semiconductor element inspection apparatus of the present invention.
FIG. 2 is an example of a plan view of a flexible substrate used in the present invention.
FIG. 3 is an example of a cross-sectional view of an opening of a substrate used in the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of a configuration of a semiconductor element inspection apparatus of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Package LSI to be inspected
1a Electrode 2 Substrate 2a Opening 2b Conductive material coating 3 Anisotropic conductive sheet 3a Conductive part 4 Positioning pin 5 Pressure plate 6 Substrate 7 Positioning plate

Claims

An electrical inspection device that performs electrical inspection of the element by interposing an anisotropic conductive sheet between the semiconductor element to be inspected and the electrical inspection device,
A flexible substrate is interposed between the anisotropic conductive sheet and the semiconductor element to be inspected, and an opening having a diameter smaller than the electrode diameter is provided in the substrate at a position corresponding to each electrode to be inspected. And the inside of the opening and, if necessary, the periphery of the opening are covered with a conductive material, and the anisotropic conductive sheet is electrically conductive in the thickness direction of the sheet. Semiconductor element inspection equipment.

2. The semiconductor according to claim 1, wherein the anisotropic conductive sheet is arranged such that a plurality of electrically conductive portions in the thickness direction of the sheet correspond to the openings of the substrate. Element inspection device.

The electrode to be inspected of the semiconductor element to be inspected has a shape protruding from the plane of the element, and a part of the electrode is inserted into the opening of the substrate and has a mechanism that is pressed against the conductive part of the anisotropic conductive sheet. The semiconductor device inspection apparatus according to claim 1.

An inspection method for inspecting electrical characteristics of a semiconductor element using the semiconductor element inspection apparatus according to claim 1.