JP3685191B2 - 異方導電性コネクターおよびプローブ部材並びにウエハ検査装置およびウエハ検査方法 - Google Patents
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Description
このようなプローブ試験またはバーイン試験などの集積回路の電気的検査においては、検査対象物における被検査電極の各々をテスターに電気的に接続するためにプローブ部材が用いられている。このようなプローブ部材としては、被検査電極のパターンに対応するパターンに従って検査電極が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た異方導電性エラストマーシートとよりなるものが知られている。
そして、偏在型異方導電性エラストマーシートは、検査すべき集積回路の被検査電極のパターンに対応するパターンに従って導電部が形成されているため、分散型異方導電性エラストマーシートに比較して、被検査電極の配列ピッチすなわち隣接する被検査電極の中心間距離が小さい集積回路などに対しても電極間の電気的接続を高い信頼性で達成することができる点で、有利である。
然るに、異方導電性エラストマーシートは柔軟で容易に変形しやすいものであって、その取扱い性が低いものである。しかも、近年、電気製品の小型化あるいは高密度配線化に伴い、これに使用される集積回路装置は、電極数が増加し、電極の配列ピッチが一層小さくなって高密度化する傾向にある。そのため、検査対象物の被検査電極に対する電気的接続を行う際に、偏在型異方導電性エラストマーシートの位置合わせおよび保持固定が困難になりつつある。
また、バーンイン試験においては、一旦は集積回路装置と偏在型異方導電性エラストマーシートとの所要の位置合わせおよび保持固定が実現された場合であっても、温度変化による熱履歴を受けると、熱膨張率が、検査対象である集積回路装置を構成する材料(例えばシリコン)と偏在型異方導電性エラストマーシートを構成する材料(例えばシリコーンゴム)との間で大きく異なるため、偏在型異方導電性エラストマーシートの導電部と集積回路装置の被検査電極との間に位置ずれが生じる結果、電気的接続状態が変化して安定な接続状態が維持されない、という問題がある。
図23に示すように、上型80およびこれと対となる下型85よりなる異方導電性エラストマーシート成形用の金型を用意し、この金型内に、開口91を有するフレーム板90を位置合わせして配置すると共に、硬化処理によって弾性高分子物質となる高分子物質形成材料中に磁性を示す導電性粒子が分散されてなる成形材料を、フレーム板90の開口91およびその開口縁部を含む領域に供給して成形材料層95を形成する。ここで、成形材料層95に含有されている導電性粒子Pは、当該成形材料層95中に分散された状態である。
上記の金型における上型80および下型85の各々は、成形すべき異方導電性エラストマーシートの導電部のパターンに対応するパターンに従って形成された複数の強磁性体層81,86と、これらの強磁性体層81,86が形成された個所以外の個所に形成された非磁性体層82,87とからなる成形面を有し、対応する強磁性体層81,86が互いに対向するよう配置されている。
そして、近年、検査効率を向上させ、検査コストの低減化を図るために、ウエハに形成された多数の集積回路のうち例えば64個若しくは124個または全部の集積回路について一括してプローブ試験を行うことが要請されている。
すなわち、直径が例えば8インチ(約20cm)のウエハを検査するためには、異方導電性コネクターとして、その異方導電性エラストマーシートの直径が8インチ程度のものを用いることが必要となる。然るに、このような異方導電性エラストマーシートは、全体の面積が大きいものであるが、各導電部は微細で、当該異方導電性エラストマーシート表面に占める導電部表面の面積の割合が小さいものであるため、当該異方導電性エラストマーシートを確実に製造することは極めて困難である。従って、異方導電性エラストマーシートの製造においては、歩留りが極端に低下する結果、異方導電性エラストマーシートの製造コストが増大し、延いては検査コストが増大する。
プローブ試験においては、前述したように、ウエハを2つ以上のエリアに分割し、分割されたエリア毎に、当該エリアに形成された集積回路について一括してプローブ試験を行う方法が採用されている。而して、直径が8インチまたは12インチのウエハに高い集積度で形成された集積回路についてプローブ試験を行う場合には、一つのウエハについて多数回の検査処理工程が必要となる。従って、多数のウエハについてプローブ試験を行うためには、用いられる異方導電性エラストマーシートとして、繰り返し使用における耐久性が高いものであることが要求される。
一方、WLBI試験においては、異方導電性エラストマーシートは、その導電部が、検査対象であるウエハにおける被検査電極と検査用回路基板の検査用電極とによって挟圧され、この状態で、長時間高温環境下に晒される。従って、異方導電性エラストマーシートは、このような過酷な条件下で繰り返し使用された場合においても、高い耐久性を有するものであることが要請される。
このような観点から、ウエハのプローブ試験またはWLBI試験に用いられる異方導電性エラストマーシートにおいては、その材質すなわち弾性高分子物質および導電性粒子として耐久性を有するものが選択される。
然るに、異方導電性エラストマーシートの材質として耐久性を有するものを選択した場合であっても、実際に得られる個々の製品としては、耐久性が低いものとなることが少なくない。これは、異方導電性エラストマーシートの各導電部において、突出高さ、導電性粒子の配向状態および導電性粒子の割合などにバラツキが生じるためであると考えられる。そして、異方導電性エラストマーシートに損傷を与えずに、導電部の突出高さ、導電性粒子の配向状態および導電性粒子の割合などを調べる手段としては、目視によって判定する手段以外はなく、このような手段では、客観的な判定をすることができないばかりか、作業自体が極めて煩雑であるため、異方導電性エラストマーシートの製造コストが増大する、という問題がある。また、異方導電性エラストマーシートの耐久性は、通常の導通試験では判定することはできないため、当該異方導電性エラストマーシートを使用することによって初めて耐久性の良否が分かるのが現状である。
このように、ウエハと異方導電性エラストマーシートとの間で、面方向における熱膨張の絶対量に大きな差が生じると、異方導電性エラストマーシートの周辺部を、ウエハの線熱膨張係数と同等の線熱膨張係数を有するフレーム板によって固定しても、WLBI試験を行う場合において、ウエハにおける被検査電極と異方導電性エラストマーシートにおける導電部との位置ずれを防止することは極めて困難である。
しかしながら、螺子等によって異方導電性エラストマーシートにおける周辺部を固定する手段では、前述のフレーム板に固定する手段と同様の理由により、ウエハにおける被検査電極と異方導電性エラストマーシートにおける導電部との間の位置ずれを防止することは極めて困難である。
一方、接着剤によって固定する手段においては、検査用回路基板に対する電気的接続を確実に達成するためには、異方導電性エラストマーシートにおける絶縁部のみに接着剤を塗布することが必要となるが、WLBI試験に用いられる異方導電性エラストマーシートは、導電部の配置ピッチが小さく、隣接する導電部間の離間距離が小さいものであるため、そのようなことは実際上極めて困難である。また、接着剤によって固定する手段においては、異方導電性エラストマーシートが故障した場合には、当該異方導電性エラストマーシートのみを新たなものに交換することができず、検査用回路基板を含むプローブ部材全体を交換することが必要となり、その結果、検査コストの増大を招く。
検査対象であるウエハの被検査電極と検査用回路基板の検査電極との電気的接続において、被検査電極の各々の突出高さおよび検査電極の各々の突出高さにバラツキが生じている場合には、異方導電性コネクターにおける導電部の各々に加わる加圧力が異なり、これにより、導電部の各々においては、当該導電部に加わる加圧力の大きさに応じて加圧変形の程度が変化するため、被検査電極と検査用回路基板の検査電極との電気的接続が達成される。以下、このような異方導電性コネクターの機能を「段差吸収能」と称する。
また、異方導電性コネクターにおける弾性高分子物質により形成された各導電部には、それらの突出高さにバラツキが生じていることがある。
導電部の各々の突出高さの差が大きい異方導電性コネクターは、段差吸収能が低いものであるため、このような異方導電性コネクターによって、検査対象であるウエハの全ての被検査電極に対する電気的接続を達成するためには、相当に大きい加圧力が必要となり、或いは、全ての被検査電極に対する電気的接続を達成することが困難となる。
検査対象であるウエハが、例えば直径が8インチ以上の大面積のものであって、その被検査電極の数が例えば5000以上、特に10000以上のものである場合には、当該ウエハの検査に用いられる異方導電性コネクターとしては、その導電部の数が極めて多いものが必要となる。そのため、このようなウエハを検査するための異方導電性コネクターは、検査時において、全ての被検査電極に対する電気的接続を達成するために大きい加圧力で加圧される。そして、全ての被検査電極に対する電気的接続を達成するためには、被検査電極の各々の突出高さの差および検査電極の各々の突出高さの差が大きければ大きいほど、一層大きい加圧力が必要となる。
直径が8インチ以上の大面積で被検査電極の数が極めて多いウエハの検査においては、全ての被検査電極に対して電気的接続を達成するために必要な加圧力が大きくなると、当該ウエハを検査するためのウエハ検査装置に搭載される加圧機構として、大型のものが必要となり、その結果、ウエハ検査装置全体が大型のものとなる。そのため、ウエハ検査装置に用いられるプローブ部材としては、小さい加圧力で全ての被検査電極に対して電気的接続を達成することかできるものであることが望まれている。従って、このようなプローブ部材に用いられる異方導電性コネクターとしては、各導電部の突出高さの差が小さく、段差吸収能が高く、小さい加圧力で全ての被検査電極に対して電気的接続を達成することができるものであることが望まれている。
本発明の第2の目的は、上記の目的に加えて、更に、温度変化による熱履歴などの環境の変化に対しても良好な電気的接続状態が安定に維持される異方導電性コネクターを提供することにある。
本発明の第3の目的は、検査対象であるウエハが、例えば直径が8インチ以上の大面積のものであって、形成された集積回路における被検査電極のピッチが小さいものであっても、当該ウエハに対する位置合わせおよび保持固定を容易に行うことができ、しかも、多数回にわたって繰り返し使用した場合や高温環境下において繰り返し使用した場合にも、長期間にわたって良好な導電性が維持され、熱的耐久性が高くて長い使用寿命が得られるプローブ部材を提供することにある。
本発明の第4の目的は、上記のプローブ部材を使用して、ウエハに形成された複数の集積回路の電気的検査をウエハの状態で行うウエハ検査装置およびウエハ検査方法を提供することにある。
本発明の第5の目的は、直径が8インチまたは12インチのウエハに高い集積度で形成された集積回路についてプローブ試験を行う場合において、繰り返し使用における耐久性の高い異方導電性コネクターおよびプローブ部材を提供することにある。
本発明の第6の目的は、大面積のウエハに高い集積度で形成された、突起状電極を有する集積回路について電気的検査を行う場合において、繰り返し使用における耐久性の高い異方導電性コネクターおよびプローブ部材を提供することにある。
本発明の第7の目的は、例えば直径が8インチ以上の大面積で、5000以上の被検査電極を有するウエハの検査においても、小さい加圧力で全ての被検査電極に対して電気的接続が達成されるプローブ部材およびウエハ検査装置を構成することができる段差吸収能の高い異方導電性コネクターを提供することにある。
検査対象であるウエハに形成された全てのまたは一部の集積回路における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、このフレーム板の各異方導電膜配置用孔内に配置され、当該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よりなり、
前記弾性異方導電膜の各々は、検査対象であるウエハに形成された集積回路における被検査電極に対応して配置された、磁性を示す導電性粒子が密に含有されてなる厚み方向に伸びる複数の接続用導電部、およびこれらの接続用導電部を相互に絶縁する絶縁部を有する機能部と、この機能部の周縁に一体に形成され、前記フレーム板における異方導電膜配置用孔の周辺部に固定された被支持部とよりなり、
前記弾性異方導電膜は、その接続用導電部の合計の数をYとし、当該弾性異方導電膜に対してその厚み方向にY×1gの荷重を加えた状態における接続用導電部の電気抵抗をR1gとし、当該弾性異方導電膜に対してその厚み方向にY×6gの荷重を加えた状態における接続用導電部の電気抵抗をR6gとしたとき、R1gの値が1Ω未満である接続用導電部の数が全接続用導電部の数の90%以上であり、R6gの値が0.1Ω未満である接続用導電部の数が全接続用導電部の数の95%以上であり、R6gの値が0.5Ω以上である接続用導電部の数が全接続用導電部の数の1%以下である初期特性を有することを特徴とする。
検査対象であるウエハに形成された集積回路における被検査電極のパターンに対応するパターンに従って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の表面に配置された上記の異方導電性コネクターとを具えてなることを特徴とする。
また、前記異方導電性コネクター上に、絶縁性シートと、この絶縁性シートをその厚み方向に貫通して伸び、被検査電極のパターンに対応するパターンに従って配置された複数の電極構造体とよりなるシート状コネクターが配置されていてもよい。
上記のプローブ部材を具えてなり、当該プローブ部材を介して、検査対象であるウエハに形成された集積回路に対する電気的接続が達成されることを特徴とする。
また、フレーム板の異方導電膜配置用孔の各々は、検査対象であるウエハに形成された全てのまたは一部の集積回路における被検査電極が形成された電極領域に対応して複数の異方導電膜配置用孔が形成されており、当該異方導電膜配置用孔の各々に配置される弾性異方導電膜は面積が小さいものでよいため、個々の弾性異方導電膜の形成が容易である。しかも、面積の小さい弾性異方導電膜は、熱履歴を受けた場合でも、当該弾性異方導電膜の面方向における熱膨張の絶対量が少ないため、フレーム板を構成する材料として線熱膨張係数の小さいものを用いることにより、弾性異方導電膜の面方向における熱膨張がフレーム板によって確実に規制される。従って、大面積のウエハに対してWLBI試験を行う場合においても、良好な電気的接続状態を安定に維持することができる。
本発明に係る段差吸収能の高い異方導電性コネクターを用いて構成されるプローブ部材およびウエハ検査装置によれば、直径が8インチ以上の大面積で、5000以上の被検査電極を有するウエハの検査において、小さい加圧力で全ての被検査電極に対して電気的接続を達成することができる。
〔異方導電性コネクター〕
図1は、本発明に係る異方導電性コネクターの一例を示す平面図、図2は、図1に示す異方導電性コネクターの一部を拡大して示す平面図、図3は、図1に示す異方導電性コネクターにおける弾性異方導電膜を拡大して示す平面図、図4は、図1に示す異方導電性コネクターにおける弾性異方導電膜を拡大して示す説明用断面図である。
機能部21の周縁には、フレーム板10における異方導電膜配置用孔11の周辺部に固定支持された被支持部25が、当該機能部21に一体に連続して形成されている。具体的には、この例における被支持部25は、二股状に形成されており、フレーム板10における異方導電膜配置用孔11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。 弾性異方導電膜20の機能部21における接続用導電部22には、図4に示すように、磁性を示す導電性粒子Pが厚み方向に並ぶよう配向した状態で密に含有されている。これに対して、絶縁部23は、導電性粒子Pが全く或いは殆ど含有されていないものである。この例においては、弾性異方導電膜20における被支持部25には、導電性粒子Pが含有されている。
また、図示の例では、弾性異方導電膜20における機能部21の両面には、接続用導電部22およびその周辺部分が位置する個所に、それ以外の表面から突出する突出部24が形成されている。
この厚みが25μm未満である場合には、異方導電性コネクターを使用する際に必要な強度が得られず、耐久性が低いものとなりやすく、また、当該フレーム板10の形状が維持される程度の剛性が得られず、異方導電性コネクターの取扱い性が低いものとなる。一方、厚みが600μmを超える場合には、異方導電膜配置用孔11に形成される弾性異方導電膜20は、その厚みが過大なものとなって、接続用導電部22における良好な導電性および隣接する接続用導電部22間における絶縁性を得ることが困難となることがある。 フレーム板10の異方導電膜配置用孔11における面方向の形状および寸法は、検査対象であるウエハの被検査電極の寸法、ピッチおよびパターンに応じて設計される。
フレーム板10を構成する金属材料の具体例としては、鉄、銅、ニッケル、クロム、コバルト、マグネシウム、マンガン、モリブデン、インジウム、鉛、パラジウム、チタン、タングステン、アルミニウム、金、白金、銀などの金属またはこれらを2種以上組み合わせた合金若しくは合金鋼などが挙げられる。
フレーム板10を構成する樹脂材料の具体例としては、液晶ポリマー、ポリイミド樹脂などが挙げられる。
このようなフレーム板10を構成する磁性体の具体例としては、鉄、ニッケル、コバルト若しくはこれらの磁性金属の合金またはこれらの磁性金属と他の金属との合金若しくは合金鋼などが挙げられる。
このような材料の具体例としては、インバーなどのインバー型合金、エリンバーなどのエリンバー型合金、スーパーインバー、コバール、42合金などの磁性金属の合金または合金鋼などが挙げられる。
(1)接続用導電部22の合計の数をYとし、当該弾性異方導電膜20に対してその厚み方向にY×1gの荷重を加えた状態における接続用導電部22の電気抵抗をR1gとしたとき、R1gの値が1Ω未満である接続用導電部の数が全接続用導電部の数の90%以上であること。
R1gの値が1Ω未満である接続用導電部の数が全接続用導電部の数の90%未満である場合には、多数回にわたって繰り返し使用したとき或いは高温環境下において繰り返し使用したときに、所要の導電性を維持することが困難となる。
(2)弾性異方導電膜20に対してその厚み方向にY×6gの荷重を加えた状態における接続用導電部22の電気抵抗をR6gとしたとき、R6gの値が0.1Ω未満である接続用導電部の数が全接続用導電部の数の95%以上であること。
R6gの値が0.1Ω未満である接続用導電部の数が全接続用導電部の数の95%未満である場合には、多数回にわたって繰り返し使用したとき或いは高温環境下において繰り返し使用したときに、所要の導電性を維持することが困難となる。
(3)R6gの値が0.5Ω以上である接続用導電部の数が全接続用導電部の数の1%以下、好ましくは0.5%以下、より好ましくは0.1%以下、特に好ましくは0%であること。
R6gの値が0.5Ω以上である接続用導電部の数が過大である場合には、当該異方導電性コネクターをウエハの検査に実際に使用することができない。
突出部24の突出高さは、その合計が当該突出部24における厚みの10%以上であることが好ましく、より好ましくは20%以上である。このような突出高さを有する突出部24を形成することにより、小さい加圧力で接続用導電部22が十分に圧縮されるため、良好な導電性が確実に得られる。
また、突出部24の突出高さは、当該突出部24の最短幅または直径の100%以下であることが好ましく、より好ましくは70%以下である。このような突出高さを有する突出部24を形成することにより、当該突出部24が加圧されたときに座屈することがないため、所期の導電性が確実に得られる。
また、被支持部25の厚み(図示の例では二股部分の一方の厚み)は、5〜250μmであることが好ましく、より好ましくは10〜150μm、特に好ましくは15〜100μmである。
また、被支持部25は二股状に形成されることは必須のことではなく、フレーム板10の一面のみに固定されていてもよい。
液状シリコーンゴムは、付加型のものであっても縮合型のものであってもよいが、付加型液状シリコーンゴムが好ましい。この付加型液状シリコーンゴムは、ビニル基とSi−H結合との反応によって硬化するものであって、ビニル基およびSi−H結合の両方を含有するポリシロキサンからなる一液型(一成分型)のものと、ビニル基を含有するポリシロキサンおよびSi−H結合を含有するポリシロキサンからなる二液型(二成分型)のものがあるが、本発明においては、二液型の付加型液状シリコーンゴムを用いることが好ましい。
このような付加型液状シリコーンゴムの粘度は、B型粘度計によって測定することができる。
ここで、シリコーンゴム硬化物の圧縮永久歪みは、JIS K 6249に準拠した方法によって測定することができる。
ここで、シリコーンゴム硬化物のデュロメーターA硬度は、JIS K 6249に準拠した方法によって測定することができる。
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。
硬化触媒の使用量は、硬化触媒の種類、その他の硬化処理条件を考慮して適宜選択されるが、通常、付加型液状シリコーンゴム100質量部に対して3〜15質量部である。
このような無機充填材の使用量は、特に限定されるものではないが、多量に使用すると、磁場による導電性粒子の配向を十分に達成することができなくなるため、好ましくない。
ここで、「高導電性金属」とは、0℃における導電率が5×106 Ω-1m-1以上のものをいう。
ここで、磁性芯粒子の数平均粒子径は、レーザー回折散乱法によって測定されたものをいう。
上記数平均粒子径が3μm以上であれば、加圧変形が容易で、抵抗値が低くて接続信頼性の高い接続用導電部22が得られやすい。一方、上記数平均粒子径が40μm以下であれば、微細な接続用導電部22を容易に形成することができ、また、得られる接続用導電部22は、安定な導電性を有するものとなりやすい。
このBET比表面積が10m2 /kg以上であれば、当該磁性芯粒子はメッキ可能な領域が十分に大きいものであるため、当該磁性芯粒子に所要の量のメッキを確実に行うことができ、従って、導電性の大きい導電性粒子Pを得ることができると共に、当該導電性粒子P間において、接触面積が十分に大きいため、安定で高い導電性が得られる。一方、このBET比表面積が500m2 /kg以下であれば、当該磁性芯粒子が脆弱なものとならず、物理的な応力が加わった際に破壊することが少なく、安定で高い導電性が保持される。
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し、Dnは、粒子の数平均粒子径を示す。)によって求められるものである。
上記粒子径の変動係数が50%以下であれば、粒子径の均一性が大きいため、導電性のバラツキの小さい接続用導電部22を形成することができる。
この飽和磁化が0.1Wb/m2 以上であれば、後述する方法によって、当該弾性異方導電膜20を形成するための成形材料層中において導電性粒子Pを容易に移動させることができ、これにより、当該成形材料層における接続用導電部となる部分に、導電性粒子Pを確実に移動させて導電性粒子Pの連鎖を形成することができる。
高導電性金属の割合が15質量%未満である場合には、得られる異方導電性コネクターを高温環境下に繰り返し使用したとき、当該導電性粒子Pの導電性が著しく低下する結果、所要の導電性を維持することができない。
式(1) t=〔1/(Sw・ρ)〕×〔N/(1−N)〕
〔但し、tは高導電性金属による被覆層の厚み(m)、Swは芯粒子のBET比表面積(m2 /kg)、ρは高導電性金属の比重(kg/m3 )、Nは(高導電性金属の質量/導電性粒子全体の質量)の値を示す。〕
(i)磁性芯粒子の質量をMp(kg)とすると、磁性芯粒子の表面積S(m2 )は、
S=Sw・Mp ………式(2)
によって求められる。
(ii)高導電性金属による被覆層の質量をm(kg)とすると、当該被覆層の体積V(m3 )は、
V=m/ρ ………式(3)
によって求められる。
(iii )ここで、被覆層の厚みが導電性粒子の表面全体にわたって均一なものであると仮定すると、t=V/Sであり、これに上記式(2)および式(3)を代入すると、被覆層の厚みtは、
t=(m/ρ)/(Sw・Mp)=m/(Sw・ρ・Mp) ………式(4)
によって求められる。
(iv)また、Nは、導電性粒子全体の質量に対する被覆層の質量の比であるから、このNの値は、
N=m/(Mp+m) ………式(5)
によって求められる。
(v)この式(5)の右辺における分子・分母をMpで割ると、
N=(m/Mp)/(1+m/Mp)となり、両辺に(1+m/Mp)をかけると、
N(1+m/Mp)=m/Mp、更には、
N+N(m/Mp)=m/Mpとなり、N(m/Mp)を右辺に移行すると、
N=m/Mp−N(m/Mp)=(m/Mp)(1−N)となり、両辺を(1−N)で割ると、
N/(1−N)=m/Mpとなり、
従って、磁性芯粒子の質量Mpは、
Mp=m/〔N/(1−N)〕=m(1−N)/N ………式(6)
によって求められる。
(vi)そして、式(4)に式(6)を代入すると、
t=1/〔Sw・ρ・(1−N)/N〕
=〔1/(Sw・ρ)〕×〔N/(1−N)〕
が導かれる。
このBET比表面積が10m2 /kg以上であれば、被覆層の表面積が十分に大きいものであるため、高導電性金属の総質量が大きい被覆層を形成することができ、従って、導電性の大きい粒子を得ることができると共に、当該導電性粒子P間において、接触面積が十分に大きいため、安定で高い導電性が得られる。一方、このBET比表面積が500m2 /kg以下であれば、当該導電性粒子が脆弱なものとならず、物理的な応力が加わった際に破壊することが少なく、安定で高い導電性が保持される。
このような導電性粒子Pを用いることにより、得られる弾性異方導電膜20は、加圧変形が容易なものとなり、また、当該弾性異方導電膜20における接続用導電部22において導電性粒子P間に十分な電気的接触が得られる。
また、導電性粒子Pの形状は、特に限定されるものではないが、高分子物質形成材料中に容易に分散させることができる点で、球状のもの、星形状のものあるいはこれらが凝集した2次粒子による塊状のものであることが好ましい。
電気抵抗値R:導電性粒子0.6gと液状ゴム0.8gとを混練することによってペースト組成物を調製し、このペースト組成物を、0.5mmの離間距離で互いに対向するよう配置された、それぞれ径が1mmの一対の電極間に配置し、当該一対の電極間に0.3Tの磁場を作用させ、この状態で当該一対の電極間の電気抵抗値が安定するまで放置したときの当該電気抵抗値。
図5は、電気抵抗値Rを測定するための装置であり、71は試料室Sを形成するセラミック製のセルであって、筒状の側壁材72と、それぞれ中央に貫通孔73Hを有する一対の蓋材73とにより構成されている。74は導電性を有する一対の磁石であって、それぞれ表面から突出する、蓋材73の貫通孔73Hに適合する形状の電極部75を有し、この電極部75が蓋材73の貫通孔73Hに嵌合された状態で、当該蓋材73に固定されている。76は電気抵抗測定機であって、一対の磁石74の各々に接続されている。セル71の試料室Sは、直径d1が3mm、厚みd2が0.5mmの円板状であり、蓋材73の貫通孔73Hの内径すなわち磁石74の電極部75の直径rは1mmである。
この電気抵抗値Rが0.3Ω以下であれば、高い導電性を有する接続用導電部22が確実に得られる。
カップリング剤の使用量は、導電性粒子Pの導電性に影響を与えない範囲で適宜選択されるが、導電性粒子Pの表面におけるカップリング剤の被覆割合(導電性粒子の表面積に対す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。
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、この粒子に対して分級処理を行うことにより、所要の粒子径を有する磁性芯粒子を調製する。
ここで、粒子の分級処理は、例えば空気分級装置、音波ふるい装置などの分級装置によって行うことができる。
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。
次いで、磁性芯粒子の表面を酸によって処理し、更に、例えば純水によって洗浄することにより、磁性芯粒子の表面に存在する汚れ、異物、酸化膜などの不純物を除去し、その後、当該磁性芯粒子の表面に高導電性金属を被覆することによって、導電性粒子が得られる。
ここで、磁性芯粒子の表面を処理するために用いられる酸としては、塩酸などを挙げることができる。
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。
無電解メッキまたは置換メッキに用いられるメッキ液としては、特に限定されるものではなく、種々の市販のものを用いることができる。
また、磁性芯粒子の表面に高導電性金属を被覆する際に、粒子が凝集することにより、粒子径の大きい導電性粒子が発生することがあるため、必要に応じて、導電性粒子の分級処理を行うことが好ましく、これにより、所期の粒子径を有する導電性粒子が確実に得られる。
導電性粒子の分級処理を行うための分級装置としては、前述の磁性芯粒子を調製するための分級処理に用いられる分級装置として例示したものを挙げることができる。
また、被支持部25における導電性粒子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における接続用導電部22のうち最も外側に位置する接続用導電部22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25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。
先ず、検査対象であるウエハにおける集積回路の被検査電極が形成された電極領域のパターンに対応して異方導電膜配置用孔11が形成された磁性金属よりなるフレーム板10を作製する。ここで、フレーム板10の異方導電膜配置用孔11を形成する方法としては、例えばエッチング法などを利用することができる。
上型61においては、図7に拡大して示すように、基板62の下面に、成形すべき弾性異方導電性膜20の接続用導電部22の配置パターンに対掌なパターンに従って強磁性体層63が形成され、この強磁性体層63以外の個所には、非磁性体層64が形成されており、これらの強磁性体層63および非磁性体層64によって成形面が形成されている。また、上型61の成形面には、成形すべき弾性異方導電膜20における突出部24に対応して凹所64aが形成されている。
一方、下型65においては、基板66の上面に、成形すべき弾性異方導電膜20の接続用導電部22の配置パターンと同一のパターンに従って強磁性体層67が形成され、この強磁性体層67以外の個所には、非磁性体層68が形成されており、これらの強磁性体層67および非磁性体層68によって成形面が形成されている。また、下型65の成形面には、成形すべき弾性異方導電膜20における突出部24に対応して凹所68aが形成されている。
このようにフレーム板10と上型61および下型65との間にスペーサー69a,69b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を形成することができると共に、隣接する弾性異方導電膜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を確実に形成することができる。
成形材料層20Aの硬化処理は、使用される材料によって適宜選定されるが、通常、加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。具体的な加熱温度および加熱時間は、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。
また、弾性異方導電膜20には、接続用導電部22を有する機能部21の周縁に被支持部25が形成されており、この被支持部25がフレーム板10の異方導電膜配置用孔11の周辺部に固定されているため、変形しにくくて取扱いやすく、検査対象であるウエハとの電気的接続作業において、当該ウエハに対する位置合わせおよび保持固定を容易に行うことができる。
また、フレーム板10に空気流通孔15が形成されているため、後述するウエハ検査装置において、プローブ部材を押圧する手段として減圧方式によるものを利用した場合には、チャンバー内を減圧したときに、異方導電性コネクターと検査用回路基板との間に存在する空気がフレーム板10の空気流通孔15を介して排出され、これにより、異方導電性コネクターと検査用回路基板とを確実に密着させることができるので、所要の電気的接続を確実に達成することができる。
図12は、本発明に係る異方導電性コネクターを用いたウエハ検査装置の一例における構成の概略を示す説明用断面図である。このウエハ検査装置は、ウエハに形成された複数の集積回路の各々について、当該集積回路の電気的検査をウエハの状態で行うためのものである。
また、プローブ部材1における検査用回路基板30の裏面(図において上面)には、当該プローブ部材1を下方に加圧する加圧板3が設けられ、プローブ部材1の下方には、検査対象であるウエハ6が載置されるウエハ載置台4が設けられており、加圧板3およびウエハ載置台4の各々には、加熱器5が接続されている。
また、WLBI試験を行うためのウエハ検査装置を構成する場合には、線熱膨張係数が3×10-5/K以下のものを用いることが好ましく、より好ましくは1×10-7〜1×10-5/K、特に好ましくは1×10-6〜6×10-6/Kである。
このような基板材料の具体例としては、パイレックス(登録商標)ガラス、石英ガラス、アルミナ、ベリリア、炭化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素などが挙げられる。
電極構造体42の各々は、絶縁性シート41の表面(図において下面)に露出する突起状の表面電極部43と、絶縁性シート41の裏面に露出する板状の裏面電極部44とが、絶縁性シート41の厚み方向に貫通して伸びる短絡部45によって互いに一体に連結されて構成されている。
また、絶縁性シート41の厚みは、当該絶縁性シート41が柔軟なものであれば特に限定されないが、10〜50μmであることが好ましく、より好ましくは10〜25μmである。
また、電極構造体42における表面電極部43および裏面電極部44の表面には、当該電極部の酸化が防止されると共に、接触抵抗の小さい電極部が得られる点で、金、銀、パラジウムなどの化学的に安定で高導電性を有する金属被膜が形成されていることが好ましい。
電極構造体42における裏面電極部44の径は、短絡部45の径より大きく、かつ、電極構造体42の配置ピッチより小さいものであればよいが、可能な限り大きいものであることが好ましく、これにより、異方導電性コネクター2の弾性異方導電膜20における接続用導電部22に対しても安定な電気的接続を確実に達成することができる。また、裏面電極部44の厚みは、強度が十分に高くて優れた繰り返し耐久性が得られる点で、20〜50μmであることが好ましく、より好ましくは35〜50μmである。
電極構造体42における短絡部45の径は、十分に高い強度が得られる点で、30〜80μmであることが好ましく、より好ましくは30〜50μmである。
すなわち、絶縁性シート41上に金属層が積層されてなる積層材料を用意し、この積層材料における絶縁性シート41に対して、レーザ加工、ドライエッチング加工等によって、当該絶縁性シート41の厚み方向に貫通する複数の貫通孔を、形成すべき電極構造体42のパターンに対応するパターンに従って形成する。次いで、この積層材料に対してフォトリソグラフィーおよびメッキ処理を施すことによって、絶縁性シート41の貫通孔内に金属層に一体に連結された短絡部45を形成すると共に、当該絶縁性シート41の表面に、短絡部45に一体に連結された突起状の表面電極部43を形成する。その後、積層材料における金属層に対してフォトエッチング処理を施してその一部を除去することにより、裏面電極部44を形成して電極構造体42を形成し、以てシート状コネクター40が得られる。
また、異方導電性コネクター2における弾性異方導電膜20は、それ自体の面積が小さいものであり、熱履歴を受けた場合でも、当該弾性異方導電膜20の面方向における熱膨張の絶対量が少ないため、フレーム板10を構成する材料として線熱膨張係数の小さいものを用いることにより、弾性異方導電膜20の面方向における熱膨張がフレーム板によって確実に規制される。従って、大面積のウエハに対してWLBI試験を行う場合においても、良好な電気的接続状態を安定に維持することができる。
このウエハ検査装置は、検査対象であるウエハ6が収納される、上面が開口した箱型のチャンバー50を有する。このチャンバー50の側壁には、当該チャンバー50の内部の空気を排気するための排気管51が設けられており、この排気管51には、例えば真空ポンプ等の排気装置(図示省略)が接続されている。
チャンバー50上には、図12に示すウエハ検査装置におけるプローブ部材1と同様の構成のプローブ部材1が、当該チャンバー50の開口を気密に塞ぐよう配置されている。具体的には、チャンバー50における側壁の上端面上には、弾性を有するO−リング55が密着して配置され、プローブ部材1は、その異方導電性コネクター2およびシート状コネクター40がチャンバー50内に収容され、かつ、その検査用回路基板30における周辺部がO−リング55に密着した状態で配置されており、更に、検査用回路基板30が、その裏面(図において上面)に設けられた加圧板3によって下方に加圧された状態とされている。
また、チャンバー50および加圧板3には、加熱器5が接続されている。
本発明は、上記の実施の形態に限定されず、次のような種々の変更を加えることが可能である。
(1)異方導電性コネクターにおいては、弾性異方導電膜20には、接続用導電部22以外に、ウエハにおける被検査電極に電気的に接続されない非接続用導電部が形成されていてもよい。以下、非接続用導電部が形成された弾性異方導電膜を有する異方導電性コネクターについて説明する。
そして、接続用導電部22が並ぶ方向において、最も外側に位置する接続用導電部22とフレーム板10との間には、検査対象であるウエハの被検査電極に電気的に接続されない厚み方向に伸びる非接続用導電部26が形成されている。この非接続用導電部26は、磁性を示す導電性粒子が厚み方向に並ぶよう配向した状態で密に含有されてなり、導電性粒子が全く或いは殆ど含有されていない絶縁部23によって、接続用導電部22と相互に絶縁されている。
また、図示の例では、弾性異方導電膜20における機能部21の両面には、接続用導電部22およびその周辺部分が位置する個所並びに非接続用導電部26およびその周辺部分が位置する個所に、それら以外の表面から突出する突出部24および突出部27が形成されている。
機能部21の周縁には、フレーム板10における異方導電膜配置用孔11の周辺部に固定支持された被支持部25が、当該機能部21に一体に連続して形成されており、この被支持部25には、導電性粒子が含有されている。
その他の構成は、基本的に図1〜図4に示す異方導電性コネクターの構成と同様である。
これらの接続用導電部22のうち中央に位置する互いに隣接する2つの接続用導電部22は、その他の互いに隣接する接続用導電部22間における離間距離より大きい離間距離で配置されている。そして、中央に位置する互いに隣接する2つの接続用導電部22の間には、検査対象であるウエハの被検査電極に電気的に接続されない厚み方向に伸びる非接続用導電部26が形成されている。この非接続用導電部26は、磁性を示す導電性粒子が厚み方向に並ぶよう配向した状態で密に含有されてなり、導電性粒子が全く或いは殆ど含有されていない絶縁部23によって、接続用導電部22と相互に絶縁されている。
また、図示の例では、弾性異方導電膜20における機能部21の両面には、接続用導電部22およびその周辺部分が位置する個所並びに非接続用導電部26およびその周辺部分が位置する個所に、それら以外の表面から突出する突出部24および突出部27が形成されている。
機能部21の周縁には、フレーム板10における異方導電膜配置用孔11の周辺部に固定支持された被支持部25が、当該機能部21に一体に連続して形成されており、この被支持部25には、導電性粒子が含有されている。
その他の具体的な構成は、基本的に図1〜図4に示す異方導電性コネクターの構成と同様である。
そして、この状態において、成形材料層を硬化処理することにより、弾性高分子物質中に導電性粒子が厚み方向に並ぶよう配向した状態で含有されてなる複数の接続用導電部22および非接続用導電部26が、導電性粒子が全く或いは殆ど存在しない高分子弾性物質よりなる絶縁部23によって相互に絶縁された状態で配置されてなる機能部21と、この機能部21の周辺に連続して一体に形成された、弾性高分子物質中に導電性粒子が含有されてなる被支持部25とよりなる弾性異方導電膜20が、フレーム板10の異方導電膜配置用孔11の周辺部に当該被支持部25が固定された状態で形成され、以て異方導電性コネクターが製造される。
(3)弾性異方導電膜20における接続用導電部22の表面には、金属層が形成されていてもよい。
(4)異方導電性コネクターの製造において、フレーム板10の基材として非磁性のものを用いる場合には、成形材料層20Aにおける被支持部25となる部分に磁場を作用させる方法として、当該フレーム板10における異方導電膜配置用孔11の周辺部に磁性体をメッキしてまたは磁性塗料を塗布して磁場を作用させる手段、金型60に、弾性異方導電膜20の被支持部25に対応して強磁性体層を形成して磁場を作用させる手段を利用することができる。
(5)成形材料層の形成において、スペーサーを用いることは必須のことではなく、他の手段によって、上型および下型とフレーム板との間に弾性異方導電膜成形用の空間を確保してもよい。
(6)プローブ部材においては、シート状コネクター40は、必須のものではなく、異方導電性コネクター2における弾性異方導電膜20が検査対象であるウエハに接触して電気的接続を達成する構成であってもよい。
このような異方導電性コネクターによれば、ウエハを2以上のエリアに分割し、分割されたエリア毎に、当該エリアに形成された集積回路について一括してプローブ試験を行うことができる。
すなわち、本発明の異方導電性コネクターまたは本発明のプローブ部材を使用したウエハの検査方法においては、ウエハに形成された全ての集積回路について一括して行うことは必須のことではない。
バーンイン試験においては、集積回路の各々に必要な検査時間が数時間と長いため、ウエハに形成された全ての集積回路について一括して検査を行えば高い時間的効率が得られるが、プローブ試験においては、集積回路の各々に必要な検査時間が数分間と短いため、ウエハを2以上のエリアに分割し、分割されたエリア毎に、当該エリアに形成された集積回路について一括してプローブ試験を行っても、十分に高い時間的効率が得られる。
このように、ウエハに形成された集積回路について、分割されたエリア毎に電気的検査を行う方法によれば、直径が8インチまたは12インチのウエハに高い集積度で形成された集積回路について電気的検査を行う場合において、全ての集積回路について一括して検査を行う方法と比較して、用いられる検査用回路基板の検査電極数や配線数を少なくすることができ、これにより、検査装置の製造コストの低減化を図ることができる。
そして、本発明の異方導電性コネクターまたは本発明のプローブ部材は、繰り返し使用における耐久性が高いものであるため、ウエハに形成された集積回路について、分割されたエリア毎に電気的検査を行う方法に用いる場合には、異方導電性コネクターに故障が生じて新たなものに交換する頻度が小さくなるので、検査コストの低減化を図ることができる。
金やはんだなどよりなる電極は、アルミニウムよりなる電極に比較して、表面に酸化膜が形成されにくいものであるため、このような突起状電極を有する集積回路が形成されたウエハの検査においては、酸化膜を突き破るために必要な大きな荷重で加圧することが不要となり、シート状コネクターを用いずに、異方導電性コネクターの接続用導電部を被検査電極に直接接触させた状態で検査を実行することができる。
被検査電極である突起状電極に異方導電性コネクターの接続用導電部を直接接触させた状態でウエハの検査を行う場合においては、当該異方導電性コネクターを繰り返し使用すると、その接続用導電部が突起状電極によって加圧されることにより摩耗したり永久的に圧縮変形したりする結果、当該接続用導電部には、電気抵抗の増加や被検査電極に対する接続不良が発生するため、高い頻度で異方導電性コネクターを新たなものに交換することが必要であった。
而して、本発明の異方導電性コネクターまたは本発明のプローブ部材によれば、繰り返し使用における耐久性が高いものであるため、検査対象であるウエハが、直径が8インチまたは12インチであって高い集積度で集積回路が形成されたものであっても、長期間にわたって所要の導電性が維持され、これにより、異方導電性コネクターを新たなものに交換する頻度が少なくなるので、検査コストの低減化を図ることができる。
以下、本発明の具体的な実施例について説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
図17に示すように、直径が8インチのシリコン(線熱膨張係数3.3×10-6/K)製のウエハ6上に、それぞれ寸法が8mm×8mmの正方形の集積回路Lを合計で393個形成した。ウエハ6に形成された集積回路Lの各々は、図18に示すように、その中央に被検査電極領域Aを有し、この被検査電極領域Aには、図19に示すように、それぞれ縦方向(図19において上下方向)の寸法が200μmで横方向(図19において左右方向)の寸法が50μmの矩形の50個の被検査電極7が100μmのピッチで横方向に一列に配列されている。また、このウエハ6全体の被検査電極7の総数は19650個であり、全ての被検査電極は、当該ウエハ6の周縁部に形成された共通の引出し電極(図示省略)に電気的に接続されている。以下、このウエハを「試験用ウエハW1」という。
また、集積回路(L)における50個の被検査電極(7)のうち最も端の被検査電極(7)から数えて1個おきに2個ずつを互いに電気的に接続し、引出し電極を形成しなかったこと以外は、試験用ウエハW1と同様の構成の393個の集積回路(L)をウエハ(6)上に形成した。このウエハ全体の被検査電極の総数は19650個である。以下、このウエハを「試験用ウエハW2」という。
また、直径が6インチのシリコン製のウエハ上に、それぞれ寸法が6.5mm×6.5mmの正方形の集積回路Lを合計で225個形成した。ウエハに形成された集積回路の各々は、その中央に被検査電極領域を有し、この被検査電極領域には、それぞれ縦方向の寸法が100μmで横方向の寸法が50μmの矩形の50個の被検査電極が100μmのピッチで横方向に二列(一列の被検査電極の数が25個)に配列されている。縦方向に隣接する被検査電極の間の離間距離は、350μmである。また、50個の被検査電極のうち2個ずつが互いに電気的に接続されている。このウエハ全体の被検査電極の総数は11250個であり、全ての被検査電極は、当該ウエハの周縁部に形成された共通の引出し電極に電気的に接続されている。以下、このウエハを「試験用ウエハW3」という。
また、集積回路における50個の被検査電極のうち2個ずつを互いに電気的に接続し、引出し電極を形成しなかったこと以外は、試験用ウエハW3と同様の構成の225個の集積回路をウエハ上に形成した。このウエハ全体の被検査電極の総数は11250個である。以下、このウエハを「試験用ウエハW4」という。
(1)磁性芯粒子[A]の調製:
市販のニッケル粒子(Westaim社製,「FC1000」)を用い、以下のようにして磁性芯粒子[A]を調製した。
日清エンジニアリング株式会社製の空気分級機「ターボクラシファイア TC−15N」によって、ニッケル粒子2kgを、比重が8.9、風量が2.5m3 /min、ローター回転数が1,600rpm、分級点が25μm、ニッケル粒子の供給速度が16g/minの条件で分級処理し、ニッケル粒子1.8kgを捕集し、更に、このニッケル粒子1.8kgを、比重が8.9、風量が2.5m3 /min、ローター回転数が3,000rpm、分級点が10μm、ニッケル粒子の供給速度が14g/minの条件で分級処理し、ニッケル粒子1.5kgを捕集した。
次いで、筒井理化学機器株式会社製の音波ふるい器「SW−20AT形」によって、空気分級機によって分級されたニッケル粒子120gを更に分級処理した。具体的には、それぞれ直径が200mmで、開口径が25μm、20μm、16μmおよび8μmの4つのふるいを上からこの順で4段に重ね合わせ、ふるいの各々に直径が2mmのセラミックボール10gを投入し、最上段のふるい(開口径が25μm)にニッケル粒子20gを投入し、55Hzで12分間および125Hzで15分間の条件で分級処理し、最下段のふるい(開口径が8μm)に捕集されたニッケル粒子を回収した。この操作を合計で25回行うことにより、磁性芯粒子[A]110gを調製した。
得られた磁性芯粒子[A]は、数平均粒子径が10μm、粒子径の変動係数が10%、BET比表面積が0.2×103 m2 /kg、飽和磁化が0.6Wb/m2 であった。
空気分級機および音波ふるい器の条件を変更したこと以外は磁性芯粒子[A]の調製と同様にして、下記の磁性芯粒子[B]〜磁性芯粒子[H]を調製した。
磁性芯粒子[B]:
数平均粒子径が12μm、粒子径の変動係数が30%、BET比表面積が0.1×103 m2 /kg、飽和磁化が0.6Wb/m2 であるニッケルよりなる磁性芯粒子。
磁性芯粒子[C]:
数平均粒子径が10μm、粒子径の変動係数が10%、BET比表面積が0.03×103 m2 /kg、飽和磁化が0.6Wb/m2 であるニッケルよりなる磁性芯粒子。
磁性芯粒子[D]:
数平均粒子径が9μm、粒子径の変動係数が28%、BET比表面積が0.05×103 m2 /kg、飽和磁化が0.6Wb/m2 であるニッケルよりなる磁性芯粒子。
磁性芯粒子[E]:
数平均粒子径が6μm、粒子径の変動係数が30%、BET比表面積が0.5×103 m2 /kg、飽和磁化が0.6Wb/m2 であるニッケルよりなる磁性芯粒子。
磁性芯粒子[F]:
数平均粒子径が10μm、粒子径の変動係数が20%、BET比表面積が0.05×103 m2 /kg、飽和磁化が0.6Wb/m2 であるニッケルよりなる磁性芯粒子。
磁性芯粒子[G]:
数平均粒子径が10μm、粒子径の変動係数が15%、BET比表面積が0.15×103 m2 /kg、飽和磁化が0.6Wb/m2 であるニッケルよりなる磁性芯粒子。
磁性芯粒子[H]:
数平均粒子径が8μm、粒子径の変動係数が25%、BET比表面積が0.15×103 m2 /kg、飽和磁化が0.6Wb/m2 であるニッケルよりなる磁性芯粒子。
(1)導電性粒子[a]の調製:
粉末メッキ装置の処理槽内に、磁性芯粒子[A]100gを投入し、更に、0.32Nの塩酸水溶液2Lを加えて攪拌し、磁性芯粒子[A]を含有するスラリーを得た。このスラリーを常温で30分間攪拌することにより、磁性芯粒子[A]の酸処理を行い、その後、1分間静置して磁性芯粒子[A]を沈殿させ、上澄み液を除去した。
次いで、酸処理が施された磁性芯粒子[A]に純水2Lを加え、常温で2分間攪拌し、その後、1分間静置して磁性芯粒子[A]を沈殿させ、上澄み液を除去した。この操作を更に2回繰り返すことにより、磁性芯粒子[A]の洗浄処理を行った。
そして、酸処理および洗浄処理が施された磁性芯粒子[A]に、金の含有割合が20g/Lの金メッキ液2Lを加え、処理層内の温度を90℃に昇温して攪拌することにより、スラリーを調製した。この状態で、スラリーを攪拌しながら、磁性芯粒子[A]に対して金の置換メッキを行った。その後、スラリーを放冷しながら静置して粒子を沈殿させ、上澄み液を除去することにより、導電性粒子[a]を調製した。
このようにして得られた導電性粒子[a]に純水2Lを加え、常温で2分間攪拌し、その後、1分間静置して導電性粒子[a]を沈殿させ、上澄み液を除去した。この操作を更に2回繰り返し、その後、90℃に加熱した純水2Lを加えて攪拌し、得られたスラリーを濾紙によって濾過して導電性粒子[a]を回収した。そして、この導電性粒子[a]を、90℃に設定された乾燥機によって乾燥処理した。
得られた導電性粒子[a]は、数平均粒子径が12μm、BET比表面積が0.25×103 m2 /kg、被覆層の厚みtが111nm、(被覆層を形成する金の質量)/(導電性粒子[a]全体の質量)の値Nが0.3、電気抵抗値Rが0.025Ωであった。
磁性芯粒子[A]の代わりに磁性芯粒子[B]を用い、金メッキ液中の金の含有割合を変更したこと以外は、導電性粒子[a]の調製と同様にして導電性粒子[b]を調製した。
得られた導電性粒子[b]は、数平均粒子径が13μm、BET比表面積が0.12×103 m2 /kg、被覆層の厚みtが146nm、(被覆層を形成する金の質量)/(導電性粒子[b]全体の質量)の値Nが0.22、電気抵抗値Rが0.1Ωであった。
磁性芯粒子[A]の代わりに磁性芯粒子[C]を用い、金メッキ液中の金の含有割合を変更したこと以外は、導電性粒子[a]の調製と同様にして導電性粒子[c]を調製した。
得られた導電性粒子[c]は、数平均粒子径が14μm、BET比表面積が0.04×103 m2 /kg、被覆層の厚みtが192nm、(被覆層を形成する金の質量)/(導電性粒子[c]全体の質量)の値Nが0.10、電気抵抗値Rが0.12Ωであった。
磁性芯粒子[A]の代わりに磁性芯粒子[D]を用い、金メッキ液中の金の含有割合を変更したこと以外は、導電性粒子[a]の調製と同様にして導電性粒子[d]を調製した。
得られた導電性粒子[d]は、数平均粒子径が10μm、BET比表面積が0.06×103 m2 /kg、被覆層の厚みtが90nm、(被覆層を形成する金の質量)/(導電性粒子[d]全体の質量)の値Nが0.08、電気抵抗値Rが0.15Ωであった。
磁性芯粒子[A]の代わりに磁性芯粒子[E]を用い、金メッキ液中の金の含有割合を変更したこと以外は、導電性粒子[a]の調製と同様にして導電性粒子[e]を調製した。
得られた導電性粒子[e]は、数平均粒子径が7μm、BET比表面積が0.7×103 m2 /kg、被覆層の厚みtが58nm、(被覆層を形成する金の質量)/(導電性粒子[e]全体の質量)の値Nが0.35、電気抵抗値Rが0.25Ωであった。
磁性芯粒子[A]の代わりに磁性芯粒子[F]を用い、金メッキ液中の金の含有割合を変更したこと以外は、導電性粒子[a]の調製と同様にして導電性粒子[f]を調製した。
得られた導電性粒子[f]は、数平均粒子径が11μm、BET比表面積が0.06×103 m2 /kg、被覆層の厚みtが128nm、(被覆層を形成する金の質量)/(導電性粒子[f]全体の質量)の値Nが0.11、電気抵抗値Rが0.18Ωであった。
磁性芯粒子[A]の代わりに磁性芯粒子[G]を用い、金メッキ液中の金の含有割合を変更したこと以外は、導電性粒子[a]の調製と同様にして導電性粒子[g]を調製した。
得られた導電性粒子[g]は、数平均粒子径が12μm、BET比表面積が0.17×103 m2 /kg、被覆層の厚みtが135nm、(被覆層を形成する金の質量)/(導電性粒子[g]全体の質量)の値Nが0.28、電気抵抗値Rが0.015Ωであった。
磁性芯粒子[A]の代わりに磁性芯粒子[H]を用い、金メッキ液中の金の含有割合を変更したこと以外は、導電性粒子[a]の調製と同様にして導電性粒子[h]を調製した。
得られた導電性粒子[h]は、数平均粒子径が10μm、BET比表面積が0.16×103 m2 /kg、被覆層の厚みtが61nm、(被覆層を形成する金の質量)/(導電性粒子[g]全体の質量)の値Nが0.15、電気抵抗値Rが0.08Ωであった。
調製した導電性粒子の特性および当該導電性粒子に使用した磁性芯粒子の特性を、下記表1にまとめて示す。
高分子物質形成材料として、A液の粘度が250Pa・sで、B液の粘度が250Pa・sである二液型の付加型液状シリコーンゴムであって、硬化物の150℃における永久圧縮歪みが5%、硬化物のデュロメーターA硬度が32、硬化物の引裂強度が25kN/mのものを用意した。この付加型液状シリコーンゴムを「シリコーンゴム(1)」とする。
また、上記の付加型液状シリコーンゴムの特性は、次のようにして測定した。
(i)付加型液状シリコーンゴムの粘度:
B型粘度計により、23±2℃における粘度を測定した。
(ii)シリコーンゴム硬化物の圧縮永久歪み:
二液型の付加型液状シリコーンゴムにおけるA液とB液とを等量となる割合で攪拌混合した。次いで、この混合物を金型に流し込み、当該混合物に対して減圧による脱泡処理を行った後、120℃、30分間の条件で硬化処理を行うことにより、厚みが12.7mm、直径が29mmのシリコーンゴム硬化物よりなる円柱体を作製し、この円柱体に対して、200℃、4時間の条件でポストキュアを行った。このようにして得られた円柱体を試験片として用い、JIS K 6249に準拠して150±2℃における圧縮永久歪みを測定した。
(iii)シリコーンゴム硬化物の引裂強度:
上記(ii)と同様の条件で付加型液状シリコーンゴムの硬化処理およびポストキュアを行うことにより、厚みが2.5mmのシートを作製した。このシートから打ち抜きによってクレセント形の試験片を作製し、JIS K 6249に準拠して23±2℃における引裂強度を測定した。
(iv)デュロメーターA硬度:
上記(iii)と同様にして作製されたシートを5枚重ね合わせ、得られた積重体を試験片として用い、JIS K 6249に準拠して23±2℃におけるデュロメーターA硬度を測定した。
(1)フレーム板の作製:
図20および図21に示す構成に従い、下記の条件により、試験用ウエハW2における各被検査電極領域に対応して形成された393の異方導電膜配置孔を有する直径が8インチのフレーム板を合計で80枚作製した。
このフレーム板10の材質はコバール(飽和磁化1.4Wb/m2 ,線熱膨張係数5×10-6/K)で、その厚みは、60μmである。
異方導電膜配置用孔11の各々は、その横方向(図20および図21において左右方向)の寸法が5250μmで縦方向(図20および図21において上下方向)の寸法が320μmである。
縦方向に隣接する異方導電膜配置用孔11の間の中央位置には、円形の空気流入孔15が形成されており、その直径は1000μmである。
下記の条件により、試験用ウエハW2における被検査電極領域に対応して形成された複数の貫通孔を有する弾性異方導電膜成形用のスペーサーを2枚作製した。これらのスペーサーの材質はステンレス(SUS304)で、その厚みは20μmである。
各被検査電極領域に対応する貫通孔は、その横方向の寸法が6000μmで縦方向の寸法が1200μmである。
図7および図22に示す構成に従い、下記の条件により、弾性異方導電膜成形用の金型を作製した。
この金型における上型61および下型65は、それぞれ厚みが6mmの鉄よりなる基板62,66を有し、この基板62,66上には、試験用ウエハW1における被検査電極のパターンに対応するパターンに従ってニッケルよりなる接続用導電部形成用の強磁性体層63(67)および非接続用導電部形成用の強磁性体層63a(67a)が配置されている。具体的には、接続用導電部形成用の強磁性体層63(67)の各々の寸法は40μm(横方向)×200μm(縦方向)×100μm(厚み)で、50個の強磁性体層63(67)が100μmのピッチで横方向に一列に配列されている。また、強磁性体層63(67)が並ぶ方向において、最も外側に位置する強磁性体層63(67)の外側には、非接続用導電部形成用の強磁性体層63a(67a)が配置されている。各強磁性体層63a(67a)の寸法は、60μm(横方向)×200μm(縦方向)×100μm(厚み)である。
そして、50個の接続用導電部形成用の強磁性体層63(67)および2個の非接続用導電部形成用の強磁性体層63a(67a)が形成された領域が、試験用ウエハW2における被検査電極領域に対応して合計で393個形成され、基板全体で19650個の接続用導電部形成用の強磁性体層63(67)および786個の非接続用導電部形成用の強磁性体層63a(67a)が形成されている。
また、非磁性体層64(68)は、ドライフィルムレジストを硬化処理することによって形成され、接続用導電部形成用の強磁性体層63(67)が位置する凹所64a(68a)の各々の寸法は、60μm(横方向)×210μm(縦方向)×25μm(深さ)で、非接続用導電部形成用の強磁性体層63a(67a)が位置する凹所64b(68b)の各々の寸法は、90μm(横方向)×260μm(縦方向)×25μm(深さ)で、凹所以外の部分の厚みは125μm(凹所部分の厚み100μm)である。
上記のフレーム板、スペーサーおよび金型を用い、以下のようにしてフレーム板に弾性異方導電膜を形成した。
シリコーンゴム(1)100質量部に、導電性粒子[a]30質量部を添加して混合し、その後、減圧による脱泡処理を施すことにより、弾性異方導電膜成形用の成形材料を調製した。
上記の金型の上型および下型の表面に、調製した成形材料をスクリーン印刷によって塗布することにより、形成すべき弾性異方導電膜のパターンに従って成形材料層を形成し、下型の成形面上に、下型側のスペーサーを介してフレーム板を位置合わせして重ね、更に、このフレーム板上に、上型側のスペーサーを介して上型を位置合わせして重ねた。
そして、上型および下型の間に形成された成形材料層に対し、強磁性体層の間に位置する部分に、電磁石によって厚み方向に2Tの磁場を作用させながら、100℃、1時間の条件で硬化処理を施すことにより、フレーム板の異方導電膜配置用孔の各々に弾性異方導電膜を形成した。
得られた弾性異方導電膜について具体的に説明すると、弾性異方導電膜の各々は、横方向の寸法が6000μm、縦方向の寸法が1200μmである。弾性異方導電膜の各々における機能部には、50個の接続用導電部が100μmのピッチで横方向に一列に配列されており、接続用導電部の各々は、横方向の寸法が40μm、縦方向の寸法が200μm、厚みが150μmであり、機能部における絶縁部の厚みが100μmである。また、横方向において最も外側に位置する接続用導電部とフレーム板との間には、非接続用導電部が配置されている。非接続用導電部の各々は、横方向の寸法が60μm、縦方向の寸法が200μm、厚みが150μmである。また、弾性異方導電膜の各々における被支持部の厚み(二股部分の一方の厚み)は20μmである。
以上のようにして、10枚のフレーム板の各々に弾性異方導電膜を形成し、合計で10枚の異方導電性コネクターを製造した。以下、これらの異方導電性コネクターを異方導電性コネクター(A1)〜異方導電性コネクター(A10)とする。
また、異方導電性コネクター(A1)〜異方導電性コネクター(A10)の各々について、弾性異方導電膜の被支持部および機能部における絶縁部を観察したところ、被支持部には導電性粒子が存在していることが確認され、機能部における絶縁部には導電性粒子がほとんど存在していないことが確認された。
導電性粒子[a]の代わりに導電性粒子[b]を用いたこと以外は、異方導電性コネクター(A1)〜(A10)と同様にして10枚の異方導電性コネクターを製造した。以下、これらの異方導電性コネクターを異方導電性コネクター(B1)〜異方導電性コネクター(B10)という。
また、異方導電性コネクター(B1)〜異方導電性コネクター(B10)の各々について、弾性異方導電膜の被支持部および機能部における絶縁部を観察したところ、被支持部には導電性粒子が存在していることが確認され、機能部における絶縁部には導電性粒子がほとんど存在していないことが確認された。
導電性粒子[a]の代わりに導電性粒子[c]を用いたこと以外は、異方導電性コネクター(A1)〜(A10)と同様にして10枚の異方導電性コネクターを製造した。以下、これらの異方導電性コネクターを異方導電性コネクター(C1)〜異方導電性コネクター(C10)という。
また、異方導電性コネクター(C1)〜異方導電性コネクター(C10)の各々について、弾性異方導電膜の被支持部および機能部における絶縁部を観察したところ、被支持部には導電性粒子が存在していることが確認され、機能部における絶縁部には導電性粒子がほとんど存在していないことが確認された。
導電性粒子[a]の代わりに導電性粒子[d]を用いたこと以外は、異方導電性コネクター(A1)〜(A10)と同様にして10枚の異方導電性コネクターを製造した。以下、これらの異方導電性コネクターを異方導電性コネクター(D1)〜異方導電性コネクター(D10)という。
また、異方導電性コネクター(D1)〜異方導電性コネクター(D10)の各々について、弾性異方導電膜の被支持部および機能部における絶縁部を観察したところ、被支持部には導電性粒子が存在していることが確認され、機能部における絶縁部には導電性粒子がほとんど存在していないことが確認された。
導電性粒子[a]の代わりに導電性粒子[e]を用いたこと以外は、異方導電性コネクター(A1)〜(A10)と同様にして10枚の異方導電性コネクターを製造した。以下、これらの異方導電性コネクターを異方導電性コネクター(E1)〜異方導電性コネクター(E10)という。
また、異方導電性コネクター(E1)〜異方導電性コネクター(E10)の各々について、弾性異方導電膜の被支持部および機能部における絶縁部を観察したところ、被支持部には導電性粒子が存在していることが確認され、機能部における絶縁部には導電性粒子がほとんど存在していないことが確認された。
導電性粒子[a]の代わりに導電性粒子[f]を用いたこと以外は、異方導電性コネクター(A1)〜(A10)と同様にして10枚の異方導電性コネクターを製造した。以下、これらの異方導電性コネクターを異方導電性コネクター(F1)〜異方導電性コネクター(F10)という。
また、異方導電性コネクター(F1)〜異方導電性コネクター(F10)の各々について、弾性異方導電膜の被支持部および機能部における絶縁部を観察したところ、被支持部には導電性粒子が存在していることが確認され、機能部における絶縁部には導電性粒子がほとんど存在していないことが確認された。
導電性粒子[a]の代わりに導電性粒子[g]を用いたこと以外は、異方導電性コネクター(A1)〜(A10)と同様にして10枚の異方導電性コネクターを製造した。以下、これらの異方導電性コネクターを異方導電性コネクター(G1)〜異方導電性コネクター(G10)という。
また、異方導電性コネクター(G1)〜異方導電性コネクター(G10)の各々について、弾性異方導電膜の被支持部および機能部における絶縁部を観察したところ、被支持部には導電性粒子が存在していることが確認され、機能部における絶縁部には導電性粒子がほとんど存在していないことが確認された。
導電性粒子[a]の代わりに導電性粒子[h]を用いたこと以外は、異方導電性コネクター(A1)〜(A10)と同様にして10枚の異方導電性コネクターを製造した。以下、これらの異方導電性コネクターを異方導電性コネクター(H1)〜異方導電性コネクター(H10)という。
また、異方導電性コネクター(H1)〜異方導電性コネクター(H10)の各々について、弾性異方導電膜の被支持部および機能部における絶縁部を観察したところ、被支持部には導電性粒子が存在していることが確認され、機能部における絶縁部には導電性粒子がほとんど存在していないことが確認された。
(1)フレーム板の作製:
下記の条件により、上記の試験用ウエハW3における各被検査電極領域に対応して形成された225の異方導電膜配置孔を有する直径が6インチのフレーム板を作製した。
このフレーム板の材質はコバール(飽和磁化1.4Wb/m2 ,線熱膨張係数5×10-6/K)で、その厚みは、80μmである。
異方導電膜配置用孔の各々は、その横方向の寸法が2740μmで縦方向の寸法が600μmである。
縦方向に隣接する異方導電膜配置用孔の間の中央位置には、円形の空気流入孔が形成されており、その直径は1000μmである。
下記の条件により、試験用ウエハW2における被検査電極領域に対応して形成された複数の貫通孔を有する弾性異方導電膜成形用のスペーサーを2枚作製した。
これらのスペーサーの材質はステンレス(SUS304)で、その厚みは30μmである。
各被検査電極領域に対応する貫通孔は、その横方向の寸法が3500μmで縦方向の寸法が1400μmである。
下記の条件により、弾性異方導電膜成形用の金型を作製した。
この金型における上型および下型は、それぞれ厚みが6mmの鉄よりなる基板を有し、この基板上には、試験用ウエハW3における被検査電極のパターンに対応するパターンに従ってニッケルよりなる接続用導電部形成用の強磁性体層および非接続用導電部形成用の強磁性体層が配置されている。具体的には、接続用導電部形成用の強磁性体層の各々の寸法は50μm(横方向)×100μm(縦方向)×100μm(厚み)で、50個の強磁性体層が100μmのピッチで横方向に二列(一列の強磁性体層の数が25個で、縦方向に隣接する強磁性体層の間の離間距離が350μm)に配列されている。また、強磁性体層が並ぶ方向において、最も外側に位置する強磁性体層の外側には、非接続用導電部形成用の強磁性体層が配置されている。この強磁性体層の寸法は、50μm(横方向)×200μm(縦方向)×100μm(厚み)である。
そして、50個の接続用導電部形成用の強磁性体層および2個の非接続用導電部形成用の強磁性体層が形成された領域が、試験用ウエハW2における被検査電極領域に対応して合計で225個形成され、基板全体で11250個の接続用導電部形成用の強磁性体層および450個の非接続用導電部形成用の強磁性体層が形成されている。
また、非磁性体層は、ドライフィルムレジストを硬化処理することによって形成され、接続用導電部形成用の強磁性体層が位置する凹所の各々の寸法は、50μm(横方向)×100μm(縦方向)×25μm(深さ)で、非接続用導電部形成用の強磁性体層が位置する凹所の各々の寸法は、50μm(横方向)×200μm(縦方向)×25μm(深さ)で、凹所以外の部分の厚みは125μm(凹所部分の厚み100μm)である。
上記のフレーム板、スペーサーおよび金型を用い、以下のようにしてフレーム板に弾性異方導電膜を形成した。
シリコーンゴム(1)100質量部に、導電性粒子[a]30質量部を添加して混合し、その後、減圧による脱泡処理を施すことにより、弾性異方導電膜成形用の成形材料を調製した。
上記の金型の上型および下型の表面に、調製した成形材料をスクリーン印刷によって塗布することにより、形成すべき弾性異方導電膜のパターンに従って成形材料層を形成し、下型の成形面上に、下型側のスペーサーを介してフレーム板を位置合わせして重ね、更に、このフレーム板上に、上型側のスペーサーを介して上型を位置合わせして重ねた。
そして、上型および下型の間に形成された成形材料層に対し、強磁性体層の間に位置する部分に、電磁石によって厚み方向に2Tの磁場を作用させながら、100℃、1時間の条件で硬化処理を施すことにより、フレーム板の異方導電膜配置用孔の各々に弾性異方導電膜を形成した。
得られた弾性異方導電膜について具体的に説明すると、弾性異方導電膜の各々は、横方向の寸法が3500μm、縦方向の寸法が1400μmである。弾性異方導電膜の各々における機能部には、50個の接続用導電部が100μmのピッチで横方向に二列(一列の接続用導電部の数が25個で、縦方向に隣接する接続用導電部の間の離間距離が350μm)に配列されており、接続用導電部の各々は、横方向の寸法が50μm、縦方向の寸法が100μm、厚みが190μmであり、機能部における絶縁部の厚みが140μmである。また、横方向において最も外側に位置する接続用導電部とフレーム板との間には、非接続用導電部が配置されている。非接続用導電部の各々は、横方向の寸法が50μm、縦方向の寸法が200μm、厚みが190μmである。また、弾性異方導電膜の各々における被支持部の厚み(二股部分の一方の厚み)は30μmである。
以上のようにして、10枚のフレーム板の各々に弾性異方導電膜を形成し、合計で10枚の異方導電性コネクターを製造した。以下、これらの異方導電性コネクターを異方導電性コネクター(A11)〜異方導電性コネクター(A20)とする。
また、異方導電性コネクター(A11)〜異方導電性コネクター(A20)の各々について、弾性異方導電膜の被支持部および機能部における絶縁部を観察したところ、被支持部には導電性粒子が存在していることが確認され、機能部における絶縁部には導電性粒子がほとんど存在していないことが確認された。
導電性粒子[a]の代わりに導電性粒子[d]を用いたこと以外は、異方導電性コネクター(A11)〜(A20)と同様にして10枚の異方導電性コネクターを製造した。以下、これらの異方導電性コネクターを異方導電性コネクター(D11)〜異方導電性コネクター(D20)という。
また、異方導電性コネクター(D11)〜異方導電性コネクター(D20)の各々について、弾性異方導電膜の被支持部および機能部における絶縁部を観察したところ、被支持部には導電性粒子が存在していることが確認され、機能部における絶縁部には導電性粒子がほとんど存在していないことが確認された。
導電性粒子[a]の代わりに導電性粒子[e]を用いたこと以外は、異方導電性コネクター(A11)〜(A20)と同様にして10枚の異方導電性コネクターを製造した。以下、これらの異方導電性コネクターを異方導電性コネクター(E11)〜異方導電性コネクター(E20)という。
また、異方導電性コネクター(E11)〜異方導電性コネクター(E20)の各々について、弾性異方導電膜の被支持部および機能部における絶縁部を観察したところ、被支持部には導電性粒子が存在していることが確認され、機能部における絶縁部には導電性粒子がほとんど存在していないことが確認された。
導電性粒子[a]の代わりに導電性粒子[g]を用いたこと以外は、異方導電性コネクター(A11)〜(A20)と同様にして10枚の異方導電性コネクターを製造した。以下、これらの異方導電性コネクターを異方導電性コネクター(G11)〜異方導電性コネクター(G20)という。
また、異方導電性コネクター(G11)〜異方導電性コネクター(G20)の各々について、弾性異方導電膜の被支持部および機能部における絶縁部を観察したところ、被支持部には導電性粒子が存在していることが確認され、機能部における絶縁部には導電性粒子がほとんど存在していないことが確認された。
基板材料としてアルミナセラミックス(線熱膨張係数4.8×10-6/K)を用い、試験用ウエハW2における被検査電極のパターンに対応するパターンに従って検査電極が形成された検査用回路基板を作製した。この検査用回路基板は、全体の寸法が30cm×30cmの矩形であり、その検査電極は、横方向の寸法が60μmで縦方向の寸法が200μmである。以下、この検査用回路基板を「検査用回路基板T1」という。
基板材料としてガラス繊維補強型エポキシ樹脂を用い、試験用ウエハW4における被検査電極のパターンに対応するパターンに従って検査電極が形成された検査用回路基板を作製した。この検査用回路基板は、全体の寸法が16cm×16cmの矩形であり、その検査電極は、横方向の寸法が50μmで縦方向の寸法が100μmである。以下、この検査用回路基板を「検査用回路基板T2」という。
厚みが20μmのポリイミドよりなる絶縁性シートの一面に厚みが15μmの銅層が積層されてなる積層材料を用意し、この積層材料における絶縁性シートに対してレーザ加工を施すことによって、当該絶縁性シートの厚み方向に貫通する、それぞれ直径が30μmの19650個の貫通孔を、試験用ウエハW2における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した。次いで、この積層材料に対してフォトリソグラフィーおよびニッケルメッキ処理を施すことによって、絶縁性シートの貫通孔内に銅層に一体に連結された短絡部を形成すると共に、当該絶縁性シートの表面に、短絡部に一体に連結された突起状の表面電極部を形成した。この表面電極部の径は40μmであり、絶縁性シートの表面からの高さは20μmであった。その後、積層材料における銅層に対してフォトエッチング処理を施してその一部を除去することにより、60μm×210μmの矩形の裏面電極部を形成し、更に、表面電極部および裏面電極部に金メッキ処理を施すことによって電極構造体を形成し、以てシート状コネクターを製造した。以下、このシート状コネクターを「シート状コネクターM1」という。
厚みが20μmのポリイミドよりなる絶縁性シートの一面に厚みが15μmの銅層が積層されてなる積層材料を用意し、この積層材料における絶縁性シートに対してレーザ加工を施すことによって、当該絶縁性シートの厚み方向に貫通する、それぞれ直径が30μmの11250個の貫通孔を、試験用ウエハW2における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した。次いで、この積層材料に対してフォトリソグラフィーおよびニッケルメッキ処理を施すことによって、絶縁性シートの貫通孔内に銅層に一体に連結された短絡部を形成すると共に、当該絶縁性シートの表面に、短絡部に一体に連結された突起状の表面電極部を形成した。この表面電極部の径は40μmであり、絶縁性シートの表面からの高さは20μmであった。その後、積層材料における銅層に対してフォトエッチング処理を施してその一部を除去することにより、20μm×60μmの矩形の裏面電極部を形成し、更に、表面電極部および裏面電極部に金メッキ処理を施すことによって電極構造体を形成し、以てシート状コネクターを製造した。以下、このシート状コネクターを「シート状コネクターM2」という。
(1)WLBI試験用異方導電性コネクター:
以下のようにして、異方導電性コネクター(A1)〜(A10)、異方導電性コネクター(B1)〜(B10)、異方導電性コネクター(C1)〜(C10)、異方導電性コネクター(D1)〜(D10)、異方導電性コネクター(E1)〜(E10)、異方導電性コネクター(F1)〜(F10)、異方導電性コネクター(G1)〜(G10)および異方導電性コネクター(H1)〜(H10)の各々における弾性異方導電膜の初期特性を測定した。
試験用ウエハW1を試験台に配置し、この試験用ウエハW1上に異方導電性コネクターをその接続用導電部の各々が当該試験用ウエハW1の被検査電極上に位置するよう位置合わせして配置し、この異方導電製コネクター上に、検査用回路基板T1をその検査電極の各々が当該異方導電性コネクターの接続用導電部上に位置するよう位置合わせして配置し、更に、検査用回路基板T1を下方に19.65kgの荷重(接続用導電部1個当たりに加わる荷重が平均で1g)で加圧した。そして、室温(25℃)下において、検査用回路基板Tにおける19650個の検査電極と試験用ウエハW1の引出し電極との間の電気抵抗を順次測定し、測定された電気抵抗値を異方導電性コネクターにおける接続用導電部のR1gの値として記録し、R1gが1Ω未満である接続用導電部の数を求め、全接続用導電部におけるR1gが1Ω未満である接続用導電部の割合を算出した。
また、検査用回路基板T1を加圧する荷重を117.9kg(接続用導電部1個当たりに加わる荷重が平均で6g)に変更したこと以外は上記と同様にして検査用回路基板T1における19650個の検査電極と試験用ウエハW1の引出し電極との間の電気抵抗を順次測定し、測定された電気抵抗値を異方導電性コネクターにおける接続用導電部のR6gとして記録し、R6gが0.1Ω未満である接続用導電部の数およびR6gが0.5Ω以上である接続用導電部の数を求め、全接続用導電部におけるR6gが0.1Ω未満である接続用導電部の割合およびR6gが0.5Ω以上である接続用導電部の割合を算出した。
以上、結果を表2および表3に示す。
以下のようにして、異方導電性コネクター(A11)〜(A20)、異方導電性コネクター(D11)〜(D20)、異方導電性コネクター(E11)〜(E20)および異方導電性コネクター(G11)〜(G20)の各々における弾性異方導電膜の初期特性を測定した。
試験用ウエハW3を試験台に配置し、この試験用ウエハW3上に異方導電性コネクターをその接続用導電部の各々が当該試験用ウエハW3の被検査電極上に位置するよう位置合わせして配置し、この異方導電製コネクター上に、検査用回路基板T2をその検査電極の各々が当該異方導電性コネクターの接続用導電部上に位置するよう位置合わせして配置し、更に、検査用回路基板T2を下方に11.25kgの荷重(接続用導電部1個当たりに加わる荷重が平均で1g)で加圧した。そして、室温(25℃)下において、検査用回路基板T2における11250個の検査電極と試験用ウエハW3の引出し電極との間の電気抵抗を順次測定し、測定された電気抵抗値を異方導電性コネクターにおける接続用導電部のR1gの値として記録し、R1gが1Ω未満である接続用導電部の数を求め、全接続用導電部におけるR1gが1Ω未満である接続用導電部の割合を算出した。
また、検査用回路基板T2を加圧する荷重を67.5kg(接続用導電部1個当たりに加わる荷重が平均で6g)に変更したこと以外は上記と同様にして検査用回路基板T2における11250個の検査電極と試験用ウエハW3の引出し電極との間の電気抵抗を順次測定し、測定された電気抵抗値を異方導電性コネクターにおける接続用導電部のR6gとして記録し、R6gが0.1Ω未満である接続用導電部の数およびR6gが0.5Ω以上である接続用導電部の数を求め、全接続用導電部におけるR6gが0.1Ω未満である接続用導電部の割合およびR6gが0.5Ω以上である接続用導電部の割合を算出した。
以上、結果を表4に示す。
(1)試験1:
下記表5に示す異方導電性コネクターについて、以下のようにして、高温環境下における耐久性試験を行った。
試験用ウエハW2を、電熱ヒーターを具えた試験台に配置し、この試験用ウエハW2上に異方導電性コネクターをその接続用導電部の各々が当該試験用ウエハW2の被検査電極上に位置するよう位置合わせして配置し、この異方導電製コネクター上に、検査用回路基板T1をその検査電極の各々が当該異方導電性コネクターの接続用導電部上に位置するよう位置合わせして配置し、更に、検査用回路基板T1を下方に158kgの荷重(接続用導電部1個当たりに加わる荷重が平均で約8g)で加圧した。次いで、試験台を125℃に加熱し、試験台の温度が安定した後、検査用回路基板T1における19650個の検査電極について、異方導電性コネクターおよび試験用ウエハW2を介して互いに電気的に接続された2個の検査電極の間の電気抵抗を順次測定し、測定された電気抵抗値の2分の1の値を異方導電性コネクターにおける接続用導電部の電気抵抗(以下、「導通抵抗」という。)として記録し、導通抵抗が1Ω以上である接続用導電部の数を求めた。その後、この状態で1時間放置し、次いで、試験台を室温まで冷却し、その後、検査用回路基板に対する加圧を解除した。
そして、上記の操作を1サイクルとして、合計で500サイクル連続して行った。
以上において、接続用導電部の導通抵抗が1Ω以上のものについては、ウエハに形成された集積回路の電気的検査において、これを実際上使用することが困難である。
以上の結果を下記表5に示す。また、下記表5において、実施例として表示されている異方導電性コネクターは、R1gの値が1Ω未満である接続用導電部の数が全接続用導電部の数の90%以上、R6gの値が0.1Ω未満である接続用導電部の数が全接続用導電部の数の95%以上、およびR6gの値が0.5Ω以上である接続用導電部の数が全接続用導電部の数の0%である初期特性を有するものである。
下記表6に示す異方導電性コネクターについて、以下のようにして、高温環境下における耐久性試験を行った。
試験用ウエハW2を、電熱ヒーターを具えた試験台に配置し、この試験用ウエハW2上に、シート状コネクターM1をその表面電極部が当該試験用ウエハの被検査電極上に位置するよう位置合わせして配置し、このシート状コネクターM1上に異方導電性コネクターをその接続用導電部がシート状コネクターM1における裏面電極部上に位置するよう位置合わせして配置し、更に、検査用回路基板T1を下方に158kgの荷重(接続用導電部1個当たりに加わる荷重が平均で約8g)で加圧した。次いで、試験台を125℃に加熱し、試験台の温度が安定した後、検査用回路基板T1における19650個の検査電極について、異方導電性コネクターおよび試験用ウエハW2を介して互いに電気的に接続された2個の検査電極の間の電気抵抗を順次測定することにより、異方導電性コネクターにおける接続用導電部の導通抵抗を記録し、導通抵抗が1Ω以上である接続用導電部の数を求めた。その後、この状態で1時間放置し、次いで、試験台を室温まで冷却し、その後、検査用回路基板に対する加圧を解除した。
そして、上記の操作を1サイクルとして、合計で500サイクル連続して行った。
以上において、接続用導電部の導通抵抗が1Ω以上のものについては、ウエハに形成された集積回路の電気的検査において、これを実際上使用することが困難である。
以上の結果を下記表6に示す。また、下記表6において、実施例として表示されている異方導電性コネクターは、R1gの値が1Ω未満である接続用導電部の数が全接続用導電部の数の90%以上、R6gの値が0.1Ω未満である接続用導電部の数が全接続用導電部の数の95%以上、およびR6gの値が0.5Ω以上である接続用導電部の数が全接続用導電部の数の0%である初期特性を有するものである。
表5および表6の結果から明らかなように、実施例に係る異方導電性コネクターによれば、弾性異方導電膜における接続用導電部のピッチが小さいものであっても、当該接続用導電部には良好な導電性が得られ、しかも、温度変化による熱履歴などの環境の変化に対しても良好な電気的接続状態が安定に維持され、更に、高温環境下において繰り返し使用した場合にも、長期間にわたって良好な導電性が維持されることが確認された。
また、実施例に係る異方導電性コネクターによれば、被検査電極の数が多いウエハに対する電気的接続作業を、シート状コネクターを介して行った場合にも、小さい加圧力で全ての被検査電極に対して電気的接続を達成することができ、段差吸収能の高いものであることが確認された。
(1)試験3:
下記表7に示す異方導電性コネクターについて、以下のようにして、繰り返し使用における耐久性試験を行った。
試験用ウエハW4を、電熱ヒーターを具えた試験台に配置し、この試験用ウエハW4上に異方導電性コネクターをその接続用導電部の各々が当該試験用ウエハW4の被検査電極上に位置するよう位置合わせして配置し、この異方導電製コネクター上に、検査用回路基板T2をその検査電極の各々が当該異方導電性コネクターの接続用導電部上に位置するよう位置合わせして配置し、更に、検査用回路基板T2を下方に90kgの荷重(接続用導電部1個当たりに加わる荷重が平均で約8g)で加圧した。そして、室温(25℃)下において、異方導電性コネクターにおける接続用導電部の導通抵抗を測定し、導通抵抗が1Ω以上である接続用導電部の数を求めた。以上の操作を「操作(i)」とする。
次いで、検査用回路基板T2を加圧したままの状態で、試験台の温度を85℃に昇温して1分間保持した後、異方導電性コネクターにおける接続用導電部の導通抵抗を測定し、導通抵抗が1Ω以上である接続用導電部の数を求めた。そして、検査用回路基板に対する加圧を解除し、その後、試験台を室温まで冷却した。以上の操作を「操作(ii)」とする。
そして、上記の操作(i)および操作(ii)を1サイクルとして、合計で50000サイクル連続して行った。
以上において、接続用導電部の導通抵抗が1Ω以上のものについては、ウエハに形成された集積回路の電気的検査において、これを実際上使用することが困難である。
85℃における導通抵抗が1Ω以上である接続用導電部の数を下記表7に示す。また、下記表7において、実施例として表示されている異方導電性コネクターは、R1gの値が1Ω未満である接続用導電部の数が全接続用導電部の数の90%以上、R6gの値が0.1Ω未満である接続用導電部の数が全接続用導電部の数の95%以上、およびR6gの値が0.5Ω以上である接続用導電部の数が全接続用導電部の数の0.1%以下である初期特性を有するものである。
表7の結果から明らかなように、実施例に係る異方導電性コネクターによれば、弾性異方導電膜における接続用導電部のピッチが小さいものであっても、当該接続用導電部には良好な導電性が得られ、しかも、多数回にわたって繰り返し使用した場合にも、良好な導電性が維持されることが確認された。
また、実施例に係る異方導電性コネクターによれば、被検査電極の数が多いウエハに対する電気的接続作業を、シート状コネクターを介して行った場合にも、小さい加圧力で全ての被検査電極に対して電気的接続を達成することができ、段差吸収能の高いものであることが確認された。
3 加圧板 4 ウエハ載置台
5 加熱器 6 ウエハ
7 被検査電極 10 フレーム板
11 異方導電膜配置用孔
15 空気流通孔
16 位置決め孔 20 弾性異方導電膜
20A 成形材料層 21 機能部
22 接続用導電部 23 絶縁部
24 突出部 25 被支持部
26 非接続用導電部 27 突出部
30 検査用回路基板 31 検査電極
40 シート状コネクター41 絶縁性シート
42 電極構造体 43 表面電極部
44 裏面電極部 45 短絡部
50 チャンバー 51 排気管
55 O−リング
60 金型 61 上型
62 基板 63 強磁性体層
64 非磁性体層 64a 凹所
65 下型 66 基板
67 強磁性体層 68 非磁性体層
68a 凹所
69a,69b スペーサー
71 セル 72 側壁材
73 蓋材 73H 貫通孔
74 磁石 75 電極部
76 電気抵抗測定機
80 上型 81 強磁性体層
82 非磁性体層 85 下型
86 強磁性体層 87 非磁性体層
90 フレーム板 91 開口
95 成形材料層 P 導電性粒子
Claims (7)
- ウエハに形成された複数の集積回路の各々について、当該集積回路の電気的検査をウエハの状態で行うために、検査用回路基板の表面に配置されて当該検査用回路基板とウエハとを電気的に接続するための異方導電性コネクターにおいて、
検査対象であるウエハに形成された全てのまたは一部の集積回路における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、このフレーム板の各異方導電膜配置用孔内に配置され、当該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よりなり、
前記弾性異方導電膜の各々は、検査対象であるウエハに形成された集積回路における被検査電極に対応して配置された、磁性を示す導電性粒子が密に含有されてなる厚み方向に伸びる複数の接続用導電部、およびこれらの接続用導電部を相互に絶縁する絶縁部を有する機能部と、この機能部の周縁に一体に形成され、前記フレーム板における異方導電膜配置用孔の周辺部に固定された被支持部とよりなり、
前記弾性異方導電膜は、その接続用導電部の合計の数をYとし、当該弾性異方導電膜に対してその厚み方向にY×1gの荷重を加えた状態における接続用導電部の電気抵抗をR1gとし、当該弾性異方導電膜に対してその厚み方向にY×6gの荷重を加えた状態における接続用導電部の電気抵抗をR6gとしたとき、R1gの値が1Ω未満である接続用導電部の数が全接続用導電部の数の90%以上であり、R6gの値が0.1Ω未満である接続用導電部の数が全接続用導電部の数の95%以上であり、R6gの値が0.5Ω以上である接続用導電部の数が全接続用導電部の数の1%以下である初期特性を有することを特徴とする異方導電性コネクター。 - フレーム板の線熱膨張係数が3×10 -5 /K以下であることを特徴とする請求項1に記載の異方導電性コネクター。
- ウエハに形成された複数の集積回路の各々について、当該集積回路の電気的検査をウエハの状態で行うために用いられるプローブ部材であって、
検査対象であるウエハに形成された集積回路における被検査電極のパターンに対応するパターンに従って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の表面に配置された、請求項1または請求項2に記載の異方導電性コネクターとを具えてなることを特徴とするプローブ部材。 - 異方導電性コネクターにおけるフレーム板の線熱膨張係数が3×10 -5 /K以下であり、検査用回路基板を構成する基板材料の線熱膨張係数が3×10 -5 /K以下であることを特徴とする請求項3に記載のプローブ部材。
- 異方導電性コネクター上に、絶縁性シートと、この絶縁性シートをその厚み方向に貫通して伸び、被検査電極のパターンに対応するパターンに従って配置された複数の電極構造体とよりなるシート状コネクターが配置されていることを特徴とする請求項3または請求項4に記載のプローブ部材。
- ウエハに形成された複数の集積回路の各々について、当該集積回路の電気的検査をウエハの状態で行うウエハ検査装置において、
請求項3乃至請求項5のいずれかに記載のプローブ部材を具えてなり、当該プローブ部材を介して、検査対象であるウエハに形成された集積回路に対する電気的接続が達成されることを特徴とするウエハ検査装置。 - ウエハに形成された複数の集積回路の各々を、請求項3乃至請求項5のいずれかに記載のプローブ部材を介してテスターに電気的に接続し、当該ウエハに形成された集積回路の電気的検査を実行することを特徴とするウエハ検査方法。
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