JP4479477B2 - 異方導電性シートおよびその製造方法並びにその応用製品 - Google Patents
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そして、偏在型異方導電性エラストマーシートは、接続すべき回路装置の電極パターンと対掌のパターンに従って導電路形成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、接続すべき電極の配列ピッチすなわち隣接する電極の中心間距離が小さい回路装置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。
図31に示されているように、上型80およびこれと対となる下型85が、枠状のスペーサー84を介して互いに対向するよう配置されて、上型80の下面と下型85の上面との間にキャビティを形成する金型を用意し、この金型内に、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シート成形材料を供給してシート成形材料層90を形成する。ここで、シート成形材料層90に含有されている導電性粒子Pは、当該シート成形材料層90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、例えば強磁性体よりなる基板81,86上に、成形すべき異方導電性エラストマーシートの導電路形成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82,87と、これらの強磁性体層82,87が形成された個所以外の個所に形成された非磁性体層83,88とからなる成形面を有し、対応する強磁性体層82,87が互いに対向するよう配置されている。
露光用マスクは、例えば、異方導電性エラストマーシートを製造する一連の工程において、作業用ステージ上にマスク基材を配置して、このマスク基材の一面上に所定のパターンに従ってパターン孔が形成されたレジスト層を形成し、このマスク基材をエッチング処理することにより透光用貫通孔を形成した後、レジスト層を剥離することにより、得られるものであり、作業の容易性および作業効率の向上の観点から、得られた露光用マスクを作業用ステージから平行移動させ、露光用マスクの他面が絶縁性シート基材の一面に接するよう配置されて、露光用マスクの一面(透光用貫通孔を形成するに際してレジスト層が形成された面)がレーザー光照射面として使用される(例えば図34参照。)。
また、露光用マスクの透光用貫通孔を形成する方法として、例えばドリル加工等を行う方法があるが、透光用貫通孔を微細ピッチで形成することが困難であるなどの理由から、上記のようなエッチング処理によって透光用貫通孔を形成する方法が好適に利用されている。
すなわち、図34に示されているように、エッチング法により形成された露光用マスク95の透光用貫通孔96は、マスク基材がその表面部分が内部に比して長くエッチング液に曝されることになるため、不可避的に、一面95A(レジスト層形成面)から他面95Bに向かうに従って小径となる形状、例えばテーパー状となってしまい、レーザー光( 図34において一点鎖線で示す。)の一部が透光用貫通孔96におけるテーパー状の内壁面96Aにより乱反射されることによって、絶縁性シート基材97には、その一面97Aから他面97Bに向かうに従って大径となる形状の導電路形成用貫通孔98が形成され、その結果、得られる異方導電性シートは、各々の導電路素子が、例えば絶縁性シート体の他面側部分において互いに連結して形成されたものとなり、回路装置の電気的検査に用いられた場合には、導電路素子同士が短絡してしまい、結局、所要の電気的接続を確実に達成することができない、という問題がある。
また、図35に示されているように、絶縁性シート基材97の厚みが大きい場合においては、透光用貫通孔96におけるテーパー状の内壁面96Aによって乱反射された一部のレーザー光により形成された絶縁性シート基材97の肉厚中において径の大きさが最大となる極大部98Aを有する形状の導電路形成用貫通孔98が形成され、その結果、得られる異方導電性シートは、その一面および他面においては、各々の導電路素子が相互に絶縁された状態で形成されているが、絶縁性シート体の肉厚中において、各々の極大部98Aが互いに連結して形成されたものとなり、結局、所要の電気的接続を確実に達成することができない。
本発明の第2の目的は、接続すべき電極の配置ピッチが極めて小さい被接続体に対しても、所要の電気的接続を確実に達成することのできる異方導電性シートを確実にかつ有利に製造することができる方法を提供することにある。
本発明の第3の目的は、上記の異方導電性シートを具えてなり、接続すべき回路装置の電極のピッチが小さいものであっても、当該回路装置について所要の電気的接続を確実に達成することのできる異方導電性コネクターおよびこのような異方導電性コネクターを有利にかつ確実に製造することができる方法を提供することにある。
本発明の第4の目的は、上記の異方導電性シートを具えてなり、検査対象である回路装置の被検査電極のピッチが小さいものであっても、当該回路装置における各被検査電極に対する接続信頼性の高い回路検査用プローブを提供することにある。
本発明の第5の目的は、上記の異方導電性シートを具えてなり、検査対象である回路装置の被検査電極のピッチが小さいものであっても、当該回路装置について所要の電気的接続を達成することのできる回路装置の電気的検査装置を提供することにある。
当該絶縁性シート体における各々の導電路形成用貫通孔内に、硬化されて弾性高分子物質となる高分子物質形成材料中に導電性粒子が分散されてなる導電路素子用材料を充填することにより、絶縁性シート体における各々の導電路形成用貫通孔内に導電路素子用材料層を形成し、当該導電路素子用材料層の硬化処理を行うことにより、当該絶縁性シート体に一体的に設けられた導電路素子を形成する第2の工程とを有することを特徴とする。
さらに、本発明の異方導電性シートの製造方法においては、露光用マスクとして、厚みが5〜100μmであるものを用いることが好ましく、また、一面における開口径r1と、他面における開口径r2との開口径比r2/r1が0.2〜0.98であるもの、好ましくは開口径比r2/r1が0.2〜0.95であるもの、更に好ましくは開口径比r2/r1が0.3〜0.9であるものを用いることが好ましく、さらに、金属よりなるものを用いることが好ましい。
本明細書において、「透光用貫通孔の開口径」とは、開口の断面形状が円形である場合には、その直径の大きさを示し、開口の断面形状がその他の形状である場合には、互いに隣接する透光用貫通孔が並ぶ方向の幅の大きさを示す。
検査対象であるウエハに形成された全ての集積回路における被検査電極が配置された領域に対応して複数の開口が形成されたフレーム板と、それぞれ前記フレーム板の開口を塞ぐよう配置され、当該フレーム板の開口縁部によって支持された複数の異方導電性シートとを具えてなり、前記異方導電性シートが上記のものであ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の中から選択された複数の集積回路における被検査電極が配置された領域に対応して複数の開口が形成されたフレーム板と、それぞれ前記フレーム板の開口を塞ぐよう配置され、当該フレーム板の開口縁部によって支持された複数の異方導電性シートとを具えてなり、前記異方導電性シートが上記のものであることを特徴とする。
各々一面から他面に向かって小径となる厚み方向に伸びる複数の透光用貫通孔が形成すべき導電路素子のパターンに対応するパターンに従って形成された露光用マスクの他面側より当該露光用マスクの透光用貫通孔を介してレーザー光を照射することにより、フレーム板の開口を塞ぐよう形成された、各々厚み方向に伸びる複数の導電路形成用貫通孔が形成された絶縁性シート体が、当該フレーム板の開口縁部によって支持されてなる二次複合体を形成する第2の工程と、
当該二次複合体における各々の導電路形成用貫通孔内に、硬化されて弾性高分子物質となる高分子物質形成材料中に導電性粒子が分散されてなる導電路素子用材料を充填することにより導電路素子用材料層を形成し、当該導電路素子用材料層の硬化処理を行うことにより、導電路素子が絶縁性シート体の導電路素子形成用貫通孔に一体的に設けられてなる異方導電性シートを形成する第3の工程と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全ての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上に配置された、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。
検査対象であるウエハに形成された集積回路の中から選択された複数の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上に配置された、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。
しかも、露光用マスクをその一面が絶縁性シート基材の一面に接するよう配置する、という簡単な操作を行えばよいので、所期の異方導電性シートを有利に製造することができる。
図1は、本発明の異方導電性シートの一例における構成の概略を示す断面図である。
この異方導電性シート10は、各々厚み方向に伸びる複数の導電路形成用貫通孔17が接続対象体例えば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、弾性高分子物質よりなる絶縁性シート体15と、この絶縁性シート体15の各々の導電路形成用貫通孔17内に一体的に設けられた導電路素子11とにより構成されている。
また、ビニル基を両末端に含有する液状シリコーンゴムは、オクタメチルシクロテトラシロキサンのような環状シロキサンを触媒の存在下においてアニオン重合し、重合停止剤として例えばジメチルジビニルシロキサンを用い、その他の反応条件(例えば、環状シロキサンの量および重合停止剤の量)を適宜選択することにより得られる。ここで、アニオン重合の触媒としては、水酸化テトラメチルアンモニウムおよび水酸化n−ブチルホスホニウムなどのアルカリまたはこれらのシラノレート溶液などを用いることができ、反応温度は、例えば80〜130℃である。
このようなビニル基含有ポリジメチルシロキサンは、その分子量Mw(標準ポリスチレン換算重量平均分子量をいう。以下同じ。)が10000〜40000のものであることが好ましい。また、得られる異方導電性シート10の耐熱性の観点から、分子量分布指数(標準ポリスチレン換算重量平均分子量Mwと標準ポリスチレン換算数平均分子量Mnとの比Mw/Mnの値をいう。以下同じ。)が2以下のものが好ましい。
また、環状シロキサンを触媒の存在下においてアニオン重合し、重合停止剤として、例えばジメチルヒドロクロロシラン、メチルジヒドロクロロシランまたはジメチルヒドロアルコキシシランなどを用い、その他の反応条件(例えば、環状シロキサンの量および重合停止剤の量)を適宜選択することによっても得られる。ここで、アニオン重合の触媒としては、水酸化テトラメチルアンモニウムおよび水酸化n−ブチルホスホニウムなどのアルカリまたはこれらのシラノレート溶液などを用いることができ、反応温度は、例えば80〜130℃である。
本発明においては、上記のビニル基含有ポリジメチルシロキサンおよびヒドロキシル基含有ポリジメチルシロキサンのいずれか一方を用いることもでき、両者を併用することもできる。
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。
また、シリコーンゴム硬化物として、デュロメーターA硬度が上記の範囲外のものを用いる場合には、得られる異方導電性シートを多数回にわたって繰り返し使用したときには、導電路素子11に永久歪みが発生しやすく、これにより、導電路素子11における導電性粒子の連鎖に乱れが生じる結果、所要の導電性特性を維持することが困難となることがある。
更に、異方導電性シートをバーンイン試験に用いる場合には、シリコーンゴム硬化物は、その23℃におけるデュロメーターA硬度が25〜40のものであることが好ましい。 シリコーンゴム硬化物として、デュロメーターA硬度が上記の範囲外のものを用いる場合には、得られる異方導電性シートをバーンイン試験に繰り返し使用したときには、導電路素子11に永久歪みが発生しやすく、これにより、導電路素子11における導電性粒子の連鎖に乱れが生じる結果、所要の導電性特性を維持することが困難となることがある。 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。
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。
硬化触媒として用いられる有機過酸化物の具体例としては、過酸化ベンゾイル、過酸化ビスジシクロベンゾイル、過酸化ジクミル、過酸化ジターシャリーブチルなどが挙げられる。
硬化触媒として用いられる脂肪酸アゾ化合物の具体例としては、アゾビスイソブチロニトリルなどが挙げられる。
ヒドロシリル化反応の触媒として使用し得るものの具体例としては、塩化白金酸およびその塩、白金−不飽和基含有シロキサンコンプレックス、ビニルシロキサンと白金とのコンプレックス、白金と1,3−ジビニルテトラメチ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。
硬化触媒の使用量は、高分子物質形成材料の種類、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、高分子物質形成材料100重量部に対して3〜15重量部である。
この導電路素子11は、硬化されて弾性高分子物質となる高分子物質形成材料中に導電性粒子Pが分散されてなる流動性の導電路素子用材料11A(例えば図6参照。)が硬化処理されることにより形成される。
これらの中では、ニッケル粒子を芯粒子とし、その表面に金や銀などの導電性の良好な金属のメッキを施したものを用いることが好ましい。
芯粒子の表面に導電性金属を被覆する手段としては、特に限定されるものではないが、例えば無電解メッキにより行うことができる。
また、導電性金属の被覆量は、芯粒子の2.5〜50重量%であることが好ましく、より好ましくは3〜45重量%、さらに好ましくは3.5〜40重量%、特に好ましくは5〜30重量%である。
また、導電性粒子Pの粒子径分布(Dw/Dn)は、1〜10であることが好ましく、より好ましくは1〜7、さらに好ましくは1〜5、特に好ましくは1〜4である。
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、得られる異方導電性シート10は、加圧変形が容易なものとなり、また、当該異方導電性シート10における導電路素子11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。
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率(導電性芯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。
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、あまり多量に使用すると、後述する製造方法において、磁場による導電性粒子Pの移動が大きく阻害されるため、好ましくない。
絶縁性シート体15における導電路形成用貫通孔21の各々は、当該絶縁性シート体15の一面および他面に対して垂直に伸びる柱状の内部空間を形成する形状を有し、互いに独立した状態、すなわち、当該導電路素子用貫通孔21内に形成される導電路素子同士に十分な絶縁性が確保されるよう離間した状態とされている。
〔第1の工程〕
この第1工程においては、先ず、図2に示されているような、各々一面20Aから他面20Bに向かうに従って小径となる厚み方向に伸びる複数の透光用貫通孔21が、形成すべき導電路素子11の配置パターンに対応するパターンに従って形成された露光用マスク20を用意する。
そして、この露光用マスク20を、図3に示されているように、弾性高分子物質よりなる絶縁性シート基材16の一面上に当該露光用マスク20の一面20Aが当該絶縁性シート基材16の一面に接するよう配置し、図4に示されているように、例えば当該露光用マスク20の他面20B側より複数の透光用貫通孔21を介してレーザー光を照射することにより、それぞれ厚み方向に伸びる複数の導電路形成用貫通孔17が形成された絶縁性シート体15を形成する。
また、露光用マスク20としては、その一面20Aにおける透光用貫通孔21の開口径r1と、他面20Bにおける透光用貫通孔21の開口径r2との開口径比r2/r1が例えば0.2〜0.98であるもの、好ましくは開口径比r2/r1が0.2〜0.95であるもの、更に好ましくは開口径比r2/r1が0.3〜0.9であるものが用いられることが好ましい。開口径比r2/r1が上記範囲を満足することにより、照射されるレーザー光が露光用マスク20における透光用貫通孔21の内壁面によって乱反射することが防止されて、相互に独立した複数の導電路形成用貫通孔17を確実に得ることができる。 また、露光用マスク20の厚みは、例えば5〜100μmのものが用いられることが好ましい。
以上のような露光用マスク20が用いられることにより、基本的に、後述する導電路素子11が絶縁性シート体15の一面より突出する突出部分12を有する構成の異方導電性シートにおいて、所期の導電性特性を有する導電路素子11を確実に形成することができる。
この第1の工程においては、当該露光用マスク20の他面20Bの平面領域において分割された複数の処理単位領域の各々について、一つの処理単位領域における複数の透光用貫通孔21を介してレーザー光を照射することにより複数の導電路形成用貫通孔17を形成する処理を、順次に繰り返して行うことにより、絶縁性シート体15を形成するようにしても、露光用マスク20におけるすべての透光用貫通孔21を介してレーザー光を照射して、すべての導電路形成用貫通孔17を一括して形成することにより、絶縁性シート体15を形成するようにしてもよい。
導電路形成用貫通孔17を形成するに際しての具体的なレーザー光の照射条件は、絶縁性シート基材16を構成する高分子物質形成材料の種類、厚みおよびその他の構成条件を考慮して適宜に選定することができる。
この第2の工程においては、先ず、図5に示されているように、第1の工程により得られた絶縁性シート体15の一面に、前述の導電路素子用材料を塗布することにより、絶縁性シート体15における導電路形成用貫通孔17の各々の内部に導電路素子用材料を充填し、これにより、絶縁性シート体15における導電路形成用貫通孔17の各々の内部に導電路素子用材料層11Bを形成する。
また、この第2の工程においては、図6に示されているように、内部空間が例えば1×10-3atm以下、好ましくは1×10-4〜1×10-5atmの減圧雰囲気に調整されたチャンバー23内において、絶縁性シート体15における導電路形成用貫通孔17の他面側を塞いだ状態で、当該絶縁性シート体15の一面に導電路素子用材料11Aを印刷用マスク24を用いて塗布し、その後、図7に示されているように、チャンバー23内の雰囲気圧を上昇させて例えば常圧にすることにより、導電路形成用貫通孔17内に導電路素子用材料11Aを充填して導電路素子用材料層11Bを形成することが好ましい。
このような方法によれば、チャンバー23内の雰囲気圧を上昇させることによって、雰囲気圧と絶縁性シート体15における導電路形成用貫通孔17内の圧力との圧力差により、導電路素子用材料11Aを当該導電路形成用貫通孔17内に高密度に充填することができるので、得られる導電路素子用材料層11B中に気泡が生ずることを防止することができる。
導電路素子用材料層11Bに作用される平行磁場の強度は、例えば平均で0.1〜3T(テスラ)となる大きさが好ましい。
従って、互いに独立した複数の導電路素子11を、導電路素子11それ自体の幅を小さくすることなしに、例えば100μm以下の極めて小さい配置ピッチで形成することができるようになり、接続すべき電極の配置ピッチが極めて小さい被接続体に対しても、所期の電気的接続を確実に達成することができる。
また、厚み方向に対して実質的に均一な開口径を有する導電路形成用貫通孔17を形成することができるので、形成すべき導電路素子11のピッチが小さいものの場合において、導電路素子11が連結して形成されてしまうことを防止するための、異方導電性シートの厚みに関する制限がなくなり、設計の自由度が高くなる。
この異方導電性シート10における導電路素子11の突出部分12は、基端から先端に向かうに従って小径となる形状、例えば錐台状とされている。
導電路素子11における突出部分12の突出高さは、当該突出部分12における異方導電性シート10の厚みの10%以上の大きさであることが好ましく、より好ましくは20%以上の大きさである。このような突出高さを有する突出部分12を形成することにより、小さい加圧力で導電路素子11が十分に圧縮されるため、良好な導電性特性が確実に得られる。
また、突出部分12の突出高さは、当該突出部分12の最短幅(先端面における幅)の100%以下の大きさであることが好ましく、より好ましくは70%以下の大きさである。このような突出高さを有する突出部分12を形成することにより、当該突出部分12が加圧されたときに座屈することがないため、所期の導電性特性が確実に得られる。
具体的には、図10に示されているように、第1の工程により得られた絶縁性シート体15の一面上に露光用マスク20を配置したままの状態において、前述の導電路素子用材料11Aを塗布することにより、絶縁性シート体15における導電路形成用貫通孔17の各々の内部および露光用マスク20における透光用貫通孔21の各々の内部に導電路素子用材料11Aを充填し、これにより、絶縁性シート体15における導電路形成用貫通孔17の各々の内部および露光用マスク20の透光用貫通孔21の各々の内部に導電路素子用材料層11Bを形成する。
そして、図11に示されているように、導電路形成用貫通孔17および露光用マスク20における透光用貫通孔21を含む成形用空間に導電路素子用材料層11Bが形成された絶縁性シート体15および露光用マスク20の積層体を、一対の電磁石25,26の間に配置し、この電磁石25,26を作動させることにより導電路素子用材料層11Bの厚み方向に平行磁場を作用させ、これにより、導電路素子用材料層11B中に分散されていた導電性粒子Pを当該導電路素子用材料層11Bの厚み方向に配向させる。そして、この状態において、導電路素子用材料層11Bの硬化処理を行うことにより、絶縁性シート体15に一体的に設けられた、当該絶縁性シート体15の一面より突出する突出部分12を有する導電路素子11を形成する。
その後、露光用マスク20を除去することにより、図9に示す構成の異方導電性シート10が得られる。
例えば、導電路素子が絶縁性シート体の両面から突出するよう形成された構成のものであってもよい。このような形態の異方導電性シートは、例えば、上記の異方導電性シートの製造工程において、一面上に第1の露光用マスクが配置されたままの状態にある絶縁性シート体の他面にも、第1の露光用マスクと同様の構成を有する第2の露光用マスクをその一面が接するよう配置し、いずれか一方の面を塞いだ状態において、導電路素子用材料を、絶縁性シート体の導電路形成用貫通孔内、第1の露光用マスクの透光用貫通孔内および第2の露光用マスクの透光用貫通孔内に充填することにより、導電路素子用材料層を形成し、この導電路素子用材料層の硬化処理を行うことにより、得ることができる。
図12は、本発明の異方導電性コネクターの一例における構成の概略を示す平面図、図13は、図12に示す異方導電性コネクターの要部を拡大して示す説明用断面図である。 この異方導電性コネクター30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に用いられるものであって、検査対象であるウエハに形成された全ての集積回路における被検査電極が配置された領域に対応して、それぞれ厚み方向に貫通して伸びる複数の開口31Aが形成されたフレーム板31を有する。フレーム板31の開口31Aの各々には、当該開口31Aを塞ぐよう異方導電性シート10が配置され、これらの異方導電性シート10の周縁部が当該フレーム板31の開口縁部に支持されて一体に固定されている。
この例における異方導電性シート10の各々は、1つの導電路素子11を有するものであることの他は、図9に示すものと同様の構成を有し、異方導電性シート10の一面において導電路素子11が突出して形成されている構成のものである。
また、異方導電性コネクター30をバーンイン試験に使用する場合には、フレーム板31を構成する材料としては、線熱膨張係数が検査対象であるウエハを構成する材料の線熱膨張係数と同等若しくは近似したものを用いることが好ましい。具体的には、ウエハを構成する材料がシリコンである場合には、線熱膨張係数が1.5×10-4/K以下、特に、3×10-6〜8×10-6/Kのものを用いることが好ましく、その具体例としては、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アロイなどの金属材料、アラミッド不繊布補強型有機樹脂材料が挙げられる。
また、フレーム板31の厚みは、その形状が維持されると共に、異方導電性シート10を保持することが可能であれば、特に限定されないが、例えば0.03〜1mm、好ましくは0.05〜0.25mmである。
〔第1の工程〕
先ず、検査対象であるウエハに形成された全て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複数の開口31Aが形成されたフレーム板31を作製する。ここで、フレーム板31の開口31A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。
また、各々一面20Aから他面20Bに向かうに従って小径となる厚み方向に伸びる複数の透光用貫通孔21が、形成すべき導電路素子11の配置パターンに対応するパターンに従って形成された露光用マスク20を用意する。
ここに、高分子物質形成材料層16Bは、支持板32の一面および露光用マスク20の一面の両方に形成されていてもよく、露光用マスク20の一面20Aに高分子物質形成材料層16Bを形成する場合には、露光用マスク20の一面20A上における所要の位置に高分子物質形成材料層16Bを露光用マスク20における透光用貫通孔21内に充填した状態で形成しておけばよい。
このようにフレーム板31と2つのスペーサー33,34とを配置して異方導電性シート成形用空間を形成することにより、目的とする形態の異方導電性シート10を確実に形成することができると共に、隣接する異方導電性シート10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異方導電性シート10を確実に形成することができる。
この第2の工程においては、図17に示されているように、露光用マスク20の他面20B側より複数の透光用貫通孔21を介してレーザー光を照射することにより、それぞれ厚み方向に伸びる複数の導電路形成用貫通孔17が形成された絶縁性シート体15を形成し、これにより、当該絶縁性シート体15がフレーム板31の開口31Aを塞ぐよう配置され、当該絶縁性シート体15の周縁部がフレーム板31の開口縁部によって支持されて固定されてなる二次複合体30Bを形成する。
この第3の工程においては、図18に示されているように、第2の工程により得られた二次複合体30Bの一面に、前述の導電路素子用材料11Aを塗布することにより、二次複合体30Bにおける導電路形成用貫通孔21の各々の内部に導電路素子用材料11Aを充填し、これにより、二次複合体30Bにおける導電路形成用貫通孔17の各々の内部に導電路素子用材料層11Bを形成する。
そして、図19に示されているように、導電路素子用材料層11Bが形成された二次複合体30Bを、一対の電磁石25,26の間に配置し、この電磁石25,26を作動させることにより導電路素子用材料層11Bの厚み方向に平行磁場を作用させ、これにより、導電路素子用材料層11B中に分散されていた導電性粒子Pを当該導電路素子用材料層11Bの厚み方向に配向させる。そして、この状態において、導電路素子用材料層11Bの硬化処理を行うことにより、複数の導電路素子11が絶縁性シート体15に一体的に設けられてなる複数の異方導電性シート10を形成する。
その後、露光用マスク20および支持板32を除去することにより、図12および図13に示す異方導電性コネクター30が得られる。
すなわち、上記の異方導電性コネクター30によれば、異方導電性シート10がフレーム板31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31の開口31Aの各々は、検査対象であるウエハに形成された全ての集積回路の被検査電極が配置された電極領域に対応して形成されており、当該開口31Aの各々に配置される異方導電性シート10は面積が小さいものでよいため、個々の異方導電性シート10の形成が容易である。しかも、面積の小さい異方導電性シート10は、熱履歴を受けた場合でも、当該異方導電性シート10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31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、異方導電性シート10の面方向における熱膨張がフレーム板31によって確実に規制される。従って、検査対象が大面積のウエハに形成された多数の集積回路であり、これらの集積回路について一括してバーンイン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。
例えばフレーム板に、検査対象であるウエハに形成された集積回路の中から選択された複数の集積回路における被検査電極が配置された領域に対応して複数の開口が形成され、これらの開口の各々を塞ぐよう複数の異方導電性シートが配置された構成であってもよい。ここで、選択される集積回路の数は、ウエハのサイズ、ウエハに形成された集積回路の数、各集積回路における被検査電極の数などを考慮して適宜選択され、例えば16個、32個、64個、128個である。
また、フレーム板に単一の開口が形成され、当該開口を塞ぐよう単一の異方導電性シートが配置された構成であってもよい。
また、図示したもののように、フレーム板が複数の開口を有するものである場合において、これらの開口に配置される異方導電性シートの各々は、1つの導電路素子を有するものに限定されず、例えば図20に示すように、各々厚み方向に伸びる複数の導電路素子を有するものにより構成されていてもよい。具体的には、この異方導電性コネクター30は、各々厚み方向に伸びる複数の導電路形成用貫通孔17が接続対象体例えば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、弾性高分子物質よりなる絶縁性シート体15と、この絶縁性シート体15の各々の導電路形成用貫通孔17内に一体的に設けられた複数の導電路素子11とを有し、導電路素子11が絶縁性シート体15の一面より突出する突出部分12を有する構成とされている。図12および図13に示すものと同一の構成部材については、便宜上、同一の符号が付してある。
次に、本発明に係る回路装置の電気的検査装置について、多数の集積回路が形成されたウエハを電気的に検査するウエハ検査装置として実施した場合を例に挙げて説明する。
図21は、本発明に係るウエハ検査装置の一例における要部の構成を示す説明用断面図であり、このウエハ検査装置は、それぞれ突起状の被検査電極を有する多数の集積回路が形成されたウエハを電気的に検査するためのものである。
このウエハ検査装置は、図22にも拡大して示すように、一面(図21および図22において下面)に検査対象であるウエハにおける突起状の被検査電極のパターンに対応するパターンに従って多数の検査電極51が配置された検査用回路基板50と、この検査用回路基板50の一面上に配置された、検査対象であるウエハに接触される、例えば図20に示す構成の異方導電性コネクター30とよりなる回路検査用プローブ40を有し、この回路検査用プローブ40の下方位置には、検査対象であるウエハ60が載置されるウエハ載置台65が設けられている。
検査用回路基板50の基材としては、耐熱性を有するものであれば特に限定されず、プリント回路基板の基板材料として通常使用されている種々のものを用いることができ、その具体例としては、ガラス繊維補強型エポキシ樹脂、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、ポリイミド樹脂、アラミッド不繊布補強型エポキシ樹脂、アラミッド不繊布補強型ポリイミド樹脂、アラミッド不繊布補強型ビスマレイミドトリアジン樹脂等の樹脂材料、セラミックス材料、ガラス材料、金属コア材料などを挙げることができるが、バーンイン試験に適用する場合には、その線熱膨張係数が、検査対象であるウエハを構成する材料の線熱膨張係数が同等若しくは近似したものを用いることが好ましい。具体的には、ウエハがシリコンよりなるものである場合には、線熱膨張係数が1.5×10-4/K以下、特に、3×10-6〜8×10-6/Kのものを用いることが好ましい。
先ず、ウエハ載置台65上に、検査対象であるウエハ60が、その被検査電極62が上方を向いた状態でかつ被検査電極62の各々が検査用回路基板50の検査電極51の各々の直下に位置するよう配置される。次いで、例えば検査用回路基板50が適宜の加圧手段によって下方に加圧されることにより、異方導電性コネクター30における異方導電性シート10が、ウエハ60の被検査電極62に接触し、更には被検査電極62によって加圧された状態となる。これにより、異方導電性シート10における導電路素子11は、ウエハ60の被検査電極62の突出高さに応じて厚み方向に圧縮するよう弾性的に変形し、当該異方導電性シート10の導電路素子11には、ウエハ60の被検査電極62と検査用回路基板50の検査電極51との間に、導電性粒子Pによって当該異方導電性シート10の厚み方向に伸びる導電路が形成され、その結果、ウエハ60の被検査極極62と検査用回路基板50の検査電極51との電気的接続が達成される。その後、バーンイン試験を行う場合には、ウエハ60が所定の温度に加熱され、この状態で、当該ウエハ60について所要の電気的検査が実行される。
このウエハ検査装置は、図24にも拡大して示すように、一面(図23および図24において下面)に検査対象であるウエハ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多数の検査電極51が配置された検査用回路基板50と、この検査用回路基板50の一面に配置された異方導電性コネクター30と、この異方導電性コネクター30の一面(図23および図24において下面)に配置されたシート状コネクター70とにより構成された回路検査用プローブ40を有し、この回路検査用プローブ40の下方位置には、検査対象であるウエハ60が載置されるウエハ載置台65が設けられている。
検査用回路基板50は、図21および図22に示すウエハ検査装置における検査用回路基板と同様の構成であり、異方導電性コネクター30は、その異方導電性シート10における導電路素子11が、絶縁性シート体15の両面の各々から突出した状態に形成されていることを除き、図21および図22に示すウエハ検査装置における異方導電性コネクター30と同様の構成である。
そして、シート状コネクター70は、その電極構造体72の各々が異方導電性コネクター30の異方導電性シート10における導電路素子11上に位置するよう配置されている。
また、絶縁性シート71の厚みは、当該絶縁性シート71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72における表面電極部73および裏面電極部74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72における裏面電極部74の径は、短絡部75の径より大きく、かつ、電極構造体72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30における異方導電性シート10の導電路素子11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74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72における短絡部75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30〜65μmである。
すなわち、絶縁性シート71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71に対して、例えばレーザー加工、ドライエッチング加工等によって、当該絶縁性シート71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72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71の貫通孔内に金属層に一体に連結された短絡部75を形成すると共に、当該絶縁性シート71の表面に、短絡部75に一体に連結された突起状の表面電極部73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74を形成して電極構造体72を形成し、以て、シート状コネクター70が得られる。
例えば、検査対象である回路装置は、多数の集積回路が形成されたウエハに限定されるものではなく、半導体チップや、BGA、CSPなどのパッケージICMCMなどの半導体集積回路装置、プリント回路基板などに形成された回路の検査装置に適用することができる。
このような回路検査用プローブ40を有するウエハ検査装置においては、ウエハ60に形成された各集積回路の中から選択された複数の集積回路の被検査電極62に、回路検査用プローブ40を電気的に接続して検査を行い、その後、他の集積回路の中から選択された複数の集積回路の被検査電極62に、回路検査用プローブ40を電気的に接続して検査を行う工程を繰り返すことにより、ウエハ60に形成された全ての集積回路の電気的検査を行うことができる。
〔導電路素子用材料の調製〕
高分子物質形成用材料である付加型液状シリコーンゴム10gに対して、下記の導電性粒子を体積分率で30%となる割合で添加して混合し、その後、減圧による脱泡処理を施すことにより、導電路素子用材料を調製した。
導電性粒子としては、平均粒子径10μmのニッケル粒子を芯粒子とし、この芯粒子に、その重量の30重量%となる被覆量で金を化学メッキにより被覆したものを用いた。
厚みが18μmの銅よりなるマスク基材(縦方向の寸法が230mm、横方向の寸法が230mm)の一面にレジスト層を形成し、縦方向の寸法が220μm、横方向の寸法が75μmの開口が、横方向に100μmのピッチで、縦方向に6.34mmの離間距離で並ぶよう形成されたポジフィルムマスクを、このマスク基材の一面に配置して露光処理を行った後、現像処理を行うことにより、レジスト層にパターン孔を形成し、その後、当該マスク基材の一面側から、塩化第二鉄を主成分とする45℃のエッチング液でスプレーエッチング処理を施すことにより、多数の透光用貫通孔を形成し、その後、レジスト層を除去することにより、露光用マスクを得た。
この露光用マスクにおける透光用貫通孔は、一面における開口が縦方向の寸法が220μm、横方向の寸法が75μmであり、他面における開口が縦方向の寸法が200μm、横方向の寸法が60μm(開口径比が0.8)の略四角錐台状の内部空間を形成する形状を有する。また、透光用貫通孔の総数は19650個であり、横方向に100μmのピッチで、縦方向に6.34mmの離間距離で並ぶ状態とされている。
上記のようにして得られた露光用マスクを、その一面が厚みが100μmである付加型液状シリコーンゴムの硬化物よりなる絶縁性シート基材の一面に接するよう配置し、レーザー加工機「Impact L−500」(住友重機械工業(株)製)によって、当該露光用マスクの他面側より複数の透光用貫通孔を介してレーザー光を下記の条件で照射することにより、各々厚み方向に貫通して伸びる複数の導電路形成用貫通孔を有する絶縁性シート体を形成した。
絶縁性シート体における導電路形成用貫通孔は、一面から他面に向かうに従って小径となる略四角錐台状であり、一面における開口径の大きさaが最大であり、一面における開口径の大きさaと他面における開口径の大きさbとの開口径比a/bが1.2であった。
・レーザー種:TEA−CO2
・周波数(1秒あたりのパルス数):50Hz
・パターン(ビーム幅):0.9×1.9mm
・走査速度(レーザー加工機におけるステージ移動速度):814mm/min
・電圧(励起電圧):20kV
・エネルギー密度(単位面積当たりのレーザー照射エネルギー):11J/cm2
・スキャン回数:4回
その後、導電路素子用材料層が導電路形成用貫通孔の各々に形成された絶縁性シート体を、ヒーターを具えた一対の電磁石の間に配置し、この電磁石を作動させることにより、導電路素子用材料層の厚み方向に平均で2.2T(テスラ)の平行磁場を作用させながら、100℃で1時間の加熱処理を行うことにより、導電路素子用材料層を硬化させて絶縁性シート体の導電路形成用貫通孔に一体に設けられてなる導電路素子を形成し、以って、図1に示す構成の異方導電性シートを製造した。以下、この異方導電性シートを「異方導電性シート(A)」という。
実施例1において、絶縁性シート体の一面に露光用マスクを配置したままの状態で、露光用マスクの他面に導電路素子用材料を塗布することにより、絶縁性シート体における導電路素子形成用貫通孔の各々の内部および露光用マスクの透光用貫通孔の各々の内部に導電路素子形成材料層を形成し、当該導電路形成材料層の硬化処理を行うことにより、絶縁性シート体の導電路形成用貫通孔に一体に設けられた、絶縁性シート体の一面より突出する突出部分を有する導電路素子を形成することの他は実施例1と同様にして、図9に示す構成を有する異方導電性シートを製造した。以下、この異方導電性シートを「異方導電性シート(B)」という。
また、異方導電性シート(A)および異方導電性シート(B)の各々を、導電路素子1個当たりの荷重が5gとなるよう厚み方向に加圧し、この状態で、当該導電路素子の電気抵抗を測定したところ、異方導電性シート(A)および異方導電性シート(B)のいずれのものも、60mΩであり、良好な加圧導電性が得られることが確認された。
実施例1において、露光用マスクをその他面が絶縁性シート基材の一面に接するよう配置した状態で配置し、露光用マスクの一面側より複数の透光用貫通孔を介してレーザー光を照射することにより、導電路素子形成用貫通孔を形成したことの他は実施例1と同様にして比較用の異方導電性シートを製造した。
得られた比較用の異方導電性シートは、一面における導電路素子の形状が縦200μm、横60μmであり、他面における導電路素子の形状が縦240μm、横100μmである一面から他面に向かって拡がるテーパー状(四角錐台状)のものである。
得られた比較用の異方導電性シートについて、隣接する導電路素子間の電気抵抗を測定したところ、0.3〜10Ωであり、隣接する導電路素子間に十分な絶縁性が得られないものであることが確認された。また、隣接する導電路素子間の絶縁性シート体部分を観察したところ、異方導電性シートの他面において、導電路素子同士が連結して形成されている個所が存在しており、各々の導電路素子を互いに独立して構成することができず、回路装置の電気的検査の使用に供さないものであることが確認された。
〔評価用ウエハの作製〕
図26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(60)上に、それぞれ寸法が8mm×8mmの正方形の集積回路を合計で393個形成した。ウエハ(60)に形成された集積回路(L)の各々は、図27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28に示すように、それぞれ縦方向(図28において上下方向)の寸法が200μmで横方向(図28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(62)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(60)全体の被検査電極(62)の総数は19650個であり、全ての被検査電極は、当該ウエハ(60)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「評価用ウエハW1」という。
また、集積回路(L)における50個の被検査電極(62)について、引き出し電極を形成せず、被検査電極の各々が互いに電気的に絶縁されていること以外は、評価用ウエハW1と同様の構成の393個の集積回路(L)をウエハ(60)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「評価用ウエハW2」という。
(1)フレーム板の作製:
図29および図30に示す構成に従い、下記の条件により、評価用ウエハW1における各被検査電極領域に対応して形成された393個の異方導電性シート形成用の開口(31A)を有する直径が8インチのフレーム板(31)を合計で20枚作製した。
このフレーム板の材質は、42アロイ(飽和磁化1.7Wb/m2 ,線熱膨張係数6.2×10-6/K)で、その厚みは0.06mmである。
異方導電性シート形成用の開口の各々は、その横方向(図29および図30において左右方向)の寸法が5000μmで縦方向(図29および図30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性シート形成用の開口の間の中央位置には、直径が1000μmの円形の空気流入孔(31B)が形成されている。
下記の条件により、各々、評価用ウエハW1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異方導電性シート成形用の上側スペーサーおよび下側スペーサーを作製した。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1400μmである。
厚みが18μmの銅よりなるマスク基材(縦方向の寸法が230mm、横方向の寸法が230mm)の一面にレジスト層を形成し、縦方向の寸法が220μm、横方向の寸法が75μmの開口が、横方向に100μmのピッチで、縦方向に6.34mmの離間距離で並ぶよう形成されたポジフィルムマスクを、このマスク基材の一面に配置して露光処理を行った後、現像処理を行うことにより、レジスト層にパターン孔を形成し、その後、当該マスク基材の一面側から、塩化第二鉄を主成分とする45℃のエッチング液でスプレーエッチング処理を施すことにより、多数の透光用貫通孔を形成し、その後、レジスト層を除去することにより、露光用マスクを得た。
この露光用マスクにおける透光用貫通孔は、一面における開口が縦方向の寸法が220μm、横方向の寸法が75μmであり、他面における開口が縦方向の寸法が200μm、横方向の寸法が60μmの四角錐台状の内部空間を形成する形状を有する。また、透光用貫通孔の総数は19650個であり、横方向に100μmのピッチで、縦方向に6.34mmの離間距離で並ぶ状態とされている。
〔異方導電性コネクター(A1)〜(A10)の作製〕
上記のフレーム板、スペーサー、露光用マスクを用い、以下のようにしてフレーム板に異方導電性シートを形成した。
付加型液状シリコーンゴム100重量部に、導電性粒子375重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導電路素子用材料を調製した。ここで、導電性粒子としては、平均粒子径10μmのニッケル粒子を芯粒子とし、この芯粒子に、その重量の30重量%となる被覆量で金を化学メッキにより被覆したものを用いた。
また、付加型液状シリコーンゴムとしては、A液の粘度が250Pa・sで、B液の粘度が250Pa・sである二液型のものであって、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のものを用いた。
(イ)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。
(ロ)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。
(ハ)シリコーンゴム硬化物の引裂強度:
上記(ロ)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。
(ニ)デュロメーターA硬度:
上記(ハ)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。
先ず、厚みが250μmの42アロイよりなる裏面支持板(縦方向の寸法が230mm、横方向の寸法が230mm)上に印刷マスクを配置し、上記付加型液状シリコーンゴムよりなる高分子物質形成材料を印刷法によって塗布することにより、裏面支持板の一面上における、フレーム板の異方導電性シート形成用の開口に対応する位置に、高分子物質形成材料層を形成した。高分子物質材料層形成用の印刷マスクとしては、厚みが150μmの鉄よりなるマスク基板(縦方向の寸法が230mm、横方向の寸法が230mm)の、フレーム板の異方導電性シート形成用の開口に対応する位置に、複数の貫通孔が形成されてなるものであって、各々の貫通孔は、その横方向の寸法が5800μmで、縦方向の寸法が600μmのものである。
次いで、高分子物質形成材料層が形成された裏面支持板を、厚みが6mmの鉄よりなる平板状の下側加圧板上に配置し、この裏面支持板上に、フレーム板を下側スペーサーを介して位置合わせして配置すると共に上側スペーサーをフレーム板上に位置合わせして配置し、さらに、露光用マスクをその透光用貫通孔における開口径が大きい一面、すなわち、透光用貫通孔を形成するに際してレジスト層を形成した面が上側スペーサーの一面に接するよう配置し、露光用マスクの他面上に、上側加圧板を離型フィルムを介して配置し、これらを積層方向に加圧することにより、異方導電性シートの成形用空間に高分子物質材料を充填して目的とする形態の高分子物質形成材料層を形成する。ここで、離型フィルムとしては、厚みが50μmで、縦方向の寸法が230mm、横方向の寸法が230mmのテフロン(登録商標)フィルムを用いた。
この状態において、100℃の温度で90分間の加熱処理を行うことにより、高分子物質形成材料層を硬化させてフレーム板の開口部の各々に絶縁性シート基材を形成し、その後、上側加圧板、下側加圧板および離型フィルムを除去することにより、一次複合体を得た。
上記のようにして得られた一次複合体を、CO2 レーザー加工機「Impact L−500」(住友重機械工業(株)製)の加工ステージ上に配置し、一次複合体における露光用マスクの他面側からレーザー光を下記の条件で照射することにより、フレーム板の開口部の各々に設けられた絶縁性シート基材に、複数の導電路素子形成用貫通孔を形成し、その後、裏面支持板を剥離することにより、二次複合体を得た。
上記のようにして得られた二次複合体を、真空印刷機のチャンバー内における印刷加工台上にシール用ゴムシートを介して配置し、さらに、二次複合体上に、上記の印刷マスクを位置あわせして配置した後、真空印刷機のチャンバー内を1×10-4atmに減圧し、この状態において、導電路素子用材料をスクリーン印刷により塗布した後、チャンバー内の雰囲気圧を上昇させて常圧にすることにより、導電路素子用材料を導電路素子形成用貫通孔の内部空間および露光用マスクの透光用貫通孔の内部空間に充填し、その後、印刷マスクを除去し、露光用マスク上に余剰に残留している導電性ペースト材料をスキージを用いて除去することにより、導電路素子用材料層を形成した。
その後、導電路素子成形用空間に導電路素子用材料層が形成された二次複合体を、その一面および他面に配置された、各々、厚さが6mmの鉄よりなる上側加圧板および下側加圧板によって支持した状態において、ヒーターを具えた一対の電磁石の間に配置し、この電磁石を作動させることにより、導電路素子用材料層の厚み方向に平均で2.2T(テスラ)の平行磁場を作用させながら、2.3kg/cm2 の押圧力で加圧すると共に100℃で1時間の加熱処理を行うことにより、導電性粒子を厚さ方向に並ぶよう配向させると共に導電路素子形成用材料層を硬化させて導電路素子が絶縁性シート体に一体に設けられてなる異方導電性シートを形成し、以って、本発明に係る異方導電性コネクターを製造した。
異方導電性シートの各々には、評価用ウエハW1における被検査電極に対応する50個の導電路素子が100μmのピッチで横方向に一列に配列されており、導電路素子の各々は、厚みが118μmであり、横方向の寸法が60μm、縦方向の寸法が200μmの断面四角形の四角柱状である。また、導電路素子の各々を相互に絶縁する絶縁性シート体部分の厚みは100μmであり、導電路素子の厚みT2に対する絶縁性シート体部分の厚みT1の比(T2/T1)が1.18である。また、異方導電性シートの各々におけるフレーム板に支持された部分の厚み(二股部分の一方の厚み)は20μmである。
上記の異方導電性コネクター(A1)〜(A10)の作製工程において、露光用マスクをその透光用貫通孔における開口径が小さい他面、すなわち、透光用貫通孔を形成するに際してレジスト層を形成した面の反対側の面が、上側スペーサーの一面に接するよう配置し、一次複合体を形成したことの他は、異方導電性コネクター(A1)〜(A10)の作製工程と同様にして合計で10枚の比較用の異方導電性コネクターを作製した。以下、これらの異方導電性コネクターを比較用の異方導電性コネクター(B1)〜異方導電性コネクター(B10)とする。
得られた比較用の異方導電性コネクター(B1)〜(B10)における異方導電性シートについて具体的に説明すると、異方導電性シートの各々は、横方向の寸法が6000μm、縦方向の寸法が1200μmのものであり、評価用ウエハW1における被検査電極に対応する50個の導電路素子が100μmのピッチで横方向に一列に配列されており、導電路素子の各々は、厚みが118μmであり、横方向の寸法が約70〜80μmの範囲内、縦方向の寸法が210〜220μmの範囲内にある断面形状を有する。また、導電路素子の各々を相互に絶縁する絶縁性シート体部分の厚みは100μmであり、導電路素子の厚みT2に対する絶縁性シート体部分の厚みT1の比(T2/T1)が1.18である。また、異方導電性シートの各々におけるフレーム板に支持された部分の厚み(二股部分の一方の厚み)は20μmである。
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、評価用ウエハ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T」という。
以下のようにして、異方導電性コネクター(A1)〜異方導電性コネクター(A10)および比較用の異方導電性コネクター(B1)〜異方導電性コネクター(B10)について、初期導電特性の評価を行った。
すなわち、評価用ウエハW1を試験台に配置し、この評価用ウエハ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評価用ウエハ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、この異方導電性コネクター上に、検査用回路基板T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Tを下方に58.95kgの荷重(接続用導電部1個当たりに加わる荷重が平均で3g)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個の検査電極と評価用ウエハW1の引出し電極との間の電気抵抗を、接続用導電部における電気抵抗(以下、「導通抵抗」という。)として順次測定し、導通抵抗が1Ω未満である接続用導電部の割合を算出した。
また、評価用ウエハW2を試験台に配置し、この評価用ウエハ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評価用ウエハ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、この異方導電性コネクター上に、検査用回路基板T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T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。そして、室温(25℃)下において、検査用回路基板Tにおける隣接する2つの検査電極の間の電気抵抗を、隣接する2つの接続用導電部(以下、「導電部対」という。)の間の電気抵抗(以下、「絶縁抵抗」という。)として順次測定し、絶縁抵抗が10MΩ以上である導電部対の割合を算出した。
以上、結果を表1に示す。
これに対して、比較用の異方導電性コネクター(B1)〜(B10)においては、隣接する導電路素子間に十分な絶縁性が得られないものであることが確認された。また、隣接する導電路素子間の絶縁性シート体部分を観察したところ、導電路素子同士が連結して形成されている個所が存在しており、各々の導電路素子を互いに独立して構成することができないものであることが確認された。
11 導電路素子 11A 導電路素子用材料
11B 導電路素子用材料層
12 突出部分 12A 突出部分形成部
15 絶縁性シート体 16 絶縁性シート基材
16A 高分子物質形成材料層 16B 高分子物質形成材料層
17 導電路形成用貫通孔
20 露光用マスク
20A 一面 20B 他面
21 透光用貫通孔
23 チャンバー 24 印刷用マスク
25,26 電磁石
30 異方導電性コネクター
30A 一次複合体 30B 二次複合体
31 フレーム板 31A 開口
31B 空気流入孔 32 支持板
33 上面側スペーサー 33A 開口
34 下面側スペーサー 34A 開口
35 上面側加圧板 36 下面側加圧板
37 離型フィルム
40 回路検査用プローブ
50 検査用回路基板
51 検査電極 52 接続端子
53 内部配線 60 ウエハ
62 被検査電極 65 ウエハ載置台
70 シート状コネクター
71 絶縁性シート 72 電極構造体
73 表面電極部 74 裏面電極部
75 短絡部
L 集積回路 A 被検査電極領域
80 上型 85 下型
81,86 基板 82,87 強磁性体層
83,88 非磁性体層
84 スペーサー 90 シート成形材料層
91 導電路形成部 92 絶縁部
93 偏在型異方導電性エラストマーシート
95 露光用マスク
95A 一面 95B 他面
96 透光用貫通孔
96A 内壁面
97 絶縁性シート基材
97A 一面 97B 他面
98 導電路形成用貫通孔
98A 極大部
P 導電性粒子
Claims (21)
- 各々厚み方向に伸びる複数の導電路形成用貫通孔が形成された、弾性高分子物質よりなる絶縁性シート体と、この絶縁性シート体の各々の導電路形成用貫通孔内に一体的に設けられた導電路素子とを有する異方導電性シートであって、
前記絶縁性シート体における導電路形成用貫通孔は、各々一面から他面に向かうに従って小径となる複数の透光用貫通孔が、形成すべき導電路素子のパターンに対応するパターンに従って形成された露光用マスクを用い、当該露光用マスクの他面側から当該露光用マスクの透光用貫通孔を介してレーザー光を照射することにより、形成されたものであることを特徴とする異方導電性シート。 - 導電路素子は絶縁性シート体の一面より突出する突出部分を有することを特徴とする請求項1に記載の異方導電性シート。
- 導電路素子の突出部分は、その形状が基端から先端に向かうに従って小径となるテーパー状のものであることを特徴とする請求項2に記載の異方導電性シート。
- 各々一面から他面に向かうに従って小径となる厚み方向に伸びる複数の透光用貫通孔が、形成すべき導電路素子のパターンに対応するパターンに従って形成された露光用マスクを用意し、この露光用マスクを、弾性高分子物質よりなる絶縁性シート基材の一面上に当該露光用マスクの一面が当該絶縁性シート基材の一面に接するよう配置し、当該露光用マスクの他面側より当該露光用マスクの透光用貫通孔を介してレーザー光を照射することにより、それぞれ厚み方向に伸びる複数の導電路形成用貫通孔が形成されてなる絶縁性シート体を形成する第1の工程と、
当該絶縁性シート体における各々の導電路形成用貫通孔内に、硬化されて弾性高分子物質となる高分子物質形成材料中に導電性粒子が分散されてなる導電路素子用材料を充填することにより、絶縁性シート体における各々の導電路形成用貫通孔内に導電路素子用材料層を形成し、当該導電路素子用材料層の硬化処理を行うことにより、当該絶縁性シート体に一体的に設けられた導電路素子を形成する第2の工程と
を有することを特徴とする異方導電性シートの製造方法。 - 露光用マスクを絶縁性シート体の一面上に配置したままの状態において、前記導電路素子用材料を絶縁性シート体における導電路形成用貫通孔および露光用マスクにおける透光用貫通孔内に充填して導電路素子用材料層を形成し、当該導電路素子用材料層の硬化処理を行うことにより、絶縁性シート体の一面より外方に突出し、基端から先端に向かうに従って小径となる形状の突出部分を有する導電路素子を形成することを特徴とする請求項4に記載の異方導電性シートの製造方法。
- レーザー光が炭酸ガスパルスレーザー装置によるものであることを特徴とする請求項4または請求項5に記載の異方導電性シートの製造方法。
- 露光用マスクとして、厚みが5〜100μmであるものが用いられることを特徴とする請求項4〜請求項6のいずれかに記載の異方導電性シートの製造方法。
- 露光用マスクとして、一面における開口径r1と、他面における開口径r2との開口径比r2/r1が0.2〜0.98であるものが用いられることを特徴とする請求項4〜請求項7のいずれかに記載の異方導電性シートの製造方法。
- 露光用マスクとして、金属よりなるものが用いられることを特徴とする請求項4〜請求項8のいずれかに記載の異方導電性シートの製造方法。
- 開口を有するフレーム板と、このフレーム板の開口を塞ぐよう配置され、当該フレーム板の開口縁部によって支持された請求項1〜請求項3のいずれかに記載の異方導電性シートとを具えてなることを特徴とする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異方導電性コネクターであって、
検査対象であるウエハに形成された全ての集積回路における被検査電極が配置された領域に対応して複数の開口が形成されたフレーム板と、それぞれ前記フレーム板の開口を塞ぐよう配置され、当該フレーム板の開口縁部によって支持された複数の異方導電性シートとを具えてなり、前記異方導電性シートが請求項1〜請求項3のいずれかに記載のものであることを特徴とする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異方導電性コネクターであって、
検査対象であるウエハに形成された集積回路の中から選択された複数の集積回路における被検査電極が配置された領域に対応して複数の開口が形成されたフレーム板と、それぞれ前記フレーム板の開口を塞ぐよう配置され、当該フレーム板の開口縁部によって支持された複数の異方導電性シートとを具えてなり、前記異方導電性シートが請求項1〜請求項3のいずれかに記載のものであることを特徴とする異方導電性コネクター。 - 開口が形成されたフレーム板を用意し、このフレーム板の開口およびそれらの周縁部に、硬化されて弾性高分子物質となる高分子物質形成材料層を形成し、当該高分子物質形成材料層の硬化処理を行うことにより、フレーム板の開口を塞ぐよう形成された弾性高分子物質よりなる絶縁性シート基材が当該フレーム板の開口縁部によって支持されてなる一次複合体を形成する第1の工程と、
各々一面から他面に向かって小径となる厚み方向に伸びる複数の透光用貫通孔が形成すべき導電路素子のパターンに対応するパターンに従って形成された露光用マスクの他面側より当該露光用マスクの透光用貫通孔を介してレーザー光を照射することにより、フレーム板の開口を塞ぐよう形成された、各々厚み方向に伸びる複数の導電路形成用貫通孔が形成された絶縁性シート体が、当該フレーム板の開口縁部によって支持されてなる二次複合体を形成する第2の工程と、
当該二次複合体における各々の導電路形成用貫通孔内に、硬化されて弾性高分子物質となる高分子物質形成材料中に導電性粒子が分散されてなる導電路素子用材料を充填することにより導電路素子用材料層を形成し、当該導電路素子用材料層の硬化処理を行うことにより、導電路素子が絶縁性シート体の導電路素子形成用貫通孔に一体的に設けられてなる異方導電性シートを形成する第3の工程と
を有することを特徴とする異方導電性コネクターの製造方法。 - 露光用マスクとして、厚みが5〜100μmであるものが用いられることを特徴とする請求項13に記載の異方導電性コネクターの製造方法。
- 露光用マスクとして、一面における開口径r1と、他面における開口径r2との開口径比r2/r1が0.2〜0.98であるものが用いられることを特徴とする請求項13または請求項14に記載の異方導電性コネクターの製造方法。
- 露光用マスクとして、金属よりなるものが用いられることを特徴とする請求項13〜請求項15のいずれかに記載の異方導電性コネクターの製造方法。
- 検査対象である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上に配置された、請求項1〜請求項3のいずれかに記載の異方導電性シートまたは請求項10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回路検査用プローブ。
- 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回路検査用プローブであって、
検査対象であるウエハに形成された全ての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上に配置された、請求項11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回路検査用プローブ。 - 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回路検査用プローブであって、
検査対象であるウエハに形成された集積回路の中から選択された複数の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上に配置された、請求項12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回路検査用プローブ。 - 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、検査用回路基板における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、異方導電性コネクター上に配置されていることを特徴とする請求項18または請求項19に記載の回路検査用プローブ。
- 請求項17〜請求項20のいずれかに記載の回路検査用プローブを具えてなることを特徴とする回路装置の電気的検査装置。
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