JP4655742B2 - シート状プローブおよびその応用 - Google Patents
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Description
然るに、被検査回路装置が多数の集積回路が形成されたウエハである場合において、ウエハを検査するための検査用プローブを作製する場合には、非常に多数の検査電極を配列することが必要となるので、検査用プローブは極めて高価なものとなり、また、被検査電極のピッチが小さい場合には、検査用プローブを作製すること自体が困難となる。
このプローブカードにおいては、一面に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多数の検査電極86を有する検査用回路基板85が設けられ、この検査用回路基板85の一面上に、異方導電性シート80を介してシート状プローブ90が配置されている。
先ず、図35(a)に示すように、絶縁性シート91の一面に金属層92が形成されてなる積層体90Aを用意し、図35(b)に示すように、絶縁性シート91にその厚み方向に貫通する貫通孔98Hを形成する。
そして、このような検査用プローブによれば、ウエハが検査用プローブによって押圧されたときに、ウエハの反りの大きさに応じて異方導電性シート80が変形するため、ウエハにおける多数の被検査電極の各々に対して良好な電気的接続を確実に達成することができる。
上記のシート状プローブ90の製造方法における短絡部98および表面電極部96を形成する工程においては、電解メッキによるメッキ層が等方的に成長するため、図36に示すように、得られる表面電極部96においては、表面電極部96の周縁から短絡部98の周縁までの距離Wは、表面電極部96の突出高さhと同等の大きさとなる。
そのため、被検査回路装置における被検査電極が微小で極めて小さいピッチで配置されてなるものである場合には、隣接する電極構造体95間の離間距離を十分に確保することができず、その結果、得られるシート状プローブ90においては、絶縁性シート91による柔軟性が失われるため、被検査回路装置に対して安定した電気的接続を達成することが困難となる。
これは、短絡部98の径(断面形状が円形でない場合には、最短の長さを示す。)rを小さくする、すなわち絶縁性シート91の貫通孔98Hの径を小さくすることにより表面電極部96の径を小さくする方法であるが、前者の手段によって得られるシート状プローブにおいては、被検査電極に対して安定な電気的接続を確実に達成することが困難となる。
このような問題を解決するため、特許文献5および特許文献6において、それぞれ基端から先端に向かって小径となるテーパ状の表面電極部を有する多数の電極構造体が配置されてなるシート状プローブが提案されている。
図37(a)に示すように、絶縁性シート91の表面にレジスト膜93Aおよび表面側金属層92Aがこの順で形成され、絶縁性シート91の裏面に裏面側金属層92Bが積層されてなる積層体90Bを用意する。
次いで、図37(c)に示すように、この積層体90Bにおける表面側金属層92Aを電極としてメッキ処理することにより、電極構造体形成用凹所90Kに金属を充填して表
面電極部96および短絡部98を形成する。
図38(a)に示すように、形成すべきシート状プローブにおける絶縁性シートより大きい厚みを有する絶縁性シート材91Aの表面に表面側金属層92Aが形成され、絶縁性シート材91Aの裏面に裏面側金属層92Bが積層されてなる積層体90Cを用意する。
このようなシート状プローブ90によれば、表面電極部96がテーパ状のものであるため、径が小さくて突出高さが高い表面電極部96を、隣接する電極構造体の表面電極部96との離間距離が十分に確保された状態で形成することができると共に、電極構造体95の各々の表面電極部96は、積層体に形成された電極構造体形成用凹所90Kをキャビティとして成形されるため、表面電極部96の突出高さのバラツキが小さい電極構造体95が得られる。
いものであるため、電極構造体が絶縁性シートの裏面から脱落してしまい、シート状プローブを実際上使用することは困難である。
この問題点を解決するために、例えば特許文献7に示される電極構造体における表面電極部側に保持部を有し、電極構造体が絶縁性シートの裏面から脱落することを防止したシート状プローブが提案されている。
図41(a)に示すように、表面側金属層92A、絶縁性シート11、第1の裏面側金属層92C、絶縁層18B、第2の裏面側金属層92Bからなる5層の積層材料を用意する。
そして第1の裏面側金属層92Cの貫通孔を通じて絶縁性シート11にエッチングを行い貫通孔の底部に表面側金属層92Aを露出させる。
そして、第1の裏面側金属層92Cをエッチング処理して保持部92Dを形成するとともに、第2の裏面側金属層92Bをエッチング処理してその一部を除去することにより、裏面電極部97および支持部92Eを形成し、図41(e)に示したようにシート状プローブ90が得られる。
そのため、微細ピッチで高密度な電極構造体を有するシート状プローブを製造する場合、図38(e)に示したように、絶縁性シートの厚みが大きくなると積層体90Cの裏面側の隣接する開口部92H間に絶縁部92Nを確保する必要性から開口部92Hの径を大きくできないので、そのため絶縁性シートの厚みが大きくなると、電極構造体形成用凹所
90Kの先端径92Tが小さくなり、表面側金属層92Aに接しない電極構造体形成用凹所90Kが形成されてしまう場合があった。
しかしながら、上記のシート状プローブの製造方法においては、先端部の径の調整が裏面側の開口部径により調整することになるが、積層体の厚みにより裏面側の開口部径の調節が制限され、とくに微小、微細ピッチで高密度のシート状プローブの製造において所望する先端部径の電極構造体を構成することが困難になる場合があった。
絶縁性シート91とリング状の支持板99とを接着する場合、熱硬化性などの接着剤100を50〜100μm程度の厚さに塗布してこれらを重ね合わせた後に、加圧用の金属板などを上側から積層して加圧しながら硬化させているが、過大な圧力を負荷すると接着剤が支持板99から大きくはみだしてしまう。
例えば、ウエハ被検査電極の高さバラツキが5μm、シート状プローブの電極構造体の高さバラツキが5μmあると、この他に異方導電性シートの厚みバラツキなどもあり、上記の接着剤100によるシート状プローブの周縁部の高さバラツキが加わると、上記したような厚みの小さい異方導電性シートではその弾性によりプローブカードおよびウエハの高さバラツキを吸収し切れなくなり、加圧しても、ウエハにおける例えば10,000点以上にもなる多数の被検査電極のそれぞれに対して導通を得ることが困難になる。
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、
本発明の第1の目的は、径が小さい表面電極部を有する電極構造体を形成することが可能で、小さいピッチで電極が形成された回路装置に対しても安定な電気的接続状態を確実に達成することができ、しかも、電極構造体が絶縁層から脱落することがなくて高い耐久性が得られるシート状プローブを提供することにある。
本発明の第5の目的は、上記のプローブカードを備えた回路装置の検査装置を提供することにある。
被検査対象である各集積回路の対応する各位置に貫通孔が形成された多孔膜と、
前記多孔膜に形成された貫通孔の周縁部に支持された接点膜と、
を少なくとも備え、
前記接点膜は、柔軟な樹脂からなる絶縁層に複数の電極構造体が貫通形成されてなるシート状プローブであって、
前記シート状プローブは、
前記電極構造体の各々が、下端に鍔が周設された截頭円錐形状を二段重ねたような形態であって、
前記絶縁層の表面に露出し、前記絶縁層の表面から突出する突起状の表面電極部と、
前記表面電極部の下端の周面から連続して前記絶縁層の表面に沿って外方に放射状に伸びる円形リング板状の保持部と、
前記保持部の下端から連続し前記絶縁層の裏面までその厚み方向に貫通して伸びる短絡部と、
前記短絡部の下端の周面から連続し前記絶縁層の裏面に露出されるとともに、前記絶縁層の裏面に沿って外方に伸びる矩形の平板状の裏面電極部と、
を備え、
前記表面電極部が、その下端から上端に向かうに従って小径となるテーパ状に形成され、
前記短絡部が、前記絶縁層の裏面から表面に向かうに従って小径となるテーパ状に形成され、
さらに、前記絶縁層を支持する支持体と、
を備えることを特徴とする。
前記多孔膜は、
その周縁部にリング状の支持板が接着固定されており、
前記多孔膜と前記リング状の支持板とは、
これらが互いに接した状態で、多孔膜内部に含浸された接着剤によって接着固定されていることを特徴とする。
前記多孔膜が、
有機繊維からなるメッシュもしくは不織布であることを特徴とする。
前記シート状プローブが、
ウエハに形成された複数の集積回路について、
該集積回路の電気検査をウエハの状態で行うために用いられることを特徴とする。
検査対象である回路装置とテスターとの電気的接続を行うためのプローブカードであって、
検査対象である回路装置の被検査電極に対応して複数の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コネクターと、
この異方導電性コネクター上に配置された上記のシート状プローブと、
を備えてなることを特徴とする。
検査対象である回路装置が多数の集積回路が形成されたウエハであり、
異方導電性コネクターは、
検査対象であるウエハに形成された全ての集積回路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複数の開口が形成されたフレーム板と、
このフレーム板の各開口を塞ぐよう配置された異方導電性シートと、
を有してなることを特徴とする。
検査対象である回路装置が多数の集積回路が形成されたウエハであり、
異方導電性コネクターは、
検査対象であるウエハに形成された全ての集積回路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複数の開口が形成されたフレーム板と、
このフレーム板の各開口を塞ぐよう配置された異方導電性シートとを有してなることを特徴とする。
上記のプローブカードを備えてなることを特徴とする。
いピッチで電極が形成された回路装置に対しても安定な電気的接続状態を確実に達成することができ、しかも、多数の回路装置の検査を行う場合でも、長期間にわたって信頼性の高い検査を実行することができる。
<シート状プローブ>
図1は、本発明のシート状プローブの他の実施形態を示した図であり、図1(a)は平面図、図1(b)はX−X線による断面図、図2は、図1のシート状プローブにおける接点膜を拡大して示した平面図、図3は、本発明に係るシート状プローブにおける構造を示す説明用断面図、図4は、本発明に係るシート状プローブの電極構造体を拡大して示す説明用断面図である。
このシート状プローブ10は、図1(a)に示したように、被検査対象であるウエハ上の各集積回路に対応する各位置に貫通孔が形成された支持体25を有し、この貫通孔内には接点膜9が配置されている。
図1(b)に示したように、この支持部22は、支持体25の上に絶縁膜からなる接点膜9が形成され、この支持体25によって接点膜9が支持されている。
即ち、絶縁層18Bの厚み方向に延びる複数の電極構造体15が、検査対象であるウエハの被検査電極に対応するパターンに従って絶縁層18Bの面方向に互いに離間して配置されている。
絶縁層18Bとしては、絶縁性を有する柔軟なものであれば特に限定されるものではなく、例えばポリイミド樹脂、液晶ポリマー、ポリエステル、フッ素系樹脂などよりなる樹脂シート、繊維を編んだクロスに上記の樹脂を含浸したシートなどを用いることができる。
また、絶縁層18Bの厚みdは、絶縁層18Bが柔軟なものであれば特に限定されないが、5〜100μmであることが好ましく、より好ましくは10〜50μmである。
支持体25となる第2の裏面側金属層17Aを構成する金属としては、鉄、銅、ニッケル、チタンまたはこれらの合金若しくは合金鋼を用いることができる。
この厚みが過小である場合には、シート状プローブを支持する支持体として必要な強度が得られないことがある。
この場合、支持体25の各々の開口部26に電極構造体15を保持する柔軟な接点膜9が互いに独立した状態(図11(a))、部分的に独立した状態(図11(b))で配置される。
また、表面電極部16の基端における径R1に対する突出高さhの比h/R1は、0.2〜0.8であることが好ましく、より好ましくは0.25〜0.6である。
表面電極部16の突出高さhの高さは、接続すべき電極に対して安定な電気的接続を達成することができる点で、12〜50μmであることが好ましく、より好ましくは15〜30μmである。
また、保持部19の径R6は、電極構造体15のピッチの30〜70%であることが好ましく、より好ましくは40〜60%である。
また、本発明のシート状プローブ10においては、図5に示したように、支持体25によって絶縁層18Bを支持する構造の他、絶縁層18B中に多孔膜24を有する構造も可能であり、この構造は、図6から図9に示した通りである。
また、図6(b)に示したように、この支持部22では、樹脂製の絶縁層18Bが多孔膜24内部に入り込んだ一体化構造が形成され、この一体化された部分で接点膜9が支持されている。
また、これらのシート状プローブ10の周縁部には、剛性を有する平板リング状の支持板2が設けられている。
このリング状の支持板2の材料としては、インバー、スーパー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、コバール、42アロイなどの低熱膨張金属材料、アルミナ、炭化珪素、窒化珪素などのセラミックス材料が挙げられる。
査物の被検査電極や異方導電性コネクターの導電部と容易に位置合わせすることができる。
また、図6から図9に示した、絶縁層18Bを多孔膜24で支持するタイプのシート状プローブの多孔膜24としては、柔軟性を有する多孔膜、例えば有機繊維からなるメッシュもしくは不織布を用いることができる。
また、ポリテトラフルオロエチレンからなる開口径が1〜5μm程度のメンブレンフィルターを用いてもよい。
また、多孔膜24を用いたシート状プローブ10は、接点膜9の支持部22が、多孔膜24と絶縁膜18Bとが一体化した構造となっているので固定強度が高く、このシート状プローブ10を用いた検査装置による電気検査において高い繰り返し耐久性が得られる。
また、これらのシート状プローブ10は、ウエハの検査の際に、絶縁層18Bを支持する支持体25や多孔膜24の外縁部分にリング状の支持板2を備え、ウエハ検査を、良好に行うことができる。
即ち、図10に示したように、まず多孔膜24と支持板2とを重ね合わせ(図10(a))、得られた積層体の多孔膜側表面から未硬化接着剤8aを滴下もしくは塗布して支持板2との界面に達するまで未硬化接着剤8aを多孔膜24に含浸させ(図10(b))、次いで硬化させることにより(図10(c))、多孔膜24と支持板2とを接着している。
多孔膜24と支持板2とを接着するための接着剤8としては、例えばエポキシ樹脂系接着剤、ウレタン系接着剤、シリコン系接着剤、シアノアクリレート系接着剤が挙げられる。
<シート状プローブの製造方法>
以下、シート状プローブ10の製造方法について説明する。
このような積層体10Aに対し、図14(b)に示すように、その表面側金属層16Aの表面全体に保護フィルム40Aを積層すると共に、第1の裏面側金属層19Aの表面に、形成すべき電極構造体15のパターンに対応するパターンに従って複数のパターン孔12Hが形成されたエッチング用のレジスト膜12Aを形成する。
次いで、第1の裏面側金属層19Aに対し、レジスト膜12Aのパターン孔12Hを介して露出した部分にエッチング処理を施して部分を除去することにより、図14(c)に示すように、第1の裏面側金属層19Aに、それぞれレジスト膜12Aのパターン孔12Hに連通する複数のパターン孔19Hが形成される。
エッチング液、ヒドラジン系水溶液や水酸化カリウム水溶液などを用いることができ、エッチング処理条件を選択することにより、絶縁性シート11に、裏面から表面に向かうに従って小径となるテーパ状の貫通孔11Hを形成することができる。
次に、図16(a)に示したように、レジスト膜13Aを除去し、図16(b)に示したように、第1の裏面側電極層19A上と保持部19を覆うように絶縁層18Aを形成した。
また、絶縁層18Aを構成する材料としては、エッチング可能な高分子材料を用いることが好ましく、より好ましくはポリイミドである。
(1)感光性ポリイミドの溶液、ポリイミド前駆体の溶液、ポリイミド前駆体や低分子のポリイミドを溶媒で希釈した液状ポリイミドまたはワニス
(2)熱可塑性ポリイミド
(3)ポリイミドフィルム
が用いられる。
。
絶縁層18Bの形成材料としては、電気的絶縁性を有する樹脂材料であれば特に限定されないが、例えばポリイミド系樹脂、液晶ポリマー、およびこれらの複合材料が挙げられる。
ポリイミドにより絶縁層を形成する場合は、
(1)感光性ポリイミドの溶液、ポリイミド前駆体の溶液、ポリイミド前駆体や低分子のポリイミドを溶媒で希釈した液状ポリイミドまたはワニス
(2)熱可塑性ポリイミド
(3)ポリイミドフィルム
などを用いて樹脂層を形成することが好ましい。
次いで、第2の裏面側金属層17Aに対し、レジスト膜28Aのパターン孔28Hを介して露出した部分にエッチング処理を施して部分を除去することにより、図18(a)に
示したように、第2の裏面側金属層17Aに、それぞれレジスト膜28Aのパターン孔28Hに連通する複数のパターン孔17Hが形成される。
絶縁層18Bをエッチング処理するためのエッチング液としては、前述の絶縁性シート11のエッチングに用いたエッチング液を用いることができる。
また、図19(b)に示したように、表面電極部16、保持部19、短絡部18および裏面電極部17が形成された積層体10Cからレジスト膜29Aを除去し、その後に図19(c)に示したように、除去すべき第2の裏面側金属層17Aの部分に対応するパターンに従ってパターン孔29Kを有するパターニングされたエッチング用レジスト膜29Bを形成した。
さらに図20(a)に示したように、第2の裏面側金属層17Aにエッチング処理を施すことにより、互いに分離した複数の裏面電極部17が形成された。
電極部17を覆うようにレジスト膜29Cを形成し、このレジスト膜29Cの表面全体に保護フィルム40Bを積層した後、表面側金属層16Aにエッチング処理を施し、図20(c)に示したように、絶縁性シート11に対してエッチング処理を施してその全部を除去した。
以上、このような方法によれば、絶縁性シート11を有する積層体10Aに予め表面電極部形成用凹所10Kを形成し、表面電極形成用凹所10Kをキャビティとして表面電極部16を形成するため、径が小さくて突出高さのバラツキが小さい表面電極部16が得られる。
また、上述した以外の方法でもシート状プローブ10を得ることができ、例えば、電極構造体15が配置される貫通孔を絶縁層18Bに形成した後、貫通孔の内面から絶縁層18Bの表面に渡り無電解メッキを施し、絶縁層18Bの片面もしくは両面に、貫通孔の位置にその径と同等もしくはこれよりも大きい径の開口パターンが形成されたレジスト膜を設けた状態で、スルーホールメッキを施して電極構造体15を形成することができる。
<プローブカードおよび回路装置の検査装置>
図23は、本発明に係る回路装置の検査装置の一例における構成を示す説明用断面図であり、この回路装置の検査装置は、ウエハに形成された複数の集積回路の各々について、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、プローブカード1における検査用回路基板20の裏面(図において上面)には、プローブカード1を下方に加圧する加圧板3が設けられ、プローブカード1の下方には、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。
さらに、検査用回路基板20を構成する基板材料としては、従来公知の種々の基板材料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、ガラス繊維補強型フェノール樹脂、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などの複合樹脂材料、ガラス、二酸化珪素、アルミナなどのセラミックス材料などが挙げられる。
異方導電性コネクター30は、図28に示すように、被検査回路装置であるウエハ6に形成された全ての集積回路における被検査電極7が配置された電極領域に対応して複数の開口32が形成されたフレーム板31と、このフレーム板31に、それぞれ一の開口32
を塞ぐよう配置され、フレーム板31の開口縁部に固定されて支持された複数の異方導電性シート35とにより構成されている。
また、この検査装置がWLBI(Wafer Level Burn−in)試験を行うためのものである場合には、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1×10-6〜8×10-6/Kである。
異方導電性シート35における導電部36の各々には、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。
異方導電性シート35の全厚(図示の例では導電部36における厚み)は、50〜2000μmであることが好ましく、より好ましくは70〜1000μm、特に好ましくは80〜500μmである。
一方、この厚みが2000μm以下であれば、所要の導電性特性を有する導電部36が確実に得られる。
が好ましく、より好ましくは15%以上である。
このような突出高さを有する突出部38を形成することにより、小さい加圧力で導電部36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。
このような突出高さを有する突出部38を形成することにより、突出部38が加圧されたときに座屈することがないため、導電性が確実に得られる。
かかる架橋高分子物質を得るために用いることができる硬化性の高分子物質形成材料としては、種々のものを用いることができるが、液状シリコンゴムが好ましい。
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。
一方、上記数平均粒子径が40μm以下であれば、微細な導電部36を容易に形成することができ、また得られる導電部36は、安定な導電性を有するものとなりやすい。
またはそれらの合金などが挙げられる。
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30を高温環境下で繰り返し使用したとき、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。
このような導電性粒子Pを用いることにより、得られる異方導電性シート35は、加圧変形が容易なものとなり、また、導電部36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。
この割合が10%未満の場合には、十分に電気抵抗値の小さい導電部36が得られないことがある。
以上のような異方導電性コネクター30は、例えば特開2002−324600号公報に記載された方法によって製造することができる。
その後、加熱器5によって、ウエハ載置台4および加圧板3を介してウエハ6が所定の温度に加熱され、この状態で、ウエハ6における複数の集積回路の各々について所要の電気的検査が実行される。
本発明の回路装置の検査装置は、上記の例に限定されず、以下のように種々の変更を加えることが可能である。
(1)図23および図24に示すプローブカード1は、ウエハ6に形成された全ての集積回路の被検査電極7に対して一括して電気的接続を達成するものであるが、ウエハ6に形成された全て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7に電気的に接続されるものであってもよい。
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7に、プローブカード1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6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。
(2)異方導電性コネクター30における異方導電性シート35には、被検査電極7のパターンに対応するパターンに従って形成された導電部36の他に、被検査電極7に電気的に接続されない非接続用の導電部36が形成されていてもよい。
(3)本発明の検査装置の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6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LSI、CMCなどの半導体集積回路装置などに形成された回路の検査装置として構成することができる。
(4)シート状プローブ10は円筒形のセラミックなどの保持体により保持された状態にて、異方導電性シート35や検査用回路基板20と、例えばガイドピン50などにて固定一体化することもできる。
(5)本発明のシート状プローブ10の製造方法において第2の裏面側金属層17Aは必須のものでなく、これを省略し短絡部形成用凹所18Kとパターン孔17Hに金属を充填することにより短絡部18と一体化した裏面電極部17を形成してもよい。
(6)本発明のシート状プローブ10においては、例えば図11(a)に示すような電極構造体15を有する絶縁層18Bよりなる複数の接点膜9が、支持体25の開口部26の各々に配置し支持体25により支持された状態のシート状プローブ10であってもよく、さらに図11(b)に示すように、一つの接点膜9が支持体25の複数の開口部26を覆うように配置されたものであってもよい。
<試験用ウエハの作製>
図29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6.85mm×6.85mmの正方形の集積回路Lを合計で483個形成した。
ように、それぞれ縦方向(図31において上下方向)の寸法が90μmで横方向(図31において左右方向)の寸法が90μmの矩形の26個の被検査電極7が120μmのピッチで横方向に一列に配列されている。
以下、このウエハ6を「試験用ウエハW1」という。
(実施例1)
直径が20cmで厚みが25μmのポリイミドシートの両面にそれぞれ直径が20cmで厚みが4μmの銅よりなる金属層が積層された積層ポリイミドシート(以下、「積層体10A」という。)を用意した(図14(a)参照)。
、第1の裏面側金属層19Aの表面全面を覆うよう、レジスト膜13Aを形成すると共に、レジスト膜13Aに絶縁性シート11の貫通孔11Hに連通する横幅が60μm、縦幅が200μmの26116個の矩形のパターン孔13Hを形成した(図15(b)参照)。
一方、直径が24cmでポリアリレート系繊維よりなるメッシュ(NBC株式会社製:Vスクリーン 品番V380 厚さ=43μm、線径=23μm、メッシュ数=150/cm、開口率=43%)に、試験用ウエハW1の集積回路Lの各々の被検査領域Aに対応する位置に、横方向3600μm×縦方向1000μmの貫通孔966個が打ち抜き加工により穿孔され、その周縁部の両面に、内径が20.4cmで外径が24cmのポリエチレンテレフタレートよりなる保護テープを備えた支持体24を用意した。
そして、支持体の表面から液状ポリイミドを塗布して、厚さ50μmの液状ポリイミド層18Aを形成した(図17(a)参照)。
Hが形成されたレジスト膜28Aを形成した(図17(c)参照)。
このようにして、積層体10Bの裏面に、それぞれ絶縁層18Bの貫通孔18H、第2の裏面側金属層17Aのパターン孔17Hおよびレジスト膜29Aのパターン孔29Hが連通されてなる26116個の短絡部形成用凹所18Kを形成した。
その後、厚みが25μmのドライフィルムレジストによって、第2の裏面側金属層17Aにおける裏面電極部17を覆うよう、パターニングされたレジスト膜29Bを形成した積層体10Cを得た(図19(c)参照)。
その後、積層体10Cに対し、アミン系ポリイミドエッチング液(東レエンジニアリング株式会社製、「TPE−3000」)を用い、80℃、10分間の条件でエッチング処理を施すことにより、絶縁性シート11を除去した(図20(c)参照)。
保護フィルム40Bを除去した後、45℃の水酸化ナトリウム水溶液に2分間浸漬することにより、表面電極部16および保持部19からレジスト膜14Aを除去し、絶縁層18Bおよび裏面電極部17の表面よりレジスト膜29Cを除去した(図21(b)参照)。
この状態で、アミン系ポリイミドエッチング液(東レエンジニアリング株式会社製、「TPE−3000」)を用い、80℃、10分間の条件でエッチング処理を施すことにより、支持体24の各々の貫通孔に電極構造体15が形成された接点膜9を備えた積層体10Cを得た(図22(a))。
その後、支持体24の周縁部より保護テープを除去し、外径が22cm、内径が20.5cmで厚みが2mmのリング状の窒化シリコンよりなる支持部材2の上に積層体10Bを、その支持体の周縁部が接するように位置あわせして配置した後、支持体を外周方向に引き伸ばしながら多孔膜からなる支持体上から支持部材2の上にシアノアクリレート系接着剤(東亞合成(株)製:品名 アロンアルファ 品番:♯200)を滴下して接着層を形成し、25℃で30分保持することにより、硬化させて本発明に係るシート状プローブ10を製造した。
。
得られたシート状プローブ10は、横方向4600μm×縦方向2000μmの接点膜9を966個有し、接点膜9における絶縁層18Bの厚みdが48μm、電極構造体15の表面電極部16の形状が円錐台状で、その基端の径R1が55μm、その先端の径R2が20μm、その突出高さhが25μm、短絡部18の形状が円錐台状で、その表面側の一端の径R3が25μm、裏面側の他端の径R4が80μm、裏面電極部17の形状が矩形の平板状で、その横幅(径R5)が80μm、縦幅が200μm、厚みd2が14μm、保持部19の形状が矩形で、その横幅(R6)が60μm、縦幅が200μm、その厚みd1が14μmのものである。
これらのシート状プローブを「シート状プローブM1」〜「シート状プローブM4」とする。
(実施例2)
実施例1において、支持体24を直径24cmで厚さが53μmのポリアリレート系繊維よりなるメッシュ(NBC株式会社製:Vスクリーン 品番V300 厚さ=53μm、線径=30μm、メッシュ数=118/cm、開口率=42%)に、試験用ウエハW1の集積回路Lの各々の被検査領域Aに対応する位置に、横方向3600μm×縦方向1000μmの貫通孔966個が打ち抜き加工により穿孔されたものに変更し、液状ポリイミド層の厚さを60μmに変更した以外は、実施例1と同様にして、合計で4枚のシート状プローブを製造した。
(比較例1)
図41(a)に示すような表面側金属層92A、第2の裏面側金属層92B、第1の裏面側金属層92Cを有し、絶縁性シート11、絶縁層18Bよりなる積層体90Cを用意した。
次いで、積層体90Cをスルファミン酸ニッケルを含有するメッキ浴中に浸漬し、積層体90Cに対し、表面側金属層92Aを電極として、電解メッキ処理を施して各短絡部形成用凹所90K内に金属を充填した(図41(c)参照)。
次いで、第1の裏面側金属層にエッチングを行い保持部を形成し、第2の裏面側金属層にエッチングを行いその一部を除去することにより裏面電極部と支持部92Eを形成し、絶縁層18Bにエッチングを行い絶縁層を各々の接点膜に分割した(図41(e)参照)。
これらのシート状プローブを「シート状プローブO1」〜「シート状プローブO4」とする。
(比較例2)
比較例1において積層体90Cを、厚さ4μmの銅よりなる表面側金属層92Aと、厚さ17.5μmのポリイミドよりなる絶縁性シート11と、厚さ4μmの銅よりなる第1の裏面側金属層92Cと、厚さ48μmのポリイミドよりなる絶縁膜18Bと、厚さ10μmの42アロイよりなる第2の裏面側金属層92とに変更した。
また、積層体90Cの短絡部形成用凹所90Kを観察したところ、その底部に表面側金属層92Aがほとんど露出していなかった。
〈異方導電性コネクターの作製〉
(1)磁性芯粒子の調製:
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を調製した。
ー回転数が2250rpm、分級点が15μm、ニッケル粒子の供給速度が60g/minの条件で分級処理し、粒子径が15μm以下のニッケル粒子0.8kgを捕集した。
ローター回転数が2930rpm、分級点が10μm、ニッケル粒子の供給速度が30g/minの条件で分級処理し、ニッケル粒子0.5kgを捕集した。
このニッケル粒子を磁性芯粒子Qとする。
(2)導電性粒子の調製:
粉末メッキ装置の処理槽内に、磁性芯粒子Q100gを投入し、さらに、0.32Nの塩酸水溶液2Lを加えて攪拌し、磁性芯粒子Qを含有するスラリーを得た。
次いで、酸処理が施された磁性芯粒子Q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Qを沈殿させ、上澄み液を除去した。
そして、酸処理および洗浄処理が施された磁性芯粒子Q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。
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Pを調製した。
この操作をさらに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を回収した。
得られた導電性粒子は、数平均粒子径が7.3μm、BET比表面積が0.38×103m2/kg、(被覆層を形成する金の質量)/(磁性芯粒子[A]の質量)の値が0.3であった。
(3)フレーム板の作製:
図32および図33に示す構成に従い、下記の条件により、上記の試験用ウエハW1における各被検査電極領域に対応して形成された966個の開口32を有する直径が8インチのフレーム板31を作製した。
開口32の各々は、その横方向(図32および図33において左右方向)の寸法が3600μmで縦方向(図32および図33において上下方向)の寸法が900μmである。
置されている。
(4)異方導電性シート用成形材料の調製:
付加型液状シリコンゴム100重量部に、導電性粒子30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、異方導電性シート用の成形材料を調製した。
(i)付加型液状シリコンゴムの粘度は、B型粘度計により、23±2℃における値を測定した。
(ii)シリコンゴム硬化物の圧縮永久歪みは、次のようにして測定した。
次いで、この混合物を金型に流し込み、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。
(iii)シリコンゴム硬化物の引裂強度は、次のようにして測定した。
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硬度は、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℃における値を測定した。
(5)異方導電性コネクターの作製:
上記(3)で作製したフレーム板31および上記(4)で調製した成形材料を用い、特開2002−324600号公報に記載された方法に従って、フレーム板31に、それぞれ一の開口32を塞ぐよう配置され、フレーム板31の開口縁部に固定されて支持された、図28に示す構成の966個の異方導電性シート35を形成することにより、異方導電性コネクター30を製造した。
得られた異方導電性シート35について具体的に説明すると、異方導電性シート35の各々は、横方向の寸法が6000μm、縦方向の寸法が2000μmであり、26個の導電部36が120μmのピッチで横方向に一列に配列されてなるものである。
非接続用の導電部36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。
このようにして、合計で12枚の異方導電性コネクターを製造した。
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C12」とする。
〈検査用回路基板の作製〉
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21が形成された検査用回路基板20を作製した。
〈シート状プローブの評価〉
(1)試験1(隣接する電極構造体間の絶縁性):
シート状プローブM1、M2、シート状プローブN1、N2、シート状プローブO1、O2の各々について、以下のようにして隣接する電極構造体間の絶縁性の評価を行った。
さらに、この異方導電性コネクター30上に、検査用回路基板T1をその検査電極21の各々が異方導電性コネクター30の導電部36上に位置するよう位置合わせして配置した。
ここで、異方導電性コネクター30としては下記表1に示すものを使用した。
さらに、電圧が印加された検査電極と他の検査電極との間の電気抵抗をシート状プローブにおける電極構造体15間の電気抵抗(以下、「絶縁抵抗」という。)として測定し、全測定点における絶縁抵抗が10MΩ以下である測定点の割合(以下、「絶縁不良割合」という。)を求めた。
以上の結果を下記表1に示す。
シート状プローブM3、M4、シート状プローブN3、N4、シート状プローブO3、O4、の各々について、以下のようにして被検査電極に対する電極構造体15の接続安定性の評価を行った。
さらに、この異方導電性コネクター30上に、検査用回路基板T1をその検査電極21の各々が異方導電性コネクター30の導電部36上に位置するよう位置合わせして配置した。
ここで、異方導電性コネクター30としては下記表2に示すものを使用した。
次いで、検査用回路基板T1に対する加圧を解除し、その後、試験台を125℃に昇温してその温度が安定するまで放置し、その後、検査用回路基板T1を下方に130kgの荷重(電極構造体1個当たりに加わる荷重が平均で約5g)で加圧し、上記操作(1)と同様にして接続不良割合を求めた。
次いで、試験台を室温(25℃)まで冷却し、検査用回路基板T1に対する加圧を解除した。この操作を「操作(3)」とする。
ここで、導通抵抗が1Ω以上である場合には、実際上、ウエハに形成された集積回路の電気的検査に使用することが困難である。
察したところ、いずれの電極構造体15も絶縁膜51から脱落しておらず、表面電極部の変形もほとんど観察されず、高い耐久性を有することが確認された。
2 支持板
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
8 接着剤
8a 未硬化接着剤
9 接点膜
10 シート状プローブ
10A 積層体
10B 積層体
10C 積層体
10K 表面電極部形成用凹所
11 絶縁性シート
11H 貫通孔
12A レジスト膜
12B レジスト膜
12H パターン孔
13A レジスト膜
13H パターン孔
14A レジスト膜
14B レジスト膜
15 電極構造体
16 表面電極部
16A 表面側金属層
17 裏面電極部
17A 第2の裏面側金属層
17E レジスト膜
17H パターン孔
18 短絡部
18B 絶縁層
18H 貫通孔
18K 短絡部形成用凹所
19 保持部
19A 第1の裏面側金属層
19H パターン孔
20 検査用回路基板
21 検査電極
22 支持部
24 多孔膜
25 支持体
26 開口部
27 弾性高分子含浸部
28A レジスト膜
28H パターン孔
29A レジスト膜
29B レジスト膜
29H パターン孔
29K パターン孔
30 異方導電性コネクター
31 フレーム板
32 開口
33 空気流入孔
35 異方導電性シート
36 導電部
37 絶縁部
38 突出部
40A 保護フィルム
50 ガイドピン
75 樹脂含浸多孔膜シート
80 異方導電性シート
85 検査用回路基板
86 検査電極
90 シート状プローブ
90A 積層体
90B 積層体
90C 積層体
90K 電極構造体形成用凹所
91 絶縁性シート
91A 絶縁性シート材
92 金属層
92A 表面側金属層
92B 第2の裏面側金属層
92C 第1の裏面側金属層
92H 開口部
92N 絶縁部
92T 先端径
93 レジスト膜
93A レジスト膜
94A レジスト膜
94B レジスト膜
95 電極構造体
96 表面電極部
97 裏面電極部
98 短絡部
98H 貫通孔
99 支持板
100 接着剤
101 板状支持体
102 支持部
A 被検査電極領域
L 集積回路
P 導電性粒子
Q 磁性芯粒子
d 厚み
d1 厚み
d2 厚み
h 突出高さ
R 径
R1 径
R2 径
R3 径
R4 径
R5 径
R6 径
W 距離
Claims (7)
- 被検査対象である各集積回路の対応する各位置に貫通孔が形成された多孔膜と、
前記多孔膜に形成された貫通孔の周縁部に支持された接点膜と、
を少なくとも備え、
前記接点膜は、柔軟な樹脂からなる絶縁層に複数の電極構造体が貫通形成されてなるシート状プローブであって、
前記シート状プローブは、
前記電極構造体の各々が、下端に鍔が周設された截頭円錐形状を二段重ねたような形態であって、
前記絶縁層の表面に露出し、前記絶縁層の表面から突出する突起状の表面電極部と、
前記表面電極部の下端の周面から連続して前記絶縁層の表面に沿って外方に放射状に伸びる円形リング板状の保持部と、
前記保持部の下端から連続し前記絶縁層の裏面までその厚み方向に貫通して伸びる短絡部と、
前記短絡部の下端の周面から連続し前記絶縁層の裏面に露出されるとともに、前記絶縁層の裏面に沿って外方に伸びる矩形の平板状の裏面電極部と、
を備え、
前記表面電極部が、その下端から上端に向かうに従って小径となるテーパ状に形成され、
前記短絡部が、前記絶縁層の裏面から表面に向かうに従って小径となるテーパ状に形成され、
さらに、前記絶縁層を支持する支持体と、
を備えることを特徴とするシート状プローブ。 - 前記多孔膜は、
その周縁部にリング状の支持板が接着固定されており、
前記多孔膜と前記リング状の支持板とは、
これらが互いに接した状態で、多孔膜内部に含浸された接着剤によって接着固定されていることを特徴とする請求項1に記載のシート状プローブ。 - 前記多孔膜が、
有機繊維からなるメッシュもしくは不織布であることを特徴とする請求項1または2に記載のシート状プローブ。 - 前記シート状プローブが、
ウエハに形成された複数の集積回路について、
該集積回路の電気検査をウエハの状態で行うために用いられることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のシート状プローブ。 - 検査対象である回路装置とテスターとの電気的接続を行うためのプローブカードであって、
検査対象である回路装置の被検査電極に対応して複数の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コネクターと、
この異方導電性コネクター上に配置された請求項1から4のいずれかに記載のシート状プローブと、
を備えてなることを特徴とするプローブカード。 - 検査対象である回路装置が多数の集積回路が形成されたウエハであり、
異方導電性コネクターは、
検査対象であるウエハに形成された全ての集積回路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複数の開口が形成されたフレーム板と、
このフレーム板の各開口を塞ぐよう配置された異方導電性シートと、
を有してなることを特徴とする請求項5に記載のプローブカード。 - 請求項5または請求項6に記載されたプローブカードを備えてなることを特徴とする回路装置の検査装置。
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