JP7497134B2 - 導通検査装置用部材及び導通検査装置 - Google Patents
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Description
項1
基体、貫通孔、及び導電部を備え、
前記貫通孔は前記基体に複数配置され、
前記導電部は前記貫通孔内に収容されており、
前記導電部は導電性粒子を含み、
前記導電性粒子は基材粒子及び前記基材粒子の表面上に配置された導電層を備え、
前記導電層は、外表面に複数の突起を有する、導通検査装置用部材。
項2
前記導電部に含まれる導電性粒子は、前記導電層の外表面に複数の突起を有していない導電性粒子をさらに含む、項1に記載の導通検査装置用部材。
項3
前記導電層は、銅、ニッケル、パラジウム、ルテニウム、ロジウム、銀、金、白金、イリジウム、コバルト、鉄、タングステン、モリブデン、錫、ゲルマニウム、インジウム、テルル、タリウム、ビスマス、ヒ素、セレン、リン、ホウ素、グラファイト、アルミナ、酸化チタン、タングステンカーバイド及びシリコンカーバイドからなる群より選ばれる少なくとも1種を含む、項1又は2に記載の導通検査装置用部材。
項4
項1~3のいずれか1項に記載の検査装置用部材に用いられる導電性粒子。
項5
項1~3のいずれか1項に記載の導通検査装置用部材を備える、導通検査装置。
CV値(%)=(ρ/Dn)×100
ρ:粒子の粒子径の標準偏差
Dn:粒子の粒子径の平均値
導電部12のクラック及びボイドの発生をより一層抑える観点からは、基材粒子21の粒子径のCV値は、好ましくは40%以下、より好ましくは30%以下である。基材粒子21の粒子径のCV値の下限は特に限定されない。上記CV値は0%以上であってもよく、5%以上であってもよく、7%以上であってもよく、10%以上であってもよい。
10%K値(N/mm2)=(3/21/2)・F・S-3/2・R-1/2
F:粒子が10%圧縮変形したときの荷重値(N)
S:粒子が10%圧縮変形したときの圧縮変位(mm)
R:粒子の半径(mm)
上記微小圧縮試験機として、例えば、フィッシャー社製「フィッシャースコープH-100」等が用いられる。なお、30%K値を求める場合も、粒子を30%圧縮変形させたときの上記各パラメータを求めることで算出できる。
エチレングリコールジメタクリレート100gと、イソボルニルアクリレート800gと、シクロヘキシルメタクリレート100gと、過酸化ベンゾイル35gとを混合し、均一に溶解させて、モノマー混合液を得た。5kgのポリビニルアルコール1重量%水溶液を作製し、反応釜にて入れた。この中に前述したモノマー混合液を入れ、2~4時間攪拌することで、モノマーの液滴が所定の粒子径になるように、粒子径を調整した。この後90℃の窒素雰囲気下で9時間反応を行い、粒子を得た。得られた粒子を熱水にて数回洗浄した後、分級操作を行った。得られた重合体粒子(基材粒子S3という)の平均粒子径は70.1μm、CV値は3.1%であった。
基材粒子S1として、粒子径が70.0μmであるジビニルベンゼン共重合体樹脂粒子(積水化学工業社製「ミクロパールSP-270」)を用意した。
基材粒子S2として、粒子径が35.0μmであるジビニルベンゼン共重合体樹脂粒子(積水化学工業社製「ミクロパールSP-235」)を用意した。
基材粒子S1として、粒子径が70.0μmであるジビニルベンゼン共重合体樹脂粒子(積水化学工業社製「ミクロパールSP-270」)を用意した。
基材粒子S1として、粒子径が70.0μmであるジビニルベンゼン共重合体樹脂粒子(積水化学工業社製「ミクロパールSP-270」)を用意した。
基材粒子S1として、粒子径が70.0μmであるジビニルベンゼン共重合体樹脂粒子(積水化学工業社製「ミクロパールSP-270」)を用意した。
基材粒子S1として、粒子径が70.0μmであるジビニルベンゼン共重合体樹脂粒子(積水化学工業社製「ミクロパールSP-270」)を用意した。
エチレングリコールジメタクリレート100gと、イソボルニルアクリレート800gと、シクロヘキシルメタクリレート100gと、過酸化ベンゾイル35gとを混合し、均一に溶解させて、モノマー混合液を得た。5kgのポリビニルアルコール1重量%水溶液を作製し、反応釜にて入れた。この中に前述したモノマー混合液を入れ、2~4時間攪拌することで、モノマーの液滴が所定の粒子径になるように、粒子径を調整した。この後90℃の窒素雰囲気下で9時間反応を行い、粒子を得た。得られた粒子を熱水にて数回洗浄した後、分級操作を行った。得られた重合体粒子(基材粒子S3という)の平均粒子径は70.1μm、CV値は3.1%であった。得られた基材粒子S3を基材粒子S1の代わりに用いたこと以外は導電性粒子の合成例1-2と同様にして導電性粒子を得た。
(1)シリコーンオリゴマーの作製
温浴槽内に設置した100mlのセパラブルフラスコに、1,3-ジビニルテトラメチルジシロキサン1重量部と、0.5重量%p-トルエンスルホン酸水溶液20重量部とを入れた。40℃で1時間撹拌した後、炭酸水素ナトリウム0.05重量部を添加した。その後、ジメトキシメチルフェニルシラン10重量部、ジメチルジメトキシシラン49重量部、トリメチルメトキシシラン0.6重量部、及びメチルトリメトキシシラン3.6重量部を添加し、1時間撹拌を行った。その後、10重量%水酸化カリウム水溶液1.9重量部を添加して、85℃まで昇温してアスピレーターで減圧しながら、10時間撹拌、反応を行った。反応終了後、常圧に戻し40℃まで冷却して、酢酸0.2重量部を添加し、12時間以上分液漏斗内で静置した。二層分離後の下層を取り出して、エバポレーターにて精製することでシリコーンオリゴマーを得た。
得られたシリコーンオリゴマー30重量部に、tert-ブチル-2-エチルペルオキシヘキサノアート(重合開始剤、日油社製「パーブチルO」)0.5重量部を溶解させた溶解液Aを用意した。また、イオン交換水150重量部に、ラウリル硫酸トリエタノールアミン塩40重量%水溶液(乳化剤)0.8重量部とポリビニルアルコールの5重量%水溶液80重量部とを混合して、水溶液Bを用意した。なお、ポリビニルアルコールは、重合度が約2000、けん化度が86.5~89モル%(日本合成化学社製「ゴーセノールGH-20」)を使用した。温浴槽中に設置したセパラブルフラスコに、上記溶解液Aを入れた後、上記水溶液Bを添加した。その後、Shirasu Porous Glass(SPG)膜(細孔平均径約1μm)を用いることで、乳化を行った。その後、85℃に昇温して、9時間重合を行った。重合後の粒子の全量を遠心分離により水洗浄し、分級操作を行った。得られた重合体粒子の平均粒子径は70.4μm、CV値は3.8%であった。得られた重合体粒子(基材粒子S4とする)を基材粒子S1の代わりに用いたこと以外は導電性粒子の合成例1-2と同様にして導電性粒子を得た。
粒子径が72.5μmである純ニッケル金属粒子を用意した。この金属粒子を塩酸10重量%溶液100重量部に添加し、表面を活性化させた。これを十分に水洗した後、蒸留水500重量部に加え、分散させることにより、懸濁液(A10)を得た。
粒子径が74.2μmである純銅金属粒子を用意した。この金属粒子を硫酸10重量%溶液100重量部に添加し、表面を活性化させた。これを十分に水洗した後、蒸留水500重量部に加え、分散させることにより、懸濁液(A11)を得た。
粒子径が73.1μmである純銀金属粒子S7を用意した。
粒子径が72.5μmである純ニッケル金属粒子S8を用意した。
基材粒子S9として、粒子径が3.0μmであるジビニルベンゼン共重合体樹脂粒子(積水化学工業社製「ミクロパールSP-203」)を用意した。
基材粒子S9として、粒子径が3.0μmであるジビニルベンゼン共重合体樹脂粒子(積水化学工業社製「ミクロパールSP-203」)を用意した。
シリコーン系共重合体10重量部、導電性粒子の合成例1-2で得られた導電性粒子90重量部、エポキシシランカップリング剤(信越化学工業社製、商品名:KBE-303)1重量部及びイソプロピルアルコール36重量部を準備した。これらを配合し、ホモディスパーを用いて1000rpmで20分撹拌させた後、シンキー社製練太郎ARE250を用いて脱泡することで、導電性粒子とバインダーとを含む導電材料を調製した。
導電材料の調製において、導電性粒子を合成例1-3で得られた導電性粒子60重量部に変更したこと以外は実施例1と同様にして、導通検査装置用部材を得た。
導電材料の調製において、導電性粒子を合成例1-4で得られた導電性粒子90重量部に変更したこと以外は実施例1と同様にして、導通検査装置用部材を得た。
導電材料の調製において、導電性粒子を合成例1-5で得られた導電性粒子90重量部に変更したこと以外は実施例1と同様にして、導通検査装置用部材を得た。
導電材料の調製において、導電性粒子を合成例1-6で得られた導電性粒子90重量部に変更したこと以外は実施例1と同様にして、導通検査装置用部材を得た。
導電材料の調製において、導電性粒子を合成例1-7で得られた導電性粒子90重量部に変更したこと以外は実施例1と同様にして、導通検査装置用部材を得た。
導電材料の調製において、導電性粒子を合成例1-8で得られた導電性粒子90重量部に変更したこと以外は実施例1と同様にして、導通検査装置用部材を得た。
導電材料の調製において、導電性粒子を合成例1-9で得られた導電性粒子90重量部に変更したこと以外は実施例1と同様にして、導通検査装置用部材を得た。
導電材料の調製において、導電性粒子を合成例1-3で得られた導電性粒子20重量部及び合成例1-1で得られた導電性粒子70重量部の混合物に変更したこと以外は実施例1と同様にして、導通検査装置用部材を得た。
導電材料の調製において、導電性粒子を合成例1-2で得られた導電性粒子40重量部及び合成例1-10で得られた金属粉50重量部の混合物に変更したこと以外は実施例1と同様にして、導通検査装置用部材を得た。
導電材料の調製において、導電性粒子を合成例1-2で得られた導電性粒子40重量部及び合成例1-11で得られた金属粉50重量部の混合物に変更したこと以外は実施例1と同様にして、導通検査装置用部材を得た。
導電材料の調製において、導電性粒子を合成例1-2で得られた導電性粒子40重量部及び合成例1-12で得られた金属粉50重量部の混合物に変更したこと以外は実施例1と同様にして、導通検査装置用部材を得た。
導電材料の調製において、導電性粒子を合成例1-14で得られた導電性粒子70重量部に変更したこと以外は実施例1と同様にして、導通検査装置用部材を得た。
導電材料の調製において、導電性粒子を合成例1-15で得られた導電性粒子70重量部に変更したこと以外は実施例1と同様にして、導通検査装置用部材を得た。
導電材料の調製において、導電性粒子を合成例1-10で得られた金属粉90重量部に変更した(すなわち、導電性粒子を使用していない)こと以外は実施例1と同様にして、導通検査装置用部材を得た。
導電材料の調製において、導電性粒子を合成例1-13で得られた金属粉90重量部に変更した(すなわち、導電性粒子を使用していない)こと以外は実施例1と同様にして、導通検査装置用部材を得た。
(1)突起の高さの測定
得られた導電性粒子を含有量が30重量%となるように、Kulzer社製「テクノビット4000」に添加し、分散させて、導電性粒子検査用埋め込み樹脂を作製した。その検査用埋め込み樹脂中に分散した導電性粒子の中心付近を通るようにイオンミリング装置(日立ハイテクノロジーズ社製「IM4000」)を用いて、導電性粒子の断面を切り出した。
得られた導電性粒子を含有量が30重量%となるように、Kulzer社製「テクノビット4000」に添加し、分散させて、導電性粒子検査用埋め込み樹脂を作製した。その検査用埋め込み樹脂中に分散した導電性粒子の中心付近を通るようにイオンミリング装置(日立ハイテクノロジーズ社製「IM4000」)を用いて、導電性粒子の断面を切り出した。
得られた導電性粒子を含有量が30重量%となるように、Kulzer社製「テクノビット4000」に添加し、分散させて、導電性粒子検査用埋め込み樹脂を作製した。その検査用埋め込み樹脂中に分散した導電性粒子の中心付近を通るようにイオンミリング装置(日立ハイテクノロジーズ社製「IM4000」)を用いて、導電性粒子の断面を切り出した。
得られた導電性粒子の上記圧縮弾性率(10%K値)を、23℃の条件で、微小圧縮試験機(フィッシャー社製「フィッシャースコープH-100」)を用いて測定し、10%K値を求めた。
得られた導通検査装置用部材の接触抵抗値は、接触抵抗測定システム(ファクトケイ株式会社製-MS7500)を用いて測定した。接触抵抗測定は、Φ0.5mmの白金プローブにて荷重15gfで得られた導通検査装置用部材の導電部に垂直方向から加圧した。その際に、低抵抗計(鶴賀電機株式会社製―MODEL3566)で5Vを印加し、接触抵抗値を測定した。無作為に選択した5か所の導電部について上記測定をして接触接続抵抗値の平均値を算出し、下記の基準で判定した。
[接触抵抗値の判定基準]
○○:接続抵抗の平均値が50.0mΩ以下である。
○:接続抵抗の平均値が50.0mΩを超え、100.0mΩ以下である。
△:接続抵抗の平均値が100.0mΩを超え、500.0mΩ以下である。
×:接続抵抗の平均値が500.0mΩを超える。
得られた導通検査装置用部材の繰り返し信頼性試験及び接触抵抗値は、接触抵抗測定システム(ファクトケイ株式会社製-MS7500)を用いて測定した。繰り返し信頼性試験は、Φ0.5mmの白金プローブにて荷重15gfで得られたプローブシートの導電部に垂直方向から50000回繰り返し加圧した。50000回繰り返し加圧した後に、低抵抗計(鶴賀電機株式会社製-MODEL3566)で5Vを印加し、接触抵抗値を測定した。無作為に選択した5か所の導電部について上記測定をして接触接続抵抗値の平均値を算出し、下記の基準で判定した。
[繰り返し加圧後の接触抵抗値の判定基準]
○○:接続抵抗の平均値が100.0mΩ以下である。
○:接続抵抗の平均値が100.0mΩを超え、500.0mΩ以下である。
△:接続抵抗の平均値が500.0mΩを超え、1000.0mΩ以下である。
×:接続抵抗の平均値が1000.0mΩを超える。
得られた導通検査装置用部材の繰り返し信頼性試験は、接触抵抗測定システム(ファクトケイ株式会社製-MS7500)を用いて測定した。繰り返し信頼性試験は、Φ0.5mmの白金プローブにて荷重15gfで得られたプローブシートの導電部に垂直方向から50000回繰り返し加圧した。
A:導電性粒子又は金属粒子とバインダー間にクラックが発生していない。
B:導電性粒子又は金属粒子とバインダー間にクラックが発生している。
合金組成Sn-3.0Ag-0.5CuのΦ100μm半田ボール(千住金属株式会社製)が実装されたBGA基板を準備した。各実施例及び比較例で得られた導通検査装置用部材の導電部上に、BGA基板の半田ボールが配置するようにBGA基板を位置設定し、次いで、BGA基板の上面に加圧ヘッドを乗せ、15gfの荷重で圧力をかけて接触させた。その後、導通検査装置用部材の導電部との半田ボール表面を光学顕微鏡によって20個の半田ボールを無作為に観察し、下記判定基準で評価した。
[接触部の半田ボール表面状態の判定基準]
A:半田ボール表面に接触痕が発生していない。
B:半田ボール表面に接触痕が発生している。
11:貫通孔
12:導電部
13:基体
2:導電性粒子
21:基材粒子
22:導電層
23:突起
2a:第1の導電性粒子
2b:第2の導電性粒子
Claims (4)
- 基体、貫通孔、及び導電部を備え、
前記貫通孔は前記基体に複数配置され、
前記導電部は前記貫通孔内に収容されており、
前記導電部は導電性粒子を含み、
前記導電性粒子は、
基材粒子及び前記基材粒子の表面上に配置された導電層を備え、該導電層の外表面に平均高さが1nm以上1000nm以下である複数の突起を有する第1の導電性粒子と、
基材粒子及び前記基材粒子の表面上に配置された導電層を備え、該導電層の外表面に複数の突起を有していない第2の導電性粒子と
を含み、
前記第1の導電性粒子の粒子径は、前記第2の導電性粒子よりも小さく、
前記第1の導電性粒子は、前記第2の導電性粒子間に入り込んで両者と接触する、
導通検査装置用部材。 - 前記導電層は、銅、ニッケル、パラジウム、ルテニウム、ロジウム、銀、金、白金、イリジウム、コバルト、鉄、タングステン、モリブデン、錫、ゲルマニウム、インジウム、テルル、タリウム、ビスマス、ヒ素、セレン、リン、ホウ素、グラファイト、アルミナ、酸化チタン、タングステンカーバイド及びシリコンカーバイドからなる群より選ばれる少なくとも1種を含む、請求項1に記載の導通検査装置用部材。
- 導通検査装置用部材に用いられる導電性粒子であって、
前記導通検査装置用部材は、請求項1又は2に記載の導通検査装置用部材であり、
前記導電性粒子は、
基材粒子及び前記基材粒子の表面上に配置された導電層を備え、該導電層の外表面に平均高さが1nm以上1000nm以下である複数の突起を有する第1の導電性粒子と、
基材粒子及び前記基材粒子の表面上に配置された導電層を備え、該導電層の外表面に複数の突起を有していない第2の導電性粒子と
を含み、
前記第1の導電性粒子の粒子径は、前記第2の導電性粒子よりも小さい、
導通検査装置用部材用導電性粒子。 - 請求項1又は2に記載の導通検査装置用部材を備える、導通検査装置。
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