JPH11160396A

JPH11160396A - 電気的検査装置

Info

Publication number: JPH11160396A
Application number: JP9342245A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Inoue; 和夫井上
Original assignee: JSR Corp
Current assignee: JSR Corp
Priority date: 1997-11-27
Filing date: 1997-11-27
Publication date: 1999-06-18

Abstract

(57)【要約】【課題】ＢＧＡなどの半導体素子等に代表される被
検査物の電気的性能を検査する際に、被検査物の電極と
電気的検査装置の導電部との位置合わせを高精度に行う
ことが可能な電気的検査装置を提供すること。【解決手段】突起した端子電極を有する電気的検
査を行う被検査物と、該端子電極に対応した位置に開口
部を設け位置決めガイド部を有する絶縁シートを構成要
素として有し、該被検査物の該端子電極を絶縁シートの
開口部に嵌合することにより位置決めされていることを
特徴とする電気的検査装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＢＧＡ等の電極が
基板面から突出した形状を有する被検査物を検査対象と
し、これらの電気的導通性等の電気的検査を行う電気的
検査装置に関するものである。さらに、ＢＧＡなどの半
導体素子等に代表される被検査物の電気的性能を検査す
る際に、絶縁性シートを介在させることにより被検査物
の電極と、異方導電性シートの導電部または電気的検査
装置の導電部との位置合わせを高精度に行うことが可能
な電気的検査装置およびそれを用いた電気的検査の方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、機器の小型化、高性能化に伴
い、半導体素子等の回路基板の電極数は増加し、その電
極ピッチも微細化する傾向にある。また、ＢＧＡ等のよ
うにその裏面にバンプ形状の電極が形成されたパッケー
ジＬＳＩは、機器に実装する上において、その専有面積
を小さくできるためその重要性が高まってきた。一方、
かかる半導体素子等の被検査物の電気的検査を行う電気
的検査装置側も、上記被検査物の電極に対応して電極ピ
ッチを微細化して、この両者を確実に接続できることが
必要になってきている。また、異方導電性シートは、厚
さ方向にのみ導電性を示すもの、または加圧されたとき
に厚さ方向にのみ導電性を示す多数の加圧導電性導電部
を有するものであり、種々の構造のものがあり、例えば
特公昭５６−４８９５１号公報、特開昭５１−９３３９
３号公報、特開昭５３−１４７７７２号公報、特開昭５
４−１４６８７３号公報などにより知られている。かか
る異方導電性シートは、半導体素子や回路基板等の被検
査物の電気検査の際に電極を傷つけることなく、電気的
検査装置との確実な電気的接続を達成できる点で有効で
ある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、例えば上記異
方導電性シートを用いて、微細な電極ピッチを有するＢ
ＧＡ等の半導体素子の被検査物の電気検査を行う場合、
その被検査物の微細かつ高密度な電極と異方導電性シー
トの導電部との位置合わせが重要であり、電極間のピッ
チが微細かつ高密度になるほどその重要性が増し、技術
的な対応が求められてきている。しかし、従来において
は、例えばその半導体素子の外形を元に位置決め板等で
位置を規制しても、素子製造時に生ずる外形の微妙な寸
法バラツキ、そり、電極位置のずれ等により、半導体素
子の電極部と異方導電性シートの導電部との電気的接続
が十分に確保できるように確実な位置合わせを行うこと
は困難であった。本発明は以上のような問題点を解決す
るものであって、その目的は、検査対象であるＢＧＡ等
の半導体素子に代表される被検査物の電極ピッチが微細
であっても、また半導体素子などの被検査物の外形に多
少の寸法バラツキ、そり、電極位置のずれ等があって
も、被検査物の電極部と異方導電性シートの導電部また
は電気的検査装置の導電部との位置合わせを高精度に行
うことが可能で、これらの間の電気的接続が正確に確保
できる電気的検査装置を提供するものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、突起
した端子電極を有する電気的検査を行う被検査物と、該
端子電極に対応した位置に開口部を設け位置決めガイド
部を有する絶縁シートを構成要素として有し、該被検査
物の該端子電極を絶縁シートの開口部に嵌合することに
より位置決めされていることを特徴とする電気的検査装
置を提供するものである。また、本発明は上記被検査物
と異方導電性シートとの間に絶縁シートが配置されてな
る電気的検査装置を提供するものである。さらに本発明
は、突起した端子電極を有する電気的検査を行う被検査
物を、該端子電極に対応した位置に開口部を設け位置決
めガイド部を有する絶縁シートに、該被検査物の該端子
電極を絶縁シートの開口部に嵌合することにより位置決
めすることを特徴とする電気的検査の方法を提供するも
のである。また、本発明は、突起した端子電極を有する
電気的検査を行う被検査物を、該端子電極に対応した位
置に開口部を設け位置決めガイド部を有する絶縁シート
に、該被検査物の該端子電極を絶縁シートの開口部に嵌
合することにより位置決めし、該端子電極を絶縁シート
の開口部を介して異方導電性シートと接続することを特
徴とする電気的検査の方法を提供するものである。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明において、絶縁性シート
は、検査対象の回路基板の各被検査電極に対応した位置
に開口部を設けたものである。本発明において、絶縁性
シートは、好ましくは異方導電性シートと検査対象半導
体素子との間に介在させて用いられる。該絶縁性シート
の開口部は、検査対象の被検査物の電極に対応する位置
に設けられ、該被検査物を例えば異方導電性シートを介
在させて電気的検査を行う際に、検査対象の被検査物の
電極が該開口部に貫通もしくは一部が挿入され、異方導
電性シートの導電部または電気的検査装置の導電部と接
合もしくは圧接され、電気的接続が得られるものであ
る。

【０００６】本発明の絶縁性シートによれば、その開口
部にＢＧＡなどの半導体素子に代表される被検査物の端
子電極を貫通もしくは一部を挿入するように組み合わ
せ、その絶縁シートの位置決めガイドに基づき位置決め
ピン等を利用することにより、電気的検査装置における
被検査物の位置が正確かつ容易に設定できる。また、こ
のように配置した絶縁性シートの被検査物とは反対側の
面に、異方導電性シートが設置される。本発明の絶縁性
シートによれば、その位置決めガイドに基づき位置決め
ピン等を利用することにより、絶縁性シートの開口部が
異方導電性シートの導電部と同一位置に配置することが
できる。このように配置することにより被検査物と異方
導電性シートおよび／または電気的検査装置の相対的な
位置が正確に定められ、各端子電極や導電部との接続が
正確にできる。

【０００７】本発明の対象となる被検査物は、フリップ
チップ等のベアチップＬＳＩ，ＢＧＡ、ＣＳＰ等のパッ
ケージＬＳＩ，ＭＣＭ等の複数の半導体素子が搭載され
たモジュールパッケージキャリア等の回路基板等であ
り、特に、その電極が素子や基板の平面から突出してい
るバンプ状のものに対して効果的である。さらに、バン
プはボール形状、円柱形状、角柱形状のものが特に好ま
しい。このような電極が被検査物平面から突出している
と、該突出電極の各々を上記絶縁性シートの各対応する
開口部に挿入することにより，半導体素子の電極部と異
方導電性シートの導電部とを正確に位置決めすることが
できる。そしてこの状態で半導体素子の電気検査で通常
行われる程度の加圧を行えば、被検査物の電極と異方導
電性シートの導電部および／または電気的検査装置の電
極との電気的接続が確保できる。

【０００８】また、本発明の絶縁性シートは、透明であ
っても不透明であってもよいが、半導体素子の電極部を
開口部に貫通もしくは挿入する際に目視で確認できる点
で透明である方が好ましい。また、本発明の被検査物と
絶縁性シートおよび必要に応じ異方導電性シートとは、
別々に検査装置に装着してもよく、また予め被検査物と
絶縁性シートを組み合わせたものを検査装置に装着する
のが好ましい。

【０００９】異方導電性シートはその導電部表面がシー
ト平面上に突起を有していてもよいし、平面でもよい
が、半導体素子の電極との確実な電気的接触を得るため
には、半導体素子の電極と接する側に絶縁性シートの厚
みに満たない突起を有していることが好ましい。異方導
電性シートは、絶縁性で弾性を有する高分子物質で構成
された絶縁部中に、導電性粒子が密に充填されて構成さ
れた複数の導電部がシートの厚さ方向に伸びる形で構成
されたものである。導電部は異方導電性シート全面に密
に配置されていてもよいが、隣接したもの同士のショー
トを防止し、確実な導通を得られる点で、絶縁性シート
の開口部に対応した位置に柱状に配置したものが好まし
い。また、異方導電性シートの外周部は、樹脂シートや
金属板などで枠取りもしくは補強したものが好ましく、
とくにその一部に位置決めガイド穴等を配置したものが
好ましい。

【００１０】導電部(3a)を構成する導電粒子としては、
例えばニッケル、鉄、コバルトなどの磁性を示す金属粒
子もしくはこれらの合金の粒子、またはこれらの粒子に
金、銀、パラジウム、ロジウムなどの導電性のよい金属
のメッキを施したもの、非磁性金属粒子もしくはガラス
ビーズなどの無機質粒子またはポリマー粒子にニッケ
ル、コバルトなどの導電性磁性体のメッキを施したもの
などを挙げることができる。これらの中ではニッケル
粒子の表面に金や銀のメッキを施した粒子が好ましい。

【００１１】絶縁部を構成する絶縁性で弾性を有する高
分子物質としては、架橋構造を有する高分子物質が好ま
しい。かかる架橋構造を有する高分子物質を得るために
用いることができる高分子材料としては、シリコーンゴ
ム、ポリブタジエン、天然ゴム、ポリイソプレン、スチ
レンーブタジエン共重合体ゴム、アクリロニトリルーブ
タジエン共重合体ゴム、エチレンープロピレン共重合体
ゴム、ウレタンゴム、ポリエステル系ゴム、クロロプレ
ンゴム、エピクロルヒドリンゴムなどを挙げることがで
きる。これらの中では、成形性、電気特性の点でシリコ
ーンゴムが好ましい。異方導電性シートは、上記成形材
料を用いて形成した層の厚さ方向に平行磁場をかけて、
その磁力によって導電粒子を移動させながら、硬化する
ことによって製造することができる。

【００１２】以下、図面によって本発明を具体的に説明
する。図１は絶縁性シートを用いた半導体素子等の電気
的検査装置およびそこに検査対象の被検査物を装着した
具体的構成例を示すものである。検査対象の被検査物で
あるパッケージＬＳＩ１の電極１ａは、絶縁性シート２
の開口部２ａに挿入されるように配置されている。一
方、異方導電性シート３は、その導電部３ａが絶縁性シ
ートの開口部２ａに対応した位置となるように位置決め
ピン４で位置を規制されている。検査対象のパッケージ
ＬＳＩ１の電極１ａと異方導電性シートの導電部３ａと
は、十分な電気的接続を得る程度に加圧され、異方導電
性シートの導電部と対応した位置から配線を引き出した
基板６を介して、パッケージＬＳＩの各電極は外部の電
気的検査測定機に接続されている。

【００１３】絶縁性シート１は、実用的には通常０．０
１−３ｍｍ、好ましくは０．０２−２ｍｍ、さらに好ま
しくは０．０５−１ｍｍ特に好ましくは０．１−０．８
ｍｍ程度の厚みで用いられる。この厚さは、被検査物の
電極の突出高さと必要に応じて異方導電性シートの厚
み、突起高さを考慮して設定することができる。絶縁性
シートの厚さは、好ましくは突起電極の高さから異方導
電性シートの最小変位量を差し引いた値以上であり、さ
らに好ましくはこの値が０．０１ｍｍ以上である。絶縁
性シートの材質は、例えばポリイミド樹脂、エポキシ樹
脂等の熱硬化性樹脂や、例えばポリエチレンテレフタレ
ート樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリア
クリロニトリル樹脂、ポリエチレン樹脂。アクリル樹
脂、ポリブタジエン樹脂等の熱可塑性樹脂などが用いら
れる。これらの中では、耐熱性、寸法安定性の点で熱硬
化性樹脂が好ましく、特にポリイミド樹脂が好ましい。
また、絶縁性シートの外周部は、樹脂や金属板などで枠
取りもしくは補強してもよい。絶縁性シートは、その一
部に位置決めガイド穴等の位置決めガイドを配置したも
の用いられる。絶縁性シートの開口部の穴あけは、ＮＣ
(Numerical Control)制御のドリル穴あけ装置やレーザ
ー加工装置を用いて行うことができる。また、多数の
ピンを有する金型を用いて成形することによっても製造
できる。絶縁シートの開口部の形状は、円形であっても
角形であってもよい。また、開口部は、被検査物の各電
極に対応した位置に開けるのが好ましい。例えばＢＣＡ
の場合、その電極位置に対応して図２のように格子状
（グリッド）に配列して開けるのが好ましい。絶縁性
シートの開口部の穴の径は、突起電極の径よりも好まし
くは３０〜１５０μｍ、さらに５０〜１００μｍ大きい
ことが好ましい。また、開口部は図３のように、２つ以
上の電極位置を連結して開けてもよい。被検査物の位置
合わせは、上記絶縁シートのみでも可能だが、例えば図
４に示されるような位置合わせ板７などを併用すること
ができる。

【００１４】以下、本発明の実施例を説明するが、本発
明はこれらの実施例に限定されるものではない。

【実施例】厚さ０．２ｍｍのポリイミドフィルムに、Ｎ
Ｃ制御のドリル穴あけ装置で、検査対象パッケージＬＳ
Ｉの半球状（径０．３ｍｍ、厚み０．２６ｍｍ）のバン
プ（０．５ｍｍピッチ）に対応した位置に０．３５ｍｍ
径の穴を開け、さらにフィルムの４隅に位置決め用のピ
ンのガイド穴を４点あけ、位置決め用の絶縁性シートを
製造した。次に、熱硬化型シリコーンゴムに平均粒径３
５μｍの金メッキしたニッケルよりなる導電性磁性体粒
子を１２体積％となる割合で混合して成形材料を調製し
た。次にこの成形材料を金型のキャビティ内（厚み０．
２５ｍｍ）に層状に配置した。この金型は、各々電磁石
で構成される上型と下型よりなり、上型と下型には、そ
れぞれ検査対象パッケージＬＳＩの電極位置に対応した
パターンの強磁性体部分と、それ以外の非磁性体部分を
有し成形材料と接する磁極板が設けられている。また、
上記の上下の磁極板は、上記イミドフィルムの４隅のガ
イド穴に相当する位置にガイドピンをたてることにより
位置合わせを行った。この状態で上型、下型の電磁石を
動作させ、異方導電性シート材料層の厚さ方向に平行磁
場を作用させて、導電性粒子を磁場方向に並べさせ、圧
力を加えながら１００℃、１時間硬化させて異方導電性
シートを製造した。上記のように成形金型の４隅にガイ
ドピンをたてることにより、４隅に位置合わせ用のガイ
ド穴を有する異方導電性シートが得られた。

【００１５】上記のようにして得られた位置決め用絶縁
シートおよび異方導電性シートを用いて、図１に示した
構成とし、無作為に抽出した１００個のパッケージＬＳ
Ｉについて、先ずパッケージＬＳＩのボール状電極を絶
縁シートの開口部に挿入した状態にしたものを電気的検
査装置に装着し、パッケージＬＳＩの電気検査を行なっ
た。パッケージＬＳＩの各電極の間隔のピッチは０．５
ｍｍと微細で、ＩＣパッケージには若干のそり等が見ら
れていたが、位置合わせが容易かつ正確であり、対象と
したパッケージＬＳＩ全数の電気検査を精度よく行うこ
とができた。

【００１６】

【発明の効果】本発明の電気的検査装置よれば、ＢＧＡ
やＣＳＰなどの被検査物の各電極部を絶縁性シートの開
口部に貫通もしくは挿入することにより正確に位置決め
ができ、さらに位置決めピン等を利用することにより、
被検査物の電極部と異方導電性シートの導電部もしくは
電気的検査装置の電極とを正確に対応させることがで
き、この状態であるいは加圧を行えば、被検査物の電極
と異方導電性シートの導電部もしくは電気的検査装置の
電極との電気的接続が確保できる。このため被検査物が
ＢＧＡなどのように微細かつ高密度の半導体素子電極で
あっても、精度よく電気的検査装置（治具）との導通が
でき、効率よく被検査物の電気的検査ができる。また、
本発明の構成にすることにより、ＢＧＡなどの被検査物
の電極の損傷や劣化、電極の繰り返し圧接による異方導
電性シートの導電部の劣化も防止でき、検査装置の耐久
性も高められる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半導体素子検査装置の構成の一例を示
す説明図である。

【図２】本発明に用いる絶縁性シートの平面図の一例で
ある。

【図３】本発明に用いる絶縁性シートの開口部の平面図
の一例である。

【図４】本発明の半導体素子検査装置の構成の一例を示
す説明図である。

【符号の説明】

１検査対象のパッケージＬＳＩ１ａ電極２絶縁性シート２ａ開口部３異方導電性シート３ａ導電部４位置決めピン５加圧板６基板７位置合わせ板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】突起した端子電極を有する電気的検査を行
う被検査物と、該端子電極に対応した位置に開口部を設
け位置決めガイド部を有する絶縁シートを構成要素とし
て有し、該被検査物の該端子電極を絶縁シートの開口部
に嵌合することにより位置決めされていることを特徴と
する電気的検査装置。
【請求項２】被検査物と異方導電性シートとの間に絶縁
シートが配置されてなる請求項１記載の電気的検査装
置。
【請求項３】異方導電性シートはシートの厚さ方向に伸
びる複数の導電部が前記絶縁性シートの開口部と対応す
るように配置されてなることを特徴とする請求項２記載
の電気的検査装置。
【請求項４】突起した端子電極を有する電気的検査を行
う被検査物を、該端子電極に対応した位置に開口部を設
け位置決めガイド部を有する絶縁シートに、該被検査物
の該端子電極を絶縁シートの開口部に嵌合することによ
り位置決めすることを特徴とする電気的検査の方法。
【請求項５】突起した端子電極を有する電気的検査を行
う被検査物を、該端子電極に対応した位置に開口部を設
け位置決めガイド部を有する絶縁シートに、該被検査物
の該端子電極を絶縁シートの開口部に嵌合することによ
り位置決めし、該端子電極を絶縁シートの開口部を介し
て異方導電性シートと接続することを特徴とする電気的
検査の方法。