JPH11204590A - 電極板およびそれを用いた電子部品用通電検査装置 - Google Patents

電極板およびそれを用いた電子部品用通電検査装置

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JPH11204590A
JPH11204590A JP537098A JP537098A JPH11204590A JP H11204590 A JPH11204590 A JP H11204590A JP 537098 A JP537098 A JP 537098A JP 537098 A JP537098 A JP 537098A JP H11204590 A JPH11204590 A JP H11204590A
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electronic component
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JP537098A
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Kazuma Miura
一真 三浦
Koji Serizawa
弘二 芹沢
Hideo Arima
英夫 有馬
Kenichi Yamamoto
健一 山本
Akio Hasebe
昭男 長谷部
Kenichiro Morinaga
賢一郎 森永
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161Disposition
    • H01L2224/16151Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/16221Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/16225Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation

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  • Testing Of Individual Semiconductor Devices (AREA)
  • Measuring Leads Or Probes (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
  • Manufacturing Of Electrical Connectors (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】信頼性の高い通電検査結果を得ることができる
電極板を提供する。 【解決手段】基板7上の所望の位置に電子部品4を載置
し、この背面をソケット1で押すと、接触端子5の上の
金属層12表面の突起部分が電子部品4の電極パッド4
b上に形成されているバンプ4aの酸化皮膜を突き破
り、内部に食い込む。これにより、電子部品4の電極パ
ッド4bと接触端子5との間に電気的接続が確立され
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は電子部品の電気的特
性を検査する通電検査技術に係り、表面が凹凸形状であ
る金属層を有する端子を介して、電子部品との電気的接
続を確立する通電検査装置に関する。
【0002】
【従来の技術】電子部品の端子パッド上に形成されたバ
ンプの多くは共晶はんだが用いられており、その表面は
数十nmの酸化物で覆われている。したがって、バンプと
端子が十分に接触するためには、この酸化膜を破壊し、
新生な金属面を出す必要がある。バンプが接触する端子
が通常の金属めっき層のみの場合、電気的に接続するた
めには、前記の電子部品を加圧してバンプを変形させな
ければならない。前記バンプが大きく変形すると、前記
電子部品の基板への実装不良を引き起こす懸念がある。
したがって、バンプの変形を抑える必要がある。
【0003】そのための方策として、ピン接触方式があ
る。これは、ピンとはんだバンプをこする方法で、加圧
のときにコンタクトピンの撓みを利用する方法、バンプ
を両側から挟み込む方式がある。いずれもバンプをこす
るバンプ表面の酸化皮膜が破壊されることで電気的に接
続が確立される。この方式はバンプの変形を抑えること
のできる方法である。
【0004】また、バンプの変形を最小限に抑える方法
として、導電ゴム方式がある。これはAuめっきしたワ
イヤを中に規則的に配列させた導電性シリコンゴムをコ
ンタクトボードの上に配置させたもので加圧することで
バンプ、ワイヤ、パターンが電気的に接続させる。この
方式はバンプに荷重を加える方法であるが、加圧時に導
電ゴムが変形するのでバンプはほとんど変形しない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、ピン接触方
式では0.8mmピッチまでのパッケージには適用できる
が、これよりもピッチが狭くなると隣接ピン間の干渉や
接触端子からの配線引き回しが難しくなり、コストが非
常に高くなる。
【0006】後者の導電ゴム方式は加圧によるバンプの
変形は抑えられるが、複雑な構成であるため、製造コス
トが高く、しかも、繰り返しの使用でワイヤが折れた
り、シリコン樹脂のはんだバンプへの付着によりパッケ
ージを基板に実装する際に接続不良を引き起こす懸念が
ある。
【0007】以上の問題を鑑み、本発明の目的は、検査
対象である電子部品の信頼性を損なわず、信頼性の高い
通電検査を行うことができる電極板および通電検査装置
を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、特に高温雰囲気中(通常、約125℃の空
気中)において使用される通電検査用電極板として、電
子部品と通電検査装置間を電気的に接続するための電極
板であって、接触端子の表面が凹凸になっていることこ
とを特徴とする電極板を提供する。
【0009】本電極板の接触端子上に電子部品の電極パ
ッド上のバンプが軽く押し当てられるだけで、接触端子
表面の突起部分、すなわち凸部分はバンプの酸化皮膜を
簡単に突き破り、その内部に食い込む。したがって、本
電極板を使用すれば、電子部品に負荷をかけることな
く、電子部品の電極パッド上のバンプと電極板の接触端
子との間に電気的接続が確立することができる。
【0010】また、接触端子上に複数個の金属バンプを
形成することで加圧によりこれと電子部品の電極パッド
上のパンプとがこすられることで電気的接続が確立する
ことができる。本発明の接触構造により0.5mmピッチ以
下の半導体パッケージにも十分適用できる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態に係わ
る半導体装置検査用接触端子構造の構造について説明す
る。
【0012】図1は本実施の形態に係わる通電検査装置
の基本構成の一例を示す。ただし、ここでは通電検査装
置の特殊部分である電極板部分に重点を置いて説明す
る。
【0013】本通電装置のマザーボード11上には電子
部品4の電極パッド4bの配列に従って接触端子5が形
成された基板7、および補強基板9が搭載されている。
なお、基板7は裏面側にも配線が施されており、電極板
の裏面側と補強板の端子同士ははんだ接続8aされてい
る。また、補強板9とマザーボード11はピン10で接
続されている。図中には示していないが、電子部品の電
気的特性を調べるためのチップ部品は補強板9、マザー
ボード11上にあり、図1に示す基本構成部分の周囲に
配置される。
【0014】電極板7の各接触端子5の金属層12はそ
れぞれ図2、3に示すようにに表面が凹凸状になってい
る。ここで、表面の凹凸の度合いであるが、この度合い
が大きい方が電気的接続に有利である。凹み部分から凸
(突起)部分までの高さが20μm以上あれば、電気的
に接続可能であることを実験的に確認している。
【0015】また、接触端子5上の金属層12が酸化さ
れやすかったり、電気伝導性が悪い場合では、接触抵抗
の抑制対策として、予め、接触端子の表面にめっきや蒸
着によって、酸化防止、導電性改善のための、例えば
金、白金、ロジウムその他の貴金属層13で被覆してお
くことが望ましい。
【0016】また、これら各接触端子5にはそれぞれ、
配線パターン8を通じて通電検査用電流が供給されるよ
うになっている。
【0017】したがって、位置決めガイドを利用して、
絶縁基板7上の所定の領域に電子部品4を載置してか
ら、ソケット1をセットすることにより、電子部品2の
背面がソケット1で押されることで図2に示すように接
触端5子の金属層12の表面上の凹凸形状の突起部分が
電子部品4の電極パッド4b上に形成されているバンプ
4aの酸化皮膜を容易に突き破り、その内部に食い込
む。これにより、電子部品4の電極パッド4bと接触端
子5との間に電気的接続が確立され、電子部品4の電気
的特性検査が実行可能となる。
【0018】このように前述の凹凸形状の接触端子5を
金属層12表面の突起部分によってバンプ4aの酸化皮
膜を突き破るには、例えば125℃の高温雰囲気において
バンプ4aの直径が0.3mm程度である場合、各バンプ
4aに10g程度の圧力が加わる程度の押圧力で電子部
品4を押圧すれば十分である。なお、そのときのバンプ
4aにはわずか10%程度の高さ変化が生じるだけであ
り、実装不良の原因となるような過度の変形は生じな
い。すなわち、本発明の電極板を使用すれば、通電検査
中に電子部品4の品質が劣化することはない。
【0019】ロジウムめっきを接触端子の金属層12表
面に施した本電極板を用い、高温雰囲気中(125℃の空
気中)で実際にこのときの接続抵抗値を四端子法によっ
て測定した結果、通電検査の信頼性が保証される2Ω以
下の値が検出された。なお、125℃で1hrの加圧後、
この条件における接続抵抗の値を繰り返し測定した結
果、500回加圧後においても2Ω以下の接続抵抗値を示
した。したがって、本電極板を使用すれば、125℃にお
ける繰り返しの加圧にも十分耐えることができる。
【0020】次に本電極板の接触端子の製造方法につい
て説明する。
【0021】まず、例えば基板7(例えば、ガラスエポ
キシ)上に金属箔(例えば銅)を接着する方法によっ
て、基板7の表面上に予め定めたレイアウトに従って、
接触端子5を形成する。接触端子の表面は上に形成され
る金属層12との濡れ性、を改善するために通常Auめ
っきを施す。その後、接触端子5の表面上に凹凸を形成
させるための金属層12を設ける。
【0022】次にこの金属層12を加熱して、表面上に
凹凸を形成するための製造方法に関する例を図4から図
6に示す。図4、5は熱圧着による実施例、図6はリフ
ロ加熱による実施例を示す。熱圧着の場合、ボンディン
グツール14を用いて金属層12を加熱するが、その
際、接触端子5の金属層12表面の凹凸を形成するため
に、複数個の硬質金属粒子18aが接着された凹凸形成
用基板18電極板をボンディングツール14に吸着さ
せ、テフロンシート16を介して、接触端子5の金属層
12を加熱、加圧する。
【0023】これによって、金属層12表面で粒子18
aのあたる部分は凹み、粒子の当たらない部分が凸状に
隆起して、凹凸表面を形成することになる。このときの
温度、圧力については温度は金属層12の種類により、
異なるが完全に溶融する温度が目安となる。圧力は接触
端子数、すなわち接続面積にもよるがおおむね、10k
g以下である。テフロンシート16を介在させることに
より、前記硬質金属粒子18aの接触端子5への付着を
防止することができる。用いるテフロンシート16は薄
いものが望ましい。
【0024】図5は基板18に硬質金属18aのかわり
に接触端子の位置に対応する部分にピン18cを挿入し
たものをを熱圧着ツール14に吸着させ、加熱、加圧す
る実施例を示す。ピン18cのあたる部分は凹み、あた
らない部分は凸状になる。なお、ピン18cは細い方が
凹凸の形成に有利である。本実施例ではピン径0.08mm
のものを用いている。
【0025】図6はリフロ炉で加熱して接触端子表面の
凹凸を形成する実施例を示す。図5と同じ基板18にピ
ン18cを挿入したものを用いている。この場合は位置
決めガイド21を有する電極板固定用治具22に入れ
て、その上にテフロンシート16をのせ、位置決めガイ
ド21位置に穴を設けた前記ツール、および荷重負荷の
ためのおもり20をのせ、位置合わせを行った後、リフ
ロ炉を通し、加熱する。
【0026】電極板の接触端子5上の金属層12はSn
−Pb、Au−Sn、Sn−Ag合金のうち融点が300
℃以下の組成を推奨する。供給方法は図7に示すように
ペースト(粉末+フラックス)17をマスクを用いて、
接触端子5上に転写する方法、図8に示すようなフラッ
クス24塗布後、ボール23をマスクを用いて転写する
方法がある。なお、ボール23を用いる場合、ボール径
は端子径より小さい方が望ましい。なお、洗浄後、端子
表面にめっきなど貴金属金属層を被覆する。
【0027】接触端子5に複数個の金属バンプを形成さ
せ、凹凸を設ける実施例を以下に示す。最初に金属バン
プの製造方法の実施例を図9から図11に示す。まず、
電極板の各接触端子に数カ所にマスクを用いてペースト
17a(金属粉末+フラックス)を転写する。図9は電
極板板の端子5に4カ所マスクを用いて転写した例であ
る。マスク径の大きさ(バンプ径)が小さく、端子あた
りの転写バンプ数が大きいほどは接触特性はよくなる。
現状、マスクにあけることのできる最小の開口径はφ0.
08mm程度である。したがって、端子径がφ0.3mmの
時は金属バンプは4個転写できる。
【0028】図10はマスクに転写した例の側面図であ
る。ペースト17aに用いる金属はSn−Pb、Au−
Sn、Sn−Ag合金のうち融点が300℃以下の組成の
ものを推奨すろ。ペーストを転写後リフロ炉を用いて加
熱することで金属バンプ12aが形成される。
【0029】表面層への貴金属層13の被覆は洗浄後行
う。なお、図11に示す用にリフロ加熱時金属バンプ同
士がつながる場合もあるが、接触特性に関してとくに問
題は発生していない。
【0030】以上のように、本電極板の接触端子はマス
ク印刷法、熱圧着、リフロ加熱など、ソルダリング技術
としてすでに確立している技術を利用すれば製造可能で
ある。したがって、本電極板の製造に関して困難を伴う
ことはない。
【0031】本発明の電極板を接触構造ではバンプ径0.
3mm、接続ピッチが0.5mmピッチまでの電子部品につい
ては125℃、空気中のおける通電検査を行うことができ
る。温度までバーンイン検査が可能である。
【0032】
【発明の効果】電極パッド上にバンプを有する電子部品
の通電検査に本発明の電極板を採用することにより、従
来より狭ピッチな電子部品の検査が可能となる。また、
電子部品に対する押圧力を小さくしても接続抵抗を低く
することができるので、高温雰囲気で通電検査する場合
でもバンプの変形を最小限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態に係わる通電検査装置の
基本構成を示した図である。
【図2】電子部品の電極パッドと電極板の接触端子との
間に確立される電気的接続を説明するための概念図であ
る。
【図3】電極板の断面図である。
【図4】接触端子の加熱方法を説明するための図であ
る。
【図5】接触端子の加熱方法を説明するための図であ
る。
【図6】接触端子の加熱方法を説明するための図であ
る。
【図7】金属ペーストが転写された状態を示す図であ
る。
【図8】金属ボールが転写あれた状態を示す図である。
【図9】端子上に金属ペーストを転写する方法を説明す
るための図である。
【図10】金属ペーストが転写された状態を示す図であ
る。
【図11】電極板の断面図である。
【符号の説明】
1…加圧用ソケット、 2…バネ、 3…
位置決めガイド、4…電子部品、 4a…電子部
品のバンプ、4b…電極パッド、5…接触端子、
5a…接着層、 5b…硬質金属粒子、6…
電極パッド、 7…基板、 8…配線
パターン、8a…はんだ接続部分、 9…補強板、
10…ピン、11…マザーボード、 12…金
属層(接触端子表面層)、12a…金属バンプ層、 1
3…貴金属被覆層、14…ボンディングツール、
15…吸着孔、16…テフロンシート、
17…金属ペースト、17a…金属バンプ用ペースト、
18…凹凸形成用ボード、18a…硬質金属粒子、
18b…接着層、 18c…凹凸形成用ピン、 20…荷重負荷用
おもり、 21…位置決めガイドピン、 22…電極板固定
用治具、 23…金属ボール、 24…ボール固定
用フラックス。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 健一 東京都小平市上水本町五丁目20番地1号株 式会社日立製作所半導体事業部内 (72)発明者 長谷部 昭男 東京都小平市上水本町五丁目20番地1号株 式会社日立製作所半導体事業部内 (72)発明者 森永 賢一郎 東京都小平市上水本町五丁目20番地1号株 式会社日立製作所半導体事業部内

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電子部品と通電検査装置との間を電気的に
    接続する電極板であって、前記電子部品の電極パッド上
    に形成されたバンプに接触する端子の表面状態が凹凸状
    になっていることを特徴とする電極板。
  2. 【請求項2】電子部品と通電検査装置との間を電気的に
    接続する電極板であって、前記電子部品の電極パッド上
    に形成されたバンプに接触する金属端子を有し、当該接
    触端子の表面を、表面に複数個の突起を有するツールを
    押し当て、加熱することで前記接触表面を±5μm以上
    の凹凸状にすることを特徴とする電極板およびその製造
    方法。
  3. 【請求項3】請求項2記載の電極板であって、前記金属
    端子がはんだ、Au-Sn,Au-Ag合金などの低融点金属で、
    しかもその融点が300℃以下であることを特徴とする電
    極板。
  4. 【請求項4】電子部品と通電検査装置との間を電気的に
    接続する電極板であって、金属ペーストを各接触端子内
    に複数個転写後、加熱することによって、接触端子上に
    複数個のバンプを形成させることを特徴とする電極板お
    よびその製造方法。
  5. 【請求項5】請求項4に記載の電極板であって、前記の
    ペーストに含まれる金属がSn-Pb、Au-Sn,Au-Agなどの低
    融点金属で、しかもその融点が300℃以下であることを
    特徴とする電極板。
  6. 【請求項6】請求項4に記載の電極板であって、前記の
    金属ペーストの替わりに請求項5に記載の組成の低融点
    合金ボールを各接触端子内に複数個転写後、加熱するこ
    とにより、接触端子上に複数個のバンプが形成されるこ
    とを特徴とする電極板およびその製造方法。
  7. 【請求項7】請求項1ないし6記載のいずれか1項記載
    の電極板であって、前記金属表面を貴金属層で被覆した
    ことを特徴とする電極板。
  8. 【請求項8】請求項7記載の電極板であって、前記貴金
    属層は金、白金、ロジウム、の何れか1種類の貴金属の
    めっき層であることを特徴とする電極板。
  9. 【請求項9】電極板の接触端子に電子部品の端子パッド
    上に形成されたバンプを押し当てながら前記電子部品の
    電気的特性を検査する通電検査装置であって、電極板と
    して、請求項1ないし8いずれか1項記載の電極板を備
    えたことを特徴とする通電検査装置。
JP537098A 1998-01-14 1998-01-14 電極板およびそれを用いた電子部品用通電検査装置 Pending JPH11204590A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008159878A (ja) * 2006-12-25 2008-07-10 Nippon Mektron Ltd 高さ制御機能を備えたノーフローアンダーフィルによるフリップチップ実装方法
JP4669651B2 (ja) * 2000-06-28 2011-04-13 日本発條株式会社 導電性接触子
US7944051B2 (en) 2007-07-23 2011-05-17 Renesas Electronics Corporation Semiconductor device having external connection terminals and method of manufacturing the same

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