WO2021106754A1 - プローブシート及びプロープシートの製造方法 - Google Patents

プローブシート及びプロープシートの製造方法 Download PDF

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    • G01R31/2896—Testing of IC packages; Test features related to IC packages

Definitions

  • This technology relates to a method for manufacturing probe sheets and probe sheets for inspecting electrical characteristics of wafers, chips, packages, etc.
  • This application claims priority on the basis of Japanese Patent Application No. Japanese Patent Application No. 2019-21062 filed on November 26, 2019 in Japan, and this application can be referred to in this application. It will be used.
  • the stroke of the probe sheet needs to be about 80 ⁇ m in order to cope with the height variation of the solder electrode, and the anisotropic conductive sheet having one elastomer layer requires.
  • the thickness of the inspection sheet needs to be 400 ⁇ m or more, and the pitch of arrangement of the conductive particles is limited to 300 ⁇ m.
  • the conductive particles are oriented by a magnetic field, the conductive particles need to be oriented while maintaining a certain interval due to the overlapping magnetic flux densities. Was difficult.
  • the anisotropic conductive sheet described in Patent Document 1 has a frame so as to surround the periphery for the purpose of improving durability, the elastomer inside the frame causes expansion and contraction due to thermal history. Therefore, inspection defects may occur due to misalignment.
  • Patent Document 2 a laminate of three-layer sheets in which conductive particles are oriented in the thickness direction in an elastic substance has also been proposed (see, for example, Patent Document 2).
  • the intermediate layer is also composed of an elastic substance and the orientation of the conductive particles also uses a magnetic field
  • the thicker the elastic substance layer the more the particles are connected to the adjacent electrodes. It became easier to do, and it was attracting the outbreak of show particles. For this reason, it has been difficult to cope with fine pitching.
  • the elastic material layer is made thin, the stroke characteristics are lowered and the durability is also lowered.
  • elastic substances cause expansion and contraction due to thermal history, which may cause inspection defects due to misalignment.
  • This technology has been proposed in view of such circumstances, and provides a probe sheet and a method for manufacturing a probe sheet that can obtain excellent anisotropy and durability even in fine pitch terminals.
  • the probe sheet according to the present technology includes a flexible sheet having a plurality of through holes, a first elastomer layer arranged on one surface of the flexible sheet, and the other of the flexible sheets.
  • a chain portion formed by chaining conductive particles in the thickness direction from the surface of the first elastomer layer to the surface of the second elastomer layer through the through holes.
  • a first uncured resin layer made of an elastomer uncured composition containing conductive particles is arranged on one surface of a flexible sheet having a plurality of through holes.
  • a magnetic field or an electric field is applied from the outside of the uncured resin layer, and the conductive particles pass through the through holes from the surface of the first uncured resin layer to the surface of the second uncured resin layer in the thickness direction.
  • the first uncured resin layer and the second uncured resin layer are cured in a state in which the conductive particles are oriented to form an elastomer layer on both sides of the flexible sheet. Has a process.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration example of a probe sheet.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a state in which the elastomer uncured composition is applied to both surfaces of the flexible sheet.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a state in which the conductive particles are oriented in the thickness direction from the surface of the first uncured layer to the surface of the second uncured resin layer through the through holes.
  • the probe sheet according to the present embodiment includes a flexible sheet having a plurality of through holes, a first elastomer layer arranged on one surface of the flexible sheet, and a second surface arranged on the other surface of the flexible sheet. It includes an elastomer layer and a chain portion formed by chaining conductive particles in the thickness direction through through holes from the surface of the first elastomer layer to the surface of the second elastomer layer. Since the flexible sheet has a plurality of through holes, it is possible to obtain anisotropy by chaining conductive particles in the thickness direction through the through holes, and it is possible to cope with fine pitching of a semiconductor chip. Further, by dividing the elastomer layer into two layers by the flexible sheet, it is possible to obtain excellent durability as compared with the probe sheet in which the elastomer layer is one layer.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration example of a probe sheet. As shown in FIG. 1, this probe sheet includes a flexible sheet 10, a first elastomer layer 20, a second elastomer layer 30, and a chain portion 40.
  • the flexible sheet 10 has a through hole 11 at a predetermined position in a plan view.
  • the position of the through hole 11 may be arranged according to the terminal position of the PKG or the semiconductor chip to be inspected, or may be formed at a predetermined interval smaller than the terminal at a regular fine pitch so that the inspection can be performed without alignment. Good.
  • the flexible sheet 10 it is preferable to use one selected from the group of polyimide, polyamide, polyethylene naphthalate, and biaxially oriented polyethylene terephthalate. Since these resins have a low coefficient of thermal expansion and excellent heat resistance, they can suppress the occurrence of expansion and contraction due to thermal history, and also suppress the displacement of conductive particles, so that they can correspond to a finer pitch. ..
  • the lower limit of the thickness of the flexible sheet 10 is preferably 5 ⁇ m, more preferably 10 ⁇ m, and even more preferably 20 ⁇ m.
  • the upper limit of the thickness of the flexible sheet 10 is preferably 100 ⁇ m, more preferably 80 ⁇ m, and even more preferably 60 ⁇ m. If the thickness of the flexible sheet 10 is too thin, the durability will decrease, and if it is too thick, it will be difficult to form the through holes 11.
  • the through hole 11 is formed in the thickness direction of the flexible sheet 10.
  • the size of the through hole 11 is set according to the PKG to be inspected and the terminal of the semiconductor chip.
  • the lower limit of the diameter of the through hole 11 is preferably 5 ⁇ m, more preferably 10 ⁇ m, still more preferably 15 ⁇ m, and penetrate.
  • the upper limit of the diameter of the hole 11 is preferably 50 ⁇ m, more preferably 35 ⁇ m, and even more preferably 25 ⁇ m.
  • the pitch is preferably twice or more the average particle size of the conductive particles, more preferably five times or more the average particle size of the conductive particles, and even more preferably conductive. It is 8 times or more the average particle size of the particles. As a result, the distance from the adjacent chain portion 40 becomes appropriate, and excellent anisotropy can be obtained.
  • the flexible sheet 10 may have a metal layer on one side or both sides of the outer peripheral portion.
  • the base material can be reinforced and thermal expansion can be reduced.
  • the strength can be further increased by bringing the first elastomer layer or the second elastomer layer into contact with a part of the metal layer.
  • the side surface of the through hole 11 may be electroless plated with metal, and a metal layer may be provided on the side surface of the through hole 11.
  • the first elastomer layer 20 is arranged on one surface of the flexible sheet 10, and is a chain portion 40 in which conductive particles are chained in the thickness direction to the surface through the through holes 11 at the positions of the through holes 11 in a plan view. To place.
  • the material of the first elastomer layer 20 may have rubber elasticity, and preferably has heat resistance.
  • Examples of the material of the first elastomer layer 20 include silicone resin, polyurethane resin, and acrylic resin. Among these, it is preferable to use a silicone resin that does not easily leave a residue on the PKG or the semiconductor chip after the inspection.
  • the lower limit of the thickness of the first elastomer layer 20 is preferably 5 ⁇ m, more preferably 20 ⁇ m, and even more preferably 35 ⁇ m.
  • the upper limit of the thickness of the first elastomer layer 20 is preferably 150 ⁇ m, more preferably 100 ⁇ m, and even more preferably 75 ⁇ m. If the thickness of the first elastomer layer 20 is too thin, the durability as a film decreases, and if it is too thick, the number of chained particles of conductive particles increases, and the contact resistance between the particles increases.
  • the conductive particles pass through the through holes 11 and are chained from the surface of the first elastomer layer to the surface of the second elastomer layer, and the conductive particles at the end of the chain are exposed from the surface.
  • the chain portion 40 may be a chain of a single layer (one piece) of conductive particles, but in order to reduce the resistance value, it is preferable to form a plurality of chains with respect to one through hole 11.
  • the conductive particles may be any as long as they have conductivity, and are metal particles such as Ni and Cu, or particles obtained by plating these metal particles, resin cores, and inorganic core particles with metals such as Au, Pd, Co, and Ag. Can be used.
  • metal particles such as Ni and Cu
  • inorganic core particles with metals such as Au, Pd, Co, and Ag.
  • conductive particles are chained by a magnetic field, it is preferable to use a magnetic metal or alloy such as Fe, Co, or Ni.
  • the upper limit of the average particle size of the conductive particles is smaller than the size of the through hole, preferably 50 ⁇ m or less, more preferably 20 ⁇ m or less, and further preferably 10 ⁇ m or less.
  • the conductive particles are preferably spherical, polygonal, or spike-shaped, and more preferably have protrusions on the surface for the purpose of reducing contact resistance.
  • the second elastomer layer 30 is arranged on the other surface of the flexible sheet 10, and like the second elastomer layer 20, conductive particles pass through the through holes 11 to the surface at the positions of the through holes 11 in a plan view.
  • a chain portion 40 formed of being chained in the thickness direction is arranged. Since the material, the conductive particles and the chain portion of the second elastomer layer 30 are the same as the material, the conductive particles and the chain portion of the first elastomer layer 20, respectively, the description thereof will be omitted here.
  • the probe sheet having such a configuration highly reliable conductivity can be realized in the thickness direction, and insulation can be realized in the surface direction of the adjacent terminal. Further, by dividing the elastomer layer into two layers by the flexible sheet 10, the chain portion can be formed at a finer pitch and excellent durability can be obtained as compared with the probe sheet in which the elastomer layer has one layer.
  • Probe sheet manufacturing method In the method for producing a probe sheet according to the present embodiment, a first uncured resin layer made of an elastomer uncured composition containing conductive particles is arranged on one surface of a flexible sheet having a plurality of through holes. At the same time, an arrangement step of arranging a second uncured resin layer made of an elastomer uncured composition containing conductive particles on the other surface of the flexible sheet, and a first uncured resin layer and a second uncured resin layer. An orientation step in which a magnetic field or an electric field is applied from the outside of the resin layer to orient the conductive particles from the surface of the first uncured resin layer to the surface of the second uncured resin layer through through holes in the thickness direction, and conductivity.
  • a first uncured resin layer made of an elastomer uncured composition containing conductive particles is arranged on one surface of the flexible sheet having a plurality of through holes, and the other surface of the flexible sheet is arranged.
  • a second uncured resin layer made of an elastomer uncured composition containing conductive particles is arranged.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a state in which the elastomer uncured composition is applied to both sides of the flexible sheet.
  • the first uncured resin layer and the second uncured resin layer can be arranged by pressing the elastomer uncured composition 50 applied to both sides of the flexible sheet 10. Further, the thickness of the first uncured resin layer and the second uncured resin layer may be controlled by arranging gap spacers on both sides of the flexible sheet 10.
  • the elastomer uncured composition 50 is composed of conductive particles 52 dispersed in 51 in an uncured resin.
  • an uncured product such as a silicone resin, a polyurethane resin, or an acrylic resin can be used.
  • a two-component liquid silicone it is preferable to use a two-component liquid silicone. Since the conductive particles 52 are the same as the conductive particles described in the probe sheet, the description thereof will be omitted here.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a state in which the conductive particles are oriented in the thickness direction from the surface of the first uncured layer to the surface of the second uncured resin layer through the through holes.
  • the gap spacer 63 is placed on the first electromagnet 61
  • the elastomer uncured composition 50 is applied
  • the flexible sheet 10 having a through hole is placed on the gap spacer 63
  • the gap spacer 63 is placed on the flexible sheet 10 again.
  • the elastomer uncured composition 50 is applied, and finally the second electromagnet 62 is covered and pressed to arrange the first uncured resin layer and the second uncured resin layer.
  • a magnetic field is applied by the first electromagnet 61 and the second electromagnet 62, so that the conductive particles 52 are as shown in FIG. Can be formed from the surface of the first uncured layer to the surface of the second uncured resin layer through the through holes to form a chain portion 40 which is chained in the thickness direction.
  • the first uncured resin layer and the second uncured resin layer are cured in a state where the conductive particles 52 are oriented, and elastomer layers are formed on both sides of the flexible sheet 10.
  • the curing conditions are preferably, for example, a temperature of 50 to 150 ° C. and a time of 0.5 to 2 hours.
  • conductive particles can be filled in a plurality of through holes of the flexible sheet, and the conductive particles can be oriented in the thickness direction to obtain anisotropy. Further, by dividing the elastomer layer into two layers by the flexible sheet 10, it is possible to obtain a probe sheet having a fine pitch of the semiconductor chip and excellent durability as compared with the probe sheet having one layer of the elastomer layer. it can.
  • the first electromagnet 61 and the second electromagnet 62 were used in the alignment step, but a mold in which the magnetic material was arranged at a position facing the through hole of the flexible sheet 10 was used. You may use it.
  • an electric field may be used instead of the magnetic field.
  • an electrode may be arranged instead of an electromagnet and an AC voltage may be applied.
  • Example> Hereinafter, examples of the present technology will be described.
  • a probe sheet A as an example and a probe sheet B as a conventional example are produced, the electrical characteristics of the evaluation base material are measured using the probe sheets A and B, and the insulation evaluation and reliability are performed. Evaluation was performed.
  • the present technology is not limited to these examples.
  • a flexible sheet was prepared by forming through holes having a diameter of 20 ⁇ m at intervals of 60 ⁇ mP in a polyimide film having a thickness of 50 ⁇ m (Kapton 200EN, manufactured by Toray DuPont) by laser processing.
  • Conductive particles were prepared by subjecting a gold-plated layer to the surface of nickel particles (Type123, manufactured by Vale) having an average particle diameter of 5 ⁇ m by electroless substitution plating. These conductive particles are mixed as an elastomer with a 1: 1 mixture of Agent A and Agent B of a two-component liquid silicone (KE-1204A / B, manufactured by Shinetsu Silicone Co., Ltd.) to obtain an elastomer uncured composition. Prepared.
  • ⁇ Preparation of probe sheet A> A frame of a polytetrafluoroethylene sheet having a thickness of 50 ⁇ m is placed on the electromagnet as a gap spacer, the elastomer uncured composition prepared above is applied, and a flexible sheet having through holes is placed on the frame, and further on the flexible sheet having through holes.
  • the gap spacer was placed again to apply the elastomer uncured composition, and finally covered with an electromagnet.
  • a magnetic field was applied by the electromagnet, and the silicone was cured in an oven under the conditions of a temperature of 100 ° C. and a time of 1 hour to prepare a probe sheet A.
  • the thickness of the elastomer layer was 50 ⁇ m for each of the upper and lower layers, and the total thickness of the flow sheet A was 150 ⁇ m.
  • ⁇ Preparation of probe sheet B> A frame of a polytetrafluoroethylene sheet having a thickness of 150 ⁇ m was placed on the electromagnet as a gap spacer, the elastomer uncured composition prepared above was applied, and the electromagnet was covered. Subsequently, in a state of being pressed by an electromagnet, a magnetic field was applied by the electromagnet, and the silicone was cured in an oven under the conditions of a temperature of 100 ° C. and a time of 1 hour to prepare a probe sheet B. The thickness of the flow sheet B was 150 ⁇ m.
  • evaluation PKG (package) 1) having a pitch of 200 ⁇ mP, a solder ball size of 110 ⁇ m ⁇ , and a number of pins of 484 was prepared. Further, a 6 mm square evaluation base material (hereinafter referred to as evaluation PKG (package) 2) having a pitch of 500 ⁇ mP, a solder ball size of 300 ⁇ m ⁇ , and a number of pins of 64 was prepared.
  • a socket having an electrode pad facing the solder ball of the evaluation PKG1 was prepared, and the probe sheet A or the probe sheet B was also set in the socket, and the evaluation PKG1 was placed on the socket. Then, with the evaluation PKG1 pushed in by 30 ⁇ m from above with a pressure jig, the insulation resistance value when a voltage of 30 V was applied to the adjacent electrode pad was measured. Further, as for the evaluation PKG2, the insulation resistance value was measured in the same manner as the evaluation PKG1.
  • the resistance value was obtained by the following equation (1), and when the resistance value R became 1 ⁇ or more, it was determined as NG, and the number of pressurizations at the time of NG determination was counted.
  • Table 1 shows the evaluation results of the insulating property.

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Abstract

ファインピッチの端子においても、優れた異方性及び耐久性を得ることができるプローブシート及びプローブシートの製造方法を提供する。複数の貫通孔を有するフレキシブルシート（１０）と、フレキシブルシート（１０）の一方の面に配置された第１のエラストマー層（２０）と、フレキシブルシートの他方の面に配置された第２のエラストマー層（３０）と、第１のエラストマー層（２０）の表面から第２のエラストマー層（３０）の表面まで、導電性粒子が貫通孔を通り厚み方向に連鎖してなる連鎖部（４０）とを備える。

Description

プローブシート及びプロープシートの製造方法
　本技術は、ウェハ、チップ、パッケージ等の電気特性の検査のためのプローブシート及びプロープシートの製造方法に関する。本出願は、日本国において２０１９年１１月２６日に出願された日本特許出願番号特願２０１９－２１３０６２を基礎として優先権を主張するものであり、この出願は参照されることにより、本出願に援用される。
　現在、ベアチップやパッケージ（ＰＫＧ）の半導体装置の電気特性評価は、ラバーコネクターを用いたハンドラーテストが行われている。プローブシートとなるラバーコネクターとしては、例えば、磁場配向させた導電性粒子を、エラストマーシートの厚み方向に貫通するよう配置した異方導電性シートが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
　しかしながら、例えば、ＢＧＡ（ball grid array）パッケージを検査する場合、半田電極の高さばらつきに対応するため、プローブシートのストロークが約８０μｍ程度必要となり、エラストマー層が１層の異方導電性シートでは、このストロークを出すために、検査シートの厚みを４００μｍ以上とする必要があり、導電性粒子の配置のピッチは３００μｍが限界であった。また、導電性粒子を磁場により配向させる場合には、磁束密度が重なり合う関係で、導電性粒子をある程度の間隔を保持して配向させる必要があるため、近年の半導体チップのファインピッチ化への対応が困難であった。
　また、特許文献１に記載された異方導電性シートには、耐久性を向上させる目的で周囲を取り囲むようにフレームが付いているものの、フレーム内部のエラストマーが熱履歴によって膨張や収縮を発生させるため、アライメントずれによる検査不具合が生じることがあった。
　また、弾性物質内に導電性粒子が厚み方向に配向された３層シートの積層体も提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
　しかしながら、特許文献２に記載のプローブシートは、中間層も弾性物質で構成され、導電性粒子の配向も磁場を利用するものであるため、弾性物質層の厚みが厚くなるほど隣接電極に粒子が連結しやすくなり、ショー卜の発生を誘引していた。このため、ファインピッチ化への対応が困難であった。一方で、弾性物質層を薄くすると、ストローク特性が低下するとともに、耐久性も低下する。また、弾性物質は、熱履歴によって膨張や収縮を発生させるため、アライメントずれによる検査不具合が生じることがあった
　また、近年、ＰＫＧや半導体チップは、ますますファインピッチ化が進んでおり、従来のプローブシートでは限界を迎えている。さらに、一部の半導体チップでは検査を行わず、組立て後のＰＫＧにて検査を実施し、選別を行っているのが実情であり、結果として極端に歩留まりが悪化して価格が下がらない状況となっている。このため現在は、さらなるファインピッチに対応できるプローブシートが強く求められている。
特開２００６－０２４５８０号公報 特表２０１５－５０１４２７号公報
　本技術は、このような実情に鑑みて提案されたものであり、ファインピッチの端子においても、優れた異方性及び耐久性を得ることができるプローブシート及びプローブシートの製造方法を提供する。
　前述した課題を解決するために、本技術に係るプローブシートは、複数の貫通孔を有するフレキシブルシートと、前記フレキシブルシートの一方の面に配置された第１のエラストマー層と、前記フレキシブルシートの他方の面に配置された第２のエラストマー層と、前記第１のエラストマー層の表面から前記第２のエラストマー層の表面まで、前記貫通孔を通り厚み方向に導電性粒子を連鎖してなる連鎖部とを備える。
　また、本技術に係るプローブシートの製造方法は、複数の貫通孔を有するフレキシブルシートの一方の面に、導電性粒子を含有するエラストマー未硬化組成物からなる第１の未硬化樹脂層を配置するとともに、前記フレキシブルシートの他方の面に、導電性粒子を含有するエラストマー未硬化組成物からなる第２の未硬化樹脂層を配置する配置工程と、前記第１の未硬化樹脂層及び前記第２の未硬化樹脂層の外側から磁界又は電界を付与し、前記第１の未硬化樹脂層の表面から前記第２の未硬化樹脂層の表面まで、前記貫通孔を通り厚み方向に前記導電性粒子を配向させる配向工程と、前記導電性粒子を配向させた状態で前記第１の未硬化樹脂層及び前記第２の未硬化樹脂層を硬化させ、前記フレキシブルシートの両面にエラストマー層を形成する硬化工程とを有する。
　本技術によれば、ファインピッチの端子においても、優れた異方性及び耐久性を得ることができる。
図１は、プローブシートの構成例を示す断面図である。 図２は、フレキシブルシートの両面にエラストマー未硬化組成物を塗布した状態を模式的に示す断面図である。 図３は、導電性粒子を第１の未硬化層の表面から第２の未硬化樹脂層の表面まで貫通孔を通り厚み方向に配向させた状態を模式的に示す断面図である。
　以下、本技術の実施の形態について、図面を参照しながら下記順序にて詳細に説明する。
１．プローブシート
２．プローブシートの製造方法
３．実施例
　＜１．プローブシート＞
　本実施の形態に係るプローブシートは、複数の貫通孔を有するフレキシブルシートと、フレキシブルシートの一方の面に配置された第１のエラストマー層と、フレキシブルシートの他方の面に配置された第２のエラストマー層と、第１のエラストマー層の表面から第２のエラストマー層の表面まで、貫通孔を通り厚み方向に導電性粒子を連鎖してなる連鎖部とを備える。フレキシブルシートが複数の貫通孔を有することにより、貫通孔を通り厚み方向に導電性粒子を連鎖させて異方性を得ることができ、半導体チップのファインピッチ化にも対応することができる。また、フレキシブルシートによってエラストマー層を２層に分けることにより、エラストマー層が１層のプローブシートに比べ、優れた耐久性を得ることができる。
　図１は、プローブシートの構成例を示す断面図である。図１に示すように、このプローブシートは、フレキシブルシート１０と、第１のエラストマー層２０と、第２のエラストマー層３０と、連鎖部４０とを備える。
　フレキシブルシート１０は、平面視において所定位置に貫通孔１１を有する。貫通孔１１の位置は、検査されるＰＫＧや半導体チップの端子位置に合わせて配置してもよく、端子よりも小さい所定の間隔で規則正しいファインピッチで形成し、アライメントフリーで検査できるようにしてもよい。
　フレキシブルシート１０としては、ポリイミド、ポリアミド、ポリエチレンナフタレート、二軸配向型ポリエチレンテレフタレートの群から選択される１種を用いることが好ましい。これらの樹脂は、熱膨張係数が低く、耐熱性に優れるため、熱履歴によって膨張や収縮が発生するのを抑制するとともに導電性粒子の位置ずれを抑制し、よりファインピッチに対応することができる。
　フレキシブルシート１０の厚みの下限は、好ましくは５μｍ、より好ましくは１０μｍ、さらに好ましくは２０μｍである。また、フレキシブルシート１０の厚みの上限は、好ましくは１００μｍ、より好ましくは８０μｍ、さらに好ましくは６０μｍである。フレキシブルシート１０の厚みは、薄すぎると耐久性が低下し、厚すぎると貫通孔１１の形成が困難となる。
　貫通孔１１は、フレキシブルシート１０の厚み方向に形成される。貫通孔１１の大きさは、検査されるＰＫＧや半導体チップの端子に応じて設定され、例えば貫通孔１１の直径の下限は、好ましくは５μｍ、より好ましくは１０μｍ、さらに好ましくは１５μｍであり、貫通孔１１の直径の上限は、好ましくは５０μｍ、より好ましくは３５μｍ、さらに好ましくは２５μｍである。
　また、貫通孔１１を格子状に形成する場合、ピッチは、好ましくは導電性粒子の平均粒子径の２倍以上、より好ましくは導電性粒子の平均粒子径の５倍以上、さらに好ましくは導電性粒子の平均粒子径の８倍以上である。これにより、隣接する連鎖部４０との距離が適度となり、優れた異方性を得ることができる。
　また、フレキシブルシート１０は、外周部の片面又は両面に金属層を有していてもよい。外周部に金属層を有することにより、基材を補強することができ、熱膨張を低減させることができる。また、金属層の一部に第１のエラストマー層又は第２のエラストマー層が接することで強度をさらに増すことができる。また、貫通孔１１の側面を金属で無電解メッキし、貫通孔１１の側面に金属層を設けてもよい。貫通孔の側面に金属層を形成することにより、連鎖部４０の導通性を向上させるとともに、耐久性を向上させることがきる。
　第１のエラストマー層２０は、フレキシブルシート１０の一方の面に配置され、平面視において貫通孔１１の位置に、貫通孔１１を通り表面まで導電性粒子が厚み方向に連鎖されてなる連鎖部４０を配置する。
　第１のエラストマー層２０の材料は、ゴム弾性を有すればよく、耐熱性を有することが好ましい。第１のエラストマー層２０の材料としては、シリコーン樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂などが挙げられる。これらの中でも、検査後にＰＫＧや半導体チップに残差が付き難いシリコーン樹脂を用いることが好ましい。
　第１のエラストマー層２０の厚みの下限は、好ましくは５μｍ、より好ましくは２０μｍ、さらに好ましくは３５μｍである。また、第１のエラストマー層２０の厚みの上限は、好ましくは１５０μｍ、より好ましくは１００μｍ、さらに好ましくは７５μｍである。第１のエラストマー層２０の厚みは、薄すぎると膜としての耐久性が低下し、厚すぎると導電性粒子の連鎖粒子数が増加し、粒子同士の接触抵抗が増加してしまう。
　連鎖部４０は、導電性粒子が貫通孔１１を通り、第１のエラストマー層の表面から前記第２のエラストマー層の表面まで連鎖され、連鎖の最端部の導電性粒子が表面から露出した状態であることが好ましい。また、連鎖部４０は、導電性粒子が単層（１個）の連鎖でもよいが、抵抗値を減少させるため、１つの貫通孔１１に対し、複数の連鎖を形成することが好ましい。
　導電性粒子は、導電性を有するものであればよく、Ｎｉ、Ｃｕなどの金属粒子、或いはそれら金属粒子や樹脂コア、無機コア粒子にＡｕ、Ｐｄ、Ｃｏ、Ａｇなどの金属メッキを施した粒子を用いることができる。また、磁場により導電性粒子を連鎖させる場合、磁性を有するＦｅ、Ｃo、Ｎｉなどの金属又は合金を用いることが好ましい。これらの中でも、低抵抗の観点から、Ｎｉ粒子又はＮｉ合金粒子の表面にＡｕメッキ層を施した導電性粒子を用いることが好ましい。
　導電性粒子の平均粒子径の上限は、貫通孔の大きさよりも小さく、好ましくは５０μｍ以下、より好ましくは２０μｍ以下、さらに好ましくは１０μｍ以下である。また、導電性粒子は、球形、多角形、スパイク状であることが好ましく、接触抵抗を下げる目的で、表面に突起物があるものがより好ましい。
　第２のエラストマー層３０は、フレキシブルシート１０の他方の面に配置され、第２のエラストマー層２０と同様に、平面視において貫通孔１１の位置に、貫通孔１１を通り表面まで導電性粒子が厚み方向に連鎖されてなる連鎖部４０を配置する。第２のエラストマー層３０の材料、導電性粒子及び連鎖部は、それぞれ第１のエラストマー層２０の材料、導電性粒子及び連鎖部と同様であるため、ここでは説明を省略する。
　このような構成を有するプローブシートによれば、厚み方向に高信頼性の導電性を実現することができ、隣接端子聞の面方向に絶縁性を実現することができる。また、フレキシブルシート１０によってエラストマー層を２層に分けることにより、エラストマー層が１層のプローブシートに比べ、連鎖部をファインピッチに形成することができるとともに、優れた耐久性を得ることができる。
　＜２．プローブシートの製造方法＞
　本実施の形態に係るプローブシートの製造方法は、複数の貫通孔を有するフレキシブルシートの一方の面に、導電性粒子を含有するエラストマー未硬化組成物からなる第１の未硬化樹脂層を配置するとともに、フレキシブルシートの他方の面に、導電性粒子を含有するエラストマー未硬化組成物からなる第２の未硬化樹脂層を配置する配置工程と、第１の未硬化樹脂層及び第２の未硬化樹脂層の外側から磁界又は電界を付与し、導電性粒子を第１の未硬化樹脂層の表面から第２の未硬化樹脂層の表面まで貫通孔を通り厚み方向に配向させる配向工程と、導電性粒子を配向させた状態で第１の未硬化樹脂層及び第２の未硬化樹脂層を硬化させ、フレキシブルシートの両面にエラストマー層を形成する硬化工程とを有する。これにより、ファインピッチの端子においても、優れた異方性及び耐久性を有するプローブシートを得ることができる。
　以下、前述の配置工程、配向工程、及び硬化工程について説明する。
　［配置工程］
　配置工程では、複数の貫通孔を有するフレキシブルシートの一方の面に、導電性粒子を含有するエラストマー未硬化組成物からなる第１の未硬化樹脂層を配置するとともに、フレキシブルシートの他方の面に、導電性粒子を含有するエラストマー未硬化組成物からなる第２の未硬化樹脂層を配置する。
　図２は、フレキシブルシートの両面にエラストマー未硬化組成物を塗布した状態を模式的に示す断面図である。図２に示すように、フレキシブルシート１０の両面に塗布されたエラストマー未硬化組成物５０をプレスすることにより、第１の未硬化樹脂層及び第２の未硬化樹脂層を配置することができる。また、フレキシブルシート１０の両面にギャップスペーサーを配置することにより、第１の未硬化樹脂層及び第２の未硬化樹脂層の厚みを制御してもよい。
　エラストマー未硬化組成物５０は、未硬化樹脂中５１に導電性粒子５２を分散して構成されている。未硬化樹脂５１としては、例えば、シリコーン樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂などの未硬化物を用いることができる。これらの中でも、耐熱性の観点から、２液型液状シリコーンを用いることが好ましい。なお、導電性粒子５２は、プローブシートで説明した導電性粒子と同様であるため、ここでは説明を省略する。
　［配向工程］
　図３は、導電性粒子を第１の未硬化層の表面から第２の未硬化樹脂層の表面まで貫通孔を通り厚み方向に配向させた状態を模式的に示す断面図である。例えば、第１の電磁石６１の上に、ギャップスペーサー６３を置き、エラストマー未硬化組成物５０を塗布し、その上に貫通孔を有するフレキシブルシート１０を配置し、さらにその上に再びギャップスペーサー６３置いてエラストマー未硬化組成物５０を塗布し、最後に第２の電磁石６２を被せ、プレスすることにより、第１の未硬化樹脂層及び第２の未硬化樹脂層を配置する。続いて、第１の電磁石６１及び第２の電磁石６２でプレスした状態で、第１の電磁石６１及び第２の電磁石６２により磁場を作用させることにより、図３に示すように、導電性粒子５２を第１の未硬化層の表面から第２の未硬化樹脂層の表面まで貫通孔を通り厚み方向に連鎖させた連鎖部４０を形成することができる。
　［硬化工程］
　硬化工程では、導電性粒子５２を配向させた状態で第１の未硬化樹脂層及び第２の未硬化樹脂層を硬化させ、フレキシブルシート１０の両面にエラストマー層を形成する。エラストマー未硬化組成物５０に２液型液状シリコーンを用いた場合の硬化条件としては、例えば、温度が５０～１５０℃、時間が０．５～２ｈｏｕｒであることが好ましい。
　このようなプローブシートの製造方法によれば、フレキシブルシートの複数の貫通孔に導電性粒子を充填させ、厚み方向に導電性粒子を配向させて異方性を得ることができる。また、フレキシブルシート１０によってエラストマー層を２層に分けることにより、エラストマー層が１層のプローブシートに比べ、半導体チップのファインピッチ化に対応するとともに、優れた耐久性を有するプローブシートを得ることができる。
　なお、上述したプローブシートの製造方法では、配向工程において、第１の電磁石６１及び第２の電磁石６２を用いたが、フレキシブルシート１０の貫通孔に対峙する位置に磁性体を配置した金型を用いてもよい。また、配向工程において、磁場の代わりに電場を用いてもよい。電場で配向させる場合は、電磁石の変わりに電極を配置し、交流電圧を印加すればよい。
　＜３．実施例＞
　以下、本技術の実施例について説明する。本実施例では、実施例としてのプローブシートＡ、及び従来例としてのプローブシートＢを作製し、プローブシートＡ、Ｂを用いて評価基材の電気特性を測定し、絶縁性評価、及び信頼性評価を行った。なお、本技術は、これらの実施例に限定されるものではない。
　［フレキシブルシートの作製］
　厚み５０μｍのポリイミドフィルム（カプトン２００ＥＮ、東レデュポン社製）に、レーザー加工にて直径２０μｍの貫通孔を６０μｍＰの格子状間隔で形成し、フレキシブルシートを作製した。
　［エラストマー未硬化組成物の調製］
　平均粒子径５μｍのニッケル粒子（Type123、Vale社製）の表面に、無電解置換メッキによって金メッキ層を施した導電性粒子を作製した。この導電性粒子を、エラストマーとして２液型液状シリコーン（KE-1204A/B、信越シリコーン社製）のＡ剤とＢ剤とを１:１で配合したものに混合し、エラストマー未硬化組成物を調製した。
　＜プローブシートＡの作製＞
　電磁石の上に、ギャップスペーサーとして厚み５０μｍのポリテトラフルオロエチレンシートの枠を置き、上記で作製したエラストマー未硬化組成物を塗布し、その上に貫通孔を有するフレキシブルシートを配置し、さらにその上に再びギャップスペーサー置いてエラストマー未硬化組成物を塗布し、最後に電磁石を被せた。続いて、電磁石でプレスした状態で、電磁石により磁場を作用させ、オーブンにて、温度１００℃、時間１ｈｏｕｒの条件でシリコーンを硬化処理し、プローブシートＡを作成した。エラストマー層の厚みは、上下層で各々５０μｍであり、フローブシートＡの厚みの合計は１５０μｍであった。
　＜プローブシートＢの作製＞
　電磁石の上に、ギャップスペーサーとして厚み１５０μｍのポリテトラフルオロエチレンシートの枠を置き、上記で作製したエラストマー未硬化組成物を塗布し、電磁石を被せた。続いて、電磁石でプレスした状態で、電磁石により磁場を作用させ、オーブンにて、温度１００℃、時間１ｈｏｕｒの条件でシリコーンを硬化処理し、プローブシートＢを作成した。フローブシートＢの厚みは１５０μｍであった。
　＜絶縁性評価＞
　ピッチが２００μｍＰ、半田ボールサイズが１１０μｍφ、ピン数が４８４である５ｍｍ角の評価基材（以下、評価ＰＫＧ（package）１と呼ぶ。）を準備した。また、ピッチが５００μｍＰ、半田ボールサイズが３００μｍφ、ピン数が６４である６ｍｍ角の評価基材（以下、評価ＰＫＧ（package）２と呼ぶ。）を準備した。
　評価ＰＫＧ１の半田ボールに対峙する電極パッドを有するソケットを準備し、当該ソケットも、プローブシートＡ又はプローブシートＢをセッ卜して、その上に評価ＰＫＧ１を配置した。そして、加圧冶具によって上部から評価ＰＫＧ１を３０μｍ押込んだ状態で、隣接電極パッドに電圧３０Ｖを印加したときの絶縁抵抗値を測定した。また、評価ＰＫＧ２についても、評価ＰＫＧ１と同様に、絶縁抵抗値を測定した。
　隣接電極間の絶縁抵抗値が１×１０Ｅ－６Ω以上である場合をショート（ＮＧ）とし、ショート数をカウントした。表１に、絶縁性の評価結果を示す。
　＜信頼性評価＞
　上記評価ＰＫＧ２を用いて、温度１００℃環境下における電圧測定を行った。加圧冶具によって評価ＰＫＧ２を３０μｍ、５秒間押し込んだ状態を１回として加圧を繰り返し行い、直流電流１０ｍＡを常時印加したときの電圧Ｖをモニタリングした。
　下記（１）式で抵抗値を求め、抵抗値Ｒが１Ω以上になった場合をＮＧと判定し、ＮＧ判定時の加圧回数をカウントした。表１に、絶縁性の評価結果を示す。
　Ｒ＝Ｖ/Ｉ　　（１）
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１に示すように、プローブシートＢでは、絶縁性評価の２００Ｐの評価ＰＫＧ１において隣接電極間でショートが発生し、耐久性評価では加圧回数が２万回で抵抗値が上昇した。一方、プローブシートＡでは、絶縁性評価の２００Ｐの評価ＰＫＧ１でも隣接電極間でショートが発生せず、耐久性評価でも抵抗値が上昇する加圧回数が１０万回以上であり、優れた異方性及び耐久性を得ることができた。
　１０　フレキシブルシート、１１　貫通孔、２０　第１のエラストマー層、３０　第２のエラストマー層、４０　連鎖部、５０　エラストマー未硬化組成物、５１　未硬化樹脂、５２　導電性粒子
 

Claims (6)

  1. 　複数の貫通孔を有するフレキシブルシートと、
    　前記フレキシブルシートの一方の面に配置された第１のエラストマー層と、
    　前記フレキシブルシートの他方の面に配置された第２のエラストマー層と、
    　前記第１のエラストマー層の表面から前記第２のエラストマー層の表面まで、前記貫通孔を通り厚み方向に導電性粒子を連鎖してなる連鎖部と
    　を備えるプローブシート。
  2. 　前記フレキシブルシートが、ポリイミド、ポリアミド、ポリエチレンナフタレート、二軸配向型ポリエチレンテレフタレートの群から選択される１種である請求項１記載のプローブシート。
  3. 　前記フレキシブルシートが、前記貫通孔を格子状に有する請求項１又は２記載のプローブシート。
  4. 　前記導電性粒子が、Ｎｉ粒子又はＮｉ合金粒子である請求項１乃至３のいずれか１項に記載のプローブシート。
  5. 　前記第１のエラストマー層及び前記第２のエラストマー層の各厚みが、５μｍ以上１５０μｍ以下である請求項１乃至４のいずれか１項に記載のプローブシート。
  6. 　複数の貫通孔を有するフレキシブルシートの一方の面に、導電性粒子を含有するエラストマー未硬化組成物からなる第１の未硬化樹脂層を配置するとともに、前記フレキシブルシートの他方の面に、導電性粒子を含有するエラストマー未硬化組成物からなる第２の未硬化樹脂層を配置する配置工程と、
    　前記第１の未硬化樹脂層及び前記第２の未硬化樹脂層の外側から磁界又は電界を付与し、前記第１の未硬化樹脂層の表面から前記第２の未硬化樹脂層の表面まで、前記貫通孔を通り厚み方向に前記導電性粒子を配向させる配向工程と、
    　前記導電性粒子を配向させた状態で前記第１の未硬化樹脂層及び前記第２の未硬化樹脂層を硬化させ、前記フレキシブルシートの両面にエラストマー層を形成する硬化工程と
    　を有するプローブシートの製造方法。
     
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