JP2000292484A

JP2000292484A - 半導体素子接続装置、半導体素子検査装置および検査方法

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Publication number: JP2000292484A
Application number: JP11104624A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Inoue; 和夫井上
Original assignee: JSR Corp
Current assignee: JSR Corp
Priority date: 1999-04-12
Filing date: 1999-04-12
Publication date: 2000-10-20

Abstract

(57)【要約】【課題】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）等との導通がで
き、効率よく半導体素子の検査ができ、しかも、繰り返
し使用しても異方導電性シートの導電部の異常変形がな
く、耐久性に優れ、長期間にわたって安定的に使用でき
る半導体素子接続装置を提供する。【解決手段】突起電極を有する半導体素子の電気的接
続装置であって、前記突起電極が電気的に接続される接
続部、および該接続部に接続しかつ前記突起電極に対応
した位置からは離れた領域に導電部を有する異方導電性
弾性体とを有することを特徴とする半導体素子接続装
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
バンプ形状を有する半導体素子を検査対象とした半導体
素子接続装置および半導体素子検査装置に関するもので
ある。さらに詳しくは、半導体素子の電気的性能を異方
導電性シートを介在させて検査する際に、柔軟性を有す
る基板を介在させることにより被検査半導体素子の電極
と異方導電性シートの導電部との高精度な位置合せ、な
らびに被検査半導体素子の電極の変形の低減が可能な半
導体素子接続装置および半導体素子検査装置に関するも
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、半導体素子の電極数は増加し、その電極間隔のピッ
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突起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ており、これ
ら半導体素子の電気的検査等において、正確かつ確実な
電気的接続が必要になってきている。

【０００３】この種の半導体装置の電気的動作検査を行
う場合、球状接続端子に検査装置の検査針を接触させる
ため、球状接続端子をできるだけ変形や変質をさせずに
各球状接続端子の電気的接続の検査を行なわなければな
らず、さらに検査の信頼性が高く、且つ低コストである
ことが要求されている。従来の半導体検査装置として
は、例えば半導体用テストソケットを使用したものがあ
る。この半導体用テストソケットは、プローブ（検査
針）を用いて半導体装置の電気的動作を検査する構成と
なっている。この検査方法は、半導体装置の下面に形成
された複数の球状接続端子に対応するよう検査用基板に
複数のプローブを配設しておき、このプローブの先端を
直接球状接続端子に接触させることにより検査を行う検
査方法である。

【０００４】すなわち、半導体用テストソケットは、半
導体装置の複数の球状接続端子と同一の配列に設けられ
た複数のプローブを有し、このプローブにはＵ字状に曲
げられた撓み部分が設けられている。そして、プローブ
の先端が半導体装置の球状接続端子に当接して押圧され
ると、撓み部分が変形して球状接続端子の損傷を軽減す
るようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たプローブ検査法により半導体装置の電気的な検査を行
う場合、球状接続端子の高さにバラツキがあるため、プ
ローブの先端との接続が十分でない場合が発生し、検査
精度が低下してしまうおそれがあるという問題点があっ
た。

【０００６】また、プローブにはＵ字状に曲げられた撓
み部分が設けられているものの、プローブの先端が球状
接続端子に当接したとき、半田により形成された球状接
続端子を変形させてしまうおそれがあった。この解決法
として、プローブの代わりに異方導電性シートを使用す
る方法がある。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な
どであり、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５１−９３３９３号公報、
特開昭５３−１４７７７２号公報、特開昭５４−１４６
８７３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、回路基板等の電気検査の際に電極を傷つけ
ることなく、確実な電気的接続を達成できる点で有効で
あり、実用化されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、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ＢＧＡ
等の半導体素子の電気検査を行う場合、その半導体素子
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す。また、半導体素子
の電極が微細になるほど電極の検査工程での加圧による
変形が著しくなる傾向にあり、バーイン試験等の高温下
の試験では試験中の電極部の変形が、試験後の実装工程
に影響を与える場合もあり、これらの点でも技術的な対
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容
易でなかった。また、従来においては、例えば突起電極
径の小さい半田ボールを電極とする半導体素子を高温下
で上面から加圧した状態で検査した場合、半田ボールの
先端が平坦化し、総厚が変わることにより試験後の実装
の際に障害をきたす例も現れてきた。

【０００８】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
導体素子の電極間隔のピッチが微細であっても、また半
導体素子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、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確保され、半導体電極
が微細で検査時の加圧により変形を起こしやすいもので
あってもその変形を十分に低減できる半導体素子接続装
置および半導体素子検査装置を提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、突起
電極を有する半導体素子の電気的接続装置であって、前
記突起電極が電気的に接続される接続部、および該接続
部に接続しかつ前記突起電極に対応した位置からは離れ
た領域に導電部を有する異方導電性弾性体とを有するこ
とを特徴とする半導体素子接続装置を提供するものであ
る。また、上記構成にさらに突起電極の位置決め基板を
有する半導体素子接続装置を提供するものである。ま
た、上記半導体素子接続装置を用いた半導体素子検査装
置を提供するものである。また、本発明は、上記の半導
体素子検査装置を用いて、半導体素子の電気的特性を検
査する検査方法を提供するものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明において、半導体素子接続
装置およびそれを用いた半導体素子検査装置は、前記半
導体素子の突起電極が電気的に接続される接続部、およ
び該接続部に接続しかつ前記突起電極に対応した位置か
らは離れた領域に導電部を有する異方導電性弾性体とを
有することを特徴とするもので、さらに必要に応じて上
記構成にさらに突起電極の位置決め基板を有する構成の
ものである。これらを配置することにより半導体装置の
電気的接続および電気的検査を効率的かつ安定して行う
ことができる。

【００１１】本発明において、必要に応じて用いられる
位置決め基板は、検査対象半導体素子の各被検査電極に
対応した位置に開口部を設け、必要に応じて開口部の内
部および開口部周辺が導電材料で被覆されている。上記
開口部の大きさは、半導体素子の突起電極の電極径より
小さな径であってもよく、また電極径よりおおきな径で
あってもよい。位置決め板の種々の形態の例について
は、図１０〜図１３に示す。該基板の開口部は、検査対
象半導体素子を異方導電性弾性体を介在させて電気的検
査を行う際に、検査対象半導体素子の電極あるいはその
一部が該開口部に挿入され、接続部を介して異方導電性
弾性体の導電部と電気的に接続されるものである。

【００１２】本発明の対象となる半導体素子は、フリッ
プチップ等のベアチップＬＳＩ，ＢＧＡ等のパッケージ
ＬＳＩ等、特にその電極が素子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、バンプが
半田等の材質から構成され、加工されやすいものに対し
て、加圧接続等による変形を抑えることができ、特に効
果的である。

【００１３】このような電極が半導体素子平面から突出
している被検査半導体素子であると、該突出電極の各々
を前期位置決め基板の対応する各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弾性体の導電
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、半導体素子の電極と異方導電性弾性体の導電部
との電気的接続が確保できる。

【００１４】また、半導体素子のバンプ状の電極の径に
対し、位置決め基板の開口部の径が小さい場合、挿入さ
れた電極はその先端が異方導電性弾性体に触れないた
め、その異方導電性弾性体の変形は十分に低減できる。
また、半導体素子のバンプ状の電極の径に対し、位置決
め基板の開口部の径が大きい場合、挿入された電極はそ
の先端が接続部に接し、異方導電性弾性体には直接触れ
ないため、その異方導電性弾性体の変形は十分に低減で
きる。さらに、異方導電性弾性体の導電部に対しては、
半導体素子の突起電極の先端形状が平面でなく、球状、
円錐状、角錐状、凹凸状などであった場合、接続部を板
状もしくはシート状にすることにより、さらに好ましく
は剛性にすることにより、該導電部には平面的に接する
ことができ、繰り返し使用において、該導電部の異常変
形が抑えられ、耐久性が得られ長期にわたり安定的に使
用できる。

【００１５】また、本発明の位置決め基板は、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。

【００１６】接続部は、上記位置決め基板に一体的に構
成され前記半導体素子の突起電極と前記異方導電性弾性
体の導電部とを電気的に接続される。従って該接続部
は、それに対応した位置に導電部を有する異方導電性弾
性体と、例えば図１のように重ね合わせて使用される。
接続部は、前記位置決め基板とは別に製造して一体化し
てもよいが、前記位置決め基板と一体的に製造するのが
好ましい。また、接続部は、前記異方導電性弾性体と一
体的に積層されていてもよい。接続部の形状は特に制限
はなく、種々の形状のものが使用できる。形状として
は、例えば円形、正方形、長方形などが挙げられる。ま
た各接続部は、平板でもよいし、機械的変形に追随でき
るように、例えば図７に示されるように、切れ目を入れ
たり、櫛状にしたりすることが出来る。このような接続
部に用いる金属材料としては、弾性もしくはバネ性を有
するものを用いることが好ましい。このような接続部を
用いた場合、位置決め基板との関係を図１〜図６、図９
〜図１３などに示す。

【００１７】接続部の厚さは、０．１〜１０００μｍが
好ましく、さらに好ましくは１〜５００μｍ、特に好ま
しくは１０〜２００μｍであり、箔状、フイルム状、シ
ート状あるいは板状でもよい。接続部の材料は、導電性
であれば特に制限はなく、各種金属、導電性無機材料、
導電性有機材料が使用できる。中でも好ましいのは、金
属であり、銅、金、銀、パラジウム、ロジウム、ニッケ
ル、鉄，ＳＵＳ、アルミニウム、コバルト、錫、亜鉛、
鉛あるいは、これらの積層体やこれらを含む合金などが
挙げられる。これらの中では、銅、金、銀、ニッケル、
鉄、パラジウム、ロジウム、あるいはこれらの積層体や
これらを含む合金などが好ましいものとして挙げられ、
特に銅や金の積層体やこれらを含む合金などが好ましい
ものとして挙げられる。また、接続性と繰り返し接続耐
久性などが優れる点で、リン青銅などの弾性を有する金
属に金メッキ等を施したものが好ましい。また、突起電
極の接続時に加圧される圧力に耐え得るような材料であ
ることが好ましい。そのような点でも、柔軟性や弾性を
持ったものや、剛性を持ったものが好ましい。

【００１８】本発明に用いる異方導電性弾性体は、異方
導電性シートであったり異方導電性層であったりする
が、これらを以下「異方導電性シート」と総称する。異
方導電性シートとしては、その全面が厚さ方向に電気的
に導通性のものでもよいし、部分的に厚さ方向に電気的
に導通性のものでもよいが、好ましいのは、位置決め板
の各開口部に対応する位置以外の領域で、接続板が接続
される位置に、各々厚さ方向に電気的に導通性の導電部
を有する異方導電性シートである。異方導電性シート
は、本発明の接続部に接触する部分（導電部）の表面
が、シート平面上に突起を有していてもよいし、平面で
もよいし、またへこんで凹部となっていてもよい。接続
部との電気的接続を確実に得るためには、その導電部の
表面は異方導電性シートの表面と同一平面もしくは該平
面に対し凸状が好ましく、特に凸状であることが好まし
い。また、本発明に用いる異方導電性シートは、絶縁性
で弾性を有する高分子物質中に導電性粒子が充填され、
厚さ方向に電気的に導通しているものが好ましく、特
に、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
形成され、シートの厚さ方向に電気的に導通しているも
のが好ましい。

【００１９】該導電部は異方導電性シートの全面に密に
配置されていてもよいが、隣接したもの同士の電気的シ
ョートを防止し、確実な導通を得られる点で、接続部に
おける突起電極と接触される領域とは異なる領域に存在
させ、絶縁体中に柱状に、互いに独立して点在するよう
に配置したものが好ましい。

【００２０】上記異方導電性シートの導電部を構成する
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。

【００２１】異方導電性シートの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、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、スチレンーブタジエンブロッ
ク共重合体、およびこれら共役ジエン系重合体の水素添
加物、シリコーンゴム、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。

【００２２】また、本発明の接続部と異方導電性シート
とは、別々に製造して組み合わせてもよいし、あらかじ
めこれらを一体化して製造してもよく、両者の位置合わ
せが正確にでき、位置合わせの手間を省ける点で、一体
化されていることが好ましい。また、位置決め基板を併
用する場合は、該位置決め基板と接続部を一体化する方
法、接続部と異方導電性シートを一体化する方法、位置
決め基板と接続部と異方導電性シートとを一体化する方
法などが好ましく挙げられる。これらを一体化するため
には、位置決め基板と接続部を接着する方法、接続部と
異方導電性シートを接着する方法、接続部の存在下に異
方導電性シートを成形する方法、接続部が配置された位
置決め板と異方導電性シートとをそれぞれ成形した後
に、両者の接合する面にシランカップリング剤等の接合
剤を塗布し加熱する方法、上記位置決め基板の存在下に
異方導電性シートを製造する方法等が挙げられる。

【００２３】位置決め基板を用いる場合、本発明の異方
導電性シートとは、位置決めピン等を利用することによ
り、相互に位置合わせをし、位置決め基板とともに接続
部の所定位置と異方導電性シートの導電部とを同一位置
に配置することができる。このように配置した位置決め
基板の側に、接続される半導体素子や被検査半導体素子
が設置される。

【００２４】以下、図面によって本発明をさらに具体的
に説明する。図８、図９は本発明の半導体素子接続装置
もしくは半導体素子検査装置およびそこに検査対象半導
体素子を装着した基本的な具体的構成例を示すものであ
る。また、図１０〜図１３は、接続部と異方導電性シー
トにさらに位置決め基板を組み合わせたものであり、図
１〜図６は、さらにその具体的な構成を示したものであ
る。また、図５、図８の（Ｃ）、（Ｄ）、図９の
（Ａ）、図１２の（Ｃ）、（Ｄ）などは、さらに突起電
極が沈み込むように異方導電性シートに窪み（凹部）を
設けた構成を模式的に示したものである。

【００２５】図１において、検査対象のパッケージＬＳ
Ｉ１の電極（半田ボール）１ａは、パッケージＬＳＩ１
の面から突出しており、位置決め基板２の開口部２ａに
挿入され、接続部３に接している。一方、異方導電性シ
ート（ＰＣＲ）４は、厚さ方向に電気的に導電性の導電
部４ａを複数有し、その導電部４ａが接続部３の突起電
極１ａが接しない領域３ｂに対応した位置となるように
位置決めピン５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と位置決め基板２の開口
部２ａに配置された接続部３と異方導電性シート４と
は、図２に示すような加圧板６などにより十分な電気的
接続を得る程度に加圧接触されている。同時に接続部３
の所定位置３ｂと異方導電性シートの導電部４ａとが電
気的に接続されており、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８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。

【００２６】以上、図１もしくは図２に示すような構成
により、必要に応じて用いられる位置決め板２、接続部
３、異方導電性シート４を有する半導体接続装置を介し
て、電気検査測定装置からの電気信号等により、半導体
素子１の電気的特性の試験を行うことができる。

【００２７】位置決め基板２の厚さは、実用的に好まし
くは０．０１〜３ｍｍ、より好ましくは０．０５〜２ｍ
ｍ、さらに好ましくは０．１〜１ｍｍ程度の厚みで用い
られる。この厚さは、検査対象ＩＣ基板等の突起電極の
突出高さを考慮して設定することができる。その場合、
位置決め基板２の厚さは、好ましくは半田ボールなどの
突起電極の高さの２０〜９８％であり、さらに好ましく
は３０〜９５％であり、特に好ましくは４０〜９０％で
ある。

【００２８】位置決め基板２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、ポリブチレンテレフタレ
ート樹脂などのポリエステル樹脂、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、ポリプロピレン樹脂、アクリル樹脂、ポリブ
タジエン樹脂、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレ
ンサルファイド、ポリアミド、ポリオキシメチレン等の
熱可塑性樹脂、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、スチレンーブタジエ
ンブロック共重合体、およびこれら共役ジエン系重合体
の水素添加物、シリコーンゴム、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のゴムや
エラストマーなどが用いられる。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。また機械的圧力や変形等の対
応の点でゴムやエラストマーが好ましい。また、これら
の効果を優位に得られる点で、熱硬化性樹脂とゴムもし
くはエラストマーとの積層体が好ましい。特にポリイミ
ド樹脂とシリコンゴムとの積層体が好ましい。かかる積
層体とする場合、熱硬化性樹脂層の厚さは、２０〜３０
０μｍが好ましく、さらに好ましくは３０〜２００μ
ｍ、特に好ましくは５０〜１５０μｍである。

【００２９】また、位置決め基板は、その熱膨張係数
が、非検査物の熱膨張係数と同等もしくはそれに近い材
料が好ましい。例えば、有機材料を用いたＢＧＡ等にお
いては、熱膨張係数が１×１０^― ⁵〜５×１０^― ⁵／℃程
度の材料が好ましく、さらに好ましくは１．５×１０^―
⁵〜３×１０^― ⁵／℃である。またフリップチップ等のベ
アダイにおいては、熱膨張係数が１×１０^― ⁶〜７×１
０^― ⁶／℃程度の材料が好ましく、さらに好ましくは２
×１０^― ⁶〜５×１０^― ⁶／℃である。位置決め基板２の
開口部２ａは、その内部を必要に応じて導電材料で被覆
してもよい。また必要に応じてさらにその開口部周辺の
表面も導電材料で被覆されていてもよい。上記開口部２
ａの内部や開口部周辺を導電材料で被覆する場合、その
被覆方法としては、メッキ、スパッタ等の方法で行うこ
とができる。導電材料としては、金、銀、銅、パラジウ
ム、ロジウムなどの導電性のよい金属が好ましく用いら
れるが、他にニッケルなどを用いても良く、またこれら
の合金を用いてもよい。

【００３０】かかる開口部は、例えば上記基板材料から
なるシートの所定位置に穴を開け、必要に応じてその内
部や開口部周辺を導電材料で被覆することにより製造す
ることができる。位置決め板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。

【００３１】なお、上記開口部の大きさが、半導体素子
の突起電極の大きさよりも小さい場合は、該開口部の内
部の少なくとも一部を導電材料で被覆し、また必要に応
じてさらに開口部周辺の表面も導電材料で被覆し、半導
体素子の突起電極と接続部とを電気的に接続できるよう
にしておくことが好ましい。

【００３２】位置決め板の穴の形状は、特に制限はな
く、例えば図７に示されるように種々の形状が可能であ
る。例えば、その平面方向の断面は円形、楕円形、四
角、多角形など種々の形状が可能である。また、厚さ方
向の断面は、四角、台形、三角、曲線形など種々の形状
が可能である。

【００３３】基板の開口部の平面方向の断面形状は、電
極部の形状に合わせて円形であっても角形であってもま
た異形のものであってもよい。また、開口部は、回路基
板の各電極に対応した位置に開ける必要がある。例えば
ＢＧＡの場合、その電極位置に対応して格子状（グリッ
ド）に配列して開けるのが好ましい。

【００３４】位置決め基板２の開口部２ａは、半導体素
子の球状接続端子等の突起電極径より大きくても小さく
てもよいが、特に突起電極径より大きい場合、半導体素
子の球状接続端子等の突起電極が接続部に接続され、必
要に応じて加圧されるので、該接続部３は、その圧力に
耐える剛体にするかあるいは変形可能な構成とされてい
ることが好ましい。接続部３は、剛体で特に平板である
と、加圧されたときに異方導電性シートの導電部の異常
変形が抑えられ、異方導電性シートの繰り返し使用耐久
性が向上する点で特に好ましい。

【００３５】また、接続部３が、柔軟性や弾性を有して
おり変形可能な構成とされている場合、（被検査）半導
体素子が本発明の半導体接続装置に装着された状態にお
いて、接続部は球状接続端子等の突起電極の外形に沿っ
て変形し、これにより接続部と球状接続端子との接触面
積は増大し、電気的な接続を確実に行うことができる。
また、突起電極頂部の圧力による損傷も防ぐことができ
る。

【００３６】また、上記のように導体層が変形するため
には接続部における導体層を薄く形成する必要があり、
該接続部の機械的強度が低下することが考えられる。し
かしかかる場合は、本発明においては、該接続部は異方
導電性シートに支持され、あるいは位置決め板と異方導
電性シートに挟まれ、これらにより支持されている構成
にすることにより、導体層の機械的強度を維持すること
ができる。

【００３７】例えば、図５に示される形態においては、
接続部３はその内部に球状接続端子１ａが挿入されうる
径寸法の開口部３ａを有しており、またその延出部３ａ
はこの開口部に向けて延出した構成とされている。従っ
て、各延出部３ａの中央側端部は自由端とされており、
容易に変形可能な構成とされている。

【００３８】一方、図６においては、上記接続部の各延
出部３ａの下は、異方導電性シートで支持されている構
成になっている。しかるに、この異方導電性シートは、
主としてゴムやエラストマーから構成されており、弾性
変形可能な緩衝部材となり得る。これにより、接続部に
強い力が印加されたような場合には、該異方導電性シー
トが緩衝効果を発生させ、さらに材質によっては接続部
の弾性と相まって、接続部に永久変形が発生することを
防止することができ、よって接続状態において常に所定
の圧力が印加され、電気的接続の向上を図ることがで
き、常に安定した検査を実施することが可能となる。

【００３９】また、異方導電性シート４において、接続
部の３ａ部分が変形可能な場合は、突起電極１ａの圧接
により３ａが沈み込むようにするため、図３，４に示す
ように，３ａに対応する部分に空間を設けたり、該部分
を柔軟なゴムにしたり発砲体にすることができる。

【００４０】接続部の好ましい製造方法の一例として、
前記位置決め板と一体的に製造する方法の例を次に示
す。図１４に示すように、ポリイミド等からなる絶縁性
シートに、銅箔などの金属層を積層した積層体を用い、
レーザー加工などにより絶縁シート層に穴を形成し、図
１５に示すような、絶縁層と金属層からなる積層体を製
造する。なお、上記工程を経ずに、予めドリルやレーザ
ー加工等により穴を形成した絶縁シートを用意し、この
絶縁シートと金属シートとを積層して上記積層体を製造
してもよい。

【００４１】次に、図１６に示すように、上記積層体の
金属層に、レジスト層を設け、該レジスト層をパターン
現像処理して、接続部を形成する部分にレジスト層を形
成する。次に、上記レジスト層で保護された部分以外の
金属層をエッチング等で除去し、次にレジスト層を除去
して、図１７に示すような接続部と位置決め板が一体化
された積層体が得られる。

【００４２】接続部３を構成する材料としては、金、
銀、銅、パラジウム、ロジウムなどの導電性のよい金属
が好ましく用いられ、またこれらの合金や積層体を用い
てもよい。これらの中では金、銀、銅が好ましく、また
これらの合金や他の金属との積層体などが好ましいもの
としてあげられる。

【００４３】続いて、本発明の半導体素子接続装置を用
いて半導体装置の電気的検査をする例について、図１を
用いて説明する。この例では、半導体装置１に設けられ
た球状接続端子１ａと接続部３を位置決めするのに、複
数の凹部２ａが形成された位置決め基板２が用いられ
る。位置決め基板２は絶縁材料よりなる平板状の基板本
体に円錐台状の凹部２ａが形成された構成とされてお
り、また凹部２ａの形成位置は球状接続端子１ａと接続
部３とが接続される規定位置に対応するよう形成されて
いる。さらに該接続部３の所定位置３ｂに対応して、異
方導電シート４の導電部４ａが配置されている。一方、
異方導電シート４の他方の面は、電気検査測定装置に接
続されている。

【００４４】上記構成とされた半導体検査装置におい
て、球状接続端子１ａと接続部３とを位置決めするに
は、単に半導体装置１を位置決め基板２上に載置する。
位置決め基板２に形成された凹部２ａは球状接続端子１
ａと接続部３とが接続される規定位置に形成されてい
る。その断面は、図１では円柱状であり、半導体装置１
を位置決め基板２上に載置することにより、球状接続端
子１ａは凹部２ａに案内されて接続部３と接続する（球
状接続端子１ａと接続部３とが接続された状態を図１〜
図６、図８〜図１３などに示す。一方、上記接続部３
は、所定の位置３ｂで異方導電シート４の導電部４ａと
接している。この状態で半導体素子１を本発明の半導体
素子検査装置に押圧することにより、半導体素子１と異
方導電シート４の導電部４ａとが電気的に接続される。

【００４５】被検査対象半導体素子と位置決め板、接続
部および／または異方導電性シートとの相互の位置合わ
せは、上記のように開口部を有する位置決め基板のみで
も可能であるが、例えば図２に示されるような半導体素
子の外形で位置を合わせる位置合わせ板７などを併用す
ることができる。なお、半導体素子と位置決め板との位
置合わせは、半導体素子を位置決め板の上に乗せ、必要
に応じて加圧するだけでも良いが、振動を与えたり、吸
引してもよい。

【００４６】半導体素子１に対して電気的検査を行うに
は、上記半導体検査装置の異方導電シート４側には、基
板８を介して図示しない半導体検査用テスターが接続さ
れており、よって半導体検査装置に装着された状態で半
導体素子１に対し電気的動作検査が実施される。

【００４７】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】実施例１図１４に示すように、厚さ０．２ｍｍの片面銅貼りポリ
イミド樹脂フィルムに、レーザー加工装置で、検査対象
パッケージＬＳＩの球状（径０．３ｍｍ、厚み０．２５
ｍｍ）のバンプ（０．５ｍｍピッチ）に対応した位置に
０．４ｍｍ径の穴を多数開け、図１５に示すような積層
体を製造した。なお、基板の４隅には位置決めピン用の
ガイド穴を４点設け、位置決めならびに電極の変形を低
減するための柔軟性を持った位置決め板を製造した。

【００４８】次に、図１６に示すように、上記積層体の
金属層表面に、レジスト層を設け、該レジスト層をパタ
ーン現像処理して、接続部を形成する部分にのみレジス
ト層を形成した。次に、図１７に示すように、上記積層
体のレジスト層で保護された部分以外の金属層を、エッ
チングで除去し、次に、レジスト層を除去して、図１７
あるいは図１に示すような接続部と位置決め板が一体化
された積層体を製造した。

【００４９】次に、ペースト状の熱硬化型シリコーンゴ
ムに、平均粒径４０μm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。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。

【００５０】また、上記の上型と下型の磁極板は、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
態で上型と下型とを電磁石の間に挟み、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
子を金型内の強磁性体部分に集め、かつ磁場方向に並べ
させた。この状態で、圧力を加えながら１００℃、１時
間かけて異方導電性シート材料を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。

【００５１】上記のようにして得られた接続部が配置さ
れた位置決め板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ＬＳＩについて電気検査を行なった。パッケージＬ
ＳＩの各電極の間隔のピッチは０．５ｍｍと微細で、Ｉ
Ｃ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Ｌ
ＳＩ全数の電気検査を精度よく行うことができた。ま
た、繰り返し使用においても良好に対応でき、測定精度
などになんら変化が見られず、長期間使用ができた。

【００５２】実施例２被検査物として、０．３ｍｍ径のハンダボールを電極と
し、電極間隔が０．５ｍｍピッチのマトリクス状の電極
を有するＢＧＡを用い、実施例１と同様にして１２５℃
の高温下に上記構成の検査装置を投入し、高温下での電
気検査を行なった。その結果、無作為に抽出した１０個
のパッケージすべてについて電気検査を精度よく行なう
ことができた。また、試験後の被検査物の電極には側面
にわずかな圧痕は見られるもののハンダボールの外径な
らびに高さには６％以上の変化は見られなかった。

【００５３】

【発明の効果】本発明の半導体素子検査装置よれば、半
導体素子の各電極部を位置決め板の開口部に挿入するこ
とにより、簡単な操作で正確に位置決めができ、さらに
半導体素子の電極部と接続部とを正確に対応させること
ができ、この状態で半導体素子に加圧を行えば、半導体
素子の電極と異方導電性シートの導電部との電気的接続
が確保できる。そして、この位置決めが行われた状態を
維持しつつ半導体素子の電気的検査を行うことにより、
半導体素子と検査装置とを精度よく接続することがで
き、検査が容易かつ高精度で効率的に、検査の信頼性を
向上させることができる。このため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）等との導通ができ、効率よく半導体素子の検査がで
きる。しかも、繰り返し使用しても半導体素子の突起電
極は押圧等により異方導電性シートの導電部の構造を乱
すことがないため、異方導電性シートの導電部の異常変
形がなく、耐久性に優れ、長期間にわたって安定的に使
用できる。また、本発明の構成にすることにより、高温
下での試験においても半導体素子のバンプ状の電極の変
形を大幅に低減することができるばかりでなく、異方導
電性シートの繰り返し使用耐久性にも優れている。さら
に、ＢＧＡなどの半導体素子の検査時に問題であった半
田ボールなどの突起電極の損傷、つぶれ、変形などを抑
えることができ、耐久性の向上がはかられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半導体素子接続装置の構成の一例を示
す説明図である。

【図２】本発明の半導体素子接続装置の構成の一例を示
す説明図である。

【図３】本発明の半導体素子接続装置の構成の一例を示
す説明図である。

【図４】本発明の半導体素子接続装置の構成の一例を示
す説明図である。

【図５】本発明の半導体素子接続装置の構成の一例を示
す説明図である。（Ｂ）は、平面図（Ａ）のＡ−Ａ'
の部分の断面図である。

【図６】本発明の半導体素子接続装置の構成の一例を示
す説明図である。（Ａ）は各部分の配置展開図、（Ｂ）
は半導体素子を配置した図、（Ｃ）は半導体素子を接続
したときの拡大図である。

【図７】本発明の半導体素子接続装置に用いる接続部の
形態の一例を示す説明図である。

【図８】本発明の半導体素子接続装置の基本的な構成の
一例を示す説明図である。

【図９】本発明の半導体素子接続装置の基本的な構成の
一例を示す説明図である。

【図１０】上記本発明の半導体素子接続装置の基本構成
に位置決め板を組み合わせた構成の一例を示す説明図で
ある。

【図１１】上記本発明の半導体素子接続装置の基本構成
に位置決め板を組み合わせた構成の一例を示す説明図で
ある。

【図１２】上記本発明の半導体素子接続装置の基本構成
に位置決め板を組み合わせた構成の一例を示す説明図で
ある。

【図１３】上記本発明の半導体素子接続装置の基本構成
に位置決め板を組み合わせた構成の一例を示す説明図で
ある。

【図１４】本発明の半導体素子検査装置の位置決め基盤
と接続部を製造する工程を示す説明図である。

【図１５】本発明の半導体素子検査装置の位置決め基盤
と接続部を製造する工程を示す説明図である。

【図１６】本発明の半導体素子検査装置の位置決め基盤
と接続部を製造する工程を示す説明図である。

【図１７】本発明の半導体素子検査装置の位置決め基盤
と接続部を製造する工程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位置決め基板２ａ開口部２ｂ導電材料被覆３接続部４異方導電性シート（ＰＣＲ）４ａ導電部４ｂ空間、軟質ゴム、発砲体４ｃ樹脂層５位置決めピン６加圧板７位置合わせ板８基板９銅箔１０穴１１レジスト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｌ 21/68 Ｈ０１Ｌ 21/68 Ｇ 23/12 23/12 Ｌ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】突起電極を有する半導体素子の電気的接
続装置であって、前記突起電極が電気的に接続される接
続部、および該接続部に接続しかつ前記突起電極に対応
した位置からは離れた領域に導電部を有する異方導電性
弾性体とを有することを特徴とする半導体素子接続装
置。
【請求項２】接続部が剛性金属層である請求項１記載
の半導体素子接続装置。
【請求項３】接続部が弾性金属板である請求項１記載
の半導体素子接続装置。
【請求項４】突起電極の位置決め基板を有する請求項
１記載の半導体素子接続装置。
【請求項５】前記異方導電性弾性体がその厚さ方向に
電気的に導通性を有する異方導電性シートであることを
特徴とする半導体素子接続装置。
【請求項６】前記異方導電性弾性体は、その厚さ方向
に電気的に導通性の複数の導電部が、前記接続部におけ
る突起電極が接続する領域とは異なる領域に接続するよ
うに配置されてなることを特徴とする請求項１記載の半
導体素子接続装置。
【請求項７】検査対象半導体素子の被検査電極が、該
素子平面より突出した形状を有し、該被検査電極が必要
に応じて設けられた位置決め基板により案内されて，接
続部を介して異方導電性弾性体と圧接される機構を有す
る請求項１の半導体素子接続装置。
【請求項８】前記半導体素子の突起電極に対応した位
置に凹部を有する異方導電性弾性体を用いたことを特徴
とする請求項１の半導体素子接続装置。
【請求項９】突起電極を有する検査対象半導体素子と
電気的検査装置の間に、半導体素子接続装置を介在させ
て当該素子の電気的検査を行う電気的検査装置であっ
て、該半導体素子接続装置が請求項１記載の半導体素子
接続装置であることを特徴とする半導体素子検査装置。
【請求項１０】突起電極を有する検査対象半導体素子
と電気的検査装置の間に、異方導電性弾性体を介在させ
て当該素子の電気的検査を行う電気的検査装置であっ
て、前記異方導電性弾性体と検査対象半導体素子との間
に、前記突起電極が接続される接続部と異方導電性弾性
体を配置してなり、該接続部は異方導電性弾性体の導電
部に電気的に接続しており，該導電部は前記突起電極の
対応位置とは異なる領域に存在してなり、前記異方導電
性弾性体はその厚さ方向に電気的に導通性を有すること
を特徴とする半導体素子検査装置。
【請求項１１】請求項９記載の半導体素子検査装置を
用いて、半導体素子の電気的特性を検査する検査方法。
【請求項１２】位置決め基板により半導体素子の位置
決めをすることを特徴とする請求項１１記載の半導体素
子の電気的特性の検査方法。