JP2020091245A - 高速通信半導体用コンタクト及び半導体検査システム - Google Patents

Abstract

【課題】半導体パッケージ検査用コンタクトなどの高速通信半導体に好適なコンタクトを提供する。【解決手段】一方の面に凸状に折り曲げられる第１片部１２と、他方の面に凸状に折り曲げられる第２片部１４と、第１片部１２と第２片部１４とを繋ぐ連結部１６とを有する導電層１０と、導電層１０の連結部に接続された絶縁層２０と、を有する。【選択図】 図１

Description

本発明は、高速通信半導体用コンタクト及び半導体検査システムに関し、特に、半導体パッケージ検査用コンタクトなどの半導体パッケージ検査用コンタクト及び半導体検査システムに関する。

従来、特許文献１には、約１．５ｍｍ未満のピッチを有するコンタクトアレイ内の電気コンタクトであって、動作範囲を含む特定の設計要件を満たすように構成され、導電層のリソグラフィによるパターン形成およびエッチングを実行し、前記パターン形成された導電層上に導電材をメッキし、かつ前記パターン形成された導電層に成形プロセスを実行して弾性コンタクト部分を形成することによって作製されるコンタクトが開示されている。

特許文献１の特許出願人のホームページを見ると、特許文献１に開示されているコンタクトを、弾性コンタクト部分が外側になる態様で相互に０．２８ｍｍ〜４．０ｍｍ離間された状態で、多層基板内に位置するヴィアを介して張り合わせたコンタクト製品が開示されている。このようなコンタクト製品を半導体検出に用いる場合には、通常、一方の面が検査対象の半導体に向き、他方の面がそのテスターに向く状態で、半導体とテスターとの間に配される。
特表２００７−５３５６５７号公報 https://neoconix.com/technology/pcbeam-technology-2/

しかし、非特許文献１に開示されたコンタクト製品は、コンタクト間が０．２８ｍｍ〜４．０ｍｍと相対的に距離があるため相対的に厚みがある。厚みのあるコンタクト製品は、通信スピードが要求されないプローブカード内部の層間接続などに用いる場合であれば好適であるが、今日における半導体パッケージのように通信スピードが要求される用途には不向きである。

また、非特許文献１に開示されたコンタクト製品は、部品点数が多く、そのため、組立工程があり、その組立工賃も最終製品の低廉化を阻害する。したがって、非特許文献１のものとは異なるアプローチで製品化することが必要である。

そこで、本発明は、半導体パッケージ検査用コンタクトなどの高速通信半導体に好適なコンタクトを提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明の高速通信半導体用コンタクトは、
一方の面に凸状に折り曲げられる第１片部と、他方の面に凸状に折り曲げられる第２片部と、前記第１片部と前記第２片部とを繋ぐ連結部とを有する導電層と、
前記導電層の連結部に接続された絶縁層と、
を有する。

また、前記第１片部本体及び前記第２片部本体は前記導電層本体に対して５度〜６０度の角度に曲げられた部分を有してもよい。なお、一例としては、前記第１片部本体が前記第２片部本体は、ばね性を持たせるように、Ｓ字状とすることもできる。

さらに、前記第１片部本体が前記第２片部本体よりも前記導電層本体に対して相対的に角度を大きくしてもよい。この場合、第１片部本体を半導体ボールに接触するようにすればよい。

さらにまた、前記第１片部及び前記第２片部の少なくとも一方は、先端が二股又は三股とされていてもよい。

また、第１片部の先端のうち高速通信半導体の半田ボール部分と接触する部分が面打ちされているとよい。

さらに、本発明の半導体検査システムは、
上記の高速通信半導体用コンタクトと、
高速通信半導体の検査を行うテスターと、を備える。

発明の実施の形態

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、各図において、同様の部分には同一符号を付している。

図１は、本発明の実施形態のコンタクト１００の模式的な構成図である。図１に示すコンタクト１００は、導電層１０と絶縁層２０とに大別される。導電層１０は、導電層１０本体に対して、一方の面に凸状に折り曲げられた第１片部１２と、他方の面に凸状に折り曲げられた第２片部１４と、第１片部１２と第２片部１４とを繋ぐ連結部１６とを有する。

コンタクト１００を半導体パッケージの検査に用いる場合には、第１片部１２は例えば検査対象の半導体パッケージの電極パッド部分又は半田ボール部分に当接される部位とすることができ、第２片部１４は半導体パッケージを検査するためのテスターの電極に当接される部位とすることができ、或いは反対に、第１片部１２をテスターの電極に、第２片部１４を電極パッド部分等に当接される部位としてもよい。

導電層１０の材料は、導電性に優れ、耐熱性、耐薬性、絶縁性のいずれかを少なくとも有するものを用いるとよい。この種の材料としては、銅自体、ニッケル自体、これらの合金（銅合金、銅ニッケル金合金など）、或いは、表面が銅等のメッキ加工（例えば、無電解ニッケル金）されたものが挙げられる。

また、図１では、２つの第１片部１２と、これらの間に位置する１つの第２片部１４とを示している。これらの数、レイアウトは例示であり、これに限定されるものではない。他の例については、さまざまなバリエーションがあるので、好適な用途例とともに後述する。

導電層１０の厚さは、半導体パッケージなどのように、高速通信を行うものに好適に用いることができるように、０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍ程度、好ましくは、０．１ｍｍ程度とすればよい。また、これらに限定されるものではないが、導電層１０の自体の大きさは、例えば０．５ｍｍ〜１．０ｍｍ四方（例えば、０．７ｍｍ四方）、第１片部１２及び第２片部１４は、長さが例えば０．２ｍｍ〜０．４ｍｍ（例えば、０．３ｍｍ）、幅が０．０７ｍｍ〜０．１４ｍｍ（例えば、０．１０ｍｍ）、導電層１０の面方向に対する折り曲げ角度が５°〜６０°（例えば４５°）とし、連結部１６の幅は０．３５ｍｍ〜０．７ｍｍ（例えば、０．０５ｍｍ）程度とすることができる。

なお、第１片部１２は、当接対象が電極パット部分である場合には、第１片部１２と電
極パット部分とが面接触に近い態様となるため、折り曲げ角度は相対的に小さな角度とするとよく、また、第１片部１２の先端部は、導電層１０とほぼ平行とすることもできる。

これに対して、第１片部１２は、当接対象が半田ボール部分である場合には、第１片部１２と電極パット部分とが点接触乃至は線接触に近い態様となるため、折り曲げ角度は相対的に大きな角度とするとよく、また、第１片部１２の先端部は、その数及びレイアウトにも依存するが、図１に示す例の場合には、導電層１０の中央側の側面部分を半田ボール部分の形状に応じて面接触に近くなるように面打ちをすることもできる。この際、面打ちは第１片部１２の曲げ工程前に行うとよい。

なお、第１片部１２及び第２片部１４は、いずれもその延在方向に沿った断面で見た場合に、導電層１０から直線的に伸びているのではなく、それらの基端部で折り曲げが開始され、その後に略直線部分が存在し、当該略直線部分に対して選択的に角度を持った先端部が位置するという形状をしている。そして、略直線部分が導電層本体に対して５度〜６０度の角度を有している。

連結部１６は、第１片部１２と第２片部１４との双方を相互に繋ぐものである。したがって、連結部１６は、第１片部１２及び第２片部１４との間で、一体で構成とされている。また、図１では、連結部１６が、第１片部１２及び第２片部１４の周辺を囲むように位置するレイアウトを示しているが、これに限定されるものではないし、全体が略矩形状をしているが、形状も図１に示すものに限定されるものではない。

絶縁層２０は、連結部１６の縁部の表裏を覆う態様で設けられている。絶縁層２０の材料は、耐熱性、耐薬性、絶縁性のいずれかを少なくとも有するものを用いるとよい。この種の材料としては、ポリイミド、シリコンなどが挙げられる。

絶縁層２０の厚さは、例えば、０．１ｍｍ〜１．０ｍｍ程度とすればよい。絶縁層２０の幅は、例えば、０．１ｍｍ〜０．３ｍｍ（例えば、０．２ｍｍ）とすればよい。

図２は、図１に示すコンタクト１００の製造工程図である。まず、図２（ａ）に示すように、導電層１０となる導電板１０Ａを用意する。導電板１０Ａは、これに限定されるものではないが、例えば、２０ｃｍ×３０ｃｍの大きさのものを用意すればよい。

つぎに、導電板１０Ａに対して、例えば、コンタクト１００の形状に応じたマスク（図示せず）で覆った状態でエッチング処理を施す。エッチング液などのエッチング条件は、導電板１０Ａの材料に応じて適宜選定すればよい。これにより、図２（ｂ）に示すような、複数のコンタクト１００の前駆体群１０Ｂが製造される。また、エッチング処理に代えて、電鋳処理、レーザ処理などを採用することによって、前駆体群１０Ｂを製造してもよい。

その後、前駆体群１０Ｂの第１片部１２及び第２片部１４に対して、選択的に部分的なメッキ処理を施す。このメッキ処理を施すか否かは、導電板１０Ａの材料に応じて決定すればよい。なお、図２（ｂ）には、３行×１５列×２島の合計９０のコンタクト１００の前駆体からなる前駆体群１０Ｂが形成された状態を示しているが、これらの行列数及び総数はこれに限定されるものではなく、コンタクト１００の大きさなどを考慮して決定すればよい。

図３は、図２（ｂ）の前駆体群１０Ｂの拡大図である。前駆体群１０Ｂは、図１を用いて説明した部分に加えて、導電板１０Ａと前駆体群１０Ｂとを接続する接続部１８を示している。接続部１８の幅は、連結部１６の幅と同程度でよい。また、この段階では、第１
片部１２及び第２片部１４の折り曲げ工程は実際されていないので、図１に示した場合とは異なり、第１片部１２及び第２片部１４は導電板１０Ａに対してフラットのままである。

図２に戻ると、つぎに、導電板１０Ａに対して、絶縁層２０の前駆体となる絶縁材２０Ａを塗布する。それから、例えば、絶縁層２０の形状に応じたマスク（図示せず）で覆った状態でエッチング処理を施す。エッチング液などのエッチング条件は、絶縁層２０の材料に応じて適宜選定すればよい。これにより、図２（ｃ）に示すように、接続部１８と連結部１６の外縁部を覆う態様で絶縁層２０が形成される。絶縁層２０によって覆われる連結部６０の外縁部の条件は、これに限定されるものではないが、例えば、連結部６０の端部から連結部６０の半分程度の幅が覆われる条件とすればよい。

図４は、図２（ｃ）に示す前駆体１００Ａの各第１片部１２及び各第２片部１４を折り曲げ加工する治具の原理説明である。ここでは理解容易のため、一つのコンタクト１００の前駆体１００Ａに着目して折り曲げ加工について説明する。

図４には、第１片部１２を折り曲げるための凸部３１１，３１２を有する第１本体３１０と、第２片部１４を折り曲げるための凸部３２２を有する第２本体３２０とを示している。前駆体１００Ａ（ここでは一つのコンタクト１００の前駆体１００Ａ）を、第１本体３１０と第２本体３２０との間に位置合わせした状態で、第１本体３１０と第２本体３２０とで挟み込んでいく。

この際、凸部３１１，３１２が第１片部１２に当たり、かつ、凸部３２２が第２片部１４に当たり、第１本体３１０と第２本体３２０とが相互に近づくにつれて、第１片部１２及び第２片部１４が変形していき、やがて、前駆体１００Ａが第１本体３１０と第２本体３２０とによって強固に挟み込まれると、第１本体３１０と第２本体３２０との折り曲げ加工が完了する。

もちろん、以下説明する切断工程を経て得られる一つ一つの前駆体１００Ａに対して、それぞれ第１片部１２及び第２片部１４を折り曲げ加工をすることもできる。したがって、例えば、第１片部１２及び第２片部１４を折り曲げ加工せずに中間製品として出荷をして、出荷先で第１片部１２及び第２片部１４を折り曲げ加工を行うことで、折り曲げ加工を施した第１片部１２及び第２片部１４が出荷中に変形することを回避することもできる。

再び、図２に戻ると、その後、前駆体群１０Ｂにつき、隣接する連結部６０相互の中間位置で絶縁層２０を切断すると、図２（ｄ）に示すようなコンタクト１００が、この例では合計９０個製造することができる。

なお、図２を用いて説明した製造工程を採用すると、絶縁層２０には接続部１８が内包されることになるが、接続部１８はコンタクト１００にとって必須な部位ではないので、他の製造工程を採用することによってこれが存在しないものとしてもよい。

図５は、図１に示すコンタクト１００の導電層１０の変形例を示す図である。ここでは、１２タイプを例示しているが、これらに限定されるものではない点には留意されたい。以下、図１のものと対比した相違点などについて説明する。

図５（ａ）のものは、図１のものと対比して、導電層１０の四隅の切欠きがない点が相違する。四隅の切欠きがない図５（ａ）のものは、その部位での絶縁層２０による導電層１０の保持力が高まるという利点がある。

図５（ｂ）のものは、図１のものと対比して、第１片部１２及び第２片部１４の先端部が大きな二股形状となっている点が相違する。このような先端部とすると、半導体ボールが二股に分かれている部位に接触するように位置合わせすれば、接点の確実性が向上するという利点がある。

図５（ｃ）のものは、図１のものと対比して、第１片部１２の先端部が小さな二股形状となっている点が相違する。このような導電層１０の場合には、第１片部１２を半田ボール用とし、第２片部１４を半導体パッド用とする場合に好適である。

図５（ｄ）のものは、図１のものと対比して、第１片部１２の先端のうち導電層１０の中央側の角が直角で、逆の角が突出した形状であり、かつ、第２片部１４の先端部が大きな二股形状となっている点が相違する。このような導電層１０の場合には、第１片部１２を半田パッド用として接触面積が稼ぎ、第２片部１４を半導体ボール用とすることができる。

図５（ｅ）のものは、図１のものと対比して、第２片部１４の先端形状が丸みを帯びている点が相違する。第２片部１４の接触対象が接触によってダメージを受けやすいか否かによって、或いは、接触対象に対して点接触としたい場合と面接触としたい場合とによって、図１のものと図５（ｅ）のものとで使い分けをすることができる。同様に、第１片部１２の先端形状も丸みを帯びているものとしてもよい。

図５（ｆ）のものは、図１のものと対比して、第１片部１２と第２片部１４との間の連結部１６の形状が丸みを帯びずに突出するとともに、第１片部１２の先端が三股形状となっている点が相違する。こうすると、プローブピンの先端がクラウン型となっているものと同様の効果が得られる。

図５（ｇ）のものは、図１のものと対比して、概略「田字状」となるようなレイアウトで、連結部１６の各辺中央から導電層１０の中央付近に向けて先端が延びる４つの片部としている点が相違する。なお、対向する一方の一対を図面手前側へ、対向する他方の一対を図面奥側へ、それぞれ折り曲げればよい。半田パット又は半田ボールの数に応じたレイアウトに対応できるようにしたものである。

図５（ｈ）のものは、連結部１６が矩形状の外側部ではなく、これに各角から対角へ延びる内側部も有するとともに、導電層１０の中央付近から連結部１６の外側部の各辺中央に向けて先端が延びる４つの片部としている点が相違する。半田パット間又は半田ボール間の距離が相対的に短い場合には、図５（ｈ）のもののものを、長い場合には図５（ｇ）のものを採用すればよい。なお、導電層１０の中央付近は丸孔としているが、ここが開口されていなくてもよい。

また、図５（ｇ）〜図５（ｉ）及び図５（ｋ）〜図５（ｌ）に示すものについても、同様の折り曲げ方向とすればよく、直線状となる一方の一対を図面手前側に曲げ、直線状となる他方の一対を図面奥側に曲げればよい。さらに、図５（ｊ）に示すものについては、対角状となる一方の一対を図面手前側に曲げ、対角状となる他方の一対を図面奥側に曲げればよい。

図５（ｉ）のものは、図５（ｈ）のものと対比して、連結部１６の内側部を構成する一方の導電層１０の四隅の切欠きがない点が相違する。治具を使った片部の折り曲げ作業が容易となるという利点がある。

図５（ｊ）のものは、図１のものと対比して、連結部１６の一対の対辺を繋ぐ連結部１６の内側部から合計４つの片部が延びていて、この内側部と４つの片部とにほって略「Ｈ字状」となる点が相違する。これも、半田パット又は半田ボールの数に応じたレイアウトに対応できるようにしたものである。

図５（ｋ）のものは、図５（ｇ）のものに近いが、連結部１６の４角から導電層１０の中央付近に向けて先端が延びる４つの片部としている点が相違する。半田パット間又は半田ボール間が相対的に離れている場合のレイアウトに対応できるようにしたものである。

図５（ｌ）のものは、図５（ｈ）のものと対比して、連結部１６の外側部の形状が矩形状ではなく丸形状である点が相違する。導電層１０の微細化が求められる場合には、図５（ｌ）のように丸形状の導電層１０を採用すると、加工がしやすいという利点がある。

このように種々の導電層１０の変形例が考えられるが、概ね、絶縁層２０による導電層１０の保持力が求められる場合には、図５（ａ）〜図５（ｋ）に示すような矩形状の導電層１０を採用すればよい。

以上、本実施形態では、高速通信半導体用のコンタクト１００について説明したが、コンタクト１００とこれを用いた高速通信半導体の検査を行うテスターとを備える半導体検査システムによれば、高速通信半導体の検査を行うことが可能となる。

図６は、図１に示すコンタクト１００の導電層１０の別の変形例を示す図である。図６（ａ）に示すコンタクトも図６（ｂ）に示すコンタクトも、第１片部１２Ａ，１２Ｂと第２片部１４Ａ，１４ＢとがいずれもＳ字状をしている。第１片部１２Ａ及び第２片部１４Ａと第１片部１２Ｂ及び第２片部１４Ｂとの相違は、これら本体の導電層１０本体に対する角度のみである。こうすると、第１片部１２Ａ，１２Ｂ及び第２片部１４Ａ，１４Ｂにばね性を持たせることが可能となり、コンタクト１００を繰返使用について耐性を付与することができる。

本発明の実施形態のコンタクト１００の模式的な構成図である。 図１に示すコンタクト１００の製造工程図である。 図２（ｂ）の前駆体群１０Ｂの拡大図である。 図２（ｃ）に示す前駆体１００Ａの各第１片部１２及び各第２片部１４を折り曲げ加工する治具の原理説明である。 図１に示すコンタクト１００の導電層１０の変形例を示す図である。 図１に示すコンタクト１００の導電層１０の別の変形例を示す図である。

１０ 導電層
１０Ａ 導電板
１０Ｂ 前駆体群
１２，１２Ａ，１２Ｂ 第１片部
１４，１４Ａ，１４Ｂ 第２片部
１６ 連結部
１８ 接続部
２０ 絶縁層
１００ コンタクト

Claims (7)

1. 一方の面に凸状に折り曲げ可能な第１片部と、他方の面に凸状に折り曲げ可能な第２片部と、前記第１片部と前記第２片部とを繋ぐ連結部とを有する導電層と、
   前記導電層の連結部に接続された絶縁層と、
   を有する高速通信半導体用コンタクト。
2. 前記第１片部本体及び前記第２片部本体は前記導電層本体に対して５度〜６０度の角度に曲げられた部分を有している、請求項１記載の高速通信半導体用コンタクト。
3. 前記第１片部本体及び前記第２片部本体はＳ字状である、請求項１記載の高速通信半導体用コンタクト。
4. 前記第１片部本体が前記第２片部本体よりも前記導電層本体に対して相対的に角度を大きい、請求項１記載の高速通信半導体用コンタクト。
5. 前記第１片部及び前記第２片部の少なくとも一方は、先端が二股又は三股とされている、請求項１記載の高速通信半導体用コンタクト。
6. 前記第１片部の先端のうち高速通信半導体の半田ボール部分と接触する部分が面打ちされている、請求項１記載の高速通信半導体用コンタクト。
7. 請求項１記載の高速通信半導体用コンタクトと、
   高速通信半導体の検査を行うテスターと、を備える半導体検査システム。
   
   

Images