各向异性导电连接器,探针元件,和晶片检测仪器及晶片检测方法

文档序号:7117335阅读:197来源:国知局
专利名称:各向异性导电连接器,探针元件,和晶片检测仪器及晶片检测方法
技术领域
本发明栅极各向异性导电连接器,其适用于对形成于晶片上的晶片状态的多个集成电路执行电气检测,装配有该各向异性导电连接器的探针元件,晶片检测仪器装配有该探针元件,和使用该探针元件的晶片检测方法,特别涉及适用于对集成电路执行电气检测的各向异性导电连接器,该集成电路形成于晶片上,其直径是,例如,8英寸或更大,其上形成的集成电路中要被检测的总的电极数目至少为5000个,该集成电路是以晶片的状态呈现的,装配有该各向异性导电连接器的探针元件,装配有该探针的晶片检测仪器,和使用该探针元件的晶片检测方法。
背景技术
半导体集成电路装置的制造工艺中,在大量集成电路形成于由,例如硅形成的晶片上后,每个这样的集成电路通常都受到探针测试,这样其中的基本电气特性被检测,因此挑选出有缺陷的集成电路。该晶片然后被切割,由此形成半导体芯片。这样的半导体芯片被放置并密封于合适的封装壳中。每个这样封装的半导体集成电路装置进一步接受老化(burn-in)测试,这样高温环境下其中的电气特性被检测,因此挑选出具有潜在缺陷的半导体集成电路装置。
在集成电路这样的电气检测中,如探针测试或老化测试,用于电连接作为测试仪检测目标的每个待检测电极的探针元件被使用。这样的探针元件,是公知的由用于检测的电路板组成的元件,其上检测电极按照相应于待检测电极的图案形成,且各向异性导电的弹性体薄片被安置于用于检测的电路板上。
这样的各向异性导电弹性体薄片,迄今这样的具有不同结构的各向异性导电弹性体薄片已经公知。例如,已公开的日本专利申请93393/1976揭示了一种各向异性导电弹性体薄片(以下称为“dispersion type anisotropically conductive elastomer sheet(分散型各向异性导电弹性体薄片)”)是通过均匀分散金属颗粒于弹性体中而获得的,已公开的日本专利申请147772/1978揭示了一种各向异性导电弹性体薄片(以下称为“uneven distribution type anisotropicallyconductive elastomer sheet(不均匀分布型各向异性导电弹性体薄片)”),是通过不均匀地分散导电磁芯颗粒于弹性体中以形成大量导电性颗粒,和用于将其彼此绝缘的绝缘部件获得的,该导电性颗粒在厚度方向上延伸。进一步,已公开的日本专利申请250906/1986揭示了一种不均匀分布型的各向异性导电弹性体薄片,借助其可在每个导电性部件和绝缘部件之间形成限定水平的差异。
在不均匀分布型的各向异性导电弹性体薄片中,因为导电部件是按照相应于要检测的集成电路的待检测电极的图案形成的,和分散型各向异性导电弹性体薄片比较,因为可获得高度可靠性的电极之间的电连接,即使对待检测的电极布局间距小的集成电路,即,待被检测的相邻电极的中心距离。
在这样不均匀分布型的各向异性导电弹性体薄片中,有必要将其保持并固定于相对电路板的特定位置以便检测,且在对它们的电连接的操作中保持并固定于检测目标。
然而,各向异性导电弹性体薄片是柔软的且易于变形,因此其操作性低。此外,近年来,随着电气产品的小型化或高密度布线,随着电极布局间距变小,其中所用的集成电路装置倾向于增加电极数目且高密度地布置电极。因此,对于对检测目标的待检测电极的电连接,不均匀分布型各向异性导电弹性体薄片的定位和保持及固定将变得困难。
另一方面,在老化测试中,即使当对集成电路的不均匀分布型各向异性导电弹性体薄片必要的定位,和保持及固定实现了,也有问题,当不均匀分布型各向异性导电弹性体薄片的导电部件和集成电路装置的待检测电极受到由于温度变化而产生的热滞时,会出现不均匀分布型各向异性导电弹性体薄片的导电部件和集成电路装置的待检测电极之间的位置偏差,因为组成检测目标的集成电路装置的材料(例如,硅),和组成不均匀分布型各向异性导电弹性体薄片材料(例如,硅酮橡胶)之间的热膨胀系数极大的不同,作为结果,电连接状态改变,因此稳定的连接状态不能维持。
为了解决这个问题,一种具有开口的金属制的结构板(frameplate)组成的各向异性导电连接器和安置在该结构板的开口中的各向异性导电薄片被提出(参看公开的日本专利申请40224/1999),该各向异性导电薄片外围边缘由开口边缘绕结构板支撑。
各向异性导电连接器通常由下面的方式制成。
如图23所示,给出了由顶部夹板80和底部夹板85组成的用于浇铸各向异性导电弹性体薄片的模子,顶部夹板80和底部夹板85于是形成一个夹板对,具有开口91的结构板90排列放置在模子中,具有分散于聚合物质形成材料中的导电颗粒的浇铸材料展示出磁性,该聚合物质形成材料通过固化处理变成弹性聚合物质,该浇铸材料被填充到包括结构板90的开口91和其周围的开口边缘的区域,以形成浇铸材料层95。这里,包含在浇铸材料层95的导电颗粒P在浇铸材料层95中是分散的状态。
在模子中的顶部夹板80和底部夹板85分别具有由多个铁磁物质层81或86和非磁性物质层82或87组成的浇铸表面,铁磁物质层81或86按照相应于待浇铸的各向异性导电弹性体薄片的导电部件的图案形成,非磁性物质层82或87形成于这样的部分,这些部分为非铁磁物质层81或86分别形成的部分,且非磁性物质层82和87这样布置以便它们相对应的铁磁物质层81和86彼此相对。
例如,一对电磁体被安置在顶部夹板80的上表面和底部夹板85的下表面,且电磁铁是这样操作的,通过在浇铸材料层95的厚度方向上施加磁场至浇铸材料层95,该磁场在底部夹板80的铁磁物质层81和它们相应的底部夹板85的铁磁物质层86之间部分具有较高的强度,即变成导电部件的部分,而非其它部分。作为结果,分散在浇铸材料层95中的导电颗粒P聚积在这样的部分,其中具有较高强度的磁场被施加到浇铸材料层95中,即,在顶部夹板80的铁磁物质层81和它们相应的底部夹板85的铁磁物质层86之间的部分,且进一步这样取向,以便在浇铸材料层的厚度方向上排列。在该状态下,浇铸材料层95受到固化处理,由此由多个导电部件组成的各向异性导电弹性体薄片,和用于将这些导电部件彼此绝缘的绝缘部件以这样的状态浇铸,以便其外围边缘被绕结构板的开口边缘支撑,由此制造出各向异性导电连接器,其中导电颗粒P以这样的取向状态包含在各向异性导电弹性体薄片中,以便在厚度方向上排列。
根据这样的各向异性导电连接器,其难于变形且易于操作,因为各向异性弹性体薄片由金属制的结构板支撑,且定位标记(例如,孔)事先形成于结构板上,由此对于对集成电路装置的电连接操作的定位和保持及固定到集成电路装置上可容易地执行。此外,热膨胀系数低的材料被用作形成结构板的材料,由此各向异性导电薄片的热膨胀被结构板限制,以便即使当其受到温度变化产生的热滞时,不均匀分布型各向异性导电弹性体薄片的导电部件和集成电路装置的待检测电极之间的位置偏差被阻止。作为结果,可稳定地保持良好的电连接状态。
顺便指出,在为形成于晶片上的集成电路执行的探针测试中,迄今采用这样一种方法,晶片被分成多个区域,其中每个区域内形成大量集成电路中16或32个集成电路,探针测试整体地为形成于该区域内的所有集成电路执行,且探针测试连续地对形成于其它区域内的集成电路执行。
近年来,有整体地对,例如64或124个集成电路,或形成于晶片上的大量集成电路中所有集成电路执行探针测试的需求,以便提高检测效率并降低检测成本。
另一个方面,在老化测试中,需要长时间逐个执行大量集成电路装置的电气检测,因为作为检测目标的每个集成电路装置都是精细的,且其操作不方便,由此,检测成本显著增高。因为这个原因,提出了WLBI(晶片Lebel老化)测试,其中老化测试对以晶片状态形成于晶片上的大量集成电路整体执行。
当作为检测目标的晶片具有大尺寸时,例如,至少直径8英寸,且形成于其上的待检测的电极数目为,例如,至少5000个,特别地,至少10000个,然而,当上述各向异性导电连接器被用作探针测试或WLBI测试的探针元件时,会牵涉到下面的问题,因为每个集成电路中待检测电极的间距及其小。
也就是,为了检测具有,例如,8英寸(约20cm)直径的晶片,有必要使用具有直径为约8英寸的各向异性导电弹性体薄片作为各向异性导电连接器。然而,这样的各向异性导电弹性体薄片整个面积大,当每个导电部件精细,且表面的面积对各向异性导电弹性体薄片的整个表面的面积比例低。因此,安全地产生制造这样的各向异性导电弹性体薄片极度困难。因此,各向异性导电弹性体薄片制造的产量被极大地降低。作为结果,各向异性导电弹性体薄片的制造成本增加,结果检测成本增加。
当上述各向异性导电连接器被用作探针测试或晶片的WLBI测试的探针元件时,牵涉到下面的问题。
在探针测试中,如上所述,采用这样一种方法,其中晶片被分成两个或更多区域,探针测试对形成于每个所划分的区域内的集成电路整体执行。当探针测试对形成于每个划分的区域内的集成电路执行时,其中的集成电路高度集成地形成于直径为8英寸或12英寸的晶片上,要求对一个晶片多次执行检测工艺的步骤。因此,为了对大量晶片执行探针测试,要求所用的各向异性导电弹性体薄片在重复使用时具有高耐用性。
另一方面,在WLBI测试中,其上导电部件处的各向异性导电弹性体薄片由晶片中待检测电极和用于检测的电路板的检测电极用压力保持,该晶片是检测目标,而且该各向异性导电弹性体薄片在该状态于长时间段内被暴露至高温环境。因此,要求各向异性导电弹性体薄片具有高耐用性,即使其在这样苛刻条件下被重复使用。
从该观点看,这些具有耐用性的材料被选为各向异性导电弹性体薄片的材料,即,用在晶片探针测试或WLBI测试中的弹性聚合物质和导电颗粒。
即使这些具有耐用性的材料被选为用于各向异性导电弹性体薄片的材料,实际获得的单个产品通常在耐用性发明变低。其原因被认为是可归于这样的事实,即每个各向异性导电弹性体薄片的导电部件中凸出的高度,导电颗粒取向的状态,导电颗粒的比例等不同。作为研究各个导电部件中凸出的高度,导电颗粒取向的状态,导电颗粒的比例等的方法,而不损伤各向异性导电弹性体薄片,除了视觉判断,没有其它的方法。这样的方法涉及一个问题,即不仅客观判断不可能,而且各向异性导电弹性体薄片的制造成本增加,因为操作本身是极度复杂的。此外,因为各向异性弹性体薄片的耐用性不能通过普通导通测试判断,实际上耐用性程度第一次是通过使用各向异性导电弹性体薄片阐明的。
组成晶片的材料的线性热膨胀系数,例如,硅约为3.3×10-6/k。另一方面,组成各向异性导电弹性体薄片的线性热膨胀系数,例如,硅酮橡胶约为2.2×10-4/k。因此,当在25℃时每个都具有20cm的直径的晶片和各向异性导电弹性体薄片从20℃加热到120℃时,理论上晶片直径的变化只有0.0066cm,但各向异性弹性体薄片直径变化量为0.44cm。
当晶片和各向异性导电弹性体薄片之间如上所述,在平面方向上热膨胀绝对数量产生大差异时,阻止晶片中待检测电极和各向异性导电弹性体薄片中导电颗粒之间对WLBI测试位置偏差极其困难,即使当各向异性导电弹性体薄片的外围边缘由具有和晶片线性热膨胀系数相等的结构板固定。
作为用于WLBI测试的探针元件是公知的探针元件,其中各向异性导电弹性体薄片被固定于用于检测的电路板,其由,例如具有和晶片相等的线性热膨胀系数的陶瓷组成(参看,例如公开的日本专利申请231019/1995和5666/1996等)。在这样的探针元件中,作为固定各向异性导电弹性体薄片至用于检测的电路板的方法,该方法中各向异性导电弹性体薄片的外围部分被,例如,螺钉等机械地固定,该方法用粘合剂等固定,等等也被考虑。
然而,在各向异性导电弹性体薄片的外围部分被螺钉等固定的方法中,很难阻止晶片中待检测电极和各向异性导电弹性体薄片中导电部件之间的位置偏差,其原因如同前面所述的固定到结构板的方法的原因。
另一个方面,在用粘合剂固定的方法中,有必要只应用粘合剂至各向异性导电弹性体薄片中的绝缘部件以便确保实现对用于检测的电路板的电连接。因为,用在WLBI测试中的各向异性导电弹性体薄片在导电部件的布局间距方面小,且相邻导电部件之间的间隔小,然而,实际上很难做到。在用粘合剂固定的方法中,当各向异性导电弹性体薄片有故障时,可以用新的各向异性导电弹性体薄片取代老各向异性弹性体薄片,因此有必要取代整个探针元件,包括用于检测的电路板。作为结果,招致检测成本增加。
当晶片探针测试或WLBI测试是通过使用各向异性导电连接器执行的时,其上的各向异性导电弹性体薄片通过作为检测目标的晶片和用于检测的电路板用压力保持,从而由弹性聚合物质形成的导电部件在压力下变形,由此实现作为检测目标的晶片的待检测电极和用于检测的电路板的检测电极之间的电连接。
在对作为检测目标的晶片的待检测电极和用于检测的电路板的检测电极之间的电连接中,当各个待检测电极的凸出高度和各个检测电极的凸出高度改变时,施加到各向异性导电连接器中各个导电部件上的挤压力改变,由此,在各个导电部件中,压力下的变形程度随施加到各个导电部件上的挤压力的强度变化,这样实现了待检测电极和用于检测的电路板的检测电极之间的电连接。各向异性导电连接器这样的功能将被称为“等级差吸收能力(level difference-absorbingability)”。
因为各向异性导电连接器的等级差吸收能力是由压力下变形的倾向产生的,形成导电部件的弹性聚合物质具有这样的倾向,随着各个待检测电极之间凸出高度差和各个检测电极之间凸出高度差变得更大,要求更大的挤压力以实现对所有待检测电极的电连接。当各个待检测电极之间凸出高度差和各个检测电极之间凸出高度差太大时,难于实现对所有待检测电极的电连接。
各向异性导电连接器中由弹性聚合物质形成的单个导电部件的凸出高度在某些情形下可以改变。
因为各个导电部件中凸出高度差大的各向异性导电连接器的等级差吸收能力低,要求相当大的挤压力,通过这样的各向异性导电连接器实现对作为检测目标的晶片上的所有待检测电极的电连接,否则将在实现对所有待检测电极的电连接中遇到困难。
当作为检测目标的晶片具有大尺寸,例如,至少8英寸的直径,且形成于其上的待检测电极的数目是,例如,至少5000个,特别地至少10000个,用在这样的晶片检测中的各向异性导电连接器被要求具有极其大量的导电部件。因此,用于检测这样的晶片的各向异性导电连接器被大技压力挤压以实现检测时对所有待检测电极的电连接。为了实现对所有待检测电极的电连接,随着各个待检测电极之间的凸出高度差和各个检测电极之间的凸出高度差变大,要求更大的挤压力。
作为用于晶片检测的探针元件,通过以该顺序安置各向异性导电连接器和薄片状连接器于用于检测的电路板上所获得的探针元件是公知的。在该探针元件中薄片状连接器具有凸出的表面电极(凸起),其通过镀覆形成,且让表面电极被和各个待检测电极接触,由此实现对待检测电极的电连接。因为在这样的薄片状连接器中的表面电极的凸出高度变化,且各个表面电极之间的凸出高度的差相对较大,所以在具有这样的薄片状连接器的探针元件中,各向异性导电连接器的等级差吸收能力变得极其重要。
在具有8英寸或更大直径的大面积晶片检测中,其中待检测电极的数目极其大,当要求的用于实现对所有待检测电极电连接的挤压力变大是,要求大尺寸的机构作为安装在用于检测晶片的晶片检测仪器中的挤压机构。作为结果,整个晶片检测仪器规模变大。因此,有必要用在晶片检测仪器中的探针元件可通过小挤压力实现对所有电极的电气检测。因此,有必要用在这样的探针元件中的各向异性导电连接器的各个导电部件之间的凸出高度差小,且等级差吸收能力高,从而可以通过小挤压力实现对所有电极的电气检测。

发明内容
本发明是基于前面所述的情形做出的,且其第一个目的是提供一种各向异性导电连接器,通过它可在长时间段上维持良好的导电性,即使其被重复使用多次,或即使其在高温环境下被重复使用。
本发明的第二个目的是提供一种适用于执行多个集成电路电气检测的各向异性导电连接器,其中集成电路以晶片的状态形成于晶片上,通过它定位,和保持及固定到晶片上可容易地执行,该晶片是检测目标,即使当晶片具有大的面积,例如,8英寸或更大的直径,且所形成的集成电路中待检测电极间距小,而且在长时间段上保持良好的导电性,即使其被重复使用多次,或即使其在高温环境下被重复使用。
本发明的第三个目的是提供一种各向异性导电连接器,除了前面的目的,即使当环境变化,例如,温度改变导致的热滞,也能稳定地维持好的电连接状态。
本发明的第四个目的是提供一种探针元件,通过它,定位,和保持及固定到晶片,该晶片是检测的目标,即使当晶片具有例如,直径为8英寸或更大的大面积,也可容易地执行,且所形成的集成电路中待检测电极的间距小,而且长时间内维持良好的导电性,耐热性高,且即使当其在高温环境下重复使用时可实现长的服务寿命。
本发明第五个目的是提供一种使用上述探针元件,对以晶片状态形成于晶片上的多个集成电路执行电气检测的晶片检测仪器和晶片检测方法。
本发明第六个目的是提供一种各向异性导电连接器和探针元件,当对形成于晶片上的高度集成的集成电路执行探针测试时,各向异性导电连接器和探针元件在重复使用中具有高耐用性,其中晶片具有8英寸或12英寸直径。
本发明第七个目的是提供一种各向异性导电连接器和探针元件,当对具有凸起电极,且高度集成地形成于具有大面积的晶片上的集成电路执行探针测试时,各向异性导电连接器和探针元件在重复使用中具有高耐用性。
本发明第八个目的是提供一种各向异性导电连接器,其具有高等级差吸收能力,且通过它可构造探针元件和晶片检测仪器,该晶片检测仪器可通过小挤压力实现对所有待检测电极的电连接,即使检测具有大面积,例如,8英寸或更大直径的晶片,且至少具有5000个待检测电极。
根据本发明,因此提供一种各向异性导电连接器,其包括弹性各向异性导电膜,其中多个用于连接的部件在所形成的膜中于厚度方向上延伸,其中弹性各向异性导电膜具有初始特性,假定用于连接的导电部件的总的数目是Y,用于连接的导电部件的电阻是R1g,该用于连接的导电部件处于这样的状态,即Y×1g的负荷在厚度方向上施加到其中弹性各向异性导电膜上,和用于连接的导电部件的电阻是R6g,该用于连接的导电部件处于这样的状态,即Y×6g的负荷在厚度方向上施加到其中弹性各向异性导电膜上,电阻R1g的值低于1Ω的用于连接的导电部件的数目至少为总的用于连接的导电部件的数目的90%,电阻R6g的值低于0.1Ω的用于连接的导电部件的数目至少为总的用于连接的导电部件的数目的95%,电阻R6g的值至少为0.5Ω的用于连接的导电部件的数目至多为总的用于连接的导电部件的数目的1%。
根据本发明,也提供了一种各向异性导电连接器,其适用于对多个以晶片状态形成于晶片上的集成电路的每个执行电气检测,其包括结构板,其中多个各向异性导电膜安置孔每个都在结构板中的厚度方向上延伸,该结构板相应于电极区域形成,其中待检测电极被安置,在所有或部分形成于作为检测目标的晶片上的集成电路中,和多个弹性各向异性导电膜被安置在各个各向异性导电膜安置孔中,各向异性导电膜安置孔在结构板中,且每个由绕各向异性导电膜安置孔的外围边缘支撑,其中每个弹性各向异性导电膜由功能部件和绝缘部件及要被支撑的部件组成,该功能部件具有多个用于连接的导电部件,该用于连接的导电部件相应于形成于作为检测目标的晶片上的集成电路的待检测电极安置,该用于连接导电部件含有导电颗粒且在膜厚度方向上延伸,该导电颗粒具有高密度磁性,该绝缘部件将这些用于连接的导电部件彼此绝缘,该要被支撑的部件整体地形成于功能部件的外围边缘,并固定到绕结构板中各向异性导电膜安置孔的外围边缘,和其中弹性各向异性导电膜具有初始特性,假定用于连接的导电部件的总的数目是Y,用于连接的导电部件的电阻是R1g,该用于连接的导电部件处于这样的状态,即Y×1g的负荷在厚度方向上施加到其中弹性各向异性导电膜上,且用于连接的导电部件的电阻是R6g,该用于连接的导电部件处于这样的状态,即Y×6g的负荷在厚度方向上施加到其中弹性各向异性导电膜上,电阻R1g的值低于1Ω的用于连接的导电部件的数目至少为总的用于连接的导电部件的数目的90%,电阻R6g的值低于0.1Ω的用于连接的导电部件的数目至少为总的用于连接的导电部件的数目的95%,电阻R6g的值至少为0.5Ω的用于连接的导电部件的数目至多为总的用于连接的导电部件的数目的1%。
按照本发明的各向异性导电连接器中,结构板的线性热膨胀系数优选最大为3×10-5/K。
根据本发明,进一步提供了一种探针元件,其适用于对多个集成电路中的每个执行电气检测,该集成电路以晶片状态形成于晶片上,其包括在用于检测的电路板的表面上,检测电极已按照相应于集成电路的待检测电极的图案形成,该集成电路形成于作为检测目标的晶片上,且上述各向异性导电连接器被安置在用于检测的电路板的表面上。
在按照本发明的探针元件中,优选结构板的线性热膨胀系数最大为3×10-5/K,且组成用于检测的电路板的基体材料的线性热膨胀系数最大为3×10-5/K。
在探针元件中,由绝缘薄片和多个电极结构组成并按照相应于待检测电极的图案安置的薄片状连接器可被安置在各向异性导电连接器上,该多个电极结构中的每个在绝缘薄片中的厚度方向上延伸。
根据本发明,还进一步提供了晶片检测仪器,其用于对多个以晶片状态形成于晶片上的集成电路执行电气检测,该晶片检测仪器包括上述探针元件,其中对形成于作为检测目标的晶片上的集成电路的电连接是通过探针元件实现的。
根据本发明,还进一步提供了晶片检测方法,其包括通过上述探针电连接多个形成于晶片上的集成电路中的每个至测试仪,以执行对形成于晶片上的集成电路的电气检测。
根据本发明的各向异性导电连接器,弹性各向异性导电膜具有规定的初始特性,以便阻止用于连接的导电部件显著增加其电阻,且在长时间段上保持所需的导电性,即使其被重复使用多次,或即使其在高温环境下被重复使用。
根据用于晶片检测的各向异性导电连接器,在结构板中,多个各向异性导电膜安置孔相应于电极区域形成于所有和部分形成于作为检测目标的晶片上的集成电路中,该电极区域中形成有待检测电极,且弹性各向异性导电膜被安置在各个各向异性导电膜安置孔中,以便其难于变形且易于操作,并且定位和保持及固定至晶片可在对晶片的电连接操作中容易地执行。
因为安置在结构板中各个各向异性导电膜安置孔中的弹性各向异性导电膜可以是小面积的,单个弹性各向异性导电膜易于形成。此外,因为小面积的弹性各向异性导电膜在弹性各向异性导电膜的平面方向上的热膨胀的绝对量小,即使其受到热滞,弹性各向异性导电膜平面方向的热膨胀可可靠地通过使用一种材料限制,该材料具有如形成结构板的材料的低线性热膨胀系数。因此,可维持良好的电连接状态,即使WLBI测试对大面积晶片执行。
根据该各向异性导电连接器,各个用于连接的导电部件之间凸出高度差小,等级差吸收能力高,且对作为检测目标的晶片中所有待检测电极的电连接可通过小挤压力实现。
根据通过使用该各向异性导电连接器的探针元件和晶片检测仪器,在晶片检测中对所有待检测电极的电连接可通过小挤压力实现,该各向异性导电连接器具有高等级差吸收能力,该晶片具有8英寸或更大直径的大面积,且具有至少5000个待检测电极。


图1是平面图,其说明按照本发明的示例性各向异性导电连接器。
图2是平面图,其以放大的尺度说明示于图1中的各向异性导电连接器的一部分。
图3是平面图,其以放大的尺度说明示于图1中的各向异性导电连接器中的弹性各向异性导电膜。
图4是横截面视图,其以放大的尺度说明示于图1中的各向异性导电连接器中的弹性各向异性导电膜。
图5是横截面视图,其说明用于测量电阻值R的仪器的构造。
图6是横截面视图,其说明施加到模子中的浇铸材料的状态,该模子用于浇铸弹性各向异性导电膜以形成浇铸材料层。
图7是横截面视图,其以放大的尺度说明用于浇铸弹性各向异性导电膜的模子的一部分。
图8是横截面视图,其说明这样的状态,其中结构板已经通过示于图6模子中的顶部夹板和底部夹板之间的隔板安置。
图9是横截面视图,其说明这样的状态,其中预期形式的浇铸材料层已经在模子的顶部夹板和底部夹板之间形成。
图10是横截面视图,其以放大的尺度说明示于图9中的浇铸材料层。
图11是横截面视图,其说明这样的状态,其中具有一定强度分布的磁场在示于图10中的浇铸材料层的厚度方向上被应用到该材料层上。
图12是横截面视图,其说明按照本发明的示例性晶片检测仪器的构造,该仪器使用各向异性导电连接器。
图13是横截面视图,其说明按照本发明的示例性探针元件的主要部件的构造。
图14是横截面视图,其说明按照本发明的另一个示例性晶片检测仪器的构造,该仪器使用各向异性导电连接器。
图15是平面图,其以放大的尺度说明按照本发明另一个实施例的各向异性导电连接器中的弹性各向异性导电膜。
图16是平面图,其以放大的尺度说明按照本发明又一个实施例的各向异性导电连接器中的弹性各向异性导电膜。
图17是用在例子中的用于测试的晶片的顶视图。
图18说明集成电路中待检测的电极的区域的位置,该集成电路形成于示于图17中用于测试的晶片。
图19说明集成电路中待检测的电极,该集成电路形成于示于图17中的用于测试的晶片。
图20是例子中制造的结构板的顶视图。
图21以放大的尺度说明示于图20中的结构板的一部分。
图22以放大的尺度说明例子中制造的模子的浇铸表面。
图23是横截面视图,其说明这样的状态,其中结构板在一个工艺中被安置在模子内,且浇铸材料层已经形成,该工艺用于制造传统的各向异性导电连接器。
字符说明1探针元件,2各向异性导电连接器,3挤压板,4晶片固定台,5加热器,6晶片,7待检测电极,10结构板,
11各向异性导电膜安置孔,15空气循环孔,16定位孔,20弹性各向异性导电膜,20A浇铸材料层,21功能部件,22用于连接的导电部件,23绝缘部件,24凸出部件,25被支撑的部件,26用于非连接的导电部件,27凸出部件,30用于检测的电路板,31检测电极,41绝缘薄片,40薄片状连接器,42电极结构,43前表面电极部件,44后表面电极部件,45短路部件,50腔室,51真空管,55O形圈60模子,61顶部夹板(top force),62底板,63铁磁物质层,64非磁性物质层,64a凹入部件,65底部夹板(bottom force),66底板,67铁磁物质层,68a凹入部件,69a,69b隔板,71池,72侧壁材料,73顶盖材料,73H通孔,74磁体,75电极部件,76电阻计,80顶部夹板,81铁磁物质层,82非磁性物质层,85底部夹板,86铁磁物质层,
87非磁性物质层,90结构板,91开口,95浇铸材料层P导电颗粒。
具体实施例方式
以下将详细说明本发明的实施例。
各向异性导电连接器图1是平面图,其说明按照本发明的示例性各向异性导电连接器,图2是平面图,其以放大的尺度说明示于图1中的各向异性导电连接器的一部分,图3是平面图,其以放大的尺度说明示于图1中的各向异性导电连接器中的弹性各向异性导电膜,图4是横截面视图,其以放大的尺度说明示于图1中的各向异性导电连接器中的弹性各向异性导电膜。
图1中所示的各向异性导电连接器是用在执行,例如,多个以晶片状态形成于晶片上的集成电路中的每个的电气检测的各向异性导电连接器,且其具有结构板10,其中多个各向异性导电膜安置孔11(有虚线指示)的每个都在结构板的厚度方向上延伸超过结构板,且它们如图2所示的那样形成。结构板10中的各向异性导电膜安置孔11是按照电极区域形成的,电极区域中形成有待检测电极,所有形成于晶片上的集成电路是检测目标。在厚度方向具有导电性的弹性各向异性导电膜20被安置在结构板10中的各个导电膜安置孔11中,且其状态为每个都被绕结构板10中的各向异性导电膜安置孔11的外围边缘支撑,而且其状态为与邻近各向异性导电膜20无关。在该实施例的结构板10中,在各向异性导电连接器和邻近它元件之间形成有空气循环孔15,以便当压力降低系统的挤压装置被用在晶片检测仪器中时循环空气。此外,形成用于定位到晶片的定位孔16和用于检测的电路板,其中晶片是检测的目标。
每个弹性各向异性导电膜20是由弹性聚合物物质形成的,且如图3所示,其具有由多个用于连接的导电部件22和绝缘部件23组成的功能部件21,导电部件22中的每个都在膜的厚度方向(垂直于图3中的纸面方向)上延伸,绝缘部件23绕各个用于连接的导电部件22形成,其将这些用于连接的导电部件22彼此绝缘。功能部件21是这样安置的以便位于结构板10中各向异性导电膜安置孔11内。功能部件21中用于连接的导电部件22按照相应于集成电路的待检测电极的图案安置,该集成电路形成于晶片上,而晶片是检测的目标,在晶片检测中,导电部件22被电连接到待检测电极。
在功能部件21的外围边缘,要被支撑的部件25和功能部件21整体地并连续地形成,该部件25被固定至绕结构板10中各向异性导电膜安置孔11的外围并由其支撑。更具体地,该实施例中要被支撑的部件25形状为叉形,且固定和支撑在紧密接触的状态,以便绕结构板10中的各向异性导电膜安置孔11周围抓住外围。
在弹性各向异性导电膜20的功能部件21中的用于连接的导电部件22中,包含有高密度的具有磁性的导电颗粒P,其取向状态为了便于和图4所示的厚度方向排列。另一个方面,绝缘部件23不含有任何或几乎不含有导电颗粒P。在该实施例中,弹性各向异性导电膜20中的要被支撑的部件25含有导电颗粒P。
在所示的实施例中,从其它表面而非部分伸出的凸出部件24在弹性各向异性导电膜20的功能部件21两边的这些部分形成,用于连接的导电部件22和其上的外围位于这些表面处。
结构板10的厚度按照其中的材料变化,但优选为25到600μm,更优选为40到400μm。
如果厚度小于25μm,最终的各向异性导电连接器所需的使用强度不能达到,且各向异性导电连接器倾向于耐用性差。此外,不能达到使结构板的形式被保留的刚度,且各向异性导电连接器的操作特性变差。另一方面,如果厚度超过600μm,各向异性导电膜安置孔11中形成的弹性各向异性导电膜20变得太厚,且可能在某些情形下用于连接的导电部件22难于达到良好的导电性,和用于连接的邻近导电部件22之间难于达到良好的绝缘特性。
结构板10中的各向异性导电膜安置孔11在平面方向的形式和尺寸按照尺寸,间距和晶片中待检测电极的图案设计,该晶片是检测目标。
对用于形成结构板10的材料没有特殊限制,只要其具有这样的刚度,即最终的结构板10的难于变形,且其形式被稳定地保持。例如,可使用不同类型的材料,如金属材料,陶瓷材料和树脂材料。当结构板10是通过,例如,金属材料形成的,绝缘膜可形成于结构板10的表面。
用于形成结构板10的金属材料的具体的例子包括金属,如铁,铜,镍,铬,钴,镁,锰,钼,铟,铅,钯,钛,钨,铝,金,铂和银,以及由这些金属中至少两种结合组成的合金或合金钢。
形成结构板10的树脂材料的具体例子包括液晶聚合物和聚酰亚胺树脂。
结构板10可优选至少在绕其上的各向异性导电膜安置孔11的外围部分具有磁性,即,支撑弹性各向异性导电膜20的部分,因为导电颗粒P可通过一种工艺容易地被包含在被支撑部件25中,该工艺将于后面说明。具体地,该部分可优选具有至少为0.1Wb/m2的饱和磁化强度。具体地,整个结构板10可优选通过磁性物质形成,因为结构板10易于制造。
形成这样的结构板10的磁性物质的具体例子包括铁,镍,钴,这些磁性金属的合金,这些磁性金属和任何其它金属的合金或合金钢。
当各向异性导电连接器用在WLBI测试中时,优选使用具有最大线性热膨胀系数为3×1-5/K的材料,更优选地,在-1×10-7/K到1×10-5/K之间,特别优选在1×10-6/K到8×10-6/K之间的作为形成结构板10的材料。
这样的材料的具体例子包括不胀钢合金如不胀钢,镍铬恒弹性钢合金如镍铬恒弹性钢,和磁性金属的合金或合金钢,如超殷钢,柯伐合金和42号合金。
在按照本发明的各向异性导电连接器中,弹性各向异性导电膜20具有下面(1)到(3)所示的初始特性。
(1)假定用于连接的导电部件的总的数目是Y,用于连接的导电部件22的电阻是R1g,该用于连接的导电部件22处于这样的状态,即Y×1g的负荷在厚度方向上施加到其中弹性各向异性导电膜20上,电阻R1g的值低于1Ω的用于连接的导电部件的数目至少为总的用于连接的导电部件的数目的90%。
如果电阻R1g的值低于1Ω的用于连接的导电部件的数目少于总的用于连接的导电部件的数目的90%,当最终各向异性导电连接器被重复使用多次,或当其在高温环境下被重复使用时,难于保持所需的导电性。
(2)假定用于连接的导电部件22的电阻是R6g,该用于连接的导电部件22处于这样的状态,即Y×6g的负荷在厚度方向上施加到其中弹性各向异性导电膜20上,电阻R6g的值低于0.1Ω的用于连接的导电部件的数目至少为总的用于连接的导电部件的数目的95%。
如果电阻R6g的值低于0.1Ω的用于连接的导电部件的数目少于总的用于连接的导电部件的数目的95%,当最终各向异性导电连接器被重复使用多次,或当其在高温环境下被重复使用时,难于保持所需的导电性。
(3)电阻R6g的值至少为0.5Ω的用于连接的导电部件的数目至多为总的用于连接的导电部件的数目的1%,优选至多为0.5%,更优选至多为0.1%,特别优选为0%。
如果电阻R6g的值至少为0.5Ω的用于连接的导电部件数目太大,最终的各向异性导电连接器实际上不可能用在晶片检测中。
弹性各向异性导电膜20的总厚度(所述实施例中用于连接的导电部件22的厚度)优选为50到2000μm,更优选在70到1000μm之间,特别优选在80到500μ之间。当该厚度为50μm或更高时,肯定能够提供具有足够的强度的弹性各向异性导电膜20。另一方面,当厚度为2000μm或更小时,肯定能够具有所需的导电特性的用于连接的导电部件22。
每个凸出部件24的凸出高度优选至少为凸出部件24总高度的10%,更优选至少为20%。具有这样的凸出高度的凸出部件24被形成,由此用于连接的导电部件22通过小挤压力量而充分压缩,以便可靠地实现良好的导电性。
凸出部件24的凸出高度优选最多为100%,更优选最多为凸出部件24的最短宽度或直径的70%。具有这样的凸出高度的凸出部件24被形成,由此当凸出部件被挤压时其不会弯曲,以便能够肯定地实现规定导电性。
要被支撑的部件25的厚度(所示实施例中一个叉形部分的厚度)优选为5到250μm,更优选为10到150μm,特别优选为15到100μm。
将要被支撑的部件25形成为叉形不是必需的,且其可以只被固定到结构板10的一个表面。
形成弹性各向异性导电膜20的弹性聚合物质优选为具有交联结构的耐热聚合物质。多种材料可用作可固化聚合物质形成材料,其可用于获得如交联的聚合物质。然而,液体硅酮橡胶是优选的。
液体硅酮橡胶可以是加聚型和缩合型中任何的任何类型。然而,加聚型液体硅酮橡胶是优选的。该加聚型液体硅酮橡胶是通过乙烯基基团与Si-H键反应而固化的,且包括由具有乙烯基基团和Si-H键的聚硅氧烷组成的一体型(one-pack type)(单组分型),和由具有乙烯基基团的聚硅氧烷和具有Si-H键的聚硅氧烷组成的双体型(双组分型)。在本发明中,优选使用双体型的加聚型液体硅酮橡胶。
作为所使用的加聚型液体硅酮橡胶,其具有的粘度优选为100到1250Pa·s,更优选为150到800Pa·s,特别优选为在23℃时在250到500Pa·s之间。如果粘度低于100Pa·s,在浇铸用于获得弹性各向异性导电膜20的材料时,易于发生导电颗粒在这样的加聚型液体硅酮橡胶中沉淀,这将于后面说明,因此不能获得良好的存储稳定性。此外,导电颗粒不是这样取向,以便当平行磁场施加到浇铸材料层时在浇铸材料层的厚度方向上排列,因此在某些情形下难于形成偶态导电颗粒链。另一方面,如果粘度超过1250Pa·s,最终浇铸材料的粘度变得太高,以至在某些情形下,模子中难于形成浇铸材料层。此外,即使平行磁场被施加到浇铸材料层上导电颗粒不能充分移动。因此,在某些情形下难于取向导电颗粒以便在厚度方向上排列。
这样的加聚型液体硅酮橡胶的粘度可通过Brookfield型粘度计测量。
当弹性各向异性导电膜20通过液体硅酮橡胶的固化产品(以下称为“固化硅酮橡胶”)形成时,固化硅酮橡胶优选具有的压缩变形最大为10%,更优选最大为8%,更进一步优选为在150℃时为6%。如果压缩变形超过10%,当最终各向异性导电连接器在高温环境中被重复使用时,用于连接的导电部件22中导电颗粒P的链被扭曲。作为结果,难于维持所需的导电性。
在本发明中,固化硅酮橡胶的压缩变形可通过按照JIS K 6249的方法测量。
形成弹性各向异性导电膜20的固化硅酮橡胶优选具有A型硬度计硬度为10到60,更优选为15到60,特别优选地在23℃时为20到60。如果A型硬度计硬度低于10,被挤压时,相互绝缘用于连接的绝缘部件23易于被过度扭曲,且在某些情形下难于维持用于连接的导电部件22之间所需的绝缘特性。另一方面,如果A型硬度计硬度超过60,要求相当重的负荷的挤压力以使得用于连接的导电部件22适当扭曲,这样,例如,晶片倾向于引起大的变形或破碎,该晶片是检测目标。
在本发明中,固化硅酮橡胶的A型硬度计硬度可通过按照JIS K6249的方法测量。
而且,用于形成弹性各向异性导电膜20的固化硅酮橡胶优选具有的撕裂强度至少为8kN/m,更优选至少为10kN/m,还更优选至少为15kN/m,特别优选至少为20kN/m。如果撕裂强度低于8kN/m,当其被过度扭曲时,最终的弹性各向异性导电膜20倾向于恶化耐用性。
在本发明中,固化硅酮橡胶的撕裂强度可通过按照JIS K 6249的方法测量。
作为具有这样特性的加聚型液体硅酮橡胶,可使用Shin-Etsu化学公司出售的液体硅酮橡胶“KE2000”系列或“KE1950”系列。
在本发明中,可使用适当的固化催化剂用于固化加聚型液体硅酮橡胶。作为这样的固化催化剂,可使用含铂的催化剂。具体的例子包括公知的催化剂,如氯化铂等盐,含不饱和铂基团的硅氧烷络合物,乙烯基硅氧烷-铂络合物,铂-1,3-二乙烯基四乙基二硅氧烷络合物,磷化氢三有机酯(triorganophosphine)或亚磷酸盐和铂的络合物,乙酰基乙酸铂鳌合物,和环二乙烯铂络合物。
考虑到固化催化剂的类型和其它固化处理条件,所用的固化催化剂的量是适当选择的。然而,通常按重量计,每100份加聚型液体硅酮橡胶要3到15份催化剂。
为了提高加聚型液体硅酮橡胶的触变特性,调整粘度,提高导电颗粒的分散稳定性或提供具有高强度的基体材料,通常无机填充剂,如二氧化硅粉末,胶体二氧化硅,气凝胶二氧化硅或氧化铝可随需要被包含在加聚型液体硅酮橡胶中。
对所用的这样的无机填充剂的量没有特别的限制。然而,用太大的量不是优选的,因为不能充分实现通过磁场获得的导电颗粒P的取向。
包含在用于连接的导电部件22中的导电颗粒P和各个弹性各向异性导电膜20中被支撑的部件25可优选使用通过用高导电金属涂覆芯颗粒(以下也称为“磁芯颗粒”)表面而获得的颗粒,芯颗粒具有磁性。
此处所用的术语“高导电金属”是指0℃时具有的导电性至少为5×106Ω-1m-1的金属。
用于获得导电颗粒P的磁芯颗粒优选具有3到40μm的数量平均颗粒直径。
磁芯颗粒的数量平均颗粒直径是指通过激光衍射散射方法测量的值。
当数量平均颗粒直径是3μm或更大时,用于连接的导电部件22可易于获得电阻值低和高连接可靠性,该导电部件22在压力下易于变形。另一方面,当数量平均颗粒直径为40μm或更小时,可易于形成用于连接的精细导电部件22,且用于连接的最终导电部件22倾向于具有稳定的导电性。
进一步,磁芯颗粒优选具有10到500m2/kg的BET比表面积,更优选为20到500m2/kg,特别优选为50到400m2/kg。
当BET比表面积是10m2/kg或更大时,可可靠地对磁芯颗粒执行所需量的镀覆,因为磁芯颗粒具有足够宽能被镀覆的面积。因此,可以获得高导电性的导电颗粒P,且可实现稳定和高导电性,因为导电颗粒P之间的接触面积足够宽。另一方面,当BET比表面积为500m2/kg或更小时,这样的磁芯颗粒不变脆,以至它们在施加物理压力时不破碎,且稳定和高导电性被维持。
进一步,磁芯颗粒优选具有的颗粒直径变化的系数最大为50%,更优选最大为40%,还更优选最大为30%,特别优选最大为20%。
在本发明中,颗粒直径变化的系数是按照表达式(σ/Dn)×100确定的值,其中σ是颗粒直径的标准偏差值,而Dn是颗粒的数量平均颗粒直径。
当颗粒直径变化系数是50%或更低时,用于连接的导电部件22可以形成,因为颗粒直径的一致性高,导电部件22在散射导电性方面窄(narrow in scatter of conductivity)。
作为形成磁芯颗粒的材料,可以使用铁,镍,钴,通过用铜或树脂等涂覆这样的金属而获得的材料。这些至少具有0.1Wb/m2的饱和磁化强度的材料可优选使用。材料的饱和磁化强度优选至少为0.3Wb/m2,特别优选至少为0.5Wb/m2。材料的具体例子包括铁,镍,钴和它们的合金。
当饱和磁化强度至少为0.1Wb/m2时,导电颗粒P可在用于通过一种工艺形成弹性各向异性导电膜20的浇铸材料层中容易地移动,该工艺将于后面说明,由此导电颗粒P可可靠地移动至各个浇铸材料层中要成为用于连接的导电部件的部分,从而形成导电颗粒P的链。
作为要涂覆在磁芯颗粒表面的高导电金属,可以使用金,银,铑,铂,铬等。在这些金属中,金被优选使用,因为它是化学稳定的,且具有高电导。
在导电颗粒P中,高导电金属对芯颗粒的质量比例[(高导电金属的质量/芯颗粒的质量)×100]优选至少为15%,更优选为25%到35%。
如果高导电金属的质量比例低于15%,当最终的各向异性导电连接器在高温环境下被重复使用时,这样的导电颗粒P的导电性被显著恶化。作为结果,所需的导电性不能保持。
在导电颗粒P中,由高导电金属形成涂覆层的厚度t优选至少为50nm,更优选为100到200nm,该厚度t是通过按照下面的等式计算出的等式(1)t=[1/(Sw·ρ)]×[N/(1-N)]其中t是由高导电金属形成的涂覆层的厚度(m),Sw是芯颗粒P的BET比表面积(m2/kg),ρ是高导电金属的比重(kg/m3),N是(高导电金属的质量/导电颗粒的总质量)的值。
上述等式(1)是以下面的方式推导的。
(i)假定磁芯颗粒的质量是Mp(kg),磁芯颗粒的表面积S(m2)由下式确定S=Sw·Mp 等式(2)(ii)假定由高导电金属形成涂覆层的质量是m(kg),涂层的体积(V)是由下式确定的V=m/ρ 等式(3)(iii)假设涂层的厚度在导电颗粒的整个表面上是均匀的,t=V/S。当等式(2)和(3)被代入到该等式中时,涂层的厚度t由下式确定t=(m/ρ)/(Sw·Mp)=m/(Sw·p·Mp) 等式(4)(iv)因为N是涂层的质量对导电颗粒的总质量的比率,N的值由下式确定N=m/(Mp+m) 等式(5)(v)等式(5)的右边的分子和分母除以Mp得到N=(m/Mp)/(1+m/Mp)。两边乘以(1+m/Mp),则乘积为N(1+m/Mp)=m/Mp,从而得到,N+N(m/Mp)=m/Mp当N(m/Mp)被移到右边时,则给出N=m/Mp-N(m/Mp)=(m/Mp)(1-N)。两边除以(1-N),则给出N/(1-N)=(m/Mp)。
因此,磁芯颗粒的重量Mp由下式确定Mp=m/[N/(1-N)]=m(1-N)/N 等式(6)(vi)等式(6)被代入到等式(4)得到t=1/[Sw·p·(1-N)/N]=[1/(Sw·p)]×[N/(1-N)]。
当涂层厚度t至少为50nm时,这样的导电颗粒的导电性没有被显著降低,因为高导电金属以高比例存在于导电颗粒P的表面,即使在高温环境下最终的各向异性导电连接器被重复使用的情形下,形成磁芯颗粒的铁磁物质迁移到形成涂层的高导电金属中。因此,规定的导电性被保持。
高导电颗粒P的BET比表面积优选为10到500m2/kg。
当BET比表面积优选为10m2/kg或更大时,涂层的表面积变得足够大,因此高导电金属总质量大的涂层可以形成。因此,可获得高导电的颗粒。此外,可实现稳定和高导电性,因为导电颗粒P之间的接触面积足够宽。另一方面,当BET比表面积优选为10到500m2/kg或更小时,这样的导电颗粒不变脆,且因此它们在被施加物理压力时不破碎,且可维持稳定和高导电性。
导电颗粒P的数量平均颗粒直径优选为3到40μm,更优选为6到25μm。
当这样的导电颗粒P被使用时,最终的弹性各向异性导电膜20在压力下变得易于变形。此外,可在弹性各向异性导电膜20的用于连接的导电部件22中的导电颗粒P之间实现充分的电连接。
对导电颗粒P的形状没有特殊限制。然而,它们优选为球形或星形,或通过凝聚这些颗粒获得的二次颗粒的团块,因为这些颗粒易于被分散在聚合物质形成材料中。
导电颗粒P优选具有最大为0.3Ω的电阻值R,其将于后面说明,更优选地最大为0.1Ω。
电阻值R电阻值是在通过搅拌0.6g导电颗粒和0.8g液体橡胶制备浆料成分,将该浆料成分安置在一对已安置的电极之间,以便该对电极彼此相对并有0.5mm的间隔,且每个电极的直径为1mm,在该对电极之间施加0.3T的磁场,并让电极保持在该状态直到该对电极之间的电阻值变稳定之后确定的值。
具体地,电阻值R是用下面的方式测量的。
图5说明用于测量电阻值R的仪器。标识号71指出一个陶瓷池,其中形成有样品腔室S,该池是通过圆柱形侧壁材料72和一对顶盖材料73构造,侧壁材料72和顶盖材料73每个都有穿孔在其中心处。标识号74表示一对导电磁体,每个都有电极部件75,其处于这样的状态,从其中的表面上伸出并适配到顶盖元件73的穿孔中。每个磁体被固定到顶盖元件73中,其状态为电极75被适配到顶盖元件73的穿孔73H中。标识号76指示出连接到磁体74对中的每个单的电阻计。池71的样品腔室S的形式为具有3mm直径d1和0.5mm厚度d2的圆盘,顶盖元件73中的穿孔73H的内径,即,磁体74的电极部件75的直径r是1mm。
上述的浆料成分被填充到池71的样品腔室S中,且磁体74的电极75之间的电阻值是在样品腔室S的厚度方向上,在磁体74的电极75之间施加0.3T的平行磁场的同时,通过电阻计76测量的。作为结果,分散在浆料成分中的导电颗粒在磁体74的电极75之间通过平行磁场的作用聚积,并取向以便在厚度方向上排列。借助导电颗粒的移动,磁体74的电极75之间的电阻值降低并然后变成稳定状态,从而在此时测量电阻值。从施加平行磁场至浆料成分的时刻到磁体74的电极75之间的电阻值达到稳定状态时刻之间的时间按照导电颗粒的种类而变化。然而,通常从施加平行磁场至浆料成分500秒后,所测量的电阻值作为电阻值R。
当电阻值R最大为0.3Ω时,具有高导电性的用于连接的导电部件22可可靠地获得。
导电颗粒P中的水含量优选最大质量百分比为5%,更优选最大质量百分比为3%,还更优选最大质量百分比为2%,特别优选最大质量百分比为1%。通过满足该条件,在制备浇铸材料或弹性各向异性导电膜20的形成过程中,固化处理时可防止或抑制气泡。
导电颗粒P可以是通过用偶联剂,如硅烷偶联剂处理其表面而获得的导电颗粒。通过用偶联剂处理导电颗粒P的表面,导电颗粒P对弹性聚合物质的黏附特性被增强。作为结果,最终的弹性各向异性导电膜20对重复使用变成高耐用性。
所用的偶联剂的量在不影响导电颗粒P的导电性的限制内被合适选择。然而,优选为这样的量,偶联剂在导电颗粒P表面上的涂覆速率(偶联剂覆盖的面积对导电颗粒的表面积的比例)至少达到5%,更优选为7%到100%,还更优选为10到100%,特别优选为20到100%。
这样的导电颗粒P可按照,例如,下面的工艺获得。
颗粒首先由铁磁材料按照本领域所公知的方法形成,或提供商业上可得到的铁磁物质的颗粒。该颗粒经分类处理以制备具有所需颗粒直径的磁芯颗粒。
在本发明中,颗粒的分类处理可以通过,例如,分粒器如空气分粒器或声波分粒器的装置执行。
用于分粒处理的具体条件是按照想要的磁芯颗粒的数量平均颗粒直径,分粒器的类型等适当预设的。
磁芯颗粒的表面然后用酸处理,并进一步用,例如,纯净水洗涤,由此除去杂质如污垢,异物和磁芯颗粒表面的氧化膜。然后,磁芯颗粒的表面被涂覆有高导电金属,从而获得导电颗粒。
作为用来处理磁芯颗粒表面的酸,可使用盐酸等。
作为用高导电金属涂覆磁芯颗粒表面的方法,可使用化学镀,置换镀等。然而,所用的方法不局限于这些方法。
用于通过化学镀或置换镀制造导电颗粒的工艺将被说明。经酸处理和洗涤处理的磁芯颗粒首先被加入到镀液中以制备浆液,在搅动浆液的同时,化学镀或置换镀在磁芯颗粒的表面进行。然后浆液中的颗粒和镀液分离。然后,分离的颗粒经用,例如,纯净水洗涤处理,由此获得具有高导电金属表面的磁芯颗粒的导电颗粒。
可替换地,可对磁芯颗粒表面执行初镀(primer plating)以形成初镀层,然后可在初镀层表面形成由高导电金属形成的镀层。对用于形成初镀层和形成于其上的镀层的工艺没有特别限制。然而,优选通过化学镀在磁芯颗粒表面形成初镀层,并然后形成由高导电金属用置换镀在初镀层表面形成镀层。
对化学镀或置换镀所用的镀液没有特别的限制,且可使用不同类型商业上可得到的镀液。
因为由于磁芯颗粒在颗粒表面具有高导电金属涂层后的团聚,而产生具有大颗粒直径的导电颗粒,最终的导电颗粒优选按需要经分粒处理。通过分粒处理,具有期望的颗粒直径的导电颗粒可可靠地获得。
作为所用的用于执行分粒处理的分粒器的例子,可使用制备磁芯颗粒中分粒处理作为例子说明的分粒器。
包含在功能部件21中用于连接的导电部件22中的导电颗粒P的比例按体积分数计优选为10到60%,更优选为15到50%。如果该比例低于10%,在某些情形中不可能获得电阻值足够低的用于连接的导电部件22。另一方面,如果比例穿过60%,最终用于连接的导电部件22易脆,因此在某些情形下,不可能获得用于连接的导电部件22所要求的弹性。
包含在要被支撑的部件25中的导电颗粒P的比例按照用于形成弹性各向异性导电膜20的浇铸材料中的导电颗粒的含量变化。然而,其优选等于或超过包含在浇铸材料中的导电颗粒的比例,因为可以可靠地防止弹性各向异性导电膜20中用于连接的导电部件22中位于最外部的用于连接的导电部件22中包含的导电颗粒P过量。按照体积分数优选最大为30%,因为提供有具有足够强度的要被支撑的部件25。
上述的各向异性导电连接器可以被制造,例如,以下面的方式。
在所有形成于作为检测目标的晶片上的集成电路中,由磁性金属组成的结构板10首先形成,其中各向异性导电膜安置孔11已相应于电极区域的图案形成,其中待检测电极已被形成。作为在结构板10中形成各向异性导电膜安置孔11的方法,可以使用,例如,蚀刻方法等。
然后制备用于浇铸弹性各向异性导电膜的带有导电颗粒的浇铸材料,该导电颗粒具有磁性,且分散在加聚型液体硅酮橡胶中。如图6所示,提供了用于浇铸弹性各向异性导电膜的模子60,且作为用于弹性各向异性导电膜的浇铸材料的导电浆料成分按照所需的图案,应用到模子60中顶部夹板61和底部夹板65的各个浇铸表面,即要形成的弹性各向异性导电膜的安置图案,由此形成浇铸材料层20A。
此处,模子60将被具体说明。模子60是这样构造的,在其中形成一对的顶部夹板61和底部夹板65是这样安置的,以便彼此相对。
在顶部夹板61中,铁磁物质层63是按照一种图案形成的,该图案和要在底板62的下表面上浇铸的每个弹性各向异性导电膜20中用于连接的导电部件22的安置图案正相反,非磁性物质层64形成于其它部分,而非如图7以放大的尺度所示的铁磁物质层63。浇铸表面是通过这些铁磁物质层63和非磁性物质层64形成的。凹入部件64相应于要浇铸的弹性各向异性导电膜20的凸出部件24形成于顶部夹板61的浇铸表面。
另一方面,在底部夹板65中,铁磁物质层67按照和要在底板66的上表面上浇铸的弹性各向异性导电膜20中用于连接的导电部件22的安置图案相同的图案形成,非磁性物质层68形成于其它部分,而非铁磁物质层67。浇铸表面是通过这些铁磁物质层67和非磁性物质层68形成的。凹入部件68a相应于要浇铸的弹性各向异性导电膜20的凸出部件24形成于底部夹板65的浇铸表面。
底部夹板61和底部夹板65中各个底板62和66优选由铁磁物质形成。这样的铁磁物质的具体的例子包括铁磁金属,如铁,铁镍合金,铁钴合金,镍和钴。底板62,66优选具有0.1mm到50mm的厚度,且优选其表面为平滑的,并经化学脱脂处理或机械抛光处理。
作为用于在顶部夹板61和底部夹板65中形成铁磁物质层63,67的材料,可使用铁磁金属,如铁,铁镍合金,铁钴合金,镍或钴。铁磁物质层63,67优选具有至少为10μm的厚度。当该厚度至少为10μm时,具有足够强度分布的磁场可施加到浇铸材料层20A上。作为结果,导电颗粒可以高密度聚积于部分以形成浇铸材料层20A中用于连接的导电部件22,且因此可提供具有良好导电性的用于连接的导电部件22。
作为用于在顶部夹板61和底部夹板65中形成非磁性物质层64,68的材料,可使用非磁性金属,如铜,具有耐热性的聚合物质,等。然而可优选使用通过辐射固化的聚合物质,因为非磁性物质层64,68可易于通过光刻技术形成。作为其材料,可使用例如,光刻胶如丙烯酸类的干膜光刻胶,环氧类的液体光刻胶或聚酰亚胺类的液体光刻胶。
作为用浇铸材料涂覆顶部夹板61和底部夹板65的浇铸表面的方法,可优选使用丝网印刷方法。根据这样的方法,可容易地按照所需的图案施加浇铸材料,且可施加合适量的浇铸材料。
如图8所示,然后结构板10通过隔板69a排列安置在底部夹板65的浇铸表面上,在底部夹板65上已经形成了浇铸材料层20A,在结构板10上,底部夹板61通过隔板69b排列安置,在顶部夹板61上已经形成浇铸材料层20A。这些顶部夹板和底部夹板彼此叠加,由此,如图9所示,预期形式(要形成的弹性各向异性导电膜20的形式)的浇铸材料层20A在顶部夹板61和底部夹板65之间形成。在每个这样的浇铸材料层20A中包含导电颗粒P,其状态为分散于整个浇铸材料层20A中,如图10所示。
如上所述,隔板69a和69b被分别安置在结构板10和底部夹板65及顶部夹板61之间,由此可形成预期形式的弹性各向异性导电膜,且防止了邻近弹性各向异性导电膜彼此连接,这样大量彼此独立的各向异性导电膜可可靠地形成。
例如,一对电磁体然后被安置在顶部夹板61中的底板62的上表面上,和底部夹板65中的底板66的下表面上,且电磁铁被操作,由此在顶部夹板61的铁磁物质层63和底部夹板65的相应铁磁物质层67之间部分形成了比其周围区域强度更强的磁场,因为顶部夹板61和底部夹板65分别具有铁磁物质层63和67。作为结果,在浇铸材料层20A中,分散在浇铸材料层20A中的导电颗粒P聚积在这些部分以成为用于连接的导电部件22,导电部件22位于顶部夹板61的铁磁物质层63和它们相应的底部夹板65的铁磁物质层67之间,且这样取向以便和浇铸材料层的厚度方向排列,如图11所示。在上述工艺中,结构板10由磁性金属组成,这样在结构板10,和各个顶部夹板61及底部夹板65之间的部分形成比其邻近区域更强的磁场。作为结果,存在于浇铸材料层20A中的结构板10上面和下面的导电颗粒P不在顶部夹板61的铁磁物质层63和底部夹板65的铁磁物质层63之间聚积,但保留维持在结构板10的上面和下面。
在这种状态,浇铸材料层20A经固化处理,由此弹性各向异性导电膜20每个都由功能部件21组成,其中在弹性聚合物质中多个含有导电颗粒P的用于连接的导电部件22以这样状态取向以便在厚度方向上排列,导电部件22被安置在彼此通过绝缘部件23绝缘的状态,绝缘部件23由弹性聚合物质组成,其中根本没有或几乎没有导电颗粒P,且要被支撑的部件25以这样的状态形成,要被支撑的部件25固定到绕结构板10中各个各向异性导电膜安置孔11的外围,由此产生各向异性导电连接器,部件25是连续并整体地形成于功能部件21的外围边缘,且其中导电颗粒P被包含在弹性聚合物质中。
在上述工艺中,施加到要成为用于连接的导电部件20的部分,和要成为浇铸材料层20A中要被支撑的部件25的部分上的外部磁场强度优选为这样的强度,其平均达到0.1到2.5T。
浇铸材料层20A的固化处理是按照所用的材料合适选择的。然而,该处理通常是通过热处理执行的。当浇铸材料层20A的固化处理是通过加热执行时,只需要在电磁体中提供加热器。具体的加热温度和加热时间是根据形成浇铸材料层20A的聚合物质形成材料的类型等,导电颗粒移动所需的时间等合适选择的。
根据本发明的各向异性导电连接器,弹性各向异性导电膜20具有特定的初始特性,因此阻止了用于连接的导电部件22显著增加电阻,且在长时间段上保持了所需的导电性,即使其在高温环境下被重复使用。
因为要被支撑的部件25在功能部件21的外围形成,且该要被支撑的部件25被固定到绕结构板10中各向异性导电膜安置孔11的外围,在各个弹性各向异性导电膜20中的功能部件21在具有用于连接的导电部件22,各向异性导电连接器难于变形且易于操作,所以定位和保持及固定至晶片可在对晶片的电连接操作中容易地执行,该晶片是检测的目标。
因为结构板10中各个各向异性导电膜形成安置孔11是相应于电极区域形成的,其中待检测电极已经被安置,该电极区域在作为检测目标的晶片上的集成电路中,安置在每个各向异性导电膜安置孔11中的弹性各向异性导电膜20面积较小,单个弹性各向异性导电膜20易于形成。此外,因为面积小的弹性各向异性导电膜20在弹性各向异性导电膜20的平面方向上的热膨胀绝地量小,即使其受到热滞,弹性各向异性导电膜20在平面方向上的热膨胀可通过结构板使用具有低线性热膨胀系数的材料而可靠地维持,该具有低线性热膨胀系数的材料如同用于形成结构板10的材料。因此,可稳定地维持良好的电连接状态,即使WLBI测试对大面积晶片执行。
因为上述各向异性导电连接器是通过让浇铸材料层20A受到固化处理而获得的,该浇铸材料层20A处于这样的状态,其中导电颗粒P被保留在要成为浇铸材料层20A中被支撑的部件25的部分,这是通过例如,在弹性各向异性导电膜20的形成过程中施加磁场至这些部分而实现的,存在于要成为浇铸材料层20A中要支撑的部件25的部分中的导电颗粒P,即,位于绕结构板10中各向异性导电膜安置孔11的外围上面和下面的部分,不聚积在成为用于连接的导电部件22的部分。作为结果,阻止了导电颗粒P过量包含在用于连接的导电部件22中,该用于连接的导电部件22位于最终弹性各向异性导电膜20中用于连接的导电部件22中的最外部。因此,有降低浇铸材料层20A中导电颗粒P的含量的必要,从而在弹性各向异性导电膜20中所有用于连接的导电部件22中确定地实现良好的导电性,而且也可以确定地实现邻近导电部件22之间的绝缘特性。
因为定位孔16形成于结构板10中,该结构板10被定位至作为检测目标的晶片,或者用于检测的电路板可容易地执行。
因为空气循环孔15被形成在结构板10中,当压力降低系统被用作挤压晶片检测仪器中探针元件时,腔室内的压力被降低,存在于各向异性导电连接器和用于检测的电路板之间的空气通过结构板10上的空气循环孔15排放,该晶片检测仪器将随后说明,由此可可靠地让各向异性导电连接器与用于检测的电路板紧密接触,因此可确定地实现所需的电连接。
图12是横截面示意图,其说明示例性晶片检测仪器,该晶片检测仪器利用按照本发明的各向异性导电连接器。该晶片检测仪器用于执行以晶片状态形成于晶片上的多个集成电路中每个的电气检测。
示于图12中的晶片检测仪器具有探针元件1,其用于执行晶片6的待检测电极7中每个对测试仪的电连接,该晶片6是检测目标。也如图13中以放大的尺度所示的那样,探针元件1具有用于检测的电路板30,在其前表面(图12中是下表面)上,多个检测电极31已按照相应于晶片6上待检测电极7的图案形成,该晶片6是检测目标。在用于检测的电路板30的前表面上提供有图1到图4中所示的构造的各向异性导电连接器2,以这种方式,连接器的弹性各向异性导电膜20中用于连接的导电部件22分别和用于检测的电路板30的检测电极31相对并接触。在各向异性导电连接器2的前表面(在图12中是下表面)上提供有薄片状连接器40,其中多个电极结构42按照相应于晶片6的待检测电极7的图案被安置在绝缘薄片41中,该晶片6是检测目标,以这种方式,电板结构42分别和各向异性导电连接器的弹性各向异性导电膜20中用于连接的导电部件22相对并接触。
在探针元件1中用于检测的电路板30的后表面(在该图中是上表面)上,提供有用于向下挤压探针元件1的挤压板3。晶片固定台4提供于探针元件1的下面,作为检测目标的晶片被固定在该固定台4上。加热器5被连接至每个挤压板3和晶片固定台4。
作为用于组成用于检测的电路板30的基体材料,可以使用任何传统上公知的多种基体材料。其具体的例子包括复合树脂材料,如玻璃纤维增强环氧树脂,玻璃纤维增强酚醛树脂,玻璃纤维增强聚酰亚胺树脂和玻璃纤维增强三嗪马来酰亚胺(maleimidotriazine)树脂,及陶瓷材料如玻璃,二氧化硅和氧化铝。
当用于执行WLBI测试的晶片检测仪器被制造时,具有最大线性热膨胀系数为3×10-5/K,更优选为1×10-7/K到1×10-5/K,特别优选为1×10-6/K到6×10-6/K的材料被使用。
这样的基体材料的具体例子包括Pyrex玻璃,石英玻璃,氧化铝,氧化铍,碳化硅,氮化硅和氮化硼。
探针元件1中的薄片状连接器40将被具体说明。薄片状连接器40具有柔软绝缘薄片41,在该绝缘薄片41中,多个在绝缘薄片41厚度方向上延伸并由金属组成的电极结构42按照晶片6的待检测电极7的图案以在绝缘薄片41的平面方向上彼此分开的状态安置,该晶片6是检测目标。
每个电极结构42是通过将暴露于绝缘薄片41的前表面(在该图中是下表面)的凸出的前表面电极部件43,和暴露于绝缘薄片41的后表面的板状后表面电极部件44,通过短路部件45将彼此整体地连接形成,该短路部件45在绝缘薄片41的厚度方向上延伸穿过。
对绝缘薄片41没有特别的限制,只要其具有绝缘特性并且是柔软的。例如,可使用由聚酰亚胺树脂,液晶聚合物,聚酯,氟树脂等形成的树脂薄片,或通过用任何上面所述的树脂浸渍纤维织物而获得的薄片。
对绝缘薄片41的厚度也没有特别的限制,只要这样的绝缘薄片41是柔软的。然而,优选为10到50μm,更优选为10到25μm。
作为形成电极结构42的金属,可使用镍,铜,金,银,钯,铁等。电极结构42可以是一种金属形成的,至少两种金属的合金形成的和通过将至少两种金属碾压到一起的其中的任何一种。
电极结构42中前表面电极43和后表面电极44的表面上,优选形成化学稳定并具有高导电性的金属,如金,银或钯的膜,以阻止电极部件的氧化,并获得接触电阻小的电极部件。
电极结构42中的前表面电极部件43凸出的高度优选为15到50μm,更优选为15到30μm,以实现对晶片6的待检测电极的稳定的电连接。前表面电极部件43的直径是按照晶片6的待检测电极的尺寸和间距预设的,且例如,为30到80μm,优选为30到50μm。
电极结构42中的后表面电极部件44的直径可比短路部件45的直径大,且比电极结构42的安置间距小,并优选尽可能地大,由此也可确定地实现对各向异性导电连接器2的弹性各向异性导电膜20中用于连接的连接导电部件22的稳定的电连接。后表面电极44的厚度优选为20到50μm,更优选为35到50μm,这样强度足够高并实现优异的重复耐用性。
电极结构42中短路部件45的直径优选为30到80μm,更优选为30到50μm,以便实现足够高的强度。
薄片状连接器40可以例如下面的方式制造。
更具体地,提供了通过碾压金属层于绝缘薄片41上而获得的碾压材料,且在绝缘薄片的厚度方向上延伸穿过的多个穿孔,按照相应于电极结构42的图案形成于碾压材料的绝缘薄片41中,该电极结构42将通过激光加工,干蚀刻加工等形成。然后该碾压材料经光刻和镀覆处理,由此整体地连接至金属层的短路部件45形成于绝缘薄片41的穿孔中,且同时,整体地连接至各个短路部件45的凸出的前表面电极部件43形成于绝缘薄片41的前表面上。然后,碾压材料的金属层经光刻处理以除去其上的部件,由此形成后表面电极44以形成电极结构42,从而提供薄片状连接器40。
在这样的电气检测仪器中,作为检测目标的晶片6被固定到晶片固定台4上,且然后探针元件1通过挤压板3向下挤压,由此让薄片状连接器40的电极结构42中各个前表面电极部件43与它们相应的晶片6上待检测电极7接触,而且,晶片6的各个待检测电极7通过前表面电极部件43挤压。在该状态下,各向异性导电连接器2的弹性各向异性导电膜20中每个用于连接的导电部件22,分别通过用于检测的电路板30的检测电极31和薄片状连接器40的电极结构42的前表面电极部件43保持并挤压,并在弹性各向异性导电膜20的弧度方向被压缩,由此导电路径在厚度方向形成于用于连接各个导电部件22。作为结果,实现了晶片6的待检测电极7和用于检测的电路板30的检测电极31之间的电连接。然后,晶片6通过晶片固定台4和挤压板3由加热器5加热至预设温度。在该状态,所需的电气检测对晶片6上的多个集成电路中的每个执行。
根据这样的晶片检测仪器,对晶片6上的待检测电极7的电连接是通过探针元件1实现的,该晶片6是检测目标,该探针元件1具有上述各向异性导电连接器2。因此,定位,和保持及固定至晶片可容易地执行,即使待检测电极7的间距小,而且,所需的电气检测可稳定地执行于长时间段上,即使该仪器在高温环境下被重复使用。
因为各向异性导电连接器2中的每个弹性各向异性导电膜20的面积小,且在弹性各向异性导电膜20的平面方向上的热膨胀绝对量小,即使其受到热滞,弹性各向异性导电膜20平面方向上的热膨胀,通过使用如同形成结构板10的具有低线性热膨胀系数的材料而由结构板可靠地限制。因此,可稳定地维持良好的电连接状态,即使WLBI测试执行于大面积晶片上。
图14是横截面示意图,其说明另一个示例性晶片检测仪器的构造,该仪器利用根据本发明的各向异性导电连接器。
该晶片检测仪器具有顶部打开的盒形腔室50,其接收作为检测目标的晶片6。腔室50内用于排气的排气管51提供于该腔室50的侧壁内,且一个抽气器(未示出)如,真空泵,被连接至排气管51。
与图12中所示的晶片检测仪器中探针元件1相同的探针元件1被安置在腔室50上,以便气密性地靠近腔室50的开口。更具体地,弹性O形圈55以紧密接触的方式安置在腔室50的侧壁的上端表面,且探针元件1以这样的状态安置,即各向异性导电连接器2和其上薄片状连接器40被容放在腔室50内,且让用于检测的电路板30的外围与O形圈紧密接触。进一步,用于检测的电路板30被保持在由挤压板3向下挤压的状态,该挤压板3提供于其后表面(在该图中是上表面)上。
加热器5被连接至腔室50和挤压板3。
在这样的晶片检测仪器中,连接到腔室50的排气管51的抽气器被驱动,由此腔室50内的压力被降低,例如,1000Pa或更低。作为结果,探针元件1被大气压向下挤压,从而O形圈55弹性变形,因此探针元件1向下移动。作为结果,晶片6的待检测电极7通过它们相应的前表面电极部件43分别挤压,该前表面电极43位于薄片状连接器40的电极结构42中。在该状态,各向异性导电连接器2中弹性各向异性导电膜20的用于连接的导电部件22分别由电路板30的检测电极31和前表面电极部件43保持和挤压,该电路板30用于检测,该前表面电极部件43位于薄片状连接器40的电极结构中,而且各向异性导电连接器2中弹性各向异性导电膜20的用于连接的导电部件22在弹性各向异性导电膜20的厚度方向被压缩,由此导电路径在其中厚度方向上形成于用于连接的各个导电部件22中。作为结果,实现了晶片6的待检测电极7和用于检测的电路板30的检测电极31之间的电连接。然后,晶片6通过腔室50和挤压板3由加热器5加热至预定温度。在该状态,所需的电气检测对晶片6中多个集成电路的每个执行。
按照这样的晶片检测仪器,产生了关于图12中所示的晶片检测仪器相同的效果。此外,整个检测仪器被最小化,因为不需要任何大尺寸的挤压机构,而且,作为检测目标的整个晶片6可通过均匀的夹板挤压,即使晶片6具有,例如,直径为8英寸或更大的面积。此外,因为空气循环孔15形成于各向异性导电连接器2的结构板10中,存在于各向异性导电连接器2和用于检测的电路板30之间的空气通过结构板10的空气循环孔15排放,该结构板10在各向异性导电连接器2中,当腔室50内的压力降低时,由此可可靠地让各向异性导电连接器2与用于检测的电路板30紧密接触。因此,可确定地实现所需的电连接。
本发明不局限于上述实施例,下述各种变化和修改可加入到其中。
(1)在向异性导电连接器中,除了用于连接的导电部件22,不用于连接的导电部件可形成于弹性各向异性导电膜20中,该不用于连接的导电部件不电连接至晶片上任何待检测电极。具有弹性各向异性导电膜的各向异性导电连接器将在下面说明,在该各向异性导电连接器中形成有不用于连接导电部件。
图15是平面图,其以放大的尺度说明按照本发明另一个实施例的各向异性导电连接器中的弹性各向异性导电膜。在该各向异性导电连接器的弹性各向异性导电膜20中,用于连接的多个导电部件22被安置在功能部件21中,以便按照相应于待检测电极的图案在两行上排列,该用于连接的多个导电部件22电连接至作为检测目标的晶片中待检测电极上,并在膜厚度方向(在图15中垂直于纸面的方向)上延伸。这些用于连接的导电部件22分别包含导电颗粒,该导电颗粒具有高密度磁性,并以这样的状态取向以便在厚度方向上排列并通过绝缘部件23彼此绝缘,该绝缘部件23中根本不包含或几乎不包含导电颗粒。
不用于连接的导电部件26形成于用于连接的导电部件22和结构板10之间,不用于连接的导电部件26不电连接至作为检测目标的晶片中任何待检测电极,该用于连接的导电部件22在其被安置的方向上位于最外边。不用于连接的导电部件26包含导电颗粒,该导电颗粒具有高密度的磁性,并以这样的状态取向以便在厚度方向上排列并通过绝缘部件23与用于连接的导电部件22彼此绝缘,该绝缘部件23中根本不包含或几乎不包含导电颗粒。
在所说明的实施例中,从其它表面而非部分伸出的凸出部件24和凸出部件27在弹性各向异性导电膜20中功能部件21两边的这些部分形成,用于连接的导电部件22和其上外围位于这些表面处,而不用于连接的导电部件26和其上外围位于这些部分处。
在功能部件21的外围边缘,待支撑的部件25整体并连续地和功能部件21形成,且导电颗粒被包含在待支撑部件25中,待支撑部件25被固定到绕结构板10中的各向异性导电膜安置孔11的外围边缘并由其支撑。
其它构成基本与示于图1到4中的各向异性导电连接器相同。
图16是平面图,其以放大的尺度说明按照本发明进一步实施例的各向异性导电连接器中弹性各向异性导电膜。在各向异性导电连接器的弹性各向异性导电膜20中,用于连接的多个导电部件22被安置,以便按照相应于待检测电极的图案排列,该用于连接的多个导电部件22电连接至作为检测目标的晶片中待检测电极上,并在膜厚度方向(在图16中垂直于纸面的方向)上延伸。这些用于连接的导电部件22分别包含导电颗粒,该导电颗粒具有高密度磁性,并以这样的状态取向以便在厚度方向上排列并通过绝缘部件23彼此绝缘,该绝缘部件23中根本不包含或几乎不包含导电颗粒。
在这些用于连接的导电部件22中,两个用于连接的导电部件22以比其它用于连接的导电部件22之间的间隔大的间隔安置,这两个用于连接的导电部件22位于中央且彼此贴近。不用于连接的导电部件26形成于两个用于连接的导电部件22之间,该不用于连接的导电部件26不电连接至作为检测目标的晶片中任何待检测电极,这两个用于连接的导电部件22位于中央且彼此贴近。该不用于连接的导电部件26包含导电颗粒,该导电颗粒具有高密度磁性,并以这样的状态取向以便在厚度方向上排列,并通过绝缘部件23与用于连接的导电部件22彼此绝缘,该绝缘部件23中根本不包含或几乎不包含导电颗粒。
在所说明的实施例中,从其它表面而非部分伸出的凸出部件24和凸出部件27在弹性各向异性导电膜20中功能部件21两边的这些部分形成,用于连接的导电部件22和其上外围位于这些表面处,而不用于连接的导电部件26和其上外围位于一个部分处。
在功能部件21的外围边缘,待支撑的部件25整体并连续地和功能部件21形成,且导电颗粒被包含在待支撑部件25中,待支撑部件25被固定到绕结构板10中的各向异性导电膜安置孔11的外围边缘并由其支撑。
其它具体构成基本与示于图1到4中的各向异性导电连接器相同。
示于图15中的各向异性导电连接器和示于图16中的各向异性导电连接器,可以与用于制造示于图1到4中所示的各向异性导电连接器相似的工艺方式,通过使用由顶部夹板和底部夹板的模子制造,在各向异性导电连接器上,已分别按照相应于用于连接的导电部件22和不用于连接的导电部件26的安置图案形成铁磁物质层,该用于连接的导电部件22和不用于连接的导电部件26在要形成的弹性各向异性导电膜20中,非磁性物质层已在非铁磁物质层的部分形成,以取代图7中所示的模子。
更具体地,根据这样的模子,一对,例如电磁铁被安置在顶部夹板中底板的上表面上和底部夹板中底板的下表面上,且电磁铁是可操作的,由此,在形成于顶部夹板和底部夹板之间的浇铸材料层中,分散在要成为浇铸材料层中功能部件21的部分中的导电颗粒聚积在,要成为用于连接的导电部件22的部分和要成为不用于连接的导电部件26的部分,且这样取向以便在浇铸材料层的厚度方向上排列。另一方面,位于浇铸材料层中结构板10的上面和下面的导电颗粒保留在结构板10的上面和下面。
在该状态,浇铸材料层经固化处理,由此弹性各向异性导电膜20每个都由功能部件21组成,其中多个用于连接的导电部件22和不用于连接的导电部件26以由绝缘部件23将它们彼此绝缘的状态安置,该绝缘部件23弹性聚合物质组成,该用于连接的导电部件22和不用于连接的导电部件26包含导电颗粒于弹性聚合物质中,它们以这样的状态取向以便在厚度方向排列,绝缘部件23中根本没有或几乎没有导电颗粒,且要被支撑的部件25以这样的状态形成,其中要被支撑的部件25固定到绕结构板10的每个各向异性导电膜安置孔11的外围,由此制造出各向异性导电连接器,其中要被支撑的部件25是连续且整体地形成于功能部件21的外围边缘,且其中导电颗粒被包含在弹性聚合物质中。
示于图15中的各向异性导电连接器中不用于连接的导电部件26每个都在弹性各向异性导电膜20形成之后,通过施加磁场至要成为浇铸材料层中不用于连接的导电部件26的部分,以聚积存在于要成为用于连接的导电部件22的部分和要成为不用于连接的导电部件的部分处的结构板10之间的导电颗粒,并让浇铸材料层在该状态经受固化处理而获得,其中用于连接的导电部件22位于浇铸材料中最外部。因此,弹性各向异性导电膜20形成之后,阻止了导电颗粒过度聚积于要成为用于连接的导电部件22的部分处,该用于连接的导电部件22位于浇铸材料层中最外部。因此,即使要形成的各个弹性各向异性导电膜20有比较多的用于连接的导电部件22,可以可靠地阻止包含过量的导电颗粒于用于连接的导电部件22中,该用于连接的导电部件22位于弹性各向异性导电膜20的最外部。
示于图16中的各向异性导电连接器中不用于连接的导电部件26每个都在弹性各向异性导电膜20形成之后,通过施加磁场至要成为浇铸材料层中不用于连接的导电部件26的部分,以聚积存在于要成为用于连接的导电部件22的两个邻近部分之间的导电颗粒,这两个邻近部分以更大的间隔被安置在浇铸材料层中要成为不用于连接的导电部件26的部分处,并让浇铸材料层在该状态经受固化处理而获得。因此,弹性各向异性导电膜20形成之后,阻止了导电颗粒过度聚积于要成为用于连接的导电部件22的两个部分处,这两个部分以更大的间隔安置在浇铸材料层中。因此,即使要形成的各个弹性各向异性导电膜20有至少两个用于连接的导电部件22,这两个用于连接的导电部件22以更大的间隔安置,可以可靠地阻止包含过量的导电颗粒于这些用于连接的导电部件22中。
(2)在各向异性导电连接器中,弹性各向异性导电膜20中凸出的部件24不是必须的,且一个或两个表面可以是平坦的,或可形成凹入的部分。
(3)金属层可形成于弹性各向异性导电膜20中用于连接的导电部件22的表面上。
(4)在各向异性导电连接器的制造过程中,当非磁性物质被用作结构板10的基体材料时,可采用下面的方法施加磁场至浇铸材料层20A中要成为要被支撑的部件25的部分,绕结构板10中各向异性导电膜安置孔11,用磁性物质镀覆外围,或用磁性漆涂覆它们以施加磁场于该处,或这样的方法,相应于弹性各向异性导电膜20的要被支撑的部件25,形成铁磁物质层于模子60中以施加磁场于该处。
(5)在浇铸材料层的形成过程中,隔板的使用不是必要的,且用于形成弹性各向异性导电膜的隔板可以通过其它的方法可靠地被保持于每个顶部夹板和底部夹板与结构板之间。
(6)在探针元件中,薄片状连接器40不是必要的,且可让各向异性导电连接器2中的弹性各向异性导电膜20与晶片接触以实现电连接,该晶片是检测的目标。
(7)在按照本发明的各向异性导电连接器中,其上的结构板中的各向异性导电膜安置孔可相应于电极区域形成,其中待检测电极已经被安置在部分形成于晶片上的集成电路中,该集成电路是检测目标,且弹性各向异性导电膜可被安置在各个这些各向异性导电膜安置孔中。
根据这样的各向异性导电连接器,晶片可被分成两个或更多区域,以对各个划分的区域中的集成电路整体地执行探针测试。
更具体地,在晶片检测过程中使用按照本发明的各向异性导电连接器或按照本发明的探针元件,对所有形成于晶片上的集成电路整体地执行检测不是必要的。
在老化测试中,每个集成电路所需的检测时间长达几个小时,因此当检测是对形成于晶片上的所有集成电路整体地执行时,就可实现如此高的时间效率。另一方面,在探针测试中,每个集成电路所需的检测时间短至几分钟,且可实现如此高的时间效率,即使晶片被分成两个或更多区域,且探针测试是对形成于每个划分的区域中的集成电路整体地执行的。
如上所述,按照该方法,电气检测是关于形成于晶片上的集成电路对每个划分的区域执行的,当电气检测是关于高度集成地形成于晶片上的集成电路执行时,该晶片具有8英寸或12英寸的直径,所用的检测电极的数目和用于检测的电路板的布线,相比较于检测整体地执行于所有集成电路的方法可降低,由此,检测仪器的制造成本可降低。
因为按照本发明的各向异性导电连接器,或按照本发明的探针元件重复使用时是高耐用性的,当其用在该方法中时,更换新各向异性导电连接器遭受麻烦的频率被降低,在该方法中,电气检测是关于形成于晶片上的集成电路对每个划分的区域执行,因此检测成本降低。
(8)按照本发明的各向异性导电连接器,或按照本发明的探针元件也可用在晶片检测中,在晶片上具有由金形成的凸出电极(凸起)的集成电路,焊点等已经形成,除了晶片的检测,在晶片上具有由铝形成的平坦电极的集成电路已经形成。
因为由金形成的电极,焊点等,在其表面上难于形成氧化膜,和由铝形成的电极相比,没有必要在一定负荷下挤压这样的电极,该负荷是检测时破坏晶片上氧化膜所要求的,在该晶片上,具有这样凸出的电极的集成电路已经形成,因此检测可执行于这样的状态,其中使用薄片状连接器让各向异性导电连接器的用于连接的导电部件与待检测电极直接接触。
当晶片检测执行于这样的状态,其中各向异性导电连接器的用于连接的导电部件已经与凸出电极直接接触,该凸出电极是待检测电极,当各向异性导电连接器被重复使用时,用于连接的导电部件经受凸出电极的挤压导致的磨蚀或永久挤压变形。作为结果,电阻增加且在用于连接的导电部件中出现对待检测电极的连接故障,因此有必要高频率地更换新的各向异性导电连接器。
根据本发明的各向异性导电连接器或根据本发明的探针元件,然而,在长时间段上保持了所需的导电性,即使作为检测目标的晶片是具有8英寸或12英寸直径的晶片,在该晶片上,高度集成地形成有集成电路,因为各向异性导电连接器或探针元件重复使用时是高耐用性的,由此,更换新各向异性导电连接器的频率变低,且因此检测成本被降低。
<例子>
将通过下面的例子具体说明本发明。然而,本发明不局限于这些例子。
如图17所示,总共393个正方形集成电路L形成于硅(线性热膨胀系数3.3×10-6/K)制成的晶片6上,每个集成电路L的尺寸为8mm×8mm,该晶片具有8英寸的直径。形成于晶片6上的每个集成电路L的中央有待检测电极的区域A,如图18所示。在待检测电极区域A,如图19所示,50个矩形待检测电极7以100μm的间距在横向上的一条线上安置,每个矩形待检测电极在纵向(图19中上下方向)上的尺寸为200μm,在横向(图19中的左右方向)上的尺寸为50μm。整个晶片6上待检测电极的总数目为19650个。所有这些待检测电极电连接到公共引线电极(未示出),该引线电极形成于晶片6上的外围边缘。该晶片以下将被称为“用于测试的晶片W1”。
进一步,393个集成电路(L)形成于晶片6上,该集成电路(L)如用于测试的晶片W1中的集成电路一样具有相同的构造,除了集成电路(L)中50个待检测电极(7)中从最外部待检测电极(7)起每两个电极彼此电连接,且没有形成公共引线电极。整个晶片中待检测电极的总数目是19650。该晶片以下将被称为“用于测试的晶片W2”。
进一步,总共225个正方形集成电路L形成于硅制成的晶片上,每个集成电路的尺寸为6.5mm×6.5mm,该晶片具有6英寸的直径。形成于晶片上的每个集成电路的中央有待检测电极的区域。在待检测电极区域,50个矩形待检测电极7以100μm的间距在横向上的两条线上安置(一条线上的待检测电极的数目为25),每个矩形待检测电极在纵向上的尺寸为100μm,在横向上的尺寸为50μm。纵向上邻近的待检测电极之间的间隔是350μm。在50个待检测电极中,每两个电极彼此电连接。整个晶片上待检测电极的总数目为11250个。所有这些待检测电极电连接到公共引线电极,该引线电极形成于晶片上的外围边缘。该晶片以下将被称为“用于测试的晶片W3”。
进一步,225个集成电路形成于晶片上,该集成电路如用于测试的晶片W3中的集成电路一样具有相同的构造,除了集成电路中50个待检测电极中每两个电极彼此电连接,且没有形成公共引线电极。整个晶片中待检测电极的总数目是11250。该晶片以下将被称为“用于测试的晶片W4”。
(1)磁芯颗粒[A]的制备以下面的方式用商业上可得到的颗粒(westaim公司的产品“FC1000”)制备磁芯颗粒[A]。
空气分粒器“Turboclassifier TC-15N”(Nissei工程公司制造)被用来对2kg的镍颗粒进行分粒处理,处理条件是比重为8.9,气流为2.5m3/min,马达速率为1600rpm,分粒点为25μm,镍颗粒的进料速率为16g/min,收集了1.8kg镍颗粒,并对这1.8kg镍颗粒再进行一次分粒处理,处理条件是比重为8.9,气流为2.5m3/min,马达速率为3000rpm,分粒点为10μm,镍颗粒的进料速率为14g/min,从而收集到1.5kg镍颗粒。
用声波筛分器“SW-20AT型”(由Tsutsui Rikagaku Kiki公司制造)对经空气分粒器分粒的120g镍颗粒作进一步分粒处理。具体地,四个筛网,每个都具有200mm直径且分别具有25μm,20μm,16μm和8μm的开口直径,按照上面的顺序逐个叠加到一起。每个筛网装有10g直径为2mm的陶瓷球,将20g镍颗粒加到最上面的筛网(开口直径25μm)中在55Hz12分钟和125Hz15分钟的条件下经分粒处理,由此收集由最低的筛网(开口直径8μm)捕获的镍颗粒。该过程总共被重复执行25次。由此制备110g磁芯颗粒[A]。
这样获得的磁芯颗粒[A]具有10μm的数量平均颗粒直径,颗粒直径的变化系数为10%,BET比表面积为0.2×103m2/kg,且饱和磁化强度为0.6Wb/m2。
(2)磁芯颗粒[B]到磁芯颗粒[H]的制备除了空气分粒器和声波筛分器的条件被改变,下面的磁芯颗粒[B]到磁芯颗粒[H]以与磁芯颗粒[A]相同的方式制备。
磁芯颗粒[B]由数量平均颗粒直径为12μm,颗粒直径的变化系数为30%,BET比表面积为0.1×103m2/kg和饱和磁化强度为0.6Wb/m2的镍组成的磁芯颗粒。
磁芯颗粒[C]由数量平均颗粒直径为10μm,颗粒直径的变化系数为10%,BET比表面积为0.03×103m2/kg和饱和磁化强度为0.6Wb/m2的镍组成的磁芯颗粒。
磁芯颗粒[D]由数量平均颗粒直径为9μm,颗粒直径的变化系数为28%,BET比表面积为0.05×103m2/kg和饱和磁化强度为0.6Wb/m2的镍组成的磁芯颗粒。
磁芯颗粒[E]由数量平均颗粒直径为6μm,颗粒直径的变化系数为30%,BET比表面积为0.5×103m2/kg和饱和磁化强度为0.6Wb/m2的镍组成的磁芯颗粒。
磁芯颗粒[F]由数量平均颗粒直径为10μm,颗粒直径的变化系数为20%,BET比表面积为0.05×103m2/kg和饱和磁化强度为0.6Wb/m2的镍组成的磁芯颗粒。
磁芯颗粒[G]由数量平均颗粒直径为10μm,颗粒直径的变化系数为15%,BET比表面积为0.15×103m2/kg和饱和磁化强度为0.6Wb/m2的镍组成的磁芯颗粒。
磁芯颗粒[H]由数量平均颗粒直径为8μm,颗粒直径的变化系数为25%,BET比表面积为0.15×103m2/kg和饱和磁化强度为0.6Wb/m2的镍组成的磁芯颗粒。
(1)导电颗粒[a]的制备向粉末镀覆仪器的处理器皿中加入100g磁芯颗粒[A],和2L0.32N盐酸。搅动最终的混合物以获得含磁芯颗粒[A]的浆液。在常温下搅动该浆液30分钟,由此对磁芯颗粒[A]执行酸处理。然后,这样处理的浆液被静置1分钟以沉淀磁芯颗粒[A],并除去表面漂浮物。
向经酸处理的磁芯颗粒[A]加入2L纯净水,且在常温下搅动该混合物2分钟。然后,该混合物被静置1分钟以沉淀磁芯颗粒[A],并除去表面漂浮物。该工艺被再重复执行两次,从而对磁芯颗粒[A]执行洗涤处理。
向经酸处理和洗涤处理的磁芯颗粒[A]加入2L镀液,该镀液含比例为20g/L的金。处理器皿的温度被升高至90℃,且其内容物被搅动,从而制备浆液。在该状态下搅动浆液的同时,磁芯颗粒[A]经置换镀上金。然而,浆液被静置并冷却,从而沉淀颗粒,并处理漂浮物以制备导电颗粒[a]。
向这样获得的导电颗粒[a]中加入2L纯净水,且该混合物在常温下搅动2分钟。然后,该混合物被静置1分钟以沉淀导电颗粒[a],并除去漂浮物。该工艺被再重复执行两次,且2L加热到90℃的纯净水被加入到颗粒中,并搅动该混合物。最终的浆液通过滤纸过滤以收集导电颗粒[a]。这样获得的导电颗粒[a]在干燥器中于90℃下干燥。
这样获得的导电颗粒[a]具有的数量平均颗粒直径为12μm,BET比表面积为0.25×103m2/kg,镀层厚度t为111nm,(形成镀层的金的质量)/(导电颗粒[a]的总质量)的值N为0.3,且电阻值R为0.25Ω。
(2)导电颗粒[b]的制备除了磁芯颗粒[B]被用来取代磁芯颗粒[A],且金镀液中的金含量被改变外,导电颗粒[b]以与导电颗粒[a]相同的制备方式制备。
这样获得的导电颗粒[b]具有的数量平均颗粒直径为13μm,BET比表面积为0.12×103m2/kg,镀层厚度t为146nm,(形成镀层的金的质量)/(导电颗粒[b1]的总质量)的值N为0.22,且电阻值R为0.1Ω。
(3)导电颗粒[c]的制备除了磁芯颗粒[C]被用来取代磁芯颗粒[A],且金镀液中的金含量被改变外,导电颗粒[c]以与导电颗粒[a]相同的制备方式制备。
这样获得的导电颗粒[c]具有的数量平均颗粒直径为14μm,BET比表面积为0.04×103m2/kg,镀层厚度t为192nm,(形成镀层的金的质量)/(导电颗粒[c]的总质量)的值N为0.10,且电阻值R为0.12Ω。
(4)导电颗粒[d]的制备除了磁芯颗粒[D]被用来取代磁芯颗粒[A],且金镀液中的金含量被改变外,导电颗粒[d]以与导电颗粒[a]相同的制备方式制备。
这样获得的导电颗粒[d]具有的数量平均颗粒直径为10μm,BET比表面积为0.06×103m2/kg,镀层厚度t为90nm,(形成镀层的金的质量)/(导电颗粒[d]的总质量)的值N为0.08,且电阻值R为0.15Ω。
(5)导电颗粒[e]的制备除了磁芯颗粒[E]被用来取代磁芯颗粒[A],且金镀液中的金含量被改变外,导电颗粒[e]以与导电颗粒[a]相同的制备方式制备。
这样获得的导电颗粒[e]具有的数量平均颗粒直径为7μm,BET比表面积为0.7×103m2/kg,镀层厚度t为58nm,(形成镀层的金的质量)/(导电颗粒[e]的总质量)的值N为0.35,且电阻值R为0.25Ω。
(6)导电颗粒[f]的制备除了磁芯颗粒[F]被用来取代磁芯颗粒[A],且金镀液中的金含量被改变外,导电颗粒[f]以与导电颗粒[a]相同的制备方式制备。
这样获得的导电颗粒[f]具有的数量平均颗粒直径为11μm,BET比表面积为0.06×103m2/kg,镀层厚度t为128nm,(形成镀层的金的质量)/(导电颗粒[d]的总质量)的值N为0.11,且电阻值R为0.18Ω。
(7)导电颗粒[g]的制备除了磁芯颗粒[G]被用来取代磁芯颗粒[A],且金镀液中的金含量被改变外,导电颗粒[g]以与导电颗粒[a]相同的制备方式制备。
这样获得的导电颗粒[g]具有的数量平均颗粒直径为12μm,BET比表面积为0.17×103m2/kg,镀层厚度t为135nm,(形成镀层的金的质量)/(导电颗粒[g]的总质量)的值N为0.28,且电阻值R为0.015Ω。
(8)导电颗粒[h]的制备除了磁芯颗粒[H]被用来取代磁芯颗粒[A],且金镀液中的金含量被改变外,导电颗粒[h]以与导电颗粒[a]相同的制备方式制备。
这样获得的导电颗粒[h]具有的数量平均颗粒直径为10μm,BET比表面积为0.16×103m2/kg,镀层厚度t为61nm,(形成镀层的金的质量)/(导电颗粒[d]的总质量)的值N为0.15,且电阻值R为0.08Ω。
所制备的导电颗粒的特性和用在导电颗粒中的磁芯颗粒的特性总的示于下面表1中。
表1
液体A的粘度为250Pa·s,液体B的粘度为250Pa·s的双体型加聚型液体硅酮橡胶被提供作为聚合物质形成材料,其固化产品的的压缩变形在150℃时为5%,固化产品的A型硬度计硬度为32,且固化产品的撕裂强度为25kN/m。该加聚型液体硅酮橡胶将被称为“硅酮橡胶(1)”。
加聚型液体硅酮橡胶的弹性是以下面的方式确定的。
(i)加聚型液体硅酮橡胶的粘度在23±2℃时的粘度是通过Brookfield粘度计测量的。
(ii)固化硅酮橡胶的压缩变形双体型加聚型液体橡胶中溶液A和溶液B等量混合并搅动。然后将该混合物倒入模子中并通过减压进行去泡处理,在120℃下,固化处理执行30分钟,由此产生厚度为12.7mm且直径为29mm,由固化硅酮橡胶组成的柱状体。该柱状体在200℃的条件下二次硬化4小时。这样获得的柱状体被用作样品,在150±2℃时按照JIS K 6249测量该样品的压缩变形。
(iii)固化硅酮橡胶的撕裂强度加聚型液体硅酮橡胶的固化处理和二次硬化执行于与项目(i)相同的条件,由此产生厚度为2.5mm的薄片。通过冲压该薄片而制备月芽型样品以在23±2℃时按照JIS K 6249测量其撕裂强度。
(iv)A型硬度计硬度如以项目(iii)中相同的方式制造的5个薄片被彼此堆叠,且最终的叠层被用作样品以23±2℃时按照JIS K 6249测量其A型硬度计硬度。
(1)结构板的制造总共80个结构板,在下面的条件下,按照示于图20和21中的构造制造,每个都具有8英寸的直径,和相应于上述用于测试的晶片W2中各个待检测电极区域形成的393个各向异性导电膜安置孔。
这些结构板10的材料是柯伐合金(饱和磁化强度1.4Wb/m2;线性热膨胀系数5×10-6/K),且其厚度为60μm。
各向异性导电膜安置孔11每个的尺寸在横向(图20和图21中的左右方向)上为5250μm,在纵向(图20和图21中的上下方向)上为320μm。
圆形空气循环孔15形成于纵向上邻近的各向异性导电膜安置孔11之间的中央位置,且其直径为1000μm。
(2)隔板的制造用于浇铸弹性各向异性导电膜的两个隔板是在下面的条件下制造的,每个隔板具有多个相应于用于测试的晶片W2中待检测电极的区域形成的穿孔。这些隔板的材料是不锈钢(SUS304),且其厚度为20μm。
相应于待检测电极的每个区域的穿孔在横向上的尺寸为6000μm,在纵向上的尺寸为1200μm。
(3)模子的制造用于浇铸弹性各向异性导电膜的模子是在下面的条件下按照图7和图22所示的构造制造的。
模子中的顶部夹板61和底部夹板65分别具有底板62和66,底板62和66由铁形成且每个具有6mm的厚度。在底板62,66上,由镍形成的用来形成用于连接的导电部件的铁磁物质层63(67)和用来形成不用于连接的导电部件的铁磁物质层63a(67a),被按照相应于用于测试的晶片W1中待检测电极的图案安置。更具体地,每个用于形成导电部件的铁磁物质层63(67)的尺寸是40μm(横向)×200μm(纵向)×100μm(厚度),且50个铁磁物质层63(67)在一条线上以100μm的间距在横向上安置。用来形成不用于连接的导电部件的铁磁物质层63a(67a)被安置在铁磁物质层63(67)的外部,在铁磁物质层63(67)被安置的方向上位于最外部。每个铁磁物质层63a(67a)的尺寸是60μm(横向)×200μm(纵向)×100μm(厚度)。
相应于用于测试的晶片W2中待检测电极的区域,总共形成有393个区域,每个区域中,形成有50个用来形成用于连接的导电部件的铁磁物质层63(67)和两个用来形成不用于连接的导电部件的铁磁物质层63a(67a)。在整个底板中,形成有19650个用来形成用于连接的导电部件的铁磁物质层63(67)和786个用来形成不用于连接的导电部件的铁磁物质层63a(67a)。
非磁性物质层64(68)是通过让干膜保护剂经固化处理形成的。每个凹入部件64a(68a)的尺寸是60μm(横向)×210μm(纵向)×25μm(深度),用来形成用于连接的导电部件的铁磁物质层63(67)位于该凹入部件64a(68a)处,每个凹入部件64b(68b)的尺寸是90μm(横向)×260μm(纵向)×25μm(深度),用来形成不用于连接的导电部件的铁磁物质层63a(67a)位于该凹入部件64b(68b)处,且非凹入部件的其它部分的厚度是125μm(凹入部件的厚度为100μm)。
(4)各向异性导电连接器(A1)到(A10)的制造上述结构板,隔板和模子被用来以下面的方式形成弹性各向异性导电膜于结构板中。
以质量计,加入100份的硅酮橡胶(1)并混合30份的导电颗粒[a]。然后,最终的混合物经减压去泡处理,由此制备用于浇铸弹性各向异性导电膜的浇铸材料。
所制备的浇铸材料通过丝网印刷施加到模子的顶部夹板和底部夹板的表面上,由此按照要形成的弹性各向异性导电膜的图案形成浇铸材料层,且结构板通过底部夹板一侧的隔板与底部夹板的浇铸表面对齐叠加。而且,顶部夹板通过在顶部夹板一侧的隔板与结构板对齐叠加。
形成于顶部夹板和底部夹板之间的浇铸材料层在100℃的条件下经固化处理1小时,同时在厚度方向上,通过电磁体施加2T的磁场至位于相应的铁磁物质层之间的部分,由此形成弹性各向异性导电膜于结构板的每个各向异性导电膜安置孔中。
这样获得的弹性各向异性导电膜将被具体说明。每个弹性各向异性导电膜的尺寸为横向6000μm,纵向1200μm。在每个弹性各向异性导电膜中的功能部件中,50个用于连接的导电部件以100μm的间距安置在横向上的一条线上。每个用于连接的导电部件的尺寸为横向上40μm,纵向上200μm,厚度150μm。功能部件中的绝缘部件的厚度为100μm。不用于连接的导电部件被安置在用于连接的导电部件和结构板之间,该用于连接的导电部件在横向上位于最外部。每个不用于连接的导电部件的尺寸为横向60μm,纵向200μm,厚度150μm。每个弹性各向异性导电膜中要被支撑的部件的厚度(一个叉形部分的厚度)为20μm。
各向异性导电膜分别形成于10个结构板中以制造总共10个各向异性导电连接器。这些各向异性导电连接器以下将被称为各向异性导电连接器(A1)到各向异性导电连接器(A10)。
各向异性导电连接器(A1)到各向异性导电连接器(A10)中每个各向异性导电连接器中弹性各向异性导电膜中要被支撑的部件和功能部件中绝缘部件被观测。作为结果,证实了导电颗粒出现在要被支撑的部件中,且导电颗粒几乎不出现在功能部件中的绝缘部件内。
(5)各向异性导电连接器(B1)到(B10)的制造10个各向异性导电连接器以与各向异性导电连接器(A1)到(A10)相同的方式制造,除了导电颗粒[b]被用来取代导电颗粒[a]。这些各向异性导电连接器以下将被称为各向异性导电连接器(B1)到各向异性导电连接器(B10)。
各向异性导电连接器(B1)到各向异性导电连接器(B10)中每个各向异性导电连接器中弹性各向异性导电膜中要被支撑的部件和功能部件中绝缘部件被观测。作为结果,证实了导电颗粒出现在要被支撑的部件中,且导电颗粒几乎不出现在功能部件中的绝缘部件内。
(6)各向异性导电连接器(C1)到(C10)的制造10个各向异性导电连接器以与各向异性导电连接器(A1)到(A10)相同的方式制造,除了导电颗粒[c]被用来取代导电颗粒[a]。这些各向异性导电连接器以下将被称为各向异性导电连接器(C1)到各向异性导电连接器(C10)。
各向异性导电连接器(C1)到各向异性导电连接器(C10)中每个各向异性导电连接器中弹性各向异性导电膜中要被支撑的部件和功能部件中绝缘部件被观测。作为结果,证实了导电颗粒出现在要被支撑的部件中,且导电颗粒几乎不出现在功能部件中的绝缘部件内。
(7)各向异性导电连接器(D1)到(D10)的制造10个各向异性导电连接器以与各向异性导电连接器(A1)到(A10)相同的方式制造,除了导电颗粒[d]被用来取代导电颗粒[a]。这些各向异性导电连接器以下将被称为各向异性导电连接器(D1)到各向异性导电连接器(D10)。
各向异性导电连接器(D1)到各向异性导电连接器(D10)中每个各向异性导电连接器中弹性各向异性导电膜中要被支撑的部件和功能部件中绝缘部件被观测。作为结果,证实了导电颗粒出现在要被支撑的部件中,且导电颗粒几乎不出现在功能部件中的绝缘部件内。
(8)各向异性导电连接器(E1)到(E10)的制造10个各向异性导电连接器以与各向异性导电连接器(A1)到(A10)相同的方式制造,除了导电颗粒[e]被用来取代导电颗粒[a]。这些各向异性导电连接器以下将被称为各向异性导电连接器(E1)到各向异性导电连接器(E10)。
各向异性导电连接器(E1)到各向异性导电连接器(E10)中每个各向异性导电连接器中弹性各向异性导电膜中要被支撑的部件和功能部件中绝缘部件被观测。作为结果,证实了导电颗粒出现在要被支撑的部件中,且导电颗粒几乎不出现在功能部件中的绝缘部件内。
(9)各向异性导电连接器(F1)到(F10)的制造10个各向异性导电连接器以与各向异性导电连接器(A1)到(A10)相同的方式制造,除了导电颗粒[f]被用来取代导电颗粒[a]。这些各向异性导电连接器以下将被称为各向异性导电连接器(F1)到各向异性导电连接器(F10)。
各向异性导电连接器(F1)到各向异性导电连接器(F10)中每个各向异性导电连接器中弹性各向异性导电膜中要被支撑的部件和功能部件中绝缘部件被观测。作为结果,证实了导电颗粒出现在要被支撑的部件中,且导电颗粒几乎不出现在功能部件中的绝缘部件内。
(10)各向异性导电连接器(G1)到(G10)的制造10个各向异性导电连接器以与各向异性导电连接器(A1)到(A10)相同的方式制造,除了导电颗粒[g]被用来取代导电颗粒[a]。这些各向异性导电连接器以下将被称为各向异性导电连接器(G1)到各向异性导电连接器(G10)。
各向异性导电连接器(G1)到各向异性导电连接器(G10)中每个各向异性导电连接器中弹性各向异性导电膜中要被支撑的部件和功能部件中绝缘部件被观测。作为结果,证实了导电颗粒出现在要被支撑的部件中,且导电颗粒几乎不出现在功能部件中的绝缘部件内。
(11)各向异性导电连接器(H1)到(H10)的制造10个各向异性导电连接器以与各向异性导电连接器(A1)到(A10)相同的方式制造,除了导电颗粒[h]被用来取代导电颗粒[a]。这些各向异性导电连接器以下将被称为各向异性导电连接器(H1)到各向异性导电连接器(H10)。
各向异性导电连接器(H1)到各向异性导电连接器(H10)中每个各向异性导电连接器中弹性各向异性导电膜中要被支撑的部件和功能部件中绝缘部件被观测。作为结果,证实了导电颗粒出现在要被支撑的部件中,且导电颗粒几乎不出现在功能部件中的绝缘部件内。
(1)结构板的制造结构板在下面的条件下制造,该结构板具有6英寸的直径,和相应于用于测试的晶片W3中各个待检测电极的区域形成的225个各向异性导电膜安置孔。
该结构板的材料是柯伐合金(饱和磁化强度1.4Wb/m2;线性热膨胀系数5×10-6/K),且其厚度为80μm。
各向异性导电膜安置孔每个的尺寸在横向上为2740μm,在纵向上为600μm。
圆形空气循环孔形成于纵向上邻近的各向异性导电膜安置孔之间的中央位置,且其直径为1000μm。
(2)隔板的制造用于浇铸弹性各向异性导电膜的两个隔板是在下面的条件下制造的,每个隔板具有多个相应于用于测试的晶片W2中待检测电极的区域形成的穿孔。
这些隔板的材料是不锈钢(SUS304),且其厚度为30μm。
相应于待检测电极的每个区域的穿孔在横向上的尺寸为3500μm,在纵向上的尺寸为1400μm。
(3)模子的制造用于浇铸弹性各向异性导电膜的模子是在下面的条件下制造的。
模子中的顶部夹板和底部夹板分别具有由铁形成的底板,且每个底板具有6mm的厚度。在底板上,由镍形成的用来形成用于连接的导电部件的铁磁物质层和用来形成不用于连接的导电部件的铁磁物质层,被按照相应于用于测试的晶片W3中待检测电极的图案安置。更具体地,每个用于形成导电部件的铁磁物质层的尺寸是50μm(横向)×100μm(纵向)×100μm(厚度),且50个铁磁物质层在两条线上以100μm的间距在横向上安置(一条线上铁磁物质层的数目为25;纵向上邻近的铁磁物质层之间的间隔为350μm)。用来形成不用于连接的导电部件的铁磁物质层被安置在铁磁物质层的外部,该铁磁物质层在铁磁物质层被安置的方向上位于最外部。每个铁磁物质层的尺寸是50μm(横向)×200μm(纵向)×100μm(厚度)。
相应于用于测试的晶片W2中待检测电极的区域,总共形成有225个区域,每个区域中,形成有50个用来形成用于连接的导电部件的铁磁物质层和两个用来形成不用于连接的导电部件的铁磁物质层。在整个底板中,形成有11250个用来形成用于连接的导电部件的铁磁物质层和450个用来形成不用于连接的导电部件的铁磁物质层。
非磁性物质层是通过让干膜保护剂经固化处理形成的。每个凹入部件的尺寸是50μm(横向)×100μm(纵向)×25μm(深度),用来形成用于连接的导电部件的铁磁物质层位于该凹入部件处,每个凹入部件的尺寸是50μm(横向)×200μm(纵向)×25μm(深度),用来形成不用于连接的导电部件的铁磁物质层位于该凹入部件处,且非凹入部件的其它部分的厚度是125μm(凹入部件的厚度为100μm)。
(4)各向异性导电连接器(A11)到(A20)的制造上述结构板,隔板和模子被用来以下面的方式形成弹性各向异性导电膜于结构板中。
以质量计,加入100份的硅酮橡胶(1)并混合30份的导电颗粒[a]。然后,最终的混合物经减压去泡处理,由此制备用于浇铸弹性各向异性导电膜的浇铸材料。
所制备的浇铸材料通过丝网印刷施加到模子的顶部夹板和底部夹板的表面上,由此按照要形成的弹性各向异性导电膜的图案形成浇铸材料层,且结构板通过底部夹板一侧的隔板与底部夹板的浇铸表面对齐叠加。而且,顶部夹板通过在顶部夹板一侧的隔板与结构板排列。
形成于顶部夹板和底部夹板之间的浇铸材料层在100℃的条件下经固化处理1小时,同时在厚度方向上,通过电磁体施加2T的磁场至位于相应的铁磁物质层之间的部分,由此形成弹性各向异性导电膜于结构板的每个各向异性导电膜安置孔中。
这样获得的弹性各向异性导电膜将被具体说明。每个弹性各向异性导电膜的尺寸为横向3500μm,纵向1400μm。在每个弹性各向异性导电膜中的功能部件中,50个用于连接的导电部件以100μm的间距安置在横向上的两条线上(一条线上用于连接的导电部件的数目为25;纵向上邻近的用于连接的导电部件之间的间隔为350μm)。每个用于连接的导电部件的尺寸为横向上50μm,纵向上100μm,厚度190μm。功能部件中的绝缘部件的厚度为140μm。不用于连接的导电部件被安置在用于连接的导电部件和结构板之间,该用于连接的导电部件在横向上位于最外部。每个不用于连接的导电部件的尺寸为横向50μm,纵向200μm,厚度190μm。每个弹性各向异性导电膜中要被支撑的部件的厚度(一个叉形部分的厚度)为30μm。
各向异性导电膜分别形成于10个结构板中以制造总共10个各向异性导电连接器。这些各向异性导电连接器以下将被称为各向异性导电连接器(A11)到各向异性导电连接器(A20)。
各向异性导电连接器(A11)到各向异性导电连接器(A20)中每个各向异性导电连接器中弹性各向异性导电膜中要被支撑的部件和功能部件中绝缘部件被观测。作为结果,证实了导电颗粒出现在要被支撑的部件中,且导电颗粒几乎不出现在功能部件中的绝缘部件内。
(5)各向异性导电连接器(D11)到(D20)的制造10个各向异性导电连接器以与各向异性导电连接器(A11)到(A20)相同的方式制造,除了导电颗粒[d]被用来取代导电颗粒[a]。这些各向异性导电连接器以下将被称为各向异性导电连接器(D11)到各向异性导电连接器(D20)。
各向异性导电连接器(D11)到各向异性导电连接器(B20)中每个各向异性导电连接器中弹性各向异性导电膜中要被支撑的部件和功能部件中绝缘部件被观测。作为结果,证实了导电颗粒出现在要被支撑的部件中,且导电颗粒几乎不出现在功能部件中的绝缘部件内。
(6)各向异性导电连接器(E11)到(E20)的制造10个各向异性导电连接器以与各向异性导电连接器(A11)到(A20)相同的方式制造,除了导电颗粒[e]被用来取代导电颗粒[a]。这些各向异性导电连接器以下将被称为各向异性导电连接器(E11)到各向异性导电连接器(B20)。
各向异性导电连接器(E11)到各向异性导电连接器(E20)中每个各向异性导电连接器中弹性各向异性导电膜中要被支撑的部件和功能部件中绝缘部件被观测。作为结果,证实了导电颗粒出现在要被支撑的部件中,且导电颗粒几乎不出现在功能部件中的绝缘部件内。
(7)各向异性导电连接器(G11)到(G20)的制造10个各向异性导电连接器以与各向异性导电连接器(A11)到(A20)相同的方式制造,除了导电颗粒[g]被用来取代导电颗粒[a]。这些各向异性导电连接器以下将被称为各向异性导电连接器(G11)到各向异性导电连接器(G20)。
各向异性导电连接器(G11)到各向异性导电连接器(G20)中每个各向异性导电连接器中弹性各向异性导电膜中要被支撑的部件和功能部件中绝缘部件被观测。作为结果,证实了导电颗粒出现在要被支撑的部件中,且导电颗粒几乎不出现在功能部件中的绝缘部件内。
氧化铝陶瓷(线性热膨胀系数为4.8×10-6/K)被用作基体材料以制造用于检测的电路板,其中已经按照相应于用于测试的晶片W2中待检测电极的图案形成检测电极。该用于检测的电路板是矩形的,总的尺寸为30cm×30cm。其上的检测电极每个都具有这样的尺寸,横向上60μm,纵向上200μm。用于检测的电路板以下被称为“检测电路板T1”。
玻璃增强环氧树脂被用作基体材料以制造用于检测的电路板,其中已经按照相应于用于测试的晶片W4中待检测电极的图案形成检测电极。该用于检测的电路板是矩形的,总的尺寸为16cm×16cm。其上的检测电极每个都具有这样的尺寸,横向上50μm,纵向上100μm。用于检测的电路板以下被称为“检测电路板T2”。
提供了通过在由聚酰亚胺形成的绝缘薄片的一个表面上碾压15μm厚度的铜层而获得的叠层材料,该聚酰亚胺形成的绝缘薄片的厚度为20μm,并在叠层材料的绝缘薄片内按照相应于用于测试的晶片W2内待检测电极的图案通过让绝缘薄片经激光加工形成19650个穿孔,每个穿孔都在绝缘薄片的厚度方向上延伸穿过绝缘薄片,且穿孔的直径为30μm。然后该叠层材料经光刻并用镍镀覆处理,由此整体地连接到铜层上的短路部件形成于绝缘薄片内的穿孔,同时,整体地连接到各个短路部件的凸出的前表面电极部件形成于绝缘薄片的前表面上。每个前表面电极部件的直径为40μm,且距绝缘薄片的表面的高度为20μm。然后,叠层材料的铜层经光刻处理以除去其上的一部分,由此形成矩形后表面电极部件,每个后表面电极部件的尺寸为60μm×210μm。而且,前表面电极部件和后表面电极部件经用金镀覆处理形成电极结构,这样制造出薄片状连接器。下面该薄片状连接器将被称为“薄片状连接器M2”。
提供了通过在由聚酰亚胺形成的绝缘薄片的一个表面上碾压铜层而获得的叠层材料,该聚酰亚胺形成的绝缘薄片的厚度为20μm,并在叠层材料的绝缘薄片内按照相应于用于测试的晶片W2内待检测电极的图案通过让绝缘薄片经激光加工形成11250个穿孔,每个穿孔都在绝缘薄片的厚度方向上延伸穿过绝缘薄片,且穿孔的直径为30μm。然后该叠层材料经光刻并用镍镀覆处理,由此整体地连接到铜层上的短路部件形成于绝缘薄片内的穿孔,同时,整体地连接到各个短路部件的凸出的前表面电极部件形成于绝缘薄片的前表面上。每个前表面电极部件的直径为40μm,且距绝缘薄片的表面的高度为20μm。然后,叠层材料的铜层经光刻处理以除去其上的一部分,由此形成矩形后表面电极部件,每个后表面电极部件的尺寸为20μm×60μm。而且,前表面电极部件和后表面电极部件经用金镀覆处理形成电极结构,这样制造出薄片状连接器。下面该薄片状连接器将被称为“薄片状连接器M2”。
(1)用于WLBI测试的各向异性导电连接器各向异性导电连接器(A1)到(A10),各向异性导电连接器(B1)到(B10),各向异性导电连接器(C1)到(C10),各向异性导电连接器(D1)到(D10),各向异性导电连接器(E1)到(E10),各向异性导电连接器(F1)到(F10),各向异性导电连接器(G1)到(G10),和各向异性导电连接器(H1)到(H10)中每个各向异性导电连接器中弹性各向异性导电膜的初始特性是以下面的方式确定的。
用于测试的晶片W1被安置在测试台上,各向异性导电连接器被安置在用于测试的晶片W1上,其以这样的方式排列,其上每个用于连接的导电部件位于用于测试的晶片W1的各个待检测电极上。然后检测电路板T1被安置在各向异性导电连接器上,并以这样的方式排列,其上每个检测电极位于各向异性导电连接器的各个用于连接的导电部件上。而且,检测电路板T1在19.65kg的负荷下向下挤压(施加到各个用于连接的导电部件上的负荷平均1g)。检测电路板T1上19650个检测电极中的每个检测电极和用于测试的晶片W1上的引线电极之间的电阻在室温(25℃)被连续测量,以纪录测量的电阻值,该测量的电阻值作为各向异性导电连接器中用于连接的导电部件的R1g值,由此计算R1g值低于1Ω的用于连接的导电部件的数目,以计算出R1g值低于1Ω的用于连接的导电部件对所有用于连接的导电部件的比例。
进一步,除了用于挤压检测电路板T1的负荷被改为117.9kg(施加到各个用于连接的导电部件上的负荷平均6g),检测电路板T1上19650个检测电极中的每个检测电极和用于测试的晶片W1上的引线电极之间的电阻以上述相同的方式连续测量,以纪录所测量的电阻值,该测量的电阻值作为各向异性导电连接器中用于连接的导电部件的R6g值,由此计算R6g值低于0.1Ω的用于连接的导电部件的数目,和R6g值为0.5Ω或更高的用于连接的导电部件的数目,以计算出R6g值低于0.1Ω的用于连接的导电部件对所有用于连接的导电部件的比例,和R6g值为0.5Ω或更高的用于连接的导电部件对所有用于连接的导电部件的比例。
结果示于表2和表3中。
表2

表3

(2)用于探针测试的各向异性导电连接器各向异性导电连接器(A11)到(A20),各向异性导电连接器(D11)到(D20),各向异性导电连接器(E11)到(E20),和各向异性导电连接器(G11)到(G20)中每个各向异性导电连接器中弹性各向异性导电膜的初始特性是以下面的方式确定的。
用于测试的晶片W3被安置在测试台上,各向异性导电连接器被安置在用于测试的晶片W3上,其以这样的方式排列,其上每个用于连接的导电部件位于用于测试的晶片W3的各个待检测电极上。然后检测电路板T2被安置在各向异性导电连接器上,并以这样的方式排列,其上每个检测电极位于各向异性导电连接器的各个用于连接的导电部件上。而且,检测电路板T2在11.25kg的负荷下向下挤压(施加到各个用于连接的导电部件上的负荷平均1g)。检测电路板T2上11250个检测电极中的每个检测电极和用于测试的晶片W3上的引线电极之间的电阻在室温(25℃)被连续测量,以纪录测量的电阻值,该测量的电阻值作为各向异性导电连接器中用于连接的导电部件的R1g值,由此计算R1g值低于1Ω的用于连接的导电部件的数目,以计算出R1g值低于1Ω的用于连接的导电部件对所有用于连接的导电部件的比例。
进一步,除了用于挤压检测电路板T2的负荷被改为67.5kg(施加到各个用于连接的导电部件上的负荷平均6g),检测电路板T2上11250个检测电极中的每个检测电极和用于测试的晶片W3上的引线电极之间的电阻以上述相同的方式连续测量,以纪录所测量的电阻值,该测量的电阻值作为各向异性导电连接器中用于连接的导电部件的R6g值,由此计算R6g值低于0.1Ω的用于连接的导电部件的数目,和R6g值为0.5Ω或更高的用于连接的导电部件的数目,以计算出R6g值低于0.1Ω的用于连接的导电部件对所有用于连接的导电部件的比例,和R6g值为0.5Ω或更高的用于连接的导电部件对所有用于连接的导电部件的比例。
结果示于表4中。
表4
(1)测试1高温环境下的耐用性测试以下面的方式针对下面表5中所示的各向异性导电连接器执行。
用于测试的晶片W2被安置在装配有电加热器的测试台上,各向异性导电连接器被安置在用于测试的晶片W2上,其以这样的方式排列,其上每个用于连接的导电部件位于用于测试的晶片W2的各个待检测电极上。然后检测电路板T1被安置在各向异性导电连接器上,并以这样的方式排列,其上每个检测电极位于各向异性导电连接器的各个用于连接的导电部件上。而且,检测电路板T1在158kg的负荷下向下挤压(施加到各个用于连接的导电部件上的负荷平均约8g)。然后测试台被加热到125℃。在测试台的温度稳定后,检测电路板T1中19650个检测电极中,通过各向异性导电连接器和用于测试的晶片W2电连接至彼此的两个检测电极之间的电阻被连续测量,以纪录电阻值的一半,该测量的电阻值的一半作为各向异性导电连接器中用于连接的导电部件的电阻(以下称为“导通电阻”),由此计算导通电阻是1Ω或更高的用于连接的导电部件的数目。此后,让各向异性导电连接器在该状态保持1小时,再冷却到室温。然后,释放对用于检测的电路板的压力。
上述工艺被当作一个循环,该循环总共被连续重复500次。
在上述测试中,用于连接的导电部件的导通电阻是1Ω或更高实际上难于用在形成于晶片上的集成电路的电气检测中。
上面的测试结果示于下面的表5中。在下面的表5中,作为例子示出的各向异性导电连接器具有这样的初始特性,电阻R1g的值低于1Ω的用于连接的导电部件的数目至少为总的用于连接的导电部件的数目的90%,电阻R6g的值低于0.1Ω的用于连接的导电部件的数目至少为总的用于连接的导电部件的数目的95%,电阻R6g值为0.5Ω或更高的用于连接的导电部件的数目至多为总的用于连接的导电部件的数目的0%。
(2)测试2高温环境下的耐用性测试以下面的方式针对下面表6中所示的各向异性导电连接器执行。
用于测试的晶片W2被安置在装配有电加热器的测试台上,薄片状连接器M1被安置在用于测试的晶片W2上,其以这样的方式排列,其上每个前表面电极部件位于用于测试的晶片的待检测电极上,各向异性导电连接器被安置在薄片状连接器M1上,其以这样的方式排列,其上每个用于连接的导电部件位于薄片状连接器M1中后表面电极部件上,而且检测电路板T1在158kg的负荷下向下挤压(施加到各个用于连接的导电部件上的负荷平均约8g)。然后测试台被加热到125℃。在测试台的温度稳定后,检测电路板T1中19650个检测电极中,通过各向异性导电连接器和用于测试的晶片W2电连接至彼此的两个检测电极之间的电阻被连续测量,以纪录各向异性导电连接器中用于连接的导电部件的导通电阻,由此计算导通电阻是1Ω或更高的用于连接的导电部件的数目。此后,让各向异性导电连接器在该状态保持1小时,再冷却到室温。然后,释放对用于检测的电路板的压力。
上述工艺被当作一个循环,该循环总共被连续重复500次。
在上述测试中,用于连接的导电部件的导通电阻是1Ω或更高实际上难于用在形成于晶片上的集成电路的电气检测中。
上面的测试结果示于下面的表6中。在下面的表6中,作为例子示出的各向异性导电连接器具有这样的初始特性,电阻R1g的值低于1Ω的用于连接的导电部件的数目至少为总的用于连接的导电部件的数目的90%,电阻R6g的值低于0.1Ω的用于连接的导电部件的数目至少为总的用于连接的导电部件的数目的95%,电阻R6g的值为0.5Ω或更高的用于连接的导电部件的数目至多为总的用于连接的导电部件的数目的0%。
表5
表6
(3)考虑如从图5和6中所示的结果那样明显,证实了按照例子中的各向异性导电连接器,可在弹性各向异性导电膜中用于连接的导电部件中实现良好的导电性,即使用于连接的导电部件的间距小,良好的电连接状态被稳定地保持,即使环境改变,如温度改变引起的热滞,而且良好的导电性在长时间段上被保持,即使它们在高温环境下重复使用。
也证实了按照例子中的各向异性导电连接器,可通过小挤压力实现对所有待检测电极的电连接,即使对具有大量待检测电极的晶片的电连接操作是通过薄片状连接器执行的,因此各向异性导电连接器具有高等级差吸收能力。
(1)测试3重复使用中的耐用性测试是以下面的方式针对示于下面的表7中的各向异性导电连接器执行的。
用于测试的晶片W4被安置在装配有电加热器的测试台上,各向异性导电连接器被安置在用于测试的晶片W4上,其以这样的方式排列,其上每个用于连接的导电部件位于用于测试的晶片W4的各个待检测电极上。检测电路板T2被安置在该各向异性导电连接器上,其以这样的方式排列,其上的每个检测电极位于各向异性导电连接器的各个用于连接的导电部件上。而且,检测电路板T2在90kg的负荷下向下挤压(施加到各个用于连接的导电部件上的负荷平均约8g)。各向异性导电连接器中用于连接的导电部件的导通电阻在室温(25℃)下被测量,以计算导通电阻为1Ω或更高的用于连接的导电部件的数目。上述工艺被称为“工艺(i)”。
在测试台的温度被升高到85℃后,在检测电路板T2被挤压的状态,且各向异性导电连接器被保持1分钟,各向异性导电连接器中用于连接的导电部件的导通电阻被测量,以计算导通电阻为1Ω或更高的用于连接的导电部件的数目。在对用于检测的电路板的压力被释放后,测试台被冷却至室温。上述工艺被称为“工艺(ii)”。
上述工艺(i)和(ii)被当作一个循环,该循环总共被连续重复500次。
在上述测试中,用于连接的导电部件的导通电阻是1Ω或更高实际上难于用在形成于晶片上的集成电路的电气检测中。
在85℃时,导通电阻是1Ω或更高的用于连接的导电部件的数目示于下面的表7中。在下面的表7中,作为例子示出的各向异性导电连接器具有这样的初始特性,电阻R1g的值低于1Ω的用于连接的导电部件的数目至少为总的用于连接的导电部件的数目的90%,电阻R6g的值低于0.1Ω的用于连接的导电部件的数目至少为总的用于连接的导电部件的数目的95%,电阻R6g的值为0.5Ω或更高的用于连接的导电部件的数目至多为总的用于连接的导电部件的数目的0.1%。
表7 (2)考虑如从图7中所示的结果那样明显,证实了按照例子中的各向异性导电连接器,可在弹性各向异性导电膜中用于连接的导电部件中实现良好的导电性,即使用于连接的导电部件的间距小,良好的导电性被保持,即使它们被重复使用多次。
也证实了按照例子中的各向异性导电连接器,可通过小挤压力实现对所有待检测电极的电连接,即使对具有大量待检测电极的晶片的电连接操作是通过薄片状连接器执行的,因此各向异性导电连接器具有高等级差吸收能力。
发明效果根据本发明的各向异性导电连接器,弹性各向异性导电膜具有特定的初始特性,因此阻止了用于连接的导电部件显著增加电阻,且可在长时间段上保持所需的导电性,即使它们被重复使用多次,或即使它们在高温环境下被重复使用。
根据本发明的用于晶片检测的各向异性导电连接器,要被支撑的部件形成于功能部件的外围边缘,该功能部件具有用于连接的导电部件于每个弹性各向异性导电膜中,且该要被支撑的部件被固定到绕结构板中各向异性导电膜安置孔的外围,因此各向异性导电连接器难于变形且易于操作,而且定位和保持及固定至作为检测目标的晶片可容易地在对晶片的电连接操作中执行。
因为结构板中各个各向异性导电膜安置孔是相应于晶片中集成电路的电极区域形成的,该电极区域中形成有待检测电极,该集成电路形成于作为检测目标的晶片上,且安置在各个各向异性导电膜安置孔中的弹性各向异性导电膜在面积上可能小,单个弹性各向异性导电膜易于形成。此外,因为面积小的弹性各向异性导电膜在弹性各向异性导电膜的平面方向上热膨胀的绝地量小,即使其受到热滞,弹性各向异性导电膜在平面方向上的热膨胀可由结构板通过使用一种材料而可靠地约束,该材料具有低线性热膨胀系数,如同形成结构板的材料。因此,可稳定地保持良好的电连接状态,即使WLBI测试执行于大面积晶片上。
根据本发明的探针元件,定位,和保持及固定至作为检测目标的晶片可容易地在对晶片的电连接操作中执行,且所需的导电性可被保持长时间,即使其被重复使用多次,或即使其在高温环境下重复使用。
根据本发明的晶片检测仪器和晶片检测方法,对作为检测目标的晶片上待检测电极的电连接是通过探针元件实现的,因此定位,和保持及固定到晶片可容易地执行,即使待检测电极的间距小。此外,所需的电气检测可稳定地长时间段执行,即使仪器被重复使用多次或在高温环境下被重复使用。
根据本发明的各向异性导电连接器,各个用于连接的导电部件之间的凸出高度差小,等级差吸收能力高,且对作为检测目标的晶片中所有待检测电极的电连接可通过小挤压力实现。
根据所制造的探针元件和晶片检测仪器,该探针元件和晶片检测仪器是通过使用按照本发明的高等级差吸收能力的各向异性导电连接器制造的,对所有待检测电极的电连接可在晶片检测中,通过小挤压力实现,该晶片具有8英寸或更大直径的大面积,且至少有5000个待检测电极。
权利要求
1.一种各向异性导电连接器,其包括弹性各向异性导电膜,其中多个用于连接的导电部件沿形成的所述膜的厚度方向延伸,其中所述弹性各向异性导电膜具有这样的初始特性,假定所述用于连接的导电部件的总的数目是Y,处于下述状态的用于连接的导电部件的电阻是R1g即Y×1g的负荷沿其厚度方向上施加到弹性各向异性导电膜上的状态,处于下述状态的用于连接的导电部件的电阻是R6g即Y×6g的负荷沿其厚度方向上施加到弹性各向异性导电膜上的状态,则电阻R1g的值低于1Ω的所述用于连接的导电部件的数目至少为总的所述用于连接的导电部件的数目的90%,电阻R6g的值低于0.1Ω的所述用于连接的导电部件的数目至少为总的所述用于连接的导电部件的数目的95%,电阻R6g的值至少为0.5Ω的所述用于连接的导电部件的数目至多为总的所述用于连接的导电部件的数目的1%。
2.一种各向异性导电连接器,其适用于对以晶片状态形成于晶片上的多个集成电路中的每个执行电气检测,其包括结构板,其中每个都在所述结构板的厚度方向延伸的多个各向异性导电膜安置孔相应于电极区域被形成,其中待检测电极被安置在所有或部分形成于所述晶片上的集成电路中,所述晶片是检测的目标,多个被安置在所述结构板中各个各向异性导电膜安置孔中的弹性各向异性导电膜,且每个都由所述各向异性导电膜安置孔周围的外围边缘支撑,其中每个所述弹性各向异性导电膜由功能部件和要被整体地支撑的部件组成,该功能部件具有多个用于连接的导电部件和将这些用于连接的导电部件彼此绝缘的绝缘部件,该用于连接的导电部件相应于作为检测目标的所述晶片上形成的所述集成电路中所述待检测电极安置,含有显示高密度的磁性的导电颗粒且在所述膜的厚度方向上延伸,该要被整体地支撑的部件形成于功能部件的外围边缘,且被固定到绕所述结构板中所述各向异性导电膜安置孔的外围边缘,并且其中所述弹性各向异性导电膜具有这样的初始特性,假定所述用于连接的导电部件的总的数目是Y,处于下述状态的用于连接的导电部件的电阻是R1g即Y×1g的负荷沿其厚度方向上施加到弹性各向异性导电膜上的状态,处于下述状态的用于连接的导电部件的电阻是R6g即Y×6g的负荷沿其厚度方向上施加到弹性各向异性导电膜上的状态,则电阻R1g的值低于1Ω的所述用于连接的导电部件的数目至少为总的所述用于连接的导电部件的数目的90%,电阻R6g的值低于0.1Ω的所述用于连接的导电部件的数目至少为总的所述用于连接的导电部件的数目的95%,电阻R6g的值至少为0.5Ω的所述用于连接的导电部件的数目至多为总的所述用于连接的导电部件的数目的1%。
3.如权利要求2所述的各向异性导电连接器,其中所述结构板的所述线性热膨胀系数最大为3×10-5/K。
4.一种用于对多个集成电路中的每个执行电气检测的探针元件,该集成电路以晶片状态形成于晶片上,其包括用于检测的电路板,在其表面上,按照相应于所述集成电路的待检测电极的图案形成有检测电极,该集成电路形成于作为检测目标的晶片上,和按照权利要求2或3所述的各向异性导电连接器,该各向异性导电连接器被安置在用于检测的电路板的表面上。
5.如权利要求4所述的探针元件,其中在所述各向异性导电连接器中的所述结构板的线性热膨胀系数最大为3×10-5/K,且组成所述用于检测的电路板的基体材料的线性热膨胀系数最大为3×10-5/K。
6.如权利要求4或5所述的探针元件,其中由绝缘薄片和多个电极结构组成的薄片状连接器被安置在所述各向异性导电连接器上,该多个电极结构的每个在通过所述绝缘薄片的厚度方向上延伸,按照对应于待检测电极图案的图案安置。
7.一种晶片检测仪器,用于对以晶片状态形成于晶片上的多个集成电路中的每个执行电气检测,其包括如权利要求4-6中的任一条所述的探针元件,其中对形成于作为检测目标的晶片上的所述集成电路的所述电连接是通过所述探针元件实现的。
8.一种晶片检测方法,其包括通过探针元件电连接形成于晶片上的多个集成电路中的每个至测试仪以执行对形成于晶片上的集成电路的电气检测,该探针元件是如权利要求4-6中任一条所述的探针元件。
全文摘要
本发明公开了一种各向异性导电连接器及其应用,通过它,可在长时间段上保持良好的导电性,即使其被重复使用多次,或在高温环境下重复使用。该各向异性导电连接器是具有弹性各向异性导电膜的各向异性导电连接器,其中形成有多个在膜厚度方向延伸的用于连接的导电部件。该弹性各向异性导电膜具有初始特性,假定用于连接的导电部件的总的数目是Y,该用于连接的导电部件的电阻是R
文档编号H01R13/24GK1675755SQ03818910
公开日2005年9月28日 申请日期2003年8月7日 优先权日2002年8月9日
发明者濑高良司, 直井雅也, 佐藤克己 申请人:Jsr株式会社
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