(57)【要約】【課題】接合端子部材の試験方法及び接合端子部材の試験装置に関し、実装基板への実搭載後の個々の接合端子部材の密着実力を直接測定することを可能にする。【解決手段】接合端子部材２を接合した電子部品１に応力発生板３を間隙をもって対向させるとともに、応力発生板３に設けた開口部を介して測定ピン５を接合端子部材２に加熱接合し、接合状態で接合端子部材２の密着強度或いは電気的特性の少なくとも一方を測定する。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品の接合端子部材の試験方法において、接合端子部材を接合した電子部品に応力発生板を間隙をもって対向させるとともに、前記応力発生板に設けた開口部を介して測定ピンを前記接合端子部材に加熱接合し、前記接合状態で前記接合端子部材の密着強度或いは電気的特性の少なくとも一方を測定することを特徴とする接合端子部材の試験方法。
【請求項２】
上記応力発生板の材料として、実際の実装基板の層構成の材料を用いたことを特徴とする請求項１記載の接合端子部材の試験方法。
【請求項３】
上記応力発生板を複数層の整列板から構成するとともに、前記応力発生板に設けた開口部を介して測定ピンを接合端子部材に加熱接合したのち、前記整列板をスライドさせた状態で前記接合端子部材の密着強度或いは電気的特性の少なくとも一方を測定することを特徴とする請求項２記載の接合端子部材の試験方法。
【請求項４】
応力発生板を吸着する吸着機構、前記応力発生板を接合端子部材を接合した電子部品に間隙をもって対向させる固定機構、前記応力発生板に設けた開口部を介して前記接合端子部材に測定ピンを加熱接合する加熱手段、前記加熱接合した測定ピンをクランプするクランプ機構とを少なくとも備えたことを特徴とする接合端子部材の試験装置。
【請求項５】
前記測定ピンを電気チェックすることによって回路試験を行う回路試験手段を備えたことを特徴とする請求項４記載の接合端子部材の試験装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は接合端子部材の試験方法及び接合端子部材の試験装置に関するものであり、特に、半導体集積回路装置等の電子部品と実装基板とを接合する際に用いるマイクロバンプの密着強度を実装状態と同等の条件で試験するための構成に特徴のある接合端子部材の試験方法及び接合端子部材の試験装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体集積回路装置の集積度の向上とともに、半導体集積回路装置を実装基板に実装する際に、Ｃ４（Ｃｏｎｔｏｌｌｅｄ  Ｃｏｌｌａｐｓｅ  Ｃｈｉｐ  Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）バンプと称するマイクロバンプが用いられている（例えば、特許文献１或いは特許文献２参照）。
【０００３】
文献としては発表されないものの、この様なマイクロバンプの密着強度を試験するために各種各様の試験方法が採用されているので、図１２及び図１３を参照して説明する。
【０００４】
図１２（ａ）参照
図１２（ａ）は、バンプ吸着式プルテストの概略的説明図であり、半導体集積回路チップ９１に設けたマイクロバンプ９２を吸着ツール９３によって直接吸着してプルテストを行う。
【０００５】
図１２（ｂ）参照
図１２（ｂ）は、バンプクランプ式プルテストの概略的説明図であり、半導体集積回路チップ９１に設けたマイクロバンプ９２をクランプツール９４によって直接クランプしてプルテストを行う。
【０００６】
図１３（ａ）参照
図１３（ａ）は、ウェハ単位プルテストの概略的説明図であり、半導体集積回路チップ９１に設けた全てのマイクロバンプ９２を実装基板９５に接合し、半導体集積回路チップ９１の裏面に接着剤９６によってテストピース９７を接着してプルテストを行う。
【０００７】
図１３（ｂ）参照
図１３（ｂ）は、バンプシェアテストの概略的説明図であり、半導体集積回路チップ９１に設けたマイクロバンプ９２をシェアツール９８によって横方向に押しつけて剪断方向の強度の測定を行う。
【０００８】
【特許文献１】
特開平０６−０４３２１０号公報
【特許文献２】
特表平１１−５０４７１２号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の方法では、実装基板への実搭載後のマイクロバンプの密着実力を直接測定できないため、初期状態のマイクロバンプの密着実力値となり、実際の実装基板への搭載ストレスによる影響が予測できず、実装後にマイクロバンプの密着力が不足した場合、後に電気不良のオープン（ｏｐｅｎ）障害が発生するといった問題を生じていた。
【００１０】
また、各ツールを用いて一個一個のマイクロバンプを試験する構成であるので、コストアップに繋がるという問題がある。
【００１１】
また、図１１（ａ）のプルテストの場合には、実装基板への実搭載後のマイクロバンプの密着実力の測定になるが、マイクロバンプ毎の密着力の測定ができないという問題がある。
【００１２】
したがって、本発明は、実装基板への実搭載後の個々のマイクロバンプの密着実力を直接測定することを可能にすることを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
図１は本発明の原理的構成の説明図であり、この図１を参照して本発明における課題を解決するための手段を説明する。
図１参照
上記の目的を達成するため、本発明は、電子部品１の接合端子部材２の試験方法において、接合端子部材２を接合した電子部品１に応力発生板３を間隙をもって対向させるとともに、応力発生板３に設けた開口部を介して測定ピン５を接合端子部材２に加熱接合し、接合状態で接合端子部材２の密着強度或いは電気的特性の少なくとも一方を測定することを特徴とする。
【００１４】
このように構成することによって、加熱接合時に応力発生板３に発生した熱膨張が測定ピン５を介して接合端子部材２、例えば、マイクロバンプに印加されるので、実際の実装時の熱膨張応力と同等のストレスが印加されることとなり、実際の実装状態における個々のマイクロバンプの密着強度或いは電気的特性の測定が可能になる。
【００１５】
特に、引張方向の応力は、加熱時に応力発生板３に発生した熱膨張が測定ピン５をクランプすることにより発生し、また、斜め方向の引張応力も同様に加熱時に熱膨張差で応力発生板３に反りが発生し、外周の測定ピン５ほど斜め方向に応力が発生し、実装基板に半田接合した状態と同じ作用を作り出すことができる。
【００１６】
この場合、応力発生板３の材料としては、実際の実装基板の層構成の材料を用いて、特に、応力発生板３を複数層の整列板４から構成することが望ましく、それによって、実際の実装基板に半田接合した状態と同じ作用を作り出すことができる。
【００１７】
また、応力発生板３を複数層の整列板４から構成した場合、応力発生板３に設けた開口部を介して測定ピン５を接合端子部材２に加熱接合したのち、整列板４をスライドさせることによって、密着強度の引張方向依存性を測定することができる。
【００１８】
また、上述の接合端子部材２の試験を行う試験装置としては、応力発生板３を吸着する吸着機構、応力発生板３を接合端子部材２を接合した電子部品１に対向させる固定機構６、応力発生板３に設けた開口部を介して接合端子部材２に測定ピン５を加熱接合する加熱手段、例えば、赤外線加熱ヒータ、加熱接合した測定ピン５をクランプするクランプ機構７とを少なくとも備えれば良い。
【００１９】
この場合、応力発生板３を複数層の整列板４から構成するとともに、整列板４をスライドさせるスライド機構を設けることによって、密着強度の引張方向依存性を測定することができる。
【００２０】
また、測定ピン５を電気チェックすることによって回路試験を行う回路試験手段を備えることが望ましく、それによって、加熱接合後における電気不良のオープ障害等の測定が可能になる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
ここで、図２乃至図８を参照して、本発明の実施の形態のマイクロバンプの試験装置を説明する。
図２参照
図２は、本発明の実施の形態に用いるマイクロバンプの試験装置の概略的構成図であり、マイクロバンプを形成した半導体集積回路チップを載置するとともに、応力発生板を固定する固定部１１を備えたワーク固定治具１０、ワーク固定治具１０を移動可能に挿通するとともにステージ６１に固定されたモータ６２で駆動される摺動軸６３、移動してきたワーク固定治具１０を加熱する赤外線ヒータ６６を備えた加熱ボックス６５及び温度制御装置６７を収容する熱処理チャンバー６４、応力発生板トレイ７１に載置した応力発生板を吸着してワーク固定治具１０まで搬送する吸着ヘッド７２、マイクロバンプに加熱接合した測定ピンをクランプするクランプヘッド、即ち、ツイーザ７３、ツイーザ７３によりマイクロバンプをクランプして密着強度を測定するロードセル７４、及び、測定ピンの挿入作業或いはクランプ作業を監視する顕微鏡７５とからなる。
【００２２】
図３参照
図３はワーク固定治具１０の三面図であり、このワーク固定治具１０は、ベース２０、ベース２０の両側に設けられる一対の補強板３０、ベース２０上に設けられて半導体集積回路チップを収容する凹部を構成するととも、半導体集積回路チップと間隙を介して応力発生板を載置するＬ状の固定用板４０、つまみネジ１２によってネジ止めして応力発生板を挟持固定する位置決めプレート５０から構成され、Ｌ状の固定用板４０は補強板３０を挿通する固定ネジ１３によって水平方向の横側から押圧される。
【００２３】
図４参照
図４は、ベース２０の三面図であり、ベース部２１、ネジ挿通部２２を介して対向する一対のＬ状部２３から構成され、このベース部２１には補強板３０を固定するためのサラ小ネジを挿通する４つのネジ穴２４から構成される。
【００２４】
図５参照
図５は、補強板３０の上面図及び側面図であり、ベース部３１、固定ネジ１３を挿通するための挿通穴３２、ベース２０にサラ小ネジで螺合・固定するための一対のネジ穴３３、つまみネジ１２と螺合するネジ穴３４から構成される。
【００２５】
図６参照
図６は、固定用板４０の上面図及び側面図であり、ベース部４１と、ベース部４１の一端に設けられた突起部４２から構成される。
この固定用板４０を２個用いて突起部４２が外側になるように対向させて、ベース部４１同士の対向部に形成される凹部に半導体集積回路チップを収容し、その段差上部に応力発生板を載置することになる。
【００２６】
図７及び図８参照
図７は位置決めプレート５０の三面図であり、ベース部５１の中央部に凹部５２が設けられており、この凹部５２に半導体集積回路チップに設けたマイクロバンクと対応するピン挿通孔５３が設けられており、このピン挿通孔５３は図８に示すように、測定ピンとほぼ同じ径で挿通する挿通部５５と測定ピンを挿入するためのテーパ部５４とから構成されている。
【００２７】
また、この位置決めプレート５０の両側にはつまみネジ１２を挿通するための切り欠き部５６が設けられており、この切り欠き部５６を介してつまみネジ１２を補強板３０に設けたネジ穴３４に螺合させることによって、固定用板４０上に載置した応力発生板を挟持・固定する。
【００２８】
したがって、図２において概念的に示したワーク固定治具１０の固定部１１は、位置決めプレート５０、固定用板４０、補強板３０、及び、つまみネジ１２ととからなる挟持・固定部と、ベース２０、補強板３０、固定用板４０、及び、固定ネジ１３とからなる横方向押圧部によって構成されることになる。
【００２９】
以上のマイクロバンプの試験装置の具体的構成を前提として、以下において本発明の第１の実施の形態のマイクロバンプの密着強度の試験方法を説明するが、図示を簡単にするために固定部等については図２に示した概念的構成とし、説明においては図３乃至図８に示した符号を用いる。
図９（ａ）参照
まず、一対の固定用板４０を対向させて形成した凹部にマイクロバンプ１５を形成した半導体集積回路チップ１４を収容する。
【００３０】
図９（ｂ）参照
次いで、吸着ヘッド７２を用いて複数の整列板８１〜８５からなる応力発生板８０を一対の固定用板４０の突起部４２の間に形成された凹部に順次載置する。
【００３１】
この時、複数の整列板８１〜８５からなる応力発生板８０は、実際に用いる実装基板と同様の構成になるように、例えば、第１層目の整列板８１はエポキシ樹脂で構成し、第２層目の整列板８２は電源ラインに相当するＣｕ材で構成し、第３層目の整列板８３はエポキシ樹脂で構成し、第４層目の整列板８４はＧＮＤラインに相当するＣｕ材で構成し、第５層目の整列板８５はエポキシ樹脂で構成し、各整列板８１〜８５にはマイクロバンプ１５に対応するピン挿入孔８６が設けられている。
【００３２】
図９（ｃ）参照
次いで、位置決めプレート５０を被せたのち、固定ネジ１３を回転させることによって固定用板４０を移動させて応力発生板８０を横方向から押圧して端部を整列させるともに、つまみネジ１２で締めつけることによって応力発生板８０を挟持・固定する。
【００３３】
図１０（ｄ）参照
次いで、位置決めプレート５０に設けたピン挿通孔５３を介して測定ピン１６を各整列板８１〜８５に設けたピン挿入孔８６に挿入してマイクロバンプ１５に当接させる。
【００３４】
図１０（ｅ）参照
次いで、ワーク固定治具１０を加熱ボックス６５中に搬送して、赤外線ヒータ６６によって加熱することによって、マイクロバンプ１５と測定ピン１６とを接合させる。
【００３５】
この時、応力発生板８０を構成する各整列板８１〜８５は構成材料の有する熱膨張係数に応じて膨張するので、実際の実装時と同じ応力印加状態を実現することができ、外周の測定ピン１６ほど斜め方向に応力が印加されることになる。
【００３６】
図１０（ｆ）参照
次いで、ワーク固定治具１０を加熱ボックス６５から取り出した後、室温において各測定ピン１６をツイーザ７３によってクランプすることによって密着強度を測定する。
なお、室温まで降温する段階で、斜め方向に応力が印加され外周の測定ピン１６には、応力発生板８０を構成する各整列板８１〜８５は構成材料の有する熱膨張係数に応じて発生する熱収縮によって逆宝方向の応力が印加されることになる。
【００３７】
この様に、本発明の第１の実施の形態においては、応力発生板８０を用い、応力発生板８０に設けたピン挿入孔８６を介して測定ピン１６をマイクロバンプ１５に接合しているので、実際の実装時とほぼ同様の応力をマイクロバンプ１５に印加することができ、精度の高い密着強度の試験が可能になる。
【００３８】
次に、図１１を参照して、本発明の第２の実施の形態のマイクロバンプの密着強度の試験方法を説明する。
図１１（ａ）参照
まず、上記の第１の実施の形態と同様に測定ピン１６をマイクロバンプ１５に加熱接合する。
【００３９】
図１１（ｂ）参照
次いで、具体的構成の図示は省略するものの、固定用板４０の突起部４２の対向面側に設けたスライド部材８７を横方向に移動させることによって、応力発生板８０を構成する整列板８１〜８５を段階的にスライドさせて、全ての測定ピン１６に斜め方向の応力を印加する。
【００４０】
図１１（ｃ）参照
次いで、各測定ピン１６をツイーザ７３によって各測定ピン１６の主軸方向にクランプすることによって密着強度を測定する。
【００４１】
このように、本発明の第２の実施の形態においては、応力発生板８０を構成する整列板８１〜８５を意図的にスライドさせているので、密着強度の引張方向依存性を測定することが可能になる。
【００４２】
以上、本発明の各実施の形態を説明したが、本発明は各実施の形態に記載した構成及び条件に限られるものではなく、各種の変更が可能である。
例えば、図３乃至図８に示したワーク固定治具の構成は単なる一例であり、この様な構成に限られるものではなく、応力発生板を挟持・固定できる構成であれば良い。
【００４３】
また、上記の各実施の形態において示した応力発生板８０の構成は単なる一例であり、実際に用いる実装基板の構成に応じた層構造、材料、及び、層数を採用すれば良い。
【００４４】
また、上記の各実施の形態においては、測定ピン１６を用いてマイクロバンプ１５の密着強度を試験測定しているが、密着強度の試験測定に限られるものではない。
即ち、各測定ピン１６に対して電気的測定端子を当接して、各マイクロバンプ１５のオープン状態を測定することも可能である。
【００４５】
さらに、各測定ピン１６に対応するマトリクス状の接続部を有するテストボードを用いて、各測定ピン１６を介して半導体集積回路チップ１４の回路試験を行っても良いものである。
【００４６】
また、上記の各実施の形態においては、加熱接合工程において赤外線ヒータを用いているが、赤外線ヒータに限られるものではなく、フラッシュランプや、抵抗加熱等の他の加熱手段を用いても良いものである。
【００４７】
また、上記の各実施の形態においては、マイクロバンプの試験を対象としているが、本発明はマイクロバンプの試験に限られるものではなく、ウェハプロセスで形成される導電性ピラー等の他の接合端子部材の試験にも適用されるものである。
【００４８】
また、上記の各実施の形態においては、半導体集積回路チップを対象にしているが、本発明は半導体集積回路チップに限られるものではなく、光半導体装置、強誘電体光デバイス等の他の電子部品に設けた接合端子部材の試験にも適用されるものである。
【００４９】
ここで、再び図１を参照して、改めて本発明の詳細な特徴を説明する。
再び、図１参照
（付記１）  電子部品１の接合端子部材の試験方法において、接合端子部材２を接合した電子部品１に応力発生板３を間隙をもって対向させるとともに、前記応力発生板３に設けた開口部を介して測定ピン５を前記接合端子部材２に加熱接合し、前記接合状態で前記接合端子部材２の密着強度或いは電気的特性の少なくとも一方を測定することを特徴とする接合端子部材の試験方法。
（付記２）  上記接合端子部材２が、マイクロバンプであることを特徴とする付記１記載の接合端子部材の試験方法。
（付記３）  上記応力発生板３の材料として、実際の実装基板の層構成の材料を用いたことを特徴とする付記１または２に記載の接合端子部材の試験方法。
（付記４）  上記応力発生板３を複数層の整列板４から構成するとともに、前記応力発生板３に設けた開口部を介して測定ピン５を接合端子部材２に加熱接合したのち、前記整列板４をスライドさせた状態で前記接合端子部材２の密着強度或いは電気的特性の少なくとも一方を測定することを特徴とする付記３記載の接合端子部材の試験方法。
（付記５）  応力発生板３を吸着する吸着機構、前記応力発生板３を接合端子部材２を接合した電子部品１に対向させる固定機構６、前記応力発生板３に設けた開口部を介して前記接合端子部材２に測定ピン５を加熱接合する加熱手段、前記加熱接合した測定ピン５をクランプするクランプ機構７とを少なくとも備えたことを特徴とする接合端子部材の試験装置。
（付記６）  上記応力発生板３を複数層の整列板４から構成するとともに、前記整列板４をスライドさせるスライド機構を設けたことを特徴とする付記５記載の接合端子部材の試験方法。
（付記７）  前記測定ピン５を電気チェックすることによって回路試験を行う回路試験手段を備えたことを特徴とする付記５または６に記載の接合端子部材の試験装置。
【００５０】
【発明の効果】
本発明によれば、応力発生板によって、Ｃ４バンプ等のマイクロバンプを実装基板に接合せずに実際の実装基板と同様な熱膨張応力を与えることが可能となり、それによって、実装基板への実搭載後の個々のマイクロバンプの密着実力を直接測定することが可能となり、ひいては、半導体集積回路チップを実装した実装基板を備えた電子機器の信頼性の向上に寄与するところが大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理的構成の説明図である。
【図２】本発明の実施の形態に用いるマイクロバンプの試験装置の概略的構成図である。
【図３】ワーク固定治具の三面図である。
【図４】ベースの三面である。
【図５】補強板の上面図及び側面図である。
【図６】固定用板の上面図及び側面図である。
【図７】位置決めプレートの三面図である。
【図８】位置決めプレートの凹部の断面図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態のマイクロバンプの密着強度の試験方法の途中までの説明図である。
【図１０】本発明の第１の実施の形態のマイクロバンプの密着強度の試験方法の図９以降の説明図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態のマイクロバンプの密着強度の試験方法の説明図である。
【図１２】従来のマイクロバンプの密着強度の試験方法の説明図である。
【図１３】従来のマイクロバンプの密着強度の他の試験方法の説明図である。
【符号の説明】
１  電子部品
２  接合端子部材
３  応力発生板
４  整列板
５  測定ピン
６  固定機構
７  クランプ機構
１０  ワーク固定治具
１１  固定部
１２  つまみネジ
１３  固定ネジ
１４  半導体集積回路チップ
１５  マイクロバンプ
１６  測定ピン
２０  ベース
２１  ベース部
２２  ネジ挿通部
２３  Ｌ状部
２４  ネジ穴
３０  補強板
３１  ベース部
３２  挿通穴
３３  ネジ穴
３４  ネジ穴
４０  固定用板
４１  ベース部
４２  突起部
５０  位置決めプレート
５１  ベース部
５２  凹部
５３  ピン挿通孔
５４  テーパ部
５５  挿通部
５６  切り欠き部
６１  ステージ
６２  モータ
６３  摺動軸
６４  熱処理チャンバー
６５  加熱ボックス
６６  赤外線ヒータ
６７  温度制御装置
７１  応力発生板トレイ
７２  吸着ヘッド
７３  ツイーザ
７４  ロードセル
７５  顕微鏡
８０  応力発生板
８１〜８５  整列板
８６  ピン挿入孔
８７  スライド部材
９１  半導体集積回路チップ
９２  マイクロバンプ
９３  吸着ツール
９４  クランプツール
９５  実装基板
９６  接着剤
９７  テストピース
９８  シェアツール
【図１】
2004296566.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2004296566.tif 000013
【図１２】
2004296566.tif 000014
【図１３】
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