(57)【要約】【課題】  半導体のウエハを検査するときに、該ウエハや導通計測器などの電極端子に負荷加重による損傷を与えずに、良好な導通を得る異方性導電シートである。【解決手段】  発泡フッ素ゴムなどの電気絶縁性多孔質シート２の厚み方向に穿孔された複数の貫通孔３の内壁に、連続気泡構造を有するフッ素ゴムやテトラフルオロエチレン−プロピレン共重合ゴムを発泡させ電子線架橋したものなどの多孔質樹脂の層が設けられ、該多孔質樹脂の骨格表面に金属が被覆されていることを特徴とする異方性導電シート１である。また、多孔質樹脂には、特に好ましい。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気絶縁性多孔質樹脂シートの厚み方向に穿孔された複数の貫通孔の内壁に、連続気泡構造を有する多孔質樹脂の層が設けられ、該多孔質樹脂の層の骨格表面に金属が被覆されていることを特徴とする異方性導電シート。
【請求項２】
前記電気絶縁性多孔質樹脂シートが、フッ素ゴムを発泡させて得られるものである請求項１に記載の異方性導電シート。
【請求項３】
前記多孔質樹脂の層は、相分離法により形成されている請求項１又は２に記載の異方性導電シート。
【請求項４】
前記多孔質樹脂の層が、フッ素ゴムである請求項１乃至３のいずれかに記載の異方性導電シート。
【請求項５】
前記多孔質樹脂の層が、テトラフルオロエチレン−プロピレン共重合ゴムであり、且つ放射線照射が施されているものである、請求項１乃至３のいずれかに記載の異方性導電シート。
【請求項６】
前記被覆される金属が、金、銀、及び銅からなる群より選ばれる少なくとも一種を含む請求項１乃至５のいずれかに記載の異方性導電シート。
【請求項７】
前記被覆される金属が、ニッケル、ニッケル合金、貴金属及び貴金属の合金の１種以上からなる補助層を有する請求項６に記載の異方性導電シート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば半導体ウエハ等の検査に使用する異方性導電シートに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハをウエハの状態で仕様通りに形成されているか判断する検査手段において、異方性導電シートが使用されている。この検査手段では、ウエハの回路に導通するための電極が、ウエハ上に形成される多数のチップごとに形成されているため、非常に密集しており、検査機器の電極と該チップの電極が他の電極と短絡せずに検査することが必要となるが、異方性導電シートを検査機器とウエハの間に挟み込むことで他の電極と短絡せずに検査することができる。
そして、異方性導電シートは、検査ごとに取り替えるのではなく、繰り返し使用するため、耐久性が要求される。また、検査は、チップの不良を促進させて行うために、１５０℃〜２００℃と言った高温雰囲気で実施されることから、耐熱性が要求される。
【０００３】
以上の要求の他に、検査の対象となるウエハが、０．２ｍｍ程度の凹凸を有する場合があり、このような凹凸に対して、異方性導電シートが弾力性をもって凹凸に対応する必要がある。また、こうした異方性導電シートに対する要求特性は、その対応手段として、シートを形成する絶縁性樹脂の特性による解決をされてきている。その例として連通気孔の多孔質材料を用い、その気孔部分にエラストマーを含ませる例がある（特許文献１参照）。
この場合、樹脂の耐熱性、弾力性を有効利用した手段と考えられる。
【０００４】
このような対応方法の他に、ウエハに用いられる電極がアルミニウムであるものがおおく、その表面に露出する部分が、酸化膜に覆われやすく、該酸化膜を破壊して通電させる試みもある（特許文献２参照）。その手段は、異方性導電シートの膜厚方向に開けられた開口部の導電体がシート面から突起している構造をとっており、該突起が対向する電極の酸化膜を破壊し、導通を良くしようとするものである。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１４９７２２号公報（請求項１、０００５−０００６）
【特許文献２】特開２００３−５９６１１号公報（請求項１，０００７−００１０）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１は、樹脂の耐熱性、弾力性を有効利用した手段であるものの、特許文献１のエラストマーではアウトガスが多く、被検体である電気機器における電気的接点の導通不良を生じさせる恐れがある。本発明は、前記の特許文献１の問題点を解決でき、計測対象のウエハや、計測器の電極端子に負荷加重による損傷を与えずに検査をすることができる、良好な導通を有し、かつ耐久性を向上させた異方性導電シートを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、電気絶縁性多孔質シートの厚み方向に穿孔された複数の貫通孔の内壁に、連続気泡構造を有する多孔質樹脂の層が設けられ、該多孔質樹脂の骨格部に金属が被覆されていることを特徴とする異方性導電シートである。このような構成を取ることにより、多孔質樹脂の連続気泡構造の内部まで、金属が被覆されるため、シート面に露出する金属の領域が広く、かつ、シートを貫通して接続する、回路の導体部分の断面積を大きく取ることができる。そして、繰り返し使用される際の、加圧除圧の繰り返しに対し、十分な耐久性を有し、かつ均一な導通性を確保できるものである。
【０００８】
前記絶縁性多孔質樹脂シートが、フッ素ゴムを発泡させて得られるものであると好ましい。
また、多孔質樹脂の層は、相分離法により形成されているのが好ましく、これにより連続気泡構造を有する層を得ることができる。もちろん他の手段による層の形成でも構わない。
【０００９】
特に、前記多孔質構造を有する材料が、フッ素ゴムであると、１８０℃での連続使用に耐えるほどの耐熱性を有すること、耐久性が優れていることに加え、アウトガスが低く、被検体である電気機器における電気的接点の導通不良を解消される。
【００１０】
フッ素ゴムの中でも、テトラフルオロエチレン−プロピレン共重合ゴムを用い、且つ電子線照射が施されているものであると、架橋構造を形成でき、好ましい層を得ることができる。
【００１１】
前記被覆される金属が、金、銀、及び銅からなる群より選ばれる少なくとも一種を含むのが好ましく、単体、合金、複合体のどの形態で存在しても良い。
前記被覆される金属が、ニッケル、ニッケル合金、貴金属及び貴金属の合金の１種以上からなる補助層を有する場合も、好ましく使用できる。貴金属としては金、銀、白金等が好ましく使用でき、貴金属の合金はこれら貴金属同士の合金、貴金属とニッケル、カドミウム等が使用できる。このように、導電性が良いかまたは酸化しにくい金属、もしくはその両方の特性を有する金属を補助層として金属層を複層化することも好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明になる異方性導電シートは、軽負荷でも安定して導通可能であり、長期の繰り返し使用に耐えるものであり、半導体ウエハの検査等に最適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明になる、異方性導電シートの一例を拡大し、貫通孔部分を横切るように切った状態の模式図を図１に示す。異方性導電シート１の表面には、電気絶縁性多孔質シート２に穿孔された貫通孔３が有り、金属が被覆された多孔質樹脂４の層が貫通孔３の内壁を取り巻いて、その端面が露出する。この露出部分は、シートの表面と裏面にそれぞれ露出しており、半導体ウエハの電極位置及び検査機器に接続する検査電極にそれぞれ対向する。
【００１４】
ここで使用する電気絶縁性多孔質シート２は、発泡体樹脂（含む発泡ゴム）を使用するのが良い。より好ましくは、耐熱性があり、繰り返し使用による加圧除圧を繰り返す状態での耐久性が良い発泡フッ素ゴムを用いるとよい。
【００１５】
その製造方法の例を、図２に示す。電気絶縁性多孔質シートを用意し、これに貫通孔を形成する。貫通孔の穿孔には、貫通孔部分が変形やへたり等を引き起こさない手段が好ましい。その具体的手段としては、ドリルやパンチによる機械的穿孔方法でも、シンクロトロン放射光やレーザー光によるアブレージョンを利用する方法でも良い。穿孔された状態を図２（ａ）に示す。電気絶縁性多孔質シート２に貫通孔３が形成されている。
【００１６】
この電気絶縁性多孔質シート２の表面に、相分離法により多孔質樹脂５を被覆するのが好ましい。相分離法とは、多孔質膜を製造する方法で、ポリマーを良溶媒に溶解させ（例えばアフラスフッ素ゴムの場合はＴＨＦ）、非溶媒に接触させると良溶媒と非溶媒の交換が起こり、良溶媒濃度が低下し、非溶媒濃度が上昇するに従って、相分離し、直径数十ｎｍの一次微粒子が発生し、その後、この粒子が直径数百ｎｍ〜数μｍの二次粒子に成長し、最終的に二次粒子の隙間が孔となる。
もちろん相分離法でなくとも、連続気泡構造を有する多孔質樹脂５が貫通孔３を含め、電気絶縁性多孔質シート２に被覆できれば、例えば、微孔形成材抽出法等どんな方法でも構わないが、本発明においては、相分離法を用いるのが好ましい。
図２（ｂ）は、電気絶縁性多孔質シート２の表面に多孔質樹脂５が被覆できた状態を示す。多孔質樹脂５の被覆は、電気絶縁性多孔質シート２の表裏と貫通孔３の内部にわたって均一に被覆されるのが好ましい。
【００１７】
多孔質樹脂の層は、電気絶縁性多孔質シート２で用いる樹脂と同等の耐熱性、耐久性を有する樹脂を、低温でガス化できる溶媒に溶解し、溶液状としたのち、この中に電気絶縁性多孔質シート２を通してから乾燥させることにより得ることができる。
特に相分離法を用いることにより、多孔質樹脂５が連続気泡構造を形成するので、後工程の金属を被覆させる工程が容易になる。好ましくは、フッ素ゴムを用いると、電気絶縁性多孔質シートを形成する樹脂とのなじみが良く、好ましい。
特に、フッ素ゴムの中でも、テトラフルオロエチレン−プロピレン共重合ゴムを用い、これを発泡させた後、放射線照射により架橋させたものは、耐熱性、耐久性が良く好ましい。放射線照射の手段としては電子線、ガンマ線、Ｘ線等があるが、多孔質樹脂を架橋するのに適当なエネルギーの強さ及び取り扱いが容易である点から電子線照射が好ましい。
【００１８】
図２（ｃ）は、被覆された多孔質樹脂５に無電解めっき等で骨格部に金属を被覆させ、電気絶縁性多孔質シート２の貫通孔３を含む表面全てを、骨格部に金属が被覆された多孔性樹脂４の層で被覆した状態を示す。
ここで使用する金属は、導電性の良い金属が好ましく、金、銀及び銅から選ばれる１種以上であるとより好ましい。そして、被覆させる金属は、単体、合金及び複合体のどの形態でも構わない。さらには複層構造にして表層側にニッケル、ニッケル合金、貴金属類及び貴金属類の合金の１種以上を補助層として被覆させておくのが好ましい。これらの補助層は、被覆させる前記金属に比べ、耐酸化性もしくは導電性に優れたものがよく、両方の性質が優れる金属であるのがより好ましい。
【００１９】
金属が被覆された多孔質樹脂４で覆われた電気絶縁性樹脂シート２の表裏を削り取ることにより、図２（ｄ）に示す異方性導電シートが得られる。図２（ｄ）を斜め上方から見たものが図１である。
こうして得られる本発明になる異方性導電シートは、基材に電気絶縁性多孔質シートを用い、その穿孔部に連続気泡構造を有する多孔質樹脂の層を設けてあり、該連続気泡構造の内部にまで被覆された金属層があるため、繰り返しの荷重負荷に対して、弾性回復力に優れる。また、金属層が、連続気泡構造の骨格部に被覆されているため、金属部分でも固形状にならず、弾力性を有する。そして、金属層が、シートから剥がれ落ちること無く、かつ繰り返し荷重による変形も起こりにくい。また、穿孔部に作製された多孔質樹脂の骨格全体に金属が被覆されるため、シートの表裏からは、あたかも金属の層のように観察でき、すなわち上下に位置する電極端子との接触面積を大きくとることができる。
以上の内容から、本発明になる異方性導電シートは長寿命であり、導通性への信頼度も大きい。
【実施例】
【００２０】
以下に本発明の実施例を示すが、本発明は以下の実施例により限定されるものでもない。
（実施例）
（電気絶縁性多孔質シートの作製）
フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ダイキン工業（株）製、商品名；ダイエルＧ７０１）１００重量部にアゾジカルボアミド（ＡＤＣＡ）系発泡剤（三協化成（株）製、商品名；セルマイクＣＡＰ２５０）を２重量部、発泡核剤としてクレー（白石カルシウム（株）製、商品名；バーゲス＃３０）を２０重量部、架橋助剤として高純度マグネシア（協和化学工業（株）製、商品名；キョーワマグＭＡ−１５０）１．５重量部、市販の水酸化カルシウムを２重量部加えて混合し、ロールで混練したのち、１ｍｍ厚さのプリフォームシートにした。このプリフォームシートを、２ｍｍ深さのシート金型中に入れ、１６５℃で２０分加熱し、シート状の発泡体を得た。この発泡体シートは、平均気孔径が５０μｍで、気孔率が４０％であった。
【００２１】
（シートの穿孔と多孔質樹脂の形成）
前記発泡体シートに、マイクロドリルを用いて直径２００μｍの貫通孔を穿孔した。貫通孔は孔の中心間距離が１ｍｍとなるように設定した。
別に、テトラフルオロエチレン−プロピレン共重合ゴム（旭硝子（株）製、商品名；アフラス１５０Ｃ）をテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）で溶解し、５重量％濃度とした溶液を用意した。この溶液に穿孔された前記発泡体シートを浸漬し、貫通孔部分の中まで溶液を浸透させたのち取り出し、温度２５℃、湿度９５％ＲＨの雰囲気下で乾燥し、ＴＨＦを蒸発させた。乾燥後、光学顕微鏡で観察したところ、シートに穿孔された貫通孔の内壁に、厚さ約３０μｍの多孔質樹脂が観察された。この多孔質樹脂の気孔径は約１〜２μｍであり、内部まで連続した孔になっていた。
この多孔質樹脂を１００ｋＧｙの電子線で照射し、架橋した。
【００２２】
（金属の浸透と異方性導電シートの形成）
得られた、表層に多孔質樹脂が形成された発泡体シートを、無電解めっきにより銅めっきした。その工程は、日鉱メタルプレーティング社製ＣＲ−３０２３でプレディップしたのち、触媒に同社製ＣＰ−３３１６を用い、めっき促進剤として同社製ＮＲ−２Ａ及びＮＲ−２Ｂを用い、同社製ＮＫＭ５５４で無電解銅めっきした。
その後、前記銅めっきの上に無電解ニッケルめっきにより、ニッケルめっきを施した。その工程は、日鉱メタルプレーティング社製ラピッドクリーンＰ−５を用いてアルカリ浸漬脱脂をしたのち、水洗してから塩酸により酸洗浄をし、その後同社製ＮＫＭ７Ｎによる無電解めっきした。
【００２３】
前記ニッケルめっきの表面に金の置換めっきを施した。その工程は、日本エレクトロプレイティング・エンジニヤース株式会社（ＥＥＪＡ）社製酸性クリーナー、ミクロファイブ７２で洗浄したのち、水洗してから塩酸で酸活性を行い、同社製レクトロレスＡｕ１１００にて金の置換めっきを完了した。メッキ部を集束イオンビーム加工装置（ＦＩＢ）で観察すると、銅メッキ厚は０．５μｍ、ニッケルメッキの厚みは２０ｎｍ、金メッキの厚みは３０ｎｍであった。
以上の操作で得られた、金属が浸透した多孔質樹脂が形成された表層を有する発泡体シートの両面をスライスして、多孔質樹脂及び発泡体シートの緻密化された表層部を除去することにより、均一に発泡している発泡体シートを厚さ１ｍｍにして採取した。この発泡体シートは、１ｍｍ間隔で貫通孔が開けられ、該貫通孔には厚さ約３０μｍの多孔質樹脂層があり、該樹脂層は金めっきが施され、該金めっきは該樹脂層の骨格部の表面に被覆されていた。
できた製品を、異方性導電シートに用いた。
【００２４】
（比較例）
（多孔質樹脂層のない異方性導電シート）
実施例で使用した穿孔され貫通孔を有する発泡体シートと同じものを用意した。この発泡体シートに直接無電解めっきによる金属層を形成した。その工程は、実施例で用いた無電解銅めっき、無電解ニッケルめっき及び金の置換めっきと同じ操作により複層の金属層を形成した。その後、発泡体シートの両面をスライスして均一に発泡している１ｍｍ厚みの発泡体シートとした。その表面には、貫通孔が中心距離１ｍｍ間隔で穿孔されており、該貫通孔の内壁には、複層の金属めっきが均一に施され、内面が金でその外周を銅が取り巻いた構造となっていた。できた製品を異方性導電シートとした。
【００２５】
（異方性導電シートの評価）
実施例と比較例で得た異方性導電シートについて導電性調査をした。
調査に用いた装置を図３の説明図を用いて説明する。重量計１０の上に電気絶縁層１１を介して導電性板１２を設置してある。導電性板１２は金若しくは表層を金めっきしたものを用いる。導電性板１２の上に、計測する異方性導電シート１３を置き、その上部に動作方向１５で示す方向に動作できるプローブ１４を設置する。このプローブ１４は、銅若しくは銅に金めっきしたものを使用するとよい。本実施例では直径０．５ｍｍの銅棒を用いている。そして、このプローブ１４と導電性板１２の間を電気接続し、その間に定電流電源１６を用いて電流を流す。別にプローブ１４と導電性板１２の間を電気接続し、その間に電圧計１７を含めた回路を用意する。
【００２６】
上記装置に置かれた異方性導電性シート１３上の、貫通孔のうちの一つのみをプローブ１４が覆うように降ろし、加圧した。加圧量は、重量計１０で計測し、加圧量に対する接触抵抗の大きさを調べた。接触抵抗が、期待値である１００ｍΩ以下となる加重は、実施例のシートでは１．０ＭＰａ、比較例のシートでは４．２ＭＰａ必要であった。通常、異方性導電シートに用いる荷重は５ＭＰａ程度であるため、２つの試料とも仕様値は満足する。
【００２７】
これらのシートに、前記の通常使用加重５ＭＰａを３０秒間隔で１０万回繰り返し負荷したのち、再度図３に示す装置で接触抵抗値を調べた。期待値である１００ｍΩ以下となる加重は、実施例のシートで１．９ＭＰａ、比較例のシートでは５．０ＭＰａとなった。両シート共に１０万回の繰り返し負荷後であっても期待値以下に推移した。
しかし、荷重の負荷前後における変化は、両シート共に荷重が大きくなり、特に比較例のシートでは初期から大きい負荷が必要であり、繰り返し荷重後の荷重は通常使用荷重の限界近くになる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一例を示す拡大断面模式図である。
【図２】本発明の一例を製造する工程の解説図である。（ａ）は貫通孔が形成された状態、（ｂ）は表面に多孔質樹脂が被覆された状態、（ｃ）は多孔質樹脂に金属が浸透された状態、（ｄ）は表面と裏面を除去し、異方性導電シートとした状態を示す。
【図３】本発明に用いた導通試験の説明図である。
【符号の説明】
【００２９】
１．異方性導電シート
２．電気絶縁性多孔質シート
３．貫通孔
４．金属が被覆された多孔質樹脂
５．多孔質樹脂
１０．重量計
１１．電気絶縁層
１２．導電性板
１３．異方性導電シート
１４．プローブ
１５．動作方向
１６．定電流電源
１７．電圧計
【図１】
2005294131.tif 000003
【図２】
2005294131.tif 000004
【図３】
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