(57)【要約】【課題】  回路にフェイスダウン状態で接合している平板状ＩＣチップの接合強度を非破壊で試験する装置と試験方法を提供する。【解決手段】  本ＩＣチップの接合強度試験装置は、回路基板５の端子２１，２２にフェイスダウン状態で接合している平板状ＩＣチップ３の接合強度を試験する装置であって、ＩＣチップ３の前記接合面とは反対側の平坦面３ｂ部分を吸着する吸着盤６と、該吸着盤と真空ポンプ間を接続するチューブ状体８と、該チューブ状体８を把持して試験装置１０の１のチャックに固定する機構部９を備えることを特徴とし、本試験方法は、上記試験装置を使用し、チューブ状体８を把持して固定する機構部９により１のチャックに固定し、他の１のチャックに回路基板５を固定し、ＩＣチップ３に吸着盤６を吸着させた状態でチューブ状体を介してＩＣチップ３を前記回路基板５から引き剥がすことを特徴とする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路基板の端子にフェイスダウン状態で接合している平板状ＩＣチップの接合強度を試験する装置であって、ＩＣチップの前記接合面とは反対側の平坦面部分を吸着する吸着盤と、該吸着盤と真空ポンプ間を接続するチューブ状体と、該チューブ状体を試験装置の１のチャックに固定する機構部を備えることを特徴とするＩＣチップの接合強度試験装置。
【請求項２】
前記チューブ状体の内径が、０．３ｍｍ〜１．０ｍｍであることを特徴とする請求項１記載のＩＣチップの接合強度試験装置。
【請求項３】
チューブ状体がプラスチック管または金属管であることを特徴とする請求項１または請求項２記載のＩＣチップの接合強度試験装置。
【請求項４】
平板状ＩＣチップが非接触ＩＣタグのアンテナに装着されたものであることを特徴とする請求項１記載のＩＣチップの接合強度試験装置。
【請求項５】
回路基板の端子にフェイスダウン状態で接合している平板状ＩＣチップの接合強度を試験する方法であって、回路基板の端子に接合したＩＣチップの前記接合面とは反対側の平坦面部分に吸着盤を固定し、該吸着盤をチューブ状体により真空ポンプに接続して真空吸引した後、該チューブ状体を試験装置の１のチャックに固定し、試験装置の他の１のチャックに回路基板を固定し、前記平板状ＩＣチップに吸着盤を吸着させた状態で前記チューブ状体を引張して、ＩＣチップを前記回路基板の端子から剥離する際の強度を求めることを特徴とするＩＣチップの接合強度試験方法。
【請求項６】
前記チューブ状体の内径を、０．３ｍｍ〜１．０ｍｍとすることを特徴とする請求項５記載のＩＣチップの接合強度試験方法。
【請求項７】
チューブ状体としてプラスチック管または金属管を使用することを特徴とする請求項５または請求項６記載のＩＣチップの接合強度試験方法。
【請求項８】
平板状ＩＣチップが非接触ＩＣタグのアンテナに装着されたものであることを特徴とする請求項５記載のＩＣチップの接合強度試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＣチップの接合強度試験装置及び接合強度試験方法に関する。詳しくは、回路基板の端子にフェイスダウン状態で接合している平板状ＩＣチップの接合強度をＩＣチップを破壊することなく試験する試験装置と試験方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
試験対象物が微少であって試験機で把持（チャック）する部分が得られない場合は、剥離強度や引っ張り強度の試験が困難になる場合がある。特に最近、ＩＣチップ（半導体集積回路）を回路基板に実装した物品が日常生活でも多用されるようになってきているが、これら物品のＩＣチップ接合強度が弱くては実用に耐えないので、チップ接合強度を試験する機会が増え、簡単な試験方法で確認する必要性が高くなってきている。
【０００３】
ＩＣチップは近年ますます微少化しているので、回路基板の端子等にフェイスダウン状態で接合（フリップチップ実装）している場合は、特に試験を行うことが困難になる。
ＩＣチップは、シリコンチップの片側面に集積した回路が形成され、当該回路から外部回路に接続するパッドまたはバンプが同じ表面（フェイス）側に形成され、フェイスダウン状態で実装の場合は当該フェイス面が、回路基板の端子に接合されている。一方、シリコンチップの集積回路面とは反対側面は、平滑な面にされていて、チャッキング箇所が得られないのが通常である。
【０００４】
ＩＣチップ３を外部回路の端子等にフェイスダウン状態で接合する場合は、図６のように、端子２１，２２にパッドまたはバンプ３１，３２が接触する状態にして固定し、周囲を封止剤７で樹脂封止して固定することが行なわれる。これとは別に、パッドまたはバンプ３１，３２と端子２１，２２間に、液状の異方導電性接着剤を塗布して接続したり熱溶融性の異方導電性接着シートを挟んで熱圧をかけて接続する場合もある。
【０００５】
このように実装されたＩＣチップ３を試験するためには、特許文献１が記載するように、ＩＣチップ３の表面に接着剤によるポール（凸状突起）を設けて、これにジグをあて、側面から押圧して剥離強度を試験する場合がある。しかし、このような試験方法では、ジグを当てる場所（高さ）で測定値が変化して一定の測定値が得られない問題がある。
また、特許文献２のような「基板配線剥離試験機」もあるが装置が大ががりとなることと特別な装置のため、簡単には導入できない問題がある。
【０００６】
また、図７のように、ＩＣチップ３背面の平滑面にチャッキング用のワイヤｗ等を熱硬化性接着剤１８で固定して、このワイヤｗをチャックして試験機で引っ張って試験することも考えられる。しかし、このような試験方法は、言わば破壊試験であって試験をしたＩＣチップ３が再利用できなくなる問題がある。また、例えば、非接触ＩＣタグ等の製造工程で、迅速にかつ大量に試験することも困難である。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−１０６９９０号公報
【特許文献２】特開平８−１６６３４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ＩＣチップを実装した物品等では、ＩＣチップの端子との接合強度が耐久性に大きく影響するので、製品の出荷時に接合強度が基準に満たない製品を排除する必要が生じる。
このような場合、従来の試験装置や試験方法では迅速な測定ができないか、安定した結果が得られないか、あるいはまた、ＩＣチップを破壊してしまう試験であって、生産効率が低下したり資源の浪費となる問題があった。
そこで、本発明は製造工程において迅速に試験結果が得られ、資源の浪費とならない試験装置および試験方法を研究して完成したものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１は、回路基板の端子にフェイスダウン状態で接合している平板状ＩＣチップの接合強度を試験する装置であって、ＩＣチップの前記接合面とは反対側の平坦面部分を吸着する吸着盤と、該吸着盤と真空ポンプ間を接続するチューブ状体と、該チューブ状体を試験装置の１のチャックに固定する機構部を備えることを特徴とするＩＣチップの接合強度試験装置、にある。
【００１０】
上記において、前記チューブ状体の内径が、０．３ｍｍ〜１．０ｍｍであるようにすれば、微少なＩＣチップにも対応できる。また、チューブ状体がプラスチック管または金属管であるようにすれば、試験装置にチャックすることが容易になる。また、平板状ＩＣチップが非接触ＩＣタグのアンテナに装着されたものであるようにすることもできる。
【００１１】
本発明の第２は、回路基板の端子にフェイスダウン状態で接合している平板状ＩＣチップの接合強度を試験する方法であって、回路基板の端子に接合したＩＣチップの前記接合面とは反対側の平坦面部分に吸着盤を固定し、該吸着盤をチューブ状体により真空ポンプに接続して真空吸引した後、該チューブ状体を試験装置の１のチャックに固定し、試験装置の他の１のチャックに回路基板を固定し、前記平板状ＩＣチップに吸着盤を吸着させた状態で前記チューブ状体を引張して、ＩＣチップを前記回路基板の端子から剥離する際の強度を求めることを特徴とするＩＣチップの接合強度試験方法、にある。
【００１２】
上記において、前記チューブ状体の内径を、０．３ｍｍ〜１．０ｍｍとすれば、微少なＩＣチップにも対応できる。また、チューブ状体がプラスチック管または金属管であるようにすれば、試験装置にチャックすることが容易になる。また、平板状ＩＣチップが非接触ＩＣタグのアンテナに装着されたものであるようにすることもできる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のＩＣチップの接合強度試験装置は、ＩＣチップを接合強度以上の力で吸着する吸着盤を備え、ＩＣチップが吸着盤に吸着した状態で接合強度の試験ができるので、迅速な測定が可能となる。また、試験結果に測定値のばらつきが生じることがない。またさらに、ＩＣチップを破壊しないで試験できるので、材料や資源を無駄にすることがない。
本発明のＩＣチップの接合強度試験方法では、上記試験装置を使用してＩＣチップの接合強度を非破壊で迅速に試験することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明は、回路にフェイスダウン状態で接合している平板状ＩＣチップの接合強度を試験する試験装置、および試験方法に関する。フェイスダウン状態とは、ＩＣチップ（半導体集積回路）のバンプまたはパッドが回路基板の端子に対面するように、いわゆるフリップチップ状態で実装されていることを意味する。回路基板とは特に限定されず、ＩＣチップ３のバンプまたはパッドが接続する端子を有する印刷またはエッチングによる配線基板等を意味する。樹脂板や積層板であってもよくフィルム状であってもよい。バンプまたはパッドの数、また端子の数も特に限定されるものではない。
【００１５】
ＩＣチップ３は平板状のものであって端子１，２と接合するフェイス面と反対側は平坦面部分３ｂを有するのが好ましい。平坦面部分３ｂの大きさはチップの外形に依存し、極微少サイズのＩＣチップでは確保し難いが、外面差し渡し長さ、または外径が、０．５ｍｍ〜２．０ｍｍ以上であることが好ましい。近年は、微細片化したＩＣチップも使用されているが、吸着盤の吸着領域を確保する必要があるからである。
【００１６】
ＩＣチップ３と回路基板の端子２１，２２間は、どのような状態で接合されていても構わない。一般に、異方導電性接着剤や異方導電性接着シートを用いて固定する方法が採用される。単に、両者間を密着させた状態でＩＣチップの周囲を封止樹脂で固定する方法の場合もある。はんだ付けや超音波で両者間を接合した場合であってもよい。
このような、接合状態の典型的な例としては、非接触ＩＣタグにおいて、非接触ＩＣチップをアンテナコイルの端子に接続した例を挙げることができる。
【００１７】
以下、図面を参照して本発明を説明する。図１は、本発明の接合強度試験装置の実施形態を示す図、図２は、同他の実施形態を示す図、図３は、ＩＣチップが吸着盤に吸着された状態を示す斜視図、図４は、ＩＣチップが接合する端子の回路基板側の固定方法の断面図、図５は、非接触ＩＣタグを示す平面図、である。
【００１８】
図１は、本発明の接合強度試験装置の実施形態を示す図である。図１のように、ＩＣチップ３の前記接合面とは反対側の平坦面部分３ｂが吸着盤６により吸着されている。吸着盤６はチューブ状体８を介して図示しない真空ポンプに接続している。真空ポンプに接続するチューブ状体８に近接した部分は図のように懸架手段９により保持してもよい。ＩＣチップ３の剥離時、クロスヘッド１２は僅かに動くだけだから、このように保持しても測定値に影響を与えることはない。ＩＣチップ３と端子２１，２２間の接合状態は見えないが、前記図６のように接合しているものとする。
【００１９】
接合強度試験装置１０は、該吸着盤６と真空ポンプ間を接続するためのチューブ状体８をを把持して試験装置１０のチャック１６に固定する機構部１５を備えている。
図１の場合、チューブ状体８は小口径の真空ゴムホース８ｇであり、機構部１５は真空ゴムホース８ｇの周囲を固く保持している。ゴムホース８ｇと一体の状態であって引張した際、ずれないように保持されている必要がある。このように、チューブ状体８はゴム管であっても良いが、真空吸引した場合、大気圧により圧縮されて潰れてしまう軟質のものは避ける必要がある。ワイヤスパイラルで補強したゴムホースであってもよい。
チューブ状体８の内径は、吸着盤６の内径と同様に０．３ｍｍ〜１．０ｍｍとするか、内径よりはやや縮小した寸法になる。ただし、１ｍｍ〜２ｍｍ角程度の微少ＩＣチップを試験する場合のことであって、ＩＣチップ３が大サイズの場合は、いずれの寸法をも拡大できるのは明らかである。
【００２０】
チューブ状体８自体は機構部１５の途中から屈曲し、図示しない真空ポンプ本体に接続している。チューブ状体８は硬質なものが望ましい。硬質とは上記のように大気圧により圧縮されて潰れないことと機構部１５により把持された際に伸縮したり変形しない程度の固さが必要なことを意味する。真空ゴムホースの市販のものは内径６ｍｍ以上のものが多いが、微少ＩＣチップに適用するためには小径の吸着盤６に接続するため、市販品よりは細い内径のものが必要になる。ゴムホースに限らず、プラスチック管や金属管、セラミック管等を使用してもよい。
【００２１】
機構部１５は、チャック１６とロードセル１３を介してクロスヘッド１２に固定される。ロードセル１３は、力（質量、トルク）を検出するセンサーであって、力を加えるとそれを検出し、さらに、検出した荷重を電気信号に変換して出力する機能を行なう。
接合強度試験装置１０の基本構造は、平板状ＩＣチップ３の回路基板５側をチャックする基台１１と、チューブ状体８を把持する機構部１５をチャックするクロスヘッド１２、基台１１とクロスヘッド１２間を連結する両側のフレーム（枠体）１４部分から構成されている。クロスヘッド１２はフレーム（枠体）１４の内側に沿って設けられたレールに沿って上下動するようにされている。試験装置１０の基本構造自体は、引張試験機やいわゆる万能試験機と同様のものである。
【００２２】
非接触ＩＣタグの場合、ＩＣチップ３と端子間の接合強度は接合条件によりばらつきが大きく、１０〜１０００Ｎ（１チップ当たり）の範囲となることが多い。従って、ＩＣチップ３を吸着する吸着盤６の吸着強度も１０００Ｎ以上、得られることが好ましい。
非接触ＩＣタグの場合の接合強度の合格基準は、ＩＣタグの用いられ方によって一律ではない。ＩＣチップ３面が保護シートで被覆される場合はそれによる補強効果が期待できる。保護シートで被覆されない場合は、かなりの強度を有することが条件となる。
【００２３】
図２は、本発明装置の他の実施形態を示す図である。試験装置１０の外形構造は図１の場合と同様であるため、ＩＣチップ３と吸着盤６、およびチューブ状体８を把持する部分のみを図示している。図２の場合、チューブ状体８は、金属管またはプラスチック管８ｐからなっている。真空ゴムホース８ｇよりも伸縮や変形が小さく圧縮潰れし難い利点がある。
【００２４】
金属管またはプラスチック管８ｐは、ＩＣチップ３の平坦面３ｂ部分を吸着した吸着盤６から垂直に、１ｃｍ〜１０ｃｍ程度立ち上がりする部分８ｖを有し、当該部分の末端からＴ字状に枝分かれした略水平部分８ｈ１、８ｈ２を有している。枝分かれした８ｈ２側は先端がめくら蓋にされていて空気の流れを遮断している。枝分かれした８ｈ１側は、図示しない真空ポンプに真空ゴムホース８ｇにより接続している。枝分かれ部を設けるのは、真空ポンプ接続側との傾きを調整して、立ち上がり部分８ｖを垂直に維持するためである。従って、２方向ではなく４方向等に分岐していてもよい。前記図１のように、ゴムホース８ｇの懸架手段９を設けてもよい。チューブ状体８が金属管またはプラスチック管である場合も、チューブ状体８の内径は、吸着盤６と同様に０．３ｍｍ〜１．０ｍｍとするか、やや縮小した寸法になる。
【００２５】
チューブ状体８ｐを保持する機構部１５は、立ち上がり部８ｖの先端から図２のように金属材料で垂直に引張してもよいし、Ｔ字状に枝分かれした略水平部分８ｈ１、８ｈ２の双方から、引張してもよい。この場合の機構部１５とは、チューブ状体８ｐをチャック１６に固定する懸垂部分だけのことになる。
なお、図１の場合も同様であるが、試験装置は縦型でなく横型でもよいものである。その場合は当然のことであるが、試料は垂直方向ではなく水平方向に引っ張られる。回路基板５は、基台１１に平行しかつ垂直（重力）方向に取り付けられることになる。
【００２６】
図３は、ＩＣチップが吸着盤に吸着された状態を示す斜視図である。吸着盤６の吸着面６ｆの平面外形は、円形や矩形状となる。吸着盤６の外形大きさはＩＣチップ３の平坦面部分３ｂの大きさに合わせ、外径φが、０．５ｍｍ〜１０．０ｍｍ程度、微少化したＩＣチップを対象とする場合は、０．５ｍｍ〜２．０ｍｍ程度であることが好ましい。
空気が吸引される吸引孔の内径は、吸着盤６の外径φの大きさに対応して０．３ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲であることが好ましい。チューブ状体８の内径ｒは同等かやや縮小した寸法になる。近年のＩＣチップ３は１．０ｍｍ角以下にまで微片化しているものがあるので、微少な平坦面にも対応できるようにするためである。吸着盤６はシリコンゴムやポリウレタンゴムからなるものが多い。
【００２７】
本発明のＩＣチップの接合強度試験方法は、上記試験装置１０を使用して以下のように行なう。まず、平板状ＩＣチップ３が端子２１，２２にフェイスダウン状態で接合している回路基板５を準備する。回路基板５の端子２１，２２に接合したＩＣチップ３の前記接合面とは反対側の平坦面部分に吸着盤６を真空吸引しながら固定する。該吸着盤６をチューブ状体８により真空ポンプに接続した状態で真空吸引を続ける。該チューブ状体８を試験装置１０の１のチャック１６に固定し、回路基板５を試験装置の基台１１側の他の１チャックに固定する。前記平板状ＩＣチップ３に吸着盤６を吸着させた状態で、クロスヘッド１２を動作させて、前記チューブ状体８を引張し、ＩＣチップ３が前記回路基板５の端子２１，２２から剥離した際の接合強度を求める。
【００２８】
上記のように、ＩＣチップ３が対面する回路基板５側は装置基台１１のチャックに固定する。回路基板５が変形しない剛直な基板である場合は、チャック固定に特別な工夫は必要がなくそのまま固定できるが、非接触ＩＣタグのように、柔軟なフィルムにされている場合は、そのままではチャックできない。そこで、以下のように行なう。
【００２９】
図４は、ＩＣチップ３が接合する端子の回路基板５側の固定方法の断面図である。フレキシブルな基材からなる非接触ＩＣタグ２０の場合を図示している。
図４（Ａ）は、非接触ＩＣタグ２０のベースフィルム５ｐの背面（ＩＣチップ３がアンテナ２に実装されている側とは反対側のフィルム面）を微細な孔（径０．５〜１．０ｍｍ程度）が多数開けられた真空吸着板（バキューム板）３０に密着させ、真空吸引して固定させた状態で測定する方法である。
図４（Ｂ）は、非接触ＩＣタグ２０のベースフィルム５ｐの背面を硬質な基板３１に接着剤１７により接着し測定する状態を示している。硬質な基板３１を基台１１のチャックに固定して測定する方法である。この場合もＩＣチップ３自体は破壊されない。
図４（Ｃ）は、非接触ＩＣタグ２０の表面をＩＣチップ３の平面形状よりは僅かに大きく開口３２ｈした硬質板３２を、開口３２ｈにＩＣタグ３をはめ込むようにして覆い、背面側は孔開けしない同様の硬質板３３をあてがい、非接触ＩＣタグ２０を両硬質板３２，３３で挟んだ状態で基台１１のチャックに固定して測定する方法である。
回路基板５側は、このような固定方法のいずれかを採用できる。
【００３０】
ここで参考のため、非接触ＩＣタグについて説明する。図５は、非接触ＩＣタグを示す平面図である。アンテナパターン２が形成されている透明基材であるベースフィルム５ｐの背面側から透視して見た状態である。非接触ＩＣタグ２０は、ベースフィルム５ｐにアンテナパターン２を形成し、当該アンテナパターン２の両端部端子２１，２２にＩＣチップ３を接合している。最終製品ではアンテナとＩＣチップ３面は保護シートで被覆されているのが通常である。図１〜図４等が非接触ＩＣタグ２０である場合は、保護シートをラミネートする前に行なわれる試験を意味する。導通部材２６はアンテナの他端を背面側から端子２１に接続する部材である。最近のＩＣチップ３は、１００μｍから５００μｍ程度の厚みを有する。ベースフィルム５ｐには、ＰＥＴ、ポリイミド等が使用される。
アンテナパターン２は、図５では平面コイル状のものを示しているが、左右の２片からなるダイポールアンテナやパッチアンテナからなる場合もある。通常は、ベースフィルム５ｐにラミネートした金属箔をエッチングしたり、導電性インキにより印刷したパターンからなっている。
【００３１】
本発明の試験装置は、以上のような簡単な構成であるが、ＩＣチップの接合強度を簡易に測定できる特徴がある。また、製品の製造工程において迅速に試験結果が得られ、ＩＣチップを破壊しないので、資源を浪費しない試験装置となる。
本発明のＩＣチップの接合強度試験方法では、上記試験装置を使用してＩＣチップの接合強度を非破壊で迅速に試験することができる。なお、ＩＣチップ以外の微少品の接合強度試験に使用できることは明らかなことである。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の接合強度試験装置の１実施形態を示す図である。
【図２】同他の実施形態を示す図である。
【図３】ＩＣチップが吸着盤に吸着された状態を示す斜視図である。
【図４】ＩＣチップが接合する端子の回路基板側の固定方法の断面図である。
【図５】非接触ＩＣタグを示す平面図である。
【図６】ＩＣチップと回路の端子間の接合状態を示す図である。
【図７】従来の接合強度試験方法を示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
２    アンテナパターン
２１，２２  端子
３    ＩＣチップ                                                                ３１，３２  パッド
５    回路基板
６    吸着盤
７    封止剤
８    チューブ状体
９    懸架手段
１０    接合強度試験装置
１１    基台
１２    クロスヘッド
１３    ロードセル
１４    フレーム
１５    機構部
１６    チャック
１７    接着剤
２０    非接触ＩＣタグ
【図１】
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【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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