特開 2023-176957 異方性導電シート及び異方性導電シートの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023176957

(43)【公開日】2023-12-13

(54)【発明の名称】異方性導電シート及び異方性導電シートの製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01R 11/01 20060101AFI20231206BHJP

   H01R 43/00 20060101ALI20231206BHJP

【ＦＩ】

H01R11/01 501H

H01R43/00 H

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022089564

(22)【出願日】2022-06-01

(71)【出願人】

【識別番号】323004813

【氏名又は名称】株式会社ＴＯＴＯＫＵ

(71)【出願人】

【識別番号】000108627

【氏名又は名称】タカノ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001726

【氏名又は名称】弁理士法人綿貫国際特許・商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】長谷 真吾

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 彰

【テーマコード（参考）】

5E051

【Ｆターム（参考）】

5E051CA04

(57)【要約】

【課題】半導体デバイス等の被検査物に加わる力を抑えつつ、貫通電極の剥離を起こさずに安定して検査を繰り返し行うことが可能な構成の異方性導電シートを提供することを目的とする。
【解決手段】異方性導電シート１は、樹脂材料からなるシート状の絶縁層２と、絶縁層２を厚み方向に貫通した複数の貫通孔２ｃと、貫通孔２ｃに形成された金属薄膜からなる貫通電極３とを有し、貫通電極３は、複数の分割電極３１（または分割電極３２）が貫通孔２ｃの周方向に配されて構成される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

樹脂材料からなるシート状の絶縁層と、前記絶縁層を厚み方向に貫通した複数の貫通孔と、前記貫通孔に形成された金属薄膜からなる貫通電極とを有し、前記貫通電極は、複数の分割電極が前記貫通孔の周方向に配されて構成されること
を特徴とする異方性導電シート。

【請求項2】

前記貫通孔それぞれにおける前記分割電極の数は２以上９以下であること
を特徴とする請求項１に記載の異方性導電シート。

【請求項3】

前記絶縁層の厚みは０．０５～２．００ｍｍであること
を特徴とする請求項１または２に記載の異方性導電シート。

【請求項4】

前記貫通電極における前記厚み方向の一端面と他端面とはそれぞれ前記絶縁層の厚みの０．８倍以下で突出していること
を特徴とする請求項３に記載の異方性導電シート。

【請求項5】

前記貫通孔に内向きの凸部が形成されており、前記分割電極は前記凸部にて区画されていること
を特徴とする請求項１または２に記載の異方性導電シート。

【請求項6】

樹脂材料からなるシート状の絶縁層と、前記絶縁層を厚み方向に貫通した複数の貫通孔と、前記貫通孔に形成された貫通電極とを有する異方性導電シートの製造方法であって、金属薄膜からなる複数の分割電極を前記貫通孔の周方向に配して前記貫通電極にすること
を特徴とする異方性導電シートの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体デバイス等の被検査物に対する検査を繰り返し行うための異方性導電シート及び異方性導電シートの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、樹脂材料からなる基材シートに貫通孔を形成して中空構造にし、前記貫通孔に金属薄膜からなる貫通電極を形成する電気コネクタの製造方法が提案されている（特許文献１：特開２０２０－０２７８５９号公報、特許文献２：国際公開第２０１８／２１２２７７号）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－０２７８５９号公報

【特許文献2】国際公開第２０１８／２１２２７７号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

半導体デバイスは日進月歩で集積化されており、それら半導体デバイスに対応すべく、より狭ピッチの電極を有する異方性導電シートが求められている。しかしながら、従来技術において、絶縁層は樹脂材であり、貫通電極は金属薄膜であるため、両者は伸び率も硬さも異なる。そのため、繰り返し検査をすることで、貫通電極が絶縁層の伸縮に追随出来ずに亀裂が生じて導通が不安定になってしまう問題や、前記亀裂が拡大して貫通電極が絶縁層から剥がれて導通不良になってしまう問題や、剥がれて脱落した貫通電極の一部が半導体デバイスに付着してコンタミネーションになるなど品質上の問題がある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明は、上記事情に鑑みてなされ、半導体デバイス等の被検査物に加わる力を抑えつつ、貫通電極の剥離を起こさずに安定して検査を繰り返し行うことが可能な構成の異方性導電シートを提供することを目的とする。

【0006】

一実施形態として、以下に開示するような解決策により、前記課題を解決する。

【0007】

本発明に係る異方性導電シートは、樹脂材料からなるシート状の絶縁層と、前記絶縁層を厚み方向に貫通した複数の貫通孔と、前記貫通孔に形成された金属薄膜からなる貫通電極とを有し、前記貫通電極は、複数の分割電極が前記貫通孔の周方向に配されて構成されることを特徴とする。

【0008】

この構成によれば、被検査物に加わる力を抑えることができるとともに、内部歪みが緩和されて絶縁層の伸縮に貫通電極が追随しやすくなる。よって、繰り返し検査をする場合においても貫通電極の剥離を起こさずに安定して検査を繰り返し行うことができる。

【0009】

前記貫通孔それぞれにおける前記分割電極の数は２以上である。前記分割電極の数は９以下であることが好ましい。これにより、絶縁層が伸縮する際の分割電極への影響度合いをより低減することができるとともに、必要な密着強度を確保できる。前記分割電極の数は６以下であることがより好ましい。これにより、必要な導体面積を確保することが容易にできる。一例として、前記貫通孔の形状は、平面視で円形状、扇形状、半円形状、三角形状、四角形状、六角形状、多角形状等に設定される。

【0010】

前記絶縁層の厚みは０．０５ｍｍ以上であることが好ましい。これにより、被検査物を検査する際の押圧力を緩和することができる。前記絶縁層の厚みは２．００ｍｍ以下であることが好ましい、これにより、被検査物を導通させる際の抵抗値の変動を抑えることができる。前記絶縁層の厚みは０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることがより好ましい。一例として、前記樹脂材料はゴム弾性体からなる。これにより、伸縮性に富み、弾性復元力に優れた構成にできる。一例として、前記貫通孔の直径は０．００１ｍｍ以上０．０４０ｍｍ以下に設定される。

【0011】

一例として、前記貫通電極における前記厚み方向の一端面と他端面とはそれぞれ前記絶縁層における前記厚みの０．８倍以下で突出している構成である。この構成により、被検査物を検査する際の貫通電極との導通をより確実にして接触抵抗を小さくすることができる。

【0012】

一例として、前記貫通孔に内向きの凸部が形成されており、前記分割電極は前記凸部にて区画されている構成である。この構成により、各分割電極と絶縁層との密着力をより向上させることができる。

【0013】

本発明に係る異方性導電シートの製造方法は、樹脂材料からなるシート状の絶縁層と、前記絶縁層を厚み方向に貫通した複数の貫通孔と、前記貫通孔に形成された貫通電極とを有する異方性導電シートの製造方法であって、金属薄膜からなる複数の分割電極を前記貫通孔の周方向に配して前記貫通電極にすることを特徴とする。

【0014】

この構成によれば、被検査物に加わる力を抑えることができるとともに、内部歪みが緩和されて絶縁層の伸縮に貫通電極が追随しやすくなる。よって、貫通電極の剥離を起こさずに安定して検査を繰り返し行うことができる。一例として、前記貫通電極を金属めっきにて形成する。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、半導体デバイス等の被検査物に加わる力を抑えつつ、貫通電極の剥離を起こさずに安定して検査を繰り返し行うことが可能な構成の異方性導電シートが実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】図１は本発明の実施形態に係る異方性導電シートの第１例を模式的に示す斜視図である。

【図2】図２Ａは第１例の異方性導電シートの要部を模式的に示す平面図であり、図２Ｂは図２ＡのＢ－Ｂ線断面図であり、図２Ｃは図２Ａの底面図である。

【図3】図３Ａは第２例の異方性導電シートの要部を模式的に示す平面図であり、図３Ｂは図３ＡのＢ－Ｂ線断面図であり、図３Ｃは図３Ａの底面図である。

【図4】図４Ａは第３例の異方性導電シートの要部を模式的に示す平面図であり、図４Ｂは図４ＡのＢ－Ｂ線断面図であり、図４Ｃは図４Ａの底面図である。

【図5】図５は本発明の実施形態に係る異方性導電シートの製造手順を示すフロー図である。

【図6】図６Ａは第１例の変形例の要部を模式的に示す平面図であり、図６Ｂは第２例の変形例の要部を模式的に示す平面図であり、図６Ｃは第３例の変形例の要部を模式的に示す平面図である。

【図7】図７は本発明の実施形態に係る異方性導電シートと半導体デバイスとの位置関係を模式的に示す側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳しく説明する。本実施形態に係る異方性導電シート１は、半導体デバイスや半導体素子等の被検査物の電気特性検査に適用される。異方性導電シート１は、樹脂材料からなるシート状の絶縁層２と、絶縁層２を厚み方向に貫通した複数の貫通孔２ｃと、貫通孔２ｃに形成された金属薄膜からなる貫通電極３とを有する構成である。ここで、異方性導電シート１の各部の位置関係を説明し易くするため、図中にＸ，Ｙ，Ｚの矢印で向きを示している。異方性導電シート１は、いずれの向きにおいても使用できる。なお、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。

【0018】

絶縁層２を構成する樹脂材料は、ゴム弾性体からなる。前記樹脂材料としては、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム、アクリルゴム、イソプレンゴム、スチレン・ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、ブチルゴム、エチレン・プロピレンゴム、エチレン・プロピレン・ジエンゴム、エチレン・酢ビゴム、クロロプレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、塩素化ポリエチレンゴム、エピクロルヒドリンゴム、チオコールゴム、天然ゴム、ニトリルゴム、その他既知のゴム弾性体が適用可能である。特に、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム、アクリルゴムは、耐薬品性に優れているので好ましい。

【0019】

一例として、絶縁層２の厚みは２．００ｍｍ以下であり、絶縁層２の厚み方向の圧縮弾性率は５Ｎ／ｍｍ²以下に設定され、絶縁層２の体積抵抗率は１０＾１２Ω・ｃｍ超に設定される。半導体デバイスや半導体素子等の被検査物４０を検査する際に、被検査物４０に加わる荷重は１０ｇｆ以下に設定される。

【0020】

貫通電極３は、良導電性の金属導体により形成されている。良導電性の金属導体としては、金、白金、銅、銅合金、ニッケル、ニッケル合金、その他既知の貴金属等を好適に採用することができる。貫通電極３が形成される貫通孔２ｃは、一例として、ピッチＰ１でＸ方向に５～５０個が配されており、ピッチＰ１でＹ方向に５～５０個が配されている。貫通孔２ｃはマトリクス配置されており、ピッチＰ１は、一例として０．００５ｍｍ以上０．０５ｍｍ以下である。貫通孔２ｃの形状は、平面視で円形状、扇形状、半円形状、三角形状、四角形状、六角形状、多角形状等に設定される。一例として、貫通孔２ｃの直径は０．００５ｍｍ以上０．０２５ｍｍ以下に設定される。ここで、貫通孔２ｃの形状や配置は、半導体デバイスや半導体素子等の被検査物４０の外部電極４１に、貫通電極３における複数の分割電極３１（または分割電極３２）のうちの２つ以上が接触可能な構成であればよく、上記構成に限定されない。なお、外部電極４１は、金属端子に限定されず、半田ボールの場合がある。

【0021】

続いて、第１例の異方性導電シート１Ａについて、以下に説明する。

【0022】

[第１例]
図２Ａは第１例の異方性導電シート１Ａの要部を模式的に示す平面図であり、図２Ｂは図２ＡのＢ－Ｂ線断面図であり、図２Ｃは図２Ａの底面図である。異方性導電シート１Ａは、樹脂材料からなるシート状の絶縁層２と、絶縁層２を厚み方向に貫通した複数の円形状の貫通孔２ｃと、貫通孔２ｃに形成された金属薄膜からなる貫通電極３とを有し、貫通孔２ｃの周方向に合計３つの分割電極３１が等間隔で配されて貫通電極３が構成される。分割電極３１は、貫通孔２ｃの厚み方向の中心線Ｐ３に対して回転対称となる位置に配される。各分割電極３１は平面視で円弧状である。ここで、分割電極３１の数は、２～９の範囲内で増減可能である。図６Ａは、第１例の変形例の要部を模式的に示す平面図であり、この例では、円形状の貫通孔２ｃの周方向に合計２つの円弧状の分割電極３１が配されて貫通電極３が構成される。

【0023】

図２Ｂの例では、貫通電極３における厚み方向のサイズＴ２は、絶縁層２における厚み方向のサイズＴ２よりも大きい値に設定される。貫通電極３における前記厚み方向の一端面と他端面とはそれぞれ絶縁層２における前記厚みの０．８倍以下で突出している。

【0024】

図７は、異方性導電シート１Ａと半導体デバイスなどの被検査物４０との位置関係を模式的に示す側面図であり、部分拡大図である。一例として、被検査物４０はチップ型ＩＣであり、複数の外部電極４１を有する。ここで、貫通電極３のピッチＰ１は、外部電極４１のピッチＰ２よりも小さい値に設定される。一例として、ピッチＰ１は、ピッチＰ２の１／３以下に設定される。これにより、半導体デバイスや半導体素子等の被検査物４０の外部電極４１に、貫通電極３における複数の分割電極３１のうちの２つ以上が接触可能な構成にできるので、マルチコンタクトとなって、貫通電極３と外部電極４１との位置合わせの自由度が高くなる。

【0025】

本実施形態によれば、被検査物４０における外部電極４１のピッチやサイズ等のバリエーションに容易に対応可能な構成の異方性導電シート１Ａにできる。そして、半導体デバイスや半導体素子等の被検査物４０に加わる力を抑えつつ均等に分散することができる。尚且つ、内部歪みが緩和されて絶縁層２の伸縮に貫通電極３が追随しやすくなる。よって、貫通電極３の剥離を起こさずに安定して検査を繰り返し行うことができる。

【0026】

図５は本実施形態に係る異方性導電シート１の製造手順を示すフロー図である。続いて、本実施形態の製造方法について、フロー図に沿って以下に説明する。

【0027】

金属製で丸針状の芯材をピッチＰ１で配列した基台を準備する。前記芯材は外周方向に等間隔で、金属薄膜の膜厚と同じか浅い溝もしくはケガキが形成されている。ステップＳ１は、前記芯材に金または白金もしくは銅からなる金属めっきを施して貫通電極３を前記芯材の外周に形成する。

【0028】

ステップＳ１に続いてステップＳ２にて、一例として、液状のシリコーン樹脂またはフッ素樹脂またはウレタン樹脂を前記基台が配された型枠に注型し、樹脂硬化させて、絶縁層２を形成する。

【0029】

ステップＳ２に続いてステップＳ３にて、エッチャントにて前記芯材を溶かして不要領域を除去する。例えば、前記芯材が鉄またはアルミニウムであり、前記金属めっきが金または白金である場合、フッ化水素（ＨＦ）をエッチャントにすることができる。エッチャントは、所望のエッチャント濃度で水または水溶液に溶解したエッチング液の状態でノズルから吐出される。前記不要領域を除去した後、エッチング液は水などで洗い流される。このようにして、異方性導電シート１を製造する。

【0030】

この構成によれば、貫通孔２ｃの周方向に複数の分割電極３１を等間隔で配して貫通電極３を形成するので、半導体デバイス等の被検査物４０に加わる力を抑えつつ均等に分散することができる。尚且つ、内部歪みが緩和されて絶縁層２の伸縮に貫通電極３が追随しやすくなる。また、ナノメートルサイズの貫通電極３を再現性良く製造することができる。

【0031】

続いて、第２例の異方性導電シート１Ｂについて、以下に説明する。

【0032】

[第２例]
図３Ａは第２例の異方性導電シート１Ｂの要部を模式的に示す平面図であり、図３Ｂは図３ＡのＢ－Ｂ線断面図であり、図３Ｃは図３Ａの底面図である。異方性導電シート１Ｂは、樹脂材料からなるシート状の絶縁層２と、絶縁層２を厚み方向に貫通した複数の四角形状の貫通孔２ｃと、貫通孔２ｃに形成された金属薄膜からなる貫通電極３とを有し、貫通孔２ｃの各辺に合計４つの分割電極３２が周方向に等間隔で配されて貫通電極３が構成される。分割電極３２は、貫通孔２ｃの厚み方向の中心線Ｐ３に対して回転対称となる位置に配される。各分割電極３２は平面視で線状である。ここで、分割電極３２の数は、２～９の範囲内で増減可能である。図６Ｂは、第２例の変形例の要部を模式的に示す平面図であり、この例では、六角形状の貫通孔２ｃの周方向に合計６つの線状の分割電極３２が配されて貫通電極３が構成される。

【0033】

図３Ｂの例では、貫通電極３における厚み方向のサイズＴ２は、絶縁層２における厚み方向のサイズＴ２よりも大きい値に設定される。貫通電極３における前記厚み方向の一端面と他端面とはそれぞれ絶縁層２における前記厚みの０．８倍以下で突出している。

【0034】

第２例の構成は、金属製で角針状の芯材をピッチＰ１で配列した基台を準備して、前記芯材は外周方向に等間隔で、金属薄膜の膜厚と同じか浅い溝もしくはケガキを形成することで、第１例と同じように製造できる。貫通孔２ｃは、四角形状や六角形状に限定されず、五角形状や八角形状などにすることもできる。

【0035】

続いて、第３例の異方性導電シート１Ｃについて、以下に説明する。

【0036】

[第３例]
図４Ａは第３例の異方性導電シート１Ｃの要部を模式的に示す平面図であり、図４Ｂは図４ＡのＢ－Ｂ線断面図であり、図４Ｃは図４Ａの底面図である。異方性導電シート１Ｃは、樹脂材料からなるシート状の絶縁層２と、絶縁層２を厚み方向に貫通した複数の略円形状の貫通孔２ｃと、貫通孔２ｃに形成された金属薄膜からなる貫通電極３とを有し、貫通孔２ｃの周方向に合計３つの分割電極３１が等間隔で配されて貫通電極３が構成される。そして、貫通孔２ｃの内壁に前記樹脂材料からなる凸部２ｄが形成されており、各分割電極３１は凸部２ｄにて区画されている。分割電極３１は、貫通孔２ｃの厚み方向の中心線Ｐ３に対して回転対称となる位置に配される。各分割電極３１は平面視で円弧状である。ここで、分割電極３１の数は、２～９の範囲内で増減可能である。図６Ｃは、第３例の変形例の要部を模式的に示す平面図であり、この例では、円形状の貫通孔２ｃの周方向に合計４つの円弧状の分割電極３１が配されて貫通電極３が構成される。

【0037】

図４Ｂの例では、貫通電極３における厚み方向のサイズＴ２は、絶縁層２における厚み方向のサイズＴ２よりも大きい値に設定される。貫通電極３における前記厚み方向の一端面と他端面とはそれぞれ絶縁層２における前記厚みの０．８倍以下で突出している。

【0038】

第３例の構成は、金属製で丸針状の芯材をピッチＰ１で配列した基台を準備して、前記芯材は外周方向に等間隔で、金属薄膜の膜厚よりも深い溝もしくはスリットを形成することで、第１例と同じように製造できる。前記溝の深さは凸部２ｄの突出量に対応している。凸部２ｄによって、各分割電極３１と絶縁層２との密着力をより向上させることができる。第３例の構成を第２例に適用して、第２例の構成に凸部２ｄを設けることも可能である。

【0039】

本発明は、以上説明した実施例に限定されることなく、本発明を逸脱しない範囲において種々変更が可能である。

【符号の説明】

【0040】

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ 異方性導電シート
２ 絶縁層、２ｃ 貫通孔、２ｄ 凸部
３ 貫通電極
３１ 分割電極
３２ 分割電極
４０ 被検査物（半導体デバイス）
４１ 外部電極

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】