| 【発明の名称】 |
フリップチップＩＣの検査方法及び検査用基板 |
| 【発明者】 |
【氏名】本多 広一
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| 【要約】 |
【課題】フリップチップＩＣと検査用基板間の電気的接続を確実にとり、かつ、電気的特性試験終了後のフリップチップＩＣ取り外しにおいてもフリップチップＩＣ中に形成されている半田バンプへのダメージを大幅に縮減する検査方法及び検査用基板の提供。
【解決手段】半田バンプ付き半導体装置（「フリップチップＩＣ」という）の電気選別工程に用いられる検査用基板において、基板上に、絶縁性有機系薄膜材料を用いた有機多層配線により、半導体装置の半田バンプ形成パターンと同一パターンを有する、半田ぬれ性に優れた導電性金属材料よりなる半田バンプ接続用パッド部が、有機系絶縁層よりも上方向に突出するように形成され、半田バンプ接続用パッド部の直径が、半田バンプの直径よりも小であって半田バンプの直径の所定割合の寸法値で形成される。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】半田バンプ付き半導体装置（「フリップチップＩＣ」という）の電気選別工程に用いられる専用の検査用基板であって、基板上に、絶縁性有機系薄膜材料を用いた有機多層配線により、前記半導体装置の半田バンプ形成パターンと同一パターンを有する、半田ぬれ性に優れた導電性金属材料よりなる半田バンプ接続用パッド部が、前記絶縁性有機系薄膜表面よりも上方に突出するように形成され、且つ、前記半田バンプ接続用パッド部の直径が、前記半田バンプの直径よりも小であって前記半田バンプの直径の所定割合の寸法値で形成されている、ことを特徴とするフリップチップＩＣ用検査用基板。
【請求項２】前記基板が、無機系セラミック材料よりなるセラミック多層配線基板からなることを特徴とする請求項１記載のフリップチップＩＣ用検査用基板。
【請求項３】前記絶縁性有機系薄膜材料が、ＰＩ（ポリイミド）よりなることを特徴とする請求項１記載のフリップチップＩＣ用検査用基板。
【請求項４】前記半田バンプ接続用パッド部の直径が、前記半田バンプの直径に対して１／３から１／６の範囲内の寸法値で形成されていることを特徴とする請求項１記載のフリップチップＩＣ用検査用基板。
【請求項５】前記導電性金属材料が、Ｃｕ、もしくはＮｉよりなることを特徴とする請求項１記載のフリップチップＩＣ用検査用基板。
【請求項６】前記導電性金属材料の表面に、半田ぬれ性確保及び酸化防止の手段としてＡｕメッキを設けていることを特徴とする請求項１記載のフリップチップＩＣ用検査用基板。
【請求項７】前記絶縁性有機系薄膜材料の線膨張係数が、前記半導体装置と前記検査用基板の中間値を有するものを使用する請求項１記載のフリップチップＩＣ用検査基板。
【請求項８】半田バンプ付き半導体装置（「フリップチップＩＣ」という）の電気選別工程に用いられる専用の検査用基板であって、基板上に形成された有機系絶縁層よりも上方に所定高さ突出しており、半田ぬれ性に優れた導電性金属材料よりなる半田バンプ接続用パッド部を備え、前記半田バンプ接続用パッド部の直径が、前記半導体装置の半田バンプの直径よりも小であって前記半田バンプの直径の所定割合の寸法値で形成されている、ことを特徴とするフリップチップＩＣ用検査用基板。
【請求項９】半田バンプ付き半導体装置（「フリップチップＩＣ」という）用の電気選別工程に用いられるフリップチップＩＣ用検査用基板であって、基板上に、絶縁性有機系薄膜材料を用いた有機多層配線により、前記半導体装置の半田バンプ形成パターンと同一パターンを有する、半田ぬれ性に優れた導電性金属材料よりなる半田バンプ接続用パッド部が、前記有機系絶縁層よりも上方向に突出するように形成され、かつ前記半田バンプ接続用パッド部の直径が、前記半田バンプの直径よりも小であって前記半田バンプの直径の所定割合の寸法値で形成されたフリップチップＩＣ用検査用基板に対して、フリップチップＩＣを半田付けにより一時的に実装し、前記半導体装置の電気的検査をおこなった後、前記フリップチップＩＣ用を検査用基板から前記フリップチップＩＣを取り除く、ことを特徴とするフリップチップＩＣの電気的検査方法。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、フリップチップ半導体装置に関し、特に電気的検査方法及びそれに用いる検査用基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体ＩＣ（以下「ＩＣ」という）の製造技術における微小化と、これに伴う高集積化、高機能化、多端子化という傾向により、これらのＩＣの接続端子と回路基板の接続端子間の接続についても、微小化、多端子化が要求されている。ＩＣと回路基板の接続方法には、ワイヤーボンド方式、ＴＡＢ（tape automatedbonding）方式、フリップチップ方式などが知られているが、多端子を有するＩＣの高密度実装方式としては、フリップチップ方式が適している。その理由は、フリップチップ方式では、ＩＣの表面上の全面に接続端子を設けることができ、ＩＣの表面上の周辺部に接続端子を設けるワイヤーボンド方式や、ＴＡＢ方式に比べ多端子化が容易である、ことによる。またこのフリップチップ方式は、接続に有する配線長が短いため、電気的特性にも優れている。
【０００３】これらの理由により、従来より、実装方式の一つとして、特に大型コンピュータの実装方式として、フリップチップ方式が検討あるいは実用化されており、最近では、液晶表示用電子部品への実装方式としても検討されている。
【０００４】従来のフリップチップ方式は、ＩＣの表面にパターン形成されたパッド部に対し、例えば半田バンプを、メッキ法や半田ボール供給法で形成するものであったが、例えば半田バンプの代わりに、金バンプや銅バンプあるいはワイヤーボンド方式による金ボールバンプ化の採用、また半田バンプの形状についても、球状から鼓状への変更等という具合に、各種の研究・実験が行われている。
【０００５】また、従来より、フリップチップ方式の半導体素子は、チップに切断する前のウェハー状態でＤＣ（直流）特性等の電気的評価を行っているが、ＡＣ（交流）特性等の電気的評価は、チップが搭載されているパッケージあるいは回路基板にフリップチップボンディングを行い、最終製品の形態に仕上げてから行われている。しかし、フリップチップボンディングを行った後に実装基板の特性評価を行い、もし不良が検出された場合、このチップの取り外し（リペア）は非常に困難である。
【０００６】このように、フリップチップ方式では、従来、フリップチップボンディングを行った後、最終的な電気的特性評価を行っているため、チップに異常があった場合、製造工程における損失が大きいという問題があった。
【０００７】この主たる原因は、フリップチップボンディングを行う前に、チップ状態で、最終的な電気的特性評価を十分に行うことが困難であることによる。
【０００８】例えば図３に示すように、半導体ＩＣ１と検査用基板３の間に、異方性導電シート１０を介在させ、半導体ＩＣ１の裏面を、金属板９により加圧することにより、半導体ＩＣ１に形成されている半田バンプ２と、検査用基板３内に形成されている検査用パッド４ａとの間の電気的導通をとり、検査用基板３内に形成されているプローブ接触用検査用パッド４ｂに検査用プローブを接触させ、半導体ＩＣ１の電気的特性検査を行う方法が知られている。
【０００９】この方法においては、半導体ＩＣ１の半田バンプ２の僅かな高さ方向のばらつきを異方性導電シート１０により吸収でき、半田バンプ２と検査用パッド４ａの接触が完全に得られるという可能性もある。
【００１０】しかしながら、異方性導電シート１０の導通抵抗は、例えば数１００ｍΩから数Ω程度と大きい。
【００１１】そして、半導体ＩＣ１がパワーＩＣ等の場合、検査時の大電流により異方性導電シート１０が発熱し、その物性値が劣化してしまうということや、実際には、半田バンプ２の高さの差が存在するため各半田バンプ２と異方性導電シート１０間の接触抵抗に差が生じ、このため、安定した電気的特性試験ができないという問題点もある。
【００１２】また多端子（多ピン）のＩＣの場合、完全な接触を得るには大きな圧力、たとえば３００ピンのＩＣでは、４．５ｋｇ〜６ｋｇ程度の圧力が必要となり、この圧力により半導体ＩＣ４の半田バンプ２の下方向に形成されている半導体ＩＣ１の多層配線部さらにその下層部の回路形成部分、さらに検査用基板３をも破壊する可能性（恐れ）もある等の各種問題点があった。
【００１３】また図４に示すように、半導体ＩＣ１と検査用基板３との安定した電気的導通を得るためには、半導体ＩＣ１を直接検査用基板３に対して不活性ガスを用いたリフロー炉等で、半田バンプ２を、検査用基板３上に形成された検査用パッド４ａに半田付けさせることにより、半導体ＩＣ１と検査用基板３との電気的接続をとる方法も知られている。しかし、検査用基板３の検査用パッド４ａの径が半導体ＩＣ１上に形成された半田バンプ２のランド径が同一である場合、半導体ＩＣ１を検査用基板３上へ実装した後に所定の検査を終了した後で、半導体ＩＣ１を検査用基板３から取り外す際に、半田バンプ２の形状変更・半田量減少等のダメージが大きく、最終的な回路基板へ実装する前に、半田バンプを再形成する等の必要性が生じ、実用化には適していない、というのが実状である。
【００１４】さらに、例えば特開平７−１２８９２号公報には、フリップチップ実装を行う半導体素子の検査において半導体素子に機械的圧力を負荷させないように接続し、検査中に半導体素子を破壊する恐れをなくすようにした半導体素子の検査治具及びその検査方法が提案されている。図５は、上記特開平７−１２８９２号公報に記載される検査治具と半導体素子を接続する方法を工程順に示す断面図である。
【００１５】図５を参照すると、半導体ＩＣ１の検査治具１６は、半導体ＩＣ１と電気的導通を得るため、電極１４がＣｒ、Ｔｉ、Ｗ等の半田ぬれ性の悪い金属で形成された回路基板１１と、電極１４の一部を覆い、かつ、電極１４上に中空部を設けるように形成された絶縁物１３とから構成され、検査治具１６と半導体ＩＣ１を半田バンプ２が軟化する温度まで加熱し、半導体ＩＣ１を検査治具１６に接触させ（図５（ｂ）参照）、電極１４上の中空部が半田バンプ２の塑性変形により充填された状態で（図５（ｃ）参照）、検査治具１６及び半導体ＩＣ１を冷却し、その後、半導体素子を押圧し、安定した電気的導通を得る。
【００１６】しかしながら、この従来の検査方法においては、電極部１４がＣｒ、Ｔｉ、Ｗ等の半田ぬれ性の悪い金属で構成されているため、半田バンプ２と仮接続する前に、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｗ等の半田ぬれ性の悪い金属の絶縁性酸化被膜が形成される可能性があり、安定した電気的導通がとれない可能性がある。
【００１７】また、半田バンプ２と電極部１４とは金属間化合物は形成されず、安定した電気的導通を得るためには、半導体ＩＣ１に対して、押圧が必要であり、半田バンプが塑性変形させている分、低荷重化を図ることができるものの、半導体ＩＣ１に対して外部応力を負荷させざるを得ず、結局、半導体ＩＣがを破壊させるという可能性を残している。
【００１８】また、検査終了後、半導体ＩＣ１を取り除く必要があるが、電極部１４上に形成された絶縁物１３の中空部に半田バンプ２が入り込んでいるため、半導体ＩＣ１を取り除く際に、半田バンプ２を破壊させる可能性もあり、実用使用上、半導体ＩＣ１の品質を確保する上で、この検査方法を実施することは極めて困難である。
【００１９】さらに図６に断面図として示すように、半導体ＩＣ１上に形成されている半田バンプ２と検査用基板３間の電気的導通状態を確保でき、かつ、半導体ＩＣ１の電気的特性検査終了後の取り外し工程において、半導体ＩＣ１上に形成されている半田バンプ２へのダメージを低減させる方法が知られている。図６（Ｂ）は図６（ａ）のＢ部（すなわち検査用パッド４ａ及び半田ボール２の部分）の部分拡大断面図であり、半田リフロー前の状態を示す図であり、図６（Ｃ）は、図６（ａ）のＢ部の部分拡大断面図であり、半田リフロー後の状態を示す図である。
【００２０】図６を参照すると、この従来の検査方法は、検査用基板３の検査用パッド４ａの構造を、Ｃｕ、Ｎｉ等から成る半田ぬれ性に優れた第一の半属層１９を設け、その上層に対し、Ｔｉ、Ｃｒ等からなる半田ぬれ性の悪い第二の金属層１８を設け、その上層にＡｕ等より成る半田固溶度の高い第三の金属層１７を設けた構成としたフリップチップＩＣ専用の検査用基板を用いるものである。
【００２１】この従来の方法においては、フリップチップＩＣの電気的特性検査を行うために、フリップチップＩＣ１と検査用基板３を半田付け方法により半田バンプ２と検査用基板３間の電気的導通状態を確保することが可能だが、この際、検査用基板３の検査用パッド４ａ上のＡｕ等より成る半田固溶度の高い第三の金属層１７は、半田バンプ２の大部分固溶されるが、第三の金属層１７より下層に存在するＴｉ、Ｃｒ等からなる半田ぬれ性の悪い第二の金属層１８は、半田バンプ２とぬれることは無い。
【００２２】すなわち、電気的特性検査時は、半田バンプ２とパッド４ａ界面に存在しているごく一部分のＡｕ−Ｓｎ系金属間化合物のみの存在で、半田バンプ２と検査用基板３間の電気的導通状態を確保していることになる。
【００２３】また電気的特性検査終了後の取り外し工程においても、半田バンプ２と検査用基板３間の電気的導通部分は、半田バンプ２とパッド界面に存在しているごく一部分のＡｕ−Ｓｎ系金属間化合物のみなので、取り外し工程の際半田バンプへのダメージを最小限にすることも容易である。
【００２４】しかしながら、図６に示した上記従来の方法においては、検査時には、半田バンプ２と検査用基板３間の電気的導通部分は半田バンプ２とパッド界面に存在しているごく一部分のＡｕ−Ｓｎ系金属間化合物のみであり、かつＡｕ−Ｓｎ系金属間化合物は外部応力に対し非常にもろい物質であるので、電気的特性検査時におけるハンドリング作業時及び選別用ソケットの挿入時に半田バンプ２とパッド界面が剥離する可能性が存在する。
【００２５】また、電気的特性検査終了時には、Ａｕ等より成る半田固溶度の高い第三の金属層１７はほとんど存在しない状態であり、複数回検査用基板を使用する際には、検査用基板３のパッド部４ａに、再度Ａｕ等より成る半田固溶度の高い第三の金属層１７を形成する必要が生じ、検査用基板３のリサイクル性として、問題があった。
【００２６】
【発明が解決しようとする課題】以上詳細に説明した上記従来技術の問題点をまとめると以下に示す通りのものとなる。
【００２７】（１）フリップチップ方式では、従来、フリップチップボンディングを行った後に、最終的な電気的特性評価を行っているため、チップに異常があった場合、製造工程における損失が大きい、という問題点を有している。
【００２８】その理由は、フリップチップボンディングを行う前に、チップ状態で最終的な電気的特性評価を十分に行うことが困難であることによる。
【００２９】また、フリップチップＩＣの品質保証方法について、一時的に検査用パッケージに、半導体ＩＣを収納して、フリップチップＩＣの検査工程において、検査用基板からフリップチップＩＣを取り除いた際に、フリップチップＩＣに半田バンプの形状変形・半田量減少等のダメージを与えず、かつ検査用基板の再利用等量産性に優れた技術が実現されていないためである。
【００３０】（２）より具体的には、従来の押圧コンタクト方式では、半田バンプの高さばらつきの存在、押圧時の半導体ＩＣ裏面の反りの存在により、半田バンプ当たりの荷重ばらつきが発生し、その結果、半田バンプと検査用基板間の安定した導通が得られない、という問題がある。
【００３１】そして半導体ＩＣ中に存在する半田バンプへの局部的応力の集中等により、半導体ＩＣの半田バンプの下方向に形成されている半導体ＩＣの多層配線部さらにその下層部の回路形成部分、及び検査用基板をも破壊する可能性がある等の問題点もある。
【００３２】（３）また、従来の半田付け方式では、半導体ＩＣを検査用基板上へ実装後、所定の検査終了後半導体ＩＣを検査用基板から取り外す際に、半田バンプの形状変更・半田量減少等のダメージが大きく、最終的な回路基板へ実装する前に、半田バンプを再形成する等の必要性が生じるという問題点を有している。
【００３３】したがって、本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、フリップチップＩＣと検査用基板間の電気的接続を確実にとり、かつ、電気的特性試験終了後のフリップチップＩＣ取り外しにおいてもフリップチップＩＣ中に形成されている半田バンプへのダメージ（損傷）を大幅に縮減する検査方法及び、検査用基板を提供することにある。
【００３４】また、本発明の他の目的は、電気的特性試験時の熱ストレスにより発生する半田バンプへのせん断応力を低減し、検査実施時における半田バンプと検査用基板間の接続信頼性を高めた検査用基板、及び再利用が容易な検査用基板を提供することにある。
【００３５】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため、本発明は、半田バンプ付き半導体装置（「フリップチップＩＣ」という）の電気選別工程に用いられる専用の検査用基板であって、基板上に、絶縁性有機系薄膜材料を用いた有機多層配線により、前記半導体装置の半田バンプ形成パターンと同一パターンを有する、半田ぬれ性に優れた導電性金属材料よりなる半田バンプ接続用パッド部が、前記絶縁性有機系薄膜表面よりも上方に突出するように形成され、且つ、前記半田バンプ接続用パッド部の直径が、前記半田バンプの直径よりも小であって前記半田バンプの直径の所定割合の寸法値で形成されている、ことを特徴とする。
【００３６】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について説明する。本発明の好ましい実施の形態においては、半田バンプ付き半導体ＩＣ（「フリップチップＩＣ」という）の電気選別工程において、専用の検査用基板を用いることを特徴とし、この検査用基板は、酸化アルミニウム、ムライト、窒化アルミニウム等の高機能無機系セラミック材料からなるセラミック多層配線基板上に、ＰＩ（ポリイミド）等から成る絶縁性有機系薄膜材料を用いた有機多層配線によりフリップチップＩＣ側半田バンプ形成パターンと同一パターンを有する、半田ぬれ性に優れたＣｕ、Ｎｉ等による導電性金属材料よりなる半田バンプ接続用パッド部がＰＩ等から成る有機系絶縁層よりも上方向に突出するように形成され、かつ前記導電性金属材料よりなる半田バンプ接続用パッド部の直径が、半田バンプの直径に対して好ましくは、１／３から１／６の範囲内の寸法値で形成されていることを特徴とするフリップチップＩＣ用検査用基板を用いることを特徴とする。
【００３７】本発明の実施の形態においては、フリップチップＩＣと検査用基板間の安定した電気的接続状態を確保するため、フリップチップＩＣを検査用基板に位置合わせしマウントした後、不活性ガス等の雰囲気中でのＩＲ（赤外線）リフロー法、及びＶＰＳ（Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｓｏｌｄｅｒｉｎｇ）法等によりフリップチップＩＣを検査用基板に実装する。この際、フリップチップＩＣ上に形成されたバンプは、半田付け時の塑性変形、及び液状化により、検査用基板上に形成されているＰＩ（ポリイミド）等から成る有機系絶縁層よりも上方向１０から３０μｍ程度突出しており、かつ半田ぬれ性に優れたＣｕ、Ｎｉ等による導電性金属材料よりなる半田バンプ接続用パッド部に対して確実にぬれ、半田バンプ接続用パッド部と金属間化合物が形成され、フリップチップＩＣと検査用基板間の安定した電気的接続状態を作ることが容易となる。
【００３８】また、本発明の実施の形態においては、半田バンプ接続用パッド部がＰＩ等から成る有機系絶縁層よりも上方向１０から３０μｍ程度突出していることにより、フリップチップＩＣ上の半田バンプ高さが多少ばらつきが存在していたとしても、半田付け時の塑性変形、及び液状化により半田バンプと半田バンプ接続用パッド部が接触しやすくなり、フリップチップＩＣと検査用基板間の安定した電気的接続状態を作ることが容易となる。
【００３９】また、本発明の実施の形態においては、電気的特性検査工程終了後のフリップチップＩＣ取り外し工程において、フリップチップＩＣ上に形成されている半田バンプへのダメージを最小限にすることを容易にし、また検査用基板の再利用を容易にするため、導電性金属材料よりなる半田バンプ接続用パッド部（図１の７）の直径が、半田バンプの直径に対して好ましくは１／３から１／６の範囲内の寸法値で形成されているため、半導体ＩＣ（図１の１）上の半田バンプ（図１の２）の半田損失の低減及び、取り外し後の半田バンプ形状以上を最小限とすることができ、また取り外し検査用基板上の半田バンプ接続用パッド部（図１の７）上には微小な半田のみが残っているため、半田バンプ接続用パッド部７上の半田除去工程の必要がなく、検査用基板の再利用が容易となる。
【００４０】
【実施例】本発明の実施例について図面を参照して以下に説明する。
【００４１】図１は、本発明の一実施例の構成及び検査工程を示す断面図である。図１において、１は半導体ＩＣ、２は半導体ＩＣ上に形成されている半田バンプ、３は検査用基板、４ａは検査用パッド、４ｂはプローブ接触用検査用パッド、５は検査用プローブ、６は絶縁性有機系薄膜、７は半田バンプ接続用パッド部である。
【００４２】半田バンプ付き半導体ＩＣ１（「フリップチップＩＣ」と呼ばれる）の電気選別工程において、検査専用に実装する検査用基板３は、酸化アルミニウム、ムライト、窒化アルミニウム等の高機能無機系セラミック材料からなるセラミック多層配線基板上に、ＰＩ（ポリイミド）等から成る絶縁性有機系薄膜材料を用いた有機多層配線技術により、半導体ＩＣ１上に存在する半田バンプ２形成パターンと同一パターンを有する半田ぬれ性に優れたＣｕ、Ｎｉ等による導電性金属材料よりなる半田バンプ接続用パッド部７が、ＰＩ等から成る有機系絶縁層６よりも上方向１０から３０μｍ程度突出するように、形成されている。
【００４３】この際、Ｃｕ、Ｎｉ等による導電性金属材料よりなる半田バンプ接続用パッド部７上に、金属の酸化防止及び、半田濡れ性向上の目的で、Ａｕメッキ層を施しても良い。
【００４４】半導体ＩＣ１を、検査用基板３に位置合わせしてマウントした後、不活性ガス等の雰囲気中での、ＩＲリフロー法、及びＶＰＳ（Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｓｏｌｄｅｒｉｎｇ）法等により、半導体ＩＣ１を検査用基板３に実装する（図１（ｂ）参照）。
【００４５】この際、半導体ＩＣ１上に形成された半田バンプ２は、半田付け時の塑性変形、及び液状化により、検査用基板３上に形成されているＰＩ等から成る絶縁性有機系薄膜６よりも上方向１０から３０μｍ程度突出している半田バンプ接続用パッド部７（Ｃｕ、Ｎｉ等による導電性金属材料よりなる）に対して、確実にぬれ、半田バンプ接続用パッド部７と金属間化合物を形成され、半導体ＩＣ１と検査用基板３間の安定した電気的接続状態を容易に得ることができる。
【００４６】また、半田バンプ接続用パッド部７がＰＩ等から成る有機系絶縁層よりも上方向１０から３０μｍ程度突出していることから、半導体ＩＣ１上の半田バンプ２高さが多少ばらつきが存在していたとしても、半田付け時の塑性変形、及び液状化により半田バンプ２と半田バンプ接続用パッド部７が接触しやすくなり、半導体ＩＣ１と検査用基板３間の安定した電気的接続状態を得ることができる。
【００４７】その後、検査用プローブ５を検査用基板３に形成されているプローブ接触用検査用パッド４ｂに接触させ（図１（ｂ）参照）、所定の条件により半導体ＩＣの電気的特性検査を行う。
【００４８】この際、検査用基板３上のＰＩ等から成る絶縁性有機系薄膜６の線膨張係数を、半導体ＩＣ１と、絶縁性有機系薄膜６下に存在する、酸化アルミニウム、ムライト、窒化アルミニウム等の高機能無機系セラミック材料との中間の値を採用することにより、半導体ＩＣ１と高機能無機系セラミック材料との線膨張係数相違により発生する、バイメタル効果により発生する半導体ＩＣ１上の半田バンプ２へのせん断応力を緩和させ、電気的特性試験時の接続信頼性を向上させることができる。
【００４９】そして電気的特性試験終了後、半導体ＩＣ１が実装されている検査用基板３を再び加熱し、半田バンプ溶融温度付近で半導体ＩＣ１裏面を真空吸着し、検査用基板３からとり外す（図１（ｃ）参照）。
【００５０】この際、導電性金属材料よりなる半田バンプ接続用パッド部７の直径が、半田バンプ２の直径に対して１／３から１／６の範囲内の寸法値で形成されているため、半導体ＩＣ１上の半田バンプ２の半田損失の低減及び、取り外し後の半田バンプ２の形状異常を最小限とすることができる。
【００５１】また、取り外し後の検査用基板２上の半田バンプ接続用パッド部７には微小な半田のみが残っているため、半田バンプ接続用パッド部７上の半田除去工程の必要がなく、検査用基板３を再利用することができる。
【００５２】本発明の一実施例について、以下に実験データに基づいて更に説明する。
【００５３】図２は、本発明の一実施例における半導体ＩＣ１と検査用基板３の実装状態の断面を拡大して示した図である。
【００５４】図２を参照すると、フリップチップＩＣの半田バンプ２の径Ｘを１８０μｍ固定値とし、検査用基板３の半田バンプ接続用パッド部７の直径Ｙを３０μｍ、５０μｍ、７０μｍの水準を設けた際の評価結果を表１に示す。
【００５５】なお、評価用サンプルに対しては、以下の処理を施している。
【００５６】・検査用基板３にフリップチップＩＣ１を実装する。
【００５７】・検査用基板３とフリップチップＩＣ１の取り外しを行う。
【００５８】基板取り付け安定性の評価として、半田バンプ数約２５００に対し、電気的導通状態の検査（電気的にＯＰＥＮ状態のパッド数）を行った結果を、表１に示す。
【００５９】取り外したフリップチップＩＣに対して再半田バンプウェットバック処理を行う。
【００６０】再半田バンプウェットバック処理を施したサンプルに対し、検査用基板実装前の半田バンプ高さとの比較を行い、半田バンプ接続用パッド部７の直径Ｙの相違による影響（バンプ高さ変位量の平均）を検査した。その結果一覧を表２に示す。
【００６１】
【表１】
【００６２】
【表２】
【００６３】上記表１、表２に示した評価結果より、半田バンプ２の径Ｘに対する検査用基板の半田バンプ接続用パッド部７の直径Ｙ寸法が、１／６から１／３の範囲内にある場合に、フリップチップＩＣ１の検査用基板３への実装性、及び、取り外し性において、安定した電気的導通状態が確保でき、かつ、取り外し後の半田バンプへのダメージが少なく、実用使用上問題ないレベルの水準を確保することが可能であることが判る。
【００６４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、下記記載の効果を奏する。
【００６５】（１）本発明の第一の効果は、フリップチップＩＣと電気的特性検査工程において用いる検査用基板との電気的導通を、低荷重でかつ安定した電気的導通状態を容易に確保することができる、ということである。
【００６６】その理由は、本発明においては、フリップチップＩＣの電気的検査工程において、検査用基板とフリップチップＩＣの半田バンプ部との導通をとるための手段として、不活性ガス等の雰囲気中でのＩＲリフロー法、及びＶＰＳ（ＶａｐｏｒＰｈａｓｅ Ｓｏｌｄｅｒｉｎｇ）法等により、半導体ＩＣを検査用基板に実装しているため、半導体ＩＣ上に形成された半田バンプは、半田付け時の塑性変形、及び液状化により、検査用基板上に形成されているＰＩ等から成る有機系絶縁層よりも上方向に所定高さ突出しており、かつ半田ぬれ性に優れた導電性金属材料よりなる半田バンプ接続用パッド部に対して確実にぬれ、半田バンプ接続用パッド部と金属間化合物を形成され、半導体ＩＣと検査用基板間の安定した電気的接続状態を得ることができるためである。
【００６７】（２）本発明の第二の効果は、電気的特性検査工程終了後のフリップチップＩＣ取り外し工程において、フリップチップＩＣ上に形成されている半田バンプへのダメージを最小限に抑止できる、ということである。
【００６８】その理由は、本発明においては、導電性金属材料よりなる半田バンプ接続用パッド部の直径が、半田バンプの直径に対して所定割合の範囲内の寸法値で形成されているため、半導体ＩＣ上の半田バンプの半田損失の低減及び、取り外し後の半田バンプ形状以上を最小限とすることができるためである。
【００６９】（３）本発明の第三の効果は、検査用基板の再利用を可能としている、ということである。
【００７０】その理由は、上記第二の効果の理由と共に、取り外し後の検査用基板上の半田バンプ接続用パッド部上には微小な半田のみが残っているため、半田バンプ接続用パッド部の半田除去工程の必要がなく、検査用基板の再利用ができるためである。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００４２３７
【氏名又は名称】日本電気株式会社
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| 【出願日】 |
平成９年（１９９７）６月２７日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】加藤 朝道
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| 【公開番号】 |
特開平１１−２３６５６ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）１月２９日 |
| 【出願番号】 |
特願平９−１８７７０９ |
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