JP4354846B2 - スパイラル接触子の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ＩＣ（集積回路）等に設けられたＬＧＡやＢＧＡなどに接触するスパイラル接触子の製造方法に係わり、特に前記接触子の表面から三次元的に突出する凸部を備えたスパイラル接触子の製造方法に関する。

特許文献１に記載されている半導体検査装置（ＩＣソケット）は、半導体（ＩＣ等）を外部の回路基板などに電気的に仮接続させるものである。半導体の背面側には格子状またはマトリックス状に配置された多数の球状接触子が設けられており、これに対向する絶縁基台上には多数の凹部が設けられ、この凹部内にスパイラル接触子が対向配置されている。

前記半導体の背面側を前記絶縁基台に向けて押圧すると、前記球状接触子の外表面に前記スパイラル接触子が螺旋状に巻き付くように接触するため、個々の球状接触子と個々のスパイラル接触子との間の電気的接続が確実に行われるようになる。

このようなスパイラル接触子の具体的な製造方法は、特許文献１の図３７ないし図４０に記載されている。
特開２００２−１７５８５９号公報

スパイラル接触子では、スパイラル接触子と外部接触子との間の接触圧を高め、この間に発生する接触抵抗を低減することにより、電気的な接続特性を安定させる必要がある。このため、スパイラル接触子の表面に凸部などを形成し、この凸部と外部接触子とを点接触させることにより、すなわち前記凸部に接触圧を集中させた状態でスパイラル接触子と外部接触子とを接触させることが好ましい。

しかし、スパイラル接触子の表面に凸部を形成しようとすると、前記従来のスパイラル接触子の製造方法以外の別工程を必要とするため、製造時間が長くなり、しかも製造コストが高騰しやすいという問題があった。

本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、製造工程を増やすことなくスパイラル接触子の表面に凸部を形成することができ、製造コストの低減を図れるようにしたスパイラル接触子の製造方法を提供することを目的としている。

本発明のスパイラル接触子の製造方法は、
（ａ）基板の一方の面に凹部を形成する工程と、
（ｂ）前記基板の他方の面を保護層で被覆する工程と、
（ｃ）前記基板の一方の面にレジスト層を設ける工程と、
（ｄ）前記レジスト層を露光・現像して前記レジスト層の一部を除去することにより、前記基板の一方の面にスパイラル状の溝部を形成する工程と、
（ｅ）前記溝部内および前記凹部内にメッキを施すことにより、前記スパイラル接触子と、前記スパイラル接触子の表面に前記凹部に応じた凸部と、を一体で形成する工程と、
（ｆ）前記レジスト層の残りを除去する工程と、
（ｇ）前記スパイラル接触子の一方の面に仮止めシートを貼り付けて複数のスパイラル接触子どうしを固定する工程と、
（ｈ）前記保護層および基板を除去することにより、前記スパイラル接触子の他方の面を露出させる工程と、
（ｉ）前記スパイラル接触子の他方の面側の縁部に保持シートを貼り付ける工程と、
（ｊ）前記仮止めシートを前記スパイラル接触子の一方の面から剥離させる工程と、
を有することを特徴とするものである。

本発明では、前記（ａ）工程に示すように、あらかじめ基板上に凹部を形成しおくことにより、前記（ｅ）工程においてスパイラル接触子の導電部と凸部とを一緒に形成することが可能となる。

このように本発明では、前記導電部と凸部とを一緒に形成することにより、スパイラル接触子の製造工程が増加するのを抑えることができる。また前記導電部と凸部とを一体形成することができるため、使用中に前記凸部が導電部から離脱してしまったり、ひび割れてしなったりするような不具合の発生を防止できる。よって、このスパイラル接触子を使用した検査機器の精度や寿命を高めることが可能となる。

また、前記工程（ａ）において複数の凹部が形成されるものとすることができる。
上記工程では、スパイラル接触子に複数の凸部を形成することができるため、凸部が外部接触子に接触したときに、凸部が外部接触子の表面を滑るのを防止できる。よって、外部接触子に表面に凸部により接触痕などが付くのを防止できる。

また、前記（ｇ）の工程で、前記スパイラル接触子の一方の面側の縁部に保持シートを貼り付け、その後は（ｈ）の工程のみを行うものであってもよい。

上記においては、前記工程（ｉ）および工程（ｊ）を不要とすることができるため、さらに製造工程を簡素化することができる。

また、前記凹部が、陥没穴または貫通孔であり、この場合の前記凹部の深さ寸法は１０μｍないし５０μｍの範囲であり、直径は１０μｍないし５０μｍの範囲が好ましい。

本発明では、前記基板にＣｕ基板を用いることができる。
さらには、前記メッキにＮｉメッキを用いることが可能である。

本発明のスパイラル接触子の製造方法では、スパイラル状の導電部と凸部とを同じ工程で一緒に形成することができるため、製造時間の延長と製造コストの高騰を防止できる。すなわち、凸部を有するスパイラル接触子を短い製造時間で且つ低コストで製造することができる。

また凸部を導電部とともに一体形成することができるため、外部接触子からの力を受けた凸部が前記導電部の表面から離脱したり、凸部にひび割れなどを生じるのを防止できる。

図１は電子部品の動作を確認するための試験に用いられる検査装置（接続装置）を示す斜視図、図２は、図１の２−２線における断面図を示し、電子部品が装着された状態の断面図である。

図１に示す検査装置１は、電子部品などの底面に設けられた複数の球状または平面状の外部接触子とスパイラル接触子を個別に接続し、前記電子部品の電気的な特性等を検査するための装置である。

図１に示すように、検査装置１０は基台１１と、この基台１１の一方の縁部に設けられたひんじ部１３を介して回動自在に支持された蓋体１２とで構成されている。前記基台１１および蓋体１２は絶縁性の樹脂材料などで形成されており、前記基台１１の中心部には図示Ｚ２方向に凹となる装填領域１１Ａが形成されている。そして、前記装填領域１１Ａ内に半導体などの電子部品Ｂが装着できるようになっている。また基台１１の他方の縁部には、被ロック部１４が形成されている。

この検査装置１０は、接続面に多数の外部接触部Ｃがマトリックス状（格子状または碁盤の目状）に配置された電子部品Ｂを検査対象とする。前記外部接触部は、例えば薄板状に形成された平面状接触子（ＬＧＡ：Land Grid Array）、あるいは以下に説明するような球状接触子（ＢＧＡ：Ball Grid Array）などである。

図２に示すように、前記装填領域１１Ａには所定の径寸法からなり、装填領域１１Ａの表面から基台１１の裏面に貫通する複数のスルーホール１１ａが、前記電子部品Ｂの接続面に設けられた球状接触子である外部接触部Ｃに対応して設けられている。そして、個々のスルーホール１１ａの上面（装填領域１１Ａの表面）には、渦巻き状に形成されたスパイラル接触子２０がそれぞれ設けられている。

図３は複数のスパイラル接触子が保持シートに配設された状態を示す平面図、図４はスパイラル接触子の拡大平面図、図５はスパイラル接触子の側面図、図６ＡおよびＢは図２同様の断面図を拡大して示しており、図６Ａはスパイラル接触子が外部接触子に接触する前の状態、図６Ｂはスパイラル接触子が外部接触子に接触した後の状態を示している。

図３に示すように、前記各スパイラル接触子２０は装填領域１１Ａの表面に固定された保持シート１６上に縦方向および横方向に所定の間隔を空けて複数配置されている。前記保持シート１６の前記スルーホール１１ａに対向する位置には開孔１６ａがそれぞれ穿設されており、前記スパイラル接触子２０の基部２１の外縁の上面が、前記保持シート１６によって前記開孔１６ａの縁部に固定されている。基部２１の中心側には内縁の一部を巻き始端２２ａとし、この巻き始端２２ａから自由端側である巻き終端２２ｂが前記スルーホール１１ａ及び開孔１６ａの中心に向かって渦巻き状に延びている。そして、渦巻き状に延びた導電部２２が片持ち状態で設けられている。そして、図４及び図５に示すように、前記導電部２２の巻き終端２２ｂの表面には図示Ｚ１方向に三次元的に突出する凸部２２ｃが設けられている。前記スパイラル接触子２０は、前記巻き始端２２ａを固定端とし、自由端側である導電部２２が上下（図６ＡにてＺ１およびＺ２方向）に弾性変形することが可能である。

図４に示すように、前記スパイラル接触子２０の導電部２２の幅寸法Ｔ１は、強度およびばね定数を考慮した場合、１０μｍ〜３０μｍの範囲で形成したものが好ましい。また外部接触部Ｃが、例えば径寸法４００μｍの球状接触子である場合、前記スパイラル接触子２０の基部２１および導電部２２の平均的な板厚寸法（Ｚ方向の寸法）Ｈ１の好ましい範囲はＨ１＝１０μｍ〜４０μｍである。

また前記凸部２２ｃの好ましい形状は円柱形状、円錐台形状である。この場合、前記凸部２２ｃのＺ方向の高さ寸法Ｈ２は、Ｈ２が１０μｍ未満であると一点接触部位が不安定となりやすく、５０μｍより大きくなると一点接触部位の挙動が不安定となりやすいため、Ｈ２＝１０μｍ〜５０μｍの範囲が好ましい。また凸部２２ｃの先端部の平均直径ｒは、ｒが１０μｍ未満であると加工が困難となりやすく、５０μｍより大きくなると接触面積が極大化するため、ｒ＝１０μｍ〜５０μｍの範囲が好ましい。

なお、前記凸部２２ｃの形状は円柱形状や円錐台形状の限定されるものではなく、その他例えば半球形状、半卵形状、あるいは小判形状などであってもよい。

一方、図６Ａ，図６Ｂに示すように、前記スルーホール１１ａの内壁面には導通部１１ｂが形成されており、前記導通部１１ｂの上端と前記スパイラル接触子２０の前記基部２１とが導電性接着材などで接続されている。またスルーホール１１ａの下方の開口端は前記導通部に接続された接続端子１８で塞がれている。

図２に示すように、前記基台１１の下方には複数の配線パターンやその他の回路部品を有するプリント基板２９が設けられており、前記基台１１はこのプリント基板２９上に固定されている。前記プリント基板２９の表面には前記基台１１の底面に設けられた接続端子１８に対向する対向電極３１が設けられており、前記各接続端子１８が各対向電極３１にそれぞれ接触することにより、電子部品Ｂとプリント基板２９とが、前記スパイラル接触子２０、導通部１１ｂおよび接続端子１８を介して電気的に接続される。

一方、検査装置１０の蓋体１２の内面の中央の位置には、電子部品Ｂを図示下方に押し付ける凸形状の押圧部１２ａが前記装填領域１１Ａに対向して設けられている。また前記ひんじ部１３と逆側となる位置にはロック部１５が形成されている。

前記蓋体１２の内面と押圧部１２ａとの間には前記押圧部１２ａを蓋体１２の内面から遠ざかる方向に付勢するコイルスプリングなどからなる付勢部材が設けられている（図示せず）。したがって、電子部品Ｂを前記スルーホール１１ａ内に装着して蓋体１２を閉じ、ロック部１５を被ロック部１４に掛止させてロックすると、電子部品Ｂを装填領域１１Ａの表面に接近する方向（Ｚ２方向）に弾性的に押し付けることが可能となっている。

図２に示すように、前記基台１１の装填領域１１Ａの大きさは、前記電子部品Ｂの外形とほぼ同じ大きさであり、電子部品Ｂを前記装填領域１１Ａに装着して蓋体１２を基台１１にロックすると、前記電子部品Ｂが装填領域１１Ａに位置決めされ、電子部品Ｂの接続面に設けられた各外部接触部Ｃが検査装置１０内の各スパイラル接触子２０に正確に対向させられる。

図２に示すように、蓋体１２のロック部１５が基台１１の被ロック部１４にロックされると、電子部品Ｂが前記押圧部１２ａによって図示下方に押し付けられるため、前記外部接触部Ｃである各球状接触子が各スルーホール１１ａにそれぞれ入り込み、スパイラル接触子２０がスルーホール１１ａの内部方向（図示Ｚ２方向）に弾性変形させられる。

このとき、図６Ｂ示すように、前記スパイラル接触子２０の巻き終端２２ｂに形成された凸部２２ｃを外部接触部Ｃである球状接触子の表面に積極的に点接触させることができる。よって、スパイラル接触子２０の弾性力を凸部２２ｃに集中させることができるため、スパイラル接触子２０と外部接触部Ｃとの間に発生する接触抵抗を必要最小限とすることが可能となり、電気的に安定した接続状態を形成することができる。

以下には、上記凸部２２ｃを有するスパイラル接触子２０の製造方法について説明する。

図７は本発明のスパイラル接触子の製造方法を示す工程図である。なお、図７は一つのスパイラル接触子の製造方法を各工程ごとに示すものであるが、図７の工程を用いることにより、複数のスパイラル接触子を同時に形成することが可能である。

図７ａに示す工程では、板厚寸法１０μｍ〜２００μｍ程度のＣｕ基板４１が用意され、このＣｕ基板４１上に凹部４１ａを形成する。前記凹部４１ａは、例えば円形に形成された陥没穴または貫通孔であり、前記凹部４１ａの深さ寸法の好ましい範囲は１０μｍ〜５０μｍであり、直径の好ましい範囲は１０μｍ〜５０μｍである。また前記凹部４１ａは円形に限られるものではない。例えば長溝状、半球状、卵形状、小判形状に形成された陥没穴または貫通孔などであってもよく、これらも凹部４１ａの範疇に含まれる。前記凹部４１ａはプレス加工機や打抜き加工機などを使用することにより、Ｃｕ基板４１上の縦方向および横方向に所定のピッチでマトリックス状に複数形成される。

図７ｂに示す工程では、前記Ｃｕ基板の下面(他方の面)に後の工程においてメッキ層が形成されるのを防止する保護シート（保護層）４２が設けられる。前記保護シート４２は、例えば複数の接着層を備えたドライフィルムなどであり、接着層を前記Ｃｕ基板４１の下面（他方の面）に接着することにより、前記下面が全面的に被覆される。

図７ｃの工程では、前記凹部４１ａを含むＣｕ基板４１の上面（一方の面）にレジスト層４３が設けられる。

図７ｄの工程では、前記液体レジスト層４３に対して露光・現像により図４に示すスパイラル接触子２０と同じ形状のパターンからなる溝部４３ａを形成する。前記露光・現像では、露光部分がスパイラル接触子２０の導電部２２と同じ形状で形成された図示しないマスク層を前記レジスト層４３の上方に配置して前記レジスト層４３を露光し現像する。

このとき、凹部４１ａはスパイラル状の溝部４３ａの先端部（前記巻き終端２２ｂに表面に相当する位置）の真下に位置しており、前記凹部４１ａも同時に露光・現像される。なお、このときＣｕ基板４１上に残存する層がレジスト層４３として機能する。

図７ｅの工程では、露光・現像後のＣｕ基板４１をメッキ浴に浸け、スパイラル状の溝部４３ａと凹部４１ａ内にＮｉメッキ層４４を施こし、スパイラル接触子２０を成形する。

図７ｆの工程では、強アルカリ溶液でレジスト層４３を除去し、Ｃｕ基板４１上にＮｉメッキ層４４から形成されるスパイラル接触子２０を表出させる。

図７ｇの工程では、スパイラル接触子２０の上面に剥離可能な仮止めシート４５を貼付して固定し、マトリックス状に配列された複数のスパイラル接触子２０どうしを仮止め固定する。

なお、スパイラル接触子２０の仮止めは、図７ｇに示すように、スパイラル接触子２０の基部２１が固定される。

図７ｈの工程では、保護シート（保護層）４２を剥離させるとともに、塩化第二銅溶液等を用いてＣｕ基板４１を溶解・除去し、スパイラル接触子２０の下面側を露出させる。

図７ｉの工程では、複数の開孔１６ａが形成された保持シート１６の個々の開孔１６ａ内にスパイラル接触子２０の基部２１の下面側をそれぞれ本格的に固定する。

図７ｊの工程では、前記仮止めシート４５を剥離することにより、保持シート１６に複数のスパイラル接触子２０が固定されたシートが完成する。

上記製造方法では、スパイラル接触子２０を形成する工程と凸部２２ｃを形成する工程を同一の工程で形成することが可能であるため、製造工程数の増加を招くことがなく、製造コストの高騰を抑えることができる。

しかも、スパイラル接触子２０と凸部２２ｃとが同じメッキ工程で一体に形成することができるため、外部接触子からの力を受けた凸部２２ｃがスパイラル接触子２０の表面から離脱したり、凸部２２ｃにひび割れなどを生じるのを防止できる。すなわち、品質の高いスパイラル接触子２０を提供することが可能となる。

上記実施の工程では、前記図７ｈの工程においてスパイラル接触子２０を仮止め固定し、図７ｊの工程で凸部２２ｃが設けられた側の面を本格的に固定するようにした製造方法を示したが、本発明は上記に限られるものではなく、図７ｈの工程においてスパイラル接触子２０の凸部２２ｃを有しない側の面を本格的に固定するものであってもよい。この場合には図７ｉおよび図７ｊの工程を不要とすることが可能である。

また上記の工程（ａ）では、基板４１に凹部４１ａを１つ形成することにより、巻き終端２２ｂに凸部２２ｃが１つ形成されるものを示したが、本発明ではこれに限られるものではなく、基板４１に複数（３〜５つ程度）の凹部４１ａを形成することにより、巻き終端２２ｂに複数の凸部２２ｃが形成されるものであってもよい。

このようの複数の凸部２２ｃを巻き終端２２ｂに形成すると、前記凸部２２ｃが外部接触子Ｃに接触したときに、凸部２２ｃが外部接触子の表面を滑るのを防止しやすくできる。よって、外部接触子に表面に凸部により接触痕などが付くのを防止することが可能となる。

電子部品の動作を確認するための試験に用いられる検査装置（接続装置）を示す斜視図、 図１の２−２線における断面図を示し、電子部品が装着された状態の断面図、 複数のスパイラル接触子が保持シートに配設された状態を示す平面図、 スパイラル接触子の拡大平面図、 スパイラル接触子の側面図、 図２同様の断面図を拡大して示しており、スパイラル接触子が外部接触子に接触する前の状態、 図２同様の断面図を拡大して示しており、スパイラル接触子が外部接触子に接触した後の状態、 本発明のスパイラル接触子の製造方法を示す工程図、

符号の説明

１０ 検査装置
１６ 保持シート
１６ａ 開孔
２０ スパイラル接触子
２１ 基部
２２ 導電部
２２ａ 巻き始端
２２ｂ 巻き終端
２２ｃ 凸部
４１ Ｃｕ基板
４１ａ 凹部
４２ 保護シート（保護層）
４３ レジスト層
４４ Ｎｉメッキ層
４５ 仮止めシート
Ｂ 電子部品
Ｃ 外部接触部

Claims (8)

1. （ａ）基板の一方の面に凹部を形成する工程と、
   （ｂ）前記基板の他方の面を保護層で被覆する工程と、
   （ｃ）前記基板の一方の面にレジスト層を設ける工程と、
   （ｄ）前記レジスト層を露光・現像して前記レジスト層の一部を除去することにより、前記基板の一方の面にスパイラル状の溝部を形成する工程と、
   （ｅ）前記溝部内および前記凹部内にメッキを施すことにより、前記スパイラル接触子と、前記スパイラル接触子の表面に前記凹部に応じた凸部と、を一体で形成する工程と、
   （ｆ）前記レジスト層の残りを除去する工程と、
   （ｇ）前記スパイラル接触子の一方の面に仮止めシートを貼り付けて複数のスパイラル接触子どうしを固定する工程と、
   （ｈ）前記保護層および基板を除去することにより、前記スパイラル接触子の他方の面を露出させる工程と、
   （ｉ）前記スパイラル接触子の他方の面側の縁部に保持シートを貼り付ける工程と、
   （ｊ）前記仮止めシートを前記スパイラル接触子の一方の面から剥離させる工程と、
   を有することを特徴とするスパイラル接触子の製造方法。
2. 前記工程（ａ）において複数の凹部が形成される請求項１記載のスパイラル接触子の製造方法。
3. 前記（ｇ）の工程で、前記スパイラル接触子の一方の面側の縁部に保持シートを貼り付け、その後は（ｈ）の工程のみを行う請求項１または２記載のスパイラル接触子の製造方法。
4. 前記凹部が、陥没穴または貫通孔である請求項１ないし３のいずれか１項に記載のスパイラル接触子の製造方法。
5. 前記凹部の深さ寸法の範囲が１０μｍないし５０μｍの範囲である請求項１ないし４のいずれか１項に記載のスパイラル接触子の製造方法。
   
6. 前記凹部の直径が１０μｍないし５０μｍの範囲である請求項１ないし５のいずれか１項に記載のスパイラル接触子の製造方法。
7. 前記基板にＣｕ基板を用いる請求項１ないし６のいずれか１項に記載のスパイラル接触子の製造方法。
8. 前記メッキにＮｉメッキを用いる請求項１ないし７のいずれか１項に記載のスパイラル接触子の製造方法。

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