(57)【要約】【課題】  通電許容電流が大きく、機械的強度の大きい接触端子を安価に提供する。【解決手段】  本発明の接触端子は、電子機器の電極に接触して導通する柱状の微細接触端子であって、基板を厚さ方向に貫通する中実電極と、中実電極上に中空電極と、中空電極上にあって、電子機器の電極と接触するコンタクタとを備え、コンタクタは、電子機器の電極に押し当てることにより変形するバネ構造を有し、中空電極は、コンタクタのバネがストロークできるような、または、電子機器のピン電極を挿入できるような中空部を有することを特徴とする。【選択図】        図１
2006032105.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子機器の電極に接触して導通する柱状の微細接触端子であって、
基板を厚さ方向に貫通する中実電極と、
該中実電極上に中空電極と、
該中空電極上にあって、電子機器の電極と接触するコンタクタとを備え、
前記コンタクタは、電子機器の電極に押し当てることにより変形するバネ構造を有し、
前記中空電極は、コンタクタのバネがストロークできるような、または、電子機器のピン電極を挿入できるような中空部を有することを特徴とする接触端子。
【請求項２】
前記コンタクタは、渦巻バネ構造を有する請求項１に記載の接触端子。
【請求項３】
前記コンタクタは、蛇行する複数のバネが、コンタクタの外周部から中央部に向けて配置する構造を有する請求項１に記載の接触端子。
【請求項４】
前記コンタクタは、電子機器の電極に押し当てる方向に突出する突起を備える請求項２または３に記載の接触端子。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の接触端子の製造方法であって、接触端子におけるコンタクタを、
Ｘ線リソグラフィにより樹脂型を形成する工程と、
導電性基板上で、前記樹脂型に金属材料からなる層を電鋳により形成する工程と、
研磨または研削する工程と、
樹脂型を除去する工程と、
導電性基板を除去する工程と
を含む方法により製造することを特徴とする接触端子の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれかに記載の接触端子の製造方法であって、接触端子におけるコンタクタを、
金型により樹脂型を形成する工程と、
導電性基板上で、前記樹脂型に金属材料からなる層を電鋳により形成する工程と、
研磨または研削する工程と、
樹脂型を除去する工程と、
導電性基板を除去する工程と
を含む方法により製造することを特徴とする接触端子の製造方法。
【請求項７】
請求項４に記載の接触端子の製造方法であって、研磨または研削する前記工程の後に、
前記金属材料からなる層の上に、リソグラフィにより樹脂型を形成する工程と、
前記樹脂型に金属材料からなる層を電鋳する工程と
を含むことを特徴とする請求項５または６に記載の接触端子の製造方法。
【請求項８】
請求項５〜７のいずれかに記載の接触端子の製造方法であって、接触端子における中空電極を、貫通電極の端部をエッチングすることにより形成する接触端子の製造方法。
【請求項９】
請求項５〜７のいずれかに記載の接触端子の製造方法であって、接触端子における中空電極を、貫通電極の端部をドリル加工することにより形成する接触端子の製造方法。
【請求項１０】
請求項５〜７のいずれかに記載の接触端子の製造方法であって、接触端子における中空電極を、ハンダ接合法または抵抗溶接法または超音波接合法により、貫通電極の端部に形成する接触端子の製造方法。
【請求項１１】
請求項５〜７のいずれかに記載の接触端子の製造方法であって、接触端子における中空電極を、貫通電極の端部を加圧成型することにより形成する接触端子の製造方法。
【請求項１２】
請求項５〜７のいずれかに記載の接触端子の製造方法であって、接触端子におけるコンタクタを、ハンダ接合法または抵抗溶接法または超音波接合法により、中空電極上に形成する接触端子の製造方法。
【請求項１３】
請求項１〜４のいずれかに記載の接触端子と、該接触端子が貫通する基板とを備える実装用コネクタ。
【請求項１４】
前記基板は、ガラス繊維とエポキシ樹脂からなる基板、または、ポリイミド樹脂からなる基板である請求項１３に記載の実装用コネクタ。
【請求項１５】
請求項１〜４のいずれかに記載の接触端子と、該接触端子が貫通する基板とを備える検査用ソケット。
【請求項１６】
前記基板は、ガラス繊維とエポキシ樹脂からなる基板、または、ポリイミド樹脂からなる基板である請求項１５に記載の検査用ソケット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＣまたはＬＳＩなどからなる電子機器または検査装置の電極に押し当てて、電極から電気信号を取り出すために使用する接続端子に関する。また、かかる接続端子をエリアアレイ状に配置した実装用コネクタおよび検査用ソケットに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣまたはＬＳＩなどからなる電子機器の電気的導通などを検査するために、電子機器の電極に、接触端子のコンタクタを押し当て、電極からコンタクタを介して電気的信号を取り出す目的で、検査用ソケットが使用される。また、電子機器のランド電極に実装し、接触端子のコンタクタを介して電子機器との電気的導通を維持する目的で、実装用コネクタが使用される。かかる接触端子には、接続する電子機器の電極の数に対応した数のコンタクタが設けられるが、電子機器における電極の高密度化に対応し、電子機器用接触端子のコンタクタも高密度化が求められている。
【０００３】
かかるコンタクタには、ＢＧＡ（ball grid array）などの凸状電極に対するコンタクタとして、たとえば、凸状電極に接触する前は平面状の渦巻形状を呈し、凸状電極との接触により、凸状電極の形状に対応して渦巻バネが変形するコンタクタが知られている（特許文献１、２参照）。このコンタクタは、電極の高密度化に対応でき、ボール状電極を変形させることなく、導通を確保することが可能であり、信頼性が高いとある。
【０００４】
渦巻バネを用いる場合、凸状電極の先端部では、渦巻バネの撓み量が少なく、先端部から離れるに従って撓み量が大きくなる。このため、最も撓みにくいバネの根元付近の曲げ応力が最も大きくなり、凸状電極の高密度化に伴い、接触端子の信頼性が低下する。かかる問題を解消するために、電子機器側の電極の形状を円錐形、三角錐または四角錐などの錐体とする方法が知られている（特許文献３参照）。
【特許文献１】米国特許第６５１７３６２号明細書
【特許文献２】特開２００２−１７５８５９号公報
【特許文献３】特開２００３−７８０７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の接触端子の構造を図７に示す。図７には、２つの半導体デバイス７８ａ、７８ｂの凸状電極７７ａ、７７ｂにより、接触端子を挟んだ状態を示す。この接触端子は、基板７６の表面に形成された渦巻状のコンタクタ７２ａ、７２ｂと、コンタクタ７２ａ、７２ｂに接合し、基板７６内を貫通する円管状の中空電極７４とからなり、基板を貫通する円管状の中空電極７４は、絶縁性基板のスルーホールの内壁に銅メッキを施すなどして形成される。
【０００６】
したがって、円管状の中空電極７４は、厚さが薄く、かつ、距離が長いため、接触端子での電気抵抗が大きく、通電できる許容電流が小さい。また、基板７６のスルーホール内に、肉厚の薄い中空電極７４を形成したトンネル構造であるため、高密度実装に伴ない、多数のスルーホールを形成した基板は、剛性がなく、破損しやすい。したがって、長期間の連続使用に耐えず、リペアも困難である。さらに、円管状の中空電極を形成し、中空電極内へ弾性体を充填した接触端子は製造コストが高い。
【０００７】
本発明の課題は、許容電流および機械的強度がともに大きく、製造コストの安い接触端子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の接触端子は、電子機器の電極に接触して導通する柱状の微細接触端子であって、
基板を厚さ方向に貫通する中実電極と、
中実電極上に中空電極と、
中空電極上にあって、電子機器の電極と接触するコンタクタとを備え、
コンタクタは、電子機器の電極に押し当てることにより変形するバネ構造を有し、
中空電極は、コンタクタのバネがストロークできるような、または、電子機器のピン電極を挿入できるような中空部を有することを特徴とする。
【０００９】
コンタクタは、渦巻バネ構造を有するものが好適である。また、蛇行する複数のバネが、コンタクタの外周部から中央部に向けて配置する構造を有するものを好適に用いることができる。さらに、コンタクタは、電子機器の電極に押し当てる方向に突出する突起を備える態様がより好ましい。
【００１０】
本発明の接触端子の製造方法は、第１の局面によれば、接触端子におけるコンタクタを、
Ｘ線リソグラフィにより樹脂型を形成する工程と、
導電性基板上で、樹脂型に金属材料からなる層を電鋳により形成する工程と、
研磨または研削する工程と、
樹脂型を除去する工程と、
導電性基板を除去する工程と
を含む方法により製造することを特徴とする。
【００１１】
本発明の接触端子の製造方法は、第２の局面によれば、接触端子におけるコンタクタを、
金型により樹脂型を形成する工程と、
導電性基板上で、樹脂型に金属材料からなる層を電鋳により形成する工程と、
研磨または研削する工程と、
樹脂型を除去する工程と、
導電性基板を除去する工程と
を含む方法により製造することを特徴とする。
【００１２】
突起を有するコンタクタは、かかる製造方法において、研磨または研削する工程の後に、
金属材料からなる層の上に、リソグラフィにより樹脂型を形成する工程と、
樹脂型に金属材料からなる層を電鋳する工程とを含む方法により製造する態様が好ましい。
【００１３】
接触端子における中空電極は、貫通電極の端部をエッチングする方法、または貫通電極の端部を加圧成型する方法、または貫通電極の端部をドリル加工する方法により形成することができる。また、中空電極は、ハンダ接合法、抵抗溶接法もしくは超音波接合法により、貫通電極の端部に形成することができる。一方、接触端子におけるコンタクタは、ハンダ接合法、抵抗溶接法または超音波接合法により、中空電極上に形成することができる。
【００１４】
本発明の実装用コネクタまたは検査用ソケットは、かかる接触端子と、接触端子が貫通する基板とを備えることを特徴とする。基板は、ポリイミド樹脂からなるもの、または、ガラス繊維とエポキシ樹脂からなるものが好適である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、通電できる電流が大きく、機械的強度の大きい接触端子を安価に提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
（接触端子）
本発明の接触端子の典型的な例を図１に示す。図１（ａ）に示すように、この接触端子２は、基板１を厚さ方向に貫通する中実電極２ａと、中実電極２ａ上に中空電極２ｂと、中空電極２ｂ上にあって、電子機器４の電極３と接触するコンタクタ２ｃとを備える。このコンタクタ２ｃは、電子機器４の電極３に押し当てることにより変形するバネ構造を有し、中空電極２ｂは、コンタクタ２ｃのバネがストロークできるような、または、電子機器のピン電極を挿入できるような中空部を有することを特徴とする。
【００１７】
本発明の接触端子は、基板１を貫通する電極が中実電極２ａであるため、基板を貫通する電極が厚さの薄い円管状の中空電極である従来の接触端子に比べて、電気抵抗が小さく、通電できる電流が大きい。また、従来の接触端子に比べて、機械的な強度が大きい。さらに、厚さの薄い円管状の電極を形成する必要がなく、円管内に弾性体を充填しないため、製造コストが安い。
【００１８】
本発明の実装用コネクタおよび検査用ソケットは、図１に示すように、かかる接触端子２と、接触端子２が貫通する基板１とを備える。したがって、本発明の実装用コネクタおよび検査用ソケットは、基板を貫通する電極が中実電極であるため、剛性があり、機械的強度が大きい。よって、高密度実装のために、基板に多数のスルーホールを狭ピッチで形成する場合であっても、長期間の使用に耐え、リペアが容易である。
【００１９】
実装用コネクタおよび検査用ソケットは、たとえば、図１（ａ）に示すように、検査ボードまたは多層基板などのＰＣＢ（print circuit boad）５上にハンダで接続し、検査デバイスなどの電子機器４を実装する。または、図１（ｂ）に示すように、マザーボードなどのＰＣＢ５上に接続し、ＦＰＣ（flexible print circuit）６などをバンプ電極７を介して実装する。
【００２０】
本発明の接触端子を構成するコンタクタは、電子機器の電極に押し当てることにより変形するバネ構造を有するが、電子機器の電極には、ＢＧＡパッケージにおけるボール状電極、ＰＧＡパッケージにおけるピン状電極およびＬＧＡパッケージにおける平板状電極など、種々の形状がある。したがって、コンタクタは、良好な電気的導通性を得るために、電子機器の電極の形状に応じて選定するのが望ましい。
【００２１】
図３に、典型的なコンタクタを例示する。図３（ａ）には、渦巻バネ構造を有する柱状のコンタクタを示す。このコンタクタは、電子機器の凸状電極を渦巻の中央部に押し当てることにより、渦巻バネがストロークし、凸状電極の形状に応じて変形して、凸状電極と電気的に導通する。したがって、ＢＧＡパッケージのボール状電極のほか、メッキにより形成したＦＰＣのバンプ電極などに適するコンタクタである。
【００２２】
コンタクタは、外周部が筒状のリング構造を有する態様が好ましい。外周部が筒状のリング構造を有すると、コンタクタを中空電極上に実装しやすく、中空電極によりコンタクタを保持しやすくなるため、コンタクタを堅固に固定することができ、安定性が高い。
【００２３】
図３（ｂ）には、筒状のリング３２内に、リング３２に連結するバネ電極３１を有するコンタクタを示す。このコンタクタは、ＰＧＡパッケージなどのピン電極３０をバネ電極３１で挟み込むことにより実装し、電気的および機械的に接続する。コンタクタは、中央に中空部を有する中空電極の頂上部に実装され、ＰＧＡパッケージなどのピン電極を挿入実装するときは、挿入するピン電極は、中空電極の中空部に収納される。したがって、このコンタクタは、ＰＧＡパッケージのピン電極などに適する。バネ電極３１は、リング３２に連結することにより、コンタクタの製造時にバネ電極を保護することができ、実装時にピン電極の挿入によりバネ電極に生じる負荷をリングに分散させて、バネ電極を保護することができる。
【００２４】
図３（ｃ）には、外周部を構成する筒状のリング内で、外方に竹の子状に突出する渦巻バネ構造を有するコンタクタを示す。このコンタクタは、外方に突出する先端部を有するため、ＬＧＡパッケージなどに配置する平板状電極に対して確実に接続できる。また、表面に凹凸または窪みのある電極に対しても有用である。
【００２５】
図３（ｄ）には、柱状の渦巻バネ３４と、渦巻の中央部３６に突起３３を有し、突起３３が、電子機器の電極に押し当てる方向に突出するコンタクタを示す。このコンタクタも、ＬＧＡパッケージなどに配置する平板状電極に対して確実な接続が得られる点で有用である。かかるコンタクタでは、平板状電極と接触する先端が接触面を有する態様が、平板状電極に押し当てても、平板状電極に与える機械的なダメージが小さく、コンタクタの先端の摩耗も少ない点で有利である。また、コンタクタと平板状電極が傾斜をもって接触しても、接続状態を一定に保つことができる。したがって、接続信頼性の高い接触端子を提供することができる。このような観点から、突起の接触面の形状は、球面の一部または回転放物面の一部であるものが好ましい。また、前述のとおり、コンタクタは、外周部３５が筒状のリング構造を有する態様が好ましい。
【００２６】
図２に、他の態様のコンタクタの平面図を例示する。図２（ａ）には、１条の渦巻バネからなるコンタクタであって、渦巻バネが渦巻の中央に向かってエッジを有するコンタクタを示す。このコンタクタを電極に押し当てると、渦巻バネのエッジが電極表面をワイピングするため、電極表面に異物があっても導通を取ることができ、またエッジが電極に食い込むため、容易に確実な導通を得ることができる。
【００２７】
図２（ｂ）には、２条の渦巻バネが中央部で連結するコンタクタを示す。２条のバネを連結することにより、バネを硬くすることができ、電極に対するワイピング効果を高めることができる。図２（ｃ）には、２条のバネが中央部以外の所で連結するコンタクタを示す。このコンタクタを電極に押し当てると、外周部にあるリング構造とバネとの接点２３を支点にし、バネは傾きながら電極と接する。このコンタクタを使用すると、コンタクタのバネは電極の先端と接触しないため、電極の先端に傷が付きにくく、検査後、実用時に不都合が生じない。また、かかるバネ形状の場合、２条のバネ部において発生する電磁界が互いに打ち消されるため、高周波特性が良好である。
【００２８】
コンタクタは、蛇行する複数のバネが、コンタクタの外周部から中央部に向けて配置する構造を有するものを好適に使用することができる。かかるコンタクタを、図２（ｄ）〜（ｆ）にを例示する。かかる構造のコンタクタでは、各条のバネにおいて発生する電磁界が互いに打ち消し合うため、高周波特性が良好である。図２（ｄ）に示すコンタクタでは、３条のバネが中央部において連結しているため、硬いバネが得られ、電極表面のワイピング性が良好である。一方、図２（ｅ）に示すコンタクタでは、３条のバネが連結していないため、柔らかいバネを得ることができる。また、図２（ｆ）に示すコンタクタは、全体形状が正方形であるため、円形のコンタクタに比べて、実装用コネクタまたは検査用ソケット上でのバネの面積率が高く、バネ効率が良好である。
【００２９】
図３（ｄ）には、柱状の渦巻バネの中央部３６に突起３３を有するコンタクタを例示するが、電子機器の電極に押し当てる方向に突出する突起を有する態様は、図２（ｄ）〜（ｆ）に示すコンタクタにおいても有効である。かかるコンタクタは、平板状電極に対して確実な接続が得られる。また、平板状電極と接触する先端が接触面を有すると、平板状電極に与える機械的なダメージが小さくなり、コンタクタの先端の摩耗が少ない。また、コンタクタと平板状電極が傾斜をもって接触しても、接続状態を一定に保つことができる。したがって、接続信頼性の高い接触端子を提供することができる。このような観点から、突起の接触面の形状は、球面の一部または回転放物面の一部であるものが好ましい。また、前述のとおり、コンタクタは、外周部３５が筒状のリング構造を有する態様が好ましい。
【００３０】
（接触端子の製造方法）
本発明の接触端子の製造方法は、接触端子におけるコンタクタを、Ｘ線リソグラフィにより樹脂型を形成する工程と、導電性基板上で樹脂型に金属材料からなる層を電鋳により形成する工程と、研磨または研削する工程と、樹脂型を除去する工程と、導電性基板を除去する工程を備える方法により製造することが好ましい。かかる方法により、図３（ａ）に示すような、アスペクト比（ｂ／ａ）が２以上のコンタクタを容易に製造することができ、アスペクト比が３０以上のコンタクタの製造も可能である。高いアスペクト比が得られるため、図３（ａ）に示すように、バネの幅ａを薄くしても厚さｂを厚くでき、接触荷重が大きく、接触信頼性の高いコンタクタの製造が可能であり、また、０．５Ａ以上の大きな許容電流を確保することができる。さらに、バネの幅ａを薄くできるため、渦巻き数を多くすることができ、ストロークが大きいバネを製造でき、ストロークを大きくしても接触荷重は低下しない。
【００３１】
高いアスペクト比を有するコンタクタが得られる点で、Ｘ線の中でも指向性が高いシンクロトロン放射のＸ線（以下、「ＳＲ」という。）を使用する態様が好ましい。ＳＲを用いるＬＩＧＡ（Lithographie Galvanoformung Abformung）プロセスは、ディープなリソグラフィが可能であり、数１００μｍの高さの金属微細構造体をミクロンオーダの高精度で大量に製造することができるため、電子機器の高密度実装に対応することができる。また、微細構造体を一体形成することができるため、部品点数を減らし、部品コストおよび組立てコストを低減することができる。
【００３２】
まず、図４（ａ）に示すように、導電性基板４１上に樹脂層４２を形成する。導電性基板としては、たとえば、銅、ニッケル、ステンレス鋼などからなる金属製基板を使用する。また、チタン、クロムなどの金属材料をスパッタリングしたシリコン基板などを用いる。樹脂層には、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）などのポリメタクリル酸エステルを主成分とする樹脂材料、またはＸ線に感受性を有する化学増幅型樹脂材料などを用いる。樹脂層の厚さは、形成しようとするコンタクタの厚さに合せて任意に設定することができ、たとえば５０μｍ〜５００μｍとする。
【００３３】
つぎに、樹脂層４２上にマスク４３を配置し、マスク４３を介してＸ線４４を照射する。マスク４３は、コンタクタのパターンに応じて形成したＸ線吸収層４３ａと、透光性基材４３ｂとからなる。透光性基材４３ｂには、窒化シリコン、シリコン、ダイヤモンド、チタンなどを用いる。また、Ｘ線吸収層４３ａには、金、タングステン、タンタルなどの重金属またはその化合物などを用いる。Ｘ線４４の照射により、樹脂層４２のうち、樹脂層４２ａは露光され変質するが、樹脂層４２ｂはＸ線吸収層４３ａにより露光されない。このため、ポジ型樹脂を用いる場合には、現像により、Ｘ線４４により露光されて変質した部分（分子鎖が切断された部分）のみが除去され、図４（ｂ）に示すような樹脂層４２ｂからなる樹脂型が得られる。
【００３４】
つぎに、電鋳を行ない、図４（ｃ）に示すように、樹脂型に金属材料４５を堆積する。電鋳とは、金属イオン溶液を用いて導電性基板上に金属材料からなる層を形成することをいう。導電性基板４１をめっき電極として電鋳を行なうことにより、樹脂型に金属材料４５を堆積する。樹脂型の空孔部が埋まる程度に金属材料を堆積する場合、堆積した金属材料層から、最終的にコンタクタを得ることができる。また、樹脂型の高さを超え、樹脂型上にも金属材料を堆積すると、樹脂型および基板を除去することにより、空孔部を有する金属微細構造体が得られ、得られた構造体を金型として、後述のとおり、コンタクタを製造することができる。金属材料には、ニッケル、銅、またはそれらの合金などを用いるが、コンタクタの耐摩耗を高める点で、ニッケルまたはニッケルマンガンなどのニッケル合金が好ましい。
【００３５】
電鋳後、研磨または研削により所定の厚さに揃えた後（図４（ｄ））、図４（ｅ）に示すように、ウエットエッチングまたはプラズマエッチングにより樹脂型を除去する。つづいて、酸もしくはアルカリによりウエットエッチング、または機械加工により導電性基板４１を除去すると、図４（ｆ）に示すような金属微細構造体が得られる。つぎに、１５０℃〜３５０℃で、２時間〜４８時間の加熱処理を施すことにより、スプリング特性を付与し、図３（ａ）に示すようなコンタクタを得ることができる。
【００３６】
得られるコンタクタは、電子装置などの電極との電気的導通性および耐腐食性を向上させる点で、金、パラジウムもしくは白金などの貴金属または貴金属の合金で、厚さ０．０５μｍ〜１μｍのコート層を施すことが好ましい。バレルメッキなどにより、コンタクタの表面を容易にコートすることができる。また、コンタクタは、耐磨耗性を向上させる点で、導電性ダイヤモンドライクカーボンでコートする態様が好ましい。ダイヤモンドライクカーボンでコートすることにより、コンタクタの表面に、ダイヤモンドのような結晶構造を有するカーボン膜が形成される。
【００３７】
本発明の接触端子の製造方法の他の態様は、接触端子におけるコンタクタを、金型により樹脂型を形成する工程と、導電性基板上で樹脂型に金属材料からなる層を電鋳により形成する工程と、研磨または研削する工程と、樹脂型を除去する工程と、導電性基板を除去する工程を備える方法が好ましい。かかる方法により、Ｘ線リソグラフィにより樹脂型を形成する前述の製造方法と同様に、図３（ａ）に示すような、大電流を導通させることができる信頼性の高いコンタクタを低コストで製造することができる。また、同一の金型を用いて、コンタクタの大量生産が可能である。
【００３８】
まず、図５（ａ）に示すように、凸部を有する金型５２を用いて、エンボス成形、反応性成形または射出成型などのモールドにより、図５（ｂ）に示すような凹状の樹脂型５３を形成する。樹脂材料としては、ポリメタクリル酸メチルなどのアクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリオキシメチレンなどのポリアセタール樹脂などの熱可塑性樹脂を用いる。金型５２は、コンタクタと同様の金属微小構造体であるため、Ｘ線リソグラフィ法と電鋳を組み合せた上述の方法により製造する態様が好ましい。
【００３９】
つぎに、樹脂型５３の上下を反転した後、図５（ｃ）に示すように、導電性基板５１に貼り付ける。続いて、図５（ｄ）に示すように、樹脂型５３を研磨し、樹脂型５３ａを形成する。その後の工程は、前述と同様であり、電鋳により樹脂型５３ａに金属材料５５を堆積し（図５（ｅ））、厚さを調整し（図５（ｆ））、樹脂型５３ａを除去し（図５（ｇ））、導電性基板５１を除去すると、図５（ｈ）に示すような金属微細構造体が得られ、その後、スプリング特性を付与し、図３（ａ）に示すようなコンタクタを得る。得られるコンタクタには、必要に応じて、前述と同様の方法により各種のコートを施すことができる。
【００４０】
図３（ｂ）に示すコンタクタは、所定のパターンを有するマスクを用い、上述と同様の方法により製造することができる。図３（ｃ）に示すコンタクタの製造において、竹の子状に凸加工する方法としては、図４（ｆ）または図５（ｈ）に示すような金属微細構造体を製造した後、竹の子状に突出する外方に向かって、渦巻の中央部に外力を加え、塑性変形させた後、１００℃〜３５０℃で、５時間〜４０時間の加熱処理を施し、加工応力を開放する態様が好ましい。他の点では、上述と同様の方法で製造することができる。
【００４１】
図３（ｄ）に示すコンタクタの製造方法を図６に示す。図６（ａ）〜図６（ｄ）の工程は、図４（ａ）〜図４（ｄ）の工程と同様である。すなわち、Ｘ線リソグラフィ（図６（ａ））により、導電性基板６１上に樹脂層６２ｂからなる樹脂型を形成し（図６（ｂ））、電鋳により金属層６５を形成した後（図６（ｃ））、研磨または研削し、所定の厚さに揃える（図６（ｄ））。かかる工程は、図５（ａ）〜図５（ｆ）の工程により置き換えることができる。
【００４２】
つぎに、たとえば、ネガレジストからなる樹脂層６６を形成し（図６（ｅ））、マスク６８を介して、ＵＶ６７またはＸ線を照射すると、樹脂層６６のうち、樹脂層６６ｂは露光されるが、樹脂層６６ａは露光されない（図６（ｆ））。このため、現像により、ＵＶなどにより硬化した部分（架橋した部分）を残し、他の部分を除去すると、樹脂層６６ｂからなる樹脂型が得られる（図６（ｇ））。
【００４３】
その後、樹脂層６６ｂからなる樹脂型に、金属材料からなる層の電鋳を行ない、メッキを成長させて、外部に突出する突起６９を形成する。突起６９の表面は、図６（ｈ）に示すように、回転放物面の一部をなしている。表面が、球面の一部である突起（図示していない。）を形成することもできる。電鋳に際し、樹脂型の空孔部には電気力線が広がり、その等価な点が、球面または回転放物面を形成するため、メッキを成長させると、メッキの表面が、球面の一部または回転放物面の一部である突起を容易に形成することができる。
【００４４】
突起６９の形成後、ウエットエッチングまたはプラズマアッシングにより樹脂型を除去し（図６（ｉ））、酸もしくはアルカリによるウエットエッチングで、または、機械的に導電性基板６１を除去すると、図６（ｊ）に示すような、柱状の渦巻バネ６５と突起６９を有するコンタクタ、すなわち、図３（ｄ）に示すコンタクタを製造することができる。
【００４５】
渦巻の中央の突起は、リソグラフィと電鋳を組み合せた方法により形成するため、渦巻バネの形成後に、機械的に凸加工をする方法に比べて、容易に形成することができ、生産性および製品歩留まりが高い点で好ましい。また、突起を精度よく形成できるため、コンタクタの高さのバラツキを減らし、機械加工により形成する場合に比べて、ストロークおよび接触荷重のバラツキを１／１０程度にまで低減し、接続信頼性を高めることができる。得られるコンタクタには、前述と同様に、金などからなるコート層を形成することができる。
【００４６】
接触端子における中空電極は、たとえば、基板を貫通する電極の端部をエッチングすることにより形成することができる。かかる方法を図８に例示する。まず、図８（ａ）に示すように、基板８１と、基板を貫通する電極８２ｄの表面に、金属層８２ｅを形成する。電極８２ｄと金属層８２ｅの材質は、コンタクタと同様である。基板は、ポリイミド樹脂製の基板を使用することができる。また、ガラス繊維とエポキシ樹脂からなる基板は、伸縮性が小さい点で、基板として有用である。たとえば、ガラス繊維の不織布をエポキシ樹脂で固めた基板であるＦＲ−４などを好ましく使用することができる。
【００４７】
つぎに、図８（ｂ）に示すように、リソグラフィによりパターニングした樹脂層８４を形成した後、エッチングにより、中空電極８２ｂを形成する（図８（ｃ））。本発明の接触端子における貫通電極８２ａは、中空電極８２ｂの下に形成されている。つづいて、樹脂層８４を除去し、図８（ｄ）に示すように、コンタクタ８２ｃを実装すると、図８（ｅ）に示すような本発明の接触端子８２を有する実装用コネクタまたは検査用ソケットが得られる。
【００４８】
コンタクタ８２ｃと中空電極８２ｂとは、高い導電性および十分な接合強度が得られる点で、ハンダ接合法または抵抗溶接法または超音波接合法により接続する態様が好ましい。超音波接合法は、固相状態で接触面を加圧しながら超音波により振動を加えて、そのエネルギにより吸着膜などを破壊し、接合する方法であり、短時間で強力な接合が得られる点で好ましい。超音波の振動数は１０ｋＨｚ〜１０００ｋＨｚが好ましく、１０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚがより好ましい。１０ｋＨｚより小さいと、吸着層を十分に破壊することが困難となり、１０００ｋＨｚより大きいと高エネルギとなるため、破損しやすくなる。
【００４９】
加圧条件は０．０１ＭＰａ〜１００ＭＰａが好ましく、０．０１ＭＰａ〜５０ＭＰａがより好ましい。０．０１ＭＰａより小さいと接触界面の近傍で塑性変形が起こりにくく、十分な接合強度が得られない。一方、１００ＭＰａより大きいと電極が変形し、破損する虞がある。超音波接合に際しては、十分な導電性と接合強度を得るために、コンタクタと中空電極の双方を金コートをしてから行なう態様が好ましい。
【００５０】
コンタクタと中空電極との接合は、コンタクタの外周部にある筒状のリング部分のみと中空電極を接合し、コンタクタのうちバネ機能を発揮する部位がスムーズに可動できるように接合する態様が好ましい。スナップ電極のリング部分のみと中空電極とを接合するには、たとえば、コンタクタのリングと接触する部分に凸部を有する中空電極を用意し、この中空電極とコンタクタを接合する方法がある。また、中空電極のうち、コンタクタのリングと接触する部分にのみハンダ付けをして、両者を接合する方法がある。
【００５１】
接触端子における中空電極は、基板を貫通する電極の端部をドリル加工することにより形成することができる。かかる方法を図９に例示する。まず、図９（ａ）に示すように、基板９１と、基板９１を貫通する電極９２ｄの表面に、メッキにより金属層９２ｆを形成する。各材質は、前述と同様である。つぎに、図９（ｂ）に示すように、ドリル９５で金属層９２ｆに空孔部を形成すると、中空電極９２ｂと、中空電極９２ｂの下に貫通電極９２ａが得られる。その後、前述と同様に、中空電極９２ｂとコンタクタ９２ｃとを接合すると（図９（ｃ））、図９（ｄ）に示すような本発明の接触端子９２を有する実装用コネクタまたは検査用ソケットが得られる。
【００５２】
接触端子における中空電極は、ハンダ接合法または抵抗溶接法または超音波接合法により、基板を貫通する電極の端部に形成することができる。かかる方法を図１０に例示する。まず、図１０（ａ）に示すように、基板１１を貫通する電極１２ｄの両面に、メッキにより電極１２ｅ，１２ｆを形成することにより、本発明の接触端子における貫通電極１２ａを形成する。つぎに、図１０（ｂ）に示すように、貫通電極１２ａの端部に、中空電極１２ｂを形成する。形成方法は、高い導電性および十分な接合強度が得られる点で、ハンダ接合法または抵抗溶接法または超音波接合法が好ましい。その後は、前述と同様に、中空電極１２ｂ上にコンタクタ１２ｃを接合すると（１０（ｃ））、図１０（ｄ）に示すような本発明の接触端子１２を有する実装用コネクタまたは検査用ソケットが得られる。
【００５３】
接触端子における中空電極は、基板を貫通する電極の端部を加圧成型することにより形成することができる。かかる方法を図１１に例示する。まず、図１１（ａ）に示すように、たとえば、電極保持部２４ａによりリベット式電極２２ｄを基板２１の貫通孔に打ち込む。各材質は、前述と同様である。つぎに、図１１（ｂ）に示すように、パンチ部２４ｂにより、基板２１を貫通するリベット式電極２２ｄを加圧成型すると、中空電極２２ｂと、中空電極２２ｂの下に貫通電極２２ａが得られる。その後、前述と同様に、中空電極２２ｂとコンタクタ２２ｃとを接合すると（図１１（ｃ））、図１１（ｄ）に示すような本発明の接触端子２２を有する実装用コネクタまたは検査用ソケットが得られる。
【００５４】
実施例１
まず、図４（ａ）に示すように、導電性基板４１上に樹脂層４２を形成した。導電性基板としては、チタンをスパッタリングしたシリコン基板を用いた。樹脂層を形成する材料は、メタクリル酸メチルとメタクリル酸との共重合体を用い、樹脂層の厚さは１５０μｍとした。
【００５５】
つぎに、樹脂層４２上にマスク４３を配置し、マスク４３を介してＸ線４４を照射した。Ｘ線としては、ＳＲを照射した。マスク４３は、コンタクタのパターンからなるＸ線吸収層４３ａを有し、マスク４３を構成する透光性基材４３ｂは窒化シリコンからなり、Ｘ線吸収層４３ａは窒化タングステンからなるものを用いた。
【００５６】
Ｘ線４４の照射後、メチルイソブチルケトンにより現像し、Ｘ線４４により変質した部分を除去し、図４（ｂ）に示すような樹脂層４２ｂからなる樹脂型を得た。つぎに、電鋳を行ない、図４（ｃ）に示すように、樹脂型の空孔部に金属材料４５を堆積した。金属材料はニッケルを用いた。電鋳後、図４（ｄ）に示すように、研磨して表面の凹凸を除去してから、図４（ｅ）に示すように、酸素プラズマにより樹脂型を除去し、つづいてＫＯＨ水溶液によりウエットエッチングをし、導電性基板４１を除去すると、図４（ｆ）に示すような、貫通状態の金属微細構造体が得られた。
【００５７】
つぎに、金属微細構造体を、熱処理した後、厚さ０．１μｍの金コートを施し、図３（ａ）に示すようなコンタクタを得た。このコンタクタは、電子機器の電極に押し当てることにより変形する渦巻バネ構造を有し、外周部が筒状のリング構造を有する柱状体であった。また、外径Ｄが３００μｍ、厚さｂが１００μｍ、バネの厚さａが１０μｍであり、アスペクト比（ｂ／ａ）は１０であった。また、渦巻き数が３．５回転、バネのストロークが８０μｍであった。
【００５８】
その後、図８（ａ）に示すように、ポリイミド樹脂からなる基板８１に、直径２５０μのスルーホールをピッチ５００μｍで、エリア・アレイ状に形成した。つぎに、直径２５０μｍで、１端に直径３００μｍのランド電極を有するニッケル製の電極８２ｄをスルーホールに挿入した。つづいて、基板８１の表面にメッキにより厚さ１２０μｍの金属層８２ｅを形成した。
【００５９】
つぎに、図８（ｂ）に示すように、リソグラフィによりパターニングした樹脂層８４を形成した後、エッチングにより、図８（ｃ）に示すような中空電極８２ｂを形成した。中空電極８２ｂは、外直径３００μｍ、深さ１００μｍであった。つづいて、樹脂層８４を除去し、図８（ｄ）に示すように、先に製造したコンタクタ８２ｃを実装すると、図８（ｅ）に示すような本発明の接触端子８２を有する実装用コネクタが得られた。コンタクタ８２ｃと中空電極８２ｂとは、超音波接合法により接続した。接合は、３０ＭＰａで加圧しながら、振動数５０ｋＨｚで行なった。
【００６０】
得られた実装用コネクタを、図１（ａ）に示すように、ＰＣＢ５上にハンダで接続し、電子機器４としてＢＧＡパッケージを実装すると、ボール状の凸状電極３の形状に応じてコンタクタは変形し、バネがスムーズにストロークした。その結果、実装用コネクタを介して、電子機器４とＰＣＢ５との間で電気的導通が得られた。この実装用コネクタは、剛性があり、機械的強度が高く、高密度実装に十分対応できるものであった。
【００６１】
実施例２
本実施例では、基板を貫通する電極の端部をドリル加工することにより、中空電極を形成した。まず、図９（ａ）に示すように、ポリイミド樹脂からなる基板９１に、直径２５０μのスルーホールをピッチ５００μｍで、エリア・アレイ状に形成した。つぎに、直径２５０μｍで、１端に直径３００μｍのランド電極を有するニッケル製の電極９２ｄをスルーホールに挿入した。つづいて、基板９１の表面にメッキにより厚さ１２０μｍの金属層９２ｆを形成した。
【００６２】
つぎに、図９（ｂ）に示すように、ドリル９５で電極９２ｆに空孔部を形成すると、中空電極９２ｂと、中空電極９２ｂの下にある貫通電極９２ａが得られた。中空電極９２ｂの外直径は３００μｍであり、空孔部の深さは１００μｍであった。その後、実施例１で作成したコンタクタと同様のコンタクタ９２ｃを、実施例１と同様にして実装すると（図９（ｃ））、図９（ｄ）に示すような接触端子９２を有する検査用ソケットを得た。
【００６３】
得られた検査用ソケットを、図１（ａ）に示すように、ＰＣＢ５上にハンダで接続し、電子機器４としてＢＧＡパッケージを実装すると、ボール状の凸状電極によりコンタクタはスムーズにストロークし、検査用ソケットを介して、電子機器４とＰＣＢ５との間で導通が得られた。また、この検査用ソケットは、剛性があり、機械的強度が高く、高密度実装に十分対応できるものであった。
【００６４】
実施例３
本実施例では、ハンダ接合法により、基板を貫通する電極の端部に中空電極を形成した。まず、図１０（ａ）に示すように、ポリイミド樹脂からなる基板１１に、直径２５０μのスルーホールをピッチ５００μｍで、エリア・アレイ状に形成した。つぎに、直径２５０μｍで、ニッケル製の電極９２ｄをスルーホールに挿入した。つづいて、基板１１の表面にメッキにより厚さ５０μｍの金属層９２ｅ，９２ｆを形成した。かかる操作により、貫通電極１２ａが形成された。
【００６５】
つぎに、図１０（ｂ）に示すように、中空電極１２ｂを貫通電極１２ａ上に、ハンダ接合法により形成した。中空電極１２ｂは、外直径３００μｍ、厚さ１００μｍであり、ニッケル板を打ち抜いて作成した。その後、実施例１で作成したコンタクタと同様のコンタクタ１２ｃを、実施例１と同様にして実装すると（図１０（ｃ））、図１０（ｄ）に示すような接触端子１２を有する実装用コネクタが得られた。
【００６６】
得られた実装用コネクタを、図１（ａ）に示すように、ＰＣＢ５上にハンダで接続し、電子機器４としてＢＧＡパッケージを実装すると、ボール状の凸状電極によりコンタクタはスムーズにストロークし、実装用コネクタを介して、電子機器４とＰＣＢ５との間で導通が得られた。また、この実装用コネクタは、剛性があり、機械的強度が高く、高密度実装に十分対応できるものであった。
【００６７】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
許容電流および機械的強度が大きく、製造コストの安い接触端子およびかかる接触端子を備える実装用コネクタおよび検査用ソケットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の接触端子の構造および実装状態を示す概念図である。
【図２】本発明の接触端子を構成するコンタクタの平面図である。
【図３】本発明の接触端子を構成するコンタクタの斜視図である。
【図４】本発明の接触端子を構成するコンタクタの製造方法を示す工程図である。
【図５】本発明の接触端子を構成するコンタクタの製造方法を示す工程図である。
【図６】本発明の接触端子を構成するコンタクタの製造方法を示す工程図である。
【図７】従来の接触端子の構造および実装状態を示す概念図である。
【図８】本発明の接触端子の製造方法を示す工程図である。
【図９】本発明の接触端子の製造方法を示す工程図である。
【図１０】本発明の接触端子の製造方法を示す工程図である。
【図１１】本発明の接触端子の製造方法を示す工程図である。
【符号の説明】
【００７０】
１  基板、２  接触端子、２ａ  中実電極、２ｂ  中空電極、２ｃ  コンタクタ、４１、５１  導電性基板、４２  樹脂層、４３  マスク、４４  Ｘ線、５２  金型、６９  突起、９５  ドリル。
【図１】
2006032105.tif 000003
【図２】
2006032105.tif 000004
【図３】
2006032105.tif 000005
【図４】
2006032105.tif 000006
【図５】
2006032105.tif 000007
【図６】
2006032105.tif 000008
【図７】
2006032105.tif 000009
【図８】
2006032105.tif 000010
【図９】
2006032105.tif 000011
【図１０】
2006032105.tif 000012
【図１１】
2006032105.tif 000013