(57)【要約】弾性バネ接触構造は、後でエッチング除去される犠牲層上に接触構造を形成することとは対照的に、再利用可能な心棒（図１Ｂ、６）上に接触構造（図１Ｃ、１０）をメッキすることにより製造される。一実施形態において、心棒は、基板（図１Ａ、２）のメッキされたスルーホールを介して挿入される形状または鋳型領域（図１Ｂ、６）を含む。そして、メッキは、基板にバネ接触を付着するだけでなく、心棒の鋳型領域上にバネ接触を生成するために行われる。第２実施形態において、心棒は、最初に弾性接触構造を形成するためにメッキされ、その後、基板を介して挿入されることなく基板の領域に付着させられる、形状を含む。第２実施形態における付着は、バネ接触を形成するために用いられるメッキ工程の間に、あるいはバネ接触を心棒から解放する前か後のいずれかで、導電性接着剤あるいはハンダを用いることによって、達成され得る。
2008518209.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それに続いてバネ要素を形成し、機械的に解放するために心棒を準備することを含む、方法。
【請求項２】
前記弾性接触を形成することは、該弾性接触をメッキすることを含む、請求項１に記載の弾性接触を製造する方法。
【請求項３】
前記メッキが、電解メッキによって行われる、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記メッキが、無電解メッキによって行われる、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
バネ要素を製造する方法であって、心棒上に該バネ要素をメッキすることと、該心棒から該バネ要素を解放することと、を含む、方法。
【請求項６】
前記解放する工程が、機械的に行われる、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記解放する工程が、熱衝撃によって行われる、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
請求項５に記載の方法により形成された、前記バネ要素。
【請求項９】
請求項８に記載の前記バネ要素を基板に付着させることにより形成された、プローブカード。
【請求項１０】
ウェーハ上に形成された集積回路であって、請求項９に記載のプローブカードを用いてテストされた、集積回路。
【請求項１１】
前記バネ要素を基板に付着させること、をさらに含む、請求項５に記載の方法。
【請求項１２】
前記メッキの前に、基板のメッキされたスルーホールを介して、前記心棒を挿入すること、をさらに含む、請求項５に記載の方法。
【請求項１３】
前記バネ要素が、前記メッキにより、基板上の領域に形成され、かつ付着させられる、請求項５に記載の方法。
【請求項１４】
前記弾性接触の形成後に、該弾性接触を金属領域に付着させること、をさらに含む、請求項５に記載の方法。
【請求項１５】
前記弾性接触の解放後に、前記心棒が他の弾性接触の形成のために再利用される、請求項５に記載の方法。
【請求項１６】
請求項５に記載の方法により準備されたプローブ接触を有する、ソケット構造。
【請求項１７】
請求項５に記載の方法により準備された接触部を有する、半導体ウェーハまたは半導体装置。
【請求項１８】
請求項５に記載の方法を用いて形成された、前記バネ接触を使用してテストされた、半導体装置。
【請求項１９】
請求項５に記載の方法を使用して形成された、前記バネ接触を使用して電気的にテストされた、パッケージ化された装置。
【請求項２０】
弾性接触がその上にメッキされ、さらに除去されることにより他の弾性接触が心棒上に形成され得る表面を有する、心棒。
【請求項２１】
前記弾性接触が形成されるべきでない領域に、絶縁被覆または保護被覆を有する金属材料を含む、請求項２０に記載の心棒。
【請求項２２】
前記弾性接触が前記メッキされることを可能にするための表面を有する非導電材料を含み、該表面は、該非導電材料上のメタライズ領域を含む、請求項２０に記載の心棒。
【請求項２３】
前記弾性接触の突出した接触先端部を形成するためのくぼみ領域を含む、請求項２０に記載の心棒。
【請求項２４】
一緒に付着させられた心棒のアレイであって、各心棒が、その上に弾性接触が電解メッキされることを可能にする材料を持った面を有する、アレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（発明の背景）
（技術分野）
本発明は、電子部品間の圧力接触を形成するための、弾性電気接触要素またはバネ要素に関連している。さらに詳しくは、本発明は、バネ接触を形成するために用いられる構造と、該接触を形成し、該接触を基板に付着させる方法であって、該基板はウェーハ上の集積回路（ＩＣ）をプローブすることに用いられるものであり、あるいは該接触は、ウェーハレベルパッケージのための接触、ソケット接触、または、ほかの弾性接触構造の実施形態である、方法とに、関連している。
【背景技術】
【０００２】
（関連技術）
弾性接触要素またはバネ要素は、種々の形態で製造される。ウェーハ上のＩＣをプローブするために使用されるバネ要素の１タイプが、特許文献１（Ｋｈａｎｄｒｏｓによる発明の名称「Ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  Ｃｏｎｔａｃｔｓ，  Ｕｓｉｎｇ  ａ  Ｓａｃｒｉｆｉｃｉａｌ  Ｍｅｍｂｅｒ」）と、その対応する分割特許である、特許文献２および特許文献３（ともにＫｈａｎｄｒｏｓによる）とに、記載されている。これらの特許は、電子部品上の端子に、柔軟に伸長するコア要素（例えば、ワイヤの「軸（ｓｔｅｍ）」または「骨格（ｓｋｅｌｅｔｏｎ）」）を備えることと、弾性性質を確保するために、柔軟なコア要素を１つ以上の材料の「殻（ｓｈｅｌｌ）」によって被覆することとにより、弾性相互接続要素を形成する方法を開示している。コア要素の模範的な材料は、金を含む。弾性被覆の模範的な材料は、ニッケルおよびその合金である。結果として生じるバネ接触要素は、ウェーハ上のプローブカードとＩＣとの間を含む、２つ以上の電子部品間に圧力接続を形成するために使用される。
【０００３】
プローブカードを形成するためのバネ接触の基板への接続、または他の構造が、特許文献４（Ｅｌｄｒｉｄｇｅ、Ｇｒｕｂｅ、ＫｈａｎｄｒｏｓおよびＭａｔｈｉｅｕによる発明の名称「Ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  Ｐｌａｎａｒｉｚｉｎｇ  Ｔｉｐｓ  ｏｆ  Ｐｒｏｂｅ  Ｅｌｅｍｅｎｔｓ  ｏｆ  ａ  Ｐｒｏｂｅ  Ｃａｒｄ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ」）に記載されている。この特許は、「スペーストランスフォーマ（ｓｐａｃｅ  ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）」を形成するために備えられた弾性バネ接触要素を含む、プローブカードアセンブリを記載している。スペーストランスフォーマは、一方の面上の第１ピッチまたは端子間に間隔を空けて配置された端子を有し、もう一方の面上の第２ピッチに配置された対応する端子を有する、多層の相互接続基板である。スペーストランスフォーメーション（ｓｐａｃｅ  ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ）は、第１ピッチから第２ピッチまでの「ピッチ拡散（ｐｉｔｃｈ  ｓｐｒｅａｄｉｎｇ）」をもたらすために使用される基板の層における経路により提供される。使用中、伸長するバネ接触要素の自由端（先端）は、プローブまたはテストされる電子部品上の対応する端子との圧力接触を形成する。
【０００４】
バネ接触要素の、より最近のタイプは特許文献５（Ｅｌｄｒｉｄｇｅ、Ｇｒｕｂｅ、ＫｈａｎｄｒｏｓおよびＭａｔｈｉｅｕによる発明の名称「Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｓｐｒｉｎｇ  Ｃｏｎｔａｃｔ  Ｅｌｅｍｅｎｔ  ａｎｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  Ｈａｖｉｎｇ  Ａ  Ｐｌｕｒａｌｉｔｙ  Ｏｆ  Ｓｐｒｉｎｇ  Ｃｏｎｔａｃｔ  Ｅｌｅｍｅｎｔｓ」）に記載され、本明細書において参考として援用される。この特許は、弾性接触要素の組立てのための、機械的というよりはむしろ、フォトリソグラフィック（ｐｈｏｔｏ  ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｉｃ）な手法が記載されている。機械的に形成された接触要素と同様に、リソグラフィックな手法を用いて形成された弾性接触要素は、ニッケルおよびその合金のような弾性材料を含む。フォトリソグラフィックな手法を用いてプローブカードまたは、弾性接触を有する他の基板を製造するために、一実施形態において、バネ接触は、材料をメッキまたは蒸着すること、フォトレジストを適用すること、フォトグラフィックな手法を用いたマスキングと、エッチングとを含む、一連の工程によって犠牲基板の表面に形成される。バネ接触を有する犠牲基板は、スペーストランスフォーマの上に移動され、載せられる。該犠牲基板はその後、除去される。
【０００５】
プローブカードのスペーストランスフォーマ上に提供されることに加え、弾性バネ接触も、多層スペーストランスフォーマ基板に柔軟に相互接続するために、プローブカードのインターポーザ上で使用され得る。インターポーザは、基板の両面に提供される弾性接触を含む。
【０００６】
さらに、弾性接触は、特許文献６（「Ｉｎｔｅｒｐｏｓｅｒ，  ｓｏｃｋｅｔ  ａｎｄ  ａｓｓｅｍｂｌｙ  ｆｏｒ  ｓｏｃｋｅｔｉｎｇ  ａｎ  ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  ａｎｄ  ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  ｍａｋｉｎｇ  ａｎｄ  ｕｓｉｎｇ  ｓａｍｅ．」）に記載されるように、他の多くの電子部品上のパッドまたは端子に固定され得る。弾性接触は、電気的接続を維持し、かつ自由端に印加された圧縮力を吸収しつつ、パッドまたは端子に電気的に付着させ、かつ一つの終端に固定するために、役立つ。バネ接触が適用され得る電子部品は、上記されたスペーストランスフォーマおよびインターポーザ基板、半導体ウェーハ並びにダイスと；製品相互接続ソケットと；テストソケットと；犠牲部材、要素および基板、セラミックおよびプラスチックパッケージを含む半導体パッケージ、チップキャリアと；コネクタとを含むように記載される。弾性接触は、シリコンダイスに適用される場合に、シリコンダイスが、半導体パッケージを有する必要性を除去するので、特に有益である。
【０００７】
ファインピッチな電気的接続に適した相互接続要素を組み立てる新たな方法、特に再現可能で、一貫性のある、安価な、方法を提供し続けることが望ましい。
【特許文献１】米国特許第５，４７６，２１１号明細書
【特許文献２】米国特許第５，８５２，８７１号明細書
【特許文献３】米国特許第６，０４９，９７６号明細書
【特許文献４】米国特許第５，９７４，６６２号明細書
【特許文献５】米国特許第６，４８２，０１３号明細書
【特許文献６】米国特許第６，６６９，４８９号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（発明の要旨）
本発明に従って、後でエッチング除去され、再生成される必要のある犠牲層上に形成された接触構造とは対照的に、再利用可能な心棒上に接触構造を形成するためにメッキすることによって製造され得る弾性接触構造が、記載される。
【０００９】
第１実施形態において、弾性接触構造を生成するための心棒は、基板のメッキされたスルーホールを介して挿入される形状を含む。該形状は、金属がメッキの間に付着しないように絶縁材料によってできた鋳型の周辺部を有する、弾性接触のための鋳型を提供する表面を有する。弾性接触を製造するために、心棒は、基板の穴を介して挿入され、電解メッキまたは無電解メッキ工程を用いて、メッキされることにより、弾性接触を基板に付着させるための基板の表面上と同様に心棒の鋳型領域上に弾性接触構造を生成する。心棒はその後、弾性接触構造を付着させたまま解放される。
【００１０】
第２実施形態において、弾性接触を生み出すための心棒は、弾性接触構造を形成するための鋳型領域を含むが、第１実施形態とは異なり、心棒が、基板を介して挿入されることなく、バネ接触構造を形成し、付着させるように構成される。第２実施形態における弾性接触は、基板表面を心棒に接触させ、該弾性接触を基板表面上のパッドに付着させるためと同様に、心棒の接触構造を形成するためにメッキを行うことと、によって、付着させられ得る。第２実施形態における心棒上に生み出された弾性接触は、同様に心棒上に形成され得、後で、ハンダ付け、溶接または導電性接着剤材料を使用するといった手段によって、基板上の構造に付着させられ得る。第２実施形態における弾性接触は、さらに心棒上に形成されて解放され得、その後ハンダ付け、溶接または導電性接着剤を使用するといった手段によって、基板上に付着させられ得る。付着後、第１または第２実施形態のいずれかにおいて、弾性接触は該鋳型から解放され、心棒は再利用され得る。
【００１１】
第１および第２実施形態の双方のために、多くの心棒が、メッキが同時に多くの弾性接触を形成するために使用され得るように、アレイ上に一緒に付着させられ得る。このようなアレイに関して、弾性接触は、集団的方法（ｇａｎｇ  ｆａｓｈｉｏｎ）で基板上の導電性領域に付着させられ得、心棒は後で再利用される。
【００１２】
多くの形状が、バネ接触を形成するための心棒上の鋳型に提供され得る。一実施形態において、鋳型領域は単純な傾斜面である。他の実施形態において、鋳型領域は、先細の渦巻きを形成する。さらなる実施形態において、くぼみ部が、接触先端を提供するために生み出された最終バネにおけるバンプを形成するように斜面において生み出される。
【００１３】
少なくとも２タイプの材料が心棒のために使用され得る。一実施形態において、心棒は、弾性接触をメッキするための領域を提供するようにメタライズされた鋳型表面を有するセラミックまたはポリマーで作られる。他の実施形態において、心棒は金属で作られ、絶縁は、選択的に表面を保護することによって、またはアルミニウム酸化物のような絶縁材料によって表面を被覆することによって、提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
（発明の詳細な記載）
図１Ａ〜１Ｆは、基板のスルーホールに挿入された心棒にメッキすることにより、弾性接触要素を形成する第１実施形態の製造工程を示している。初めに、図１Ａにおいて、基板２は、導電性の金属によりメッキされ、心棒が挿入されるべきメッキされたスルーホール４を形成するようにパターニングされた開口を備えている。基板は、セラミック、アルミニウム、銅、チタン、タングステン、有機材料、または、集積回路を支えるシリコンやガリウム砒素のような半導体材料のような種々の材料によって形成され得る。
【００１５】
次に、図１Ｂに示されるように、複数の心棒６が支持構造８に取り付けられ、メッキされたスルーホール４を介して挿入される。シール材１２は、支持構造８上の心棒６の周囲に、補足的に備えられることにより、弾性接触の、電解メッキまたは無電解メッキに使用される流動体の流れを防ぐ。複数の心棒が好ましいが、アレイ中で接続されていない個別の心棒が一緒にまたは単一で、同時に使われ得ることが考えられる。
【００１６】
メッキは図１Ｃに示されるように、心棒６の先端に、また同様に、弾性接触構造１０を付着させるべきメッキされたスルーホール４の他の露出部において実行され得る。弾性接触は、ニッケルベースの金属や合金のような弾性金属材料の単一層によって形成された電気鋳造バネであり得る。あるいは、弾性接触は、導電性、低接触抵抗、ハンダ付け適性および腐食に対する耐性のような優れた電気特性のために選択された伝導性材料の第１層をメッキし、その後にニッケルおよびその合金のような弾性材料の層をメッキし、それから優れた電気特性を有するもう１つの層をメッキすることにより形成された多層のバネであり得る。３つのメッキ層が記載されるが、１つ以上の層が弾性接触のための所望の構造に応じてメッキされ得る。図１Ｃに図示された工程によって、弾性接触１０を形成するメッキ材料は、弾性接触１０を基板に付着させる役目をするメッキされたスルーホール４に接触する。
【００１７】
多くの材料が、バネ接触構造の１つ以上の層に使用され得る。材料は、ニッケルおよびその合金；銅、アルミニウム、コバルト、鉄およびそれらの合金；共に優秀な通電能力および良好な接触抵抗特性を示す、金（特に硬質な金）および銀；白金族の元素；貴金属；半貴金属およびそれらの合金、特にパラジウム族およびそれらの合金；タングステン、モリブデンおよびその他の耐熱性金属およびそれらの合金、を含むが、これに限定されない。ハンダのような仕上げが必要な場合は、スズ、鉛、ビスマス、インジウムおよびそれらの合金も使用され得る。ニッケル−コバルトはロウ付のための金属の良い例である。
【００１８】
メッキは、電解メッキ、無電解メッキ、ＣＶＤ、スパッタリング、または、類似の工程のいずれかによって実行され得る。無電解メッキは、ニッケルおよび、亜リン酸ニッケルまたはホウ化ニッケルのようなニッケル合金からなるメッキ材料を使用して典型的に実行される。金を含む、その他の材料も無電解工程によって適用され得る。
【００１９】
一旦メッキされると、支持構造８は、図１Ｄに図示されるように、心棒６が弾性接触構造１０から解放されるように、メッキされたスルーホール４を介して心棒６を引き戻すように移動され得る。解放は、熱衝撃を用いて、または単純に力を加えることによって実行され得る。メッキ後に心棒６および弾性接触構造１０を浸ける洗浄水は、心棒６および弾性接触構造１０の異なる材料を異なる比率で膨張させる、弾性接触構造１０から心棒６を分離させるために十分な熱衝撃を提供し得る。
【００２０】
図１Ｅは、一旦心棒６を除去したときに、基板２のメッキされたスルーホール４に付着された、結果として生じる弾性接触構造１０を示す。結果として生じる図１Ｅの構造は、例えば、スペーストランスフォーマ（ｓｐａｃｅ  ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）、インターポーザ（ｉｎｔｅｒｐｏｓｅｒ）または配線基板上の、メッキされたスルーホールに電気的に接続するために個別の基板に付着させられ得る。同様に、該構造は、半導体ウェーハ、ソケットまたは半導体パッケージに接続され得る。
【００２１】
図１Ｅの構造に配線基板１４を接続したものが図１Ｆに図示される。基板２のスペーストランスフォーマ基板１４への付着は、ハンダバンプ１６が基板２のメッキされたスルーホール４に付属するように、スペーストランスフォーマ基板１４上のトレース１８上に供給されるハンダバンプ１６を流すために加熱することにより、提供され得る。同様に、付着は、ロウ付けまたは導電性接着剤を用いることにより実行され得る。配線基板１４は、一方側のメッキされたスルーホールを、異なるピッチ間隔を有する、もう一方側のパッド２０に接続するトレース１８を含み、粗大なあるいは微細であり得る。結果生じる構造は、テストまたはその他の適用のために、ウェーハ上の集積回路に接触するために使用されるプローブ１０を持つプローブカードの一部を形成し得る。
【００２２】
図２Ａ〜図２Ｄは、多くの代替的な心棒先端が、種々の形状の弾性接触構造を生成するために使用され得ることを図示する。図２Ａは、図１Ａ〜図１Ｆに図示されたような、斜面を有する心棒先端を示す。図２Ｂは、弾性接触構造として導電性バンプの形成を可能にする半ドーム形状の心棒先端を示す。図２Ｃは、角ばった先端を示す。図２Ｄは、先細の渦巻きバネの表面に類似するように形成した先細の渦巻き先端を示す。しかしながら、図２Ａ〜Ｄは、その他多くの実行可能な先端形状に関して、いくつかの実行可能な心棒先端のみを図示する。
【００２３】
図３は、心棒先端の傾斜した面に対してメッキが行われるように構成された、図１Ａ〜図１Ｆおよび図２Ａにおける、傾斜した先端を持つ心棒の斜視図を示す。図３の一実施形態において、心棒は、電解メッキされないセラミックまたはガラスのような、誘電体材料２２でできており、メッキが必要とされる領域では金属２４により被覆される。他の実施形態において、心棒は、電解メッキが必要でないところは、絶縁材料によって被覆されあるいは保護され、メッキするためのメタライズされた領域２４を露出させたままにした面２２を持つ金属構造により形成される。
【００２４】
金属心棒を被覆するために使用される絶縁材料は、メッキを防ぐのに十分な厚さの、任意の絶縁材料であり得る。金属心棒を被覆するために使用される絶縁材料の例は、ステンレス鋼またはスズ酸化物（特にチタン製心棒の被覆）、フォトレジスト材料、または電気泳動的なスプレー被覆を含む。電解メッキを可能にする金属被覆の好ましい実施形態は、アルミニウムである。金属材料心棒の例は、チタンまたはステンレス鋼であり、その絶縁被覆がどちらかの金属上に形成された薄い酸化物である。金属心棒を形成するか、または金属メッキ領域を提供するかのどちらかのための、他の金属材料は、タングステンカーバイドである。心棒の材料のいくつかの例が記載されているが、これらは制限することを意図するものではない。
【００２５】
図４は、傾斜した先端を有する心棒を図示し、先端３０の一部のみにメッキ面を提供している。図４は、傾斜した先端、または他の先端が、メッキが所望のバネ形状を生成しない領域３１では材料によって部分的に保護または被覆され得ることを図示している。好ましい実施形態において、先端は領域３１では保護され、一方で心棒のシャフト３３は、メッキを防ぐのに十分な厚さの絶縁材料によって被覆されている。チタンまたはステンレス鋼の心棒に関して、保護は、それが絶縁または半絶縁の層であってもメッキされ得る、薄い酸化物である。図５は、先細の渦巻き先端を有する心棒を図示し、心棒が先細のコイルリボンバネを形成するために、どのように保護または被覆され得るかを図示している。絶縁または保護被覆を有する金属心棒が記載されているが、金属被覆された表面を持つ誘電体心棒が、同様に、図４〜図５に示される心棒を形成するために使用され得る。
【００２６】
弾性接触要素を形成する第２実施形態において、弾性接触は、図１Ａ〜図１Ｆの実施形態とは異なり、基板を介して心棒を挿入することなく、基板に弾性接触を付着または外すために使用され得る心棒にメッキされる。この第２実施形態における２つの異なる製造方法が記載され、第１の方法は図７Ａ〜図７Ｄによって図示され、第２の方法は図８Ａ〜図８Ｆによって図示されている。
【００２７】
参照のために、図６は、付着のための、メッキされたスルーホール４上に提供された心棒３２および接触構造３６について、図７Ａ〜図７Ｄに従い形成された弾性接触要素３６を有する心棒３２の斜視図を示す。心棒３２は、電解メッキのために露出および接続された金属被覆を有する誘電体材料であり得、または同様に、該心棒は、先に記載したように保護された面あるいは絶縁被覆を有する金属材料であり得る。心棒３２は、バネ接触を形成するために特別な幾何学的形状で示されるが、他の形状も提供され得る。
【００２８】
図７Ａは、足のような形状の心棒３２を用いてバネ接触を製造する第１工程を図示し、心棒３２は、弾性接触構造３６をメッキするための形状を提供する、第１上面３４を有する（図７Ｂに示される）。別個に示しているが、心棒３２は支持構造とまとめられ得る。同様に、心棒のアレイは図７Ａに示されているが、個別の心棒は同様に、個別にバネ接触３６に付着させるために使用され得る。付着を可能にするために、心棒３２の第２底面４０は基板２のメッキされたスルーホール４上に置かれる。
【００２９】
図７Ｂに示されるように、バネ接触を付着させることと同様にバネ接触３６を形成するために、メッキが実行される。メッキは、弾性接触３６をメタライズされた領域に効果的に付着させるために、メッキされたスルーホール４のメタライズされた領域と同様に心棒３２の領域３４にて、バネ接触３６を形成する。図１Ａ〜図１Ｆに関する記載のように、弾性接触３６は、メタライズされた表面を有する心棒３２の一部３４上に金属をメッキすることにより形成され、一方残りの絶縁表面は被覆されないまま残る。メッキされたスルーホール４に付着させられるように示されているが、付着が基板２上のトレースのような他の金属面になされ得ることが理解される。トレースに関して、他の基板への接続はトレースにワイヤボンディングすることによりなされ得る。あるいは、トレースは、他の基板への接続のために、弾性接触をメッキされたスルーホールと連結することが可能である。
【００３０】
図７Ｃは、弾性接触要素３６がメッキされたスルーホール４に付着させられた後、弾性接触要素３６からの心棒３２の解放を図示している。解放は、熱衝撃によって、または図１Ａ〜図１Ｆに関して記載したように、心棒および弾性接触の異なる材料タイプを分離する手段によって達成され得る。示されるように、解放後、心棒３６は基板の面に対して横方向に除去され、そして、心棒３６は、付加的な弾性接触の続いて起こる形成のために再利用され得る。弾性接触３６の付着させたことにより完成した基板２を図７Ｄに示す。完成した構造は、図１Ｆに示されるものと同様に、ウェーハテストのためのプローブカードの一部を提供するために、配線基板に付着させられ得る。
【００３１】
図８Ａ〜図８Ｆは、図１Ａ〜図１Ｆにおいて、基板を介して挿入される必要のない弾性バネ接触の形成のために心棒を使用する、図７Ａ〜７Ｄに対する代替的な製造方法を示す。心棒が基板と接触し、基板に対して側方に移動することにより除去される、図７Ａ〜図７Ｄに示された方法とは対照的に、図８Ａ〜図８Ｆにおいて、心棒は付着の間、基板とは接触せず、解放は、心棒を基板表面から接線方向に（または垂直に）離れるように移動させることによって達成される。
【００３２】
図８Ａは、弾性バネ接触が形成されるべき支持構造４２上に付着させられた心棒４０のアレイを示す。図８Ｂは、図８Ａの心棒４０の１つの拡大図を示す。示されるように、心棒４０はメッキされる領域４６を有する面を含む。電解メッキが必要とされる場合は、心棒４０は、電解メッキのための金属被覆領域４６を有する誘電体材料によって形成され得、または心棒４０は、メッキが必要でないところは保護領域または絶縁被覆を有する金属材料であり得る。金属心棒に関して、誘電体被覆は、先に記載したように、フォトレジスト、電気泳動的スプレー被覆または他の材料であり得る。示されるメッキ４６のための領域は、メッキに使用される斜面の一部のみが傾斜しているが、先に示したように、他の構造が使用され得る。メッキ領域４６をくぼませることは必要とされていないが、メッキ領域４６はバネ接触の厚さの制御を可能にするためにくぼまされる。
【００３３】
図８Ｃは、心棒４０のメッキを図示する。示されるように、弾性接触４８を形成するメッキ材料は、露出した金属領域を有する心棒４０の領域４６を覆う。さらに、弾性接触４８を形成するメッキ材料のオーバーフローが、くぼみ部４６を越えて延長するように示される。このようなオーバーフローは必要ではないが、図示のために図８Ｃに示した。
【００３４】
図７Ａ〜図７Ｄの実施形態とは異なり、メッキは、図８Ｄおよび図８Ｅに示されるように、基板に対する弾性接触４８の付着の工程から分離して、実行される。図８Ｄは、例えば、ハンダ付け、ロウ付けなどの付着材料５０を使用する、導電性接着剤、または当業者に周知の手法を使用する、面５２へのバネの付着を示している。ハンダ付けは、（１）基板上のスクリーン印刷ペーストに接触してハンダ付けされるように接触要素の終端を配置し、オーブンにおいてアセンブリをリフローすることと、（２）第１の手法においてスクリーンペーストを適用するが、基板金属と心棒上の金属接触要素との間に電流を流すことによってリフローすることと、（３）スポット溶接によって、弾性接触を接点に直接溶接することと、を含む３つの手法の内の少なくとも１つで実行され得る。一実施形態における、レーザを使用する付着において、バネ接触４８を接続する材料５０は、レーザを使用して焼結され得る粉末金属である。ハンダ付けされる材料５０またはロウ付け材料に関しては、付着のために加熱され得る。さらなる代替物として、材料５０は、導電性エポキシ、または必要に応じて付着力を追加する充填材で、満たされた導電性エポキシのような接着剤材料であり得る。
【００３５】
図７Ａ〜図７Ｄにおける付着とは異なり、図８Ａ〜図８Ｅの心棒４０に関して、心棒４０は基板に接触せず、心棒４０は、付着の後に、弾性接触が付着させられる面から接線方向または垂直方向に離れるように移動させることによって分離させ得る。図８Ｆに図示したように、一旦、弾性接触４８が付着させられると、心棒４０は弾性接触４８を基板に結合させたまま、解放される。解放は、先に記載したように、熱衝撃または他の手段によって実行され得る。示されるように、弾性接触４８は、心棒のくぼみ部４６により形成される延びた接触領域５４を含む。メッキは、オーバーフロー材料５３なしで領域５４を形成するために使用され得るが、メッキの際にくぼみ部４６から流出したオーバーフロー材料５３が示される。材料５０によって基板５２に結合された弾性接触４８が示される。
【００３６】
図９Ａ〜図９Ｂは、弾性接触要素に接触先端特徴６２を形成するために、図８Ａ〜図８Ｆにおける心棒から修正された心棒を図示する。図９Ｂに示される接触先端６２は、心棒４０のくぼんだメッキ領域４６におけるくぼみ部６０に形成される。くぼみ部は円形、正方形、ピラミッド形またはほかの望ましい形状であり得るが、接触先端６２は、長方形の構造として示されている。接触先端は、近接するパッドとの接触を防ぎ、同様に接触による損傷が発生し得るパッドの領域を最小にしつつ、接触領域を最小にする。
【００３７】
図１０Ａおよび図１０Ｂは、図９Ａ〜図９Ｂに示されるように、基板２にバネ接触４８を形成し付着するために使用される心棒のアレイを図示する。多くの心棒４８は、複数のバネ接触が、一緒に付着させられるのと同様に一緒に形成されることを可能にする固定具７１および７２の一部として形成される。心棒は、図１０Ａにおいてメッキされ付着させられたバネ接触４８とともに示されている。バネ接触４８は、図１０Ｂにおいて、心棒から解放されて示されている。
【００３８】
図１０Ａおよび図１０Ｂは、バネ接触４８が、心棒７１および７２の分離したアレイを使用して、基板２の上面および下面双方に付着させられ得ることを図示している。基板２は、先に記載した図１Ａ〜図１Ｆのものと同様に、メッキされたスルーホール４を含む。メッキされたスルーホール４が示されているが、弾性接触は、基板２の金属領域に接続され得、メッキされたスルーホールには接続され得ないことが理解される。メッキされたスルーホール４にも接続されるパッドへの接続は、心棒７２を使用する付着によって図示され、ここで、弾性接触４８は、基板２上のトレースによって、メッキされたスルーホール４に接続されたパッド７６〜７８に付着させられる。パッド７６〜７８は、異なる長さのトレースによって、メッキされたスルーホール４に接続され、これによってピッチの広がりが、異なる心棒７１および７２の間と同様に、基板２の表面を横切る中央スペースに対して中心を異ならせてバネ接触を接続するように実現され得ることが図示されている。
【００３９】
図１１Ａ〜図１１Ｂは、心棒上にバネ接触を形成し、その後付着の前にバネ接触を解放することを図示している。図１１Ａは、アレイ７３で構成された、心棒上でのバネ接触４８の形成を図示している。図１１Ｂは、先に記載した熱衝撃のような工程を用いて、形成された個別のバネを解放することを図示している。バネ接触は、「一袋のバネ（ｂａｇ  ｏｆ  ｓｐｒｉｎｇｓ）」として格納され得る。該一袋のバネからのバネは、ハンダ付け、ロウ付け、導電性接着剤または該技術分野で公知の処置を用いる、基板への付着によって再組立され得る。図９Ａおよび図９Ｂに関して記載されているように、心棒上に形成されるバネ接触４８が示されているが、バネ接触は、他の心棒構成から形成され、解放され得る。
【００４０】
形成されたバネ接触は、バネ接触の心棒からの解放の前に、またはバネ接触が心棒から解放された後に、多くの異なる電子部品に付着させられ得る。本明細書に記載されるバネ接触が使用され得る電子部品は、スペーストランスフォーマ、インターポーザまたは配線基板のような基板と；半導体ウェーハおよびダイスと；製品相互接続ソケットと；テストソケットと；犠牲部材と；要素および基板と；セラミックおよびプラスチックパッケージを含む半導体パッケージと；チップキャリアと；コネクタとを、含むが、それに制限されるものではない。
【００４１】
本発明は上記に詳細に記述されているが、これはただ、当業者に本発明をどのように形成し使用するかを教示するものに過ぎない。多くの補足的な変形が以下の特許請求の範囲によって定義されるような本発明の範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
本発明のさらなる詳細は、添付する図面の寄与により説明される。
【図１】図１Ａ〜図１Ｆは、基板のメッキされたスルーホールを介して挿入された心棒上でメッキすることにより弾性接触要素を形成するための第１実施形態の製造工程を示す断面図である。
【図２Ａ】図２Ａ〜図２Ｄは、種々の形状の弾性接触構造を形成するための心棒の先端の代替的な実施形態を示す。
【図２Ｂ】図２Ａ〜図２Ｄは、種々の形状の弾性接触構造を形成するための心棒の先端の代替的な実施形態を示す。
【図２Ｃ】図２Ａ〜図２Ｄは、種々の形状の弾性接触構造を形成するための心棒の先端の代替的な実施形態を示す。
【図２Ｄ】図２Ａ〜図２Ｄは、種々の形状の弾性接触構造を形成するための心棒の先端の代替的な実施形態を示す。
【図３】図３は、傾斜した先端を有する、電解メッキ領域においては金属被覆を有するセラミック材料、メッキ材料が望まれないところでは絶縁材料被覆を有する金属構造のいずれかによって形成された心棒を示す斜視図である。
【図４】図４は、傾斜した先端を有し、バネ接触をメッキするために該先端の一部のみが被覆された心棒の斜視図である。
【図５】図５は、先細の渦巻き先端を有する心棒を示す斜視図である。
【図６】図６は、図７Ａ〜図７Ｄに示される工程に従って形成された弾性接触構造の斜視図である。
【図７Ａ】図７Ａ〜図７Ｄは、心棒上にメッキし、基板を介して該心棒を挿入することなしに接触要素を付着させることによって形成された弾性接触要素の第２実施形態の製造工程を示す断面図である。
【図７Ｂ】図７Ａ〜図７Ｄは、心棒上にメッキし、基板を介して該心棒を挿入することなしに接触要素を付着させることによって形成された弾性接触要素の第２実施形態の製造工程を示す断面図である。
【図７Ｃ】図７Ａ〜図７Ｄは、心棒上にメッキし、基板を介して該心棒を挿入することなしに接触要素を付着させることによって形成された弾性接触要素の第２実施形態の製造工程を示す断面図である。
【図７Ｄ】図７Ａ〜図７Ｄは、心棒上にメッキし、基板を介して該心棒を挿入することなしに接触要素を付着させることによって形成された弾性接触要素の第２実施形態の製造工程を示す断面図である。
【図８Ａ】図８Ａ〜図８Ｆは、弾性接触要素が心棒上にメッキされ、その後付着させられる代替的な第２実施形態の工程を示す斜視図である。
【図８Ｂ】図８Ａ〜図８Ｆは、弾性接触要素が心棒上にメッキされ、その後付着させられる代替的な第２実施形態の工程を示す斜視図である。
【図８Ｃ】図８Ａ〜図８Ｆは、弾性接触要素が心棒上にメッキされ、その後付着させられる代替的な第２実施形態の工程を示す斜視図である。
【図８Ｄ】図８Ａ〜図８Ｆは、弾性接触要素が心棒上にメッキされ、その後付着させられる代替的な第２実施形態の工程を示す斜視図である。
【図８Ｅ】図８Ａ〜図８Ｆは、弾性接触要素が心棒上にメッキされ、その後付着させられる代替的な第２実施形態の工程を示す斜視図である。
【図８Ｆ】図８Ａ〜図８Ｆは、弾性接触要素が心棒上にメッキされ、その後付着させられる代替的な第２実施形態の工程を示す斜視図である。
【図９Ａ】図９Ａ〜図９Ｂは、弾性接触要素における接触先端を形成するために、図８Ａ〜図８Ｆにおける心棒から修正された心棒を有する第２実施形態を図示する。
【図９Ｂ】図９Ａ〜図９Ｂは、弾性接触要素における接触先端を形成するために、図８Ａ〜図８Ｆにおける心棒から修正された心棒を有する第２実施形態を図示する。
【図１０Ａ】図１０Ａ〜図１０Ｂは、一緒に接続され、バネ接触を、ピッチ拡散の有無に関わらず、基板の両面に付着させるために使用される、心棒のアレイを示す。
【図１０Ｂ】図１０Ａ〜図１０Ｂは、一緒に接続され、バネ接触を、ピッチ拡散の有無に関わらず、基板の両面に付着させるために使用される、心棒のアレイを示す。
【図１１Ａ】図１１Ａ〜図１１Ｂは、心棒上にバネ接触を形成し、その後、付着の前にバネ接触を解放することを示す。
【図１１Ｂ】図１１Ａ〜図１１Ｂは、心棒上にバネ接触を形成し、その後、付着の前にバネ接触を解放することを示す。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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【図１Ｆ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図８Ｅ】
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【図８Ｆ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【国際調査報告】
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