(57)【要約】【課題】微細化した球状接続端子に２つの接触子を確実にコンタクトし、接続端子にダメージとなる接触痕を与えずに抵抗測定等の高精度な測定ができるケルビンコンタクト型接触子であるケルビン・スパイラルコンタクタを提供する。【解決手段】絶縁基板上に前記球状接続端子と接触する平面視してスパイラル形状を有する２本のスパイラル状接触子を備え、先端をフリーとした１本からなり、根元から先端に進むにしたがって幅が狭くなるように渦巻き状に形成されたとスパイラル状接触子２と、対峙する対岸からもう１本のスパイラル状接触子３が、前記スパイラル状接触子２の渦巻き状の隙間に干渉することなく根元から先端に進むにしたがって幅が狭くなるように、渦巻き状に形成されていることを特徴とする。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
球状接続端子を有する半導体デバイス又は電子部品との電気的接続を行い高精度な測定をするケルビンコンタクト型接触子であるケルビン・スパイラルコンタクタであって、
絶縁基板上に前記球状接続端子と接触する平面視してスパイラル形状を有する２本のスパイラル状接触子を備え、
先端をフリーとした１本からなり、根元から先端に進むにしたがって幅が狭くなるように渦巻き状に形成されたとスパイラル状接触子と、
対峙する対岸からもう１本のスパイラル状接触子が、前記スパイラル状接触子の渦巻き状の隙間に干渉することなく根元から先端に進むにしたがって幅が狭くなるように、渦巻き状に形成されていることを特徴とするケルビン・スパイラルコンタクタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
半導体デバイス又は電子部品の電気的接続を行うコンタクタ（接触子）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
球状接続端子を有する半導体デバイス（例えば、ＢＧＡ、ＣＳＰ等をいう）又は、電子部品の電気的検査に於いて、どうしても避けることが出来ないのが測定回路の回路抵抗と、ソケット又はプローブの接触抵抗の存在である。これらの回路抵抗及び接触抵抗の影響を受けずに被測定物である半導体デバイス又は、電子部品の抵抗値を計測する方法に、ケルビンコンタクト法又は４端子法と呼ばれている方法がある。
コンタクタ（接触子、コンタクトともいう）には、いずれも接触子を２本ずつ用いたポゴピン方式やカンチレバー方式等が知られている。図３（ａ）は、１本のポゴピンを示す正面図であり、図３（ｂ）は、２本のポゴピンによるケルビン方式を示す正面図である。
【０００３】
図３（ａ）に示すように、従来１本のポゴピン１７であったものを、図３（ｂ）に示すように、２本のポゴピン１８、１８を用い、このポゴピン１８、１８を半導体デバイス１５に形成された球状接続端子１６に内蔵されたコイルバネ１９の付勢力によって押圧させ、１本は電流を流す側（ＦＯＲＣＥ）、もう１本には検出側（ＳＥＮＣＥ）に接続することにより、例えば、抵抗値の測定であれば、回路内の抵抗値から測定対象物の抵抗値を除いた抵抗値がキャンセルされ、測定対象物だけの抵抗値を求めることができ、極めて精度の高い測定ができる。
【０００４】
図４は、ケルビン式のカンチレバーを示す正面図である。図４に示すように、２本のカンチレバー２０、２０を半導体デバイスに形成された球状接続端子１６に接触させることにより、前記と同様に抵抗値の測定であれば、余分な抵抗値がキャンセルされ、測定対象物に限定した抵抗値を求めることができる。
また、半導体デバイスの特性の測定に好適なケルビンコンタクト型ソケット（図示せず）も提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平６−３３４０７２号公報（図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図３（ｂ）に示すように、球状接続端子のサイズの縮小化によって、球状接続端子のボール径が０．５ｍｍから０．３ｍｍへと次第に小さくなってきており、これ以上、ポゴピン１８を細く製造することができないという問題があった。また、コイルバネ１９の付勢力によって球状接続端子１６を押圧するため、球状接続端子に傷が付いてダメージを与えるという問題があった。
さらに、図４に示すように、カンチレバー方式のような２本のカンチレバー２０、２０の先端同士が接触すると計測が出来ないことから、２本のカンチレバーは距離を離して使う必要があり、現状の取り付けスペースから見て、今後の球状接続端子の縮小化、挟ピッチ化には、対応できないという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、球状接続端子が今後一層進む縮小化、挟ピッチ化に対応した、微細化した球状接続端子に２つの接触子を確実にコンタクトし、且つ接続端子にダメージとなる接触痕を与えずに抵抗測定等の高精度な測定ができるケルビンコンタクト型接触子であるケルビン・スパイラルコンタクタを提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決する手段として、請求項１に記載された発明に係るケルビン・スパイラルコンタクタは、球状接続端子を有する半導体デバイス又は電子部品との電気的接続を行い高精度な測定をするケルビンコンタクト型接触子であるケルビン・スパイラルコンタクタであって、絶縁基板上に前記球状接続端子と接触する平面視してスパイラル形状を有する２本のスパイラル状接触子を備え、先端をフリーとした１本からなり、根元から先端に進むにしたがって幅が狭くなるように渦巻き状に形成されたとスパイラル状接触子と、対峙する対岸からもう１本のスパイラル状接触子が、前記スパイラル状接触子の渦巻き状の隙間に干渉することなく根元から先端に進むにしたがって幅が狭くなるように、渦巻き状に形成されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項１に記載された発明によれば、スパイラル状接触子は、自然態では平坦状スパイラルであるが、半導体デバイス又は電気部品の球状接続端子がスパイラル状接触子を押圧すると、スパイラル状接触子の中央部から外側に接触を広げ、渦巻き部は凹状に撓み、ボールを抱き込むように変形する。従来の接触子は点接触であるのに対し、スパイラル状接触子は球状接続端子に螺旋状に巻き付くことから、接触長さが長く確実に接触すると共に、異物付着があっても球状接続端子の球面に沿った摺動作用により異物を除去し、安定した通電接触ができる。また、２本のスパイラル状接触子は、互いが独立し、互いが電気的に直接接触することがなく、相手方の球状接続端子に接触するため信頼性が高い。
【００１０】
また、スパイラル状接触子は、球状接続端子の球面にスパイラル状接触子の角が押圧されながら摺動し、押圧されることによって球状接続端子の球面上に形成された極薄の酸化膜を切り込み、確実な通電を行うことができる。
さらに、スパイラル状接触子は螺旋状のため、球状接続端子の球径のバラツキや球状接続端子の出入りの浅いもの、深いものにも柔軟な適合性をもっている。また、スパイラル状接触子は、球状接続端子の前後左右の位置ズレ、バラツキがある球状接続端子に対しても柔軟に迎合できる。
【００１１】
その結果、従来１本のスパイラル状接触子であったものを、２本のスパイラル状接触子にすることによって、２本のスパイラル状接触子を半導体デバイス又は電子部品に形成された球状接続端子に接触させ、１本は電流を流す側（ＦＯＲＣＥ）に、もう１本には電圧検出側（ＳＥＮＣＥ）に接続することにより、回路内の接触抵抗がキャンセルされ、特性測定の精度を高めることができる。
【００１２】
このように、本発明は、球状接続端子が今後より縮小化、挟ピッチ化したとしても、微細化した球状接続端子に２つの接触子を確実にコンタクトすることができる。また、接続端子にダメージとなる接触痕を与えずに抵抗測定等の高精度な測定ができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の一実施の形態について図を参照しながら詳細に説明する。
図１（ａ）は、本実施の形態を説明するためのケルビン・スパイラルコンタクタ１の平面図で、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示すＡ−Ａ線の断面図である。図１（ａ）に示すように、ケルビン・スパイラルコンタクタ１は、球状接続端子と接触する平面視してスパイラル（渦巻き）形状を有する複数のスパイラル状接触子２、３を備え、絶縁基板上に配置されている。
スパイラル状接触子２、３は、先端をフリーとした１本からなり、根元から先端に進むにしたがって幅が狭くなるように形成されている。
【００１４】
すなわち、ケルビン・スパイラルコンタクタ１は、左側から時計方向に渦巻き状になっているスパイラル状接触子２と、スルーホール４の対峙する対岸である右側から時計方向に渦巻き状になっているスパイラル状接触子３が独立して構成されている。スパイラル状接触子３は、スパイラル状接触子２に干渉することのないように充分な隙間を確保して根元から先端に進むにしたがって幅も狭くなっている。そのため、球状接続端子は押圧されて巻きついた場合であっても、お互いは電気的接触するようなことがない。
このように、本発明のケルビン・スパイラルコンタクタ１は、設置スペースを拡大することなく２本のスパイラル状接触子２、３を備えることができる。
なお、スパイラル状接触子２、３をスルーホール４の開口部に取り付ける構成の場合は、スルーホール４は、電気的に２つの回路となる。
なお、ケルビン・スパイラルコンタクタ１は、２個で１セットとなる。
【００１５】
図２は、本発明の一実施の形態を説明するための１セットのケルビン・スパイラルコンタクタ１の断面図であり、図２（ａ）は、球状接続端子と接続する前の状態を示し、図２（ｂ）は、球状接続端子と接続した状態を示す断面図である。図２（ａ）に示すように、半導体デバイス５のボール形状をした球状接続端子６の直径は、ここではφ０．３ｍｍであるが、ボールの直径は、より小さいφ０．２〜０．１ｍｍであっても対応可能である。このように、ケルビン・スパイラルコンタクタ１は２個によって、球状接続端子６と球状接続端子６の間の、例えば、電気抵抗を極めて高精度に測定することができる。
【００１６】
図２（ｂ）に示すように、スパイラル状接触子２、３は、自然態では平坦状のスパイラルである。半導体デバイス５の球状接続端子６がスパイラル状接触子２、３を押圧すると、スパイラル状接触子２、３の中央部から外側に接触を広げ、渦巻き部は凹状に撓みボールを抱き込むように変形する。このように、スパイラル状接触子２、３は球状接続端子６に螺旋状に巻き付くことから、接触長さが長く、確実に接触すると共に、異物付着があっても球状接続端子６の球面に沿った摺動作用により異物を除去し、安定した通電接触ができる。
【００１７】
また、スパイラル状接触子２、３は、球状接続端子６の球面にスパイラル状接触子の角２ａ、３ａが押圧されながら摺動し、球状接続端子６の球面上に生じた極薄の酸化膜を切り込むことで、確実な通電をすることが可能である。つまり、スパイラル状接触子の角２ａ、３ａは、ニッケルメッキにてスパイラル状接触子を製造する際のメッキ析出現象によって角が８８°〜８５°の鋭角な角へ形成される特性を有しているから、酸化膜を切り込み易くしている。
さらに、従来のポゴピン接触子１本に対する押圧力は、５〜１５ｇであるのに対して、本発明のスパイラル状接触子１本による押圧力は、０．８〜１．５ｇであり、約１／１０の押圧力で安定した通電接触が可能である。
例えば、１０００本の接触子を有する従来のデバイスの場合、押圧力は１０ｋｇ必要であるのに対して、本発明のスパイラル状接触子を採用したデバイスの押圧力は、１ｋｇでよく、より軽量な構成での設計が可能である。
また、スパイラル状接触子２の製造方法は、光や電子ビームを用いた写真印刷技術（リソグラフィー）により行うに際し、微細加工が容易である。
【００１８】
なお、本発明はその技術思想の範囲内で種々の改造、変更が可能であり、本発明はこの改造、変更された発明であっても、ケルビン・スパイラルコンタクタに及ぶことは当然である。例えば、２個のスパイラル状接触子は絶縁基板上に備えるとしているが、絶縁基板上以外であっても構わないし、相手の接続端子として球状接続端子としているが、コーン状接続端子、フラット状接続端子であってもよい。
【００１９】
【発明の効果】
請求項１に記載された発明によれば、球状接続端子が今後より縮小化、挟ピッチ化したとしても、微細化した球状接続端子に２つの接触子を確実にコンタクトすることができる。また、接続端子にダメージとなる接触痕を与えずに抵抗測定等の高精度な測定ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を説明するためのケルビン・スパイラルコンタクタであり、（ａ）は本実施の形態を説明するためのケルビン・スパイラルコンタクタの平面図、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａ線の断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態を説明するためのケルビン・スパイラルコンタクタの１セットの断面図であり、（ａ）は球状接続端子と接続する前の状態を示し、（ｂ）は球状接続端子と接続した状態を示す。
【図３】（ａ）は、１本のポゴピンを示す正面図であり、（ｂ）は、２本のポゴピンによるケルビン方式を示す正面図である。
【図４】ケルビン式のカンチレバーを示す正面図である。
【符号の説明】
１    ケルビン・スパイラルコンタクタ
２、３    スパイラル状接触子
２ａ、３ａ    角
４    スルーホール
５    半導体デバイス
６    球状接続端子
【図１】
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【図２】
2004271290.tif 000004
【図３】
2004271290.tif 000005
【図４】
2004271290.tif 000006