(57)【要約】      （修正有）【課題】  簡単に製造できると共に費用効率がよい装置を作り出す。【解決手段】  接触機構が、フレキシブルプラスティック層７，８の間に配されているＣｕ導体抵抗路９を有するフレキシブルＰＣＢ３の一部であるという事実、円柱状または筒状の接触部材５がフレキシブルＰＣＢ３を貫いて延びており、この接触部材がＣｕ導体抵抗路９と電気的に接続されていると共に、プラスティック層７，８の一方から何れかの面上に突出しているという事実によって実現される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＢＧＡパッケージ用の案内部材を有する接触ソケットと、前記接触ソケットに配されると共に、通電試験および機能試験用のＢＧＡパッケージ（ＤＵＴ）の端子を電気的に接触接続させる接触機構とを用いて、ＢＧＡパッケージと信号源とを電気的に接続させる装置において、
前記接触機構が、フレキシブルプラスティック層（７，８）の間に配されたＣｕ導体抵抗路（９）を有する、フレキシブルＰＣＢ（３）の一部であり、
さらに、円柱状または筒状の接触部材（５）が備えられており、
この接触部材が、
前記フレキシブルＰＣＢ（３）を貫いて延びており、電気的に前記Ｃｕ導体抵抗路（９）と接続されていると共に、
前記プラスティック層（７，８）の一方から、何れかの面上に突出していることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記フレキシブルＰＣＢ（３）が、弾性付加部材（１２）上の前記接触ソケット（４）に配されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記フレキシブルＰＣＢ（３）の下方に、さらに、接触力維持部材が備えられていることを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記接触力維持部材として、エラストマー挿入物が備えられていることを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記接触力維持部材として、ポッティング構成物またはポッティング発泡剤が備えられていることを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項６】
前記接触力維持部材として、熱可塑性のエラストマーが備えられていることを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項７】
前記接触力維持部材として、ゴムまたはゴム状の部材が備えられていることを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項８】
前記接触力維持部材が、裏側から配置され、裏側から差し込まれ、接着され、ホットシーリングされ、または、ゴムにより被覆されること等により、前記ＰＣＢの下方に配されていることを特徴とする請求項３から７の何れか１項に記載の装置。
【請求項９】
前記接触力維持部材が、前記フレキシブルＰＣＢ（３）に対する、合成粘着力を有していることを特徴とする請求項３から８の何れか１項に記載の装置。
【請求項１０】
前記ＰＣＢ（３）が、取り外し可能に前記接触ソケット（４）と接続されていることを特徴とする請求項１から９の何れか１項に記載の装置。
【請求項１１】
前記接触ソケット（４）が、電力損失による放熱を目的とした部材であることを特徴とする請求項１から１０の何れか１項に記載の装置。
【請求項１２】
前記接触ソケット（４）が、均一な熱分布を目的とした部材であることを特徴とする請求項１から１１の何れか１項に記載の装置。
【請求項１３】
バックアップコンデンサのような他の部材が、前記接触ソケット（４）に備えられていることを特徴とする請求項１から１２の何れか１項に記載の装置。
【請求項１４】
前記接触ソケット（４）の供給線が、フレキシブル基板として形成されていることを特徴とする請求項１から１３の何れか１項に記載の装置。
【請求項１５】
前記接触機構が、取り外し可能に前記接触ソケット（４）と接続されていることを特徴とする請求項１から１４の何れか１項に記載の装置。
【請求項１６】
前記接触部材（４）が、王冠部（１１）を備えていることを特徴とする請求項１から１５の何れか１項に記載の装置。
【請求項１７】
前記王冠部（１１）が、強制的かつ確実な固定方法によって、前記接触部材（４）へ押し込まれることを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
請求項１から１７に記載の接触機構の製造方法において、
前記ＢＧＡのピッチにおけるマイクロヴィアを、フレキシブルプラスティック層（７，８）の間に配されているＣｕ導体抵抗路（９）を有する、フレキシブルＰＣＢ（３）へ導入し、
続いて、前記マイクロヴィアに導電材料を充填し、マイクロヴィアの少なくとも壁を被覆して接触部材（５）を製造し、
前記フレキシブルＰＣＢ（３）のフレキシブルプラスティック層の一つを、エッチングにより薄くして、接触部材（５）が形成されるように、導電性充填材料を表面から部分的に突出させることを特徴とする方法。
【請求項１９】
前記薄層化を、プラズマエッチングまたは選択的エッチングによって行なうことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記マイクロヴィアを、フォトリソグラフィーによって前記ＰＣＢへ導入することを特徴とする請求項１８または１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記マイクロヴィアを、機械的に導入することを特徴とする請求項１８または１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＢＧＡパッケージ用の案内部材を有する接触ソケット（contact receptacle）と、前記接触ソケットに配されると共に、通電試験（burn-in test）および機能試験（functional test）用のＢＧＡパッケージの端子を電気的に接触接続（contact-connection）させる接触機構とを用いて、ＢＧＡパッケージと信号源とを電気的に接続させる装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＦＰＢＧＡパッケージの機能試験のために通常用いられる、ＦＰＢＧＡパッケージの機能試験用の接触ソケットは、導電接続（electrical conduct-connection）を行うための、バネピン（ポーゴーピン（pogo pins））またはマイクロバネ接触部（micro-spring contacts）を備えている。また、上記バネピンまたはマイクロバネ接触部は、上記接触端子との接続に用いられるものであって、ＦＰＢＧＡパッケージの半田球接触配列（solder ball contact arrays）の形をとっている。この場合、上記接触部は、マイクロ球接触配列の半田球のように、グリッドピッチ（grid pitch）に正確に配置されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、これらの接触部は、試験ソケットとして将来的に要求される条件に合致していない。とりわけ、既存の裂け目（discontinuity）による損失を伴うエネルギー伝送や、試験システムにおける全てのスライド部（sliding parts）上の非常に細かい表面剥離（abrasion）による試験システムの汚染といった、未解決の問題を考慮する必要がある。
【０００４】
例えば通常使用される約５ｍｍの長さを有するバネピンの場合では、上限周波数（limiting frequency）は１ＧＨｚである。これは、接触システムの動的内部抵抗（dynamic internal resistances）が原因である。
【０００５】
さらに、集積回路のとどまることのない小型化と、それに伴う放熱の低下とが原因となり、試験ソケットは高い熱負荷を受ける。その結果、上記接触部と半田球との双方が、深刻な熱負荷を受けることになり、急速に劣化してしまう。
【０００６】
さらに、接続ピッチのとどまることない減少により、例えばバネピンなどの公知の技術的解決法では避けることのできない、信号混信（signal crosstalk）時における非線形上昇（non-linear rise）が生じる。
【０００７】
上記の理由により、機械的に極めて安定していると共に、熱の影響を受けにくく、かつ、接続ピッチが短い場合の混信問題を解決する、費用効率のよい試験ソケットを開発する必要がある。この場合、上記接触部は、優れた自浄能力（self-cleaning capacities）を備えると共に、上記接触球上に配置される基板の中を確実に通る（penetrate）ことができなければならない。
【０００８】
さらなる開発の目的は、製造条件下で、１つの接触ソケットにつき２５０，０００個を上回る接触接続を実現することである。さらに、高周波数の試験信号が必要なため、特定の電圧（particular tension）を、エネルギー源からＤＵＴ（試験中の装置（device under test）への、すなわち試験されるＢＧＡパッケージへの損失のないエネルギー伝送に、利用しなければならない。従って、プリント回路基板を含む全ての信号経路を、最適化する必要がある。さらに、試験ソケットを問題なく修理、および、交換できることが要求される。
【０００９】
それゆえ、本発明は、ＢＧＡパッケージ用の案内部材を有する接触ソケットと、前記接触ソケットに配されると共に、通電試験および機能試験用のＢＧＡパッケージ（ＤＵＴ）の端子を電気的に接触接続する接触機構とを用いて、ＢＧＡパッケージと信号源とを電気的に接続させる装置であって、簡単に製造できると共に費用効率がよい装置を作り出すこと、および、接触機構を製造するための方法を作り出すことを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の目的は、冒頭部分で言及した種類の装置では、上記接触機構が、フレキシブルプラスティック層（flexible plastic layers）の間に配置されているＣｕ導体抵抗路（tracks）を有する、フレキシブルＰＣＢ（プリント回路板（printed circuit board））の一部であって、円柱状または筒状の（column- or sleeve-shaped）接触部が前記ＰＣＢを貫いて延びており、前記接触部が、電気的に前記Ｃｕ導体抵抗路と接続されていると共に、前記プラスティック層の一方から、何れかの面上（upwards on one side）に突出しているという事実によって達成される。
【００１１】
この接触システムの新規な点は、上記チップ、すなわち、そのボンディングパッド（bonding pads）と、上記接触部との間の接触が、チップに対して、規定された圧力を加えることより実現されている点である。
【００１２】
本発明の第１の改良点（refinement）として、フレキシブルＰＣＢ（プリント回路板）が、弾性構造体（elastic structure）上の接触ソケットに配置されている。それゆえ、従来のバネピンの場合に上記接触力を通常維持するために必要なバネの変位（spring excursion）を、このように、フレキシブル基板の弾力性によって、そして、適当な場合には、さらに弾性付加部材によって実現している。
【００１３】
また、エラストマー挿入物（elastomer inserts）、ポッティング発泡剤（potting foam）、熱可塑性エラストマー、または、ゴムまたはゴム状の部材が、接触力維持部材（contact-force-maintaining elements）として備えられていてもよい。
【００１４】
本発明の開発においては、裏側から配置され、裏側から差し込まれ、接着され、ホットシーリング（hot sealing）され、または、ゴムにより被覆されること等により、上記接触力維持部材が、ＰＣＢの下方に配置されることとなる。この場合、上記接触力維持部は、ＰＣＢとの合成粘着力（composite adhesion）を有していてもよい。
【００１５】
本発明のさらなる改良点は、ＰＣＢが、取り外し可能に上記接触ソケットと接続されていることに特徴付けられている。
【００１６】
最後に、上記接触ソケットは、電力損失による放熱を目的とした部材である。それゆえ、チップがいたずらに加熱されることを防止できる。
【００１７】
さらに、本発明の目的は、上記接触ソケットが、均一な熱分布を目的とした部材であるという事実により達成される。
【００１８】
さらに、上記接触ソケットには、バックアップコンデンサ（backup capacitors）などの他の構成部材が配されていてもよく、上記接触ソケットの供給線は、フレキシブル基板として形成される。
【００１９】
本発明のほかの改良点は、上記接触機構が、取り外し可能に上記接触ソケットと接続されている点である。
【００２０】
また、電気的接触を改善するため、上記接触部には、強制的および確実な固定方法（force-locking and positively locking manner）によって上記接触部へ押し込まれた（pressed into）王冠部（crowns）が備えられている。
【００２１】
さらに、本発明の目的は、上記ＢＧＡのピッチにおけるマイクロヴィア（microvias）を、フレキシブルプラスティック層の間に配されているＣｕ導体抵抗路を有する、フレキシブルＰＣＢへ導入し、その後、上記マイクロヴィアに導電性材料を充填し、マイクロヴィアの少なくとも壁を被覆して接触部材を製造することを特徴とする方法、および、上記フレキシブルＰＣＢのフレキシブルプラスティック層の一つを、エッチングにより薄くして、導電性充填材料を上記表面から部分的に突出させることを特徴とする方法によって達成される。
【００２２】
また、上記フレキシブルプラスティック層の薄層化を、プラズマエッチングまたは他の適切な選択的エッチング方法によって行なってもよい。
【００２３】
さらに、本発明の改良点は、プラズマエッチングと共に、フォトリソグラフィーを用いて、マイクロヴィアを上記フレキシブルＰＣＢに導入する点である。
【００２４】
また、マイクロヴィアを、上記フレキシブルＰＣＢへ機械的に導入することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下に、実施例を用いて、本発明を、より詳しく説明する。
【００２６】
図１は、ＢＧＡパッケージを接触接続するために、接触ソケットにおいて、フレキシブルＰＣＢと接触部とを、電気的に接続させる装置を示す図である。図２は、付加された接触王冠部を有する、図１に従った装置の変化形を示す図である。
【００２７】
本発明は、特に通電試験および機能試験の分野で用いる、フレキシブルＰＣＢ３によって、ＦＰＢＧＡパッケージ２の端子１と信号源（図示せず）とを、電気的な損失が少なく、取り外し可能に接続するための新たな接触システムの構成について説明するものである。
【００２８】
上記接触システムは、接触ソケット４を備えている。この接触ソケット４は、確実な固定方法により、接触接続されるパッケージ２を受け入れる。また、チップ端子１と、上記フレキシブルＰＣＢ３における対応する接触部材５との間の接触接続は、パッケージ２に対して規定の圧力を加えることにより行なう。また、接触接続されるパッケージ２の挿入を簡単にするために、上記接触ソケットに案内面（guide level）６が備えられている。
【００２９】
フレキシブルＰＣＢ３は２つのポリイミドフィルム７，８を備え、これらの間に、Ｃｕの導電抵抗路９が１つまたは複数の面（層）として配置されている。
【００３０】
フレキシブルＰＣＢ３上の上記対応する接触部材５は、円柱状または筒（sleeve）状、またはそれに似た形状であって、接触部材５は、プラズマエッチングにより、その一部がフレキシブルＰＣＢ３（ポリマー基板）によって被覆されていない。その結果、窪み（depression）１０が、接触部材５の領域に形成される。
【００３１】
このような円柱状または筒状のような接触部材５を形成するため、例えばスタンピング（stamping）またはプラズマエッチングによって、接触点に正確に、チップ２またはＦＰＢＧＡパッケージと接続させるべく、上記ポリマー基板にホール（マイクロヴィア）を導入すると共に、上記ホールを導電材料により充填する。次に、プラズマエッチング時に必要な、ホール用のエッチングマスクを除去した後、さらにより選択的なプラズマエッチング操作によって、フレキシブル基板材料を部分的に除去できる。その結果、窪み１０が、ポリマー基板に生成され、円柱状の接触機構５だけが、円柱のようなピン形状で残る。また、上記薄層化を、他の適切な選択的エッチング方法によって行ってもよい。
【００３２】
この点に関連して、本発明は、接触機構５（ピン）の端部に王冠部１１を形成するための全ての技術も包含している。
【００３３】
さらに、フレキシブル基板において対応する接触機構を実現するための他の解決策として、押し付け技術（pressing techniques）が考えられる。この場合、円柱のような接触王冠部１１を、強制的かつ確実な固定方法によって、フレキシブル基板を有するソケットへ導入する（図２）。
【００３４】
さらに、上記接触システムの構成の特徴は、通常、接触力を維持するため従来のバネピンのバネの変位が、この場合には、フレキシブル基板（フレキシブルＰＣＢ３）の弾力性によって、さらに適当な場合には、フレキシブルＰＣＢ３の下方に配されている他の弾性付加部材１２によって実現されている点である。
【００３５】
このような組み合わせは、上記フレキシブル基板を、（例えば、エラストマー挿入物、ポッティング合成物（potting compositions）またはポッティング発泡剤、熱可塑性エラストマー、および、ゴムである）他の弾性付加部材１２、つまり接触力維持部材と、該部材を、例えば、裏側から配置し、裏側から差し込み、接着し、ホットシーリングし、または、ゴムにより被覆する等により、完全にまたは部分的に合成粘着させている点が特徴である。
【００３６】
さらに、上記接触システムの構成では、上記接触システムの構成またはその一部が、接触部の生成に加えて、さらに、電力損失または均一な熱分布などの他の付加的な機能を果たす点が特徴である。また、他の構成部品（例えば、バックアップコンデンサ）の集積についても説明する。
【００３７】
内部抵抗または接触抵抗をできるだけ小さくするために、上記接触システムの供給線を、同様に、フレキシブル基板（フレキシブルＰＣＢ３）を用いて実現してもよい。また、接触接続システムを備える接触ソケット４は、交換可能なように運搬装置（carrying device）に配置される。
【００３８】
また、本発明では、接触力維持部材を、ゴムなどの弾性部材から構成してもよい。
【００３９】
また、本発明では、上記接触維持部材が、ＰＣＢ３の裏側から配置され、または、ＰＣＢ３の裏側から差し込まれることにより、この接触力維持部材がＰＣＢ３の下方に配置される。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】ＢＧＡパッケージを接触接続するために、接触ソケットにおいて、フレキシブルＰＣＢと接触部とを、電気的に接続させる装置を示す図である。
【図２】付加された接触王冠部を有する、図１に従った装置の変化形を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１    チップ端子
２    ＦＰＢＧＡパッケージ
３    フレキシブルＰＣＢ
４    接触ソケット
５    接触部材
６    案内面
７    ポリイミドフィルム
８    ポリイミドフィルム
９    Ｃｕ導体抵抗路
１０    窪み
１１    王冠部
１２    弾性付加部材
【図１】
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【図２】
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