(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
略半球形状の弾性部材と、
この弾性部材の先端面に端部を有し、且つこの先端面から弾性部材の表面に沿って弾性部材の基部側に至り、基部より外方に延出した帯状の導電性膜とを備え、
上記弾性部材の基部の肉抜きを行って当該基部に中空部を形成したことを特徴とする弾性電気接点。
【請求項２】
請求項１に記載の弾性電気接点において、
上記導電性膜の端部の膜厚を他の部分の膜厚の１倍〜１０倍に設定した、
ことを特徴とする弾性電気接点。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体基板，回路基板，インターポーザー，ＩＣソケット，及びベアチップ検査用ソケット等に用いることができる弾性電気接点の構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の弾性電気接点として、特開昭６１−２５９５４８号記載の技術がある。
図１６は、この従来の技術を示す部分断面図である。
図１６において、符号２０１，２０２，２０３は、それぞれ半導体基板，アルミ配線，絶縁層であり、半導体基板２０１のアルミ配線２０２に弾性電気接点２１０が電気的に接続されている。
弾性電気接点２１０は、アルミやニッケルを真空蒸着法によってアルミ配線２０２に蒸着して形成したバリヤー層２１１と、バリヤー層２１１上にシリコンゴムをスクリーン印刷により略半球式に盛って形成した弾性部材２１２と、弾性部材２１２の全表面に一様の厚さの金メッキを施して形成した導電性膜としての導電層２１３とで構成されている。
【０００３】
かかる構成により、半導体基板２０１とガラス基板２２０とを接近させ、弾性電気接点２１０とランド２２１とを接触させた状態で、半導体基板２０１又はガラス基板２２０の一方を他方側に押圧することにより、弾性部材２１２の弾性によって、弾性電気接点２１０とランド２２１との確実な電気接続を図るようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の弾性電気接点２１０では、次のような問題がある。
まず、導電層２１３が弾性部材２１２の全表面を覆っているので、導電層２１３に亀裂が発生して、接続不良を起こし易い。
即ち、弾性電気接点２１０をランド２２１上に押圧したときに、導電層２１３が弾性部材２１２に追従して変形することで、弾性電気接点２１０とランド２２１との確実な電気的接続が図られる。しかし、導電層２１３の弾性率が弾性部材２１２の弾性率比べて著しく小さく、しかも、導電層２１３が弾性部材２１２の全表面を覆った構造になっているので、弾性電気接点２１０の押圧時に、導電層２１３が弾性部材２１２に追従して変形せず、亀裂などを発生する可能性がある。
次に、導電層２１３が摩耗して弾性電気接点２１０が短期間で使い物にならなくなる。即ち、半導体基板２０１を垂直方向Ｖに下げて、弾性電気接点２１０をランド２２１に接触させるが、実際には、弾性電気接点２１０とランド２２１との接触後に、半導体基板２０１が僅かに水平方向Ｈに移動する。このため、弾性電気接点２１０の先端部分である接触部分２１３ａがランド２２１との摩擦によって摩耗することになる。このとき、導電層２１３が一様の厚さの薄い金メッキであるので、摩擦の繰り返しによって短期間で導電層２１３の接触部分２１３ａが摩耗してしまう。この結果、接触部分２１３ａで弾性部材２１２がむき出しになり、弾性電気接点２１０が短期間で使用不可能になってしまうおそれがある。
【０００５】
この発明は上述した課題を解決するためになされたもので、寿命の長期化と確実な電気的接続が可能な弾性電気接点を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に係る弾性電気接点は、略半球形状の弾性部材と、この弾性部材の先端面に端部を有し、且つこの先端面から弾性部材の表面に沿って弾性部材の基部側に至り、基部より外方に延出した帯状の導電性膜とを備え、上記弾性部材の基部の肉抜きを行って当該基部に中空部を形成する構成とした。
かかる構成により、半導体基板等の電極に弾性電気接点の導線性膜を接続させた状態で、弾性部材の基部側を半導体基板に取り付け、弾性電気接点の先端部を回路基板のランドなどに接触させると、導電性膜の端部がランドに接触して、回路基板と半導体基板との電気的接続が図られる。半導体基板を回路基板側に押圧すると、弾性電気接点の弾性部材が変形するが、導電性膜が帯状に形成され、弾性部材全面を覆っていないので、導電性膜が弾性部材に追従して変形する。また、弾性部材の基部の肉抜きを行って当該基部に中空部を形成したので、弾性部材の基部側に柔軟性が増加する。
【０００７】
さらに、請求項２の発明は、請求項１に記載の弾性電気接点において、導電性膜の端部の膜厚を他の部分の膜厚の１倍〜１０倍に設定した構成としてある。
かかる構成により、回路基板のランド等との摩擦により弾性電気接点の導電性膜の端部が完全に摩耗して弾性部材が露出するまでに、端部の膜厚に対応した長期間の使用が可能である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の前提となる参考形態及び本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
（参考形態）
図１は、この発明の前提となる参考形態にかかる弾性電気接点を示す斜視図であり、図２は図１の矢視Ａ−Ａ断面図である。
図に示すように、弾性電気接点１は、弾性部材２と導電性膜３を備えてなる。
【００１１】
弾性部材２は、シリコンを半球形状に象って形成したもので、その先端面２０から側面２１に沿って帯状の導電性膜３が付着されている。
【００１２】
導電性膜３は、頭部３０（端部）と胴部３１と延出部３２とよりなり、頭部３０の下部層３０ａと胴部３１と延出部３２とが、チタン及びパラジウムによって一体に形成されている。
【００１３】
頭部３０の下部層３０ａは、円形状をなし、弾性部材２の先端面２０の上に付着されている。そして、この下部層３０ａの上に同形の上部層３０ｂが積層されている。この上部層３０ｂは金メッキにより形成されており、下部層３０ａと共に頭部３０を構成している。
【００１４】
導電性膜３の胴部３１は、帯状をなし、下部層３０ａから引き出された状態で、弾性部材２の側面２１に沿って基部２２に至っている。
延出部３２は、上記胴部３１から引き出された状態で、弾性部材２の外方に所定長さだけ延出されている。
そして、頭部３０の厚さが他の胴部３１や延出部３２の厚さよりも上部層３０ｂの厚さだけ厚くなっている。この実施形態では、頭部３０の厚さＴを胴部３１（延出部３２）の厚さｔの２倍に設定した。
【００１５】
次に、この参考形態の弾性電気接点１の製造方法について説明する。
弾性電気接点１は、次の弾性部材形成工程と導電性膜形成工程と増厚工程とを経て製造される。
図３，図４，図５は、弾性部材形成工程，導電性膜形成工程，増厚工程をそれぞれ示す順工程図である。
【００１６】
まず、弾性部材形成工程においては、図３の（ａ）に示すように、半球形状の穴１００ａを有する型１００を用意し、同図の（ｂ）に示すように、離型剤１０１を型１００の表面に塗布する。そして、離型剤１０１が乾燥した後に、同図の（ｃ）に示すように、シリコン２’を型１００の穴１００ａ内に充填し、同図の（ｄ）に示すように、絶縁フィルム１０２をシリコン２’を覆うように貼り付ける。しかる後、シリコン２’が固まって半球形状の弾性部材２を形成した後に、弾性部材２が固着した絶縁フィルム１０２を型１００から剥離することで、弾性部材形成工程を終了する。
【００１７】
次に、導電性膜形成工程においては、図４の（ａ）に示すように、絶縁フィルム１０２に固着した弾性部材２の上にシャドウマスク１０３を配置する。図４の（ｂ）は、同図（ａ）の上方から見た平面図である。この図に示すように、シャドウマスク１０３は円形孔１０４ａと帯状孔１０４ｂとを有したマッチ棒状の孔１０４が穿設されている。従って、孔１０４を介して、チタン及びパラジウムを蒸着することで、図４の（ｃ）に示すように、導電性膜３が弾性部材２上に成膜される。具体的には、図４の（ｄ）に示すように、導電性膜３の下部層３０ａが弾性部材２の先端面に成膜され、胴部３１が弾性部材２の側面に成膜される。そして、延出部３２が絶縁フィルム１０２上に成膜されて、導電性膜形成工程が終了する。
【００１８】
最後に、増厚工程においては、図５の（ａ）に示すように、弾性部材２及び導電性膜３を覆うようにして、フォトレジスト１０５を絶縁フィルム１０２上に塗布する。そして、同図の（ｂ）に示すように、導電性膜３の下部層３０ａと対応する部分をエッチングして、孔１０５ａを形成する。図５の（ｃ）は、同図の（ｂ）の上方から見た平面図である。この図に示すように、孔１０５ａは、下部層３０ａと同形状に設定されている。しかる後、同図の（ｄ）及びこの図の上方から見た平面図（ｅ）に示すように、フォトレジスト１０５の孔１０５ａを介して金メッキを行い、上部層３０ｂを下部層３０ａ上に付着させることで、増厚工程は終了する。
【００１９】
上記のように、弾性部材形成工程，導電性膜形成工程，増厚工程を順次実行した後、最後に、フォトレジスト１０５を除去することで、図６の（ａ）及び（ｂ）に示すように、絶縁フィルム１０２上に載った弾性電気接点１を得ることができる。
【００２０】
次に、上記弾性電気接点１の使用について説明する。
図７は、弾性電気接点１をインターポーザに使用した例を示す断面図である。
このインターポーザ１１０は、一対の弾性電気接点１（１−１，１−２）を絶縁フィルム１０２の両面に取り付け、これらの弾性電気接点１−１，１−２を絶縁フィルム１０２のスルーホール１０２ａを介して電気的に連通した構造になっている。
すなわち、内側面に銅箔１０２ｂが付着されたスルーホール１０２ａが絶縁フィルム１０２の所定箇所に複数設けられている。そして、各スルーホール１０２ａの近傍両面に、一対の弾性電気接点１−１，１−２が配設され、各弾性電気接点１の延出部３２が銅箔１０２ｂと電気的に接続されている。
【００２１】
図８は、半導体基板としてのＩＣチップとバーンインソケットとを接続するために、インターポーザ１１０を用いた例を示す断面図である。
図８において、符号１１１がＩＣチップであり、符号１１２がバーンインソケットである。
図に示すように、インターポーザ１１０をバーンインソケット１１２内に収納すると、インターポーザ１１０の下側の弾性電気接点１−２がバーンインソケット１１２のランド１１２ａと接触する。そして、ＩＣチップ１１１をインターポーザ１１０の上に載置すると、インターポーザ１１０の上側の弾性電気接点１−１がＩＣチップ１１１の電極１１１ａに接触する。
この状態で、ＩＣチップ１１１とバーンインソケット１１２とを図示しない押えバネなどで挟持すると、ＩＣチップ１１１が下降してインターポーザ１１０を押圧する。
これにより、図９に示すように、弾性電気接点１−１，１−２がインターポーザ１１０側に圧縮されるので、各弾性電気接点１−１（１−２）の弾性部材２の弾性力によって、弾性電気接点１−１の導電性膜３の上部層３０ｂがＩＣチップ１１１の電極１１１ａに圧接し、弾性電気接点１−２の上部層３０ｂがバーンインソケット１１２のランド１１２ａに圧接する。この結果、電極１１１ａとランド１１２ａとが弾性電気接点１−１，１−２の導電性膜３及び絶縁フィルム１０２の銅箔１０２ｂを介して連通し、ＩＣチップ１１１とバーンインソケット１１２とがインターポーザ１１０を介して電気的に接続された状態になる。
【００２２】
ところで、ＩＣチップ１１１が下降すると、弾性電気接点１−１の導電性膜３の頭部３０が電極１１１ａによって下方に押圧されると共に、弾性電気接点１−２の導電性膜３の頭部３０がランド１１２ａによって上方に押圧される。このとき、弾性電気接点１の導電性膜３が弾性部材２の全面を被覆していないので、弾性部材２の変形に追従して撓むことになる。
すなわち、例えば、導電性膜３が弾性部材２の全面を覆っているとすると、導電性膜３の断面は、図１０に示すように、アーチ状の両端支持梁のごとき形状になる。このため、大きな下方力Ｆが働くと、接線方向の分力ＦθとＦθ’とによる引っ張り力によって、導電性膜３が裂けて亀裂が生じるおそれがある。
これに対して、この実施形態の導電性膜３では、その断面が、図１１に示すように、半アーチ状の片持ち梁のような形状をしているので、大きな下方力Ｆが働くと、その接線方向の分力Ｆθによる引っ張り力は働かず、導電性膜３が下方に撓むだけである。
このように、この実施形態の弾性電気接点１によれば、弾性電気接点１への押圧時に導電性膜３に亀裂が生じることはないので、弾性電気接点１による確実な電気的接続が可能である。
【００２３】
また、ＩＣチップ１１１のバーンインソケット１１２への脱着を繰り返すと、導電性膜３の頭部３０が電極１１１ａやランド１１２ａの摩擦によって摩耗するが、上記のように、頭部３０の厚さＴが胴部３１（延出部３２）の厚さｔの２倍に設定されているので、頭部３０の大部分が摩耗して弾性部材２の先端部が露出するまでには、相当回数の着脱の繰り返しが必要である。従って、この弾性電気接点１の寿命は、上記した従来の弾性電気接点２１０の寿命に比べてきわめて長いといえる。
【００２４】
（本発明の実施形態）
図１２は、この発明の実施形態にかかる弾性電気接点を示す斜視図であり、図１３は図１２の矢視Ｂ−Ｂ断面図である。
この実施形態の弾性電気接点１’は、図に示すように、弾性部材２の基部２２の略半部を肉抜きして形成した中空部２２ａを有している点が、上記参考形態と異なる。
具体的には、弾性電気接点１’の裏面を示す図１４から明らかなように、弾性部材２の基部２２底面の略半部を、図１３に示すように、弾性部材２の略半部の高さまで切り欠いて、中空部２２ａを形成している。
このように、この実施形態の弾性電気接点１’によれば、弾性部材２の基部２２に中空部２２ａを有しているので、中空部２２ａの大きさに応じて、弾性部材２に柔軟性が増加することになる。
【００２５】
最後に、この実施形態の弾性電気接点１’に関する製法の一例を説明しておく。
この実施形態の弾性電気接点１’も、図３ないし図５に示した弾性部材形成工程と導電性膜形成工程と増厚工程とを経て製造されるが、弾性部材形成工程において工夫が講じられている。
即ち、図１５の（ａ）に示すように、シリコン２’を型１００の穴１００ａ内に充填すると共に、中空部２２ａと同形のフォトレジスト１０２ｃを有した絶縁フィルム１０２を貼り付ける。この際、フォトレジスト１０２ｃが型１００の穴１００ａ内に入り込むように、絶縁フィルム１０２を型１００に貼り付ける。しかる後、導電性膜形成工程と増厚工程とを経て、図１５の（ｂ）に示すように、弾性部材２と導電性膜３とフォトレジスト１０２ｃとを有した弾性電気接点１’を製造するが、この状態では、フォトレジスト１０２ｃが残っているので、このフォトレジスト１０２ｃを除去することで、図１５（ｃ）に示すように、中空部２２ａを有した弾性電気接点１’を製造することができる。
その他の構成、作用効果は上記参考形態と同様であるので、その記載は省略する。
【００２６】
なお、この発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲内において種々の変形や変更が可能である。
例えば、上記実施形態では、弾性部材２としてシリコンを用いたが、弾性を有するウレタンやゴム等を用いて弾性部材２を形成してもよい。
また、上記実施形態では、導電性膜３の下部層３０ａ等の素材をチタン及びパラジウムで形成したが、ニッケルやアルミニウムで形成することもできる。
また、上記実施形態では、上部層３０ｂの素材を金メッキとしたが、これに限らず、高導電性金属であれば、いかなる素材でもよい。
また、上記実施形態では、導電性膜３の頭部３０を円形に設定したが、これに限定する意味ではない。頭部３０の形状には、六角形などの多角形を含む。
また、上記実施形態では、頭部３０の厚さＴを胴部３１（延出部３２）の厚さｔの２倍に設定したが、これに限定する意味ではなく、頭部３０の厚さＴを胴部３１等の厚さｔの１〜１０倍の間の値に設定することができる。
また、上記実施形態では、導電性膜形成工程において、シャドウマスク１０３の孔１０４を介して、チタン及びパラジウムを蒸着して、導電性膜３を弾性部材２上に成膜したが、チタン及びパラジウムをスパッタリングして導電性膜３を弾性部材２上に成膜することもできる。
また、上記実施形態では、弾性部材２の略半部の高さまで切り欠いて、中空部２２ａを形成したが、この中空部２２ａの大きさや形状は任意である。弾性部材２に対して望まれる柔軟性の度合いに応じて、種々の大きさや形状の設定が可能である。
【００２７】
【発明の効果】
以上詳しく説明したように、この発明によれば、弾性電気接点の導電性膜が、弾性部材の変形に追従して変形するので、導電性膜の亀裂が生じることがなく、電気的接続の確実性が向上するという優れた効果がある。
【００２８】
また、弾性電気接点の端部の導電性膜厚を他の部分の膜厚の１倍〜１０倍に設定することにより、弾性電気接点の長寿命化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の前提となる参考形態にかかる弾性電気接点を示す斜視図である。
【図２】  図１の矢視Ａ−Ａ断面図である。
【図３】  弾性部材形成工程を示す順工程図である。
【図４】  導電性膜形成工程を示す順工程図である。
【図５】  増厚工程を示す順工程図である。
【図６】  絶縁フィルム上に載った弾性電気接点を示す断面図である。
【図７】  弾性電気接点をインターポーザに使用した例を示す断面図である。
【図８】  インターポーザの使用例を示す断面図である。
【図９】  ＩＣチップとバーンインソケットとがインターポーザを介して電気的に接続した状態を示す断面図である。
【図１０】  導電性膜の亀裂現象を説明するための模式図である。
【図１１】  参考形態の導電性膜の作用を示す模式図である。
【図１２】  この発明の実施形態にかかる弾性電気接点を示す斜視図である。
【図１３】  図１２の矢視Ｂ−Ｂ断面図である。
【図１４】  電気接点の裏面を示す平面図である。
【図１５】  本実施形態に係る弾性電気接点の製造方法を示す工程図である。
【図１６】  従来の技術を示す部分断面図である。
【符号の説明】
１…弾性電気接点
２…弾性部材
３…導電性膜
２０…先端面
２１…側面
２２…基部
２２ａ…中空部
３０…頭部
３０ａ…下部層
３０ｂ…上部層
３１…胴部
３２…延出部
【図１】
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【図２】
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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７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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