(57)【要約】【課題】電極パッドに一定形態のスクラブを形成することができる構造を有した接続素子の接触チップ構造を提供する。【解決手段】第１電子部品の表面に固定ポストが結合し、固定ポストから延びるビームの一方に結合したベースの下部表面から垂直に延びる接続素子の接触チップ構造は、ビームは弾性領域および弾性領域に比べて小さい延長距離を有する非弾性領域を含み、ベースは非弾性領域から垂直に一定距離だけ延び、ビームの弾性領域の水平延長長さＬおよびベースの垂直延長長さＤは接触チップの水平移動距離が予め定められた大きさを有するように決定され、また水平移動距離は下記の式で表される：Ｄｓｉｎθ＋Ｌ（ｃｏｓθ−１）（θは弾性領域の弾性変形角）。【選択図】図７
2009162738.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電子部品の表面に固定ポストが結合し、固定ポストから延びるビームの一方に結合したベースの下部表面から垂直に延びる接続素子の接触チップ構造であって、
ビームは弾性領域および弾性領域に比べて小さい延長距離を有する非弾性領域を含み、ベースは非弾性領域から垂直に一定距離だけ延び、接触チップはベースの下部表面に余裕部を有するように形成され、またビームの弾性領域の水平延長長さＬおよびベースの垂直延長長さＤは接触チップの水平移動距離が予め定められた大きさを有するように決定され、前記で接触チップの高さは余裕部の長さによって制限され、また接触チップの水平移動距離は下記の式によって決定されることを特徴とする接触チップ構造：
Ｄｓｉｎθ＋Ｌ（ｃｏｓθ−１）（θは弾性領域の弾性変形角）。
【請求項２】
ＬはＤより大きいことを特徴とする請求項１に記載の接触チップ構造。
【請求項３】
接触チップはベースに非対称構造で結合されることを特徴とする請求項１に記載の接触チップ構造。
【請求項４】
第１電子部品の表面に固定ポストが結合し、固定ポストから延びるビームの一方に結合したベースの下部表面から垂直に延びる接続素子の接触チップ構造であって、
ビームは弾性領域および弾性領域に比べて小さい延長距離を有する非弾性領域を含み、ベースは非弾性領域から垂直に一定距離だけ延び、接触チップはベースの下部表面に余裕部を有するように形成され、またビームの弾性領域の水平延長長さＬおよびベースの垂直延長長さＤは接触チップの垂直移動距離が予め定められた大きさを有するように決定され、前記で接触チップの高さは余裕部の長さによって制限され、また接触チップの垂直移動距離は下記の式によって決定されることを特徴とする接触チップ構造：
Ｄ（１−ｃｏｓθ）＋Ｌｓｉｎθ（θは弾性領域の弾性変形角）。
【請求項５】
電気信号を伝達するために第１電子部品の一定位置から第２電子部品に形成された電極パッドに延びる接続素子のためのビームの一端部に形成されたベースの表面に形成される接触チップ構造であって、
ビームは弾性領域および弾性領域に比べて小さい延長距離を有する非弾性領域を含み、ベースは非弾性領域から垂直に第１一定距離だけ延び、接触チップはベースの下部表面に余裕部を有するように形成されながら、ベースの下部から垂直に第２一定距離だけ延び、前記で弾性領域の長さおよび第１一定距離は弾性領域の弾性変形による接触チップの水平および垂直移動距離が予め定められた大きさを有するように決定され、第２一定距離はベースの下部表面に結合する接触チップの結合面中心の相対的な位置およびビームの最大弾性変形角によって決定され、また接触チップの水平および垂直移動距離は下記の式で表されることを特徴とする接触チップ構造：
水平移動距離：Ｄｓｉｎθ＋Ｌ（ｃｏｓθ−１）
垂直移動距離：Ｄ（１−ｃｏｓθ）＋Ｌｓｉｎθ（Ｌは弾性領域の水平延長長さ、Ｄは第１一定距離、θは弾性領域の弾性変形角）。
【請求項６】
ＬはＤより大きいことを特徴とする請求項５に記載の接触チップ構造。
【請求項７】
接触チップはベースに非対称構造で結合されることを特徴とする請求項５に記載の接触チップ構造。
【請求項８】
第２一定距離は近似的にＤＢｔａｎ２θＭＡＸより大きく、ＤＢはベース下部のビーム側に位置する隅から結合面の中心に達する距離、θＭＡＸは最大弾性変形角であることを特徴とする請求項５に記載の接触チップ構造。
【請求項９】
第１電子部品の表面に固定ポストが結合し、固定ポストから第２電子部品の表面に形成された電極パッドに向かって延びるビームの一方に結合したベースの下部表面から垂直に延びる接続素子の接触チップ構造であって、
ビームは弾性領域および弾性領域に比べて小さい延長距離を有する非弾性領域を含み、ベースは非弾性領域から垂直に一定距離延び、接触チップは垂直向きに加えられる圧力によって一定距離だけ水平向きに移動し、また弾性領域は第１電子部品の表面に対して下方に傾斜するように延び、前記で弾性領域の傾斜程度は接触チップの全体水平向きの移動距離の少なくとも一部が弾性領域の傾斜によって発生される形成され、また接触チップの全体水平向きの移動距離は全体ビームの弾性領域の長さＬおよびベースの垂直延長長さＤによる接触チップの水平移動距離を近似的に表す下記の式によって決定されることを特徴とする接触チップ構造：
Ｄｓｉｎθ＋Ｌ（ｃｏｓθ−１）（θは第１電子部品に平行な平面を基準にするビームの弾性変形角）。
【請求項１０】
弾性領域は直線状に延びることを特徴とする請求項９に記載の接触チップ構造。
【請求項１１】
弾性領域はアーチ状に延びることを特徴とする請求項９に記載の接触チップ構造。
【請求項１２】
下方に傾斜するように延びるビームの弾性領域は、接触チップの全体水平移動距離に対して５〜３０％に該当する接触チップの水平移動が弾性領域の傾斜によって発生するように形成されることを特徴とする請求項９に記載の接触チップ構造。
【請求項１３】
ビームは水平延長部分と傾斜延長部分とからなっていることを特徴とする、請求項９に記載の接触チップ構造。
【請求項１４】
ビームは固定領域、弾性領域、および連結領域からなっていることを特徴とする請求項９に記載の接触チップ構造。
【請求項１５】
連結領域は互いに異なる幅で長さ方向に延びることを特徴とする請求項１４に記載の接触チップ構造。
【請求項１６】
接触チップはベースに非対称構造で結合されることを特徴とする請求項９に記載の接触チップ構造。
【請求項１７】
第１電子部品の表面に結合した固定ポスト；固定ポストから延びるビーム；ビームの一方に結合したベース；およびベースの下部表面に結合した接触チップを含む接続素子であって、
ビームおよびベースは各々弾性および非弾性構造からなり、接触チップはベースの下部平面に余裕部を有するように結合し、前記でビームの水平延長距離Ｌおよびベースの垂直延長距離Ｄは下記のような接触チップの移動距離を表す式によって決定され、余裕部の大きさは接触チップの水平移動距離を表す下記の式によって決定され、また接触チップによってベースは非対称構造になることを特徴とする接続素子：
接触チップの水平移動距離：Ｄｓｉｎθ＋Ｌ（ｃｏｓθ−１）
接触チップの垂直移動距離：Ｄ（１−ｃｏｓθ）＋Ｌｓｉｎθ（θは弾性領域の弾性変形角）
余裕部の大きさを決定する接触チップの水平移動距離：Ｄｓｉｎθ＋Ｌ（ｃｏｓθ−１）＋ＤＢ（ｃｏｓ２θ−１）（ＤＢはビームとベースの境界面から接触チップとベース下部平面の結合中心点に達する距離）。
【請求項１８】
ＬおよびＤは接触チップの水平移動距離が最小になるように決定されることを特徴とする請求項１７に記載の接続素子。
【請求項１９】
ＬおよびＤは接続チップの垂直移動距離が最大になるように決定されることを特徴とする請求項１７に記載の接続素子。
【請求項２０】
接触チップの水平移動距離が小さくなるようにＤＢが決定されることを特徴とする請求項１７に記載の接続素子。
【請求項２１】
ＬはＤより大きいことを特徴とする請求項１７に記載の接続素子。
【請求項２２】
接触チップの高さは余裕部の大きさによって決定されることを特徴とする請求項１７に記載の接続素子。
【請求項２３】
接触チップの高さは近似的にＤＢｔａｎ２θＭＡＸより大きく、ＤＢはビームとベースの境界面から接触チップとベース下部平面の結合中心点に達する距離、θＭＡＸはビームの最大弾性変形角であることを特徴とする、請求項２２に記載の接続素子。
【請求項２４】
第１電子部品に結合し、また第２電子部品に形成された電極パッドの方向に延びるビームに結合したベースの下部平面の一定位置に取り付けられた接触チップによって電極パッドに定められた形態のスクラブが発生するように接触チップの位置を決める方法であって、
接触チップが電極パッドと最初に接触する位置は、接触チップが加圧されながら電極パッドに移動する全体水平移動距離の少なくとも一部に該当する量だけ電極パッドの中心からビームの方向に一定距離だけそれるところになり、前記で少なくとも一部は、接触チップの全体水平移動距離を決めるビームの弾性領域の長さＬおよびベースの垂直延長長さＤによって調節され、接触チップの全体水平移動距離は近似的に下記の式によって決定されることを特徴とする接触チップの位置決定方法：
Ｄｓｉｎθ＋Ｌ（ｃｏｓθ−１）（θはビームの弾性変形角）。
【請求項２５】
接触チップが電極パッドと最初に接触する位置は、ビームの弾性変形後と同時に電極パッドと接触する部分を基準とすることを特徴とする請求項２４に記載の接触チップの位置決定方法。
【請求項２６】
接触チップは角錐または角錐台形状であることを特徴とする、請求項２４に記載の接触チップの位置決定方法。
【請求項２７】
角錐台の電極パッドと接触する部分は、短い長方形または長い長方形であることを特徴とする請求項２６に記載の接触チップの位置決定方法。
【請求項２８】
最初に接触する位置は、短い長方形または長い長方形のビーム方向側の隅になることを特徴とする請求項２７に記載の接触チップの位置決定方法。
【請求項２９】
一定距離は、ビームの弾性許容角の水平移動距離の１／２０〜２／３に該当する距離になることを特徴とする請求項２４に記載の接触チップの位置決定方法。
【請求項３０】
第１電子部品に結合し、また第２電子部品に形成された電極パッドの方向に延びるビームに結合したベースの下部平面の一定位置に取り付けられた接触チップによって電極パッドに定められた形態のスクラブが発生するように接触チップの位置を決める方法であって、
接触チップが電極パッドに最初に接触する位置は、電極パッドの中心から第１電子部品に結合した方向に一定距離だけそれ、前記一定距離は、ビームが予め定められた最大大きさに弾性変形する場合、ビームが最大に弾性変形される状態で接触チップが電極パッドの中央に位置するように決定されることを特徴とする接触チップの位置決定方法。
【請求項３１】
接触チップが電極パッドと最初に接触する位置は、ビームの弾性変形後、電極パッドと接触する部分を基準とすることを特徴とする請求項３０に記載の接触チップの位置決定方法。
【請求項３２】
接触チップは、角錐または角錐台形状であることを特徴とする請求項３０に記載の接触チップの位置決定方法。
【請求項３３】
角錐台の電極パッドと接触する部分は、短い長方形または長い長方形であることを特徴とする請求項３２に記載の接触チップの位置決定方法。
【請求項３４】
第１電子部品に結合し、また第２電子部品に形成された電極パッドの方向に延びるビームに結合したベースの下部平面の一定位置に取り付けられた接触チップによって電極パッドに定められた形態のスクラブが発生するように接触チップの位置を決める方法であって、
接触チップが電極パッドと最初に接触する位置は、接触チップが加圧されながら電極パッドに移動する全体水平移動距離の少なくとも一部に該当する量だけ電極パッドの中心からビームの方向に一定距離だけそれるところになり、前記で少なくとも一部は、接触チップの全体水平移動距離を決めるビームの弾性領域の長さＬおよびベースの垂直延長長さＤによって調節され、また少なくとも一部に該当する量は、中央から電極パッド全体大きさの１／２０〜１／５になることを特徴とする接触チップの位置決定方法。
【請求項３５】
最初に接触する位置は、ビームの弾性変形後の電極パッドと接触する部分になることを特徴とする請求項３４に記載の接触チップの位置決定方法。
【請求項３６】
接触チップは、非対称構造になることを特徴とする請求項３４に記載の接触チップの位置決定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品の電気検査のための接続素子の接触チップ構造に関するものであり、より詳しくは、電極パッドにおいて予め定められた均一な形態のスクラブ（Ｓｃｒｕｂ）を発生できる接触チップ構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子部品の検査のためのマイクロチップ構造は公知になっている。シリコンウェハーに大量に製造される半導体またはマイクロプロセッサーは各々の素子に分離される前に先ず不良有無を検査しなければならない。素子の電気的不良有無を判断するために検査機器に接続されたプローブチップは各々の素子に接触してテスト信号を各々の素子に入力する。そして、検査機器は各々の素子から発生した応答信号に基づいて各々素子の不良有無を判断する。マイクロ素子は大量に集積されて製造されるため、検査のためのプローブも同じく対応できるほどの十分な集積度を有しなければならない。
【０００３】
一般的に電子部品は小型でかつ大量に製造される。そして、複数の電子部品に各々接続した複数の電極パッドは一定の形態で配列され、複数のプローブは各々の対応する電極パッドに接触しなければならない。プローブ全体の大きさは数百μｍ単位となり、接触チップの大きさは数十μｍ単位となり、また電極パッドの大きさは数十μｍ単位となる。電子部品の検査過程で数百または数千個の接続素子または接触チップは、同一数の電極パッドに同時に接触し、一定大きさの圧力によって電極パッドにスクラブを発生させながら電気信号を伝達し、また電極パッドから分離されなければならない。そして、このような接続素子の電極パッドに対する接触および分離は継続的に繰り返し行われなければならない。
【０００４】
電極パッドの定められた位置に一定形態のスクラブを発生させ、また反復的な接触にもかかわらず、同一形態のスクラブを形成するために接続素子および接触チップは求められる構造を有しなければならず、それと同時に電極パッドにおいてスクラブを発生させる接触チップの位置が適切に定められなければならない。
【０００５】
接続素子の構造と関連する多様な形態が公知になっている。特許文献１の「プローブカードに用いられる中空型プローブチップの製造方法およびそのプローブチップ」では球体の一部を形成する複数の分離接触チップについて開示している。特許文献２では複数の突起を有する接触チップを開示している。特許文献３では薄板状のビームおよびピラミッド状の接触チップを有するプローブを開示しており、特許文献４ではブレードを有する接触チップを開示している。先行技術は電極パッドに対する接触および分離に関連しているが、具体的にどのような接触チップの構造でどのような形態のスクラブを形成するかについては開示していない。また、電極パッドの定められた位置にスクラブを発生させるために、接触チップを電極パッドのどの位置に整列させてどの位置で電極パッドから分離させるかについては言及していない。接続素子の接触チップ構造は電極パッドに形成されるスクラブの形態に基づいて定めなければならない。そして、一定構造を有する接触チップが電極パッドに定められた形状のスクラブを作るために、接触チップは電極パッドにおいて一定位置に整列しなければならない。本発明は、予め定められた形態のスクラブを発生することができる接続素子の接触チップ構造および予め定められた位置にスクラブを発生することができる接触チップの整列方法について開示する。よって、本発明は下記のような技術的課題を有する。
【特許文献１】ＫＲ特許登録第２６７８３６号
【特許文献２】ＷＯ２００５／０８５８７７号
【特許文献３】ＵＳ６，６７２，８７５号
【特許文献４】ＵＳ６，８２５，４２２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は電極パッドに一定形態のスクラブを形成することができる構造を有した接続素子の接触チップ構造を提供することを目的とする。
本発明は接続素子間に発生し得る垂直方向の高さ誤差を補うことができる接触チップ構造を提供することを他の目的とする。
本発明は電極パッドの定められた位置にスクラブを発生するように接触チップの位置を決める方法を提供することをまた他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の好適な実施形態によれば、第１電子部品の表面に固定ポストが結合し、固定ポストから延びるビームの一方に結合したベースの下部表面から垂直に延びる接続素子の接触チップ構造は、ビームは弾性領域および弾性領域に比べて小さい延長距離を有する非弾性領域を含み、ベースは非弾性領域から垂直に一定距離だけ延び、接触チップはベースの下部表面に余裕部を有するように形成され、またビームの弾性領域の水平延長長さＬおよびベースの垂直延長長さＤは接触チップの水平移動距離が予め定められた大きさを有するように決定され、前記で接触チップの高さは余裕部の長さによって制限され、また接触チップの水平移動距離は下記の式で表される：
Ｄｓｉｎθ＋Ｌ（ｃｏｓθ−１）（θは弾性領域の弾性変形角）。
【０００８】
本発明の他の好適な実施形態によれば、第１電子部品の表面に固定ポストが結合し、固定ポストから第２電子部品の表面に形成された電極パッドに向かって延びるビームの一方に結合したベースの下部表面から垂直に延びる接続素子の接触チップ構造は、ビームは弾性領域および弾性領域に比べて小さい延長距離を有する非弾性領域を含み、ベースは非弾性領域から垂直に一定距離延び、接触チップは垂直向きに加えられる圧力によって一定距離だけ水平向きに移動し、また弾性領域は第１電子部品の表面に対して下方に傾斜するように延び、前記で弾性領域の傾斜程度は接触チップの全体水平向きの移動距離の少なくとも一部が弾性領域の傾斜によって発生される形成され、また接触チップの全体水平向きの移動距離は全体ビームの弾性領域の長さＬおよびベースの垂直延長長さＤによる接触チップの水平移動距離を近似的に表す下記の式によって決定される：
Ｄｓｉｎθ＋Ｌ（ｃｏｓθ−１）（θは第１電子部品に平行な平面を基準にするビームの弾性変形角）。
【０００９】
本発明のまた他の好適な実施形態によれば、第１電子部品の表面に結合した固定ポスト；固定ポストから延びるビーム；ビームの一方に結合したベース；およびベースの下部表面に結合した接触チップを含む接続素子は、ビームおよびベースは各々弾性および非弾性構造からなり、接触チップはベースの下部平面に余裕部を有するように結合し、ビームの水平延長距離Ｌおよびベースの垂直延長距離Ｄは下記のような接触チップの移動距離を表す式によって決定され、余裕部の大きさは接触チップの水平移動距離を表す下記の式によって決定され、また接触チップによってベースは非対称構造になる：
接触チップの水平移動距離：Ｄｓｉｎθ＋Ｌ（ｃｏｓθ−１）
接触チップの垂直移動距離：Ｄ（１−ｃｏｓθ）＋Ｌｓｉｎθ（θは弾性領域の弾性変形角）
余裕部の大きさを決定する接触チップの水平移動距離：Ｄｓｉｎθ＋Ｌ（ｃｏｓθ−１）＋ＤＢ（ｃｏｓ２θ−１）（ＤＢはビームとベースの境界面から接触チップとベース下部平面の結合中心点に達する距離）。
【００１０】
本発明のまた他の好適な実施形態によれば、ＬおよびＤは接触チップの水平移動距離が小さくなるように決定される。
本発明のまた他の好適な実施形態によれば、ＬおよびＤは接続チップの垂直移動距離が大きくなるように決定される。
【００１１】
本発明のまた他の好適な実施形態によれば、第１電子部品に結合し、また第２電子部品に形成された電極パッドの方向に延びるビームに結合したベースの下部平面の一定位置に取り付けられた接触チップによって電極パッドに定められた形態のスクラブが発生するように接触チップの位置を決める方法は、接触チップが電極パッドと最初に接触する位置は、接触チップが加圧されながら電極パッドに移動する全体水平移動距離の少なくとも一部に該当する量だけ電極パッドの中心からビームの方向に一定距離だけそれるところになり、前記で少なくとも一部は、接触チップの全体水平移動距離を決めるビームの弾性領域の長さＬおよびベースの垂直延長長さＤによって調節され、接触チップの全体水平移動距離は近似的に下記の式によって決定される：
Ｄｓｉｎθ＋Ｌ（ｃｏｓθ−１）（θはビームの弾性変形角）。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る接続素子の接触チップ構造は電極パッドに求められる大きさを有したスクラブ（Ｓｃｒｕｂ）を形成できるようにする。それと同時に互いに異なる接続素子間に生じ得る高さ誤差を減少させることができる利点を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の範囲を制限しない実施形態を用いて詳しく説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る接触チップ構造を有した接続素子を示す図である。
接続素子は、第１電子部品Ｅ１の平面に取り付けられる固定ポスト１１；固定ポスト１１から第１電子部品Ｅ１の平面に沿って第２電子部品Ｅ２の表面に形成された電極パッドＰに向かって延びるビーム１２；ビーム１２の一方から電極パッドＰに向かって垂直に延びるベース１３；および電極パッドＰと接触する接触チップ１４を含む。
【００１４】
固定ポスト１１は非弾性伝導性素材からなっており、第１電子部品Ｅ１の定められた位置に堅固に結合される。第１電子部品Ｅ１は、例えば、スペーストランスフォーマのように内部に電気経路を形成して他の電子部品に信号を伝達できる構造を有する。固定ポスト１１から延びるビーム１２は、少なくとも一部が弾性素材からなって弾性変形が可能であり、また一定位置に弾性変形基準点Ｂを有する。ベース１３は、ビーム１２と同一または互いに異なる伝導性素材からなり得るし、接触チップ１４に比べて相対的に大きい体積を有する。ベース１３は非弾性延長領域に該当し得る。ベース１３の下方の表面に接触チップ１４が形成される。接触チップ１４は第２電子部品Ｅ２の定められた位置に形成された電極パッドＰに接触してスクラブ（ｓｃｒｕｂ）を発生させる。第２電子部品Ｅ２は、例えば半導体ダイ（ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ｄｉｅ）であり得るし、接触チップ１４と接触して電気的信号を伝達することができる。ビーム１２の一定位置に形成された弾性変形基準点Ｂは、ビーム１２の幅、厚さ、長さ、弾性係数、および固定ポスト１１とビーム１２の相対的な厚さの差によって移動し得る。弾性変形基準点Ｂは弾性領域と非弾性領域との境界部分となる。実際に、弾性変形基準点Ｂは特定の点、線または面に定められるものではない。図１に提示された実施形態において、弾性変形基準点Ｂは弾性変形領域と非弾性領域との境界に位置する。接触チップ１４が上方向に運動する場合に固定ポスト１１に該当する領域は上下方向に移動しない。しかし、弾性領域に該当するビーム１２の各部分では上方向への撓みが生じる。この場合、弾性変形基準点Ｂは固定ポスト１１とビーム１２との境界領域となる。弾性変形基準点Ｂは相対的な概念であり得る。例えば、固定ポスト１１と結合するビーム１２の一定部分を広い幅および大きい厚さを有するように作り、またビーム１２の残り部分を相対的に小さい幅および小さい厚さを有するように作る場合、弾性変形基準点Ｂは相対的にベース１３の方向に移動した位置に設定され得る。ベース１３は、接触チップ１４に力が加えられる場合にその位置が変わるが、長さに垂直する方向に撓みが生じないので非弾性領域となる。ビーム１２は第１電子部品Ｅ１の表面に沿って水平または傾斜した方向に電極パッドを向かって延び得る。
【００１５】
本発明によれば接触チップ１４は非対称構造を有することができる。非対称構造は形状非対称と位置非対称を含む。非対称構造を有する接触チップ１４については後述する。
【００１６】
本明細書において、ビーム１２は固定ポスト１１から延び、ベース１３はビーム１２の一方の端部に結合される。ビーム１２の一部分がベース１３に結合されるため、ビーム１２とベース１３との境界部分は実際に水平面になる。ビーム１２の弾性変形領域はベース１３と結合していない部分であり、非弾性領域は固定ポスト１１およびベース１３と結合する部分である。本明細書において、ビーム１２は実際には非弾性領域を含むが、説明の便宜上、弾性領域だけをビーム１２として表す。しかし、これは説明の便宜のためのものであり、実際には、ビーム１２の一方の一部は固定ポスト１１に結合し、他方の一部はベース１３に結合し、さらにビーム１２は弾性領域および非弾性領域の全てを含む。
【００１７】
図２は、非対称構造を有する多様な形態の接触チップの例を示す図である。
非対称構造は形状非対称と位置非対称を含む。形状非対称とは図２の上側に示すように幾何学的な非対称を意味する。幾何学的な非対称とはベース１３を同一の２部分に分ける中心ＳＣに対して接触チップ１４が幾何学的に非対称になることを意味する。位置非対称とは図２の中間部分に示すように、ベース１３の接触チップ１４が移動すれば幾何学的に対称になり得る場合をいう。図２の下側に示すように、接触チップ１４は形状非対称と位置非対称を全て有することができる。シリコン基板のような犠牲基層において接触チップ１４を製造する場合、接触チップ１４は多くの場合に形状対称になる。したがって、形状非対称は大量に製造される接触チップ１４の製造工程には適用しにくい問題点がある。その一方、構造非対称は接触チップ１４の大量製造または接続素子の大量製造に容易に適用することができる利点がある。本明細書において、非対称構造は、特に言及しない場合には形状非対称および位置非対称の全てを含む。
【００１８】
接触チップ１４は電極パッドＰと接触してスクラブを形成する。接触チップ１４と電極パッドＰの接触によって発生するスクラブの形状はビーム１２の弾性変形および接触チップ１４の構造によって決定されることができる。
【００１９】
図３ａ〜図３ｃは、接触チップが電極パッドに接触してスクラブを形成する過程を示す図である。
図３ａに示すように、接続素子の接触チップ１４は第２電子部品Ｅ２の表面に形成された電極パッドＰに接触する。複数の電極パッドＰは第２電子部品Ｅ２の予め定められた位置に整列し、接続素子は各々の電極パッドＰに対応するように第１電子部品Ｅ１の表面に配置される。接触チップ１４を電極パッドＰに接触させるために第２電子部品Ｅ２を第１電子部品Ｅ１に近づける。接触チップ１４は角錐形状の鋭い端部からなっているか、または扁平な端部を有した角錐台形状であり得る。接触チップ１４の端部は電極パッドＰの最初接触点Ｉに接触し、第２電子部品Ｅ２が上方に移動するにつれて電極パッドＰに一定大きさの圧力または力を加える。接触チップ１４が電極パッドＰに力を加えれば、それに対する反作用で接触チップ１４も同一の力を受ける。接触チップ１４に作用する力により、ビーム１２は上方向に弾性変形し、それと同時に接触チップ１４は電極パッドＰからスライドしてスクラブを発生させる。電極パッドＰは、一般的に空気露出によって表面に形成された１０００〜４０００オングストローム（Ａｎｇｓｔｒｏｍ）厚さの酸化膜を有する。よって、適切な大きさの圧力が加えられ酸化膜が除去されてこそ電気信号が電極パッドＰに伝達され得る。酸化膜の除去に必要なスクラブを発生させるために、接続素子は接触チップ１４が電極パッドＰの表面に沿って移動するようにする構造を有しなければならない。図３ａで実施形態として提示された接続素子の場合、固定ポスト１１によって第１電子部品Ｅ１に堅固に結合し、またビーム１２が上下方向に弾性変形するようにする。そして、それによって接触チップ１４が電極パッドＰにおいて一定圧力を受けながら一定距離だけ水平移動するようにする。固定ポスト１１の垂直延長長さはビーム１２の上下方向の弾性変形幅によって制限され得る。固定ポスト１１は任意の伝導性素材からなり得るが、望ましくは非弾性素材からなり得る。ビーム１２は固定ポスト１１と一体に製造するか、または別途に製造して固定ポスト１１に結合することができる。ビーム１２の固定ポスト１１との結合部分は非弾性となり、ビーム１２のベース１３との結合部分もまた非弾性となり得る。実際に、ビーム１２は一体に製造するため、互いに異なる金属素材で製造することは困難である。したがって、ビーム１２は全体が弾性素材で製造し、延長方向に厚さまたは幅を異なるようにして長さ方向に弾性係数が変わるようにすることが好ましい。
【００２０】
ビーム１２の全体を弾性素材で製造する場合であっても固定ポスト１１との結合部分は弾性変形が生じない。よって、固定ポスト１１とビーム１２との境界になる地点を中心にビーム１２が弾性変形するとみることができ、境界地点は弾性変形基準点Ｂになり得る。ビーム１２が上下に弾性変形する場合にビーム１２は曲線状に変形するため、弾性変形基準点Ｂは特定位置に決定されないことがある。例えば、弾性変形基準点Ｂは線、面、または体積であり得る。
【００２１】
ベース１３は電極パッドＰの方向に垂直に延び、ビーム１２と一体に形成するかまたは別途に製造して結合することができる。ベース１３はビーム１２と同一素材で製造するか、または互いに異なる素材で製造することができる。ベース１３は、好ましくはビーム１２に比べて大きい弾性係数を有する素材で製造され得る。ベース１３は接触チップ１４に作用する力を増加させ、それによって電極パッドＰにスクラブが容易に発生するようにする。ベース１３の下方の平面に接触チップ１４が形成される。接触チップ１４はベース１３と一体に形成するかまたは別途に形成して結合することができる。接触チップ１４は、前述したように、対称構造または非対称構造であり得る。接触チップ１４は角錐、円錐、角錐台、または円錐台のような任意の形状を有することができ、電極パッドＰとの最初接触形態は点、線または面になり得る。
【００２２】
図３ｂは、第２電子部品Ｅ２の移動によってビーム１２が弾性変形する状態を示す図である。
第２電子部品Ｅ２が接触チップ１４と接触した状態で点線で示した最初位置から第１電子部品Ｅ１の方向に移動すれば、接触チップ１４は上方に移動すると同時に電極パッドＰの表面に接触した状態で矢印で示したビーム１２の延長方向に水平移動する。第２電子部品Ｅ２が第１電子部品Ｅ１に対して予め定められた位置まで移動すれば、接触チップ１４は最終接触位置に到達して、電極パッドＰに電気信号を伝達するためのスクラブが形成される。そして、接続素子は電極パッドＰを介して第２電子部品Ｅ２に電気信号を伝達し、電子部品の不良有無を判断することができる。
【００２３】
ビーム１２が予め定められた大きさに弾性変形すれば、ビーム１２は実際に曲線状に変形する。しかし、弾性変形する程度が小さければ近似直線１２Ｉを仮定することができ、近似直線１２Ｉは第２電子部品Ｅ２と弾性変形角θを形成する。ビーム１２が弾性変形角θだけ弾性変形した場合の幾何学的関係が図３ｂの下側に示されている。
【００２４】
図３ｂの下側に示すように、弾性変形角θが、例えば０．１〜１０度範囲の十分に小さい値を有する場合、弾性変形したビーム１２は近似直線１２Ｉによって近似し得る。ベース１３は非弾性部分に該当するため、ベース１３はビーム１２との境界ＢＳまたは弾性変形したビーム１２の端部で接平面を形成する。そして、仮想水平線ＨＩと交点Ｔを形成する。この時、仮想水平線ＨＩと接平面が成す角は２θとなる。弾性変形した接続素子が図３ｂの下側に示された幾何学的関係を満たせる場合の接触チップ１４の水平および垂直移動距離が図３ｃに示されている。
【００２５】
図３ｃは、ビーム１２が弾性変形した場合の接触チップ１４の水平および垂直移動距離を示す図である。
図３ｃに示すように、接触チップは電極パッドと最初に接触する最初位置Ｉからビーム１２の弾性変形によって最終位置Ｆに移動する。説明の便宜上、ベース１３はビーム１２との境界部分から下方に垂直に延びると仮定し、またベース１２の上端から下端に達する距離が垂直延長距離Ｄとなると仮定する。
【００２６】
固定ポスト１１とビーム１２との境界点を弾性変形基準点Ｂという時、ベース１３上端の高さ変化ＤＭ、接触チップ１４の水平移動距離ＤＨ、および垂直移動距離ＤＶは近似的に下記の式で表すことができる。下記の式は近似的に計算されるが、説明の便宜上、等号（＝）で表す。近似式と実際値の誤差が重要な因子となる場合は別途に言及する。
【００２７】
ベース１３上端の高さ変化ＤＭ＝Ｌｓｉｎθ
接触チップ１４の水平移動距離ＤＨ：Ｄｓｉｎθ＋Ｌ（ｃｏｓθ−１）
接触チップ１４の垂直移動距離ＤＶ：Ｄ（１−ｃｏｓθ）＋Ｌｓｉｎθ、Ｄは接触チップ１４を含むベース１３の垂直延長長さを、Ｌはビーム１２の長さを各々表す。
【００２８】
与えられた式において、接触チップ１４は、ビーム１２とベース１３との境界位置から垂直に延びる直線に位置すると仮定して計算したものであり、また式の結果は幾何学的関係から導き出され得るが、詳細な導出過程は簡潔性のために省略する。
【００２９】
接触チップ１４の水平移動距離ＤＨはスクラブ（Ｓｃｒｕｂ）の長さと関連し、接触チップ１４の垂直移動距離ＤＶはビーム１２の弾性変形による接触チップ１４の相対的な高さ変化と関連する。例えば、水平移動距離ＤＨ値が小さければスクラブの長さが小さくなり、垂直移動距離ＤＶが小さければ垂直方向（第１電子部品または第２電子部品の平面に垂直する方向であり、ｚ方向を意味する）に高さの差を有する２個の接続素子が同時に接するために弾性変形角が大きくならなければならない。複数の接続素子が１つの電子部品の表面に整列する場合は、製造誤差および電子部品そのものの平坦度の不均一性のため、スクラブの長さの差および接続素子間の高さ誤差が生じる。それによって互いに異なる接続素子間の弾性変形角の差をもたらす。接続素子間に生じ得るスクラブ長さの差は各々の接続素子が発生させるスクラブが大きいほど大きくなる。したがって、スクラブの大きさは小さいほど良い。一方、複数の接続素子が同一の電子部品の表面に整列する場合は接続素子間に高さ誤差が発生する。このような高さ誤差を補うために接触チップ１４の垂直移動距離は大きいほど良い。
【００３０】
接触チップ１４の水平移動距離ＤＨは接触チップ１４の垂直延長距離Ｄが小さいほど、そしてビーム１２の延長領域の長さＬが長くなるほど小さくなる。よって、接触チップ１４が電極パッドに形成するスクラブの長さを最小化するために、接触チップ１４の垂直延長距離Ｄは小さく、またビーム１２または弾性領域の延長長さＬは大きくなるほど良い。それに比べて、接触チップ１４の垂直移動距離ＤＶは接触チップ１４の垂直延長距離Ｄが大きいほど、またビーム１２の延長領域の長さＬが大きいほど大きくなる。よって、接触チップ１４の垂直移動距離を大きくするためには、接触チップ１４の垂直延長距離Ｄおよびビーム１２の延長領域の長さＬが全て大きくなることが好ましい。
【００３１】
本明細書において、各接続素子間に発生するスクラブの長さまたは高さの誤差は、設計誤差、製造工程誤差、および熱変形による第１または第２電子部品の平坦程度の誤差のような全ての誤差を含む。
【００３２】
接触チップ１４の水平移動距離ＤＨまたはスクラブの長さは弾性領域の両端点を基準に算出した。ベース１３は非弾性領域に該当し、また接触チップ１４はベース１３の下方に位置する。接触チップ１４はベース１３の下部平面に結合され、且つ下方へ突出する。電極パッドに形成されるスクラブは接触チップ１４によって決定されるため、上記で提示した水平移動距離は補正しなければならない。
【００３３】
図４ａは、ベース１３と接触チップ１４の結合関係による接触チップ１４の位置変化を説明するための概念図である。
ベース１３は非弾性領域となるため、ベース１３の上端１３１は弾性変形しない。ベース１３の上端１３１の延長方向はビーム１２の終点ＥＢＦから接線方向になる。実際、ビーム１２は体積となり、ベース１３の上端１３１は平面となるため接面が形成される。しかし、説明の便宜上、ビームの始点ＥＢＩと終点ＥＢＦは点で表し、ベースの上端１３１および下端１３２は全て線で表して説明する。尚、特に面で表す必要があったり面で説明する必要があったりするときには明記する。
【００３４】
既に説明したように接触チップ１４の水平移動距離および垂直移動距離は下記の式で表すことができる。
接触チップ１４の水平移動距離：Ｄｓｉｎθ＋Ｌ（ｃｏｓθ−１）
接触チップ１４の垂直移動距離：Ｄ（１−ｃｏｓθ）＋Ｌｓｉｎθ
【００３５】
Ｌは弾性領域の延長距離を、Ｄは接触チップの垂直延長距離を表すので、Ｌはビーム１２の始点ＥＢＩおよび終点ＥＢＦ間の距離になる。しかし、接触チップはベース下端１３２の任意の位置に形成することができる。したがって、接触チップ１４の水平移動距離ＤＴＨはベース下端１３２において接触チップ１４が結合する位置に応じて補正しなければならない。与えられた式は接触チップ１４がベース始点ＳＬ１に位置する場合を仮定したものである。接触チップ１４Ａがベース始点ＳＬ１から離隔距離ＤＢ１だけ離れた第１中間点ＳＬ２に位置する場合の補正しなければならない大きさが図４ｂに示されている。
【００３６】
図４ｂは、移動した接触チップ１４Ａの位置変化を示すための幾何学的形態を示す図である。
ビーム１２とベース１３との境界点まで弾性変形すると仮定し、ベース１３は非弾性領域であると仮定する。弾性変形した後のビーム１２の延長領域または弾性領域の始点ＥＢＩおよび終点ＥＢＦを連結した直線と、弾性変形する前のビーム１２の延長線とが成す角を弾性変形角θという。図３ｂについて上記で既に説明したように、弾性変形角θが、例えば０．５〜１０度範囲のように十分に小さい場合に、弾性領域の終点ＥＢＦまたはビーム１２とベース１３との境界点で接線は最初ビーム１２の延長線と接して２θの角を形成する。ベース１３は非弾性領域になるため、接線はベース下端１３２の延長線と平行になる。ベース１３の延長線と最初位置のビーム１２が接する交差点をＴであるとすれば、交差点Ｔからビーム１２の終点ＥＢＦに達する距離は（１／２）Ｌになる。垂直延長距離Ｄはベース１３の上端１３１から接触チップ（１４，１４Ａ）の端部に達する距離になり、接触チップ１４Ａはベース下端１３２から一定距離だけ移動して変位距離ＤＢ１にその中心が位置すると仮定する。ベース１３は交差点Ｔと終点ＥＢＦによって形成された長さ（１／２）Ｌになる直線を半径にして２θだけ回転したと見ることができる。各々の座標を求めて補正した接触チップ１４Ａの水平移動距離ＤＴＨおよび接触チップ１４Ａの垂直移動距離ＤＴＶを求めると下記のように近似的に表すことができる。
【００３７】
補正した接触チップ１４Ａの水平移動距離ＤＴＨ：Ｄｓｉｎθ＋Ｌ（ｃｏｓθ−１）＋ＤＢ１ｃｏｓ２θ−ＤＢ１＝Ｄｓｉｎθ＋Ｌ（ｃｏｓθ−１）＋ＤＢ１（ｃｏｓ２θ−１）＝ビーム１２による移動＋変位距離ＤＢ１による移動。
補正した接触チップ１４Ａの垂直移動距離ＤＴＶ：Ｄ（１−ｃｏｓθ）＋Ｌｓｉｎθ＋ＤＢ１ｓｉｎ２θ＝ビーム１２による移動＋変位距離ＤＢ１による移動。
【００３８】
補正値に該当するＤＢ１（ｃｏｓ２θ−１）はマイナス値になるため、接触チップがベース下端１３２において固定ポスト１１から遠くなる方向に位置するほどスクラブの全体大きさは小さくなる。その結果、ベース下端１３２において接触チップ１４がベース始点ＳＬ１から遠くなるほどスクラブの大きさが小さくなる。それと同時に垂直移動距離ＤＴＶが大きくなる。
【００３９】
前述したように、接触チップ１４がベース下端１３２において変位距離ＤＢ１を有するように位置することがスクラブ長さの形成に有利である。その一方、変位距離ＤＢ１は構造的安定性をもたらし、また垂直移動距離を増加させるという利点がある。ベース下端１３２の変位距離ＤＢ１は接触チップ１４Ａの高さと関連する。
【００４０】
図４ｃは、ベースの延長距離と接触チップ１４Ａの高さとの関連性を示す図である。
弾性領域に該当するビーム１２が最大に弾性変形したと仮定する。接触チップ１４Ａの中心がベース下端１３２のベース始点ＳＬ１から変位距離ＤＢ１だけ離れたところに位置し、接触チップ１４Ａはチップ高さＴＨを有すると仮定する。最大弾性変形角θＭＡＸにおいてベース始点ＳＬ１と接触チップ１４Ａの端点は同一直線上に位置してはいけない。同一直線上に達すると電子部品の表面または接続素子に過度な圧力が加えられ、少なくとも２つの素子のうちのいずれか１つの素子に損傷が生じる可能性がある。よって、チップ高さＴＨは下記のような条件を満たせなければならない。
チップ高さＴＨ条件：ＴＨ＞ＤＢ１ｔａｎ２θＭＡＸ
【００４１】
チップ高さＴＨが大きいほど、また接触チップ１４Ａがベース始点ＳＬ１に近いほど、接触安全性を高めることができることが分かる。
しかし、チップ高さＴＨは調節可能であり、むしろスクラブの長さが短くなるのが良いため、接触チップ１４Ａの中心は少なくともベース下端１３２の中心に位置するのが良く、好ましくは固定ポスト１１から遠くなる方向にベース下端１３２の中心から離れて位置するのが良い。ベース１３の垂直延長距離Ｄは接触チップ１４の水平移動距離を増加させ（Ｄｓｉｎθ）、接触チップ１４Ａの変位距離ＤＢ１は接触チップ１４Ａの水平移動距離を減少させる（ＤＢ１（ｃｏｓ２θ−１））。垂直高さの変化による水平距離変化の差を比較すると、高さ変化および水平距離変化を同様にΔＤであるとすれば、変化量ｆ（θ）＝ΔＤｓｉｎθ＋ΔＤ（ｃｏｓ２θ−１）で表すことができる。少なくとも０度＜θ＜２０度でｆ（θ）はマイナス値を有するため、垂直高さを減少させることよりはベース下端１３２に沿って水平方向に変位距離ＤＢ１だけ移動させる方がスクラブ減少の効果が大きいことが分かる。したがって、適切な大きさのベース１３を形成し、接触チップ１４Ａを固定ポストから遠くなるようにベース下端１３２に設けるのがスクラブ大きさの減少のために良い。
【００４２】
既に前述したように、接続素子のビームが弾性変形する過程において、接触チップは電極パッドの酸化膜を除去しながら接触状態を維持しなければならない。複数の接続素子が同時に複数の電極パッドに接触する場合、各々の接触チップの水平移動距離は小さいのが良い。
【００４３】
図５ａは、接触チップによって電極パッドＰに形成されるスクラブ（Ｓｃｒｕｂ）の例を示す図である。
電極パッドＰはパッド長さＰＬとパッド幅ＰＷを有する長方形状であり、表面に酸化膜が塗布されている。スクラブＳはスクラブ長さＳＬおよびスクラブ幅ＳＷからなっており、電極パッドＰの内部に電極パッド大きさの１０〜６０％の比率で形成され得る。接触チップが角錐形状である場合にスクラブ幅ＳＷは狭く、角錐台の形状である場合にスクラブ幅ＳＷは広くなる。図５ａに示すようなスクラブを形成するため、接触チップは電極パッドＰと最初位置ＣＩで接し、ビームが最大に弾性変形する場合に接触チップは最終位置ＣＦに位置しなければならない。
【００４４】
複数の接続素子が同時に複数の電極パッドに接する場合に接続素子間に高さ差が発生する。互いに異なる高さを有する接続素子が電極パッドに接してスクラブを発生させるとスクラブの最初位置およびスクラブ深さがそれぞれ異なる。
【００４５】
図５ｂは、互いに異なる高さを有する接続素子によって生じ得る互いに異なる形態のスクラブを示す図である。
図５ｂの左側の図は、予め定められた最初接触位置ＣＩ０において接触し、予め定められた最終接触位置ＣＦ０までスクラブが形成されていることを示す図である。一方、中間および右側の図は、各々接続素子が高さ誤差によって予め定められた位置より高く位置する場合および低く位置する場合に形成されるスクラブの形態を例示する図である。接続素子の整列過程において各々の接続素子は対応する電極パッドＰの同一地点に位置するように整列する。製造工程および検査過程において、水平（ｘ−ｙ方向）および垂直（ｚ方向）の誤差が生じ得るが、第１電子部品または第２電子部品の平坦有無に関わって主に垂直誤差が問題となる。一般的に、平坦性は製造工程で生じ得るが検査過程で電子部品または接続素子の熱変形によっても生じ得る。検査過程で生じる熱変形は水平誤差および垂直誤差の全てに影響を及ぼす。垂直誤差は電子部品の平面の撓みと関連して実際垂直誤差がひどい場合に検査過程で電極パッドまたは接続素子の損傷をもたらす。垂直誤差（ｚ方向に沿う接続素子間の高さ偏差）が生じると、接続素子の高さ差に関わらず、最初接触位置ＣＩは同一であるものの最終接触位置（ＣＦ０、ＣＦ１、ＣＦ２）はそれぞれ異なる。接続素子が予め定められた位置より高く位置する場合には、最終接触位置ＣＦ１が前方に位置して予め定められた大きさよりスクラブが小さく形成されるか、または高さの差がひどい場合に酸化膜ＯＳを破ることができず電極パッドＰに到達することができない。それに比べて、接続素子が予め定められた位置より低く位置する場合には、最終接触位置ＣＦ２が後方に位置してスクラブの長さが予め定められた長さより長く形成されるか、またはあまりにも低く位置する場合に過度な接触圧力のため酸化膜ＯＳを破るだけでなくさらに電極パッドＰの下方を損傷する場合がある。このように接続素子の高さ差に関わらず最初接触位置ＣＩ０は同一であるが最終接触位置ＣＦ０はそれぞれ異なる。予め定められた位置より高く位置する場合には酸化膜ＯＳを十分除去できない場合がある。それに比べて、予め定められた位置より低く位置する場合には、酸化膜ＯＳは十分除去されるが、酸化膜ＯＳの下方の電極パッドＰが損傷したり接触チップが電極パッドＰから離れ得る。高さ誤差がひどい場合には、他の接続素子が最大弾性変形する間に該当接続素子の接触チップが電極パッドＰの最初接触位置ＣＩ１に到達できないこともある。接続素子間の高さ誤差のため特定接続素子が最初接触位置ＣＩ０を形成できない問題に対する解決方法は図５ｃに示されている。
【００４６】
図５ｃは、接続素子間の高さ誤差を減少させるための接触チップの実施形態を例示する図である。
図５ｃの左側の実施形態を参照すれば、ビーム１２は固定ポスト１１と９０度より大きい角を形成しながら電極パッドＰに向かって延びる。ベース１３は電子部品の平面と平行するように形成されるか、またはビーム１２の傾斜方向に沿って延びるように形成され得る。一方、図５ｃの右側の実施形態を参照すれば、ビーム１２が電極パッドＰの方向に延びながらベース１３の重量のためビーム１２が全体的にアーチ（ａｒｃｈ）形状になる。左側に示された実施形態の場合は弾性変形角だけを増加させる結果をもたらすが、右側に示された実施形態の場合は最初接触位置だけを変更させ弾性変形角は同一である。各々の実施形態の場合、予め定められた大きさのスクラブを形成するか、または電極パッドＰの予め定められた最初接触位置に到達するための傾斜角θＣを決定する必要がある。スクラブの全体長さが電極パッド長さの１０〜６０％であると仮定する場合、スクラブが発生しない電極パッド部分はスクラブ長さの前後で４０〜９０％になる。提示された範囲は弾性変位によって接触チップ１４によって発生するスクラブの範囲だけを提示したものである。検査過程で熱または他の圧力によってもスクラブの大きさが増加し得る。例えば、弾性変形によるスクラブの大きさが電極パッドＰ全体の１０％になるといっても実際に熱変形によるスクラブの大きさは電極パッドＰ全体の３０〜６０％またはそれ以上になり得る。
【００４７】
スクラブが電極パッドＰの中央部分に形成され、またスクラブの大きさが電極パッドＰの１０〜６０％になるとすれば、ビーム１２の傾斜による最初接触位置の移動はスクラブ長さの前後の１０％〜２２．５％になることが好ましい。この場合、傾斜角θＣは最大弾性変形角の１０〜２２．５％になり得る。最大弾性変形角は接続素子の設計過程において予め定められる。
【００４８】
ベース１３の重さによって傾斜角θＣになると、ビーム１２の長さによる撓み強度または弾性係数が予め定められ、またそれによってベース１３の重さが決定され得る。ビーム１２が傾斜するように延びる他の実施形態は図５ｄに示されている。
【００４９】
図５ｄは、ビーム１２が傾斜するように延びる他の実施形態を示す図である。
図５ｄに示すように、ビーム１２は電子部品の平面と平行するように延びる水平延長部分ＢＨと傾斜した方向に延びる傾斜延長部分ＢＴとを含む。ベース１３は水平延長部分ＢＨと平行するか、または傾斜延長部分ＢＴと平行するように形成される。既に前述したように、接触チップの水平移動距離はＤｓｉｎθ＋Ｌ（ｃｏｓθ−１）で表すことができる。図５ｄの実施形態の場合、Ｌが小さくなる効果があるため図５ｃの左側に示された実施形態に比べて傾斜角が小さくならなければならない。しかし、水平延長部分ＢＨの大きさが十分小さい場合に誤差は無視できるため同一傾斜角θＣが形成され得る。
【００５０】
図５ｄの右側はベース１３の荷重によってビーム１２が曲線形状を有する実施形態を示す図であり、右下側はビーム１２の平面図を示す図である。下側の平面図に示すように、ビーム１２は、固定ポスト１１に連結される固定領域ＦＡ、ベース１３から延びる弾性領域ＥＡ、および固定領域ＦＡとベース１３とをつなぐ連結領域ＣＡからなっている。固定領域ＦＡの弾性変形は無視することができ、弾性領域ＥＡと連結領域ＣＡは弾性変形可能な領域となるが、特に弾性領域ＥＡは幅が小さいため連結領域ＣＡに比べて容易に弾性変形し得る。弾性領域ＥＡの弾性変形による水平および垂直移動距離はビーム１２が弾性変形するのと同一方法によって導き出すことができる。但し、水平移動方向は逆になる。ベース１３の上端から接触チップまでの高さをチップ高さＴＨとする時、水平移動距離および垂直移動距離は近似的に下記のように表すことができる。
接触チップの水平移動距離：ＴＨｓｉｎθＣ＋ＬＣＥ（ｃｏｓθＣ−１）
接触チップの垂直移動距離：ＴＨ（１−ｃｏｓθＣ）＋ＬＣＥｓｉｎθＣ
【００５１】
接触チップの水平移動距離は小さいものが好ましく、接触チップの垂直移動距離は大きいものが好ましい。よって、弾性変形長さＬＣＥが大きいものが好ましい。水平移動距離と垂直移動距離の差を求めれば、ＴＨ（ｓｉｎθＣ−１＋ｃｏｓθＣ）＋ＬＣＥ（ｃｏｓθＣ−１−ｓｉｎθＣ）＝（ＴＨ−ＬＣＥ）ｓｉｎθＣ＋（ＬＣＥ＋ＴＨ）（ｃｏｎθＣ−１）＜０になる。よって、垂直移動距離は水平移動距離に比べて大きくなる。傾斜角θＣを形成する場合に最初接触位置をΔＬだけ移動させると高さ補正値ΔＴ＞ΔＬになる。傾斜角θＣの場合に対し同様にベース１３に対する接触チップの相対的な位置補正を行うことができる。
【００５２】
接触チップ１４のチップ高さＴＨが大きくなるほど水平移動距離および垂直移動距離が全て増加する。しかし、水平移動距離は延長領域ＬＣＥの長さによって減少する。よって、高さ誤差の観点でチップ高さＴＨが大きくなるほど良い。傾斜角θＣはスクラブの大きさ、予め定められた最初接触位置、および予め定められた弾性変形角によって決定され得る。予め定められた最初接触位置が電極パッドの中央になると、実質的に傾斜角θＣは弾性変形許容角と同一であり得る。
【００５３】
図５ｄの右側に示された実施形態の接続素子は次のような方法で製造することができる。先ず、電極パッドに形成するスクラブの長さを決める。そして、電極パッドに対するスクラブ長さの相対的な大きさを決め、スクラブが形成されない電極パッドの一方の余分の約１／２に該当する大きさを決める。そして、該当位置に接触チップ１４が位置するための傾斜角θＣを決める。傾斜角θＣの大きさが決定されれば弾性領域ＥＡの長さおよび幅が決定される。弾性領域ＥＡの長さと幅に応じて連結領域ＣＡの長さが決定される。弾性領域ＥＡと連結領域ＣＡの長さおよび幅は傾斜角θＣに適するように選択され得る。最後に固定領域ＦＡが決定されれば傾斜したビーム１２を有する接続素子を製造することができる。提示された製造過程は例示的なものであり、傾斜したビームを有する接続素子は任意の工程順によって製造することができる。傾斜による接触チップ１４の電極パッドに対する最初接触位置は、図５ｄの左側の実施形態について説明したものと同様の方法によって決定することができる。
【００５４】
図６ａは、多様な形態の接触チップ構造を示す図である。
接触チップ１４は、図６ａの左側から右側の順に示すように、ベース１３の幅と同一の下面を有する台形の断面、台形に四角形が突出した断面、およびベース１３の幅より狭い下面を有する台形の断面を有することができる。左側の接触チップ１４はスクラブ面積が広くなり得る問題点があり、中間の接触チップ１４は幅が一定したスクラブを形成できる利点があるものの、重さの中心の不安定によって幅に応じて深さが異なるスクラブが発生し得る問題点がある。それに比べて、右側の接触チップ１４は幅方向による力または圧力の分散に良く、また長さによるスクラブの幅変化が小さい利点がある。本発明に係る接触チップは任意の形状を有することができるが、右側に示された形状を有することが好ましい。角錐形状の接触チップの場合にチップの端部は点の形態ではなく実際には面の形状を有する。よって、実際に接触チップは角錐台形状になると見ることができる。下記にてこのような角錐台形状の接触チップが電極パッドに接触してスクラブを形成する過程について説明する。
【００５５】
図６ｂは、電極パッドＰにおいて接触チップ１４が水平方向に移動しながらスクラブを発生させる過程を示す図である。
図６ｂの左側に示すように、接触チップ１４が電極パッドＰと最初に接するときに面接触する。但し、ビーム１２が傾斜した形態となると接触チップは１４は電極パッドＰと線接触する。第２電子部品が上方に移動しながら接続素子は弾性変形し、それによって接触チップ１４は電極パッドＰにおいて一定方向に沿って水平移動をする。図６ｂの左側に示すように、接触チップ１４が電極パッドＰと最初に接触するときに接触チップ１４の前方接触線ＴＦと後方接触線ＴＲが全て電極パッドＰに接触する。そして、継続して弾性変形が終了する時点までは後方接触線ＴＲだけが電極パッドＰに接触する。但し、傾斜ビームの場合は、ビーム１２が弾性変形を始めれば、前方接触線ＴＦ、面接触、後方接触線ＴＲの順に電極パッドと接触する。接触の結果によって電極パッドＰに形成されるスクラブの形状は下方に示されている。図示したように、電極パッドＰに形成されるスクラブＳの形状は接触チップ１４の後方接触線ＴＲによって決定される。したがって、電極パッドＰに形成されるスクラブＳの長さは接触チップ１４の後方接触線ＴＲを基準に決定される。前述したように接触チップ１４の移動距離は下記のように表すことができる。
平行ビーム：Ｄｓｉｎθ＋Ｌ（ｃｏｓθ−１）＋ＤＢｃｏｓ２θ−ＤＢ＝Ｄｓｉｎθ＋Ｌ（ｃｏｓθ−１）＋ＤＢ（ｃｏｓ２θ−１）
傾斜ビーム：Ｄｓｉｎθ＋Ｌ（ｃｏｓθ−１）＋ＤＢ（ｃｏｓ２θ−１）＋ＤｓｉｎθＣ＋Ｌ（ｃｏｓθＣ−１）＋ＤＢ（ｃｏｓ２θＣ−１）
【００５６】
接触チップ１４が電極パッドＰに接触して電気信号を伝達するために先ず酸化膜を除去しなければならない。しかし、酸化膜を除去するためには一定圧力が必要となるので接触チップ１４が最初接触して一定距離を移動する間には電気信号の伝達および受信がなされない。酸化膜の除去は、ビーム１２の弾性変形によって発生するため、接触チップ１４の水平距離式でθ値が一定値以下になる間には実際に電極パッドＰとの接触がなされないことを意味する。接触チップ１４が電極パッドＰに加える圧力は弾性変形角が大きくなるにつれて次第に大きくなる。上記で与えられた水平移動距離式において、一般的にＬ値はＤ値に比べて大きく、また微分値がＤｃｏｓθ−Ｌｓｉｎθになるので、θ値が大きくなれば変化量は小さくなる。よって、最初接触して移動程度が大きくなり、弾性変形しながら移動程度が小さくなる。実際に全体移動量は電極パッドＰの大きさに比べて十分に小さいため、接触チップ１４の最終位置は特別な場合でなければ電極パッドＰから離れない。実際にＤがＬに比べて十分に小さい場合にθ値が大きくなるほど、むしろ水平移動距離が減少し得る。
【００５７】
接触チップ１４の水平移動距離が電極パッドに対して十分に小さければ、接触チップ１４は電極パッドＰの中心またはスクラブの大きさを考慮して中心からスクラブの前方向に移動して整列することが好ましい。しかし、接触チップ１４が電極パッドＰに最初に接触して一定距離を移動する間に電極パッドＰの酸化膜を除去できる十分な圧力を生じさせない可能性もある。したがって、接触チップ１４は電極パッドＰの中心からスクラブが発生する方向の後方に位置することが好ましい。接触チップ１４の整列基準は接触チップの形態によって異なり得る。例えば、角錐形状の接触チップは頂点（Ｐｅａｋ  Ｐｏｉｎｔ）が整列基準になる。しかし、角錐台の場合は実際にスクラブを発生させるのは四角形状の角錐台接触面の後方の縦線または幅方向線である。よって、整列基準は角錐台接触面の後方縦線である。しかし、傾斜ビームの場合に整列基準は角錐台の中心である。このように実際にスクラブを発生させる位置を基準に接触チップ１４の整列位置を定められなければならない。整列基準が中心から離れる程度は全体スクラブの大きさを考慮して定めるか、または弾性変形許容角を基準に定めることができる。例えば、予め定められた最大弾性許容角がθＭＡＸになると、整列基準誤差補正値は最大弾性許容角の１／２０〜２／３の範囲で決定され得る。整列基準が電極パッドの中心から離れる程度は上記の角範囲において平行ビームはＤｓｉｎθ＋Ｌ（ｃｏｓθ−１）＋ＤＢ（ｃｏｓ２θ−１）で算出される。しかし、アーチ状の傾斜ビームの場合は傾斜角が異なり得るが、実際に傾斜角は上記の角範囲を決める方法と同一方法によって決められる。したがって、設計過程で傾斜のないビームを仮定して、接触チップが電極パッドの中央または予め定められたスクラブの始点に位置するように設計することができる。
【００５８】
前述したように検査過程で熱変形のような外的要因によってスクラブの長さが増加し得る。実際にビーム１２の弾性変形によるスクラブＳの長さより熱変によるスクラブＳの長さがより大きくなり得る。熱変形によるスクラブは主にビーム１２が最大弾性変形し、また一定期間電気信号の伝達のために一定時間最大弾性変形状態を維持する過程で発生する。接触チップ１４の整列基準は予め定められたスクラブＳの長さを考慮して、スクラブＳの全体長さの一定比率だけ後方に位置するようにすることができる。ビーム１２の弾性変形によるスクラブＳの長さが大きいものではなく、むしろ熱変形によるスクラブの長さが大きければ、最大弾性変形位置で整列基準が電極パッドＰの中央に位置するように接続素子を設計することができる。その代案として、電極パッドＰの中央から電極パッドＰの全体大きさの１／２０〜１／５程度接触チップ１４の移動方向に対して後方に位置するように設計することができる。前述したように、スクラブの長さはビーム１２の水平延長長さＬおよびビームの垂直延長長さＤによって決定される。そして、垂直延長長さＤはスクラブＳの長さを増加させるが、水平延長長さＬはスクラブＳの長さを減少させる。したがって、水平延長長さＬが垂直延長長さＤに比べて大きい場合は、ビーム１２が一定角または最大弾性変形した場合に接触チップ１４の整列基準が電極パッドＰの中央または中央より若干後方に位置するように接続素子を設計することができる。傾斜ビーム１２を有する接続素子の場合は、最初接触位置だけを変更させるため同じく最終接触位置が電極パッドＰの中央に位置するように設計することができる。実際に上記では検査過程で第１電子部品または第２電子部品が熱変形する場合を例を挙げて説明したが、弾性変形によるスクラブの大きさが、例えば、電極パッドの全体大きさの２０％より小さければ、熱変形に関わらず接触チップ１４の最終位置が電極パッドＰの中央になるように設計することができる。
【００５９】
ビーム１２の弾性変形によって接触チップ１４が電極パッドＰに一定大きさの圧力を加える。接触チップ１４が電極パッドＰに加える圧力は接触チップ１４の接触面の形態によって異なり得る。
【００６０】
図６ｃは、多様な形態の接触チップ構造を示す図である。
図６ｃに示すように、接触チップの接触面は正方形、短い長方形、および長い長方形になり得る。正方形は近似的に正方形になることを意味する。実質的に角錐形状の接触チップは正方形の接触面を有するとみることができる。短い長方形の接触チップは、接触面が最初接触線または最終接触線ＴＲの長さが非接触線ＴＬの長さより短い。それに比べて、長い長方形は最初接続線または最終接続線ＴＲが非接触線の長さより長い。短い長方形はスクラブの幅が狭いが長い長方形はスクラブの幅が広くなる。短い長方形は圧力を集中させるが長い長方形は圧力を分散させ、それによって短い長方形および長い長方形は互いに異なる深さを有するスクラブを発生し得る。ビームの弾性係数、撓み強度またはビームの長さに応じて短い長方形または長い長方形を選択することができる。ビームが長ければビームの端部に発生する圧力が小さくなるため短い長方形が好ましく、ビームが短ければビームの端部に発生する圧力が大きくなるため長い長方形が好ましい。全ての接触チップは非対称構造であり得るし、また電極パッドに対する整列基準は後方接触線ＴＲであり得る。
【００６１】
図７は、本発明に係る接触チップの実施形態および電極パッドに対する相対的な位置に関する実施形態を示す図である。
図７の上側は正面図、中間は平面図、下側は側面図を各々示す。ビーム１２は固定領域ＦＡ、弾性領域ＥＡ、および非弾性領域ＴＡを含み、固定領域ＦＡと非弾性領域ＴＡは互いに異なる幅に延びることができ、それによって弾性領域ＥＡは長さ方向に沿って幅が異なり得る。固定領域ＦＡは固定ポスト（図示せず）に結合し得る。スクラブの長さを減少させるために弾性領域ＥＡの長さは非弾性領域ＴＡの長さより長く形成される。接続素子間の高さ差を補うことができるようにベース１３は一定長さだけ下方向に延びるが、ベース１３の垂直延長長さＢＶは弾性領域ＥＡまたは非弾性領域ＴＡの長さに応じて決められるスクラブ長さを考慮して制限することができる。非弾性領域ＴＡの少なくとも一部はベース１３と結合して製造工程で一体に製造するか、または各々製造して結合することができる。接触チップ１４は角錐形状であり得るが、好ましくは角錐台形状であり、また非対称構造で下方に突出した形態でベース１３の下部に結合する。非対称構造は形態非対称であり得るし、またベース１３の中心線ＢＣＬを基準に接触チップ１４の中心がビーム１２の延長方向に移動した位置非対称を含む。位置非対称はベース１３の下部が後方余裕部ＲＥおよび前方余裕部ＦＥを有する。位置非対称によってＲＥ＞ＦＥになるが、本発明の接触チップ１４は非対称構造に制限されるものではない。接触チップ１４は下側の図面に示すようにベース幅ＢＷに比べて狭い幅でベース１３に結合する。狭い接触幅のため、電極パッドＰに対する接触圧力は高くなり得るし、スクラブ幅は狭くなり得る。また、接触チップ１４の高さは前述したようにベース１３と接触チップ１４との結合位置によって制限され得る。
【００６２】
接触チップ１４は第２電子部品Ｅ２の表面に形成された電極パッドＰに接触してスクラブを形成する。スクラブを形成するための接触チップ１４の最初位置は電極パッドの中心ＰＣから後方またはスクラブの反対方向に離れたところに位置する。このような最初位置変移ＣＤの量はスクラブの長さまたは接触チップ１４の水平移動距離によって制限され得る。接触チップ１４の位置決定基準は接触チップの後方接触線ＴＲであり得る。既に前述したように、ビーム１２が一定角または最大角だけ弾性変形した場合、接触チップ１４の位置決定基準または整列基準が中央に位置するように接続素子を設計することができる。このような接触チップ１４の整列基準の後方移動は、熱変形に関わらず予め定められたスクラブの長さが小さい場合に、ビーム１２の水平延長長さが接触チップ１４の垂直延長長さより大きい全ての接続素子に適用することができる。
【００６３】
本発明を実施形態によって詳しく説明したが、当該分野において通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想から逸脱しない限り実施形態に対する多様な変形および修正ができるものと理解しなければならない。本発明はこのような変形および修正発明によって制限されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の一実施形態に係る接触チップ構造を有した接続素子を示す図である。
【図２】非対称構造を有する多様な形態の接触チップの例を示す図である。
【図３ａ】接触チップが電極パッドに接触してスクラブを形成する過程を示す図である。
【図３ｂ】接触チップが電極パッドに接触してスクラブを形成する過程を示す図である。
【図３ｃ】接触チップが電極パッドに接触してスクラブを形成する過程を示す図である。
【図４ａ】ベースと接触チップの結合関係による接触チップの位置変化を説明するための概念図である。
【図４ｂ】補正した接触チップの移動距離を説明するための概念図である。
【図４ｃ】ベースの延長距離と接触チップの高さとの関連性を示す図である。
【図５ａ】接触チップによって電極パッドに形成されるスクラブ（Ｓｃｒｕｂ）の例を示す図である。
【図５ｂ】互いに異なる高さを有する接続素子によって生じ得る互いに異なる形態のスクラブを示す図である。
【図５ｃ】傾斜したビームを有する接触チップ構造の実施形態を示す図である。
【図５ｄ】傾斜したビームを有する接触チップ構造の他の実施形態を示す図である。
【図６ａ】多様な形態の接触チップ構造を示す図である。
【図６ｂ】電極パッドにおいて接触チップが水平方向に移動しながらスクラブを発生させる過程を示す図である。
【図６ｃ】多様な形態の接触チップ構造を示す図である。
【図７】本発明に係る接触チップの実施形態および電極パッドに対する相対的な位置に関する実施形態を示す図である。
【符号の説明】
【００６５】
１１：固定ポスト
１２：ビーム
１３：ベース
１４：接触チップ
Ｅ１：第１電子部品
Ｅ２：第２電子部品
Ｐ：電極パッド
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図５ｄ】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図６ｃ】
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【図７】
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