(57)【要約】      （修正有）【課題】導通不良や検査によるはんだボール品質の低下が発生しにくいコンタクトシートを提供する。【解決手段】弾性を有する絶縁性の板状部材301と該板状部材にその一部が埋設される複数の超弾性ワイヤ302a、302bとを備え、はんだボール321の当接点を中心としたはんだボールの直径の60〜90％をなすドーナツ状領域のそれぞれに超弾性ワイヤ302a、302bは埋設し、接触ワイヤ長は、前記板状部材の無負荷状態での厚みの90〜120％であり、はんだボールが板状部材に接触時に、接触ワイヤの埋設された部分が互いに離間するように湾曲し、接触ワイヤの一方の端部ははんだボールの中心側を向いてはんだボールに接触し、かつ接触ワイヤのワイヤ径d(mm)およびヤング率E(MPa)ならびに板状部材の厚みT(mm)が、はんだボールとの接触時の接触ワイヤの最大湾曲部における板状部材の内部応力Fr(N/mm2）と下記式(1)を満足するはんだボール用コンタクトシート。    Fr ＞ 0.53×Eｄ４／T２【選択図】図３
2009123390.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性を有する絶縁性の板状部材と該板状部材にその一部が埋設される複数の超弾性ワイヤとを備えるはんだボール用コンタクトシートであって、
はんだボールが前記板状部材に当接した際に該はんだボールの先端が当接するべき当接点を中心とする、該はんだボールの直径の６０〜９０％をなすドーナツ状領域のそれぞれに、少なくとも２本のワイヤからなる接触ワイヤが配置されるように、前記複数の超弾性ワイヤは埋設され、
前記接触ワイヤの長さは、当該接触ワイヤが埋設された部分における前記板状部材の無負荷状態での厚みＴ（ｍｍ）の９０〜１２０％であって、
前記はんだボールが前記板状部材に接触したときに、
前記接触ワイヤのそれぞれは前記板状部材に埋設された部分が互いに離間するように湾曲し、前記接触ワイヤの一方の端部は前記はんだボールの中心側を向いて当該はんだボールに接触し、かつ、
前記接触ワイヤのワイヤ径ｄ（ｍｍ）およびヤング率Ｅ（ＭＰａ）ならびに前記板状部材の無負荷状態での厚みＴ（ｍｍ）が、前記はんだボールとの接触時の前記接触ワイヤの最大湾曲部における前記板状部材の内部応力Ｆｒ（Ｎ／ｍｍ２）と下記式(1)を満足することを特徴とする、はんだボール用コンタクトシート。
Fr ＞ 0.53×Eｄ４／T２      (1)
【請求項２】
はんだボールが前記板状部材に当接したときに、前記接触ワイヤの長さは、前記板状部材のはんだボールとの当接面から当該板状部材の無負荷状態での厚みＴ（ｍｍ）の２０％以下で突出する突出部を有する請求項１記載のはんだボール用コンタクトシート。
【請求項３】
前記板状部材のゴム硬度が４０〜６０度であって、前記超弾性ワイヤのヤング率が５０〜７０ＭＰａである請求項１または２記載のはんだボール用コンタクトシート。
【請求項４】
さらに、前記当接点にはんだボールを当接させるための位置決め部を有する枠体を備え、該枠体に板状部材が固定されている請求項１から３のいずれかに記載のはんだボール用コンタクトシート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集積回路等の電子部品の電気的特性を測定し、検査するための電子部品検査用治具、およびその製造方法に関し、詳しくは、半導体デバイス、特に半導体集積回路（以下、「ＩＣ」と略称する）等の電子部品の検査に使用される、はんだボール用のコンタクトシートに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣ等の電子部品の電気的特性を測定するときには、検査基板上に配置された検査回路と被検査電子部品の端子、はんだボールまたはバンプとをコンタクトシートにより電気的に接続して行われる。このコンタクトシートは、厚み方向にのみ導電性を有する弾性を有するシートであり、例えば、ゴム系のクッション性を有するものとして、図１５に示す導電粒子分散埋設方式と図１６に示す導電線傾斜埋設方式のコンタクトシートがある。
【０００３】
導電粒子分散埋設方式では、コンタクトシート１５１は弾性部材１５２内に金属粒子１５３が分散された構造を有している。無負荷の状態では、金属粒子１５３は適度に分散していて、コンタクトシート１５１の上下面は電気的に絶縁されている。この状態で、検査対象、例えばＩＣ１５４が備えるはんだボール１５５によってコンタクトシート１５１が押圧されると、弾性部材１５２が圧縮変形し、その結果、内部に分散される金属粒子１５３は相互に接触し、押圧された部分のみ上下面間で導電性が発現する。
【０００４】
導電線傾斜埋設方式では、コンタクトシート１６１の弾性部材１６２の内部には、金属細線１６３が、互いに接触しないようにされつつ斜めに埋設されている。このため、コンタクトシート１６１の上下面は各金属細線１６３によって独立に電気的に導通している。被検査対象の押圧接触によって弾性部材１６２が変形すると、金属細線１６３は斜めに倒れこむように変形するが、互いに接触することはない。このため、独立に上下面を電気的に導通させる機能は維持されたままである。
【０００５】
このようなコンタクトシートには、膜厚方向に弾力性があり、低圧縮荷重で膜厚方向の導通が可能であること、さらには、弾性回復が可能で、頻回の使用に適していることが求められている。特に、比較的軟質なはんだボールがコンタクトシートと接触する場合には、検査工程ではんだボールの先端部が物理的にダメージを受けて局所的に変形しやすく、このとき、製品となったときのはんだボールの接合性が低下し、製品としての信頼性を低下するおそれがある。したがって、そのようなはんだボール先端のダメージを最小限にすることが可能な接触方式が望まれている。
【０００６】
ところが、こうした要求に対して、導電粒子分散埋設方式、導電線傾斜埋設方式のいずれの方式も応えることができなくなってきている。
【０００７】
まず、導電粒子分散埋設方式の場合には、はんだボールの接触圧によってコンタクトシートを厚み方向に変形させ、その変形によって内部に分散する導電粒子同士の接触を実現しているため、所定の接触圧が常に必要とされる。この接触圧は、はんだボールを備える電子部品全体をコンタクトシートに近接させることによって発生させるところ、はんだボール先端の電子部品の本体に対する突出量にはばらつきがあるため、必然的に接触圧のばらつきが生じてしまう。この接触圧のばらつきによって電気的な導通が生じない部分が発生する可能性がある。また、ピッチがファイン化すると、相対的に突出量が多いはんだボールがコンタクトシートに接触することで周辺のコンタクトシートの厚みが減少し、このため、隣接するはんだボールが接触しても十分な接触圧が発生しないことが懸念される。この場合には、その隣接するはんだボールでは導通不良が発生するおそれがある。さらに、接触圧が比較的高いため、接触部となるはんだボールの先端が変形しやすく、検査によって製品品質が低下してしまう危険性が相対的に高い方式である。
【０００８】
一方の導電線傾斜埋設方式は、導電粒子分散埋設方式の場合に比べて低い接触圧で電気的導通が実現される。このため、上記のような検査による製品品質低下という問題は導電粒子分散埋設方式に比べると発生しにくいものの、はんだボールとの接触部ではその酸化膜を突き破るほどの接触圧は必要とされるため、導電線は比較的剛直でなければならない。また、隣接する導電線との干渉を避けるためにも、導電線の弾性係数を高めて接触圧に応じて湾曲量が大きく変動しないようにしなければならない。さらに、一方向に傾斜しているので、はんだボールに対する接触状態には必然的にばらつきが生じやすく、部分的に導通不良が発生するおそれは依然残る。
【０００９】
そこで、電気絶縁性の多孔質膜からなる基膜の複数箇所に貫通孔を設け、その内壁にめっき粒子よりなる導電性金属を付着させるコンタクトシートが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００４−２６５８４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記のような構造でも接触状態の安定化という観点ではまだ十分とはいえず、そうでありながら、この構造のコンタクトシートを製造しようとすれば、めっき工程など手間のかかる工程を含む多くの工程を経る必要があり、生産性高く製造するのは困難である。製品コストの削減要求が特に厳しい半導体分野においては、基本性能をいかに簡単な構造で実現するかが重要な課題となっており、このコンタクトシートはそのような要求に応えることもできていない。
【００１１】
本発明は、簡単な構造でありながら、導通不良や検査によるはんだボール品質の低下が発生しにくいコンタクトシートを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために提供される第一の発明は、弾性を有する絶縁性の板状部材と該板状部材にその一部が埋設される複数の超弾性ワイヤとを備え、はんだボールが板状部材に当接した際にこのはんだボールの先端が当接するべき当接点を中心とする、このはんだボールの直径の６０〜９０％をなすドーナツ状領域のそれぞれに、少なくとも２本のワイヤからなる接触ワイヤが配置されるように、前記複数の超弾性ワイヤは埋設され、接触ワイヤの長さは、この接触ワイヤが埋設された部分における板状部材の無負荷状態での厚みＴ（ｍｍ）の９０〜１２０％であって、はんだボールが板状部材に接触したときに、接触ワイヤのそれぞれは板状部材に埋設された部分が互いに離間するように湾曲し、接触ワイヤの一方の端部ははんだボールの中心側を向いてこのはんだボールに接触し、かつ、接触ワイヤのワイヤ径ｄ（ｍｍ）およびヤング率Ｅ（ＭＰａ）ならびに板状部材の無負荷状態での厚みＴ（ｍｍ）が、はんだボールとの接触時の接触ワイヤの最大湾曲部における板状部材の内部応力Ｆｒ（Ｎ／ｍｍ２）と下記式(1)を満足するはんだボール用コンタクトシートである。
Fr ＞ 0.53×Eｄ４／T２      (1)
【００１３】
ここで、「当接した」状態とは、はんだボールがコンタクトシートに近接し、はんだボールの先端がコンタクトシートに接した状態をいい、「接触した」状態とは、この当接状態を越えて検査を開始することができる状態まではんだボールがコンタクトシートに近接した状態をいう。
【００１４】
上記のコンタクトシートにおいて、はんだボールが板状部材に当接したときに、接触ワイヤの長さは、板状部材のはんだボールとの当接面からこの板状部材の無負荷状態での厚みＴ（ｍｍ）の２０％以下で突出する突出部を有してもよい。この場合には、接触ワイヤが板状部材に埋没してはんだボールと接触しない事態になりにくい。
【００１５】
さらに、板状部材のゴム硬度が４０〜６０度であって、前記超弾性ワイヤのヤング率が５０〜７０ＭＰａであってもよいし、当接点にはんだボールを当接させるための位置決め部を有する枠体を備え、この枠体に板状部材が固定されるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、板状部材に埋設されたワイヤは、当接点またはその近傍にはんだボールが当接したときに、その突出端がはんだボールの先端部の周囲に接触する。すると、はんだボールから板状部材に付与される接触力、およびワイヤの突出端からワイヤに付与される接触力、ならびにこれらの接触力によって変形するワイヤを戻そうとする板状部材内部の回復力が適切にバランスして、ワイヤはその埋設された中央部がはんだボールから離れるように湾曲する。
【００１７】
このため、接触状態においては、ワイヤはその突出部をはんだボールの中心に向けるように変形し、結果的に、接触面積を最小にしつつ接触圧を最大にして、はんだボールの先端部ではない周縁部に接触することとなる。したがって、はんだボールとワイヤとの間での導通不良が発生しにくく、かつその接触部分がはんだボールの先端部でないため、検査によるはんだボール品質の低下が発生しにくい。すなわち、本発明に係るコンタクトシートを用いることで、検査の質および製品品質の低下を抑制することが実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図１は本実施形態に係るはんだボール用コンタクトシートを概念的に示す上面図であり、図２は図１の板状部材における部分拡大図である。
【００１９】
本実施形態に係るはんだボール用コンタクトシート０１００は、図１に示されるように、弾性を有する絶縁性の板状部材０１０１と板状部材０１０１に埋設される複数の超弾性ワイヤ０１０２と、さらに、位置決めマーク０１０３を有し、この板状部材０１０１を固定するための枠体０１０４とから構成される。
【００２０】
「超弾性ワイヤ」とは、形状回復温度を使用温度よりも低く設定することにより、使用温度領域において超弾性を発現する形状記憶合金製ワイヤであって、ヤング率Ｅが概ね５０〜７０ＭＰａのものをいう。
【００２１】
板状部材の典型的素材はゴムであって、このほか、エラストマーを用いてもよい。その物理特性は、ゴム硬度で表現すれば、概ね４０〜６０度である。
そして、本実施形態に係るコンタクトシート０１００は、超弾性ワイヤ０１０２と板状部材０１０１とは、次の関係を満足する。
Fr ＞ 0.53×Eｄ４／T２      (1)
【００２２】
ここで、超弾性ワイヤ０１０２については、
ｄ（ｍｍ）：ワイヤ径
Ｅ（ＭＰａ）：ヤング率  
であり、板状部材０１０１については、
Ｔ（ｍｍ）：無負荷状態での厚み
Ｆｒ（Ｎ／ｍｍ２）：はんだボールとの接触時のワイヤの最大湾曲部における内部応力（詳細は後述する。）
である。
【００２３】
図２は、板状部材０１０１に埋設される超弾性ワイヤ０１０２の配置の一例を概念的に示したものである。図２では、はんだボールが板状部材に当接した際にそのはんだボールの先端が当接するべき当接点０２０１を中心として、４本の超弾性ワイヤ０２０２ａ〜ｄが等間隔で埋設された状態が示されている。本実施形態に係るはんだボールコンタクトシートでは、このような超弾性ワイヤの配置が全ての当接点についてなされている。
【００２４】
ここで、一つの当接点あたりの超弾性ワイヤの配置本数は２本以上であればよく、多ければ多いほど電気的接触の信頼性の観点からは好ましい。ただし、この配置本数が多すぎると隣接する超弾性ワイヤとの相互干渉の問題が生じるおそれがあるため、はんだボールのピッチが狭い場合には上限が設定される。これらを総合的に考慮すれば、この配置本数は３から５本とすることが好ましい。
【００２５】
また、隣接する当接点に配置された超弾性ワイヤの相対的な配置関係は特に制限されない。図２においては、各当接点に配置される４本の超弾性ワイヤの配置関係、具体的には当接点を挟んで対向するワイヤ同士を結んで作られる十字線（図２において点線で示した。）は、はんだボールの配列軸に対して３０度傾くようにされている。このようにすると、超弾性ワイヤが所定間隔で一列に配列されたような配置となるため、製造上の観点からは好ましい。また、隣接する当接点に係る超弾性ワイヤの変形（詳細は後述する。）からの影響が最小限となるように、隣接する超弾性ワイヤの湾曲方向が対向しないように配置されているため、特に好ましい。
【００２６】
続いて、本実施形態に係るコンタクトシートのはんだボールと接触したときの挙動を、図を用いて説明する。
【００２７】
図３は、本実施形態に係るコンタクトシートのはんだボールと接触する直前の状態（ａ）、およびはんだボールと接触した状態（ｂ）を概念的に示す部分断面図である。
【００２８】
図３（ａ）に示されるように、コンタクトシート０３００は検査回路基板０３１０上に載置され、そのコンタクトシート０３００における板状部材０３０１に埋設される超弾性ワイヤ０３０２ａ，ｂはほぼ直線状であって、板状部材０３０１の厚み方向に対してほぼ平行に埋設されている。埋設間隔Ｄは、はんだボール０３２１の直径Ｄｂの８０％の長さを有し、当接点０３０３を中心としてほぼ等間隔となるように各ワイヤは配置されている。
【００２９】
この埋設間隔Ｄは、０．６Ｄｂ≦Ｄ≦０．９Ｄｂを満たすことが好ましい。０．６Ｄｂ未満の場合には、はんだボール０３２１の先端部に超弾性ワイヤ０３０２ａ，ｂが接触する可能性が高まるため、検査後の製品におけるはんだボール品質の低下が懸念される。また、０．９Ｄｂを超える場合には、はんだボール０３２１に対する超弾性ワイヤ０３０２ａ，ｂの接触状態が、後述するような適切な接触状態にならない可能性が高くなる。
【００３０】
なお、超弾性ワイヤ０３０２ａ，ｂがこの埋設間隔Ｄを満たすということは、超弾性ワイヤ０３０２ａ，ｂは、当接点を中心とする、はんだボール０３２１の直径の６０〜９０％をなすドーナツ状領域に埋設されることを意味する。
【００３１】
また、超弾性ワイヤ０３０２ａ，ｂは、板状部材０３０１のはんだボール対向面から、若干量突出している。初期状態（無負荷状態）において超弾性ワイヤ０３０２ａ，ｂの先端が板状部材０３０１に埋まっていると接触不良の原因となる可能性があるため、先端が板状部材０３０１より突出している方が望ましい。また、この突出長さが大きいと、同じラバーの圧縮量でワイヤの変形量を大きくすることができる。このため、ラバーの圧縮量を大きくできないようなときでも、この突出長さを大きめに設定することで、接触時における接触力を確保することが可能である。しかしながら、この突出長さが過剰に大きいと、その突出部分がはんだボールとの接触したときに回復不能に変形する恐れが高まる。したがって、「若干量」の上限は無負荷状態における板状部材０３０１の厚みの２０％程度、好ましくは１０％程度であり、その典型的な長さは、無負荷状態における板状部材０３０１の厚みの５％程度である。すなわち、典型例においては、板状部材０３０１の無負荷状態の厚みＴと超弾性ワイヤ０３０２ａ，ｂの長さＬとの関係は、Ｌ＝１．０５×Ｔとなる。
【００３２】
ただし、超弾性ワイヤ０３０２ａ，ｂの先端が無負荷状態において板状部材０３０１から突出していることは、必要条件ではない。はんだボール０３２１が最終的な接触状態になったときに、はんだボール０３２１の頂点以外の周縁部にこの超弾性ワイヤ０３０２ａ，ｂの先端が電気的接続を実現できるように接続することを達成できることが必要であって、それを達成できる程度であれば、無負荷状態では超弾性ワイヤ０３０２ａ，ｂの先端が板状部材０３０１内に埋没していてもよい。具体的に例示すれば、接触状態における板状部材０３０１の一般的な圧縮率は無負荷状態の厚みに対して約２５％程度であるから、板状部材０３０１の無負荷状態における厚みの１０％程度、好ましくは５％程度までであれば、埋没していてもよい。
【００３３】
以上、超弾性ワイヤ０３０２ａ，ｂに関してまとめれば、これらのワイヤが埋設された部分における板状部材０３０１の無負荷状態での厚みに対して、概ね９０％から１２０％の範囲、好ましくは概ね９５％から１１０％の範囲にあればよい。また、はんだボール０３２１が板状部材０３０１に当接したときに、板状部材０３０１の無負荷状態での厚みの２０％程度以下の突出部を備えていることが好ましく、特に好ましい突出量は１０％以下であり、その典型例は５％である。
【００３４】
コンタクトシート０３００がはんだボール０３２１と接触するにあたっては、コンタクトシート０３００が備える位置決めマークを用いて、はんだボール０３２１を備える検査対象０３２０のコンタクトシート０３００に対する相対位置を決定し、はんだボール０３２１の中心０３２２と当接点０３０３とが、板状部材０３０１の厚み方向でほぼ同一の軸上に配置されるようにする。
【００３５】
この状態で板状部材０３０１の厚み方向にコンタクトシート０３００と検査対象０３２０とを近接させて、はんだボール０３２１の先端が当接点０３０３に接触するようにコンタクトシート０３００と検査対象０３２０とを接触させる。なお、この接触部分は、はんだボール０３２１の先端部ではなく周縁部、具体的には前述のように当接点を中心としたはんだボール０３２１の直径の６０〜９０％の範囲のドーナツ上の領域であるから、検査対象へのはんだボール配置工程の誤差や検査対象とコンタクトシートとの当接工程における作業ミスなどを考慮しても、超弾性ワイヤ０３５２ａ，ｂの接触によってはんだボール０３２１の先端部が検査工程において変形する事態は回避される。
【００３６】
図３（ｂ）に示されるように、はんだボール０３７１が板状部材０３５１に対して近接すると、はんだボール０３７１は板状部材０３５１に当接し、さらに近接すると、超弾性ワイヤ０３５２ａ，ｂのはんだボール側の端部０３５３ａ，ｂは、はんだボール０３７１と接触するようになる。なお、超弾性ワイヤ０３５２ａ，ｂの長さが板状部材０３５１の無負荷状態での厚みよりも小さい場合であっても、はんだボール０３７１との接触によって板状部材０３５１は圧縮されるため、その端部０３５３ａ，ｂは突出するようになり、はんだボール０３７１と接触することができる。この板状部材０３５１の圧縮変形による端部０３５３ａ，ｂの突出を確実に実現する観点から、本発明では、はんだボール０３７１と接触する超弾性ワイヤ０３５２ａ，ｂが埋設された部分における板状部材０３５１の無負荷状態での厚みに対する超弾性ワイヤ０３５２ａ，ｂの長さの下限を概ね９０％としている。
【００３７】
こうしてはんだボール０３７１の接触の程度が高まるにつれて、板状部材０３５１はそのはんだボール０３７１との接触面が変形するとともに、内部において当接点を中心として超弾性ワイヤ０３５２ａ，ｂを離間させるような内部応力Ｆrが発生する。
【００３８】
また、超弾性ワイヤ０３５２ａ，ｂは、その両端がそれぞれ、検査回路基板０３６０、はんだボール０３７１に接触しているため、はんだボール０３７１との接触端０３５３ａ，ｂから、超弾性ワイヤ０３５２ａ，ｂを圧縮させるような力が付与される。
【００３９】
これらの力によって超弾性ワイヤ０３５２ａ，ｂは板状部材０３５１の内部において変形することとなるが、超弾性ワイヤ０３５２ａ，ｂおよび板状部材０３５１がこの内部応力Ｆrとの間で上記式(1)を満たす関係を有していることから、超弾性ワイヤ０３５２ａ，ｂは、変形を戻そうとする反発力に抵抗しつつ、図３（ｂ）に示されるように湾曲した形状となる。
【００４０】
このように湾曲するため、超弾性ワイヤ０３５２ａ，ｂのはんだボール０３７１との接触端０３５３ａ，ｂは、はんだボール０３７１の中心側を向くように変形することになる。このため、はんだボール０３７１との接触面積を最小にすることができ、結果として他の接触状態に比較して接触圧力は高くなる。したがって、はんだボール０３７１の先端部にダメージを一切与えることなく、電気的接触の信頼性を高めることが実現される。
【００４１】
以下、上記式(１)の導出過程を詳細に説明する。
（Ａ）接触状態で超弾性ワイヤに働く力について
ｉ）概要
図４は、検査対象とコンタクトシートとが接触したときに超弾性ワイヤに働く力を概念的に示したものである。なお、図４以降の図では、力の働く向きや各記号の理解を促進するために、板状部材、検査対象、および検査回路基板が断面であることを示す斜線を省略している。
【００４２】
今、板状部材及びワイヤが圧縮された状態においては、ワイヤには図4のとおり、はんだボールがワイヤ先端を押す力Ａ、板状部材の内部応力Ｂ、ワイヤの変形に対する板状部材の反発力Ｃ（ワイヤを押し戻す力）の３つの力が作用している。板状部材の反発力Ｃには隣接するはんだボールが板状部材を押すことにより発生している板状部材の内部応力が含まれる。
【００４３】
このような接触状態においては、ワイヤにはワイヤを押し戻す力Ｃが働いており、この力によりワイヤの接触端でははんだボールを押し戻すような力が生じている。このため、ワイヤの接触端はワイヤの弾性による接触力以上の接触力ではんだボールと接触することとなり、ワイヤの接触端ははんだボールの表面に食い込んで、安定した接触を得ることが実現されている。
【００４４】
ｉｉ）内部応力Ｃの影響
ここで、はんだボールにより板状部材が圧縮され、ワイヤが変形する過程においては、図５（ｂ）に示されるように、ワイヤの変形が小さい状態では隣接するはんだボールとの距離が大きいため、ワイヤの付近では隣接するはんだボールが板状部材を押すことにより発生する内部応力Ｃは極めて小さい。
【００４５】
そして接触状態に近づくにつれ、ワイヤの変形が大きくなりワイヤの最大湾曲部と隣接するはんだボールとの距離が小さくなり、隣接するはんだボールが板状部材を押すことにより発生する内部応力Ｃが大きくなる（図５（ｃ）参照。）。
【００４６】
このとき、少なくとも板状部材の内部応力Ｂの力で板状部材の変形に沿って変形するようなワイヤであれば、隣接するはんだボールが板状部材を押すことにより発生する内部応力Ｃが小さい過程（図５（ｂ））においては、ワイヤは板状部材の変形に沿って変形するので、ワイヤの接触端がはんだボールの表面を滑ってはんだボールの側面に飛び出すことは無い。また、隣接するはんだボールが板状部材を押すことにより発生する内部応力Ｃが大きくなるにつれ（図５（ｃ））、内部応力Ｃによりワイヤが押し戻される力が大きくなるので、それに伴ってワイヤの接触端がはんだボールに接触する力も大きくなって、ワイヤの接触端ははんだボールに食い込み始めて接触が安定する。
【００４７】
つまり、図５（ｂ）に示されるような内部応力が小さい場合にはその影響は無視でき、図５（ｃ）に示されるように内部応力が大きくなっても、そのことは接触を安定させる方向に寄与する。従って、接触状態で内部応力Ｃがゼロと仮定し、内部応力Ｂの力のみで接触状態と同じように変形するワイヤを用いれば、ワイヤは変形する過程においては板状部材の変形に沿って変形するので、内部応力Ｃが無視できない程度に大きくなる場合であっても、上記のような安定した接触を実現することができる。
【００４８】
（Ｂ）ワイヤに求められる変形特性
上記の考察に基づくと、ワイヤに求められる特性とは、接触状態におけるワイヤの変形量をδとすると、自由空間において内部応力Ｂと同じ力（Ｆｒとする）でδ以上変形するワイヤである（図６参照。）。なお、自由空間でδ以上変形するワイヤであっても、板状部材内部では内部応力Ｃによりδ以上変形することはない。
【００４９】
従って、安定した接触を実現するためには、内部応力Ｃをゼロと仮定した接触状態において内部応力Ｂを発生するような板状部材に対し、自由空間において内部応力Ｂと同じ力Ｆｒでδ以上変形するワイヤを組み合わせればよい。
【００５０】
（Ｃ）内部応力Frの導出のための前提条件
この組み合わせを求める方法を以下に説明する。
先ず板状部材の内部応力に相当する力（以下、単に「内部応力」という。）Ｆｒを求める。板状部材の内部応力ＦｒはＦＥＭ解析により求めるため、解析に必要なパラメーターを数値化する必要がある。そこで板状部材、ワイヤ、はんだボールの各寸法を図７に示されるように定義し、それぞれの寸法を前提条件として次のように設定する。
【００５１】
ｉ）板状部材の無負荷状態での厚みＴ
板状部材の無負荷状態での厚みＴについては、通常、ワイヤの長さにほぼ等しいので、ワイヤの電気的特性から板状部材の厚みも薄い方が望ましい。しかし板状部材が薄いと必然的に圧縮量も小さくなり、接触が不安定になる。従って、一般的に使用される板状部材の厚みとして、板状部材のＦＥＭ解析においては以下の３つ厚みを解析する。
板状部材の無負荷状態での厚みT=1.5mm、1mm、0.75mm    (2)
【００５２】
ｉｉ）圧縮量Ｈｒ
次にその圧縮量については、はんだボールの高さのバラツキなどを吸収するためにある程度の圧縮量が必要となるが、圧縮量が大きいとワイヤの弾性限界を超えてしまうので、通常は板状部材の厚みの25%程度に設定する。従って、ＦＥＭ解析においては、板状部材の圧縮量を以下の値とする。実際に使用される圧縮量は２０％〜３０％程度となる。
Hr=0.25T    (3）
【００５３】
ｉｉｉ）はんだボールの直径Ｄｂ
はんだボールの直径Ｄｂについては、測定する半導体によって決まるもので設計値ではないが、板状部材の内部応力を解析するためにははんだボールの形状を定めなければならない。一般的な半導体においては、はんだボールの高さは直径の１/２〜３/４程度であり、通常、板状部材の圧縮量ははんだボールの高さを超えることはないので、板状部材の無負荷状態での厚みＴとはんだボールの直径Ｄｂは以下の関係が成り立つものとする。
0.25T=0.5Db    (4)
【００５４】
ｉｖ）ワイヤの長さＬ
ワイヤの長さＬについては、既に述べたとおり、板状部材の無負荷状態での厚みＴの９０％〜１２０％の範囲で調整するが、初期状態においてワイヤの接触端が板状部材に埋まっていると接触不良の原因となるので、ワイヤの接触端が板状部材より少し突出している方が望ましい。その突出長さの典型例は前述のように板状部材の無負荷状態での厚みＴの５％程度なので、通常、ワイヤの長さＬは以下の値とする。
L=1.05T    (5)
【００５５】
ｖ）ワイヤの埋設間隔Ｄ
ワイヤの埋設間隔Ｄについては、ワイヤの変形が大きいとワイヤの弾性限界を超える恐れがあるので、ワイヤを並べる位置はできる限りはんだボールの外周の近くにして圧縮時のワイヤの変形量を小さくすることが望ましいが、はんだボールの位置ズレを考慮して決めなければならない。
【００５６】
はんだボールの位置ズレは半導体の種類やメーカーによって異なるが、一般的にははんだボールのピッチの５％（±２．５％）程度である。一般的にはんだボールの直径ははんだボールのピッチの５０％程度であるので、はんだボールの頂点ははんだボールの直径の１０％（±５％）程度の位置ズレを起こす可能性がある。
【００５７】
ここではんだボールにワイヤの接触端が接触する位置については、ワイヤがはんだボールの頂点付近に接触すると接触により傷や変形が起こり、半導体実装時の接触不良の原因となるので、はんだボールの頂点を中心に直径の５０％程度の範囲には接触しないことが望ましい。
【００５８】
他方、はんだボールがワイヤを押し下げる力が発生しない最外周の位置であっても、ワイヤにはワイヤを押し戻す力Ｃが働いているので、ワイヤの接触端ははんだボールの中心に向かって接触し、安定した接触を得ることができる。従って、ワイヤが接触可能な範囲は図８のとおり、はんだボールの直径の５０％以上１００％以下となる。
【００５９】
ここで、はんだボールの位置ズレが直径の１０％あることを考慮すると、はんだボールが位置ズレを起こしていてもワイヤの接触端が前述の接触可能な範囲に収まるためには、ワイヤは図９のとおり、直径の６０％以上９０％以下の範囲に並べればよい。
【００６０】
前述のとおり、ワイヤの弾性限界を考えると、ワイヤを並べる位置はできる限りはんだボールの外周の近くにして圧縮時のワイヤの変形量を小さくすることが望ましい。従ってワイヤを並べる直径は上限であるはんだボールの直径の９０％近くとし、ワイヤを並べる製造上の誤差を考慮して、ＦＥＭ解析にあたってのワイヤの埋設間隔Ｄは以下の値とする。
Ｄ＝0.8Db      (6)
【００６１】
ｖｉ）座標（Ｘ,Ｙ）
以上の値から、内部応力を求める点として、ワイヤの最大湾曲部分の位置座標（Ｘ,Ｙ）を求める。
【００６２】
図１０において、
r2=(Db/2)2=x2+(D/2)2 
であるので、
x=｛(Db/2)2-(D/2)2｝1/2 
となる。
【００６３】
従って、
y = r - x = Db/2 -｛(Db/2)2-(D/2)2｝1/2
となり、
Hw = Hr + y = Hr + Db/2 -｛(Db/2)2-(D/2)2｝1/2 
ここに上記式(3)、(4)および(5)を代入すると、
Hw=0.85T    (7)    
となる。
【００６４】
以上の結果に基づいて、長さＬ=１．０５Ｔのワイヤが図１１に示されるように高さ０．８５Ｔに圧縮された時の円弧の幅δを求めると以下の値となる。
δ=0.26T    (8)
従って、座標（Ｘ,Ｙ）は以下の値となる。
X=D/2+δ=0.46T     (9-1)
Y=Hw/2=0.425T    (9-2)
【００６５】
以上の結果に基づいて、板状部材の内部応力Ｆｒは図１２の状態において座標（Ｘ,Ｙ）の水平方向の応力値を求めればよい。
【００６６】
なお、応力値を求めるには板状部材のヤング率が必要となるが、通常、板状部材の弾性は硬度で指定される。一般的に利用可能で適度な弾性がある板状部材の硬度は４０度〜６０度程度であるので、板状部材も硬度として４０度、５０度、６０度の３種類を解析する。ヤング率は温度等でも変化するが、解析においては材料メーカーが実験で求めた以下の値を使用する。
ゴム硬度４０度  ：  ヤング率1.5Mpa        (10-1)
ゴム硬度５０度  ：  ヤング率3.1Mpa        (10-2)
ゴム硬度６０度  ：  ヤング率3.8Mpa        (10-3)
【００６７】
（Ｄ）内部応力Ｆｒの導出
以上の条件でＦＥＭ解析した結果、板状部材の内部応力の分布は図１３のようになった。下図は1例として板状部材の無負荷状態での厚みＴ=１．０ｍｍ、板状部材のヤング率３．１Ｍｐａの時のＦＥＭ解析結果を表したものである。
【００６８】
また、この内部応力分布図より座標（Ｘ,Ｙ）での水平方向の内部応力は次の表１のとおりとなった。
【００６９】
【表１】
2009123390.tif 000003
【００７０】
板状部材の圧縮高さＨｒと応力を求める座標（Ｘ,Ｙ）はともに板状部材の無負荷状態での厚みＴに正比例していることから、座標（Ｘ,Ｙ）における内部応力は板状部材の厚みＴに対して一定となっている。
【００７１】
従って、内部応力は板状部材の厚みに関係なく以下の値となる。
硬度４０度  ：  0.051 N/mm2    (11-1)
硬度５０度  ：  0.105 N/mm2    (11-2)
硬度６０度  ：  0.129 N/mm2    (11-3)
これをグラフにすると図１４のようになる。
【００７２】
（Ｅ）ワイヤに求められる特性
続いてワイヤの弾性を求める。金属の弾性力学によれば、図１５に示されるように長さLのワイヤをδ変形させるために必要な横からの力Ｆｒは（ワイヤのばね定数）×δ として求められる。
【００７３】
ここで、ワイヤの直径をｄ、ヤング率（縦弾性係数）をＥとすると、ワイヤのばね定数は以下の式で求められる。
ばね定数=(48E/L3)X(πd4/64)=2.355Ed4/L3    （12）
【００７４】
ここに上記式（5）、(8)を代入すると、ワイヤを変形させる横からの力Ｆｒは以下のとおりとなる。
Fr=(2.355Ed4/L3)×δ=2.355d4/(1.05T)3×0.26T=0.529Ed4/T2    （13）
【００７５】
従って、本発明の目的である板状部材の内部応力によってワイヤを湾曲部が外周方向になるよう変形させ、ワイヤの接触端をはんだボールの側面からはんだボールの中心方向に向かって接触させるためには、図１４より使用する板状部材のゴム硬度に対する内部応力値を読み取り、これをＦとして、以下の関係が成り立てばよい。
F＞0.53×Ed4/T2      （14）
【００７６】
ここでワイヤのヤング率については、ワイヤとしてＴｉ-Ｎｉ合金の超弾性ワイヤを使用した場合を仮定している。このＴｉ-Ｎｉ合金の超弾性領域（オーステナイト相）におけるヤング率は５０〜７０ＭＰａとなっている。そこでワイヤのヤング率Ｅを６０ＭＰａとし、板状部材の無負荷状態での厚みＴに対して上記式（14）を満たすワイヤの直径ｄを求めると、表２のとおりとなる。
【００７７】
【表２】
2009123390.tif 000004
【００７８】
従って、通常の設計、即ちワイヤの長さは板状部材の厚みとほぼ同じか若干長く、ワイヤを並べる直径は測定する半導体のはんだボールの直径より少し小さい構成で、使用するワイヤとして超弾性ワイヤとして一般的なＴｉ-Ｎｉ合金のワイヤとした場合には、板状部材の内部応力によってワイヤを湾曲部が外周方向になるよう変形させ、ワイヤの接触端をはんだボールの側面からはんだボールの中心方向に向かって接触させるためには、各板状部材の厚みとゴム硬度に対して使用するワイヤの直径を表２の値とすればよい。
【００７９】
また、板状部材の厚み、ゴム硬度が表２以外の値の場合、またはワイヤのヤング率が６０Ｍｐａから大きく異なっている場合には、図１４からゴム硬度に対する内部応力値を読み取り、同様にして上記式(14)を満たすワイヤの直径ｄを求めればよい。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明に係るコンタクトシートの一態様を概念的に示した斜視図である。
【図２】本発明に係るコンタクトシートの一態様を概念的に示した斜視図である。
【図３】本発明に係るコンタクトシートの一態様を概念的に示した斜視図である。
【図４】接触状態におけるワイヤの変形状態、およびこのときにワイヤに加えられる力を概念的に示す部分断面図である。
【図５】非接触状態、接触開始状態、および接触状態におけるワイヤの変形状態を概念的に示す部分断面図である。
【図６】外力Ｆｒによるワイヤの変形を概念的に示した図である。
【図７】ＦＥＭ解析に必要な板状部材、ワイヤ、はんだボールの各寸法を定義するための部分断面図である。
【図８】はんだボールのワイヤとの接触可能な領域を概念的に示す部分断面図である。
【図９】位置ずれを考慮した、はんだボールのワイヤとの接触可能な領域を概念的に示す部分断面図である。
【図１０】ワイヤにおける最大湾曲部分の位置座標の導出方法を示す部分断面図である。
【図１１】ワイヤにおける円弧の幅δを概念的に示す部分断面図である。
【図１２】ＦＥＭ解析を行うための座標データを示す図である。
【図１３】ＦＥＭ解析結果の一例を示す図である。
【図１４】座標（Ｘ，Ｙ）における内部応力のゴム硬度依存性を示すグラフである。
【図１５】従来技術に係る導電性粒子分散埋設方式のコンタクトシートを概念的に示す部分断面図である。
【図１６】従来技術に係る導電線傾斜埋設方式のコンタクトシートを概念的に示す部分断面図である。
【符号の説明】
【００８１】
０３００  コンタクトシート
０３１０  検査回路基板
０３０１  板状部材
０３２１  はんだボール
０３０２ａ，ｂ  超弾性ワイヤ
【図１】
2009123390.tif 000005
【図２】
2009123390.tif 000006
【図３】
2009123390.tif 000007
【図４】
2009123390.tif 000008
【図５】
2009123390.tif 000009
【図６】
2009123390.tif 000010
【図７】
2009123390.tif 000011
【図８】
2009123390.tif 000012
【図９】
2009123390.tif 000013
【図１０】
2009123390.tif 000014
【図１１】
2009123390.tif 000015
【図１２】
2009123390.tif 000016
【図１３】
2009123390.tif 000017
【図１４】
2009123390.tif 000018
【図１５】
2009123390.tif 000019
【図１６】
2009123390.tif 000020