JP2001194418A - Icの球状電極端子用接触子の構造および製造方法 - Google Patents

Icの球状電極端子用接触子の構造および製造方法

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JP2001194418A
JP2001194418A JP2000034158A JP2000034158A JP2001194418A JP 2001194418 A JP2001194418 A JP 2001194418A JP 2000034158 A JP2000034158 A JP 2000034158A JP 2000034158 A JP2000034158 A JP 2000034158A JP 2001194418 A JP2001194418 A JP 2001194418A
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contact pin
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Yuzo Taniguchi
雄三 谷口
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TANIGUCHI CONSULTING ENGINEERS
TANIGUCHI CONSULTING ENGINEERS CO Ltd
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TANIGUCHI CONSULTING ENGINEERS
TANIGUCHI CONSULTING ENGINEERS CO Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】微細なベアチップやBGAの球状電極端子と電
気接続を行なうための接触子(コンタクト)の構造およ
びその製造方法を実現する。 【解決手段】配線基板4上に有機材料からなるコンタク
トピン破壊防止隔壁8を積層し、コンタクト領域9には
めっき法もしくはワイヤボンデイング法で作成した微細
なコンタクトピン7を形成させた構造とする。本コンタ
クトの構造によれば微細なコンタクトピンの破壊防止が
可能であり、また、プリント基板やセラミック基板の製
造プロセスを利用できるので生産性もよい。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】
【0001】本発明はIC製造工程途中におけるICウ
エハあるいはベアチップの電極端子、又は、ICパッケ
ージの電極端子に電気接続を行い、電気特性試験もしく
はバーンイン試験を行うために用いるプローブカード又
はICソケットの接触子(コンタクト)に関するもので
ある。
【従来の技術】
【0002】ICウエハ製造工程において発生する信頼
度不良を除去するため、従来はICを組立した後、バー
ンイン試験が実施されている。近年、電子機器の小型
化、薄型化が進むにつれベアチップ実装のニーズが高ま
ってきている。一方、ベアチップ実装を行なう半導体ユ
ーザーから半導体メーカーに対して、ウエハ状態あるい
は単体のチップに切断したベアチップ状態でバーンイン
試験済の良品チップの出荷要求が強く出されるようにな
ってきた。前記ベアチップ実装用ICの電極端子として
球状のはんだや金のバンプがある。これら球状電極端子
の配列ピッチは約100マイクロメートル程度と微細で
ある。
【0003】また、ICパッケージについては電極端子
数が増加する傾向にあり、この傾向に対応して、図1に
示すようにICパッケージボデイ1aの下部に球状電極
端子1bを格子状に配列したBGA(Ball Gri
d Array)パッケージが増加してきているが、電
極端子数の増加にともない電極端子のピッチは年々狭く
なる動向である。
【0004】一方、バーンイン試験や電気特性試験を行
う時、接触子(コンタクト)をICの電極端子に機械的
な力で押し付け、前記各試験用の回路と電気的な結合を
行う。このコンタクトにもとめられる基本的な要求事項
としては、寿命が長いこと、電気抵抗が小さいことなど
があげられる。
【0005】ピン形状のコンタクト(コンタクトピンと
よぶ)の場合、その寿命を確保するには、曲がり、折れ
などの破損が少ないことが必須条件であるが、前記のご
とく電極端子のピッチは狭くなってきており、微細かつ
破壊防止できる構造のコンタクトピンの開発が望まれて
いた。
【0006】また、一般にコンタクトの電気抵抗を小さ
くするには、電気抵抗が小さなコンタクト材料を用いる
ことは当然であるが、接触抵抗を小さくするためには電
極端子表面に生成している薄い酸化膜層及び汚染物を除
去しなければならない。この方法として、コンタクトを
電極端子表面に押しつけた時、コンタクトが弾性変形し
電極端子表面を摺動することにより電極端子表面の酸化
膜及び汚染を除去することが有効であることが知られて
いる。このためには、小さな力で前記酸化膜及び汚染を
除去できるコンタクトの開発が望まれていた。
【0007】従来、球形状の電極端子を有するベアチッ
プやBGAパッケージに電気接続するコンタクトの方式
としては、図2(a)記載のごとくプレス加工など機械
加工で製造した割りピン方式コンタクトピン2間に電極
端子を押し込み、押し込む際にコンタクトの側面と電極
端子側面が摺動することにより電極端子の表面の酸化膜
を除去し、電極端子をコンタクトで挟持した状態で電気
接続する方式、図2(b)記載のごとく、突当て方式コ
ンタクトピン3の角部に電極端子を押付けて電極端子表
面の酸化膜を突き破り、突き当てた状態で電気接続する
方式、図2(c)記載のごとく平面状のパッド方式コン
タクト4に電極端子の底面を押し付け、パッドの押圧時
に電極端子表面の酸化膜を引き裂き露出させる圧接方式
が代表的である。
【0008】前記図2の各方式を押圧力と微細なコンタ
クトの製造容易性の面から比較すると次のようになる。
図2(a)の方式は、小さい押圧力で電気接続をえるこ
とが可能であるが、微細な割りピン方式コンタクトピン
2を機械加工で作るのは困難であり、また、多数のコン
タクトピンを用いるので組立作業に手間がかかるという
問題がある。図2(b)の方式は割りピン方式コンタク
トピン2よりも突当て方式コンタクトピン3の製造が容
易であるが、押圧時に電極端子表面に大きな傷つけやす
いという問題がある。また、前記方式と同様に組立作業
に手間がかかるという問題がある。図2(c)の方式は
プリント基板の製造プロセスを用いることができるので
比較的微細なコンタクトの製造が容易であるが、平面状
のパッド方式コンタクト4に電極端子を押し付けるだけ
なので、電極端子表面の酸化膜を除去するためには大き
な押圧力を要するという問題がある。
【0009】前記図2の各方式を微細なコンタクトの破
壊防止という観点から比較すると次のようになる。図2
(a)(b)の方式はセパレータ5が各コンタクトピン
を保護しているので機械的な破壊の恐れは小さいが微細
なセパレータ5の製造が困難である。図2(c)の方式
はコンタクトの形状そのものが破壊しにくい形状なので
コンタクトの破壊という問題は少ない。また、図2の各
方式は別途作成したセパレータ5を用いているので部品
点数が増加する。
【発明が解決しようとする課題】
【0010】このように、従来技術のコンタクト方式は
微細構造の製造性、小押圧力、コンタクトの破壊防止の
各要求事項を同時に満足するものではない。本発明は、
ウエハ、ベアチップ、BGAなどの微細かつ破損しやす
い球状電極端子に対応するコンタクトに関するものであ
り、小押圧力で電気接続を可能とする微細なコンタクト
およびコンタクトの破壊防止構造を有するコンタクトの
構造、および、その生産性のよい製造方法を提供するこ
とを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0011】請求項1は球状電極端子の側面を金属製の
コンタクトピンで挟持押圧して電気接続をえるコンタク
ト方式を対象とし、かつ、前記コンタクトピンを配線基
板上に配列するICソケットもしくはプローブ基板にお
いて、球状電極端子をコンタクト部に差し込む時に、例
えば、コンタクト部とICの位置合わせ誤差などによ
り、コンタクトピンを押し潰して破壊することがないよ
うに、各コンタクト部の間にコンタクトピン以上の高さ
のコンタクトピン破壊防止隔壁を設けた構造とする。ま
た前記コンタクトピン破壊防止隔壁は、配線基板上に積
層した有機材料とする。
【0012】請求項2は前記配線基板上に前記コンタク
トピン破壊防止隔壁用有機材料を塗布もしくは貼付け
後、前記有機材料に穴加工を行ない、その穴内に前記コ
ンタクトピン用の金属をめっき処理により充填すること
によりコンタクトピンを作成し、さらに、コンタクトピ
ンを露出するために、前記コンタクトピン破壊防止隔壁
部以外の領域の有機材料を除去加工するコンタクトの製
造方法である。
【0013】請求項3は配線基板上にコンタクトピンを
ワイヤボンデイング方式によって作成し、その後、配線
基板上面及びコンタクトピン上に有機材料を塗布し、さ
らに、コンタクトピンを露出するために、前記コンタク
トピン破壊防止隔壁部以外の領域の有機材料を除去加工
するコンタクトの製造方法である。
【0014】請求項4は請求項2、請求項3記載のコン
タクトピン破壊防止隔壁部以外の有機材料除去加工をレ
ーザ加工で行い、コンタクトピンの露出及び球状端子の
挿入部を形成する製造方法である。このレーザ加工条件
としては、レーザ照射時の温度上昇を有機材料の熱分解
温度以上でかつコンタクトピンの溶融温度以下にする熱
加工法もしくは、紫外線領域の波長のレーザを用いアブ
レーション加工によって、コンタクトピンには損傷を与
えず有機材料だけを除去することを特徴とするコンタク
トの製造方法である。
【作用】
【0015】本発明記載のコンタクト構造は、第一に、
コンタクトピン破壊防止用隔壁を有しているので、IC
とコンタクト部の位置がずれていても誤ってコンタクト
ピンを押し潰すことがなくなるので、コンタクトピンが
微細かつ機械強度が小さくても破損のおそれがない。ま
た、図5(a)と同一のコンタクト方式なので押圧力を
小さくできる。
【0016】また、本発明記載のコンタクトピンは有機
材料に開けた細長い穴の中にめっき処理にてコンタクト
ピンを一括して作成するか、ワイヤボンデイング方式で
高速に作成できる。また、レーザ加工やフォトグラフィ
ープロセスなどプリント基板やセラミック基板などを製
造する製造プロセスを用いることができるので、高精度
かつ微細なコンタクトピンを一括して製造できるので生
産性もよい。
【実施例】
【0017】図3は本発明によるICとコンタクトの接
触状態の代表例である。図示のごとく、配線基板6上に
はコンタクトピン7及びコンタクトピン破壊防止隔壁8
が設けられており、球状電極端子1bがコンタクトピン
7を押し広げた状態で電気接続をとる。また、コンタク
トピン破壊防止隔壁8がICパッケージボデイ1aのス
トッパー及びガイドの役目を果たしている。なお、配線
基板6はプリント基板、セラミック基板、シリコン基板
などを用いる。
【0018】図4は請求項1記載のコンタクト部の代表
例を示す。図4の平面図に示すようにコンタクトピン7
はコンタクトピン破壊防止隔壁8の間に開けられたコン
タクト領域9の内部に配置されている。図4では各コン
タクト領域に2本のコンタクトピン7が配置されている
が、この本数は何本でもよい。図4の断面図に示すよう
にコンタクトピン7は配線基板4のランド4a上に直立
している。また、コンタクトピン破壊防止隔壁8とコン
タクトピン7の高さは同一になっているが、コンタクト
ピン破壊防止隔壁8の高さをコンタクトピン7の高さよ
り高くしてもよい。
【0019】図5は請求項2記載によるコンタクトの製
造工程例を示す。本製造工程例は、コンタクトピン破壊
防止隔壁8の高さとコンタクトピン7の高さが同一の場
合を示す。図5(a)において、配線基板6の上に有機
材料10を塗布もしくは貼付け、加熱処理にて有機材料
10を硬化させる。図5(b)において、有機材料10
に微細な穴11を加工する。本穴加工は、前記有機材料
10をフォトレジストとして、穴パターンを感光及び現
像することによって作成してもよいし、レーザ加工ある
いはドリル加工でもよい。図5(c)において、めっき
処理によって穴11内にコンタクトピン7用の金属を析
出充填させる。めっき方法は電気めっき、無電解めっき
のどちらでもよいが、めっき速度の速い電気めっきの方
が生産性がよい。図5(d)は請求項4記載のレーザ加
工による穴あけ加工を示し、レーザによって有機材料1
0を除去加工してコンタクト領域9を形成する。このレ
ーザ加工条件としては、レーザ照射時の温度上昇を有機
材料の熱分解温度以上でかつコンタクトピン7の溶融温
度以下とする加工条件での熱除去加工でもよいし、紫外
線領域の波長のレーザを用いたアブレーション加工でも
よい。
【0020】図6は請求項2記載によるコンタクトの製
造工程例を示す。本製造工程例は、コンタクトピン破壊
防止隔壁8の高さがコンタクトピン7の高さよりも高い
場合を示す。図6の(a)(b)(c)は図5の(a)
(b)(c)と同一である。図6(d)において、上面
にさらに有機材料を塗布もしくは貼付けする。この後、
図6(e)に示すようにレーザ加工により有機材料10
を除去してコンタクト領域9を形成する。このレーザ加
工条件としては、レーザ照射時の温度上昇を有機材料の
熱分解温度以上でかつコンタクトピン7の溶融温度以下
とする加工条件での熱除去加工でもよいし、紫外線領域
の波長のレーザを用いたアブレーション加工でもよい。
【0021】図7はワイヤボンデイング方式を用いたコ
ンタクトの基本構造図例である。ワイヤボンデイング方
式としては、ネイルヘッドボンデイング方式またはウエ
ッジボンデイング方式を用い、コンタクトの形状につい
ては図7(a)のごとくピン形状のワイヤ12とする
か、図7(b)(c)のごとくアーチ状のワイヤ12と
する。また、ワイヤ12の材質としては金線、アルミニ
ウム線、銅線などを用いる。
【0022】図8はワイヤボンデイング方式を用いたコ
ンタクトの製造工程例である。図8(a)において配線
基板上にワイヤボンデイング法にてワイヤ12すなわち
コンタクトピン7を作成する。図8(b)において、有
機材料10を塗布し、その後有機材料10を加熱硬化す
る。図8(c)において有機材料10に穴をあけコンタ
クトピン破壊防止隔壁8を形成する。この穴加工方法と
しては、有機材料10をフォトレジストとして、穴パタ
ーンを感光及び現像することによって作成してもよい
し、レーザ加工でもよい。なお、図5、図6、図8の各
方式とも、コンタクトピン7の表面には最終的に金系の
めっきを施すとよい。
【発明の効果】
【0023】以上のように、本発明によればベアチッ
プ、BGAなどの球状電極端子にたいして、微細なコン
タクトピン7の機械的な損傷を防止できるコンタクトの
構造を製造することができる。これによって、微細な球
状電極端子と小さい押圧力で電気接続をえることがで
き、ウエハ上の電極端子にコンタクトを一括接触するウ
エハ状態でのバーンイン試験用プローブ基板や、ベアチ
ップ、BGA用のICソケットを容易に実現することが
可能となる。また、プリント基板、セラミック基板など
の製造プロセスを利用しているので量産性があり、製造
コスト低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】BGAパッケージの模式図である。
【図2】従来のコンタクト方式例である。
【図3】本発明によるコンタクト部の接触状態図であ
る。
【図4】本発明によるコンタクト部の基本構造例であ
る。
【図5】本発明によるコンタクト部の製造工程例であ
る。
【図6】本発明によるコンタクト部の製造工程例であ
る。
【図7】本発明によるコンタクト部の基本構造例例であ
る。
【図8】本発明によるコンタクト部の製造工程例であ
る。
【符号の説明】
1 IC 1a ICパッケージボデイ 1b 球状電極端子 2 割りピン方式コンタクトピン 3 突当て方式コンタクトピン 4 パッド方式コンタクト 5 セパレータ 6 配線基板 6a ランド 6b 基板 6c スルーホール 6d 配線 7 コンタクトピン 8 コンタクトピン破壊防止隔壁 9 コンタクト領域 10 有機材料 11 穴 12 ワイヤ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】配線基板上にICの球状電極端子と電気接
    続をえるためのコンタクトピンを配列し、前記球状電極
    端子の側面を前記コンタクトピンで押圧し、その弾性力
    により前記電極端子と電気接続を行うICソケットもし
    くはプローブ基板において、前記配線基板上に有機材料
    を積層およびパターン加工することにより形成してなる
    コンタクトピン破壊防止隔壁の間隙部に前記コンタクト
    ピンを形成することを特徴としたコンタクトの構造。
  2. 【請求項2】前記配線基板上に前記コンタクトピン破壊
    防止隔壁用有機材料を塗布もしくは貼付け後、前記有機
    材料に穴加工を行ない、その穴内に前記コンタクトピン
    用の金属をめっき処理により充填し、さらに、前記コン
    タクトピン破壊防止隔壁部以外の領域の有機材料を除去
    加工することを特徴とした請求項1記載のコンタクトの
    製造方法。
  3. 【請求項3】前記配線基板上にワイヤボンデイング方式
    にてコンタクトピンを形成後有機材料を塗布し、さら
    に、前記コンタクトピン破壊防止隔壁部以外の領域の有
    機材料を除去加工することを特徴とした請求項1記載の
    コンタクトの製造方法。
  4. 【請求項4】請求項2、請求項3記載のコンタクトピン
    破壊防止隔壁部以外の有機材料除去加工方法として、コ
    ンタクトピンには損傷を与えず有機材料だけを除去する
    条件でのレーザ加工を用いることを特徴とするコンタク
    トの製造方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004317162A (ja) * 2003-04-11 2004-11-11 Masaki Esashi プローブカード、プローブピン及びその製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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