JP2008058286A

JP2008058286A - 摺動型接触子

Info

Publication number: JP2008058286A
Application number: JP2006269432A
Authority: JP
Inventors: Shuichi Ikeda; 修一池田; Teruaki Toyono; 輝昭豊野
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-08-31
Filing date: 2006-08-31
Publication date: 2008-03-13

Abstract

【課題】半導体デバイスの狭ピッチに対応でき、接触子の寿命が長く、かつ、電気テストの確実性が向上した半導体デバイスの電気テスト用接触子およびソケットを提供すること。
【解決手段】結束部によりされた複数本の棒状金属線材の一対が直線状に配置され、それらの先端部同士が嵌合されていることを特徴とする半導体デバイスの電気テスト用接触子。および、半導体デバイスの配列に合わせて多数の穴を有するシートの各穴に、結束部により結束された複数本の棒状金属線材が固定されている部材の一対が対向して配置され、該棒状金属線材の先端部同士が嵌合されていることを特徴とする半導体デバイスの電気テスト用ソケット。
【選択図】図２

Description

この発明は、金属線材を複数本束ね、半導体などの電気テストに用いられる棒状の摺動型接触子に関する。

半導体の電気テストに使用される接触子は、ポゴピン、プレス技術で打ち抜いたコンタクトや異方性導電シートなどの方式があるが、いずれもバネ力を利用して導通を確保している。それぞれのバネ方式は、固有の荷重−変位曲線を有し、変位に応じたバネ力を形成し、繰り返しの電気テストに供される。従来の技術で特徴的なことは、いずれの方式もバネ機構を規定された狭いピッチの範囲内で設けている点である。

従来の接触子に関して最も基本的な問題は、０．５ｍｍピッチやそれ未満の狭いピッチの半導体デバイスに用いられる接触子は、更なる小型化が義務付けされる。更なる小型化の結果として、バネ部の機械的な強度を得るうえで必要かつ十分な大きさが取ることができず、繰り返しの荷重と変形によりバネ部が永久変形しやすくなり、接触子としての寿命が短命化する。現状の０．５ｍｍピッチでは、その寿命は１万回程度といわれる。

電気テストに使用される接触子は、良・不良品を確実かつ安定的に選別する基本的使命を帯びるが、小型化の結果としてバネ部が変形しやすくなり、電気テストの不確実性が増す弊害が大きい。
狭ピッチ化が進む中で、必要かつ十分な強度を持つバネ機構を、例えば次世代の０．４ｍｍピッチの制約の中で持たせることには限界がある。これは将来の半導体の多極化や狭ピッチ化への妨げとなっているのが現状である。

本発明は以上のような問題点をなくすためになされたものである。即ち、本発明の目的は、半導体デバイスの狭ピッチ化、例えば次世代の０．４ｍｍピッチにも対応でき、接触子の寿命が長く、かつ、電気テストの確実性が向上した半導体デバイスの電気テスト用接触子および該接触子を用いた半導体デバイスの電気テスト用ソケットを提供することである。

問題を解決するための手段

上記本発明の課題は次の二つの手段によって解決される。一つは、接触子部からバネ機構を開放すること。バネ機構は、狭ピッチの制約を受けない広い場所、例えば外周部に設ける。これにより必要かつ十分なバネ力の確保を可能とする。二つ目は、接触子は半導体デバイスとの接触を確実にし、加えて変位に対しては摺動する機構を設けることにより、変位量を吸収させる。摺動により変位を吸収することにより、応力はほとんど生じることがなく、よって接触子としての寿命を大幅に長期化できる。

即ち、本発明は下記の発明を提供する。
（１）結束部により結束された複数本の棒状金属線材の一対が直線状に配置され、それらの先端部同士が嵌合されていることを特徴とする半導体デバイスの電気用接触子。
（２）多数の穴を有するシートの各穴に、結束部により結束された複数本の棒状金属線材が固定されていることを特徴とする半導体デバイスの電気テスト用部材。
（３）多数の穴を有するシートの各穴に、結束部により結束された複数本の棒状金属線材が固定されている部材の一対が対向して配置され、該棒状金属線材の先端部同士が嵌合されていることを特徴とする半導体デバイスの電気テスト用ソケット。

発明の効果

（イ）複数本の棒状の金属線材を、例えば弾性を持つシートに固定し、２枚を重ね合わせて摺動させる使い方をすることにより、繰り返しの使用による永久変形の危機を回避できる。電気テストの信頼性が向上する。
（ロ）バネ力は、例えば弾性を持つシート全面の広い面積で対応することにより、確実な電気テストが長期に亘り保障される。バネ力を狭ピッチの中で形成する機構でないので、例えばコイルバネなどでバネ力を補強したり微調整することが可能になり、従来の技術に比べて数百ピンなど多極化や狭ピッチ化に極めて有利な接触子である。

本発明の接触子を構成する金属線材の縦弾性係数は７０００Ｋｇｆ／ｍｍ^２以上であることが好ましい。７０００Ｋｇｆ／ｍｍ^２未満では弾性域が狭すぎるため、金属線材が永久変形、即ちへたりを起こしたり、早期に折損したりして接触不良を起こす場合がある。大きければ大きい程よく、上限は特にない。

本発明において棒状とは、コイルの如く螺旋状に巻いていないという意味であり、直線状のみでなく、一部が湾曲していてもよい。
金属線材としては、縦弾性係数が７０００Ｋｇｆ／ｍｍ^２以上の弾性体であれば、どのような材質でも良い。例えば、ステンレス鋼線、硬鋼線、ばね鋼、燐青銅、ベリリウム銅等が使用できる。表面は導電性が良い金、ニッケル・パラジウム、ボロン等でメッキされていてもよい。

本発明の接触子は、例えば３〜１０本の棒状線材、好ましくは５〜７本を束ねて用いることが好ましい。複数本の金属線材の一部を例えば圧着や溶着により一体化した結束部を設けておくことが取り扱い易さの点で好ましい。なお結束部は、嵌合されている先端部（嵌合部）以外に設けられる。
線材の直径に関しては、３〜１０本の複数本を束ねた場合でも太さが半田ボールの配列ピッチ以下であるために、０．１０ｍｍ以下が好ましい。更に好ましくは０．０６ｍｍ以下である。また細すぎると機械的強度が弱まるために０．０２ｍｍ以上が好ましい。更に好ましくは０．０４ｍｍ以上である。
線材の長さは、太さにもよるが１．４ｍｍ以下が好ましい。長すぎると接触子の小型化の妨げになるので好ましくない。また短すぎると、取り扱いが不便なので０．８ｍｍ以上が好ましい。

以下に図面を用いて本発明を更に詳細に説明する。
図１は、複数の棒状の金属線材を用いた本発明の接触子を構成する一束の一例である。嵌合している先端部の逆側か中央部で結束されている。先端部の逆側は半導体パッケージの半田ボールやリードに接触する役割を果たし、パッケージのタイプにより変化する。金属線材はリールに巻かれたときの巻き癖があり、束ねたときの先端部は、弓状にばらけた箒状になる。
図２は、図１の先端部同士を２組重ね合わせ直線状に配置した本発明の接触子の一例である。先端部は弓状にばらけた箒状であるので、線材間に隙間が存在しており、互いの先端部同士はこの隙間に入り合い、互いの先端部は接触し合っている。ちょうど歯ブラシを二本突合せる感じで、先端部は衝突することなしに、互いの隙間に入り合い、かつ接触が確実化される。本発明の摺動型接触子は図２のように直線状に配置し互いの先端部を重ね合わせて使用される。ストローク方向に対しては、それぞれの束は嵌合された先端部で摺動する仕組みであり、変位に対しては一切応力がかからず、永久変形の恐れがない。
嵌合部の長さは０．１ｍｍ〜０．２ｍｍが好ましい。０．１ｍｍ未満では接触が不安定になり、結果として接触抵抗値が増す恐れがある。０．２ｍｍを超えると先端部が変形しやすくなるなどの弊害が生じるので０．１ｍｍ〜０．２ｍｍが好ましい。

図３は本発明の電気テスト用ソケット部材であり、シート５にテストする半導体デバイスのピッチに合わせた穴６を設け、その部分に図１の金属線材の束が固定されている。先端部２と結束部３は共にシートの両端面からは０．１ｍｍ以上突き出ている。これを先端部同士が重なり合うように、図４に示したように２枚重ね合わせて使用する。ストローク方向に、シートがバネ力を形成し、接触子は変形することなしに摺動する仕組みである。シートの材質は、例えばシリコンゴムのような弾性を有する絶縁材料を用いることができる。

またシートの厚さは０．５〜３．０ｍｍである。金属線材の束を確実に固定するためには、最低０．５ｍｍが必要であり、３．０ｍｍを超えるとソケットを小型化する上で弊害が大きい。従ってシートの厚みは、０．５〜１．０ｍｍがより好ましい。
金属線材の長さは、シートの厚みに応じて、両端面から０．１〜０．２ｍｍ突き出るように設定される。

穴の形状は図１の金属線材が収納できればどのような形でもよいが、例えば円形が好ましい。金属線材の固定は金属線材の結束部で行われることが好ましい。
図３および図４は金属線材が嵌合部と逆側の先端部で結束されている例である。固定は金型を用いた成型技術、加工技術また接着剤による固着など一般的な手段で行う。

変位に対しては、接触子は先端部同士が摺動し、バネ力はシートが受け持つ。シート全体の広い面積で荷重と変位を吸収できる利点があり、長期の繰り返し荷重による変形に耐える特徴があり、確実かつ安定的な電気テストの接触子といえる。

シート５は、シートの持つ弾性を利用しバネ力を形成している。従来の技術では０．５ｍｍやそれ未満の狭ピッチでは、局部的な集中荷重の結果として、弾性を失い、バネ力が減退する難点があった。
シートに関して、本発明による利点は二つに要約される。一つは、シート全体の広い面積で受け持つことにより、バネ力が強化される点。二つ目は、シートの外周部に例えばコイルバネを追加し、シートによるバネ力を補強し微調整することも可能となる。
従来の技術による現状の接触子の寿命は約１万回だが、本発明の摺動型接触子の寿命は１０万回に長期化できる。

次に本発明の実施の形態を述べるが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。
図３の断面図に示すように、弾性を有するシートにテストする半導体デバイスのピッチに合わせて穴を設け、この穴に５〜７本の棒状の金属線材を固定する。固定方法は成型技術や加工技術など一般的な手段で行う。先端部と結束部はシートの端面からは０．１〜０．３ｍｍの長さで突き出るようにする。

これを２枚用意し図４に示したように互いの先端部同士を重ね合わせ、これを一組として使用される。複数本の金属線材の先端部はシート端面から箒状に０．１〜０．３ｍｍの長さで突き出して嵌合部４を形成する。複数本の金属線材の先端部が互いに入り合い、接触が確実化される。線材の本数は、３本未満だと互いの接触が不安定になる。５本以上が好ましい。ストローク方向には、複数本の金属線材の先端部が互いに摺り合わさるように上下動する摺動部となる。

バネ力は弾性を有するシートが受け持つ。また適宜、外周部にコイルバネなどを配置し、バネ力を微調整することも可能である。

先端部の逆側の結束部は、シートの両端面から０．１〜０．２ｍｍ突き出しており、それぞれ半導体デバイスの電極部と基板に接触する。これらは、デバイスや基板の種類や接続の形態で変化する。

図５はピッチ配列ごとに摺動型接触子を組み立てた本発明の電気テスト用ソケットの全体図の一例である。バネ機構を弾性を有するシート５に受け持たせることにより、接触子の寿命が長命化される。すなわち確実で安定した電気テスト用のソケットを提供する目的が達せられる。

この例は、従来のポゴピンやプレス技術で作られたコンタクト、また異方性導電シートなどと置き換えられる使い方をする。バネ部を弾性を有するシートに受け持たせた結果、従来の技術よりも半導体の狭ピッチ化や小型化、また高速化への対応が優位である。

本発明の半導体デバイスの電気テスト用接触子およびソケットは、半導体デバイスの狭ピッチ化に対応でき、接触子の寿命が長く、かつ、電気テストの確実性に優れているので、産業上の利用価値は極めて高い。

本発明の摺動型接触子を構成する、複数の棒状金属線材を束ねた部材の一例を示す平面図である。本発明の摺動型接触子の一例を示す平面図である。図１の部材をシートの穴に固定した本発明の電気テスト用部材の一例の断面図である。図３の部材を二枚対向させて重ね合わせた本発明の電気テスト用ソケットの断面図である。本発明の電気テスト用ソケットの斜視図である。

符号の説明

１は棒状の金属線材
２は先端部
３は結束部
４は先端部同士を嵌め合わせたときの嵌合部
５はシート
６はシートに設けた穴

Claims

結束部により結束された複数本の棒状金属線材の一対が直線状に配置され、それらの先端部同士が嵌合されていることを特徴とする半導体デバイスの電気テスト用摺動型接触子
多数の穴を有するシートの各穴に、結束部により結束された複数本の棒状金属線材が固定されていることを特徴とする半導体デバイスの電気テスト用部材
多数の穴を有するシートの各穴に、結束部により結束された複数本の棒状金属線材が固定されている部材の一対が対向して配置され、該棒状金属線材の先端部同士が嵌合されていることを特徴とする半導体デバイスの電気テスト用ソケット