JP2008157904A

JP2008157904A - 電気テスト用接触子

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Publication number: JP2008157904A
Application number: JP2006357422A
Authority: JP
Inventors: Shuichi Ikeda; 修一池田; Teruaki Toyono; 輝昭豊野
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-12-25
Filing date: 2006-12-25
Publication date: 2008-07-10

Abstract

【課題】半導体のＢＧＡやＣＳＰパッケージなどの半田ボールで起きている寸法のバラツキに対応して、電気的接触が良好な、且つ、半田ボールに接触痕やダメージを与えることの少ない半導体装置の電気テスト用接触子を提供すること。
【解決手段】弾性を有する棒状金属線材の複数本を結束した棒状コンタクト、および該棒状コンタクトからなる、または該棒状コンタクトとコイルばねとが棒状コンタクトの結束部で固定され、電気的に一体化されている接触子。
【選択図】図１

Description

本発明は半導体装置の電気テスト用接触子に関し、特に、金属の線材自体のもつ弾性を利用した、棒状金属線材の複数本を一体化した棒状コンタクトを用いた半導体装置などの電気テスト用接触子およびその製造方法に関する。

ＢＧＡやＣＳＰ等の半導体装置（以下、パッケージということがある）の外部電極には、直径が０．４ｍｍ前後で高さが約０．２ｍｍの半田ボールが１．２５〜０．５ｍｍの間隔（ピッチ）で格子状に数百個から千個を超えて配置されている。ＣＳＰは、０．５ｍｍのピッチが量産段階に移行し、０．４ｍｍやそれ未満のピッチも開発段階から量産段階に移行しようとする状況である。
ＣＳＰなどのパッケージには厚みのばらつきやソリがあり、また半田ボールの形状や大きさ・位置等も均一でないので、当該パッケージにはＸＹＺ軸の３軸方向の全てに約０．１ｍｍ程度の寸法公差が許容されている。ここでは、ＸＹ軸はパッケージのピッチ方向であり、Ｚ軸は半田ボールの高さ方向とする。

半導体装置の電気テストでは、テストすべきパッケージの外部電極とテスト装置の検査用回路基板との間の電気接続を行うのための接触子として、ポゴピン方式の接触子が従来から使用されている。

図７を参照して従来のポゴピンを説明する。図７は従来技術のポゴピンを示す平面図であり、（ａ）は全体図を示し、（ｂ）は針状の先端部を示す。ポゴピン４０は通常はコイルばね４１、バレル４２、プランジャ４３から構成される。円筒形のバレル内に、コイルばねが伸縮可能に、プランジャが摺動可能に組み立てられている。ばね力はコイルばねがストローク方向に弾性変形することにより形成される。プランジャの先端部には１〜７針の針先を持つクラウン（王冠）４４が設けられ、球面などの形状に対応しようとする工夫があるが、１針ごとには独立して動けないために位置ズレへの対応能力に弱い。

半田ボール表面には絶縁性の酸化皮膜が自然形成されるので、半田ボールとポゴピンとの間で良好な電気的接触を得るためには、この酸化皮膜を除去する必要がある。この酸化皮膜を除去するために、ポゴピンは上述した針先を持つクラウンに加えて、比較的高い荷重（２０〜３０ｇｆ）で使用されている。しかしながら、荷重が高いほど半田ボールからポゴピンの針先への半田の転写量も増し、針先に絶縁性の酸化皮膜が堆積することにより、接触抵抗が増し、良好な電気的接続が維持できなくなる。

ポゴピンは、高い荷重をかける事により高い接触圧を得る、高荷重・高接触圧型の接触子と言える。本明細書において、荷重とは半田ボールに加わる接触力であり、接圧または接触圧とは単位面積あたりの接触圧力の意味で使う。ポゴピンは高い荷重を得るために、比較的弱いばねを使用して０．６〜０．７ｍｍの比較的長いストロークで使用される。０．５ｍｍ以下だと必要とする荷重が形成できない。なお短ストロークのコイルばねはばね定数が高いため、ストロークを厳密に管理しなければならない難しさがある。高い荷重で使用される結果として、半田ボールに致命的な変形を与える確率が高い。またコイルばね、バレルやプランジャなどを利用しているために操作力が大きすぎる傾向があり、ばね曲線（図４参照）からして荷重のばらつきが大きい。前述のように複数の部品によって構成されているので電気的に大容量であり、また複数の電気的接点を有するため、信号伝達時に電気的特性が低下する傾向がある。

従来の接触子に関して最も基本的な問題は、接触すべき被検査体が平面ではなく球面体の複雑な形状であり、寸法のバラツキが配置された数百個のボールにわたってＸＹＺ軸の３次元面で起きていることによる。接触子は、Ｚ軸方向においてパッケージの厚みのバラツキや反り量０．１ｍｍに半田ボールの高さ０．２ｍｍを加えた計０．３ｍｍのバラツキを吸収する必要がある。
従来の接触子はこの３次元面への位置合わせ能力が低く、位置ズレを起こし易いことに加えて、半田ボールに加えられる荷重が２０〜３０ｇｆと高いことによる結果として、半田ボールに接触痕や致命的な変形を与える確率が高い。これは半導体の歩留りを低下させており、また近い将来の半導体装置の多極化や０．４ｍｍや０．３ｍｍの狭ピッチ化への妨げとなっているのが現状である。

この発明が解決しようとする課題は三つに要約される。一つは、半田ボールの３次元面で起きている寸法のバラツキに対して、接触子に３次元面で位置合わせ能力を持たせ、Ｚ軸で０．１ｍｍの寸法公差に半田ボールの高さを加えた０．３ｍｍのバラツキを吸収する「セルフ・アラインメント」機能を有する接触子を提供することである。二つ目は、半田ボールを傷つけたり変形させることのない低い荷重で高い接触圧を得る「低荷重・高接圧」の接触子を提供することである。三つ目は、「双曲線のばね曲線」をもつ接触子を提供することである。
良好な電気テストの結果を再現性よく得るためには、一つ目の位置合わせ能力が必須の要件である。さらに接触不良や接触痕などを回避し、半田ボール表面の酸化皮膜を突き破り良好な接触を確実化するために「低荷重・高接圧」と「双曲線のばね曲線」も欠かしえない要件である。
要するに、本発明の課題は、Ｚ軸方向で０．３ｍｍの寸法公差を吸収し確実な接触を得ることに加えて、半田ボールに接触痕をつくる過大な荷重の発生を避けることができる接触子を提供することである。双曲線のばね曲線をもつ接触子の利点は、荷重をほぼ一定に保ちながら寸法公差を吸収できる点にある。これらの課題を解決することにより、半田ボールに接触痕やダメージを与える確率を大幅に低減でき、電気的導通が確実になり、よって半導体の多極化や狭ピッチ化を前進させることが可能となる。

本発明者は、弾性に優れた棒状金属線材を利用することにより、上述した課題が解決されることを見出し、本発明を完成したものである。
即ち、本発明は以下の発明を提供する。
（１）弾性を有する棒状金属線材の複数本を結束した棒状コンタクト。
（２）棒状金属線材のばね曲線が少なくとも０．０５〜０．５ｍｍの変位量の範囲で双曲線を示す上記１項に記載の棒状コンタクト。
（３）上記１項または２項に記載の棒状コンタクトからなる半導体装置の電気テスト用接触子。
（４）上記１または２項に記載の棒状コンタクトとコイルばねとが棒状コンタクトの結束部で固定され、電気的に一体化されている半導体装置の電気的テスト用接触子。
（５）クラウン部が上記１または２項に記載の棒状コンタクトからなるポゴピン。
（６）上記３〜５項のいずれか一項に記載の電気テスト用接触子またはポゴピンを備えてなるソケット。
（７）棒状金属線材の供給ラインとＵ字状圧着部を一定の間隔で有する帯状金属板の供給ラインが交叉しており、棒状金属線材の供給ラインが、複数の金属線材ボビン、該ボビンからの複数の金属線材を収束するラッパ管、収束された金属線材を掴み棒状金属線材の供給ラインに沿って往復動可能なクランプおよび収束された金属線材を切断する切断刃をこの順序で備え、該帯状金属板の供給ラインの一端に帯状金属板リールおよび他端に帯状金属板巻取装置を備えている上記１項に記載の棒状コンタクトの組立機。

（イ）複数本の金属線材で構成する棒状コンタクトはＸＹＺ軸の３次元面で「セルフ・アラインメント」の機能がＺ軸方向で０．３ｍｍの公差を吸収できるように改善されることにより、位置合わせの性能が従来の技術に比べて格段に改善される効果がある。
（ロ）上記棒状コンタクトのばね曲線は双曲線であり、半田ボールに加える接触力を１〜２ｇｆ単位で調節し、再現することが可能である。半田ボールの形状や硬度に個別に対応することが可能であり、過度な接触力で半田ボールに接触痕を与えることなしに、高い接触圧で良好な電気的導通を確保できる。これにより、従来技術の課題である半田ボールへの接触痕やダメージが発生する確率を飛躍的に改善できる。
（ハ）直径０．０６ｍｍ前後の金属線材の先端を更にマイナス・ドライバ状に切断することにより、単位面積あたりの接触圧を高めることができる。これにより１ピン当りの荷重を従来技術の半分近くに低減できるため、従来の技術に比べて数百ピンなど多極化に極めて有利な接触子である。
（ニ）従来のポゴピンがコイルばね、バレルやプランジャなどを使う複雑な構造であるのに比べて、本発明の棒状コンタクトからなる接触子は靭性や機械的強度に優れた棒状の金属線材を利用した単純な構成である。従って長さや外径ともに従来の技術より０．４ｍｍや０．３ｍｍピッチへの狭ピッチ化や小型化するのに有利である。
（ホ）本発明の棒状コンタクトを利用した接触子は位置合わせの性能を確実化することとともに、電気的線路長から見ても複雑な経路を排除した簡潔な構造とした結果として、低インダクタンスの接触子である。従来の技術に比べて電気的特性に優れ、高速化や高周波数対応の半導体のテストへの応用が有利である。
（ヘ）棒状コンタクトとコイルばねを電気的に一体化させた接触子は、従来のポゴピンからバレルとプランジャを取り除いたことに相当し、更なる原価の低減と小型化が可能である。
（ト）ポゴピンのクラウン部を棒状コンタクトに置き換えることにより、ポゴピンの製造原価の低減が可能である。
（チ）なお、本発明は半田ボールに限らず、その他の半導体のパッケージ形態やリード形状に対しても、従来の技術に比べて「セルフ・アラインメント」、「低荷重・高接圧」また「双曲線のばね曲線」などの点で優位な適用効果がある。

発明の実施するための最良の形態

本発明は半導体装置の電気的テスト用接触子として、弾性を有する棒状金属線材の複数本を結束した棒状コンタクトを利用するものである。
このような棒状コンタクトをそのまま接触子として用いてもよいし、棒状コンタクトを取り囲むようにコイルばねを設けて棒状コンタクトの結束部に固定して、電気的に一体化して接触子としてもよい（図９参照）。また、従来のポゴピンのクラウン部として、この棒状コンタクトを用いてもよい（図８参照）。
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、弾性に優れた棒状金属線材であれば、どのような材質でも良い。例えば、ステンレス鋼線、タングステン鋼線、硬鋼線、ばね鋼、燐青銅、また１５０℃の高温には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。

本発明の棒状コンタクトは、半田ボールの球面との位置合わせを考慮すると複数本、例えば２〜５本、好ましくは３〜４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熔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、半田ボールと接触する先端部と逆側に設けておくことが好ましい。また、結束部は複数箇所に設けてもよい。
線材の直径に関しては、２〜３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０．０８ｍｍ以下である。また細すぎると機械的強度が弱まるために０．０４ｍｍ以上が好ましい。更に好ましくは０．０５ｍｍ以上である。
線材の長さは、太さにもよるが１０ｍｍ以下が好ましい。更に好ましくは６ｍｍ以下である。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、剛性が強すぎてばねとして利用できないので０．５ｍｍ以上が好ましい。更に好ましくは１ｍｍ以上である。

半田ボールと接触する先端部の形状は、線材の直径が上述の如く細く鋭利なので通常の円形のままでも良いが、マイナス・ドライバ状かナイフの刃状に切断することが、半田ボール表面にある酸化皮膜を貫通しやすいので好ましい。なお、半田ボールが柔らかい状況下では、切断角度が鋭利すぎることは、ボールへ貫入しすぎて傷痕が大きくなり過ぎるので好ましくない。先端部の角度は、半田ボールの硬さに合わせて設定される。

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棒状コンタクト１０の一例であり、（ａ）は半田ボールと接触する前を示し、（ｂ）は半田ボールに接触した状態を示す。複数本の金属線材１１の一部が一体化されており、結束部１３を構成している。
本発明は金属線材自身の持つ弾性を利用するものであり、図１（ｂ）に示すように複数本の金属線材の夫々の先端部１２が半田ボール２０の形状に自在に倣いながら接触したあと、線材自体の弾性により線材一本毎が独立して撓みながら、双曲線のばね曲線（図４参照）で均一なばね力を半田ボールに与え続ける。
結束部１３の先から先端部までの長さがばね力を生み出すばね有効長となるために、一体化する場所は棒状コンタクト先端部の反対側の端が好ましい。また結束部は複数本を一体化する役割に加えて、ソケットへの固定、基板やケーブルへの接続の役割を帯びる。基板やケーブルへの接続に適合する構造や形状とする（図６参照）。
線材の表面には、導電性や耐磨耗性に優れたメッキが施されている。

図４は金属線材の変位量による荷重の変化を測定した実験結果のグラフである。この図を用いて、金属線材の荷重−変位のばね曲線と測定法などを説明する。
本発明のばね力は、半田ボールの高さである０．２ｍｍ程度の変位範囲で棒状線材が撓むことにより形成される。荷重−変位の関係を示すばね曲線は、線材の直径と長さ等の組み合わせを変えて測定した結果、いずれもＺ軸の変位量が０．２ｍｍを超える地点から０．７ｍｍに到る広い範囲で、荷重はほぼ一定値の双曲線を示した。
同時に測定したポゴピンの場合は、変位量に比例して荷重がリニアに増加する値を示した。リニアに増加することは変位の小さな変化によって荷重のばらつき幅が大きいことを意味する。荷重が小さい場合は、接触不良や高い接触抵抗値となり、逆に荷重が大きい場合は、半田ボールを傷つける危険性が増す。

実験結果の最大の要点は、材料力学などの理論式で裏づけされているように、金属線材は変位量に応じて、荷重はばね曲線として理想的な双曲線を描くことと、その結果として各試料は使用範囲で荷重のばらつきが１〜２ｇ以内に安定していることが明確に再現され、確認できたことである。従って、図４は、測定結果の精確さは二義的であり、明確な双曲線の再現性を説明するものである。

測定方法は、試料として直径が０．０９３ｍｍ、０．０８５ｍｍと０．０４８ｍｍのステンレス鋼の線材、燐青銅の線材として直径０．０９４ｍｍを使用し、線材のばね部としての有効長を５ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍとして、荷重と変位量を測定した。
測定器は、市販品の（株）今田社製の荷重計を利用した。試料ごとにばね部の長さを測長して万力で垂直に固定し、先端部の真上から垂直方向に、変位を加えて荷重を読み取った。測定器は、試料の先端部を押す部分、ネジ機構の目盛を持つつまみを左右に回すことで上下の変位量を変える部分、それと液晶表示で荷重が１０分の１ｇ単位でデジタル表示される部分などがあり、実験には十分な機能をもつ。
測定は、１）一本の金属線材の下端部を万力で固定し、２）測定器のつまみの部分を回すことにより、３）線材の先端部を押す部分を徐々に下げ、４）荷重が０ｇから０．１ｇに変わる前後を変位０とし、５）０．０５ｍｍきざみで０．７ｍｍの変位までを測定した。
尚、ピークの荷重は、各長さの約３割を変位させたあたりである。
棒状線材の使用範囲は、通常は０．１ｍｍのＩＣの寸法公差と半田ボールの高さ０．２ｍｍを吸収するのに必要な０．３ｍｍ前後の変位であり、使用範囲で安定したばねといえる。薄いパッケージで０．４ｍｍの反りに対応する要求もあるが、これも特別なケースとして対応が可能である。

棒状線材のばね特性や機械的諸性質は、材料力学の梁や柱の圧縮や曲がりの基礎式に立脚している。詳細を繰り返すことは避けて、要点のみ列挙する。長さと太さの比率である細長比が大きく細長い弾性に優れた線材は、ばね特性が固有の双曲線を示し、撓みが正弦波を示す。荷重は、線材自体のヤング率で決まり、また太さの４乗に比例し、長さの２乗に反比例する。固定端や回転端、また可動端などの支持方法により、ばね定数が決まる。
線材の材質を固定した場合、実験結果が示すように、長さと太さの組み合せを変えることにより、１〜２ｇｆ単位の精度で双曲線のばね曲線を作ることが可能である。
棒状線材は、双曲線のばね曲線を描くことにより、ＸＹ軸方向で０．１ｍｍ、またＺ軸方向で０．３ｍｍの寸法公差を吸収する特徴を持ち、パッケージに配置された全ての半田ボールに対して、ほぼ一定の荷重で、半田ボールの表面を傷つけたり変形させる過度な荷重を与えることなく、安定した高い接触圧をボールに与え続ける。

棒状コンタクト先端部は、一体化した金属線材の長さをそろえて、例えば図３に示すようにマイナス・ドライバ状に切断されていることが好ましい。先端部には半田ボールの半田が転写され、転写された半田が酸化皮膜を形成し堆積しやすいことが知られている。本発明においては、先端の角度は線材の直径に比べて更に先端部の接触面積を小さくすることにより接触圧を高めることと，半田の酸化皮膜を先端部に堆積させないワイピング効果がある。金属線材は結束部においては固定端であるが、先端部と半田ボールとの接点では回転端として働く。先端部は半田ボールと接する位置や球面の曲率に応じて、接点を支点として回転運動を行う。本発明によるワイピングは、低荷重において先端部の回転運動を伴う高い接触圧によるものである。
先端部は線材の直径と本数の組み合せを選ぶことにより、半田ボールの直径に相当する面積をカバーする。複数本の棒状コンタクト先端部は、半田ボールの形状や位置に倣い、ボール表面の酸化皮膜を貫通し、導通を果たす。半田ボールを地球に例えれば、先端部が接触を目指す場所は南半球の南極付近である。ソケットのモールドの仕切り壁を用いて、先端部をこの領域にガイドすることで、確実に先端部を半田ボールの中央部ないしは南極付近に接触させることができる。

図２は、一部が湾曲した棒状金属線材の一例である。金属線材は、通常はリールやボビンに巻かれており、僅かな湾曲がありえる。湾曲の形状は、多少の捩りが入った螺旋状、またＳ字状や不定形な曲がりが考えられる。僅かな湾曲を寸法的に説明すると、結束部を除くばねの有効長に対して、片側での湾曲の量が０．２ｍｍ以内とする。従って、棒状金属線材は、その一部に両側で０．４ｍｍ以内の湾曲を含む直線状とする。この僅かな湾曲の範囲であれば、荷重−変位のばね曲線が、棒状金属線材の特徴である双曲線を再現できる。

本発明による棒状線材のばねは、双曲線のばね曲線、セルフ・アラインメント、低荷重・高接圧などの特徴を併せ持つことにより、その相乗効果として１〜２ｇｆ単位の荷重管理が可能である。線材の太さや長さを微調整することで、半田ボールの硬さ・柔らかさに合わせた荷重の対応が可能である。
その他の特徴を以下にまとめるが、これらは、実施の形態の時に生かされる特徴である。
棒状線材は、柔構造のばねの特徴をもつ。従来のポゴピンやプレスによるコンタクトは、ばね部がソケットのモールドの壁に触れたら機能停止が起き得る剛構造であるが、棒状線材は壁に触れてもばねの機能障害は起きない柔構造である。線材が、しなやかに吸収し、ばね曲線に不連続点は現れない。
今一つの特徴は、柔構造の特徴を活かし、線材の撓みの方向を一定方向に矯正や誘導ができることである。線材の撓みは、通常は三次の正弦波で描かれ、３６０°方向に膨らむが、結束部の一部を一定方向に傾けたり、モールドの壁の一部を突起させて線材を一定方向に誘導したり、これらを組み合わせることも可能である。これらの手法は、プリロードと総称されるが、線材自体が柔構造のばねであることにより、プリロードの選択肢が多いことが特徴として含まれる。

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。

（第１の実施形態）
図１および図３を参照して本発明の第１の実施形態を説明する。図１は本発明に係わる棒状コンタクトの平面図であり、（ａ）は半田ボールと接触する前の状態を示し、（ｂ）は半田ボールに接触した状態を示す。図３は本発明の棒状コンタクト先端切断部の斜視図を示す。
図１（ａ）において、金属線材１１の一端が一体化されて、結束部１３となっている。結束部は複数本の金属線材を一体化する役割に加えて、ソケットへの固定や、基板またはケーブルへの接続などの役割を帯びる。ソケットへの固定、基板あるいはケーブルへの接続に対応する構造や形状とする。詳しくは図６で後述する。図１（ｂ）に示すように棒状コンタクトの先端部１２が半田ボール２０に接触したあと、線材自体の弾性により線材一本毎が独立して撓みながら、均一な接触力を半田ボールに与え続ける。
金属線材は、全長６ｍｍ、直径０．０８ｍｍのベリリウム銅線で、ヤング率が２１ｘ１０^１０Ｐａ（Ｎ・ｍ^−２）である。金属線材４本が束ねられ、一端が長さ１ｍｍにわたって圧着（図６参照）され結束部を構成している。ばね有効長は５ｍｍである。結束部は安価な黄銅材でよい。金属線材は、結束部を含めて全面が金メッキされている。

また、線材の先端部は、図３に示したようにナイフの刃状に切断されており、高い接触圧とワイピング効果により半田ボールの表面にある酸化皮膜を突き破り、半田ボールと確実な電気的導通を果たす。その際、荷重は低く設定されているので、線材の先端部が半田ボールの内部に深く食い込んだり、大きく変形させることはない。従って電気的な特性を安定させるとともに接触痕を更に小さくすることができる特徴がある。

この実施例は、従来のポゴピンと置き換えられる使い方をする。４本の棒状コンタクト先端部は、パッケージのソリや半田ボールの位置や形状、大きさ、高さなどがＸＹＺ軸の３次元面でもつ製造上の約０．３ｍｍの寸法公差を吸収してボールの南極付近に接触し、かつ必要な接触圧を与える「セルフ・アラインメント」、「低荷重・高接圧」および「双曲線のばね曲線」の特徴をもつ。
セルフ・アラインメントとは、複数本の線材の先端部が自在に弾性変形することによりボールの形状に倣う位置合わせ能力であり、かつパッケージのソリなどの寸法公差を吸収して数百個のボール全てに、ほぼ均一な荷重で接触を満たす能力である。変位量が大きい箇所では、線材自体がより大きく撓むことにより、ボールに過度な荷重を与えることなく接触する。ちなみに、従来のポゴピンの場合では、変位量に比例して荷重は増加するために、０．３ｍｍの寸法のバラツキにより荷重と接触圧はバラつき、全てのボールに対して均一な接触は不可能である。
棒状線材は、半田ボールの高さや接触する位置のバラツキを吸収し、従来技術に比べて高い確率で先端部をボール表面に位置合わせさせることが可能になる。

図５および図６を参照して本発明の第１の実施形態の製造方法を説明する。図５は本発明の第１の実施形態の製造方法に関する概念図である。第１の実施例は、予めプレスで加工されたＵ字状の圧着部１４を持つ帯状の金属板３０（以下キャリアという）の該圧着部に、複数本の金属線材１１を測長した後セットし、圧着することで結束部とし、その後所定の長さに切断することによりつくられる。

図５は、これを連続的に行う組立機５０の概念図であり、組立機は少なくとも以下の各装置を有する。即ち、複数本の金属線材のボビン３４と、Ｕ字状の圧着部１４をもつキャリアのリール３５から金属線材とキャリアを連続的に供給可能とするそれぞれの供給装置（図示せず）、複数の金属線材を収束するラッパ管３１、収束された金属線材を掴みラッパ管出口とキャリアのＵ字状圧着部との間で往復動可能なクランプ３２、圧着によって金属線材を結束した後、所定の長さで金属線材を切断する切断刃３３、及び結束された金属線材を圧着部に保持しているキャリアを巻き取る巻取装置３７である。
これらの装置を備えた組立機は以下の工程で操作される。組立機に複数本の金属線材のボビン３４と、Ｕ字状の圧着部をもつキャリアのリール３５をセットし、金属線材とキャリアを連続的に供給可能とし、金属線材のリールから複数本の金属線材の先端部を引き出し、ラッパ管で線材の先端部を収束し、その出口に配したクランプで線材の先端部を掴み、先端部をクランプしたままでキャリアのＵ字状圧着部まで引き出し、複数本の金属線材をＵ字状圧着部で圧着して結束し、切断刃により所定の長さに切断する工程。圧着部から切断面までの長さがばねの有効長になるので、切断刃の位置を所定の長さに設定する。切断するときにはラッパ管の出口に戻したクランプで線材をクランプしながら切断することにより、連続的な操作が可能となる。キャリアはリール状に巻き取られ、のちに圧着部に圧着されている金属線材の表面に金メッキが施される。
本実施例によれば、製造に使用される部材は金属線材と安価な黄銅材をプレス加工したキャリアの二点であり、従来技術によるポゴピンに比べて安価に製造できる利点がある。

図６を参照して結束部に係わる構造や形状の形態を説明する。結束部は複数本の金属線材を一体化する役割に加えて、ソケットへの固定や、基板またはケーブルへの接続などの役割を帯びる。図６はソケットに組み立てて使用されるケースの一例であり、（ａ）はＵ字状の圧着部をもつキャリアを示し、（ｂ）は金属線材の先端部をＵ字状の圧着部に引き出した状態を示し、（ｃ）は圧着部を圧着し、金属線材を結束した状態を示し、（ｄ）は金属線材を切断した状態を示す。
ソケットに組み立てて使用される場合には、棒状コンタクト１０は金属線材１１、Ｕ字状圧着部１４、ソケット固定部１５および半田付け用リード１６から構成される。６図（ａ）に示すように、Ｕ字圧着部、ソケット固定部および半田付け用リードを有するキャリア３０をプレス加工で用意し、（ｃ）に示すように複数本の金属線材をＵ字状圧着部に圧着し結束し、（ｄ）に示すように切断することにより、棒状コンタクト１０はソケットに組み立てて使用することが可能となる。
また棒状コンタクトがケーブルへ接続して使用される場合には、Ｕ字状圧着部に加えてケーブル接続可能な部位（図略）を有するキャリアを用意し、Ｕ字状圧着部に金属線材を圧着し結束することにより、ケーブルへの接続が可能になる。

（第２の実施形態）
図８を参照して第２の実施形態を説明する。（ａ）は従来のポゴピンを示し、（ｂ）は本発明の第２の実施形態を示す。本実施形態は従来のポゴピンのクラウン部４４を、結束された棒状コンタクト１０で置き換えるものである。棒状コンタクトの結束部１３をポゴピン４０のプランジャ４３に固定することにより作ることが出来る。従来のポゴピンのクラウン部は使用の用途に応じて様々な針の形状や本数、また長さが使い分けられているが、本発明の棒状コンタクトは、これらの様々な用途、形状や外形寸法に対応が可能であり、従ってより安価に、上述した棒状線材の特長的利点を加えて置き換えが可能である。

置き換えにあたっては、線材の線径を太くして剛性を強めることも可能であるが、棒状コンタクトが元々有するばね力や特長的利点を生かすことが好ましい。剛性を強めると球面などの複雑な形状に自在に倣えなくなるし、被検査物の表面を傷つける危険性が高まる。

（第３の実施形態）
図９を参照して第３の実施形態を説明する。（ａ）はコイルばねと本発明の棒状コンタクトとを電気的に一体化させた断面図を示し、（ｂ）は棒状コンタクトが半田ボールと検査用回路基板に係合した状態を示す断面図を示す。
金属線材１１を取り囲むようにコイルばね４１を設けて電気的に一体化した複合ばねである。コイルばねの縮径部４５で棒状コンタクトを構成する金属線材が固定されており、そこが棒状コンタクトの結束部となっている。固定方法は、圧着、熔着、導電性接着剤などが使用できる。
コイルばねと棒状コンタクトを一体化する方法としては、用途に応じて各種の変化や組合わせ（図１０参照）があり得る。棒状コンタクトをコイルばねに固定する位置は、コイルばねの両端の縮径部で固定することに限らず、どちらか一つの縮径部で固定する用途もあり得るし、またコイルばねの中央部で固定する用途もあり得る。
コイルバネと棒状コンタクトを一体化した複合ばねは、電気的特性において利点が大きい。即ち、棒状コンタクトを構成する金属線材の先端部１２ａと１２ｂがそれぞれ半田ボール２０と検査用回路基板２１との間の接続を果たすことにより、電気テスト時の信号の伝達は金属線材を介してなされるので、従来のポゴピンに比べて信頼性が高い電気的テストを行うことが出来る。
棒状コンタクトを構成する金属線材の先端部１２ａは半田ボールに係合するように、コイルばねの端面よりも突き出るように固定される。また逆側の先端部１２ｂは検査用回路基板に接続されるが、本実施形態では表面実装による接続とした。金属線材は、図４のグラフで説明したように約０．３ｍｍ変位させることにより、十分な接触力をもって半田ボールと検査用回路基板に接続される。
また本実施形態は、従来技術のポゴピン（図７参照）からバレルとプランジャを取り除くことに相当し、より原価の低減を図り、バレルの厚み分も外径を小さくすることができるので、更なる小型化が可能である。

以上のように本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、様々な変化や変更が可能である。

例えば、図１に示した実施形態では半導体装置のピッチに応じて、棒状コンタクトの寸法をより大きくすることも小さくすることも可能である。

また、図９に示したコイルばねと金属線材の複合ばねにあっては、たとえば図１０に示すように、二つの棒状コンタクトをコイルバネの両端の縮径部に固定して接触子とすることも可能である。
１０図（ａ）に示すように、二組の金属線材１１の束、即ち二つの棒状コンタクトの先端部同士を嵌め合わせて摺動部４６とする。１０図（ｂ）に示すように、これらの二つの棒状コンタクトをコイルばね４１の両端の縮径部４５でそれぞれ固定し、金属線材二つの棒状コンタクトを摺動可能とした状態で使用に供される。ばね力はコイルばねが受け持つことにより金属線材のヘタリの問題を解決する変化の形態である。電気テスト時の信号の伝達は金属線材を介してなされるので、従来のポゴピンに比べて信頼性が高い電気テストを行うことが出来る。

産業上の利用の可能性

本発明の半導体装置の電気テスト用棒状コンタクトは、「セルフ・アラインメント」、「低荷重・高接圧」および「双曲線のばね曲線」の特徴的利点を併せ持つ。また棒状コンタクトの構造は簡潔であり、原価も安価なので産業上の利用価値は極めて高い。

本発明に係わる棒状コンタクトの構成を示す平面図であり、（ａ）は半田ボールと接触する前を示し、（ｂ）は半田ボールに接触した状態を示す。湾曲している棒状金属線材の一例を示す平面図。本発明の棒状コンタクトの先端切断部の斜視図。金属線材の荷重と変位量の関係を測定したグラフ。本発明の棒状コンタクトの組立機の概念図。本発明の棒状コンタクトを製造する手順を説明する斜視図であって、（ａ）はＵ字状の圧着部をもつキャリアを示し、（ｂ）は金属線材の先端部をＵ字状の圧着部に引き出した状態を示し、（ｃ）は圧着部で金属線材を結束した状態を示し、（ｄ）は金属線材を切断した状態を示す。従来技術のポゴピンの構成を示す平面図であり、（ａ）は全体図を示し、（ｂ）は針状の先端部を示す。本発明の第２の実施形態を説明する平面図であり、（ａ）は従来のポゴピンの一例を示し、（ｂ）はポゴピンのクラウン部を本発明の棒状コンタクトに置き換えた状態を示す。本発明の第３の実施形態を説明する断面図であり、（ａ）はコイルばねと棒状コンタクトを一体化させた状態を示し、（ｂ）は棒状コンタクトが半田ボールと検査用回路基板に係合した状態を示す。本発明の第３の実施形態に係わり、棒状コンタクトの用途に応じた変形例を説明する断面図であり、（ａ）は二つの棒状コンタクトの先端部同士を嵌め合わせて摺動部を構成した状態を示し、（ｂ）はそれら二つの棒状コンタクトをコイルばねの縮径部に固定した状態を示す。

符号の説明

１０棒状コンタクト
１１棒状の金属線材
１２先端部
１２ａ複合ばね先端部
１２ｂ複合ばね先端部
１３結束部
１４Ｕ字状圧着部
１５ソケット固定部
１６半田付け用リード
２０半導体装置の半田ボール
２１検査用回路基板
３０キャリア
３１ラッパ管
３２クランプ
３３切断刃
３４金属線材のボビン
３５キャリアのリール
３６圧着により結束され切断された棒状線材
３７キャリア・リールの巻取り
４０ポゴピン
４１コイルばね
４２バレル
４３プランジャ
４４クラウン（王冠）
４５縮径部
４６摺動部
５０組立機

Claims

弾性を有する棒状金属線材の複数本を結束した棒状コンタクト。
棒状金属線材のばね曲線が少なくとも０．０５〜０．５ｍｍの変位量の範囲で双曲線を示す請求項１に記載の棒状コンタクト。
請求項１または２に記載の棒状コンタクトからなる半導体装置の電気テスト用接触子。
請求項１または２に記載の棒状コンタクトとコイルばねとが棒状コンタクトの結束部で固定され、電気的に一体化されている半導体装置の電気的テスト用接触子。
クラウン部が請求項１または２に記載の棒状コンタクトからなるポゴピン。
請求項３〜５のいずれか一項に記載の電気テスト用接触子またはポゴピンを備えてなるソケット。
棒状金属線材の供給ラインと帯状金属板の供給ラインが交叉しており、棒状金属線材の供給ラインが、複数の金属線材ボビン、該ボビンからの複数の金属線材を収束するラッパ管、収束された金属線材を掴み棒状金属線材の供給ラインに沿って往復動可能なクランプおよび収束された金属線材を切断する切断刃をこの順序で備え、該帯状金属板の供給ラインの一端に帯状金属板リールおよび他端に帯状金属板巻取装置を備えており、該帯状金属板は、該棒状金属線材供給ラインからの金属線材を受け取る圧着部を一定の間隔で有している請求項１に記載の棒状コンタクトの組立機。