JP2009123390A - Contact sheet for solder ball - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to an electronic component inspection jig for measuring and inspecting electrical characteristics of an electronic component such as an integrated circuit, and a manufacturing method thereof, and more particularly to a semiconductor device, particularly a semiconductor integrated circuit (hereinafter referred to as “IC”). The present invention relates to a contact sheet for solder balls used for inspection of electronic components such as
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。 When measuring the electrical characteristics of an electronic component such as an IC, the inspection circuit disposed on the inspection substrate and the terminals, solder balls, or bumps of the electronic component to be inspected are electrically connected by a contact sheet. This contact sheet is an elastic sheet having conductivity only in the thickness direction. For example, the contact sheet has a rubber cushioning property, and the conductive particle dispersion embedment method shown in FIG. 15 and the conductive wire inclined embedment shown in FIG. There is a contact sheet.
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。
In the conductive particle dispersion embedding method, the contact sheet 151 has a structure in which
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。
In the conductive wire inclined embedding method, the thin metal wires 163 are embedded obliquely inside the
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。 Such a contact sheet has elasticity in the film thickness direction, can conduct in the film thickness direction with a low compressive load, and can be elastically recovered and is suitable for frequent use. Is required. In particular, when a relatively soft solder ball comes into contact with the contact sheet, the tip of the solder ball is physically damaged during the inspection process and easily deforms locally. There is a possibility that the solder ball bondability is lowered and the reliability as a product is lowered. Therefore, a contact system capable of minimizing such damage at the solder ball tip is desired.
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。 However, to meet such demands, neither the conductive particle dispersion burying method nor the conductive wire inclined burying method can meet the demand.
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。 First, in the case of the conductive particle dispersion embedding method, the contact sheet is deformed in the thickness direction by the contact pressure of the solder ball, and the contact between the conductive particles dispersed inside is realized by the deformation. Is always needed. This contact pressure is generated by bringing the entire electronic component including the solder balls close to the contact sheet. Since there is a variation in the amount of protrusion of the solder ball tip from the electronic component main body, the variation in contact pressure is inevitably caused. It will occur. There may be a portion where electrical conduction does not occur due to the variation in the contact pressure. In addition, when the pitch is made finer, the solder balls having a relatively large amount of protrusion come into contact with the contact sheet, so that the thickness of the peripheral contact sheet is reduced. There is concern that no pressure is generated. In this case, there is a risk of poor conduction in the adjacent solder balls. Furthermore, since the contact pressure is relatively high, the tip of the solder ball serving as the contact portion is likely to be deformed, and the risk that the quality of the product is deteriorated by the inspection is relatively high.
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。 On the other hand, the conductive wire inclined burying method realizes electrical conduction at a lower contact pressure than the conductive particle dispersion burying method. For this reason, the problem of product quality degradation due to the inspection as described above is less likely to occur compared to the conductive particle dispersion embedding method, but a contact pressure that breaks through the oxide film is required at the contact portion with the solder ball. The conductive wire must be relatively rigid. Also, in order to avoid interference with adjacent conductive lines, it is necessary to increase the elastic coefficient of the conductive lines so that the bending amount does not vary greatly according to the contact pressure. Furthermore, since it is tilted in one direction, the contact state with respect to the solder balls is inevitably likely to vary, and there is still a possibility that partial conduction failure will occur.
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。)。
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。 However, even with the above structure, it is still not sufficient from the viewpoint of stabilizing the contact state. However, if a contact sheet with this structure is to be manufactured, many processes including laborious processes such as a plating process are required. It is difficult to manufacture with high productivity. In the semiconductor field where demands for reducing product costs are particularly strict, how to realize basic performance with a simple structure is an important issue, and this contact sheet cannot meet such demands.
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。 An object of the present invention is to provide a contact sheet that has a simple structure but is less likely to cause poor conduction and a decrease in solder ball quality due to inspection.
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)
A first invention provided to achieve the above object includes an insulating plate-like member having elasticity, and a plurality of superelastic wires partially embedded in the plate-like member, and a solder ball is provided. At least two wires are formed in each of the donut-shaped regions that form 60 to 90% of the diameter of the solder ball, centered on the contact point that the tip of the solder ball should contact when contacting the plate-like member. The plurality of super elastic wires are embedded so that the contact wires are arranged, and the length of the contact wires is the thickness T (mm) of the plate-like member in the unloaded state at the portion where the contact wires are embedded. 90% to 120% of the contact wire, when the solder ball contacts the plate member, each of the contact wires is curved so that the portions embedded in the plate member are separated from each other, and one end of the contact wire Is solder bo The wire diameter d (mm) and Young's modulus E (MPa) of the contact wire and the thickness T (mm) of the plate-like member in an unloaded state are the solder balls. This is a contact sheet for a solder ball that satisfies the internal stress Fr (N / mm 2 ) of the plate-like member at the maximum bending portion of the contact wire and the following formula (1).
Fr> 0.53 × Ed 4 / T 2 (1)
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。 Here, the “contact” state refers to a state in which the solder ball is close to the contact sheet and the tip of the solder ball is in contact with the contact sheet, and the “contact” state exceeds the contact state. The state where the solder ball is close to the contact sheet until the inspection can be started.
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。 In the above contact sheet, when the solder ball comes into contact with the plate member, the length of the contact wire is determined by the thickness T of the plate member in an unloaded state from the contact surface of the plate member with the solder ball. You may have a protrusion part which protrudes by 20% or less of (mm). In this case, it is unlikely that the contact wire is buried in the plate-like member and does not come into contact with the solder ball.
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。 Further, the rubber hardness of the plate-like member may be 40 to 60 degrees, the Young's modulus of the superelastic wire may be 50 to 70 MPa, and a positioning part for bringing the solder ball into contact with the contact point is provided. A frame body may be provided, and a plate-like member may be fixed to the frame body.
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。 According to the present invention, the wire embedded in the plate-like member comes into contact with the periphery of the tip of the solder ball when the solder ball contacts the contact point or the vicinity thereof. Then, the contact force applied to the plate-like member from the solder ball, the contact force applied to the wire from the protruding end of the wire, and the recovery force inside the plate-like member trying to return the wire deformed by these contact forces Are properly balanced and the wire bends so that its embedded center is away from the solder balls.
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。 For this reason, in the contact state, the wire is deformed so that the protruding portion is directed toward the center of the solder ball, and as a result, the contact pressure is maximized while minimizing the contact area, and the peripheral edge is not the tip of the solder ball. Will come into contact with the part. Therefore, poor conduction between the solder ball and the wire is unlikely to occur, and the contact portion is not the tip portion of the solder ball, so that deterioration of the solder ball quality due to inspection is unlikely to occur. That is, by using the contact sheet according to the present invention, it is possible to suppress deterioration in inspection quality and product quality.
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。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a top view conceptually showing a solder ball contact sheet according to this embodiment, and FIG. 2 is a partially enlarged view of the plate-like member of FIG.
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。
As shown in FIG. 1, the solder
「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。 “Superelastic wire” is a shape memory alloy wire that exhibits superelasticity in the operating temperature range by setting the shape recovery temperature lower than the operating temperature, and has a Young's modulus E of approximately 50 to 70 MPa. Say.
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)
A typical material for the plate-like member is rubber, and in addition, an elastomer may be used. The physical characteristics are approximately 40 to 60 degrees when expressed in terms of rubber hardness.
In the
Fr> 0.53 × Ed 4 / T 2 (1)
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。
Here, for the
d (mm): Wire diameter E (MPa): Young's modulus
For the plate-
T (mm): thickness in an unloaded state Fr (N / mm 2 ): internal stress at the maximum bending portion of the wire at the time of contact with the solder ball (details will be described later)
It is.
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。
FIG. 2 conceptually shows an example of the arrangement of
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。 Here, the number of super elastic wires per contact point may be two or more, and the larger the number, the more preferable from the viewpoint of the reliability of electrical contact. However, if this number is too large, there is a possibility that a problem of mutual interference with the adjacent superelastic wire may occur. Therefore, when the pitch of the solder balls is narrow, an upper limit is set. If these are considered comprehensively, the number of arrangement is preferably 3 to 5.
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。 Moreover, the relative arrangement | positioning relationship of the superelastic wire arrange | positioned at an adjacent contact point is not restrict | limited in particular. In FIG. 2, the arrangement relationship of the four superelastic wires arranged at each contact point, specifically, a cross line formed by connecting wires facing each other across the contact point (shown by dotted lines in FIG. 2). .) Is inclined by 30 degrees with respect to the arrangement axis of the solder balls. This arrangement is preferable from the viewpoint of manufacturing because the super elastic wires are arranged in a line at predetermined intervals. In addition, since the adjacent superelastic wires are arranged so that the bending directions do not oppose each other so that the influence from deformation (details will be described later) of the superelastic wires related to the adjacent contact points is minimized. Particularly preferred.
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。 Subsequently, the behavior when the contact sheet according to the present embodiment comes into contact with the solder ball will be described with reference to the drawings.
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。 FIG. 3 is a partial cross-sectional view conceptually showing a state (a) immediately before contact with the solder ball of the contact sheet according to the present embodiment and a state (b) in contact with the solder ball.
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。
As shown in FIG. 3A, the
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。
The embedding interval D preferably satisfies 0.6Db ≦ D ≦ 0.9Db. If it is less than 0.6 Db, the possibility that the
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。
Note that the
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。
Further, the
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。
However, it is not a necessary condition that the tips of the
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。
As described above, the
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。
When the
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。
In this state, the
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。
As shown in FIG. 3B, when the
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。
Thus, as the degree of contact of the
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。
Further, since both ends of the super
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。
The
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。
Because of such bending, the contact ends 0353a and b of the
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。
Hereinafter, the derivation process of the formula (1) will be described in detail.
(A) Force acting on superelastic wire in contact state i) Outline FIG. 4 conceptually shows the force acting on the superelastic wire when the test object comes into contact with the contact sheet. In FIG. 4 and subsequent figures, in order to facilitate understanding of the direction in which the force acts and each symbol, the hatched lines indicating that the plate-like member, the inspection target, and the inspection circuit board are cross sections are omitted.
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。 Now, in a state where the plate-like member and the wire are compressed, as shown in FIG. 4, the wire has a force A in which the solder ball pushes the tip of the wire, an internal stress B of the plate-like member, and a repulsion of the plate-like member against the deformation of the wire Three forces of force C (force to push back the wire) are acting. The repulsive force C of the plate-like member includes the internal stress of the plate-like member generated when the adjacent solder ball presses the plate-like member.
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。 In such a contact state, a force C that pushes back the wire acts on the wire, and this force generates a force that pushes back the solder ball at the contact end of the wire. For this reason, the contact end of the wire comes into contact with the solder ball with a contact force equal to or greater than the contact force due to the elasticity of the wire, and the contact end of the wire bites into the surface of the solder ball to achieve stable contact. Yes.
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。
ii) Influence of internal stress C Here, in the process in which the plate member is compressed by the solder ball and the wire is deformed, as shown in FIG. Therefore, the internal stress C generated by the adjacent solder ball pressing the plate-like member in the vicinity of the wire is extremely small.
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。)。 As the contact state approaches, the deformation of the wire increases, the distance between the maximum bending portion of the wire and the adjacent solder ball decreases, and the internal stress C generated when the adjacent solder ball presses the plate-like member increases. (See FIG. 5 (c)).
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。 At this time, if the wire deforms along the deformation of the plate member by at least the internal stress B of the plate member, the internal stress C generated when the adjacent solder ball pushes the plate member is small. In the process (FIG. 5B), since the wire is deformed along with the deformation of the plate-like member, the contact end of the wire does not slide on the surface of the solder ball and jump out to the side surface of the solder ball. Further, as the internal stress C generated when the adjacent solder ball presses the plate member increases (FIG. 5C), the force with which the wire is pushed back by the internal stress C increases. The force with which the contact end comes into contact with the solder ball is also increased, and the contact end of the wire starts to bite into the solder ball and the contact is stabilized.
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。 That is, when the internal stress is small as shown in FIG. 5B, the influence can be ignored, and even if the internal stress increases as shown in FIG. 5C, this stabilizes the contact. Contributes to direction. Therefore, assuming that the internal stress C is zero in the contact state and using a wire that deforms in the same manner as the contact state only with the force of the internal stress B, the wire deforms along the deformation of the plate member in the process of deformation. Therefore, even when the internal stress C increases to a level that cannot be ignored, the above stable contact can be realized.
(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。
(B) Deformation characteristics required of wire Based on the above consideration, the characteristics required of the wire are the same force (Fr) as the internal stress B in free space, where δ is the deformation amount of the wire in the contact state. The wire is deformed by δ or more (see FIG. 6). Note that even a wire that deforms by δ or more in free space is not deformed by more than δ due to internal stress C inside the plate-like member.
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。 Therefore, in order to realize stable contact, a plate-like member that generates internal stress B in a contact state in which internal stress C is assumed to be zero is equal to or greater than δ with the same force Fr as internal stress B in free space. What is necessary is just to combine the wire to deform | transform.
(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。
(C) Preconditions for Deriving Internal Stress Fr A method for obtaining this combination will be described below.
First, a force corresponding to the internal stress of the plate-like member (hereinafter simply referred to as “internal stress”) Fr is obtained. Since the internal stress Fr of the plate-like member is obtained by FEM analysis, it is necessary to digitize parameters necessary for the analysis. Accordingly, the dimensions of the plate-like member, wire, and solder ball are defined as shown in FIG. 7, and the respective dimensions are set as follows as the preconditions.
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)
i) Thickness T of the plate-like member in an unloaded state
Since the thickness T of the plate-like member in an unloaded state is usually substantially equal to the length of the wire, it is desirable that the plate-like member is also thin from the electrical characteristics of the wire. However, if the plate-like member is thin, the amount of compression inevitably decreases, and the contact becomes unstable. Therefore, the following three thicknesses are analyzed in the FEM analysis of the plate member as the thickness of the plate member generally used.
Thickness of plate-shaped member under no load T = 1.5mm, 1mm, 0.75mm (2)
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)
ii) Compression amount Hr
Next, with regard to the amount of compression, a certain amount of compression is required to absorb variations in the height of the solder balls. However, if the amount of compression is large, the elastic limit of the wire will be exceeded. Set to about 25% of the thickness of the member. Therefore, in the FEM analysis, the compression amount of the plate-like member is set to the following value. The amount of compression actually used is about 20% to 30%.
Hr = 0.25T (3)
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)
iii) Solder ball diameter Db
The diameter Db of the solder ball is determined by the semiconductor to be measured and is not a design value, but in order to analyze the internal stress of the plate member, the shape of the solder ball must be determined. In general semiconductors, the height of the solder ball is about 1/2 to 3/4 of the diameter, and the amount of compression of the plate-shaped member usually does not exceed the height of the solder ball. It is assumed that the following relationship holds between the thickness T in the unloaded state and the diameter Db of the solder ball.
0.25T = 0.5Db (4)
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)
iv) Wire length L
The length L of the wire is adjusted in the range of 90% to 120% of the thickness T of the plate-like member in the no-load state as already described, but the contact end of the wire is buried in the plate-like member in the initial state. If this occurs, it may cause contact failure, so it is desirable that the contact end of the wire protrude slightly from the plate-like member. Since the typical example of the protruding length is about 5% of the thickness T of the plate-like member in the unloaded state as described above, the length L of the wire is usually set to the following value.
L = 1.05T (5)
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。
v) Wire embedding interval D
As for the wire embedding interval D, if the wire deformation is large, the elastic limit of the wire may be exceeded. Therefore, the wire arrangement position should be as close to the outer periphery of the solder ball as possible to reduce the deformation amount of the wire during compression. Although it is desirable, it must be determined in consideration of misalignment of the solder balls.
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。 The positional deviation of the solder ball varies depending on the type of semiconductor and manufacturer, but is generally about 5% (± 2.5%) of the pitch of the solder ball. In general, since the diameter of the solder ball is about 50% of the pitch of the solder ball, the apex of the solder ball may cause a positional deviation of about 10% (± 5%) of the diameter of the solder ball.
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。 As for the position where the contact end of the wire comes into contact with the solder ball here, if the wire comes in contact with the vicinity of the top of the solder ball, the contact causes scratches and deformation, which may cause contact failure during semiconductor mounting. It is desirable not to contact the range of about 50% of the diameter centering on the center.
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。 On the other hand, even if the solder ball is at the outermost peripheral position where no force to push down the wire is generated, the force C that pushes back the wire acts on the wire, so that the contact end of the wire contacts toward the center of the solder ball, Stable contact can be obtained. Therefore, the range in which the wire can be contacted is 50% to 100% of the diameter of the solder ball as shown in FIG.
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。 Here, considering that the positional deviation of the solder ball is 10% of the diameter, in order for the contact end of the wire to be within the above-described contactable range even if the solder ball is displaced, the wire is shown in FIG. As shown in the figure, they may be arranged in the range of 60% to 90% of the diameter.
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)
As described above, considering the elastic limit of the wire, it is desirable that the position where the wires are arranged be as close to the outer periphery of the solder ball as possible to reduce the deformation amount of the wire during compression. Accordingly, the wire arranging diameter is set to be close to 90% of the upper limit of the solder ball diameter, and the wire embedding interval D in the FEM analysis is set to the following value in consideration of manufacturing errors in arranging the wires.
D = 0.8Db (6)
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。
vi) Coordinates (X, Y)
From the above values, the position coordinate (X, Y) of the maximum curved portion of the wire is obtained as a point for obtaining the internal stress.
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。
In FIG.
r 2 = (Db / 2) 2 = x 2 + (D / 2) 2
So
x = {(Db / 2) 2- (D / 2) 2 } 1/2
It becomes.
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。
Therefore,
y = r-x = Db / 2-{(Db / 2) 2- (D / 2) 2 } 1/2
And
Hw = Hr + y = Hr + Db / 2-{(Db / 2) 2- (D / 2) 2 } 1/2
Substituting the above equations (3), (4) and (5) here,
Hw = 0.85T (7)
It becomes.
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)
Based on the above results, the arc width δ when a wire having a length L = 1.05T is compressed to a height of 0.85T as shown in FIG. 11 is as follows.
δ = 0.26T (8)
Accordingly, the coordinates (X, Y) have the following values.
X = D / 2 + δ = 0.46T (9-1)
Y = Hw / 2 = 0.425T (9-2)
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。 Based on the above results, the internal stress Fr of the plate-like member may be obtained as a horizontal stress value at coordinates (X, Y) in the state of FIG.
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)
In order to obtain the stress value, the Young's modulus of the plate-like member is required. Usually, the elasticity of the plate-like member is specified by hardness. Since the hardness of a plate member that can be generally used and has appropriate elasticity is about 40 degrees to 60 degrees, the plate member is also analyzed for three types of hardness of 40 degrees, 50 degrees, and 60 degrees. The Young's modulus varies with temperature, etc., but the following values obtained by experiments by material manufacturers are used in the analysis.
Rubber hardness 40 degrees: Young's modulus 1.5Mpa (10-1)
(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。
(D) Derivation of internal stress Fr As a result of FEM analysis under the above conditions, the distribution of internal stress of the plate-like member was as shown in FIG. The figure below shows an FEM analysis result when the plate member has a thickness T = 1.0 mm in an unloaded state and the plate member has a Young's modulus of 3.1 Mpa as an example.
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。 Further, the internal stress in the horizontal direction at the coordinates (X, Y) is as shown in Table 1 below from this internal stress distribution diagram.
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。 Since the compression height Hr of the plate-like member and the coordinates (X, Y) for obtaining the stress are both directly proportional to the thickness T of the plate-like member in an unloaded state, the internal stress at the coordinates (X, Y) is the plate It is constant with respect to the thickness T of the member.
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。
Accordingly, the internal stress has the following value regardless of the thickness of the plate member.
Hardness 40 degrees: 0.051 N / mm 2 (11-1)
When this is graphed, FIG. 14 is obtained.
(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。
(E) Characteristics required for wire Subsequently, the elasticity of the wire is determined. According to the elastic mechanics of the metal, as shown in FIG. 15, the lateral force Fr necessary to deform the wire of length L by δ is obtained as (wire spring constant) × δ.
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)
Here, when the diameter of the wire is d and the Young's modulus (longitudinal elastic modulus) is E, the spring constant of the wire can be obtained by the following equation.
Spring constant = (48E / L 3 ) X (πd 4 /64)=2.355Ed 4 / L 3 (12)
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)
If the above formulas (5) and (8) are substituted here, the lateral force Fr for deforming the wire is as follows.
Fr = (2.355Ed 4 / L 3 ) × δ = 2.355d 4 /(1.05T) 3 × 0.26T = 0.529Ed 4 / T 2 (13)
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)
Accordingly, in order to deform the wire so that the curved portion is in the outer peripheral direction due to the internal stress of the plate-like member, which is the object of the present invention, and to bring the contact end of the wire into contact with the center of the solder ball from the side surface of the solder ball Reads the internal stress value with respect to the rubber hardness of the plate-like member used from FIG.
F> 0.53 × Ed 4 / T 2 (14)
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。 Here, regarding the Young's modulus of the wire, it is assumed that a Ti-Ni alloy superelastic wire is used as the wire. The Young's modulus in the superelastic region (austenite phase) of this Ti—Ni alloy is 50 to 70 MPa. Therefore, when the Young's modulus E of the wire is set to 60 MPa and the diameter d of the wire satisfying the above formula (14) is obtained with respect to the thickness T of the plate-like member in an unloaded state, it is as shown in Table 2.
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。 Therefore, the normal design, that is, the length of the wire is almost the same as or slightly longer than the thickness of the plate-like member, and the diameter of the wires is slightly smaller than the diameter of the semiconductor solder ball to be measured. As a general Ti—Ni alloy wire, the wire is deformed by the internal stress of the plate-like member so that the curved portion is in the outer peripheral direction, and the contact end of the wire is moved from the side surface of the solder ball to the center of the solder ball. In order to make it contact toward a direction, the diameter of the wire used with respect to the thickness and rubber hardness of each plate-shaped member should just be made into the value of Table 2.
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。 When the thickness of the plate-like member and the rubber hardness are values other than those shown in Table 2, or when the Young's modulus of the wire is greatly different from 60 Mpa, the internal stress value with respect to the rubber hardness is read from FIG. What is necessary is just to obtain | require the diameter d of the wire which satisfy | fills said Formula (14).
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
0300
Claims (4)
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) A contact sheet for a solder ball, comprising an insulating plate-like member having elasticity and a plurality of super-elastic wires partially embedded in the plate-like member,
At least 2 in each of the donut-shaped regions that form 60 to 90% of the diameter of the solder ball centered on the contact point with which the tip of the solder ball should contact when the solder ball contacts the plate-like member The plurality of superelastic wires are embedded so that a contact wire made of a wire is disposed,
The length of the contact wire is 90 to 120% of the thickness T (mm) of the plate-like member in the portion where the contact wire is embedded,
When the solder ball contacts the plate member,
Each of the contact wires is curved so that portions embedded in the plate-like member are separated from each other, one end of the contact wire faces the center side of the solder ball, and contacts the solder ball; and ,
The wire diameter d (mm) and Young's modulus E (MPa) of the contact wire and the thickness T (mm) of the plate-like member in an unloaded state are the maximum bending portion of the contact wire when in contact with the solder ball. A solder ball contact sheet characterized by satisfying the internal stress Fr (N / mm 2 ) of the plate-like member and the following formula (1):
Fr> 0.53 × Ed 4 / T 2 (1)
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