JP2010157472A - ボールグリッドアレイパッケージ用ガイド付きコネクタ - Google Patents
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Abstract
【課題】小型化されたBGA型半導体装置の半田ボールを確実に接続できる上に傷付けにくく、高周波特性の測定精度が高いBGAパッケージ用ガイド付きコネクタを提供する。
【解決手段】本発明のボールグリッドアレイパッケージ用ガイド付きコネクタ1は、シート状のコネクタ10と、絶縁体製のシート状の半田ボールガイド20とを具備し、コネクタ10は、絶縁ゴムおよび導電粒子11aを含有し、導電粒子11aが半導体装置の半田ボールに対応する部分に偏在して導電部11を形成し、導電部11は、半導体装置が接続される側が突出した突出部11bを有し、半田ボールガイド20は、コネクタ10の導電部11の突出部11bが挿入された半田ボール誘導用貫通孔21が形成され、半田ボール誘導用貫通孔21内にコネクタ10の導電部11の突出部11bの先端が配置されている。
【選択図】図1
【解決手段】本発明のボールグリッドアレイパッケージ用ガイド付きコネクタ1は、シート状のコネクタ10と、絶縁体製のシート状の半田ボールガイド20とを具備し、コネクタ10は、絶縁ゴムおよび導電粒子11aを含有し、導電粒子11aが半導体装置の半田ボールに対応する部分に偏在して導電部11を形成し、導電部11は、半導体装置が接続される側が突出した突出部11bを有し、半田ボールガイド20は、コネクタ10の導電部11の突出部11bが挿入された半田ボール誘導用貫通孔21が形成され、半田ボール誘導用貫通孔21内にコネクタ10の導電部11の突出部11bの先端が配置されている。
【選択図】図1
Description
本発明は、ボールグリッドアレイパッケージの半導体装置を検査装置に接続する際に使用されるボールグリッドアレイパッケージ用ガイド付きコネクタに関する。
半導体装置の多ピン化や小型化を実現するためのパッケージの一つとして、半導体素子を収納するパッケージの裏面に半田ボールを外部電極として設けたボールグリッドアレイパッケージ(以下、BGAパッケージという。)が知られている。
このBGAパッケージの半導体装置(以下、BGA型半導体装置という。)の内部回路を検査する際には、BGA型半導体装置の半田ボールが、コネクタを介して検査装置と圧縮接続される。その際に用いられるコネクタとして、特許文献1には、BGA型半導体装置の半田ボールに対応する位置に穴を有し、各穴の中に、半田ボールに接触させるためのコンタクトピンの先端部が配置されているものが記載されている。コンタクトピンには、ピン先端を半田ボールに密着させるための付勢手段であるスプリングが内蔵されている。
このBGAパッケージの半導体装置(以下、BGA型半導体装置という。)の内部回路を検査する際には、BGA型半導体装置の半田ボールが、コネクタを介して検査装置と圧縮接続される。その際に用いられるコネクタとして、特許文献1には、BGA型半導体装置の半田ボールに対応する位置に穴を有し、各穴の中に、半田ボールに接触させるためのコンタクトピンの先端部が配置されているものが記載されている。コンタクトピンには、ピン先端を半田ボールに密着させるための付勢手段であるスプリングが内蔵されている。
特許文献1に記載のコンタクトピンは内部にスプリングが配置されているため、長くなっている。そのため、コンタクトピンを用いると、半田ボールから検査装置までの導電部が長くなって、高周波特性の測定精度が低くなる傾向にあった。また、コンタクトピンとしては、通常、金属製のものが使用されるため、接触する半田ボールを傷付けてしまうことがあった。
また、近年、BGA型半導体装置の小型化によって半田ボールも小型化されている。半田ボールが小型化されると、BGA型半導体装置をコネクタ上に載せた際に、コンタクトピンに届かなくなることもある。そのため、コネクタにおいては、小型化されたBGA型半導体装置の半田ボールであっても確実に接続することが求められている。
そこで、本発明は、小型化されたBGA型半導体装置の半田ボールを確実に接続できる上に傷付けにくく、また、高周波特性の測定精度が高いBGAパッケージ用ガイド付きコネクタを提供することを目的とする。
また、近年、BGA型半導体装置の小型化によって半田ボールも小型化されている。半田ボールが小型化されると、BGA型半導体装置をコネクタ上に載せた際に、コンタクトピンに届かなくなることもある。そのため、コネクタにおいては、小型化されたBGA型半導体装置の半田ボールであっても確実に接続することが求められている。
そこで、本発明は、小型化されたBGA型半導体装置の半田ボールを確実に接続できる上に傷付けにくく、また、高周波特性の測定精度が高いBGAパッケージ用ガイド付きコネクタを提供することを目的とする。
本発明は、以下の構成を有する。
[1] ボールグリッドアレイパッケージの半導体装置を検査用電極に接続する際に用いるガイド付きコネクタにおいて、
シート状のコネクタと、絶縁体製のシート状の半田ボールガイドとを具備し、
コネクタは、絶縁ゴムおよび導電粒子を含有し、該導電粒子が前記半導体装置の半田ボールに対応する部分に偏在して導電部を形成し、該導電部は、半導体装置が接続される側が突出した突出部を有し、
半田ボールガイドは、コネクタの導電部の突出部が挿入された半田ボール誘導用貫通孔が形成され、
半田ボール誘導用貫通孔内にコネクタの導電部の突出部の先端が配置されていることを特徴とするボールグリッドアレイパッケージ用ガイド付きコネクタ。
[2] 半田ボールガイドの半田ボール誘導用貫通孔が、コネクタ側に向かって縮径していることを特徴とする[1]に記載のボールグリッドアレイパッケージ用ガイド付きコネクタ。
[1] ボールグリッドアレイパッケージの半導体装置を検査用電極に接続する際に用いるガイド付きコネクタにおいて、
シート状のコネクタと、絶縁体製のシート状の半田ボールガイドとを具備し、
コネクタは、絶縁ゴムおよび導電粒子を含有し、該導電粒子が前記半導体装置の半田ボールに対応する部分に偏在して導電部を形成し、該導電部は、半導体装置が接続される側が突出した突出部を有し、
半田ボールガイドは、コネクタの導電部の突出部が挿入された半田ボール誘導用貫通孔が形成され、
半田ボール誘導用貫通孔内にコネクタの導電部の突出部の先端が配置されていることを特徴とするボールグリッドアレイパッケージ用ガイド付きコネクタ。
[2] 半田ボールガイドの半田ボール誘導用貫通孔が、コネクタ側に向かって縮径していることを特徴とする[1]に記載のボールグリッドアレイパッケージ用ガイド付きコネクタ。
本発明のBGAパッケージ用ガイド付きコネクタは、BGA型半導体装置の半田ボールを確実に接続できる上に傷付けにくく、しかも高周波特性の測定精度を高くできる。
本発明のBGAパッケージ用ガイド付きコネクタ(以下、ガイド付きコネクタと略す。)の一実施形態例について説明する。
図1に、本実施形態例のガイド付きコネクタを示す。このガイド付きコネクタ1は、BGA型半導体装置を検査装置の電極に接続する際に用いるものであり、シート状のコネクタ10と、半田ボール誘導用貫通孔21が形成されたシート状の半田ボールガイド20とを具備する。
図1に、本実施形態例のガイド付きコネクタを示す。このガイド付きコネクタ1は、BGA型半導体装置を検査装置の電極に接続する際に用いるものであり、シート状のコネクタ10と、半田ボール誘導用貫通孔21が形成されたシート状の半田ボールガイド20とを具備する。
コネクタ10は、絶縁ゴムおよび導電粒子を含有するシートである。
コネクタ10を構成する絶縁ゴムとしては、例えば、シリコーンゴム、天然ゴム、ポリブタジエンゴム、ポリイソプレンゴム、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム、クロロプレゴム、エチレン−プロピレンゴム、ウレタンゴムなどが挙げられる。これらの中でも、耐環境特性、耐熱性、耐寒性の点から、シリコーンゴムが好ましい。
コネクタ10を構成する絶縁ゴムとしては、例えば、シリコーンゴム、天然ゴム、ポリブタジエンゴム、ポリイソプレンゴム、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム、クロロプレゴム、エチレン−プロピレンゴム、ウレタンゴムなどが挙げられる。これらの中でも、耐環境特性、耐熱性、耐寒性の点から、シリコーンゴムが好ましい。
導電粒子11aとしては、例えば、鉄粒子、ニッケル粒子、コバルト粒子等の磁性金属の粒子、これらの粒子に金、銀等をめっきした粒子などが挙げられる。また、非磁性粒子に、鉄、ニッケル、コバルトをめっきした粒子を用いることもできる。
導電部11の体積抵抗率は10−2Ω・cm以下であることが好ましい。導電部11の体積抵抗率が10−4Ω・cm以下であれば、充分な導電性を有する。
導電部11の体積抵抗率は10−2Ω・cm以下であることが好ましい。導電部11の体積抵抗率が10−4Ω・cm以下であれば、充分な導電性を有する。
コネクタ10では、導電粒子11aが半導体装置の半田ボールに対応する部分に偏在して導電部11を形成している。
導電部11は、半導体装置が接続される側が、非導電部12より突出している。以下、導電部11の突出している部分のことを突出部11bという。突出部11bの先端は半田ボール誘導用貫通孔21内に配置されている。
導電部11は、半導体装置が接続される側が、非導電部12より突出している。以下、導電部11の突出している部分のことを突出部11bという。突出部11bの先端は半田ボール誘導用貫通孔21内に配置されている。
導電部11の全体の長さは100〜2000μmであることが好ましく、500〜1000μmであることがより好ましい。導電部11の全体の長さが100μm以上であれば、コネクタ10を容易に形成でき、2000μm以下であれば、BGA型半導体装置の高周波特性の測定精度をより向上させることができる。
突出部11bの突出高さは50〜1000μmであることが好ましい。突出部11bの突出高さが50μm以上であれば、半田ボールが小型化されても、半田ボールにより確実に接触させることができ、1000μm以下であれば、半田ボールが圧縮接続された際に突出部11bが折れて破損することを防止できる。
突出部11bの突出高さは50〜1000μmであることが好ましい。突出部11bの突出高さが50μm以上であれば、半田ボールが小型化されても、半田ボールにより確実に接触させることができ、1000μm以下であれば、半田ボールが圧縮接続された際に突出部11bが折れて破損することを防止できる。
コネクタ10の表面に沿って切断した際の導電部11の断面形状は、円形状であってもよいし、多角形状(例えば、四角形状、六角形状等)であってもよいが、成形が容易である点では、円形状が好ましい。
導電部11の断面が円形状である場合、その直径は100〜1000μmであることが好ましく、200〜500μmであることがより好ましい。導電部11の断面の直径が100μm以上であれば、半田ボールとの接続をより確実なものにでき、1000μm以下であれば、小型化により容易に対応できる。
導電部11の断面が円形状である場合、その直径は100〜1000μmであることが好ましく、200〜500μmであることがより好ましい。導電部11の断面の直径が100μm以上であれば、半田ボールとの接続をより確実なものにでき、1000μm以下であれば、小型化により容易に対応できる。
非導電部12の体積抵抗率は1012Ω・cm以上であることが好ましい。非導電部12の体積抵抗率が1012Ω・cm以上であれば、充分な絶縁性が得られる。
本実施形態におけるコネクタ10は、半導体装置が接続される側と反対側(検査装置が接続される側)の面10aが平面になっている。
コネクタ10の硬度(JIS K6253 タイプA)は20〜80であることが好ましく、耐久性を考慮すると、30〜60がより好ましい。
コネクタ10は、例えば、絶縁ゴムに導電粒子を配合し、金型を用いてシート状に成形すると同時に、半導体装置の半田ボールに対応する部分にて厚さ方向に磁場をかけ、磁場をかけた部分に導電粒子を移動させることによって得られる。
半田ボールガイド20は絶縁体からなる。半田ボールガイド20を構成する絶縁体としては、例えば、シリコーンゴムまたはシリコーン樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂等のエラストマ性の熱硬化性樹脂、合成ゴムまたはポリエチレン樹脂、ABS樹脂、軟質塩化ビニル樹脂等のエラストマ性の熱可塑性樹脂などが挙げられる。
半田ボールガイド20の厚さは100〜2000μmであることが好ましく、200〜2000μmであることがより好ましい。半田ボールガイド20の厚さが100μm以上であれば、半田ボールを確実に位置決めでき、2000μm以下であれば、小型化された半田ボールをより確実に導電部11に誘導させることができる。
半田ボールガイド20の半田ボール誘導用貫通孔21には、コネクタ10の導電部11の突出部11bが挿入されている。本実施形態例における半田ボール誘導用貫通孔21は、円形に開口し、コネクタ10側に向かって縮径している孔である。
半田ボール誘導用貫通孔21のコネクタ10側の孔径の下限値は導電部11の突出部11bを挿入可能な孔径であり、上限値は、(導電部11の突出部11bの直径+100)μm以下であることが好ましく、(導電部11の突出部11bの直径+150)μm以下であることが好ましい。半田ボール誘導用貫通孔21のコネクタ10側の孔径の上限値が(導電部11の突出部11bの直径+100)μm以上であれば、半田ボールガイド20の位置ずれを防止でき、半田ボールを確実に導電部11に接触するように誘導できる。
半田ボール誘導用貫通孔21のコネクタ10側の孔径の下限値は導電部11の突出部11bを挿入可能な孔径であり、上限値は、(導電部11の突出部11bの直径+100)μm以下であることが好ましく、(導電部11の突出部11bの直径+150)μm以下であることが好ましい。半田ボール誘導用貫通孔21のコネクタ10側の孔径の上限値が(導電部11の突出部11bの直径+100)μm以上であれば、半田ボールガイド20の位置ずれを防止でき、半田ボールを確実に導電部11に接触するように誘導できる。
本実施形態例では、半田ボールガイド20がコネクタ10よりも大きく、コネクタ10が隣接していない半田ボールガイド20の端部には、ガイド付きコネクタ1を固定して位置決めするガイドピンを挿入するためのガイドピン挿入用貫通孔22が形成されている。
半田ボールガイド20の体積抵抗率は1012Ω・cm以上であることが好ましい。半田ボールガイド20の体積抵抗率は1012Ω・cm以上であれば、充分な絶縁性が得られる。
次に、上記ガイド付きコネクタの使用方法の一例について説明する。
本使用例は、図2に示すように、BGA型半導体装置100の半田ボール110に対応する位置に設けられた電極2aが上面2bに設けられた検査装置2にガイド付きコネクタ1を接続して、BGA型半導体装置100を検査する例である。
本使用例では、検査装置2に設けられたガイドピン2cによって、コネクタ10と同一の厚さの高さ調整用部材3と、ガイド付きコネクタ1と、BGA型半導体装置100の面積より大きく開口している半導体装置ガイドフレーム4とが固定されている。
ガイドピン2cによる高さ調整用部材3の固定は、高さ調整用部材3に形成された貫通孔3aにガイドピン2cを挿入することにより行われている。
ガイドピン2cによるガイド付きコネクタ1の固定は、ガイド付きコネクタ1に形成されたガイドピン挿入用貫通孔22にガイドピン2cを挿入することにより行われている。
ガイドピン2cによる半導体装置ガイドフレーム4の固定は、半導体装置ガイドフレーム4に形成されたガイドピン挿入用穴4aにガイドピン2cを挿入することにより行われている。
上記のように、高さ調整用部材3とガイド付きコネクタ1と半導体装置ガイドフレーム4とを固定した状態で、真空吸引手段210を備えた搬送用アーム200を用いて、BGA型半導体装置100をガイド付きコネクタ1上に搬送する。その際、BGA型半導体装置100の半田ボール110がガイド付きコネクタ1の導電部11に概ね対向するように配置する。
その後、BGA半導体装置100をガイド付きコネクタ1に接触させる。ここで、コネクタ10の導電部11の直上に半田ボール110が位置していなかった場合には、半田ボールガイド20の半田ボール誘導用貫通孔21の内面21aに半田ボール110が接し、半田ボール誘導用貫通孔21の内面21aに沿って滑りながら下方に移動する。そのため、半田ボール110は半田ボール誘導用貫通孔21の中心に向かって移動するから、半田ボール誘導用貫通孔21に挿入された導電部11の突出部11bに誘導されるようになっている。
コネクタ10の導電部11の直上に半田ボール110が位置していた場合には、半田ボール誘導用貫通孔21の内面21aに接することなく、半田ボール110を導電部11に接触させることができる。
そして、BGA型半導体装置100を下方に向かって押圧してBGA型半導体装置100の半田ボール110をガイド付きコネクタ1の導電部11に圧縮接続しながら検査装置2によって検査する。検査後、BGA型半導体装置100は、搬送用アーム200によって引き上げられて、次の工程に送られる。
本使用例は、図2に示すように、BGA型半導体装置100の半田ボール110に対応する位置に設けられた電極2aが上面2bに設けられた検査装置2にガイド付きコネクタ1を接続して、BGA型半導体装置100を検査する例である。
本使用例では、検査装置2に設けられたガイドピン2cによって、コネクタ10と同一の厚さの高さ調整用部材3と、ガイド付きコネクタ1と、BGA型半導体装置100の面積より大きく開口している半導体装置ガイドフレーム4とが固定されている。
ガイドピン2cによる高さ調整用部材3の固定は、高さ調整用部材3に形成された貫通孔3aにガイドピン2cを挿入することにより行われている。
ガイドピン2cによるガイド付きコネクタ1の固定は、ガイド付きコネクタ1に形成されたガイドピン挿入用貫通孔22にガイドピン2cを挿入することにより行われている。
ガイドピン2cによる半導体装置ガイドフレーム4の固定は、半導体装置ガイドフレーム4に形成されたガイドピン挿入用穴4aにガイドピン2cを挿入することにより行われている。
上記のように、高さ調整用部材3とガイド付きコネクタ1と半導体装置ガイドフレーム4とを固定した状態で、真空吸引手段210を備えた搬送用アーム200を用いて、BGA型半導体装置100をガイド付きコネクタ1上に搬送する。その際、BGA型半導体装置100の半田ボール110がガイド付きコネクタ1の導電部11に概ね対向するように配置する。
その後、BGA半導体装置100をガイド付きコネクタ1に接触させる。ここで、コネクタ10の導電部11の直上に半田ボール110が位置していなかった場合には、半田ボールガイド20の半田ボール誘導用貫通孔21の内面21aに半田ボール110が接し、半田ボール誘導用貫通孔21の内面21aに沿って滑りながら下方に移動する。そのため、半田ボール110は半田ボール誘導用貫通孔21の中心に向かって移動するから、半田ボール誘導用貫通孔21に挿入された導電部11の突出部11bに誘導されるようになっている。
コネクタ10の導電部11の直上に半田ボール110が位置していた場合には、半田ボール誘導用貫通孔21の内面21aに接することなく、半田ボール110を導電部11に接触させることができる。
そして、BGA型半導体装置100を下方に向かって押圧してBGA型半導体装置100の半田ボール110をガイド付きコネクタ1の導電部11に圧縮接続しながら検査装置2によって検査する。検査後、BGA型半導体装置100は、搬送用アーム200によって引き上げられて、次の工程に送られる。
以上説明したガイド付きコネクタ1では、半田ボールに接触する導電部11が、BGA型半導体装置が接続される側に突出しているため、小型化されたBGA型半導体装置100の半田ボール110を確実に接続できる。
また、半田ボール110に接触する導電部11が絶縁ゴムを含むため、硬度が低く、接続時に半田ボール110を傷付けにくくなっている。
また、ガイド付きコネクタ1のコネクタ10はゴムを含有するため、BGA型半導体装置100を圧縮接続した際に、スプリングが内蔵されたコンタクトピンを用いなくても、ゴム弾性を利用して導電部11の突出部11bを半田ボールに密着させることができる。コンタクトピンを用いずにシート状のコネクタ10を用いることにより、半田ボール110から検査装置2までの導電部11を短くできる。したがって、ガイド付きコネクタ1を用いることにより、BGA型半導体装置100の高周波特性の測定精度を高くできる。
また、半田ボール110に接触する導電部11が絶縁ゴムを含むため、硬度が低く、接続時に半田ボール110を傷付けにくくなっている。
また、ガイド付きコネクタ1のコネクタ10はゴムを含有するため、BGA型半導体装置100を圧縮接続した際に、スプリングが内蔵されたコンタクトピンを用いなくても、ゴム弾性を利用して導電部11の突出部11bを半田ボールに密着させることができる。コンタクトピンを用いずにシート状のコネクタ10を用いることにより、半田ボール110から検査装置2までの導電部11を短くできる。したがって、ガイド付きコネクタ1を用いることにより、BGA型半導体装置100の高周波特性の測定精度を高くできる。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されない。
例えば、コネクタ10は、BGA型半導体装置100が接続される側と反対側(検査装置2が接続される側)の面においても、導電部11が突出していてもよい。
また、半田ボール誘導用貫通孔21は同一の孔径の孔であってもよい。しかし、半田ボールを導電部11に誘導しやすいことから、コネクタ10側に向かって縮径している孔であることが好ましい。
例えば、コネクタ10は、BGA型半導体装置100が接続される側と反対側(検査装置2が接続される側)の面においても、導電部11が突出していてもよい。
また、半田ボール誘導用貫通孔21は同一の孔径の孔であってもよい。しかし、半田ボールを導電部11に誘導しやすいことから、コネクタ10側に向かって縮径している孔であることが好ましい。
1 ガイド付きコネクタ
2 検査装置
2a 電極
2c ガイドピン
3 高さ調整用部材
4 半導体装置ガイドフレーム
10 コネクタ
11 導電部
11a 導電粒子
11b 突出部
12 非導電部
20 半田ボールガイド
21 半田ボール誘導用貫通孔
100 半導体装置
110 半田ボール
2 検査装置
2a 電極
2c ガイドピン
3 高さ調整用部材
4 半導体装置ガイドフレーム
10 コネクタ
11 導電部
11a 導電粒子
11b 突出部
12 非導電部
20 半田ボールガイド
21 半田ボール誘導用貫通孔
100 半導体装置
110 半田ボール
Claims (2)
- ボールグリッドアレイパッケージの半導体装置を検査用電極に接続する際に用いるガイド付きコネクタにおいて、
シート状のコネクタと、絶縁体製のシート状の半田ボールガイドとを具備し、
コネクタは、絶縁ゴムおよび導電粒子を含有し、該導電粒子が前記半導体装置の半田ボールに対応する部分に偏在して導電部を形成し、該導電部は、半導体装置が接続される側が突出した突出部を有し、
半田ボールガイドは、コネクタの導電部の突出部が挿入された半田ボール誘導用貫通孔が形成され、
半田ボール誘導用貫通孔内にコネクタの導電部の突出部の先端が配置されていることを特徴とするボールグリッドアレイパッケージ用ガイド付きコネクタ。 - 半田ボールガイドの半田ボール誘導用貫通孔が、コネクタ側に向かって縮径していることを特徴とする請求項1に記載のボールグリッドアレイパッケージ用ガイド付きコネクタ。
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JP2009000287A JP2010157472A (ja) | 2009-01-05 | 2009-01-05 | ボールグリッドアレイパッケージ用ガイド付きコネクタ |
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