JP2016166899A - 電気テスト用コンタクトおよびそれを用いた電気テスト用ソケット - Google Patents
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Abstract
【課題】ＩＣ等の被検体の高温環境下の通電検査に使用される電気テスト用コンタクトの長寿命化及び低廉化を図る。
【解決手段】電気テスト用コンタクト（１０）は、上端がＩＣ端子に接触する接触部（１０ａ）に、下端がテストボードに半田付けされる端子部（１０ｂ）になり、その両者間に、ＩＣ端子との接触に応じ接触部（１０ａ）に作用する荷重を弾性的に支持するべく湾曲して形成されたバネ部（１０ｃ）、支持部（１０ｄ）、及び電気テスト用ソケットに対する固定部（１０ｅ）を有する。電気テスト用コンタクト（１０）は金属薄板の基材（１１）を有し、その表面にＮｉ又はＮｉ基合金から成る第１めっき層（１２）と、薄いＡｕ又はＡｕ合金から成る第２めっき層（１３）がこの順に形成される。そして、接触部（１０ａ）のみに、第２めっき層（１３）上に更にＰｄ又はＰｄ基合金から成る第３めっき層（１４）及びＡｇ又はＡｇ基合金から成る第４めっき層（１５）が積層される。
【選択図】図１
【解決手段】電気テスト用コンタクト（１０）は、上端がＩＣ端子に接触する接触部（１０ａ）に、下端がテストボードに半田付けされる端子部（１０ｂ）になり、その両者間に、ＩＣ端子との接触に応じ接触部（１０ａ）に作用する荷重を弾性的に支持するべく湾曲して形成されたバネ部（１０ｃ）、支持部（１０ｄ）、及び電気テスト用ソケットに対する固定部（１０ｅ）を有する。電気テスト用コンタクト（１０）は金属薄板の基材（１１）を有し、その表面にＮｉ又はＮｉ基合金から成る第１めっき層（１２）と、薄いＡｕ又はＡｕ合金から成る第２めっき層（１３）がこの順に形成される。そして、接触部（１０ａ）のみに、第２めっき層（１３）上に更にＰｄ又はＰｄ基合金から成る第３めっき層（１４）及びＡｇ又はＡｇ基合金から成る第４めっき層（１５）が積層される。
【選択図】図１
Description
本発明は、例えば集積回路（ＩＣ）のような電子部品のバーンインテストによるスクリーニングあるいは加速ストレスによる信頼性試験等で用いられる電気テスト用コンタクトおよび電気テスト用ソケットに関する。
ＩＣは高集積化および大容量化（以下、これらを総称して高密度化ともいう）および高機能化および多機能化（以下、これらを総称して高性能化ともいう）が急速に進んでおり、各種の電子機器あるいは自動車等の電子部品に広く搭載されてきている。このような電子部品では、その高い信頼性が強く要求され、初期故障あるいは固有欠陥のある製品をスクリーニングするために、高温下において高電圧を印加するバーンインテストがなされる。あるいは、ＩＣの長期信頼性を評価するために、例えばＢＴ（Bias Temperature）試験やＴＤＤＢ（Time Dependent Dielectric Breakdown）試験等、高温・高電圧への製品の曝露を伴う加速ストレスによる各種の信頼性試験が行われる。
ＩＣパッケージに用いられるリード端子（以下、ＩＣ端子という）は、ＩＣの高密度化あるいは高性能化に伴って益々多ピン化あるいは狭ピッチしている。このようなＩＣ端子では、その端子表面に錫（Ｓｎ）めっきや半田めっきが施される。また、例えばＣＳＰ（Chip Size Package）におけるＢＧＡ（Ball Grid Array）の端子，ウエーハレベルＣＳＰの端子，フリップチップ接続するベアチップの端子などの端子には、半田ボールあるいは半田バンプが多用されるようになってきている。ここで、一般に使用される半田は鉛フリー半田であるＳｎ合金等から成る。
上記バーンインテストでは、被検体となるＩＣが封入されているＩＣパッケージは例えばプリント回路基板のようなテストボードに取り付けられたＩＣソケットに装着される。そして、そのテストボードが加熱装置に収納され、例えば１２５℃以上の高温において通電を行うことでＩＣが検査される。ここで、ＩＣ端子とテストボードの回路配線あるいはランド（以下、ランド等という）は、例えばコンタクトピンを介して電気的に接続される。
あるいは、ウエーハレベルＣＳＰのいわゆるウエーハレベルバーンインでは、ウエーハに複数配列されている被検体のＩＣに対しては、通電検査装置（以下、プローバともいう）を用い、上記と同様な高温下で通電を伴う検査が一括して行われる。ここで、各ＩＣチップの端子は、いわゆるプローブヘッドに取り付けられたコンタクトプローブを介してプローブカードのランド等と電気的に接続される。以下、上記コンタクトピン、コンタクトプローブ等はまとめて電気テスト用コンタクトと呼称する。
従来の電気テスト用コンタクトでは、その基材として低抵抗になる銅（Ｃｕ）、Ｃｕ合金等の金属材料が用いられる。そして、その表面に化学的に安定した金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、プラチナ（Ｐｔ）の貴金属あるいはそれらの合金等からなる表層めっき皮膜が形成される（例えば、特許文献１，２参照）。ここで、基材と表層めっき皮膜の間に生じ易い固相反応を抑制する反応抑制層（反応バリア層）として、特許文献２に示されるように、ニッケル（Ｎｉ）、Ｎｉ−リン（Ｐ）合金等からなる下地めっき層の介装が一般的に行われる。
ところで、従来の電気テスト用コンタクトは、被検体のＩＣを高温環境下に置くバーンインテストあるいは加速ストレス試験を繰り返すと、その繰り返し回数と共に接触抵抗が増大して、適正な試験ができなくなるという問題を抱えていた。あるいは、その接触抵抗値の経時変化が不安定となり、早期の段階で増大してしまうこともあった。そこで従来では、電気テスト用コンタクトの接触抵抗が増大し規格から外れると、電気テスト用コンタクトのクリーニングを行ったり、新規の電気テスト用コンタクトに交換したりすることで対処していた。あるいは、電気テスト用コンタクトの交換ができない場合には、例えばＩＣソケットやプローブヘッドを新規なものに取交換することで対処していた。
しかしながら、ＩＣの高密度化あるいは高性能化に伴って使用される電気テスト用コンタクトの数が増加している状況下、その電気テスト用コンタクトに要するコストと共に、上記対処に要するコスト（作業コストや交換コスト）も大幅に増大するようになる。特に、ＩＣ端子が多ピン化あるいは狭ピッチし半田ボールあるいは半田バンプで形成される場合、電気テスト用コンタクトの接触荷重の増大に制約を受けることもあり、交換頻度が増加して上述した交換コストの上昇が目立つようになる。そのため、上述した電気テスト用コンタクトの接触抵抗の上昇を抑制しその長寿命化が大きな課題になってきている。
そこで、本発明者等は、従来の電気テスト用コンタクトにおける接触抵抗の増大について高温環境下での種々の試行実験を重ねた。その実験の中で、ＡｕあるいはＡｕ基合金から成る表層めっき皮膜では、Ａｕが被検体のＩＣ端子側に局部的に取り込まれて半田のＳｎとの冶金学的な反応を起こすこと、そして、局部的に露出した下地めっき層のＮｉが空気中の酸素と反応して酸化し、絶縁物であるニッケル酸化物を生成することを見出した。更に、従来から使用されている上記貴金属あるいはその合金を適切に積層させ表層めっき皮膜にすることにより、電気テスト用コンタクトを長寿命化でき、更にその低コスト化を容易にすることを知見し、本発明に至った。
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、例えばＩＣのような被検体の高温環境下での通電検査において、その端子との接触抵抗の上昇が抑制される電気テスト用コンタクトを提供することを目的とする。また、本発明は、ＩＣの多ピン化あるいは狭ピッチ化に対応できると共に、電気テスト用コンタクトの低コスト化を容易に実現できるようにすることを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明は、被検体の端子に接触する接触部と、テストボードに固定される端子部と、を備え、前記被検体の検査に用いられる電気テスト用コンタクトであって、
金属材料から成る基材と、該基材の表面に形成されたニッケルあるいはニッケル基合金から成る第１めっき層と、を有し、
前記接触部および前記端子部には、前記第１めっき層に接して金あるいは金基合金から成る第２めっき層が形成され、さらに前記接触部のみに前記第２めっき層に接するパラジウムまたはパラジウム基合金から成る第３めっき層と、該第３めっき層に接する銀あるいは銀基合金から成る第４めっき層と、が積層して形成され、
前記第２めっき層は、前記第１めっき層および第３めっき層間での応力緩和機能を果たすために、前記第１めっき層および前記第３めっき層よりも軟質であり、且つ０．０５μｍ以上の厚さに形成されていることを特徴とする。
金属材料から成る基材と、該基材の表面に形成されたニッケルあるいはニッケル基合金から成る第１めっき層と、を有し、
前記接触部および前記端子部には、前記第１めっき層に接して金あるいは金基合金から成る第２めっき層が形成され、さらに前記接触部のみに前記第２めっき層に接するパラジウムまたはパラジウム基合金から成る第３めっき層と、該第３めっき層に接する銀あるいは銀基合金から成る第４めっき層と、が積層して形成され、
前記第２めっき層は、前記第１めっき層および第３めっき層間での応力緩和機能を果たすために、前記第１めっき層および前記第３めっき層よりも軟質であり、且つ０．０５μｍ以上の厚さに形成されていることを特徴とする。
また、本発明電気テスト用ソケットは、上記電気テスト用コンタクトを備え、前記被検体の端子とテストボードとを、前記電気テスト用コンタクトを介して導通させることを特徴とする。
本発明により、ＩＣのような被検体の高温環境下の通電検査において、電気テスト用コンタクトと被検体の端子との接触抵抗の上昇が従来に較べて抑制される。そして、電気テスト用コンタクトの長寿命化が可能になる。また、電気テスト用コンタクトは、第３めっき層および第４めっき層の形成部位を接触部に限局したことにより、ＩＣの多ピン化あるいは狭ピッチ化に対応できると共に、その低コスト化を容易にする。
以下に本発明の好適な実施形態について図１ないし図６を参照して説明する。ここで、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なる。これ等の図では、互いに同一または類似の部分には共通の参照符号が付され、重複説明は一部省略される。
図１に示すように、ＩＣソケット用のコンタクトピンである電気テスト用コンタクト１０は、金属材料から成る金属薄板の基材１１の打ち抜き加工およびめっき加工により形成されている。そして、図１における電気テスト用コンタクト１０の上端がＩＣ端子に接触する接触部１０ａになり、電気テスト用コンタクト１０の下端がテストボードに半田付けされる端子部１０ｂになる。更にその具体的な外形の詳細はＩＣソケットの説明で後述されるが、接触部１０ａと端子部１０ｂの間に、バネ部１０ｃ、支持部１０ｄおよび固定部１０ｅを有する構造になっている。
ここで、バネ部１０ｃは、接触部１０ａの下部に連続し、さらにそこから側方に延在する部分と、当該部分に連続したＵ字型の湾曲部分とを有することで、ＩＣパッケージ２３のリード（後述）との接触に応じて接触部１０ａに作用する荷重を弾性的に支持する機能を果たす。なお、所望の弾性支持機能を果たすためにバネ部１０ｃの断面寸法および長さ等は適宜定め得るのは勿論である。
支持部１０ｄは、バネ部１０ｃの湾曲部分からバネ部１０ｃの延在部分に平行に延在する。支持部１０ｄの途中からは下方に分岐するように固定部１０ｅが設けられ、さらにその固定部１０ｅに連続して端子部１０ｂが延設されている。なお、支持部１０ｄがバネ部１０ｃの一部として形成されていてもよい。
本実施形態の電気テスト用コンタクト１０では、その全体すなわち上記各部位の全てが打ち抜き加工された金属薄板の基材１１表面にＮｉあるいはＮｉ基合金から成る第１めっき層１２と、薄いＡｕあるいはＡｕ合金から成る第２めっき層１３とが順次形成された構造になっている（図２Ａ）。そして、ＩＣ端子に接触する接触部１０ａにおいては、図２Ｂに示すように、例えばＩＣ端子に対する接点となる上端面から側部にかけての部位にのみ、第２めっき層１３の上に更にＰｄから成る第３めっき層１４およびＡｇから成る第４めっき層１５が順次に積層して形成されている。なお、電気テスト用コンタクト１０の全体および必要部位の表面に周知の変色防止処理がなされてもよい。
この電気テスト用コンタクト１０の金属めっきに際しては、はじめに基材１１の全体に対して、電着により第１めっき層１２および第２めっき層１３が形成される。そして、その後に接触部１０ａに関してはさらに、部分的に第３めっき層１４および第４めっき層１５が形成される。このように、本実施形態に係る電気テスト用コンタクト１０では、その製造工程数が余り増えないために製造が簡便なものとなる。
ここで、上記基材１１は、銅（Ｃｕ）又はＣｕ合金例えばＣｕ−ベリリウム（Ｂｅ）系合金、Ｃｕ−チタン（Ｔｉ）系合金、Ｃｕ−Ｓｎ系合金（例えば、リン青銅）、Ｃｕ−亜鉛（Ｚｎ）系合金（例えば、黄銅）等である。
第１めっき層１２は、基材１１とその表層めっき皮膜となる第２めっき層１３、第３めっき層１４および第４めっき層１５の間に生じ易い固相反応を抑制するバリア層であり、Ｎｉ、Ｎｉ−Ｐ合金から成る。その厚さは例えば０．３μｍ〜２μｍの範囲で適宜に設定される。
第２めっき層１３は、例えばフラッシュＡｕめっきのような電解めっき法により電析されるＡｕまたはＡｕ基合金から成る。Ａｕ基合金としては例えば微量のコバルト（Ｃｏ）を含むＡｕ−Ｃｏ合金、Ａｕ−Ｎｉ合金、Ａｕ−Ｐｄ合金、Ａｕ−Ａｇ合金、Ａｕ−Ｓｎ合金が挙げられる。第２めっき層１３を電解めっき法により形成することにより、第１めっき層１２および第３めっき層１４との密着性が無電解めっき法を採用した場合より向上する。そして、その厚さは例えば０．０５μｍ〜０．３０μｍの範囲で適宜に設定される。この厚さの範囲は、特許文献１におけるＡｕあるいはＡｕ基合金から成る表層めっき皮膜の厚さの範囲（０．２〜１μｍ）に比べて大きく低減されたものであり、電気テスト用コンタクト１０の低コスト化を容易にする。
ここで、第２めっき層１３は、その厚さが０．０５μｍ未満になると、第１めっき層１２と第３めっき層１４の間での剥がれを生じ易くする。また、その厚さが０．３０μｍ超となると、テストボードのランド等との端子部１０ｂの半田接合の信頼性が低下するようになる。従って、本実施形態のように第２めっき層１３の厚さを０．０５μｍ〜０．３０μｍの範囲で設定することは望ましいものとなる。
第３めっき層１４は例えば、純ＰｄやＰｄを基合金としたＰｄ−Ｎｉ合金、Ｐｄ―Ｉｎ合金の電解めっき、あるいは無電解めっきにより形成される。ここで、Ｐｄめっき層にはその他に不可避不純物が微量に含まれるようになっていてもよい。不可避不純物は上述した電解めっきなどで混入する微量の水素元素、酸素元素、金属元素等である。第３めっき層１４の厚さは例えば１μｍ〜２μｍの範囲で適宜に設定される。
第４めっき層１５は純ＡｇやＡｇを基合金としたＡｇ−Ｓｂ合金、Ａｇ−Ｓｅ合金、Ａｇ−Ａｕ合金、Ａｇ−Ｓｎ合金等の電解めっきあるいは無電解めっきにより形成される。ここで、第４めっき層にはその他に上述したような不可避不純物が微量に含まれるようになっていてもよい。第４めっき層１５の厚さは例えば１μｍ〜２μｍの範囲で適宜に設定される。第３および第４めっき層は被検体のリードと直接接触するコンタクト頂部にのみ設けるものとしてもよいが、バネ部１０ｃにいたる側部にまで延在させて第２めっき層との積層面積を広くすることで、剥がれの可能性を防ぐことが好ましい。
上記電気テスト用コンタクト１０は、図３および図４に示すようなＩＣソケットに必要個数が組込まれて取り付けられる。以下、ＩＣソケットについてその要部を説明する。図３および図４に示すＩＣソケットでは、表面実装型になる例えばＱＦＰ（Quad Flat Package）の形態のＩＣパッケージが装着される。ＩＣパッケージのリード表面には錫（Ｓｎ）系半田が形成されている。このＩＣソケットは、その外形が概略直方体をなし、ソケット基板２１、カバー２２および多数の電気テスト用コンタクト１０等を備える。
ソケット基板２１は、その中央部にＱＦＰとして組立てられたＩＣパッケージ２３が載置される位置決め台２４、ソケット基板２１に対し着脱自在な台座２５等を備える。ＩＣパッケージ２３では、多数のガルウィング形リード２３ａがその４辺から延出する。そして、位置決め台２４には、その外周にＩＣパッケージ２３の本体を収容するように外周壁２４ａが設けられている。ここで、多数のガルウィング形リード２３ａは、外周壁２４ａを乗り越え、その先端が後述するように電気テスト用コンタクト１０の接触部１０ａに弾性接触できるようになっている。
そして、多数の電気テスト用コンタクト１０は、その接触部１０ａが外周壁２４ａを取り囲むように位置決め台２４の外周に沿い配列されている。ここで、電気テスト用コンタクト１０は、その固定部１０ｅがソケット基板２１の内底面２６ａから外底面２６ｂに貫通する貫通孔２６に嵌合することで固定され、支持部１０ｄがその内底面２６ａに支持される。また、隣接する電気テスト用コンタクト１０同士の接触を防止するために、隣接する電気テスト用コンタクト１０間のギャップにはコンタクト分離隔壁２７が設けられている。本実施形態においては、コンタクト分離隔壁２７は、図３に示されるように、隣接するバネ部１０ｃの湾曲部分が互いに接触しないように配設されている。そして、各バネ部１０ｃはその隔壁間のギャップである溝内で、ＩＣパッケージ２３のリード（後述）から加えられる荷重の方向すなわち図３の上下方向に弾性変形するようになる。
各端子部１０ｂは、テスト基板への実装が行いやすいようソケット基板２１の外底面２６ｂから配列が変換され複数列に延出する。ここで、本実施形態では、多数の電気テスト用コンタクト１０では、その端子部１０ｂが複数列に二次元配列できるように、その支持部１０ｄから分岐する固定部１０ｅの分岐位置が異なるものが使用されている。そして、この複数列に二次元配列された端子部１０ｂが後述するテストボードの配線端子にそれぞれ半田付けされる。
カバー２２は、ソケット基板２１の一端に回動自在に枢着され、ソケット基板２１を上方向から閉蓋するようになっている。また、カバー２２には、その下面適所にＩＣパッケージ２３のガルウィング形リード２３ａを上方向から押える４個のリード押え壁２８が設けられている。そして、カバー２２の一端領域、好ましくはカバー２２の被枢着端と対向する一端の領域にラッチ機構２９が設けられ、ソケット基板２１の強固な閉蓋、特にリード押え壁２８による電気テスト用コンタクト１０の接触部１０ａに対するリード２３ａの確実な押圧を可能としている。このようにＩＣパッケージ２３が図３および図４に示したようなＩＣソケットに装着されて、例えばバーンインテストに供される。
上述したＩＣソケットは、例えばバーンインテストに用いられるテストボードに多数個取り付けられている。ここで、図５に示すように、それぞれのＩＣソケットに組込まれた電気テスト用コンタクト１０の端子部１０ｂは、上記テストボード１６に例えばフロー半田１７により半田付けされている。そして、テストボード１６においてそのランド等（図示せず）に接続されている。また、その接触部１０ａは、リード押え壁２８により押圧された対応ガルウィング形リード２３ａにそれぞれ接触し、バネ部１０ｃにより当該押圧方向（下方）に変位する。
端子部１０ｂの半田付けに使用される半田は、鉛フリーの共晶半田であり、例えば、Ｓｎ−亜鉛（Ｚｎ）系半田、Ｓｎ−Ｃｕ系半田、Ｓｎ−Ａｇ系半田、Ｓｎ−ビスマス（Ｂｉ）系半田等が用いられる。ここで、端子部１０ｂはその表面の第１めっき層１２がフロー半田１７と合金層を形成して、テストボード１６のランド等と半田接合することができる。このため、第２めっき層１３は、上述したような第１めっき層１２のＮｉの酸化を防止できる程度の薄い厚さで構わない。
上記接触部１０ａは、上記下方への変位に応じ、バネ部１０ｃが上方に付勢力を作用することにより、ガルウィング形リード２３ａの表面に形成されている半田めっき層に弾性接触する。このような弾性接触の状態において、例えば１２５℃程度の高温におけるＩＣ２３の検査が行われる。
次に、図６を参照して例えばバーンインテストにおける電気テスト用コンタクト１０の作用効果について説明する。図６の（ａ）に示すように、接触部１０ａにおける表層めっき皮膜として、上記第２めっき層１３を被覆するＰｄまたはＰｄ基合金から成る第３めっき皮膜１４およびＡｇあるいはＡｇ基合金から成る第４めっき皮膜１５がこの順に積層して形成されている。そして、電気テスト用コンタクト１０とガルウィング形リード２３ａとの弾性接触により、図６の（ｂ）に示すように、第４めっき層１５がリード２３ａのＳｎ系半田層１８に接触するようになる。
このような弾性接触の状態において、温度が１２５℃程度の検査が繰り返し行われると、第２めっき層１３、第３めっき層１４および第４めっき層１５を構成する金属元素中にＳｎ系半田層１８が取り込まれるが、めっき層へのＳｎ系半田層１８への溶け込みは従来技術の場合に較べ安定的に大きく低減する。これにより電気テスト用コンタクトが長寿命化され、その交換頻度が低減して低コスト化が可能になる。
特許文献１に記載されたように表層めっき皮膜がＡｕあるいはＡｕ合金から成る場合、バーンインテストを繰り返していくと、Ａｕ元素が被検体のＩＣ端子のＳｎ系半田層１８側に局部的に取り込まれ、半田のＳｎとの冶金学的な反応が生じる。そして、下地めっき層のＮｉが局部的に露出するようになり、空気中の酸素と反応して酸化される。このＮｉ酸化物は絶縁体である。このようなＮｉ酸化物の生成により、電気テスト用コンタクトの接触抵抗値が早期に上昇することが生じていた。このために、電気テスト用コンタクトの長寿命化が難しくなっていた。
これに対して、本実施形態の場合には、図６の（ｃ）に模式的に示したように、逆に、Ｓｎ系半田層１８中のＳｎ元素が第４めっき層１５を通り、第３めっき層１４中に吸蔵されるようになる。あるいは、Ｓｎ酸化物が還元され、そのＳｎ元素のみが第３めっき層１４に吸蔵され、酸素は外部に放散される。そして、バーンインテストが繰り返されていくと第３めっき層１４中のＳｎ元素が増えて、第３めっき層１４はＰｄとＳｎの混合した第３めっき混合層１４ａになり、その体積増加が生じる。ここで、ＰｄとＳｎは固溶体あるいは金属間化合物を形成する。
一方、第４めっき層１５はＳｎ元素を拡散させるが、第４めっき層１５中へのＰｄ元素の拡散を阻止する機能を有する。また、第４めっき層１５にＳｎ元素が少し溶け込んだ第４めっき混合層１５ａになる。しかし、この第４めっき混合層１５ａはＳｎ系半田層１８と接合することはない。また、半田が第４めっき混合層１５ａの表面に付着することもない。従って、各バーンインテストが終了すると、第４めっき混合層１５ａとＳｎ系半田層１８は相互の剥がれ損傷もなく分離する。
また、第２めっき層１３は第３めっき層１４の剥がれを防止する機能を有している。この第２めっき層１３が介挿されない場合には、例えばバーンインテストにおける昇降温により生じる第１めっき層１２および第３めっき層１４の体積膨張および収縮に起因して、それ等の間における剥がれが起こり易い。更に、バーンインテストの繰り返し回数が増えてくると、第３めっき層１４の体積増加に起因する剥がれも生じてくるようになる。第２めっき層１３は第１めっき層１２、第３めっき層１４および第３めっき混合層１４ａに較べて軟質であるので、その応力緩和の作用により上述したような剥がれを防止する。
このようにして、従来技術で生じていたＮｉ酸化物の生成あるいは半田の酸化物（例えば、Ｓｎ酸化物）の付着は起こり難くなる。そして、電気テスト用コンタクトの長寿命化が可能になる。それと共に、電気テスト用コンタクトの低コスト化が容易になる。例えば、従来技術を適用した電気テスト用コンタクトでは平均２５サイクル程度で接触抵抗値が増大していたＩＣのバーンインテストにおいて、本実施形態の電気テスト用コンタクト１０では、１００サイクルのバーンインテストの後でも接触抵抗値の上昇は殆ど見られず、その交換サイクルを大幅に伸ばす事が可能となった。
また、第３めっき層１４および第４めっき層１５は、電気テスト用コンタクト１０に部分的に、すなわち接触部１０ａ上の部分にのみ、電着により積層され、バネ部１０ｃには形成されない。このため、電気テスト用コンタクト１０のコンタクト分離隔壁２７に対する充分なクリアランスを確保し易くなる。そして、バネ部１０ｃの上下方向への弾性変形が充分に確保され、接触部１０ａのＩＣ端子との必要な弾性接触が保障される。これについて、図７を参照した説明を加える。図７は、図３に示すコンタクト分離隔壁の上方からの斜め下方の拡大図である。
図７に示すように、多数の電気テスト用コンタクト１０は例えば各バネ部１０ｃがコンタクト分離隔壁２７により隔離されて、互いに接触しないようにしなければならない。一方、上記バーンインテストにおける電気テスト用コンタクト１０の効果は、第３めっき層１４および第４めっき層１５を厚くするほど顕著になる。本実施形態においては、バネ部１０ｃには第３めっき層１４および第４めっき層１５が形成されないため、第３めっき層１４および第４めっき層１５を好ましい厚さに形成しつつも、コンタクト分離隔壁２７との間のクリアランスＬは確保できるようになる。このために、ＩＣ端子の多ピン化あるいは狭ピッチ化に対応して、多数の電気テスト用コンタクト１０を近接させて配列することが可能になる。
また、上記第３めっき層１４および第４めっき層１５は電気テスト用コンタクト１０に部分的に電着され、端子部１０ｂには形成されない。そして、上述したように端子部１０ｂは、主に基材１１表面の第１めっき層１２と第２めっき層１３がフロー半田１７と合金層を形成してテストボード１６のスルーホール等と半田接合している。このために、上記バーンインテストにおいてその接合強度の低下は全く生じない。
これに対して、第３めっき層１４および第４めっき層１５の電着が部分的でなく、端子部１０ｂに形成されると、テストボード１６のランド等との半田接合は、フロー半田１７とＰｄを含む第３めっき層１４あるいはＡｇを含む第４めっき層１５との合金層によることになる。しかし、この場合には、その接合強度がＮｉを含む第１めっき層１２およびＡｕを含む第２めっき層１３との合金層による半田接合の場合に比べ低下する傾向がある（なお、上記バーンインテストを実施しない場合でも、その接合強度が低くなる傾向がある）。また、この強度の低下は上記バーンインテストを行う場合において顕著となる。これは、バーンインテスト時の温度環境下での経時変化により、基材１１が含むＣｕが第１めっき層１２および第２めっき層１３を越えてＰｄとＳｎとの接合部へと拡散し、ＣｕとＳｎとの金属間化合物が生成されるためと考えられる。
なお、上記電気テスト用コンタクト１０では、第３めっき層１４および第４めっき層１５が図１あるいは図５に示したように接触部１０ａの側部を含めた接触部１０ａの上方の領域に部分的に形成されるように説明しているが、本発明はこれに限定されるものでない。第３めっき層１４および第４めっき層１５は、接触部１０ａの上端面のみに形成されていても構わない。すなわち、第３めっき層１４および第４めっき層１５が形成される領域は接触部１０ａにおいてＩＣ端子に実質的に接触する部分に限局されていてもよい。
（他の実施形態）
次に、ＩＣソケットに取り付けられる電気テスト用コンタクトの他の実施形態について図８を参照して説明する。この電気テスト用コンタクト３０は上下方向に略直線状になったコンタクトピンである。ここで、図８におけるその上端がＩＣ端子に接触する接触部３０ａになり、その下端がテストボード１６にフロー半田１７により半田付けされる端子部３０ｂになる。そして、上記接触部３０ａと端子部３０ｂの間に、コンタクト３０の長手方向に対して横方向に弾性変形するバネ部３０ｃと、ＩＣソケットに支持され固定される支持部３０ｅが形成される。この場合のＩＣソケットは、図３および図４で説明した構成を、本実施形態に係る電気テスト用コンタクト３０に適合するように変更すればよい。接触部３０ａを一端としたバネ部３０ｃは２枚の細長い弾性接片の基材から成り、その他端が靱性のある針状の支持部３０ｅに一体接合している。そして、針状の支持部３０ｅを基端としてその先端が端子部３０ｂになっている。なお、ＩＣ端子と接触部３０ａとの接触に応じてバネ部３０ｃが弾性変形する方向、すなわち２枚の細長い弾性接片が開く方向は、隣接する電気テスト用コンタクト３０のバネ部３０ｃの接触が生じないように定められる。
次に、ＩＣソケットに取り付けられる電気テスト用コンタクトの他の実施形態について図８を参照して説明する。この電気テスト用コンタクト３０は上下方向に略直線状になったコンタクトピンである。ここで、図８におけるその上端がＩＣ端子に接触する接触部３０ａになり、その下端がテストボード１６にフロー半田１７により半田付けされる端子部３０ｂになる。そして、上記接触部３０ａと端子部３０ｂの間に、コンタクト３０の長手方向に対して横方向に弾性変形するバネ部３０ｃと、ＩＣソケットに支持され固定される支持部３０ｅが形成される。この場合のＩＣソケットは、図３および図４で説明した構成を、本実施形態に係る電気テスト用コンタクト３０に適合するように変更すればよい。接触部３０ａを一端としたバネ部３０ｃは２枚の細長い弾性接片の基材から成り、その他端が靱性のある針状の支持部３０ｅに一体接合している。そして、針状の支持部３０ｅを基端としてその先端が端子部３０ｂになっている。なお、ＩＣ端子と接触部３０ａとの接触に応じてバネ部３０ｃが弾性変形する方向、すなわち２枚の細長い弾性接片が開く方向は、隣接する電気テスト用コンタクト３０のバネ部３０ｃの接触が生じないように定められる。
この電気テスト用コンタクト３０では、電気テスト用コンタクト１０で説明したのと同じように、上述した各部位の全体が基材１１表面にＮｉあるいはＮｉ基合金から成る第１めっき層１２と、薄いＡｕあるいはＡｕ基合金から成る第２めっき層１３が順次に形成された構造になっている。そして、従来技術で説明したＢＧＡの半田ボール２３ｂに接触する接触部３０ａにおいて選択的に、上記第２めっき層１３に更にＰｄまたはＰｄ基合金から成る第３めっき層１４およびＡｇあるいはＡｇ基合金から成る第４めっき層１５が順次に積層して形成されている。更に、周知の変色防止処理がなされてもよい。
次に、電気テスト用コンタクトのさらに他の２実施形態について図９Ａおよび図９Ｂを参照した説明を加える。これらの例では、電気テスト用コンタクト４０，５０はＩＣソケットに取り付けられるコンタクトピンであるが、テストボード１６に半田付けされない。
図９Ａに示す電気テスト用コンタクト４０では、薄板の打ち抜き加工により形成された基材４１でなり、同図におけるその上端がＩＣ端子に弾性接触する第１接触部４０ａになり、その下端がテストボード１６のランド等に弾性接触する第２接触部４０ｂになる。そして、第１接触部４０ａは第１バネ部４０ｃを通して固定部４０ｅに連結され、第２接触部４０ｂは第２バネ部４０ｆを通して固定部４０ｅに連結される。ここで、電気テスト用コンタクト４０は取り付けられるＩＣソケット内の所定の位置に固定部４０ｅで固定されるようになる。この場合のＩＣソケットについても、図３および図４で説明した構成を、本実施形態に係る電気テスト用コンタクト４０に適合するように変更すればよい。
電気テスト用コンタクト４０では、電気テスト用コンタクト１０で説明したのと同じように、上述した各部位の全体が基材１１の表面にＮｉあるいはＮｉ基合金から成る第１めっき層１２と、薄いＡｕあるいはＡｕ合金から成る第２めっき層１３が順次施された構造になっている。そして、例えばベアチップであるＩＣ２３の半田バンプ（図示せず）に接触する第１接触部４０ａのみに、例えば図中の点線より上方の部分となる上端に、上記第２めっき層１３の上層として更にＰｄまたはＰｄ基合金から成る第３めっき層１４およびＡｇあるいはＡｇ基合金から成る第４めっき層１５が順次に積層して形成されている。更に、周知の変色防止処理がなされてもよい。
一方、テストボード１６のランド等に接触する第２接触部４０ｂにおいて、例えば図中の点線より下方の部分となる下端に選択的に、第２めっき層１３の上に更にＡｕあるいはＡｕ基合金のめっき層が追加形成される。そして、この領域では第２めっき層１３の厚さが例えば０，２μｍ〜１μｍ程度とされる。
図９Ｂに示す電気テスト用コンタクト５０は図の上下方向に直線状に延在するコンタクトピンである。そして、図におけるその上端がＩＣ端子に接触する第１接触部５０ａになる第１プランジャ５０ｂと、下端がテストボードのランド等に接触する第２接触部５０ｃになる第２プランジャ５０ｄとがバレル５０ｅ内で互いに係合する。ここで、これ等の第１プランジャ５０ｂおよび第２プランジャ５０ｄは、バレル５０ｅ内のコイルバネ（図示せず）を介して、バレル５０ｅから突出する方向、すなわち上方および下方にそれぞれ付勢される。この電気テスト用コンタクト５０は、図３および図４で説明した構成を本実施形態に適合するように変更したＩＣソケットに取り付けられる。なお、これ等のプランジャは例えば金属棒の切削加工等により形成された基材でなる。
電気テスト用コンタクト５０では、電気テスト用コンタクト１０で説明したのと同じように、上述した各部位の全体が基材１１の表面にＮｉあるいはＮｉ基合金から成る第１めっき層１２と、薄いＡｕあるいはＡｕ合金から成る第２めっき層１３が順次施された構造になる。そして、ＣＳＰに組立てられたＩＣ２３のＢＧＡの半田ボール２３ｂに接触する第１接触部５０ａにおいて、例えば図中の点線から上方の部分に選択的に、上記第２めっき層１３の上層として更にＰｄまたはＰｄ基合金から成る第３めっき層１４およびＡｇあるいはＡｇ基合金から成る第４めっき層１５が順次に積層して形成される。更に、周知の変色防止処理がなされてもよい。ここで、第１接触部５０ａの先端は、半田ボール２３ｂとの接触が良好になるように略９０度の角度をなす三角溝状に形成されるとよい。
これに対して、テストボード１６のランド等に接触する第２接触部５０ｃにおいて、例えば点線より下方の部分となる下端に選択的に、第２めっき層１３の上に更にＡｕあるいはＡｕ基合金のめっき層が追加形成される。そして、この領域では第２めっき層１３の厚さが例えば０，２μｍ〜１μｍ程度とされ。なお、この電気テスト用コンタクト５０の場合、バレル５０ｅの表面にはめっき層を形成せず、基材１１が剥き出しの構造になっていてもよい。
（その他） 上述した各実施形態に係る電気テスト用コンタクトは、ＩＣソケットに取り付けられるコンタクトピンの形態を有するが、その他に、背景技術の項で説明したコンタクトプローブの形態を有していてもよい。このような電気テスト用コンタクトは前述のＢＧＡ、ＣＳＰの他、ウエーハレベルＣＳＰのいわゆるウエーハレベルバーンインでも好適に使用される。その基本的な構造では、コンタクトプローブの一端となる接触子がウエーハに配列されている被検体のＩＣチップの例えばＳｎ合金系半田から成る半田バンプに弾性接触するように構成する。そして、コンタクトプローブの基端が例えばジャンパー線等を介しプローバのプローブカードのランド等と電気接続するようにする。
この場合も、コンタクトプローブの各部位の全体が図２Ａで説明したように、金属材料から成る基材１１の表面にＮｉあるいはＮｉ基合金から成る第１めっき層１２と、薄いＡｕあるいはＡｕ合金から成る第２めっき層１３が順次施された構造になる。そして、ＩＣチップの半田バンプに接触する接触子において選択的に、上記第２めっき層１３の上に更にＰｄまたはＰｄ基合金から成る第３めっき層１４およびＡｇあるいはＡｇ基合金から成る第４めっき層１５が順次に積層して形成されている。更に、周知の変色防止処理がなされてもよい。一方、コンタクトプローブの基端側は鉛フリー半田により例えばジャンパー線と半田接合する。
上記電気テスト用コンタクトにおいて、ＩＣ端子に接触する接触部（１０ａ，３０ａ，４０ａ，５０ａ）あるいは接触子、テストボード側の端子部（１０ｂ，３０ｂ）あるいは第２接触部（４０ｂ，５０ｃ）または基端を除く電気テスト用コンタクトの部位は、基材１１の表面に第１めっき層１２のみが形成される形態であってもよい。この場合、バーンインテストにおいて、当該部位上のＮｉから成る第１めっき層１２はその表面が少し酸化されるようになる。そして、電気テスト用コンタクトにおける当該部位のバネ弾性特性の経時変化が生じ得るが、基材１１の金属材料を適宜に選択することによりこのような問題は回避できる。
本実施形態の電気テスト用コンタクトは、例えばバーンインテスト、加速ストレス試験のような高温環境下におけるＩＣの通電検査において、その安定した長寿命化を可能にする。そして、通電検査のための被検体との間における多数回の繰り返し接触および分離が安定して高い信頼性のもとに可能となる。
また、電気テスト用コンタクトの接触部に部分的にＰｄから成るめっき層とＡｇあるいはＡｇ基合金から成るめっき層を積層して形成することにより、ＩＣソケット内への多数の電気テスト用コンタクトの配列が高い信頼性のもとに可能となる。このようにして、ＩＣ端子の多ピン化あるいは狭ピッチ化への対応が容易になる。
そして、上述した長寿命化により、電気テスト用コンタクト、その取り付けＩＣソケットあるいはプローブヘッド等の交換頻度が低減する。また、電気テスト用コンタクトへの高価なＡｕ金属の使用量は大幅に減少する。更に、本実施形態の電気テスト用コンタクトの製法は簡便になる。このようにして、電気テスト用コンタクトの低コスト化が容易になる。これは、ＩＣ端子の多ピン化あるいは狭ピッチ化において顕著になる。
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、上述した実施形態は本発明を限定するものでない。当業者にあっては、具体的な実施態様において本発明の技術思想および技術範囲から逸脱せずに種々の変形あるいは変更を加えることが可能である。
本発明は、例えばウエーハレベルバーンインで用いられる例えばスプリングプローブのような電気テスト用コンタクトであっても同様に適用される。
また、上記電気テスト用コンタクトは、高温環境下の通電検査に限らず、例えば室温下でのＩＣのような電子部品の通電検査にも有用になる。
Claims (2)
- 被検体の端子に接触する接触部と、テストボードに固定される端子部と、を備え、前記被検体の検査に用いられる電気テスト用コンタクトであって、
金属材料から成る基材と、該基材の表面に形成されたニッケルあるいはニッケル基合金から成る第１めっき層と、を有し、
前記接触部および前記端子部には、前記第１めっき層に接して金あるいは金基合金から成る第２めっき層が形成され、さらに前記接触部のみに前記第２めっき層に接するパラジウムまたはパラジウム基合金から成る第３めっき層と、該第３めっき層に接する銀あるいは銀基合金から成る第４めっき層と、が積層して形成され、
前記第２めっき層は、前記第１めっき層および第３めっき層間での応力緩和機能を果たすために、前記接触部において、０．０５μｍ以上の厚さに形成されていることを特徴とする電気テスト用コンタクト。 - 前記第２めっき層は、前記端子部において、前記第１めっき層の酸化防止機能を果たすために、０．３μｍ以下の厚さに形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電気テスト用コンタクト。
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