JP2017067662A

JP2017067662A - コンタクタ

Info

Publication number: JP2017067662A
Application number: JP2015194768A
Authority: JP
Inventors: 孝弘永田; Takahiro Nagata
Original assignee: Yokowo Co Ltd; Yokowo Mfg Co Ltd
Current assignee: Yokowo Co Ltd
Priority date: 2015-09-30
Filing date: 2015-09-30
Publication date: 2017-04-06
Anticipated expiration: 2035-09-30
Also published as: TWI677686B; US10317430B2; WO2017056879A1; US20180275167A1; TW201719176A; JP6553472B2

Abstract

【課題】製造容易で長いストロークを確保することの可能なコンタクタを提供する。【解決手段】コンタクタ１は、フレキシブル基板１０と、フレキシブル基板１０に設けられた複数の接点部２０と、各々の接点部２０を検査対象デバイス７に向けて付勢する複数のスプリング３０と、複数のスプリング３０を収容するハウジング４０と、を備える。スプリング３０は、少なくとも接点部２０側の端部に平坦巻き部３１を有し、かつ自身の長さ方向の中間部に斜め密着巻き部３２を有し、開放状態において平坦巻き部３１と斜め密着巻き部３２との間に隙間Ｇが存在する。【選択図】図４

Description

本発明は、半導体デバイス等の被測定デバイスの検査に用いて好適なコンタクタに関する。

半導体デバイス等の検査対象物の検査に用いられるコンタクタとして、下記特許文献１に示すように、複数のコンタクトプローブをハウジングの貫通穴内に挿入した構造のソケットが知られている。各コンタクトプローブは、スプリングと、前記スプリングにより突出方向に付勢されたプランジャーと、を有する。近年の半導体デバイスは動作周波数がより高くなっており、その高い周波数を測定するために、長さの短いコンタクトプローブが使用されるようになってきている。

他の構造のコンタクタとして、複数のバンプを有するコンタクトシートの下方に、シリコーン樹脂シート等の弾性を有する材料中に金属細線を埋め込んだ金属線埋設シートを設けた構造のコンタクト装置がある（下記特許文献２）。金属線埋設シートは、電気的な接続に加え、バンプ高さのバラつきと検査対象物の非平坦性を吸収する役割を持つ。

特開２００９−１８６２１０号公報特開２０００−１８０５０６号公報

特許文献１の構造の場合、高周波対応のために長さが短くなってくると、コンタクトプローブの取扱いも難しくなる。具体的には、コンタクトプローブ自体の組立て、及びハウジングの貫通穴に対するコンタクトプローブの挿入などの作業が困難となり、高い熟練技術と多くの工数が必要になるという問題があった。またプランジャの加工も難しく、多くの時間とコストが掛かるという問題があった。一方、特許文献２の構造の場合、ストロークは金属線埋設シートの弾性変形量に依存するため長く取れず、被測定デバイスのコプラナリティによっては安定したコンタクトが得られないという問題があった。

本発明はこうした状況を認識してなされたものであり、その目的は、製造容易で長いストロークを確保することの可能なコンタクタを提供することにある。

本発明のある態様は、コンタクタである。このコンタクタは、フレキシブル基板と、前記フレキシブル基板に設けられた複数の接点部と、各々の接点部を対象物側に向けて付勢する複数のスプリングと、前記複数のスプリングを収容するハウジングと、を備える。

各々のスプリングは、少なくとも前記接点部側の端部に平坦巻き部を有してもよい。

各々のスプリングは、自身の長さ方向の中間部に斜め密着巻き部を有してもよい。

各々のスプリングは、少なくとも前記接点部側の端部に平坦巻き部を有し、かつ自身の長さ方向の中間部に斜め密着巻き部を有し、開放状態において前記平坦巻き部と前記斜め密着巻き部との間に隙間が存在してもよい。

各々のスプリングが所定長圧縮されると、前記隙間が無くなって前記平坦巻き部と前記斜め密着巻き部とが相互に接触してもよい。

各々の接点部は、前記スプリングの内側に延びる位置合わせ用凸部を有してもよい。

前記位置合わせ用凸部と前記スプリングとの係合により、前記スプリングからの前記接点部の抜けを防止する抜止め力が発生してもよい。

前記ハウジングは、前記フレキシブル基板を貫通して前記フレキシブル基板の一面側から他面側に延びるストッパ凸部を有してもよい。

前記フレキシブル基板は、各々の接点部の周囲に、前記接点部の接触先の高低差による自身の撓みを防止するための貫通穴を有してもよい。

前記ハウジングに設けられて前記フレキシブル基板を貫通し、前記ハウジングに対して前記フレキシブル基板を位置決めする複数の位置決めピンを有し、前記フレキシブル基板が前記複数の位置決めピンにより自身の面垂直方向に移動可能に支持されてもよい。

前記フレキシブル基板は、各々の位置決めピンを挿通する複数の長穴を有し、各々の長穴は、短手方向には前記位置決めピンと略同一寸法であり、長手方向には前記位置決めピンより大きい寸法であってもよい。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法やシステムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、製造容易で長いストロークを確保することの可能なコンタクタを提供することができる。

本発明の実施の形態に係るコンタクタ１のスプリング開放状態における概略断面図。コンタクタ１のスプリング圧縮状態における概略断面図。図１のフレキシブル基板１０の接点部２０近傍の拡大断面図。（Ａ）は図１の要部拡大断面図、（Ｂ）は図２の要部拡大断面図。フレキシブル基板１０の平面図（検査対象物側から見た図）。図５の要部拡大図。

以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を詳述する。なお、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材等には同一の符号を付し、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は発明を限定するものではなく例示であり、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

図１において、上下左右各方向を定義する。また、図１における紙面垂直方向を前後方向と定義する。図１及び図２に示すように、本実施の形態のコンタクタ１は、半導体デバイス（ＩＣパッケージ）等の検査対象デバイス７の検査に用いられるものであって、図示しない検査装置側の検査用基板５と検査対象デバイス７との間における電源や信号の伝送を行う。なお、図１及び図２に示す検査用基板５及び検査対象デバイス７は、コンタクタ１の構成要素ではない。コンタクタ１は、フレキシブル基板１０と、接点部２０と、スプリング３０と、ハウジング４０と、ガイド５０と、を備える。

フレキシブル基板１０は、接点部２０を形成するための基材（ポリイミド等）であり、ガイド５０のガイド穴５１の開口に臨むとともに、ハウジング４０及びガイド５０の間の空間に延在する。図５に示すように、フレキシブル基板１０は、各々の接点部２０の周囲に貫通穴１３を有する。図５の例では、１つの接点部２０に対して４つの貫通穴１３が囲むように設けられる。なお、隣接する接点部２０は貫通穴１３を共有する。各々の貫通穴１３は、接点部２０の接触先（図２の検査対象デバイス７のバンプ８）の高低差（高さのバラつき）に起因する検査時のフレキシブル基板１０の不用意な撓み（波打ち）を防止する役割を持つ。

フレキシブル基板１０は、複数の（ここでは４本の）位置決めピン６０により、前後左右方向の位置が定められ、かつ上下方向（自身の面垂直方向）に移動可能に支持される。各々の位置決めピン６０を挿通するためのフレキシブル基板１０の複数のピン挿通穴１１はそれぞれ長穴であり、フレキシブル基板１０の上下移動時の撓みを許容できるようになっている。なお、図５では、ピン挿通穴１１と位置決めピン６０の大きさの関係を示すため、ピン６０を破線で仮想的に示している。各ピン挿通穴１１は、短手方向には位置決めピン６０と略同一寸法であり、長手方向には位置決めピン６０より大きい寸法である。図５に示すように、フレキシブル基板１０の左右各部に設けられたピン挿通穴１１は左右方向に長い長穴であり、前後各部に設けられたピン挿通穴１１は前後方向に長い長穴であり、４本の位置決めピン６０により、撓みは許容しつつフレキシブル基板１０の前後左右方向の位置決めは正確に行われる。

フレキシブル基板１０は、図１に示すハウジング４０のストッパ凸部４２を貫通させるための複数の（ここでは４つの）ストッパ用穴１２（図５）を有する。各ストッパ用穴１２とストッパ凸部４２の大きさの関係は、各ピン挿通穴１１と位置決めピン６０の大きさの関係と同様であり、ストッパ凸部４２によりフレキシブル基板１０の上下移動時の撓みを許容できるようになっている。

接点部２０は、金属体であって例えば電鋳によってフレキシブル基板１０上に複数（多数）設けられ、検査時に検査対象デバイス７のバンプ（電極）８と接触する。図３及び図４（Ａ）,（Ｂ）に示すように、接点部２０は、本体部２１と、接触用凸部２２と、位置合わせ用凸部（脚部）２３と、を有する。本体部２１は、円柱形状であって上下端部にそれぞれ鍔部２１ａを有し、鍔部２１ａ間にフレキシブル基板１０を挟み込んでいる。フレキシブル基板１０の上面側において、接触用凸部２２は、本体部２１の上面側の鍔部２１ａの上面から例えば円柱状に上方に突出し、図６に示すように１つの接点部２０につき例えば４つ設けられる。フレキシブル基板１０の下面側において、位置合わせ用凸部２３は、図３に示すように本体部２１の下面側の鍔部２１ａの下面中心部から例えば円柱状に下方に突出し、図４（Ａ）,（Ｂ）に示すようにスプリング３０の内側に延びる（入り込む）。位置合わせ用凸部２３は、コンタクタ１の組立時に接点部２０及びスプリング３０の相互の位置合わせに用いられると共に、スプリング３０との係合（例えば軽圧入）により、スプリング３０からの接点部２０の抜けを防止する抜止め力を発生する。

スプリング３０は、接点部２０と同数設けられた導電性材料からなるコイルスプリングであり、各々の接点部２０を検査対象物側に向けて付勢する。スプリング３０が接点部２０を下方から支持することで、フレキシブル基板１０が、ハウジング４０のフレキシブル基板１０が配置される面から浮いた状態で支持される。フレキシブル基板１０は、ハウジング４０に対して固定的には支持されない。図４（Ａ）,（Ｂ）に示すように、各々のスプリング３０は、両端部にそれぞれ平坦巻き部３１を有し、かつ自身の長さ方向の中間部に斜め密着巻き部３２を有する。上端側の平坦巻き部３１の内側に、接点部２０の位置合わせ用凸部２３が嵌入（軽圧入）される。各々のスプリング３０の開放状態において、図４（Ａ）に示すように、平坦巻き部３１と斜め密着巻き部３２との間に隙間Ｇが存在する。具体的には、各々のスプリング３０において平坦巻き部３１と斜め密着巻き部３２との間を渡す連絡部３３は、スプリング３０の開放時に斜め密着巻き部３２よりも傾斜が急となっており、これにより前述の隙間Ｇが形成される。一方、各々のスプリング３０が所定長圧縮されると、図４（Ｂ）に示すように、隙間Ｇが無くなって平坦巻き部３１と斜め密着巻き部３２とが相互に接触する。なお、スプリング３０の平坦巻き部３１を斜め密着巻き部３２と比較して小径としている目的は、平坦巻き部３１が接点部２０の位置合わせ用凸部２３の圧入により膨らんでもハウジング４０の貫通穴４１内に確実に収まること、及び平坦巻き部３１が検査用基板５の図示しない電極からはみ出さすことの防止である。

ハウジング４０は、例えば絶縁樹脂製であり、各々のスプリング３０を収容する。具体的には、ハウジング４０は、スプリング３０と同数の貫通穴４１を有し、各々の貫通穴４１にスプリング３０を１つずつ収容する。ハウジング４０は、フレキシブル基板１０を貫通してフレキシブル基板１０の下面側から上面側に延びる複数の（ここでは４つの）ストッパ凸部（ハードストップ）４２を有する。ストッパ凸部４２は、図２に示すように、検査時における検査対象デバイス７の下限位置を定める。検査対象デバイス７が下降してストッパ凸部４２の上面に接触して検査時の状態に移行するまでの間に、スプリング３０の図４（Ａ）に示す隙間Ｇが無くなるような寸法設計となっている。

ガイド５０は、例えば絶縁樹脂製であり、検査時に検査対象デバイス７の前後左右方向の位置を定め、検査対象デバイス７を上下方向に移動可能に支持するガイド穴５１を有する。ハウジング４０及びガイド５０は、不図示のネジ等によって相互に固定される。位置決めピン６０は、下端側がハウジング４０に圧入等により固定され、上端側がガイド５０に圧入等により固定され、ハウジング４０及びガイド５０の間の空間においてフレキシブル基板１０のピン挿通穴１１を貫通する。

コンタクタ１の組立ては、例えば以下の手順による。まず、ハウジング４０の各々の貫通穴４１に、スプリング３０を挿入すると共に、位置決めピン６０をハウジング４０に圧入固定する。一方、フレキシブル基板１０には電鋳等により多数の接点部２０を一括形成しておき、そのフレキシブル基板１０を、ピン挿通穴１１に位置決めピン６０を通しながらスプリング３０上に配置し、接点部２０の位置合わせ用凸部２３を、スプリング３０の上端部の平坦巻き部３１の内側に入り込ませる（嵌め込む）。続いて、ガイド５０をハウジング４０上にネジ止め等により固定する。

コンタクタ１による検査は、例えば以下の手順による。コンタクタ１は検査用基板５上にネジ止め等により固定しておく。そして、図１に示すように検査対象デバイス７をガイド５０のガイド穴５１に挿入し、図２に示すように検査対象デバイス７を接点部２０に向けて押し付けていく。すると、検査対象デバイス７のバンプ８が接点部２０に接触し、接点部２０がスプリング３０の付勢力に抗して後退（下降）する。これにより、バンプ８と接点部２０との間に必要十分な接触力が得られ、この状態で検査対象デバイス７の検査が行われる。

本実施の形態によれば、下記の効果を奏することができる。

(1) 接点部２０を例えば電鋳技術によりフレキシブル基板１０に多数個一括して形成することができるため、ハウジング４０の貫通穴４１にプランジャを個別に挿入する作業が不要となり、製造容易で工数が掛からず、コスト安である。

(2) 接点部２０をスプリング３０により付勢する構成であり、特許文献２のように弾性を有する金属線埋設シートで接点部を支持する構成と比較してストロークを長く確保できるため、検査対象デバイス７のバンプ８のコプラナリティがバラついても安定したコンタクトが得られる。

(3) 特許文献２において金属線埋設シートを構成するシリコーンゴムシートは高温、低温で硬度が変化するために、高温、低温の環境下では押し圧が変化して安定したコンタクトが得られないという問題があるが、本実施の形態ではスプリング３０による付勢のため高温、低温の環境下でも安定した押し圧が得られ、コンタクトの安定性が高い。また、特許文献２の構成と異なりゴムのへたりによる寿命の問題がなく、多数回の使用に耐えられる。

(4) スプリング３０は、接点部２０と係合する上端部が平坦巻き部３１となっており、スプリング３０による付勢により接点部２０の平坦度の悪化を抑制できる。一方、スプリング３０は、自身の長さ方向の中間部が斜め密着巻き部３２となっており、ストローク長を確保しながら電流経路（電気長）を短くすることができる。ここで、スプリング３０の開放状態において図４（Ａ）に示すように平坦巻き部３１と斜め密着巻き部３２との間に隙間Ｇが存在するため、隙間Ｇが存在しない場合と比較して更にストロークを長く確保できる。なお、図４（Ｂ）に示す検査時にはスプリング３０の圧縮により隙間Ｇは無くなっており、隙間Ｇにより電気長が長くなるという問題もない。密着巻き部を通して電気信号を伝達することで、電気長が短くなり、検査対象デバイス７の高速信号を検査用基板５に高品質に伝送できる。

以上、実施の形態を例に本発明を説明したが、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスには請求項に記載の範囲で種々の変形が可能であることは当業者に理解されるところである。以下、変形例について触れる。

フレキシブル基板１０の貫通穴１３、接点部２０、接触用凸部２２、スプリング３０、平坦巻き部３１の巻数、ストッパ凸部４２、及び位置決めピン６０等の個数は、実施の形態で示した具体的な数値に限定されず、個々の製品の設計上の要求や都合に合わせて適宜設定すればよい。なお、平坦巻き部３１は、複数回巻きとする場合、少なくともスプリング３０の圧縮時（検査時）には相互に密着することが望ましい。

要求される仕様によっては、スプリング３０に斜め密着巻き部３２あるいは平坦巻き部３１を設けない構成、平坦巻き部３１と斜め密着巻き部３２との間に隙間Ｇを設けない構成、フレキシブル基板１０に貫通穴１３を設けない構成、ハウジング４０にストッパ凸部４２を設けない構成、接点部２０に接触用凸部２２や位置合わせ用凸部２３を設けない構成等も可能である。

１コンタクタ、５検査用基板、７検査対象デバイス、８バンプ（電極）、
１０フレキシブル基板、１１ピン挿通穴、１２ストッパ用穴、１３貫通穴、
２０接点部、２１本体部、２１ａ鍔部、２２接触用凸部、２３位置合わせ用凸部（脚部）、
３０スプリング、３１平坦巻き部、３２斜め密着巻き部、３３連絡部、
４０ハウジング、４１貫通穴、４２ストッパ凸部、
５０ガイド、５１ガイド穴、６０位置決めピン、Ｇ隙間

Claims

フレキシブル基板と、前記フレキシブル基板に設けられた複数の接点部と、各々の接点部を対象物側に向けて付勢する複数のスプリングと、前記複数のスプリングを収容するハウジングと、を備える、コンタクタ。
各々のスプリングは、少なくとも前記接点部側の端部に平坦巻き部を有する、請求項１に記載のコンタクタ。
各々のスプリングは、自身の長さ方向の中間部に斜め密着巻き部を有する、請求項１又は２に記載のコンタクタ。
各々のスプリングは、少なくとも前記接点部側の端部に平坦巻き部を有し、かつ自身の長さ方向の中間部に斜め密着巻き部を有し、開放状態において前記平坦巻き部と前記斜め密着巻き部との間に隙間が存在する、請求項１に記載のコンタクタ。
各々のスプリングが所定長圧縮されると、前記隙間が無くなって前記平坦巻き部と前記斜め密着巻き部とが相互に接触する、請求項４に記載のコンタクタ。
各々の接点部は、前記スプリングの内側に延びる位置合わせ用凸部を有する、請求項１から５のいずれか一項に記載のコンタクタ。
前記位置合わせ用凸部と前記スプリングとの係合により、前記スプリングからの前記接点部の抜けを防止する抜止め力が発生する、請求項６に記載のコンタクタ。
前記ハウジングは、前記フレキシブル基板を貫通して前記フレキシブル基板の一面側から他面側に延びるストッパ凸部を有する、請求項１から７のいずれか一項に記載のコンタクタ。
前記フレキシブル基板は、各々の接点部の周囲に、前記接点部の接触先の高低差による自身の撓みを防止するための貫通穴を有する、請求項１から８のいずれか一項に記載のコンタクタ。
前記ハウジングに設けられて前記フレキシブル基板を貫通し、前記ハウジングに対して前記フレキシブル基板を位置決めする複数の位置決めピンを有し、前記フレキシブル基板が前記複数の位置決めピンにより自身の面垂直方向に移動可能に支持されている、請求項１から９のいずれか一項に記載のコンタクタ。
前記フレキシブル基板は、各々の位置決めピンを挿通する複数の長穴を有し、各々の長穴は、短手方向には前記位置決めピンと略同一寸法であり、長手方向には前記位置決めピンより大きい寸法である、請求項１０に記載のコンタクタ。