JP3693218B2 - 半導体装置用コンタクタ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置用コンタクタに係り、特に半導体装置の試験装置に組み込まれ、半導体装置との電気的接続を図るために用いられる半導体装置用コンタクタに関する。
近年のＬＳＩの高集積化・高密度化が進むにつれて、半導体装置に設けられる電極のサイズ、ピッチも微細化が進んでいる。このため、各々の半導体装置の電極に対してコンタクト可能な高精度なコンタクタの実現と微細電極への安定した電気的接触を維持することが、重要な課題となってきている。
【０００２】
【従来の技術】
従来の半導体装置用コンタクタは、大略するとバネの力によって半導体装置の電極とコンタクトする構成のものと、薄い絶縁膜に球面電極をメッキ形成して半導体装置の電極とコンタクトする構成のもの等に分けられる。
図１０（Ａ）は、バネの力によってコンタクトする構成とされた半導体装置用コンタクタ１Ａを示している。この半導体装置用コンタクタ１Ａは、一対の基板２ａ，２ｂの間にコイルスプリング３が配設されており、このコイルスプリング３の弾性力を利用してポゴピン４を上下させ、半導体装置に設けられた電極（図示せず）とコンタクトする構成とされている。
【０００３】
また、図１０（Ｂ）は、薄い絶縁膜に球面電極をメッキ形成して半導体装置の電極（図示せず）とコンタクトを図る半導体装置用コンタクタ１Ｂを示している。この半導体装置用コンタクタ１Ｂは、薄い絶縁基板５に球面電極６をメッキ形成し、これを半導体装置の電極にコンタクトさせる構成とされている。
この球面電極６を形成するには、例えばポリイミド等よりなる絶縁基板５の所定位置に孔７を穿設しておき、この孔７中にニッケル等の金属をメッキ形成することが行われている。尚、この絶縁基板５の上面には球面電極６と接続する配線８が形成されており、この配線８により球面電極６は絶縁基板５の外周位置まで電気的に引き出される構成とされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記した図１０（Ａ）に示す半導体装置用コンタクタ１Ａは、半導体装置の電極に高さバラツキが存在していても、コイルスプリング３により上下移動可能なポゴピン４が変位することにより、このバラツキを吸収することができる。よって、半導体装置の電極に高さバラツキが存在していても、半導体装置用コンタクタ１Ａと半導体装置とを確実に電気的に接続することができる。
【０００５】
しかるに、半導体装置の高密度化により電極の微細化・多ピン化が進むと、半導体装置用コンタクタ１Ａではコイルスプリング３，ポゴピン４等の形状の大きなものを構成要素とするため、上記の微細化・多ピン化に対応することができないという問題点があった。また、半導体装置用コンタクタ１Ａは、上記のように多くの部品を必要とするため、半導体装置用コンタクタ１Ａのコストが上昇してしまうという問題点もある。
【０００６】
一方、図１０（Ｂ）に示す半導体装置用コンタクタ１Ｂでは、球面電極７が絶縁基板５にメッキ形成された構成（変位不可能な構成）であるため、半導体装置の電極高さに大きなバラツキがある場合、このバラツキを吸収することができず接続不良が発生してしまうという問題点があった。
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、少ない部品数で半導体装置の電極に高い信頼性を持って接続できる半導体装置用コンタクタを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は、次に述べる各手段を講じることにより解決することができる。
請求項１記載の発明では、
被接続体となる半導体装置に配設された電極と電気的に接続される半導体装置用コンタクタにおいて、
前記電極部と対向する位置に弾性変形可能なコンタクト部が形成されてなる金属配線層と、
前記金属配線層が前記半導体装置と対向する最上面に形成されており、かつ前記コンタクト部と対向する位置に開口部が形成されてなる絶縁層と、
前記絶縁層を支持し、内部配線が形成された多層配線基板からなる基台と、
前記開口部内に配設されており、前記コンタクト部を前記金属配線層の延在面から前記電極部側に向け突出するよう弾性変形させる変形付勢部材とを設け、
前記変形付勢部材を導電性材料により形成し、前記多層配線基板に形成された前記内部配線と前記金属配線層とを前記変形付勢部材を介して電気的に接続することを特徴とするものである。
【０００８】
また、請求項２記載の発明では、
前記請求項１記載の半導体装置用コンタクタにおいて、
前記変形付勢部材は、前記コンタクト部の前記絶縁層と対向する位置に形成された突起であることを特徴とするものである。
また、請求項３記載の発明では、
前記請求項１記載の半導体装置用コンタクタにおいて、
前記変形付勢部材は、前記基台の前記コンタクト部と対向する位置に形成された突起であることを特徴とするものである。
【０００９】
また、請求項４記載の発明では、
前記請求項３記載の半導体装置用コンタクタにおいて、
前記絶縁層に位置決め孔を形成すると共に、前記基台に前記位置決め孔に係合することにより、前記基台に対し前記絶縁層の位置決めを行う位置決め部材を配設したことを特徴とするものである。
【００１０】
また、請求項５記載の発明では、
前記請求項３記載の半導体装置用コンタクタにおいて、
前記絶縁層に第１の位置認識部材を配設すると共に、前記基台に前記第１の位置認識部材に対応する第２の位置認識部材を配設し、
画像認識手段を用いて前記第１及び第２の位置決め部材を位置合わせすることにより、前記基台に対し前記絶縁層の位置決めを行う構成としたことを特徴とするものである。
【００１１】
また、請求項６記載の発明では、
前記請求項１乃至５のいずれかに記載の半導体装置用コンタクタにおいて、
前記コンタクト部の先端部に先鋭部を形成したことを特徴とするものである。
【００１３】
更に、請求項７記載の発明では、
前記請求項１乃至６のいずれかに記載の半導体装置用コンタクタにおいて、
前記基台の材質として、該基台の熱膨張係数が前記半導体装置の熱膨張係数と同等となるものを使用したことを特徴とするものである。
上記した各手段は、次のように作用する。
【００１４】
請求項１記載の発明によれば、
金属配線層が形成された絶縁層を基台に固定することにより、開口部内に配設された変形付勢部材は、弾性変形可能とされたコンタクト部を金属配線層の延在面から電極部側に向け突出するよう弾性変形させる。これにより、コンタクト部は、金属配線層から電極（半導体装置）に向け持ち上がった状態となる。
【００１５】
よって半導体装置が半導体装置用コンタクタに装着されると、コンタクト部は弾性変形しつつ電極と接続するため、半導体装置の電極に高さバラツキがあっても、コンタクト部が弾性変形することによりこの高さバラツキを吸収することができる。従って、高い信頼性をもって半導体装置と半導体装置用コンタクタとを接続することができる。
【００１６】
また、上記のように半導体装置が半導体装置用コンタクタに装着される際、コンタクト部は弾性変形しつつ電極と接続する。よって、装着時にコンタクト部は電極上を摺動するため、半導体装置の電極に対してワイピングが可能となり、安定した接触を維持することができる。
また、基台として多層配線基板を用いると共に、この多層配線基板に形成された内部配線と金属配線層とが電気的に接続される構成としたことにより、金属配線層からの電気信号を多層配線基板を経由して外部端子にファンアウトすることができるため、金属配線層のパターン形成に自由度を持たせることが可能となる。
また、多層配線基板によれば、金属配線層が配設される側の面と反対側の面に抵抗，ヒューズ，或いはバーンイン専用回路（分周回路等）等の電子素子を配設することが可能となる。更に、内部配線をグランド層として用いることにより、ノイズ対策を行うことも可能となる。
また、変形付勢部材を導電性材料により形成し、多層配線基板に形成された内部配線と金属配線層とを変形付勢部材を介して電気的に接続する構成としたことにより、金属配線層を絶縁層上でパターン形成する必要はなくなり、多層配線基板に形成された内部配線を用いて配線の引き廻しを行うことが可能となる。よって、絶縁膜上で金属配線層の引き廻しを行う構成に比べて無駄な配線引回しが要らなくなり、配線スペースの省スペース化及びコンタクト部の狭ピッチ化を図ることができる。
また、コンタクト部と多層配線基板の内部配線とを変形付勢部材を介して直接的に接続することができるため、配線の引き廻し長さの短縮を図ることができ、より高速な半導体装置の試験に対応することが可能となる。
また、請求項２記載の発明によれば、
変形付勢部材をコンタクト部の絶縁層と対向する位置に形成された突起により構成したことにより、この突起により金属配線層のコンタクト部を持ち上げることが可能となり、簡単な構成でコンタクト部を半導体装置の電極と接続させることが可能となる。また、突起部はコンタクト部に直接形成されるため、突起部を他の部位に配設した構成に比べて狭ピッチ化されたコンタクト部と突起部との位置決めが不要となるため、突起部の形成を容易に行うことができる。
【００１７】
また、請求項３の発明によれば、
変形付勢部材を基台のコンタクト部と対向する位置に形成された突起により構成したことにより、この突起により金属配線層のコンタクト部を持ち上げることが可能となり、簡単な構成でコンタクト部を半導体装置の電極と接続させることが可能となる。
【００１８】
また、請求項４記載の発明によれば、
絶縁層に位置決め孔を形成すると共に、位置決め孔に係合することにより基台に対して絶縁層の位置決めを行う位置決め部材を基台に配設したことにより、位置決め部材を位置決め孔に係合させるだけの簡単な処理で、基台に形成された突起と狭ピッチ化されたコンタクト部との位置決めを高精度に行うことができる。
【００１９】
また、請求項５記載の発明によれば、
画像認識手段を用い、絶縁層に配設された第１の位置認識部材と基台に配設された第２の位置決め部材を位置合わせし、これにより基台に対し絶縁層の位置決めを行う構成としたことにより、基台に形成された突起と狭ピッチ化されたコンタクト部との位置決めを更に高精度に行うことができる。
【００２０】
また、請求項６記載の発明によれば、
コンタクト部の先端部に先鋭部を形成したことにより、コンタクト部が半導体装置の電極に接触する際、コンタクト部の先端部に形成された先鋭部は最初に電極と接触し、電極表面に形成されている酸化膜を破る。よって、コンタクト部は酸化膜ではなく、コンタクト部自体に確実に接続することとなり、安定した電気的接続が可能となる。
【００２３】
更に、請求項７記載の発明によれば、
基台の熱膨張係数を半導体装置の熱膨張係数と整合させたことにより、高温加熱時のコンタクト部と半導体装置の電極との位置ズレを極小化することが可能となり、環境温度に拘わらず信頼性の高い接続を維持させることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面と共に説明する。
図１及び図２は、本発明の第１実施例である半導体装置用コンタクタ１０Ａを示している。図１は半導体装置用コンタクタ１０Ａの構成を説明するための図であり、また図２は半導体装置用コンタクタ１０Ａの製造方法を説明するための図である。
【００２５】
各図に示されるように、半導体装置用コンタクタ１０Ａは、大略すると金属配線層１１，コンタクト部１２，絶縁層１３，プレート１５（基台），及び突起部１６Ａ（変形付勢部材）等により構成されている。この半導体装置用コンタクタ１０Ａは、半導体装置１７を試験する試験装置に組み込まれると共に、半導体装置１７に設けられている電極１８と電気的に接続し、所定の試験を行うものである。
【００２６】
金属配線層１１は、例えば銅（Ｃｕ）或いは銅合金等の弾性変形可能な材質よりなる薄膜状の導電性金属層である。この金属配線層１１は所定のパターンを有して、絶縁層１３の上面に形成されている。また、金属配線層１１の一部には、後述するコンタクト部１２が一体的に形成されている。
絶縁層１３は、例えばポリイミド（ＰＩ）等の絶縁性樹脂よりなるシート状樹脂膜である。前記の金属配線層１１は、この絶縁層１３の上部にパターン形成されており、従って金属配線層１１は絶縁層１３に支持され構成となっている。また、絶縁層１３上への金属配線層１１のパターン形成は、フレキシブル基板の製造技術等を応用することが可能であるため、容易かつ低コストで行うことができる。更に、絶縁層１３のコンタクト部１２と対向する位置には、開口部１４が形成されている。
【００２７】
プレート１５は例えばステンレスからなる基台であり、前記したシート状樹脂膜よりなる絶縁層１３を支持する機能を奏するものである。そのままの状態では可撓してしまう絶縁層１３は、プレート１５に支持されることにより、平面性を維持することとなる。
コンタクト部１２は、弾性変形可能な金属よりなる金属配線層１１に一体的に形成されており、またその形成位置は半導体装置１７に配設された電極１８の位置と対向する位置に設定されている。また、絶縁層１３のコンタクト部１２と対向する位置には、開口部１４が形成されている。このため、コンタクト部１２は開口部１４内において片持ち梁状に支持された構成となっており、従ってコンタクト部１２は開口部１４内において弾性変形可能な構成となっている。
【００２８】
突起部１６Ａは開口部１４内に位置するよう配設されており、コンタクト部１２を金属配線層１１の延在面（水平方向に延在する面）から電極部１７側に向け（図中矢印Ｘで示す方向に向け）突出するよう弾性変形させる機能を奏するものである。従って、突起部１６Ａの高さは、少なくとも絶縁層１３の厚さよりも大きくなるよう設定されている。
【００２９】
本実施例では、コンタクト部１２の下部に突起部１６Ａを形成した構成としている。この突起部１６Ａは、金属（例えば、金、パラジウム、ニッケル等）により形成することも、また樹脂（例えば、ポリイミド，エポキシ等）により形成することも可能である。金属により突起部１６Ａを形成する方法としては、例えばメッキ法やワイヤボンディング法等を用いることができる。また、樹脂により突起部１６Ａを形成する方法としては、例えぱポッティング法等を用いることができる。
【００３０】
メッキ法により突起部１６Ａを形成した場合には、狭ピッチのパターン形成や多ピン化された半導体装置１７に適用する際、突起部１６Ａを接着等で各々形成する構成に比べて高精度な製造が可能となる。
また、ワイヤボンディング法により突起部１６Ａを形成した場合には、既存のワイヤボンダーを使用することができるため、突起部１６Ａを安価に形成することができる。また、少量の生産にもフレキシブルに対応が可能である。
【００３１】
更に、ポッティング法により突起部１６Ａを形成した場合には、やはり簡単な設備で突起部１６Ａを形成できるためコストの低減を図ることができ、更に少量の生産にもフレキシブルに対応することが可能となる。
続いて、図２を用いて、上記構成とされた半導体装置用コンタクタ１０Ａの製造方法について説明する。半導体装置用コンタクタ１０Ａを形成するには、先ず絶縁層１３となる絶縁性樹脂シートの上面に金属配線層１１を所定のパターンで形成すると共に、絶縁層１３のコンタクト部１２と対向する位置に開口部１４を形成する。この開口部１４は、例えばレーザ加工を用いることにより形成することができる。
【００３２】
このように、開口部１４を形成することにより、コンタクト部１２の下面は絶縁層１３から露出した状態となる。続いて、コンタクト部１２の下面に突起部１６Ａを上記した各方法のいずれかを用いて形成する。このようにコンタクト部１及び突起部１６Ａを形成すると、続いてこの絶縁層１３をプレート１５の上部に位置させる。図２（Ａ）は、この状態を示している。
【００３３】
続いて、プレート１５の上部に接着剤（図示せず）を塗布した後、絶縁層１３をプレート１５に接着する。この際、前記したように突起部１６Ａの高さは絶縁層１３の厚さよりも大きく設定されているため、突起部１６Ａがプレート１５と当接することにより、図２（Ｂ）に示されるように、コンタクト部１６は金属配線層１１の延在面から電極部１７側に向け（図中矢印Ｘ方向に向け）突出するよう弾性変形する。これにより、図１に示す半導体装置用コンタクタ１０Ａが完成する。
【００３４】
この半導体装置用コンタクタ１０Ａは、コンタクト部１２が図中矢印Ｘ方向に向け突出し、金属配線層１１から電極１８（半導体装置１７）に向け持ち上がった状態となっている。このため、半導体装置１７が半導体装置用コンタクタ１０Ａに装着されると、コンタクト部１２は押圧されることにより弾性変形しつつ電極１８と接続するたこととなる。
【００３５】
よって、半導体装置１７の電極１８に高さバラツキがあっても、コンタクト部１２が弾性変形することによりこの高さバラツキを吸収することができ、従って高い信頼性をもって半導体装置１７と半導体装置用コンタクタ１０Ａとを接続することができる。
また、上記のように半導体装置１７が半導体装置用コンタクタ１０Ａに装着される際、コンタクト部１２は弾性変形しつつ電極１７と接続する。この電極１７の表面には、半導体装置１７の製造工程において実施される加熱処理により、また空気に接触すること等により、表面に酸化膜が形成されている場合がある。通常、この酸化膜は電気的導通性が悪く、この酸化膜の存在により試験特性が劣化することが知られている。
【００３６】
しかるに、本実施例の半導体装置用コンタクタ１０Ａでは、装着時にコンタクト部１２は弾性変形に伴い電極１８上を摺動するため、電極１８に対してワイピングを行うこととなる。よって、このワイピングによる電極１８の表面に形成されている酸化膜は除去され、コンタクト部１２は電極１８自体と接続することとなる。このため、コンタクト部１２と電極１８との安定した接触を維持することが可能となり、半導体試験の信頼性を向上させることができる。
【００３７】
また、本実施例では、突起部１６Ａを用いてコンタクト部１２を矢印Ｘ方向に変形付勢する構成としているため、簡単な構成でコンタクト部１２と電極とを確実に接続させることが可能となる。また、先に図１０（Ａ）に示したポゴピン４を用いた従来の半導体装置用コンタクタ１Ａに比べて部品点数の削減を図ることができ、これに伴いコスト低減を図ることができる。
【００３８】
更に、突起部１６Ａはコンタクト部１２に直接形成されるため、突起部１６Ａをコンタクト部１２以外の部位に配設した場合に必要となるコンタクト部１２と突起部１６Ａとの位置決めが不要となるため、突起部１６Ａの形成を容易に行うことができる。この効果は、特にコンタクト部１２が狭ピッチ化された場合に有利となる。
【００３９】
次に、本発明の第２実施例である半導体装置用コンタクタについて説明する。
図３は、第２実施例である半導体装置用コンタクタ１０Ｂの構成及び製造方法を説明するための図である。尚、図３において、図１及び図２を用いて説明した第１実施例に係る半導体装置用コンタクタ１０Ａの構成と同一構成については、同一符号を付してその説明を省略する。また、後に説明する各実施例についても同様とする。
【００４０】
前記した第１実施例に係る半導体装置用コンタクタ１０Ａは、突起部１６Ａをコンタクト部１２に形成した構成とした。これに対し、本実施例に係る半導体装置用コンタクタ１０Ｂは、図３（Ｂ）に示すように、突起部１６Ｂをプレート１５に形成したことを特徴とするものである。
突起部１６Ｂは、第１実施例と同様に金属或いは樹脂等により形成することができ、またその形成方法としては上記した各方法を適用することができる。また、突起部１６Ｂの高さは絶縁膜１３の厚さよりも大きく設定されている。
【００４１】
この半導体装置用コンタクタ１０Ｂを製造するには、図３（Ａ）に示されるように、コンタクト部１２を有する金属膜１１が形成された絶縁層１３と、突起部１６Ｂが形成されたプレート１５とを対向させる。この際、コンタクト部１２と突起部１６Ｂとが対向するよう、絶縁層１３とプレート１５との位置決め処理が行われる。また、予めプレート１５の絶縁層１３との対向面、或いは絶縁層１３のプレート１５との対向面には接着剤を塗布しておく。
【００４２】
そして、上記の位置決めされた状態を維持しつつ、絶縁層１３をプレート１５に接着する。前記のように、本実施例においても、突起部１６Ａの高さは絶縁層１３の厚さよりも大きく設定されている。このため、突起部１６Ａがコンタクト部１２プレート１５と当接することにより、コンタクト部１６は金属配線層１１の延在面から電極部１７側に向け（図中矢印Ｘ方向に向け）突出するよう弾性変形し、これにより図３（Ｂ）に示す半導体装置用コンタクタ１０Ｂが完成する。
【００４３】
本実施例に係る半導体装置用コンタクタ１０Ｂにおいても、前記した第１実施例に係る半導体装置用コンタクタ１０Ａと同様に、コンタクト部１２は弾性変形可能な構成となっているため、半導体装置１７の電極１８の高さバラツキをコンタクト部１２が弾性変形することにより吸収することができ、従って高い信頼性をもって半導体装置１７と半導体装置用コンタクタ１０Ｂとを接続することができる。
【００４４】
また、半導体装置１７を半導体装置用コンタクタ１０Ｂに装着する際、コンタクト部１２は電極１８に対してワイピングを行うため、コンタクト部１２と電極１８との安定した接触を維持することが可能となる。また、突起部１６Ａを用いてコンタクト部１２を矢印Ｘ方向に変形付勢する構成としているため、簡単な構成でコンタクト部１２と電極とを確実に接続させることができる。
【００４５】
ところで、図３に示した第２実施例に係る半導体装置用コンタクタ１０Ｂでは、突起部１６Ｂがプレート１５に設けられているため、絶縁層１３をプレート１５に配設する際、コンタクト部１２と突起部１６Ｂとを高精度に位置決めする必要がある。図４乃至図６は、コンタクト部１２と突起部１６Ｂとを高精度に位置決めする位置決め機構を設けた、第３乃至第５実施例に係る半導体装置用コンタクタ１０Ｃ〜１０Ｅを示している。
【００４６】
図４及び図５に示す半導体装置用コンタクタ１０Ｃ，１０Ｄは、位置合わせ精度が比較的ラフな場合（例えば0.05mm以上の位置合わせ精度）に用いられる位置決め機構を有したものである。
図４に示す半導体装置用コンタクタ１０Ｃでは、絶縁基板１３に形成された第１の位置決め孔１９と、プレート１５に形成された第２の位置決め孔２０と、この各位置決め孔１９，２０と係合する位置決めピン２１とにより位置決め機構を構成している。そして、位置決めピン２１を各位置決め孔１９，２０と係合するよう貫通させることにより、コンタクト部１２と突起部１６Ｂとの位置決めを行う構成とされている。
【００４７】
また、図５に示す半導体装置用コンタクタ１０Ｄでは、絶縁基板１３に形成された位置決め孔２２と、プレート１５に形成された位置決め突起２３とにより位置決め機構を構成している。そして、位置決め突起２３を位置決め孔２２に係合させることにより、コンタクト部１２と突起部１６Ｂとの位置決めを行う構成とされている。
【００４８】
上記した各実施例に係る半導体装置用コンタクタ１０Ｃ，１０Ｄによれば、単に位置決めピン２１を各位置決め孔１９，２０に係合させるだけの処理により、また単に位置決め突起２３を位置決め孔２２に係合させるだけの処理により、コンタクト部１２と突起部１６Ｂとの位置決めを行うことができる。よって、簡単な構成、及び簡単な操作でコンタクト部１２と突起部１６Ｂとの位置決めを確実に行うことができる。尚、上記の各実施例において、各位置決め孔１９〜２２２の形成は、ドリル、プレス抜きの他にエッチング等により行うことができる。
【００４９】
また、図６に示す半導体装置用コンタクタ１０Ｅは、高精度の位置合わせが必要な場合（例えば0.05mm以下の位置合わせ精度）に用いられる位置決め機構を有したものである。
本実施例に係る半導体装置用コンタクタ１０Ｅでは、絶縁基板１３のプレート１５と対向する位置に配設された第１の位置認識部材２４と、プレート１５の絶縁基板１３と対向する位置に配設された第２の位置認識部材２５と、カメラ２６及び図示しない撮像認識装置（画像認識手段）とにより位置決め機構を構成している。
【００５０】
そして、カメラ２６により第１及び第２の位置認識部材２４，２５を認識し、各位置認識部材２４，２５が一致するよう絶縁層１３とプレート１５とを位置決めすることにより、コンタクト部１２と突起部１６Ｂとの位置決めを行う構成とされている。尚、第１及び第２の位置認識部材２４，２５は、十字形状やＬ字形状の位置認識部材（マーク）を少なくとも２カ所以上に形成する必要がある。また、この第１及び第２の位置認識部材２４，２５としては、突起や金属配線層を用いることができる。
【００５１】
図７は、コンタクト部１２の各種変形例を示している。
この図７に示す各変形例に係るコンタクト部１２Ａ〜１２Ｃは、何れもその先端部に先鋭部を形成することにより、半導体装置１７の電極１８に対するワイピング効果を向上させたものである。
図７（Ａ）に示すコンタクト部１２Ａは、その先端部に先鋭部として切っ先部２７Ａを形成したことを特徴とするものである。このように、コンタクト部１２Ａの先端部に切っ先部２７Ａを形成し鋭く尖らせることにより、半導体装置１７の電極１８に対し、切っ先部２７Ａを突き刺したり、摺動時において酸化膜を確実に破ることができ、コンタクト部１２Ａと電極１８との安定した接続が可能となる。尚、切っ先部２７Ａは、例えばエッチング等を用いて形成することができる。
【００５２】
図７（Ｂ）に示すコンタクト部１２Ｂは、その先端部に先鋭部として鋸歯部２７Ｂを形成したことを特徴とするものである。このように、コンタクト部１２Ｂの先端部に鋸歯部２７Ｂを形成し多数の切っ先部を有した構成とすることにより、半導体装置１７の電極１８に対し、摺動時において複数箇所で酸化膜を破ることができ、コンタクト部１２Ｂと電極１８とのより安定した接続が可能となる。尚、この鋸歯部２７Ｂもエッチング等を用いて形成することができる。
【００５３】
図７（Ｃ）に示すコンタクト部１２Ｃは、その先端部に先鋭部として突起電極２７Ｃを形成したことを特徴とするものである。このように、コンタクト部１２Ａの先端部に突起電極２７Ｃを形成することにより、接続状態において突起電極２７Ｃは電極１８に突き刺さった状態となる。よって、電極１８に形成された酸化膜を確実に破ることができ、コンタクト部１２Ａと電極１８とのより安定した接続が可能となる。
【００５４】
尚、この突起電極２７Ｃは、ワイヤボンダを利用して形成されるスタッドバンプにより構成することができ、その高さとしては例えば１０〜１５０μｍとするのが適当である。また、図７（Ｃ）に示す例では、一つの突起電極２７Ｃを形成した例を示したが、突起電極を複数個形成した構成としてもよい。
次に、本発明の第６実施例に係る半導体装置用コンタクタについて説明する。
【００５５】
図８は、第６実施例に係る半導体装置用コンタクタ１０Ｆを示している。本実施例に係る半導体装置用コンタクタ１０Ｆは、上記した各実施例に係る半導体装置用コンタクタ１０Ａ〜１０Ｅで用いていたプレート１５に代えて、多層配線基板２８を用いたことを特徴とするものである。また、本実施例で用いる突起部１６Ａは、導電性金属により形成されている。
【００５６】
多層配線基板２８は、例えばセラミック等の絶縁部材よりなり、上面に所定のパターンで形成された内部配線層３０を有する絶縁基板層２９を複数枚積層し焼結した構成とされている。従って、多層配線基板２８は所定の強度を有しており、よって絶縁層１３を支持する部材として用いることができる。
また、絶縁層１３に形成された開口部１４と対向する位置には、内部配線層３０が形成されており、かつ上記のように突起部１６Ａは導電性金属により形成されているため、金属配線層１１は、コンタクト部１２及び突起部１６Ａを介して多層配線基板２８の内部配線３０と電気的に接続した構成となっている。
【００５７】
この構成とすることにより、金属配線層１１からの電気信号を多層配線基板２８を経由して、多層配線基板２８の下面に形成された外部端子３２にファンアウトすることが可能となり、金属配線層１１のパターン形成に自由度を持たせることが可能となる。
また、多層配線基板２８を用いることにより、金属配線層１１が配設される側の面（上面）と反対側の面（背面）に抵抗，ヒューズ，或いはバーンイン専用回路（分周回路等）等の電子素子３１を配設することが可能となる。このため、半導体装置用コンタクタ１０Ｆを能動素子して使用することができる。更に、内部配線３０の内、所定のものをいわゆるベタ層として形成すると共に接地することにより、この内部配線３０をグランド層として用いることが可能となり、ノイズ対策を行うことも可能となる。
【００５８】
また、本実施例では金属配線層１１と多層配線基板２８の内部配線層３０との電気的な接続をコンタクト部１２を押し上げる突起部１６Ａを利用して行っているため、配線全体の引回しを短くすることができ、より高速な半導体装置１７の試験に対応することが可能となる。尚、突起部１６Ａに代え、コンタクト部１２と内部配線層３０との間に異方性導電シートを挟む構成としてもよい。
【００５９】
更に、本実施例では、多層配線基板２８の熱膨張係数が半導体装置１７の熱膨張係数と略等しくなるよう、多層配線基板２８の材質を選定している。このように、多層配線基板２８の熱膨張係数と半導体装置１７の熱膨張係数とを整合させることにより、高温加熱時のコンタクト部１２と半導体装置１７の電極１８との位置ズレを極小化することが可能となり、環境温度に拘わらず高い信頼性の接続を維持させることができる。
【００６０】
例えば、半導体装置としてウェーハを使用する場合、多層配線基板２８の材質に熱膨張係数が３ＰＰＭ／℃程度のセラミックを用いることで、ほぼウェーハと同じ熱膨張となり高温時の位置ズレが無くなり、安定したコンタクトが可能となる。
次に、本発明の第７実施例に係る半導体装置用コンタクタについて説明する。
【００６１】
図９は、第７実施例に係る半導体装置用コンタクタ１０Ｇを示している。図９（Ａ）は半導体装置用コンタクタ１０Ｇの平面図であり、図９（Ｂ）は半導体装置用コンタクタ１０Ｇの断面図である。
本実施例に係る半導体装置用コンタクタ１０Ｇは、上記した第６実施例に係る半導体装置用コンタクタ１０Ｆに類似した構成を有するが、第６実施例に係る半導体装置用コンタクタ１０Ｆが絶縁層１３上に金属配線層１１をパターン形成していたのに対し、本実施例に係る半導体装置用コンタクタ１０Ｇは絶縁層１３上にコンタクト部１２Ｄのみを複数個配設したことを特徴とするものである。
【００６２】
この各コンタクト部１２Ｄは、導電性金属よりなる突起部１６Ａにより多層配線基板２８の内部配線層３０と接続されている。即ち、本実施例では配線の引き廻し（ファンアウト）を全て多層配線基板２８に設けられた内部配線層３０により行っている。
上記構成とすることにより、絶縁層１３上に金属配線層１１の引き廻しを行う必要がなくなり、各コンタクト部１２Ｄを更に狭ピッチに配設することが可能となる。よって、半導体装置１７が高密度化し電極１８のピッチが狭ピッチ化しても、これに対し十分対応することができる。
【００６３】
【発明の効果】
上述の如く本発明によれば、次に述べる種々の効果を実現することがてきる。
請求項１記載の発明によれば、半導体装置の電極に高さバラツキがあっても、コンタクト部が弾性変形することによりこの高さバラツキを吸収することができ、従って高い信頼性をもって半導体装置と半導体装置用コンタクタとを接続することができる。
【００６４】
また、装着時にコンタクト部は電極上を摺動するため、半導体装置の電極に対してワイピングが可能となり、安定した接触を維持することができる。
また、金属配線層からの電気信号を多層配線基板を経由して外部端子にファンアウトすることができるため、金属配線層のパターン形成に自由度を持たせることが可能となる。また、金属配線層を絶縁層上でパターン形成する必要はなくなり、多層配線基板に形成された内部配線を用いて配線の引き廻しを行うことが可能となるため、絶縁膜上で金属配線層の引き廻しを行う構成に比べて無駄な配線引回しが要らなくなり、配線スペースの省スペース化及びコンタクト部の狭ピッチ化を図ることができる。
また、コンタクト部と多層配線基板の内部配線とを変形付勢部材を介して直接的に接続することができるため、配線の引き廻し長さの短縮を図ることができ、より高速な半導体装置の試験に対応することが可能となる。
また、請求項２記載の発明によれば、突起により金属配線層のコンタクト部を持ち上げることができるため、簡単な構成でコンタクト部を半導体装置の電極と接続させることが可能となる。
【００６５】
また、突起部はコンタクト部に直接形成されるため、突起部を他の部位に配設した構成に比べて狭ピッチ化されたコンタクト部と突起部との位置決めが不要となるため、突起部の形成を容易に行うことができる。
また、請求項３の発明によれば、突起により金属配線層のコンタクト部を持ち上げることができるため、簡単な構成でコンタクト部を半導体装置の電極と接続させることが可能となる。
【００６６】
また、請求項４記載の発明によれば、位置決め部材を位置決め孔に係合させるだけの簡単な処理で、基台に形成された突起と狭ピッチ化されたコンタクト部との位置決めを高精度に行うことができる。
また、請求項５記載の発明によれば、基台に形成された突起と狭ピッチ化されたコンタクト部との位置決めを更に高精度に行うことができる。
【００６７】
また、請求項６記載の発明によれば、コンタクト部が半導体装置の電極に接触する際、コンタクト部の先端部に形成された先鋭部は最初に電極と接触して電極表面に形成されている酸化膜を破るため、コンタクト部をコンタクト部自体に確実に接続することとなり、安定した電気的接続が可能となる。
【００６９】
更に、請求項７記載の発明によれば、高温加熱時のコンタクト部と半導体装置の電極との位置ズレを極小化することが可能となり、環境温度に拘わらず信頼性の高い接続を維持させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例である半導体装置用コンタクタの断面図である。
【図２】本発明の第１実施例である半導体装置用コンタクタの組み立て方法を説明するための図である。
【図３】本発明の第２実施例である半導体装置用コンタクタの構成及び組み立て方法を説明するための図である。
【図４】本発明の第３実施例である半導体装置用コンタクタの構成及び絶縁層とプレートとの位置決め方法を説明するための図である。
【図５】本発明の第４実施例である半導体装置用コンタクタの構成及び絶縁層とプレートとの位置決め方法を説明するための図である。
【図６】本発明の第４実施例である半導体装置用コンタクタの構成及び絶縁層とプレートとの位置決め方法を説明するための図である。
【図７】コンタクト部の変形性を説明するための図である。
【図８】本発明の第５実施例である半導体装置用コンタクタの断面図である。
【図９】本発明の第５実施例である半導体装置用コンタクタを説明するための図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は断面図である。
【図１０】従来の半導体装置用コンタクタの一例を説明するための断面図である。
【符号の説明】
１０Ａ〜１０Ｇ 半導体装置用コンタクタ
１１ 金属配線層
１２，１２Ａ〜１２Ｄ コンタクト部
１３ 絶縁層
１４ 開口部
１５ プレート
１６Ａ，１６Ｂ 突起部
１７ 半導体装置
１８ 電極
１９ 第１の位置決め孔
２０ 第２の位置決め孔
２１ 位置決めピン
２２ 位置決め孔
２３ 位置決め突起
２４ 第１の位置認識部材
２５ 第２の位置認識部材
２６ カメラ
２７Ａ 切っ先部
２７Ｂ 鋸歯部
２７Ｃ 突起電極
２８ 多層配線基板
３１ 電子部品
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置用コンタクタに係り、特に半導体装置の試験装置に組み込まれ、半導体装置との電気的接続を図るために用いられる半導体装置用コンタクタに関する。
近年のＬＳＩの高集積化・高密度化が進むにつれて、半導体装置に設けられる電極のサイズ、ピッチも微細化が進んでいる。このため、各々の半導体装置の電極に対してコンタクト可能な高精度なコンタクタの実現と微細電極への安定した電気的接触を維持することが、重要な課題となってきている。
【０００２】
【従来の技術】
従来の半導体装置用コンタクタは、大略するとバネの力によって半導体装置の電極とコンタクトする構成のものと、薄い絶縁膜に球面電極をメッキ形成して半導体装置の電極とコンタクトする構成のもの等に分けられる。
図１０（Ａ）は、バネの力によってコンタクトする構成とされた半導体装置用コンタクタ１Ａを示している。この半導体装置用コンタクタ１Ａは、一対の基板２ａ，２ｂの間にコイルスプリング３が配設されており、このコイルスプリング３の弾性力を利用してポゴピン４を上下させ、半導体装置に設けられた電極（図示せず）とコンタクトする構成とされている。
【０００３】
また、図１０（Ｂ）は、薄い絶縁膜に球面電極をメッキ形成して半導体装置の電極（図示せず）とコンタクトを図る半導体装置用コンタクタ１Ｂを示している。この半導体装置用コンタクタ１Ｂは、薄い絶縁基板５に球面電極６をメッキ形成し、これを半導体装置の電極にコンタクトさせる構成とされている。
この球面電極６を形成するには、例えばポリイミド等よりなる絶縁基板５の所定位置に孔７を穿設しておき、この孔７中にニッケル等の金属をメッキ形成することが行われている。尚、この絶縁基板５の上面には球面電極６と接続する配線８が形成されており、この配線８により球面電極６は絶縁基板５の外周位置まで電気的に引き出される構成とされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記した図１０（Ａ）に示す半導体装置用コンタクタ１Ａは、半導体装置の電極に高さバラツキが存在していても、コイルスプリング３により上下移動可能なポゴピン４が変位することにより、このバラツキを吸収することができる。よって、半導体装置の電極に高さバラツキが存在していても、半導体装置用コンタクタ１Ａと半導体装置とを確実に電気的に接続することができる。
【０００５】
しかるに、半導体装置の高密度化により電極の微細化・多ピン化が進むと、半導体装置用コンタクタ１Ａではコイルスプリング３，ポゴピン４等の形状の大きなものを構成要素とするため、上記の微細化・多ピン化に対応することができないという問題点があった。また、半導体装置用コンタクタ１Ａは、上記のように多くの部品を必要とするため、半導体装置用コンタクタ１Ａのコストが上昇してしまうという問題点もある。
【０００６】
一方、図１０（Ｂ）に示す半導体装置用コンタクタ１Ｂでは、球面電極７が絶縁基板５にメッキ形成された構成（変位不可能な構成）であるため、半導体装置の電極高さに大きなバラツキがある場合、このバラツキを吸収することができず接続不良が発生してしまうという問題点があった。
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、少ない部品数で半導体装置の電極に高い信頼性を持って接続できる半導体装置用コンタクタを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は、次に述べる各手段を講じることにより解決することができる。
請求項１記載の発明では、
被接続体となる半導体装置に配設された電極と電気的に接続される半導体装置用コンタクタにおいて、
前記電極部と対向する位置に弾性変形可能なコンタクト部が形成されてなる金属配線層と、
前記金属配線層が前記半導体装置と対向する最上面に形成されており、かつ前記コンタクト部と対向する位置に開口部が形成されてなる絶縁層と、
前記絶縁層を支持し、内部配線が形成された多層配線基板からなる基台と、
前記開口部内に配設されており、前記コンタクト部を前記金属配線層の延在面から前記電極部側に向け突出するよう弾性変形させる変形付勢部材とを設け、
前記変形付勢部材を導電性材料により形成し、前記多層配線基板に形成された前記内部配線と前記金属配線層とを前記変形付勢部材を介して電気的に接続することを特徴とするものである。
【０００８】
また、請求項２記載の発明では、
前記請求項１記載の半導体装置用コンタクタにおいて、
前記変形付勢部材は、前記コンタクト部の前記絶縁層と対向する位置に形成された突起であることを特徴とするものである。
また、請求項３記載の発明では、
前記請求項１記載の半導体装置用コンタクタにおいて、
前記変形付勢部材は、前記基台の前記コンタクト部と対向する位置に形成された突起であることを特徴とするものである。
【０００９】
また、請求項４記載の発明では、
前記請求項３記載の半導体装置用コンタクタにおいて、
前記絶縁層に位置決め孔を形成すると共に、前記基台に前記位置決め孔に係合することにより、前記基台に対し前記絶縁層の位置決めを行う位置決め部材を配設したことを特徴とするものである。
【００１０】
また、請求項５記載の発明では、
前記請求項３記載の半導体装置用コンタクタにおいて、
前記絶縁層に第１の位置認識部材を配設すると共に、前記基台に前記第１の位置認識部材に対応する第２の位置認識部材を配設し、
画像認識手段を用いて前記第１及び第２の位置決め部材を位置合わせすることにより、前記基台に対し前記絶縁層の位置決めを行う構成としたことを特徴とするものである。
【００１１】
また、請求項６記載の発明では、
前記請求項１乃至５のいずれかに記載の半導体装置用コンタクタにおいて、
前記コンタクト部の先端部に先鋭部を形成したことを特徴とするものである。
【００１３】
更に、請求項７記載の発明では、
前記請求項１乃至６のいずれかに記載の半導体装置用コンタクタにおいて、
前記基台の材質として、該基台の熱膨張係数が前記半導体装置の熱膨張係数と同等となるものを使用したことを特徴とするものである。
上記した各手段は、次のように作用する。
【００１４】
請求項１記載の発明によれば、
金属配線層が形成された絶縁層を基台に固定することにより、開口部内に配設された変形付勢部材は、弾性変形可能とされたコンタクト部を金属配線層の延在面から電極部側に向け突出するよう弾性変形させる。これにより、コンタクト部は、金属配線層から電極（半導体装置）に向け持ち上がった状態となる。
【００１５】
よって半導体装置が半導体装置用コンタクタに装着されると、コンタクト部は弾性変形しつつ電極と接続するため、半導体装置の電極に高さバラツキがあっても、コンタクト部が弾性変形することによりこの高さバラツキを吸収することができる。従って、高い信頼性をもって半導体装置と半導体装置用コンタクタとを接続することができる。
【００１６】
また、上記のように半導体装置が半導体装置用コンタクタに装着される際、コンタクト部は弾性変形しつつ電極と接続する。よって、装着時にコンタクト部は電極上を摺動するため、半導体装置の電極に対してワイピングが可能となり、安定した接触を維持することができる。
また、基台として多層配線基板を用いると共に、この多層配線基板に形成された内部配線と金属配線層とが電気的に接続される構成としたことにより、金属配線層からの電気信号を多層配線基板を経由して外部端子にファンアウトすることができるため、金属配線層のパターン形成に自由度を持たせることが可能となる。
また、多層配線基板によれば、金属配線層が配設される側の面と反対側の面に抵抗，ヒューズ，或いはバーンイン専用回路（分周回路等）等の電子素子を配設することが可能となる。更に、内部配線をグランド層として用いることにより、ノイズ対策を行うことも可能となる。
また、変形付勢部材を導電性材料により形成し、多層配線基板に形成された内部配線と金属配線層とを変形付勢部材を介して電気的に接続する構成としたことにより、金属配線層を絶縁層上でパターン形成する必要はなくなり、多層配線基板に形成された内部配線を用いて配線の引き廻しを行うことが可能となる。よって、絶縁膜上で金属配線層の引き廻しを行う構成に比べて無駄な配線引回しが要らなくなり、配線スペースの省スペース化及びコンタクト部の狭ピッチ化を図ることができる。
また、コンタクト部と多層配線基板の内部配線とを変形付勢部材を介して直接的に接続することができるため、配線の引き廻し長さの短縮を図ることができ、より高速な半導体装置の試験に対応することが可能となる。
また、請求項２記載の発明によれば、
変形付勢部材をコンタクト部の絶縁層と対向する位置に形成された突起により構成したことにより、この突起により金属配線層のコンタクト部を持ち上げることが可能となり、簡単な構成でコンタクト部を半導体装置の電極と接続させることが可能となる。また、突起部はコンタクト部に直接形成されるため、突起部を他の部位に配設した構成に比べて狭ピッチ化されたコンタクト部と突起部との位置決めが不要となるため、突起部の形成を容易に行うことができる。
【００１７】
また、請求項３の発明によれば、
変形付勢部材を基台のコンタクト部と対向する位置に形成された突起により構成したことにより、この突起により金属配線層のコンタクト部を持ち上げることが可能となり、簡単な構成でコンタクト部を半導体装置の電極と接続させることが可能となる。
【００１８】
また、請求項４記載の発明によれば、
絶縁層に位置決め孔を形成すると共に、位置決め孔に係合することにより基台に対して絶縁層の位置決めを行う位置決め部材を基台に配設したことにより、位置決め部材を位置決め孔に係合させるだけの簡単な処理で、基台に形成された突起と狭ピッチ化されたコンタクト部との位置決めを高精度に行うことができる。
【００１９】
また、請求項５記載の発明によれば、
画像認識手段を用い、絶縁層に配設された第１の位置認識部材と基台に配設された第２の位置決め部材を位置合わせし、これにより基台に対し絶縁層の位置決めを行う構成としたことにより、基台に形成された突起と狭ピッチ化されたコンタクト部との位置決めを更に高精度に行うことができる。
【００２０】
また、請求項６記載の発明によれば、
コンタクト部の先端部に先鋭部を形成したことにより、コンタクト部が半導体装置の電極に接触する際、コンタクト部の先端部に形成された先鋭部は最初に電極と接触し、電極表面に形成されている酸化膜を破る。よって、コンタクト部は酸化膜ではなく、コンタクト部自体に確実に接続することとなり、安定した電気的接続が可能となる。
【００２３】
更に、請求項７記載の発明によれば、
基台の熱膨張係数を半導体装置の熱膨張係数と整合させたことにより、高温加熱時のコンタクト部と半導体装置の電極との位置ズレを極小化することが可能となり、環境温度に拘わらず信頼性の高い接続を維持させることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面と共に説明する。
図１及び図２は、本発明の第１実施例である半導体装置用コンタクタ１０Ａを示している。図１は半導体装置用コンタクタ１０Ａの構成を説明するための図であり、また図２は半導体装置用コンタクタ１０Ａの製造方法を説明するための図である。
【００２５】
各図に示されるように、半導体装置用コンタクタ１０Ａは、大略すると金属配線層１１，コンタクト部１２，絶縁層１３，プレート１５（基台），及び突起部１６Ａ（変形付勢部材）等により構成されている。この半導体装置用コンタクタ１０Ａは、半導体装置１７を試験する試験装置に組み込まれると共に、半導体装置１７に設けられている電極１８と電気的に接続し、所定の試験を行うものである。
【００２６】
金属配線層１１は、例えば銅（Ｃｕ）或いは銅合金等の弾性変形可能な材質よりなる薄膜状の導電性金属層である。この金属配線層１１は所定のパターンを有して、絶縁層１３の上面に形成されている。また、金属配線層１１の一部には、後述するコンタクト部１２が一体的に形成されている。
絶縁層１３は、例えばポリイミド（ＰＩ）等の絶縁性樹脂よりなるシート状樹脂膜である。前記の金属配線層１１は、この絶縁層１３の上部にパターン形成されており、従って金属配線層１１は絶縁層１３に支持され構成となっている。また、絶縁層１３上への金属配線層１１のパターン形成は、フレキシブル基板の製造技術等を応用することが可能であるため、容易かつ低コストで行うことができる。更に、絶縁層１３のコンタクト部１２と対向する位置には、開口部１４が形成されている。
【００２７】
プレート１５は例えばステンレスからなる基台であり、前記したシート状樹脂膜よりなる絶縁層１３を支持する機能を奏するものである。そのままの状態では可撓してしまう絶縁層１３は、プレート１５に支持されることにより、平面性を維持することとなる。
コンタクト部１２は、弾性変形可能な金属よりなる金属配線層１１に一体的に形成されており、またその形成位置は半導体装置１７に配設された電極１８の位置と対向する位置に設定されている。また、絶縁層１３のコンタクト部１２と対向する位置には、開口部１４が形成されている。このため、コンタクト部１２は開口部１４内において片持ち梁状に支持された構成となっており、従ってコンタクト部１２は開口部１４内において弾性変形可能な構成となっている。
【００２８】
突起部１６Ａは開口部１４内に位置するよう配設されており、コンタクト部１２を金属配線層１１の延在面（水平方向に延在する面）から電極部１７側に向け（図中矢印Ｘで示す方向に向け）突出するよう弾性変形させる機能を奏するものである。従って、突起部１６Ａの高さは、少なくとも絶縁層１３の厚さよりも大きくなるよう設定されている。
【００２９】
本実施例では、コンタクト部１２の下部に突起部１６Ａを形成した構成としている。この突起部１６Ａは、金属（例えば、金、パラジウム、ニッケル等）により形成することも、また樹脂（例えば、ポリイミド，エポキシ等）により形成することも可能である。金属により突起部１６Ａを形成する方法としては、例えばメッキ法やワイヤボンディング法等を用いることができる。また、樹脂により突起部１６Ａを形成する方法としては、例えぱポッティング法等を用いることができる。
【００３０】
メッキ法により突起部１６Ａを形成した場合には、狭ピッチのパターン形成や多ピン化された半導体装置１７に適用する際、突起部１６Ａを接着等で各々形成する構成に比べて高精度な製造が可能となる。
また、ワイヤボンディング法により突起部１６Ａを形成した場合には、既存のワイヤボンダーを使用することができるため、突起部１６Ａを安価に形成することができる。また、少量の生産にもフレキシブルに対応が可能である。
【００３１】
更に、ポッティング法により突起部１６Ａを形成した場合には、やはり簡単な設備で突起部１６Ａを形成できるためコストの低減を図ることができ、更に少量の生産にもフレキシブルに対応することが可能となる。
続いて、図２を用いて、上記構成とされた半導体装置用コンタクタ１０Ａの製造方法について説明する。半導体装置用コンタクタ１０Ａを形成するには、先ず絶縁層１３となる絶縁性樹脂シートの上面に金属配線層１１を所定のパターンで形成すると共に、絶縁層１３のコンタクト部１２と対向する位置に開口部１４を形成する。この開口部１４は、例えばレーザ加工を用いることにより形成することができる。
【００３２】
このように、開口部１４を形成することにより、コンタクト部１２の下面は絶縁層１３から露出した状態となる。続いて、コンタクト部１２の下面に突起部１６Ａを上記した各方法のいずれかを用いて形成する。このようにコンタクト部１及び突起部１６Ａを形成すると、続いてこの絶縁層１３をプレート１５の上部に位置させる。図２（Ａ）は、この状態を示している。
【００３３】
続いて、プレート１５の上部に接着剤（図示せず）を塗布した後、絶縁層１３をプレート１５に接着する。この際、前記したように突起部１６Ａの高さは絶縁層１３の厚さよりも大きく設定されているため、突起部１６Ａがプレート１５と当接することにより、図２（Ｂ）に示されるように、コンタクト部１６は金属配線層１１の延在面から電極部１７側に向け（図中矢印Ｘ方向に向け）突出するよう弾性変形する。これにより、図１に示す半導体装置用コンタクタ１０Ａが完成する。
【００３４】
この半導体装置用コンタクタ１０Ａは、コンタクト部１２が図中矢印Ｘ方向に向け突出し、金属配線層１１から電極１８（半導体装置１７）に向け持ち上がった状態となっている。このため、半導体装置１７が半導体装置用コンタクタ１０Ａに装着されると、コンタクト部１２は押圧されることにより弾性変形しつつ電極１８と接続するたこととなる。
【００３５】
よって、半導体装置１７の電極１８に高さバラツキがあっても、コンタクト部１２が弾性変形することによりこの高さバラツキを吸収することができ、従って高い信頼性をもって半導体装置１７と半導体装置用コンタクタ１０Ａとを接続することができる。
また、上記のように半導体装置１７が半導体装置用コンタクタ１０Ａに装着される際、コンタクト部１２は弾性変形しつつ電極１７と接続する。この電極１７の表面には、半導体装置１７の製造工程において実施される加熱処理により、また空気に接触すること等により、表面に酸化膜が形成されている場合がある。通常、この酸化膜は電気的導通性が悪く、この酸化膜の存在により試験特性が劣化することが知られている。
【００３６】
しかるに、本実施例の半導体装置用コンタクタ１０Ａでは、装着時にコンタクト部１２は弾性変形に伴い電極１８上を摺動するため、電極１８に対してワイピングを行うこととなる。よって、このワイピングによる電極１８の表面に形成されている酸化膜は除去され、コンタクト部１２は電極１８自体と接続することとなる。このため、コンタクト部１２と電極１８との安定した接触を維持することが可能となり、半導体試験の信頼性を向上させることができる。
【００３７】
また、本実施例では、突起部１６Ａを用いてコンタクト部１２を矢印Ｘ方向に変形付勢する構成としているため、簡単な構成でコンタクト部１２と電極とを確実に接続させることが可能となる。また、先に図１０（Ａ）に示したポゴピン４を用いた従来の半導体装置用コンタクタ１Ａに比べて部品点数の削減を図ることができ、これに伴いコスト低減を図ることができる。
【００３８】
更に、突起部１６Ａはコンタクト部１２に直接形成されるため、突起部１６Ａをコンタクト部１２以外の部位に配設した場合に必要となるコンタクト部１２と突起部１６Ａとの位置決めが不要となるため、突起部１６Ａの形成を容易に行うことができる。この効果は、特にコンタクト部１２が狭ピッチ化された場合に有利となる。
【００３９】
次に、本発明の第２実施例である半導体装置用コンタクタについて説明する。
図３は、第２実施例である半導体装置用コンタクタ１０Ｂの構成及び製造方法を説明するための図である。尚、図３において、図１及び図２を用いて説明した第１実施例に係る半導体装置用コンタクタ１０Ａの構成と同一構成については、同一符号を付してその説明を省略する。また、後に説明する各実施例についても同様とする。
【００４０】
前記した第１実施例に係る半導体装置用コンタクタ１０Ａは、突起部１６Ａをコンタクト部１２に形成した構成とした。これに対し、本実施例に係る半導体装置用コンタクタ１０Ｂは、図３（Ｂ）に示すように、突起部１６Ｂをプレート１５に形成したことを特徴とするものである。
突起部１６Ｂは、第１実施例と同様に金属或いは樹脂等により形成することができ、またその形成方法としては上記した各方法を適用することができる。また、突起部１６Ｂの高さは絶縁膜１３の厚さよりも大きく設定されている。
【００４１】
この半導体装置用コンタクタ１０Ｂを製造するには、図３（Ａ）に示されるように、コンタクト部１２を有する金属膜１１が形成された絶縁層１３と、突起部１６Ｂが形成されたプレート１５とを対向させる。この際、コンタクト部１２と突起部１６Ｂとが対向するよう、絶縁層１３とプレート１５との位置決め処理が行われる。また、予めプレート１５の絶縁層１３との対向面、或いは絶縁層１３のプレート１５との対向面には接着剤を塗布しておく。
【００４２】
そして、上記の位置決めされた状態を維持しつつ、絶縁層１３をプレート１５に接着する。前記のように、本実施例においても、突起部１６Ａの高さは絶縁層１３の厚さよりも大きく設定されている。このため、突起部１６Ａがコンタクト部１２プレート１５と当接することにより、コンタクト部１６は金属配線層１１の延在面から電極部１７側に向け（図中矢印Ｘ方向に向け）突出するよう弾性変形し、これにより図３（Ｂ）に示す半導体装置用コンタクタ１０Ｂが完成する。
【００４３】
本実施例に係る半導体装置用コンタクタ１０Ｂにおいても、前記した第１実施例に係る半導体装置用コンタクタ１０Ａと同様に、コンタクト部１２は弾性変形可能な構成となっているため、半導体装置１７の電極１８の高さバラツキをコンタクト部１２が弾性変形することにより吸収することができ、従って高い信頼性をもって半導体装置１７と半導体装置用コンタクタ１０Ｂとを接続することができる。
【００４４】
また、半導体装置１７を半導体装置用コンタクタ１０Ｂに装着する際、コンタクト部１２は電極１８に対してワイピングを行うため、コンタクト部１２と電極１８との安定した接触を維持することが可能となる。また、突起部１６Ａを用いてコンタクト部１２を矢印Ｘ方向に変形付勢する構成としているため、簡単な構成でコンタクト部１２と電極とを確実に接続させることができる。
【００４５】
ところで、図３に示した第２実施例に係る半導体装置用コンタクタ１０Ｂでは、突起部１６Ｂがプレート１５に設けられているため、絶縁層１３をプレート１５に配設する際、コンタクト部１２と突起部１６Ｂとを高精度に位置決めする必要がある。図４乃至図６は、コンタクト部１２と突起部１６Ｂとを高精度に位置決めする位置決め機構を設けた、第３乃至第５実施例に係る半導体装置用コンタクタ１０Ｃ〜１０Ｅを示している。
【００４６】
図４及び図５に示す半導体装置用コンタクタ１０Ｃ，１０Ｄは、位置合わせ精度が比較的ラフな場合（例えば0.05mm以上の位置合わせ精度）に用いられる位置決め機構を有したものである。
図４に示す半導体装置用コンタクタ１０Ｃでは、絶縁基板１３に形成された第１の位置決め孔１９と、プレート１５に形成された第２の位置決め孔２０と、この各位置決め孔１９，２０と係合する位置決めピン２１とにより位置決め機構を構成している。そして、位置決めピン２１を各位置決め孔１９，２０と係合するよう貫通させることにより、コンタクト部１２と突起部１６Ｂとの位置決めを行う構成とされている。
【００４７】
また、図５に示す半導体装置用コンタクタ１０Ｄでは、絶縁基板１３に形成された位置決め孔２２と、プレート１５に形成された位置決め突起２３とにより位置決め機構を構成している。そして、位置決め突起２３を位置決め孔２２に係合させることにより、コンタクト部１２と突起部１６Ｂとの位置決めを行う構成とされている。
【００４８】
上記した各実施例に係る半導体装置用コンタクタ１０Ｃ，１０Ｄによれば、単に位置決めピン２１を各位置決め孔１９，２０に係合させるだけの処理により、また単に位置決め突起２３を位置決め孔２２に係合させるだけの処理により、コンタクト部１２と突起部１６Ｂとの位置決めを行うことができる。よって、簡単な構成、及び簡単な操作でコンタクト部１２と突起部１６Ｂとの位置決めを確実に行うことができる。尚、上記の各実施例において、各位置決め孔１９〜２２２の形成は、ドリル、プレス抜きの他にエッチング等により行うことができる。
【００４９】
また、図６に示す半導体装置用コンタクタ１０Ｅは、高精度の位置合わせが必要な場合（例えば0.05mm以下の位置合わせ精度）に用いられる位置決め機構を有したものである。
本実施例に係る半導体装置用コンタクタ１０Ｅでは、絶縁基板１３のプレート１５と対向する位置に配設された第１の位置認識部材２４と、プレート１５の絶縁基板１３と対向する位置に配設された第２の位置認識部材２５と、カメラ２６及び図示しない撮像認識装置（画像認識手段）とにより位置決め機構を構成している。
【００５０】
そして、カメラ２６により第１及び第２の位置認識部材２４，２５を認識し、各位置認識部材２４，２５が一致するよう絶縁層１３とプレート１５とを位置決めすることにより、コンタクト部１２と突起部１６Ｂとの位置決めを行う構成とされている。尚、第１及び第２の位置認識部材２４，２５は、十字形状やＬ字形状の位置認識部材（マーク）を少なくとも２カ所以上に形成する必要がある。また、この第１及び第２の位置認識部材２４，２５としては、突起や金属配線層を用いることができる。
【００５１】
図７は、コンタクト部１２の各種変形例を示している。
この図７に示す各変形例に係るコンタクト部１２Ａ〜１２Ｃは、何れもその先端部に先鋭部を形成することにより、半導体装置１７の電極１８に対するワイピング効果を向上させたものである。
図７（Ａ）に示すコンタクト部１２Ａは、その先端部に先鋭部として切っ先部２７Ａを形成したことを特徴とするものである。このように、コンタクト部１２Ａの先端部に切っ先部２７Ａを形成し鋭く尖らせることにより、半導体装置１７の電極１８に対し、切っ先部２７Ａを突き刺したり、摺動時において酸化膜を確実に破ることができ、コンタクト部１２Ａと電極１８との安定した接続が可能となる。尚、切っ先部２７Ａは、例えばエッチング等を用いて形成することができる。
【００５２】
図７（Ｂ）に示すコンタクト部１２Ｂは、その先端部に先鋭部として鋸歯部２７Ｂを形成したことを特徴とするものである。このように、コンタクト部１２Ｂの先端部に鋸歯部２７Ｂを形成し多数の切っ先部を有した構成とすることにより、半導体装置１７の電極１８に対し、摺動時において複数箇所で酸化膜を破ることができ、コンタクト部１２Ｂと電極１８とのより安定した接続が可能となる。尚、この鋸歯部２７Ｂもエッチング等を用いて形成することができる。
【００５３】
図７（Ｃ）に示すコンタクト部１２Ｃは、その先端部に先鋭部として突起電極２７Ｃを形成したことを特徴とするものである。このように、コンタクト部１２Ａの先端部に突起電極２７Ｃを形成することにより、接続状態において突起電極２７Ｃは電極１８に突き刺さった状態となる。よって、電極１８に形成された酸化膜を確実に破ることができ、コンタクト部１２Ａと電極１８とのより安定した接続が可能となる。
【００５４】
尚、この突起電極２７Ｃは、ワイヤボンダを利用して形成されるスタッドバンプにより構成することができ、その高さとしては例えば１０〜１５０μｍとするのが適当である。また、図７（Ｃ）に示す例では、一つの突起電極２７Ｃを形成した例を示したが、突起電極を複数個形成した構成としてもよい。
次に、本発明の第６実施例に係る半導体装置用コンタクタについて説明する。
【００５５】
図８は、第６実施例に係る半導体装置用コンタクタ１０Ｆを示している。本実施例に係る半導体装置用コンタクタ１０Ｆは、上記した各実施例に係る半導体装置用コンタクタ１０Ａ〜１０Ｅで用いていたプレート１５に代えて、多層配線基板２８を用いたことを特徴とするものである。また、本実施例で用いる突起部１６Ａは、導電性金属により形成されている。
【００５６】
多層配線基板２８は、例えばセラミック等の絶縁部材よりなり、上面に所定のパターンで形成された内部配線層３０を有する絶縁基板層２９を複数枚積層し焼結した構成とされている。従って、多層配線基板２８は所定の強度を有しており、よって絶縁層１３を支持する部材として用いることができる。
また、絶縁層１３に形成された開口部１４と対向する位置には、内部配線層３０が形成されており、かつ上記のように突起部１６Ａは導電性金属により形成されているため、金属配線層１１は、コンタクト部１２及び突起部１６Ａを介して多層配線基板２８の内部配線３０と電気的に接続した構成となっている。
【００５７】
この構成とすることにより、金属配線層１１からの電気信号を多層配線基板２８を経由して、多層配線基板２８の下面に形成された外部端子３２にファンアウトすることが可能となり、金属配線層１１のパターン形成に自由度を持たせることが可能となる。
また、多層配線基板２８を用いることにより、金属配線層１１が配設される側の面（上面）と反対側の面（背面）に抵抗，ヒューズ，或いはバーンイン専用回路（分周回路等）等の電子素子３１を配設することが可能となる。このため、半導体装置用コンタクタ１０Ｆを能動素子して使用することができる。更に、内部配線３０の内、所定のものをいわゆるベタ層として形成すると共に接地することにより、この内部配線３０をグランド層として用いることが可能となり、ノイズ対策を行うことも可能となる。
【００５８】
また、本実施例では金属配線層１１と多層配線基板２８の内部配線層３０との電気的な接続をコンタクト部１２を押し上げる突起部１６Ａを利用して行っているため、配線全体の引回しを短くすることができ、より高速な半導体装置１７の試験に対応することが可能となる。尚、突起部１６Ａに代え、コンタクト部１２と内部配線層３０との間に異方性導電シートを挟む構成としてもよい。
【００５９】
更に、本実施例では、多層配線基板２８の熱膨張係数が半導体装置１７の熱膨張係数と略等しくなるよう、多層配線基板２８の材質を選定している。このように、多層配線基板２８の熱膨張係数と半導体装置１７の熱膨張係数とを整合させることにより、高温加熱時のコンタクト部１２と半導体装置１７の電極１８との位置ズレを極小化することが可能となり、環境温度に拘わらず高い信頼性の接続を維持させることができる。
【００６０】
例えば、半導体装置としてウェーハを使用する場合、多層配線基板２８の材質に熱膨張係数が３ＰＰＭ／℃程度のセラミックを用いることで、ほぼウェーハと同じ熱膨張となり高温時の位置ズレが無くなり、安定したコンタクトが可能となる。
次に、本発明の第７実施例に係る半導体装置用コンタクタについて説明する。
【００６１】
図９は、第７実施例に係る半導体装置用コンタクタ１０Ｇを示している。図９（Ａ）は半導体装置用コンタクタ１０Ｇの平面図であり、図９（Ｂ）は半導体装置用コンタクタ１０Ｇの断面図である。
本実施例に係る半導体装置用コンタクタ１０Ｇは、上記した第６実施例に係る半導体装置用コンタクタ１０Ｆに類似した構成を有するが、第６実施例に係る半導体装置用コンタクタ１０Ｆが絶縁層１３上に金属配線層１１をパターン形成していたのに対し、本実施例に係る半導体装置用コンタクタ１０Ｇは絶縁層１３上にコンタクト部１２Ｄのみを複数個配設したことを特徴とするものである。
【００６２】
この各コンタクト部１２Ｄは、導電性金属よりなる突起部１６Ａにより多層配線基板２８の内部配線層３０と接続されている。即ち、本実施例では配線の引き廻し（ファンアウト）を全て多層配線基板２８に設けられた内部配線層３０により行っている。
上記構成とすることにより、絶縁層１３上に金属配線層１１の引き廻しを行う必要がなくなり、各コンタクト部１２Ｄを更に狭ピッチに配設することが可能となる。よって、半導体装置１７が高密度化し電極１８のピッチが狭ピッチ化しても、これに対し十分対応することができる。
【００６３】
【発明の効果】
上述の如く本発明によれば、次に述べる種々の効果を実現することがてきる。
請求項１記載の発明によれば、半導体装置の電極に高さバラツキがあっても、コンタクト部が弾性変形することによりこの高さバラツキを吸収することができ、従って高い信頼性をもって半導体装置と半導体装置用コンタクタとを接続することができる。
【００６４】
また、装着時にコンタクト部は電極上を摺動するため、半導体装置の電極に対してワイピングが可能となり、安定した接触を維持することができる。
また、金属配線層からの電気信号を多層配線基板を経由して外部端子にファンアウトすることができるため、金属配線層のパターン形成に自由度を持たせることが可能となる。また、金属配線層を絶縁層上でパターン形成する必要はなくなり、多層配線基板に形成された内部配線を用いて配線の引き廻しを行うことが可能となるため、絶縁膜上で金属配線層の引き廻しを行う構成に比べて無駄な配線引回しが要らなくなり、配線スペースの省スペース化及びコンタクト部の狭ピッチ化を図ることができる。
また、コンタクト部と多層配線基板の内部配線とを変形付勢部材を介して直接的に接続することができるため、配線の引き廻し長さの短縮を図ることができ、より高速な半導体装置の試験に対応することが可能となる。
また、請求項２記載の発明によれば、突起により金属配線層のコンタクト部を持ち上げることができるため、簡単な構成でコンタクト部を半導体装置の電極と接続させることが可能となる。
【００６５】
また、突起部はコンタクト部に直接形成されるため、突起部を他の部位に配設した構成に比べて狭ピッチ化されたコンタクト部と突起部との位置決めが不要となるため、突起部の形成を容易に行うことができる。
また、請求項３の発明によれば、突起により金属配線層のコンタクト部を持ち上げることができるため、簡単な構成でコンタクト部を半導体装置の電極と接続させることが可能となる。
【００６６】
また、請求項４記載の発明によれば、位置決め部材を位置決め孔に係合させるだけの簡単な処理で、基台に形成された突起と狭ピッチ化されたコンタクト部との位置決めを高精度に行うことができる。
また、請求項５記載の発明によれば、基台に形成された突起と狭ピッチ化されたコンタクト部との位置決めを更に高精度に行うことができる。
【００６７】
また、請求項６記載の発明によれば、コンタクト部が半導体装置の電極に接触する際、コンタクト部の先端部に形成された先鋭部は最初に電極と接触して電極表面に形成されている酸化膜を破るため、コンタクト部をコンタクト部自体に確実に接続することとなり、安定した電気的接続が可能となる。
【００６９】
更に、請求項７記載の発明によれば、高温加熱時のコンタクト部と半導体装置の電極との位置ズレを極小化することが可能となり、環境温度に拘わらず信頼性の高い接続を維持させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例である半導体装置用コンタクタの断面図である。
【図２】本発明の第１実施例である半導体装置用コンタクタの組み立て方法を説明するための図である。
【図３】本発明の第２実施例である半導体装置用コンタクタの構成及び組み立て方法を説明するための図である。
【図４】本発明の第３実施例である半導体装置用コンタクタの構成及び絶縁層とプレートとの位置決め方法を説明するための図である。
【図５】本発明の第４実施例である半導体装置用コンタクタの構成及び絶縁層とプレートとの位置決め方法を説明するための図である。
【図６】本発明の第４実施例である半導体装置用コンタクタの構成及び絶縁層とプレートとの位置決め方法を説明するための図である。
【図７】コンタクト部の変形性を説明するための図である。
【図８】本発明の第５実施例である半導体装置用コンタクタの断面図である。
【図９】本発明の第５実施例である半導体装置用コンタクタを説明するための図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は断面図である。
【図１０】従来の半導体装置用コンタクタの一例を説明するための断面図である。
【符号の説明】
１０Ａ〜１０Ｇ 半導体装置用コンタクタ
１１ 金属配線層
１２，１２Ａ〜１２Ｄ コンタクト部
１３ 絶縁層
１４ 開口部
１５ プレート
１６Ａ，１６Ｂ 突起部
１７ 半導体装置
１８ 電極
１９ 第１の位置決め孔
２０ 第２の位置決め孔
２１ 位置決めピン
２２ 位置決め孔
２３ 位置決め突起
２４ 第１の位置認識部材
２５ 第２の位置認識部材
２６ カメラ
２７Ａ 切っ先部
２７Ｂ 鋸歯部
２７Ｃ 突起電極
２８ 多層配線基板
３１ 電子部品
Claims (7)
- 被接続体となる半導体装置に配設された電極と電気的に接続される半導体装置用コンタクタにおいて、
前記電極部と対向する位置に弾性変形可能なコンタクト部が形成されてなる金属配線層と、
前記金属配線層が前記半導体装置と対向する最上面に形成されており、かつ前記コンタクト部と対向する位置に開口部が形成されてなる絶縁層と、
前記絶縁層を支持し、内部配線が形成された多層配線基板からなる基台と、
前記開口部内に配設されており、前記コンタクト部を前記金属配線層の延在面から前記電極部側に向け突出するよう弾性変形させる変形付勢部材とを設け、
前記変形付勢部材を導電性材料により形成し、前記多層配線基板に形成された前記内部配線と前記金属配線層とを前記変形付勢部材を介して電気的に接続することを特徴とする半導体装置用コンタクタ。 - 請求項１記載の半導体装置用コンタクタにおいて、
前記変形付勢部材は、前記コンタクト部の前記絶縁層と対向する位置に形成された突起であることを特徴とする半導体装置用コンタクタ。 - 請求項１記載の半導体装置用コンタクタにおいて、
前記変形付勢部材は、前記基台の前記コンタクト部と対向する位置に形成された突起であることを特徴とする半導体装置用コンタクタ。 - 請求項３記載の半導体装置用コンタクタにおいて、
前記絶縁層に位置決め孔を形成すると共に、前記基台に前記位置決め孔に係合することにより、前記基台に対し前記絶縁層の位置決めを行う位置決め部材を配設したことを特徴とする半導体装置用コンタクタ。 - 請求項３記載の半導体装置用コンタクタにおいて、
前記絶縁層に第１の位置認識部材を配設すると共に、前記基台に前記第１の位置認識部材に対応する第２の位置認識部材を配設し、
画像認識手段を用いて前記第１及び第２の位置決め部材を位置合わせすることにより、前記基台に対し前記絶縁層の位置決めを行う構成としたことを特徴とする半導体装置用コンタクタ。 - 請求項１乃至５のいずれかに記載の半導体装置用コンタクタにおいて、
前記コンタクト部の先端部に先鋭部を形成したことを特徴とする半導体装置用コンタクタ。 - 請求項１乃至６のいずれかに記載の半導体装置用コンタクタにおいて、
前記基台の材質として、該基台の熱膨張係数が前記半導体装置の熱膨張係数と同等となるものを使用したことを特徴とする半導体装置用コンタクタ。
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