JP4036978B2 - 電子部品用電気的接続装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の突起電極を有する電子部品のためのプローブカードのような電気的接続装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
チップ・サイズ・パッケージ(CSP)、フィリップ・チップ等の電子部品は、ランダム又はマトリクス状に配置された複数の電極ランドに半田によりバンプ電極を形成し、それらを電極部としている。このような電子部品は、電極部の半田を溶融させて配線基板のような回路基板の配線部に接着することにより、回路基板に実装される。
【0003】
この種の電子部品は、その良否の検査のために、回路基板に実装される前に通電試験をされる。この種の電子部品の通電試験に用いる電気的接続装置の1つとして、導電性の多数の突起(突起電極)又はリング状接触部(リング電極)を電気絶縁性のシート部材のブローブ領域にランダム又はマトリクス状に形成したフィルム状基板を用いたものがある(特開平8−220138号公報、特開平8−327659号公報)。
【0004】
突起電極を用いる電気的接続装置及びリング電極を用いる電気的接続装置のいずれも、電子部品の通電試験時に、プローブ領域と電子部品とを相対的に押圧することにより、電気的接続装置の電極が電子部品の半田製のバンプ電極に押圧される。
【0005】
しかし、突起電極を用いる電気的接続装置は、突起電極がバンプ状の形状を有するにすぎないから、バンプ電極の先端を突起電極により押し潰し、その結果バンプ電極の高さ寸法又はその先端の形状を不規則に変形させる。このようにバンプ電極の高さ寸法又はその先端の形状が不規則に変化した電子部品は、これを回路基板に実装すると、回路基板の配線部に接触しない電極部が存在し、その結果回路基板の配線部に正しく接続されない。
【0006】
リング状接触子を用いる電気的接続装置は、導電性の板部材を導電性のシート部材に装着し、その板部材にエッチング加工をすることにより、接触部すなわちリング電極を形成するため、フィルム状基板の製造工程が煩雑であり、したがって高価である。
【0007】
また、リング状接触子を用いる電気的接続装置は、リング電極の中空部の断面積がバンプ電極側(先端側)ほど大きいから、リング電極とバンプ電極とを確実に接触させるべくリング電極とバンプ電極との押圧力を大きくすると、バンプ電極の先端部がリング電極の中空部でリング電極の中心(軸線)側に押し潰されて、バンプ電極の先端部がリング電極の中空部の奥側に伸長され、その結果バンプ電極の高さ寸法又はその頂部の形状が不規則に変形する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
それゆえに、電子部品用の電気的接続装置においては、電子部品のバンプ電極の高さ寸法又はその先端の形状変化を可能な限り小さくすると共に、製造コストを下げることが重要である。
【0009】
【解決手段、作用及び効果】
本発明の電気的接続装置は、電気絶縁性の基板と、該基板に設けられた複数の配線部と、導電性接着剤、溶着又は圧着により各配線部に組み付けられたリング状接触子とを含み、各接触子は前記基板の一方の面から突出しており、前記接触子の中空部は先端側に開放し、前記接触子は、前記配線部に組み付けられた第1のリングと、該第1のリングの先端に組み付けられた第2のリングとを備え、前記第1のリングは半田が付着しやすい材料で形成されており、前記第2のリングは半田が付着しにくい材料で形成されている。このようにすれば、半田が第2のリングに付着することを防止することができる。
【0010】
本発明の電気的接続装置は、電気絶縁性の基板と、該基板に設けられた複数の配線部と、導電性接着剤、溶着又は圧着により各配線部に組み付けられたリング状接触子とを含み、各接触子は前記基板の一方の面から突出しており、前記接触子の中空部は先端側に開放し、前記接触子の中空部の横断面積は頂面から深い部位ほど大きい
【0011】
リング状電極すなわちリング状接触子は、これがバンプ電極に押圧されたとき、バンプ電極の先端を中空部に受け入れられ、したがってバンプ電極の先端形状の変化が小さくなる。
【0012】
リング状接触子は、例えば、所定の外形寸法及び内径寸法を有する導電性の筒状部材を所定寸法のリングに切断することにより製作することができるし、所定の厚さ寸法を有する導電性の板材に所定寸法のリングの、エッチング加工、切断加工又は打ち抜き加工をすることによっても製作することができる。このような接触子の製作作業は、所定の厚さ寸法を有する板材を基板に装着し、その板材にエッチング加工をすることによりリング状接触子を配線部に形成する場合に比べ、容易である。
【0013】
接触子は、例えば、自動組付機械すなわち自動組立機を用いて、導電性接着剤、溶着又は圧着により、配線部に組み付けることができる。このような組み付けは、導電性の板状部材をシート状部材又は板状部材に装着し、その板部材にエッチング加工をすることにより、リング状接触子を配線部に形成する場合に比べ、少ない工程で容易に実行することができる。
【0014】
本発明によれば、リング状の接触子を用いるから、バンプ電極の先端形状の変化が小さくなる。また、接触子をエッチング加工により配線部に形成する場合に比べ、製造工程が少なく廉価になるし、配線部を損傷するおそれが少ない。
【0015】
前記接触子の中空部の断面積を、頂面から深い部位ほど大きくすることができる。このようにすれば、バンプ電極が半田製であっても、その半田が中空部に付着しにくい。また、バンプ電極の基部を電子部品の主体部の側に押し潰す力はバンプ電極に作用するが、バンプ電極の頂部を接触子の中心(軸線)側に押し潰す力はバンプ電極に作用しないから、バンプ電極の先端及び頂部の変化を確実に防止することができるし、バンプ電極の高さ寸法の変化を確実に防止することができる。
【0016】
本発明の電子部品用電気的接続装置は、電気絶縁性の基板と、該基板に設けられた複数の配線部と、導電性接着剤、溶着又は圧着により各配線部に組み付けられたリング状接触子とを含み、各接触子は前記基板の一方の面から突出しており、前記接触子の中空部は先端側に開放し、前記接触子の先端は前記中空部が開放する平坦面とされ、前記平坦面は前記接触子の軸線に対し90度以下の角度を有する。前記接触子の先端をこのようにすれば、電子部品の電極部が平面電極であっても、接触部の先端が平面電極に食い込みやすく、良好なコンタクトを得ることができる。
【0017】
前記接触子の先端部を截頭円錐形の面とすることができる。これによっても、接触部の先端が電子部品の平面電極に食い込みやすく、良好なコンタクトを得ることができる。
【0018】
前記配線部に導電性のスルーホールを形成し、前記接触子の一部を対応する配線部の前記スルーホールに嵌合させてもよい。
【0022】
【発明の実施の形態】
図1から図6を参照するに、電気的接続装置10は、電気絶縁性の基板12と、基板12に設けられた複数の配線部14と、基板12の一方の面から突出した状態に配線部14に組み付けられた複数のリング状接触子16と、基板12に設けられた複数の接続端子18と、基板12の他方の面に設けられた導電層20とを含む。
【0023】
通電試験をされる被検査体である電子部品22は、図4に示すように、電極ランド24aに半田製のバンプ電極24bを形成した複数の電極部24を主体部26にランダム又はマトリックス状に有する。
【0024】
基板12は、ポリイミドのような電気絶縁材料により矩形の板状基板又はフィルム状基板の形に作られている。各配線部14は、配線パターンの一部であり、また図5に示すように、接触子16を装着するランド28を一端に有する。各配線部14の他端は、接続端子18に電気的に接続されている。各ランド28の形状は、図示の例では対応する配線部14の幅寸法より大きい直径寸法を有する円形であるが、矩形であってもよい。
【0025】
各配線部14は、ランド28側の端部と接続端子18側の端部とを基板12の一方の面に露出させ、両者の間の部分(中央部)を基板12内に1層に又は多層に配置している。しかし、配線部14全体を基板12の一方の面に露出させてもよい。配線部14は、印刷配線技術のような適宜な技術により形成することができる。
【0026】
各リング状電極すなわち各リング状接触子16は、銅、真鍮等の導電性材料、好ましくは半田が中空部16aに付着しにくい導電性材料により所定の内径寸法及び外径寸法を有する短い筒の形に形成されており、また半田のような導電性接着剤、異方導電性シート材を用いた溶着又は圧着等により基端部においてランド28に組み付けられている。各接触子16は、配線部14により接続端子18に電気的に接続されている。
【0027】
異方導電性シート材を用いて接触子16を配線部14に組み付ける場合、接触子16と配線部14との間に異方導電性シート材を配置し、接触子16及び配線部14を異方導電性シート材に溶着又は圧着することにより、配線部14に容易に組み付けることができる。そのような異方導電性シート材は、導電性の多数の金属細線をゴムシートにその厚さ方向へ伸びる状態に間隔をおいて配置することにより、厚さ方向へのみ導電性を有する、異方導電性ゴムシート、異方導電性ゴム板等として市販されている。
【0028】
各接触子16の中空部16aは、一定の横断面積を有しており、また先端面16bに開放している。横断面積とは、接触子16の中心(軸線)と直角の断面の面積のことである。各接触子16の先端面16bは、接触子16の軸線に対し直角の平坦面である。
【0029】
接触子16は、例えば、図7に示すように所定の外形寸法及び内径寸法を有する筒状部材30を所定寸法のリングに切断することにより製作することができるし、所定の厚さ寸法を有する板材に所定寸法のリングの、エッチング加工、切断加工又は打ち抜き加工をすることにより製作することができる。このため、導電性の板状部材を基板に設け、その板状部材にエッチング加工をすることによりリング状接触子を配線部に形成する場合に比べ、接触子16自体の製作が容易であり、廉価になる。
【0030】
接触子16は、また、例えば自動組付機械すなわち自動組立機を用いて、配線部14のランド28に組み付けられる。このような組み付け作業は、リング状接触子をエッチング加工により配線部に組み付ける場合に比べ、少ない工程で容易に実行することができる。図5及び図6は、接触子16をランド28に装着する状態を示す。
【0031】
導電層20は、銅のような導電性材料によりフィルム状に形成されている。導電層20は、接続装置10が通電試験用のテスタに配置されたとき、アースに接続することができる。それゆえに、導電層20に電気的に接続されたリング状接触子、この接触子が組み付けられた配線部、及び、この配線部に接続された接続端子を基板12に設けてもよい。
【0032】
導電層20を設けなくてもよい。しかし、基板12がフィルム状基板である場合、導電層20を基板12に設けると、基板12が配線部14及び導電層20によりある程度の強靭性及び可撓性を有する。
【0033】
基板12が大きい剛性を有する配線基板のような板状基板である場合、接続装置10はそのままプローブカードとして用いることができる。この場合、接続端子18は通電試験用のテスタに電気的に接続される。しかし、基板12が大きい剛性を有する板状基板であっても、他の基板に接続装置10を装着してプローブカードに組み立ててもよい。
【0034】
基板12がフィルム状基板である場合、接続装置10をそのままプローブカードとして用いてもよい。しかし、プローブカードとしての取り扱いを容易にする上では、従来の接続装置と同様に、接続装置10を、大きい剛性を有する他の板状基板、及び、接触子16が設けられたプローブ領域を背後(他の板状基板の側)から押す押え板等と共に、プローブカードに組み立てることが好ましい。
【0035】
通電試験時、接続装置10と電子部品22とが相対的に押圧される。これにより、各接触子16は、これがバンプ電極24bに押圧されたとき、バンプ電極24bの先端を中空部16aに受け入れるから、換言すればバンプ電極24bの頂部が接触子16の中空部が接触子16に填り込むから、バンプ電極24bの頂部、特に先端の形状を変化させないし、接触子16とバンプ電極24bとの間に良好なコンタクトを得ることができる。
【0036】
接続装置10は、バンプ電極を有していない電子部品の通電試験にも適用することができる。この場合、各接触子16は電子部品22の平板状電極部、例えばランド24aに押圧される。
【0037】
接続装置10によれば、バンプ電極24bの先端の形状を変化させないし、良好なコンタクトが得られる、という効果のみならず、接触子をエッチング加工により配線部に形成する場合に比べ、製造工程が少なく廉価になる、という効果を奏する。
【0038】
図8を参照するに、電気的接続装置40は、基板12及びランド28を厚さ方向に貫通する導電性のスルーホール42を備えており、またリング状接触子16の基端部をスルーホール42に嵌合させている。
【0039】
各スルーホール42は、接触子16の外形寸法より小さい内径寸法を有する。各接触子16の基端部は、スルーホール42の内径寸法とほぼ同じ外形寸法とされている。
【0040】
接触子16とスルーホール42とを半田のような導電性接着剤により接着してもよい。また、図示の例では、接続装置40は導電層20に対応する導電層を備えていない。しかし、そのような導電層をこれがスルーホール42に接触しないように基板12の他方の面に設けてもよい。
【0041】
図9を参照するに、電気的接続装置50は各リング状接触子52を第1のリング52aと第2のリング52bとから形成している。接触子52の中空部16a及び先端面16bは、接続装置10における接触子16のそれらとほぼ同じである。
【0042】
第1のリング52aは、銅のように半田が付着しやすい材料で形成されており、また配線部14のランド28に組み付けられている。第2のリング52bは、ステンレスのように半田が付着しにくい材料で形成されており、また基端において第1のリング52aの先端に組み付けられている。
【0043】
第1のリング52aは、ランド28に半田付けすることができる。しかし、第1のリング52aをランド28に半田付け以外の他の技術、例えば、半田付け以外の導電性接着剤による接着、異方導電性ゴムシートを用いた溶着又は圧着等により組み付けてもよい。第1及び第2のリング52a,52bの組み付けは、導電性接着剤好ましくは半田以外の導電性接着剤による接着、異方導電性ゴムシートを用いた溶着又は圧着等の適宜な技術により結合させることができる。
【0044】
接触子52は、例えば図10に示すように、半田が付着しやすい薄い第1の金属板54と、半田が付着しにくい薄い第2の金属板56とを厚さ方向に重ね、両金属板54,56をその重ね合わせ部において全範囲にわたって接着、溶着、圧着等により結合させ、その状態で適宜な箇所を接触子52の形に、プレス機のような適宜な機械により打ち抜くか、レーザ切断機のような適宜な切断機により切断することにより、形成することができる。
【0045】
接続装置50は、半田が付着しにくい第2の金属板56が電子部品の電極部に押圧されるから、第1のリング52aを配線部14のランド28に半田付けすることができるにもかかわらず、電子部品の配線部のランドに設けられた半田が第2のリング52bに付着しにくい。
【0046】
図11を参照するに、電気的接続装置60おいて、接触子62の先端面62bは接触子62の軸線と直角の平坦面であるが、接触子62の中空部62aの内径寸法は深い部位ほど大きい。このため、接触子62の中空部62aの横断面積は深い部位ほど大きい。
【0047】
接続装置60によれば、バンプ電極24bが半田製であっても、その半田が付着しにくい。また、バンプ電極24bの基部を電子部品22の側に押し潰す力はバンプ電極24bに作用するが、バンプ電極24の頂部を接触子62の中心(軸線)側に押し潰す力はバンプ電極24bに作用しないから、バンプ電極24bの先端及び頂部の変化を確実に防止することができるし、バンプ電極24bの高さ寸法の変化を確実に防止することができる。
【0048】
図12を参照するに、電気的接続装置70おいて、接触子72は、その中空部72a及び先端面72bはそれぞれ接触子16の中空部16a及び先端面16bと同じであるが、先端外周側の角部が面取り加工により除去されて截頭円錐面72cとされている。このため、接触子72の先端部は截頭円錐形とされている。
【0049】
この接続装置70によれば、たとえ電子部品22の電極部24が平面電極、例えばランド24aであっても、接触子72の先端が電子部品22の平面電極に食い込みやすいから、接触子72と電極との間に良好な接触状態を得ることができる。
【0050】
図13を参照するに、電気的接続装置80おいて、接触子82の中空部82aが開放する先端面82bが接触子82の軸線に対し90度未満の角度θを有する平坦面とされているとともに、先端外周側の角部が面取り加工により除去されて截頭円錐面82cとされている。
【0051】
この接続装置80によれば、たとえ電子部品22の電極部24がランド24のような平面電極であっても、接触子82の先端が電子部品22の平面電極により食い込みやすいから、接触子82と電極との間により良好な接触状態を得ることができる。
【0052】
図14及び図15を参照して、本発明に係る電気的接続装置の他の製造方法を説明する。
【0053】
他の製造方法においては、先ず、図14に示すように、ニッケルのような導電性の板状接触子材料すなわち金属板90と、ステンレスのように金属板90と異なるシート状基材すなわちシート状部材92とを適宜な接着剤94を間にして重ね合わせて仮に接合する。
【0054】
次いで、図14に示すように、金属板90にエッチング加工をして金属板90と同じ素材からなる複数のリング状接触子62を形成する。このように形成されたリング状接触子62は、接着剤94によりシート状部材92に仮に接合された状態に維持されている。また、図15に示すように、接触子62の内径寸法はシート状部材92の側の部位ほど小さく、従って接触子62の中空部62aの横断面積はシート状部材92の側の部位ほど小さい。
【0055】
次いで、図15(A)に示すように、異方導電性シート材96が電気絶縁性の基板12の配線部14の側に配置される。図15では、接触子62毎に異方導電性シート材96が設けられているように示されているが、実際には全ての接触子62で共通の異方導電性シート材96又は複数の接触材62で共通の複数の異方導電性シート材96が用いられている。
【0056】
次いで、図15(B)に示すように、接触子62のシート状部材92と反対側の部位が異方導電性シート材96に重ねられ、その状態で接触子62が異方導電性シート材96を介して配線部14に加圧されると共に、シート状部材92を介して加熱される。これにより、接触子62は、異方導電性シート材96により配線部14に加熱圧着される。
【0057】
次いで、シート状部材92が接着剤94と共に接触子62から剥がされる。これにより、図15(C)に示すように、接触子62は異方導電性シート材96により配線部14に組み付けられて、その状態に維持される。
【0058】
図14及び図15に示す実施例によれば、シート状部材92に所定の位置関係を維持した状態に接着剤94により仮に接合された複数の接触子62を容易に形成することができるし、接触子62をシート状部材92に仮に接合させた状態で配線部14に容易に装着することができ、しかもシート状部材92を接触子62から容易に剥がすことにより接触子62を配線部14に残存させることができる。したがって、バンプ電極の先端形状の変化が小さくなるのみならず、接触子をエッチング加工により配線部に形成する場合に比べ、製造が容易であり廉価になり、しかも配線部を損傷するおそれが少ない。
【0059】
また、リング状接触子62は、中空部62aの内径寸法が大きい面の側において配線部14に組み付けられるから、接触子62の中空部の内径寸法及び横断面積は配線部14の側ほど、すなわち深い部位ほど大きくなり、したがってバンプ電極の半田が中空部62aの内側に付着しにくい。
【0060】
本発明は、上記実施例に限定されない。たとえば、各接触子の形状を円筒状とする代わりに、角筒状としてもよい。また、上記実施例は、いずれも、バンプ電極及び平面電極のいずれにも適用することができる。このように、当業者は、本発明の趣旨を逸脱することなく、上記実施例を種々の実施の形態に変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る電気的接続装置の第1の実施例を示す底面図である。
【図2】図1に示す電気的接続装置における隣り合う2つの接触子の近傍の縦断面図である。
【図3】図2の底面図である。
【図4】図1に示す電気的接続装置における接触子を電子部品に押圧した状態の縦断面図である。
【図5】図1に示す電気的接続装置における配線部への接触子の組み付け方法を説明するための斜視図である。
【図6】図1に示す電気的接続装置における接触子を配線部に組み付ける方法を説明するための断面図である。
【図7】図1に示す電気的接続装置における接触子の製造方法の一実施例を説明するための斜視図である。
【図8】本発明に係る電気的接続装置の第2の実施例における隣り合う2つの接触子の近傍の縦断面図である。
【図9】本発明に係る電気的接続装置の第3の実施例における接触子の近傍の縦断面図である。
【図10】図9に示す電気的接続装置における接触子の製造方法の一実施例を説明するための斜視図である。
【図11】本発明に係る電気的接続装置の第4の実施例における接触子の近傍の縦断面図であって、(A)は接触子を電子部品に押圧しない状態を示す図であり、(B)は接触子を電子部品に押圧した状態を示す図であり、(C)は接触子の斜視図である。
【図12】本発明に係る電気的接続装置の第5の実施例における接触子の近傍の縦断面図であって、(A)は接触子を電子部品に押圧しない状態を示す図であり、(B)は接触子を電子部品に押圧した状態を示す図である。
【図13】本発明に係る電気的接続装置の第6の実施例における接触子の近傍の縦断面図であって、(A)は接触子を電子部品に押圧しない状態を示す図であり、(B)は接触子を電子部品に押圧した状態を示す図である。
【図14】本発明に係る電気的接続装置の他の製造方法の一実施例を説明するための初期工程の一実施例を示す斜視図である。
【図15】図14に続く工程を説明するための図であって、(A)は図14に続く工程を説明するための図、(B)は図15(A)に続く工程を説明するための図、(C)は図15(B)に続く工程を説明するための図である。
【符号の説明】
10,40,50,60,70,80 電気的接続装置
12 基板
14 配線部
16,52,62,72,82 接触子
16a,62a,72a,82a 接触子の中空部
16b,62b,72b,82b 接触子の先端面
18 接続端子
20 導電層
22 電子部品
24 電子部品の電極部
24a 電極部のランド
24b 電極部のバンプ電極
26 電子部品の主体部
28 配線部のランド
30 接触子用の筒状部材
42 スルーホール
52a,52b 第1及び第2のリング
54,56 第1及び第2の金属板
72c,82c 截頭円錐面
90 金属板
92 シート状部材
94 接着剤
96 異方導電性シート材

Claims (9)

  1. 電気絶縁性の基板と、該基板に設けられた複数の配線部と、導電性接着剤、溶着又は圧着により各配線部に組み付けられたリング状接触子とを含み、各接触子は前記基板の一方の面から突出しており、前記接触子の中空部は先端側に開放し、前記接触子は、前記配線部に組み付けられた第1のリングと、該第1のリングの先端に組み付けられた第2のリングとを備え、前記第1のリングは半田が付着しやすい材料で形成されており、前記第2のリングは半田が付着しにくい材料で形成されている、電子部品用電気的接続装置。
  2. 電気絶縁性の基板と、該基板に設けられた複数の配線部と、導電性接着剤、溶着又は圧着により各配線部に組み付けられたリング状接触子とを含み、各接触子は前記基板の一方の面から突出しており、前記接触子の中空部は先端側に開放し、前記接触子の中空部の横断面積は頂面から深い部位ほど大きい、電子部品用電気的接続装置。
  3. 電気絶縁性の基板と、該基板に設けられた複数の配線部と、導電性接着剤、溶着又は圧着により各配線部に組み付けられたリング状接触子とを含み、各接触子は前記基板の一方の面から突出しており、前記接触子の中空部は先端側に開放し、前記接触子の先端は前記中空部が開放する平坦面とされ、前記平坦面は前記接触子の軸線に対し90度以下の角度を有する、電子部品用電気的接続装置。
  4. 前記接触子の中空部の横断面積は、頂面から所定の深さまでほぼ同じであるか、又は深い部位ほど大きい、請求項1又は3に記載の電気的接続装置。
  5. 前記接触子の先端は前記中空部が開放する平坦面とされている、請求項1又は2に記載の電気的接続装置。
  6. 前記平坦面は、前記接触子の軸線に対し90度以下の角度を有する、請求項5に記載の電気的接続装置。
  7. 前記接触子の先端部は截頭円錐形の面とされている、請求項1から6のいずれか1項に記載の電気的接続装置。
  8. 前記配線部は導電性のスルーホールを備えており、前記接触子はその一部を対応する配線部の前記スルーホールに嵌合されている、請求項1から7のいずれか1項に記載の電気的接続装置。
  9. 前記接触子は、前記配線部に組み付けられた第1のリングと、該第1のリングの先端に組み付けられた第2のリングとを備え、前記第1のリングは半田が付着しやすい材料で形成されており、前記第2のリングは半田が付着しにくい材料で形成されている、請求項2から8のいずれか1項に記載の電気的接続装置。
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