JP4669651B2 - 導電性接触子 - Google Patents
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Description
【０００１】
（技術分野）
本発明は、半導体分野の検査等の用途に適する導電性接触子に関する。
【０００２】
（背景技術）
従来、プリント配線板の導体パターンや電子部品などの電気的検査（オープン・ショートテスト、環境テスト、バーインテストなど）を行うため、またはウェハテスト用などのコンタクトプローブやコネクタに種々の構造の導電性接触子が用いられている。
【０００３】
上記したような導電性接触子にあっては、その対象となる被検査体などの接触部分（半導体製品の端子等）の材質が半田からなり、或いは半田により覆われている場合、接触回数の増加に伴って、針状やコイル状からなるものであって良い導電性接触子の導電性接触部の先端に徐々に半田が付着するようになる。
【０００４】
一般に、接触子の表面処理にあっては、接触抵抗が低く安定した電気特性を有する金めっき（例えばコバルト添加量が０．３〜４％）が用いられているが、上記した半田の付着量が増大すると、導電性接触子の導電経路の抵抗変化により所期特性が変化して、検査精度が低下するという問題がある。そのため、検査精度が大きく低下する前に導電性接触部を交換する必要があり、導電性接触部のクリーニングのための交換頻度が増大し、検査ラインの稼働率の低下やメンテナンス費用の増大を招くという問題がある。
【０００５】
（発明の開示）
このような従来技術の問題を解決するために、本発明の第１の目的は、従来の導電性接触子よりも半田の付着による交換頻度が小さくて済むような導電性接触子を提供することにある。
【０００６】
本発明の第２の目的は、長期に渡って低抵抗を維持し、従来の導電性接触子よりも寿命の長い導電性接触子を提供することにある。
【０００７】
本発明の第３の目的は、半田が付着し難い接触部を有する導電性接触子を提供することにある。
【０００８】
このような従来技術の問題を解決するために、本発明の第１の目的は、従来の導電性接触子よりも半田の付着による交換頻度が小さくて済むような導電性接触子を提供することにある。
【０００９】
本発明の第２の目的は、長期に渡って低抵抗を維持し、従来の導電性接触子よりも寿命の長い導電性接触子を提供することにある。
【００１０】
本発明の第３の目的は、半田が付着し難い接触部を有する導電性接触子を提供することにある。
【００１１】
本発明によれば、このような目的は、接触部分の材質が半田からなり、或いは半田により覆われている被接触体に適用されることにより電気的接触を達成するための導電性接触子であって、前記導電性接触子が、前記被接触体に接触するべく素線を密巻してなる導電性接触部を有する圧縮コイルばねをなし、かつ少なくとも前記密巻部分上に添加量が２〜６％の銀を添加した金からなる層が設けられ、または、前記導電性接触子が針状体をなし、かつ前記針状体の少なくとも導電性接触部に添加量が０．５〜２％の銀を添加した金からなる層が設けられていることを特徴とする導電性接触子を提供することにより達成される。高導電性材からなる層は、めっき、特に電気めっきにより形成するのが好適であるが、限定的ではないが、無電解めっき、スパッタリング、ＰＶＤ、ＣＶＤ又は溶射などの方法も考えられる。高導電性材からなる層は、好ましくは、概ね金にコイルばね状の場合には２〜６％、針状の場合には０．５〜２％の銀を添加したものからなる。導電性接触子は、コイル又は先鋭或いは平坦な端部を有する針状部材或いはロッド部材からなるものであって良い。
【００１２】
このようにして、導電性接触部に半田が付着し難くなることから、接触回数の増加に対して半田付着量の増大を抑制でき、導電性接触部の交換頻度を減少できる。また、導電性接触子の基本的材料が、鋼のような、良好な機械的性質を有し、廉価な材料からなるものであって良いにも関わらず、導電性接触子は、多数のテスト回数或いは長期の使用に渡って低抵抗を安定に維持することができる。
【００１３】
（発明を実施するための最良の実施形態）
図１は、本発明が適用された半導体製品用コンタクトプローブヘッドの導電性接触子の要部拡大側断面図である。本図示例におけるコンタクトプローブヘッドにあっては、その絶縁性ホルダ１が例えば２枚の合成樹脂製の絶縁板１ａ、１ｂを積層して形成されている。そのようにして一体化された両絶縁板１ａ、１ｂからなるホルダ１には、両絶縁板１ａ、１ｂの厚さ方向に貫通する複数の貫通孔２（図中にはその１つのみが示されている）が設けられており、その貫通孔２内には、同軸的にコイルばね状導電性接触子３が受容されている。
【００１４】
貫通孔２は、その軸線方向中間部に形成された所定長の同一径のストレート孔と、図中ホルダ１の上下面に向けて開かれた、外方に向けて先細りのテーパ孔部２ａとを有する。なお、そのテーパ状に形成されたテーパ孔部２ａの先細り部分と外方との連通部分には所定長の一定小径のストレート孔からなる小孔部２ｂが形成されている。
【００１５】
コイルばね状導電性接触子３は、鋼などのばね材からなる１本の素線をコイル状に巻回して形成されており、上記貫通孔２の中間部のストレート孔内にて径方向にある程度の遊びをもって受容される所定ピッチ巻きのコイルばね部４と、そのコイルばね部４の軸線方向両端側にてコイルばね部４と同一径にて複数巻きされた後コイルエンドに至るまでの間をテーパ状に密着巻きされた一対の導電性接触部としての電極ピン部５ａ・５ｂとからなる。なお、電極ピン部５ａ・５ｂのテーパ状部分は、上記貫通孔２の先細り部２ａと概ね補完的形状をなすと共に、その先細りの先端部分を上記小孔部２ｂから外方に突出可能に小孔部２ｂの孔径よりも細くなるまで巻かれている。
【００１６】
また、コイルばね状導電性接触子３は、上記コイルばね部４を圧縮させた状態で貫通孔２内に収められるようになっている。例えば、両絶縁板１ａ、１ｂの各貫通孔２内に各電極ピン部５ａ・５ｂを受容しつつ両絶縁板１ａ、１ｂ同士を重ね合わせて、コイルばね部４に初期荷重を与えた状態でコイルばね状導電性接触子３を両絶縁板１ａ、１ｂに組み付ける。
【００１７】
このとき、電極ピン部５ａ・５ｂがテーパ形状になっていることから、その先端を各絶縁板１ａ、１ｂの貫通孔２の開口に対して任意の位置で若干没入させるのみで、両絶縁板１ａ、１ｂ同士を重ね合わせる作業において、電極ピン部５ａ・５ｂの先端がテーパ孔部２ａに案内されて、電極ピン部５ａ・５ｂがテーパ孔部２ａに容易に収まる。そのため、そのようなガイド作用を伴うことなく針状の電極ピンを支持孔に通して組み付けるものに対して、組み付け作業を極めて容易に行うことができる。
【００１８】
そして、両絶縁板１ａ、１ｂを密着状態に例えばねじ止めにて固着することにより、コイルばね部４の弾発付勢力により各テーパ孔部２ａのテーパ面に各電極ピン部５ａ・５ｂの補完的形状をなすテーパ部分が衝当して、コイルばね状導電性接触子３が抜け止めされると共に、テーパ嵌合状態により、電極ピン部５ａ・５ｂの先端の側方に対する位置のばらつきを好適に小さくし得る。したがって、被検査体の数に応じて複数の導電性接触子をマトリクス状に配置したものにおいて、単に組み付けを行うだけで、各電極ピン部５ａ・５ｂの各突出端の高精度な平面座標位置の確保を実現し得る。
【００１９】
このようにして、貫通孔２に受容されたコイルばね状導電性接触子３の各電極ピン部５ａ・５ｂが、自然状態で貫通孔２の外方に各先端部を所定量突出し得るようになっている。そして、それら各電極ピン部５ａ・５ｂを、検査装置９に接続される基板６の配線パターン６ａと、半導体製品としての例えばＢＧＡ７の半田球からなる端子７ａとに接触させて、本導電性接触子を例えばコンタクトプローブとして使用する。
【００２０】
なお、上記したようにコイルばね状導電性接触子３に初期荷重を与えておくことにより、被接触体（配線パターン６ａ・端子７ａ）に弾発的に接触させた場合の相手の高さの違いに対するたわみ量の変化による荷重変化を好適に少なくすることができる。
【００２１】
図２〜４に本発明に基づくコイルばね状導電性接触子３の形成要領を示す。まず、前記したようにばね材からなる素線３ａに対して、高導電性材の表面処理として銀を０．０１〜８％添加した金めっきを行い、図２に示されるように、素線３ａの外面全体に銀添加金めっき層８ａを形成する。
【００２２】
次に、上記銀添加金めっきされた素線３ａをコイリングして、図１に示されるようにコイルばね部４と電極ピン部５ａ・５ｂとを形成する。このとき、電極ピン部５ａ・５ｂにあっては、図３に示されるように密着巻きにするが、さらに初張力を与えて、密着巻き部における素線３ａ同士がコイル軸線方向に互いに衝当するように巻く。これにより、密着巻きされた電極ピン部５ａ・５ｂにあっては、コイル軸線方向に隣接する素線３ａの銀添加金めっき層８ａ同士が荷重力をもって接触することになる。
【００２３】
さらに、図４に示されるように、図３に示された状態のものにさらに銀添加金めっき処理を施して、密着巻き部分の外周全体に第２の銀添加金めっき層８ｂを形成する。これにより、機械的な密着力のみならず、第２の銀添加金めっき層８ｂがコイル軸線方向に連続して形成されることによる結合力が生じ、密着巻き部分の素線３ａ同士の密着性をより一層高めることができると共に、密着における接触抵抗を極力低減し得る。特に、第２の銀添加金めっき層８ｂを流れる電流に関しては、接触抵抗による影響は皆無である。
【００２４】
なお、この図２の例では、コイリングする前に銀添加金めっき層８ａを形成したが、銀添加金めっき処理を行わない素線３ａのままコイリングし、その後全体を銀添加金めっき処理して銀添加金めっき層（第２の銀添加金めっき層８ｂに相当）を１層のみにしたものであっても良い。いずれにしても、素線３ａには、導電性の材料を意識して選択する必要がなく、ばね材のような、良好な機械的性質を有し、廉価な材料を用いることができる。
【００２５】
このようにして形成されたコイルばね状導電性接触子３の使用状態を図５に示す。この場合には、コイルばね状導電性接触子３のみを介して電気信号が伝達されることになり、基板６とＢＧＡ７との間に何ら不必要な半田付けなどの結合部がないため、電気的抵抗が安定化する。また、接触子を被接触体に弾発的に接触させて使用するためにはコイルばね部４が必要であるが、その巻き数ＮとインダクタンスＨとの間には、係数をＡとし、ばね長さをＬとすると、Ｈ＝Ａ・Ｎ2／Ｌの関係があり、低インダクタンス化のためにはＮを極力少なくすることが重要である。そのため、本図示例のように２巻き程度にすると良いが、１０巻き以下であれば良い。
【００２６】
さらに、上記したように電極ピン部５ａ・５ｂが初張力をもって密着しかつコイル軸線方向に連続する第２の銀添加金めっき層８ｂで全体を覆われていることから、電極ピン部５ａ・５ｂにおける電気経路はコイル軸線方向に直線的になる。したがって、コイル状に巻いて形成したにもかかわらず、コイル状に電気が流れることはなく、低抵抗化・低インダクタンス化を向上し得る。
【００２７】
なお、前記したように、貫通孔２のテーパ孔部２ａの先細り部分と外方との連通部分に直線小孔部２ｂを形成していることから、テーパ状をなす電極ピン部５ａ・５ｂの先端が引っかかることが防止されると共に、直線小孔部２ｂの形状により開口部の肉厚が有る程度確保されており、半田球からなる端子７ａが接触して直線小孔部２ｂの開口部が破損することを防止し得る。
【００２８】
このようにして構成された導電性接触子を用いて半導体製品としてのＢＧＡ７の検査を検査工程にて行う場合に、電極ピン部５ａを検査ラインに送られてくる多数のＢＧＡ７に対して図５の矢印Ａに示されるように繰り返し接触させることになる。その接触により端子７ａの半田の一部が電極ピン部５ａに付着していき、その接触回数の増加に伴って半田付着量が増えていく。
【００２９】
本発明によれば、上記したように電極ピン部５ａに銀添加金めっきが施されており、従来の一般に行われているコバルト添加（０．３〜４％）金めっきに対して、半田の付着量が大幅に少なくなった。例えば、従来３０００回程度の検査回数毎に導電性接触部の交換を行っていたものに対して、本発明の導電性接触子にあっては交換を必要とするまでに約２万回以上の検査を実施することが可能になった。
【００３０】
なお、上記実施の形態にあっては本導電性接触子をコンタクトプローブヘッドに用いた例を示したが、本発明による導電性接触子にあっては半導体ソケットにも適用し得るものである。この場合には、半導体ソケットの使用可能回数が大幅に増大し、耐久性を向上し得る。
【００３１】
また、本発明が適用可能な導電性接触子にあっては、上記コイルばね状導電性接触子３に限られるものではなく、コンタクトプローブヘッド１１のための導電性針状体１４をなすものであっても良い。以下、その導電性接触子１４について示す。
【００３２】
図６は、導電性接触子１４の模式的縦断面図であり、通常は複数の被接触箇所を設けられている検査対象に対して多点同時検査を行うことから、導電性接触子１４を並列に複数配設して用いる。なお、単独として用いるものに適用しても良い。
【００３３】
絶縁性板部材１２にその厚さ方向に貫通する支持孔１３を設けてホルダを形成し、その支持孔１３内に導電性針状体１４を同軸的に受容し、その導電性針状体１４を圧縮コイルばね１５により支持孔１３から外方に突出させる方向に弾発付勢するようにして構成されている。板部材１２の図における上面には、電気信号を伝達するための信号授受手段を構成する中継基板１６が積層状態に固着されており、その中継基板１６内には、その厚さ方向に電気信号を通すための導電路１６ａが一体的に設けられている。
【００３４】
このようにして設けた中継基板１６に例えば検査回路基板１９を積層して、本導電性接触子が用いられる。このようにすることにより、異なる被検査対象の種々の配線パターンや端子配置にそれぞれ対応させた中継基板を用意すれば、被接触体の配置パターンが異なる種々のものに対応可能になる。
【００３５】
本導電性針状体１４は、被検査対象に接触させる頭部１４ａと、頭部１４ａの没入方向端側に設けられた大径部１４ｂと、大径部１４ｂから頭部１４ａとは相反する後端に至るまで延出する軸部１４ｃとを同軸的に有して形成されている。また、支持孔１３には、導電性針状体１４の大径部１４ｂと、軸部１４ｃに同軸的に巻回された圧縮コイルばね１５とが受容されている。その上記中継基板１６とは相反する側には、頭部１４ａのみを軸線方向に出没自在に通しかつ支持する小径部１３ａが形成されており、その支持孔１３の小径部１３ａとの境界である段部に大径部１４ｂが衝当して、導電性針状体１４が突出方向に対して抜け止めされている。
【００３６】
なお、本図示例では頭部１４ａの突出端側を先鋭に形成しており、このようにすることにより小さなパッドに対しても正確に衝当させることができるが、頭部１４ａの突出端側の形状にあっては、被接触体の形状に応じて種々の形状であって良く、例えば半田ボールに接触させる場合には先鋭にせずに平坦面に形成することもできる。
【００３７】
そして、上記実施形態と同様に導電性針状体１４の頭部１４ａを形成する部分に、高導電性材の表面処理として銀を０．５〜８％添加した金めっきが行われ、図７に示されるように銀添加金めっき層１８が形成されている。これにより、被検査体への接触時における半田の付着量が大幅に少なくなり、上記と同様の効果を奏し得る。
【００３８】
なお、軸部１４ｃに巻回された圧縮コイルばね１５は、大径部１４ｂと中継基板１６との間に初期荷重として圧縮された状態で組み付けられている。本図示例では、軸部１４ｃの大径部１４ｂ近傍部分には、圧縮コイルばね１５の対応するコイル端部が弾発的に巻き付き得るように、圧縮コイルばね１５の内径よりも若干拡径されたボス部１４ｄが形成されており、導電性針状体１４を支持孔１３内に挿入する前に導電性針状体１４と圧縮コイルばね１５とを組み付けてユニット化することができ、組み付けを容易にしている。なお、圧縮コイルばね１５は、ボス部１４ｄに巻き付いた状態で結合されているが、その結合にあっては、巻き付きだけに限るものではなく、半田付けしても良く、あるいは単に挿入程度のはめ合いでも接触圧がかかるので可能である。
【００３９】
また、圧縮コイルばね１５には、導電性針状体１４の没入方向側である中継基板１６側に、自然状態で密着巻きにした密着巻き部１５ａが設けられている。その密着巻き部１５ａは、軸部１４ｃの図の上側である延出方向端部に、図６の待機状態で軸線方向について若干重なり合う所まで下向きに延出している。このようにして形成された圧縮コイルばね１５は、その一方のコイル端部（図の下側）を導電性針状体１４の軸部１４ｃの大径部１４ｂ近傍部分に設けられたボス部１４ｄに固設され、他方の密着巻き部１５ａのコイル端（図の上側）を、中継基板１６の導電路１６ａの支持孔１３内に臨む部分に設けた凹設部内に没入させてその底面に衝当させている。また、圧縮コイルばね１５の伸縮運動が円滑に行われるように、軸部１４ｃの外径よりも圧縮コイルばね１５の内径が若干大きくされている。
【００４０】
なお、導電性針状体１４を、上記した頭部１４ａのみならず、全体に銀添加金めっきあるいは同等の表面処理（例えばロジウムめっき）を行うようにしても良い。あるいは、電気信号に悪影響を及ぼさない電気特性の良い材質のもの（例えば貴金属合金や銅合金）を用い、頭部１４ａのみに銀添加金めっきの表面処理を行うようにしても良い。なお、圧縮コイルばね１５には、例えば、鋼などのばね性のある導電性物質のものを用いるが、上記と同様の表面処理をされた材質を用いても良い。
【００４１】
このようにして構成された導電性接触子１４により検査を行う場合には、板部材１２からなるホルダを被検査体１７側に下げて、図８に示されるように、頭部１４ａの先鋭端をパッド１７ａに衝当させ、かつ圧縮コイルばね１５を圧縮変形させて、パッド１７ａ表面の酸化膜を突き破ることができる程度の荷重をもって導電性針状体１４をパッド１７ａに接触させる。この時、上記したように先行する工程でパッド１７ａの表面に半田Ｗが堆積されている場合には、その半田Ｗの接触部分が頭部１４ａに付着することが考えられるが、上記したように頭部１４ａには半田が付着し難い銀添加金めっき処理が施されていることから、検査時の接触による被検査体からの半田の付着を好適に防止し得る。
【００４２】
なお、検査状態における電気信号は、図８の矢印Ｉに示されるように、パッド１７ａから導電性針状体１４を通り、圧縮コイルばね１５を介して導電路１６ａに伝達される。このとき、圧縮コイルばね１５の内径が軸部１４ｃより若干拡径されていることから、圧縮変形により圧縮コイルばね１５は支持孔１３内にて湾曲状に変形して蛇行するようになり、密着巻き部１５ａの内周部が軸部１４ｃの外周面に接触する部分が生じる。
【００４３】
したがって、導電性針状体１４から圧縮コイルばね１５に伝達される電気信号は、上記したように密着巻き部１５ａの接触部になり得ると共に、密着巻き部１５ａでは図８に示されるように圧縮コイルばね１５の軸線方向に沿う直線的に電気信号が流れ得ることから、粗巻き部にコイル状に電気信号が流れることによるインダクタンス及び抵抗の増大が生じない。しかも、圧縮コイルばね１５の下端はボス部１４ｄに巻き付けられており、これによって軸部１４ｃに沿う導電路に対して、別の或いは並列の導電路を提供する。これは、コンタクトプローブヘッドに於ける、低抵抗かつ安定した信号の伝達に貢献する。
【００４４】
なお、図６の待機状態において、図示例では軸部１４ｃの延出方向端部が密着巻き部１５ａ内に若干臨む程度にされているが、両者を軸線方向についてより長い長さに渡って互いに重なり合うように。或いは全く重なり合わないようにしても良い。いずれにしても、導電性針状体１４がパッド１７ａに当接して少しでも没入状態になったら、軸部１４ｃが密着巻き部１５ａに接触可能になり、被検査体側の凹凸の違いにより、各導電性接触子１１毎に圧縮コイルばね１５の圧縮変形量の大小が生じても、常に密着巻き部１５ａにて接触可能である。
【００４５】
上記した実施例では、導電性針状体１４の先端は、先鋭な円錐形をなしているが、接触対象が半田ボール等からなるような場合には、図９に示されるような平坦な端部からなるものであって良い。この場合、銀が添加された金からなる層１８'が、導電性接触子１４の頭部１４ａ'の円筒形端部の表面に形成され、端面は、銀が添加された金からなる層１８'を介して半田ボール７ａに接触することになる。
【００４６】
また、本発明が適用可能な導電性接触子の形態にあっては上記図示例のものに限られるものではなく、以下に図１０を参照して第３の例を示す。なお、上記図１０の図示例と同様の部分にあっては同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。
【００４７】
図１０は、導電性針状体１４の前記図示例における大径部１４ｂを省略したものであり、圧縮コイルばね１５の一方のコイル端部に前記図示例と同様の形状の導電性針状体１４が結合されていると共に、他方のコイル端部にも同軸的に対をなすように同一形状であって良いもう１つの導電性針状体１４が結合された両端可動型の導電性接触子である。各導電性針状体１４は、各頭部１４ａを互いに相反する向きに突出させるように設けられている。
【００４８】
支持孔１３を画定し、圧縮コイルばね１５を受容し、かつ両導電性針状体１４を支持するためのホルダは、２枚の板部材１２ａ・１２ｂを互いに重ね合わせて形成されている。そして、各板部材１２ａ・１２ｂの図における上下面側には、圧縮コイルばね１５を受容する支持孔１３よりも縮径されかつ各頭部１４ａの柱状部をスライド支持可能な小径孔１３ａ・１３ｂが設けられている。なお、図では頭部１４ａの柱状部と支持孔１３との間に隙間が設けられているが、頭部１４ａの胴部の外径よりも支持孔１３の内径の方が拡径されていることを示すものであり、製作上の比率に沿って図示したものではない。これは、前記図示例においても同様である。また、この図示例では、圧縮コイルばね１５のボス部１４ｄに巻き付けられている部分の外周部が、支持孔１３と小径孔１３ａ・１３ｂとの段差部に衝当して、導電性針状体１４が抜け止めされるようになっている。
【００４９】
また図１０のものでは、図における下側にバーンインボードなどからなる基板２０が設けられており、その上面と同一面を形成するように設けられた配線パターン２０ａに一方の導電性針状体１４を当接させた状態が示されているが、検査時には、図における上側に示されている被検査体２１を相対的に近付けて、他方（図における上側）の導電性針状体１４を被検査体２１の検査パッド２１ａに弾発的に衝当させる。その検査状態では、両導電性針状体１４共、図の下側の導電性針状体１４のような状態になる。
【００５０】
この場合にも、検査時の電気信号の導通経路は、検査パッド２１ａから上側の導電性針状体１４を通り、その軸部１４ｃから中間密着巻き部１５ｂを介して下側の導電性針状体１４の軸部１４ｃに伝達され、下側の導電性針状体１４を通って配線パターン２０ａに至る。この導通経路にあっても、圧縮コイルばね１５の密着巻き部１５ｂを通り、前記図示例と同様に圧縮コイルばね１５の軸線方向に沿う直線的に電気信号が流れ得ることから、粗巻き部にコイル状に高周波信号が流れることによるインダクタンス及び抵抗の増大が生じないため、低インダクタンス化及び低抵抗化を向上し得る。また、少なくとも大径部１４ｂの厚さ分だけ全長を短くし得ると共に、その導電性針状体１４の形状が単純化されていることから、部品コストを低廉化し得る。
【００５１】
この図１０のものにあっても、各導電性針状体１４の頭部１４ａに、前記図示例と同様に銀添加金めっきの表面処理を行っている。これにより、前記と同様に頭部１４ａには半田が付着し難い銀添加金めっき処理が施されていることから、検査時の被検査体への接触による半田の付着を好適に防止し得る。
【００５２】
また、本発明によれば、第４の例として図１１に示されるようにしても良く、この図１１においても、前記図示例と同様の部分には同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。図１１に示されるものにあっては、図１０の図示例のような両端可動型のものに対して一方の導電性接触子を設けずに、圧縮コイルばね１５の端部形状で代用するようにしたものである。この例では、圧縮コイルばね１５の導電性針状体１４を結合しない方の端部に、図１１に示されるように中間部よりも縮径しかつ密着巻きにて形成した小径ストレート部１５ｃを設けている。図１１に示されるように、導電性針状体１４に対応しない側の、圧縮コイルばね１５のコイル端は、密着巻き部１５ａを有し、密着巻き部１５ａは、圧縮コイルばね１５の本体としての粗巻き部１５ａに隣接し、該本体部分と略同径のストレート部と、該ストレート部に接続された大径端を有するテーパ部と、該テーパ部の小径端に接続された小径ストレート部１５ｃとを有する。
【００５３】
したがって、図１１に示された導電性接触子にあっては、圧縮コイルばね１５の一方の端部により形成された小径ストレート部１５ｃを配線パターン２０ａに接触させて使用する。また、圧縮コイルばね１５は、導電性針状体１４の軸部１４ｃとわずかな重なり合う点から小径ストレート部１５ｃにより画定されるコイル端にかけて密着巻きされている。
【００５４】
この図１１においても、その圧縮コイルばね１５の密着巻き部１５ａが上側の導電性針状体１４の軸部１４ｃに接触しており、導電性針状体１４を通った電気信号が密着巻き部１５ａを通るため、その導通経路は圧縮コイルばね１５の軸線方向に沿うことになり、前記と同様にコイル状に高周波信号が流れることによるインダクタンス及び抵抗の増大が生じることがない。
【００５５】
この図１１のものにあっても、導電性針状体１４の頭部１４ａに、前記図示例と同様に銀添加金めっきの表面処理を行っている。これにより、前記と同様に頭部１４ａには半田が付着し難い銀添加金めっき処理が施されていることから、検査時の被検査体への接触による半田の付着を好適に防止し得る。
【００５６】
また、本発明によれば、第５の例として図１２に示されるようにしても良く、この図１２においても、前記図示例と同様の部分には同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。図１２に示されるものにあっては、図１０と同様の両端可動型であり、各導電性針状体１４が、軸部１４ｃを省略した形状をなしている。
【００５７】
このホルダは、本体としての絶縁性中間板部材１２と、中間板部材１２の上下面上に一体的に設けられた上側板部材２３・下側板部材２４とからなる。中間板部材１２には、支持孔１３の本体をなすストレート孔が設けられている。上側板部材２３・下側板部材２４には、それぞれ支持孔１３と同軸をなす小径孔２３ａ・２４ａが設けられている。圧縮コイルばね１５が支持孔１３内に受容されている。各導電性針状体１４は、対応する小径孔２３ａ・２４ａから突出する頭部１４ａと、その内端に設けられた大径部１４ｂと、その後端即ち内端から延出し、それよりも小径のボス部１４ｄとを有する。各導電性針状体１４は、支持孔１３本体と対応する小径孔２３ａ・２４ａとの間に画定される環状肩部が、大径部１４ｂの外端に画定される環状肩部に係合することにより、支持孔１３内に保持されている。各導電性針状体１４の頭部１４ａは、上側板部材２３・下側板部材２４の対応するものの小径孔２３ａ・２４ａによりスライド可能に支持されている。
【００５８】
さらに、上側板部材２４の上面にはホルダの端部としての配線プレート２５が積層されており、その配線プレート２５には、支持孔１３と同軸をなす貫通孔２８が設けられている。貫通孔２８は、小径孔２４ａに対向する大径の保持孔２８ａと、小径孔２４ａに対して逆側の比較的小径のリード線ガイド孔２８ｂとを有する。保持孔２８ａ内には、信号伝送線としてエナメル線などの単線からなるリード線２６の端部に形成された略円形扁平部２６ａが受容されている。この扁平部２６ａは、リード線２６の端部を軸線に直交する向きにプレス加工するなどの塑性変形加工により形成したものであって良く、それにより、リード線２６の外径（エナメル線の外径）よりも拡径された略円板形状に形成されている。
【００５９】
なお、リード線２６は、配線プレート２５に上記保持孔２８ａに連続しかつ貫通するように設けられた小径のリード線挿通孔２８ｂを介して外方に延出されて、測定器などであって良い外部回路２７に接続されている。そのリード線挿通孔２８ｂは、上記扁平部２６ａを抜け止めする大きさであってリード線２６を挿通可能な程度の径にて開口するように形成されている。したがって、上記保持孔２８ａ内に受容された扁平部２６ａが、保持孔２８ａとリード線挿通孔２８ｂとの段部により、リード線２６の延出方向に対して抜け止めされる。
【００６０】
そして、保持孔２８ａ内に扁平部２６ａを受容された状態のリード線２６の軸線方向端面２６ｂが、保持孔２８ａ内から孔２４ａ内に向けて臨むように位置するようになり、その端面２６ｂに導電性針状体１４の頭部１４ａが弾発的に当接する。
【００６１】
この図１２のものにあっても、導電性針状体１４の頭部１４ａに、前記図示例と同様に銀添加金めっきの表面処理を行っている。これにより、前記各図示例と同様に頭部１４ａには半田が付着し難い銀添加金めっき処理が施されていることから、検査時の被検査体への接触による半田の付着を好適に防止し得る。
【００６２】
さらに、本発明によれば、第６の例として図１３に示されるようにしても良く、この図１３においても、前記図示例と同様の部分には同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。図１３に示されるものにあっては、図１０と同様の両端可動型であり、図における下側の導電性針状体１４にあっては図６のものと同様に形成されており、図における上側の導電性針状体１４にあっては軸部１４ｃを省略した形状に形成されている。なお、両導電性針状体１４及び圧縮コイルばね１５を受容するホルダとしては、図６のものと同様に両基板要素１２ａ・１２ｂを重ね合わせて構成されており、両基板要素１２ａ・１２ｂを重ね合わせた状態で両者間に貫通する支持孔１３と、上下面側にて支持孔１３よりも縮径された小径孔１３ａ・１３ｂとが設けられている。
【００６３】
両導電性針状体１４は、圧縮コイルばね１５の両端部に図６のものと同様に結合されているが、本図示例のものにあっては、上側導電性針状体１４に対応する上側密着巻き部１５ａがボス部１４ｂの軸長よりも長く形成され、下側密着巻き部１５ｂは対応するボス部１４ｄに巻き付く程度の数巻き状態に形成されている。そして、圧縮コイルばね１５及び両導電性針状体１４大径部１４ｂが支持孔１３内に受容され、図６のものと同様に支持孔１３と小径孔１３ａ・１３ｂとの段差部に大径部１４ｂが衝当して抜け止めされる。
【００６４】
また、基板要素１２ａの図における上面には、図６のものと同様に、電気信号を伝達するための信号授受手段を構成する中継基板１６が積層状態に固着されている。なお、本図示例における中継基板６内に設けられた導電路６ａの小径孔１３ａに臨む面は、図に示されるように、導電性針状体１４の頭部１４ａの先鋭端を接触させれば良いため、中継基板６の図における下面（基板要素１２ａとの重ね合わせ面）と同一面になるように形成されている。
【００６５】
この図１３のものにあっては、図の待機状態において、上側密着巻き部１５ａの延出端部（図における下端部）が下側導電性針状体１４の軸部１４ｃの図における上端部と接触するようにされている。したがって、下側導電性針状体１４がパッド１７ａに接触させた際には、電気信号の流れを表す図の矢印Ｊに示されるように、圧縮コイルばね１５と導電性針状体１４との摺接部Ｄが１箇所のみとなるため、導通抵抗のばらつきを好適に小さくすることができる。やはり信号電流は、螺旋状に流れる必要がない。
【００６６】
そして、この図１３のものにあっても、導電性針状体１４の頭部１４ａに、前記図示例と同様に銀添加金めっきの表面処理を行っている。これにより、前記各図示例と同様に頭部１４ａには半田が付着し難い銀添加金めっき処理が施されていることから、検査時の被検査体への接触による半田の付着を好適に防止し得る。
【００６７】
なお、上記各図示例では銀の添加量を０．０１〜８％としたが、特に、コイルばね状の場合には２〜６％、針状の場合には０．５〜２％にすると良い。また、導電性接触部に銀添加金めっき処理を施したものを示したが、他の表面処理であっても良く、例えばロジウムめっき処理を施すことにより、被検査体への接触時に導電性接触部に半田が付着し難くなり、同様の効果を奏し得る。
【００６８】
このように本発明によれば、半導体製品としての半導体ソケットや半田ボール付き回路基板の検査において、被検査体から導電性接触部（針状やコイルばね状からなるものであって良い）へ付着する半田の付着量を低減でき、半田付着量の増大に伴うクリーニングに至るまでの接触回数を大幅に増大させることができるため、検査ラインの稼働率を向上し得ると共にメンテナンス費用の低減を向上し得る。
【００６９】
上記において、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明の請求範囲を逸脱することなく、当業者は種々の改変をなし得るであろう。
【図面の簡単な説明】
以下、本発明の好適実施例について図面を参照しながらより詳しく説明する。
【図１】本発明が適用されたコイル状の導電性接触子を用いたコンタクトプローブヘッドの縦断面図。
【図２】コイル素線に対して銀添加金めっきを行った状態を示す一部破断部分斜視図。
【図３】図２のコイル素線のコイリング後の状態を示す一部破断部分斜視図。
【図４】図３のアセンブリに第２の銀添加金めっき層を形成した後の状態を示す一部破断部分斜視図。
【図５】コンタクトプローブヘッドの作動状態を示す図１と同様の図。
【図６】本発明の第２の実施例を示す図１と同様の図。
【図７】導電性接触子の頭部に銀添加金めっき層を形成した後の状態を示す拡大断面図。
【図８】図６のコンタクトプローブヘッドの作動状態を示す図５と同様の図。
【図９】平坦な端部を有する導電性接触子の変形実施例を示す図７と同様の図。
【図１０】本発明の第３の実施例を示す図１と同様の図。
【図１１】本発明の第４の実施例を示す図１と同様の図。
【図１２】本発明の第５の実施例を示す図１と同様の図。
【図１３】本発明の第６の実施例を示す図１と同様の図。
（技術分野）
本発明は、半導体分野の検査等の用途に適する導電性接触子に関する。
【０００２】
（背景技術）
従来、プリント配線板の導体パターンや電子部品などの電気的検査（オープン・ショートテスト、環境テスト、バーインテストなど）を行うため、またはウェハテスト用などのコンタクトプローブやコネクタに種々の構造の導電性接触子が用いられている。
【０００３】
上記したような導電性接触子にあっては、その対象となる被検査体などの接触部分（半導体製品の端子等）の材質が半田からなり、或いは半田により覆われている場合、接触回数の増加に伴って、針状やコイル状からなるものであって良い導電性接触子の導電性接触部の先端に徐々に半田が付着するようになる。
【０００４】
一般に、接触子の表面処理にあっては、接触抵抗が低く安定した電気特性を有する金めっき（例えばコバルト添加量が０．３〜４％）が用いられているが、上記した半田の付着量が増大すると、導電性接触子の導電経路の抵抗変化により所期特性が変化して、検査精度が低下するという問題がある。そのため、検査精度が大きく低下する前に導電性接触部を交換する必要があり、導電性接触部のクリーニングのための交換頻度が増大し、検査ラインの稼働率の低下やメンテナンス費用の増大を招くという問題がある。
【０００５】
（発明の開示）
このような従来技術の問題を解決するために、本発明の第１の目的は、従来の導電性接触子よりも半田の付着による交換頻度が小さくて済むような導電性接触子を提供することにある。
【０００６】
本発明の第２の目的は、長期に渡って低抵抗を維持し、従来の導電性接触子よりも寿命の長い導電性接触子を提供することにある。
【０００７】
本発明の第３の目的は、半田が付着し難い接触部を有する導電性接触子を提供することにある。
【０００８】
このような従来技術の問題を解決するために、本発明の第１の目的は、従来の導電性接触子よりも半田の付着による交換頻度が小さくて済むような導電性接触子を提供することにある。
【０００９】
本発明の第２の目的は、長期に渡って低抵抗を維持し、従来の導電性接触子よりも寿命の長い導電性接触子を提供することにある。
【００１０】
本発明の第３の目的は、半田が付着し難い接触部を有する導電性接触子を提供することにある。
【００１１】
本発明によれば、このような目的は、接触部分の材質が半田からなり、或いは半田により覆われている被接触体に適用されることにより電気的接触を達成するための導電性接触子であって、前記導電性接触子が、前記被接触体に接触するべく素線を密巻してなる導電性接触部を有する圧縮コイルばねをなし、かつ少なくとも前記密巻部分上に添加量が２〜６％の銀を添加した金からなる層が設けられ、または、前記導電性接触子が針状体をなし、かつ前記針状体の少なくとも導電性接触部に添加量が０．５〜２％の銀を添加した金からなる層が設けられていることを特徴とする導電性接触子を提供することにより達成される。高導電性材からなる層は、めっき、特に電気めっきにより形成するのが好適であるが、限定的ではないが、無電解めっき、スパッタリング、ＰＶＤ、ＣＶＤ又は溶射などの方法も考えられる。高導電性材からなる層は、好ましくは、概ね金にコイルばね状の場合には２〜６％、針状の場合には０．５〜２％の銀を添加したものからなる。導電性接触子は、コイル又は先鋭或いは平坦な端部を有する針状部材或いはロッド部材からなるものであって良い。
【００１２】
このようにして、導電性接触部に半田が付着し難くなることから、接触回数の増加に対して半田付着量の増大を抑制でき、導電性接触部の交換頻度を減少できる。また、導電性接触子の基本的材料が、鋼のような、良好な機械的性質を有し、廉価な材料からなるものであって良いにも関わらず、導電性接触子は、多数のテスト回数或いは長期の使用に渡って低抵抗を安定に維持することができる。
【００１３】
（発明を実施するための最良の実施形態）
図１は、本発明が適用された半導体製品用コンタクトプローブヘッドの導電性接触子の要部拡大側断面図である。本図示例におけるコンタクトプローブヘッドにあっては、その絶縁性ホルダ１が例えば２枚の合成樹脂製の絶縁板１ａ、１ｂを積層して形成されている。そのようにして一体化された両絶縁板１ａ、１ｂからなるホルダ１には、両絶縁板１ａ、１ｂの厚さ方向に貫通する複数の貫通孔２（図中にはその１つのみが示されている）が設けられており、その貫通孔２内には、同軸的にコイルばね状導電性接触子３が受容されている。
【００１４】
貫通孔２は、その軸線方向中間部に形成された所定長の同一径のストレート孔と、図中ホルダ１の上下面に向けて開かれた、外方に向けて先細りのテーパ孔部２ａとを有する。なお、そのテーパ状に形成されたテーパ孔部２ａの先細り部分と外方との連通部分には所定長の一定小径のストレート孔からなる小孔部２ｂが形成されている。
【００１５】
コイルばね状導電性接触子３は、鋼などのばね材からなる１本の素線をコイル状に巻回して形成されており、上記貫通孔２の中間部のストレート孔内にて径方向にある程度の遊びをもって受容される所定ピッチ巻きのコイルばね部４と、そのコイルばね部４の軸線方向両端側にてコイルばね部４と同一径にて複数巻きされた後コイルエンドに至るまでの間をテーパ状に密着巻きされた一対の導電性接触部としての電極ピン部５ａ・５ｂとからなる。なお、電極ピン部５ａ・５ｂのテーパ状部分は、上記貫通孔２の先細り部２ａと概ね補完的形状をなすと共に、その先細りの先端部分を上記小孔部２ｂから外方に突出可能に小孔部２ｂの孔径よりも細くなるまで巻かれている。
【００１６】
また、コイルばね状導電性接触子３は、上記コイルばね部４を圧縮させた状態で貫通孔２内に収められるようになっている。例えば、両絶縁板１ａ、１ｂの各貫通孔２内に各電極ピン部５ａ・５ｂを受容しつつ両絶縁板１ａ、１ｂ同士を重ね合わせて、コイルばね部４に初期荷重を与えた状態でコイルばね状導電性接触子３を両絶縁板１ａ、１ｂに組み付ける。
【００１７】
このとき、電極ピン部５ａ・５ｂがテーパ形状になっていることから、その先端を各絶縁板１ａ、１ｂの貫通孔２の開口に対して任意の位置で若干没入させるのみで、両絶縁板１ａ、１ｂ同士を重ね合わせる作業において、電極ピン部５ａ・５ｂの先端がテーパ孔部２ａに案内されて、電極ピン部５ａ・５ｂがテーパ孔部２ａに容易に収まる。そのため、そのようなガイド作用を伴うことなく針状の電極ピンを支持孔に通して組み付けるものに対して、組み付け作業を極めて容易に行うことができる。
【００１８】
そして、両絶縁板１ａ、１ｂを密着状態に例えばねじ止めにて固着することにより、コイルばね部４の弾発付勢力により各テーパ孔部２ａのテーパ面に各電極ピン部５ａ・５ｂの補完的形状をなすテーパ部分が衝当して、コイルばね状導電性接触子３が抜け止めされると共に、テーパ嵌合状態により、電極ピン部５ａ・５ｂの先端の側方に対する位置のばらつきを好適に小さくし得る。したがって、被検査体の数に応じて複数の導電性接触子をマトリクス状に配置したものにおいて、単に組み付けを行うだけで、各電極ピン部５ａ・５ｂの各突出端の高精度な平面座標位置の確保を実現し得る。
【００１９】
このようにして、貫通孔２に受容されたコイルばね状導電性接触子３の各電極ピン部５ａ・５ｂが、自然状態で貫通孔２の外方に各先端部を所定量突出し得るようになっている。そして、それら各電極ピン部５ａ・５ｂを、検査装置９に接続される基板６の配線パターン６ａと、半導体製品としての例えばＢＧＡ７の半田球からなる端子７ａとに接触させて、本導電性接触子を例えばコンタクトプローブとして使用する。
【００２０】
なお、上記したようにコイルばね状導電性接触子３に初期荷重を与えておくことにより、被接触体（配線パターン６ａ・端子７ａ）に弾発的に接触させた場合の相手の高さの違いに対するたわみ量の変化による荷重変化を好適に少なくすることができる。
【００２１】
図２〜４に本発明に基づくコイルばね状導電性接触子３の形成要領を示す。まず、前記したようにばね材からなる素線３ａに対して、高導電性材の表面処理として銀を０．０１〜８％添加した金めっきを行い、図２に示されるように、素線３ａの外面全体に銀添加金めっき層８ａを形成する。
【００２２】
次に、上記銀添加金めっきされた素線３ａをコイリングして、図１に示されるようにコイルばね部４と電極ピン部５ａ・５ｂとを形成する。このとき、電極ピン部５ａ・５ｂにあっては、図３に示されるように密着巻きにするが、さらに初張力を与えて、密着巻き部における素線３ａ同士がコイル軸線方向に互いに衝当するように巻く。これにより、密着巻きされた電極ピン部５ａ・５ｂにあっては、コイル軸線方向に隣接する素線３ａの銀添加金めっき層８ａ同士が荷重力をもって接触することになる。
【００２３】
さらに、図４に示されるように、図３に示された状態のものにさらに銀添加金めっき処理を施して、密着巻き部分の外周全体に第２の銀添加金めっき層８ｂを形成する。これにより、機械的な密着力のみならず、第２の銀添加金めっき層８ｂがコイル軸線方向に連続して形成されることによる結合力が生じ、密着巻き部分の素線３ａ同士の密着性をより一層高めることができると共に、密着における接触抵抗を極力低減し得る。特に、第２の銀添加金めっき層８ｂを流れる電流に関しては、接触抵抗による影響は皆無である。
【００２４】
なお、この図２の例では、コイリングする前に銀添加金めっき層８ａを形成したが、銀添加金めっき処理を行わない素線３ａのままコイリングし、その後全体を銀添加金めっき処理して銀添加金めっき層（第２の銀添加金めっき層８ｂに相当）を１層のみにしたものであっても良い。いずれにしても、素線３ａには、導電性の材料を意識して選択する必要がなく、ばね材のような、良好な機械的性質を有し、廉価な材料を用いることができる。
【００２５】
このようにして形成されたコイルばね状導電性接触子３の使用状態を図５に示す。この場合には、コイルばね状導電性接触子３のみを介して電気信号が伝達されることになり、基板６とＢＧＡ７との間に何ら不必要な半田付けなどの結合部がないため、電気的抵抗が安定化する。また、接触子を被接触体に弾発的に接触させて使用するためにはコイルばね部４が必要であるが、その巻き数ＮとインダクタンスＨとの間には、係数をＡとし、ばね長さをＬとすると、Ｈ＝Ａ・Ｎ2／Ｌの関係があり、低インダクタンス化のためにはＮを極力少なくすることが重要である。そのため、本図示例のように２巻き程度にすると良いが、１０巻き以下であれば良い。
【００２６】
さらに、上記したように電極ピン部５ａ・５ｂが初張力をもって密着しかつコイル軸線方向に連続する第２の銀添加金めっき層８ｂで全体を覆われていることから、電極ピン部５ａ・５ｂにおける電気経路はコイル軸線方向に直線的になる。したがって、コイル状に巻いて形成したにもかかわらず、コイル状に電気が流れることはなく、低抵抗化・低インダクタンス化を向上し得る。
【００２７】
なお、前記したように、貫通孔２のテーパ孔部２ａの先細り部分と外方との連通部分に直線小孔部２ｂを形成していることから、テーパ状をなす電極ピン部５ａ・５ｂの先端が引っかかることが防止されると共に、直線小孔部２ｂの形状により開口部の肉厚が有る程度確保されており、半田球からなる端子７ａが接触して直線小孔部２ｂの開口部が破損することを防止し得る。
【００２８】
このようにして構成された導電性接触子を用いて半導体製品としてのＢＧＡ７の検査を検査工程にて行う場合に、電極ピン部５ａを検査ラインに送られてくる多数のＢＧＡ７に対して図５の矢印Ａに示されるように繰り返し接触させることになる。その接触により端子７ａの半田の一部が電極ピン部５ａに付着していき、その接触回数の増加に伴って半田付着量が増えていく。
【００２９】
本発明によれば、上記したように電極ピン部５ａに銀添加金めっきが施されており、従来の一般に行われているコバルト添加（０．３〜４％）金めっきに対して、半田の付着量が大幅に少なくなった。例えば、従来３０００回程度の検査回数毎に導電性接触部の交換を行っていたものに対して、本発明の導電性接触子にあっては交換を必要とするまでに約２万回以上の検査を実施することが可能になった。
【００３０】
なお、上記実施の形態にあっては本導電性接触子をコンタクトプローブヘッドに用いた例を示したが、本発明による導電性接触子にあっては半導体ソケットにも適用し得るものである。この場合には、半導体ソケットの使用可能回数が大幅に増大し、耐久性を向上し得る。
【００３１】
また、本発明が適用可能な導電性接触子にあっては、上記コイルばね状導電性接触子３に限られるものではなく、コンタクトプローブヘッド１１のための導電性針状体１４をなすものであっても良い。以下、その導電性接触子１４について示す。
【００３２】
図６は、導電性接触子１４の模式的縦断面図であり、通常は複数の被接触箇所を設けられている検査対象に対して多点同時検査を行うことから、導電性接触子１４を並列に複数配設して用いる。なお、単独として用いるものに適用しても良い。
【００３３】
絶縁性板部材１２にその厚さ方向に貫通する支持孔１３を設けてホルダを形成し、その支持孔１３内に導電性針状体１４を同軸的に受容し、その導電性針状体１４を圧縮コイルばね１５により支持孔１３から外方に突出させる方向に弾発付勢するようにして構成されている。板部材１２の図における上面には、電気信号を伝達するための信号授受手段を構成する中継基板１６が積層状態に固着されており、その中継基板１６内には、その厚さ方向に電気信号を通すための導電路１６ａが一体的に設けられている。
【００３４】
このようにして設けた中継基板１６に例えば検査回路基板１９を積層して、本導電性接触子が用いられる。このようにすることにより、異なる被検査対象の種々の配線パターンや端子配置にそれぞれ対応させた中継基板を用意すれば、被接触体の配置パターンが異なる種々のものに対応可能になる。
【００３５】
本導電性針状体１４は、被検査対象に接触させる頭部１４ａと、頭部１４ａの没入方向端側に設けられた大径部１４ｂと、大径部１４ｂから頭部１４ａとは相反する後端に至るまで延出する軸部１４ｃとを同軸的に有して形成されている。また、支持孔１３には、導電性針状体１４の大径部１４ｂと、軸部１４ｃに同軸的に巻回された圧縮コイルばね１５とが受容されている。その上記中継基板１６とは相反する側には、頭部１４ａのみを軸線方向に出没自在に通しかつ支持する小径部１３ａが形成されており、その支持孔１３の小径部１３ａとの境界である段部に大径部１４ｂが衝当して、導電性針状体１４が突出方向に対して抜け止めされている。
【００３６】
なお、本図示例では頭部１４ａの突出端側を先鋭に形成しており、このようにすることにより小さなパッドに対しても正確に衝当させることができるが、頭部１４ａの突出端側の形状にあっては、被接触体の形状に応じて種々の形状であって良く、例えば半田ボールに接触させる場合には先鋭にせずに平坦面に形成することもできる。
【００３７】
そして、上記実施形態と同様に導電性針状体１４の頭部１４ａを形成する部分に、高導電性材の表面処理として銀を０．５〜８％添加した金めっきが行われ、図７に示されるように銀添加金めっき層１８が形成されている。これにより、被検査体への接触時における半田の付着量が大幅に少なくなり、上記と同様の効果を奏し得る。
【００３８】
なお、軸部１４ｃに巻回された圧縮コイルばね１５は、大径部１４ｂと中継基板１６との間に初期荷重として圧縮された状態で組み付けられている。本図示例では、軸部１４ｃの大径部１４ｂ近傍部分には、圧縮コイルばね１５の対応するコイル端部が弾発的に巻き付き得るように、圧縮コイルばね１５の内径よりも若干拡径されたボス部１４ｄが形成されており、導電性針状体１４を支持孔１３内に挿入する前に導電性針状体１４と圧縮コイルばね１５とを組み付けてユニット化することができ、組み付けを容易にしている。なお、圧縮コイルばね１５は、ボス部１４ｄに巻き付いた状態で結合されているが、その結合にあっては、巻き付きだけに限るものではなく、半田付けしても良く、あるいは単に挿入程度のはめ合いでも接触圧がかかるので可能である。
【００３９】
また、圧縮コイルばね１５には、導電性針状体１４の没入方向側である中継基板１６側に、自然状態で密着巻きにした密着巻き部１５ａが設けられている。その密着巻き部１５ａは、軸部１４ｃの図の上側である延出方向端部に、図６の待機状態で軸線方向について若干重なり合う所まで下向きに延出している。このようにして形成された圧縮コイルばね１５は、その一方のコイル端部（図の下側）を導電性針状体１４の軸部１４ｃの大径部１４ｂ近傍部分に設けられたボス部１４ｄに固設され、他方の密着巻き部１５ａのコイル端（図の上側）を、中継基板１６の導電路１６ａの支持孔１３内に臨む部分に設けた凹設部内に没入させてその底面に衝当させている。また、圧縮コイルばね１５の伸縮運動が円滑に行われるように、軸部１４ｃの外径よりも圧縮コイルばね１５の内径が若干大きくされている。
【００４０】
なお、導電性針状体１４を、上記した頭部１４ａのみならず、全体に銀添加金めっきあるいは同等の表面処理（例えばロジウムめっき）を行うようにしても良い。あるいは、電気信号に悪影響を及ぼさない電気特性の良い材質のもの（例えば貴金属合金や銅合金）を用い、頭部１４ａのみに銀添加金めっきの表面処理を行うようにしても良い。なお、圧縮コイルばね１５には、例えば、鋼などのばね性のある導電性物質のものを用いるが、上記と同様の表面処理をされた材質を用いても良い。
【００４１】
このようにして構成された導電性接触子１４により検査を行う場合には、板部材１２からなるホルダを被検査体１７側に下げて、図８に示されるように、頭部１４ａの先鋭端をパッド１７ａに衝当させ、かつ圧縮コイルばね１５を圧縮変形させて、パッド１７ａ表面の酸化膜を突き破ることができる程度の荷重をもって導電性針状体１４をパッド１７ａに接触させる。この時、上記したように先行する工程でパッド１７ａの表面に半田Ｗが堆積されている場合には、その半田Ｗの接触部分が頭部１４ａに付着することが考えられるが、上記したように頭部１４ａには半田が付着し難い銀添加金めっき処理が施されていることから、検査時の接触による被検査体からの半田の付着を好適に防止し得る。
【００４２】
なお、検査状態における電気信号は、図８の矢印Ｉに示されるように、パッド１７ａから導電性針状体１４を通り、圧縮コイルばね１５を介して導電路１６ａに伝達される。このとき、圧縮コイルばね１５の内径が軸部１４ｃより若干拡径されていることから、圧縮変形により圧縮コイルばね１５は支持孔１３内にて湾曲状に変形して蛇行するようになり、密着巻き部１５ａの内周部が軸部１４ｃの外周面に接触する部分が生じる。
【００４３】
したがって、導電性針状体１４から圧縮コイルばね１５に伝達される電気信号は、上記したように密着巻き部１５ａの接触部になり得ると共に、密着巻き部１５ａでは図８に示されるように圧縮コイルばね１５の軸線方向に沿う直線的に電気信号が流れ得ることから、粗巻き部にコイル状に電気信号が流れることによるインダクタンス及び抵抗の増大が生じない。しかも、圧縮コイルばね１５の下端はボス部１４ｄに巻き付けられており、これによって軸部１４ｃに沿う導電路に対して、別の或いは並列の導電路を提供する。これは、コンタクトプローブヘッドに於ける、低抵抗かつ安定した信号の伝達に貢献する。
【００４４】
なお、図６の待機状態において、図示例では軸部１４ｃの延出方向端部が密着巻き部１５ａ内に若干臨む程度にされているが、両者を軸線方向についてより長い長さに渡って互いに重なり合うように。或いは全く重なり合わないようにしても良い。いずれにしても、導電性針状体１４がパッド１７ａに当接して少しでも没入状態になったら、軸部１４ｃが密着巻き部１５ａに接触可能になり、被検査体側の凹凸の違いにより、各導電性接触子１１毎に圧縮コイルばね１５の圧縮変形量の大小が生じても、常に密着巻き部１５ａにて接触可能である。
【００４５】
上記した実施例では、導電性針状体１４の先端は、先鋭な円錐形をなしているが、接触対象が半田ボール等からなるような場合には、図９に示されるような平坦な端部からなるものであって良い。この場合、銀が添加された金からなる層１８'が、導電性接触子１４の頭部１４ａ'の円筒形端部の表面に形成され、端面は、銀が添加された金からなる層１８'を介して半田ボール７ａに接触することになる。
【００４６】
また、本発明が適用可能な導電性接触子の形態にあっては上記図示例のものに限られるものではなく、以下に図１０を参照して第３の例を示す。なお、上記図１０の図示例と同様の部分にあっては同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。
【００４７】
図１０は、導電性針状体１４の前記図示例における大径部１４ｂを省略したものであり、圧縮コイルばね１５の一方のコイル端部に前記図示例と同様の形状の導電性針状体１４が結合されていると共に、他方のコイル端部にも同軸的に対をなすように同一形状であって良いもう１つの導電性針状体１４が結合された両端可動型の導電性接触子である。各導電性針状体１４は、各頭部１４ａを互いに相反する向きに突出させるように設けられている。
【００４８】
支持孔１３を画定し、圧縮コイルばね１５を受容し、かつ両導電性針状体１４を支持するためのホルダは、２枚の板部材１２ａ・１２ｂを互いに重ね合わせて形成されている。そして、各板部材１２ａ・１２ｂの図における上下面側には、圧縮コイルばね１５を受容する支持孔１３よりも縮径されかつ各頭部１４ａの柱状部をスライド支持可能な小径孔１３ａ・１３ｂが設けられている。なお、図では頭部１４ａの柱状部と支持孔１３との間に隙間が設けられているが、頭部１４ａの胴部の外径よりも支持孔１３の内径の方が拡径されていることを示すものであり、製作上の比率に沿って図示したものではない。これは、前記図示例においても同様である。また、この図示例では、圧縮コイルばね１５のボス部１４ｄに巻き付けられている部分の外周部が、支持孔１３と小径孔１３ａ・１３ｂとの段差部に衝当して、導電性針状体１４が抜け止めされるようになっている。
【００４９】
また図１０のものでは、図における下側にバーンインボードなどからなる基板２０が設けられており、その上面と同一面を形成するように設けられた配線パターン２０ａに一方の導電性針状体１４を当接させた状態が示されているが、検査時には、図における上側に示されている被検査体２１を相対的に近付けて、他方（図における上側）の導電性針状体１４を被検査体２１の検査パッド２１ａに弾発的に衝当させる。その検査状態では、両導電性針状体１４共、図の下側の導電性針状体１４のような状態になる。
【００５０】
この場合にも、検査時の電気信号の導通経路は、検査パッド２１ａから上側の導電性針状体１４を通り、その軸部１４ｃから中間密着巻き部１５ｂを介して下側の導電性針状体１４の軸部１４ｃに伝達され、下側の導電性針状体１４を通って配線パターン２０ａに至る。この導通経路にあっても、圧縮コイルばね１５の密着巻き部１５ｂを通り、前記図示例と同様に圧縮コイルばね１５の軸線方向に沿う直線的に電気信号が流れ得ることから、粗巻き部にコイル状に高周波信号が流れることによるインダクタンス及び抵抗の増大が生じないため、低インダクタンス化及び低抵抗化を向上し得る。また、少なくとも大径部１４ｂの厚さ分だけ全長を短くし得ると共に、その導電性針状体１４の形状が単純化されていることから、部品コストを低廉化し得る。
【００５１】
この図１０のものにあっても、各導電性針状体１４の頭部１４ａに、前記図示例と同様に銀添加金めっきの表面処理を行っている。これにより、前記と同様に頭部１４ａには半田が付着し難い銀添加金めっき処理が施されていることから、検査時の被検査体への接触による半田の付着を好適に防止し得る。
【００５２】
また、本発明によれば、第４の例として図１１に示されるようにしても良く、この図１１においても、前記図示例と同様の部分には同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。図１１に示されるものにあっては、図１０の図示例のような両端可動型のものに対して一方の導電性接触子を設けずに、圧縮コイルばね１５の端部形状で代用するようにしたものである。この例では、圧縮コイルばね１５の導電性針状体１４を結合しない方の端部に、図１１に示されるように中間部よりも縮径しかつ密着巻きにて形成した小径ストレート部１５ｃを設けている。図１１に示されるように、導電性針状体１４に対応しない側の、圧縮コイルばね１５のコイル端は、密着巻き部１５ａを有し、密着巻き部１５ａは、圧縮コイルばね１５の本体としての粗巻き部１５ａに隣接し、該本体部分と略同径のストレート部と、該ストレート部に接続された大径端を有するテーパ部と、該テーパ部の小径端に接続された小径ストレート部１５ｃとを有する。
【００５３】
したがって、図１１に示された導電性接触子にあっては、圧縮コイルばね１５の一方の端部により形成された小径ストレート部１５ｃを配線パターン２０ａに接触させて使用する。また、圧縮コイルばね１５は、導電性針状体１４の軸部１４ｃとわずかな重なり合う点から小径ストレート部１５ｃにより画定されるコイル端にかけて密着巻きされている。
【００５４】
この図１１においても、その圧縮コイルばね１５の密着巻き部１５ａが上側の導電性針状体１４の軸部１４ｃに接触しており、導電性針状体１４を通った電気信号が密着巻き部１５ａを通るため、その導通経路は圧縮コイルばね１５の軸線方向に沿うことになり、前記と同様にコイル状に高周波信号が流れることによるインダクタンス及び抵抗の増大が生じることがない。
【００５５】
この図１１のものにあっても、導電性針状体１４の頭部１４ａに、前記図示例と同様に銀添加金めっきの表面処理を行っている。これにより、前記と同様に頭部１４ａには半田が付着し難い銀添加金めっき処理が施されていることから、検査時の被検査体への接触による半田の付着を好適に防止し得る。
【００５６】
また、本発明によれば、第５の例として図１２に示されるようにしても良く、この図１２においても、前記図示例と同様の部分には同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。図１２に示されるものにあっては、図１０と同様の両端可動型であり、各導電性針状体１４が、軸部１４ｃを省略した形状をなしている。
【００５７】
このホルダは、本体としての絶縁性中間板部材１２と、中間板部材１２の上下面上に一体的に設けられた上側板部材２３・下側板部材２４とからなる。中間板部材１２には、支持孔１３の本体をなすストレート孔が設けられている。上側板部材２３・下側板部材２４には、それぞれ支持孔１３と同軸をなす小径孔２３ａ・２４ａが設けられている。圧縮コイルばね１５が支持孔１３内に受容されている。各導電性針状体１４は、対応する小径孔２３ａ・２４ａから突出する頭部１４ａと、その内端に設けられた大径部１４ｂと、その後端即ち内端から延出し、それよりも小径のボス部１４ｄとを有する。各導電性針状体１４は、支持孔１３本体と対応する小径孔２３ａ・２４ａとの間に画定される環状肩部が、大径部１４ｂの外端に画定される環状肩部に係合することにより、支持孔１３内に保持されている。各導電性針状体１４の頭部１４ａは、上側板部材２３・下側板部材２４の対応するものの小径孔２３ａ・２４ａによりスライド可能に支持されている。
【００５８】
さらに、上側板部材２４の上面にはホルダの端部としての配線プレート２５が積層されており、その配線プレート２５には、支持孔１３と同軸をなす貫通孔２８が設けられている。貫通孔２８は、小径孔２４ａに対向する大径の保持孔２８ａと、小径孔２４ａに対して逆側の比較的小径のリード線ガイド孔２８ｂとを有する。保持孔２８ａ内には、信号伝送線としてエナメル線などの単線からなるリード線２６の端部に形成された略円形扁平部２６ａが受容されている。この扁平部２６ａは、リード線２６の端部を軸線に直交する向きにプレス加工するなどの塑性変形加工により形成したものであって良く、それにより、リード線２６の外径（エナメル線の外径）よりも拡径された略円板形状に形成されている。
【００５９】
なお、リード線２６は、配線プレート２５に上記保持孔２８ａに連続しかつ貫通するように設けられた小径のリード線挿通孔２８ｂを介して外方に延出されて、測定器などであって良い外部回路２７に接続されている。そのリード線挿通孔２８ｂは、上記扁平部２６ａを抜け止めする大きさであってリード線２６を挿通可能な程度の径にて開口するように形成されている。したがって、上記保持孔２８ａ内に受容された扁平部２６ａが、保持孔２８ａとリード線挿通孔２８ｂとの段部により、リード線２６の延出方向に対して抜け止めされる。
【００６０】
そして、保持孔２８ａ内に扁平部２６ａを受容された状態のリード線２６の軸線方向端面２６ｂが、保持孔２８ａ内から孔２４ａ内に向けて臨むように位置するようになり、その端面２６ｂに導電性針状体１４の頭部１４ａが弾発的に当接する。
【００６１】
この図１２のものにあっても、導電性針状体１４の頭部１４ａに、前記図示例と同様に銀添加金めっきの表面処理を行っている。これにより、前記各図示例と同様に頭部１４ａには半田が付着し難い銀添加金めっき処理が施されていることから、検査時の被検査体への接触による半田の付着を好適に防止し得る。
【００６２】
さらに、本発明によれば、第６の例として図１３に示されるようにしても良く、この図１３においても、前記図示例と同様の部分には同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。図１３に示されるものにあっては、図１０と同様の両端可動型であり、図における下側の導電性針状体１４にあっては図６のものと同様に形成されており、図における上側の導電性針状体１４にあっては軸部１４ｃを省略した形状に形成されている。なお、両導電性針状体１４及び圧縮コイルばね１５を受容するホルダとしては、図６のものと同様に両基板要素１２ａ・１２ｂを重ね合わせて構成されており、両基板要素１２ａ・１２ｂを重ね合わせた状態で両者間に貫通する支持孔１３と、上下面側にて支持孔１３よりも縮径された小径孔１３ａ・１３ｂとが設けられている。
【００６３】
両導電性針状体１４は、圧縮コイルばね１５の両端部に図６のものと同様に結合されているが、本図示例のものにあっては、上側導電性針状体１４に対応する上側密着巻き部１５ａがボス部１４ｂの軸長よりも長く形成され、下側密着巻き部１５ｂは対応するボス部１４ｄに巻き付く程度の数巻き状態に形成されている。そして、圧縮コイルばね１５及び両導電性針状体１４大径部１４ｂが支持孔１３内に受容され、図６のものと同様に支持孔１３と小径孔１３ａ・１３ｂとの段差部に大径部１４ｂが衝当して抜け止めされる。
【００６４】
また、基板要素１２ａの図における上面には、図６のものと同様に、電気信号を伝達するための信号授受手段を構成する中継基板１６が積層状態に固着されている。なお、本図示例における中継基板６内に設けられた導電路６ａの小径孔１３ａに臨む面は、図に示されるように、導電性針状体１４の頭部１４ａの先鋭端を接触させれば良いため、中継基板６の図における下面（基板要素１２ａとの重ね合わせ面）と同一面になるように形成されている。
【００６５】
この図１３のものにあっては、図の待機状態において、上側密着巻き部１５ａの延出端部（図における下端部）が下側導電性針状体１４の軸部１４ｃの図における上端部と接触するようにされている。したがって、下側導電性針状体１４がパッド１７ａに接触させた際には、電気信号の流れを表す図の矢印Ｊに示されるように、圧縮コイルばね１５と導電性針状体１４との摺接部Ｄが１箇所のみとなるため、導通抵抗のばらつきを好適に小さくすることができる。やはり信号電流は、螺旋状に流れる必要がない。
【００６６】
そして、この図１３のものにあっても、導電性針状体１４の頭部１４ａに、前記図示例と同様に銀添加金めっきの表面処理を行っている。これにより、前記各図示例と同様に頭部１４ａには半田が付着し難い銀添加金めっき処理が施されていることから、検査時の被検査体への接触による半田の付着を好適に防止し得る。
【００６７】
なお、上記各図示例では銀の添加量を０．０１〜８％としたが、特に、コイルばね状の場合には２〜６％、針状の場合には０．５〜２％にすると良い。また、導電性接触部に銀添加金めっき処理を施したものを示したが、他の表面処理であっても良く、例えばロジウムめっき処理を施すことにより、被検査体への接触時に導電性接触部に半田が付着し難くなり、同様の効果を奏し得る。
【００６８】
このように本発明によれば、半導体製品としての半導体ソケットや半田ボール付き回路基板の検査において、被検査体から導電性接触部（針状やコイルばね状からなるものであって良い）へ付着する半田の付着量を低減でき、半田付着量の増大に伴うクリーニングに至るまでの接触回数を大幅に増大させることができるため、検査ラインの稼働率を向上し得ると共にメンテナンス費用の低減を向上し得る。
【００６９】
上記において、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明の請求範囲を逸脱することなく、当業者は種々の改変をなし得るであろう。
【図面の簡単な説明】
以下、本発明の好適実施例について図面を参照しながらより詳しく説明する。
【図１】本発明が適用されたコイル状の導電性接触子を用いたコンタクトプローブヘッドの縦断面図。
【図２】コイル素線に対して銀添加金めっきを行った状態を示す一部破断部分斜視図。
【図３】図２のコイル素線のコイリング後の状態を示す一部破断部分斜視図。
【図４】図３のアセンブリに第２の銀添加金めっき層を形成した後の状態を示す一部破断部分斜視図。
【図５】コンタクトプローブヘッドの作動状態を示す図１と同様の図。
【図６】本発明の第２の実施例を示す図１と同様の図。
【図７】導電性接触子の頭部に銀添加金めっき層を形成した後の状態を示す拡大断面図。
【図８】図６のコンタクトプローブヘッドの作動状態を示す図５と同様の図。
【図９】平坦な端部を有する導電性接触子の変形実施例を示す図７と同様の図。
【図１０】本発明の第３の実施例を示す図１と同様の図。
【図１１】本発明の第４の実施例を示す図１と同様の図。
【図１２】本発明の第５の実施例を示す図１と同様の図。
【図１３】本発明の第６の実施例を示す図１と同様の図。
Claims (3)
- 接触部分の材質が半田からなり、或いは半田により覆われている被接触体に適用されることにより電気的接触を達成するための導電性接触子であって、
前記導電性接触子が、前記被接触体に接触するべく素線を密巻してなる導電性接触部を有する圧縮コイルばねをなし、かつ少なくとも前記密巻部分上に添加量が２〜６％の銀を添加した金からなる層が設けられ、
または、前記導電性接触子が針状体をなし、かつ前記針状体の少なくとも導電性接触部に添加量が０．５〜２％の銀を添加した金からなる層が設けられていることを特徴とする導電性接触子。 - 前記層が、めっきにより形成されていることを特徴とする請求項１に記載の導電性接触子。
- 前記導電性接触子が鋼からなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の導電性接触子。
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