JP5303772B2 - 接触子構造体および接触子の実装方法 - Google Patents

Description

本発明は、掴む等の保持が困難な接触子の実装を可能とする接触子構造体および接触子の実装方法に関する。

プローブや基板間の電気的な接続用として用いられるインターポーザ等の接触子の基板への個別実装時には、現在接触子自体を掴んで保持しているが（下記特許文献１参照）、接触子の微細化により接触子自体を掴むことが困難になってきている。例えば、全長（図１中、符号ｗで示される）０．３ｍｍ程のカンチレバー型プローブを高密度かつマトリックス的に実装する場合、実装するエリアは上記プローブ寸法の０．３ｍｍ以下でなくてはならないが、このような場合、掴んで保持するためのメカニカルハンドが機構上および製造上の点から作成できない。また、無理に実装すれば、接触子を損傷したり、位置決めが不正確なことによるショート発生などの問題を生じる。また、保持部材を接触子に取り付けて、該保持部材をピンセット等で把持することが考えられるが、接触子全体が大きくなるため実用的ではない。
特開２００６−１０５６８２号公報

本発明は、掴む等の保持が困難な接触子を損傷することなく、容易に正確な実装を行うことが可能な接触子構造体および接触子の実装方法を得ることを目的とする。

（１）切断予定部を介してつながる保持部と先端部とを有し、接触子をその実装部が露出するよう前記先端部に埋め込んでなる、接触子を保持するための接触子構造体。

（２）前記先端部が、主に銅により形成されることを特長とする前記（１）記載の接触子構造体。

（３）前記接触子の側面が接触子構造体の表面に露出するように接触子が埋め込まれていることを特長とする前記（１）または（２）に記載の接触子構造体。

（４）（Ｉ）前記（１）記載の接触子構造体の保持部を保持して基板表面の電極に位置決めする工程と、
（ＩＩ）前記接触子構造体に埋め込まれた接触子の実装部を前記電極に接合する工程と、
（ＩＩＩ）前記接触子構造体の切断予定部において先端部から保持部を切断、除去する工程と、
（ＩＶ）エッチングにより前記先端部を溶解して接触子を露出させる工程、
とからなることを特長とする接触子の実装方法。

本発明の接触子構造体および実装方法を用いることにより、高密度実装が必要な場合など、掴む等の保持が困難な接触子であっても、接触子を損傷したり、位置決めが不正確なことによるショート発生などの問題を生じることなく、容易に接触子を保持して正確な実装を行うことが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。

図1は、本発明の実施形態の一例である接触子を保持するための接触子構造体の側面図である。接触子構造体２は、切断予定部２ｃを介してつながる保持部２ｂと先端部２ａとを有し、接触子１をその実装部１ａが露出するよう前記先端部２ａに埋め込んで形成されている。露出した実装部１ａには、実装時に電極に固定するためのはんだなどの導電性固着剤３が塗布されている。

本発明の接触子構造体において、保持部および先端部の形状およびサイズは本発明の作用を阻害しない範囲で特に限定されず、図４、図５に示されるように、先端部に２個以上の接触子を埋め込んだ形態であってもよい。２個以上の接触子を埋め込んだ形態とすることにより、実装速度を上げることができる。図４、５において、符号２ａ’、２ａ’ ’は先端部、２ｂ’、２ｂ’ ’は保持部、２ｃ’、２ｃ’ ’は切断予定部をそれぞれ表す。また、実装時の保持の状態にあわせ図６に示すように、図1の接触子構造体における保持部２ｂにさらに凸部（図６中、符号２ｄで示される。）などを設けてもよい。

上記切断予定部の形状は切断可能であれば特に限定されず、切断しやすいよう、保持部と先端部が相対する部分の幅を狭めて切り込みを設けたくびれ形状とするのが好ましい。さらに、該くびれ形状は、鋭角形状とするのが好ましい。また、該くびれ形状は、図７に示すように、接触子構造体の厚み方向と直交する方向に切り込みを設けても、図８に示すように、接触子構造体の厚み方向に切り込みを設けてもよいが、図７のように接触子構造体の厚み方向と直交する方向に切り込みを設ける場合は、図１０に示すように、矢印方向Ａに屈曲させることにより、接触子に外力を加えずに切断可能であり、切断冶具を用いなくても良いため、より好ましい。図８のような形態の場合は、接触子に外力を加えないよう、切断冶具を用いるなどとする必要がある。

また、上記切断予定部を図７に示すような形態とする場合は、くびれ形状の最狭部分の幅を、実装時の位置決めに影響がなく、かつ切断しやすい幅とする必要があるが、接触子の全長（図１中、符号ｗで示される）が０．３ｍｍ程の場合、０．０２〜０．１ｍｍの範囲とするのが好ましい。

本発明の接触子構造体の形成材料は、実装時に接触子以外の部分が除去可能であれば特に限定されないが、接触子を埋め込む先端部は、エッチングによる除去可能である必要がある。また、後述の工程（ＩＩ）において、接触子の実装部を導電性固着剤を溶融固化させて電極に接合させる場合、メカニカルハンドを直接的もしくは間接的に発熱させて接触子を過熱させ、導電性固着剤を溶融するのが工程が簡単であって好ましいため、本発明の接触子構造体の形成材料は、熱によって変性することなく、熱伝導率に優れる材料、もしくは誘導加熱等により発熱する材料を使用するのが好ましい。上記の点から、特に先端部は、主に銅により形成されるのが好ましい。保持部は、先端部と同一の材料によって形成されなくてもよく、図９に示されるように先端部２ａ’ ’ ’ ’と保持部２ｂ’ ’ ’ ’が別の材料で形成され、切断予定部２ｃ’ ’ ’ ’で連結された形態であっても良いが、接触子構造体を作製する工程上、銅など先端部と同一の材料により形成するか、あるいは接触子と同一のニッケルにより形成するのが工程を少なくすることができて好ましい。

本発明の接触子構造体の少なくとも先端部の形成材料として銅を用いる場合は、電鋳等の方法により接触子を先端部に埋め込む。例えば、接触子構造体全体を銅により形成する場合は、図１１に示すようにレジスト材からなる型８に接触子１を設置し、電鋳により接触子１以外の部分を銅により形成する。

本発明の接触子構造体は、接触子の側面が接触子構造体の表面に露出するように接触子が埋め込まれているのが、接触子の側面を完全に接触子構造体に埋め込むより、実装時の熱による影響を受けにくくなり、好ましい。

なお、導電性固着剤が実装時に接触子の実装部及び電極に密着するように、例えば接触子の実装部は図３（ａ）に示すような凹状形状とするのがよい。このような形状とすることにより、実装時には図３（ｂ）のように溶融固化後の導電性固着剤３’が接触子の実装部及び電極に密着する。

本発明の接触子の実装方法は、（Ｉ）上記接触子構造体の保持部を保持して基板表面の電極に位置決めする工程と、（ＩＩ）前記接触子構造体に埋め込まれた接触子の実装部を前記電極に接合する工程と、（ＩＩＩ）前記接触子構造体の切断予定部において先端部から保持部を切断、除去する工程と、（ＩＶ）エッチングにより前記先端部を溶解して接触子を露出させる工程とからなる。

図２は、図１の接触子構造体を用いた本発明の実装方法を示す図である。図２（ａ）に示すように、接触子構造体２の保持部２ｂをメカニカルハンド４の吸着部５によって吸着して保持する。次に、図２（ｂ）に示すように、接触子構造体２の保持部２ｂを保持した状態で、接触子基板６表面の電極７に接触子の実装部１ａを位置決めする（工程（Ｉ））。位置決め後、図２（ｃ）に示すように、接触子の実装部１ａを導電性固着剤３を溶融固化させて電極７に接合させる（工程（ＩＩ）。図中では溶融固化後の導電性固着剤を符号３’で示す。）。なお、導電性固着剤の溶融は、上述のようにメカニカルハンドを直接的もしくは間接的に発熱させて接触子を過熱させる方法、あるいは、接触子を直接レーザー照射する方法などにより行われる。さらに、図２（ｄ）に示すように、接触子構造体２の切断予定部２ｃにおいて先端部２ａから保持部２ｂを切断し、除去する（工程（ＩＩＩ））。最後に、図２（e）に示すように、エッチングにより接触子構造体の先端部２ａを溶解して接触子１を露出させ（工程（ＩＶ））、実装が完了する。

工程（ＩＶ）においてエッチングに使用するエッチング液は、先端部を溶解可能でかつ接触子や接触子基板、電極などを損傷しないものを選択する。例えば先端部を銅により形成する場合は、塩化第２鉄液等を用いる。

本発明の実装方法における工程（Ｉ）において、接触子構造体の保持部を保持して基板表面の電極に位置決めする際に、保持のためのメカニカルハンドに保持部を正確な位置に保持するための位置決め基準を有するのが、実装時の位置ずれがなく好ましい。

図１２に、実際に接触子としてプローブを多数有するプローブユニットを本発明の実装方法により作成する工程を示す。多数のプローブを実装する場合は、予め上記のような接触子構造体を多数作製し、本発明の実装方法の工程（Ｉ）〜（ＩＩＩ）を繰り返して、先端部に埋め込まれた状態のプローブ（接触子１）を接触子基板表面６の電極７に多数実装した後（図１２（ａ））、工程（ＩＶ）において、接触子基板６をエッチング液９に浸漬し、エッチングにより先端部２ａを溶解して（図１２（ｂ））、プローブ（接触子１）を露出させ（図１２（ｃ））、プローブユニット１０を作製する。

図１３に、本発明の実装方法を用い、上記のようにして作成したプローブユニット１０をプローブカードに使用した例を示す。図１３のプローブカード１１は、プローブユニット１０とメイン基板１２を接続ピン１３にて電気接続を行って形成され、プローブコンタクト加重によるプローブカード基板のたわみを抑える補強板１４を有する。メイン基板１２のコネクター１５とテスター１６を接続し、
半導体デバイスの電極にプローブ（接触子１）をコンタクトして半導体デバイスの電気的検査を行う。

なお、本発明において、「接触子」は、上記実施形態におけるプローブの他に、インターポーザのような基板間の電気的な接続用のピンが挙げられる。

本発明の接触子構造体および実装方法により、接触子自体の保持が困難な場合であっても、容易に保持して正確な実装を行うことが可能であるため、プローブカードなどにおいて微細かつ高密度に接触子を実装する場合に有益である。

本発明の実施形態の一例である接触子構造体の側面図である。 （ａ）〜（ｅ）は、図１の接触子構造体を用いた本発明の実装方法を示す図である。 （ａ）は、接触子の実装部の形状例を示す図、（ｂ）は（ａ）の接触子の実装時の状態を示す図である。 本発明の実施形態の他の例である接触子構造体の側面図である。 本発明の実施形態の他の例である接触子構造体の側面図である。 本発明の実施形態の他の例である接触子構造体の側面図である。 図1の接触子構造体の側面斜視図である。 本発明の実施形態の他の例である接触子構造体の側面斜視図である。 本発明の実施形態の他の例である接触子構造体の側面図である。 接触子構造体の切断予定部において先端部から保持部を切断する状態の説明図である。 本発明の実施形態の接触子構造体の形成方法の説明図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本発明の実装方法を用いてプローブユニットを作成する工程を示す図である。 本発明の実装方法を用いて作成したプローブユニットをプローブカードに使用した例を示す図である。

符号の説明

１ 接触子
１ａ 実装部
２ 接触子構造体
２ａ、２ａ’、２ａ’ ’、２ａ’ ’ ’、２ａ’ ’ ’ ’ 先端部
２ｂ、２ｂ’、２ｂ’ ’、２ｂ’ ’ ’、２ｂ’ ’ ’ ’ 保持部
２ｃ、２ｃ’、２ｃ’ ’、２ｃ’ ’ ’、２ｃ’ ’ ’ ’ 切断予定部
２ｄ 凸部
３ 導電性固着剤
３’ 溶融固化後の導電性固着剤
４ メカニカルハンド
５ 吸着部
６ 接触子基板
７ 電極
８ レジスト材からなる型
９ エッチング液
１０ プローブユニット
１１ プローブカード
１２ メイン基板
１３ 接続ピン
１４ 補強板
１５ コネクター
１６ テスター
ｗ 接触子の全長

Claims (4)

1. 接触子の実装部が露出するように、前記接触子が埋め込まれ、前記接触子を実装後に前記接触子から除去可能である先端部と、切断予定部を介して前記先端部と接続されている保持部とを有する接触子構造体。
   
   
   
   
2. 前記先端部が、主に銅により形成されることを特長とする請求項１記載の接触子構造体。
3. 前記接触子の側面が接触子構造体の表面に露出するように接触子が埋め込まれていることを特長とする請求項１または２に記載の接触子構造体。
4. （Ｉ）請求項1記載の接触子構造体の保持部を保持して基板表面の電極に位置決めする工程と、
   （ＩＩ）前記接触子構造体に埋め込まれた接触子の実装部を前記電極に接合する工程と、
   （ＩＩＩ）前記接触子構造体の切断予定部において先端部から保持部を切断、除去する工程と、
   （ＩＶ）エッチングにより前記先端部を溶解して接触子を露出させる工程、
   とからなることを特長とする接触子の実装方法。

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