JP5367542B2 - 電気コネクタ - Google Patents

Description

本発明は電気コネクタに係り、さらに詳しくは、半導体パッケージを実装するための実装用ソケットやインターポーザなどに適用できる電気コネクタに関する。

従来、半導体パッケージ（半導体装置）をマザーボードに実装するための実装用ソケットがある。半導体パッケージの交換の容易性を考慮する場合に、半導体パッケージは実装用ソケットを介してマザーボードに実装される。

特許文献１には、球状接続端子を有する半導体デバイスや電子部品との電気的接続を行うコンタクタにおいて、球状接続端子の形状に対応して変形可能なスパイラル状接触子を備えたことが記載されている。

特許文献２には、半導体チップなどの電子部品の外部接続端子に接続されるスパイラル接触子において、巻回部を角型螺旋状に形成することにより、接触抵抗を低減させることが記載されている。

特開２００２−１７５８５９号公報 特開２００５−２５１４８７号公報

後述する関連技術で説明するように、関連技術の実装用ソケットは、樹脂製の筺体を射出成型で作成し、筺体に形成された穴に複雑な構造のスプリングを差し込むことにより製造される。

関連技術の実装用ソケットでは、スプリングが複雑な形状であるため、高度な加工技術が必要であり、かなりの手番を必要とする問題がある。

また、筺体を貫通する穴にスプリングを設けて上下導通させるので、上下面側でピッチ変換することは困難である。

さらに、スプリングの配列ピッチを比較的大きく設定する必要があると共に、実装用ソケット全体の薄型化が困難であり、小型・薄型化に容易に対応できない問題がある。

本発明は以上の課題を鑑みて創作されたものであり、簡易な方法で製造できると共に、上下面側でピッチ変換が可能で小型・薄型化に対応できる電気コネクタを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は電気コネクタに係り、上面側に上側接続パッドを備え、下面側に下側接続パッドを備えた配線基板と、前記上側接続パッドの上に形成されたバンプ電極と、前記バンプ電極の上から外側に向かって平面的に巻回して形成され、巻回方向の始端部が前記バンプ電極に接続され、前記巻回方向の終端部に前記始端部より高さの高い接触部を備えたスプリング電極とを有することを特徴とする。

本発明の電気コネクタを実装用ソケットとして利用する場合は、実装基板の接続電極に電気コネクタの下側接続パッドを接続し、電気コネクタの上面側のスプリング電極の接触部に半導体パッケージの接続パッドを配置する。

さらに、押えキャップで半導体パッケージを押圧してスプリング電極を下側に押し込むことにより、半導体パッケージを電気コネクタを介して実装基板に確実に導通させることができる。

スプリング電極の上側に突出する接触部は、スプリング電極の終端側を上側に屈曲させて構成してもよいし、スプリング電極の終端部にボール電極を形成してもよい。あるいは、スプリング電極の終端部にワイヤボンディング法によって金バンプを形成してもよいし、金属めっき柱を形成してもよい。

また、配線基板の下側接続パッドにも同様なバンプ電極及びスプリング電極を形成することにより、取り外しが可能なインターポーザとして使用してもよい。

本発明の電気コネクタのスプリング電極は、平面的に巻回された帯状金属板材から形成されるので、後述する関連技術の複雑な形状のスプリングを作成する場合に比べて、極めて簡易な方法で作成することができ、加工手番を大幅に短縮することができる。

また、配線基板の上にバンプ電極を介してスプリング電極を設けるので、配線基板の内部配線層によって上側接続パッドと下側接続パッドとの間でそれらの配置ピッチを任意に変換することができる。さらに、スプリング電極の配置ピッチを狭くすることができ、小型化を図ることができる。

また、半導体パッケージなどの被実装体を接続する際の押し込み量を考慮してスプリング電極の接触部の突出高さやバンプ電極の高さを設定できるので、スプリング電極の高さを必要最小限に設定できると共に、薄型化が容易な配線基板を支持体として使用している。これにより、電気コネクタの薄型化（低背化）を図ることができる。

また、好適な態様では、スプリング電極の接触部の突出高さ及び配線基板とスプリング電極との隙間は、被実装体を接続する際のスプリング電極の押し込み量より高く設定される。

これにより、被実装体を実装する際に、被実装体がバンプ電極上のスプリング電極に干渉するおそれがないと共に、スプリング電極が配線基板に干渉するおそれもない。

以上説明したように、本発明の電気コネクタは、簡易な方法で製造できると共に、上下面側でピッチ変換が可能で小型・薄型化に対応できる。

図１は関連技術の実装用ソケットを使用して半導体パッケージをマザーボードに実装する様子を示す断面図である。 図２（ａ）は本発明の第１実施形態の電気コネクタを示す平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）の電気コネクタをＡ方向からみた透視側面図、図２（ｃ）は図２（ａ）の電気コネクタをＢ方向からみた側面図である。 図３は図２の電気コネクタを使用して実装基板に半導体パッケージを実装する様子を示す断面図である。 図４（ａ）は本発明の第２実施形態の電気コネクタを示す平面図、図４（ｂ）は図４（ａ）の電気コネクタをＡ方向からみた透視側面図、図４（ｃ）は図４（ａ）の電気コネクタをＢ方向からみた側面図である。 図５（ａ）は本発明の第３実施形態の電気コネクタを示す平面図、図５（ｂ）は図５（ａ）の電気コネクタをＡ方向からみた透視側面図、図５（ｃ）は図５（ａ）の電気コネクタをＢ方向からみた側面図である。 図６（ａ）は本発明の第４実施形態の電気コネクタを示す平面図、図６（ｂ）は図６（ａ）の電気コネクタをＡ方向からみた透視側面図、図６（ｃ）は図６（ａ）の電気コネクタをＢ方向からみた側面図である。 図７は本発明の第５実施形態の電気コネクタを示す断面図である。 図８は図７の電気コネクタを使用して半導体ウェハの特性試験を行う様子を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照して説明する。

（関連技術）
本発明の実施形態を説明する前に、本発明に関連する関連技術の問題点について説明する。図１は関連技術の実装用ソケットを使用して半導体パッケージをマザーボードに実装する様子を示す断面図である。

図１に示すように、関連技術の実装用ソケット１００では、樹脂製の筺体２００にその厚み方向に貫通する穴２２０が設けられている。筺体２００は樹脂を射出成型することにより作成される。

そして、筺体２００の穴２２０の側面のスリット（不図示）にスプリング３００の側部３２０が差し込まれて固定されている。スプリング３００は筺体２００の上面から上側に突出する突出接続部３４０を備えている。また、スプリング３００は筺体２００の穴２２０の下部に下側接続部３６０を備えている。

実装用ソケット１００の下側接続部３６０がはんだボール４４０を介してマザーボード４００の接続電極４２０に接続される。さらに、実装用ソケット１００の突出接続部３４０に、ＬＧＡ型の半導体パッケージ５００の接続パッド５２０（ランド）が配置される。

そして、半導体パッケージ５００は不図示の押えキャップによって実装用ソケット１００側に押圧されることにより、半導体パッケージ５００の接続パッド５２０が実装用ソケット２００を介してマザーボード４００に導通する。

関連技術の実装用ソケット１００では、スプリング３００が複雑な形状であるため、高度な加工技術が必要であり、作成にあたりかなりの手番を必要とする問題がある。

また、筺体２００を貫通する穴２２０の側方のスリットに縦型のスプリング３００を差し込んで上下導通させるので、筺体２００の上下面側でピッチ変換することは困難である。

さらには、筺体２００の各穴２２０（径：６００μｍ程度）の側方にスプリング３００を差し込むための領域をそれぞれ確保する必要があることから、穴２２０の配置ピッチが比較的大きくなり（配置ピッチ：１．３ｍｍ程度）、小型化（高密度化）の要求に容易に対応できない問題がある。

しかも、筺体２００はある程度の厚み（例えば２〜３ｍｍ）が必要で、スプリング３００の突出接続パッド３４０の高さも比較的高く設定されるため、薄型化の要求に容易に対応できない問題がある。

以下に説明する本発明の実施形態の電気コネクタは、前述した不具合を解消することができる。

（第１の実施の形態）
図２（ａ）は本発明の第１実施形態の電気コネクタを示す平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）の電気コネクタをＡ方向からみた透視側面図、図２（ｃ）は図２（ａ）の電気コネクタをＢ方向からみた側面図、図３は図２（ｂ）の電気コネクタを使用して実装基板に半導体パッケージを実装する様子を示す断面図である。

図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、本発明の第１実施形態の電気コネクタ１（実装用ソケット）は、配線基板５と、配線基板５に接続されたバンプ電極２０と、バンプ電極２０に接続されたスプリング電極３０とを備えている。

配線基板５では、第１絶縁層１０の下面に下側接続パッドＣ１が形成されている。第１絶縁層１０の下面には、下側接続パッドＣ１の上に開口部１４ａが設けられたソルダレジスト１４が形成されている。第１絶縁層１０には下側接続パッドＣ１に接続される第１ビアホールＶＨ１が設けられている。

また、第１絶縁層１０の上には第１ビアホールＶＨ１（ビア導体）を介して下側接続パッドＣ１に電気接続される内部配線層Ｗが形成されている。内部配線層Ｗの上には第２絶縁層１２が形成されている。第２絶縁層１２には内部配線層Ｗに接続される第２ビアホールＶＨ２が形成されている。

さらに、第２絶縁層１２の上には、第２ビアホールＶＨ２（ビア導体）を介して内部配線層Ｗに接続される上側接続パッドＣ２が形成されている。第２絶縁層１２の上には上側接続パッドＣ２の上に開口部１６ａが設けられたソルダレジスト１６が形成されている。

下側接続パッドＣ１及び上側接続パッドＣ２は島状に配置されていてもよく、あるいは、配線層に繋がってその一端に配置されていてもよい。また、下側接続パッドＣ１及び上側接続パッドＣ２の表面にニッケル／金めっき層などのコンタクト層が設けられていてもよい。

第１、第２絶縁層１０，１２はエポキシやポリイミドなどの絶縁樹脂から形成され、下側接続パッドＣ１、内部配線層Ｗ及び上側接続パッドＣ２は銅などから形成される。配線層の積層数は任意に設定することができる。

そして、配線基板５の上側接続パッドＣ２上にはそれに接続されたバンプ電極２０が形成されている。バンプ電極２０は配線基板５のソルダレジスト１６から上側に突出して形成されている。バンプ電極２０は、銅ボール２２とその外面を被覆するはんだ層２４とにより構成される。バンプ電極２０は外面にはんだ層２４が設けられて上下側が導通できればよく、銅ボール２２の代わりに樹脂ボールを使用し、樹脂ボールとその外面を被覆するはんだ層２４とから構成してもよい。

さらに、配線基板５に形成されたバンプ電極２０にはスプリング電極３０が接続されている。図２（ａ）及び（ｂ）に注目すると、スプリング電極３０は、帯状金属板材がバンプ電極２０の上から外側水平方向に向かって平面的に巻回されて形成されている。スプリング電極３０の巻回方向の始端部３０ａがバンプ電極２０に接続されて固定されており、始端部３０ａ以外の部分は配線基板５から浮いた状態で配置されている。

スプリング電極３０は、リン青銅やベリリウム銅などの銅合金からなる。そのような金属板材は、良好な導電性と適度なスプリング（ばね）性を有する。

図２（ａ）の例では、スプリング電極３０は反時計回りの方向に巻かれているが、時計方向に巻かれていてもよい。また、スプリング電極３０はバンプ電極２０の周囲に１回の巻き回数で巻かれているが、巻き回数は任意に設定できる。また、スプリング電極３０は四角状に巻かれているが、円状などの各種の巻き形状を採用することができる。

さらに、図２（ｃ）に注目すると、スプリング電極３０の巻回方向の終端側には、本体部から上側に屈曲して延在する立上り部３０ｃと、立上り部３０ｃから水平方向に屈曲して延在する終端部３０ｂとが設けられている。立上り部３０ｃは、上側に向かって延在していればよく、図２（ｃ）のように斜め上方向に向かって延在していてもよいし、垂直方向に向かって延在していてもよい。

そして、スプリング電極３０の終端部３０ｂの上に金層３２（コンタクト層）が設けられて接触部Ｔが構成されている。

コンタクト層として金層３２を例示するが他の金属材料を使用してもよい。また、コンタクト層が不要な場合は、金層３２を省略してスプリング電極３０の終端部３０ｂをそのまま接触部Ｔとして使用してもよい。

このように、第１実施形態の電気コネクタ１のスプリング電極３０は、その終端側の２箇所が屈曲されて、終端部３０ｂに始端部３０ｂより高さの高い接触部Ｔを備えている。スプリング電極３０の接触部Ｔはバンプ電極２０の高さより高い位置に配置される。

本実施形態の電気コネクタ１のスプリング電極３０を作成するには、まず、金属板材をプレス加工で打ち抜くことにより、スプリング電極３０の型に巻回された帯状金属板材を作成する（第１工程）。さらに、巻回された帯状金属板材の終端側を曲げ加工することにより、本体部から上側に突出する終端部３０ｂを得る（第２工程）。

このように、本実施形態の電気コネクタ１のスプリング電極３０は、関連技術の複雑な形状のスプリングを作成する場合に比べて、極めて簡易な方法で作成することができ、加工手番を大幅に短縮することができる。

スプリング電極３０の終端部３０ｂ上に金層３２を形成する方法としては、金属板材を打ち抜く前に、金属板材の終端部３０ｂになる部分に開口部が設けられためっきレジストを形成する。さらに、めっきレジストの開口部に電解めっき又は無電解めっきによって金層３２を形成した後に、めっきレジストを除去する。

また、スプリング電極３０を配線基板５に接続するには、まず、スプリング電極３０を治具に配置し、配線基板５の上側接続パッドＣ２に仮接着されたはんだボール（表面のみがはんだ）を下側にして、はんだボールをスプリング電極３０の始端部３０ａに配置する。さらに、加熱処理によってリフローはんだ付けを行うことにより、スプリング電極３０がバンプ電極２０によって配線基板５の上側接続パッドＣ２に固定される。

なお、はんだリフローによってバンプ電極２０の高さが低くなったり、ばらついたりすることを防止するため、前述した外面にはんだ層２４が被覆された銅ボール２２（又は樹脂ボール）を使用することが好ましい。バンプ電極２０の高さ精度が問題にならない場合は、全体にわたってはんだからなるはんだボールを使用することも可能である。

後述するように、本実施形態の電気コネクタ１では、スプリング電極３０の接触部Ｔに半導体パッケージの接続パッドが配置され、半導体パッケージが押えキャップによって電気コネクタ１側に押圧される。このとき、スプリング電極３０の弾性機能によってスプリング電極３０が下側に押し込まれる。これにより、半導体パッケージの接続パッドが電気コネクタ１の接触部Ｔに確実に導通するようになっている。

例えば、半導体パッケージを実装する際のスプリング電極３０の押し込み量を３００μｍ程度と設定する場合、配線基板５の上面からスプリング電極３０の下面までの隙間ｈ１（バンプ電極２０の高さ−ソルダレジスト１６の厚み）（図２（ｂ））は５００μｍ程度に設定され、スプリング電極３０の接触部Ｔの始端部３０ａからの突出高さｈ２（図２（ｂ））は５００μｍ程度に設定される。

このように、スプリング電極３０の接触部Ｔの突出高さｈ２を、半導体パッケージを接続する際のスプリング電極３０の押し込み量より高く設定することにより、半導体パッケージがバンプ電極２０上のスプリング電極３０に干渉するおそれがない。

さらに、配線基板５からスプリング電極３０までの隙間ｈ１を、半導体パッケージを接続する際のスプリング電極３０の押し込み量より高くすることにより、スプリング電極３０が配線基板５に干渉するおそれがない。

本実施形態の電気コネクタ１では、配線基板５の上にバンプ電極２０を介してスプリング電極３０を設けている。配線基板５を使用することにより、内部配線層Ｗによって上側接続パッドＣ２と下側接続パッドＣ１との間でそれらの配置ピッチを任意に変換することができる。

図２（ｂ）の例では、下側接続パッドＣ１の配置ピッチが上側接続パッドＣ２の配置ピッチより大きくなるようにピッチ変換がなされている。これにより、関連技術と違って、狭小ピッチの接続パッドを備えた高性能な半導体パッケージであっても、本実施形態の電気コネクタを使用することにより実装基板の接続パッドに容易にピッチ変換することが可能になる。

また、関連技術と違って、複雑な形状のスプリングを筺体の穴の側方に差し込む必要がないので、各スプリング電極３０の間隔を１００μｍ程度に狭くすることができる。これにより、図２（ａ）においてスプリング電極３０の幅を１００μｍ程度とする場合は、配置ピッチが６００μｍ程度になって高密度化を図ることができるので、高性能な電気コネクタとして構成することができる。

しかも、半導体パッケージを接続する際の押し込み量を考慮してスプリング電極３０の接触部Ｔの突出高さやバンプ電極２０の高さを設定できるので、配線基板５からのスプリング電極３０の高さを必要最小限に設定することができる。

さらには、スプリング電極３０の支持体として配線基板５を使用しているので、ビルドアップ配線技術を使用することにより薄型化が可能になる（厚み：２００μｍ〜１ｍｍ）。これにより、関連技術より電気コネクタの薄型化（低背化）を図ることができる。

次に、本実施形態の電気コネクタ１を使用して、実装基板に半導体パッケージを実装する方法について説明する。

図３に示すように、まず、上面側に接続電極６２を備えた実装基板６０（マザーボード）を用意する。さらに、実装基板６０の接続電極６２にはんだボール６４を介して本実施形態の電気コネクタ１の下側接続パッドＣ１を配置し、加熱処理によってリフローはんだ付けすることにより電気接続する。

さらに、半導体パッケージ６（半導体装置）を用意する。半導体パッケージ６は配線基板４０の上に半導体チップ５０が実装されて基本構成される。配線基板４０では上面側にチップ用接続パッド４２が設けられ、下面側に外部接続パッド４４が設けられている。配線基板４０の両面側には、チップ用接続パッド４２及び外部接続パッド４４の上に開口部４６ａが設けられたソルダレジスト４６がそれぞれ形成されている。

配線基板４０の内部には、チップ用接続パッド４２及び外部接続パッド４４に接続される内部配線層（不図示）が設けられている。そして、配線基板４０のチップ用接続パッド４２に半導体チップ５０が接続バンプ５２によってフリップチップ接続されている。さらに、半導体チップ５０の下側の隙間にアンダーフィル樹脂５４が充填されている。

半導体チップ５０の全体がモールド樹脂で封止されていてもよい。あるいは、配線基板４０の上にフェイスアップで実装された半導体チップがワイヤによって配線基板のチップ用接続パッド４２に接続され、半導体チップが樹脂封止されていてもよく、各種の実装方式を採用できる。

このように、本実施形態で使用する半導体パッケージ６は外部接続方式がＬＧＡ（Land Grid Array）型であり、バンプレスの外部接続パッド４４（ランド）を備えている。

そして、半導体パッケージ６の外部接続パッド４４（ランド）を電気コネクタ１のスプリング電極３０の接触部Ｔに配置する。電気コネクタ１のスプリング電極３０の接触部Ｔは、半導体パッケージ６の外部接続パッド４４に対応して設けられている。

さらに、電気コネクタ１に連結される押えキャップ５６で半導体パッケージ６を押圧する。これにより、スプリング電極３０が下側に押し込まれ、スプリング電極３０の上側に戻ろうとする弾性力によって半導体パッケージ６の外部接続パッド４４がスプリング電極３０の接触部Ｔに確実に接触して導通する。

前述したように、電気コネクタ１のスプリング電極３０の接触部Ｔの突出高さｈ２（図２（ｂ））及び配線基板５とスプリング電極３０との隙間ｈ１（図２（ｂ））は、スプリング電極３０の押し込み量より高く設定されている。

これにより、図３に示すように、半導体パッケージ６がバンプ電極２０上のスプリング電極３０に干渉するおそれがないと共に、スプリング電極３０が配線基板５に干渉するおそれもない。

このようにして、狭小ピッチの外部接続パッド４４を備えた高性能な半導体パッケージ６が電気コネクタ１を介して実装基板６０に信頼性よく電気接続される。故障などで半導体パッケージ６の取り外しが必要な場合は、押えキャップ５６を取り外すことにより電気コネクタ１のスプリング電極３０がその弾性機能によって元の位置に戻り、半導体パッケージ５を電子コネクタ１から容易に取り外すことができる。

（第２の実施の形態）
図４（ａ）は本発明の第２実施形態の電気コネクタを示す平面図、図４（ｂ）は図４（ａ）の電気コネクタをＡ方向からみた透視側面図、図４（ｃ）は図４（ａ）の電気コネクタをＢ方向からみた側面図である。第２実施形態では、第１実施形態と同一要素については同一符号を付してその説明を省略する。

図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、第２実施形態の電気コネクタ１ａと第１実施形態の電気コネクタ１と違いは、スプリング電極３０の終端側が屈曲しておらず、全体にわたって平坦で同一の高さ位置に配置されている。

さらに、図４（ｂ）に示すように、スプリング電極３０の巻回方向の終端部３０ｂの上にボール電極３４が形成されて接触部Ｔが構成されている。このようにして、スプリング電極３０は終端部３０ｂに始端部３０ａより高さの高い接触部Ｔを備えている。スプリング電極３０の接触部Ｔはバンプ電極２０の高さより高い位置に配置される。

接触部Ｔを構成するボール電極３４は銅ボール３４ａとその外面を被覆する金層３４ｂ（コンタクト層）とにより構成される。銅ボール３４ａの代わりに樹脂ボールを使用し、樹脂ボールとその外面を被覆する金層３４ｂとからボール電極３４を構成してもよい。

ボール電極３４は、はんだなどの導電性接着材３５によってスプリング電極３０の終端部３０ｂに接合される。その他の構成は第１実施形態の図２と同一である。

接触部Ｔを構成するボール電極３４が設けられたスプリング電極３０を作成するには、金属板材を打ち抜くことによりスプリング電極３０の型の巻回状の帯状金属部材を作成した後に、終端部３０ｂになる部分にボール電極３４を接合する。その後に、個々のスプリング電極３０が得られるように金属板材を分離する。

第２実施形態においても、第１実施形態の図３と同様に、半導体パッケージ６の外部接続パッド４４で電気コネクタ１ａのスプリング電極３０の接触部Ｔ（ボール電極３４）を下側に押し込むことにより、両者を確実に導通させることができる。

第１実施形態と同様に、電気コネクタ１ａのスプリング電極３０の接触部Ｔ（ボール電極３４）の突出高さｈ２（図４（ｂ））及び配線基板５とスプリング電極３０との隙間ｈ１（図４（ｂ））は、スプリング電極３０の押し込み量より高く設定されている。

これにより、半導体パッケージ６がバンプ電極２０上のスプリング電極３０に干渉するおそれがないと共に、スプリング電極３０が配線基板５に干渉するおそれもない。

第２実施形態の電気コネクタ１ａは第１実施形態と同様な効果を奏する。

（第３の実施の形態）
図５（ａ）は本発明の第３実施形態の電気コネクタを示す平面図、図５（ｂ）は図５（ａ）の電気コネクタをＡ方向からみた透視側面図、図５（ｃ）は図５（ａ）の電気コネクタをＢ方向からみた側面図である。第３実施形態では、第１実施形態と同一要素については同一符号を付してその説明を省略する。

図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、第３実施形態の電気コネクタ１ｂと第１実施形態の電気コネクタ１との違いは、スプリング電極３０の終端側が屈曲しておらず、全体にわたって平坦で同一の高さ位置に配置されている。

さらに、図５（ｂ）に示すように、スプリング電極３０の巻回方向の終端部３０ｂの上に金バンプ３６（コンタクト層）が形成されて接触部Ｔが構成されている。このようにして、スプリング電極３０はその終端部３０ｂに始端部３０ａより高さの高い接触部Ｔを備えている。スプリング電極３０の接触部Ｔはバンプ電極２０の高さより高い位置に配置される。その他の構成は第１実施形態の図２と同一である。

接触部Ｔを構成する金バンプ３６が設けられたスプリング電極３０を作成するには、金属板材を打ち抜くことによりスプリング電極３０の型の巻回状の帯状金属部材を作成した後に、終端部３０ｂになる部分にワイヤボンディング法（ワイヤバンプ法ともいう）に基づいて金バンプ３６を形成する。

つまり、終端部３２ｂになる部分に溶融した金ボールを超音波併用熱圧着により接合した後に、クランパを閉じて金ボールの直上でワイヤを切断して金バンプ３６を形成する。その後に、個々のスプリング電極３０が得られるように金属板材を分離する。

第３実施形態においても、第１実施形態の図３と同様に、半導体パッケージ６の外部接続パッド４４で電気コネクタ１ｂのスプリング電極３０の接触部Ｔ（金バンプ３６）を下側に押し込むことにより、両者を確実に導通させることができる。

第１実施形態と同様に、電気コネクタ１ｂのスプリング電極３０の接触部Ｔ（金バンプ３６）の突出高さｈ２（図５（ｂ））及び配線基板５とスプリング電極３０との隙間ｈ１（図５（ｂ））は、スプリング電極３０の押し込み量より高く設定されている。

これにより、半導体パッケージ６がバンプ電極２０上のスプリング電極３０に干渉するおそれがないと共に、スプリング電極３０が配線基板５に干渉するおそれもない。

第３実施形態の電気コネクタ１ｂは第１実施形態と同様な効果を奏する。

（第４の実施の形態）
図６（ａ）は本発明の第４実施形態の電気コネクタを示す平面図、図６（ｂ）は図６（ａ）の電気コネクタをＡ方向からみた透視側面図、図６（ｃ）は図６（ａ）の電気コネクタをＢ方向からみた側面図である。第４実施形態では、第１実施形態と同一要素については同一符号を付してその説明を省略する。

図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、第４実施形態の電気コネクタ１ｃと第１実施形態の電気コネクタ１との違いは、スプリング電極３０の終端側が屈曲しておらず、全体にわたって平坦で同一の高さ位置に配置されている。

さらに、図６（ｂ）に示すように、スプリング電極３０の巻回方向の終端部３０ｂの上に金属めっき柱３８が形成されて接触部Ｔが構成されている。このようにして、スプリング電極３０はその終端部３０ｂに始端部３０ａより高さの高い接触部Ｔを備えている。スプリング電極３０の接触部Ｔはバンプ電極２０の高さより高い位置に配置される。

金属めっき柱３８は、下から順に、銅めっき層３８ａ及び金めっき層３８ｂ（コンタクト層）から構成される。その他の構成は第１実施形態の図２と同一である。

接触部Ｔを構成する金属めっき柱３８が設けられたスプリング電極３０を形成するには、まず、金属板材を打ち抜くことによりスプリング電極３０の型の巻回状の帯状金属部材を作成した後に、終端部３０ｂになる部分に開口部が設けられためっきレジストを形成する。次いで、めっきレジストの開口部内の深さ方向の主要部に電解めっきにより銅めっき層３８ａを形成し、その上部に金めっき層３８ｂを形成する。さらに、めっきレジストを除去した後に、個々のスプリング電極３０が得られるように金属板材を分離する。

第４実施形態においても、第１実施形態の図３と同様に、半導体パッケージ６の外部接続パッド４４で電気コネクタ１ｃのスプリング電極３０の接触部Ｔ（金属めっき柱３８）を下側に押し込むことにより、両者を確実に導通させることができる。

第１実施形態と同様に、電気コネクタ１ｃのスプリング電極３０の接触部Ｔ（金属めっき柱３８）の突出高さｈ２（図６（ｂ））及び配線基板５とスプリング電極３０との隙間ｈ１（図６（ｂ））は、スプリング電極３０の押し込み量より高く設定されている。

これにより、半導体パッケージ６がバンプ電極２０上のスプリング電極３０に干渉するおそれがないと共に、スプリング電極３０が配線基板５に干渉するおそれもない。

第４実施形態の電気コネクタ１ｃは第１実施形態と同様な効果を奏する。

（第５の実施の形態）
図７は本発明の第５実施形態の電気コネクタを示す断面図である。第５実施形態では、第１実施形態と同一要素については同一符号を付してその説明を省略する。

図７に示すように、第５実施形態の電気コネクタ１ｄ（インターポーザ）では、第１実施形態の電気コネクタ１（図２）において、配線基板５の下面側の下側接続パッドＣ１にもバンプ電極２０ｘを介して接触部Ｔｘを備えたスプリング電極３０ｘが設けられている。配線基板５の下面側のバンプ電極２０ｘ及びスプリング電極３０ｘの構成は、配線基板５の上面側のバンプ電極２０及びスプリング電極３０と同一である。

第５実施形態の電気コネクタ１ｄは配線基板５の両面側にスプリング電極３０，３０ｘが設けられているので、取り外し可能なインターポーザとして使用することができる。

図８には、第５実施形態の電気コネクタ１ｄを使用して半導体ウェハの特性試験（バーンイン試験）を行う様子が示されている。

図８に示すように、半導体ウェハ７０（シリコンウェハ）は個々の半導体チップを得るためのものであり、トランジスタ（半導体素子）、キャパシタ及び抵抗などの回路素子が形成された複数の素子形成領域Ｅが設けられている。半導体ウェハ７０の素子形成面には接続パッド７２が設けられている。

各素子形成領域Ｅの上（図８では下）には、各種素子を接続するための多層配線（不図示）が形成されており、多層配線が接続パッド７２に接続されている。さらに、半導体ウェハ７０の素子形成面には接続パッド７２上に開口部７４ａが設けられたパッシベーション膜７４が形成されている。

さらに、半導体ウェハ７０の特性試験を行うための試験用配線基板８０を用意する。試験用配線基板８０の上面側には接続電極８２が設けられている。試験用配線基板８０には、半導体ウェハ７０の特性試験を行うための電気回路が設けられている。

そして、試験用配線基板８０の接続電極８２の上に、上記した第５実施形態の電気コネクタ１ｄの下面側のスプリング電極３０ｘの接触部Ｔｘを配置する。さらに、電気コネクタ１ｄの上面側のスプリング電極３０の接触部Ｔの上に、半導体ウェハ７０の接続パッド７２を配置する。

次いで、押えキャップ５６で半導体ウェハ７０を下側に押圧することにより、電気コネクタ１ｄの上面側のスプリング電極３０が下側に押し込まれる。これにより、半導体ウェハ７０の接続パッド７２と電気コネクタ１ｄの上面側のスプリング電極３０の接触部Ｔとが確実に導通する。

また同時に、電気コネクタ１ｄの下面側のスプリング電極３０ｘが上側に押し込まれて電気コネクタ１ｄの下面側のスプリング電極３０ｘの接触部Ｔｘと試験用配線基板８０の接続電極８２とが確実に導通する。

このようにして、半導体ウェハ７０の接続パッド７２のピッチが電気コネクタ１ｄによって試験用配線基板８０の接続電極８２のピッチに変換される。そして、半導体ウェハ７０の各素子形成領域Ｅの特性試験が行われる。

半導体ウェハ７０の特性試験が終了した後に、押えキャップ５６を取り外すことにより、電気コネクタ１ｄのスプリング電極３０，３０ｘがその弾性機能によって元の位置に戻る。その後に、半導体ウェハ７０を電気コネクタ１ｄから取り外し、電気コネクタ１ｄを試験用配線基板８０から取り外す。

第５実施形態の電気コネクタ１ｄは、第１実施形態と同様な効果を奏すると共に、取り外しが可能なインターポーザとして機能する。

前述した第２〜第４実施形態の電気コネクタ１ａ〜１ｃにおいても、同様に、配線基板５の下面側にもバンプ電極２０ｘを介してスプリング電極３０ｘを設けて、取り外しが可能なインターポーザとして使用してもよい。

１，１ａ〜１ｄ…第１〜第５の電気コネクタ、５，４０…配線基板、６…半導体パッケージ、１０…第１絶縁層、１２…第２絶縁層、１４，１６，４６…ソルダレジスト、１４ａ，１６ａ，４６ａ，７４ａ…開口部、２０，２０ｘ…バンプ電極、２２，３４ａ…銅ボール、２４…はんだ層、３０，３０ｘ…スプリング電極、３０ａ…始端部、３０ｂ…終端部、３２，３４ｂ…金層、３４…ボール電極、３６…金バンプ、３８…金属めっき柱、４２…チップ用接続パッド、４４…外部接続パッド、５０…半導体チップ、５２…接続バンプ、５４…アンダーフィル樹脂、５６…押えキャップ、６０…実装基板、６２，８２…接続電極、７０…半導体ウェハ、７２…接続パッド、７４…パッシベーション膜、８０…試験用配線基板、Ｃ１…下側接続パッド、Ｃ２…上側接続パッド、Ｅ…素子形成領域、Ｔ，Ｔｘ…接触部、Ｗ…内部配線層、ＶＨ１，ＶＨ２…ビアホール。

Claims (10)

1. 上面側に上側接続パッドを備え、下面側に下側接続パッドを備えた配線基板と、
   前記上側接続パッドの上に形成されたバンプ電極と、
   前記バンプ電極の上から外側に向かって平面的に巻回して形成され、巻回方向の始端部が前記バンプ電極に接続され、前記巻回方向の終端部に前記始端部より高さの高い接触部を備えたスプリング電極とを有することを特徴とする電気コネクタ。
2. 前記スプリング電極は、前記巻回方向の終端側に上側に屈曲して延在する立上り部を備え、前記終端部が前記立上り部から水平方向に屈曲して前記接触部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電気コネクタ。
3. 前記スプリング電極の前記終端部の上にボール電極が形成されて前記接触部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電気コネクタ。
4. 前記スプリング電極の前記終端部の上にワイヤボンディング法で得られる金バンプが形成されて前記接触部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電気コネクタ。
5. 前記スプリング電極の前記終端部の上に金属めっき柱が形成されて前記接触部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電気コネクタ。
6. 前記バンプ電極は、外面がはんだ層で被覆された銅ボール又は外面がはんだ層で被覆された樹脂ボールから形成されることを特徴とする請求項１に記載の電気コネクタ。
7. 前記配線基板の前記下側接続パッドにも前記バンプ電極及び前記スプリング電極が接続されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の電気コネクタ。
8. 請求項１乃至６のいずれかの電気コネクタの前記下側接続パッドが実装基板の接続電極に接続され、前記電気コネクタの前記スプリング電極の前記接触部に半導体パッケージの接続パッドが配置され、押えキャップによって前記半導体パッケージを押圧して前記スプリング電極を下側に押し込むことにより、前記前記半導体パッケージが前記電気コネクタを介して前記実装基板に導通することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の電気コネクタ。
9. 請求項７の電気コネクタの下面側の前記スプリング電極の前記接触部が試験用配線基板の接続電極の上に配置され、前記電気コネクタの上面側の前記スプリング電極の前記接触部に半導体ウェハの接続パッドが配置され、押えキャップによって前記半導体ウェハを押圧して前記電気コネクタの両面側の前記スプリング電極を押し込むことにより、前記半導体ウェハが前記電気コネクタを介して前記試験用配線基板に導通することを特徴とする請求項７に記載の電気コネクタ。
10. 前記スプリング電極の前記接触部の前記始端部からの突出高さ及び前記配線基板と前記スプリング電極との隙間は、前記スプリング電極の押し込み量より高く設定されていることを特徴とする請求項８又は９に記載の電気コネクタ。

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