JPH05211218A - 成形された接点をもった電気接続 - Google Patents

成形された接点をもった電気接続

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JPH05211218A
JPH05211218A JP4227543A JP22754392A JPH05211218A JP H05211218 A JPH05211218 A JP H05211218A JP 4227543 A JP4227543 A JP 4227543A JP 22754392 A JP22754392 A JP 22754392A JP H05211218 A JPH05211218 A JP H05211218A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、接触が確実で容易に製作できる集
積回路の試験用の接点を得ることを目的とする。 【構成】 基体32を設け、集積回路接触パッドのパター
ンと整合するパターンで配置された複数のコネクタパッ
ド34,36,38を有する回路を基体32上に形成し、コネク
タパッドの少なくとも1つのグループが尖った接触部分
40,42を有し、この尖った接触部分はコネクタパッドと
一体に電鋳され、この尖った接触部分を集積回路パッド
に押付けて接触させて試験を行うことを特徴とする。尖
った接触部分は円錐形、角錐形等の錐体として形成さ
れ、頂部は切断された形状であり、このような錐体を押
し付けることにより集積回路接触パッド表面の酸化物や
付着した異物を貫通して接触パッドと良好な接触をする
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電気回路の製造、特に
改良された効率および形態の電気接点に関する。
【0002】
【従来の技術】集積回路を含むフレキシブル回路および
強固な回路は種々の型式の接続装置によって類似の回路
および他の部品或いは試験装置に接続される。平坦な、
フレキシブルな印刷回路接続ケーブルは同様に形成され
た接続装置の使用を保証し、そのような印刷回路ケーブ
ルと別の回路間の接続が他の回路部品上の同様の部分ま
たは結合金属接続パッドに押付けられることができる複
数の金属接続突起(“ドット”)を設けるような構成の
ものが開発されている。この型式のフレキシブルな回路
端子または接続ウエハはPatrick A.Reardon,II氏の米国
特許4,125,310 号明細書、Selvin氏他の米国特許4,116,
517 号明細書、およびMoulin氏他の米国特許4,453,795
号明細書に記載されている。これらの特許明細書に記載
されたコネクタは回路コネクタの平面から突起するよう
に後に形成される複数の金属の隆起部分を加工されたト
レースを有する基体を含む。したがって、そのような2
つのコネクタは一方が他方と一致して接触するように隆
起部分の面と面が向かい合って配置されるとき、エッチ
ングされた電気回路の平面は隆起部分の突起により互い
に適当に間隔を隔てられる。2つの回路は隆起部分を互
いに押付けると共に物理的にクランプされることができ
るので、2つの回路間の強固な親密な電気接点を構成す
る。
【0003】これらの端末装置は動作において有効で信
頼できるが、困難であり、製造するのにコストおよび時
間がかかる。そのようなコネクタの製造における主な問
題は突起接触ボタンが回路自身の製造と別に(前または
後に)製造しなければならないことである。これは困難
な一致の問題をもたらす。例えば、適切な接続部および
銅クラッド誘電体コアまたは基体を通る加工穴をドリル
で開け、コアの両側の回路を接続するためにいくつかの
貫通孔を鍍金した後に、コアはコアの両側に配置された
回路アートワーク(光マスク)とアートワークの穴の間
に配置されるか、或いはデータ点がコアに予めドリルで
開けられた穴と手作業によって整列される。多くの部分
は12×18インチの単一パネル上に形成されることが
でき、整列公差が数ミクロン内で測定される場合、全て
の部分の全部の或いは大部分の穴を一致させることは極
めて困難であり、時間がかかり、続く幾つかの処理動作
によるパネルの寸法の変化によってしばしば一致できな
い。アートワークの一致の後、実質上平坦な回路は銅表
面に化学的に加工されるか或いはエッチングされること
ができる(パネルはしばしば両面パネルの両面を銅被覆
物によって被覆されることができる)。エッチング方法
はフォトレジストを被着し、レジストをマスクし、露光
し、現像して、レジストにより保護されない銅の部分を
エッチングすることを含む。それ故、残りのレジストの
剥離すると、銅導体の回路パターンが残される。
【0004】隆起した接続部分が使用される場合、前に
エッチングされた回路に形成されたパッド上に突起接触
部分を鍍金することが必要である。これらの部分は選択
されたパッドおよびパネルのデータと正確に一致しなけ
ればならない。しかしながら、パネルは回路トレースを
形成するために予め処理されているので、その様な処理
過程に生じる応力は寸法の変化(必ずとは限らないが普
通収縮)を引き起こす。寸法の変化は厳しい一致の問題
をもたらす。突起接触部分(時々“ドット”と呼ばれ
る)を製造するために、エッチングされた回路はレジス
トによって被覆される。再び、ドット位置におけるレジ
ストの所望な穴を限定する適切なアートワークは注意深
く一致させなければならないので、一層困難な仕事であ
る。
【0005】何等かの場合において、突起接続部分すな
わちドットはまずエッチングされた回路の残りの形成前
に形成されることができる。しかしながら、いずれにせ
よ、突起部分はエッチングされた回路を形成する時間外
に別に形成されなければならない。したがって、一致の
問題が生じ、或いは悪化される。
【0006】そのような回路において、接続部分はコア
の一方の側の回路からコアの他方の側部の回路に形成さ
れなければならない場合、穴がドリルで開けられ、スル
ーホール鍍金され、さらに別の工程を必要とし、製造の
コストおよび時間を増加させる別の一致の問題を生じ
る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】通常のエッチングされ
た回路処理は一般に多くの欠点を有する。寸法の正確さ
を達成するのに困難である。種々のエッチング、ストリ
ッピングおよび清浄化流体の使用は危険な化学製品の特
別な取扱いを必要とする。結果的に生じた廃棄物の処理
方法は複雑で高価であり、厳しい政府管理にさらされ
る。エッチングされた回路処理は比較的低い収率を有
し、処理のコストを大いに増加させ、本質的に多くの高
価な処理段階を必要とする。
【0008】接続部分の形成方法に関係なく、実際1つ
の回路が良好な電気接点を保証するために別の回路に接
続されているとき、ワイプまたは摩擦作用の型式を加え
ることがしばしば必要である。これは多くの異なる型式
の材料の回路パッドが接触表面上の異物の低い導電性材
料の滞積が行われるためである。したがって、錫、銀、
アルミニウム、および銅等の接触素子は比較的急速な酸
化を経験するので、そのような酸化した表面に形成され
た電気接点を劣化しやすい酸化物層を形成する。
【0009】このために、金接点は酸化問題を除去して
複数の回路間の電気接続の形成を改良するために使用さ
れる。接点に対する高価な金被覆物を使用する必要性は
接点が形成されるとき磨耗またはワイピング作用によっ
て回避されることができる。ワイピング作用は接点の形
成時に異質表面または酸化物被覆物を物理的に磨耗させ
る。
【0010】金の被覆物は高価であり、付加的な処理段
階をしばしば必要とする。ワイピング作用の必要性は接
続装置のコストおよび複雑さを増加する可能性がある。
さらに、良好な接触を保証するワイピング作用は回路が
互いに分離される前にウエハ上の集積回路を試験するた
めに使用される多くの異なる型式の試験プローブにより
利用できない。その様な回路の試験において、試験プロ
ーブの接点は試験下で集積回路上の接触パッドに接触す
るように移動され、圧力作用のみがしばしば任意の型式
のワイピングなしに利用できる。このために、試験プロ
ーブ接点と試験下の回路上の接触パッドの間の所望の電
気接続が適切に形成されていないか、或いは全く形成さ
れていないことがしばしば起こる。それによって試験結
果は劣化する。したがって、本発明の目的は、上述の問
題を回避または最小にする電気回路間の接続を提供する
ことである。
【0011】
【課題を解決するための手段】好ましい実施例にしたが
って本発明の原理を実行するとき、電気接続は回路また
は試験プローブの回路トレース上に形成された独特の成
形された他の回路に接続される突起接点によって構成さ
れる。第1の実施例において、成形された接点は円錐、
円錐台、角錐、または角錐台形状からなる自由端部に向
いており、接触力を集中し、異物の表面層を容易に貫通
し、結合回路上のパッドと接触を形成させる小さい面積
の接触端部を設けられている。接点はまた横方向の運動
なしに自動ワイピング作用を行い、鍍金された貫通孔に
おいて別の回路と接触するとき、他の回路の鍍金された
穴に入ることによって、角錐形状接点の鋭いエッジまた
は円錐形状接点のテーパ側面は2つの回路が共に押付け
られるとき鍍金された貫通孔中に無理に押込むことがで
きる。
【0012】本発明の別の特徴によると、成形された接
点は半球状端部を設けられるので、滑動または横方向の
ワイピング作用は良好な接触を保証するために用いられ
るとき、接触のわずかな整列のずれは接点の鋭いエッジ
が接点を押付けられるパッドに突出され損傷を与えさせ
ることなく許容されることができる。
【0013】
【実施例】ここに記載される方法および装置は独特の成
形された接触部分を有する電気回路の製造を可能にし、
回路は単一平面に位置し、接触部分はそのような平面か
ら突出している。突出部分および回路は電界鍍金、無電
界鍍金、電気泳動または静電被覆、または他の形態の導
電材料の電鋳または電着等の付着させる方法によって全
て形成される。エッチングは回路の製造時に構成されな
いので、環境的に安全な方法で製造される。
【0014】要するに、回路は電鋳された導電回路を有
することができる材料から形成され、電鋳工程に耐えら
れる材料のパターンを有する加工表面を有するマンドレ
ルを使用することによって製造される。マンドレルは予
め定められた形状の窪みを形成され、窪みの形状を有す
る電鋳された突起形状の接点を形成する。
【0015】図1の断面図に示されているように、マン
ドレル10は例えば0.062インチ程度の厚さおよび単
一または複数の部分を形成するのに適した寸法を有する
ステンレス等の金属板から形成されている。隆起部分
(例えば窪み)を有するマンドレルを製造する1つの方
法において、ステンレスマンドレル10は初めにテフロン
等の非導電被覆物を設けられ、図1に示されているよう
に、例えばテフロン12の溝14a,14b,14c のような溝の正
のパターンを構成するためにレーザによって除去され
る。溝のパターンはステンレスマンドレルの導電表面を
露出し、マンドレル加工表面上の非導電性テフロンの負
のパターンを残す。この点について記載された方法およ
び以下説明する他の段階は1990年9月11日の米国特許出
願07/580,758号明細書に記載された方法と類似してい
る。
【0016】この米国特許出願明細書において、1つ以
上の窪み24a,24b はフォトリソグラフ法によって14a,14
b のような区域のステンレスマンドレル10の表面に形成
される。マスクされ露出され現像される適切なフォトレ
ジスト被覆物を使用してマンドレルの加工表面上に窪み
を形成するためにマンドレルをエッチング溶液に浸漬す
る。しかしながら、窪みの形状の制御は本発明の著しい
特徴である。この形状の適当な制御は従来のエッチング
方法では不可能である。したがって、多くの異なる予め
定められた形状の1つに対して窪み24a,24b の形状をよ
り正確に制御するために、例えば図2および図3に示さ
れたような窪みツールが使用される。このツールは硬化
されたスチールベース16と適当な手段によってベース16
にしっかりと固定された成形されたテーパを有する突起
部18とを含む。突起部18は研磨され、或いは上述の形状
を形成するために加工されたベースに固定されたピンで
あってもよい。図2および図3に示された突起ツールに
対して、ツールの突起部分18の形状は予め定められた円
錐角度を有する円錐形である。ツール16は例えばXおよ
びYの直交方向の正確な運動に対してマンドレルの上に
支持されたキャリッジ(図示せず)にツールを取付ける
ことによってマンドレル10の表面に窪み24a,24b を形成
するために使用される。ツールおよびマンドレルの方向
に突出しているその突起部分は予め定められた位置に移
動され、硬化されたツールおよびそのテーパを有する突
起部分は窪みを形成するためにマンドレルに押し付けら
れる。ツールは上昇され、第2の位置に正確に移動さ
れ、第2の窪みが形成される。この手順は繰返される。
したがって、窪みのグループは所定のパターンでマンド
レル上に形成され、複数の窪みの位置はツール支持キャ
リッジのX,Y方向の駆動によって得られる正確度によ
り正確に決定される。
【0017】別のテーパを有する接点形態に対して、突
起部分18の尖端20はテーパを有する本体および自由端部
の非常に小さい面積の平坦面を有する突起部分の形状を
形成するために研磨、クリップまたはその類似の方法に
よって除去されることができる。小さい面積の実質上平
坦な自由端部が図2に鎖線で示されている。
【0018】2つの集積回路を互いに接続するテーパを
有する接点の使用のために、テーパを有する窪み(マン
ドレルのテーパを有する窪み部分24a,24b はツールのテ
ーパを有する突起部分18と同じ寸法を有する)は直径が
約10ミルのベースおよび直径が約5ミルの尖端区域を
有することができ、突起部分18の高さは約8ミルでもよ
い。突起部分が試験プローブの接点として使用される場
合、かなり小さく構成されるので、突起部分のベースは
2乃至3ミル程度であり、尖端区域は約1ミルの直径を
有する。そのような試験プローブ固定具において、テー
パを有する突起接点の高さは0.5乃至4ミルである。
【0019】わずかに変った形状(図4および図5)の
窪みを形成する別のツール形態において、硬化されたツ
ールの鋼ベース板26はそれにしっかりと固定された強固
なテーパを有する角錐突起部分28を形成される。図面で
は正方形のベースを有する角錐を示すが、他の形状(例
えばダイヤモンド形)もまた使用できる。異なる数の側
面(例えば4面体を形成する3つの側面)もまた使用で
きる。テーパを有する円錐突起部分18と全く同様に、角
錐突起部分は必要或いは所望ならばその自由端部におけ
る小さい面積の尖端を設けるために除去されたその尖端
部分を有することができる。
【0020】硬化された鋼製突起部分がテフロン12によ
って被覆されないステンレスマンドレル10の予め定めら
れた区域における多くの窪み24a,24b 等を形成した後、
窪みを有するマンドレルはマンドレルの全露出導電表面
を覆って銅その他の適切な導電材料の層を電着するため
に電気鍍金のような電鋳処理を受ける。銅またはその類
似物の導電材料34,36,38の電気鍍金された層の厚さに応
じて、37,39(図6)のような窪みは窪みを一列に並べ
てある程度までは有効に凹みを形成されたテーパを有す
る突起部分を生成するパッド36,38 に形成される。小さ
い突起部分に対して、次の積層段階ではその突起部分の
凹みを誘電体材料で充填する。大きい突起部分に対し
て、これらの窪みは生成された突起接点を強化するため
に固体に硬化するエポキシ41,43 (図7)で充填される
ことができる。回路の処理段階の次の段階は上述の米国
特許出願に記載されたものと同じである。これらの次に
続く段階はマンドレル、テフロン、および図6の回路ト
レースの組立部品に対する誘電体基体30の積層を含む。
その後、基体32の組立体並びに回路トレース34およびテ
ーパを有する突起接点40,42 を有するパッド36,38 は図
7に示された組立体を形成するためにマンドレル10から
一体のユニットとして除去される。絶縁被覆体(図示せ
ず)が突起部分の尖端を絶縁しないで残して露出された
回路にわたって付着されてもよい。
【0021】図8は試験プローブに使用される上述の成
形された接点の適用を示す。図8はトレース34によって
示された回路トレースのパターンおよび接点40,42 によ
って図8に示された尖った接続接点のパターンを設けた
誘電体基体32を含む試験プローブの1部分を示す。複数
の試験接触パッド56,58 を有する集積回路ウエハ54は試
験プローブに極めて接近させ、ウエハ54の接触パッド5
6,58 はテーパを有する尖った接触部分40,42 の対応す
るパターンと一致する。試験プローブは尖った試験プロ
ーブ接点40,42 が尖った自由端部において接点54,56 の
表面の表面汚染物または酸化物層を貫通させるためにウ
エハに押付けられ、試験プローブと集積回路ウエハ54の
間の良好な電気接続を形成する。ワイピング作用はこの
装置には必要でない。円錐または角錐形状の接点40,42
の尖った小さい面積の端部は酸化物その他の異物層を貫
通するために接触試験パッド56,58 の表面の十分に高い
単位面接当りの圧力を容易に与える。必要或いは所望な
らば、優良な耐摩擦性および同様に耐酸化性のニッケル
その他の被覆物の上に被覆された硬質の金がプローブ接
点40,41 を被覆するために使用できる。
【0022】図8に関して説明されたように試験プロー
ブのテーパを有する尖った接点と集積回路ウエハを接続
する装置はまた隆起接点と接触パッドの間の電気接続を
保持すると同時に物理的にクランプされ、接着され、或
いは保持される2つの異なる回路間の永久的または半永
久的接続を行うために使用されることができる。しかし
ながら、テーパを有する接点形態は図9に示されている
ように2つの回路間の永久的または半永久的の修理可能
な接続部の別の形態に容易にすることができる。したが
って、図1乃至図7に関して上述されたように形成され
た第1の回路60は尖ったテーパを有する突起中空接点62
を含み、それはエポキシ63で充填され、小面積の平坦な
上方端部64を有するように形成される。突起接点および
そのパッドは電気接地層70を挟む第1の誘電体層66およ
び第2の誘電体層68を有する基体上に形成される。この
適用に対して、突起接点は上述のように試験プローブの
突起接点よりも大きくてもよい。
【0023】図9の回路60が接続されるべき回路は、回
路(図示せず)を支持し、金属等の導電材料84で鍍金さ
れたスルーホール貫通孔82を有する誘電体基体80を含
み、貫通孔の金属鍍金は基体80の両面の穴から放射状に
外方向に延在するフランジ86,88 を含む。貫通孔の鍍金
は初めフランジ86の内部端部に比較的鋭利なコーナ85を
有する。基体80上の回路と回路60との間のこの接続にお
いて、1つ以上のテーパを有する尖った突起コネクタ62
は貫通孔82のパターンと一致するパターンで形成され
る。貫通孔と一致する突起接続部分によって、2つの回
路はテーパを有する突起部分が貫通孔に部分的に入るよ
うに互いに押付けられる。突起部分が貫通孔に入ると
き、そのテーパを有する表面は符号90で示されるように
穴の縁部分またはコーナをわずかに変形させるように突
起部分をくさびのように押込み、鍍金された貫通孔上に
形成された非導電酸化物被覆物に無関係に良好な固体電
気接続接点を保証するワイピングと同様の作用を行う。
テーパを有する突起部分は比較的鋭利なエッジを有する
角錐形状からなる場合、酸化物等の低い導電性材料の異
質表面層のワイピング作用および侵入をさらに容易にし
高める。このワイピングおよびくさび作用は鍍金する貫
通孔および突起接触表面の両者の酸化物被覆物を貫通す
る。2つの回路は例えば圧力感応接着の使用により適切
に共にクランプまたは保持されることができる。
【0024】角錐または円錐突起部分の側面の角度はテ
ーパを有する突起接続部分が貫通孔に侵入するのでくさ
び作用の性質を制御し、最適なワイピング作用を得るよ
うに変化できる。貫通孔が図9に示されているが、厚い
基体を用いる回路または互いに積層にされる回路板の多
層に対してテーパを有する接点が押し付けられる穴は貫
通孔である必要はないことを容易に認識するであろう。
【0025】以上、良好な電気接続のためにワイピング
作用を要することなく電気接点を改良するように形状が
独特に適応される固定した成形された接点を有する回路
を説明した。接点は適当に成形された突起ツールの使用
により適切の予め定められた形状で形成できる。有用な
形状は円錐および角錐形状並びに円錐台形および角錐台
形を含み、さらに接点の整列のずれを許容しながら通常
のワイピング作用を可能にする球形またはほぼ球形また
は弾丸形状を含む。
【図面の簡単な説明】
【図1】成形された接点を有する回路の製造における予
備的な段階の断面図。
【図2】回路製造マンドレルに窪みを形成するために使
用される円錐形状のツールの側面図。
【図3】回路製造マンドレルに窪みを形成するために使
用される円錐形状のツールの平面図。
【図4】回路製造マンドレルに窪みを形成するために使
用される角錐形状のツールの側面図。
【図5】回路製造マンドレルに窪みを形成するために使
用される角錐形状のツールの平面図。
【図6】成形された接点支持回路の製造における別の段
階の概略図。
【図7】導電トレースおよび成形された接続部分を有す
る基体を含む回路の概略図。
【図8】別の回路への成形された接続部分を有する回路
の接続の概略図。
【図9】第2の回路と接続する成形された接続部分の使
用の別のモードを示す概略図。
【符号の説明】
10…マンドレル、16…ベース、20…尖端、24a,24b …窪
み、28…突起部分、32…基体、34…回路トレース、36,3
8 …パッド、40,42 …突起接点。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H05K 3/32 Z 9154−4E (72)発明者 ウイリアム・アール・クラムリー アメリカ合衆国、カリフォルニア州 92807、アナハイム、ノース・エモージー ン・ストリート 1280 (72)発明者 クリストファー・エム・シュレイバー アメリカ合衆国、カリフォルニア州 92660、ニューポート・ビーチ、バレンシ ア 1543

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 接触パッドのパターンを有する集積回路
    を試験する方法において、 基体を設け、 前記集積回路接触パッドの前記パターンと整合するパタ
    ーンで配置された複数のコネクタパッドを有する回路を
    前記基体上に形成し、 コネクタパッドの少なくとも1つのグループが尖った接
    触部分を有し、 前記尖った接触部分はコネクタパッドと一体に電鋳さ
    れ、 前記尖った接触部分を前記集積回路パッドに押付ける段
    階を含むことを特徴とする試験方法。
  2. 【請求項2】 接触部分は小さい実質上平坦な接触区域
    を持つ切頭端部を有するテーパを有する本体として電鋳
    される請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】 前記接触部分は切頭尖端部を持つ円錐形
    状を有する請求項1記載の方法。
  4. 【請求項4】 前記接触部分は切頭尖端部を持つ角錐形
    状を有する請求項1記載の方法。
  5. 【請求項5】 誘電体基体と、 接触パッドを有する基体上の複数の回路トレースと、 回路トレース接触パッドから突出し、縮小された面積の
    自由端部で終端する前記各接触パッド上の尖った隆起接
    点とを具備し、 前記尖った隆起接点はその接触パッドを一体に電鋳され
    ていることを特徴とする電気試験プローブ。
  6. 【請求項6】 前記各接点は前記試験プローブに接続さ
    れる回路素子に接触するように構成された自由端部を有
    し、前記各接点はその接触パッドにおける比較的大きい
    面積のベースから前記試験プローブに接続される回路素
    子の表面上の低い導電性の層を貫通できるその自由端部
    における比較的小さい面積に縮小されている請求項5記
    載の試験プローブ。
  7. 【請求項7】 前記接点は自由端部を有し、各接点は円
    錐形状であり、その自由端部の地点に縮小されている請
    求項5記載の試験プローブ。
  8. 【請求項8】 前記各接点は自由端部を有し、各接点は
    角錐形状であり、その自由端部における減少された寸法
    の表面までテーパを形成されている請求項5記載の試験
    プローブ。
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