JPH05232142A - 隆起したコンタクト用の弾性ガスケット支持体を備えた電気回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、回路カードと接続パッドとの間の
接触を接続パッドの高さが一定していない場合に確実に
行うことのできる試験プロ−ブを提供することを目的と
する。 【構成】 試験薄膜14を支持し、薄膜上の薄膜トレ−ス
80と接続された複数の接続パッド82を有する薄膜環状体
12と、試験薄膜14と分離可能な接続を行う多層回路カー
ド24とを備え、回路カ−ド24は、剛性誘電体層50と、こ
の誘電体層50上に配置されてそのエッジを越えて延在し
接続部56と突出するコンタクト58とを備えた複数の回路
カ−ドトレ−ス52と、誘電体層50のエッジで接続部56と
コンタクト58の下に位置し、誘電体層50と積層されてい
る弾性体ガスケット44と、突出するコンタクト58が接続
パッド82に対して圧力を加えるように回路カ−ド24を薄
膜環状体12に対して押し付ける手段とを備えていること
を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電気回路の相互接続、
特に隆起したコンタクトの位置づけおよび、弾性的支持
体の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】特有の印刷回路は応用範囲が広がり、構
造が変化を続けながら開発が進んでいる。柔軟および剛
性の印刷回路は種々のタイプの接続装置により同様の回
路および他の構成部品に接続されている。試験プロ−ブ
の多くは試験薄膜の周囲に複数のコンタクトを有する構
造を具備し、このコンタクトは試験装置に取付けられた
試験プロ−ブカ−ドに電気的に接続しなければならな
い。平坦でフレキシブルな接続ケ−ブルが同様に構成さ
れた接続装置を使用し、このような一方の印刷回路ケ−
ブルと他方の回路との間の接続が複数の突出した金属相
互接続部で形成される地点まで延ばされており、この金
属相互接続部は他の回路の構成部分上の同様の部分また
は結合金属接続パッドのいずれかに押付けられる。この
タイプのフレキシブル回路端子または接続ウェ−ハはPa
trick A. Reardon, II他による米国特許第4,125,310 号
明細書、Gerald J. Selvin他による米国特許第4,116,51
7 号明細書、Norbert L. Moulin 他による米国特許第4,
453,795 号明細書に記載されている。これらの特許明細
書の接続装置は隆起した複数の金属部品に化学的に加工
したトレ−スを有する基体を使用し、この隆起した複数
の金属部品は後に回路トレ−スの平面から突出するよう
に形成されている。従って、位置合せされている隆起部
分を備えたこのような２つのコネクタが向い合わせに配
置され、互いに接触するとき、エッチングした電気回路
の平面は部品の突出のために互いに適切に分離される。
２つの回路は物理的に互いにクランプされており、互い
に圧縮しあっている。従って、２つの回路の間に強固で
緊密な電気的接続が形成される。

【０００３】化学的加工なしで電着技術によるこのよう
な隆起したコンタクトを備えた回路を製造する方法はWi
lliam R. Crumly, Christopher M. Schreiber, Haim Fe
igenbaumによる1990年９月11日出願の米国特許第07/58
0,758（PD-90102,76-174-D ）号明細書に記載されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような隆起したコ
ンタクト（隆起部の金メッキは「金ドット接続装置」と
も呼ばれる）により接続された回路の使用では、１群の
隆起した金属ボタン部分が向い合った回路の接続パッド
または同様の部分に対して圧接され、回路面を越える高
さのために２つの向い合った回路は互いに分離される。
装置のあらゆる隆起部における最適接続をするには、両
回路上の全ての接続部またはパッドは平面でなければな
らない。その結果、２つの回路を共に押付けることは各
接続点における均等な接触圧力を効率的に生じさせる。
このような接続部に完全な平面を維持することが難しい
ので、Reardon による米国特許第4,125,310 号明細書の
ような変形可能のコンタクトまたはSelvin他による米国
特許第4,116,517 号明細書のような弾性材料の連続層の
使用が提案されている。このような方法は比較的複雑で
組立て困難であり、装置の１つ以上の接続部の平面から
実際にずれることを考慮していない。さらに、このよう
な装置では２つの回路は互いにきわめて接近し、クラン
プされており、隆起部の高さによってのみ離れており、
この隆起部は互いに接触し、向い合う回路板の間の空間
の大きさを実効的に限定する。１つ以上のこれらの隆起
部が十分な高さを有さないと、回路板が互いに接触する
ことは不可能である。弾性体の完全なシ−トが使用され
ているSelvinによる米国特許明細書で示されている装置
では、弾性体は各隆起部分の中空の後部に入るように正
確に位置づけられている突出部分を有し、従って、複数
の層の積層中の組立ておよび位置づけが極めて困難であ
る。さらに従来技術の装置の問題は、試験プロ−ブ回路
の使用にあたってこれらが容易に適合しないことであ
る。従って、本発明の目的は前述の問題を回避或いは最
小限にする隆起部の中間接続を与えることである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】好ましい実施例に従った
本発明の原理の実行において、複合多重層回路板は剛性
の基体層と回路トレ−スの積層によって形成され、この
回路トレ−ス層は接続パッドおよびパッドから突出する
隆起したコンタクトを有する。モ−ルドされた弾性体ガ
スケットは接続パッドおよび突出したコンタクトの下部
の剛性の基体層中に位置されており、複合多重層板の積
層中に圧縮され、ガスケットは弾性的に剛性の回路板部
分においてまたは回路板平面の上方で接続パッドおよび
突出部分を支持する。

【０００６】

【実施例】本発明はフレキシブル回路板、剛性の回路板
またはフレキシブルと剛性板とを組合わせた回路板、フ
レキシブルケ−ブル接続、試験プロ−ブ装置を含む多く
の異なったタイプの回路板およびそれらの間の電気接続
に応用できる。説明の都合上、本発明は回路ウェ−ハ試
験プロ−ブで使用されているものとして示されている。
この試験プロ−ブの説明は他のタイプの回路接続に対す
る本発明の特徴および応用を容易に示唆している。

【０００７】簡単な断面図の図１および分解図の図２で
示されているように、通常、円形の試験プロ−ブ10は薄
くてフレキシブルで透明な薄膜14を支持する剛性の薄膜
環状体12を含む。薄膜14は下面（図１で示されている方
向で）上に複数の回路トレ−ス80（図３）を装着してお
り、この回路トレ−ス80は薄膜の中心部16で接続パッド
（図１では図示せず）まで延在している。回路トレ−ス
は薄膜の下面に沿って、剛性の薄膜環状体12の下面へ延
在し、さらに環状体を通過して、剛性の環状体12の上部
表面上の接続パッド82（図３）へ延在している。試験さ
れるウェ−ハ18（図１）はその上面に複数の集積回路チ
ップを含んでおり、これらの各チップは薄膜中心部16の
下面上の接続パッドと適合するパタ−ンで形成されてい
る試験接続パッドを有する。試験プロ−ブ10は剛性の薄
膜環状体の上面の内方部分に固定されている薄膜クラン
プリング20を固定して装着し、ボルト22のようなボルト
を受けるねじを切った複数の孔を円周方向に間隔を有し
て設けられている。

【０００８】通常、環状体状のプロ−ブカ−ド24はボル
ト26により試験固定装置フレ−ム28（図１、２）に固定
される。環状体状ロ−ブカ−ド28の内周に沿って、プロ
−ブカ−ドクランプ環30が位置づけられ、このクランプ
リングを通ってボルト22が薄膜環状体12とプロ−ブカ−
ドクランプリング30の間に環状体状プロ−ブカ−ド24の
内部端縁を固定して、分離可能の状態で留めるように延
在している。プロ−ブカ−ドクランプリング30はＯリン
グ36の手段により薄膜クランプリング20に密封されてお
り、内周でガラス窓38を支持し、このガラス窓を通して
透明の薄膜14および試験コンタクトが試験される回路チ
ップ上の接続パッドとの整合を容易にするように見るこ
とができる。空気器具40はプロ−ブカ−ドクランプ環30
に取付けられ、圧力下の空気をガラス窓38と薄膜14の間
に形成された密封チャンバへ導入し、フレキシブルな透
明の薄膜14を試験される回路の試験パッドに押し付けて
それらの間の適切な接続を確実にさせる。

【０００９】電気回路トレ−ス52（図３）はプロ−ブカ
−ド24の下面に沿って内部端まで延在し、ここで電気回
路トレ−ス52には接続パッド56および隆起したコンタク
ト５８が設けられており、隆起したコンタクト５８は薄
膜の剛性の環状体12上の接続パッド82と接触している。
プロ−ブカ−ド24の下面上の回路トレ−スは回路板を通
過して延在する接続貫通孔53を経て、他の試験固定回路
（図示せず）に接続している。

【００１０】本発明の原理によると、弾性体ガスケット
44は多重層プロ−ブカ−ド24の一部として形成され、プ
ロ−ブカ−ドの下面の隆起接続の列に沿って下に位置
し、または延在している。「下に位置する」「上に位置
する」「上に」「下に」という語は相対的な位置を示す
ことに使用されるが、絶対的な方向ではなく、示されて
いる回路および回路板は２つの接続された部分の一方が
他方の上にある位置、水平または他方向に延在する並ん
だ位置等の任意の位置で使用されることができる。

【００１１】図３はプロ−ブカ−ドの構造および隆起し
たコンタクトが薄膜の接続パッドに接続される方法を詳
細に示している。プロ−ブカ−ドは実質上、剛性の誘電
体環状中間層50を有する剛性の多重層回路板である。中
間層50はカ−ドの内周端に環状ガスケット44を備えてい
る。回路トレ−ス52の層は中間層50上に形成され、カプ
トン、アクリルのような絶縁体で接着力のある薄手のフ
レキシブルな層により固定され、参照数字54により総称
的に示されている。回路トレ−ス52は端部近辺で一体に
形成された接続パッド部分またはコネクタ領域56を有
し、この端部から隆起したコンタクトまたは接続ボタン
58が突出する。１つの形態では、隆起したコンタクト58
は中空で固体の形態に硬化される補強エポキシ60で充鎮
されている。回路トレ−ス層およびコネクタ領域56はコ
ンタクト58の自由端が突出可能できるようにする絶縁体
被覆層または絶縁体62で覆われている。必要または所望
であるならば、コンタクト58の自由端は金でメッキされ
る。

【００１２】ガスケット44の隣接面（図３の下面）は下
にあるコネクタ領域56および隆起したコンタクト58に直
接近接している。弾性体ガスケット44の反対側の面を支
持するため、中間の剛性の誘電体または他の剛性の支持
体は剛性の誘電体端部部分のエッジ66を越えて、ガスケ
ットの末端面に沿って延在しなければならない。図３に
示されている装置では、剛性の誘電体50はリベ−トエッ
ジまたは溝を形成され、剛性の誘電体ガスケット支持部
70を与え、この剛性の誘電体ガスケット支持部70はガス
ケット44の端面まで延在し、これを支持する。ガスケッ
トはこの溝に取付けられ、接続パッド部分56およびコン
タクト58を支持するために剛性の誘電体50の延長部分を
形成する。銅の接地層74は剛性の誘電体層50の反体面に
形成され、絶縁体層76により被覆される。

【００１３】弾性体ガスケット44は圧縮されていない状
態で剛性の誘電体50より大きい厚みを有し、後述するよ
うに積層過程中に圧縮される。積層過程の圧縮を緩める
と、ガスケットは膨脹する傾向になり、カプトン／アク
リル層54による大きさに決定される範囲まで膨脹する。
このような膨脹は回路トレ−スのパッド部分56をトレ−
ス52の平面の外部へ圧力をかける。パッド部分の外部へ
の変位は隆起したコンタクトが回路トレ−スの外部へ十
分な距離をもって突出することを確実にし、所望の接触
の形成と接続される回路間の所望の空間を提供する。さ
らに、隆起したコンタクトの基体面自体が隆起（例えば
外部に変位）しているため、突出部は回路トレ−ス全体
の所望の高さに必要とされる他の物より低くすることが
できる。

【００１４】図３は薄膜14の最外部面上の回路トレ−ス
80を示しており、この薄膜は環状体12の内部面上の接続
パッド82まで延在する。これらのパッド82はボルト22お
よびクランプ20,30 のクランプ動作によりプロ−ブカ−
ドの隆起したコンタクト58の自由端と圧縮接触する。こ
こで示しているタイプの試験プロ−ブではプロ−ブカ−
ド上の薄膜接続パッドおよび隆起したコンタクトは薄膜
環状体の外周およびプロ−ブカ−ドの内周の周辺で１つ
以上の同心円形の列で延在している。図面を明瞭にする
ため図３ではこのような列は１つのみを示している。接
続パッドと隆起したコンタクトの形態は、少なくとも対
応する隆起したコンタクトのパタ−ンに整合した接続パ
ッドパタ−ン部分の一部分を有する選択された構造であ
る。

【００１５】図３より回路トレ−ス52とパッド部分56は
剛性の誘電体50の端部66を越えて放射状に内部へ延在
し、その結果、誘電体のエッジ66に沿って位置している
ガスケット44の表面はコネクタ領域56および突出したコ
ンタクト58に延在し、これを支持している。この装置の
剛性の誘電体は斜めに切り取られて延在しているリップ
70を有し、このリップはコンタクト58と反対側の弾性体
ガスケットの面を支える要素を形成する。

【００１６】突出した接続パッドと隆起したコンタクト
を有するプロ−ブカ−ドは当業者に明白なように多くの
異なった方法で形成される。回路トレ−スおよび隆起部
はReardon IIその他諸々による米国特許第4,125,310 号
明細書、Moulinによる第4,453,795 号明細書に示めされ
ている過程により形成され、ここでは化学的に加工され
た回路は隆起部またはメッキボタンを有する。プロ−ブ
カ−ドを形成する方法の別の例が図４、５、６に示され
ており、ここで回路トレ−スと隆起したコンタクトの付
加的な形成方法の段階が示されている。この付加的な方
法の段階は前述の米国特許出願（Crumly, Schreiber, F
eigenbaum のThree-Dimensional Electroformed Circui
try ）に記載されている。

【００１７】ステンレス鋼マンドレル90（図４のａ）に
凹部92が形成され、テフロン（図示せず）のような非導
電性材料のパタ−ンで被覆されている。パタ−ン化され
たテフロン被覆はマンドレルの露出した鋼鉄の形態を限
定し、このマンドレル上に回路トレ−スは付加的に形成
される。マンドレルは図４のｂに示すように電気メッキ
され、銅52のような導電性材料の層をテフロンパタ−ン
で被覆されていないマンドレル表面の領域に付着させ
る。銅メッキは凹部92に入り、やや中空の突出部58を形
成し、この突出部はエポキシ60のような固体で満たされ
ている。部分的構造は剛性誘電体50から形成され、弾性
体ガスケット44を有し、この弾性体ガスケットは図４の
ｃで示されているように誘電体端部または誘電体端部に
形成された溝に位置している。圧縮されていない状態
（図４のｃで示されているように）の弾性体ガスケット
は例えば0.125 インチの厚さの誘電体50より約５ミル厚
く、隆起したコンタクトを越えて延在している。それぞ
れ１〜２ミルの厚さのカプトンのようなポリイミド層と
アクリル接着層（集合的に54で示されている）は剛性の
誘電体50に供給される。適切な弾性体ガスケットを備え
て、剛性の誘電体のガスケット、カプトン／アクリルの
部分的構造はガスケットを圧縮するのに十分な熱、圧力
でマンドレル上の銅トレ−ス52に対して押付けられ、表
面55が剛性の誘電体50の表面51と同一平面になる。それ
から、ポリイミドおよび接着剤は硬化される。この積層
段階は誘電体を銅トレ−スおよびパッドに固定し、誘電
体とマンドレルの間の弾性体ガスケットを圧縮する。弾
性体ガスケットの圧縮を緩めると、或程度の圧縮は圧縮
状態が残り、表面55を剛性の誘電体50の表面51と同一平
面に維持する。ある装置ではガスケットは完全に圧縮さ
れた位置（剛性の誘電体と同一平面）から僅かに膨脹し
ているが、この膨脹は薄くてフレキシブルなカプトン／
アクリル層54によりある程度抑制され、この層はガスケ
ットが完全に圧迫または圧縮されない状態に戻ることを
防止する役目をする。それにもかかわらず、弾性体ガス
ケットの膨脹ははある装置における前述の積層段階の圧
縮の緩和後、パッド部分および突出したコンタクト58を
含む回路トレ−ス部分が剛性の誘電体に直接存在するト
レ−ス52の面を越える変位に十分である。このような変
位は図３に示されている。

【００１８】銅接地面74およびカバ−用の絶縁体76はプ
ロ−ブカ−ドに設けられる。後者はマンドレル90から分
離され、回路トレ−ス52と突出部58を支持するプロ−ブ
カ−ド表面を露出する。トレ−ス52とパッド部分56は絶
縁体カバ−層62（図３）に覆われ、多重層プロ−ブカ−
ドの組立てにおけるこの形態を完成する。

【００１９】完成したプロ−ブカ−ドは試験固定フレ−
ム28に固定される。ウェ−ハ18上の所定の集積回路チッ
プを試験するための試験コンタクトの適切な構造を有す
る試験薄膜10はねじ22によりプロ−ブカ−ドと試験固定
装置に固定され、接続パッド82が突出したコンタクト58
の先端に対して圧力を加えさせる。接触圧力は弾性体ガ
スケット44の僅かな圧縮により弾性的に阻止され、従っ
て、それぞれの線または突出部58の線の異なった高さに
適応し、また薄膜接続パッド82の平面からのずれに適応
する。

【００２０】２つの接続された回路、薄膜10、プロ−ブ
カ−ドが異なった平面に位置し、パッド部分56より高い
突出部58の高さにより少なくともある程度決定される距
離に離れていることが明らかである。図３に示されてい
る実施例ではこの離れた距離は回路トレ−ス52の面から
のパッド部分と隆起接続装置の両者の付加的変位により
増加される。予め形成されたモ−ルドガスケット44はカ
−ドの積層期間中、多重層プロ−ブカ−ドに統合され、
複合カ−ドの一体部を形成し、剛性の板の面より上部に
十分に高く突出する。

【００２１】隆起したコンタクトを支持するガスケット
装置が試験プロ−ブ装置で使用されるようにここで明ら
かにしたが、記載した構造、方法は剛性のフレキシブル
回路を含む他のタイプの回路の組立てにも使用できるこ
とが容易に明らかである。このフレキシブル回路は剛性
の基体に形成した回路と結合している薄いフレキシブル
な基体に形成された回路で構成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施した試験プロ−ブ薄膜およびプロ
−ブカ−ド部品の簡単化した断面図。

【図２】図１のプロ−ブ薄膜およびプロ−ブカ−ドの部
品の分解図。

【図３】プロ−ブカ−ドと薄膜の間の電気接続を示して
いる部分的拡大断面図。

【図４】プロ−ブカ−ド製造の１実施態様の段階を示し
た図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ブレイク・エフ・ウォイス アメリカ合衆国、カリフォルニア州 92669、オーレンジ、サウス・カスリー ン・レーン 237

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の薄膜トレ−スを有する試験薄膜
   と、 前記薄膜を支持し、前記薄膜トレ−スと接続された複数
   の接続パッドを有する薄膜環状体と、 前記試験薄膜に対して分離可能な接続を行う多重層回路
   カードとを備え、 前記回路カ−ドは、 剛性の誘電体層と、 この剛性の誘電体層のエッジを越えて延在する接続部を
   有して前記剛性の誘電体層上に存在し、前記接続部から
   突出するコンタクトを具備する複数の回路カ−ドトレ−
   スと、 前記剛性の誘電体のエッジに位置し、前記接続部と突出
   したコンタクトの下に位置し、前記誘電体層と前記回路
   カ−ドトレ−スの積層されている弾性体ガスケットと、 前記突出するコンタクトが前記接続パッドに対して圧力
   を加えるように前記回路カ−ドを前記薄膜環状体に対し
   て押し付ける手段とを備えていることを特徴とする試験
   プロ−ブ。
2. 【請求項２】 前記トレ−スが共通平面に位置し、前記
   接続部は前記ガスケットにより前記共通平面から外方に
   変位される請求項１記載のプロ−ブ。
3. 【請求項３】 前記剛性の誘電体層の下に存在するフレ
   キシブルな誘電体層と前記ガスケットを具備し、前記ガ
   スケットは前記フレキシブルな誘電体層と前記回路カ−
   ドトレ−ス部の間で弾性的に圧縮され、前記共通平面の
   外方へ前記接続部を圧縮する請求項１記載のプロ−ブ。
4. 【請求項４】 前記薄膜環状体の接続パッドが予め定め
   られた延在する接続路に沿って相互に空間を隔ててお
   り、前記突出したコンタクトは前記接続路に一致してい
   るカ−ド路に沿って位置しており、前記ガスケットは前
   記カ−ド路に沿って延在するモ−ルドされた弾性体のス
   トリップからなる請求項１記載のプロ−ブ。
5. 【請求項５】 前記多重層回路カ−ドがさらに、前記弾
   性体ガスケットと前記回路トレ−スとの間に位置されて
   いる接着層を備えている請求項１記載のプロ−ブ。
6. 【請求項６】 前記多重層回路カ−ドがさらに前記回路
   トレ−スの誘電体被覆層を備えている請求項５記載のプ
   ロ−ブ。
7. 【請求項７】 前記多重層回路カ−ドがさらに前記剛性
   の誘電体層の反対面に形成された導電体層と前記導電体
   層上の絶縁体層とを備えている請求項６記載のプロ−
   ブ。
8. 【請求項８】 前記パッドは前記トレ−スの端部に近接
   する前記トレ−ス平面上に延在する通路に沿って相互に
   空間を隔てており、前記ガスケットは前記パッドと隆起
   したコンタクトの下の前記線に沿って延在するモ−ルド
   された弾性体材料の狭いストリップからなる請求項１記
   載のプロ−ブ。
9. 【請求項９】 前記ガスケットが前記基体より大きい厚
   さを有する請求項８記載のプロ−ブ。