JPH07191089A - 電極集合体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】間隔の狭いＩＣのピンに確実に端子を接続する
ことのできるプローブに使用することのできる電極集合
体を提供する。 【構成】ピンとピンの間に楔状の電極８を押し込むこと
によってその側面とピントの間で電気接触を形成する。
この楔８の内部は接着剤層１９、２１と充填材層２０を
交互に重ねることによって形成する。楔８の両側面には
ピンと接触するための導電性被覆としてここではベリリ
ウム銅片２２を使用する。なお、接着剤層・導電体層１
９〜２１の少なくとも１枚は絶縁体とし、両ベリリウム
銅片間を絶縁する。また、内部の層の中の一部、ここで
は充填材層２０、を短くして億ことにより、楔８にテー
パ状の形状を与える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野、従来技術及びその問題点】集積回
路（ＩＣ）パッケージのリードあるいはピン上の電気信
号の測定、あるいはＩＣの脚への外部からの電気的な刺
激の印加は、ピンのサイズとその間のスペースが小さく
なり、またパッケージ上のピンの数が増すにつれて大き
な問題になりつつある。そもそも電圧計やオシロスコー
プ等の試験装置に用いるものである回路プロービング
は、リードピッチが0.5mm以下のサーフィスマウント部
品には適用できない。ロジックアナライザ、タイミング
アナライザ、エミュレータ及び自動基板テスタ等をサー
フィスマウント集積回路へ接続する作業は機械的に困難
になり、信頼性が低下し、コストが上昇してきてきる。

【０００２】ピンのサイズとその間の間隔が小さくなる
につれて、多くの問題が生じて来る。ピンのサイズが小
さくなるので、接触面が少なくなり、その接触面も残留
した半田レジストあるいはフラックスで覆われることが
ある。ピンの外面への接触による接触技術には、プロー
ブ中の対応する接点による拭き取り動作の不良によっ
て、あるいは接触圧が不充分であることによって、接触
不良が発生する恐れがある。プローブの接点が隣接する
ピンと短絡する恐れがあるため、位置合わせが非常に重
要になってきている。プローブが不意に外れないように
するために、ＩＣプローブにＩＣパッケージの角に係合
するグリッパを設けるメーカーもある。このようなグリ
ッパは壊れやすいため交換可能でなければならない。

【０００３】従来のプローブには別の問題がある。従来
のプローブはそれがプロービングするＩＣより占有面積
が大きく、ＩＣが小型化していっても、この占有面積は
ＩＣの小型化に追い付かない。従って、回路基板の密度
が高くなるにつれて、ＩＣ用のプローブとそのＩＣに隣
接する部品との間の干渉の問題が大きくなる。

【０００４】

【発明の概要】そこで、ＩＣのリードへの接続を行なう
ための全く新しい方法が必要とされている。ＩＣの隣接
するピンの間に導電性材料を楔のように押込む場合を考
える。この導電材料の一方を絶縁体で裏当てしている場
合、隣接するピンは短絡しない。この楔を可撓性として
１つのピンから他のピンに向かって移動し、それによ
り、この楔がピンのサイズあるいは位置のわずかな変動
に対応できるようにする。これによって、楔がピンの間
にそのＩＣの載った基板の面に対して直角な方向で押込
まれるとき、ピンの間のギャップに“追従する”ことが
できる。基板に直角な方向に楔を押込むことによって、
隣接するすべてのピンが同時に楔を受けることができ
る。楔の先端はＩＣの隣接するピンの間隔よりかなり細
くすることができる。これによって、まず楔群をＩＣの
ピンと迅速に係合させ、後で実際の押込み動作が発生す
るときピンに対して横方向の圧力を加え始めることがで
きる。押込み動作にはピンの間での楔の動きと圧縮が伴
なう。これによって、接点が擦れ合うことによる清掃動
作が良好に行なわれ、電気的接続が向上する。

【０００５】好適な実施例においては、このような楔は
ピンがＩＣのパッケージから出ている場所に近接してＩ
Ｃのピンに係合する。この位置では、これらのピンは基
本的にはそのＩＣを受け入れる基板の表面に対して平行
でそれから少し離れた平面内にある共面の(coplanar)平
坦なストリップである。これは良好な位置である。と言
うのは、ピンを保持するための良好な支持が提供され、
またこの位置ではピンの間隔はＩＣの製造中にすでに精
密に制御されているからである。この間隔の均一性は、
ＩＣパッケージの射出成型時にピンを当初結合している
“ダムバー(dambar)”を除去するのに用いられる型を製
作するための高精度なステップアンドリピート動作によ
って得られるものである。（ダムバーはチップへのワイ
ヤボンディング等の製造工程中にピンを連結し、位置合
わせして、それらを処理しやすい１つのユニットにする
ものである。また、パッケージの射出成型中にプラステ
ィックがピンの間から突出することを防止する機能も持
っている。しかし、ダムバーはすべてのピンを互いに短
絡させているので、パッケージの成型が完了すると取り
除かなければならない。）

【０００６】楔がピンの間に入るときにＩＣのパッケー
ジに最も近くなる楔の内側のエッジは楔のテーパを付け
た端部で逃がすことができる。これは言わば楔の下側の
内側の角である。この逃げは半径あるいは角度の小さい
三角形とすることができる。この逃げの目的は、プロー
ブが始動されるとき、ＩＣ上に少し緩めにはまるように
することである。これは、対向する楔（すなわち対向す
る側にあるが、その間に介在する側面からは等距離にあ
る楔）の間の距離が、その先端部で、実際に押込み動作
が発生する先端部より上の位置での距離より少し大きい
からである。

【０００７】楔は、必要であれば、ピンがパッケージか
ら出て来る位置とピンが回路基板に半田付けされる位置
の間の高さの差の遷移が起きる部分と係合するように配
設することもできる。すなわち、ピンに与えられた対向
するS字状湾曲部の間にある（直線状であるかもしれな
い）部分である。

【０００８】更に、楔を押込むことの考え方について
は、それを高密度サーフィスマウントＩＣに適用するも
のと限定する必要はない。古い形式のＩＣパッケージに
適した楔も充分に可能である。また、ＩＣは回路基板に
半田付けされる必要もない。楔の形状は、プロービング
の対象のＩＣがプリント回路基板上に取り付けられたソ
ケットに設置されているとき機能するように選択するこ
ともできる。

【０００９】擦り合わせ動作と接触圧の発生に基づくこ
の係合によれば、隣り合うＩＣのピンの間に短絡が発生
しない。これは楔の導電性の面の長さと幅が、それぞれ
ＩＣのピンが順に並んでいる方向に対して直角になって
いるからである。この係合はまた、恐らくはＩＣパッケ
ージの角と係合するガイドとともに用いることによっ
て、プローブをＩＣに対して自動的に自己整列させるの
を支援する。

【００１０】原則的に、楔は（ピンを含む）ＩＣ自体の
外形線（投影面積）より大きいかあるいはその外側に位
置するいかなる構造あるいは支持体にも取り付ける必要
がない。すなわち、楔を含むプローブの最大の広がり
（プローブの最大の投影面積）はＩＣの投影面積より小
さくするかその範囲内に完全に入るようにすることがで
きる。楔自体はこの投影面積の内部に余裕を持って収ま
るプローブ内の支持構造に取り付けることができる。こ
れはプローブとＩＣに近接する部品の間の干渉を避ける
ことができることを意味する。

【００１１】外周部にリードを有するＩＣは一般に２列
あるいは４列のピンを有する。すなわち、最大でパッケ
ージのそれぞれの辺に１列のピンを有する。１列がｎ本
のピンを有するものとすると、一方の面だけが導電性で
あるｎ本の楔を設ければよい。ｎ本の楔を設ける場合、
列の一端の楔は他の楔とは異なる状況にある。なぜな
ら、この楔は２本の隣り合うピンの間に押込まれてはい
ないからである。この楔が対応するピンに対する充分な
接触圧を生成するには、そのかわりにそれ自体の剛性に
よらなければならない。

【００１２】楔の（介在する絶縁体によって離間されて
いる）２つの面で導電性を持たせ、また楔をｎ＋１本に
増してその間にあるｎ箇所のスペースがｎ本のピンと整
列するようにすることによって、別の利点を得ることが
できる。隣り合う楔は互いに対向する導電部分を有し、
これらの部分は電気的に接続されている。まず、これに
よってそれぞれのピンにおける電気的接触の量が倍にな
る。第２に、それぞれのピンの列に加わる力が対称にな
る。これは、列の両端のそれぞれのピンには、それぞれ
の最も外側の楔の最も内側の部分が接触するからであ
る。

【００１３】個々の楔自体は金メッキされた銅箔を１枚
あるいはもっと多くの適当な薄いプラスティックと接着
剤の層とともに積層することによって製作することがで
きる。両側が導電性でなければならない楔は両側に銅箔
を有する。楔の先端のテーパの付いた部分は薄いプラス
ティックと接着剤の内層を別の長さにすることによって
形成することができる。あるいはまた、両面楔の先端部
をエッチングして、２つの外側の導電性の箔を分離する
材料を多少除去してもよい。複数の楔を接着剤及びプラ
スティックのスペーサと積層してＩＣのピンと係合する
楔の列を形成することができる。このような楔の列はキ
ャリアあるいはヘッダにボンディングされ、銅箔と接続
ワイヤあるいはケーブルの間の電気的接続が行なわれ
る。このような接続ワイヤあるいはケーブルは他端でこ
のプローブを用いる任意の測定装置あるいは試験装置に
取り付けられる。その結果、対象とするＩＣに容易に押
しつけることができ、周囲の部品に干渉せず、良好な電
気的接触を提供し、取り外すまで単純な摩擦力によって
ＩＣに確実に取り付けておくことのできる比較的安価な
プローブが得られる。

【００１４】

【実施例】図１には、集積回路（ＩＣ）４のピン３と係
合し、その間に押し込まれる導電性の楔２を有するプロ
ーブ１の斜視図を示す。図１に示すＩＣ４は各辺に８
本、合計で３２本のピン３（この数は一例に過ぎない）
を有する。プローブ１は各辺に９本、合計で３６本の楔
２を有することに注意しなければならない。従って、プ
ローブ１のそれぞれの辺には、その辺の９本の楔２の間
に８箇所の内側スペースがある。プローブ１がＩＣ４の
上に降ろされ、位置合わせされると、楔２の各辺の８つ
のスペースはＩＣ４の対応する辺のピン３の真上に来
る。すなわち、各辺の左端と右端のピンを含めてそれぞ
れのピンは、その左右に配置された楔を持つ。

【００１５】従って、プローブ１をＩＣ４に更に近付け
ると、それぞれのピン３はその左側面側ではその左側に
ある楔２の右側面と、その右側面側ではその右側にある
楔２の左側面と機械的に接触するように楔２と係合す
る。楔２には、それらがＩＣ４のピン３と最初に接触す
る末端にテーパが付けられている。これは位置合わせを
容易にするためである。この末端部のテーパ上で、楔２
の両外側面は徐々に平行遷移していき、これによってプ
ローブ１がＩＣ４に近付けられたとき楔の押込みが徐々
に行なわれる。この押込みは、それぞれの楔２に、その
楔２が入っていくところの隣り合うピン３の間のスペー
スより幅が広い点があるために起こる。

【００１６】当然ながら、プローブ１がＩＣ４と接触す
るときすべての楔２とピン３が完全に均一に係合すると
考えることは非現実的である。これらの要素には、ピン
３と楔２のサイズ、形状及び間隔における理想的な均一
性の欠如を許容するためのある程度のコンプライアンス
がなければならない。このコンプライアンスの源泉は、
楔２自体の弾性、楔２が多少屈曲して隣接するピン３の
間の位置ずれしたスペースに進んで行く運動のコースを
変える楔２の可撓性、更に、度合は低いが、ピン３の可
撓性と弾性等によってもたらされる。

【００１７】それぞれの楔２は左右の別々の導電面を有
し、これらの面はニッケルと金でメッキされたベリリウ
ム銅箔とすることができる。これらの導電面は内側で絶
縁材料と接着剤によって分離されている。プローブ１内
において、隣接する楔２の対向する導電面は電気的に接
続されている（その方法については後述する）。すなわ
ち、左端の楔の左側面と右端の楔の右側面を除くそれぞ
れの側面において、左側の楔の右側面とその右隣の楔の
左側面が電気的に接続されている。従って、楔の押込み
動作によって生成される機械的接触はまた、ＩＣ４の各
辺のピン３の列の端部のピンを含むそれぞれのピン３に
２つの電気接触位置を提供する。それぞれのピンのこれ
ら２つの位置はピンの左右の側面にある。

【００１８】それぞれのピンに２つの接触位置があるこ
とは有用な利点である。これによってピンに対する電気
接触抵抗が低減されるだけではなく、楔の直列インダク
タンスが多少低減される。更に、２ヵ所で接触するた
め、なんらかの理由（機械的な位置ずれあるいは表面の
汚れ等）によって隣接する一対の楔の一方がこれらの間
にあるピンに接触しない場合に、他の楔が接触する可能
性が充分にある。

【００１９】図２はＩＣ７に取り付けられたプローブ６
の側面図である。ここに図示するものは図１のものと同
様であるが、ＩＣ７は２つの対向する辺のそれぞれに８
本のピンを有し、これらの２つの片の間にある残りの２
つの辺にはピンを有しない点が異なっている。プローブ
６はこの構成に適合している。この構成は説明をわかり
やすくするために選択されたものである。このような構
成を有するＩＣが実際に存在するかどうかは重要ではな
い。存在するとすれば、特殊な理由で、対応するプロー
ブ６あるいは図１に示す４つの辺を有する１辺あたり８
本のピン付きのプローブ１のいずれかをＩＣ７にプロー
ビングするのに用いることができることは明らかであ
る。

【００２０】図２において、図示されている楔８は、図
の面に垂直な２本の平行な軸に沿ったいくつかの図示さ
れていない楔８の中で最も手前にあるものであるという
ことが判るだろう。同様に、図示されているピンは同じ
軸に沿ったいくつかの図示しないピンの中で最も手前に
あるものである。図示されているピン９は図示する楔８
より手前にある。楔８はそれぞれ関連するピン９と図の
面に垂直な軸に沿ってその内側にある次のピン（図示せ
ず）の間に押込まれる。また、楔８は、楔８を支持しそ
れらを他の楔に対して固定された位置に係止する機能を
有する（プローブ６の）キャリアあるいはシャーシ部１
２に隣接して示されている。このような支持及び係止に
ついては後に詳述する。

【００２１】図２は、楔８は使用中には一般にＩＣ７の
本体に近いことを示し、また楔の幅によってプローブ６
の幅がどの程度大きくなるかを示す。同図からわかるよ
うに、この（１辺あたりの）追加される幅はピン９とそ
れらがＩＣ７から出て来る点から回路基板５に接触し始
める位置に移る“ｓ字曲線”が使用する距離にほぼ等し
い。また、同図には、その斜辺が１１に示す位置にある
角度の小さい三角形部分を取り除くことによって楔８を
逃がす態様が図示されている。

【００２２】図３には、図２の端面図の右側縁の拡大側
面図を示す。この図において、楔８は９本の隣り合う楔
８として示されている。これら９本の楔の間には８箇所
のスペース１３がある。それぞれのスペース１３はＩＣ
７の８本のピン９のうちの１つに対応する。係合はピン
が対応するスペースに入ることによって起こる。スペー
ス１３は楔と交互になったスペーサ１４の存在によって
作成される。それぞれの楔には電気絶縁センターコア１
７に接着されそれによって離間された左右の導電面１
５、１６が設けられている。

【００２３】図３について注意すべき点は、ピン９と楔
８が機械的・電気的に接触する場所、すなわち、ピン上
の押込み動作がどこで発生するかである。図２及び図３
からわかるように、このような接触はピン９がＩＣ７の
ケースあるいは本体から出て来る場所に近接する位置１
８で起こる。ピンはその点で最も幅が広く（あるいは少
なくとも他の部分より狭くはない）、また位置１８はピ
ンの“最も高い”位置であるため、楔８はこの位置にお
いてピン９に最も深く係合する。（従って、楔は楔の先
端部の近くに比べて幅が広くなっている。）

【００２４】図４Ａ及び図４Ｂは、図２及び図３に示す
部材の部分拡大図である。図４Ａは楔８を単独で示す拡
大側面図である。図４Ｂはピン９に押し込まれ係合させ
られた楔８の拡大図である。押込まれている間の楔８と
ピン９の間の機械的・電気的接触の位置１８が詳細に示
されている。更に、これらの図には部品のサイズを示す
ために寸法が付されている。寸法はインチ表示であり、
ＩＣピンの中心間距離は０．０１９７インチとする。

【００２５】以上の説明から、ＩＣの隣り合うピンに係
合し、その間に押し込まれる接点を有するＩＣ等に用い
るプローブの基本的概念を理解することは容易であろ
う。次に、その製造方法について説明する。

【００２６】図５に示す楔８の分解直立図について考察
する。楔８の外側の導電面には厚さ0.002インチのベリ
リウム銅片２２が形成されている。これらのベリリウム
銅片２２は前以って20-30マイクロインチのニッケルが
めっきされ、次に30-50マイクロインチの金によってめ
っきされている。原理的には、めっきする必要があるの
は楔の外面となる面だけであるが、実際にはベリリウム
銅片２２の両側をめっきするのが最も簡単である。２枚
の外側導電面片の間には、接着剤２１と充填材２０の層
（２１、１９及び２１）が交互に置かれている。接着剤
層２１は好適には熱硬化性接着剤である。“熱硬化性接
着剤”という用語は、充分熱せられたとき粘着性・可塑
性になり、冷却されると強固になり、可塑性の状態のと
きそれと接触するように置かれていた面に接着される材
料を意味する。この接着剤の厚みは所望の厚みの楔を得
られるように変えることができる。リードの中心間距離
が0.0197インチ、リード間隔0.11インチのＩＣ用の実施
例において、２枚ある層２１はそれぞれ厚みが0.001イ
ンチであり、層１９の厚みは0.003インチである。この
接着剤はDuPontの販売するWAアクリル接着剤とすること
ができる。充填材はかさと剛性を付与するものであり、
厚みはやはりこれらの特性を部分的に決めるために選択
することができる。充填材はたとえばKaptonとすること
ができ、これもDuPontの登録商標であり、いわゆるフレ
キシブルプリント回路基板の製造によく用いられる可撓
性プラスティック材料である。つまり、層１９ないし２
２が位置あわせされ、次に熱と圧力を加えることによっ
て接着される。

【００２７】楔８にはこれらの層のうちの１つあるいは
もっと多くのものの長さを変えることによって、テーパ
の付いた端部を設けることができる。たとえば、図５に
おいて、層２０は他の層より短く示されている。その結
果、楔８の先端部の厚みは層１９、２１及び２２の厚み
を累積した厚みとなり、楔の更に上部では層２０の厚み
が加わることによって楔は更に厚くなる。必要であれ
ば、層１９も楔８の先端部にテーパを付けるために短く
することができる。

【００２８】図４Ａ及び図４Ｂ中の典型的な寸法からわ
かるように、サーフィスマウント部品用の楔は比較的小
さいものであり、そのサイズは大きな黒蟻程度である。
理論的にはこのような個々の楔を一度に１つずつ組み立
て、その後それらを間隔をおいた配列に組み立てること
も可能ではあるが、このような方法は実用的なものとは
いえない。

【００２９】楔を製作し、それらを間隔をおいて配置す
る好適な方法を図６から図８を用いて説明する。図６の
７つの材料のストリップ２３〜２９を見ると、これらの
ストリップは実際より大きく図示されており、それぞれ
楔８の一部をなす異なる材料層を表わす。それぞれのス
トリップはヘッダあるいはキャリアストリップ３１に取
り付けられた、あるいはそれからぶら下がった３１本の
脚部３２／３３を有する。ストリップ２３及び２９は金
とニッケルをめっきしたベリリウム銅(BeCu)であり、楔
群の外側の導電面を形成する。ストリップ２４及び２８
は接着剤層であり、ストリップ２５及び２７はKaptonの
層である。ストリップ２５及び２７の脚部３３は他のス
トリップの脚部３２より短い。これによって、前述した
ように、楔の先端部にテーパが付けられる。最後に、ス
トリップ２６は楔８の中心コアを形成する接着剤層であ
る。これらのストリップ２３〜２９のそれぞれは前述し
たように適当な厚みとすることができる。

【００３０】図６において、層２３〜２９は、実際その
様にすることもできるのだが、検査のために紙の上に実
際に置かれているかのように示されている。しかし、こ
れらの層を組み立てるためには、層２４を層２３の上に
正確に位置合わせして置く。次に、層２５をその上に置
き、更にその上に層２６を置き、最上部層２９を置くま
でこれを繰り返す。治具（図示せず）を用いるとこの作
業はかなり楽になる。この治具は平坦な台を有し、この
台からストリップ２３〜２９のそれぞれに設けた５つの
位置合わせ穴３０に正確に一致するサイズと間隔を有す
る５つの位置合わせピンが立ち上がっている。ストリッ
プ２３〜２９を積み上げるには、単にそれらをこの治具
の位置合わせピンの上に、ピンが穴３０を通るように順
に置く。それに続いて、これらの層を治具の上に載った
状態で加熱し、特定の所望の厚みまで圧縮する。その結
果、積層された共面の楔の集合が得られる。これを楔の
“スティック”と呼ぶ。

【００３１】スティック中の個々の楔は記号“Ｓ”によ
って示す適宜の距離をおいて配置される。距離“Ｓ”
は、この距離が少なくともある最小量以上であれば、適
宜選択することができる。後に明らかになるが、楔の間
の鋸の切り溝のために充分なスペースをとらなければな
らない。

【００３２】楔のスティックは単体ではあまり有用では
ないが、図７に示すように（図６の場合に行なったよう
に）スティックの層（３４、３６、３８）と接着剤層
（３５、３７）を交互に積層すれば、その結果スティッ
クの集積体が得られる。集積体はプローブ１の１つの辺
に必要な楔の本数分のスティック（３４、３６、３８）
を有する。接着剤層（３５、３７）の数はスティックの
数より１つ少ない。層３５及び３７中の接着剤スペーサ
４０の長さはスティック３４、３６及び３８の楔３９の
長さより短いことに注意しなければならない。この長さ
の差は、プローブが設置されたときのＩＣのピンとの干
渉を防止するのに必要である。楔のスティックの作成に
用いられたものと同一あるいは同様の治具をこの集積体
作成処理に用いることができるが、この場合一度に１つ
のスティックしか作成できないという問題がある。楔の
スティックを作成し、続いてそれらを積層して集積体を
形成する、より効率的な好適な方法を次に説明する。

【００３３】楔のスティックは上述したように一度に１
つずつ製作する必要はない。図６にはめっきしたBeCuの
ストリップ２３及び２９が個別の品目として示されてい
る。たとえば１０あるいは２０といった多数のこのよう
なストリップがすべて同じ平面上に置かれ、この平面内
に列をなして配列されているものと考える（図６には７
枚のストリップ２３〜２９を示す）。これらのストリッ
プをすべて同じBeCuのシートから作成し、それらをこの
シートのうちの残りの外側の矩形の縁の部分につながっ
たままにしておく。この縁の部分には、たとえばそのそ
れぞれの角やその他の部分に別の位置合わせ穴を有す
る。ストリップからなる脚部のパターンは原理的には金
型を用いた打ち抜きによって得ることができるが、より
実用的な方法はエッチングによってこのパターンを作成
することである。ニッケル／金めっきはエッチングの後
に付けることができる。

【００３４】後続のストリップ層２４〜２８（図６参
照）は適宜全体をシート状にしても個別のストリップに
してもよい。いずれの場合にも、下キャップ片に多数の
合わせ棒位置合わせピンを、また上キャップ片にそれら
のピンに対応し密接に係合する穴を設けた２つの平行な
キャップ片を有する位置合わせ押圧治具を考える。この
アイデアは、２つのキャップ片の間のこの治具の内部に
さまざまなストリップを入れて、合わせ棒を用いて加熱
及び圧縮サイクル中のそれらのストリップを位置合わせ
された状態に保とうというものである。

【００３５】それぞれのキャップ片の内面には、解放手
段、及び圧力がかかっているとき圧縮力を分配しまたス
トリップの移動を抑制する多少柔軟な面としてはたらく
テフロンブランケットが設けられる。この治具への装填
を行なうには、まずシムストリップのシートを下キャッ
プ片のテフロンブラケットの上に置く。シムストリップ
は単に、エッチングされた楔部品のシートと同じパター
ンの周辺位置合わせ穴を有する外側フレームの間を走る
厚さが0.002インチのステンレス鋼シートの長いストリ
ップである。このステンレス鋼の長いストリップは楔の
先端部の占める領域にわたっており、楔のテーパの付い
ていない部分には重ならない。このストリップのシート
中のそれぞれのストリップ２３について１つのシムスト
リップがある。シムストリップが位置合わせされた後、
ストリップ２３のシートがその上に位置合わせされ、ス
トリップ２４〜２８を含む各材料が順に位置合わせされ
る。次に、ストリップ２３の別のシートが位置合わせさ
れ、次にすでに使用されたものと同じシムストリップの
別のセットが位置合わせされる。最後に、テフロンブラ
ケット付きの上キャップ片が位置合わせされる。

【００３６】シムストリップの目的は、前述したよう
に、楔内部に用いられている長さの異なる材料との組み
合わせによって楔にテーパの付いた先端部を提供するこ
とである。シムは、位置合わせ治具の内部クリアランス
を楔の先端部に隣接する領域において小さくすることに
よってこれを助ける。

【００３７】この位置合わせ治具にいくつかのストッパ
あるいはその他の機械的な干渉機構を設けて、圧力が加
わったときにキャップ片の内面が互いに接近できる度合
を制限することが望ましい場合がある。これは、楔のス
ティックの完成時の厚みを制御するのに有効である。

【００３８】加工制御の一助として、いずれかのキャッ
プ片あるいは両方のキャップ片に１つあるいはそれ以上
の温度センサーを設けることができる。

【００３９】ここに説明する材料及び位置合わせ治具を
用いる場合、スティック群は圧力２５０ＰＳＩ、温度華
氏３８５゜で１時間で積層される。次に、これを圧力を
かけながら２０分間あるいは表示温度が華氏１００゜よ
り低くなるまで冷却する。部品が冷却された後、スティ
ックのシート全体が治具から取り出される。スティック
がフレームから切り離され、次の処理を受けることので
きる状態になる。

【００４０】１辺に２５本のピンを有するＩＣ上に用い
る実際のプローブに対しては、接着剤とスペーサの２５
枚の介在層を有する２６枚のスティックの集積体が、位
置合わせピンとこの集積体の完成後の高さを制御するた
めのストッパを有する治具の中で積層される。テフロン
ブラケットは用いられない。積層サイクルは次の通りで
ある。 １．予備加熱されたプレスを装填された治具上に閉じ、
６２５ＰＳＩの圧力を１分間かける。 ２．プレスを開かずに圧力を０ＰＳＩまで下げ、治具を
華氏２７５゜まで加熱する。 ３．１時間の間６２５ＰＳＩの圧力をかけ、温度を華氏
３７５゜に上げる。 ４．治具の温度が華氏１００゜より低くなるまで加圧下
で冷却する。

【００４１】スティックの集積体を取り出した後、その
全体的な高さを調べる。これは特定の楔間隔を意味す
る。

【００４２】図８に９本のスティック（３４、３６、３
８）の集積体４１の一部を示す。長さの短い脚部を有す
る接着剤層（３５、３７）によってできる楔８の間隔を
見て欲しい。説明を分かりやすくするために、集積体４
１はスティックを９本だけ持ったものとして図示されて
いる。これは確かに可能ではあるが、殆どの高密度ＩＣ
は９本のスティックに対応する８本のピンより１辺につ
きはるかに多いピンを有することに留意しなければなら
ない。１００本のピンを有するＩＣに使用する２６本も
のスティックを有する部品がすでにうまく製作されてい
る。また、図８に示す各部の比率は、わかりやすく図示
するために多少変更されている。

【００４３】スティックの集積体４１が得られると、楔
の個々の列（４２、４３、４４、…）を次のようにして
生成することができる。集積体４１を楔の先端を下にし
て加熱されたプレート上に載置する。このプレートには
集積体を入れる凹部を設けるか、あるいは適当な材料片
（たとえばガラスブロック）を用いて集積体の周囲にダ
ムを構成することができる。次に、この反転された集積
体４１の上から熱したワックスをかけてそれを冷却し、
硬化させる。これによって集積体４１がプレートに係止
される。次に、プレートをダイヤモンドホイールラッピ
ング盤(diamondwheel lapping machine)のテーブルに取
り付ける、図８に示すように、集積体４１の矢印４６で
示す平面の下にある部分はワックスを通して研磨によっ
て除去される（集積体が上下逆さまにテーブルの上に置
かれていることを思い出されたい）。これによってライ
ザー部４７も除去される。その後、楔の個々の列（４
２、４３、４４、…）を、ワックスを再度溶かし、列を
集めることによって復元することができる。復元された
楔の列は、まず熱を加えながら余分なワックスを弾き飛
ばして除去し、次にペルクロルエチレン(perchlorethyl
ene)等の適当な溶剤の中で超音波洗浄することによって
洗浄される。

【００４４】他の方法も実際に可能である。たとえば、
代わりに矢印４５の平面で切り溝を用いてソーで切断す
ることにより、一度に１列ずつ切断することが望ましい
場合もある。これを行なう場合、得られたそれぞれの列
に対してライザー部４７を処理するための第２の動作が
必要となる。更に、ソーの歯が集積体のどちらの側から
入るか（“上”楔側か“下”楔側か）、またこのソーの
歯が分離された材料中をどこまで入っていくかによっ
て、ヘッダに沿った隣接する楔の間隔が問題になること
がある。

【００４５】図９においては、楔の４つの列４８、４
９、５０及び５１がマントル部５２の上に配設されたも
のとして示されている。マントル部５２の上側の棚部５
３と壁５５は列４８〜５１の下側の対応するタブ５４と
係合するような大きさになっている。マントル部５２は
ＲＦ４（プリント回路到の基板として用いられるガラス
エポキシ材料）、セラミック、あるいは任意の適当なプ
ラスティックとすることができる。マントル部の材料と
して必要なことは、絶縁、強度、及び楔の列に用いるの
に適した接着剤との適合性である。そこで、接着剤（た
とえばエポキシ）を用いて棚部５３と壁５５をコーティ
ングし、次に列４８〜５１を位置合わせする。接着剤が
硬化すると、アセンブリ５７に図１０に示す楔つまりテ
ーパの付いた指状体が得られる。あるいは、マントル部
５２は棚部５３をその上面とする下部と壁５５をその側
面とする上部から構成することができる。この構成は列
をすべて平坦なプレートに載っている状態でこの下部に
一時的に接着したい場合に有益であろう。その後、上部
を下部とすべての列の両方に糊付けするまえに任意の必
要な調整を行なうことができる。

【００４６】ここで、楔の上部当接端（テーパの付いた
先端部から最も遠い端部）を３Ｍのウェットあるいはド
ライペーパー（４３１Ｑ）を用いて湿式研磨して面のむ
らを除去して、導電面のエッジが露出し清浄であること
を確保する。このような研磨によってベリリウム銅の端
面が延展され、その結果それぞれの楔の研磨された当接
端において銅の断面積が楔の他のどの部分よりも大きく
なる。その結果、列中の楔への電気的接続に利用可能な
面積を大きくすることができる。この最終研磨の後、楔
アセンブリ５７は、外形的には集積回路に類似した電気
的試験用フィクスチャに載置される。それぞれの楔に導
通チェックが行なわれる。また、短絡のチェックも行な
うことができる。

【００４７】図１０はＩＣ（図示せず）等を試験するた
めの楔つまりテーパの付いた指状体の構造つまりアセン
ブリ５７を示す。楔構造５７はＩＣの上に載置され、次
に楔（テーパの付いた指状体）がＩＣの隣接するピンの
間で押圧される（そこへ押し込まれる）ときの楔の作用
によって、この構造はＩＣに取り付けられ、続いてそこ
に保持される。それぞれの楔の外面は導電性であるた
め、またピンより楔の数が１つ多いため、ＩＣのそれぞ
れのピンは一対の隣り合う楔に挟まれる。従って、それ
ぞれのピンは、一対の楔の外面に対して、それに対応す
る２つの位置において電気的に接触する。ここで、楔の
外面を測定あるいは刺激装置（試験装置）に電気的に接
続することが必要である。

【００４８】図１１は楔構造５７中の楔の列４８〜５１
の導電面を電気的に接続する好適な方法を示す。ピンブ
ロック６０は複数のピン６１を受ける。ＩＣ（図示せ
ず）上のそれぞれのピン（脚）について少なくとも１本
のピン６１があり、それぞれのピン６１についてピンブ
ロック６０を貫通する１つの穴が設けられている。Kapt
onとベリリウム銅のリードフレーム５９（“フレキシブ
ルプリント回路基板”を考えられたい）がピンブロック
６０の下に配置される。ピンブロック６０の下面はリー
ドフレーム５９の上部に当接し、ピン６１の下端はピン
ブロック６０中の対応する穴を通ってそれぞれリードフ
レーム５９の対応する内部パッドに設けられた穴を貫通
する。次に、ピン６１がリードフレーム５９の内部パッ
ドに半田付けされる。

【００４９】リードフレーム５９はその外周部材に外側
ランドパターンを有する。これらの外側ランドの位置と
幅は、リードフレーム５９がアセンブリ５７上に位置合
わせされるとき、（角にあるものを除く）それぞれのラ
ンドが、列中のそれに対応する２つの連続する楔の形成
された対向する導電面の対の真上にくるような位置及び
幅である。内部パッドのこの構成はトレースパターンに
よって外側ランドに接続されている。それぞれの内部パ
ッドは、ピンブロック６０がその下にある部品（５９、
５７）に位置合わせされるとき、ピン６１の１つの真下
になる。このようにして、リードフレーム５９はＩＣの
ピンとピン６１を対応させる。

【００５０】リードフレーム５９の外側ランドはアセン
ブリ５７の楔の露出した当接端に半田付けされる。楔ア
センブリ５７とリードフレーム５９の間の接着剤層５８
は、ピンブロック６０の下側と楔アセンブリ５７の上面
の間の接合部のまわりに与えられたエポキシのビード
（図示せず）同様に、プローブ全体を一つにするのに役
立つ。

【００５１】図１１は完成されたプローブアセンブリが
何であるかを一般的に知らせるのに有効である。楔アセ
ンブリ５７のピンブロック６０への実際の組み付けに用
いられるステップに関するこれ以上の詳細についての以
下の議論の間は図１２を参照されたい。図１２は図１１
のリードフレーム５９に対応する使用されていないリー
ドフレーム６２の平面図である。図１２のリードフレー
ム６２は小さなフレキシブルプリント回路である。すな
わち、Kaptonのシート６４の上に設けられたエッチング
されたBeCuのパターン６３を有する。内部パッド６５は
それぞれピン６１を受けるための穴６６を有することに
注意を要する。トレース６３のパターンが内部パッド６
５から外側ランドであるトレース部６７に進む様子に注
意されたい。４つの矩形の領域６８は、外側ランド６７
を取り囲むKaptonがすべて除去された領域と、そこ（外
側ランド６７）にある半田付けのために洗浄されたBeCu
トレースを表わす。

【００５２】まず、リードフレーム６２がピンブロック
６０のピン６１に位置合わせされ、リードフレーム６２
がピンブロック６０の下面と均一に密着するまでピン６
１が穴６６に圧入される。次に、ピン６１が内部パッド
６５に半田付けされる。次に、この半田接合を２４０グ
リットのサンドペーパーで平坦にすることができる。こ
のとき、リードフレーム６２のBeCuからそれぞれのピン
６１への導通チェックを行なうこともできる。

【００５３】領域６８の外側のリードフレーム６２の外
周部分は必要であればトリミングすることができる。少
量の高速硬化性エポキシが楔アセンブリ５７の上部の中
央部に塗布される（これは図１１の接着剤５８であ
る）。外側ランド６７を有する領域６７が位置合わせ治
具と１０倍の顕微鏡を用いて楔の当接端に位置合わせさ
れる。次に、ピンブロック６０と楔アセンブリ５７が、
このエポキシが硬化するまで押圧され保持される。ここ
で、外側ランド６７が楔の当接端に熱気によって半田付
けされ、外側ランド６７の余分な長さが楔アセンブリ５
７の側面とそろうようにトリミングされる。

【００５４】この時点で、このアセンブリ全体につい
て、厳密な最終電気試験が行なわれ、その後ピンブロッ
ク６０と楔アセンブリ５７の間の接合部にはエポキシの
ビード６９が充填される（図１〜図３参照）。これによ
って、プローブの最も脆弱な半田接合が外部環境から密
封され、機械的に保護され、プローブの全体的な機械的
完全性が高まる。エポキシを完全に硬化させるために、
プローブをオーブン中で華氏１５０゜で２時間にわたっ
て加熱することができる。

【００５５】後は、所望の導体、ケーブル、フレキシブ
ルプリント回路基板、ソケットその他をピン６１に取り
付け、プローブを試験装置に接続するだけである。これ
を行なう好適な方法は、ピン６１に適合するめっきされ
たスルーホールの配列を有する小さな多層フレキシブル
プリント回路基板（図示せず）をピン６１の上部に半田
付けすることである。これらの穴から出るトレースは、
たとえば３インチといった距離をほぼ平行に伸張し、試
験装置につながったケーブルに取り付けられたコネクタ
と係合する別のコネクタを受けるめっきされたスルーホ
ールの末端の配列で終止する。フレキシブル回路基板の
長さが短いため、プローブ１が（ＩＣに設置されたと
き）試験装置につながった比較的硬いケーブルから機械
的に分離される。

【００５６】使用時には、完成したプローブは止まるま
で押し込むことによってＩＣ上に設置される。矩形のパ
ッケージの４つの辺のすべてに楔を有する図示するもの
のようなプローブの場合、設置は一般に自己整列され
る。これは、位置決めが正しく行なわれないと、楔の先
端部とＩＣが非対称に接触し、ＩＣの上面に対するプロ
ーブの検出可能な傾きが生じるためである。プローブが
正しく位置合わせされたときにのみ、ＩＣとの機械的接
触に際して傾きが発生しない。

【００５７】プローブ１は設置後ＩＣのピンと楔の間の
摩擦のみによって保持される。１００本のピンを有する
ＩＣの場合、この力はかなりのものになる。プローブを
取り外すとき、その本体部分を引っ張ったり、上から揺
すったりすることは不適当である。それによって、プロ
ーブ中の機械的接続にストレスが加わり、また楔の曲が
りを生じさせる恐れもある。プローブの取り外しを助け
るために、マントル部５２の下面（図９参照）には、４
つの角の対角線上を走るＸ字状の溝７０が設けられてい
る。この溝７０（図１から図３参照）は直線的にされた
ペーパークリップ（あるいは同様のワイヤあるいは器
具）の端部を受けられる大きさである。この装置はＩＣ
からプローブ１を外すためのてこ動作を柔らかく行なう
ことができるようにする。

【００５８】さまざまな代替実施例が本発明の範囲に含
まれることがわかるだろう。楔間のスペーサは接着剤に
よって隣接する楔に接着された絶縁体である必要はな
い。逆に、銅等の導電性材料とし、それに隣接する楔に
半田付けすることができる。楔はその１側面においての
み導電性とすることができる。Ｚ−軸積層体として周知
の材料を用いてプローブ内の構成要素間で電気的接触を
行ない、機械的接着を提供することができる。

【００５９】Ｚ−軸積層体は小さな半田ボールがほぼ均
一に分布した接着性プラスティック材料の薄いシートで
ある。熱と圧力を加えると、半田ボールが溶けてＺ−軸
積層体の各表面上のあるいはそれに当接する半田付け可
能な材料に接着する。いくつかの小さな隣り合う半田ボ
ールが大きなボールを形成する可能性があるが、この効
果は隣接する導体間（すなわち、リードフレーム５９の
楔あるいはトレースの導電面の当接端）の短絡にはつな
がらない。多数の半田ボールは対向する半田可能な面を
直接相互接続する“ポップスルー(pop-through)”とし
てはたらく。図１１に示すリードフレーム５９はその下
の楔アセンブリ５７及び／またはその上のピン６１に介
在するＺ−軸積層体のシートによって接続することがで
きる。プローブの各ストリップは圧縮及び加熱される。
楔の導電面の当接端はリードフレーム５９の外側ランド
の下面に半田付けし、その後リードフレーム５９の内部
パッドの上部からピン６１の下面に半田付けを行なうこ
とによって電気的に接続される。

【００６０】最後に、プローブアセンブリには受動回路
あるいは能動回路を含めることが可能であることが理解
されよう。このような回路は基板上、あるいはリードフ
レーム５９に置き替わる、あるいは単にそれを増強する
回路基板上のハイブリッド回路としてもよい。この回路
の目的は、インピーダンスやローディングの検討のため
に測定される信号を単にバッファリングすることから実
際の信号／情報処理にまで及ぶ。

【００６１】以下に、本発明の実施態様の例を示す。

【００６２】［実施態様１］以下の(a)及び(b)を設けた
電極集合体 (a) 複数の指状体：前記指状体の各々は交互に配置され
また少なくとも１つは非導電体である接着剤と充填材の
層を有する中心部分と、前記中心部分の対向する両側の
側部上の導電性被覆を有し、前記指状体の各々はそこで
前記導電性被覆が互いに平行な面内に横たわっている第
１の端部と、前記導電性被覆が収束する第２の端部を有
する； (b) ｎ−１個のスペーサ：前記スペーサの各々は、２つ
の対向する指状体の第１の端部で夫々の前記導電性被覆
の２つの対向する面に接着される。

【００６３】［実施態様２］前記中心部分の前記交互に
配置された層は前記第１の端部へ一様に伸びており、前
記中心部中の少なくとも１枚の層は前記第２の端部にま
で到達しないように短く構成されている。

【００６４】

【効果】以上詳細に説明したように、本発明によれば、
対象とするＩＣ等のピンに容易にかつ確実に電気的接触
を取ることができる電極集合体が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のプローブの斜視図。

【図２】各辺に２列のピンを有し、本発明の一実施例の
プローブによって試験される集積回路パッケージの端面
図。

【図３】図２の構成の側面図。

【図４Ａ】図２から抜粋し、単独で示した楔の拡大寸法
図。

【図４Ｂ】図３の部分拡大図。

【図５】図３のテーパを付けた楔の分解直立図。

【図６】楔からなるスティックを形成するようにまとめ
て積層した整形された構成材料からなる多数の層の平面
図。

【図７】スペーサを用いて間隔をおいたスティックの集
積体を形成すべく積層される図６の多数の棒状体の平面
図。

【図８】図７に関連する積層後のスティックの集積体の
斜視図。

【図９】楔の列を担持するマントル部から分離された楔
の列の斜視図。

【図１０】図９のマントル部に担持された状態の設置後
の楔の列を示す斜視図。

【図１１】図１のプローブの製作に用いられる楔アセン
ブリ、リードフレーム及びピンブロックの分解図。

【図１２】図１１のリードフレームの平面図。

【符号の説明】

１、６：プローブ ２、８：楔 ３、９：ピン ４、７：ＩＣ １１：位置 １２：キャリアあるいはシャーシ部 １３：スペース １４：スペーサ １５、１６：導電面 １７：電気絶縁センターコア １８：位置 １９：層 ２０：充填材 ２１：接着剤層 ２２：ベリリウム銅片 ２３〜２９：ストリップ ３１：ヘッダあるいはキャリアストリップ ３２、３３：脚部 ３４、３６、３８：スティックの層 ３５、３７：接着剤層 ３９：楔 ４０：接着剤スペーサ ４１：スティックの集積体 ４２、４３、４４：楔の個々の列 ４５、４６：矢印 ４７：ライザー部 ４８、４９、５０、５１：楔の列 ５２：マントル部 ５３：棚部 ５４：タブ ５５：壁 ５７：アセンブリ ５９：リードフレーム ６０：ピンブロック ６１：ピン ６２：リードフレーム ６３：BeCuのパターン ６４：Kaptonのシート ６５：内部パッド ６６：穴 ６７：外側ランド ６８：矩形の領域 ６９：エポキシのビード

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】以下の(a)及び(b)を設けた電極集合体 (a) 複数の指状体：前記指状体の各々は交互に配置され
   また少なくとも１つは非導電体である接着剤と充填材の
   層を有する中心部分と、前記中心部分の対向する両側の
   側部上の導電性被覆を有し、前記指状体の各々はそこで
   前記導電性被覆が互いに平行な面内に横たわっている第
   １の端部と、前記導電性被覆が収束する第２の端部を有
   する； (b) ｎ−１個のスペーサ：前記スペーサの各々は、２つ
   の対向する指状体の第１の端部で夫々の前記導電性被覆
   の２つの対向する面に接着される。