JPH07244073A - 電気接触用微細接触子及びその製造方法 - Google Patents

電気接触用微細接触子及びその製造方法

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JPH07244073A
JPH07244073A JP3670294A JP3670294A JPH07244073A JP H07244073 A JPH07244073 A JP H07244073A JP 3670294 A JP3670294 A JP 3670294A JP 3670294 A JP3670294 A JP 3670294A JP H07244073 A JPH07244073 A JP H07244073A
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JP
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alloy wire
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memory alloy
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JP3670294A
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Masao Watanabe
正夫 渡辺
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 太さ50μm、ピッチ100μmの接触子配
列を可能とする。 【構成】 絶縁性保持体21に貫通穴22が配列形成さ
れ、貫通穴22の内面に金膜23がメッキされ、貫通穴
22内にNiTi形状記憶合金線を折返して互いに接触
することなく、撚り合せた接触子24が収容される。そ
の折返し部11cの幅は形状記憶状態で貫通穴22の径
より大であり、形状不定状態で貫通穴22に挿入し、形
状回復させて、折返し部11cが弾性変形して貫通穴2
2の内面に強く接触して固定される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は高密度半導体集積回
路、アクティブ液晶パネルなどの集積回路の検査などの
ためにその微細な電極や高密度電極に電気的に接触さ
せ、電気信号を受信したり、送信したりするために用い
られる電気接触用微細接触子に関する。
【0002】
【従来の技術】IC素子内部の配線端子(バンプ)への
電気的接触のために、従来においてはタングステンピン
や、いわゆるポゴピンが使用されていた。ポゴピンは金
属チューブ内にコイルばねが収容され、そのチューブの
一端面から前記コイルばねに連結されたピンが出入自在
に取付けられ、そのピンの先端をバンプに弾性的に接触
させ、前記コイルばねを通じて電気的に導出するもので
ある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】タングステンピンは硬
いため、バンプとの良好な接触を得られるように弾性接
触させるためには、長さを長くする必要があり、その先
端の位置精度が悪く、高密度配列は困難であった。一方
ポゴピンは現在の所、最小のものでも太さが150μ
m、長さが12mmもあり、太過ぎ、かつ長過ぎ、しか
も高価格であり、また高密度でピン配列を作ることはで
きない。
【0004】しかし高密度集積回路に用いる微細接触子
として、(1)接触子の太さが30〜150μm、
(2)接触子圧着力が3〜10g、(3)接触子先端の
変位(上下のストローク長)が0.3〜1.0mm、
(4)接触子先端の接触抵抗が100〜600mΩ以
下、(5)接触子自体の抵抗が400mΩ以下、(6)
オン/オフ耐久性が10万回以上、(7)接触子の固
定、配列が容易であること、(8)接触子の交換が簡単
であること、(9)低価格、大量生産し易いことなどが
要求されるようになった。
【0005】この発明の目的は前記要求を満すような電
気接触用微細接触子を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明の接触子は、形
状記憶合金線からなり、かつ形状記憶状態にある。この
形状記憶合金線はばね状とされ、コイルばねのみなら
ず、2本の線が互いに接触することなく撚り合わされて
ばね状とされる。更にこの形状記憶合金線は絶縁材の保
持体の穴に少くとも一端を突出させて、直接収容固定さ
れている。
【0007】またこの保持体を板状とし、複数の貫通穴
が配列形成され、その各貫通穴にそれぞれ形状記憶合金
線が直接収容固定されている。
【0008】
【実施例】図1Aにこの発明の実施例を示す。市販の太
さdが50μmのNiTi(略50%:50%)の形状
記憶合金線11が直径Dが300μm、ピッチPが10
0μmのコイル状に巻かれている。500℃で真空下の
形状記憶熱処理の後、化学研磨により表面酸化物層を取
り除いて、先端部にAu膜の電解メッキがなされてい
る。形状記憶合金線11は形状記憶状態(高温、オース
テナイト相)にあって超弾性の性質があり、通常の金属
の20倍の弾性変形があり、接触子の先端の軸心に沿う
変位(ストローク)が0.3〜1.0mmのものが得ら
れる。
【0009】図1Bにこの発明の他の実施例を示す。市
販の太さdが25μmのNiTi(略50%:50%)
の形状記憶合金線11が折り返されて、2本線11a,
11bとされ、これら2本線11a,11bが互いに接
触することなく、撚り合わされ、その撚り合せピッチP
は250μm、全体の太さDが50μm、全長Lを4.
00mmとされ、2本線11a,11bの遊端を接触先
端12a,12bとされている。表面にAuメッキがさ
れている。なお形状記憶合金線11の折り返し部11c
の幅D1 は全体の太さDより大きく、この例では110
μmとされている。この接触子は接触することなく撚り
合せてスプリングとされているのでペアヘリックススプ
リングと呼ぶ。
【0010】このようなペアヘリックススプリングを作
るには例えば太さが30μmの形状記憶合金線を折り返
して折りその2本の線を互いに接触させて撚り合せ、そ
の後、HF系のエッチング液により化学研磨処理した太
さを約25μmと細くして、両2本線間に隙間を作り、
その後、表面にAuメッキを厚さ2μm程度とする。こ
の場合、前記化学研磨により、NiTi記憶合金線のT
iが先に溶けて、表面がNi原子で覆われた状態とな
り、Auメッキ膜の密着性が良いものとなっている。
【0011】図1Aに示した電気接触用微細接触子で前
記数値例のものについて、圧着力とストローク(変位)
との関係の実験結果を図2Aに示す。接触子の先端が電
極に接触した位置を原点とし、ストローク(接触子の圧
縮長)を示している。この図から900μmのストロー
クで2.5gの圧着力が得られ、電極との良好な電気的
接触が可能であることが理解される。
【0012】また図1Bに示した接触子で、前記数値例
のものについて同様に圧着力とストローク(変位)との
関係の実験結果を図2Bに示す。形状記憶合金の形状回
復温度Afが20℃の場合であり、曲線13が周囲温度
が30℃の時の特性、曲線14が周囲温度が40℃の時
の特性であり、圧着力は温度に依存して変化する。しか
しストロークが200μmで3.5g程度の圧着力が得
られ、比較的大きなストロークで、良好に電気的接触す
るに十分な圧着力が得られることが理解される。
【0013】図1Aに示した接触子で前記数値例のもの
における、Au箔(電極代り)との接触抵抗測定値を図
2Cに示す。曲線15は周囲温度が40℃の時の特性、
曲線16は周囲温度が20℃の時の特性であり、形状回
復温度が20℃のものであり、20℃の周囲温度では、
形状回復が完全でないため、接触抵抗が十分小さくなる
ためには100μm程度以上の押し込みが必要である
が、周囲温度が40℃であれば、押し込み量が60μm
以上になると接触抵抗が100mΩ以下となり十分小さ
くなることが理解される。
【0014】接触抵抗を低くするためには、接触子の前
端部に厚さ数μm程度のAu膜をメッキするとよく、ま
たAu膜により耐久性も強くなる。厚さ2μのAu膜で
低い接触抵抗が得られ、しかも接触の繰返し(ON,O
FF)を数万回行っても問題がないことを確認した。次
に前記接触子を絶縁保持体に保持した実施例を図3に示
す。図3Aに示すようセラミックやガラスのような絶縁
性の板状保持体21に直径D2 が60μmの貫通穴22
が間隔P2 が100μmで2次元に配列形成されてい
る。保持体21の厚さWは1mmであり、各貫通穴22
の内周面に図3Bに示すように、厚さが5μmのAu膜
23がメッキにより形成されている。なおこのAu膜2
3が形成された状態で貫通穴22の内径D2 が60μm
とされている。従って保持体21自体の貫通穴の径は7
0μmである。
【0015】各貫通穴22内に図1Bに示した接触子2
4が収容固定されている。接触子24の接触先端12
a,12bは保持体21から突出されている。接触子2
4は図1Bについて説明した数値例において長さLだけ
を短かくしたものである。接触子24を20℃以下の低
温にして形状不定状態(低温相、マルテンサイト相)と
して、ヤング率が1/3程度小さくなり、材料が軟かい
状態として貫通穴22内に挿通し、その後、温度を上げ
て形状回復状態とする。この時、前記例では、折り返し
部11cの幅D1 が110μmであり、この幅に形状回
復するように作用するが、貫通穴22の内径D2 は60
μmであるため、形状回復した折り返し部11cは図3
Bに示すように弾性変形し、貫通穴22の内面に強く弾
性的に接触し、接触子24が貫通穴22内に固定され
る。
【0016】各接触子24を外部と接続するため、保持
体21の両面にそれぞれ、例えばAuプリント配線(厚
さ10μm程)25,26が複数(貫通穴22の数の半
分)本なされ、各接触子24は配線25,26の何れか
の1本に、折り返し部11c、内面のAu膜23をそれ
ぞれ介して接続される。接触子24の折り返し部11c
以外はAu膜23との接触がゆるく、各部が長手方向に
移動し易く、接触先端12a,12bを被接触電極に十
分弾性力で接触できるようにされる。
【0017】保持体21の厚さWを大に、例えば3.5
mm程度にするには、例えば図4Aに示すように、各厚
さが1mmの感光性ガラス板21a,21b,21cと
厚さが0.5mmの感光性ガラス板21dにそれぞれフ
ォトエッチングにより貫通穴を同一大きさ、同一配置で
形成し、その一枚のガラス板21aにプリント配線2
5,26がなされ、これらガラス板21a,21b,2
1c,21dがその貫通穴が連通するように合せて重ね
合せ、接着剤で互いに接着して保持体21とする。この
ようにすることにより、小さい貫通穴22でも長いもの
を比較的容易に作ることができる。この例では接触子2
4は0.5mmだけ保持体21から突出される。
【0018】図1Aに示した接触子を保持体21に保持
させるには例えば図4Bに示すように、保持体21に貫
通穴27が形成され、その貫通穴27の一端内は小孔2
8を残されて受け部29で塞さがれ、この貫通穴27に
図1Aに示した接触子31が収容され、そのピン状接触
端部11dが小孔28から突出され、コイル状部の一端
が受け部29で受けられ、他端は図3Bに示した場合と
同様に折り返し部11eとされて形状記憶の回復により
貫通穴27に固定されるか、押え板32を保持板21に
対接させ固定して接触子31を固定すると共に押え板3
2のプリント配線を通じて外部と接続可能とされる。
【0019】なお図1A,Bに示した各接触子は、多数
本を保持体と保持される場合に限らず、1本乃至数本を
保持体に前述と同様な手法により直接保持させて用いて
もよい。
【0020】
【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば形
状記憶合金線の形状記憶状態で構成されているため、太
さが20μm〜150μm程度の極めて細いものでも比
較的容易に、かつ安価に作ることができ、しかも超弾性
の性質があるため、長さが比較的短かくても、大きな圧
縮(ストローク)が得られ、かつ大きな圧着力も得ら
れ、良好な電気的接触が得られる。
【0021】また保持体に直接保持されるため、安価に
作ることができ、しかも配列ピッチを100μm程にす
ることも容易であり、電極が数千本の高密度多数微細接
触子配列のものの作製も可能となる。更に形状記憶合金
であるため、形状不定状態とすることにより保持体への
組込みを容易に行うことができ、かつ形状回復機能によ
り、簡単に保持体に固定することができる。
【0022】ペアヘリックススプリング接触子の場合で
形状記憶合金としてNiTiを用い、撚り合せた後、H
F系エッチング液で化学研磨することにより、線間に隙
間を作り、しかもその際にNiの原子で表面が覆われ、
その後、Au膜を密着性よくメッキでき、耐蝕性、電気
的接触性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明による接触子の実施例を示す斜視図。
【図2】A,Bは圧着力−圧縮変位(ストローク)の関
係の実験値を示す図、Cは接触抵抗−圧縮変位の関係の
実験値を示す図である。
【図3】Aは複数の接触子を保持させた実施例を示す斜
視図、Bはその一部の拡大断面図である。
【図4】Aは保持体を厚くした図3Aの実施例の断面
図、Bはコイルスプリング状接触子を保持体に保持させ
た例を示す断面図である。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 形状記憶合金線からなり、形状記憶状態
    にあることを特徴とする電気接触用微細接触子。
  2. 【請求項2】 上記形状記憶合金線は2本の線が互いに
    接触することなく撚り合わされたものであることを特徴
    とする請求項1記載の電気接触用微細接触子。
  3. 【請求項3】 絶縁材の保持体の穴に一端を突出させて
    上記形状記憶合金線が直接収容固定されていることを特
    徴とする請求項1又は2記載の電気接触用微細接触子。
  4. 【請求項4】 上記保持体は板状をしており、複数の貫
    通穴が配列形成され、その各貫通穴にそれぞれ上記形状
    記憶合金線が直接収容固定されていることを特徴とする
    請求項3記載の電気接触用微細接触子。
  5. 【請求項5】 形状記憶合金線を折り返し、その2本線
    を互いに撚り合せ、その撚り合せ線を化学研磨して、両
    2本線間に隙間を形成することを特徴とする電気接触用
    微細接触子の製造方法。
  6. 【請求項6】 上記形状記憶合金線はNiTi合金であ
    り、上記化学研磨はHF系エッチング液により、上記化
    学研磨の後、合金線上にAu膜を形成することを特徴と
    する請求項5記載の電気接触用微細接触子。
  7. 【請求項7】 形状記憶合金線を折り返した2本線が互
    いに接触することなく撚り合わされ、上記折り返し部の
    太さが他の撚り合せ部の太さより大とされた接触子を形
    状不定状態にて、絶縁材の保持体に形成され、上記折り
    返し部より小さく、上記撚り合せ部より大きい径の穴内
    に挿入し、その後上記形状記憶合金線を形状回復させ、
    上記折り返し部が上記穴の内面に弾性変形して接触して
    上記接触子を固定することを特徴とする電気接触微細接
    触子の製造方法。
JP3670294A 1994-03-08 1994-03-08 電気接触用微細接触子及びその製造方法 Withdrawn JPH07244073A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010050613A1 (en) * 2008-10-28 2010-05-06 Ibiden Co., Ltd. Device, method and probe for inspecting substrate
JP2021169931A (ja) * 2020-04-14 2021-10-28 株式会社昭和真空 プローブユニット

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