JPH09121007A

JPH09121007A - 導電性接触子

Info

Publication number: JPH09121007A
Application number: JP7300780A
Authority: JP
Inventors: Toshio Kazama; 俊男風間
Original assignee: NHK Spring Co Ltd
Current assignee: NHK Spring Co Ltd
Priority date: 1995-10-25
Filing date: 1995-10-25
Publication date: 1997-05-06
Anticipated expiration: 2015-10-25
Also published as: JP3342789B2

Abstract

(57)【要約】【課題】高周波信号に対応すると共に大許容電流を可
能にする半導体素子用ソケットを実現する。【解決手段】絶縁板状体１に形成された貫通孔２にコ
イルばね３を同軸的に受容し、その中間部３ａの一端を
貫通孔の大径及び小径間の肩部に係合させて組み付け
る。コイルばね３に、全体として蛇腹状の導電性金属膜
を形成するように、コイルの素線及び素線間にメッキな
どにより薄膜４を一体的に形成して、導電性接触子５を
形成する。【効果】電流がコイル状に流れることなく、軸線方向
に流れ得るため、インダクタンスを好適に小さくでき、
数十ＭＨｚ以上の高周波信号に対してインダクタンスが
大きすぎることがない。また、導体の断面積を広く、導
体長を短くし得るため、抵抗が低く、許容電流を増大し
得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板などの導通検
査用のコンタクトプローブ、及びＬＳＩチップまたはＬ
ＳＩチップを搭載したパッケージの検査用ソケットや製
品用ソケットに用いられる導電性接触子に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＬＳＩに用いられているパッケー
ジには種々のものがあるが、表面実装に用いられている
パッケージの主流であるＱＦＰには、近年の多端子化と
小型化とに対応するべくリードピッチの狭小化が行われ
てきた。さらに、より一層の多端子化に対応すべく、Ｐ
ＧＡ（ピン・グリッド・アレイ）からＬＧＡ（ランド・
グリッド・アレイ）やＢＧＡ（ボール・グリッド・アレ
イ）、さらにＣＳＰ（チップ・サイズ・パッケージ）な
どのパッケージが用いられている。なお、これらパッケ
ージのピンのピッチは、同一サイズのＬＳＩに対して、
ＰＧＡが２．５４ｍｍ、ＬＧＡが１．２７ｍｍ、ＢＧＡ
が略０．８ｍｍ、ＣＳＰが略０．５ｍｍのようになる。

【０００３】上記各パッケージにあっては、従来、図１
１ａに示されるように、ウェハから切り出したＬＳＩチ
ップ２１をパッケージ２２に搭載するが、その取り付け
には、ピンに相当する小径の半田ボールなどを介して直
接パッケージ２２に取り付けるフリップチップタイプを
採用していた。そして、ＬＳＩチップ２１を搭載された
パッケージ２２を図１１ｂに示されるように基板２３に
取り付けていた。このフリップチップにあっては、基板
を小さくして小型化できると共に、導通経路長が短く高
速化できるため高性能になるという効果がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＰＧＡ
パッケージには専用ソケットが用いられているが、ＢＧ
Ａ及びＣＳＰやフリップチップタイプには使用できるソ
ケットがなく、直接半田付けしていたため、交換が困難
であり、専門家（メーカの技術者など）に作業してもら
う必要があるという問題があった。

【０００５】また、上記構造のソケットにあっては、狭
ピッチ（パターン間３００μｍ以下）の格子配置に対応
し得ること、接触相手のパターン面の反りや凹凸に対応
するべく大きく変位（たわみやストローク）し得るこ
と、接触抵抗の安定化、高周波信号に対応可能であるこ
と、及び許容電流値（数百ｍＡ）が高いこと、の各条件
を満たすことが求められている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決し
て、ＢＧＡ及びＣＳＰやフリップチップタイプに使用可
能なソケットを構成し得ると共に、高周波信号に対応し
得ると共に許容電流を大きくし得る導電性接触子を実現
するために、本発明に於いては、ホルダと、前記ホルダ
に設けた貫通孔に軸線方向に伸縮可能に支持されたコイ
ル状ばねとを有し、前記コイル状ばねに同軸的に円筒状
をなす導電性金属膜を略全長に渡って一体的に形成した
ものとした。特に、前記導電性金属膜が、導電性の箔か
らなると良い。また、半導体素子と基板との間に介装さ
れる絶縁板状体と、前記板状体にその板厚方向に貫通さ
せて設けた貫通孔に軸線方向に伸縮可能に支持された非
金属弾性体とを有し、前記非金属弾性体の表面全体に導
電性金属膜を一体的に形成すると良い。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下に添付の図面に示された具体
例に基づいて本発明の実施の形態について詳細に説明す
る。

【０００８】図１は、本発明が適用された半導体素子用
ソケットを示す第１の具体例である。本ソケットにあっ
ては、従来例のＬＳＩチップ２１をパッケージ２２に搭
載する際に両者間に介装して用いるのに適し、ホルダと
しての絶縁板状体１には、小径部及び大径部を同軸的に
形成してなる貫通孔２が板厚方向に貫通して設けられて
いる。

【０００９】その貫通孔２内にはコイルばね３が同軸的
に受容されている。コイルばね３の中間部３ａは、軸線
方向両端部側部分よりも半径方向外向きに膨出するよう
にされており、その中間部３ａの一端を貫通孔２の大径
部と小径部との境界である肩部に係合させるように貫通
孔２の大径部側に受容されている。すなわち、コイルば
ね３は、貫通孔２の大径部側から挿入させて組み付けら
れ、自然状態で絶縁板状体１の表裏面よりも所定長突出
するようにされている。

【００１０】そして、上記コイルばね３に、全体として
蛇腹状の導電性金属膜を形成するように、コイルの素線
及び素線間にメッキなどにより厚さ数μｍ（１〜８μ
ｍ）の薄膜４を一体的に形成して、導電性接触子５が形
成されている。この薄膜４の材質には金や白金などの貴
金属が用いられると良いが、導電性金属であれば良く、
その材質を限定するものではない。また、本ソケット
は、コイルばね３の軸線方向両端からなる接触子５ａ・
５ｂを従来例で示したＬＳＩチップ２１のリードピンと
パッケージ２２の端子とにそれぞれ接触させて使用す
る。

【００１１】また、本ソケットにあっては、ＬＳＩの温
度補償テスト（１２０〜１５０℃の雰囲気で数時間〜数
十時間、加熱した後、機能チェックを行う）であるバー
ンインテストを行う際のソケットに用いるのに適する。
従来は、本テストの際には適当なソケットがないため、
ＬＳＩチップを半田付けし、テスト後に半田を取り除い
ていたため、製品コストが高騰化しかつ発展しない原因
となっていた。それに対して、本発明の導電接触子構造
を有するソケットによれば、上記テスト時のソケットに
容易に使用可能であり、繰り返しの使用に耐え得る。

【００１２】なお、上記ＬＳＩチップ２１とパッケージ
２２との間に介装して使用する場合にはコイルばね３が
圧縮変形し、また検査用ソケットに用いた場合にはテス
トに使用する度に伸縮を繰り返すことから、その変形時
に薄膜４にひびが生じたり、一部が脱落したりする虞が
ある。そのようなひびや脱落を防止するためには、薄膜
４の表面に、さらに樹脂の薄膜を設けると良い。

【００１３】上記図示例ではコイルばね３の両端を被接
触部に直接接触させるようにしたものを示したが、本発
明のソケットにあっては上記図示例に限定されるもので
はなく、図２及び図３に第２及び第３の具体例を示す。
なお、前記図示例と同様の部分には同一の符号を付して
その詳しい説明を省略する。図２及び図３に示されるよ
うにコイルばね３の両端部に種々の形状の接触端子を設
けて各導電性接触子６・７を形成しても良い。図２にお
けるコイルばね３の両端部に設けた両接触端子８は、同
軸的に形成されたボス部をコイルばね３の端部に挿着さ
れて一体化されていると共に、鋭角断面形状による環状
接触子８ａを有するように円錐形状に凹設されて形成さ
れている。

【００１４】図３の導電性接触子７では、コイルばね３
の一方の端部に図２と同様に設けられた接触端子９が円
錐屋根形状の接触子９ａを有するように形成され、コイ
ルばね３の他方の端部に設けられた接触端子１０が半球
形状の接触子１０ａを有するように形成されている。こ
のようにして種々の形状の接触端子を有する導電性接触
子を構成することにより、被接触部の形状や材質の違い
に好適に対応し得る。

【００１５】本発明によれば、前記各図示例で示したよ
うにコイルばね３を用いることに限定されるものではな
い。例えば図４ａ・４ｂに示したものでは、前記コイル
ばね３の代わりにゴム系または樹脂系で成形された非金
属弾性体１１を棒状に形成し、かつその中間部１１ａを
半径方向外向きにある程度膨出させ、軸線方向両端部及
び中間部を球の曲面状になるように形成している。この
非金属弾性体１１の表面に、前面を覆うように金や白金
などの貴金属をメッキして薄膜４を形成し、導電性接触
子１２を形成している。

【００１６】そして、図５に示されるように前記図示例
と同様の絶縁板状体１の貫通孔２に、その大径部側から
導電性接触子１２を挿入し、中間部９ａを大径部と小径
部との境界である肩部に係合させるように導電性接触子
１２を貫通孔２に組み付ける。このようにしてなるソケ
ットも、非金属弾性体９の両端の半球形状からなる各接
触子１２ａ・１２ｂを被接触部に接触させて、前記図示
例と同様に半導体素子の検査用または製品用ソケットに
用いることができる。

【００１７】この導電性接触子１２にあっては、前記コ
イルばねを用いたタイプのものに対して、製造が容易で
あり、大量生産に好適である。また、許容電流及び低イ
ンダクタンス化にも有利である。

【００１８】図６に示される導電性接触子１３は、図５
の第１変形例であり、軸心に直交する断面形状が図６ｂ
に示されるように略十字形になるように形成されてい
る。図７に示される導電接性触子１４は、図５の第２変
形例であり、軸心に直交する断面形状が図７ｂに良く示
されるように一部を扇形に切除して、軸線方向に延在す
るＶ字溝１４ａを有する形状に形成されている。図８に
示される導電性接触子１５は、図５の第３変形例であ
り、軸線方向に貫通する軸心孔１５ａを有するように、
軸心に直交する断面形状が図８ｂに良く示されるように
円筒形状をなすように形成されている。これら図６乃至
８に示される導電性接触子１３〜１５にあっては、表面
積すなわち薄膜４の断面積が大きくなるため、低抵抗化
による許容電流の増大に有効である。

【００１９】また本発明によれば、図９に示されるよう
に、図１と同様のコイルばね３の中間部３ａを除いた各
小径巻線部に導電性の円筒状箔１６を巻き付けるように
設けても良い。これによれば、量産に好適である。この
図示例では中間部３ａを除いて箔１６を巻き付けている
が、中間部３ａは密着巻き部分であることから、軸線方
向に電流が流れ得るため何ら問題がないためである。な
お、中間部３ａを覆うように全長に渡って箔を巻き付け
るようにしても良い。

【００２０】また図１０に示されるように、ストレート
タイプのコイルばね１７の両端部に各接触端子１８を図
２と同様に半田付けなどにて固着して、そのコイルばね
１７の外周全体に導電性の円筒状箔１９を巻き付けても
良い。この場合にも、上記と同様に量産に好適である。

【００２１】本発明による導電性接触子は、従来例で示
したようにＬＧＡ・ＢＧＡ・ＣＳＰなどのパッケージと
基板との間に介装する中継用ソケットや、ＬＳＩチップ
などのウェハとパッケージとの中継用ソケットとして使
用するのに好適であるが、コンタクトブローブとして用
いることもできる。なお、コイルばねを用いたものにあ
っては、繰り返し使用される検査工程用に好適であり、
非金属弾性体を用いたものにあっては、コイルばねのも
のよりは耐久性に劣ることから使用回数の少ない製品用
ソケット（コンピュータの内部部品など）などに使い分
けると良い。

【００２２】また、各図示例で示されているように、コ
イルばね及び非金属弾性体の軸線方向中間部を半径方向
外向きに膨出させた形状にしているが、このようにする
ことにより、組み立てる際に軸線方向両端部のどちらを
先に貫通孔に挿入しても何ら問題なく組み立てることが
できる。さらに、貫通孔２を軸線方向の一方の側に小径
部を他方の側に大径部を同軸的に形成した形状にした
が、中央に小径部を設け、軸線方向両端側にそれぞれ大
径部を設けた上下対称にしても良い。

【００２３】

【発明の効果】このように本発明によれば、コイル状ば
ねに導電性金属膜あるいは導電性の箔を略全長に渡って
設けることにより、半導体素子の検査や製品としての使
用時における電流がコイル状に流れることなく、軸線方
向に流れ得るため、インダクタンスを好適に小さくで
き、数十ＭＨｚ以上の高周波信号に対してインダクタン
スが大きすぎることがない。また、導体の断面積を広
く、導体長を短くし得るため、抵抗が低く、許容電流を
増大し得る。また、ＬＳＩチップをパッケージに搭載す
る際に両者間に介装するソケットとしても用いることが
でき、コンパクトな構造であることから、リードピン間
のピッチが０．２ｍｍ程度のものにも適用し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用された半導体素子用ソケットを示
す側断面図。

【図２】第２の具体例を示す図１と同様の図。

【図３】第３の具体例を示す図２に対応する図。

【図４】（ａ）は第４の具体例を示す導電性接触子の側
断面図であり、（ｂ）は（ａ）の矢印IV線から見た上面
図。

【図５】図４の導電性接触子を用いたソケットを示す図
１と同様の図。

【図６】（ａ）は第５の具体例を示す図４ａに対応する
図であり、（ｂ）は（ａ）の矢印VIｂ線から見た上面
図。

【図７】（ａ）は第６の具体例を示す図４ａに対応する
図であり、（ｂ）は（ａ）の矢印VIIｂ線から見た上面
図。

【図８】（ａ）は第７の具体例を示す図４ａに対応する
図であり、（ｂ）は（ａ）の矢印VIIIｂ線から見た上面
図。

【図９】第８の具体例を示す図１に対応する図。

【図１０】第９の具体例を示す図１と同様の図。

【図１１】（ａ）は従来のＬＳＩチップのパッケージへ
の搭載要領を示す模式的斜視図であり、（ｂ）はパッケ
ージを基板に取り付けた状態を示す模式的斜視図。

【符号の説明】

１絶縁板状体２貫通孔３コイルばね３ａ中間部４薄膜５導電性接触子５ａ・５ｂ接触子６・７導電性接触子８接触端子８ａ環状接触子９接触端子９ａ接触子１０接触端子１０ａ接触子１１非金属弾性体１１ａ中間部１２導電性接触子１２ａ・１２ｂ接触子１３導電性接触子１４導電接性触子１５導電性接触子１５ａ軸心孔１６箔１７コイルばね１８接触端子１９箔２１ＬＳＩチップ２２パッケージ２３基板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ホルダと、前記ホルダに設けた貫通孔に
軸線方向に伸縮可能に支持されたコイル状ばねとを有
し、前記コイル状ばねに同軸的に円筒状をなす導電性金属膜
を略全長に渡って一体的に形成したことを特徴とする導
電性接触子。
【請求項２】前記導電性金属膜が、導電性の箔からな
ることを特徴とする請求項１に記載の導電性接触子。
【請求項３】ホルダと、前記ホルダに設けた貫通孔に
軸線方向に伸縮可能に支持された非金属弾性体とを有
し、前記非金属弾性体の表面全体に導電性金属膜を一体的に
形成したことを特徴とする導電性接触子。