KR20050059417A

KR20050059417A - 소용돌이 단자와 그 제조방법

Info

Publication number: KR20050059417A
Application number: KR1020040099686A
Authority: KR
Inventors: 하가츠요시
Original assignee: 스미토모덴키고교가부시키가이샤
Priority date: 2003-12-12
Filing date: 2004-12-01
Publication date: 2005-06-20
Also published as: CN1627085A; WO2005057734A1; JPWO2005057734A1; TW200528725A; US20050130456A1; CN1813379A; US7344382B2; US20060138676A1; TW200532206A

Abstract

본 발명은, 전자기기 또는 검사장치의 전극과 전기적으로 도통하는 미세단자로서, 기둥형상의 소용돌이 스프링과, 소용돌이 스프링의 소용돌이의 중앙에, 외부에 돌출하는 돌기를 가지고, 돌기는, 전극과의 접촉면을 구비하고, 접촉면의 형상이, 구면의 일부 또는 회전포물면의 일부인 소용돌이 단자를 제공하는 것을 특징으로 한 것이다.

Description

소용돌이 단자와 그 제조방법{SPIRAL TERMINAL AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은, IC 또는 LSI 등으로 이루어지는 전자기기의 전극에 가압 접촉하여, 전극과 전기적 도통을 얻기 위해서 사용하는 소용돌이 단자에 관한 것이다. 또, 이러한 소용돌이 단자를 구비하는 검사장치 및 전자기기에 관한 것이다.

IC 또는 LSI 등으로 이루어지는 전자기기의 전기적 도통 등을 검사하기 위해, 전자기기의 전극에 접속단자를 가압 접촉하고, 전극으로부터 접속단자를 개재해서 전기적 신호를 인출하는 목적으로, 검사용 소켓이 사용된다. 또, 전자기기와의 전기적 도통을 유지하기 위해서, 전자기기의 랜드전극에 접속단자를 가압 접촉하고, 접속단자를 개재해서 전기적 도통을 유지하는 목적으로, 실장용 커넥터가 사용된다. 검사용 소켓 및 실장용 커넥터에는, 접속하는 전자기기의 전극의 수에 대응한 수의 접속단자가 형성되지만, 전자기기에 있어서의 전극의 고밀도화에 대응하여, 검사용 소켓 및 실장용 커넥터에 있어서의 접속단자도 고밀도화가 요구되고 있다.

이러한 접속단자에는, 예를 들면, BGA(Ball Grid Array)용의 접속단자로서, 볼형상 전극에 접속하기 전은 평면형상의 소용돌이 형상을 나타내고, 볼형상 전극과의 접속에 의해, 볼형상 전극의 형상에 따라서, 소용돌이가 변형하는 접속단자가 알려져 있다(특개2002-175859호 공보 참조). 이 소용돌이 단자는, 전극의 고밀도화에 대응할 수 있고, 볼형상 전극의 형상에 따라서, 전기적 도통을 확보하는 것이 가능하여, 신뢰성이 높다고 기록되어 있다.

검사용 소용돌이 단자에는, 예를 들면, 소용돌이 스프링을 가지고, 소용돌이 스프링의 바깥둘레부분이 낮고, 중앙부분에 가까워짐에 따라서 높아지는 죽순형상 단자가 있다(특개2001-235486호 공보 참조). 이 죽순형상 단자의 선단부에 배열하는 원추형의 탐침(探針)부분을 피검사체의 평판전극에 가압 접촉하면, 스프링의 부가세력에 의해, 원추형의 탐침부분은 피검사체의 평판전극과 확실히 접속한다고 기록되어 있다.

이러한 소용돌이 단자의 제조방법에는, 판형상체를 감아 올리는 등의 기계적인 가공방법, 파장 200㎚정도의 자외선(UV)을 이용하는 리소그래피법과 도금법을 조합한 방법, 레이저가공, 에칭 또는 펀칭 등의 방법에 의해 제조되고 있다. 그러나, 소용돌이 단자를, 판형상체를 감아 올리는 등의 기계가공에 의해 제조하려고 하면, 소용돌이 단자의 미세화에 한계가 있고, 정밀한 단자를 정확하게, 재현성 좋게, 대량으로 제조하는 것이 어렵다. 또, UV를 이용하는 리소그래피법, 레이저가공, 에칭 또는 펀칭 등의 방법에서는, 두께 20㎛정도 이하의 단자밖에 얻을 수 없기 때문에, 애스펙트비가 작다.

애스펙트비가 작기 때문에, 접속신뢰성이 높은 소용돌이 단자를 얻기 위해, 스트로크(스프링의 휨량)를 크게 하면, 스프링이 가늘어져서, 0.5A이상의 대전류를 도통시킬 수 없다. 또, 애스펙트비가 작기 때문에, 단자의 소용돌이수가 적어져서, 스트로크를 크게 하려고 하면 접촉 하중이 작아지고, 접촉 하중을 크게 하려고 하면 스트로크가 작아진다. 따라서, 접속신뢰성이 낮은 소용돌이 단자밖에 얻을 수 없다.

피접속체의 전극이 평판형상일 때는, 확실한 접속신뢰성을 얻기 위해서, 접속단자를 凸구조로 할 필요가 있다. 그러나, 소용돌이 스프링의 형성 후에 凸형상으로 가공하려고 하면, 별도의 공정이 필요하기 때문에, 생산성이 저하되어서, 제조비용이 비싸진다. 또, 미세한 소용돌이 스프링의 凸가공은 용이하지 않기 때문에, 제품의 수율이 저하된다. 또한, 접속단자의 선단부를 뽀족한 원추형으로 해서, 피접속체의 평판전극에 가압 접촉하는 양태에서는, 피접속체의 전극은, 금 또는 핸더 등이 유연한 재료로 이루어져 있기 때문에, 전극이 손상하기 쉽고, 검사단계에서 전극에 손상을 주면, 그 후의 실장단계에서의 불량율이 높아져서, 접속신뢰성이 저하된다. 한편, 접속단자의 선단부도 변형되기 쉬워져서, 장기간에 걸쳐, 반복해서 사용하는 경우에는, 안정된 전기적 접속을 얻을 수 없다.

또, 원추형의 돌기구조는, 기계가공에 의해서 밖에 형성할 수 없기 때문에, 축차(逐次)가공으로 되어서, 제조비용이 비싸진다. 또한, 원추형의 돌기구조를 기계가공에 의해 형성하면, 제품의 불균일이 수십 ㎛로 되기 때문에, 단자의 높이의 불균일로 되고, 전극과의 접촉 시의 스트로크의 불균일 및 접촉 하중의 불균일로 되어서, 접속신뢰성이 저하된다.

본 발명은, 상기의 문제점을 감안해서 이루어진 것이며, 접속신뢰성이 높은, 검사용 또는 실장용의 소용돌이 단자를 저비용으로 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 소용돌이 단자는, 전자기기 또는 검사장치의 전극과 전기적으로 도통하는 미세단자로서, 기둥형상의 소용돌이 스프링과, 소용돌이 스프링의 소용돌이의 중앙에, 외부에 돌출하는 돌기를 가지고, 돌기는, 전극과의 접촉면을 구비하고, 접촉면의 형상이, 구면의 일부 또는 회전포물면의 일부인 것을 특징으로 한다.

기둥형상의 소용돌이 스프링은, 바깥둘레부분이 통형상의 링구조를 가지는 양태로 해도 되고, 소용돌이 단자는, 니켈 또는 니켈합금으로 이루어지고, 귀금속 또는 귀금속의 합금으로 이루어지는 코팅층을 가져도 된다.

본 발명의 제조방법은, 이러한 소용돌이 단자의 제조방법으로서, 수지주형에 금속재료로 이루어지는 층을 전기주조하여, 기둥형상의 소용돌이 스프링을 형성하는 공정과, 소용돌이 스프링 상에, 리소그래피에 의해 수지주형을 형성하는 공정과, 수지주형에 금속재료로 이루어지는 층을 전기주조하여, 외부에 돌출하는 돌기를 형성하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제조방법의 다른 양태는, 금형에 의해 수지주형을 형성하는 공정과, 수지주형에 금속재료로 이루어지는 층을 전기주조하여, 기둥형상의 소용돌이 스프링을 형성하는 공정과, 소용돌이 스프링 상에, 리소그래피에 의해 수지주형을 형성하는 공정과, 수지주형에 금속재료로 이루어지는 층을 전기주조하여, 외부에 돌출하는 돌기를 형성하는 공정을 구비해도 된다.

본 발명의 검사장치는, 이러한 소용돌이 단자를 구비하는 소켓을 가지고, 랜드그리드어레이 배치의 반도체의 검사에 사용해도 된다. 한편, 본 발명의 전자기기는, 이러한 소용돌이 단자를 구비하는 커넥터를 가지고, 랜드전극에 접속해도 된다.

본 발명의 소용돌이 단자는, 피접속체의 전극에 기계적인 손상을 주지 않고, 애스펙트비가 높기 때문에, 접속신뢰성이 높다. 또, 본 발명의 제조방법에 의하면, 미세한 접속단자를, 정밀하게, 재현성 좋게, 또한, 저비용으로 제공할 수 있다.

이하, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명에 의한 광수신기의 실시의 형태를 상세하게 설명한다. 또한, 도면의 설명에서 동일한 요소에는, 동일한 부호를 붙이고, 중복하는 설명을 생략한다.

(소용돌이 단자)

본 발명의 소용돌이 단자의 전형적인 예를 도 1에 표시한다. 도 1(a)은 사시도이며, 도 1(b)은, 중심을 통과하는 긴쪽방향으로 평행한 평면에서 절단했을 때의 단면도이다. 도 1에 표시하는 바와 같이, 본 발명의 소용돌이 단자는, 기둥형상의 소용돌이 스프링(1u)과, 소용돌이 스프링(1u)의 소용돌이의 중앙(1uc)에, 외부에 돌출하는 돌기(1t)를 가지고, 돌기(1t)는, 전자기기 또는 검사장치의 전극과의 접촉면(1tc)을 구비하고, 접촉면(1tc)의 형상이, 구면의 일부 또는 회전포물면의 일부인 것을 특징으로 한다.

종래의 凸형상의 소용돌이 단자와 같이, 선단부가 원추형으로 뽀족한 구조에서는, 소용돌이 단자를 피접속체의 전극에 가압 접촉하면, 전극에 기계적인 손상을 주고, 접속단자의 선단부도 변형되어서, 접속신뢰성이 저하된다. 그러나, 본 발명의 소용돌이 단자는, 도 1에 표시하는 바와 같이, 돌기(1t)를 가지고, 돌기(1t)에는 피접속체의 전극과의 접촉면(1tc)을 가지고, 접촉면(1tc)이, 구면의 일부 또는 회전포물면의 일부를 이루고 있다. 따라서, 피접속체의 전극에 기계적인 손상을 주지 않아, 반복하여 접속해도, 돌기의 선단부가 찌부러져서, 높이가 불균일하거나, 접촉면적이 변화하여, 전기적 접속의 안정성이 저하되는 일이 없다. 또, 소용돌이 단자와 전극이 치우쳐져 접촉해도, 접속상태를 일정하게 유지할 수 있다.

기둥형상의 소용돌이 스프링(1u)은, 바깥둘레부분(1ug)이 통형상의 링구조를 가지는 양태가 바람직하다. 바깥둘레부분(1ug)이, 통형상의 링구조를 가지면, 소용돌이 단자를 기판에 실장하기 쉬워서, 소용돌이 단자를 지지하기 쉬워진다. 또, 지지하기 쉽기 때문에, 견고하게 고정할 수 있고, 바깥둘레부분에 소용돌이 스프링의 단부가 없기 때문에, 전극과의 접속을 반복해도, 소용돌이 스프링의 단부에 의해 기판이 깎여질 우려가 없어서, 안정성이 높다.

본 발명의 소용돌이 단자는, 도 1(a) 및 (b)에 표시하는 바와 같이, 외부지름 D가 1㎜이하, 소용돌이 스프링(1u)의 두께 b가 100㎛~500㎛, 돌기(1t)의 높이 c가 50㎛~200㎛의 미세단자이다. 도 1(a) 및 (b)에는, 돌기(1t)가 목부분이 붙은 것을 예시하지만, 목부분이 없는 양태도 본 발명에 포함된다. 또, 도 1(a) 및 (b)에는, 소용돌이 단자의 긴쪽방향으로 수직인 평면에서 절단했을 때의 형상이, 대략 원형인 예를 표시하지만, 본 발명의 소용돌이 단자는, 반드시 원형인 경우에 한정되지 않고, 타원형 혹은 원둘레의 일부가 일그러진 것 같은 형상, 3각형, 4각형 등의 다각형으로 할 수 있다. 또, 다각형은, 정다각형뿐만 아니라, 변의 길이가 다른 것 같은 형상이 포함된다.

도 2(a) 및 (b)에, 소용돌이 단자를, 기둥형상의 소용돌이 스프링의 긴쪽방향으로 수직인 평면에서 절단했을 때에, 단면형상이 원형인 경우의 예를 표시한다. 도 2(a)는, 소용돌이 스프링이 1개의 가로대로 이루어지는 소용돌이 단자의 단면도이다. 도 2(b)는, 소용돌이 스프링이 2개의 가로대로 이루어지는 소용돌이 단자의 단면도이다. 소용돌이 스프링이 3개이상의 가로대를 가지는 양태도 본 발명에 포함된다. 도 2(b)의 예에서는, 2개의 가로대의 선단부분이 중심부분에서 연결되고, 연결부분에 돌기(도시하고 있지 않음)를 가진다. 또, 소용돌이 단자의 변형예로서, 복수의 스프링이, 소용돌이 단자의 바깥둘레부분에서 중앙부분을 향해 사행(蛇行)하도록 배치되는 구조를 가지는 것을 사용해도 된다. 이 구조의 예를 도 6(a)~(d)에 표시한다. 이 구조는, 신호전류가 중심으로부터 방사형상으로 흐르기 위해서, 서로의 전자효과를 상쇄하기 때문에, 고주파특성이 좋다.

본 발명의 소용돌이 단자를 구비하는 검사용 소켓의 예를, 도 3(d)에 표시한다. 도 3 (d)에 표시하는 바와 같이, 한 쌍의 소용돌이 단자(31a, 31b)를, 각각의 돌기를 바깥쪽을 향해, 서로 등을 맞대고 반대방향을 향하도록 배향시키고, 속이 빈 링(39)을 사이에 끼워서, 전기절연성의 기판(32)의 관통구멍 안으로 끼워 붙인다. 속이 빈 링(39)은, 인접하는 소용돌이 단자(31a, 31b)가 스트로크할 수 있기 위한 공간을 확보하여, 소용돌이 단자가 변형해도, 소용돌이 단자끼리가 접촉하지 않게 하는 기능을 가진다.

도 3 (d)에 표시하는 검사장치용 소켓은, 반도체(35)와, 측정장치측의 트랜스포머(38)와의 사이에 끼워서 사용한다. 반도체(35)와 트랜스포머(38)와의 사이에 끼움으로써, 소용돌이 스프링의 부가세력에 의해 적당한 접촉 하중을 가지고, 반도체(35)의 전극(36)과, 트랜스포머(38)의 전극(37)에 접속한다. 따라서, 반도체(35)로부터 얻어지는 전기신호가, 트랜스포머(38)를 거쳐서 측정장치로 유도된다.

본 발명의 소용돌이 단자는, 랜드그리드어레이 배치의 반도체 등을 대상으로 하는 검사장치용 소켓의 소용돌이 단자로서 유용하다. 또, 본 발명의 소용돌이 단자는, 휴대전화 등의 통신기기 또는 PC 등의 전자기기의 랜드전극에 실장하는 전자기기용 커넥터의 소용돌이 단자로서 유용하다. 검사장치 또는 전자기기의 전극은, 돌기를 가지는 소용돌이 단자와의 확실한 접속이 얻어지는 점에서, 평판형상의 것이 바람직하지만, 표면에 凸凹, 구덩이가 있는 전극 등도 사용할 수 있다.

(소용돌이 단자의 제조방법)

본 발명의 소용돌이 단자의 제조방법은, X선 리소그래피에 의해 수지주형을 형성하는 공정과, 수지주형에 금속재료로 이루어지는 층을 전기주조하여, 기둥형상의 소용돌이 스프링을 형성하는 공정과, 소용돌이 스프링 상에, 리소그래피에 의해 수지주형을 형성하는 공정과, 수지주형에 금속재료로 이루어지는 층을 전기주조하여, 외부에 돌출하는 돌기를 형성하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.

소용돌이 단자를 구성하는 소용돌이 스프링을, X선과 전기주조를 조합한 방법으로 제조하기 때문에, UV를 이용하는 리소그래피법, 레이저가공법, 에칭 또는 펀칭 등의 방법으로 제조하는 경우에 비해서, 높은 애스펙트비가 얻어진다. 예를 들면, 도 1(a)에 표시하는 바와 같은, 애스펙트비(b/a)가 2이상의 소용돌이 단자를 용이하게 제조할 수 있고, 애스펙트비가 30이상의 소용돌이 단자의 제조도 가능하다. 높은 애스펙트비가 얻어지기 때문에, 스프링의 폭 a를 얇게 하여, 소용돌이수를 많게 해서, 스트로크를 크게 할 수 있다. 또, 스프링의 두께 b를 두껍게 하여, 접촉 하중을 크게 할 수 있다. 이 때문에, 접속신뢰성이 높은 소용돌이 단자를 제조할 수 있다.

구체적으로는, 스트로크가 100㎛이상이고, 접촉 하중이 0.03N의 소용돌이 단자를 용이하게 제조할 수 있고, 접촉 하중을 0.1N이상으로 할 수도 있다. 또, 스프링의 폭 a가 얇아도, 두께 b를 두껍게 할 수 있기 때문에, 0.5A이상 큰 전류를 도통할 수 있다.

본 실시의 형태에서는, 높은 애스펙트비가 얻어지는 점에서, 기둥형상의 소용돌이 스프링은, UV(파장 200㎚)보다 단파장인 X선(파장 0.4㎚)을 사용하지만, X선 중에서도 지향성이 높은 싱크로트론 방사의 X선(이하, 「SR광」이라고 함)을 사용하는 양태가 바람직하다. SR광을 이용하는 LIGA(Lithographie Galvanoformung Abformung)프로세스는, 폭이 넓은 리소그래피가 가능하며, 수 1OO㎛ 높이의 금속미세구조체를 ㎛오더의 고정밀도로 대량으로 제조할 수 있다.

판형상체를 감아 올리는 등의 기계가공에 의해 소용돌이 단자를 제조하려고 해도, 소용돌이 단자의 미세화에는 한계가 있고, 작은 것에서도, 두께 b가 1OOO㎛, 직경 D가 500㎛~1000㎛정도의 크기로 되어서, 이 사이즈로는, 반도체의 고밀도실장에의 대응이 어렵다. 또, 정밀한 소용돌이 단자를 정확하게, 재현성 좋게, 대량으로 제조하는 것이 곤란하다. 본 발명에 의하면, 두께 b가 100㎛~500㎛, 직경 D가 100㎛~1000㎛의 소용돌이 단자를, 정밀하고 또한 정확하게, 재현성 좋게, 용이하게 제조할 수 있기 때문에, 전자기기의 고밀도화에 대응할 수 있다. 또한, 리소그래피와 전기주조를 조합한 제조방법에 의하기 때문에, 미세구조체를 일체 형성할 수 있고, 부품점수를 줄여서, 부품비용 및 조립비용을 저감할 수 있다.

소용돌이 스프링의 소용돌이의 중앙의 돌기는, 리소그래피와 전기주조를 조합한 방법에 의해 형성하기 때문에, 소용돌이 스프링의 형성 후에, 기계적으로 凸가공을 하는 방법에 비해서, 용이하게 형성할 수 있어서, 생산성 및 제품수율이 높다. 또, 돌기를 정밀도 좋게 형성할 수 있기 때문에, 단자의 높이의 불균일을 저감시키고, 기계가공에 의해 형성하는 경우에 비해서, 스트로크 및 접촉 하중의 불균일을 1/10정도로까지 저감시켜서, 접속신뢰성을 높일 수 있다.

본 발명의 제조방법은, 도 4(a)에 표시하는 바와 같이, 도전성 기판(41) 위에 수지층(42)을 형성한다. 도전성 기판으로서, 예를 들면, 구리, 니켈, 스테인리스강철 등으로 이루어지는 금속제 기판, 티탄, 크롬 등의 금속재료를 스퍼터링한 실리콘기판 등을 이용한다. 수지층에는, 폴리메타크릴산 메틸(PMMA) 등의 폴리메타크릴산 에스테르를 주성분으로 하는 수지재료, 또는 X선에 감수성을 가지는 화학증폭형 수지재료 등을 이용한다. 수지층의 두께는, 형성하려고 하는 소용돌이 스프링의 두께에 맞춰서 임의로 설정할 수 있고, 예를 들면 100㎛~500㎜으로 할 수 있다.

다음에, 수지재료(42) 위에 마스크(43)를 배치하고, 마스크(43)를 개재하여 X선(44)을 조사한다. X선으로서는, SR광이 바람직하다. 마스크(43)는, 소용돌이 스프링의 패턴에 따라서 형성한 X선 흡수층(43a)과, 투광성 베이스(43b)로 이루어진다. 투광성 베이스(43b)에는, 질화실리콘, 실리콘, 다이아몬드, 티탄 등을 이용한다. 또, X선 흡수층(43a)에는, 금, 텅스텐, 탄탈 등의 중금속 또는 그 화합물 등을 이용한다. X선(44)의 조사에 의해, 수지층(42) 중, 수지층(42a)은 노광되어서 변질하지만, 수지층(42b)은 X선 흡수층(43a)에 의해 노광되지 않는다. 이 때문에, 현상에 의해, X선(44)에 의해 변질한 부분(42a)만이 제거되어서, 도 4(b)에 표시하는 바와 같은 수지주형(42b)이 얻어진다.

다음에, 전기주조를 실시하여, 도 4(c)에 표시하는 바와 같이, 수지주형(42b)에 금속재료(45)를 퇴적한다. 전기주조란, 금속이온용액을 이용하여 도전성 기판 위에 금속재료로 이루어지는 층을 형성하는 것을 말한다. 도전성 기판(41)을 도금전극으로서 전기주조를 실시함으로써, 수지주형(42b)에 금속재료(45)를 퇴적할 수 있다. 수지주형의 기공부분이 메워질 정도로 금속재료를 퇴적하는 경우, 퇴적된 금속재료층으로부터, 소용돌이 스프링을 얻을 수 있다. 또, 수지주형의 높이를 초과하여, 수지주형 위에도 금속재료를 퇴적하면, 수지주형 및 기판을 제거함으로써, 기공부분을 가지는 금속미세구조체가 얻어지고, 얻어진 구조체는, 금형으로서, 후술하는 금형을 이용하는 본 발명의 소용돌이 단자의 제조방법에서 유효하게 사용할 수 있다. 금속재료에는, 니켈, 구리, 또는 그들의 합금 등을 이용하지만, 소용돌이 단자의 내마모성을 높이는 점에서, 니켈 또는 니켈망간 등의 니켈합금이 바람직하다.

전기주조 후, 연마 또는 연삭에 의해 소정의 두께로 가지런히 한 후(도 4(d)), 소용돌이 스프링 상에, 예를 들면 네가티브형 레지스트로 이루어지는 수지층(46)을 형성하고(도 4(e)), 마스크(48)를 개재하여, UV(47) 또는 X선을 조사하면, 수지층(46) 중, 수지층(46b)은 노광되지만, 수지층(46a)은 노광되지 않는다(도 4(f)). 이 때문에, 현상에 의해, UV 등에 의해 경화된 부분을 남기고, 다른 부분을 제거하면, 수지주형(46b)이 얻어진다(도 4(g)). 마스크(48)는 마스크(43)와 동일한 사양의 것을 이용할 수 있다.

다음에, 수지주형(46b)에, 금속재료로 이루어지는 층의 전기주조를 실시하여, 도금을 성장시켜서, 외부에 돌출하는 돌기(49)를 형성한다. 돌기(49)는, 도 4(h)에 표시하는 바와 같이, 전극과의 접촉면이, 회전포물면의 일부를 이루고 있다. 접촉면이, 구면의 일부인 돌기(도시하고 있지 않음)를 형성할 수도 있다. 전기주조 시에, 수지주형(46b)의 기공부분에는 전기력선이 확산되고, 그 등가인 점은, 구면 또는 회전포물면을 형성하기 때문에, 도금을 성장시키면, 도금의 표면이, 구면의 일부 또는 회전포물면의 일부인 돌기를 용이하게 형성할 수 있다.

돌기(49)의 형성 후, 웨트 에칭 또는 플라즈마 애싱에 의해 수지주형(42b, 46b)을 제거하고(도 4(i)), 산 혹은 알칼리에 의한 웨트 에칭, 또는, 기계적으로 도전성 기판(41)을 제거하면, 도 4(j)에 표시하는 바와 같은, 기둥형상의 소용돌이 스프링(45)과 돌기(49)를 가지는 본 발명의 소용돌이 단자를 제조할 수 있다. 얻어진 소용돌이 단자에는, 전자장치 등의 전극과의 전기적인 도통성을 높이는 점에서, Au, Rh, Ag, Ru, Pt 혹은 Pd 등의 귀금속, 또는, 그들의 합금으로 이루어지는 두께 0.05㎛~1㎛의 코팅층을, 배럴도금 등에 의해 형성하는 양태가 바람직하다. 이러한 코팅층은, 기판을 제거하기 전의 공정(도 4(i))에서 형성할 수도 있다.

다음에, 얻어진 소용돌이 단자로부터 검사용 소켓을 제조하는 방법을 도 3에 표시한다. 실장용 커넥터도 동일한 방법에 의해 제조할 수 있다. 검사용 소켓 또는 실장용 커넥터의 제조방법은, 도 3에 표시하는 방법에 한정되는 것은 아니지만, 도 3에 표시하는 제조방법은, 제조가 용이한 점에서 바람직한 양태이다. 우선, 도 3(a)에 표시하는 바와 같이, 검사하는 반도체의 전극의 위치에 맞춰서, 전기절연성 기판(32)에 관통구멍을 형성한다. 관통구멍의 크기는, 수용하는 소용돌이 단자의 외부지름에 맞춘다. 계속해서, 마찬가지로, 반도체의 전극의 배치에 맞춰서, 관통구멍을 형성한 전기절연성 하부덮개시트(33)를, 기판(32)에 맞붙인다. 하부덮개시트의 관통구멍의 크기는, 예를 들면, 수용하는 소용돌이 단자의 외부지름보다 작게 해서, 소용돌이 단자가 기판으로부터 이탈되지 않게 한다.

다음에, 도 3(b)에 표시하는 바와 같이, 소용돌이 단자(31)의 돌기를 바깥쪽을 향해 서로 등을 맞대고 반대방향을 향하도록 배향시킨 한 쌍의 소용돌이 단자(31a, 31b)의 사이에, 속이 빈 링(39)을 삽입하여, 기판(32)의 관통구멍에 끼워 맞춘다. 그 후, 하부덮개시트(33)와 동일한 상부덮개시트(34)를 기판(32)에 맞붙여서, 소용돌이 단자(31)와 속인 빈 링(39)을 고정하면, 도 3(c)에 표시하는 바와 같은 본 발명의 검사용 소켓이 얻어진다. 기판(32), 하부덮개시트(33) 및 상부덮개시트(34)의 재질은, 폴리이미드수지, 일반의 섬유강화수지(FRP) 등의 전기절연성 재료로부터 임의로 선택할 수 있다.

본 발명의 소용돌이 단자의 제조방법의 다른 양태는, 금형에 의해 수지주형을 형성하는 공정과, 수지주형에 금속재료로 이루어지는 층을 전기주조하여, 기둥형상의 소용돌이 스프링을 형성하는 공정과, 소용돌이 스프링 상에, 리소그래피에 의해 수지주형을 형성하는 공정과, 수지주형에 금속재료로 이루어지는 층을 전기주조하여, 외부에 돌출하는 돌기를 형성하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다. 이러한 방법에 의해서도, X선 리소그래피에 의해 소용돌이 스프링을 형성하는 상술한 제조방법과 마찬가지로, 미세한 단자를 정확하게, 재현성 좋게 제조할 수 있다. 또, 제조되는 소용돌이 단자는, 애스펙트비가 높고, 중앙의 돌기를 정밀도 좋게 형성할 수 있기 때문에, 접촉신뢰성이 높다. 또한, 동일한 금형을 이용하여, 소용돌이 단자의 대량생산이 가능한 점에서 유리하다.

우선, 도 5(a)에 표시하는 바와 같이, 凸부분을 가지는 금형(50)을 이용하여, 프레스 또는 사출성형 등의 몰드에 의해, 도 5(b)에 표시하는 바와 같은 凹형상의 수지주형(52)을 형성한다. 수지에는, 폴리메타크릴산 메틸 등의 아크릴수지, 폴리우레탄수지, 폴리옥시메틸렌 등의 폴리아세탈수지 등의 열가소성 수지를 이용한다. 금형(50)은, 본 발명의 소용돌이 단자와 동일한 금속미세구조체이기 때문에, X선 리소그래피법과 전기주조를 조합한 상술한 방법에 의해 제조하는 것이 바람직하다.

다음에, 수지주형(52)의 상하를 반전한 후, 도 5(c)에 표시하는 바와 같이, 도전성 기판(51)에 맞붙인다. 계속해서, 도 5(d)에 표시하는 바와 같이, 수지주형(52)을 연마하여, 수지주형(52b)을 형성한다. 그 후는, 상술한 바와 같이, 전기주조에 의해 수지주형(52b)에 금속재료(55)를 퇴적하고(도 5(e)), 연마 또는 연삭에 의해 두께를 가지런히 하여(도 5(f)), 수지층(56)을 형성하고(도 5(g)), 마스크(58)를 개재하여, UV(57) 또는 X선을 조사한다. 수지층(56) 중, 수지층(56b)은 노광되지만, 수지층(56a)은 노광되지 않기 때문에(도 5(h)), 현상에 의해, UV 등에 의해 경화된 부분만을 남기고, 다른 부분을 제거하면, 수지주형(56b)을 얻을 수 있다(도 5(i)).

다음에, 전기주조를 실시하여, 도금을 성장시킴으로써, 도 5(j)에 표시하는 바와 같은 전극과의 접촉면이, 회전포물면의 일부 등인 돌기(59)를 형성한다. 돌기(59)의 형성 후, 수지주형(52b, 56b)을 제거하고(도 5(k)), 도전성 기판(51)을 제거하면, 기둥형상의 소용돌이 스프링(55)과 돌기(59)를 가지는, 본 발명의 소용돌이 단자를 제조할 수 있다(도 5(1)). 소용돌이 단자에는, Au, Rh 또는 그들의 합금 등에 의해 코팅층을 형성하는 양태가 바람직하다.

실시예 1

우선, 도 4(a)에 표시하는 바와 같이, 도전성 기판(41) 위에 수지층(42)을 형성하였다. 도전성 기판으로서는, 티탄을 스퍼터링한 실리콘기판을 이용하였다. 수지층은, 메타크릴산 메틸과 메타크릴산과의 공중합체에 의해 형성하고, 수지층의 두께는 200㎛로 하였다.

다음에, 수지층(42) 위에 마스크(43)를 배치하고, 마스크(43)를 개재하여 X선(44)를 조사하였다. X선은, SR장치(NIJI-III)에 의한 SR광으로 하고, 마스크(43)는, 질화실리콘으로 이루어지는 투광성 베이스(43b) 위에, 질화텅스텐으로 이루어지는 X선 흡수층(43a)을 형성한 것을 이용하고, X선 흡수층(43a)은, 소용돌이 스프링의 패턴에 맞춰서 형성하였다.

X선(44)의 조사 후, 메틸이소부틸케톤에 의해 현상하고, X선(44)에 의해 변질된 부분(42a)을 제거하면, 도 4(b)에 표시하는 바와 같은 수지주형(42b)이 얻어졌다. 다음에, 전기주조를 실시하여, 도 4(c)에 표시하는 바와 같이, 수지주형(42b)의 기공부분에 금속재료(45)를 퇴적하였다. 금속재료에는 니켈을 이용하였다.

전기주조 후, 연마하여, 표면의 凹凸를 제거하고, 두께를 가지런히 한 후(도 4(d)), 소용돌이 스프링 상에 수지층(46)을 형성하고(도 4(e)), 마스크(48)를 개재하여, UV(47)를 조사하였다(도 4(f)). 수지층(46)은 UV 레지스트(마이크로캠사 제품 SU-8)를 사용하고, 수지층(46)의 두께는 50㎛로 하였다. 마스크(48)는 일반적인 포토마스크를 사용하였다. 다음에, 현상에 의해, UV조사에 의해 경화된 개소 이외를 제거하여, 소용돌이의 중앙에 구멍을 가지는 수지주형(46b)을 얻었다(도 4(g)).

계속해서, 전기주조를 실시하여, 도금금속을 수지주형(46b)의 천정면보다 위에 50㎛의 높이까지 성장시킴으로써, 외부에 돌출하는 돌기(49)를 형성하였다(도 4(h)). 돌기(49)의 형성 후, 플라즈마 애싱에 의해 수지주형(42b, 46b)을 제거하여(도 4(i)), 돌기부착 소용돌이 단자를 기계적으로 도전성 기판(41)을 박리한 후(도 4(j)), 배럴도금에 의해, 두께 0.1㎛의 금으로 이루어지는 코팅층(도시하고 있지 않음)을 형성하였다. 소용돌이 단자의 기판으로부터의 박리는, 도전성 기판의 에칭에 의해 실시해도 된다. 소용돌이 스프링 상에 형성된 돌기의 전체의 높이는, 1OO㎛였다.

얻어진 소용돌이 단자를 도 1(a)에 표시한다. 이 소용돌이 단자는, 기둥형상의 소용돌이 스프링(1u)과, 소용돌이 스프링(1u)의 소용돌이의 중앙(1uc)에, 외부에 돌출하는 돌기(1t)를 가진다. 돌기(1t)는, 전극과의 접촉면(1tc)을 구비하고, 접촉면(1tc)의 형상은, 회전포물면의 일부였다. 소용돌이 스프링(1u)의 바깥둘레부분(1ug)은, 통형상의 링구조를 가지고, 직경 D가 480㎛, 소용돌이 스프링의 두께 b가 150㎛, 스프링의 폭 a가 10㎛이며, 애스펙트비(b/a)는 15였다. 또, 소용돌이수는 3.3회전, 스트로크가 1OO㎛였다. 소용돌이 스프링의 중앙부분에는, 목부분이 붙은 돌기가 있고, 높이 c는 1OO㎛였다.

계속해서, 도 3(a)에 표시하는 바와 같이, 검사하는 반도체의 전극의 위치에, 각각 관통구멍을 형성한 기판(32)과 하부덮개시트(33)를 맞붙였다. 기판(32)은, 재질이 폴리이미드수지이며, 두께가 500㎛의 것을 이용하여 직경이 500㎛의 관통구멍을 형성하였다. 또, 하부덮개시트(33)는, 재질이 폴리이미드수지이며, 두께가 20㎛의 것을 이용하여 기판(32)의 관통구멍의 위치에 맞춰서, 직경 400㎛의 구멍을 형성하였다.

다음에, 도 3(b)에 표시하는 바와 같이, 소용돌이 단자(31a, 31b)의 돌기를 바깥쪽을 향해 서로 등을 맞대고 반대방향을 향하도록 배향시키고, 외부지름 480㎛, 높이 200㎛의 속이 빈 링(39)을 사이에 끼워서, 기판(32)의 관통구멍에 끼워 맞추고, 하부덮개시트(33)와 동일한 상부덮개시트(34)를 기판(32)에 붙여서, 도 3(c)에 표시하는 바와 같은 본 발명의 검사용 소켓을 얻었다.

얻어진 검사용 소켓을, 도 3(d)에 표시하는 바와 같이, 검사장치의 트랜스포머(38)의 전극(37) 위에 실장하고, 검사장치 위에, 피검사체인 반도체(35)를 배치하여, 화살표 방향으로 70mN의 힘으로 가압하면, 소용돌이 스프링의 부가세력에 의해, 반도체(35)의 평판형상 전극(36)과 트랜스포머(38) 상의 전극(37)과의 사이에 전기적 도통이 얻어지고, 얻어진 전기신호에 의거하여 반도체의 검사를 실시할 수 있었다.

본 실시예에서는, 소용돌이 단자의 직경 D는 480㎛였지만, 직경 D가 100㎛정도의 소용돌이 단자도 본 발명의 방법에 의해 제조할 수 있기 때문에, 전자기기의 가일층의 고밀도실장에도 대응할 수 있음을 알게 되었다.

이번 개시된 실시의 형태 및 실시예는 모든 점에서 예시로서 제한적인 것은 아니라고 고려되어야 할 것이다. 본 발명의 범위는 상기한 설명이 아니라 특허청구의 범위에 의해서 표시되고, 특허청구의 범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함됨이 의도된다.

본 발명에 의하면, 접속신뢰성이 높은 소용돌이 단자를 구비하는 검사용 소켓 및 실장용 커넥터를 제공할 수 있다.

도 1(a)는, 본 발명의 소용돌이 단자의 사시도

도 1(b)는, 본 발명의 소용돌이 단자의 중심을 통과하는 긴쪽방향으로 평행한 평면에서 절단했을 때의 단면도

도 2(a)는, 본 발명의 소용돌이 단자를 긴쪽방향으로 수직인 평면에서 절단했을 때의 단면형상이 원형인 경우의 단면도

도 2(b)는, 본 발명의 소용돌이 스프링이 2개의 가로대로 이루어지는 소용돌이 단자의 단면도

도 3(a)~도 3(d)는, 본 발명의 검사용 소켓을 제조하는 방법을 표시하는 공정도

도 4(a)~도 4(j)는, 본 발명의 소용돌이 단자의 제조방법을 표시하는 공정도

도 5(a)~도 5(l)은, 본 발명의 소용돌이 단자의 제조방법을 표시하는 공정도

도 6(a)~도 6(d)는, 본 발명의 소용돌이 단자의 변형예

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1u: 소용돌이 스프링 1uc: 소용돌이 중앙

1t, 49, 59: 돌기 1tc: 접촉면

1ug: 바깥둘레부분 31a, 31b: 소용돌이 단자

32: 전기절연성 기판 33: 하부덮개시트

34: 상부덮개시트 35: 반도체

36, 37: 전극 38: 트랜스포머

39: 속이 빈 링 41, 51: 도전성 기판

42, 46, 56: 수지층 42b, 46b, 52: 수지주형

43: 마스크 43a: X선 흡수층

43b: 투과성 베이스 44: X선

45, 55: 금속재료 47, 57: UV

50: 금형

Claims

전자기기 또는 검사장치의 전극과 전기적으로 도통하는 미세단자로서,

기둥형상의 소용돌이 스프링과, 상기 소용돌이 스프링의 소용돌이의 중앙에, 외부에 돌출하는 돌기를 가지고,

상기 돌기는, 상기 전극과의 접촉면을 구비하고,

상기 접촉면의 형상이, 구면의 일부 또는 회전포물면의 일부인 것을 특징으로 하는 소용돌이 단자.
제 1항에 있어서,

기둥형상의 소용돌이 스프링은, 바깥둘레부분이 통형상의 링구조를 가지는 것을 특징으로 하는 소용돌이 단자.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

소용돌이 단자는, 니켈 또는 니켈합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 소용돌이 단자.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

소용돌이 단자는, 귀금속 또는 귀금속의 합금으로 이루어지는 코팅층을 가지는 것을 특징으로 하는 소용돌이 단자.
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 기재된 소용돌이 단자의 제조방법으로서,

X선 리소그래피에 의해 수지주형을 형성하는 공정과,

상기 수지주형에 금속재료로 이루어지는 층을 전기주조하여, 기둥형상의 소용돌이 스프링을 형성하는 공정과,

상기 소용돌이 스프링 상에, 리소그래피에 의해 수지주형을 형성하는 공정과,

상기 수지주형에 금속재료로 이루어지는 층을 전기주조하여, 외부에 돌출하는 돌기를 형성하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 소용돌이 단자의 제조방법.
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 기재된 소용돌이 단자의 제조방법으로서,

금형에 의해 수지주형을 형성하는 공정과,

상기 수지주형에 금속재료로 이루어지는 층을 전기주조하여, 기둥형상의 소용돌이 스프링을 형성하는 공정과,

상기 소용돌이 스프링 상에, 리소그래피에 의해 수지주형을 형성하는 공정과,

상기 수지주형에 금속재료로 이루어지는 층을 전기주조하여, 외부에 돌출하는 돌기를 형성하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 소용돌이 단자의 제조방법.
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 기재된 소용돌이 단자를 구비하는 소켓으로서, 랜드그리드어레이 배치의 반도체의 검사에 사용하는 것을 특징으로 하는 검사용 소켓.
제 7항에 기재된 소켓을 구비하는 검사장치.
제 7항에 기재된 소켓을 이용하는 반도체의 검사방법.
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 기재된 소용돌이 단자를 구비하는 커넥터로서, 랜드전극에 접속하는 것을 특징으로 하는 실장용 커넥터.
제 10항에 기재된 커넥터를 구비하는 전자기기.