JP4894464B2

JP4894464B2 - 半田付き接触子及びその製造方法

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Publication number: JP4894464B2
Application number: JP2006297966A
Authority: JP
Inventors: 雄二中村
Original assignee: Yamaichi Electronics Co Ltd
Current assignee: Yamaichi Electronics Co Ltd
Priority date: 2006-11-01
Filing date: 2006-11-01
Publication date: 2012-03-14
Anticipated expiration: 2026-11-01
Also published as: WO2008053899A1; JP2008114237A; US7909666B2; US20100304625A1

Description

本発明は、配線基板上に半田付けされる接触子に予め半田を付着させておくようにした半田付き接触子及びその製造方法に関する。

プローブカードやＦＰＤ（フラット・パネル・ディスプレイ）点灯検査プローブなどに代表される、デバイスを対象とする検査治具においては、デバイスの外部接点と接触し、該デバイスと検査治具の配線基板とを電気的に接続する複数の接触子が、その配線基板上に半田付けにより植設されている。

検査治具の配線基板上に接触子のような実装部品を半田付けする方法として、従来、糸半田を配線基板上の電気回路の外部接点としてのパッド上に直接的に供給し、これを加熱溶融する方法が普通に知られている。あるいは、配線基板上の回路のパッド上に予め半田ペーストをスクリーン印刷しておき、これを加熱溶融するスクリーン印刷法もよく知られている。その他にも、スクリーン印刷法と同様に予め半田をメッキしておくメッキ法や溶融半田浴槽中に仮付けされた配線基板と実装部品を浸漬する半田浸漬法なども利用されている。

特開２００２−１６４１０４号公報特開２００２−２８３０４９号公報

近年、検査されるデバイスは、小型化が進み、その外部接点が微細ピッチ化されてきている。これに伴い、検査治具の接触子も微細ピッチで配線基板上に配置され、半田付けされる必要がある。

このようにピッチが微細化されると、上述した糸半田の供給では対応が困難となり、スクリーン印刷法ではメタルマスク開口寸法に対する半田粒子径の割合が大きくなり、半田の食いつきや半田粒子径のバラツキが影響し、安定した半田供給が困難である。また、無電解メッキ法では、本来的に厚い膜の生成ができず、半田量が不足し、十分な実装強度が得られないし、電解メッキ法では、複雑な配線を持つ回路では配線幅を一定にするのが困難であって、結果半田実装強度にバラツキを生じる恐れがある。さらに、半田浸漬法では、微細ピッチであるとブリッジが発生しやすく、パッドや半田浴槽の状態によりバラツキが生じ安定した半田供給が難しくなる恐れがある。

本発明の目的は、このような問題点に鑑み、安定した半田供給を行うとともに、大きな半田実装強度を得ることのできるように、接触子の所定位置に予め所望の量の半田を付着させておくようにした半田付き接触子及びその製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る半田付き接触子は、基部、弾性変形部及び接点部を含む金属薄板から成形され、前記基部の底面が配線基板の外部接点に半田付けされる接触子であって、前記基部底面に形成される凹部と、該凹部上方であって、該凹部の近傍に前記基部底面に平行に配置され、前記基部を貫通する複数の貫通孔とを備え、前記貫通孔に半田が保持されていることを特徴とする。

また、本発明に係る半田付き接触子の製造方法は、基部、弾性変形部及び接点部を含む金属薄板から成形され、前記基部の底面が配線基板の外部接点に半田付けされる接触子であって、前記基部底面には凹部が形成されるとともに、該凹部上方であって、該凹部の近傍に前記基部底面に平行に配置され、前記基部を貫通する複数の貫通孔が形成されている接触子を用意する工程と、前記接触子に形成される貫通孔に半田を保持させる工程とを備えていること特徴とする。

また、本発明に係る半田付き接触子の製造方法において、貫通孔は、円形の孔を含んでいてもよいし、長円形の孔を含んでいてもよい。

さらに、本発明に係る半田付き接触子の製造方法において、半田は、半田ボールであって、半田を保持させる工程は、前記半田ボールを用意する工程と、該半田ボールを前記貫通孔内に圧入する工程を含むことを特徴とする。

あるいは、半田は、糸半田であって、半田を保持させる工程は、前記糸半田を用意する工程と、前記糸半田を所定の長さに切断する工程と、該所定の長さの糸半田を、前記貫通孔を挟んで押し潰す工程を含んでいてもよい。

本発明に係る半田付き接触子及びその製造方法は、接触子の基部に小孔を設け、該小孔に予め半田を付着させるようにすることで、接触子を配線基板に半田付けする際、隣接ピッチ間の短絡や、半田供給量の不足による接合強度の低下が防止され、電気的にも品質を向上させる。また、特別な半田供給を必要とすることがなく、半田供給に伴う歩留まりを無くすことが可能となる。

また、糸半田または半田ボールを使用することで、半田の入手が簡単であるとともに、半田供給量の調整、接触子への半田付着が容易である。

以下、本発明に係る半田付き接触子及びその製造方法について、図１ないし図７を用いて詳細に説明する。

（第１の実施例）
本実施例に係る、半田が付着される接触子１０の構造が図１（ａ）に示される。該接触子１０は、導電性の金属薄板からプレス加工で切り抜かれることで作成される。接触子１０は、概略、基部１１、弾性変形部１２、接点部１３を含んでいる。

基部１１は、弾性変形部１２及び弾性変形部１２先端に配置される接点部１３を支持する。接点部１３は、デバイス（不図示）の外部接点に接触し、デバイスと検査治具を基部１１、弾性変形部１２を介して電気的に接続する。

基部１１の底面１４が検査治具の配線基板１００（図３参照）の外部接点１０１に対して半田付けされることで、接触子１０を配線基板１００に固定する。基部１１の底面１４は、配線基板１００の外部接点１０１より小さい幅（図１（ｂ）において、基部１１の上下方向の長さ）及び長さ（図１（ｂ）において、基部１１の左右方向の長さ）を有する。基板１１の底面１４には、その前後（図１（ａ）において左右）の両端部を残して浅い凹部１５が形成される。該凹部１５は、本実施例のように連続していてもよいし、不連続であってもよい。該凹部１５の深さは、適宜設定されるが、概略、５０μｍであることが好ましい。

また、本実施例では、該凹部１５の上方であって、該凹部１５の近傍に、基板１１を貫通する円形状の複数の小孔１６が形成されている。該複数の小孔１６は、図１（ａ）に示されるように、基部１１の底面１４に平行に適宜の間隔を置いてされている。複数の小孔１６には、いずれにも、後述するように半田ボールが取り付けられる。このことから、接触子１０を配線基板１００に半田付けするに必要な半田量及び半田ボールの直径などを勘案して、小孔１６の数、配置位置、及び直径が設定される。

このように凹部１５及び複数の小孔１６を接触子１０の基部１１に形成することで、基部１１を配線基板１００に対して半田付けするに際し、後述するようにその半田実装強度を上げることが可能となる。

弾性変形部１２は、基部１１の一方の端部近傍から垂直方向上方に立ち上がり、湾曲部を介して基部１１と平行に該基部１１の他方の端部近傍まで延在する略Ｌ字形状をなしている。該弾性変形部１２の自由端が検査されるデバイスの外部接点に接触する接点部１３として構成される。該接点部１３は、弾性変形部１２の自由端において垂直方向上方に突出するプローブとしての形状を備えていることが好ましい。弾性変形部１２の形状は、本実施例に限られることはなく、接点部１３が垂直方向上下に変位できる構造をなしていればよい。例えば、図７（ａ）に示されるように、弾性変形部１２をくの字状とすることで実装面積が小さくなり、高密度に接触子１０を実装することが可能となる。あるいは、図７（ｂ）に示されるように、弾性変形部１２は、２つの弾性変形アーム１２ａ、１２ｂを有するツインビーム形状であってもよい。この場合、２つの弾性変形アーム１２ａ、１２ｂが略矩形状をなすように上下に連結されることで、接点部１３の前倒れが抑制され、デバイスの外部接点が微少なエリアであっても確実に接触させることが可能となる。

上述したような接触子１０を検査治具の配線基板１０に半田付けするために、必要な半田が供給されることを可能とすべく予め半田を付着させた本発明に係る半田付き接触子の製造方法について説明する。

本実施例においては、図１（ｂ）に示されるように、金属薄板から打ち抜かれた接触子１０をベッド８０上に一方の側面を下にして配置する。ベッド８０には、接触子１０の基部１１に設けられた複数の小孔１６それぞれに対応する複数の逃がし穴８１（または受け穴１８２；図６（ｂ）等参照）が形成されている。したがって、接触子１０は、その小孔１６が逃がし穴８１上に位置するように配置される。

続いて、図１（ｃ）に示されるように、接触子１０の上になっている側面側から小孔１６の上に半田ボール９０が載置される。このことから理解されるように、小孔１６の直径は、半田ボール９０の直径より小さい。

複数の半田ボール９０を複数の小孔１６上に載置した後、図１（ｄ）に示されるように、プレス治具８５で半田ボール９０を小孔１６内に押し込むとともに半田ボール９０のプレス側を押し潰し、接触子１０に付着させる。それにより、図１（ｅ）に示されるような半田付き接触子１０ａが完成する。なお、本実施例では、プレス側のみ半田ボールを押し潰しているが、後述する第４の実施例のように小孔１６を挟んで両側を押し潰すようにしてもよい。

半田付き接触子１０ａは、検査治具の配線基板１００の所定位置に配置され、付着された半田ボール９０が加熱溶融されることで、図２、３に示されるように、例えば、検査治具を構成するプローブカードなどの配線基板１００に接触子１０を半田付けすることが可能となる。

具体的には、以下の手法をとることにより、検査治具を完成させる。
（ｉ）半田付き接触子１０ａの一部を、搬送ヘッドにより、機械的に把持させるか、エアバキューム、静電気、磁気力などの方法で吸着保持させる。
（ｉｉ）配線基板（プローブカード）１００上には少なくとも２箇所以上の座標基準が設けられ、画像認識やレーザースキャンなどの方法により座標基準位置を認識し、コントローラにより配線基板と搬送ヘッドの座標補正が行われる。
（ｉｉｉ）半田付き接触子１０ａを保持する搬送ヘッドが、プログラムされた実装位置まで移動し、配線基板の外部接点としてのパッド１０１上に半田付き接触子１０ａを所定の姿勢で配置する。
（ｉｖ）搬送ヘッドにて半田付き接触子１０ａの姿勢が保たれた状態のまま、実装部にレーザーを照射し、接触子１０に付着される半田ボール９０を融解させ、配線基板１００と接触子１０とを電気的及び機械的に接合させる。
（ｖ）以上の工程を繰り返すことにより、検査治具を構成するプローブカードなどの配線基板１００上に複数の接触子１０が実装され、検査治具を完成させる。

図２、３には、複数の接触子１０が配線基板１００の外部接点１０１に半田付けされた状態が示されている。図３に詳細に示されるように、レーザーにより融解した半田９０ａは、一部が基部１１の両側面を伝って凹部１５と外部接点１０１の表面とで形成される空間内に入り込み、基部１１と外部接点１０１との電気的及び機械的接合を図る。また、残りの部分は、小孔１６内に留まるとともに基部１１の側面を覆い、接触子１０を機械的に強固に支持する。

上述したように、本発明により製造される半田付き接触子１０ａを用いることにより、接触子１０の基部１１と外部端子１０１との間及び基部側面を半田付けした従来の方法より接触子１０を強固に保持することができる。したがって、接触子１０の配線基板１００への半田実装強度を大きくすることが可能となる。また、半田ボール９０の大きさ、半田ボール９０が取り付けられる小孔の数、位置などを適宜設定することにより、半田付けに要する半田量を過不足なく供給できるとともに、特定の半田供給手段や供給方法を用いることなく半田の供給を容易に行うことができる。

（第２の実施例）
本実施例は、半田が付着される接触子１０の構造、付着される半田が半田ボール９０である点、及び接触子１０に設けられた小孔１６内に半田ボールを押し込み、押し潰すことで半田ボール９０を接触子１０に付着させる点において第１の実施例と同じである。本実施例は、図４（ａ）に示されるように、半田ボール９０を小孔１６内に押し込み、該半田ボール９０を押し潰すのに、プレスローラー８７を使用している点においてのみ第１の実施例と異なる。プレスローラー８７を使用することで、接触子１０を直列に配置することで連続的に半田ボール９０を取り付けることができる。図４（ｂ）に示されるように、完成した半田付き接触子１０ａは、第１の実施例と同じである。

（第３の実施例）
本実施例は、半田が付着される接触子の構造の点でのみ第１の実施例と異なる。本実施例における接触子２０は、図５（ａ）に示されるように、導電性の金属薄板からプレス加工で切り抜かれることで作成され、概略、基部２１、弾性変形部２２、接点部２３を含んでいる。

基板２１の底面２４には、その前後（図５（ａ）において左右）の両端部を残して浅い凹部２５が形成される。該凹部２５は、本実施例のように連続していてもよいし、不連続であってもよい。該凹部２５の深さは、適宜設定される。本実施例では、該凹部２５の上方であって、該凹部２５の近傍に、第１の実施例と略同じ大きさの基板２１を貫通する小孔２６、及び凹部２５の底面と平行な長円形状をなす細長い孔（以下、「長孔」という。）７が形成されている。該長孔２７も基板２１を貫通している。長孔２７の幅（図５（ａ）において上下方向の長さ）ｈは、小孔の直径ｄと略同じである。なお、長孔の長さ（図５（ａ）において左右方向の長さ）Ｌは、半田付けに必要とされる半田量により適宜設定される。本実施例では、小孔２６及び長孔２７が混在しているが、これに限られるものではなく、例えば、長孔２７の長さＬが同じ複数の長孔２７のみであってもよく、また、長孔２７の長さＬが異なる複数の長孔２７であってもよい。場合によって、長孔２７は、凹部２５の底面に対して垂直方向に形成され得る。いずれにしても、小孔２６及び長孔２７の数、配置位置、及び直径や長さなどは、半田付けに必要とされる半田量により適宜設定される。

本実施例では、図５（ｂ）に示されるように、小孔２６には１個の半田ボールが、長孔２７には複数（設定されている数）の半田ボール９０が載置される。半田ボール９０を接触子２０に取り付けることは、第１の実施例のプレス治具（図１（ｄ）参照）または第２の実施例のプレスローラー（図４（ａ）参照）などの手段を用いて、小孔２６及び長孔２７内に半田ボール９０を圧入することで達成される。図５（ｃ）に、完成した半田付き接触子２０ａの要部断面図が示されている。

このようにして作成された半田付き接触子２０ａは、図２、３に示され、第１の実施例の欄で説明したと同様に、検査治具を構成する配線基板１００の外部接点１０１上に半田付けされ、検査治具を完成させる。本実施例では、接触子２０に長孔２７を採用することで、必要な半田量の複雑な調整をより容易にすることができる。

（第４の実施例）
本実施例は、付着される半田が半田ボール９０ではなく、糸半田９５を使用する点でのみ第１の実施例と異なる。したがって、半田が付着される接触子１０は、図６（ａ）に示されるように、第１の実施例と同じである。

本実施例において、図６（ｂ）に示されるように、金属薄板から打ち抜かれた接触子１０をベッド１８０上に一方の側面を下にして配置する。ベッド１８０には、接触子の小孔１６に対応して受け穴１８２が形成されている。したがって、接触子１０は、その小孔１６が受け穴１８２上に位置するように配置される。

次に、糸半田９５を用意し、該糸半田９５は、図６（ｃ）に示されるように、小孔１６を貫通し、ベッド１８０の受け穴１８２に突き当てられ、受け穴１８２の形状にしたがって若干変形し、設定された所望の半田量となるように糸半田９５を所定の長さで切断治具９８により切断される。続いて、図６（ｄ）、（ｅ）に示されるように、切断された糸半田９６は、プレス治具１８５で押圧され、該糸半田９６の接触子１０の基部１１両側面から突出している部分が押し潰される。なお、小孔１６を挟んで基部１１両側面上に押し潰された半田の形状は、図６（ｆ）に示されるように、小孔１６を挟んで対称をなしていることが好ましい。それにより、図６（ｆ）に示されるように、所望の量の半田９７が保持された、半田付き接触子１０ｂが完成する。

本実施例では、半田ボール９０の代わりに糸半田９５を使用することで、半田付き接触子１０ｂを安価に製造することができる。

このようにして作成された半田付き接触子１０ｂは、図２、３に示され、第１の実施例の欄で説明したと同様に、検査治具を構成する配線基板１００の外部接点１０１上に半田付けされ、検査治具を完成させる。

本発明に係る半田付き接触子の製造方法に関する第１の実施例を示し、（ａ）は、接触子の構造を示す側面図であり、（ｂ）ないし（ｅ）は、その順に従う半田付き接触子の製造工程を示す。本発明に係る第１の製造方法により製造された半田付き接触子を、配線基板に半田付けした状態を示す部分拡大斜視図である。図２のＡ−Ａ線に沿った部分拡大断面図である。本発明の第２の実施例を示し、（ａ）、（ｂ）は、図１の製造工程の（ｄ）、（ｅ）に相当する半田付き接触子の製造工程を示す。本発明の第３の実施例を示し、（ａ）は、接触子の構造を示す側面図であり、（ｂ）、（ｃ）は、図１の製造工程の（ｃ）、（ｅ）に相当する半田付き接触子の製造工程を示す。本発明の第４の実施例を示し、（ａ）は、接触子の構造を示す側面図であり、（ｂ）ないし（ｆ）は、その順に従う半田付き接触子の製造工程を示す。本発明に係る別の接触子の例を示し、（ａ）は、弾性変形部がくの字状の接触子であり、（ｂ）は、ツインビーム形状の接触子である。

符号の説明

１０、２０接触子
１０ａ、２０ａ半田付き接触子
１１、２１基部
１２、２２弾性変形部
１３、２３接点部
１６、２６円形状の貫通孔（小孔）
２７長円形状の貫通孔（長孔）
９０半田ボール
９５糸半田

Claims

基部、弾性変形部及び接点部を含む金属薄板から成形され、前記基部の底面が配線基板の外部接点に半田付けされる接触子であって、
前記基部底面に形成される凹部と、該凹部上方であって、該凹部の近傍に前記基部底面に平行に配置され、前記基部を貫通する複数の貫通孔とを備え、
前記貫通孔に半田が保持されていることを特徴とする半田付き接触子。
前記弾性変形部は、ツインビーム形状であることを特徴とする請求項１に記載の半田付き接触子。
基部、弾性変形部及び接点部を含む金属薄板から成形され、前記基部の底面が配線基板の外部接点に半田付けされる接触子であって、前記基部底面には凹部が形成されるとともに、該凹部上方であって、該凹部の近傍に前記基部底面に平行に配置され、前記基部を貫通する複数の貫通孔が形成されている接触子を用意する工程と、
前記接触子に形成される貫通孔に半田を保持させる工程と、
を備えていること特徴とする半田付き接触子の製造方法。
前記貫通孔は、円形状の孔を含んでいることを特徴とする請求項３に記載の半田付き接触子の製造方法。
前記貫通孔は、長円形状の孔を含んでいることを特徴とする請求項３に記載の半田付き接触子の製造方法。
前記半田は、半田ボールであって、
前記半田を保持させる工程は、前記半田ボールを用意する工程と、該半田ボールを前記貫通孔内に圧入する工程を含むことを特徴とする請求項３に記載の半田付き接触子の製造方法。
前記半田は、糸半田であって、
前記半田を保持させる工程は、前記糸半田を用意する工程と、前記糸半田を所定の長さに切断する工程と、該所定の長さの糸半田を前記貫通孔を挟んで押し潰す工程を含むことを特徴とする請求項３に記載の半田付き接触子の製造方法。