JP5508984B2 - コンタクトの検査方法及び検査装置 - Google Patents

Description

この発明はグリッド状に配列された多数のコンタクトを備えるコネクタもしくはソケットにおけるコンタクトの接触状態を検査する方法及び装置に関する。

ＬＧＡ（Land Grid Array）基板同士を接続するＬＧＡコネクタやＬＧＡパッケージのＩＣが装着されるＬＧＡソケットは、グリッド状に配列された多数のコンタクトを備えており、それらコンタクトにＬＧＡのランドが押し付けられて接続されるものとなっている。コンタクトはＬＧＡのランドと面接触する構造とされ、一般にゴムの上にフィルムを配置し、そのフィルム上に電極（電極膜）を有する構成とされており、ゴムの弾性により接触圧を得るものとなっている。

このような面接触するコンタクトを有するＬＧＡコネクタやＬＧＡソケットにおいて、接続時のコンタクトの接触状態や接触位置を確認する方法の１つとして、断面観察がある。しかしながら、断面観察の場合、
（１）断面を取る位置によっては接触位置測定の基準位置、即ち例えばＬＧＡコネクタにおいてはＬＧＡ基板との位置決め用のピン等の位置が含まれなくなる場合があり、この場合、接触位置を正確に測定できない。

（２）ゴムやフィルムといった柔らかい材料を使用しているため、断面研磨の際に破損しやすく、実際の接触状態や接触位置を正確に把握できない。

（３）変位毎に確認しようとした場合、断面観察サンプルが異なってしまうため、接触位置・状態の変化を正確に追えない。

（４）断面観察サンプルを製作するためのコストがかかる。
といった問題があり、また破壊検査となるため、実際の製品の検査には適用できないといった問題がある。

これに対し、ガラス板やアクリル板等の透明な板をコンタクトに押し付け、その透明な板を介してコンタクトの接触状態を観察する方法があり、この方法であれば破壊検査ではないため、製品の検査に用いることができる。

特許文献１にはこのような透明な板を介して接触状態を観察し、ＢＧＡ（Ball Grid Array）やＬＧＡ等のＩＣパッケージの試験を行うソケットを検査することが記載されている。

特許文献１ではパッケージ本体の下面に端子がグリッド状に設けられたＩＣパッケージの試験を行うソケットの検査において、ＩＣパッケージのパッケージ本体と同一形状の透明なベースと、そのベースの下面に設けられ、ＩＣパッケージの端子と同一の端子とを有する検査ツールをソケットに装着し、ベースの上面から検査ツールの端子とソケットの端子の接触状態を観察し、ソケットの端子の位置を検査するものとなっている。

特開２００３−１５７９４７号公報

しかるに、透明な板を介してコンタクトの接触状態を観察する方法は、例えば特許文献１において実施例で示されているようにソケットのコンタクト（端子）がＢＧＡパッケージのボール（端子）を挟み込む構造とされ、つまりＢＧＡのボールと、ボールを挟み込むソケットのコンタクトとをそれぞれ区別して認識することができる場合には接触状態を一応、観察することができるものの、例えばＬＧＡのランドがコンタクトに押し付けられ、コンタクトがＬＧＡのランドと面接触するような構造ではコンタクトの接触状態を明瞭に把握することはできない。

この発明の目的はこのような問題に鑑み、面接触する構造のコンタクトにおいて、その接触状態を明瞭に観察できるようにし、接触状態を良好に検査することができるようにしたコンタクトの検査方法及び検査装置を提供することにある。

この発明によれば、グリッド状に配列された多数のコンタクトを備えるコネクタもしくはソケットにおけるコンタクトの接触状態を検査する方法は、多数のコンタクト上に透明もしくは半透明の樹脂フィルムを挟んで透明板を配置し、透明板を押圧してコンタクトを弾性変形させ、コンタクトが位置する側の透明板の一方の面とは反対側の透明板の他方の面の側から透明板に光を照射し、樹脂フィルムからの反射光と透明板からの反射光とから生じる干渉縞を観察することによりコンタクトの接触状態を検査することを特徴とする。

この発明によれば、グリッド状に配列された多数のコンタクトを備えるコネクタもしくはソケットにおけるコンタクトの接触状態を検査する装置は、コネクタもしくはソケットが載置されるベースと、ベース上に載置されたコネクタもしくはソケットの多数のコンタクト上に配置される透明もしくは半透明の樹脂フィルムと、樹脂フィルムを挟んで多数のコンタクト上に配置される透明板と、透明板上に上下動可能とされて配置され、透明板を押圧してコンタクトを弾性変形させる可動板と、可動板に形成された開口を介して透明板に光を照射する照射手段と、樹脂フィルムからの反射光と透明板からの反射光とから生じる干渉縞を観察する観察手段とを具備する。

この発明によれば、干渉縞を観察することによってコンタクトの接触状態を明瞭に把握することができ、よってコンタクトの接触状態の検査や確認作業を良好に行うことができる。

この発明が対象とするＬＧＡコネクタの一構成例を示す斜視図。 ＬＧＡコネクタと、ＬＧＡコネクタを介して接続されるＬＧＡ基板との関係を模式的に示した接続前の断面図。 ＬＧＡコネクタと、ＬＧＡコネクタを介して接続されるＬＧＡ基板との関係を模式的に示した接続後の断面図。 この発明によるコンタクトの検査装置の一実施例の構成を説明するための図。 Ａはコンタクトが押圧されて変形していく様子を示す図、ＢはＡにおけるａ部の詳細を示す拡大図。 Ａは干渉縞の画像をスケッチして示した図、ＢはＡにおけるＰ部の拡大画像をスケッチして示した図、Ｃは照射する光を落射光から斜光に切り替えた場合のＢと同じ部分の画像をスケッチして示した図。

まず、最初に、この発明が対象とするコネクタやソケットの具体的構成の一例として、ＬＧＡコネクタの構成について説明する。

図１はＬＧＡ基板間に配されてＬＧＡ基板同士を接続するＬＧＡコネクタの一構成例を示したものであり、ＬＧＡコネクタ１０はこの例ではアウターフレーム２０とインナーフレーム３０とコンタクト部品４０とによって構成されている。

アウターフレーム２０は略方形の枠状とされ、その内周の一辺には一対のバネ片２１が形成されている。バネ片２１は片持ち梁状とされ、その遊端には押圧突起２１ａが形成されている。これらバネ片２１が位置する辺と対向する辺の両端部には一対の位置決めピン２２がアウターフレーム２０の板面２０ａ上に突出して形成されている。アウターフレーム２０は例えば樹脂製とされる。

インナーフレーム３０は絶縁樹脂製とされて方形板状をなし、アウターフレーム２０の枠内に収容される大きさとされる。アウターフレーム２０の枠内に位置するインナーフレーム３０はアウターフレーム２０に形成されている一対のバネ片２１の押圧突起２１ａによってアウターフレーム２０の位置決めピン２２が位置する辺側に押し付けられている。

アウターフレーム２０のバネ片２１によって押圧されるインナーフレーム３０の一辺の中央には突出部３１が形成されており、この一辺と対向する他辺の両端部にも突出部３２がそれぞれ形成されている。アウターフレーム２０の、これらインナーフレーム３０の突出部３１，３２と対応する位置には切り欠き２３，２４がそれぞれ形成されており、これら切り欠き２３，２４に突出部３１，３２はそれぞれ係合されている。なお、突出部３１，３２と切り欠き２３，２４の互いに対向する面は傾斜面とされている。

コンタクト部品４０はこの例では８つのコンタクト４１を備えるものとされ、即ち８つのコンタクト４１が一体形成されたものとなっている。コンタクト部品４０はステンレス製の骨４２とゴム４３とフィルム４４と電極（電極膜）４５とからなる。ゴム４３は骨４２をインサートして成形されており、このゴム４３を断面略Ｃ字状に囲むようにフィルム４４がゴム４３の表面に接着配置される。電極４５はフィルム４４上にめっきにより形成されている。

電極４５は図１に示したように８列形成されており、これら８列の電極４５が８つのコンタクト４１の導電接続部分をそれぞれ構成するものとなる。コンタクト部品４０の上部及び下部には凹部４６，４７がそれぞれ７つずつ形成されており、これら凹部４６，４７によって隣接するコンタクト４１はその上部及び下部部分が互いに分離されている。

上記のような構成を有するコンタクト部品４０はインナーフレーム３０に形成されているスリット３３（図２参照）に挿入されて保持され、この例では多数のコンタクト部品４０がインナーフレーム３０に挿入保持されて１０００を超えるコンタクト４１をＬＧＡコネクタ１０は具備するものとなっている。

図２及び図３はＬＧＡコネクタ１０を介してＬＧＡ基板同士が接続される様子を模式的に示したものであり、図２は接続前を示し、図３は接続後を示す。図２に示したようにＬＧＡコネクタ１０のコンタクト４１はその上部及び下部がインナーフレーム３０の両板面からそれぞれ突出されている。なお、図２及び図３ではアウターフレーム２０に形成されているバネ片２１も模式的に示している。

ＬＧＡコネクタ１０は図３に示したようにＬＧＡ基板５０と６０とによって挟み込まれる。コンタクト４１はＬＧＡ基板５０のランド５１とＬＧＡ基板６０のランド６１とによって挟み込まれ、Ｃ字状に弾性変形してランド５１，６１と圧接し、これによりランド５１と６１とがコンタクト４１を介して接続される。この際、ＬＧＡコネクタ１０のアウターフレーム２０に形成されている位置決めピン２２がＬＧＡ基板６０に形成されている位置決め穴６２に挿入されることによってＬＧＡコネクタ１０は位置決めされる。インナーフレーム３０はコンタクト４１が弾性変形する際に発生する横方向の力により、バネ片２１の付勢力に抗して図３中、矢印で示した方向へ若干移動する。なお、インナーフレーム３０に形成されているスリット３３の両板面に開口する部分にはＣ字状に弾性変形したコンタクト４１の変形部分が位置するための逃げ３４が形成されている。

図４は上記のように弾性変形してＬＧＡ基板５０，６０のランド５１，６１と面接触するコンタクト４１の接触状態を検査する検査装置の一実施例の構成を模式的に示したものである。

以下、この発明によるコンタクトの検査装置の一実施例の構成について説明する。

検査装置はベース７１と可動板７２とを備えており、これらベース７１及び可動板７２の中央にはそれぞれ開口７１ａ，７２ａが形成されている。ベース７１には複数のガイドポスト７３が立設されており、ガイドポスト７３の上端は可動板７２に形成されている貫通孔７２ｂに挿通されている。これにより、可動板７２はガイドポスト７３に案内されて上下動可能とされている。なお、ガイドポスト７３にはこの例では可動板７２を上方へ付勢するコイルバネ７４が設置されている。

ベース７１上には透明板７５が配置される。検査対象のＬＧＡコネクタ１０はこの透明板７５上に薄い樹脂フィルム７６を介して載置され、さらにＬＧＡコネクタ１０上に薄い樹脂フィルム７７を介して透明板７８が配置される。透明板７８上には可動板７２が位置される。

樹脂フィルム７６，７７はそれぞれ多数のコンタクト４１の下端及び上端と当接され、コンタクト４１と透明板７５，７８とによってそれぞれ挟み込まれて位置される。樹脂フィルム７６，７７は透明もしくは半透明とされる。樹脂フィルム７６，７７には例えば厚さ５０μｍ程度のポリイミドフィルムが用いられる。なお、透明板７５，７８には例えばガラス板やアクリル板が用いられる。

可動板７２はこの例ではマイクロメータ７９によって押されて下降する構成とされており、マイクロメータ７９は詳細図示を省略しているが、その本体部が例えば支持部材を介してベース７１に固定支持されているものとされる。

上記のような構成に加え、検査装置は図４中、矢印で示したように可動板７２の開口７２ａを介して透明板７８に光（落射光）を照射する照射手段と、開口７２ａを介してＬＧＡコネクタ１０のコンタクト４１部分を観察する観察手段とを具備するものとされる。これら照射手段及び観察手段は詳細図示を省略しているが、例えば工業顕微鏡（測定顕微鏡）によって構成され、ベース７１は工業顕微鏡の移動ステージ上に搭載される。

上記のような検査装置によるコンタクト４１の接触状態の検査は、マイクロメータ７９を操作して可動板７２を下降させ、可動板７２により透明板７８を押圧してコンタクト４１を弾性変形させ、落射光の照射によってコンタクト４１部分に生じる干渉縞を観察することによって行われる。

図５Ａはコンタクト４１が押圧されて変形していく様子を示したものであり、（１）は非押圧状態（自然状態）を示し、（２）は押圧されて変形途中の状態を示す。また、（３）は押圧されて実際の接続状態と同じ変形状態になった状態を示す。

図５Ｂは図５Ａの（３）におけるａ部を拡大し、誇張して示したものであり、図５Ｂ中、ｂ部はコンタクト４１が面接触している接触範囲を示す。図５Ｂに示したように、樹脂フィルム７７はこの接触範囲ｂ部においてはコンタクト４１の電極４５と透明板７８に密着し、完全に挟み込まれた状態となる。これに対し、ｂ部を外れた位置では樹脂フィルム７７はその可撓性により若干撓み、図５Ｂに示したように透明板７８からわずかながらも次第に離れていくような変形をきたし、これにより透明板７８との間に隙間Ｓが形成される。

干渉縞はこの隙間Ｓの存在によって発生し、つまり樹脂フィルム７７からの反射光と透明板７８からの反射光の干渉によって干渉縞が発生する。

図６Ａはこのようにして生じる干渉縞の画像をスケッチして示したものであり、図６Ａでは合計２０個のコンタクト４１の接触状態が示されている。図６Ｂは図６ＡにおけるＰ部の詳細を拡大して示したものであり、図６Ａ，Ｂ中、細線は樹脂フィルム７７を通して見える電極４５の輪郭を示す。環状をなして順次生じている干渉縞の中央に島状に存在している干渉縞が接触範囲を示す。

これら図６Ａ，Ｂから明らかなように、この例では干渉縞により各コンタクト４１の接触範囲を明瞭に確認することができ、よってコンタクト４１の接触状態を良好に検査することができる。なお、各コンタクト４１の接触状態の良否判定は電極４５の輪郭に対して所定の位置・範囲に干渉縞が生じていれば良と判定することができる。また、電極４５の輪郭との関係で判定するのではなく、例えばＬＧＡコネクタ１０の位置決めピン２２の位置を基準とし、その基準位置に対し、所定の座標に干渉縞が生じていれば良と判定してもよい。このような判定はベース７１を搭載する工業顕微鏡の移動ステージの基準をＬＧＡコネクタ１０の位置決めピン２２とし、つまり位置決めピン２２を原点として移動ステージを順次移動させ、所定の座標が視野の中央に位置するようにして干渉縞の存在を確認することにより行うことができる。

図６Ｃは図６Ｂが工業顕微鏡からの落射光により干渉縞が発生しているのに対し、通常の斜光に切り替えた場合の様子を参考として示したものであり、斜光の場合には接触状態を認識することができない。

なお、図６Ａ，Ｂに示したような明瞭な干渉縞の発生は、透明板７８を直接コンタクト４１に押し付けるのではなく、樹脂フィルム７７を挟み、その樹脂フィルム７７を介して透明板７８をコンタクト４１に押し付けるように構成したことによるものであり、樹脂フィルム７７の存在により図５Ｂに示したように透明板７８との間にくさび状の良好な隙間Ｓが形成されることによって明瞭な干渉縞が得られるものとなる。このような樹脂フィルム７７がない場合にはコンタクト４１の表面は電極４５及びフィルム４４といった異なる材料からなり、かつそれら間には電極４５の厚さ分の大きな段差があるため、認識しうる良好な干渉縞を得ることはできない。

コンタクト４１の接触状態の検査は上述したようにして行うことができるが、例えばマイクロメータ７９を操作して可動板７２の変位量を調整すれば、コンタクト４１の変形（変位）ごとに接触位置を確認することができ、その推移を確認することができる。

なお、図４に示した検査装置ではＬＧＡコネクタ１０の下にも樹脂フィルム７６、透明板７５を配置し、かつベース７１に開口７１ａを設けて、ＬＧＡコネクタ１０の下面側においてもコンタクト４１の接触状態を上面側と同様に観察・検査できるようにしているが、必ずしもこのような構成を採用する必要はなく、例えばベース７１の開口７１ａをなしとし、ベース７１上に直接ＬＧＡコネクタを載置するようにしてもよい。

また、図４ではマイクロメータ７９を用い、可動板７２を変位させると共に、その変位量を測定できるものとしているが、これに限らず、他の構成を採用してもよい。例えば、可動板７２を変位させる手段としてはステッピングモータやサーボモータを用いるものとしてもよく、また変位量の測定にはレーザ変位計等を用いることもできる。

さらに、例えば画像処理装置を使用して画像の取得・認識等を自動的に行えるようにし、かつ可動板の変位量も自動制御できるようにして、検査装置の自動化を図ることもできる。

１０ ＬＧＡコネクタ ２０ アウターフレーム
３０ インナーフレーム ４０ コンタクト部品
４１ コンタクト ４５ 電極
５０，６０ ＬＧＡ基板 ７１ ベース
７１ａ 開口 ７２ 可動板
７２ａ 開口 ７５，７８ 透明板
７６，７７ 樹脂フィルム

Claims (2)

1. グリッド状に配列された多数のコンタクトを備えるコネクタもしくはソケットにおけるコンタクトの接触状態を検査する方法であって、
   前記多数のコンタクト上に透明もしくは半透明の樹脂フィルムを挟んで透明板を配置し、
   前記透明板を押圧して前記コンタクトを弾性変形させ、
   前記コンタクトが位置する側の前記透明板の一方の面とは反対側の前記透明板の他方の面の側から前記透明板に光を照射し、
   前記樹脂フィルムからの反射光と前記透明板からの反射光とから生じる干渉縞を観察することにより前記コンタクトの接触状態を検査することを特徴とするコンタクトの検査方法。
2. グリッド状に配列された多数のコンタクトを備えるコネクタもしくはソケットにおけるコンタクトの接触状態を検査する装置であって、
   前記コネクタもしくはソケットが載置されるベースと、
   前記ベース上に載置された前記コネクタもしくはソケットの多数のコンタクト上に配置される透明もしくは半透明の樹脂フィルムと、
   前記樹脂フィルムを挟んで前記多数のコンタクト上に配置される透明板と、
   前記透明板上に上下動可能とされて配置され、前記透明板を押圧して上記コンタクトを弾性変形させる可動板と、
   前記可動板に形成された開口を介して前記透明板に光を照射する照射手段と、
   前記樹脂フィルムからの反射光と前記透明板からの反射光とから生じる干渉縞を観察する観察手段とを具備することを特徴とするコンタクトの検査装置。