JPWO2005057734A1 - 微細端子、その製造方法およびコンタクトシート - Google Patents

Abstract

接続信頼性の高い、検査用または実装用の微細端子を低コストで提供する。本発明の微細端子は、電子機器または検査装置の電極と電気的に導通する微細端子（９１）であり、電極に接触する柱状のコンタクタ（９１ａ，９１ｃ）を備え、コンタクタ（９１ａ，９１ｃ）は、電極に押し当てることにより弾性変形するバネ構造を有し、コンタクタ（９１ａ，９１ｃ）は、電極に接触する先端部に、外部へ突出する突起（１ｔ）を備え、突起（１ｔ）の形状が、球面の一部または回転放物面の一部を有することを特徴とする。

Description

本発明は、ＩＣまたはＬＳＩなどからなる電子機器などの電極に押し当てて、電極と電気的導通を得るために使用する微細端子およびその製造方法に関する。また、かかる微細端子を備えるコンタクトシート、検査装置および電子機器に関する。

ＩＣまたはＬＳＩなどからなる電子機器の電気的導通などを検査するために、電子機器の電極に接続端子を押し当て、電極から接続端子を介して電気的信号を取り出す目的で、検査用ソケットが使用される。また、電子機器との電気的導通を維持するために、電子機器のランド電極に接続端子を押し当て、接続端子を介して電気的導通を維持する目的で、実装用コネクタが使用される。検査用ソケットおよび実装用コネクタには、接続する電子機器の電極の数に対応した数の接続端子が設けられるが、電子機器における電極の高密度化に対応し、検査用ソケットおよび実装用コネクタにおける接続端子も高密度化が求められている。

かかる接続端子には、たとえば、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）用の接続端子であって、ボール状電極に接続する前は平面状の渦巻き形状を呈し、ボール状電極との接続により、ボール状電極の形状に応じて、渦巻が変形する接続端子が知られている（特許文献１参照）。この渦巻端子は、電極の高密度化に対応でき、ボール状電極の形状に応じて、電気的導通を確保することが可能で、信頼性が高いとある。

検査用渦巻端子には、たとえば、渦巻バネを有し、渦巻バネの外周部が低く、中央部に近づくにつれて高くなる竹の子状端子がある（特許文献２参照）。この竹の子状端子の先端に配する円錐形の探針部を被検査体の平板電極に押し当てると、バネの付勢力により、円錐形の探針部は被検査体の平板電極と確実に接続するとある。
特開２００２−１７５８５９号公報 特開２００１−２３５４８６号公報

かかる渦巻端子の製造方法には、板状体を巻き上げるなどの機械的な加工方法、波長２００ｎｍ程度の紫外線（ＵＶ）を利用するリソグラフィ法とメッキ法を組み合わせた方法、レーザ加工、エッチングまたは打ち抜きなどの方法により製造されている。しかし、渦巻端子を、板状体を巻き上げるなどの機械加工により製造しようとすると、渦巻端子の微細化に限界があり、精密な端子を正確に、再現性よく、大量に製造することが難しい。また、ＵＶを利用するリソグラフィ法、レーザ加工、エッチングまたは打ち抜きなどの方法では、厚さ２０μｍ程度以下の端子しか得られないため、アスペクト比が小さい。

アスペクト比が小さいため、接続信頼性の高い渦巻端子を得ようとして、ストローク（バネの撓み量）を大きくすると、スプリングが細くなり、０．５Ａ以上の大電流を導通させることができない。また、アスペクト比が小さいため、端子の渦巻き数が少なくなり、ストロークを大きくしようとすると接触荷重が小さくなり、接触荷重を大きくしようとするとストロークが小さくなる。したがって、接続信頼性の低い微細端子しか得られない。

被接続体の電極が平板状であるときは、確実な接続信頼性を得るために、接続端子を凸構造とする必要がある。しかし、渦巻バネの形成後に凸状に加工しようとすると、別途の工程が必要なため、生産性が低下し、製造コストが高くなる。また、微細な渦巻バネの凸加工は容易ではないため、製品の歩留まりが低下する。さらに、接続端子の先端を尖った円錐形にして、被接続体の平板電極に押し当てる態様では、被接続体の電極は、金またはハンダなどの柔らかい材料からできているため、電極が傷つき易く、検査段階で電極にダメージを与えると、その後の実装段階での不良率が高くなり、接続信頼性が低下する。一方、接続端子の先端も変形し易くなり、長期間に亘り、繰り返し使用する場合には、安定した電気的接続が得られない。

また、円錐形の突起構造は、機械加工でしか形成できないため、逐次加工となり、製造コストが高くなる。さらに、円錐形の突起構造を機械加工により形成すると、製品のバラツキが数十μｍとなるから、端子の高さのバラツキとなり、電極との接触時のストロークのバラツキおよび接触荷重のバラツキとなって、接続信頼性が低下する。

本発明の課題は、接続信頼性の高い、検査用または実装用の微細端子を低コストで提供することにある。また、かかる微細端子を備えるコンタクトシート、検査装置および電子機器を提供することにある。

本発明の微細端子は、電子機器または検査装置の電極と電気的に導通する微細端子であって、電極に接触する柱状のコンタクタを備え、コンタクタは、電極に押し当てることにより弾性変形するバネ構造を有し、コンタクタは、電極に接触する先端部に、外部へ突出する突起を備え、突起の形状が、球面の一部または回転放物面の一部を有することを特徴とする。

コンタクタは、渦巻バネ構造、または、蛇行する複数のバネが、コンタクタの外周部から中央部に向けて配置する構造が好適である。さらに、コンタクタは、外周部が筒状のリング構造を有する態様が好ましい。一方、電極に接触する両端にコンタクタを有する微細端子が好ましく、突起は、突出する方向に向かって開口するＶ字状の溝を有する態様が好適である。微細端子の材質は、ニッケルまたはニッケル合金が好ましく、貴金属または貴金属の合金またはポリテトラフルオロエチレン金からなるコート層を有するものが望ましい。

本発明の微細端子の製造方法は、微細端子におけるコンタクタを、Ｘ線リソグラフィにより樹脂型を形成する工程と、導電性基板上で、樹脂型に金属材料からなる層を電鋳により形成する工程と、研磨または研削する工程と、金属材料からなる層上に、リソグラフィにより樹脂型を形成する工程と、樹脂型に金属材料からなる層を電鋳して、外部に突出する突起を形成する工程と、樹脂型を除去する工程と、導電性基板を除去する工程とを備える方法により製造することを特徴とする。

また、本発明の微細端子の製造方法は、別の局面によれば、微細端子におけるコンタクタを、金型により樹脂型を形成する工程と、導電性基板上で、樹脂型に金属材料からなる層を電鋳により形成する工程と、研磨または研削する工程と、金属材料からなる層上に、リソグラフィにより樹脂型を形成する工程と、樹脂型に金属材料からなる層を電鋳して、外部に突出する突起を形成する工程と、樹脂型を除去する工程と、導電性基板を除去する工程とを備える方法により製造することを特徴とする。形成した突起には、ダイサを用いた切断によりＶ字状の溝を形成する態様が好ましい。

本発明のコンタクトシートは、上記の微細端子を備えるコンタクトシートであって、シートを厚さ方向に貫通する中空電極と、中空電極上にコンタクタを有し、中空電極は、コンタクタのバネがストロークしたときの突出をスペース的に吸収するための中空部を有することを特徴とする。このコンタクトシートは、中空電極と、コンタクタとを抵抗溶接により接合したものが好適である。

本発明の検査装置は、上記の微細端子を備えるソケットを有し、ランドグリッドアレイ配置の半導体の検査に使用することを特徴とする。一方、本発明の電子機器は、上記の微細端子を備えるコネクタを有し、ランド電極に接続することを特徴とする。

本発明の微細端子は、アスペクト比が高いため、バネの厚さを厚くでき、微細でありながらバネの弾性エネルギを大きくできるため、接続信頼性が高い。また、本発明の製造方法によれば、微細な接続端子を、精密に、再現性よく、かつ、低コストで提供することができる。

本発明の微細端子におけるコンタクタの構造を示す図である。 本発明の微細端子におけるコンタクタを長手方向に垂直な平面で切断したとき断面図である。 本発明の検査用ソケットを製造する方法を示す工程図である。 本発明の微細端子におけるコンタクタの製造方法を示す工程図である。 本発明の微細端子におけるコンタクタの製造方法を示す工程図である。 本発明の微細端子におけるコンタクタを長手方向に垂直な平面で切断したとき断面図である。 本発明の微細端子におけるコンタクタの構造を示す図である。 本発明に微細端子における突起の形成方法を示す図である。 本発明のコンタクトシートを製造する方法を示す工程図である。

符号の説明

１ｕ バネ、１ｔ 突起、１ｔｃ 突起の接触面、３１，９１ａ，９１ｃ コンタクタ、３２ 基板、３５ 半導体、３８ トランスフォーマ、５０ 金型、９１ 微細端子、９１ｂ 中空電極。

（微細端子）
本発明の微細端子は、電極に接触する柱状のコンタクタを備え、コンタクタは、電極に押し当てることにより弾性変形するバネ構造を有する。また、コンタクタは、電極に接触する先端部に、外部へ突出する突起を備え、突起の形状が、球面の一部または回転放物面の一部を有する。コンタクタの典型的な例を図１に示す。（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は、中心を通る長手方向に平行な平面で切断したときの断面図である。図１にはコンタクタが渦巻バネ構造を有する態様を例示する。このコンタクタは、柱状のバネ１ｕと、バネ１ｕの渦巻の中央１ｕｃに、外部に突出する突起１ｔとを有し、突起１ｔは、電子機器または検査装置の電極との接触面１ｔｃを備え、接触面１ｔｃの形状が、球面の一部または回転放物面の一部である。

図６に、他の態様のコンタクタを例示する。図６に示すコンタクタは、蛇行する複数のバネが、コンタクタの外周部から中央部に向けて配置する構造（以下、「ジンバルバネ構造」という。）を有する。かかるバネ形状では、電流が、蛇行するバネに沿って流れるため、発生する電磁界が互いに打ち消され、高周波特性が良好である。また、図６における（ａ）には、コンタクタの全体形状が円形であり、３条のバネが中央部で連結する態様を示す。（ｂ）には、コンタクタの全体形状が正方形であり、４条のバネが中央で連結する態様を示す。コンタクタの全体形状が正方形であるときは、実装用コネクタまたは検査用ソケットなどのコンタクトシート上でバネが占める面積率が大きくなり、バネ効率が良好となる。

従来の凸形状の渦巻端子のように、先端が円錐形に尖った構造の微細端子を被接続体である平板電極などに押し付けると、電極に機械的なダメージを与え、接続端子の先端も変形し、接続信頼性が低下しやすい。しかし、本発明の微細端子におけるコンタクタは、図１に示すように、突起１ｔの形状が、球面の一部または回転放物面の一部をなしている。したがって、被接続体の電極に機械的なダメージを与えず、繰り返し接続しても、突起の先端が潰れ、高さがばらついたり、接触面積が変化して、電気的接続の安定性が低下する傾向が小さい。また、渦巻端子と電極とが傾いて接触しても、接続状態を一定に保つことができる。

柱状のバネ１ｕは、外周部１ｕｇが筒状のリング構造を有する態様が好ましい。外周部１ｕｇが、筒状のリング構造を有すると、基板に実装しやすく、微細端子を把持しやすくなる。また、把持しやすいため、堅固に固定することができ、また、外周部に渦巻バネの端部がないため、電極との接続を繰り返しても、渦巻バネの端部により基板が削られる虞がなく、安定性が高い。

本発明のコンタクタは、図１に示すように、外形Ｄが１ｍｍ以下、渦巻バネ１ｕの厚さｂが１００μｍ〜５００μｍ、突起１ｔの高さｃが５０μｍ〜２００μｍである。図１には、突起１ｔが首付きのものを例示するが、首がない態様も本発明に含まれる。また、図１には、コンタクタを長手方向に垂直な平面で切断したときの形状が、およそ円形である例を示すが、必ずしも円形である場合に限らず、楕円形もしくは円周の一部が歪んだような形状、三角形、四角形などの多角形とすることができる。また、多角形は、正多角形のみならず、辺の長さが異なるような形状が含まれる。

図２に、本発明のコンタクタを、長手方向に垂直な平面で切断したときに、断面形状が円形である場合の例を示す。（ａ）は、渦巻バネが１本の腕からなるコンタクタの断面図である。（ｂ）は、渦巻バネが２本の腕からなるコンタクタの断面図である。渦巻バネが３本以上の腕を有する態様も本発明に含まれる。（ｂ）の例では、２本の腕の先端が中心部で連結し、連結部に突起（図示していない。）を有する。

微細端子における突起が、図７に示すように、突起の突出する方向に向かって開口するＶ字状の溝を有する場合は、かかる王冠状の突起は、特に、被接続体が、高さの低い半田バンプ電極などであるときに、王冠状の突起が半田バンプを取り囲むように接触し、必要な荷重を発生させるのに十分なストロークを発生させ、突起のエッジによって半田バンプ表面の酸化膜を破り、電気的に導通する。このため、半田バンプの表面との電気的接触性が良好となる。Ｖ字状の溝は、単数でも、複数でも、有効であるが、特に、半田バンプに対しては、十文字に直交する溝が接続性が高い。

本発明の微細端子を備える検査用ソケットの例を、図３（ｄ）に示す。図３（ｄ）に示すように、一対のコンタクタ３１ａ、３１ｂを、それぞれの突起を外方に向け、互いに背中合わせになるように配向させ、中空のリング３９を挟んで、電気絶縁性の基板３２の貫通孔内に嵌着している。中空のリング３９は、隣り合うコンタクタ３１ａ、３１ｂがストロークすることができるための空間を確保し、コンタクタが変形しても、コンタクタ同士が接触しないようにする機能を有する。

図３（ｄ）に示す検査装置用ソケットは、半導体３５と、測定装置側のトランスフォーマ３８との間に挟んで使用する。半導体３５とトランスフォーマ３８との間に挟むことにより、バネの付勢力により適度な接触荷重をもって、半導体３５の電極３６と、トランスフォーマ３８の電極３７に接続する。したがって、半導体３５から得られる電気信号が、トランスフォーマ３８を経て測定装置へ導かれる。

本発明の微細端子は、ランドグリッドアレイ配置の半導体などを対象とする検査装置用ソケットの微細端子として有用である。また、本発明の微細端子は、携帯電話などの通信機器またはパソコンなどの電子機器のランド電極に実装する電子機器用コネクタの微細端子として有用である。検査装置または電子機器の電極は、突起を有するコンタクタとの確実な接続が得られる点で、平板状のものが好ましいが、表面に凹凸、窪みのある電極なども使用することができる。

検査用ソケットおよび実装用コネクタなどのコンタクトシートの他の例を、図９（ｃ）に示す。図９（ｃ）に示すように、このコンタクトシートは、本発明の微細端子９１を備え、シート９２を厚さ方向に貫通する中空電極９１ｂと、中空電極９１ｂ上にコンタクタ９１ａ，９１ｃを有し、中空電極９１ｂは、コンタクタ９１ａ，９１ｃのバネがストロークできるような中空部を有する。図９（ｃ）に示す例では、中空電極９１ｂの上下に一対のコンタクタ９１ａ，９１ｃを有する。したがって、この微細端子９１は、電極に接触する両端にコンタクタを有するが、片面にのみコンタクタを有する態様であっても有効であり、いずれも本発明に含まれる。また、図９（ｃ）に示す例では、コンタクタ９１ａ，９１ｃの突起は、Ｖ字状の溝構造を有するため、被接触用電極は、高さの低い半田バンプ電極が好ましい。このように、本発明の微細端子は、被接触用の電極の種類に応じてコンタクタの仕様を変更することが可能であり、応用範囲が広い。

（微細端子の製造方法）
本発明の微細端子の製造方法は、微細端子におけるコンタクタを、Ｘ線リソグラフィにより樹脂型を形成する工程と、導電性基板上で、樹脂型に金属材料からなる層を電鋳により形成する工程と、研磨または研削する工程と、金属材料層上に、リソグラフィにより樹脂型を形成する工程と、樹脂型に金属材料からなる層を電鋳して、外部に突出する突起を形成する工程と、樹脂型を除去する工程と、導電性基板を除去する工程とを備える方法により製造することを特徴とする。

コンタクタを構成するバネ部を、Ｘ線と電鋳を組み合せた方法で製造するため、ＵＶを利用するリソグラフィ法、レーザ加工法、エッチングまたは打ち抜きなどの方法で製造する場合に比べて、高いアススペクト比が得られる。たとえば、図１に示すような、アスペクト比（ｂ／ａ）が２以上のバネを容易に製造することができ、アスペクト比が３０以上のバネの製造も可能である。高いアスペクト比が得られるため、バネの幅ａを薄くし、渦巻数を多くして、ストロークを大きくすることができる。また、バネの厚さｂを厚くし接触荷重を大きくすることができる。このため、接続信頼性の高い微細端子を製造することができる。

具体的には、ストロークが１００μｍ以上で、接触荷重が０．０３Ｎの微細端子を容易に製造することができ、接触荷重を０．１Ｎ以上とすることもできる。また、バネの幅ａが薄くても、厚さｂを厚くできるため、０．５Ａ以上の大きな電流を導通することができる。

本実施の形態においては、高いアスペクト比が得られる点で、柱状のバネ部は、ＵＶ（波長２００ｎｍ）より短波長であるＸ線（波長０．４ｎｍ）を使用して製造するが、Ｘ線の中でも指向性の高いシンクロトロン放射のＸ線（以下、「ＳＲ光」という。）を使用する態様が好ましい。ＳＲ光を用いるＬＩＧＡ（Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｉｅ Ｇａｌｖａｎｏｆｏｒｍｕｎｇ Ａｂｆｏｒｍｕｎｇ）プロセスは、ディープなリソグラフィが可能であり、数１００μｍの高さの金属微細構造体をミクロンオーダの高精度で大量に製造することができる。

板状体を巻き上げるなどの機械加工により微細端子を製造しようとしても、微細端子の微細化には限界があり、小さいものでも、厚さｂが１０００μｍ、直径Ｄが５００μｍ〜１０００μｍ程度の大きさとなり、このサイズでは、半導体の高密度実装への対応が難しい。また、精密な微細端子を正確に、再現性よく、大量に製造することが困難である。本発明によれば、厚さｂが１００μｍ〜５００μｍ、直径Ｄが１００μｍ〜１０００μｍの微細端子を、精密かつ正確に、再現性よく、容易に製造することができるため、電子機器の高密度化に対応することができる。さらに、リソグラフィと電鋳を組み合せた製造方法によるため、微細構造体を一体形成することができ、部品点数を減らし、部品コストおよび組立てコストを低減することができる。

電極に接触する突起は、リソグラフィと電鋳を組み合せた方法により形成するため、バネの形成後に、機械的に凸加工をする方法に比べて、容易に形成することができ、生産性および製品歩留まりが高い。また、突起を精度よく形成できるため、端子の高さのバラツキを減らし、機械加工により製造する場合に比べて、ストロークおよび接触荷重のバラツキを１／１０程度にまで低減し、接続信頼性を高めることができる。

本発明の製造方法を図４に示す。まず、図４（ａ）に示すように、導電性基板４１上に樹脂層４２を形成する。導電性基板として、たとえば、銅、ニッケル、ステンレス鋼などからなる金属製基板、チタン、クロムなどの金属材料をスパッタリングしたシリコン基板などを用いる。樹脂層には、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）などのポリメタクリル酸エステルを主成分とする樹脂材料、またはＸ線に感受性を有する化学増幅型樹脂材料などを用いる。樹脂層の厚さは、形成しようとする微細端子のバネ部の厚さに合せて任意に設定することができ、たとえば１００μｍ〜５００ｍｍとすることができる。

つぎに、樹脂材料４２上にマスク４３を配置し、マスク４３を介してＸ線４４を照射する。Ｘ線としては、ＳＲ光が好ましい。マスク４３は、コンタクタのバネ部のパターンに応じて形成したＸ線吸収層４３ａと、透光性基材４３ｂとからなる。透光性基材４３ｂには、窒化シリコン、シリコン、ダイヤモンド、チタンなどを用いる。また、Ｘ線吸収層４３ａには、金、タングステン、タンタルなどの重金属またはその化合物などを用いる。Ｘ線４４の照射により、樹脂層４２のうち、樹脂層４２ａは露光され変質するが、樹脂層４２ｂはＸ線吸収層４３ａにより露光されない。このため、現像により、Ｘ線４４により変質した部分４２ａのみが除去され、図４（ｂ）に示すような樹脂型４２ｂが得られる。

つぎに、電鋳を行ない、図４（ｃ）に示すように、樹脂型４２ｂに金属材料４５を堆積する。電鋳とは、金属イオン溶液を用いて導電性基板上に金属材料からなる層を形成することをいう。導電性基板４１をメッキ電極として電鋳を行なうことにより、樹脂型４２ｂに金属材料４５を堆積することができる。樹脂型の空孔部が埋まる程度に金属材料を堆積する場合、堆積した金属材料層から、バネを得ることができる。また、樹脂型の高さを超え、樹脂型上にも金属材料を堆積すると、樹脂型と基板を除去することにより、空孔部を有する金属微細構造体が得られ、得られた構造体は、金型として、後述する金型を利用する本発明の微細端子の製造方法において有効に使用することができる。金属材料には、ニッケル、銅、またはそれらの合金などを用いるが、微細端子の耐摩耗性を高める点では、ニッケルまたはニッケルマンガンなどのニッケル合金が好ましい。

電鋳後、研磨または研削により所定の厚さに揃えた後（図４（ｄ））、バネ上に、たとえばネガレジストからなる樹脂層４６を形成し（図４（ｅ））、マスク４８を介して、ＵＶ４７またはＸ線を照射すると、樹脂層４６のうち、樹脂層４６ｂは露光されるが、樹脂層４６ａは露光されない（図４（ｆ））。このため、現像により、ＵＶなどにより硬化した部分を残し、他の部分を除去すると、樹脂型４６ｂが得られる（図４（ｇ））。マスク４８はマスク４３と同様の仕様のものを利用することができる。

つぎに、樹脂型４６ｂに、金属材料からなる層の電鋳を行ない、メッキを成長させて、外部に突出する突起４９を形成する。突起４９は、図４（ｈ）に示すように、電極との接触面が、回転放物面の一部をなしている。接触面が、球面の一部である突起（図示していない。）を形成することもできる。電鋳に際し、樹脂型４６ｂの空孔部には電気力線が広がり、その等価な点は、球面または回転放物面を形成するため、メッキを成長させると、メッキの表面が、球面の一部または回転放物面の一部である突起を容易に形成することができる。

突起４９の形成後、ウエットエッチングまたはプラズマアッシングにより、樹脂型４２ｂ，４６ｂを除去し（図４（ｉ））、酸もしくはアルカリによるウエットエッチング、または機械的に導電性基板４１を除去すると、図４（ｊ）に示すような、柱状のバネ４５と突起４９を有する本発明のコンタクタを製造することができる。得られたコンタクタを含め、微細端子には、電子装置などの電極との導通性を高める点で、Ａｕ、Ｒｈ、Ａｇ、Ｒｕ、ＰｔもしくはＰｄなどの貴金属、またはパラジウム−コバルトなどの貴金属の合金、またはポリテトラフルオロエチレン金からなる厚さ０．０５μｍ〜１μｍのコート層を、バレルメッキなどにより形成する態様が好ましい。ポリテトラフルオロエチレン金のコート層は、ポリテトラフルオロエチレンと金との複合メッキにより形成することができる。コート層は、基板を除去する前の工程（図１（ｉ））において形成することもできる。

コンタクタの中央部に形成する突起には、たとえば、図８に示すように、ダイサにより切断し、Ｖ字状の溝を形成することができる。まず、（ａ）に示すような、コンタクタ８０の突起８９の先端に、（ｂ）の矢印に示すように回転するダイサの回転歯８５を当て、紙面に直行する方向にダイサを移動することにより、突起８９の先端をＶ字状に溝加工することができる。また、必要に応じて何度でも、（ｃ）に示すように、ダイサの回転歯８５の向きを変えて、突起の先端に当て、矢印に示すようにダイスを移動しながら、同様に切断することができる。かかる溝加工は、突起の形成後、樹脂型を除去する前後、または導電性基板を除去する前後に実施することができる。本発明のコンタクタは、基板上に一括して多数製造することができるから、コンタクタが基板上に形成されている状態で、ダイシングすることにより大量生産が可能であり、製造コストの低減を図ることができる。

つぎに、得られたコンタクタから検査用ソケットを製造する方法を図３に示す。実装用コネクタも同様の方法で製造することができる。検査用ソケットまたは実装用コネクタの製造方法は、図３に示す方法に限定されるものではないが、図３に示す製造方法は、製造が容易である点で好ましい態様である。まず、図３（ａ）に示すように、検査する半導体の電極の位置に合わせて、電気絶縁性基板３２に貫通孔を形成する。貫通孔の大きさは、収容する微細端子の外径に合わせる。つづいて、同様に、半導体の電極の配置に合わせて貫通孔を形成した電気絶縁性下蓋シート３３を、基板３２に張り合せる。下蓋シートの貫通孔の大きさは、収容する微細端子の外径より小さくし、微細端子が基板から脱離しないようにする。

つぎに、図３（ｂ）に示すように、コンタクタ３１の突起を外方に向け、互いに背中合わせになるように配向させた一対のコンタクタ３１ａ、３１ｂの間に、中空リング３９を挿入し、基板３２の貫通孔に嵌合する。その後、下蓋シート３３と同様の上蓋シート３４を基板３２に張り付け、コンタクタ３１と中空リング３９を固定すると、図３（ｃ）に示すような本発明の検査用ソケットが得られる。基板３２、下蓋シート３３および上蓋シート３４の材質は、ポリイミド樹脂、一般の繊維強化樹脂（ＦＲＰ）などの電気絶縁性材料から任意に選択できる。

検査用ソケットまたは実装用コネクタなどのコンタクトシートの製造方法の他の態様を図９に示す。まず、（ａ）に示すように、被接触電極の位置に合わせて、シート９２に貫通孔を形成する。つぎに、シート９２に貫通電極９１ｂを嵌合する。つづいて、（ｂ）に示すように、コンタクタ９１ａ，９１ｃの突起を外方に向け、互いに背中合わせになるように配向させた一対のコンタクタを、中空電極９１ｂに接合すると、（ｃ）に示すような本発明のコンタクトシートが得られる。

中空電極とコンタクタの接合は、抵抗溶接により行なうのが好ましい。抵抗溶接によるときは、半田により接合する場合に比べて、熔融した半田の流れを考慮する必要がなく、微細端子の狭ピッチ化を図ることができる。また、半田付けに比べて、接合部の機械的強度が大きく、耐熱性および耐薬品性も高いため、長寿命化が可能となる。さらに、半田のような中間層の変形および応力による位置ズレがないため、精度を高めることができる。

シート９２は、ポリイミド樹脂、一般の繊維強化樹脂（ＦＲＰ）などを使用することができる。本発明の微細端子９１は、外径が１ｍｍ以下の微細構造体であり、また、図３および図９に示す方法は製造が容易であるため、一旦、図９（ｃ）に示すようなコンタクトシートを製造してから、破線９４ａ，９４ｂにより打ち抜き加工を施すことにより、本発明の微細端子を容易に効率よく、低価格で製造することができる。

本発明の微細端子の製造方法の他の態様は、微細端子におけるコンタクタを、金型により樹脂型を形成する工程と、導電性基板上で、樹脂型に金属材料からなる層を電鋳により形成する工程と、研磨または研削をする工程と、金属材料からなる層上に、リソグラフィにより樹脂型を形成する工程と、樹脂型に金属材料からなる層を電鋳して、外部に突出する突起を形成する工程と、樹脂型を除去する工程と、導電性基板を除去する工程とを備える方法により製造することを特徴とする。かかる方法によっても、Ｘ線リソグラフィによりコンタクタを形成する前述の製造方法と同様に、微細な端子を正確に、再現性よく製造することができる。また、製造されるコンタクタは、アスペクト比が高く、中央の突起を精度よく形成できるため、接触信頼性が高い。さらに、同一の金型を用いて、コンタクタの大量生産が可能である点で有利である。

まず、図５（ａ）に示すように、凸部を有する金型５０を用いて、プレスまたは射出成型などのモールドにより、図５（ｂ）に示すような凹状の樹脂型５２を形成する。樹脂には、ポリメタクリル酸メチルなどのアクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリオキシメチレンなどのポリアセタール樹脂などの熱可塑性樹脂を用いる。金型５０は、本発明の微細端子と同様の金属微小構造体であるため、Ｘ線リソグラフィ法と電鋳を組み合せた上述の方法により製造することが好ましい。

つぎに、樹脂型５２の上下を反転した後、図５（ｃ）に示すように、導電性基板５１に貼り付ける。続いて、図５（ｄ）に示すように、樹脂型５２を研磨し、樹脂型５２ｂを形成する。その後は、前述と同様に、電鋳により樹脂型５２ｂに金属材料５５を堆積し（図５（ｅ））、研磨または研削により厚さを揃え（図５（ｆ））、樹脂層５６を形成し（図５（ｇ））、マスク５８を介して、ＵＶ５７またはＸ線を照射する。樹脂層５６のうち、樹脂層５６ｂは露光されるが、樹脂層５６ａは露光されない（図５（ｈ））ため、現像により、ＵＶなどにより硬化した部分のみを残し、他の部分を除去すると、樹脂型５６ｂを得ることができる（図５（ｉ））。

つぎに、電鋳を行ない、メッキを成長させることにより、図５（ｊ）に示すような電極との接触面が、回転放物面の一部などである突起５９を形成する。突起５９の形成後、樹脂型５２ｂ，５６ｂを除去し（図５（ｋ））、導電性基板５１を除去すると、柱状の金属材料５５と突起５９を有する、コンタクタを製造することができる（図５（ｌ））。微細端子には、Ａｕ、Ｒｈまたはそれらの合金などによりコート層を形成する態様が好ましい。

まず、図４（ａ）に示すように、導電性基板４１上に樹脂層４２を形成した。導電性基板としては、チタンをスパッタリングしたシリコン基板を用いた。樹脂層は、メタクリル酸メチルとメタクリル酸との共重合体により形成し、樹脂層の厚さは２００μｍとした。

つぎに、樹脂層４２上にマスク４３を配置して、マスク４３を介してＸ線４４を照射した。Ｘ線は、ＳＲ光とし、マスク４３は、窒化シリコンからなる透光性基材４３ｂ上に、窒化タングステンからなるＸ線吸収層４３ａを形成したものを用い、Ｘ線吸収層４３ａはコンタクタのパターンに合わせて形成した。

Ｘ線４４の照射後、メチルイソブチルケトンにより現像し、Ｘ線４４により変質した部分４２ａを除去すると、図４（ｂ）に示すような樹脂型４２ｂが得られた。つぎに、電鋳を行ない、図４（ｃ）に示すように、樹脂型４２ｂの空孔部に金属材料４５を堆積した。金属材料にはニッケルを用いた。

電鋳後、研磨し、表面の凹凸を除去し、厚さを揃えた後（図４（ｄ））、樹脂層４６を形成し（図４（ｅ））、マスク４８を介して、ＵＶ４７を照射した（図４（ｆ））。樹脂層４６はＵＶレジスト（マイクロケミカルコーポレーション社製ＳＵ−８）を使用し、樹脂層４６の厚さは５０μｍとした。マスク４８は一般的なフォトマスクを使用した。つぎに、現像により、ＵＶ照射により硬化した箇所以外を除去し、中央に孔を有する樹脂型４６ｂを得た（図４（ｇ））。

つづいて、電鋳を行ない、メッキ金属を樹脂型４６ｂの天面より上に５０μｍの高さまで成長させることにより、外部に突出する突起４９を形成した（図４（ｈ））。突起４９の形成後、プラズマアッシングにより樹脂型４２ｂ，４６ｂを除去し（図４（ｉ））、突起付きコンタクタを機械的に導電性基板４１を剥離した後（図４（ｊ））、バレルメッキにより、厚さ０．１μｍの金からなるコート層（図示していない。）を形成した。コンタクタの基板からの剥離は、導電性基板のエッチングにより行なってもよい。バネ上に形成した突起のトータルの高さは、１００μｍであった。

得られたコンタクタを図１に示す。このコンタクタは、柱状のバネ１ｕと、バネ１ｕの中央１ｕｃに、外部に突出する突起１ｔとを有する。突起１ｔは、電極との接触面１ｔｃを備え、接触面１ｔｃの形状は、回転放物面の一部であった。バネ１ｕの外周部１ｕｇは筒状のリング構造を有し、直径Ｄが４８０μｍ、バネの厚さｂが１５０μｍ、バネの幅ａが１０μｍであり、アスペクト比（ｂ／ａ）は１５であった。また、渦巻き数は３．３回転、ストロークが１００μｍであった。渦巻バネの中央部には、首つきの突起があり、高さｃは１００μｍであった。

つづいて、図３（ａ）に示すように、検査する半導体の電極の位置に、それぞれ貫通孔を形成した基板３２と下蓋シート３３を張り合わせた。基板３２は、材質がポリイミド樹脂であり、厚さが５００μｍのものを用い、直径が５００μｍの貫通孔を設けた。また、下蓋シート３３は、材質がポリイミド樹脂であり、厚さが２０μｍのものを用い、基板３２の貫通孔の位置に合せて、直径４００μｍの孔を形成した。

つぎに、図３（ｂ）に示すように、コンタクタ３１ａ，３１ｂの突起を外方に向け、互いに背中合わせになるように配向させ、外径４８０μｍ、高さ２００μｍの中空リング３９を挟み、基板３２の貫通孔に嵌合し、下蓋シート３３と同様の上蓋シート３４を基板３２に張り付けて、図３（ｃ）に示すような本発明の検査用ソケットを得た。

得られた検査用ソケットを、図３（ｄ）に示すように、検査装置のトランスフォーマ３８の電極３７上に実装し、検査装置上に、被検査体である半導体３５を配置し、矢印の方向に７０ｍＮの力で加圧すると、バネの付勢力により、半導体３５の平板状電極３６と、トランスフォーマ３８上の電極３７との間で電気的導通が得られ、得られた電気信号にもとづき半導体の検査を行なうことができた。

本実施例では、微細端子の直径Ｄは４８０μｍであったが、直径Ｄが１００μｍ程度の微細端子も本発明の方法により製造できることから、電子機器のさらなる高密度実装にも対応できることがわかった。

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明によれば、接続信頼性の高い微細端子を備える検査用ソケットおよび実装用コネクタを提供することができる。

Claims (18)

1. 電子機器または検査装置の電極と電気的に導通する微細端子（９１）であって、電極に接触する柱状のコンタクタ（９１ａ，９１ｃ）を備え、
   該コンタクタ（９１ａ，９１ｃ）は、電極に押し当てることにより弾性変形するバネ構造を有し、前記コンタクタ（９１ａ，９１ｃ）は、電極に接触する先端部に、外部へ突出する突起（１ｔ）を備え、
   該突起（１ｔ）の形状が、球面の一部または回転放物面の一部を有する
   ことを特徴とする微細端子。
2. 前記コンタクタ（９１ａ，９１ｃ）は、渦巻バネ構造を有する請求の範囲第１項に記載の微細端子。
3. 前記コンタクタ（９１ａ，９１ｃ）は、蛇行する複数のバネが、コンタクタの外周部から中央部に向けて配置する構造を有する請求の範囲第１項に記載の微細端子。
4. 柱状の前記コンタクタ（９１ａ，９１ｃ）は、外周部が筒状のリング構造を有することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の微細端子。
5. 前記微細端子（９１）は、電極に接触する両端にコンタクタ（９１ａ，９１ｃ）を有する請求の範囲第１項に記載の微細端子。
6. 前記突起（１ｔ）は、突出する方向に向かって開口するＶ字状の溝を有する請求の範囲第１項に記載の微細端子。
7. 微細端子（９１）は、ニッケルまたはニッケル合金からなることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の微細端子。
8. 微細端子（９１）は、貴金属または貴金属の合金またはポリテトラフルオロエチレン金からなるコート層を有する請求の範囲第１項に記載の微細端子。
9. 請求の範囲第１項に記載の微細端子（９１）の製造方法であって、微細端子（９１）におけるコンタクタ（９１ａ，９１ｃ）を、
   Ｘ線リソグラフィにより樹脂型を形成する工程と、
   導電性基板上で、前記樹脂型に金属材料からなる層を電鋳により形成する工程と、
   研磨または研削する工程と、
   前記金属材料からなる層上に、リソグラフィにより樹脂型を形成する工程と、
   前記樹脂型に金属材料からなる層を電鋳して、外部に突出する突起を形成する工程と、
   樹脂型を除去する工程と、
   導電性基板を除去する工程と
   を備える方法により製造することを特徴とする微細端子の製造方法。
10. 請求の範囲第１項に記載の微細端子（９１）の製造方法であって、微細端子（９１）におけるコンタクタ（９１ａ，９１ｃ）を、
    金型により樹脂型を形成する工程と、
    導電性基板上で、前記樹脂型に金属材料からなる層を電鋳により形成する工程と、
    研磨または研削する工程と、
    前記金属材料からなる層上に、リソグラフィにより樹脂型を形成する工程と、
    前記樹脂型に金属材料からなる層を電鋳して、外部に突出する突起を形成する工程と、
    樹脂型を除去する工程と、
    導電性基板を除去する工程と
    を備える方法により製造することを特徴とする微細端子の製造方法。
11. 形成した前記突起（１ｔ）に、ダイサを用いた切断によりＶ字状の溝を形成する請求の範囲第９項または第１０項に記載の微細端子の製造方法。
12. 請求の範囲第１項に記載の微細端子（９１）を備えるコンタクトシートであって、該シートを厚さ方向に貫通する中空電極（９１ｂ）と、該中空電極（９１ｂ）上に前記コンタクタ（９１ａ，９１ｃ）を有し、前記中空電極（９１ｂ）は、コンタクタ（９１ａ，９１ｃ）のバネがストロークできるような中空部を有することを特徴とするコンタクトシート。
13. 前記中空電極（９１ｂ）と、前記コンタクタ（９１ａ，９１ｃ）とは、抵抗溶接により接合した請求の範囲第１２項に記載のコンタクトシート。
14. 請求の範囲第１項に記載の微細端子（９１）を備えるソケットであって、ランドグリッドアレイ配置の半導体の検査に使用することを特徴とする検査用ソケット。
15. 請求の範囲第１４項に記載のソケットを備える検査装置。
16. 請求の範囲第１４項に記載のソケットを用いる半導体の検査方法。
17. 請求の範囲第１項に記載の微細端子（９１）を備えるコネクタであって、ランド電極に接続することを特徴とする実装用コネクタ。
18. 請求の範囲第１７項に記載のコネクタを備える電子機器。

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