ＩＣの球状電極端子用接触子の構造および製造方法

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【発明の名称】	ＩＣの球状電極端子用接触子の構造および製造方法
【発明者】	【氏名】谷口雄三
【要約】	【課題】微細なベアチップやＢＧＡの球状電極端子と電気接続を行なうための接触子（コンタクト）の構造およびその製造方法を実現する。【解決手段】配線基板４上に有機材料からなるコンタクトピン破壊防止隔壁８を積層し、コンタクト領域９にはめっき法もしくはワイヤボンデイング法で作成した微細なコンタクトピン７を形成させた構造とする。本コンタクトの構造によれば微細なコンタクトピンの破壊防止が可能であり、また、プリント基板やセラミック基板の製造プロセスを利用できるので生産性もよい。

【特許請求の範囲】
【請求項１】配線基板上にＩＣの球状電極端子と電気接続をえるためのコンタクトピンを配列し、前記球状電極端子の側面を前記コンタクトピンで押圧し、その弾性力により前記電極端子と電気接続を行うＩＣソケットもしくはプローブ基板において、前記配線基板上に有機材料を積層およびパターン加工することにより形成してなるコンタクトピン破壊防止隔壁の間隙部に前記コンタクトピンを形成することを特徴としたコンタクトの構造。
【請求項２】前記配線基板上に前記コンタクトピン破壊防止隔壁用有機材料を塗布もしくは貼付け後、前記有機材料に穴加工を行ない、その穴内に前記コンタクトピン用の金属をめっき処理により充填し、さらに、前記コンタクトピン破壊防止隔壁部以外の領域の有機材料を除去加工することを特徴とした請求項１記載のコンタクトの製造方法。
【請求項３】前記配線基板上にワイヤボンデイング方式にてコンタクトピンを形成後有機材料を塗布し、さらに、前記コンタクトピン破壊防止隔壁部以外の領域の有機材料を除去加工することを特徴とした請求項１記載のコンタクトの製造方法。
【請求項４】請求項２、請求項３記載のコンタクトピン破壊防止隔壁部以外の有機材料除去加工方法として、コンタクトピンには損傷を与えず有機材料だけを除去する条件でのレーザ加工を用いることを特徴とするコンタクトの製造方法。

【発明の詳細な説明】【産業上の利用分野】
【０００１】本発明はＩＣ製造工程途中におけるＩＣウエハあるいはベアチップの電極端子、又は、ＩＣパッケージの電極端子に電気接続を行い、電気特性試験もしくはバーンイン試験を行うために用いるプローブカード又はＩＣソケットの接触子（コンタクト）に関するものである。
【従来の技術】
【０００２】ＩＣウエハ製造工程において発生する信頼度不良を除去するため、従来はＩＣを組立した後、バーンイン試験が実施されている。近年、電子機器の小型化、薄型化が進むにつれベアチップ実装のニーズが高まってきている。一方、ベアチップ実装を行なう半導体ユーザーから半導体メーカーに対して、ウエハ状態あるいは単体のチップに切断したベアチップ状態でバーンイン試験済の良品チップの出荷要求が強く出されるようになってきた。前記ベアチップ実装用ＩＣの電極端子として球状のはんだや金のバンプがある。これら球状電極端子の配列ピッチは約１００マイクロメートル程度と微細である。
【０００３】また、ＩＣパッケージについては電極端子数が増加する傾向にあり、この傾向に対応して、図１に示すようにＩＣパッケージボデイ１ａの下部に球状電極端子１ｂを格子状に配列したＢＧＡ（ＢａｌｌＧｒｉｄＡｒｒａｙ）パッケージが増加してきているが、電極端子数の増加にともない電極端子のピッチは年々狭くなる動向である。
【０００４】一方、バーンイン試験や電気特性試験を行う時、接触子（コンタクト）をＩＣの電極端子に機械的な力で押し付け、前記各試験用の回路と電気的な結合を行う。このコンタクトにもとめられる基本的な要求事項としては、寿命が長いこと、電気抵抗が小さいことなどがあげられる。
【０００５】ピン形状のコンタクト（コンタクトピンとよぶ）の場合、その寿命を確保するには、曲がり、折れなどの破損が少ないことが必須条件であるが、前記のごとく電極端子のピッチは狭くなってきており、微細かつ破壊防止できる構造のコンタクトピンの開発が望まれていた。
【０００６】また、一般にコンタクトの電気抵抗を小さくするには、電気抵抗が小さなコンタクト材料を用いることは当然であるが、接触抵抗を小さくするためには電極端子表面に生成している薄い酸化膜層及び汚染物を除去しなければならない。この方法として、コンタクトを電極端子表面に押しつけた時、コンタクトが弾性変形し電極端子表面を摺動することにより電極端子表面の酸化膜及び汚染を除去することが有効であることが知られている。このためには、小さな力で前記酸化膜及び汚染を除去できるコンタクトの開発が望まれていた。
【０００７】従来、球形状の電極端子を有するベアチップやＢＧＡパッケージに電気接続するコンタクトの方式としては、図２（ａ）記載のごとくプレス加工など機械加工で製造した割りピン方式コンタクトピン２間に電極端子を押し込み、押し込む際にコンタクトの側面と電極端子側面が摺動することにより電極端子の表面の酸化膜を除去し、電極端子をコンタクトで挟持した状態で電気接続する方式、図２（ｂ）記載のごとく、突当て方式コンタクトピン３の角部に電極端子を押付けて電極端子表面の酸化膜を突き破り、突き当てた状態で電気接続する方式、図２（ｃ）記載のごとく平面状のパッド方式コンタクト４に電極端子の底面を押し付け、パッドの押圧時に電極端子表面の酸化膜を引き裂き露出させる圧接方式が代表的である。
【０００８】前記図２の各方式を押圧力と微細なコンタクトの製造容易性の面から比較すると次のようになる。図２（ａ）の方式は、小さい押圧力で電気接続をえることが可能であるが、微細な割りピン方式コンタクトピン２を機械加工で作るのは困難であり、また、多数のコンタクトピンを用いるので組立作業に手間がかかるという問題がある。図２（ｂ）の方式は割りピン方式コンタクトピン２よりも突当て方式コンタクトピン３の製造が容易であるが、押圧時に電極端子表面に大きな傷つけやすいという問題がある。また、前記方式と同様に組立作業に手間がかかるという問題がある。図２（ｃ）の方式はプリント基板の製造プロセスを用いることができるので比較的微細なコンタクトの製造が容易であるが、平面状のパッド方式コンタクト４に電極端子を押し付けるだけなので、電極端子表面の酸化膜を除去するためには大きな押圧力を要するという問題がある。
【０００９】前記図２の各方式を微細なコンタクトの破壊防止という観点から比較すると次のようになる。図２（ａ）（ｂ）の方式はセパレータ５が各コンタクトピンを保護しているので機械的な破壊の恐れは小さいが微細なセパレータ５の製造が困難である。図２（ｃ）の方式はコンタクトの形状そのものが破壊しにくい形状なのでコンタクトの破壊という問題は少ない。また、図２の各方式は別途作成したセパレータ５を用いているので部品点数が増加する。
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】このように、従来技術のコンタクト方式は微細構造の製造性、小押圧力、コンタクトの破壊防止の各要求事項を同時に満足するものではない。本発明は、ウエハ、ベアチップ、ＢＧＡなどの微細かつ破損しやすい球状電極端子に対応するコンタクトに関するものであり、小押圧力で電気接続を可能とする微細なコンタクトおよびコンタクトの破壊防止構造を有するコンタクトの構造、および、その生産性のよい製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】請求項１は球状電極端子の側面を金属製のコンタクトピンで挟持押圧して電気接続をえるコンタクト方式を対象とし、かつ、前記コンタクトピンを配線基板上に配列するＩＣソケットもしくはプローブ基板において、球状電極端子をコンタクト部に差し込む時に、例えば、コンタクト部とＩＣの位置合わせ誤差などにより、コンタクトピンを押し潰して破壊することがないように、各コンタクト部の間にコンタクトピン以上の高さのコンタクトピン破壊防止隔壁を設けた構造とする。また前記コンタクトピン破壊防止隔壁は、配線基板上に積層した有機材料とする。
【００１２】請求項２は前記配線基板上に前記コンタクトピン破壊防止隔壁用有機材料を塗布もしくは貼付け後、前記有機材料に穴加工を行ない、その穴内に前記コンタクトピン用の金属をめっき処理により充填することによりコンタクトピンを作成し、さらに、コンタクトピンを露出するために、前記コンタクトピン破壊防止隔壁部以外の領域の有機材料を除去加工するコンタクトの製造方法である。
【００１３】請求項３は配線基板上にコンタクトピンをワイヤボンデイング方式によって作成し、その後、配線基板上面及びコンタクトピン上に有機材料を塗布し、さらに、コンタクトピンを露出するために、前記コンタクトピン破壊防止隔壁部以外の領域の有機材料を除去加工するコンタクトの製造方法である。
【００１４】請求項４は請求項２、請求項３記載のコンタクトピン破壊防止隔壁部以外の有機材料除去加工をレーザ加工で行い、コンタクトピンの露出及び球状端子の挿入部を形成する製造方法である。このレーザ加工条件としては、レーザ照射時の温度上昇を有機材料の熱分解温度以上でかつコンタクトピンの溶融温度以下にする熱加工法もしくは、紫外線領域の波長のレーザを用いアブレーション加工によって、コンタクトピンには損傷を与えず有機材料だけを除去することを特徴とするコンタクトの製造方法である。
【作用】
【００１５】本発明記載のコンタクト構造は、第一に、コンタクトピン破壊防止用隔壁を有しているので、ＩＣとコンタクト部の位置がずれていても誤ってコンタクトピンを押し潰すことがなくなるので、コンタクトピンが微細かつ機械強度が小さくても破損のおそれがない。また、図５（ａ）と同一のコンタクト方式なので押圧力を小さくできる。
【００１６】また、本発明記載のコンタクトピンは有機材料に開けた細長い穴の中にめっき処理にてコンタクトピンを一括して作成するか、ワイヤボンデイング方式で高速に作成できる。また、レーザ加工やフォトグラフィープロセスなどプリント基板やセラミック基板などを製造する製造プロセスを用いることができるので、高精度かつ微細なコンタクトピンを一括して製造できるので生産性もよい。
【実施例】
【００１７】図３は本発明によるＩＣとコンタクトの接触状態の代表例である。図示のごとく、配線基板６上にはコンタクトピン７及びコンタクトピン破壊防止隔壁８が設けられており、球状電極端子１ｂがコンタクトピン７を押し広げた状態で電気接続をとる。また、コンタクトピン破壊防止隔壁８がＩＣパッケージボデイ１ａのストッパー及びガイドの役目を果たしている。なお、配線基板６はプリント基板、セラミック基板、シリコン基板などを用いる。
【００１８】図４は請求項１記載のコンタクト部の代表例を示す。図４の平面図に示すようにコンタクトピン７はコンタクトピン破壊防止隔壁８の間に開けられたコンタクト領域９の内部に配置されている。図４では各コンタクト領域に２本のコンタクトピン７が配置されているが、この本数は何本でもよい。図４の断面図に示すようにコンタクトピン７は配線基板４のランド４ａ上に直立している。また、コンタクトピン破壊防止隔壁８とコンタクトピン７の高さは同一になっているが、コンタクトピン破壊防止隔壁８の高さをコンタクトピン７の高さより高くしてもよい。
【００１９】図５は請求項２記載によるコンタクトの製造工程例を示す。本製造工程例は、コンタクトピン破壊防止隔壁８の高さとコンタクトピン７の高さが同一の場合を示す。図５（ａ）において、配線基板６の上に有機材料１０を塗布もしくは貼付け、加熱処理にて有機材料１０を硬化させる。図５（ｂ）において、有機材料１０に微細な穴１１を加工する。本穴加工は、前記有機材料１０をフォトレジストとして、穴パターンを感光及び現像することによって作成してもよいし、レーザ加工あるいはドリル加工でもよい。図５（ｃ）において、めっき処理によって穴１１内にコンタクトピン７用の金属を析出充填させる。めっき方法は電気めっき、無電解めっきのどちらでもよいが、めっき速度の速い電気めっきの方が生産性がよい。図５（ｄ）は請求項４記載のレーザ加工による穴あけ加工を示し、レーザによって有機材料１０を除去加工してコンタクト領域９を形成する。このレーザ加工条件としては、レーザ照射時の温度上昇を有機材料の熱分解温度以上でかつコンタクトピン７の溶融温度以下とする加工条件での熱除去加工でもよいし、紫外線領域の波長のレーザを用いたアブレーション加工でもよい。
【００２０】図６は請求項２記載によるコンタクトの製造工程例を示す。本製造工程例は、コンタクトピン破壊防止隔壁８の高さがコンタクトピン７の高さよりも高い場合を示す。図６の（ａ）（ｂ）（ｃ）は図５の（ａ）（ｂ）（ｃ）と同一である。図６（ｄ）において、上面にさらに有機材料を塗布もしくは貼付けする。この後、図６（ｅ）に示すようにレーザ加工により有機材料１０を除去してコンタクト領域９を形成する。このレーザ加工条件としては、レーザ照射時の温度上昇を有機材料の熱分解温度以上でかつコンタクトピン７の溶融温度以下とする加工条件での熱除去加工でもよいし、紫外線領域の波長のレーザを用いたアブレーション加工でもよい。
【００２１】図７はワイヤボンデイング方式を用いたコンタクトの基本構造図例である。ワイヤボンデイング方式としては、ネイルヘッドボンデイング方式またはウエッジボンデイング方式を用い、コンタクトの形状については図７（ａ）のごとくピン形状のワイヤ１２とするか、図７（ｂ）（ｃ）のごとくアーチ状のワイヤ１２とする。また、ワイヤ１２の材質としては金線、アルミニウム線、銅線などを用いる。
【００２２】図８はワイヤボンデイング方式を用いたコンタクトの製造工程例である。図８（ａ）において配線基板上にワイヤボンデイング法にてワイヤ１２すなわちコンタクトピン７を作成する。図８（ｂ）において、有機材料１０を塗布し、その後有機材料１０を加熱硬化する。図８（ｃ）において有機材料１０に穴をあけコンタクトピン破壊防止隔壁８を形成する。この穴加工方法としては、有機材料１０をフォトレジストとして、穴パターンを感光及び現像することによって作成してもよいし、レーザ加工でもよい。なお、図５、図６、図８の各方式とも、コンタクトピン７の表面には最終的に金系のめっきを施すとよい。
【発明の効果】
【００２３】以上のように、本発明によればベアチップ、ＢＧＡなどの球状電極端子にたいして、微細なコンタクトピン７の機械的な損傷を防止できるコンタクトの構造を製造することができる。これによって、微細な球状電極端子と小さい押圧力で電気接続をえることができ、ウエハ上の電極端子にコンタクトを一括接触するウエハ状態でのバーンイン試験用プローブ基板や、ベアチップ、ＢＧＡ用のＩＣソケットを容易に実現することが可能となる。また、プリント基板、セラミック基板などの製造プロセスを利用しているので量産性があり、製造コスト低減を図ることができる。

【出願人】	【識別番号】５９９１２６２７９【氏名又は名称】谷口技術事務所有限会社
【出願日】	平成１２年１月６日（２０００．１．６）
【代理人】
【公開番号】	特開２００１－１９４４１８（Ｐ２００１－１９４４１８Ａ）
【公開日】	平成１３年７月１９日（２００１．７．１９）
【出願番号】	特願２０００－３４１５８（Ｐ２０００－３４１５８）