JP6665979B2 - 電気的接触子 - Google Patents

Description

本発明は、電気的接触子に関するものである。

半導体検査に用いられるプローブカードは、検査対象となる半導体基板上のＩＣチップの端子の狭ピッチ化に伴い、プローブカードに配置される電気的接触子であるプローブの狭ピッチ化が求められている。このような狭ピッチ化に対応するプローブとして、ＭＥＭＳ（微小電気機械システム）技術を用いたプローブ（特許文献１参照）が多数存在する。

半導体検査の際にプローブはＩＣチップの端子に接触し、電気測定が行われる。プローブが接触するＩＣチップの端子の一形態として円柱状のもの、例えば円柱状のＣｕの先端にはんだ層が半球状に形成されたものがある。このような円柱状の端子に 対応したプローブとして下記の非特許文献１があり、また複数の円柱状の端子に接続される回路基板として下記の特許文献２がある。

特許第３３７８２５９号公報 特開２０１２−２４８７４０

Very Small Pitch Micro Bump Array Probing（IEEE SW Test Workshop 2013 ）

上述のような円柱状のＩＣチップの端子にプローブが接触する際に、先端のはんだ層の表面に凹みなどの傷が付くと、ＩＣチップを基板に実装するためのはんだ層溶融時に気泡が発生して実装不良の原因となるという問題がある。

そして、プローブの狭ピッチ化に伴ってプローブの数が増加し、その結果、プローブカードによる検査時のＩＣチップの端子に作用する荷重が増大するという問題が生じており、プローブには、低針圧でオーバードライブマージンが大きく、安定的な接触が求められている。

本発明はポリマーＭＥＭＳを用いて形成されるプローブによって、このような従来の問題を解決し、狭ピッチ化が可能であり、低針圧でオーバードライブマージンが大きく、安定的な接触を実現するプローブを含む電気的接触子を提供することを目的とする。さらに、前記電気的接触子の構造を応用することで、ＩＣ及び配線基板上の柱状体の電極同士を接続し、基板などを互いに電気的に接続するインタポーザを含む電気的接触子を実現する。

本発明の電気的接触子は、柱状体の端子と接続対象物とを電気的に接続する電気的接触子であって、ポリマーにより形成された本体部、および前記本体部に固着された金属からなる導電層を有し、前記本体部は、前記端子を他端側へと案内する案内部を一端に有し、前記接続対象物と接続される接続部を前記他端に有し、前記端子が挿入される内部空間を備えるとともに、前記案内部と前記接続部との間に、前記端子の外側面を狭持するための少なくとも２つの突出部が形成され、前記導電層は、前記突出部と前記接続部とを接続するように形成されており、少なくとも２つの前記突出部の間にはスリットが形成されていることを特徴とする。

そして、前記案内部は、前記本体部の一端から前記突出部に向かって傾斜するテーパー部として形成されている。

前記本体部は筒状であり、さらに、前記本体部には、前記スリットに沿った溝が形成されている。

または、前記本体部の前記案内部および前記突出部は、前記スリットに沿って分割されている。

前記接続部はベース部を有し、前記ベース部は、前記導電層と前記接続対象物とを接続する貫通電極を有する。

複数の前記電気的接触子が、前記案内部および前記接続部の端部がそれぞれ同一平面上にあるように配置され、ポリマーによって互いに結合されている。

２つの前記電気的接触子が、一方の前記電気的接触子の前記他端と他方の前記電気的接触子の前記他端とが一体となるように互いに結合され、一方の電気的接触子の前記案内部が一端となり、他方の電気的接触子の前記案内部が他端となり、かつ、前記一方の電気的接触子の前記導電層と、前記他方の電気的接触子の前記導電層とが互いに電気的に接続されるように結合されている。

複数の前記電気的接触子が、前記一方の電気的接触子の前記案内部および前記他方の電気的接触子の前記案内部の端部がそれぞれ同一平面上にあるように配置され、ポリマーによって互いに結合されている。

前記突出部は、直径が１０〜５０μｍの前記端子を挟持することができる。

本発明の電気的接触子は、柱状体の端子と接続対象物とを電気的に接続する電気的接触子であって、ポリマーにより形成された本体部、および前記本体部に固着された金属からなる導電層を有し、前記本体部は、前記端子を他端側へと案内する案内部を一端に有し、前記接続対象物と接続される接続部を前記他端に有し、前記端子が挿入される内部空間を備えるとともに、前記案内部と前記接続部との間に、前記端子の外側面を狭持するための少なくとも２つの突出部が形成され、前記導電層は、前記突出部と前記接続部とを接続するように形成されており、少なくとも２つの前記突出部の間にはスリットが形成されていることにより、ポリマーの部分が互いに接触しても短絡することがないので従来よりも狭ピッチでの配置が可能となり、そして、接続対象物の先端を傷つけることなく狭持することができ、プローブとして使用した場合に低針圧でオーバードライブマージンが大きくなり、安定的な接触が可能となる。

前記案内部は、前記本体部の一端から前記突出部に向かって傾斜するテーパー部として形成されていることにより、前記端子をスムーズに前記他端側へと案内することが可能となり、スムーズにコンタクト動作を行うことができるようになる。

前記本体部は筒状であり、前記スリットに沿った溝が形成されている、あるいは、前記本体部の前記案内部および前記突出部は、前記スリットに沿って分割されていることにより、電気的接触子の配置として直交配置、六方配置などの様々な配置形態を用いることで、より狭ピッチに配置できる、あるいは、より安定的に接触できる電気的接触子を実現することができる。

複数の前記電気的接触子が、前記案内部および前記接続部の端部がそれぞれ同一平面上にあるように配置され、ポリマーによって互いに結合されていることにより、より狭ピッチの配置、および、安定的な接触が可能となる。

２つの前記電気的接触子が、一方の前記電気的接触子の前記他端と他方の前記電気的接触子の前記他端とが一体となるように互いに結合され、一方の電気的接触子の前記案内部が一端となり、他方の電気的接触子の前記案内部が他端となり、かつ、前記一方の電気的接触子の前記導電層と、前記他方の電気的接触子の前記導電層とが互いに電気的に接続されるように結合されていることにより、前記電気的接触子をインターポーザとして使用することが可能となり、その際に、使用時に不良が確認された場合、簡単に交換することができる。

第１の実施形態の電気的接触子の断面図である。 第１の実施形態の電気的接触子の底面図である。 電気的接触子がＩＣチップ端子と接触する際の動きを示す断面図である。 第２の実施形態の電気的接触子の断面図である。 第２の実施形態の電気的接触子の底面図である。 第２の実施形態の電気的接触子の斜視図である。 電気的接触子とＩＣチップ端子の位置関係を示す図であり、（ａ）がＩＣチップ端子の平面配置図、（ｂ）が電気的接触子の平面配置図である。 第３の実施形態の電気的接触子の断面図である。 第３の実施形態の電気的接触子の底面図である。 第３の実施形態の電気的接触子の斜視図である。 電気的接触子とＩＣチップ端子の位置関係を示す図であり、（ａ）がＩＣチップ端子の平面配置図、（ｂ）が電気的接触子の平面配置図である。 第４の実施形態の電気的接触子の断面図である。 第４の実施形態の電気的接触子の底面図である。 第４の実施形態の電気的接触子の斜視図である。 電気的接触子とＩＣチップ端子の位置関係を示す図であり、（ａ）がＩＣチップ端子の平面配置図、（ｂ）が電気的接触子の平面配置図である。 第５の実施形態の電気的接触子の断面図である。 第５の実施形態の電気的接触子の底面図である。 第５の実施形態の電気的接触子の斜視図である。 電気的接触子とＩＣチップ端子が接触した状態を示す断面図である。 第６の実施形態の電気的接触子の断面図である。 第６の実施形態の電気的接触子の底面図である。 第６の実施形態の電気的接触子の斜視図である。 電気的接触子とＩＣチップ端子が接触した状態を示す水平方向の断面図である。 第７の実施形態の電気的接触子の断面図である。 第７の実施形態の電気的接触子の底面図である。 第８の実施形態の電気的接触子の断面図である。 第８の実施形態の電気的接触子の斜視図である。 電気的接触子をインターポーザとして用いて基板を接続する手順を示す断面図である。 第９の実施形態の電気的接触子の断面図である。 第９の実施形態の電気的接触子の斜視図である。 第１０の実施形態の電気的接触子の断面図である。 第１０の実施形態の電気的接触子の斜視図である。 電気的接触子のインターポーザとしての使用例を示す概略図である。

本発明の電気的接触子について図面を用いて説明する。まず初めに、第１の実施形態の電気的接触子１について説明する。図１に示すのが、電気的接触子１の断面図であり、図２に示すのが電気的接触子１の底面図であり、電気的接触子１はプローブとして使用され、第１の接続対象物であるウエハ１０のＩＣチップ端子１１、および、第２の接続対象物であるプローブカードの基板１２の電極１４と接触し、互いに電気的に接続するものである。

図１，２に示すように、本発明の電気的接触子１は、本体部３、および、前記本体部３に固着された第２導電層６を有し、前記本体部３は、一端に前記ＩＣチップ端子１１を他端側へと案内する案内部を有し、前記他端に前記第２の接続対象物である前記電極１４と接続される接続部を有し、前記案内部によって案内された前記ＩＣチップ端子１１が挿入される内部空間を有する。前記本体部３は、前記案内部と前記接続部との間に、第１の接続対象物であるＩＣチップ端子１１の側面を狭持する突出部４が設けられている。そして、前記接続部はベース部２を有し、前記案内部としてテーパ部９が設けられている。前記ベース部２および前記本体部３はポリマーを用いたＭＥＭＳ技術によって形成されている。前記電気的接触子１は検査時には柱状体のＩＣチップ端子１１の外側面に接触し狭持することで電気的接続が行われる。

前記ベース部２は、円柱形状を有し、中央には上下に貫通する貫通電極５が形成されている。前記ベース部２の上面がプローブカードの基板１２の電極１４と接続され、その際に、前記貫通電極５によって前記電気的接触子１とプローブカードの前記基板１２との電気的接続が行われる。さらに、前記ベース部２の下面には前記貫通電極５と接続される第１導電層７が形成されている。

前記本体部３は円筒状を有し、前記ベース部２の下面に配置され、上端が前記ベース部２によって閉塞され、下端は開口となっており、検査時には前記案内部である前記テーパー部９によって案内されて前記開口から検査対象物の端子が前記内部空間に挿入される。前記本体部３の内側面の下方には、前記本体部３の中心軸に向かって内側に突出した前記突出部４が環状に形成されている。

さらに、前記本体部３の内側面の４箇所には、等間隔でスリットによって離間された第２導電層６が形成されており、前記第２導電層６は、前記本体部３の内側面の下端から前記突出部４を通り上端へと延伸し、前記突出部４の表面に形成されている部分が、検査対象物の外側面と接触する接点８となる。前記本体部３の内側面は、前記スリットにより前記第２導電層６が形成されていない箇所が、４箇所、等間隔で存在しており、この部分に溝を形成し、前記本体部３の厚みを部分的に薄くすることで、前記本体部３を変形し易くすることもできる。

前記第２導電層６の上端は、前記第１導電層７と接続されており、これにより、前記貫通電極５、前記第１導電層７、および、前記第２導電層６は互いに電気的に接続され、その結果、前記接点８はプローブカードの基板と電気的に接続される。

前記本体部３の内側面の下端には、図１に示すように、前記案内部として、前記突出部４に向かって傾斜し、下方に向かって外側に広がるように前記テーパー部９が形成されている。前記テーパー部９によって検査対象物の端子は前記本体部３の内部空間へとスムーズに案内される。前記テーパー部９の一部分にも前記第２導電層６は形成されている。

前記ベース部２および前記本体部３は、上述のように、ＭＥＭＳ技術を用いてポリマーによって形成されている。ポリマー材料としては様々なものを使用可能であり、例えば、アクリル樹脂などを用いる。前記貫通電極５および前記第１導電層７は導電性部材によって形成され、前記第２導電層６は、前記ＩＣチップ端子１１との接触性を向上させるために、導電性部材の中でも特に接触性の良い金属、合金を用いる。例えば、Ｒｈ、Ｐｔ、Ｒｅ、Ｉｒ、Ｏｓ、Ｐｄ、あるいは、これらの合金を用いる。

本発明の電気的接触子１は、前記本体部３がポリマーによって形成されていることで、検査時には弾性変形が可能である。ポリマーのヤング率は従来のプローブの部材に用いられる金属と比較すると、約３０分の１〜約１２０分の１であることから、本発明の電気的接触子１は従来の電気的接触子よりも変形量が大きくなる。さらに、前記第２導電層６を前記本体部３の内側面の全面ではなく一部に形成することで、前記本体部３を弾性変形し易くしている。

前記電気的接触子１の検査時の動作について、図３を用いて説明する。図３には、プローブカードの基板１２の電極１４にはんだ１３を用いて電気的接触子１の接続部が接続されて固定された状態の断面図が示されている。そして、検査対象となるＩＣチップ端子１１がウエハ１０上に配置されている状態の断面図を示している。

図３（ａ）に示すように、前記電気的接触子１が前記ＩＣチップ端子１１の上方に位置するようにプローブカードの位置合わせを行う。その後、前記ウエハ１０を上方に移動させてオーバードライブを行い、前記ＩＣチップ端子１１を前記電気的接触子１の前記本体部３の開口から挿入する。この時、前記ＩＣチップ端子１１の外周が、前記電気的接触子１の前記接点８の内周よりも大きいことから、前記接点８が前記ＩＣチップ端子１１と接触すると、図３（ｂ）に示すように、前記ＩＣチップ端子１１によって前記本体部３は外側へと押される力が作用し弾性変形する。

そして、前記図３（ｂ）に示すように、前記電気的接触子１は前記突出部４によって前記ＩＣチップ端子１１の外側面を狭持し、前記接点８によって接触するため、上方から力を加える構造ではないことから、低針圧を実現している。さらに、前記ＩＣチップ端子１１の上端と、前記電気的接触子１のベース部２との間には空間が存在し、オーバードライブ時のマージンも十分に確保することができる。また、前記電気的接触子１は前記接点８で前記ＩＣチップ端子１１の外側面と接触しており、スクラブも十分に機能する。

以上のように、本発明の電気的接触子１は、前記ベース部２および前記本体部３をＭＥＭＳ技術を用いてポリマーで形成し、前記突出部４によって前記ＩＣチップ端子１１の外側面に接触させる構造を用いることで、狭ピッチ化が可能であり、低針圧でオーバードライブマージンが大きく、安定的な接触を実現する。前記電気的接触子１は、従来よりも狭ピッチの端子ピッチ５０μｍ以下に対応することも可能となる。

前記電気的接触子１の前記本体部３は円筒形状を用いて説明したが、前記本体部３の形状は前記ＩＣチップ端子１１を狭持できる形状であればよく、多角形の筒状とすることも可能であり、その個数も変更可能である。また、前記突出部４の形状も適宜変更可能である。前記突出部４は、１０〜５０μｍの直径を有する前記ＩＣチップ端子１１を狭持することができる大きさに形成することができる。

次に、第２の実施形態の電気的接触子２１について説明する。前記電気的接触子２１は、図４〜６に示すように、第１の実施形態の電気的接触子１が円筒状の前記本体部３を有するのに対して、所定の間隔をあけて配置される２つの柱状体によって構成される本体部２３を有している。

前記電気的接触子２１は、ＭＥＭＳ技術によってポリマーから形成された接続部となるベース部２２および柱状体の２つの前記本体部２３を有する。２つの前記本体部２３は前記ベース部２２の下面に互いに対向するように配置されている。

前記ベース部２２は、２つの前記本体部２３を所定の間隔をあけて端部を互いに連結する板状体であり、中央には上下に貫通する貫通電極２５が形成され、さらに、前記本体部２２の下面には前記貫通電極２５と接続される第１導電層２７が形成されている。

前記本体部２３は、前記ベース部２２から下方に延伸し、外側面および内側面が曲面から構成される形状を有しており、２つの前記本体部２３が所定の間隔をあけて対向して配置されている。前記本体部２３の内側面の下端には、案内部として外側へと傾斜するテーパー部２９が形成されている。さらに、前記本体部２３の内側面の前記テーパー部２９の上方には、前記本体部２３の中心軸に向かって内側に突出した突出部２４が形成されている。

前記本体部２３の内側面には、下端の前記テーパー部２９から前記突出部２４を通り上端へと延伸しする第２導電層２６が形成されており、前記第２導電層２６は、前記突出部２４の表面に形成されている部分が、検査対象物の外側面と接触する接点２８となる。

前記第２導電層２６の上端は、前記第１導電層２７と接続されており、これにより、前記貫通電極２５、前記第１導電層２７、および、前記第２導電層２６は互いに電気的に接続され、その結果、前記接点２８はプローブカードの基板と電気的に接続される。前記貫通電極２５、前記第１導電層２７、および、前記第２導電層２６の材質については第１の実施形態の電気的接触子１と同じ材質を用いる。

第２の実施形態の電気的接触子２１は、図４〜６に示すように、２つの前記本体部２３が互いに分離されていることから、ＩＣチップ端子１１の外側面と前記接点２８が接触した際には、前記本体部２３は弾性変形がし易く、より低針圧となり、また、オーバードライブマージンが大きく、安定的な接触を実現することができる。

さらに、第２の実施形態の電気的接触子２１は断面が略長方形であり、図７（ａ）に示すように、ＩＣチップ端子１１が直交配置されている場合に、前記ＩＣチップ端子１１の間隔の最も広い方向に断面の長辺を添わせて配置することでサイズを大きくすることができ、より安定的な接触を確保することが可能となる。図７（ａ）に示すような前記ＩＣチップ端子１１の配置に対応するためには、前記電気的接触子２１は、図７（ｂ）に示すように配置する。この時、隣接する前記電気的接触子２１の間の空間は、１点鎖線で示すような対角方向の空間が広くなっている。そのため、前記電気的接触子２１は、図７（ｂ）に示すように、２つの前記本体部２３が対角方向に位置するように配置することで、前記本体部２３が変形する空間を確保することができるので、隣接する前記電気的接触子２１の直交方向の空間を狭くすることができ、その分、前記電気的接触子２１のサイズを大きくする、あるいは、ピッチを狭くすることが可能となる。

次に、第３の実施形態の電気的接触子３１について説明する。前記電気的接触子３１は、図８〜１０に示すように、ＭＥＭＳ技術によってポリマーから形成された、接続部となるベース部３２および３つの柱状体の本体部３３を有する。３つの前記本体部３３は前記ベース部３２の下面に等間隔で配置されている。

前記ベース部３２は、円柱形状を有しており、中央には上下に貫通する貫通電極３５が形成され、さらに、前記ベース部３２の下面には前記貫通電極３５と接続される円形の第１導電層３７が形成されている。

前記本体部３３は、前記ベース部３２から下方に延伸し、外側面および内側面が曲面から構成される形状を有している。前記本体部３３の内側面の下端には、案内部として外側へと傾斜するテーパー部３９が形成されている。さらに、前記本体部３３の内側面の前記テーパー部３９の上方には、前記本体部３３の中心軸に向かって内側に突出した突出部３４が形成されている。

前記本体部３３の内側面には、下端の前記テーパー部３９から前記突出部３４を通り上端へと延伸する第２導電層３６が形成されており、前記第２導電層３６は、前記突出部３４の表面に形成されている部分が、検査対象物の外側面と接触する接点３８となる。

前記第２導電層３６の上端は、前記第１導電層３７と接続されており、これにより、前記貫通電極３５、前記第１導電層３７、および、前記第２導電層３６は互いに電気的に接続され、その結果、前記接点３８はプローブカードの基板と電気的に接続される。前記貫通電極３５、前記第１導電層３７、および、前記第２導電層３６の材質については第１の実施形態の電気的接触子１と同じ材質を用いる。

第３の実施形態の電気的接触子３１は、図１０に示すように、３つの前記本体部３３が互いに分離して配置されていることから、ＩＣチップ端子の外側面と前記接点３８が接触した際には、前記本体部３３は弾性変形が容易であり、より低針圧となり、また、オーバードライブマージンが大きくなる。また、第２の実施形態の電気的接触子２１と比べると、前記接点３８が３箇所に分けて設けられていることから、安定的な接触を実現することができる。

さらに、第３の実施形態の電気的接触子３１は、図１１（ａ）に示すように、ＩＣチップ端子１１が六方配置されている場合に、隣接する前記ＩＣチップ端子１１の間隔の最も広い箇所に前記本体部３３を配置することでサイズを大きくすることができ、より安定的な接触を確保するための配置を選択することが可能となる。図１１（ａ）に示すような前記ＩＣチップ端子１１の配置に対応するためには、前記電気的接触子３１は、図１１（ｂ）に示すように配置する。この時、隣接する前記電気的接触子３１の間の空間は、六方向の空間（一点鎖線の円で示された空間）が広くなっている。そのため、前記電気的接触子３１は、３つの前記本体部３３が前記六方向の空間のうちの３つに位置するように配置することで、前記本体部３３が変形する空間を確保することができるので、隣接する前記電気的接触子３１の横方向の空間を狭くすることができ、その分、前記電気的接触子３１の横方向のピッチを狭くすることが可能となる。

次に、第４の実施形態の電気的接触子４１について説明する。前記電気的接触子４１は、図１２〜１４に示すように、本体部４３は、第２導電層４６が形成されていないスリットとなっている部分において分割された、４つの柱状体によって構成されている。

前記電気的接触子４１は、図１２〜１４に示すように、ＭＥＭＳ技術によってポリマーから形成された、接続部となるベース部４２および４つの前記本体部４３を有する。４つの前記本体部４３は前記ベース部４２の下面に等間隔で配置されている。

前記ベース部４２は、円柱形状を有しており、中央には上下に貫通する貫通電極４５が形成され、さらに、前記ベース部４２の下面には前記貫通電極４５と接続される円形の第１導電層４７が形成されている。

前記本体部４３は、前記ベース部４２から下方に延伸し、外側面および内側面が曲面から構成される形状を有しており、上述のように、４つの柱状体が等間隔で配置された形状となっている。前記本体部４３の内側面の下端には、案内部として外側へと傾斜するテーパー部４９が形成されている。さらに、前記本体部４３の内側面の前記テーパー部４９の上方には、前記本体部４３の中心軸に向かって内側に突出した突出部４４が形成されている。

前記本体部４３の内側面には、下端の前記テーパー部４９から前記突出部４４を通り上端へと延伸しする第２導電層４６が形成されており、前記第２導電層４６は、前記突出部４４の表面に形成されている部分が、検査対象物の外側面と接触する接点４８となる。

前記第２導電層４６の上端は、前記第１導電層４７と接続されており、これにより、前記貫通電極４５、前記第１導電層４７、および、前記第２導電層４６は互いに電気的に接続され、その結果、前記接点４８はプローブカードの基板と電気的に接続される。前記貫通電極４５、前記第１導電層４７、および、前記第２導電層４６の材質については他の実施形態と同じ材質を用いる。

第４の実施形態の電気的接触子４１は、図１４に示すように、４つの前記本体部４３は互いに分離されていることから、ＩＣチップ端子の外側面と前記接点４８が接触した際には、前記本体部４３は弾性変形がし易く、より低針圧となり、また、オーバードライブマージンが大きくなる。また、第１の実施形態と同様に、前記接点４８が４箇所にあることから、安定的な接触を実現することができる。

さらに、第４の実施形態の電気的接触子４１は、図１５（ａ）に示すように、ＩＣチップ端子１１が直交配置されている場合に、前記ＩＣチップ端子１１の間隔の最も広い箇所に前記本体部４３を配置することでサイズを大きくすることができ、より安定的な接触を確保することが可能となる。図１５（ａ）に示すような前記ＩＣチップ端子１１の配置に対応するためには、前記電気的接触子４１は、図１５（ｂ）に示すように配置する。この時、隣接する前記電気的接触子４１の間の空間は、一点鎖線の円で示す対角方向の空間が広くなっている。そのため、前記電気的接触子４１は、４つの前記本体部４３が対角方向に位置するように配置することで、前記本体部４３が変形する空間を確保することができるので、隣接する前記電気的接触子４１の直交方向の空間を狭くすることができ、その分、前記電気的接触子４１のサイズを大きくする、あるいは、ピッチを狭くすることが可能となる。

次に、第５の実施形態の電気的接触子５１について説明する。前記電気的接触子５１は、図１６〜１８に示すように、複数の第１の実施形態の電気的接触子１がポリマーからなる基板５０の貫通孔に所定の間隔で埋め込まれた状態で形成されている。

前記電気的接触子５１は、接続部となるベース部５２、本体部５３を有し、前記本体部５３に検査対象物を狭持する突出部５４が設けられている。図１６に示すように、前記ベース部５２は中央に上下に貫通する貫通電極５５が形成されており、上面が前記基板５０の上面と同一平面にあり、前記貫通電極５５の上端は前記基板５０の上面に露出した状態となっている。さらに、前記ベース部５２の下面には前記貫通電極５５と接続される第１導電層５７が形成されている。

前記本体部５３は円筒状を有し、前記ベース部５２の下面に配置され、下端は開口となっており、前記本体部５３の内側面の下方には、内側に突出した前記突出部５４が環状に形成されている。さらに、前記本体部５３の内側面の４箇所には、等間隔で、下端から前記突出部５４を通り上端へと延伸しする第２導電層５６が形成されており、前記第２導電層５６は、前記突出部５４の表面に形成されている部分が、検査対象物の外側面と接触する接点５８となる。

前記第２導電層５６の上端は、前記第１導電層５７と接続されており、これにより、前記貫通電極５５、前記第１導電層５７、および、前記第２導電層５６は互いに電気的に接続され、その結果、前記接点５８はプローブカードの基板と電気的に接続される。

前記本体部５３の内側面の下端には、案内部として下方に向かって外側に広がるテーパー部５９が形成されている。前記テーパー部５９の一部分にも前記第２導電層５６は形成されている。

本実施形態の電気的接触子５１は、図１６〜１８に示すように、ポリマーからなる前記基板５０に所定の間隔で、複数の前記電気的接触子５１が、前記テーパ部５９の端部および前記ベース部５２の上面がそれぞれ同一平面上に位置するように配置されており、隣接する前記電気的接触子５１はポリマーによって連結される。前記基板５０を構成するポリマーと、ポリマーからなる前記ベース部５２および前記本体部５３は一体となっており、前記電気的接触子５１にＩＣチップの円柱状の端子が接触した時に、隣接する前記電気的接触子５１の前記本体部５３を互いに確実に接触させないことが可能となる。

前記電気的接触子５１の検査時の動作について、図１９を用いて説明する。図１９には、検査時の前記電気的接触子５１の断面図が記載されており、前記電気的接触子５１が形成された基板５０が、プローブカードの基板１２にはんだ１３を用いて固定され、検査対象となるＩＣチップ端子１１がウエハ１０上に配置されている。

前記電気的接触子５１が前記ＩＣチップ端子１１の上方に位置するようにプローブカードの位置合わせを行う。その後、前記ウエハ１０を上方に移動させてオーバードライブを行い、前記ＩＣチップ端子１１を前記電気的接触子５１の本体部５３の開口から挿入する。この時、前記ＩＣチップ端子１１の外周が、前記電気的接触子１の接点５８の内周よりも大きいことから、前記接点５８が前記ＩＣチップ端子１１と接触すると、図１９に示すように、前記ＩＣチップ端子１１によって前記接点５８を介して前記突出部５４に力が作用し前記電気的接触子５１は弾性変形する。

この時、隣接する前記電気的接触子５１の間には空間が存在しないことから、前記電気的接触子５１の変形は、図１９に示すように、前記電気的接触子５１は前記本体部５３がポリマーによって形成されていることにより、主に前記突出部５４の上方に位置する空間部に吸収される。このように、前記電気的接触子５１は、ポリマーからなる前記基板５０内に配置されていることから、より狭ピッチに対応可能であり、かつ、他の実施形態と同様に、低針圧を実現し、オーバードライブ時のマージンも十分に確保することができる。また、前記電気的接触子５１は前記接点５８で前記ＩＣチップ端子１１の外側面と接触しており、スクラブも十分に機能する。

次に、第６の実施形態の電気的接触子６１について説明する。前記電気的接触子６１は、図２０〜２２に示すように、複数の第４の実施形態の電気的接触子４１が、ポリマーからなる基板６０の貫通孔に所定の間隔で埋め込まれた状態で形成されており、また、第５の実施形態の電気的接触子５１の本体部５３の第２導電層５６が形成されていない部分を切り欠いた形状を有している。

前記電気的接触子６１は、接続部となるベース部６２および４つの本体部６３を有する。４つの前記本体部６３は、前記貫通孔内において前記ベース部６２の下面に等間隔で配置されている。図２０に示すように、前記ベース部６２は中央には上下に貫通する貫通電極６５が形成されており、上面が前記基板６０の上面と同一平面にあり、前記貫通電極６５の上端は前記基板６０の上面に露出している。さらに、前記ベース部６２の下面には前記貫通電極６５と接続される第１導電層６７が形成されている。

前記本体部６３は、前記ベース部６２から下方に延伸し、内側面が曲面から構成される形状を有している。前記本体部６３の内側面の下端には、案内部として外側へと傾斜するテーパー部６９が形成されている。さらに、前記本体部６３の内側面の前記テーパー部６９の上方には、前記本体部６３の中心軸に向かって内側に突出した突出部６４が形成されている。

前記本体部６３の内側面には、下端の前記テーパー部６９から前記突出部６４を通り上端へと延伸しする第２導電層６６が形成されており、前記第２導電層６６は、前記突出部６４の表面に形成されている部分が、検査対象物の外側面と接触する接点６８となる。

前記第２導電層６６の上端は、前記第１導電層６７と接続されており、これにより、前記貫通電極６５、前記第１導電層６７、および、前記第２導電層６６は互いに電気的に接続され、その結果、前記接点６８はプローブカードの基板と電気的に接続される。前記貫通電極６５、前記第１導電層６７、および、前記第２導電層６６の材質については他の実施形態と同じ材質を用いる。

このような構造の前記電気的接触子６１は、図２０に示すように、隣接する前記電気的接触子６１がポリマーによって互いに連結されていることから、検査時に、隣接する前記電気的接触子６１の前記本体部６３は、その間にポリマーが存在することで互いに確実に接触させないことが可能となる。

前記電気的接触子６１の検査時の動作について説明する。前記ＩＣチップ端子１１を前記電気的接触子６１の開口から挿入すると、前記接点６８が前記ＩＣチップ端子１１と接触し、前記電気的接触子６１は弾性変形する。この時、前記電気的接触子６１の変形は、第５の実施形態の電気的接触子５１と同様に、前記突出部６４の上方に位置する空間部に吸収される。また、前記本体部６３に切り欠いた部分が存在することから、さらに、前記突出部６４は、図２３（ａ）の状態から図２３（ｂ）の状態へと横方向にも弾性変形する。これにより、より狭ピッチに対応可能であり、かつ、低針圧を実現し、オーバードライブ時のマージンも十分に確保することができる。

次に、第７の実施形態の電気的接触子７１について説明する。前記電気的接触子７１は、図２４，２５に示すように、複数の第３の実施形態の電気的接触子３１がポリマーからなる基板７０の貫通孔に所定の間隔で埋め込まれた状態で形成されている。

前記電気的接触子７１は、接続部となるベース部７２および３つの本体部７３を有する。３つの前記本体部７３は、前記貫通孔内において前記ベース部７２の下面に等間隔で配置されている。図２４に示すように、前記ベース部７２は中央には上下に貫通する貫通電極７５が形成されており、上面が前記基板７０の上面と同一平面であり、前記貫通電極７５の上端は前記基板７０の上面に露出している。さらに、前記ベース部７２の下面には前記貫通電極７５と接続される第１導電層７７が形成されている。

前記本体部７３は、前記ベース部７２から下方に延伸し、内側面が曲面から構成される形状を有している。前記本体部７３の内側面の下端には、案内部として外側へと傾斜するテーパー部７９が形成されている。さらに、前記本体部７３の内側面の前記テーパー部７９の上方には、内側に突出した突出部７４が形成されている。

前記本体部７３の内側面には、下端の前記テーパー部７９から前記突出部７４を通り上端へと延伸しする第２導電層７６が形成されており、前記第２導電層７６は、前記突出部７４の表面に形成されている部分が、検査対象物の外側面と接触する接点７８となる。

前記第２導電層７６の上端は、前記第１導電層７７と接続されており、これにより、前記貫通電極７５、前記第１導電層７７、および、前記第２導電層７６は互いに電気的に接続され、その結果、前記接点７８はプローブカードの基板と電気的に接続される。前記貫通電極７５、前記第１導電層７７、および、前記第２導電層７６の材質については他の実施形態と同じ材質を用いる。

このような構造の前記電気的接触子７１は、隣接する前記電気的接触子７１がポリマーによって互いに連結されていることから、検査時に、隣接する前記電気的接触子７１の本体部７３は、その間にポリマーが存在することで互いに確実に接触させないことが可能となる。

前記電気的接触子７１は検査時に、前記突出部７４の上方に位置する空間部に吸収されるように変形し、同時に、前記突出部７４が横方向にも弾性変形する。これにより、より狭ピッチに対応可能であり、かつ、低針圧を実現し、オーバードライブ時のマージンも十分に確保することができる。

次に、本発明の電気的接触子を、２つの基板の間に配置し、２つの基板を互いに電気的に接続するインターポーザとして用いる場合について説明する。第８の実施形態の電気的接触子８１は、ポリマーからなる基板６０に複数の電気的接触子６１を形成した第６の実施形態の電気的接触子６１をベースにした構造を有するインターポーザであり、２つの前記電気的接触子６１の前記本体部６３同士を互いに接続し、両端にそれぞれ突出部を設けた構造である。

図２６，２７に示すように、第８の実施形態の電気的接触子８１は、ポリマー基板１８０の貫通孔８２内に互いに分離された柱状体の４つの本体部８３が等間隔で配置されており、前記本体部８３の上部および下部にそれぞれ第１突出部８８および第２突出部８９が設けられている。前記第１突出部８８および前記第２突出部８９が、前記第６の実施形態の電気的接触子６１の前記突出部６４に相当する。

図２７に示すように、前記本体部８３は円筒の一部分を切り取った形状を有しており、背面は前記ポリマー基板１８０と一体となっており、正面には上端および下端にそれぞれ、案内部となる前記貫通孔８２内に向かって傾斜した第１テーパー部８６および第２テーパー部８７が形成され、さらに、前記第１テーパー部８６および前記第２テーパー部８７とそれぞれつながり、前記貫通孔８２の中心軸に向かって突出するように前記第１突出部８８および前記第２突出部８９が形成されている。

前記本体部８３の正面には、上端の前記第１テーパー部８６から前記第１突出部８８を通り下方へと延伸し、前記第２突出部８９を通り下端の前記第２テーパー部８７に達する導電層８０が形成されており、前記導電層８０は、前記第１突出部８８の表面に形成されている部分が、第１の接続対象物である基板の柱状体の電極と接触する第１接点８４となり、前記第２突出部８９の表面に形成されている部分が、第２の接続対象物である基板の電極と接触する第２接点８５となる。前記導電層８０によって前記本体部８３は、前記第１接点８４と前記第２接点８５とが互いに電気的に接続されており、これにより、前記電気的接触子８１は、上方に配置された第１の接続対象物である基板の電極と下方に配置された第２の接続対象物である基板の電極とを電気的に接続することができる。

このように本発明の電気的接触子８１は、１つの電極に対して、柱状体の電極の側面に４つの前記第１接点８４または前記第２接点８５が接触することで電気的に接続する構造である。前記第１突出部８８および前記第２突出部８９は柱状体の電極を狭持する際に変形するが、変形状態については本発明のポリマー基板に複数設ける形態の電気的接触子の突出部と同じであることから詳細な説明は省略するが、前記第１突出部８８および前記第２突出部８９は上下に変形すると同時に、隣接する本体部８３の間に空間が存在することから水平方向にも変形し、安定した接触状態を確保する。これにより、本発明の電気的接触子８１をインターポーザとして用いるとコンタクト抵抗が安定する。

前記電気的接触子８１を用いて基板同士を接続する方法について説明する。まずは、前記電気的接触子８１を第１基板１８１の上方から接続させる。すると、図２８（ａ）に示すように、前記貫通孔８２内に前記第１基板１８１の円柱形状の第１電極１８２が挿入され、前記電気的接触子８１の第２突出部８９が前記第１電極１８２の側面を狭持し、前記第２接点８５が前記側面に接触することで、電気的接続が確保される。

次に、第２基板１８３を前記電気的接触子８１の上方から接続させる。すると、図２８（ｂ）に示すように、前記貫通孔８２内に前記第２基板１８３の円柱形状の第２電極１８４が挿入され、前記電気的接触子８１の第１突出部８８が前記第２電極１８４の側面を狭持し、前記第１接点８４が前記側面に接触することで、電気的接続が確保される。図２８（ｂ）の状態では、前記第１電極１８２と前記第２電極１８４とは、前記第１接点８４、前記第２接点８５、および、前記導電層８０によって互いに電気的接続が行われた状態となり、これにより、前記第１基板１８１と前記第２基板１８３とは前記電気的接触子８１を介して電気的接続が行われる。

本発明の電気的接触子８１をインターポーザとして用いて基板同士を互いに接続する方法について説明したが、本発明の電気的接触子８１は、様々な電気的接続に使用することができる。例えば、図３３（ａ）に示すように、複数のメモリ１１０の間に配置し前記メモリ１１０同士を接続することも可能である。また、図３３（ｂ）に示すように、メモリ１１０同士を接続し、同時に前記メモリ１１０とＣＰＵ１２０との接続にも使用することができる。さらに、図３３（ｃ）に示すように、１枚のインターポーザ基板１３０上に、ＣＰＵ１２０、メモリ１１０をそれぞれ配置する際に、前記メモリ１１０同士を接続すると同時に、前記インターポーザ基板１３０と前記ＣＰＵ１２０、そして、前記インターポーザ基板１３０と前記メモリ１２０との接続にそれぞれ使用することもできる。また、図３３（ｄ）に示すように、１枚のプリント基板１４０に対して、ＣＰＵ１２０、メモリ１１０をそれぞれ配置する際に使用することも可能である。

このように本発明の電気的接触子８１はインターポーザとして様々な部材の電気的接続に使用することができるが、この際にはんだを用いないで複数の柱状体の電極を同時に接続することができることから、多数の電極を安定して確実に接続することが可能となり、また、接続後に不良が生じた場合には、簡単に取り換えることができるので容易に対応することができる。

そして、図３３に示すように、本発明の電気的接触子８１をインターポーザとして積層化された部材に使用することで、従来生じていた積層化による歩留まり品質の低下を大幅に改善することが可能となり、さらに、通常行われている積層実装前のウエハ状態での電気特性検査（ウエハ検査）を省略することも可能となる。

次に、本発明の電気的接触子をインターポーザとして使用する第９の実施形態の電気的接触子９１について説明する。図２９，３０に示すように、第９の電気的接触子９１は、ポリマー基板１９０の貫通孔９２内に互いに分離された柱状体の２つの本体部９３が対向するように配置されており、前記本体部９３の上部および下部にそれぞれ第１突出部９８および第２突出部９９が設けられている。

前記本体部９３は円筒の一部分を切り取った形状を有しており、背面は前記ポリマー基板１９０と一体となっており、正面には上端および下端にそれぞれ、案内部となる、前記貫通孔９２内に向かって傾斜した第１テーパー部９６および第２テーパー部９７が形成され、さらに、前記第１テーパー部９６および前記第２テーパー部９７とそれぞれつながり、前記貫通孔９２の中心軸に向かって突出するように前記第１突出部９８および前記第２突出部９９が形成されている。

前記本体部９３の正面には、上端の前記第１テーパー部９６から前記第１突出部９８を通り下方へと延伸し、前記第２突出部９９を通り下端の前記第２テーパー部９７に達する導電層９０が形成されており、前記導電層９０は、前記第１突出部９８の表面に形成されている部分が、第１の接続対象物である基板の柱状体の電極と接触する第１接点９４となり、前記第２突出部９９の表面に形成されている部分が、第２の接続対象物である基板の柱状体の電極と接触する第２接点９５となる。前記導電層９０によって前記本体部９３は、前記第１接点９４と前記第２接点９５とが互いに電気的に接続されており、これにより、前記電気的接触子９１は、基板同士を電気的に接続することができる。

このように本発明の電気的接触子９１は、柱状体の電極の側面を前記第１突出部９８または前記第２突出部９９が狭持し、２つの前記第１接点９４または前記第２接点９５が前記側面に接触することで電気的に接続する構造であり、これにより、安定した接触状態を確保することができ、コンタクト抵抗が安定する。また、前記電気的接触子９１は、はんだを用いないで複数の電極を同時に接続することができることから、多数の電極を安定して確実に接続することが可能となり、また、接続後に不良が生じた場合には、簡単に取り換えることができるので容易に対応することができる。

そして、前記電気的接触子９１をインターポーザとして積層化された部材に使用することで、従来生じていた積層化による歩留まり品質の低下を大幅に改善することが可能となり、積層実装前のウエハ状態での電気特性検査を省略することも可能となる。

本実施形態の電気的接触子９１は、図３０に示すように、２つの前記本体部９３が隣接する貫通孔９２において横方向に整列するように配置されているが、配置は適宜変更することが可能であり、例えば、図３０の状態から６０度傾けた状態に前記本体部９３を配置することも可能である。

次に、本発明の電気的接触子をインターポーザとして使用する第１０の実施形態の電気的接触子１０１について説明する。図３１，３２に示すように、第１０の電気的接触子１０１は、ポリマー基板２００の貫通孔１０２内に互いに分離された柱状体の３つの本体部１０３が等間隔で配置されており、前記本体部１０３の上部および下部にそれぞれ第１突出部１０８および第２突出部１０９が設けられている。

前記本体部１０３は、背面が前記ポリマー基板２００と一体となっており、正面には上端および下端にそれぞれ、案内部となる、前記貫通孔１０２内に向かって傾斜した第１テーパー部１０６および第２テーパー部１０７が形成され、さらに、前記第１テーパー部１０６および前記第２テーパー部１０７とそれぞれつながり、前記貫通孔１０２の中心軸に向かって突出するように前記第１突出部１０８および前記第２突出部１０９が形成されている。

前記本体部１０３の正面には、上端の前記第１テーパー部１０６から前記第１突出部１０８を通り下方へと延伸し、前記第２突出部１０９を通り下端の前記第２テーパー部１０７に達する導電層１００が形成されており、前記導電層１００は、前記第１突出部１０８の表面に形成されている部分が第１接点１０４となり、前記第２突出部１０９の表面に形成されている部分が第２接点１０５となる。前記導電層１００によって前記本体部１０３は、前記第１接点１０４と前記第２接点１０５とが互いに電気的に接続されることで、前記電気的接触子１０１は、基板同士を電気的に接続する。

このように本発明の電気的接触子１０１は、柱状体の電極の側面を前記第１突出部１０８または前記第２突出部１０９が狭持し、３つの前記第１接点１０４または前記第２接点１０５が前記側面に接触することで電気的に接続する構造であり、これにより、安定した接触状態を確保することができ、コンタクト抵抗が安定する。また、前記電気的接触子１０１は、インターポーザとして、はんだを用いないで複数の柱状体の電極を同時に接続することができることから、多数の電極を安定して確実に接続することが可能となり、また、接続後に不良が生じた場合には、簡単に取り換えることができるので容易に対応することができる。

そして、前記電気的接触子１０１をインターポーザとして積層化された部材に使用することで、従来生じていた積層化による歩留まり品質の低下を大幅に改善することが可能となり、積層実装前のウエハ状態での電気特性検査を省略することも可能となる。

本発明の電気的接触子をインターポーザとして用いる場合、ポリマー基板に複数の貫通孔を設け、前記貫通孔内に柱状体の電極の側面を狭持する第１突出部および第２突出部を有する本体部を形成することで、はんだ接続の際に生じていた接続不良による積層品の歩留まりの低下を解消し、品質を向上することが可能となり、さらに、接続不良が生じた場合でも簡単に交換することができるので対応を容易にする効果を生じる。

１，２１，３１，４１，５１，６１，７１ 電気的接触子
２，２２，３２，４２，５２，６２，７２ ベース部
３，２３，３３，４３，５３，６３，７３ 本体部
４，２４，３４，４４，５４，６４，７４ 突出部
５，２５，３５，４５，５５，６５，７５ 貫通電極
６，２６，３６，４６，５６，６６，７６ 第２導電層
７，２７，３７，４７，５７，６７，７７ 第１導電層
８，２８，３８，４８，５８，６８，７８ 接点
９，２９，３９，４９，５９，６９，７９ テーパー部
１０ ウエハ
１１ ＩＣチップ端子
１２ 基板
１３ はんだ
１４ 電極
５０，６０，７０ 基板
８０，９０，１００ 導電層
８１，９１，１０１ 電気的接触子
８２，９２，１０２ 貫通孔
８３，９３，１０３ 本体部
８４，９４，１０４ 第１接点
８５，９５，１０５ 第２接点
８６，９６，１０６ 第１テーパー部
８７，９７，１０７ 第２テーパー部
８８，９８，１０８ 第１突出部
８９，９９，１０９ 第２突出部
１１０ メモリ
１２０ ＣＰＵ
１３０ インターポーザ基板
１４０ プリント基板
１８０，１９０，２００ ポリマー基板
１８１ 第１基板
１８２ 第１電極
１８３ 第２基板
１８４ 第２電極

Claims (10)

1. 柱状体の端子と接続対象物とを電気的に接続する電気的接触子であって、
   ポリマーにより形成された本体部、および前記本体部に固着された金属からなる導電層を有し、
   前記本体部は、前記端子を他端側へと案内する案内部を一端に有し、前記接続対象物と接続される接続部を前記他端に有し、前記端子が挿入される内部空間を備えるとともに、前記案内部と前記接続部との間に、前記端子の外側面を狭持するための少なくとも２つの突出部が一体に形成され、
   前記導電層は、前記突出部の表面、および、前記本体部の内側面に形成され、前記突出部の表面の前記導電層は前記接続部と電気的に接続されており、前記本体部の内側面には前記導電層が形成されていない箇所が設けられていることを特徴とする、電気的接触子。
2. 前記案内部は、前記本体部の一端から前記突出部に向かって傾斜するテーパー部として形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電気的接触子。
3. 前記本体部は筒状であることを特徴とする請求項１または２に記載の電気的接触子。
4. 前記本体部の内側面には、前記導電層が形成されていない箇所に溝が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の電気的接触子。
5. 前記本体部が少なくとも２つに分割されており、前記本体部は分割された部分に前記案内部、前記突出部および前記導電層がそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項３に記載の電気的接触子。
6. 前記接続部はベース部を有し、前記ベース部は、前記導電層と前記接続対象物とを接続する貫通電極を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の電気的接触子。
7. 複数の前記電気的接触子が、前記案内部および前記接続部の端部がそれぞれ同一平面上にあるように配置され、ポリマーによって互いに結合されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の電気的接触子。
8. ２つの前記電気的接触子が、一方の前記電気的接触子の前記他端と他方の前記電気的接触子の前記他端とが一体となるように互いに結合され、一方の電気的接触子の前記案内部が一端となり、他方の電気的接触子の前記案内部が他端となり、かつ、前記一方の電気的接触子の前記導電層と、前記他方の電気的接触子の前記導電層とが互いに電気的に接続されるように結合されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の電気的接触子。
9. 複数の前記電気的接触子が、前記一方の電気的接触子の前記案内部および前記他方の電気的接触子の前記案内部の端部がそれぞれ同一平面上にあるように配置され、ポリマーによって互いに結合されていることを特徴とする請求項８に記載の電気的接触子。
10. 前記突出部は、直径が１０〜５０μｍの前記端子を挟持することができることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の電気的接触子。