JP2005032708A - 接続装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】特にＩＣ等の外部接続部と接触する接触子の導電性とばね性の双方を良好にすることが可能な接続装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】導電性部材４０の上面、下面及び両側面は前記補助弾性部材４１で完全に囲まれている。前記導電性部材４０は、前記補助弾性部材４１よりも比抵抗が低く、前記補助弾性部材４１は導電性部材４０よりも降伏点及び弾性係数が高い材料である。これによりスパイラル接触子の導電性とばね性の双方を良好に向上させることができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、例えばＩＣ（集積回路）等が装着されるＩＣソケットである接続装置に係わり、特にＩＣ等の外部接続部と接触する接触子の導電性とばね性の双方を良好にすることが可能な接続装置及びその製造方法に関する。

特許文献１に記載されている半導体検査装置は、半導体を外部の回路基板などに電気的に仮接続させるものである。半導体の背面側には格子状またはマトリックス状に配置された多数の球状接触子が設けられており、これに対向する絶縁基板上には多数の凹部が設けられ、この凹部内にスパイラル接触子が対向配置されている。

前記半導体の背面側を前記絶縁基板に向けて押圧すると、前記球状接触子の外表面に前記スパイラル接触子が螺旋状に巻き付くように接触するため、個々の球状接触子と個々のスパイラル接触子との間の電気的接続が確実に行われるようになっている。
特開２００２−１７５８５９号公報

ところで従来、前記スパイラル接触子は、プレス加工などで形成されていた。しかし製品の小型化に伴い、半導体検査装置と、半導体間で微細な範囲での電気的接続を確実なものにするにはプレス加工では限界があり、今後、前記スパイラル接触子を小型化の促進のためにプレス加工に変わる新たな方法で形成する必要があった。

またそのような小型化の促進とともに、スパイラル接触子には良好な導電性とばね性とが求められる。

そこでこのような観点から特許文献１を見てみると、特許文献１の図３７から図３９には、前記スパイラル接触子を形成する様々な方法が開示されている。

しかしながら、例えば図３７の製造方法では、主にニッケルがスパイラル接触子の主体としてメッキ形成されており、このようなスパイラル接触子を用いた微細接点では、導体抵抗が高すぎて、検査不良あるいは検査不能となりやすい。

また図３８の製造方法では、スパイラル接触子を構成する部材としては銅箔４′等の他に基板６３も含まれており、このような構成では前記スパイラル接触子のばね性が低下し、前記半導体の球状接触子の形状に合わせて前記スパイラル接触子が良好に弾性変形できず接触不良を起こしやすい。

また特許文献１では、スパイラル接触子の導電性及びばね性の双方を適正に向上させることについて何ら言及がなされていない。

そこで本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、特にＩＣ等の外部接続部と接触する接触子の導電性とばね性の双方を良好にすることが可能な接続装置及びその製造方法を提供することを目的としている。

本発明は、基台と、前記基台に渦巻き状に形成された複数のスパイラル接触子とを有し、電子部品の複数の外部接続部が、前記各スパイラル接触子にそれぞれ接触する接続装置において、
前記スパイラル接触子を構成する各ターン毎の接触子片を幅方向と平行な方向から膜厚方向に切断したときに、どの断面においても前記スパイラル接触子は導電性部材と、補助弾性部材とが重ねて形成され、前記導電性部材は前記補助弾性部材よりも比抵抗が低く、前記補助弾性部材は前記導電性部材よりも降伏点及び弾性係数が高いことを特徴とするものである。

これにより前記スパイラル接触子の導電性とばね性の双方を良好に向上させることができる。この結果、電子部品の接続端子の形状に合わせて前記スパイラル接触子が適切に変形して良好な接続を可能とするとともに、前記電子部品の電気特性の検査を良好に行うことが可能である。

また本発明では、前記スパイラル接触子を構成する各ターン毎の接触子片を幅方向と平行な方向から膜厚方向に切断したときに、どの断面においても、前記導電性部材の上面、下面及び両側面が前記補助弾性部材で囲まれていることが好ましい。

あるいは本発明では、前記スパイラル接触子を構成する各ターン毎の接触子片を幅方向と平行な方向から膜厚方向に切断したときに、どの断面においても、前記補助弾性部材の上面、下面及び両側面が前記導電性部材で囲まれていることが好ましい。

また本発明では、前記補助弾性部材は、ＮｉあるいはＮｉ−Ｘ（ただしＸは、Ｐ、Ｗ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｂｅのうちいずれか１種以上）から選択されることが好ましい。

また本発明では、前記導電性部材は、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ又はＰｄあるいはＣｕ合金から選択されることが好ましい。

また、前記導電性部材を形成する前記Ｃｕ合金がＣｕ、Ｓｉ、Ｎｉを有するコルソン合金であることが好ましい。

Ｃｕ、Ｓｉ、Ｎｉを有するコルソン合金は高い電気伝導度と高い強度を両立しうる材料であり、スパイラル接触子の材料に適している。

特に、前記補助弾性部材がＮｉあるいはＮｉ−Ｘ（ただしＸは、Ｐ、Ｗ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｂｅのうちいずれか１種以上）から選択され、前記導電性部材がＣｕ合金であるとき、前記導電性部材と前記補助弾性部材との間にＣｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、またはＰｔの内から選択された金属材料からなる密着層が形成されていることが好ましい。

複数の元素が混在しているＣｕ合金からなる導電性材料の表面にＮｉあるいはＮｉ−Ｘ（ただしＸは、Ｐ、Ｗ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｂｅのうちいずれか１種以上）を直接メッキ、特に無電解メッキすると、前記補助弾性部材が不均一に形成されやすくなる。

本発明のように、前記導電性部材と前記補助弾性部材との間にＣｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、またはＰｔの内から選択された金属材料からなる密着層が存在していると、ＮｉあるいはＮｉ−Ｘ（ただしＸは、Ｐ、Ｗ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｂｅのうちいずれか１種以上）によって形成された前記補助弾性部材を均一に成膜することが容易になる。
前記密着層の膜厚は０．０１μｍから０．１μｍの範囲であることが好ましい。

本発明は、基台と、前記基台に渦巻き状に形成された複数のスパイラル接触子とを有し、電子部品の複数の外部接続部が、前記各スパイラル接触子にそれぞれ接触する接続装置の製造方法において、
複数の前記スパイラル接触子を導電性部材と補助弾性部材とを重ねてメッキ形成し、このとき、前記導電性部材には前記補助弾性部材よりも比抵抗が低く、前記補助弾性部材には前記導電性部材よりも降伏点及び弾性係数が高い材料をそれぞれ選択することを特徴とするものである。

前記導電性部材と前記補助弾性部材の双方をメッキにより形成することで、前記スパイラル接触子の小型化を実現できるとともに前記スパイラル接触子の導電性とばね性の双方を良好に向上させることが可能である。

また本発明では、導電性部材あるいは補助弾性部材のどちらか一方を金属箔からスパイラル形状に形成した後、その上に補助弾性部材あるいは導電性部材を重ねてメッキ形成してもよい。

また本発明では、前記導電性部材あるいは補助弾性部材のどちらか一方から複数のスパイラル接触子を形成した後、前記スパイラル接触子の周囲を補助弾性部材あるいは導電性部材で無電解メッキ法によりメッキして覆うことが好ましい。

本発明では、前記導電性部材をＣｕ合金を用いて形成した後、前記導電性部材の上にＣｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、またはＰｔの内から選択された金属材料からなる密着層を形成し、この密着層の上に前記補助弾性部材をＮｉあるいはＮｉ−Ｘ（ただしＸは、Ｐ、Ｗ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｂｅのうちいずれか１種以上）を用いて形成することが好ましい。

複数の元素が混在しているＣｕ合金からなる導電性材料の表面に直接、ＮｉあるいはＮｉ−Ｘ（ただしＸは、Ｐ、Ｗ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｂｅのうちいずれか１種以上）をメッキ、特に無電解メッキすると、前記補助弾性部材の膜厚が不均一になりやすくなる。

本発明のように、前記導電性部材の上にＣｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、またはＰｔの内から選択された金属材料からなる密着層を形成すると、ＮｉあるいはＮｉ−Ｘ（ただしＸは、Ｐ、Ｗ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｂｅのうちいずれか１種以上）からなる前記補助弾性部材を均一に成膜することが容易になる。

または、前記補助弾性部材をＮｉあるいはＮｉ−Ｘ（ただしＸは、Ｐ、Ｗ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｂｅのうちいずれか１種以上）を用いて形成した後、前記補助弾性部材の上にＣｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、またはＰｔの内から選択された金属材料からなる密着層を形成し、この密着層の上に前記導電性部材をＣｕ合金を用いて形成してもよい。

本発明において、前記補助弾性部材をＮｉＰを用いて形成するときには、組成をＮｉ_{１００−ｘ}Ｐ_ｘ（ただし、ｘはａｔ％で１０≦ｘ≦３０）とすることが好ましい。

補助弾性部材に用いるＮｉＰ（ニッケルリン）合金中のリン濃度を１０ａｔ％以上にすることによりニッケルの結晶析出を抑えて、ばね物性（機械強度）を向上させることができる。また、メッキ応力（特に圧縮応力）を抑えてメッキ欠陥の発生を抑制することができる。

また、ＮｉＰ（ニッケルリン）合金中のリン濃度が３０ａｔ％より大きくなるとＮｉとＰの各種金属間化合物が析出する。これらの金属間化合物は非常に硬く脆いためばね物性が劣化する。

ＮｉＰ（ニッケルリン）合金中のリン濃度が１０ａｔ％以上３０ａｔ％以下であると非晶質の存在により、延性を保ちつつ目的のばね物性が得られる。目的のばね物性の具体例として引張り強度１０００ＭＰａ以上という基準がある。
前記密着層の膜厚は０．０１μｍから０．１μｍの範囲にすることが好ましい。

本発明では、前記補助弾性部材を、ＮｉあるいはＮｉ−Ｘ（ただしＸは、Ｐ、Ｗ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｂｅのうちいずれか１種以上）で形成することが好ましい。

また、本発明では、前記導電性部材を、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、またはＰｄあるいはＣｕ合金のいずれかで形成することが好ましい。

また、前記導電性部材を形成する前記Ｃｕ合金がＣｕ、Ｓｉ、Ｎｉを有するコルソン合金であることが好ましい。

以上のように本発明では、スパイラル接触子の各ターン毎の接触子片を導電性部材と補助弾性部材とを重ね合わせて形成することで、前記スパイラル接触子の導電性とばね性の双方を良好に向上させることができる。この結果、電子部品の接続端子の形状に合わせて前記スパイラル接触子が適切に変形して良好な接続を可能とするとともに、前記電子部品の電気特性の検査を良好に行うことが可能である。

また本発明における製造方法を用いることで、接続装置の小型化においても、非常に簡単な方法で小型化とともに導電性及びばね性に優れたスパイラル接触子を製造できる。

図１は電子部品の動作を確認するための試験に用いられる検査装置を示す斜視図、図２は図１の２−２線における断面図を示し、電子部品が装着された状態の断面図である。

図１に示すように、検査装置１０は基台１１と、この基台１１の一方の縁部に設けられたひんじ部１３を介して回動自在に支持された蓋体１２とで構成されている。前記基台１１および蓋体１２は絶縁性の樹脂材料などで形成されており、前記基台１１の中心部には図示Ｚ２方向に凹となる装填領域（基台）１１Ａが形成されている。そして、前記装填領域１１Ａ内に半導体などの電子部品１が装着できるようになっている。また基台１１の他方の縁部には、被ロック部１４が形成されている。

図２に示すように、この検査装置１０は、電子部品１の下面に多数の球状接触子（外部接続部）１ａがマトリックス状（格子状または碁盤の目状）に配置されたものを検査対象とするものである。

図２に示すように、前記装填領域(基台)１１Ａには所定の径寸法からなり、装填領域１１Ａの表面から基台１１の裏面に貫通する複数の凹部（スルーホール）１１ａが、前記電子部品１の球状接触子１ａに対応して設けられている。

前記凹部１１ａの上面（装填領域１１Ａの表面）には、接触子が渦巻き状に形成された複数のスパイラル接触子２０が設けられている。

図３は前記スパイラル接触子２０の斜視図である。図３に示すように、前記スパイラル接触子２０は基台１１に、図示Ｘ方向及びＹ方向に所定間隔を空けて複数形成されている。

前記各スパイラル接触子２０は、図３において例えば左上に図示されたスパイラル接触子２０のように前記凹部１１ａの上方の開口端の縁部に固定された基部２１を有し、スパイラル接触子２０の巻き始端２２が前記基部２１側に設けられている。そして、この巻き始端２２から渦巻き状に延びる巻き終端２３が前記凹部１１ａの中心に位置するようになっている。

前記凹部１１ａの内壁面には図示しない導通部が形成されており、導通部の上端と前記スパイラル接触子２０の前記基部２１とが導電性接着材などで接続されている。また凹部１１ａの下方の開口端は前記導通部に接続された接続端子１８で塞がれている。

図２に示すように、前記基台１１の下方には複数の配線パターンやその他の回路部品を有するプリント基板３０が設けられており、前記基台１１はこのプリント基板３０上に固定されている。前記プリント基板３０の表面には前記基台１１の底面に設けられた接続端子１８に対向する対向電極３１が設けられており、前記各接続端子１８が各対向電極３１にそれぞれ接触することにより、電子部品１とプリント基板３０とが検査装置１０を介して電気的に接続される。

一方、検査装置１０の蓋体１２の内面の中央の位置には、電子部品１を図示下方に押し付ける凸形状の押圧部１２ａが前記装填領域１１Ａに対向して設けられている。また前記ひんじ部１３と逆側となる位置にはロック部１５が形成されている。

前記蓋体１２の内面と押圧部１２ａとの間には前記押圧部１２ａを蓋体１２の内面から遠ざかる方向に付勢するコイルスプリングなどからなる付勢部材が設けられている（図示せず）。従って、電子部品１を前記凹部１１ａ内に装着して蓋体１２を閉じてロックすると、電子部品１を装填領域１１Ａの表面に接近する方向（Ｚ２方向）に弾性的に押し付けることが可能となっている。

前記基台１１の装填領域１１Ａの大きさは、前記電子部品１の外形とほぼ同じ大きさであり、電子部品１を前記装填領域１１Ａに装着して蓋体１２をロックすると、電子部品１側の各球状接触子１ａと検査装置１０側の各スパイラル接触子２０とが正確に対応して位置決めできるようになっている。

蓋体１２のロック部１５が基台１１の被ロック部１４にロックされると、電子部品１が前記押圧部１２ａによって図示下方に押し付けられるため、前記各球状接触子１ａが各スパイラル接触子２０を凹部１１ａの内部方向（図示下方）に押し下げる。同時に、スパイラル接触子２０の外形は、前記巻き終端２３から巻き始端２２方向（渦巻きの中心から外方向）に押し広げられるように変形し、前記球状接触子１ａの外表面を抱き込むように巻き付き、各球状接触子１ａと各スパイラル接触子２０とが接続される。

前記スパイラル接触子２０を構成する各ターン毎の接触子片２０ａを幅方向と平行な方向である線４から膜厚方向に切断し、その切断面を矢印方向から見たとき、その切断面は図４のようになっている。

図４Ａでは、導電性部材４０の上に補助弾性部材４１が重ねて形成されている。前記導電性部材４０は前記補助弾性部材４１よりも比抵抗が低い材料で形成され、前記補助弾性部材４１は前記導電性部材４０よりも降伏点及び弾性係数が高い材料で形成されている。

図４Ａのように、導電性部材４０と補助弾性部材４１とを重ねて形成することで、前記スパイラル接触子２０の良好な導電性は導電性部材４０で担保され、前記スパイラル接触子の良好なばね性は前記補助弾性部材４１で担保される。

図４Ａでは、補助弾性部材４１の上に導電性部材４０が重ねて形成されたものであってもよい。

また図４Ａにおいて、前記導電性部材４０及び補助弾性部材４１の双方がメッキで形成されたものであってもよいし、下層側である導電性部材４０（あるいは下層側が補助弾性部材４１であれば前記補助弾性部材４１）が金属箔で形成されており、その上に上層側である補助弾性部材４１（あるいは上層側が導電性部材４０であれば前記導電性部材４０）がメッキ形成されたものであってもよい。

図４Ｂでは、下から導電性部材４０、補助弾性部材４１及び被膜部材４２の順に積層形成されたものである。ここで前記被膜部材４２は、硬度や耐磨耗性を向上させるために設けられたものである。また前記被膜部材４２は前記弾性部材４１よりも低い比抵抗を有する材質で形成され、電子部品の接触子との接触抵抗を小さくする作用を有するものであることが好ましい。

図４Ｃでは、導電性部材４０の上面、下面及び両側面が前記補助弾性部材４１で完全に囲まれた構成になっている。このように補助弾性部材４１によって前記導電性部材４０の周囲を完全に囲む構成であると、スパイラル接触子２０のばね性をより適切に向上させることができて好ましい。

あるいは前記補助弾性部材４１の上面、下面及び両側面が前記導電性部材４０で完全に囲まれた構造であってもよい。かかる場合、特に高周波帯域での使用時に、渦電流損失をより効果的に低減できて好ましい。このように前記導電性部材４０あるいは補助弾性部材４１が軸となる金属部材の周囲を完全に覆うようにするには、例えば前記導電性部材４０あるいは補助弾性部材４１を無電解メッキ法を用いてメッキ形成すればよい。

図４Ｄは、図４Ｃの応用例であり、例えば前記導電性部材４０の上面、下面及び両側面を完全に補助弾性部材４１が囲っており、さらに前記補助弾性部材４１の表面を前記被膜部材４２が覆っている構成である。

図４Ｅでは、前記補助弾性部材４１と前記導電性部材４０の間に密着層７０が形成されている。

図４Ｅに示される接触子片において、前記導電性部材４０はＣｕ合金で形成されており、前記補助弾性部材４１の材料はＮｉあるいはＮｉ−Ｘ（ただしＸは、Ｐ、Ｗ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｂｅのうちいずれか１種以上）から選択されている。また、密着層７０はＣｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、またはＰｔの内から選択された金属材料によって形成されている。

複数の元素が混在しているＣｕ合金からなる導電性材料の表面にＮｉあるいはＮｉ−Ｘ（ただしＸは、Ｐ、Ｗ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｂｅのうちいずれか１種以上）を直接メッキ、特に無電解メッキすると、前記補助弾性部材４１の膜厚が不均一になりやすくなる。

図４Ｅに示されるように、前記導電性部材４０と前記補助弾性部材４１との間に前記密着層７０が存在していると、ＮｉあるいはＮｉ−Ｘ（ただしＸは、Ｐ、Ｗ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｂｅのうちいずれか１種以上）によって形成された前記補助弾性部材４１の膜厚を均一に成膜することが容易になる。この結果、各スパイラル接触子のばね物性を安定化できる。また、前記補助弾性部材４１のメッキ密着性も向上する。前記補助弾性部材４１の膜厚は０．５μｍから１０μｍである。
前記密着層７０の膜厚は０．０１μｍから０．１μｍの範囲であることが好ましい。

また、前記導電性部材４０を形成する前記Ｃｕ合金がＣｕ、Ｓｉ、Ｎｉを有するコルソン合金であることが好ましい。

Ｃｕ、Ｓｉ、Ｎｉを有するコルソン合金は高い電気伝導度と高い強度を両立しうる材料であり、スパイラル接触子の材料に適している。

本実施の形態では、組成式がＣｕ−Ｎｉ−Ｓｉ−Ｍｇで表されるコルソン合金を用いた。組成比はＣｕが９６．２質量％、Ｎｉが３．０質量％、Ｓｉが０．６５質量％、Ｍｇが０．１５質量％である。

この組成比を有するコルソン合金の２０℃における電気伝導度は４２から５３％ＩＡＣＳ、引張り強度は６０７から８４０Ｎ／ｍｍ^２、２０℃における固有抵抗は３８．３ｎΩ・ｍ、熱伝導度は１８０Ｗ／ｍＫ、熱膨張係数は１７．６×１０^−６／Ｋ（２０℃から３００℃）、弾性係数は１３１ｋＮ／ｍｍ^２、密度は８．８２ｇ／ｃｍ^３である。

なお、前記補助弾性部材４１の上面、下面及び両側面が密着層７０を介して前記導電性部材４０で完全に囲まれた構造であってもよい。

図４Ｆは、図４Ｅの応用例であり、例えば前記導電性部材４０の上面、下面及び両側面を密着層７０を介して完全に補助弾性部材４１が囲っており、さらに前記補助弾性部材４１の表面を前記被膜部材４２が覆っている構成である。前記被膜部材の膜厚は０．１μｍから３μｍの範囲である。

本発明では、前記導電性部材４０は、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ又はＰｄあるいはＣｕ合金から選択されることが好ましい。

また前記補助弾性部材４１は、ＮｉあるいはＮｉ−Ｘ（ただしＸは、Ｐ、Ｗ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｂｅのうちいずれか１種以上）から選択されることが好ましい。
また前記被膜部材４２は、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｓｎから選択されることが好ましい。

特に、前記補助弾性部材４１をＮｉＰを用いて形成するときには、組成をＮｉ_{１００−ｘ}Ｐ_ｘ（ただし、ｘはａｔ％で１０≦ｘ≦３０）とすることが好ましい。

補助弾性部材４１に用いるＮｉＰ（ニッケルリン）合金中のリン濃度を１０ａｔ％以上にすることによりニッケルの結晶析出を抑えて、ばね物性（機械強度）を向上させることができる。また、メッキ応力（特に圧縮応力）を抑えてメッキ欠陥の発生を抑制することができる。

また、ＮｉＰ（ニッケルリン）合金中のリン濃度が３０ａｔ％より大きくなるとＮｉとＰの各種金属間化合物が析出する。これらの金属間化合物は非常に硬く脆いためばね物性が劣化する。

ＮｉＰ（ニッケルリン）合金中のリン濃度が１０ａｔ％以上３０ａｔ％以下であると非晶質の存在により、延性を保ちつつ目的のばね物性が得られる。目的のばね物性の具体例として引張り強度１０００ＭＰａ以上という基準がある。

図５は、図２に示す検査装置１０の変形例であり、前記検査装置１０の基台１１の一部を拡大して示した部分断面図である。なお図５において、図１ないし図３と同じ符号が付けられている部材は図１ないし図３と同じ部材を示している。

図５では、基台１１の上下に複数のスパイラル接触子２０が設けられている。図５に示すように基台１１には、前記スパイラル接触子２０が対向する位置に凹部１１ａが設けられ、その凹部１１ａの内周壁には導通部１７が設けられている。前記導通部１７は例えばＣｕなどでメッキ形成されたものである。

図５に示すように前記基台１１は、上下に分離形成されており、前記基台１１どうしはその対向面に塗布された異方性導電接着剤１９によって接着固定されている。

図５に示すように、平面方向に所定間隔で設けられたスパイラル接触子２０の基部２１どうしはポリイミド等で形成されたガイドフレーム４５によって繋げられ、前記基部２１及びガイドフレーム４５は、前記基台１１の表面に塗布された異方性導電接着剤４６によって前記基台１１に接着固定される。

図６及び図７を用いて主に本発明におけるスパイラル接触子２０の製造方法について説明する。

図６Ａに示す符号５０は、基板である。この基板５０は絶縁性であってもよいが導電性であると後工程でメッキ下地層が必要なくなるので好ましい。例えば前記基板５０はＣｕで形成され厚さは７０μｍである。

図６Ｂに示す工程では、前記基板５０上にレジスト５１を塗布し、さらにスパイラル接触子２０の形状に露光現像し、前記レジスト５１にスパイラル接触子２０のパターン５１ａを形成する。なお図６Ｂに示す左側に、レジスト５１に形成されたスパイラル接触子２０のパターン５１ａの平面図を示す。図６Ｂの左図において斜線部分が露光現像後においてもレジスト５１として残されている部分で、白色の部分が露光現像によってレジスト５１が除去されて形成されたパターン５１ａである。前記レジスト５１にパターン５１ａを露光現像で形成した後、熱処理を施して前記レジスト５１を熱硬化させる。

図６Ｃでは、前記パターン５１ａ内に露出した基板５０表面に、下から導電性部材４０、補助弾性部材４１及び被膜部材４２の順でメッキ形成する。メッキ方法は一般的な電解メッキ法である。これにより図４Ｂで示した断面形状のスパイラル接触子２０が完成する。なお各部材をメッキ形成する度に、水洗してメッキ表面の汚れを除去した後、次の部材のメッキ工程に移行する。

また、例えば図６Ｃにおいて、前記基板５０上に、導電性部材４０及び補助弾性部材４１の２層構造をメッキ形成してもよい。かかる場合、図４Ａで示した断面形状のスパイラル接触子２０が完成する。

そして図６Ｄの工程で、前記レジスト５１を除去する。前記レジスト５１を除去した後、水洗工程、乾燥工程を施す。

次に図６Ｅの工程では、例えばポリイミドなどの絶縁性材料からなるガイドフレーム４５を、前記ガイドフレーム４５に設けられた穴部４５ａがちょうど各スパイラル接触子２０と対面し、且つ前記穴部４５ａの周縁部４５ａ１が、各スパイラル接触子２０の基部２１上に重なるように位置決めした後、前記ガイドフレーム４５を前記基部２１上及び前記基部２１間の基板５０上に貼り付ける。図６Ｅの左図は、前記ガイドフレーム４５の平面形状である。

図６Ｅの左図に示すように斜線部が前記ガイドフレーム４５の部分であり、前記ガイドフレーム４５には、各スパイラル接触子２０と対面する位置に穴部４５ａが設けられている。

前記ガイドフレーム４５の下面には例えばエポキシ系熱硬化樹脂が塗布されており、上記のように前記ガイドフレーム４５を位置決め、貼り合わせした後、熱処理を施して前記熱硬化樹脂を熱硬化し、前記ガイドフレーム４５を前記基部２１上及び前記基部２１間の基板５０上に接着固定する。

次に図６Ｆの工程では、前記基板５０を例えばエッチングなどの方法を用いて除去する。その後、水洗工程、及び乾燥工程を施す。

図６Ｅ工程で示したように、隣り合うスパイラル接触子２０の基部２１どうしが前記ガイドフレーム４５によって繋がっているので、図６Ｆ工程で基板５０を除去しても各スパイラル接触子２０がばらばらになることはない。

次に図７に示す製造方法について以下に説明する。
図７Ａでは、例えばポリイミド等の絶縁性樹脂で形成された基板６０上に、金属箔で形成された本発明における導電性部材４０が貼り付けられている。前記金属箔は、本発明における補助弾性部材４１であってもよい。なお前記基板６０は絶縁性の部材でなくてもよいが、絶縁性樹脂などで形成された基板６０を用いると、後工程で前記基板６０を図６Ｅ工程で説明したガイドフレーム４５として使用できるので好ましい。

図７Ｂ工程では、前記導電性部材４０上に、レジスト６１を塗布し、このレジスト６１を露光現像して、スパイラル接触子２０の形状となるレジスト６１の部分を残し、それ以外の部分のレジスト６１を除去する。つまり前記レジスト６１に形成されるパターン６１ａは、図６Ｂで説明したレジスト５１とは逆で、図６Ｂの左図にある斜線部分が前記レジスト６１に形成されたパターン６１ａの部分であり、白色の部分がレジスト６１として残される。

次に前記パターン６１ａ内に露出する導電性部材４０ａを例えばエッチングで除去すると、前記導電性部材４０は前記基板６０上にスパイラル接触子２０の形状として残される。

次に図７Ｃ工程では、各スパイラル接触子２０のちょうど基部２１となる間に設けられた基板６０ａ部分を残して、それ以外の基板６０の部分を例えばレーザなどを用いて除去する（矢印で示したのがレーザを意味する）。

図７Ｄに示すように、各スパイラル接触子２０の基部２１間が前記基板６０ａで繋がっているため、各スパイラル接触子２０はばらばらにならず、前記基板６０ａは図６Ｅで説明したガイドフレーム４５と同じ機能をするものとなっている。

図７Ｅ工程では、無電解メッキ法を用いて、各スパイラル接触子の各ターン毎の接触子片２０ａや基部２１の周辺に補助弾性部材４１をメッキ形成する。無電解メッキ法は、別名、化学メッキ法とも呼ばれ、メッキ液の還元物質と金属イオンを反応させ、化学反応のみを利用して被メッキ物の表面に金属塩を析出してメッキする方法である。

この方法を用いれば、適切に前記導電性部材４０の周囲を完全に補助弾性部材４１によって覆うことが可能である。なお図７Ａ工程で、補助弾性部材４１の金属箔を用いてスパイラル接触子２０を形成した場合、図７Ｅ工程では、導電性部材４０を無電解メッキ法によって前記補助弾性部材４１の周囲にメッキ形成する。

次に図８に示す製造方法について以下に説明する。
図８Ａでは、例えばポリイミド等の絶縁性樹脂で形成された基板６０上に、金属箔で形成された本発明における導電性部材４０が貼り付けられている。

前記導電性部材４０はＣｕ、Ｓｉ、Ｎｉを有するコルソン合金であることが好ましい。
Ｃｕ、Ｓｉ、Ｎｉを有するコルソン合金は高い電気伝導度と高い強度を両立しうる材料であり、スパイラル接触子の材料に適している。

本実施の形態では、組成式がＣｕ−Ｎｉ−Ｓｉ−Ｍｇで表されるコルソン合金を用いた。組成比はＣｕが９６．２質量％、Ｎｉが３．０質量％、Ｓｉが０．６５質量％、Ｍｇが０．１５質量％である。

この組成比を有するコルソン合金の２０℃における電気伝導度は４２から５３％ＩＡＣＳ、引張り強度は６０７から８４０Ｎ／ｍｍ^２、２０℃における固有抵抗は３８．３ｎΩ・ｍ、熱伝導度は１８０Ｗ／ｍＫ、熱膨張係数は１７．６×１０^−６／Ｋ（２０℃から３００℃）、弾性係数は１３１ｋＮ／ｍｍ^２、密度は８．８２ｇ／ｃｍ^３である。

なお前記基板６０は絶縁性の部材でなくてもよいが、絶縁性樹脂などで形成された基板６０を用いると、後工程で前記基板６０を図６Ｅ工程で説明したガイドフレーム４５として使用できるので好ましい。

図８Ｂ工程では、前記導電性部材４０上に、レジスト６１を塗布し、このレジスト６１を露光現像して、スパイラル接触子２０の形状となるレジスト６１の部分を残し、それ以外の部分のレジスト６１を除去する。つまり前記レジスト６１に形成されるパターン６１ａは、図６Ｂで説明したレジスト５１とは逆で、図６Ｂの左図にある斜線部分が前記レジスト６１に形成されたパターン６１ａの部分であり、白色の部分がレジスト６１として残される。

次に前記パターン６１ａ内に露出する導電性部材４０ａを例えばエッチングで除去すると、前記導電性部材４０は前記基板６０上にスパイラル接触子２０の形状として残される。

次に図８Ｃ工程では、各スパイラル接触子２０のちょうど基部２１となる間に設けられた基板６０ａ部分を残して、それ以外の基板６０の部分を例えばレーザなどを用いて除去する（矢印で示したのがレーザを意味する）。

図８Ｄに示すように、各スパイラル接触子２０の基部２１間が前記基板６０ａで繋がっているため、各スパイラル接触子２０はばらばらにならず、前記基板６０ａは図６Ｅで説明したガイドフレーム４５と同じ機能をするものとなっている。

図８Ｅ工程では、各スパイラル接触子の各ターン毎の接触子片２０ａや基部２１の周辺に密着層７０をメッキ形成する。スパイラル接触子２０の周囲には電解メッキ法用のメッキ下地層を形成できないので、密着層７０のメッキ形成には無電解メッキ法を用いる必要がある。無電解メッキ法は、別名、化学メッキ法とも呼ばれ、メッキ液の還元物質と金属イオンを反応させ、化学反応のみを利用して被メッキ物の表面に金属塩を析出してメッキする方法である。

無電解メッキのメッキ液組成を以下に示す。
ＮｉＳＯ_４・Ｈ_２０ ０．１ｍｏｌ／ｌ
ＮａＨ_２ＰＯ_２・６Ｈ_２Ｏ ０．２ｍｏｌ／ｌ
Ｃｉｔｒｉｃ ａｃｉｄ ０．５ｍｏｌ／ｌ
（ＮＨ_４）_２ＳＯ_４ ０．５ｍｏｌ／ｌ

なお、密着層７０のメッキ成膜前に、無電解メッキの還元反応の触媒として働くＰｄを接触子片２０ａや基部２１の周辺に付着させる。Ｐｄの付着は、接触子片２０ａや基部２１の周辺を塩化パラジウム水溶液または硫酸パラジウム水溶液に浸漬させて、Ｐｄを析出させることによって行なう。Ｐｄの付着工程の前に脱脂処理、エッチングによる表面処理などの前処理を行なうことが好ましい。

密着層７０はＣｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、またはＰｔの内から選択された金属材料によって形成される。前記密着層７０の膜厚は０．０１μｍから０．１μｍの範囲であることが好ましい。

図８Ｆ工程では、無電解メッキ法を用いて、密着層７０の上に補助弾性部材４１をメッキ形成する。前記補助弾性部材４１の膜厚は０．５μｍから１０μｍである。

コルソン合金のようにＣｕ以外の元素Ｓｉ、Ｎｉなどを含有しているＣｕ合金を用いて、導電性部材４０を形成すると導電性部材４０の表面に元素ＳｉやＮｉなどが現れて、導電性部材４０表面の組成分布が不均一になる。この不均一な導電性部材４０の表面に直接、ＮｉあるいはＮｉ−Ｘ（ただしＸは、Ｐ、Ｗ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｂｅのうちいずれか１種以上）をメッキ、特に無電解メッキすると、前記補助弾性部材４１の膜厚が不均一に形成されやすくなる。

図８Ｆに示されるように、補助弾性部材４１を前記密着層７０上にメッキ成膜すると、ＮｉあるいはＮｉ−Ｘ（ただしＸは、Ｐ、Ｗ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｂｅのうちいずれか１種以上）によって形成される前記補助弾性部材４１の膜厚を均一に成膜することが容易になる。この結果、各スパイラル接触子のばね物性を安定化できる。また、前記補助弾性部材４１のメッキ密着性も向上する。

この方法を用いれば、適切に前記導電性部材４０の周囲を完全に補助弾性部材４１によって覆うことが可能である。なお図８Ａ工程で、補助弾性部材４１の金属箔を用いてスパイラル接触子２０を形成した場合、補助弾性部材４１の表面に密着層７０を無電解メッキ法によって成膜したのち、導電性部材４０を無電解メッキ法によって密着層７０上にメッキ形成する。

特に、前記補助弾性部材４１をＮｉＰを用いて形成するときには、組成をＮｉ_{１００−ｘ}Ｐ_ｘ（ただし、ｘはａｔ％で１０≦ｘ≦３０）とすることが好ましい。

補助弾性部材４１に用いるＮｉＰ（ニッケルリン）合金中のリン濃度を１０ａｔ％以上にすることによりニッケルの結晶析出を抑えて、ばね物性（機械強度）を向上させることができる。また、メッキ応力（特に圧縮応力）を抑えてメッキ欠陥の発生を抑制することができる。

また、ＮｉＰ（ニッケルリン）合金中のリン濃度が３０ａｔ％より大きくなるとＮｉとＰの各種金属間化合物が析出する。これらの金属間化合物は非常に硬く脆いためばね物性が劣化する。

ＮｉＰ（ニッケルリン）合金中のリン濃度が１０ａｔ％以上３０ａｔ％以下であると非晶質の存在により、延性を保ちつつ目的のばね物性が得られる。目的のばね物性の具体例として引張り強度１０００ＭＰａ以上という基準がある。

なお図９は、図６Ｃ工程で、例えば導電性部材４０を電解メッキ法にてメッキ形成し、図６Ｄないし図６Ｆ工程を経た後、上記した無電解めっき法を用いて前記導電性部材４０の周囲に密着層７０及び前記補助弾性部材４１をメッキ形成した場合である。

なお図１０は、図６Ｃ工程で、例えば導電性部材４０を電解メッキ法にてメッキ形成し、図６Ｄないし図６Ｆ工程を経た後、上記した無電解めっき法を用いて前記導電性部材４０の周囲に前記補助弾性部材４１をメッキ形成した場合である。

本発明では、上記のような製造方法を用いてスパイラル接触子２０を形成した後、図１１工程を施す。図１１工程で用いられるスパイラル接触子２０を接合するための基台１１は図５で説明したものと同じものである。

図１１Ａ工程では、ちょうどスパイラル接触子２０と対面する位置に凹部１１ａが形成され、さらにその凹部１１ａの内壁面１１ａ１が例えばメッキなどされ、且つ前記スパイラル接触子２０の基部２１が対向する、前記凹部１１ａの上方の周縁部、及び隣り合う周縁部間に異方性導電接着剤４６が塗布された基台１１を用い、この基台１１に前記スパイラル接触子２０の基部２１を前記異方性導電接着剤４６を介して接着固定する。

図１１Ｂ工程では、ちょうど凹部１１ａ内に下方から突出調整部材７０を通し、各スパイラル接触子２０の各ターン毎の接触子片２０ａを上方に突き出す。このとき、内側にある前記接触子片２０ａほど外側にある接触子片２０ａよりも上方に突き出すように調整する（なお図１１Ｂや図１１Ｃで示す点線は、複数ある各接触子片２０ａが前記点線に沿った並んでいることを示すものである）。

図１１Ｂ工程まで施された基台１１を２つ作り、図１１Ｃ工程で各基台１１の底面１１ｂどうしを前記異方性導電接着剤１９を用いて貼り合わせ接着固定すると、図５に示す構造の接続装置が完成する。

本発明におけるスパイラル接触子２０の製造方法を用いれば、接続装置の小型化においても、非常に簡単な方法で小型化とともに導電性及びばね性に優れたスパイラル接触子２０を製造できる。

電子部品の動作を確認するための試験に用いられる検査装置を示す斜視図、 図１の２−２線における断面図を示し、電子部品が装着された状態の断面図、 本発明におけるスパイラル接触子の形状を示す拡大斜視図、 図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃは、それぞれ本発明におけるスパイラル接触子を構成する各ターン毎の接触子片を幅方向と平行な方向から膜厚方向に切断したときの断面図、 基台の上下面にスパイラル接触子が設けられた構造を示す部分断面図、 図６Ａないし図６Ｅは、本発明における第１の製造方法を示すための各工程図、 図７Ａないし図７Ｅは、本発明における第２の製造方法を示すための各工程図、 図８Ａないし図８Ｆは、本発明における第３の製造方法を示すための各工程図、 図６Ｆの工程後、無電解メッキ法で密着層、補助弾性部材のメッキ形成を施した場合の工程図、 図６Ｆの工程後、無電解メッキ法で補助弾性部材のメッキ形成を施した場合の工程図、 図１１Ａないし図１１Ｃは、図６ないし図８に示す工程後に行われる工程図、

符号の説明

１ 電子部品
１ａ 球状接触子（外部接続部）
１０ 接続装置
１１ 基台
１９、４６ 異方性導電接着剤
２０ スパイラル接触子
２０ａ 接触子片
２１ 基部
２２ 巻き始端
２３ 巻き終端
４０ 導電性部材
４１ 補助弾性部材
４２ 被膜部材
４５ ガイドフレーム
５０、６０ 基板
５１、６１ レジスト

Claims (19)

1. 基台と、前記基台に渦巻き状に形成された複数のスパイラル接触子とを有し、電子部品の複数の外部接続部が、前記各スパイラル接触子にそれぞれ接触する接続装置において、
   前記スパイラル接触子を構成する各ターン毎の接触子片を幅方向と平行な方向から膜厚方向に切断したときに、どの断面においても前記スパイラル接触子は導電性部材と、補助弾性部材とが重ねて形成され、前記導電性部材は前記補助弾性部材よりも比抵抗が低く、前記補助弾性部材は前記導電性部材よりも降伏点及び弾性係数が高いことを特徴とする接続装置。
2. 前記スパイラル接触子を構成する各ターン毎の接触子片を幅方向と平行な方向から膜厚方向に切断したときに、どの断面においても、前記導電性部材の上面、下面及び両側面が前記補助弾性部材で囲まれている請求項１記載の接続装置。
3. 前記スパイラル接触子を構成する各ターン毎の接触子片を幅方向と平行な方向から膜厚方向に切断したときに、どの断面においても、前記補助弾性部材の上面、下面及び両側面が前記導電性部材で囲まれている請求項１記載の接続装置。
4. 前記補助弾性部材は、ＮｉあるいはＮｉ−Ｘ（ただしＸは、Ｐ、Ｗ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｂｅのうちいずれか１種以上）から選択される請求項１ないし３のいずれかに記載の接続装置。
5. 前記導電性材料は、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ又はＰｄあるいはＣｕ合金から選択される請求項１ないし４のいずれかに記載の接続装置。
6. 前記導電性部材を形成する前記Ｃｕ合金がＣｕ、Ｓｉ、Ｎｉを有するコルソン合金である請求項５に記載の接続装置。
7. 前記補助弾性部材はＮｉあるいはＮｉ−Ｘ（ただしＸは、Ｐ、Ｗ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｂｅのうちいずれか１種以上）から選択され、前記導電性材料はＣｕ合金であり、前記導電性部材と前記補助弾性部材との間にＣｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、またはＰｔの内から選択された金属材料からなる密着層が形成されている請求項１ないし６のいずれかに記載の接続装置。
8. 前記密着層の膜厚は０．０１μｍから０．１μｍの範囲である請求項７に記載の接続装置。
9. 前記補助弾性部材がＮｉ_{１００−ｘ}Ｐ_ｘによって形成されている請求項４ないし８のいずれかに記載の接続装置、
   ただし、ｘはａｔ％で１０≦ｘ≦３０である。
10. 基台と、前記基台に渦巻き状に形成された複数のスパイラル接触子とを有し、電子部品の複数の外部接続部が、前記各スパイラル接触子にそれぞれ接触する接続装置の製造方法において、
    複数の前記スパイラル接触子を導電性部材と補助弾性部材とを重ねてメッキ形成し、このとき、前記導電性部材には前記補助弾性部材よりも比抵抗が低く、前記補助弾性部材には前記導電性部材よりも降伏点及び弾性係数が高い材料をそれぞれ選択することを特徴とする接続装置の製造方法。
11. 導電性部材あるいは補助弾性部材のどちらか一方を金属箔からスパイラル形状に形成した後、その上に補助弾性部材あるいは導電性部材を重ねてメッキ形成する請求項１０記載の接続装置の製造方法。
12. 前記導電性部材あるいは補助弾性部材のどちらか一方から複数のスパイラル接触子を形成した後、前記スパイラル接触子の周囲を補助弾性部材あるいは導電性部材で無電解メッキ法によりメッキして覆う請求項１０または１１に記載の接続装置の製造方法。
13. 前記導電性部材をＣｕ合金を用いて形成した後、前記導電性部材の上にＣｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、またはＰｔの内から選択された金属材料からなる密着層を形成し、この密着層の上に前記補助弾性部材をＮｉあるいはＮｉ−Ｘ（ただしＸは、Ｐ、Ｗ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｂｅのうちいずれか１種以上）を用いて形成する請求項１０ないし１２のいずれかに記載の接続装置の製造方法。
14. 前記補助弾性部材をＮｉあるいはＮｉ−Ｘ（ただしＸは、Ｐ、Ｗ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｂｅのうちいずれか１種以上）を用いて形成した後、前記補助弾性部材の上にＣｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、またはＰｔの内から選択された金属材料からなる密着層を形成し、この密着層の上に前記導電性部材をＣｕ合金を用いて形成する請求項１０ないし１２のいずれかに記載の接続装置の製造方法。
15. 前記密着層の膜厚を０．０１μｍから０．１μｍの範囲にする請求項１３または１４に記載の接続装置の製造方法。
16. 前記補助弾性部材を、ＮｉあるいはＮｉ−Ｘ（ただしＸは、Ｐ、Ｗ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｂｅのうちいずれか１種以上）で形成する請求項１０ないし１５のいずれかに記載の接続装置の製造方法。
17. 前記補助弾性部材をＮｉ_{１００−ｘ}Ｐ_ｘによって形成する請求項１６記載の接続装置の製造方法、
    ただし、ｘはａｔ％で１０≦ｘ≦３０である。
18. 前記導電性部材を、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、またはＰｄあるいはＣｕ合金のいずれかで形成する請求項１０ないし１７のいずれかに記載の接続装置の製造方法。
19. 前記導電性部材を形成する前記Ｃｕ合金としてＣｕ、Ｓｉ、Ｎｉを有するコルソン合金を用いる請求項１８に記載の接続装置の製造方法。

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