專利名稱：接觸構件、接觸器以及接觸方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電子部件的電連接技術，具體來說，涉及以LSI(大規(guī)模集成電路)為代表的用于接觸半導體器件的電極而實現(xiàn)電性導通的微小的接觸件以及用于這種接觸件的接觸構件。
背景技術：
近年來，隨著電子設備的高性能并且小型化的要求，裝載在電子設備上的LSI等半導體器件也要求高性能并且小型化。因此，該半導體器件為了將更多的電路集成為更小體積，需要使布線圖案細微化、使晶片厚度更薄。
另外，力求更高速的工作，并使半導體器件的布線圖案細微化，以及縮短電路間的布線。并且，由于在一個半導體器件上集成更多的功能及電路，所以設在該半導體器件上的端子數(shù)也逐漸增加。
在這種狀況下，為了對該半導體器件進行測試，需要具備能夠細微的與多個端子穩(wěn)定接觸的接觸件的所謂接觸器。
如果將LSI測試用的接觸器按所用的接觸件進行分類，則可分為以下四種(1)針式接觸器；(2)以彈簧探針為接觸件的接觸器；(3)以膜探針為接觸件的接觸器；(4)以各異向性導電橡膠為接觸件的接觸器。
(1)針式接觸器在接觸器基板上，將各針(由鎢絲等構成的針)以處于各測試的LSI端子的位置的方式配置而形成。
(1-a)懸臂方式針相對于半導體器件的電極從上方以傾斜的狀態(tài)延伸。
(1-b)垂直針方式以導電性的垂直立起的針(棒狀構件)作為接觸件。
(1-c)彎曲針方式使用這種接觸件的接觸器，該接觸件使導電性的垂直立起的針在中途彎曲，而使其具有彈性。
(2)以彈簧探針為接觸件的接觸器在與半導體器件的端子接觸的接觸部、與基板接觸的接觸部、以及接觸部之間配置彈簧，從而構成探針。由接觸部間的彈簧的彈性，將接觸部按壓在半導體器件的端子以及測試用基板上，從而實現(xiàn)電性接觸。
(3)以膜探針為接觸件的接觸器膜式探針形成為膜狀的電路基板，該膜狀的電路基板具有作為接觸針用的接觸件電極的金屬凸起。
(4)以各異向性導電橡膠為接觸件的接觸器各異向性導電橡膠是使用橡膠作為絕緣構件，在其中填充只在厚度方向上導通的材料(金屬絲等)而形成的。
在上述任意一個方法中，都要對一個接觸件進行約0.05N(5gf)～0.1N(10gf)的加壓，從而穩(wěn)定并降低電性接觸電阻。
接觸電阻是薄膜電阻與集中電阻以及接觸件的固有電阻之和。通過加壓來降低接觸電阻，特別能夠降低集中電阻。
在接觸件以及電子部件的端子的各表面具有微小的凹凸，電連接只是在兩者的表面上的微小的凸(突)部相接觸下進行的，因此實質(zhì)上接觸的面積狹小，由此會產(chǎn)生高集中電阻。
如

圖1所示，細致觀察會發(fā)現(xiàn)，半導體器件2上的LSI測試用端子4的表面4a凹凸不平。圖2是表示使針式接觸件6接觸到測試用端子4的狀態(tài)的示意圖。如圖1所示，端子表面4a凹凸不平，當針式接觸件6與其接觸時，接觸件6與端子4的表面4a真正接觸的只有一部分。因此，該接觸部分上的集中電阻較大。接觸電阻是該集中電阻和薄膜電阻之和，該薄膜電阻是由與端子表面相接觸的接觸件表面上的薄膜導致的電阻，因此集中電阻越高則接觸電阻越高。由此，通過在兩者間施加大的壓力來增大接觸件與電子部件的接觸面積，從而減低集中電阻由此減低接觸電阻。
另外，作為上述的接觸器以外的接觸方法，在下列專利文獻1中公開有這樣的方法在硅基板上使用硅加工技術，生成接觸電極用的孔，從而將接觸件配置在該孔內(nèi)。這樣，作為接觸件的結構，提出有這樣的方案使用在表面上帶有導電性的球狀或環(huán)狀的彈性體。
專利文獻1JP特開2002-5992號公報發(fā)明的公開發(fā)明要解決的問題從LSI等半導體器件相關的要求考慮，對于用于LSI測試的接觸器要求具有下述功能。
(A)端子細微化具有能夠以狹小的間隔接觸細微的接觸件的接觸器。
(B)低壓力化針對多端子化、晶片的薄型化，為了降低接觸時的影響，要求接觸器處于以下狀態(tài)接觸時的壓力低，接觸電阻穩(wěn)定且低。
如上所述，接觸電阻的降低是因接觸面積擴大而使集中電阻降低而實現(xiàn)的?，F(xiàn)在一般對每根針施加0.05N(5gf)～0.1N(10gf)的接觸壓力，一萬個端子的總合就是50N～100N，由此對被測試半導體器件破壞等的影響非常大。
(C)自由區(qū)化不僅在周邊區(qū)域配置接觸件電極，還將接觸電極配置為網(wǎng)格狀。隨著多端子化，不只接觸到在LSI等半導體元件的緣部，還需要與在該半導體元件上配置為網(wǎng)格狀的端子相接觸。
(D)廣域化與多個LSI能夠同時接觸的接觸件。
與這種必須的功能相對，各上述接觸器的結果及方式的特征如下。
(1)針式接觸器(1-a)懸臂方式基板側(cè)的端子間隔比晶片側(cè)的端子間隔大，在結構上，限制端子配置，從而無法解決上述問題C。另外，對于問題D也有較大限制。因此，例如，不能將端子配置為自由陣列狀態(tài)，或者探針尺寸比芯片尺寸大，因此會有不能同時與相鄰的半導體元件芯片接觸這樣的問題。
(1-b)垂直針方式關于問題A，位移為彎曲模式，而不能確定針彎曲的方向。因此，相鄰的針會接觸，有可能纏繞在一起。關于問題B，由于沒有除去動作，所以無法實現(xiàn)低壓下穩(wěn)定的接觸器。
(1-c)彎曲針方式關于問題A，雖然受彎曲的程度所支配，但如果配置為狹窄間距，則會被相鄰的針(pin)影響。另外，在使針逐根彎曲的結構中，生產(chǎn)成本非常高。
(2)以彈簧探針(POGO-PIN)為接觸件的接觸器如彈簧、接觸部、收納彈簧的桶部所示，結構部件多，并且在結構上，狹窄間距是有限的。關于問題A，在結構上，狹窄間距是有限的。即，線圈彈簧的彎曲半徑是有限的。
另外，關于問題B，由于沒有破壞LSI端子的氧化膜的除去動作，所以無法實現(xiàn)低壓下的穩(wěn)定的接觸。另外，為了維持針尖的位置精度，需要另外設置高精度的孔加工部件。
(3)以膜探針為接觸件的接觸器關于問題A，由于以絕緣基板來連接接觸器電極，所以在狹窄間距中各電極不能自由移動。由于接觸器電極的可動范圍狹窄，并且為金屬凸起，所以缺乏靈活性。因此，相鄰的凸起之間會存在高度差，存在引起低的凸起接觸不良的問題。
另一方面，關于問題D，由于布線在接觸器的電極間穿過而延長，所以布線數(shù)目也是有限的。并且，膜方式的布線不能做成多層，而只能在絕緣基板的兩面實施布線。關于問題B，由于不達到某種程度的壓力就不會變形，因此很難實現(xiàn)穩(wěn)定的接觸器。
(4)以各異向性導電橡膠為接觸件的接觸器關于問題A，無法實現(xiàn)狹窄間距。另外，其他還有這樣的問題耐熱性低，或者耐久性低等。
另外，根據(jù)上述專利文獻1所公開的方法，雖然能夠以狹窄間距生成接觸器電極，但很難將橡膠穩(wěn)定的做成微小的形狀(0.1mmΦ以下)。另外，很難在橡膠周圍形成金屬或?qū)щ娔?。并且，即使形成了導電膜，其耐久性也是問題。
如上所述，現(xiàn)有技術的接觸件無法全部解決(A)端子微細化、(B)低壓化、(C)廣域化、(D)自由區(qū)化這些問題，而無法提供微小尺寸的具有耐久性的接觸器。
用于解決問題的方法本發(fā)明為了解決上述問題，主要目的在于提供一種有效改良的接觸構件以及利用該接觸構件的接觸器。
本發(fā)明的更為具體的目的在于，提供一種能夠以微細間距配置接觸件、并且能夠以小的接觸壓力來實現(xiàn)可靠的接觸的接觸構件以及使用該接觸構件的接觸器。
為了達到上述目的，本發(fā)明的一個方面提供一種將電子部件與外部的電路電連接的接觸件，其采用具有導電性的材料而形成為大致球形的形狀，中央部分的分子密度比表面附近的分子密度低。在上述接觸件中，上述具有導電性的材料可以至少含有導電微粒、導電纖維、導電填充料中的一種。
另外，根據(jù)本發(fā)明，提供一種將電子部件與外部的電路電連接的接觸件，其采用具有導電性的材料而形成為大致球形的形狀，中央部分具有空洞。
在上述接觸件中，上述具有導電性的材料可以至少含有導電微粒、導電纖維、導電填充料中的一種。
另外，本發(fā)明還提供一種連接至電子部件和電路基板電的接觸器，其具有絕緣基板、形成在該基板上的保持孔、配置在該保持孔內(nèi)的至少一個接觸構件，該接觸構件采用具有導電性的材料而形成為大致球形的形狀，中央部分的分子密度比表面附近部分的分子密度低。
在上述接觸器中，上述電子部件可以具有作為外部連接用端子的球端子，上述接觸構件的直徑可以實質(zhì)上與該球端子的直徑相等。另外，在上述保持孔內(nèi)，可以以直列狀態(tài)內(nèi)置有多個上述接觸構件。
并且，本發(fā)明的另一方面還提供一種用于電連接至電子部件和電路基板的接觸器，其具有絕緣基板、形成在該基板上的保持孔、配置在該保持孔內(nèi)的至少一個接觸構件，上述接觸構件采用具有導電性的材料而形成為大致球形的形狀，中央部分具有空洞。在上述接觸器中，上述電子部件可以具有作為外部連接用端子的球端子，上述接觸構件的直徑可以實質(zhì)上與該球端子的直徑相等。另外，在上述保持孔內(nèi)，可以以直列狀態(tài)內(nèi)置有多個上述接觸構件。
另外，根據(jù)本發(fā)明的其他方面，提供一種接觸方法，在形成于絕緣基板上的保持孔內(nèi)，沿著該絕緣基板的厚度方向以直列狀態(tài)配置多個接觸構件，該接觸構件的內(nèi)部的分子密度比表面部分的分子密度低，使被接觸構件接觸于所排列的該接觸構件的兩端并按壓該被接觸構件，從而實現(xiàn)該被接觸構件之間的電性導通。
發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種接觸構件，在通常狀態(tài)下具有大致球狀的形狀，其表面?zhèn)葹楣腆w(固態(tài))，而且內(nèi)部為空洞或流動性高的液體(液態(tài))狀或膠狀，用小的壓力就能夠容易的發(fā)生彈性變形。
另外，通過使用該接觸構件，能夠提供一種具有這樣的接觸件的接觸器，該接觸件可容易的在小的壓力下實現(xiàn)彈性變形，從而與被接觸端子的表面狀態(tài)相對應，進而能夠與該被接觸端子之間以大的接觸面積可靠的電性接觸。
附圖的簡單說明圖1是半導體元件的測試用端子的放大側(cè)視圖。
圖2是表示使接觸件與圖1所示的測試用端子相接觸的狀態(tài)的側(cè)視圖。
圖3是表示本發(fā)明的第一實施例的接觸構件的結構的示意圖。
圖4是安裝有圖3所示的接觸構件的接觸器的局部剖視圖，表示平坦的測試用端子被按壓在接觸構件上的狀態(tài)。
圖5是安裝有圖3所示的接觸構件的接觸器的局部剖視圖，表示球狀的測試用端子被按壓在接觸構件上的狀態(tài)。
圖6是表示圖3所示的接觸構件的變形例的結構的示意圖。
圖7是表示將接觸構件配置為多列直列的接觸器的局部剖視圖。
圖8是表示設置了球端子來作為凸起電極的晶片與圖7所述的接觸器相接觸時的接觸器的狀態(tài)的圖。
圖9是表示使用了接觸構件的接觸器的其他例子的局部剖視圖。
圖10是表示使具有球電極的晶片與圖9所示的接觸器相接觸的狀態(tài)的圖。
圖11是圖9所示的導電部件的放大圖。
圖12是表示將接觸構件配置為多列直列的接觸器的局部剖視圖。
圖13是表示將圖12所示的接觸器的基板分割為上側(cè)基板與下側(cè)基板的接觸器的局部剖視圖。
圖14是表示使用接觸構件來作為半導體器件的外部連接用端子的例子的側(cè)視圖。
附圖標記的說明2晶片4測試用端子
4A球狀電極8測試用基板8a、34a端子10A 10B接觸構件10AA外部連接用端子20、30、40、50、50A接觸器22、32、42、52基板22a、32a、32a-1、32a-2、32a-3、42a、52a、52Aa、52Ba保持孔34布線層36、36-1、36-2、36-3調(diào)整裝置44絕緣保護膜44a導電部件44b凸起用于實施發(fā)明的最佳方式參照圖3，針對本發(fā)明的第一實施例的接觸構件進行說明。圖3是本發(fā)明的第一實施例的接觸構件的示意圖。
如后所述，圖3所示的接觸構件作為接觸件而發(fā)揮這樣的功能使安裝在接觸器上的測試用基板的端子與半導體器件的電極電連接。
在圖3中，10A是本發(fā)明的由導電材料構成的接觸構件。該接觸構件10A具有這樣的特性在不受外力作用的狀態(tài)下具有大致球形的形狀，當外力作用時容易發(fā)生彈性變形。該接觸構件10A由導電高分子材料構成，在其內(nèi)部、特別是在中心部分附近為材料的分子密度低而流動性高的狀態(tài)，在表面以及表面附近部分為分子的密度高而流動性低的狀態(tài)。即，該接觸構件10A雖然由一種材料構成，但其內(nèi)部為液體(液態(tài))狀或膠狀，而表面以及表面附近為薄膜那樣的固體(固態(tài))狀。因此，內(nèi)部的液體狀或膠狀的材料為被外側(cè)的固體狀的部分所包圍而密封住的狀態(tài)，不會漏出到外部。
具有這種結構的接觸構件10A由于由導電材料構成，所以可發(fā)揮接觸件的功能。因為接觸構件10A的內(nèi)部為液體狀或膠狀，所以容易按照來自外部的壓力而變形，并容易與所接觸的的部件的接觸部分的形狀相對應。即，能夠大致與從外部按壓的部件的接觸部分的形狀對應的變形。
例如，當將平坦的部件按壓到接觸構件10A上時，接觸構件10A與平坦的部件相接觸的部分變?yōu)槠矫?，從而以接觸面積大的狀態(tài)相接觸。當將球狀的部件按壓在接觸構件10A上時，接觸構件10A與平坦的部件相接觸的部分變?yōu)榕c該球面對應的凹面形狀，從而以大的接觸面積相接觸。
圖4表示這種狀態(tài)在接觸器上安裝有這種可變形的接觸構件10A，并將其配置在測試用基板與被測試的半導體器件之間。在該圖中，一個接觸構件10A被內(nèi)置保持在保持孔22a內(nèi)，該保持孔22a設置在接觸器20的基板22上。該接觸構件10A在被內(nèi)置于保持孔22a內(nèi)的狀態(tài)下，從接觸器20的基板22的兩個表面(上表面以及下表面)突出一部分，或者靠近表面，從而能夠在兩側(cè)接觸到晶片2的測試用端子4以及測試用基板8的端子8a。例如可以用與晶片2相同的硅來形成接觸器20的基板22。
在圖4所示的接觸器結構中，發(fā)揮接觸件功能的接觸構件10A的一端(下側(cè))與測試用基板8的端子8a相接觸，另一端(上側(cè))與晶片2(形成在晶片上的半導體器件)的測試用端子4相接觸。端子8a以及測試用端子4是平坦的端子，從而接觸構件10A的一部分沿著平坦的端子而在變?yōu)槠教沟臓顟B(tài)下與該端子相接觸。因此，對于接觸構件10A能夠確保大的接觸面積，以使得其與端子8a以及測試用端子4的表面的大致全域相接觸，進而能夠以低接觸電阻且可靠地進行接觸。
接觸構件10A以很小的外力就可變形，因此，與使用上述以往的接觸針的接觸器相比，可以將用于與端子8a以及測試用端子4接觸的按壓力設得非常小。
此外，圖4所示的接觸器中雖然只表示出設有一個接觸構件10A的部分，當然也可以設置多個接觸構件10A，該接觸構件10A的數(shù)目對應于設在被測試晶片2上的多個測試用端子4。此時，施加在被測試晶片2上的按壓力為與各接觸構件10A接觸所需的按壓力的總和，所以測試用的端子的數(shù)目越多，就必須越得減小與各接觸構件10A接觸所需的按壓力。在這點上，本實施例的接觸構件10A由于可由非常小的外力而變形，所以能夠可靠的接觸，從而非常有助于減小施加在全部晶片2上的按壓力。
減小與各接觸構件10A接觸所需的按壓力，也就是減小施加在晶片2上的按壓力。
此外，與接觸構件接觸的半導體器件的測試用端子并不僅限于平坦的形狀。例如，也常用焊球或凸起等凸起電極作為被測試用端子。
圖5表示被測試用端子為球狀電極時的接觸構件10A的接觸狀態(tài)。如該圖所示，本發(fā)明的接觸構件10A沿著球狀的電極4A的外表面而變形為凹狀，接觸構件10A與球狀的電極4A之間的接觸面積增大，從而兩者以低接觸電阻相接觸。
接著，參照圖6，針對本發(fā)明的第一實施例的接觸構件的變形例進行說明。圖6表示本發(fā)明的第一實施例的變形例的接觸構件10B的結構。
上述圖3所示的接觸構件10A的內(nèi)部為膠狀或液體狀，而圖6所示的接觸構件10B的內(nèi)部為空洞。
接觸構件10B的外側(cè)的部分與接觸構件10A同樣為固體(固態(tài))狀的薄膜，具有某種程度的柔軟性和彈性。因此，接觸構件10B與接觸構件10A同樣的能夠容易的隨著來自外部的壓力而變形，從而以小的接觸壓力就能夠?qū)崿F(xiàn)可靠的電連接。將接觸構件10B安裝在接觸器上的方法與上述接觸構件10A相同，因此省略其說明。
這樣，本發(fā)明的接觸構件10A、10B的表面為固體(固態(tài))狀的薄膜并且內(nèi)部為液體狀或者膠狀或中空狀，因此即使在小的按壓力的作用下，也容易隨著所接觸的部件的形狀而發(fā)生彈性變形，從而以更大的接觸面積接觸到所接觸的部件。由此，能夠降低集中電阻并降低接觸電阻，所以即使在小的按壓力的作用下也能夠?qū)崿F(xiàn)可靠的電連接。
另外，如下所述，本發(fā)明的接觸構件可以形成為極小的尺寸，并且能夠容易的內(nèi)置于設在接觸器的基板上的接觸部件用保持孔內(nèi)。因此，該接觸器中的接觸構件能夠以與被測試的半導體器件的電極間距相對應的微細間距進行配置。
針對上述接觸構件10A、10B的材料以及形成方法進行說明。
作為接觸構件的形成方法的一個例子，有這樣的方法使接觸構件的材料融化為液體，將該液體噴射到加熱環(huán)境中，從而固化為球狀。作為適用于這種形成方法的材料，可以舉出聚苯胺、聚吡咯、或者聚噻吩等導電高分子。
當這種導電高分子從噴嘴噴射到加熱了其溶液的環(huán)境中時，因表面張力而成為微細的球狀，表面部分瞬間固化。此時，因固化而在表面部分分子密度變高而形成薄膜，而內(nèi)部的分子密度比表面附近部分小，因此不會固化，依然保持膠狀或液體狀，其結果，能夠形成在通常狀態(tài)下大致為球狀的接觸構件10A。
另外，因所使用的材料，或者因使表面部分固化的條件，使分子集中到表面部分進行固化而使內(nèi)部成為空洞。由此，能夠形成在通常狀態(tài)下大致為球狀的接觸構件10B。
針對使用聚苯胺來形成接觸構件10A、10B的方法進行說明。
首先，將過二硫酸銨添加到鹽酸中，使其完全溶解。將該溶液充分冷卻到0℃以下，然后，向加入有鹽酸的溶液中慢慢加入苯胺，并保持冷卻在0℃以下，同時充分進行攪拌。抽濾出由此生成的沉淀物，并用鹽酸、丙酮等進行清洗。將清洗過的沉淀物充分干燥，粉碎成微粒，進而完全成為粉末狀。
這樣生成的粉末是酸性聚苯胺。將該酸性聚苯胺的粉末研細之后，添加少量1-甲基-2-吡咯烷酮(N-甲基-2-吡咯烷酮)而做成溶液。
如上述那樣，使該溶液成霧狀而噴到被加熱為50～100℃的環(huán)境中。通過使表面固化而形成在通常狀態(tài)下大致為球狀的接觸構件。
也可以取代聚苯胺，使用將聚噻吩類的高分子物質(zhì)溶解到氯仿等揮發(fā)性物質(zhì)中而成的溶液。
通過上述使用了聚苯胺的方法，可形成直徑為50μmΦ左右的球狀接觸構件，該接觸構件可在0.3gf的壓力下在上下方向上發(fā)生25μm的位移(變形)。
下面，針對本發(fā)明的第二實施例的接觸構件進行說明。
本發(fā)明的第二實施例的接觸構件的結構與上述第一實施例的接觸構件10A、10B的結構相同，即，具有圖3或圖6所示的結構，而不同點在于，在外側(cè)的薄膜以及內(nèi)側(cè)的膠或液體中含有導電微粒。
作為用于形成接觸構件的材料，就是在用于形成上述接觸構件10A、10B的材料中加入了導電微粒的材料。作為導電微粒，優(yōu)選不會被鹽酸等腐蝕的金微?；蛱嘉⒘！Ａ硗?，也可以添加金或碳的微細的纖維或填充料來作為導電微粒。
具體的形成方法與上述形成接觸構件10A、10B的方法相同，因此省略其說明。添加導電微粒而形成直徑為50μm的接觸構件時，可在0.03N(0.3gf)的壓力下在上下方向上發(fā)生25μm的位移(變形)。
通過如上述那樣向材料中添加導電微粒，能夠降低接觸構件的電阻以及接觸電阻，從而能夠?qū)崿F(xiàn)更為可靠的導通和電連接。例如，如后所述，在將導電部件配置為多列直列而安裝到接觸器上情況下等發(fā)揮作用。
這樣，即使在添加了導電微粒的10A、10B中，也是其表面為固體(固態(tài))狀的薄膜并且內(nèi)部為液體狀或者膠狀或中空狀，所以即使在小的按壓力的作用下，也容易隨著所接觸的部件的形狀而發(fā)生彈性變形，從而以更大的接觸面積與所接觸的部件相接觸。
下面，針對本發(fā)明的第三實施例的接觸構件進行說明。
為了使接觸構件容易形成為內(nèi)部為分子密度低的膠狀，并且表面為分子密度高的薄膜，例如以藻酸鈉為母材，制作在其中含有導電材料的溶液。(導電材料可以是實施例1所述的高分子材料，也可以是實施例2所述的導電纖維，或者是水銀等在150℃以下表現(xiàn)為液態(tài)的金屬，或者其合金)將該溶液滴入1％質(zhì)量以上的濃度的氯化鈉或乳酸化鈣等溶液中。
所滴入的上述接觸材料在氯化鈉、乳酸化鈣等溶液中因滲透壓和與鈣發(fā)生反應，從而僅表面的分子密度增高，內(nèi)部保持液態(tài)，而形成被密封并具有彈性的導電密封體。密封體的大小與滴入的接觸件材料的體積成比例，因此通過微量噴霧就能夠形成10μm左右直徑的密封體。
下面，針對使用了上述的本發(fā)明的接觸構件的接觸件結構進行說明。
圖7是表示這樣的接觸器的剖視圖在設在接觸器基板上的保持孔內(nèi)，接觸構件10A在該基板的厚度方向上內(nèi)置為多列(在圖中為兩列)的直列形狀。在該圖中，接觸器30的基板32與半導體器件的電極數(shù)目對應的具有多個保持孔32a。
在各保持孔32a的底部分別配置有端子34a，該端子34a具有由多層布線層34構成的多層布線結構，并向外部導出，連接至測試及檢查裝置(未圖示)。為了適用于該多層布線結構，使保持孔32a的底部與與其對應的端子34a之間的距離不同。
由此，在各保持孔32a的底部設有由導電材料構成的調(diào)整裝置36，在該調(diào)整裝置36上內(nèi)置有接觸構件10A。在保持孔32a中配置有接觸構件10A時，該調(diào)整裝置36以在各保持孔32a中的接觸構件10A的上端的位置均等的方式配置。因此，在淺的收納孔32a-1中配置高度低(薄)的調(diào)整裝置36-1，而在深的收納孔32a-3中配置高度高(厚)的調(diào)整裝置36-3。
通過這樣將多個接觸構件10A配置為直列，能夠在維持小的按壓力的狀態(tài)下增大作為全部接觸構件的位移量(變形量)。這樣可以起到吸收要接觸的多個端子(在圖中為焊球)相互間的高度差的效果。
圖8是表示使設置有球端子4A來作為凸起電極的晶片2的該球端子4A與圖7所述的接觸器30相接觸時的接觸器30的狀態(tài)的圖。
這里，晶片2的球端子4A與接觸構件10A尺寸大致相同，其以插入保持孔32a內(nèi)的狀態(tài)來按壓并接觸接觸構件10A。即，保持孔32a不僅保持接觸構件10A，還在將晶片2按壓在接觸器30上時發(fā)揮引導球端子4A的作用。
另外，圖9所示的接觸器40的結構如下在由硅基板等構成的基板42的一側(cè)的主面?zhèn)仍O有保持孔42a，在該保持孔42a中以直列狀態(tài)內(nèi)置有多個(在圖9中為3個)接觸構件10A，并且在基板42的含有該接觸構件10A的收納部分的主面上粘有絕緣保護膜44。
該接觸構件10A與上述晶片2的端子(未圖示)在這種絕緣保護膜44中通過與接觸構件10A對應而配設的導電部件44a而電連接。
并且，雖然未圖示，但在上述基板的另一側(cè)的主面?zhèn)?，與上述圖7、圖8所示的接觸器的結構同樣的設置多層布線結構，各保持孔42a中的接觸構件10A通過該多層布線而與外部的測試及檢查裝置電連接。此時，可按需要應用上述調(diào)整裝置。
通過設置上述絕緣保護膜44，能夠可靠的將接觸構件10A保持在保持孔42a內(nèi)。
在接觸器40中，保持孔42a形成為底部側(cè)比開口部側(cè)狹窄的錐形，在接觸構件10A從上方被按壓時，下側(cè)的接觸構件10A會限制橫向的變形。由此，上下方向的變形被抑制，不會導致按壓力下降。
圖10表示晶片2的電極即球電極4A與上述圖9所示的接觸器40相接觸的狀態(tài)。
晶片2的球端子4A與絕緣保護膜44的導電部件44a機械及電性接觸，從而接觸器構件10A通過該導電部件44a受到球端子4A的按壓而彈性變形。
此時，接觸構件10A以大接觸面積與導電部件44a相接觸，但對于球電極4A來說沒有變形，因此接觸面積小。
因此，如圖11所示，為了使導電部件44a與球電極4A可靠的接觸，可以在導電部件44a的外側(cè)表面設置微細的凸起44b。
導電部件44a的凸起44b在被球電極4A按壓時會破壞存在于該球電極4A的表面上的自然氧化膜等薄膜，從而能夠在導電部件44a與球電極4A之間實現(xiàn)可靠的電性接觸。
圖12表示這種接觸器的一部分，即，在接觸器的基板內(nèi)直列配置有多個(在圖中為3個)接觸構件10A，位于兩端的接觸構件的一部分從該接觸器突出些。圖12所示的接觸器50的結構如下貫通由硅基板等形成的基板52而設置有保持孔52a，在該保持孔52a內(nèi)，在該基板52的厚度方向以直列狀態(tài)內(nèi)置有三個接觸構件10A，并對其進行保持。
這里，保持孔52a形成為錐形，即，從基板52的一側(cè)的主面向另一側(cè)的主面(背面)，其直徑逐漸減小，基板52的另一側(cè)的主面?zhèn)鹊拈_口部的直徑比接觸構件10A的直徑小。由此，最下部的接觸構件10A被以這種狀態(tài)內(nèi)置于保持孔52a內(nèi)，即，其一部分從基板52的背側(cè)的開口部稍突出，而在其上內(nèi)置有兩個接觸構件10A。最上部的接觸構件10A在未被按壓的狀態(tài)下保持其一部分從基板52的表面稍突出的狀態(tài)。
該接觸器50與上述圖4所示的接觸器20同樣的配置在晶片2與測試用基板8之間，使晶片2的測試用電極與測試用基板8的端子8a電連接。
接觸器50的結構為將多個接觸構件10A連成直列，因此與圖4所示的接觸器20相比較，該接觸構件能得到較大變形量。
圖13表示將上述圖12所示的接觸器50的基板52分割為上側(cè)基板52A與下側(cè)基板52B的接觸器50A的一部分。在該圖中，在下側(cè)基板52B上形成保持孔52Ba，該保持孔52Ba形成為錐形，即，與上述圖12所示的基板52的保持孔52a同樣的，形成在下側(cè)的主面?zhèn)鹊拈_口比上側(cè)即與上側(cè)基板52A相對向的一側(cè)的主面的開口小。
另一方面，在上側(cè)基板52A上，在與上述下側(cè)基板52B的保持孔52Ba對應的位置上，形成保持孔52Aa，從而形成與該保持孔52Ba相反向的錐形，即，形成在上側(cè)的主面?zhèn)鹊拈_口比與下側(cè)基板52B相對向的一側(cè)的主面的開口小。
根據(jù)該結構，多個接觸構件10A被基板52A與基板52B以直列狀態(tài)內(nèi)置于保持孔52Aa、52Ba的內(nèi)部，并保持為位于上下兩端的接觸構件的一部分從設在基板上的開口中突出些的狀態(tài)。
本接觸器結構也是將多個接觸構件10A連成直列的結構，因此與圖4所示的接觸器20相比較，該接觸構件能得到較大變形量。
本發(fā)明的接觸構件也可以用于接觸器以外的用途。
圖14表示使用本發(fā)明的接觸構件來作為半導體器件的外部連接用端子10AA的例子。在該圖中，在各半導體集成電路元件(LSI)60的電極60a，上固定接觸構件10A，起到外部連接用端子10AA的功能。
通過使用本發(fā)明的接觸構件10A來作為外部連接部件10AA，能夠增大外部連接用端子10AA與外部連接部(未圖示)的接觸面積，從而實現(xiàn)可靠的電連接。另外，可以通過該外部連接用端子10AA的變形來吸收外部連接用端子10AA和該外部連接端子相連接的電路基板上的端子(未圖示)的高度差。
此外，雖然使用本發(fā)明的第一實施例的接觸構件10A對上述的接觸器以及半導體元件進行了說明，但也可以使用本發(fā)明的第二實施例的接觸構件。
本發(fā)明并不僅限于具體公開的實施例，而可以在本發(fā)明的范圍內(nèi)構成多種變形例和改良例。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性如上述說明，本發(fā)明適用于這種連接器，該連接器能夠與具有以微細間距配置的電極的半導體器件等電連接。
權利要求
1.一種接觸構件，其特征在于，由導電高分子材料形成，中心部分的分子密度比表面部分的分子密度低，在通常狀態(tài)下具有大致球形的形狀，而且能夠彈性變形。
2.如權利要求1所述的接觸構件，其特征在于，至少含有導電微粒、導電纖維、導電填充料中的一種。
3.一種接觸構件，其特征在于，由導電高分子材料形成，中心部分具有空洞，在通常狀態(tài)下具有大致球形的形狀，而且能夠彈性變形。
4.如權利要求3所述的接觸構件，其特征在于，至少含有導電微粒、導電纖維、導電填充料中的一種。
5.一種接觸器，用于電連接至電子部件和電路基板，其特征在于，具有絕緣基板、形成在該基板上的保持孔、配置在該保持孔內(nèi)的至少一個接觸構件，上述接觸構件由導電高分子材料形成，中心部分的分子密度比表面部分的分子密度低，在通常狀態(tài)下具有大致球形的形狀，而且能夠彈性變形。
6.如權利要求5所述的接觸器，其特征在于，在上述基板的保持孔內(nèi)，沿著該基板的厚度方向以直列狀態(tài)內(nèi)置有多個接觸構件。
7.一種接觸器，用于電連接至電子部件和電路基板，其特征在于，具有絕緣基板、形成在該基板上的保持孔、配置在該保持孔內(nèi)的至少一個接觸構件，上述接觸構件由導電高分子材料形成，中心部分具有空洞，并且在通常狀態(tài)下具有大致球形的形狀，而且能夠彈性變形。
8.如權利要求7所述的接觸器，其特征在于，在上述基板的保持孔內(nèi)，沿著該基板的厚度方向以直列狀態(tài)內(nèi)置有多個接觸構件。
9.一種接觸方法，其特征在于，在形成于絕緣基板上的保持孔內(nèi)，沿著該絕緣基板的厚度方向以直列狀態(tài)配置多個接觸構件，該接觸構件的內(nèi)部的分子密度比表面部分的分子密度低，使被接觸構件接觸于所排列的該接觸構件的兩端，并按壓該被接觸構件，從而實現(xiàn)該被接觸構件之間的電導通。
全文摘要
在接觸器中，能夠以微細間距配置接觸構件，并且能夠以小的接觸壓力來實現(xiàn)可靠的接觸。接觸構件將電子部件與外部的電路電連接。接觸構件采用具有導電性的材料而形成為大致球形的形狀。接觸構件的中央部分的分子密度比表面附近的分子密度低。具有導電性的材料可以至少含有導電微粒、導電纖維、導電填充料中的一種。
文檔編號G01R1/073GK101084442SQ200480044629
公開日2007年12月5日 申請日期2004年12月15日 優(yōu)先權日2004年12月15日
發(fā)明者丸山茂幸, 西野徹 申請人:富士通株式會社