KR100699471B1 - 스파이럴 콘택터용 접촉자, 및 스파이럴 콘택터 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 전자 부품에 설치된 접속 단자와의 전기적 접속을 행하는 스파이럴 콘택터용 접촉자에 관한 것이다. 이 접촉자는, 외주 프레임과 접속 단자에 접촉되는 접촉부를 포함하여 구성된다.

접촉부의 일단은 외주 프레임에 고정되어 있고, 접촉부 타단측은 외주 프레임의 개구면에 대하여 연직 방향으로 이동 가능하게 되도록 외주 프레임의 개구 중앙을 향해 스파이럴상으로 연장되어 설치되어 있다. 그리고, 접촉부의 두께는 일단으로부터 타단측으로 갈수록 얇아지도록 설정되어 있다.

Description

스파이럴 콘택터용 접촉자, 및 스파이럴 콘택터{Armature for spiral contactor and spiral contactor}

본 발명은, 전자 부품과의 전기적 접속을 행하는 콘택터용 접촉자에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 구상(球狀) 접속 단자 또는 패드상 접속 단자를 가지는 반도체 디바이스(전자 부품)와의 전기적 접속을 행하는 소용돌이(스파이럴) 형상의 접촉자를 구비한 콘택터에 관한 것이다.

근년의 반도체 집적 회로(IC)의 다기능화, 고성능화에 따라, IC칩(반도체 디바이스, 또는 단순히 반도체라 칭함)을 탑재하는 IC 패키지의 고밀도 실장화가 요구되고 있다. 그 결과, 비교적 소형이고, 다핀화가 가능한 구상 접속 단자의 BGA(Ball Grid Array)가, 종래로부터 이용되어 온 QFP(Quad Flatpack Package)등을 대신하여 이용되게 되었다.

이는, 구상 접속 단자를 채용하면 IC 패키지의 장착 면적이나 설치 스페이스를 삭감할 수 있고, 또한 IC 패키지 자체의 두께를 삭감할 수 있기 때문이다.

이 소형화의 경향은, 최근 급속하게 진행되고 있고, 구상 접속 단자 자체도 더욱 소형화되는 경향이 있다. 실제, 구상 접속 단자의 피치 간격은, 0.5mm 내지 0. 3mm로 협피치화가 더욱 진행되고 있다.

이러한 상황 하에 구상 접속 단자와 전기적으로 접속하는 접촉자에도 소형화와 고집적화로의 대응이 요구되고 있다.

먼저, 본원 출원인은, 일본 특원 2001-077338호(2001. 3. 19 출원)에서, 구상 접속 단자와 접촉하는 콘택터의 접촉자가 소용돌이 형상을 가지고 있고, 이 접촉자의 폭이, 접촉자의 근원(기단)측으로부터 선단측으로 나아감에 따라 좁아지는 스파이럴 콘택터를 개시하고 있다.

도 11a는, 이 출원에서 개시된 스파이럴 콘택터(30)의 일부를 확대하여 도시한 평면도이고, 도 11b는 도 11a에 도시한 F-F선의 단면도이다.

도 11a에 도시한 바와 같이, 스파이럴 콘택터(30)는 절연성 재료로 구성된 기판(이하, 절연 기판이라고 함) 상에, 격자상으로 배치된 복수의 스파이럴상 접촉자(31)(이하, 스파이럴상 접촉자라 함)으로 구성된다.

각 스파이럴상 접촉자(31)는, 원형 형상을 가지고 있고, 인접하는 스파이럴상 접촉자(31)로부터, 소정 거리씩 이격된 상태에서 종횡으로 배치되어 있다.

이 스파이럴 콘택터(30)의 각 스파이럴상 접촉자(31)의 배치는, 이 스파이럴 콘택터(30)가 전자 부품과의 전기적 접속을 행하는 콘택터로서 사용되었을 때, 반도체 디바이스에 격자상으로 배치된 구상 접속 단자와 1 대 1로 중첩되도록 설정되어 있다.

이 도면에 도시한 스파이럴 콘택터(30)에서는, 반도체 디바이스에 배치되는 구상 접속 단자의 직경을 고려하여, 스파이럴상 접촉자(31)의 중앙부로부터 인접하는 스파이럴상 접촉자(31)의 중앙부까지의 간격(p1)이 설정되어 있다.

이 스파이럴상 접촉자(31)에는, 스파이럴(소용돌이)상의 프로브(32)가 형성되어 있고, 중심부에는 직경 h로 하는 거의 원형의 스페이스(공간)가 확보되어 있다.

이 프로브(32)의 길이는, 구상 접속 단자와 접촉하였을 때, 프로브(32)와 구상 접속 단자와의 접촉 길이가 1회전 이상(정확하게는 1회전과 1/4 회전)이 되도록 설정되어 있다.

즉, 이 프로브(32)의 길이는, 해당 프로브(32)와 구상 접속 단자가 접촉하였을 때, 구상 접속 단자와 확실히 접촉하고, 전기적 접속을 유지할 수 있는 길이로 설정되어 있다.

또한 도 11a에 도시한 바와 같이, 프로브(32)의 각점 a-f에서의 폭치수는, a>b>c>d>e>f의 관계가 성립하는 형상으로 되어 있다. 즉, 프로브(32)의 선단에 접근할수록 프로브(32)의 폭이 좁아지도록 설정되어 있다.

그러나, 이러한 스파이럴상 접촉자(31)를 구비한 스파이럴 콘택터(30)에서는, 프로브(32)의 선단부 E로부터 기단부 R에 접근될수록 당해 프로브(32)의 폭이 넓어지기 때문에, 반도체 디바이스의 구상 접속 단자의 소직경화에 대응시키기 위하여 스파이럴상 접촉자(31)을 협피치로 배치하여 스파이럴 콘택터(30)를 구성하면, 프로브(32)의 권회수(프로브(32)와, 구상 접속 단자와의 접촉 길이)를 많이 취할 수 없고, 프로브(32)의 권회수가 감소하게 되었다.

도 12a는, 스파이럴상 접촉자(41)의 배치 간격이 협피치로 설정된 스파이럴 콘택터(40)를 부분 확대한 평면도이고, 도 l2b는, 그 G-G선의 단면도이다.

즉, 도 12a에 도시한 바와 같이, 이 스파이럴 콘택터(40)에서는, 프로브(42)의 기단부 R로부터 선단부 E로 진행될수록 해당 프로브(42)의 폭 W가 좁아지기 때문에, 프로브(42)와 구상 접속 단자와의 접촉 길이는, 1회전 이하(정확하게는 3/4 회전)이 되고, 스파이럴상 접촉자(41)와, 구상 접속 단자와의 충분한 접촉이 확보되지 않는다고 하는 문제가 있었다.

또한 구상 접속 단자에 의한 압입을 가능하게 하는 삽통공(오목부)이, 초박형화를 하기 위해 절연 기판에 설치되어 있지 않은 경우에는, 해당 절연 기판에 스파이럴 콘택터를 채용할 수 없다고 하는 문제가 있었다.

이러한 상황 하에 구상 접속 단자의 설치 간격이, 보다 협피치화한 반도체 디바이스나 초소형의 페어 칩이라도, 사용이 가능하고, 또한 구상 접속 단자와의 접촉 길이(적어도 1회전 이상의 접촉 길이)를 충분히 확보할 수 있는 콘택터에 대한 요구가 있었다.

또한, 삽통공이 설치되어 있지 않은 절연 기판이더라도 채용이 가능한 콘택터에 대한 요구도 존재하였다.

본 발명은, 전자 부품에 설치된 접속 단자와의 전기적 접속을 행하는 스파이럴 콘택터용 접촉자에 관한 것이다. 이 접촉자는, 외주 프레임과, 전자 부품의 접속 단자에 접촉되는 접촉부를 포함하여 구성된다.

접촉부의 일단은 외주 프레임에 고정되어 있고, 접촉부의 타단측은, 외주 프레임의 개구면에 대하여 연직 방향으로 이동 가능하게 되도록, 외주 프레임의 개구 중앙을 향해 스파이럴상으로 연장되어 설치되어 있다. 그리고, 접촉부의 두께는, 일단으로부터 타단측으로 갈수록 얇아지도록 설정되어 있다.

이러한 구성을 구비한 스파이럴 콘택터용 접촉자에 의하면, 접촉자의 접촉부는, 폭을 선단의 폭에 맞추어 일정하게 하고, 일단에서 타단에 가까워질수록 두께가 얇아져 있으므로, 외주 프레임의 개구 중앙부를 향해 스파이럴상으로 연장되는 접촉부의 권회수를 늘릴 수 있다. 그 결과, 구상 접속 단자와 접촉하는 접촉부의 길이를 충분히 확보할 수 있다. 또한, 접촉부의 두께를 일단측으로 갈수록 점차 두껍게 하여 소용돌이부의 허리의 강도를 점차 강하게 함으로써 구상 접속 단자와의 접촉을 충분히 확보함과 동시에, 낚시대와 같이 휨 응력을 분산시키면서 휨성을 발휘시켜, 내구성이 있는, 고수명의 접촉자가 제공된다.

또한 본 발명은, 상술한 스파이럴 콘택터용 접촉자를, 기판에 구비하는 스파이럴 콘택터에 관한 것이다.

이 스파이럴 콘택터에서는, 접촉자는, 접촉부가 기판의 표면과 일치되도록 기판에 매설되어 있고, 기판에는, 접촉부의 기판 내측으로의 이동을 허용하는 오목부가 설치된다.

이러한 구성을 구비한 스파이럴 콘택터에서는, 접촉자의 접촉부가 기판의 표면과 일치되도록 기판 내에 매설되기 때문에, 스파이럴 콘택터의 두께를 얇게 할 수 있다.

또한, 이들 접촉자는, 포토 리소그래피 기술에 의해, 정밀하고도 극소 사이즈로 기판 상에 복수 설치할 수 있으므로, 초소형화, 초박형화가 진행되는 각종 마 이크로 디바이스의 접속 단자에도 바람직하게 대응할 수 있다.

도 1a는, 본 발명의 제1 실시 형태인 스파이럴 콘택터의 확대 평면도이고, 도 1b는, 도 1a에 도시한 A-A선의 단면도이다.

도 2a는, 도 1a 및 도 1b에 도시한 스파이럴 콘택터의 다른 예를 나타내는 평면도이고, 도 2b는 도 2a에 도시한 B-B선의 단면도, 도 2c는, 반도체 디바이스의 구상 접속 단자가 스파이럴상 접촉자를 압압하는 상태를 나타내는 단면도이다.

도 3은, 본 발명의 제1 실시 형태인 스파이럴 콘택터의 제조 방법을 설명하기 위한 공정도이다.

도 4a는, 삽통공이 설치되어 있지 않은 기판에 설치된 스파이럴 콘택터의 스파이럴상 접촉자에 구상 접속 단자를 접근시키고 있는 상태를 나타내는 단면도, 도 4b는, 스파이럴상 접촉자에 구상 접속 단자를 접속시킨 상태를 나타내는 단면도이다. 또한 도 4c는, 구상 접속 단자 대신에 패드상 접속 단자를 나타내는 단면도, 도 4d는, 스파이럴 콘택터의 스파이럴상 접촉자에 패드상 접속 단자와 접속시킨 상태를 나타내는 단면도이다.

도 5는, 본 발명의 제2실시 형태의 스파이럴 콘택터의 제조 방법을 설명하기 위한 공정의 전반을 설명하는 도면이다.

도 6은, 본 발명의 제2의 실시 형태의 스파이럴 콘택터의 제조 방법을 설명하기 위한 공정의 후반을 설명하는 도면이다.

도 7a는, 스파이럴상 접촉자를 기판의 양면에 설치하여 구성되는 스파이럴 콘택터에, 패드상 접속 단자를 갖는 반도체 디바이스와, 구상 접속 단자를 갖는 반도체 디바이스를 접근시키고 있는 상태를 나타내는 단면도이다. 도 7b는, 구상 접속 단자와 패드상 접속 단자를 각각 스파이럴 콘택터에 접속시킨 상태를 나타내는 단면도이다.

도 8a 내지 도 8c는, 본 발명에 따른 스파이럴상 접촉자를, 전자 부품 등의 스위치로서 이용한 경우를 나타내는 도면이고, 도 8a는, 접속 단자를 평행하게 이동시키는 구성 스위치의 평면도, 도 8b는, 도 8a에 도시한 H-H선의 확대 단면도, 도 8c는, 지점을 중심으로 접속 단자를 회동시키는 구성 스위치의 평면도이다.

도 9a는, 본 발명에 따른 스파이럴상 접촉자를 전자 부품 등의 스위치로서 이용한 경우의 다른 예를 나타내는 도면이고, 도 9b에 도시한 화살표 E의 스파이럴상 접촉자의 평면도이고, 도 9b는, D-D선의 단면도, 도 9c는, 접속된 상태를 나타내는 단면도이다.

도 10a는, 도 9a를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 10b는, 도 10a의 D-D선의 단면도이다.

도 11a는, 종래의 스파이럴 콘택터의 확대 평면도이고, 도 11b는, 도 11a에 도시한 F-F선의 단면도이다.

도 12a 및 도 12b는, 종래의 스파이럴 콘택터를 나타내며, 도 12a는, 협피치로 배치한 확대 평면도이고, 도 12b는 도 12a에 도시한 G-G선의 단면도이다.

이하, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 태양을 상세히 설명 하기로 한다.

<제1의 실시 형태>

스파이럴 콘택터(10)

본 발명에 따른 스파이럴 콘택터는, 구상 접속 단자 또는 패드상 접속 단자를 갖는 반도체 디바이스 또는 전자 부품과의 전기적 접속을 행하는 콘택터이다.

도 1a에 도시한 바와 같이, 스파이럴 콘택터(1O)는, 기판(절연 기판) 상에 격자상으로 배치된 복수의 스파이럴상 접촉자(1)로 구성된다.

이 스파이럴상 접촉자(1)의 배치는, 반도체 디바이스의 배면에 격자상으로 배치된 구상 접속 단자의 배치에 맞추어 설정되어 있고, 구상 접속 단자와 스파이럴상 접촉자(1)가 1 대 1로 중첩되고, 반도체 디바이스와의 전기적 접속이 가능하게 되도록 구성된다.

여기서, 본 실시의 형태의 스파이럴 콘택터(10)에서는, 스파이럴상 접촉자(1) 사이의 간격(피치, p1)이, 0.4mm로 설정되어 있다.

이 스파이럴상 접촉자(1)는, 외주 프레임(T)과 접촉부(1')를 포함하여 구성된다.

외주 프레임(T)은, 평면상 원형 형상을 가지고 있으며, 이 외주 프레임(T)에는, 평면에서 보아 스파이럴 형상을 갖도록 외주 프레임(T)의 중앙을 향해 연장되는 접촉부(1')가 설치되어 있다.

이 접촉부(1')는, 외주 프레임(T)에 고정된 기단부(R)와, 고정되어 있지 않은 선단부(E)를 가지고 있고, 접촉부(1')의 폭(W)은 기단부(R)로부터 선단부(E)까 지 동일하게 설정되어 있다.

또한 도 1b에 도시한 바와 같이, 이 접촉부(1')의 두께는, 기단부(R)로부터 선단부(E)로 갈수록 얇아지도록 설정되어 있다. 즉, 접촉부(1')는, 각점 a-g에서의 두께 치수가, a>b>c>d>e>f>g가 되는 형상으로 설정되어 있다.

여기서, 접촉부(1')의 두께를, 기단부(R)로부터 선단부(E)로 갈수록 얇아지도록 설정하는 것은, 스파이럴 형상의 접촉부(1')의 권회수를 늘려 구상 접속 단자와의 접촉 길이를 확보하는 두께를 점차 얇게 하여 접촉부(1') 자체의 허리의 강도을 점차 약화시킴으로써 낚시대와 같이 휨 응력을 분산시키면서 휨성을 발휘시켜 내구성이 있는 접촉부로 한다는 이유에 의한 것이다. 또한, 구상 접속 단자를 사용한 압압 시험에서 이 접촉부(1')는 20만회의 내구성이 실증되고 있다.

이 접촉부(1')의 기단부(R)로부터 선단부(E)까지의 길이는, 접촉부(1')와 구상 접속 단자가 접촉되었을 때, 접촉부(1')와 구상 접속 단자의 표면과의 접촉 길이(접촉 전체 길이)가 적어도 구상 접속 단자의 2와 3/4회전 만큼 확보되는 길이로 설정되어 있다.

이 접촉부(1')를 구비한 스파이럴상 접촉자(1)는 스파이럴상 접촉자(1)의 외주 프레임(T)이 절연 기판(6)에 고정된 상태에서, 절연 기판(6) 내에 매립되어 있다. 이 때, 접촉부(1')와 절연 기판(6)의 표면이 일치되도록 설정되어 있다.

여기서, 접촉부(1')의 선단부(E)는 고정되어 있지 않기 때문에, 접촉부(1')의 선단부(E)측은, 외주 프레임(T)의 개구면에 대하여 연직 방향으로 이동 가능하게 되어 있다. 따라서 절연 기판(6)에 매설된 스파이럴상 접촉자(1)의 접촉부(1') 의 선단부(E) 측은, 절연 기판(6)의 표면에 대하여 상하 방향으로 이동 가능하게 되어 있다.

더우기, 스파이럴상 접촉자(1)의 중심부에는 구상 접속 단자의 중심부와의 접촉을 피하기 위하여 거의 원형의 스페이스(공간)가 설치되어 있다.

이는 다음과 같은 이유 때문이다.

1. 스파이럴상 접촉자(1)와 구상 접속 단자가 접촉하였을 때, 접촉부(1')를 구상 접속 단자에 밀착하여 접촉시킨다.

2. 접촉부(1')를 구상 접속 단자에 감아 접촉부(1')의 에지(EG)를 확실히 구상 접속 단자에 접촉시킨다.

이와 같이, 접촉부(1')의 에지(EG)가, 구상 접속 단자에 밀착하여 접촉되어 있으면 구상 접속 단자가 스파이럴상 접촉자(1)를 압압하였 때, 접촉부(1')의 에지(EG)가 구상 접속 단자의 표면을 슬라이딩 이동하기 때문에, 구상 접속 단자의 표면에 형성된 산화막을 제거할 수 있다. 또한, 접촉부(1')의 에지가 구상 접속 단자에 확실히 접촉함으로써 전자 부품과의 전기적 접속 신뢰성을 높일 수 있다.

도 2a 내지 도 2c에 나타내는 스파이럴 콘택터(10)에서는 절연 기판(6) 및 스파이럴상 접촉자(1) 상에 가이드 프레임(12)이 설치되고 있다.

이 가이드 프레임(12)은, 반도체 디바이스(8)에 설치된 구상 접속 단자(7)가 스파이럴상 접촉자(1)에 접촉되고, 접촉부(1')가 절연 기판(6)에 대하여 하방으로 압압 이동할 때 상하 방향의 이동량을 제한하기 위하여 설치되어 있다.

이어서, 이러한 구성을 구비한 스파이럴 콘택터(10)의 동작을 이하에 설명하 기로 한다.

도 2c에 도시한 바와 같이, 반도체 디바이스(8)의 구상 접속 단자(7)가 스파이럴상 접촉자(l)에 접촉되고, 접촉부(1')가 절연 기판(6)에 대하여 하방으로 압압되면, 접촉부(1')의 선단부(E)측은 고정되어 있지 않기 때문에, 접촉부(1')의 선단부(E)측은 절연 기판(6)에 대하여 하방으로 이동한다. 이 때, 구상 접속 단자(7)는, 접촉부(1')의 중앙측에서 바깥측으로 순차적으로 접촉하기 때문에 접촉부(1')는 오목하게 휘어 구상 접속 단자(7)를 끌어안는 것 같이 변형된다.

이 접촉부(1')가 변형될 때, 접촉부(1')의 에지(EG)는 구상 접속 단자(7)의 표면을 슬라이딩 이동하기 때문에, 구상 접속 단자(7)의 표면에 산화 피막이 형성되어 있는 경우나 오물이 부착되어 있는 경우라도, 이들은 접촉부(1')에 의해 확실히 제거된다. 그 결과, 구상 접속 단자(7)의 표면 상태가 유지되기 때문에, 구상 접속 단자(7)와 스파이럴 콘택터(10)의 전기적 접촉을 보다 확실히 행할 수 있게 된다.

또한, 본 실시 형태에서는, 도 2b에 도시한 바와 같이, 이 접촉부(1')에는, 니켈층의 상면과 하면에 금으로 이루어지는 금속층(금도금층)이 형성되어 있다. 니켈층의 상면과 하면에 금속층을 도금에 의해 설치하면 도금(2)으로 형성된 금속층의 에지(EG)가 울퉁불퉁하므로, 해당 에지(EG)가 구상 접속 단자(7)의 표면을 슬라이딩 이동할 때 구상 접속 단자(7)의 표면에 형성된 산화 피막을 이 울퉁불퉁한 부분에 의해 확실히 제거할 수 있다.

또한, 이 금속층의 존재에 의해, 스파이럴상 접촉자(1)의 구상 접속 단자와 의 접촉면에 녹이 발생하는 것을 방지하기 위함이다.

스파이럴 콘택터(10)의 제조 방법

이어서, 본 실시 형태의 스파이럴상 접촉자(1)를 절연 기판(6)에 형성하는 제조 방법을 상세히 설명하기로 한다.

도 3은, 본 발명의 제1의 실시 형태의 제조 방법을 설명하기 위한 공정도이다.

먼저, SUS(스테인레스) 등의 금속판의 표면에, 금속막(동도금, 4a)을 형성(공정 1)로 하고, 이 금속막 상에 포토레지스트막(15)을 도포한 후, 스파이럴상 접촉자(1)의 패턴을 갖는 포토마스크(16)를 배치한다(공정 2).

이어서, 포토레지스트막(15)를 노광한 후, 현상 처리를 행하고, 잔여 포토레지스트막(15)을 제거한다(공정 3).

그리고, 포토레지스트막(15) 내에서 노출되어 있는 금속막(동도금, 4a) 상에, 금도금층(4b), 니켈 도금층(4c), 금도금 층(4b)의 순서로 도금층을 설치하고, 접촉부(1')를 형성한다(공정 4).

이와 같이 니켈층의 상면과 하면에 금도금층을 설치하는 것은, 상술한 바와 같이, 스파이럴상 접촉자(1)의 구상 접속 단자와의 접촉면에 녹이 발생하는 것을 방지하기 위함이다. 또한 스파이럴상 접촉자(1)를 주로 니켈로 구성한 것은, 니켈은 스프링 특성이 뛰어나고, 내구성도 있으므로, 이 스파이럴상 접촉자(1)의 접촉부(1')의 내구성이 좋아지기 때문이다.

또한, 본 실시 형태에서는, 접촉부(1')에 녹이 생기는 것을 방지하기 위해 금을 사용하고 있는데, 잘 산화되지 않아 도전성이 뛰어난 금속이라면, 다른 금속을 사용해도 된다. 예컨대, 이러한 재료로서, 베릴륨동(BeCu)이 바람직하게 이용될 수 있다.

이어서, SUS(스테인레스)의 금속판의 제거(공정 5)를 행하고, 포토레지스트막(15)을 제거하여 스파이럴상 접촉자(1)로 한 후, 금도금(4b)의 상면에 캐리어 테이프(24)를 붙인다(공정 6).

그리고, 금속막(동도금, 4a)을 에칭으로 제거하여 스파이럴상 접촉자(1)의 크기에 맞춘 복수의 볼록부가 일면측에 형성된 팰릿(22)에 캐리어 테이프(24)로 스파이럴상 접촉자(1)를 붙인다(공정 7)

팰릿(22)의 볼록부에 스파이럴상 접촉자(1)를 붙인 캐리어 테이프(24)를 진공 흡착한다(공정 8).

이어서, 스파이럴상 접촉자(1)의 팰릿(22)의 볼록부에 의해 솟아오른 부분을 숫돌(25)에 의한 연삭으로 삭제(공정 9)한 후, 팰릿(22)을 없앤다(공정 10).

그리고, 도전 접착제 또는 납땜 처리한 절연 기판(6)을 준비하고, 절연 기판(6)에 스파이럴상 접촉자(1)를 붙인다(공정 11).

이어서, 캐리어 테이프(24)에 UV광(자외선)을 조사하여 캐리어 테이프(24)를 제거(공정 12)한 후, 가이드 프레임(12)을 스파이럴상 접촉자(1) 상에 설치한다(공정 13).

이상의 가공 순서에 따르면, 기단부(R)로부터 선단부(E)로 갈수록 얇아지는 접촉부(1')를 구비한 스파이럴상 접촉자(1)로 이루어지는 스파이럴 콘택터(10)를 제조할 수 있다.

또한 레지스트막에 노광, 현상 처리하는 커버 레이 처리나 에칭 등의 포토 리소그래피 기술, 도금 제조 기술을 이용함으로써 정밀한 미세 가공이 가능하다.

또한, 공정 12, 13에서 캐리어 테이프(24)를 제거하지 않고 그대로 그 위에 가이드 프레임(12)을 붙인 후, 캐리어 테이프(24)에 구멍을 형성하는 것도 가능하다. 또한 스파이럴상 접촉자(1)의 제조는, 전자 빔 가공이나 기타의 미세 가공을 이용할 수도 있고, 이들을 전술한 공정에 추가하는 공정으로 하여도 무방하다.

<제2의 실시 형태>

스파이럴 콘택터(20)

도 4a 내지 도 4d는, 본 발명의 제2의 실시 형태를 나타내는 설명도이고, 도 4a는, 삽통공이 없는 절연 기판(6)에 설치된 스파이럴 콘택터(20)의 스파이럴상 접촉자(2)에 구상 접속 단자(7)를 접근시키고 있는 상태를 나타내는 단면도, 도 4b는, 스파이럴상 접촉자(2)에 구상 접속 단자(7)를 접속시킨 상태를 나타내는 단면도이다.

도 4a에 도시한 바와 같이, 절연 기판(6)에는 삽통공(스루홀)이 없고, 절연 기판(6)의 표면에는 해당 절연 기판(6)에 대하여 반대 방향으로 접촉부(2')가 돌출되어 위치하도록 설치된 스파이럴상 접촉자(2)가 배치되어 있다.

이 스파이럴상 접촉자(2)는, 스파이럴상 접촉자(2)가 구상 접속 단자(7)에 압압되고, 접촉부(2')가 절연 기판(6)측으로 이동될 때, 해당 접촉부(2')의 변형을 허용하는 공간을 확보하기 위해, 대좌(臺座)(C)에 의해 절연 기판(6)으로부터 들어 올려져 설치되어 있다. 이와 같이 본 실시 형태의 스파이럴 콘택터(20)에서는 대좌(C)와 스파이럴상 접촉자(2)를 일체로 형성하고 있으므로, 절연 기판(6)과 스파이럴상 접촉자(2) 사이에, 접촉부(2')의 변형을 허용하는 공간이 확보된다. 따라서 본 발명에 따른 스파이럴 콘택터(20)는 삽통공이 설치되어 있지 않은 절연 기판(6)인 경우에도 바람직하게 채용할 수 있다.

또한 스파이럴상 접촉자(2)의 외주 프레임 상에는, 가이드 프레임(12)이 설치되어 있다. 이 가이드 프레임(12)은, 구상 접속 단자(7)를 스파이럴상 접촉자(2)에 접촉시킬 때의 위치 정합이나, 구상 접속 단자(7)의 스파이럴상 접촉자(2)로의 유도에 사용된다.

또한, 이 가이드 프레임(12)은, 도 4b에 도시한 바와 같이, 반도체 디바이스(8)와 접촉하기 때문에, 스파이럴상 접촉자(2)가 구상 접속 단자(7)에 압압되어 절연 기판(6)측으로 이동할 때의 이동량이 규제됨과 동시에, 구상 접속 단자(7)의 스파이럴상 접촉자(2)로의 균일한 접촉이 확보된다.

도 4c는, 구상 접속 단자(7) 대신에 패드상 접속 단자(13)를 사용한 절연 기판(6)의 경우를 설명하는 도면이다.

도 4d는, 이 패드상 접속 단자(13)를 사용한 절연 기판(6)과, 스파이럴 콘택터(20)가 접촉된 상태를 나타내는 도면이다.

이 경우도 마찬가지로, 반도체 디바이스(8)가 가이드 프레임(12)에 접촉함으로써 스파이럴상 접촉자(2)가 패드상 접속 단자(13)에 압압되어 절연 기판(6)측으 로 이동할 때의 이동량이 규제됨과 동시에, 스파이럴상 접촉자(2)와 패드상 접속 단자(13)의 접촉이 충분히 확보되도록 되어 있다.

이와 같이 패드상 접속 단자(13)를, 구상 접속 단자(7) 대신에 사용함으로써 대좌(C)를 생략할 수 있기 때문에, 가이드 프레임(12)의 높이를 낮추고, 스파이럴 콘택터(20)의 두께를 얇게 할 수 있다. 또한, 구상 접속 단자(7)를 대신하여 패드상 접속 단자(13)를 이용함으로써, 해당 패드상 접속 단자(13)를 구비하는 반도체 디바이스(8)의 두께도 얇게 할 수 있으므로, 반도체 디바이스(8)를 더욱 박형화할 수 있게 된다.

스파이럴 콘택터(20)의 제조 방법

도 5, 도 6은, 본 발명 제2의 실시 형태의 스파이럴 콘택터(20)의 제조 방법을 설명하기 위한 공정도이다.

먼저, SUS(스테인레스)의 금속판의 표면에, 금속막(동도금, 4a)를, 예컨대, 20~60μm 정도의 두께로 형성(공정 1)하고, 이 금속막(동도금, 4a) 상에 포토레지스트막(15)을 도포하며, 그 위에 스파이럴상 접촉자(2)의 패턴을 가지는 포토 마스크(16)를 배치한다(공정 2).

이어서, 포토레지스트막(15)을 노광하고, 현상 처리를 행하여, 잔여 포토레지스트막(15)을 제거한다(공정 3).

그리고, 포토레지스트막(15) 내에서 노출되어 있는 금속막(동도금, 4a) 상에, 예컨대, 니켈(Ni) 도금(4c)을 실시하여 스파이럴상 접촉자(2)를 형성한다(공정 4).

여기서, 이 도금 처리는, 상술한 형태의 경우와 같이, 금속막(동도금, 4a) 상에, 금도금층, 니켈 도금층, 금도금층의 순서로 도금층을 설치하는 구성으로 하는 것도 가능하다.

이어서, SUS의 금속판을 제거(공정 5)하고, SUS가 설치되어 있는 측으로 스파이럴상 접촉자(2)의 크기에 맞추어 복수의 볼록부가 일측면에 형성된 팰릿(27)을 준비하고, 팰릿(27)의 볼록부에 스파이럴상 접촉자(2)를 진공 흡착에 의해 접촉시키며, 볼록형으로 성형한다(공정 6, 7).

여기서, 팰릿의 재질은 SUS, 또는 그 이외의 금속판을 이용하여도 된다.

그리고, 스파이럴상 접촉자(2)의 팰릿(27)의 볼록부에 의해 솟아오른 부분을 평면 연삭용 숫돌(25)에 의한 연삭으로 삭제한 후, 팰릿(27)을 제거한다(공정 8).

그리고, 스파이럴상 접촉자(2)의 연마된 면에 금도금(4b)를 실시한다(공정 9).

이어서, 포토레지스트막(드라이 필름)(15)을 제거(공정 10)하고, 천공 가공이 행해진 폴리이미드필름에 의한 가이드 프레임(12)을 가열 압착한다(공정 11).

그리고, 동도금(4a)의 금속막의 하면에 포토레지스트막(15)을 도포하고, 포토 마스크(16)를 배치(공정 12)하여, 포토레지스트막(15)을 노광(공정 13)한 후, 현상 처리를 행하고, 잔여 포토레지스트막(15)을 제거한다.

그리고, 포토레지스트막(15) 내에서 노출되어 있는 동도금부(4a) 상에, 니켈 도금층(4c), 금도금층(4b)의 순서로 도금층을 설치한 후(공정 14), 포토레지스트막(15)을 제거한다(공정 15).

이어서, 노출되어 있는 금속막(동도금, 4a)을 에칭으로 제거한다(공정 16).

이어서, 도 6에 도시한 바와 같이, 스파이럴상 접촉자(2)의 변형을 방지하기위해, 가이드 프레임(12)의 상면에 팰릿(23)을 보강재로서 붙인다(공정 17).

그리고, 중심에 위치 결정용 축부(14a)와, 해당 축부(14a)의 외주에 1회전분의 나선형 어깨부(14b)가 설치되어 구성되는 볼록형 공구(14)를 준비한다(공정 18).

또한, 이 볼록형 공구(14)는 하나여도 되고, 절연 기판(6) 상에 형성되는 스파이럴상 접촉자(2)의 수나 배치에 따라 복수개를 일괄한 공구여도 된다.

이어서, 스파이럴상 접촉자(2)를, 팰릿(23)측을 향하여, 볼록형 공구(14)에 의해 압압하고, 스파이럴상 접촉자(2)의 소성 가공을 행한다(공정 19). 여기서, 볼록형 공구(14)에 의한 압압량은, 삽통공(3)의 직경(φ)을 1이라 하면, 2~2.5배가 바람직하다.

상기 스파이럴상 접촉자(2)로부터 볼록형 공구(14)를 빼내고, 팰릿(23)을 제거한다(공정 20).

삽통공이 설치되어 있지 않은 절연 기판(6)에 땜납 리플로우 또는 도전 접착제를 도포(공정 21)하고, 절연 기판(6)에 스파이럴 콘택터의 스파이럴상 접촉자(2)를 땜납 리플로우 또는 도전 접착제에 의해 접착한다(공정 22).

이상의 가공 순서에 따르면, 삽통공이 설치되어 있지 않은 절연 기판(6)에, 해당 절연 기판(6)과는 반대 방향을 향하여, 부풀어 오른 스파이럴상 접촉자(2)를 구비한 스파이럴 콘택터를 형성할 수 있다.

또한, 제18 공정에 나타낸 볼록형 공구 대신에, 제4 공정에 나타낸 노출된 동도금(4a) 상에 특성이 다른 이종 금속을 형성한 후, 동도금(4a)을 에칭에 의해 제거하고, 이종 금속에 의한 바이메탈 효과에 의해 절연 기판(6)과는 반대 방향을 향하여 부풀어 오른 스파이럴상 접촉자(2)를 구비한 스파이럴 콘택터를 형성하는 구성으로 할 수도 있다.

<제3의 실시 형태>

도 7a 및 도 7b는, 상술한 스파이럴상 접촉자(2)를 절연 기판(6)의 양면에 설치하여 구성되는 스파이럴 콘택터(30)를 나타내는 도면이다.

도 7a에는, 피검사 대상인 반도체 디바이스(8)의 접속 단자가 구상 접속 단자(7)이고, 반도체 검사 장치와 접속된 반도체 디바이스(9)의 접속 단자가 패드상 접속 단자(13)인 경우를 나타내고 있다.

이 반도체 디바이스(9)는, 반도체검사 장치(미도시)에 접속되어 있으므로, 스파이럴 콘택터(30)를 통하여 피검사 대상과 반도체 검사 장치를 접속함으로써 피검사 대상의 배선 상태 등의 검사를 할 수 있다.

이 도 7a 및 도 7b에 도시한 스파이럴상 접촉자(2)는 모두 같은 형상이며, 가이드 프레임(12)의 두께만이 다르다.

또한 이 도 7a 및 도 7b에서는, 반도체 디바이스(8)의 접속 단자가 구상 접속 단자이고, 반도체 디바이스(9)의 접속 단자가 패드상 접속 단자(13)인 경우에 대하여 나타내고 있지만, 양 반도체 디바이스(8, 9)의 접속 단자가 모두 구상 접속 단자인 경우나 모두 패드상 접속 단자(13)인 경우 등 접속 단자의 선택은 적절히 변경 가능하다.

이상 설명한 바와 같이, 절연 기판(6)의 양면에, 본 발명에 따른 스파이럴 콘택터(30)를 설치한 구성으로 하면, 콘택터 자신의 두께를, 더욱 얇게 할 수 있으므로, 이러한 구성의 콘택터를 반도체 디바이스의 반도체 검사 장치의 콘택터로서 채용하면, 반도체 장치 자신의 소형화가 가능하게 된다. 또한 본 발명에 따른 스파이럴 콘택터는 반도체 디바이스(8)의 접속 단자와의 우수한 접속 특성을 구비하기 때문에, 이러한 구성의 콘택터를 반도체 디바이스의 반도체 검사 장치의 콘택터로서 채용하는 경우 반도체 장치의 검출 정밀도를 향상시킬 수 있게 된다.

<제4의 실시 형태>

도 8a 내지 도 8c는, 본 발명에 따른 스파이럴 콘택터를 전자 부품 등의 스위치에 응용한 예를 나타내는 도면이다.

도 8a에 도시한 바와 같이, 스위치(18)는 한쌍의 스위치(18a, 18b)로 구성되어 있다.

스위치(18a)에는, 상술한 스파이럴상 접촉자와 같은 구성을 구비한 스파이럴상 접촉자(18c)가 설치되어 있고, 이 스파이럴상 접촉자(18c)는, 전원(미도시)과 접속되어 있다.

스위치(18b)에는, 전자 부품(기기, 미도시)과 접속된 접속 단자(7), 예컨대상술한 구상 접속 단자가 설치되어 있다.

따라서 스위치(18b)를 도면에서 화살표로 도시한 방향으로 이동시키면, 스위 치(18b)에 설치된 접속 단자(7)와 스파이럴상 접촉자(18c)가 접촉되고, 전원(미도시)과 전자 부품(미도시)이 접속된다. 즉, 스위치가 ON 상태가 되고, 전력이 전자 부품(기기)에 공급되게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 스파이럴 콘택터는, 미세 가공 기술을 이용하여 작성되기 때문에, 본 발명에 따른 스파이럴 콘택터를 이용하여 작성한 스위치는 박형으로서 소형의 스위치로 할 수 있다.

예컨대, 도 8b에 도시한 바와 같이, 스위치(18b)의 두께(t2)와 스위치(18a)의 두께(t1)를 합한 두께(t)는 크레디트 카드의 두께(0. 7mm)보다 얇게 할 수 있다.

따라서 본 발명에 따른 스파이럴 콘택터는, 각종 나노 디바이스에 사용되는 스위치로서도 바람직하게 이용할 수 있다.

또한, 수평 이동에 의해 스위치의 ON/OFF를 가능하게 하는 구성뿐만 아니라, 도 8c에 도시한 바와 같이, 스위치(19a, 19b)를 지점(19c)을 중심으로 회동시키는 구성으로 할 수도 있다.

<제5의 실시 형태>

도 9a 내지 도 9c는, 본 발명에 따른 스파이럴 콘택터를 전자 부품 등의 스위치(50)에 응용한 다른 예를 나타내는 도면이다. 그리고, 도 10a는, 도 9a를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 10b는, 도 10a의 D-D선의 개략적인 단면도이다.

이 스위치는, 도 9b에 도시한 바와 같이, 한쌍의 스위치(50a, 50b)로 구성된다.

스위치 50a에는, 전기적으로 접속되어 있지 않은 접속 단자(51a, 51b)가 설치되어 있다.

스위치 50b에는, 스파이럴상 접촉자(40)가 설치되어 있다. 이 스파이럴 접촉자(40)에는, 상술한 스파이럴상 접촉자(1)의 접촉부(1')에 해당하는 것이 2개 존재한다. 즉, 이 스파이럴상 접촉자(40)에는, 접촉자(41)와 접촉자(42)가 설치되어 있다(도 10a, 도 10b 참조).

접촉자(41)는, 상술한 접촉부(1')와 마찬가지로 스파이럴 형상을 가지고 있고, 이 접촉자(41)의 두께는 선단측으로 갈수록 얇아지도록 설정되어 있다.

이 접촉자(41)의 기단(R)은, 스파이럴상 접촉자(40)의 외주 프레임(T)에 고정되어 있고, 이 접촉자(41)는, 외주 프레임(T)과의 접속점인 기단(R)으로부터 나선형으로 상방을 향하여 연장시킨 상태로 설치되어 있다. 즉, 도 10b에 도시한 바와 같이, 이 접촉자(41)에서는, 점 m이 가장 하방에 위치하고 있고, 그로부터 점 1, 점 h를 향함에 따라 서서히 상방에 위치하게 되어 있다.

또한 접촉자(42)는, 그 단부(i)에서 기판에 고정되어 있고, 이 단부(i)로부터 나선형으로 상방을 향해 연장시킨 상태로 설치되어 있다. 즉, 도 10b에 도시한 바와 같이, 이 접촉자(42)에서는 점 i가 가장 하방에 위치하고 있고, 거기에서 점 k, 점 j로 나아감에 따라 서서히 상방에 위치하게 되어 있다.

즉, 이 스파이럴상 접촉자(40)에는, 나선 반경이 큰 접촉자(42)와, 나선 반경이 작은 접촉자(41), 합계 2개의 접촉자가 설치되어 있다. 그리고, 상방측으로부터 접촉 단자(51a, 51b)로 압압되면 접촉자(40, 41)는 하방측으로 이동할 수 있게 구성되어 있다.

이러한 구성의 스위치(50)에서는, 매우 작고 또한 전기적 경로가 2개 존재하는 콘택터를 채용하고 있으므로 각종 나노 디바이스에 이용되는 스위치나, 반도체 칩의 검사 장치의 탐침부로서도 바람직하게 사용할 수 있다.

또한, 본 발명은 그 기술 사상의 범위 내에서 다양한 개조, 변경이 가능하다. 본 발명은, 포토 리소그래피 기술, 도금 제조 기술에 의해 미세 가공을 행하는 것을 특징으로 하고 있으며, 이를 이용한 제조 방법에도 당연히 포함된다.

본 발명에 따른 스파이럴 콘택터용 접촉자에 의하면, 초소형화가 진행되는 각종 전자 부품의 접속 단자와 확실히 접촉되고, 전자 부품과의 전기적 접속을 확실히 할 수 있다.

또한, 이 접촉자를 구비한 스파이럴 콘택터에서는, 이들 접촉자는 포토 리소그래피 기술에 의해 정밀하고도 극소 사이즈로 기판 상에 복수개 설치할 수 있으므로, 초박형화를 진행시키고 있는 각종 마이크로 디바이스에 바람직하게 응용할 수 있다.

Claims (6)

1. 전자 부품에 설치된 접속 단자와의 전기적 접속을 행하는 스파이럴 콘택터용 접촉자로서,

   상기 접촉자는, 외주 프레임과, 상기 접속 단자에 접촉하는 접촉부를 포함하고,

   상기 접촉부의 일단은 상기 외주 프레임에 고정되어 있고, 상기 접촉부의 타단측은, 상기 외주 프레임의 개구면에 대하여 연직 방향으로 이동 가능하게 되도록, 상기 외주 프레임의 개구 중앙을 향해 스파이럴상으로 연장되어 설치되어 있고,

   상기 접촉부의 두께는, 상기 일단으로부터 상기 타단측으로 갈수록 얇아지는 것을 특징으로 하는 스파이럴 콘택터용 접촉자.
2. 제 1 항에서, 상기 접촉부의 표면에는 금속막이 도금에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 스파이럴 콘택터용 접촉자.
3. 제 1 항에 기재된 스파이럴 콘택터용 접촉자를 기판에 구비하는 스파이럴 콘택터로서,

   상기 접촉자는, 상기 접촉부가 상기 기판의 표면과 일치되도록 상기 기판에 매설되어 있고,

   상기 기판에는, 상기 접촉부의 상기 기판 내측으로의 이동을 허용하는 오목부가 설치되는 것을 특징으로 하는 스파이럴 콘택터.
4. 제 3 항에서, 상기 스파이럴 콘택터에는,

   상기 전자 부품에 설치된 접속 단자의 수와 같은 수의 접촉자가 설치되어 있고,

   상기 접촉자의 각각은, 상기 접속 단자의 각각과 1 대 1로 대응하도록, 상기 기판 상에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 스파이럴 콘택터.
5. 제 1 항에 기재된 스파이럴 콘택터용 접촉자를 기판에 구비하는 스파이럴 콘택터로서,

   상기 접촉자는, 상기 접촉부의 상기 일단으로부터 상기 타단측으로 갈수록 상기 접촉부가 상기 기판의 표면으로부터 이격되도록, 상기 기판 상에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 스파이럴 콘택터.
6. 제 5 항에서, 상기 스파이럴 콘택터에는,

   상기 전자 부품에 설치된 접속 단자의 수와 같은 수의 접촉자가 설치되어 있고,

   상기 접촉자의 각각은, 상기 접속 단자의 각각과 1 대 1로 대응하도록, 상기 기판 상에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 스파이럴 콘택터.

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