专利名称：制造触点的方法和由该方法制造的触点的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于从具有IC或LSI等的电子设备的电极取得电信号的触点，方法是压下触点至电极上。本发明还涉及装备有这种触点的检查装置和电子设备。
背景技术：
检查插座通过压下触点到电极从具有IC或LSI等的电子设备的电极取出电信号，以检查电子设备的电气导通。连接器用于保持与电子设备的电气导通的目的，以一方式使得触点被压到电子设备的岛状电极上，以便经由触点保持与电子设备的电气导通。通常，检查插座和连接器提供有与待连接的电子设备的电极数量相对应的许多触点。因此，对应于电子设备中提供的高密度电极，更高密度是对于要提供于检查插座和连接器中的触点的要求。
这种公知触点中的一种是，例如，用于BGA(ball grid array，球栅阵列)的触点。该触点在接触球形电极前具有平面螺旋形状，且作为与球形电极接触的结果，触点的螺旋形状按照球形电极的形状而改变(见日本专利特开第2002-175859号)。在那里描述的触点可满足电极的高密度，确保电气导通而不使球形电极变形且高度可靠。
在使用螺旋触点的情况下，螺旋的下垂量随着离开球形电极末端部的距离而增加，同时螺旋的下垂量在末端部小。相应地，弯曲应力在接近螺旋触点的根部最大，此处下垂量最大。因此，螺旋触点的可靠性相应于球形电极的安装密度的增加而降低。在解决该问题的公知方法中，电子设备侧的电极的形状被设计成圆锥、三角锥、四角锥、或类似(见日本专利特开第2003-78078号)。
在用于防止高速信号的处理电路中电压降低且因而防止由于电子设备的小型化和电极的高密度安装所引起的可靠性劣化的公知方法中，螺旋触点和电容器以一种状态连接，其中电容器被放置在螺旋触点的附近(见日本专利特开第2003-149293号)。进一步，其说明了作为在绝缘基板的两面提供这样的螺旋触点的结果，高密度安装成为可能且高频电学特征得到改善。
这些螺旋触点由多种方法制造，例如，电镀方法与使用具有波长约200纳米的紫外辐射(UV)的光刻方法相接合的方法；使用激光加工、刻蚀或冲孔的方法。然而，通过使用UV的光刻方法，或使用激光加工、刻蚀或冲孔的方法，仅具有厚度约20微米或更小的螺旋触点可以生产，且因此形状比小。相应地，弹簧必须较薄，如果打算增加行程(螺旋的下垂量)以获得具有高导电可靠性的触点。因此，以这样的触点，不可能获得0.5安培或更大的大电流电气导通。
同样，由于小的形状比，螺旋的数量变少，且当行程打算被放大时接触负荷减小，反之当接触负荷打算被增大时行程减小。因此，仅低连接可靠性的螺旋触点可以获得。而且，由于诸如螺旋触点、带VIA的中继基板等的大量部件，部件的成本增加，且组装成本增加，因为对准在组装中是必须的，这导致触点的高成本。
发明内容
本发明着眼于上述问题而完成，且本发明要解决的技术问题是提供一种具有高可靠性和能够获得大电流的电气导通的、低成本检查或连接触点。
按照本发明制造触点的方法是制造柱状触点的方法，柱状触点具有螺旋弹簧结构，其用于通过压下触点到电极上来获得与电子设备或检查装置的凸状电极的电气导通。当触点被压到其上时，触点的形状随着凸状电极的形状而改变。该方法典型地包括利用金属模具来形成塑胶模具(抗蚀结构)的工艺，采用电铸的方法形成由金属材料组成的层于塑胶模具(抗蚀结构)中的工艺。
本发明的触点的另一个制造方法典型地包括通过X射线光刻形成塑胶模具(抗蚀结构)的工艺，采用电铸的方法形成由金属材料组成的层于塑胶模具(抗蚀结构)中的工艺。
这样的制造方法可进一步包括切削加工由金属材料构成的层的一个或两个面使得由金属材料构成的层的厚度从外周部分向中心变薄的工艺。这样的切削加工可通过放电加工进行。这样的切削加工可以一种方式进行，使得由金属材料构成的层的一个或两个面在其切削后可以与球面或旋转抛物面接触。本发明的触点可以通过这样的方法制造，且可由镍或镍合金组成。本发明的连接导体可在触点之间具有空间，触点被设置在连接导体的两端部，使得触点的弹簧可进行行程(stroke)。例如，连接导体可具有位于触点之间的环，或可由具有一种形状的两个触点组成，使得触点的厚度从外周部分向中心径向地变薄。
连接导体可以如此构成，使得一触点和另一触点、或触点和环，键合地或者未键合地连接在一起。这样的键合可通过超声波接合、阻抗接合或电磁波接合来完成。这样的键合可在由共晶材料构成的层形成于接合面上之后进行。同样，这样的键合可在以下过程之后进行，即由相对于电子设备或检查装置的凸状电极具有低接触电阻的材料构成的层已经形成于触点上，和相对于触点的材料具有共晶性的材料所组成的层已经形成于环上。
本发明的检查装置可具有装备这种连接导体于基板的绝缘性通孔中的插座，且可用于岛栅阵列排列的半导体的检查。另一方面，本发明的电子设备可具有装备这种连接导体于基板的绝缘性通孔中的连接器，并可与岛状电极连接。
按照本发明，具有高可靠性的检查触点或连接触点可以以低成本提供，其可实现大电流的电气导通。
图1是本发明的触点的透视图；图2(a)是截面图，显示其中本发明的触点用作检查插座的部件的状态；图2(b)是放大图，显示其中当图2(a)所示本发明的触点用作检查插座的部件时触点变状的状态；图3(a)-3(c)举例说明制造使用按照本发明的触点的检查插座的工艺；图4(a)-4(f)举例说明制造本发明的触点的工艺；图5(a)-5(h)显示制造本发明的触点的另一工艺；图6(a)-6(c)显示本发明的触点的截面，显示相对于纵向方向垂直切断的截面；图7(a)-7(d)是本发明的触点的截面图，显示在纵向方向切断的截面；图8(a)是截面图，显示其中本发明的触点用作检查插座的部件的状态，图8(b)是截面图，显示用来将图8(a)所示本发明的触点放置在检查装置的变压器上的凸状电极和半导体(LSI)的凸状电极之间的方式，在此情况下，触点用作检查插座的部件；图9(a)-9(c)是示意图，其中接合环和本发明的触点的方法以图示说明。
具体实施例方式
在下文中，本发明的触点的实施例将参照附图作详细说明。在附图的描述中，相同的要素将以相同的参考标记代表，且重复的描述将被省略。
(触点)本发明的触点的典型例在图1中示出。如图1所示，本发明的触点呈现具有螺旋弹簧结构的柱状，且用作将要安装在电子设备或类似设备中的连接器的部件，或用作用于检查半导体的检查插座的部件。其中这样的触点用作检查插座的部件的情形的例子在图2(a)和2(b)中示出。在图2(a)中举例说明的例子中，检查插座用于以一种方式检查半导体(LSI)25的电气导通，该方式中，检查插座被放置在LSI25和测量设备的变压器28之间。
检查插座具有插入在其基板的绝缘性通孔中的连接导体。连接导体用于通过与检查装置的凸状电极连接来获得电气导通。这样的连接导体形成于基板的绝缘性通孔中使得其相互电气绝缘可以保证。连接导体具有本发明的触点，以及在触点之间设置了其中触点的弹簧可进行行程的空间。例如，如图2(a)所示，环21b和触点对21a和21c以一种方式被提供于绝缘基板22中，使得环21b放置在触点21a和21c之间。在该例中，连接导体由环21和触点21a和21c构成。当提供于检查装置的变压器前端28上的凸状电极27被压到检查插座的触点21c上时，触点21c按照凸状电极27的形状而变形。
图2(b)是放大图，举例说明其中触点21c改变形状的状态。如图2(b)所示，作为被凸状电极27压制的结果，触点21c按照凸状电极27的形状改变形状。由于触点21c的螺旋弹簧结构，在触点21c和凸状电极27之间产生一定的接触负荷。环21b起到确保其中触点21a和21c可进行行程(stroke)的空间而不相互接触的作用。而且，环21b排除了使用昂贵的贯通室电极基板的需要，且大幅成本的减少可以相应地获得。基板22的顶面和底面分别提供有上盖片24和下盖片23，且形成于这些盖片中的孔被设计成小于触点的外径，使得触点21a和21c和环21b不会从基板22脱落。
同样地，当LSI25的凸状电极26被压到触点21a上时，触点21a按照凸状电极26的形状而变形。因此，来自LSI25的电信号通过凸状电极26被传递，且接着在绝缘基板22内部，按照从触点21a、环21b、触点21c到凸状电极27的列举顺序，最终到达检查装置的变压器28，且于是电气导通在LSI25和变压器28之间获得。
本发明的触点可直接连接LSI的电极和检查装置的电极，且连接距离短。相应地，触点可易于获得高频电流和大电流的电气导通，且其优点在于满足电极的高密度。因此，本发明的触点可用作用于检查岛栅阵列排列的半导体或类似的检查装置的插座的触点。同样地，本发明的触点可用作连接器的触点，用于与诸如便携式移动电话的通信设备或诸如个人计算机的电子设备的岛状电极连接。
图7(a)到7(d)各自显示本发明的触点在沿着纵向方向切断的情况下的截面图。图7(a)显示具有均匀厚度的螺旋弹簧的触点的例子。图7(b)到7(d)各自显示其中触点的螺旋弹簧的厚度被做成从外周部分向中心变薄的例子。如果螺旋弹簧的厚度和宽度一致，螺旋弹簧的硬度在内部大于在外部，因为曲率半径在接近中心的位置较小。然而，如果触点的螺旋弹簧的厚度设计成在接近中心的位置较薄，硬度变得在任何部分相等，因此整个螺旋按照凸状电极的形状显示出一致和有效的性能。同样，通过使螺旋弹簧的宽度在接近中心的位置变短，硬度可被做得一致。然而，这种螺旋弹簧的缺点在于外周部分变得较厚，且相应地螺旋的数量变少使得行程减小。因此，其中厚度被做得在接近中心的位置较薄的本发明实施例是更加优选的。
图8(a)和8(b)示出了检查插座的例子，其使用了其螺旋弹簧的厚度在接近中心的位置薄于在外周部分的位置的触点。如图8(a)所示，该检查插座装备有两个触点81a和81c于电绝缘基板82中，且分别配备有上盖片84和下盖片83于其顶部和底部。不像图2(a)和2(b)中的例子，没有环提供于两个触点81a和81c之间。连接导体由两个触点组成，触点的螺旋弹簧的厚度在接近中心的位置较薄。因此，有可能确保触点进行行程所必需的空间，当它们被放置在检查装置的变压器88上的凸状电极87和半导体(LSI)85的凸状电极86之间时，如图8(b)所示。因此，其有利于高频电流和大电流的连接，因为环的去除导致连接距离的减小。
用于检查装置或电子设备的电极具有凸起形状，使得可靠的接触可由此获得于触点和电极之间。这样的凸状电极是BGA的球形电极或通过例如电镀形成的凸点电极。图1显示触点的例子，当沿着垂直于纵向方向的平面切断时其具有大致圆形的截面。然而，本发明的触点形状不限于这样的圆形形状；按照凸状电极的形状，它可以为部分弯曲圆周的圆形或椭圆形，或多边形形状，诸如三角形、正方形等，或类似。多边形形状可具有不同长度的边，不限于正多边形。图6显示在沿着垂直于纵向方向的平面切断的情况下，圆形形状的多种模式的触点。它们均包括在本发明的范围中。图6(a)中所示的例子包括一个臂。图6(b)和6(c)所示的例子包括两个臂。在图6(b)的例子中，末端没有连接，但是在图6(c)的例子中，末端连接到中心。
(制造触点的方法)本发明的触点的制造方法典型地包括以X射线光刻形成塑胶模具(抗蚀结构)的工艺，和通过电铸在塑胶模具(抗蚀结构)中形成由金属材料构成的层的工艺。采用该方法，具有高可靠性和能够获得大电流的电气导通的检查触点可以以低成本生产。
在本发明的制造方法中，短于UV波长(波长200纳米)的X射线(波长0.4纳米)被使用，因为具有高形状比的触点可因此而获得。特别地，X射线中的同步加速器X射线(由此往后，称作“同步加速器辐射”)基于它们的高指向性被优选使用。使用同步加速器辐射的LIGA(光刻-电堆积-剥离)工艺具有优势，因为由此深度光刻可行，凭此，具有高度约几百微米量级的金属微结构可以以微米量级的精度和大批量而生产。
通过其中X射线和电铸接合使用的方法，如图1所示的具有形状比(b/a)等于或大于2的触点可易于制造，且有可能制造其形状比等于或大于30的触点。既然高形状比可以获得，即使弹簧的宽度a设计得薄也有可能使厚度b变厚，且相应地有可能生产出展示高接触强度和高接触可靠性的触点。同样，有可能确保等于或大于0.5安培的大容许电流的导电。而且，既然弹簧的宽度a可设计得薄，则弹簧的数量可以增加。相应地，有可能生产出展示大的弹簧行程的螺旋触点。也即，即使行程被做大，接触负荷没有减小。更特殊地，具有两个以上螺旋的螺旋弹簧的触点可易于制造，且有可能制造出具有四个以上螺旋的螺旋弹簧的触点以增加行程。有可能容易地生产出具有100微米或更大行程和0.03牛顿或更大接触负荷的触点。而且，具有0.1或更大接触负荷的触点也可易于制造。
如果打算通过诸如卷曲板状体的机械加工来制造螺旋触点，存在对于触点微型化的限制，且可用这种机械加工工艺制造的可能最小螺旋触点将具有1000微米的厚度b和约500-1000微米的直径D。以这样的尺寸，难于满足半导体的高密度安装。同样难于批量、以令人满意的重复性精密地制造精密触点。
按照本发明，有可能满足电子设备的高密度安装，因为具有50微米-500微米的厚度b和100微米-500微米的直径D的触点可易于以令人满意的重复性精密地和批量地制造。而且，由于其中光刻和电铸接合的制造方法，微结构可一体形成，部件数量可减少，且部件成本和组装成本可降低。
在本发明的制造方法中，树脂层42形成于导电性基板41上，如图4(a)所示。导电性基板是，例如，由诸如铜、镍或不锈钢制成的基板、或通过溅射涂覆有金属材料诸如铬或钛的硅基板。树脂层由树脂材料制成，树脂材料含有诸如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的聚酯异丁烯酸盐作为主要成份、或由具有对X射线敏感的化学增幅型聚合物材料制成，或由类似材料制成。树脂层的厚度按照要形成的触点的厚度任意地设定；例如，可设计为50微米-500微米。
接着，掩模43被放置在树脂材料42上，且X射线44穿过掩模43辐射于此。优选地，X射线是同步加速器辐射。掩模43由透光性基板材料43b和按照触点的图形形成的X射线吸收层43a组成。透光性基板材料43b由氮化硅、金刚石、硅、钛或类似构成。X射线吸收层43a由重金属诸如金、钨或钽，或它们的化合物或类似构成。树脂层42的树脂层部分42a暴露于X射线44的辐射，且其性质改变，然而树脂层部分42b由于X射线吸收层43a没有暴露。因此，仅由于X射线44而性质改变的部分通过显影去除，从而获得塑胶模具(抗蚀结构)42b，如图4(b)所示。
接着，金属材料45经由电铸堆积于塑胶模具(抗蚀结构)42b中，如图4(c)所示。电铸意味着采用金属离子溶液于导电性基板上形成由金属材料构成的层。金属材料45可采用导电性基板41作为阴极通过电铸法堆积于塑胶模具(抗蚀结构)42b中。在金属材料堆积至塑胶模具(抗蚀结构)的空间被充分填埋的程度的情形下，本发明的触点可从堆积的金属材料层最终获得。在金属材料堆积于塑胶模具(抗蚀结构)中超过塑胶模具(抗蚀结构)高度的情形下，通过去除塑胶模具(抗蚀结构)和基板而获得具有空隙部的金属微结构。由此获得的金属微结构可用作模具于制造按照本发明的触点的方法中，如后面所述。镍、铜或它们的合金用作金属材料，且特别地，从触点抗磨损的角度看镍或镍合金诸如镍锰是优选的。电铸后，厚度通过抛光或切削调整到预先确定的尺寸(图4(d))，其后塑胶模具(抗蚀结构)42b通过湿法刻蚀或等离子体刻蚀去除，如图4(e)所示。随后，以酸或碱进行湿法刻蚀，或进行机械加工以去除导电性基板41，且因此本发明的金属微结构可获得，如图4(f)所示。其后，在150℃-350℃进行热处理2小时至48小时以给予弹簧特性。也即，如图1所示的触点获得。如果所得触点提供有由相比于电子设备或检查装置的凸状电极具有低接触电阻的材料组成的薄层，与电子设备等的凸状电极的电气导通可以增强。具有低接触电阻的材料是贵金属和贵金属的合金，例如金、铑、银、钌、铂或钯，或这些材料的合金。如果例如提供有0.05-1微米厚度的金涂层，则与电子设备或类似的凸状电极的电气导通可增强。
优选地，由上述金属材料层构成的金属微结构的一个或两个表面被切削加工，使得它的厚度随着远离外周部分、在靠近中心的位置较薄。例如，优选地是这样的工艺可以一种方式完成，使得一个或两个表面可与球面或旋转抛物面接触。
图7(b)和7(c)显示例子，其中通过加工一个表面、厚度被做得朝中心变得较薄。在图7(b)的例子中，加工后的表面与球面71接触。在图7(c)的例子中，加工后的表面与旋转抛物面72接触。在图7(d)的例子中，通过加工两个表面、厚度被做得朝着中心变得较薄，且两个表面分别与球面73接触。这样的碗型凹部可通过切削、刻蚀或放电加工或类似形成，且从精确度的角度看，放电加工是优选的。放电加工例如可以下列方式进行用于放电加工的电极的末端被加工成半球或旋转抛物面的形状；且在通过上述方法制造触点的情形下，在电铸后，优选地，在通过刻蚀去除塑胶模具(抗蚀结构)前(图4(d)、图5(f))或者这种去除后(图4(e)、图5(g))，基板上的金属层通过其末部被如此加工的电极被切削。多个触点可采用电极型模具同时一起加工。在从基板分离金属层后，通过相同的加工可完成两个表面的加工。
图3(a)到3(c)显示从触点制造检查插座的方法。要装配到电子设备等的连接器也可由相同的方法制造。首先，如图3(a)所示，按照将被容纳于其中的触点的外径、在对应于要检查的半导体的电极的位置处，于基板32中形成通孔。随后，直径小于要容纳的触点的外径的孔类似地形成于下盖片33中，在与电极排列相对应的位置处，且下盖片33贴在基板32上。因此，触点31c、环31b和触点31a(依列举顺序)被嵌合地放入到基板32的各个通孔中，如图3(b)所示。优选地，环31b通过与触点31a和31c的制造方法相同的方法制造，因为它是与触点类似的金属微结构。随后，类似于下盖片33的上盖片34贴到基板32上。也即，按照本发明的检查插座被获得，如图3(c)所示。例如，基板32、下盖片33和上盖片34的材料是电绝缘材料，诸如聚酰亚胺树脂或普通纤维强化塑料(FRP)。
检查插座或要装配在电子设备或类似设备中的连接器的制造方法不限于图3(a)到3(c)中描述的方法。然而，图3(a)到3(c)中描述的方法是优选的，因为具有层结构的连接导体仅通过有序地放置触点和环嵌合于基板的通孔中能够容易制造，还因为组装成本低和精度高。这样的连接导体的元件没有接合在一起。因此，连接导体中的电气导通由作为与检查物体接触的结果而赋予的接触负荷得以确保。
另一方面，如果连接导体的元件预先接合在一起，连接导体内的稳定电气导通可以确保；也即更优选。如此接合的适用方法是超声波接合、阻抗接合和电磁脉冲接合，基于不使触点的弹性变差的角度考虑。
超声波接合如此进行，如图9(a)所示，固定夹具92被设置于由硅等构成的基板91上，构成连接导体的元件93叠放在夹具92中，且施加超声波同时通过端子94沿箭头指示的方向施加压力。由施加的超声波产生的振动能破坏存在于构成连接导体的元件93的接合面上的氧化物薄膜等，且因此，活化的金属原子结合在一起。因此，优势是，因为这样的接合完成于低于金属的熔化温度的温度下，所以残余应力小。
从充分破坏接合面的氧化物薄膜的角度看，用于超声波接合所施加的压力大小优选地等于或大于1GPa，且更优选地，等于或大于5GPa。同样，从避免这些元件变形的角度看，依赖于要接合的触点或环的材料，压力的大小优选地等于或小于20GPa，且更优选地，等于或小于15GPa。至于超声波，从实现有效接合的角度看，施加15千赫到30千赫持续0.1毫秒到10毫秒的超声波是合适的。
阻抗接合如此进行，如图9(b)所示，绝缘夹具92被放置在导电性基板91上，构成连接导体的元件93叠放在夹具92中，且施加电压，同时压力通过电极95在箭头指示的方向施加。构成连接导体93的元件的接合部的温度上升，因为基于电流通过电阻产生热量，且由此构成连接导体93的元件在施加的压力下接合。阻抗接合优选地通过施加20兆帕以下的压力和0.01到50安培的电流0.01-10毫秒来进行。
电磁波接合如此进行，如图9(c)所示，夹具92放置在基板91上，构成连接导体93的元件叠放在夹具92中，电磁波97辐射同时压力通过棒96在箭头的方向施加。基于辐射具有构成连接导体93的元件或形成于接合面上的共晶材料所固有的吸收波长的电磁波，接合部分的温度上升，且接合在加压下完成。例如，当触点和环由镍构成时，或当要形成于接合面上的共晶材料为金或焊料时，优选地是，施加1兆帕到40兆帕的压力且辐射0.1纳米到560纳米的电磁波1毫秒到10000毫秒。
图9(a)到9(c)举例说明例子，其中连接导体包括两个触点和夹在其中的环。然而，在连接导体由两个触点构成的情况下，接合可以类似的方式完成。
如果接合面预先提供有由相对于要接合的元件(诸如触点或环)是共晶的材料组成的层，接合可以在低能量下完成，且从抑制接合工作中出现变形和位移的角度看，它是值得的。因为镍或镍合金优选地用作待接合元件的材料，金或锡作为共晶材料是优选的。金或锡层可通过涂覆形成于接合面上。有可能，例如，由此增强电气导通，如果接合以一种方式进行使得在接合前触点的表面供给有由相对于电子设备或检查装置的凸状电极具有低接触电阻的材料构成的层，且环提供有与触点共晶相关的材料构成的层。
按照本发明的另一实施例，制造触点的方法包括利用金属模具形成塑胶模具(抗蚀结构)的工艺，和通过电铸形成由金属材料构成的层于塑胶模具(抗蚀结构)中的工艺。还是用这样的方法，如上述制造方法中塑胶模具(抗蚀结构)以X射线光刻形成的情形下，有可能以低成本制造展示高可靠性和能够获得大电流的电气导通的检查触点或连接触点。使用模具的本发明方法的优势在于使用相同的模具批量生产触点是可能的。
在这样的制造方法中，如图5(a)所示，采用具有凸部的模具，通过压制或注塑成型等方法，形成凹状的塑胶模具(抗蚀结构)53，如图5(b)所示。热塑性树脂，包括丙烯酸树脂诸如聚甲基丙烯酸甲酯、聚亚安酯树脂、或聚缩醛树脂诸如聚甲醛，用作塑胶模具(抗蚀结构)的材料。至于模具52，因为其为类似于本发明触点的金属微结构，它优选地通过X射线光刻方法和电铸方法接合的上述方法形成。
接着，在颠倒塑胶模具(抗蚀结构)53的顶部和底部后，其贴在导电性基板51上，如图5(c)所示。随后，塑胶模具(抗蚀结构)53被抛光以形成塑胶模具(抗蚀结构)53a，如图5(d)所示。随后的工艺与上面描述的相同金属材料55通过电铸堆积到塑胶模具(抗蚀结构)53a中(图5(e))，厚度被调整(图5(f))，塑胶模具(抗蚀结构)53a被去除(图5(g))，且导电性基板51被去除，由此获得图5(h)所示的金属微结构。此后，给予弹簧特性和获得如图1所示的本发明的触点。通过上面所述的相同方法，从这样的触点获得用于检查装置的插座或用于电子设备的连接器。如同在制造触点的情况下，环可以通过以下工艺制造利用金属模具形成塑胶模具(抗蚀结构)的工艺，和通过电铸在塑胶模具(抗蚀结构)中形成由金属材料构成的层的工艺，且优选地环提供有0.05微米到1微米厚度的金涂层以增强电气导通。
实施例1首先，树脂层42形成于导电性基板41上，如图4(a)所示。通过溅射钛制成的硅基板用作导电性基板。用于形成树脂层的材料是甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸的共聚物，且树脂层的厚度为150微米。
接着，掩模43被放置在树脂层42上，且X射线44穿过掩模43照射。至于X射线，由SR设备提供的同步加速器辐射被采用。掩模43具有对应于触点图形的X射线吸收层43a，且掩模43的透光性基板材料43b由氮化硅构成，且X射线吸收层43a由氮化钨制成。
在辐射X射线44后，通过甲基异丙酮进行显影，且被X射线44改变性质的部分被去除。结果，塑胶模具(抗蚀结构)42b如图4(b)所示被获得。接着，如图4(c)所示，金属材料45通过电铸堆积于塑胶模具(抗蚀结构)42b的空隙部中。镍用作金属材料。电铸完成后，表面的不平坦通过抛光消除，如图4(d)所示，且塑胶模具(抗蚀结构)42b通过氧等离子体去除，如图4(e)所示。随后，导电性基板41利用KOH溶液通过湿法刻蚀去除。也即，贯通状态的金属微结构如图4(f)所示被获得。
此后，0.1微米厚的金涂层在对金属微结构进行热处理后制得。也即，具有螺旋弹簧结构的本发明的柱状触点如图1所示被获得。由此获得的触点具有120微米的直径D和100微米的厚度b。弹簧的厚度a为10微米，且形状比(b/a)为10。螺旋的数量是3.5圈，且弹簧的行程是40微米。另一方面，具有120微米外径和100微米厚度的环由与触点相同的方法制造。
随后，如图3(a)所示，下盖片33被贴到基板32上，基板具有对应于要检查的半导体(LSI)的电极的位置的通孔。基板32由聚酰亚胺树脂构成，且厚度为300微米，直径120微米的通孔形成于其中。同样，下盖片33由聚酰亚胺树脂构成，且厚度为20微米，其中直径为100微米的孔形成于对应于基板32的通孔的位置。
接着，如图9(a)所示，固定夹具92被放置在由硅组成的基板91上，触点、环和触点被按次序叠放在夹具92的空隙中，且施加20千赫的超声波1毫秒，同时通过端子94施加5GPa的压力，于是它们被接合到一起。由此获得的连接导体被嵌合在由聚酰亚胺构成的上述基板的通孔中，且与下盖片类似的上盖片被贴到基板上。也即，本发明的检查插座制造完成。
如图2(a)所示，由此获得的检查插座被放置在检查设备的变压器前端28和要检查的LSI25之间。当70毫牛顿的压力于此状态下沿图2(a)所示箭头指示的方向施加时，触点按照类球形凸状电极的形状而变形，且由于螺旋弹簧的附加力，电气导通在LSI25的凸状电极26和变压器28的凸状电极27之间获得，且LSI可基于由此获得的电信号而被检查。在本例中，触点的直径D是120微米，其被发现足够地小使得这样的触点能够满足电子设备的高密度封装。
实施例2检查插座以与实施例1类似的方法制造，除了连接导体以阻抗接合形成，而不是实施例1的超声波接合。阻抗接合以一种方式进行，如图9(b)所示，使得绝缘夹具92被放置在导电性基板91上，构成连接导体的元件93叠放在夹具92中，40安培的电流施加0.5毫秒，同时7兆帕的压力通过电极95沿箭头的方向施加。
如在实施例1中的情形，由此获得的连接导体被嵌合在由聚酰亚胺构成的基板的通孔中，且与下盖片类似的上盖片被贴在基板上。也即，本发明的检查插座被获得。
如图2(a)所示，由此获得的检查插座被放置在检查装置的变压器前端28和要检查的LSI25之间。当在此状态下沿图2(a)所示箭头指示的方向施加70毫牛顿的力时，触点按照球形凸状电极的形状变形，且由于螺旋弹簧的附加力，电气导通在LSI25的凸状电极26和变压器28的凸状电极27之间获得，且LSI可基于由此获得的电信号而检查。
实施例3检查插座以与实施例1类似的方法制造，除了连接导体通过电磁波接合而不是实施例1中的超声波接合而形成。电磁波接合以一种方式进行，如图9(c)所示，使得夹具92被放置在基板91上，构成连接导体93的元件叠放在夹具92中，且0.4纳米的电磁波94辐射500毫秒，同时20兆帕的压力通过棒96沿箭头的方向施加。
如同实施例1中的情形，由此获得的连接导体嵌合在由聚酰亚胺树脂构成的基板的通孔中，且类似于下盖片的上盖片被贴在基板上。也即，本发明的检查插座被获得。如同在实施例1中的情形，由此获得的检查插座被放置在检查装置和要检查的物体之间，且触点被压下使其按照球形凸状电极的形状而变形，由于螺旋弹簧的附加力使得电气导通在LSI和变压器之间获得，且LSI可基于由此获得的电信号而被检查。
值得一提的是，本说明书中公开的实施例和例子在所有方面是示例性的，且本发明不限于此。意图是本发明的范围由权利要求显示，而不是上面陈述的描述，且包括权利要求书的所有修改和等同。
按照本发明，有可能提供具有展示出高可靠性和能够获得大电流的电气导通的低成本触点的检查装置或电子设备。
权利要求
1.一种具有螺旋弹簧结构的柱状触点的制造方法，该触点的形状通过压到电子设备或检查装置的凸状电极上而被改变以便实现所述触点和所述凸状电极之间的电气导通，该方法包括以下步骤利用金属模具形成塑胶模具(抗蚀结构)；和通过电铸法在所述塑胶模具(抗蚀结构)中形成由金属材料组成的层。
2.一种具有螺旋弹簧结构的柱状触点的制造方法，该触点的形状通过压到电子设备或检查装置的凸状电极上而被改变以便实现所述触点和所述凸状电极之间的电气导通，该方法包括以下步骤通过X射线光刻形成塑胶模具(抗蚀结构)；和通过电铸法在所述塑胶模具(抗蚀结构)中形成由金属材料组成的层。
3.按照权利要求1或2的触点的制造方法，进一步包括切削由金属材料组成的所述层的一个或两个面使得由金属材料组成的所述层的厚度从外周向中心变薄的步骤。
4.按照权利要求3的触点的制造方法，其中所述步骤采用放电加工进行。
5.按照权利要求3或4的触点的制造方法，其中所述切削工艺以一方式进行使得由金属材料组成的所述层的一个或两个面可以与球面或旋转抛物面接触。
6.按照权利要求1至5中任一项的触点的制造方法，其中所述触点由镍或镍合金制成。
7.一种通过权利要求1至6中任何一个所述的方法制造的触点。
8.一种连接导体，包括设置于其两端的触点和在所述触点之间具有空间使得所述触点的弹簧可以执行冲程。
9.按照权利要求8的连接导体，进一步包括插入所述触点之间的环。
10.按照权利要求8的连接导体，包括通过权利要求3至5中任何一个所述的方法制造的两个触点。
11.如权利要求8所述的连接导体，其中所述连接导体被构造为使得触点和另一触点，或触点和环，没有键合地连接在一起。
12.如权利要求8所述的连接导体，其中所述连接导体被构造为使得触点和另一触点，或触点和环，键合地连接在一起。
13.如权利要求12所述的连接导体，其中触点和另一触点，或触点和环，通过超声波接合、阻抗接合或电磁波接合被键合在一起。
14.如权利要求12或13所述的连接导体，其中在进行元件间的这种键合之前，其元件的接合面设置有由相对于另一待键合元件的材料具有共晶性质的材料组成的层。
15.如权利要求14所述的连接导体，其中，在这种键合之前，在所述触点上形成由相对于电子设备或检查装置的所述凸状电极具有低接触电阻的材料组成的层，和在所述环上形成由相对于所述触点的材料具有共晶性质的材料组成的层。
16.一种具有权利要求8所述的连接导体的插座，该连接导体设置于基板的绝缘性通孔中，其中该插座是用于检查岛栅阵列配置的半导体的检查插座。
17.一种具有权利要求16所述的插座的检查装置。
18.一种具有权利要求8所述的连接导体的连接器，该连接导体设置于基板的绝缘性通孔中，其中该连接器用于与岛状电极的连接。
19.一种具有权利要求18所述的连接器的电子设备。
全文摘要
一种制造具有螺旋弹簧结构用于与电子设备或检查装置的电极实现电气导通的柱状触点的方法，该方法包括步骤利用金属模具形成塑胶模具(抗蚀结构)；通过电铸方法形成由金属材料构成的层于塑胶模具(抗蚀结构)上。按照这样的方法，具有高可靠性和能够获得大电流的电气导通的检查触点或连接触点可以以低成本生产。本发明还提供利用该方法制造的触点。
文档编号G01R1/04GK1611949SQ20041008792
公开日2005年5月4日 申请日期2004年10月27日 优先权日2003年10月27日
发明者羽贺刚, 三浦宏介, 依田润 申请人:住友电气工业株式会社