特許 7465028 半導体装置用コンタクトソケット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-04-02

(45)【発行日】2024-04-10

(54)【発明の名称】半導体装置用コンタクトソケット

(51)【国際特許分類】

   H01R 33/76 20060101AFI20240403BHJP

   H01R 13/11 20060101ALI20240403BHJP

   G01R 31/26 20200101ALI20240403BHJP

   G01R 31/27 20060101ALI20240403BHJP

   G01R 1/067 20060101ALI20240403BHJP

   G01R 1/073 20060101ALI20240403BHJP

【ＦＩ】

H01R33/76 505B

H01R13/11 302A

G01R31/26 J

G01R31/27

G01R1/067 F

G01R1/073 D

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2023171903

(22)【出願日】2023-10-03

【審査請求日】2023-10-04

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】312014155

【氏名又は名称】株式会社ＳＤＫ

(74)【代理人】

【識別番号】100135183

【弁理士】

【氏名又は名称】大窪 克之

(74)【代理人】

【識別番号】100180976

【弁理士】

【氏名又は名称】野村 一郎

(72)【発明者】

【氏名】池上 柊

【審査官】鎌田 哲生

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－１１１２１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－１９９９２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１５２２６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－２６４０４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－０３４１６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－２０３０５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－１０３３７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１３８７０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２３８４３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０６３９７４６０（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】米国特許第０８４４１２７５（ＵＳ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｒ １１／００－１１／３２

Ｈ０１Ｒ １３／１０－１３／１４

Ｈ０１Ｒ ３３／００－３３／９７５

Ｇ０１Ｒ １／０６－ １／０７３

Ｇ０１Ｒ ３１／２６－３１／２７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

いずれも第１方向に延在する弾性片からなり、前記第１方向に直交する第２方向に対向し、前記第１方向を含む面に関する面対称形状を有する第１本体部および第２本体部と、
前記第１本体部および前記第２本体部の前記第１方向の他方である下側の端部に連設され、前記第１本体部および前記第２本体部を支持する基部と、
を有するコンタクトピンと、
前記基部を収容する固定部と、
前記第１方向に可動であって、前記第１本体部および前記第２本体部のそれぞれの一部を収容する収容部が設けられたスライド部と、
を備える半導体装置用コンタクトソケットであって、
前記第１本体部は、前記第１方向の一方である上側の端部に、半導体装置から前記下側に突出する電極に接触するための第１接触部を有し、
前記第２本体部は、前記上側の端部に、前記半導体装置の前記電極に接触するための第２接触部を有し、
前記第１接触部および前記第２接触部のそれぞれは、前記第２方向に突出する接触突起を有し、
前記収容部は、
前記第１本体部の一部を収容する第１収容部と、前記第２本体部の一部を収容する第２収容部と、前記第２方向で前記第１収容部と前記第２収容部との間に位置して前記第１本体部および前記第２本体部のそれぞれの内側面に接触可能な介在部と、を有し、
前記コンタクトピンは、前記基部側から前記上側へ向けて、前記第１本体部と前記第２本体部との間隔が狭くなって最狭部に至り、前記最狭部から、前記上側の端部に至る前に設けられた最広部までは間隔が広がる形状を有し、
前記スライド部は、
前記最狭部と前記最広部との間の内側面と前記介在部とが接触することにより、前記第１本体部と前記第２本体部とを離間するように弾性変形し、前記第１接触部と前記第２接触部との前記第２方向の離間距離を前記電極の前記第２方向の幅よりも広げる第１位置と、
前記第１位置よりも前記固定部から離間した位置であって、前記最狭部と前記最広部との間に前記介在部を位置させて、前記第１本体部と前記第２本体部との弾性回復力により、前記接触突起を前記電極に接触させる第２位置と、
前記第２位置よりも前記固定部から離間した位置であって、前記第１本体部の外側面が前記第１収容部の内側面に接触し、前記第２本体部の外側面が前記第２収容部の内側面に接触することにより、前記第１接触部の前記接触突起と前記第２接触部の前記接触突起とに、前記第２位置よりも近接させる力を発生させる第３位置と、
に配置可能に前記第１方向に移動すること
を特徴とする半導体装置用コンタクトソケット。

【請求項2】

前記スライド部が前記第２位置から前記第３位置に移動したときに、前記接触突起の前記電極との接触位置を前記下側に移動させる向きの力が発生するように、前記第１本体部および前記第２本体部ならびに前記第１収容部および前記第２収容部は形成されている、
請求項１に記載の半導体装置用コンタクトソケット。

【請求項3】

前記第１方向および前記第２方向に直交する第３方向に見て、前記接触突起における前記上側の先端が作る稜線は、いずれも、前記第２方向に対して所定の範囲の第１角度を有して前記下側に傾いて前記接触突起の先端へと延びる、請求項１に記載の半導体装置用コンタクトソケット。

【請求項4】

前記第１本体部の前記接触突起および前記第２本体部の前記接触突起のそれぞれは、一対の突起部を有し、
前記一対の突起部は、前記第１方向および前記第２方向に直交する第３方向に並ぶ、請求項１に記載の半導体装置用コンタクトソケット。

【請求項5】

前記接触突起は、前記弾性片のプレス加工により形成されたものであり、
前記一対の突起部は、前記弾性片の角部からなる、請求項４に記載の半導体装置用コンタクトソケット。

【請求項6】

前記第１位置において、前記第１本体部および前記第２本体部のそれぞれは、前記最広部を境として、前記最広部から前記上側に向けて前記第１本体部と前記第２本体部との前記第２方向の間隔が狭くなる方向に屈曲する形状に設けられる、請求項１に記載の半導体装置用コンタクトソケット。

【請求項7】

前記最狭部は、前記基部における前記第１本体部および前記第２本体部を支持する支点と、前記上側の端部との中間位置よりも前記基部側に設けられる、請求項１に記載の半導体装置用コンタクトソケット。

【請求項8】

前記第１本体部および前記第２本体部のそれぞれは、前記基部との連結部近傍に弾性係数が局所的に高い強化部を有する、請求項１に記載の半導体装置用コンタクトソケット。

【請求項9】

前記電極は部分球状に設けられ、
前記第２位置において、前記接触突起は、前記第１方向に見て前記電極の部分球状の大円よりも前記上側に接触する、請求項１に記載の半導体装置用コンタクトソケット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体装置の導通検査や特性測定などを行う際に用いられる半導体装置用コンタクトソケットおよびコンタクトピンに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、半導体装置の電気的な測定を行う際に用いられるコンタクト装置の一つとして、半導体装置用コンタクトソケット（以下、単に「コンタクトソケット」とも言う。）がある。コンタクトソケットでは、収容した半導体装置のパッケージから露出するはんだにコンタクトピンを接触させて、外部の測定機器と半導体装置との電気的な導通を図っている。

【0003】

このようなコンタクトソケットにおいて、特許文献１には、電気部品の浮き上がりを防止するとともに、接触安定性を確保し、かつ、接触部の成形を容易に行うことができるコンタクトピンが開示される。

【0004】

また、特許文献２、３には、コンタクト端子において、試験中、ＩＣソケットのソケット本体に載置されたＢＧＡ型のパッケージの半導体装置の電極面が一方向に反った場合、あるいは、電極面が上下に浮き沈む場合であっても、半導体装置の電極部におけるコンタクト端子の可動接点部相互間からの離脱、および、半導体装置の電極部の損傷を回避できるコンタクト端子が開示される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００４－１９９９２１号公報

【文献】特開２０１７－１５２２６５号公報

【文献】特開２０２０－０６１３７８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ＢＧＡ型のパッケージを有する半導体装置用コンタクトソケットにおいて、ボール状のはんだに対して確実に電気的な接触を行うためには、コンタクトピンによってボール状のはんだを挟むようにすることが好ましい。この際、コンタクトピンによってはんだの表面を適度に擦り、はんだ表面の酸化膜を破って導電性を高めるワイピング効果を得る必要もある。特に、エージング試験では、厳しい環境条件において長時間にわたる安定したコンタクトが必要になる。

【0007】

本発明は、半導体装置のボール状のはんだとの確実かつ安定した導通を得ることができる半導体装置用コンタクトソケットおよびコンタクトピンを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するため、本発明の一態様は、いずれも第１方向に延在する弾性片からなり、第１方向に直交する第２方向に対向し、第１方向を含む面に関する面対称形状を有する第１本体部および第２本体部と、第１本体部および第２本体部の第１方向の他方である下側の端部に連設され、第１本体部および第２本体部を支持する基部と、を有するコンタクトピンと、基部を収容する固定部と、第１方向に可動であって、第１本体部および第２本体部のそれぞれの一部を収容する収容部が設けられたスライド部と、を備える半導体装置用コンタクトソケットである。

【0009】

この半導体装置用コンタクトソケットにおいて、第１本体部は、第１方向の一方である上側の端部に、半導体装置から下側に突出する電極に接触するための第１接触部を有し、第２本体部は、上側の端部に、半導体装置の電極に接触するための第２接触部を有し、第１接触部および第２接触部のそれぞれは、第２方向に突出する接触突起を有する。
収容部は、第１本体部の一部を収容する第１収容部と、第２本体部の一部を収容する第２収容部と、第２方向で第１収容部と第２収容部との間に位置して第１本体部および第２本体部のそれぞれの内側面に接触可能な介在部と、を有する。

【0010】

コンタクトピンは、基部側から上側へ向けて、第１本体部と第２本体部との間隔が狭くなって最狭部に至り、最狭部から、上側の端部に至る前に設けられた最広部までは間隔が広がる形状を有する。

【0011】

スライド部は、最狭部と最広部との間の内側面と介在部とが接触することにより、第１本体部と第２本体部とを離間するように弾性変形し、第１接触部と第２接触部との第２方向の離間距離を電極の第２方向の幅よりも広げる第１位置と、第１位置よりも固定部から離間した位置であって、最狭部と最広部との間に介在部を位置させて、第１本体部と第２本体部との弾性回復力により、接触突起を電極に接触させる第２位置と、第２位置よりも固定部から離間した位置であって、第１本体部の外側面が第１収容部の内側面に接触し、第２本体部の外側面が第２収容部の内側面に接触することにより、第１接触部の接触突起と第２接触部の接触突起とに、第２位置よりも近接させる力を発生させる第３位置と、に配置可能に第１方向に移動する。

【0012】

このような構成によれば、スライド部が第１位置に配置されると、コンタクトピンの第１接触部と第２接触部とが開く。また、スライド部が第２位置に配置されると、コンタクトピンの接触突起が半導体装置の電極に接触する。また、スライド部が第３位置に配置されると、コンタクトピンの接触突起が半導体装置の電極に噛み込むようになる。このような半導体装置用コンタクトソケットにおいて、コンタクトピンの第１本体部と第２本体部とが面対称形状のため、コンタクトピンの接触突起が半導体装置の電極の両側から均一に噛み込むようになる。

【0013】

上記半導体装置用コンタクトソケットにおいて、スライド部が第２位置から第３位置に移動したときに、接触突起の電極との接触位置を下側に移動させる向きの力が発生するように、第１本体部および第２本体部ならびに第１収容部および第２収容部は形成されていてもよい。これにより、コンタクトピンの接触突起が上から下に向けて半導体装置の電極を噛み込むようになり、電極表面の酸化皮膜などを破って確実な導通が行われる。

【0014】

上記半導体装置用コンタクトソケットにおいて、第１方向および第２方向に直交する第３方向に見て、接触突起における上側の先端が作る稜線は、いずれも、第２方向に対して所定の範囲の第１角度を有して下側に傾いて接触突起の先端へと延びるように構成されていてもよい。これにより、コンタクトピンの接触突起の先端が下向きに傾くようになり、接触突起によって半導体装置の電極を上から下に向けて噛み込むようになる。

【0015】

上記半導体装置用コンタクトソケットにおいて、第１本体部の接触突起および第２本体部の接触突起のそれぞれは、一対の突起部を有し、一対の突起部は、第１方向および第２方向に直交する第３方向に並ぶように構成されていてもよい。これにより、コンタクトピンの第１本体部および第２本体部のそれぞれに設けられた一対の突起部によって、第１方向に見て左右２点の合計４点で半導体装置の電極への噛み込みが行われる。

【0016】

上記半導体装置用コンタクトソケットにおいて、接触突起は、弾性片のプレス加工により形成されたものであり、一対の突起部は、弾性片の角部からなるものであってもよい。これにより、弾性片のプレス加工によってコンタクトピンの接触突起が形成され、切削による形成に比べて製造が容易となる。

【0017】

上記半導体装置用コンタクトソケットにおける第１位置において、第１本体部および第２本体部のそれぞれは、最広部を境として、最広部から上側に向けて第１本体部と第２本体部との第２方向の間隔が狭くなる方向に屈曲する形状に設けられていてもよい。これにより、コンタクトピンの第１本体部および第２本体部のそれぞれが、最広部から上側が内側に向けて絞られる形状になり、第１本体部および第２本体部の第２方向の挟み込み動作でも、電極の上から下への噛み込みが行いやすくなる。

【0018】

上記半導体装置用コンタクトソケットにおいて、最狭部は、基部における第１本体部および第２本体部を支持する支点と、上側の端部との中間位置よりも基部側に設けられていてもよい。これにより、介在部が当接する最狭部の位置を力点、接触突起の位置を作用点として、最狭部の移動量に対して接触突起の移動量が大きくなる。

【0019】

上記半導体装置用コンタクトソケットにおいて、第１本体部および第２本体部のそれぞれは、基部との連結部近傍に弾性係数が局所的に高い強化部を有していてもよい。これにより、強化部によって第１本体部および第２本体部の機械的強度が高まる。

【0020】

上記半導体装置用コンタクトソケットにおいて、電極は部分球状に設けられ、第２位置において、接触突起は、第１方向に見て電極の部分球状の大円よりも上側に接触するように構成されていてもよい。これにより、半導体装置の電極の部分球状の大円よりも上側の面にコンタクトピンの接触突起が接触して、接触突起の電極への確実な噛み込みが行われる。

【0021】

本発明の他の一態様は、半導体装置用コンタクトソケットに用いられるコンタクトピンであって、いずれも第１方向に延在する弾性片からなり、第１方向に直交する第２方向に対向し、第１方向を含む面に関する面対称形状を有する第１本体部および第２本体部と、第１本体部および第２本体部の第１方向の他方である下側の端部に連設され、第１本体部および第２本体部を支持する基部と、を備え、第１本体部は、第１方向の一方である上側の端部に、半導体装置から下側に突出する電極に接触するための第１接触部を有し、第２本体部は、上側の端部に、半導体装置の電極に接触するための第２接触部を有し、第１接触部および第２接触部のそれぞれは、第２方向に突出する接触突起を有し、第１本体部および第２本体部は、基部側から上側へ向けて、第１本体部と第２本体部との間隔が狭くなって最狭部に至り、最狭部から、上側の端部に至る前に設けられた最広部までは間隔が広がる形状を有するコンタクトピンである。

【0022】

このような構成によれば、コンタクトピンの第１本体部と第２本体部とが面対称形状であるとともに第１本体部と第２本体部とで略Ｘ字型の形状を有するため、第１接触部と第２接触部とで半導体装置の電極を両側から均一に抱え込むように電極を挟み、電極の上側から下側に向けた力によって接触突起が電極を噛み込むようになる。

【発明の効果】

【0023】

本発明によれば、半導体装置のボール状のはんだとの確実かつ安定した導通を得ることができる半導体装置用コンタクトソケットおよびコンタクトピンを提供することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本実施形態に係る半導体装置用コンタクトソケットを例示する概略斜視図である。

【図2】本実施形態に係る半導体装置用コンタクトソケットを例示する概略側面図である。

【図3】本実施形態に係る半導体装置用コンタクトソケットを例示する概略断面図である。

【図4】本実施形態に係る半導体装置用コンタクトソケットを例示する部分拡大断面図である。

【図5】コンタクトピンを例示する斜視図である。

【図6】コンタクトピンを例示する正面図である。

【図7】コンタクトピンを例示する側面図である。

【図8A】コンタクトピンの接触部を例示する拡大斜視図である。

【図8B】コンタクトピンの接触部を例示する拡大正面図である。

【図9A】本実施形態に係るコンタクトソケットによるコンタクト動作を例示する断面図である。

【図9B】本実施形態に係るコンタクトソケットによるコンタクト動作を例示する断面図である。

【図9C】本実施形態に係るコンタクトソケットによるコンタクト動作を例示する断面図である。

【図10A】コンタクトピンの接触部と、はんだボールとの接触状態を例示する斜視図である。

【図10B】コンタクトピンの接触部と、はんだボールとの接触状態を例示する正面図である。

【図10C】コンタクトピンの接触部と、はんだボールとの接触状態を例示する平面図である。

【図11】コンタクトピンの接触部の具体例を示す正面図である。

【図12】コンタクトピンの接触部の具体例を示す側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明では、同一の部材には同一の符号を付し、一度説明した部材については適宜その説明を省略する。

【0026】

（コンタクトソケット）
図１は、本実施形態に係る半導体装置用コンタクトソケットを例示する概略斜視図である。
図２は、本実施形態に係る半導体装置用コンタクトソケットを例示する概略側面図である。
図３は、本実施形態に係る半導体装置用コンタクトソケットを例示する概略断面図である。
図４は、本実施形態に係る半導体装置用コンタクトソケットを例示する部分拡大断面図である。
本実施形態に係るコンタクトソケット１は、半導体装置１００の特性を測定する際に半導体装置１００の電極との電気的導通を得るためのソケットである。

【0027】

コンタクトソケット１の測定対象は、ＢＧＡ（Ball Grid Array）からなる半導体装置１００である。コンタクトソケット１は、ＢＧＡからなる半導体装置１００の複数の電極であるはんだボールＢとの導通接触を行うため、複数のコンタクトピン１０を備えている。コンタクトソケット１は、コンタクトピン１０のほか、コンタクトピン１０を収容する固定部２０と、コンタクトピン１０を可動するためのスライド部３０とを備える。

【0028】

コンタクトピン１０は、いずれも一方向に延在する弾性片からなる第１本体部１１および第２本体部１２と、第１本体部１１および第２本体部１２を支持する基部１３と、を有する。ここで、本実施形態では、コンタクトピン１０の延在方向を第１方向Ｄ１、第１方向Ｄ１と直交する方向の一つを第２方向Ｄ２、第１方向Ｄ１および第２方向Ｄ２と直交する方向を第３方向Ｄ３とする。また、第１方向Ｄ１を上下方向とも言い、第２方向Ｄ２を左右方向とも言う。

【0029】

第１本体部１１および第２本体部１２は、互いに第２方向Ｄ２に対向し、第１方向Ｄ１を含む面に関する面対称形状を有する。基部１３は、第１本体部１１および第２本体部１２の第１方向Ｄ１の他方である下側の端部に連設され、第１本体部１１および第２本体部１２の下端側を支持する。

【0030】

コンタクトピン１０は、ＢＧＡからなる半導体装置１００の複数のはんだボールＢのそれぞれに対応して設けられる。コンタクトピン１０の下端側はベース基板５０に埋設されており、第１方向Ｄ１の一方である上側に向けて第１本体部１１および第２本体部１２が延在する。半導体装置１００は、はんだボールＢを下側にして配置され、はんだボールＢと対向するように上側を向くコンタクトピン１０の先端部分とはんだボールＢとの導通接触が行われる。

【0031】

固定部２０は、ベース基板５０の上側に配置され、コンタクトピン１０の基部１３を埋設することで基部１３を支持する。固定部２０で支持された基部１３は、コンタクトピン１０の第１本体部１１および第２本体部１２の可動の支点となる。

【0032】

スライド部３０は、固定部２０の上側であって、コンタクトピン１０の基部１３と先端との間に配置され、第１方向Ｄ１にスライド移動可能に設けられる。スライド部３０は、コンタクトピン１０の第１本体部１１および第２本体部１２のそれぞれの一部を収容する収容部３１を有する。

【0033】

収容部３１は、第１本体部１１の一部を収容する第１収容部３１１と、第２本体部１２の一部を収容する第２収容部３１２と、第２方向Ｄ２で第１収容部３１１と第２収容部３１２との間に位置して第１本体部１１および第２本体部１２のそれぞれの内側面に接触可能な介在部３１３と、を有する。

【0034】

コンタクトピン１０は、スライド部３０の収容部３１を第１方向Ｄ１に貫通し、その第１本体部１１および第２本体部１２の先端部分をスライド部３０の上側に露出させる。

【0035】

スライド部３０の上下移動によって介在部３１３の第１本体部１１および第２本体部１２との接触位置が変化し、第１本体部１１と第２本体部１２との第２方向Ｄ２の間隔が変化する。この間隔の変化によって、第１本体部１１および第２本体部１２でのはんだボールＢの挟み込みと、挟み込み解除との切り替えが行われる。

【0036】

コンタクトピン１０はベース基板５０を通して外部の機器と導通している。半導体装置１００の測定を行う場合、コンタクトソケット１によって半導体装置１００のはんだボールＢとコンタクトピン１０とを接触させ、外部の機器（測定機器）と半導体装置１００とを導通させて信号の入出力を行う。コンタクトソケット１による半導体装置１００の試験は、様々な環境で行われる。例えば、バーンイン試験では、高温の環境下で長時間の特性検査や信頼性検査が行われる。コンタクトソケット１においては、このような過酷環境であっても、はんだボールＢとコンタクトピン１０との確実な導通接触の状態を長時間維持できることが重要な要素となる。

【0037】

（コンタクトピン）
図５は、コンタクトピンを例示する斜視図である。
図６は、コンタクトピンを例示する正面図である。
図７は、コンタクトピンを例示する側面図である。
コンタクトピン１０の第１本体部１１は、第１方向Ｄ１の一方である上側の端部に、半導体装置１００（図２参照）から下側に突出する電極であるはんだボールＢ（図２参照）と接触するための第１接触部１１１を有する。また、コンタクトピン１０の第２本体部１２は、上側の端部に、はんだボールＢと接触するための第２接触部１２１を有する。第１接触部１１１および第２接触部１２１のそれぞれは、第２方向Ｄ２に突出する接触突起１１３を有する。

【0038】

また、コンタクトピン１０は、基部１３側から上側へ向けて、第１本体部１１と第２本体部１２との間隔が狭くなって最狭部１０ａに至り、最狭部１０ａから、上側の端部に至る前に設けられた最広部１０ｂまでは間隔が広がる形状を有する。すなわち、コンタクトピン１０は、正面（第３方向Ｄ３）に見て、第１本体部１１と第２本体部１２とで線対称（左右対称）な略Ｘ字型の形状に設けられる。

【0039】

図４に示すように、スライド部３０の介在部３１３は、コンタクトピン１０の第１本体部１１と第２本体部１２との間の最狭部１０ａと最広部１０ｂとの間で上下移動する。介在部３１３が最狭部１０ａの位置にあると、介在部３１３から第１本体部１１および第２本体部１２に両者間を拡げる方向の力が加わり、第１本体部１１と第２本体部１２との間隔が拡げられる。一方、介在部３１３が最広部１０ｂの位置にあると、介在部３１３から第１本体部１１および第２本体部１２に両者間を拡げる方向の力が加わらず、第１本体部１１と第２本体部１２との間隔は拡がらない。

【0040】

スライド部３０の上下移動の量と、第１本体部１１と第２本体部１２との間隔の変化の量との関係は、介在部３１３の幅、最狭部１０ａと最広部１０ｂとの間における第１本体部１１および第２本体部１２の傾斜角度（第１方向Ｄ１に対する傾斜角度）によって設定される。

【0041】

コンタクトピン１０の第１本体部１１と第２本体部１２とは、正面（第３方向Ｄ３）に見て線対称な略Ｘ字型に設けられているため、スライド部３０の介在部３１３の上下移動によって第１本体部１１と第２本体部１２との両方が左右対称に移動する。これにより、第１本体部１１と第２本体部１２との間隔の広狭変化も、両者間の中央を中心として均等に行われる。

【0042】

コンタクトピン１０の第１本体部１１および第２本体部１２は弾性片であるため、介在部３１３が最広部１０ｂに位置し、第１本体部１１および第２本体部１２の内側面に接触していない状態では、第１本体部１１の外側面が第１収容部３１１の内側面に当接し、第２本体部１２の外側面は第２収容部３１２の内側面に当接している。これにより、第１本体部１１と第２本体部１２との間隔の拡がりが規制される。

【0043】

図６に示すように、第１本体部１１および第２本体部１２のそれぞれは、最広部１０ｂの上側が互いに接近する方向へ屈曲した形状に設けられているとよい。すなわち、第１本体部１１および第２本体部１２のそれぞれは、最広部１０ｂを境として、最広部１０ｂから上側に向けて第１本体部１１と第２本体部１２との第２方向Ｄ２の間隔が狭くなる方向に屈曲する形状に設けられていることが好ましい。これにより、最広部１０ｂから上側における第１本体部１１および第２本体部１２のそれぞれが内側に向けて絞られる形状になる。このような形状によって、第１本体部１１および第２本体部１２の左右方向の挟み込み動作において、はんだボールＢ（図２参照）の上から下への噛み込みが行いやすくなる。

【0044】

また、第１本体部１１および第２本体部１２のそれぞれは、基部１３との連結部近傍に弾性係数が局所的に高い強化部１５を有していてもよい。強化部１５としては、例えば第１本体部１１および第２本体部１２のそれぞれの表面に設けられた凹凸構造やリブ構造が挙げられる。第１本体部１１および第２本体部１２は、スライド部３０の上下移動によって弾性変形し、この弾性変形の応力が基部１３との連結部近傍に集中しやすい。このため、強化部１５を設けることで、第１本体部１１および第２本体部１２の機械的強度を高めることができる。

【0045】

コンタクトピンの構成材料は、適切な導電性を有していればよく、銅、銅合金などの銅系材料、アルミニウム、アルミニウム合金などのアルミニウム系材料、鉄、鋼などの鉄系材料が具体例として挙げられる。コンタクトピンは、後述するように接触突起１１３をプレス加工により形成することから、プレス加工性（塑性変形性）に優れていることが好ましい。また、接触突起１１３におけるはんだボールＢの把持力には第１本体部１１、第２本体部１２の弾性回復力が含まれることから、適度なばね性を有していることが好ましい。これらの要請に応える観点から、コンタクトピンの構成材料の好適な例として、ベリリウム銅が挙げられる。

【0046】

（コンタクトピンの接触部）
図８Ａは、コンタクトピンの接触部を例示する拡大斜視図である。
図８Ｂは、コンタクトピンの接触部を例示する拡大正面図である。
第１本体部１１は、上側の端部に、半導体装置１００のはんだボールＢ（図２参照）と接触するための第１接触部１１１を有し、第２本体部１２は、上側の端部に、はんだボールＢと接触するための第２接触部１２１を有する。また、第１接触部１１１および第２接触部１２１のそれぞれは、左右方向に突出する接触突起１１３を有する。

【0047】

例えば、第１本体部１１の接触突起１１３および第２本体部１２の接触突起１１３のそれぞれは、一対の突起部１１３ａを有し、一対の突起部１１３ａは、第３方向Ｄ３に並ぶように構成される。これにより、第１本体部１１の接触突起１１３および第２本体部１２の接触突起１１３のそれぞれに設けられた一対の突起部１１３ａによって、第１方向Ｄ１に見て左右２点の合計４点で半導体装置１００のはんだボールＢへの噛み込みが行われる。

【0048】

第１本体部１１および第２本体部１２は弾性片であり、接触突起１１３は、弾性片のプレス加工により形成される。また、一対の突起部１１３ａは、矩形に設けられた弾性片の隅部をプレス加工によって斜め内側の下向きに折り曲げることで形成される。これにより、弾性片のプレス加工によってコンタクトピン１０の接触突起１１３が形成され、切削による形成に比べて製造が容易となる。

【0049】

また、図８Ｂに示すように、第３方向Ｄ３に見て、接触突起１１３における上側の先端が作る稜線Ｌは、いずれも、第２方向Ｄ２に対して所定の範囲の第１角度θを有して下側に傾いて接触突起１１３の先端へと延びるように構成される。これにより、コンタクトピン１０の接触突起１１３の先端が下向きに傾くようになり、接触突起１１３によって半導体装置１００のはんだボールＢを上から下に向けて噛み込むようになる。また、この際、４点の突起部１１３ａのそれぞれから、突起部１１３ａの接触点から下側で、はんだボールＢの中心側に向く方向への噛み込み力が加えられ、半導体装置１００の浮き上がりを効果的に抑制することができる。

【0050】

接触突起１１３には、第１本体部１１、第２本体部１２を構成する材料（ベース材料）上に、他の材料からなる表面層が設けられていてもよい。例えば、ロジウムやロジウム合金、あるいはダイヤモンドライクカーボンのような、ベース材料よりも硬質の材料からなる表面層が設けられていれば、はんだボールＢに咬み込んだ接触突起１１３の接触圧を高めることができる。これにより、はんだボールＢにおいて適切に酸化膜の破壊が行われ、接触突起１１３とはんだボールＢとの金属接触がより安定的に行われ、接触抵抗を低減させることができる。

【0051】

表面層の好ましい具体例として、接触突起１１３の基材側から、ニッケルなどの下地層、金または金合金からなる層（金系材料層）、およびロジウムまたはロジウム合金からなる層（ロジウム系材料層）を有する積層構造が挙げられる。下地層および金系材料層は、ベリリウム銅などからなる基材に対するロジウム系材料層の密着性を高めるものであり、下地層の厚さとして数μｍ程度が例示され、金系材料層の厚さとして０．１μｍ以下が例示される。ロジウム系材料層はある程度の厚さを有していることにより層としての機械強度を高めることができるが、過度に厚い場合には内部応力に基づくクラックが生じやすくなる。それゆえ、ロジウム系材料層は、その組成にも依存するが、１μｍ～１０μｍ程度とすることが好ましい場合がある。なお、ロジウム系材料層ははんだに対する相互作用は金系材料層よりも少ないため、ロジウム系材料層の硬度の高さに起因してはんだボールＢに対する接触圧が高くなっても、ロジウム系材料層ははんだボールＢに対する凝着が生じにくい。

【0052】

表面層の他の例として、接触突起１１３とはんだボールＢとの接触抵抗を低くする観点から、表面層の最表面を金系材料層から構成してもよい。この場合において、最表面に位置する金系材料層と下地層との間に、銀または銀合金からなる層（銀系材料層）が位置することが好ましい場合がある。

【0053】

金系材料層は軟質であるためはんだボールＢとの接触面積が増えやすく、それゆえ接触抵抗が低くなるという利点を有するが、コスト的理由などから、厚膜を形成することは実用的でない。このため、例えば接触突起１１３の加工ばらつきなどに起因して表面に微小突起が存在すると、接触突起１１３上の金系材料層においてはんだボールＢとの接触圧が局所的に高くなり、この接触圧が高い部分において金系材料層とはんだボールＢとの凝着が生じやすくなる傾向があった。この傾向は、金系材料層とはんだボールＢとの接触時間が長くなるバーンインテストにおいて顕在化しやすい。

【0054】

そこで、金系材料層の下地層側に金系材料層と同様に軟質であって導電性に優れる銀系材料層を配置することにより、接触突起１１３の表面に微小突起があっても、銀系材料層が適度に変形して微小突起の影響を緩和し、金系材料層とはんだボールＢとの接触圧が局所的に高まることを抑制することができる。このような銀系材料層の接触状態の緩和機能を適切に果たす観点から、銀系材料層の厚さは例えば１μｍ～１０μｍ程度とすることが好ましい場合がある。

【0055】

（コンタクト動作）
図９Ａから図９Ｃは、本実施形態に係るコンタクトソケットによるコンタクト動作を例示する断面図である。
図９Ａには、スライド部３０を第１位置にスライドさせた状態が示され、図９Ｂには、スライド部３０を第２位置にスライドさせた状態が示され、図９Ｂには、スライド部３０を第３位置にスライドさせた状態が示される。

【0056】

図９Ａに示すように、第１位置では、スライド部３０の介在部３１３が最狭部１０ａと最広部１０ｂとの間において、第１本体部１１および第２本体部１２のそれぞれの内側面と接触する。この介在部３１３の第１本体部１１および第２本体部１２への接触によって、第１本体部１１および第２本体部１２は互いを離間する方向に弾性変形する。この弾性変形によって、第１接触部１１１と第２接触部１２１との第２方向Ｄ２の離間距離が、はんだボールＢの第２方向Ｄ２の幅よりも広くなり、第１接触部１１１および第２接触部１２１と、はんだボールＢとの接触は行われない。第１位置は、コンタクトソケット１（図２参照）に対して半導体装置１００を着脱可能にする位置である。

【0057】

図９Ｂに示すように、第２位置では、スライド部３０は第１位置よりも固定部２０（図３参照）から離間した位置となる。スライド部３０の介在部３１３は、最狭部１０ａと最広部１０ｂとの間において、第１位置のときよりも最広部１０ｂ側に位置することになる。これにより、第１本体部１１と第２本体部１２との弾性回復力によって、第１位置のときよりも第１本体部１１と第２本体部１２との第２方向Ｄ２の間隔が狭くなる。これにより、第１本体部１１の第１接触部１１１および第２本体部１２の第２接触部１２１が左右方向から均一に抱え込むようにはんだボールＢを挟み、接触突起１１３によってはんだボールＢとの接触が行われる。

【0058】

図９Ｃに示すように、第３位置では、スライド部３０は第２位置よりもさらに固定部２０（図３参照）から離間した位置となる。第３位置では、介在部３１３と第１本体部１１および第２本体部１２とは接触せず、第１本体部１１の外側面が第１収容部３１１の内側面に接触し、第２本体部１２の外側面が第２収容部３１２の内側面に接触する。これにより、第１接触部１１１の接触突起１１３と第２接触部１２１の接触突起１１３とに、第２位置のときよりも、はんだボールＢに近接させる力が与えられ、接触突起１１３がはんだボールＢの左右両側から均一に噛み込むようになる。

【0059】

接触突起１１３とはんだボールＢとの接触を解除する場合は、上記とは逆に、図９Ｃに示す第３位置から図９Ｂに示す第２位置、さらに図９Ａに示す第１位置へスライド部３０を移動させる。これにより、第１本体部１１および第２本体部１２が左右均一に開いて、接触突起１１３がはんだボールＢから離れることになる。

【0060】

ここで、介在部３１３の下端側にはテーパ部３１３ａが設けられていることが好ましい。テーパ部３１３ａは第１本体部１１および第２本体部１２とそれぞれ対向する面に設けられる。テーパ部３１３ａのテーパ角度（第１方向Ｄ１に対する角度）は、第１本体部１１および第２本体部１２のそれぞれの内側面の傾斜角度よりも僅かに大きくなっている。これにより、スライド部３０が第３位置から第２位置、さらには第１位置へ移動する動作（解除動作）において、介在部３１３と第１本体部１１および第２本体部１２との当接がテーパ部３１３ａによって互いに平行に近い状態で接触することになり、滑らかに可動させることができる。

【0061】

また、コンタクトピン１０の最狭部１０ａは、基部１３における第１本体部１１および第２本体部１２を支持する支点と、上側の端部との中間位置よりも基部１３側に設けられているとよい。すなわち、コンタクトピン１０の最狭部１０ａの位置を、基部１３と上側の端部との中間位置よりも下側に設けておくとよい。これにより、介在部３１３が当接するコンタクトピン１０の最狭部１０ａの位置を力点、接触突起１１３の位置を作用点として、力点の位置が支点と作用点との中間よりも支点側に位置するため、最狭部１０ａの移動量に対して接触突起１１３の移動量を大きくすることができる。つまり、スライド部３０の少ない移動量で第１本体部１１および第２本体部１２の先端を大きく開閉できるようになる。

【0062】

本実施形態では、スライド部３０の上下方向の移動によって第１本体部１１および第２本体部１２の左右均一な挟み込み移動を行うことができる。これにより、スライド部３０を左右方向に移動させたり、第１本体部１１および第２本体部１２を左右不均一に動作させたりする場合に比べ、コンタクトピン１０やスライド部３０といった可動部材の左右方向の可動範囲を狭くすることができる。これにより、左右に隣り合うコンタクトピン１０の配置間隔を狭くすることができ、狭ピッチのはんだボールＢにも対応可能となる。また、コンタクトソケット１の左右方向への大型化を抑制することができる。

【0063】

このような動作によって、コンタクトピン１０の接触突起１１３がはんだボールＢと接触する際、スライド部３０が第２位置にある段階で接触が開始され、第２位置からさらに第３位置に至ることで、第１本体部１１と第２本体部１２とが左右からスライド部３０の第１収容部３１１の内側面と第２収容部３１２の内側面とで左右両側から押圧され、接触突起１１３をはんだボールＢに噛み込ませるようになる。

【0064】

接触突起１１３の噛み込みははんだボールＢの左右両側から均一に行われる。そして、スライド部３０が第２位置から第３位置に移動したときに、接触突起１１３のはんだボールＢとの接触位置を下側に移動させる向きの力が発生するため、接触突起１１３が上側から下側に向けてはんだボールＢを噛み込むようになり、はんだボールＢの表面の酸化皮膜などを破って確実な導通が行われる。

【0065】

（はんだボールとの接触）
図１０Ａは、コンタクトピンの接触部と、はんだボールとの接触状態を例示する斜視図である。
図１０Ｂは、コンタクトピンの接触部と、はんだボールとの接触状態を例示する正面図である。
図１０Ｃは、コンタクトピンの接触部と、はんだボールとの接触状態を例示する平面図である。
なお、説明の便宜上、図１０Ａから図１０Ｃでは、はんだボールＢを球体で表しているが、半導体装置１００に設けられる電極としてのはんだボールＢは、大円Ｓよりも上の所定位置を平面で切り取った下側の部分が半導体装置１００から露出した部分球状（球欠型）となっている。

【0066】

図１０Ａから図１０Ｃには、スライド部３０が第２位置のときの接触突起１１３とはんだボールＢとの位置関係が示される。第１接触部１１１および第２接触部１２１によりはんだボールＢを両側から挟み込むと、第１接触部１１１の接触突起１１３および第２接触部１２１の接触突起１１３のそれぞれが、はんだボールＢと接触することになる。この際、接触突起１１３は、第１方向Ｄ１に見て、はんだボールＢの部分球状の大円Ｓよりも上側に接触する。これにより、はんだボールＢの部分球状の大円Ｓよりも上側の面にコンタクトピン１０の接触突起１１３が接触して、接触突起１１３のはんだボールＢへの確実な噛み込みが行われる。

【0067】

また、スライド部３０が第３位置のときは、第２位置のときよりも第１本体部１１および第２本体部１２に挟み込みの力が加わるため、接触突起１１３は、はんだボールＢとの接触位置からさらに噛み込む力が増して接触するようになる。この際、第１本体部１１および第２本体部１２の噛み込み力は、左右の接触突起１１３を接触位置から斜め下方、内向きに動かす力として作用する。これにより、接触突起１１３は、はんだボールＢと接触してから表面を掻きながら内部に食い込むようになり、はんだボールＢの表面の酸化皮膜などを確実に破り、低抵抗で導通できるようになる。このような接触突起１１３の噛み込みによる接触で、エージング試験やバーンイン試験のような環境下でも確実な導通が維持されることになる。

【0068】

（コンタクトピンの接触部の具体例）
図１１は、コンタクトピンの接触部の具体例を示す正面図である。
図１２は、コンタクトピンの接触部の具体例を示す側面図である。
コンタクトピン１０は、弾性部材をプレス加工することで形成される。コンタクトピン１０は、プレス加工によって第１本体部１１と第２本体部１２とで互いの内面側を向かい合わせ、線対称（左右対称）な略Ｘ字型に設けられる。また、第１本体部１１および第２本体部１２のそれぞれの先端部の矩形に形成された隅部を斜め内側に折り曲げるプレス加工によって接触突起１１３が形成され、隅部が下方内向きに尖る突起部１１３ａとなる。

【0069】

このように、第１本体部１１および第２本体部１２の形成とともに、接触突起１１３もプレス加工によって形成できるため、切削による形成に比べてコンタクトピン１０の製造が容易となる。

【0070】

以上説明したように、実施形態によれば、半導体装置１００のはんだボールＢとの確実かつ安定した導通を得ることができるコンタクトソケット１およびコンタクトピン１０を提供することが可能になる。

【0071】

なお、上記に本実施形態およびその具体例を説明したが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。例えば、前述の実施形態またはその具体例に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除、設計変更を行ったものや、実施形態の特徴を適宜組み合わせたものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に包含される。

【符号の説明】

【0072】

１…コンタクトソケット
１０…コンタクトピン
１０ａ…最狭部
１０ｂ…最広部
１１…第１本体部
１２…第２本体部
１３…基部
１５…強化部
２０…固定部
３０…スライド部
３１…収容部
５０…ベース基板
１００…半導体装置
１１１…第１接触部
１１３…接触突起
１１３ａ…突起部
１２１…第２接触部
３１１…第１収容部
３１２…第２収容部
３１３…介在部
３１３ａ…テーパ部
Ｂ…はんだボール
Ｌ…稜線
Ｓ…大円
θ…第１角度

【要約】

【課題】半導体装置のボール状のはんだとの確実かつ安定した導通を得ることができる半導体装置用コンタクトソケットおよびコンタクトピンを提供すること。
【解決手段】本発明の一実施形態に係る半導体装置用コンタクトソケットは、いずれも第１方向に延在する弾性片からなり、第１方向に直交する第２方向に対向し、第１方向を含む面に関する面対称形状を有する第１本体部および第２本体部と、第１本体部および第２本体部の第１方向の他方である下側の端部に連設され、第１本体部および第２本体部を支持する基部と、を有するコンタクトピンと、基部を収容する固定部と、第１方向に可動であって、第１本体部および第２本体部のそれぞれの一部を収容する収容部が設けられたスライド部と、を備え、コンタクトピンは、基部側から上側へ向けて、第１本体部と第２本体部との間隔が狭くなって最狭部に至り、最狭部から、上側の端部に至る前に設けられた最広部までは間隔が広がる形状を有する。
【選択図】図３

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8A】

【図8B】

【図9A】

【図9B】

【図9C】

【図10A】

【図10B】

【図10C】

【図11】

【図12】