JP2000311731A - 電気コネクタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体パッケージとこれに接続される回路基
板相互の電磁波の影響をシールドすることができるとと
もに、確実に導通を得ることができる電気コネクタを提
供する。 【解決手段】 電気コネクタ１は、電子部品２側の電極
２ａと基板３側の電極３ａとを電気的に接続する。導電
性部材１１は、絶縁性基材１０の両面から突出した状態
で貫通孔１０ａに嵌合し、電子部品２側の電極２ａと基
板３側の電極３ａとを電気的に接続する。導電層１２
は、導電性部材１１と絶縁された状態で絶縁性基材１０
の片面側に設けられており、電子部品２及び基板３が発
生する電磁波をシールドする。導電性部材１１は、導電
性樹脂材料中に厚さ方向に配向され、かつ、少なくとも
電子部品２側に導電性樹脂材料から露出した複数の金属
線を含む。このために、電極２ａに酸化皮膜があって
も、この酸化皮膜を金属線で破壊して、確実に導通を得
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ボールグリッドア
レイ（ＢＧＡ）、ランドグリッドアレイ（ＬＧＡ）のよ
うな多数の電極を有する半導体バッケージと回路基板と
の間に挟持され、これらを電気的接続する電気コネクタ
に関し、特に、電磁波シールド性を有する電気コネクタ
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】パーソナルコンピュータやワークステー
ンョンに用いられるマイクロプロセッサやＡＳＩＣ（Ａ
ｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇ
ｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）には、多ピンのＢＧＡ、
ＬＧＡ、ＰＧＡ（ピングリッドアレイ) などのパッケー
ジが使用されている。従来は、パッケージが主流であ
り、コネクタとしては、ピン挿入型のＰＧＡ用コネクタ
が主に用いられていたが、近年ＢＧＡパッケージの使用
が注目されており、はんだによる表面実装の他に、これ
らを取り外しできるコネクタが必要とされている。

【０００３】しかしながら、ＰＧＡパッケージは、比較
的外形寸法が大きくなるとともに、多極高密度配置を要
求するときに、ピン径が小さくなり、ピンの成形加工や
ピンの変形等の問題があった。更に、そのコネクタは、
大きな挿抜荷重に対して耐えうるとともに、零挿入力型
に設計される必要があり、コネクタ設計が難しく、経済
的に不利である等の問題があった。以上の理由から、Ｐ
ＧＡパッケージからピンを除去し面内に電極パッドだけ
を残すＬＧＡパッケージが使用される。また、近年、Ｑ
ＦＰ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｐａｃｋｅａｇｅ）やＴＣ
Ｐ（ＴａｐｅＣａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ）等の多
ピンパッケージの代替として、ＢＧＡパッケージが使用
されている。このＢＧＡは、ＬＧＡのランドの位置に、
バンプ状はんだボールを形成したものである。ＢＧＡパ
ッケージを有する素子は、プリント基板上の所定の位置
に配置後、はんだリフローされ、これによりはんだボー
ルを溶融させ基板側のランドとはんだ接合されることに
より、プリント基板上に実装可能である。

【０００４】しかしながら、上述の如きはんだ接合によ
る取り付けでは、取り外しが不可能になる。試作段階や
初期販売段階でのＣＰＵの試験的実装或いは新型半導体
素子への交換等の場合には、上記パッケージを有する半
導体素子を取り付け取り外し可能にする必要がある。こ
の解決のために、例えば、特開平７−１６１４００号に
示されるようなコネクタを用いた接合構造が提案されて
いる。このコネクタは、両表面間に多数の貫通孔が形成
された略一定厚さの電気絶縁性フィルムと、該電気絶縁
性フィルムの該貫通孔内に充填されると共に、前記電気
絶縁性フィルムの両表面より一定寸法だけ突出する多数
の導電性エラストマーとを備えることを特徴とするもの
である。そして、接続しようとする電極間にこのコネク
タを配し、圧接することによって、上述のような半導体
パッケージと回路基板との電気的導通を得ることができ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】近年、半導体の高性能
化や精密化に伴い、半導体パッケージから発生する電磁
波の回路基板に及ぼす影響や、逆に回路基板から発生す
る電磁波の半導体に及ぼす影響が懸念されている。しか
し、ＰＧＡによるピン挿入型コネクタ、ＢＧＡによるは
んだ接続においては、この対策をとることができず、圧
接型のコネクタにおいても従来の構成では電磁波の影響
を考慮した対策がとられていないという問題点があっ
た。また、ＢＧＡ接続の場合には、はんだボール表面に
酸化皮膜があり、導電性樹脂を導電性部材として使用す
るときには、この酸化皮膜によって導通不良を生じるお
それがあった。

【０００６】本発明は、半導体パッケージとこれに接続
される回路基板相互の電磁波の影響をシールドすること
ができるとともに、確実に導通を得ることができる電気
コネクタを提供することを課題としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、以下のような
解決手段により、前記課題を解決する。すなわち、請求
項１の発明は、電子部品側の電極と基板側の電極との間
に設けられ、これらを電気的に接続する電気コネクタに
おいて、貫通孔を有する絶縁性基材と、前記絶縁性基材
の両面から突出した状態で前記貫通孔に嵌合し、前記電
子部品側の電極と前記基板側の電極とを電気的に接続す
る導電性部材と、前記導電性部材と絶縁された状態で前
記絶縁性基材の少なくとも片面側に設けられた導電層と
を含むことを特徴とする電気コネクタである。

【０００８】請求項２の発明は、請求項１に記載の電気
コネクタにおいて、前記導電性部材は、導電性樹脂材料
中に厚さ方向に配向され、かつ、少なくとも前記電子部
品側がこの導電性樹脂材料から露出した複数の金属線を
含むことを特徴とする電気コネクタである。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施形態についてさらに詳しく説明する。図１は、本発
明の実施形態に係る電気コネクタの平面図であり、図２
は、図１のＩＩ−ＩＩ線で切断した状態を示す断面図で
あり、図３は、本発明の実施形態に係る電気コネクタの
導電性部材の配列の一例を示す平面図である。

【００１０】電気コネクタ１は、電子部品２側の電極２
ａと基板３側の電極３ａとの間に設けられ、これらを電
気的に接続する部材である。この電気コネクタ１は、絶
縁性基材１０と、導電性部材１１と、導電層１２とを備
えている。

【００１１】絶縁性基材１０は、複数の貫通孔１０ａを
有する絶縁性の基材シートである。本発明の実施形態に
おける絶縁性の基材シートとしては、後述する複数の導
電性部材１１を、それぞれ絶縁した状態で保持する機能
を有し、かつ、本発明によるコネクタ１が使用される環
境において、耐性を有するものであれば良い。このよう
なものとしては、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリ
エチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、
ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルサルフォ
ン、ポリフェニレンサルファイド、ポリスチレン、フッ
素樹脂、ガラス繊維等により補強されたエポキシ樹脂、
同じくポリフェニレンエーテル、同じくビスマレイミド
−トリアジン樹脂等が例示される。

【００１２】これらの中でも、貫通孔１０ａを設ける際
の加工性及び使用時の耐熱性に優れ、被接続電子部品と
の熱膨張率の差が少ない点からポリミド、ポリアミドイ
ミド、ポリエチレンナフタレートを選択することが特に
好ましい。基材シートの厚さは、薄すぎると実装時の作
業性が低下し、厚すぎると被接続部品との熱膨張率の差
による応力の絶対値が大きくなり、接続不良の原因とな
ったり、本コネクタ１を使用した電子機器の小型化の妨
げとなるために、２０μｍ〜３００μｍの範囲とするこ
とが望ましい。

【００１３】導電性部材１１は、絶縁性基材１０の表面
から突出した状態で複数の貫通孔１０ａにそれぞれ嵌合
し、電子部品２側の電極２ａと基板３側の電極３ａとを
電気的に接続する部材である。本発明の実施形態におけ
る導電性部材１１としては、１×１０^−２Ω・ｃｍ以下
の体積抵抗率を有するものであればよい。体積抵抗率が
この値を超えるものは、信号、電流の伝搬効率が悪くな
り、消費電力の増大や発熱を招くため不適当である。導
電性部材１１としては、金、銀、銅、ニッケル、パラジ
ウム、鉄、アルミニウム、鉛、錫、亜鉛等の金属や、こ
れらの合金、金属やカーボン等の導電性フィラーにより
導電化された導電性樹脂等が例示される。

【００１４】導電性部材１１の突出量が小さすぎると、
被接続電極の間隙のばらつきを吸収することができず、
接続が不安定となる危険性がある。一方、導電性部材１
１の突出量が大きすぎると、実装後の振動や衝撃によっ
て導電性部材１１が倒れて、接続不良となったり、機器
の小型化を妨げるおそれがある。このために、導電性部
材１１の突出量は、０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲で
選択することが好ましい。また、導電性部材１１の形状
は、任意のものとすることができるが、金属を使用する
場合には、弾性を付与するためにバネ状の形状とした
り、絶縁性基材１０の表面に対して、直角ではなく多少
の角度を持たせる等の構成とすることができる。さら
に、金属材料と導電性樹脂を併用することも任意であ
る。

【００１５】また、導電性部材１１は、絶縁性基材１０
の厚さ方向に導電性樹脂材料中で金属線を配向させ、か
つ、少なくとも電子部品２のはんだボール側にこの導電
性樹脂材料から金属線を露出させることが好ましい。こ
の金属線としては、はんだよりも硬度の高いものとする
必要があり、かつ、その金属自体に酸化皮膜等の絶縁被
膜が形成されにくいものとすることが好ましく、金、
銀、ニッケル、銅、パラジウム、ステンレス、青銅、リ
ン青銅、真鍮等が挙げられる。この導電性部材１１は、
導電性フィラーを配合した樹脂材料と金属線とを共に押
し出して、所望の寸法に切断したり、液状樹脂中に磁性
材からなる短繊維を分散させ、絶縁性基材１０の厚さ方
向に配向するように磁力をかけながら樹脂を硬化させた
後に、所定寸法に切断して形成する。

【００１６】導電層１２は、導電性部材１１と絶縁され
た状態で絶縁性基材１０の少なくとも片面側に設けら
れ、電子部品２及び基板３が発生する電磁波をシールド
する層である。本発明の実施形態における導電層１２と
しては、銅箔、アルミニウム箔等の金属箔や、導電性ペ
ーストにより形成することができる。例えば、これらを
絶縁性基材１０に貼り合わせた後に、貫通孔１０ａの周
辺部をエッチング、レーザー加工等の方法により除去し
て導電層１２を形成したり、貫通孔１０ａの周辺部を残
して、スクリーン印刷等の方法で導電層１２を形成する
ことができる。

【００１７】導電層１２と導電性部材１１との間隙は、
小さすぎると絶縁不良の発生率が高くなって製品歩留ま
りが悪くなりやすく、大きすぎると十分なシ一ルド効果
が得られないために、０．０１ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲
で設定することが好ましい。また、絶縁性の導電層保護
層を導電層１２上に設けることも可能である。この場合
には、結露等による実使用中での絶縁不良を防止するこ
とが可能となる。

【００１８】次に、本発明の実施形態に係る電気コネク
タの製造方法を説明する。初めに、絶縁性基材１０の少
なくとも片面に導電層１２を設ける。導電層１２に金属
箔を使用する場合には、絶縁性基材１０の前面に金属箔
を貼り合わせた後に、エッチング等の方法により、貫通
孔１０ａよりも大きめに絶縁性基材１０から導電層１２
を除去する。また、導電ペーストを使用する場合には、
スクリーン印刷等の方法により、あらかじめ貫通孔１０
ａを形成する部分以外の部分に、導電層１２を形成する
ことができる。導電層１２が形成された絶縁性基材１０
に貫通孔１０ａを設ける方法としては、レーザーによる
方法や金型により打ち抜く方法等が例示される。絶縁性
基材１０の両面から突出するように、導電性部材１１を
貫通孔１０ａに形成する方法としては、電鋳法や、予め
所望の形状に成形した導電性部材１１を嵌め込む方法
や、絶縁性基材１０の両面にスぺーサを貼り付けて、こ
こに導電性樹脂を充填した後に、スぺーサを除去する方
法等が例示される。以上の方法により、本発明の電気コ
ネクタ１が得られるが、本発明の電気コネクタ１の製造
方法は、これに限定されるものではない。

【００１９】本発明の実施形態に係る電気コネクタは、
以下に記載する効果を有する。 （１） 本発明の実施形態では、絶縁性基材１０の両面
から突出するように導電性部材１１を貫通孔１０ａに嵌
合させるとともに、この導電性部材１１と絶縁された状
態で絶縁性基材１０の片面に導電層１２を設けた。その
結果、電子部品２とこれに接続される基板３相互の電磁
波の影響をシールドすることができるために、電気コネ
クタ１によって電子部品２と基板３とを接続した場合
に、相互の電磁波による誤動作の危険性を最小限に抑制
することができる。

【００２０】（２） 本発明の実施形態では、絶縁性基
材１０の厚さ方向に導電性樹脂材料中で金属線を配向さ
せ、かつ、少なくとも電子部品２側にこの導電性樹脂材
料から金属線が露出するように、導電性部材１１を形成
することができる。その結果、電子部品２のはんだボー
ル表面に酸化皮膜がある場合に、金属線によってこの酸
化皮膜を破壊して、電気コネクタ１によって確実に導通
を得ることができる。

【００２１】

【実施例】次に、本発明の実施例を挙げる。 （実施例１）厚さ１２５μｍのポリイミドシート「カプ
トン」の片面に、厚さ１８μｍの電解銅箔を、エポキシ
系接着剤を介して貼り合わせた。さらにこの上に、感光
性エッチングレジストをドライラミネートして、貫通孔
を設けるべき箇所（ピッチ１．２７ｍｍ、３０列×３０
列で、内側の２０列×２０列が抜けた形で矩形配列)
に、φ０．８ｍｍのドットパターンを露光した。そし
て、この部分のエッチングレジストを除去後、銅箔をエ
ッチングし、さらにエッチングレジストを除去して、貫
通孔が形成される箇所の周辺のみ銅箔層の無い積層体を
得た。

【００２２】さらにこの両面にＰＥＴ基材の微粘着シー
ト（厚さ１００μｍ) を貼り合わせた後に、φ０．７ｍ
ｍ、ピッチ１．２７ｍｍ、３０列×３０列で、内側の２
０列×２０列が抜けた形で矩形配列した金型（ピン総数
５００本) により、それぞれのピンが銅箔を除去した箇
所の中央になるように位置合わせして打ち抜き加工し、
金型と同配列の貫通孔を有する積層体を得た。

【００２３】導電性付与フイラーとして銀を８２重量％
含有し、硬化後の体積固有抵抗が８×１０^−４〜９×１
０^−４Ω・ｃｍ、硬化前の粘度が４０，０００ポイズの
信越化学製の導電性シリコーンゴムを、貫通孔を設けた
積層体の片面に配して、一対の等速ロール間を線圧５ｋ
ｇｆ／ｃｍで通過させて、導電性シリコーンゴムを貫通
孔に充填した。これを１７０°Ｃ、２０ｋｇｆ／ｃｍ
^２ で１０分間加熱、加圧して導電性シリコーンゴムを
加硫させた。最後に、ＰＥＴ基材微粘着シートを剥離し
て除去し、本発明の電気コネクタを得た。

【００２４】（実施例２）信越化学製付加反応硬化型シ
リコーンゴム（硬度５０°）１００重量部に対して、平
均長さ１０ｍｍ、直径１５μｍの真鍮短繊維３００重量
部を、押出機にて分散させながら、φ０．６ｍｍのスト
ランドダイより押し出した。さらに、これを１５０°Ｃ
で１分間加熱して硬化させて、φ０．６５ｍｍで長さ方
向に真鍮短繊維の配向したシリコーンゴム成形体を得
た。これを長さ０．８ｍｍに切断して、実施例１と同様
の配置で、直径０．６５ｍｍ、深さ０．３ｍｍの凹部を
有する金型に配置した。そして、打ち抜き加工により、
上記金型と同様の配置で、φ０．８ｍｍの多数の孔を形
成した厚さ１８μｍの銅箔を、上記導電性部材を配置し
た金型に、それぞれの孔から導電性部材が露出するよう
にセットし、銅箔を合わせた厚さが０．２ｍｍとなるよ
うに熱硬化型液状エポキシ樹脂を流し込み、加熱硬化さ
せて本発明の電気コネクタを得た。

【００２５】本発明は、以上説明した実施形態に限定す
るものではなく、以下に記載するように、種々の変形又
は変更が可能であって、これらも本発明の範囲内であ
る。例えば、本発明の実施形態では、絶縁性基材１０の
片面に導電層１２を形成した場合を例に挙げて説明した
が、絶縁性基材１０の両面に導電層１２を形成してもよ
い。

【００２６】

【発明の効果】以上詳しく説明したように、本発明によ
れば、電子部品側の電極と基板側の電極との間に設けら
れ、これらを電気的に接続する電気コネクタにおいて、
貫通孔を有する絶縁性基材と、絶縁性基材の両面から突
出した状態で貫通孔に嵌合し、電子部品側の電極と基板
側の電極とを電気的に接続する導電性部材と、導電性部
材と絶縁された状態で絶縁性基材の少なくとも片面側に
設けられた導電層とを含むので、半導体パッケージとこ
れに接続される回路基板相互の電磁波の影響をシールド
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る電気コネクタの平面図
である。

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線で切断した状態を示す断面
図である。

【図３】本発明の実施形態に係る電気コネクタの導電性
部材の配列の一例を示す平面図である。

【符号の説明】 １ 電気コネクタ １ａ，２ａ 電極 ２ 電子部品 ３ 基板 １０ 絶縁性基材 １０ａ 貫通孔 １１ 導電性部材 １２ 導電層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 須田 工 埼玉県大宮市吉野町１丁目406番地の１ 信越ポリマー株式会社東京工場内 (72)発明者 谷口 敦 埼玉県大宮市吉野町１丁目406番地の１ 信越ポリマー株式会社東京工場内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子部品側の電極と基板側の電極との間
   に設けられ、これらを電気的に接続する電気コネクタに
   おいて、 貫通孔を有する絶縁性基材と、 前記絶縁性基材の両面から突出した状態で前記貫通孔に
   嵌合し、前記電子部品側の電極と前記基板側の電極とを
   電気的に接続する導電性部材と、 前記導電性部材と絶縁された状態で前記絶縁性基材の少
   なくとも片面側に設けられた導電層とを含むこと、 を特徴とする電気コネクタ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の電気コネクタにおい
   て、 前記導電性部材は、導電性樹脂材料中に厚さ方向に配向
   され、かつ、少なくとも前記電子部品側がこの導電性樹
   脂材料から露出した複数の金属線を含むこと、 を特徴とする電気コネクタ。