JP2001052780A

JP2001052780A - 電気コネクタおよびその製造方法

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Publication number: JP2001052780A
Application number: JP11228362A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Taniguchi; 敦谷口; Takumi Suda; 工須田; Satoshi Odajima; 智小田嶋
Original assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd; Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd; Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 1999-08-12
Filing date: 1999-08-12
Publication date: 2001-02-23

Abstract

(57)【要約】【課題】膨潤工程や乾燥工程が不要で、最も簡便に、
かつ歩留まり良く製造できるコネクタおよびその製造方
法を提供する。【解決手段】厚さ７５〜３５０μｍの電気絶縁性材料
からなるシート状保持体１と、このシート状保持体１の
両面に設けられた、厚さがシート状保持体１の２０〜８
０％のシート状剥離基材４、４'とからなる積層体５
に、直径が０．２〜２．０ｍｍで、かつ被接続電極ピッ
チの３０〜７０％の範囲から選ばれた所定ピッチの貫通
孔２、２…を設け、この貫通孔２、２…中に導電性樹脂
３、３…を充填したのち、シート状剥離基材４、４'の
みを積層体５から除去して本発明のコネクタを製造す
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、ＢＧＡ（ボールグ
リッドアレイ）やＬＧＡ（ランドグリッドアレイ）のよ
うな、面内に多極の電極が形成された半導体パッケージ
と回路基板との間に挟持され、電気的接続を得るために
用いられる電気コネクタ（以下、コネクタという）およ
びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】パーソナルコンピュータや、ワークステ
ーションに用いられるマイクロプロセッサーやＡＳＩＣ
（エイシック）等の半導体素子に、ＢＧＡ型あるいはＬ
ＧＡ型パッケージの使用が検討され、近年、特にＢＧＡ
型パッケージの使用が開始されているが、これにはハン
ダによる表面実装の他、パッケージに取り付け取り外し
できるコネクタが必要とされている。

【０００３】このようなコネクタとしては、従来、例え
ば、ピン挿入型のＰＧＡ（ピングリッドアレイ）型パッ
ケージ対応のコネクタが使用されていた。しかしＰＧＡ
型の半導体素子ではピン数が多くなると、ピンの挿抜力
が大きくなりパッケージの取付が困難となるという問題
がある。すなわち、ピン径が小さくなると、ピン成形加
工が難しく、ピンの変形等を生じて、取付が困難とな
る。また、ピン挿入後ＺＩＦ（ゼロインサーションフォ
ース）により接続するタイプのものは高コストになると
いった問題があった。そのため、従来、ＰＧＡ型からＬ
ＧＡ型に変更したパッケージが使用されてきたが、ＬＧ
Ａ型の半導体素子をプリント基板に実装する低コストの
ソケットが無いといった問題があった。

【０００４】また、近年ＱＦＰ（クワッドフラットパッ
ケージ）やＴＣＰ（テープキャリアパッケージ）のパッ
ケージの代替として、ＢＧＡ型パッケージが多用されつ
つある。ＢＧＡ型パッケージは、ＬＧＡ型パッケージの
ランドの位置に、ハンダパンプを形成したもので、ＢＧ
Ａ型の半導体素子を実装する場合には、半導体素子を基
板に搭載後、ハンダリフロー炉を通すことによりハンダ
が溶融し、基板側の電極とソルダリングで接続されるも
のであるため、一度接合されると取り外しが困難であ
る。

【０００５】しかし、搭載した半導体集積回路（以下、
ＩＣという）は、実装後の機能テストで不良となった場
合に、高価なＩＣ等は回収してリサイクルする必要性が
あり、また、マイクロプロセッサ等の開発サイクルが早
く、商品寿命の短いものは、商品価値をより高くするた
め製品出荷直前に最新のＩＣに交換する必要があるた
め、交換可能なコネクタ実装が必要とされている。

【０００６】これらの点を解決するために、電気絶縁性
基材の両面に、鹸化度５０％以上のポリビニルアルコー
ル層を積層して積層体とし、この積層体に貫通孔を設
け、この中に導電性樹脂を充填し、上記ポリビニルアル
コール層を水で膨潤させて除去するコネクタの製造方法
が検討された。この方法によれば、コネクタの製造工程
が簡素化でき、かつ生産性が向上し、さらに、得られた
コネクタを用いれば、部品の組み込み、取り外し可能な
高密度実装が容易となり、基板との接続時に導通不良の
発生もなく、低コストで電気コネクタが一応は、供給で
きる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記製造方法
で得られたコネクタは、導電性樹脂を保持する電気絶縁
性基材の厚さと、電気絶縁性基材の両面に積層するポリ
ビニルアルコール層の厚さと、導電性樹脂を充填する貫
通孔の大きさの比率が配慮されていないため、ポリビニ
ルアルコール層を水で膨潤させ、除去する工程で充填し
た導電性樹脂が電気絶縁性基材から脱落、破損して、製
造上の歩留まりが顕著に低下するという問題があった。

【０００８】また、半導体パッケージ実装用のコネクタ
とするためには、上記製造方法では、ポリビニルアルコ
ール層を除去するにあたり、水を使用していることか
ら、膨潤、乾燥工程等が必要となる結果、製造コストが
上がり、生産性が著しく低下する。さらに、ポリビニル
アルコールが水によって膨潤する際に、ポリビニルアル
コールと、加工性を向上させるために添加するグリセリ
ン等の可塑剤およびその他の添加剤が水に溶解し、結果
として導電性樹脂が絶縁コーティングされてしまいやす
く、接続不良の原因となるという問題があった。したが
って、本発明の課題は、膨潤がなく、乾燥工程が不要
で、簡便かつ歩留まり良く製造できるコネクタおよびそ
の製造方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明のコネクタおよび
その製造方法では、導電性樹脂を保持する電気絶縁性材
料からなるシート状保持体の厚さと、このシート状保持
体の両面に積層させる、導電性樹脂の突出量を制御する
シート状剥離基材の厚さと、前記シート状保持体とシー
ト状剥離基材からなる積層体に設けた導電性樹脂を充填
する貫通孔の直径との最も好ましい構造比率を明らかに
することで、上記課題を解決している。

【００１０】すなわち、本発明のコネクタは、厚さ７５
〜３５０μｍの電気絶縁性材料からなるシート（フィル
ムの概念を含む）状保持体に形成された複数の貫通孔中
に、導電性材料が、その両端を上記シート状保持体の両
面から突出するように設ける。また、本発明のコネクタ
の製造方法は、厚さ７５〜３５０μｍの電気絶縁性材料
からなるシート状保持体と、このシート状保持体の両面
に設けられた、厚さが前記シート状保持体の２０〜８０
％のシート状剥離基材とからなる積層体に、直径が０．
２〜２．０ｍｍで、かつ被接続電極ピッチの３０〜７０
％の範囲から選ばれた所定ピッチの貫通孔を設け、この
貫通孔中に導電性樹脂を充填したのち、前記シート状剥
離基材のみを前記積層体から除去する。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を添
付図面に基づいて説明する。図１の（ａ）〜（ｅ）は、
本発明のコネクタの製造方法による工程を示す模式的な
断面図であり、図２は、本発明に用いられるコネクタの
積層体を示す模式的な斜視図である。本発明のコネクタ
は、図１の（ｅ）に示すように、厚さ７５〜３５０μｍ
の電気絶縁性材料からなるシート状保持体１に形成され
た貫通孔２、２に、導電性材料としての導電性樹脂３、
３が設けられており、この導電性樹脂３、３の両端は上
記シート状保持体１の表裏両面から突出している。

【００１２】また、本発明のコネクタの製造方法は、図
１に示すように、まず、厚さ７５〜３５０μｍの電気絶
縁性材料からなるシート状保持体１［図１（a）］の表
裏両面に、厚さが、シート状保持体１の厚さの２０〜８
０％の範囲から選ばれた所定の厚さの、厚さが相互に同
じか相異なるシート状剥離基材４、４'を積層して積層
体５を作製し［図１（b）］、この積層体５に、直径が
０．２〜２．０ｍｍの範囲から選ばれた所定の直径で、
かつ被接続電極ピッチの３０〜７０％の範囲から選ばれ
た所定のピッチを有する貫通孔２、２…を設け［図１
（ｃ）］、この貫通孔２、２…中に導電性樹脂３、３…
を充填し［図１（ｄ）］、必要に応じて、固化もしくは
硬化させた後、シート状剥離基材４、４'を積層体５か
ら剥離して除去し、本発明のコネクタ［図１（ｅ）］と
する。

【００１３】本発明に用いるシート状保持体１は、導電
性樹脂をそれぞれ絶縁した状態で保持する機能を有し、
かつ、本発明のコネクタを使用する環境において、耐久
性を有する電気絶縁性材料であれば良い。このような材
料としては、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、ガラ
ス繊維等により補強されたエポキシ樹脂あるいは熱膨張
性を低く押さえるために絶縁被覆された金属箔ないし金
属フィルムや絶縁性セラミックス等が例示されるが、こ
れらの中でも、貫通孔を設ける際の加工性および使用時
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、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエチ
レンナフタレートあるいは熱膨張性を低く押さえるため
に絶縁被覆された金属箔ないし金属フィルムや絶縁性セ
ラミックスを選択することが特に好ましい。

【００１４】ポリエチレンテレフタレート等、比較的熱
変形温度の低い材料を用いる場合には、ＢＧＡパッケー
ジ自体の発熱等による温度の影響を考慮して、穴あけの
前工程としてアニール処理を施し、シート状保持体の応
力歪みを緩和し、温度上昇時の寸法変化を抑制すること
が望ましい。シート状保持体１の厚さは、貫通孔２に設
けられた導電性樹脂にそれぞれを絶縁した状態で保持す
ることが可能であり、また電子機器の小型化の障害にな
らない厚さであることが必要で、７５μｍ〜３５０μｍ
の範囲からコネクタの使用用途に応じて適宜選択するこ
とが必要である。

【００１５】シート状保持体１の両面に設けられるシー
ト状剥離基材４、４'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
フタレート等が例示されるが、最終的には、破棄される
ので、最も安価で、安定な物性を有するポリエチレンテ
レフタレートが最も好ましい。

【００１６】シート状剥離基材４、４'の厚さは、シー
ト状保持体１からの導電性樹脂３の突出量を決定する。
この導電性樹脂３の突出量が小さすぎると被接続電極の
高さや、ばらつきを吸収できずに接続不良になり、大き
すぎるとシート状保持体１に積層したシート状剥離基材
４、４'を剥離する際に、導電性樹脂３が貫通孔２から
脱落したり、破損したりしやすくなる。このため、シー
ト状剥離基材４、４'の厚さは、シート状保持体１の厚
さの２０〜８０％が好ましく、最も好ましくは４０〜６
０％の範囲内である。シート状剥離基材４、４'の厚さ
が、上記の範囲内であれば、複数の貫通孔２に充填した
導電性樹脂３を欠損することなくシート状剥離基材を除
去することが可能となる。なお、シート状保持体１の表
裏両面に積層するシート状剥離基材４、４'の厚さは、
異なったものとしても良いし、またこの剥離基材自体
が、同種または異種のフィルムないしシートの複数の積
層体であってもよい。

【００１７】シート状保持体１にシート状剥離基材４、
４'を積層する方法としては、市販の易剥離性接着剤を
介してあるいは介在させて密着、ラミネートすればよ
い。こうして出来た積層体５に、貫通孔２を設ける方法
としては、パンチング、ドリル、エッチング、レーザー
加工等が例示される。金型を用いてパンチングする方法
が生産性に優れ、また、微細加工の点ではレーザーを用
いることが望ましい。

【００１８】貫通孔２の配列は、被接続電極に合わせた
ものでよいが、パンチングによる穴あけ加工性、導電性
材料としての導電性樹脂３の充填の容易さからは、貫通
孔２の直径は、通常０．２〜２．０ｍｍとされ、被接続
電気機器の小型化に対応し、導通を安定なものにし、隣
接した導電性樹脂の短絡を防止するためには、被接続電
極ピッチの３０〜７０％とされる。

【００１９】本発明に用いられる導電性材料としての導
電性樹脂３としては、合成樹脂中に導電性付与フィラー
を分散させた、１×１０²Ω・ｃｍ以下の体積抵抗率を
有するものが、信号の伝搬効率を高め、消費電力の増大
防止およびこれによる発熱を防ぐために好ましく用いら
れる。

【００２０】また、上記の導電性樹脂３の導電性材料
は、積層体５に設けた貫通孔２に充填するため、適度の
流動性を有する材料を用いるのがよいが、これにはま
た、充填のときのボイドの発生を防止し、得られる導電
性樹脂３の突出程度の制御を容易にできる無溶剤反応硬
化型の合成樹脂を用いるのが好ましい。このような合成
樹脂としては、エポキシ系樹脂、不飽和ポリエステル系
樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂が
例示され、これらには必要に応じて、硬化剤、硬化助
剤、抑制剤等が適宜添加される。

【００２１】合成樹脂に分散配合される導電性付与フィ
ラーとしては、金、銀、銅、白金、パラジウム、鉛、
錫、鉄、亜鉛、アルミニウム、クロム、チタン等の金属
もしくは、鉄−ニッケル合金、ステンレス、半田、ベリ
リウム銅、青銅、リン青銅、黄銅等の合金等からなる針
状、球状、板状、不定形等の粉末や、アセチレンブラッ
ク、ケッチェンブラック、ファーネスブラック等のカー
ボン粉末、セラミック粉末、表面が金属メッキされた各
種粒子等の少なくとも一種が用いられるが、これらのう
ち、少ない添加量で高い導電性が得られる金、銀、銅の
金属粉末を主とする導電性付与フィラーを用いるのが好
ましい。

【００２２】このような導電性材料３を、前記の積層体
５に設けた貫通孔２に充填する方法としては、導電性
材料の粘度が自重で流動可能なほど低い場合には、積層
体の下側に、特には貫通孔の下側に適当なシール部材を
密着させて、導電性材料を貫通孔に流し込み、余剰の導
電性材料をドクターブレード等によりかき取って除去
し、加熱して硬化させる方法、導電性材料の粘度が、
自重のみでは流動しない程度の場合には、シール材を有
する貫通孔を設けた積層体上に導電性材料を供給し、ス
キージによって押し込む方法、貫通孔を設けた積層体
の片面あるいは両面に導電性材料を供給し、一対のロー
ル間を、加圧しながら通す（圧入する）方法、貫通孔
を設けた積層体の片面あるいは両面に導電性材料を供給
し、プレスすることで充填する方法等が例示され、導電
性材料の流動性により適宜の方法を選択すれば良い。

【００２３】積層体５の貫通孔２に充填された導電性材
料３は、加熱等の適宜の条件により硬化し、その後、シ
ート状剥離基材４、４'をシート状保持体との界面から
剥離除去し、本発明のコネクタを得る。本発明のコネク
タの製造方法によれば、シート状剥離基材の除去時にシ
ート状保持体から導電性樹脂を脱落、破損させることな
くコネクタを得ることが出来、製造上の歩留まりが著し
く向上する。さらに、剥離基材除去のための工程を削減
できるので生産効率が向上する。

【００２４】

【実施例】本発明のコネクタを、図１に示す製造工程で
作製した。

【００２５】（実施例）まず、厚さ１００μｍのポリエ
チレンテレフタレートフィルム「ルミラー」（東レ株式
会社製、商品名）の片面に易剥離性のドライラミネート
用ウレタン系接着剤を５μｍの厚さで塗布して、厚さ１
０５μｍのシート状剥離基材４、４'を作製し、これら
を、厚さ１８８μｍのポリエチレンナフタレートフィル
ム「テオネックス」（帝人社製、商品名）からなるシー
ト状保持体１の両面に、それぞれ上記接着剤塗布面がシ
ート状保持体側になるようにピンチロールにより貼り合
わせ、積層体５を作製した［図１（ｂ）］。

【００２６】次いで、直径０．７５ｍｍの打ち抜き用ピ
ンを、ピッチ１．２７ｍｍで１６列×１６列に配列した
金型により、上記積層体５を打ち抜き加工して貫通孔２
を設け［図１（ｃ）］、導電性付与フィラーとして平均
粒径３μｍの銀を８２重量％含有し、硬化後の体積固有
抵抗が、８．５×１０^-4Ω・ｃｍ、硬化前の粘度が４
０，０００ポイズの導電性シリコーンゴム３を、一対の
等速ロール間を線圧５ｋｇｆ／ｃｍ²で通して貫通孔２
中に充填した［図１（ｄ）］。次に、導電性シリコーン
ゴム３を充填した積層体５を、１７０℃、２０ｋｇｆ／
ｃｍ²で１０分間、加熱、加圧して、導電性シリコーン
ゴム３を加硫させた。その後、積層体５からシート状剥
離基材４、４'を片面ずつ端部から引き剥がして除去す
ることにより、本発明のコネクタを得た。

【００２７】（比較例）実施例のコネクタと同様の工程
［図１（ａ）〜（ｄ）］において、シート状剥離基材
４、４'として市販のポリビニルアルコールフィルムを
用いた他は、実施例と同様として作製し、剥離工程とし
て水によりポリビニルアルコールフィルムを溶解除去し
た。本発明のコネクタと、比較例のコネクタの、それぞ
れ１００個の積層体に充填した導電性シリコーンゴムの
ポリエチレンナフタレートフィルムからなるシート状保
持体１から突出した部分の欠損を調査し、比較した。そ
の結果、本発明のコネクタでは、積層体５からのシート
状剥離基材４、４'の除去時に、導電性シリコーンゴム
３の欠損はなかったが、比較例１のコネクタでは、導電
性シリコーンゴム３'の突出部が、シート状保持体１'と
シート状剥離基材の界面で切断されて突出部が失われて
いるものや、円柱形状が保たれず突出部が半円状に欠け
るものなどがあり、コネクタあたり平均２０個欠損して
いた。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、膨潤工程や乾燥工程が
不要で、簡便かつ歩留まり良く、コネクタを製造でき
る。また、得られたコネクタには、不良品が少ないため
信頼性に優れた接続性がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるコネクタの製造方法の工程を示
す模式的な部分断面説明図であり、（ａ）はシート状保
持体、（ｂ）は積層体、（ｃ）は貫通孔を設けた積層
体、（ｄ）は導電性樹脂の充填状態をそれぞれ示し、
（ｅ）は本発明のコネクタを示す。

【符号の説明】

１シート状保持体２貫通孔３導電性樹脂４、４' シート状剥離基材５積層体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小田嶋智埼玉県大宮市吉野町１丁目406番地１信越ポリマー株式会社東京工場内Ｆターム(参考） 5E051 BA08 BB01 BB04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】厚さ７５〜３５０μｍの電気絶縁性材料
からなるシート状保持体に設けられた複数の貫通孔中
に、導電性材料が、その両端を上記シート状保持体の両
面から突出するように設けられてなることを特徴とする
電気コネクタ。
【請求項２】厚さ７５〜３５０μｍの電気絶縁性材料
からなるシート状保持体と、このシート状保持体の両面
に設けられた、厚さが前記シート状保持体の２０〜８０
％のシート状剥離基材とからなる積層体に、直径が０．
２〜２．０ｍｍで、かつ被接続電極ピッチの３０〜７０
％の範囲から選ばれた所定ピッチの貫通孔を設け、この
貫通孔中に導電性樹脂を充填したのち、前記シート状剥
離基材のみを前記積層体から除去することを特徴とする
請求項１記載の電気コネクタの製造方法。