JP2004006862A - 超小形電子接点および集成体 - Google Patents

Abstract

超小形電子素子のコネクタは、規則的なグリッドパターンで配列されているのが望ましい複数の孔（３６）を有するシート状本体（３０）を備えている。各孔には、本体の孔の上を内方へ延びる複数の突起（４２）を有する弾性層状接点（３８）が設けられている。はんだのボールのようなバンプリード（７０）を有する超小形電子素子は（６８）、コネクタの孔にバンプリードを侵入させてバンプリードを接点と係合させることによりコネクタと係合させることができる。集成体は試験することができ、許容することができることが判明したときには、バンプリードを接点に永久的に結合させることができる。

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体チップおよび関連電子構成素子を装着するのに有用な接点およびかかる構成素子を使用して製造される集成体並びにかかる接点、構成素子および集成体を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
超小形電子回路は、素子間の接続を多数必要とする。例えば、半導体チップは、小さな回路板あるいは基板に接続され、一方、基板はより大きい回路板に接続されることがある。チップと基板の即ち「第１レベル」の相互接続には、多数の個々の電気入力および出力（「Ｉ／Ｏ」）接続とともに電源および接地接続が必要となる。チップが次第に複雑になるにつれて、各チップのＩ／Ｏ接続の数が多くなるので、チップ１つにつき数百以上の接続が必要となる場合がある。コンパクトな集成体を提供するには、これらの接続の全てを比較的小さな面積、望ましくはチップ自身の面積と同様の面積内に形成しなければならない。かくして、接続は、好ましくは、「バンプ・グリッド・アレイ」あるいは［ＢＧＡ」と広く呼ばれる、規則的なグリッドの形態による接点のアレイで密集して装填しなければならない。チップの装着に関する好ましい中心間距離即ち「接点ピッチ」は、約１．５ｍｍ以下であり、０．５ｍｍと小さい場合もある。これらの接点ピッチは、更に小さくなることが予期されている。同様に、超小形電子技術において使用されているチップ装着基板その他の回路板は、単位面積当たりの導電体の数が大きくなるにつれて一層小形になってきている。これらの小形化パネル構造のコネクタもまた、著しく小さい接点ピッチを有するのが望ましい。他の素子に対するチップ装着基板の接続は、「第２レベル」相互接続と呼ばれる。
【０００３】
接続が、はんだ、ろう付け、熱圧着もしくは熱音波結合、溶着などによる、連係する接点相互の金属結合（ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌｂｏｎｄｉｎｇ）により行われる場合がある。例えば、半導体チップの電気接点は、基板の連係接点パッドに、はんだバンプにより結合することができる。あるいは、連係する素子の機械的な相互係合により電気的な連続性を提供することができるように接続を行うこともできる。かかる接続は、通常は分離自在となっているので、接続された素子を取り外すことができる。例えば、チップの接点を、機械的な負荷の下で試験ジグの連係する接点と一時的に係合させることができる。
【０００４】
超小形電子接続は、数多くの、ときには相容れない要求を満たさなければない。上記したように、装置のサイズが大きな問題を引き起こす。更に、かかる接続は、集成体内の温度が変化すると、熱サイクルひずみを受けることがある。チップその他の超小形電子素子内で発散される電力は、これらの素子を加熱する傾向があるので、連係する素子の温度は装置がオンオフ操作されるたびに上下することになる。温度が変化すると、種々の接続素子は程度の異なる膨張と収縮を行うので、一方の素子の接点を他の素子の連係する接点に対して動かそうとする。周囲環境の温度が変化しても、同様の影響を及ぼす可能性がある。
【０００５】
接続はまた、接点自体および接続された素子の製造許容度に適合したものでなければならない。かかる許容度により、不整合の度合いが変動することがある。更に、連係する接点部材の表面の汚染により接続が阻害される場合がある。これは、金属結合された接続部、特に、機械的に相互係合された接続部において生ずる可能性がある。従って、接点装置は、これらの汚染物質の影響をなくすように配置されなければならない。
【０００６】
更に、はんだ付けされた接続部を形成する場合には、酸化物その他の汚染物をフラックスにより除去しなければならない。これらのフラックスは、最終製品を汚染する可能性がある。これらのフラックスは、別の清浄工程により除去することができ、あるいは最終製品に対する有害作用を最小にするように組成することができるが、かかるフラックスの必要性を最小にしあるいはなくすはんだ付け接続部を形成するのが望ましい。これらの要因の全てが相俟って、著しく面倒な技術的な問題を提供している。
【０００７】
更にまた、チップの製造の際にあらゆる努力がなされているにも拘わらず、幾つかのチップに欠陥が生じている。これらの欠陥は、チップが試験ジグにおいてあるいは実際の集成体において電力作動されるまでは、検出することができない場合がある。欠陥のあるチップが１つあると、多数のチップその他の価値のある部品を含む大きな集成体が価値のないものとなったり、あるいは欠陥のあるチップを集成体から分離する面倒な処置が必要となる。従って、チップあるいはチップ集成体装置において使用される取着構成素子は、チップが基板に融着される前にチップの試験を行いあるいは欠陥のあるチップの交換を行うことができるようにすべきである。チップと基板集成体のコストもまた、大きな問題となる。
【０００８】
これらの問題を解決すべく、第１レベル相互接続構造体および方法を提供する種々の試みがこれまでになされてきた。現在、最も広範に利用されている主たる相互接続方法は、ワイヤボンディング、テープ自動化ボンディング即ち「ＴＡＢ」およびフリップチップボンディングである。
【０００９】
ワイヤボンディングの場合には、細いワイヤがチップの面の接点と基板の接点パッドとの間に接続される。ワイヤボンディング法は、チップの前試験を行わない。かくして、ワイヤボンディング処理の前に、裸のチップを別の装置を使用して試験しなければならない。裸のチップの試験を行う場合には、実際に数多くの困難に遭遇する。チップの接点の全てと信頼性のある低インダクタンス電気的接続を同時に行うことは困難である。米国特許第５，１２３，８５０号および第４，７８３，７１９号には、フレキシブルな装置の導電素子をチップの電気接点に対して押圧するチップ試験ジグが開示されている。
【００１０】
ＴＡＢ法の場合には、ポリマテープに、テープの第１の面に導体を形成する金属材料の薄層が配設される。チップの接点は、テープの導体に結合される。米国特許第４，５９７，６１７号および第５，０５３，９２２号にはＴＡＢ法の変形例が記載されており、この変形例においては、テープのリードの外端部は、金属結合によるのではなく、機械的な圧力により基板と接触される。
【００１１】
フリップチップボンディングの場合には、チップの表面の接点に、チップの表面から突出するはんだのボールのようなバンプリードが設けられる。基板には、チップの接点配列即ちアレイ（ａｒｒａｙ）に対応するアレイで接点パッドが配置される。チップは、はんだバンプとともに、表面が基板の上面と対面するように反転され、チップの各接点とはんだバンプは基板の適宜の接点パッド上に配置される。次に、集成体を加熱し、はんだを液化してチップの各接点を基板の対面する接点パッドに結合する。フリップチップボンディングは、多数のＩ／Ｏ接点を有するチップとともに使用するのによく適している。しかしながら、フリップチップボンディングにより得られる集成体は、熱応力を極めて受けやすい。はんだによる相互接続は比較的柔軟性に乏しく、チップと基板との膨張の差により著しく高い応力を受けることがある。かかる問題は特に、比較的大きなチップで顕著となる。更にまた、チップを基板に取着する前に、接点のエリアアレイを有するチップを試験するのが困難であった。
【００１２】
米国特許第４，８９３，１７２号および第５，０８６，３３７号には、チップと基板との間に接続された柔軟なばね状の素子を使用するフリップチップ法の変形例が記載されている。米国特許第５，１９６，７２６号には、フリップチップ法の変形例が開示されており、この変形例においては、チップの面の非溶融性バンプリード（ｂｕｍｐｌｅａｄ）が基板のカップ状ソケットに収容され、低融点材料によりその中に結合される。米国特許第４，９７５，０７９号には、試験基板のドーム状接点が円錐状のガイド内に配置されている、チップの試験ソケットが開示されている。
【００１３】
米国特許第４，８１８，７２８号には、外方に突出するスタッドまたはバンプリードを有するチップのような第１の基板と、バンプリードに係合するはんだを有する凹部が形成された第２の基板とが開示されている。米国特許第５，００６，７９２号と、１９９４年のアイティエイピー・アンド・フリップ・チップ・プロシーディングズ（ＩＴＡＰＡｎｄＦｌｉｐＣｈｉｐＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ）の第１７３−１７９頁に記載のノラン（Ｎｏｌａｎ）等のタブ、テープベースの裸チップ試験およびバーンキャリヤ（ＡＴａｂＴａｐｅ―ＢａｓｅｄＢａｒｅＣｈｉｐＴｅｓｔａｎｄＢｕｒｎＣａｒｒｉｅｒ）と題する論文には、チップの接点と係合する片持ち式の接点フィンガを有するソケットが記載されている。１９９４年のアイティエイピー・アンド・フリップ・チップ・プロシーディングズ第８２−８６頁に掲載のヒル（Ｈｉｌｌ）等の「はんだバンプダイスの機械的相互接続システム」（ＭｅｃｈａｎｉｃａｌＩｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍＦｏｒＳｏｌｄｅｒＢｕｍｐＤｉｃｅ）と題する論文には、はんだバンプを有するフリップチップ装置の試験ソケットが開示されている。ソケットは、接点パッドに設けられた粗のデンドライト構造体を有しており、この場合も、はんだバンプを有するチップは粗のデンドライト構造体と係合するように付勢され、試験用の仮の接点を形成している。
【００１４】
（１９９３年にバン・ノストランド（ＶａｎＮｏｓｔｒａｎｄ）から発行されたダリル・アン・ドアン（ＤａｒｙｌＡｎｎＤｏａｎｅ）およびポール・ディー・フランゾン（ＰａｕｌＤ．Ｆｒａｎｚｏｎ）編の「多重チップモジュールテクノロジーおよび代替技術」（ＭｕｌｔｉｃｈｉｐＭｏｄｕｌｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓａｎｄＡｌｔｅｒｎａｔｉｖｅｓ）」の第５０４−５０９頁および第５２１−５２３頁に記載の）アラン・ディー・ナイト（ＡｌａｎＤ．Ｋｎｉｇｈｔ）の文献「プリントワイヤリングボード（第２レベル）接続技術の選択に対するＭＣＭ」（¨ＭＣＭｔｏＰｒｉｎｔｅｄＷｉｒｉｎｇＢｏａｒｄ（ＳｅｃｏｎｄＬｅｖｅｌ）ＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＯｐｔｉｏｎｓ¨）、並びに、米国特許第４，６５５，５１９号、第５，２２８，８６１号、第５，１７３，０５５号、第５，１５２，６９５号および第５，１３１，８５２号、更には米国特許第４、７１６、０４９号、第４，９０２，６０６号および第４，９２４，３５３号には、変形自在の接点を使用した別の接続装置が開示されている。多数の孔が形成された本体を有するとともに、これらの孔と連係する接点を有するタイプのコネクタが、米国特許第４，９５０，１７３号、第３，２７５，７３６号、第３，６７０，４０９号および第５，１８１，８５９号に開示されているとともに、１９９３年８月１６日に発行されたエレクトロニック・バイヤーズ・ニューズ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＢｕｙｅｒ´ｓＮｅｗｓ）、第８６７号に掲載の論文「クワイエッティング・コネクターズ・ダウン」（¨ＱｕｉｅｔｉｎｇＣｏｎｎｅｃｔｏｒｓＤｏｗｎ¨）に開示されている。バンプ処理または粗にされた素子を使用した種々のコネクタが、米国特許第５，０４６，９５３号、第４，８４６，７０４号、第３，８１８，４１５号、第５，００６，５１７号および第５，２０７，５８５号に開示されている。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本技術分野におけるこれらのいずれの努力にも拘わらず、半導体チップその他の超小形電子部品を接続する改良された構成素子、かかるチップおよび素子を接続する改良された方法並びに接続されたチップおよび素子を有する改良された装置を提供することが依然として待望されている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、これらの要望に対処するものである。
本発明の一の観点によれば、半導体チップその他の素子のような超小形電子素子を基板に装着するためのシートソケット構成素子が提供されている。本発明のこの観点に係るシートソケット構成素子即ちコネクタは、第１および第２の面を有するとともに、第１の面に対して開口した複数の孔を有する平坦な即ちシート状の誘電体を備えるのが望ましい。孔は、装着されるべき装置のバンプリードのアレイと対応するアレイで配置されている。接続体は更に、所定のアレイの弾性接点を備えており、この弾性接点はそれぞれが１つの孔の上を延びるように孔と整合して誘電体の第１の面に取着されている。各接点は、連係する孔に挿入されたバンプリードに弾性係合するようになっている。接続体はまた、これらの接点に電気的に接続された端子を有している。一般的には、端子は誘電体の第２の面にアレイとして配置される。かくして、端子は、誘電体を挿通する中空のバレルまたは通路（ｖｉａ）のようなリードにより、連係する接点に接続することができる。バンプリードを有するチップその他の超小形電子部品を基板に接続することができる。コネクタの端子は、基板の電気回路に接続される。超小形電子素子は、第１の面を覆うようにかつ該素子のバンプリードが孔の中に突出するとともに弾性接点と係合するように、コネクタの誘電体に重ね合わされる。本発明のこの観点に係る好ましいコネクタ構成素子は、バンプリードとかつバンプリードと接点との機械的な相互係合により電気的接続を形成する。
【００１７】
各接点は、誘電体の第１の面を覆いかつ連係する孔の開口を囲むシート状の金属接点材料のリングのような構造体を備えることができ、各接点はまた、リングと一体的に形成されかつリングから孔の上方を内方へ延びる１つ以上の突起を有することができる。好ましくは、複数のかかる突起が、孔の周囲の周方向に離隔した位置に配設される。これらの突起は、バンプリードが孔に入ったときに突起を外方へ互いに離れるように付勢することにより孔内のバンプの心出しを行うように配設される。以下において更に説明するように、このように配置することにより、バンプリードと接点との信頼性のある電気的な相互接続を提供することができる。チップその他の超小形電子構成素子は、孔を適正に整合してチップをコネクタに対して単に押圧することにより、基板に確実に相互接続することができる。この確実な相互接続は、試験のための一時的な相互接続としてあるいはチップと基板との永久的な接続として使用することができる。好ましくは、超小形電子素子がコネクタと係合するときに孔に入るバンプリードの動きにより、接点に対するぬぐい作用が行われ、接点およびバンプリードの表面から屑、酸化物その他の汚染物が除去される。最も好ましくは、接点に、突起の凹凸（ａｓｐｅｒｉｔｙ）を設け、各凹凸は鋭いエッジまたは尖端のような鋭い特徴即ち形状（ｆｅａｔｕｒｅ）を有する。凹凸の鋭い特徴により、ぬぐい動作の際に連係するバンプリードが擦られる。チップのバンプリードは、はんだその他の結合材料が被覆されたボールのような略球状のボールとすることができ、あるいは超小形電子素子の表面からの円筒状、円錐状その他の突起とすることもできる。更に、接点は、チップのバンプリードと結合するようにすることができる。かくして、接点は、バンプリードと結合するように配設された共融合金、はんだ、拡散結合合金などのような熱活性化結合材料をそれ自身が担持することができる。かかる結合により、永久的な金属接続が行われる。かくして、チップはコネクタおよび基板と係合され、かくして機械的に形成された電気的な相互接続を使用して試験を行うことができる。結果が満足することができるものである場合には、永久的な金属結合を形成することができる。特に好ましい構成においては、バンプリードは、はんだのような熱軟化性結合材料から形成される。バンプリードと接点との係合後に熱が加えられると、接点の先端部は後方に弾発してはんだに入り込み、先端部は汚染物のないはんだに埋め込まれた状態となる。これにより、フラックスのない結合を形成することができる。
【００１８】
シートソケットのシート状コネクタ本体は厚さを約１ｍｍよりも小さくすることができ、本体内の孔は第１の面から第２の面へかけて本体を完全に挿通するようにすることができる。かくして、コネクタは集成体の厚さを有意に大きくすることはなく、チップその他の素子と下の基板との間隔は、バンプリードを基板に直接フリップチップ結合する場合の間隔と略同じとなる。孔は、約２．５ｍｍ未満、好ましくは約１．５ｍｍ未満、より好ましくは約１．０ｍｍ以下の間隔で接近した状態で離隔配置されている。
【００１９】
孔はそれぞれ、第１の面端部と第２の面端部とを有するように本体を貫通して形成することができる。各端子は、かかる孔の第２の面端部においてコネクタ本体の第２の面に配置することができる。コネクタは更に、各孔内を延びる通し導体を含むことができる。各孔の第１の面端部の接点は、孔内を延びる通し導体により孔の第２の面端部の端子と接続させることができる。最も好ましくは、各通し導体は、連係する孔の壁にライニングを実質上形成する中空の導電性の通路ライナである。かかる構成とすることにより、著しくコンパクトな装置を提供することができる。孔間のピッチまたは距離は、収容されるべきバンプリードの直径の３倍程度、より好ましくは約２倍以下とすることができる。かかる構成においては、ピッチを任意に設定することができるが、ピッチは約１．５ｍｍ以下であると特に有利である。
【００２０】
最も好ましくは、各通路のライナは金属であり、かつ、孔の第１の面端部において連係する孔の中心から離れて外方へ拡がる接点支持部を有する。各接点は、層状の金属接点材料のリング状構造体を備え、このリングは連係する通路のライナの接点支持部を覆うとともに、第１の面において孔の開口を取り囲む。各リングは、孔から離隔して即ち接点支持部の周辺に隣接して接点支持部に接続される。各接点はまた、リングと一体的に形成されかつ孔の上方を延びるようにリングから内方へ延びる少なくとも１つの突起、望ましくは複数の突起を有することができる。各接点支持部は、コネクタ本体に接点支持部から離れて上方へ突出するとともに、接点を孔から離隔した位置において接点支持部に電気的にかつ機械的に接続する複数のめっきされた通路またはポストのような取着手段を有することができる。各取着手段は、リングを接点支持部に固定するように、連係する接点のリング部を覆う固定用の突起を有することができる。好ましくは、リングと接点支持部は多角形をなし、最も好ましくは方形であり、金属通路またはポストは多角形の隅部に隣接して配置される。
【００２１】
本発明の別の観点によれば、バンプリードを有する超小形電子素子に対する接続を形成する方法が提供されている。本発明のこの観点に係る方法は、超小形電子素子を、シート状の誘電体を有するとともにコネクタ本体の孔の上方を延びる第１の主要面に接点を有するシートソケットコネクタと係合させる工程を備えるのが望ましい。係合工程は、コネクタ本体の第１の主要面が超小形電子素子と並列され、超小形電子素子のバンプリードがコネクタ本体の孔の中へ突出し従って第１の面を介してコネクタ本体の上方へ突出し、かつ、バンプリードがコネクタの接点を変形して接点と係合するように実施される。最も好ましくは、コネクタ本体は、上記した係合工程に先立って基板を密着して覆うように配置することにより、コネクタは装着集成体の一部を形成しかつコネクタ本体の第１の面が装着集成体の露出した装着面を形成する。更に、係合工程に先だって、コネクタの接点は基板に電気的に接続されるのが望ましく、これにより超小形電子素子は、コネクタと係合したときに、装着集成体と実質上並置されるとともに集成体に電気的に接続される。本発明の方法はまた、バンプリードと接点との界面で導電性結合材料を活性化することによりバンプリードを接点に結合する工程を備えることができる。これは、例えば、超小形電子素子とコネクタを瞬間的に加熱して、接点および／またはバンプリードに既に存在している結合材料にバンプリードと接点との界面において流動性の相を形成させることにより行うことができる。
【００２２】
この方法は、基板の電気回路を介してかつ接点とバンプリードとの接続部を介して超小形電子素子を作動させることにより、結合工程に先だって集成された超小形電子素子、コネクタおよび基板を電気的に試験する工程を備えるのが望ましい。かくして、集成体は、基板に取着されたシートソケットコネクタの所定の位置に超小形電子素子を配置することにより形成することができ、次いで試験に供することができる。集成体が許容することができる場合には、金属結合された接続部は超小形電子素子をコネクタから外すことなく形成することができる。集成体は、金属結合接続部を形成することなく、超小形電子素子をシートソケットコネクタに永久的に機械的および電気的に係合させた状態でそのまま使用することができる。集成体が許容することができない場合には、超小形電子素子は、集成体の残りの部分から分離して、別の超小形電子素子と置き換えることができる。あるいは、集成体の他の部品に欠陥があるときには、超小形電子素子を救出することができる。
【００２３】
完成された集成体を試験しかつ金属結合を形成する前に欠陥のある部品を交換することができるということは、複数の超小形電子構成素子を、例えば、複雑なハイブリッド回路またはモジュールにおけるような共通の基板に接続しようとする場合に特に有効である。最も好ましくは、係合工程は、複数の超小形電子素子を、各構成素子のバンプリードをコネクタの第１の面の孔の中へ押し込んでバンプリードをコネクタの接点と係合させるなどして、上記したのと同じ態様でコネクタ従って基板と係合させる工程を含む。集成体全体がユニットとして試験されかつ許容することができることが判明した後は、金属結合を、集成体全体を加熱することによるなどして、一回の結合工程においてこれらの全ての構成素子のバンプリードに対して形成することができる。あるいは、集成体は、超小形電子素子とコネクタとの間に金属結合を形成する工程なしに動作させることができる。
【００２４】
本発明のこれらの観点によれば、著しい多様性が得られるとともに、多くの異なる装置を接続することができる。この多様性は、略平坦な下面を有するキャリヤに１つ以上の電子装置を備え、キャリヤの装置をキャリヤの下面から突出するバンプリードの電気的に接続して複合超小形電子素子を形成する副集成体を予め形成することにより拡大させることができる。かかる素子は、上記した方法においてコネクタおよび基板と係合させることができる。この方法を更に展開する場合には、同じシートソケットコネクタを使用し、超小形電子素子と同じ態様でコネクタと係合されるプラグのような適宜の相互接続装置を用いて、基板をケーブル、試験ジグ、他の基板またはより大きい「母ボード」に接続することができる。かくして、本発明は、種々の多くの形状で電子素子を接続するのに使用することができる完全な装置（ｓｙｓｔｅｍ）を提供することができる。更に、この装置は、バンプリード間の実質上あらゆる標準的なピッチまたは間隔を使用することができ、コネクタの孔は標準的なピッチと整合するように適宜の間隔で配設することができる。
【００２５】
本発明の更に別の観点によれば、電子集成体即ち装置が提供されている。この装置は、上記したような装着集成体と少なくとも１つの超小形素子とを備えるのが好ましい。各超小形電子素子は、底面と、底面から突出する複数のバンプリードとを有する。各超小形電子素子は装着集成体に装着されるが、その際、素子の底面は装着集成体の装着面に対面され、素子のバンプリードは装着面において装着集成体の孔に突入されてこれらの孔において装着集成体の電気接点と係合されることにより、バンプリードは接点を介して装着集成体のリードに電気的に接続される。かかる装置即ち集成体は、装着集成体のリードを介して互いに相互接続された複数の超小形電子素子を有するのが好ましい。バンプリードは、装着集成体の接点に結合させることができ、あるいは機械的な相互係合によるなどして接点に取り外し自在に係合させることができる。本発明のこの観点に係る集成体は、高い信頼性と著しい緻密性をもって容易に組み立てることができる。
【００２６】
本発明の別の観点によれば、超小形電子装置（ｄｅｖｉｃｅ）の接点が提供されている。本発明のこの観点に係る接点は、ベース面を画定するベース部と、好ましくはベース面と一体でありかつベース面から約４０ミクロン、好ましくは約２５ミクロンよりも小さい高さまで上方へ突出する１つ以上の凹凸とを備える。各凹凸は、ベース面から離隔する先端面と、先端面を画定する実質上鋭い縁部とを画定している。各凹凸は、ベース面から上方へ延びる第１の金属のカラムを有するのが望ましい。各凹凸はまた、鋭い縁部と先端面とを画定する第２の金属のキャップを有することができる。第２の金属は、実質上耐エッチング性の金属であるのが好ましく、第１の金属よりも硬いものとすることができる。第２の金属は、金、オスミウム、レニウム、白金、パラジウム並びにこれらの合金および組み合わせよりなる群から選ぶことができる。あるいはまたは更に、凹凸の先端面は、時間整合（ｔｉｍｅｍａｔｉｎｇ）電気素子と金属結合を形成するようになっている導電性結合材料を担持することができる。好ましくは、凹凸の先端面は、実質上平坦であり、従って、結合材料を担持することができるだけの面を提供している。第１の金属は、銅および銅を含む合金よりなる群から選ぶことができる。各接点のベース部は、銅または銅を含む合金のような１つ以上の金属層を含むことができ、ベリリウム銅またはリン青銅のような弾性特性を有する金属を含むのが好ましい。あるいは、各接点のベース部は、導電性望ましくは金属の層のほかに重合性の構造体層を含むことができる。
【００２７】
各凹凸は、略円筒状にすることができ、最も好ましくは直円柱の形状とすることができ、上記した鋭い縁部はそれぞれ凹凸の先端を囲む円の形状とすることができる。各接点のベース部は、固定領域と、固定領域と一体的に形成された少なくとも１つのタブまたは突起とを有することができる。凹凸は、固定領域から離隔して各タブに配置することができる。使用の際には、かかる接点の固定領域はコネクタ本体その他の支持体に固定され、一方、タブは自由に曲げることができるようになっている。リード、接点パッドその他の連係する電気素子がタブと係合すると、タブは曲がり、連係する素子およびタブは互い相対的に動いてぬぐい動作を行う。タブの弾性により、凹凸の鋭い縁部は連係する素子に当接してこれを擦る動作を行う。各接点の固定部は、略リング状の共通する固定領域の一部を形成することができる。接点ユニットは、かかる共通する固定領域と、共通の中心へ向けてリング状固定領域から内方へ延びる複数のタブとを備えることができる。かかる接点ユニットは、上記したようなコネクタおよび方法において使用することができる。
【００２８】
本発明の更に別の観点によれば、上記した接点を含むコネクタが提供されている。かくして、本発明のこの観点にかかるコネクタは、ベース部と、このベース部に配設された少なくとも１つの凹凸とを備えることができ、各凹凸は先端面と先端面を画定する実質上鋭い縁部とを有し、接点は連係する素子が接点と係合したときに、連係素子が凹凸をぬぐい凹凸に対して押圧されることにより、凹凸の鋭い縁部が連係する接点素子をぬぐうように本体に取着される。好ましくは、接点の固定領域は本体に取着され、突起は撓み自在となっている。この構成においては、突起の弾性により、凹凸は連係する素子と係合する。接点ユニットがリング状の固定領域と、これから内方へ延びる複数のタブとを有する場合には、接点ユニットは、リング状の固定領域が孔の周囲を延びかつタブが孔の上方を内方へ延びるようにコネクタの本体に取着することができ、凹凸は本体から離れ略上方に尖端する。連係する接点素子が孔の中へ付勢されると、タブは下方へ曲がり、凹凸は連係する接点素子と係合する。
【００２９】
本発明の別の観点によれば、複数の接点ベース部を有するコネクタが提供されており、該ベース部は規則的な接点パターンで配置される。各接点ベース部はベース面を画定している。接点集成体はまた、複数の凹凸を有しており、各凹凸は連係する接点ベース部のベース面から上方へ突出している。各凹凸はベース面から離隔する先端部を有し、該先端部は実質上鋭い特徴をなしている。凹凸は、規則的な所定の凹凸パターンで配置することができる。凹凸のパターンは、少なくとも１つの凹凸が各接点ベース部に配置されるように、接点パターンと整合される。接点ベース部は互いに略同一とすることができ、凹凸は各接点ベース部の略同じ場所に配置することができる。
【００３０】
本発明のこの観点に係るコネクタにおいては、接点部における凹凸の規則的な分布により、隣接する凹凸間の間隔が接点部自体のサイズに対して大きい場合でも、凹凸が接点部のほとんどまたは全てに存在するようにしている。即ち、各接点部に凹凸が設けられるようにするために、表面に凹凸を密集した状態で離隔配置する必要性をなくしている。従って、各凹凸は、ベース面が周囲の凹凸により邪魔されないようにしている。これにより、特に接点と凹凸が著しく小さい場合に、有効な擦り作用が行われるようにしている。
【００３１】
本発明の更に別の観点によれば、超小形電子素子をコネクタと係合させる方法が提供されている。この方法は、コネクタに含まれる接点に担持された凹凸が、凹凸の先端部の鋭い縁部の、リードまたは接点パッドのような電気素子を擦るとともに、超小形電子装置の導電素子と係合して擦るように、コネクタの本体に対して超小形電子素子を動かす工程を含む。好ましくは、接点部はフレキシブルなタブを有し、凹凸はフレキシブルなタブに配置される。係合工程の際には、タブは超小形装置の連係する電気素子との係合により歪められるので、突起は凹凸を付勢して接点素子と係合させる。本発明のこの観点にかかる方法は更に、超小形電子素子の端子と接点との間に永久的な金属結合を形成する工程を含む。結合工程は、接点によりまたは超小形電子装置の係合素子により担持された導電性材料を活性化することにより実施することができる。あるいはまたは更に、この方法は、金属結合を形成することなくあるいはかかる結合が形成される前に、接点および超小形電子装置の係合素子を介して信号を印加することにより超小形電子素子を活性化する工程を含むことができる。かくして、超小形電子素子および該素子の接点との係合部は、永久的な結合を行う前に試験することができる。この場合にもまた、凹凸の鋭い特徴により提供される擦り作用により、結合前に信頼性のある接点が得られるとともに、結合を確実に行うことができる。
【００３２】
本発明の別の観点によれば、超小形電子接点を製造する方法が提供されている。本発明のこの観点に係る一の方法は、上面に第１の金属を有するシートの上面の複数の個所に耐エッチング性の材料を被着する工程と、第１のエッチング処理において第１の金属をエッチングすることにより、第１の金属の少なくとも一部を前記個所以外の領域において除去し、エッチングされた領域によりベース面を画定し、かつ、スポットにより覆われた領域によりベース面から上方に突出する凹凸を形成する工程を含むのが望ましい。被着およびエッチング工程により凹凸に、ベース面から離れた先端部が形成されるとともに、先端部を画定する実質上鋭い縁部が形成される。耐エッチング性材料は第２の金属とすることができ、第２の金属は先端部の鋭い縁部を少なくとも部分的に画定することができる。第２の金属は、金、オスミウム、レニウム、白金、パラジウム、これらの合金およびこれらの組み合わせよりなる群から選ばれる金属とすることができ、一方、第１の金属は銅および銅を含む合金よりなる群から選ばれるのが望ましい。
【００３３】
シートは、第１の金属をエッチングするのに使用されるエッチング材に対して耐性を有するストップ（ｓｔｏｐ）金属の層を含むことができる。ストップ層は、ある種の溶液によるエッチングに対して第１の金属よりも実質上一層耐性のあるニッケルのような金属から形成することができる。以下において更に説明するように、ストップ層は、他の溶液または処置によるエッチングは受けやすいものとすることができる。エッチング工程は、ストップ金属がエッチングされる領域において露出されるまで継続することにより、ストップ金属層がベース面を画定する。この方法は、シートを複数の接点ユニットに細分割する（ｓｕｂｄｉｖｉｄｅ）工程を更に備えるのが望ましく、各ユニットは１つ以上の接点を含み、細分割およびエッチング工程は、少なくとも１つの凹凸が各接点に配置されるように行われる。細分割工程は、別のエッチング処理を含むことができる。この別のエッチング処理は、上面とは反対の底面からシートをエッチングする工程を含むことができる。
【００３４】
本発明の更に別の観点によれば、上面に第１の金属を有するシートをエッチングする工程を備えた超小形電子接点を製造する方法が提供されており、エッチングは第１の金属の少なくとも一部が所定の凹凸パターンの個所を除いて除去されるように行われる。かくして、エッチングされた領域がベース面を画定し、凹凸が前記凹凸パターンの個所においてベース面から上方へ突出する。上面に対して行われるエッチング工程は、ベース面から離れて凹凸に先端部を形成するとともに、かかる各先端部に鋭い特徴を形成するように行われる。本発明のこの観点に係る方法はまた、所定の切断パターンに従ってシートを切断して複数の接点ユニットを形成する工程を含むのが望ましい。各接点ユニットは、１つ以上の接点を含み、切断パターンおよび凹凸パターンは少なくとも１つの凹凸が各接点に配置されるように互いに整合される。切断工程は、上記したようなエッチングにより行うことができる。
【００３５】
本発明の更に別の観点によれば、電気的接続を形成する方法が提供されている。本発明のこの観点に係る方法は、はんだその他の可融性導電組成物のような導電性の可融性結合材料の１つ以上の塊を担持する第１の素子と、接点が塊の表面をぬぐいかつ接点が変形されてぬぐわれた面に当接するように１つ以上の弾性のある導電性接点を担持する第２の素子とを強制的に係合させる工程を備えるのが好ましい。この方法は更に、接点および塊を、可融性結合材料を軟化させるのに十分な高温結合温度にすることにより、接点が自身の弾性により塊に入り込むことができるようにする工程と、係合された接点と塊を冷却する工程とを備える。加熱工程は多くの場合係合工程の後に行われ、係合工程の際に、はんだの塊は冷却され、固体となる。最も好ましくは、係合工程は、接点が係合工程の際に塊の表面をぬぐうように行われる。最も好ましくは、各接点は、表面に１つ以上の凹凸を有する。多くの場合、加熱および冷却工程は、双方の素子を含む集成体全体を加熱しかつ冷却することにより行われる。
【００３６】
可融性材料が加熱されて軟化し、接点が塊に入り込むと、各接点は実質上純粋な可融性材料に曝される。すると、例えば、可融性材料がはんだである場合には、各接点は、はんだの塊の表面に見受けられる酸化物その他の汚染物のない略純粋なはんだに曝される。これにより、はんだと接点との間に正常な金属結合が容易に形成される。はんだの塊の表面から不純物を除去するフラックスを利用する必要はない。接点は、この方法においてはんだの中に入り込む領域に耐酸化性の材料を組み込むことができる。これにより、フラックスを使用することなくはんだ接合を容易に形成することができる。
【００３７】
本発明は、動作に関して何らの理論にも限定されるものではないが、ぬぐい動作は、はんだの塊の表面に存在する可能性のある酸化物の膜または層を破壊する傾向があるので、次の加熱および軟化工程の際に接点が下にある純粋なはんだの中へ容易に入り込むことができるものと考えられる。これらの接点には、はんだの塊の表面を擦る領域に鋭い特徴が付与された凹凸を配設するのが望ましい。
【００３８】
本発明の更に別の観点によれば、結合された製品が提供されている。本発明のこの観点に係る製品は、少なくとも１つの端子が設けられた構造体を有する第１の素子と、はんだのような結合材料の塊と、１つ以上の接点が設けられた本体を有する第２の素子とを備え、各接点は本体に取着された固定部と、固定部から突出しかつ固定部から離隔した先端部を有する少なくとも１つのタブとを有している。各タブの先端部は、第１の素子の結合材料の１つの塊の中に突出し、塊に結合される。好ましくは、結合材料ははんだであり、各タブの先端部は塊に金属的に結合される。各タブは、塊の表面から離れた塊の部分に結合されるのが望ましい。最も好ましくは、各接点は、中心軸線を画定する環状の固定領域と、該中心軸線に向けて内方へ突出する複数のタブとを有する。各塊は、１つの接点の環状固定部内に収容され、この接点の半径方向内方へ延びるタブが入り込んでいる。望ましくは、タブは各塊の中へ多くの方向に入り込むことにより、タブは塊を実質上包囲する。以下において更に説明するように、本発明のこの観点に係る接続は、個々のタブが極めて小さく従って著しく脆い場合でも、特に強固な相互接続を提供することができる。
【００３９】
本発明の上記およびその他の目的、特徴および利点は、添付図面に関してなされている以下の好ましい実施例に関する詳細な説明から容易に明らかになるものである。
【００４０】
【実施例】
本発明の一の実施例に係る装着集成体２０は、第１のコネクタ２４が配置された上面２３と、第２のコネクタ２６が配置された反対側の底面２５とを有する略平坦な基板２１を備えている。この構成における基板２１は、多数の電気リード２８を有する多層積層回路板であり、その極く一部だけが図示されている。リード２８は、上面および底面と平行な、互いに直交する水平方向に延びている。従来の半導体工業のプラクティスによれば、水平方向は、「ｘ」および「ｙ」方向を云う。基板は更に、種々の水平なリード２８を相互接続する垂直方向即ちｚ方向のリード５６を有している。ｚ方向のリードの幾つかは、上面２３において露出されている。これらの露出したリードは、ｘおよびｙ方向に均一なピッチの直線グリッドに配列されている。露出したリード５６は、例えば、はんだ、共融結合合金、金属充填材を含む重合材料などのような流動性の導電材料を含むことができるとともに、垂直方向に延びる通路（ｖｉａ）のような構造体を含むこともできる。基板は、リードを支持しかつ絶縁する誘電材料から原則として形成される。基板２１はまた、接地および電源ポテンシャル面などのような、多層回路において通常の他の素子を含むことができる。
【００４１】
コネクタ２４は、基板２１から離れて上方を向く第１の面３２と、基板へ向けて下方を向く第２の面３４とを有するシート状の誘電コネクタ本体３０を備えている。コネクタ本体３０は、第１の面３２から第２の面３４へ本体３０を介して延び、従って、基板の上面２３へ下方に延びる多数の孔３６（図２および４）が形成されている。コネクタ本体３０は、厚さが、望ましくは約１ｍｍ未満、より望ましくは、約０．５乃至約１．０ｍｍである。以下において更に説明するように、コネクタ本体の厚さは、超小形電子素子のバンプリードがその面を越えて突出する距離と略同等かあるいはわずかに大きくなるようにすべきである。孔３６は、直径が約０．７５乃至約０．８０ｍｍであるのが望ましい。図３および４に示すように、細長い金属接点タブ３８が、各孔３６に連係して設けられている。各接点タブは、コネクタ本体の第１の面３２の上に配置されている。各接点タブは、孔３６の開口を囲む一端にリング状構造体４０を有するとともに、リング状素子から内方へ延びる複数の突起４２を有しており、突起は、孔３６の開口の上方に突出している。突起４２は、スロット４４により互いに分離されている。各接点タブの突起４２は、孔３６の上に位置しかつ中央の開口４６を囲む能動接点４５を協働して画定している。
【００４２】
図４に示すように、各接点タブは、コネクタ本体を介して第２の面３４に延びる中空の金属通路４８に延びている。各通路は、コネクタの第２の面３４に端子５０を画成している。図２に示すように、孔３６と能動接点４５は、ｘ方向に延びる行と、ｙ方向に延びる列とをなして配列されている。各接点タブ３８は、ｘ方向に対して４５゜（従って、ｙ方向に対して４５゜）の傾斜角をなして配置されているので、各通路４８従って各端子５０は、能動接点４５および孔３６からこの傾斜方向に偏位している。かくして、通路４８と通路の底端部の端子５０もまた、ｘおよびｙ方向に延びる行と列からなる直線的な配列即ちアレイで配置されているが、このアレイは、孔３６および能動接点４５のアレイから偏位している。他の傾斜角も採用することができる。
【００４３】
直線的なアレイにおける隣接する素子間のピッチまたは間隔は実質上任意のものとすることができる。しかしながら、好ましくは、各アレイのピッチは、「エリアアレイ」（¨ａｒｅａａｒｒａｙ¨）接点を有する半導体チップのような超小形電子素子の表面の接点の標準的なピッチに対応するピッチである。現在の標準的な接点は通常、行または列に沿って測定した場合の隣接する素子間に約２．５ｍｍ以下、より一般的には約１．５ｍｍのピッチＰを有している。通路および端子配列即ちアレイのピッチはまた、基板の露出したリード５６のアレイのピッチと整合させるべきである。
【００４４】
接点タブ３８およびこれに組み込まれている突起４２は、略層状である。本明細書において使用されている「層状」（¨ｌａｍｉｎａｒ¨）なる語は、シート状またはプレート状を意味するものである。即ち、層状構造体は、２つの逆方向を向く主要面を有するとともに縁部を有しており、主要面は縁部の表面積よりも実質上大きい表面積を有する。層状構造は、必ずしも平坦である必要はない。接点タブ３８は、金属材料、好ましくは、超小形電子構成素子に広く使用されている金属材料のような、実質的なばね特性と、良好な導電性と、エッチングおよびめっき処理における良好な処理特性とを有する金属材料から形成することができる。使用することができる材料には、銅並びにベリリウム銅およびリン青銅のような銅含有合金が含まれる。接点タブと突起の金属は、厚さが約１０ミクロン乃至約５０ミクロンであるのが望ましい。接点タブを形成するのに、標準的な処理技術を使用することができる。誘電層において孔の上方を延びる突起を形成するのに特に適している処理が、米国特許第５，１４８，２６６号、特に、その図１３に示されており、本明細書においてはこの米国特許を引用してその説明に代える。構成素子の寸法は、選定されるピッチおよびコネクタと係合されるべき超小形電子構成素子の特性により幾分変わる。しかしながら、約１．５ｍｍのピッチを有する装置の場合には、各接点タブの幅Ｗは約０．９ｍｍであり、一方、能動接点４５と孔３６の中心と、連係する通路４８の中心との間の長さＳは約１．０ｍｍとすることができる。透明な領域４６の中心に対する各スロット４４の半径方向の長さは約０．６３ｍｍであるのが望ましく、一方、各スロット４４は幅を約０．０６ｍｍとすることができる。透明な中央領域４６は、直径を約０．０８ｍｍとすることができ、一方、能動接点の直径Ｄは、２つの半径方向に対向するスロット４４を介して測定した場合、約０．６３ｍｍとすることができる。
【００４５】
通路４８は、回路板に通路を形成するのに広く使用されているタイプの金属その他の導電材料を含むことができる。かかる材料には、銅、ニッケル、金およびこれらの合金のような、電気めっきまたは無電解めっきなどにより被着することができる金属が含まれる。端子５０は、標準的なめっき処理において通路と一体的に形成することができる。コネクタ２４は、コネクタの誘電本体３０の第２の面３４が基板の上面２３を密接に覆うように基板２１の上面に配置される。コネクタ本体の第２の面の端子５０のアレイは、露出されたリード５６のアレイと整合して配置されているので、各端子５０は、基板の１つの露出されたリードと係合される。端子５０と露出されたリード５６は、互いに電気的に接続されている。各露出されたリード５６は、ｘおよびｙ方向のリード２８のような、基板２１内の内部回路に接続されている。回路板の内部構造は、１９９２年１２月３０日付出願の、公開された国際特許出願第９２／１１３９５号に記載の構造をはじめとする適宜の形態をとすることができるが、かかる形態に限定されるものではない。本明細書においては、この出願を引用してその説明に代える。前記国際出願にはまた、流動性の導電材料を使用して回路の層を相互に接続する方法が開示されている。これらの技術は、コネクタ２４を基板と相互接続するのに使用することができる。
【００４６】
基板の底面２５のコネクタ２６は、基板の上面のコネクタ２４と全く同じ構造を有する。この場合にもまた、コネクタの誘電本体の、接点を担持する第１の面は、基板２１から離れる方向、即ち、底面２５から離れて下方を向いている。かくして、底面の第２のコネクタの端子は、別の露出されているリード（図示せず）に電気的に接続される。基板２１とコネクタ２４および２６は協働して、単位となる装着集成体２０を形成し、露出装着面は２つのコネクタの第１の面により画定され、孔が第１のコネクタの孔３６のように、基板から装着集成体の中へ延びている。これらの孔の上に位置する接点は、基板内の導体に電気的に接続されている。装着集成体は更に、上部コネクタ２４の露出した第１の面の一部を覆う誘電マスク層６０（図７）を有する。マスク層は、接点の幾つかおよび上部コネクタの孔の幾つかを覆う。しかしながら、マスク層は開口６２、６４および６６を有している。開口の位置は、装着集成体とともに集成されるべき種々の構成素子の所望の装着位置に適応するように所望により選定される。開口を有する層６０は、誘電材料のシートを打ち抜きあるいはエッチングすることにより形成することができ、あるいは乾燥した膜の誘電材料からリソグラフにより形成したシートをコネクタの第１の面に積層することにより形成することができる。好ましくは、層６０は、ポリイミド誘電層と、この誘電層をコネクタに固着する接着層とを有する「カバーレイ」（¨ｃｏｖｅｒｌａｙ¨）と呼ばれる材料から形成される。
【００４７】
接続方法においては、半導体チップ６８のような超小形電子構成素子がコネクタと係合される。図５に明瞭に示すように、各バンプリード７０は、素子６８の平坦な底面７２から突出している。バンプリードは、能動接点４５および孔３６（図２）のグリッドと同じピッチを有する直線グリッドの形態で配置される。この場合、バンプリードはかかるグリッドにより画定される位置にのみ配置されるべきであるが、バンプリードがかかる位置ごとに存在することが要件とされるものではない。即ち、バンプリードのグリッドは、全てに存在する必要はない。例えば、バンプリードは、バンプリードを有する個所がコネクタの孔のピッチの２倍、３倍その他の正数倍の有効ピッチを有するように、一つ置きあるいは２つ置きなどのようにして配置することができる。
【００４８】
各バンプリード７０は、素子６８の内部回路７４に電気的に接続された略球形のボールの形態をなしている。この略球形のバンプリードは、しばしば「ボールリード」と呼ばれる。各ボールリードは、銅またはニッケルのような導電性の比較的強い金属から形成される内部の球即ちコア７６を有している。各球７６は、次に、はんだのような導電性の熱活性化結合材料の層７８で覆われている。
【００４９】
超小形電子素子６８は、超小形電子素子の接点担持面７２がコネクタの露出した即ち第１の接点担持面３２と対面するように、即ち、超小形電子素子の接点担持面がコネクタの第１の面３２により画成される装着集成体の露出した装着面と対面するようにこの素子を装着集成体と並置させることにより、装着集成体２０および上部コネクタ２４と係合される。超小形電子素子は、バンプリード７０がコネクタの能動接点４５および孔３６と整合するように配置される。素子６８および装着集成体２０は、素子６８を下方へ付勢することにより互いの方向に付勢される。この動作においては、バンプリード７０は、各接点の突起４２と係合するとともに孔３６に入り込む。この動作が継続すると、バンプリードは孔の中に更に入り込む。この動作の際には、接点の突起４２はバンプリード７０の露出面に自身の弾性により当接するので、突起はバンプリードが孔に入るときにバンプリードの露出面をぬぐうとともに擦る。この動作により、バンプリードの面および突起の表面から屑および酸化物が除去される。
【００５０】
装着集成体およびコネクタに対する超小形電子素子６８の下方向の動きは、部材が図６に示す位置に達するまで継続する。この位置においては、素子６８の接点担持面７２は、コネクタの露出面即ち装着集成体の装着面に位置する。更に、この位置においては、バンプリードを構成する各ボールの中心８０は、コネクタの第１の面３２および突起４２の下に位置し、突起４２はバンプリードを所定の位置に固定する。しかしながら、この状態では、超小形電子素子６８はまだ、装着集成体に完全には取着されていない。それにも拘わらず、弾性突起４２は、各バンプリード７０と有効な電気的接触を行う。
【００５１】
他の素子も同じ態様で装着集成体に接続される。例えば、別の比較的小さな基板即ちキャリヤ８２に、ワイヤボンディングなどによる面装着によるような公知のいずれかの技術により、基板８２に取着された別の超小形電子素子８４を配設することができる。かくして、キャリヤ８２の上部即ち露出面８６は、構成素子８４を取着するのに使用される装着具と適合する所望の形状を有することができる。しかしながら、キャリヤの反対側の面即ち底面（基板２１の方を向く面）は、略平坦であり、かつ、上記したバンプリード７０と同じバンプリードを有している。この場合にもまた、バンプリードは、コネクタ本体の装着面の孔３６、即ち、装着集成体の装着面の孔のグリッドと対応する直線グリッドの場所に配置される。かくして、キャリヤ８２はアダプタとして作用することにより、異なるタイプの接点を有する装置を装着集成体に装着することができる。キャリヤ８２は、素子６８と全く同じ態様で装着集成体２０の接点と係合される。同様に、プラグ９０には、略平坦な下面とこの下面から延びるバンプリード９２とが設けられている。バンプリードは、平坦なケーブル９４の導体に電気的に接続されている。プラグ９０を、キャリヤ８２および超小形電子素子６８と同じ態様で装着集成体２０と係合させることができる。更に、平坦なケーブルプラグは、別のプラグを第１の面の上部に順に接続してプラグの積み重ね体を形成することができるように通し孔導体を有することができる。プラグの各接点は電気的に並列接続されている。１つ以上の別の超小形電子素子９６が、素子９６のバンプリード（図示せず）を装着集成体の下部コネクタ２６により担持されている接点と係合させることにより、装着集成体２０に機械的および電気的に接続される。別の素子（図示せず）を上部または下部コネクタと係合させることができる。図示のように、上部コネクタ２４と係合する各構成素子は、開口６２、６４および６６の１つに収容されている。残りの使用されていない空間および孔は、カバーレイ層６０および下部コネクタの同様の層により閉止される。
【００５２】
この状態においては、構成素子の全ては、完全に互いに相互接続され、通常の速度で十分に動作を行うことができる。試験動作は、電力を供給しかつケーブル９４を介して試験信号を印加することにより行うことができる。あるいはまたは更には、装着集成体２０は、電力および試験信号を供給する特定の試験接続領域（図示せず）を有することができる。かくして、超小形電子素子６８のような構成素子の集成体全体が、装着集成体の装着係合位置において、基板とコネクタを介して信号と電力を供給しながら容易に試験に供される。集成体がかかる試験において適正に動作する場合には、この装置は使用の際に適正に動作を行うという優れた保証が得られる。更に、試験には、チップまたはバンプリードと特定の試験ソケットとの係合は必要されない。集成体の試験後に、特定の試験接続体を集成体から取り外す。
【００５３】
欠陥が見つかったときには、欠陥のある素子のバンプリードを接点から脱合させるように素子を装着集成体から引き離すことにより、欠陥素子を装着集成体から簡単に分離することができる。接点は次の素子により再使用される。欠陥が見当たらないときには、集成体は接続部を更に処理することなく実際に使用に供することができる。接点の突起のバンプリードとの弾性係合により、長寿命の接続部を提供することができる。しかしながら、好ましくは、バンプリードは試験工程の後に接点に金属結合される。これは、バンプリードの結合材料を作動させてバンプリードと接点との間に金属結合を形成するように集成体を加熱することにより行うことができる。超小形電子素子その他の構成素子を装着集成体から取り外し、あるいは試験工程と結合工程との間でバンプリードと接点との係合を変える必要はない。従って、集成体が試験工程において許容することができる場合には、金属結合の工程の後も依然として許容することができる可能性が極めて高い。実際の使用においては、通路４８、接点タブ３８および弾性接点突起４２は、バンプリードが基板に対してｘおよびｙ方向に幾分動くことができるように十分に変形することができる。これにより、熱膨張の補償をはかることができる。
【００５４】
本発明の別の実施例に係るコネクタが、図８に一部図示されている。この場合には、誘電性のコネクタ本体１３０は、第１の面１３２とコネクタ本体の第２の面１３４との間に配置されているシート状の導電性等電位面部材１３７を有している。部材１３７は、銅その他の金属のような導電性材料から形成することができるとともに、接地または電源面を提供して空間をなくするように接地または電源接続部（図示せず）に電気的に接続することができる。コネクタ本体１３０の孔１３６は、電位面部材１３７の開口１３９を貫通しているので、孔に入り込んでいるバンプリードは、電位面部材から電気的に絶縁された状態にある。通路即ち通し導体１４８は、電位面部材の他の開口１４１を貫通している。各通路は、導電材料の中心体１４９と、中心体の第１および第２の面からそれぞれ中心体１４９の中へ延びる一対の盲通路１５１および１５３とを有する複合構造体である。盲通路１５３は、コネクタ本体の第２の面１３４の端子１５０を画成している。
【００５５】
接点タブの能動接点領域１４５は、第１の面１３２の孔１３６の開口部において孔１３６の上方を半径方向内方へ延びる弾性突起１４２を有している。突起１４２は上記と同様のパターンで配置され、孔１３６を囲む接点タブ１３８のリング状領域に接続されている。しかしながら、この実施例においては、突起１４２は、第１の面１３２から第２の面１３４へ向けて孔１３６の中を下方へ延び、各突起の先端部は第１の面の下方でくぼんでいる。かくして、各突起は実質上層状であるが、突起１４２は各孔において円錐状のリードインまたは漏斗状の構造体を画成している。かかる構成により、組立の際に超小形電子素子をコネクタと容易に整合させることができ、バンプリードは漏斗状の構造体の中心へ向けて、従って、孔の中心へ向けて動こうとする。突起１４２は、多くの場合、リング領域１３８および接点タブの他の部分とともに平坦なシートの一部として形成されているので、弾性接点の突起は、エンボス処理により、もとの平坦な状態から図８に示す状態に永久的に塑性変形を受ける。
【００５６】
更に、突起１４２は、ベース金属１４７とベース金属を覆う結合材料１４３とを有する。ベース金属１４７は、接点タブに関して上記したような金属または合金であるのが望ましい。結合金属１４３は、はんだ、はんだペースト、低温共融結合材料、ソリッドステート拡散結合材料、ポリマ／金属複合結合材料その他の熱活性化結合材料とすることができる。例えば、コキ（Ｋｏｋｉ）ＲＥ４−９５Ｋ、非清浄フラックスの、２５−５０ミクロンの粒度分布を有する６３％錫−３７％鉛はんだのようなはんだペーストが、共融はんだバンプの対する結合を形成するのに好ましい。ポリマ／金属結合材料には、ユールテム（Ｕｌｔｅｍ）材料のような熱可塑性ポリマまたはエポキシのような熱硬化性ポリマに、銀または金の粒子のような金属を分散させたものが含まれる。拡散金属材料には、ニッケルと金の層状構造体、８０％金−２０％錫のような金と錫の合金および５％銀−９５％錫のような錫と銀との合金が含まれる。はんだには、錫−鉛および錫−インジウム−銀のような合金が含まれる。共融結合材料は、金−錫、金−ゲルマニウム、金−珪素またはこれらの金属の組み合わせの合金よりなる群から選ぶことができる。本技術分野において周知のように、各種の結合材料は通常、結合材料と適合する構造体を結合するのに使用される。例えば、共融結合材料と拡散結合材料は、接点ベース金属層および結合材料と合金を形成するのに適した金のような金属の連係バンプリードとともに使用される。このような構成においては、素子のバンプリードが結合材料を有する必要性がなくなる。
【００５７】
このコネクタはまた、第１の面１３２に配設された、「スナップ硬化」（¨ｓｎａｐ―ｃｕｒｅ¨）接着剤と広く呼ばれるタイプの熱活性化接着剤の層１７７を有する。集成体が加熱されて接点の結合材料１４３を活性化すると、接着剤１７７はチップまたは素子を装着集成体に結合して空隙のない界面を形成する。更にまた、接着剤は、各接点と孔の周囲にシールを形成し、孔の内部およびバンプリードと接点との界面を周囲環境の汚染物から隔絶するようにしている。一の適宜のスナップ硬化接着剤が、カリフォルニア州に所在するジ・アブレスティック・エレクトロニック・マテリアルズ・アンド・アドヒーシブズ・カンパニー・オブ・ランコ・ドミンゴス（ｔｈｅＡｂｌｅｓｔｉｋＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＭａｔｅｒｉａｌｓ＆ＡｄｈｅｓｉｖｅｓＣｏｍｐａｎｙｏｆＲａｎｃｏＤｏｍｉｎｇｕｅｚ）から商標ＡＢＬＥＢＯＮＤが付されて販売されているものがある。あるいは、熱可塑性層１７７は、チップをシートソケットに結合するための接着剤として、シートソケットとの第１の面１３２に対して使用することができ、この場合には、チップは熱可塑性材料を加熱して再流動させることによりソケットから取り外すことができる。この再生性接着剤層の好ましい熱可塑性材料は、ポリイミド−シロキサンである。他の点については、図８のコネクタは、図１−７に関して上記した構成素子と同じ態様で使用される。
【００５８】
図９に示すように、金属接点タブ２３８は、中央の開口２４６を囲むリング状領域２４０を含む能動コネクタ部２４５を有することができる。突起２４２は、リング状部分からこの開口の中心へ向けて内方に螺旋をなしている。しかしながら、この実施例においては、突起は、直接半径方向内方に延びているのではなくて、開口２４６の中心の周囲を半径方向内方にかつ環状に延びている。かかる突起により、略半径方向のコンプライアンスが得られる。
【００５９】
図１０に示すように、図９に示すタイプのコネクタは、超小形電子素子即ち半導体チップ２６８と係合されている。チップ２６８のバンプリード２７０は上記した実施例のように球形ではなく、截頭円錐状の構造体をなしている。各バンプリードが開口２４６に入り込み、コネクタ本体の孔２６６内を下方に動くと、バンプリードの周面が接点の突起２４２が係合して擦る。この場合にも、接点またはバンプリードあるいはこれらの双方に結合材料を設けることができる。
【００６０】
図１１に示すように、接点タブ３３８は、非円形の開口を画定するリング状の構造体３４０を有することができるとともに、一方の側から開口に延びる１つの突起３４２を有することができる。この構造体は、孔３３６に入り込むバンプリード３７０が突起３４２と側壁との間に保持されるようにコネクタの誘電本体の連係する開口３３６と非対称に配置することができる。
【００６１】
本発明の更に別の実施例に係る接点が、図１２および１３に概略示されている。この実施例においても、接点本体４３８は、開口４４６を画定するリング状構造体４４０を有している。しかしながら、この実施例においては、構造体は、開口の両側の２つの位置４４２と４５０との間を延びる層状の略平坦なブリッジ構造体４４４を有している。ブリッジ構造体４４４はまた、位置４４２から中心位置４５４へ延びる第１の弾性の層状螺旋体４５２と、位置４５０から中心位置４５４へ延びる第２の弾性の層状螺旋体４５６とを有している。螺旋体４５２および４５６は同じ向きであり、相互に係合している。図１３に示すように、螺旋体は、バンプリードによる力Ｆの印加により下方へ撓むことができる。各螺旋体は、コイルばねとして実質上作用する。更にまた、変形した螺旋体はバンプリード４７０の側部を包囲し、バンプリードの表面をぬぐう。かかる構成とすることにより、種々のサイズの接点と弾性係合させることができる。
【００６２】
本発明の一の実施例に係るコネクタは、複数の独立した接点ユニット５２９を有している。各接点ユニットは、４つの接点５２０を有している。各接点５２０は、上方を向くベース面５２４を画定するベース層５２２（図１５）を組み込んだ小さな金属タブを有している。各接点のベース部は、銅、銅含有合金、ステンレス鋼およびニッケルよりなる群から選ばれる弾性金属から形成されるのが望ましい。ベリリウム銅が特に好ましい。ベース部は厚さが、約１０乃至約２５ミクロンとするのが望ましい。以下において更に説明する接点形成法において使用されるニッケルのようなエッチング金属の層５２５を、ベース面５２４に配置することができる。各タブは、タブと一体をなす略方形のリング状固定部５２６に接合される。各タブは、固定部から離隔するタブの端部に先端部５２８を有している。
【００６３】
４つのタブは、各固定部５２６から内方へ延びており、タブはチャンネル５２３により互いに分離されている。各接点即ちタブ５２０は、タブの先端部５２８に隣接するベース面５２４から上方へ突出する凹凸５３０を有している。各凹凸は、ベース部５２２と一体をなす第１の即ちベース金属のカラム５３２を有するとともに、ベース面５２４から離隔した凹凸の最上部でカラム５３２を覆うキャップ５３４を有している。各カラム５３２は、略円筒形または截頭円錐形をなしているので、各カラムの先端部は略円形をなしている。各カラムのキャップは、平坦な円形の先端面と、該先端面を囲む実質上鋭い縁部とを画定している。各凹凸は、約５０ミクロンより短い距離、好ましくは約５ミクロン乃至約４０ミクロン、最も好ましくは約１２乃至約２５ミクロンに亘ってベース面から上方に突出するのが望ましい。各凹凸は、直径を好ましくは約１２乃至約３５ミクロンとすることができる。キャップの金属５３４は、第１の金属即ちベース金属にエッチングを行うエッチング剤によるエッチングに対して耐性を有する金属よりなる群から選ぶことができる。金、銀、白金、パラジウム、オスミウム、レニウムおよびこれらの組み合わせよりなる群から選ばれる金属キャップが好ましい。以下において更に説明するように、かかる耐エッチング金属は、鋭い縁部５３６の形成を容易にする。更にまた、より硬い耐エッチング金属、特に、オスミウムおよびレニウムは、使用の際に縁部の保護を容易にする。
【００６４】
接点ユニットは、コネクタ本体５４０の上面５３８に配設され、かつ、互いに離隔して配置されているので、隣接する接点ユニット間にはスロット５４２が画定される。コネクタ本体５４０には、内部に孔５４６を有するシート状金属素子５４４が組み込まれている。金属層は、底部誘電層５４８と上部誘電層５５０により覆われており、これらの誘電層は孔５４６内で併合しているので、協働して孔のライニングも行っている。導電金属の通路ライナ５５２が、各孔５４６を介してコネクタ本体の上面５３８から反対側の底面５５４へ延びるように配設されている。各通路のライナ５５２は、底面に環状の端子５５８を形成するように、底面の連係する孔の中心軸５５６から離れて半径方向外方へ拡開している。各通路ライナはまた、接点支持構造体５６０を形成するように、上面５３８において中心軸から離れて外方に拡開している。各接点支持体の周辺は、略方形をなしている。
【００６５】
各接点ユニット５２９は、底面５２１から上方を向くベース面５２４にリング状の固定部５２６を介して延びる４つの開口５６４を有している。各接点ユニット５２９は、方形の周辺部と略整合して各接点支持体５６０に配置されている。各接点ユニットは、接点支持体５６０と一体をなしかつ接点ユニットの孔５４６を介して上方へ延びる４つのポスト５６６により、連係する接点支持体に取着されている。各ポスト５６６は、ベース面５２４を覆う接点支持体５６０から離隔するポストの端部に、外方へ突出する隆起部即ち球状部５６８を有している。かくして、これらのポストおよび球状部は、個々の接点即ちタブ５２０、特にその先端部５２８がコネクタ本体の連係する孔５４６の軸線５５６へ向けて半径方向内方へ突出するように接点ユニットを対応する接点支持体５６０に取着するので、接点即ちタブ５２０の先端部は孔５４６の上に位置する。ポストおよび接点支持体５６０はまた、各接点ユニットを連係する通路のライナに接続し、従って、底面の端子５５８に接続する。
【００６６】
接点ユニット５２９、従って、この接点即ちタブ５２０は、本体５４０の孔のパターンに対応する規則的なパターンで配置されている。接点の凹凸５３０もまた、接点５２０のパターンと整合して規則的なパターンで配置されているので、同数の凹凸が各接点に配置される。図１４および１５の実施例においては、各接点には凹凸は１つだけが配置されている。しかしながら、凹凸と接点の双方とも規則的なパターンで配置されているので、全ての接点に凹凸が設けられる。更に、各接点の凹凸は同じ位置、即ち、接点ユニットの固定領域から離隔した、タブ即ち接点の先端部に隣接した位置にある。
【００６７】
図１４および１５のコネクタは、リード５６９を有する多層基板５６８のようなより大きな基板と係合させることができる。各リードは、基板の表面に露出された端部５７１を有している。コネクタの端子５５８、従って、接点ユニット５２９は、従来の積層および／またははんだ結合方法により、あるいは国際特許出願第９２／１１３９５号に教示されている積層および相互接続方法により、基板の内部リード５６９に電気的に接続することができる。本明細書においては、この国際出願を引用して、その説明に代える。図１４および１５のコネクタは、基板に対して組み立てられた後に、連係する超小形電子素子５７０と係合されることにより、バンプリード即ちはんだボール５７２は各接点ユニット５２９と係合する。かくして、連係する超小形電子素子５７０は、孔５４６および接点ユニット５２９のパターンと対応するパターンでバンプリード５７２を有する。超小形電子素子５７０は、１つのバンプリード即ちはんだボール５７２が各接点ユニットおよびコネクタの本体５４０の下にある孔５４６と整合するように、コネクタと並列される。次に、超小形電子素子は、コネクタ本体へ向けてかつ接点ユニット５２９および個々のタブ即ち接点５２０に向けて下方に付勢される。この下方への動きにより、各ボール５７２は接点ユニット５２９の４つ全ての接点即ちタブ５２０と係合し、特に、ボール５７２が凹凸５３０と係合する。図１６に示すように、各接点ユニットの固定部即ち外周部５２６は実質上固定位置に保持され、一方、タブの先端部５２８に隣接した各タブ５２０の先端領域は、係合されたボール５７２の動きの方向に下方へ曲がる。この状態においては、各鋭い縁部５３６の一部は、超小形電子素子５７０およびボール５７２の下方向への動きと反対の方向の上方を向いている。各凹凸は、タブ５２０の弾性により、孔の中心軸線５５６へ向けて内方へ付勢されている。各縁部５３６の上方を向く部分は、ボール５７２に入り込むようになって、ボールが孔５４６の中へ下方に動くときにボールの表面を擦る。各タブの、縁部が鋭く形成された凹凸は、かくして、ボール即ちバンプリード５７２に沿った経路を擦る。
【００６８】
この擦り作用により、酸化物その他の汚染物が擦られた経路から有効に除去される。これにより、接点５２０とボール即ちリード５７２との間に信頼性のある電気的接触が確保される。特に、凹凸の先端部により、ボール即ちリード５７２との接触が確保される。各凹凸の先端部の層５３４のキャップ金属は実質上耐酸化金属であるので、通常、酸化物または汚染物層は実質上存在しない。かくして、ボールと接点は、強固な信頼性のある電気的な相互接続を形成する。この作用は、各接点ユニットにおいて、超小形電子素子の表面の各ボール即ちリード５７２に関して繰り返されるので、全てのボール即ちリードと基板５６８の全ての内部導体５６９との間に信頼性のある相互接続が同時に形成される。これらの接続は、集成体の永久的なあるいは半永久的な相互接続として機能することができる。あるいは、素子の機械的な相互係合により行われる電気接続を試験接続として使用することができ、これにより超小形電子素子５７０、基板５６８に対する該素子の接続およびこの基板に接続された他の素子を、電力の供給の下で試験し作動させることができる。欠陥のある接続または構成素子が試験において識別された場合には、容易にこれを取り外して交換することができる。通常は、コネクタおよび接点は再使用することができる。仮の接続だけが所望される場合には、ストップ素子（図示せず）を超小形電子素子５７０とコネクタとの間に介在させて、超小形電子素子の動きを制限することができる。かくして、接点は、永久的に曲げられるのではなく、弾性変形を受けるだけである。
【００６９】
試験の終了後に、集成体は永久的に一体結合される。各バンプリード５７２には、接点５２０の材料と適合する導電性の結合材料が含まれる。あるいはまたは更に、接点自体が導電結合材料を担持することができる。超小形電子集成体の分野の当業者に周知の種々の結合材料をこのために使用することができる。例えば、バンプリード５７２は全体を、はんだからあるいは内部コア（図示せず）を覆うはんだ層から形成することができる。この場合には、導電性結合材料即ちはんだは、集成体を加熱してはんだに流動性を付与することにより活性化される。いわゆる「非清浄」フラックスのようなフラックスをはんだボールの周囲の超小形電子素子または接点５２０に設けることができる。あるいは、コキ（Ｋｏｋｉ）ＲＥ４−９５Ｋ、非清浄フラックスの、２５−５０ミクロンの粒度分布を有する６３％錫−３７％鉛はんだのようなはんだペーストを、接点ユニットまたはボールもしくはリード５７２に設けることができる。
【００７０】
はんだ以外の結合材料も使用することができ、これらには、低温共融結合材料、ソリッドステート拡散結合材料、ポリマ／金属複合結合材料または他の熱活性化結合材料が含まれる。かくして、ポリマ／金属結合材料には、ユールテム（ＵＬＴＥＭ）材料のような熱可塑性ポリマまたはエポキシのような熱硬化性ポリマに、銀または金の粒子のような金属を分散させたものが含まれる。拡散金属材料には、ニッケルと金の層状構造体、８０％金−２０％錫のような金と錫の合金および５％銀−９５％錫のような錫と銀との合金が含まれる。はんだには、錫−鉛および錫−インジウム−銀のような合金が含まれる。高温結合材料は、金と錫、金とゲルマニウム、金と珪素またはこれらの組み合わせのような合金よりなる群から選ばれ、金と錫の合金が好ましい。既知の理論によれば、各種の結合材料が、結合材料と適合する構造体を結合するのに通常使用される。例えば、高温結合材料と拡散結合材料が、バンプリードまたは結合材料と合金を形成するように適合された金のようなボール金属とともに使用される。結合材料を、接点ユニット５２９または連係する電気素子もしくはリード５７２に担持することができる。凹凸の先端部面に担持されたキャップ金属により結合材料を構成することができる。
【００７１】
かかる構成とすることにより、接点５２０と端子５５８との間に低インダクタンスの接続を提供することができる。かかる構成においては、導電通路をバンプリード収容孔から分離する必要がない。その代わりに、孔５４６は、通し導体即ちライナに室を提供する。即ち、孔は、超小形電子素子のバンプリードを収容する作用と、導体をコネクタ本体を介して支持する作用の双方を行う。これにより、構成を著しくコンパクトにすることができる。隣接する孔と接点との間のピッチ即ち間隔は、孔自身の最大直径よりも極くわずかに大きく、かつ、孔に収容されるべきバンプリードの直径よりも極くわずかに大きくすることができる。かくして、ピッチは、バンプリードの約３倍以下、望ましくは、バンプリードの直径の約２倍程度にすることができる。種々のピッチに対する適宜の寸法が下記の表Ｉに示されている。この表において、バンプリードの直径は、超小形電子素子のボール形のバンプリードの直径を云う。孔の最大直径は、第１の面５３８における本体５４０の孔の直径を云う。スロットの直径は、スロットの対向する弧状縁部５２３間の寸法を云い、誘電層の厚さは誘電層５５０の厚さを云い、接点は接点と突起５２２を構成する金属層の厚さを云う。
【００７２】

【００７３】
開口５６４とポスト５６６は連係する孔の中心から離隔した各方形のリング状接点の隅部に隣接して配置されているので、ポストと開口はタブ即ち突起５２０およびスロット５２３から離隔し、即ち、接点の能動領域から離隔して位置する。ポストと開口は、突起の撓み作用を妨害することはない。しかしながら、各取り付けポスト５６６は１つの突起即ちタブ５２０と整合して配置されているので、取り付けポストは接点とコネクタ本体との接合部に生ずる応力に耐えるのが理想的である。この場合にも、層状のリング状接点は実質上方形であるとともにコネクタの上面を実質上充填しているので、これらの部材の間に形成される極くわずかなギャップにより電気的絶縁が提供される。
【００７４】
コネクタにはまた、端子５５８間の領域において、コネクタの本体の第２面即ち底面に誘電接着剤を配置することができる。誘電接着剤は、例えば、上記したようなスナップ硬化接着剤とすることができる。端子５５８は、基板のリードに対する接続に関して上記したのと同様の熱活性化導電結合材料で覆うことができる。
【００７５】
図１４−１６に示す実施例の変形例においては、接点支持体に対する取着は、接点リングの周辺を囲む立ち上がり部を提供するように行うことができる。例えば、リブ（図示せず）は個々の接点縁部の側に沿って上方へ突出することができるとともに、各接点の縁部にオーバーラップするように内方へ延びる突出部を有することができる。
【００７６】
本発明の更に別の実施例に係るコネクタは、図１４−１６のコネクタと略同じであるが、コネクタ本体および接点ユニットの上面を覆う従来の写真技術によりパターン化することができるはんだマスクの層を含む。はんだマスク層５６７には、コネクタ本体の孔５４６と孔および接点ユニットの中心軸線５５６とに整合する孔が設けられている。接点タブの先端部５２８ははんだマスク層の孔５６５内に露出しており、一方、接点ユニットの方形のリング状固定部５２６と固定部に隣接するタブの基端部は、はんだマスク層により覆われている。はんだマスク層は、光像形成ポリマからあるいはエポキシおよびポリイミドのような他のポリマから形成することができる。（登録商標Ｕｌｔｅｍのもとで入手することができる）ポリエーテルイミド及びフルオロカーボン、特に、フッ素化エチレン−プロピレン（「ＦＥＰ」）のような熱可塑性材料も使用することができる。
【００７７】
図１７のコネクタは、リード５６９を有する多層基板５６８のような、より大きな基板と係合させることができる。コネクタの端子５５８従って接点ユニット５２９は、従来の積層および／またははんだ結合方法によりあるいは米国特許第５，２８２，３１２号に教示の積層および相互接続方法により、基板の内部リード５６９に電気的に接続することができる。本明細書においては、この米国特許を引用してその説明に代える。
【００７８】
図１７のコネクタは、基板に対して組み付けた後に、連係する超小形電子素子５７０’と係合される。超小形電子素子５７０’は、半導体チップのような能動超小形電子装置とすることができ、あるいは回路担持基板もしくはパネルその他の装置とすることができる。超小形電子素子は、端子５７３’を有し、超小形電子素子の他の電子回路または構成素子（図示せず）に接続された背面を有する本体を備えている。端子５７３’は、コネクタの接点ユニット５２９および孔５４６のアレイと整合するアレイで配置されている。はんだ５７２’のような熱軟化性結合材料の塊が各端子５７３’に配置されている。はんだの塊は、面５７５’から上方へ突出するバンプの形態をなしている。はんだの塊は、鉛、錫、銀、インジウムおよびビスマスよりなる群から選ばれる１つ以上の金属を含むのが望ましい。鉛−錫合金、鉛−錫−銀合金、あるいはインジウム−ビスマス合金を使用することができる。
【００７９】
本発明の一の実施例に係る集成方法においては、超小形電子素子５７０’の後面即ち背面５７５’が、コネクタ本体５４０の前面に隣接して配置されている。超小形電子素子の端子５７３’とはんだの塊は、コネクタ本体の孔５４６、従って、接点ユニットおよび孔の中心軸線５５６と整合されている。方法のこの工程においては、はんだの塊は、はんだの融点よりも実質上低い温度にあり、従って、実質上固体の硬い状態にある。各はんだの塊の表面は、タブの先端部に隣接した連係する接点ユニットのタブに当接している。この係合工程の幾つかの部分において、はんだのユニットは、タブの凹凸５３０により各タブと係合する。次に、超小形電子素子は、超小形電子素子をコネクタ本体の上面に向けて付勢することによりコネクタと強制的に係合される。図１７に示すように、各接点ユニットの固定部即ち周辺部５２６は実質上固定された位置に保持され、タブの先端部５２８に隣接した各タブ５２０の先端領域は、係合したはんだの塊５７２’の動きの方向へ下方へ曲がる。この状態においては、各鋭い縁部５３６の一部は、超小形電子素子５７０’とはんだの塊５７２’の下方向の動きと逆の方向の上方を向いている。各タブの先端部５２８および各先端部の凹凸は、タブ５２０の弾性により、孔の中心軸線５５６に向けて内方へ付勢されている。各縁部５３６の上方を向く部分は、はんだの塊５７２’の表面から中へ潜り込もうとする傾向がある。各タブの鋭い縁部が形成された凹凸は、かくして、はんだの塊５７２’の表面に沿った経路を擦る。
【００８０】
この擦り作用により、酸化物およびその他の汚染物が擦られた経路から有効に除去される。これにより、接点５２０とはんだの塊５７２’との間に信頼性のある電気的接触が確保される。特に、凹凸の先端部は、はんだの塊５７２’との接触を良好にする。各凹凸の先端部の層のキャップ金属は、実質上耐酸化金属であるので、通常は酸化物または汚染物層は実質上存在しない。かくして、はんだの塊と接点は、強固な信頼性のある電気的な相互接続を形成する。この作用は、各接点ユニットにおいて、超小形電子素子の表面の各はんだの塊５７２’に関して繰り返されるので、全てのはんだの塊５７２’と基板５６８の全ての内部導体５６９との間に信頼性のある相互接続が同時に形成される。素子の機械的な相互係合により行われる電気接続を試験接続として使用することができ、これにより超小形電子素子５７０’、基板５６８に対する該素子の接続およびこの基板に接続された他の素子を、電力の供給のもとで試験し作動させることができる。この試験はまた、はんだの塊５７２’と接点５２０との電気的な連続性を試験することでもある。欠陥のある接続または構成素子が試験の際に識別されると、欠陥の除去と交換とを容易に行うことができる。通常は、コネクタと接点は再使用することができる。
【００８１】
試験工程の終了後に、係合されたはんだの塊と接点は、はんだを軟化するのに十分な高温結合温度に加熱される。好ましくは、この加熱は、はんだの塊を接点から脱合することなく行われる。はんだの塊と接点との係合は、試験工程の終了から方法の残りの工程全体を通じて保持される。結合温度は、はんだのある部分または全体を液相に変えることによるなどして、はんだを軟化するのに十分なものである。はんだの塊と接点は、集成体全体を高温の気体、輻射エネルギなどのような適宜の加熱媒体に曝すことにより加熱することができる。はんだが軟化すると、各タブ５２０は図１７の変形された状態からもとの未変形の形状にはね戻る。タブの先端部は、図１８に示すように、はんだの塊に中へ入り込む。本発明は何らの動作の理論に限定されるものではないが、係合工程における接点とはんだの塊の表面との間のぬぐい作用、特に、接点の凹凸の擦り作用により、はんだの塊の表面から中への接点の侵入が容易となる。ぬぐいおよび擦り作用の際の酸化物層の破壊により、はんだの塊の軟化後の酸化物層の密着を著しく少なくするものと考えられる。これにより、接点の先端部は、酸化物層を容易に破壊し、酸化物層の下の、実質上純粋な酸化されていないはんだに入り込むことができる。ぬぐい作用によりまた、酸化物その他の汚染物を接点の先端部の表面から容易に除去することができる。
【００８２】
接点の先端部は純粋で未酸化のはんだに浸漬されるので、はんだにより容易に湿潤化される。接点の先端部の少なくともある部分に、この方法のこの段階で酸化物その他の汚染物がない場合には、純粋なはんだが接点の先端部を有効に湿潤化する。フラックスその他の余分な化学剤は必要とされない。集成体は、集成体の全ての部分が結合温度に到達することができるように、十分な時間、高い結合温度に保持される。接点は、はんだの塊が軟化した後実質上直ちに元に戻って、はんだの塊の中に入り込む。はんだが接点の先端を湿潤にすると、毛管作用の影響を受けて接点の表面に沿って流れようとする。これにより、はんだを、接点の先端部から離れてかつ接点の固定領域へ向けて外方へ引っ張ろうとする。はんだマスク層５６７Ａがこの外方への流れを阻止する。はんだマスク層が熱可塑性材料その他の熱により軟化される材料のような材料を含む場合には、はんだのマスクは、集成体が結合温度まで加熱されたときに流動状態をとることができる。かくして、はんだマスク層は流動して、超小形電子素子の面５７５’となじみ接触を行うとともにこの面に結合する。これにより、各キャビティにおいて各接点とはんだの塊を包囲して、接続部の周囲の環境から保護するシールを形成する。あるいはまたは更に、はんだマスク層は、アクリル接着剤のような、表面に結合する接着剤を含むことができる。
【００８３】
集成体は、結合温度まで加熱された後は、結合温度よりも低い温度、一般的には、室温まで冷却され、はんだを再固化する。得られた集成体は、接点タブ５２０が入り込み接点タブに金属結合された固体のはんだの塊５７２’を有している。各はんだの塊は、コネクタ本体の上面と略直交しかつコネクタ本体の連係する孔５４６の軸線５５６と略平行する、略軸線方向即ちｚ方向に突出する。かくして、はんだの塊は、１つのリング状固定領域５２６の中心を介して軸線方向に延びる。かかるリング状固定領域５２６に連係する接点タブは、はんだの塊の中へ半径方向内方へ延びる。かかる形状により、特に強力な結合が得られる。最も好ましくは、各はんだの塊に入り込んでいる接点タブのアレイは、はんだの塊を全半径方向に実質上取り囲む。かくして、接点に対するはんだの塊の半径方向即ちＸーＹ方向の動きにより、接点タブの１つ以上と一層密接に係合するように接点を付勢する。接点タブは、図１８においては、もとの変形を受けていない状態に完全に復元されているものとして図示されているが、これは重要ではない。かくして、接点タブは、軟化および冷却工程の後は、孔の中へ軸線方向に幾分残留変形することにより、各接点タブは軸線方向と半径方向の双方に傾斜する。
【００８４】
本発明の更に別の実施例に係る製造方法を利用して、図１４−１８に関して上記したような接点ユニットとコネクタを製造することができる。この方法は、ベース金属のシート７００（図１９）で開始するが、このシートは、エッチングストップ金属の薄層７０２とエッチングストップ金属の上に位置するベース金属の別の層７０４とで覆われている。かくして、層７０４は、複合３層シートの上面７０６を形成し、一方、シート７００は反対側の底面７０８を形成する。層７０４の厚さは、各凹凸５３０（図１５）のベース金属のカラム５３２の所望の高さに対応し、一方、底部層７００の厚さは各接触タブを構成するベース金属層５２２の所望の厚さに対応する。底面エッチング工程においては、上面は連続するマスク７１０により保護され、一方、底面は従来のフォトレジストの層７１２により覆われる。フォトレジストは、従来の光暴露および選択的除去技術を使用してパターン化され、ギャップをレジストに残す。次に、シートを、ＣｕＣｌ２、ＮＨ４ＯＨおよびＮＨ４Ｃｌの溶液のようなエッチング溶液に浸漬することによりエッチングに供する。このエッチング溶液は、下層７００の銅ベース合金は攻撃するが、ストップ層７０２は実質上攻撃しない。レジスト７１２のパターニングは、露出されたエッチング領域がタブを画定するベース金属層７００にチャンネル５２３を有するとともに、固定領域の開口５６６および固定領域を画定しかつ下層７００を上記した分離する接点ユニットに対応する各部分に細分割するスロット５４２を有するように制御される。
【００８５】
次の段階において、上部コーティング７１０が除去され、上部パターンレジスト７１４（図２０）と交換され、このレジストもまた従来の写真方法を使用してパターン化されて凹凸５３０の位置に対応する開口７１６を形成する。かくして、各開口７１６は実質上、円形の凹凸に対応する円形の孔の形態をなす。底面の特徴が別の底部レジスト７１８により覆われ、次いで、集成体がキャップ金属５３４でめっきされる。この方法のこの段階においては、ベース金属の上層７０４とストップ層７０２は依然として固体でありかつ連続している。１つの接点ユニットの部分に対応して、シートの小さな部分だけが図示されているが、シートは１つ以上の完全なコネクタを形成するのに十分な多数の接点領域を含むことが理解されるべきである。ストップ層７０２と上層７０４は、連続しかつ密着した状態に保持されており、シートは全ての部分がこの段階では互いに電気的に連続している。
【００８６】
キャップ金属の被着後は、上面の孔５６７が、底面に予め形成されている開口５６６と整合して形成される。これらの上面の孔は、ベース金属の上層７０４を貫通するとともに、ストップ層７０２を貫通している。上層の孔５６７は、開口５６６の所望のパターンに対応するパターンでシートの上面７０６に輻射エネルギを印加し、あるいは別のパターン化されたマスク（図示せず）を使用して上面をエッチングすることにより形成することができる。かかるエッチング処理は、ＣｕＣｌ２、ＮＨ４ＯＨおよびＮＨ４Ｃｌの溶液を使用して上面から上層７０４にかけてエッチングを行うのが望ましく、次いで、ＦｅＣｌおよびＨＣｌエッチング溶液を使用してストップ層７０２を介してエッチングを更に行う。この処理後に、上面の孔５６７を形成するのに使用したマスクを取り除き、底部マスクも取り去る。
【００８７】
この状態では、シートは、予め設けられた孔と、通路ライナ５５２と、接点支持部５６０とを有する上記した構造を備えたコネクタ本体５４０に積層される。コネクタ本体は、金属層５４４をエッチングして孔を形成し、次いで、エポキシまたはポリメチルメタクリレートのような誘電フィルムの電気泳動コーティングのような処理によりエッチングされた金属に正角コーティングを被着して誘電層５５０を形成することによりつくることができる。誘電層５５０は、厚さが０．０２−０．０６ｍｍ程度、好ましくは約０．０４ｍｍとすることができる。通路のライナ５５２と接点支持体は、誘電層の上にめっきすることにより形成される。しかしながら、この方法のこの段階においては、ポスト５６６と球状部５６８は、まだ形成されていない。
【００８８】
積層処理は、最終的に接点ユニットになる各領域を、対応する孔５４６および対応する接点支持部と整合させるように行われる。コネクタ本体の上面の誘電材料は軟化して、隣接するコネクタユニット間のスロット５４２に入り込むのが望ましい。この方法の次の段階においては、コネクタ本体５４０の底面がマスク層７２０（図２２）により覆われ、ベース金属層７００の底面を保護する。次に、集成体は、ベース金属を攻撃するＣｕＣｌおよびＨＣｌエッチング溶液のような別のエッチング溶液に浸漬する。この別のエッチング溶液により、キャップ層５３４により覆われている場所を除く場所の、上層７０４のベース金属が除去される。かくして、このエッチング処理により、ベース金属層７００から上へ延びかつストップ金属層７０２から上方へ延びるベース金属のカラム５３２が形成される。このようにして、このエッチング処理により、キャップ金属５３４により覆われる領域に開口が形成される。また、このエッチング処理により、キャップ層により画定されかつ凹凸の先端部を包囲する鋭い縁部５３６を有する各凹凸が残される。
【００８９】
このエッチング処理に続いて、別のマスク層（図示せず）が、ストップ層と別の上方を向く部分に被着され、開口と整合する孔だけが残される。次に、集成体を、銅のような、接点支持部５６０と適合する金属で電気メッキし、ポスト５６６と外方へ延びる即ち球状の先端部５６８を形成する。この処理に続いて、使用されたマスクを除去し、別のマスクを被着して光現像を行うことにより、チャンネル５２３およびスロット５４２の所望のパターンに対応する開口のパターンを残す。ＦｅＣｌ／ＨＣｌ溶液のような、ストップ層７０２を攻撃することができる別のエッチング溶液を適用し、エッチング溶液がスロット５４２においてストップ層７０２を破壊するまでマスクの開放領域のストップ層を攻撃させることにより、もとの密着した金属シートを個々の接点ユニットに細分割することができる。更に、エッチングによりチャンネル５２３の部分も突破され、各接点ユニットの個々の部分を上記した形状の個々の接点即ちタブ５２０に変換する。次に、底部マスクが除去され、図１４−１８に関して上記した形状のコネクタが残される。
【００９０】
上記した方法においては、シートは、最後のエッチング段階まで強固な密着性と導電性を保持しているので、シートはコネクタ本体に首尾よく取着されかつ首尾よく電気めっきされてポストを形成する。この方法の各工程においては、従来のマスキングおよびエッチング技術が必要となるだけである。凹凸は、接点および接点ユニットを形成するのに使用される方法の同じ系列の工程において実施されるので、凹凸のパターンは接点のパターンと良好に整合して設けることができる。
【００９１】
本発明の別の実施例に係る方法は、可撓性を有するが弾性を有する重合材料、望ましくは、ポリイミドから形成される底部層６０１の上に、上記したのと同様のベース金属層とストップ層６０２とを有する複合シート６００（図２４）で開始する。上層６０４は、凹凸の所望の高さと略等しい厚さ、一般的には約５ミクロン乃至約２５ミクロンの厚さを有するとともに、銅または銅ベースの合金のような容易にエッチングすることができる金属から形成することができる。ストップ層６０２は、上層６０４を攻撃するエッチング剤に耐性のある、ニッケルのような材料を含む。ストップ層６０２は、厚さが約０．５ミクロン乃至約２．０ミクロンの耐エッチング性金属の下層を、厚さが約１０ミクロンよりも小さい銅その他の金属の別の下層の上に配置してなる複合層とすることができる。ポリイミドの底部層は、厚さが約１０ミクロン乃至約５０ミクロンであるのが望ましい。この方法においては、フォトレジストのような耐エッチング性材料が、所望のパターンの凹凸に対応するスポット６３４のパターンで被着される。この場合にも、１つの接点ユニットの一部を形成するように適合された幾つかの凹凸だけが図示されているが、実際のシートは多数の接点ユニットに対応して比較的大きい面積を有している。次に、シートを上層６０４は攻撃するがストップ層６０２または底部層６０１は攻撃しない、例えば、ＣｕＣｌ／ＨＣｌ溶液のようなエッチング剤を使用するエッチング処理に供する。これにより、ストップ層６０２から上方へ突出する凹凸６３０（図２５）が、耐エッチングスポット６３４のパターンに対応するパターンで残るとともに、ストップ層６０２が連続する導電層として残る。次に、レジストを構成するスポット６３４を除去するとともに、開口６６６に対応する開放領域を有する別のレジストを被着する。このレジストが所定の位置にあるときに、集成体を別のエッチング処理に供し、開口６６６に対応する領域のストップ層即ち導電層６０２を除去する。これらの領域のストップ層が除去されてから、集成体を、ＫｒＦエキサイマレーザを使用し、あるいは底部層６０１のポリマにより強く吸収される他の適宜の放射線を使用したレーザアブレーションに供する。これにより、開口６６６は底部層６０１を完全に貫通する。この状態では、シートは、全領域に亘って、依然として密着しかつ導電性を保持している。
【００９２】
次に、シートを、図２２に関して上記したのと実質上同じ態様でコネクタ本体６４０（図２６）に積層する。かくして、シートは、個々の接点ユニットを構成するシートの各ゾーンがコネクタ本体の対応する孔および接点支持体と整合されるようにコネクタ本体と整合される。シートは、シートをコネクタ本体にしっかり取着するようにコネクタ本体の上面に積層される。この動作においては、底部層６０１の重合材料は、コネクタ本体自体の誘電材料と併合するのが望ましい。この積層工程に続いて、集成体に電気めっきを施し、開口６６６を介して延びるポストを形成する。これらのポストは、図１４−２３に関して上記したポスト５６６と略同じ態様でコネクタ本体の接点支持体およびスットプ層６０２と併合する。ポストは、底部層６０１を介して電気的な連続性を提供することにより、ストップ層即ち導電層６０２の各ゾーンはコネクタ本体の対応する接点支持体および通路ライナ（図示せず）に電気的に接続される。
【００９３】
この方法の次の段階においては、ストップ層は従来のマスキングおよびエッチング処理を使用してエッチングされ、ストップ層を個々の接点ユニット６２９（図２６）に細分割するチャンネル６４２を形成する。ストップ層は更にエッチングに供され、各接点ユニット内のストップ層を個々のタブまたは接点６２０に細分割する。このエッチング処理に続いて、集成体を、チャンネル６２３に対応する領域においてレーザアブレーションに供する。このレーザアブレーション処理においては、ストップ層６０２の周囲の領域はマスクとして作用し、レーザアブレーション処理をチャンネル６２３に精確に制限する。このレーザアブレーション処理により、層６０１の下の層が除去され、先端部６２８において互いに接続が断たれている個々のタブ即ち接点６２０を残す。このようにして、各接点ユニット６２９の個々のタブは、図１４および１５に関して上記したのと略同じ態様でコネクタ本体において連係する孔（図示せず）の上を内方に突出する。
【００９４】
この処理により形成されるタブ即ち接点は複合構造をなしており、各タブは重合材料から形成された下層６０１と、この重合材料の上に位置する比較的薄い導電層と、重合体層および導電層から上方へ延びる凹凸とを有している。ストップ層６０２から形成される導電層は、重合層よりも薄いことが望ましい。かくして、導電層は、厚さが約１０ミクロン未満、望ましくは約０．５ミクロン乃至約３ミクロン、より好ましくは約０．５ミクロン乃至約２．０ミクロンとすることができる。かかる構成とすることにより、比較的低いばね常数を提供することができるとともに、比較的短いタブにおいて比較的低い応力レベルを保持した状態でタブを大きく変形させることができる。例えば、各タブは、固定部から凹凸までの長さを約１００乃至約３００ミクロンとすることができる。使用の際には、各タブは片持ちばりとして作用する。重合層は金属層よりも遥かに低い弾性率を有するので、複合ばりの剛性を比較的低くすることができるとともに、正確に制御することができる。上記したように、複合接点には、凹凸を設けて擦り作用を提供するのが最も好ましい。しかしながら、複合接点は、凹凸により得られる擦り作用が必要とされない場合においても有意の利点を提供することができる。例えば、接点と連係する素子の双方が汚染物が表面から除去されている状態において行われる金対金拡散結合のようなある特定の結合処理においては、許容することができる結合を、擦り作用なしに行うことができる。かくして、このような処理において使用する、本発明の別の実施例に係るコネクタは、重合層と薄い導電層とを有する複合接点を、凹凸なしに有することができる。かかるコネクタは、十分に制御された相互係合力の利点を発揮することができる。
【００９５】
本発明の更に別の実施例に係るコネクタは、コネクタ本体８００（図２７）と、例えば、本体の上面８０４と底面８０６との間を延びる通し導体８０２のような、本体内を延びる複数の導体とを備えることができる。接点８０８は導体に接続することができ、各接点は連係する導体から半径方向外方へ拡開するように形成することができる。各接点は、接点の周辺部が、本体の方に向けて接点に印加される垂直方向の力に応答して、連係する導体から離れて半径方向外方に拡大するように配置することができる。かくして、各接点は、複数のタブ８２０を備えることができ、タブは、超小形電子装置の接点パッド８２４のような連係する電気素子と係合したときに本体へ向けて下方向に曲がることができるように構成することができる。タブは、コネクタ本体の上面８０４の上方へ離隔して配置することができ、あるいは本体は組立の際に軟化してタブを下方へ動かすことができる材料を上面に備えることができる。
【００９６】
本発明のこの実施例においては、接点が外方に拡大することにより、鋭い特徴を有する凹凸が連係する接点パッド８２４を擦ることができるように、該凹凸が接点に配設されている。凹凸は、各凹凸の外方を向く部分の少なくとも周囲を延びる鋭い縁部８３６を有するのが望ましい。これらの凹凸は、上記したような処理により形成することができる。
【００９７】
本発明の別の実施例に係る製造方法は、ベリリウム銅、リン青銅その他の上記した弾性金属のような第１の金属のシート９０２で開始する。連続する保護層９０４が、シートの底面に被着される。フォトレジストが上面に被着され、選択的に露光および現像が行われて多数の円形ドット９０６をシートの上面に形成する。ドットは、グループ９０８に配列され、各グループは１つの接点ユニットに対応する方形の領域を占める。領域は、幅が約０．１ｍｍの線形のスペース９１０により互いに分離されている。ドットは、直径が約１２乃至３５ミクロンである。各グループ内では、ドットは、約３０乃至約５０ミクロンのピッチで互いに離隔して配置されている。各グループ９０８は約２８のドットを有し、約０．４ミリ平方の領域を占めるので、グループは０．５ｍｍのグループ対グループピッチで循環直線アレイで配置されている。この方法の次の段階においては、シートがエッチングされ、ベース面９１１とベース面から上方へ突出する凹凸９１２を形成する。エッチングの後に、レジストドット９０６が除去される。凹凸はドット９０６と同じ配列で配置されるとともに、ドットのグループ９０８に対応する凹凸のグループ９１４に配置される。各凹凸は、略截頭円錐状をなすとともに、ベース面９１１から離隔した円形の先端面９１６を有している。実質上鋭い円形の縁部が各先端面を取り囲んでいる。この実施例においては、先端面および縁部は、シートのもとの先端面に対応する第１の金属の部分により画成される。凹凸の高さおよびシートの底面とベース面９１１との間の距離は、エッチングの深さにより制御される。エッチングの深さは、エッチング溶液の濃度、暴露の時間、温度および攪拌をはじめとする既知の因子により制御される。これらの因子は、シートの全体に亘って略一定に保持されるのが好ましい。
【００９８】
この方法の次に段階においては、カバー層９１８が上面に被着され、上面は凹凸の先端部を覆う。接着剤９２０が、凹凸グループ間の線状スペースを含む凹凸間のスペースを充填するとともに、カバー層をシートに保持する。カバー層と接着剤は、イーアイ・デュポン・カンパニー（Ｅ．Ｉ．ＤｕＰｏｎｔＣｏｍｐａｎｙ）から商標ＣＯＶＥＲＬＡＹのもとで入手することができる材料のような、組み合わせて調整されたものとして得ることができる。底部カバー層９０４は除去され、底部フォトレジスト９２２が代わりに配置される。底部フォトレジストは、選択的に露光および現像され、凹凸のグループ間の線形のスペースと整合された線形のスロット９２６を形成する。スロットチャンネルはスペースよりも幅が狭い。底部のフォトレジストはまた、各凹凸グループの下にＸ状のパターンで配列されたチャンネル開口９２４を有する。次に、シートを再度エッチングし、シートの上側のベース面９１１までエッチングを行い、各凹凸グループ９１４を画定しかつ各凹凸グループを他のグループから隔絶するスロット９３０を形成する。同じエッチング工程により、各凹凸グループ内にＸ状パターンのチャンネル９２８を形成する。かくして、この工程により、シートを個々の凹凸グループ９１４に対応する個々の接点ユニットに細分割するとともに、各接点ユニット内に４つの接点即ちタブ９３２を形成する。
【００９９】
上面の凹凸パターンと底部フォトレジストのチャンネル開口との整合は正確ではない。幾つかの凹凸９１２ａ（図３１）は、チャンネルを形成するためにエッチングされた領域に位置している。しかしながら、凹凸間の間隔はタブ９３２の寸法と比較して小さいので、各タブは少なくとも１つの凹凸を含む。
【０１００】
この方法の次の段階においては、底部レジスト９２２が除去され、エッチングシートとカバー層の集合体が残される。次に、この集合体を介在素子９４０と基板９４２とに積層される。介在素子（ｉｎｔｅｒｐｏｓｅｒ）９４０は、誘電シート９４４と、このシートの上面および底面に配置された流動性の誘電層９４６および９４８とを有している。介在部材は更に、誘電シートと流動性の誘電層を介して延びる流動性の導電材料から形成された導体９５０を有している。誘電および導電材料は、米国特許第５，２８２，３１２号に記載の介在素子に使用されているものとすることができる。本明細書においては、この米国特許を引用してその説明に代える。例えば、流動性誘電材料はエポキシとすることができ、一方、流動性導電材料は、金属粒子が充填されているポリマを含むことができる。介在素子は、接点ユニットまたは凹凸グループ９１４のパターンに対応する線形グリッドパターンで配置された通し孔９５２を有する。導体９５０は、孔のグリッドから偏位する同様のグリッドで配置されている。基板９４２は、同様のグリッドで配置された接点パッド９５４と、接点パッドに接続された内部回路（図示せず）とを有している。基板はまた、内部回路を他の装置に接続する他の素子（図示せず）を有することができる。
【０１０１】
積層工程においては、エッチングされたシートとカバー層との集合体、介在素子および基板は、（チャンネル９２８により画定されるＸ形の中心における）接点ユニットの中心が介在素子の孔９５２と整合し、かつ、介在素子の導体９５０が接点ユニットの隅部と整合するように、互いに整合される。各導体９５０はまた、基板の接点パッド９５４と整合される。整合されたこれらの素子は熱と圧力に曝されて、流動性の誘電および動電材料を活性化し、シート集合体、介在素子および基板を一体化する。各導体９５０の流動性材料は、整合された接点ユニット９１４と接点パッド９５４とを電気的に接続する。介在素子の上面の流動性誘電材料はスロット９３０を充填し、シート集合体の接着剤９２０と併合する。
【０１０２】
次に、積層された集成体を、各接点ユニットの中心において上面から向けられるレーザ光のような放射エネルギに選択的に曝す。放射エネルギは、接点即ちタブ９３２とチャンネル９２８とを覆う領域のカバー層９１８および接着剤を選択的に除去することにより、集成体の上面のこれらの素子を露出させる。周囲の接着剤および誘電材料を除去することにより、放射エネルギはチャンネル９２８の上に残っている凹凸の遊離した破片も除去する。しかしながら、放射エネルギは、接点の凹凸を溶かすことは実質上なく、あるいは凹凸の縁部を鈍化させることはない。完成されたコネクタは、ここで、上記したコネクタと実質上同じ態様で使用することができる。かくして、バンプリード９６２を有する超小形電子素子９６０を、バンプリードが孔９５２の中へ入り込みかつ接点９３２と係合するように、完成されたコネクタと係合させることができる。この場合にも、バンプリードは接点の凹凸により係合されて擦られる。
【０１０３】
別の接点構成を採用することができる。例えば、図３４に示すように、後面に端子１１７３を有しかつ端子にはんだの塊１１７２を有する超小形電子素子即ち第１の素子１１７０を、素子本体の前面１１３８に細長いストリップの形態をなす接点１１２２を有するコネクタ即ち第２の素子１１４０と係合させることができる。各接点１１２２は、第２の素子１１４０の内部電気回路（図示せず）に接続された固定部１１２６を有するとともに、固定部１１２６から離隔したタブの先端部１１２８に鋭い凹凸１１３０を有する片持ちばり式の細長いタブ１１２０を有している。凹凸１１３０は、導管から離隔した先端部に平坦面ではなく尖鋭部１１３１を有しており、上面の縁部ではないこれらの尖鋭部は、係合の際に連係する表面を擦る作用を行う。未変形の状態では、各タブは面１１３８に対して斜交して延びている。第１の素子１１７０が第２の素子１１４０へ向けて付勢されると、はんだの塊１１７２はタブを図３４において破線１１２０’で示す変形された位置まで下方向へ曲げる。この動作により、タブの先端部は、特に、凹凸１１３０は第２の素子の面１１３８と略平行しかつはんだの塊および第１の素子１１７０の動きと略交差する水平方向に動かされので、タブの先端部、特に、凹凸ははんだの塊の表面をぬぐう。この場合にも、はんだの塊は、双方の素子を加熱することにより加熱される。接点のタブ１１２０は、未変形の位置へ向けて少なくとも一部が跳ね戻り、はんだの塊の中へ入り込む。この場合にも、集成体を冷却してはんだの塊を再固化させると、各はんだの塊には接点タブが入り込んで金属結合が形成される。
【０１０４】
上記した接点は、各接点と係合された連係する電気素子との間に種々のレベルの相互係合力を提供するように適合させることができる。係合された接点即ちタブ当たり約０．５乃至約５グラム−力の相互係合力が、代表的な超小形電子の用途の場合には好ましい。接点ユニット当たりの全相互係合力、従って、はんだの塊当たりの全相互係合力は、約２乃至約２０グラム−力であるのが望ましい。上記した鋭い縁部の凹凸構成によれば、これらの比較的小さな相互係合力にもかかわらず、有効な擦りおよびぬぐい作用を行うことができる。比較的小さな力のレベルで有効な擦り作用を提供する能力は、多数の接点が多数のはんだの塊と係合しなければならない場合に特に有意である。接点係合の際の凹凸の縁部と、連係する面との間のぬぐい動作即ち相対的な動きの程度は比較的小さくすることができ、一般には約２０ミクロン未満、通常は約５乃至１０ミクロンとすることができる。しかしながら、このように小さい相対的な運動であっても、凹凸の鋭い形状は、はんだの塊の表面の汚染物を十分に突破することができる。
【０１０５】
上記した実施例においては、接点が入り込んだ塊の結合材料ははんだである。導電粒子が充填された重合材料のような、他の軟化性結合材料を使用することができる。例えば、金属粒子を充填した部分硬化即ち「Ｂステージ」エポキシ樹脂、ポリイミド−シロキサン樹脂または熱可塑性ポリマを使用することができる。金属粒子は、銀、金、パラジウムおよびこれらの組み合わせ並びに銀−パラジウム、銀合金および金合金のようなこれらの合金のごとき金属から形成することができる。
【０１０６】
容易に理解することができるように、上記した特徴の数多くの変形と組み合わせを、本発明から逸脱することなく採用することができる。例えば、超小形電子構成素子のバンプリードは、上記したような球形または円錐形とする必要はない。円筒形、半球形、扁平その他の形状とすることができる。また、図１ー７に関して上記した方法においては、超小形電子素子は、試験工程時に接点の突起とバンプリードとの間に著しく確実な弾性相互係合を提供するように、試験工程において大きな力で付勢される。しかしながら、超小形電子素子は、試験工程の際にバンプリードを接点と部分的に係合させるように適度の力だけを利用して装着集成体およびコネクタと係合させることができるように構成することもである。例えば、集成体は図５に示す状態にしてから試験に供することができる。当初の集成および試験工程において超小形電子素子とコネクタとの間に仮のストッパを介在させ、最後の集成の際に取り外すことができる。
【０１０７】
上記した特徴のこれらのおよび他の変更と組み合わせとを本発明から逸脱することなく利用することができるので、好ましい実施例の上記説明は、請求の範囲に記載の本発明を限定するのではなく、例示するものとして解釈されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一の実施例に係る装着集成体とコネクタの概略斜視図である。
【図２】図１に示すコネクタの一部を示す部分平面図である。
【図３】同じコネクタのより小さい部分を示す別の拡大部分平面図である。
【図４】図３の４−４線概略断面図である。
【図５】集成処理の際のコネクタ、装着集成体およびチップを示す図４と同様の部分断面図である。
【図６】集成処理の際のコネクタ、装着集成体およびチップを示す図４と同様の部分断面図である。
【図７】図１の装着集成体およびコネクタを使用して製造された、完成された状態にある電子集成体を示す図１と同様の図である。
【図８】本発明の別の実施例に係るコネクタを示す図４と同様の部分断面図である。
【図９】本発明の別の実施例に係るコネクタの一部を示す部分平面図である。
【図１０】図９のコネクタの一部を超小形電子構成素子と関連して示す部分断面図である。
【図１１】本発明の更に別の実施例に係るコネクタの一部を示す図３と同様の部分断面図である。
【図１２】本発明の更に別の実施例に係るコネクタの一部を示す部分平面図である。
【図１３】超小形電子素子の集成の際の図１２のコネクタの動作を示す部分断面図である。
【図１４】本発明の一の実施例に係る接点集成体の部分を示す部分概略斜視図である。
【図１５】図１４の１５−１５線拡大部分概略一部断面図である。
【図１６】超小形電子素子との係合の際のコネクタを示す図１５と同様の図である。
【図１７】本発明の別の実施例に係る方法の一の工程におけるコネクタを示す図１６と同様の図である。
【図１８】同じ方法の後の工程を示す図１７と同様の図である。
【図１９】本発明の更に別の実施例に係る製造方法の工程における図１４−１８のコネクタの部分を示す部分概略断面図である。
【図２０】本発明の更に別の実施例に係る製造方法の工程における図１４−１８のコネクタの部分を示す部分概略断面図である。
【図２１】本発明の更に別の実施例に係る製造方法の工程における図１４−１８のコネクタの部分を示す部分概略断面図である。
【図２２】本発明の更に別の実施例に係る製造方法の工程における図１４−１８のコネクタの部分を示す部分概略断面図である。
【図２３】本発明の更に別の実施例に係る製造方法の工程における図１４−１８のコネクタの部分を示す部分概略断面図である。
【図２４】製造方法の連続する工程における本発明の更に別の実施例に係るコネクタを示す一部断面部分図である。
【図２５】製造方法の連続する工程における本発明の更に別の実施例に係るコネクタを示す一部断面部分図である。
【図２６】製造方法の連続する工程における本発明の更に別の実施例に係るコネクタを示す一部断面部分図である。
【図２７】本発明の別の実施例に係るコネクタの部分概略斜視図である。
【図２８】製造および使用の連続工程における本発明の別の実施例に係るコネクタの部分を示す部分概略断面図である。
【図２９】製造および使用の連続工程における本発明の別の実施例に係るコネクタの部分を示す部分概略断面図である。
【図３０】製造および使用の連続工程における本発明の別の実施例に係るコネクタの部分を示す部分概略断面図である。
【図３１】製造および使用の連続工程における本発明の別の実施例に係るコネクタの部分を示す部分概略断面図である。
【図３２】製造および使用の連続工程における本発明の別の実施例に係るコネクタの部分を示す部分概略断面図である。
【図３３】図２８−３２に示すコネクタの部分平面図である。
【図３４】本発明の更に別の実施例において使用する構成素子を示す部分正面図である。

Claims (17)

1. ベース面を画定するベース部（５２２）と、該ベース部と一体をなしかつ前記ベース面から約４０ミクロン未満の高さで上方へ突出する１つ以上の凹凸（５３０）とを備え、前記各凹凸は先端面と該先端面を画定する実質上鋭い縁部とを有することを特徴とする接点（５２９）。
2. 前記ベース部は前記ベース面に第１の金属を有し、前記各凹凸は前記ベース面から延びる前期第１の金属のカラムと前記鋭い縁部を画定する前記カラムの第２の金属のキャップ（５３４）とを有することを特徴とする請求項１に記載の接点。
3. 前記第２の金属は金、オスミウム、レニウム、白金およびパラジウム並びにこれらの合金および組み合わせよりなる群から選ばれる１つ以上の金属から実質上なることを特徴とする請求項２に記載の接点。
4. 前記第１の金属は銅および銅含有合金よりなる群から選ばれる金属から実質上なることを特徴とする請求項３に記載の接点。
5. 前記各先端面は実質上平坦であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の接点。
6. 前記凹凸（５３０）は略円筒状であり、前記各縁部は略円形であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の接点。
7. 前記各凹凸は実質上細長いスラブの形態をなしており、該各スラブは前記先端面と交差する少なくとも１つの略垂直な主要面を画定することにより前記主要面と先端面との斜交により前記鋭い縁部の少なくとも一部が細長い略真っ直ぐな縁部として画定されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の接点。
8. 前記ベース部は固定領域（５２９、１１２６）と、少なくとも１つの可撓性のある突起（５２０、１１２０）とを有し、少なくとも１つの前記凹凸は前記固定部から離隔して前記各突起に配置されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の接点。
9. 本体と請求項８に記載の接点とを備え、接点の固定領域は本体に取着されかつ前記突起（５２０、１１２０）は自由に撓むことを特徴とするコネクタ。
10. 規則的な接点パターンで配置されかつそれぞれベース面を画定する複数の接点部（５２０）と、前記接点部に配設されかつ１つの前記接点部のベース面から上方へ突出するとともにベース面から離隔する先端部を有する複数の凹凸（５３０）とを備え、前記各凹凸は先端部に実質上鋭い形状を有しており、前記凹凸は規則的な凹凸パターンに配置されており、該凹凸パターンは少なくとも１つの前記凹凸が前記各接点部に配置されることを特徴とする接点集成体。
11. 前記接点部（５２０）は互いに略同一であり、前記凹凸は前記各接点部の略同じ場所に配置されていることを特徴とする請求項１０に記載の接点集成体。
12. コネクタ本体（６４０）と複数の接点ユニットとを備え、各接点ユニットはコネクタ本体に取着された固定領域と固定領域から延びる少なくと１つの弾性タブとを有し、各タブは重合材料の底部層（６０１）と該底部層よりも薄くかつ該底部層を覆う導電層（６０２）とを有することを特徴とする超小形電子コネクタ。
13. 前記各タブは前記導電層から上方へ突出する金属の凹凸（６３０）を有し、該各凹凸は前記導電層から離隔した先端部に鋭い形状を有することを特徴とする請求項１２に記載のコネクタ。
14. 前記各導電層は金属でありかつ厚さが約１０μｍ未満であることを特徴とする請求項１２に記載のコネクタ。
15. 電気素子を有する超小形電子装置をコネクタと係合させる方法であって、装置の前記電気素子（５７０）がコネクタの本体に担持されている弾性接点（５２０）と係合して変形させ、各電気素子が係合する接点に対して動き、かつ、接点から突出する凹凸の先端部の鋭い縁部（５３６）が係合している電気素子を擦るように前記装置と前記コネクタを相対的に動かす工程を備えることを特徴とする方法。
16. 前記各凹凸は係合している電気素子の動きの方向と反対を向く縁部を有することを特徴とする請求項１５に記載の方法。
17. 前記接点（５２０）は係合した電気素子に対して約２乃至約２０グラム−力の力で当接することを特徴とする請求項１５または１６に記載の方法。

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