JP2007027093A - Connecting member and its manufacturing method as well as connecting member mounting structure having connecting member and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えばIC等の電子部材に取り付けられる接続部材に係り、特に、弾性腕を有する接続部材をシンプルな形態にて微細に形成でき、しかも電子部材間の導通接続性を良好に保つことができ、また接点以外の箇所での電気的な短絡等を防止することが可能な接続部材及びその製造方法、ならびに前記接続部材を有する接続部材実装構造及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a connection member attached to an electronic member such as an IC, and in particular, a connection member having an elastic arm can be finely formed in a simple form, and the electrical connection between the electronic members is kept good. In addition, the present invention relates to a connecting member that can prevent an electrical short circuit at a place other than a contact, a manufacturing method thereof, a connecting member mounting structure having the connecting member, and a manufacturing method thereof.
基板上にIC等を導通接続させるときに、両電子部材の熱膨張係数に大きな差がある場合、前記熱膨張係数差に起因する歪みを適切に吸収すべく、例えばICの電極部下にスプリング形状等のバネ部材を設ける構造が考えられている。 When there is a large difference in the thermal expansion coefficient between the two electronic members when an IC or the like is conductively connected on the substrate, for example, a spring shape is formed under the electrode portion of the IC in order to appropriately absorb the distortion caused by the difference in the thermal expansion coefficient. The structure which provides spring members, such as these, is considered.
ところで、前記バネ部材を電子部材の大きさにあわせ、特に電子部材が超微細になるほどそれにあわせて前記バネ部材自体の大きさも非常に小さくしていかなければならない。このとき前記バネ部材をスプリング形状等の立体的な形状にフォーミングすることは前記バネ部材が小さくなればなるほど困難となるし、また前記バネ部材にはある程度の弾性力を持たせておかないと前記バネ部材によって前記熱膨張係数差に起因する歪みを適切に吸収することができない。 By the way, the size of the spring member itself must be made very small according to the size of the electronic member, especially as the electronic member becomes ultrafine. At this time, forming the spring member into a three-dimensional shape such as a spring shape becomes more difficult as the spring member becomes smaller, and unless the spring member has a certain amount of elastic force, The strain caused by the difference in thermal expansion coefficient cannot be properly absorbed by the spring member.
下記特許文献1(特許第3099066号の特許公報)には、薄膜構造体の製造方法に関する発明が開示されている。いくつか提示されている製造方法のうち、例えば内部応力を利用して薄膜を湾曲させる薄膜構造体が開示されている(請求項5や図17ないし図22における説明箇所等)。
しかし特許文献1には、前記薄膜構造体を電子部材間の接続部材として用いることは何ら記載も示唆もされていない。また特許文献2には、金属で形成される超微細構造体の製造方法に関する記載があるが、前記超微細構造体を接続部材として用いるとの記載はないし、また前記超微細構造体をスプリング形状等のように立体的にフォーミングすることもない。
However, Patent Document 1 does not describe or suggest any use of the thin film structure as a connection member between electronic members. In addition,
また微細化が進むと、位置決め精度等が若干ずれるだけで、前記接続部材と電子部材との間の接点箇所以外での電気的な短絡が生じやすくなる。したがって、良好な電気接続性とともに、接点箇所以外での電気的な短絡を適切に防止できる構造が望まれる。 Further, as the miniaturization progresses, an electrical short circuit is likely to occur other than at the contact point between the connection member and the electronic member, with only a slight shift in positioning accuracy and the like. Therefore, a structure that can appropriately prevent electrical short-circuiting at locations other than the contact points is desired with good electrical connectivity.
また歩留まりの向上、生産コストの低減等の観点からすれば、前記接続部材をシンプルな構造で、簡単な製造方法で形成できるようにすることが望まれる。 Further, from the viewpoint of improving the yield and reducing the production cost, it is desired that the connecting member can be formed with a simple structure and a simple manufacturing method.
そこで本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、特に、弾性腕を有する接続部材をシンプルな形態にて微細に形成でき、しかも電子部材間の導通接続性を良好に保つことができ、また接点以外の箇所での電気的な短絡等を防止することが可能な接続部材及びその製造方法、ならびに前記接続部材を有する接続部材実装構造及びその製造方法を提供することを目的としている。 Therefore, the present invention is for solving the above-described conventional problems, and in particular, a connection member having an elastic arm can be finely formed in a simple form, and the electrical connection between electronic members can be kept good. An object of the present invention is to provide a connection member capable of preventing an electrical short circuit at a location other than a contact, a manufacturing method thereof, a connecting member mounting structure having the connection member, and a manufacturing method thereof. .
本発明における接続部材は、支持部材と、接続子とを有し、
前記接続子は前記支持部材に直接接合されるマウント部と、前記マウント部から延出する弾性腕とを有し、
前記支持部材には前記弾性腕と対向する位置に第1の貫通孔が形成され、
前記弾性腕は、前記第1の貫通孔から離れる方向に変形しているか、あるいは前記第1の貫通孔内を貫通する方向に変形していることを特徴とするものである。
The connection member in the present invention has a support member and a connector,
The connector has a mount part directly joined to the support member, and an elastic arm extending from the mount part,
The support member is formed with a first through hole at a position facing the elastic arm,
The elastic arm is deformed in a direction away from the first through hole, or is deformed in a direction penetrating through the first through hole.
これにより、弾性腕を有する接続部材をシンプルな形態にて微細に形成でき、しかも電子部材の熱膨張係数の差に起因する歪みを適切に吸収でき、前記電子部材間の導通接続を確実なものに出来、また接点以外の箇所での電気的な短絡等を防止することが可能である。 As a result, the connection member having the elastic arm can be finely formed in a simple form, and the distortion caused by the difference in the thermal expansion coefficient of the electronic member can be appropriately absorbed, and the conductive connection between the electronic members is ensured. In addition, it is possible to prevent an electrical short circuit at a place other than the contact.
また本発明では、前記支持部材は有機絶縁材料で形成されることが好ましい。
また、前記マウント部の一部と対向する位置の前記支持部材には第2の貫通孔が形成され、前記第2の貫通孔から露出する前記マウント部が接点として機能する構成であってもよい。
In the present invention, the support member is preferably formed of an organic insulating material.
The support member at a position facing a part of the mount part may be formed with a second through hole, and the mount part exposed from the second through hole may function as a contact point. .
また、前記接続子は薄膜形成されたものであることが好ましい。これにより接続部材の微細化を促進させることが出来る。 The connector is preferably formed as a thin film. Thereby, refinement | miniaturization of a connection member can be promoted.
また、本発明における接続部材実装構造は、上記のいずれかに記載された接続部材が、電子部材に取り付けられたことを特徴とするものである。本発明では、前記電子部材の微細化においても、前記電子部材に前記接続部材を適切に取り付けることができる。そして、前記電子部材間の導通接続を確実なものに出来、また接点以外の箇所での電気的な短絡等を防止することが可能である。 Moreover, the connection member mounting structure in the present invention is characterized in that any of the connection members described above is attached to an electronic member. In the present invention, the connection member can be appropriately attached to the electronic member even in the miniaturization of the electronic member. In addition, it is possible to ensure the conductive connection between the electronic members, and it is possible to prevent an electrical short circuit at a place other than the contacts.
また本発明では、例えば、前記弾性腕は前記第1の貫通孔内を貫通する方向に変形しており、前記マウント部は前記支持部材との接合面と逆側の面で前記電子部材の電極部と接合されている構造である。これにより、前記電子部材に前記接続部材を適切に導通接続させることができるとともに、前記弾性腕を前記電子部材間の弾性接点として用いることが出来る。 In the present invention, for example, the elastic arm is deformed in a direction penetrating the first through hole, and the mount portion is an electrode of the electronic member on a surface opposite to the joint surface with the support member. It is the structure joined to the part. Accordingly, the connection member can be appropriately connected to the electronic member, and the elastic arm can be used as an elastic contact between the electronic members.
また、前記弾性腕は前記第1の貫通孔から離れる方向に変形しており、前記マウント部は前記支持部材との接合面と逆側の面で前記電子部材の電極部と接合されている構造であってもよい。かかる場合、前記電子部材には、前記弾性腕と対向する位置に収納部が形成されており、前記弾性腕が前記収納部内に入り込んでいる構造であることが好ましい。これにより前記弾性腕が相手側の電子部品の電極部に当接して押し込められても、前記弾性腕は前記収納部内で弾性変形でき、前記電極部と弾性腕との導通接続を確実なものにできる。 The elastic arm is deformed in a direction away from the first through hole, and the mount portion is joined to the electrode portion of the electronic member on a surface opposite to the joint surface with the support member. It may be. In this case, the electronic member preferably has a structure in which a storage portion is formed at a position facing the elastic arm, and the elastic arm enters the storage portion. As a result, even if the elastic arm is pressed into contact with the electrode part of the electronic component on the other side, the elastic arm can be elastically deformed in the storage part, and the conductive connection between the electrode part and the elastic arm is ensured. it can.
また本発明では、前記第2の貫通孔から露出する前記マウント部と、前記電子部材の電極部とが前記第2の貫通孔を介して接合されている構造であってもよい。 Moreover, in this invention, the structure where the said mount part exposed from the said 2nd through-hole and the electrode part of the said electronic member are joined via the said 2nd through-hole may be sufficient.
本発明における接続部材の製造方法は、以下の工程を有することを特徴とするものである。 The manufacturing method of the connection member in this invention has the following processes, It is characterized by the above-mentioned.
(a) 支持部材上にマウント部と弾性腕とを有する接続子を平面的な形状で直接形成する工程と、
(b) 前記弾性腕と対向する位置にある前記支持部材を除去して第1の貫通孔を形成する工程と、
(c) 前記弾性腕を、前記第1の貫通孔から離れる方向に変形させるか、あるいは前記第1の貫通孔内を貫通する方向に変形させる工程。
(A) directly forming a connector having a mount portion and an elastic arm on a support member in a planar shape;
(B) removing the support member at a position facing the elastic arm to form a first through hole;
(C) The step of deforming the elastic arm in a direction away from the first through-hole or in a direction penetrating through the first through-hole.
本発明では、前記支持部材と接続子との間に犠牲層を設ける必要がない。前記犠牲層は、(a)工程で前記マウント部と弾性腕との双方を支持部材上に抑える機能を有している。前記弾性腕と支持部材間にある犠牲層は前記(b)工程で除去され、これにより前記弾性腕が開放された状態になる。一方、前記マウント部と前記支持部材間にある犠牲層は前記(b)工程で除去されず、前記マウント部が前記支持部材上で支持された状態が保たれる。このような犠牲層を本発明で設ける必要がない。それは(b)工程で前記弾性腕と対向する位置にある支持部材を除去して貫通孔を設けるからであり、前記支持部材の除去により前記弾性腕が開放された状態になり、前記(c)工程のように前記弾性腕を変形させることができる。 In the present invention, it is not necessary to provide a sacrificial layer between the support member and the connector. The sacrificial layer has a function of suppressing both the mount portion and the elastic arm on the support member in the step (a). The sacrificial layer between the elastic arm and the supporting member is removed in the step (b), and the elastic arm is thereby opened. On the other hand, the sacrificial layer between the mount part and the support member is not removed in the step (b), and the state where the mount part is supported on the support member is maintained. There is no need to provide such a sacrificial layer in the present invention. This is because, in the step (b), the support member located at the position facing the elastic arm is removed and a through hole is provided, and the elastic arm is opened by the removal of the support member. The elastic arm can be deformed as in the process.
以上により本発明では従来に比べて、非常に簡単な手法により、支持部材と弾性腕とを有する接続子から成る接続部材を形成できる。 As described above, in the present invention, it is possible to form a connection member composed of a connector having a support member and an elastic arm by a very simple method as compared with the prior art.
本発明では、前記(a)工程時、前記接続子の下面側と上面側とで異なる内部応力を付与し、
前記(c)工程時、前記弾性腕は自らの内部応力の差により所定方向に変形させられる。
In the present invention, during the step (a), different internal stresses are applied to the lower surface side and the upper surface side of the connector,
In the step (c), the elastic arm is deformed in a predetermined direction due to a difference in its internal stress.
上記の各工程を経ることで、電子部材の微細化にあわせて前記接続子を微細化しても前記接続子の弾性腕を容易に変形させることが出来る。特に、前記弾性腕に対する内部応力差の付与と、弾性腕と対向する位置の支持部材の除去といった簡単な工程を経ることで、前記弾性腕を所定方向に変形させることができる。 Through the above steps, the elastic arm of the connector can be easily deformed even if the connector is miniaturized in accordance with the miniaturization of the electronic member. In particular, the elastic arm can be deformed in a predetermined direction through a simple process of applying an internal stress difference to the elastic arm and removing a support member at a position facing the elastic arm.
本発明では、前記(a)工程時、前記接続子をスパッタ蒸着法を用いて形成し、このとき真空ガス圧を変化させることで前記接続子の内部応力を制御することが好ましい。これにより簡単な手法で、前記接続子の内部応力を制御することが出来る。 In the present invention, it is preferable to control the internal stress of the connector by changing the vacuum gas pressure at the time of the step (a) by using the sputter deposition method. Thereby, the internal stress of the connector can be controlled by a simple method.
また本発明における接続部材実装構造の製造方法は、上記のいずれかに記載された接続部材のマウント部を前記電子部材の電極部に接合したことを特徴とするものである。かかる場合、前記マウント部を、前記支持部材との接合面と逆側の面から前記電子部材の電極部に接合させることが適切且つ簡単に前記電子部材の電極部と前記マウント部とを導通接続させることができて好ましい。また、かかる場合、前記弾性腕を前記第1の貫通孔内を貫通する方向に変形させることが、前記電子部材の表面から相手側の電子部材の方向へ突出する弾性腕を形成でき、適切且つ簡単に電子部材間を前記弾性腕を介して導通接続させることができる。 The manufacturing method of the connection member mounting structure according to the present invention is characterized in that the mount portion of the connection member described in any of the above is joined to the electrode portion of the electronic member. In such a case, it is appropriate and simple to connect the mount part to the electrode part of the electronic member from the surface opposite to the joint surface with the support member. This is preferable. In such a case, deforming the elastic arm in the direction penetrating through the first through hole can form an elastic arm that protrudes from the surface of the electronic member toward the electronic member on the other side. The electronic members can be easily connected to each other via the elastic arm.
あるいは前記弾性腕を前記第1の貫通孔から離れる方向に変形させてもよく、かかる場合、前記電子部材の前記弾性腕と対向する位置に収納部を形成し、前記マウント部と前記電子部材の電極部とを接合するとき、前記弾性腕を前記収納部内に入り込ませることが好ましい。 Alternatively, the elastic arm may be deformed in a direction away from the first through hole. In such a case, a storage portion is formed at a position facing the elastic arm of the electronic member, and the mount portion and the electronic member are When joining with an electrode part, it is preferable to make the said elastic arm enter in the said accommodating part.
また、前記マウント部と対向する位置の前記支持部材の一部に第2の貫通孔を形成し、前記第2の貫通孔から露出する前記マウント部と、前記電子部材の電極部とを前記第2の貫通孔を介して接合してもよい。 In addition, a second through hole is formed in a part of the support member at a position facing the mount portion, and the mount portion exposed from the second through hole and the electrode portion of the electronic member are connected to the first portion. You may join through two through-holes.
本発明では、接続子は支持部材に直接接合されるマウント部と、前記マウント部から延出する弾性腕とを有して形成され、前記支持部材には前記弾性腕と対向する位置に第1の貫通孔が形成され、前記弾性腕は、前記第1の貫通孔から離れる方向に変形しているか、あるいは前記第1の貫通孔内を貫通する方向に変形している。これにより、前記弾性腕を有する接続部材をシンプルな形態にて微細に形成でき、しかも電子部材の熱膨張係数の差に起因する歪みを適切に吸収でき、前記電子部材間の導通接続を確実なものに出来、また接点以外の箇所での電気的な短絡等を防止することが可能である。 In the present invention, the connector is formed to have a mount portion directly joined to the support member and an elastic arm extending from the mount portion, and the support member has a first position at a position facing the elastic arm. Through-holes are formed, and the elastic arm is deformed in a direction away from the first through-hole, or deformed in a direction penetrating through the first through-hole. As a result, the connection member having the elastic arm can be finely formed in a simple form, and the distortion caused by the difference in the thermal expansion coefficient of the electronic member can be appropriately absorbed, so that the conductive connection between the electronic members is ensured. It is possible to prevent the occurrence of an electrical short circuit at a place other than the contact.
また本発明における接続部材の製造方法では、前記支持部材と接続子との間に犠牲層を形成する必要性がない。そのため本発明では従来に比べて、非常に簡単な手法により、支持部材と弾性腕とを有する接続子から成る接続部材を形成できる。 In the connection member manufacturing method of the present invention, there is no need to form a sacrificial layer between the support member and the connector. Therefore, in the present invention, a connecting member comprising a connector having a support member and an elastic arm can be formed by a very simple method as compared with the prior art.
図1,図3、図4、図6は、本実施形態を示す基板、電子部品、及び接続部材を示す部分断面図、図2,図5は図1とは異なる実施形態の接続部材の部分断面図、である。 1, 3, 4, and 6 are partial cross-sectional views illustrating a substrate, an electronic component, and a connection member according to the present embodiment, and FIGS. 2 and 5 are portions of the connection member according to an embodiment different from FIG. 1. FIG.
なお以下では、接続部材の弾性腕に対して「変形」という文言を多用する。この明細書において「変形」とは、前記接続部材のマウント部と同じ平面的な形態ではなく、前記マウント部から見て上方向あるいは下方向に向けて歪められた状態を指す。また、本実施形態の「接続部材」を介して電気的に接続される部材は、この明細書において、「電子部材」に該当する。前記電子部材は、IC等の電子部品や、回路基板等である。 In the following, the term “deformation” is frequently used for the elastic arm of the connection member. In this specification, the term “deformation” refers to a state in which the deformation is not in the same planar form as the mount portion of the connection member, but is distorted upward or downward as viewed from the mount portion. In addition, a member that is electrically connected via the “connecting member” of the present embodiment corresponds to an “electronic member” in this specification. The electronic member is an electronic component such as an IC, a circuit board, or the like.
図1に示すように絶縁材料製の回路基板1上には電子部品2が取り付けられている。前記電子部品2は、IC,コンデンサ,トランジスタ等である。前記電子部品2はベアチップであってもよいしパッケージ化されていてもよい。
As shown in FIG. 1, an
図1に示すように前記電子部品2の下面には例えばAl等で形成された電極部2aが形成されている。
As shown in FIG. 1, an
前記電極部2aは、次に説明する接続部材3を介して回路基板1上に形成された電極パターン(図示しない)に導通接続されている。
The
図1に示すように前記電極部2aの下側には接続部材3が設けられている。前記接続部材3は、接続子5と、ポリイミド等で形成された絶縁性の支持部材6とで構成される。前記支持部材6は、シート状で形成される。
As shown in FIG. 1, a connection member 3 is provided below the
前記接続子5はマウント部5aと弾性腕5bとを有して構成され、前記接続子5の表面は、前記マウント部5aの下面を除いて、Au等で形成された金属被膜7によって覆われている。前記金属被膜7は後で説明するように例えばメッキ形成されたものであり、前記マウント部5a上に形成された金属被膜7は前記電子部品2の電極部2aとの接合層として機能し、例えば超音波溶接等によって前記接続子5のマウント部5aの上面が前記電極部2aに前記金属被膜7を介して強固に接合される。
The
図1に示すように前記接続子5のマウント部5aは、前記支持部材6上に直接接合されている。後述するように前記接続子5は前記支持部材6上にスパッタ法等で成膜されたものである。
As shown in FIG. 1, the
図1に示すように、各接続子5はマウント部5aから一方向に延びる弾性腕5bを有し、前記弾性腕5bは、前記マウント部5aの高さ位置よりも下方向へ向けて撓んでいる。
As shown in FIG. 1, each
前記弾性腕5bは、前記弾性腕5bの上面側と下面側に、異なる大きさで付与された内部応力差に基づいて図1のような湾曲状に変形したものである。具体的には、前記弾性腕5bの下面側には、圧縮応力を付与しており、一方、前記弾性腕5bの上面側には引張り応力を付与している。この結果、前記弾性腕5bは、下方向へ向けて変形される。
The
図1に示すように前記支持部材6には前記弾性腕5bと高さ方向にて対向する位置に貫通孔(第1の貫通孔)10が形成されており前記弾性腕5bは前記貫通孔10を通り、前記弾性腕5bの先端5b1が、前記支持部材6の下面から下方向に突出している。前記先端5b1が前記回路基板1上に設けられた所定の電極パターン上に電気的に接続される。すなわち図1の形態では前記先端5b1が接点として機能している。
As shown in FIG. 1, a through hole (first through hole) 10 is formed in the
図1に示す形態により電子部品2の前記電極部2aは前記接続子5の弾性腕5bを介して前記回路基板1と導通接続される。このような接続部材3を前記電極部2aの下側に設けることで、前記回路基板1と電子部品2間の電気的接続性を確実なものに出来る。
In the form shown in FIG. 1, the
また電子部品2を回路基板1上に導通接続させる際に、各電極部2aと回路基板1間の高さ寸法が多少異なっていても、下方向へ向けて変形された接続子5には、弾性力があるので、前記接続子5の先端5b1を前記回路基板1の所定の電極パターン上に当接させたときに、前記弾性力によって前記接続子5の弾性腕5bが弾性変形し、前記各接続子5を確実に前記回路基板1の電極パターン上に電気的に接続させることが出来る。
Further, when the
また、前記電子部品2と回路基板1との熱膨張係数に大きな差があっても、弾性力を有する前記接続子5の弾性腕5bによって前記熱膨張係数差に起因する歪みを吸収でき、より確実に前記電子部品2と前記回路基板1間を導通接続させることが出来る。
Moreover, even if there is a large difference in the thermal expansion coefficient between the
また、前記支持部材6に前記電子部品2の電極部2aの数に対応した接続子5が取付けられており、複数の前記接続子5のマウント部5aを同時に前記電子部品2の電極部2a下に接合させることが出来る。従来では、個々のバネ部材をそれぞれ個別に前記電子部品2の電極部2a下に接合させていたが、本実施形態では、支持部材6には前記電子部品2の電極部2aの数に対応した接続子5が取付けられているから前記支持部材6を前記電子部品2の電極部2a下に配置し、超音波溶接等によって複数の接続子5を同時に前記電極部2a下に接合させることが可能である。
In addition,
また、前記接続子5を回路基板1側から見ると、弾性腕5bの一部だけが見え、他の箇所は前記支持部材6で覆われた状態になっている。このため衝撃等を受けて前記弾性腕5bが弾性変形し、前記電子部品2と回路基板1間の距離H1が近づいても、前記マウント部5aが前記回路基板1と接触することはなく、接点箇所以外での電気的な短絡を適切に防止できる。また前記支持部材6は有機絶縁シートで形成されているから、前記した接点箇所以外での電気的な短絡を適切に防止できるとともに、後述する製造方法によれば、特に前記支持部材6と接続子5との間に、前記マウント部5aが自らの内部応力に基づいて変形するのを防止するための犠牲層を設ける必要がなく、簡単な構造にて前記弾性腕5bを所定の方向に変形させた接続部材3を形成することができる。また前記支持部材6を設けることで前記支持部材6と電子部品2との間の隙間に例えば接着剤等を介在させ、より強固に前記接続部材3を前記電子部品2に接合することが簡単にできる。
Further, when the
また前記接続子5の弾性腕5bの一部が少なくとも前記貫通孔10上にまで延び、回路基板1側から見て前記弾性腕5bの一部が前記貫通孔10から見えれば、前記弾性腕5bが前記貫通孔10を通って、前記支持部材6の下面から下方へ突出していなくても、導電性接着剤等を用いて前記回路基板1の電極パターンと前記弾性腕5bとを導通接続させることが出来るが、前記接続子5の先端5b1が支持部材6の下面から下方向へ突出していたほうが、後述するように、前記弾性腕5bと電極パターンとを接合する前に電気的試験等を行なうことが出来るし前記電子部品2と回路基板1間の導通接続を確実なものにできて好ましい。
If a part of the
次に前記接続部材3の寸法について説明する。前記接続子5の膜厚は、6μm〜100μmの範囲内で形成される。また各接続子5間のピッチT1(図1を参照)は、20〜100μm程度である。また前記接続子5の前記支持部材6からの突出量σ(図1を参照)は、10〜100μm程度である。
Next, the dimensions of the connecting member 3 will be described. The thickness of the
前記接続子5の前記突出量σは、前記弾性腕5bの先端5b1を前記支持部材6の下面{前記接続子5のマウント部5aが固定されている電子部品2(一方の電子部材)と対向する他方の電子部材(回路基板1)側に向く前記支持部材6の面}6bと同一面まで歪ませるのに必要な応力が降伏点よりも小さくなるように設定されている。この結果、例えば衝撃等によって前記弾性腕5bの先端5b1が、前記支持部材6の下面6bと同一面まで撓んでも、前記衝撃が除去されて、前記支持部材6と回路基板1間に再び間隔が空くと、前記弾性腕5bは図1のように回路基板1上に当接した状態を保ちながら下方向へ弾性変形し(図1の状態に復元し)、前記弾性腕5bが弾性接点として適切に作用する。
The protrusion amount σ of the
また、前記電子部品2に取り付けられた接続部材3の接続子5の先端5b1と回路基板1の電極パターンとは例えば、導電性接着剤や半田付け、溶接等によって接合されるが、前記接合を行なう前に例えば、図1のように電子部品2と回路基板1とを接続部材3を介して電気的に仮接続させた状態で所望の電気的試験を行い、前記電気的試験にパスしたら上記した導電性接着剤等によって前記弾性腕5bと回路基板1間を接合させることが出来る。また特に図示していないが、例えば電子部品2の上面を回路基板1方向に抑え付ける固定部材を前記回路基板1上等に設けても良く、かかる場合、特に、前記先端5b1と回路基板1の電極パターンとを、導電性接着剤や半田付け、溶接等によって接合せず、単に前記先端5b1を前記電極パターン上に当接させておくだけでもよい。
Further, the tip 5b1 of the
また前記接続子5の表面に形成された金属被膜7は上記したように前記電子部品2の電極部2aとの接合層として機能し、超音波溶接等によって前記接続子5のマウント部5aと電極部2aとを前記金属被膜7を介して強固に接合することが出来る。また前記金属被膜7は、電気伝導性に優れたAu等の貴金属やNiの被膜で形成されるので、前記電子部品2と回路基板1間の電気的接続性を良好なものにできるとともに、錆び等による導電性劣化を抑制することも出来る。
Further, the
図2の接続部材15は図1の接続部材3と一部で構造が異なる。図2では前記接続部材15は、支持部材6と接続子16とで構成される。前記支持部材6には図1と同様に貫通孔10が形成されている。前記接続子16は前記支持部材6の上面に形成され、前記接続子16のマウント部16aは前記支持部材6上に直接接合されている。前記マウント部16aは平面的な形状で形成され、前記マウント部16aから前記マウント部16aと一体となって延びる弾性腕16bは、上方に向けて変形している。すなわち前記弾性腕16bは前記貫通孔10から離れる方向に向けて変形している。また前記接続子16の表面は、図1と同様に、前記マウント部16aの下面を除いて、Au等で形成された金属被膜7によって覆われている。
The
図2に示す接続部材15では、前記弾性腕16bは前記支持部材6に形成された貫通孔10から離れる方向に向けて変形しており、この点で図1に示す接続部材3と異なっている。図2に示すように前記弾性腕16bを上方に変形させるには前記弾性腕16bの下面側に引張り応力を、上面側に圧縮応力を付与すればよい。
In the connecting
図2に示す接続部材15は例えば図3に示すような状態で使用される。符号19は、IC,コンデンサ,トランジスタ等の電子部品である。前記電子部品19の下面には電極部19aが形成されている。図3では前記電極部19aはBGA形状であるが、LGA、CGA等、特に前記電極部19aの形状は限定されない。
The connecting
符号20はマザー基板(回路基板)である。前記マザー基板20上には電極部20aが形成されている。前記マザー基板20上に前記接続部材15を取り付けるための取付基板21が設けられる。前記取付基板21には図3に示すように貫通孔22が形成されている。前記貫通孔22の内壁面22aには導電性材料で形成された導通部23がスパッタ法等で形成されている。前記取付基板21の上面には上側接続部24がスパッタ法等で形成され、前記取付基板21の下面には下側接続部25が形成され、前記上側接続部24及び下側接続部25がともに前記導通部23と導通接続されている。
前記接続部材15は図2の状態から裏返しにした状態で、すなわち前記支持部材6の下面側に前記接続子16が設けられ、前記弾性腕16bが下方向に変形した状態で、前記マウント部16aの下面が前記取付基板21の上側接続部24に例えば導電性接着剤26を介して導通接続させられる。あるいは、前記マウント部16aに形成された金属皮膜7と前記取付基板21の上側接続部24とが超音波溶接、半田等によって接合されてもよい。図3に示すように前記弾性腕16bは、前記取付基板21に形成された貫通孔22内に入り込み、変形した状態を保ったまま前記取付基板21に支持される。前記電子部品19が図示下方向に向けて移動し、前記電子部品19の電極部19aが前記支持部材6に形成された貫通孔10を通り前記弾性腕16bに当接する。さらに前記電子部品19が下方向に移動すると、前記電極部19aは前記弾性腕16bに当接した状態を保ちながら前記弾性腕16bを下方向に弾性変形させる。このように前記弾性腕16bが取付基板21方向に変形していても、前記取付基板21に貫通孔22を形成することで、前記貫通孔22内に前記弾性腕16bを、前記弾性腕16bの変形が阻害されることなく収納でき、前記弾性腕16bと前記電子部品19の電極部19aとを適切に導通接続させることができる。前記取付基板21には貫通孔22でなく凹部が形成されてもよい。前記弾性腕16bの変形が阻害されることなく、前記弾性腕16bを収納することが可能な収納部が形成されていれば前記収納部の形態は特に限定されない。また例えば前記弾性腕16bと前記電子部品19の電極部19aとは導電性接着剤等により接合されてもよいし、接合されなくてもよい。接合しない場合、例えば図3に示すマザー基板20、取付基板21及び接続部材15は、バーンイン試験に用いられるバーンインボードとして用いることができる。なお図3に示す実施の形態では、前記弾性腕16bが上方向に変形していても当然よい。かかる場合、前記弾性腕16bは前記支持部材6に形成された貫通孔10を通り、前記支持部材6の上面から上方に向けて突出する。そして前記弾性腕16bが前記電極部19aによって下方向に押圧されると前記弾性腕16bは下方向に弾性変形し、このとき、前記弾性腕16bは、前記貫通孔22の内部にまで変形可能となっている。
In the state where the
図4に示す回路基板1上に取り付けられた接続部材30は、図2に示す接続部材15とほぼ同様の形態である。前記接続部材30は、接続子16と支持部材6とで構成され、前記接続子16の弾性腕16bは図2と同様に上方に向けて変形している。前記支持部材6には前記弾性腕16bと高さ方向にて対向する位置に第1の貫通孔10が形成されている。また前記支持部材6には前記接続子16のマウント部16aと高さ方向にて対向する前記支持部材6の一部に第2の貫通孔31が形成されている。図4に示す接続部材30には、前記第2の貫通孔31が形成されている点で図2に示す接続部材15と異なる。
The
図4に示すように前記第2の貫通孔31からは前記マウント部16aの下面が露出した状態になっている。そして前記露出したマウント部16aの下面が接点として機能する。図4に示すように、前記回路基板1上には電極部33が形成され、前記電極部33が前記第2の貫通孔31に入り込み前記電極部33とマウント部16aとが導通接続した状態になる。前記支持部材6と回路基板1間には例えば導電性接着剤32が介在し前記支持部材5と前記回路基板1とが接合される。また前記電極部33が例えば半田バンプであって前記回路基板1とマウント部16aとが半田接合された状態であってもよい。あるいは前記マウント部16aと前記電極部33とが超音波溶接等によって接合されてもよい。前記回路基板1上に取り付けられた前記接続部材30の接続子16の弾性腕16bは上方に変形しており、前記電子部品19の電極部19aとの接点として機能する。前記電子部品19が下方向へ移動すると前記電極部19aと前記弾性腕16bとが当接した状態となるとともに前記弾性腕16bが下方向に向けて弾性変形する。
As shown in FIG. 4, the lower surface of the
図4に示す実施の形態では、前記弾性腕16bを、電子部品19との接点として使用するとともに、前記マウント部16aの下面を前記回路基板1との接点として使用する。この結果、前記弾性腕16bは前記支持部材6に形成された第1の貫通孔10から離れる方向に変形しているが、回路基板1から離れる方向にも変形しているため、図3と違って、前記接続部材30が取り付けられる回路基板1に前記弾性腕16bを入り込ませるための凹部等で形成された収納部を設けなくても前記電極部19aと前記弾性腕16bとの電気的接続を得ることが出来る(なお図4の形態において収納部を設けても当然よい)。なお、図4の弾性腕16bを前記回路基板1方向へ、すなわち下方向に変形させてもよい。かかる場合、前記回路基板1には前記弾性腕16bを入り込ませる収納部を形成することが必要となる。
In the embodiment shown in FIG. 4, the
図5に示す実施の形態では、前記接続子40は、下層41と上層42の二層構造にて形成される。前記下層41と上層42はともに導電性材料で形成されるが材質が異なる。前記接続子40の下層41は圧縮応力を有し、上層42は引張り応力を有している。これにより前記接続子40の弾性腕40bは前記支持部材6の貫通孔10を通り下方向に変形している。前記接続子40は、図5のように材質が異なり内部応力に差がある下層41と上層42とで構成されてもよいし、あるいは後述するように、前記接続部材をスパッタ蒸着法を用いて形成し、このとき真空ガス圧を変化させることで前記接続部材の内部応力を制御してもよい。
In the embodiment shown in FIG. 5, the
なお各実施の形態において、前記接続子5,16,40は、スパッタ蒸着法や、電子ビーム蒸着法、分子線エピタキシャル成長法、化学蒸着法、電解メッキ法等で薄膜形成されたものであることが好ましい。前記接続子5,16,40を薄膜により形成することで前記接続子5,16,40の小型化及び薄型化を実現できるから前記回路基板1と電子部品2間の接続構造を適切に微細化することが出来る。前記接続子5は前記電子部材間(例えば図1でいえば電子部品2と回路基板1間)の電気的接続性を確保するため導電性材料で形成され、例えばNiZr合金を例示できる。
In each embodiment, the
ところで前記接続子5,16,40は、図1ないし図5の形状のものに限らず、例えば前記接続子5を真上から見たときの平面形状が螺旋形状等であってもよい。その形態について図6を用いて説明する。
Incidentally, the
図6では、接続部材60を構成する支持部材6の上面に接続子50のマウント部50aが直接形成され、前記マウント部50aと一体形成された弾性腕50bが巻き始端50b1から巻き終端(先端)50b2にかけて螺旋階段状に、前記支持部材6に形成された貫通孔10を通って下方向へ向けて突出形成されている。
In FIG. 6, the
図6に示すように、前記接続子50の弾性腕50bの先端50b2は、回路基板1の電極パターン上に導通接続されている。
As shown in FIG. 6, the
図6に示す実施形態では、前記接続子50の弾性腕50bが螺旋階段状に突出形成されており、弾性接点として機能する弾性腕50bが上下方向に弾性変形することで、回路基板1と電子部品2間の導通接続を確実なものに出来る。
In the embodiment shown in FIG. 6, the
前記接続子50の弾性腕50bは下面側と上面側とで内部応力に差があり、前記内部応力の差を利用して螺旋階段状に立体成形されたものである。
The
上記した前記接続子5,16,40,50はいずれも上面側と下面側とで内部応力に差があり、前記内部応力の差を利用して前記弾性腕が変形させられた形態となっているが、このように内部応力の差による自らの力で変形する形態以外に、例えば治具を用いて機械的に前記弾性腕を変形させる形態であってもよい。例えばばね性を有するNiを主体とした接続子を形成し、弾性腕に該当する箇所を治具によって立体的に変形させる。
Each of the
次に、前記接続部材3の製造方法について説明する。
図7ないし図13を用いて図1に示す接続部材3の製造方法について説明する。各図は製造工程中における接続部材3の部分断面図である。
Next, a method for manufacturing the connection member 3 will be described.
A method for manufacturing the connecting member 3 shown in FIG. 1 will be described with reference to FIGS. Each figure is a partial cross-sectional view of the connecting member 3 during the manufacturing process.
図7では作業台11の表面11aに支持部材6を貼り付ける。前記作業台11は、例えば銅箔などで形成されている。前記作業台11には予め貫通孔12が形成されている。前記貫通孔12は、支持部材6に対し図1に示す貫通孔10を形成するためのものであり、前記作業台11には、支持部材6に設けたい貫通孔10の位置及び数にあわせた貫通孔12が形成されている。
In FIG. 7, the
前記支持部材6は例えばポリイミド等で形成された有機絶縁樹脂シートである。なお図示しないが前記作業台11の表面11aには例えば熱可塑性樹脂等で形成された剥離層が形成されていてもよい。
The
図8に示す工程では、前記支持部材6の表面6aの全面に直接、後に接続子5となる導電層13を例えばスパッタ蒸着法にて形成する。前記導電層13を具体的にはNiZr合金(Niを1at%添加)、MoCr等で形成する。
In the step shown in FIG. 8, a
前記導電層13をスパッタ蒸着法で形成するとき、真空ガス圧(例えばArガスを使用する)を徐々に変化させながら前記導電層13をスパッタ成膜していき、前記導電層13の下面側に圧縮応力を、上面側に引張り応力を付与する。
When the
図9に示す工程では、前記導電層13の上にレジストなどのマスク層14を形成する。前記マスク層14は最初、前記導電層13上の全面にスピンコートなどで塗布され、露光現像によって前記接続子5と同形状にパターニングされる。
In the step shown in FIG. 9, a
図9に示す工程では前記マスク層14に覆われていない前記導電層13をエッチング法にて除去する。前記エッチングにはイオンミリング、反応性イオンエッチング、プラズマエッチング等を使用できる。このエッチング工程により前記導電層13は接続子5と同形状にて残される。なお以下の工程では図1と名称及び符号をあわせるために図9工程にて残された導電層13を接続子5と称する。
In the step shown in FIG. 9, the
図10に示す工程では、前記レジストなどで形成されたマスク層14を溶解液に浸すなどして除去する。
In the step shown in FIG. 10, the
図11に示す工程では、前記作業台11に形成された貫通孔12からエッチング法やレーザ加工等により前記支持部材6に貫通孔10を形成する。図11に示すように、ちょうど前記貫通孔10と高さ方向にて対向する位置の前記接続子5は弾性腕5bであり、前記接続子5のマウント部5aは前記貫通孔10が形成されない支持部材6上に形成されている。前記エッチングでは選択的エッチングが用いられ前記支持部材6のみが選択的にエッチングされ前記貫通孔10が形成される。上記のように前記貫通孔10の形成をエッチングやレーザ加工によって行なうことで、前記貫通孔10の幅を十数μm程度まで微細に高精度良く形成できる。
In the step shown in FIG. 11, the through
図11に示す工程では、前記支持部材6に貫通孔10を形成することで、開放された前記弾性腕5bが内部応力の差に基づいて弾性変形を起こす(図12の状態)。上記したように前記導電層13を成膜する図8の工程では、下面側と上面側とで内部応力に差を持たせながら前記導電層13を前記支持部材6上に成膜していた。このとき、前記支持部材6上に形成された前記導電層13は前記支持部材6上に接合されているため拘束状態にあり、したがって変形できずに平面的な形状を保つが、図11工程にて、支持部材6の一部が除去されて貫通孔10が形成されると、前記弾性腕5bに対する支持部材6からの拘束力が無くなり、前記弾性腕5bは、上下に何の抑えも無い自由状態となる。このとき、前記接続子5には下面側に圧縮応力が、上面側に引張り応力が付与されているため、前記弾性腕5bが、下方向へ湾曲状に変形する。図12に示すように、前記弾性腕5bは前記支持部材6及び作業台11に設けられた貫通孔10,12内へ入り込むので、前記弾性腕5bの内部応力差に基づく変形は阻害されない。
In the process shown in FIG. 11, by forming the through
また前記接続子5のマウント部5aは前記支持部材6の上面に接合された平面形態を保ち、前記マウント部5aは変形しない。
Further, the
図13に示す工程では、前記接続子5の露出する全表面にAu等の貴金属やNiの金属被膜7を電解メッキ法等でメッキ形成する。前記接続子5は、前記マウント部5aの下面が支持部材6に接合されているので、前記マウント部5aの下面は露出しておらず前記マウント部5aの下面を除く前記接続子5の全表面に前記金属被膜7が形成される。前記金属被膜7は、形成されなくてもよいが形成されたほうが、前記接続子5の錆び等による導電性劣化を抑制でき、また回路基板1と電子部品2間の導通接続を良好なものにできて好ましい。また、電子部品2の電極部2aとの接合を良好なものに出来る。
In the step shown in FIG. 13, a precious metal such as Au or a
次に、図1に示すIC等の電子部品2に形成された電極部2aを前記接続子5のマウント部5aの支持部材6が取り付けられている面と逆側の面(図1では上面)に当接させ、例えば超音波溶接等によって前記接続子5のマウント部5aを前記電極部2aに接合する。
Next, the
このように金属被膜7を接合層として機能させることができ、例えば超音波溶接によって前記接続子5のマウント部5aを前記電極部2aに接合させることが可能である。すなわち導電性接着剤等を用いなくても前記接続子5のマウント部5aを簡単に前記電極部2aに接合させることが出来るから製造工程の簡略化を図ることが出来る。
In this way, the
また前記接続子5を前記電極部2a下に接合させた後、前記作業台11を除去する。除去する方法としてエッチング法などを用いてもよいが、図7工程で予め前記作業台11と支持部材6間に剥離層を設けておけば、前記剥離層から容易に前記作業台11を取り外すことができ、しかも剥離された作業台11を再び使用することができるので製造費の上昇を抑制することも出来る。
Further, after the
なお例えば図12工程から図13工程の間で、すなわち電子部品2を取り付ける前に、前記接続部材3に対し熱処理を施してもよい。この熱処理によって前記接続子5の弾性腕5b内の内部応力をより増大させ、さらに湾曲状に変形しやくできる。
For example, the connecting member 3 may be heat-treated between the step of FIG. 12 and the step of FIG. 13, that is, before the
本実施形態では、図8工程で、前記接続子5(導電層13)の下面側と上面側とで異なる内部応力を付与する点、前記接続子5(導電層13)を直接、前記支持部材6上に成膜する点(すなわち接着剤等を使用しない)、等に特徴的な部分がある。すなわち、前記接続子5を支持部材6上に成膜するときに、前記接続子5と支持部材6との間に犠牲層を設ける必要がない。例えば、前記接続子5を直接、回路基板1上に形成しようとするとき(すなわち支持部材6がない)、まず回路基板1上に前記犠牲層を形成し、その上に接続子5を形成する。そして、その後、前記接続子5のマウント部5a下にある犠牲層はそのままで弾性腕下にある前記犠牲層を除去すると、前記犠牲層による抑えが無くなった前記弾性腕が自らの内部応力の差に基づき変形する。あるいは前記支持部材6上でも前記支持部材6に貫通孔10を形成しない場合は前記犠牲層が必ず必要になる。
In the present embodiment, in FIG. 8, in the step of applying different internal stresses on the lower surface side and the upper surface side of the connector 5 (conductive layer 13), the connector 5 (conductive layer 13) is directly attached to the support member. 6 is characterized in that a film is formed on 6 (that is, no adhesive or the like is used). That is, when the
しかし図7ないし図13に示す製造方法では、前記弾性腕5bと高さ方向にて対向する位置にある前記支持部材6に貫通孔10を形成するため、前記貫通孔10の形成により前記弾性腕5bを、上下に何の抑えもない開放状態にでき、特に前記犠牲層の形成は必要なく、簡単な製造工程で前記接続部材3を形成することが可能になる。
However, in the manufacturing method shown in FIGS. 7 to 13, since the through
また前記支持部材6は有機絶縁シートであることが好ましい。前記支持部材6を有機絶縁シートで形成すると、図9工程で、選択的エッチングにより、前記支持部材6に影響を与えることなく前記接続子5を所定形状に形成でき、また図11工程で、選択的エッチングにより、前記接続子5に影響を与えることなく前記支持部材6に適切且つ簡単に貫通孔10を形成できる。
The
また電子部品2の電極部2aの数及び電極部2a間の間隔に応じて形成された複数の接続子5を支持部材6に固定支持できるので、複数の接続子5のマウント部5aを同時に前記電子部品2の電極部2a下に接合することができ製造工程の簡略化を図ることができて好ましい。またシート状の支持部材6に複数の接続子5が取り付けられているので、電子部品2への接合前に各接続子5がばらばらになることは無く、前記接続部材3の輸送等も簡単に行なうことが出来る。
In addition, since the plurality of
図7工程での作業台11は用いられなくてもよいが、用いたほうが製造工程を容易にできて好ましい。前記支持部材6には図11工程の段階で貫通孔10が形成されるが、作業台11に形成された貫通孔12を利用して前記支持部材6に簡単且つ確実に貫通孔10を形成できるし、また軟質な支持部材6を前記支持部材6よりも硬質な作業台11上に載置することで前記支持部材6上に導電層13を形成しやすくなる。なお前記作業台11には最初から貫通孔12が形成されているが前記貫通孔12は、図11工程までのいずれかの段階(すなわち前記支持部材6に貫通孔10を形成する前段階)で形成すればよい。
The work table 11 in the step of FIG. 7 may not be used, but it is preferable to use it because the manufacturing process can be facilitated. A through
なお図8の工程で導電層13を形成するときに、下面側に引っ張り応力を上面側に圧縮応力を付与すれば、図12工程で前記弾性腕5bは上方に向けて、すなわち前記貫通孔10から離れる方向に向けて変形する。図2に示す接続部材15を図3に示す取付基板21に導電性接着剤26を用いて貼り付けたり、あるいは図4に示すように前記マウント部16a下の支持部材6に第2の貫通孔31を形成し、前記第2の貫通孔31を介して前記マウント部16aと回路基板1の電極部33とを接合してもよい。
When the
また上記では前記接続子5を内部応力に差を持たせて形成し、図11工程で前記支持部材6に貫通孔10を形成することで、開放された前記弾性腕5bを自らの力により変形させるものであったが、前記接続子5の内部応力に差を持たせず、図11のように貫通孔10を形成した後、前記貫通孔10を通して、あるいは前記貫通孔10の上側から治具を用いて前記弾性腕5bを機械的に上方向あるいは下方向に変形させるものであってもよい。
Further, in the above, the
上記ではIC等の電子部品と回路基板間に用いられる接続部材について説明したが、前記接続部材は、電子部品間等に用いられてもよい。 Although the connection member used between electronic components, such as IC, and a circuit board was demonstrated above, the said connection member may be used between electronic components.
1 基板
2 電子部品
3、15、30、60 接続部材
5、16、40、50 接続子
5a、16a、40a、50a マウント部
5b、16b、40b、50b 弾性腕
6 支持部材
7 金属被膜
10、12、22、31 貫通孔
11 台
13 導電層
20 マスク層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Board |
Claims (18)
前記接続子は前記支持部材に直接接合されるマウント部と、前記マウント部から延出する弾性腕とを有し、
前記支持部材には前記弾性腕と対向する位置に第1の貫通孔が形成され、
前記弾性腕は、前記第1の貫通孔から離れる方向に変形しているか、あるいは前記第1の貫通孔内を貫通する方向に変形していることを特徴とする接続部材。 A support member and a connector;
The connector has a mount part directly joined to the support member, and an elastic arm extending from the mount part,
The support member is formed with a first through hole at a position facing the elastic arm,
The connection member, wherein the elastic arm is deformed in a direction away from the first through hole or deformed in a direction penetrating the first through hole.
(a) 支持部材上にマウント部と弾性腕とを有する接続子を平面的な形状で直接形成する工程と、
(b) 前記弾性腕と対向する位置にある前記支持部材を除去して第1の貫通孔を形成する工程と、
(c) 前記弾性腕を、前記第1の貫通孔から離れる方向に変形させるか、あるいは前記第1の貫通孔内を貫通する方向に変形させる工程。 The manufacturing method of the connection member characterized by having the following processes.
(A) directly forming a connector having a mount portion and an elastic arm on a support member in a planar shape;
(B) removing the support member at a position facing the elastic arm to form a first through hole;
(C) The step of deforming the elastic arm in a direction away from the first through-hole or in a direction penetrating through the first through-hole.
前記(c)工程時、前記弾性腕は自らの内部応力の差により所定方向に変形させられる請求項10記載の接続部材の製造方法。 During the step (a), different internal stresses are applied on the lower surface side and the upper surface side of the connector,
The method for manufacturing a connection member according to claim 10, wherein, in the step (c), the elastic arm is deformed in a predetermined direction by a difference in its internal stress.
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- 2006-05-25 JP JP2006144958A patent/JP2007027093A/en not_active Withdrawn
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