JP2826277B2 - 電子パッケージ・アセンブリおよびそれと一緒に使用するコネクタ - Google Patents

電子パッケージ・アセンブリおよびそれと一緒に使用するコネクタ

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JP2826277B2
JP2826277B2 JP7005308A JP530895A JP2826277B2 JP 2826277 B2 JP2826277 B2 JP 2826277B2 JP 7005308 A JP7005308 A JP 7005308A JP 530895 A JP530895 A JP 530895A JP 2826277 B2 JP2826277 B2 JP 2826277B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電子パッケージ・アセン
ブリに関し、詳細には、その中で少なくとも2つの回路
基板が電気的に接続されているアセンブリに関する。さ
らに詳細には、本発明は、回路基板(たとえば、フレキ
シブル回路)の一方または両方に外部圧力をかけて接続
が達成されるアセンブリに関する。
【0002】
【従来の技術】様々な回路素子を電気的に結合するため
の電子パッケージ・アセンブリの利用は、もちろん以下
の特許において示され記載されている様々な例によって
周知である。 M.J.オーエンス(Owens) の米国特許第483062
3号 W.L.ブロッドスキ(Brodsky)他の米国特許第505
9129号 H.ミズノ(Mizuno)の米国特許第5176524号
【0003】結合される回路素子の一部を構成する個々
の電気導体(たとえば、プリント回路線、接触パッドな
ど)間で直接接触が必要とされる電子パッケージ・アセ
ンブリを設計する際には、導体間の精密な位置合せ、な
らびに持続時間が十分に長い確実な接触圧力の印加と起
こり得る様々な不利な環境条件(たとえば、熱、水分)
に耐える能力を考慮することが重要である。位置合せ
は、特に高密度の極めて小さい導体に関するとき、有効
なパッケージのアセンブリおよび操作にとって明らかに
クリティカルであると考えられる。力の印加に関して
は、アセンブリの間も操作の間も、過度の圧力が、アセ
ンブリの様々な部品(特に導体)に損傷をもたらす可能
性があることも知られている。またこれまで、そのよう
な圧力の提供は、一般に、これらのアセンブリを作成す
るために必要な比較的大きくて複雑な部品(たとえば、
コネクタ・ハウジング)を利用して実施されており、そ
のためそのコストが不必要に増大していた。上記のよう
に、様々な不利な環境条件にさらされたアセンブリにお
いて、その環境に耐えることができないと、接点の腐
食、接触圧の低下、維持コストの上昇などの問題をも生
じていた。
【0004】本出願人に譲渡された米国特許第4902
234号(ブロッドスキ他)では、エストラマー加圧部
材を利用して少なくとも1つの回路部材(たとえば、フ
レキシブル回路)に対して確実な接触圧を提供するコネ
クタ・アセンブリが定義されている。この加圧部材は、
ベース板と、ベース板の一方の面にある別個の複数の圧
縮性素子と、ベース板の他方の面にある1つのエラスト
マー部材とを含む。以下の説明から理解されるように、
この特許の有用な教示のいくつかを本発明において首尾
よく利用することができる。したがって、米国特許第4
902234号の開示を参照により本明細書に合体す
る。
【0005】本発明の教示が特に適用される電子パッケ
ージの1つの例は、当技術分野においてしばしばマルチ
チップ・モジュール(MCM)と呼ばれるもので、いく
つかの半導体素子(チップ)が共通の基板(たとえば、
セラミック)と組み合わせて使用される。チップは一般
に、基板の上面に配置し、通常同じ面に配置された関連
回路と電気的に接続されており、互いに接続されること
もある。この目的のために本出願者によって開発された
1つの技法は、被制御チップ接続(C4)として知られ
るはんだ処理である。
【0006】当然のことながら、そのようなパッケージ
の小型化を高める要求の増大により、様々な外部回路
(たとえば、パッケージが配置されたプリント回路板な
どの大きな基板上)にパッケージを電気的に結合し、同
時に、適切な保護ハウジング内でのその有効な配置を保
証する有効な手段が必要とされている。
【0007】以下で定義するように、本発明の電子パッ
ケージ・アセンブリは、比較的安価で過大な熱や水分な
ど様々な不利な環境条件に耐えられる有効な材料の利用
により、2つの回路基板間に、比較的低い効果的で確実
な接触圧を唯一提供する、コンパクトな小型パッケージ
構造を定義し、同時に、基板およびその様々な部品(た
とえば、チップ)の位置わせされた有効な配置を保証す
る。そのような、電子パッケージはそれと一緒に使用す
るコネクタ・アセンブリを含めて、当技術分野において
著しい進歩を構成することになると思われる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明の主な目的は、
電子パッケージ・アセンブリの技術を改善することであ
る。
【0009】本発明のもう1つの目的は、コネクタが安
定した有効な接触圧を確実に提供する、そのようなパッ
ケージと共に使用するための、電気コネクタ・アセンブ
リを提供することである。
【0010】本発明のもう1つの目的は、高温や水分な
どの比較的不利な様々な環境条件において動作可能な電
子パッケージとコネクタ・アセンブリを提供することで
ある。
【0011】本発明のもう1つの目的は、とりわけ本明
細書に記載するいくつかの特徴を有し、かつ比較的大き
な規模に(たとえば、大量生産)作成できる電子パッケ
ージ・アセンブリおよび電気コネクタ・アセンブリを提
供し、これにより、従来技術の既知の多数のアセンブリ
よりも全体的なコストを削減することである。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記その他の目的は、本
発明の1態様によれば、受容領域を画定するベース部材
を含む電子パッケージ・アセンブリの提供によって達成
され、ベース部材は、その一部分として第1と第2の弾
性手段を含む。かなり剛性の回路基板が、ベース部材の
受容領域内に配置され、この剛性基板は第1の弾性手段
上に配置され、同時に第2の弾性手段が受容領域内で、
剛性基板を所定の位置合せで配置するのを助ける。剛性
基板は、第1の複数の接触パッドがその上に配置された
第1の面と、ほぼ剛性の回路基板上に配置され第1の複
数の接触パッドのうちの選択されたものと電気的に結合
された少なくとも1つ(好ましくは数個)の半導体素子
を含む。パッケージはさらに、第2の複数の接触パッド
を含むフレキシブル回路基板を含み、このフレキシブル
基板は、フレキシブル基板の第2の複数の接触パッドの
うちの選択されたものが剛性基板の第1の複数の接触パ
ッドの各々と位置が合い噛み合うように、剛性基板に対
して位置合せされる。パッケージはさらに、第2の複数
の接触パッドに関してフレキシブル回路基板と物理的に
接触する状態で配置する第3の弾性手段と、さらにベー
ス部材上に配置されたカバーを含む。カバーは、フレキ
シブル回路基板の接触パッドのうちの選択されたものが
剛性回路基板の接触パッドのそれぞれに所定の力を及ぼ
すようにするために、第3の弾性手段上に力を及ぼすよ
うに設計されている。
【0013】本発明のもう1つの態様によれば、2つの
基板の2組の複数の接触パッドの間で有効な電気的結合
を提供するように設計された電気コネクタが提供され
る。コネクタは、ほぼ剛性の回路基板がその中に配置さ
れるように適合された受容領域を画定するベース部材を
含み、このベース部材はその一部分として第1と第2の
弾性手段を含む。第1の弾性手段は、剛性回路基板がそ
の上に配置されるように適合され、第2の弾性手段は、
ベース部材の受容領域内で剛性回路基板を所定の位置合
せで配置するのを助けるように適合される。コネクタは
さらに、剛性回路基板の第1の複数の接触パッドのうち
の選択されたものが、フレキシブル回路基板の第2の複
数の接触パッドのうちの選択されたものと位置合せされ
るように、フレキシブル回路基板を剛性回路基板に対し
て位置合せする手段を含む。さらに、コネクタは、第2
の複数の接触パッドに対してフレキシブル回路基板と物
理的に接触する状態で配置されるように適合された第3
の弾性手段と、ベース部材上に配置され、フレキシブル
回路基板の第2の複数の接触パッドが剛性回路基板の第
1の複数の接触パッドと位置合せされた状態で配置され
るときに第3の弾性手段に力を及ぼし、それにより、第
2の複数の接触パッドのうちの選択されたものが、剛性
基板の接触パッドのそれぞれに所定の力を及ぼすように
適合されたカバー手段とを含む。
【0014】本発明のもう1つの態様によれば、対向す
る第1と第2の面を含む誘電体層と、誘電体層の第1の
面に配置された複数の接触パッドと、複数の接触パッド
の実質上反対側にある誘電体層の第2の面に配置された
導体層とを含むフレキシブル回路基板が提供される。導
体層は、第2の複数の導体パッドの領域においてフレキ
シブル回路基板の高い柔軟性を保証する構成である。
【0015】
【実施例】図1に、本発明の好ましい実施例による電子
パッケージ10を示す。パッケージ10は、ベース部材
11と、実質上剛性の回路基板13と、基板13上に配
置された少なくとも1つ(好ましくは数個)の半導体素
子15と、パッケージ10内に配置され半導体素子15
に電気的に接続されるように設計された少なくとも1つ
のフレキシブル回路基板17と、ベース部材11上に配
置されるように適合され、これにより本発明の様々な内
部部品にカバーを提供し、同時にまた、本発明の回路基
板間の確実な接続を保証するために、本明細書で定義さ
れた方式で力を及ぼす働きをする前述のカバー19とを
含む。
【0016】本明細書で定義される電子パッケージは、
当技術分野においてマルチチップ・モジュール(MC
M)と呼ばれることもあり、これは特に電子素子として
複数の半導体素子(チップ)を備えるように設計されて
いる。そのようなMCMを情報処理システム(コンピュ
ータ)で使用して、指定された情報を処理することが知
られている。当技術分野では、コンピュータ内でそのよ
うな電子パッケージ・アセンブリを複数使用することが
知られており、そのようなアセンブリの数はしはしばコ
ンピュータの動作要件に依存する。
【0017】本明細書で定義される本発明から、電子パ
ッケージ10が、MCM部品および同様の電子パッケー
ジング構造に比して著しい改善を示すことが理解されよ
う。そのような改善は、本発明の少なくとも1つの態様
においては、使用される少なくとも2つの回路基板間に
有効な電気接続を提供するための改善された手段によっ
て保証される。たとえば、本発明のアセンブリの相対的
容易さ、ならびにそのために必要な部品の数の減少を含
む他の利点が、本明細書において提供される教示から理
解できる。
【0018】図1に示したベース板11は、ほぼ長方形
の構造であることが好ましく、中央受容領域(開口部)
23を画定する働きをする4つの辺21を含む。各辺2
1は、棚部25を含み、これらの棚は、ベース部材11
の底部内で中央開口部28を画定する。開口部28は、
必要ならば、基板13と、プリント回路板27などの外
部回路基板との間の電気接続を可能にする。また、1つ
または複数のフレキシブル回路基板17を使って(たと
えば、PCB上の導体表面(たとえば、29)に導体を
接続することによって)プリント回路板(PCB)への
接続を提供し、さらには、PCB27へのどんな種類の
接続も提供せず、その代わり、単にパッケージ10を使
用して、複数のチップ15だけを画定された基板17に
電気的に結合することも本発明の範囲内に含まれる。そ
の後基板17を、関連する外部回路(たとえば、本発明
を使用する情報処理システム内で利用される別の基板、
カードまたはコネクタ)に電気的に接続されるように適
合させることもできる。したがって、本発明は、パッケ
ージ10のPCB27への電気的結合だけに限定される
ものではない。
【0019】4つの辺21によって画定された受容領域
23は、ほぼ長方形の構成であり、やはり長方形の基板
13を中に配置するのに適している。基板13は、誘電
性材料(たとえば、セラミック)であることが好まし
く、その一部分として、1つまたは複数の電気回路層3
1を含む。図1では、電気回路31が基板の上面33上
に配置され、この電気回路は、当技術分野で周知の手続
き(たとえば、フォトリソグラフィ)を使って形成する
ことができる。さらに、既知のように、そのようなセラ
ミック基板は、誘電層(たとえば、ポリイミド)によっ
て分離され、それによって能力の増大した構造を提供す
る、少なくとも2つの層を含む。図1から分かるよう
に、各半導体チップ15は、面33上に所定のパターン
で配置され、前述のように、電気回路31に電気的に結
合される。本発明に関するそのような電気的結合は、本
発明の出願人によって開発された前述のC4はんだ処理
を使って実施することが好ましい。もちろん、チップを
この電気回路に結合する当技術分野において既知の他の
手段でもよい。
【0020】重要なことであるが、基板13はさらに、
基板の4つの辺それぞれの周辺部分に沿って、4つの縦
パターンで配置された複数の接触パッド35を含む。こ
れらの接触パッドはそれぞれ、電気回路31の形成と同
時に当技術分野で既知の技法を使って形成することがで
きる。そのような接触パッドは、電気回路31と同様に
銅材であることが好ましい。本発明の一実施例では、図
示したような線状の各縦パターン約25mm(1イン
チ)ごとに、合計234個のパッド35を形成する。一
例として、各パターンは合計約50mm(2インチ)の
長さを有し、したがって、基板13上にそのようなパッ
ドを合計1872個提供する。
【0021】本明細書によれば、基板13上のパッド3
5のうちの選ばれたものが、関連する接触パッド41に
電気的に接続される(図1と図4に点線で示す)。これ
により、4つのフレキシブル回路基板17はそれぞれ、
基板13の隣接する面上の関連パッド35と噛み合うよ
うに基板17の下面に配置された個々のパッド41のパ
ターンを含む。これらのパッドはそれぞれ、関連する電
気回路43(図1と図4ではやはり点線で示す)の形成
と一緒に形成することができ、この電気回路は、各パッ
ドを所望のように接続し、または、各パッドを、設計パ
ターンに従ってパッド41のパターンから外に向かって
延びる個々の回路線などに接続するように設計されてい
る。図1には、ただ1つの電気回路43の層とパッド4
1のパターンが示してあるが、各回路基板が、そのよう
な接触パッドおよび関連する電気回路のパターンを含む
ことを了解されたい。パッド41と電気回路43は、銅
であることが好ましく、当技術分野において既知のフレ
キシブル電気回路を形成する技法(たとえば、リソグラ
フィ)によって形成される。これらの導体素子は、通
常、厚さがわずか約0.025mm(0.001イン
チ)から0.05mm(0.002インチ)までの誘電
体(たとえば、ポリイミド)層上に形成される。電気回
路の各線は、厚さがわずか約0.011mm(0.00
045インチ)である。さらに、基板17上のパッド4
1はそれぞれ、厚さ約0.10mm(0.004イン
チ)であり、わずかに丸みをおびた(たとえば、半球状
の)接触面(図示せず)を含む。また、図の各パッド4
1は直径約0.13mm(0.005インチ)のほぼ円
筒形である。図1と図4には、これらのパッドをほぼ円
筒形の構成のものとして示してあるが、これは本発明を
限定するものではなく、他の構成(たとえば、長方形)
も容易に可能である。やはり、当技術分野において既知
の形成技法を使って、各フレキシブル回路基板にパッド
または電気回路の複数の層を提供することも本発明の範
囲内に含まれる。これについては、さらに詳しい説明は
必要でないと思われる。
【0022】重要なことであるが、基板13上の接触パ
ッド35の1つ1つが、各フレキシブル基板上の関連パ
ッド41と正確に一直線上に並び、これと噛み合って、
本発明において所望の接続を実現する。一例として、パ
ッド35と41はそれぞれ、同じような長方形パターン
で配置され、1方向に約0.46mm(0.018イン
チ)、他方向に約0.89mm(0.035インチ)の
長方形パターンで、互いにある距離だけ離れて配置され
ている。これは中心間の間隔である。これらの個々の導
体の高密度パターンには、個々のパターンを一直線に並
べかつパッド上に安定した接続を実現するのに有効な圧
力を保証する、高精度手段が必須であることが理解でき
よう。本明細書の教示から、本発明が、新しい独特の方
式でそのような位置合せと接続を提供し、同時に、コン
パクトな超小型の構造においてそのような能力を保証す
ることが理解されよう。図1において、半導体チップ1
5は、図の電気回路31を使って、接触パッド35のう
ちの選択されたものに電気的に結合される。図1では、
例示のため、この電気回路31の一部分だけを示してあ
ることを了解されたい。もちろん、複数のパターンを利
用することもでき、本発明は本明細書に示した代表的な
パターンに限定されるものではない。
【0023】起こり得る破壊に対してセラミック基板1
3を保護しかつ適切にベース部材11の衝撃を吸収し、
同時に受容領域23内でその正確な心合せを維持するよ
うに、ベース部材11内で剛性セラミック基板13を適
切に位置合せするために、ベース部材11は、第1と第
2の弾性構造物51と53を含む(3組の構造物53だ
けを示してあるが、4番目の構造物は基板13の下に隠
れていることを理解されたい)。第1の弾性構造物51
はそれぞれ、その上に基板13の外縁部分の1つが着座
するように設計された、ほぼ長方形の細長く平坦なエラ
ストマー部材を含む。各エラストマー・パッド51は、
部材11の辺21のうちのそれぞれ1つの辺に沿って形
成された各棚25の上に乗る。1つの例では、各パッド
は、幅6.35mm(0.250インチ)、長さ45.
0mm(1.850インチ)、厚さがわずか約0.51
mm(0.020インチ)である。これらのパッド51
のエラストマー材料は、シリコーン・ゴムであることが
好ましい。したがって、ベース11内での基板の確実な
着座を保証し、同時にその破損または他の損傷を防ぐた
めに、セラミック基板13が、少なくとも4つのエラス
トマー部材上に確実に着座されることがわかる。
【0024】基板13の有効で必要な集中位置合せを保
証するために(たとえば、接続が必要な場合各パッドを
PCB27上の関連する導体と位置合せするために)、
ベース部材11はさらに前述の第2の弾性構造物53を
含む。好ましい実施例において、この第2の弾性構造物
53はそれぞれ、長方形ベース11のそれぞれのすみに
配置された1対の先細のエラストマー部材55(特に図
3を参照)を備える。図3に示すように、各エラストマ
ー部材は、各辺21のそれぞれの内壁57と突き合わせ
になり、(棚25に隣接するまたはその上に位置する)
狭い上側部分から広い下側部分へと先細形になってい
る。すなわち、長方形のセラミック基板13が、これら
の先細のエラストマー部材55の上に下向きに乗り、先
細のエラストマー部材の各寸法およびそれと対応する長
方形基板の外形寸法によって決まる受容領域23内の所
定の深さに達する。1つの例では、各エラストマー部材
55は、シリコン・ゴムからなり、全体の高さがわずか
約5.97mm(0.235インチ)で、上側と下側の
幅がそれぞれ約4.75mm(0.187インチ)と約
6.35mm(0.250インチ)である。
【0025】図1に示したように、パッケージ10はさ
らに弾性構造物61を含み、この弾性構造物61は、フ
レキシブル基板17のそれぞれに対して位置合せされ、
重要なことに、パッケージ10を完全に組み立てたとき
に、それぞれのフレキシブル基板に圧力を及ぼすように
設計されている。この弾性構造物61は、やはり図2か
らわかるように、カバーと組み立ててベース11に(た
とえば、ネジ73を使って)固定したときに、カバー1
9の下面71(図2)によって噛み合わされるように設
計されている。最も重要なことであるが、それぞれの弾
性構造物61は、各フレキシブル回路基板に対して正確
に位置合せされるように特に設計されており、それらの
基板はパッド35と41の正確な位置合せを保証するた
めに、各回路基板13と厳密に位置合せされているこ
と。そのような位置合せは、図1、図2および図4に見
られるように、複数の直立ピン75を使って達成するこ
とが好ましく、それらのピンのうちの2本が、その間に
ある接触パッド35の各パターンと正確に位置合せされ
る。すなわち、そのような2本のピンが、パッドのパタ
ーンごとに使用される。指定された各対のピン75は、
各フレキシブル基板17ごとに導体41の関連パターン
に対して、各フレキシブル回路基板17の前縁部分に形
成されたそれぞれの穴79中に摩擦で配置されるように
設計されている。図示した穴79はそれぞれ、精密なフ
ォトリソグラフィ技法を使って電気回路43とパッド4
1の形成と同時に形成することができ、その後で、たと
えばドリル穿孔、エッチングなどを使ってこれらの穴は
形成することもできる。あるいは、たとえば、光学的位
置合せを利用して、各パターンから指定された場所にそ
のような穴を正確に打ち抜くことも可能である。
【0026】好ましい実施例においては、正確なカメラ
技法を使って、各直立ピン75は、パッド35の隣接す
る各パターンに対して正確に配向される。つまり、カメ
ラを使って、ピンを所望の正確な向きに有効に位置合せ
して配置し、次にそのピンを(たとえば、適切な接着剤
を使って)適所に固定する。ピン75は、たとえばステ
ンレス鋼などの金属が好ましい。ピン75の使用は、パ
ッケージ10の最終アセンブリの前に、各フレキシブル
回路基板を各基板13上で最初に、ただし正確にパッド
35と位置合せし配置できる手段を提供するために重要
であると思われる。本発明において、そのような事前組
立ては、各弾性構造物61および最終的にはカバー19
を配置する前に不可欠であると考えられる。フレシキシ
ブル基板が最初の接触位置及び位置合せされた接触位置
(たとえば、図2に示すような)にあるとき、それぞれ
対になった穴81を含む弾性構造物61が、図2に示す
ようにピン75上に配置される。図1において、カバー
19の下に部分的に示されている2つの弾性構造物61
は、その各端部に穴81を有し、完全に図示された2つ
の構造物と同様の構成であることを理解されたい。
【0027】各エラストマー構造物61は、ベース層9
1および複数の直立部分93を含む段付きエラストマー
部材(たとえば、シリコーン・ゴム)を含むことが好ま
しく、各直立部分93は、回路基板17の一部分を構成
する誘電体(たとえば、ポリイミド)層95の反対の面
上で、接触パッド41のそれぞれと、したがってパッド
35のそれぞれと位置合せされるように設計されてい
る。この配置は図2を見るとさらによくわかる。
【0028】前述のように、段付きエラストマー部材の
使用は、参照により本明細書に合体された米国特許第4
902234号において定義されている。このエラスト
マー部材は、各弾性エラストマー構造物61の他の部分
を構成するほぼ剛性の支持板97に固定(たとえば硬
化)される。支持板97は金属であり、ステンレス鋼ま
たはアルミニウム材料であることが好ましい。一例で
は、支持板は、厚さ0.13mm(0.005インチ)
であり、合計厚さ0.51mm(0.020インチ)の
エラストマー部材が付着されている。各直立部分93
は、各ベース部分91から0.38mm(0.015イ
ンチ)の距離だけ突出している。
【0029】図2において、カバー19は、以前に配置
した回路基板17に対して各弾性構造物61を押しつけ
る位置にあり、パッド35と41が確実に接触するよう
にこの基板17は、剛性回路基板13と正確に位置合せ
され基板上に配置される。したがって、フレキシブル回
路基板17のパッドは、基板13の各パッドに所定の力
を及ぼす。好ましい実施例においては、この1パッドあ
たりの力は、約60〜80グラムの範囲にある。カバー
19とベース11の好ましい材料は金属であり、その2
つの例はアルミニウムとステンレス鋼である。あるい
は、これらの部材は、プラスチック製材料、好ましくは
熱硬化性プラスチックでもよい。
【0030】図4において、支持板97および付着され
たエラストマー部材(図の直立部分93)を含む弾性構
造物61は、開口部81中に、各ピン75がその中で摩
擦で保持されることを保証する手段を含む。好ましい実
施例では、そのような摩擦保持力は、開口部81中に着
座し、対応するピン75の対応する外側寸法よりもわず
かに小さい内側寸法の開口部102を有する、ある量の
エラストマー材料101を使って実現することが好まし
い。このエラストマー部材は、シリコーン・ゴム製であ
ることが好ましく、やはり図2では、ピンが完全に挿入
されている間は各開口部81から一部分が外れている。
重要なことであるが、弾性構造物61はこうして、図の
エラストマー突出部分93が誘電体層95の下面に配置
された各パッド(41)と正確に位置合せされるよう
に、後のカバー19による噛合い前に正確な向きに保持
される。そのような弾性構造物61の最初の摩擦保持
は、定義済みのエラストマー部材および関連突出ピンを
使って比較的正確に実施され、それにより、カバー装着
前にこれらの弾性構造物の配置がユニークな方法で可能
になる。したがって、この配置構造により、本発明のア
センブリが容易になり、同時にその中の様々な素子の正
確な位置合せと保持が保証される。
【0031】図5ないし図7に、関連パッド41(例示
のため図5ないし図7では2、3個だけ示す)の領域に
おけるフレキシブル回路基板の高い柔軟性を保証するた
めの本発明のフレキシブル回路基板の様々な構造を示
す。パッケージ10内のフレキシブル回路基板のこの部
分の(基板13上の関連パッド35に対する)前述の正
確な位置合せを保証するためには、各フレキシブル回路
基板のこれらの部分の高い柔軟性(弾性)が強く求めら
れる。
【0032】図5ないし図7において、この高い柔軟性
は、ポリイミド誘電体層95の各接触パッド41とは反
対の面上に形成された導体層113を使用することによ
って提供される。図5の実施例では、各接触パッド41
の反対側に、それぞれ複数の接触パッド115を提供す
ることが好ましい。さらに、そのような接触パッド11
5の線状のアレイを細長い中間パッド117が分離して
いる。パッド115と117、および導体層113の残
りの部分は、銅からなることが好ましく、既知の技法
(たとえば、フォトリソグラフィ)を使って、誘電体層
95の下面に形成することができる。一例では、導体層
113は、厚さがわずか約0.01mm(0.0004
インチ)である。もちろんこの単体層は、必要ならば、
基板17の回路の一部として、たとえば接地の電気的機
能をも提供することができる。導体層113はまた、電
気雑音が電気回路43の性能に悪影響を及ぼすのを防ぐ
シールドとして機能することもでき、さらには、制御さ
れたインピーダンスをフレキシブル基板に提供するのを
助けることもできる。
【0033】図6の実施例では、各パッド115は、線
状パターンを横切って延びる縦パッド119によって接
続されて1つの縦パターンになっている。図5および図
6において、中間導体パッド117が外方に延び、層1
13の全体にわたるより大きな導体部分の一部分を形成
している。図6の実施例ではまた、縦パッド119を使
ってパッド115の結合パターンが延長され、やはり導
体層113のより大きな共通部分に結合されてその一部
を形成している。
【0034】図7には、フレキシブル回路基板の柔軟性
を高めるための代替実施例を示す。この実施例では、単
一の細長いパッド121を利用して、誘電体層95の反
対側にあるそれぞれいくつかの個別のパッド41と位置
合せする。この細長いパッド121はそれぞれ、図5お
よび図6とほとんど同じ中間縦パッド117によって分
離される。本発明の一実施例では、細長いパッド121
はそれぞれ、長さ約4.17mm(0.1643イン
チ)、対応する幅が0.38mm(0.015インチ)
である。図の各パッド115は、長さ0.38mm
(0.015インチ)、幅0.38mm(0.015イ
ンチ)の正方形である。各パッド119は、幅がわずか
0.13mm(0.005インチ)である。
【0035】図5ないし図7からわかるように、本発明
のフレキシブル基板の高い柔軟性は、(個々の接触パッ
ド41のパターンの上方の)前縁部分でのみ提供され
る。これは、本発明を限定するものではなく、フレキシ
ブル回路基板の残りの部分を含む他の部分の隅々まで、
そのような高い柔軟性を延ばすこともできる。
【0036】図8において、基板13をPCB27に電
気的に直接接続し、これによって、たとえば基板13に
電源を供給する本発明の機能を増大することができる。
そのような接続が必要な場合は、セラミック基板13
は、その底面123に沿って配置された複数の接触パッ
ド121(図8に1つだけ示した)を含むことができ、
このパッド121はそれぞれ、PCBの上面135上の
各導体パッド133と位置合せするように設計される。
図8には、PCB27の電気回路137の残りの部分も
見える。一実施例において、これらのパッドははんだ1
41を使って接合される。そのようなはんだの一例は、
スズ:鉛が63:37のはんだであり、そのいくつかの
種類が当技術分野において既知である。また、代替はん
だ技法および他の手段(たとえば、カナダ特許第112
1011号で定義されたデンドライト構造を使用する)
を使用することもできる。デンドライト構造(たとえ
ば、パラジウム成長結晶構造)を使って、本発明におけ
るパッド35と41の間に改善された接続を提供するこ
ともできる。そのような構造は、前述のカナダ特許第1
121011号ならびに本発明の出願人に譲渡された他
の特許で十分に定義されている。そのような特許の2つ
の例には、米国特許第5137461号(P.S.ビン
ドラ(Bindra)他)と米国特許第5185073号(P.
S.ビンドラ他)があり、それらの両方とも、前述のカ
ナダ特許に加えて参照により本明細書に合体される。デ
ンドライト接触構造の使用は、改善された接続を提供す
るために当技術分野で望ましく、これらの構造は、本明
細書に示したような接触パッド上に蓄積することがある
汚染物質その他の望ましくない要素(たとえば、繊維)
に浸透する能力を備える。ここでは、そのような構造の
さらに詳しい説明は必要でないと思われる。また、この
接続のために、ピンおよび対応するソケット部材を使用
することもでき、ピンは基板13の下面から突出するこ
とが好ましい。
【0037】以上、その中で使用される極めて正確な回
路構造物の結合と位置合せを改善する電子パッケージ・
アセンブリを示し記述した。そのような位置合せおよび
接続は、互いに協力して働いて、最終的な構造のために
有効な力の印加、配置および保護を保証するように本発
明中で戦略的に配置された様々なエラストマー部材の使
用によって可能になる。また、本明細書において教示さ
れた型式の回路構造と共に使用するためのコネクタと、
そのような構造で使用できるように特に適合されたフレ
キシブル回路基板も示したが、このフレキシブル回路基
板は高い柔軟性を有し、したがってそのようなアセンブ
リ内での基板の位置合せと噛合いを容易にする。
【0038】現在本発明の好ましい実施例と考えられる
ものを示し記述したが、頭記の特許請求の範囲によって
定義された本発明の範囲から逸脱することなしに、様々
な変更および修正を行うことができることは、当業者に
は明らかであろう。
【0039】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。
【0040】(1)第1と第2の弾性手段をその一部分
として含み、受容領域を画定するベース部材と、前記ベ
ース部材の前記受容領域内に配置され、前記第1の弾性
手段上に配置され、前記受容領域内で剛性回路基板を所
定の位置合せで位置決めする際に前記第2の弾性手段が
助けとなり、複数の第1の接触パッドがその中に配置さ
れた第1の面を含む、ほぼ剛性の回路基板と、前記ほぼ
剛性の回路基板上に配置され、複数の前記第1の接触パ
ッドのうちの選択されたものと電気的に結合された少な
くとも1つの半導体素子と、第2の複数の接触パッドを
含み、前記第2の複数の接触パッドのうちの選択された
ものが、前記剛性回路基板の複数の前記第1の接触パッ
ドのうちの選択されたそれぞれのものと位置合せされ噛
み合うように、前記剛性回路基板に対して位置合せされ
る、フレキシブル回路基板と、前記第2の複数の接触パ
ッドに対して、前記フレキシブル回路基板と物理的に接
触して配置された第3の弾性手段と、前記ベース部材上
に配置され、前記フレキシブル回路基板の前記接触パッ
ドのうちの選択されたものが前記剛性な回路基板の前記
接触パッドの前記それぞれのものに所定の力を及ぼすよ
うに、前記第3の弾性手段上に力を及ぼすカバーとを含
む電子パッケージ・アセンブリ。 (2)前記第1の弾性手段が、前記ベース部材の前記受
容領域内に離間して配置された複数のエラストマー部材
を含むことを特徴とする、上記(1)に記載の電子パッ
ケージ・アセンブリ。 (3)前記第2の弾性手段が、ほぼ先細形の複数のエラ
ストマー部材を含み、前記エラストマー部材が、前記ベ
ース部材の前記受容領域内に離間して配置されているこ
とを特徴とする、上記(1)に記載の電子パッケージ・
アセンブリ。 (4)前記ほぼ剛性の回路基板が、上面を有するセラミ
ック・ベース部材を含み、前記第1の複数の接触パッド
が、前記上面上に配置されていることを特徴とする、上
記(1)に記載の電子パッケージ・アセンブリ。 (5)前記第1の複数の接触パッドが銅からなり、さら
に前記ほぼ剛性の回路基板が前記上面上に複数の回路線
を含み、前記回路線が、前記半導体素子を前記接触パッ
ドのうちの前記選択されたものに電気的に結合すること
を特徴とする、上記(4)に記載の電子パッケージ・ア
センブリ。 (6)前記回路線が銅からなることを特徴とする、上記
(5)に記載の電子パッケージ・アセンブリ。 (7)前記第3の弾性手段がエラストマー部材を含むこ
とを特徴とする、上記(1)に記載の電子パッケージ・
アセンブリ。 (8)前記第3の弾性手段がさらに支持板を含み、前記
エラストマー部材が前記支持板に固定されていることを
特徴とする、上記(7)に記載の電子パッケージ・アセ
ンブリ。 (9)前記エラストマー部材が、複数の直立部分を有す
る段付き構成であり、前記直立部分のうちの選択された
ものが、主に前記フレキシブル回路基板の前記接触パッ
ドに対して力を及ぼすように前記フレキシブル基板の前
記接触パッドのそれぞれのものと位置合せされることを
特徴とする、上記(7)に記載の電子パッケージ・アセ
ンブリ。 (10)さらに、前記ベース部材上に前記カバーを配置
する前に、前記フレキシブル回路基板を最初に前記剛性
回路基板に対して位置合せして保持する手段を含む、上
記(1)に記載の電子パッケージ・アセンブリ。 (11)前記第3の弾性手段が、支持板および前記支持
板に固定されたエラストマー部材を含み、前記フレキシ
ブル回路基板を最初に保持する前記手段が、前記剛性回
路基板上に配置された少なくとも2本の直立ピンと、前
記ピンのそれぞれを摩擦で受けるように適合された少な
くとも前記支持板内の2つの開口部とを含むことを特徴
とする、上記(10)に記載の電子パッケージ・アセン
ブリ。 (12)前記支持板内の前記開口部がそれぞれ、ある量
のポリイミド材料を含み、前記ピンが前記開口部内に配
置されるときに、前記ピンが前記ポリイミド材料と摩擦
で噛み合うことを特徴とする、上記(11)に記載の電
子パッケージ・アセンブリ。 (13)前記フレキシブル回路基板が、その一方の面上
に配置された前記第2の複数の接触パッドを有する誘電
体層を含み、前記フレキシブル回路基板がさらに、前記
誘電体層の前記第2の複数の接触パッドとは反対の面に
配置された導体層を含み、前記導体層が、前記第2の複
数の導体パッドの領域内で前記フレキシブル回路基板の
高い柔軟性を保証するような構成であることを特徴とす
る、上記(1)に記載の電子パッケージ・アセンブリ。 (14)前記導体層の前記構成が、前記第2の複数の導
体パッドのうちの選択されたものと実質上反対の前記誘
電体層上に配置された複数の離間したパッドと、前記誘
電体層上に配置された細長い中間パッドとを含むことを
特徴とする、上記(13)に記載の電子パッケージ・ア
センブリ。 (15)さらに、それぞれ前記離間パッドのうちの選択
されたものと相互接続する少なくとも2つの縦長パッド
を含む、上記(14)に記載の電子パッケージ・アセン
ブリ。 (16)前記導体層の前記構成が、少なくとも2つの離
間した細長いパッドと、前記誘電体層上に配置され前記
離間パッドのうちの選択されたものを分離する細長い中
間パッドとを含むことを特徴とする、上記(13)に記
載の電子パッケージ・アセンブリ。 (17)さらに、第3の回路基板を含み、前記ベース部
材の前記受容領域内に配置された前記剛性回路基板が前
記第3の回路基板に電気的に結合され、前記ベース部材
が前記第3の回路基板上に配置されることを特徴とす
る、上記(1)に記載の電子パッケージ・アセンブリ。 (18)ほぼ剛性の回路基板の第1の複数の接触パッド
をフレキシブル回路基板の第2の複数の接触パッドに電
気的に接続するための電気コネクタであって、前記ほぼ
剛性の回路基板がその中に配置されるように適合された
受容領域を画定し、前記剛性回路基板がその上に配置さ
れるように適合された第1の弾性手段と、前記剛性回路
基板を前記ベース部材の前記受容領域内で所定の位置合
せで配置する助けとなるように適合された第2の弾性手
段とを含むベース部材と、前記剛性回路基板の前記第1
の複数の接触パッドのうちの選択されたものが、前記フ
レキシブル回路基板の前記第2の複数の接触パッドのう
ちの選択されたものと位置合せされるように、前記フレ
キシブル回路基板を前記剛性回路基板に対して位置合せ
する手段と、前記第2の複数の接触パッドに対して、前
記フレキシブル回路基板と物理的に接触して配置される
ように適合された第3の弾性手段と、前記ベース部材上
に配置され、前記位置合せの際に前記フレキシブル回路
基板の前記第2の複数の接触パッドが前記剛性回路基板
の前記第1の複数の接触パッドと位置合せして配置され
るときに、前記第3の弾性手段に力を及ぼし、それによ
って前記第2の複数の接触パッドのうちの選択されたも
のが、前記剛性基板の前記接触パッドのそれぞれに所定
の力を及ぼすように適合されたカバー手段とを含む電気
コネクタ。 (19)前記第1の弾性手段が、前記ベース部材の前記
受容領域内に離間して配置された複数のエラストマー部
材を含むことを特徴とする、上記(18)に記載の電気
コネクタ。 (20)前記第2の弾性手段が、実質上先細形の複数の
エラストマー部材を含み、前記エラストマー部材が、前
記ベース部材の前記受容領域内に離間して配置されるこ
とを特徴とする、上記(18)に記載の電気コネクタ。 (21)前記第3の弾性手段が、エラストマー部材を含
むことを特徴とする、上記(18)に記載の電気コネク
タ。 (22)前記第3の弾性手段がさらに支持板を含み、前
記エラストマー部材が前記支持板に固定されていること
を特徴とする、上記(21)に記載の電気コネクタ。 (23)前記エラストマー部材が、複数の直立部分を有
する段付き構成であり、前記直立部分のうちの選択され
たものが、主に前記フレキシブル基板の前記接触パッド
に対して力を及ぼすように、前記フレキシブル基板の前
記接触パッドのそれぞれと位置合せされることを特徴と
する、上記(21)に記載の電気コネクタ。 (24)さらに、前記ベース部材上に前記カバーを配置
する前に、前記フレキシブル回路基板を最初に前記剛性
回路基板に対して位置合せして保持する手段を含む、上
記(18)に記載の電気コネクタ。 (25)前記第3の弾性手段が、支持板および前記支持
板に固定されたエラストマー部材を含み、前記剛性回路
基板上に正確に配置されるように適合された少なくとも
2つの直立ピンと、前記ピンのそれぞれを摩擦で受ける
ように適合された前記支持板内の少なくとも2つの開口
部とを含むことを特徴とする、上記(24)に記載の電
子コネクタ。 (26)前記支持板内の前記開口部が、ある量のポリイ
ミド材料を含み、前記ピンが前記開口部内に配置された
とき、前記ピンが前記ポリイミド材料と摩擦で噛み合う
ことを特徴とする、上記(25)に記載の電気コネク
タ。 (27)対向する第1と第2の面を含む誘電体層と、前
記誘電体層の前記第1の面上に配置された複数の接触パ
ッドと、前記複数の接触パッドと実質上反対側の、前記
誘電体層の前記第2の面上に配置され、前記第2の複数
の導体パッドの領域において前記フレキシブル回路基板
の高い柔軟性を保証するような構成の導体層とを含むフ
レキシブル回路基板。 (28)前記導体層の前記構成が、前記誘電体層上の前
記複数の導体パッドのうちの選択されたものと実質上反
対側に配置された複数の離間パッドと、前記誘電体層上
に配置され前記離間パッドのうちの選択されたものを分
離する細長い中間パッドとを含むことを特徴とする、上
記(27)に記載のフレキシブル回路基板。 (29)さらに、それぞれ前記離間パッドのうちの選択
されたものと相互接続する少なくとも2つの縦長パッド
を含む、上記(28)に記載のフレキシブル回路基板。 (30)前記導体層の前記構成が、少なくとも2つの離
間した細長いパッドと、前記離間パッドのうちの選択さ
れたものを分離する細長い中間パッドとを含むことを特
徴とする、上記(27)に記載のフレキシブル回路基
板。 (31)前記誘電体層がポリイミドからなることを特徴
とする、上記(27)に記載のフレキシブル回路基板。 (32)前記接続パッドおよび前記導体層が銅からなる
ことを特徴とする、上記(27)に記載のフレキシブル
回路基板。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による電子パッケージ・アセ
ンブリの分解斜視図である。
【図2】図1のアセンブリを断面で拡大して示した部分
側面図である。
【図3】本発明において使用される第2の弾性手段の好
ましい実施例の部分拡大図である。
【図4】本発明のエラストマー保持特徴の好ましい例を
示す、図1を拡大した部分図である。
【図5】本発明の好ましい実施例によるフレキシブル回
路基板の柔軟性強化部分を示す図である。
【図6】本発明の好ましい実施例によるフレキシブル回
路基板の柔軟性強化部分を示す図である。
【図7】本発明の好ましい実施例によるフレキシブル回
路基板の柔軟性強化部分を示す図である。
【図8】別の回路基板(たとえば、プリント回路板)に
電気的に結合された、本発明の剛性回路基板を断面で示
す、部分側面図である。
【符号の説明】
10 パッケージ 11 ベース部材 13 基板 15 半導体素子 17 フレキシブル回路基板 19 カバー 21 辺 23 受容領域(開口部) 25 棚部分 27 プリント回路板(PCB) 28 開口部 31 電気回路 33 面 35 関連パッド 41 接触パッド 43 電気回路 51 弾性構造物 53 弾性構造物 55 エラストマー部材 61 弾性構造物 73 ネジ 75 直立ピン 79 穴
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フレッチャー・リロイ・チャイピン アメリカ合衆国13802 ニューヨーク州 メーン アシュレイ・ロード 329 (72)発明者 ヴィンセント・エム・フィアッコ アメリカ合衆国13760 ニューヨーク州 エンディコット ゼガート・ロード 713 (72)発明者 ジョン・ラムティス・マンクス アメリカ合衆国13760 ニューヨーク州 エンディコット ダーリン・ドライブ 1110 (72)発明者 ロバート・スティーヴン・ポクジワ アメリカ合衆国13901 ニューヨーク州 ビンガムトン チェナンゴ・ストリート 761 (56)参考文献 特開 平2−302054(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 23/02 H01L 21/60 321 H01L 23/50

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第1と第2の弾性手段をその一部分として
    含み、受容領域を画定するベース部材と、 前記ベース部材の前記受容領域内に配置され、前記第1
    の弾性手段上に配置され、前記受容領域内で剛性回路基
    板を所定の位置合せで位置決めする際に前記第2の弾性
    手段が助けとなり、複数の第1の接触パッドがその中に
    配置された第1の面を含む、ほぼ剛性の回路基板と、 前記ほぼ剛性の回路基板上に配置され、複数の前記第1
    の接触パッドのうちの選択されたものと電気的に結合さ
    れた少なくとも1つの半導体素子と、 第2の複数の接触パッドを含み、前記第2の複数の接触
    パッドのうちの選択されたものが、前記剛性回路基板の
    複数の前記第1の接触パッドのうちの選択されたそれぞ
    れのものと位置合せされ噛み合うように、前記剛性回路
    基板に対して位置合せされる、フレキシブル回路基板
    と、 前記第2の複数の接触パッドに対して、前記フレキシブ
    ル回路基板と物理的に接触して配置された第3の弾性手
    段と、 前記ベース部材上に配置され、前記フレキシブル回路基
    板の前記接触パッドのうちの選択されたものが前記剛性
    な回路基板の前記接触パッドの前記それぞれのものに所
    定の力を及ぼすように、前記第3の弾性手段上に力を及
    ぼすカバーとを含む電子パッケージ・アセンブリ。
  2. 【請求項2】前記第1の弾性手段が、前記ベース部材の
    前記受容領域内に離間して配置された複数のエラストマ
    ー部材を含むことを特徴とする、請求項1に記載の電子
    パッケージ・アセンブリ。
  3. 【請求項3】前記第2の弾性手段が、ほぼ先細形の複数
    のエラストマー部材を含み、前記エラストマー部材が、
    前記ベース部材の前記受容領域内に離間して配置されて
    いることを特徴とする、請求項1に記載の電子パッケー
    ジ・アセンブリ。
  4. 【請求項4】前記第3の弾性手段が、支持板と、前記支
    持板に固定されたエラストマー部材を含むことを特徴と
    する、請求項1に記載の電子パッケージ・アセンブリ。
  5. 【請求項5】前記フレキシブル回路基板が、その一方の
    面上に配置された前記第2の複数の接触パッドを有する
    誘電体層を含み、前記フレキシブル回路基板がさらに、
    前記誘電体層の前記第2の複数の接触パッドとは反対側
    の面に配置された導体層を含み、前記導体層が、前記第
    2の複数の接触パッドのうちの選択されたものと実質上
    反対側に配置された複数のパッドと、前記パッドから分
    離して設けられた導体層部分とからなり、前記導体層部
    分が、前記パッド間に延びかつ前記導体層部分と一体に
    形成された細長い中間パッド領域を含むことを特徴とす
    る、請求項1に記載の電子パッケージ・アセンブリ。
  6. 【請求項6】ほぼ剛性の回路基板の第1の複数の接触パ
    ッドをフレキシブル回路基板の第2の複数の接触パッド
    に電気的に接続するための電気コネクタであって、 前記ほぼ剛性の回路基板がその中に配置されるように適
    合された受容領域を画定し、前記剛性回路基板がその上
    に配置されるように適合された第1の弾性手段と、前記
    剛性回路基板を前記ベース部材の前記受容領域内で所定
    の位置合せで配置する助けとなるように適合された第2
    の弾性手段とを含むベース部材と、 前記剛性回路基板の前記第1の複数の接触パッドのうち
    の選択されたものが、前記フレキシブル回路基板の前記
    第2の複数の接触パッドのうちの選択されたものと位置
    合せされるように、前記フレキシブル回路基板を前記剛
    性回路基板に対して位置合せする手段と、 前記第2の複数の接触パッドに対して、前記フレキシブ
    ル回路基板と物理的に接触して配置されるように適合さ
    れた第3の弾性手段と、 前記ベース部材上に配置され、前記位置合せの際に前記
    フレキシブル回路基板の前記第2の複数の接触パッドが
    前記剛性回路基板の前記第1の複数の接触パッドと位置
    合せして配置されるときに、前記第3の弾性手段に力を
    及ぼし、それによって前記第2の複数の接触パッドのう
    ちの選択されたものが、前記剛性基板の前記接触パッド
    のそれぞれに所定の力を及ぼすように適合されたカバー
    手段とを含む電気コネクタ。
  7. 【請求項7】対向する第1と第2の面を含む誘電体層
    と、 前記誘電体層の前記第1の面上に配置された複数の接触
    パッドと、 前記誘電体層の前記第2の面上に配置された導体層とを
    含み、 前記導体層が、前記複数の接触パッドのうちの選択され
    たものと実質上反対側に配置された複数のパッドと、前
    記パッドから分離して設けられた導体層部分とからな
    り、前記導体層部分が、前記パッド間に延びかつ前記導
    体層部分と一体に形成された細長い中間パッド領域を含
    む、フレキシブル回路基板。
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