JP4236367B2 - 半導体ソケット及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面実装型の半導体パッケージと各種の回路基板とを電気的に接続する半導体ソケット及びその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の電気コネクタは、図示しないが、実装回路基板とBGA、LGA等の半導体パッケージとの間に介在される弾性変形可能な異方導電性シートと、この異方導電性シートの厚さ方向に並べて内蔵される円柱状を呈した複数本の金属細線とから構成されている。
そして、実装回路基板に半導体パッケージが圧下されることにより、異方導電性シートが圧縮変形するとともに、実装回路基板の電極と半導体パッケージの電極とに金属細線の突出した両端部がそれぞれ接触し、実装回路基板と半導体パッケージとを電気的に接続する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
従来の電気コネクタは、以上のように構成され、異方導電性シートに複数本の金属細線が単に並設されているだけなので、実装回路基板や半導体パッケージの各電極に複数本の金属細線の突出した端部が接触すると、複数本の金属細線の端部が不規則な放射状に開いたり、屈曲したり、あるいは倒れることとなる。この結果、電気的な接続に寄与する金属細線の本数や接続特性に大きなばらつきが生じ、接続抵抗のばらつきを招くという問題がある。
【0004】
また、BGA等の半導体パッケージでは、隣接するボール状の電極と電極との高さが不揃いになることが少なくないが、この場合、隣接する電極の影響で電極の接続が不安定化することとなる。このような不安定な接続を解消するには、半導体パッケージを強く圧下すれば良いが、そうすると、異方導電性シートを過剰に圧縮変形しなければならないという大きな問題が新たに発生する。さらに、LGA等の電極が平坦な半導体パッケージの場合、接続に必要な荷重が大きくなり、電極が周辺のレジスト膜の影響で陥没しているときには、接続することが非常に困難である。
【0005】
本発明は上記に鑑みなされたもので、接続抵抗のばらつきを抑制防止し、電極の接続を安定化させ、しかも、過剰に圧縮変形する必要のない半導体ソケット及びその製造方法を提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明においては上記課題を解決するため、バックアッププレートに位置決めして搭載支持される第一の電気接合物と、この第一の電気接合物に搭載支持される嵌合プレートと、この嵌合プレートの開口部に嵌合収容される電気コネクタと、嵌合プレートに積層配置されて電気コネクタに重なる位置決めプレートと、この位置決めプレートに積層配置される位置決めホルダと、この位置決めホルダの開口部に嵌合収容される第二の電気接合物とを含み、第一、第二の電気接合物の複数の電極間を電気コネクタにより電気的に接続するものであって、
バックアッププレートに、第一の電気接合物、嵌合プレート、位置決めプレート、及び位置決めホルダを貫通する位置決めピンを立て設け、
電気コネクタを、嵌合プレートの開口部内に嵌め入れられる絶縁性の弾性シートと、この弾性シートから所定の間隔をおいて第二の電気接合物方向に突出する複数の弾性接続子と、第一、第二の電気接合物の複数の電極に対応するよう各弾性接続子に内蔵され、第一、第二の電気接合物の電極を導通する複数本の金属リボンとから構成し、第一、第二の電気接合物の対向方向に交わる方向に各金属リボンを直線的に傾斜させ、
位置決めプレートに、電気コネクタの各弾性接続子に貫通される位置修正口を設けたことを特徴としている。
【0007】
また、本発明においては上記課題を解決するため、請求項1記載の半導体ソケットの製造方法であって、
弾性絶縁体に複数本の金属リボンを所定の間隔をおいて配列し、弾性絶縁体と弾性絶縁体板とを交互に斜めに積み重ねてブロック体を形成し、このブロック体の一部を除去して弾性シートを形成し、この弾性シートの表面に複数の溝を所定の間隔で形成するとともに、この複数の溝間を、直線的に傾斜した金属リボンを内蔵した弾性接続子として電気コネクタを作製し、この電気コネクタを嵌合プレート内に嵌め入れ、この嵌合プレートの表面に位置決めプレートを重ねてその複数の位置修正口から電気コネクタの弾性接続子をそれぞれ貫通突出させることを特徴としている。
【0009】
ここで、特許請求の範囲における金属リボンは、第一、第二の電気接合物の各電極に一本ずつ接触するものでも良いし、複数本ずつ接触して電極への追従性を高めるものでも良い。また、電気コネクタは、検査用回路基板や実用回路基板等と、BGAやLGA等の半導体パッケージとを電気的に接続するのが主であるが、なんらこれらに限定されるものではない。例えば、半導体パッケージの代わりに、高周波、高速信号処理用の回路基板を用いても良い。また、これ以外にも、電気コネクタで接続するのに好適な各種の電気接合物、具体的には、ワークステーションやサーバ等で使用される電気接合物が含まれる。
【0011】
本発明によれば、第一の電気接合物に嵌合プレートを配置して電気コネクタを嵌め、この嵌合プレートに位置決めプレートを配置するとともに、この位置決めプレートの各位置修正口から電気コネクタの弾性接続子を突出させて各弾性接続子の金属リボンの位置を修正する。そして、少なくとも位置決めプレート、電気コネクタ、嵌合プレート、及び第一の電気接合物を組み合わせ、複数の弾性接続子に第二の電気接合物を支持させてこの第二の電気接合物を第一の電気接合物方向に押せば、電気コネクタが変形し、第一、第二の電気接合物を電気的に接続することができる。
変形方向が等方性の金属細線を使用するのではなく、直線的な金属リボンを使用し、この金属リボンを所定の方向に傾けて方向性を与えるので、第一、第二の電気接合物の各電極に金属リボンの端部が接触しても、金属リボンの端部が不規則な放射状に開いたり、屈曲等しない。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明すると、本実施形態における半導体ソケットは、図1や図12等に示すように、バックアッププレート1、嵌合プレート8、電気コネクタ12、位置決めプレート17、及び位置決めホルダ21を備え、表面実装型の半導体パッケージ(BGAやLGA等)30の圧下により、電気コネクタ12が弾性変形し、相対向する実装回路基板4と半導体パッケージ30とを電気的に接続・導通する。
【0013】
バックアッププレート1は、図1や図12に示すように、各種の金属を用いて平面矩形に形成され、平坦な表面の四隅部には取付穴2がそれぞれ穿孔されるとともに、表面の左右両側部には位置決めピン3がそれぞれ立設されており、実装回路基板4を位置決めして水平に搭載支持するよう機能する。実装回路基板4は、同図に示すように、各種の合成樹脂の表面に銅箔がパターン形成されることにより平面矩形に形成され、バックアッププレート1よりも大きく形成されており、嵌合プレート8を搭載支持する。この実装回路基板4は、平坦な表面の略中央部に、複数の電極5がマトリックスに並べて配列され、この複数の電極5の周囲には、バックアッププレート1の各取付穴2に対応する取付孔6がそれぞれ穿孔されており、かつ各位置決めピン3に貫通される位置決め孔7がそれぞれ穿孔されている。
【0014】
嵌合プレート8は、同図に示すように、所定の材料を用いて所定の厚さの平面枠状に形成され、中央の矩形の開口部9が着脱自在の電気コネクタ12を嵌合収容するとともに、この電気コネクタ12と実装回路基板4の複数の電極5とを位置決めして電気的に接続する。この嵌合プレート8の材料としては、例えばポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリアミドイミド(PAI)、芳香族ポリエステル(液晶ポリマー・LCP)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリエーテルサルトン(PES)、ポリフェニレンスルフィド(PPS)からなるシート状の高耐久エンジニアリングプラスチック等があげられる。このように嵌合プレート8の材料は、上記材料中から適宜選択されるが、加工性、環境特性、耐熱性、電気特性、難燃性等を考慮すると、ポリエーテルイミドが最適である。
【0015】
なお、嵌合プレート8の材料としては、高耐久の上記エンジニアリングプラスチックになんら限定されるものではない。例えば、金属と樹脂からなる絶縁性の複合体、絶縁性の金属単体(例えば、アルマイト処理されたアルミニウム等)、セラミック等を使用することもできる。これらの材料を使用すれば、優れた強度、剛性、耐熱性の嵌合プレート8を得ることが可能である。
【0016】
嵌合プレート8は、図12に示すように、電気コネクタ12を形成する弾性シート13の厚さよりも0.05〜0.1mm薄く形成され、電気的な接続時における弾性シート13を0.05〜0.1mm程度圧縮変形させる。これは、嵌合プレート8の厚さが0.05mm未満の場合には、実装回路基板4に作用する接点圧力が不充分となるからである。逆に0.1mmを超える場合、荷重が増大して位置決めプレート17に反りを発生させるおそれがあるので、位置決めプレート17を必要以上に厚くしなければならないからである。また、嵌合プレート8の開口部9の周囲には、実装回路基板4の各取付孔6に対応する取付孔10がそれぞれ穿孔されるとともに、各位置決めピン3に貫通される位置決め孔11がそれぞれ穿孔されている。
【0017】
電気コネクタ12は、図1、図9、図10、図12等に示すように、絶縁性を有する平面矩形の弾性シート13の表面から弾性変形可能な複数の弾性接続子14が並んで半導体パッケージ30方向に突出し、各弾性接続子14に複数本の金属リボン15が所定のピッチで並べて内蔵されてその両端部がそれぞれ突出あるいは露出しており、実装回路基板4と半導体パッケージ30の対向方向、換言すれば、複数の弾性接続子14の突出方向と同方向に各金属リボン15が直線的に傾斜している。この電気コネクタ12は、硬化前に流動性を有し、硬化することにより架橋構造を形成する各種のエラストマー(常温付近でゴム状弾性を有するものの総称)を使用して0.05〜0.1mm程度の厚さに形成される。
【0018】
電気コネクタ12の具体的な材料としては、シリコーン系ゴム、フッ素ゴム、ポリブタジエンゴム、ポリイソプレンゴム、ポリウレタンゴム、クロロプレンゴム、ポリエステル系ゴム、スチレン‐ブタジエン共重合体ゴム、天然ゴム、あるいはこれらの独立及び連泡の発泡材料等があげられる。但し、硬化後の電気絶縁性、耐熱性、圧縮永久歪み等を考慮すると、シリコーン系ゴムが好ましい。このシリコーン系ゴムの硬度としては、硬度が高すぎると圧縮接続時の荷重が大きくなり、低過ぎると圧縮永久歪みが大きくなるので、10〜80°H、好ましくは20〜50°H程度が適切である。
【0019】
複数の弾性接続子14は、図1、図9、図10、図12等に示すように、X方向に複数の溝16を介して一列に並べられ、各弾性接続子14が断面矩形の壁状に形成されてY方向に伸長されており、位置決めプレート17を貫通する。複数の弾性接続子14間における各溝16の幅は、複数の電極5・31間におけるクリアランスの50〜100%の値に設定される。これは、溝16の幅がクリアランスの50%未満の場合には、圧縮荷重を低減させる硬化が不充分となるからである。逆に100%を超える場合、金属リボン15周辺の絶縁体が不足し、圧縮時に金属リボン15が倒れて動きやすく、半導体パッケージ30の電極31に対する接点圧力が十分に得られないおそれがあるからである。
【0020】
各溝16の深さ(高さ)、換言すれば、弾性接続子14の高さは、電気コネクタ12の厚さの50〜80%の値に設定される。これは、50%未満の場合には、位置決めプレート17からの突出量が不足し、十分な圧縮量が得られないおそれがあるからである。逆に80%を超える場合、位置決めプレート17による弾性シート13の圧縮が不充分となり、実装回路基板4と電気コネクタ12とを安定して接続することができなくなるという理由に基づく。
【0021】
複数本の金属リボン15は、図9、図10、図12等に示すように、実装回路基板4と半導体パッケージ30の複数の電極5・31に対応するよう各弾性接続子14の長手方向に所定の間隔で並べて内蔵され、実装回路基板4と半導体パッケージ30の複数の電極5・31にそれぞれ接触して導通する。各金属リボン15は、所定の材料を使用して0.02〜0.1mmの厚さを有する直線的な帯状に形成され、アスペクト比(厚み/幅)が0.2〜0.6の範囲に設定されており、弾性接続子14の端面からなる接続面に対して45〜85°の角度で傾くとともに、傾斜方向と厚さ方向とが一致している。
【0022】
金属リボン15の材料としては、金、金合金、プラチナ、アルミニウム、アルミニウム‐ケイ素合金、真鍮、リン青銅、ベリリウム銅、ニッケル、タングステン、ステンレス、これらに金、金合金、ニッケル等のメッキ加工を施した材料が使用される。これらの中でも、導電性やコストの観点から、真鍮、ベリリウム銅等の銅合金、銅、あるいはCuやTiを化学成分とするYCut(ヤマハ発動機株式会社の登録商標)という名称の材料が好ましい。
【0023】
金属リボン15の厚さが0.02〜0.1mmであるのは、0.02mmよりも薄いと成形時に変形しやすく、0.1mmよりも厚いと圧縮時の荷重が大きくなるからである。また、金属リボン15のアスペクト比が0.2〜0.6の範囲なのは、0.2よりも小さいと、金属リボン15の幅が大きく広くなり、圧縮時の荷重が増大するおそれがある。逆に0.6よりも大きいと、金属リボン15が角柱状となり、従来の金属細線と同様に等方性が発生し、接続に寄与する金属リボン15の本数がばらついたり、金属リボン15の変形方向が一定化しないおそれがあるからである。
【0024】
位置決めプレート17は、図1や図12に示すように、嵌合プレート8と同様の材料を用いて所定の厚さの平面矩形に形成され、略中央部に電気コネクタ12の各弾性接続子14に貫通される位置修正スリット18が一列に並べて穿孔されており、嵌合プレート8の表面に積層配置される。この位置決めプレート17は、各位置修正スリット18を貫通した弾性接続子14が0.05〜0.5mm程度突出するような厚さに形成されている。
【0025】
これは、各弾性接続子14の突出量が0.05mm未満の場合には、突出量が不足して電気コネクタ12を十分圧縮することができないからである。逆に0.5mmを超える場合、金属リボン15が倒れて動きやすく、半導体パッケージ30の電極31に対する接点圧力が十分に得られないという理由に基づく。複数の位置修正スリット18の周囲には、嵌合プレート8の各取付孔10に対応する取付孔19がそれぞれ穿孔され、かつ各位置決めピン3に貫通される位置決め孔20がそれぞれ穿孔されている。
【0026】
さらに、位置決めホルダ21は、同図に示すように、嵌合プレート8と同様の材料を用いて所定の厚さの平面枠状に形成され、位置決めプレート17の表面に積層配置されるとともに、中央の矩形の開口部22が着脱自在の半導体パッケージ30を嵌合収容し、この半導体パッケージ30の複数の電極31と電気コネクタ12の金属リボン15とを位置決めして電気的に接続する。開口部22の周囲には、位置決めプレート17の各取付孔19に対応する取付孔23がそれぞれ穿孔され、かつ各位置決めピン3に貫通される位置決め孔24がそれぞれ穿孔されている。
【0027】
次に、半導体ソケットの製造方法について説明すると、先ず、ポリエステルフィルム等のキャリアフィルム25に弾性絶縁体26を着脱自在に貼着し、この弾性絶縁体26の表面に複数本の金属リボン15を横一列に並べて貼着する(図2参照)。この際、半導体パッケージ30の電極31に対応させ、各電極31に対して金属リボン15が対応するよう横置き(シーティング面に対し、金属リボン15の厚さ方向が一致するよう)に配列する。こうして複数本の金属リボン15を配列したら、他のキャリアフィルム25に弾性絶縁体26を着脱自在に貼着し、これら一対の弾性絶縁体26を重ね合わせて加熱硬化し、一対の弾性絶縁体26を一体化して各弾性絶縁体26からキャリアフィルム25を剥離する(図3参照)。
【0028】
次いで、所定の厚さを有する弾性絶縁体板27を圧縮成形し、この弾性絶縁体板27と弾性絶縁体26とを接着剤28を介し交互に斜めに横一列に積層し、これらを加熱硬化してブロック体を形成する(図4参照)。この際、ブロック体の上面UBと平行な面PBに対して各金属リボン15が45°〜85°の角度となるよう斜めに傾け(図5参照)、平行な面PBにおいて金属リボン15間の距離Mが半導体パッケージ30の電極31ピッチに対応するよう弾性絶縁体板27の厚さを調整する。接着剤28としては、硬化後に弾性を有する液状の接着剤の使用が好ましい。
【0029】
次いで、ブロック体の上面UBに平行に厚さ0.5〜2mmの範囲でブロック体の上下部をそれぞれスライスし、絶縁性を有する一応の弾性シート13をシート状に形成し、各金属リボン15の両端部をそれぞれ突出あるいは露出させる(図6参照)。ブロック体を0.5〜2mmの厚さでスライスするのは、0.5mm未満だとスライスが困難化するし、しかも、位置決めプレート17の各位置修正スリット18を貫通する弾性接続子14の突出量が不足し、結果として電気コネクタ12を十分に圧縮することができないからである。逆に2mmを超えると、高周波の伝送特性が悪化することとなる。
【0030】
なお、複数の弾性絶縁体板27の間には図7に示すように、金属リボン15を含む弾性絶縁体26を二層配置することができる。この場合、弾性絶縁体26の表面に複数本の金属リボン15を適宜組み合わせて配列することにより、図8(a)、(b)、(c)、(d)に示すように、実装回路基板4と半導体パッケージ30の各電極5・31に対し金属リボン15を最大4本まで使用することが可能である。
【0031】
次いで、弾性シート13の表面にレーザを照射して複数の溝16を所定の間隔で凹み並設するとともに、この複数の溝16間を、直線的に傾斜した金属リボン15を一列に内蔵した弾性接続子14として電気コネクタ12を作製(図9、図10参照)する。この際、複数の溝16は、少なくとも図9のX方向に並設すれば良いが、同図のY方向にも設け、直線的に傾斜した金属リボン15内蔵の弾性接続子14をマトリックスに配列しても良い(図11参照)。
【0032】
この点を詳しく説明すると、金属リボン15の傾斜方向、換言すれば、図9のX方向は、弾性絶縁体26と弾性絶縁体板27との積層方向と同一であり、しかも、金属リボン15間のピッチや位置を調整しているので、ピッチや位置精度が悪化しやすい。これに対し、金属リボン15の傾斜方向と直交する方向、すなわち、図9のY方向は、弾性絶縁体26の表面に複数本の金属リボン15を横一列に並べて貼着する方向であるので、複数本の金属リボン15を高精度に並設することができる。したがって、金属リボン15を内蔵した角柱状の弾性接続子14をXY方向にマトリックスに配列すれば、荷重の低減が期待でき、Y方向の金属リボン15の位置を修正することも可能である。
なお、レーザ照射の際、各溝16の深さは弾性シート13の厚さの50%〜80%の範囲とするのが良い。また、各溝16の幅は電極5・31間のクリアランス間の50%〜100%の範囲とする。
【0033】
次いで、バックアッププレート1の位置決めピン3に実装回路基板4の取付孔6を嵌通して実装回路基板4を積層配置し、この実装回路基板4の表面に嵌合プレート8を位置決め積層配置してその開口部9には電気コネクタ12を嵌入し、嵌合プレート8の表面に位置決めプレート17を位置決め積層配置するとともに、各位置修正スリット18から弾性接続子14を0.05mm〜0.5mm程度貫通突出させて各弾性接続子14の金属リボン15の位置を修正し、位置決めプレート17に位置決めホルダ21を位置決め積層配置する(図12参照)。
【0034】
そして、同図に示すように、位置決めホルダ21、位置決めプレート17、嵌合プレート8、実装回路基板4、及びバックアッププレート1を複数本のボルト29で螺締めして一体化し、その後、位置決めホルダ21の開口部22に半導体パッケージ30を嵌入して圧下・圧縮すれば、電気コネクタ12の弾性シート13が0.05mm〜0.1mm程度圧縮変形し、相対向する実装回路基板4と半導体パッケージ30とを電気的に接続することができる(図1参照)。
なお、電気コネクタ12を図11のように形成した場合、弾性接続子14のマトリックス構造に応じ、位置決めプレート17の位置修正スリット18をマトリックスに並べて配列すれば良い(図13参照)。
【0035】
上記構成によれば、円柱状の金属細線を使用するのではなく、金属リボン15を使用し、この金属リボン15を所定の方向に傾けて方向性を付与するので、実装回路基板4や半導体パッケージ30の各電極5・31に金属リボン15の端部が接触しても、金属リボン15の端部が不規則な放射状に開いたり、屈曲したり、あるいは倒れることがない。したがって、電気的な接続に寄与する金属リボン15の本数や接続特性に大きなばらつきの生じることがなく、接続抵抗のばらつきをきわめて有効に解消することができる。
【0036】
この点を詳しく説明すると、円柱状の金属細線を使用する場合には、変形方向が等方性なので、圧縮接続時に電気コネクタ12の変形方向に金属細線も変形することとなる(この点につき、図14(a)、(b)参照)。このため、例え各電極31に対する弾性接続子14を独立させ、金属細線の本数を一定化したとしても、圧縮接続時に金属細線の本数にばらつきが発生する。これに対し、本実施形態によれば、各金属リボン15の厚さを0.02〜0.1mmの範囲とするとともに、アスペクト比を0.2〜0.6の範囲とし、各金属リボン15の傾斜方向と厚さ方向とを一致させるので、圧縮接続時に弾性接続子14や金属リボン15が傾斜角を深める方向のみに安定して拡開(押し広げる)変形する(この点につき、図15(a)、(b)参照)。したがって、圧縮接続時に金属リボン15の本数にばらつきの発生することがない。
【0037】
また、金属リボン15をC字状等に形成する場合には、予め成形しておいた金属リボン15を使用せざるを得ず、電極5・31のピッチが異なるときにはそれに応じて金属リボン15を用いなければならない。これに対し、本実施形態によれば、金属リボン15を直線的に形成するので、作業の円滑化、簡素化、迅速化、容易化が大いに期待でき、しかも、今後の半導体パッケージ30の狭ピッチ化にも十分対応することが可能になる。また、複数の弾性接続子14が並設され、各金属リボン15が独立しているので、隣接する弾性接続子14の影響で弾性接続子14の金属リボン15の接続が不安定化することがない。よって、隣接するボール状の電極31と電極31との高さが不揃いのBGA等の半導体パッケージ30を接続する場合でも、半導体パッケージ30を強く圧下する必要性がなく、電気コネクタ12を過剰に圧縮変形する必要が全くない。
【0038】
また、LGA等の電極31が平坦な半導体パッケージ30の場合でも、接続に必要な荷重を小さくでき、電極31が周辺のレジスト膜の影響で陥没して場合でも、実に簡単に接続することが可能になる。さらに、位置決めプレート17の位置修正スリット18で金属リボン15の位置を簡単に修正することができるので、今後の半導体パッケージ30の狭ピッチ化にも十分対応することができる。さらにまた、ブロック体の上下部をスライスして弾性シート13を形成するので、大量生産に適し、安価な半導体ソケットの提供が大いに期待できる。
【0039】
【実施例】
以下、本発明に係る半導体ソケットの製造方法の実施例を説明する。
実施例1
先ず、厚さ0.05mmのポリエステルフィルム等のキャリアフィルム25に、未硬化の弾性絶縁体26を厚さ0.05mmの厚さでシーティングし、この弾性絶縁体26の表面に複数本の金属リボン15を20列に並べて貼着した。弾性絶縁体26としては、硬化後のゴム硬度が30°Hになるシリコーンゴムコンパウンド〔商品名KE‐153U、信越化学工業株式会社製〕とシリコーンゴムコンパウンド〔商品名KE‐761VBS、信越化学工業株式会社製〕との混合比を70:30とする混合物に対して付加加硫系加硫剤〔商品名C‐19A、C‐19B 共に信越化学工業株式会社製〕、シランカップリング剤〔商品名KBM‐403、信越化学工業株式会社製〕を添加混練して得た絶縁性のシリコーンゴム組成物を使用した。
【0040】
金属リボン15としては、幅0.3mm、厚さ0.05mmの銅に、厚さ0.1μmの金メッキを施した銅製のリボンを使用した。複数本の金属リボン15を配列したら、他のキャリアフィルム25に弾性絶縁体26を厚さ0.1mmの厚さで同様にシーティングし、これら一対の弾性絶縁体26を重ね合わせてラミネートし、120℃、10分間の条件で加熱硬化して一対の弾性絶縁体26を一体化し、各弾性絶縁体26からキャリアフィルム25を剥離した。
【0041】
次いで、予め圧縮成形しておいた厚さ0.63mmで硬度50°Hの弾性絶縁体板27と弾性絶縁体26とを接着剤28を介し交互に斜めに横一列に積層し、これらを120℃、30分間の条件で加熱硬化してブロック体を形成した。この弾性絶縁体板27と弾性絶縁体26とを積層する際、外側に弾性絶縁体板27が位置するよう積層した。また、ブロック体の上面UBと平行な面PBに対して各金属リボン15が63.4°の角度となるよう斜めに傾け、平行な面PBにおいて金属リボン15間の距離Mが1mmとなるよう調整した。接着剤28としては、硬度30°Hで液状のシリコーンゴム〔商品名KE‐1934A/B、信越化学工業株式会社製〕を用いた。
【0042】
次いで、ブロック体の上面UBに対し平行に1.5mmの厚さにスライスし、絶縁性の弾性シート13をシート状に形成し、各金属リボン15の両端部をそれぞれ突出あるいは露出させた。これにより、縦横1mmピッチで20×20=400本の金属リボン15が63.4°の角度で斜めに埋設された一応の弾性シート13を作製した。こうして弾性シート13を得たら、弾性シート13の表面にYAGレーザを照射して複数の溝16を所定の間隔で凹み並設するとともに、この複数の溝16間を、直線的に傾斜した金属リボン15を一列に内蔵した弾性接続子14として電気コネクタ12を作製した。各溝16の幅は0.4mmとし、各溝16の深さは0.9mmとした。また、電気コネクタ12の弾性シート13の高さは0.6mmとした。
【0043】
次いで、アルミニウム製のバックアッププレート1の位置決めピン3に実装回路基板4の取付孔6を嵌通して実装回路基板4を積層配置し、この実装回路基板4の表面に厚さ0.5mmでPEI製の嵌合プレート8を位置決め積層配置してその開口部9には電気コネクタ12を嵌入し、この嵌合プレート8の表面に厚さ0.5mmでPEI製の位置決めプレート17を位置決め積層配置するとともに、各位置修正スリット18から弾性接続子14を0.4mm貫通突出させて各弾性接続子14の金属リボン15の位置を修正し、位置決めプレート17にPEI製の位置決めホルダ21を位置決め積層配置した。複数の位置修正スリット18は1mmピッチの20列とし、各位置修正スリット18の幅は0.6mm、長さは22mmとした。
【0044】
そして、位置決めホルダ21、位置決めプレート17、嵌合プレート8、実装回路基板4、及びバックアッププレート1を複数本のボルト29で螺締めして一体化し、その後、位置決めホルダ21の開口部22に半導体パッケージ30を嵌入して圧下・圧縮した。これにより、電気コネクタ12の弾性シート13が0.1mm圧縮変形し、相対向する実装回路基板4と半導体パッケージ30とを安定した状態で電気的に接続することができた。
【0045】
実施例2
先ず、厚さ0.05mmのポリエステルフィルム等のキャリアフィルム25に、未硬化の弾性絶縁体26を厚さ0.05mmの厚さでシーティングし、この弾性絶縁体26の表面に複数本の金属リボン15を0.1mm間隔で2本配置し、これを1.27mmピッチで20列、合計40本並べて貼着した。弾性絶縁体26としては、硬化後のゴム硬度が30°Hになるシリコーンゴムコンパウンド〔商品名KE‐153U、信越化学工業株式会社製〕とシリコーンゴムコンパウンド〔商品名KE‐761VBS、信越化学工業株式会社製〕との混合比を70:30とする混合物に対して付加加硫系加硫剤〔商品名C‐19A、C‐19B 共に信越化学工業株式会社製〕、シランカップリング剤〔商品名KBM‐403、信越化学工業株式会社製〕を添加混練して得た絶縁性のシリコーンゴム組成物を使用した。
【0046】
金属リボン15としては、幅0.3mm、厚さ0.05mmの銅に、厚さ0.1μmの金メッキを施した銅製のリボンを使用した。複数本の金属リボン15を配列したら、他のキャリアフィルム25に弾性絶縁体26を厚さ0.1mmの厚さで同様にシーティングし、これら一対の弾性絶縁体26を重ね合わせてラミネートし、120℃、10分間の条件で加熱硬化して一対の弾性絶縁体26を一体化し、各弾性絶縁体26からキャリアフィルム25を剥離した。
【0047】
次いで、予め圧縮成形しておいた厚さ0.94mmで硬度50°Hの複数の弾性絶縁体板27間に弾性絶縁体26を2層含むよう接着剤28を介し挟持させ、これを交互に斜めに横一列に積層し、これらを120℃、30分間の条件で加熱硬化してブロック体を形成した(図7参照)。この積層の際、ブロック体の上面UBと平行な面PBに対して各金属リボン15が75°の角度となるよう斜めに傾け、平行な面PBにおいて金属リボン15間の距離Mが1.27mmとなるよう調整した。接着剤28としては、硬度30°Hで液状のシリコーンゴム〔商品名KE‐1934A/B、信越化学工業株式会社製〕を使用し、0.03mmの厚さでスクリーン印刷した。
【0048】
次いで、ブロック体の上面UBに対し平行に1.5mmの厚さにスライスし、絶縁性の弾性シート13をシート状に形成し、各金属リボン15の両端部をそれぞれ突出あるいは露出させた。これにより、縦横1.27mmピッチで20×20=400電極5・31に対応し、一電極5・31当たり4本の金属リボン15が75°の角度で斜めに埋設された一応の弾性シート13を作製した(図8(d)参照)。弾性シート13を得たら、弾性シート13の表面にYAGレーザを照射して複数の溝16を所定の間隔で凹み並設するとともに、この複数の溝16間を、直線的に傾斜した金属リボン15を一列に内蔵した弾性接続子14として電気コネクタ12を作製した。各溝16の幅は0.4mm、各溝16の深さは0.9mmとした。また、電気コネクタ12の弾性シート13の高さは0.6mmとした。
【0049】
次いで、アルミニウム製のバックアッププレート1の位置決めピン3に実装回路基板4の取付孔6を嵌通して実装回路基板4を積層配置し、この実装回路基板4の表面に厚さ0.5mmでPEI製の嵌合プレート8を位置決め積層配置してその開口部9には電気コネクタ12を嵌入し、この嵌合プレート8の表面に厚さ0.5mmでPEI製の位置決めプレート17を位置決め積層配置するとともに、各位置修正スリット18から弾性接続子14を0.4mm貫通突出させて各弾性接続子14の金属リボン15の位置を修正し、位置決めプレート17にPEI製の位置決めホルダ21を位置決め積層配置した。複数の位置修正スリット18は1.27mmピッチの20列とし、各位置修正スリット18の幅は0.77mm、長さは28mmとした。
【0050】
そして、位置決めホルダ21、位置決めプレート17、嵌合プレート8、実装回路基板4、及びバックアッププレート1を複数本のボルト29で螺締めして一体化し、その後、位置決めホルダ21の開口部22に半導体パッケージ30を嵌入して圧下・圧縮した。これにより、電気コネクタ12の弾性シート13が0.1mm圧縮変形し、相対向する実装回路基板4と半導体パッケージ30とを安定した状態で電気的に接続することができた。
【0051】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、接続抵抗のばらつきを抑制防止し、電極の接続を安定化することができるという効果がある。また、電気コネクタを必要以上に圧縮変形する必要性を除去することが可能になる。さらに、位置決めプレートの位置修正口で金属リボンの位置を簡単に修正することができるので、今後の第二の電気接合物の狭ピッチ化にも対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る半導体ソケットの実施形態を示す断面説明図である。
【図2】本発明に係る半導体ソケットの製造方法の実施形態における弾性絶縁体の表面に複数本の金属リボンを並べて貼着した状態を示す斜視説明図である。
【図3】本発明に係る半導体ソケットの製造方法の実施形態における一体化した弾性絶縁体からキャリアフィルムを剥離する状態を示す斜視説明図である。
【図4】本発明に係る半導体ソケットの製造方法の実施形態における弾性絶縁体板と弾性絶縁体とを交互に斜めに一列に積層し、これらを加熱硬化してブロック体を形成する状態を示す斜視説明図である。
【図5】図4の要部拡大説明図である。
【図6】本発明に係る半導体ソケットの製造方法の他の実施形態における弾性シートをシート状に形成した状態を示す斜視説明図である。
【図7】本発明に係る半導体ソケットの製造方法の他の実施形態におけるブロック体を形成する状態を示す説明図である。
【図8】本発明に係る半導体ソケットの製造方法の実施形態を示す説明図で、(a)図は複数本の金属リボンを配列した状態を示す斜視説明図、(b)図は(a)図以外の配列状態を示す斜視説明図、(c)図は(a)、(b)図以外の配列状態を示す斜視説明図、(d)図は(a)、(b)、(c)図以外の配列状態を示す斜視説明図である。
【図9】本発明に係る半導体ソケットの製造方法の実施形態における弾性シート表面にレーザ照射して複数の溝を所定の間隔で並設し、この複数の溝間を、直線的に傾斜した金属リボンを一列に内蔵した弾性接続子として電気コネクタを作製した状態を示す斜視説明図である。
【図10】図9のX‐X線断面図である。
【図11】本発明に係る半導体ソケットの製造方法の他の実施形態における弾性シート表面にレーザ照射して複数の溝を所定の間隔で並設し、この複数の溝間を、直線的に傾斜した金属リボンを一列に内蔵した弾性接続子として電気コネクタを作製した状態を示す斜視説明図である。
【図12】本発明に係る半導体ソケットの製造方法の実施形態を示す分解斜視説明図である。
【図13】本発明に係る半導体ソケットの製造方法の他の実施形態を示す要部分解斜視説明図である。
【図14】従来の電気コネクタ及びこれを用いた接続構造の問題点を示す説明図で、(a)図は圧縮前の状態を示す断面図、(b)図は圧縮後の状態を示す断面図である。
【図15】本発明に係る半導体ソケットの実施形態を示す要部説明図で、(a)図は圧縮前の状態を示す断面図、(b)図は圧縮後の状態を示す断面図である。
【符号の説明】
1 バックアッププレート
3 位置決めピン
4 実装回路基板(第一の電気接合物)
5 電極
8 嵌合プレート
9 開口部
12 電気コネクタ
13 弾性シート
14 弾性接続子
15 金属リボン
16 溝
17 位置決めプレート
18 位置修正スリット(位置修正口)
21 位置決めホルダ
26 弾性絶縁体
27 弾性絶縁体板
30 半導体パッケージ(第二の電気接合物)
31 電極
Claims (2)
- バックアッププレートに位置決めして搭載支持される第一の電気接合物と、この第一の電気接合物に搭載支持される嵌合プレートと、この嵌合プレートの開口部に嵌合収容される電気コネクタと、嵌合プレートに積層配置されて電気コネクタに重なる位置決めプレートと、この位置決めプレートに積層配置される位置決めホルダと、この位置決めホルダの開口部に嵌合収容される第二の電気接合物とを含み、第一、第二の電気接合物の複数の電極間を電気コネクタにより電気的に接続する半導体ソケットであって、
バックアッププレートに、第一の電気接合物、嵌合プレート、位置決めプレート、及び位置決めホルダを貫通する位置決めピンを立て設け、
電気コネクタを、嵌合プレートの開口部内に嵌め入れられる絶縁性の弾性シートと、この弾性シートから所定の間隔をおいて第二の電気接合物方向に突出する複数の弾性接続子と、第一、第二の電気接合物の複数の電極に対応するよう各弾性接続子に内蔵され、第一、第二の電気接合物の電極を導通する複数本の金属リボンとから構成し、第一、第二の電気接合物の対向方向に交わる方向に各金属リボンを直線的に傾斜させ、
位置決めプレートに、電気コネクタの各弾性接続子に貫通される位置修正口を設けたことを特徴とする半導体ソケット。 - 請求項1記載の半導体ソケットの製造方法であって、弾性絶縁体に複数本の金属リボンを所定の間隔をおいて配列し、弾性絶縁体と弾性絶縁体板とを交互に斜めに積み重ねてブロック体を形成し、このブロック体の一部を除去して弾性シートを形成し、この弾性シートの表面に複数の溝を所定の間隔で形成するとともに、この複数の溝間を、直線的に傾斜した金属リボンを内蔵した弾性接続子として電気コネクタを作製し、この電気コネクタを嵌合プレート内に嵌め入れ、この嵌合プレートの表面に位置決めプレートを重ねてその複数の位置修正口から電気コネクタの弾性接続子をそれぞれ貫通突出させることを特徴とする半導体ソケットの製造方法。
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