JP4569366B2 - 接続装置 - Google Patents

Description

本発明は、接続装置に関するものである。

携帯機器などの小型化、薄型化、高性能化に伴って、携帯機器の器体内で２つの回路基板間（例えば、フレキシブル基板とプリント基板との間）を電気的に接続する接続装置としてのコネクタに対して、小型化、薄型化、相手側部材である相手側コネクタの複数の接続端子を各別に接続するコンタクトの数の増大、コンタクトの配列ピッチの狭ピッチ化などが望まれており、コンタクトの配列ピッチを０．５ｍｍとしたコネクタが提供されている。なお、この種のコネクタでは、コンタクトの狭ピッチ化に伴い、配列ピッチの高精度化だけでなく、隣り合うコンタクト間の間隔の高精度化も必要となっている。

また、近年、ＢＧＡ（Ball Grid Array）やＣＳＰ（Chip Size Package）などの相手側部材において２次元アレイ状に配列された球状の接続端子それぞれと各別に接続される複数のコンタクト部を有する接続装置として、図２２に示すように、複数のスパイラル状のコンタクト部１０２をガラスエポキシ製の絶縁基板からなるベース部１０１の一表面側において２次元アレイ状に配列した構成のものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。ここにおいて、コンタクト部１０２は、銅およびニッケルにより形成されている。また、ベース部１０１には、当該ベース部１０１の厚み方向へのコンタクト部１０２の変位を可能とするための貫通孔１０１ｂが貫設されている。なお、上記特許文献１では、相手側部材の接続端子の配列ピッチを０．４ｍｍとした場合に、ベース部１０１の厚みを１ｍｍ程度、貫通孔１０１ｂの内径を０．３ｍｍ程度とすることが記載されている。

ところで、一般的に、上述のような球状の接続端子を備えた相手側部材を接続する接続装置においては、球状の接続端子の突出高さなどのばらつきなどを許容するための撓みやすさと、コンタクト部と接続端子との接触抵抗を低減するための所望の接圧との両方を満足する必要があるが、コンタクト部の撓みやすさと接圧とはトレードオフの関係にある。ここで、図２２に示した構成の接続装置では、スパイラル状のコンタクト部１０２の一端部がベース部１０１の上記一表面側において貫通孔１０１ｂの周縁に形成された円環状のフレーム部１０３に連続一体に連結される一方で他端部が自由端となっており、コンタクト部１０２がベース部１０１の厚み方向へ変位可能となっているので、相手側部材の球状の接続端子を接続した状態ではコンタクト部１０２が接続端子を抱き込むように変形するから、球状の接続端子の突出高さなどのばらつきや接続端子の傾きなどを許容することができるとともに、所望の接圧を満足することが可能となる。
特開２００２−１７５８５９号公報

しかしながら、図２２に示した構成の接続装置では、ベース部１０１の基礎となる絶縁基板に貫通孔１０１ｂを形成する工程において、ドリル加工により各貫通孔１０１ｂを個別に形成しているので、貫通孔１０１ｂの配列ピッチおよび貫通孔１０１ｂ間の間隔それぞれの高精度化が難しいとともに、貫通孔１０１ｂのより一層の狭ピッチ化が難しく、接続装置全体としてのより一層の小型化が難しかった。また、図２２に示した構成の接続装置では、ベース部１０１とコンタクト部１０２とが互いに異なる材料により形成されているので、ベース部１０１の貫通孔１０１ｂとコンタクト部１０２との位置合わせ精度の関係からも、貫通孔１０１ｂおよびコンタクト部１０２の狭ピッチ化が難しく、接続装置全体のより一層の小型化が難しかった。

また、図２２に示した構成の接続装置では、コンタクト部１０２のばね力によって所望の接圧を確保するようになっているが、コンタクト部１０２が銅およびニッケルにより形成されている、言い換えれば、コンタクト部１０２が銅膜とニッケル膜との積層膜からなる金属膜により構成されているので、相手側部材の複数回の着脱でコンタクト部１０２が塑性変形を起こして接触抵抗が増加し接触信頼性が低下してしまう懸念がある。なお、図２２に示した構成の接続装置において接触抵抗を低減するために接圧を高めるには、コンタクト部１０２の材料として高硬度な材料を新たに開発する必要となり、開発コストが高くなってしまう。

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、従来に比べて薄型化、小型化、狭ピッチ化が可能で且つ接触信頼性に優れた接続装置を提供することにある。

請求項１の発明は、半導体基板を用いて形成され相手側部材の複数の接続端子それぞれに対応する複数の区画が設けられたベース部と、ベース部の各区画においてベース部の厚み方向に変位可能なスパイラル状の接圧ばね部と、ベース部の一表面である前面側で接圧ばね部に積層された導電性材料よりなる導電層からなり接続端子に弾接するコンタクト部とを備え、接圧ばね部は、前記半導体基板を用いて形成されベース部に連続していることを特徴とする。

この発明によれば、ベース部の各区画においてベース部の厚み方向に変位可能なスパイラル状の接圧ばね部が、ベース部とともに半導体基板を用いて形成されてベース部と連続しており、当該ベース部に導電性材料よりなる導電層からなり接続端子に弾接するコンタクト部が積層されているので、一般的な半導体加工プロセスにより各接圧ばね部を狭ピッチ且つ等間隔でベース部に一体形成するとともに各接圧ばね部それぞれにコンタクト部を積層することができ、しかも各接圧ばね部のばね力によって所望の接圧を確保することが可能となるから、従来に比べて薄型化、小型化、狭ピッチ化が可能になるとともに、接触信頼性を向上させることができる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記ベース部は、前記各コンタクト部それぞれと電気的に接続され前記厚み方向に貫通した複数の貫通配線が形成されてなることを特徴とする。

この発明によれば、前記各コンタクト部それぞれと電気的に接続された各配線を前記ベース部の前面で引き回す場合に比べて、前記コンタクト部の配列ピッチのより一層の狭ピッチ化が可能になるとともに、前記ベース部のより一層の小型化を図れる。

請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記ベース部の後面において前記各区画それぞれに対応する部位に前記接圧ばね部の後面に達する深さの凹所が形成されるとともに、前記ベース部の前面側において前記接圧ばね部と前記ベース部との間に凹所に連通するスパイラル状のスリットが形成され、前記各コンタクト部がスリットの内面および凹所の内面に沿って形成された接続配線を介して前記ベース部の後面の外部接続電極と電気的に接続されていることを特徴とする。

この発明によれば、前記各コンタクト部それぞれと電気的に接続された各配線を前記ベース部の前面で引き回す場合に比べて、前記コンタクト部の配列ピッチのより一層の狭ピッチ化が可能になるとともに、前記ベース部のより一層の小型化を図れる。

請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３の発明において、前記接圧ばね部は、前記ベース部の前面側に設けられ、前記ベース部側の端部よりも中心側の端部の方が前方に位置するようなスパイラル状の形状に形成されてなることを特徴とする。

この発明によれば、前記ベース部のより一層の薄型化を図れる。

請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４の発明において、前記接圧ばね部は、幅方向の両側面それぞれと後面との間に面取り部が形成されてなることを特徴とする。

この発明によれば、前記接圧ばね部における幅方向の両側面それぞれと後面との間に面取り部が形成されていない場合に比べて、前記接圧ばね部の応力集中を緩和することができ、応力集中による前記接圧ばね部の折損を防止することができる。

請求項６の発明は、請求項１ないし請求項５の発明において、前記ベース部の前記各区画において前記接圧ばね部の後面側の空間に弾性材料が充填されてなることを特徴とする。

この発明によれば、前記接続端子と前記コンタクト部との接圧を高めることができ、接触抵抗を更に低減できる。

請求項７の発明は、請求項１ないし請求項５の発明において、前記ベース部の前記各区画において前記接圧ばね部の後方に位置して前記接続端子と前記コンタクト部との接続状態における接圧を増大させる薄板状の板ばね部を有し、板ばね部は、前記半導体基板を用いて形成され前記ベース部に連続していることを特徴とする。

この発明によれば、前記接続端子と前記コンタクト部との接圧を高めることができ、接触抵抗を更に低減できる。

請求項８の発明は、請求項１ないし請求項７の発明において、前記半導体基板として、第１の半導体層と第２の半導体層との間に第１の半導体層および第２の半導体層それぞれの深さ方向へのエッチング時にエッチングストッパとして機能することが可能なエッチングストッパ機能層を有し、且つ、第１の半導体層の厚みが前記接圧ばね部の厚み寸法に対応する厚さに設定された半導体基板を用いてなることを特徴とする。

この発明によれば、前記接圧ばね部の厚み寸法の高精度化を図れ、前記接圧ばね部の厚み寸法のばらつきに起因した性能ばらつきを低減できる。

請求項９の発明は、請求項１ないし請求項８の発明において、前記ベース部の前記各区画において前記接圧ばね部が少なくとも３重のスパイラル状の形状であり、前記接圧ばね部は、前記ベース部の前面に平行な面内における前記ベース部との各連結部位が前記区画の中心に対して回転対称となるように形成されてなることを特徴とする。

この発明によれば、前記接圧ばねのうち前記区画の中心に位置する部位が前記ベース部の前面に対して傾くことなく前記ベース部の前後方向に安定して変位することが可能となり、前記接続端子と前記コンタクト部との接触抵抗の安定化を図れる。

請求項１の発明では、従来に比べて薄型化、小型化、狭ピッチ化が可能になるとともに、接触信頼性を向上させることができるという効果がある。

（実施形態１）
本実施形態では、接続装置として、回路基板間の電気的接続に利用可能なコネクタを例示する。

図１に示した本実施形態のコネクタＡは、図２に示すようにプリント基板３０に実装され、図３に示すようにフレキシブル基板４０に実装された相手側部材たるコネクタ（以下、相手側コネクタと称す）Ｂと電気的に接続される。

ここにおいて、相手側コネクタＢは、第１のシリコン基板からなる第１の半導体基板を用いて形成した矩形板状のコネクタボディ２１と、コネクタボディ２１の一表面上に所定の配列ピッチ（例えば、５００μｍ）でマトリクス状（２次元アレイ状）に配列された複数（例えば、１００個）の球状の接続端子（突起電極）２３とを備えており、コネクタボディ２１の上記一表面上で各接続端子２３それぞれに接続された金属配線２４がコネクタボディ２１の厚み方向に貫設した貫通配線（図示せず）を介してフレキシブル基板４０の導体パターン（図示せず）と電気的に接続可能となっている。

コネクタＡは、第２のシリコン基板からなる第２の半導体基板１０（図５（ａ）参照）を用いて形成したベース部１１と、ベース部１１において相手側コネクタＢの各接続端子２３それぞれに対応する区画（例えば、内径３００μｍの円孔状の区画）内に設けられベース部１１の厚み方向に変位可能なスパイラル状の接圧ばね部１２と、ベース部１１の一表面である前面側で接圧ばね部１２に積層された金属膜からなり接続端子２３に弾接するコンタクト部１３とを備えている。要するに、相手側コネクタＢの複数の接続端子２３とコネクタＡの複数のコンタクト部１３とは一対一で対応している。なお、本実施形態では、コンタクト部１３を接圧ばね部１２に積層された金属膜により構成してあり、金属膜が導電性材料よりなる導電層を構成しているが、導電性材料は金属に限らず、例えば、導電性ゴムなどでもよい。

また、コネクタＡは、ベース部１１の前面で各コンタクト部１３それぞれから延設された金属配線１４それぞれが、ベース部１１の厚み方向に貫設したスルーホール１１ｃに埋設された貫通配線１６を介してベース部１１の後面の外部接続電極１７と電気的に接続されており、図４に示すように各外部接続電極１７それぞれが半田ボール１８を介してプリント基板３０の導体パターン３３と電気的に接続可能となっている。

ところで、コネクタＡは、各接圧ばね部１２およびベース部１１が第２の半導体基板１０を用いて形成されているが、各接圧ばね部１２の厚み寸法をベース部１１の厚み寸法に比べて十分に小さく設定してあって、ベース部１１の前面側において各区画内に配置される各接圧ばね部１２それぞれの一端部がベース部１１に連続一体に連結されるとともに各接圧ばね部１２それぞれの他端部が自由端となっており、各接圧ばね部１２がベース部１１の厚み方向へ変位可能となっている。言い換えれば、コネクタＡでは、各接圧ばね部１２がベース部１１に一体形成されている。ここにおいて、ベース部１１の後面には、上記各区画それぞれに対応する部位に接圧ばね部１２に達する深さの凹所１１ａが形成され、ベース部１１の前面側には、凹所１１ａに連通するスパイラル状のスリット１１ｂが形成されている。

本実施形態のコネクタＡの各コンタクト部１３それぞれに相手側コネクタＢの各接続端子２３を電気的に接続する際には、図４（ａ）に示すように、プリント基板３０に実装したコネクタＡとフレキシブル基板４０に実装した相手側コネクタＢとを対向させてから、図４（ｂ）に示すように、コネクタＡに相手側コネクタＢを近づければよい。ここにおいて、コネクタＡは接圧ばね部１２がベース部１１の厚み方向へ変位可能となっているので、相手側コネクタＢの球状の接続端子２３にコンタクト部１３が弾接した状態では接圧ばね部１２が接続端子２３を抱き込むように変形するから、球状の接続端子２３の突出高さなどのばらつきや接続端子２３の傾きなどを許容することができるとともに、所望の接圧を満足することが可能となる。なお、コネクタＡと相手側コネクタＢとの電気的接続状態を維持するためのロック機構は、例えば、プリント基板３０およびフレキシブル基板４０を収納する機器（例えば、携帯機器など）の器体や、各基板３０，４０に設ければよいが、各コネクタＡ，Ｂに設けてもよい。

以下、コネクタＡの製造方法について図５を参照しながら簡単に説明する。

まず、第２の半導体基板（ここでは、シリコン基板）１０の裏面側（図５（ａ）における下面側）の全面にシリコン酸化膜からなる絶縁膜５１を形成した後、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して、絶縁膜５１のうちベース部１１に対応する部位が残り且つ上記各区画それぞれに対応する部位および各スルーホール１１ｃに対応する部位が除去されるように絶縁膜５１をパターニングすることによって、図５（ａ）に示す構造を得る。

その後、パターニングされた絶縁膜５１をマスクとして、第２の半導体基板１０を裏面側から所定深さまでエッチングして各凹所１１ａおよび各スルーホール１１ｃそれぞれの一部を形成することによって、図５（ｂ）に示す構造を得る。ここにおいて、凹所１１ａを形成するエッチングに際しては、垂直深掘が可能なドライエッチング装置（例えば、誘導結合プラズマ型のドライエッチング装置など）を用いることにより、凹所１１ａを形成するエッチングに際して異方性エッチングが可能なアルカリ系溶液を用いる場合に比べて、凹所１１ａの配列ピッチを短縮することができ、ベース部１１の平面サイズの小型化を図れる。

上述のように第２の半導体基板１０に複数の凹所１１ａを形成した後、第２の半導体基板１０の主表面側（図５（ｃ）における上面側）の全面にシリコン酸化膜からなる絶縁膜５２を形成し、続いて、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して、絶縁膜５２のうちベース部１１および各接圧ばね部１２それぞれに対応する部位が残り且つ各スリット１１ｂそれぞれに対応する部位および各スルーホール１１ｃそれぞれに対応する部位が除去されるように絶縁膜５２をパターニングすることによって、図５（ｃ）に示す構造を得る。

次に、パターニングされた絶縁膜５２をマスクとして、第２の半導体基板１０を主表面側からエッチングして各凹所１１ａにそれぞれ連通するスリット１１ｂを形成することで各接圧ばね部１２を形成するとともに、各スルーホール１１ｃを形成することによって、図５（ｄ）に示す構造を得る。ここにおいて、スリット１１ｂを形成するエッチングに際しては、垂直深掘が可能なドライエッチング装置（例えば、誘導結合プラズマ型のドライエッチング装置など）を用いる。

その後、第２の半導体基板１０の主表面側の絶縁膜５２をエッチング除去することで図５（ｅ）に示す構造を得てから、貫通配線１６を形成し、続いて、第２の半導体基板１０の裏面側に外部接続電極１７を形成し、さらにその後、第２の半導体基板１０の主表面側にメタルマスクを用いて各コンタクト部１３および各金属配線１４を同時に形成することによって、図５（ｆ）に示す構造を得て、最後に、第２の半導体基板１０をダイシング工程により個々のチップ（コネクタＡ）に分離すればよい。

以上説明した本実施形態のコネクタＡでは、ベース部１１の各区画においてベース部１１の厚み方向に変位可能なスパイラル状の接圧ばね部１２が、ベース部１１とともに第２の半導体基板１０を用いて形成されてベース部１１と連続しており、当該ベース部１１に金属膜からなり接続端子２３に弾接するコンタクト部１３が積層されているので、一般的な半導体加工プロセスにより各接圧ばね部１２を狭ピッチ且つ等間隔でベース部１１に一体形成するとともに各接圧ばね部１２それぞれにコンタクト部１３を積層することができ、しかも各接圧ばね部１２のばね力によって所望の接圧を確保することが可能となるから、従来に比べて薄型化、小型化、狭ピッチ化が可能になるとともに、接触信頼性を向上させることができる。ここにおいて、本実施形態のコネクタＡでは、シリコンにより形成された接圧ばね部１２のばね力によって接続端子２３とコンタクト部１３との所望の接圧を確保することができるので、図２２に示した従来例のように銅膜とニッケル膜とを積層した金属膜からなるコンタクト部１０２のみのばね力によって接圧を確保する構造に比べて、接続端子２３とコンタクト部１３との接圧を高めることができ、接触抵抗を低減することができる。なお、ニッケルはヤング率が２０４ＧＰａ、破断強度が５８ＭＰａであるのに対して、シリコンはヤング率が１６９ＧＰａ、破断強度が２０００ＭＰａであり、本実施形態のコネクタＡの法が従来例に比べて、接圧を確保するための構造部が破壊されにくい。

また、本実施形態のコネクタＡでは、ベース部１１に、各コンタクト部１３それぞれと電気的に接続された貫通配線１６が貫設されているので、各コンタクト部１３それぞれと電気的に接続された各配線１４をベース部１１の前面で引き回す場合に比べて、コンタクト部１３の配列ピッチのより一層の狭ピッチ化が可能になるとともに、ベース部１１のより一層の小型化を図れる。

（実施形態２）
本実施形態において接続装置として例示するコネクタＡの基本構成は実施形態１と略同じであって、図６に示すように、ベース部１１の前面上で各コンタクト部１３それぞれに電気的に接続された金属配線１４をベース部１１の周部まで延長している点が相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態のコネクタＡでは、各金属配線１４をベース部１１の前面上で引き回す必要があるので、実施形態１に比べるとコネクタＡの平面サイズが大きくなってしまうが、実施形態１にて説明した貫通配線１６を形成する工程が不要となるので、製造プロセスの簡略化を図れる。

（実施形態３）
本実施形態において接続装置として例示するコネクタＡの基本構成は実施形態１と略同じであって、図７に示すように、ベース部１１の後面の各凹所１１ａの開口面積が徐々に小さくなる形状となっている点、各コンタクト部１３とベース部１１の後面の各外部接続電極１７とがスリット１１ｂの内面および凹所１１ａの内面に沿って形成された接続配線１８を介して電気的に接続されている点などが相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態のコネクタＡの製造にあたっては、実施形態１にて説明した製造方法において、各凹所１１ａを形成するエッチングに際して、アルカリ系溶液（例えば、ＫＯＨ水溶液、ＴＭＡＨ溶液など）を用いた異方性エッチングを行えばよく、実施形態１のように各凹所１１ａをドライエッチングにより形成する場合に比べて、スループットを高めることが可能となるとともに、製造が容易になる。

（実施形態４）
本実施形態において接続装置として例示するコネクタＡの基本構成は実施形態３と略同じであって、図８に示すように、ベース部１１の前面上で各コンタクト部１３それぞれに電気的に接続された金属配線１４をベース部１１の周部まで延長している点が相違するだけである。なお、実施形態３と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態のコネクタＡでは、各金属配線１４をベース部１１の前面上で引き回す必要があるので、実施形態３に比べるとコネクタＡの平面サイズが大きくなってしまうが、実施形態３にて説明した接続配線１８を形成する工程が不要となるので、製造プロセスの簡略化を図れる。

（実施形態５）
本実施形態において接続装置として例示するコネクタＡの基本構成は実施形態４と略同じであって、図９に示すように、接圧ばね部１２の厚み寸法が中心側の端部からベース部１１側の端部に近づくにつれて単調に増加している点が相違するだけである。なお、実施形態４と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

しかして、本実施形態のコネクタＡでは、接圧ばね部１２の厚み寸法がベース部１１側の端部（ベース部１１に連続一体に連結されている側の端部）に近づくほど大きくなっているので、接圧ばね部１２の厚み寸法が一様に形成されている実施形態４のコネクタＡに比べて、接圧ばね部１２の破損が起こりにくくなるという利点や、接圧ばね部１２が撓みやすくなって接圧を増加させることができるという利点や、ベース部１１の後面における凹所１１ａの開口面積を小さくすることができてコネクタＡの平面サイズを小さくできるという利点がある。

なお、本実施形態においても、ベース部１１の前面上で金属配線１４をベース部１１の周部まで引き回す代わりに、実施形態１と同様の貫通配線１６を形成してもよいことは勿論であり、後述する各実施形態６〜１１についても実施形態１と同様の貫通配線１６を形成してもよいことは勿論である。また、本実施形態では、接圧ばね部１２の厚み寸法がベース部１１側の端部に近づくにつれて単調増加しているが、接圧ばね部１２を幅寸法がベース部１１側の端部に近づくにつれて単調増加するような形状としても、接圧ばね部１２の破損が起こりにくくなるという利点や、接圧を増加させることができるという利点がある。

（実施形態６）
本実施形態において接続装置として例示するコネクタＡの基本構成は実施形態２と略同じであって、図１０に示すように、ベース部１１の各区画ごとに２つのスパイラル状のスリット１１ｂ，１１ｂが互いに入り組む形で形成されており、スパイラル状の接圧ばね部１２が２重構造になっている点が相違する。なお、実施形態２と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

しかして、本実施形態のコネクタＡでは、実施形態２のコネクタＡに比べて接圧を増加させることができ、接触抵抗を低減することができる。

（実施形態７）
本実施形態において接続装置として例示するコネクタＡの基本構成は実施形態２と略同じであって、図１１に示すように、接圧ばね部１２が、ベース部１１側の端部よりも中心側の端部の方が前方に位置するようなスパイラル状の形状に形成されている点が相違する。なお、実施形態２と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

しかして、本実施形態のコネクタＡでは、相手側コネクタＢ（図３および図４参照）を接続していない状態において、接圧ばね部１２がベース部１１の前方へ突出しているので、実施形態２に比べてベース部１１の厚み寸法を小さくして凹所１１ａの深さ寸法を小さくしても、相手側コネクタＢを接続する際の接圧ばね１２の変位量を確保することができるので、実施形態２に比べて、ベース部１１のより一層の薄型化を図れ、コネクタＡのコンタクト部１３と相手側コネクタＢの接続端子２３とを電気的に接続した状態におけるプリント基板３０（図４参照）とフレキシブル基板４０（図４参照）との間の距離をより短くすることができる。

（実施形態８）
本実施形態において接続装置として例示するコネクタＡの基本構成は実施形態２と略同じであって、図１２に示すように、接圧ばね部１２における幅方向の両側面１２ｂ，１２ｂそれぞれと後面１２ｃとの間に面取り部１２ｄ，１２ｄが形成されている点が相違するだけである。なお、実施形態２と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

しかして、本実施形態のコネクタＡでは、実施形態２に比べて、接圧ばね部１２の応力集中を緩和することができ、特に接圧ばね部１２のベース部１１側の端部において接圧ばね部１２の応力集中が緩和されるので、応力集中による接圧ばね部１２の折損を防止することができる。

なお、実施形態１〜７および後述の実施形態９〜１３においても面取り部１２ｄを設けてもよいことは勿論である。また、接圧ばね１２における幅方向の両側面１２ｂ，１２ｂそれぞれと前面との間にも面取り部を形成すれば、接圧ばね部１２の応力集中がより緩和され、応力集中による接圧ばね部１２の折損をより確実に防止することができる。

（実施形態９）
本実施形態において接続装置として例示するコネクタＡの基本構成は実施形態２と略同じであって、図１３に示すように、ベース部１１の各区画において凹所１１ａの内部空間（つまり、接圧ばね部１２の後面側の空間）およびスリット１１ｂの内部空間に弾性材料（例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂など）が充填されており、ベース部１１の各区画において接圧ばね部１２以外の部分が上記弾性材料からなる弾性体部１９となっている点が相違するだけである。なお、実施形態２と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

しかして、本実施形態のコネクタＡでは、相手側コネクタＢ（図３および図４参照）の接続端子２３とコンタクト部１３との接圧を高めることができ、接触抵抗を更に低減できる。

ところで、図１３に示したコネクタＡでは、ベース部１１の各区画において凹所１１ａの内部空間およびスリット１１ｂの内部空間それぞれの全体にわたって上記弾性材料が充填されているが、図１４に示すように凹所１１ａの内部空間については弾性体部１９が下方へ変位する空間を確保するように一部のみに上記弾性材料を充填するようにすれば、弾性体部１９によって接圧を調整することが可能となる。

また、図１３および図１４に示した構成では、スリット１１ｂの内部空間にも上記弾性材料が充填されているので、接圧ばね部１２が図１３，図１４の下方向に変位する際にスリット１１ｂに充填されている弾性材料から図１３，図１４の横方向の力を受けて接圧ばね部１２が破損してしまう可能性がある。これに対して、図１５に示すようにベース部１１の各区画において凹所１１ａの内部空間のみに上記弾性材料を充填して弾性体部１９を設けるようにすれば、接続端子２３とコンタクト部１３との接圧を高めながらも、接圧ばね部１２の破損を防止することができる。

（実施形態１０）
図１６に示す本実施形態の接続装置としてのコネクタＡの基本構成は実施形態２と略同じであって、ベース部１１および接圧ばね部１２の基礎となる第２の半導体基板１０として、図１７（ａ）に示すように、シリコン基板からなる支持基板１０ａと、支持基板１０ａ上のシリコン酸化膜からなる絶縁層（埋込酸化膜）１０ｂと、絶縁層１０ｂ上のシリコン層１０ｃとを有するＳＯＩ基板を用い、当該ＳＯＩ基板を加工することによりベース部１１および接圧ばね部１２を形成している点が相違する。ここにおいて、ベース部１１は、ＳＯＩ基板の支持基板１０ａ、絶縁層１０ｂ、シリコン層１０ｃそれぞれを利用して形成してあるのに対して、接圧ばね部１２は、ＳＯＩ基板におけるシリコン層１０ｃを利用して形成してあり、ベース部１１よりも薄肉となっている。ただし、ＳＯＩ基板は、シリコン層１０ｃの厚み寸法を接圧ばね部１２の厚み寸法に設定してある。なお、実施形態２と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

以下、本実施形態のコネクタＡの製造方法について図１７を参照しながら説明する。

まず、第２の半導体基板（ここでは、ＳＯＩ基板）１０の裏面側（図１７（ａ）における下面側）の全面にシリコン酸化膜からなる絶縁膜５１を形成した後、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して、絶縁膜５１のうちベース部１１に対応する部位が残り且つ上記各区画それぞれに対応する部位が除去されるように絶縁膜５１をパターニングすることによって、図１７（ａ）に示す構造を得る。

その後、パターニングされた絶縁膜５１をマスクとし、第２の半導体基板１０を裏面側から絶縁層１０ｂに達する深さまで略垂直にエッチングして凹所１１ａよりもやや浅い凹所１０ｄを形成することによって、図１７（ｂ）に示す構造を得る。ここにおいて、凹所１０ｄを形成するエッチングに際しては、例えば、誘導結合プラズマ型のドライエッチング装置を用いてドライエッチングを行えばよく、エッチング条件としては、絶縁層１０ｂがエッチングストッパとして機能するような条件を設定する。

上述のように第２の半導体基板１０に複数の凹所１０ｄを形成した後、第２の半導体基板１０の主表面側（図１７（ｃ）における上面側）の全面にシリコン酸化膜からなる絶縁膜５２を形成し、続いて、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して、絶縁膜５２のうちベース部１１および各接圧ばね部１２それぞれに対応する部位が残り且つ各スリット１１ｂそれぞれに対応する部位が除去されるように絶縁膜５２をパターニングすることによって、図１７（ｃ）に示す構造を得る。

次に、パターニングされた絶縁膜５２をマスクとして、第２の半導体基板１０を主表面側から絶縁層１０ｂに達する深さまで略垂直にエッチングしてスリット１１ｂを形成することによって、図１７（ｄ）に示す構造を得る。ここにおいて、スリット１１ｂを形成するエッチングに際しては、例えば、誘導結合プラズマ型のドライエッチング装置を用いてドライエッチングを行えばよく、エッチング条件としては、絶縁層１０ｂがエッチングストッパとして機能するような条件を設定する。

その後、フッ酸系のエッチング液を用いたウェットエッチングにより絶縁層１０ｂの不要部分および絶縁膜５２を除去することで各凹所１１ａおよび各接圧ばね部１２を形成することによって、図１７（ｅ）に示す構造を得る。

続いて、メタルマスクを用いて各コンタクト部１３および各金属配線１４を同時に形成することによって、図１７（ｆ）に示す構造を得て、最後に、第２の半導体基板１０をダイシング工程により個々のチップ（コネクタＡ）に分離すればよい。

以上説明した本実施形態のコネクタＡでは、ベース部１１および各接圧ばね部１２の基礎となる第２の半導体基板１０として、上述のようにシリコン層１ｃの厚み寸法を接圧ばね部１２の厚み寸法に設定したＳＯＩ基板を用いており、支持基板１０ａおよびシリコン層１０ｃそれぞれの深さ方向へのエッチング時に絶縁層１０ｂをエッチングストッパとして利用することができるので、接圧ばね部１２の厚み寸法の高精度化を図れ、接圧ばね部１２の厚み寸法のばらつきに起因した性能ばらつきを低減できる。なお、本実施形態では、シリコン層１０ｃが第１の半導体層を構成し、支持基板１０ａが第２の半導体層を構成し、絶縁層１０ｂが第１の半導体層および第２の半導体層それぞれの深さ方向へのエッチング時にエッチングストッパとして機能することが可能なエッチングストッパ機能層を構成している。

（実施形態１１）
本実施形態において接続装置として例示するコネクタＡの基本構成は実施形態１０と略同じであって、図１８に示すように、ベース部１１の各区画において接圧ばね部１２の後方に位置して接続端子２３とコンタクト部１３との接続状態における接圧を増大させる薄板状（ダイヤフラム状）の板ばね部１５を有し、板ばね部１５がベース部１１および各接圧ばね部１２とともに上記第２の半導体基板１０を用いて形成されてベース部１１に連続している点などが相違する。ここにおいて、ベース部１１の各区画において接圧ばね部１２と板ばね部１５との間には、スリット１１ｂに連通する中空部１１ｆが形成されており、ベース部１１の後面には、各区画に対応する部位それぞれに各板ばね部１５それぞれに達する深さの凹所１１ｅが形成されており、板ばね部１５は接圧ばね部１２に比べて撓みにくくなっている。なお、実施形態１０と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

しかして、本実施形態のコネクタＡでは、ベース部１１の各区画において接圧ばね部１２の後方に薄板状の板ばね部１５を有しているので、実施形態１０に比べて、接続端子２３とコンタクト部１３との接圧を高めることができ、接触抵抗を更に低減できる。

以下、本実施形態のコネクタＡの製造方法について図１９を参照しながら説明する。

まず、ＳＯＩ基板からなる第２の半導体基板１０の裏面側（図１９（ａ）における下面側）の全面にシリコン酸化膜からなる絶縁膜５１を形成した後、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して、絶縁膜５１のうちベース部１１に対応する部位が残り且つ上記各区画それぞれに対応する部位が除去されるように絶縁膜５１をパターニングすることによって、図１９（ａ）に示す構造を得る。

その後、パターニングされた絶縁膜５１をマスクとし、第２の半導体基板１０を裏面側から所定深さまで略垂直にエッチングして凹所１１ｅを形成することによって、図１９（ｂ）に示す構造を得る。ここにおいて、凹所１１ｅを形成するエッチングに際しては、例えば、誘導結合プラズマ型のドライエッチング装置を用いてドライエッチングを行えばよい。

上述のように第２の半導体基板１０に複数の凹所１１ｅを形成した後、第２の半導体基板１０の主表面側（図１９（ｃ）における上面側）の全面にシリコン酸化膜からなる絶縁膜５２を形成し、続いて、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して、絶縁膜５２のうちベース部１１および各接圧ばね部１２それぞれに対応する部位が残り且つ各スリット１１ｂそれぞれに対応する部位が除去されるように絶縁膜５２をパターニングすることによって、図１９（ｃ）に示す構造を得る。

次に、パターニングされた絶縁膜５２をマスクとして、第２の半導体基板１０を主表面側から絶縁層１０ｂに達する深さまで略垂直にエッチングしてスリット１１ｂを形成することによって、図１９（ｄ）に示す構造を得る。ここにおいて、スリット１１ｂを形成するエッチングに際しては、例えば、誘導結合プラズマ型のドライエッチング装置を用いてドライエッチングを行えばよく、エッチング条件としては、絶縁層１０ｂがエッチングストッパとして機能するような条件を設定する。

その後、フッ酸系のエッチング液を用いたウェットエッチングにより絶縁層１０ｂの不要部分および絶縁膜５２を除去することで各接圧ばね部１２および各中空部１１ｆを形成することによって、図１９（ｅ）に示す構造を得る。

続いて、メタルマスクを用いて各コンタクト部１３および各金属配線１４を同時に形成することによって、図１９（ｆ）に示す構造を得て、最後に、第２の半導体基板１０をダイシング工程により個々のチップ（コネクタＡ）に分離すればよい。

以上説明した本実施形態のコネクタＡの製造方法においても、実施形態１０と同様に、第２の半導体基板１０として、上述のようにシリコン層１ｃの厚み寸法を接圧ばね部１２の厚み寸法に設定したＳＯＩ基板を用いており、シリコン層１０ｃの深さ方向へのエッチング時に絶縁層１０ｂをエッチングストッパとして利用することができるので、接圧ばね部１２の厚み寸法の高精度化を図れ、接圧ばね部１２の厚み寸法のばらつきに起因した性能ばらつきを低減できる。

（実施形態１２）
本実施形態において接続装置として例示するコネクタＡの基本構成は実施形態１と略同じであって、実施形態１では接圧ばね部１２の全長に亘ってコンタクト部１３となる金属膜が積層されていたのに対して、図２０に示すように、ベース部１１における各区画の中央部でのみ接圧ばね部１２にコンタクト部１３となる金属膜が積層され（図２０（ａ）においてハッチングを施した部位はコンタクト部１３を示している）、当該コンタクト部１３と貫通配線１６とを電気的に接続する拡散層配線１１ｄが形成されている点が相違するだけである。なお、他の実施形態においても、ベース部１１における各区画の中央部でのみ接圧ばね部１２にコンタクト部１３となる金属膜を積層し、拡散層配線１１ｄを適宜設けるようにしてもよい。

（実施形態１３）
本実施形態において接続装置として例示するコネクタＡの基本構成は実施形態６と略同じであって、図２１に示すように、ベース部１１の各区画ごとに４つのスパイラル状のスリット１１ｂが形成されており、接圧ばね部１２が４重のスパイラル状の形成に形成されている点などが相違する。ただし、接圧ばね部１２は、ベース部１１の前面に平行な面内におけるベース部１１との各連結部位が上記区画の中心に対して回転対称となるように形成されている。なお、実施形態６と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

しかして、本実施形態のコネクタＡでは、接圧ばね１２のうち上記区画の中心に位置する部位がベース部１１の前面に対して傾くことなくベース部１１の前後方向に安定して変位することが可能となり、接続端子２３とコンタクト部１３との接触抵抗の安定化を図れる。なお、本実施形態では、接圧ばね部１２が４重のスパイラル状の形状となっているが、４重のスパイラル状の形状に限らず、少なくとも３重のスパイラル状の形状であればよい。

上記各実施形態では、接続装置として、回路基板間の電気的な接続に用いるコネクタＡを例示したが、接続装置は、回路基板間の電気的な接続に用いるコネクタに限定するものではなく、接続装置の相手側部材も相手側コネクタＢに限らず、例えば、ＢＧＡやＣＳＰやベアチップなどでもよい。

実施形態１におけるコネクタを示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ’断面図である。 同上におけるコネクタを示し、（ａ）はプリント基板に表面実装した状態の概略斜視図、（ｂ）は（ａ）の要部拡大図である。 同上における相手側コネクタを示し、（ａ）はフレキシブル基板に表面実装した状態の概略斜視図、（ｂ）は（ａ）の要部拡大図である。 同上の動作説明図である。 同上におけるコネクタの製造方法を説明するための主要工程断面図である。 実施形態２におけるコネクタを示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ’断面図である。 実施形態３におけるコネクタを示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ’断面図である。 実施形態４におけるコネクタを示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ’断面図である。 実施形態５におけるコネクタを示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ’断面図である。 実施形態６におけるコネクタを示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ’断面図である。 実施形態７におけるコネクタを示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ’断面図である。 実施形態８におけるコネクタを示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ’断面図である。 実施形態９におけるコネクタを示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ’断面図である。 同上におけるコネクタの他の構成例を示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ’断面図である。 同上におけるコネクタの他の構成例を示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ’断面図である。 実施形態１０におけるコネクタを示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ’断面図である。 同上におけるコネクタの製造方法を説明するための主要工程断面図である。 実施形態１１におけるコネクタを示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ’断面図である。 同上におけるコネクタの製造方法を説明するための主要工程断面図である。 実施形態１２におけるコネクタを示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ’断面図である。 実施形態１３におけるコネクタを示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ’断面図である。 従来例を示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ’断面図である。

符号の説明

１１ ベース部
１１ａ 凹所
１１ｂ スリット
１２ 接圧ばね部
１３ コンタクト部
１４ 金属配線
１６ 貫通配線
１７ 外部接続電極

Claims (9)

1. 半導体基板を用いて形成され相手側部材の複数の接続端子それぞれに対応する複数の区画が設けられたベース部と、ベース部の各区画においてベース部の厚み方向に変位可能なスパイラル状の接圧ばね部と、ベース部の一表面である前面側で接圧ばね部に積層された導電性材料よりなる導電層からなり接続端子に弾接するコンタクト部とを備え、接圧ばね部は、前記半導体基板を用いて形成されベース部に連続していることを特徴とする接続装置。
2. 前記ベース部は、前記各コンタクト部それぞれと電気的に接続され前記厚み方向に貫通した複数の貫通配線が形成されてなることを特徴とする請求項１記載の接続装置。
3. 前記ベース部の後面において前記各区画それぞれに対応する部位に前記接圧ばね部の後面に達する深さの凹所が形成されるとともに、前記ベース部の前面側において前記接圧ばね部と前記ベース部との間に凹所に連通するスパイラル状のスリットが形成され、前記各コンタクト部がスリットの内面および凹所の内面に沿って形成された接続配線を介して前記ベース部の後面の外部接続電極と電気的に接続されていることを特徴とする請求項１記載の接続装置。
4. 前記接圧ばね部は、前記ベース部の前面側に設けられ、前記ベース部側の端部よりも中心側の端部の方が前方に位置するようなスパイラル状の形状に形成されてなることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の接続装置。
5. 前記接圧ばね部は、幅方向の両側面それぞれと後面との間に面取り部が形成されてなることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の接続装置。
6. 前記ベース部の前記各区画において前記接圧ばね部の後面側の空間に弾性材料が充填されてなることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の接続装置。
7. 前記ベース部の前記各区画において前記接圧ばね部の後方に位置して前記接続端子と前記コンタクト部との接続状態における接圧を増大させる薄板状の板ばね部を有し、板ばね部は、前記半導体基板を用いて形成され前記ベース部に連続していることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の接続装置。
8. 前記半導体基板として、第１の半導体層と第２の半導体層との間に第１の半導体層および第２の半導体層それぞれの深さ方向へのエッチング時にエッチングストッパとして機能することが可能なエッチングストッパ機能層を有し、且つ、第１の半導体層の厚みが前記接圧ばね部の厚み寸法に対応する厚さに設定された半導体基板を用いてなることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の接続装置。
9. 前記ベース部の前記各区画において前記接圧ばね部が少なくとも３重のスパイラル状の形状であり、前記接圧ばね部は、前記ベース部の前面に平行な面内における前記ベース部との各連結部位が前記区画の中心に対して回転対称となるように形成されてなることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の接続装置。

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