JP4852565B2 - 電子部品実装用基板及びその製造方法と電子回路部品 - Google Patents
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Description
さらに、充分なストローク量を確保するためには板バネを長くする必要があり、また端子ピッチを小さくする場合には板バネを細くする必要がある。ゆえに、いずれの場合にもおいてもインダクタンスが大きくなるために高周波電子部品に適用することが困難であった。
本発明の請求項2に記載の電子部品実装用基板は、請求項1において、前記電極の他端側の形状に沿って、前記基板にスリットが配されていることを特徴とする。
本発明の請求項3に記載の電子部品実装用基板は、請求項1または2において、前記構造体が、前記基体の他面にも配されていることを特徴とする。
本発明の請求項4に記載の電子部品実装用基板は、請求項3において、前記凸部が前記基体の他面にも配されていることを特徴とする。
本発明の請求項5に記載の電子部品実装用基板は、請求項1〜4のいずれかにおいて、前記電極の一面にあって、かつ前記電極の他端側に凸部が配されていることを特徴とする。
本発明の請求項6に記載の電子部品実装用基板は、請求項1〜4のいずれかにおいて、前記電極の一面にあって、かつ前記電極の他端側に凹部が配されていることを特徴とする。
以下、本発明を、図面を参照して詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。図1は、本発明の電子部品実装用基板10(10A)の第1実施形態を模式的に示した図である。図1(a)は上面図、図1(b)は、図1(a)におけるL−L断面図である。
本発明の電子部品用実装基板10(10A)は、板状の弾性体からなる基体1、基体1の一面1aに所定の間隔で並んで配された複数の凸部1A、基体1の厚さ方向にあって、凸部1Aの間にそれぞれ配された貫通孔2、貫通孔2内に本体部3cの少なくとも一部が充填されるとともに、本体部3cの一端と凸部1Aの頂面1Atとが同一平面上にあり、本体部3cの一端と他端とにそれぞれ第一突出部3aと第二突出部3bとが配され、第一突出部3aが基体1の一面1aに、第二突出部3bが基体1の他面1bに突出するように配された導電部材3、並びに複数の凸部1Aの頂面1Atと接するように基体1の一面1a側に配され、第一突出部3aがそれぞれ貫通するような第一開口部4cを設けてなる可撓性の基板4、及び基板4上に複数配され、各々に第一突出部3aが貫通するような第二開口部5dが一端5e側の近傍に設けてなる長丸状の電極5、からなる構造体6、から概略構成されている。また、電極5は互いに離間部7をもって配されている。以下、それぞれについて詳細に説明する。
基体1は、エラストマーであり、例えば天然ゴム、ラテックス、ブチルゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム等が挙げられ、必要とされるストローク量や特性に応じて、適宜選択して用いることができる。気密性が求められる場合には、気密性に優れたブチルゴムを用いることが望ましい。また、荷重−除重が頻繁に繰り返される場合においては、永久変位が小さく、かつ再現性がよいことからシリコーンゴムを用いることが望ましい。
シリコーンゴムは、その硬さ(弾性)を、加硫の方法や、ゴム材料と混ぜ合わせるフィラーの量で調節することができる。一般に、フィラーの量が少ない場合には軟らかく変形しやすいゴムとしてストローク量の大きい基体1を得ることができ、フィラーを多くすれば硬く変形し難いストローク量の小さい基体1を得ることができる。このフィラーとしては、例えば二酸化ケイ素(SiO2)や、カーボンブラックを用いることができる。
フッ素ゴムとしては、ビニリデンフロライド、ヘキサフルオロプロピレン、テトラフルオロエチレン、パーフルオロメチルビニルエーテル等のフッ素化合物モノマーを原料として用いることができる。この所定量の原料モノマーを重合して得られるポリマーに、過酸化物やポリオールにより架橋反応させることで、フッ素ゴムを得ることができる。
また、それぞれの凸部1Aの高さは同一で、凸部1Aの頂面が同一平面上にあることが好ましい。構造体6が安定して凸部1Aの頂面に載置され、電子部品との接触圧を一定とすることができる。
なお、複数の構造体を基体1の一面1aに配する場合は、それぞれの構造体6ごとに凸部1Aの高さ及び幅を変えることもできる。
基体1の一面1aに凸部1Aが配されたことで、基体1として使用するエラストマーの弾性が高い(硬い)場合においても、十分なストローク量が確保できる。すなわち、凸部1A周辺には空間14が設けられていることから、電極5を支持する箇所の基体1(凸部1A)が変形しやすくなる。そのため、弾性が高い(硬い)エラストマーを基体1として使用できるようになる。したがって、荷重とストローク量の設定範囲を広くすることが可能となり、電子部品実装用基板の最適設計が容易となる。
導電部材3としては、導電性に優れた銅や真鍮、アルミニウム、ステンレススチール等からなるものを用い、電極5と電気的接続が良好となるように、必要に応じて表面処理されたものであってもよい。特に導電部材3と電極5とを半田付けする場合、導電部材3としては銅材や真鍮を用い、必要に応じて電極5との接続部分にフラックス等が塗布されたものであってもよい。
このように、金属製の導電部材3を用いることで、従来の異方性導電エラストマーや導電性エラストマーを用いたものと比較し、接触抵抗、導通抵抗を小さくすることができる。また、ピン状の導電部材3を用いることで、導通部(本体部3c)の幅を広く、かつ短くすることが可能であるので、従来の板バネを用いたものと比較し、インダクタンスの低減が図れる。
このような電極5としては、柔軟で加工しやすく、導電性のあるものであれば特に制限されるものではないが、例えば銅や銀等が挙げられる。また、ライン&スペースは10〜15μmである。
電極5の形状としては、電子部品を実装した際に、十分にストローク量を得られるものであれば図1に記載の長丸状に限定されるものではなく、例えば図2(a)に示すようなひょうたん状の電極15であってもよいし、図2(b)に示すような先端が細くなった形状の電極25であってもよい。
まず図3に示すように、一面1aに複数の凸部1Aを有し、かつ凸部1A間に貫通孔2を備えた基体1を成形する。なお、図3(a)は上面図、図3(b)は、図3(a)におけるL−L断面図である。
貫通孔2及び凸部1Aを有した基体1は、金型を用いた射出成型技術を用いることで、簡便に作製することができる。あるいは、凸部1Aを有したシート状の基体1を成型した後、機械加工やレーザによる穿孔加工で貫通孔2を形成してもよい。
導電部材3を貫通孔2に挿入する方法としては、圧入及びインサート成形等が一般に用いられるが、基体1に損傷なく挿入できれば、特に限定されるものではない。
構造体6の形成方法に関しては、従来公知の方法で行え、基板4が例えばPET,PEN,PES等のフィルムからなる場合、これらのフィルム上にAg粉末を含む導電性ペースト等を印刷、塗布、あるいは描画して電極5形成する。また基板4がポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテル等からなる場合、これら基板4の一面4dに、Cuを主成分とする金属の電極5を形成する。金属の電極5を形成する方法としては、基板4上に圧延銅箔あるいは電解銅箔を貼り付けた銅張フレキシブル基板に、リソグラフィー技術(レジスト塗布、露光、現像、エッチング、及びレジストの除去、といった一連のプロセスによる回路パターン形成)によるサブトラクティブ法が挙げられる。また、前述のフィルム上に0.1〜1.0μm程度の銅の層を無電解めっき等により形成した後、レジストを塗布してからリソグラフィー技術を用いてめっきレジストパターンを形成し、電解めっきにより電極5部分にのみ電解銅めっき等により銅箔を厚膜化し、その後不要なシード層を除去するセミアディティブ法、レジストによる電極5のパターン形成後に銅電極パターンを成長させるアディティブ法等が用いられる。
その後、第一開口部4cと第二開口部5dとに導電部材3の第一突出部3aが挿入され、基体1の一面1aに配された凸部1Aの頂面1Atが基板4の他面4eと接するように構造体6を配置する。
以上で、図1に示す本発明の電子部品用実装基板10Aが得られる。
本発明によれば、凸部1Aの大きさや硬さ、形状を変えるだけで簡便にストローク量を適宜調節することができるため、実装する電子部品に応じて半田バンプαと電極5との接触部位を変化させて適正なストローク量を得ることで、半田バンプαと電極5との接触圧を十分に確保することができ、導通不良や接触抵抗の増加を抑制することができる。
図7は、本発明の第2実施形態に関る電子部品実装用基板10(10B)を模式的に示した図である。第1実施形態と同様なものには同一の符号を付し、説明を省略することがある。図7(a)は上面図、図7(b)は、図7(a)におけるL−L断面図である。本実施形態が第1実施形態と異なる点は、電極5の他端5f側の形状に沿って、基板4にスリット9が配されている点である。
このようなスリット9を基板4に作製するには、穿孔機あるいはレーザにより加工することで、簡便に精度よく設けることができる。
図9は、本発明の第3実施形態に関る電子部品実装用基板10(10C)を模式的に示した図である。第1実施形態あるいは第2実施形態と同様なものには同一の符号を付し、説明を省略することがある。図9(a)は、第1実施形態や第2実施形態と同様な断面図、図9(b)は、本実施形態に係る電子部品実装用基板を用いて電子部品60(例えば半導体電子回路60)を回路基板70に実装した一例を模式的に示した断面図である。本実施形態が第2実施形態と異なる点は、基体1の他面1bにも、構造体6bが配されている点である。
なお、図9では基体1の両面に配された基板4(4a,4b)にスリット9を設けた電子部品実装用基板を図示しているが、必要とされるストローク量が小さい場合は、第1実施形態と同様に基板4にスリット9を設けなくてもよいし、どちらかの基板4a,4bの一方にのみ設けてもよい。
なお、図9では基板4にスリット9を設けた電子部品実装用基板を図示しているが、必要とされるストローク量が小さい場合は、第1実施形態と同様に基板4にスリット9を設けなくてもよい。
図10は、本発明の第4実施形態に関わる電子部品実装用基板10(10D)を模式的に示した断面図である。第1実施形態〜第3実施形態と同様なものには同一な符号を付し、説明を省略することがある。図10(a)は、第1実施形態や第2実施形態と同様な断面図、図10(b)は、本実施形態に係る電子部品実装用基板を用いて電子部品60(例えば半導体電子回路60)を回路基板70に実装した一例を模式的に示した断面図である。本実施形態が第3実施形態と異なる点は、基体1の他面1bにも凸部1Bが配され、該凸部1Bの頂面1Btに接するように構造体6bが配されている点である。
なお、図10では基板4にスリット9を設けた電子部品実装用基板を図示しているが、必要とされるストローク量が小さい場合は、第1実施形態と同様に基板4にスリット9を設けなくてもよい。
図11は、本発明の第5実施形態に関る電子部品実装用基板10(10E)を模式的に示した図である。図10(a)は上面図、図10(b)は、図10(a)におけるL−L断面図である。本実施形態が第2実施形態と異なる点は、電極5の一面5cにあって、かつ電極5の他端5f側に隆起部51が配されている。
このように隆起部51を設けることで、電子部品60との接触圧を大きくすることができる。ゆえに、より効果的に接触不良を抑制することができる。
なお、図11では基板4にスリット9を設けた電子部品実装用基板を図示しているが、必要とされるストローク量が小さい場合は、第1実施形態と同様に基板4にスリット9を設けなくてもよい。
図12(b)は、第3実施形態の電子部品実装用基板10Cの電極5に、同様に隆起部51を設けた第6実施形態に関わる電子部品実装用基板10Fを用いて電子部品60(例えば半導体電子回路60)を回路基板70に実装した一例を模式的に示した断面図である。この場合においても、上述した電子部品実装用基板10Eと同様な効果が得られるほかに、基体1の他面1bにも構造体6bが配されていることから、導電部βに高さのばらつきのある回路基板70をも実装することができ、より自由度高く電子回路部品を組み立てることができる。
図13は、本発明の第6実施形態に関る電子部品実装用基板10(10G)を模式的に示した図である。図13(a)は上述した第1実施形態〜第4実施形態と同様に、電子部品実装用基板の断面図を模式的に示したものである。なお、平面図(上面図)に関しては第5実施形態と同様になるため、省略する。
本実施形態が第4実施形態と異なる点は、基体1の両面1a、1bに配された構造体6(6a,6b)の電極5(5a,5b)において、電子部品との接触点に隆起部51(51a,51b)が配されている点である。隆起部51に関しては、第5実施形態と同様である。
本実施形態によれば、隆起部51を設けることで、電子部品60及び回路基板70との接触圧を大きくすることができ、より効果的に接触不良を抑制することができる。
なお、図13では基体1の両面1a,1bに配された基板4(4a,4b)にスリット9を設けた電子部品実装用基板を図示しているが、必要とされるストローク量が小さい場合は、第1実施形態と同様に基板4(4a、4b)にスリット9を設けなくてもよいし、どちらかの基板4a,4bの一方にのみスリット9を設けてもよい。
図14は、本発明の第7実施形態に関る電子部品実装用基板10Hを模式的に示した平面図である。本実施形態が第1実施形態と異なる点は、電極5及びスリット9が互い違いに配されている点である。本実施形態においては、電極5とスリット9がそれぞれ互い違いに配されているが、列ごとに互い違いに配されたものであってもよい。本実施形態においても、上述した第3実施形態〜第6実施形態のように、構造体6を基体1の両面1a,1bに設けてもよいし、また電極5に隆起部を設けてもよい。上述した第1実施形態〜第6実施形態で得られる電子部品実装用基板と同様な効果が得られる。
なお、図14では基板4にスリット9を設けた電子部品実装用基板を図示しているが、必要とされるストローク量が小さい場合は、第1実施形態と同様に基板4にスリット9を設けなくてもよい。
シリコーンゴムからなる厚さ800μmのエラストマーに、0.5mmピッチで貫通孔を設け、洗浄・表面処理を行った銅を主成分とする導電性ピンを該貫通孔に圧入れした。その後、ポリイミドからなる基板上に銅を主成分とする回路を形成した構造体をエラストマーの両面に設けて、これを実施例の電子部品実装用基板とした。
特許文献1に記載されているような異方性導電エラストマーを用いて0.5mmピッチの電子部品実装用基板を作製し、これを比較例1とした。
図14に記載されているような導電性エラストマーを用いて1mmピッチの電子部品実装用基板を作製し、これを比較例2とした。
図15に記載されているような板バネを用いて1.3mmピッチの電子部品実装用基板を作製し、これを比較例3とした。
なお、導通抵抗および接触抵抗が大きかったものを×、充分に小さい導通抵抗が得られたものを○とし、インダクタンスが1.0nH以上のものを×、1.0nHより小さかった場合を○とする。
異方性導電エラストマーを用いた比較例1と、導電性エラストマーを用いた比較例2では、導通抵抗が大きくなってしまったのに対し、実施例と板バネを用いた比較例4では、導通抵抗を充分に小さくすることができた。
比較例1〜3ではストローク量が0.3〜0.36mm程度であったのに対し、実施例では0.2〜0.5mmのストローク量を得ることができた。また、比較例1〜3での荷重は、20〜100gfの範囲内のいずれかであったのに対し、実施例では5〜50gfであった。すなわち、実施例の電子部品実装用基板によれば、従来のものより小さい力で荷重することも可能となった。
したがって、本発明の電子部品実装用基板によれば、より広い範囲のストローク量と精確な荷重を備えることができ、高さの異なる導電部を備えた電子部品であっても、接触圧を適度に保つことができる。ゆえに、安定した接続状態を維持することが可能となる。
Claims (8)
- 板状の弾性体からなる基体、
前記基体の少なくとも一面に所定の間隔で並んで配された複数の凸部、
前記基体の厚さ方向にあって、前記凸部の間にそれぞれ配された貫通孔、
前記貫通孔内に本体部の少なくとも一部が充填されるとともに、前記本体部の一端と前記凸部の頂面とが同一平面上にあり、前記本体部の一端と他端とにそれぞれ第一突出部と第二突出部とが配され、前記第一突出部が前記基体の一面に、前記第二突出部が前記基体の他面に突出するように配された導電部材、
並びに複数の前記凸部の頂面と接するように前記基体の一面側に配され、前記第一突出部がそれぞれ貫通するような第一開口部を設けてなる可撓性の基板、
及び前記基板上に複数配され、各々に前記第一突出部が貫通するような第二開口部が一端側の近傍に設けてなる長丸状の電極、からなる構造体、から少なくともなり、
前記電極は互いに離間部を設けて配されていることを特徴とする電子部品実装用基板。 - 前記電極の他端側の形状に沿って、前記基板にスリットが配されていることを特徴とする請求項1に記載の電子部品実装用基板。
- 前記構造体が、前記基体の他面にも配されていることを特徴とする請求項1または2に記載の電子部品実装用基板。
- 前記凸部が前記基体の他面にも配されていることを特徴とする請求項3に記載の電子部品実装用基板。
- 前記電極の一面にあって、かつ前記電極の他端側に隆起部が配されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の電子部品実装用基板。
- 前記電極の一面にあって、かつ前記電極の他端側に窪み部が配されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の電子部品実装用基板。
- 板状の弾性体からなる基体、前記基体の少なくとも一面に所定の間隔で並んで配された複数の凸部、前記基体の厚さ方向にあって、前記凸部の間にそれぞれ配された貫通孔、前記貫通孔内に本体部の少なくとも一部が充填されるとともに、前記本体部の一端と前記凸部の頂面とが同一平面上にあり、前記本体部の一端と他端とにそれぞれ第一突出部と第二突出部とが配され、前記第一突出部が前記基体の一面に、前記第二突出部が前記基体の他面に突出するように配された導電部材、並びに複数の前記凸部の頂面と接するように前記基体の一面側に配され、前記第一突出部がそれぞれ貫通するような第一開口部を設けてなる可撓性の基板、及び前記基板上に複数配され、各々に前記第一突出部が貫通するような第二開口部が一端側の近傍に設けてなる長丸状の電極、からなる構造体、から少なくともなり、前記電極は互いに離間部を設けて配されている電子部品実装用基板の製造方法であって、
前記基体の前記凸部間に前記貫通孔を複数設ける工程、
前記導電部材の前記第一突出部位と前記第二突出部位とがそれぞれ前記基体の一面と他面とに突出するように前記貫通孔に前記導電部材を挿入する工程、
前記基板の一面に複数の前記電極を設け、前記基板の前記第一突出部位に相当する位置に第一開口部を、前記電極の前記第一突出部位に相当する位置に第二開口部を設けて構造体を形成する工程、
及び前記構造体の第一開口部と第二開口部とに前記導電部材の前記第一突出部位が挿入され、かつ前記基体の一面に配された前記凸部の頂面に前記基板の他面が接するように前記構造体を設ける工程、を少なくとも有することを特徴とする電子部品実装用基板の製造方法。 - 請求項1〜6のいずれかに記載の電子部品実装用基板を備えたことを特徴とする電子回路部品。
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