JP5402525B2 - 接続部材、接続部材の製造方法及び電子装置 - Google Patents

Description

本発明は、接続部材及びその製造方法、並びに接続部材を用いた電子装置に関する。

電子装置に含まれる電子部品の１種であるＢＧＡ（Ball Grid Array）型やＬＧＡ（Land Grid Array）型の表面実装型半導体パッケージは、回路基板への高密度実装が可能であり、また、高機能化に伴う多ピン化にも対応することが可能である。

このような半導体パッケージと回路基板（実装用基板、検査用基板等）との電気的接続には、支持体にこれを貫通するように弾性のある導電部を設けた、ソケット、コンタクトシート、電気接点板等といった接続部材を用いることが知られている。このような接続部材の導電部に、半導体パッケージ等の接続対象物の電極を押圧し、導電部を圧縮することで、それらを電気的に接続する。

特開２００８−５９８９５号公報 特開平１１−３０７１５５号公報 特開２００１−２３７０３９号公報

しかし、接続対象物と接続部材との電気的接続にあたり、接続対象物を接続部材に押圧してその導電部に大きな圧力を継続的にかけると、その導電部の弾性が次第に劣化し、接続部材の寿命が低下してしまう場合があった。

本発明の一観点によれば、貫通孔が設けられた基板と、前記貫通孔を貫通して前記基板の表面から突出する導電性の第１弾性部材と、前記第１弾性部材の周囲に、前記第１弾性部材が突出するように設けられた第２弾性部材と、を含み、前記第１弾性部材は、前記第２弾性部材よりもヤング率が小さい接続部材が提供される。

開示の接続部材によれば、接続対象物との接続信頼性を確保し、更に、その長寿命化を図ることが可能になる。

第１の実施の形態に係る電子装置の一例の要部断面模式図である。 第１の実施の形態に係る接続部材の一例を示す図である。 第１の実施の形態に係る接続部材を回路基板と電子部品の接続に用いた場合の一例の説明図である。 第１の実施の形態に係る接続部材を回路基板と電子部品の接続に用いた場合の別例の説明図である。 別形態の接続部材を回路基板と電子部品の接続に用いた場合の説明図である。 第１の実施の形態に係る接続部材の変形例の説明図である。 第１支持基板配置工程の一例の要部断面模式図である。 第１弾性材料導入工程の一例の要部断面模式図である。 弾性材料導入後の状態の一例を示す要部断面模式図である。 第２支持基板配置工程の一例の要部断面模式図である。 第２弾性材料導入工程の一例の要部断面模式図である。 第２の実施の形態に係る電子装置の一例の要部断面模式図である。 第２の実施の形態に係る接続部材の一例の要部断面模式図である。 第２の実施の形態に係る接続部材を回路基板と電子部品の接続に用いた場合の一例の説明図である。 第２の実施の形態に係る接続部材を回路基板と電子部品の接続に用いた場合の別例の説明図である。 金型の一例の要部断面模式図である。 弾性部材配置工程の一例の要部断面模式図である。 支持基板配置工程の一例の要部断面模式図である。 金型配置工程の一例の要部断面模式図である。 弾性材料導入工程の一例の要部断面模式図である。

まず、第１の実施の形態について説明する。
図１は第１の実施の形態に係る電子装置の一例の要部断面模式図である。
図１に示す電子装置１は、回路基板１０、接続部材（ソケット）２０、電子部品３０、放熱板４０、補強板５０、及びバネ付きねじ６０を含んでいる。

回路基板１０は、その一方の面に形成された複数の電極１０ａを有している。これらの電極１０ａは、回路基板１０の内部に形成された、図示しない配線、或いは、配線及び配線間を接続するビアに、電気的に接続されている。また、回路基板１０は、バネ付きねじ６０が挿通される貫通孔１１を有している。

接続部材２０は、支持基板２１と、回路基板１０の各電極１０ａに対応する位置にそれぞれ支持基板２１を貫通するように設けられた導電部（接続導体）２２を有している。各接続導体２２は、導電性の第１弾性部材（導電弾性体）２２ａと、導電性又は絶縁性の第２弾性部材（補助弾性体）２２ｂを有している。各接続導体２２は、少なくともその導電弾性体２２ａを介して、対応する位置の回路基板１０の電極１０ａと、電気的に接続されている。尚、接続部材２０の詳細については後述する。

電子部品３０は、パッケージ基板３１ａの一方の面側に半導体チップ３１ｂが実装されたＬＧＡ型の半導体パッケージ３１、及びその半導体パッケージ３１に熱的に接続されたヒートスプレッダ３２を有している。

電子部品３０は、パッケージ基板３１ａの半導体チップ３１ｂ実装面側と反対の面側に形成された複数の電極３０ａを有している。これらの電極３０ａは、接続部材２０の各接続導体２２に対応する位置（回路基板１０の各電極３０ａに対応する位置）に形成されている。各電極３０ａは、対応する位置にある接続導体２２の、少なくとも導電弾性体２２ａと、電気的に接続されている。各電極３０ａは、パッケージ基板３１ａの内部に形成された、図示しない配線、或いは、配線及び配線間を接続するビアを介して、半導体チップ３１ｂに電気的に接続されている。

このように回路基板１０と電子部品３０とは、接続部材２０を介して、電気的に接続された状態になっている。
放熱板４０は、電子部品３０の上に、直に或いはサーマルグリース等の伝熱部材（図示せず）を介して、配置されている。放熱板４０は、図示しない放熱フィン、及びバネ付きねじ６０が挿通される貫通孔４１を有している。

補強板５０は、回路基板１０の裏面側（接続部材２０及び電子部品３０が搭載される面側と反対の面側）に配置されている。補強板５０には、放熱板４０及び回路基板１０の貫通孔４１，１１に挿通されたバネ付きねじ６０の先端部が螺着されている。

上記のような構成を有する電子装置１は、例えば、次のようにして組み立てることができる。
まず、回路基板１０上に接続部材２０を、各電極１０ａと接続導体２２との位置合わせを行って、配置する。次いで、その接続部材２０の上に電子部品３０を、各接続導体２２と電極３０ａとの位置合わせを行って、配置する。このようにして配置した電子部品３０の上に、放熱板４０を配置する。そして、バネ付きねじ６０を、放熱板４０及び回路基板１０の貫通孔４１，１１に挿通し、その先端部を、回路基板１０の裏面に配置した補強板５０に螺着する。

バネ付きねじ６０を補強板５０に締め付けることで、放熱板４０によって電子部品３０が回路基板１０側に押圧される。この押圧により、電子部品３０の電極３０ａと接続部材２０の接続導体２２の上端側、接続導体２２の下端側と回路基板１０の電極１０ａを、いずれも接触（圧接）させ、弾性を有する接続導体２２を圧縮させて、電子部品３０と回路基板１０を電気的に接続する。

続いて、接続部材２０について、より詳細に説明する。
図２は第１の実施の形態に係る接続部材の一例を示す図であって、（Ａ）は平面模式図、（Ｂ）は（Ａ）のＸ−Ｘ断面模式図である。尚、図２には、押圧を行う前の状態を示している。

図２（Ａ），（Ｂ）には、矩形平板状の支持基板２１の周辺部に、複数の接続導体２２が配列された接続部材２０を例示している。接続部材２０を挟んで配置される上記の回路基板１０及び電子部品３０には、図２（Ａ）に示すような平面配置の接続導体２２に対応する位置に、電極１０ａ，３０ａが配置されている。

接続部材２０の各接続導体２２は、図２（Ｂ）に示すように、支持基板２１に設けられた貫通孔２１ａを貫通してその支持基板２１の両面から突出する導電弾性体２２ａを有している。導電弾性体２２ａの周囲、ここでは導電弾性体２２ａの支持基板２１の両面から突出する突出部２２ａ１，２２ａ２の周囲にそれぞれ、補助弾性体２２ｂが設けられている。

押圧により圧縮される前、導電弾性体２２ａは、その突出部２２ａ１，２２ａ２の先端部２２ａ３，２２ａ４が、各補助弾性体２２ｂから突出するように、設けられている。導電弾性体２２ａは、押圧時にはその弾性により圧縮し、例えば、その圧縮により補助弾性体２２ｂに埋没される。

上記のような接続部材２０の支持基板２１には、例えば、絶縁性及び耐熱性に優れる、ポリイミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、或いはこれらをガラスクロス等で補強して剛性を高めたものが用いられる。支持基板２１の寸法は、例えば、幅４２ｍｍ×奥行き４２ｍｍ×厚さ１．３ｍｍ程度とされる。

接続導体２２の導電弾性体２２ａには、導電性を有する弾性材料、例えば、絶縁性の弾性材料に導電性のフィラーを含有させたものが用いられる。
導電弾性体２２ａに用いる弾性材料には、例えば、シリコーンゴム、フッ素ゴム、イソプレンゴム、ウレタンゴム等の合成ゴム又は天然ゴムを用いることができる。これらの弾性材料のうち、例えばシリコーンゴムは、耐熱性、環境安定性、圧縮永久歪み特性に優れ、導電弾性体２２ａの材料として好適である。

導電弾性体２２ａに用いるフィラーには、例えば、金、銀、銅、白金、パラジウム、鉛、錫等の金属を含む粒子、ベリリウム銅、青銅、リン青銅、黄銅等の合金を含む粒子を用いることができる。このほか、フィラーには、カーボン、導電性セラミック等の導電性粒子、カーボン粒子の表面又は導電性若しくは絶縁性のセラミック粒子の表面に金属をコーティングしたもの等を用いることができる。フィラーに用いる金属（粒子の全体又は一部に用いる金属）のうち、例えば銀は、接触抵抗が小さく、導電弾性体２２ａのフィラーの材料として好適である。

導電弾性体２２ａは、フィラーの含有量、製造時の弾性材料の硬化温度等を調整し、例えば、そのヤング率を２０ＭＰａ程度（硬度５０程度）に設定する。
導電弾性体２２ａは、例えば、直径０．３ｍｍ（突出部２２ａ１，２２ａ２）、高さ２．４ｍｍ程度の寸法の柱状とする。

接続導体２２の補助弾性体２２ｂには、例えば、シリコーンゴム、フッ素ゴム、イソプレンゴム、ウレタンゴム等の合成ゴム又は天然ゴムを用いることができる。例えばシリコーンゴムは、耐熱性、環境安定性、圧縮永久歪み特性に優れ、補助弾性体２２ｂの材料として好適である。補助弾性体２２ｂには、これらの弾性材料に、絶縁性又は導電性のフィラーを含有させることができる。補助弾性体２２ｂに導電性のフィラーを含有させた場合には、補助弾性体２２ｂを導電性とすることが可能になる。

補助弾性体２２ｂは、フィラーの含有量、製造時の弾性材料の硬化温度等を調整し、例えば、そのヤング率を、導電弾性体２２ａより大きい値に設定する。例えば、ヤング率を２０ＭＰａ程度に設定した導電弾性体２２ａに対し、補助弾性体２２ｂのヤング率を４０ＭＰａ程度（硬度７０程度）に設定する。

補助弾性体２２ｂは、例えば、支持基板２１の一方の面側につきそれぞれ、外径０．５ｍｍ、高さ０．４５ｍｍの寸法の円筒状とする。この場合、上記のように支持基板２１の厚さを１．３ｍｍ、導電弾性体２２ａの高さを２．４ｍｍとすれば、補助弾性体２２ｂから突出する導電弾性体２２ａの先端部２２ａ３，２２ａ４の長さ（突出量）Ｌは、片側１００μｍとなる。

このように接続部材２０は、先端部２２ａ３，２２ａ４が突出する導電弾性体２２ａ、及びその周囲に設けられた補助弾性体２２ｂを含んでいる。電子装置１の組み立て時には、回路基板１０と電子部品３０の間に、このような接続部材２０が配置された状態で、放熱板４０、補強板５０及びバネ付きねじ６０を用いた押圧が行われる。

図３は第１の実施の形態に係る接続部材を回路基板と電子部品の接続に用いた場合の一例の説明図であって、（Ａ）は押圧初期の状態を示す図、（Ｂ）は押圧後期の状態を示す図である。尚、図３には、電子装置１における、接続部材２０、回路基板１０及び電子部品３０の要部を模式的に図示している。

電子装置１の組み立て時において、上記の押圧を行っていくと、図３（Ａ）に示すように、接続部材２０の導電弾性体２２ａが、電極１０ａ，３０ａ間に挟まれて圧縮されていく。このとき、回路基板１０と電子部品３０とは、電極１０ａ，３０ａ及びそれらに圧接された導電弾性体２２ａを介して、電気的に接続された状態になっている。

そして、図３（Ａ）の状態から更に押圧が進むと、図３（Ｂ）に示すように、導電弾性体２２ａは、更に圧縮され、その周囲に設けられた補助弾性体２２ｂに埋没し、その結果、補助弾性体２２ｂが電極１０ａ，３０ａに接触するようになる。このように補助弾性体２２ｂが電極１０ａ，３０ａに接触することで、接続導体２２の電極１０ａ，３０ａとの接触面積が増加し、それにより、導電弾性体２２ａにかかる圧力が低減される。

一般に、弾性体にかかる圧力が大きく、その圧縮が大きいと、時間の経過と共にその塑性変形が進行する、所謂クリープ変形が発生し得る。このようなクリープ変形は、その弾性体の寿命を低下させる恐れがある。

一方、この接続部材２０では、たとえ押圧が大きくなっても、補助弾性体２２ｂが電極１０ａ，３０ａと接触した後は、補助弾性体２２ｂによって導電弾性体２２ａにかかる圧力を低減することができる。それにより、導電弾性体２２ａの過剰な圧縮を抑え、導電弾性体２２ａのクリープ変形による弾性劣化を抑えることができる。

接続部材２０では、一例として、導電弾性体２２ａの方が、補助弾性体２２ｂよりも、ヤング率が小さく（変形しやすく）なるようにすることができる。この場合、電子装置１の組み立て時における押圧の初期段階には（図３（Ａ））、ヤング率の比較的小さい導電弾性体２２ａが比較的容易に圧縮されて電極１０ａ，３０ａに圧接され、電極１０ａ，３０ａとの電気接続が確保されるようになる。更に押圧が進み、補助弾性体２２ｂが電極１０ａ，３０ａと接触した後は（図３（Ｂ））、比較的ヤング率の大きいその補助弾性体２２ｂにより、導電弾性体２２ａの過剰な圧縮が効果的に抑えられるようになる。

尚、ここでは、図３（Ｂ）に示したように、補助弾性体２２ｂが電極１０ａ，３０ａに接触する状態まで押圧を行う場合を例示したが、押圧は必ずしもこのような状態まで行うことを要しない。図３（Ａ）に示したような、補助弾性体２２ｂが電極１０ａ，３０ａに接触する前の、接続導体２２のうちの導電弾性体２２ａのみが電極１０ａ，３０ａに圧接されている状態で、押圧を止めることもできる。

ところで、接続部材２０を用いて電気的に接続する回路基板１０及び電子部品３０には、それらの構成材料の熱膨張係数や、接続部材２０を用いた接続に至るまでの熱履歴等に起因して、反りが生じている場合がある。上記の接続部材２０によれば、回路基板１０及び／又は電子部品３０に反りが生じているような場合であっても、回路基板１０と電子部品３０を電気的に接続することができる。

図４は第１の実施の形態に係る接続部材を回路基板と電子部品の接続に用いた場合の別例の説明図である。尚、図４には、電子装置１における、接続部材２０、回路基板１０及び電子部品３０の要部を模式的に図示している。

図４には、回路基板１０及び電子部品３０の双方に反りが生じており、それにより、回路基板１０の複数の電極１０ａ間、及び電子部品３０の複数の電極３０ａ間に、それぞれ面内の高さばらつきが生じている場合を例示している。即ち、対向する電極１０ａ，３０ａ間の距離が一定でなく、ばらつきが生じている場合を例示している。

電子装置１の組み立て時には、このような回路基板１０と電子部品３０の間に、接続部材２０が配置された状態で、放熱板４０、補強板５０及びバネ付きねじ６０を用いた押圧が行われる。

この押圧の際には、まず、回路基板１０及び電子部品３０の電極１０ａ，３０ａ間の距離が短い箇所Ｐ１において、接続部材２０の導電弾性体２２ａが電極１０ａ，３０ａと接触する。その後、更に押圧が進むと、電極１０ａ，３０ａ間の距離が短い箇所Ｐ１、長い箇所Ｐ２のいずれの導電弾性体２２ａも、電極１０ａ，３０ａ間に挟まれて圧縮され、電極１０ａ，３０ａに圧接された状態となる。それにより、導電弾性体２２ａ及び電極１０ａ，３０ａを介して、回路基板１０と電子部品３０が電気的に接続される。

このとき、電極１０ａ，３０ａ間の距離が短い箇所Ｐ１では、長い箇所Ｐ２に比べて、導電弾性体２２ａの圧縮が大きくなる。但し、このような箇所Ｐ１では、圧縮した導電弾性体２２ａの周囲の補助弾性体２２ｂが電極１０ａ，３０ａと接触した後は、その補助弾性体２２ｂにより、導電弾性体２２ａの過剰な圧縮を抑えることができる。

ここで比較のため、電子装置１において、上記の接続部材２０に替え、別形態の接続部材を用いて、回路基板１０と電子部品３０を接続する場合について説明する。
図５は別形態の接続部材を回路基板と電子部品の接続に用いた場合の説明図であって、（Ａ）は押圧が小さい状態の一例を示す図、（Ｂ）は押圧が大きい状態の一例を示す図である。

図５（Ａ），（Ｂ）には、支持基板１０１にそれを貫通する複数の接続導体１０２が設けられた接続部材１００を用いて、回路基板１０と電子部品３０との接続を行う場合を例示している。接続部材１００の接続導体１０２は、導電性を有する弾性材料で形成されており、また、支持基板１０１両面に円錐台状の突出部が形成されている。このような接続部材１００を用いて、上記同様、反りにより、対向する電極１０ａ，３０ａ間の距離にばらつきが生じている回路基板１０と電子部品３０とを、電気的に接続する場合を想定する。

この場合、接続部材１００に対する押圧が小さいときには、図５（Ａ）に示すように、電極１０ａ，３０ａ間の距離が短い箇所Ｐ１では、電極１０ａ，３０ａに接続導体１０２が圧接される。このとき、電極１０ａ，３０ａ間の距離が長い箇所Ｐ２では、未だ接続導体１０２の先端が電極３０ａと接触しない場合がある。全ての接続導体１０２を電極３０ａに接触させるため、押圧を更に大きくすると、図５（Ｂ）に示すように、いずれの箇所Ｐ１，Ｐ２の接続導体１０２も圧縮され、電極１０ａ，３０ａに圧接されるようになる。それにより、全ての接続導体１０２を用いて、回路基板１０と電子部品３０を電気的に接続することが可能になる。

しかし、このとき、電極１０ａ，３０ａ間の距離が短い箇所Ｐ１では、長い箇所Ｐ２に比べて、接続導体１０２に、より大きな圧力がかかっており、その圧縮が大きくなっている。このように圧縮が大きい接続導体１０２は、時間の経過に伴うクリープ変形により、その接続導体１０２の寿命が低下し、接続部材１００の寿命が低下する恐れがある。また、このような寿命の低下は、回路基板１０及び電子部品３０に反りが生じていない場合でも、押圧が大きく、接続導体１０２の圧縮が大きければ、時間の経過と共に、同様に起こり得る。

これに対し、第１の実施の形態に係る接続部材２０では、各接続導体２２が、導電弾性体２２ａ、及びその周囲に先端部２２ａ３，２２ａ４が突出するように設けた補助弾性体２２ｂを含んでいる。

このような接続部材２０によれば、電子装置１の組み立て時に接続部材２０が押圧される際、たとえ電極１０ａ，３０ａ間の距離にばらつきが生じていても、各導電弾性体２２ａの圧縮変形によってそのばらつきを吸収することができる。その結果、回路基板１０と電子部品３０との接続信頼性を確保することが可能になる。

また、接続部材２０に対する押圧が大きくなり、導電弾性体２２ａの周囲の補助弾性体２２ｂが電極１０ａ，３０ａと接触した後は、その導電弾性体２２ａにかかる圧力を補助弾性体２２ｂによって低減し、その導電弾性体２２ａの過剰な圧縮を抑えることができる。その結果、導電弾性体２２ａのクリープ変形による弾性劣化を抑え、導電弾性体２２ａ及び接続部材２０の長寿命化を図ることが可能になる。

尚、接続部材２０において、導電弾性体２２ａのヤング率を、補助弾性体２２ｂのヤング率よりも小さくしている場合には、導電弾性体２２ａが比較的容易に圧縮されるため、電極１０ａ，３０ａ間の距離のばらつきを効果的に吸収することができる。補助弾性体２２ｂが電極１０ａ，３０ａと接触した後は、ヤング率の大きい補助弾性体２２ｂにより、導電弾性体２２ａの過剰な圧縮を効果的に抑えることができる。また、補助弾性体２２ｂのヤング率を大きくすると、その圧縮歪みが小さくなるため、そのクリープ変形が抑えられ、その結果、接続部材２０の長寿命化を図ることができる。

このように導電弾性体２２ａの過剰な圧縮を抑える補助弾性体２２ｂは、回路基板１０と電子部品３０の間の導通経路となる導電弾性体２２ａを、その周囲から保護する保護部材としての役割も果たす。

また、補助弾性体２２ｂは、上記のように、絶縁性又は導電性とすることができ、いずれの場合であっても、導電弾性体２２ａの過剰な圧縮を抑える効果を得ることができる。補助弾性体２２ｂを、導電性としている場合には、補助弾性体２２ｂが電極１０ａ，３０ａと接触するとき、導電弾性体２２ａ及び電極１０ａ，３０ａのほか、導電性の補助弾性体２２ｂも用いて、回路基板１０と電子部品３０を電気的に接続することができる。また、補助弾性体２２ｂを、絶縁性としている場合には、接続導体２２を狭ピッチで配列したとしても、隣接する接続導体２２間のショートを確実に回避することができる。

尚、上記の説明では、導電弾性体２２ａのヤング率を、補助弾性体２２ｂのヤング率よりも小さくする場合を例示したが、導電弾性体２２ａのヤング率は、必ずしも補助弾性体２２ｂのヤング率よりも小さくすることを要しない。たとえ導電弾性体２２ａのヤング率が補助弾性体２２ｂのヤング率と同じか又は大きい場合であっても、そのような導電弾性体２２ａを押圧により圧縮させることで、距離にばらつきのある電極１０ａ，３０ａ間を接続することが可能である。また、たとえ補助弾性体２２ｂのヤング率が導電弾性体２２ａのヤング率と同じか又は小さい場合であっても、押圧が大きくなった場合には、導電弾性体２２ａの周囲のそのような補助弾性体２２ｂにより、導電弾性体２２ａの過剰な圧縮を抑えることが可能である。

また、以上の説明では、押圧が進んだ時に、補助弾性体２２ｂが電極１０ａ，３０ａの表面領域内に接触するように接続導体２２が形成されている場合を例示したが、補助弾性体２２ｂは、必ずしもこのような形態に限定されるものではない。

図６は第１の実施の形態に係る接続部材の変形例の説明図であって、（Ａ）は第１変形例の要部断面模式図、（Ｂ）は第２変形例の要部断面模式図である。尚、図６には、接続部材、回路基板１０及び電子部品３０の要部を模式的に図示している。

図６（Ａ）に示す接続部材２０１は、押圧が進んだ時に、補助弾性体２２ｂが、電極１０ａ，３０ａの表面領域と、それらの外側の回路基板１０表面、電子部品３０表面とに跨って、接触するようになっている。このように接触するよう、接続部材２０１では、上記の接続部材２０に比べ、補助弾性体２２ｂの接続部材２０１平面方向の厚みを厚くしている。このように補助弾性体２２ｂの接続部材２０１平面方向の厚みを厚くすることにより、接続対象物との接触面積を増加させ、導電弾性体２２ａにかかる圧力を一層効果的に低減し、その過剰な圧縮を抑えることが可能になる。

また、図６（Ｂ）に示す接続部材２０２は、導電弾性体２２ａの接続部材２０２平面方向の寸法を電極１０ａ，３０ａの寸法に合わせて太くし、その周囲に補助弾性体２２ｂを設けている。このような接続部材２０２では、補助弾性体２２ｂが、電極１０ａ，３０ａの外側の回路基板１０表面、電子部品３０表面に接触することになる。このような接続部材２０２では、導電弾性体２２ａの接続部材２０２平面方向の寸法を太くすることで、電極１０ａ，３０ａとの接触抵抗を低く抑えることが可能になる。また、このような位置に設けた補助弾性体２２ｂによっても、導電弾性体２２ａの圧縮を抑えることが可能である。

この図６（Ｂ）に示した接続部材２０２において、導電弾性体２２ａの接続部材２０２平面方向の寸法を太くすると共に、更に図６（Ａ）の例に従い、補助弾性体２２ｂの接続部材２０２平面方向の厚みを厚くすることも可能である。

接続部材２０，２０１，２０２の各平面方向の導電弾性体２２ａ及び補助弾性体２２ｂの寸法は、電極１０ａ，３０ａの寸法のほか、隣接する接続導体２２間の距離（ピッチ）を基に、設定することができる。

尚、接続部材２０，２０１，２０２の導電弾性体２２ａの、押圧前における補助弾性体２２ｂからの突出量は、回路基板１０及び電子部品３０に発生し得る反り、導電弾性体２２ａ及び補助弾性体２２ｂに用いる材料（ヤング率）を基に、設定することができる。

続いて、一例として、接続部材２０の形成方法について説明する。
図７は第１支持基板配置工程の一例の要部断面模式図である。
まず、複数の貫通孔２１ａを形成した支持基板２１を用意する。このような支持基板２１は、所定材質の平板状基板に、フォトリソグラフィ技術、エッチング技術、機械的な穴開け加工技術等を用い、所定位置に、所定寸法の貫通孔２１ａを所定数形成することによって、形成することができる。

用意した支持基板２１は、図７に示すような上金型３１１と下金型３１２を有する第１金型３１０内に、上金型３１１と下金型３１２の間に挟むようにして配置する。上金型３１１には、支持基板２１の各貫通孔２１ａに対応する位置に、形成する接続部材２０（図２）の、導電弾性体２２ａの突出部２２ａ１に相当する形状の凹部３１１ａが形成されている。また、下金型３１２にも同様に、支持基板２１の各貫通孔２１ａに対応する位置に、形成する接続部材２０（図２）の、導電弾性体２２ａの突出部２２ａ２に相当する形状の凹部３１２ａが形成されている。

尚、ここでは図示を省略するが、この第１金型３１０には、貫通孔２１ａ及び凹部３１１ａ，３１２ａに弾性材料を導入するための導入経路、弾性材料の導入に伴って内部空間から押し出されるガス等を外部に排出するための排出口が形成されている。

図８は第１弾性材料導入工程の一例の要部断面模式図、図９は弾性材料導入後の状態の一例を示す要部断面模式図である。
第１金型３１０内に支持基板２１を配置した後、図８に示すように、導電性を有する弾性材料２２ｃを導入する。例えば、銀等を含む導電性のフィラーを硫黄と共にシリコーンゴムに含有させた弾性材料（硬化（加硫）前）２２ｃを、第１金型３１０内に導入する。第１金型３１０内に導入された弾性材料２２ｃは、図８に示したように、支持基板２１の各貫通孔２１ａ、及び第１金型３１０の各凹部３１１ａ，３１２ａに充填される。

このように各貫通孔２１ａ及び凹部３１１ａ，３１２ａに充填した弾性材料２２ｃを、加熱等によって硬化（加硫）させ、導電弾性体２２ａを形成する。導電弾性体２２ａは、弾性材料２２ｃの導電性フィラーの含有量、硬化温度等を調整することにより、所定のヤング率を示すように形成する。その後、第１金型３１０を取り外すことで、図９に示すように、支持基板２１の各貫通孔２１ａの位置に、各貫通孔２１ａに充填され更に支持基板２１の両面に突出する導電弾性体２２ａが形成された、構造体２０ａを得る。

図１０は第２支持基板配置工程の一例の要部断面模式図である。
構造体２０ａの形成後は、それを図１０に示すような上金型４１１と下金型４１２を有する第２金型４１０内に、上金型４１１と下金型４１２の間に挟むようにして配置する。上金型４１１には、構造体２０ａの各導電弾性体２２ａに対応する位置に、形成する接続部材２０（図２）の、導電弾性体２２ａと、その周囲に先端部２２ａ３を突出させて設ける補助弾性体２２ｂとに相当する形状の凹部４１１ａが形成されている。また、下金型４１２にも同様に、構造体２０ａの各導電弾性体２２ａに対応する位置に、形成する接続部材２０（図２）の、導電弾性体２２ａと、その周囲に先端部２２ａ４を突出させて設ける補助弾性体２２ｂとに相当する形状の凹部４１２ａが形成されている。

尚、ここでは、弾性材料の凹部４１１ａ，４１２ａへの導入経路、及びガス等の排出口については、図示を省略している。
図１１は第２弾性材料導入工程の一例の要部断面模式図である。

第２金型４１０内に構造体２０ａを配置した後、図１１に示すように、絶縁性又は導電性を有する弾性材料２２ｄを導入する。例えば、絶縁性のフィラーを硫黄と共にシリコーンゴムに含有させた弾性材料（硬化（加硫）前）２２ｄ、又は銀等を含む導電性のフィラーを硫黄と共にシリコーンゴムに含有させた弾性材料（硬化（加硫）前）２２ｄを、第２金型４１０内に導入する。第２金型４１０内に導入された弾性材料２２ｄは、図１１に示したように、各凹部４１１ａ，４１２ａに充填される。

このように各凹部４１１ａ，４１２ａに充填した弾性材料２２ｄを、加熱等によって硬化（加硫）させ、補助弾性体２２ｂを形成する。補助弾性体２２ｂは、弾性材料２２ｄのフィラーの含有量、硬化温度等を調整することにより、所定のヤング率を示すように形成する。その後、第２金型４１０を取り外すことで、上記図２に示したような、導電弾性体２２ａの周囲に補助弾性体２２ｂが形成された接続部材２０を得ることができる。

尚、上記図６（Ａ），（Ｂ）に例示した接続部材２０１，２０２も、その形状に応じた適当な金型を用いることで、この接続部材２０の形成方法と同様にして形成することができる。

以上説明したように、この第１の実施の形態に係る接続部材２０等によれば、導電弾性体２２ａの圧縮変形により、回路基板１０と電子部品３０との接続信頼性を確保することが可能になる。また、導電弾性体２２ａの周囲に設けた補助弾性体２２ｂにより、導電弾性体２２ａの過剰な圧縮を抑制し、接続部材２０等の長寿命化を図ることが可能になる。また、このような接続部材２０等を用いることにより、高品質、高信頼性の電子装置１を実現することが可能になる。

次に、第２の実施の形態について説明する。
図１２は第２の実施の形態に係る電子装置の一例の要部断面模式図、図１３は第２の実施の形態に係る接続部材の一例の要部断面模式図である。

図１２に示す電子装置１Ａは、上記の電子装置１の接続部材２０と異なる形態の接続部材７０を含んでいる。
この第２の実施の形態に係る接続部材７０は、図１３に示すように、複数の貫通孔７１ａを有する支持基板７１と、各貫通孔７１ａを貫通して支持基板７１の両面に突出する複数の接続導体７２を有している。各接続導体７２は、導電弾性体７２ａと、導電性又は絶縁性の補助弾性体７２ｂを有している。この接続部材７０では、導電弾性体７２ａと補助弾性体７２ｂが、共に貫通孔７１ａを貫通するように設けられている。

押圧により圧縮される前、導電弾性体７２ａは、その突出部７２ａ１，７２ａ２の先端部７２ａ３，７２ａ４が、補助弾性体７２ｂから突出するように、設けられている。導電弾性体７２ａは、押圧時にはその弾性により圧縮し、例えば、その圧縮により補助弾性体７２ｂに埋没される。

尚、この第２の実施の形態に係る接続部材７０の支持基板７１は、上記第１の実施の形態に係る接続部材２０の支持基板２１と同様の材料を用いて形成することができる。また、この第２の実施の形態に係る接続部材７０の導電弾性体７２ａ及び補助弾性体７２ｂはそれぞれ、上記第１の実施の形態に係る接続部材２０の導電弾性体２２ａ及び補助弾性体２２ｂと同様の材料を用いて形成することができる。

このような接続部材７０を用いた場合にも、上記同様、電子装置１Ａの組み立て時には、回路基板１０と電子部品３０の間に接続部材７０が配置された状態で、放熱板４０、補強板５０及びバネ付きねじ６０を用いた押圧が行われる。

図１４は第２の実施の形態に係る接続部材を回路基板と電子部品の接続に用いた場合の一例の説明図であって、（Ａ）は押圧初期の状態を示す図、（Ｂ）は押圧後期の状態を示す図である。尚、図１４には、電子装置１Ａにおける、接続部材７０、回路基板１０及び電子部品３０の要部を模式的に図示している。

接続部材７０では、上記の接続部材２０と同様、電子装置１Ａの組み立て時の押圧により、図１４（Ａ）に示すように、導電弾性体７２ａが電極１０ａ，３０ａ間に挟まれて圧縮される。このとき、回路基板１０と電子部品３０は、電極１０ａ，３０ａ及び導電弾性体７２ａを介して、電気的に接続される。

そして、更に押圧が進むと、図１４（Ｂ）に示すように、導電弾性体７２ａが更に圧縮され、その周囲に設けられている補助弾性体７２ｂが電極１０ａ，３０ａに接触し、導電弾性体７２ａにかかる圧力が低減される。それにより、導電弾性体７２ａの過剰な圧縮が抑えられ、導電弾性体７２ａのクリープ変形による弾性劣化が抑えられる。

接続部材７０では、一例として、導電弾性体７２ａの方が、補助弾性体７２ｂよりも、ヤング率が小さくなるようにすることができる。この場合、電子装置１Ａの組み立て時における押圧の初期段階（図１４（Ａ））には、導電弾性体７２ａが、比較的容易に圧縮され、電極１０ａ，３０ａに圧接されるようになる。更に押圧が進み、補助弾性体７２ｂが電極１０ａ，３０ａと接触した後は（図１４（Ｂ））、補助弾性体７２ｂにより、導電弾性体７２ａの過剰な圧縮が効果的に抑えられるようになる。

尚、電子装置１Ａの組み立て時には、図１４（Ａ）に示したような状態で押圧を止めることもできる。
また、接続部材７０は、上記の接続部材２０と同様に、回路基板１０及び電子部品３０に反りが生じていて、電極１０ａ，３０ａ間の距離にばらつきが生じているような場合にも、用いることができる。

図１５は第２の実施の形態に係る接続部材を回路基板と電子部品の接続に用いた場合の別例の説明図である。尚、図１５には、電子装置１Ａにおける、接続部材７０、回路基板１０及び電子部品３０の要部を模式的に図示している。

反りが生じているような場合にも、図１５に示すように、電極１０ａ，３０ａ間の距離が短い箇所Ｐ１、長い箇所Ｐ２のいずれの導電弾性体７２ａも、押圧により圧縮され、電極１０ａ，３０ａに圧接されて、回路基板１０と電子部品３０が電気的に接続される。このとき、電極１０ａ，３０ａ間の距離が短い箇所Ｐ１では、導電弾性体７２ａの周囲の補助弾性体７２ｂが電極１０ａ，３０ａに接触するようになる。それにより、導電弾性体７２ａにかかる圧力が低減され、導電弾性体７２ａの過剰な圧縮が抑えられるため、導電弾性体７２ａのクリープ変形による弾性劣化が抑えられるようになる。

尚、この第２の実施の形態においても、貫通孔７１ａ、導電弾性体７２ａ、補助弾性体２２ｂの寸法を調整することにより、上記図６（Ａ），（Ｂ）に示した例と同様に、補助弾性体７２ｂの回路基板１０及び電子部品３０との接触領域を調整することが可能である。

続いて、一例として、接続部材７０の形成方法について説明する。
図１６は金型の一例の要部断面模式図である。
接続部材７０の形成には、図１６に示すような複数の凹部５０２ａが形成された下金型５０２が用いられる。各凹部５０２ａは、接続部材７０の各接続導体７２（図１３）の、支持基板７１の一方の面側に突出する部分（導電弾性体７２ａ及び補助弾性体７２ｂの突出部）に相当する形状に、形成されている。

図１７は弾性部材配置工程の一例の要部断面模式図である。
上記の下金型５０２に、図１７に示すように、導電弾性体７２ａを配置する。導電弾性体７２ａは、例えば、銀等を含む導電性のフィラーを硫黄と共にシリコーンゴムに含有させた弾性材料を用いた射出成形により、予め形成しておく。導電弾性体７２ａは、弾性材料の導電性フィラーの含有量、硬化温度等を調整することにより、所定のヤング率を示すように形成する。このようにして予め形成した導電弾性体７２ａを、下金型５０２の凹部５０２ａ内の、導電弾性体７２ａの突出部に相当する部分に、配置する。

図１８は支持基板配置工程の一例の要部断面模式図である。
導電弾性体７２ａの下金型５０２への配置後は、図１８に示すように、下金型５０２上に、予め用意された、複数の貫通孔７１ａが形成された支持基板７１を配置する。支持基板７１は、各貫通孔７１ａと凹部５０２ａとの位置合わせを行い、各凹部５０２ａに配置されている導電弾性体７２ａが貫通孔７１ａを貫通するように、下金型５０２上に配置する。

図１９は金型配置工程の一例の要部断面模式図である。
下金型５０２上への支持基板７１の配置後は、その上に、図１９に示すような複数の凹部５０１ａが形成された上金型５０１を配置する。各凹部５０１ａは、下金型５０２と同様に、接続部材７０の各接続導体７２（図１３）の、支持基板７１の他方の面側に突出する部分（導電弾性体７２ａ及び補助弾性体７２ｂの突出部）に相当する形状に、形成されている。

このような上金型５０１を、下金型５０２に配置されている導電弾性体７２ａが、上金型５０１の凹部５０１ａ内の、導電弾性体７２ａの突出部に相当する部分に配置されるように、配置する。

尚、ここでは、弾性材料の貫通孔７１ａ及び凹部５０１ａ，５０２ａへの弾性材料の導入経路、及びガス等の排出口については、図示を省略している。
図２０は弾性材料導入工程の一例の要部断面模式図である。

下金型５０２の上に上金型５０１を配置した後は、下金型５０２及び上金型５０１の内部に絶縁性又は導電性の弾性材料７２ｃを導入し、図２０に示すように、弾性材料７２ｃで貫通孔７１ａ及び凹部５０１ａ，５０２ａを充填する。例えば、絶縁性のフィラーを硫黄と共にシリコーンゴムに含有させた弾性材料（硬化（加硫）前）７２ｃ、又は銀等を含む導電性のフィラーを硫黄と共にシリコーンゴムに含有させた弾性材料（硬化（加硫）前）７２ｃを、貫通孔７１ａ及び凹部５０１ａ，５０２ａに充填する。

このように貫通孔７１ａ及び凹部５０１ａ，５０２ａに充填した弾性材料７２ｃを、加熱等によって硬化（加硫）させ、補助弾性体７２ｂを形成する。補助弾性体７２ｂは、弾性材料７２ｃのフィラーの含有量、硬化温度等を調整することにより、所定のヤング率を示すように形成する。その後、下金型５０２及び上金型５０１を取り外すことで、上記図１３に示したような、導電弾性体７２ａの周囲に補助弾性体７２ｂが形成された接続部材７０を得ることができる。

尚、ここでは、図１７に示す導電弾性体７２ａの配設後、図１８に示す支持基板７１の配設を行う場合を例示したが、支持基板７１の配設後に導電弾性体７２ａを配設するようにしても構わない。

また、上記図６（Ａ），（Ｂ）の例に従って補助弾性体７２ｂの回路基板１０及び電子部品３０との接触領域を調整した接続部材も、その形状に応じた適当な金型を用いることで、この接続部材７０の形成方法と同様にして形成することができる。

以上説明したように、この第２の実施の形態に係る接続部材７０等によっても、導電弾性体７２ａの圧縮変形により、回路基板１０と電子部品３０との接続信頼性を確保することが可能になる。また、導電弾性体７２ａの周囲に設けた補助弾性体７２ｂにより、導電弾性体７２ａの過剰な圧縮を抑制し、接続部材７０等の長寿命化を図ることが可能になる。また、このような接続部材７０等を用いることにより、高品質、高信頼性の電子装置１Ａを実現することが可能になる。

尚、以上の説明では、電子部品としてＬＧＡ型の半導体パッケージを含むものを例示したが、上記の接続部材２０，７０等は、半田等のバンプが配設されたＢＧＡ型の半導体パッケージを含むような電子部品にも、同様に適用可能である。その場合は、バンプに対応する位置に上記のような接続導体２２，７２を配設した接続部材２０，７０等を用い、その接続導体２２，７２にバンプを押圧し、回路基板と電子部品を電気的に接続すればよい。

また、上記の接続部材２０，７０等は、上記のようなＬＧＡ型やＢＧＡ型の半導体パッケージを含む電子部品に限らず、半導体パッケージを含まないような電子部品と回路基板との接続にも、同様に適用可能である。

更にまた、上記の接続部材２０，７０等は、回路基板と電子部品との電気的接続に限らず、回路基板間や、電子部品間等、異なる電子素子間の電気的接続にも、同様に適用可能である。

また、以上の説明では、支持基板２１，７１の両面に導電弾性体２２ａ，７２ａが突出する接続部材２０，７０等を例にして述べた。このほか、これらの接続部材２０，７０等を用いて接続する接続対象物の組み合わせによっては、支持基板２１，７１の一方の面側にのみ導電弾性体２２ａ，７２ａが突出する形態とすることも可能である。

以上説明した実施の形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１） 貫通孔が設けられた基板と、
前記貫通孔を貫通して前記基板の表面から突出する導電性の第１弾性部材と、
前記第１弾性部材の周囲に、前記第１弾性部材が突出するように設けられた第２弾性部材と、
を含むことを特徴とする接続部材。

（付記２） 前記第１弾性部材は、前記第２弾性部材よりもヤング率が小さいことを特徴とする付記１に記載の接続部材。
（付記３） 前記第２弾性部材が導電性であることを特徴とする付記１又は２に記載の接続部材。

（付記４） 前記第２弾性部材が絶縁性であることを特徴とする付記１又は２に記載の接続部材。
（付記５） 前記第１弾性部材は、前記貫通孔に充填され、更に前記基板の両面から突出し、
前記第２弾性部材は、前記基板の一方の面側に突出する前記第１弾性部材の第１突出部の周囲に設けられた第１部材と、前記基板の他方の面側に突出する前記第１弾性部材の第２突出部の周囲に設けられた第２部材と、を含むことを特徴とする付記１乃至４のいずれかに記載の接続部材。

（付記６） 前記第２弾性部材は、前記基板を貫通することを特徴とする付記１乃至４のいずれかに記載の接続部材。
（付記７） 貫通孔が設けられた基板に、前記貫通孔を貫通して前記基板の表面から突出する導電性の第１弾性部材を配設する工程と、
前記第１弾性部材の周囲に、前記第１弾性部材が突出するように第２弾性部材を配設する工程と、
を含むことを特徴とする接続部材の製造方法。

（付記８） 前記貫通孔が設けられた前記基板を配置した第１金型内に第１弾性材料を導入して成形することにより、前記基板に、前記貫通孔を貫通して前記基板の表面から突出する前記第１弾性部材を配設し、
前記第１弾性部材の配設後の前記基板を配置した第２金型内に第２弾性材料を導入して成形することにより、前記第１弾性部材の周囲に、前記第１弾性部材が突出するように前記第２弾性部材を配設する、
ことを特徴とする付記７に記載の接続部材の製造方法。

（付記９） 金型内に、前記貫通孔が設けられた基板を配置すると共に、予め形成された前記第１弾性部材を、前記貫通孔を貫通して前記基板の表面から突出するように配置し、
前記金型内に弾性材料を導入して成形することにより、前記第１弾性部材の周囲に、前記第１弾性部材が突出するように前記第２弾性部材を配設する、
ことを特徴とする付記７に記載の接続部材の製造方法。

（付記１０） 貫通孔が設けられた基板と、前記貫通孔を貫通して前記基板の表面から突出する導電性の第１弾性部材と、前記第１弾性部材の周囲に、前記第１弾性部材が突出するように設けられた第２弾性部材とを含み、前記第１弾性部材が、圧縮により前記第２弾性部材に埋没する接続部材と、
前記第１弾性部材の一端側及び他端側にそれぞれ配置され、前記第１弾性部材を介して電気的に接続された第１電子素子及び第２電子素子と、
を含むことを特徴とする電子装置。

１，１Ａ 電子装置
１０ 回路基板
１０ａ，３０ａ 電極
１１，２１ａ，４１，７１ａ 貫通孔
２０，７０，１００，２０１，２０２ 接続部材
２０ａ 構造体
２１，７１，１０１ 支持基板
２２，７２，１０２ 接続導体
２２ａ，７２ａ 導電弾性体
２２ｂ，７２ｂ 補助弾性体
２２ａ１，２２ａ２，７２ａ１，７２ａ２ 突出部
２２ａ３，２２ａ４，７２ａ３，７２ａ４ 先端部
２２ｃ，２２ｄ，７２ｃ 弾性材料
３０ 電子部品
３１ 半導体パッケージ
３１ａ パッケージ基板
３１ｂ 半導体チップ
３２ ヒートスプレッダ
４０ 放熱板
５０ 補強板
６０ バネ付きねじ
３１０ 第１金型
４１０ 第２金型
３１１，４１１，５０１ 上金型
３１２，４１２，５０２ 下金型
３１１ａ，３１２ａ，４１１ａ，４１２ａ，５０１ａ，５０２ａ 凹部
Ｐ１，Ｐ２ 箇所

Claims (6)

1. 貫通孔が設けられた基板と、
   前記貫通孔を貫通して前記基板の表面から突出する導電性の第１弾性部材と、
   前記第１弾性部材の周囲に、前記第１弾性部材が突出するように設けられた第２弾性部材と、
   を含み、
   前記第１弾性部材は、前記第２弾性部材よりもヤング率が小さいことを特徴とする接続部材。
2. 前記第２弾性部材が導電性であることを特徴とする請求項１に記載の接続部材。
3. 前記第１弾性部材は、前記貫通孔に充填され、更に前記基板の両面から突出し、
   前記第２弾性部材は、前記基板の一方の面側に突出する前記第１弾性部材の第１突出部の周囲に設けられた第１部材と、前記基板の他方の面側に突出する前記第１弾性部材の第２突出部の周囲に設けられた第２部材と、を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の接続部材。
4. 前記第２弾性部材は、前記基板を貫通することを特徴とする請求項１又は２に記載の接続部材。
5. 貫通孔が設けられた基板に、前記貫通孔を貫通して前記基板の表面から突出する導電性の第１弾性部材を配設する工程と、
   前記第１弾性部材の周囲に、前記第１弾性部材が突出するように第２弾性部材を配設する工程と、
   を含み、
   前記第１弾性部材は、前記第２弾性部材よりもヤング率が小さいことを特徴とする接続部材の製造方法。
6. 貫通孔が設けられた基板と、前記貫通孔を貫通して前記基板の表面から突出する導電性の第１弾性部材と、前記第１弾性部材の周囲に、前記第１弾性部材が突出するように設けられた第２弾性部材とを含み、前記第１弾性部材は、前記第２弾性部材よりもヤング率が小さい接続部材と、
   前記第１弾性部材の一端側及び他端側にそれぞれ配置され、前記第１弾性部材を介して電気的に接続された第１電子素子及び第２電子素子と、
   を含むことを特徴とする電子装置。
   

Images