JPH08306416A

JPH08306416A - コネクタ

Info

Publication number: JPH08306416A
Application number: JP12732695A
Authority: JP
Inventors: Tatsu Maeda; 龍前田; Hideji Tejima; 秀治手嶋; Koji Ono; 光司小野
Original assignee: Whitaker LLC
Current assignee: Whitaker LLC
Priority date: 1995-04-27
Filing date: 1995-04-27
Publication date: 1996-11-22

Abstract

(57)【要約】【目的】取り付け、取り外しが容易であり、取り付け
時の電気的接続の信頼性の高い、半導体素子取付用のコ
ネクタ及びその製造方法を提供すること。【構成】コネクタはポリイミドフィルム１及びその板
面からフィルム１の厚さよりも大きな寸法だけ突出する
導電性樹脂４を含む。突出部分は、ポリイミドフィルム
１の両面に銅箔２を熱圧着し、この３層膜を貫通する穴
部３を形成し、穴部３内に導電性シリコーン樹脂４を充
填して硬化させた後、銅箔２を除去することにより形成
される。導電性樹脂４の接触面には金膜６が形成され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はＢＧＡ（ボールグリッド
アレイ）やＬＧＡ（ランドグリッドアレイ）のような面
内に多極の電極が形成された半導体パッケージと他の被
接続体とを相互接続するためのコネクタに関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】パーソナルコンピュータや、ワークステ
ーションに用いられるマイクロプロセッサーやＡＳＩＣ
（エイシック）等の半導体素子に、ＢＧＡ型或いはＬＧ
Ａ型パッケージの使用が検討されている。特に近年ＢＧ
Ａ型パッケージの使用が始まっており、半田による表面
実装の他、これらを取り付け取り出しできるコネクタが
必要とされている。従来、例えばピン挿入型のＰＧＡ
（ピングリッドアレイ）型パッケージ対応のコネクタが
使用されていた。しかしＰＧＡ型の半導体素子ではピン
数が多くなると、ピンの挿抜力が大きくなりパッケージ
の取付が困難となっている。すなわちピン径が小さくな
り、ピンの成形加工やピンの変形等の問題が大きくなる
点や、ピン挿入後ＺＩＦ（ゼロインサーションフォー
ス）により接続するタイプのものは高コストになるとい
った課題があった。

【０００３】そのためＰＧＡからＬＧＡに変更したパッ
ケージが従来より使用されてきたが、ＬＧＡ型の半導体
素子をプリント基板に実装する低コストのソケットが無
いといった課題があった。

【０００４】また近年ＱＦＰ（クワッドフラットパッケ
ージ）やＴＣＰ（テープキャリアパッケージ）のパッケ
ージの代替としてＢＧＡ型パッケージが多く用いられつ
つある。ＢＧＡ型パッケージはＬＧＡ型パッケージのラ
ンドの位置に半田でバンプを形成したものであり、ＢＧ
Ａ型の半導体素子を実装する場合は基板に搭載後ハンダ
リフロー炉を通すことにより半田が溶融し、基板側の電
極とソルダリングで接続されるものである。

【０００５】このようなＢＧＡ型パッケージの接合では
一度半田接合されると取り外しが困難であるため、試作
段階あるいは初期販売段階のＣＰＵの実装や、より高性
能化のための新型の素子の取付等のため、ＢＧＡ型の半
導体素子を取り付け取り外し可能であることが必要とさ
れている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明はＬＧＡ型やＢ
ＧＡ型パッケージのように面内に一様にしかも多数の電
極が形成された半導体パッケージ等の第１の被接続体
を、プリント基板等の第２の被接続体に容易に取り付け
取り外しができ且つ取り付け時の接続信頼性の高い低コ
ストのコネクタを開発したものである。特にこれまで金
属製のコネクタでは、多極の導電接続には上述のパッケ
ージの抑え力が大きくなる点や、面内でパッケージと基
板側を接続させる適当な方法が無い点に問題があり、本
発明はこれらを解決した。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、電気絶縁性
膜、及び該電気絶縁性膜の両面間を貫通する孔の内部に
充填されると共に前記電気絶縁性膜の両面より突出する
導電性樹脂を有するコネクタにおいて、前記導電性樹脂
は前記電気絶縁性膜の少なくとも一面側で前記電気絶縁
性膜の厚さよりも大きな寸法だけ突出することを特徴と
する。

【０００８】また本発明は、電気絶縁性膜及び該電気絶
縁性膜の両面間を貫通する孔の内部に充填されると共に
前記電気絶縁性膜の両面より突出する導電性樹脂を有す
るコネクタにおいて、前記導電性樹脂の被接続端子との
接触面にセラミック粒子が分散された導電膜が形成され
ることを特徴とする。

【０００９】本発明は、電気絶縁性膜の両面の各々に少
なくとも一面側には前記電気絶縁性膜より厚い金属膜を
被着させて３層膜を形成する工程と、該３層膜を貫通す
る貫通孔を形成する工程と、該貫通孔に導電性樹脂を充
填して固化する工程と、該３層膜の両表面に導電膜を形
成する工程と、前記金属膜を前記貫通孔上を除いて除去
する工程とを含むコネクタの製造方法を提供する。

【００１０】コネクタは導電性樹脂がポリイミド樹脂或
いはポリエステル樹脂等の電気絶縁性膜の適当な位置で
膜を貫通すると共に膜面から突出するよう形成される。
導電性樹脂はＬＧＡ型或いはＢＧＡ型パッケージを有す
る半導体素子、回路基板又はその他の被接続体の電極位
置に形成され、これにより膜厚方向の電気的接続を達成
する。導電性樹脂はエラストマー的性質を有するので、
上述の如き被接続体間で圧縮変形され、安定した接触圧
を提供する。特に膜の少なくとも一側の面では導電性樹
脂は膜厚よりも大きな寸法だけ突出し、被接続体の電極
の製造上の公差を補償すると共に接触圧の安定化に寄与
する。

【００１１】更に導電性樹脂の上下面は金等の導電膜で
コーティングされる。導電性樹脂は、例えばシリコーン
樹脂と金属粉末の混合体から形成される。シリコーン樹
脂は２液混合の付加反応型液状樹脂である。金属粉末は
金、銀、白金、パラジウム、ニッケル、銅あるいはこれ
らを複合化したものや、合金化したものである。

【００１２】本発明ではこのような導電性樹脂をフィル
ム穴内に充填し円柱及び角柱に成形し、導電性樹脂上下
の接触面を金でコーティングする。

【００１３】本コネクタの製法の第１工程では、電気絶
縁性膜、例えばセラミックフィルム、ポリイミドあるい
はポリエステルフィルムに金属板を接着した３層膜を用
いる。電気絶縁性膜は好ましくは２５μｍ厚以上のもの
を用いる。金属板は好ましくは銅及びアルミの５０μｍ
厚以上のものを用いる。これらのフィルムの厚みは最終
コネクタの大きさによって決まり、例えば５０ｍｍ角の
フィルムの場合、ポリイミド及びポリエステルフィルム
は厚み１００μｍ、銅及びアルミは５００μｍ厚程度の
ものが好ましい。

【００１４】第２の工程ではこの３層膜に、ＬＧＡやＢ
ＧＡの接続電極のある位置に、プレス、ドリル、エッチ
ング、レーザー加工等により穴明けを行う。穴径はコネ
クタの用途によって異なり、上述の方法を選択して直径
０．１ｍｍ程度の小さなものから１ｍｍ程度の大きなも
のまで開けることができる。穴形状は円形又は矩形とし
ても良く、コンタクトをとる相手側の電極形状により決
定される。穴明け後金属膜を若干エッチングする。これ
により完成したコネクタの導電性樹脂の突出した部分の
直径が電気絶縁性膜に形成される穴形より大きくなるの
で、フィルムからの導電性樹脂の抜け落ちが防止され
る。尚、穴明け後に穴内面にスルーホールメッキするこ
とによりさらなる接続抵抗の低下が可能である。

【００１５】穴形成した後、第３の工程では３層膜に形
成された穴内に導電性樹脂が充填される。充填はスキー
ジーを用いる方法や、スクリーン印刷を用いる方法、デ
ィスペンスで充填する方法があげられる。導電性樹脂を
充填した後加熱して樹脂を固化させる。

【００１６】第４の工程では、３層膜の表面の選択され
た一部又は全部に金等の導電膜が形成される。この導電
膜の形成工程については後述する。その後の第５の工程
では、銅箔部をエッチングにより溶解する。これによ
り、導電性樹脂が絶縁性フィルム上下面から突出し、こ
の樹脂上下の樹脂面に金膜を形成した構造となる。

【００１７】金等の導電膜のコーティング方法として、
導電性樹脂の表面を塩化パラジウムの液で活性化した後
金メッキする方法、あるいは樹脂に密着性の良い銀ペー
ストの薄い膜を形成し、この上に金メッキすることがで
きる。また金メッキの代りに、１μｍ以下の金の超微粒
子をトルエンや、ターピネオールに分散した液をこの上
にコーティングし４００℃以下の温度で加熱しても良
い。また超微粒子分散液の中に、５〜１００μｍ程度の
セラミック等の硬質粉末を混合し、エラストマー表面に
塗布することにより、表面に硬質の導電性突出物がで
き、ＢＧＡ型やＬＧＡ型パッケージの半導体素子の電極
或いはプリント基板の電極と接するときに、この突出部
が相手側電極に食い込み、ワイピングの機能を果たす。
特にＢＧＡ型パッケージの電極が半田でできている場合
は、微細な突起が半田合金内部に進入し、清浄な金属面
同士で接続するため、高温、高湿、腐食環境下でも安定
した接続抵抗が得られる。

【００１８】上述のコネクタを特にＢＧＡ型やＬＧＡ型
パッケージの半導体素子用のコネクタとして使用する場
合は、ハウジングと共に使用される。即ちプリント基板
実装用ハウジング内に本コネクタを入れ、コネクタの上
にＢＧＡ型やＬＧＡ型パッケージの半導体素子を載せ、
更にこの上から上蓋等により素子を押さえる工程をと
る。場合によっては半導体素子の蓋の間に熱伝導性のシ
リコーンフィルムや、通常のシリコーンフィルムを挿入
し、熱拡散を向上させたり、半導体素子の抑えを確実に
することもある。これにより、ＢＧＡ型やＬＧＡ型の多
極のパッケージにおいて基板の電極と低い抑え力によっ
て安定した導電接合が可能となる。

【００１９】

【実施例】以下に本発明の好適実施例となるコネクタ及
びその製造方法について図面を参照して詳細に説明す
る。

【００２０】

【実施例１】図１に示す如く、厚さ１００μｍのデュポ
ン社製ポリイミドフィルム「カプトン」１の両面に、厚
さ５００μｍの銅箔２をポリイミド接着剤で熱圧着し、
これに０．８ｍｍ正方の穴部（貫通孔）３をプレス打ち
抜きして形成した（図１（ａ）参照）。このフィルム
（３層膜）の穴部３に高純度の銀粉末と、シリコーン樹
脂を混練した銀系導電性シリコーン樹脂４を充填した
（図１（ｂ）参照）。これを８５℃で加熱硬化させる
と、樹脂４が硬化し弾性体となり、樹脂４の硬化収縮に
よりフィルム面から樹脂面が２０μｍ陥没した。さらに
この上に銀ペースト５を塗り１５０℃で加熱硬化させた
（図１（ｃ））参照。

【００２１】このフィルムを塩化第二鉄のエッチング液
により銅箔２の部分をエッチングしポリイミドフィルム
１の上下面からシリコーン樹脂４が突出するようにフィ
ルムを形成する。このフィルムを塩化パラジウムの活性
化液に浸漬後、ニッケルメッキとその後の金メッキを行
い、突出する樹脂４の上下の接触面に０．５μｍの金膜
６を形成しコネクタを完成した（図１（ｄ））参照）。

【００２２】このコネクタをハウジングに入れ、３０８
ピンのＬＧＡ型パッケージの半導体素子を入れて上から
抑え、プリント基板上に実装した。別途行われた検査に
よれば、各電極のコネクタによる接続抵抗値は平均で８
ｍΩ、最大値が２２ｍΩであった。

【００２３】

【実施例２】厚さ１００μｍのデュポン社製ポリイミド
フィルム「カプトン」１の両面に、厚さ５００μｍの銅
箔２をポリイミド接着剤で熱圧着し、これに０．８ｍｍ
正方の穴部３をプレス打ち抜きにより行った（図２
（ａ）参照）。このフィルム（３層膜）の穴部３に高純
度の銀粉末と、シリコーン樹脂を混練した銀系導電性シ
リコーン樹脂４を充填した。これを８５℃で加熱硬化さ
せると、樹脂が硬化し弾性体となり、樹脂４の硬化収縮
によりフィルム面から樹脂面２０μｍ陥没した。この上
にシリコーン系樹脂４に密着性の良い銀ペーストを塗布
加熱硬化させた。以上の工程は図１（ａ）乃至（ｃ）に
示される実施例１の工程と同じである。本実施例ではさ
らにこの上に金超微粒子を分散させた銀ペースト５を塗
り２５０℃で加熱硬化して金膜７を作製した。（図２
（ａ）参照）。金膜７の厚みは０．５μｍであった銅箔
２部分に付着した金膜６を除去し、フィルムを塩化第二
鉄のエッチング液に浸漬し銅箔２を除去し、ポリイミド
フィルム１の上下面からシリコーン樹脂４が突出するよ
う形成され突出する樹脂４の上下の接触面に金膜７が形
成された図２（ｄ）のようなフィルム状のコネクタを得
た。

【００２４】このコネクタをハウジングに挿入した後、
３０８ピンのＬＧＡ型パッケージの半導体素子を入れて
上から抑えプリント基板上に実装した。別途行われた検
査によれば、各電極のコネクタによる接続抵抗値は平均
で１５ｍΩ、最大値が４０ｍΩであった。

【００２５】

【実施例３】厚さ１００μｍデュポン社製ポリイミドフ
ィルム「カプトン」１の両面に厚さ５００μｍの銅箔２
をポリイミド接着剤で熱圧着してこれに０．８ｍｍ正方
の穴部３をプレス打ち抜きにより行った。このフィルム
（３層膜）の穴部３に高純度の銀粉末と、シリコーン樹
脂を混練した銀系導電性シリコーン樹脂４を充填した。
これを８５℃で加熱硬化させると、樹脂４が硬化し弾性
体となり、樹脂４の硬化収縮によりフィルム面から樹脂
面が２０μｍ陥没した。以上の加熱硬化前までの工程は
図１（ａ）乃至（ｂ）に示される実施例１の工程と同一
である。

【００２６】さらにこの上に金超微粒子及び平均粒径１
０μｍのシリカ粒子９を分散させたペーストを塗り２５
０℃で加熱硬化させて、厚みが３μｍで略均一な膜上に
２〜２０μｍの角張った微細バンプが形成された金膜８
が形成される（図３（ａ）参照）。銅箔２部分にも付着
した金膜８を除去し、フィルムを塩化第二鉄のエッチン
グ液に浸漬し銅箔２を除去し、ポリイミドフィルム１の
上下面からシリコーン樹脂４が突出するよう形成され突
出する樹脂の上下の接触表面に金が形成された図３
（ｂ）及び図４に示すフィルム状のコネクタを作製し
た。

【００２７】このコネクタをハウジングに入れ、３０８
ピンのＬＧＡ型パッケージの半導体素子を入れ上から抑
えプリント基板上に実装した。別途行われた検査によれ
ば、各電極コネクタによる接続抵抗値は平均で３ｍΩ最
大値が１４ｍΩであった。

【００２８】

【発明の効果】本発明によるコネクタは電気絶縁性膜の
両面間を貫通すると共に膜面より突出するよう配置され
る導電性樹脂を有し、導電性樹脂は一面側で電気絶縁性
膜の厚さよりも大きな寸法だけ突出し、更に樹脂の上下
の接触面には導電膜が形成される。従って、ＢＧＡ型或
いはＬＧＡ型パッケージされた半導体素子等を基板等に
接続するとき、安定して高接触圧を提供し、更に半導体
素子に形成される電極形状の製造公差等を補償するので
信頼性の高い接続が実現できる。また、一旦取り付けら
れ接続された半導体素子の取り外しも容易に行うことが
できる。

【００２９】更に本発明のコネクタによれば突出した導
電性樹脂の上下の接触面にセラミック粒子が分散された
導電膜が形成され、これにより接触面には微細バンプが
形成される。従ってコネクタの各孔位置に配置された導
電性樹脂が被接続体の電極と接続されるとき、効果的な
ワイピング効果が実現される。

【００３０】従来のコネクタでは不可能とされていた１
０００極以上の多極のパッケージに対しても、困難なく
取付ができるようになり、半導体素子とこれを実装する
回路基板との接続に大きく寄与する。

【００３１】また本発明のコネクタの製造方法によれ
ば、比較的容易に接触信頼性の高いコネクタを提供でき
る。特に本発明によれば、導電膜を樹脂面上の適当な位
置に密着性良く形成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のコネクタ及びその製造方法の第１の好
適実施例を示す断面図で、（ａ）は銅箔の熱圧着後の貫
通孔形成工程を示す図、（ｂ）は貫通孔に導電性樹脂を
充填する工程を示す図、（ｃ）は導電性樹脂固化後、銀
ペーストを充填する工程を示す図、及び（ｄ）は導電膜
形成後銅箔を除去する工程を示す図。

【図２】本発明のコネクタ及びその製造方法の第２の好
適実施例を示す断面図で、（ａ）は図１（ｃ）の工程の
後金膜を作製する工程を示す図、及び（ｂ）は銅箔を除
去する工程を示す図。

【図３】本発明のコネクタ及びその製造方法の第３の好
適実施例を示す断面図で、（ａ）は金膜の作製工程を示
す図、及び（ｂ）は銅箔を除去する工程を示す図。

【図４】図３（ｂ）のコネクタの接触面の拡大断面図。

【符号の説明】１電気絶縁性膜２金属膜３貫通孔４導電性樹脂５、６、７、８導電膜９セラミック粒子（シリカ粒子）

【手続補正書】

【提出日】平成７年９月２８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者手嶋秀治東京都府中市日鋼町１番１ジェイタワー 16階アンプ・テクノロジー・ジャパン株式会社内 (72)発明者小野光司東京都府中市日鋼町１番１ジェイタワー 16階アンプ・テクノロジー・ジャパン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電気絶縁性膜、及び該電気絶縁性膜の両
面間を貫通する孔の内部に充填されると共に、前記電気
絶縁性膜の両面より突出する導電性樹脂を有するコネク
タにおいて、前記導電性樹脂は前記電気絶縁性膜の少なくとも一面側
で前記電気絶縁性膜の厚さよりも大きな寸法だけ突出す
ることを特徴とするコネクタ。
【請求項２】電気絶縁性膜及び該電気絶縁性膜の両面
間を貫通する孔の内部に充填されると共に前記電気絶縁
性膜の両面より突出する導電性樹脂を有するコネクタに
おいて、前記導電性樹脂の被接続端子との接触面にセラミック粒
子が分散された導電膜が形成されることを特徴とするコ
ネクタ。
【請求項３】電気絶縁性膜の両面の各々に少なくとも
一面側には前記電気絶縁性膜より厚い金属膜を被着させ
て３層膜を形成する工程と、該３層膜を貫通する貫通孔を形成する工程と、該貫通孔に導電性樹脂を充填して固化する工程と、該３層膜の両表面に導電膜を形成する工程と、前記金属膜を前記貫通孔上を除いて除去する工程とを含
むコネクタの製造方法。