JPH0935789A - 異方導電性シートおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＢＧＡ，ＬＧＡ，ＰＬＣＣ等の半導体パッケ
ージと回路基板との接続用電気コネクタやソケット等に
用い、これら半導体パッケージの接続を確実かつ高い信
頼性をもって行える異方導電性基板、およびその製造方
法を提供する。 【解決手段】 シリコーンゴム等のゴム弾性を有する絶
縁性材料からなるシート体１１に所定角度θ傾斜して表
裏を貫通する複数のワイヤ１２を設け、ワイヤ１２の一
端に硬質導電性金属からなる接点部材１４ａを固着して
接点部１４を形成し、該接点部１４をシート体１１の一
面から突出させるとともに、ワイヤ１２の他端にレーザ
ー加工等を施して略球状の接点部１６を形成し、該接点
部１６をシート体１１の他面に突出させた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、異方導電性シー
トおよびその製造方法であって、特には、ＢＧＡ(Ball
Grid Array) 、ＬＧＡ(Land Grid Array) 、ＰＬＣＣ(P
lastic Leaded Chip Carrier) 等の表面実装型ＬＳＩと
プリント回路基板（ＰＣＢ）との接続用ソケットや電気
コネクタ、または、バーンインボード等の半導体素子検
査用治具に構成部品として用いられ、さらには、プリン
ト回路基板間の接続用の電気コネクタとして用いられる
異方導電性シートと、その製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、プリント回路基板同士の接続に
は異方導電膜が用いられ、また、半導体パッケージとＩ
Ｃ検査用基板や電子回路基板との接続にはソケットが用
いられている。前者の異方導電膜によりプリント回路基
板を接続する場合は、従来、プリント回路基板の電極間
に異方導電膜を介装して各電極と接触させ、プリント回
路基板の各電極を異方導電膜を介して接続している。

【０００３】また、後者のＩＣソケットとしては、従
来、本体に半導体パッケージが装填可能な装填穴を形成
し、この装填穴に電極端子を、本体の底部や側部に電極
端子と導線によって接続されたリードやピンを固設する
とともに、装填穴の底面にゴムやばねを設けたものが知
られる。このＩＣソケットは、本体の側部にリードを設
けたものはリードを回路基板に半田付けにより接続する
ことで、また、本体の底部にピンを設けたものはピンを
回路基板のスルーホールに挿通して接続することで回路
基板に取り付ける。そして、本体の装填穴に半導体パッ
ケージをばね等により弾性的に装着し、半導体パッケー
ジの電極を装填穴の電極端子と接触させようにしてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た前者の異方導電膜により回路基板を接続する構造で
は、高荷重で圧縮しなければならず回路基板表面に実装
されている素子の破壊を招き易く、また、回路基板の表
面に形成されている回路パターン保護用のレジストが障
害となり、安定した接触（導通）を確実に得ることが困
難で信頼性に欠けるという問題があった。また、後者の
ＩＣソケットにあっては、本体の装填穴に電極端子を、
本体の外側にリードやピンを設けなければならず、部品
点数が多く、組立も煩雑であるという問題がある。特
に、この問題は、近年の半導体パッケージの電極のピッ
チが細密化する傾向にあるため、その解決が強く望まれ
ている。

【０００５】さらに、この従来のＩＣソケットにあって
は、回路基板への半田付けが不可欠で工程が増加すると
いう問題があり、特に、ピンを設けた場合は回路基板に
スルーホールを形成しなければならず、回路基板の設計
が煩雑になるという問題もあった。またさらに、この従
来のＩＣソケットにあっては、本体の装填穴の底部にば
ねやゴムを設けて半導体パッケージの電極と装填穴の電
極端子との接続の安定化を図ることが不可欠であるた
め、半導体パッケージの電極と回路基板の電極との間の
接続距離が長くなり、高周波特性が低下するという問題
もあった。

【０００６】この発明は、上記問題に鑑みてなされたも
ので、少ない部品点数で容易に製造でき、回路基板への
半田付けが不要で、回路基板の設計も容易に行え、優れ
た高周波特性が得られる半導体パッケージ接続用ソケッ
トを達成できる異方導電性シート、また、電気コネクタ
として用いて回路基板を素子等の破壊を招くこと無く確
実かつ安定的に接続することができる異方導電性シート
を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、絶縁性のゴム様弾性材から
なるシート体に厚み方向に複数の導電性線状体を貫通さ
せてなる異方導電性シートにおいて、前記導電性線状体
の少なくとも一方の端部に該導電性線状体と異なる導電
性金属の接点部材を固着し、該接点部材の少なくとも一
部分を前記シート体の一面から突出させた。

【０００８】そして、この請求項２記載の発明の異方導
電性シートは、上記請求項１記載の異方導電性シートに
おいて、前記接点部材を硬質の導電性金属から略半球状
に形成して構成される。

【０００９】また、請求項３記載の発明にかかる異方導
電性シートの製造方法は、成形用導電シートとレジスト
層とを積層してなる成形用基板を作製する第１工程と、
前記成形用基板のレジスト層を部分的に除去してレジス
ト層が露呈する開口を形成する第２工程と、前記成形用
基板をレジスト層側からエッチングして成形用導電シー
トの開口露呈部分を略部分球状の凹部に成形する第３工
程と、前記凹部に導電性金属を電鋳して接点部分を形成
する第４工程と、前記接点部分にワイヤの一端をボール
ボンディングした後、該ワイヤの他端を切断する第５工
程と、成形用導電シート上に絶縁性ゴム様弾性材料を注
入して該ワイヤ間に充填した後、前記絶縁性ゴム様弾性
材料を硬化させて前記ワイヤの他端が露呈する絶縁弾性
層を形成する第６工程と、前記成形用導電シートをエッ
チングにより除去する第７工程とを備え、前記第１工程
から前記第７工程までを順次行うように構成される。

【００１０】そして、請求項４記載の発明にかかる異方
導電性シートの製造方法は、上記請求項３記載の異方導
電性シートの製造方法において、前記第６工程が、前記
ワイヤを切断した後にレーザー加工によって前記ワイヤ
の他端を略球状に成形するように構成される。また、請
求項５記載の発明にかかる異方導電性シートの製造方法
は、前記第７工程で前記ワイヤの他端が埋没するまで前
記絶縁性ゴム様弾性材料を注入して前記絶縁弾性層を形
成し、この後、該絶縁弾性層の一面を全面あるいは部分
的に除去して前記ワイヤの他端を露呈させるように構成
される。なお、上記請求項５記載の発明は、第４工程と
第５工程との間にレジスト層を除去する工程を設けるこ
とも可能である。ただし、レジスト層を残存させておく
ことで、ゴム様弾性材料としてシリコーンゴムを用いた
場合にシリコーンオイルの転写防止、ゴム様弾性材料の
硬化収縮による線位置の移動防止に寄与させることがで
きる。レジスト層は熱収縮が少ないポリイミドが望まし
い。

【００１１】

【作用】請求項１記載の発明にかかる異方導電性シート
は、回路基板の接続に用いる場合、２枚の回路基板の電
極間に介装されてシート体が圧縮変形し、導電性線状体
の両端がそれぞれ回路基板の電極等と接触して電極間を
接続する。そして、接点部材はシート体の面から突出す
るため、シート体に作用する圧縮荷重が小さい場合でも
導電性線状体の端部と回路基板の電極との接触圧が比較
的大きく、電気的な導通を確実かつ安定的に得ることが
できる。

【００１２】そして、請求項２記載の発明にかかる異方
導電性シートは、接点部材が硬質導電性金属から略半球
状に成形されてなるため、より確実かつより安定した接
続が得られ、また、磨耗が防止され磨耗に起因した塵埃
等の発生も有効に防止することができ、さらに、耐久性
も改善される。

【００１３】また、請求項３記載の発明にかかる異方導
電性シートの製造方法によれば、エッチング、ワイヤボ
ンディング、樹脂の充填、硬化およびエッチングを順次
行うことで、導電性線状体の端部に硬質導電性金属から
なる略半球状の接点部分が形成でき、確実かつ安定した
接続が可能な異方導電性シートを容易に製造することが
できる。

【００１４】そして、請求項４記載の発明にかかる異方
導電性シートの製造方法によれば、ワイヤの他端を切断
した後に該ワイヤの切断端をレーザー加工によって略球
状に成形して絶縁弾性層から突出させるため、製造され
た異方導電性シートは回路基板の電極間等をより確実か
つ安定的に接続することができる。

【００１５】また、請求項５記載の発明にかかる異方導
電性シートの製造方法によれば、絶縁性ゴム様弾性材料
の絶縁弾性層をワイヤの他端が埋没するように形成し、
この後に絶縁弾性層の一面をレーザー加工等によって全
面あるいは部分的に除去してワイヤの端部を露呈させる
ため、絶縁性ゴム様弾性材料の注入量の厳密な管理が不
要で注入が容易に行える。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面を参照して説明する。図１から図５はこの発明の一形
態を示し、図１ａが異方導電性シートの一部の模式断面
図、図１ｂが同異方導電性シートの要部の拡大図、図２
ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅおよび図３ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅがそ
の製造過程を時系列的に示す模式断面図、図４ａ，ｂ，
ｃが他の態様の製造過程を示す模式断面図、図５ａが異
方導電性シートを用いて製作されたバーンインボードの
正断面図、図５ｂが図５ａのＡ−Ａ矢視図である。

【００１７】図１ａ，ｂにおいて、１０は異方導電性シ
ートを示し、異方導電性シート１０は弾性変形可能なシ
ート体（絶縁弾性層）１１内に多数のワイヤ（導電性線
状体）１２が整列して貫通する。シート体１１は、半導
体素子等の支持と弾性変形とを両立させるためショアＡ
硬度が２０°Ｈ以上６０°Ｈ未満、望ましくは、繰り返
しに対する耐久性を考慮してショアＡ硬度が３０°Ｈ以
上６０°Ｈ未満のゴム弾性を有する絶縁性材料、例え
ば、シリコーンゴム、ウレタンゴム、その他の合成ゴ
ム、あるいは、熱可塑性エラストマ等から構成される。

【００１８】具体的には、このシート体１１を構成する
ゴム様弾性材料としては、スチレンブタジエンゴム、ア
クリロニトリルブタジエンゴム、ブタジエンゴム、イソ
プレンゴム、クロロプレンゴム、エチレンプロピレンゴ
ム、ブチルゴム、シリコーンゴム、フッソゴム、ウレタ
ンゴム、アクリルゴム、スチレン系、オレフィン系、ウ
レタン系あるいはエステル系等の熱可塑性エラストマか
ら適宜目的に応じて選択される。

【００１９】ワイヤ１２は、金の細線等から構成され、
所定のピッチあるいは被接続物の電極と対応する位置に
配列され、５度以上６０度以下、望ましくは、４５度程
度の傾斜角度θで傾斜する。このワイヤ１２は、両端に
それぞれ略球状の接点部１４，１６が形成されてシート
体１１の上下面に露呈し、一端（図中上端）の接点部１
４が先端に硬質導電金属であるニッケルからなる接点部
材（接点部分）１４ａを有する。この接点部材１４ａ
は、硬質導電性金属であるニッケルからなり、シート体
１１の表面から突出する先端面が部分球面をなす。

【００２０】なお、ワイヤ１２は、金細線の他、ニッケ
ル、銀、銅、タングステン、銅合金、スズ合金等の金属
細線から構成することもでき、また、銅や銅合金の細線
であればニッケルめっきを施してニッケルめっき上に金
めっきをさらに施した細線、またさらに、他の金属細線
であれば直接に金めっきを施した細線等を用いることが
できる。そして、上記金めっきを施す場合は高い密着力
が得られる電解めっきが望ましく、また、そのめっき厚
さは導電性の改善とめっき膜の剥離等の防止の両立を図
る観点から０．１μｍ以上０．５μｍ以下が望ましい。
ただし、ワイヤーボンディングを行う場合は、ワイヤ１
２は、金、金合金、銅、銅合金、アルミニウムあるいは
アルミニウム合金の細線が用いられる。

【００２１】また、接点部材１４ａはニッケルに限ら
ず、ワイヤ１２と同一の金属、あるいは、他の導電性金
属から構成すること、また、表面層を金（めっき）層と
するなど多層化すること等も可能であるが、耐磨耗性を
改善して耐久性の向上を図るためには硬質の導電性金属
が望ましく、また、後述する製造方法で製造する場合
は、成形用導電シートのエッチングに使用するエッチン
グ液にエッチングされない金属であることが必要であ
る。

【００２２】この実施例にかかる異方導電性シート１０
の使用態様の一例を説明すれば、図５ａ，ｂに示すよう
にバーンインボードに一構成部品として用いられる。す
なわち、バーンインボードは、ボードフレーム７０が回
路基板８１上に位置決めピン等により位置決めして組み
付けられ、ボードフレーム７０の上部に蓋７５が取り付
けられる。このボードフレーム７０には、ＢＧＡ等の半
導体パッケージ３０を位置決めして着脱自在に装填可能
な複数の装填穴７１、例えば、半導体パッケージ３０の
平面視形状と略一致する四角形の装填穴７１が表裏を貫
通して形成される。このボードフレーム７０は、装填穴
７１の上部開口縁部に傾斜した案内部７１ａが形成さ
れ、また、装填穴７１の下部開口に異方導電性シート１
０が接着剤等により固着されて回路基板８１の電極と接
触する。

【００２３】蓋７５は、内面にボードフレーム７０の装
填穴７１に対応して複数の押圧部材７６が設けられ、ま
た、取付孔７８が形成され、この取付孔７８に挿通され
るねじ等でボードフレーム７０に着脱自在に固定され
る。ただし、蓋７５はヒンジ等でボードフレーム７０を
開閉するように取り付けることも可能である。この蓋７
５は、押圧部材７６がゴム等の弾性部材から構成され、
ボードフレーム７０の上部を覆った状態で押圧部材７６
がボードフレーム７０の装填穴７１内の半導体パッケー
ジ３０を押圧して半導体パッケージ３０の端子３１を異
方導電性シート１０に押し付ける（圧接する）。

【００２４】このバーンインボードにあっては、半導体
パッケージ３０が異方導電性シート１０上に圧接され、
異方導電性シート１０を介して半導体パッケージ３０の
端子３１が回路基板８１の電極に接続し、半導体パッケ
ージ３０を回路基板８１に簡単な構造で、確実かつ高い
信頼性をもって接続することができる。したがって、バ
ーンインボードを安価に製造でき、バーンインテストの
コストを低減することができる。なお、述べるまでもな
いが、本発明の異方導電性シートは上述したバーンイン
ボードに限らず、半導体接続用ソケットを構成する一部
品として用いることも可能であり、また、異方導電性シ
ート単体を回路基板間に介装して回路基板間の接続に用
いること、さらに、電気コネクタを構成する一部品とし
て用いることも可能である。

【００２５】そして、上述した異方導電性シート１０
は、図２および図３に示すようにして製造される。先
ず、図２ａに示すように銅箔（成形用導電シート）４１
の一面にレジスト層４２が積層された成形用基板４０を
作製し（第１工程）、次に、図２ｂに示すように、この
成形用基板４０のレジスト層４２を感光、現像処理して
ワイヤ１２と対応した複数の開口４２ａを形成する（第
２工程）。そして、この後、図２ｃに示すように、この
成形用基板４０の銅箔４１をレジスト層４２側からエッ
チングし、銅箔４１のレジスト層４２の開口に臨む部分
に底面が略半球状の凹部４１ａを形成する（第３工
程）。

【００２６】続いて、図２ｄに示すように、成形用基板
４０の銅箔４１の凹部４１ａにニッケル等の硬質の導電
性金属を電鋳して略半球状の部分接点部（接点部分）１
４ａを形成し（第４工程）、次いで、図２ｅに示すよう
にレジスト層４２を除去する（第４−２工程）。この
後、図３ａに示すように、上記部分接点部１４ａにワイ
ヤ１２の一端をボールボンディングして上記部分接点部
１４ａと一体化した接点部１４を形成し、このワイヤ１
２を所定角度θに傾斜させて所定長さに切断する。そし
て、図３ｂに示すように、ワイヤ１２の切断端にレーザ
ー光を照射してワイヤ１２の切断端を略球状に成形、す
なわち、略球状の接点部１６を形成する（第５工程）。

【００２７】次に、図３ｃに示すように、銅箔４１上に
枠部材５１を載置してワイヤ１２を囲周し、この枠部材
５１内に液状シリコーンゴムを注入する（第６工程）。
ここで、液状シリコーンゴムは硬化後に接点部１６の上
半部が露呈する液位まで注入する。そして、図３ｄに示
すように、シリコーンゴムを硬化させ、すなわち、絶縁
弾性層（シート体）１１を形成し、この後、図３ｅに示
すように銅箔４１をエッチングにより除去して異方導電
性シート１０が完成する（第７工程）。

【００２８】なお、上述した第６工程においては、図４
ａに示すように、液状シリコーンゴムを硬化した状態
（絶縁弾性層１１が形成された状態）でワイヤ１２の接
点部１６が絶縁弾性層１１内に完全に埋没するように枠
部材５１内に注入し、この後に、図４ｂに示すようにレ
ーザー加工等により絶縁弾性層１１の表面を接点部１６
廻りの一部分を除去、すなわち、凹部１１ａを形成して
接点部１６の上半部を露呈させることも可能であり、ま
た、図４ｃに示すように絶縁弾性層１１の表面全面を除
去して接点部１６全体を露呈させることも可能である。
また、上述した実施例の製造方法では、枠部材５１と一
体化した異方導電性シート１０を製造するが、上記第８
工程の後に、枠部材５１を取り外して枠部材５１を有し
ない異方導電性シート１０を製造することも可能であ
る。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明にかかる異方導電性シートによれば、接点部材がシー
ト体の面から突出するため、圧縮荷重が小さい場合でも
導電性線状体の端部と回路基板の電極との接触圧を比較
的大きくでき、電気的な導通を確実かつ安定的に得るこ
とができる。

【００３０】そして、請求項２記載の発明にかかる異方
導電性シートは、接点部材が硬質導電性金属から略半球
状に成形されてなるため、より確実かつより安定した接
続が得られ、また、磨耗が防止され磨耗に起因した塵埃
等の発生も有効に防止することができ、高い耐久性が得
られる。

【００３１】また、請求項３記載の発明にかかる異方導
電性シートの製造方法によれば、エッチング、ワイヤボ
ンディング、樹脂の充填、硬化およびエッチングを順次
行うことで、導電性線状体の端部に硬質導電性金属から
なる略半球状の電極（接点部）が形成でき、確実かつ安
定した接続が可能な異方導電性シートが容易に製造でき
る。

【００３２】そして、請求項４記載の発明にかかる異方
導電性シートの製造方法によれば、ワイヤの他端を切断
した後に該ワイヤの切断端をレーザー加工によって略球
状に成形して絶縁弾性層から突出させるため、製造した
異方導電性シートは回路基板の電極間等をより確実かつ
安定的に接続することができる。

【００３３】また、請求項５記載の発明にかかる異方導
電性シートの製造方法によれば、絶縁性ゴム様弾性材料
の絶縁弾性層をワイヤの他端が埋入するように形成し、
この後に絶縁弾性層の一面をレーザー加工等によって全
面あるいは部分的に除去してワイヤの端部を露呈させる
ため、絶縁性ゴム様弾性材料の注入量の厳密な管理が不
要で製造が容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例にかかる異方導電性シート
を示し、ａが部分模式断面図、ｂが一部拡大模式断面図
である。

【図２】ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅがこの発明の一実施例にか
かる異方導電性シートの製造方法における製造過程をア
ルファベット順に時系列的に示す模式断面図である。

【図３】ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅが図２ｅに続く異方導電性
シートの製造過程をアルファベット順で時系列に示す模
式断面図である。

【図４】同異方導電性シートの製造方法の他の態様にお
ける製造過程を示し、ａが一の製造過程の模式断面図、
ｂがａに続く製造過程の模式断面図、ｃがａに続くｂと
異なる製造過程の模式断面図である。

【図５】この発明にかかる異方導電性シートを用いて構
成されたバーンインボードを示し、ａが模式正断面図、
ｂが平面図である。

【符号の説明】

１０ 異方導電性シート １１ シート体 １１ａ 凹部 １２ ワイヤ（導電性線状体） １３ ボンディングワイヤ １４ 接点部 １４ａ 部分接点部（接点部分） １６ 接点部 ３０ 半導体パッケージ ３１ 端子 ４０ 成形用基板 ４１ 銅箔（成形用導電シート） ４２ レジスト層 ５１ 枠部材 ７０ ボードフレーム ７５ 蓋 ８１ 回路基板

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁性のゴム様弾性材からなるシート体
   に厚み方向に複数の導電性線状体を貫通させてなる異方
   導電性シートにおいて、 前記導電性線状体の少なくとも一方の端部に該導電性線
   状体と異なる導電性金属の接点部材を固着し、該接点部
   材の少なくとも一部分を前記シート体の一面から突出さ
   せたことを特徴とする異方導電性シート。
2. 【請求項２】 前記接点部材を硬質の導電性金属から略
   半球状に形成してなる請求項１記載の異方導電性シー
   ト。
3. 【請求項３】 成形用導電シートとレジスト層とを積層
   してなる成形用基板を作製する第１工程と、前記成形用
   基板のレジスト層を部分的に除去してレジスト層が露呈
   する開口を形成する第２工程と、前記成形用基板をレジ
   スト層側からエッチングして成形用導電シートの開口露
   呈部分を略部分球状の凹部に成形する第３工程と、前記
   凹部に導電性金属を電鋳して接点部分を形成する第４工
   程と、前記接点部分にワイヤの一端をボールボンディン
   グした後、該ワイヤの他端を切断する第５工程と、成形
   用導電シート上に絶縁性ゴム様弾性材料を注入して該ワ
   イヤ間に充填した後、前記絶縁性ゴム様弾性材料を硬化
   させて前記ワイヤの他端が露呈する絶縁弾性層を形成す
   る第６工程と、前記成形用導電シートをエッチングによ
   り除去する第７工程とを備え、前記第１工程から前記第
   ７工程までを順次行うことを特徴とする異方導電性シー
   トの製造方法。
4. 【請求項４】 前記第６工程は前記ワイヤを切断した後
   にレーザー加工によって前記ワイヤの他端を略球状に成
   形するようにした請求項３記載の異方導電性シートの製
   造方法。
5. 【請求項５】 前記第７工程は前記ワイヤの他端が埋没
   するまで前記絶縁性ゴム様弾性材料を注入して前記絶縁
   弾性層を形成し、この後、該絶縁弾性層の一面を全面あ
   るいは部分的に除去して前記ワイヤの他端を露呈させる
   ようにした請求項３または請求項４記載の異方導電性シ
   ートの製造方法。