JPS60253177A - Connector unit - Google Patents

Connector unit

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Publication number
JPS60253177A
JPS60253177A JP59108032A JP10803284A JPS60253177A JP S60253177 A JPS60253177 A JP S60253177A JP 59108032 A JP59108032 A JP 59108032A JP 10803284 A JP10803284 A JP 10803284A JP S60253177 A JPS60253177 A JP S60253177A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cavity
melting point
opening
low melting
plate
Prior art date
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Pending
Application number
JP59108032A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
守利 安永
一雄 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP59108032A priority Critical patent/JPS60253177A/en
Publication of JPS60253177A publication Critical patent/JPS60253177A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、配線基板間の電気的接続用のコネクタ装置に
関し、特に、大型組算機等に使用される大面積基板に形
成された多芯電極を確実に電気的接続するのに好適なコ
ネクタ装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a connector device for electrical connection between wiring boards, and in particular, to a connector device for electrically connecting wiring boards, and in particular, to a multi-core connector device formed on a large-area board used in a large computer, etc. The present invention relates to a connector device suitable for reliably electrically connecting electrodes.

[発明の背景〕 大型別算機等の高性能情報処理装置では、装置の小型化
、高速化に伴い、実装の小型・高密度化が強く要求され
ている。これに伴い電気信号伝送用の導線間のコネクタ
も微細化、多芯化が望まれている。しかし、従来のバネ
接点を用いた機械式コネクタ装置では、微細化(高密度
化)が難しく、かつ多芯化するに従い挿抜力が増大する
という問題点がある。この問題点に対し、W 、 A 
nacker等は、rlBM Technicall 
I)iscflosure BuQ Qct、inJ 
19巻1号(1976年6月)372P−3741)、
 ’ FabricaLjon of MuQt、ip
r。
[Background of the Invention] In high-performance information processing devices such as large-scale computers, as the devices become smaller and faster, there is a strong demand for smaller and higher-density packaging. Along with this, connectors between conductive wires for electrical signal transmission are also desired to be miniaturized and multi-core. However, conventional mechanical connector devices using spring contacts have problems in that miniaturization (high density) is difficult, and as the number of cores increases, the insertion/extraction force increases. Regarding this problem, W, A
Nacker et al.
I) iscflosure BuQ Qct, inJ
Volume 19, No. 1 (June 1976) 372P-3741),
'FabricaLjon of MuQt, ip
r.

be Minコat、ure E Q ecLrica
 Q Connector ′において、シリコン食刻
技術により微細化が容易で、しかも小さな力による挿抜
が可能なコネクタを提案している。
be Min coat, ure E Q ecLrica
Q Connector' proposes a connector that can be easily miniaturized using silicone etching technology and can be inserted and removed with small force.

第1図(a)は上記文献で紹介されているコネクタの断
面図である。第1図において、1はシリコン板、2はコ
ネクタピン、3は(100)方位のシリコン板1に形成
された八面体空洞、4は低融点の金属である。
FIG. 1(a) is a sectional view of the connector introduced in the above-mentioned document. In FIG. 1, 1 is a silicon plate, 2 is a connector pin, 3 is an octahedral cavity formed in the (100) oriented silicon plate 1, and 4 is a low melting point metal.

第1図(b)は八面体空洞3の斜視図である。FIG. 1(b) is a perspective view of the octahedral cavity 3. FIG.

−辺長がそれぞれΔである2つの八面体空洞3の開口a
bcdから挿入された2本のコネクタピン2は八面体空
洞3に充填された低融点金属4により電気的に接続され
る。
- opening a of two octahedral cavities 3 each with side length Δ;
The two connector pins 2 inserted from the bcd are electrically connected by the low melting point metal 4 filled in the octahedral cavity 3.

Bは八面体空洞3の最大口径efghの一辺の長さ寸法
である。この長さ寸法Bは、隣接するコネクタピン2間
に要求されるピンピッチP、および電気的絶縁性から要
求される空洞間隔qにより、B=r”−q ・・・・(
1) と定められる。
B is the length of one side of the maximum diameter efgh of the octahedral cavity 3. This length dimension B is determined by the pin pitch P required between adjacent connector pins 2 and the cavity spacing q required for electrical insulation.
1).

開口abcdの長さ寸法Aは、シリコン板lの厚さをΩ
とすると、方位依存性異方性エツチングの(111)選
択性により、 A=B−1,42Q ・・・ (2) と決定される。ここでコネクタピン2のピン直径をdP
とすると、コネクタピン2を開口abcdに挿入する際
の嵌合許容量Tは、 T=A−dp ・・・・(3) である。したがって、(2)、(3)式より嵌合許容量
Tは、 T=B−1,429−d P ・・・・(4)と決定さ
れる。
The length dimension A of the opening abcd is the thickness of the silicon plate l.
Then, due to the (111) selectivity of orientation-dependent anisotropic etching, A=B-1,42Q (2) is determined. Here, the pin diameter of connector pin 2 is dP
Then, the fitting tolerance T when inserting the connector pin 2 into the opening abcd is as follows: T=A-dp (3). Therefore, from equations (2) and (3), the fitting tolerance T is determined as follows: T=B-1,429-d P (4).

この構造は、例えば集積回路チップ等の比較的小面積の
基板間の電気的接続には有効である。しかし、基板がI
OcmXIOcm以上に大面積化し、コネクタピンの数
が数千本以上になった場合、上記構造を拡張して対応す
るには、以下の点で著しく困難になる。すなわち、大面
積基板の「そり」、およびコネクタピン2の製作誤差に
伴うピン高さのばらつきを吸収して全ピンの電気的接続
を確実に行うには、低融点金属が満たされる八面体空洞
3の空洞体積を大きくシ、低融点金属の容量を増大する
必要があり、そのためシリコン板1の厚さQを十分大き
くしなければならない。シリコンFi、lの板厚を大き
くすると、式(4)から明らかなように、嵌合許容量が
著しく低下し、操作性が悪化して大面積基板間の電極的
接続が困難になる。
This structure is effective for electrical connections between relatively small area substrates such as integrated circuit chips. However, if the board is I
When the area becomes larger than OcmXIOcm and the number of connector pins becomes several thousand or more, it becomes extremely difficult to expand the above structure to cope with the following problems. In other words, in order to absorb the "warpage" of a large-area board and variations in pin height due to manufacturing errors of the connector pins 2 and to ensure electrical connection of all pins, an octahedral cavity filled with a low melting point metal is required. It is necessary to increase the volume of the cavity 3 and the capacity of the low melting point metal, and therefore the thickness Q of the silicon plate 1 must be made sufficiently large. As is clear from equation (4), when the thickness of silicon Fi,l is increased, the fitting tolerance is significantly reduced, operability is deteriorated, and electrode connection between large-area substrates becomes difficult.

具体的数字で示すと、シリコン板厚Q=200μm、最
大口径B=400μmの時、開口口径A−116μmで
あり、ピン直径dp=50μmとすれば、嵌合許容量T
は66μmとなる。また、開口a ’b c dの一辺
Aの減少は、上記のように嵌合許容量Tを減少させる他
に空洞内への低融点金属の充填、補給を困難にさせる。
To show it in concrete numbers, when the silicon plate thickness Q = 200 μm, the maximum diameter B = 400 μm, the opening diameter A - 116 μm, and the pin diameter dp = 50 μm, the fitting tolerance T
is 66 μm. Further, the reduction in the side A of the openings a'bcd not only reduces the fitting tolerance T as described above, but also makes it difficult to fill and replenish the low melting point metal into the cavity.

さらに、この構造では、各電気的接続ごとにコネクタピ
ン2の挿入を必要とするので、基板の大面積化、すなわ
ちピン数の増加に伴ないコネクタピンの嵌合不良の確率
が増大する。
Furthermore, in this structure, it is necessary to insert the connector pin 2 for each electrical connection, so as the area of the board increases, that is, the number of pins increases, the probability of connector pin misfit increases.

一方、単なるカップ状の導電性リセプタクルを個々別々
に電極パッドに固着し、カップ中に入れたハンダにより
接続ピンと電極パッドに電気的に接続する方法が、特公
昭50−9339号に記載されている。この方法では、
導電性リセプタクルを一体整形加工すること、および導
電性リセプタクルを一括して電極パッドに装着すること
が難かしく、微細化・多芯化が容易ではないため、大面
積で、多くのコネクタピン髪有する基板に適したコネク
タ装置を形成することは困難である。また、基板の「そ
り」等によるコネクタピンの嵌合不良を、導電性カップ
を深くし、ハンダの瓜を増すことにより解決することは
可能である。しかし、導電性カップは個々別々に電極パ
ットに接続されているため、導電性カップを深くした場
合、その傾きにより隣接する導電性カップとの短絡が生
しやすくなる。
On the other hand, Japanese Patent Publication No. 50-9339 describes a method in which simple cup-shaped conductive receptacles are individually fixed to electrode pads and electrically connected to connecting pins and electrode pads using solder placed in the cups. . in this way,
It is difficult to integrally shape the conductive receptacles, and to attach the conductive receptacles to the electrode pads all at once, and it is not easy to miniaturize and multi-core, so the connectors have a large area and many connector pins. It is difficult to form a suitable connector device for a substrate. In addition, it is possible to solve poor fitting of connector pins due to "warpage" of the board, etc. by making the conductive cup deeper and increasing the solder shape. However, since the conductive cups are individually connected to electrode pads, when the conductive cups are made deep, short circuits with adjacent conductive cups are likely to occur due to the inclination of the conductive cups.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的は、上記のような従来技術の欠点を解消し
、大面積基板に高密度で形成された多芯電極を、低挿抜
力のもとに操作性良く、確実に電気的接続し得るコネク
タ装置を提供することにある。
The purpose of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks of the prior art, and to provide reliable electrical connection of multicore electrodes formed at high density on a large-area substrate with good operability and low insertion/extraction force. The purpose of the present invention is to provide a connector device that obtains the desired results.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

」二記目的を達成するため、本発明によるコネクタ装置
は、リセプタクル板に形成された空洞の中に低融点金属
を充填し、該低融点金属の温度変化による固体化、液体
化の状態変化現象を利用して挿抜可能に電極と電極を電
気的に接続するコネクタ装置において、前記空洞の一方
の開口部は筒状、他方の開口部は錐状とし、該錐状の開
口部にパッド電極を接合し、前記筒状の開口部から突起
電極を挿抜するよう構成することにより、前記突起電極
を前記空洞の開口部に挿抜する際の嵌合許容量を大きく
し、大面積基板に高密度で形成された多芯電極を、低挿
抜力のちとに操作性良く、確実に電気的接続し得るよう
にしたことに特徴がある。
In order to achieve the second object, the connector device according to the present invention fills a low melting point metal into the cavity formed in the receptacle plate, and suppresses the state change phenomenon of solidification and liquefaction due to temperature changes of the low melting point metal. In this connector device, one opening of the cavity is cylindrical, the other opening is conical, and a pad electrode is inserted into the conical opening. By joining the protruding electrodes and inserting and removing the protruding electrodes from the cylindrical opening, the fitting tolerance when inserting and extracting the protruding electrodes into and from the opening of the cavity is increased, and the protruding electrodes can be inserted into and removed from the opening of the cavity with high density. The feature is that the formed multi-core electrode can be operated easily and reliably electrically connected after a low insertion/extraction force.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下、本発明の−・実施例を図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below based on the drawings.

第2図および第3図は、本発明の一実施例によるコネク
タ装置の断面図であり、第3図は嵌合状態を示している
2 and 3 are cross-sectional views of a connector device according to an embodiment of the present invention, with FIG. 3 showing a fitted state.

第2図および第3図において、5はシリコン単結晶から
なるリセプタクル板、6は低融点金属。
In FIGS. 2 and 3, 5 is a receptacle plate made of silicon single crystal, and 6 is a low melting point metal.

7は隔壁金属層、8は接合用金属、9はパッド電極、1
0は突起電極、IIは突起電極形成基板、12はパッド
電極形成基板である。なお、本実施例では、リセプタク
ル板5は、筒状空洞が形成さハたシリコン板5aと錐状
空洞が形成されたシリコン板5bを接合することにより
構成されている。
7 is a partition metal layer, 8 is a bonding metal, 9 is a pad electrode, 1
0 is a protruding electrode, II is a protruding electrode forming substrate, and 12 is a pad electrode forming substrate. In this embodiment, the receptacle plate 5 is constructed by joining together a silicon plate 5a with a cylindrical cavity and a silicon plate 5b with a conical cavity.

パッド電極形成基板12上のバッド′r8.極9はリセ
プタクル板5と接合用金属8により接合され。
Pad 'r8. on pad electrode forming substrate 12. The pole 9 is joined to the receptacle plate 5 by a joining metal 8.

固定されている。このため、本実施例による基板間の電
気的接続のための電極の挿抜は、従来のように接続すべ
き基板の双方の電極をリセプタクル板に挿入することな
く、一方の基板の突起電極10を挿入するだけで済み、
操作性が向上する。隔壁金属層7は、低融点金属6と接
合用金属8との反応を抑止するためのものであり、Pt
、Mo等を蒸着などの方法により形成したものである。
Fixed. Therefore, when inserting and removing electrodes for electrical connection between substrates according to this embodiment, the protruding electrode 10 of one substrate is inserted without inserting the electrodes of both substrates to be connected into the receptacle plate as in the conventional case. All you have to do is insert
Improves operability. The partition metal layer 7 is for suppressing the reaction between the low melting point metal 6 and the bonding metal 8, and is made of Pt.
, Mo, etc. are formed by a method such as vapor deposition.

低融点金属6とパッド電極9の間には絶縁物が介在しな
いため、これらは電気的に接続された状態にある。低融
点金属6としては、例えば、Pb−Cd−B1−5u 
−In合金の組成比を適当に選択したものが用いられる
。その充填方法としては、例えば、低融点金属6を粉体
にしたものを上記空洞に満たした後、リセプタクル板5
の温度を上げることにより低融点金属6を溶解して充填
する方法。
Since no insulator is interposed between the low melting point metal 6 and the pad electrode 9, they are electrically connected. As the low melting point metal 6, for example, Pb-Cd-B1-5u
-In alloy with an appropriately selected composition ratio is used. As a filling method, for example, after filling the cavity with powdered low melting point metal 6, the receptacle plate 5 is
A method of melting and filling the low melting point metal 6 by increasing the temperature of the metal.

蒸着により充填する方法等がある。上記いずれの充填方
法においても、充填の際にはリセプタクル板5の筒状空
洞側開口、すなわち、大きい方の開口を使用する。
There are methods such as filling by vapor deposition. In any of the above-mentioned filling methods, the opening on the cylindrical cavity side of the receptacle plate 5, that is, the larger opening, is used for filling.

リセプタクル板5とバット電極形成基板12を接合する
ための接合用金属8は、低融点金属6より融点が高く、
隔壁金属7より融点の低い金属、例えば、共晶ハンダ等
が用いられる。リセプタクル板5どバットm極形成基板
12の接合は、接合用金属8にバット電極9」二に盛っ
た後、リセプタクル板5に設けられた隔壁金属7と位置
合ゎせをし、隔壁金属7に溶融接着する等の方法により
行われる。
The joining metal 8 for joining the receptacle plate 5 and the butt electrode forming substrate 12 has a higher melting point than the low melting point metal 6,
A metal having a melting point lower than that of the partition wall metal 7, such as eutectic solder, is used. The receptacle plate 5 and the butt m-pole forming substrate 12 are bonded by mounting the butt electrode 9 on the bonding metal 8, aligning it with the partition metal 7 provided on the receptacle plate 5, and then This is done by a method such as melt-bonding.

突起電極10の材料としては1例えば、Pt等が用いら
れ、突起電極1oの形成は、放電加工等により突起電極
形に加工整形したものを突起電極形成基板11上にろう
伺けする方法等が用いられる。なお、Pt等の金属を突
起電極loとして用いる時は、接触の信頼性を増大する
ためにAu膜等をその表面に被着することが望ましい。
For example, Pt is used as the material for the protruding electrode 10, and the protruding electrode 1o can be formed by processing and shaping the protruding electrode into a protruding electrode shape by electrical discharge machining or the like and soldering it onto the protruding electrode forming substrate 11. used. Note that when a metal such as Pt is used as the protruding electrode lo, it is desirable to cover the surface with an Au film or the like in order to increase the reliability of contact.

リセプタクル板5の空洞形状は、突起電極jO側が筒状
であり、パッド電極9側が錐状となっている。突起電極
10側の空洞形状が筒型であるため開口径が大きくなり
突起電極lOとの嵌合許容量が増大するとともに、低融
“点金属6を大量に、しかも簡単に充填することが可能
となる1、更に、たとえば突起電極1oが大面積の突起
電極形成基板ll上に多数膜けられ、該基板11の「そ
り」等により各突起電極IOの先端位置が挿抜方向に多
少ずれていたとしても、確実に電気的接続を行うことが
できる。
The cavity shape of the receptacle plate 5 is cylindrical on the protrusion electrode jO side, and conical on the pad electrode 9 side. Since the hollow shape on the protruding electrode 10 side is cylindrical, the opening diameter is large, increasing the fitting capacity with the protruding electrode 10, and it is possible to easily fill a large amount of the low melting point metal 6. 1. Furthermore, for example, a large number of protruding electrodes 1o are scratched on a large-area protruding electrode forming substrate ll, and the tip position of each protruding electrode IO is slightly shifted in the insertion/extraction direction due to "warping" of the substrate 11. However, the electrical connection can be made reliably.

一方、パッド電極9側のりセヅタクル板5の空洞形状を
錐状とすることにより、隣接するバンド電、極9間の間
隙が大きくなるようにし、互いに短絡しないよう構成し
ている。このため、上記のように突起電極10側の開口
径を従来より大きくしたとしても、隣接するパッド電極
9の間隙を大きくすることができ、高密度性が損なわれ
ることはない。
On the other hand, by making the cavity shape of the mounting plate 5 on the side of the pad electrode 9 into a conical shape, the gap between adjacent band electrodes and electrodes 9 is increased, so that they are not short-circuited with each other. Therefore, even if the opening diameter on the protruding electrode 10 side is made larger than before as described above, the gap between adjacent pad electrodes 9 can be increased, and high density is not impaired.

上記の関係を数式的に表現すると次のようになる。The above relationship can be expressed mathematically as follows.

すなわち、筒状空洞口径の一辺長をA′とし、ビンピッ
チをP、空洞間隔を9とすると(1)式と対比して次の
関係が成立する。
That is, if the length of one side of the cylindrical cavity diameter is A', the bin pitch is P, and the cavity interval is 9, the following relationship holds true in comparison with equation (1).

P−q=A’ ・・ (1)′ また、(4)式に対比して次の関係が成立する。P-q=A'...(1)' Furthermore, in contrast to equation (4), the following relationship holds true.

T=A’−d夏)・・・・(4)′ ゆえに(1)′と(4)′より T=P−q−d p ・・・・(5)′したがって、第
2図、第3図に示した本実施例による構造では、(5)
1式よりリセプタクル板5の板厚Qに関係なく嵌合容量
が決まり、(1)1式より最大口径を空洞1コ径と等し
くすることができることがわかる。
T=A'-d summer)...(4)' Therefore, from (1)' and (4)', T=P-q-d p...(5)' Therefore, Fig. 2, In the structure according to this embodiment shown in Fig. 3, (5)
It can be seen from Equation 1 that the fitting capacity is determined regardless of the plate thickness Q of the receptacle plate 5, and from Equation (1) 1, the maximum diameter can be made equal to the diameter of one cavity.

コネクタの着脱は1例えばリセプタクル板5に設けた電
熱線(第2図、第3図では示省略、後述の第8図参照)
を用いて低融点金属6を同化、液化させることにより行
い、低挿抜力性を実現している。すなわち、突起電極1
0を挿抜する際は、電熱線を発熱させ低融点金属6を融
解することにより低融点金属6の中での突起電極10の
容易な進退を確保する。融解された低融点金属6の中に
突起電極10が挿入された状態で低融点金属6を凝固さ
せると、突起電極IOは低融点金属6に固着され、隔壁
金属7、接合用金属8を介してパッドfl!ti129
と電気的5機械的に接続される。
Connecting and disconnecting the connector is done using, for example, a heating wire provided on the receptacle plate 5 (not shown in Figures 2 and 3; see Figure 8 below).
This is done by assimilating and liquefying the low-melting point metal 6 using , thereby achieving low insertion/extraction force. That is, the protruding electrode 1
When inserting and removing the protruding electrode 10, the heating wire generates heat to melt the low melting point metal 6, thereby ensuring that the protruding electrode 10 can easily move forward and backward within the low melting point metal 6. When the low melting point metal 6 is solidified with the protruding electrode 10 inserted into the molten low melting point metal 6, the protruding electrode IO is fixed to the low melting point metal 6, and the protruding electrode IO is fixed to the low melting point metal 6 through the partition metal 7 and the bonding metal 8. Te pad fl! ti129
electrically and mechanically connected.

次に、リセプタクル板5の製作方法を具体的に説明する
Next, a method for manufacturing the receptacle plate 5 will be specifically explained.

その第1の方法は、錐状空洞を有する一枚のシリコン板
と、筒状空洞を有するもう ・枚のシリコン板を接着す
る方法である。
The first method is to bond one silicon plate with a conical cavity and another silicon plate with a cylindrical cavity.

第4図(a)は錐状空洞13が設け1しれた11結晶シ
リコン板5b(第2図、第3図参照)の上面図であり、
第4図(b)はそのΔ−A線断面図である。
FIG. 4(a) is a top view of an 11-crystal silicon plate 5b (see FIGS. 2 and 3) provided with a conical cavity 13,
FIG. 4(b) is a sectional view taken along line Δ-A.

単結晶シリコン板5bの板厚は、0.2]rnm、錐状
空洞13の開口の寸法は、上面では一辺が0゜35mm
、下面では一辺が0.05mmの正方形である。また、
空洞15のピッチは0.45mrnである。
The thickness of the single crystal silicon plate 5b is 0.2 nm, and the opening of the conical cavity 13 has a side of 0°35 mm on the top surface.
, the lower surface is a square with one side of 0.05 mm. Also,
The pitch of the cavities 15 is 0.45 mrn.

錐状空洞の形成方法としては、シリコンの方位依存性異
方性エツチング、または、円筒型プラズマエツチングが
用いられる。エツチングのマスクには、例えばシリコン
板を高温熱処理した時に形成されるシリコン酸化膜等が
用いられるが、この酸化膜はシリコン板厚に比べ非常に
薄いため、第4図では図示省略しである。シリコン板の
表面結晶方位としては(100)が好適であり、方位選
択性の強いエツチングをすることにより錐状の空洞を形
成することができる。本実施例では、シリコン酸化膜に
よるマスクの開口を正方形とし、正四角錐台の空洞を形
成したものである。単結晶シリコンの方位依存性異方性
エツチングの際のエツチング液には、K O!−1の水
溶液等が用いられる。
As a method for forming the conical cavity, orientation-dependent anisotropic etching of silicon or cylindrical plasma etching is used. For example, a silicon oxide film formed when a silicon plate is heat-treated at a high temperature is used as an etching mask, but this oxide film is not shown in FIG. 4 because it is very thin compared to the thickness of the silicon plate. (100) is suitable as the surface crystal orientation of the silicon plate, and a conical cavity can be formed by etching with strong orientation selectivity. In this embodiment, the opening of the mask made of a silicon oxide film is square, forming a cavity in the shape of a square truncated pyramid. KO! is used as an etching solution for orientation-dependent anisotropic etching of single crystal silicon. -1 aqueous solution etc. are used.

円筒型プラズマエツチング法を用いる場合は、CCQ 
、、ガス等の中で行われる。この円筒型プラズマ1ノチ
ング法は、食刻力か弱いため方位選択性を示すものであ
る。
When using the cylindrical plasma etching method, CCQ
, , carried out in gas, etc. This cylindrical plasma one-notching method exhibits orientation selectivity because the etching force is weak.

第5図(a)は筒状空洞14が設けられた畦結晶シリコ
ン板5a(第2図、第3図参照)の]二面図で、第5図
(b)はそのB−B線断面図である。単結晶シリコン板
5aの板厚は0.4mm、開口は一辺0.35mmの正
方形である。また、空洞のピッチは0.45mmである
。エツチングマスクとしては上記錐状空洞形成の場合と
同じくシリコン酸化゛膜等が用いられる。本実施例では
、マスク開口を正方形としたため、正四角柱の筒状空洞
が形成されている。この空洞形成には、方位依存性異方
性エツチング、あるいは食刻力が強く方位選択性を示さ
ない平行平板型反応性イオンプラズマエツチングが用い
られる。方位依存性異方性エツチングによる筒状空洞の
形成については次に説明する。
FIG. 5(a) is a two-sided view of a ridge crystalline silicon plate 5a (see FIGS. 2 and 3) provided with a cylindrical cavity 14, and FIG. 5(b) is a cross-sectional view taken along the line B-B. It is a diagram. The thickness of the single crystal silicon plate 5a is 0.4 mm, and the opening is square with a side of 0.35 mm. Further, the pitch of the cavities is 0.45 mm. As the etching mask, a silicon oxide film or the like is used as in the case of forming the conical cavity described above. In this embodiment, since the mask opening is square, a cylindrical cavity in the form of a regular square prism is formed. To form this cavity, orientation-dependent anisotropic etching or parallel plate reactive ion plasma etching, which has a strong etching force and exhibits no orientation selectivity, is used. The formation of the cylindrical cavity by orientation-dependent anisotropic etching will be described next.

第6図は、方位依存性異方性エツチングにより筒状空洞
を形成する過程を示す断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing the process of forming a cylindrical cavity by orientation-dependent anisotropic etching.

(+00)方位のシリコン板5aの両面で相互に位置合
わせされたマスク開口(図中2点鎖線)からエツチング
を開始する。そうすると(I I I)選択性により、
鼓み型空洞(図中破線)が形成される。一般に、両方向
からの腐食の合流点Yには、強度的に弱い面が露出する
。このため、さらにエツチングを進行させた場合、この
露出面から腐食が進行し、ついには図中z−z’まで食
刻され。
Etching is started from mask openings (double-dashed lines in the figure) that are aligned with each other on both sides of the silicon plate 5a in the (+00) direction. Then, due to (I I I) selectivity,
A drum-shaped cavity (dashed line in the figure) is formed. Generally, a weaker surface is exposed at the confluence point Y of corrosion from both directions. Therefore, if etching is allowed to proceed further, corrosion will proceed from this exposed surface, and eventually etching will occur up to z-z' in the figure.

筒状空洞が形成される。A cylindrical cavity is formed.

第7図は1以上のようにして得られた筒状空洞を有する
シリコン板5aと、錐状空洞を有するシリコン板5bを
接着することにより作成した貫通空洞を持つリセプタク
ル板5の断面図である。
FIG. 7 is a sectional view of a receptacle plate 5 having a through-hole formed by bonding a silicon plate 5a having a cylindrical cavity obtained as described above and a silicon plate 5b having a conical cavity. .

2枚のシリコン板5a、5bの接着には、例えば、液性
エポキシ系接着剤等を用いる方法、あるいは、ガラスの
微粉体をニトロセルロースの酢酸溶液に分散したものを
2枚のシリコン板間に塗布し、熱処理することにより接
着する方法等が用いられる。
For adhering the two silicon plates 5a and 5b, for example, a liquid epoxy adhesive or the like is used, or fine glass powder dispersed in an acetic acid solution of nitrocellulose is bonded between the two silicon plates. A method of bonding by coating and heat treatment is used.

以上の説明は、2枚のシリコン板を貼り合わせることに
より、錐状空洞と筒状空洞が連接した貫通空洞を具備す
るりセブタクル板5を形成する方法であるが、以下の方
法により1枚の単結晶シリコン板に同様の空洞を作成す
ることも可能である。
The above explanation is a method of forming a septacle plate 5 having a through cavity in which a conical cavity and a cylindrical cavity are connected by bonding two silicon plates together. It is also possible to create similar cavities in single crystal silicon plates.

すなわち、cceJガス中で一枚の単結晶シリコン板に
平行平板型反応性イオンプラズマエツチングと円筒型プ
ラズマエツチングの両方を用いて上記形状の空洞を形成
する方法である。
That is, this is a method in which a cavity having the above shape is formed in a single single crystal silicon plate in CCEJ gas using both parallel plate type reactive ion plasma etching and cylindrical type plasma etching.

なお、いずれの方法で貫通空洞を形成するにしても、リ
セプタクル板5には、空洞同士の絶縁性を高くするため
に、高温熱処理等によりその表面にシリコン酸化膜を形
成することが望ましい。
Regardless of which method is used to form the through cavities, it is desirable to form a silicon oxide film on the surface of the receptacle plate 5 by high-temperature heat treatment or the like in order to increase the insulation between the cavities.

第8図は、多数の貫通空洞が形成されたりセプタクル板
5の上面図である。本実施例では電熱線15がニクロム
線等の蒸着によりリセプタクル板5の表面に形成される
FIG. 8 is a top view of the receptacle plate 5 in which a large number of through cavities are formed. In this embodiment, the heating wire 15 is formed on the surface of the receptacle plate 5 by vapor deposition of nichrome wire or the like.

第9図は、本発明の一実施例によるにコネクタ装置を用
いた電子計算機本体の斜視図である。
FIG. 9 is a perspective view of a computer main body using a connector device according to an embodiment of the present invention.

集積回路チップ16を多数搭載した四枚の基板18(上
記した突起電極形成基板11に相当)が二枚の主基板1
7によりスタック実装されている。
The main substrate 1 includes four substrates 18 (corresponding to the protruding electrode forming substrate 11 described above) on which a large number of integrated circuit chips 16 are mounted.
7 is implemented as a stack.

基板18および主基板17の面積は、例えば10cmX
10cmである。各基板18真面の主基板17側の二辺
端からは、長さ300μm程度のマイクロピン19(上
記した突起電極10に相当)が約1000個、主基板1
7と平行に取り付けられている。リセプタクル板5は、
変換基板20上のバット電極に電気的、機械的に接合さ
れている。
The area of the substrate 18 and the main substrate 17 is, for example, 10 cm
It is 10cm. Approximately 1,000 micro pins 19 (corresponding to the protruding electrodes 10 described above) each having a length of about 300 μm are connected to the main substrate 17 from the two sides of the main substrate 17 directly in front of each substrate 18.
It is installed parallel to 7. The receptacle plate 5 is
It is electrically and mechanically connected to the butt electrode on the conversion board 20.

この変換基板20は前述の基板パッド電極形成基板12
に相当する。さらに、各変換基板20は、二枚の主基板
17と電気的1機械的に固定的に結合されている。した
がって、各集積回路チップ16は、基板18に装着後、
基板18内配線層、マイクロビン19、リセプタクル板
5、変換基板20を通しで主基板17と電気的に接続さ
れ、さらに、主基板17に設けられた配線層により他の
基板18上の集積回路チップ16と互いに電気的に結ば
れている。この様にして、本実施例によれば、大面積基
板を用いておよそ100m3の空間に多数の集積回路チ
ップを高密度に実装することができ、しかも基板ごとの
着脱が容易なコネクタ装置を得ることができる。
This conversion substrate 20 is the aforementioned substrate pad electrode forming substrate 12.
corresponds to Furthermore, each conversion board 20 is electrically and mechanically fixedly coupled to the two main boards 17. Therefore, after each integrated circuit chip 16 is mounted on the substrate 18,
It is electrically connected to the main board 17 through the wiring layer inside the board 18, the microbin 19, the receptacle board 5, and the conversion board 20, and furthermore, the integrated circuit on the other board 18 is connected to the wiring layer provided on the main board 17. It is electrically connected to the chip 16. In this way, according to this embodiment, a connector device is obtained that allows a large number of integrated circuit chips to be mounted at high density in a space of about 100 m3 using a large-area board, and that allows easy attachment and detachment of each board. be able to.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、本発明のコネクタ装置によれば、
大面積基板に高密度で形成された多芯電極を、低挿抜力
のちとに、操作性良く、確実に電気的接続を行うことが
可能となる。
As explained above, according to the connector device of the present invention,
It becomes possible to electrically connect multi-core electrodes formed at high density on a large-area substrate with good operability and with low insertion/extraction force.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図(a)、第1図(b)は従来のコネクタ装置を説
明するための図、第2図、第3図は本発明の一実施例に
よるコネクタ装置を示す断面図、第4図(a)、第4図
(b)、第5図(a)、第5図(b)。 第6図、第7図は第2図および第3図に示したりセプタ
クル板の形成方法を説明するための図、第8図は本発明
の一実施例によるリセプタクル板の上面図、第9図は本
発明の一実施例によるコネクタ装置の適用例を示す図で
ある。 5:リセプタクル板、5a:筒状空洞が形成されたシリ
コン板、5b:錐状空洞が形成されたシリコン板、6:
低融点金属、7:隔壁金属層、8:接合用金属、9:パ
ッド電極、】0:突起電極、11:突起電極形成基板、
12:パッド電極形成基板。 第 1 図 (IL) 第2図 第 6 図 第 4 図 (a) 5b 5b !:)b 第 5 図 (a) 第6図 乙′ 第7図 5b 5b 5b 第 8 図
1(a) and 1(b) are diagrams for explaining a conventional connector device, FIGS. 2 and 3 are sectional views showing a connector device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 (a), FIG. 4(b), FIG. 5(a), and FIG. 5(b). 6 and 7 are diagrams for explaining the method of forming the receptacle plate shown in FIGS. 2 and 3, FIG. 8 is a top view of the receptacle plate according to an embodiment of the present invention, and FIG. 9 1 is a diagram showing an example of application of a connector device according to an embodiment of the present invention; FIG. 5: Receptacle plate, 5a: Silicon plate with a cylindrical cavity formed therein, 5b: Silicon plate with a conical cavity formed therein, 6:
low melting point metal, 7: partition metal layer, 8: bonding metal, 9: pad electrode, ]0: protruding electrode, 11: protruding electrode forming substrate,
12: Pad electrode forming substrate. Figure 1 (IL) Figure 2 Figure 6 Figure 4 (a) 5b 5b! :)b Figure 5 (a) Figure 6 O' Figure 7 5b 5b 5b Figure 8

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)リセプタクル板に形成された空洞の中に低融点金
属を充填し、該低融点金属の温度変化による固体化、液
体化の状態変化現象を利用して挿抜可能に電極と電極を
電気的に接続するコネクタ装置において、前記空洞の一
方の開口部は筒状、他方の開口部は錐状とし、該錐状の
開口部にパッド電極を接合し、前記筒状の開口部から突
起電極を挿抜するよう構成したことを特徴とするコネク
タ装置。
(1) A low melting point metal is filled into the cavity formed in the receptacle plate, and the electrodes can be electrically connected to each other so that they can be inserted and removed by utilizing the state change phenomenon of solidification and liquefaction of the low melting point metal due to temperature changes. In the connector device, one opening of the cavity is cylindrical and the other opening is conical, a pad electrode is bonded to the conical opening, and a protruding electrode is inserted from the cylindrical opening. A connector device characterized in that it is configured to be inserted and removed.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5626484A (en) * 1993-09-20 1997-05-06 Fujitsu Limited Connector employing liquid conductor for electrical contact

Cited By (2)

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US5626484A (en) * 1993-09-20 1997-05-06 Fujitsu Limited Connector employing liquid conductor for electrical contact
US5779492A (en) * 1993-09-20 1998-07-14 Fujitsu Limited Connector employing liquid conductor for electrical contact

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