WO2006100746A1

WO2006100746A1 - 電子部品および回路基板

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Publication number: WO2006100746A1
Application number: PCT/JP2005/005030
Authority: WO
Inventors: Jun Matsui; Koji Terada; Hiroyuki Nobuhara
Original assignee: Fujitsu Limited
Priority date: 2005-03-18
Filing date: 2005-03-18
Publication date: 2006-09-28
Also published as: JPWO2006100746A1; US7874847B2; US20080018423A1; JP4540707B2

Abstract

　電子部品（１００）に形成された複数の電気接続端子としての半田バンプ（１０１～１０３）と、電子部品（１００）が搭載される回路基板（１５０）に形成された複数の電気接触子としてのスパイラルコンタクタ（１５１～１５３）とを互いに当接させて電気的接続をおこなう。電子部品（１００）の複数の半田バンプ（１０１～１０３）は、電子部品（１００）の半田バンプ（１０１～１０３）が形成された主面（１１６）に対する高さがそれぞれ異なるように形成されている。

Description

明細書

電子部品および回路基板

技術分野

[0001] この発明は、電子部品および回路基板に関し、特に電子部品と回路基板との時間差接続を可能にし活線挿抜に用いて好適な電子部品および回路基板に関する。背景技術

[0002] 近年のコンピュータシステムなどの高機能化に伴、、種々の機能をもった電子部品が同一の回路基板上に多数搭載 (実装)されるようになつてきた。このように同一の回路基板上で種々の機能を実現できるようになると、たとえば一部の電子部品が故障などによって交換が必要となった場合や、新たな電子部品を追加して機能の拡充を図る場合などに、回路基板上での電子部品の交換作業や追加作業が必要となる。このとき、たとえば回路基板上のある部分を通電状態で作動させたままかつある部分の通電を遮断して、所望の電子部品を交換したり追加したりすることが必要とされる場合、、わゆるホットプラグ (活線挿抜)機構が要求されることとなる。

[0003] 図 11は、従来の活線挿抜機構を実現する電子部品と回路基板との電気接続構造を説明するための外観斜視図である。また、図 12は、従来の活線挿抜機構を実現する電子部品と回路基板との電気接続構造を説明するための一部断面図である。図 1 1において、プラグ型接続部端末 400の主面 401上には、電気接続方向（図中白抜き矢印方向）に接続端部 405からの距離が異なる複数の配線 402— 404が形成されている。また、レセプタクル型接続部端末 500の主面 501上には、凹状矩形断面を有する嵌合部 510が形成され、この嵌合部 510の内周面には、接続端部 505からの距離が等、複数の配線 502が形成されて、る。

[0004] このように構成された両接続部端末 400, 500を接続する場合、プラグ型接続部端末 400をレセプタクル型接続部端末 500の嵌合部 510に嵌合接続すると、電気接続方向と直交する短手方向両端の配線 402および配線 502が最初に接触し、つぎに配線 403と配線 502とが接触し、最後に配線 404および配線 502が接触することとなる。嵌合部 510からプラグ型接続部端末 400を抜去する場合は、これと順序が逆となる。このような構造を、ここではカードエッジ型接続構造という。

[0005] 一方、図 12において、電子部品 600には、挿入方向（図中白抜き矢印方向）に主面 604からの高さ (長さ）が異なる複数の電気接続端子 601— 603が 2次元に配置され形成されている。また、回路基板 700には、電気接続端子 601— 603が挿入される穴部 701の内周面および開口周縁に電気接触子 702が形成されている。このように構成された場合、上記カードエッジ型接続構造と比較して、高集積 ·高密度化を図ることはできるが、この接続構造においても、電子部品 600を回路基板 700に嵌合接続すると、電気接続端子 601、電気接続端子 602および電気接続端子 603が順番に電気接触子 702と接触することとなる。電子部品 600を回路基板 700から取り外す場合は、これと順序が逆となる。このような構造を、ここでは PGA (Pin Grid Array )という。

[0006] すなわち、図 11に示したカードエッジ型接続構造および図 12に示した PGAなどの従来の接続構造における活線挿抜機構では、互いに当接させる部品の一方の接続部 (配線や接続端子など)の電気接続方向 (挿入方向）に対する長さ (配線長など)をあら力じめ適宜変更して形成しておくことによって、各接続部の接触タイミングに時間差を生じさせた活線挿抜機構を実現している。これにより、たとえば電源側や接地側の配線を通電状態にしたまま回路側の配線を遮断して電子部品を交換することなどが可能となる (たとえば、特許文献 1を参照。 ) o

[0007] なお、このような上述した活線挿抜機構にお!ヽては、たとえばカードエッジ型接続構造では配線 402— 404をプラグ側接続部端末 400の表裏側の主面 401上にしか形成できないことや、 PGAでは電気接続端子 601— 603を強度保持のために一定間隔以下で電子部品 600に形成できないなどの高密度実装に対する問題点が残されていた。

[0008] そこで、さらなる高密度実装に対応すベぐいわゆる BGA (Ball Grid Array)や LGA (Land Grid Array)などの実装技術が開発され、たとえば 0. 5mm間隔で電極を形成したうえでの電子部品と回路基板との電気接続構造などが可能となってきた。ただし、これら BGAや LGAでは、ー且回路基板との電気的接続をおこなうと、電極バンプや電極ランドなどの接続部同士が機械的に接合され恒久的に接続される構造のため、部品交換などには不向きな実装技術であるといえる (たとえば、特許文献

2および特許文献 3を参照。 )₀

[0009] このため、たとえば回路基板側に変形可能なスパイラル状の接触子 (スパイラルコンタクタ）を形成配置して BGAなどの電極形状との対応を図りつつ、容易に部品交換などが可能な電子部品と回路基板との電気接続構造が実現されている。図 13— 1 一図 13— 3および図 14 1一図 14 3は、従来のスノィラルコンタクタを用いた電子部品と回路基板との電気接続構造を説明するための一部断面動作遷移図である。まず、図 13— 1に示すように、電子部品 800には、球状の複数の電気接続端子 (電極バンプ） 801— 803が形成されている。また、回路基板 850には、電子部品 800の複数の電気接続端子 801— 803との接続位置と対応する位置に平面状の複数のスノイラルコンタクタ 851— 853が形成されている。

[0010] ここで、図 13— 2に示すように、電気接続方向（図中白抜き矢印方向）に電子部品 8 00を回路基板 850に徐々に近付けていくと、各電気接続端子 801— 803と各スパイラルコンタクタ 851— 853とがほぼ同時に接触する。そして、図 13— 3に示すように、各スパイラルコンタクタ 851— 853がそのまま電気接続方向（図中白抜き矢印方向）に変形することによって、各電気接続端子 801— 803と各スパイラルコンタクタ 851— 853とが確実に接続される。

[0011] また、図 14 1に示すように、電子部品 900には、平板状の複数の電気接続端子 9 01— 903が形成されている。また、回路基板 950には、電子部品 900の複数の電気接続端子 901一 903との接続位置と対応する位置に凸状の複数のスノイラルコンタクタ 951— 953が形成されている。ここで、図 14 2に示すように、電気接続方向（図中白抜き矢印方向）に電子部品 900を回路基板 950に徐々に近付けていくと、各電気接続端子 901— 903と各スパイラルコンタクタ 951— 953とがほぼ同時に接触する。そして、図 14 3に示すように、各スパイラルコンタクタ 951— 953が平面状に変形することによって、各電気接続端子 901— 903と各スパイラルコンタクタ 951— 953とが確実に接続される (たとえば、特許文献 4を参照。 )₀

[0012] 特許文献 1 :特開平 10— 41025号公報

特許文献 2：特開 2000— 340709号公報特許文献 3：特開 2001-68594号公報

特許文献 4：特許第 3440243号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0013] しかしながら、図 13— 1—図 13— 3および図 14— 1一図 14— 3に示す電子部品と回路基板との電気接続構造においては、複数の電気接続端子 801— 803 (901— 90 3)と複数のスパイラルコンタクタ 851— 853 (951— 953)とがほぼ同時に接触する。このため、電子部品 800 (900)の回路基板 850 (950)との着脱機構を実現することはできるが、たとえば電子部品 800 (900)内の電源回路を先に通電させた後に、所定の回路を通電させるなどの活線挿抜機構を着脱機構とともに実現することは困難であるという問題がある。

[0014] また、高集積'高密度化を進めるうえで、 BGA, LGAなどの CSP (Chip Size Pa ckage)技術において、電子部品の着脱機構と活線挿抜機構とを同時に実現することは困難であるという問題がある。なお、上記特許文献 1一 4に記載された技術においても、特に電子部品の着脱機構と活線挿抜機構とを同時に実現する技術について提供するものではない。

[0015] この発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、高密度実装技術において電子部品の着脱機構と活線挿抜機構とを同時に実現することができる電子部品および回路基板を提供することを目的とする。また、この発明は、表面実装型の電子部品と、この電子部品を実装して、この電子部品と電気的に接続する回路基板との間の接続につヽて、接続順を制御可能とすることを目的とする。

課題を解決するための手段

[0016] 上述した課題を解決し、目的を達成するため、この発明にカゝかる電子部品は、弾性を有する複数の電気接触端子を備えた回路基板に搭載され、複数の前記電気接触端子と接することで電気的な接続を可能とする複数の電気接続端子を備えた電子部品において、複数の前記電気接続端子は、当該電気接続端子が形成された面に対する高さがそれぞれ異なることを特徴とする。

[0017] この発明にかかる電子部品によれば、回路基板の複数の電気接触子と接する複数の電気接続端子は、当該電気接続端子が形成された面に対する高さがそれぞれ異なるように電子部品に備えられている。これにより、電子部品と回路基板との挿抜時に各電気接続端子と各電気接触子との接触 Z離脱タイミングに時間差を生じさせることができる。このため、電子部品と回路基板との着脱機構と活線挿抜機構とを同時に実現することができる。

[0018] また、この発明にかかる回路基板は、複数の電気接続端子を備えた電子部品の搭載が可能であり、当該電気接続端子と接することで電気的な接続を可能とする複数の電気接触端子を備えた回路基板において、複数の前記電気接触端子は、弾性を有し、かつ、外力が与えられていない状態で当該電気接触端子が設けられた面に対して、それぞれ高さが異なることを特徴とする。

[0019] この発明にかかる回路基板によれば、電子部品の複数の電気接続端子と接する複数の電気接触子は、弾性を有し、かつ、外力が与えられていない状態で当該電気接触子が設けられた面に対して、それぞれ高さが異なるように回路基板に備えられている。これにより、電子部品と回路基板との挿抜時に各電気接続端子と各電気接触子との接触 Z離脱タイミングに時間差を生じさせることができる。このため、電子部品と回路基板との着脱機構と活線挿抜機構とを同時に実現することができる。

発明の効果

[0020] この発明にかかる電子部品および回路基板によれば、高密度実装における電子部品と回路基板との着脱機構および活線挿抜機構を同時に実現することができるという効果を奏する。また、この発明によれば、表面実装型の電子部品の電気接続端子についても回路基板との電気的な接続順を制御することができる。

図面の簡単な説明

[0021] [図 1]図 1は、実施の形態 1にかかる電子部品および回路基板の電気接続構造の一例を説明するための電子部品および回路基板の一部透過外観斜視図である。

[図 2]図 2は、実施の形態 1にかかる電子部品および回路基板の電気接続構造の一例を実現する電子部品の基板側平面図である。

[図 3-1]図 3— 1は、実施の形態 1にかかる電子部品および回路基板の電気接続構造を実現する電子部品の半田バンプ形成における遷移状態の一例を示す工程図である。

[図 3-2]図 3— 2は、実施の形態 1にかかる電子部品および回路基板の電気接続構造を実現する電子部品の半田バンプ形成における遷移状態の一例を示す工程図である。

[図 3-3]図 3— 3は、実施の形態 1にかかる電子部品および回路基板の電気接続構造を実現する電子部品の半田バンプ形成における遷移状態の一例を示す工程図である。

圆 4-1]図 4-1は、実施の形態 1にかかる電子部品および回路基板の電気接続構造を実現する電子部品と回路基板との接続工程の一例を示す工程図である。

[図 4-2]図 4 2は、実施の形態 1にかかる電子部品および回路基板の電気接続構造を実現する電子部品と回路基板との接続工程の一例を示す工程図である。

[図 4-3]図 4 3は、実施の形態 1にかかる電子部品および回路基板の電気接続構造を実現する電子部品と回路基板との接続工程の一例を示す工程図である。

[図 5]図 5は、実施の形態 1にかかる電子部品および回路基板の電気接続構造の一例を示す一部切欠側面図である。

[図 6]図 6は、実施の形態 2にかかる電子部品および回路基板の電気接続構造の一例を説明するための電子部品および回路基板の一部透過外観斜視図である。圆 7-1]図 7-1は、実施の形態 2にかかる電子部品および回路基板の電気接続構造を実現する回路基板のスパイラルコンタクタ形成における遷移状態の一例を示すェ程図である。

[図 7-2]図 7— 2は、実施の形態 2にかかる電子部品および回路基板の電気接続構造を実現する回路基板のスパイラルコンタクタ形成における遷移状態の一例を示すェ程図である。

[図 7-3]図 7— 3は、実施の形態 2にかかる電子部品および回路基板の電気接続構造を実現する回路基板のスパイラルコンタクタ形成における遷移状態の一例を示すェ程図である。

圆 8-1]図 8-1は、実施の形態 2にかかる電子部品および回路基板の電気接続構造を実現する電子部品と回路基板との接続工程の一例を示す工程図である。 [図 8-2]図 8— 2は、実施の形態 2にかかる電子部品および回路基板の電気接続構造を実現する電子部品と回路基板との接続工程の一例を示す工程図である。

[図 8-3]図 8— 3は、実施の形態 2にかかる電子部品および回路基板の電気接続構造を実現する電子部品と回路基板との接続工程の一例を示す工程図である。

[図 9]図 9は、実施の形態 3にかかる電子部品および回路基板の電気接続構造の一例を説明するための電子部品および回路基板の一部透過外観斜視図である。圆 10- 1]図 10-1は、実施の形態 3にかかる電子部品および回路基板の電気接続構造を実現する電子部品と回路基板との接続工程の一例を示す工程図である。

[図 10-2]図 10— 2は、実施の形態 3にかかる電子部品および回路基板の電気接続構造を実現する電子部品と回路基板との接続工程の一例を示す工程図である。

[図 10-3]図 10— 3は、実施の形態 3にかかる電子部品および回路基板の電気接続構造を実現する電子部品と回路基板との接続工程の一例を示す工程図である。圆 11]図 11は、従来の活線挿抜機構を実現する電子部品と回路基板との電気接続構造を説明するための外観斜視図である。

圆 12]図 12は、従来の活線挿抜機構を実現する電子部品と回路基板との電気接続構造を説明するための一部断面図である。

圆 13-1]図 13— 1は、従来のスパイラルコンタクタを用いた電子部品と回路基板との電気接続構造を説明するための一部断面動作遷移図である。

圆 13-2]図 13— 2は、従来のスパイラルコンタクタを用いた電子部品と回路基板との電気接続構造を説明するための一部断面動作遷移図である。

[図 13-3]図 13—3は、従来のスパイラルコンタクタを用 V、た電子部品と回路基板との電気接続構造を説明するための一部断面動作遷移図である。

圆 14-1]図 14 1は、従来のスパイラルコンタクタを用いた電子部品と回路基板との電気接続構造を説明するための一部断面動作遷移図である。

圆 14-2]図 14 2は、従来のスパイラルコンタクタを用いた電子部品と回路基板との電気接続構造を説明するための一部断面動作遷移図である。

圆 14-3]図 14 3は、従来のスパイラルコンタクタを用いた電子部品と回路基板との電気接続構造を説明するための一部断面動作遷移図である。符号の説明

[0022] 100、 200、 300 電子部品

101— 103 半田バンプ

116、 216、 316、 256、 356 主面

117、 217、 317 接続基板

150、 250、 350 回路基板

151— 153、 251— 253、 351—353 スノィラルコンタクタ

201—203 電極ランド

257, 357 絶縁基板

259 穴部

301— 303 電極

発明を実施するための最良の形態

[0023] 以下に添付図面を参照して、この発明にかかる電子部品および回路基板の好適な実施の形態を詳細に説明する。

[0024] (実施の形態 1)

はじめに、この発明の実施の形態 1にかかる電子部品および回路基板の電気接続構造について説明する。この実施の形態 1の電子部品および回路基板の電気接続構造は、電子部品の電気接続端子として大きさ（直径)の異なる球状の接続端子（半田バンプ)を、回路基板の電気接触子として大きさ（直径)の異なる平面状のスパイラルコンタクタをそれぞれ用いた場合の電子部品および回路基板の電気接続構造である。

[0025] 図 1はこの発明の実施の形態 1にかかる電子部品および回路基板の電気接続構造の一例を説明するための電子部品および回路基板の一部透過外観斜視図である。また、図 2はこの発明の実施の形態 1にかかる電子部品および回路基板の電気接続構造の一例を実現する電子部品の基板側平面図である。図 1および図 2に示すように、 CSPなどの電子部品 100には、接続基板 117 (図 2参照）の主面 116に複数の電気接続端子としての球状の半田バンプ 101— 103が X方向および Y方向に 2次元に配列形成されている。また、電子部品 100が搭載 (実装)される回路基板 150には、電子部品 100の各半田バンプ 101— 103と対応する位置に複数の電気接触子としての平面状のスパイラルコンタクタ 151— 153が X方向および Y方向に 2次元〖こ配列形成されている。

[0026] 電子部品 100の各半田バンプ 101— 103は、その球状部分の直径の大きさ順に半田バンプ 101 >半田バンプ 102>半田バンプ 103という関係で形成されており、接続基板 117の主面 116の外縁部に向けて半田バンプ 103、半田バンプ 102および半田バンプ 101と徐々にその直径が大きくなるように配置され形成されている。また、回路基板 150の各スパイラルコンタクタ 151— 153は、各半田バンプ 101— 103と対応するように、その直径が大きい順にスノィラルコンタクタ 151、スパイラルコンタクタ 152およびスパイラルコンタクタ 153という関係で形成されて、る。

[0027] ここで、電子部品 100の各半田バンプ 101— 103は、たとえばつぎのように形成される。図 3— 1一図 3— 3はこの発明の実施の形態 1にかかる電子部品および回路基板の電気接続構造を実現する電子部品の半田バンプ形成における遷移状態の一例を示す工程図である。まず、図 3—1に示すように、電子部品 100の絶縁材カもなる接続基板 117の主面 116側に Au、 Ag、 Cuなどの各種金属およびこれらの合金などの配線用金属材料からなる導体 (配線)パターン 119を形成する。

[0028] そして、導体パターン 119の上に Cuなど力もなる所望の大きさの電極ランド 111一 113を形成するとともにそれ以外の主面 116をレジスト 118で覆い、たとえば半田を非酸ィ匕雰囲気中で加熱溶解した液中に接続基板 117を入れて半田バンプ 101— 1 03を電極ランド 111一 113上にメツキ形成する。このとき、電極ランド 111一 113の大きさ（直径）を電極ランド 111 >電極ランド 112 >電極ランド 113となるように形成しておけば、溶融した半田の表面張力により電極ランド 111一 113の大きさによってメツキされる半田の量に差が生じ、半田バンプ 101— 103の大きさを異ならせることができる。

[0029] つぎに、図 3—2に示すように、接続基板 117の主面 116上のレジスト 118を剥離などして除去し、レジスト 118を除去した接続基板 117を再度加熱などすることによって、半田バンプ 101— 103に表面張力を生じさせ、図 3— 3に示すように、半田バンプ 1 01— 103を球状に整える。これにより、接続基板 117の主面 116からの高さに差を生じさせた各半田バンプ 101— 103を形成することができる。なお、回路基板 150 (図 1 参照）のスパイラルコンタクタ 151— 153の形成工程につ!、ては、光ビームなどを用 V、た写真印刷技術 (フォトリソグラフィ)などの従来技術を用いて形成するため、ここでは説明を省略する。

[0030] こうして半田バンプ 101— 103を形成した電子部品 100を回路基板 150に搭載すると、つぎのように各半田バンプ 101— 103と各スパイラルコンタクタ 151— 153とが接触し、電気的接続がおこなわれる。図 4 1一図 4 3はこの発明の実施の形態 1〖こかかる電子部品および回路基板の電気接続構造を実現する電子部品と回路基板との接続工程の一例を示す工程図である。まず、図 4 1に示すように、電子部品 100 を回路基板 150に近付けていくと、最も直径の大きい半田バンプ 101とスパイラルコンタクタ 151とが最初に接触する。

[0031] つぎに、図 4 2に示すように、さらに電気接続方向（図中白抜き矢印方向）に電子部品 100を近付けていくと、 2番目に直径の大きい半田バンプ 102とスパイラルコンタクタ 152とが接触する。最後に、図 4 3に示すように、そのまま電気接続方向（図中白抜き矢印方向）に電子部品 100を近付けていくと、最も直径の小さい半田バンプ 1 03とスパイラルコンタクタ 153とが接触し、電子部品 100と回路基板 150とが完全に電気的に接続される。

[0032] このようにして電気的接続をおこなえば、電子部品 100を回路基板 150に接続する場合は、半田バンプ 101およびスパイラルコンタクタ 151を最初に接触させて通電させ、つぎに半田バンプ 102およびスパイラルコンタクタ 152を接触させて通電させ、最後に半田バンプ 103およびスノィラルコンタクタ 153を接触させて通電させることができる。また、接続時に各半田バンプ 101— 103と各スパイラルコンタクタ 151— 1 53とを機械的に接合する構造ではないため、電子部品 100を回路基板 150から抜去する場合は、逆に、半田バンプ 103およびスパイラルコンタクタ 153を最初に離脱させて遮断し、つぎに半田バンプ 102およびスパイラルコンタクタ 152を離脱させて遮断し、最後に半田バンプ 101およびスノィラルコンタクタ 151を離脱させて遮断することがでさる。

[0033] これにより、たとえば電子部品 100の電源回路を半田バンプ 101およびスパイラルコンタクタ 151の接触で通電するように構成し、その他のプログラム回路などを半田バンプ 102、 103およびスパイラルコンタクタ 152、 153の接触で通電するように構成して、活線挿抜がおこなえるようにすることができる。このため、たとえば電子部品 100 の任意の回路を先に通電させておき、後から他の回路を通電させると!、つた、わゆる活線挿抜機構を実現することができるとともに、電子部品 100の回路基板 150への着脱機構も実現することができる。なお、実施の形態 1では、電子部品 100の半田バンプ 101— 103を、主面 116の外縁部に向けて当接させる方向の高さが徐々に高くなるように形成した。これによつて、つぎのような場合に有用である。

[0034] 図 5はこの発明の実施の形態 1にかかる電子部品および回路基板の電気接続構造の一例を示す一部切欠側面図である。図 5に示すように、たとえば半導体チップ 130 を有する電子部品 100の各半田バンプ 101— 103は、外縁部に向けて当接させる方向の高さが徐々に高くなるように形成されている。一方、回路基板 150のスパイラルコンタクタ 151— 153は、平面状に形成されている。このような構造により、電子部品 10 0の回路基板 150への搭載時に、たとえば電子部品 100が多少なりとも図示のように傾いた状態で回路基板 150に搭載される状態になっても、確実に半田バンプ 101、半田バンプ 102および半田バンプ 103の順番にスパイラルコンタクタ 151— 153と当接させることができる。したがって、各半田バンプ 101— 103の高さを外縁部に向けて徐々に高くして形成することによって、この発明の電子部品および回路基板の電気的接続を活線挿抜機構とともに確実に実現することができる。

[0035] なお、半田バンプ 101— 103の配置は、上述した場合に限られるものではなぐ適宜所望する接続態様などに合わせて変更するようにしてもよい。以上のように、この実施の形態 1の電子部品および回路基板によれば、電子部品 100の各半田バンプ 1 01— 103の大きさ（高さ）を、接続基板 117の主面 116に対して回路基板 150と当接させる方向に変化させて形成している。このため、互いに当接される電子部品 100および回路基板 150の各半田バンプ 101— 103と各スパイラルコンタクタ 151— 153との接触 Z離脱タイミングに時間差を生じさせ、電子部品 100の回路基板 150への活線挿抜機構を実現することができる。また、各半田バンプ 101— 103と各スパイラルコンタクタ 151— 153とを当接させて電気的接続を図る構造のため、電子部品 100の回路基板 150への着脱機構を実現することができる。このため、たとえばメンテナンスや部品交換などの際に、活線挿抜機構を実現しつつ電子部品 100の着脱をおこなうことが可能となる。さらに、この電子部品および回路基板の電気接続構造は、 BGA、 LGAなどに適用することができるため、電子部品 100の高密度実装を可能にすることがでさる。

[0036] (実施の形態 2)

つぎに、この発明の実施の形態 2にかかる電子部品および回路基板の電気接続構造について説明する。上記実施の形態 1の電子部品および回路基板の電気接続構造では、電子部品の電気接続端子として球状の接続端子（半田バンプ)を、回路基板の電気接触子として平面状のスノィラルコンタクタをそれぞれ用いた場合にっ、て説明した。

[0037] 一方、この実施の形態 2にかかる電子部品および回路基板の電気接続構造では、電子部品の電気接続端子として円盤状の接続端子 (電極ランド)を、回路基板の電気接触子として凸状のスパイラルコンタクタをそれぞれ用いた場合の電子部品および回路基板の電気接続構造である。なお、実施の形態 2において、既に説明した部分と重複する箇所は同一の符号を附して説明を省略する。

[0038] 図 6はこの発明の実施の形態 2にかかる電子部品および回路基板の電気接続構造の一例を説明するための電子部品および回路基板の一部透過外観斜視図である。図 6に示すように、 CSPなどの電子部品 200には、接続基板 217の主面 216に複数の電気接続端子としての円盤状の電極ランド 201— 203が X方向および Y方向に 2 次元に配列形成されている。また、電子部品 200が搭載 (実装)される回路基板 250 には、主面 256上の電子部品 200の各電極ランド 201— 203と対応する位置に複数の電気接触子としての凸状のスパイラルコンタクタ 251— 253が X方向および Y方向に 2次元に配列形成されている。

[0039] 電子部品 200の各電極ランド 201— 203は、主面 216に沿った方向の大きさ（直径 )がすべて同じとなるように配置され形成されている。同様に、回路基板 250の各スパイラルコンタクタ 251— 253は、絶縁基板 257の主面 256に沿った方向の大きさ（直径）が各電極ランド 201— 203と対応するように、すべて同じとなる関係で形成されているが、電子部品 200と当接させる方向の高さ力主面 256の外縁部に向力つて徐々に高くなるように形成されている。

[0040] ここで、回路基板 250の各スパイラルコンタクタ 251— 253は、たとえばつぎのように形成される。図 7— 1一図 7— 3はこの発明の実施の形態 2にかかる電子部品および回路基板の電気接続構造を実現する回路基板のスパイラルコンタクタ形成における遷移状態の一例を示す工程図である。まず、図 7— 1に示すように、絶縁材カなる絶縁基板 257に複数の穴部 259を設け、これら穴部 259の開口部に Cuなどの配線用金属材料力もなるスパイラルコンタクタ 251— 253を形成する。

[0041] つぎに、図 7—2に示すように、絶縁基板 257の穴部 259のスパイラルコンタクタ 251 一 253形成側と反対側の開口部（図示せず)から、所定の段差をもった凸状に形成された治具 991一 993を挿入し、各スパイラルコンタクタ 251— 253を凸状に型押し成形する。最後に、図 7-3に示すように、治具 991一 993を穴部 259から取り外し、各スパイラルコンタクタ 251— 253を凸状に形成する。なお、ここでは、スパイラルコンタクタ 251— 253は、その凸状部分の高さが高い順にスパイラルコンタクタ 251 >スパイラルコンタクタ 252 >スパイラルコンタクタ 253と!、う関係で形成されて、る。

[0042] こうしてスパイラルコンタクタ 251— 253を形成した回路基板 250に電子部品 200を搭載すると、つぎのように各電極ランド 201— 203と各スパイラルコンタクタ 251— 25 3とが接触し、電気的接続がおこなわれる。図 8—1—図 8— 3はこの発明の実施の形態 2にかかる電子部品および回路基板の電気接続構造を実現する電子部品と回路基板との接続工程の一例を示す工程図である。まず、図 8— 1に示すように、接続基板 217の導体パターン 219に各電極ランド 201一 203が形成された電子部品 200を回路基板 250に近付けていくと、最も高さが高いスパイラルコンタクタ 251と電極ランド 201とが最初に接触する。

[0043] つぎに、図 8— 2に示すように、さらに電気接続方向（図中白抜き矢印方向）に電子部品 200を近付けていくと、 2番目に高さが高いスパイラルコンタクタ 252と電極ランド 202とが接触する。最後に、図 8— 3に示すように、そのまま電気接続方向（図中白抜き矢印方向）に電子部品 200を近付けていくと、最も高さが低いスパイラルコンタクタ 253と電極ランド 203とが接触し、電子部品 200と回路基板 250とが完全に電気的に接続される。

[0044] このようにして電気的接続をおこなえば、電子部品 200を回路基板 250に接続する場合は、電極ランド 201およびスパイラルコンタクタ 251を最初に接触させて通電させ、つぎに電極ランド 202およびスパイラルコンタクタ 252を接触させて通電させ、最後に電極ランド 203およびスパイラルコンタクタ 253を接触させて通電させることができる。また、電子部品 200を回路基板 250から離脱させる場合は、接続する場合とは逆に、電極ランド 203およびスパイラルコンタクタ 253を最初に離脱させて遮断し、つぎに電極ランド 202およびスパイラルコンタクタ 252を離脱させて遮断し、最後に電極ランド 201およびスパイラルコンタクタ 251を離脱させて遮断することができる。

[0045] これにより、たとえば電子部品 200の任意の回路を先に通電させておき、後から他の回路を通電させるといったいわゆる活線挿抜機構を実現することができるとともに、電子部品 200の回路基板 250への着脱機構も実現することができる。以上のように、この実施の形態 2の電子部品および回路基板の電気接続構造によれば、回路基板 2 50の各スパイラルコンタクタ 251— 253の高さを、絶縁基板 257の主面 256に対して電子部品 200と当接させる方向に変化させて形成している。このため、互いに当接される電子部品 200および回路基板 250の各電極ランド 201一 203と各スパイラルコンタクタ 251— 253との接触/離脱タイミングに時間差を生じさせて電子部品 200の回路基板 250への活線挿抜機構を実現することができる。また、実施の形態 1と同様に、各電極ランド 201— 203と各スパイラルコンタクタ 251— 253とを当接させて電気的接続を図る構造のため、電子部品 200の回路基板 250への着脱機構を実現することもできる。このため、たとえばメンテナンスや部品交換などの際に、活線挿抜機構を実現しつつ電子部品 200の着脱をおこなうことが可能となる。さらに、この電子部品および回路基板の電気接続構造は、 BGA、 LGAなどに適用することができるため、電子部品 200の高密度実装を可能にすることができる。なお、各電極ランド 201— 2 03および各スパイラルコンタクタ 251— 253は、主面 216および主面 256に沿った方向の大きさが、実施の形態 1に示した場合のように異なる状態で形成されて、てもよい。

[0046] (実施の形態 3) つぎに、この発明の実施の形態 3にかかる電子部品および回路基板の電気接続構造について説明する。上記実施の形態 2の電子部品および回路基板の電気接続構造では、電子部品の電気接続端子として円盤状の接続端子 (電極ランド)を、回路基板の電気接触子として凸状のスノィラルコンタクタをそれぞれ用いた場合について説明した。

[0047] 一方、この実施の形態 3にかかる電子部品および回路基板の電気接続構造では、電子部品の電気接続端子として高さの異なる円盤状（円筒状)の接続端子 (電極)を、回路基板の電気接触子として高さの異なる凸状のスノィラルコンタクタをそれぞれ用いた場合の電子部品および回路基板の電気接続構造である。なお、実施の形態 3 において、既に説明した部分と重複する箇所は同一の符号を附して説明を省略する

[0048] 図 9はこの発明の実施の形態 3にかかる電子部品および回路基板の電気接続構造の一例を説明するための電子部品および回路基板の一部透過外観斜視図である。図 9に示すように、 CSPなどの電子部品 300には、接続基板 317の主面 316に複数の電気接続端子としての円盤状の電極 301— 303が X方向および Y方向に 2次元に配列形成されている。また、電子部品 300が搭載 (実装)される回路基板 350には、絶縁基板 357の主面 356上の電子部品 300の各電極 301— 303と対応する位置に複数の電気接触子としての凸状のスパイラルコンタクタ 351— 353が X方向および Y 方向に 2次元に配列形成されて!、る。

[0049] 電子部品 300の各電極 301— 303は、主面 316に沿った方向の大きさ（直径）がすベて同じでかつ回路基板 350と当接させる方向の高さ力主面 316の外縁部に向かつて徐々に高くなるように配置され形成されている。また、電子部品 300が搭載される回路基板 350の各スパイラルコンタクタ 351— 353は、主面 356上の電子部品 300 の各電極 301— 303と対応する位置に、主面 356に沿った方向の大きさ（直径）がすベて同じでかつ電子部品 300と当接させる方向の高さ力主面 356の外縁部に向かつて徐々に高くなるように配置され形成されている。

[0050] このように各電極 301— 303と各スパイラルコンタクタ 351— 353とが形成された電子部品 300を回路基板 350に搭載すると、つぎのように各電極 301— 303と各スパイラルコンタクタ 351— 353とが接触し、電気的接続がおこなわれる。図 10— 1—図 10 —3はこの発明の実施の形態 3にかかる電子部品および回路基板の電気接続構造を実現する電子部品と回路基板との接続工程の一例を示す工程図である。まず、図 10 —1に示すように、接続基板 317の導体パターン 319上に各電極 301— 303が形成された電子部品 300を各スパイラルコンタクタ 351— 353が形成された回路基板 350 に近付けて、くと、最も高さが高、電極 301と最も高さが高、スパイラルコンタクタ 35 1とが最初に接触する。

[0051] つぎに、図 10— 2に示すように、さらに電気接続方向（図中白抜き矢印方向）に電子部品 300を近付けていくと、 2番目に高さが高い電極 302と 2番目に高さが高いスパイラルコンタクタ 352とが接触する。最後に、図 10-3に示すように、そのまま電気接続方向（図中白抜き矢印方向）に電子部品 300を近付けていくと、最も高さが低い電極 300と最も高さが低いスパイラルコンタクタ 353とが接触し、電子部品 300と回路基板 350とが完全に電気的に接続される。

[0052] このようにして電気的接続をおこなえば、電子部品 300を回路基板 350に接続する場合は、電極 301およびスノィラルコンタクタ 351を最初に接触させて通電させ、つぎに電極 302およびスパイラルコンタクタ 352を接触させて通電させ、最後に電極 30 3およびスパイラルコンタクタ 353を接触させて通電させることができる。また、電子部品 300を回路基板 350から離脱させる場合には、接続する場合とは逆の順番で各電極 303— 301および各スパイラルコンタクタ 353— 351を離脱させて遮断することができる。

[0053] これにより、たとえば電子部品 300の任意の回路を先に通電させておき、後から他の回路を通電させるといったいわゆる活線挿抜機構と着脱機構とを実現することができる。以上のように、この実施の形態 3の電子部品および回路基板の電気接続構造によれば、電子部品 300の各電極 301— 303の高さと、回路基板 350の各スパイラルコンタクタ 351— 353の高さとを、それぞれの主面 316、 356の外縁部に向かって互ヽに当接させる方向に対して徐々に高くなるように変化させて形成して、る。

[0054] このため、電子部品 300および回路基板 350の各電極 301— 303と各スパイラルコンタクタ 351— 353との接触 Z離脱タイミングにさらに確実に時間差を生じさせて活線挿抜機構を実現することができる。また、実施の形態 1および実施の形態 2と同様に、各電極 301— 303と各スパイラルコンタクタ 351— 353とを当接させて電気的接続を図る構造のため、電子部品 300の回路基板 350への着脱機構も実現することができる。このため、たとえばメンテナンスや部品交換などの際に、活線挿抜機構を実現しつつ電子部品 300の着脱をおこなうことが可能となる。さらに、この電子部品および回路基板の電気接続構造は、 BGA、 LGAなどに適用することができるため、電子部品 300の高密度実装を可能にすることができる。なお、各電極 301— 303および各スパイラルコンタクタ 351— 353は、主面 316および主面 356に沿った方向の大きさ力実施の形態 1に示した場合のように異なる状態で形成されてヽてもよヽ。

[0055] また、図示および説明は省略するが、回路基板の電気接触子として上述したような変形可能なスノィラルコンタクタを用いる他に、たとえば回路基板に通常の電極ランドを形成し、電子部品の電極に大きさの異なる変形可能な導電性ゴムゃ異方導電性ゴムを採用してこの発明にかかる電子部品および回路基板の電気接続構造を実現するよう〖こしてもよい。このようにしても、電子部品および回路基板の接触 Z離脱タイミングに時間差を生じさせて活線挿抜機構を実現することができるとともに、着脱機構も同時に実現することができる。

[0056] 以上説明したように、この発明の実施の形態 1一 3にかかる電子部品および回路基板の電気接続構造によれば、高密度実装における電子部品の着脱機構と活線挿抜機構とを同時に実現することができるという効果を奏する。

[0057] なお、以上において本発明は、上述した実施の形態 1一 3に限らず、その趣旨を逸脱しない範囲において種々変更することができる。例えば、回路基板 150などに搭載する電子部品 100などの代わりに、電気接続端子を有する接続コネクタを用い、接触 Z離脱タイミングに時間差を生じさせる電気的接続をおこなうようにしてもょ、。また、たとえば実施の形態 1において、図 4—1のように各スパイラルコンタクタ 151— 153が初期状態でフラットである場合にっ、て説明したが、これら各スパイラルコンタクタ 15 1一 153は、その高さ（回路基板 150の主面に対する高さ）が所定の範囲内においては揃っていなくてもよい。すなわち、電子部品 100の半田バンプ 101の主面 116に対する高さと、半田バンプ 102の主面 116に対する高さ力たとえばだけ異なるとすると、少なくともスパイラルコンタクタ 151に対してスパイラルコンタクタ 152の高さが △Dより小さい範囲内で高い場合であっても、上述したように接続時には、半田バンプ 101とスパイラルコンタクタ 151との接触が最初となり、接続状態を解除する際には、半田バンプ 101とスパイラルコンタクタ 151との接触が最後まで保たれることとなる。産業上の利用可能性

以上のように、本発明にかかる電子部品および回路基板は、電子部品を回路基板へ搭載 (実装)する各種の用途に利用できる。

Claims

請求の範囲

[1] 弾性を有する複数の電気接触端子を備えた回路基板に搭載され、複数の前記電気接触端子と接することで電気的な接続を可能とする複数の電気接続端子を備えた電子部品において、

複数の前記電気接続端子は、当該電気接続端子が形成された面に対する高さがそれぞれ異なることを特徴とする電子部品。

[2] 複数の前記電気接続端子は、当該電気接続端子が形成された面の外縁部に向けて、当該面に対する高さが徐々に高くなることを特徴とする請求項 1に記載の電子部

P

PPo

[3] 複数の前記電気接続端子は、変形可能に形成されて!ヽることを特徴とする請求項 1に記載の電子部品。

[4] 複数の前記電気接続端子は、球状接続端子であることを特徴とする請求項 1に記載の電子部品。

[5] 複数の前記電気接続端子は、前記電子部品の直径が異なる電極部上に形成された球状接続端子からなり、当該球状接続端子が形成された面の外縁部に向けて、それぞれの高さが当該面に対して徐々に高くなることを特徴とする請求項 1に記載の電子部品。

[6] 複数の電気接続端子を備えた電子部品の搭載が可能であり、当該電気接続端子と接することで電気的な接続を可能とする複数の電気接触端子を備えた回路基板において、

複数の前記電気接触端子は、弾性を有し、かつ、外力が与えられていない状態で当該電気接触端子が設けられた面に対して、それぞれ高さが異なることを特徴とする回路基板。

[7] 複数の前記電気接触子は、当該電気接触子が設けられた面の外縁部に向けて、当該面に対する高さが徐々に高くなることを特徴とする請求項 6に記載の回路基板。

[8] 複数の前記電気接触子は、スパイラルコンタクタであることを特徴とする請求項 6に記載の回路基板。

[9] 複数の前記電気接触子は、前記回路基板に設けられた直径が異なるスパイラルコンタクタカなり、当該スパイラルコンタクタが設けられた面の外縁部に向けて、それぞれの高さが当該面に対して徐々に高くなることを特徴とする請求項 6に記載の回路基板。