シート状コネクタ及びその製造方法
【課題】ＢＧＡ型の半導体装置の半田ボールが備えられる凹部の中に設けられた電極に対しても、安定的に電気的な接続を行いうるシート状コネクタを目的とする。
【解決手段】シート状コネクタ１は、絶縁性シート２と、該絶縁性シートの厚さ方向に貫通し、互いに離間して配置された複数の金属線３とを有するシート状コネクタであって、該金属線からなる高さの異なる複数の突出部が前記絶縁性シートの両面もしくは片面に形成されていることを特徴とする。
【解決手段】シート状コネクタ１は、絶縁性シート２と、該絶縁性シートの厚さ方向に貫通し、互いに離間して配置された複数の金属線３とを有するシート状コネクタであって、該金属線からなる高さの異なる複数の突出部が前記絶縁性シートの両面もしくは片面に形成されていることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集積回路（ＩＣ）などに電気的に接続するためのシート状コネクタとその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣの多ピン化や小型化を実現するためのパッケージのひとつとして、ＩＣを収納するパッケージの裏面に半田ボールを外部電極として並べたＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）パッケージが知られている。
このＢＧＡ型の半導体装置においては、シート状のコネクタを利用し、検査装置と圧縮接続することで、内部回路の検査測定が行われている。当該コネクタは絶縁性シートと互いに離間して配置された複数の金属線とを有するものである。その金属線は絶縁性シートの厚さ方向に貫通し、片面または両面に突出することで突出部を形成している。ＢＧＡ型の半導体装置にコネクタを圧縮接続する際、コネクタの金属線からなる当該突出部を、ＢＧＡ型の半導体装置の外部電極である半田ボールに直接当てることで電気的に接続し、検査測定を行っている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開平９−１６１８７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、圧縮接続の際、金属線を半田ボールに当てて接続することで検査を行っているため、金属線により半田ボールが傷ついてしまうという問題があった。
【０００４】
そこで、金属線を半田ボールが備えられる凹部に接続することで、こういった問題を回避可能であると考えられる。
ＢＧＡ型の半導体装置の半田ボールが備えられる部位は凹状であり、一方、従来のシート状のコネクタは金属線の高さの等しい突出部を一様に有している。したがって、凹部の中に設けられた電極と接続しようとすると、金属線の高さの等しい突出部を一様に有しているシート状コネクタの表面の形状とＢＧＡ型の半導体装置の凹部の形状が一致せず、凹部に対応しない位置にある金属線の突出部が凹部以外の部分に突きかかる。それにより、圧縮接続の際、所定の量の圧縮量を得て接続させるためには、大きな圧縮荷重が必要となり、ＢＧＡ型の半導体装置、コネクタあるいはそれらの電極にかかる負担が大きくなり、また所定の量の圧縮量を与えても導通抵抗が安定せず、接続が不安定となる。
【０００５】
本発明は、ＢＧＡ型の半導体装置の半田ボールが備えられる凹部の中に設けられた電極に対しても、安定的に電気的な接続を行いうるシート状コネクタを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のシート状コネクタは、絶縁性シートと、該絶縁性シートの厚さ方向に貫通し、互いに離間して配置された複数の金属線とを有するシート状コネクタであって、該金属線からなる高さの異なる複数の突出部が前記絶縁性シートの両面もしくは片面に形成されていることを特徴とする。
【０００７】
凹部の中に設けられた電極を有する検査装置に電気的に接続されるシート状コネクタであって、前記突出部が、検査装置の凹部に対応した位置に形成されることが好ましく、また、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）型の半導体装置に電気的に接続されるシート状コネクタであって、前記突出部が、ＢＧＡ型の半導体装置の半田ボールが備えられる凹部と対応した位置に形成されることが好ましい。
【０００８】
本発明のシート状コネクタの製造方法は、絶縁体からなる層と互いに離間して配置された複数の金属線からなる層を積層して積層体を形成し、該積層体を該積層方向にスライスして、絶縁性シートと、該絶縁性シートの厚さ方向に貫通した複数の金属線を有するシート状コネクタ前駆体を形成し、絶縁性シートを融解して、絶縁性シートの両面もしくは片面に金属線からなる複数の突出部を形成し、該複数の突出部の一部を選択的に融解することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のシート状コネクタによって、シート状のコネクタと凹部の中に設けられた電極を有するＩＣパッケージ等と圧縮接続を行う際、小さな圧縮荷重でも所定の圧縮量が得られ、さらに、小さな圧縮量にかかわらず導通抵抗が安定する結果、安定した電気的接続がえられる。
また、本発明のシート状コネクタの製造方法によって、上記シート状コネクタを容易に形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
次に本発明のシート状コネクタについて、図面に基づいて詳細に説明する。
図１および図２に示すように、本発明のシート状コネクタ１は、絶縁性シート２と、該絶縁性シート２の厚さ方向に貫通し、互いに離間して配置された複数の金属線３とを有することが必要である。
【００１１】
本発明のシート状コネクタ１に用いられる絶縁性シート２としては、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂等のエラストマ性の熱硬化性樹脂、合成ゴムまたはポリエチレン樹脂、ポリウレタン樹脂、ＡＢＳ樹脂、軟質塩化ビニル樹脂等のエラストマ性の熱可塑性樹脂からなるものが挙げられ、耐環境特性、耐熱性、耐寒性の点からシリコーンゴムが好ましい。
【００１２】
これら例示した材質からなる絶縁性シート２は、絶縁性が要求されるため、体積抵抗率１０１２Ω・ｃｍ以上のものが使用される。また、シート状コネクタ１をＩＣパッケージ等と接続するとき、荷重をかけて圧縮接続を行うので、シート状コネクタ１は柔軟であることが好ましい。したがって、絶縁性シート２の硬度（ＪＩＳ Ｊ６３０１Ａ型）は、２０〜６０°Ｈ であることが好ましく、耐久性を考慮すると、３０〜６０°Ｈ がより好ましい。絶縁性シート２の耐引き裂き強度は、圧縮接続時に絶縁性シート２が金属線３を確実に保持出来るよう１０ｋｇｆ／ｍｍ以上のものがよい。また、絶縁性シート２と金属線３が１０ｇ／本以上の強度で接着していると、圧縮接続時に金属線３が脱離することなく、耐久性が向上する。この強度値は、シート状コネクタ１の製造過程において真空脱泡した後、積層体４４を得られたとき、絶縁性シート２と金属線３を金属線３に平行で相反する方向に相対速度２５ｍｍ／分の引張り速度で引っ張って測定したものである。
【００１３】
本発明のシート状コネクタ１に用いられる金属線３としては、ＩＣパッケージ等の検査、接続に適した導通抵抗を有しているものであって、体積抵抗率１０−１Ω・ｃｍ以下の材質であることが肝要である。さらに接触抵抗を考慮すると純金線、金合金線、金メッキ線、銅合金線が挙げられ、なかでも耐環境特性を考慮すると、純金線、金合金線、金メッキ線が好ましい。特に、純金線あるいは金メッキ真鍮線がより好ましい。金属線３の直径は、配線密度との関係を考慮して２０〜９０μｍの範囲が良いが、特には３０〜５０μｍの範囲から選ばれたものが好適である。
【００１４】
図２に示すように、シート状コネクタ１において、金属線からなる高さの異なる複数の突出部１１が絶縁性シート２に形成されており、突出部は高い方の突出部１１Ａと低い方の突出部１１Ｂに分類される。
高い方の突出部１１Ａと低い方の突出部１１Ｂとの高さの差によって規定される長さＬは接続するＢＧＡ型の半導体装置１０１の凹部１６の深さに対応して適宜設定される。
【００１５】
長さＬはＢＧＡ型の半導体装置１０１の凹部１６の深さより長いことが好ましく、凹部１６の深さの２倍以下の長さであることが好ましい。例えば、凹部１６の深さが２５μｍである場合、長さＬは３０〜５０μｍであれば、シート状コネクタ１とＢＧＡ型の半導体装置１０１の圧縮接続の際、シート状コネクタ１の突出部１１Ａの部分とＢＧＡ型の半導体装置１０１の凹部１６の形状が一致するようになるため、小さな圧縮荷重でも所定の圧縮量が得られ、さらに、小さな圧縮量にかかわらず導通抵抗が安定する結果、安定した電気的接続が得られ好ましい。
この範囲よりも長さＬが短い場合、圧縮接続の際、突出部１１Ａが凹部１６の中に設けられた電極１５に接続するための圧縮量が大きくなり、余分な圧縮荷重が必要となり好ましくない。
また、この範囲よりも長さＬが長い場合は、電極１５と接続された際、突出部１１Ａが長すぎるために、突出部１１Ａを屈曲させるために余分な圧縮荷重が必要となり、好ましくない。
【００１６】
また、図３に示すように、ＢＧＡ型の半導体装置１０１の凹部１６と対応する位置にない突出部１１Ａは、電極１５と接続する際、凹部１６と対応する位置にある突出部１１Ａが電極１５と接続する前に、ＢＧＡ型の半導体装置１０１の凹部１６以外の部分１７に接触してしまい、接続の妨げになり好ましくない。
【００１７】
ＢＧＡ型の半導体装置１０１におけるひとつの電極１５に対して、ひとつの突出部１１Ａによって接続されても良いが、ひとつの電極１５に対して突出部１１Ａが少ししかないと安定した電気的な接続が得られない。したがって、ひとつの電極１５に対してできるだけ多くの突出部１１Ａが接続するよう形成されることが好ましい。
そのためには、金属線３の配線密度は７０〜１０００本／ｍｍ２、好ましくは １００〜１０００本／ｍｍ２であることが好ましい。配線密度が７０本／ｍｍ２未満では、ひとつの電極１５に接続する突出部１１Ａの数が少なくなり、安定した電気的な接続が得られにくくなる。一方、配線密度が１０００本／ｍｍ２を超えると、隣接する金属線３同士が接触しやすく好ましくない。
また、金属線３の間隔は１０〜１２５μｍであって、金属線３間の絶縁性確保、金属線３の配列精度などを考慮すると、５０〜１００μｍ が好ましい。間隔がこの範囲より大きくなると、ひとつの電極１５に接続する突出部１１Ａの数が少なくなり、安定した電気的な接続が得られにくく、好ましくない。また、間隔がこの範囲より小さくなると、圧縮接続時において、突出部１１Ａと凹部１６の位置合わせが極めて高い精度で求められ、接続を制御することが困難になり、好ましくない。
【００１８】
このシート状コネクタ１の厚さ（絶縁性シート２の厚さ）は、０．３〜２．０ｍｍが好ましい。０．３ｍｍ未満では、シート状コネクタ１を得るためのスライス加工上、均一な厚さにスライスすることが困難である。また、２．０ｍｍを超えてもシート状コネクタ１として得ることは可能であるが、本発明品が主として使用される半導体領域は高周波回路、かつ、交流回路であり、高周波特性が悪くなり好ましくない。なぜなら、直流回路における抵抗に相当する交流回路のインピーダンスは、コネクタの厚さが厚くなると大きくなるからである。
【００１９】
本発明の上記実施形態例においてはシート状コネクタ１の突出部１１Ａが、ＢＧＡ型の半導体装置１０１の凹部１６の中に設けられた電極１５に電気的に接続される例で示したが、本発明の実施形態例は凹部の中に設けられた電極に接続する場合に限定されるものではない。たとえば、シート状コネクタ１を、平面部に設けられた電極１５を有するＩＣパッケージ等と接続する際、突出部１１Ａの長さＬが３〜１５μｍであれば、小さな圧縮荷重でも所定の圧縮量が得られ、さらに、小さな圧縮量にかかわらず導通抵抗が安定する結果、安定した電気的接続が得られ好ましい。
この範囲よりも長さＬが短い場合、接続時に小さな圧縮量での圧縮接続では、接続が安定化しないので、好ましくない。また、この範囲よりも長い場合は、電極１５と接続された際、突出部１１Ａが長すぎるために、突出部１１Ａを屈曲させるために余分な圧縮荷重が必要となり、好ましくない。
また、ＢＧＡ型の半導体装置１０１と接続される場合に限定されるものでなく、凹部に設けられた電極を有するＩＣパッケージ、検査装置に用いられる測定基板、表面実装型ＩＣパッケージなどと接続される際に使用されても良い。
【００２０】
凹部の中に設けられた電極を有する検査装置と凹部の中に設けられた電極を有するＩＣパッケージが接続される際などは、シート状コネクタ１の突出部１１Ａが絶縁性シート２の両面に形成されていることが好ましい。シート状コネクタ１の片面には凹部の中に設けられた電極を有する検査装置を、シート状コネクタ１のもう一方の面には凹部の中に設けられた電極を有するＩＣパッケージを接続すれば良い。接続される装置は凹部の中もしくは平面部に設けられた電極を有するものであれば良く、ＩＣパッケージ、検査装置、表面実装型ＩＣパッケージなどで良い。シート状コネクタ１の突出部１１Ａが絶縁性シート２の両面に形成されていることにより、凹部の中に設けられた電極を有するＩＣパッケージ等と検査装置等を、より小さい圧縮量で、電気的に接続することができる。
【００２１】
シート状コネクタ１は次のステップを経て製造される。
第一のステップでは、図４（ａ）に示すように、絶縁性シリコーンゴム組成物を混練し、その後、一定の厚さで分出し、絶縁性シート２となる絶縁体層４１を得る。次に、この未硬化の絶縁体層４１の表面上に、図４（ｂ）に示すように、金メッキ真鍮線等の金属線３を一定の間隔でそれぞれ平行に配列し載置する。これに先の絶縁性シリコーンゴム組成物を分出したものとを、シリコーンゴム面同士で重ねてラミネートし加圧成形しエージングした後、さらに加熱硬化して、所定の積層ブロックサイズに裁断し、図４（ｃ）に示すように、成形裁断品４２を得る。
その後、成形裁断品４２に、金属線３の配列方向が一致し互いに平行となるように金属線３を配置することで、図４（ｄ）に示すように、金属線３の層を持った多数の積層ブロック体４３を得る。これら多数の積層ブロック体４３を貼り合せて、末端に成形裁断品４２を貼り合せて、真空脱泡した後に、加熱してこれらを接着、硬化させ、図４（ｅ）に示すように積層体４４を得ることができる。
【００２２】
図４（ｅ）に示すように、この積層体４４をスライス面Ｓに示すように、金属線３に対して直角で、積層方向と同一方向へ、上記で述べた厚さの範囲でスライスすることによって、図４（ｆ）に示すようなシート状コネクタ前駆体４が得られる。
【００２３】
第二のステップでは、上記で得られたシート状コネクタ前駆体４に対して、図５（ｂ）に示すように、炭酸ガスレーザを使用し、絶縁性シート２のみを融解させる必要がある。レーザ加工に使用するレーザ発振器は、市販の連続発振が可能な炭酸ガスレーザ発振器でよく、レーザビームの掃引は、市販の駆動ミラー装置、例えばガルバノミラースキャナやポリゴンミラーなどを用いて、一方向あるいは双方向に行うものでよい。
ここで、炭酸ガスレーザによって、絶縁性シート２のみ融解させることができるが、金属線３は融解させることができない。したがって、炭酸ガスレーザを絶縁性シート２に一様に照射し、突出部１１Ａの必要な長さＬよりも深く融解することで、金属線３からなる多数の高さの等しい突出部１１を一様に有し、その表面が平面の形状を有している有突起コネクタ５を得られる。
【００２４】
次に、ＹＡＧレーザを使用し、図５（ｃ）に示すように、絶縁性シート２と金属線３を同時に融解させる必要がある。レーザ加工に使用するレーザ発振器は上記と同様で良い。
ここで、ＹＡＧレーザによって、絶縁性シート２と金属線３を同時に融解することができる。照射する部分は接続する電極１５と対応しない部分に選択的に照射し、絶縁性シート２と金属線３を同時に融解する。ＹＡＧレーザは金属線３を突出部１１Ａの必要な長さＬの分だけ融解する。その結果、残された部分において、電極１５と対応する位置にのみ長さＬの突出部１１Ａを形成し、シート状コネクタ１が得られる。
【００２５】
シート状コネクタ１の製造方法の第２ステップの実施形態例として、炭酸ガスレーザ、ＹＡＧレーザの順で絶縁性シート２と金属線３を順に融解する方法を示したが、シート状コネクタ１の製造方法はこれに限定されるものではない。金属線３を融解せずに絶縁性シート２のみを融解するレーザであれば、炭酸ガスレーザの代わりにそれを使用しても良い。また、金属線３と絶縁性シート２を融解するレーザもしくは金属線３のみを融解するレーザであれば、ＹＡＧレーザの代わりに使用しても良い。
さらに、第２ステップでは上記と逆の順、すなわち、ＹＡＧレーザ、炭酸ガスレーザの順で照射し、シート状コネクタ１を製造しても良い。つまり、ＹＡＧレーザを接続する電極１５と対応しない部分に選択的に照射し、絶縁性シート２と金属線３を突出部１１Ａの必要な長さＬの分だけ同時に融解した後、接続する電極１５と対応する部分、つまりＹＡＧレーザを照射していない部分に、炭酸ガスレーザを選択的に照射することで絶縁性シート２のみを突出部１１Ａの必要な長さＬよりも深く融解し、接続する電極１５と対応する部分に長さＬの突出部１１Ａを形成することで、シート状コネクタ１を製造しても良い。この方法であれば突出部１１Ａは接続する電極１５と対応する部分にのみに形成される利点があるが、ＹＡＧレーザだけでなく炭酸ガスレーザも選択的に照射しなければならず製造工程が複雑になってしまうので、これらの方法は状況によって適宜選択すれば良い。
【００２６】
また、上記工程の後に、形成された突出部１１Ａもしくはシート状コネクタ１に一様にＹＡＧレーザを照射する工程を追加しても良い。それにより、金属線３の先端形状が丸くなり、接続する電極１５に対するダメージを軽減でき好ましい。
形成された突出部１１ＡにＹＡＧレーザを照射する場合は、本工程のＹＡＧレーザの照射は長さＬが変化しない程度にすれば良い。もしくは、本工程を追加するために、上述した第２のステップにおけるＹＡＧレーザの工程において、予め、選択した金属線３を必要な長さＬよりも余分に融解させても良い。
【００２７】
シート状コネクタ１がＢＧＡ型の半導体装置に電気的に接続される際、図２に示すようにシート状コネクタ１の前記突出部１１Ａが、ＢＧＡ型の半導体装置の半田ボールが備えられる凹部と対応した位置に形成される。
【００２８】
凹部の中に設けられた電極を有したＩＣパッケージを凹部の中に設けられた電極を有した検査装置で検査測定を行う際には、突出部１１Ａが両面に形成されているシート状コネクタ１を使用すれば良い。シート状コネクタ１の片面には検査装置を、シート状コネクタ１のもう一方の面にはＩＣパッケージを接続する。この時、シート状コネクタ１の検査装置に接続される面には、突出部１１Ａが検査装置の凹部に対応した位置に形成され、シート状コネクタ１のもう一方の面には、突出部１１ＡがＩＣパッケージの凹部に対応した位置に形成される。
【００２９】
本発明のシート状コネクタ１は上記のように検査で使用されても良いが、表面実装形ＩＣパッケージ等を回路基板に実装する際にも利用することができる。例えば、表面実装形ＩＣパッケージが凹部１６の中に設けられた電極１５を有する場合、シート状コネクタ１の表面実装形ＩＣパッケージに接続される面には、突出部１１Ａが表面実装形ＩＣパッケージの凹部１６に対応した位置に形成される。このシート状コネクタ１によって、より小さい圧縮量で、表面実装形ＩＣパッケージを回路基板に圧縮接続することができる。
また、上記圧縮接続の際、全体的に均一な荷重をかけてより接続を安定化させるために、特許文献（特開２００６−１８４１９９号広報）に示めされるような、接続のためのソケットを利用し上記接続を行うことも好ましい。
【００３０】
ここではソケットを利用した表面実装形ＩＣパッケージとシート状コネクタ１の接続について具体的に説明する。
図６に示すように、ソケット３０１は、上蓋部３０２に表面実装形ＩＣパッケージ２０１をシート状コネクタ１に接近する方向に垂直に押圧する機構部を有する。この機構部は、ソケット３０１の収容空間３０３内に表面実装形ＩＣパッケージ２０１を収容し、回転レバー３０５を回転させると押圧板３０４が上蓋部３０２から遠ざかる方向に移動し、表面実装形ＩＣパッケージ２０１の背面面内にほぼ均等に圧力を加えた状態で表面実装形ＩＣパッケージ２０１をシート状コネクタ１に接近する方向に垂直に押圧するようになっている。
表面実装形ＩＣパッケージ２０１とシート状コネクタ１を接続する際、このソケット３０１を利用して接続すると良い。表面実装形ＩＣパッケージ２０１を図６に示す収容空間３０３内に収容し、ソケット３０１を使って全体的に均一な荷重をかけて圧縮接続を行う。このとき、シート状コネクタ１の突出部１１Ａは表面実装形ＩＣパッケージの凹部に対応した位置に形成されておくことで、突出部１１Ａと凹部の形状が一致し、小さな圧縮荷重でも所定の圧縮量が得られ、さらに、小さな圧縮量にかかわらず導通抵抗が安定する結果、安定した電気的接続が得られる。
【００３１】
本発明のシート状コネクタ１によって、シート状のコネクタ１と凹部に電極を有するＩＣパッケージ等と圧縮接続を行う際、小さな圧縮荷重でも所定の圧縮量が得られ、さらに、小さな圧縮量にかかわらず導通抵抗が安定する結果、安定した電気的接続がえられる。
【００３２】
シート状コネクタ１がＢＧＡ型の半導体装置１０１に電気的に接続される際、シート状コネクタ１の突出部１１Ａが、ＢＧＡ型の半導体装置１０１の半田ボールが備えられる凹部１６と対応した位置に形成されることで、小さな圧縮荷重でも所定の圧縮量が得られ、さらに、小さな圧縮量にかかわらず導通抵抗が安定する結果、安定した電気的接続がえられる。
【００３３】
本発明のシート状コネクタ１の製造方法によって、絶縁性シート２と、該絶縁性シート２の厚さ方向に貫通し、互いに離間して配置された複数の金属線３とを有し、該金属線３からなる高さの異なる複数の突出部１１が前記絶縁性シート２の両面もしくは片面に形成されているシート状コネクタ１を容易に形成することができる。
【実施例】
【００３４】
本実施例においては、半田ボールが備えられていないＢＧＡ型の半導体装置のダミーとなるＢＧＡ型の半導体装置１０１を作成し、それに接続するために、シート状コネクタ１と有突起コネクタ５を作成した。
【００３５】
厚さが１．０ｍｍのシート状コネクタ１と有突起コネクタ５とを次の手順に従って作製した。先ず、厚さが５０μｍ でその熱収縮率が０．５％であるポリエステルフィルムの表面をサンドブラストして、その表面の粗さ（Ｒａ）を０．８とし、その表面を界面活性剤で処理した。その後、硬化後の硬度が３０°Ｈ の絶縁性シリコーンゴムとなるシリコーンゴムコンパウンド・ＫＥ−１５３Ｕ とＫＥ−７６１ＶＢ［ともに信越化学工業社製、商品名］との混合比を７０：３０とする混合物１００質量部に対して、付加加硫系加硫剤・Ｃ−１９Ａ ［信越化学工業社製、商品名］０．５質量部、付加加硫系加硫剤・Ｃ−１９Ｂ［信越化学工業社製、商品名］２．５質量部、およびシランカップリング剤・ＫＢＭ−４０３［信越化学工業社製、商品名］１．０質量部からなる絶縁性シリコーンゴム組成物を混練し、ポリエステルフィルム上に添加し、図４（ａ）に示すように、絶縁性シート２となる絶縁体層４１を０．１ｍｍの厚さに分出しした。
【００３６】
次いで、この分出した未硬化の絶縁体層４１の表面上に、直径４０μｍの黄銅線にＡｕ−Ｃｏ合金を０．４μｍの厚さにメッキした体積抵抗率１０−３Ω・ｃｍの金メッキ線を金属線３として、図４（ｂ）に示すように、０．１ｍｍ 間隔でそれぞれ平行に配列し載置した。その後、図４（ｃ）に示すように、これに上記で得た別のポリエステルフィルム上に絶縁性シリコーンゴム組成物を分出したものとを、シリコーンゴム面同士で重ねてラミネートし、６ｋｇｆ／ｃｍ２で８分間加圧して肉厚７０μｍに成形しエージングした後、さらに１２０℃で１５分間加熱硬化して、所定の積層ブロックサイズに裁断し、その後ポリエステルフィルムを剥離して成形裁断品４２を得た。
【００３７】
次に、図４（ｄ）に示すように、この成形裁断品４２のポリエステルフィルムを剥した一方の面に、接着剤としてゴム硬度が５０°Ｈである液状シリコーンゴムＫＥ−１９３５Ａ／Ｂ［信越化学工業社製、商品名］をスクリーン印刷法で３０μｍの厚さに塗布し、金属線３の配列方向が一致し互いに平行となるように、金属線３を配置し積層ブロック体４３を得た。
さらに、図４（ｅ）に示すように、順次多数の積層ブロック体４３を作成し、それらの積層ブロック体４３を貼り合せ、末端には成形裁断品４２貼り合せて、真空脱泡した後に、１２０℃で１０分間加熱してこれらを接着、硬化させ、配線密度が１００本／ｍｍ２の積層体４４を得た。このときの金属線３の接着強度は、一本の金属線３に対して４０ｇの接着強度を有している。
【００３８】
この積層体４４を、図４（ｅ）に示すように、金属線３に対して直角で、積層方向と同一方向へ、厚さが１．０ｍｍとなるようにスライスした後、２００℃で２時間加熱処理して、絶縁性シリコーンゴムおよび接着剤からの液状シリコーンゴムの低分子量物質を除去して、図４（ｆ）に示すようなシート状コネクタ前駆体４を得た。
【００３９】
次に、図５（ｂ）に示すように、シート状コネクタ前駆体４を炭酸ガスレーザを使用し、絶縁性シート２のみを融解した。その際、炭酸ガスレーザを１Ｗ、速度０．５ｍ／秒で移動させながら、シート状コネクタ前駆体４に一様に照射し、絶縁性シート２を突出部１１Ａの必要な長さＬよりも深く融解した。レーザ加工に使用するレーザ発振器は炭酸ガスを使用し、レーザビームの掃引は、ガルバノミラースキャナやポリゴンミラーを使用し、有突起コネクタ５を得た。
次に、図５（ｃ）に示すように、ＹＡＧレーザを使用し、絶縁性シート２と金属線３を同時に融解させた。その際、ＹＡＧレーザを１０Ｗ、速度１ｍ／秒で移動させながら、有突起コネクタ５のうち、接続するＢＧＡ型の半導体装置１０１の半田ボールが備えられる凹部１６と対応しない部分に選択的に照射し、突出部１１Ａの必要な長さＬの分だけ融解し、シート状コネクタ１を得た。
【００４０】
［評価］半田ボールが備えられていない直径４００μｍで深さ２４μｍの凹部１６に電極１５を１ｍｍ間隔で有するＢＧＡ型の半導体装置のダミーとなるＢＧＡ型の半導体装置１０１を作成し、それに接続するために、シート状コネクタ１と有突起コネクタ５を上記のように作成した。次に、上記実施例で得られたシート状コネクタ１と有突起コネクタ５について、その特性を調べたところ下記の結果が得られた。
【００４１】
まず、顕微鏡とカメラを使用し３次元撮影を行い、シート状コネクタ１の突出物１１Ａの平均の長さＬとひとつの凹部１６に対応する突出部１１Ａの平均数を算出した。その結果、突出物１１Ａの平均の長さＬは３０μｍであり、ひとつの凹部１６に対応する突出部１１Ａは平均約８個／凹であった。
【００４２】
次に、図７に示すように、上記実施例で得られたシート状コネクタ１を平板７１とＢＧＡ型の半導体装置１０１で挟みこんだ。その際、ＢＧＡ型の半導体装置１０１の半田ボールが備えられる凹部１６と、シート状コネクタ１の突出部１１Ａの位置合わせを行った。さらに、上方の平板７１の上面を、鋼球７２を介してロードセル７３で圧縮することにより、厚さ方向に０．５ｍｍ／分の速度で圧縮した時の圧縮量と圧縮荷重の関係を測定した。また、比較例として、有突起コネクタ５についても同様の測定を行った。
その結果を図８に示す。図中、曲線１は実施例で得られたシート状コネクタ１（厚さ１ｍｍ、）であり、曲線２は上記の有突起コネクタ５（厚さ１ｍｍ）を比較例として測定したものであり、いずれも金属線の配線密度は１００本／ｍｍ２で同じである。図８より、金属線の仕様、配線密度が同じでも、シート状コネクタ１は突出物１１ＡがＢＧＡ型の半導体装置１０１の凹部１６に対応する位置に存在することにより、比較例である高さの等しい突出部１１を一様に有する有突起コネクタ５より低い圧縮荷重で所定の圧縮量が得られることが認められる。
【００４３】
また、図９に示すように、本発明のシート状コネクタ１の導通抵抗の測定を、電極９５を有する回路基板９１とＢＧＡ型の半導体装置１０１で挟み込み、ミリオムメーターＨＰ４３３８［ＨＰ社製］９４を電極９５と電極１５に接続することで行った。その際、ＢＧＡ型の半導体装置１０１の半田ボールが備えられる凹部１６と、シート状コネクタ１の突出部１１Ａの位置合わせを行った。
その結果を図１０に示した。本発明のシート状コネクタ１（曲線１）は、圧縮量が０．３０ｍｍ以上であれば、圧縮量が変化しても導通抵抗の変化量は小さく安定していることが認められ、深さ２４μｍの凹部１６の中に設けられた電極１５と安定的に電気的な接続ができることがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明のシート状コネクタの平面図である。
【図２】本発明のシート状コネクタの突出部とＢＧＡ型の半導体装置の半田ボールが備えられる凹部の中に設けられた電極の断面を示した概略図である。
【図３】シート状コネクタの突出部とＢＧＡ型の半導体装置の半田ボールが備えられる凹部の中に設けられた電極の断面を示した概略図である。
【図４】本発明におけるシート状コネクタ前駆体の製造過程を示した概略図である。
【図５】本発明のシート状コネクタの製造過程を示した概略図である。
【図６】本発明のシート状コネクタをソケットを利用して表面実装形ＩＣパッケージに接続した実施形態例を示す斜視図である。
【図７】本実施例におけるシート状コネクタの圧縮特性を測定する方法を示す説明図である。
【図８】本実施例におけるシート状コネクタの圧縮特性を示すグラフである。
【図９】本実施例におけるシート状コネクタの導通抵抗の変化を測定する方法を示す説明図である。
【図１０】本実施例におけるシート状コネクタの導通抵抗の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４５】
１…シート状コネクタ
２…絶縁性シート
３…金属線
４…シート状コネクタ前駆体
５…有突起コネクタ
１１…突出部
１１Ａ…突出部
１１Ｂ…突出部
１５…電極
１６…凹部
４１…絶縁体層
４２…成形裁断品
４３…積層ブロック体
４４…積層体
１０１…ＢＧＡ型半導体装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集積回路（ＩＣ）などに電気的に接続するためのシート状コネクタとその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣの多ピン化や小型化を実現するためのパッケージのひとつとして、ＩＣを収納するパッケージの裏面に半田ボールを外部電極として並べたＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）パッケージが知られている。
このＢＧＡ型の半導体装置においては、シート状のコネクタを利用し、検査装置と圧縮接続することで、内部回路の検査測定が行われている。当該コネクタは絶縁性シートと互いに離間して配置された複数の金属線とを有するものである。その金属線は絶縁性シートの厚さ方向に貫通し、片面または両面に突出することで突出部を形成している。ＢＧＡ型の半導体装置にコネクタを圧縮接続する際、コネクタの金属線からなる当該突出部を、ＢＧＡ型の半導体装置の外部電極である半田ボールに直接当てることで電気的に接続し、検査測定を行っている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開平９−１６１８７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、圧縮接続の際、金属線を半田ボールに当てて接続することで検査を行っているため、金属線により半田ボールが傷ついてしまうという問題があった。
【０００４】
そこで、金属線を半田ボールが備えられる凹部に接続することで、こういった問題を回避可能であると考えられる。
ＢＧＡ型の半導体装置の半田ボールが備えられる部位は凹状であり、一方、従来のシート状のコネクタは金属線の高さの等しい突出部を一様に有している。したがって、凹部の中に設けられた電極と接続しようとすると、金属線の高さの等しい突出部を一様に有しているシート状コネクタの表面の形状とＢＧＡ型の半導体装置の凹部の形状が一致せず、凹部に対応しない位置にある金属線の突出部が凹部以外の部分に突きかかる。それにより、圧縮接続の際、所定の量の圧縮量を得て接続させるためには、大きな圧縮荷重が必要となり、ＢＧＡ型の半導体装置、コネクタあるいはそれらの電極にかかる負担が大きくなり、また所定の量の圧縮量を与えても導通抵抗が安定せず、接続が不安定となる。
【０００５】
本発明は、ＢＧＡ型の半導体装置の半田ボールが備えられる凹部の中に設けられた電極に対しても、安定的に電気的な接続を行いうるシート状コネクタを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のシート状コネクタは、絶縁性シートと、該絶縁性シートの厚さ方向に貫通し、互いに離間して配置された複数の金属線とを有するシート状コネクタであって、該金属線からなる高さの異なる複数の突出部が前記絶縁性シートの両面もしくは片面に形成されていることを特徴とする。
【０００７】
凹部の中に設けられた電極を有する検査装置に電気的に接続されるシート状コネクタであって、前記突出部が、検査装置の凹部に対応した位置に形成されることが好ましく、また、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）型の半導体装置に電気的に接続されるシート状コネクタであって、前記突出部が、ＢＧＡ型の半導体装置の半田ボールが備えられる凹部と対応した位置に形成されることが好ましい。
【０００８】
本発明のシート状コネクタの製造方法は、絶縁体からなる層と互いに離間して配置された複数の金属線からなる層を積層して積層体を形成し、該積層体を該積層方向にスライスして、絶縁性シートと、該絶縁性シートの厚さ方向に貫通した複数の金属線を有するシート状コネクタ前駆体を形成し、絶縁性シートを融解して、絶縁性シートの両面もしくは片面に金属線からなる複数の突出部を形成し、該複数の突出部の一部を選択的に融解することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のシート状コネクタによって、シート状のコネクタと凹部の中に設けられた電極を有するＩＣパッケージ等と圧縮接続を行う際、小さな圧縮荷重でも所定の圧縮量が得られ、さらに、小さな圧縮量にかかわらず導通抵抗が安定する結果、安定した電気的接続がえられる。
また、本発明のシート状コネクタの製造方法によって、上記シート状コネクタを容易に形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
次に本発明のシート状コネクタについて、図面に基づいて詳細に説明する。
図１および図２に示すように、本発明のシート状コネクタ１は、絶縁性シート２と、該絶縁性シート２の厚さ方向に貫通し、互いに離間して配置された複数の金属線３とを有することが必要である。
【００１１】
本発明のシート状コネクタ１に用いられる絶縁性シート２としては、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂等のエラストマ性の熱硬化性樹脂、合成ゴムまたはポリエチレン樹脂、ポリウレタン樹脂、ＡＢＳ樹脂、軟質塩化ビニル樹脂等のエラストマ性の熱可塑性樹脂からなるものが挙げられ、耐環境特性、耐熱性、耐寒性の点からシリコーンゴムが好ましい。
【００１２】
これら例示した材質からなる絶縁性シート２は、絶縁性が要求されるため、体積抵抗率１０１２Ω・ｃｍ以上のものが使用される。また、シート状コネクタ１をＩＣパッケージ等と接続するとき、荷重をかけて圧縮接続を行うので、シート状コネクタ１は柔軟であることが好ましい。したがって、絶縁性シート２の硬度（ＪＩＳ Ｊ６３０１Ａ型）は、２０〜６０°Ｈ であることが好ましく、耐久性を考慮すると、３０〜６０°Ｈ がより好ましい。絶縁性シート２の耐引き裂き強度は、圧縮接続時に絶縁性シート２が金属線３を確実に保持出来るよう１０ｋｇｆ／ｍｍ以上のものがよい。また、絶縁性シート２と金属線３が１０ｇ／本以上の強度で接着していると、圧縮接続時に金属線３が脱離することなく、耐久性が向上する。この強度値は、シート状コネクタ１の製造過程において真空脱泡した後、積層体４４を得られたとき、絶縁性シート２と金属線３を金属線３に平行で相反する方向に相対速度２５ｍｍ／分の引張り速度で引っ張って測定したものである。
【００１３】
本発明のシート状コネクタ１に用いられる金属線３としては、ＩＣパッケージ等の検査、接続に適した導通抵抗を有しているものであって、体積抵抗率１０−１Ω・ｃｍ以下の材質であることが肝要である。さらに接触抵抗を考慮すると純金線、金合金線、金メッキ線、銅合金線が挙げられ、なかでも耐環境特性を考慮すると、純金線、金合金線、金メッキ線が好ましい。特に、純金線あるいは金メッキ真鍮線がより好ましい。金属線３の直径は、配線密度との関係を考慮して２０〜９０μｍの範囲が良いが、特には３０〜５０μｍの範囲から選ばれたものが好適である。
【００１４】
図２に示すように、シート状コネクタ１において、金属線からなる高さの異なる複数の突出部１１が絶縁性シート２に形成されており、突出部は高い方の突出部１１Ａと低い方の突出部１１Ｂに分類される。
高い方の突出部１１Ａと低い方の突出部１１Ｂとの高さの差によって規定される長さＬは接続するＢＧＡ型の半導体装置１０１の凹部１６の深さに対応して適宜設定される。
【００１５】
長さＬはＢＧＡ型の半導体装置１０１の凹部１６の深さより長いことが好ましく、凹部１６の深さの２倍以下の長さであることが好ましい。例えば、凹部１６の深さが２５μｍである場合、長さＬは３０〜５０μｍであれば、シート状コネクタ１とＢＧＡ型の半導体装置１０１の圧縮接続の際、シート状コネクタ１の突出部１１Ａの部分とＢＧＡ型の半導体装置１０１の凹部１６の形状が一致するようになるため、小さな圧縮荷重でも所定の圧縮量が得られ、さらに、小さな圧縮量にかかわらず導通抵抗が安定する結果、安定した電気的接続が得られ好ましい。
この範囲よりも長さＬが短い場合、圧縮接続の際、突出部１１Ａが凹部１６の中に設けられた電極１５に接続するための圧縮量が大きくなり、余分な圧縮荷重が必要となり好ましくない。
また、この範囲よりも長さＬが長い場合は、電極１５と接続された際、突出部１１Ａが長すぎるために、突出部１１Ａを屈曲させるために余分な圧縮荷重が必要となり、好ましくない。
【００１６】
また、図３に示すように、ＢＧＡ型の半導体装置１０１の凹部１６と対応する位置にない突出部１１Ａは、電極１５と接続する際、凹部１６と対応する位置にある突出部１１Ａが電極１５と接続する前に、ＢＧＡ型の半導体装置１０１の凹部１６以外の部分１７に接触してしまい、接続の妨げになり好ましくない。
【００１７】
ＢＧＡ型の半導体装置１０１におけるひとつの電極１５に対して、ひとつの突出部１１Ａによって接続されても良いが、ひとつの電極１５に対して突出部１１Ａが少ししかないと安定した電気的な接続が得られない。したがって、ひとつの電極１５に対してできるだけ多くの突出部１１Ａが接続するよう形成されることが好ましい。
そのためには、金属線３の配線密度は７０〜１０００本／ｍｍ２、好ましくは １００〜１０００本／ｍｍ２であることが好ましい。配線密度が７０本／ｍｍ２未満では、ひとつの電極１５に接続する突出部１１Ａの数が少なくなり、安定した電気的な接続が得られにくくなる。一方、配線密度が１０００本／ｍｍ２を超えると、隣接する金属線３同士が接触しやすく好ましくない。
また、金属線３の間隔は１０〜１２５μｍであって、金属線３間の絶縁性確保、金属線３の配列精度などを考慮すると、５０〜１００μｍ が好ましい。間隔がこの範囲より大きくなると、ひとつの電極１５に接続する突出部１１Ａの数が少なくなり、安定した電気的な接続が得られにくく、好ましくない。また、間隔がこの範囲より小さくなると、圧縮接続時において、突出部１１Ａと凹部１６の位置合わせが極めて高い精度で求められ、接続を制御することが困難になり、好ましくない。
【００１８】
このシート状コネクタ１の厚さ（絶縁性シート２の厚さ）は、０．３〜２．０ｍｍが好ましい。０．３ｍｍ未満では、シート状コネクタ１を得るためのスライス加工上、均一な厚さにスライスすることが困難である。また、２．０ｍｍを超えてもシート状コネクタ１として得ることは可能であるが、本発明品が主として使用される半導体領域は高周波回路、かつ、交流回路であり、高周波特性が悪くなり好ましくない。なぜなら、直流回路における抵抗に相当する交流回路のインピーダンスは、コネクタの厚さが厚くなると大きくなるからである。
【００１９】
本発明の上記実施形態例においてはシート状コネクタ１の突出部１１Ａが、ＢＧＡ型の半導体装置１０１の凹部１６の中に設けられた電極１５に電気的に接続される例で示したが、本発明の実施形態例は凹部の中に設けられた電極に接続する場合に限定されるものではない。たとえば、シート状コネクタ１を、平面部に設けられた電極１５を有するＩＣパッケージ等と接続する際、突出部１１Ａの長さＬが３〜１５μｍであれば、小さな圧縮荷重でも所定の圧縮量が得られ、さらに、小さな圧縮量にかかわらず導通抵抗が安定する結果、安定した電気的接続が得られ好ましい。
この範囲よりも長さＬが短い場合、接続時に小さな圧縮量での圧縮接続では、接続が安定化しないので、好ましくない。また、この範囲よりも長い場合は、電極１５と接続された際、突出部１１Ａが長すぎるために、突出部１１Ａを屈曲させるために余分な圧縮荷重が必要となり、好ましくない。
また、ＢＧＡ型の半導体装置１０１と接続される場合に限定されるものでなく、凹部に設けられた電極を有するＩＣパッケージ、検査装置に用いられる測定基板、表面実装型ＩＣパッケージなどと接続される際に使用されても良い。
【００２０】
凹部の中に設けられた電極を有する検査装置と凹部の中に設けられた電極を有するＩＣパッケージが接続される際などは、シート状コネクタ１の突出部１１Ａが絶縁性シート２の両面に形成されていることが好ましい。シート状コネクタ１の片面には凹部の中に設けられた電極を有する検査装置を、シート状コネクタ１のもう一方の面には凹部の中に設けられた電極を有するＩＣパッケージを接続すれば良い。接続される装置は凹部の中もしくは平面部に設けられた電極を有するものであれば良く、ＩＣパッケージ、検査装置、表面実装型ＩＣパッケージなどで良い。シート状コネクタ１の突出部１１Ａが絶縁性シート２の両面に形成されていることにより、凹部の中に設けられた電極を有するＩＣパッケージ等と検査装置等を、より小さい圧縮量で、電気的に接続することができる。
【００２１】
シート状コネクタ１は次のステップを経て製造される。
第一のステップでは、図４（ａ）に示すように、絶縁性シリコーンゴム組成物を混練し、その後、一定の厚さで分出し、絶縁性シート２となる絶縁体層４１を得る。次に、この未硬化の絶縁体層４１の表面上に、図４（ｂ）に示すように、金メッキ真鍮線等の金属線３を一定の間隔でそれぞれ平行に配列し載置する。これに先の絶縁性シリコーンゴム組成物を分出したものとを、シリコーンゴム面同士で重ねてラミネートし加圧成形しエージングした後、さらに加熱硬化して、所定の積層ブロックサイズに裁断し、図４（ｃ）に示すように、成形裁断品４２を得る。
その後、成形裁断品４２に、金属線３の配列方向が一致し互いに平行となるように金属線３を配置することで、図４（ｄ）に示すように、金属線３の層を持った多数の積層ブロック体４３を得る。これら多数の積層ブロック体４３を貼り合せて、末端に成形裁断品４２を貼り合せて、真空脱泡した後に、加熱してこれらを接着、硬化させ、図４（ｅ）に示すように積層体４４を得ることができる。
【００２２】
図４（ｅ）に示すように、この積層体４４をスライス面Ｓに示すように、金属線３に対して直角で、積層方向と同一方向へ、上記で述べた厚さの範囲でスライスすることによって、図４（ｆ）に示すようなシート状コネクタ前駆体４が得られる。
【００２３】
第二のステップでは、上記で得られたシート状コネクタ前駆体４に対して、図５（ｂ）に示すように、炭酸ガスレーザを使用し、絶縁性シート２のみを融解させる必要がある。レーザ加工に使用するレーザ発振器は、市販の連続発振が可能な炭酸ガスレーザ発振器でよく、レーザビームの掃引は、市販の駆動ミラー装置、例えばガルバノミラースキャナやポリゴンミラーなどを用いて、一方向あるいは双方向に行うものでよい。
ここで、炭酸ガスレーザによって、絶縁性シート２のみ融解させることができるが、金属線３は融解させることができない。したがって、炭酸ガスレーザを絶縁性シート２に一様に照射し、突出部１１Ａの必要な長さＬよりも深く融解することで、金属線３からなる多数の高さの等しい突出部１１を一様に有し、その表面が平面の形状を有している有突起コネクタ５を得られる。
【００２４】
次に、ＹＡＧレーザを使用し、図５（ｃ）に示すように、絶縁性シート２と金属線３を同時に融解させる必要がある。レーザ加工に使用するレーザ発振器は上記と同様で良い。
ここで、ＹＡＧレーザによって、絶縁性シート２と金属線３を同時に融解することができる。照射する部分は接続する電極１５と対応しない部分に選択的に照射し、絶縁性シート２と金属線３を同時に融解する。ＹＡＧレーザは金属線３を突出部１１Ａの必要な長さＬの分だけ融解する。その結果、残された部分において、電極１５と対応する位置にのみ長さＬの突出部１１Ａを形成し、シート状コネクタ１が得られる。
【００２５】
シート状コネクタ１の製造方法の第２ステップの実施形態例として、炭酸ガスレーザ、ＹＡＧレーザの順で絶縁性シート２と金属線３を順に融解する方法を示したが、シート状コネクタ１の製造方法はこれに限定されるものではない。金属線３を融解せずに絶縁性シート２のみを融解するレーザであれば、炭酸ガスレーザの代わりにそれを使用しても良い。また、金属線３と絶縁性シート２を融解するレーザもしくは金属線３のみを融解するレーザであれば、ＹＡＧレーザの代わりに使用しても良い。
さらに、第２ステップでは上記と逆の順、すなわち、ＹＡＧレーザ、炭酸ガスレーザの順で照射し、シート状コネクタ１を製造しても良い。つまり、ＹＡＧレーザを接続する電極１５と対応しない部分に選択的に照射し、絶縁性シート２と金属線３を突出部１１Ａの必要な長さＬの分だけ同時に融解した後、接続する電極１５と対応する部分、つまりＹＡＧレーザを照射していない部分に、炭酸ガスレーザを選択的に照射することで絶縁性シート２のみを突出部１１Ａの必要な長さＬよりも深く融解し、接続する電極１５と対応する部分に長さＬの突出部１１Ａを形成することで、シート状コネクタ１を製造しても良い。この方法であれば突出部１１Ａは接続する電極１５と対応する部分にのみに形成される利点があるが、ＹＡＧレーザだけでなく炭酸ガスレーザも選択的に照射しなければならず製造工程が複雑になってしまうので、これらの方法は状況によって適宜選択すれば良い。
【００２６】
また、上記工程の後に、形成された突出部１１Ａもしくはシート状コネクタ１に一様にＹＡＧレーザを照射する工程を追加しても良い。それにより、金属線３の先端形状が丸くなり、接続する電極１５に対するダメージを軽減でき好ましい。
形成された突出部１１ＡにＹＡＧレーザを照射する場合は、本工程のＹＡＧレーザの照射は長さＬが変化しない程度にすれば良い。もしくは、本工程を追加するために、上述した第２のステップにおけるＹＡＧレーザの工程において、予め、選択した金属線３を必要な長さＬよりも余分に融解させても良い。
【００２７】
シート状コネクタ１がＢＧＡ型の半導体装置に電気的に接続される際、図２に示すようにシート状コネクタ１の前記突出部１１Ａが、ＢＧＡ型の半導体装置の半田ボールが備えられる凹部と対応した位置に形成される。
【００２８】
凹部の中に設けられた電極を有したＩＣパッケージを凹部の中に設けられた電極を有した検査装置で検査測定を行う際には、突出部１１Ａが両面に形成されているシート状コネクタ１を使用すれば良い。シート状コネクタ１の片面には検査装置を、シート状コネクタ１のもう一方の面にはＩＣパッケージを接続する。この時、シート状コネクタ１の検査装置に接続される面には、突出部１１Ａが検査装置の凹部に対応した位置に形成され、シート状コネクタ１のもう一方の面には、突出部１１ＡがＩＣパッケージの凹部に対応した位置に形成される。
【００２９】
本発明のシート状コネクタ１は上記のように検査で使用されても良いが、表面実装形ＩＣパッケージ等を回路基板に実装する際にも利用することができる。例えば、表面実装形ＩＣパッケージが凹部１６の中に設けられた電極１５を有する場合、シート状コネクタ１の表面実装形ＩＣパッケージに接続される面には、突出部１１Ａが表面実装形ＩＣパッケージの凹部１６に対応した位置に形成される。このシート状コネクタ１によって、より小さい圧縮量で、表面実装形ＩＣパッケージを回路基板に圧縮接続することができる。
また、上記圧縮接続の際、全体的に均一な荷重をかけてより接続を安定化させるために、特許文献（特開２００６−１８４１９９号広報）に示めされるような、接続のためのソケットを利用し上記接続を行うことも好ましい。
【００３０】
ここではソケットを利用した表面実装形ＩＣパッケージとシート状コネクタ１の接続について具体的に説明する。
図６に示すように、ソケット３０１は、上蓋部３０２に表面実装形ＩＣパッケージ２０１をシート状コネクタ１に接近する方向に垂直に押圧する機構部を有する。この機構部は、ソケット３０１の収容空間３０３内に表面実装形ＩＣパッケージ２０１を収容し、回転レバー３０５を回転させると押圧板３０４が上蓋部３０２から遠ざかる方向に移動し、表面実装形ＩＣパッケージ２０１の背面面内にほぼ均等に圧力を加えた状態で表面実装形ＩＣパッケージ２０１をシート状コネクタ１に接近する方向に垂直に押圧するようになっている。
表面実装形ＩＣパッケージ２０１とシート状コネクタ１を接続する際、このソケット３０１を利用して接続すると良い。表面実装形ＩＣパッケージ２０１を図６に示す収容空間３０３内に収容し、ソケット３０１を使って全体的に均一な荷重をかけて圧縮接続を行う。このとき、シート状コネクタ１の突出部１１Ａは表面実装形ＩＣパッケージの凹部に対応した位置に形成されておくことで、突出部１１Ａと凹部の形状が一致し、小さな圧縮荷重でも所定の圧縮量が得られ、さらに、小さな圧縮量にかかわらず導通抵抗が安定する結果、安定した電気的接続が得られる。
【００３１】
本発明のシート状コネクタ１によって、シート状のコネクタ１と凹部に電極を有するＩＣパッケージ等と圧縮接続を行う際、小さな圧縮荷重でも所定の圧縮量が得られ、さらに、小さな圧縮量にかかわらず導通抵抗が安定する結果、安定した電気的接続がえられる。
【００３２】
シート状コネクタ１がＢＧＡ型の半導体装置１０１に電気的に接続される際、シート状コネクタ１の突出部１１Ａが、ＢＧＡ型の半導体装置１０１の半田ボールが備えられる凹部１６と対応した位置に形成されることで、小さな圧縮荷重でも所定の圧縮量が得られ、さらに、小さな圧縮量にかかわらず導通抵抗が安定する結果、安定した電気的接続がえられる。
【００３３】
本発明のシート状コネクタ１の製造方法によって、絶縁性シート２と、該絶縁性シート２の厚さ方向に貫通し、互いに離間して配置された複数の金属線３とを有し、該金属線３からなる高さの異なる複数の突出部１１が前記絶縁性シート２の両面もしくは片面に形成されているシート状コネクタ１を容易に形成することができる。
【実施例】
【００３４】
本実施例においては、半田ボールが備えられていないＢＧＡ型の半導体装置のダミーとなるＢＧＡ型の半導体装置１０１を作成し、それに接続するために、シート状コネクタ１と有突起コネクタ５を作成した。
【００３５】
厚さが１．０ｍｍのシート状コネクタ１と有突起コネクタ５とを次の手順に従って作製した。先ず、厚さが５０μｍ でその熱収縮率が０．５％であるポリエステルフィルムの表面をサンドブラストして、その表面の粗さ（Ｒａ）を０．８とし、その表面を界面活性剤で処理した。その後、硬化後の硬度が３０°Ｈ の絶縁性シリコーンゴムとなるシリコーンゴムコンパウンド・ＫＥ−１５３Ｕ とＫＥ−７６１ＶＢ［ともに信越化学工業社製、商品名］との混合比を７０：３０とする混合物１００質量部に対して、付加加硫系加硫剤・Ｃ−１９Ａ ［信越化学工業社製、商品名］０．５質量部、付加加硫系加硫剤・Ｃ−１９Ｂ［信越化学工業社製、商品名］２．５質量部、およびシランカップリング剤・ＫＢＭ−４０３［信越化学工業社製、商品名］１．０質量部からなる絶縁性シリコーンゴム組成物を混練し、ポリエステルフィルム上に添加し、図４（ａ）に示すように、絶縁性シート２となる絶縁体層４１を０．１ｍｍの厚さに分出しした。
【００３６】
次いで、この分出した未硬化の絶縁体層４１の表面上に、直径４０μｍの黄銅線にＡｕ−Ｃｏ合金を０．４μｍの厚さにメッキした体積抵抗率１０−３Ω・ｃｍの金メッキ線を金属線３として、図４（ｂ）に示すように、０．１ｍｍ 間隔でそれぞれ平行に配列し載置した。その後、図４（ｃ）に示すように、これに上記で得た別のポリエステルフィルム上に絶縁性シリコーンゴム組成物を分出したものとを、シリコーンゴム面同士で重ねてラミネートし、６ｋｇｆ／ｃｍ２で８分間加圧して肉厚７０μｍに成形しエージングした後、さらに１２０℃で１５分間加熱硬化して、所定の積層ブロックサイズに裁断し、その後ポリエステルフィルムを剥離して成形裁断品４２を得た。
【００３７】
次に、図４（ｄ）に示すように、この成形裁断品４２のポリエステルフィルムを剥した一方の面に、接着剤としてゴム硬度が５０°Ｈである液状シリコーンゴムＫＥ−１９３５Ａ／Ｂ［信越化学工業社製、商品名］をスクリーン印刷法で３０μｍの厚さに塗布し、金属線３の配列方向が一致し互いに平行となるように、金属線３を配置し積層ブロック体４３を得た。
さらに、図４（ｅ）に示すように、順次多数の積層ブロック体４３を作成し、それらの積層ブロック体４３を貼り合せ、末端には成形裁断品４２貼り合せて、真空脱泡した後に、１２０℃で１０分間加熱してこれらを接着、硬化させ、配線密度が１００本／ｍｍ２の積層体４４を得た。このときの金属線３の接着強度は、一本の金属線３に対して４０ｇの接着強度を有している。
【００３８】
この積層体４４を、図４（ｅ）に示すように、金属線３に対して直角で、積層方向と同一方向へ、厚さが１．０ｍｍとなるようにスライスした後、２００℃で２時間加熱処理して、絶縁性シリコーンゴムおよび接着剤からの液状シリコーンゴムの低分子量物質を除去して、図４（ｆ）に示すようなシート状コネクタ前駆体４を得た。
【００３９】
次に、図５（ｂ）に示すように、シート状コネクタ前駆体４を炭酸ガスレーザを使用し、絶縁性シート２のみを融解した。その際、炭酸ガスレーザを１Ｗ、速度０．５ｍ／秒で移動させながら、シート状コネクタ前駆体４に一様に照射し、絶縁性シート２を突出部１１Ａの必要な長さＬよりも深く融解した。レーザ加工に使用するレーザ発振器は炭酸ガスを使用し、レーザビームの掃引は、ガルバノミラースキャナやポリゴンミラーを使用し、有突起コネクタ５を得た。
次に、図５（ｃ）に示すように、ＹＡＧレーザを使用し、絶縁性シート２と金属線３を同時に融解させた。その際、ＹＡＧレーザを１０Ｗ、速度１ｍ／秒で移動させながら、有突起コネクタ５のうち、接続するＢＧＡ型の半導体装置１０１の半田ボールが備えられる凹部１６と対応しない部分に選択的に照射し、突出部１１Ａの必要な長さＬの分だけ融解し、シート状コネクタ１を得た。
【００４０】
［評価］半田ボールが備えられていない直径４００μｍで深さ２４μｍの凹部１６に電極１５を１ｍｍ間隔で有するＢＧＡ型の半導体装置のダミーとなるＢＧＡ型の半導体装置１０１を作成し、それに接続するために、シート状コネクタ１と有突起コネクタ５を上記のように作成した。次に、上記実施例で得られたシート状コネクタ１と有突起コネクタ５について、その特性を調べたところ下記の結果が得られた。
【００４１】
まず、顕微鏡とカメラを使用し３次元撮影を行い、シート状コネクタ１の突出物１１Ａの平均の長さＬとひとつの凹部１６に対応する突出部１１Ａの平均数を算出した。その結果、突出物１１Ａの平均の長さＬは３０μｍであり、ひとつの凹部１６に対応する突出部１１Ａは平均約８個／凹であった。
【００４２】
次に、図７に示すように、上記実施例で得られたシート状コネクタ１を平板７１とＢＧＡ型の半導体装置１０１で挟みこんだ。その際、ＢＧＡ型の半導体装置１０１の半田ボールが備えられる凹部１６と、シート状コネクタ１の突出部１１Ａの位置合わせを行った。さらに、上方の平板７１の上面を、鋼球７２を介してロードセル７３で圧縮することにより、厚さ方向に０．５ｍｍ／分の速度で圧縮した時の圧縮量と圧縮荷重の関係を測定した。また、比較例として、有突起コネクタ５についても同様の測定を行った。
その結果を図８に示す。図中、曲線１は実施例で得られたシート状コネクタ１（厚さ１ｍｍ、）であり、曲線２は上記の有突起コネクタ５（厚さ１ｍｍ）を比較例として測定したものであり、いずれも金属線の配線密度は１００本／ｍｍ２で同じである。図８より、金属線の仕様、配線密度が同じでも、シート状コネクタ１は突出物１１ＡがＢＧＡ型の半導体装置１０１の凹部１６に対応する位置に存在することにより、比較例である高さの等しい突出部１１を一様に有する有突起コネクタ５より低い圧縮荷重で所定の圧縮量が得られることが認められる。
【００４３】
また、図９に示すように、本発明のシート状コネクタ１の導通抵抗の測定を、電極９５を有する回路基板９１とＢＧＡ型の半導体装置１０１で挟み込み、ミリオムメーターＨＰ４３３８［ＨＰ社製］９４を電極９５と電極１５に接続することで行った。その際、ＢＧＡ型の半導体装置１０１の半田ボールが備えられる凹部１６と、シート状コネクタ１の突出部１１Ａの位置合わせを行った。
その結果を図１０に示した。本発明のシート状コネクタ１（曲線１）は、圧縮量が０．３０ｍｍ以上であれば、圧縮量が変化しても導通抵抗の変化量は小さく安定していることが認められ、深さ２４μｍの凹部１６の中に設けられた電極１５と安定的に電気的な接続ができることがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明のシート状コネクタの平面図である。
【図２】本発明のシート状コネクタの突出部とＢＧＡ型の半導体装置の半田ボールが備えられる凹部の中に設けられた電極の断面を示した概略図である。
【図３】シート状コネクタの突出部とＢＧＡ型の半導体装置の半田ボールが備えられる凹部の中に設けられた電極の断面を示した概略図である。
【図４】本発明におけるシート状コネクタ前駆体の製造過程を示した概略図である。
【図５】本発明のシート状コネクタの製造過程を示した概略図である。
【図６】本発明のシート状コネクタをソケットを利用して表面実装形ＩＣパッケージに接続した実施形態例を示す斜視図である。
【図７】本実施例におけるシート状コネクタの圧縮特性を測定する方法を示す説明図である。
【図８】本実施例におけるシート状コネクタの圧縮特性を示すグラフである。
【図９】本実施例におけるシート状コネクタの導通抵抗の変化を測定する方法を示す説明図である。
【図１０】本実施例におけるシート状コネクタの導通抵抗の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４５】
１…シート状コネクタ
２…絶縁性シート
３…金属線
４…シート状コネクタ前駆体
５…有突起コネクタ
１１…突出部
１１Ａ…突出部
１１Ｂ…突出部
１５…電極
１６…凹部
４１…絶縁体層
４２…成形裁断品
４３…積層ブロック体
４４…積層体
１０１…ＢＧＡ型半導体装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性シートと、該絶縁性シートの厚さ方向に貫通し、互いに離間して配置された複数の金属線とを有するシート状コネクタであって、該金属線からなる高さの異なる複数の突出部が前記絶縁性シートの両面もしくは片面に形成されていることを特徴とするシート状コネクタ。
【請求項２】
凹部の中に設けられた電極を有する検査装置に電気的に接続されるシート状コネクタであって、前記突出部が、検査装置の凹部に対応した位置に形成されることを特徴とする請求項１に記載のシート状コネクタ。
【請求項３】
ＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）型の半導体装置に電気的に接続されるシート状コネクタであって、前記突出部が、ＢＧＡ型の半導体装置の半田ボールが備えられる凹部に対応した位置に形成されることを特徴とする請求項１に記載のシート状コネクタ。
【請求項４】
絶縁体からなる層と互いに離間して配置された複数の金属線からなる層を積層して積層体を形成し、
該積層体を該積層方向にスライスして、絶縁性シートと、該絶縁性シートの厚さ方向に貫通した複数の金属線を有するシート状コネクタ前駆体を形成し、
絶縁性シートを融解して、絶縁性シートの両面もしくは片面に金属線からなる複数の突出部を形成し、
該複数の突出部の一部を選択的に融解することを特徴とするシート状コネクタの製造方法。
【請求項１】
絶縁性シートと、該絶縁性シートの厚さ方向に貫通し、互いに離間して配置された複数の金属線とを有するシート状コネクタであって、該金属線からなる高さの異なる複数の突出部が前記絶縁性シートの両面もしくは片面に形成されていることを特徴とするシート状コネクタ。
【請求項２】
凹部の中に設けられた電極を有する検査装置に電気的に接続されるシート状コネクタであって、前記突出部が、検査装置の凹部に対応した位置に形成されることを特徴とする請求項１に記載のシート状コネクタ。
【請求項３】
ＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）型の半導体装置に電気的に接続されるシート状コネクタであって、前記突出部が、ＢＧＡ型の半導体装置の半田ボールが備えられる凹部に対応した位置に形成されることを特徴とする請求項１に記載のシート状コネクタ。
【請求項４】
絶縁体からなる層と互いに離間して配置された複数の金属線からなる層を積層して積層体を形成し、
該積層体を該積層方向にスライスして、絶縁性シートと、該絶縁性シートの厚さ方向に貫通した複数の金属線を有するシート状コネクタ前駆体を形成し、
絶縁性シートを融解して、絶縁性シートの両面もしくは片面に金属線からなる複数の突出部を形成し、
該複数の突出部の一部を選択的に融解することを特徴とするシート状コネクタの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００８−１４０５７４（Ｐ２００８−１４０５７４Ａ）
【公開日】平成２０年６月１９日（２００８．６．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３２３０９２（Ｐ２００６−３２３０９２）
【出願日】平成１８年１１月３０日（２００６．１１．３０）
【出願人】（０００１９０１１６）信越ポリマー株式会社 (1,394)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年６月１９日（２００８．６．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１１月３０日（２００６．１１．３０）
【出願人】（０００１９０１１６）信越ポリマー株式会社 (1,394)
【Ｆターム（参考）】
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