(57)【要約】【課題】プリント配線板やソケットなどの被実装部品に対し、電子部品やプリント配線板などの実装部品を位置精度よく実装する電気接続機構を提供する。【解決手段】被実装部品３と実装部品５の電極２，４同士を、異方性導電シート６を介して押圧接続する電気接続機構１において、異方性導電シート６の片面あるいは両面に、電極２，４に対応して凹部１１ｕ，１１ｄを形成したものである。【選択図】図１
2010118511.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被実装部品と実装部品の電極同士を、異方性導電シートを介して押圧接続する電気接続機構において、前記異方性導電シートの片面あるいは両面に、前記電極に対応して凹部を形成したことを特徴とする電気接続機構。
【請求項２】
前記電極は、平坦なパッド上に凸部を形成してなり、前記凹部に前記凸部が嵌めこまれる請求項１記載の電気接続機構。
【請求項３】
前記電極は、信号用電極と、その信号用電極の周囲に形成されるグランド用電極とからなる請求項１または２記載の電気接続機構。
【請求項４】
前記異方性導電シートの両面に前記凹部を形成し、片面の凹部に前記被実装部品の電極を嵌め、反対面の凹部に前記実装部品の電極を嵌め、前記被実装部品と前記実装部品を両側から弾性部材を介して押さえ板で挟み、これら押さえ板を締結部材で締結して押圧接続した請求項１〜３いずれかに記載の電気接続機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被実装部品と実装部品の電極同士を、異方性導電シートを介して押圧接続する電気接続機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子部品（ＬＳＩ、特にＣＰＵやＭＰＵ）やプリント配線板（特に、ＦＰＣ（フレキシブルプリント配線板））などの実装部品は、高集積化のため、電極数が増加し、電極間のピッチも小さくなっている。このような実装部品を、実装される側の被実装部品であるソケットやプリント配線板に実装する際、電気的接続を一括して行うために異方性導電シートが用いられる。
【０００３】
例えば、図５に示す従来の電気接続機構５１では、基板５２の電極５３と半導体パッケージ５４の電極５５を、異方性導電シート５６を介して押圧接続している。異方性導電シート５６は、絶縁基板５７を貫通させて導電接点素子５８を形成してなる（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、図６に示す従来の電気接続機構６１では、基板６２の電極６３と電気接合物６４の電極６５を、異方性導電シート６６を介して押圧接続している。異方性導電シート６６は、絶縁性シート６７に貫通孔６８を形成し、貫通孔６８を接続端子６９で覆い、接続端子６９に屈曲したコンタクトリード７０を貫通孔６８を通して溶着し、絶縁性シート６７の周囲に固定枠７１を接着し、固定枠７１内に弾性高分子層７２を成形してなる（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
このような異方性導電シートを用いて実装部品を実装する際、実装部品と被実装部品との実装位置精度を確保するため、電極５３，５５と導電接点素子５８や、電極６３，６５とコンタクトリード７０の位置が合うように、機械的な位置決め機構を別に備える必要がある。
【０００６】
従来、異方性導電シート５６，６６に、位置決め用固定枠などの位置決め機構を設け、その位置決め機構と導電接点素子５８やコンタクトリード７０間の位置関係によって実装部品と被実装部品の位置決め精度が決まっていた。
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−８７６９４号公報
【特許文献２】特開２００２−７５５６９号公報
【特許文献３】特開２００３−２４３５７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、このような位置決め機構は、異方性導電シート自体の製造プロセス偏差あるいは電子部品や基板の実装プロセス偏差による位置ずれの影響を受けやすく、実装接続の十分な信頼性が確保されていなかった。
【０００９】
ここで、従来の電気接続機構において、異方性導電シートを固定した場合に、実装プロセス偏差による位置ずれの要因を説明する。図７（ａ）および図７（ｂ）に示すように、基板８１ｕ，８１ｄの電極８２同士を、異方性導電シート８３を介して突き合わせ、基板８１ｕ，８１ｄに開けたネジ用穴８４にネジ８５を螺合して押圧接続するものとする。各基板８１ｕ，８１ｄの片面には、信号用電極８２ｓがピッチＰｂで格子アレイ状に複数個形成され、これら信号用電極８２ｓと絶縁されたネジ用穴８４以外の部分に、面状のグランド用電極８２ｇが形成される。
【００１０】
図７（ａ）の例で最小パッド重なり量Ｆは、パッド（信号用電極８２ｓ）径をＤ、その公差をｅ、各基板８１ｕ，８１ｄのパッドのパターンズレ量をそれぞれａ，ｂ、各基板８１ｕ，８１ｄのネジ用穴８４の径をそれぞれＬ１，Ｌ２、その公差をｘ，ｙ、ネジ径をＬ３、その公差をｚ、ネジ用穴８４同士の中心位置ずれをＰとすると、下式
F=(D-e)-a-b-[{(L1+x)-(L3-z)}+{(L2+y)-(L3-z)}+P]
となる。
【００１１】
近年の基板８１ｕ，８１ｄは、信号用電極８２ｓのピッチＰｂが数百μｍ、場合によっては２００〜３００μｍと小さい。このため、従来の電気接続機構では、基板８１ｕ，８１ｄの実装プロセス偏差により、最小パッド重なり量Ｆが数十〜１００数十μｍとバラツキ大きくなり（位置ずれが大きくなりやすい）、異方性導電シート８３を固定したとしても、被実装部品である基板８１ｄに対し、実装部品である基板８１ｕを位置精度よく実装することが非常に困難であった。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、プリント配線板やソケットなどの被実装部品に対し、電子部品やプリント配線板などの実装部品を位置精度よく実装する電気接続機構を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記目的を達成するために創案された本発明は、被実装部品と実装部品の電極同士を、異方性導電シートを介して押圧接続する電気接続機構において、前記異方性導電シートの片面あるいは両面に、前記電極に対応して凹部を形成した電気接続機構である。
【００１４】
前記電極は、平坦なパッド上に凸部を形成してなり、前記凹部に前記凸部が嵌めこまれるとよい。
【００１５】
前記電極は、信号用電極と、その信号用電極の周囲に形成されるグランド用電極とからなるとよい。
【００１６】
前記異方性導電シートの両面に前記凹部を形成し、片面の凹部に前記被実装部品の電極を嵌め、反対面の凹部に前記実装部品の電極を嵌め、前記被実装部品と前記実装部品を両側から弾性部材を介して押さえ板で挟み、これら押さえ板を締結部材で締結して押圧接続してもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、電子部品や基板の実装プロセス偏差による位置ずれの影響が低減され、信頼性ある実装接続状態を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の好適な実施形態を添付図面にしたがって説明する。図１は、本発明の好適な第１の実施形態を示す電気接続機構の断面図である。
【００１９】
図１に示すように、第１の実施形態に係る電気接続機構１は、上面に電極２が格子アレイ状に複数個形成された被実装部品３と、その被実装部品３に実装され、下面に電極４が格子アレイ状に複数個形成された実装部品５と、これら被実装部品３と実装部品５で上下両側から挟まれ、被実装部品３と実装部品５の電極２，４同士を押圧接続して電気的に接続する異方性導電シート６とを備える。
【００２０】
被実装部品３としては、ＦＰＣやリジッド基板などのプリント配線板（プリント基板、あるいは回路基板ともいう）、半導体素子用や半導体パッケージ用ソケット、これらソケットが複数個実装されたプリント配線板がある。実装部品５としては、ＬＳＩ、ＣＰＵ、ＭＰＵなどの半導体素子、ＬＧＡなどの半導体パッケージ、あるいは前述したプリント配線板がある。本実施形態では、被実装部品３としてプリント配線板を用い、そのプリント配線板と同様の構成を有する他のプリント配線板を実装部品５として用いた。
【００２１】
電極２，４は、同じ個数であり、平坦なパッド７上に、凸状に盛り上がった凸部８を形成してなる。パッド７は、平面視で円形状、あるいは矩形状に形成される。凸部８は、平面視で円形状に形成され、異方性導電シート６の後述する各凹部１１ｕ，１１ｄに嵌めこまれる。凸部８としては、バンプや半田ボールを用いるとよい。パッド７や凸部８は、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌなどの導電性が高い金属で形成される。本実施形態では、電極２，４として、Ｃｕで形成したパッド７と、Ａｕで形成したバンプからなる凸部８とからなるものを用いた。
【００２２】
パッド７上に凸部８を形成するには、被実装部品３や実装部品５に形成するソルダーレジストのパターニングによって凸部８の形成位置を微調整するとよい。例えば、パッド７を形成した後、パッド７上の凸部８を形成したい部分以外をソルダーレジストでさらに覆うことで、ソルダーレジストで凸部８となる溶融した金属材料をはじき、その表面張力でパッド７上の所定の位置に凸部８を形成できる。これにより、パッド７の上面だけでなく側面を含んで凸部が形成されることを防止できる。
【００２３】
異方性導電シート６は、シリコーンゴムなどの絶縁性を有する弾性体からなる絶縁シート９内に、その厚さ方向に対して絶縁シート９を斜めに貫通する複数本のワイヤ１０を、電極２や電極４の配列ピッチよりも小さい配列ピッチで格子アレイ状に互いに絶縁して設けたものである。ワイヤ１０は、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌなどの導電性が高い金属で形成される。本実施形態では、Ａｕで形成したワイヤ１０を使用した。
【００２４】
異方性導電シート６の下面（片面）には、被実装部品３の電極２の配列に対応して形成されると共に、各電極２が嵌められる凹部（くぼみ）１１ｄが、電極２の個数と同じ個数だけ形成される。異方性導電シート６の上面（反対面）には、実装部品５の電極４の配列に対応して形成されると共に、各電極４が嵌められる凹部１１ｕが電極４の個数と同じ個数だけ形成される。凹部１１ｕ，１１ｄは、全体が円錐状あるいは四角錐状に形成され、断面形状がＶ字状である。
【００２５】
凹部１１ｕと凹部１１ｄは、上下で１対１に対応する。本実施形態では、ワイヤ１０を斜めに設けた異方性導電シート６を用いているため、上下で１対１に対応する凹部１１ｕ，１１ｄを、対向位置から絶縁シート９の厚さ方向に対するワイヤ１０の角度だけずらして形成した。これにより、凹部１１ｕ，１１ｄ間を接続するワイヤ１０の個数が増え、異方性導電シート６の上下間でより導通しやすくなる。また、上下で１対１に対応する凹部１１ｕ，１１ｄをずらして形成すると、対向位置に形成する場合に比べて、薄い異方性導電シートを使用できる。
【００２６】
異方性導電シート６の厚さは、被実装部品３や実装部品５の厚さと同程度であり、０．２ｍｍ以上、好ましくは０．２〜１ｍｍ、さらに好ましくは０．３〜０．５ｍｍにするとよい。０．２ｍｍ未満では機械加工による凹部の形成が難しくなる。
【００２７】
異方性導電シート６の凹部形成方法の一例を説明する。
【００２８】
まず、異方性導電シートからなるシート体をＸＹステージ枠体に固定し、ＸＹステージ枠体の水平方向への微小移動と停止を繰り返しつつ、ボール盤などの孔開け手段により、シート体の上下面を同時に孔開け加工し、シート体から絶縁シート９とワイヤ１０を切削して除去する。シート体の上下面を同時に孔開け加工することで、上下で１対１に対応する各凹部１１ｕ，１１ｄが形成され、これらの上下位置精度が高精度で同じになる。これにより、異方性導電シート６が得られる。
【００２９】
第１の実施形態の作用を説明する。
【００３０】
電気接続機構１では、異方性導電シート６のすべての凹部１１ｄに被実装部品３の電極２を一括して嵌め、すべての凹部１１ｕに実装部品５の電極４を一括して嵌めた上で、異方性導電シート６を間に挟んだ被実装部品３と実装部品５を上下から押圧する。
【００３１】
被実装部品３と実装部品５を上下から押圧するには、被実装部品３と実装部品５にネジ穴をそれぞれ形成し、そのネジ穴にネジを螺合したり、被実装部品３と実装部品５を上下２分割のケースに収容して上下から押圧し、これら上下２分割ケースをネジ止めしたりして行う。
【００３２】
このとき、異方性導電シート６は、各凹部１１ｄが各電極２でそれぞれ下から押圧されると共に、各凹部１１ｕが各電極４でそれぞれ上から押圧されることで、絶縁シート９がへこみ、へこんだ部分にあるワイヤ１０が絶縁シート９外から各凹部１１ｕ，１１ｄ内に突き出る。これにより、電気接続機構１では、被実装部品３と実装部品５の電極２，４同士が異方性導電シート６のワイヤ１０を介して押圧接続され、電気的に接続される。
【００３３】
電気接続機構１は、異方性導電シート６の片面に、被実装部品３の電極２に対応して凹部１１ｄを形成している。このため、電気接続機構１では、実装時に被実装部品３と異方性導電シート６を重ね、被実装部品３や異方性導電シート６を水平に微小移動すれば、凹部１１ｄに電極２が呼び込まれて位置決めされる。これにより、電気接続機構１では、すべての凹部１１ｄに被実装部品３の電極２を一括して嵌めることができる。凹部１１ｕと実装部品５の電極４についても同様である。
【００３４】
このように、電気接続機構１は、異方性導電シート６の凹部１１ｕ，１１ｄが被実装部品３と実装部品５の電極２，４同士の位置決め機能を有し、凹部１１ｕ，１１ｄに電極２，４を嵌めた後に異方性導電シート６、被実装部品３、実装部品５が一体となって互いにずれにくい。これにより、電気接続機構１では、被実装部品３に対し、実装部品５を位置精度よく実装できる。
【００３５】
したがって、電気接続機構１によれば、電子部品や基板の実装プロセス偏差による位置ずれの影響が低減され、信頼性ある実装接続状態を実現することができる。
【００３６】
電気接続機構１は、異方性導電シート６自体が位置決め機能を有するため、従来のような位置決め機構を別に備える必要がなく、部品点数やコストを低減でき、電子部品や基板の実装密度も向上できる。
【００３７】
電気接続機構１は、被実装部品３の電極２と実装部品５の電極４とを、異方性導電シート６のワイヤ１０を介して押圧接続して電気的に接続しており、ワイヤボンディングや半田付けを行う接続ではないため、被実装部品３に実装部品５を着脱自在に設けることができる。
【００３８】
電気接続機構１では、平坦なパッド７上に凸部８を形成してなる電極２，４を用いることで、凹部１１ｕ，１１ｄに凸部８が嵌りやすく、かつ凹部１１ｕ，１１ｄに嵌った凸部８が上下方向以外では抜けにくくなるため、凹部１１ｄとこれに対応する電極２や、凹部１１ｕとこれに対応する電極４との位置関係がより一意的に決定される。
【００３９】
本実施形態では、凸部８とワイヤ１０をＡｕで形成しているため、被実装部品３と実装部品５とをＡｕ−Ａｕ接続によって、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌなどの金属に比べてより高い信頼性で電気的に接続でき、被実装部品３と実装部品５間で高周波信号を伝送する場合に有用である。
【００４０】
また、電気接続機構１の変形例である図２（ａ）および図２（ｂ）に示す電気接続機構２１のように、被実装部品２３の電極２として、信号用電極２ｓと、その信号用電極２ｓの周囲に形成されるグランド用電極２ｇとからなるものを用いると共に、これらに対応した実装部品２５の電極４として、信号用電極４ｓと、その信号用電極４ｓの周囲に形成されるグランド用電極４ｇとからなるものを用いてもよい。
【００４１】
電気接続機構２１では、隣接するグランド用電極２ｇ，４ｇのパッドを共用パッド２７にすることで、この共用パッド２７をＧＮＤ（グランド）パターンとして広くとれるため、電気的により安定なＧＮＤをとることができ、隣接する信号用電極２ｓ，４ｓ間のクロストークをより低減できる。
【００４２】
次に、第２の実施形態を説明する。
【００４３】
図３および図４に示すように、第２の実施形態係る電気接続機構３１は、図１で説明した電気接続機構１の構成に加え、さらに被実装部品３と実装部品５の両側に重ねられる弾性部材、例えばゴム部材３２と、ゴム部材３２を両側から挟んで押さえるための押さえ板３３と、押さえ板３３を上下から押圧して締結する締結部材とを備える。
【００４４】
被実装部品３の一端部と、実装部品５の一端部と、押さえ板３３とには、ネジ３４がそれぞれ挿通されて螺合するネジ用穴（タップ穴）３５が複数個形成される。これらネジ３４とネジ穴３５とで締結部材を構成する。
【００４５】
本実施形態では、被実装部品３と実装部品５間に２枚の異方性導電シート６を設け、被実装部品３と下側の押さえ板３３間に２枚のゴム部材３２を設け、実装部品５と上側の押さえ板３３間に２枚のゴム部材３２を設けた。
【００４６】
電気接続機構３１では、図１と同様に、異方性導電シート６を上下両側から被実装部品３と実装部品５で挟み、これら被実装部品３と実装部品５を上下両側からゴム部材３２を介して押さえ板３３で挟んだ上で、これら押さえ板３３、実装部品５、被実装部品３のネジ穴３５にネジ３４を螺合する。これにより、電気接続機構３１では、被実装部品３と実装部品５の電極２，４同士が異方性導電シート６のワイヤ１０を介して押圧接続され、電気的に接続される。
【００４７】
電気接続機構３１は、被実装部品３と実装部品５を両側からゴム部材３２を介して押さえ板３３で挟んでおり、ゴム部材３２により、被実装部品３と実装部品５に押圧接続時の押圧力が均一に加わるため、被実装部品３と実装部品５をより確実に電気的に接続できる。
【００４８】
また、電気接続機構３１は、被実装部品３と実装部品５として両方ともＦＰＣを用いると、ゴム部材３２によってＦＰＣの波打ちを防止できるため、特に有用である。したがって、電気接続機構３１は、基板強度によらずにプリント配線板同士を接続できるので、プリント基板のコネクタ接続媒体として展開が可能である。
【００４９】
電気接続機構３１では、被実装部品３と実装部品５にもネジ穴３５を形成したが、被実装部品３と実装部品５にはネジ穴を形成せず、押さえ板３３のみにネジ穴３５を形成してもよい。
【００５０】
前記実施形態では、異方性導電シート６の両面に凹部１１ｕ，１１ｄを形成した例で説明したが、異方性導電シートの片面のみに凹部を形成してもよい。
【００５１】
また、異方性導電シートとしては、絶縁シート内に、その厚さ方向に沿って絶縁シートを貫通する複数本のワイヤを設けたものや、絶縁シート内に、導電粒子を分散させたものを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の好適な第１の実施形態を示す電気接続機構の断面図である。
【図２】図２（ａ）は、図１で説明した電気接続機構の変形例を示す断面図、図２（ｂ）はその電極の上面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態を示す電気接続機構の分解斜視図である。
【図４】図３に示した電気接続機構の断面図である。
【図５】従来の電気接続機構の一例を示す分解断面図である。
【図６】従来の電気接続機構の一例を示す部分断面図である。
【図７】図７（ａ）は、従来の電気接続機構において、異方性導電シートのみを固定した場合に、実装プロセス偏差による位置ずれの要因を説明する断面図、図７（ｂ）はその基板の上面図である。
【符号の説明】
【００５３】
１  電気接続機構
２  被実装部品の電極
３  被実装部品
４  実装部品の電極
５  実装部品
６  異方性導電シート
１１ｕ，１１ｄ  凹部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2010118511.tif 000007
【図６】
2010118511.tif 000008
【図７】
2010118511.tif 000009