(57)【要約】【課題】いったん接続した場合に修理が困難であるという不都合を解決することができる電子部品接続ユニットを提供することにある。【解決手段】電子部品を互いに接続する電子部品接続ユニットにおいて、一方の電子部品３が硬い端子２を備え、他方の電子部品６が金属フィラーと弾性を有する樹脂で構成される導電体材料で形成された弾性端子５を備え、前記硬い端子２を前記弾性端子５に嵌合する電子部品接続ユニット。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品を互いに接続する電子部品接続ユニットにおいて、一方の電子部品が硬い端子を備え、他方の電子部品が金属フィラーと弾性を有する樹脂で構成される導電体材料で形成された弾性端子を備え、前記硬い端子を前記弾性端子に嵌合することを特徴とする電子部品接続ユニット。
【請求項２】
前記電子部品の前記端子が凹凸形状にて対をなしていることを特徴とする請求項１記載の電子部品接続ユニット。
【請求項３】
前記他方の電子部品が可撓性を有する基板であることを特徴とする請求項１記載の電子部品接続ユニット。
【請求項４】
前記他方の電子部品の前記端子が、曲面もしくは２つ以上の面を有する前記一方の電子部品に対して形成されていることを特徴とする請求項１記載の電子部品接続ユニット。
【請求項５】
電子部品を互いに接続する電子部品接続ユニットにおいて、他方の電子部品の電極上に先端部が根元部に対して大きい弾性端子が形成されており、この弾性端子を複数の一方の電子部品に対して嵌合することを特徴とする電子部品接続ユニット。
【請求項６】
電子部品を互いに接続する電子部品接続ユニットにおいて、一方の電子部品が硬い針状の端子を備え、他方の電子部品が金属フィラーと弾性を有する樹脂で構成される導電体材料で形成された端子を備え、前記硬い針状の端子を前記弾性端子に突き刺すことにより導通を確保することを特徴とする電子部品接続ユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置とプリント基板との接続構造体の改良に関し、とくにメカニカル接触式導通方式を利用する電子部品接続ユニットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置をプリント基板上に実装するＣＳＰタイプの接続構造体において、リフロー等の従来の接続方法の欠点であるリペア不可能な接続方法を改善して、プリント基板から非破壊で半導体装置を着脱することができる接続構造体を開示する従来技術がある（例えば、特許文献１）。
上記従来技術では、プリント基板に形成された配線パターン上に半導体装置に形成した電極を介して接続固定される半導体装置とプリント基板との接続構造体において、前記半導体装置外面の電極パッドと、プリント基板上の配線パターンとの接続を、前記配線パターンおよび電極パッドの少なくともいずれか一方に設けた金属バンプを介して両者を当接させ、前記プリント基板および半導体装置を挟み込む部材を用いて圧接により行っている。
【特許文献１】特開平９−２１３７５３号公報
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の半導体パッケージの基板実装方法は、半田による接続方式が多く採用されている。半田による接続では、スクリーン印刷による半田ペーストの一括供給、フロー／リフロー工程による一括硬化接続が行えるなど多くのメリットを有している。
パッケージの小型化、配線・接続ピッチの狭小化、鉛フリー半田の導入などの諸因子によって、実装上多くの課題が発生している。その一つとしては、鉛フリー半田による溶融温度の高温化とそれに伴うリペアの困難化が挙げられる。
上述した特開平９−２１３７５３号公報ではその解決方法として、パッケージ上の電極と基板電極を圧接することで接続を確保している。この方法では、接続端子部分に応力を緩和する機構がないため、経常的に外部から圧力が掛かり続けることになるため、接続端子部分自体が応力を緩和することになり、接続端子部分自体の外力に対する復元力が低下することになる。
その場合、例えば、温度の上昇によって各部材が膨張した場合に端子部分が追従できなくなるため、オープン不良が発生してしまう。
本発明の目的は、いったん接続した場合に修理が困難であるという不都合を解決することができる電子部品接続ユニットを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、請求項１記載の発明では、電子部品を互いに接続する電子部品接続ユニットにおいて、一方の電子部品が硬い端子を備え、他方の電子部品が金属フィラーと弾性を有する樹脂で構成される導電体材料で形成された弾性端子を備え、前記硬い端子を前記弾性端子に嵌合する電子部品接続ユニットを最も主要な特徴とする。
請求項２記載の発明では、前記電子部品の前記端子が凹凸形状にて対をなしている請求項１記載の電子部品接続ユニットを主要な特徴とする。
請求項３記載の発明では、前記他方の電子部品が可撓性を有する基板である請求項１記載の電子部品接続ユニットを主要な特徴とする。
請求項４記載の発明では、前記他方の電子部品の前記端子が曲面もしくは２つ以上の面を有する前記一方の電子部品に対して形成されている請求項１記載の電子部品接続ユニットを主要な特徴とする。
請求項５記載の発明では、電子部品を互いに接続する電子部品接続ユニットにおいて、他方の電子部品の電極上に先端部が根元部に対して大きい弾性端子が形成されており、この弾性端子を複数の一方の電子部品に対して嵌合する電子部品接続ユニットを最も主要な特徴とする。
請求項６記載の発明では、電子部品を互いに接続する電子部品接続ユニットにおいて、一方の電子部品が硬い針状の端子を備え、他方の電子部品が金属フィラーと弾性を有する樹脂で構成される導電体材料で形成された端子を備え、前記硬い針状の端子を前記弾性端子に突き刺すことにより導通を確保する電子部品接続ユニットを最も主要な特徴とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明による電子部品接続ユニットの第１の実施の形態を接続前の状態において示す概略図である。図２は図１の電子部品接続ユニットを接続した状態において示す概略図である。
電子部品接続ユニットＡは、電極１と端子（バンプ）２とを備えた一方の電子部品３と、電極４と端子（弾性バンプ）５とを備えた他方の電子部品６と、によって構成されている。
一方の電子部品３の端子はバンプ２として半田バンプを有する半導体パッケージとして形成されている。半導体パッケージの構造は１．２７ｍｍピッチで、半田ボール径０．７６ｍｍφを溶融してバンプ２を形成している。
他方の電子部品６はプリント配線基板として形成され、この基板の電極４上に端子として弾性バンプ５を形成している。弾性バンプ５はシリコン樹脂中に針状型Ａｇフィラーを含有させた導電性樹脂を用いて形成している。なお、本明細書を通して弾性バンプを備えた部品を他方の電子部品として言及する。
弾性バンプ（端子）５は基板（他方の電子部品）６上の電極４に凹形状ができるように電極４の中央部に部材（図示せず）を予め設置し、前記導電性樹脂を基板４上にスクリーン印刷を行った後に前記導電性樹脂を硬化し、部材を除去することによって形成され得る。
この電子部品接続ユニットＡは、端子２として半田バンプを有する半導体パッケージを、端子５として弾性バンプを有する他方の電子部品６に対して接続するようにしている。すなわち、凹凸での嵌合として弾性バンプと半田バンプを押圧することにより接合が完了する。
加圧による接合なので、取り外しは容易に行える。また本実施の形態では、バンプ形状は球形のものに対して嵌合を行っているが、この形状のみに限定されるわけではなく、バンプの根元部に対して、バンプの最大幅の部位が大きければ同様の効果があると判断される。
また両方のバンプを弾性体にて形成すること、逆に凸状のバンプを弾性体として構成することも本発明の範疇に入る。
端子の一部もしくは全部に弾性を有する導電性樹脂を用いることで、応力および端子高さのばらつきを吸収して接続することができる。また嵌合方式によるため部品の着脱が容易である。
とくに凹凸形状にした場合には、端子部分の嵌合として容易に行うことができる。さらに凹部を設けることで取り付け時の搭載ずれを補正することができる。
【０００６】
次に、図３は本発明による電子部品接続ユニットの第２の実施の形態を接続した状態において示す概略図である。他方の電子部品７である可撓性基板としては、０．１ｍｍｔフィルム基板を用い、基板（他方の電子部品）７上に弾性バンプ５を形成し、一方の電子部品３に接続を行っている。
ここでは一方の電子部品３の接続面が高さの異なる複数の端子（バンプ２）を有している場合を示しているが、球体や３次元体の複数面にバンプが存在する場合にも、配線基板が柔軟に対応することで接続が可能になる。
この実施形態では、端子自体が嵌合するため、基板自体の変形を吸収することができる。そのため、通常のプリント板のみならずフレキシブルな基板への実装を行うことができる。
端子自体が嵌合するために多面体への接続が可能である。とくに筐体へ配線を形成する場合や部品の複数面から端子を確保する必要がある場合に弾性体による接続にて実現することができる。
【０００７】
図４は本発明による電子部品接続ユニットの第３の実施の形態を形成する個々の電子部品を接続前の状態において示す概略図である。一方の電子部品３としての基板は突出端子（バンプ）を持たず、基板開口部３ａの内部が電極１に対して導通を確保されている。
他方の電子部品６としての基板は、この基板６上に根元部８ｂに対して先端部８ａが大きい弾性バンプ８を備え、この弾性バンプ８を通す貫通穴６ａを有しており、この貫通穴６ａの内部は電極４に対して導通を確保している。
図５は図４の電子部品接続ユニットを形成する個々の電子部品を接続した状態において示す概略図である。基板開口部３ａに弾性バンプ８を貫通させることで基板（電子部品３，６）間の導通を確保することができる。ここでは１つの弾性バンプに関して図示しているが、複数の弾性バンプ（端子）を一括に接続することも可能である。
図６は図４の電子部品接続ユニットの第３の実施の形態の応用例を示す概略図である。図にはメモリチップ９を搭載した基板（電子部品）６を４枚積層している様子を示している。多数の弾性バンプ８が配置されている。接続構造は図４で示しているように着脱可能である。
また多くの積層を必要として、長い寸法の弾性バンプが必要な場合には、弾性バンプ８単体では荷重の影響からずれによって変形してしまうため、例えば、コアに金属柱となる材料を設け、弾性を有する導電性樹脂にて周辺を覆うことで対応可能である。
通常の接続では１対１の接続であるが、複数の端子へ接続する場合には、弾性バンプに複数の端子を嵌合させることができる。とくにメモリのようにアドレス制御による接続方式の場合、本方式にて接続することで、容易にメモリ数を増減することができる。
【０００８】
図７は本発明による電子部品接続ユニットの第４の実施の形態を形成する個々の電子部品を接続前の状態において示す概略図である。一方の電子部品３は端子として所定以上の硬度を有した針状のバンプ１０を備えている。他方の電子部品６は弾性率の低い材料で作られた弾性バンプ１１を端子として備えている。
図８は図７の電子部品接続ユニットの第４の実施の形態を形成する個々の電子部品を接続した状態において示す概略図である。両方の電子部品３，６は一方の電子部品３の針状のバンプ１０を他方の電子部品６の弾性バンプ１１に突き刺して接続している。弾性率の低い弾性バンプの場合、針を抜き差しした後でも穴があいた箇所への修復効果が大きいため複数回使うことができる。
針状のバンプ１０を用いることで弾性バンプ１１に突き刺して導通を確保する。弾性がない場合には突き刺した後にバンプに穴があいて修復しないが、弾性バンプの場合は、針によって形成された穴が収縮するため、複数回の抜き差しに対しても問題なく使うことができる。
弾性バンプ１１に針状のバンプ１０を突き刺すことにより弾性バンプ１１が変形するため、電極間が狭ピッチの場合、隣接間で短絡する可能性がある。これに対しては、弾性バンプ１１の外部の弾性率を上げることで弾性バンプ１１の変形を抑制して短絡を防止することができる。
【０００９】
図９は図８の一方の電子部品の針状のバンプ形成方法の実施の形態を示す概略図である。図１０は針状のバンプが起き上がった状態を示す概略図である。基板（電子部品）３上に半田ペーストを印刷にて供給し、その上に針状の端子（バンプ）１０を取り付けている。
その後半田ペーストを溶融させることで半田ペーストの表面張力により端子２が半田ペーストと濡れることによって針状のバンプ（端子）１０が起き上がる。このとき半田ペーストの濡れ方が不均一の場合には基板（電子部品）３に対して傾いて立ってしまう。そのため垂直に立てる方法としては、針の底面にのみ半田が濡れるように材料を定めておくとよい。側面が濡れる場合、底面に比べ濡れる面積が大きい場合には、針は起き上がらず濡れていくためである。
弾性導電体を印刷にて供給することで、容易に弾性バンプを形成することができる。方法としては一般的に行われているメタルマスクを用いたスクリーン印刷が簡易な手法で、半田ペースト印刷と同様の手法にて弾性バンプを形成することができる。
前述のごとく、印刷した後に弾性バンプとして機能させるには樹脂を硬化させる必要がある。このとき硬化過程で樹脂が軟化し、バンプ形状が崩れてしまうため嵌合できなくなる場合もある。また複雑な形状で嵌合する場合にはバンプを形成するのは困難である。
本方式では、硬化時に弾性バンプと対となるバンプとを一体とした状態にすることで、弾性バンプの形状変化に伴う嵌合不良を防ぐことができる。また複雑な形状にて嵌合したい場合には、印刷等で電極上に弾性を有する導電性樹脂を供給しておいてから複雑な形状のバンプを押し付けて硬化させることにより、所望形状の凹所を形成することができる。
針状のバンプを形成する方法として、半田のように溶融時の表面張力の大きい接合材を印刷にてペースト状のものを電極上に供給し、その上に針を寝かした状態で搭載する。加熱させることで温度が上昇し、接合材が溶融する。接合材の表面張力により、針の根元部にモーメント力が作用し、針の先端部が上を向くようにセルフアライメントされる。
【００１０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１によれば、接続が機械的に行われるため、取り外しが容易に行え、また弾性によって応力を緩和できることから熱歪みなどに対する信頼性が向上し、さらに接続時の加熱が不要である。
請求項２によれば、簡易な構造で接続を確保することができ、また凹状の形状によって取り付け時の位置ずれを緩和することができる。
請求項３によれば、曲面等の複雑な形態を有する基板上にある端子に対して接続することができる。
請求項４によれば、複数の面上の接続点を有する場合に対して、簡易な構造にて実現することができる。
請求項５によれば、複数端子の接続が簡単に行え、とくにメモリモジュールの着脱が容易に行える。
請求項６によれば、弾性体を用いることで、ＰＧＡタイプの接続ピッチを小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電子部品接続ユニットの第１の実施の形態を接続前の状態において示す概略図である。
【図２】図１の電子部品接続ユニットを接続した状態において示す概略図である。
【図３】本発明による電子部品接続ユニットの第２の実施の形態を接続した状態において示す概略図である。
【図４】本発明による電子部品接続ユニットの第３の実施の形態を形成する個々の電子部品を接続前の状態において示す概略図である。
【図５】図４の電子部品接続ユニットを形成する個々の電子部品を接続した状態において示す概略図である。
【図６】図４の電子部品接続ユニットの第３の実施の形態の応用例を示す概略図である。
【図７】本発明による電子部品接続ユニットの第４の実施の形態を形成する個々の電子部品を接続前の状態において示す概略図である。
【図８】図７の電子部品接続ユニットの第４の実施の形態を形成する個々の電子部品を接続した状態において示す概略図である。
【図９】図８の一方の電子部品の針状のバンプ形成方法の実施の形態を示す概略図である。
【図１０】針状のバンプが起き上がった状態を示す概略図である。
【符号の説明】
Ａ    電子部品接続ユニット
１    電極（一方の電子部品の）
２    端子（一方の電子部品のバンプ）
３    一方の電子部品（基板）
４    電極（他方の電子部品の）
５    端子（他方の電子部品の弾性バンプ）
６    他方の電子部品（基板）
７    他方の電子部品（可撓性配線基板）
８    弾性バンプ
８ａ  先端部（弾性バンプの）
８ｂ  根元部（弾性バンプの）
９    針状バンプ（他方の電子部品の）
１０    弾性バンプ
【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】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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