(57)【要約】【課題】  導電接点素子を形成する際の加熱加圧の応力によっても変形することの少ない絶縁性樹脂基板を有する電気コネクタを提供する。【解決手段】  本発明の電気コネクタ１は、絶縁性樹脂基板２に設けた多数の貫通孔に導電接点素子３を一体形成する電気コネクタであって、絶縁性樹脂基板２に用いられる絶縁性樹脂がＩＳＯ７５−１（ＡＳＴＭ  Ｄ６４８）１．８２ＭＰａ荷重における荷重たわみ温度が２１０℃以上、線膨張係数が４×１０-5／Ｋ以下であることを特徴とする。前記導電接点素子３がシリコーンゴム中に導電粒子を均一に配合添加した導電性組成物からなるものであり、前記絶縁性樹脂基板２が、ガラス繊維を配合したＰＰＳまたはＰＥＩからなるものであることが好ましい。【選択図】  図２
2005056791.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性樹脂基板に設けた多数の貫通孔に導電接点素子を一体形成する電気コネクタであって、前記絶縁性樹脂基板に用いられる絶縁性樹脂がＩＳＯ７５−１（ＡＳＴＭ  Ｄ６４８）１．８２ＭＰａ荷重における荷重たわみ温度が２１０℃以上、線膨張係数が４×１０-5／Ｋ以下であることを特徴とする電気コネクタ。
【請求項２】
前記導電接点素子がシリコーンゴム中に導電粒子を均一に配合添加した導電性組成物からなるものであり、前記絶縁性樹脂基板が、ガラス繊維を配合したＰＰＳまたはＰＥＩからなるものである請求項１に記載の電気コネクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種電気電子機器の電気的接続、例えばＬＧＡ（ Land Grid Array ）、ＢＧＡ（ Ball Grid Array ）からなるエリア・アレイ型の半導体パッケージ、ＭＣＭ（ Multi-Chip-Module ）を実装基板に接続する場合等に使用される電気コネクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＬＧＡやＢＧＡからなる半導体パッケージは、実装基板上に直接半田付けされたり、板ばね、コイルスプリング、コイルスプリングにより上下動する可動ピン等により実装基板に接続されたり、あるいは、絶縁性の基板に複数の導電性エラストマー素子を貫通支持させた電気コネクタ等により実装基板に接続される。
ところが、近年、半導体パッケージの高性能、高機能化に伴い、外部接続端子数が増加してきているので、接続信頼性の観点から半田による一括接続が困難になってきている。また、電気信号の高速化に伴い、従来の板ばねやコイルスプリング等では接続距離が長いため、インダクタンス成分が大きくなり、高速の信号伝達に支障をきたすようになってきている。そのため、絶縁性の基板に複数の導電性エラストマー素子を貫通支持させた電気コネクタが注目されてきている（特許文献１、２参照）。
【０００３】
このタイプの電気コネクタの導電性エラストマー素子を構成する材料としては、金属粉末を配合したシリコーンゴム組成物が好適に用いられ、シリコーンゴム組成物に配合される金属粉末は、通常、電気抵抗やコストの観点から、銀粉末が多用されている。
これらの電気コネクタは、予め貫通孔が設けられ絶縁性樹脂基板と未硬化の導電性シリコーンゴムを金型にセットし、絶縁性の基板に導電性シリコーンゴムからなる導電接点素子を貫通支持させた電気コネクタを得ることができる。
【０００４】
そして、絶縁性樹脂基板に用いられる絶縁性樹脂としては通常のエンジニアプラスチックを用いていたので、絶縁性樹脂基板に形成されている多数の貫通孔に導線接点素子を形成する際の加熱加圧成形時の応力により、絶縁性樹脂基板が変形したり、導電接点素子の位置ずれ、絶縁性樹脂基板の歪み・反りが発生する傾向を示すことがあり、近時の半導体パッケージの高密度化に伴う電極ピッチの細密化（例えば１．２７ｍｍ以下）に対応できずに、電気コネクタとしての接続に支障を来す場合があった。
【特許文献１】米国特許第３，６８０，０３７号明細書
【特許文献２】米国特許第４，０５０，７５６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、上記のような事情に鑑み、導電接点素子を形成する際の加熱加圧の応力によっても変形することの少ない絶縁性樹脂基板を用いることにより、導電接点素子の位置ずれ等がなく、確実な電気的接続が確保される電気コネクタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の電気コネクタは、絶縁性樹脂基板に用いられる絶縁性樹脂がＩＳＯ７５−１（ＡＳＴＭ  Ｄ６４８）１．８２ＭＰａ荷重における荷重たわみ温度が２１０℃以上、線膨張係数が４×１０-5／Ｋ以下であることを特徴とする。前記導電接点素子がシリコーンゴム中に導電粒子を均一に配合添加した導電性組成物からなるものであり、前記絶縁性樹脂基板が、ガラス繊維を配合したＰＰＳまたはＰＥＩからなるものであることが好ましい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、絶縁性樹脂基板を構成するエンジニアプラスチックにガラス繊維を配合分散させることにより、導電接点素子形成時の加熱加圧によっても歪み・反り等が殆ど生じないので、導電接点素子の位置ずれが殆どなく、確実な電気的接続が確保される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明は、導電接点素子を形成するに際して作用する加熱加圧応力にも変形することの極めて少ない絶縁性樹脂基板を用いることを基本とし、特に絶縁性樹脂基板を構成する樹脂成分にガラス繊維を配合分散させることを基本とする。
以下、図を用いて本発明を詳細に説明する。
図１は、本発明の電気コネクタを用いた接続状態を示す模式図である。
図２は、本発明の電気コネクタの１実施の形態を示す斜視説明図である。
図３は、本発明の電気コネクタの１実施の形態を示す断面説明図である。
図４は、本発明の電気コネクタの他の実施の形態を示す断面説明図である。
【０００９】
本発明の１実施の形態の電気コネクタ１は、図２、図３に示すように、絶縁性樹脂基板２に一体に形成された導電接点素子３が多数個配列配置されている。導電接点素子３は、絶縁性樹脂基板２に設けられた貫通孔４を通して絶縁性樹脂基板２の両面に突出されており、導電接点素子３の両端は、絶縁性樹脂基板２に設けられている貫通孔４の直径よりも拡径されていて、抜け止めされている。
本発明の電気コネクタは、図１に示すように、実装基板５の電極６と、ＬＧＡまたはＭＣＭ７の電極８に導電接点素子３の両先端が対応するように、対応配置されて押圧固定される。
【００１０】
絶縁性樹脂基板２に用いられる絶縁性樹脂は、導電接点素子を一体に形成される際の加熱加圧の応力にも変形等しないように、ＩＳＯ７５−１（ＡＳＴＭ  Ｄ６４８）１．８２ＭＰａ荷重における荷重たわみ温度が２１０℃以上、より好ましくは２２０℃以上で、線膨張係数が４×１０-5／Ｋ以下であることが必要である。
これらの物性を有する樹脂としては、エンジニアプラスチック、中でもＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）、ＰＥＳ（ポリエーテルサルホン）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＬＣＲ（液晶ポリマー）、ＰＥＩ（ポリエーテルイミド）、ＰＡＩ（ポリイミドアミド）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ポリイミド等が挙げられる。
これらの材料の荷重たわみ温度をより上げ、線膨張係数をより小さくするために、ガラス繊維、ガラスビーズ等を１０〜６０％の割合で配合することが好ましい。これらの材料の中では、射出成形のし易さ、反り、寸法安定性の点から、ガラス繊維配合ＰＰＳ、ガラス繊維配合ＰＥＩが好適に用いられる。中でも、ガラス繊維を３０〜５０％配合したＰＰＳが最も好ましい。
【００１１】
導電接点素子の材料は、絶縁性エラストマ材料に導電粒子を配合分散させた導電性組成物からなる。
絶縁性エラストマ材料としては、硬化前に流動性を有し、硬化させることによって架橋構造を形成する各種のエラストマ（常温付近でゴム状弾性を有するものの総称）が用いられる。具体的には、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ポリウレタンゴム、ポリブタジエンゴム、ポリイソプロピレンゴム、クロロプレンゴム、ポリエステル系ゴム、スチレン・ブタジエン共重合体ゴム、天然ゴム等が挙げられる。また、これらの独立及び連泡の発泡体等でも可能である。
これらの中では、電気絶縁性、耐熱性、圧縮永久歪み、加工性等にすぐれているシリコーンゴムが好ましい。
【００１２】
導電粒子は、粒状あるいはフレーク状のものが挙げられ、少なくとも表面が金属で被覆されているものであれば用いられ得る。
例えば、金、銀、銅、プラチナ、パラジウム、ニッケル、アルミニウム等の金属単体、あるいはこれらの合金からなる粒状若しくはフレーク状の粒子であり、その他、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂等の熱硬化性樹脂、これらの焼成品、カーボン、セラミックス、シリカ等の無機材料を核材として、その表面に前記金属によりめっき、蒸着、スパッタ等の方法で被覆したもの、等が挙げられる。
これらの中では、導通抵抗、コストの観点から、粒状の銀粉末が好ましく、さらには加熱加圧成形時の導通抵抗の安定性から、タップ密度が２．０ｇ／ｃｍ3以下で、比表面積が０．７ｍ2/ｇ以下の粒状銀粉末を、絶縁性エラストマ１００重量部に対して３００〜７００重量部配合するのが好ましい。
【００１３】
導電性組成物には、硬化剤を配合することが好ましい。硬化剤としては、例えば、既知のオルガノハイドロジェンポリシロキサン／白金系触媒（付加反応用硬化剤）又は有機過酸化物触媒を使用し得る。
一方、上記オルガノハイドロジェンポリシロキサンは、ケイ素原子に直結した水素原子を少なくとも２個以上有するものであれば特に制限されず、直鎖状、分岐鎖状、環状のいずれであってもよいが、下記平均組成式（１）で表されるものが好ましい。特に重合度が３００以下のものが好ましい。
ＲaＨbＳｉＯ(4-a-b)/2…………（１）
（上記平均組成式（１）中、Ｒは非置換又は置換の１価炭化水素基で、好ましくは脂肪族不飽和結合を有さないものである。ａ、ｂは、０≦ａ＜３、０＜ｂ＜３、０＜ａ＋ｂ＜３の数である。）
【００１４】
具体的には、ジメチルハイドロジェンシリル基で末端が封鎖されたジオルガノポリシロキサン、ジメチルシロキサン単位とメチルハイドロジェンシロキサン単位及び末端トリメチルシロキシ単位との共重合体、ジメチルハイドロジェンシロキサン単位（Ｈ（ＣＨ3）2ＳｉＯ0.6単位）とＳｉＯ2単位とからなる低粘度流体、１,３,５,７−テトラハイドロジェン−１,３,５,７−テトラメチルシクロテトラシロキサン、１−プロピル−３,５,７−トリハイドロジェン−１,３,５,７−テトラメチルシクロテトラシロキサン、１,５−ハイドロジェン−３,７−ジヘキシル−１,３,５,７−テトラメチルシクロテトラシロキサン等が例示される。
【００１５】
導電接点素子は、上記の導電性組成物を金型に貫通孔を形成した絶縁性樹脂基板を配置して成形することによって製造される。
この導電接点素子の硬度は、上下方向から圧縮して電気的被接合物の電極を相互に電気的に接合することから、５０〜８０、好ましくは６０〜８０のゴム硬さ（ＪＩＳ  Ｋ６２５３  デュロメータ硬さ  タイプＡ）であることが好ましい。ゴム硬さが５０未満では十分な反発荷重が得られず、電気的接続が安定しない。また、ゴム硬さが８０よりも大きいと圧縮に要する荷重が大きくなり、電気的被接合物を損傷してしまう虞がある。
【００１６】
図２、図３に示す本発明の１実施の形態では、絶縁性樹脂基板２は平行平面からなる板状体であったが、他の実施の形態では、図４に示すように、周囲に過圧縮防止用のエンドストッパー１１が設けられている絶縁性樹脂基板１０を用いた電気コネクタ９である。
絶縁性樹脂基板９に貫通孔４を設け、貫通孔４を通して導電接点素子３を一体成形することは、図２、図３に示す本発明の電気コネクタ１と同様である。
エンドストッパー１１を設けることによって、導電接点素子３が過剰に圧縮されることが防止され、実装作業における圧縮の程度の調節が簡便化される。
【実施例】
【００１７】
［実施例１］
０．５ｍｍ径の貫通孔をＸＹ方向共に１ｍｍピッチで１１５６個（３４個×３４個）穿孔したガラス繊維５０％入りＰＰＳからなる厚さ１．４ｍｍの絶縁性樹脂基板の略中央部に、ジメチルシロキサン単位９９．８５モル％とメチルビニルシロキサン単位０．１５モル％とからなる平均重合度が約８０００のメチルビニルポリシロキサン１００重量部に、粒状の銀粉末（平均粒径７．３μｍ、タップ密度１．４ｇ／ｃｍ3、比表面積０．６０ｍ2/g）を４５０重量部と、上記のメチルビニルポリシロキサンと銀粉末の混合物１００重量部に対しジクミルパーオキサイドを０．５重量部配合した導電性シリコーンゴム組成物を載せ、上下型からなる金型で１６０℃、５分間の成形条件で加熱加圧成形し、絶縁性樹脂基板と複数の導電接点素子とが一体化された、図３に示すタイプの電気コネクタを実施例１として製造した。
【００１８】
各導電接点素子については、切頭円錐台玉形状を呈しており、高さが２．２５ｍｍ切頭円錐の縮径端部の径が０．４５ｍｍ、切頭円錐の拡径端部が０．７ｍｍ径の大きさとし、基板の表裏両面からそれぞれ０．４２５ｍｍ突出させるようにした。
こうして製造された電気コネクタは、導電接点素子の位置ずれが最大０．０５ｍｍと小さく、絶縁性樹脂基板の反りも最大０．０５ｍｍと小さいもので、実装基板とＬＧＡの間に狭持させ、２０％の圧縮量にて実装基板とＬＧＡとを電気コネクタで導通させたところ、電気的接続は全く問題ないものであった。
なお、実施例１の絶縁性樹脂基板の荷重たわみ温度は２７０℃、線膨張係数は２．５×１０-5／Ｋであった。
【００１９】
［実施例２］
ガラス繊維を３０％に替えたほかは実施例１と同様のものである電気コネクタを実施例２として製造した。実装テストは、実施例１と同様であった。
なお、実施例２の絶縁性樹脂基板の荷重たわみ温度は２６５℃、線膨張係数は３×１０-5／Ｋであった。
［実施例３］
ＰＰＳをＰＥＩに替えたほかは実施例２と同様のものである電気コネクタを実施例３として製造した。実装テストは、実施例１と同様であった。
なお、実施例３の絶縁性樹脂基板の荷重たわみ温度は２１０℃、線膨張係数は２．５×１０-5／Ｋであった。
【００２０】
実施例１〜３と同様にして、図４に示すタイプの電気コネクタでも、実装テストは同様の結果であった。
［比較例］
ガラス繊維を配合しない実施例３と同様のものである電気コネクタを比較例として製造した。比較例の電気コネクタは、導電接点素子の位置ずれが最大０．３５ｍｍで、絶縁性樹脂基板の反りが最大０．３ｍｍで、実装基板とＬＧＡの間に狭持させ、２０％の圧縮量にて実装基板とＬＧＡとを電気コネクタで導通させたところ、中央部の電極を合わせた場合に、電気的接続がずれたものが外周部に約３０％生じた。
なお、比較例の絶縁性樹脂基板の絶縁性樹脂の荷重たわみ温度は２００℃、線膨張係数は５×１０-5／Ｋであった。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
本発明によれば、絶縁性樹脂基板に導電接点素子を形成する際の加熱加圧の応力のよっても絶縁性樹脂基板に変形、反り、歪み等が極めて小さいので、ＬＧＡ、ＢＧＡ等の半導体パッケージ、ＭＣＭを実装基板に接続する場合に、電気コネクタの導電接点素子の位置ずれ等が極めて小さく、高能率で実装作業を遂行することできるので、電気コネクタとして、きわめて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の電気コネクタを用いた接続状態を示す模式図である。
【図２】本発明の電気コネクタの１実施の形態を示す斜視説明図である。
【図３】本発明の電気コネクタの１実施の形態を示す断面説明図である。
【図４】本発明の電気コネクタの他の実施の形態を示す断面説明図である。
【符号の説明】
【００２３】
１：（本発明の１実施の形態の）電気コネクタ
２：（本発明の１実施の形態の）絶縁性樹脂基板
３：導電接点素子
４：貫通孔
５：実装基板
６：（実装基板の）電極
７：ＬＧＡまたはＭＣＭ
８：（ＬＧＡまたはＭＣＭの）電極
９：（本発明の他の実施の形態の）電気コネクタ
１０：（本発明の他の実施の形態の）絶縁性樹脂基板
１１：（過圧縮防止用の）エンドストッパー
【図１】
2005056791.tif 000003
【図２】
2005056791.tif 000004
【図３】
2005056791.tif 000005
【図４】
2005056791.tif 000006