(57)【要約】【課題】ジェットプリンティングにより形成される接触構造を提供する。【解決手段】接触構造１００は、接触部位１０１および接触エレメント１０２を含む。接触部位１０１は、導電トレース、接触パッド、もしくはそのほかの、電子デバイスに対する接続を可能にする。接触部位１０１は、基板１０３上に形成する。基板１０３は、ガラス、セラミクス、プリント回路基板、もしくはそのほかの、電子デバイスのマウントに適した基板とすることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
接触部位と、
前記接触部位上に配置される複数の接触エレメントを有し、少なくとも１つの前記接触エレメントが変形可能な核を含み、前記変形可能な核の少なくとも一部を導電層が覆う接触構造。
【請求項２】
前記接触エレメントの間に配置される接着剤を有する請求項１記載の接触構造。
【請求項３】
前記接触部位を取り囲む非導電構造を有する請求項１記載の接触構造。
【請求項４】
前記接触部位の外側に配置されるキャリア流体忌避材料と、
前記接触部位上に配置されるキャリア流体誘引材料と、
からなるグループから選択される少なくとも一方を有する請求項１記載の接触構造。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
電子デバイスと基板の間の接続は、異方性導電皮膜（ＡＣＦ）を使用して達成することができる。導電バンプが電子デバイス上に形成される。導電バンプの部位は、基板上の接触パッドに対応する。ＡＣＦは、電子デバイスと基板の間に配置される。圧力を印加することによって、電子デバイスと基板の間の接触が達成される。
【０００２】
ＡＣＦは、変形可能な膜全体に懸濁された導電球体を有する。膜の対向する側の接点間において一方向に圧力が印加されると、球体が互いに、また接点と接触し、導電路を作る。圧力が一方向に印加されることから、直交方向の球体は互いに接触し得ない。したがって、膜の対向する側に導電路が形成されるが、膜の一方の側の隣接する接点間には形成されない。
【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、導電球体がＡＣＦ全体に分布されることから、ＡＣＦを使用して接続される接点のピッチが短くなると、圧力が印加される方向と直交する方向内において球体が互いに接触する尤度が増加する。このようにＡＣＦは、接点の横方向の間隔に関して本質的な限界を有する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、接触部位、および実質的にその接触部位上に配置される接触エレメントを有する接触構造を含み、少なくとも１つのその種の接触エレメントが変形可能な核を含み、その変形可能な核の少なくとも一部を導電層が覆う。
【０００５】
本発明の一つの実施態様では、変形可能な核を有する接触エレメントおよび導電層を準備すること、接触エレメントをキャリア流体内に懸濁すること、インクジェットを使用してキャリア流体を実質的に接触部位に付着させること、および接触エレメントからキャリア流体を蒸発させることを含む接触構造を形成するための方法を含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
図面を通じて、エレメント、層、コーティング等が特定の寸法で示されている。これらの寸法は、例示の容易さから選択されていることがある。寸法は、仕様に記述されるとおり、あるいは当業者によって理解されるとおりとする。
【０００７】
図１は、ジェットプリンティングによって形成された接触構造１００を示している。この接触構造は、接触部位１０１および接触エレメント１０２を含む。接触部位１０１は、導電トレース、接触パッド、もしくはそのほかの、電子デバイスに対する接続を可能にする構造とすることができる。接触部位１０１は、基板１０３上に形成することができる。その種の基板１０３は、ガラス、セラミクス、プリント回路基板、もしくはそのほかの、電子デバイスのマウントに適した基板とすることができる。
【０００８】
図２は、接触構造１００の接触エレメント２００の一例を示した断面図である。接触エレメント２００は、変形可能な核２０１および導電層２０２を含むことができる。変形可能な核２０１は、高分子から形成することができる。導電層２０２は、金属層、複数の金属層、もしくは別の導電基材の層とすることができる。たとえば導電層２０２を、ゴールド層によって取り囲まれたニッケル層で形成してもよい。しかしながら導電層２０２が、変形可能な核２０１全体を取り囲む必要はない。たとえば導電層２０２を、変形可能な核２０１の一部の上にだけ形成してもよい。
【０００９】
図３は、コーティング３０１を有する接触エレメント３００の別の例を示した断面図である。接触エレメント３００は、コーティング３０１を有することができる。コーティング３０１は高分子から形成することができる。コーティング３０１を形成する高分子は、変形可能な核２０１に比較して、より変形が可能なものとすることができる。したがって圧力が印加されたとき、コーティング３０１が変形可能な核２０１より多く変形することができ、図１の隣接する接触エレメント１０２の導電層２０２間における接触を可能にする。
【００１０】
接触が、接触エレメント３００に対する別の表面の圧力の結果として生じることがある。圧力がほかの表面によって印加されるとき、コーティング３０１がある程度変形して、その表面と導電層２０２の間の接触をもたらす。その種の表面は、別の接触エレメント１０２の導電層２０２の表面、接触部位１０１の表面、導電ボール等のデバイスに対する接続の表面、あるいはそのほかの、電気接触を構成することの可能な表面とすることができる。変形可能な核２０１は、コーティング３０１より変形容易でなく、コーティング３０１上の圧力に対する物理的な抵抗を提供することができ、それによってコーティング３０１の変形がもたらされる。
【００１１】
上記に代えてコーティング３０１を接着剤から形成してもよい。したがって、圧力が印加されると、接着剤が接触エレメント３００から広がり、接触エレメント３００の間における接触、および接触エレメント３００の間のエリアへの接着剤の移動の両方を可能にする。それに加えて接着剤は、接触部位１０１、および接触構造１００に接続するデバイスの接触構造（図示せず）と接触することができる。その結果として接着剤は、接触エレメント３００を互いに接触させて保持すること、いくつかの接触エレメント３００を接触部位１０１と接触させて保持すること、およびいくつかの接触エレメント３００をデバイスの接触構造と接触させて保持することができる。
【００１２】
図１を参照するが、上記に代えて、また上記に加えて、接触エレメント１０２の一部をなさない接着剤を接触エレメント１０２の実質的な間に配置することができる。接着剤とともに使用される接触エレメント１０２は、コーティング３０１を有していてもよく、あるいはそれを有していなくてもよい。たとえば、接触エレメント１０２のいくつかのコーティング３０１が接着剤でないかあるいはコーティング３０１が存在しない場合には、接触エレメント１０２の間の接着剤が、前述のとおりに接触エレメント１０２を保持することができる。それに代えて、いくつかの接触エレメント１０２のコーティング３０１が前述のとおりに接着剤を含む場合には、接触エレメント１０２の間の接着剤がコーティング３０１の接着剤とともに、あるいはその追加として作用する。
【００１３】
図４は、非導電構造によって実質的に取り囲まれる接触構造を示している。非導電構造４０１が接触部位１０１を実質的に取り囲んでいる。この種の非導電構造４０１は、実質的に接触部位１０１においてウェル４０２を形成することができる。したがって、接触部位１０１上の接触エレメント１０２を実質的にウェル４０２の中に配置することができる。ウェル４０２の壁は、接触部位１０１のエリアの中に接触エレメント１０２を収める補助を提供することができる。図４は、すべての接触エレメント１０２がウェル４０２内に位置することを示しているが、接触エレメント１０２のいくつかがウェル４０２の外に位置することもある。たとえば、多数の接触エレメント１０２が付着されたとき、圧縮なしでウェル４０２内に物理的に配置できるよりその数が多ければ、いくつかの接触エレメント１０２がウェル４０２に隣接する非導電構造４０１の上に配置されることがある。
【００１４】
非導電構造４０１の厚さは、接触部位１０１上の接触エレメント１０２の厚さと実質的に等しくできる。したがって、デバイスが接触エレメント１０２を介して接触部位１０１と接続されるとき、非導電構造４０１が接触部位１０１の外側でデバイスを支持することができる。
【００１５】
上記に加えて、非導電構造４０１の厚さを接触部位１０１上の接触エレメント１０２の厚さと異なるものとすることができる。たとえば、パッド上に形成される導電ボールを伴わないパッドを有するデバイスをマウントするときには、非導電構造４０１の厚さより厚い接触エレメント１０２が、非導電構造４０１の有意の圧縮より以前に接触エレメント１０２とデバイスのパッドの間における接触を確保することができる。それに代えて接触エレメント１０２の厚さを非導電構造４０１の厚さより小さくしてデバイスのパッド上に形成されるボールに適応させ、デバイスが非導電構造４０１と接触するまでボールが有意に圧縮されることを回避できる。
【００１６】
さらに非導電構造４０１が接着剤を含むこともできる。接触エレメント間に存在できる接着剤と同様に、非導電構造４０１の接着剤は、基板１０３および基板１０３上にマウントされるデバイスと接着できる。
【００１７】
上記に加えて非導電構造４０１を、絶縁エレメントから形成してもよい。絶縁エレメントは、接触エレメント１０２と類似に形成できるが、導電層２０２が除かれる。したがって絶縁エレメントは、非導電構造４０１の構造を構成することができる。非導電構造４０１の接着剤を絶縁エレメントの間に配置してもよい。絶縁エレメントは、オプションとして接触エレメント１０２のコーティング３０１を有することができる。絶縁エレメントのコーティング３０１は、接着剤と類似とすることができる。絶縁エレメントは、接触エレメント１０２と類似と述べてきたが、接触構造１００および関連する非導電構造４０１内において、絶縁エレメントおよび接触エレメント１０２が同一の構造を有することは必須でない。たとえば、接触エレメント１０２はコーティング３０１をまったく有していないが、絶縁エレメントがコーティング３０１として接着剤を有することはあり得る。
【００１８】
非導電構造４０１を、接触エレメント１０２に類似の変形可能な核を有する絶縁エレメントから形成することによって、絶縁エレメントおよび接触エレメント１０２に、圧力に対して同一の物理的抵抗を持たせることができる。したがって、その種の非導電構造４０１の上に取り付けられるデバイスは、そのデバイスに印加された圧力を、非導電構造４０１および任意の接触構造１００と接触するそのデバイスの表面にわたって一様に広げることができる。
【００１９】
前述したとおり、接触エレメント１０２および非導電構造４０１を形成することのできる絶縁エレメントは、いずれも変形可能な核２０１を含むことができる。その種の変形可能な核２０１は、熱硬化材料としてもよい。それに加えて任意の接触エレメント１０２のコーティング３０１および絶縁エレメントもまた、熱硬化材料とすることができる。さらに、接触エレメント１０２の間に配置される接着剤を熱硬化材料とすることもできる。
【００２０】
熱硬化材料は、接続の維持を補助する。たとえば接触構造１００上でのデバイスの取り付けの間、圧力の印加により接触エレメント１０２を介して接続を形成することができる。圧力を印加する間に熱を印加することによって、接触構造および任意の非導電構造４０１が硬化して圧力を取り除いた後においてもその接続を維持することができる。それに加えて、非導電構造４０１もしくは接触構造１００が接着剤を含むときには、デバイスを基板１０３に接着させることができる。
【００２１】
接触エレメント１０２、非導電構造４０１の絶縁エレメント、およびその種のエレメント間の接着剤のすべてが熱硬化材料を含むと述べたが、それらのすべてがその種の熱硬化材料を有している必要はない。たとえば、非導電構造４０１の絶縁エレメントのいくつかが熱硬化材料を含んでいてもよい。したがって、それらの絶縁エレメントが硬化し、ほかのエレメントを正しい位置に保持することができる。それに代えて、接触エレメント１０２の間に配置される接着剤だけを熱硬化材料としてもよい。任意の組み合わせが所望の程度の取り付けを達成する可能性を有する。
【００２２】
非導電構造４０１は、キャリア流体を忌避する材料を含むことができる。接触エレメント１０２がキャリア流体内に懸濁される場合には、接触部位１０１の実質的な外側のエリアにキャリア流体忌避材料を持たせることができる。たとえば、前述したとおり、非導電構造４０１を接触部位１０１の外側に形成することができる。例示の非導電構造４０１を疎水性とすることができる。したがって、キャリア流体として水が使用される場合には、非導電構造４０１がキャリア流体忌避材料となることになる。その結果、接触流体内に懸濁された接触エレメントが、キャリア流体忌避材料を有する非導電構造４０１にはじかれ、その種のキャリア流体忌避材料を有していない接触部位１０１等のエリアに向けられるようにできる。
【００２３】
上記に加えて、接触部位１０１がキャリア流体を誘引する材料を含むこともできる。たとえばゴールド等の材料は、水等のキャリア流体を誘引する材料になり得る。したがって、接触部位がその種の材料を含んでいれば、キャリア流体内に懸濁された接触エレメント１０２を、そのキャリア流体とともに接触部位１０１に誘引することができる。
【００２４】
キャリア流体誘引特性または忌避特性を有する材料について述べたが、当業者が理解するとおり、これは、当該接触部位１０１の外側の材料の親和性と相対的な接触部位１０１の材料の親和性である。たとえば、接触部位１０１の材料ならびに接触部位１０１の外側の材料がともにキャリア流体を忌避してもよい。接触部位１０１がキャリア流体を忌避する程度が接触部位１０１の外側の材料より小さければ、キャリア流体を接触部位１０１に誘引することができる。キャリア流体の親和性における相対的な差が、より程度の小さい忌避性を伴う材料にキャリア流体を誘引する。
【００２５】
図５は、ジェットプリンティングによって接触構造を形成する方法のフローチャートである。この種の方法の例は、５０１における変形可能な核を有する接触エレメントならびに導電層の準備、５０２におけるキャリア流体内での接触エレメントの懸濁、５０３におけるインク・ジェットを使用した実質的な接触部位上へのキャリア流体の付着、および５０４における接触エレメントからのキャリア流体の蒸発を含む。
【００２６】
前述したとおり、接触エレメントは変形可能な核および導電層を有することができる。これらの接触エレメントは、キャリア流体内に懸濁される。その種のキャリア流体には、水、アルコール、アセトン、およびそのほかの流体ならびに接触エレメントの懸濁に適した流体の組み合わせを含めることができる。さらに、キャリア流体は、接着剤を含むこともできる。これはキャリア流体内に溶解する接着剤としてもよく、あるいはキャリア流体内に懸濁する接着剤としてもよい。
【００２７】
図６は、接触部位１０１上に付着される接触エレメント１０２を懸濁しているキャリア流体６０１を示す。キャリア流体６０１は、１つの滴として接触部位１０１の上に付着させることができる。この滴は、表面張力によって、それが付着された部位にとどまることができる。
【００２８】
この種の付着は、インクジェットを使用して具体化することができる。インクジェットの付着プロセスにおいては、流体内に懸濁される物質がジェットを介して付着される。この場合、その物質が接触エレメント１０２を含み、流体が接触エレメントのためのキャリア流体６０１を含む。
【００２９】
インク・ジェットは、基板の表面と相対的に移動する。これは、インクジェット自体の移動、基板の移動、もしくはそれら両方の組み合わせによって達成できる。いずれにしてもインク・ジェットが基板の部位の上方を通過する。インクジェットが所望の接触部位を含む部位の上方を通過するとき、インクジェットが１ないしは複数滴の、接触エレメント１０２を含むキャリア流体６０１を付着させる。したがって、インクジェットが基板の表面の上方を移動するに従って、任意の所望の接触部位に接触エレメント１０２を含むキャリア流体６０１を付着させることができる。
【００３０】
接触エレメント１０２を接触部位１０１に収めることが望ましい。接触エレメント１０２が所望の接触部位１０１の外側に離れすぎて付着されると、接触エレメント１０２が隣接する接触部位（図示せず）と接触して望ましくない接続を形成することがある。しかしながら、キャリア流体６０１内に接触エレメント１０２を懸濁することによって、キャリア流体６０１の表面張力が、キャリア流体６０１が付着された部位に接触エレメントを保持する。当初、このエリアは、所望の接触部位１０１より大きくてもよい。
【００３１】
図５を参照すると、キャリア流体は、その後５０４において蒸発される。図７は、キャリア流体が蒸発するときの接触部位１０１を示している。キャリア流体６０１が蒸発するに従って、残りのキャリア流体６０１の表面張力が、懸濁された接触エレメント１０２をより互いの近くに引き寄せる。最終的に、実質的にすべてのキャリア流体６０１が蒸発すると、接触エレメント１０２およびキャリア流体６０１内に溶解もしくは懸濁されていたそのほかの物質もしくは粒子が接触部位１０１上に残される。接触エレメントには、ほかの物質または粒子が付随することもあれば、付随しないこともある。たとえば、キャリア流体６０１内に溶解された接着剤を、蒸発させずに、接触部位１０１上の接触エレメント１０２全体にわたって分散させることができる。
【００３２】
蒸発時に縮小するキャリア流体６０１とともに接触エレメント１０２が移動することを保証するためには、接触エレメント１０２を接触部位１０１に移動させるために必要な表面張力に等しいか、それより大きい表面張力を有するキャリア流体６０１が選択されることが望ましい。したがって、キャリア流体６０１が縮小するに従い、キャリア流体６０１の当初の滴のより大きなエリアから、滴の中心に向かって接触エレメント１０２を引き込む充分な力がそれらに作用する。
【００３３】
図８は、表面の処理を含むジェットプリンティングによる接触構造の形成の方法を示したフローチャートである。表面は８０１において処理される。前述したとおり、接触部位は、キャリア流体について増加された親和性を伴う材料を含むことができる。キャリアについて増加された親和性を伴う材料を付着させてもよい。その結果、その後その接触部位が、キャリア流体について増加された親和性を有することになる。ここでは接触エレメントの準備に先行して表面の処理が述べられているが、この処理は、接触エレメントを含むキャリア流体の付着前であればいつ行われてもよい。
【００３４】
上記に代えて、キャリア流体について減少された親和性を有する材料を接触部位の実質的な外側に付着させてもよい。したがって付着されたときに、その材料が接触部位の外側のエリアの親和性をキャリア流体について減少させる。その結果として接触部位が、キャリア流体について比較的より大きな親和性を有する。
【００３５】
接触部位および接触部位の外側のエリアの処理について個別に述べたが、その種の処理の両方を同じ構造上に実施することもできる。たとえば、キャリア流体について増加された親和性を伴う材料を接触部位に塗布し、キャリア流体について減少された親和性を伴う材料を接触部位の外側のエリアに塗布してもよい。
【００３６】
キャリア流体に対する誘引および忌避の程度が親和性として述べられているが、この親和性は、キャリア流体による表面の濡れ性と呼ばれることもある。さらにこの濡れ性の特徴は、キャリア流体として水に限定されることはない。たとえば表面が、アルコールに関する濡れ性の程度を有することもある。
【００３７】
接触構造の形成の方法は、さらに、接触部位の外側における非導電層の形成を含むことができる。その種の層は、接触部位の外側に析出される変形可能な高分子コーティングとしてもよい。変形可能な高分子層は、ダイレクトに析出させることができる。
【００３８】
上記に代えて、図９を参照すると、前述した絶縁エレメントから変形可能な高分子層を形成することができる。９０１おいてキャリア流体内に絶縁エレメントを懸濁することによって、９０２において接触部位の所望の外側にその絶縁エレメントを付着させることができる。その種の付着は、それぞれのキャリア流体内に懸濁された接触エレメントに関して前述したとおり、インク・ジェットによって行うことができる。絶縁エレメントを懸濁しているその種のキャリア流体は、接触エレメントを懸濁しているキャリア流体と区別するためにアンダーフィル流体と呼ぶことができる。名称の如何によらずキャリア流体またはアンダーフィル流体は、同一または異なるエレメントを含むことができ、主要な相違は、アンダーフィル流体が接触エレメントを含まないことである。その後、９０３においてアンダーフィル流体が蒸発され絶縁エレメントが残される。
【００３９】
その種のアンダーフィル流体が付着されるとき、それが接触部位上にウェルを形成することができる。その後キャリア流体がそのウェル内に付着される。その結果として接触エレメントが、ウェルが形成されない場合より接触部位上に残存しやすくなる。
【００４０】
上記に加えて、非導電層の形成は、接触部位の外側に多孔性高分子の析出を含むことができる。その場合、多孔性高分子層の上にオプションの連続層を形成することができる。したがって、変形可能な非導体層が接触部位の外側に形成される。
【００４１】
キャリア流体またはアンダーフィル流体の付着といった流体の単一の付着を伴う方法を述べてきたが、それぞれの付着を希望に応じて反復し、所望の構造を作ることができる。たとえば、接触エレメントを伴うキャリア流体の複数にわたる付着を使用してもよい。最初のパスでキャリア流体を付着させる。次にキャリア流体を蒸発させ、接触エレメントを残す。第２のパスの付着は、同一の接触部位上により多くのキャリア流体を付着させ、その接触部位上に接触エレメントを蓄積する。同様に、非導電構造の形成時においても複数パスを使用することができる。
【００４２】
図１０は、接着剤の活性化を含むジェット・プリンティングによって接触構造を形成する方法を示したフローチャートである。前述したとおり、エレメントおよびキャリア流体は、接着剤を含むことができる。接着剤層は、１００１において、デバイスが接触構造の上に取り付けられた後に活性化することができる。このようにデバイスは、それが印加された圧力の下にあるとき、その圧力および構造を維持して基板に接着され、接触エレメントを介した接続を維持する。
【００４３】
上に開示された種々の特徴ならびに機能、およびそのほかの特徴ならびに機能、あるいはそれらの変形が、ほかの多くの異なるシステムまたは応用に望ましく結合され得ることが認識されるであろう。また現在予測されていないか予期されていないそれらにおける様々な代替、修正、変形、または改良が、今後当業者によって行われることもあるが、それらもまた特許請求の範囲によって包含されることが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】ジェットプリンティングによって形成される接触構造を示した説明図である。
【図２】接触構造の接触エレメントを示した断面図である。
【図３】コーティングを有する接触エレメントを示した断面図である。
【図４】非導電構造によって実質的に取り囲まれる接触構造を示した断面図である。
【図５】ジェット・プリンティングによって接触構造を形成する方法のフローチャートである。
【図６】接触部位上に付着される接触エレメントを懸濁しているキャリア流体を示した説明図である。
【図７】キャリア流体が蒸発するときの接触部位を示した説明図である。
【図８】表面の処理を含むジェット・プリンティングによる接触構造の形成の方法を示したフローチャートである。
【図９】絶縁エレメントの付着を含むジェット・プリンティングによる接触構造の形成の方法を示したフローチャートである。
【図１０】接着剤の活性化を含むジェット・プリンティングによる接触構造の形成の方法を示したフローチャートである。
【符号の説明】
【００４５】
１００  接触構造、１０１  接触部位、１０２  接触エレメント、１０３  基板、２００  接触エレメント、２０１  変形可能な核、２０２  導電層、３００  接触エレメント、３０１  コーティング、４０１  非導電構造、４０２  ウェル、６０１  キャリア流体。
【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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