(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気接点を製造するための方法において、
ａ）基板において複数のバイアの孔内壁面をめっきするステップと、
ｂ）前記めっきされたバイアのうちの少なくともいくつかのバイアの上側にドームを形成するステップと、
ｃ）前記ドームに対して第１の金属めっきを実施するステップと、
ｄ）前記ドームをマスクするステップと、
ｅ）前記マスクによって覆われない領域内の、前記ドーム上の前記第１の金属めっきをエッチングして除去し、複数の電気接点を形成するステップであって、前記電気接点は、圧縮時に前記電気接点上にワイピング作用を生成するように構成される螺旋状脚部を含むステップと、
ｆ）前記ドームを溶解するステップと、
を備える電気接点を製造するための方法。
【請求項２】
前記基板は、前記バイアが前記基板内に形成される前に、前記バイアの全ての場所を包囲する金属パッドを含むことを特徴とする請求項１に記載の電気接点を製造するための方法。
【請求項３】
前記第１の金属めっきを実施するステップの後に、
ｇ）前記電気接点に対して第２の金属めっきを実施するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の電気接点を製造するための方法。
【請求項４】
前記ドームを溶解するステップの後に、
ｇ）前記電気接点に対して第２の金属めっきを実施するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の電気接点を製造するための方法。
【請求項５】
前記螺旋状脚部を含むステップの後に、
ｇ）前記マスクを除去するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の電気接点を製造するための方法。
【請求項６】
前記基板は、プリント回路基板であることを特徴とする請求項１に記載の電気接点を製造するための方法。
【請求項７】
前記基板の上側と下側のいずれにも前記電気接点のうちの少なくともいくつかの接点があることを特徴とする請求項１に記載の電気接点を製造するための方法。
【請求項８】
ｇ）前記基板の前記電気接点のある側の反対側において前記壁面めっきされたスルーホールに、複数のボールグリッドアレイボールを追加するステップ、をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の電気接点を製造するための方法。
【請求項９】
ｉ）前記基板上に少なくとも１つの超小型係止手段を形成するステップ、をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の電気接点を製造するための方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は包括的には電気接点の分野に関し、より具体的には電気接点を製造するための方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
既存の電気接点設計は、弾性材料から構成されるインターポーザと、ワイヤのボールから構成されるインターポーザとを含む。これらの解決法はいずれも、その設計に関して固有の制限を有する。現在の弾性材料は、時間および温度にわたって十分な接点弾性力を保持することができず、その動作高の範囲が小さい。ワイヤのボールから構成されるインターポーザは、脆弱で、分解する傾向があり、費用のかかる検査を必要とする場合があり、接触行程の量が限られる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、従来の問題点を解消し、インターポーザとして用いることができる超小型電気接点を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
金属形成、マスキング、エッチングおよび半田付け技術を用いて電気接点を製造するための方法が提供される。その方法は、インターポーザあるいは他の装置において用いることができ、接点ワイピング、軟らかいばね定数、耐久性および非常に長い行程を提供する、一時的あるいは永久的な電気接点を含む、複数の特殊化された電気接点を製造する。
【０００５】
本発明の他の態様および利点は、例を用いて本発明の原理を示す、添付の図面とともに取り上げられる、以下に記載される詳細な説明から明らかになるであろう。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明による、ホールのアレイを含む基板の一実施形態の斜視図である。多数のホールあるいはバイア１０２が基板１００内に形成される。本発明の例示的な実施形態では、ホールは、プリント回路基板（ＰＣＢ）内に穿孔される場合がある。ＰＣＢ基板を用いる本発明の例示的な実施形態では、ホールが穿孔される前に、所定のホールの場所を包囲する金属パッドが、基板上に設けられる場合がある。エッチングのようなホールを形成する他の方法、およびセラミックのような他の基板材料も、本発明の範囲内で用いられる場合がある。図１に示される規則的なアレイを形成するために、多数のホール１０２が必要とされない場合もある。本発明の他の実施形態では、任意の特定の設計の場合に望まれるように、ホールが不規則に配置される場合もある。ＰＣＢ基板材料は一般には繊維ガラスであるが、本発明の範囲内で他の材料を用いることもできる。
【０００７】
図２は、本発明による、図１からの基板ホールのうちの１つの一実施形態の拡大した斜視図である。ここでは、基板１００内の１つのホール１０２が示される。
【０００８】
図３は、本発明による、孔内壁面をめっきし、エッチングした後の図２の構造の一実施形態の斜視図である。孔内壁面をめっきした後に、ホール１０２は、ホール１０２を包囲し、ホール１０２を通って基板１００の反対側に至る金属めっきのリング３００を有する。この実施形態の金属めっきの領域３００は円形であるが、他の形状の金属の領域３００も本発明の範囲内で同じように良好に機能するであろう。たとえば、本発明の実施形態の中には、金属の領域３００が楕円形、正方形、長方形あるいは他のより複雑な形状を有するものもある。金属めっきとして銅が好ましい材料ではあるが、本発明の他の例示的な実施形態は、めっきとして他の材料を用いる場合がある。
【０００９】
図４は、本発明による、成形されたドームを追加した図３の構造の一実施形態の斜視図である。成形されたドーム４００は、孔内壁面をめっきされたスルーホール１０２のうちの少なくともいくつかのホールに追加される。成形されたドーム４００は、基板１００の各側にあるめっきされたスルーホール１０２の一部、または全部に追加される場合があるか、全く追加されない場合がある。本発明の１つの例示的な実施形態では、成形されたドーム４００は、基板の両側に追加され、二重超小型スパイダインターポーザが形成される。本明細書では、本発明に従って形成される特殊化された電気接点は、超小型スパイダ接点、あるいは単に超小型スパイダと呼ばれる。本発明の別の実施形態では、成形されたドーム４００は、超小型スパイダ／ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）ボールインターポーザを形成するために、基板１００の片側にのみ追加される。
【００１０】
図５は、本発明による、ドームが金属めっきされた後の図４の構造の一実施形態の斜視図である。図５の金属めっきされたドーム５００は、設計要件に応じて、銅あるいは他の金属元素あるいは組成を含む場合がある。
【００１１】
図６は、本発明による、マスク層を追加した後の図５の構造の一実施形態の斜視図である。ここでは、時計回り超小型スパイダの形のマスク層６００が、金属めっきされたドーム５００上に追加されている。マスク層はフォトレジストを含み、任意の数の方法によって被着される場合がある。フォトレジストは、超小型スパイダの形のマスク層６００を形成するために露光され、現像される場合がある。
【００１２】
図７は、本発明による、マスク層によって覆われない全ての領域内の金属層がエッチングされて除去された後の図６の構造の一実施形態の斜視図である。マスク層６００で覆われる、エッチングされた超小型スパイダ７００は、基板１００上の成形されたドーム４００上の適所に見られる。
【００１３】
図８は、超小型スパイダ７００からマスク層６００が除去された後の図７の構造の一実施形態の斜視図である。
【００１４】
図９は、本発明による、ドームが溶解された後の図８の構造の一実施形態の斜視図である。成形されたドーム４００は、超小型スパイダ７００、めっき３００、ホール１０２あるいは基板１００に損傷を与えることなく、ドーム材料を完全に除去することができる任意の化学薬品によって（あるいは他のエッチング法によって）溶解されることが好ましい。
【００１５】
図１０は、本発明による、図９からの超小型スパイダ接点構造の一実施形態の平面図である。１つの時計回り超小型スパイダ７００が、基板１００上の金属めっき３００によって包囲されるスルーホール１０２上に示される。この時点で、超小型スパイダは、所望により、付加的な金属めっきのようなさらに別の処理にかけられる場合がある。また、本発明の他の実施形態では、所望により反時計回りの超小型スパイダが形成される場合があることにも留意されたい。たとえば、概ね等しい数の時計回りおよび反時計回りの超小型スパイダが形成されるような、超小型スパイダの大きなアレイを設計することが有利な場合がある。そのような設計は、時計回りのみ、あるいは反時計回りのみの超小型スパイダからなるアレイにおいて生じることになる回転トルクを低減することができる。超小型スパイダはそれぞれわずかに回動し、使用中に接点上にワイピング作用を生成するため、各超小型スパイダによって、それに接続される素子上に少量のトルクを生じる。
【００１６】
結果として形成される超小型スパイダは、２００１年７月２７日に出願の「Electrical Contact」というタイトルの米国特許出願第０９／９１７，３６１号にさらに記載される。超小型スパイダを製造するための別の方法が、２００１年７月２７日に出願の「Method for the Fabrication of Electrical Contacts」というタイトルの米国特許出願第０９／９１７，３５７号にさらに記載される。
【００１７】
図１１は、本発明による、基板１００上に示される時計回り超小型スパイダ７００のアレイの一実施形態の斜視図である。上記のように、本発明のいくつかの実施形態では、時計回りおよび反時計回りの超小型スパイダを交互に、たとえば市松模様に配置することが望ましい場合がある。
【００１８】
図１２は、本発明による超小型スパイダインターポーザの断面図である。本発明のこの例示的な実施形態では、超小型スパイダは基板１００の両側に構成される。超小型スパイダ７００の各対には、めっきされたスルーホール１０２が接続される。各ホールを包囲する金属３００は、個々の超小型スパイダに接続されているのがわかる。この例示的な実施形態は、基板１００の上側に時計回りの超小型スパイダ７００を、基板１００の下側に反時計回りの超小型スパイダ７００含むが、本発明の範囲内で他の構成も実現可能である。
【００１９】
図１３Ａおよび図１３Ｂは、本発明による１つの超小型スパイダインターポーザ対の実施形態の断面図である。図１３Ａには、基板１００の上側に反時計回りの超小型スパイダ７００が、基板１００の下側に時計回りの超小型スパイダ７００が示される。超小型スパイダ７００の対は、めっきされたスルーホール１０２およびそのホールを包囲する金属３００によって電気的に接続される。図１３Ｂには、基板１００の上側に時計回りの超小型スパイダ７００が、基板１００の下側に反時計回りの超小型スパイダ７００が示される。超小型スパイダ７００の対は、めっきされたスルーホール１０２およびそのホールを包囲する金属３００によって電気的に接続される。
【００２０】
図１４は、本発明による、超小型係止手段１４００に隣接する、基板１００内のホール１０２を包囲する金属３００に電気的に接続される１つの時計回り超小型スパイダ７００の一実施形態の斜視図である。超小型係止手段１４００は、使用中に超小型スパイダ７００の過大な圧縮を防ぐように構成される隆起係止手段を形成するために、標準的なプリント回路基板プロセスに類似のプロセスを用いて構成される場合がある。超小型係止手段１４００の高さによって、超小型スパイダ７００を物理的に損傷することになる過大な圧縮を防ぎながら、超小型スパイダ７００の圧縮および接点ワイピング作用を達成できることが好ましい。
【００２１】
図１５は、本発明による、図１４からの構造の一実施形態の断面図である。本発明のこの例示的な実施形態では、一対の超小型係止手段１４００を含む超小型スパイダインターポーザが断面図で示される。基板１００の上側にある時計回りの超小型スパイダ７００は、基板１００内のめっきされたスルーホール１０２を包囲する金属３００を通して、基板１００の下側にある反時計回りの超小型スパイダ７００に電気的に接続される。
【００２２】
図１６は、本発明による超小型スパイダ接点を形成する方法の流れ図である。ステップ１６０２では、基板１００内に複数のホール１０２が形成される。ステップ１６０４では、ホール１０２は、その孔内壁面がめっきされて、エッチングされる。ステップ１６０６では、めっきされたスルーホール１０２上に、成形されたドームが形成される。ステップ１６０８では、成形されたドームによって覆われるホール１０２を有する基板１００が金属めっきされる。ステップ１６１０では、金属めっきされたドーム上に、超小型スパイダの形のマスク層が形成される。ステップ１６１２では、マスク層によって覆われない全ての場所において、金属めっきがエッチングされて除去される。ステップ１６１４では、マスク層が除去される。ステップ１６１６では、ドームが溶解、あるいはエッチングされて、仕上げられた超小型スパイダが残される。そのプロセスのこの時点で、所望により、超小型スパイダは、ニッケルあるいは金のような１つあるいは複数の付加的な金属で再び金属めっきされる場合もある。オプションのステップ１６１８では、ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）ボールが、基板１００の超小型スパイダ７００とは反対側のめっきされたスルーホール１０２上に配置される。本発明のそのような実施形態では、超小型スパイダ７００が基板１００の一方の側に配置され、ＢＧＡボール１９００が基板１００の他方の側に配置されて、超小型スパイダ／ＢＧＡインターポーザが形成される。
【００２３】
図１７は、本発明による、３つの脚部を有する超小型スパイダの一実施形態の斜視図である。基板１００内のめっきされたスルーホール１０２を包囲する金属３００に接続される、３つの脚部を有する超小型スパイダ１７００が示される。超小型スパイダは、本発明の範囲内で、意図された用途によって望まれるように、任意の数（２つ以上）の脚部で構成される場合がある。
【００２４】
図１８は、本発明による、基板１００上にある複数の、３つの脚部を有する超小型スパイダの一実施形態の斜視図である。図１８は、基板上にある、３つの脚部を有する超小型スパイダ１７００のアレイを示す。この図面は超小型スパイダ１７００の規則的なアレイを示すが、本発明の他の実施形態は、複数の超小型スパイダ１７００の意図された目的によって望まれるように、超小型スパイダ１７００の不規則なアレイを用いる場合もある。
【００２５】
本発明の特定の例示的な実施形態では、超小型スパイダ７００が基板１００の第１の側に構成され、ボールグリッドアレイボール１９００が基板１００の第２の側に構成され、回路基板にマルチチップモジュール（ＭＣＭ）のような電子装置を取外し可能に取り付ける際に用いるためのインターポーザを形成することが好ましい。図１９は、そのような実施形態の断面図である。図１９に示される本発明の例示的な実施形態は、超小型スパイダ７００と接触する金属の領域１０４によって包囲されるめっきされたスルーホール１０２によって互いに接続される、基板の第１の側に構成される複数の超小型スパイダ７００と、基板１００の第２の側に構成されるボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）ボール１９００とを示す。本発明のこの例示的な実施形態は、回路基板にＭＣＭのような電子装置を取外し可能に取り付ける際に用いるためのインターポーザとして用いられる場合があり、一方、そのインターポーザはＢＧＡボール１９００によって回路基板に取り付けられる。本発明の例示的な実施形態は、オプションのステップ１６１８を含む図１６に関連して記載されるプロセスを用いて製造することができる。
【００２６】
本発明を、構造的と方法的特徴に関してある程度特定的な言葉で説明したが、本明細書に開示した手段は本発明を実施する好ましい形態を含むものであり、本発明はこれら図示し記載された特定の特徴に制限されないことを理解されたい。したがって、本発明は、均等の原則に従って適切に解釈される特許請求の範囲に記載された範囲内におけるいかなる形態または変更についても含むものである。
【００２７】
本発明は以下に要約される。
【００２８】
１．  電気接点を製造するための方法において、
ａ）基板（１００）において複数のバイア（１０２）の孔内壁面をめっきするステップと、
ｂ）前記めっきされたバイア（１０２）のうちの少なくともいくつかのバイアの上側にドーム（４００）を形成するステップと、
ｃ）前記ドーム（４００）に対して第１の金属めっきを実施するステップと、
ｄ）前記ドーム（４００）をマスクするステップと、
ｅ）前記マスクによって覆われない領域内の、前記ドーム（４００）上の前記第１の金属めっきをエッチングして除去し、複数の電気接点（７００）を形成するステップであって、前記電気接点（７００）は、圧縮時に金属パッド上にワイピング作用を生成するように構成される螺旋状脚部を含むステップと、
ｆ）前記ドーム（４００）を溶解するステップと、
を備えることを特徴とする方法。
【００２９】
２．  前記基板は、前記バイア（１０２）が前記基板（１００）内に形成される前に、前記バイア（１０２）の概ね全ての場所を包囲する金属パッド（３００）を含むことを特徴とする第１項に記載の電気接点を製造するための方法。
【００３０】
３．  ｇ）第１の金属めっきを実施する前記ステップの後に、前記電気接点（７００）に対して第２の金属めっきを実施するステップをさらに含むことを特徴とする第１項に記載の電気接点を製造するための方法。
【００３１】
４．  前記第２の金属めっきは金を含むことを特徴とする第３項に記載の電気接点を製造するための方法。
【００３２】
５．  前記第２の金属めっきは、ニッケルおよび金を含むことを特徴とする第３項に記載の電気接点を製造するための方法。
【００３３】
６．  前記第１の金属めっきは銅であることを特徴とする第１項に記載の電気接点を製造するための方法。
【００３４】
７．  前記基板（１００）は、プリント回路基板（１００）であることを特徴とする第１項に記載の電気接点を製造するための方法。
【００３５】
８．  前記電気接点（７００）のうちの少なくともいくつかの接点は、前記基板（１００）の反対側にあることを特徴とする第１項に記載の電気接点を製造するための方法。
【００３６】
９．  ｇ）前記基板（１００）の前記電気接点（７００）と反対側にある前記壁面めっきされたスルーホール（１０２）に、複数のボールグリッドアレイボール（１９００）を追加するステップ、
をさらに含むことを特徴とする第１項に記載の電気接点を製造するための方法。
【００３７】
１０．  ｉ）前記基板（１００）上に少なくとも１つの超小型係止手段（１４００）を形成するステップ、
をさらに含むことを特徴とする第１項に記載の電気接点を製造するための方法。
【００３８】
【発明の効果】
上記のように、本発明によれば、インターポーザとして用いることができる超小型電気接点を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による、ホールのアレイを含む基板の一実施形態の斜視図である。
【図２】本発明による、図１の基板ホールのうちの１つの一実施形態の拡大した斜視図である。
【図３】本発明による、貫通してめっきし、エッチングした後の図２の構造の一実施形態の斜視図である。
【図４】本発明による、成形されたドームを追加した図３の構造の一実施形態の斜視図である。
【図５】本発明による、ドームが金属めっきされた後の図４の構造の一実施形態の斜視図である。
【図６】本発明による、マスク層を加えた後の図５の構造の一実施形態の斜視図である。
【図７】本発明による、マスク層によって覆われない全ての領域内の金属層がエッチングによって除去された後の図６の構造の一実施形態の斜視図である。
【図８】本発明による、マスク層が除去された後の図７の構造の一実施形態の斜視図である。
【図９】本発明による、ドームが溶解された後の図８の構造の一実施形態の斜視図である。
【図１０】本発明による、図９からの最終的な超小型スパイダ接点の一実施形態の平面図である。
【図１１】本発明による時計回りの超小型スパイダのアレイの一実施形態の斜視図である。
【図１２】本発明による超小型スパイダインターポーザの一実施形態の断面図である。
【図１３】ＡおよびＢは、それぞれ本発明による１つの超小型スパイダインターポーザ対の実施形態の断面図である。
【図１４】本発明による、１つの時計回り超小型スパイダおよび１つの超小型係止手段の一実施形態の図である。
【図１５】本発明による、図１４からの構造の一実施形態の断面図である。
【図１６】本発明による超小型スパイダ接点を形成するための方法の流れ図である。
【図１７】３つの脚部を有する超小型スパイダの一実施形態の斜視図である。
【図１８】本発明による、基板上の複数の、３つの脚部を有する超小型スパイダの一実施形態の斜視図である。
【図１９】本発明による超小型スパイダ／ボールグリッドアレイインターポーザの一実施形態の断面図である。
【符号の説明】
１００  基板
１０２  バイア、スルーホール
４００  ドーム
７００  電気接点
１４００  超小型係止手段
１９００  ボールグリッドアレイボール
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
0004163458.tif 000016
【図１６】
0004163458.tif 000017
【図１７】
0004163458.tif 000018
【図１８】
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【図１９】
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