两面连接型连接器的制作方法

专利名称：两面连接型连接器的制作方法
技术领域：
本发明提供一种两面连接型连接器，其在将CPU、 LSI等IC封装体 (package )、 LGA封装体、BGA封装体等安装在印刷M上时，这些封 装体、印刷基仗不会发生翘曲，能够吸收连接端子的高度偏差。
本申请就2008年6月30日申请的日本专利申请第2008-171004号 主张优先权，并在此援引其内容。
背景技术：
以往，人们研究了通过插座(socket)将CPU、 LSI等IC封装体 安装在印刷基板上的技术。例如，在个人计算机、服务器的母板上，大 多安装有用于安装LGA封装体、BGA封装体CPU的插座。
为了提高CPU的功能以及性能，CPU年年都在进行着多引脚化、 高速化，并在进行着封装体的大型化、细距化。
伴随着这些变化，需要插座应对多引脚化，而且，还需要应对因封 装体大型化而导致的翘曲量的增大，并且需要应对封装体的接触凸台 (land)、凸球(ball)的高度偏差(共面偏差)，因此，有必要确保插 座触点(socket contact)的行程。
此外，对于细距化而言，插座触点的小型化很重要，而且需要确保 IC的引脚和插座触点在适当接触压力下接触。
再者，对于高速化而言，插座触点的电感低很重要，而且要求对应 于由高速化导致的消耗电流的增大，接触电阻要低，容许电流也要大。
现在使用的LGA封装体用插座的主流是节距约为lmm，具有 400-800个引脚，使用的构造是对金属板进行复杂的弯曲加工而形成规 定形状的触点，并将该触点插入到插座的座体中而形成的(参见日本特 开2004-158430号公报以及日本特开2005-19284号等)。通过使由金属制成的触点作为板簧发挥作用，并在规定的行程下使 其产生适当的载荷，上述构造可得到稳定的接触电阻。另外，在得到规 定接触压力的过程中，增大载荷时，还可以获得接触点位置移动而将表
面异物除去的摩擦接触(wiping)效果。
但是，这样的LGA封装体用插座由于其基本构造是单端固定式弹 簧，所以细距化困难。
为了进行该细距化，需要减小接触端子的单端固定式弹簧部分的弹 簧长度，但在具有相同材料和相同形状的单端固定式弹簧的情况下，缩 短弹簧长度会使得用于得到规定行程的载荷增大。但是，如果为了将栽 荷降到适当值而将单端固定式弹簧的弹簧线径变细，则即使在规定的载 荷下，也不会发生塑性变形，必要的容许应力变小，无法承受规定的载 荷。这是因为，容许应力与弹簧的线径成正比，而作为决定载荷的主要 因素的弹性系数与单端固定式弹簧的线径的三次方成正比。
因此，人们提出了这样一种构造来替代利用由单端固定式弹簧所致 的载荷来得到规定接触压力的构造在使触点部分的金属塑性变形的区 域内进行设计，通过橡胶、弹性体来补充回弹力。
例如，作为用挠性印刷基板来实现触点部分的功能的构造，提出了 这样的构造在两块挠性印刷基板之间夹入弹性体，用金属销将二块挠 性印刷基板彼此钎焊在一起，使其上下层之间导通(参见日本特开 2004-71347号公才艮)。
此外，还提出了这样的构造在预先用模具形成了规定的半球形状 和通孔的弹性体上实施金属电镀，通过光刻来形成使通孔和半球上的连 接点电连接的电路(参见日本特开2001-332321号公报)。
近年来，模具的微细加工技术在进步，已经能够设计可进行微米级 成形的模具。因此，对于使如上所述的触点部分的金属塑性变形，并用 橡胶、弹性体来补充回弹力的构造，使用如上所述的模具，能够一并形 成弹性体的端子形状的全部引脚或者多个引脚。
因此，在通过电镀形成导体部分，并通过对通孔进行电镀而使层间 导通后，能通过光刻以及蚀刻 一并形成各端子的金属接点部以及导通电路部分的全部引脚或者多个引脚，所以满足了要求多引脚化的市场趋 势。
另外，因为使用了利用光刻以及蚀刻的电路形成技术，所以，即使 从细距化方面考虑也是有效的。
但是，以往的在两个挠性印刷基板间夹持弹性体的构造，需要两块 挠性印刷基板以及用于得到层间导通的金属触点，并且需要用金属销将 挠性印刷基板彼此钎焊起来等。因此，制造工艺复杂，制造成本也高。
另外，在使用了形成有半球形状以及通孔的弹性体的构造中，从上 下方向加压，将使得半球形状的部分随栽荷而变形、坍塌，所以不能获 得作为插座的功能而被要求的摩擦接触效果。此外，对于多引脚化，要
求吸收要连接的IC封装体、印刷基板的翘曲、接触凸台的高度偏差。
但是在该构造中，能够吸收翘曲、共面偏差的主要动作，被半球形状的 高度所限制。
此外，在对弹性体进行金属电镀，并通过光刻来形成使通孔和半球 上的连接点电连接的电路的构造中，应力集中于弹性体上的金属电镀部 分的一部分。
另外，在弹性体上实施了金属电镀的构造中，接点部的可动范围被 弹性体上下方向的变形范围所限制，所以不能得到较大的可动范围。

发明内容
本发明就是鉴于上述情况而做出的，目的是提供一种两面连接型连 接器，其能够能吸收因封装体和印刷基板的翘曲而导致的接触高度的偏 差、和连接端子的高度偏差，进而能够减轻用于层间导通的通孔部分的 应力集中，可得到较大的接点部的可动范围，由此能够应对近年来的细 距化。
本发明为了达成解决上述课题的目的，采取了以下措施。
(1)即，本发明的第1两面连接型连接器具有绝缘部件，具有 绝缘基材和在该绝缘基材的两面一体成形的弹性体，并且沿着这些绝缘 基材和弹性体的厚度方向形成有通孔；导电性部件，形成于上述通孔的
6内面，其两端部在上述两面上露出；以及连接端子部，设于该导电性部 件的一端；在上述绝缘部件的两面中的至少一个面上且是在接近于上述 通孔的一端的位置，形成有上述弹性体的一部分从上述一个面突出出来 的突起部；上述连接端子部具有环状部，形成在上述一个面上且是形 成在上述通孔的上述一端的周围；倾斜部，连接于该环状部并向上述突 起部的顶部倾斜延伸；以及近似半球状的接点部，连接于该倾斜部，并 覆盖上述顶部。
根据上述第1两面连接型连接器，由于构成绝缘部件一个面的弹性 体有弹性，所以能够使接点部相对于该绝缘部件的一个面，在较大范围 内移动。
另外，因为将接点部的形状做成近似半球状，所以与导电部件的接 点成为点接触，该导电部件是与该接点部接触的对方部件。其结果是， 能够使载荷只集中于该点接触位置，而确保接触压力。并且，因为将接 点部做成近似半球状，因此也能够充分确保其刚性，，即使载荷集中， 也不会坍塌。
另外，由于作为连接端子部的可动部分的接点部与用于层间导通的 通孔之间是有距离的，因此应力不会集中于这些接点部和通孔，它们被 破坏的可能性也很低。
因此，不会限制该接点部的设计自由度，能够获得较大的接点部可 动范围。其结果是，封装体、印刷基板不会产生翘曲，能够吸收连接端 子的高度偏差，能够应对细距化。
此外，由于能够一并形成突起部以及设于该突起部的近似半球状的 接点部，因此部件数量不会过多。
(2) 也可以在上述绝缘部件的两面中的另一面上，进一步设置上 述突起部以及上述连接端子部。
这种情况下，即使在绝缘部件的两面分别配置封装体和印刷基板， 封装体与印刷基板也不会产生翘曲，能够吸收连接端子的高度偏差。
(3) 也可以在上述绝缘部件的两面中的另一个面上且是在俯视观察该另一个面时与形成于上述一个面侧的前记突起部对应的位置，设置 与上述导电性部件导通的焊料部。
这种情况下，由于通过焊料部来连接导电性部件，因此电连接更可靠。
(4) 也可以是，上述突起部的侧面和上述一个面的边界部是曲线形状。
(5) 也可以是，上述环状部的直径至少比上述倾斜部的线宽大.
(6) 也可以是，上述倾斜部相对于上述一个面的倾斜角度是45 度以下。
这种情况下，倾斜部不会从上述一个面上脱离。因此，连接端子 部能够相对于绝缘部件在规定的范围内可靠地移动。
(7) 也可以是以下结构至少在上述一个面上设有多个上述连接 端子部，并且这些相邻的连接端子部彼此是以互不连接的状态配置的。
这种情况下，可以边使连接端子部相互独立地移动，边电连接。
(8) 也可以是以下结构在俯视观察上述一个面的情况下，上 述连接端子部的延伸方向相对于上述一个面的一个边是倾斜的。
这种情况下，能够高效地配置连接端子部以及通孔。
(9) 也可以是，上述突起部的侧壁相对于上述一个面是倾斜的。


图l是表示本发明的第1实施方式的两面连接型连接器的俯视图。
图2是沿图1的A—A线的剖面图。
图3是表示该两面连接型连接器的连接端子部的立体图。
图4是表示使用了该两面连接型连接器的安装方法的图，是与图2 相当的剖面图。图5是表示使用了该两面连接型连接器的安装方法的图，是与图2 相当的剖面图。
图6是本发明的第2实施方式的两面连接型连接器的俯视图。 图7是本发明的第3实施方式的两面连接型连接器的俯视图。 图8是沿图7的B—B线的剖面图。
具体实施例方式
对用于实施本发明的两面连接型连接器的最佳方式进行说明。
各个方式是为了更好地理解本发明的宗旨而具体说明的方式，只要 不做特别指定，就不应仅以各个方式来限定本发明.
第1实施方式
图l是表示本发明的第1实施方式的两面连接型连接器的俯视图， 图2是沿图1的A-A线的剖面图。
在图1以及图2中，符号1是绝缘部件。上述绝缘部件1由绝缘基 板(绝缘基材)2和弹性体3形成，所述绝缘基板2是事先在要形成通 孔(through hole )的位置上进行了开孔加工2a的绝缘基板，所述弹性 体3是在包括该绝缘基板2的开孔加工2a部分的表面2b以及背面2c 上一体成形的，具有规定厚度，是薄膜(Film)状或薄板(Sheet)状 的弹性体。
在该绝缘部件1上形成有贯通其厚度方向的多个通孔(through hole) 4 (在图1、图2中是2个)。在接近于该绝缘部件1的表面(一 个面)la以及背面lb的各个通孔4的端部的位置，形成有从该绝缘部 件l的表面la以及背面lb分别突出出来的、由近似半球状的弹性体构 成的突起部5。
这里，作为突起部5隆起的基点的突起部5的下端与绝缘部件1的 表面la以及背面lb的边界，与通孔4的位置存在距离。
该突起部5的形状，优选的是其侧壁有一定程度的倾斜。这是由于在形成后续的连接端子部7时需要进行啄光工序，而这样可在此时消除 死角。通常优选的是侧壁有IO度以上的倾斜角。该侧壁形状最好不要 包含尖锐的边缘。这是为了在形成连接端子部7时的显影工序、蚀刻工 序、剥离抗蚀剂工序等中，不使液体循环恶化。
另外，该突起部5的底面部形成为曲率半径为R的曲线。
另外，在该通孔4的内面，以规定的厚度形成了由铜、铝、银-钯 合金等金属(导电性部件)制成的导体部6。在该导体部6的两端部， 通过光刻以及蚀刻，分别形成了连接端子部7，该连接端子部7是对由 与导体部6相同的金属构成的镀膜进行加工而得到的。
该连接端子部7，在表面la以及背面lb上，分别形成于相对于绝 缘部件l对称的位置上。
如图2及图3所示，该连接端子部7由凸台部(环状部)11、平坦 面的连接部12、倾斜部13、和接点部14构成。该凸台(land)部11 形成于绝缘部件1的表面la及背面lb上的各个通孔4的端部，由环状 的板部件构成；该连接部12形成于该凸台部11，朝向突起部5呈带状 且水平延伸；该倾斜部13形成于该连接部12的周缘部的一端，朝向突 起部5的顶点以倾斜的带状延伸；接点部14连接于该倾斜部13的一端， 由覆盖突起部5的顶部的近似半球状的金属膜构成。
该连接端子部7整体的变形状态稳定，能够得到良好的摩擦接触效 果，倾斜部13和绝缘部件l的表面la(或者背面lb)形成的角度e(倾 斜部13和连接部12形成的角度e)优选的是45度以下，更理想的是 30度左右。另外，因为该角度e如果比30度小，就不能充分确保连接 端子部7的整体高度，所以不是优选的。
通过将该角度e设定在45度以下，可以防止倾斜部13向与绝缘部 件1的表面la (或者背面lb)相反的方向移动，能够防止不恢复原样 等不良情况的发生。因此，连接端子部7能在朝向绝缘部件1的表面la (或者背面lb)的方向上可靠地移动。
该接点部14例如由两层以上的层叠构造的金属膜构成。例如，可 适当使用3层构造的金属膜，该3层构造的金属膜由形成于突起部5上的铜等导电率良好的导电层、形成于该导电层上的镍等中间金属层、在 该中间金属层上形成的适于用作接点的贵金属等的接点用金属层构成。
因为该接点部14由近似半球状的金属膜构成，所以其刚性被强化， 在对接点部14施加了载荷时，接点部14也基本不会变形，能够继续保 持近似半球状的形状。
另外，通过将该接点部14做成近似半球状，在该接点部14与封装 体、印刷基板的连接端子接触时，接点部14也能相对于连接端子平滑 滑动，够防止接点部14的应力集中在连接端子的一部分上。
例如，在对该连接端子部施加了 50gf栽荷的情况下，该载荷施加 于接点部14，因此与该接点部14连接的倾斜部13以连接部12和倾斜 部13的边界线为中心轴进行旋转。这种情况下，接点部14以及倾斜部 13被所接触的弹性体3的弹力向外侧推压，因此能与连接端子良好地接 触，保持良好的电连接。
另外，连接端子部7的通孔4附近的环状部11的直径，比该连接 端子部的线宽大。
另外，考虑到永久压缩变形的情况下，该弹性体3的变形率，最好 是25%以下。特别是，最好使所使用的压缩范围相对于位于接点部14 之下的弹性体的总厚度在25%以下。
另外，该弹性体3上成为突起部5的侧壁的部分，相对于绝缘部件 1的表面la以及背面lb分别是倾斜的。
下面，以在印刷基板上搭载半导体芯片的情况为例，对使用了本实 施方式的两面连接型连接器的安装方法进行说明。
首先，如图4所示，将两面连接型连接器下表面侧的接点部14放 置在印刷基板21的连接焊盘22上，在该两面连接型连接器上表面侧的 接点部14上放置半导体芯片23的连接焊盘24。
这时，因为没有对接点部14施加载荷，所以该接点部14以及倾斜 部13,不会以连接部12与倾斜部13的边界线为中心轴进行旋转，而保 持初始位置。因此，图4所示的接点部14是与印刷基板21的连接焊盘22及半导体芯片23的连接焊盘24点接触的状态。
接下来，如图5所示，在各个接点部14与印刷基板21的连接焊盘 22及半导体芯片23的连接焊盘24点接触的状态下，从半导体芯片23 的上方向印刷基板21施加栽荷25。
这时，连接部12和倾斜部13的边界线部分发生变形。其结果是， 连接端子部7的倾斜部13以及接点部14以该边界线部分为旋转轴进行 旋转。该旋转动作，使得接点部14在连接焊盘22上平滑滑动，并且在 弹性体3被压缩时，接点部14得到回弹力。
其结果是，点接触于印刷基板21的连接焊盘22上的接点部14的 接触位置，在连接焊盘22上发生偏移，该接点部14被弹性体3的回弹 力推压在连接焊盘22上。
同样，点接触于半导体芯片23的连接焊盘24上的接点部14的接 触位置也在该连接焊盘24上发生偏移，该接点部14被弹性体3的回弹 力推压在连接焊盘24上。
如上所述，在对接点部14施加了栽荷25的情况下，该接点部14 的近似半球状的部分不发生变形，连接部12和倾斜部13的边界线部分 发生变形。接点部14以及倾斜部13以该边界线部分为旋转轴旋转，使 得其下的弹性体3被压缩而变形。此外，因为接点部14通过倾斜部13 以及连接部12连接在凸台部11上，所以接点部14在连接焊盘22 ( 24 ) 上的接点位置，在与凸台部ll相反的方向上以划圆孤的方式移动。
因此，该滑动动作使得在施加了载荷25时，接点部14在新的接触 位置上，与连接焊盘22 (24)接触，能够得到摩擦接触效果。
另外，突起部5的下端与绝缘部件1的表面la以及背面lb的边界 和通孔4的位置间具有距离，再者，连接端子部7的倾斜部13呈倾斜 向上的形状。其结果是，在对接点部14施加了栽荷25的情况下，倾斜 部13以划圆弧的方式变形时的支点变成钝角，能够避免应力集中。
另外，因为连接端子部7的倾斜部13是倾斜向上的形状，所以， 能够使接点部14正下方的弹性体3的厚度厚于通孔4附近的弹性体3
12的厚度。由此，即使为了得到弹性体3的一定行程而压缩弹性体3，也 能降低相对于总厚度的压缩率。再者，不仅能提高弹性体3对永久压缩 变形的耐性，而且通过减薄通孔4附近的弹性体3的厚度，还能提高反 复弯曲和热冲击的耐性。
如上所述，本实施方式的两面连接型连接器在接近绝缘部件1的表 面la及背面lb各自的通孔4的各个端部的位置，形成由近似半球状的 弹性体构成的突起部5。再者，在该通孔4的内面上形成导体部6，在 包括突起部5的绝缘部件1上，形成连接端子部7，该连接端子部7由 凸台部11、连接部12、倾斜部13和接点部14构成。其结果是，倾斜 部13以及接点部14相对于凸台部11以及连接部12能在较大的范围内 移动。
此外，接点部14因为呈近似半球状的形状，所以与印刷基板21的 连接焊盘22及半导体芯片23的连接焊盘24的接点呈点接触，载荷集 中在该点接触部分。其结果是，能确保在该接点部14的点接触处的接 触压力。再者，因为将接点部14做成近似半球状，所以能充分确保刚 性，即使栽荷集中，也不会坍塌。
此外，因为作为连接端子部7的可动部分的连接部12和倾斜部13 的边界部分，与用于层间导通的通孔4之间是具有距离的，所以应力不 会集中在这些连接部12和倾斜部13的边界部分及通孔4上，也不会破 坏它们。
因此，不需要限制该接点部14的设计自由度，能够在绝缘部件1 的厚度方向上取得较大的接点部可动范围。其结果是，不会发生印刷基 板21及半导体芯片23产生翘曲等不良情况，连接端子部7的高度偏差 被吸收，能够应对细距化。
此外，能够将用于层间导通的通孔4的部分的弹性体3的厚度设定 得比突起部5的弹性体3的厚度薄。
此外，因为能通过一并成形来形成突起部5及设于该突起部5的近 似半球状的接点部14，所以部件数量也不会过多。
此外，通过改变突起部5的形状及弹性体3的材质，能够控制载荷-变位特性。
此外，因为将连接端子部7上的位于突起部5的顶点的部分做成适 于用作接点的贵金属等的接点用金属层，因此能够减小在接点部14处 的接触电阻。
第2实施方式
图6是表示本发明第2实施方式的两面连接型连接器的俯视图。
本实施方式的两面连接型连接器与上述第1实施方式的的两面连接 型连接器的不同点是以端子间节距p，在绝缘部件两面中的一个面上将 通孔4形成为4行x4列的矩阵状。另外，在各通孔4的导体部6上形 成连接端子部7，并使相邻的各连接端子部7彼此之间相互不连接，而 相互独立。此外，在俯视观察绝缘部件1的两面中的一个面时，该连接 端子部7的延伸方向和绝缘部件1的边lc形成的角度(J)为45度。
端子间节距p例如是lmm，连接端子部7的宽度能做到大约 0.5mm。由此，接点部14的半径能做到约0.25mm。
另外，在俯视观察绝缘部件l的两面中的一个面时，连接端子部7 的延伸方向和绝缘部件1的边lc形成的角度d)成45度。这是为了加长 连接端子部7的带状部分的长度。其结果是，在对连接端子部7施加载 荷，而连接端子部7发生变形时，能最大限度降低在成为变形支点的部 分产生的应力。
这样，由于设置成在俯视观察绝缘部件l的两面中的一个面时，连 接端子部7的延伸方向和绝缘部件1的边lc形成的角度(J)成45度，所 以能够高效地配置连接端子部7以及通孔4。
此外，因为相邻的各个连接端子部7彼此之间相互不连接，相互独 立，所以能够相互独立地移动及进行电连续。
第3实施方式
图7是表示本发明的第3实施方式的两面连接型连接器的俯视图， 图8是沿图7的B-B线的剖面图。这里，本实施方式的两面连接型连接器与第1实施方式的两面连接
型连接器的不同点是，在接近于绝缘部件1背面lb上的各个通孔4的 端部的位置，形成连接于导体部6的端子部31，在该端子部31上形成 了焊料部32。
这样，通过在绝缘部件l的背面lb上形成焊料部32，本发明的两 面连接型连接器不仅适用于上下两面有接点构造的情况，而且也适用于 单面钎焊安装的情况。
以上，说明了本发明的优选实施例，但是本发明不限于这些实施例。 在不脱离本发明宗旨的范围内，可以进行结构的增加、省略、替换及其 它变更。本发明并不是仅由上述说明所限定，而是仅由所附权利要求书 来限定。
权利要求
1.一种两面连接型连接器，其特征在于，具有绝缘部件，具有绝缘基材和一体成形于该绝缘基材的两面的弹性体，并且沿着这些绝缘基材和弹性体的厚度方向形成有通孔；导电性部件，形成于上述通孔的内面，其两端部在上述两面上露出；以及连接端子部，设于该导电性部件的一端；在上述绝缘部件的两面中的至少一个面上且是在接近上述通孔的一端的位置，形成有上述弹性体的一部分从上述一个面上突出出来的突起部；上述连接端子部具有环状部，形成在上述一个面上且是形成在上述通孔的上述一端的周围，倾斜部，连接于该环状部，并向上述突起部的顶部倾斜延伸，以及近似半球状的接点部，连接于该倾斜部，并覆盖上述顶部。
2. 根据权利要求1所述的两面连接型连接器，其特征在于，上述 突起部以及上述连接端子部还设置于上述绝缘部件的两面中的另 一个 面侧。
3. 根据权利要求1所述的两面连接型连接器，其特征在于，在上 述绝缘部件的两面中的另 一个面上且是在俯视观察该另 一个面时与形 成于上述一个面侧的上述突起部对应的位置，具有与上述导电性部件导 通的焊料部。
4. 根据权利要求l所述的两面连接型连接器，其特征在于，上述 突起部的侧面与上述一个面的边界部呈曲线形状。
5. 根据权利要求l所述的两面连接型连接器，其特征在于，上述 环状部的直径至少比上述倾斜部的线宽大。
6. 根据权利要求l所述的两面连接型连接器，其特征在于，上述 倾斜部相对于上述一个面的倾斜角度在45度以下。
7. 根据权利要求1所述的两面连接型连接器，其特征在于，至少 在上述一个面上设有多个上述连接端子部，并且这些相邻的连接端子部 彼此是以互不连接的状态设置的。
8. 根据权利要求1所述的两面连接型连接器，其特征在于，在俯 视观察上述一个面时，上述连接端子部的延伸方向相对于上述一个面的 一条边是倾斜的。
9. 根据权利要求1所述的两面连接型连接器，其特征在于，上述 突起部的侧壁相对于上述一个面是倾斜的。
全文摘要
本发明提供一种两面连接型连接器，其具有绝缘部件，具有绝缘基材和一体成形于该绝缘基材两面的弹性体，并且沿着这些绝缘基材和弹性体的厚度方向形成有通孔；导电性部件，形成于上述通孔的内面，其两端部在上述两面上露出；以及连接端子部，设于该导电性部件的一端。在上述绝缘部件的两面中的至少一个面上并且是在接近于上述通孔的一端的位置，形成有上述弹性体的一部分从上述一个面上突出出来的突起部。上述连接端子部具有环状部，形成在上述一个面上并且是形成在上述通孔的上述一端的周围；倾斜部，连接于该环状部，并向上述突起部的顶部倾斜延伸；以及近似半球状的接点部，连接于该倾斜部，并覆盖上述顶部。
文档编号H01R12/22GK101621161SQ200810187718
公开日2010年1月6日 申请日期2008年12月31日 优先权日2008年6月30日
发明者二阶堂伸一, 大内康弘, 山上胜哉 申请人:株式会社藤仓