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JP2006253388A - 中継基板 - Google Patents

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JP2006253388A JP2005067426A JP2005067426A JP2006253388A JP 2006253388 A JP2006253388 A JP 2006253388A JP 2005067426 A JP2005067426 A JP 2005067426A JP 2005067426 A JP2005067426 A JP 2005067426A JP 2006253388 A JP2006253388 A JP 2006253388A
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信 吉田
Yasushi Okamoto
泰志 岡本
Tomoyuki Higuchi
知行 樋口
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Alps Electric Co Ltd
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Abstract

【課題】 スルーホールを形成することなく、簡単且つ容易な構成で電子部品の電極間を接続できるようにした中継基板を提供する。
【解決手段】 基材シート12に、弾性接点形成領域Aに弾性接点20A,20Bを、接点形成領域Bに接点14A,14Bを形成し、両者の間をスペーサ11の外形に沿って折り返し領域Cで折り返されている。弾性接点20Aと接点14Aとの間および弾性接点20Bと接点14Bとの間が基材シート12の表面に形成された連結線をそれぞれ連結されているため、前記中継基板10を機器本体30の装填部31に装填し、その上に電子部品40を載置して蓋を閉じると、前記機器本体30側の電極32,33と電子部品40の電極部41,42とをそれぞれ接続することができる。よって、スルーホールを形成することなく、簡単且つ容易な構成で電子部品の電極間の接続が可能となる。
【選択図】図4

Description

本発明は、例えば対向配置された電子部品の電極間に設けられ、両電極間の電気的な接続を確保する中継基板に係わり、特に簡単な構成で容易に製造することが可能な中継基板に関する。
近年、半導体集積回路(IC)の多機能化及び高性能化に伴い、半導体ベアチップが封止されたICパッケージ(以下、適宜「パッケージ」という)の入出力ピンの数は年々増加する傾向になり、例えば前記ピン数が1000を越えるものも出現し始めている。
このため、入出力ピンのタイプは、従来のパッケージの両サイドや四辺から取り出す方式から、パッケージの底面全体から取り出す方式に変化しており、例えばBGA(Ball Grid Array;球状接触端子)やLGA(Land Grid Array;平板状接触子)などの多数のピン端子を有するCSP(Chip Size Package)と呼ばれる半導体デバイスが開発されている。
前記BGAなどの入出力ピンは、前記CSPの底面にマトリックス状(格子状又は碁盤の目状ともいう)に配列されている。このようなパッケージ側のBGAと機器本体側のマザーボードなどの回路基板に形成された電極との接続は、例えば特許文献1に示すようなICソケットを用いて行われる。
特許文献1に示すICソケットは、IC載置部の底面にマトリックス状に形成された多数のスルーホール(貫通孔)を有しており、各スルーホールの内部にはばね体によって進退自在に付勢され状態にあるコンタクトプローブを有するスリーブが設けられている。そして、前記スリーブが前記回路基材に設けられた電極に導通接続されている。
前記パッケージを位置決めした状態で前記ICソケット内に装着すると、パッケージの各BGAが各コンタクトプローブの先端に当接して押し下げる。このとき、記各コンタクトプローブの接触部が前記回路基板側の各電極に接触するため、前記パッケージ側の各BGAと前記回路基板側の各電極との間が前記各スリーブ内のばね体およびコンタクトプローブの接触部を介して電気的に接続されるというものである。
なお、この点で前記ICソケットは、パッケージ側の各BGAと前記回路基板側の各電極とを導通接続させる中継基板(インターポーザ)として機能している。
特開2002−357622号公報
しかし、上記特許文献1に示すものでは、IC載置部の底面に多数のスルーホールを高精度に位置決めして開孔しなければならいという問題がある。
しかも、前記スルーホール内にコンタクトプローブをばね体とともに進退自在に設ける必要があることから、ソケットの構造が複雑化するとともに、IC載置部が大型化してしまうという問題もある。
またソケットを固定するためのスペースを前記回路基板上に確保する必要があるため、回路基板、つまりは機器本体自体を小型化しにくい。あるいは回路基板に実装する部品点数を増やしたい場合に、前記スペースがこれを妨げになるという問題もある。
ところで、半導体ベアチップの電極間のピッチ間隔は、これを封止したICパッケージの電極間のピッチ間隔よりもさらに狭いため、半導体ベアチップの電極間距離を広げた状態で前記ICパッケージの電極に接続する再配線技術が必要である。しかし、従来は多層基板の技術を用いることにより、両者間の電極を再配線する構成であったため、複雑な工程と製造コストの高騰という問題を有していた。
本発明は、上記従来の課題を解決するためのものであり、簡単且つ容易な構成で電子部品の電極間の電気的な接続をできるようにした中継基板を提供することを目的としている。
また本発明は、スルーホールを形成することなく、対向し合う多数の電極間の接続を行えるようにした中継基板を提供することを目的としている。
さらに本発明は、ピッチ間隔の異なる電極間の電気的な接続を容易に行えるようにした中継基板を提供することを目的としている。
本発明は、幅方向の中心に折り返し領域を備えた基材と、この基材の表面で且つ前記幅方向の一端側と他端側に分かれて配設された複数の接点とを有し、
前記一端側と他端側の少なくとも一方の接点が弾性接点で形成されており、且つ前記一端側に設けられた接点と前記他端側に設けられた接点との間が導電性の連結線で連結されていることを特徴とするものである。
上記において、前記基材は、前記接点が露出する表面を外側に向けた状態で前記折り返し領域において山折りに折り曲げられており、対向し合う前記基材の裏面間にスペーサが設けられていることが好ましい。
さらには、前記スペーサが、絶縁性材料または導電性を有する材料で形成されていることが好ましい。
本発明では、中継基板にスルーホールを形成することなく、一方の面側に位置する接点と他方の面側に位置する接点とを電気的に連結する構成であり、両者を連結する連結線をめっき等の技術を用いて前記接点と一体に形成することができるため、製造が容易であり、しかも製造コストを低減することができる。
またスペーサを選択するだけで、中継基板の板厚寸法を自由に調整することができる。よって、小型薄型の中継基板10とすることができる。
また本発明は、幅方向の中心に折り返し領域を備えた基材と、この基材の表面で且つ前記幅方向の一端側と他端側に分かれて配設された複数の接点と、前記一端側に設けられた接点と前記他端側に設けられた接点との間を連結する導電性の連結線と、前記接点が露出する表面を外側に向けた状態で前記折り返し領域において山折りに折り曲げられた前記基材の裏面間に設けられたスペーサとを有する中継基板であって、
前記スペーサが弾性変形可能な軟質な材料で形成されていることを特徴とするものである。
上記発明では、スペーサが弾性変形するため全体として弾性接点を有する中継基板とすることができる。
上記においては、例えば、前記一端側に設けられた接点の並び順と、前記他端側に設けられた接点の並び順とが、同じ順番である構成とすることができる。
さらには、前記一端側に設けられた接点間のピッチ寸法と、前記他端側に設けられた接点間のピッチ寸法とが異なる寸法で形成されている構成とすることもできる。
上記手段では、ICパッケージ内の再配線を容易且つ安価に行うことが可能となる。
また前記基材が、可撓性シートで形成されていることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか一項に記載の中継基板。
上記手段では、一枚の基材シートから容易に中継基板を形成することができるようになる。
上記において、前記基材に設けられた弾性接点は、外周側の基部に設けられた巻き始端から中心側の巻き終端に向かって渦巻き状に延びるスパイラル接触子であり、この場合、前記スパイラル接触子は、前記巻き始端から前記巻き終端に向かって立体的に突出する山型形状であることが好ましい。
本発明では、基板内にスルーホールを形成する必要がないため簡単且つ容易な中継基板とすることができる。またスペーサを変えることにより、中継基板の板厚寸法を自在に調整することができる、このため、薄型の中継基板を提供することが容易にできる。
また中継基板に形成される接点間の距離を変えるだけでピッチ寸法を調整することができるため、ICパッケージの再配線を容易に行うことができる。
図1は本発明の実施の形態としての中継基板を示す外観斜視図であり、図1Aは中継基板を一方向から見た場合、図1Bは中継基板を逆方向から見た場合、図2は図1に示す中継基板の分解斜視図、図3は弾性接点の一例としてのスパイラル接触子を示す斜視図、図4は中継基板の使用例を示すとともに図1Aの4−4線における断面図である。
図1A,Bに示すように、中継基板10は図示Y1およびY2方向に向かって直線的に延びたバー形状をしている。中継基板10は基台として機能するスペーサ11と、このスペーサ11の表面に貼り付けられた基材シート(基材)12とを有している。
前記スペーサ11がバー形状で形成されており、少なくとも幅(X)方向の一方の側面には円弧状の湾曲面11aが形成されている。前記スペーサ11を形成する材料としては、例えば絶縁性の硬質基板(ガラスエポキシ)、または導電性の金属材料、あるいは天然ゴム、合成ゴム、エラストマーなど弾性変形可能な軟質な材料等、使用の目的に合った材料を選択することが可能である。なお、本実施の形態では絶縁性の硬質基板で形成されている。
前記基材シート12は、例えばポリイミドシートなど絶縁性および可撓性を有する薄手ものが好ましい。前記基材シート12の表面には、規則正しく並ぶ複数の接点が設けられている。
図1Aに示す前記中継基板10の一方の面10Aには、Y方向に向かって2列に並ぶ複数の弾性接点(接点)20A,20Bが設けられている。図2に示すように、一方の弾性接点20Aは、前記基材シート12の表面で且つ幅方向(X方向)の外側(X1側)に位置する仮想線Yaに沿って図示Y方向に所定の間隔Lで並設されており、他方の弾性接点20Bは同じく内側(X2側)に位置する仮想線Ybに沿って前記間隔Lで並設されている。図1Aに示すように、前記仮想線Yaと前記仮想線Ybとの間には所定の電極間距離(ピッチ寸法)W1が設けられており、X方向に隣り合う弾性接点20Aと弾性接点20Bとが対を成している。なお、前記弾性接点20A,20Bが形成されている領域が弾性接点形成領域Aである。
また図1Bに示す前記中継基板10の他方の面10Bには、Y方向に向かって2列に並ぶ複数の接点14A,14Bが設けられている。図2に示す複数の接点14A,14Bは前記弾性接点20A,20B以外の通常の接点(先端が凸状に突出した固定接点)であり、前記基材シート12上の前記弾性接点20A,20Bが形成されている面と同じ表面上に形成されている。図1Bに示すように、一方の接点14Aは、前記基材シート12の幅方向(X方向)の外側(X2側)に位置する仮想線Ycに沿って図示Y方向に前記間隔Lで並設されており、他方の接点14Bは内側(X1側)に位置する仮想線Ydに沿って前記間隔Lで並設されている。前記仮想線Ycと前記仮想線Ydとの間にも所定の電極間距離(ピッチ寸法)W2(≧W1>0)が設けられており、X方向で隣り合う接点14Aと接点14Bとが対を成している。なお、前記接点14A,14Bが形成されている領域が接点形成領域Bである。
図1A,Bおよび図2に示すように、前記弾性接点形成領域Aの外側に位置する弾性接点20Aと前記接点形成領域Bの外側に位置する接点14Aとは、例えば金、銀または銅などの導電性材料で形成された薄膜状の連結線(パターン線)15aで連結されており、同様に前記弾性接点形成領域Aの内側に位置する弾性接点20Bと前記接点形成領域Bの内側に位置する接点14Bとが薄膜状の連結線(パターン線)15bで連結されている。
本実施の形態に示す前記弾性接点20A,20Bは、例えば螺旋形状または渦巻き形状をしたスパイラル接触子21,21である。図3に示すように、基材シート12上の前記スパイラル接触子21,21が形成されるべき位置には、前記基材シート12を貫通する複数の孔12a,12aが形成されている。そして、この孔12a,12aの近傍には、バー形状からなる基部21a,21aが前記連結線15a,15bから延長することにより形成されている。
前記基部21aには、前記孔12aの中心に向かって螺旋状または渦巻き状に延びる弾性変形部21bが形成されている。前記弾性変形部21bは、前記基部21a側が巻き始端21b1であり、先端が巻き終端21b2である。
図3に示すように、前記スパイラル接触子21は、前記巻き始端21b1から前記巻き終端21b2側に向かうにしたがって徐々に図示Z1方向に突出しており、全体として山型形状または凸形状をしている。前記スパイラル接触子21は、前記弾性変形部21bが前記巻き始端21b1側を支点として前記図示Z1方向に弾性変形可能な状態で前記基部21aに対し片持ち支持されている。このため、前記弾性変形部21bは全体として図示Z1およびZ2方向に弾性変形可能な状態にある。
なお、前記スパイラル接触子21からなる弾性接点20A,20B、接点14A,14B、連結線15a,15bは、すべて前記基材シート12の一方の面(表面)に形成しておくことができる。このため、例えばメッキ処理、あるいは金属箔に対するエッチング処理などの技術を用いることにより一体に形成することが可能である。このため、簡単且つ容易に製造することができるとともに製造コストを安価とすることが可能である。
次に、前記中継基板10の組み立て方法について説明する。
図3に示すように、前記基材シート12の幅方向(X方向)の中央の位置、すなわち一端(X1)側に設けられた前記弾性接点形成領域Aと他端(X2)側に設けられた前記接点形成領域Bとの間には折り返し領域Cが設けられている。
前記中継基板10は、上記のような基材シート12の表面(接点20A、14Aなどが露出する側)を外側に向けた状態で、前記折り返し領域Cにおいて山折りに折り返す。
そして、前記基材シート12の裏面間(弾性接点形成領域Aの裏面と接点形成領域Bの裏面との間)に前記スペーサ11を介在させ、接着剤を用いて前記スペーサ11の表面に前記基材シート12の裏面を接着固定させる。このとき、前記スペーサ11の湾曲面11aを前記折り返し領域Cの裏面に対向させた状態で前記基材シート12の裏面間に介在させることにより、図1A,Bに示すような中継基板10とすることができる。このように、折り返し領域Cを湾曲面11aに倣うようにして貼り付けると、前記連結線15a,15bに断線等の不具合が発生するのを未然に防ぐことができる。
上記実施の形態に示す中継基板10は、電子部品の電極との電気的な接続を確保するものとして、例えば機器本体側に設けられた電極と、この機器本体に着脱自在な状態にあるメモリーカードの表面に露出形成された電極とを接続するため接点電極として、あるいは複数の中継基板10を並べて配置することにより、ICパッケージの底面に配置されたBGAやLGAなどの電極と接続するため接点電極として利用することができる。
そこで、以下には上記中継基板10を用いた使用例について説明する。
図4に示す使用例では、上記中継基板10が、例えば携帯電話機などの機器本体30に設けられた凹状の装填部31内に装填されている。前記装填部31の底面31aには、前記複数の接点14A,14Bに対向する複数の電極32,33が設けられており、中継基板10の接点14A,14Bと前記装填部31の電極32,33とが半田または導電性接着剤などお接続手段36を介して導通状態で固定されている。
前記装填部31の上方は例えば小型のメモリカードなどの電子部品40の収納領域34とされている。図4に示すように、電子部品40を、その電極部41,42を下向きにした状態で前記収納領域34に装着する。そして、図示しない蓋体で前記収納領域34を閉ざすと、前記収納領域34と前記蓋体との間に電子部品40を保持することが可能とされている。
電子部品40が保持されている状態では、前記蓋体により前記電子部品40は図示Z2方向に所定の加圧力Fで加圧されているため、前記中継基板10のスパイラル接触子21からなる弾性接点20A,20Bは前記電子部品40の電極部41,42に当接するとともに、収縮する方向に弾性変形させられた状態に設定される。
このため、前記電子部品40の電極部41,42と前記機器本体30側の電極32,33とを、それぞれ弾性接点20A,20B、連結線15a,15bおよび接点14A,14Bを介して電気的に導通接続させることができる。
しかも、本実施の形態に用いられる前記弾性接点20A,20Bを形成するスパイラル接触子21は、その突出量(基部21aから巻き始端21b2までの高さ寸法)hを、上記従来のコンタクトピンなどと比較して小さく設定することが可能である。しかも前記スペーサ11は、製造時においてその板厚寸法Hを自由に選択することができる。このため、薄い板厚寸法Hからなるスペーサ11を選択することにより、薄型の中継基板10とすることができる。
また、外側に設けられた弾性接点20Aの下方に同じく外側に設けられた接点14Aが位置して対応し、且つ内側に設けられた弾性接点20Bの下方に同じく内側に設けられた接点14Bが位置する構成、すなわち前記一端(弾性接点形成領域A)側に設けられた弾性接点20A,20Bの並び順と、前記他端(接点形成領域B)側に設けられた接点14A,14Bの並び順とが、同じ順番となるように配置形成されている。このため、前記電子部品40の電極部41,42と前記機器本体30側の電極32,33とを対応させることができ、各電極は位置の順番を間違えることなく正しい状態で確実に接続させることができる。
なお、このような中継基板10をソケット内に複数並べて配置することにより、ICパッケージの底面に配置されたBGAやLGAなどの電極と接続させる場合には、前記スパイラル接触子21の個々の接点圧は小さいため、上記従来のコンタクトピンなどを用いる場合に比較して、極めて小さな加圧力Fで前記ICパッケージを保持することが可能である。あるいは前記ICパッケージを、従来と同じ大きな加圧力Fを掛けて保持した場合であっては、ICパッケージの個々の電極に作用する負荷(弾性接点20A,20Bによる接点圧)を軽減することが可能である。
また前記中継基板10では、前記弾性接点形成領域A側の電極間距離W1と前記接点形成領域B側の電極間距離W2とが異なる寸法、すなわち弾性接点形成領域A側の電極間距離W1に比較して、接点形成領域B側の電極間距離W2の方が広く形成されている。このため、例えば電極間距離の狭いベアチップとこれを保持するパッケージ側の電極との間の接続に前記中継基板10を用いると、ベアチップ間の電極間距離W1をパッケージ側の広い電極間距離W2に広げること、すなわち再配線を容易に行うことが可能となる。しかも、従来のように多層基板の技術を用いる必要がないので、簡単な構成で再配線することが可能となる。
また例えば、一つの中継基板10に不具合が発生したとしても、該当する中継基板10のみを交換すればよく、ソケット全体を交換する必要がない。このため修理工程を簡素化することができるともに、修理費用を安価なものとすることが可能となる。
上記実施の形態では、弾性接点および接点の列数としてそれぞれ長手方向に2列に並ぶ中継基板10を用いて説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、弾性接点および接点はそれぞれ1列の構成であってもよく、また3列以上の構成であってもよい。
また弾性接点の列数と接点の列数とが異なる列数の構成であってもよい。すなわち、必ずしも弾性接点と接点とが一対一で対応する関係でなくてもよく、例えば1つの弾性接点に対し2つ以上の接点が前記連結線15a又は15bで連結される構成であってもよい。
また上記実施の形態では、接点14A,14Bが凸型電極で形成され、機器本体30側の電極32,33に対して半田等で固定される構成として説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、前記接点14A,14Bは上記同様のスパイラル接触子からなる弾性接点であり、機器側の電極32,33に対して弾圧によって接続される構成であってもよい。
さらに、上記実施の形態では、前記弾性接点20A,20Bの一構成として、スパイラル接触子を用いて説明したが、前記弾性接点20A,20Bはスパイラル接触子に限られるものではなく、例えば接点となる先端部が略U字形状に湾曲形成されるとともに全体が弾性的に変形することが可能なスプリングピン(コンタクトピン)、ストレスドメタル、あるいは竹の子バネなどからなる弾性接点で構成されたものでもよいが、薄型化を図ることができる弾性接点としては上記のようなスパイラル接触子やストレスドメタルが好ましい。
またさらに、上記実施の形態では、前記スペーサ11が硬質基板であるとし、且つ前記弾性接点形成領域Aの内側に位置する接点が弾性接点で、前記接点形成領域Bの内側に位置する接点が弾性接点以外の通常の接点14A,14Bである場合について説明したが、前記スペーサ11がクッション材など弾性に優れた材質の部材で形成されている場合には、前記弾性接点形成領域A及び前記接点形成領域Bの双方が前記弾性接点以外の通常の接点14A,14Bで形成される構成であってもよい。なお、この場合でも前記弾性接点形成領域A又は前記接点形成領域Bのいずれかが弾性接点である態様を排除するものではない。
本発明の実施の形態としての中継基板を一方向から見た外観斜視図、 中継基板を逆方向から見た外観斜視図、 中継基板の分解斜視図、 弾性接点の一例としてのスパイラル接触子を示す斜視図、 中継基板の使用例を示すとともに図1Aの4−4線における断面図、
符号の説明
10 中継基板
11 スペーサ(基台)
11a 湾曲面
12 基材シート
12a 孔
14A,14B 通常の接点
15a,15b 連結線(パターン線)
20A,20B 弾性接点(接点)
21 スパイラル接触子
21a 基部
21b 弾性変形部
21b1 巻き始端
21b2 巻き終端
30 機器本体
31 装填部
32,33 電極
34 収納領域
36 接続手段
40 電子部品
41,42 電極部
A 弾性接点形成領域
B 接点形成領域
C 折り返し領域
W1 弾性接点間の電極間距離(ピッチ寸法)
W2 通常の接点間の電極間距離(ピッチ寸法)

Claims (9)

  1. 幅方向の中心に折り返し領域を備えた基材と、この基材の表面で且つ前記幅方向の一端側と他端側に分かれて配設された複数の接点とを有し、
    前記一端側と他端側の少なくとも一方の接点が弾性接点で形成されており、且つ前記一端側に設けられた接点と前記他端側に設けられた接点との間が導電性の連結線で連結されていることを特徴とする中継基板。
  2. 前記基材は、前記接点が露出する表面を外側に向けた状態で前記折り返し領域において山折りに折り曲げられており、対向し合う前記基材の裏面間にスペーサが設けられていることを特徴とする請求項1記載の中継基板。
  3. 前記スペーサが、絶縁性材料または導電性を有する材料で形成されていることを特徴とする請求項2記載中継基板。
  4. 幅方向の中心に折り返し領域を備えた基材と、この基材の表面で且つ前記幅方向の一端側と他端側に分かれて配設された複数の接点と、前記一端側に設けられた接点と前記他端側に設けられた接点との間を連結する導電性の連結線と、前記接点が露出する表面を外側に向けた状態で前記折り返し領域において山折りに折り曲げられた前記基材の裏面間に設けられたスペーサとを有する中継基板であって、
    前記スペーサが弾性変形可能な軟質な材料で形成されていることを特徴とする中継基板。
  5. 前記一端側に設けられた接点の並び順と、前記他端側に設けられた接点の並び順とが、同じ順番であることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか一項に記載の中継基板。
  6. 前記一端側に設けられた接点間のピッチ寸法と、前記他端側に設けられた接点間のピッチ寸法とが異なる寸法で形成されていることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか一項に記載の中継基板。
  7. 前記基材が、可撓性シートで形成されていることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか一項に記載の中継基板。
  8. 前記基材に設けられた弾性接点は、外周側の基部に設けられた巻き始端から中心側の巻き終端に向かって渦巻き状に延びるスパイラル接触子であることを特徴とする請求項1ないし7のいずれか一項に記載の中継基板。
  9. 前記スパイラル接触子は、前記巻き始端から前記巻き終端に向かって立体的に突出する山型形状であることを特徴とする請求項8記載の中継基板。
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