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JP2538542B2 - Electrical connection device - Google Patents

Electrical connection device

Info

Publication number
JP2538542B2
JP2538542B2 JP57164857A JP16485782A JP2538542B2 JP 2538542 B2 JP2538542 B2 JP 2538542B2 JP 57164857 A JP57164857 A JP 57164857A JP 16485782 A JP16485782 A JP 16485782A JP 2538542 B2 JP2538542 B2 JP 2538542B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
melting point
connection
point metal
contact
low melting
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP57164857A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS5956373A (en
Inventor
祐司 松井
武彦 佐藤
薫 橋本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP57164857A priority Critical patent/JP2538542B2/en
Publication of JPS5956373A publication Critical patent/JPS5956373A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2538542B2 publication Critical patent/JP2538542B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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  • Multi-Conductor Connections (AREA)
  • Connections Effected By Soldering, Adhesion, Or Permanent Deformation (AREA)
  • Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (1)技術分野 本発明は、電気的接続装置に関し、さらに詳しく述べ
ると、例えば比較的小さなスペースに比較的多数の分離
可能な相互接続を零挿入力、零抜去力に近い状態で行な
うことができ、かつ接続後は接続を自己保持することが
できる接続装置、特にLSIモジュール、ICモジュール、
回路基板などのような電気装置間を電気的に相互に接続
するための装置、すなわち、コネクタに関する。
Description: (1) Technical Field The present invention relates to an electrical connection device, and more specifically, for example, a relatively large number of separable interconnections can be provided with a zero insertion force and a zero extraction force in a relatively small space. A connection device, particularly an LSI module, an IC module, which can be performed in a state close to
The present invention relates to a device for electrically connecting electrical devices such as a circuit board, that is, a connector.

(2)技術の背景 近年、集積回路が高密度化し、特にLSIモジュールを
回路基板に接続する場合は、数1000の接続点によって接
続される。このような多数の接続点の接続およびその解
除は容易に行なうことが望ましい。
(2) Background of technology In recent years, the density of integrated circuits has increased, and especially when connecting an LSI module to a circuit board, connection is made by several thousand connecting points. It is desirable to easily connect and disconnect such a large number of connection points.

第1図はLSIモジュールとプリント回路基板との接続
状態を示す説明図であり、多数の接続点を有する電気装
置を接続するための代表的なものである。
FIG. 1 is an explanatory view showing a connection state between an LSI module and a printed circuit board, which is a typical one for connecting an electric device having a large number of connection points.

(11)はLSIチップ、(12),(13),(14)は大規
模集積回路LSIモジュールである。(18)はプリント回
路基板であり、(15)は第4番目のLSIモジュールを取
付ける予定の場所、(16)はプリント回路基板(18)に
明けたガイドピン用の貫通穴、(17)はプリント回路基
板(18)の表面にある回路パターンのパッド、(19)は
カードエッジコネクタなどの接点と接触させるためのプ
リントされた接点である。LSIモジュール(12)、(1
3)、(14)が高集積度になってくると、LSIモジュール
などの下面または側面に数1000本のパッドまたは端子を
取付け、このパッドまたは端子をプリント回路基板(1
8)に接続する必要がある。
(11) is an LSI chip, and (12), (13), and (14) are large-scale integrated circuit LSI modules. (18) is a printed circuit board, (15) is a place where the fourth LSI module is to be mounted, (16) is a through hole for a guide pin opened in the printed circuit board (18), and (17) is Circuit pattern pads on the surface of the printed circuit board (18), and (19) are printed contacts for contact with contacts such as a card edge connector. LSI module (12), (1
When 3) and (14) become highly integrated, several thousand pads or terminals are attached to the bottom surface or side surface of an LSI module or the like, and these pads or terminals are attached to the printed circuit board (1
8) Need to connect to.

(3)従来技術と問題点 従来の電気的接続装置は、通常、雄型接点に相当する
ピン(接点ピン)と雌型接点に相当するジャックにより
構成されており、これらの嵌合を通じて電気装置相互の
接続を得るようにできている。ジャックは、接点ピンと
の接触の安定性を確保するため、かなりの強さの接触力
を接点ピンにかけることのできるスプリング機構を具備
している。ところが、このスプリング機構が働いてかな
りの強さの接触力がすべての接点ピンにかかるので、接
点ピンをジャックに挿入する時の挿入力又は接点ピンを
ジャックら抜き取る時の抜去力は無視し得ない程度に大
きくなる。実際、接点ピンの挿入力及び抜去力は、単位
接続装置当りの接点ピンの数が増加すれば増加するほど
大きくなり、接点ピンの数が数百のオーダーになった場
合においては数10kg以上の挿入力が必要である。こうな
ると、もはや人力で接続装置を操作することが不可能で
あり、治具類を使用してピンを挿入及び抜去する必要が
ある。
(3) Conventional Technology and Problems Conventional electrical connection devices are usually composed of pins (contact pins) corresponding to male contacts and jacks corresponding to female contacts. It is designed to get mutual connection. The jack is provided with a spring mechanism capable of applying a considerably strong contact force to the contact pin in order to ensure stability of contact with the contact pin. However, since this spring mechanism works and a considerable amount of contact force is applied to all contact pins, the insertion force when inserting the contact pins into the jack or the removal force when removing the contact pins from the jack can be ignored. It grows to the extent it does not. Actually, the contact pin insertion force and the withdrawal force increase as the number of contact pins per unit connecting device increases, and when the number of contact pins is on the order of several hundreds, it is several tens kg or more. Insertion force is required. In this case, it is no longer possible to manually operate the connecting device, and it is necessary to insert and remove the pin using jigs.

さらに、上記のような従来の接続装置においては、そ
の着脱を行なうに際して大きなピン挿入力及び抜去力を
かける場合に、好ましくないことに電気装置を損傷させ
ることが屡々である。さらにまた、このような接続装置
においては、大きなピン挿入力及び抜去力に耐え得るだ
けの強度をその構成部材に付与することが必要であり、
結果として、装置そのものの大型化を余儀なくされる。
Further, in the conventional connecting device as described above, when a large pin insertion force and withdrawal force are applied when attaching and detaching the connecting device, the electric device is often undesirably damaged. Furthermore, in such a connecting device, it is necessary to give strength to the constituent members thereof that can withstand a large pin insertion force and withdrawal force,
As a result, the size of the device itself must be increased.

最近、接続装置当りのピン数の増加に対処して、ピン
挿入力及び抜去力の軽減をはかろうとする試みもなされ
ている。例えば、零挿入力(ZIF)接続装置及び軽挿入
力(LIF)接続装置として知られている。接点ピンをジ
ャックに挿入した後にカム機構により接触力を付与する
形式の接続装置、あるいは一括して接続するのではなく
て、スライドカムにより、分割して接続する機構を採り
入れた接続装置、その他がそれである。しかしながら、
これらの接続装置は、複雑な機構と、それに伴う煩雑な
取り扱いとを必要とし、また、製造コストの上昇をもひ
きおこす。
Recently, attempts have been made to reduce the pin insertion force and the withdrawal force by coping with the increase in the number of pins per connecting device. For example, they are known as zero insertion force (ZIF) connection devices and light insertion force (LIF) connection devices. There is a connecting device that applies contact force with a cam mechanism after inserting the contact pins into the jack, or a connecting device that adopts a mechanism for dividing and connecting with a slide cam instead of connecting all at once, and others. That is it. However,
These connecting devices require a complicated mechanism and complicated handling associated therewith, and also cause an increase in manufacturing cost.

従来のLSIモジュールを回路基板に接続するための電
気的接続装置は、一般に、各々のLSIモジュールの底面
から突き出た接点ピンと、該接点ピンを挿入可能な回路
基板のジャック戸から構成されており、また、回路基板
のジャックには、接点ピンに対してかなり大きな強さの
接触力を付与するためのある形状のスプリング機構が配
設されている。しかしながら、このような接続装置を使
用した場合には、前述のような接続装置の場合と同様
に、モジュールの接点ピン数の増加とともにより大きな
ピン挿入力が必要となり、実用的な操作ができなくな
る。
An electrical connecting device for connecting a conventional LSI module to a circuit board is generally composed of contact pins protruding from the bottom surface of each LSI module and a jack door of a circuit board into which the contact pins can be inserted. Further, the jack on the circuit board is provided with a spring mechanism having a certain shape for applying a contact force having a considerably large strength to the contact pin. However, when such a connecting device is used, as in the case of the connecting device as described above, a larger pin insertion force is required as the number of contact pins of the module increases, and a practical operation becomes impossible. .

このタイプの接続装置においては、さらに、ジャック
がある形状のスプリング機構を備えるために、予定とす
る以上のかなり広いスペースが必要となる。かかるスペ
ースの増大は、一般的に、モジュールなどに設けること
ができる接点ピンの数を制限する要因であり、これがた
め、高密度の接点ピンを有する電気的接続装置を得るこ
とができない。
In addition, this type of connecting device requires a considerably larger space than expected because the jack is provided with a spring mechanism having a certain shape. Such an increase in space is generally a factor that limits the number of contact pins that can be provided in a module or the like, which makes it impossible to obtain an electrical connection device having high density contact pins.

(4)発明の目的 本発明の目的は、上記欠点を克服した改良された電気
的接続装置を提供すること、換言すると、非常に小さな
ピン挿入力及び抜去力をもって組み立て及び取り外しが
容易に可能であり、多接点の良質な接続が出来、比較的
に小さなスペースのなかにより多数の電気的に独立した
接点を高密度に接続することができ、組み立てに要する
コストが僅かであり、しかも信頼性の高い電気的相互接
続が得られる、全く新しいタイプの電気的接続装置を提
供することにある。
(4) Object of the Invention The object of the present invention is to provide an improved electrical connection device that overcomes the above-mentioned drawbacks, in other words, it can be easily assembled and disassembled with very small pin insertion and removal forces. Yes, high quality multi-contact connection is possible, and a large number of electrically independent contacts can be connected at high density in a relatively small space, and the cost required for assembly is low, and the reliability is high. The object is to provide an entirely new type of electrical connection device that provides high electrical interconnection.

(5)発明の構成 本発明の上記目的は、2つの電気装置を電気的に接続
するための装置であって、これらの装置の間に介在させ
る剛性絶縁体から作った接続基板からなり、この基板が
前記装置と電気的に接続するための高融点金属の接点部
材を有し、この接点部材の接点面上に前記装置の接点部
材と融着させるための低融点金属を有し、かつこの低融
点金属の近傍においてこの金属から絶縁した状態で、か
つ高融点金属の接点部材に近接して、前記絶縁体中に抵
抗発熱体を埋設したことを特徴とする電気的接続装置に
よって達成することができる。
(5) Structure of the Invention The above object of the present invention is a device for electrically connecting two electric devices, which comprises a connection board made of a rigid insulator interposed between these devices. The substrate has a high melting point metal contact member for electrically connecting with the device, and has a low melting point metal for fusing with the contact member of the device on the contact surface of the contact member, and To achieve by an electrical connecting device characterized in that a resistance heating element is embedded in the insulator in the vicinity of the low melting point metal in a state of being insulated from the metal and in the vicinity of the contact point member of the high melting point metal. You can

本発明の電気的接続装置は、相互に接続しようとする
回路パターンを有する2つの電気装置が、導電性バイア
ホール上に突出する導電性パッドを接点部材として有す
る場合、これらのパッドに対応する位置において、接続
基板が厚み方向に貫通する導電性バイアホールを有し、
このバイアホールが接続基板の両主面に突出する導電性
パッドを接点部材として有し、このパッド上に低融点金
属を配置してあることが好ましい。
In the electrical connecting device of the present invention, when two electric devices having circuit patterns to be connected to each other have conductive pads protruding above the conductive via holes as contact members, positions corresponding to these pads are provided. In, the connection board has a conductive via hole penetrating in the thickness direction,
It is preferable that the via hole has a conductive pad projecting from both main surfaces of the connection substrate as a contact member, and the low melting point metal is arranged on the pad.

また相互に接続しようとする回路パターンを有する2
つの電気装置のうち、1つの装置が接続ピンを接点部材
とし、かつ他の装置が導電性バイアホール上に突出する
導電性パッドを接点部材として有する場合、これらの接
点部材に対応する位置において、接続基板が、前記接続
ピンを挿入するための、基板の厚み方向にほぼ半分の厚
みまで凹入する穴と、残りの厚みを貫通する導電性バイ
アホールとを有し、このバイアホールが前記穴の底面上
およびこの穴の反対側の基板主面上に突出する導電性パ
ッドを有し、これらのパッド上に低融点金属を配置して
あることが好ましい。
In addition, it has a circuit pattern to be connected to each other.
In the case where one of the two electric devices has a contact pin as a contact member and the other device has a conductive pad protruding above the conductive via hole as a contact member, at positions corresponding to these contact members, The connection board has a hole for inserting the connection pin, which is recessed in the thickness direction of the board to a thickness of about half, and a conductive via hole penetrating the remaining thickness, and the via hole is the hole. It is preferable to have conductive pads protruding on the bottom surface of the substrate and on the main surface of the substrate opposite to the hole, and the low melting point metal is arranged on these pads.

接続基板を作る絶縁体はセラミックが便宜である。 Ceramic is convenient as an insulator for forming the connection board.

またこの絶縁体はプラスチックでもよい。 The insulator may also be plastic.

低融点合金ははんだ合金を使用することができる。 A solder alloy may be used as the low melting point alloy.

抵抗発熱体は、常法のように薄膜または厚膜として形
成することができる。
The resistance heating element can be formed as a thin film or a thick film as in a conventional method.

以下、本発明について詳述する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail.

本発明を実施する場合、接続基板の絶縁材料としてア
ルミナ、フォルステライト、ムライトなどのセラミック
材料、あるいは、ほうけい酸ガラスなどのガラスとアル
ミナなどのセラミックとの複合材料であるガラスセラミ
ック材料、または通常の機械加工が可能なセラミック材
料(マコール;米国コーニング社の商品名)、さらには
フォトセラム(コーニング社の商品名)などの感光性ガ
ラスセラミック材料などを有利に用いることができる。
場合によって、孔あけ加工、発熱体埋込等の加工や製造
の容易さを求める場合には、耐熱性を具えた樹脂材料、
例えばポリブタジエン、ポリイミド、その他の材料をセ
ラミック材料に代えて使用することができる。
When the present invention is carried out, a ceramic material such as alumina, forsterite, or mullite as an insulating material of a connection board, or a glass ceramic material which is a composite material of glass such as borosilicate glass and ceramic such as alumina, or The machinable ceramic material (Makor; trade name of Corning Incorporated, USA), and a photosensitive glass ceramic material such as Photoserum (trade name of Corning Incorporated) can be advantageously used.
Depending on the case, when it is necessary to process holes such as holes and embed heating elements, or to facilitate manufacturing, a resin material with heat resistance,
For example, polybutadiene, polyimide, and other materials can be used instead of the ceramic material.

本発明において装置を通常の状態で動作する場合、有
用な低融点金属は、好ましくは、100〜170℃の融点を有
している。このような金属として、はんだ合金、例えば
In−Sn合金、Bi−Sn合金、Bi−Pb合金、ローズ合金(S
n,Bi,Pbから成る)、その他を有利に用いることができ
る。低融点金属の融点が100℃以下の場合には、電気的
装置の動作時にこの金属が溶融し、接続障害が発生する
おそれがある。これは、装置を通常の状態で使用する場
合、LSI素子の発熱により、素子を実装するモジュール
の温度が上昇し、さらに、これと隣接する接続基板の温
度も上昇するためである。一方、低融点金属の融点が過
度に高い場合、これを融解するための温度をより高くす
る必要があり、それにともない、低融点金属を内蔵する
接続基板の温度も必然的に上昇する。このことは、接続
基板の近傍に配置されるプリント回路基板に対し悪影響
をおよぼす。すなわち、プリント回路基板上の回路は、
通常、60Sn−40Pbはんだめっき膜が形成されており、こ
のはんだ材料の融点は約180℃であるため、接続基板の
温度がこれ以上になると、はんだめっき膜が熱的な影響
を受けることが起こりうる。また、プリント回路基板が
たとえ耐熱性にすぐれたポリイミドなどの材料で構成さ
れていたとしても、このプリント回路基板も熱的影響を
受けることは避けられない。以上のような理由により本
発明による低融点金属の好ましい融点の範囲は前記のご
とくに規定される。ただし、この融点の範囲は、現在、
通常の状態で使用される装置に対して規定されるもので
あり、モジュール、回路基板等がたとえば浸漬液冷され
るなどの場合、あるいは、プリント回路基板およびはん
だめっき膜に対する熱的制約条件が変更される場合に
は、低融点金属の好ましい融点の範囲は上で述べた範囲
に限定されるものではない。さらに、金属の融点が上記
の範囲にあることから、これに組み合わせて使用する発
熱体の面からも、有利である。
When the device is operated under normal conditions in the present invention, useful low melting point metals preferably have a melting point of 100-170 ° C. Such metals include solder alloys such as
In-Sn alloy, Bi-Sn alloy, Bi-Pb alloy, Rose alloy (S
n, Bi, Pb), and others can be advantageously used. When the melting point of the low melting point metal is 100 ° C. or lower, the metal may be melted during the operation of the electric device, which may cause a connection failure. This is because, when the device is used in a normal state, the temperature of the module mounting the element rises due to the heat generation of the LSI element, and further the temperature of the connection board adjacent thereto also rises. On the other hand, when the melting point of the low melting point metal is excessively high, it is necessary to raise the temperature for melting the low melting point metal, and accordingly, the temperature of the connection substrate containing the low melting point metal also inevitably rises. This adversely affects the printed circuit board arranged in the vicinity of the connection board. That is, the circuit on the printed circuit board is
Normally, a 60Sn-40Pb solder plating film is formed, and the melting point of this solder material is approximately 180 ° C. Therefore, if the temperature of the connection board exceeds this temperature, the solder plating film may be thermally affected. sell. Further, even if the printed circuit board is made of a material such as polyimide having excellent heat resistance, it is inevitable that the printed circuit board is also thermally affected. For the above reason, the preferable melting point range of the low melting point metal according to the present invention is defined as described above. However, the range of this melting point is currently
It is specified for the device used under normal conditions. For example, when the module, circuit board, etc. are cooled with immersion liquid, or the thermal constraint conditions for the printed circuit board and solder plating film are changed. If so, the preferred melting point range of the low melting point metal is not limited to the range described above. Further, since the melting point of the metal is within the above range, it is advantageous from the viewpoint of the heating element used in combination therewith.

本発明においては、低融点金属を融解させるための発
熱体が必須である。発熱体は、それが本発明の接続装置
に悪い影響を及ぼすものでなくかつ接続基板の加熱、そ
して低融点金属の融解を効果的に導くものである限りに
おいて、特に限定されるものではない。一例をあげる
と、例えば厚膜、薄膜抵抗を使用してそれを接続基板の
内部に配線したり、厚膜、薄膜抵抗を使用してそれを接
続基板の表面に形成した上、さらに絶縁層で被覆したり
して発熱体とすることができる。抵抗材料としてはニク
ロムなどが一般的であるが、とくに限定されるものでは
ない。工数を減らす意図がある場合などは後者の構成が
有利であり、その際、低融点金属の近傍に配置されてい
る限りにおいて、形成されるべき発熱体の形状、個数、
位置等は少しも問題とされない。
In the present invention, a heating element for melting the low melting point metal is essential. The heating element is not particularly limited as long as it does not adversely affect the connection device of the present invention and effectively guides heating of the connection substrate and melting of the low melting point metal. As an example, use thick film and thin film resistors to wire it inside the connection board, or use thick film and thin film resistors to form it on the surface of the connection board, and then use an insulating layer. It can be covered or used as a heating element. Nichrome or the like is generally used as the resistance material, but it is not particularly limited. The latter configuration is advantageous when it is intended to reduce the number of steps, and in that case, as long as it is arranged in the vicinity of the low-melting point metal, the shape and number of heating elements to be formed,
Position etc. is not a problem at all.

なお、必要に応じて、上記低融点金属の近傍にヒート
シンク用の金属層を形成することができる。このような
金属層の形成は、発熱体からの熱をその周囲に均等に伝
導させないで、低融点金属の周囲に集中させ、よって融
解効率を高めるうえで有効である。かかる金属層の形状
は、限定されるものではないが、低融点金属を取り囲む
ように形成するのが有利であるということが理解され
る。かかる金属層の形成に有用な金属材料は、例えば、
Au,Ag,Cuその他である。このような金属材料を使用して
例えば厚膜形成法、スパッタリング法、真空蒸着法など
の常法を適用すると、目的とする金属層を技術的に容易
に形成することができる。
If necessary, a metal layer for a heat sink can be formed near the low melting point metal. The formation of such a metal layer is effective in concentrating the heat from the heating element around the low melting point metal without conducting the heat evenly to the periphery thereof, thus enhancing the melting efficiency. It is understood that the shape of the metal layer is not limited, but it is advantageous to form the metal layer so as to surround the low melting point metal. A metal material useful for forming such a metal layer is, for example,
Au, Ag, Cu and others. When a conventional method such as a thick film forming method, a sputtering method, or a vacuum vapor deposition method is applied using such a metal material, a target metal layer can be technically easily formed.

接点接続を行なうためには、接続しようとする電気装
置の電気的接続部材を接続基板の接続位置に対向して位
置合わせし、低融点金属の近傍に接点部材の高融点金属
に隣接して配置した抵抗発熱体に電流を流すことにより
先ず接続基板を加熱し、そして次に、伝熱効果によっ
て、接続位置の低融点金属を融解させ、この状態で、被
接続電気装置、例えばモジュールを軽く押し付け、その
ままの状態で発熱体への通電を遮断し、接続基板の温度
を低下させて、低融点金属を凝固させる。このようにし
て、信頼性の高い、低い接触抵抗の接続を得ることがで
きる。
In order to perform the contact point connection, the electrical connection member of the electric device to be connected is aligned with the connection position of the connection board so as to face the low melting point metal and adjacent to the high melting point metal of the contact member. First, the connection board is heated by passing an electric current through the resistance heating element, and then the low melting point metal at the connection position is melted by the heat transfer effect. In this state, the connected electric device, for example, the module is lightly pressed. In that state, the power supply to the heating element is cut off, the temperature of the connection substrate is lowered, and the low melting point metal is solidified. In this way, a reliable, low contact resistance connection can be obtained.

接点接続を解除する場合には、接続の場合と同様に発
熱体への通電によって接続基板を加熱し、低融点金属を
融解した後に、非常に弱い力だけで接点接続を解除する
ことができる。
When the contact connection is released, the connection substrate can be heated by energizing the heating element to melt the low melting point metal, and then the contact connection can be released with a very weak force as in the case of connection.

なお、本発明の電気的接続基板によって接続しようと
する電気装置、たとえばLSIモジュールおよびプリント
回路基板の接点部材のパッド上にも、予め低融点金属層
を形成しておくことが有利である。この場合は、接続基
板の発熱によって、接続基板のパッド上の低融点金属を
融解すると同時に、接続しようとする電気装置の低融点
金属をも融解させることができる。
It is advantageous to previously form the low melting point metal layer on the pads of the contact members of the electric device to be connected by the electric connection board of the present invention, such as the LSI module and the printed circuit board. In this case, the low melting point metal on the pad of the connecting substrate can be melted by the heat generation of the connecting substrate, and at the same time, the low melting point metal of the electric device to be connected can be melted.

(6)実施例 実施例1 第2図は本発明の1つの実施態様である接続基板(2
0)の1つのバイアホールと、そのパッドとなる部分の
拡大断面図である。第2図において(21)は電気的に絶
縁体であるガラスセラミックで形成されている坂、(2
2)は金導体で形成されているバイアホール、(23)、
(24)はバイアホール(22)に接続されているパッド部
分、(27)はガラスセラミック板(21)の内部に、バイ
アホール(22)と絶縁した状態で配線してある発熱体、
(26)は発熱体(27)に通電するための発熱体の端子、
(28)、(29)はそれぞれLSIモジュールのパッドおよ
びプリント回路基板のパッドと接続するための低融点金
属である。発熱体(27)はガラスセラミック板の内部に
完全に封じ込まれた状態で配線してあり、本実施例では
面積抵抗100Ω/sqの厚膜抵抗ペースト(デュポン社製抵
抗ペーストNo.4720)を使用した。また低融点金属(2
8)、(29)はIn−48%Sn共晶合金(融点=117℃)を使
用した。
(6) Examples Example 1 FIG. 2 shows a connection board (2) which is an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of one via hole in (0) and a portion to be a pad thereof. In FIG. 2, (21) is a slope made of glass ceramic which is an electrical insulator, and (2)
2) is a via hole made of gold conductor, (23),
(24) is a pad portion connected to the via hole (22), (27) is a heating element wired inside the glass ceramic plate (21) in an insulated state from the via hole (22),
(26) is a terminal of the heating element for energizing the heating element (27),
(28) and (29) are low melting point metals for connecting to the pads of the LSI module and the pads of the printed circuit board, respectively. The heating element (27) is wired in a state that it is completely enclosed inside the glass ceramic plate. In this embodiment, a thick film resistor paste (area resistance 100 Ω / sq resistor paste No. 4720 manufactured by DuPont) is used. used. Low melting point metal (2
8) and (29) used an In-48% Sn eutectic alloy (melting point = 117 ° C).

第3図はLSIモジュールとプリント回路基板とを、本
発明の接続基板を使用して接続する際の多数のパッドを
接続する時の構成を示した概略断面図である。第3図に
おいて(12)は第1図と同様のLSIモジュールで、このL
SIモジュールにLSIチップが取り付けてある。(31)はL
SIモジュールの底面にあるパッドで、接続基板のパッド
と接続するために取り付けてある。(32)は低融点金
属、(33)は接続基板およびプリント回路基板と接続し
て組立てる際に位置決めをするためのガイドピンであ
る。プリント回路基板(18)は多層回路基板であり、
(41)は樹脂などの絶縁体、(42)、(43)、(44)は
回路を構成している銅箔で、絶縁体(41)により各層は
完全に独立した状態にしてある。各銅箔層(42)、(4
3)、(44)の回路はスルーホールめっき層(45)によ
って表面の回路パターンであるパッド(17)に接続され
ている。(46)は接続基板(20)のパッド部分と接続す
るための低融点金属で(28)、(29)と同様のIn−48%
Sn共晶合金を使用している(47)は接続する際に位置決
めをするためのガイド穴である。なお接続基板(20)の
穴(39)も位置決めをするためのガイド穴である。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the configuration when a large number of pads are connected when the LSI module and the printed circuit board are connected using the connection board of the present invention. In FIG. 3, (12) is an LSI module similar to that shown in FIG.
An LSI chip is attached to the SI module. (31) is L
A pad on the bottom of the SI module that is attached to connect to the pad on the connection board. (32) is a low melting point metal, and (33) is a guide pin for positioning when connecting and assembling with a connection board and a printed circuit board. The printed circuit board (18) is a multilayer circuit board,
(41) is an insulator such as resin, and (42), (43) and (44) are copper foils constituting a circuit, and each layer is completely independent by the insulator (41). Each copper foil layer (42), (4
The circuits 3) and (44) are connected to the pad (17) which is the circuit pattern on the surface by the through hole plating layer (45). (46) is a low melting point metal for connecting to the pad portion of the connection substrate (20), and the same In-48% as (28) and (29)
(47) which uses Sn eutectic alloy is a guide hole for positioning when connecting. The hole (39) of the connection board (20) is also a guide hole for positioning.

本実施例では、たとえばLSIモジュール(12)はパッ
ド(31)が40×40mmの正方形面積の中に1.27mmの間隔で
総計900本をそれぞれ絶縁した状態で整列して設けられ
ている。また、このLSIモジュール(12)のパッド(3
1)に対応した接続基板の表裏およびプリント回路基板
の位置にパッド(23)、(24)、(17)が整列してそれ
ぞれ設けてある。この900本のパッド数が非常に多く、
またその接続が高い密度であることは当然理解できる。
In this embodiment, for example, the LSI module (12) is provided with the pads (31) arranged in a square area of 40 × 40 mm with a total spacing of 1.27 mm and a total of 900 pads insulated from each other. Also, this LSI module (12) pad (3
Pads (23), (24), and (17) are aligned and provided on the front and back of the connection board corresponding to 1) and on the position of the printed circuit board. The number of these 900 pads is very large,
It is also understandable that the connection has a high density.

第3図のLSIモジュール(12)とプリント回路基板(1
8)とを接続基板(20)を介して接続する手順は、プリ
ント回路基板(18)の上に、接続基板(20)を位置合せ
して置き、さらにその接続基板の上にLSIモジュール(1
2)を位置合せして重ね、その上に600gの荷重を加え、
この状態で発熱体(27)に通電して、各パッド部分の低
融点金属(28)、(29)、(32)、(46)を融解させ、
両方の低融点金属が一体になった状態で通電を遮断し、
そのまま低融点金属を凝固させる。このような手順でLS
Iモジュールとプリント回路基板の安定な電気的接続
が、接続基板を介して得られた。この時の各パッド部分
の接触抵抗は1mΩ以下であった。
The LSI module (12) and the printed circuit board (1
8) and the connection board (20) via the connection board, the connection board (20) is aligned and placed on the printed circuit board (18), and the LSI module (1
2) Align and stack, apply a load of 600g on it,
In this state, the heating element (27) is energized to melt the low melting point metal (28), (29), (32), (46) of each pad portion,
Turn off the power when both low melting point metals are integrated,
The low melting point metal is solidified as it is. With this procedure LS
A stable electrical connection between the I module and the printed circuit board was obtained via the connection board. At this time, the contact resistance of each pad portion was 1 mΩ or less.

LSIモジュール(12)とプリント回路基板(18)との
接続を解除するには、接続の場合の逆の工程により行な
えばよい。
The connection between the LSI module (12) and the printed circuit board (18) can be released by performing the reverse process of the connection.

実施例2 第4図は本発明の他の実施態様である接続基板(2
0′)の1つの接続点となる部分の拡大断面図である。
第4図において、(21)は電気的に絶縁体であるガラス
セラミックで形成されている板、(22)は金導体で形成
されているバイアホール、(23)、(24)はバイアホー
ル(22)に接続されているパッド部分、(25)は低融点
金属(30)をプールするためにガラスセラミック(21)
にあけられた穴、(66)は穴の面取り部分、(27)はガ
ラスセラミック板(21)の内部にバイアホールおよび穴
と絶縁した状態で配線してある発熱体、(26)は発熱体
(27)に通電するための発熱体の端子、(29)、(30)
は低融点金属である。発熱体(27)はガラスセラミック
板の内部に完全に封じ込まれた状態で配線してあり、本
実施例では面積抵抗100Ω/sqの厚膜抵抗ペースト(デュ
ポン社製抵抗ペーストNo.4720)を使用した。また低融
点金属(29)、(30)はIn−48%Sn共晶合金(融点=11
7℃)を使用した。
Embodiment 2 FIG. 4 shows a connecting board (2) which is another embodiment of the present invention.
It is an enlarged sectional view of a portion which is one connection point of 0 ').
In FIG. 4, (21) is a plate made of an electrically insulating glass ceramic, (22) is a via hole made of a gold conductor, (23) and (24) are via holes ( The pad part, which is connected to 22), (25) is a glass-ceramic (21) to pool the low melting point metal (30).
(66) is a chamfered portion of the hole, (27) is a heating element wired inside the glass ceramic plate (21) in an insulated state from the via hole and the hole, and (26) is a heating element. Terminal of heating element for energizing (27), (29), (30)
Is a low melting point metal. The heating element (27) is wired in a state that it is completely enclosed inside the glass ceramic plate. In this embodiment, a thick film resistor paste (area resistance 100 Ω / sq resistor paste No. 4720 manufactured by DuPont) is used. used. Low melting point metals (29) and (30) are In-48% Sn eutectic alloys (melting point = 11
7 ° C) was used.

第5図はLSIモジュールとプリント回路基板とを本発
明の接続基板を使用して接続する際の多数のパットおよ
び接続ピンを接続する時の構成を示した概略断面図であ
る。第5図において、(12′)は第1図と同様のLSIモ
ジュールで、このLSIモジュールにLSIチップが取り付け
てある。(67)はLSIモジュールの底面に設けてある接
続ピンで、接続基板の穴部に挿入し接続するために設け
てある。(33)は接続基板およびプリント回路基板と接
続して組立てる際に位置決めをするためのガイドピンで
ある。プリント回路基板(18)は多層回路基板であり、
(51)は樹脂などの絶縁体、(52)、(53)、(54)は
回路を構成している銅箔で、絶縁体(51)により各層は
完全に独立した状態にしてある。各銅箔層(52)、(5
3)、(54)の回路はスルーホールめっき層(55)によ
って表面の回路パターンであるパッド(17)に接続され
ている。(56)は接続基板のパッド部分と接続するため
の低融点金属で、(29)、(30)と同様のIn−48%Sn共
晶合金を使用している。(57)は接続する際に位置決め
するためのガイド穴である。なお接続基板(20′)の穴
(39)も位置決めをするためのガイド穴である。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing the structure when a large number of pads and connecting pins are connected when connecting an LSI module and a printed circuit board using the connecting board of the present invention. In FIG. 5, (12 ') is an LSI module similar to that of FIG. 1, and an LSI chip is attached to this LSI module. Reference numeral (67) is a connection pin provided on the bottom surface of the LSI module, which is provided so as to be inserted and connected in the hole of the connection board. (33) is a guide pin for positioning when connecting and assembling with the connection board and the printed circuit board. The printed circuit board (18) is a multilayer circuit board,
(51) is an insulator such as resin, (52), (53) and (54) are copper foils constituting a circuit, and each layer is completely independent by the insulator (51). Each copper foil layer (52), (5
The circuits 3) and (54) are connected to the pad (17) which is the circuit pattern on the surface by the through hole plating layer (55). (56) is a low melting point metal for connecting to the pad portion of the connection board, and the same In-48% Sn eutectic alloy as (29) and (30) is used. (57) is a guide hole for positioning when connecting. The hole (39) of the connection board (20 ') is also a guide hole for positioning.

本実施例では、たとえばLSIモジュール(12′)は電
気的接続ピン(67)が40×40mmの正方形面積の中に1.27
mmの間隔で総計900本をそれぞれ絶縁した状態で整列し
て設けられている。また、このLSIモジュール(12′)
の接続ピンに対応した接続基板の位置に、低融点金属を
プールするための穴(25)およびバイアホール(22)、
パッド(23)、(24)が設けてあり、さらにパッド(2
3)に対応したプリント回路基板(18)の位置にパッド
(17)が設けてある。第5図のLSIモジュール(12′)
とプリント回路基板(18)とを接続基板(20′)を介し
て接続する手順は、プリント回路基板(18)の上に、接
続基板(20′)を位置合せして置き、さらにその接続基
板の穴部分に、LSIモジュール(12′)の底部にある接
続ピン(67)を位置合せして軽く挿入するように重ね合
せる。さらにLSIモジュールの上に600gの荷重を加え、
この状態で発熱体(27)に通電してパッド部分および穴
部分の低融点金属(29)、(30)、(56)を融解させ、
パッド部の低融点金属(29)、(56)が一体となった状
態および穴部の低融点金属(30)と接続ピン(67)がぬ
れた状態で通電を遮断し、そのまま低融点金属を凝固さ
せる。このような手順でLSIモジュールとプリント回路
基板の安定な電気的接続が、接続基板を介して得られ
た。この時の各接続部分の接触抵抗は1mΩ以下であっ
た。
In this embodiment, for example, in the LSI module (12 ′), the electrical connection pins (67) are 1.27 in a square area of 40 × 40 mm.
A total of 900 pieces are arranged in an insulated state at intervals of mm. Also, this LSI module (12 ')
Holes (25) and via holes (22) for pooling the low melting point metal at the position of the connection board corresponding to the connection pins of
Pads (23) and (24) are provided, and the pads (2
A pad (17) is provided at a position of the printed circuit board (18) corresponding to 3). LSI module (12 ') in Fig. 5
The procedure for connecting the printed circuit board (18) and the printed circuit board (18) via the connection board (20 ') is to position the connection board (20') on the printed circuit board (18) in an aligned manner, Position the connection pin (67) on the bottom of the LSI module (12 ') in the hole of the and align it so that it is lightly inserted. Furthermore, add a load of 600 g on the LSI module,
In this state, the heating element (27) is energized to melt the low melting point metal (29), (30), (56) in the pad portion and the hole portion,
The low melting point metal (29) and (56) in the pad part are integrated, and the low melting point metal (30) in the hole part and the connection pin (67) are wet. Solidify. By this procedure, stable electrical connection between the LSI module and the printed circuit board was obtained via the connection board. At this time, the contact resistance of each connection part was 1 mΩ or less.

LSIモジュール(12′)とプリント回路基板(18)の
接続を解除するには、接続の場合の逆の工程により行な
えばよい。
The connection between the LSI module (12 ') and the printed circuit board (18) may be released by performing the reverse process of the connection.

(7)発明の効果 本発明の電気的接続装置は、接点の接続および解除を
行なうのに要する力は、無荷重に近い程小さく、接点数
がたとえ数千個のオーダーになったとしても、実質的に
無荷重状態と同等である。さらに、従来の接続装置のジ
ャックに相当する部分が低融点金属の融解および凝固に
よってなされるため、ジャックに付属のスプリング機構
が不要となり、したがって、1接点当りのスペース(占
有面積)が最高でも2mm2と、飛躍的に縮小する。結果
として、比較的に小さな面積において、非常に多数の接
点接続個所を設けることができる。またこのような融解
・凝固は一種の拡散接続でるため非常に安定した、低い
接触抵抗が得られ、接続後はそれだけで接触が自己保持
されており、特に外部から締付けるなどの手段を設けな
くても差支えない。
(7) Effects of the Invention In the electrical connecting device of the present invention, the force required for connecting and disconnecting the contacts is smaller as it is closer to no load, and even if the number of contacts is in the order of thousands. It is substantially equivalent to the unloaded state. Furthermore, since the portion of the conventional connecting device that corresponds to the jack is made by melting and solidifying the low-melting-point metal, the spring mechanism attached to the jack is unnecessary, and therefore the space (occupied area) per contact is at most 2 mm. 2 and a dramatic reduction. As a result, a large number of contact connection points can be provided in a relatively small area. Also, since such melting and solidification is a kind of diffusion connection, a very stable and low contact resistance is obtained, and the contact is self-maintained only after the connection, and especially means such as external tightening is not required. Does not matter.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図はLSIモジュールとプリント回路基板との接続状
態を示す平面図であり、 第2図は本発明の1つの実施態様である接続基板の主要
部を示す拡大断面図であり、 第3図は第2図の接続基板の接続状態を示す断面図であ
り、 第4図は本発明の他の実施態様である接続基板の主要部
を示す拡大断面図であり、 第5図は第4図の接続基板の接続状態を示す断面図であ
る。 12、12′、13、14……LSIモジュール、17……プリント
回路基板のパッド、18……プリント回路基板、20、20′
……接続基板、21……接続基板の絶縁体、22……接続基
板のバイアホール、23、24……接続基板のパッド、25…
…接続基板の穴、27……接続基板の抵抗発熱体、28、2
9、30……接続基板の低融点金属、31……LSIモジュール
のパッド、32……LSIモジュールの低融点金属、33……
ガイドピン、39,47,57……ガイド穴、67……接続ピン、
46、56……プリント回路基板の低融点金属。
FIG. 1 is a plan view showing a connection state between an LSI module and a printed circuit board, FIG. 2 is an enlarged sectional view showing a main part of a connection board which is one embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view showing a connection state of the connection board of FIG. 2, FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing a main part of a connection board which is another embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view showing a connection state of the connection board of FIG. 12, 12 ', 13, 14 ... LSI module, 17 ... Printed circuit board pad, 18 ... Printed circuit board, 20, 20'
...... Connecting board, 21 ...... Connecting board insulator, 22 ...... Connecting board via hole, 23, 24 ...... Connecting board pad, 25 ...
… Connection board hole, 27 …… Connection board resistance heating element, 28, 2
9、30 …… Low melting point metal for connection board, 31 …… LSI module pad, 32 …… Low melting point metal for LSI module, 33 ……
Guide pin, 39,47,57 …… Guide hole, 67 …… Connecting pin,
46, 56 …… Low melting point metal for printed circuit boards.

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭54−116670(JP,A) 特公 昭50−9339(JP,B1)Continuation of front page (56) References JP 54-116670 (JP, A) JP 50-9339 (JP, B1)

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】2つの電気装置を電気的に接続するための
装置であって、これらの装置の間に介在させる剛性絶縁
体から作った接続基板からなり、この基板が前記装置と
電気的に接続するための高融点金属の接点部材を有し、
この接点部材の接点面上に前記装置の接点部材と融着さ
せるための低融点金属を有し、かつこの低融点金属の近
傍においてこの金属から絶縁した状態で、かつ前記高融
点金属の接点部材に近接して、前記絶縁体中に抵抗発熱
体を埋設したことを特徴とする電気的接続装置。
1. A device for electrically connecting two electrical devices, comprising a connecting substrate made of a rigid insulator interposed between the devices, the substrate electrically connecting to the device. It has a high melting point metal contact member for connection,
A contact member of a high melting point metal having a low melting point metal for fusion bonding with the contact point member of the device on the contact surface of the contact point member, and being insulated from the metal in the vicinity of the low melting point metal. A resistance heating element is embedded in the insulator in close proximity to the electrical connection device.
【請求項2】相互に接続しようとする回路パターンを有
する2つの電気装置が導電性バイアホール上に突出する
導電性パッドを接点部材として有する場合これらのパッ
ドに対応する位置において、接続基板が厚み方向に貫通
する導電性バイアホールを有し、このバイアホールが接
続基板の両主面に突出する導電性パッドを接点部材とし
て有し、このパッド上に低融点金属を配置したことを特
徴とする、特許請求の範囲第1項記載の電気的接続装
置。
2. When two electric devices having circuit patterns to be connected to each other have conductive pads protruding above the conductive via holes as contact members, the connecting substrate has a thickness at positions corresponding to these pads. Characterized in that it has a conductive via hole penetrating in a direction, the via hole has a conductive pad protruding on both main surfaces of the connection substrate as a contact member, and a low melting point metal is arranged on this pad. The electrical connection device according to claim 1.
【請求項3】相互に接続しようとする回路パターンを有
する2つの電気装置は、その1つの装置が接続ピンを接
点部材とし、かつ他の装置が導電性バイアホール上に突
出する導電性パッドを接点部材として有する場合、これ
らの接点部材に対応する位置において、接続基板が、前
記接続ピンを挿入するための、基板の厚み方向にほぼ半
分の厚みまで凹入する穴と、残りの厚みを貫通する導電
性バイアホールとを有し、このバイアホールが前記穴の
底面上およびこの穴の反対側の基板主面上に突出する導
電性パッドを有し、これらのパッド上に低融点金属を配
置したことを特徴とする、特許請求の範囲第1項記載の
電気的接続装置。
3. Two electric devices having circuit patterns to be connected to each other, one of which has a contact pin as a contact member, and the other device has a conductive pad protruding above the conductive via hole. When it is used as a contact member, at a position corresponding to these contact members, the connection board penetrates through a hole into which the connection pin is inserted, the hole being recessed to a thickness of about half, and the remaining thickness. A conductive via hole, which has a conductive pad protruding on the bottom surface of the hole and on the main surface of the substrate opposite to the hole, and the low melting point metal is arranged on these pads. The electrical connection device according to claim 1, characterized in that.
【請求項4】接続基板を作る絶縁体がセラミックであ
る、特許請求の範囲第1〜第3項のいずれかに記載の装
置。
4. The device according to claim 1, wherein the insulator forming the connection board is ceramic.
【請求項5】接続基板を作る絶縁体がプラスチックであ
る、特許請求の範囲第1〜第3項のいずれかに記載の装
置。
5. The device according to any one of claims 1 to 3, wherein the insulator forming the connection substrate is plastic.
【請求項6】低融点金属がはんだ合金である、特許請求
の範囲第1〜5項のいずれかに記載の装置。
6. A device according to any one of claims 1 to 5, wherein the low melting point metal is a solder alloy.
【請求項7】抵抗発熱体が薄膜または厚膜の抵抗体であ
る、特許請求の範囲第1〜6項のいずれかに記載の装
置。
7. The device according to claim 1, wherein the resistance heating element is a thin film or thick film resistance element.
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