JPH0789502B2 - コンタクト、電気コネクタ及びコンタクトの製造方法 - Google Patents

コンタクト、電気コネクタ及びコンタクトの製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路チツ
プ、回路基板、即ちカード、ケーブル及びモジユールな
どの電子パツケージのアプリケーシヨンに使用される相
互接続部と、その製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】集積回路
における最近の開発は、更に小型化した電子デバイスの
パツケージを達成することにより得られる利益を追及す
る方向に向かつている。これらの小型パツケージは、信
号面、電力供給面や、幾つかの他の機能を遂行する面、
そして、選択されたレベルを相互に接続する手段を含む
多層レベルで高密度にパツクされている。相互接続部そ
れ自身は、信号の伝達を劣化させるかもしれない場所を
与える。例えば、導電性ラインのレベルの間の相互接続
部及びプリント回路基板（ＰＣＢ）、即ち回路カードの
導電性ラインとカード上に装着された電子素子との間の
相互接続部は、パツドと呼ばれる導電性領域の間に設け
られている。高速で、低ノイズで、低損失で、低抵抗性
の信号伝送を行なうためには、インピーダンス整合を行
なうこと、不連続点及び冗長性を無くすこととが、これ
らの相互接続に含まれていなければならない。これらの
電子パツケージに対して相互接続を設けるのに現在使わ
れている方法は、幾つかのホトグラフ・マスクのステツ
プと、蝕刻ステツプを必要とし、そして、表面実装デバ
イスを装着することは、はんだ付けを必要とし、更に、
修理などの時に、これらの電子素子を有害な温度変動に
曝すことが必要である。
【０００３】指状の樹枝状突起部（interdigitated den
dritic projection）で構成される電気的な相互接続体
は、科学的に未解決な問題の多い分野である。本発明の
円錐状の突起部は、樹枝状突起部を作る方法から見て
も、円錐状突起部の構成から見ても、そして、円錐状突
起部の位置及び寸法の制御方法から見ても、従来の樹枝
状突起とは異なつている。軟金属のような被覆によつて
デンドライト（dendrite）を強化する方法は、ＩＢＭテ
クニカル・デイスクロージヤ・ブレテイン第２２巻第７
号の２７０６頁と、１９８９年９月２８日に出願された
米国特許出願第０７／４１５４３５号に記載されてい
る。
【０００４】１９７９年１２月のＩＢＭテクニカル・デ
イスクロージヤ・ブレテイン第２２巻第７号の２７０６
頁には、デンドライトがパツド上に成長され、液状ガリ
ウム合金で被覆された、パツドからパツドへの高密度接
続体が開示されている。デンドライトのパツドが連結さ
れた時、デンドライトは、第２のパツドのさびた（tern
ished）金属フイルムに突き刺さる。
【０００５】１９８１年６月のＩＢＭテクニカル・デイ
スクロージヤ・ブレテイン第２４巻第１Ａ号の２頁に
は、デンドライト・ベースの小さな断面がデンドライト
の破損個所をとがめることが開示されている。また、こ
の文章には、低抵抗の接触を作るために「ワイプするこ
と」（拭い去ること）の必要性を記載しているけれど
も、デンドライトの面の粗さが充分なワイプを与えると
記載している。
【０００６】１９８１年１月のＩＢＭテクニカル・デイ
スクロージヤ・ブレテイン第２３巻第８号の１頁には、
上述の特徴には同意しているけれども、デンドライトの
ベースの周りの熔融錫の代わりに提案した硬化処理が異
なつている。また、１９８８年３月のリサーチ・デイス
クロージヤ第２８７号（ReseachDisclosure No.287）の
２８７４８頁に「平坦なコネクタ・システムにおいて、
平面用の複数の高密度のデンドライト・ポイントを与え
る方法」（Methode to provide Multiple Dendric Cont
act Points for High Density Flat on Flat Connector
System）と題する文献中にも、パツドからパツドへの
接触素子としてのデンドライトが記載されている。この
文献に記載されたデンドライトもまた、不規則な形状を
持ち、そしてランダムに位置付けられている。然しなが
ら、デンドライトの減少されたコネクタの長さは、ノイ
ズを減少し、信号速度を向上することが記載されてお
り、そして、複数の接触点を持つことが、接触抵抗を低
下すると述べている。
【０００７】コンタクト・パツドの間を電気的に相互接
続する従来の技術は、球体（米国特許第３６３４８０７
号、同第４６０４６４４号）と、導電性の棒体（米国特
許第４６４４１３０号、同第４０５０７５６号、同第４
２４０１９８号）と、中空のポスト（米国特許第３７２
５８４５号）、またはコネクタ・パツドの間で並列に挟
まれているが両方から隔離している第３の構造（米国特
許第３８８１７９９号、同第３６３４８０７号）とを含
んでいる。
【０００８】多層構造において、レベルの間のパツドを
半永久的に接続している平坦な上面を持つ突起部が米国
特許第４７５１５６３号に開示されている。
【０００９】米国特許第３６３４８０７号には、可撓性
の絶縁体シートの片面に予め決められたパターン中に設
けられた複数個の中空球体、または電線のボールを含む
取り外し可能なコンタクトが記載されている。他の実施
例として、絶縁体材料の薄い条片を挿入する開口の中に
被着された金属が示されている。更に他の実施例とし
て、一組の接触素子の間に挟まれた導電性シートが開示
されている。これらの実施例はＸ−Ｙ座標軸方向には可
撓性がなく、Ｚ軸方向に可撓性を持つようにされてい
る。これらの構造は、寸法が大きく、かつ汚染に対して
耐性がないので、高密度パツケージ構造には不適当であ
る。
【００１０】米国特許第３７２５８４５号には、複数個
の中空ポストを含む雌雄同形コネクタが開示されてい
る。このコネクタは、パツケージ中のマイクロミニエイ
チヤのコンタクト・パツドに使用するものではなく、地
球探査のケーブルに使用する防水型の大型のコネクタで
ある。
【００１１】米国特許第３８８１７９９号には、スプリ
ング・マトリツクスの両側から突出した複数個の管を含
むコネクタであつて、第３の素子がコンタクトの間に接
続されている。この第３の構造は相互に一体的になつて
いない。
【００１２】米国特許第４６４４１３０号は、導電性粒
子を混入することによつて導電性にした複数個のエラス
トマ・コネクタのロツドを開示している。
【００１３】米国特許第４７５１５６３号には、電子ビ
ームを用いた炭素質の表面混入物を持つコーン形の構造
を作る方法が開示されている。この特許の方法におい
て、少なくともコーンの一部で、かつ、コーンの基部を
取り巻く基体領域上に、導電性の層が被着される。次
に、絶縁性の材料が全体に添加された後、その後の処理
が行なわれる。この特許に記載された構造は、取り外し
可能な構造ではなく、一体的な多層構造中に取り外し不
能に埋込まれたスルーホールと同様な構造である。電子
ビーム輻射が用いられているので、コーンを含んでいる
材料は、電子ビームに対して感光性を持たねばならな
い。
【００１４】本発明のコネクタは、従来のコネクタとは
異なつて、繰り返して、電気的接続及び遮断が可能であ
つて、実質的に滑らかであり、予め決められた単一の高
さを持ち、脆くなく、高密度回路の相互接続に適用可能
なコネクタである。
【００１５】電気的コネクタの技術分野とは独立して、
ある種のポリマを含んでポリイミドは、レーザの照射に
よつて除去可能であり（米国特許第４３２８４１０号を
参照）、そして、ポリイミドのレーザ研摩によつて、望
ましくない不規則な円錐構造が生じる（１９８６年８月
２５日のアプライド・フイジツクス・レター４９（８）
の４５３頁乃至４５５頁の「ＸeＣlレーザで研摩された
ポリイミド上の円錐構造の成長と原因」を参照）。後者
の刊行物において、不純物が特定の不純物の「たね」と
して偶然にか、または意図的に加えられたポリイミド中
に存在した時にだけ、円錐体がポリイミドのレーザ研摩
中に形成される。
【００１６】米国特許第４３２８４１０号には、金属基
体に損傷を与えることなく、金属基体の水平及び垂直方
向でポリイミドを精密に除去することが記載されてい
る。この特許は更に、赤外線領域の炭酸ガス・レーザに
よつてポリイミドを除去することを記載している。赤外
線領域の炭酸ガス・レーザによるポリイミドの除去は、
本発明のような、紫外線領域に発生するエクサイマー・
レーザによる研摩とは異なつたメカニズムによつて処理
する。エクサイマー・レーザはＸeＣl、ＫrＦ、ＡrＦ及
びＸeＦレーザを含む。
【００１７】１９８８年１月のリサーチ・デイスクロー
ジヤ第２８５号の２８５６９頁の「レーザ研摩によるド
ープされたポリイミドの蝕刻」（Doped Polyimide Etch
ingBy Laser Ablation）と題する文献には、染料を加え
ることによつて、ポリイミド及び他のポリマのレーザの
研摩速度を改良する技術が記載されている。１９８８年
４月のＩＢＭテクニカル・デイスクロージヤ・ブレテイ
ンの第３０巻第１１号には、ポリイミド、または他のポ
リマがレーザにより除去される時に発生される屑を取り
除く幾つかの方法が記載されている。
【００１８】米国特許第４５０８７４９号には、傾斜し
た壁を持つ開口を持つマスクをレーザ光に露出してポリ
イミドをレーザで研摩することが記載されている。この
特許の技術はポリイミドのエクサイマー・レーザ研摩に
関する本発明の説明に参照されている。
【００１９】１９８８年５月３０日のアプライド・フイ
ジツクス・レター第５２（２２）号の１８８０頁乃至１
８８２頁の「ポリマのエクサイマー・レーザ研摩の閾値
を測定する新しい方法」（Novel Method for Measuring
Excimer Laser Abration Thresholds of Polymers）と
題する文献には、「たね付けされた」(seeded)レーザで研
摩されたポリイミド、及び他のポリマの円錐体を含む形
態学的な形質を制御することが記載されている。この文
献は、電気的接続に対する提案も、示唆もない。１９８
８年７月１日のアプライド・フイジツクス誌第６４
（１）号の３６５頁乃至３７０頁の「エクサイマー・レ
ーザの光研摩によるポリマ（エチレン・テレフタレー
ト）（ＰＥＴ）上に発生された表面形態学的な修正の構
造的な起点」（Structural Origin of Surface Morphol
ogical ModificationDeveroped on Photoablation）と
題する文献において、たね付けと、ＸeＣlレーザによる
研摩とが記載されている。然しながら、レーザ研摩の間
でＰＩ及びＰＥＴの円錐体の形成は、殆ど炭素の屑を再
被着することになることが、１９８８年９月１日のアプ
ライド・フイジツクス誌第６４（５）号の２８１５頁乃
至２８１８頁の「エクサイマー・レーザ研摩のポリマー
の形態学上の屑形成の影響」（The Effect of Debris F
ormation on the Morphology of Excimer Laser Abrate
d Polymers）と題するテーラー（Taylor）等の文献に記
載されている。
【００２０】これらの刊行物において、円錐体の形成は
望ましくないもの、または回避されるべき現象と考えら
れている。
【００２１】電子的な相互接続体を作るのに用いられる
ある種の処理方法は、クロロフルオロカーボン（chloro
fluorocarbon）（ＣＦＣ）を使用している。従つて、ホ
トリソグラフ技術ではなく、レーザ・マスク技術を使用
することが、本発明の１つの目的である。
【００２２】本発明の他の目的は、電子素子の高密度パ
ツケージをＰＣＢ、または回路カードに相互に接続し、
または、電子素子をケーブルに相互接続する能力を提供
することにある。
【００２３】本発明の他の目的は、信頼性があり、塵埃
に強く、低損失で、低抵抗の信号伝送を与える電気的な
相互接続体を提供することにある。
【００２４】本発明の他の目的は、上述の電気的相互接
続体を、高能率で制御可能な態様で製造する方法を提供
することにある。
【００２５】本発明の他の目的は、電子パツケージの技
術の分野において、円錐状の電気的相互接続体を提供す
ることにある。
【００２６】本発明の他の目的は、柔軟性を持ち、か
つ、破壊することなく接続し、または非接続にすること
ができる円錐状で、低抵抗性の電気的相互接続体を提供
することにある。
【００２７】本発明の他の目的は、２つのコンタクト面
の間に電気的接続を与える方法を提供することにあり、
少なくとも１方のコンタクト面は、予め決められたパタ
ーンと寸法を持つほぼ垂直な円錐状の突起部を持つてい
る。
【００２８】
【課題を解決するための手段】本発明の電気的な相互接
続は第１と第２の接触面を含んでおり、少なくとも一方
の接触面は、接触面からほぼ垂直に延びる円錐状導電体
を持つ導電性基体を持つている。円錐状導電体は、後述
するような重合性材料と、その上に被着された導電性フ
イルムとで構成される。
【００２９】重合性材料の円錐状突起部、即ちコーン
は、レーザによつて除去可能な重合性の材料であつて、
形成されるべき円錐状突起の所定の高さに等しくなるよ
うに、予め決められた厚さにされた重合性の材料によつ
て形成される。本発明の相互接続は、重合性材料をレー
ザによつて選択的に除去することにより所定のパターン
に形成されたコーンの内の少なくとも幾つかのコーンに
被着され、電気的に連続した導電性材料の第１の導電面
と電気的に接触することを含んでいる。
【００３０】円錐状突起部は、パターン化されたドツト
のマスクを通して重合性材料をエクサイマー・レーザに
よつて除去することによつて形成される。これらのドツ
トはレーザ・ビームに対して不透明である。レーザ・ビ
ームはマスクを通じて投影され、ドツトによつて遮られ
なかつた領域から重合性材料を除去する。マスク上のド
ツトの配列が、重合性材料の円錐状突起部の位置を予め
決める。また、他の実施例においては、上述の第１の接
触面上の円錐状突起部と相互に噛み合つて、擦れ合うよ
うに作られた円錐状突起部を、上述の方法と同じように
して第２の導電面に与えられている。接触面からほぼ垂
直に延びている第１及び第２の導電基体の導電性コーン
は、相互接続を形成するコネクタを形成し、必要に応じ
て自由に連結し、取り外すことができる。
【００３１】第１の導電基体上に配列された円錐状突起
部が第２の導電性基体上に同じように配列された両面式
の実施例においては、相互接続される時に、２つの基体
円上にある円錐状突起部が両手の指を組んだような態様
となつて、相互の円錐状突起部が接触している間に、相
互の円錐状突起部を破損させることなく、相互「拭き取
り」作用を生じさせ、同時に、円錐状突起部の表面にあ
る塵埃を除去するように、円錐状突起部の相互の配列が
決められる。
【００３２】接触作用は、代表的な円錐状突起部が近隣
の４本の突起部と接触すると言う事実から、各円錐状突
起部の頂上を丸く尖らせることによつて更に良好にされ
る。
【００３３】一方の接続基体だけに円錐状突起部を設け
た実施例において、第１の導電面のみに配列された円錐
状突起部は、電気的相互接続を形成するために第２の導
電面に接触される。円錐状突起部の頂上は、第２の導電
面上にある塵埃を取り去るのに充分な力で接触させる。
【００３４】ピン型の円錐状突起部の他の実施例におい
て、第２の導電面は、接触パツドだけではなく、コネク
タ・ピンによつて接触が行なわれる導電性のスルーホー
ル、または孔無しのバイアを含んでいる。このピンは、
選択的にその位置にはんだ付けされる。ピンのヘツド上
に配列された円錐状突起部は第１の導電面に接触され
る。
【００３５】円錐状突起部は、それらが対応する導電面
に対してほぼ垂直である。コーンの高さは、接続が解か
れた時に、形成された相互接続の抵抗が塵埃によつて高
くならないように、コーンの間に残留する塵埃に対して
充分な高さであるように選択される。
【００３６】
【実施例】円錐状突起部のアレーは、エクサイマー・レ
ーザの蝕刻、即ちエクサイマー・レーザの研摩（除去）
によつて形成され、表面に導電性層を持つ円錐状の重合
体の円錐体状のボデイを含んでいる。
【００３７】図１は一方の面だけに円錐状突起部２を持
つパツド１からパツド３への相互接続体の１実施例を示
す図である。円錐状突起部のアレーはポリイミドで作ら
れており、ポリイミドの上にクロムの被着層を持ち、そ
の上に、例えば、内部導電層としての銅の第１層と、中
間導電層としてのニツケルの第２層と、外部導電層とし
ての金の第３層のような、銅、ニツケル及び金の１つ、
またはそれ以上の層が被着されている。
【００３８】図２は回路基板１０上のパツド１１中のス
ルーホールに関連した円錐突起コネクタと、可撓性の回
路カード１２上のコンタクト・パツド１３とを示し、円
錐突起コネクタによつて、スルーホールとコンタクト・
パツドとを相互接続するように設計されている。
【００３９】このコネクタの円錐状突起部は、コネクタ
・ピン１４のヘツド上に与えられ、そして、コンタクト
・パツド１３の第１の導電面とオーミツク接触をする。
コネクタ・ピンのピン端部は、プリント回路基板１０の
メツキされたスルーホールとオーミツク接触を行なう。
【００４０】レーザによる研摩後で、金属被着前のピン
・タイプの実施例の円錐状突起部のアレーを走査電子顕
微鏡（ＳＥＭ）写真で観察したところ、コネクタ・ピン
はピン・ヘツド上の円錐状突起部のアレーを持つものと
して示されている。電気的相互接続体としての代表的な
動作において、ピン端部は導電性のスルーホール、また
は孔無しのバイアと接触され、その位置にはんだ付けさ
れる。円錐状突起部は第２の導電面に接触され、相互接
続が完成される。
【００４１】図３は２つの円錐状接触部、即ちコーン・
コンタクト２１、２２が離隔した状態で示されている。
図３の２つのコーン・コンタクトが合わせられた時、各
円錐状突起部は、相互に付近の突起部と擦り合わされ
て、塵埃を除去する。この塵埃は室内の埃とか、化学的
薄膜の屑とかである。
【００４２】図４及び図５は、双方に円錐状突起部３
１、３２を持つ相互接続体３３、３４で達成可能な最終
的な接触状態を示す図である。第１の接触面３５及び第
２の接触面３６とが相互に近づいた時、コーン３１、３
２は相互に対して擦り合つて、塵埃を除去する。
【００４３】図６の流れ図は、本発明のコネクタ用の円
錐状突起部を製造する方法の実施例を説明する図であ
る。図示されているように、種々の厚さの乾いた薄膜か
ら得ることのできるポリイミドの薄膜が黄銅のコネクタ
・ピンに被着される。図示の実施例のコネクタ・ピンの
長さは２．１５９ミリメートル（８５ミル）である。ポ
リイミド薄膜は、コネクタ・ピンのヘツド部分にポリイ
ミドのコーンのアレーを形成するために、ドツトの投影
マスクを通してレーザ研摩される。従つて、形成された
アレーは、レーザ研摩により生じたポリイミドの埃を除
去するために、プラズマ蝕刻に差し向けられた後に、ポ
リイミド・コーンと、ポリイミド・コーンの間にあつて
露出している黄銅の面との両方に付着する材料のグルー
プから選ばれた導電性材料を全面に被着する工程に向け
られる。
【００４４】代表的なポリイミド・コーンは０．０７６
２ミリメートル（３ミル）の高さであり、高い縦横比を
持つている。結果として得られたポリイミドの円錐状突
起部の断面を観察したところ、クロムの被着層は薄いこ
とが判り、また、銅−ニツケル−金の層も識別すること
ができ、コーンの形態に沿つて均一に被着されているこ
とが判る。コーンの間隔及び高さは、コーンの表面を汚
染すると予期される塵によつて決定される。予期される
塵の寸法と量とが小さくなればなる程、円錐状突起部
は、低い接触抵抗を維持するから、コーンはより小さ
く、かつ高密度にする。約０．０５０８ミリメートル
（２ミル）乃至約０．１５２４ミリメートル（６ミル）
のコーンは、容易に作ることができるのは明らかであ
る。コーンの高さは、低い接触抵抗を失なわせることが
ないように、コーンの間に塵を溜めるのに充分な大きさ
を持つべきである。一般論として、塵埃の粒子が小さい
場合には、コーンの高さは低くすることができる。
【００４５】走査電子顕微鏡写真で観察したところ、コ
ーンの間隔は制御されることが判り、突起部の頂部は、
金属被着を行なつた後、均一に成型される。コーンの頂
部の半径は０．０１２７ミリメートル（０．５ミル）で
ある。
【００４６】図７のグラフは、接触抵抗が約１０グラム
か、または、それ以上の接触圧が適当であることを示し
ている。グラフ上の各線は、第１の接触面上の円錐状突
起部と、第２の接触面に含まれたコンタクト・パツドと
の間の接触について別個の例を示しており、そして、接
触抵抗の再現性の程度を示すものである。２０グラムの
力迄で、３００回の接触サイクル迄は、再現性を持つた
接触抵抗を示した。コーンは、永久的な破壊が生じるこ
となく、約２００グラム以上の力に差し向けることがで
きる。
【００４７】図８は、約０．０７６２ミリメートル（３
ミル）迄の粒子を含むふるいに掛けたシミユレーシヨン
用の塵埃に曝して、中間的に汚したコンタクト１の性能
を示す図である。汚れたコンタクト２は同じ塵埃に曝し
て、極端に汚した場合を示している。塵埃の量を数量化
する試みは行なつていない。塵埃が接触抵抗に影響する
のを克服するために、約１４グラムの通常の最小接触圧
が必要であつたことと、同じ接触抵抗を発生するために
必要な力の大きさは、実際問題として、塵埃の量とは無
関係であつたこととを、このグラフは示している。又、
塵埃粒子と、カーペツトが敷かれた環境における繊維と
の不均一な塵埃、「灰色の埃」を用いて実験が行なわれ
た。繊維の直径は約０．０６３５ミリメートル（２．５
ミル）であつた。
【００４８】コーン・コネクタのコーン・アレーと、平
坦なパツド面との間に過剰な接触を与えた場合の結果を
走査電子顕微鏡で観察したところ、２００グラムよりも
大きい力を賦課されたコーンに対する最悪の損傷は、平
坦なコンタクト・パツドがコーンによつて過度に損傷し
ているように見えるけれども、幾つかのコーンの丸めら
れた頂上が平坦化されている。コーンは、高い縦横比を
持つているにも拘らず、破壊することなく丈夫であるこ
とは、これらから明らかである。
【００４９】コーンの先端が細ければ細い程、接触性能
は向上することには注意を向ける必要がある。然しなが
ら、根本が太ければ、Ｚ座標軸方向（横方向）の力に対
するコーンの抵抗は大きくなる。
【００５０】実施例 １ 以下に説明する方法によつて、ピン・タイプの円錐状相
互接続体を持つコネクタ（「コネコーン」と呼ばれる）
が作られた。 １． 蝕刻処理及び装荷。 不活性である性質のために選ばれ、そして、ステムによ
つてコネクタ・ピンを保持するように設計されたテフロ
ン（デユポン社の登録商標）、一般名、ポリテトラフル
オロエチレンで作られたホルダ上に黄銅のコネクタ・ピ
ン（「コネコン・ブランク」と呼ばれる）が置かれる。
【００５１】５００ｍｌの脱イオン水（ＤＩ）中に、テ
ーブルスプーン約２杯分のスパークリーン（Ｓｐａｒｋ
ｌｅｅｎ）を溶解した洗浄液が準備された（。スパーク
リーンはフイツシヤー科学社（Fisher Scientific）の
商標である）。スパークリーンは亜リン酸ナトリウムを
主剤とした研究室用のガラス容器の洗浄剤である。ポリ
テトラフルオロエチレンのホルダとコネコン・ブランク
は、スパークリーン洗浄剤の溶液中に浸漬して、３０分
間勢いよく撹拌した後、取り出して、脱イオン水の流水
中に約１分間リンスし、そして、脱イオン水のビーカー
中で２度リンスした。リンスは可能な限り完全に行なう
のが望ましい。上述のような清浄方法以外の他の方法も
使用することができる。
【００５２】コネコン・ブランクはフリツト・デイスク
（fritted disk）を有するバツクナー漏斗（Buchner fu
nnel）に移され、１００ｍｌの脱イオン水で２度洗い、
次に５０ｍｌのメタノールで２度洗浄し、そして、アセ
トンで１度洗浄した。メタノールを用いたのは、脱イオ
ン水を除去するのが目的である。高い蒸発圧及び水溶解
度を持つ他の種々の溶剤もまた、上述と同じように良好
に用いることができる。
【００５３】コネコン・ブランクは窒素ガスの流れによ
つて乾燥された後、コネコン・ブランクのヘツドがホル
ダの上面とほぼ同じ面となるように作られたポリテトラ
フルオロエチレンの第２のホルダに装荷された。
【００５４】コネコン・ブランク及びポリテトラフルオ
ロエチレンの第２のホルダは、脱気された約６モルのＨ
Ｃl溶液中に置かれた。ＨＣl溶液は窒素ガスの雰囲気内
に維持され、他方、コネコン・ブランクはＨＣl溶液中
で勢いよく撹拌され、蝕刻された。６モルの濃度は微妙
な値ではない。室温において、妥当な時間内で蝕刻が６
モルの濃度で完了するので、単に選ばれた値である。
【００５５】２４時間後、蝕刻されたコネコン及びポリ
テトラフルオロエチレンの第２のホルダは、ＨＣl溶液
から取り出され、次に、約２モルの硝酸溶液中で５分間
撹拌された。硝酸溶液への浸漬時間及び硝酸溶液の濃度
は微妙なものではなく、上述の値は、妥当な時間内で、
酸化銅を溶解するために選んだ値である。蝕刻されたコ
ネコン・ブランク及びポリテトラフルオロエチレンの第
２のホルダは１分間脱イオン水の流水で洗い、次に、１
分間、脱イオン水の流水で洗浄した。
【００５６】蝕刻され、そして洗浄されたコネコン・ブ
ランクは、物理的に拭つた後、フリツト・デイスクを有
するバツクナー漏斗に移動され、残留した金属塩、有機
物及び酸類を除去し、かつ乾燥を早めるために、以下の
ような洗浄処理を行つた。即ち、（ａ）５０ｍｌの脱イ
オン水Ｈ２０で３回洗うこと、（ｂ）５０ｍｌのメタノ
ールで２回洗うこと、そして（ｃ）５０ｍｌのアセトン
で２回洗うことである。この洗浄処理の条件はすべての
水を除去するのに充分なものであつた。
【００５７】次に、蝕刻されたコネコンは窒素ガス流の
中で乾燥された。
【００５８】２． 治具への装着。 乾燥されたコネコン・ブランクは、その後の処理を行な
うために、コネコン・ブランクを支持するための処理用
の治具に手操作で装着される。
【００５９】３． コネコン・ブランクへポリイミド
（ＰＩ）フイルムをラミネートすること。 Ｐｉフイルムは、コーンの所望の高さを得るのに充分な
厚さにコネコンのヘツド上にラミネートされた。この実
施例におけるコーンの高さは０．７６２ミリメートル
（３ミル）である。この実施例で用いたＰＩは、カプト
ンであり、Ｐｉと黄銅のピンとの間を接着するために接
着剤が用いられた。用いられた接着剤はロジヤー社（Ro
ger Corporation）のＦｌｅｘ−ｉ−ｍｉｄ（ロジヤー
社の商標）である。ＰＩは、３３２℃（華氏５４０度）
で、毎平方センチメートル当り約３．６２キログラム
（５０ｐｓｉ）の圧力で２分間の間、コネコン・ブラン
クのヘツドをプレスによつて加熱加圧し、続いて、毎平
方センチメートル当り約３６．２キログラムの圧力で１
０分間更に加圧した後、毎分５℃の割合で４０分間で冷
却した。加圧を取り除いた後、ＰＩは約２２２℃で３０
分間、続いて約２８０℃で３０分間、更に、約３７０℃
で３０分間の間、事後硬化処理を行つた。乾燥フイルム
として与えることに加えて、液状により、スピンニン
グ、スプレー、または浸漬することによつて与えて、そ
の後、特定のポリイミドと、コーンの所望の高さとに応
じて、従来の方法で少なくとも部分硬化、または完全硬
化することができることは、重合処理の分野の専門家に
は自明である。
【００６０】４． レーザによるコーンの形成。 エクサイマー・レーザ光路は清掃され、そして調整され
た。このレーザ光路系には、マスクを通して像を形成
し、ターゲツト上でフルエンス（fluence）を増加する
任意の映写システムを用いることができる。この実施例
においては、−．２５×テレセントリツク・タブレツト
が映写レンズとして用いられた。使用されたマスクは、
ブランケツトのクロムによつて取り囲まれた透明な背景
の上にクロムの点のアレーを含んだ石英上に被着された
クロム金属である。然しながら、レーザ光に不透明で、
かつレーザ光により損傷を受けない他の任意のマスクを
使用することができる。この光学系の焦点面は蛍光性の
ホトレジストを使用することによつて見いだされた。コ
ネコン治具のマウント上に、Ｆｌｅｘ−ｉ−ｍｉｄで接
着されたポリイミド・ラミネートのコネコンを装着した
後、結像面とＰＩの表面とが一致するように、光学素子
を動かした。処理するために選択されたコネコンは、マ
スクに整列され、そしてＰＩは、コーンを発生するため
に研摩された。処理用の治具は次のコネコンまで歩進さ
れ、すべてのコネコンがレーザ研摩されるまで、処理は
直列に繰り返えされる。ポリマは、コーンの間のコンタ
クトの部分からレーザによつて同時に除去される。
【００６１】このようにして作られたコーンは滑らかで
傾斜した壁面を持ち、すべてのコーンは高さは約０．１
０１６ミリメートル（４ミル）で、研摩された根本の直
径は約０．０２５４ミリメートル（１ミル）であつた。
コーンの頂上は丸みを帯びてとがつている。
【００６２】コーンを形成するのに用いた代表的なパラ
メータは以下の通りである。
【００６３】波長： ３０８ナノメートル（任意のエク
サイマー・レーザの波長で実行可能であると考えられ
る）。
【００６４】パルス幅： ４０ナノ秒（任意の代表的な
エクサイマー・レーザの出力が用いられると考えられ
る）。
【００６５】反復率： 約５ヘルツ乃至約５０ヘルツ
（任意の代表的なエクサイマー・レーザの反復率が使用
可能と考えられる）。
【００６６】パルスの数： 約２７５乃至３５０。
【００６７】フルエンス率： 毎平方センチメートル当
り約６００乃至約９５０ｍＪ（フルエンス率が低ければ
低い程、コーンを形成するのに必要とするパルスの数は
大きくなる）。
【００６８】５． プラズマ清掃。 ポリイミドのレーザ研摩により生じた切り屑はＬＦＥ１
００２バレル反応チヤンバ内でプラズマ清掃された。こ
の清掃システムは暖められ、製造物が装荷された。反応
チヤンバ内の空気は抜かれ、チヤンバ内に混合ガスが導
入された。この特定の実施例においては、この混合ガス
は約２７％のＣＦ4と、６８％の酸素と、５％の窒素の
混合物である。電力、混合ガスの流量及び圧力は、この
システムの最適値にされ、生産物が清掃されるまで処理
された。
【００６９】６． Ｃr／Ｃuスパツタ被着。 コネコン・パーツは、よりよい被着を行なうために、プ
ラズマ・チヤンバ内でスパツタ清掃された。コネコン・
パーツは、金属被着を行なう前に、赤外線ランプで事前
加熱し、ガス抜きすることによつて、更に被着性の改善
を施した。レイボルド（Leybold）スパツタリング装置
を用いて、１５０オングストロームの厚さのクロムをコ
ーン面上に被着した後、４００００オングストロームの
厚さの銅の被着が行なわれた。
【００７０】スパツタ処理の終了時において、コネコン
・パーツは約１０分間の間、窒素で冷却した後、スパツ
タリング装置から取り出された。
【００７１】７． ニツケル／金メツキ。 コネコンは希硫酸中で脱酸され、脱イオン水中でリンス
され、そして、無電解ニツケル溶液中でメツキされた。
約０．０５０８ミリメートル（２ミル）の無電解メツキ
のニツケルがコネコンに被着された。ニツケル・メツキ
されたコネコンは脱イオン水中でリンスされた後、希硫
酸中でリンスされ、そして、再度、脱イオン水でリンス
された。ニツケル・メツキはパルス電気メツキされたコ
バルトで硬化された０．００２５４ミリメートル（０．
１ミル）の金メツキを被着した。この半製品は以下の条
件の下で、硬化金溶液中で直流パルスメツキされた。
【００７２】オン時間： ３ミリ秒 オフ時間： ２７ミリ秒 ピーク電流： ０．１５アンペア メツキ時間：６０分
【００７３】これらのメツキの処理条件は、より均一な
金の被着を得るために選ばれる。
【００７４】これらのメツキ液は、市販されている通常
のメツキ液であることは当業者ならば理解できるであろ
う。
【００７５】金メツキされたコネコンはシアン・イオン
を除去するためにタツプ水を用いてリンスした後、空気
流により乾燥された。
【００７６】図２に示した単一側のパツドからパツドの
コーン・コネクタと、両側型のパツドからパツドの円錐
状相互接続部とを作るのに、実質的に同じ処理方法が用
いられた。
【００７７】実施例２ この実施例のプロシージヤは実施例１で説明したプロシ
ージヤと実質的に同じものが用いられた。
【００７８】１． 銅コンタクト・パツドが導電面とし
て用いられた。
【００７９】２． 接着を強化するために、塩素酸ナト
リウムの水溶液がコンタクト・パツドに与えられた。
【００８０】３． コンタクト・パツドが存在する基板
に対して、バクセル８０３０ホトレジストがラミネート
された（バクセル８０３０は水性のホトレジストであ
る）。
【００８１】４． コンタクト・パツド上にのみバクセ
ルを残すために、通常のホトリソグラフ処理が行なわれ
た。
【００８２】５． バクセル中に円錐状突起部を形成す
るために、投射マスクを通してレーザ蝕刻が遂行され
た。
【００８３】６． クロムの被着層と銅層がコーンの上
にスパツタされた後、ニツケル無電解メツキを施した
後、硬質の金の電気メツキが施された。
【００８４】若し、必要ならば、コーンの横方向の強さ
を、約２倍程度強くするために、例えば無電解ニツケル
・メツキの前に、低温度はんだメツキを施し、再熔融す
ることができる。コーンを示差熱膨張に抵抗するために
重要である。
【００８５】コネクタの接続−切り離しの反復に対する
耐性、そして、塵埃、接触圧、接続を作つているコーン
の数の影響に対するコーン・コネクタの能力を知るため
に、インストロン（Instron）テストのモデル１１２５
と、４接点プローブ抵抗測定によつて、本発明のコーン
・コネクタをテストした。ＳＥＭはケンブリツジ・イン
スツルーメンツ社（Cambridge Instruments）のＳ２５
０マークＩＩ走査電子顕微鏡を用いて得られた。
【００８６】
【発明の効果】本発明は超小型化された電気的相互接続
部の接触性能を顕著に改善する。
【図面の簡単な説明】
【図１】平坦面を持つコネクタと、片面式のコーン・コ
ネクタとの組み合わせによつて単一側円錐状パツド・ツ
ウ・パツド相互接続部の１実施例を示す斜視図である。
【図２】コネコンとも言われるコーン・コネクタが一方
の接続部のピン上に作られたピン・タイプとして用いら
れている他の実施例を示す斜視図である。
【図３】両側にコーン・コネクタが設けられたパツド・
ツウ・パツド・コネクタの実施例を示す斜視図である。
【図４】図３のコーン・コネクタが相互接続状態にある
時、コーンの軸心に沿つて切断した断面図である。
【図５】図４に示した相互接続部をコーンの軸心に対し
て直角方向で切断した断面図である。
【図６】コーン・コネクタを製造する工程を模式的に示
す図である。
【図７】１方の側にのみコネコンが設けられたコネクタ
において、接触圧の関数として接触抵抗をミリオームの
単位で示したグラフ。
【図８】１方の側にのみコネコンが設けられたコネクタ
であつて、コネクタに塵埃が付着した場合、接触圧の関
数として接触抵抗をミリオームの単位で示したグラフ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジヨーン・ジュリアン・カウフマン アメリカ合衆国ニューヨーク州、ウインザ ー、バターカツプ・ヒル・ロード アー ル・デイ ナンバー１ ボツクス1436（番 地なし) (72)発明者 ダビツド・エルンスト・キング アメリカ合衆国ニューヨーク州、エンディ コット、レオン・ドライブ 617番地 (72)発明者 アラン・ダクラス・ナイト アメリカ合衆国ニューヨーク州、ニューワ ーク・バレー アール・デイ ナンバー２ ボツクス271（番地なし) (56)参考文献 実開 昭61−184276（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭45−626（ＪＰ，Ｂ１)

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電子パッケージ装置において２つの構成
    素子を電気的に相互接続するためのコンタクトにして、 一方の上記構成素子の導電体に接続される導電面と、 上記導電面の所定の位置において所定の高さに突出す
    る、予め決められた大きさを有する複数の円錐状突起部
    とを含み、 各上記円錐状突起部は、上記導電面に固着された円錐状
    のポリマ・コーンと、このポリマ・コーン上に被覆され
    且つ上記導電面と接触して形成された導電層とよりな
    り、 上記複数の円錐状突起部が、他方の上記構成素子の導電
    面と直接接触して電気的接続を形成することを特徴とす
    る、 コンタクト。
  2. 【請求項２】 上記ポリマ・コーンがレーザで除去可能
    なポリマであることを特徴とする請求項１に記載のコン
    タクト。
  3. 【請求項３】 上記導電面がコネクタ・ピンのヘツドで
    あることを特徴とする請求項１に記載のコンタクト。
  4. 【請求項４】 上記導電面がプリント回路基板の導電性
    パツドであることを特徴とする請求項１に記載のコンタ
    クト。
  5. 【請求項５】 電子パッケージ装置において２つの構成
    素子を相互接続するための電気コネクタにして、 一方の上記構成素子の導電体に接続された第１の導電面
    と、 上記第１の導電面の所定の位置において所定の高さに突
    出する、予め決められた大きさを有する複数の円錐状突
    起部であって、それぞれ、上記第１の導電面に固着され
    た円錐状のポリマ・コーンと、このポリマ・コーン上に
    被覆され且つ上記第１の導電面と接触して形成された導
    電層とよりなる上記円錐状突起部と、 他方の上記構成素子の導電体に接続され、上記複数の円
    錐状突起部と直接接触する第２の導電面とよりなる電気
    コネクタ。
  6. 【請求項６】 電子パッケージ装置において２つの構成
    素子を相互接続するための接続切り離し可能な電気コネ
    クタにして、 一方の上記構成素子の導電体に接続された第１の導電性
    パッドと、上記第１の導電性パッドの所定の位置におい
    て所定の高さに突出する、予め決められた大きさを有す
    る複数の円錐状突起部とを有し、各上記円錐状突起部
    が、上記第１の導電性パッドに固着された円錐状のポリ
    マ・コーンと、このポリマ・コーン上に被覆され且つ上
    記第１の導電性パッドと接触して形成された第１の導電
    層とよりなる、第１のコネクタ素子と、 他方の上記構成素子の導電体に接続された第２の導電性
    パッドと、上記第２の導電性パッドの所定の位置におい
    て所定の高さに突出する、予め決められた大きさを有す
    る複数の円錐状突起部とを有し、各上記円錐状突起部
    が、上記第２の導電性パッドに固着された円錐状のポリ
    マ・コーンと、このポリマ・コーン上に被覆され且つ上
    記第２の導電性パッドと接触して形成された第２の導電
    層とよりなる、第２のコネクタ素子とよりなり、 上記第１及び第２のコネクタ素子の上記円錐状突起部が
    互いに噛み合うように相手方の上記円錐状突起部間に挿
    入されて切り離し可能な相互接続を形成することを特徴
    とする、 電気コネクタ。
  7. 【請求項７】 所定の厚さを有する、レーザで除去可能
    なポリマ層を導電面上に被着する工程と、 ドットのマスク・パターンを有するマスク層を上記ポリ
    マ層上に配置する工程と、 上記マスク層を通して前記ポリマ層にレーザ光を当て
    て、上記マスク・パターンでマスクされていない上記ポ
    リマ層の部分を除去し、上記ポリマ層の選択された部分
    に円錐状のポリマ・コーンを形成する工程と、 上記円錐状ポリマ・コーン及び上記ポリマ・コーンの周
    りの上記導電面上に連続した導電層を被着する工程とを
    含む電気コンタクトの製造方法。
  8. 【請求項８】 上記レーザ光がエクサイマー・レーザに
    よって与えられることを特徴とする請求項７に記載の電
    気コンタクトの製造方法。
JP3128290A 1990-05-07 1991-05-02 コンタクト、電気コネクタ及びコンタクトの製造方法 Expired - Lifetime JPH0789502B2 (ja)

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