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KR20050026933A - 도전 접점소자 및 전기 커넥터 - Google Patents

도전 접점소자 및 전기 커넥터 Download PDF

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KR20050026933A
KR20050026933A KR1020047021182A KR20047021182A KR20050026933A KR 20050026933 A KR20050026933 A KR 20050026933A KR 1020047021182 A KR1020047021182 A KR 1020047021182A KR 20047021182 A KR20047021182 A KR 20047021182A KR 20050026933 A KR20050026933 A KR 20050026933A
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KR
South Korea
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contact element
conductive contact
conductive
silicone rubber
electrical connector
Prior art date
Application number
KR1020047021182A
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English (en)
Inventor
니시자와고지
Original Assignee
신에츠 포리마 가부시키가이샤
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Publication date
Application filed by 신에츠 포리마 가부시키가이샤 filed Critical 신에츠 포리마 가부시키가이샤
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Abstract

(A) 하기 평균 조성식(1)
R1 nSiO(4-n)/2 (1)
(단, 식중 R1은 동일 또는 이종의 비치환 또는 치환된 1가 탄화수소기이며, n은 1.98∼2.02의 정수이다.)
로 나타내어지고, 지방족 불포화기를 적어도 2개 갖는 오가노폴리실록산
100중량부
(B) 탭 밀도가 2.0g/cm3 이하이며, 비표면적이 0.7m2/g 이하의 과립 형상 은 분말 300∼700중량부
(C) 상기 (A)성분의 경화제 (A) 성분을 경화시킬 수 있는 양
을 함유하는 도전성 실리콘고무 조성물을 경화·성형하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 도전 접점소자.

Description

도전 접점소자 및 전기 커넥터{CONDUCTING CONTACT ELEMENTS AND ELECTRIC CONNECTORS}
본 발명은 각종 전기전자기기의 전기적 접속, 예를 들면 LGA나 BGA로 이루어지는 에리어·어레이형의 반도체 패키지를 실장기판에 접속하는 경우 등에 사용되는 도전 접점소자 및 전기 커넥터에 관한 것이다.
종래, LGA나 BGA로 이루어지는 반도체 패키지는 실장기판상에 직접 납땜되거나, 혹은 판스프링, 코일스프링에 의해 상하동하는 가동 핀 등에 의해 실장기판에 접속된다. 그런데 최근, 반도체 패키지의 고성능, 고기능화 에 따라, 외부 접속단자수가 증가해 가고 있으므로, 접속 신뢰성의 관점에서 솔더링에 의한 일괄 접속이 곤란하게 되가고 있다. 또, 전기신호의 고속화에 따라, 종래의 판스프링이나 코일스프링에서는 접속거리가 길기 때문에 인덕턴스 성분이 커지고, 고속의 신호전달에 지장을 초래하게 되가고 있다.
이상의 문제를 감안하여, 최근, 절연성 기판에 복수의 도전성 일래스토머 소자를 관통 지지시킨 전기 커넥터가 검토되고 있다. 이 전기 커넥터를 구성하는 재료에는, 금속분말을 배합한 실리콘고무 조성물이 적합하게 사용되고, 실리콘고무 조성물에 배합되는 금속분말은 통상, 저항이나 코스트의 관점에서 은 분말이 다용되고 있다. 은 분말은 질산은 수용액을 히드라진, 포름알데히드, 아스코르브산 등의 환원제에 의해 환원하여 얻어진 환원은 분말, 질산은 수용액을 전기분해에 의해 음극상에 석출하여 얻어진 전해 은 분말, 1,000℃ 이상으로 가열용융한 용융 은을 수중 또는 불활성가스중에 분무하여 얻어진 애토마이즈 은 분말로 분류된다. 이들 은 분말의 형상은, 과립 형상, 플레이크 형상, 수지 형상, 부정형상으로 나뉘는데, 일반적으로 과립 형상의 은 분말은 분말끼리가 응집되기 쉽고, 실리콘고무에 배합한 경우에 그 분산상태에 의해 저항값이 변동되기 쉬워, 저항값이 불안정하게 되기 때문에, 플레이크 형상의 은 분말과 조합하여 사용되는 경우가 많다.
그러나, 플레이크 형상의 은 분말은, 일반적으로 은 분말을 분쇄할 때에, 라우르산, 미리스트산, 팔미트산, 스테아르산, 올레산 등의 포화 또는 불포화 고급 지방산, 금속 비누, 고급 지방족아민, 폴리에틸렌 왁스 등으로 처리하는 방법이 있는데, 이들 방법은 실리콘고무에 첨가했을 때에 가황저해를 야기할 가능성이 있다. 또, 상술한 처리를 시행하지 않은 분말은 실리콘고무에 첨가한 경우, 저항값이 불안정하게 되는 것이 알려져 있다.
이와 같은 도전성 실리콘고무 조성물을 금형 등에 의해 성형하여 얻어진 전기 커넥터는 반도체 패키지를 실장할 경우에는, 도통 저항이 불안정하게 되어, 결과적으로 반도체 패키지 등의 동작이 안정하지 않게 된다. 또한, 실장기판에 대한 반도체 패키지의 압축을 반복하면 은 분말의 응집구조나 연쇄가 파괴되어, 도통 저항이 현저하게 상승하여, 반복 사용할 수 없다는 문제가 있었다.
도 1은 본 발명에 관계되는 도전 접점소자 및 전기 커넥터를 기판과 반도체 패키지에 개재한 상태의 측면도이다.
도 2는 본 발명에 관계되는 도전 접점소자 및 전기 커넥터의 사시도이다.
도 3은 본 발명에 관계되는 도전 접점소자 및 전기 커넥터의 1실시형태에 있어서의 제조방법을 도시하는 설명도이며, (a)는 기판상에 도전성 실리콘고무 조성물을 겹쳐서 금형에 세팅한 상태를 도시하는 단면도, (b)는 (a)의 금형을 맞추어 체결하고 가압 가열성형한 상태를 도시하는 단면도, (c)는 기판과 도전 접점 소자가 일체화된 전기 커넥터를 꺼내는 상태를 도시하는 단면도이다.
도 4는 본 발명에 관계되는 도전 접점 소자 및 전기 커넥터의 다른 실시형태를 도시하는 단면도이며, (a)는 단면이 대략 주판알형인 도전 접점소자를 도시한 도면, (b)는 단면이 대략 굵은 기둥형인 도전 접점소자를 도시한 도면, (c)는 단면이 대략 가는 기둥형인 도전 접점소자를 도시한 도면, (d)도는 단면이 대략 타원 동전형의 도전 접점소자를 도시하는 도면이다.
도 5는, 본 발명에 관계되는 도전 접점소자 및 전기 커넥터의 다른 실시형태를 도시하는 단면도이며, (a)는 단면 대략 원형의 도전 접점소자를 도시하는 도면, (b)는 상하 양단부의 둘레 가장자리를 각각 모따기 하여 둥글게 한 상태를 도시하는 도면, (c)는 단면이 대략 8각형인 도전 접점소자를 도시하는 도면, (d)도는 도전 접점소자의 둘레면을 일부 만곡시킨 상태를 도시하는 도면이다.
발명의 실시하기 위한 최량의 형태
이하, 본 발명에 대해 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명의 도전 접점소자는 상기 도전성 실리콘고무 조성물을 경화·성형하여 이루어지는 도전 접점소자이다.
도전성 실리콘고무 조성물의 (A)성분은 상기 평균조성식(1)로 나타내어지고, 지방족 불포화기를 적어도 2개 갖는 오가노폴리실록산이다.
상기 식중, R1은 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기 등의 알킬기, 시클로헥실기 등의 시클로알킬기, 비닐기, 알릴기, 부테닐기, 헥세닐기 등의 알케닐기, 페닐기, 톨릴기 등의 아릴기, 벤질기, 페닐에틸기 등의 아랄킬기, 또는 이들 기의 탄소원자에 결합한 수소원자의 일부 또는 전부를 할로겐 원자, 시아노 기 등으로 치환한 클로로메틸기, 트리플루오로프로필기, 시아노에틸기 등으로부터 선택되는 동일 또는 이종의 바람직하게는 탄소수 1∼10, 보다 바람직하게는 탄소수 1∼8의 비치환 또는 치환된 1가 탄화수소기이다. R1으로서는, 메틸기, 비닐기, 페닐기가 바람직하고, 특히 메틸기가 전체 R1중 50몰% 이상, 특히 80몰% 이상인 것이 바람직하다.
상기 평균조성식(1)로 나타내어지는 오가노폴리실록산은 지방족불포화기(특히 알케닐기)를 적어도 2개 가지고 있는 것이 필요한데, R1중의 지방족 불포화기의 함유량은 0.001∼20몰%, 특히 0.025∼5몰%인 것이 바람직하다. 또한, 지방족 불포화기는 분자쇄 말단에 있어도 좋고, 분자쇄의 측쇄에 있어도 좋고, 말단과 측쇄 양쪽에 있어도 좋다.
또, n은 1.98∼2.02의 정수이다. 상기 평균조성식(1)로 나타내어지는 오가노폴리실록산은 기본적으로는 직쇄 형상인 것이 바람직하지만, 분자구조나 분자량이 상이한 1종 또는 2종 이상의 혼합물이어도 좋다. 또, 상기 오가노폴리실록산은 평균중합도가 100∼10,000, 특히 3000∼20,000인 것이 바람직하다.
다음에 본 발명의 제 2 필수성분인 (B)성분은, 탭 밀도가 2.0g/cm3 이하이며, 비표면적이 0.7m2/g 이하의 과립 형상의 은 분말이다.
보통, 은 분말의 응집을 나타내는 정수로서, 탭 밀도(ISO3953-1977)과 BET 비표면적을 들 수 있다. 본 발명의 은 분말의 탭 밀도는 2.0g/cm3 이하, BET 비표면적은 0.7m2/g 이하이다. 또한, 그 하한은 적당하게 선정되는데, 탭 밀도는 0.05g/cm3 이상, 특히, 0.1g/cm3 이상인 것이 바람직하고, BET 비표면적은 0.05m2 /g 이상, 특히 0.1m2/g 이상인 것이 바람직하다.
이와 같은 은 분말로서는, 시판품으로서 실베스트 F20((주)도쿠리끼카가쿠 겐큐쇼제)을 들 수 있다.
본 발명의 은 분말의 입경은 특별히 한정되지 않지만, 0.05∼100㎛의 범위가 바람직하고, 그 평균입경은 1∼10㎛의 범위가 바람직하다. 또한, 저저항의 실리콘고무를 형성하려면 완전하게 독립된 분산이 아니라, 은의 분말이 부분적으로 연결되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명에서 사용하는 원료는 분말의 제조방법은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 전해법, 분쇄법, 열처리법, 애토마이징법, 환원법 등을 들 수 있다. 이들중에서 환원법이 환원방법을 컨트롤 함으로써 탭 밀도와 BET 비표면적 모두 작은 분말이 얻기 쉽기 때문에 바람직하다.
은 분말은 상기 수치범위를 만족시키는 범위에서 분쇄하여 사용해도 좋고, 은 분말을 분쇄하는 경우의 장치는 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 스탬프 밀, 볼 밀, 진동 밀, 해머 밀, 압연 롤러, 유발 등의 공지의 장치를 들 수 있다.
(B)성분의 은 분말의 배합량은, (A)성분의 오가노 폴리실록산 100중량부에 대해, 300∼700중량부이며, 특히 400∼600중량부가 바람직하다. (B)성분의 은 분말이 300중량부 미만이며, 배합량이 적어 안정한 저항을 얻을 수 없고, 700중량부를 초과하면 도전성 실리콘고무의 기계적 물성이 저하되고, 탄성이 저하되어 압축 영구변형 특성이 악화된다.
또한, 본 발명의 도전성 실리콘고무 조성물에는, 본 발명의 목적을 손상하지 않는 범위에서, 상기 (B)성분의 은 분말 이외의 그 밖의 도전성 재료를 첨가해도 좋다.
이와 같은 도전성 재료로서는, 도전성 카본블랙, 도전성 아연화, 도전성 산화티탄 등을 1종 단독으로 또는 2종 이상을 병용하여 사용해도 좋다.
여기에서, 도전성 카본블랙으로서는, 통상 도전성 고무 조성물에 상용되어 있는 것을 사용할 수 있고, 예를 들면 아세틸렌 블랙, 컨덕티브 퍼니스 블랙(CF), 수퍼 컨덕티브 퍼니스 블랙(SCF), 엑스트라 컨덕티브 퍼니스 블랙(XCF), 컨덕티브 채널 블랙(CC), 1,500℃ 정도의 고온에서 열처리된 퍼니스 블랙이나 채널 블랙 등을 들 수 있다. 구체적으로는, 아세틸렌 블랙으로서 전화 아세틸렌 블랙(덴키카가쿠사제), 샤우니간 아세틸렌 블랙(샤우니간케미컬사제) 등이, 컨덕티브 퍼니스 블랙으로서는 콘티넥스 CF(콘티넨탈 카본사제), 불칸C(카봇사제) 등이, 수퍼 컨덕티브 퍼니스 블랙으로서는 콘티넥스 SCF(콘티넨탈 카본사제), 불칸 SC(카봇사제) 등이, 엑스트라 컨덕티브 퍼니스 블랙으로서는 아사히 HS-500(아사히카본사제), 불칸 XC-72(카봇사제) 등이, 컨덕티브 채널 블랙으로서는 코락스L(데구사제) 등이 예시되고, 또, 퍼니스 블랙의 일종인 케첸 블랙 EC 및 케첸 블랙 EC-600JD(케첸 블랙 인터내셔널사제)를 사용할 수도 있다. 또한, 이들중에서는 아세틸렌 블랙이, 불순물 함유율이 적은데다 발달한 2차 스트럭처 구조를 갖기 때문에 도전성이 우수하여, 본 발명에 있어서 특히 적합하게 사용된다. 또, 그 탁월한 비표면적때문에 저충전량으로도 우수한 도전성을 나타내는 케첸 블랙 EC나 케첸 블랙 EC-600JD 등도 바람직하게 사용할 수 있다.
백색 도전성 산화티탄으로서는, 예를 들면 ET-500W(이시하라산교(주)제)를 들 수 있다. 이 경우, 기본조성은 TiO2·SnO2에 Sb를 도핑한 것과 하는 것이 바람직하다. 또한, 이것들 것 외(타)의 도전성 재료의 배합량은 (A)성분 100중량부에 대해 1∼500 중량부, 특히 2∼300중량부인 것이 바람직하다.
본 발명의 제 3 필수성분인 (C)성분은, (A)성분의 경화제이며, 통상 도전성 실리콘고무 조성물의 가황에 사용되는 라디칼반응, 부가반응 등을 이용하여 가황, 경화시키는 것이면, 그 경화기구에 제한은 없고, 종래 공지의 여러 경화제를 사용할 수 있고, 예를 들면 라디칼반응에서는 유기과산화물이 사용되고, 부가반응에서는 백금계 촉매와 오가노하이드로겐 폴리실록산을 조합한 것을 사용할 수 있다. 이중에서 특히 유기 과산화물이 바람직하다. 또한, 경화제의 배합량은 (A)성분의 오가노폴리실록산을 경화시킬 수 있는 양이며, 일반적인 도전성 실리콘고무 조성물과 동일해도 좋다.
보다 구체적으로는, 유기 과산화물 경화제로서는, 예를 들면 벤조일 퍼옥사이드, 2,4-디클로로벤조일 퍼옥사이드, o-메틸벤조일 퍼옥사이드, p-메틸벤조일 퍼옥사이드, 2,4-디쿠밀 퍼옥사이드, 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸 퍼옥시)헥산, 디-t-부틸 퍼옥시드, t-부틸 파벤조에이트 등을 들 수 있다. 유기과산화물의 배합량은, (A)성분의 오가노 폴리실록산 100중량부에 대해 0.1∼5중량부가 바람직하다.
또, 부가반응의 경화제에 있어서, 백금계 촉매로서는 공지의 것을 사용할 수 있고, 구체적으로는 백금원소 단체, 백금화합물, 백금복합체, 염화백금산, 염화백금산의 알콜 화합물, 알데히드 화합물, 에테르 화합물, 각종 올레핀류와의 컴플렉스 등이 예시된다. 백금계 촉매의 배합량은, (A)성분인 폴리실록산에 대해 백금원자로서 1∼2,000ppm의 범위로 하는 것이 바람직하다.
한편, 오가노하이드로겐 폴리실록산으로서는, 1분자중에 2개 이상, 특히 3개 이상의 규소 원자에 결합한 수소원자(SiH기)를 갖는 것을 사용할 수 있고, 하기 평균조성식으로 나타내어지는 것이 바람직하다.
RaHbSiO(4-a-b)/2
(식중, R은 바람직하게는 지방족 불포화결합을 갖지 않는, 상기 R1과 동일한 1가 탄화수소기이며, a, b는 0≤a≤3, 0<b≤3, 0<a+b≤3, 바람직하게는 0≤a≤2.2, 0.002<b≤2, 1.002≤a+b≤3을 만족하는 정수이다.)
본 발명의 오가노하이드로겐 폴리실록산은 SiH기를 1분자중에 2개 이상, 바람직하게는 3개 이상 갖지만, 이것은 분자쇄 말단에 있어도, 분자쇄의 도중에 있어도, 그 양쪽에 있어도 좋다. 또, 이 오가노하이드로겐 폴리실록산은 25℃에서의 점도가 0.5∼10,000mm2/s(cSt), 특히 1∼300mm2/s인 것이 바람직하다.
이 오가노하이드로겐 폴리실록산은 직쇄상, 분기쇄상, 환상중 어느 것이라도 좋은데, 중합도가 300 이하의 것이 바람직하고, 디메틸하이도로겐실릴기로 말단이 봉쇄된 디오가노폴리실록산, 디메틸실록산 단위와 메틸하이도로겐실록산 단위 및 말단 트리메틸실록시 단위와의 공중합체, 디메틸하이도로겐실록산 단위[H(CH3)2SiO0.5 단위]와 SiO2 단위로 이루어지는 저점도유체, 1,3,5,7-테트라하이드로겐-1,3,5,7-테트라메틸시클로테트라실록산, 1-프로필-3,5,7-트리하이드로겐-1,3,5,7-테트라메틸시클로테트라실록산, 1,5-디하이드로겐-3,7-디헥실-1,3,5,7-테트라메틸시클로테트라실록산 등이 예시된다.
이 경화제로서의 오가노하이드로겐 폴리실록산의 배합량은, (A)성분의 오가노폴리실록산의 지방족 불포화기(알케닐기)에 대하여, 오가노하이드로겐 폴리실록산의 규소원자에 직결한 수소원자(SiH기)가 50∼500몰%가 되는 비율로 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 도전성 실리콘고무 조성물에는, 필요에 따라서 본 발명의 목적을 손상하지 않는 범위에서, 실리카히드로겔(함수 규산), 실리카에어로겔(무수 규산-연무질 실리카) 등의 보강성 실리카 충전제, 클레이, 탄산칼슘, 규조토, 이산화티탄 등의 충전제, 저분자 실록산 에스테르, 디페닐실란디올 등의 분산제, 산화철, 산화세륨, 옥틸산 철 등의 내열성 향상제, 접착성이나 성형가공성을 향상시키기 위한 각종 카본 작용기 실란, 난연성을 부여시키는 할로겐 화합물 등을 첨가 혼합해도 좋다.
또한, (B)성분의 은 분말의 응집방지를 위해 사전에 미분말 실리카 등과 혼합해 놓아도 좋다. 혼합하는 미분말 실리카는 비표면적은 50m2/g 이상, 특히 100∼300m2/g인 것이 바람직하다. 비표면적이 50m2/g 미만이면 충분한 응집방지 효과를 얻을 수 없는 경우가 있다. 미분말 실리카로서는, 예를 들면 연무질 실리카, 침강 실리카 등을 들 수 있고, 또 이것들의 표면을 클로로실란이나 헥사메틸디실라잔, 오가노폴리실록산, 알콕시실란 등으로 소수화한 것도 적합하게 사용할 수 있다. 또한, 이것들의 실리카의 배합량은 (B)성분 100중량부에 대하여, 0∼5 중량부, 특히 0.5∼2중량부로 할 수 있다.
또, 열전도성을 부여하기 위해서, 알루미나, 석영분, 질화붕소분을 첨가 해도 좋다.
본 발명에 사용하는 실리콘고무 조성물은 상기한 성분을 2롤 밀, 밴버리믹서, 도우 믹서(니더) 등의 고무 혼합기를 사용하여 균일하게 혼합하고, 필요에 따라 가열처리를 시행함으로써 얻을 수 있다.
본 발명은, 상기 도전성 실리콘고무 조성물을 경화시켜서 이루어지는 도전 접점소자 및 이 도전 접점소자를 포함하는 전기 커넥터에 관한 것이지만, 여기에서, 실장기판에 반도체 패키지를 접속하는 경우, 도통 저항을 50mΩ 이하로 유지하기 위해서는, 도전 접점소자는 체적저항값이 1×10-5Ωm 이하, 특히 6×10-6Ωm 이하인 것이 바람직하다.
도전 접점소자 및 전기 커넥터는 각종 전기전자기기, OA기기, 휴대전화, 정보단말기기의 전기적인 접속에 사용된다. 구체적으로는, 이것들을 구성하는 각종 실장기판(예를 들면 인쇄회로기판이나 플랙시블 인쇄회로기판), 반도체 패키지, 액정 디스플레이, 전지, 전기 음향부품, 소형 전자부품의 전기적인 접속에 사용된다. 또, 도전 접점소자는 기판에 지지되는 경우에는, 기둥형상, 절두원추 형상 등이 중심이지만, 기판에 지지되지 않는 경우에는, 대략 선 형상, 테이프 형상, 봉 형상, 블록 형상 등으로 형성할 수 있다. 이 도전 접점소자는 단수, 복수 어느 것이라도 좋다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태를 설명하면, 본 실시예에서의 전기 커넥터는, 도 1 및 도 3에 도시하는 바와 같이 대향하는 제 1 및 제 2의 전기적 접합물인 평탄한 실장기판(1)과 LGA 타입으로 이루어지는 반도체 패키지(10) 사이에 개재하는 절연성 기판(20)과, 이 기판(20)에 설치된 복수의 관통구멍(21)에, 양단부가 각각 절연성인 기판(20)의 표리면으로부터 돌출한 상태로 삽입되어서 지지되고, 실장기판(1)과 반도체 패키지(10)의 복수의 전극(2, 11) 사이를 전기적으로 접속하는 복수의 탄성 도전 접점소자(22)를 구비한 것으로, 이 경우 이들 탄성의 각 도전 접점소자(22)를 상기 도전성 실리콘고무 조성물(23)의 경화물로 형성한 것이다.
절연성의 기판(20)은, 도 1, 2에 도시하는 바와 같이, 유리에폭시 수지나 공지의 엔지니어링 플라스틱(예를 들면 PET, PEN, PEI, PPS, PEEK, 액정 폴리머, 폴리이미드 등)을 사용하여 얇은 평면 대략 정방형으로 형성되고, 복수의 원형상의 소직경 관통구멍(21)이 상하 두께 방향으로 천공 성형되어 있는 것이다. 이 기판(20)의 재질로서는, 내열성이 우수한 점에서 엔지니어링 플라스틱이 바람직하고, 특히 열팽창계수가 작은 점에서 폴리이미드가 바람직하다. 그 두께는 강도나 취급 작업성의 점에서, 25㎛∼3mm, 특히 50∼200㎛가 바람직하다. 복수의 관통구멍(21)은 0.5∼1.27mm의 피치로 배열되고, 0.25∼0.8mm의 직경으로 천공되는 것이 바람직하다.
도전 접점소자(22)는, 한쌍의 절두원추가 조합된 단면 대략 주판알형이며, 절연성의 기판(20)에 설치된 복수의 관통구멍(21)에 삽입 지지되고, 그 양단부가 절연성의 기판(20)의 표리면으로부터 돌출하여, 실장기판(1)과 반도체 패키지(10)의 복수의 전극(2, 11)에 전기적으로 접속된다.
도 3에 도시하는 바와 같이, 도전 접점소자(22)는 금형(30)에 상기 도전성 실리콘고무 조성물(23)을 충전하고, 성형함으로써 제조된다. 금형(30)은 도전 접점소자(22)의 형상에 대응하는 절두원추형 캐버티(31)를 갖는 한쌍의 상하 형(30-a, 30-b)으로 이루어진다.
상기 금형(30)을 사용하여 전열 커넥터의 제조방법에 대해 설명한다. 우선, 반도체 패키지(10)의 전극(11)에 대응하도록, 기판(20)의 두께 방향으로 복수의 관통구멍(21)을 레이저가공이나 에칭 등의 방법으로 매트릭스 형상으로 천공한다. 다음에 관통구멍(21)에, 금형(30)의 하형(30-a)을 기판(20)의 이면에 장치하고, 도전 접점소자(22)의 성형에 필요 충분한 양의 도전성 실리콘고무 조성물(23)을 기판(20)의 표면상에 관통구멍(21)을 덮어서 배치하고, 금형(30)의 상형(30-b)을, 도전성 실리콘고무 조성물(23)상에 놓고, 금형(30)(상하형(30-a, 30-b))으로 기판(20)을 상하 방향으로 협착시키고(도 3(a) 참조), 금형(30)을 맞추어 체결하고 가압 가열성형(도 3(b) 참조)함으로써, 기판(20)의 복수의 관통구멍(21)에 도전성 실리콘고무 조성물(23)이 각각 충전·삽입되어, 이 도전성 실리콘고무 조성물(23)이 상기 단면이 대략 주판알형으로 경화·성형되고, 기판(20)과 도전 접점소자(22)가 일체화된 전기 커넥터를 제조할 수 있다(도 3(c) 참조).
도 1에 도시하는 바와 같이, 얻어진 전기 커넥터에서의 도전 접점소자(22)의 기판(20)의 표리면으로부터 돌출한 양단부와, 실장기판(1)과 반도체 패키지(10)의 복수의 전극(2, 11)을 접촉시키고, 전기 커넥터를 실장기판(1)과 반도체 패키지(10)의 사이에 끼우고, 20%의 압축량으로 압축함으로써, 실장기판(1)과 반도체 패키지(10)를 전기 커넥터로 도통시킬 수 있다.
또한, 도전 접점소자(22)는 실장기판(1)과 반도체 패키지(10) 사이에 개재된 상태에서 압축되므로, 고무의 경도는, 50∼80, 바람직하게는 60∼80(JIS K6253: 듀로미터 경도 타입 A)이 바람직하다. 도전 접점소자(22)의 고무 경도가 50 미만이면, 충분한 반발하중이 얻어지지 않고, 안정한 접속을 기대할 수 없을 우려가 있고, 80을 초과하면, 압축에 필요한 하중이 커져, 실장기판(1)이나 반도체 패키지(10)를 손상시킬 우려가 있다.
상기 제조방법에 의하면, 도전성 실리콘고무 조성물(23)로 도전 접점소자(22)를 성형하므로, 금형(30)으로 성형하는 경우에도, 도통 저항이 크게 변화되거나, 도통 저항이 불안정하게 되는 일이 없으므로, 실장시에 반도체 패키지(10)의 동작을 안정시킬 수 있는 동시에, 반도체 패키지(10)를 계속하여 장기 사용할 수 있다. 또한 실장기판(1)에 대해 반도체 패키지(10)의 압축을 반복해도, 도통 저항값이 50mΩ 이하로 매우 작고, 게다가, 접속거리가 짧은 관계상, 외부 노이즈의 영향을 받기 어려우므로 신호전도의 고속화에 충분히 대응할 수 있게 된다.
또한, 상기 실시예에서는 도전 접점소자(22)를 한쌍으로 절두원추가 조합된 단면이 대략 주판알형(도 4(a) 참조)으로 성형한 것을 도시했는데, 형은 조금도 이것에 한정되는 것은 아니고, 실장기판(1)이나 반도체 패키지(10)의 전극의 형상, 도통접속시의 하중 등에 의해 적당하게 선택된다. 예를 들면 도전 접점소자(22)를 단면이 대략 굵은 기둥형(원주형이어도 좋고, 각주형이어도 좋음)(도 4(b) 참조)으로 형성하거나, 단면이 대략 가는 기둥형(도 4(c) 참조)으로 형성하거나, 또는 단면이 대략 타원 동전형(도 4(d) 참조)으로 형성할 수 있다. 또, 도전 접점소자(22)를 단면이 대략 원형 또는 단면이 대략 타원형(도 5(a) 참조)으로 형성하거나, 도전 접점소자(22)의 평탄한 상하 양단부의 둘레 가장자리를 각각 둥글게 한 형상(도 5(b) 참조)으로 할 수도 있다. 또한 도전 접점소자(22)를 단면이 대략 8각형(도 5(c) 참조)으로 형성하거나, 도전 접점소자(22)의 둘레면을 일부 만곡시키거나(도 5(d) 참조) 하는 것도 가능하다. 또, 상하의 형상은 동일하여도, 다른 형상(비대칭)이어도 좋다. 특히, 저항과 하중의 관점에서 도 4(a)에 도시하는 한쌍으로 절두원추가 조합된 단면이 대략 주판알형이 바람직하다.
본 발명은 상기 사정을 고려하여 이루어진 것으로, 금형으로 성형하는 경우에 도통 저항이 안정되고, 게다가 반복하여 사용해도 도통 저항의 상승을 억제 방지할 수 있는 도전 접점소자 및 전기 커넥터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은 상기 목적을 달성하기 위해 예의 검토한 결과, 은 분말로서 탭 밀도가 2.0g/cm3 이하, 비표면적이 0.7m2/g 이하의 과립 형상의 은 분말이 배합된 실리콘고무 조성물을 도전 접점소자 및 전기 커넥터로 함으로써, 은 분말의 분산성이 우수하고, 응집이 적고, 금형으로 성형하는 경우에 도통 저항이 안정되고, 반복 사용해도 도통 저항의 상승을 억제·방지할 수 있는 것을 발견하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
따라서 본 발명은
(A) 하기 평균 조성식(1)
R1 nSiO(4-n)/2 (1)
(단, 식중 R1은 동일 또는 이종의 비치환 또는 치환된 1가 탄화수소기이며, n은 1.98∼2.02의 정수이다.)
로 나타내어지고, 지방족 불포화기를 적어도 2개 갖는 오가노폴리실록산
100중량부
(B) 탭 밀도가 2.0g/cm3 이하이며, 비표면적이 0.7m2/g 이하의 과립 형상 은 분말 300∼700중량부
(C) 상기 (A)성분의 경화제 (A) 성분을 경화시킬 수 있는 양
을 함유하는 도전성 실리콘고무 조성물을 경화·성형하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 도전 접점소자 및 이 도전 접점소자를 함유하는 전기 커넥터를 제공한다.
이하, 실시예 및 비교예를 나타내어 본 발명을 구체적으로 설명하는데, 본 발명은 하기의 실시예에 제한되는 것은 아니다. 또한, 하기 예중의 부는 중량부를 나타낸다.
[실시예 1]
디메틸실록산 단위 99.85몰%와 메틸비닐실록산 단위 0.15몰%로 이루어지는 말단이 디메틸비닐실릴기로 봉쇄된 평균중합도가 약 8,000의 메틸비닐폴리실록산 100부에, 과립 형상의 은 분말(A)(평균입경 7.3㎛, 탭 밀도 1.4g/cm3, 비표면적 0.6m2/g: 실베스트 F20((주) 도쿠리끼카가쿠 겐큐쇼제)을 450부와, 상기의 메틸비닐폴리실록산과 은 분말(A)의 혼합물 100부에 대해 디쿠밀퍼옥사이드를 0.5부 배합하여, 도전성 실리콘고무 조성물을 조제했다.
이어서, 폴리이미드로 이루어지는 절연성의 정방형 기판(두께 100㎛)에, 0.5mm의 직경의 관통구멍을 두께 방향으로 1mm 피치로 1156개(34개×34개) 천공함으로써 복수의 관통구멍을 설치했다. 도 3에 도시한 바와 같이, 조제한 도전성 실리콘고무 조성물을 복수의 구멍을 덮어서 배치하고, 절연성의 기판의 표리면을 상하형으로 이루어지는 금형으로 끼우고, 160℃, 5분간의 성형조건으로 가열 가압성형하여, 기판과 복수의 도전 접점소자가 일체화된 전기 커넥터를 제조했다. 또, 각 도전 접점소자에 대해서는 한쌍의 절두원추가 조합된 단면이 대략 주판알 형상을 보이고 있고, 각 도전 접점소자에 대해서는, 단면 대략이 주판알 형상의 높이가 1mm, 절두원추의 직경 축소 단부의 직경이 0.5mm, 절두원추의 직경 확장 단부가 0.6mm 직경의 크기로 하고, 기판의 표리면으로부터 각각 0.45mm 돌출시키도록 했다.
이렇게 해서 제조된 전기 커넥터를 실장기판과 LGA 타입으로 이루어지는 반도체 패키지의 사이에 협지시키고, 20%의 압축량으로 실장기판과 반도체 패키지를 전기 커넥터로 도통시켰다. 이때, 전도전 접점소자의 도통 저항을 측정한 바, 평균값 17mΩ, 최대값 30mΩ이고, 전체 도전 접점소자의 저항이 50mΩ 이하로 저저항에서 편차가 작은 것이 확인되었다. 또, 압축작업을 100회 반복한 바, 초기값의 1.3배로 약간 변화된 것이 확인되었다.
이 때의 측정값을 기초로, 도전 접속소자의 도통단면적의 직경을 0.5mm, 도전 접속소자의 도전 거리를 1mm로 하여, 하기 식(2)에 의해, 체적저항율로 환산했다. 예를 들면, 도전 접속소자의 측정값이 50mΩ 이었을 경우에는, 하기 식으로부터 체적저항값은(률)은 9.8×10-6Ωm이 된다.
ρ=R×(A/L) (2)
(ρ는 체적저항율, R은 도통 저항의 측정값, A는 도통 단면적, L은 도통 거리다.)
[실시예 2]
도전성 실리콘 조성물을, 메틸비닐폴리실록산 100부에, 과립 형상의 은 분말(A)(평균입경 7.3㎛, 탭 밀도 1.4g/cm3, 비표면적 0.6m2/g: 실베스트 F20((주) 도쿠리끼카가쿠 겐큐쇼제)을 500부와, 상기의 메틸비닐폴리실록산과 은 분말(A)의 혼합물 100부에 대해 디쿠밀퍼옥사이드를 0.5부 배합하고, 도전성 실리콘고무 조성물을 조제한 것으로 대체한 것 이외는 실시예 1과 동일한 방법으로 각 도전 접전소자와 전기 커넥터를 조제했다.
실시예 1과 동일하게 하여 평가한 바, 평균값 10mΩ, 최대값 15mΩ이고, 저저항에서 편차가 극히 작은 것이 확인되었다. 또, 압축작업을 100회 반복한 바, 초기값의 1.1배로 약간 변화가 있는 것이 확인되었다.
[비교예 1]
도전성 실리콘 조성물을, 메틸비닐폴리실록산 100부에, 과립 형상의 은 분말(B)(탭 밀도 1.7g/cm3, 비표면적 1.5m2/g: AgC-Bo(후쿠다킨조쿠하쿠분고교(주)제)을 500부와, 상기의 메틸비닐폴리실록산과 은 분말(B)의 혼합물 100부에 대하여 디쿠밀퍼옥사이드를 0.5부 배합하고, 도전성 실리콘고무 조성물을 조제한 것으로 대체한 이외는 실시예 1과 동일한 방법으로 각 도전 접점소자와 전기 커넥터를 조제했다.
실시예 1과 동일하게 하여 평가한 바, 평균값 42mΩ, 최대값 120mΩ이고, 초기의 도통 저항이 높고, 편차가 큰 것이 확인되었다. 또, 압축작업을 100회 반복한 바, 도통 저항이 대폭 상승하여 양호한 결과를 얻을 수 없었다.
[비교예 2]
도전성 실리콘 조성물을 메틸비닐폴리실록산 100부에 과립 형상의 은 분말(C)(탭 밀도 3.0g/cm3, 비표면적 1.7m2/g: AgC-D(후쿠다킨조쿠하쿠분고교(주)제)를 500부와, 상기의 메틸비닐폴리실록산과 은 분말(C)의 혼합물 100부에 대해 디쿠밀퍼옥사이드 0.5부를 배합하고, 도전성 실리콘고무 조성물을 조제한 것으로 대체한 것 이외는 실시예 1과 동일한 방법으로 각 도전 접점소자와 전기 커넥터를 조제했다.
실시예 1과 동일하게 하여 평가한 바, 평균값 51mΩ, 최대값 220mΩ이며, 초기의 도통 저항이 높고, 또 편차가 큰 것이 판명되었다. 또한, 압축작업을 100회 반복했는데, 불도통으로 되는 장소가 발생하여 양호한 결과를 얻을 수 없었다.
본 발명에 의하면, 도전성 실리콘고무 조성물을 성형하는 경우에 도통 저항을 안정시킬 수 있고, 또 반복 사용했다고 해도, 도통 저항의 상승을 억제·방지할 수 있는 도전 접점소자 및 전기 커넥터를 얻을 수 있다.

Claims (3)

  1. (A) 하기 평균 조성식(1)
    R1 nSiO(4-n)/2 (1)
    (단, 식중 R1은 동일 또는 이종의 비치환 또는 치환된 1가 탄화수소기이며, n은 1.98∼2.02의 정수이다.)
    로 나타내어지고, 지방족 불포화기를 적어도 2개 갖는 오가노폴리실록산
    100중량부
    (B) 탭 밀도가 2.0g/cm3 이하이며, 비표면적이 0.7m2/g 이하의 과립 형상 은 분말 300∼700중량부
    (C) 상기 (A)성분의 경화제 (A) 성분을 경화시킬 수 있는 양
    을 함유하는 도전성 실리콘고무 조성물을 경화·성형하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 도전 접점소자.
  2. 제 1 항에 있어서, 체적저항값이 1×10-5Ωm 이하인 것을 특징으로 하는 도전 접점소자.
  3. 대향하는 제 1 및 제 2의 전기적 접합물을 전기적으로 도통시키는 전기 커넥터로서, 상기 대향하는 제 1 및 제 2의 전기적 접합물 사이에 개재하는 절연성 기판과, 상기 절연성 기판에 설치된 복수의 관통구멍에 삽입, 지지되고, 그 양단부가 상기 절연성 기판의 표리면으로부터 돌출하여, 상기 대향하는 제 1, 제 2의 전기적 접합물과 접촉하는 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 도전 접점소자를 갖는 것을 특징으로 하는 전기 커넥터.
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