JP2010019672A - 基板体 - Google Patents

Abstract

【課題】挟ピッチ化に対応しうる基板体を提供する。
【解決手段】基板体Ｂは、基板１１に異方導電性シート２０を貼り付けて構成されている。異方導電性シート２０は、位置決めピンにより、基板上での配置部位が定められている。異方導電性シート２０において、各基板側導体１５の配置領域ごとに、貫通導電部材２２が分散して配置されている。各基板側導体１５の配置領域ごとに、複数の貫通導電部材２２が貫通導電部材群２２ｇを構成している。基板側導体１５と相手側導体３３とが、貫通導電部材２２を間に挟んで導通する。挟ピッチ化された場合に、相手側導体３３の位置や大きさがばらついても、誤接続や短絡の発生が抑制される。
【選択図】図５

Description

本発明は、電子部品の検査や、配線板等の接続に用いられる異方導電性シートを配置した基板体に関する。

従来、各種電子部品の検査は、プローブピンを用いて行われている。検査には、半導体デバイスのバーンイン試験や、各種配線板のコネクタの電気的接続試験等がある。配線板には，ＦＰＣ（フレキシブルプリント配線板），ＰＣＢ（プリント基板）等がある。

ところが、電子部品の高密度実装化が進むと、プローブピンが押し当てられる電極の数も多くなり、かつ、挟ピッチ化されている。そのため、電極に押し当てるためのバネ式プローブピンのコストが極めて高くなっている。

そこで、最近では、バネ式プローブピンに代えて、異方導電性シートを用いるケースが増えている。異方導電性シートは、板厚方向のみに導電性を示すものである。異方導電性シートは、相手側導体と基板側導体との平面上の位置が一致していれば、両者間が導通するように設けられている。異方導電性シート中の導電部材の位置と、相手側導体および基板側導体の位置との整合は不要なので、挟ピッチ化に有利である。

特許文献１の技術では、弾性高分子シートからなるフレーム板に、貫通導電部材となる多数の孔を形成したものを用いている。各孔には、ワイヤや導電ペーストを埋め込んだ導通部が設けられている。
特許文献２の技術では、高強度樹脂等の弾性高分子からなるフレーム板を用いている。そして、フレーム板の孔を導電性磁性体粒子を充填した貫通導電部材で埋めている。
特許文献３の技術では、フレーム板として多孔質ＰＴＦＥを用い、各孔の内壁部に、無電解めっきにより貫通導電部材を形成する技術が開示されている。

また、特許文献４には、基板に、特許文献３の異方導電性シートを貼り合わせた検査装置が開示されている。この検査装置では、電子部品を異方導電性シートに押し当てて、検査を行なう。そして、基板から、検査回路に向かってリード線が延びている。
特開平９−３５７８９号公報 特開平９−３２０６６７号公報 特開２００４−２６５８４４号公報 特開２００７−２９２５３７号公報

上記特許文献１〜４の技術のように、検査装置に異方導電性シートを用いた基板を装着することにより、挟ピッチのプローブピンを用いる必要がない。よって、低コストで検査装置を構成することができる利点がある。しかしながら、特許文献１〜４の技術において、以下のような不具合を生じるおそれもあった。

図７は、相手側導体１３３と、基板側導体１１５の間に異方導電性シート１２０を挟んだ状態を上方から見た平面図である。異方導電性シート１２０において、多孔質樹脂からなるフレーム板１２１に、貫通導電部材１２２が均一に配置されている。貫通導電部材１２２の位置が、相手側導体１３３や基板側導体１１５の位置と一致している必要はない。また、全ての貫通導電部材１２２が、相手側導体１３３または基板側導体１１５に接触している必要はない。相手側導体１３３と基板側導体１１５との平面上の位置が一致していれば、異方導電性シート１２０中のいずれかの貫通導電部材１２２を介して、両者が導通する。一般に、異方導電性シート１２０の貫通導電部材１２２のピッチは、電子部品の電極等の相手側導体１３３のピッチよりも十分小さい。

しかしながら、上記従来の技術では、相手側導体１３３の挟ピッチ化がさらに進むと、以下のような不具合が生じる。図８は、図７における電極間のピッチをさらに小さくした場合の平面図である。

図８に示すように、３つの基板側導体１１５ａ，１１５ｂ，１１５ｃと、相手側導体１３３ａ，１３３ｂ，１３３ｃがある場合に、導体の位置や大きさにずれが生じたとする。図８に示す例では、相手側導体１３３ａが同図に示す貫通導電部材１０２ａに接触している。ところが、貫通導電部材１０２ａは、基板側導体１１５ａに隣接する基板側導体１１５ｂに接触している。したがって、相隣接する基板側導体１１５ａ，１１５ｂが導通することになる。つまり、誤接続や短絡を生じるおそれがあった。反面、貫通導電部材１０２を極小化すると、基板側導体１１５と相手側導体１３３との導通不良を招くおそれがあった。
同様の不具合は、異方導電性シートを、ＦＰＣ等の配線板同士の接続に用いた場合にも生じる。

本発明の目的は、挟ピッチ化に対応しうる基板体を提供することにある。

本発明の基板体は、電子部品を検査するための検査装置や、配線板間の電気的接続用コネクタに配置されるものである。基板体は、基板側導体が形成された基板と、異方導電性シートと、異方導電性シートの位置決め機構とを備えている。そして、異方導電性シートに、基板側導体が配置された領域ごとに、分散して貫通導電部材を配置している。
異方導電性シートとしては、たとえば特許文献１〜４に記載されているものを任意に選択して用いることができる。

これにより、基板体を検査装置やコネクタにセットして、電子部品の検査や配線板の接続などを行うことができる。貫通導電部材は、従来のように均一に配置されているのではなく、基板側導体の配置領域に分散して配置されている。また、位置決め機構により、基板側導体と貫通導電部材との平面的な位置を整合させることができる。よって、基板側導体や相手側導体が挟ピッチ化されたときにも、誤接続や短絡のおそれを抑制することができる。

その場合、各貫通導電部材を、少なくとも一部で前記基板側導体に接触させておくことが好ましい。これにより、基板側導体と相手側導体の導通不良を抑制することができる。

貫通導電部材は、基板側導体の配置領域ごとに複数個ずつ設けられて、貫通導電部材群となっていることが好ましい。これにより、相手側導体と基板側導体との位置がずれたときにも、より確実に両者を導通させることができる。

異方導電性シートは、多孔質樹脂からなる基材と、基材の多孔質樹脂の表面に形成された無電解めっき層とを備えていることが好ましい。これにより、挟ピッチ化に適した貫通導電部材を有する基板体が得られる。

本発明の基板体によると、挟ピッチ化に対応しうる基板体を提供することができる。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る検査装置Ａの断面図である。図２は、基板体Ｂの裏面図である。図２において、嵌合部材１６の図示は省略されている。図３は、基板体Ｂの縦断面図である。ただし、図１，図２には、各要部の部分断面を示しており、図中に示される全ての部材が共通の切断面に存在しているわけではない。

図１に示すように、検査装置Ａは、下側治具４１と、上側治具４３と、両治具間で上下動可能な可動治具４２とを有している。下側治具４１と、上側治具４３とは、支柱４４によって互いに固定されている。可動治具４２は、バネ部材４７によって、上側治具４３側に引っ張られている。そして、ハンドル４５によって、可動治具４２を下方に押圧する構造となっている。
また、可動治具４２には、基板体Ｂの外部電極１３に対応して、バネ式プローブピン（外部端子）４０が配置されている。バネ式プローブピン４０の基端側から、検査用の信号を外部に送るための配線４０ａが延びている。

図２及び図３に示すように、基板体Ｂは、基板１１と、異方導電性シート２０と、嵌合部材１６とを備えている。基板１１の主面（図３における上側の面）上には、挟ピッチ化された基板側導体１５が配置されている。そして、挟ピッチ化された領域ごとに、複数の異方導電性シート２０が貼り付けられている。基板１１には、各異方導電性シート２０ごとに２本の位置決めピン１８が設けられている。位置決めピン１８は、異方導電性シート２０のピン穴に嵌合している。これにより、異方導電性シート２０の基板１１上における配置部位が定まっている。ただし、位置決め機構は、位置決めピンとピン穴との組み合わせに限定されるものではない。たとえば、基板１１に段差等を設けて、異方導電性シート２２を段差部に係合させるなど、他の位置決め機構を採用することができる。

本実施の形態においては、異方導電性シート２０は、特許文献３や特許文献４に記載されているものが用いられている。すなわち、図４の斜視図に示すように、多孔質ＰＴＦＥ膜からなるフレーム板２１に、貫通導電部材２２を設けたものである。多孔質ＰＴＦＥ膜は、気孔率が２０〜８０％程度の多数の微細孔を有するＰＴＦＥによって構成されている。フレーム板２１には、貫通孔２３が形成されている。そして、貫通孔２３の内壁面および微細孔内を含む内壁部に、無電解めっきを施すことにより、貫通導電部材２２が形成されている。異方導電性シート２０は、例えば、特開２００４−２６５８４４号公報（特許文献３）に記載の方法により製造することができる。
ただし、異方導電性シート２０として、特許文献１や特許文献２に記載されている種類のものを用いてもよい。

基板１１の裏面には、裏面電極１２が形成されている。基板側導体１５と、裏面電極１２とは、スルーホール導電部１７を介して、互いに導通している。基板１１の裏面において、裏面電極１２と外部電極１３とは、配線１４を介して互いに導通している。スルーホール導電部１７，裏面電極１２，及び配線１４により、基板側導体１５と外部電極１３とを電気的に接続する接続部材が構成されている。

基板１１には、電源ラインやグランドラインなどの電極に接続される，バネ式プローブピン２５が設けられている。電源ライン等の電極は、挟ピッチ化された領域外に配置されているので、異方導電性シート２０を用いる必要はない。これにより、無駄な異方導電性シート２０をなくし、製造コストを削減することができる。バネ式プローブピン２５は、スルーホール導電部や配線１４を介して、外部電極１３に導通している。
なお、基板１１には、基板側導体１５と相手側導体３３との位置決めを行うための１対の位置決めピン２６が設けられている。電子部品は、下側ジグ４１の凹部にセットされるが、嵌合状態ではなく、遊びがある状態でセットされるに過ぎないからである。

基板１１の裏面側には、基板体Ｂを可動治具４２に嵌合させるための嵌合部材１６が設けられている。嵌合部材１６は、ベークライト，アクリル樹脂等の樹脂によって構成されている。そして、バネ式プローブピン２５や位置決めピン２６の基端側は、嵌合部材１６中に埋め込まれている。図１に示すように、基板体Ｂは、嵌合部材１６を可動治具４２の凹部に嵌合させて、可動治具４２に取り付けられている。このとき、バネ式プローブピン４０の先端は、外部電極１３に押し当てられる。これにより、外部電極１３から、外部に信号が取り出される。

図５は、相手側導体３３と基板側導体２２との間に異方導電性シート２０を挟んだ状態を拡大して示す平面図である。
同図に示すように、各基板側導体１５の配置領域ごとに、貫通導電部材２２が分散して配置されている。この実施の形態では、各基板側導体１５の配置領域ごとに、複数の貫通導電部材２２が貫通導電部材群２２ｇを構成している。ただし、各基板側導体１５の配置領域ごとに、単一の貫通導電部材２２が配置されているだけでもよい。また、図５中の１つの貫通導電部材２２ａのように、基板側導体１５から部分的にはみ出ていてもよいものとする。貫通導電部材２２は、基板側導体１５に、少なくとも一部で接触していればよいものとする。

図５に示すように、共通の貫通導電部材群２２ｇ中の貫通導電部材２２同士の距離Ｘ１は、相隣接する貫通導電部材群２２ｇ中の貫通導電部材２２同士の距離Ｘ２よりも小さい。また、共通の貫通導電部材群２２ｇ中の貫通導電部材２２同士の距離Ｘ１は、基板側導体１５同士の距離（ピッチ）ｐ１よりも小さい。
貫通導電部材２２が、基板側導体１５に、少なくとも一部で接触していることが好ましい。特に、貫通導電部材２２が、基板側導体１５に、断面積の半分以上の部分で接触していることがより好ましい。

本実施の形態では、貫通導電部材２２を千鳥配置パターンとしているが、碁盤目状パターン、その他のパターンでもよい。

異方導電性シート２０は、貫通孔２３の径が、１０μｍ（０．０１ｍｍ）以下まで小さくできる。また、貫通導電部材２２のピッチは２５μｍ（０．０２５ｍｍ）以下まで、十分に挟ピッチ化することができる。したがって、基板側導体１５の幅が０．１ｍｍ以下で、基板側導体１５のピッチｐ１が０．０５ｍｍ以下に挟ピッチ化されていっても、十分な余裕を持って対応することがきる。

次に、電子部品の検査手順について説明する。
図１に示す状態の前、つまり電子部品を取り付ける前には、可動治具４２は、バネ部材４７により、上方に引き上げられている。この状態で、電子部品（本実施の形態では、ＦＰＣ３１のコネクタ３２）を下側治具４１にセットする。コネクタ３２には、挟ピッチの相手側導体３３が設けられている。また、挟ピッチ以外の領域には、電源ラインやグランドラインの特殊電極３３ａが設けられている。

基板体Ｂと上側治具４２とは、嵌合部材１６により比較的高精度に位置決めされるが、電子部品は形状のばらつきが大きい。そのために、位置決めピン２６が装着されているが、基板側導体１５に比べ、相手側導体３３の位置等のばらつきは大きい。反面、電子部品の微細化に伴う相手側導体３３の挟ピッチ化が、進行しつつある。

次に、ハンドル４５により、可動治具４２を下方に移動させる。そして、位置決めピン２６により、コネクタ３２の相手側導体３３と、基板体Ｂの基板側導体１５との平面上の位置を整合させる。つまり、位置決めピン１８，２６により、基板側導体１５，相手側導体３３，および貫通導電部材群２２ｇの位置が整合される（図５参照）。
そして、異方導電性シート２０に相手側導体３３を押し当てる。これにより、基板側導体１５と相手側導体３３とが、貫通導電部材２２を間に挟んで導通する。なお、特殊電極３３ａには、バネ式プローブピン２５を押し当てる。

図示されていないが、配線４０ａ及びＦＰＣ３１の他端は、検査用回路に接続されている。そして、バネ式プローブピン４０の配線４０ａと、ＦＰＣ３１との導通状態を検査することで、コネクタ３２の良否等を判定することができる。

上述のように、電子部品は形状のばらつきが大きく、基板側導体１５に比べ、相手側導体３３の位置等のばらつきは大きい。反面、電子部品の微細化に伴う相手側導体３３の挟ピッチ化が、進行しつつある。
それに対し、本実施の形態では、貫通導電部材２２を基板側導体１５の配置領域ごとに分散して配置し、位置決めピン１８を設けている。これにより、基板側導体１５と貫通導電部材２２との位置整合を確保することができる。
そして、図５に示すように、相手側導体３３がずれても、隣接領域の貫通導電部材２２に接触する事態は避けることができる。よって、基板側導体１５や相手側導体３３のピッチが、０．０５ｍｍ以下まで挟ピッチ化されても、誤接続や短絡の発生を抑制することができる。

貫通導電部材２２は、基板側導体１５の配置領域ごとに複数個（貫通導電部材群２２ｇ）設けられていることが好ましい。こうすれば、相手側導体３３と基板側導体１５との位置がずれたときにも、より確実に両者を導通させることができる。

異方導電性シート２０は、多孔質樹脂からなる基材と、基材の多孔質樹脂の表面に形成された無電解めっき層とを備えていることが好ましい。これにより、挟ピッチ化に適した貫通導電部材２２を有する基板体Ｂが得られる。

本実施の形態においては、基板体Ｂの定期交換時には、基板体Ｂ全体を検査装置Ａから取り外せばよく、異方導電性シート２０を剥がす必要がない。よって、検査基板の交換の時間と手間が低減される。ただし、本発明の基板体Ｂの構造は、この例に限定されるものではない。たとえば、特許文献４に開示されているように、基板１１の全体に大きな異方導電性シート２０が貼り付けられているものでもよい。

上記実施の形態１では、被検査物である電子部品として、ＦＰＣ３１のコネクタ３２を検査する例について説明した。しかし、本発明の検査装置Ａや基板体Ｂは、半導体デバイスのバーンイン試験や、ＰＣＢ等の他の種類の配線板のコネクタ等の電気的接続試験等にも用いることができる。さらに、検査装置だけでなく、実施の形態２のごとく、コネクタ等の接続部としても用いることができる。

（実施の形態２）
図６（ａ），（ｂ）は、本発明の実施の形態２に係る接続構造体Ｃの接続前、および接続後の構造を示す断面図である。接続構造体Ｃにおいて、リジッドプリント配線板（ＰＣＢ）は、リジッド基板５０と、その上の配線である相手側導体５１とを有している。ＦＰＣ（基板体）は、フレキシブル基板６０と、その上の配線である基板側導体６１とを有している。フレキシブル基板６０には、貫通導電部材２２を有する異方導電性シート２０が貼り付けられている。

フレキシブル基板６０には、位置決めピン１８が設けられている。位置決めピン１８は、異方導電性シート２０のピン穴に嵌合している。これにより、異方導電性シート２０の基板１１上における配置部位が定まっている。実施の形態１と同様に、位置決め機構は、位置決めピンとピン穴との組み合わせに限定されるものではない。たとえば、フレキシブル基板６０に段差等を設けて、異方導電性シート２２を段差部に係合させるなど、他の位置決め機構を採用することができる。

図示しないが、本実施の形態においても、貫通導電部材２２は、図５に示す通りの配置パターンを有している。すなわち、貫通導電部材２２は、平面上で、ＦＰＣの基板側導体６１の配置領域毎に、分散して配置されている。本実施の形態では、ＦＰＣ及び異方導電性シート２０により、本発明の基板体が構成されている。

リジッド基板５０には、支持部５２と、支持部５２の軸５６の回りにロック部５５とが接着剤等により連結されている。接続時には、図６（ａ）に示すように、ＦＰＣと異方導電性シート２０とを、支持部５２の内部に挿入する。

次に、図６（ｂ）に示すように、ロック部５５を軸５６の回りに回動させて、ＦＰＣ８３をＲＣＢに押し付ける。これにより、異方導電性シート２０の貫通導電部材２２がリジッド基板６０上の相手側導体６１に接触し、両者が導通する。ロック部５５の先端部は、最下方位置において、支持部５２の側方に延びる両腕部（図示せず）に係止される。また、周知慣用の手段により、ロック部５５の係止は、解除可能に設けられている。この構造は、周知のＺＩＦ（Zero Insertion Force）コネクタの機構を利用したものである。異方導電性シート２０を利用することにより、接続のやり直しが簡単な接続構造体Ｃが得られる。

本実施の形態では、異方導電性シート２０をＦＰＣに貼り付けて、本発明の基板体を構成している。これにより、配線板やコネクタの挟ピッチ化に適した基板体が得られる。なお、本実施の形態においても、実施の形態１と同様の好ましい形態を採用することができる。

上記各実施の形態の構造は、例示にすぎず、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載と、その記載と均等の意味及び範囲内でのすべての変更を含むものである。

本発明は、半導体集積回路や各種デバイスなどの電子部品の試験，検査、あるいは各種配線板や電子部品の接続に利用することができる。

本発明の実施の形態１に係る検査装置の断面図である。 本発明の実施の形態１に係る基板体の裏面図である。 本発明の実施の形態１に係る基板体の縦断面図である。 本発明の実施の形態１に係る基板体の斜視図である。 実施の形態１における相手側導体と基板側導体との間に異方導電性シートを挟んだ状態を拡大して示す平面図である。 （ａ），（ｂ）は、本発明の実施の形態２に係る接続構造体Ｃの接続前、および接続後の構造を示す断面図である。 従来の相手側導体と基板側導体との間に異方導電性シートを挟んだ状態を上方から見た平面図である。 図７における電極間のピッチをさらに小さくした場合の平面図である。

符号の説明

Ａ 検査装置
Ｂ 基板体
Ｃ 接続構造体
１１ 基板
１２ 裏面電極
１３ 外部電極
１４ 配線
１５ 基板側導体
１６ 嵌合部材
１７ スルーホール導通部
２０ 異方導電性シート
２１ フレーム板
２２ 貫通導電部材
２５ バネ式プローブピン
２６ 位置決めピン
３１ ＦＰＣ
３２ コネクタ
３３ 相手側導体
４０ バネ式プローブピン
４０ａ 配線
４１ 下側治具
４２ 可動治具
４３ 上側治具
４４ 支柱
４５ ハンドル
４７ バネ部材
５０ リジッド基板
５１ 相手側導体
５２ 支持部
５５ ロック部
５６ 軸
６０ フレキシブル基板
６１ 基板側導体

Claims (4)

1. 基板側導体が形成された基板と、
   前記基板上に取り付けられた異方導電性シートと、
   前記異方導電性シートの前記基板への取付位置を位置決めする位置決め機構と、
   を備え、
   前記異方導電性シートには、前記基板側導体が配置された領域ごとに分散して配置された，少なくとも１つの貫通導電部材が設けられている、基板体。
2. 請求項１記載の基板体において、
   前記各貫通導電部材は、少なくとも一部で前記基板側導体に接触している、基板体。
3. 請求項１または２記載の基板体において、
   前記少なくとも１つの貫通導電部材は、複数個ずつ設けられて、貫通導電部材群となっている、基板体。
4. 請求項１〜３のうちいずれか１つに記載の基板体において、
   前記異方導電性シートは、
   複数の微細孔を有する多孔質樹脂からなる基材と、
   前記基材の前記各微細孔内を含む表面領域に形成された無電解めっき層と、
   を備えている、基板体。

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