專(zhuān)利名稱(chēng)：導(dǎo)電觸點(diǎn)元件和電氣連接器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于各種電氣和電子設(shè)備的電連接例如區(qū)域陣列型(如網(wǎng)絡(luò)焊臺(tái)陣列(LGA)或網(wǎng)絡(luò)焊球陣列(BGA))半導(dǎo)體組件與組裝板的連接的導(dǎo)電觸點(diǎn)元件和包含該導(dǎo)電觸點(diǎn)元件的電氣連接器。
背景技術(shù)：
在先有技術(shù)中，LGA或BGA半導(dǎo)體組件是通過(guò)直接焊接或借助可垂直移動(dòng)的片狀彈簧或螺旋彈簧活動(dòng)插腳而連接到組裝板上的。然而，近來(lái)由于高性能與高功能半導(dǎo)體組件的出現(xiàn)，外部連接端的數(shù)目也隨之增加，因此，從連接可靠性來(lái)說(shuō)，采用焊接技術(shù)來(lái)實(shí)施一次同步連接是很困難的。此外，隨著電信號(hào)傳輸?shù)母咚倩Ｒ?guī)片狀彈簧和螺旋彈簧連接因其連接距離長(zhǎng)所產(chǎn)生的電感成分會(huì)干擾信號(hào)的高速傳輸。
鑒于上述問(wèn)題，近來(lái)正在研制一種在絕緣性基板上貫通地嵌有多個(gè)導(dǎo)電的彈性體元件的電連接器。以摻有金屬粉末的硅橡膠組合物用作構(gòu)成電氣連接器的材料是有利的。作為摻入硅橡膠組合物中的金屬粉末，從電阻或成本來(lái)說(shuō)，經(jīng)常采用銀粉。銀粉可分為還原銀粉、電解銀粉和霧化銀粉。其中還原銀粉是以還原劑(如肼、甲醛或抗壞血酸)使硝酸銀水溶液還原而得到的銀粉；電解銀粉是通過(guò)硝酸銀水溶液的電解在陰極析出的銀粉；霧化銀粉是通過(guò)銀在1000℃或1000℃以上加熱熔融，并將銀熔體噴霧在水中或惰性氣體中而得到的銀粉。這些銀粉的形狀可分為粒狀、片狀、樹(shù)枝狀和不規(guī)則狀。一般來(lái)說(shuō)，粒狀銀粉的微粒有聚集在一起的傾向。由于電阻值往往會(huì)隨銀微粒的分散狀態(tài)而發(fā)生波動(dòng)，因而這種聚集傾向會(huì)導(dǎo)致?lián)交炝诉@種銀粉的硅橡膠的電阻值不穩(wěn)定。因此，粒狀銀粉常與片狀銀粉混合使用。
對(duì)片狀銀粉來(lái)說(shuō)，一種制造方法是在研磨銀粉的同時(shí)用飽和或不飽和的高級(jí)脂肪酸(如月桂酸、肉豆蔻酸、棕櫚酸、硬脂酸和油酸)、金屬皂、高級(jí)脂肪胺、聚乙烯蠟等進(jìn)行處理。然而，將通過(guò)這種方法制成的片狀銀粉添加到硅橡膠中會(huì)妨礙硅橡膠硫化。還已經(jīng)知道將未經(jīng)上述處理的銀粉添加在硅橡膠中會(huì)導(dǎo)致硅橡膠電阻不穩(wěn)定。
將導(dǎo)電硅橡膠組合物在模具或其它同類(lèi)設(shè)備中經(jīng)模塑而制得的電氣連接器用于半導(dǎo)體組件的安裝時(shí)會(huì)產(chǎn)生不穩(wěn)定的傳導(dǎo)電阻。因此，半導(dǎo)體組件的運(yùn)行就會(huì)不穩(wěn)定。此外，如果對(duì)半導(dǎo)體組件向組裝板反復(fù)進(jìn)行施壓，則會(huì)破壞銀粉的聚集結(jié)構(gòu)和鏈接作用，從而會(huì)導(dǎo)致傳導(dǎo)電阻大幅上升，因而存在不能反復(fù)使用的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述情況，本發(fā)明的目的是提供一種在模具中模塑時(shí)能保持傳導(dǎo)電阻穩(wěn)定的、在反復(fù)使用情況下能抑制和避免傳導(dǎo)電阻上升的導(dǎo)電觸點(diǎn)元件以及包含該元件的電氣連接器。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明者進(jìn)行了廣泛的研究，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，當(dāng)采用摻混有堆積密度為至多2.0克/立方厘米、比表面積為至多0.7平方米/克的粒狀銀粉的硅橡膠組合物來(lái)制造導(dǎo)電觸點(diǎn)元件和電氣連接器時(shí)，由于可提高銀粉的分散性、降低銀粉的聚集性，從而能制成在模具中模塑時(shí)能保持傳導(dǎo)電阻穩(wěn)定，并在反復(fù)使用情況下能抑制或避免傳導(dǎo)電阻上升的導(dǎo)電觸點(diǎn)元件和電氣連接器。本發(fā)明是根據(jù)這一發(fā)現(xiàn)而達(dá)到了目的。
因此，本發(fā)明提供了一種導(dǎo)電觸點(diǎn)元件，其特征為使導(dǎo)電硅橡膠組合物模塑和固化，該導(dǎo)電硅橡膠組合物包含下列組分(A)100重量份以下述平均組成式(1)表示的，含有至少兩個(gè)脂族不飽和基團(tuán)的有機(jī)聚硅氧烷Rn1SiO(4-n)/2(1)式中R1各自獨(dú)立為取代或未取代的一價(jià)烴基團(tuán)，n為1.98-2.02的正數(shù)；(B)300-700重量份堆積密度為至多2.0克/立方厘米，比表面積為至多0.7平方米/克的粒狀銀粉；及(C)供組分(A)固化所需量的用于組分(A)的固化劑；本發(fā)明還提供了包含該導(dǎo)電觸點(diǎn)元件的電氣連接器。


圖1是配置在基板與半導(dǎo)體組件之間的根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)電觸點(diǎn)元件和電氣連接器的側(cè)視圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)電觸點(diǎn)元件和電氣連接器的透視圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案制造導(dǎo)電觸點(diǎn)元件和電氣連接器的方法的說(shuō)明性圖示；圖3(a)是導(dǎo)電硅橡膠組合物放在已置于模具中的基板上的截面圖；圖3(b)是已合模的圖3(a)模具在加熱模壓成形狀態(tài)的截面圖；圖3(c)是從模具中取出時(shí)的導(dǎo)電觸點(diǎn)元件與基板已模塑成整體的電氣連接器的截面圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施方案的導(dǎo)電觸點(diǎn)元件和電氣連接器的說(shuō)明性圖示；圖4(a)所示的為截面呈算盤(pán)珠形的導(dǎo)電觸點(diǎn)元件；圖4(b)所示的為截面呈粗柱形的導(dǎo)電觸點(diǎn)元件；圖4(c)所示的為截面呈細(xì)柱形的導(dǎo)電觸點(diǎn)元件；圖4(d)所示的為截面呈橢圓形的導(dǎo)電觸點(diǎn)元件。
圖5是根據(jù)本發(fā)明的另一些實(shí)施方案的導(dǎo)電觸點(diǎn)元件和電氣連接器的說(shuō)明性圖示；圖5(a)所示的為截面呈圓形的導(dǎo)電觸點(diǎn)元件；圖5(b)所示的為截面的上下兩端的端部周邊經(jīng)削角而成圓形的導(dǎo)電觸點(diǎn)元件；圖5(c)所示的為截面呈八角形的導(dǎo)電觸點(diǎn)元件；圖5(d)所示的為其側(cè)邊是部分彎曲的導(dǎo)電觸點(diǎn)元件。
具體實(shí)施例方式
下面將對(duì)本發(fā)明作更詳細(xì)的說(shuō)明。
本發(fā)明的導(dǎo)電觸點(diǎn)元件或焊盤(pán)是由上述導(dǎo)電硅橡膠組合物經(jīng)模塑、固化成形而制得的。
導(dǎo)電硅橡膠組合物的組分(A)是由前面所示的平均組成式(1)表示的含有至少兩個(gè)脂族不飽和基團(tuán)的有機(jī)聚硅氧烷。
在式(1)中，R1相同或不相同，可以是取代或未取代的一價(jià)烴基，優(yōu)選含有1-10個(gè)碳原子，更優(yōu)選1-8個(gè)碳原子，通常選自烷基基團(tuán)(如甲基、乙基、丙基和丁基)、環(huán)烷基基團(tuán)(如環(huán)己基)、鏈烯基基團(tuán)(如乙烯基、烯丙基、丁烯基和己烯基)、芳基基團(tuán)(如苯基和甲苯基)、芳烷基基團(tuán)(如芐基和苯基乙基)，以及上述基團(tuán)中與碳原子相連的部分或全部氫原子被鹵素、氰基等取代的基團(tuán)如氯甲基、三氟丙基和氰乙基。優(yōu)選的R1是甲基、乙烯基或苯基，而更優(yōu)選為整個(gè)R1基團(tuán)中至少50摩爾％為甲基，特別是至少80摩爾％為甲基。
以上述平均組成式(1)表示的有機(jī)聚硅氧烷應(yīng)含有至少兩個(gè)脂族不飽和基團(tuán)(特別是鏈烯基基團(tuán))，而R1中脂族不飽和基團(tuán)的含量?jī)?yōu)選為0.001-20摩爾％，特別為0.025-5摩爾％。必須指出，該脂族不飽和基團(tuán)可位于分子鏈的末端或分子鏈的側(cè)鏈，或者在末端和側(cè)鏈都有脂族不飽和基團(tuán)。
字母n是1.98-2.02的正數(shù)。一般來(lái)說(shuō)，以平均組成式(1)表示的有機(jī)聚硅氧烷優(yōu)選為直鏈結(jié)構(gòu)，盡管也可以是一種或多種分子結(jié)構(gòu)或不同分子量的有機(jī)聚硅氧烷的混合物。有機(jī)聚硅氧烷的平均聚合度優(yōu)選為100-10000，特別為3000-20000。
組分B，本發(fā)明中第二種必需的成分，是堆積密度為至多2.0克/立方厘米，比表面積為至多0.7平方米/克的粒狀銀粉。
通常，表示銀粉聚集狀態(tài)的參數(shù)包括堆積密度(ISO3953-1977)和BET比表面積。用于本文中的銀粉的堆積密度為至多2.0克/立方厘米，BET比表面積為至多0.7平方米/克。它們的下限可適當(dāng)選定，盡管優(yōu)選的堆積密度為至少0.05克/立方厘米，特別是至少0.1克/立方厘米，BET比表面積為至少0.05平方米/克，特別是至少0.1平方米/克。
這種銀粉是可商購(gòu)的例如Silbest F20(Tokuriki ChemicalResearch Co.，Ltd.)。
用于本文中的銀粉的粒度并不是關(guān)鍵性的，盡管粒度在0.05-100微米范圍內(nèi)是優(yōu)選的，而平均粒度在1-10微米是優(yōu)選的。為了形成具有低電阻的硅橡膠，優(yōu)選的是使銀粒部分地結(jié)合而不是使其完全各自獨(dú)立地分散。
對(duì)制備用于本文中的原料銀粉的方法沒(méi)有特別的限制。例如，電解法、研磨法、熱處理法、霧化法以及還原法都是適用的。其中以還原法為優(yōu)選，這是由于可通過(guò)控制還原法工藝參數(shù)而易于制得既具有低堆積密度又具有低BET比表面積的粉末。
在使用前可對(duì)銀粉進(jìn)行研磨，以使其粒度符合上述規(guī)定的數(shù)值范圍。對(duì)研磨銀粉的設(shè)備沒(méi)有特別的限制。例如，眾所周知的研磨設(shè)備如搗磨機(jī)、球磨機(jī)、振動(dòng)磨、錘式破碎機(jī)、輥式研磨機(jī)及研缽都可采用。
組分(B)或銀粉的優(yōu)選混合量以每100重量份組分(A)或有機(jī)聚硅氧烷為300-700重量份，特別是400-600重量份。若組分(B)或銀粉少于300重量份，則會(huì)因混合量太少而不能得到穩(wěn)定的電阻；若高于700重量份，則會(huì)降低導(dǎo)電硅橡膠的機(jī)械性能，并會(huì)降低彈性和壓縮變定性能。
必須指出，只要不會(huì)對(duì)本發(fā)明目的造成損害，在本發(fā)明的導(dǎo)電硅橡膠組合物中還可添加除組分(B)的銀粉外的其它導(dǎo)電材料。
這類(lèi)導(dǎo)電材料包括導(dǎo)電炭黑、導(dǎo)電鋅白、導(dǎo)電二氧化鈦等，這些材料可單獨(dú)使用或以?xún)煞N或兩種以上混合使用。
用于本文中的導(dǎo)體炭黑可選自用于常規(guī)導(dǎo)電橡膠組合物中的那些炭黑，其實(shí)例包括乙炔黑、導(dǎo)電爐黑(CF)、高導(dǎo)電爐黑(SCF)、超導(dǎo)電爐黑(XCF)、導(dǎo)電槽黑(CC)以及經(jīng)約1500℃高溫?zé)崽幚磉^(guò)的爐黑和槽黑。具體實(shí)例包括Denki Kagaku Kogyo K.K.制造的品名為Denka AcetyleneBlack和Shawnigan Chemical Co.，制造的品名為Shawnigan AcetyleneBlack的乙炔黑；Continental Carbon制造的品名為Continex CF和CabotCorp.制造的品名為Vulcan C的導(dǎo)電爐黑；Continental Carbon制造的品名為Coutinex SCF和Cabot Corp.制造的品名為Vulcan SC的高導(dǎo)電爐黑；Asahi Carbon Co.，Ltd.制造的品名為Asahi HS-500和Cabot Corp.制造的品名為Vulcan XC-72的超導(dǎo)電爐黑；以及Degussa AG制造的品名為Corax L的導(dǎo)電槽黑。Ketjen Black EC和Ketjen Black EC-600 JD(Ketjen Black International)也是可采用的一類(lèi)爐黑。這些炭黑中，乙炔黑由于雜質(zhì)含量較低并具有良好的次級(jí)結(jié)構(gòu)，而有較高的導(dǎo)電性，因而特別適用于本文中。Ketjen Black EC和Ketjen Black EC-600 JD由于它們具有特別適宜的比表面積，即使在低填充量時(shí)仍具有很高的導(dǎo)電性，因而也可采用。
白色的導(dǎo)電二氧化鈦的實(shí)例是Ishihara Industry Co.，Ltd.制造的ET-500W。它的主要組成為T(mén)iO2·SnO2，優(yōu)選是經(jīng)Sb摻雜的。必須指出，其它導(dǎo)電材料的添加量是每100重量份組分(A)優(yōu)選為1-500重量份，特別是2-300重量份。
本發(fā)明組合物的第三種基本組分組分(C)是組分(A)的固化劑。對(duì)固化劑的固化機(jī)理沒(méi)有特別的限制，只要有助于導(dǎo)電硅橡膠組合物硫化和固化，如通常用于常規(guī)硅橡膠組合物硫化的自由基反應(yīng)、加成反應(yīng)等都可采用。眾所周知的各種固化劑都是適用的。具體說(shuō)，可采用有機(jī)過(guò)氧化物實(shí)施自由基反應(yīng)，采用鉑基催化劑與有機(jī)氫聚硅氧烷結(jié)合實(shí)施加成反應(yīng)。尤其以有機(jī)過(guò)氧化物為優(yōu)選。必須指出，固化劑用量如在常規(guī)導(dǎo)電硅橡膠組合物中的用量，為足以使固化組分(A)或有機(jī)聚硅氧烷固化所需之?dāng)?shù)量。
更具體地說(shuō)，有機(jī)過(guò)氧化物固化劑包括過(guò)氧化苯甲酰、過(guò)氧化2，4-二氯苯甲酰、過(guò)氧化鄰甲基苯甲酰、過(guò)氧化對(duì)甲基苯甲酰、過(guò)氧化2，4-二枯基、2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基過(guò)氧)-己烷、過(guò)氧化二叔丁基及過(guò)苯甲酸叔丁酯。有機(jī)過(guò)氧化物的加入量是每100重量份組分(A)或有機(jī)聚硅氧烷優(yōu)選為0.1-5重量份。
對(duì)于適用加成反應(yīng)的固化劑來(lái)說(shuō)，可采用任何眾所周知的鉑基催化劑。其實(shí)例包括單一的鉑元素、鉑化合物、鉑復(fù)合物、氯鉑酸以及氯鉑酸與醇化合物、醛化合物、醚化合物及烯烴的絡(luò)合物。鉑基催化劑的優(yōu)選用量以組分(A)或有機(jī)聚硅氧烷的重量計(jì)為能達(dá)到1-2000ppm鉑原子的用量。
與鉑基催化劑相配的有機(jī)氫聚硅氧烷是一種分子中有至少兩個(gè)，尤其是至少三個(gè)與硅原子有鍵合的氫原子(SiH基團(tuán))，優(yōu)選是由下列平均組成式表示的有機(jī)氫聚硅氧烷RaHbSiO(4-a-b)/2式中R是與前述R1規(guī)定相同的一價(jià)烴基團(tuán)，優(yōu)選不含脂族不飽和鍵，“a”和“b”為滿(mǎn)足0≤a≤3、0＜b≤3和0＜a+b≤3，優(yōu)選滿(mǎn)足0≤a≤2.2、0.002＜b≤2和1.002≤a+b≤3的正數(shù)。
雖然用于本文中的有機(jī)氫聚硅氧烷分子中含有至少兩個(gè)，尤其是至少三個(gè)SiH基，但這些基團(tuán)可位于分子鏈的兩端或中間，或者在兩端和中間都有此基團(tuán)。該有機(jī)氫聚硅氧烷于25℃時(shí)的粘度優(yōu)選為0.5-10000平方毫米/秒(厘斯)，尤其是1-300平方毫米/秒。
有機(jī)氫聚硅氧烷可以是直鏈的、支鏈的或環(huán)狀的，優(yōu)選的聚合度為至多300。說(shuō)明性實(shí)例包括以二甲基氫甲硅烷基封端的二有機(jī)聚硅氧烷；由二甲基硅氧烷單元、甲基氫硅氧烷單元與以三甲基甲硅氧烷單元為端基的共聚物；由二甲基氫硅氧烷單元(H(CH3)2)SiO1/2單元和SiO2單元組成的低粘度流體，如1，3，5，7-四氫-1，3，5，7-四甲基環(huán)四硅氧烷、1-丙基-3，5，7-三氫-1，3，5，7-四甲基環(huán)四硅氧烷和1，5-二氫-3，7-二己基-1，3，5，7-四甲基環(huán)四硅氧烷。
作為固化劑的有機(jī)氫聚硅氧烷的加入量?jī)?yōu)選為能達(dá)到以組分(A)有機(jī)聚硅氧烷中脂族不飽和基團(tuán)(鏈烯基基團(tuán))計(jì)為50-500摩爾％直接與硅原子鍵合的氫原子(SiH基團(tuán))的用量。
根據(jù)需要，可在本發(fā)明導(dǎo)電硅橡膠組合物中添加不會(huì)損害本發(fā)明目的的下列添加劑增強(qiáng)性二氧化硅填料如二氧化硅水凝膠(水化硅酸)和二氧化硅氣凝膠(硅酸酐，熱解法二氧化硅)；填料如白土、碳酸鈣、硅藻土和二氧化鈦；分散劑如低分子量硅氧烷酯和二苯基硅烷二醇；耐熱改良劑如氧化鐵、氧化鈰和辛酸鐵；改進(jìn)粘合性或可模塑性的各種碳官能硅烷；能賦予阻燃性的鹵化合物等。
在另一個(gè)實(shí)施方案中，二氧化硅細(xì)粉或此類(lèi)物質(zhì)可預(yù)先與作為組分(B)的銀粉相混合以避免銀微粒發(fā)生聚集。預(yù)先混合的二氧化硅細(xì)粉優(yōu)選的比表面積為至少50平方米/克，特別為100-300平方米/克。比表面積低于50平方米/克的二氧化硅細(xì)粉對(duì)防止聚集的效果不大。二氧化硅細(xì)粉包括例如熱解法二氧化硅和沉淀二氧化硅等。以氯硅烷、六甲基二硅氮烷、有機(jī)聚硅氧烷或烷氧基硅烷進(jìn)行表面疏水化處理過(guò)的這類(lèi)二氧化硅也是很適用的。二氧化硅的配混量可以是每100重量份組分(B)為0-5重量份，特別是0.5-2重量份。
為了賦予導(dǎo)熱性，也可添加氧化鋁、石英粉或氮化硼粉。
用于本文中的硅橡膠組合物可通過(guò)在煉膠機(jī)如兩輥磨、本伯里密煉機(jī)或捏塑混合機(jī)(捏合機(jī))中均勻地混合上述組分來(lái)制備，任選的是隨后進(jìn)行熱處理。
本發(fā)明涉及通過(guò)固化上述導(dǎo)電硅橡膠組合物制得的導(dǎo)電觸點(diǎn)元件和包含該導(dǎo)電觸點(diǎn)元件的電氣連接器。當(dāng)半導(dǎo)體組件連接到組裝板上時(shí)，導(dǎo)電觸點(diǎn)元件的體積電阻率優(yōu)選為至多1×10-5歐姆米，尤其是至多6×10-6歐姆米，以保持導(dǎo)電電阻為50毫歐姆或50毫歐姆以下。
該導(dǎo)電觸點(diǎn)元件和電氣連接器是供各種電氣和電子設(shè)備、商用機(jī)器、移動(dòng)電話(huà)及信息終端單元的電氣連接用的。具體地說(shuō)，它們可用于組裝板(如印刷電路板、柔性印刷電路板)、半導(dǎo)體組件、液晶顯示器、電池、電音響部件以及小型電子部件中的電氣連接，從而構(gòu)成此類(lèi)設(shè)備。此外，當(dāng)導(dǎo)電觸點(diǎn)元件載持在基板上時(shí)，它們的形狀大多為柱形或截頭圓錐形。當(dāng)導(dǎo)電觸點(diǎn)元件沒(méi)有基板載持時(shí)，它們的形狀一般可為線形、帶形、棒狀或塊狀。導(dǎo)電觸點(diǎn)元件可以單個(gè)使用或以多個(gè)使用。
下面將參照附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行說(shuō)明。如圖1和圖2所示，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案的電氣連接器包括作為被電連接的兩對(duì)向的第一與第二連接件即平坦的組裝板1和LGA型半導(dǎo)體組件10，以及介于它們之間的絕緣基板20，其中基板上有多個(gè)通孔21，通孔21中嵌插有凸出于絕緣基板20上下兩側(cè)表面的多個(gè)彈性導(dǎo)電觸點(diǎn)元件或焊盤(pán)22，這些導(dǎo)電觸點(diǎn)元件供組裝板1和半導(dǎo)體組件10上的多個(gè)電極2和11實(shí)施電氣連接。每個(gè)彈性導(dǎo)電觸點(diǎn)元件22是由上述導(dǎo)電硅橡膠組合物2 3的固化產(chǎn)物形成的。
如圖1和圖2所示，絕緣基板20是由玻璃纖維增強(qiáng)的環(huán)氧樹(shù)脂或任何眾所周知的工程塑料(如PET、PEN、PEI、PPS、PEEK、液晶聚合物、聚酰亞胺等)成形的、基本上呈正方形的平面狀薄板，在整個(gè)平板的厚度方向上打有多個(gè)圓形小直徑通孔21。用作基板20的優(yōu)選材料是耐熱性?xún)?yōu)良的工程塑料，尤其是熱膨脹系數(shù)小的聚酰亞胺。對(duì)于強(qiáng)度和高效操作來(lái)說(shuō)，基板20的厚度優(yōu)選為25微米-3毫米，特別是50微米-200微米。優(yōu)選的是，通孔21的排列間距為0.5-1.27毫米，打孔的直徑為0.25-0.8毫米。
每個(gè)由一對(duì)截頭圓錐體組合而成的截面呈算盤(pán)珠形(barrelshape)的導(dǎo)電觸點(diǎn)元件22是嵌插在絕緣基板20的通孔21中的，且導(dǎo)電觸點(diǎn)元件22的兩端部分凸出基板20的兩側(cè)表面上以供組裝板1和半導(dǎo)體組件10上的多個(gè)電極2與電極11之間實(shí)施電氣連接。
如圖3所示，導(dǎo)電觸點(diǎn)元件22是通過(guò)將導(dǎo)電硅橡膠組合物23放置在模具30中，并在該模具中經(jīng)模塑而制成的。模具30包括一對(duì)有多個(gè)與導(dǎo)電觸點(diǎn)元件22形狀相對(duì)應(yīng)的截頭圓錐形空腔31的上模塊30-b和下模塊30-a。
下面說(shuō)明采用模具30制造電氣連接器的方法。首先，采用如激光打孔或蝕刻等技術(shù)按與半導(dǎo)體組件10上的電極11對(duì)應(yīng)的母板圖形在基板20的厚度方向打多個(gè)通孔21。然后，將基板20一個(gè)側(cè)面向下置于模具30的下模塊30-a上，將模塑導(dǎo)電觸點(diǎn)元件22所需量的導(dǎo)電硅橡膠組合物23放置在基板20的表面上并覆蓋通孔21。將模具30的上模塊30-b置于導(dǎo)電硅橡膠組合物23上，從而使基板20縱向夾在模具30(上模塊30-b與下模塊30-a之間)中，見(jiàn)圖3a。然后將模具30合模實(shí)施熱壓模塑成形，見(jiàn)圖3b。在熱壓模塑過(guò)程中導(dǎo)電硅橡膠組合物23發(fā)生流動(dòng)并充填在基板20的通孔21中，模塑導(dǎo)電硅橡膠組合物23并固化成形為截面基本上呈算盤(pán)珠形，從而制成包含了與基板20構(gòu)成整體的導(dǎo)電觸點(diǎn)元件22的電氣連接器，見(jiàn)圖3c。
如圖1所示，在由上述步驟制造的電氣連接器中，基板20的上下兩側(cè)凸出的導(dǎo)電觸點(diǎn)元件22的兩端部分是分別與組裝板1和半導(dǎo)體組件10上的電極2和電極11相接觸的。該電氣連接器被夾持在組裝板1和半導(dǎo)體組件10之間所構(gòu)成的組裝件應(yīng)有20％的壓縮量，從而使組裝板1與半導(dǎo)體組件10之間通過(guò)電氣連接器保持電氣傳導(dǎo)。
必須指出，由于導(dǎo)電觸點(diǎn)元件在組裝板1與半導(dǎo)體組件10之間是處于被壓縮狀態(tài)的，因此橡膠的硬度(根據(jù)JIS K6253以A型硬度計(jì)指示的硬度)優(yōu)選為50-80，更優(yōu)選為60-80。如果導(dǎo)電觸點(diǎn)元件22的橡膠硬度低于50，就有可能不會(huì)產(chǎn)生足夠的抵抗力，也不可能期望獲得穩(wěn)定的連接。若橡膠硬度大于80，則需要較大的壓縮載荷，這樣可能會(huì)損壞組裝板1和半導(dǎo)體組件10。
在上述的制造方法中，由于當(dāng)導(dǎo)電硅橡膠組合物23在模具30中模塑成形為導(dǎo)電觸點(diǎn)元件22時(shí)，傳導(dǎo)電阻不可能發(fā)生大的變化(即傳導(dǎo)電阻不會(huì)變得不穩(wěn)定)，因此半導(dǎo)體組件10在安裝后能穩(wěn)定地運(yùn)行并能連續(xù)地長(zhǎng)期使用。即使在半導(dǎo)體組件10對(duì)組裝板1重復(fù)壓縮時(shí)，由于傳導(dǎo)電阻低至50毫歐姆或以下，而且由于連接距離短，外部噪聲的影響能降至最小，因而能完全適應(yīng)信號(hào)的高速傳輸。
應(yīng)當(dāng)注意，在前面實(shí)施方案中，雖然導(dǎo)電觸點(diǎn)元件22模塑成形為由一對(duì)截頭圓錐體組合成截面呈算盤(pán)珠的形狀(如圖4a所示)，但該元件的形狀不限于這一種形狀，可以根據(jù)組裝板1和半導(dǎo)體組件10上的電極形狀、導(dǎo)電連接時(shí)的載荷以及其它因素選擇其它適宜的形狀。例如，可將導(dǎo)電觸點(diǎn)元件22成形為粗的柱形(圓柱形或棱柱形)截面形狀(如圖4b所示)，細(xì)的柱形截面形狀(如圖4c所示)，或橢圓形截面形狀(如圖4d所示)。或者，也可使導(dǎo)電觸點(diǎn)元件22成形為圓形或橢圓形截面形狀(如圖5a所示)，或?qū)?dǎo)電觸點(diǎn)元件22平坦的上端和下端端部邊緣削角如圖5b所示形狀。也可將導(dǎo)電觸點(diǎn)元件22成形為如圖5c所示的八角形截面形狀，或?qū)?dǎo)電觸點(diǎn)元件22的側(cè)邊成形為如圖5d所示的部分彎曲狀。導(dǎo)電觸點(diǎn)元件的上部與下部的形狀可以是相同或是不相同的(不對(duì)稱(chēng))。從電阻與載荷的觀點(diǎn)而言，如圖4a所示的由一對(duì)截頭圓錐體組合成截面呈算盤(pán)珠形的導(dǎo)電觸點(diǎn)元件是特別優(yōu)選的。
實(shí)施例下面實(shí)施例和對(duì)照實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作更詳細(xì)的說(shuō)明，但本發(fā)明不限于這些實(shí)施例。實(shí)施例中的份數(shù)都指重量份。
實(shí)施例1將100份由99.85摩爾％二甲基硅氧烷單元與0.15摩爾％甲基乙烯基硅氧烷單元組成的并以二甲基乙烯基甲硅烷基基團(tuán)封端的、平均聚合度為約8000的甲基乙烯基聚硅氧烷、450份粒狀銀粉A(平均粒度為7.3微米、堆積密度為1.4克/立方厘米、比表面積為0.6平方米/克的silbestF20銀粉，Tokuriki Chemical Research Co.，Ltd.制造)與每100份甲基乙烯基聚硅氧烷與銀粉A的混合物為0.5份的過(guò)氧化二枯基相混合制備導(dǎo)電硅橡膠組合物。
然后，在方形聚酰亞胺絕緣基板(100微米厚)上，垂直鉆出直徑為0.5毫米、間距為1毫米的1156(34×34)個(gè)通孔。如圖3所示，將制成的導(dǎo)電硅橡膠組合物放在基板上覆蓋通孔。將絕緣基板的上下兩面夾在模具的上模塊與下模塊之間，在160℃的模塑成形條件下熱模壓5分鐘，制成多個(gè)導(dǎo)電觸點(diǎn)元件與基板連成整體的電氣連接器。每一導(dǎo)電觸點(diǎn)元件是由一對(duì)截頭圓錐體組合成的，截面呈算盤(pán)珠形狀。每個(gè)算盤(pán)珠形狀的導(dǎo)電觸點(diǎn)元件的高度為1毫米，截頭圓錐形的較小頂部直徑為0.5毫米，圓錐形底部直徑為0.6毫米，截頭圓錐形從基板上下面突出的高度為0.45毫米。
將由上法制造的電氣連接器夾在組裝板與LGA型半導(dǎo)體組件之間并對(duì)其壓縮20％，使組裝板與半導(dǎo)體組件之間通過(guò)電連接器而發(fā)生電氣連接。測(cè)量所有導(dǎo)電觸點(diǎn)元件的傳導(dǎo)電阻的平均值為17毫歐姆，最大值為30毫歐姆，由此表明所有導(dǎo)電觸點(diǎn)元件的傳導(dǎo)電阻都低于50毫歐姆而且變化很小。當(dāng)壓縮操作反復(fù)100次時(shí)，電阻變化僅為初始電阻值的1.3倍。
基于上述測(cè)定值及導(dǎo)電觸點(diǎn)元件的導(dǎo)電截面直徑為0.5毫米和導(dǎo)電距離為1毫米，可根據(jù)下列方程式(2)將傳導(dǎo)電阻轉(zhuǎn)換成體積電阻率。例如，如果導(dǎo)電觸點(diǎn)元件電阻的測(cè)定值為50毫歐姆，根據(jù)下式計(jì)算的體積電阻率為9.8×10-6歐姆米。
ρ＝R×(A/L)(2)式中ρ為體積電阻率，R為傳導(dǎo)電阻的測(cè)定值，A為導(dǎo)電截面積以及L為導(dǎo)電距離。
實(shí)施例2除了導(dǎo)電硅橡膠組合物是通過(guò)混合100份甲基乙烯基聚硅氧烷、500份粒狀銀粉A(平均粒度為7.3微米，堆積密度為1.4克/立方厘米，比表面積為0.6平方米/克的Silbest F20銀粉，Tokuriki ChemicalResearch Co.，Ltd.制造)和每100份甲基乙烯基聚硅氧烷與銀粉A的混合物為0.5份的過(guò)氧化二枯基而制成的外，其余都按實(shí)施例1步驟制備導(dǎo)電觸點(diǎn)元件和電氣連接器。
按與實(shí)施例1相同方法測(cè)得導(dǎo)電觸點(diǎn)元件的傳導(dǎo)電阻平均值為10毫歐姆，最大值為15毫歐姆，由此表明傳導(dǎo)電阻很低且阻值變化極小。當(dāng)壓縮操作反復(fù)100次時(shí)，電阻變化僅為初始電阻值的1.1倍。
對(duì)照實(shí)施例1除導(dǎo)電硅橡膠組合物是通過(guò)混合100份甲基乙烯基聚硅氧烷、500份粒狀銀粉B(堆積密度為1.7克/立方厘米，比表面積為1.5平方米/克的AgC-Bo，F(xiàn)ukuda Metal Foil/Powder Industry Co.，Ltd.制造)和每100份甲基乙烯基聚硅氧烷與銀粉B的混合物為0.5份過(guò)氧化二枯基而制成的外，其余都按實(shí)施例1步驟制備導(dǎo)電觸點(diǎn)元件和電氣連接器。
按與實(shí)施例1相同方法測(cè)得導(dǎo)電觸點(diǎn)元件的傳導(dǎo)電阻平均值為42毫歐姆，最大值為120毫歐姆，由此表明導(dǎo)電觸點(diǎn)元件的初始傳導(dǎo)電阻較高，而且阻值變化較大。當(dāng)壓縮操作反復(fù)100次時(shí)，傳導(dǎo)電阻有相當(dāng)大的增加，未獲得滿(mǎn)意的結(jié)果。
對(duì)照實(shí)施例2除了導(dǎo)電硅橡膠組合物是通過(guò)混合100份甲基乙烯基聚硅氧烷、500份粒狀銀粉C(堆積密度為3.0克/立方厘米，比表面積為1.7平方米/克的AgC-D，F(xiàn)ukuda Metal Foil/Powder Industry Co.，Ltd.制造)和每100份甲基乙烯基聚硅氧烷與銀粉C的混合物為0.5份的過(guò)氧化二枯基而制成的外，其余都按實(shí)施例1步驟制備導(dǎo)電觸點(diǎn)元件和電氣連接器。
按與實(shí)施例1相同的方法測(cè)得導(dǎo)電觸點(diǎn)元件的傳導(dǎo)電阻平均值為51毫歐姆，最大值為220毫歐姆，由此表明導(dǎo)電觸點(diǎn)元件的初始傳導(dǎo)電阻較高，而且電阻值變化很大。當(dāng)壓縮操作重復(fù)100次時(shí)，一些元件變成不導(dǎo)電，不能獲得滿(mǎn)意的結(jié)果。
表1

根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)電硅橡膠組合物在模塑成形為導(dǎo)電觸點(diǎn)元件時(shí)能保持傳導(dǎo)電阻穩(wěn)定。于是可制得在反復(fù)使用時(shí)能避免傳導(dǎo)電阻上升的導(dǎo)電觸點(diǎn)元件以及包含該元件的電氣連接器。
權(quán)利要求
1.一種導(dǎo)電觸點(diǎn)元件，該元件的特征在于使導(dǎo)電硅橡膠組合物模塑和固化，該導(dǎo)電硅橡膠組合物包含下列組分(A)100重量份以下述平均組成式(1)表示的，含有至少兩個(gè)脂族不飽和基團(tuán)的有機(jī)聚硅氧烷R1nSiO(4-n)/2(1)式中R1各自獨(dú)立為取代的或未取代的一價(jià)烴基團(tuán)，n為1.98-2.02的正數(shù)；(B)300-700重量份堆積密度為至多2.0克/立方厘米、比表面積為至多0.7平方米/克的粒狀銀粉；及(C)供組分(A)固化所需量的用于組分(A)的固化劑。
2.權(quán)利要求1的導(dǎo)電觸點(diǎn)元件，其體積電阻率至多為1×10-5歐姆·米。
3.一種供兩對(duì)向的第一與第二連接件之間進(jìn)行電氣連接的電氣連接器，其特征在于包含嵌插在所述要進(jìn)行電氣連接的兩對(duì)向的第一與第二連接件之間的絕緣基板，該絕緣基板上設(shè)置有多個(gè)通孔，及適配并固定在通孔中的如權(quán)利要求1或2所述的導(dǎo)電觸點(diǎn)元件，其中導(dǎo)電觸點(diǎn)元件的相對(duì)的兩端部凸出于絕緣基板的上下兩表面，并與所述要進(jìn)行電氣連接的兩對(duì)向的第一和第二連接件相接觸。
全文摘要
導(dǎo)電觸點(diǎn)元件，其特征在于它是由導(dǎo)電硅橡膠組合物經(jīng)模塑成形、固化而成的，其中導(dǎo)電硅橡膠組合物包含(A)100重量份以平均組成式(1)R
文檔編號(hào)C08K3/08GK1672221SQ03818370
公開(kāi)日2005年9月21日 申請(qǐng)日期2003年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月27日
發(fā)明者西澤孝治 申請(qǐng)人:信越高分子材料株式會(huì)社