JP5444912B2 - Electronic device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、電子機器及びその製造方法に関する。 The present invention relates to an electronic device and a method for manufacturing the same .
電子部品をカーボンナノチューブを介して回路基板に搭載する電子機器が知られている（例えば、特許文献１参照。）。 An electronic device in which an electronic component is mounted on a circuit board via a carbon nanotube is known (for example, see Patent Document 1).
図５は従来の電子機器断面図であり、カーボンナノチューブが植設された第１の電極を有する電子部品を、回路基板上にフエイスダウン接続する電子機器の主要部を表している。 FIG. 5 is a cross-sectional view of a conventional electronic device and shows a main part of the electronic device in which an electronic component having a first electrode in which carbon nanotubes are implanted is face-down connected on a circuit board.
図５を参照して、この従来の電子機器２００では、電子部品２の本体２０、例えば半導体チップの主面（図５中の下面）に、下方にほぼ垂直に伸びる一群のカーボンナノチューブ２３が形成された電極パッド２２からなるフエイスダウン接続用の第１の電極２１が設けられている。 Referring to FIG. 5, in this conventional electronic device 200, a group of carbon nanotubes 23 extending substantially vertically downward is formed on the main surface 20 of the electronic component 2, for example, the main surface (lower surface in FIG. 5) of the semiconductor chip. A first electrode 21 for face-down connection comprising the electrode pad 22 formed is provided.
他方、従来の回路基板２１０は、多層配線基板からなり、その上面に多層配線基板内の配線に接続された第２の電極２１１が、第１の電極２１に対向する位置に設けられている。電子部品２は、第１の電極２１が第２の電極２１１に対向するように従来の回路基板２１０上に位置決めされ、次いで、第１の電極２１の電極パッド２２に植設されたカーボンナノチューブ２３の先端を第２の電極２１１に接触させた状態で、電子部品２は回路基板２１１上へ押圧して搭載される。 On the other hand, the conventional circuit board 210 is composed of a multilayer wiring board, and a second electrode 211 connected to the wiring in the multilayer wiring board is provided on the upper surface thereof at a position facing the first electrode 21. The electronic component 2 is positioned on the conventional circuit board 210 so that the first electrode 21 faces the second electrode 211, and then the carbon nanotubes 23 implanted in the electrode pads 22 of the first electrode 21. The electronic component 2 is pressed and mounted on the circuit board 211 in a state where the tip of the second electrode 211 is in contact with the second electrode 211.
この電子機器２００では、第１電極２１と第２電極２１１とが、カーボンナノチューブを介して押圧されて接触することで電気的に接続される。従って、押圧を解除すると第２電極２１１とカーボンナノチューブ２３は分離するので、従来の回路基板２１０から電子部品２を容易に除去することができる。即ち、この電子部品２は従来の回路基板２１０上に着脱自在に搭載される。このため、電子部品２の交換による電子機器２００の修理又は改良が容易である。また、第１及び第２の電極２１、２１１間は可撓性の大きなカーボンナノチューブで接続されるので、電子部品と回路基板の電極間をはんだバンプで固定する通常のフエイスダウンボンディングに比べて接続部の応力による層間絶縁膜の破壊が少なく、信頼性の高い接続が得られる。 In the electronic device 200, the first electrode 21 and the second electrode 211 are electrically connected by being pressed and contacted via the carbon nanotube. Accordingly, when the pressure is released, the second electrode 211 and the carbon nanotube 23 are separated, so that the electronic component 2 can be easily removed from the conventional circuit board 210. That is, the electronic component 2 is detachably mounted on the conventional circuit board 210. For this reason, it is easy to repair or improve the electronic device 200 by replacing the electronic component 2. In addition, since the first and second electrodes 21 and 211 are connected by a highly flexible carbon nanotube, it is connected as compared with the normal face down bonding in which the electrodes of the electronic component and the circuit board are fixed by solder bumps. There is little destruction of the interlayer insulating film due to the stress of the portion, and a highly reliable connection is obtained.
１本のカーボンナノチューブに流すことができる電流密度は、従来のバンプに用いられる金属材料に比べて２〜３桁ほど高い。このため、上述したカーボンナノチューブを用いて接続する従来の電子機器では、低い接触抵抗を有する接続が期待できる。 The current density that can be passed through one carbon nanotube is about two to three orders of magnitude higher than the metal material used for conventional bumps. For this reason, in the conventional electronic device which connects using the carbon nanotube mentioned above, the connection which has low contact resistance can be anticipated.
しかし、本発明の発明者は、実験により、カーボンナノチューブを介して接続するフエイスダウン実装において、低い接触抵抗を実現することが難しい場合があることを見いだした。本発明の発明者は、この実験結果に基づき、低い接触抵抗が実現されない理由を以下のように考察する。 However, the inventors of the present invention have found through experiments that it may be difficult to achieve low contact resistance in face-down mounting connected via carbon nanotubes. The inventor of the present invention considers the reason why the low contact resistance is not realized based on the experimental results as follows.
図６は従来の電極の接続部分の拡大断面図であり、カーボンナノチューブ２３の先端が従来の回路基板２１０上面に設けられた第２の電極２１１の表面に接触した状態を表している。なお、現実の第２の電極２１１の表面は、微視的に見ればミクロンレベルの凹凸を有する。しかし、その凹凸はカーボンナノチューブの径に比べて十分大きいため、概念的に平坦面として扱うことができるので、以下では平坦面として説明する。 FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of a connection portion of a conventional electrode, showing a state in which the tip of the carbon nanotube 23 is in contact with the surface of the second electrode 211 provided on the upper surface of the conventional circuit board 210. Note that the surface of the actual second electrode 211 has micron-level unevenness when viewed microscopically. However, since the unevenness is sufficiently larger than the diameter of the carbon nanotube, it can be treated conceptually as a flat surface.
カーボンナノチューブ２３は、通常、触媒を用いたＣＶＤ法により製造される。しかし、ＣＶＤ法により製造されるカーボンナノチューブでは、数％〜１０％程度の長さのばらつきが発生する。従って、図６を参照して、平坦な第２の電極２１１の表面に先端が当接するカーボンナノチューブ２３は全体の一部の少数に過ぎず、多数のカーボンナノチューブ２３は先端が第２の電極２１１に到達することなく第２の電極２１１上方で途絶えてしまう。このように、第２の電極２１１に接触して電気的接続に寄与するカーボンナノチューブ２３の割合が少ないため、期待されるような低い接触抵抗が実現されない。 The carbon nanotubes 23 are usually manufactured by a CVD method using a catalyst. However, in the carbon nanotube manufactured by the CVD method, length variation of about several to 10% occurs. Therefore, referring to FIG. 6, the carbon nanotubes 23 whose tips are in contact with the surface of the flat second electrode 211 are only a small part of the whole, and many carbon nanotubes 23 have the tips of the second electrodes 211. Without reaching the second electrode 211. Thus, since the ratio of the carbon nanotube 23 which contacts the 2nd electrode 211 and contributes to electrical connection is small, the low contact resistance as expected is not implement | achieved.
また、第２の電極２１１表面が平坦なため、以下に述べるように、カーボンナノチューブ２３の先端が第２の電極２１１に接触する面積が極めて小さい。そのため、接触抵抗が高くなる。 Further, since the surface of the second electrode 211 is flat, as described below, the area where the tip of the carbon nanotube 23 contacts the second electrode 211 is extremely small. Therefore, contact resistance becomes high.
図７は従来の電極とカーボンナノチューブの接触を説明する図（１）であり、第２の電極２１１と接触するカーボンナノチューブ２３（ＣＮＴ）を表している。 FIG. 7 is a diagram (1) for explaining the contact between the conventional electrode and the carbon nanotube, and shows the carbon nanotube 23 (CNT) in contact with the second electrode 211.
図７を参照して、第１の電極２１の電極パッド２２の下面からほぼ垂直に垂下するカーボンナノチューブ２３は、第２の電極２１１の上面にほぼ垂直に垂下され、その先端が第２の電極２１１に当接して電気的に接触する。カーボンナノチューブ２３の先端は、例えばドーム状をなすので、平坦な第２の電極２１１と点接触をする。また、図７に示すように、先端が欠損して先端が円筒形に開放されている場合は、円筒先端の開放端をなす円周の一点で点接触する。このように、カーボンナノチューブ２３の先端と平坦な第２の電極２１１とは点接触による僅かな接触面積を介して電気的接続がなされる。このため、カーボンナノチューブ２３の許容電流密度から期待されるような低い接触抵抗が実現されない。 Referring to FIG. 7, carbon nanotube 23 that hangs substantially vertically from the lower surface of electrode pad 22 of first electrode 21 hangs substantially perpendicularly to the upper surface of second electrode 211, and the tip thereof is the second electrode. Abuts 211 and makes electrical contact. Since the tip of the carbon nanotube 23 has a dome shape, for example, it makes point contact with the flat second electrode 211. Also, as shown in FIG. 7, when the tip is missing and the tip is opened in a cylindrical shape, point contact is made at one point on the circumference forming the open end of the cylinder tip. As described above, the tip of the carbon nanotube 23 and the flat second electrode 211 are electrically connected through a slight contact area by point contact. For this reason, the low contact resistance expected from the allowable current density of the carbon nanotube 23 is not realized.
かかるカーボンナノチューブ２３の長さの不揃い及び点接触に起因する接触抵抗の増大を抑制するために、従来は電子部品２を従来の回路基板２１０上に押圧して実装していた。 In order to suppress the increase in the contact resistance due to the uneven length of the carbon nanotubes 23 and the point contact, the electronic component 2 is conventionally pressed and mounted on the conventional circuit board 210.
押圧して実装すると、押圧前に第２の電極２１１上に当接していたカーボンナノチューブ２３は押圧されて撓み、押圧前には接触していなかった短いカーボンナノチューブ２３も第２の電極２３に接触するようになる。このため、電気的接触に寄与するカーボンナノチューブ２３の本数が増加し、接触抵抗が低下する。 When pressed and mounted, the carbon nanotubes 23 that have been in contact with the second electrode 211 before pressing are pressed and bent, and the short carbon nanotubes 23 that were not in contact before pressing also contact the second electrode 23. To come. For this reason, the number of carbon nanotubes 23 contributing to electrical contact increases, and the contact resistance decreases.
さらに、以下に説明するように、カーボンナノチューブ２３と第２の電極２１１との接触面積が増加し、接触抵抗が低下する。 Furthermore, as will be described below, the contact area between the carbon nanotubes 23 and the second electrode 211 increases, and the contact resistance decreases.
図８は従来の電極とカーボンナノチューブの接触を説明する図（２）であり、押圧下のカーボンナノチューブの先端形状を表している。 FIG. 8 is a diagram (2) for explaining the contact between the conventional electrode and the carbon nanotube, and shows the tip shape of the carbon nanotube under pressure.
図８を参照して、カーボンナノチューブ２３の先端が平坦な第２の電極２１１に当接した後、さらにカーボンナノチューブ２３を押圧すると、カーボンナノチューブ２３は全体が撓むと同時に、第２の電極２１１に当接する先端が屈曲してその先端部分が第２の電極２１１上面に延在するように変形する。その結果、カーボンナノチューブ２３の先端は、第２の電極２１１と例えば側面で線状に接触して接触面を増することとなる。このため、点接触に比べて接触面積が増加し、接触抵抗が低くなる。 Referring to FIG. 8, if the carbon nanotube 23 is further pressed when the tip of the carbon nanotube 23 comes into contact with the flat second electrode 211, the carbon nanotube 23 is bent as a whole, and at the same time, The tip that comes into contact is bent and deformed so that the tip extends to the upper surface of the second electrode 211. As a result, the tip of the carbon nanotube 23 comes into linear contact with the second electrode 211, for example, on the side surface to increase the contact surface. For this reason, compared with point contact, a contact area increases and contact resistance becomes low.
実験によると、カーボンナノチューブ２３を押圧して５０％以上撓ませた場合、第１の電極２１と第２の電極２１１との接触抵抗は、撓みが２０％の押圧の場合の１／１０以下になる。従って、従来の回路基板２１０上への電子部品２の搭載において十分に接触抵抗を低くするには、５０％以上撓ませるだけの押圧が必要であった。 According to the experiment, when the carbon nanotube 23 is pressed and bent by 50% or more, the contact resistance between the first electrode 21 and the second electrode 211 becomes 1/10 or less of that when the deflection is 20%. Become. Therefore, in order to sufficiently reduce the contact resistance when the electronic component 2 is mounted on the conventional circuit board 210, it is necessary to apply a pressure sufficient to bend 50% or more.
なお、本明細書では、撓みを（Ｌo −Ｌ）／Ｌｏと定義している。ここで、Ｌｏは、最長に近い長さを有する一群のカーボンナノチューブ２３の先端が第２の電極２１１表面に接触して一応の電気的接触がなされたとき、例えば電子部品２が従来の回路基板２１０上に載置されその電子部品２上に熱拡散板が載置されたときの、第１の電極２１を構成する電極パッド２２と第２の電極２１１間の距離Ｌo であり、Ｌは、押圧により短縮した後の電極パッド２２と第２の電極２１１間の距離Ｌである。 In this specification, the deflection is defined as (Lo−L) / Lo. Here, Lo indicates that when a tip of a group of carbon nanotubes 23 having a length close to the longest is in contact with the surface of the second electrode 211 to make a temporary electrical contact, for example, the electronic component 2 is a conventional circuit board. 210 is a distance Lo between the electrode pad 22 constituting the first electrode 21 and the second electrode 211 when the heat diffusing plate is placed on the electronic component 2, and L is This is the distance L between the electrode pad 22 and the second electrode 211 after shortening by pressing.
例えば、５層程度のマルチウオールで5nm 〜10nmφのカーボンナノチューブ２３の弾性限界は撓み２０％〜３０％程度の範囲にあり、この弾性限界を超えて押圧すると、カーボンナノチューブは塑性変形して形状回復が不能になる。一旦このようなカーボンナノチューブの塑性変形が生じた電子部品２を、再び従来の回路基板２１０上に搭載しても信頼性ある電子機器を製造することは難しい。言い換えれば、カーボンナノチューブが搭載時に塑性変形するのでは信頼性ある着脱自在の接続は実現されない。 For example, the elastic limit of carbon nanotubes 23 of 5 nm to 10 nmφ in a multiwall of about 5 layers is in the range of about 20% to 30% of deflection, and when pressed beyond this elastic limit, the carbon nanotubes are plastically deformed to recover their shape. Becomes impossible. Even if the electronic component 2 in which such plastic deformation of the carbon nanotube has once occurred is mounted again on the conventional circuit board 210, it is difficult to manufacture a reliable electronic device. In other words, if the carbon nanotube is plastically deformed when mounted, a reliable detachable connection is not realized.
このように、平坦な第２の電極２１１を有する従来の回路基板２１０では、カーボンナノチューブの撓みが弾性限界内に留まる押圧、例えば撓みが２０％〜３０％以下の押圧としたのでは、十分に低い接触抵抗は得られない。一方、カーボンナノチューブの撓みが塑性変形を起こす押圧、例えば撓みが５０％以上の押圧としたのでは、着脱自在の接続を実現することができないという問題がある。 As described above, in the conventional circuit board 210 having the flat second electrode 211, it is sufficient that the deformation of the carbon nanotube stays within the elastic limit, for example, the pressure is 20% to 30% or less. Low contact resistance cannot be obtained. On the other hand, there is a problem that a detachable connection cannot be realized if the bending of the carbon nanotube is a pressing that causes plastic deformation, for example, a pressing with a bending of 50% or more.
本発明は、カーボンナノチューブが植設された第１の電極を有する電子部品を、第２の電極を有する回路基板上に、第１及び第２の電極を着脱自在にかつ低接触抵抗で接続することができる回路基板およびかかる回路基板を用いた電子機器を提供することを目的とする。 According to the present invention, an electronic component having a first electrode in which carbon nanotubes are implanted is connected to a circuit board having a second electrode in a detachable manner and with a low contact resistance. It is an object to provide a circuit board that can be used and an electronic device using the circuit board.
上述の課題を解決するために、本発明の電子機器は、カーボンナノチューブが植設された第１の電極を備える電子部品と、回路基板上面に設けられたパッド電極の上面に剣山状に形成された導電性の錐体状突起を有する第２の電極とを有し、前記カーボンナノチューブの先端を前記第２の電極に当接した状態で、前記電子部品を前記回路基板上に押圧して前記第１の電極と前記第２の電極を前記カーボンナノチューブを介して電気的に接続して構成する。 In order to solve the above-described problems, an electronic device according to the present invention is formed in a sword-like shape on an upper surface of an electronic component including a first electrode in which carbon nanotubes are implanted and a pad electrode provided on an upper surface of a circuit board. A second electrode having a conductive conical projection, and pressing the electronic component onto the circuit board in a state where the tip of the carbon nanotube is in contact with the second electrode. The first electrode and the second electrode are electrically connected through the carbon nanotube .
本発明では、回路基板の第２の電極上面に剣山状に導電性の錐体状突起が形成されている。錐体状突起の間に挿入されたカーボンナノチューブは、カーボンナノチューブの先端側面が錐体状突起の錐面に線接触する。また、複数本のカーボンナノチューブの先端が錐体上突起の間に挿入され、互いに押し合う。このため、カーボンナノチューブが互いに側面で接触し相互に導通するので、短いカーボンナノチューブも電気的接続に寄与する。 In the present invention, conductive cone-shaped protrusions are formed on the upper surface of the second electrode of the circuit board in the shape of a sword. In the carbon nanotube inserted between the conical protrusions, the tip side surface of the carbon nanotube is in line contact with the conical surface of the conical protrusion. Further, the tips of the plurality of carbon nanotubes are inserted between the projections on the cone and pressed against each other. For this reason, since the carbon nanotubes are in contact with each other on the side surfaces and are electrically connected to each other, the short carbon nanotubes also contribute to the electrical connection.
このように、本発明によると、線接触で接触面積が広く、かつ、短いカーボンナノチューブも電気的接続に寄与するから、押圧をカーボンナノチューブの弾性限界内に留めて着脱自在な接触を行っても、低い接触抵抗の接続を実現することができる。 As described above, according to the present invention, the carbon nanotube has a large contact area due to line contact and a short carbon nanotube also contributes to the electrical connection. Therefore, even if the pressing is kept within the elastic limit of the carbon nanotube and the detachable contact is performed. A low contact resistance connection can be realized.
本発明を、複数の半導体チップを回路基板上面にフエイスダウンで搭載した電子機器に関する実施形態を参照しつつ説明する。 The present invention will be described with reference to an embodiment relating to an electronic device in which a plurality of semiconductor chips are mounted on the upper surface of a circuit board in a face down manner.
図１は本発明の実施形態の電子機器断面図であり、図１（ａ）は搭載前の各部品の位置関係を、図１（ｂ）は搭載後の電子機器１００を表している。 FIG. 1 is a cross-sectional view of an electronic device according to an embodiment of the present invention. FIG. 1A shows the positional relationship between components before mounting, and FIG. 1B shows an electronic device 100 after mounting.
図１を参照して、本実施形態の電子機器１００は、電子部品２としてフエイスダウン接続用の第１の電極２１が設けられた半導体チップ２０を用い、その電子部品２が回路基板１の上面にフエイスダウン接続により搭載されている。 With reference to FIG. 1, an electronic device 100 of the present embodiment uses a semiconductor chip 20 provided with a first electrode 21 for face-down connection as an electronic component 2, and the electronic component 2 is an upper surface of a circuit board 1. It is mounted by face-down connection.
第１の電極２１は、電子部品２の下面（半導体チップ２０の主面）に形成され、電子部品２の下面に設けられた電極パッド２２と、その電極パッド２２の下面にほぼ垂直に延在するように植設されたカーボンナノチューブ２３とから構成されている。 The first electrode 21 is formed on the lower surface of the electronic component 2 (the main surface of the semiconductor chip 20), and extends substantially perpendicular to the electrode pad 22 provided on the lower surface of the electronic component 2 and the lower surface of the electrode pad 22. The carbon nanotubes 23 are planted in such a manner.
かかる第１の電極２１は、周知のカーボンナノチューブの製造方法、例えば以下に述べるＣＶＤ法（化学気相堆積法）により製造することができる。 The first electrode 21 can be manufactured by a known carbon nanotube manufacturing method, for example, a CVD method (chemical vapor deposition method) described below.
導電性金属電極、例えばＡｌ電極の表面に、Ｔｉ膜を介して触媒金属膜、例えばＮｉ膜で被覆された電極パッド２２を形成する。次いで、電極パッド２２下面に垂直な電界を印加し、温度４００℃〜７００℃で原料ガスを流入する。その結果、電極パッド２２にほぼ垂直方向に伸びるカーボンナノチューブ２３が成長する。これにより、電極パッド２２にカーボンナノチューブ２３が植設された第１の電極が形成される。原料ガスとして、例えば、アセチレン、メタン等の炭化水素ガス、あるいは、エタノール、メタノール等のアルコール系材料を用いることができる。 An electrode pad 22 covered with a catalytic metal film such as a Ni film is formed on the surface of a conductive metal electrode such as an Al electrode via a Ti film. Next, an electric field perpendicular to the lower surface of the electrode pad 22 is applied, and a source gas is introduced at a temperature of 400 ° C. to 700 ° C. As a result, the carbon nanotubes 23 extending in the direction substantially perpendicular to the electrode pad 22 grow. As a result, a first electrode in which the carbon nanotubes 23 are implanted in the electrode pad 22 is formed. As the source gas, for example, a hydrocarbon gas such as acetylene or methane, or an alcohol-based material such as ethanol or methanol can be used.
本実施形態では、直径約１０ｎｍ、平均長約１００μｍのカーボンナノチューブ２３を成長した。このとき、隣接するカーボンナノチューブ２３間の平均間隔は約５０ｎｍであった。カーボンナノチューブ２３の長さは、成長時間により制御することができる。なお、カーボンナノチューブ２３の長さは、標準偏差で５〜１０％のばらつきがあった。よく知られているように、カーボンナノチューブ２３の直径及び平均間隔は、触媒金属膜、成長温度等の成長条件により制御することがてきる。 In this embodiment, carbon nanotubes 23 having a diameter of about 10 nm and an average length of about 100 μm are grown. At this time, the average interval between adjacent carbon nanotubes 23 was about 50 nm. The length of the carbon nanotube 23 can be controlled by the growth time. In addition, the length of the carbon nanotube 23 varied by 5 to 10% with a standard deviation. As is well known, the diameter and average interval of the carbon nanotubes 23 can be controlled by growth conditions such as a catalytic metal film and a growth temperature.
回路基板１は、例えば多層配線基板からなり、上面に多層配線と接続する複数の第２の電極１１が形成されている。この第２の電極１１は、実装される電子部品２の第１の電極２１に対応する位置に配置されている。また、回路基板１の上面両端に、ヒンジ４ｂにより開閉可能に支持される鉤４ａを含む押し付け機構４が設けられている。 The circuit board 1 is made of, for example, a multilayer wiring board, and a plurality of second electrodes 11 connected to the multilayer wiring are formed on the upper surface. The second electrode 11 is disposed at a position corresponding to the first electrode 21 of the electronic component 2 to be mounted. Moreover, the pressing mechanism 4 including the collar 4a supported so that opening and closing is possible by the hinge 4b is provided in the upper surface both ends of the circuit board 1. FIG.
図１（ａ）を参照して、電子機器１００の組立は、まず、押し付け機構４の鉤４ａを回路基板１の外側に開いた状態で、電子部品２を回路基板１上に、第２の電極１１の直上に第１の電極２１が対向するように位置決めして、即ちカーボンナノチューブ２３の先端が第２の電極１１上面に当接する位置に位置決めして、載置する。次いで、電子部品2 の背面（図１中の上側の面）に熱拡散板３を載置する。 Referring to FIG. 1 (a), the electronic device 100 is assembled by first placing the electronic component 2 on the circuit board 1 in a state where the flange 4a of the pressing mechanism 4 is opened to the outside of the circuit board 1. The first electrode 21 is positioned directly above the electrode 11, that is, positioned at a position where the tip of the carbon nanotube 23 is in contact with the upper surface of the second electrode 11. Next, the heat diffusion plate 3 is placed on the back surface (upper surface in FIG. 1) of the electronic component 2.
次いで、図１（ｂ）を参照して、熱拡散板３の上面に押し付け機構４の鉤４ａを掛け、押し付け機構４により熱拡散板３を回路基板１の方向に押圧する。これにより、電子部品２は回路基板１上に押圧されて固定され、電子機器１００として組み立てられる。このとき、第１の電極２１の電極パッド２２と第２の電極１１は、互いに対向して配置され、その間の電気的接続はカーボンナノチューブ２３を介してなされる。 Next, referring to FIG. 1B, a hook 4 a of the pressing mechanism 4 is hung on the upper surface of the heat diffusing plate 3, and the heat diffusing plate 3 is pressed toward the circuit board 1 by the pressing mechanism 4. Thus, the electronic component 2 is pressed and fixed on the circuit board 1 and assembled as the electronic device 100. At this time, the electrode pad 22 of the first electrode 21 and the second electrode 11 are arranged to face each other, and electrical connection therebetween is made through the carbon nanotubes 23.
なお、押圧は、カーボンナノチューブ２３が塑性変形を起こさない範囲、例えば押圧により生ずるカーボンナノチューブ２３の撓みが３０％以下が好ましく、２０％以下の圧力がより好ましい。他方、押圧は、接触抵抗を低くする観点からは高いことが望ましい。とくに、カーボンナノチューブ２３の長さの標準偏差以上の撓みを付与することが、カーボンナノチューブ２３の長さのばらつきに起因して生ずる接触抵抗の増加を抑制するという観点から好ましい。この観点から、押圧は、カーボンナノチューブ２３に１０％以上の撓みを付与する圧力が好ましく、２０％以上の撓みを付与する圧力がより好ましい。 Note that the pressing is performed in a range where the carbon nanotubes 23 do not cause plastic deformation, for example, the deflection of the carbon nanotubes 23 caused by pressing is preferably 30% or less, and more preferably 20% or less. On the other hand, the pressure is preferably high from the viewpoint of reducing the contact resistance. In particular, it is preferable to impart a deflection greater than the standard deviation of the length of the carbon nanotube 23 from the viewpoint of suppressing an increase in contact resistance caused by the variation in the length of the carbon nanotube 23. From this viewpoint, the pressure is preferably a pressure that imparts a deflection of 10% or more to the carbon nanotube 23, and more preferably a pressure that imparts a deflection of 20% or more.
以下、上述した本発明の実施形態にかかる回路基板１の第２の電極１１について詳細に説明する。 Hereinafter, the 2nd electrode 11 of the circuit board 1 concerning embodiment of this invention mentioned above is demonstrated in detail.
図２は本発明の実施形態の電子機器の電極近傍の拡大断面図であり、第２の電極１１の表面形状を模式的に表している。なお、図２中のカーボンナノチューブ２３は、第２の電極１１上面に対向して配置された第１の電極２１から垂下するカーボンナノチューブ２３を表している。図３は本発明の実施形態の電子機器の電極表面を表す図であり、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）により観察された第２の電極の表面形状を表している。 FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the electrode of the electronic device according to the embodiment of the present invention, and schematically shows the surface shape of the second electrode 11. Note that the carbon nanotubes 23 in FIG. 2 represent the carbon nanotubes 23 that hang down from the first electrode 21 disposed to face the upper surface of the second electrode 11. FIG. 3 is a diagram illustrating the electrode surface of the electronic apparatus according to the embodiment of the present invention, and illustrates the surface shape of the second electrode observed by an SEM (scanning electron microscope).
図２を参照して、第２の電極１１は、回路基板１の上面に形成され、回路基板１の多層配線に接続する電極パッド１２と、電極パッド１２の上面に形成された突起１３とを有する。 Referring to FIG. 2, the second electrode 11 is formed on the upper surface of the circuit board 1, and includes an electrode pad 12 connected to the multilayer wiring of the circuit board 1, and a protrusion 13 formed on the upper surface of the electrode pad 12. Have.
突起１３は、上端より下端方向に太くなる錐体状の形状を有し、電極パッド１２上面を剣山状に密生して被覆するように形成される。かかる錐体状の突起１３は、例えば、以下のような条件下の電解めっきにより形成することができる。 The protrusion 13 has a conical shape that is thicker in the lower end direction than the upper end, and is formed so as to cover the upper surface of the electrode pad 12 densely in a sword mountain shape. Such a cone-shaped protrusion 13 can be formed, for example, by electrolytic plating under the following conditions.
銅又は銅合金からなる電極パッド１２の上面に、塩化ニッケル（ＮｉＣｌ2 ・６Ｈ2 Ｏ）の電解液に、緩衝剤としてほう酸（Ｈ3 ＢＯ3 ）を加え、さらに結晶制御剤としてエチレンジアミンジハイドロクロライド（ＥＤＡ）を加えためっき液を用いて、電解めっきによりニッケルめっきを施す。その結果、電極パッド１２の上面に、図３に図示するような錐体状の突起１３が剣山状に密生したニッケルめっき層が形成される。 To the upper surface of the electrode pad 12 made of copper or copper alloy, boric acid (H 3 BO 3 ) is added as a buffering agent to an electrolytic solution of nickel chloride (NiCl 2 · 6H 2 O), and further ethylenediamine dihydrochloride as a crystal controlling agent. Nickel plating is performed by electrolytic plating using a plating solution to which (EDA) is added. As a result, a nickel plating layer having cone-shaped protrusions 13 as shown in FIG. 3 densely formed in a sword mountain shape is formed on the upper surface of the electrode pad 12.
なお、上記の電解めっき工程前に、電極パッド１２表面を１０％濃度の塩酸で数十秒間洗浄した後、純水でリンスする前処理を施した。 Before the electrolytic plating step, the surface of the electrode pad 12 was washed with 10% concentration hydrochloric acid for several tens of seconds and then subjected to a pretreatment for rinsing with pure water.
また、上記めっき液は、１Ｌの水に、２００ｇの塩化ニッケル、３５ｇのほう酸、２００ｇのエチレンジアミンジハイドロクロライドを溶解して調合した。さらに、このめっき液のＰＨを、１０％濃度の塩酸及び１０％濃度のアンモニア水を用いてＰＨ４となるように調整した。 The plating solution was prepared by dissolving 200 g of nickel chloride, 35 g of boric acid, and 200 g of ethylenediamine dihydrochloride in 1 L of water. Furthermore, the pH of the plating solution was adjusted to PH4 using 10% hydrochloric acid and 10% ammonia water.
上記の電解めっきは、めっき液の温度６０℃、電流密度１．０Ａ／ｄｍ2 〜２．０Ａ／ｄｍ2 の条件下で、１００秒間〜１０００秒間継続し、電極パッド１２上に錐体状の突起１３を形成した。これにより、表面に突起１３を有する第２の電極１１が作製された。この方法で形成された突起１３は、例えば平均高さが５００ｎｍ、隣接する突起間の平均間隔（即ち突起１３の下端の平均直径）が１５０ｎｍであった。なお、突起１３の高さ及び下端の直径は、エチレンジアミンジハイドロクロライドの濃度、めっき液の温度、電流密度及びめっき時間により制御することができる。 The above electrolytic plating is continued for 100 seconds to 1000 seconds under conditions of a plating solution temperature of 60 ° C. and a current density of 1.0 A / dm 2 to 2.0 A / dm 2 . A protrusion 13 was formed. Thereby, the 2nd electrode 11 which has the processus | protrusion 13 on the surface was produced. The protrusions 13 formed by this method had, for example, an average height of 500 nm and an average interval between adjacent protrusions (that is, an average diameter of the lower ends of the protrusions 13) of 150 nm. The height of the protrusion 13 and the diameter of the lower end can be controlled by the concentration of ethylenediamine dihydrochloride, the temperature of the plating solution, the current density, and the plating time.
突起１３の形成後、突起１３が形成された第２の電極１１の上面に、蒸着により例えば厚さ１０ｎｍの金層を形成した。この金層は、カーボンナノチューブ２３との接触抵抗を低下すると同時に、ニッケルめっき層からなる突起１３の腐食を抑制する。 After the formation of the protrusions 13, a gold layer having a thickness of, for example, 10 nm was formed on the upper surface of the second electrode 11 on which the protrusions 13 were formed by vapor deposition. This gold layer reduces the contact resistance with the carbon nanotubes 23 and at the same time suppresses the corrosion of the protrusions 13 made of the nickel plating layer.
次に、本発明の第２の電極１１とカーボンナノチューブ２３との電気的接続について説明する。 Next, the electrical connection between the second electrode 11 of the present invention and the carbon nanotube 23 will be described.
図２を参照して、第２の電極１１の上面に上方から垂下する一群のカーボンナノチューブ２３を押し当てると、錐体状突起１３の先端（上端）が一群のカーボンナノチューブ２３の中に分け入り、カーボンナノチューブ２３の先端を突起１３の外側に押しやる。押しやられたカーボンナノチューブ２３の先端は、突起１３の側面を滑落して下方に移動する。その結果、カーボンナノチューブ２３の先端は、突起１３の間、即ち複数の隣接する錐体状の突起１３が形成する底が狭窄する窪み（図４に示す窪み１３ａ− 1〜１３ａ−３）の中に差し込まれるように挿入される。 Referring to FIG. 2, when a group of carbon nanotubes 23 depending on the upper surface of second electrode 11 is pressed from above, the tip (upper end) of cone-shaped protrusion 13 is divided into group of carbon nanotubes 23. Then, the tip of the carbon nanotube 23 is pushed to the outside of the protrusion 13. The tip of the pushed carbon nanotube 23 slides down the side surface of the protrusion 13 and moves downward. As a result, the tips of the carbon nanotubes 23 are located in the recesses (the recesses 13a-1 to 13a-3 shown in FIG. 4) between the protrusions 13, that is, the bottoms formed by the plurality of adjacent cone-shaped protrusions 13 are narrowed. It is inserted so that it may be inserted in.
図４は本発明の実施形態の接続部分拡大断面図であり、第２の電極１１の上面に押圧されたカーボンナノチューブ２３が第２の電極１１と接続する様子を模式的に表している。 FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of a connection portion according to the embodiment of the present invention, and schematically shows a state in which the carbon nanotubes 23 pressed against the upper surface of the second electrode 11 are connected to the second electrode 11.
図４を参照して、一群のカーボンナノチューブ２３−１〜２３−８が第２の電極１１の上面に押圧されている。このとき、カーボンナノチューブ２３相互の平均間隔は５０ｎｍであり、突起１３相互の平均間隔（突起１３の中心間の平均距離）は１５０ｎｍであるから、多くの場合、錐体状の突起１３が形成する窪み１３ａ−１〜１３ａ−３のそれぞれの窪みの中に複数のカーボンナノチューブ２３が挿入される。 Referring to FIG. 4, a group of carbon nanotubes 23-1 to 23-8 is pressed against the upper surface of second electrode 11. At this time, the average interval between the carbon nanotubes 23 is 50 nm, and the average interval between the protrusions 13 (the average distance between the centers of the protrusions 13) is 150 nm. Therefore, in many cases, the cone-shaped protrusions 13 are formed. A plurality of carbon nanotubes 23 are inserted into each of the recesses 13a-1 to 13a-3.
カーボンナノチューブ２３のうちの１本の長いカーボンナノチューブ２３−３は、窪み１３ａ−１の中に、先端を窪み１３ａ−１の底に当接させて挿入されている。この長いカーボンナノチューブ２３−３は押圧により屈曲して撓み、その先端部分の側面を円錐状の突起１３の錐面（即ち側面）に線状に接触させている。 One long carbon nanotube 23-3 of the carbon nanotubes 23 is inserted into the recess 13a-1 with its tip in contact with the bottom of the recess 13a-1. This long carbon nanotube 23-3 is bent and bent by pressing, and the side surface of the tip portion thereof is brought into linear contact with the conical surface (that is, the side surface) of the conical protrusion 13.
カーボンナノチューブ２３−３より短く、先端が窪み１３ａ−１の底に到達しない２本のカーボンナノチューブ２３− 1、２３−２は、同じ窪み１３ａ−１に挿入されて撓んだカーボンナノチューブ２３−３により、突起１３の側面方向に押し付けられている。その結果、カーボンナノチューブ２３−１は、カーボンナノチューブ２３−２を挟んで、カーボンナノチューブ２３−３により突起１３の側面に押圧される。従って、３本のカーボンナノチューブ２３−１〜２３−３は互いに側面を線状に接触させて電気的に接続される。また、カーボンナノチューブ２３−１及びカーボンナノチューブ２３−３は突起１３と線状に接触する。 Two carbon nanotubes 23-1 and 23-2 that are shorter than the carbon nanotube 23-3 and do not reach the bottom of the recess 13a-1 are inserted into the same recess 13a-1 and bent. Therefore, the protrusion 13 is pressed in the side surface direction. As a result, the carbon nanotubes 23-1 are pressed against the side surfaces of the protrusions 13 by the carbon nanotubes 23-3 across the carbon nanotubes 23-2. Therefore, the three carbon nanotubes 23-1 to 23-3 are electrically connected with the side surfaces in linear contact with each other. The carbon nanotubes 23-1 and 23-3 are in linear contact with the protrusions 13.
上述したように、長いカーボンナノチューブ２３−３は、その先端が窪み１３ａ−１の底に当接して屈曲し、その先端側面で線状に突起１３の側面に接触する。また、短いカーボンナノチューブ２３−１は、撓みにより屈曲したカーボンナノチューブ２３−３により短いカーボンナノチューブ２３−２を介して突起１３の側面に押し付けられ、突起１３の側面と線状に接触する。さらに、突起１３の側面に直接接しない短いカーボンナノチューブ２３−２は、これを挟む２本のカーボンナノチューブ２３−１、３２−３と互いに側面で線状に接触する。 As described above, the long carbon nanotube 23-3 is bent with its tip abutting against the bottom of the recess 13a-1, and in contact with the side surface of the protrusion 13 linearly at the tip side surface. The short carbon nanotubes 23-1 are pressed against the side surfaces of the protrusions 13 via the short carbon nanotubes 23-2 by the carbon nanotubes 23-3 bent by the bending, and come into linear contact with the side surfaces of the protrusions 13. Furthermore, the short carbon nanotubes 23-2 that do not directly contact the side surfaces of the protrusions 13 are in linear contact with the two carbon nanotubes 23-1 and 32-3 that sandwich the short carbon nanotubes 23-2 and 32-3.
即ち、窪み１３ａ−１に挿入された３本のカーボンナノチューブ２３−１〜２３−３は全て、互いに線接触により電気的に接続される。さらに、突起１３に接するカーボンナノチューブ２３−１，２３−３はその側面で突起１３と線状に接触して電気的に接続される。 That is, all the three carbon nanotubes 23-1 to 23-3 inserted into the recess 13a-1 are electrically connected to each other by line contact. Furthermore, the carbon nanotubes 23-1 and 23-3 in contact with the protrusion 13 are in electrical contact with the protrusion 13 in a linear manner on their side surfaces.
このように、短いカーボンナノチューブ２３−１も、長いカーボンナノチューブ２３−２と同様に突起１３の側面と線接触して電気的接触がなされる。また、直接突起１３に触れない短いカーボンナノチューブ２３−２は、互いに側面で線接触するカーボンナノチューブ２３−１、２３−３を介して突起１３と電気的に接触する。従って、従来の回路基板２１０では第２の電極２１１に到達しない又は先端のみが当接するような短いカーボンナノチューブ２３−１、２３−２が、本実施形態では電気的接続に寄与する。また、カーボンナノチューブ２３−１〜２３−３及び突起１３との接触は線接触でなされるため、従来の第２の電極にカーボンナノチューブ２３の組成変形を生じさせる押圧を印加したときと同様の低い接触抵抗が、カーボンナノチューブ２３の弾性変形内の押圧で実現される。 As described above, the short carbon nanotubes 23-1 are also brought into electrical contact with the side surfaces of the protrusions 13 in the same manner as the long carbon nanotubes 23-2. Further, the short carbon nanotubes 23-2 that do not directly touch the protrusions 13 are in electrical contact with the protrusions 13 through the carbon nanotubes 23-1 and 23-3 that are in line contact with each other on the side surfaces. Therefore, the short carbon nanotubes 23-1 and 23-2 that do not reach the second electrode 211 in the conventional circuit board 210 or that only the tip abuts contribute to the electrical connection in this embodiment. Further, since the carbon nanotubes 23-1 to 23-3 and the protrusions 13 are in contact with each other by line contact, it is as low as when a pressure that causes compositional deformation of the carbon nanotubes 23 is applied to the conventional second electrode. Contact resistance is achieved by pressing within the elastic deformation of the carbon nanotubes 23.
カーボンナノチューブ２３−４、２３−５は短く、窪み１３ａ−２の底まで到達していない。しかし、それらの先端は錐体状の突起１３に押しやられ、突起１３の側面を滑落して移動した結果、先端の側面は突起１３の側面に延在して線状に接触している。 The carbon nanotubes 23-4 and 23-5 are short and do not reach the bottom of the recess 13a-2. However, as a result of the tips being pushed by the cone-shaped projections 13 and sliding down the side surfaces of the projections 13, the side surfaces of the tips extend to the side surfaces of the projections 13 and are in linear contact.
かかる短いカーボンナノチューブ２３−４、２３−５は、撓みが弾性変形内の押圧の場合、表面が平坦な従来の第２の電極では点接触乃至非接触となり、低抵抗の接続を実現することができなかった。本実施形態の第２の電極１１は、このようなカーボンナノチューブ２３−４、２３−５でも線接触して電気的接続に寄与するので、低い接触抵抗が実現される。 When the short carbon nanotubes 23-4 and 23-5 are pressed within the elastic deformation, the conventional second electrode having a flat surface becomes point contact or non-contact, thereby realizing a low resistance connection. could not. Since the second electrode 11 of the present embodiment contributes to electrical connection by making line contact with such carbon nanotubes 23-4 and 23-5, low contact resistance is realized.
窪み１３ａ−３には、３本の長いカーボンナノチューブ２３−６〜２３−８が挿入されている。カーボンナノチューブ２３−６は、その先端が突起１３の側面を滑落して窪み１３ａ−３の底に当接する。そして、押圧により弾性変形して、カーボンナノチューブ２３−６の側面を突起１３の側面に線状に接触するように撓む。また、カーボンナノチューブ２３−８は、窪み１３ａ−３の底近くまで挿入され、先端を窪み１３ａ−３の底まで挿入されたカーボンナノチューブ２３−６に当接して撓み、その側面を突起１３の側面に線状に接触させている。さらに、カーボンナノチューブ２３−７は、先端がカーボンナノチューブ２３−６の側面に当接して弾性変形して撓み、側面をカーボンナノチューブ２−８の側面に線接触させて密着している。 Three long carbon nanotubes 23-6 to 23-8 are inserted into the recess 13a-3. The tip of the carbon nanotube 23-6 slides down the side surface of the protrusion 13 and comes into contact with the bottom of the recess 13a-3. Then, it is elastically deformed by the pressing and bends so that the side surface of the carbon nanotube 23-6 is in linear contact with the side surface of the protrusion 13. Further, the carbon nanotube 23-8 is inserted to the bottom of the recess 13a-3, the tip thereof is bent in contact with the carbon nanotube 23-6 inserted to the bottom of the recess 13a-3, and its side surface is the side surface of the projection 13. Are in linear contact. Further, the carbon nanotubes 23-7 are in close contact with the side surfaces of the carbon nanotubes 23-6, elastically deformed and bent, and the side surfaces are in close contact with the side surfaces of the carbon nanotubes 2-8.
このように、１個の窪み１３ａ−３に複数のカーボンナノチューブに２３−６〜２３−８が挿入されてたがいに押し合うことにより、カーボンナノチューブ２３−６〜２３−８は、相互に又は突起１３と線接触する。従って、低い接触抵抗が実現される。 In this manner, the carbon nanotubes 23-6 to 23-8 are mutually or protruded by pressing each other with the plurality of carbon nanotubes 23-6 to 23-8 inserted into the single recess 13a-3. 13 and line contact. Therefore, a low contact resistance is realized.
上述したように、本発明の回路基板１では、カーボンナノチューブ２３を押下する際、剣山状に形成された錐体状の突起１３が、一群のカーボンナノチューブ２３の中に下方から分け入るように挿入される。そして、突起１３により囲まれて形成される窪み１３ａ−１〜１３ａ−３の中に複数のカーボンナノチューブ２３が挿入される。なお、カーボンナノチューブ２３の押下は、カーボンナノチューブ２３の弾性限界内でなされる。 As described above, in the circuit board 1 of the present invention, when the carbon nanotubes 23 are pressed, the cone-shaped projections 13 formed in the shape of a sword mountain are inserted so as to enter the group of carbon nanotubes 23 from below. Is done. A plurality of carbon nanotubes 23 are inserted into the recesses 13a-1 to 13a-3 formed by being surrounded by the protrusions 13. The pressing of the carbon nanotube 23 is performed within the elastic limit of the carbon nanotube 23.
このとき、カーボンナノチューブ２３の先端は突起１３の側面を滑落し、カーボンナノチューブ２３の先端付近のカーボンナノチューブ側面が突起１３の側面に線状に接触する。また、窪み１３ａ−１〜１３ａ−３は、底が狭窄しているため、窪み１３ａ−１〜１３ａ−３に挿入された複数本のカーボンナノチューブ２３は、互いに押し合い、互いに又は突起１３の側面とチューブ側面で線状に接触する。このため、突起１３の底に到達しない短いカーボンナノチューブ２３−１、２３−２、２３−４、２３−５も、互いに又は突起１３と線状に接触して電気的接続に寄与する。このように、カーボンナノチューブ２３の弾性限界内の低い押圧によっても、電気的接続は線状の接触によりなされ、かつ，多くのカーボンナノチューブ２３が電気的接続に寄与するため、低い接触抵抗が実現される。 At this time, the tip of the carbon nanotube 23 slides down the side surface of the protrusion 13, and the side surface of the carbon nanotube near the tip of the carbon nanotube 23 comes into linear contact with the side surface of the protrusion 13. Further, since the bottoms of the recesses 13a-1 to 13a-3 are narrowed, the plurality of carbon nanotubes 23 inserted into the recesses 13a-1 to 13a-3 are pressed against each other, and Contact linearly on the side of the tube. For this reason, the short carbon nanotubes 23-1, 23-2, 23-4, and 23-5 that do not reach the bottom of the protrusion 13 also contact each other or the protrusion 13 in a line shape, and contribute to electrical connection. As described above, even when the carbon nanotubes 23 have a low pressure within the elastic limit, the electrical connection is made by linear contact, and many carbon nanotubes 23 contribute to the electrical connection, so that a low contact resistance is realized. The
本発明の突起１３は、底部が太くなり、側面が傾斜面となる形状（本明細書では「錐体状」という。）を有し、例えは円錐体、角錐体、円錐台及び角錐台等の錐体及び錐台を含む形状に形成される。なお、突起１３の側面は傾斜面であればよく、錐面の他、錐線が湾曲するもの、例えば垂線が突起１３の中心軸方向に凹に湾曲するものが含まれる。 The projection 13 according to the present invention has a shape with a thick bottom and an inclined surface (referred to as “conical shape” in the present specification), such as a cone, a pyramid, a truncated cone, and a truncated pyramid. It is formed in a shape including a cone and a frustum. In addition, the side surface of the protrusion 13 may be an inclined surface, and includes a conical surface, a conical line that curves, for example, a perpendicular that curves concavely in the central axis direction of the protrusion 13.
このような錐体状突起１３とすることで、上方から押下されたカーボンナノチューブ２３の先端を突起の側面を摺動して滑落させ、カーボンナノチューブ２３の側面と突起１３の側面とを線状に接触させることができる。また、窪み１３ａ−１〜１３ａ−３の底（下方）を狭窄させて、窪み１３ａ−１〜１３ａ−３の中に挿入された複数のカーボンナノチューブ２３を互いに押し合うように接触させることができる。 By forming such a cone-shaped protrusion 13, the tip of the carbon nanotube 23 pressed from above is slid by sliding the side surface of the protrusion, and the side surface of the carbon nanotube 23 and the side surface of the protrusion 13 are linearly formed. Can be contacted. Further, the bottoms (lower portions) of the depressions 13a-1 to 13a-3 are narrowed, and the plurality of carbon nanotubes 23 inserted into the depressions 13a-1 to 13a-3 can be brought into contact with each other so as to press each other. .
他方、多数のカーボンナノチューブ２３を突起１３に線接触させて接触抵抗を低くするという観点からは、一つの窪みに挿入されるカーボンナノチューブ２３を少なくして突起１３に直接接触しないカーボンナノチューブ２３が少なくなるように、突起１３の平均間隔を小さくすることが好ましく、例えばカーボンナノチューブ２３の平均間隔の１０倍以下とすることが好ましい。 On the other hand, from the viewpoint of reducing the contact resistance by bringing a large number of carbon nanotubes 23 into line contact with the protrusions 13, the number of carbon nanotubes 23 inserted into one recess is reduced, and the number of carbon nanotubes 23 not directly contacting the protrusions 13 is reduced. Thus, it is preferable to reduce the average interval of the protrusions 13, for example, 10 times or less the average interval of the carbon nanotubes 23.
突起１３の底面の直径、即ち隣接する突起１３の中心軸間の平均間隔は、１個の窪み１３の中に複数のカーボンナノチューブ２３を挿入するという観点から、カーボンナノチューブ２３の平均間隔の２倍以上とすることが好ましい。 The diameter of the bottom surface of the protrusion 13, that is, the average distance between the central axes of the adjacent protrusions 13 is twice the average distance between the carbon nanotubes 23 from the viewpoint of inserting a plurality of carbon nanotubes 23 into one recess 13. The above is preferable.
突起１３の上端は、曲率が小さな例えば尖塔状とすることが、押下の際にカーボンナノチューブ２３の先端が滑らかに突起１３側面に押し出されるという観点から好ましい。この観点から、突起１３先端の曲率半径は、カーボンナノチューブ２３の直径（半径の２倍）より小さいことが好ましい。ここで突起１３先端の曲率半径は、突起１３先端が平坦面からなる場合は、その平坦面の半径を含むものとする。 It is preferable that the upper end of the protrusion 13 has, for example, a spire shape having a small curvature from the viewpoint that the tip of the carbon nanotube 23 is smoothly pushed out to the side surface of the protrusion 13 when pressed. From this point of view, the radius of curvature of the tip of the protrusion 13 is preferably smaller than the diameter of the carbon nanotube 23 (twice the radius). Here, the radius of curvature of the tip of the protrusion 13 includes the radius of the flat surface when the tip of the protrusion 13 is a flat surface.
突起１３の高さはとくに制限されないが、少なくともカーボンナノチューブ２３の先端が突起１３側面を容易に滑落する傾斜（例えば傾斜角６０度）を有する程度の高さとすることが好ましい。 Although the height of the protrusion 13 is not particularly limited, it is preferable that the height of the protrusion 13 be such that at least the tip of the carbon nanotube 23 has an inclination (for example, an inclination angle of 60 degrees) that easily slides down the side face of the protrusion 13.
本発明の実施形態では、突起１３を電解めっきにより形成したが、これに限らず突起を他の方法により形成しても差し支えない。例えば、無電解めっきあるいはエッチングにより形成してもよい。また、材料もニッケル以外の導電体を用いることもできる。 In the embodiment of the present invention, the protrusion 13 is formed by electrolytic plating. However, the present invention is not limited to this, and the protrusion may be formed by other methods. For example, it may be formed by electroless plating or etching. In addition, a conductor other than nickel can also be used as the material.
また、本発明の回路基板は、多層配線基板に限られず、その他の配線基板、例えばシリコン基板を用いた配線基板、集積回路が形成された半導体チップであってもよい。 The circuit board of the present invention is not limited to a multilayer wiring board, but may be other wiring boards, for example, a wiring board using a silicon substrate, or a semiconductor chip on which an integrated circuit is formed.
本発明を集積回路を多層配線基板上にフエイスダウン実装する電子機器に適用することで、着脱自在かつ低接触抵抗の接続を実現することができる。 By applying the present invention to an electronic device in which an integrated circuit is face-down mounted on a multilayer wiring board, a detachable and low contact resistance connection can be realized.
１、２０１ 回路基板
２ 電子部品
２０ 本体（半導体チップ）
３ 熱拡散板
４ 押し付け機構
１１、２１１ 第２の電極
１２、２２ 電極パッド
１３ 突起
１３ａ−１〜１３ａ−３ 窪み
２１ 第１の電極
２３ カーボンナノチューブ
１００、２００ 電子機器
1,201 Circuit board 2 Electronic component 20 Main body (semiconductor chip)
3 Heat diffusion plate 4 Pressing mechanism 11, 211 Second electrode 12, 22 Electrode pad 13 Protrusion 13a-1 to 13a-3 Depression 21 First electrode 23 Carbon nanotube 100, 200 Electronic device
Claims (6)
回路基板上面に設けられたパッド電極の上面に剣山状に形成された導電性の錐体状突起を有する第２の電極とを有し、
前記カーボンナノチューブの先端を前記第２の電極に当接した状態で、前記電子部品を前記回路基板上に押圧して前記第１の電極と前記第２の電極を前記カーボンナノチューブを介して電気的に接続した電子機器。 An electronic component comprising a first electrode having carbon nanotubes implanted therein;
A second electrode having a conductive cone-shaped projection formed in a sword shape on the upper surface of a pad electrode provided on the upper surface of the circuit board;
With the tip of the carbon nanotube in contact with the second electrode, the electronic component is pressed onto the circuit board to electrically connect the first electrode and the second electrode via the carbon nanotube. Electronic equipment connected to.
電解めっきにより、前記電極パッド上面に剣山状に形成された導電性の錐体状突起を形成して、前記電極パッド上に前記錐体状突起が形成された第２の電極を形成する工程と、
カーボンナノチューブが植設された第１の電極を備える電子部品を、前記カーボンナノチューブの先端が前記第２の電極に接触するように前記回路基板上に載置する工程と、
前記回路基板上に載置された前記電子部品を前記回路基板上に押圧して、前記第１の電極と前記第２の電極とを前記カーボンナノチューブを介して電気的に接続させ、前記電子部品を前記回路基板上に着脱自在に搭載する工程とを有する電子機器の製造方法。 Forming an electrode pad connected to the wiring of the circuit board on the circuit board;
A step of forming a conductive cone-shaped protrusion formed in a sword shape on the upper surface of the electrode pad by electrolytic plating, and forming a second electrode in which the cone-shaped protrusion is formed on the electrode pad; ,
Placing an electronic component comprising a first electrode in which carbon nanotubes are implanted on the circuit board such that the tip of the carbon nanotube is in contact with the second electrode;
The electronic component placed on the circuit board is pressed onto the circuit board to electrically connect the first electrode and the second electrode via the carbon nanotube, and the electronic component And a step of detachably mounting the circuit board on the circuit board.
前記電解めっきは、ＰＨ４に調整された塩化ニッケル、ほう酸及びエチレンジアミンジハイドロクロライドの水溶液をめっき液とし、電流密度が１．０Ａ／ｄｍ2 〜２．０Ａ／ｄｍ2 の条件下で、ニッケルからなる錐体状の突起を剣山状に形成することを特徴とする請求項５記載の電子機器の製造方法。 The cone-shaped protrusion is made of nickel,
The electrolytic plating, nickel chloride adjusted to PH4, and boric acid and ethylenediamine dihydrochloride aqueous solution as a plating solution, under conditions current density of 1.0A / dm 2 ~2.0A / dm 2 , nickel 6. The method of manufacturing an electronic device according to claim 5, wherein the conical protrusions are formed in a sword mountain shape.
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