(57)【要約】  接続部の低背化と着脱自在化を実現できる電気接続構造（Ｃ）が提供する。  この電気接続構造（Ｃ）は、  可撓性を有する絶縁フィルム（１）と、その絶縁フィルム（１）の少なくとも片面（１ａ）に形成された少なくとも１個の導電性のパッド部（２）と、パッド部（２）の縁部から引出された導体回路パターン（３）と、パッド部（２）の面内で絶縁フィルム（１）の厚み方向に形成された貫通孔（４）と、貫通孔（４）と連通してパッド部（２）の面内に形成された小孔（５）とを備えたフレキシブル基板を第１の接続部材（Ａ）とし、  その第１の接続部材（Ａ）の貫通孔（４）に、  内部または表面（６ａ）に形成された導体回路パターン（８）と電気的に接続する導電性突起（７）が少なくとも片面（６ａ）に形成された第２の接続部材（Ｂ）の導電性突起（７）がパッド部（２）の小孔（５）に挿入され、  パッド部（２）と導電性突起（７）が機械的に接触した構造になっている。
2008050448.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気接続構造であって、前記電気接続構造は、
可撓性を有する絶縁フィルムと、前記絶縁フィルムの少なくとも片面に形成された少なくとも１個の導電性のパッド部と、前記パッド部の縁部から引出されている導体回路パターンと、前記パッド部の面内で前記絶縁フィルムの厚み方向に形成された貫通孔と、前記貫通孔と連通して前記パッド部の面内に形成された小孔とを備えたフレキシブル基板を第１の接続部材とし、
前記第１の接続部材の前記貫通孔に、
内部または表面に形成された導体回路パターンと電気的に接続する導電性突起が少なくとも片面に形成されている第２の接続部材の前記導電性突起が前記パッド部の前記小孔を介して挿入されて、
前記パッド部と前記導電性突起が機械的に接触した構造になっている。
【請求項２】
請求項１の電気接続構造において、
前記パッド部が導電性と弾力性を備えた材料で形成されている。
【請求項３】
請求項２の電気接続構造において、
前記パッド部の前記材料が、銅、ニッケル、ステンレス鋼、リン青銅、インコネル、または導電性樹脂組成物である。
【請求項４】
請求項１の電気接続構造において、
前記小孔の大きさが、前記導電性突起の断面の大きさよりも小さい。
【請求項５】
請求項４の電気接続構造において、
前記小孔の平面視形状が円形、多角形またはスリット形状である。
【請求項６】
請求項１の電気接続構造において、
前記パッド部はマトリックス状に２次元配列して形成され、かつ前記導電性突起も、前記パッド部の配列に対応するマトリックス状に２次元配列して形成されている。
【請求項７】
請求項１の電気接続構造において、
前記導電性突起の立ち上がり角度が６５〜１６０°である。
【請求項８】
請求項７の電気接続構造において、
前記導電性突起の断面形状は、上部の方が下部よりも大きくなっている。
【請求項９】
請求項１の電気接続構造において、
前記第２の接続部材が、前記第１の接続部材の構造を有する前記フレキシブル基板の片面または両面に導電性突起が形成されているフレキシブル基板である。
【請求項１０】
請求項１の電気接続構造において、
前記第１の接続部材の片面または両面にも、導電性突起が形成されている。
【請求項１１】
請求項１の電気接続構造において、
前記第１の接続部材の表面のうち、前記パッド部が形成されている表面と反対側の表面、または前記第２の接続部材の表面のうち、前記導電性突起が形成されている表面と反対側の表面に、バンプ電極が形成されている。
【請求項１２】
請求項１の電気接続構造において、
前記第１の接続部材および前記第２の接続部材がいずれも前記第１の接続部材であるフレキシブル基板であって、前記パッド部が形成されている表面と反対側の表面に前記導電性突起が形成され、かつ前記パッド部と前記導電性突起はいずれも前記フレキシブル基板の周縁部に配置され、前記フレキシブル基板の中央部には半導体素子の実装領域が形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電気接続構造に関し、更に詳しくは、一対の接続部材を接続して形成される接続部の低背化と省スペース化を実現することができ、また一対の接続部材を反復して着脱することができる電気接続構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、各種の電気・電子機器の小型化、薄型化、軽量化、多機能化が急速に進んでいる。とくに、携帯電話、ノートパソコン、デジタルカメラなどの分野では、多機能化への要求と並んで小型化、薄型化への要求は非常に強くなっている。
これらの電気・電子機器は、回路基板をはじめとして、各種の電気・電子部品を多数組込んで製造されるのであるが、その場合、これら電気・電子部品は互いに電気的に接続されなければならない。【０００３】
その場合の接続方法としては次のような各種の方法が実施されている。
例えば回路基板に半導体素子を表面実装する場合、回路基板と半導体素子のそれぞれのパッド部の間に異方性導電膜を配置したのちに全体を熱圧着して両者を電気的に接続するＡＣＦ接続がある。また、半導体素子のパッド部にはんだバンプを形成し、そのバンプを回路基板のパッド部に載置した状態でリフロー処理を施す方法や、その変形であるフリップチップ方式などもある。更には、実装部品と回路基板のパッド部の間をワイヤボンディングする方法もある。【０００４】
これらの接続方法は、いずれも、接続作業に特殊な装置が必要であり、しかも一旦接続すると接続部材を取り外すことができない。したがって、仮に設計変更などにより回路の部分的な取り替えが必要になったり、または接続部材が故障してその取り替えが必要となった場合であっても、当該接続部材や回路の取り替えは極めて困難である。そのため、他の部品が故障していなくても、結局、モジュール全体を廃棄せざるを得ない。すなわち、この接続方法では、各部品のリペア処理は極めて難しい。【０００５】
また、ＡＣＦ接続の場合、パッド部間のピッチ間隔を４０μｍ程度までせばめることができ、また接続部の高さも１００μｍ以下にすることができて、比較的接続部の低背化と省スペース化に資するが、他方では接続信頼性が低く、大きな電流は流せず、またノイズレベルも高いという難点があり、民生用液晶モジュールのように小さな電流しか流せず、かつ使用環境が良好である場合には実用に耐え得るものの、例えば工業用などをはじめとする一般的な用途に適用することはできない。【０００６】
リフロー処理による接続の場合は、バンプ間のピッチを１５０μｍ以下に狭ピッチ化すると溶けたはんだによるバンプ間の短絡の発生も起こり始めるので、多ピン化は制限される。また、ワイヤボンディングによる接続の場合、接続部の機械的強度はそれほど高くないので外力に弱く、また、ワイヤは湾曲した状態で実装部品の外側にボンディングされるので、例えばフリップチップ方式やリフロー処理に比べると接続部の省スペース化という点で劣っている。【０００７】
これらの接続方法の場合、いずれも接続部材間では永久接続となり、反復接続ができない。また修理や回路の変更を無理に行なおうとすれば、回路の一部または全部を破壊、破棄しなければならなくなる。
これに反し、オスコネクタとメスコネクタを機械的に噛み合せて部品間の電気的接続を実現するコネクタ構造があり、これは反復して接続部材間の着脱が可能である。例えば、回路基板に搭載された１列配置のメスコネクタに、フレキシブル基板の端部に形成された同じく１列配置のオスコネクタを直接挿入した構造のＦＦＣコネクタ構造や、回路基板に実装され、通常は２列配置のメスコネクタに、フレキシブル基板の端部に形成された同じく２列配置のオスコネクタを嵌合した構造のペアコネクタ構造や、その変形であって、各コネクタの接続端子をマトリックス状に配列したピングリッドアレイコネクタ構造などが実施されている。【０００８】
このコネクタ構造を採用すると、各部品は着脱自在な関係で接続されているので、ある部品に故障が発生した場合でも、それを取り外し、新たな部品に代替できるという利点、すなわちリペア処理が可能であるという利点が得られる。
しかしながら、このコネクタ構造を構成するオスコネクタやメスコネクタ、とりわけメスコネクタは、通常、金属板材を金型成形して製造されているので、高い精度を保って微細なオスコネクタやメスコネクタを製造することには限界がある。そのため、コネクタ構造における接続部の低背化はかなり困難である。
例えばＦＦＣコネクタ構造の場合、接続部の高さは、通常、１mm以上になっている。また接続端子も最小のピッチ間隔は０.３mm程度であり、片側の１列配置であり、しかもピン数が４０以上になると回路設計上の制限が多くなり、かつ実際の挿抜作業が困難になる。【０００９】
ペアコネクタ構造の場合、接続部の高さは１.３mm以上、最小のピッチ間隔は０.５mm程度であり、接続端子の２列配置は可能であるが、やはりピン数が６０以上になると回路設計上の制限が多くなり、かつ挿抜作業は困難になる。また、コネクタ自身の製造コストも高くなる。
また、ピングリッドアレイコネクタ構造の場合、ピン数は多くすることができ、接続部の省スペース化という点で好適であるが、しかし他方では、ピッチ間隔を２mm未満にすることは難しく、接続部の高さを４mm未満にすることは難しいという問題がある。更に、このピングリッドコネクタ構造の場合、価格が高く、一般用途へ適用するときの大きな障害になっている。
【発明の開示】
【００１０】
本発明の目的は、一対の接続部材が着脱自在に接続されていて、形成された接続部の高さが０.５mm以下である電気接続構造を提供することである。
上記した目的を達成するために、本発明においては、
電気接続構造であって、前記電気接続構造は、
可撓性を有する絶縁フィルムと、前記絶縁フィルムの少なくとも片面に形成された少なくとも１個の導電性のパッド部と、前記パッド部の縁部から引出されている導体回路パターンと、前記パッド部の面内で前記絶縁フィルムの厚み方向に形成された貫通孔と、前記貫通孔と連通して前記パッド部の面内に形成された小孔とを備えたフレキシブル基板を第１の接続部材とし、
前記第１の接続部材の前記貫通孔に、
内部または表面に形成された導体回路パターンと電気的に接続する導電性突起が少なくとも片面に形成されている第２の接続部材の前記導電性突起が前記パッド部の前記小孔を介して挿入されて、
前記パッド部と前記導電性突起が機械的に接触した構造になっている、
が提供される。
【００１１】
そして、好適には、
前記第１の接続部材における前記パッド部はマトリックス状に配列して形成され、かつ前記第２の接続部材における前記導電性突起も、前記パッド部の配列に対応するマトリックス状に配列して形成されている電気接続構造、
前記第１の接続部材が、前記フレキシブル基板の片面または両面に導電性突起が形成されているフレキシブル基板である電気接続構造、
前記第１の接続部材の表面のうち、前記パッド部が形成されている表面と反対側の表面、または前記第２の接続部材の表面のうち、前記導電性突起が形成されている表面と反対側の表面に、バンプ電極が形成されている電気接続構造、また、
前記第１の接続部材および前記第２の接続部材がいずれも前記第１の接続部材の構造を有するフレキシブル基板であって、前記パッド部が形成されている表面と反対側の表面に前記導電性突起が形成され、かつ前記パッド部と前記導電性突起はいずれも前記フレキシブル基板の周縁部に配置され、前記フレキシブル基板の中央部には半導体素子の実装領域が形成されている電気接続構造が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の電気接続構造の組立てに用いる第１の接続部材の１例Ａを示す部分切欠斜視図である。
【図２】図１のII−II線に沿う断面図である。
【図３】本発明の電気接続構造の組立てに用いる第２の接続部材の１例Ｂを示す部分切欠斜視図である。
【図４】第２の接続部材Ｂの別の例を示す断面図である。
【図５】第２の接続部材Ｂの更に別の例を示す断面図である。
【図６】第２の接続部材Ｂの他の例を示す断面図である。
【図７】本発明の電気接続構造の１例を示す断面図である。
【図８】第１の接続部材の１例Ａ１を示す断面図である。
【図９】第１の接続部材の１例Ａ２を示す断面図である。
【図１０】第１の接続部材の１例Ａ３を示す断面図である。
【図１１】第１の接続部材の１例Ａ４を示す断面図である。
【図１２】第１の接続部材の１例Ａ５を示す断面図である。
【図１３】パッド部の１例を示す平面図である。
【図１４】パッド部の他の例を示す平面図である。
【図１５】パッド部の別の例を示す平面図である。
【図１６】パッド部の１例を示す平面図である。
【図１７】パッド部の他の例を示す平面図である。
【図１８】パッド部の別の例を示す平面図である。
【図１９】パッド部の更に別の例を示す平面図である。
【図２０】第２の接続部材の１例Ｂ１を示す断面図である。
【図２１】第２の接続部材の１例Ｂ２を示す断面図である。
【図２２】第２の接続部材の１例Ｂ３を示す断面図である。
【図２３】第２の接続部材の１例Ｂ４を示す断面図である。
【図２４】第２の接続部材の１例Ｂ５を示す断面図である。
【図２５】本発明の電気接続構造Ｃが組込まれているコネクタ構造（１）を示す断面図である。
【図２６】接続構造の接触抵抗と挿抜回数の関係を示すグラフである。
【図２７】接続構造の保持力と挿抜回数の関係を示すグラフである。
【図２８】温度１２０℃の環境下で接続構造を保持したときの接続構造の接触抵抗の経時変化を示すグラフである。
【図２９】本発明の電気接続構造Ｃが組込まれているコネクタ構造（２）を示す断面図である。
【図３０】本発明の電気接続構造Ｃが組込まれているコネクタ構造（３）を示す断面図である。
【図３１】本発明の電気接続構造Ｃが組込まれているコネクタ構造（４）を示す断面図である。
【図３２】本発明の電気接続構造Ｃが組込まれているコネクタ構造（５）を示す断面図である。
【図３３】本発明の電気接続構造が組込まれているフィルムケーブル構造の１例を示す断面図である。
【図３４】本発明の電気接続構造が組込まれている構造体の１例を示す断面図である。
【図３５】本発明の電気接続構造が組込まれている構造体の別の例を示す断面図である。
【図３６】本発明の電気接続構造が組込まれている構造体のまた別の例を示す断面図である。
【図３７】本発明の電気接続構造が組込まれているフレキシブル多層回路基板構造体の１例を示す断面図である。
【図３８】本発明の電気接続構造が組込まれているスタックドパッケージ構造体の１例を示す断面図である。
【図３９】図３８のスタックドパッケージ構造の組立てに用いるフィルム回路基板の１例を示す断面図である。
【図４０】第２の接続部材の１例を示す斜視図である。
【図４１】第２の接続部材の他の例を示す斜視図である。
【図４２】本発明の電気接続構造を用いた構造体を示す断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
最初に、本発明の電気接続構造の基本形態について説明する。
本発明の電気接続構造は、図１と図１のII−II線に沿う断面図である図２で１例として示したフレキシブル基板を第１の接続部材Ａとし、その第１の接続部材Ａの貫通孔４に、図３で１例として示した第２の接続部材Ｂの導電性突起７を挿入して組立てられ、例えば図７で示した断面構造になっている。【００１４】
第１の接続部材Ａはいわゆるフレキシブル基板であって、可撓性を有する薄い絶縁フィルム１と、その片面１ａの所定箇所に形成された少なくとも１個（図１では３個）のパッド部２と、このパッド部２の縁部から引出されて所定のパターンで絶縁フィルム１の表面１ａに配線された信号線の導電回路パターン３と、それぞれのパッド部２の面内位置において絶縁フィルム１の厚み方向に形成された貫通孔４と、それぞれのパッド部２の面内に形成され、貫通孔４と連通していて、貫通孔４よりは小さい小孔５とで構成されている。なお、図１と図２で示したパッド部２の場合、貫通孔４の上端部にその一部が張り出した状態になっている。【００１５】
この第１の接続部材Ａの基材である絶縁フィルム１としては、例えばポリイミド、ポリエステル、液晶ポリマ、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などの樹脂から成るフィルム、薄いガラスエポキシ複合板やＢＴレジン基板などを用いることができる。
これら絶縁フィルムの厚みは、目的とする電気接続構造を低背化させることからすれば、機械的強度を損なわない範囲でできるだけ薄い方がよい。これら絶縁フィルムの市販品の最小の厚みは１２.５μｍであるが、上記した樹脂を適宜キャスティングや押出成形して１０μｍ以下の厚みにして用いてもよい。【００１６】
また、パッド部２を構成する材料としては、導電性と同時に弾力性を備えた材料であることが好ましい。この電気接続構造Ａの場合、後述するように、このパッド部２の直下に形成される貫通孔４に第２の接続部材Ｂの導電性突起７を挿入し、当該導電性突起７にパッド部２が圧接することによって２つの接続部材間の導通構造が形成されるので、このパッド部２は導電性を有することを必須の属性とするとともに弾力性が要求されるからである。このような材料としては、具体的には、銅、ニッケル、ステンレス鋼、リン青銅、インコネル（商標）などの金属や、樹脂に導電性の粉末が分散している導電性樹脂組成物などを好適例とする。【００１７】
パッド部の厚みは格別限定されるものではないが、良好な弾力性を発揮させるためには、あまり厚くない方がよく、上限は１００μｍ程度に制限すべきである。パッド部として銅のめっき層、スパッタリングで形成したニッケル薄膜、更にはこれらを組合せた導体層を用いた場合、厚みが０.０５μｍ程度であっても、良好な導電性と弾力性を示すので好適である。【００１８】
図１で示した第１の接続部材Ａを製造するに際しては、例えば片面銅張フィルムを用意し、その銅箔側の表面にフォトリソグラフィーとエッチング技術を適用して、パッド部２と導体回路パターン３の部分を残して他の銅箔部分をエッチング除去し、ついで、例えばレーザ光を照射してパッド部２の直下に貫通孔４を形成し、最後にパッド部２側の表面のうち小孔を形成すべき箇所以外をマスキングしたのち銅のエッチング処理を行なって貫通孔４と連通する小孔５を形成すればよい。化学エッチングやプラズマエッチングのプロセス技術を組合せれば、量産時の製造コストをはるかに低減することができる。【００１９】
一方、第２の接続部材Ｂは、後述する電気・電子部品やプリント配線板などであって、その片面６ａに形成された少なくとも１個（図３では３個）の導電性突起７と、この導電性突起７から引出されて所定のパターンで表面６ａに配線された信号線の導体回路パターン８を備えている。
なお、この導電性突起７の配列パターンは、図１で示した第１の接続部材Ａにおける貫通孔４の配列パターンと同じになっている。そして、これら導電性突起７の断面の大きさは、第１の接続部材Ａの貫通孔４よりは小さく、小孔５よりは大きくなっている。また、この導体回路パターン８は第２の接続部材Ｂの表面６ａに配線されずに、当該第２の接続部材Ｂの内部に埋設した状態で配線されてもよい。【００２０】
ここで、この第２の接続部材Ｂは第１の接続部材Ａの相手材であって、例えば通常のリジッドなプリント配線板、各種の半導体モジュールや半導体素子、更には各種のセンサデバイスや表示デバイスなどである。また、第１の接続部材Ａのようなフレキシブル基板であってもよい。
そして、これらのプリント配線板や電気・電子部品の所定表面に上記した導電性突起を形成することによって、この第２の接続部材Ｂが製造される。【００２１】
この導電性突起の形成に際しては、例えば第２の接続部材Ｂの表面に表出しているランド部や端子部に、通常のめっき処理や電鋳を選択的に行なうことによりその箇所に導電材料を堆積して所定形状の突起を形成すればよい。逆に、第２の接続部材Ｂの表面に厚く堆積した導電材料の層に部分的なエッチング処理を行なって形成することもできる。
また、ワイヤボンディング技術を活用して形成したスタッドバンプも実用に供することができる。更には、導電ペーストを第２の接続部材の表面にスクリーン印刷することによっても、必要箇所に導電性突起を形成することができる。【００２２】
そしてこれらの導電性突起は、第２の接続部材Ｂの表面６ａに配線されている導体回路パターン８の上だけではなく、ビアホールの上などに形成することもできる。例えば第２の接続部材Ｂが薄い絶縁フィルムを基材とするフレキシブル基板である場合、図４で示したように、反対側の表面６ｂに形成した導体回路パターン８から絶縁フィルム１を導通して表面６ａに突出する導電性突起７を形成することができる。この構造にすると、製造した第２の接続部材Ｂにおける導電性突起７の機械的強度が高くなるので好適である。
また、図５で示したように、絶縁フィルム１を基材とするフレキシブル基板の導体回路パターン８の所定箇所に導電性突起７を突設し、更にカバーレイ６ｃをかけた構造の場合も、導電性突起７の機械的強度の向上を実現することができる。
更に、図６で示したように、多層リジッドプリント配線板における内層回路から最上層の表面６ａに導電性突起７を突設した第２の接続部材の場合も同様の効果が得られる。【００２３】
本発明の電気接続構造を組立てるに際しては、第２の接続部材Ｂの導電性突起７のそれぞれを第１の接続部材Ａのパッド部２のそれぞれに圧接すればよい。
その結果、図７で示したように、導電性突起７はパッド部２の小孔５を貫通して貫通孔４の中に挿入される。そしてこの過程で貫通孔４の上端部に位置するパッド部の張り出し部分は拡径して撓み、同時に絶縁フィルムもパッド部２に同期して撓み、それらの弾性によってパッド部２の張り出し部分が導電性突起７の腹部と圧接する。その結果、導電性突起７とパッド部２の間、すなわち、第１の接続部材Ａと第２の接続部材Ｂの間では電気的な導通構造Ｃが形成される。そして、一方の接続部材の導体回路パターンを伝播してきた信号は、この電気接続構造Ｃを介して他方の接続部材に伝搬する。【００２４】
このように、電気接続構造Ｃでは、図２で示したように、第１の接続部材Ａに形成されている小孔５とパッド部２と貫通孔４で構成される箇所がメス端子部Ａ０として機能し、また第２の接続部材Ｂに形成されている導電性突起７がオス端子部Ｂ０として機能する。
そして、この接続構造Ｃは、第１の接続部材Ａのメス端子部Ａ０におけるパッド部２と第２の接続部材Ｂの導電性突起７の機械的接触で形成されているので、第１の接続部材Ａを第２の接続部材Ｂから引き剥せば、この接続構造Ｃを解除することができる。そのとき、パッド部２は材料の弾性によって撓んだ状態からもとの位置に復元し、再度、メス端子部Ａ０としての使用が可能な状態に戻る。【００２５】
本発明の電気接続構造において、その接続状態の信頼性、確実性を高めるために、第１の接続部材Ａの前記したメス端子部Ａ０と第２の接続部材Ｂの前記したオス端子部Ｂ０をそれぞれ次のような態様で形成しておくことが好ましい。
まず、図８で示した第１の接続部材Ａ１のメス端子部Ａ０は、絶縁フィルム１の片面１ａにパッド部２が形成され、そしてパッド部２に形成される小孔５と貫通孔４の平面視形状が同一になっている。【００２６】
図９で示した第１の接続部材Ａ２は、絶縁フィルム１の片面１ａに形成されたパッド部２の小孔５が貫通孔４よりも小さくなっていて、パッド部２が貫通孔４の上端部に一部張り出している構造のメス端子部Ａ０を有するものである。
図１０で示した第１の接続部材Ａ３は、絶縁フィルム１の他方の表面１ｂにもパッド部２が形成されていて、かつ小孔５と貫通孔４は同じ大きさになっている構造のメス端子部Ａ０を有するものである。
図１１で示した第１の接続部材Ａ４は、絶縁フィルムの他方の表面１ｂにもパッド部２が形成され、かつ、上下面のパッド部２，２のそれぞれは貫通孔４の上下端部に一部張り出している構造のメス端子部Ａ０を有するものである。【００２７】
そして図１２で示した第１の接続部材Ａ５は、絶縁フィルム１の上面１ａと下面１ｂにもパッド部２，２が形成され、貫通孔４の壁面４ａにも例えば無電解めっきを施して２つのパッド部２，２間で導通をとっている構造のメス端子部Ａ０を有するものである。そして小孔５と貫通孔４は同じ大きさになっている。
これらの第１の接続部材において、例えば接続部材Ａ３，Ａ４のように、絶縁フィルム１の両面にパッド部２，２を形成したものは、メス端子部Ａ０としての弾力性が高くなるので好適である。また、接続時の導電性の問題でいえば、接続部材Ａ５のように貫通孔の壁面に耐食性の貴金属めっき処理を施したものが好適である。【００２８】
なお、パッド部２に形成する小孔５の平面視形状は、後述するオス端子部Ｂ０である導電性突起７を挿入することができる形状であればよく、格別限定されるものではないが、例えば、図１３で示したように、貫通孔４より小径の円形孔、図１４で示したように、十文字形状をしたスリット孔、図１５で示したように、円形孔と十文字スリット孔を組合せた孔、図１６で示したように円形孔と三方スリット孔を組合わせた孔、図１７で示したように、複数のスリット孔を中心を１つにして集合させた孔、図１８で示したように、星型の孔、図１９で示したように、平面視形状がムカデ形状をした孔などをあげることができる。【００２９】
これら小孔のうち、例えば図１４や図１５で示したスリット孔は、ここに第２の接続部材Ｂの導電性突起７を挿入したときに、スリット孔周辺の４個の舌片部が撓んで導電性突起に確実に圧接して接続構造の導通性の信頼を高めることができると同時に、挿抜を反復しても良好な接続構造を維持することができるという点で好適である。更に、スリット孔の数を増加したり、図１９で示したように、導電性突起との接触部の長さを長くすることにより、接続の信頼性を高めることができる。
一方、第２の接続部材Ｂにおけるオス端子部Ｂ０を構成する導電性突起７の形状は、第１の接続部材Ａのメス端子部Ａ０に挿入されたときに、パッド部２と確実に接触して導通がとれる形状であればよく、格別限定されるものではない。【００３０】
例えば、図２０で示したように、表面６ａに対する立ち上がり角度（θ）が９０°である柱状体、図２１で示したように立ち上がり角度（θ）が鈍角になっている突起、図２２で示したように台座の上にそれよりも小径の柱状体を重ね合せたような突起、図２３で示したように頂部が基部よりも大きくなっている柱状突起、図２４で示したように、中央部がくびれている柱状突起などを例示することができる。
これらのうち、接続部材Ｂ２，Ｂ４，Ｂ５のように、頂部の断面形状が基部の断面形状よりも大きくなっている導電性突起は、これを第１の接続部材Ａのメス端子部Ａ０に挿入したときに、メス端子部Ａ０のパッド部２に対してアンカー効果を発揮して抜脱しにくくなるので好適である。そして、接続部材Ｂ２のような突起を形成する場合には、立ち上がり角度（θ）を６５〜１６０°の範囲に設定することが好ましい。【００３１】
表面６ａを基点としたこれら導電性突起７の全体の高さは、７０μm以上に設定することが好ましい。この高さが７０μｍより低い場合は、第１の接続部材Ａのメス端子部Ａ０に挿入されたとき、パッド部２との機械的接触を起こさなかったり、パッド部２との圧接状態が不充分になったりして、接続構造Ｃとしての接続信頼性が低下するからである。しかし、あまり高くすると、接続構造Ｃの低背化という目的を満たすことができなくなるので、最大でも７００μｍ程度に規制すべきである。
なお、これら導電性突起７の断面形状も格別限定されるものではないが、例えば、菱形、四角形、三角形、多角形、円形などの形状をあげることができる。【００３２】
このような導電性突起７の材料としては、メス端子部Ａ０への挿入時にパッド部２との間で摺動することになるので、耐摩耗性を確保するために、少なくともその表面が比較的硬質な金属または合金で構成されていることが好ましい。具体的には、銅、ニッケル、金、パラジウム、ロジウム、銀などをあげることができ、また例えば樹脂から成る軟質な芯体の表面に例えばニッケル、金、白金、ロジウム、パラジウム、銀、錫、はんだなどのめっき処理を施して表面だけを選択的に硬質化してもよい。逆に、カーボンや鉄などを含む導電性の塗料を塗布することも、信頼性を高める点で有効である。【００３３】
なお、それぞれの接続部材におけるメス端子部Ａ０とオス端子部Ｂ０（導電性突起７）の面内配列に関しては、格別限定されるものではないが、例えば第１の接続部材Ａのメス端子部Ａ０をマトリックス状に２次元配列し、また第２の接続部材Ｂのオス端子部Ｂ０を上記したメス端子部Ａ０の配列に対応するマトリックス状に２次元配列すると、小さい平面スペース内に多数の接続点を有する接続構造Ｃを形成することができるので、接続部の省スペース化という点で好適である。【００３４】
例えば、メス端子部Ａ０の径をいずれも６０μｍ、ピッチを２００μｍとし、１００行１００列の２次元配列にすれば、２０mm角の平面スペース内に、１００００点の接続点を有する接続構造Ｃの形成が可能になる。
上記した第１の接続部材Ａと第２の接続部材Ｂをそれぞれ後述するように変形して本発明の電気接続構造を組立てることにより、多彩な機能を発揮する電気・電子装置を製作することができる。以下に、それを詳細に説明する。【００３５】
（１）コネクタ構造
図７で示した本発明の電気接続構造Ｃが組込まれているコネクタ構造（１）の１例を図２５に示す。
図２５のコネクタ構造（１）においては、第２の接続部材Ｂの片面６ａに形成された所定パターンで配列する導電性突起（オス端子部Ｂ０）７を、第１の接続部材Ａに形成され、貫通孔とパッド部と小孔から成るメス端子部Ａ０に挿入して電気接続構造Ｃが形成されている。【００３６】
例えば、導電性突起（オス端子部Ｂ０）７は、直径０.１５mm、高さ０.１５mmで、ピッチ間隔を０.５mmにして、６行１０列のマトリックス状に配列されている。一方、第１の接続部材Ａには、直径０.１mmの貫通孔、直径０.２５mmのパッド部、このパッド部の中心に直径０.１２５mmの小孔が形成されてメス端子部Ａ０が導電性突起の場合と同じマトリックスの配列で形成されている。オス端子部Ｂ０とメス端子部Ａ０で形成された６０ピンの接続構造Ｃの形状は、縦６.０mm、横４.０mm、高さ０.３mmであり、占有面積は２４mm2であり、全体の体積は７.２mm3であった。【００３７】
なお、実際の接続作業においては、このコネクタ構造（１）は狭ピッチ多ピンであるにもかかわらず、容易にメス接続部Ａ０とオス接続部Ｂ０の位置合わせができ、オス接続部Ｂ０のメス接続部Ａ０への挿入操作を円滑に行なうことができた。そして脱着作業も何の障害もなく円滑に行なえた。また、反復して挿抜することも容易であった。
一方、オスコネクタとメスコネクタを機械的に噛み合せた従来の６０ピンコネクタ構造の場合、接続部の最小サイズは、縦３.５mm、横２１mm、高さ１mm程度であり、占有面積は７３５mm2であり、全体の体積は７３.５mm3である。【００３８】
以上のことから明らかなように、本発明の電気接続構造Ｃを組込んだコネクタ構造（１）の場合、挿抜作業を円滑に行なうことができ、加えて従来の最小サイズのコネクタ構造に比べて大幅な低背化を実現しており、かつ省スペース化も実現している。
また、このコネクタ構造（１）における接続構造Ｃの信頼性評価試験を行なった。【００３９】
（ａ）接続部の接触抵抗に及ぼす挿抜回数の影響
コネクタ構造（１）の挿抜操作を反復し、その都度、１３個の接続点につき接続部の接触抵抗を測定した。その結果を１３点の平均値として図２６に示した。
図２６から明らかなように、接触抵抗は０.０５Ω以下と非常に小さく、２００回の挿抜操作を反復しても、接触抵抗はほとんど増大しておらず、良好な導電性が確保されている。【００４０】
（ｂ）接続部の保持力に及ぼす挿抜回数の影響
コネクタ構造（１）の挿抜操作を反復し、その都度、接続部を解除するに要する力（接続部の保持力）を測定した。その結果を図２７に示した。
図２７から明らかなように、最初の数１０回の挿抜操作の反復では、接続部の保持力は若干低下するが、やがて安定化し、その後の挿抜操作を反復してもほとんど変化しておらず、信頼性の高い接続構造になっているといえる。
なお、接続部の保持力の初期段階における低下現象は、メス端子部とオス端子部がなじむための安定化プロセスであると考えられる。【００４１】
（ｃ）接続部の耐熱試験
コネクタ構造（１）を、温度１２０℃の環境化に保持したのち取り出して接続部の接触抵抗を測定した。その結果を、保持時間との関係として図２８に示した
図２８から明らかなように、温度１２０℃の環境に１００時間保持しても、接続部の接触抵抗はほとんど変化しておらず、このコネクタ構造（１）は熱的に安定であることが判明した。
以上の試験結果から明らかなように、本発明の接続構造Ｃは、接触抵抗が小さく、挿抜操作を反復しても接触抵抗の増加がなく、また熱的にも安定であり、高い信頼性を備えている。【００４２】
図２９は別のコネクタ構造（２）を示す。
このコネクタ構造（２）の場合は、表面６ａに形成された導電性突起７に加えて、表面６ａと反対側の表面６ｂにも導電性突起７が形成されている第２の接続部材Ｂを用い、これら両面の導電性突起７のそれぞれを２枚の第１の接続部材Ａのメス端子部Ａ０に挿入して、本発明の電気接続構造Ｃが形成されている。
このコネクタ構造（２）では、第２の接続部材Ｂがオス型のインターポーザとして機能している。【００４３】
図３０は更に別のコネクタ構造（３）を示す。
このコネクタ構造（３）では、１枚の第１の接続部材Ａのメス端子部Ａ０に２枚の第２の接続部材Ｂの導電性突起７を第１の接続部材Ａの上面と下面からそれぞれ挿入して本発明の電気接続構造Ｃが形成されている。
図３１は別のコネクタ構造（４）を示す。
このコネクタ構造（４）は、図３０のコネクタ構造（３）の変形例であるが、ここでは、第１の接続部材Ａがメス型のインターポーザとして機能している。
図３２に他のコネクタ構造（５）を示す。【００４４】
このコネクタ構造（５）は、第１の接続部材Ａを変形した２枚のフレキシブル基板を用いて組立てられる。すなわち、第１の接続部材Ａにおいてパッド部が位置する表面１ａに導電性突起７が形成され、それぞれの導電性突起７を他方の第１の接続部材Ａのメス端子部Ａ０に挿入して本発明の電気接続構造Ｃが形成されている。
この場合、それぞれの導電性突起７とメス端子部Ａ０を縦横交互に千鳥状に配列しておくと、組立てられた接続構造Ｃにおける接続の信頼性を高めることができて好適である。【００４５】
以上のコネクタ構造において、第１の接続部材Ａのメス端子部を構成する貫通孔（とパッド部）をマトリックス状に配列し、また相手材である第２の接続部材Ｂの導電性突起も、上記したマトリックスに対応して配列しておくと、形成した接続構造Ｃが占有する平面スペースを大幅に小さくすることができ、省スペースの点で好適である。
なお、上記したコネクタ構造を解除する場合は、例えばフレキシブル基板である第１の接続部材Ａを手動で引き剥がせばよい。【００４６】
（２）フィルムケーブル構造
本発明の電気接続構造Ｃが組込まれているフィルムケーブル構造の１例を図３３に示す。
このフィルムケーブル構造の場合、所定の配列でメス端子部Ａ０が形成され、同時に表面１ａに同じ配列で導電性突起７が形成されている複数（図３３では３枚）の第１の接続部材Ａ（長尺なフレキシブル基板）の各メス端子部Ａ０に別の第１の接続部材Ａの導電性突起（オス端子部Ｂ０）を挿入して本発明の電気接続構造Ｃを形成して、各フレキシブル基板を長手方向に連結してケーブルにしている。
このケーブルにおける各接続部は低背であり、全体として極めて薄く可撓性である。また、いずれかの接続部材が断線した場合、ただちに手動で接続構造Ｃを解除し、そこにあらたな接続部材を接続することができる。【００４７】
（３）その他の組立て構造体
表面に所定の回路パターンが配線されている回路基板に、本発明の電気接続構造Ｃを有する電子部品が表面実装された構造体の１例を図３４に示す。
図３４の構造体の場合、第２の接続部材Ｂとして、導電性突起７が形成されている表面６ａと反対側の表面６ｂに例えばはんだバンプ電極８が形成されているものが用いられる。
そして、この第２の接続部材Ｂの導電性突起７を第１の接続部材Ａであるフレキシブル基板のメス端子部Ａ０に挿入して本発明の電気接続構造Ｃが形成されている。そして、第２の接続部材Ｂのはんだバンプ電極８が、回路基板９のランド部９ａに例えばリフロー処理によって接合されて、電気接続構造Ｃを含む部品が表面実装されている。【００４８】
この構造体の場合、低背化した接続構造Ｃを実現することができ、しかも例えばメス端子部Ａ０と導電性突起７の配列をマトリックス状に２次元化すれば、接続部の大幅な省スペース化を実現することができる。したがって、回路基板９への表面実装作業に余裕が生まれ、また従来に比べて多くの部品実装が可能となる。そして、第１の接続部材Ａは着脱自在であるため、その第１の接続部材Ａとして、それぞれが各種の機能を発揮するフィルム回路基板を用いることにより、この構造体に必要に応じて各種の機能を発揮させることができる。【００４９】
図３５は、図３４で示した第２の接続部材Ｂに代えてフレキシブル基板である第１の接続部材Ａを用いて組立てた構造体の１例を示す。
この構造体では、パッド部とは反対側の表面１ｂに例えばはんだバンプ電極８が形成された第１の接続部材Ａが用いられている。そして片面に導電性突起７が形成されているフレキシブル基板を第２の接続部材Ｂとし、その導電性突起７を第１の接続部材Ａのメス端子部Ａ０に挿入して本発明の電気接続構造Ｃが形成され、その全体ははんだバンプ電極８を介して回路基板９のランド部９ａに表面実装されている。【００５０】
図３６は、本発明の電気接続構造Ｃを介してＩＣチップが表面実装された構造体の１例を示す。
この構造体では、第２の接続部材ＢとしてＩＣチップ１０が用いられる。そして第１の接続部材Ａとしては、図３５の場合と同様に、パッド部とは反対側の表面１ｂに例えばはんだバンプ電極８が形成されている第１の接続部材Ａであるフレキシブル基板が用いられる。
ＩＣチップ１０の片面の例えばランド部には、既に説明した第２の接続部材Ｂにおける導電性突起７が形成されていて、この導電性突起７を第１の接続部材Ａのメス端子部Ａ０に挿入して本発明の電気接続構造Ｃが形成されている。そして全体は、はんだバンプ電極８を介して回路基板９のランド部９ａに表面実装されている。
この構造体の場合、ＩＣチップ１０は着脱自在の状態にあるため、例えばＩＣチップ１０が故障した場合にはそれを取り外し、導電性突起が取りつけられた新たなＩＣチップで代替することができる。【００５１】
図３７は、本発明の電気接続構造Ｃが組込まれている多層回路基板構造体（図では３層回路基板）の１例を示す。
この構造体は、３枚の第１の接続部材（フレキシブル基板）Ａを用いて組立てられている。それぞれの接続部材Ａには所定の回路パターン１ｃが配線されていて、それ自体がフレキシブルな回路基板になっている。そして、図示した２枚の接続部材Ａ（上層の２枚）の場合は、それぞれの回路パターン１ｃと電気的に接続して導電性突起７が形成されている。しかし、図示の構造体では、最下層の接続部材Ａに導電性突起は形成されていない。【００５２】
そしてこの構造体は、各接続部材Ａの導電性突起７を下層に位置する接続部材Ａのメス端子部Ａ０に挿入して本発明の電気接続構造Ｃを形成することにより、各接続部材Ａを順次積層して組立てられている。
この構造体は、薄い各第１の接続部材Ａを単位基板とし、それを機械的に積層して製作した多層回路基板である。図では３層構造を示したが、同様の構造の第１の接続部材Ａを用いてそれらを順次積層することにより、更なる層数の多層回路基板に組立てることができる。【００５３】
また、各単位基板（第１の接続部材）は着脱自在な状態になっているので、ある単位基板に支障が生じた場合でも、簡単にそれを新しい単位基板と代替することができる。
図３８は、本発明の電気接続構造Ｃが組込まれたスタックドパッケージ構造体の１例を示す。
この構造体は、次のようなフレキシブル基板を用いて組立てられる。すなわち、図３９で示したように、絶縁フィルム１として、その周縁部１ｄにパッド部を含めたメス端子部Ａ０および／または導電性突起７が形成され、絶縁フィルム１の中央部１ｅには半導体素子の実装領域が形成されているフレキシブル基板が用いられる。そして、図３９の仮想線で示したように、この中央部１ｅに所定の半導体素子１２が表面実装されている。【００５４】
図３８で示した構造体は、半導体素子１１が表面実装された図３９のフレキシブル基板（第１の接続部材）Ａの導電性突起７を下層に位置するフレキシブル基板Ａのメス端子部Ａ０に挿入して本発明の電気接続構造Ｃを順次形成し、各フレキシブル基板Ａを積層して組立てられる。
この構造体は、各基板それ自体が薄く、また各接続部が低背化しているので、全体としても非常に薄くなっており、また接続部のメス端子部Ａ０とオス端子部（導電性突起）７の配列をマトリックス状に２次元化することにより省スペース化も実現することができる。
そして、各層の半導体素子１１が故障した場合であっても、それが実装されているフレキシブル基板Ａのみを取り外し、新規な基板に取り替えることができる。【００５５】
図４０は、本発明の電気接続構造Ｃにおける第２の接続部材Ｂの１例を示す。
この接続部材Ｂは、基材としてフレキシブル基板が用いられ、その片面６ａに導電性突起７がマトリックス状に配列されている。そして、片面６ａの４隅には、柱状ガイド１２ａ，１２ａと穴付柱状ガイド１２ｂ，１２ｂが配設されている。
この接続部材の相手材である第１の接続部材（図示しない）には、既に説明したメス端子部が形成されていると同時に、上記した柱状ガイドと穴付き柱状ガイドに対応する表面位置には、これらガイドを受け入れるメス型のガイドが形成されている。【００５６】
そして、接続構造の組立てに際しては、接続部材Ｂの上記した柱状ガイド１２ａ，１２ａと穴付き柱状ガイド１２ｂ，１２ｂを相手材である第１の接続部材のメス型ガイドに嵌合したのち、全体を押圧して導電性突起７を第１の接続部材のメス端子部に挿入して目的とする接続構造にする。
このように、この接続部材Ｂにおける柱状ガイドや穴付き柱状ガイドを設けることにより、導電性突起とメス端子部の位置合わせを円滑に進めることができる。とくに、接続構造の組立てを自動化で行なう場合には、接続部材Ｂにこのような柱状ガイドや穴付き柱状ガイドを設けておくことが好適である。【００５７】
図４１は、第２の接続部材の他の例を示す。
この接続部材は、図４０で示した接続部材における柱状ガイドや穴付き柱状ガイドに代えて、マトリックス状に配列されている導電性突起７を取り囲んで配設されたガイドウォール１３を備えている。そして、相手材である第１の接続部材には、このガイドウォール１３を受け入れる凹溝が形成されている。
このガイドウォール１３も、接続構造の組立て時に、各接続部材の位置合わせを円滑に進める手段として機能する。【００５８】
図４２は、片面に先細のテーパ形状をした導電性突起７が形成されているフィルム回路基板を第２の接続部材Ｂとし、この導電性突起７を、壁面にも例えば銅めっきが施されているスルーホール１４ａとパッド部２を有する回路基板１４（例えばリジッドプリント配線板やセラミック基板）の当該スルーホール１４ａに挿入した構造体の１例を示す。
この構造体では、導電性突起７がパッド部２と接触した状態でスルーホール１４ａの中に配置されることにより、本発明の電気接続構造Ｃが形成されている。そして、フィルム回路基板は着脱自在である。
このようなフィルム回路基板を第２の接続部材Ｂとして用い、また相手材としてスルーホールが形成されている各種の回路基板を選択することにより、本発明では、多様な電気接続構造を組立てることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明の電気接続構造は、弾力性に富むメス端子部に相手材の表面に形成されたオス端子部である導電性突起を機械的に挿入して形成される。メス端子部が形成されている第１の接続部材は薄く可撓性を有する絶縁フィルムであり、またメス端子部の一部を構成するパッド部は弾力性に富む材料で形成されているので、導電性突起が挿入されて形成された接続部を従来にまして低背化することが可能であり、またメス端子部とオス端子部をマトリックス状にそれぞれ２次元配置することにより、多ピン構造の接続部の平面スペースを大幅に小さくして省スペースに資することができる。そして、この第１の接続部材は着脱自在である。
したがって、この電気接続構造を利用することにより、フィルムケーブル構造、極薄のコネクタ構造、各部品の取り替えが可能な多層回路基板構造、スタックドパッケージ構造など各種の構造体を組立てることができる。
【図１４】
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【図１７】
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【図１８】
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【図２８】
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【図３９】
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【図４２】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図４０】
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【図４１】
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【手続補正書】
【提出日】平成19年2月14日(2007.2.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】請求の範囲
【請求項１】  電気接続構造であって、前記電気接続構造は、
可撓性を有する絶縁フィルムと、前記絶縁フィルムの少なくとも片面に形成された少なくとも１個の導電性のパッド部と、前記パッド部の縁部から引出されている導体回路パターンと、前記パッド部の面内で前記絶縁フィルムの厚み方向に形成された貫通孔と、前記貫通孔と連通して前記パッド部の面内に形成された小孔とを備えたフレキシブル基板を第１の接続部材とし、
前記第１の接続部材の前記貫通孔に、
内部または表面に形成された導体回路パターンと電気的に接続する導電性突起が少なくとも片面に形成されている第２の接続部材の前記導電性突起が前記パッド部の前記小孔を介して挿入されて、
前記パッド部とそれが形成されている箇所の前記絶縁フィルムが前記導電性突起の挿入方向に撓み、前記パッド部と前記絶縁フィルムの弾性により、前記パッド部が前記導電性突起に圧接した構造になっている。
【請求項２】  請求項１の電気接続構造において、
前記パッド部が導電性と弾力性を備えた材料で形成されている。
【請求項３】  請求項２の電気接続構造において、
前記パッド部の前記材料が、銅、ニッケル、ステンレス鋼、リン青銅、インコネル、または導電性樹脂組成物である。
【請求項４】  請求項１の電気接続構造において、
前記小孔の大きさが、前記導電性突起の断面の大きさよりも小さい。
【請求項５】  請求項４の電気接続構造において、
前記小孔の平面視形状が円形、多角形またはスリット形状である。
【請求項６】  請求項１の電気接続構造において、
前記パッド部はマトリックス状に２次元配列して形成され、かつ前記導電性突起も、前記パッド部の配列に対応するマトリックス状に２次元配列して形成されている。
【請求項７】  請求項１の電気接続構造において、
前記導電性突起の立ち上がり角度が６５〜１６０°である。
【請求項８】  請求項７の電気接続構造において、
前記導電性突起の断面形状は、上部の方が下部よりも大きくなっている。
【請求項９】  請求項１の電気接続構造において、
前記第２の接続部材が、前記第１の接続部材の構造を有する前記フレキシブル基板の片面または両面に導電性突起が形成されているフレキシブル基板である。
【請求項１０】  請求項１の電気接続構造において、
前記第１の接続部材の片面または両面にも、導電性突起が形成されている。
【請求項１１】  請求項１の電気接続構造において、
前記第１の接続部材の表面のうち、前記パッド部が形成されている表面と反対側の表面、または前記第２の接続部材の表面のうち、前記導電性突起が形成されている表面と反対側の表面に、バンプ電極が形成されている。
【請求項１２】  請求項１の電気接続構造において、
前記第１の接続部材および前記第２の接続部材がいずれも前記第１の接続部材であるフレキシブル基板であって、前記パッド部が形成されている表面と反対側の表面に前記導電性突起が形成され、かつ前記パッド部と前記導電性突起はいずれも前記フレキシブル基板の周縁部に配置され、前記フレキシブル基板の中央部には半導体素子の実装領域が形成されている。
【手続補正書】
【提出日】平成19年4月5日(2007.4.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性を有する絶縁フィルムと、前記絶縁フィルムの少なくとも片面に形成された少なくとも１個の導電性のパッド部と、前記パッド部の縁部から引出されている導体回路パターンと、前記パッド部の面内で前記絶縁フィルムの厚み方向に形成された貫通孔と、前記貫通孔と連通して前記パッド部の面内に形成された小孔とを備えたフレキシブル基板を第１の接続部材とし、
前記第１の接続部材の前記貫通孔に、
内部または表面に形成された導体回路パターンと電気的に接続する導電性突起が少なくとも片面に形成されている第２の接続部材の前記導電性突起が前記パッド部の前記小孔を介して挿入されて、
前記パッド部とそれが形成されている箇所の前記絶縁フィルムが前記導電性突起の挿入方向に撓み、前記パッド部と前記絶縁フィルムの弾性により、前記パッド部が前記導電性突起に圧接した構造になっていることを特徴とする電気接続構造。
【請求項２】
前記パッド部が導電性と弾力性を備えた材料で形成されている請求項１の電気接続構造。
【請求項３】
前記パッド部の前記材料が、銅、ニッケル、ステンレス鋼、リン青銅、インコネル、または導電性樹脂組成物である請求項２の電気接続構造。
【請求項４】
前記小孔の大きさが、前記導電性突起の断面の大きさよりも小さい請求項１の電気接続構造。
【請求項５】
前記小孔の平面視形状が円形、多角形またはスリット形状である請求項４の電気接続構造。
【請求項６】
前記パッド部はマトリックス状に２次元配列して形成され、かつ前記導電性突起も、前記パッド部の配列に対応するマトリックス状に２次元配列して形成されている請求項１の電気接続構造。
【請求項７】
前記導電性突起の立ち上がり角度が６５〜１６０°である請求項１の電気接続構造。
【請求項８】
前記導電性突起の断面形状は、上部の方が下部よりも大きくなっている請求項７の電気接続構造。
【請求項９】
前記第２の接続部材が、前記第１の接続部材の構造を有する前記フレキシブル基板の片面または両面に導電性突起が形成されているフレキシブル基板である請求項１の電気接続構造。
【請求項１０】
前記第１の接続部材の片面または両面にも、導電性突起が形成されている請求項１の電気接続構造。
【請求項１１】
前記第１の接続部材の表面のうち、前記パッド部が形成されている表面と反対側の表面、または前記第２の接続部材の表面のうち、前記導電性突起が形成されている表面と反対側の表面に、バンプ電極が形成されている請求項１の電気接続構造。
【請求項１２】
前記第１の接続部材および前記第２の接続部材がいずれも前記第１の接続部材であるフレキシブル基板であって、前記パッド部が形成されている表面と反対側の表面に前記導電性突起が形成され、かつ前記パッド部と前記導電性突起はいずれも前記フレキシブル基板の周縁部に配置され、前記フレキシブル基板の中央部には半導体素子の実装領域が形成されている請求項１の電気接続構造。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】      明細書
【発明の名称】    電気接続構造
【技術分野】
【０００１】
本発明は電気接続構造に関し、更に詳しくは、一対の接続部材を接続して形成される接続部の低背化と省スペース化を実現することができ、また一対の接続部材を反復して着脱することができる電気接続構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、各種の電気・電子機器の小型化、薄型化、軽量化、多機能化が急速に進んでいる。とくに、携帯電話、ノートパソコン、デジタルカメラなどの分野では、多機能化への要求と並んで小型化、薄型化への要求は非常に強くなっている。
これらの電気・電子機器は、回路基板をはじめとして、各種の電気・電子部品を多数組込んで製造されるのであるが、その場合、これらの組込まれる電気・電子部品は互いに電気的に接続されなければならない。
【０００３】
その場合の接続方法としては次のような各種の方法が実施されている。
例えば回路基板に半導体素子を表面実装する場合、回路基板と半導体素子のそれぞれのパッド部の間に異方性導電膜を配置したのちに全体を熱圧着して両者を電気的に接続するＡＣＦ接続方法がある。また、半導体素子のパッド部にはんだバンプを形成し、そのバンプを回路基板のパッド部に載置した状態でリフロー処理を施す方法や、その変形であるフリップチップ方式などもある。更には、実装部品と回路基板のパッド部の間をワイヤボンディングする方法もある。
【０００４】
これらの接続方法は、いずれも、接続作業に特殊な装置が必要であり、しかも一旦接続すると接続部材を取り外すことができない。したがって、仮に設計変更などにより回路の部分的な取り替えが必要になったり、または接続部材が故障してその取り替えが必要となった場合であっても、当該接続部材や回路の取り替えは極めて困難である。そのため、他の部品が故障していなくても、結局、モジュール全体を廃棄せざるを得ない。すなわち、これらの接続方法では、各部品のリペア処理は極めて難しい。
【０００５】
また、ＡＣＦ接続方法の場合、パッド部間のピッチ間隔を４０μｍ程度にまでせばめることができ、また接続部の高さも１００μｍ以下にすることができて、比較的接続部の低背化と省スペース化に資するが、他方では接続信頼性が低く、大きな電流は流せず、またノイズレベルも高いという難点があり、民生用液晶モジュールのように小さな電流しか流せず、かつ使用環境が良好である場合には実用に耐え得るものの、例えば工業用の用途などをはじめとする一般的な用途に適用することはできない。
【０００６】
リフロー処理による接続方法の場合は、バンプ間のピッチを１５０μｍ以下に狭ピッチ化すると、溶けたはんだによるバンプ間の短絡の発生も起こり始めるので、多ピン化は制限される。また、ワイヤボンディングによる接続方法の場合、接続部の機械的強度はそれほど高くないので外力に弱く、また、ワイヤは湾曲した状態で実装部品の外側にボンディングされるので、例えばフリップチップ方式やリフロー処理に比べると接続部の省スペース化という点で劣っている。
【０００７】
これらの接続方法の場合、いずれも接続部材間では永久接続となり、反復接続ができない。また修理や回路の変更を無理に行なおうとすれば、回路の一部または全部を破壊、破棄しなければならなくなる。
一方、オスコネクタとメスコネクタを機械的に噛み合せて部品間の電気的接続を実現するコネクタ構造がある。このコネクタ構造の場合は、反復して接続部材間の着脱が可能である。例えば、回路基板に搭載された１列配置のメスコネクタに、フレキシブル基板の端部に形成された同じく１列配置のオスコネクタを直接挿入した構造のＦＦＣコネクタ構造がある。また、回路基板に実装され、通常は２列配置のメスコネクタに、フレキシブル基板の端部に形成された同じく２列配置のオスコネクタを嵌合した構造のペアコネクタ構造や、その変形であって、各コネクタの接続端子をマトリックス状に配列したピングリッドアレイコネクタ構造などが実施されている。
【０００８】
このコネクタ構造を採用すると、各部品は着脱自在な関係で接続されているので、ある部品に故障が発生した場合でも、それを取り外し、新たな部品に代替できるという利点、すなわちリペア処理が可能であるという利点が得られる。
しかしながら、このコネクタ構造を構成するオスコネクタやメスコネクタ、とりわけメスコネクタは、通常、金属板材を金型成形して製造されているので、高い精度を保って微細なオスコネクタやメスコネクタを製造することには限界がある。そのため、コネクタ構造における接続部の低背化はかなり困難である。
例えばＦＦＣコネクタ構造の場合、接続部の高さは、通常、１mm以上になっている。また接続端子も最小のピッチ間隔は０.３mm程度であり、片側の１列配置であり、しかもピン数が４０以上になると回路設計上の制限が多くなり、かつ実際の挿抜作業が困難になる。
【０００９】
ペアコネクタ構造の場合、接続部の高さは１.３mm以上、最小のピッチ間隔は０.５mm程度であり、接続端子の２列配置は可能であるが、やはりピン数が６０以上になると回路設計上の制限が多くなり、かつ挿抜作業は困難になる。また、コネクタ自身の製造コストも高くなる。
また、ピングリッドアレイコネクタ構造の場合、ピン数は多くすることができ、接続部の省スペース化という点で好適であるが、しかし他方では、ピッチ間隔を２mm未満にすることは難しく、接続部の高さを４mm未満にすることは難しいという問題がある。更に、このピングリッドコネクタ構造の場合、価格が高く、一般用途へ適用するときの大きな障害になっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、一対の接続部材が着脱自在に接続されていて、形成された接続部の高さが０.５mm以下である電気接続構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明においては、
可撓性を有する絶縁フィルムと、前記絶縁フィルムの少なくとも片面に形成された少なくとも１個の導電性のパッド部と、前記パッド部の縁部から引出されている導体回路パターンと、前記パッド部の面内で前記絶縁フィルムの厚み方向に形成された貫通孔と、前記貫通孔と連通して前記パッド部の面内に形成された小孔とを備えたフレキシブル基板を第１の接続部材とし、
前記第１の接続部材の前記貫通孔に、
内部または表面に形成された導体回路パターンと電気的に接続する導電性突起が少なくとも片面に形成されている第２の接続部材の前記導電性突起が前記パッド部の前記小孔を介して挿入されて、
前記パッド部とそれが形成されている箇所の前記絶縁フィルムが前記導電性特機の挿入方向に撓み、前記パッド部と前記絶縁フィルムの弾性により、前記パッド部が前記導電性突起に圧接した構造になっていることを特徴とする電気接続構造が提供される。
【００１１】
そして、好適には、
前記第１の接続部材における前記パッド部はマトリックス状に配列して形成され、かつ前記第２の接続部材における前記導電性突起も、前記パッド部の配列に対応するマトリックス状に配列して形成されている電気接続構造、
前記第１の接続部材が、前記フレキシブル基板の片面または両面に導電性突起が形成されているフレキシブル基板である電気接続構造、
前記第１の接続部材の表面のうち、前記パッド部が形成されている表面と反対側の表面、または前記第２の接続部材の表面のうち、前記導電性突起が形成されている表面と反対側の表面に、バンプ電極が形成されている電気接続構造、また、
前記第１の接続部材および前記第２の接続部材がいずれも前記第１の接続部材の構造を有するフレキシブル基板であって、前記パッド部が形成されている表面と反対側の表面に前記導電性突起が形成され、かつ前記パッド部と前記導電性突起はいずれも前記フレキシブル基板の周縁部に配置され、前記フレキシブル基板の中央部には半導体素子の実装領域が形成されている電気接続構造が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の電気接続構造は、弾力性に富むメス端子部に、相手材の表面に形成されたオス端子部である導電性突起を機械的に挿入して形成される。メス端子部が形成されている第１の接続部材は薄く可撓性を有する絶縁フィルムを基材とし、またメス端子部の一部を構成するパッド部は弾力性に富む材料で形成されているので、導電性突起が挿入されて形成された接続部を従来にまして低背化することが可能であり、またメス端子部とオス端子部をマトリックス状にそれぞれ２次元配置することにより、多ピン構造の接続部の平面スペースを大幅に小さくして省スペースに資することができる。そして、この第１の接続部材は着脱自在である。
したがって、この電気接続構造を利用することにより、フィルムケーブル構造体、極薄のコネクタ構造体、各部品の取り替えが可能な多層回路基板構造、スタックドパッケージ構造体など各種の構造体を組立てることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
最初に、本発明の電気接続構造の基本形態について説明する。
本発明の電気接続構造は、図１と図１のII−II線に沿う断面図である図２で１例として示したフレキシブル基板を第１の接続部材Ａとし、その第１の接続部材Ａの貫通孔４に、図３で１例として示した第２の接続部材Ｂの導電性突起７を挿入して組立てられ、例えば図７で示した断面構造になっている。
【００１４】
第１の接続部材Ａはいわゆるフレキシブル基板であって、可撓性を有する薄い絶縁フィルム１と、その片面１ａの所定箇所に形成された少なくとも１個（図１では３個）のパッド部２と、このパッド部２の縁部から引出されて所定のパターンで絶縁フィルム１の表面１ａに配線された信号線の導電回路パターン３と、それぞれのパッド部２の面内位置において絶縁フィルム１の厚み方向に形成された貫通孔４と、それぞれのパッド部２の面内に形成され、貫通孔４と連通していて、貫通孔４よりは小さい小孔５とで構成されている。なお、図１と図２で示したパッド部２の場合、貫通孔４の上端部にその一部が張り出した状態になっている。
【００１５】
この第１の接続部材Ａの基材である絶縁フィルム１としては、例えばポリイミド、ポリエステル、液晶ポリマ、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などの樹脂から成るフィルム、薄いガラスエポキシ複合板やＢＴレジン基板などを用いることができる。
これら絶縁フィルムの厚みは、目的とする電気接続構造を低背化させることからすれば、機械的強度を損なわない範囲でできるだけ薄い方がよい。これら絶縁フィルムの市販品の最小の厚みは１２.５μｍであるが、上記した樹脂を適宜キャスティングや押出成形して１０μｍ以下の厚みにして用いてもよい。
【００１６】
また、パッド部２を構成する材料としては、導電性と同時に弾力性を備えた材料であることが好ましい。この電気接続構造Ａの場合、後述するように、このパッド部２の直下に形成される貫通孔４に第２の接続部材Ｂの導電性突起７を挿入したときに、導電性突起７の挿入方向に撓んだパッド部２がその復元力によって当該導電性突起７に圧接することによって２つの接続部材間の導通構造が形成されるので、このパッド部２は導電性を有することを必須の属性にするとともに弾力性が要求されるからである。このような材料としては、具体的には、銅、ニッケル、ステンレス鋼、リン青銅、インコネル（商標）などの金属や、樹脂に導電性の粉末が分散している導電性樹脂組成物などを好適例とする。
【００１７】
パッド部の厚みは格別限定されるものではないが、良好な弾力性を発揮させるためには、あまり厚くない方がよく、上限は１００μｍ程度に制限すべきである。パッド部として銅のめっき層、スパッタリングで形成したニッケル薄膜、更にはこれらを組合せた導体層を用いた場合、厚みが０.０５μｍ程度であっても、良好な導電性と弾力性を示すので好適である。
【００１８】
図１で示した第１の接続部材Ａを製造するに際しては、例えば片面銅張フィルムを用意し、その銅箔側の表面にフォトリソグラフィーとエッチング技術を適用して、パッド部２と導体回路パターン３の部分を残して他の銅箔部分をエッチング除去し、ついで、パット部２と反対側の表面から例えばレーザ光を照射してパッド部２の直下に貫通孔４を形成し、最後にパッド部２側の表面のうち小孔を形成すべき箇所以外をマスキングしたのち銅のエッチング処理を行なって貫通孔４と連通する小孔５を形成すればよい。化学エッチングやプラズマエッチングのプロセス技術を組合せれば、量産時の製造コストをはるかに低減することができる。
【００１９】
一方、第２の接続部材Ｂは、後述する電気・電子部品やプリント配線板などであって、その片面６ａに形成された少なくとも１個（図３では３個）の導電性突起７と、この導電性突起７から引出されて所定のパターンで表面６ａに配線された信号線の導体回路パターン８を備えている。
なお、この導電性突起７の配列パターンは、図１で示した第１の接続部材Ａにおける貫通孔４の配列パターンと同じになっている。そして、これら導電性突起７の断面の大きさは、第１の接続部材Ａの貫通孔４よりは小さく、小孔５よりは大きくなっている。また、この導体回路パターン８は第２の接続部材Ｂの表面６ａに配線されずに、当該第２の接続部材Ｂの内部に埋設した状態で配線されていてもよい。
【００２０】
ここで、この第２の接続部材Ｂは第１の接続部材Ａの相手材であって、例えば通常のリジッドなプリント配線板、各種の半導体モジュールや半導体素子、更には各種のセンサデバイスや表示デバイスなどである。また、第１の接続部材Ａのようなフレキシブル基板であってもよい。
そして、これらのプリント配線板や電気・電子部品の所定表面に上記した導電性突起を形成することによって、この第２の接続部材Ｂが製造される。
【００２１】
この導電性突起の形成に際しては、例えば第２の接続部材Ｂの表面に表出しているランド部や端子部に、通常のめっき処理や電鋳を選択的に行なうことによりその箇所に導電材料を堆積して所定形状の突起を形成すればよい。逆に、第２の接続部材Ｂの表面に厚く堆積した導電材料の層に部分的なエッチング処理を行なって形成することもできる。
また、ワイヤボンディング技術を活用して形成したスタッドバンプも実用に供することができる。更には、導電ペーストを第２の接続部材の表面にスクリーン印刷することによっても、必要箇所に導電性突起を形成することができる。
【００２２】
そしてこれらの導電性突起は、第２の接続部材Ｂの表面６ａに配線されている導体回路パターン８の上だけではなく、ビアホールの上などに形成することもできる。例えば第２の接続部材Ｂが薄い絶縁フィルムを基材とするフレキシブル基板である場合、図４で示したように、反対側の表面６ｂに形成した導体回路パターン８から絶縁フィルム１を貫通して表面６ａに突出する導電性突起７を形成することができる。この構造にすると、製造した第２の接続部材Ｂにおける導電性突起７の機械的強度が高くなるので好適である。
また、図５で示したように、絶縁フィルム１を基材とするフレキシブル基板の導体回路パターン８の所定箇所に導電性突起７を突設し、更にカバーレイ６ｃをかけた構造の場合も、導電性突起７の機械的強度の向上を実現することができる。
更に、図６で示したように、多層リジッドプリント配線板におけるある内層回路から最上層の表面６ａに導電性突起７を突設した第２の接続部材の場合も同様の効果が得られる。
【００２３】
本発明の電気接続構造を組立てるに際しては、第２の接続部材Ｂの導電性突起７のそれぞれを第１の接続部材Ａのパッド部２のそれぞれの直下に位置する貫通孔４に挿入すればよい。
その結果、図７で示したように、導電性突起７はパッド部２の小孔５を貫通して貫通孔４の中に挿入される。そしてこの過程で貫通孔４の上端部に位置するパッド部の張り出し部分は拡径して撓み、同時に絶縁フィルムもパッド部２に同期して撓み、それらの弾性によってパッド部２の張り出し部分が導電性突起７の腹部と圧接する。その結果、導電性突起７とパッド部２の間、すなわち、第１の接続部材Ａと第２の接続部材Ｂの間では電気的な接続構造Ｃが形成される。そして、一方の接続部材の導体回路パターンを伝播してきた信号は、この電気接続構造Ｃを介して他方の接続部材に伝搬する。
【００２４】
このように、電気接続構造Ｃでは、図２で示したように、第１の接続部材Ａに形成されている小孔５とパッド部２と貫通孔４で構成される箇所がメス端子部Ａ０として機能し、また第２の接続部材Ｂに形成されている導電性突起７がオス端子部Ｂ０として機能する。
そして、この接続構造Ｃは、第１の接続部材Ａのメス端子部Ａ０におけるパッド部２と第２の接続部材Ｂの導電性突起７が機械的に接触した構造になっているので、第１の接続部材Ａを第２の接続部材Ｂから引き剥せば、この接続構造Ｃを解除することができる。そのとき、パッド部２は材料の弾性によって撓んだ状態からもとの位置に復元し、再度、メス端子部Ａ０としての使用が可能な状態に戻る。
【００２５】
本発明の電気接続構造において、その接続状態の信頼性、確実性を高めるために、第１の接続部材Ａの前記したメス端子部Ａ０と第２の接続部材Ｂの前記したオス端子部Ｂ０をそれぞれ次のような態様で形成しておくことが好ましい。
まず、図８で示した第１の接続部材Ａ１のメス端子部Ａ０の場合は、絶縁フィルム１の片面１ａにパッド部２が形成され、そしてパッド部２に形成される小孔５と貫通孔４の平面視形状が同一になっている。
【００２６】
図９で示した第１の接続部材Ａ２は、絶縁フィルム１の片面１ａに形成されたパッド部２の小孔５が貫通孔４よりも小さくなっていて、パッド部２が貫通孔４の上端部に一部張り出している構造のメス端子部Ａ０を有するものである。
図１０で示した第１の接続部材Ａ３は、絶縁フィルム１の他方の表面１ｂにもパッド部２が形成されていて、かつ小孔５と貫通孔４は同じ大きさになっている構造のメス端子部Ａ０を有するものである。
図１１で示した第１の接続部材Ａ４は、絶縁フィルムの他方の表面１ｂにもパッド部２が形成され、かつ、上下面のパッド部２，２のそれぞれは貫通孔４の上下端部に一部張り出している構造のメス端子部Ａ０を有するものである。
【００２７】
そして図１２で示した第１の接続部材Ａ５は、絶縁フィルム１の上面１ａと下面１ｂにもパッド部２，２が形成され、貫通孔４の壁面４ａにも例えば貴金属の無電解めっきを施して２つのパッド部２，２間で導通をとっている構造のメス端子部Ａ０を有するものである。そして小孔５と貫通孔４は同じ大きさになっている。
これらの第１の接続部材において、例えば接続部材Ａ３，Ａ４のように、絶縁フィルム１の両面にパッド部２，２を形成したものは、メス端子部Ａ０としての弾力性が高くなるので好適である。また、接続時の導電性の問題でいえば、接続部材Ａ５のように貫通孔の壁面に耐食性の貴金属めっき処理を施したものが好適である。
【００２８】
なお、パッド部２に形成する小孔５の平面視形状は、後述するオス端子部Ｂ０である導電性突起７を挿入することができる形状であればよく、格別限定されるものではないが、例えば、図１３で示したように、貫通孔４より小径の円形孔、図１４で示したように、十文字形状をしたスリット孔、図１５で示したように、円形孔と十文字スリット孔を組合せた孔、図１６で示したように円形孔と三方スリット孔を組合わせた孔、図１７で示したように、複数のスリット孔を中心を１つにして集合させた孔、図１８で示したように、星型の孔、図１９で示したように、平面視形状がムカデ形状をした孔などをあげることができる。
【００２９】
これら小孔のうち、例えば図１４や図１５で示したスリット孔は、ここに第２の接続部材Ｂの導電性突起７を挿入したときに、スリット孔周辺の４個の舌片部が撓んでパット部が導電性突起に確実に圧接して接続構造の導通性の信頼を高めることができると同時に、挿抜を反復しても良好な接続構造を維持することができるという点で好適である。更に、スリット孔の数を増加したり、図１９で示したように、導電性突起との接触部の長さを長くすることにより、接続の信頼性を高めることができる。
一方、第２の接続部材Ｂにおけるオス端子部Ｂ０を構成する導電性突起７の形状は、第１の接続部材Ａのメス端子部Ａ０に挿入されたときに、パッド部２と確実に接触して導通がとれる形状であればよく、格別限定されるものではない。
【００３０】
例えば、図２０で示したように、表面６ａに対する立ち上がり角度（θ）が９０°である柱状体、図２１で示したように立ち上がり角度（θ）が鈍角になっている突起、図２２で示したように台座の上にそれよりも小径の柱状体を重ね合せたような突起、図２３で示したように頂部が基部よりも大きくなっている柱状突起、図２４で示したように、中央部がくびれている柱状突起などを例示することができる。
これらのうち、接続部材Ｂ２，Ｂ４，Ｂ５のように、頂部の断面形状が基部の断面形状よりも大きくなっている導電性突起は、これを第１の接続部材Ａのメス端子部Ａ０に挿入したときに、メス端子部Ａ０のパッド部２に対してアンカー効果を発揮して抜脱しにくくなるので好適である。そして、接続部材Ｂ２のような突起を形成する場合には、立ち上がり角度（θ）を６５〜１６０°の範囲に設定することが好ましい。
【００３１】
表面６ａを基点としたこれら導電性突起７の全体の高さは、７０μm以上に設定することが好ましい。この高さが７０μｍより低い場合は、第１の接続部材Ａのメス端子部Ａ０に挿入されたとき、パッド部２との機械的接触を起こさなかったり、パッド部２との圧接状態が不充分になったりして、接続構造Ｃとしての接続信頼性が低下するからである。しかし、あまり高くすると、接続構造Ｃの低背化という目的を満たすことができなくなるので、最大でも７００μｍ程度に規制すべきである。
なお、これら導電性突起７の断面形状も格別限定されるものではないが、例えば、菱形、四角形、三角形、多角形、円形などの形状をあげることができる。
【００３２】
このような導電性突起７の材料としては、メス端子部Ａ０への挿入時にパッド部２との間で摺動することになるので、耐摩耗性を確保するために、少なくともその表面が比較的硬質な金属または合金で構成されていることが好ましい。具体的には、銅、ニッケル、金、パラジウム、ロジウム、銀などをあげることができ、また例えば樹脂から成る軟質な芯体の表面に例えばニッケル、金、白金、ロジウム、パラジウム、銀、錫、はんだなどのめっき処理を施して表面だけを選択的に硬質化してもよい。逆に、カーボンや鉄などを含む導電性の塗料を塗布することも、信頼性を高める点で有効である。
【００３３】
なお、それぞれの接続部材におけるメス端子部Ａ０とオス端子部Ｂ０（導電性突起７）の面内配列に関しては、格別限定されるものではないが、例えば第１の接続部材Ａのメス端子部Ａ０をマトリックス状に２次元配列し、また第２の接続部材Ｂのオス端子部Ｂ０を上記したメス端子部Ａ０の配列に対応するマトリックス状に２次元配列すると、小さい平面スペース内に多数の接続点を有する接続構造Ｃを形成することができるので、接続部の省スペース化という点で好適である。
【００３４】
例えば、メス端子部Ａ０の径をいずれも６０μｍ、ピッチを２００μｍとし、１００行１００列の２次元配列にすれば、２０mm角の平面スペース内に、１００００点の接続点を有する接続構造Ｃの形成が可能になる。
上記した第１の接続部材Ａと第２の接続部材Ｂをそれぞれ後述するように変形して本発明の電気接続構造を組立てることにより、多彩な機能を発揮する電気・電子装置を製作することができる。以下に、それを詳細に説明する。
【００３５】
（１）コネクタ構造
図７で示した本発明の電気接続構造Ｃが組込まれているコネクタ構造の１例を図２５に示す。
図２５のコネクタ構造（１）においては、第２の接続部材Ｂの片面６ａに形成された所定パターンで配列する導電性突起（オス端子部Ｂ０）７を、第１の接続部材Ａに形成され、貫通孔とパッド部と小孔から成るメス端子部Ａ０に挿入して電気接続構造Ｃが形成されている。
【００３６】
例えば、導電性突起（オス端子部Ｂ０）７は、直径０.１５mm、高さ０.１５mmで、ピッチ間隔を０.５mmにして、６行１０列のマトリックス状に配列されている。一方、第１の接続部材Ａには、直径０.１２５mmの貫通孔、直径０.２５mmのパッド部、このパッド部の中心に直径０.１mmの小孔が形成されてメス端子部Ａ０が導電性突起の場合と同じマトリックスの配列で形成されている。その場合、オス端子部Ｂ０とメス端子部Ａ０で形成された６０ピンの接続構造Ｃの形状は、縦６.０mm、横４.０mm、高さ０.３mmであり、占有面積は２４mm2であり、全体の体積は７.２mm3であった。
【００３７】
なお、実際の接続作業においては、このコネクタ構造（１）は狭ピッチ多ピンであるにもかかわらず、容易にメス接続部Ａ０とオス接続部Ｂ０の位置合わせができ、オス接続部Ｂ０のメス接続部Ａ０への挿入操作を円滑に行なうことができた。そして脱着作業も何の障害もなく円滑に行なえた。また、反復して挿抜することも容易であった。
一方、オスコネクタとメスコネクタを機械的に噛み合せた従来の６０ピンコネクタ構造の場合、接続部の最小サイズは、縦３.５mm、横２１mm、高さ１mm程度であり、占有面積は７３５mm2であり、全体の体積は７３.５mm3である。
【００３８】
以上のことから明らかなように、本発明の電気接続構造Ｃを組込んだコネクタ構造（１）の場合、挿抜作業を円滑に行なうことができ、加えて従来の最小サイズのコネクタ構造に比べて大幅な低背化を実現しており、かつ省スペース化も実現している。
また、このコネクタ構造（１）における接続構造Ｃの信頼性評価試験を行なった。
【００３９】
（ａ）接続部の接触抵抗に及ぼす挿抜回数の影響
コネクタ構造（１）の挿抜操作を反復し、その都度、１３個の接続点につき接続部の接触抵抗を測定した。その結果を１３点の平均値として図２６に示した。
図２６から明らかなように、接触抵抗は０.０５Ω以下と非常に小さく、２００回の挿抜操作を反復しても、接触抵抗はほとんど増大しておらず、良好な導電性が確保されている。
【００４０】
（ｂ）接続部の保持力に及ぼす挿抜回数の影響
コネクタ構造（１）の挿抜操作を反復し、その都度、接続部を解除するために必要な力（接続部の保持力）を測定した。その結果を図２７に示した。
図２７から明らかなように、最初の数１０回の挿抜操作の反復では、接続部の保持力は若干低下するが、やがて安定化し、その後の挿抜操作を反復してもほとんど変化しておらず、信頼性の高い接続構造になっているといえる。
なお、接続部の保持力の初期段階における低下現象は、メス端子部とオス端子部がなじむための安定化プロセスであると考えられる。
【００４１】
（ｃ）接続部の耐熱試験
コネクタ構造（１）を、温度１２０℃の環境下に保持したのち取り出して接続部の接触抵抗を測定した。その結果を、保持時間との関係図として図２８に示した。
図２８から明らかなように、温度１２０℃の環境に１００時間保持しても、接続部の接触抵抗はほとんど変化しておらず、このコネクタ構造（１）は熱的に安定であることが判明した。
以上の試験結果から明らかなように、本発明の接続構造Ｃは、接触抵抗が小さく、挿抜操作を反復しても接触抵抗の増加がなく、また熱的にも安定であり、高い信頼性を備えている。
【００４２】
図２９は別のコネクタ構造（２）を示す。
このコネクタ構造（２）の場合は、表面６ａに形成された導電性突起７に加えて、表面６ａと反対側の表面６ｂにも導電性突起７が形成されている第２の接続部材Ｂを用い、これら両面の導電性突起７のそれぞれを２枚の第１の接続部材Ａのメス端子部Ａ０に挿入して、本発明の電気接続構造Ｃが形成されている。
このコネクタ構造（２）では、第２の接続部材Ｂがオス型のインターポーザとして機能している。
【００４３】
図３０は更に別のコネクタ構造（３）を示す。
このコネクタ構造（３）では、１枚の第１の接続部材Ａのメス端子部Ａ０に２枚の第２の接続部材Ｂの導電性突起７を第１の接続部材Ａの上面と下面からそれぞれ挿入して本発明の電気接続構造Ｃが形成されている。
図３１は別のコネクタ構造（４）を示す。
このコネクタ構造（４）は、図３０のコネクタ構造（３）の変形例であるが、ここでは、第１の接続部材Ａがメス型のインターポーザとして機能している。
図３２に他のコネクタ構造（５）を示す。
【００４４】
このコネクタ構造（５）は、第１の接続部材Ａを変形したフレキシブル基板を２枚用いて組立てられる。すなわち、第１の接続部材Ａにおいてパッド部が位置する表面１ａに導電性突起７が形成され、それぞれの導電性突起７を他方の第１の接続部材Ａのメス端子部Ａ０に挿入して本発明の電気接続構造Ｃが形成されている。
この場合、それぞれの導電性突起７とメス端子部Ａ０を縦横交互に千鳥状に配列しておくと、組立てられた接続構造Ｃにおける接続の信頼性を高めることができて好適である。
【００４５】
以上のコネクタ構造において、第１の接続部材Ａのメス端子部を構成する貫通孔（とパッド部）をマトリックス状に配列し、また相手材である第２の接続部材Ｂの導電性突起も、上記したマトリックスに対応して配列しておくと、形成した接続構造Ｃが占有する平面スペースを大幅に小さくすることができ、省スペースの点で好適である。
なお、上記したコネクタ構造を解除する場合は、例えばフレキシブル基板である第１の接続部材Ａを手動で引き剥がせばよい。
【００４６】
（２）フィルムケーブル構造
本発明の電気接続構造Ｃが組込まれているフィルムケーブル構造の１例を図３３に示す。
このフィルムケーブル構造の場合、所定の配列パターンでメス端子部Ａ０が形成され、同時に表面１ａに同じ配列パターンで導電性突起７が形成されている複数（図３３では３枚）の第１の接続部材Ａ（長尺なフレキシブル基板）の各メス端子部Ａ０に別の第１の接続部材Ａの導電性突起（オス端子部Ｂ０）を挿入して本発明の電気接続構造Ｃを形成することにより、各フレキシブル基板を長手方向に連結してケーブルにしている。
このケーブルにおける各接続部は低背であり、ケーブル全体としては極めて薄く可撓性である。また、いずれかの接続部材が断線した場合、ただちに手動で接続構造Ｃを解除し、そこにあらたな接続部材Ａを接続してケーブルを復元することができる。
【００４７】
（３）その他の組立て構造体
表面に所定の回路パターンが配線されている回路基板に、本発明の電気接続構造Ｃを有する電子部品が表面実装された構造体の１例を図３４に示す。
図３４の構造体の場合、第２の接続部材Ｂとして、導電性突起７が形成されている表面６ａと反対側の表面６ｂに例えばはんだバンプ電極８が形成されているものが用いられる。
そして、この第２の接続部材Ｂの導電性突起７を第１の接続部材Ａであるフレキシブル基板のメス端子部Ａ０に挿入して本発明の電気接続構造Ｃが形成されている。そして、第２の接続部材Ｂのはんだバンプ電極８が、回路基板９のランド部９ａに例えばリフロー処理によって接合されて、電気接続構造Ｃを含む部品が表面実装されている。
【００４８】
この構造体の場合、低背化した接続構造Ｃを実現することができ、しかも例えばメス端子部Ａ０と導電性突起７の配列をマトリックス状に２次元化すれば、接続部の大幅な省スペース化を実現することができる。したがって、回路基板９への表面実装作業に余裕が生まれ、また従来に比べて多くの部品実装が可能となる。そして、第１の接続部材Ａは着脱自在であるため、その第１の接続部材Ａとして、それぞれが各種の機能を発揮するフィルム回路基板を用いることにより、この構造体に必要に応じて各種の機能を発揮させることができる。
【００４９】
図３５は、図３４で示した第２の接続部材Ｂに代えてフレキシブル基板である第１の接続部材Ａを用いて組立てた構造体の１例を示す。
この構造体では、パッド部とは反対側の表面１ｂに例えばはんだバンプ電極８が形成された第１の接続部材Ａが用いられている。そして片面に導電性突起７が形成されているフレキシブル基板を第２の接続部材Ｂとし、その導電性突起７を第１の接続部材Ａのメス端子部Ａ０に挿入して本発明の電気接続構造Ｃが形成され、その全体ははんだバンプ電極８を介して回路基板９のランド部９ａに表面実装されている。
【００５０】
図３６は、本発明の電気接続構造Ｃを介してＩＣチップが表面実装された構造体の１例を示す。
この構造体では、第２の接続部材ＢとしてＩＣチップ１０が用いられる。そして第１の接続部材Ａとしては、図３５の場合と同様に、パッド部とは反対側の表面１ｂに例えばはんだバンプ電極８が形成されている第１の接続部材Ａであるフレキシブル基板が用いられる。
ＩＣチップ１０の片面の例えばランド部には、既に説明した第２の接続部材Ｂにおける導電性突起７が形成されていて、この導電性突起７を第１の接続部材Ａのメス端子部Ａ０に挿入して本発明の電気接続構造Ｃが形成されている。そして全体は、はんだバンプ電極８を介して回路基板９のランド部９ａに表面実装されている。
この構造体の場合、ＩＣチップ１０は着脱自在の状態にあるため、例えばＩＣチップ１０が故障した場合にはそれを取り外し、導電性突起が取りつけられた新たなＩＣチップで代替することができる。
【００５１】
図３７は、本発明の電気接続構造Ｃが組込まれている多層回路基板構造体（図では３層回路基板）の１例を示す。
この構造体は、３枚の第１の接続部材（フレキシブル基板）Ａを用いて組立てられている。それぞれの接続部材Ａには所定の回路パターン１ｃが配線されていて、それ自体がフレキシブルな回路基板になっている。そして、図示した２枚の接続部材Ａ（上層の２枚）の場合は、それぞれの回路パターン１ｃと電気的に接続して導電性突起７が形成されている。しかし、図示の構造体では、最下層の接続部材Ａに導電性突起は形成されていない。
【００５２】
そしてこの構造体は、各接続部材Ａの導電性突起７を下層に位置する接続部材Ａのメス端子部Ａ０に挿入して本発明の電気接続構造Ｃを形成することにより、各接続部材Ａを順次積層して組立てられている。
この構造体は、薄い各第１の接続部材Ａを単位基板とし、それを機械的に積層して製作した多層回路基板である。図では３層構造を示したが、同様の構造の第１の接続部材Ａを用いてそれらを順次積層することにより、更なる層数の多層回路基板に組立てることができる。
【００５３】
また、各単位基板（第１の接続部材）は着脱自在な状態になっているので、ある単位基板に支障が生じた場合でも、簡単にそれを新しい単位基板と代替することができる。
図３８は、本発明の電気接続構造Ｃが組込まれたスタックドパッケージ構造体の１例を示す。
この構造体は、次のようなフレキシブル基板を用いて組立てられる。すなわち、図３９で示したように、絶縁フィルム１として、その周縁部１ｄにパッド部を含めたメス端子部Ａ０および／または導電性突起７が形成され、絶縁フィルム１の中央部１ｅには半導体素子の実装領域が形成されているフレキシブル基板が用いられる。そして、図３９の仮想線で示したように、この中央部１ｅに所定の半導体素子１１が表面実装されている。
【００５４】
図３８で示した構造体は、半導体素子１１が表面実装された図３９のフレキシブル基板（第１の接続部材）Ａの導電性突起７を下層に位置するフレキシブル基板Ａのメス端子部Ａ０に挿入して本発明の電気接続構造Ｃを順次形成し、各フレキシブル基板Ａを積層して組立てられる。
この構造体は、各基板それ自体が薄く、また各接続部が低背化しているので、全体としても非常に薄くなっており、また接続部のメス端子部Ａ０とオス端子部（導電性突起）７の配列をマトリックス状に２次元化することにより省スペース化も実現することができる。
そして、各層の半導体素子１１が故障した場合であっても、それが実装されているフレキシブル基板Ａのみを取り外し、新規な基板に取り替えることができる。
【００５５】
図４０は、本発明の電気接続構造Ｃにおける第２の接続部材Ｂの１例を示す。
この接続部材Ｂは、基材としてフレキシブル基板が用いられ、その片面６ａに導電性突起７がマトリックス状に配列されている。そして、片面６ａの４隅には、柱状ガイド１２ａ，１２ａと穴付柱状ガイド１２ｂ，１２ｂが配設されている。
この接続部材の相手材である第１の接続部材（図示しない）には、前記マトリックス状の導電性突起と対応する位置に既に説明したメス端子部が形成されていると同時に、上記した柱状ガイドと穴付き柱状ガイドに対応する表面位置には、これらガイドを受け入れるメス型のガイドが形成されている。
【００５６】
そして、接続構造の組立てに際しては、接続部材Ｂの上記した柱状ガイド１２ａ，１２ａと穴付き柱状ガイド１２ｂ，１２ｂを相手材である第１の接続部材のメス型ガイドに嵌合したのち、全体を押圧して導電性突起７を第１の接続部材のメス端子部に挿入して目的とする接続構造にする。
このように、この接続部材Ｂにおける柱状ガイドや穴付き柱状ガイドを設けることにより、導電性突起とメス端子部の位置合わせを円滑に進めることができる。とくに、接続構造の組立てを自動化で行なう場合には、接続部材Ｂにこのような柱状ガイドや穴付き柱状ガイドを設けておくことが好適である。
【００５７】
図４１は、第２の接続部材の他の例を示す。
この接続部材は、図４０で示した接続部材における柱状ガイドや穴付き柱状ガイドに代えて、マトリックス状に配列されている導電性突起７を取り囲んで配設されたガイドウォール１３を備えている。そして、相手材である第１の接続部材には、このガイドウォール１３を受け入れる凹溝が形成されている。
このガイドウォール１３も、接続構造の組立て時に、各接続部材の位置合わせを円滑に進める手段として機能する。
【００５８】
図４２は、片面に先細のテーパ形状をした導電性突起７が形成されているフィルム回路基板を第２の接続部材Ｂとし、この導電性突起７を、壁面にも例えば銅めっきが施されているスルーホール１４ａとパッド部２を有する回路基板１４（例えばリジッドプリント配線板やセラミック基板）の当該スルーホール１４ａに挿入した構造体の１例を示す。
この構造体では、導電性突起７がパッド部２と接触した状態でスルーホール１４ａの中に配置されることにより、本発明の電気接続構造Ｃが形成されている。そして、フィルム回路基板は着脱自在である。
このようなフィルム回路基板を第２の接続部材Ｂとして用い、また相手材としてスルーホールが形成されている各種の回路基板を選択することにより、本発明では、多様な電気接続構造を組立てることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】  本発明の電気接続構造の組立てに用いる第１の接続部材の１例Ａを示す部分切欠斜視図である。
【図２】  図１のII−II線に沿う断面図である。
【図３】  本発明の電気接続構造の組立てに用いる第２の接続部材の１例Ｂを示す部分切欠斜視図である。
【図４】  第２の接続部材Ｂの別の例を示す断面図である。
【図５】  第２の接続部材Ｂの更に別の例を示す断面図である。
【図６】  第２の接続部材Ｂの他の例を示す断面図である。
【図７】  本発明の電気接続構造の１例を示す断面図である。
【図８】  第１の接続部材の１例Ａ１を示す断面図である。
【図９】  第１の接続部材の１例Ａ２を示す断面図である。
【図１０】  第１の接続部材の１例Ａ３を示す断面図である。
【図１１】  第１の接続部材の１例Ａ４を示す断面図である。
【図１２】  第１の接続部材の１例Ａ５を示す断面図である。
【図１３】  パッド部の１例を示す平面図である。
【図１４】  パッド部の他の例を示す平面図である。
【図１５】  パッド部の別の例を示す平面図である。
【図１６】  パッド部の１例を示す平面図である。
【図１７】  パッド部の他の例を示す平面図である。
【図１８】  パッド部の別の例を示す平面図である。
【図１９】  パッド部の更に別の例を示す平面図である。
【図２０】  第２の接続部材の１例Ｂ１を示す断面図である。
【図２１】  第２の接続部材の１例Ｂ２を示す断面図である。
【図２２】  第２の接続部材の１例Ｂ３を示す断面図である。
【図２３】  第２の接続部材の１例Ｂ４を示す断面図である。
【図２４】  第２の接続部材の１例Ｂ５を示す断面図である。
【図２５】  本発明の電気接続構造Ｃが組込まれているコネクタ構造（１）を示す断面図である。
【図２６】  接続構造の接触抵抗と挿抜回数の関係を示すグラフである。
【図２７】  接続構造の保持力と挿抜回数の関係を示すグラフである。
【図２８】  温度１２０℃の環境下で接続構造を保持したときに接続構造の接触抵抗の経時変化を示すグラフである。
【図２９】  本発明の電気接続構造Ｃが組込まれているコネクタ構造（２）を示す断面図である。
【図３０】  本発明の電気接続構造Ｃが組込まれているコネクタ構造（３）を示す断面図である。
【図３１】  本発明の電気接続構造Ｃが組込まれているコネクタ構造（４）を示す断面図である。
【図３２】  本発明の電気接続構造Ｃが組込まれているコネクタ構造（５）を示す断面図である。
【図３３】  本発明の電気接続構造が組込まれているフィルムケーブル構造の１例を示す断面図である。
【図３４】  本発明の電気接続構造が組込まれている構造体の１例を示す断面図である。
【図３５】  本発明の電気接続構造が組込まれている構造体の別の例を示す断面図である。
【図３６】  本発明の電気接続構造が組込まれている構造体の更に別の例を示す断面図である。
【図３７】  本発明の電気接続構造が組込まれているフレキシブル多層回路基板構造体の１例を示す断面図である。
【図３８】  本発明の電気接続構造が組込まれているスタックドパッケージ構造体の１例を示す断面図である。
【図３９】  図３８のスタックドパッケージ構造の組立てに用いるフィルム回路基板の１例を示す断面図である。
【図４０】  第２の接続部材の１例を示す斜視図である。
【図４１】  第２の接続部材の他の例を示す斜視図である。
【図４２】  本発明の電気接続構造を用いた構造体を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６０】
Ａ，Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５        第１の接続部材
Ａ０                                メス端子部
Ｂ，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｂ５，      第２の接続部材
Ｂ０                                  オス端子部
Ｃ                                  電気接続構造
１                                  絶縁フィルム
１ａ                                絶縁フィルム１の片面
１ｂ                                絶縁フィルム１の他方の表面
１ｃ                                回路パターン
１ｄ                                絶縁フィルム１の周縁部
１ｅ                                絶縁フィルム１の中央部
２                                  パッド部
３                                  導電回路パターン
４                                  貫通孔
５                                  小孔
６ａ                                第２の接続部材Ｂの表面
６ｂ                                第２の接続部材Ｂの反対側の表面
６ｃ                                カバーレイ
７                                  導電性突起
８                                  導電回路パターン
９                                  回路基板
９ａ                                ランド部
１０                                ＩＣチップ
１１                                半導体素子
１２ａ                              柱状ガイド
１２ｂ                              穴付柱状ガイド
１３                                ガイドウォール
１４                                回路基板
１４ａ                              スルーホール
【手続補正書】
【提出日】平成19年11月12日(2007.11.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性を有する絶縁フィルムと、前記絶縁フィルムの表面に形成された導電性のパッド部と、前記パッド部の縁部から引出されている導体回路パターンと、前記パッド部の面内で前記絶縁フィルムの厚み方向に形成された貫通孔と、前記貫通孔と同軸的に連通して前記パッド部の面内に形成された小孔とを備えたフレキシブル基板である第１の接続部材と、
内部または表面に形成された導体回路パターンと電気的に接続する導電性突起が外部に表出して形成されている第２の接続部材とを組付けて構成される電気接続部材であって、
前記第２の接続部材の前記導電性突起が前記第１の接続部材の前記貫通孔に前記パッド部の形成面側から前記小孔を介して挿入され、
前記パッド部とそれが形成されている箇所の前記絶縁フィルムが前記導電性突起の挿入方向に撓み、前記パッド部と前記絶縁フィルムの弾性により、前記パッド部が前記導電性突起に圧接されていることを特徴とする電気接続構造。
【請求項２】
前記パッド部が導電性と弾力性を備えた材料で形成されている請求項１の電気接続構造。
【請求項３】
前記パッド部の前記材料が、銅、ニッケル、ステンレス鋼、リン青銅、インコネル、または導電性樹脂組成物である請求項２の電気接続構造。
【請求項４】
前記小孔の大きさが、前記導電性突起の断面の大きさよりも小さい請求項１の電気接続構造。
【請求項５】
前記小孔の平面視形状が円形、多角形またはスリット形状である請求項４の電気接続構造。
【請求項６】
前記パッド部はマトリックス状に２次元配列して形成され、かつ前記導電性突起も、前記パッド部の配列に対応するマトリックス状に２次元配列して形成されている請求項１の電気接続構造。
【請求項７】
前記導電性突起の立ち上がり角度が６５〜１６０°である請求項１の電気接続構造。
【請求項８】
前記導電性突起の断面形状は、上部の方が下部よりも大きくなっている請求項７の電気接続構造。
【請求項９】
前記第２の接続部材が、前記第１の接続部材の構造を有する前記フレキシブル基板の片面または両面に導電性突起が形成されているフレキシブル基板である請求項１の電気接続構造。
【請求項１０】
前記第１の接続部材の片面または両面にも、導電性突起が形成されている請求項１の電気接続構造。
【請求項１１】
前記第１の接続部材の表面のうち、前記パッド部が形成されている表面と反対側の表面、または前記第２の接続部材の表面のうち、前記導電性突起が形成されている表面と反対側の表面に、バンプ電極が形成されている請求項１の電気接続構造。
【請求項１２】
前記第１の接続部材および前記第２の接続部材がいずれも前記第１の接続部材であるフレキシブル基板であって、前記パッド部が形成されている表面と反対側の表面に前記導電性突起が形成され、かつ前記パッド部と前記導電性突起はいずれも前記フレキシブル基板の周縁部に配置され、前記フレキシブル基板の中央部には半導体素子の実装領域が形成されている請求項１の電気接続構造。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれかの電気接続構造で用いられる第１の接続部材。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電気接続構造に関し、更に詳しくは、一対の接続部材を接続して形成される接続部の低背化と省スペース化を実現することができ、また一対の接続部材を反復して着脱することができる電気接続構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、各種の電気・電子機器の小型化、薄型化、軽量化、多機能化が急速に進んでいる。とくに、携帯電話、ノートパソコン、デジタルカメラなどの分野では、多機能化への要求と並んで小型化、薄型化への要求は非常に強くなっている。
これらの電気・電子機器は、回路基板をはじめとして、各種の電気・電子部品を多数組込んで製造されるのであるが、その場合、これらの組込まれる電気・電子部品は互いに電気的に接続されなければならない。
【０００３】
その場合の接続方法としては次のような各種の方法が実施されている。
例えば回路基板に半導体素子を表面実装する場合、回路基板と半導体素子のそれぞれのパッド部の間に異方性導電膜を配置したのちに全体を熱圧着して両者を電気的に接続するＡＣＦ接続方法がある。また、半導体素子のパッド部にはんだバンプを形成し、そのバンプを回路基板のパッド部に載置した状態でリフロー処理を施す方法や、その変形であるフリップチップ方式などもある。更には、実装部品と回路基板のパッド部の間をワイヤボンディングする方法もある。
【０００４】
これらの接続方法は、いずれも、接続作業に特殊な装置が必要であり、しかも一旦接続すると接続部材を取り外すことができない。したがって、仮に設計変更などにより回路の部分的な取り替えが必要になったり、または接続部材が故障してその取り替えが必要となった場合であっても、当該接続部材や回路の取り替えは極めて困難である。そのため、他の部品が故障していなくても、結局、モジュール全体を廃棄せざるを得ない。すなわち、これらの接続方法では、各部品のリペア処理は極めて難しい。
【０００５】
また、ＡＣＦ接続方法の場合、パッド部間のピッチ間隔を４０μｍ程度にまでせばめることができ、また接続部の高さも１００μｍ以下にすることができて、比較的接続部の低背化と省スペース化に資するが、他方では接続信頼性が低く、大きな電流は流せず、またノイズレベルも高いという難点があり、民生用液晶モジュールのように小さな電流しか流せず、かつ使用環境が良好である場合には実用に耐え得るものの、例えば工業用の用途などをはじめとする一般的な用途に適用することはできない。
【０００６】
リフロー処理による接続方法の場合は、バンプ間のピッチを１５０μｍ以下に狭ピッチ化すると、溶けたはんだによるバンプ間の短絡の発生も起こり始めるので、多ピン化は制限される。また、ワイヤボンディングによる接続方法の場合、接続部の機械的強度はそれほど高くないので外力に弱く、また、ワイヤは湾曲した状態で実装部品の外側にボンディングされるので、例えばフリップチップ方式やリフロー処理に比べると接続部の省スペース化という点で劣っている。
【０００７】
これらの接続方法の場合、いずれも接続部材間では永久接続となり、反復接続ができない。また修理や回路の変更を無理に行なおうとすれば、回路の一部または全部を破壊、破棄しなければならなくなる。
一方、オスコネクタとメスコネクタを機械的に噛み合せて部品間の電気的接続を実現するコネクタ構造がある。このコネクタ構造の場合は、反復して接続部材間の着脱が可能である。例えば、回路基板に搭載された１列配置のメスコネクタに、フレキシブル基板の端部に形成された同じく１列配置のオスコネクタを直接挿入した構造のＦＦＣコネクタ構造がある。また、回路基板に実装され、通常は２列配置のメスコネクタに、フレキシブル基板の端部に形成された同じく２列配置のオスコネクタを嵌合した構造のペアコネクタ構造や、その変形であって、各コネクタの接続端子をマトリックス状に配列したピングリッドアレイコネクタ構造などが実施されている。
【０００８】
このコネクタ構造を採用すると、各部品は着脱自在な関係で接続されているので、ある部品に故障が発生した場合でも、それを取り外し、新たな部品に代替できるという利点、すなわちリペア処理が可能であるという利点が得られる。
しかしながら、このコネクタ構造を構成するオスコネクタやメスコネクタ、とりわけメスコネクタは、通常、金属板材を金型成形して製造されているので、高い精度を保って微細なオスコネクタやメスコネクタを製造することには限界がある。そのため、コネクタ構造における接続部の低背化はかなり困難である。
【０００９】
例えばＦＦＣコネクタ構造の場合、接続部の高さは、通常、１mm以上になっている。また接続端子も最小のピッチ間隔は０.３mm程度であり、片側の１列配置であり、しかもピン数が４０以上になると回路設計上の制限が多くなり、かつ実際の挿抜作業が困難になる。
ペアコネクタ構造の場合、接続部の高さは１.３mm以上、最小のピッチ間隔は０.５mm程度であり、接続端子の２列配置は可能であるが、やはりピン数が６０以上になると回路設計上の制限が多くなり、かつ挿抜作業は困難になる。また、コネクタ自身の製造コストも高くなる。
【００１０】
また、ピングリッドアレイコネクタ構造の場合、ピン数は多くすることができ、接続部の省スペース化という点で好適であるが、しかし他方では、ピッチ間隔を２mm未満にすることは難しく、接続部の高さを４mm未満にすることは難しいという問題がある。更に、このピングリッドコネクタ構造の場合、価格が高く、一般用途へ適用するときの大きな障害になっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、一対の接続部材が着脱自在に接続されていて、形成された接続部の高さが０.５mm以下である電気接続構造とそれに用いる第１の接続部材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記した目的を達成するために、本発明においては、
可撓性を有する絶縁フィルムと、前記絶縁フィルムの表面に形成された導電性のパッド部と、前記パッド部の縁部から引出されている導体回路パターンと、前記パッド部の面内で前記絶縁フィルムの厚み方向に形成された貫通孔と、前記貫通孔と同軸的に連通して前記パッド部の面内に形成された小孔とを備えたフレキシブル基板である第１の接続部材と、
内部または表面に形成された導体回路パターンと電気的に接続する導電性突起が外部に表出して形成されている第２の接続部材とを組付けて構成される電気接続構造であって、
前記第２の接続部材の前記導電性突起が前記第１の接続部材の前記第１の接続部材の前記貫通孔に前記パッド部の形成面側から前記小孔を介して挿入され、 
前記パッド部とそれが形成されている箇所の前記絶縁フィルムが前記導電性突起の挿入方向に撓み、前記パッド部と前記絶縁フィルムの弾性により、前記パッド部が前記導電性突起に圧接されていることを特徴とする電気接続構造が提供される。
【００１３】
そして、好適には、
前記第１の接続部材における前記パッド部はマトリックス状に配列して形成され、かつ前記第２の接続部材における前記導電性突起も、前記パッド部の配列に対応するマトリックス状に配列して形成されている電気接続構造、
前記第１の接続部材が、前記フレキシブル基板の片面または両面に導電性突起が形成されているフレキシブル基板である電気接続構造、
前記第１の接続部材の表面のうち、前記パッド部が形成されている表面と反対側の表面、または前記第２の接続部材の表面のうち、前記導電性突起が形成されている表面と反対側の表面に、バンプ電極が形成されている電気接続構造、また、
前記第１の接続部材および前記第２の接続部材がいずれも前記第１の接続部材の構造を有するフレキシブル基板であって、前記パッド部が形成されている表面と反対側の表面に前記導電性突起が形成され、かつ前記パッド部と前記導電性突起はいずれも前記フレキシブル基板の周縁部に配置され、前記フレキシブル基板の中央部には半導体素子の実装領域が形成されている電気接続構造が提供される。
【００１４】
また本願発明においては、上記したこれら電気接続構造に用いられる第１の接続部材が提供される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の電気接続構造は、弾力性に富むメス端子部に、相手材の表面に形成されたオス端子部である導電性突起を機械的に挿入して形成される。メス端子部が形成されている第１の接続部材は薄く可撓性を有する絶縁フィルムを基材とし、またメス端子部の一部を構成するパッド部は弾力性に富む材料で形成されているので、導電性突起が挿入されて形成された接続部を従来にまして低背化することが可能であり、またメス端子部とオス端子部をマトリックス状にそれぞれ２次元配置することにより、多ピン構造の接続部の平面スペースを大幅に小さくして省スペースに資することができる。そして、この第１の接続部材は着脱自在である。
【００１６】
したがって、この電気接続構造を利用することにより、フィルムケーブル構造体、極薄のコネクタ構造体、各部品の取り替えが可能な多層回路基板構造、スタックドパッケージ構造体など各種の構造体を組立てることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
最初に、本発明の電気接続構造の基本形態について説明する。
本発明の電気接続構造は、図１と図１のII−II線に沿う断面図である図２で１例として示したフレキシブル基板を第１の接続部材Ａとし、その第１の接続部材Ａの貫通孔４に、図３で１例として示した第２の接続部材Ｂの導電性突起７を挿入して組立てられ、例えば図７で示した断面構造になっている。
【００１８】
第１の接続部材Ａはいわゆるフレキシブル基板であって、可撓性を有する薄い絶縁フィルム１と、その片面１ａの所定箇所に形成された少なくとも１個（図１では３個）のパッド部２と、このパッド部２の縁部から引出されて所定のパターンで絶縁フィルム１の表面１ａに配線された信号線の導電回路パターン３と、それぞれのパッド部２の面内位置において絶縁フィルム１の厚み方向に形成された貫通孔４と、それぞれのパッド部２の面内に形成され、貫通孔４と同軸的に連通していて、貫通孔４よりは小さい小孔５とで構成されている。なお、図１と図２で示したパッド部２の場合、貫通孔４の上端部にその一部が張り出した状態になっている。
【００１９】
この第１の接続部材Ａの基材である絶縁フィルム１としては、例えばポリイミド、ポリエステル、液晶ポリマ、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などの樹脂から成るフィルム、薄いガラスエポキシ複合板やＢＴレジン基板などを用いることができる。
これら絶縁フィルムの厚みは、目的とする電気接続構造を低背化させることからすれば、機械的強度を損なわない範囲でできるだけ薄い方がよい。これら絶縁フィルムの市販品の最小の厚みは１２.５μｍであるが、上記した樹脂を適宜キャスティングや押出成形して１０μｍ以下の厚みにして用いてもよい。
【００２０】
また、パッド部２を構成する材料としては、導電性と同時に弾力性を備えた材料であることが好ましい。この電気接続構造Ａの場合、後述するように、このパッド部２の直下に形成される貫通孔４にパッド部２の形成面の方から第２の接続部材Ｂの導電性突起７を挿入したときに、導電性突起７の挿入方向に撓んだパッド部２がその復元力によって当該導電性突起７に圧接することによって２つの接続部材間の導通構造が形成されるので、このパッド部２は導電性を有することを必須の属性にするとともに弾力性が要求されるからである。このような材料としては、具体的には、銅、ニッケル、ステンレス鋼、リン青銅、インコネル（商標）などの金属や、樹脂に導電性の粉末が分散している導電性樹脂組成物などを好適例とする。
【００２１】
パッド部の厚みは格別限定されるものではないが、良好な弾力性を発揮させるためには、あまり厚くない方がよく、上限は１００μｍ程度に制限すべきである。パッド部として銅のめっき層、スパッタリングで形成したニッケル薄膜、更にはこれらを組合せた導体層を用いた場合、厚みが０.０５μｍ程度であっても、良好な導電性と弾力性を示すので好適である。
【００２２】
図１で示した第１の接続部材Ａを製造するに際しては、例えば片面銅張フィルムを用意し、その銅箔側の表面にフォトリソグラフィーとエッチング技術を適用して、パッド部２と導体回路パターン３の部分を残して他の銅箔部分をエッチング除去し、ついで、パット部２と反対側の表面から例えばレーザ光を照射してパッド部２の直下に貫通孔４を形成し、最後にパッド部２側の表面のうち小孔を形成すべき箇所以外をマスキングしたのち銅のエッチング処理を行なって貫通孔４と連通する小孔５を形成すればよい。化学エッチングやプラズマエッチングのプロセス技術を組合せれば、量産時の製造コストをはるかに低減することができる。
【００２３】
一方、第２の接続部材Ｂは、後述する電気・電子部品やプリント配線板などであって、その片面６ａに形成された少なくとも１個（図３では３個）の導電性突起７と、この導電性突起７から引出されて所定のパターンで表面６ａに配線された信号線の導体回路パターン８を備えている。
なお、この導電性突起７の配列パターンは、図１で示した第１の接続部材Ａにおける貫通孔４の配列パターンと同じになっている。そして、これら導電性突起７の断面の大きさは、第１の接続部材Ａの貫通孔４よりは小さく、小孔５よりは大きくなっている。また、この導体回路パターン８は第２の接続部材Ｂの表面６ａに配線されずに、当該第２の接続部材Ｂの内部に埋設した状態で配線されていてもよい。
【００２４】
ここで、この第２の接続部材Ｂは第１の接続部材Ａの相手材であって、例えば通常のリジッドなプリント配線板、各種の半導体モジュールや半導体素子、更には各種のセンサデバイスや表示デバイスなどである。また、第１の接続部材Ａのようなフレキシブル基板であってもよい。
そして、これらのプリント配線板や電気・電子部品の所定表面に上記した導電性突起を形成することによって、この第２の接続部材Ｂが製造される。
【００２５】
この導電性突起の形成に際しては、例えば第２の接続部材Ｂの表面に表出しているランド部や端子部に、通常のめっき処理や電鋳を選択的に行なうことによりその箇所に導電材料を堆積して所定形状の突起を形成すればよい。逆に、第２の接続部材Ｂの表面に厚く堆積した導電材料の層に部分的なエッチング処理を行なって形成することもできる。
また、ワイヤボンディング技術を活用して形成したスタッドバンプも実用に供することができる。更には、導電ペーストを第２の接続部材の表面にスクリーン印刷することによっても、必要箇所に導電性突起を形成することができる。
【００２６】
そしてこれらの導電性突起は、第２の接続部材Ｂの表面６ａに配線されている導体回路パターン８の上だけではなく、ビアホールの上などに形成することもできる。例えば第２の接続部材Ｂが薄い絶縁フィルムを基材とするフレキシブル基板である場合、図４で示したように、反対側の表面６ｂに形成した導体回路パターン８から絶縁フィルム１を貫通して表面６ａに突出する導電性突起７を形成することができる。この構造にすると、製造した第２の接続部材Ｂにおける導電性突起７の機械的強度が高くなるので好適である。
【００２７】
また、図５で示したように、絶縁フィルム１を基材とするフレキシブル基板の導体回路パターン８の所定箇所に導電性突起７を突設し、更にカバーレイ６ｃをかけた構造の場合も、導電性突起７の機械的強度の向上を実現することができる。
更に、図６で示したように、多層リジッドプリント配線板におけるある内層回路から最上層の表面６ａに導電性突起７を突設した第２の接続部材の場合も同様の効果が得られる。
【００２８】
本発明の電気接続構造を組立てるに際しては、第２の接続部材Ｂの導電性突起７のそれぞれを、パッド部２の形成面側から小孔５を介して第１の接続部材Ａのパッド部２のそれぞれの直下に位置する貫通孔４に挿入すればよい。
その結果、図７で示したように、導電性突起７はパッド部２の小孔５を貫通して貫通孔４の中に挿入される。そしてこの過程で貫通孔４の上端部に位置するパッド部の張り出し部分は拡径して撓み、同時に絶縁フィルムもパッド部２に同期して撓み、それらの弾性によってパッド部２の張り出し部分が導電性突起７の腹部と圧接する。その結果、導電性突起７とパッド部２の間、すなわち、第１の接続部材Ａと第２の接続部材Ｂの間では電気的な接続構造Ｃが形成される。そして、一方の接続部材の導体回路パターンを伝播してきた信号は、この電気接続構造Ｃを介して他方の接続部材に伝搬する。
【００２９】
このように、電気接続構造Ｃでは、図２で示したように、第１の接続部材Ａに形成されている小孔５とパッド部２と貫通孔４で構成される箇所がメス端子部Ａ０として機能し、また第２の接続部材Ｂに形成されている導電性突起７がオス端子部Ｂ０として機能する。
そして、この接続構造Ｃは、第１の接続部材Ａのメス端子部Ａ０におけるパッド部２と第２の接続部材Ｂの導電性突起７が機械的に接触した構造になっているので、第１の接続部材Ａを第２の接続部材Ｂから引き剥せば、この接続構造Ｃを解除することができる。そのとき、パッド部２は材料の弾性によって撓んだ状態からもとの位置に復元し、再度、メス端子部Ａ０としての使用が可能な状態に戻る。
【００３０】
本発明の電気接続構造において、その接続状態の信頼性、確実性を高めるために、第１の接続部材Ａの前記したメス端子部Ａ０と第２の接続部材Ｂの前記したオス端子部Ｂ０をそれぞれ次のような態様で形成しておくことが好ましい。
まず、図８で示した第１の接続部材Ａ１のメス端子部Ａ０の場合は、絶縁フィルム１の片面１ａにパッド部２が形成され、そしてパッド部２に形成される小孔５と貫通孔４の平面視形状が同一になっている。
【００３１】
図９で示した第１の接続部材Ａ２は、絶縁フィルム１の片面１ａに形成されたパッド部２の小孔５が貫通孔４よりも小さくなっていて、パッド部２が貫通孔４の上端部に一部張り出している構造のメス端子部Ａ０を有するものである。
図１０で示した第１の接続部材Ａ３は、絶縁フィルム１の他方の表面１ｂにもパッド部２が形成されていて、かつ小孔５と貫通孔４は同じ大きさになっている構造のメス端子部Ａ０を有するものである。
【００３２】
図１１で示した第１の接続部材Ａ４は、絶縁フィルムの他方の表面１ｂにもパッド部２が形成され、かつ、上下面のパッド部２，２のそれぞれは貫通孔４の上下端部に一部張り出している構造のメス端子部Ａ０を有するものである。
そして図１２で示した第１の接続部材Ａ５は、絶縁フィルム１の上面１ａと下面１ｂにもパッド部２，２が形成され、貫通孔４の壁面４ａにも例えば貴金属の無電解めっきを施して２つのパッド部２，２間で導通をとっている構造のメス端子部Ａ０を有するものである。そして小孔５と貫通孔４は同じ大きさになっている。
【００３３】
これらの第１の接続部材において、例えば接続部材Ａ３，Ａ４のように、絶縁フィルム１の両面にパッド部２，２を形成したものは、メス端子部Ａ０としての弾力性が高くなるので好適である。また、接続時の導電性の問題でいえば、接続部材Ａ５のように貫通孔の壁面に耐食性の貴金属めっき処理を施したものが好適である。
なお、パッド部２に形成する小孔５の平面視形状は、後述するオス端子部Ｂ０である導電性突起７を挿入することができる形状であればよく、格別限定されるものではないが、例えば、図１３で示したように、貫通孔４より小径の円形孔、図１４で示したように、十文字形状をしたスリット孔、図１５で示したように、円形孔と十文字スリット孔を組合せた孔、図１６で示したように円形孔と三方スリット孔を組合わせた孔、図１７で示したように、複数のスリット孔を中心を１つにして集合させた孔、図１８で示したように、星型の孔、図１９で示したように、平面視形状がムカデ形状をした孔などをあげることができる。
【００３４】
これら小孔のうち、例えば図１４や図１５で示したスリット孔は、ここに第２の接続部材Ｂの導電性突起７を挿入したときに、スリット孔周辺の４個の舌片部が撓んでパット部が導電性突起に確実に圧接して接続構造の導通性の信頼を高めることができると同時に、挿抜を反復しても良好な接続構造を維持することができるという点で好適である。更に、スリット孔の数を増加したり、図１９で示したように、導電性突起との接触部の長さを長くすることにより、接続の信頼性を高めることができる。
【００３５】
一方、第２の接続部材Ｂにおけるオス端子部Ｂ０を構成する導電性突起７の形状は、第１の接続部材Ａのメス端子部Ａ０に挿入されたときに、パッド部２と確実に接触して導通がとれる形状であればよく、格別限定されるものではない。
例えば、図２０で示したように、表面６ａに対する立ち上がり角度（θ）が９０°である柱状体、図２１で示したように立ち上がり角度（θ）が鈍角になっている突起、図２２で示したように台座の上にそれよりも小径の柱状体を重ね合せたような突起、図２３で示したように頂部が基部よりも大きくなっている柱状突起、図２４で示したように、中央部がくびれている柱状突起などを例示することができる。
【００３６】
これらのうち、接続部材Ｂ２，Ｂ４，Ｂ５のように、頂部の断面形状が基部の断面形状よりも大きくなっている導電性突起は、これを第１の接続部材Ａのメス端子部Ａ０に挿入したときに、メス端子部Ａ０のパッド部２に対してアンカー効果を発揮して抜脱しにくくなるので好適である。そして、接続部材Ｂ２のような突起を形成する場合には、立ち上がり角度（θ）を６５〜１６０°の範囲に設定することが好ましい。
【００３７】
表面６ａを基点としたこれら導電性突起７の全体の高さは、７０μm以上に設定することが好ましい。この高さが７０μｍより低い場合は、第１の接続部材Ａのメス端子部Ａ０に挿入されたとき、パッド部２との機械的接触を起こさなかったり、パッド部２との圧接状態が不充分になったりして、接続構造Ｃとしての接続信頼性が低下するからである。しかし、あまり高くすると、接続構造Ｃの低背化という目的を満たすことができなくなるので、最大でも７００μｍ程度に規制すべきである。
【００３８】
なお、これら導電性突起７の断面形状も格別限定されるものではないが、例えば、菱形、四角形、三角形、多角形、円形などの形状をあげることができる。
このような導電性突起７の材料としては、メス端子部Ａ０への挿入時にパッド部２との間で摺動することになるので、耐摩耗性を確保するために、少なくともその表面が比較的硬質な金属または合金で構成されていることが好ましい。具体的には、銅、ニッケル、金、パラジウム、ロジウム、銀などをあげることができ、また例えば樹脂から成る軟質な芯体の表面に例えばニッケル、金、白金、ロジウム、パラジウム、銀、錫、はんだなどのめっき処理を施して表面だけを選択的に硬質化してもよい。逆に、カーボンや鉄などを含む導電性の塗料を塗布することも、信頼性を高める点で有効である。
【００３９】
なお、それぞれの接続部材におけるメス端子部Ａ０とオス端子部Ｂ０（導電性突起７）の面内配列に関しては、格別限定されるものではないが、例えば第１の接続部材Ａのメス端子部Ａ０をマトリックス状に２次元配列し、また第２の接続部材Ｂのオス端子部Ｂ０を上記したメス端子部Ａ０の配列に対応するマトリックス状に２次元配列すると、小さい平面スペース内に多数の接続点を有する接続構造Ｃを形成することができるので、接続部の省スペース化という点で好適である。
【００４０】
例えば、メス端子部Ａ０の径をいずれも６０μｍ、ピッチを２００μｍとし、１００行１００列の２次元配列にすれば、２０mm角の平面スペース内に、１００００点の接続点を有する接続構造Ｃの形成が可能になる。
上記した第１の接続部材Ａと第２の接続部材Ｂをそれぞれ後述するように変形して本発明の電気接続構造を組立てることにより、多彩な機能を発揮する電気・電子装置を製作することができる。以下に、それを詳細に説明する。
（１）コネクタ構造
図７で示した本発明の電気接続構造Ｃが組込まれているコネクタ構造の１例を図２５に示す。
【００４１】
図２５のコネクタ構造（１）においては、第２の接続部材Ｂの片面６ａに形成された所定パターンで配列する導電性突起（オス端子部Ｂ０）７を、第１の接続部材Ａに形成され、貫通孔とパッド部と小孔から成るメス端子部Ａ０に挿入して電気接続構造Ｃが形成されている。
例えば、導電性突起（オス端子部Ｂ０）７は、直径０.１５mm、高さ０.１５mmで、ピッチ間隔を０.５mmにして、６行１０列のマトリックス状に配列されている。一方、第１の接続部材Ａには、直径０.１２５mmの貫通孔、直径０.２５mmのパッド部、このパッド部の中心に直径０.１mmの小孔が形成されてメス端子部Ａ０が導電性突起の場合と同じマトリックスの配列で形成されている。その場合、オス端子部Ｂ０とメス端子部Ａ０で形成された６０ピンの接続構造Ｃの形状は、縦６.０mm、横４.０mm、高さ０.３mmであり、占有面積は２４mm2であり、全体の体積は７.２mm3であった。
【００４２】
なお、実際の接続作業においては、このコネクタ構造（１）は狭ピッチ多ピンであるにもかかわらず、容易にメス接続部Ａ０とオス接続部Ｂ０の位置合わせができ、オス接続部Ｂ０のメス接続部Ａ０への挿入操作を円滑に行なうことができた。そして脱着作業も何の障害もなく円滑に行なえた。また、反復して挿抜することも容易であった。
一方、オスコネクタとメスコネクタを機械的に噛み合せた従来の６０ピンコネクタ構造の場合、接続部の最小サイズは、縦３.５mm、横２１mm、高さ１mm程度であり、占有面積は７３.５mm2であり、全体の体積は７３.５mm3である。
【００４３】
以上のことから明らかなように、本発明の電気接続構造Ｃを組込んだコネクタ構造（１）の場合、挿抜作業を円滑に行なうことができ、加えて従来の最小サイズのコネクタ構造に比べて大幅な低背化を実現しており、かつ省スペース化も実現している。
また、このコネクタ構造（１）における接続構造Ｃの信頼性評価試験を行なった。
（ａ）接続部の接触抵抗に及ぼす挿抜回数の影響
コネクタ構造（１）の挿抜操作を反復し、その都度、１３個の接続点につき接続部の接触抵抗を測定した。その結果を１３点の平均値として図２６に示した。
【００４４】
図２６から明らかなように、接触抵抗は０.０５Ω以下と非常に小さく、２００回の挿抜操作を反復しても、接触抵抗はほとんど増大しておらず、良好な導電性が確保されている。
（ｂ）接続部の保持力に及ぼす挿抜回数の影響
コネクタ構造（１）の挿抜操作を反復し、その都度、接続部を解除するために必要な力（接続部の保持力）を測定した。その結果を図２７に示した。
【００４５】
図２７から明らかなように、最初の数１０回の挿抜操作の反復では、接続部の保持力は若干低下するが、やがて安定化し、その後の挿抜操作を反復してもほとんど変化しておらず、信頼性の高い接続構造になっているといえる。
なお、接続部の保持力の初期段階における低下現象は、メス端子部とオス端子部がなじむための安定化プロセスであると考えられる。
（ｃ）接続部の耐熱試験
コネクタ構造（１）を、温度１２０℃の環境下に保持したのち取り出して接続部の接触抵抗を測定した。その結果を、保持時間との関係図として図２８に示した。
【００４６】
図２８から明らかなように、温度１２０℃の環境に１００時間保持しても、接続部の接触抵抗はほとんど変化しておらず、このコネクタ構造（１）は熱的に安定であることが判明した。
以上の試験結果から明らかなように、本発明の接続構造Ｃは、接触抵抗が小さく、挿抜操作を反復しても接触抵抗の増加がなく、また熱的にも安定であり、高い信頼性を備えている。
【００４７】
図２９は別のコネクタ構造（２）を示す。
このコネクタ構造（２）の場合は、表面６ａに形成された導電性突起７に加えて、表面６ａと反対側の表面６ｂにも導電性突起７が形成されている第２の接続部材Ｂを用い、これら両面の導電性突起７のそれぞれを２枚の第１の接続部材Ａのメス端子部Ａ０に挿入して、本発明の電気接続構造Ｃが形成されている。
【００４８】
このコネクタ構造（２）では、第２の接続部材Ｂがオス型のインターポーザとして機能している。
図３０は更に別のコネクタ構造（３）を示す。
このコネクタ構造（３）では、１枚の第１の接続部材Ａのメス端子部Ａ０に２枚の第２の接続部材Ｂの導電性突起７を第１の接続部材Ａの上面と下面からそれぞれ挿入して本発明の電気接続構造Ｃが形成されている。
【００４９】
図３１は別のコネクタ構造（４）を示す。
このコネクタ構造（４）は、図３０のコネクタ構造（３）の変形例であるが、ここでは、第１の接続部材Ａがメス型のインターポーザとして機能している。
図３２に他のコネクタ構造（５）を示す。
このコネクタ構造（５）は、第１の接続部材Ａを変形したフレキシブル基板を２枚用いて組立てられる。すなわち、第１の接続部材Ａにおいてパッド部が位置する表面１ａに導電性突起７が形成され、それぞれの導電性突起７を他方の第１の接続部材Ａのメス端子部Ａ０に挿入して本発明の電気接続構造Ｃが形成されている。
【００５０】
この場合、それぞれの導電性突起７とメス端子部Ａ０を縦横交互に千鳥状に配列しておくと、組立てられた接続構造Ｃにおける接続の信頼性を高めることができて好適である。
以上のコネクタ構造において、第１の接続部材Ａのメス端子部を構成する貫通孔（とパッド部）をマトリックス状に配列し、また相手材である第２の接続部材Ｂの導電性突起も、上記したマトリックスに対応して配列しておくと、形成した接続構造Ｃが占有する平面スペースを大幅に小さくすることができ、省スペースの点で好適である。
【００５１】
なお、上記したコネクタ構造を解除する場合は、例えばフレキシブル基板である第１の接続部材Ａを手動で引き剥がせばよい。
（２）フィルムケーブル構造
本発明の電気接続構造Ｃが組込まれているフィルムケーブル構造の１例を図３３に示す。
【００５２】
このフィルムケーブル構造の場合、所定の配列パターンでメス端子部Ａ０が形成され、同時に表面１ａに同じ配列パターンで導電性突起７が形成されている複数（図３３では３枚）の第１の接続部材Ａ（長尺なフレキシブル基板）の各メス端子部Ａ０に別の第１の接続部材Ａの導電性突起（オス端子部Ｂ０）を挿入して本発明の電気接続構造Ｃを形成することにより、各フレキシブル基板を長手方向に連結してケーブルにしている。
【００５３】
このケーブルにおける各接続部は低背であり、ケーブル全体としては極めて薄く可撓性である。また、いずれかの接続部材が断線した場合、ただちに手動で接続構造Ｃを解除し、そこにあらたな接続部材Ａを接続してケーブルを復元することができる。
（３）その他の組立て構造体
表面に所定の回路パターンが配線されている回路基板に、本発明の電気接続構造Ｃを有する電子部品が表面実装された構造体の１例を図３４に示す。
【００５４】
図３４の構造体の場合、第２の接続部材Ｂとして、導電性突起７が形成されている表面６ａと反対側の表面６ｂに例えばはんだバンプ電極８が形成されているものが用いられる。
そして、この第２の接続部材Ｂの導電性突起７を第１の接続部材Ａであるフレキシブル基板のメス端子部Ａ０に挿入して本発明の電気接続構造Ｃが形成されている。そして、第２の接続部材Ｂのはんだバンプ電極８が、回路基板９のランド部９ａに例えばリフロー処理によって接合されて、電気接続構造Ｃを含む部品が表面実装されている。
【００５５】
この構造体の場合、低背化した接続構造Ｃを実現することができ、しかも例えばメス端子部Ａ０と導電性突起７の配列をマトリックス状に２次元化すれば、接続部の大幅な省スペース化を実現することができる。したがって、回路基板９への表面実装作業に余裕が生まれ、また従来に比べて多くの部品実装が可能となる。そして、第１の接続部材Ａは着脱自在であるため、その第１の接続部材Ａとして、それぞれが各種の機能を発揮するフィルム回路基板を用いることにより、この構造体に必要に応じて各種の機能を発揮させることができる。
【００５６】
図３５は、図３４で示した第２の接続部材Ｂに代えてフレキシブル基板である第１の接続部材Ａを用いて組立てた構造体の１例を示す。
この構造体では、パッド部とは反対側の表面１ｂに例えばはんだバンプ電極８が形成された第１の接続部材Ａが用いられている。そして片面に導電性突起７が形成されているフレキシブル基板を第２の接続部材Ｂとし、その導電性突起７を第１の接続部材Ａのメス端子部Ａ０に挿入して本発明の電気接続構造Ｃが形成され、その全体ははんだバンプ電極８を介して回路基板９のランド部９ａに表面実装されている。
【００５７】
図３６は、本発明の電気接続構造Ｃを介してＩＣチップが表面実装された構造体の１例を示す。
この構造体では、第２の接続部材ＢとしてＩＣチップ１０が用いられる。そして第１の接続部材Ａとしては、図３５の場合と同様に、パッド部とは反対側の表面１ｂに例えばはんだバンプ電極８が形成されている第１の接続部材Ａであるフレキシブル基板が用いられる。
【００５８】
ＩＣチップ１０の片面の例えばランド部には、既に説明した第２の接続部材Ｂにおける導電性突起７が形成されていて、この導電性突起７を第１の接続部材Ａのメス端子部Ａ０に挿入して本発明の電気接続構造Ｃが形成されている。そして全体は、はんだバンプ電極８を介して回路基板９のランド部９ａに表面実装されている。
この構造体の場合、ＩＣチップ１０は着脱自在の状態にあるため、例えばＩＣチップ１０が故障した場合にはそれを取り外し、導電性突起が取りつけられた新たなＩＣチップで代替することができる。
【００５９】
図３７は、本発明の電気接続構造Ｃが組込まれている多層回路基板構造体（図では３層回路基板）の１例を示す。
この構造体は、３枚の第１の接続部材（フレキシブル基板）Ａを用いて組立てられている。それぞれの接続部材Ａには所定の回路パターン１ｃが配線されていて、それ自体がフレキシブルな回路基板になっている。そして、図示した２枚の接続部材Ａ（上層の２枚）の場合は、それぞれの回路パターン１ｃと電気的に接続して導電性突起７が形成されている。しかし、図示の構造体では、最下層の接続部材Ａに導電性突起は形成されていない。
【００６０】
そしてこの構造体は、各接続部材Ａの導電性突起７を下層に位置する接続部材Ａのメス端子部Ａ０に挿入して本発明の電気接続構造Ｃを形成することにより、各接続部材Ａを順次積層して組立てられている。
この構造体は、薄い各第１の接続部材Ａを単位基板とし、それを機械的に積層して製作した多層回路基板である。図では３層構造を示したが、同様の構造の第１の接続部材Ａを用いてそれらを順次積層することにより、更なる層数の多層回路基板に組立てることができる。
【００６１】
また、各単位基板（第１の接続部材）は着脱自在な状態になっているので、ある単位基板に支障が生じた場合でも、簡単にそれを新しい単位基板と代替することができる。
図３８は、本発明の電気接続構造Ｃが組込まれたスタックドパッケージ構造体の１例を示す。
この構造体は、次のようなフレキシブル基板を用いて組立てられる。すなわち、図３９で示したように、絶縁フィルム１として、その周縁部１ｄにパッド部を含めたメス端子部Ａ０および／または導電性突起７が形成され、絶縁フィルム１の中央部１ｅには半導体素子の実装領域が形成されているフレキシブル基板が用いられる。そして、図３９の仮想線で示したように、この中央部１ｅに所定の半導体素子１１が表面実装されている。
【００６２】
図３８で示した構造体は、半導体素子１１が表面実装された図３９のフレキシブル基板（第１の接続部材）Ａの導電性突起７を下層に位置するフレキシブル基板Ａのメス端子部Ａ０に挿入して本発明の電気接続構造Ｃを順次形成し、各フレキシブル基板Ａを積層して組立てられる。
この構造体は、各基板それ自体が薄く、また各接続部が低背化しているので、全体としても非常に薄くなっており、また接続部のメス端子部Ａ０とオス端子部（導電性突起）７の配列をマトリックス状に２次元化することにより省スペース化も実現することができる。
【００６３】
そして、各層の半導体素子１１が故障した場合であっても、それが実装されているフレキシブル基板Ａのみを取り外し、新規な基板に取り替えることができる。
図４０は、本発明の電気接続構造Ｃにおける第２の接続部材Ｂの１例を示す。
この接続部材Ｂは、基材としてフレキシブル基板が用いられ、その片面６ａに導電性突起７がマトリックス状に配列されている。そして、片面６ａの４隅には、柱状ガイド１２ａ，１２ａと穴付柱状ガイド１２ｂ，１２ｂが配設されている。
【００６４】
この接続部材の相手材である第１の接続部材（図示しない）には、前記マトリックス状の導電性突起と対応する位置に既に説明したメス端子部が形成されていると同時に、上記した柱状ガイドと穴付き柱状ガイドに対応する表面位置には、これらガイドを受け入れるメス型のガイドが形成されている。
そして、接続構造の組立てに際しては、接続部材Ｂの上記した柱状ガイド１２ａ，１２ａと穴付き柱状ガイド１２ｂ，１２ｂを相手材である第１の接続部材のメス型ガイドに嵌合したのち、全体を押圧して導電性突起７を第１の接続部材のメス端子部に挿入して目的とする接続構造にする。
【００６５】
このように、この接続部材Ｂにおける柱状ガイドや穴付き柱状ガイドを設けることにより、導電性突起とメス端子部の位置合わせを円滑に進めることができる。とくに、接続構造の組立てを自動化で行なう場合には、接続部材Ｂにこのような柱状ガイドや穴付き柱状ガイドを設けておくことが好適である。
図４１は、第２の接続部材の他の例を示す。
【００６６】
この接続部材は、図４０で示した接続部材における柱状ガイドや穴付き柱状ガイドに代えて、マトリックス状に配列されている導電性突起７を取り囲んで配設されたガイドウォール１３を備えている。そして、相手材である第１の接続部材には、このガイドウォール１３を受け入れる凹溝が形成されている。
このガイドウォール１３も、接続構造の組立て時に、各接続部材の位置合わせを円滑に進める手段として機能する。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の電気接続構造の組立てに用いる第１の接続部材の１例Ａを示す部分切欠斜視図である。
【図２】図１のII−II線に沿う断面図である。
【図３】本発明の電気接続構造の組立てに用いる第２の接続部材の１例Ｂを示す部分切欠斜視図である。
【図４】第２の接続部材Ｂの別の例を示す断面図である。
【図５】第２の接続部材Ｂの更に別の例を示す断面図である。
【図６】第２の接続部材Ｂの他の例を示す断面図である。
【図７】本発明の電気接続構造の１例を示す断面図である。
【図８】第１の接続部材の１例Ａ１を示す断面図である。
【図９】第１の接続部材の１例Ａ２を示す断面図である。
【図１０】第１の接続部材の１例Ａ３を示す断面図である。
【図１１】第１の接続部材の１例Ａ４を示す断面図である。
【図１２】第１の接続部材の１例Ａ５を示す断面図である。
【図１３】パッド部の１例を示す平面図である。
【図１４】パッド部の他の例を示す平面図である。
【図１５】パッド部の別の例を示す平面図である。
【図１６】パッド部の１例を示す平面図である。
【図１７】パッド部の他の例を示す平面図である。
【図１８】パッド部の別の例を示す平面図である。
【図１９】パッド部の更に別の例を示す平面図である。
【図２０】第２の接続部材の１例Ｂ１を示す断面図である。
【図２１】第２の接続部材の１例Ｂ２を示す断面図である。
【図２２】第２の接続部材の１例Ｂ３を示す断面図である。
【図２３】第２の接続部材の１例Ｂ４を示す断面図である。
【図２４】第２の接続部材の１例Ｂ５を示す断面図である。
【図２５】本発明の電気接続構造Ｃが組込まれているコネクタ構造（１）を示す断面図である。
【図２６】接続構造の接触抵抗と挿抜回数の関係を示すグラフである。
【図２７】接続構造の保持力と挿抜回数の関係を示すグラフである。
【図２８】温度１２０℃の環境下で接続構造を保持したときに接続構造の接触抵抗の経時変化を示すグラフである。
【図２９】本発明の電気接続構造Ｃが組込まれているコネクタ構造（２）を示す断面図である。
【図３０】本発明の電気接続構造Ｃが組込まれているコネクタ構造（３）を示す断面図である。
【図３１】本発明の電気接続構造Ｃが組込まれているコネクタ構造（４）を示す断面図である。
【図３２】本発明の電気接続構造Ｃが組込まれているコネクタ構造（５）を示す断面図である。
【図３３】本発明の電気接続構造が組込まれているフィルムケーブル構造の１例を示す断面図である。
【図３４】本発明の電気接続構造が組込まれている構造体の１例を示す断面図である。
【図３５】本発明の電気接続構造が組込まれている構造体の別の例を示す断面図である。
【図３６】本発明の電気接続構造が組込まれている構造体の更に別の例を示す断面図である。
【図３７】本発明の電気接続構造が組込まれているフレキシブル多層回路基板構造体の１例を示す断面図である。
【図３８】本発明の電気接続構造が組込まれているスタックドパッケージ構造体の１例を示す断面図である。
【図３９】図３８のスタックドパッケージ構造の組立てに用いるフィルム回路基板の１例を示す断面図である。
【図４０】第２の接続部材の１例を示す斜視図である。
【図４１】第２の接続部材の他の例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００６８】
Ａ，Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５        第１の接続部材
Ａ０                                メス端子部
Ｂ，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｂ５，      第２の接続部材
Ｂ０                                  オス端子部
Ｃ                                  電気接続構造
１                                  絶縁フィルム
１ａ                                絶縁フィルム１の片面
１ｂ                                絶縁フィルム１の他方の表面
１ｃ                                回路パターン
１ｄ                                絶縁フィルム１の周縁部
１ｅ                                絶縁フィルム１の中央部
２                                  パッド部
３                                  導電回路パターン
４                                  貫通孔
５                                  小孔
６ａ                                第２の接続部材Ｂの表面
６ｂ                                第２の接続部材Ｂの反対側の表面
６ｃ                                カバーレイ
７                                  導電性突起
８                                  導電回路パターン
９                                  回路基板
９ａ                                ランド部
１０                                ＩＣチップ
１１                                半導体素子
１２ａ                              柱状ガイド
１２ｂ                              穴付柱状ガイド
１３                                ガイドウォール
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【国際調査報告】
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2008050448.tif 000089
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