(57)【要約】【解決手段】電気デバイスは、貫通する穴を備える平板状のフレキシブル絶縁基板を含む。扁（へん）平な導電端子は、基板の一方の面において穴の位置に付着される。端子が基板の両側の面に両端を備えるように、端子の一部分は穴を貫通して形成される。端子の一方の端がそこに接点部を形成し、端子の他方の端がはんだボールを受けるためのランド部を形成する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
貫通する穴を備える平板状のフレキシブル絶縁基板と、
該基板の一方の面において前記穴の位置に付着された扁平な導電端子とを有し、該端子が基板の両側の面に両端を備えるように端子の一部分が穴を貫通して形成され、一方の端が端子の接点部を備え、他方の端がはんだボールを受けるためのランド部を備えた電気デバイス。
【請求項２】
前記端子の両端のうちの一方の端が、前記基板の一方の面において穴に隣接して配置され、前記端子の他方の端が、穴を貫通して延在し、前記基板の反対側の面から突出している、請求項１に記載の電気デバイス。
【請求項３】
前記基板の一方の面において穴と隣接している前記端子の一方の端が、前記端子のランド部を備える、請求項２に記載の電気デバイス。
【請求項４】
前記穴を貫通して延在する前記端子の他方の端が、前記端子の接点部を備える、請求項３に記載の電気デバイス。
【請求項５】
前記端子が、その両端の間に中央部を含み、該中央部が、前記基板の一方の面に付着され、前記端子の両端が基板の両方の面から突出している、請求項１に記載の電気デバイス。
【請求項６】
前記フレキシブル基板が、端子の一方の端を前記基板の一方の面から突出させ、端子の他方の端を穴を介して基板の反対側の面から突出させるように、前記中央部の領域の穴の縁の近くで折曲げられている、請求項５に記載の電気デバイス。
【請求項７】
前記折曲領域を維持するために前記平板状のフレキシブル基板に付着された第２の平板状の基板を有する、請求項６に記載の電気デバイス。
【請求項８】
前記基板の一方の面から突出する端子の端が、前記端子の接点部を備える、請求項５に記載の電気デバイス。
【請求項９】
前記端子の他方の端が、穴を貫通して延在し、前記端子のランド部を備える、請求項８に記載の電気デバイス。
【請求項１０】
前記端子の接点部が、重複した接触手段を提供するように二又に分岐されている、請求項１に記載の電気デバイス。
【請求項１１】
前記端子のランド部に取付けられたはんだボールを含む、請求項１に記載の電気デバイス。
【請求項１２】
前記接点部を備える端子の少なくとも一方の端が、ばね合金金属材料から形成された、請求項１に記載の電気デバイス。
【請求項１３】
電気デバイスを製造する方法であって、
平板状のフレキシブル絶縁基板を提供するステップと、
両端を備える扁平な導電端子を基板の一方の面に付着させるステップと、
端子の少なくとも一方の端の下に穴を形成するように基板の一部分を除去するステップと、
端子の両端が基板の両側の面に配置されるように、少なくとも一方の端を穴を貫通して形成するステップとを含む方法。
【請求項１４】
前記基板の一部分を除去して穴を形成すると一方の端が自動的に曲がるように、前記端子の一方の端を、異なる応力係数の複数の金属層で製作するステップを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記端子の一方の端を端子の接点部として形成するステップを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記端子の他方の端を、前記基板の一方の面の上に設けられたはんだボールを受けるランド部として形成するステップを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記端子の他方の端の下に第２の穴を形成するように基板の一部分を除去し、前記端子の他方の端を前記基板の一方の面から突出するように形成するステップを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
前記端子の他方の端を、端子の接点部として形成するステップを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記端子の一方の端を、はんだボールを受けるランド部として形成するステップを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
電気デバイスを製造する方法であって、
平板状のフレキシブル絶縁基板を提供するステップと、
基板の一方の面に、両端と両端との間の中央部を備える扁平な導電端子を付着させるステップと、
端子の両端の周りに穴を形成するように基板の一部分を除去するステップと、
端子の中央部の領域で平板状のフレキシブル基板を折曲げて、端子の両端を穴に介して基板の両方の面から突出させるステップとを含む方法。
【請求項２１】
ばね合金金属材料から前記端子を形成するステップを含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
平板状のフレキシブル基板を折曲げた状態で維持するために、前記平板状のフレキシブル基板に付着した第２の平板状の基板を提供するステップを含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
端子の一方の端にはんだボールを取付けるステップを含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２４】
端子の一方の端を端子の接点部として形成するステップを含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２５】
端子の他方の端を、はんだボールを受けるランドとして形成するステップを含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
端子の接点端の後ろにある平板状のフレキシブル基板の部分を残してばね特性を高めるステップを含む、請求項２４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に電気コネクタの技術に関し、より詳細には、平板状のフレキシブル絶縁基板上の端子の取付けに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気ソケット等の様々な電気デバイスにおいて、小さなスペースに多数の端子や接点の配列を設けるために、はんだボールグリッドアレイ（ＢＧＡ’ｓ）とランドグリッドアレイ（ＬＧＡ’ｓ）が使用されている。所定のＬＧＡ電気ソケットには、２，０００個もの端子や接点が設けられている。端子は基板上に設けられ、端子は、一般に、シートメタル材料から打抜かれるか、小さな電線の断片から形成されて基板に取付けられる。各端子は、はんだボールを取付けることができるランドを有する。これは、多数の端子を他の端子や接点にまとめて終端し易くする高密度のはんだボールグリッドアレイを提供する。そのような多数の小さな部品を組立てるのは複雑なため、そのような製品の生産には比較的コストがかかる。
【０００３】
フレキシブル回路技術を利用することによって個別の端子をなくす試みがなされてきたが、そのような試みは、個別の端子や接点に十分な垂直力を提供するために、一体成形されたシリコーンゴムパッド等を使用してきた。シリコーンゴムの高い圧縮応力緩和特性のために、そのような設計は製品寿命の間ずっと過度の垂直力を必要とし、それにより、そのようなシステムを使用する電気ソケットの機械設計が複雑になる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、フレキシブル回路技術を使用するが、平板状のフレキシブル回路上に端子を形成するために独特な設計を使用することによって、これらの問題を解決しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
したがって、本発明の目的は、平板状の絶縁基板上に高密度端子を有する新規で、かつ、改善された電気デバイスを提供することである。
【０００６】
本発明の他の目的は、そのような電気デバイスを製作する新規で、かつ、改善された方法を提供することである。
【０００７】
本発明の例示的な実施形態では、平板状のフレキシブル絶縁基板は、それを貫通する穴を有する。基板の一方の面において穴に位置に扁（へん）平な導電端子が付着される。端子が基板の両側の面に両方の端を有するように端子の一部分が穴を貫通して形成される。一方の端は、端子の接点部を形成し、他方の端は、はんだボールを受けるランド部を形成する。
【０００８】
本明細書に開示したように、端子の接点部は、重複した接触手段を提供するために二又に分岐されてもよい。終端の準備が完全にできた電気デバイスを提供するために、端子のランド部にはんだボールが取付けられてもよい。接点部を含む端子の少なくとも一方の端は、ばね合金金属材料から製作されることが好ましい。
【０００９】
本発明の１つの実施形態において、端子の両端のうちの一方が、基板の一方の面の穴の近くに配置される。この一方の端は、端子のランド部を構成する。端子の他方の端は、穴を通り、基板の反対側の面から突出する。この他方の端は、端子の接点部を構成する。
【００１０】
本発明のもう１つの実施形態において、端子は、その両方の端部の間に中央部を含む。該中央部は、基板の一方の面に付着される。端子の両方の端は、基板の両方の面から突出している。この構成を実現するために、フレキシブル基板は、端子の一方の端を基板の一方の面から突出させ、端子の他方の端を穴を介して基板の反対側の面よりも突出させるように、穴の縁の近くの中央部の領域で折曲げられる。平板状のフレキシブル基板の折曲領域を維持するために、第２の平板状の基板が平板状のフレキシブル基板に付着される。基板の一方の面から突出する端子の端は、端子の接点部を備える。穴を貫通して延在する端子の他方の端は、端子のランド部を備える。本発明は、また、前述された電気デバイスを製作する方法を提供する。具体的には、平板状のフレキシブル絶縁基板の一方の面に扁平な導電端子を付着させた後、端子の少なくとも一方の端の下に穴を形成するように基板の一部分を除去する。次に、この一方の端を、端子の両端が基板の両側の面に配置されるように、穴を貫通させて成形する。
【００１１】
前述された本発明の１つの実施形態においては、端子の少なくとも一方の端が異なる応力係数の複数の金属層で製作され、基板の一部分を除去して穴を形成すると、一方の端が自動的に穴を貫通して曲がる。
【００１２】
前述された本発明の第２の実施形態において、端子の両端の下に２つの穴を形成するために基板の一部が除去され、それにより、平板状のフレキシブル回路を折曲げると、端子の両端が２つの穴を介して基板の両側の面から突出する。
【００１３】
本発明の他の目的、特徴及び利点は、添付図面と関連して行う以下の詳細な説明から明らかであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
新規であると考えられる本発明の特徴は、添付の特許請求の範囲によって詳細に説明される。本発明は、その目的及び利点とともに、添付図面と関連して行われる以下の説明を参照して最もよく理解することができる。図面において、類似の参照符号は類似の要素を示す。
【００１５】
図面をより詳細に参照して説明を行う。最初に、図１〜４を参照すると、本発明の第１の実施形態は、全体を１０で示した電気デバイスに組込まれ、該電気デバイスは、ポリイミドのような材料で製作された平板状のフレキシブル絶縁基板１２を含む。基板を貫通する複数の穴１４が形成されている。基板の一方の面１２ａに、各穴１４と関連して、全体を１６で示した扁平な導電端子が付着されている。
【００１６】
この点において、図面に平板状のフレキシブル絶縁基板１２の１つの角だけを示していることを理解されたい。前の「背景技術」でも述べたように、電気ソケット内のはんだボールグリッドアレイは、２，０００個もの端子又は接点を含む。つまり、そのような応用例では、電気デバイス１０は、２，０００個の穴１４と、それに対応する２，０００個の端子１６とを含む。しかしながら、本明細書では簡略化するために、また、必要以上に複雑でない図面描写を提供するために、基板１２の一部分だけを示し、穴のうちの１つと関連付けられた１つの端子１６だけを示す。基板１２の面１２ａには、多数の穴のそれぞれに１つの端子１６が付着されていることを理解されたい。
【００１７】
これを理解した上で、端子１６は、基板１２の面１２ａ上に配置された一方の端１８を有する。端子の他方の端２０は、各穴１４を通って基板の反対側の面１２ｂから突出している。一方の端１８は、はんだボール２２を取付けるランド部として形成される。他方の端２０は、端子の接点部を形成する。図４で最もよく分かるように、接点端２０は、重複した接点２０ａを提供するために二又に分岐されている。
【００１８】
デバイス１０を製作する際、平板状の絶縁基板１２は、ポリイミドのような材料で提供される。次に、複数の扁平な導電端子１６が、様々な方法のうちの１つによって基板の面１２ａに付着される。例えば、端子は、基板の面１２ａに個別に電気めっきすることができる。基板の面全体を金属材料で覆い、次に、光蒸着法（photodeposition process ）で画定し、続いて個々の扁平な端子を残すようにエッチングすることができる。
【００１９】
平板状のフレキシブル基板１２の面１２ａに扁平な端子を付着させた後、基板に穴１４を形成する。この段階は、基板を化学的に溶解させて穴を選択的に形成するような、幾つかの方法のうちの１つで実行することができる。レーザ法を使用して効率的に穴を形成することができる。
【００２０】
基板１２に穴１４を形成した後で、端子１６の接点部又は接点端２０が、基板の面１２ｂよりも突出するように穴を貫通して形成され、一方、端子のランド部又はランド端１８が、基板の面１２ａ上に残る。本発明の独特な概念は、バイメタルばねのような、異なる応力係数の複数の金属層で端子１６を形成することである。そのような差応力めっきプロセスは、基板１２の穴を形成する部分を除去すると、各端子の接点部又は接点端２０が自動的に曲がってそれぞれの穴１４に通るように設計されている。したがって、端子１６の端２０は、重複した接点を有するばね接点部として形成され、追加、又は、外部のばね要素を必要としない。
【００２１】
図５〜８に、全体を１０Ａで示した電気デバイスの第２の実施形態を示す。デバイス１０Ａは、デバイス１０と同じように、全体を１６Ａで示した複数の扁平な導電端子を付着させた平板状のフレキシブル絶縁基板１２Ａを含む。この場合も、各端子は、はんだボール２２を受けるランド端１８と、二又に分岐した接点端２０とを含む。図６を参照すると、更に詳しく後述されるように、ランド端１８は、基板１２Ａの穴２６から出るように形成され、接点端２０は、穴２８から出るように形成されている。
【００２２】
図５〜８の第２の実施形態の描写は、図１〜４の第１の実施形態と同じように、基板１２Ａに付着された１つの端子１６Ａだけを示している。しかしながら、多数の端子を基板に付着させ、デバイス１０Ａ内の基板上に形成させることができることを理解されたい。
【００２３】
図５〜８は、デバイス１０Ａの基板１２Ａが逆Ｕ字型の折目３０を含むことを示している。該折目は、図７で最もよく分かるように、端子のランド端又はランド部１８、及び、端子の接点端又は接点部２０を基板の両側の面から突出させるのに役立つ。図９Ａ〜９Ｆは、本発明の第２の実施形態によるデバイス１０Ａを製作する際の一連のステップを示す。具体的には、図９Ａ及び９Ｂは、ポリイミドなどから作られた平板状のフレキシブル絶縁基板１２Ａが提供されることを示す。基板の面１２ａには、扁平な導電端子１６Ａが付着されている。端子は、電気めっきや光蒸着等によって付着させることができる。各端子は、その一端にランド部１８を備えるとともに、その他方の端に二又接点部２０を備える。さらに、両端の間には中央部３２が設けられている。次のステップは、各端子のランド部１８の後ろに穴２６を形成し、また、端子の接点部２０の周りに穴又は切欠２８を形成することである。そのような穴又は切欠は、本発明の第１の実施形態に関して前述されたように、化学エッチングやレーザ除去等の方法によって形成することができる。
【００２４】
図９Ｃ及び９Ｄに、デバイス１０Ａを製作する際の次のステップを示す。平板状のフレキシブル基板１２Ａに折目３０が形成されて、端子の中央部３２（図９Ａ）が折目の片側（図９Ｄで見ると左側）に取付けられたままであることが分かる。これにより、端子のランド部又はランド端１８が、穴２６を貫通して下方に移動し、基板の反対側の面１２ｂから突出する。接点部又は接点端２０は、基板の面１２ａから上方に突出するように穴又は切欠２８（図９Ａ）から出る。平板状のフレキシブル基板の部分４０が端子の接点部２０の裏面に取付けられたままであることに注意されたい。これが図９Ａで穴２８を「切欠」として述べた理由である。換言すると、切欠は、接点部に付着された基板の部分４０を残して接点部を取囲んでいるだけである。基板材料は、接点部にばね力を加える。
【００２５】
図９Ｅは、基板１２Ａの下面に付着された第２の基板４２を示す。この第２の基板もポリイミド製のものでよく、基板１２Ａの折目３０を維持する働きをする。
【００２６】
図９Ｆは、端子のランド部又はランド端１８にはんだボール２２を取付けるプロセスの最後の段階を示す。当然ながら、完成したデバイスでは、高密度ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）を構成する多数の端子とはんだボール２２がある。
【００２７】
図５〜９Ｆのデバイス１０Ａの第２の実施形態において、端子１６Ａは、ベリリウム銅やリン青銅等のばね合金金属材料から形成されることが好ましい。これは、基板１２Ａの両側の面から突出するときにランド端１８と接点端２０のばね特性を提供し、それにより、従来技術のような追加又は外部のばね部品を省略することができる。
【００２８】
本発明は、その精神又は中心的特徴から逸脱することなく他の特定の形態で実施することができることを理解されよう。したがって、上記の実施例と実施形態は、すべての点において例示的であり限定的でないと考えられるべきであり、本発明は、本明細書に示した詳細に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１の実施形態による電気デバイスの一部分の斜視図である。
【図２】図１のデバイスの上面図である。
【図３】デバイスの側面図である。
【図４】図３の右側から見た側面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態による電気デバイスの斜視図である。
【図６】図５のデバイスの上面図である。
【図７】図５及び６のデバイスの側面図である。
【図８】図７の左側から見た側面図である。
【図９Ａ】図５〜８のデバイスを製作する方法を示す一連の図である。
【図９Ｂ】図５〜８のデバイスを製作する方法を示す一連の図である。
【図９Ｃ】図５〜８のデバイスを製作する方法を示す一連の図である。
【図９Ｄ】図５〜８のデバイスを製作する方法を示す一連の図である。
【図９Ｅ】図５〜８のデバイスを製作する方法を示す一連の図である。
【図９Ｆ】図５〜８のデバイスを製作する方法を示す一連の図である。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成16年6月23日(2004.6.23)
【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】
電気デバイス（１０、１０Ａ）であって、
貫通する穴（１４、３４、３６）を備える平板状のフレキシブル絶縁基板（１２、１２Ａ）と、
該基板の一方の面（１２ａ）において前記穴の位置に付着された扁平な導電端子（１６、１６Ａ）とを有し、該端子が基板の両側（１２ａ、１２ｂ）の面に両端（１８、２０）を備えるように端子の一部分（１８、２０）が穴を貫通して形成され、一方の端が端子の接点部（２０）を備え、他方の端がはんだボール（２２）を受けるためのランド部（１８）を備え、
前記端子（１６Ａ）が、その両端（１８、２０）の間に中央部（３２）を含み、該中央部（３２）が、前記基板（１２Ａ）の一方の面（１２ａ）に付着され、前記端子の両端（１８、２０）が基板の両方の面から突出し、
前記フレキシブル基板（１２Ａ）が、端子（１６Ａ）の一方の端（２０）を前記基板（１２Ａ）の一方の面（１２ａ）から突出させ、端子の他方の端（１８）を穴（３４）を介して基板の反対側の面（１２ｂ）から突出させるように、前記中央部（３２）の領域（３０）の穴の縁の近くで折曲げられている電気デバイス（１０、１０Ａ）。
【請求項２】
前記折曲領域（３０）を維持するために前記平板状のフレキシブル基板（１２Ａ）に付着された第２の平板状の基板（４２）を有する、請求項１に記載の電気デバイス。
【請求項３】
前記端子（１６）の両端のうちの一方の端（１８）が、前記基板（１２）の一方（１２ａ）の面において穴（１４）に隣接して配置され、前記端子の他方の端（２０）が、穴を貫通して延在し、前記基板の反対側の面（１２ｂ）から突出している、請求項１に記載の電気デバイス。
【請求項４】
前記基板（１２）の一方の面（１２ａ）において穴（１４）と隣接している前記端子（１６）の一方の端（１８）が、前記端子のランド部を備える、請求項３に記載の電気デバイス。
【請求項５】
前記穴（１４）を貫通して延在する前記端子（１６）の他方の端（２０）が、前記端子の接点部を備える、請求項４に記載の電気デバイス。
【請求項６】
前記基板（１２Ａ）の一方の面（１２ａ）から突出する端子（１６Ａ）の端（２０）が、前記端子の接点部を備える、請求項１に記載の電気デバイス。
【請求項７】
前記端子（１６Ａ）の他方の端（１８）が、穴（３４）を貫通して延在し、前記端子のランド部を備える、請求項６に記載の電気デバイス。  
【請求項８】
前記端子の接点部（２０）が、重複した接触手段（２０ａ）を提供するように二又に分岐されている、請求項１に記載の電気デバイス。  
【請求項９】
前記端子のランド部（１８）に取付けられたはんだボール（２２）を含む、請求項１に記載の電気デバイス。
【請求項１０】
前記接点部（２０）を備える端子の少なくとも一方の端が、ばね合金金属材料から形成された、請求項１に記載の電気デバイス。
【国際調査報告】
2005536010.tif 000014
2005536010.tif 000015
2005536010.tif 000016
2005536010.tif 000017
2005536010.tif 000018