(57)【要約】【課題】マイクロコネクタにおいて、微細化を図ると共に、雄端子と雌端子との着脱を繰り返した場合でも、雄端子と雌端子との嵌合を外れにくくする。【解決手段】雄端子２が、支持基板と垂直な方向に突出した球状突起部２ｂを有し、雌端子３側の枠部４が、応力を受けていない状態では、球状突起部２ｂの挿入を防ぎ得る形状であり、応力を受けると、球状突起部２ｂの挿入可能な形状に変形可能である。このような構成にしたことより、雄端子２側の球状突起部２ｂと雌端子３側の枠部４との嵌合と取り外しを繰り返した場合でも、雄端子２と雌端子３とを容易に着脱することができる。また、雄端子２と雌端子３とをめっき工程を用いて作成したので、微細なコネクタを得ることができる。さらに、雄端子２側の球状突起部２ｂと雌端子３側の枠部４とが垂直方向に嵌合されるので、垂直方向に積層された基板間を電気的に接続することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上にめっき工程を用いて作成された雄端子と雌端子とを備えたマイクロコネクタにおいて、
前記雄端子は、該雄端子が形成された基板と垂直な方向に突出した突起部を有し、
前記雌端子は、ばね構造を有する枠部を持ち、
前記枠部は、応力を受けていない状態では、前記突起部の挿入を防ぎ得る形状であり、応力を受けると、前記突起部の挿入可能な形状に変形可能であり、
前記雄端子側の突起部と前記雌端子側の枠部とが垂直方向に嵌合されることを特徴とするマイクロコネクタ。
【請求項２】
前記雄端子と前記雌端子とは、いずれも異なる種類の金属を多層化して形成されていることを特徴とする請求項１に記載のマイクロコネクタ。
【請求項３】
前記雄端子は、レジストのパターニング工程と前記めっき工程とを用いて作成されたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のマイクロコネクタ。
【請求項４】
前記雌端子は、レジストのパターニング工程と前記めっき工程とを用いて作成されたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のマイクロコネクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異なる基板上に設けられた回路間や、機器間の電気的接続を行うためのマイクロコネクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、異なる基板上に設けられた回路間や、機器間の電気的接続を行うためのコネクタは、ばねとなる金属材料を機械的に切断して、切断後の金属材料に曲げ加工を行う方法により作成されている。しかしながら、金属材料に機械的な切断加工や曲げ加工を行ってコネクタを作成する方法では、コネクタの微細化に限界があり、携帯機器などの更なる小型化やＩＣレベルでの配線接続に対応可能な微細なコネクタを製造することが困難であるといった問題があった。
【０００３】
そこで、コネクタを含むマイクロ構造体の分野において、従来の半導体デバイス製造に用いられる工程（半導体プロセス）とめっき工程とを用いて、マイクロ構造体の微細化を図るようにしたものが知られている（例えば、特許文献１及び２参照）。また、コネクタの分野において、従来の半導体デバイス製造に用いられる工程とめっき工程とを用いて、嵌合操作が容易で、精度のよい嵌合を行うことが可能な電気コネクタが開示されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００４】
上述した特許文献３に記載の電気コネクタでは、コネクタの雄端子と雌端子とを嵌合させることは容易であるかもしれない。また、特許文献３の第２の実施形態の発明（図６及び７に示される発明）によれば、雄端子と雌端子との嵌合を外れにくくすることも可能であるかもしれない。しかしながら、一旦、コネクタの雄端子と雌端子との嵌合を解除した後に、再度雄端子と雌端子とを嵌合させた場合には、雄端子と雌端子との接続が外れやすくなってしまうという問題があった。また、特許文献３に記載の電気コネクタでは、積層された基板間を電気的に接続することができないという問題があった。なお、上記特許文献１及び２には、コネクタの雄端子と雌端子との接続に関する開示はない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２９７４６６号公報
【特許文献２】特開２００３−２９７５１５号公報
【特許文献３】特開２００１−３３２３４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するものであり、雄端子と雌端子との着脱（嵌合と取り外し）を繰り返した場合でも、雄端子と雌端子との嵌合を外れにくくすることができ、しかも、携帯機器などの小型化やＩＣレベルでの配線接続に対応可能な微細なマイクロコネクタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項1の発明は、基板上にめっき工程を用いて作成された雄端子と雌端子とを備えたマイクロコネクタにおいて、前記雄端子は、該雄端子が形成された基板と垂直な方向に突出した突起部を有し、前記雌端子は、ばね構造を有する枠部を持ち、前記枠部は、応力を受けていない状態では、前記突起部の挿入を防ぎ得る形状であり、応力を受けると、前記突起部の挿入可能な形状に変形可能であり、前記雄端子側の突起部と前記雌端子側の枠部とが垂直方向に嵌合されるものである。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１に記載のマイクロコネクタにおいて、前記雄端子と前記雌端子とは、いずれも異なる種類の金属を多層化して形成されているものである。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載のマイクロコネクタにおいて、前記雄端子は、レジストのパターニング工程と前記めっき工程とを用いて作成されたものである。ここで、上記のレジストのパターニング工程には、レジスト塗布、乾燥ベーキング、マスク合わせ、及び露光の工程が含まれる。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれか1項に記載のマイクロコネクタにおいて、前記雌端子は、レジストのパターニング工程と前記めっき工程とを用いて作成されたものである。ここで、上記のレジストのパターニング工程には、レジスト塗布、乾燥ベーキング、マスク合わせ、及び露光の工程が含まれる。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の発明によれば、雄端子が、該雄端子が形成された基板と垂直な方向に突出した突起部を有し、雌端子側の枠部が、応力を受けていない状態では、突起部の挿入を防ぎ得る形状であり、応力を受けると、突起部の挿入可能な形状に変形可能である。このような構成にしたことにより、雄端子と雌端子との着脱（雄端子側の突起部と雌端子側の枠部との嵌合と取り外し）を繰り返した場合でも、雄端子と雌端子とを容易に着脱することができる。しかも、雌端子側の枠部をばね構造を有するものとしたことにより、雄端子と雌端子との接続（雄端子側の突起部と雌端子側の枠部との嵌合）を外れにくくすることができる。
【００１２】
また、雄端子と雌端子とをめっき工程を用いて作成したので、携帯機器などの小型化やＩＣレベルでの配線接続に対応可能な微細なコネクタを得ることができる。さらにまた、雄端子側の突起部と雌端子側の枠部とが垂直方向に嵌合されるので、垂直方向に積層された基板間を電気的に接続することができる。従って、携帯機器などの更なる小型化を図ることができる。
【００１３】
また、請求項２の発明によれば、雄端子と雌端子とを、いずれも異なる種類の金属を多層化して形成したことにより、雄端子と雌端子とに、必要となる導電性、ばね性、強度（剛性）、及び基板との密着性を付与することが可能となる。
【００１４】
また、請求項３の発明によれば、雄端子を、レジストのパターニング工程とめっき工程とを用いて作成したので、携帯機器などの更なる小型化やＩＣレベルでの配線接続に対応可能な微細なコネクタを得ることができる。
【００１５】
また、請求項４の発明によれば、雌端子を、レジストのパターニング工程とめっき工程とを用いて作成したので、携帯機器などの更なる小型化やＩＣレベルでの配線接続に対応可能な微細なコネクタを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】（ａ）（ｂ）は、それぞれ本発明の第１の実施形態に係るマイクロコネクタの雄端子と雌端子との平面図。
【図２】支持基板に形成された上記雄端子及び雌端子の側面図。
【図３】（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）（ｆ）（ｇ）（ｈ）（ｉ）は、同雄端子の各製造段階における支持基板上の積層状態を示す断面図及び上面図。
【図４】（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）（ｆ）（ｇ）（ｈ）は、同雌端子の各製造段階における支持基板上の積層状態を示す側面図及び上面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施形態に係るマイクロコネクタについて、図面を参照して説明する。図１（a）（ｂ）は、それぞれ本実施形態のマイクロコネクタの雄端子と雌端子との平面図である。図２は、支持基板に形成された上記雄端子と雌端子とを側面側から見た図である。図１（a）は、図２中の支持基板５の下面側から見た雄端子の平面図であり、図１（ｂ）は、図２中の支持基板６の上面側から見た雌端子の平面図である。これらの図に示されるように、マイクロコネクタ１は、セラミックやガラスエポキシ材等の支持基板（請求項における基板）６上に、レジストのパターニング工程を含む半導体プロセスとめっき工程とを用いて作成された雄端子２と雌端子３とを備えている。雄端子２は、支持基板５上に形成されたベース部２ａと、支持基板５と垂直な方向に突出した球状突起部２ｂ（請求項における突起部）と、球状突起部２ｂを支持する支持部２ｃとを有している。雌端子３は、支持基板６上に形成されたベース部３ａ、３ｂと、ばね構造を有する枠部４とを備えている。枠部４は、立ち上がり部４ａ、４ｂと、立ち上がり部４ａ、４ｂから水平方向に延びる平行部４ｃ、４ｄと、平行部４ｃ、４ｄから延設された半楕円形状（楕円の半分の形状）の枠部材４ｅ、４ｆと、枠部材４ｅ、４ｆから水平方向に延びる平行部４ｇ、４ｈと、平行部４ｇ、４ｈから延設された立ち上がり部４ｉ、４ｊとから構成される。
【００１８】
上記の枠部４は、応力を受けていない状態では、球状突起部２ｂの挿入を防ぎ得る形状であり、応力を受けると、球状突起部２ｂの挿入可能な形状に変形可能である。具体的には、枠部４の枠部材４ｅ、４ｆから構成される楕円形状の枠４ｋ（図１（ｂ）中の破線で囲んだ部分）は、球状突起部２ｂが嵌入される前は、図１（ｂ）で上下方向の幅Ｗが、球状突起部２ｂの直径よりも小さくなっている。これに対して、枠４ｋ内に球状突起部２ｂが嵌入されると（球状突起部２ｂにより押圧されると）、枠４ｋは、ばね構造を有しているため、図１（ｂ）で上下方向に押し広げられて、その幅Ｗが球状突起部２ｂの直径よりも大きくなる。そして、球状突起部２ｂの枠４ｋへの嵌入が完了すると、枠４ｋは、その幅Ｗが再び球状突起部２ｂの直径よりも小さくなる。これにより、雄端子２側の球状突起部２ｂと雌端子３側の枠部４（枠４ｋ）とが、垂直方向に嵌合される。なお、枠部４に、立ち上がり部４ａ、４ｂ、４ｉ、４ｊを設けた理由は、雌端子３の枠４ｋと支持基板６との間に、球状突起部２ｂを収納するスペースを設けるためである。
【００１９】
上記支持基板５に載置されたＩＣ７、及び支持基板６に載置されたＩＣ８は、ワイヤ９又は１０を用いて、ワイヤボンディングで、雄端子２又は雌端子３と電気的に接続されている。
【００２０】
また、上記の雄端子２と雌端子３とは、いずれも異なる種類の金属を多層化して形成されている。これらの金属の組み合わせとしては、例えば、図２に示される組み合わせが考えられる。すなわち、雄端子２については、支持基板５に接する金属層２０ａを支持基板５との密着性のよい金属で構成し、この金属層２０ａと接する金属層２０ｂを接触抵抗が低い金属で構成し、この金属層２０ｂと接する金属層２０ｃ（支持部２ｃ）を合成を保持し得る金属で構成する。また、雌端子３については、支持基板６に接する金属層３０ａを支持基板６との密着性のよい金属で構成し、それ以外の部分の金属層３０ｂを接触抵抗が低い金属で構成する。このように、支持基板５、６に接する金属層２０ａ、３０ａを支持基板５、６との密着性のよい金属で構成したことにより、雄端子２及び雌端子３を支持基板５、６に接合した状態を保持することができる。また、金属層２０ｂ、３０ｂを接触抵抗が低い金属で構成したことにより、雄端子２及び雌端子３に必要とされる導電性を確保することができる。さらにまた、金属層２０ｃを合成を保持し得る金属で構成したことにより、支持部２ｃに強度（剛性）を付与することができるので、支持部２ｃが球状突起部２ｂを確実に支持することができるようになる。
【００２１】
上記の支持基板６との密着性のよい金属の例としては、Ｎｉ（ニッケル）やＣｒ（クロム）が挙げられる。また、接触抵抗が低い金属の例としては、Ｃｕ（銅）やＡｕ（金）が挙げられる。また、合成を保持し得る金属の例としては、Ｆｅ（鉄）が挙げられる。
【００２２】
次に、図３を参照して、上記の雄端子２の製造方法の一例について説明する。図３（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）（ｆ）（ｇ）（ｈ）（ｉ）の各図において、左側の図と右側の図とは、各製造段階における支持基板５上の積層状態を示す側断面図と上面図である。
【００２３】
まず、図３（ａ）に示されるセラミックやガラスエポキシ材等の支持基板５上に、図３（ｂ）に示されるように、スパッタ等の方法で、Ｎｉ系の金属から構成されるシード層１２（図２中の金属層２０ａ）を成膜する。そして、このシード層１２上の全面に電極１１（図２中の金属層２０ａ）の元になる金属を塗布する。次に、この電極１１（の元になる金属）の全面にレジストを塗布して、一連のパターニング工程を行うことにより、図３（ｂ）の右図に示されるような電極１１の形にレジスト層を残す。そして、電極１１（の元になる金属）における、レジスト層が取り除かれた部分をエッチングにより除去して、電極１１を図３（ｂ）の右図に示されるような形にした後に、レジスト層を除去剤等により除去する。この電極１１は、めっき工程において陰極として機能する。
【００２４】
次に、レジストの塗布、乾燥ベーキング、マスク合わせ、及び露光の工程から構成される、レジストのパターニング工程を行って、図３（ｃ）に示されるようなホール１６を有する圧膜レジスト層１３を形成する。このレジスト層１３の厚さは、３０〜５０μｍである。そして、図３（ｃ）に示される、電極１１上における圧膜レジスト層１３から露出した部分（ホール１６の部分）に電気めっき（めっき工程）を行って、図３（ｄ）に示されるように、Ｆｅから構成される、厚さ３０〜５０μｍのめっき層１４を形成する。このめっき層１４は、図２中の金属層２０ｃ（支持部２ｃ）に相当する。次に、図３（ｅ）に示されるように、圧膜レジスト層１３をガスとの化学反応を利用して削る（アッシングする）。
【００２５】
次に、圧膜レジスト層１３上において、レジストの塗布、乾燥ベーキング、マスク合わせ、及び露光の工程から構成される、レジストのパターニング工程を行って、図３（ｆ）に示されるようなホール１７を有するレジスト層１５を形成する。このレジスト層１５の厚さは、１０〜２０μｍである。そして、図３（ｆ）の右側の図に示されるホール１７の部分に電気めっき（めっき工程）を行って、図３（ｇ）に示されるように、Ａｕ系の合金から構成されるめっき層１８を形成する。このめっき層１８は、図２中の球状突起部２ｂに相当する。次に、図３（ｈ）に示されるように、レジスト層１５と圧膜レジスト層１３を除去剤等により除去する。そして、最後に、レジスト層除去により表面に現れた（電極１１の真下以外の部分の）シード層１２を、図３（ｉ）に示されるように、エッチング又はイオンミリング（アルゴンイオン等のイオンビームを用いた研磨処理）により除去する。これにより、雄端子２の製造が完了する。
【００２６】
次に、図４を参照して、上記の雌端子３の製造方法の一例について説明する。図４（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）（ｆ）（ｇ）（ｈ）の各図において、左側の図と右側の図とは、各製造段階における支持基板６上の積層状態を側面側から見た図と上面側から見た図である。
【００２７】
まず、図４（ａ）に示されるセラミックやガラスエポキシ材等の支持基板６上にレジストを塗布して、図４（ｂ）に示されるような厚さ約１００μｍの圧膜レジスト層２１を形成する。そして、図４（ｃ）に示されるように、スパッタ等の方法で、圧膜レジスト層２１上に、Ｎｉ系の金属から構成される、厚さ０．１〜０．５μｍのシード層２２を成膜する。このシード層２２は、めっき工程において電極として機能する層である。次に、図４（ｄ）に示されるように、レジストの塗布、乾燥ベーキング、マスク合わせ、及び露光の工程から構成される、レジストのパターニング工程を行って、シード層２２上に厚さ１０〜２０μｍのレジスト層２３を形成する。そして、図４（ｄ）の右側の図に示される、シード層２２上におけるレジスト層２３から露出した部分に電気めっき（めっき工程）を行って、図４（ｅ）に示されるように、Ａｕ系の合金から構成される、厚さ１０〜２０μｍのめっき層２４を形成する。
【００２８】
次に、図４（ｆ）に示されるように、レジスト層２３を除去剤等により除去する。そして、このレジスト層除去により表面に現れた（めっき層２４の真下以外の部分の）シード層２２を、図４（ｇ）に示されるように、エッチング又はイオンミリング（アルゴンイオン等のイオンビームを用いた研磨処理）により除去する。次に、図４（ｈ）に示されるように、圧膜レジスト層２１を除去剤等により除去することにより、雌端子３の製造が完了する。
【００２９】
上述のように、本実施形態のマイクロコネクタ１によれば、雄端子２が、支持基板５と垂直な方向に突出した球状突起部２ｂを有し、雌端子３側の枠部４が、応力を受けていない状態では、球状突起部２ｂの挿入を防ぎ得る形状であり、応力を受けると、球状突起部２ｂの挿入可能な形状に変形可能である。これにより、雄端子２と雌端子３との着脱（雄端子２側の球状突起部２ｂと雌端子３側の枠部４との嵌合と取り外し）を繰り返した場合でも、雄端子２と雌端子３とを容易に着脱することができる。しかも、雌端子３側の枠部４をばね構造を有するものとしたことにより、雄端子２と雌端子３との接続（雄端子２側の球状突起部２ｂと雌端子３側の枠部４との嵌合）を外れにくくすることができる。
【００３０】
また、雄端子２と雌端子３とをめっき工程を用いて作成したので、携帯機器などの小型化やＩＣレベルでの配線接続に対応可能な微細なコネクタを得ることができる。さらにまた、雄端子２側の球状突起部２ｂと雌端子３側の枠部４とが垂直方向に嵌合されるので、垂直方向に積層された支持基板５、６間を電気的に接続することができる。従って、携帯機器などの更なる小型化を図ることができる。
【００３１】
また、本マイクロコネクタ１によれば、雄端子２と雌端子３とを、いずれも異なる種類の金属を多層化して形成したことにより、雄端子２と雌端子３とに、必要となる導電性、ばね性、強度（剛性）、及び基板との密着性を付与することが可能となる。
【００３２】
また、本マイクロコネクタ１によれば、雄端子２が、レジストのパターニング工程とめっき工程とを用いて作成されたので、携帯機器などの更なる小型化やＩＣレベルでの配線接続に対応可能な微細なコネクタを得ることができる。
【００３３】
また、本マイクロコネクタ１によれば、雌端子３が、レジストのパターニング工程とめっき工程とを用いて作成されたので、携帯機器などの更なる小型化やＩＣレベルでの配線接続に対応可能な微細なコネクタを得ることができる。
【００３４】
なお、本発明は、上記実施形態の構成に限られず、発明の趣旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、請求項における突起部が球状の突起部である場合の例を示したが、突起部の形状は、球状に限られず、例えば、半球状でもよいし、三角柱状であってもよい。また、請求項における枠部の形状も、図１（ｂ）に示される半楕円形の形状に限られない。さらにまた、雄端子及び雌端子の製造方法は、図３及び図４に示される製造方法に限られず、めっき工程を含んでいればよい。また、雄端子及び雌端子の製造方法は、めっき工程に加えて、レジストのパターニング工程を含んでいることが望ましい。
【符号の説明】
【００３５】
１    マイクロコネクタ
２    雄端子
２ｂ  球状突起部（突起部）
３    雌端子
４    枠部
５    支持基板（基板）
６    支持基板（基板）
２０ａ  金属層（異なる種類の金属の層）
２０ｂ  金属層（異なる種類の金属の層）
２０ｃ  金属層（異なる種類の金属の層）
３０ａ  金属層（異なる種類の金属の層）
３０ｂ  金属層（異なる種類の金属の層）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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