(57)【要約】  インターポーザ組立部品は、平板を貫通して延びる複数の接点通路を有する誘電体板を含み、各通路内に接点を備えている。各接点は、直径が小さく予めメッキ処理された１本の円柱状の金属ワイアから成形される。接点が小さな直径のワイア接点から成形されたインターポーザ組立部品は、接点のインダクタンスを低下させ、誘電体板の厚さ及び平板上の隣接する接点間の間隔を小さくすることが可能である。
2007518242.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ａ）絶縁材料から形成され、上面及び底面を有する平板と、
Ｂ）該平板の厚み部を貫通して上面から底面に延びる複数の貫通通路と、
Ｃ）各通路の中央に位置し、該通路の一側から通路の反対側に向かって外方に延びる突出部と、
Ｄ）各々が通路内にあり、かつ、断面が概ね均一な環状形状であって、金属コアと、該コアを包囲する金属メッキ層と、端部とを有する１本のワイアから成形された複数の金属バネ接点とを含み、
Ｅ）各接点は、中央部分と、該中央部分の両側に延びる一対のアーム部と、各アーム部の端部の接点ノーズ部と、各ノーズ部から延びる脚部とを有し、各ノーズ部には最高点があり、
Ｆ）各通路の上記突出部は、通路内の接点部分の間に延びて、接点を通路内に保持し、
Ｇ）上記接点ノーズ部の各々は、横断方向の曲率半径がワイアの半径と等しく、かつ、長手方向の曲率半径がワイアの横断方向の曲率半径より大きく、各ノーズ部の最高点に縦方向に延びる接触面を有し、各接触面はワイアの側面間の中心に位置する
インターポーザ組立部品。
【請求項２】
前記各接点は切断された先端及び切断された後端を含み、各接点の切断された先端は平板の一側面に近接して位置し、各接点の切断された後端は平板の他側面に近接して位置する請求項１に記載されたインターポーザ組立部品。
【請求項３】
前記複数の接点は各々が２つの切断端部を有する第一、第二及び第三の接点を含み、上記第一の接点の切断された一端は第二の接点の切断された端部に付随して切断され、上記第一の接点の切断された他端は第三の接点の切断された端部に付随して切断される請求項１に記載されたインターポーザ組立部品。
【請求項４】
付随して切断される各一対の前記切断端部は、一方の平板表面に近接した切断端部と、他方の平板表面に近接した切断端部とを含む請求項３に記載されたインターポーザ組立部品。
【請求項５】
前記ワイアは、直径が約０.００４〜０.００５インチ（０.１０〜０.１２７ｍｍ）である請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載されたインターポーザ組立部品。
【請求項６】
前記接点は、間隔が約０.０３２インチ（０.８１ｍｍ）以下の列状に配置される請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載されたインターポーザ組立部品。
【請求項７】
前記ワイアは、ベリリウム−銅のコアと、該コアを包囲する金又は金合金のメッキ層とを含む請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載されたインターポーザ組立部品。
【請求項８】
前記平板は、厚さが約０.０２５〜０.０３５インチ（０.６３５〜０.８８９ｍｍ）である請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載されたインターポーザ組立部品。
【請求項９】
前記接点が扁平である請求項１から請求項８までのいずれか一項に記載されたインターポーザ組立部品。
【請求項１０】
前記接点が通路内に緩く閉じ込められている請求項１から請求項９までのいずれか一項に記載されたインターポーザ組立部品。
【請求項１１】
Ａ）平板の厚みを貫通して延びる複数の通路を有する絶縁平板を提供する工程と、
Ｂ）コアと該コアを包囲するメッキ層とを有する長さが不定の接点ワイアを提供する工程と、
Ｃ）各線部分が切断された先端及び切断された後端を含むように、接点ワイアの一端から連続したワイアの線部分を切断する工程と、
Ｄ）バネ接点を成形するために切断された各ワイアの線部分を曲げる工程と、
Ｅ）成形された各バネ接点を平板の通路内に挿入する工程と
を含む絶縁平板に金属バネ接点を成形及び装着する方法。
【請求項１２】
Ｆ）前記接点ワイアの一端から連続したワイアの線部分を無駄なく切断する工程と、
Ｇ）前記ワイアから次のワイアの線部分を切断する前に、各ワイアの線部分を曲げて挿入する工程と
を含む請求項１１に記載された方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板間に挟まれ、対をなす基板上の対向パッド間に電気接続部を形成する形式のインターポーザ組立部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明の譲受人である、ペンシルベニア州ハリスバーグ（Harrisburg）のインターコン・システムズ社（InterCon Systems, Inc.）に譲渡された特許文献１には、平板を貫通して延びる通路を有する誘電体板と、対向する基板上のパッド間に電気接続部を形成する通路内に位置する金属バネ接点とを備えた、インターポーザ組立部品が開示されている。接点は、金属薄板の薄片から打抜きされ、メッキが施され、その後通路に挿入されて、対をなす接点パッド間の平板の厚み部を貫通して延びる電気回路の経路を形成する。打ち抜かれた接点のメッキは、保護メッキ層で接点を包囲して、接点の抵抗を小さくし、腐食を防止する。接点の打抜き後に残った薄片部分は廃棄される。
接点は、厚さ０.０４８インチ（１.２１９ｍｍ）の平板を用いて、座標軸Ｘ−Ｘ及びＹ−Ｙにおける間隔が０.０５０インチ（１ｍｍ）で互いに平板に密集している。このインターポーザ組立部品は、接点間隔に応じて、接点密度が平方インチ当たり４００〜６４５（６２.０〜１０１.１個／ｃｍ２）の接点を有する。接点は、回路部材間に挟まれると、対をなす接点パッド間に電気接続部を確実に創設する。
【特許文献１】米国特許第６,２９０,５０７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
インターポーザ組立部品は、大きさ及びインダクタンス基準を含む所定の用途の運用基準に合致しなければならない。接点のより低いインダクタンスは、インターポーザ組立部品がより高い周波数信号を基板間に送信することを可能にする。
特定の用途では、バネ接点が金属薄板から打ち抜かれたインターポーザ組立部品を用いて、できるだけより薄い平板及びより接近した間隔の接点を必要とする。より高速の信号を用いる用途では、接点のインダクタンスを金属薄板から打ち抜かれた接点より低くする必要がある。
平板の厚さ、接点間の間隔、及び平板を貫通して延びる通路内のバネ接点の大きさを小さくして、インターポーザ組立部品のコストを低減することが望ましい。
【０００４】
従って、平板の厚さが薄く、バネ接点の間隔がより接近し、バネ接点があまり高価でなく、及び接点のインダクタンスが小さいという、改良されたインターポーザ組立部品の要請がある。改良されたインターポーザ組立部品は、製造コストが従来のインターポーザ組立部品より高価であるべきではない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、バネ接点が誘電体板を貫通して延びる通路内に取り付けられたインターポーザ組立部品の改良に係り、各接点は、長さが短く直径が小さく、予めメッキ処理された円柱状のワイアから成形される。各接点は、対向する接点パッドと高い圧力でワイピングされる（wiped）電気接続部を形成する平板の両面に丸みを帯びた接点ノーズ部を含む。
バネ接点は、好ましくは直径０.００４〜０.００５インチ（０.１０〜０.１２７ｍｍ）の予めメッキ処理された導電性ワイアから成形される。接点は、連続した１本の予めメッキ処理されたワイアから無駄なく切断され、平板に挿入される直前に成形されて、後に接点をメッキする必要がない。接点は、隣接する接点間の座標軸Ｘ−Ｘ及びＹ−Ｙの間隔が０.０３２インチ（０.８１ｍｍ）以下で、厚さが僅か０.０２５〜０.０３５インチ（０.６３５〜０.８８９ｍｍ）の薄い平板の通路内に閉じ込められる。ワイア・バネ接点の間隔が０.０３２インチの改良されたインターポーザ組立部品は、接点密度が平方インチ当たり１０００（１５５.０個／ｃｍ２）である。この接点密度は、平方インチ当たりの接点密度が４００〜６４５の金属薄板から打ち抜かれたバネ接点を用いるインターポーザ組立部品より、かなり大きい。ワイア接点は、接点又は対向する基板との電気接続部を確実に創設する。
インターポーザ組立部品の小型化、屑が出ずに後メッキ処理の不要、及び成形直後の貫通通路内へのバネ接点の挿入は、信頼性を損なうことなく組立部品の製造コストを低減する。
【０００６】
本発明の他の目的及び特徴は、説明を進めるに従って、特に、４枚の図面と１つの実施の形態からなり、本発明を説明する添付の図面を併せて参照すると、明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
インターポーザ組立部品１０は、好ましくは熱可塑性樹脂から成型されると共に、厚さが均一であり、かつ、平板の厚みを貫通して平板の上面１６から平板の底面１８に延びる複数の接点通路１４を有する、平坦な誘電体板すなわち接点ハウジング１２を含む。通路１４は、図１に示すように、密接した間隔で配列されている。金属バネ接点２０が、各通路１４内に保持されている。平板１２の高さすなわち厚さは、僅か０.０２５〜０.０３５インチ（０.６３５〜０.８８９ｍｍ）とすることができる。
通路１４は、図２に示す横断面が菱形形状をなし、対向端壁すなわち溝２２及び突出端壁２４と、端壁間に広がる凹状の対向側壁２６，２８とを有する。側壁は端壁２２，２４から丸みを帯びた中央角部３１に向かって外方に反れた概ね平坦な部分２９を有するので、通路１４は端壁間の中間の両角部３１で最大幅となっている。
【０００８】
溝２２は、接点２０を通路内で垂直方向に合わせ、図８に示すように、接点がパッド間で弾性変形により圧迫されると、溝による接点の曲げ動作を可能にする。溝２２は、図２に示すように、横方向に湾曲する必要がない。例えば、溝は２つの合流する側壁部分２９により形成され、その部分の間に接点を合わせることができる。
接点保持突出部３０が、端壁２４に形成され、端壁２２の真向かいの通路１４内に延びている。突出部は、突出先端３６から平板１２の上面及び底面にそれぞれ延びる平坦な上部カム面３２及び下部カム面３４により輪郭が示される。先端は、平板の頂部と底部の間の等距離に位置する。必要に応じて、突出部は平坦な先端とすることができる。２つのカム面は、垂直面に対して約１２°の緩やかな角度で、先端から傾斜している。通路壁２２，２６，２８は、平板１２の上面１６と底面１８の間に垂直に延びている。
【０００９】
各接点２０は、円柱状ワイア３７の短い長さすなわち線部分から成形され、好ましくは降伏強さの高い金属からなるコア３８を有する。コア３８は、接点の抵抗を低下させ、コアの酸化を防止するために、導電性メッキ４０からなる円筒状の層により包囲されている。コアは好ましくはベリリウム−銅で構成される。メッキ層は好ましくは金又は金合金からなる。接点２０は、直径が０.００４〜０.００５インチの予めメッキ処理されたワイアから製作され得る。接点２０は、本来均一で環状の断面を有する。
各接点２０は、直線状の中央部分すなわち尾根部４２と、同種の湾曲した上部及び下部のスプリングアーム部すなわち梁部４４とを含む。アーム部４４は尾根部４２から反対方向に延びている。同種の丸みを帯びた接点ノーズ部４６が、スプリングアーム部の上端部及び下端部に位置する。同種の直線状の短い保持脚部４８が、尾根部４２から離間すると共に互いに丸い端部５０に向かって、ノーズ部から延びている。接点２０が圧迫されていないと、ノーズ部４６同士は平板１２の厚さより大きな間隔で離れている。接点２０は部分４２の中央の両側が対称である。
【００１０】
バネ接点２０は、平面内にある部分４２，４４，４６，４８，５０の縦方向の軸が扁平である。扁平な接点は通路１４にうまく入る。突出部３０は通路内の接点を保持する。接点は、垂直な溝２２に着座する尾根部４２により、通路内で垂直に保持される。溝２２は尾根部よりやや大きいことが好ましく、図８に示すように、溝によりバネ両端部の外向きの曲げが可能であるものの、溝によって接点を垂直方向に合わすことを保証する。
各接点ノーズ部４６は凸状をなし、その二重湾曲面５２が平板１２から外方に面している。湾曲面５２の長手方向の曲率半径は、ノーズ部を形成するワイアの長さに沿って測定すると、湾曲面の横断方向の曲率半径すなわちワイアの半径より大きい。接点２０に関しては、ワイアの半径が０.００２〜０.００２５インチ（０.０５〜０.０６ｍｍ）である。
【００１１】
接点２０は、小径で連続した不定の長さの予めメッキ処理されたワイア６８から成形され、図９に描写的に示される接点の型枠及び挿入器具７０より、平板１２の空洞に挿入される。型枠及び挿入器具７０は、ワイア送り装置７２、ワイア切断装置７４、接点成形装置７６、及び接点挿入装置７８を含む。接点挿入装置７８は、接点２０を通路１４内に位置決めする平板１２の一方の面に隣接して配置される。
器具７０の操作をこれから説明する。先行する接点の成形及び挿入後に、送り装置７２を作動して、切断装置７４を通過する１本のワイア６８を供給し、剪断されたワイアの先端８０を接点成形ステーション７６に隣接した破線で示される伸展位置に移動する。その際、切断装置７４が作動され、ワイア６８から伸展したワイアの線部分８２を切断して、ワイア６８の新たな先端８０とこれに付随するワイアの線部分８２の後端８６とを形成する。線部分８２は接点２０を成形するに十分な長さをしている。線部分の後端８６及び新たなワイアの先端８０は、双方とも切断装置７４がワイア６８から線部分を切断する時に形成される。線部分の先端８０及びその前のワイアの線部分の後端８６は、切断装置がワイアからその前のワイアの線部分を切断した時に形成される。先行のワイア端部及び後行のワイア端部は、線部分がワイア６８から切断される時点毎に形成される。ワイア６８が切断された時に形成される先行のワイア端部及び後行のワイア端部は、「付随して切断」される、即ち、ワイア６８が切断されると同時に双方の端部が形成される。
【００１２】
ワイアを切断して線部分８２を形成した後、接点成形装置７６は線部分を曲げて先に説明した接点２０を成形する。保護メッキ層４０が、コア３８を包囲し、ワイアの線部分の全長及び接点に広がっている。コア３８は端部８０，８６のみが露出している。
器具７０と平板１２は相対的に移動して、成形された接点２０を空の接点通路１４の一方の面に位置決めし、その際、接点ノーズ部が通路の中心に近接して、スプリングアーム部４４及び尾根部４２が通路端壁２２に近接して、保持脚部４８が通路端壁２４に近接してそれぞれ位置する。図５，９参照。挿入装置７８が作動して、接点を通路内に挿入する。
挿入中に、各端壁２２，２４に合流する側壁２６，２８は、扁平な接点を通路内の適当な位置に案内するか又は送る。尾根部４２は、溝内の端壁２２に沿って下方に移動する。下部の保持脚部４８は、移動して隣接するカム面３２と係止するようになる。この係止は、尾根部と脚部４８の湾曲した端部５０との水平な距離が、先端３６と壁部２２間の最少間隔より大きいために生じる。
【００１３】
接点を通路内に継続して下方に移動すると接点を弾性的に圧迫し、脚部４８は、内方に移動し、突出先端３６を通って図６に示す挿入後の位置まで移動する。下部の脚部４８が突出先端を通過した後、接点は図６に示す形状に戻る。尾根部が溝２２に着座するので、接点は通路内で垂直となる。この位置で、接点２０は圧迫されずに通路１４内に緩く閉じ込められる。突出部３０は、保持脚部４８間に延びており、緩んだ接点が通路から外れるのを防止する。通路１４は、上部及び下部の基板上のパッドと電気接続部を創設するために、平板１２上の周知の位置に接点２０を保持し、ノーズ部４６が、格子内に押し込められる（arraigned）と共に、０.０３２インチ（０.８１３ｍｍ）以下と短い座標軸Ｘ−Ｘ及びＹ−Ｙにおける間隔５４で離間している。
図６は通路１４内の緩んだ接点２０を示す。重力により接点が通路の下方に移動するので、上部の脚部４８が上部カム面３２に静止し、下部の脚部４８が下部カム面３４の下に位置する。通路１４内の接点２０が図示された状態では、上部及び下部の接点ノーズ部４６は平板１２の上面及び底面に位置する。
【００１４】
器具７０は、接点を効率的に成形し、接点を平板１２内に挿入する。接点は、ワイアの線部分から無駄なく成形され、直ちに通路１４内に挿入される。各ワイアの線部分８２の端部８０，８６は、平板内の隣接した接点の対応する端部に付随して切断される。平板への挿入前に、成形された接点をメッキする必要がない。メッキ層４０はコア３８の表面を包囲して、接点ノーズ部４６及びその隣接表面が確実にメッキされている。
挿入装置７８が上面１６を通って通路１４内に接点を挿入すると、各接点の切断された先端８０は平板の底面１８に近接し、各接点の切断された後端８６は平板の上面１６に近接する。底面１８を通って接点を通路内に挿入してもよく、その場合、各接点の切断された先端８０は上面１６に近接し、切断された後端８６は底面１８に近接することになる。
【００１５】
インターポーザ組立部品１０は、組立部品の両側に位置する基板５８上の対向する接点パッド５６間に電気接続部を創設する。図７は、基板５８間に位置するインターポーザ組立部品１０を示し、接点パッド５６が接点ノーズ部４６を軽く係止すると共に、接点２０が軽く応力変形されている。接点端部５０はカム面３２，３４に係止し、ノーズ部４６は前記上面１６及び底面１８に延びている。
図８は、基板５８間に完全に挟まれたインターポーザ組立部品１０を示し、基板上の接点パッド５６が平板の上面及び底面に係止すると共に、各接点２０が弾性変形により通路１４内で押し潰されている。基板が平板上を移動する間、各接点ノーズ部４６は通路内に没入し、保持脚部４８の丸い端部５０は、図７の位置を通って、端部５０が先端３６に近接する図８に示す十分に圧縮された位置まで、カム面３２，３４に沿って内方に摺動する。接点が押し潰されると、保持脚部４８、スプリングアーム部４４、及び中央部分４２が弾性変形により曲げられて、接点ノーズ部とパッド５６の間に高い接触圧をもたらし、パッドに沿ってノーズ部をワイピングする。中央部分すなわち尾根部４２の両側のスプリングアーム部４４、ノーズ部４６、及び脚部４８は、弾性バネ系を形成する。
【００１６】
接点２０が押し潰される間、各丸い端部５０は、上面１６及び底面１８から離間した状態で、先端３６から離れたカム面３２，３４の部分と接触しながら同部分を摺動する。図７と図８とを比較されたい。先端から離れると共に上面１６及び底面１８から離間したカム面との接点端部の係止は、接点端部５０が先端又は上面１６もしくは底面１８で動けなくなるのを防止する。
接点２０が通路１４内で押し潰されると、接点ノーズ部４６は、パッドに押さえ付けられながら保持されて移動し、端壁２４方向にパッドに沿って縦軸回りに回転する。各接点ノーズ部とパッドとの接点の係止は非常に小さな領域の表面６２で生じ、この表面６２は、平板の上方の、かつノーズ部に沿って長手方向に延びる湾曲面５２の最外部すなわち頂部に位置する。表面６２は、隣接するパッドに沿って通路端壁２４方向に転がってワイピングし、小さな領域を形成すると共に、清浄でワイピングされたノーズ部とパッド間の電気接続部に高い圧力を加える。接点のメッキ層４０及びパッド上のメッキは、柔軟であり、ノーズ部がパッドに係止した時に変形して、ノーズ部４６の中心部に位置する表面６２を形成する。
【００１７】
表面６２の大きさは、明確にするために図１，２において誇張されている。まず、パッドは表面６２をその端部６４で係止する。接点２０が通路１４内で十分に圧縮されると、表面６２がパッドに端部６６で係止し、表面６２の残りの部分はパッドから離間する。表面の端部６６領域は、非常に小さく、その横方向の寸法がノーズ部４６を形成するワイアの直径よりかなり小さい。滑らかな丸みを帯びた接点ノーズ部の形状は、ワイピング動作方向における長手方向の曲率半径が横断方向の曲率半径より大きく、表面６２に沿う接点とパッド間のワイピング動作を容易にする。
各接触面６２に隣接するワイア接点２０の全面は、メッキが施されており、導電性を高めると共に周囲の腐食からワイア接点を保護する。パッドとの接続点における腐食は、電気接続を悪化させることになる。メッキ処理されていない接点コア３８の切断端部８０，８６は、表面６２から離れて通路１４の中央に位置し、パッドとの電気接続部から離間している。切断された接点端部からノーズ部とパッド間の電気接続部までの間隔により、切断端部で発生する腐食が電気接続部に移行して電気接続を悪化させることを防止する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明のインターポーザ組立部品の部分切取り上面図である。
【図２】図１の部分拡大図である。
【図３】図１の組立部品に用いられる接点の側面図である。
【図４】図３の線４−４に沿った断面図である。
【図５】通路内の所定の位置に挿入される接点を示す図１の組立部品の通路を通る断面図である。
【図６】通路内に緩く閉じ込められた接点を示す図５と同様の断面図である。
【図７】上部及び下部基板上の接点パッド間の通路内にある接点を示す図６と同様の断面図である。
【図８】対向するパッド間の通路内で圧縮された接点を示す図面である。
【図９】接点の形状及び挿入器具の描写的な図面である。
【図１】
2007518242.tif 000003
【図２】
2007518242.tif 000004
【図３】
2007518242.tif 000005
【図４】
2007518242.tif 000006
【図５】
2007518242.tif 000007
【図６】
2007518242.tif 000008
【図７】
2007518242.tif 000009
【図８】
2007518242.tif 000010
【図９】
2007518242.tif 000011
【国際調査報告】
2007518242.tif 000012
2007518242.tif 000013