(57)【要約】【課題】  接続信頼性を向上することができると共に、低圧接で接続することができるコネクタを提供すること。【解決手段】  弾性体１１と、該弾性体１１上に配設されたシート部材２１と、接続対象物６１及び相手接続対象物７１間を接続するよう前記シート部材２１上の所定位置に所定ピッチで配設された導電体３１とを有し、前記導電体３１は前記導電体３１の表面から突出する複数の突起３３を有する。【選択図】  図２
2008293746.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
接続対象物及び相手接続対象物間を接続するコネクタにおいて、
弾性体と、該弾性体上に配設されたシート部材と、前記接続対象物及び前記相手接続対象物間を接続するよう前記シート部材上の所定位置に所定ピッチで配設された導電体とを有し、
前記導電体は、前記導電体の表面から突出する複数の突起を有することを特徴とするコネクタ。
【請求項２】
接続対象物及び相手接続対象物間を接続するコネクタにおいて、
弾性体と、該弾性体上に配設されたシート部材と、前記接続対象物及び前記相手接続対象物間を接続するよう前記シート部材上の所定位置に所定ピッチで配設された導電体とを有し、
前記シート部材は、前記シート部材の表面から前記導電体側に向けて突出する複数の突起を有することを特徴とするコネクタ。
【請求項３】
前記導電体内には、前記突起を形成する複数の粒子が配設されていることを特徴とする請求項１記載のコネクタ。
【請求項４】
前記突起の高さは、１０μｍ以上であることを特徴とする請求項１又は２記載のコネクタ。
【請求項５】
前記突起は、突出方向に向かって先細のテーパ形状を呈していることを特徴とする請求項１又は２記載のコネクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接続対象物と相手接続対象物とを導電体によって接続するコネクタに属する。
【背景技術】
【０００２】
先行技術１としては、突出部を形成した弾性体と、突出部を覆うように弾性体に設けたフィルムと、フィルム上で突出部に対応した位置に配設されている導体部とを有するコネクタが知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
先行技術２としては、ばね性を備えた剛性の電気接点部材の表面に、３層の金属めっき層が施されている電気接点部材が知られている。
【０００４】
３層のめっき層は、硬質な粒子を含む複合めっき層である第１のめっき層と、第１のめっき層の複合めっきと同種の金属めっきであり粒子を含まない第１のめっき層上の第２のめっき層と、仕上げめっきとしての金属めっきである第２のめっき層上の第３のめっき層とから構成されている。（例えば、特許文献２を参照）。
【０００５】
先行技術１のコネクタ及び先行技術２の電気接点部材は、プリント配線基板である接続対象物と、ＬＳＩのような電子デバイスをもつ相手接続対象物とを接続するために使用される。
【０００６】
なお、電子デバイスをもつ相手接続対象物は、一般に、電子デバイスが自己発熱することから放熱性を向上させるために電子デバイスにヒートシンクが搭載される。電子デバイスとヒートシンクとの間には、グリースのようなオイルが介在される。
【０００７】
さらに、電子製品では、小型化が進む中で内部における実装基板の高密度化の要求が高まっている。このような状況においては、限られたスペースの中にコネクタをいかに小型、多芯数、狭ピッチとすることができるか、さらに、いかに低圧接によって接続できるかが必要とされる。
【０００８】
例えば、ＬＧＡ（ランド・グリッド・アレイ）のような接続デバイスでは、ＬＳＩの高機能化に伴って多くの接点部に対応するコネクタの芯数が必要となっており、その芯数が５，０００芯を超えることがある。
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−３１０１４０号公報（要約、図４、図５）
【特許文献２】特開２００２−１５８０５６号公報（要約、図６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１のコネクタは、相手接続対象物自身の自己発熱により接点部にまで流出したオイルによって、接続対象物の接点部もしくは相手接続対象物などの接点部の接触面を覆うように広がった汚染層ができることがある。この汚染層は除去しなければ、接続時に汚染層が介在してしまうので接続が不安定になるという問題がある。
【００１１】
また、特許文献１のコネクタは、繊維状の埃が多い環境や粒状のＳｉＯ２などの粒子に晒される環境で使用されることがあるが、接続対象物もしくは相手接続対象物などの接点部の接触面を覆う埃や粒子などの異物を除去しなければ、接続時に異物が介在してしまうので接続が不安定になるという問題がある。
【００１２】
特許文献２は、電接続対象物の接点部及び相手接続対象物の接点部と仕上げめっき層である第３のめっき層とを接触させ接続する際に、気接点部材が剛性の金属材料であることから接点部の表面に第３のめっき層が追従できず、接点部の表面と第３のめっき層とが数点のみでしか接触しないという問題がある。
【００１３】
したがって、接点部と第３の層との十分に低い接続抵抗を得るためには、接点部と第３のめっき層とを変形させるための大きな接触力を必要とするという問題がある。
【００１４】
なお、ＬＧＡのような接続デバイスでは、最低１芯あたり０．３Ｎ以上、実際には、０．６Ｎ以上の圧接を必要としており、５，０００芯ともなると、３０００Ｎの荷重が必要になる。
【００１５】
それ故に、本発明の課題は、接続信頼性を向上することができると共に、低圧接により接続することができるコネクタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、接続対象物及び相手接続対象物間を接続するコネクタにおいて、弾性体と、該弾性体上に配設されたシート部材と、前記接続対象物及び前記相手接続対象物間を接続するよう前記シート部材上の所定位置に所定ピッチで配設された導電体とを有し、前記導電体は、前記導電体の表面から突出する複数の突起を有することを特徴とするコネクタであることを最も主要な特徴とする。
【００１７】
また、本発明は、接続対象物及び相手接続対象物間を接続するコネクタにおいて、弾性体と、該弾性体上に配設されたシート部材と、前記接続対象物及び前記相手接続対象物間を接続するよう前記シート部材上の所定位置に所定ピッチで配設された導電体とを有し、前記シート部材は、前記シート部材の表面から前記導電体側に向けて突出する複数の突起を有することを特徴とするコネクタであることを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のコネクタは、導電体もしくはシート部材に複数の突起を有することから、接続対象物の接点部及び相手接続対象物の接点部がオイルのような汚染層によって覆われた環境、接点部に埃や粒子などの異物が付着している環境であっても、弾性体の弾性力によって突起が汚染層や異物を掻き分け、接点部に低圧接で接触させることができるので十分な接続信頼性を確保することができる。
【００１９】
また、本発明のコネクタは、剛性の低い導電体に粒状の突起を配設していることから、低い荷重（例えば、０．０５Ｎ）で接続対象物及び相手接続対象物間の接点部に多点で接触させることが可能となる。具体的には、コネクタは、１芯あたり１０ｇ以下という低圧接で接続可能なコネクタとすることができ、５，０００芯においても５００Ｎの荷重にて十分良好な電気的接続が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明のコネクタは、接続対象物及び相手接続対象物間を接続するコネクタにおいて、弾性体と、該弾性体上に配設されたシート部材と、前記接続対象物及び前記相手接続対象物間を接続するよう前記シート部材上の所定位置に所定ピッチで配設された導電体とを有し、前記導電体は、前記導電体の表面から突出する複数の突起を有することによりに実現した。
【００２１】
また、本発明のコネクタは、接続対象物及び相手接続対象物間を接続するコネクタにおいて、弾性体と、該弾性体上に配設されたシート部材と、前記接続対象物及び前記相手接続対象物間を接続するよう前記シート部材上の所定位置に所定ピッチで配設された導電体とを有し、前記シート部材は、前記シート部材の表面から前記導電体側に向けて突出する複数の突起を有することによりに実現した。
【実施例１】
【００２２】
図１は本発明に係る実施例１のコネクタをハウジングに保持した状態を示している。図２は、図１の縦断面を示している。図３は、図１及び図２に示したコネクタを示している。
【００２３】
図１乃至図３を参照して、コネクタ１は、弾性体１１と、弾性体１１上に配設されている絶縁性のシート部材２１と、シート部材２１上の所定位置に所定ピッチで配設されている導電体３１とを有している。
【００２４】
弾性体１１は、四角柱形状を呈している基部１２と、基部１２の長手方向（ピッチ方向）と直交する幅方向の両面のそれぞれから互いに反対方向へ突出している複数の突出部１５とを有する。
【００２５】
基部１２は、導電体３１が配設されているシート部材２１を保持する保持面１３と、保持面１３に対向している平坦な基面１４とを有する。
【００２６】
弾性体１１の突出部１５は、基面１４から幅方向へ延在している平坦な突出基面１４ａと、保持面１３から突出基面１４の辺側へ向かって略円弧状に形成されている曲面１５ａと、曲面１５ａから突出基面１４ａに対して直交する方向で曲面１５ａ及び突出基面１４ａ間を接続している側面１５ｂとを有している。
【００２７】
弾性体１１の突出部１５には、複数の溝部１７が形成されている。弾性体１１には、複数の溝部１７を形成することによって長手方向で溝部１７と交互に突出部１５が形成されている。
【００２８】
なお、溝部１７は、弾性体１１を幅方向である圧縮方向へ変形したときに弾性体１１の逃げ部分となる。即ち、弾性体１１には、長手方向において複数の導電体３１の所定ピッチに合わせた溝部１７を形成することによって、一定の荷重状態において変形能力を向上させる役目を果たす。
【００２９】
弾性体１１は、複数の突出部１５と複数の溝部１７とによって長手方向で凹凸形状に形成されていることから高い変形能力が得られる。なお、溝部１７は、溝の幅形状を変えることによっても容易に変形能力を変えることができる。
【００３０】
シート部材２１は、弾性体１１の保持面１３、突出部１５の曲面１５ａ及び側面１５ｂの３面を覆うように弾性体１１に保持されている。シート部材２１上に配設されている複数の導電体３１は、シート部材２１の表面でシート部材２１の長手方向において所定ピッチの間隔をもって配列されている。さらに、導電体３１は、シート部材２１の長手方向と直交する幅方向において帯状の配線パターンとして配列されている。即ち、導電体３１は、シート部材２１を介して、幅方向における一対の突出部１５及び一対の突出部１５の間の保持面１３に対応して位置するような配線パターンとなっている。
【００３１】
シート部材２１には、弾性体１１の溝部１７に対向している部分を切り欠くことによって切り欠き部２３が形成されている。切り欠き部２３は、弾性体１１の保持面１３、突出部１５の曲面１５ａ及び側面１５ｂへシート部材２１を保持するときに溝部１７を開放するように形成される部分である。
【００３２】
したがって、シート部材２１には切り欠き部２３を形成することによって、弾性体１１の変形量に独立性を持たすことができる。接続対象物６１もしくは相手接続対象物７１をコネクタ１によって接続するときには、図２に示した接続対象物６１もしくは相手接続対象物７１の歪や反りや、導電体３１の微小な高さの違いに対して導電体３１のレベルにおける接続の安定性を得ることが可能となる。なお、導電体３１間のシート部材２１は、レーザー加工やプレス加工などの方法によってカットすることにより切り欠き部２３を形成することができる。
【００３３】
図１に戻り、コネクタ１はフレームとしてのハウジング５１に組み込まれて保持される。ハウジング５１には、長手方向に保持穴５２が形成されている。コネクタ１は、基部１２、基部１２上のシート部材２１及び導電体３１を保持穴５２へ圧入されることによりハウジング５１に保持される。なお、コネクタ１は、長手方向で保持穴５２の長手方向の寸法に合わせて幅方向に切断することによって所望する寸法のものを保持穴５２へ保持することができる。
【００３４】
コネクタ１の幅方向における一方側の突出部１５上の導体部３１は、図２に示したプリント配線基板としての接続対象物６１の接点部６２に接触する。また、他側の突出部１５上の導体部３１は、電子デバイスとしての相手接続対象物７１の接点部７２に接触する。即ち、接続対象物６１及び相手接続対象物７１間は、幅方向で配線パターンとなっている導電体３１のそれぞれを介して接続される。
【００３５】
さらに、コネクタ１は、接続対象物６１及び相手接続対象物７１の配置や、接続対象物６１の接点部６２、相手接続対象物７１の接点部７２の芯数に合わせてハウジング５１の保持穴５２に保持される。
【００３６】
したがって、コネクタ１は、コネクタ構造体を形成することができるため、汎用性が高く量産性に優れたものとなる。たとえば、接続対象物６１の接点部６２及び相手接続対象物７１の接点部７２の芯数が２０芯×４列接続の場合には、１００芯のコネクタ１を５分割し、ハウジング５１へ圧入して保持する手法も可能である。
【００３７】
導電体３１は、この導電体３１の表面から外方へ突出している複数の突起３３を有する。
【００３８】
複数の突起３３は、突出部１５の側面１５ｂ側における曲面１５ａの一部及び側面１５ｂに対向しているシート部材２１上の導電体３１面に配設されている。導電体３１の突起３３は、導電体３１をメッキ処理によって形成する際に形成することができる。突起３３は、シート部材２１上に導電体３１をメッキ処理によって形成する際、円錐形に形成して先細の先端を導電体３１の表面上へ向けて形成することで、突起３３をテーパ形状に形成することができる。なお、突起３３は、必ずしも円錐形に形成する必要はなく、導電体３１の表面から突出する形状であればよく、球状、多角形状、凹凸形状などであってもよい。
【００３９】
突起３３を円錐形状とした場合には、突起３３が導電体３１の表面から取れにくくなる。また、導電体３１の厚さを３０μｍ以下とした場合には、導電体３１の表面からの突起３３の高さが１０μｍ〜３０μｍとなることが望ましい。
【００４０】
さらに、導電体３１に突起３３を形成する手段としては、図２に示したように、導電体３１内に突起３３を形成するための複数の粒子３５を配設する。粒子３５は、導電体３１よりも硬質な金属粒子とする。導電体３１は、メッキ処理によってシート部材２１の表面上に固着させて形成することができ、粒子３５を円錐形に形成して先細の先端を導電体３１の表面方向へ向けて複数を配向することで、テーパ形状の突起３３を形成することができる。なお、粒子３５は、必ずしも円錐形に形成する必要はなく、突起３３が球状、多角形状、凹凸形状などの形状であればよい。
【００４１】
突起３３を円錐形状とした場合には、突起３３が導電体３１の表面から取れにくくなる。さらに、粒子３５を含む導電体３１の厚さを３０μｍ以下とした場合には、導電体３１の表面からの突起３３の高さが１０μｍ〜３０μｍとなることが望ましい。
【００４２】
以下に、コネクタ１によって接続対象物６１及び相手接続対象物７１間を接続する作業について説明する。
【００４３】
コネクタ１は、図１及び図２に示したハウジング５１に組み込まれて保持された状態から、接続対象物６１及び相手接続対象物７１間において幅方向で挟まれる。接続対象物６１及び相手接続対象物７１は、コネクタ１に幅方向で荷重を加えることによって相互に接続する。
【００４４】
図４は、接続対象物６１の接点部６２と、図２に示したコネクタ１の下側の突起部１５上の導電体３１とが接触した状態を拡大して示している。図４においては、接続対象物６１の接点部６２をオイルのような汚染層８１により覆われている例を示している。また、このコネクタ１では、導電体３１内に粒子３５を有する構成のものを用いて説明する。
【００４５】
図４を参照して、接続対象物６１及び相手接続対象物７１によって幅方向で荷重を加えられた状態のコネクタ１では、突出部１５の弾性力が矢印Ａによって示したように、接続対象物６１の接点部６２側へ加えられる。突出部１５は、弾性変形するので、突起３３は接点部６２面と平行な方向へ若干位置を変えられながら荷重を加えられていく。
【００４６】
この際、導電体３１の突起３３は、弾性体１５の弾性力により汚染層８１を掻き分けて接続対象物６１の接点部６２と接触するので、複数の突起３３によって接点部６２との多点接続が可能となる。
【００４７】
なお、図４に示したように、接点部６２の表面は、その表面を拡大して見ると、鏡面のような面ではなく凹凸面もしくは波打った面となっているが、突出部１５の弾性力が接点部６２側へ加えられると、シート部材２１や導電体３１の厚さは数十μｍ程度であることから、接点部６２の表面に追従して変形する。
【００４８】
したがって、接続対象物６１の接点部６２及び相手接続対象物７１の接点部７２が汚染層８１によって覆われた環境、接点部６２，７２に異物が付着している環境であっても、弾性体１５の弾性力によって突起３３が汚染層８１や異物などを掻き分け接点部６２，７２に低圧接で接触させることが可能となる。
【００４９】
図５は、図４に示したコネクタ１の導電体３１に突起３３がない場合の例を示している。図５に示したコネクタ１´では、接続対象物６１及び相手接続対象物７１に荷重を加えられたコネクタ１が、突出部１５の弾性力が矢印Ａによって示したように、接続対象物６１の接点部６２側へ加えられている。この際、導電体３１は、汚染層８１が存在するので接続対象物６１の接点部６２と接触する部分が少なくなり、接点部６２との接続が不安定なものとなる。
【００５０】
図６は、図４に示したコネクタ１と図５示したコネクタ１´との抵抗値（ｍΩ）と、個々の試料としての端子（端子番号）におけるオイル（汚染層８１）を塗布した前後の抵抗値変化を測定した結果を示している。図６の符号Ａは、コネクタ１´を示し、符号Ｂはコネクタ１を示し、最初はコンタクトが５本、次からコンタクト１０本ずつ同一の突起あり、なしを作成したものを示している。
【００５１】
図６によって明らかなように、オイル（汚染層８１）を塗布した前後の抵抗値変化において、突起３３がないコネクタ１´では前後で大きく変化するが、突起３３を有するコネクタ１では前後でほとんど変化がないことがわかる。
【００５２】
なお、弾性体１１は、成型などの方法を用いて作ることができる。導電体３１は、シート部材２１上に金属薄膜をパターンニングすることによって得られる。この際、導電体３１は、突出部１５及び突出部１５間の保持面１３に対応した位置に配設される。
【００５３】
金属薄膜をシート部材２１上にパターニングして設けるには、メッキ処理のほかに金属蒸着、もしくはエッチング処理などの微細加工技術を用いることで、数ミクロン単位で積層できる。さらに、導電体３１は、シート部材２１の長手方向において０．５ｍｍ以下の間隔をもって配列することができるので、狭ピッチ化が可能である。なお、シート部材２１としては、ＦＰＣ（フレキシブル・プリンテッド・サーキット）を採用することもできる。
【００５４】
弾性体１１の保持面１３には、シート部材２１が追従するように貼り付け固定される。弾性体１１の材料としては、主にシリコン系の耐熱性を有するゴムが望ましい。なお、弾性体１１の材料としてはゲル材料としたものもある。
【００５５】
また、弾性体１１とシート部材２１との貼り付け方法は、接着剤あるいはカップリング剤を塗布することによって貼り付けることができる。なお、弾性体１１とシート部材２１と貼り付けは、熱溶着を行うことによっても実現できる。シート部材２１としては、ポリイミド樹脂、アラミド樹脂などの樹脂フィルムの一種を採用することができる。
【実施例２】
【００５６】
図７は、本発明のコネクタの実施例２を示している。なお、図７に示した実施例２におけるコネクタの説明においては、実施例１のコネクタ１と同じ部分に同じ符号を付して説明する。
【００５７】
図７は、コネクタ１０１の下側の突起部１５上の導電体３１が接触した状態を拡大して示している。接続対象物６１の接点部６２は、図４に示した接続対象物６１の接点部６２とコネクタ１との接続時と同様に、オイルのような汚染層８１により覆われた例を示している。
【００５８】
図７を参照して、コネクタ１０１は、弾性体１１と、弾性体１１上に配設されたシート部材２１と、シート部材上の所定位置に所定ピッチで配設された導電体３１とを有する。
【００５９】
シート部材２１には、シート面から外方へ突出している突起２５が形成されている。突起２５は、シート部材２１を成形する際に、円錐形に形成して先細の先端を導電体３１の表面上へ向けて一体形成することでテーパ形状に形成することができる。また、別体の突起をシート部材２１に固着させて製作する場合には、突起２５を円錐形状とすると、突起２５がシート部材２１の表面から取れにくくなる。導電体３１の厚さを３０μｍ以下とした場合には、シート部材２１の表面からの突起２５の高さは１０μｍ〜３０μｍが望ましい。なお、突起２５は、実施例１において導電体３１に形成した突起３３と同様に、必ずしも円錐形に限るものではない。
【００６０】
シート部材２１には、シート部材２１の突起２５が形成されている面にメッキ処理によって薄膜導体である導電体３１が配設されることによって、導電体３１の突起３３を形成できる。
【００６１】
コネクタ１０１は、図１及び図２に示したハウジング５１に組み込まれて保持された状態から、接続対象物６１及び相手接続対象物７１間に幅方向で挟まれて接続対象物６１及び相手接続対象物７１に荷重を加えることによって、接続対象物６１及び相手接続対象物７１を相互に接続する。
【００６２】
接続対象物６１及び相手接続対象物７１に荷重を加えられたコネクタ１０１は、突出部１５の弾性力が矢印Ａによって示したように、接続対象物６１の接点部６２側へ加えられている。この際、シート部材２１の突起２５上の導電体３１の突起３３によって、導電体３１の突起３３が汚染層８１を掻き分けて接続対象物６１の接点部６２と接触するので、複数の突起２５によって接点部６２との多点接続が可能となる。
【００６３】
したがって、接続対象物６１の接点部６２及び相手接続対象物７１の接点部７２が汚染層８１によって覆われた環境、接点部６２，７２に異物が付着している環境であっても、弾性体１５の弾性力によって導電体３１の突起３３が汚染層８１や異物を掻き分け接点部６２，７２に低圧接で接触させることが可能となる。
【００６４】
なお、実施例１，２においては、基部１２と溝部１７とを有する弾性体１１と、切り欠き部２３を有するシート部材２１について説明したが、弾性体１１に溝部１７がなく、シート部材２１に切り欠き部２３がない形状で弾性体１１上にシート部材２１が貼り付けられているコネクタであってもよい。
【００６５】
さらに、導電体３１は、硬質な粒子を含む硬質凹凸面を備えたニッケル複合メッキ層からなる第１層と、硬質な粒子を含まないニッケルメッキ層からなる第２層と、第２の層上に形成される錫又は金メッキ層からなる第３の層とによっても構成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明のコネクタは、ＩＣチップあるいは可撓性を有する印刷配線基板などと配線基板、サブキャリアなどを接続するために用いる電気接続用のコネクタとして、又は、ＬＧＡ（ランド・グリッド・アレイ）チップ用のコネクタの他、ＢＧＡ（ボール・グリッド・アレイ）チップ用のコネクタとしての用途に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明に係るコネクタの実施例１を示しており、インシュレータにコネクタを保持したコネクタ構造体を示す斜視図である。
【図２】図１に示したコネクタ構造体のII-II線断面図である。
【図３】図１に示したコネクタの斜視図である。
【図４】図２に示したコネクタの下側の突出部の導電体と接続対象物の接点部との接続状態を示す拡大断面図である。
【図５】図４に示したコネクタと比較するためのコネクタを示した断面図である。
【図６】図４に示したコネクタ１と図５示したコネクタ１´との抵抗値（ｍΩ）と個々の端子のオイル塗布前後の抵抗値変化を示したグラフである。
【図７】本発明に係るコネクタの実施例２を示しており、コネクタの下側の突出部の導電体と接続対象物の接点部との接続状態を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
【００６８】
１，１´，１０１  コネクタ
１１    弾性体
１５    突出部
１７    溝部
２１    シート部材
２３    切り欠き部
２５    シート部材の突起
３１    導電体
３３    導電体の突起
３５    粒子
５１    ハウジング
８１    汚染層
【図１】
2008293746.tif 000003
【図２】
2008293746.tif 000004
【図３】
2008293746.tif 000005
【図４】
2008293746.tif 000006
【図５】
2008293746.tif 000007
【図６】
2008293746.tif 000008
【図７】
2008293746.tif 000009