(57)【要約】【課題】電気接合物と導電接点素子との接触面積を拡大して初期接続を安定させたり、抵抗値を抑制し、しかも、接続時に必要な荷重を抑制できる電気コネクタを提供する。【解決手段】回路基板１と半導体パッケージ１０の間に介在する絶縁基板２０と、絶縁基板２０のＸＹ方向に並べて貫通支持され、回路基板１と半導体パッケージ１０の電極２・１１に導通可能に弾接する複数の導電接点素子２２とを備える。そして、各導電接点素子２２を弾性の導電性エラストマー３０を用いて断面略八角形に成形し、各導電接点素子２２の上下の端部周縁２３をそれぞれ角張らせてシャープエッジとする。導電接点素子２２の端部周縁２３が角張っているので、電極接触部分が拡大し、半導体パッケージ１０と導電接点素子２２の接触面積が小さくなることがない。【選択図】　図１
2004079277.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電気接合物間を電気的に接続する電気コネクタであって、
電気接合物の電極に接触する導電接点素子を備え、この導電接点素子を導電性エラストマーを用いて形成するとともに、導電接点素子の端部周縁を略角張らせてシャープエッジとしたことを特徴とする電気コネクタ。
【請求項２】
複数の電気接合物間に、導電接点素子を貫通支持する絶縁基板を介在し、
導電接点素子を、絶縁基板からそれぞれ露出する一対の錐台と、この一対の錐台間を接続して絶縁基板を貫通する貫通接続部とから一体形成し、一対の錐台間の長さを０．５〜２．２ｍｍとし、各錐台の拡幅部の幅を０．３〜０．８ｍｍとするとともに、各錐台の縮幅部の幅を０．２〜０．６ｍｍとし、貫通接続部の幅を０．２〜０．６ｍｍとした請求項１記載の電気コネクタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回路基板や半導体パッケージ等からなる各種の電気電子部品を電気的に接続する電気コネクタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電気コネクタは、例えばＵＳ６，３４８，６５９Ｂ１に開示されているように、回路基板と半導体パッケージとの間に介在する絶縁基板２０と、この絶縁基板２０に並べて貫通支持され、回路基板と半導体パッケージの電極に接触する複数の導電接点素子２２とから構成されている。各導電接点素子２２は、上記公報や図１５に示すように、導電ゴムを用いて円錐台形、樽形、円柱形、断面略八角形等に成形され、上端部の周縁や上下両端部の周縁が削がれて面取りされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の電気コネクタは、以上のように構成され、導電接点素子２２の上端部周縁や上下両端部の周縁が丸く面取りされているので、半導体パッケージと導電接点素子２２の接触面積が小さくなる。この結果、初期接続の不安定化を招いたり、抵抗値が高くなるという問題を生じる。このような問題を解消するには、導電接点素子２２を圧縮して接触面積を拡大すれば良いが、そうすると、接続時に大きな荷重が必要になるという問題が新たに発生することとなる。
【０００４】
本発明は、上記に鑑みなされたもので、電気接合物と導電接点素子との接触面積を拡大して初期接続を安定させたり、抵抗値を抑制することができ、しかも、接続時に必要な荷重を抑制することのできる電気コネクタを提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、上記課題を達成するため、複数の電気接合物間を電気的に接続するものであって、
電気接合物の電極に接触する導電接点素子を備え、この導電接点素子を導電性エラストマーを用いて形成するとともに、導電接点素子の端部周縁を略角張らせてシャープエッジとしたことを特徴としている。
【０００６】
なお、複数の電気接合物間に、導電接点素子を貫通支持する絶縁基板を介在し、導電接点素子を、絶縁基板からそれぞれ露出する一対の錐台と、この一対の錐台間を接続して絶縁基板を貫通する貫通接続部とから一体形成し、一対の錐台間の長さを０．５〜２．２ｍｍとし、各錐台の拡幅部の幅を０．３〜０．８ｍｍとするとともに、各錐台の縮幅部の幅を０．２〜０．６ｍｍとし、貫通接続部の幅を０．２〜０．６ｍｍとすることができる。
【０００７】
ここで特許請求の範囲における電気接合物には、少なくとも各種の回路基板（例えば、プリント配線板、フレキシブル基板、検査基板等）、半導体パッケージ（例えば、ＢＧＡやＬＧＡ等）、電気音響部品、電子部品等が含まれる。導電接点素子は、電気接合物の数に応じて単数複数いずれでも良い。この導電接点素子は、円錐台形、角錐台形、多角形の錐台形、樽形、円柱形、断面略六角形、断面略八角形、断面略小判形等に適宜形成される。導電接点素子の端部周縁は、一端部の周縁でも良いし、両端部の周縁でも良い。また、シャープエッジとは、電気接合物の電極に接触する導電接点素子の端部周縁が角張ること、あるいは導電接点素子の端部周縁における角のＲが０．０５ｍｍ以下であることをいう。絶縁基板は、可撓性の有無を特に問うものではない。
【０００８】
本発明によれば、複数の電気接合物の間に電気コネクタを介在してその導電接点素子を電気接合物の電極に導通（電流を導き通す）可能に接触させ、導電接点素子を圧縮させれば、複数の電気接合物を電気コネクタを介して電気的に接続することができる。導電接点素子の端部の周縁が削がれず、おおよそ角張っているといえるので、電極接触部分が拡大する。
【０００９】
また、本発明によれば、絶縁基板に単数複数の導電接点素子を支持させるので、導電接点素子の姿勢の安定や位置決めの容易化等を図ることができる。また、導電接点素子を構成する一対の錐台間の長さが０．５〜２．２ｍｍの範囲なので、少なくとも低抵抗を得ることができる。また、錐台の拡幅部の幅が０．３〜０．８ｍｍの範囲なので、少なくとも狭ピッチを得ることができる。さらに、縮幅部の幅が０．２〜０．６ｍｍの範囲であるから、最低限抵抗を低く安定させることが可能になる。さらにまた、貫通接続部２５の幅が０．２〜０．６ｍｍの範囲であるから、低抵抗化が期待できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明すると、本実施形態における電気コネクタは、図１や図２に示すように、回路基板１と半導体パッケージ１０との間に介在する絶縁基板２０と、この絶縁基板２０に並べて貫通支持され、回路基板１と半導体パッケージ１０の電極２・１１に導通可能に弾接する複数の導電接点素子２２とを備え、各導電接点素子２２を導電性エラストマー３０製とするとともに、各導電接点素子２２の上下の端部周縁２３をそれぞれ角張らせて丸みを有しないシャープエッジとするようにしている。
【００１１】
回路基板１は、例えば積層板からなる絶縁基板を備え、この絶縁基板の内外に、導電性を有する複数の配線パターンや電極２が適宜形成される。また、半導体パッケージ１０は、図１に示すように、例えば下面に複数の電極１１が格子形に配列された表面実装用エリアアレイ型のＬＧＡが使用される。
【００１２】
絶縁基板２０は、所定の材料を使用して可撓性の平面矩形に形成され、ＸＹの厚さ方向に複数の貫通孔２１が所定の間隔で規則的に配列穿孔される。この絶縁基板２０の材料としては、ポリイミド、ガラスエポキシ、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ＰＥＩ、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ、液晶ポリマー等があげられる。これらの中でも、熱膨張係数が小さく、耐熱性に優れるポリイミドが最適である。
【００１３】
各導電接点素子２２は、図２に示すように、導電性エラストマー３０を使用して断面略八角形の縦長に形成され、上下の端部周縁２３の丸みが除去されており、絶縁基板２０の貫通孔２１に一体的に設けられる。導電性エラストマー３０は、所定の絶縁性エラストマーに導電粒子が配合された導電性組成物からなる。絶縁性エラストマーとしては、硬化前に流動性を有し、硬化により架橋構造を有する各種のエラストマー（常温付近でゴム状弾性を有するものの総称）が使用される。
【００１４】
具体的には、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ポリウレタンゴム、ポリブタジエンゴム、ポリイソプロピレンゴム、クロロプレンゴム、ポリエステル系ゴム、スチレン・ブタジエン共重合体ゴム、天然ゴム等があげられる。また、これらの独立・連泡の発泡体等も該当する。これらの中でも、電気絶縁性、耐熱性、圧縮永久歪み、加工性等に優れるシリコーンゴムが最適である。
【００１５】
導電粒子としては、粒状あるいはフレーク状のタイプがあげられる。具体的には、金、銀、銅、プラチナ、パラジウム、ニッケル、アルミニウム等の金属単体、あるいはこれらの合金からなる粒子の他、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂等の熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂、これらの焼成品、カーボン、セラミックス、シリカ等の無機材料を核として表面が上記金属によりメッキ、蒸着、スパッタ等の方法で被覆された粒子があげられる。特に、抵抗やコストの観点から、粒状の銀粒子を、絶縁性エラストマー材料１００質量部に対して４００〜６００質量部の範囲で配合するのが好ましい。
【００１６】
各導電接点素子２２は、絶縁基板２０の表裏両面からそれぞれ突出する一対の円錐台２４と、この一対の円錐台２４間を接続して絶縁基板２０の貫通孔２１を貫通する円柱形の貫通接続部２５とから一体形成される。上下一対の円錐台２４間の長さである高さ２４Ｈは、０．５〜２．２ｍｍの範囲、より好ましくは０．８〜１．２ｍｍの範囲が良い。これは、かかる範囲から逸脱すると、低抵抗を得ることができなくなるおそれがあり、又圧縮許容範囲を考慮したものである。
【００１７】
各円錐台２４は、その拡径部の径２４Ａ（幅）が０．３〜０．８ｍｍの範囲、より好ましくは０．７ｍｍが最適であり、平坦な縮径部の径２４Ｍ（幅）が０．２〜０．６ｍｍの範囲、好ましくは０．５ｍｍが良い。拡径部の径２４Ａが０．３〜０．８ｍｍの範囲なのは、この範囲から外れると、狭ピッチを得られなくなるからであり、又絶縁基板２０や導電接点素子２２の接合強度を考慮したものである。また、縮径部の径２４Ｍが０．２〜０．６ｍｍの範囲なのは、この範囲ならば、抵抗を低く安定させ、狭ピッチを確保することができるという理由に基づく。さらに、貫通孔２１の径、換言すれば、貫通接続部２５の径（幅）は、０．２〜０．６ｍｍ、より好ましくは０．５ｍｍが良い。これは、低抵抗化や絶縁基板２０と導電接点素子２２の接合強度を考慮したものである。
【００１８】
このような電気コネクタを製造する場合には、先ず、絶縁基板２０に複数の貫通孔２１を穿孔し、この絶縁基板２０上に導電性シリコーンゴムからなる導電エラストマー３０を重ねて金型４０にセットする（図３参照）。こうして準備が完了したら、金型４０を型締めして加圧加熱成形（図４参照）し、絶縁基板２０と導電接点素子２２とが一体化した電気コネクタを製造し、その後、金型４０を型開きすれば、電気コネクタを取り出して使用することができる（図５参照）。
【００１９】
上記構成において、回路基板１と半導体パッケージ１０との間に電気コネクタを介在してその複数の導電接点素子２２における上下両端部を回路基板１と半導体パッケージ１０の電極２・１１にそれぞれ導通可能に弾接し、半導体パッケージ１０を圧下押圧して複数の導電接点素子２２を圧縮させれば、回路基板１と半導体パッケージ１０とを電気コネクタを介して電気的に導通接続することができる（図１参照）。
【００２０】
上記構成によれば、導電接点素子２２の上下両端部の周縁が図２のように角張っているので、導電接点素子２２の端面面積の拡大に伴い電極接触部分が拡大し、半導体パッケージ１０と導電接点素子２２の接触面積が小さくなることがない。したがって、初期接続を安定させ、抵抗値の上昇を抑制することができる。また、導電接点素子２２を圧縮して接触面積を拡大する必要がないから、接続時に大きな荷重が必要になることがない。
【００２１】
次に、図６は本発明の第２の実施形態を示すもので、この場合には、各導電接点素子２２の上下両端部に、円柱形のストレート部２６をそれぞれ一体成形するようにしている。その他の部分については、上記実施形態と同様であるので説明を省略する。
本実施形態においても上記実施形態と同様の作用効果が期待でき、しかも、拡大した電極接触部分を維持しつつ導電接点素子２２を高くすることができるのは明らかである。
【００２２】
次に、図７は本発明の第３の実施形態を示すもので、この場合には、各導電接点素子２２をストレートで拡径の円柱形に成形するようにしている。その他の部分については、上記実施形態と同様であるので説明を省略する。
本実施形態においても上記実施形態と同様の作用効果が期待でき、しかも、導電接点素子２２の形状の多様化を図ることができるのは明らかである。
【００２３】
次に、図８は本発明の第４の実施形態を示すもので、この場合には、各導電接点素子２２をストレートで縮径の円柱形に成形するようにしている。その他の部分については、上記実施形態と同様であるので説明を省略する。
本実施形態においても上記実施形態と同様の作用効果が期待でき、しかも、導電接点素子２２の形状の多様化を図ることができるのは明白である。
【００２４】
次に、図９は本発明の第５の実施形態を示すもので、この場合には、各導電接点素子２２を、絶縁基板２０の表裏両面からそれぞれ突出する一対の短い円錐台２４と、この一対の円錐台２４間を接続して絶縁基板２０の貫通孔２１を貫通する円柱形の太く長い貫通接続部２５とから一体形成し、各円錐台２４の拡径部と露出した貫通接続部２５とを同径にするようにしている。その他の部分については、上記実施形態と同様であるので説明を省略する。
本実施形態においても上記実施形態と同様の作用効果が期待でき、しかも、導電接点素子２２の形状の複雑化を図ることができるのは明白である。
【００２５】
次に、図１０は本発明の第６の実施形態を示すもので、この場合には、円錐台２４の周面を一部凹ませて湾曲させるようにしている。その他の部分については、上記実施形態と同様であるので説明を省略する。
本実施形態においても上記実施形態と同様の作用効果が期待でき、しかも、導電接点素子２２の形状の複雑化を図ることができる。
【００２６】
【実施例】
導電接点素子の上下の端部周縁をそれぞれ角張らせてシャープエッジにした実施例の電気コネクタ、導電接点素子の上下の端部周縁をそれぞれ丸めた比較例１、２の電気コネクタを用意し、これらを用いて回路基板と半導体パッケージとを電気的に導通接続してその荷重と抵抗について検討した。
【００２７】
実施例
電気コネクタを図１１に示すように、厚さ０．１ｍｍのポリイミドからなる絶縁基板と、この絶縁基板に並べて貫通支持される複数の導電接点素子とから構成し、各導電接点素子の導電性エラストマーをシリコーンゴムに粒状の銀粒子を配合することにより形成し、各導電接点素子の上下の端部周縁における角のＲを０．０１ｍｍにしてシャープエッジとした（図１１、図１４ではシャープエッジ品という）。各導電接点素子を形成する一対の円錐台間の高さは１．０ｍｍとした。また、各円錐台の拡径部の径を０．７ｍｍとし、縮径部の径を０．５ｍｍとした。さらに、貫通孔の径は０．５ｍｍとした。
【００２８】
比較例１
電気コネクタを図１２に示すように、基本的には実施例と同様に構成し、各導電接点素子の上下の端部周縁における角のＲを０．１２ｍｍにして丸みを形成した（図１２、図１４ではＲ０．１２品という）。
比較例２
電気コネクタを図１３に示すように、基本的には実施例と同様に構成し、各導電接点素子の上下両端部のＲを０．３５ｍｍにして丸みを形成した（図１３、図１４ではＲ０．３５品という）。
【００２９】
実施例、比較例１、２の電気コネクタを用いて回路基板と半導体パッケージとを電気的に導通接続し、荷重と抵抗について測定したところ、図１４に示す結果を得た。この結果から、実施例の電気コネクタは、比較例１、２の電気コネクタに比べ、小さい荷重で抵抗が安定するのを確認することができた。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、電気接合物と導電接点素子との接触面積を拡大して初期接続を安定させたり、抵抗値を抑制することができるという効果がある。また、接続時に必要な荷重を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電気コネクタの実施形態を示す全体説明図である。
【図２】本発明に係る電気コネクタの実施形態における導電接点素子を示す模式説明図である。
【図３】本発明に係る電気コネクタの実施形態における絶縁基板に導電性シリコーンゴムを重ねて金型にセットした状態を示す模式説明図である。
【図４】図３の金型を型締めして加圧加熱成形した状態を示す模式説明図である。
【図５】絶縁基板と導電接点素子とが一体化した電気コネクタを金型から取り出す状態を示す模式説明図である。
【図６】本発明に係る電気コネクタの第２の実施形態における導電接点素子を示す模式説明図である。
【図７】本発明に係る電気コネクタの第３の実施形態における導電接点素子を示す模式説明図である。
【図８】本発明に係る電気コネクタの第４の実施形態における導電接点素子を示す模式説明図である。
【図９】本発明に係る電気コネクタの第５の実施形態における導電接点素子を示す模式説明図である。
【図１０】本発明に係る電気コネクタの第６の実施形態における導電接点素子を示す模式説明図である。
【図１１】本発明に係る電気コネクタの実施例を示す模式説明図である。
【図１２】本発明に係る電気コネクタの比較例１を示す模式説明図である。
【図１３】本発明に係る電気コネクタの比較例２を示す模式説明図である。
【図１４】実施例、比較例１、２の電気コネクタを用いて荷重と抵抗について測定した結果を示すグラフである。
【図１５】従来における電気コネクタの導電接点素子を示す説明図である。
【符号の説明】
１　　　　　回路基板（電気接合物）
２　　　　　電極
１０　　　　半導体パッケージ（電気接合物）
１１　　　　電極
２０　　　　絶縁基板
２２　　　　導電接点素子
２３　　　　端部周縁
２４　　　　円錐台（錐台）
２４Ａ　　　円錐台の拡径部の径（錐台の拡幅部の幅）
２４Ｈ　　　一対の円錐台間の高さ（一対の錐台間の長さ）
２４Ｍ　　　円錐台の縮径部の径（錐台の縮幅部の幅）
２５　　　　貫通接続部
３０　　　　導電性エラストマー
【図１】
2004079277.tif 000003
【図２】
2004079277.tif 000004
【図３】
2004079277.tif 000005
【図４】
2004079277.tif 000006
【図５】
2004079277.tif 000007
【図６】
2004079277.tif 000008
【図７】
2004079277.tif 000009
【図８】
2004079277.tif 000010
【図９】
2004079277.tif 000011
【図１０】
2004079277.tif 000012
【図１１】
2004079277.tif 000013
【図１２】
2004079277.tif 000014
【図１３】
2004079277.tif 000015
【図１４】
2004079277.tif 000016
【図１５】
2004079277.tif 000017