(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性エラストマー層内に埋設される複数の導電細線が、前記弾性エラストマー層の表面及び裏面に略垂直方向に伸びて直線状となり、且つ複数の導電細線の両端部は前記弾性エラストマー層の表面及び裏面から夫々突出させ、前記弾性エラストマー層内に埋設された円柱状部分の径を大径とし、且つ前記弾性エラストマー層から突出した両端部の径を小径とするようにして、前記弾性エラストマー層内に埋設された円柱状部分の径と前記弾性エラストマー層から突出した両端部の径とを異なる寸法に形成するとともに、前記弾性エラストマー層の両面接点コネクタの表面及び裏面に、相手物と接続する電気接点であって、前記導電細線の両端部を貫通させるスルーホールと腕部とを有し、該腕部の前記スルーホールの反対側に半球状突部を設けた電気接点を備えたフレキシブルプリント基板を配置し、前記弾性エラストマー層の表面及び裏面から夫々突出した複数の導電細線の両端部を前記スルーホールに挿入して接合したことを特徴とする、両面接点コネクタ。
【請求項２】
前記弾性エラストマー層の表面及び裏面から突出した前記導電細線の両端部と、前記弾性エラストマー層内に埋設された部分とが同一材料で形成されたことを特徴とする請求項１記載の両面接点コネクタ。
【請求項３】
前記弾性エラストマー層の表面及び裏面から突出した導電細線の両端部は同一材料で一体構造にし、前記弾性エラストマー層内に埋設された部分は前記両端部と異なる材料で形成されたことを特徴とする請求項１記載の両面接点コネクタ。
【請求項４】
前記導電細線は中心部と該中心部を囲むようにした外周部とから構成され、前記中心部と前記外周部とが異なる材料で形成されたことを特徴とする請求項１記載の両面接点コネクタ。
【請求項５】
前記導電細線は中心部と該中心部を囲むようにした外周部とから構成され、前記弾性エラストマー層の表面及び裏面から突出した導電細線の両端部の外周が、互いに異なる２種類の材料で形成されたことを特徴とする請求項１記載の両面接点コネクタ。
【請求項６】
請求項１に記載のコネクタにおいて、前記導電細線の両端部が前記弾性エラストマー層の表面及び裏面から突出する部分であって、前記導電細線の円柱部分を埋設した前記弾性エラストマー層の孔の周縁部分に窪み部を設けた、両面接点コネクタ。
【請求項７】
前記窪み部は略円錐形状である、請求項６に記載の両面接点コネクタ。
【請求項８】
前記窪み部は階段状環溝である、請求項６に記載の両面接点コネクタ。
【請求項９】
請求項１に記載のコネクタにおいて、前記導電細線の弾性エラストマー層内に埋設された円柱状部分に１個以上の窪み部を設けた、両面接点コネクタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、回路基板と表面実装型の電子部品との間に嵌挿させて使用するシリコンゴム等の弾性エラストマー層の両面接点コネクタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、回路基板と表面実装型の電子部品との間に、シリコンゴム等の弾性エラストマー層を介在させ、この弾性エラストマー層の厚さ方向に複数の導電細線を埋設するとともに、この弾性エラストマー層の両面に夫々の導電線と接合する接点を設けて、回路基板と電子部品との間を導通させるようにしたコンタクトが用いられる。この種のコンタクトでは、回路基板と電子部品との間の導通を確実なものとするために、電子部品を回路基板に向けて押圧させる。そのため、この弾性エラストマー層の厚さ方向に埋設された導電細線は、例えば特願２００１−２７０５２１号に示すように、弾性エラストマー層内に埋設される複数の導電細線が、この弾性エラストマー層の表面及び裏面に略垂直方向に伸びて直線状となり、且つ複数の導電細線の両端部は前記弾性エラストマー層の表面及び裏面から夫々突出させるようにして、弾性エラストマー層の両面接点コネクタを形成している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ＩＣチップとテスト基板、又は基板同士を接続する両面接点コネクタにおいて、このような導電細線からなる導体は、高速信号を伝達するために、その間を接続する導線の自己インダクタンスを軽減するために、短く且つ径をなるべく大きくする、換言すれば太くすること、また導電率の良い材料を用いることが必要となる。
【０００４】
また、ＩＣチップとテスト基板、又は基板同士を接続する両面接点コネクタにおいて、弾性エラストマー層の厚さと導電細線の太径部分の長さを、寸分違わずに合致させるように弾性エラストマー層内に埋設することは難しく、そのため弾性エラストマー層の表裏面付近の一方側では導電細線の肩部が弾性エラストマー層内に埋没してしまい、他方側では導電細線の肩部が弾性エラストマー層表面から突出する不均衡が生ずる。そして弾性エラストマー層の表裏で弾性エラストマー層の押し退け量が相違するので、弾性エラストマー層に反りが発生する。
【０００５】
弾性エラストマー層にこのような反りが発生すると、両面接点コンタクトの相手物と接続する電気接点と貫通したスルーホールとこの電気接点を導通させる導体とからなるフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）を、表面及び裏面に夫々突出した複数の導電細線の両端部と前記スルーホールとを合致させると共に、導電細線の両端部が前記スルーホールに入るように接合する際に、どちらか一方の導電細線の肩部とＦＰＣのスルーホールの裏面との間に空隙ができ、その部分に弾性エラストマー層の孔の端部が盛り上がって入りこむために、導電細線とＦＰＣのスルーホールとの半田付けのための接触面積が小さくなってしまい、接合強度が低下する。この結合強度が低下すると、相手物との繰り返しの接続時に半田が剥離することがあり、コネクタの接続不良の原因となってしまう。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
しかしながら、この導体を両端部の接点に接触する接触子に繋げるためにはＦＰＣ等のランド内のスルーホールに挿入しなければならず、そのため導体の両端部の夫々電気接点に接続される部分は径が小さい方が接続に都合が良い。そこで、この発明は、弾性エラストマー層内に埋設される複数の導電細線が、前記弾性エラストマー層の表面及び裏面に略垂直方向に伸びて直線状となり、且つ複数の導電細線の両端部は前記弾性エラストマー層の表面及び裏面から夫々突出させ、前記弾性エラストマー層内に埋設された円柱状部分の径を大径とし、且つ前記弾性エラストマー層から突出した両端部の径を小径とするようにして、前記弾性エラストマー層内に埋設された円柱状部分の径と前記弾性エラストマー層から突出した両端部の径とを異なる寸法に形成して、従来の電気接点への接続を維持しつつ、導線の自己インダクタンスを軽減するとともに、前記弾性エラストマー層の両面接点コネクタの表面及び裏面に、相手物と接続する電気接点であって、前記導電細線の両端部を貫通させるスルーホールと腕部とを有し、該腕部の前記スルーホールの反対側に半球状突部を設けた電気接点を備えたフレキシブルプリント基板を配置し、前記弾性エラストマー層の表面及び裏面から夫々突出した複数の導電細線の両端部を前記スルーホールに挿入して接合したことを特徴とする。
【０００７】
前記弾性エラストマー層の両面接点コネクタの、弾性エラストマー層の表面及び裏面から突出した前記両端部と、弾性エラストマー層内に埋設された部分とは同一材料で形成しても良いし、要求される自己インダクタンス軽減のために、埋設される部分は前記両端部と異なり、さらに導電性の良い材料で形成することもできる。
【０００８】
また、導電細線は中心部と該中心部を囲むようにした外周部とから構成され、前記中心部と前記外周部とが異なる材料で形成することができる。さらに、導電細線を中心部と該中心部を囲むようにした外周部とから構成し、弾性エラストマー層の表面及び裏面から突出した導電細線の両端部の外周が、互いに異なる２種類の材料で形成されるようにすることもできる。
【０００９】
上述したコネクタは、弾性エラストマー層の両面接点コネクタの表面及び裏面に相手物と接続する電気接点と貫通したスルーホールとこのスルーホールと、この電気接点を導通させる導体とからなるフレキシブルプリント基板を、表面及び裏面に夫々突出した複数の導電細線の両端部と前記スルーホールとが合致させると共に導電細線の両端部が前記スルーホールに入るように接合する。
【００１０】
また、この発明は、複数の導電細線の両端部が前記弾性エラストマー層の表面及び裏面から夫々突出させ、弾性エラストマー層内に埋設された円柱状部分の径と弾性エラストマー層から突出した両端部の径とを異なる寸法に形成したコネクタにおいて、前記導電細線の両端部が前記弾性エラストマー層の表面及び裏面から突出する表裏部分であって、前記導電細線の円柱状部分を埋設した前記弾性エラストマー層の孔の周縁部分に、窪み部を設けたことを特徴とする。この窪み部は、実施例として孔と同心の椀状又は略円錐形状の表面をもつもの、または階段状環溝或いはアリ溝状のものがあるが、前述したように、弾性エラストマー層の孔の端部が盛り上がりを防止し、導電細線とＦＰＣのスルーホールとの半田付けのための接触面積を確保するものであればどのような形状でも良い。
【００１１】
さらにこの発明では、弾性エラストマー層内に埋設された導電細線の円柱状部分に段部を設けることにより、弾性エラストマー層がこの段部を保持して、層内における導電細線を安定的に保持する。すなはち、両面接点コネクタの、導電細線の弾性エラストマー層内に埋設された円柱状部分の中央部分に、内向きに設けた段部に、弾性エラストマー層の孔壁が膨出して、導電細線が孔から抜け出ることを防止する。この抜け止め防止により、導電細線が弾性エラストマー層内に安定的に保持され、前述した弾性エラストマー層の反りと、それによる接続不良が未然に防止される。
【００１２】
【発明の実施の態様】
この発明の一実施例を図１乃至図５に示す。図１はこの発明による弾性エラストマー層の両面接点コネクタの断面を示す。図１のように、弾性エラストマー層の両面接点コネクタ１は、導電細線２と弾性エラストマー層３とから構成される。導電細線２を弾性エラストマー層３に挿入貫通させ、弾性エラストマー層３の導電細線２を所定の長さだけ突出させて、接続部とする。
【００１３】
本発明の弾性エラストマー層の両面接点コネクタの特徴は、弾性エラストマー層内に埋設される複数の導電細線２が、この弾性エラストマー層の表面及び裏面に略垂直方向に伸びて直線状となり、且つ複数の導電細線の両端部は前記弾性エラストマー層の表面及び裏面から夫々突出させ、弾性エラストマー層内に埋設された円柱状部分の径と弾性エラストマー層から突出した両端部の径とを異なる寸法に形成したことである。
【００１４】
両面接点コネクタ１の導電細線２は、埋設された円柱状部分４の径に比べて、弾性エラストマー層３から突出した両端部５の径が小さくなっている。一実施例として、円柱状部分４の径が５００μｍであるのに対し、両端部５の径は３３０μｍである。
【００１５】
導電細線２は、図１及び２に示すように、円柱状部分４の径と同じ径の導電特性の良い金属、例えば黄銅製棒状体を所定寸法に切断し、両端部５を更に小径になるように加工したものからなる。このように加工した導電細線２を弾性エラストマー層３の導電細線が貫通する位置に配置する。導電細線２の両端部５は弾性エラストマー層３の両面上に突出する。弾性エラストマー層３の表面及び裏面はフレキシブルプリント基板６によって被覆される。このフレキシブルプリント基板６の各所に所定間隔を置いて、導電細線２の突出する部分を挿通し電気接続するスルーホール７と腕部８とを備える電気接点９が、夫々の導電細線２の両端部５に接続されるように配置される。電気接点９はスルーホール７の反対側に半球状突部１０を具える。半球状突部１０は夫々回路基板１２及び電子部品１３の各接点との導通が確実になるように、互いに押圧接合される。この場合、図１に示すように、電気接点９の接合部を通る垂線、すなわち回路基板と電子部品の各接点と押圧接触する押圧中心線１４は、導電細線２の中心軸線１５から、電気接点９の腕部の長さだけ横方向に偏心しているので、電気接点にかかる押圧力により腕部が内側に向かって湾曲するだけで、押圧力が直接導電細線２に加わって細線を屈曲させることはない。
【００１６】
次に、図２乃至図６に導電細線の円柱部分と両端部を、異なる材料によって形成したものの数例を示す。図３乃至図６に示すように、中芯となる部分には、半田付性や剛性が要求されるので硬質の導電細線例えば黄銅、ベリリウム銅、リン青銅等の細線で形成し、弾性エラストマー層３に埋設される部分を、中芯を囲むように、径をなるべく太くするとともに、導電率の良い材料例えば純銅、純銀、純金、黄銅等を用いる。その対比は、用途に従って導電特性と剛性の要求性能に従い、図３乃至図６に示すように変化させることができる。特に前記導電細線の形状としては、図４に示すように両端部に亘って極細線を配置し、その周辺及び中心部の大径部分を、導電率の良い材料で中実に構成することができる。さらに図５に示すものは太い径の中芯部分の一方の端部は導電率の良い材料で覆い、他の端部は細線となるように加工したものである。また図６に示すものは、細い端部の1つを導電率の良い材料で覆ったものである。図１乃至図６に示す導電細線は、従来の単線よりなる導電細線に比べて、自己インダクタンスは顕著に軽減される。
【００１７】
一実施例として、円柱状部分の導体長が８００μm、導体径が２００μｍ、両端部の長さが夫々１００μｍ、両端突出部の径が夫々１２０μｍの導電細線を黄銅で一体成形した場合、自己インダクタンスは０．３９ｎＨ、抵抗は９．０ｍΩとなった。これは従来のストレートピンで成形した長さ１０００μｍ、導体径１２０μｍの黄銅製導電細線が、自己インダクタンスが０．４９ｎＨ、抵抗が１２．８ｍΩであるのに対し、自己インダクタンスは約８０％、抵抗は約７０％に減少している。
【００１８】
また、図３に示すように円柱状部分と両端部とを互いに異なる２種類の材料で形成する場合であって、円柱状部分の導体径を５００μｍで純銅で形成し、中心部並びに両端部の径を夫々３３０μｍで黄銅で形成した場合、導電細線の自己インダクタンスは０．２０ｎＨ、抵抗は１．８ｍΩになる。さらに円柱状部分の導体径５００μｍを黄銅で形成し、中心部並びに両端部の径を夫々３３０μｍでリン青銅で形成した場合、導電細線の自己インダクタンスは０．２０ｎＨ、抵抗は３．１ｍΩになる。このように、大径の円柱状部分に導電性の良い材料を配置し、両端部に剛性のある材料を配置するが、高周波電流は導体表面を流れることを考慮すれば、理想的には図４に示すように、外側に導電性の良い材料、内側に剛性のある材料を配置することが望ましい。
【００１９】
導電細線２はその円柱状部分４が弾性エラストマー層３内に挿入される際、例えば図７に示すように円柱状部分４が層３の下方に突出し、これが通過した後の孔の内側に向けて弾性エラストマー層３の上端部分が膨出し、膨出部１６が出来る。この膨出部１６は次の工程で導電細線２の上端部分が電気接点９のスルーホール７への挿入が不完全になり、従ってこの部分の半田付け作業が完全に行えない等の支障が出てくる。これを防止するためのこの発明の他の実施例を、図８乃至図１０に示す。
【００２０】
図８はこの発明による弾性エラストマー層に挿入される導電細線の円柱状部分に対応する孔の窪み部断面を示している。この発明では、導電細線２の両端部が前記弾性エラストマー層の表面及び裏面から突出する表裏部分であって、前記導電細線の円柱状部分４を埋設した前記弾性エラストマー層３の孔の開口周縁部分に窪み部１７が設けられるので、弾性エラストマー層３の端部の膨出部１６の形成は未然に防止され。導電細線２の両端部５に電気接点９のスルーホール７を挿通しようとするときに、両端部５とスルーホール７との間に空隙が出来るようなことがなく、その後の半田付け作業に支障をきたすことはない。
【００２１】
前記窪み部１７は図示のように、孔を囲む略椀形、又は円錐形状のものが用いられる。また他の実施例として、図９に示すように階段状環溝１８、図１０に示すようにアリ溝１９等種々の形状のものが用いられるが、弾性エラストマー層の孔の端部の盛り上がりを防止し、導電細線とＦＰＣの電気接点のスルーホールとの半田付けのための接触面積を確保するものであれば、どのような形状でも良い。
【００２２】
導電細線を弾性エラストマー層内に挿入した後も、導電細線は弾性エラストマー層内を軸方向に移動して、フレキシブルプリント基板６の反りを生ずることがある。これを未然に防止し、導電細線２が弾性エラストマー層３内に安定的に保持されるために、この発明の他の実施例として、弾性エラストマー層３内に埋設される導電細線２の円柱状部分４に段部２０を設けた、この発明の両面接点用コンタクトを図１１乃至１３に示す。図１１に示す導電細線２の段部２０は、導電細線２の弾性エラストマー層３内に埋設された円柱状部分４の中央部分に内向きに設けられ、導電細線を弾性エラストマー層の孔内に挿入した時に、孔壁が膨出して、その膨出部２１により導電細線が孔内に安定的に保持され、そこから抜け出ることを防止する。図１２に示す導電細線の段部２０は断面が彎曲した窪み状溝が複数本形成されたものであり、更に図１３に示す実施例では、導電細線２の円柱状部分４の外面に多数本の条溝が刻設され、弾性エラストマー層の孔の内壁面が段部になって円柱状部分４に密接して、導電細線２の軸方向の移動を未然に防止し、導電細線２が弾性エラストマー層３内に安定的に保持されるようにしている。
【００２３】
なお、この発明と比較するために、従来の単純な導電細線よりなる両面接点コネクタの断面を図１４に示す。符号１２、１３は回路基板または電子部品、１４はコネクタの回路基板または電子部品への押圧中心線、１５は導電細線の中心線である
【００２４】
【発明の効果】
この発明の電気コネクタは次のような顕著な効果を有する。
・導電細線を弾性エラストマー層に挿入・貫通させるだけで、容易に両面接点コネクタが形成される。
・この発明の両面接点コネクタは、従来の単線よりなる導電細線に比べて、自己インダクタンスは顕著に軽減される。
・容易に弾性エラストマー層の表裏面両側に導電細線を所定長さだけ突出することができるので、容易に高速伝送に適したＦＰＣ基板を接合することができる。
・この発明の電気コネクタは接点間の導通距離を短く設定しているので、高速信号を測定検査する際のソケットコネクタとして、挿入損失を顕著に軽減することができる。
・この発明の導電細線と、ＦＰＣのスルーホールとの半田付けのための接触面積は常に一定に保たれ、半田付け強度が不足することがない。
・導電細線が弾性エラストマー層内に安定的に保持され、前述した弾性エラストマー層の反りと、それによる接続不良が未然に防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明による弾性エラストマー層の両面接点コネクタの断面を示す。
【図２】 導電細線を弾性エラストマー層の表面及び裏面から突出した前記両端部と、弾性エラストマー層内に埋設された部分とは同一材料で形成したものを示す。
【図３】 両端部と、弾性エラストマー層内に埋設された部分とは異なる材料で形成したものを示す。
【図４】 両端部と、弾性エラストマー層内に埋設された部分とは異なる材料で形成した他の実施例を示す。
【図５】 両端部と、弾性エラストマー層内に埋設された部分とは異なる材料で形成した、更に他の実施例を示す。
【図６】 一端部と、弾性エラストマー層内に埋設された部分とは異なる材料で形成した、更に他の実施例を示す。
【図７】 導電細線の円柱状部分が弾性エラストマー層の下方に突出し、これが通過した後の孔の内側に向けて弾性エラストマー層の上端部分が膨出した状態を示す断面図である。
【図８】 この発明による導電細線を挿入する弾性エラストマー層の孔の開口周辺に窪み部を設けた両面接点コネクタの断面を示す。
【図９】 窪み部の変形として階段状環溝の断面を示す。
【図１０】 窪み部の変形としてアリ状溝の断面を示す。
【図１１】 導電細線の円柱状部分に段部を設けたものを示す。
【図１２】 導電細線の円柱状部分に段部を設けたものの、他の実施例を示す。
【図１３】 導電細線の円柱状部分に段部を設けたものの、更に他の実施例を示す。
【図１４】 従来の弾性エラストマー層の両面接点コネクタの断面を示す。
【符号の説明】
１ 両面接点コネクタ
２ 導電細線
３ 弾性エラストマー層
４ 円柱状部分
５ 両端部
６ フレキシブルプリント基板
７ スルーホール
８ 腕部
９ 電気接点
１０ 半球状突部
１２ 回路基板
１３ 電子部品
１４ 押圧中心線
１５ 中心軸線
１６ 膨出部
１７ 窪み部
１８ 階段状環溝
１９ アリ溝
２０ 段部
２１ 膨出部
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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