(57)【要約】【課題】リニアな荷重−変位量特性を得ることで設計が容易なコネクタを提供する。【解決手段】コネクタ１００は、基材１１の両面に形成された弾性台座１２と、絶縁フィルム１３の片面に導電パターン１４が形成されたＦＰＣ１５とを備え、ＦＰＣ１５の導電パターン１４の一部には、接点部１６が形成されている。各ＦＰＣ１５は、基材１１の両面に先端が突出するように形成された弾性台座１２の頂点に導電パターン１４に形成された接点部１６が配置されるように、スリット状の切れ込みを入れて折り曲げられた折曲部１７を有し、導電パターン１４は、基材１１に形成されたスルーホール１１ａに設けられた金属製のピン１８と、このピン１８の各先端側に付けられた半田１９とによって電気的に接続されている。接点部１６の荷重−変位量特性がヒステリシスを持ちにくく、リニアに動作可能で耐久性が高く確実な電気接続性を実現する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁体からなる基材と、
この基材の少なくとも一方の面に形成された弾性台座と、
前記弾性台座の頂点に接点部が配置される折曲部を有する可撓性配線基板と
を有するコネクタにおいて、
前記可撓性配線基板は、可撓性フィルムの一方の面に導電パターンが形成された片面配線基板である
ことを特徴とするコネクタ。
【請求項２】
前記弾性台座及び前記可撓性配線基板は、前記基材の両面に配置されている
ことを特徴とする請求項１記載のコネクタ。
【請求項３】
前記基材にはスルーホールが形成され、
前記基材の両面に配置された可撓性配線基板を相互に電気的に接続するピンが前記基材のスルーホールに設けられている
ことを特徴とする請求項２記載のコネクタ。
【請求項４】
前記可撓性配線基板は、厚さが３０〜１００μｍであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載のコネクタ。
【請求項５】
前記基材の少なくとも一方の面には半田ボールが形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載のコネクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体パッケージ等をマザーボード等の配線基板に実装する際や、配線基板同士を接続する際に使用するコネクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体パッケージ等をマザーボード等の配線基板に実装する際などに用いられるコネクタとして、例えば下記特許文献１に開示されたものが知られている。すなわち、この特許文献１に開示されたコネクタは、接点部分を可撓性配線基板で構成し、接点部分への荷重に対する反力をエラストマーで得るようにした構造を備える。
【０００３】
そして、このコネクタでは、例えば２枚の可撓性配線基板間に平面形状のエラストマーを挟み込んで、エラストマーの両面から突き出した導電細線やスルーホールに半田接合によって可撓性配線基板同士を電気的に接合している。これにより、層間の導通を確保する構造となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４０４１８６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に開示されたコネクタでは、接点部分の反力を要求特性に合わせて調整するためには、エラストマーの硬度を変更する等して繰り返し調整する必要がある。また、接点部分に対する荷重と変位量とのヒステリシスをなくしてリニアに動作する構成とするには、エラストマーの弾性力のみならず可撓性配線基板の塑性変形及びこれによる反力も考慮して総合的な設計を行う必要がある。
【０００６】
この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、リニアな荷重−変位量特性を得ることができ、これにより設計が容易な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】
本発明の一態様に係るコネクタは、絶縁体からなる基材と、この基材の少なくとも一方の面に形成された弾性台座と、前記弾性台座の頂点に接点部が配置される折曲部を有する可撓性配線基板とを有するコネクタにおいて、前記可撓性配線基板は、可撓性フィルムの一方の面に導電パターンが形成された片面配線基板であることを特徴とする。
【０００８】
本発明の一態様に係るコネクタによれば、基材の少なくとも一方の面に弾性台座とこの頂点に接点部が配置される折曲部を有する片面配線基板からなる可撓性配線基板とを設けたので、ストロークを大きくすることができると共に、コネクタ接続時に荷重が高まるにつれて接点部分がずれて接点部分の酸化膜や異物を除去することにより接触抵抗を低減させるというワイピング効果が期待できる。加えて、このコネクタによれば、可撓性配線基板に片面配線基板を使用することで、コストを抑えることができ、且つ可撓性配線基板が両面配線基板である場合と比較して、接点部の荷重−変位量特性にヒステリシスをなくすことができる。このため、リニアな荷重−変位量特性を得ることができ、設計が容易な構造とすることができる。
【０００９】
前記弾性台座及び前記可撓性配線基板は、例えば前記基材の両面に配置されている。
【００１０】
この場合、前記基材にはスルーホールが形成され、前記基材の両面に配置された可撓性配線基板を相互に電気的に接続するピンが前記基材のスルーホールに設けられていることが好ましい。
【００１１】
前記可撓性配線基板は、例えば厚さが３０〜１００μｍである。
【００１２】
前記基材の少なくとも一方の面には半田ボールが形成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、リニアな荷重−変位量特性を得ることができ、これにより設計が容易なコネクタを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
視図である。
【図１】本発明の第１の実施形態に係るコネクタの一部の上面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ’断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るコネクタを用いた接続構造の概要を示す斜視図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係るコネクタを用いた接続構造の概要を示す斜視図である。
【図５】コネクタの接点部の荷重−変位量特性を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係るコネクタの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、添付の図面を参照して、この発明に係るコネクタの実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係るコネクタの一部の上面図である。図２は、図１のＡ−Ａ’断面図である。図３及び図４は、本発明の第１の実施形態に係るコネクタを用いた接続構造の概要を示す斜視図である。
【００１６】
図１及び図２に示すように、第１の実施形態に係るコネクタ１００は、絶縁体からなる基材１１と、この基材１１の両面に先端が突出するように形成されたフッ素ゴム、シリコンゴムなどのエラストマーからなる弾性台座１２とを備える。
【００１７】
コネクタ１００の基材１１は、例えば平板状に形成されている。弾性台座１２は基材１１の両面から突出する両端部の断面が台形状となり、これら両端部を基材１１を貫通する連結部で連結するように、例えば基材１１に設けられた孔部にインサート成形により一体的に形成されている。なお、これら弾性台座１２は、基材１１の両面にそれぞれ接着剤等を介して配置されていても良い。
【００１８】
また、コネクタ１００は、基材１１の両面に配置されたフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）１５をそれぞれ備える。ＦＰＣ１５は、ＰＥＴ，ＰＥＮ，ＰＩ，ＰＡ等の絶縁材料からなる絶縁フィルム１３の片面上に、パターン形成された銅、銅合金、アルミニウム等の金属材料からなる導電パターン１４を備えた片面配線基板である。なお、導電パターン１４上の接着剤やポリイミドフィルムからなるカバーレイは図示を省略しているが、適宜設けられていても良い。
【００１９】
ＦＰＣ１５の導電パターン１４の一部には、銅（Ｃｕ）めっきの後にニッケル（Ｎｉ）や金（Ａｕ）でめっきして形成されたドーム型の接点部１６が形成され、更に各ＦＰＣ１５には、層間接続及び基材１１に対する位置決め用の貫通孔がそれぞれ形成されている。そして、各ＦＰＣ１５は、基材１１の両面に形成された弾性台座１２の頂点に導電パターン１４に形成された接点部１６が配置されるように、スリット状の切れ込みを入れて折り曲げられた折曲部１７を有する。
【００２０】
これらＦＰＣ１５は、例えばその厚さが約３０μｍ〜１００μｍとなるように絶縁フィルム、導電パターン１４、及びカバーレイなどが適宜配置されて形成される。また、各ＦＰＣ１５は、基材１１に形成されたスルーホール１１ａに設けられた金属製のピン１８と、このピン１８の各先端側に付けられた半田１９とによって、それぞれの導電パターン１４が電気的に接続され層間接続されている。
【００２１】
このように構成されたコネクタ１００は、接点部１６の荷重−変位量特性にヒステリシスを持ちにくい構造を実現し、これにより設計が容易でリニアに動作可能な構造とすることができる。このため、接点部１６の耐久性が高く確実な電気接続性を実現することができる。
【００２２】
従って、このコネクタ１００は、図３に示すように、例えば半導体パッケージ２００とマザーボード３００とを電気的に接続するために用いることができる。なお、この場合のコネクタ１００は、接続面の周囲が樹脂製のフレーム１１０などにより囲まれた構造を備えている。
【００２３】
半導体パッケージ２００とマザーボード３００との接続に際しては、まず、半導体パッケージ２００を、その接点部（図示せず）がコネクタ１００の一方の面側の接点部１６と対向するように位置決めし、フレーム１１０内に収まるように図中矢印方向に移動させてコネクタ１００上に搭載する。
【００２４】
次に、半導体パッケージ２００が搭載されたコネクタ１００を、その他方の面側の接点部１６がマザーボード３００の接点部３０１と対向するように位置決めし、フレーム１１０ごと図中矢印方向に移動させてマザーボード３００上に搭載する。なお、コネクタ１００とマザーボード３００との接続保持構造については公知の構造が適用できるため、説明は省略する。
【００２５】
上述したように搭載することにより、図２に示したコネクタ１００の各折曲部１７及び弾性台座１２が接点部同士の接触による荷重によって変形し、適度な反力をもって各接点部１６が半導体パッケージ２００及びマザーボード３００のそれぞれの接点部と接触することとなる。
【００２６】
なお、コネクタ１００の各接点部１６は、半導体パッケージ２００やマザーボード３００の接点部と上記交差する方向に僅かに摺動しながら接触する。このため、接点部の酸化物被膜や汚れ等を効果的に除去するいわゆるワイピング機能を発揮する構造となっている。
【００２７】
また、コネクタ１００は、図４に示すように、例えばＦＰＣ４００とリジッド配線基板５００とを電気的に接続するためにも用いることができる。なお、この場合のＦＰＣ４００には、コネクタ１００との接続保持状態を確実なものとするための保持部品４１０が設けられている。保持部品４１０による接続保持構造については公知の構造が適用できる。ＦＰＣ４００とリジッド配線基板５００との接続に際しては、上記半導体パッケージ２００とマザーボード３００との接続と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００２８】
本出願人は、本実施形態に係るコネクタの接点部の荷重−変位量特性を測定するために、次のような試験を行った。具体的には、実施例とした上記コネクタ１００の他に、比較例として基材の両面に絶縁フィルムの両面上に導電パターンが形成された両面ＦＰＣを備えたコネクタを用意した。
【００２９】
そして、測定装置によって、各コネクタの接点部上方から荷重を加え、変位０点からの±方向の荷重と変位量との実測値を測定して各データをプロットした。なお、変位量は最大で２００μｍとなるように試験を行った。図５は、コネクタの接点部の荷重−変位量特性を示す図である。
【００３０】
図５（ａ）に示すように、比較例である両面ＦＰＣを採用したコネクタの接点部の荷重−変位量特性は、ヒステリシスをもつ形状となっている。これは、１回目のプラス方向の変位によって、両面ＦＰＣに塑性変形が発生し、１回目のプラス方向の変位を解除して−方向に戻しても、塑性変形した両面ＦＰＣが弾性台座１２の復元力に対する反力となり、変位０に戻らなくなるからと考えられる。一方、図５（ｂ）に示すように、実施例である片面ＦＰＣを採用したコネクタ１００の荷重−変位量特性は、ヒステリシスをもたないリニアな形状となっている。これは片面ＦＰＣの塑性変形が、両面ＦＰＣよりも少ないからと考えられる。
【００３１】
従って、比較例の両面ＦＰＣを採用したコネクタよりも、実施例の片面ＦＰＣを採用したコネクタの方が、荷重−変位量特性の設計が容易であり、リニアに動作可能な接点部を構成可能なことが判明した。また、この実施例のコネクタは、例えば比較例のコネクタのように有限要素法（ＦＥＭ）によるシミュレーションを行う必要もないので、設計コストを削減することができる。
【００３２】
一方、両面ＦＰＣを採用した比較例のコネクタは、層間接続に際しては半田付けを強固にすることができるという特徴もあるが、次のような問題点がある。すなわち、上記試験結果からいえば、例えば接点部が２００μｍ変位するために必要な荷重が大きいことである。両面ＦＰＣの接続相手側方向への反力が大きいと、パッケージ等の接続相手の破損の原因にもなってしまう。
【００３３】
また、他の問題点としては、例えば荷重が取り除かれた後も、塑性変形によって両面ＦＰＣの基材側方向への反力が大きい場合は弾性台座の接続相手側方向への弾性力を押さえ込む形となってしまうことである。そうなると、接点部及び弾性台座が変位０点まで復帰しないことが想定される。この場合は、接続相手の接点部との接触不良が起こるおそれがある。
【００３４】
その他、両面ＦＰＣは、層間接続のためのピンの先端が両面ＦＰＣに形成した貫通孔内に収まり、半田付けをすることで半田のフィレットが外観から確認できない状態で完全に貫通孔内に埋まってしまう構造となる。このため、位置ずれ等の不具合を外観検査から発見することが困難で、これを解消するためにピンの先端を長くするとコストアップに繋がり、長くするにも限界があるので実用的とはいえなかった。
【００３５】
これに対し、実施例の片面ＦＰＣを採用したコネクタによれば、リニアに動作可能な接点部を構成することができ、荷重−変位量特性の設計が容易で、製造コストも抑えることができる。これにより、高い接続信頼性と機械的耐久性を両立したコネクタを低コストで製造することができる。
【００３６】
図６は、本発明の第２の実施形態に係るコネクタの断面図である。なお、以降において、既に説明した部分と重複する箇所には同一の符号を附して説明を割愛する。
図６に示すように、コネクタ１００Ａは、基剤１１の一方の面にのみ接点部１６や弾性台座１２ａが配置され、他方の面には接続相手と接合する半田ボール２０が設けられている点が、第１の実施形態に係るコネクタ１００と相違している。半田ボール２０は、ピン１８の下端に半田付けされている。このような構造によっても、リニアに動作可能な接点部を構成することができ、荷重−変位量特性の設計が容易で、製造コストも抑えることができる。従って、高い接続信頼性と機械的耐久性を両立したコネクタを低コストで製造することができる。
【符号の説明】
【００３７】
１１          基材
１１ａ        スルーホール
１２，１２ａ  弾性台座
１３          絶縁フィルム
１４          導電パターン
１５          ＦＰＣ
１６          接点部
１７          折曲部
１８          ピン
１９          半田
２０          半田ボール
１００        コネクタ
【図１】
2012059625.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2012059625.tif 000006
【図５】
2012059625.tif 000007
【図６】
2012059625.tif 000008