(57)【要約】      （修正有）【課題】構造が簡単で、低コスト、狭ピッチ化、低背化を可能にする。【解決手段】基板間接続構造は、複数のスルーホール２４を備え、各スルーホール２４の少なくとも相手基板側に複数の接続ランド２５が設けられた一方の基板２１と、当該一方の基板の各接続ランド２５に対応する位置に複数の接続ランド３０が設けられた他方の基板２２との間を電気的に接続するものである。一方の基板２１の各接続ランド２５と他方の基板２２の各接続ランド３０との間に接続端子２３が装着され、当該接続端子２３が、接続頭部３８と、支持棒部３９とから構成され、接続頭部３８が、その内部に無数の空洞を有し、当該各空洞が潰れて変形することで、横方向への逃げがなく各基板での圧縮方向へのみ押し縮められ、支持棒部３９が、接続頭部３８に一体的に設けられて当該接続頭部３８を支持してスルーホール２４に挿入される。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のスルーホールを備え、各スルーホールの少なくとも相手基板側に複数の接続ランドが設けられた一方の基板と、当該一方の基板の各接続ランドに対応する位置に複数の接続ランドが設けられた他方の基板との間を電気的に接続する基板間接続構造であって、
上記一方の基板の各接続ランドと他方の基板の各接続ランドとの間に接続端子が装着され、当該接続端子が、接続頭部と、支持棒部とから構成され、
上記接続頭部が、その内部に無数の空洞を有し、当該各空洞が潰れて変形することで、横方向への逃げがなく上記各基板での圧縮方向へのみ押し縮められ、
上記支持棒部が、上記接続頭部に一体的に設けられて当該接続頭部を支持して上記スルーホールに挿入されることを特徴とする基板間接続構造。
【請求項２】
請求項１に記載の基板間接続構造において、
上記接続頭部が、スポンジ状の導電性を有する軟弾性体で、ほぼ半球状に構成されたことを特徴とする基板間接続構造。
【請求項３】
請求項１に記載の基板間接続構造において、
上記接続頭部が、スポンジ状のゴム又は金属で構成されたことを特徴とする基板間接続構造。
【請求項４】
請求項１に記載の基板間接続構造において、
上記支持棒部が、硬質の導電性棒材で構成され、上記スルーホールに挿入されて上記接続ランドに電気的に接続された状態で、はんだによって固定されたことを特徴とする基板間接続構造。
【請求項５】
請求項１に記載の基板間接続構造において、
上記支持棒部が、上記スルーホールに圧入して固定されたことを特徴とする基板間接続構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プローブカードのＩＰ基板とメイン基板等の、複数の基板間を電気的に接続する基板間接続構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複数の基板の間を電気的に接続する構造としては種々のものがある。この一例として、以下にプローブカードを例に説明する。
【０００３】
図１はプローブカードのＩＰ基板１とメイン基板２の部分を示す概略構成図である。ＩＰ基板１の下側面にはプローブヘッド３が設けられている。プローブヘッド３は、下方へ延びた複数のプローブ４を備えている。ＩＰ基板１の上側面には、複数のはんだ用ランド５を備えている。
【０００４】
メイン基板２の下側面には、ＩＰ基板１の上側面の複数のはんだ用ランド５に対向する位置に、同数のはんだ用ランド６を備えている。
【０００５】
そして、これらＩＰ基板１の複数のはんだ用ランド５と、メイン基板２の複数のはんだ用ランド６との間は、図１〜３に示すように、はんだボール７で接続されている。なお、はんだ用ランド５、６は、ソルダペーストで構成されている。また、図２のＩＰ基板１及びメイン基板２の厚さは、説明の容易化のため、図１のＩＰ基板１等よりも薄くしている。
【０００６】
はんだ用ランド５、６の間には、図２のように、はんだボール７が設置される。そして、このはんだボール７を溶融させることで、図３のように、はんだ用ランド５、６間が電気的に接続される。
【０００７】
また、上記はんだボール７の代わりに、コネクタやポゴピンを用いる場合もある。
【０００８】
図４はコネクタ１０を用いた例である。コネクタ１０は、保持板１１に支持された状態で、ＩＰ基板１のはんだ用ランド５と、メイン基板２のはんだ用ランド６とにそれぞれ接触している。これにより、コネクタ１０は、これらはんだ用ランド５、６間を電気的に接続している。
【０００９】
図５はポゴピン１２を用いた例である。ポゴピン１２は、保持板１３に支持された状態で、ＩＰ基板１のはんだ用ランド５と、メイン基板２のはんだ用ランド６との間に配設されている。これにより、ポゴピン１２の両端部が、ＩＰ基板１のはんだ用ランド５と、メイン基板２のはんだ用ランド６とにそれぞれ接触して、これらはんだ用ランド５、６間を電気的に接続している。
【００１０】
また、ＩＰ基板１とメイン基板２との間に、接続ピンを挿入して、導通を得る方法もある。図６に示すように、ＩＰ基板１及びメイン基板２にスルーホール１５，１６が設けられている。そして、図７に示すように、スルーホール１５，１６に接続ピン１７が通されて、はんだ１８で固定されている。
【００１１】
このような基板間接続構造の例としては、特許文献１〜３に記載のものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００８−２４１６４１号公報
【特許文献２】特開２００７−２２５５０１号公報
【特許文献３】特表２００５−３１７９４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ところが、上記従来の基板間接続構造では、次のような問題がある。
【００１４】
はんだボール７を用いる場合、各基板が撓んでいたり、はんだボールサイズが不均一であったり、はんだ印刷量が不足したりすると、はんだが十分に溶融せず、接触不良となることがある。この場合、基板の撓み量、はんだボールサイズのばらつき幅、はんだ印刷量のばらつき幅等の条件を出して、これらをもとに制御する必要があった。
【００１５】
しかし、プローブカードのようなカスタム製品では、プローブカード毎に上記条件出しが必要になり、作業効率が悪かった。
【００１６】
さらに、一度はんだ接合した後は、上記ＩＰ基板１とメイン基板２とを脱着するのが困難であった。
【００１７】
コネクタ１０やポゴピン１２を用いる場合は、部品コストが高く、部品点数も増えると共に、位置合わせ機構も必要になるため、全体としてコストアップとなる。
【００１８】
また、コネクタ１０やポゴピン１２の接続用のランドを設ける必要があり、コネクタ１０やポゴピン１２の狭ピッチ化が困難である。また、スルーホールを避けてランドを設ける場合もあり、この場合もコネクタ１０やポゴピン１２の狭ピッチ化が困難である。
【００１９】
また、コネクタ１０やポゴピン１２の場合、コネクタ１０やポゴピン１２を保持する保持板１１，１３が必要になる上に、これらの保持板１１，１３にコネクタ１０やポゴピン１２を組み付ける必要もあり、全体として組み立て作業が増えてコストアップとなる。
【００２０】
さらに、上記ＩＰ基板１とメイン基板２との間にコネクタ１０やポゴピン１２を挟み込むと、このコネクタ１０やポゴピン１２の厚み及び保持板１１，１３の厚みが必要となり、プローブカードの低背化が困難にある。
【００２１】
また、接続ピン１７を用いる場合、はんだ接合を行うために、ＩＰ基板１とメイン基板２のスルーホール１５，１６を穴埋めして固定し、表層ははんだ用ランドのみとするため、脱着することが困難になり、作業工数が増えて、コストアップとなる。
【００２２】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、構造が簡単で作業効率がよく、低コストで、狭ピッチ化、低背化が可能な基板間接続構造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】
【００２３】
本発明に係る基板間接続構造は、複数のスルーホールを備え、各スルーホールの少なくとも相手基板側に複数の接続ランドが設けられた一方の基板と、当該一方の基板の各接続ランドに対応する位置に複数の接続ランドが設けられた他方の基板との間を電気的に接続する基板間接続構造であって、上記一方の基板の各接続ランドと他方の基板の各接続ランドとの間に接続端子が装着され、当該接続端子が、接続頭部と、支持棒部とから構成され、上記接続頭部が、その内部に無数の空洞を有し、当該各空洞が潰れて変形することで、横方向への逃げがなく上記各基板での圧縮方向へのみ押し縮められ、上記支持棒部が、上記接続頭部に一体的に設けられて当該接続頭部を支持して上記スルーホールに挿入されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係る基板間接続構造においては、構造が簡単で作業効率がよくなる。また、コスト低減、狭ピッチ化、低背化が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】従来のプローブカードを示す概略構成図である。
【図２】第１従来例に係るはんだボールを用いた基板間接続構造を示す要部断面である。
【図３】第１従来例に係るはんだボールを用いた基板間接続構造を示す要部断面である。
【図４】第２従来例に係るコネクタを用いた基板間接続構造を示す要部断面である。
【図５】第３従来例に係るポゴピンを用いた基板間接続構造を示す要部断面である。
【図６】第４従来例に係る接続ピンを用いた基板間接続構造を示す要部断面である。
【図７】第４従来例に係る接続ピンを用いた基板間接続構造を示す要部断面である。
【図８】本発明の実施形態に係る基板間接続構造を示す断面図である。
【図９】本発明の実施形態に係る基板間接続構造を分解して示す断面図である。
【図１０】従来の接続頭部が変形する状態を示す概略説明図である。
【図１１】本発明の実施形態に係る基板間接続構造の接続頭部が変形する状態を示す概略説明図である。
【図１２】本発明の変形例を示す断面図である。
【図１３】本発明の変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態に係る基板間接続構造について、添付図面を参照しながら説明する。本実施形態の基板間接続構造は、複数の基板間を電気的に接続するための構造である。この基板間接続構造は、プローブカードのＩＰ基板と、このＩＰ基板に対する相手基板であるメイン基板の間の電気的接続等に用いることができる。以下では、上述した従来の基板間接続構造と同様に、プローブカードのＩＰ基板とメイン基板の間の電気的接続に用いる基板間接続構造について説明する。
【００２７】
図８は、本実施形態の基板間接続構造を示す断面図である。図９は、本実施形態の基板間接続構造を分解して示す断面図である。
【００２８】
本実施形態の基板間接続構造は、ＩＰ基板２１とメイン基板２２との間に装着される接続端子２３、ＩＰ基板２１とメイン基板２２の固定手段等によって構成されている。
【００２９】
ＩＰ基板２１は、上述した従来のＩＰ基板１と同様の部材である。このＩＰ基板２１は、複数のスルーホール２４を備え、各スルーホール２４の上下に接続ランド２５、２６が設けられている。
【００３０】
ＩＰ基板２１の各スルーホール２４の周囲には、ボルト穴２７が設けられている。このボルト穴２７には、ボルト２８が通される。このボルト２８により、ＩＰ基板２１とメイン基板２２とが固定される。
【００３１】
メイン基板２２は、上述した従来のメイン基板２と同様の部材である。このメイン基板２２の下側面には複数の接続ランド３０が設けられている。この複数の接続ランド３０は、上記ＩＰ基板２１の上側面の接続ランド２５に対応する位置にそれぞれ設けられている。
【００３２】
メイン基板２２の各接続ランド３０の周囲には、ボルト穴３１が設けられている。このボルト穴３１には、上記ボルト２８が通されて、ＩＰ基板２１とメイン基板２２とが固定される。
【００３３】
さらに、メイン基板２２の上側にはシリコンプレート３３と固定プレート３４とが設けられる。固定プレート３４は、ＩＰ基板２１とメイン基板２２とを互いに固定するための板材である。固定プレート３４は、シリコンプレート３３を挟んでメイン基板２２に当接される。固定プレート３４には、メイン基板２２のボルト穴３１と同様のボルト穴３５が設けられている。さらに、シリコンプレート３３にも同様のボルト穴３６が設けられている。
【００３４】
接続端子２３は、ＩＰ基板２１の接続ランド２５と、メイン基板２２の接続ランド３０とを電気的に接続するための部材である。接続端子２３は、接続頭部３８と、支持棒部３９とから構成されている。
【００３５】
接続頭部３８は、導電性を有する軟弾性体で、ほぼ半球状に構成されている。軟弾性体は、圧縮率が高く、かつ復元性の高い材料で、その表層若しくは材質に導電材質を含むものである。さらに、接続頭部３８は、その内部に無数の微小な空洞を有するスポンジ状の導電性ゴム等で構成されている。なお、接続頭部３８は、スポンジ状の金属で構成してもよい。これにより、接続頭部３８は、圧縮方向にのみ変形するようになっている。具体的には、中実の弾性体で構成された接続頭部３８´の場合は、図１０（ａ）の状態から、ＩＰ基板２１とメイン基板２２とで圧縮されると、図１０（ｂ）のように、縦方向が押し縮められると共に、横方向へ逃げて広がる。
【００３６】
これに対して、本実施形態の接続頭部３８は、スポンジ状の軟弾性体で構成されるため、圧縮に対しては、空洞が潰れて変形するだけである。さらに、接続頭部３８は、軟弾性体で構成されるため、空洞が潰れて変形しても、外圧がなくなればもとの形状に戻る。このため、接続頭部３８は、ＩＰ基板２１とメイン基板２２とで圧縮されても、図１１（ａ）の状態から図１１（ｂ）のように、縦方向（圧縮方向）が押し縮められるだけで、横方向への逃げがなくなるため、横方向へ広がらないようになっている。
【００３７】
支持棒部３９は、接続頭部３８を支持するための部材である。支持棒部３９は、図８、９に示すように、接続頭部３８の下側にこの接続頭部３８に一体的に設けられている。支持棒部３９は、硬質の導電性棒材で構成されている。支持棒部３９は、スルーホール２４に挿入されて、接続頭部３８を支持する。支持棒部３９は、スルーホール２４に挿入され、接続ランド２５、２６に電気的に接続された状態で、はんだ３７によって固定される。
【００３８】
以上のように構成された基板間接続構造は、次のように作用する。
【００３９】
ＩＰ基板２１の各スルーホール２４に、接続端子２３の支持棒部３９がそれぞれ挿入されて、各接続端子２３が位置合わせされる。支持棒部３９の下端部ははんだ３４で固定される。
【００４０】
次いで、ＩＰ基板２１の上側にメイン基板２２載置され、その上にシリコンプレート３３を挟んで固定プレート３４が載置される。次いで、固定ボルト２８が各ボルト穴２７，３１，３５，３６に挿入されてナット４０で固定される。
【００４１】
これにより、各接続端子２３の接続頭部３８は、ＩＰ基板２１の接続ランド２５とメイン基板２２の接続ランド３０とに挟まれて圧接される。
【００４２】
これにより、図１１（ａ）の状態から図１１（ｂ）のように、接続頭部３８は、縦方向に押し縮められるだけで、横方向に広がることがない。これにより、狭ピッチでも隣同士の接続頭部３８が互いに接触することなく、ＩＰ基板２１の接続ランド２５とメイン基板２２の接続ランド３０とを電気的に接続する。
【００４３】
メンテナンス等の場合は、固定ボルト２８からナット４０を緩めて、固定プレート３４及びシリコンプレート３３と共にメイン基板２２を取り外す。このとき、各接続端子２３の接続頭部３８は、圧接されているだけで、各接続ランド２５，３０には接続されていないため、各接続端子２３は、メイン基板２２を取り外しても、ＩＰ基板２１の各スルーホール２４に残る。
【００４４】
これにより、各接続端子２３や各接続ランド２５，３０等のメンテナンスを行ったり、不良の接続端子２３を入れ替えたりする。
【００４５】
以上のように、接続端子２３の支持棒部３９をＩＰ基板２１のスルーホール２４に挿入するため、新たにランドを設ける必要がなくなる。さらに、接続頭部３８を、押し縮めても横に広がらない材質にすることにより、各接続端子２３の間隔を狭めることができる。このため、各接続端子２３を狭いピッチで配設することができる。
【００４６】
さらに、接続頭部３８を軟弾性体で構成することで、ＩＰ基板２１やメイン基板２２の撓み、傾き等に追従して柔軟に変形して、確実に接触するようになっている。
【００４７】
また、ＩＰ基板２１とメイン基板２２との間には接続端子２３が介在するだけなので、構造が簡単で作業効率がよく、コスト低減も実現できる。
【００４８】
接続端子２３の接続頭部３８をＩＰ基板２１側にもメイン基板２２側にも固定しないため、メイン基板２２等の脱着が容易になる。
【００４９】
接続端子２３の接続頭部３８を軟弾性体とすることで、基板の撓み等に追従して安定した導通を得ることができる。
【００５０】
ＩＰ基板２１とメイン基板２２の間には、接続端子２３のみの配置となるため、低背化が可能になる。プローブカードの低背化にも寄与することができる。
【００５１】
接続端子２３の支持棒部３９をスルーホール２４に挿入することで、接続端子２３の位置合わせが可能となり、機能を別に設ける必要がなくなるため、組み立て作業時、メンテナンス作業時等の作業性が向上する。
【００５２】
接続端子２３の支持棒部３９をスルーホール２４に挿入するだけで接続端子２３の位置合わせができるので、特別な作業をする必要がなく、作業が簡素化し、誰でも同じ作業ができる。これにより、組み立て作業やメンテナンス作業等の作業性が向上する。
【００５３】
接続端子２３の支持棒部３９が、柔軟に変形して確実に接触するため、安定した導通を得ることができる。
【００５４】
［変形例］
前記実施形態では、はんだ３７によって接続端子２３をＩＰ基板２１のスルーホール２４に固定する構成にしたが、接続頭部３８の位置ずれ防止だけを目的とする場合は、接続端子２３の支持棒部３９をＩＰ基板２１のスルーホール２４に挿入するだけにしてもよい。
【００５５】
前記実施形態では、各接続端子２３の支持棒部３９をスルーホール２４の深さに合わせた長さに設定したが、接続頭部３８の位置ずれ防止だけを目的とする場合は、支持棒部３９は短くしてもよい。
【００５６】
また、前記実施形態では、接続端子２３の接続頭部３８を半球状に形成したが、球状にしてもよい。具体的には、図１２（ａ）に示すように、接続端子４１の接続頭部４２を球状にしてもよい。支持棒部４３は、ＩＰ基板２１及び接続ランド２５のスルーホール２４の内径と同じ径に形成される。
【００５７】
これにより、接続端子４１は、その支持棒部４３が、図１２（ａ）に示すように、スルーホール２４に挿入されることで、接続頭部４２が支持される。これにより、接続頭部４２の位置ずれが防止される。
【００５８】
この状態で、図１２（ｂ）に示すように、ＩＰ基板２１とメイン基板２２とが接続頭部４２に圧接される。これにより、接続頭部４２は、スポンジ状に形成されているため、横方向へ膨らむことなく、縦方向だけ押し縮められる。この結果、接続頭部４２は、ＩＰ基板２１の接続ランド２５と、メイン基板２２の接続ランド３０にとの間を電気的に確実に接続する。
【００５９】
なお、接続頭部４２は、半球状、球状に限らず、他の形状でもよい。
【００６０】
接続頭部３８、４２は、導電性ゴム等の導電性を有する軟弾性体で構成したが、他の材料を用いてもよい。例えば、ニッケル・チタニウム合金（５１Ｎｉ−４９Ｔｉ）等の形状記憶、超弾性合金を用いてもよい。ゴムのように元に戻る超弾性特性、変形を与えても加熱すると元に戻る形状記憶性を備え、引張強さ：７００〜２０００ＭＰａの高強度材料からなる金属（合金等）を用いることができる。
【００６１】
前記実施形態では、接続端子２３の支持棒部３９は、ＩＰ基板２１のスルーホール２４よりも小さい直径に設定されたが、支持棒部３９を、スルーホール２４の内径とのほぼ同じ外径にして、スルーホール２４に圧入して固定するようにしてもよい。支持棒部３９は筒状に形成してもよい。
【００６２】
前記実施形態では、接続端子２３の支持棒部３９は、はんだ３７で固定したが、ＩＰ基板２１の反対側に突出させて、突出した部分を固定部材で挟んで固定するようにしてもよい。これにより、接続端子２３の脱落を防止することができると共に、電気的接続の信頼性が向上する。
【００６３】
前記実施形態では、各接続端子２３は、支持棒部３９を備えて、それぞれ単独の部材として構成したが、支持棒部３９を減らしてもよい。例えば、多数の接続端子２３を低背エラストマー等で互いに連結し、各接続端子２３のうちの一部にのみ支持棒部３９を設けるようにしてもよい。具体的には、１０個（他の個数でもよい）の接続端子２３に対してそれらのうちの１個の接続端子２３にのみ支持棒部３９を設け、他の接続端子２３は低背エラストマー等で連結するようにしてもよい。
【００６４】
ＩＰ基板２１の各スルーホール２４には、その上下に接続ランド２５、２６を設けたが、少なくとも上側に接続ランド２５を設ければ、上記作用、効果を奏することができる。
【００６５】
本発明の基板間接続構造は、この基板間接続構造を組み込むことができるすべてのプローブカード（垂直型プローブカード等）に用いることができる。
【００６６】
また、本発明は上記実施形態や変形例に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化が可能である。また、上記実施形態や変形例に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。
【符号の説明】
【００６７】
２１：ＩＰ基板、２２：メイン基板、２３：接続端子、２４：スルーホール、２５、２６：接続ランド、２７：ボルト穴、２８：ボルト、３０：接続ランド、３１：ボルト穴、３３：シリコンプレート、３４：固定プレート、３５：ボルト穴、３６：ボルト穴、３７：はんだ、３８：接続頭部、３９：支持棒部、４０：ナット、４１：接続端子、４２：接続頭部、４３：支持棒部。
【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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