(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの接続対象物の対向する接続端子と接触し、２つの接続対象物間を電気的に接続するコネクタのコンタクトユニットであって、
接続対象物と接続するときに受ける圧力によって変形する弾性部材で構成され、この弾性部材の両側の端部が前記接続対象物の接続端子に向いて配置される弾性体と、
前記両側の端部と、前記弾性体の前記両側の端部を繋ぐ面とを覆うように前記弾性体に設けられた絶縁性フィルムと、
前記絶縁性フィルム上の前記両側の端部に対応する領域に２つの端子を形成するとともに、この２つの端子を結ぶように前記絶縁性フィルム上に接続線を形成する導体層と、を有し、
さらに、前記絶縁性フィルム上の前記２つの端子の少なくとも一方には、前記弾性体に向かって突出するように、前記絶縁性フィルムおよび前記導体層が、凹形状に形状加工されている部分を有し、前記接続対象物と接続するときに受ける圧力により前記凹形状に形状加工されている部分を中心として外側に拡がる力を発生し、前記接続対象物の接続端子との間に介在する異物を外側へ排除する、または、前記凹形状に形状加工されている部分に閉じ込めることを特徴とするコネクタのコンタクトユニット。
【請求項２】
前記弾性体は、前記両側の端部により繋がれた互いに対向する２つの平面を有し、
前記両側の端部は、それぞれ前記２つの平面のうち一方の平面から他方の平面に向かって傾斜して延び、
前記凹形状に形状加工されている部分は、前記弾性体の傾斜する前記端部に向かって突出するように形成されている請求項１に記載のコンタクトユニット。
【請求項３】
前記他方の平面と前記両側の端部とを覆うように前記絶縁性フィルムが形成され、
前記両側の端部は、それぞれ円弧状の曲面を成して前記他方の平面に接続されている請求項２に記載のコンタクトユニット。
【請求項４】
前記弾性体の前記両側の端部には、前記絶縁性フィルム及び前記導体層の前記凹形状に対応するように、凹形状の溝が設けられている請求項１〜３のいずれか１項に記載のコンタクトユニット。
【請求項５】
前記弾性体は長尺形状を成し、この長尺形状の長手方向に対して略直交する方向に向かって延びるように、前記接続線が形成され、
前記絶縁性フィルムには、前記２つの端子を組として、前記長手方向に一定の間隔で複数の組が設けられ、これらの複数の組のそれぞれに対して前記接続線が形成され、
前記凹形状の部分は、前記長手方向に延びるように各端子に設けられている請求項１〜４のいずれか１項に記載のコンタクトユニット。
【請求項６】
２つの接続対象物の対向する接続端子の間を電気的に接続するコネクタであって、
請求項１〜５のいずれか１項に記載の複数のコンタクトユニットと、
前記複数のコンタクトユニットを装着するためのスリット孔が複数設けられ、前記コンタクトユニットの前記弾性体の前記両側の端部が、前記スリット孔の互いに異なる側に突出するように装着されるフレームと、を有することを特徴とするコネクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンピュータに用いるＣＰＵのようなＩＣパッケージに設けられた複数の端子を、プリント基板に設けられた複数の端子に電気的に接続するように、２つの対象物の端子を電気的に接続するコネクタ及びこのコネクタに用いるコンタクトユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子製品では、小型化が進み、電子製品内部における実装プリント基板の配線や各素子の高密度化が高まっている。このため、各素子の小型化が進み、電子部品内の限られたスペースの中でコネクタをいかに小型化し、多芯数かつ狭ピッチとするかが求められている。
一般に、部品同士を固定して電気的に接続するために、導電粒子や半田を接続媒体として用いる方法や、コネクタを用いる方法が知られている。
【０００３】
下記特許文献１には、ＩＣとプリント基板とを接続するコンタクトを備え、低インダクタンスで狭ピッチ化が可能なＩＣソケットが提案されている。
具体的には、ＩＣソケットは、ＩＣと接触する第１のデバイス側電極と、プリント基板と接触する第１の基板側電極と、第１のデバイス側電極と第１の基板側電極とを電気的に接続する第１の伝送線路と、第１のデバイス側電極と第１の基板側電極との間に設けられた絶縁性の第１の弾性体と、を有して構成される。
これにより、低インダクタンスで狭ピッチ化が可能なＩＣソケットが提供可能であるとしている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１８５７００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載のＩＣソケットでは、必ずしも、接触信頼性が安定して得られず、場合によっては、ＩＣやプリント基板の電極（接続端子）と、ＩＣソケット側の電極（接続端子）との接触が不十分となり、最悪の場合、電気的接続がされない場合も生じる。
これは、ＩＣやプリント基板の電極（接続端子）とＩＣソケットの電極との間に、繊維、微粒子等の異物が挟まり、電極間の接触面積を小さくすることによって生じる。すなわち、上記ＩＣソケットは、第１のデバイス側電極や第１の基板側電極の局部的な変形能力が低く、すなわち、接触部分の面には剛性があるため、接続端子とＩＣソケットの接触する部分との間に異物が挟まれた場合、この異物によって接触すべき電極の一部が浮き上がって接触面積が減少し、最悪の場合非接続状態となる。このため、上記ＩＣソケットでは、必ずしも安定した電気的接続ができないといった問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、上記問題点を解決するために、小型化した、狭ピッチのコネクタを用いて、接続対象物の接続端子間を電気的に接続するとき、接続端子と接触すべき部分（コンタクト側の端子）の安定した接触を実現するコネクタ及びこのコネクタを用いたコンタクトユニット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】
本発明は、２つの接続対象物の対向する接続端子と接触し、２つの接続対象物間を電気的に接続するコネクタのコンタクトユニットであって、接続対象物と接続するときに受ける圧力によって変形する弾性部材で構成され、この弾性部材の両側の端部が前記接続対象物の接続端子に向いて配置される弾性体と、前記両側の端部と、前記弾性体の前記両側の端部を繋ぐ面とを覆うように前記弾性体に設けられた絶縁性フィルムと、前記絶縁性フィルム上の前記両側の端部に対応する領域に２つの端子を形成するとともに、この２つの端子を結ぶように前記絶縁性フィルム上に接続線を形成する導体層と、を有し、さらに、前記絶縁性フィルム上の前記２つの端子の少なくとも一方には、前記弾性体に向かって突出するように、前記絶縁性フィルムおよび前記導体層が、凹形状に形状加工されている部分を有し、接続対象物と接続するときに受ける圧力により凹形状に形状加工されている部分を中心として外側に拡がる力を発生し、接続対象物の接続端子との間に介在する異物を外側へ排除する、または、凹形状に形状加工されている部分に閉じ込めることを特徴とするコネクタのコンタクトユニットを提供する。
【０００８】
その際、前記弾性体は、前記両側の端部により繋がれた互いに対向する２つの平面を有し、前記両側の端部は、それぞれ前記２つの平面のうち一方の平面から他方の平面に向かって傾斜して延び、前記凹形状に形状加工されている部分は、前記弾性体の傾斜する前記端部に向かって突出するように形成されていることが好ましい。
さらに、前記他方の平面と前記両側の端部とを覆うように前記絶縁性フィルムが形成され、前記両側の端部は、それぞれ円弧状の曲面を成して前記他方の平面に接続されていることが好ましい。
また、前記弾性体の前記両側の端部には、前記絶縁性フィルム及び前記導体層の前記凹形状に対応するように、凹形状の溝が設けられていることが好ましい。
さらに、前記弾性体は長尺形状を成し、この長尺形状の長手方向に対して略直交する方向に向かって延びるように、前記接続線が形成され、前記絶縁性フィルムには、前記２つの端子を組として、前記長手方向に一定の間隔で複数の組が設けられ、これらの複数の組のそれぞれに対して前記接続線が形成され、前記凹形状の部分は、前記長手方向に延びるように各端子に設けられていることが好ましい。
【０００９】
さらに、本発明は、２つの接続対象物の対向する接続端子の間を電気的に接続するコネクタであって、前記複数のコンタクトユニットと、前記複数のコンタクトユニットを装着するためのスリット孔が複数設けられ、前記コンタクトユニットの前記弾性体の前記両側の端部が、前記スリット孔の互いに異なる側から突出するように装着されるフレームと、を有することを特徴とするコネクタを提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のコンタクトユニットには、弾性体の両側に位置する２つの端子の少なくとも一方が、弾性体に向かって突出するように、接触しようとする接続端子から見て凹形状に形状加工されている。この凹形状によって、接続端子と接触しようとするコンタクトユニット側の端子の面に凹凸形状ができるので、接続端子と接触し押圧されるとき、コンタクトユニット側の端子は接続端子の面に対して外側に向く面方向に沿った力を発生する。このため、接続端子に異物がある場合でも、異物を外側に排除する。したがって、従来のように、異物によって接触すべき端子の一部が浮き上がって接触面積が減少することはなく、接続端子と接触すべき部分の安定した接触性が確保できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明のコネクタ及びコネクタに用いるコンタクトユニットについて、添付の図面を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明のコネクタ１０をＩＣパッケージ１２とプリント基板１４との間に配置して、ＩＣパッケージ１２とプリント基板１４とを電気的に接続する場合を示す図である。ＩＣパッケージ１２の上には、ヒートシンク１６が設けられる。
【００１２】
コネクタ１０は、図２に示すように、樹脂等の絶縁性部材で構成されたフレーム１８に設けられた複数のスリット孔のそれぞれに、後述するコンタクトユニット２０を装着して固定することによって構成されている。コンタクトユニット２０の両側（図２中、コンタクトユニット２０の上側、下側）に位置し、ＩＣパッケージ１２とプリント基板１４の接続端子と接触する端子を形成する２つの側端部が、スリット孔の互いに異なる側に突出するように、コンタクトユニット２０は装着される。
【００１３】
一方、フレーム１８には、ＩＣパッケージ１２の寸法に対応して、ＩＣパーケージ１２を嵌合する凹部が設けられている。この凹部にＩＣパーケージ１２を嵌合させることにより、ＩＣパッケージ１２を所定の位置に位置決めし、この位置決めにより、ＩＣパッケージ１２の接続端子が所定の位置にセットされる。これにより、ＩＣパーケージ１２の接続端子は、フレーム１８に装着されたコンタクトユニット２０のそれぞれの端子と接触するようになっている。
また、プリント基板１４には、図示されない配線ラインの接続端子が設けられており、フレーム１８の四隅に設けられたネジ孔によりプリント基板上の所定位置に固定することにより、フレーム１８に装着されたコンタクトユニット２０のそれぞれの端子と、プリント基板１４上の接続端子のそれぞれが接触するように、コンタクトユニット２０のそれぞれの端子が位置決めされる。
【００１４】
ヒートシンク１６は、ＩＣパッケージ１２で発生する熱を逃がす機能を有する。ヒートシンク１６は、ＩＣパッケージ１２をコネクタ１０との間に挟み込み、プリント基板１４上の所定の固定位置に配置して、ヒートシンク１６の四隅に設けられたネジ孔及びフレーム１８の四隅に設けられたネジ孔を貫通した雄ネジを用いてプリント基板１４上の所定位置に固定する。これにより、コネクタ１０の弾性体からなる側端部が、プリント基板の接続端子及びＩＣパッケージ１２の接続端子によって押圧されるとともに、この押圧によってコンタクトユニット２０の端子が接続端子と接触して電気的に接続される。
【００１５】
図３（ａ），（ｂ）は、コンタクトユニット２０を詳細に示す図である。
コンタクトユニット２０は、図３（ａ）に示すように、Ａ方向を長手方向とする長尺状のユニットである。コンタクトユニット２０は、弾性体２２と、絶縁性フィルム２４と、導体層２６とを有して構成される。
【００１６】
弾性体２２は、コンタクトユニット２０の形状を規定する基材となるもので、Ａ方向に延びる長尺形状を成した弾性部材で構成されている。例えばシリコン系の耐熱性を有するゴム、あるいはゲル材料を用いた部材で構成される。弾性体２２は、対向する平面２２ａ，２２ｂ（図３（ｂ）参照）を繋ぐ側端部２２ｃ，２２ｄ（図３（ｂ）参照）の面において、図３（ａ）に示すように、Ａ方向に沿って一定の間隔で切欠部２８が設けられている。後述するように、ＩＣパッケージ１２及びプリント基板１４の接続端子と接触するコンタクトユニット２０の端子が、Ａ方向に配列して形成されるが、このときの端子を支持する弾性体２２が圧縮されることによって生じる弾性体２２のＡ方向の変形が、隣接する端子に影響を与えないようにするためである。本発明においては、切欠部２８は必ずしも必要でなく、無くてもよい。
【００１７】
弾性体２２は、その内部に金属体２２ｅが骨格材としてＡ方向に延びている。さらに、弾性体２２には、コンタクトユニット２０をフレーム１８に装着するための突出部２２ｆ，２２ｇが設けられ、突出部２２ｆ，２２ｇが、フレーム１８の図示されない凹部に嵌合するように取り付けられる。
【００１８】
弾性体２２は、Ａ方向からみた形状が図３（ｂ）に示されるように、対向する２つの面２２ａ，２２ｂと、その面を繋ぐ側端部２２ｃ、２２ｄの面を有し、側端部２２ｃ，２２ｄの面は、面２２ｂから一定の曲率を持った円弧状の曲面を成して面２２ａに向かって延び、一方、面２２ａから一定の傾斜角で面２２ｂに向かって傾斜するように延びている。
側端部２２ｃ、２２ｄの面の中央部付近には、ＩＣパッケージ１２やプリント基板１４の接続端子の側から見て凹んだ凹部２２ｈが形成され、Ａ方向に溝となって延びている。凹部２２ｈは、後述する絶縁性フィルム２４及び導体層２６に形状加工された凹部３０に対応する位置に、凹部３０の形状に合せて作られている。この点については後述する。
【００１９】
絶縁性フィルム２４は、例えば、ポリイミド樹脂やアラミド樹脂を用いた絶縁性フィルムが用いられ、図３（ａ）に示されるように、弾性体２２の切欠部２８に合せて切り欠かれている。
絶縁性フィルム２４は、弾性体２２に対して、接着剤やカップリング材を用いて接合される。あるいは、熱溶着によって絶縁性フィルム２４を弾性体２２に接合してもよい。
導体層２６は、端子２６ａ及び接続線２６ｂで構成されている。端子２６ａは、弾性体２２の側端部に対応する領域に形成され、接続線２６ｂは、及び弾性体２２の面２２ｂに対応する領域に形成されている。この端子２６ａ及び接続線２６ｂは、切欠部２８に対応して切り欠かれた絶縁性フィルム２４の切り欠き部分の間に、Ａ方向に一定の間隔で設けられている。この端子２６ａ及び接続線２６ｂからなる導体層２６は、絶縁性フィルム２４に対して、例えば金属薄膜をパターニングすることによって作製される。パターニングは、公知のスパッタ、メッキ、塗布等の処理、あるいはエッチング処理を利用して、数μｍの薄膜を作製することができる。この場合、接続線２６ｂは、０．５ｍｍ以下の間隔で配列することができるので、狭ピッチ化が可能となる。
【００２０】
絶縁性フィルム２４及び導体層２６の、弾性体２２の側端部に対応して形成される端子２６ａには、弾性体２２の側端部の面に向けて突出し、ＩＣパッケージ１２及びプリント基板１４の接続端子の側から見て凹んだ凹部３０が設けられている。この点は、後述する。
【００２１】
このようなコンタクトユニット２０は、ＩＣパッケージ１２及びプリント基板１４に挟まれ、接続するときに受ける所定の圧力で押圧されて弾性体２２は変形する。図４は、コンタクトユニット２０の端子２６ａが、ＩＣパッケージ１２及びプリント基板１４の接続端子と電気的に接続されている状態を示す図である。コンタクトユニット２０の弾性体２２は図４中縦方向に押圧されて著しく変形している。例えば、コンタクトユニット２０の接続端子との接触部分には、数十(ｇ重)の押圧を受けて３０％程度の圧縮歪みを受ける。
【００２２】
図５（ａ）は、コンタクトユニット２０の側端部２２ｃの近傍を拡大した模式図である。図５（ａ）は、側端部２２ｃを示しているが、側端部２２ｄも同様の構成をしている。
コンタクトユニット２０の側端部２２ｃの中央付近には、Ａ方向（図５（ａ）の紙面に垂直方向）に延びる凹部３０が設けられ、これに対応するように、弾性体２２に凹部２２ｈが設けられている。さらに、絶縁性フィルム２４及び導体層２６には、弾性体２２に向けて突出するように形状加工された凹部３０が形成されている。凹部２２ｈは、凹部３０の位置に対応するように設けられている。凹部３０は、導体層２６の設けられた絶縁性フィルム２４に対して型押し等を行うことによって、凹形状に形状加工されている。凹部２２ｈは、弾性体２２を型成形するときに同時に形状が作られてもよいし、成形された弾性体２２に対して、Ａ方向に延びる溝としてレーザ加工等によって形成してもよい。
凹部３０の深さＤを、側端部２２における導体層２６に接する直線Ｌを定め、この直線Ｌから凹部３０の最下点までの、図中垂直方向に沿った長さで表した場合、深さＤは、０．１〜０．３ｍｍであることが好ましい。深さＤが上記範囲の場合、後述するように効率よく異物を排除することができる。
【００２３】
コンタクトユニット２０に凹部３０を設けることにより、図５（ａ）に示すように、接続端子１２ａに接触する面は凹凸を形成する。このため、コンタクトユニット２０が接続端子１２ａと接触し、さらに押圧がかかって弾性体２２が圧縮されるとき、導体層２６は、凹部３０を中心として図５（ｂ）に示す矢印のように図中の左右の外側に拡がるような方向に接続端子に対して力を発生させる。このため、図５（ｃ）に示すように、接続端子１２ａ上にある異物３２は、上記外側に排除されるように移動する。例えば、凹部３０に対して左側に位置する異物は左側に排除され、右側に位置する異物は右側に排除される。一方、凹部３０と対抗する位置にある異物３２は、図５（ｄ）に示すように、凹部３０の領域の周りの導体層２６によって包み込むように覆われ、閉じ込められる。
【００２４】
このように、異物３２が接続端子１２ａのどの位置にあっても、異物３２を、接続端子１２ａとの接触する部分の外側に排除し、あるいは、凹部３０の領域に閉じ込めるので、従来のように、異物３２によって導体層２６の接触する端子が浮き上がって接触面積が低減することは少なくなる。したがって、ＩＣパッケージ１２やプリント基板１４等の接続対象物の接続端子間を電気的に接続するとき、接続端子と接触すべき端子２６ａの安定した接触性を実現する。
【００２５】
なお、上述のコンタクトユニット２０は、導体層２６及び絶縁性フィルム２４の弾性体２２の側に突出する凹部３０の形状に合せて弾性体２２に凹部２２ｈを設け、この部分を接合した構成である。しかし、本発明では、この構成の他に、図６（ａ）に示すようなコンタクトユニット２０であってもよい。具体的には、凹部３０に対応した凹部を弾性体２２に設けることなくコンタクトユニット２０を構成する。すなわち、接続端子と接続されるコンタクトユニット２０の端子の凹部３０の突出側の屈曲頂部が弾性体２２の側端部と当接するが、端子のこれ以外の部分は、弾性体２２との間に空間が形成されている構成である。この場合、弾性体２２の側端部の面に位置する絶縁性フィルム２４は、弾性体２２と当接する部分で接合されるがその周囲では接合されず、弾性体２２の面２２ｂの領域では、絶縁性フィルム２４と弾性体２２とが接合される。なお、上記凹部３０の、弾性体２２との当接部分は、接合されなくてもよい。
図６（ａ）に示す構成のコンタクトユニット２０は、図６（ｂ）に示すように、接続端子１２ａと接触し押圧されるとき、導体層２６及び絶縁性フィルム２４が接続端子に対して凹部３０が拡がる方向に（外側に向けて）力を発生するので、接続端子１２ａにある異物３２は外側に排除される。同様に、凹部３０と対向する位置にある異物３２は、図５（ｄ）と同様に、凹部３０の領域の周りの導体層２６によって包み込むように覆われ、閉じ込められる。
【００２６】
このため、従来のように、異物３２によって導体層の接触する部分が浮き上がって接触面積を小さくすることは少なくなる。したがって、ＩＣパッケージ１２やプリント基板１４等の接続対象物の接続端子間を電気的に接続するとき、導体層２６の、接続端子と接触すべき端子の安定した接触性を実現する。
【００２７】
なお、本発明においては、端子に当たる部分の絶縁性フィルム及び導体層に凹部となるように形状加工が施されるが、このような凹部の設置個数は１つに限らない。接続端子と接触すべき１つの端子に、凹部が複数箇所設けられてもよい。コンタクトユニットの各端子に少なくとも凹部を１つ設けることにより、異物が接続端子にあってもこの異物を接触すべき部分から排除するように導体層２６を変形させることができる。
【００２８】
以上、本発明のコネクタ及びコネクタに用いるコンタクトユニットについて詳細に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明のコネクタの使用方法を説明した図である。
【図２】本発明のコネクタに用いるコンタクトユニットを説明する図である。
【図３】（ａ），（ｂ）は、本発明のコンタクトユニットの一実施形態の概略構成図である。
【図４】本発明のコンタクトユニットが組み込まれている状態を示す図である。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は、本発明のコンタクトユニットの一実施形態の作用を説明する図である。
【図６】（ａ），（ｂ）は、本発明のコンタクトユニットの他の実施形態の作用を説明する図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０  コネクタ
１２  ＩＣパッケージ
１４  プリント基板
１６  ヒートシンク
１８  フレーム
２０  コンタクトユニット
２２  弾性体
２２ａ，２２ｂ  面
２２ｃ，２２ｄ  側端部
２２ｅ  金属体
２２ｆ，２２ｇ  突出部
２２ｈ  凹部
２４  絶縁性フィルム
２６  導電膜
２６ａ  端子
２６ｂ  接続線
２８  切欠部
３０  凹部
【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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