(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板と、前記第１の基板に設けられた導電材料からなる複数の第１の配線と、前記第１の基板上に堆積された導電材料からなりかつ前記複数の第１の配線からそれぞれ突き出ている複数の第１の電極部とを備え、前記複数の第１の電極部が前記第１の基板上において所定のパターンで配列された雄型コネクタと、
第２の基板と、前記第２の基板に設けられた導電材料からなる複数の第２の配線と、前記第２の基板上に堆積された導電材料からなりかつ前記複数の第２の配線にそれぞれ繋がる複数の第２の電極部とを備え、前記複数の第２の電極部が、前記複数の第１の電極部に対応する所定のパターンで前記第２の基板上に配列された雌型コネクタとを備え、
前記雄型コネクタと前記雌型コネクタとは、前記複数の第１の電極が対応する前記複数の第２の電極に接触するよう、前記第１の基板と前記第２の基板とを前記電極部がそれぞれ形成された面同士を向かい合わせて重ねることより、電気的に接続されるマイクロコネクタであって、
前記複数の第１の電極部がピン状であり、
前記複数の第２の電極部が環状を形成しており、かつ
前記複数の第２の電極部は、さらに該電極部を形成する基板の主表面に平行に延びておりかつ前記主表面に平行な方向にたわむことができるスプリング構造を有しており、
前記第１の電極部を前記第２の電極部の環内に挿入すると、前記スプリング構造は前記第１の電極部を押圧することを特徴とする、マイクロコネクタ。
【請求項２】
前記複数の第１の電極部および第２の電極部が、１ピン／ｍｍ3以上の密度で形成されることを特徴とする、請求項１に記載のマイクロコネクタ。
【請求項３】
前記雄型コネクタおよび前記雌型コネクタの幅が１〜２０ｍｍであり、奥行きが１〜２０ｍｍであり、かつ前記雄型コネクタと前記雌型コネクタとを電気的に接続させた際のコネクタの全厚みが０．５〜２．０ｍｍであることを特徴とする、請求項１または２に記載のマイクロコネクタ。
【請求項４】
前記第１の電極部および前記第２の電極部が、前記第１の基板および前記第２の基板上において、それぞれ直線的でなく２次元的に配列されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のマイクロコネクタ。
【請求項５】
前記複数の第２の電極部が、前記第１の電極部を電気的接続のために受容する穴をそれぞれ有し、かつ
前記雄型コネクタと前記雌型コネクタとは、前記複数の第１の電極が対応する前記複数の第２の電極の穴にそれぞれ嵌合するよう、前記第１の基板と前記第２の基板とを前記電極部がそれぞれ形成された面同士を向かい合わせて重ねることにより、電気的に接続されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のマイクロコネクタ。
【請求項６】
前記複数の第１の電極部がピン状であり、
前記複数の第２の電極部が前記第１の電極部のピンの周りを取囲むような環状の形状を有しており、かつ
前記複数の第２の電極部は、さらに該電極部を形成する基板の主表面に平行に延びておりかつ前記主表面に平行な方向にたわむことができるスプリング構造を有しており、
前記第１の電極部を前記第２の電極部の環内に挿入すると、前記スプリング構造は前記第１の電極部を押圧することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載のマイクロコネクタ。
【請求項７】
前記雄型コネクタが、前記第１の基板上に形成されたガイドピンを有し、前記雌型コネクタが、前記第２の基板上に形成されたガイド穴を有し、前記ガイドピンを前記ガイド穴に嵌合することにより、前記第１の電極の位置と前記第２の電極の位置とが合うことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載のマイクロコネクタ。
【請求項８】
前記第１の基板上において、前記複数の第１の電極部が凸状の電極集合部を形成しており、
前記第２の基板上において、前記複数の第２の電極部が環状の電極集合部を形成しており、
前記凸状の電極集合部を前記環状の電極集合部に挿入することにより、前記複数の第１の電極部のそれぞれが、前記複数の第２の電極部のそれぞれと接触することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のマイクロコネクタ。
【請求項９】
前記複数の第２の電極部が、該電極部を形成する基板の主表面に平行に延びておりかつ前記主表面に平行な方向にたわむことができるスプリング構造をそれぞれ有しており、前記凸状の電極集合部を前記環状の電極集合部に挿入すると、前記凸状の電極集合部は前記複数の第２の電極部に押圧されることを特徴とする、請求項８に記載のマイクロコネクタ。
【請求項１０】
前記複数の第２の電極部がそれぞれ該電極部を形成する基板の主表面に平行に延びておりかつ前記主表面に平行な方向にたわむことができるスプリング体であることを特徴とする、請求項９に記載のマイクロコネクタ。
【請求項１１】
前記凸状の電極集合部および／または前記環状の電極集合部において、前記電極部の間に固体の電気絶縁材が設けられていることを特徴とする、請求項８〜１０のいずれか１項に記載のマイクロコネクタ。
【請求項１２】
前記凸状の電極集合部において、前記複数の第１の電極部の間に固体の電気絶縁材が設けられており、前記複数の電極部および前記電気絶縁材により一体的な構造物が形成されていることを特徴とする、請求項８〜１１のいずれか１項に記載のマイクロコネクタ。
【請求項１３】
前記雄型コネクタおよび前記雌型コネクタのうち一方が、前記複数の電極部を取囲むよう設けられた凸状の雄型ガイド部を有し、
他方が、前記複数の電極部を取囲むよう設けられた凹状の雌型ガイド部を有し、前記雄型ガイド部を前記雌型ガイド部に挿入することにより、前記第１の電極の位置と前記第２の電極の位置とが重なることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか１項に記載のマイクロコネクタ。
【請求項１４】
前記第１の基板上において、前記複数の第１の電極部が環状の第１の電極集合部を形成しており、
前記第２の基板上において、前記複数の第２の電極部が、前記第１の電極集合部よりも大きな径を有する環状の第２の電極集合部を形成しており、
前記第２の電極集合部の環内に前記第１の電極集合部を挿入することにより、前記複数の第１の電極部が前記複数の第２の電極部に接触することを特徴とする、請求項１に記載のマイクロコネクタ。
【請求項１５】
前記複数の第１の電極部が弾性を有しており、前記第１の電極集合部を前記第２の電極集合部に挿入すると、前記複数の第２の電極部は、前記複数の第１の電極部に押圧されることを特徴とする、請求項１４に記載のマイクロコネクタ。
【請求項１６】
前記複数の第１の電極部は、それぞれ該電極部を形成する基板の主表面に平行に延びておりかつ前記主表面に平行な方向にたわむことができるスプリング体であることを特徴とする、請求項１５に記載のマイクロコネクタ。
【請求項１７】
前記雄型コネクタは、前記第１の電極集合部を取囲むよう前記第１の基板上に設けられた環状の第１のガイド部を有し、
前記雌型コネクタは、前記第２の電極集合部を取囲むよう前記第２の基板上に設けられた、前記第１のガイド部よりも大きな径を有する環状の第２のガイド部を有し、
前記雄型コネクタおよび前記雌型コネクタの少なくともいずれかは、前記ガイド部の環内において前記基板に形成されているかまたは前記ガイド部に形成されている空気抜きを有し、
前記第１のガイド部を、前記第２のガイド部と前記第２の電極集合部との間に挿入することにより、前記第１の電極集合部の位置と前記第２の電極集合部の位置とが合うことを特徴とする、請求項１４〜１６のいずれか１項に記載のマイクロコネクタ。
【請求項１８】
前記雄型コネクタは、前記第１の電極集合部の環のほぼ中心に第１の磁石を有し、
前記雌型コネクタは、前記第２の電極集合部の環のほぼ中心に、前記第１の磁石に引き付けられる第２の磁石を有し、
前記第１の磁石の位置と前記第２の磁石の位置とを合わせることにより、前記第１の電極集合部と前記第２の電極集合部とが接触することを特徴とする、請求項１４〜１７のいずれか１項に記載のマイクロコネクタ。
【請求項１９】
前記雄型コネクタが所定の位置に第１の磁石を有し、
前記雌型コネクタが前記第１の磁石に引き付けられる第２の磁石を所定の位置に有し、
前記第１の磁石の位置と前記第２の磁石の位置とを合わせることにより、前記第１の電極の位置と前記第２の電極の位置とが合うことを特徴とする、請求項１〜１８のいずれか１項に記載のマイクロコネクタ。
【請求項２０】
前記第１の配線および／または前記第２の配線が、前記第１の基板および／または前記第２の基板上に堆積された導電材料からなることを特徴とする、請求項１〜１９のいずれか１項に記載のマイクロコネクタ。
【請求項２１】
前記第１の配線および／または前記第２の配線が、前記基板の中を通り前記基板の表面から裏面に至るものであることを特徴とする、請求項１〜１９のいずれか１項に記載のマイクロコネクタ。
【請求項２２】
前記雄型コネクタおよび前記雌型コネクタの少なくともいずれかが、空気抜きを有することを特徴とする、請求項１〜２１のいずれか１項に記載のマイクロコネクタ。
【請求項２３】
請求項１〜２２のいずれか１項に記載のマイクロコネクタを製造する方法であって、
基板上に、シンクロトロン放射光によるリソグラフィーを用いて前記コネクタに必要な構造物を形成する工程と、
前記構造物を放電加工によりさらに加工する工程とを備えることを特徴とする、マイクロコネクタの製造方法。
【請求項２４】
請求項１〜２２のいずれか１項に記載のマイクロコネクタを製造する方法であって、
シンクロトロン放射光によるリソグラフィーを用いて前記コネクタに必要な構造を有する金型を形成する工程と、
前記金型を用いて基板上に樹脂成形体を形成する工程と、
前記樹脂成形体の形成された基板上にめっきを施し、前記樹脂成形体の構造に従う形状を有する金属構造体を得る工程と、
前記金属構造体を放電加工する工程とを備えることを特徴とする、マイクロコネクタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置、機器等、なかでも、ＬＳＩや精密機器等の相互間の電気的な接続を行なうための微小なコネクタおよびその製造方法に関し、特に、マイクロマシンの分野など、小型でかつ接点密度の高いコネクタを必要とする分野で使用可能なマイクロコネクタおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ハードディスク、ＣＤメモリ、ノート型パソコン、インクジェットプリンタなどの情報通信機器の分野を中心として、機器の小型化が急速に進んでいる。それに伴って、これらの配線部分の小型化への要求も大きい。コネクタについても、メモリカードやノート型パソコン用入出力制御カードなどにおいて、小型化が推し進められているが、現在のところ、コネクションを保持する部分を除いて考えても、コネクタ電極の密度は、メモリカードなどに使用されているもので１個／２ｍｍ2 程度である。
【０００３】
より微細な部品を作成する技術として、Ｘ線リソグラフィ、めっき、モールド（鋳型形成）等の一連の工程を行なうＬＩＧＡプロセスがある。
【０００４】
この技術を用いて作成されたマイクロコネクタの例としては、たとえば、Ｊ．Ｍｉｃｒｏｍｅｃｈ．Ｍｉｃｒｏｅｎｇ．２（１９９２）１３３−１４０．に記載されている、ドイツ・マイクロパーツ社の試作例があり、このマイクロコネクタにおいては、ピン型コネクタのサイズは、ピッチ８０μｍ、高さ２５０μｍであった。
【０００５】
図４３に、この試作例の接続部分の概略図を示す。また、図４３中の雌型コネクタ電極６５および雄型コネクタ電極６６の拡大図を図４４に示す。このマイクロコネクタは、図４３に示すように、雄型コネクタ６８上のガイドピン７０（１ｍｍ×２ｍｍ×０．２５ｍｍ）を雌型コネクタ６７上のガイド穴６９に嵌合することによって雌型コネクタ電極６５と雄型コネクタ電極６６との接続が行なわれ、マイクロコネクタが機械的に保持されるものであった。
【０００６】
しかし、ガイドピン７０が板状であるため、実用上はマイクロコネクタの機械的強度に問題があった。図４３からわかるように、雄型コネクタ６８上ではガイドピン７０と雄型コネクタ電極６６とが、また、雌型コネクタ６７上ではガイド穴６９と雌型コネクタ電極６５とが、それぞれ一直線上に並んでいる。このように電極および接続部分が直線的に並び、比較的薄いマイクロコネクタは、図４５に示すように雄型コネクタ６８と雌型コネクタ６７とを接合すると、矢印７７で示すような接合面７８を中心とした力には特に弱い。そのため、ガイドピンを厚くすることにより、コネクタの機械的強度を向上させることが考えられた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ガイドピンを厚くすると、それと同時にコネクタ電極のピッチを増加しなくてはならなくなる。なぜなら、図４３から、ガイドピン７０を厚くすると、それに伴って、雄型コネクタ電極６６の垂直方向の寸法が増し、その機械的強度が低下するためである。電極のピッチの増加は、マイクロコネクタにおけるコネクタ電極の密度の減少を意味する。したがって、このような構造のマイクロコネクタにおいては、その機械的強度の向上とコネクタ電極の高密度化の両立が困難であるという問題点があった。
【０００８】
また、試作例のマイクロコネクタの雄型コネクタと雌型コネクタとの接続は、両コネクタの高さを合わせ、平行にし、さらにガイドピンとガイド穴の位置をよく確認して行なわなければならない。したがって、接続作業が煩わしいという問題点があった。
【０００９】
そこで、本発明では、実用上十分な強度を有し、かつ、電極部材の構造とガイド部材の構造とをある程度独立して設計でき、さらに、接続作業の簡便なマイクロコネクタを提供することを目的としている。
【００１０】
さらに本発明は、より高い密度で複数のコネクタ電極を有し、かつ接続操作に対して耐久性の高いマイクロコネクタを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に従うマイクロコネクタは、雄型コネクタと雌型コネクタとを備えている。雄型コネクタは、第１の基板と、第１の基板に設けられた導電材料からなる複数の第１の配線と、第１の基板上に堆積された導電材料からなりかつ複数の第１の配線からそれぞれ突き出ている複数の第１の電極部とを備える。複数の第１の電極部は、第１の基板上において所定のパターンで配列されている。雌型コネクタは、第２の基板と、第２の基板に設けられた導電材料からなる複数の第２の配線と、第２の基板上に堆積された導電材料からなりかつ複数の第２の配線にそれぞれ繋がる複数の第２の電極部とを備える。複数の第２の電極部は、複数の第１の電極部に対応する所定のパターンで第２の基板上に配列されている。雄型コネクタと雌型コネクタとは、複数の第１の電極が対応する複数の第２の電極に接触するよう、第１の基板と第２の基板とを電極部がそれぞれ形成された面同士を向かい合わせて重ねることより、電気的に接続される。また、複数の第１の電極部はピン状であり、複数の第２の電極部は環状を形成しており、かつ複数の第２の電極部は、さらに電極部を形成する基板の主表面に平行に延びておりかつ主表面に平行な方向にたわむことができるスプリング構造を有しており、第１の電極部を第２の電極部の環内に挿入すると、スプリング構造が第１の電極部を押圧することを特徴とする。
【００１２】
本発明では、たとえばＬＩＧＡプロセスによって、コネクタに関し任意の形状を得ることができる。ＬＩＧＡプロセスにおいて、基板上に配線部分およびそれに繋がる電極部分を堆積させた構造を形成することができる。一方配線は、基板の中に設けられていてもよい。特に、本発明によれば、基板上に任意のパターンで配列された電極を提供することができる。本発明の構成によれば、基板の適当な部分に、適当な形状のガイドピンを設けることができ、従来のようにガイドピンの形状がコネクタピン等の形状に影響を与えることはない。そのため、ガイドの形状や位置に左右されることなく、コネクタピン等の電極の密度を向上させ、しかも、その配列を所望のものにすることが可能になる。本発明では、従来のようにガイドピンやコネクタそのものの強度を考慮しなくても、基板上において、コネクタピン等の電極の密度を適当な範囲で任意に向上させることができる。したがって、本発明では、コネクタそのものの強度の向上と電極密度の向上とを両立させることができる。このように、本発明はコネクタの設計に関する自由度を増加させる。さらに本発明では、雄型コネクタを構成する基板の表面と雌型コネクタを構成する基板の表面とを向かい合わせて重ねることにより電気的接続を行なう。このような構成により、各電極間の位置合わせが容易となり、しかも、接合時において基板同士を重ねたものの強度は高くなる。したがって、本発明は、従来よりも容易に接合をすることができ、接合強度の高いコネクタを提供することができる。
【００１３】
本発明によるマイクロコネクタは、サイズの非常に小さいものである。たとえば、雄型コネクタおよび雌型コネクタの幅を１〜２０ｍｍの範囲とすることができ、奥行き（長さ）を１〜２０ｍｍとすることができる。さらに、雄型コネクタと雌型コネクタとを電気的に接続させた際のコネクタの全厚みを０．５〜２．０ｍｍとすることができる。さらに、本発明に従うマイクロコネクタにおいて、第１の電極部および第２の電極部は、１ピン／ｍｍ3 以上の密度で形成することができる。
【００１４】
上述したように、本発明では、電極の配置について自由度が増えている。特に、第１の電極部および第２の電極部を、第１および第２の基板上において、それぞれ直線的でなく２次元的に配列することにより、電極の密度を高め、しかも接続がより簡単な電極の配置を提供することができる。
【００１５】
基板上に形成される複数の電極部は、それぞれ独立した構造体として機能してもよいし、所定の領域に集められた集合体として機能してもよい。集合体を形成する場合も、複数の電極部は所定の間隔をあけて配列され、電極間の絶縁は維持されている。複数の電極を所定の形状を有する集合体として機能させれば、以下に具体的に述べるように、接続の操作がより容易になり、接続に対して破壊されにくい構造を提供することができる。また集合体を形成することで、基板上の電極の密度を高めることができる。
【００１６】
基板上に形成された複数の電極をそれぞれ独立した構造で機能させる場合、複数の第２の電極部が第１の電極部を電気的接続のために受容する穴をそれぞれ有し、その穴に第１の電極部を嵌合させれば、雄型コネクタと雌型コネクタとの電気的接続が達成されるような構造を提供することができる。このような場合、複数の第１の電極部がピン状であり、複数の第２の電極部が第１の電極部のピンの周りを取囲むような環状の形状を有することができる。また、複数の第２の電極部はスプリング構造を有することが好ましい。スプリング構造は、電極部を形成する基板の主表面に平行に延びておりかつ主表面に平行な方向にたわむことができるものが好ましい。第１の電極部を第２の電極部の環内に挿入するとき、スプリング構造は第１の電極部を押圧し、電気的接続をより確実にする。また、このような形態のスプリングとすることで、コネクタを厚くすることなく、所望の端子接触圧を得ることが可能であり、しかもリソグラフィでの製作に適した構造のコネクタを実現できる。
【００１７】
一方、基板上の複数の電極部を集合体として機能させる場合、たとえば、第１の基板上において複数の第１の電極部が凸状の電極集合部を形成し、第２の基板上において複数の第２の電極部が環状の電極集合部を形成するマイクロコネクタが好ましい。凸状の電極集合部を環状の電極集合部に挿入することにより、複数の第１の電極部のそれぞれは、複数の第２の電極部のそれぞれと接触する。この場合、巨視的に１つのまとまった構造物同士を接合させるため、目視等によるアライメントは容易になり、接続操作は極めて容易になる。特に、第２の基板上において電極部を環状に集合させることで、接続の操作はより容易になる。接続に際して、コネクタ相互間の回転角や平行度をそれほど気にしなくてすむ。また、接続がより容易になる分、微細な電極部が接続の際に破壊される可能性が低減する。
【００１８】
また、基板上に、電極集合部を形成する場合、複数の第２の電極部がそれぞれ弾性を有していることが好ましい。凸状の電極集合部を環状の電極集合部に挿入するとき、凸状の電極集合部を、複数の第２の電極部の弾性力によって押圧することができる。弾性を有する第２の電極部は、たとえばスプリング体である。スプリング体は、電極部を形成する基板の主表面に平行に延びておりかつ主表面に平行な方向にたわむことができるものが好ましい。凸状の電極集合部を環状の電極集合部に挿入するとき、スプリング体は第１の電極部を押圧し、電気的に接続をより確実にする。また、このような形態のスプリングとすることで、コネクタを厚くすることなく、所望の端子接触圧を得ることが可能であり、しかもリソグラフィでの製作に適した構造のコネクタを実現できる。
【００１９】
電極集合部を構成するそれぞれの電極は、互いに隔てられ、電極間の絶縁は維持される。電極間の絶縁をより確実なものとしかつ電極集合部の強度を向上させるため、凸状の電極集合部および／または環状の電極集合部において、電極部の間に固体の電気絶縁材を設けることができる。特に、凸状の電極集合部において、複数の電極部の間に固体の電気絶縁材を設けることにより、一体的な電極集合部を構成することができる。このような電極集合部は、より高い強度を有し、接続操作に対して高い耐久性を有するようになる。電気絶縁材には、後に述べるように、リソグラフィー工程で用いられるレジスト材料等の樹脂材料を好ましく用いることができる。
【００２０】
雄型コネクタと雌型コネクタとの接合をより容易にするため、それぞれにガイド部を形成することが好ましい。たとえば、雄型コネクタおよび雌型コネクタのうち一方が、複数の電極部を取囲むよう設けられた凸状の雄型ガイド部を有し、他方が、複数の電極部を取囲むよう設けられた凹状の雌型ガイド部を有することができる。雌型ガイド部に雄型ガイド部を挿入することにより、第１の電極の位置と第２の電極の位置とが合わせられる。このような環状のガイド部は、その中に設けられた電極部を保護する役割も有している。環状のガイド部に囲まれた電極同士を接合すれば、接合はスムーズに行なわれ、しかも余分な衝撃力が電極にかかることが防止される。また、雄型コネクタが第１の基板上に形成されたガイドピンを有し、雌型コネクタが第２の基板上に形成されたガイド穴を有してもよい。ガイドピンをガイド穴に嵌合することにより、第１の電極の位置と第２の電極の位置とを合わせることができる。
【００２１】
本発明に従って、複数の第１の電極部および複数の第２の電極部とも環状の集合部を形成することができる。第１の電極部は、基板上において環状の第１の電極集合部を形成することができ、第２の電極部は、基板上において第１の電極集合部よりも大きな径を有する環状の第２の電極集合部を形成することができる。第２の電極集合部の環内に第１の電極集合部を挿入することにより、第１の電極部は第２の電極部に接触する。この場合、複数の第１の電極部が弾性を有していることが好ましい。弾性を有する第１の電極部は、スプリング体とすることができる。スプリング体は、電極部を形成する基板の主表面に平行に延びておりかつ主表面に平行な方向にたわむことができるものが好ましい。第１の電極集合部を第２の電極集合部に挿入するとき、第２の電極部は、弾性を有する第１の電極部に押圧され、雄型と雌型コネクタ間での電気的接続がより確実となる。
【００２２】
本発明に従って、雄型コネクタは、第１の電極集合部を取囲むよう基板上に設けられた環状の第１のガイド部を有することができ、雌型コネクタは、第２の電極集合部を取囲むよう基板上に設けられた環状の第２のガイド部を有することができる。第２のガイド部は、第１のガイド部よりも大きな環径を有する。第１のガイド部を、第２のガイド部と第２の電極集合部との間に挿入することにより、アライメントがなされ、第１の電極集合部と第２の電極集合部とが接触する。この場合、雄型コネクタは、第１の電極集合部の環のほぼ中心に第１の磁石を有することができ、雌型コネクタは、第２の電極集合部の環のほぼ中心に、第１の磁石に引き付けられる第２の磁石を有することができる。この結果、雄雌コネクタ同士が斜めに挿入されても、ガイド接触部を中心として雄雌コネクタ同士が平行になろうとする力が発生し、自動的に両者のアライメントがなされ、挿入を助ける。そして、雄雌コネクタ同士が平行になった後、第１の電極集合部と第２の電極部とが接触することで、スプリング構造を有する第１の電極部に斜めから力が加わることが防止され、スプリング構造が破壊されることを防ぐ。
【００２３】
雄型コネクタおよび雌型コネクタの所定の位置に互いに引き付けられる第１の磁石と第２の磁石を設けてもよい。磁石間の吸引力により、雌型コネクタと雌型コネクタは容易に接合する。また、第１の磁石の位置と第２の磁石の位置とを合わせることにより、第１の電極の位置と第２の電極の位置とが合うようにそれぞれの磁石を配置することができる。一方、上述したように複数の電極を集合体として機能させる場合、コネクタの接合において電極の位置決めは容易になされる。したがってこの場合、非常に弱い磁力によって接合をよりスムーズに行なうことができ、位置決めのために強い磁力を使用しなくてもすむ。
【００２４】
電極部に接続される第１の配線および／または第２の配線は、第１の基板および／または第２の基板上に堆積された導電材料からなることができる。すなわち、通常のリソグラフィー法およびＬＩＧＡ法等により、基板上に導電層を形成し、配線とすることができる。このような配線層は、電極部を形成するための一連のプロセスの中で形成される。一方、第１の配線および／または第２の配線は、基板の中を通り基板の表面から裏面に至るものとすることができる。表面から裏面に配線が貫通したいわゆるビアホール基板を好ましく用いることができる。このように配線を基板の中に配置することで、コネクタのサイズをより小さくすることができる。配線のための導電材料としては、ニッケル、銅、銀、アルミニウム、タングステン等を用いることができる。
【００２５】
基板上に配線を形成する場合は、雄雌コネクタを接合しても配線の間などから空気の出入りが生じる。しかし、ビアホール基板を用いた場合、配線は基板の中に形成されているため、雄コネクタの配線と雌コネクタの配線との間において空気の出入りが生じない。したがって、ビアホール基板を用いる場合、雄コネクタおよび／または雌コネクタは、空気抜き穴および／または空気抜きスリットのような空気抜きを有することが好ましい。特に、電極集合部を取囲む環状のガイド部を設ける場合、雄型コネクタおよび／または雌型コネクタは、ガイド部の環内において基板に形成されているかまたはガイド部に形成されている空気抜き穴および／または空気抜きスリットを有することが好ましい。空気抜きは、ガイド部によって取囲まれる空気を速やかに外に逃がし、空気圧によってコネクションが邪魔されるのを防止する。
【００２６】
本発明のマイクロコネクタは、以下に述べるようにシンクロトロン放射光、特にシンクロトロン放射のＸ線によるリソグラフィーを用いて形成することができる。リソグラフィーを用いてコネクタに必要な構造を形成する。その後、得られた構造をさらに放電加工によって加工すれば、より望ましい形状のものを得ることができる。
【００２７】
本発明のマイクロコネクタは、繰返し使用可能な金型を用いて製造することもできる。金型を用いれば、量産がより容易になる。この場合、シンクロトロン放射光によるリソグラフィーを用いてコネクタに必要な構造を有する金型を形成する。次いで、得られた金型を用いて基板上に樹脂成形体を形成する。次に基板上にめっきを施し、樹脂成形体の構造に従う形状を有する金属構造体を得る。金属構造体を放電加工すれば、より望ましい形状のコネクタを得ることができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に基づいた実施の形態について、図を参照して説明する。
【００２９】
図１（ａ）および（ｂ）は、本発明によるマイクロコネクタの雌型コネクタおよび雄型コネクタの実施の形態の一例を示す、平面図である。また、図１（ｃ）は、図１（ａ）中のＡ−Ａ線に沿う断面図であり、図１（ｄ）は、図１（ｂ）中のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。なお、図中の各コネクタの寸法は、本発明に従うマイクロコネクタの製作において、前述のＬＩＧＡプロセスを採用することにより達成され得る寸法の一例であり、これに限定されるものではない。
【００３０】
図１（ｂ）および（ｄ）を参照して、雄型コネクタ６は、サイズ１．５ｍｍ×２ｍｍの基板９と、複数の配線層１０と、複数の雄型コネクタ電極７とを備えている。配線層１０は、導電材料が基板９上に堆積されることにより形成される。この配線層１０の厚みは、約１５０μｍである。雄型コネクタ電極７は導電材料からなり、配線層１０上に、それぞれ突き出るように形成されている。雄型コネクタ電極７の高さは約３００μｍであり、その直径は約０．１ｍｍである。また、隣り合う電極の間隔は、約０．４５ｍｍである。雄型コネクタ電極７の先端部は、円錐台状に細くなっている。また、雄型コネクタ電極７は、基板９上において、図１（ｂ）に示すように、直線的でなく２次元的に、たとえばマトリクス状に配列されており、それぞれが、スペーサ１２で囲まれている。スペーサ１２の高さは、約１５０μｍである。なお、図１（ｂ）において、基板９上の配線層１０および雄型コネクタ電極７の本数は４本となっているが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３１】
次に、図１（ａ）および（ｃ）を参照して、雌型コネクタ１は、サイズ１．５ｍｍ×２ｍｍの基板４と、複数の配線層５と、複数の雌型コネクタ電極２とを備えている。配線層５は、導電材料を基板４上に堆積させることにより形成されている。この配線層５の厚みは、約１５０μｍである。雌型コネクタ電極２は導電材料からなり、図１（ｂ）における雄型コネクタ電極７に対応するように２次元的に、たとえばマトリクス状に配列されている。雌型コネクタ電極２は、雄型コネクタ電極７を電気的接続のために受容する穴２ａを有しており、それぞれスペーサ１１に囲まれている。雌型コネクタ電極２の高さは約１５０μｍであり、その外径は約０．２４ｍｍである。なお、図１（ａ）において、基板４上の配線層５および雌型コネクタ電極２の数は、前述の図１（ｂ）における雄型コネクタ電極７の本数に対応した４本となっているが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３２】
この例において、図１（ｂ）の雄型コネクタ６と図１（ａ）の雌型コネクタ１とは、雄型コネクタ電極７が対応する雌型コネクタ電極２の穴２ａにそれぞれ嵌合するように、基板９と基板４とを、それぞれ電極が形成された面同士を向かい合わせて重ねることにより、電気的に接続される。このとき、各コネクタに設けられたスペーサが、基板間の距離を維持する。また、雄型コネクタ電極７と雌型コネクタ電極２との位置合わせは、雄型コネクタ６の基板９上に形成されたガイドピン８を、雌型コネクタ１の基板４上に形成されたガイド穴３に嵌合することにより、行なわれる。また、この電気的な接続が行なわれた際の雌型コネクタ１と雄型コネクタ６との厚さの和は、約１．０ｍｍである。
【００３３】
なお、この雌型コネクタ電極２は、スプリングのように動く形状、つまりスプリング構造となっている。穴２ａに雄型コネクタ電極７が挿入されると、スプリング電極は広がるとともに雄型コネクタ電極７を押さえ、接続を確実にする。さらに、雌型コネクタ電極２については、雄型コネクタ電極７との電気的接続をより確実にするために、その穴２ａの内部に、図１（ａ）および（ｃ）には示していないが、基板４上に固定された電極部分をさらに含むことができる。このスプリング構造および雌型コネクタ電極の構造の詳細については、後述することとする。
【００３４】
また、雄型コネクタ電極７およびガイドピン８は、いずれも先端部が円錐台状に細くなっている。これは、それぞれが、雌型コネクタ電極２の穴２ａおよびガイド穴３に挿入される際に無理な力がかからないようにするためである。
【００３５】
図２（ａ）および（ｂ）は、本発明によるマイクロコネクタの雌型コネクタおよび雄型コネクタの実施の形態の別の一例を示す平面図である。また、図２（ｃ）は、図２（ａ）中のＥ−Ｅ線に沿う断面図であり、図２（ｄ）は、図２（ｂ）中のＦ−Ｆ線に沿う断面図である。なお、図中の各コネクタの寸法は、本発明に従うマイクロコネクタの製作において、前述のＬＩＧＡプロセスを採用することにより達成され得る寸法の一例であり、これに限定されるものではない。
【００３６】
図２（ｂ）および（ｄ）を参照して、雄型コネクタ２３において、サイズ１．５ｍｍ×１．５ｍｍの基板２５上には、堆積された導電材料からなる複数の配線層２６が形成される。配線層２６の一端からは、導電材料からなる雄型コネクタ電極２４が突き出ている。基板２５上から突き出ている電極２４の高さは、約３００μｍであり、隣り合う電極の間隔は約０．４５ｍｍである。ピン電極２４の先端部はテーパー状となっている。電極２４は、基板２５上において、図２（ｂ）に示すように、直線的でなく２次元的、たとえばマトリクス状に配列されており、それぞれがスペーサ２７で囲まれている。なお、図２（ｂ）において、基板２５上の配線層２６および雄型コネクタ電極２４の本数は、４本となっているが、これに限定されるものではない。
【００３７】
次に、図２（ａ）および（ｃ）を参照して、雌型コネクタ１５において、サイズ１．５ｍｍ×１．５ｍｍの基板１７上には、堆積された導電材料からなる複数の配線層１８が形成され、配線層１８の一端には、それぞれ雌型コネクタ電極１６が形成されている。雌型コネクタ電極１６は導電材料からなり、図２（ｂ）におけるピン電極２４に対応するように、２次元的に、たとえばマトリクス状に、配列されている。雌型コネクタ電極１６には、ピン電極２４を電気的接続のために受容する穴１６ａがそれぞれ形成されている。雌型コネクタ電極１６の高さは約１５０μｍであり、その外径は約０．２４ｍｍである。雌型コネクタ電極１６もまたスペーサ１９に囲まれている。なお、図２（ａ）において、基板１７上の配線層１８および雌型コネクタ電極１６の数は、前述の図２（ｂ）における雄型コネクタ電極２４の本数に対応した４本となっているが、これに限定されるものではない。
【００３８】
図２（ｂ）の雄型コネクタ２３と図２（ａ）の雌型コネクタ１５とは、基板２５と基板１７とをそれぞれ電極が形成された面同士を向かい合わせて重ねることにより、電気的に接続される。このとき、雄型コネクタ電極２４と雌型コネクタ電極１６との位置合わせは、雄型コネクタ２３上に設けられた磁性層２８と、雌型コネクタ１５上に設けられた磁性層２０とを合わせることによって行なわれる。磁性層２８と磁性層２０とは、互いに吸引し合い、コネクタ同士を接合させる。磁性層２８および磁性層２０は、永久磁石を所定の形状に加工したもの、または、磁性材料を堆積させたものとすることができるが、これらに限定されるものではない。
【００３９】
以下、雌型コネクタに設けられる電極のスプリング構造について説明する。
図３（ａ）は、図２（ａ）に示す雌型コネクタの電極部分を示す平面図である。また、図３（ｂ）は、図３（ａ）中のスペーサと磁性層を除いてＸ方向から見た図である。図３（ｂ）において、雌型コネクタ電極の構造をよりわかりやすくするために、スペーサおよび磁性層の部分を省略している。さらに、図４は、電極部分のみを概略的に示す斜視図である。
【００４０】
図３（ａ）および（ｂ）ならびに図４に示すように、雌型コネクタ電極１６は、固定電極２１とスプリング電極２２よりなる。スプリング電極２２は、配線層１８に繋がる一方、図３（ｂ）に示すように、基板１７には接しておらず、宙に浮いている。また、スプリング電極２２は、図３（ａ）および図４に示すように、基板１７に接して形成される固定電極２１を取り巻くように円弧状に設けられる。このように、配線層１８によって支持しながら、基板１７の上方で浮かした円弧状の構造とすることで、スプリングの機能が得られる。スプリング電極２２のようなスプリング構造は、前述のＬＩＧＡプロセスを採用することにより、形成することができる。
【００４１】
また、雄型コネクタ電極の形状についてさらに説明する。
図５（ａ）は、雄型コネクタの電極部分を示す平面図である。また、図５（ｂ）は、図５（ａ）中のＹ−Ｙ線に沿う断面図である。なお、図５（ｂ）については、雄型コネクタ電極の構造をわかりやすくするために、スペーサおよび磁性層の部分を省略している。
【００４２】
図５（ａ）および（ｂ）に示すように、雄型コネクタ電極２４は、配線層２６上から上方に延びるように形成されている。また、雄型コネクタ電極２４の先端部はテーパー形状を有する。この先端部のテーパー形状は、たとえば、リソグラフィによるレジストのパターニングの際に、レジストが塗布された基板を、光軸に対して傾斜させ、かつ、回転させながら、光照射を行なうことにより形成することができるが、本発明はこれに限定されるものではなく、放電加工、電解加工などの方法も採用できる。このように、雄型コネクタ電極２４の先端部がテーパー形状を有することから、雌型コネクタ電極に挿入する場合に、無理な力が雌型コネクタ電極へと加えられることを避けられる。
【００４３】
また、本発明のマイクロコネクタにおいて、一方のコネクタがガイドピンを有し、他方のコネクタがガイド穴を有し、ガイドピンをガイド穴へ挿入することにより、雄型コネクタ電極と雌型コネクタ電極との位置合わせがより容易になされ、かつ、コネクタ同士の接続がより確実に保持される。これにより、マイクロコネクタの接合時における機械的強度がさらに向上する。
【００４４】
また、本発明のマイクロコネクタにおいて、双方のコネクタが互いに引き合う磁石を備え、その磁石同士が引き合うことにより、雄型コネクタ電極と雌型コネクタ電極との位置合わせが自然となされ、その接続作業は非常に簡便なものになる。なお、複数のＮ極およびＳ極を基板上に配置する場合、それらの配置は点対称にしないことが望ましい。
【００４５】
なお、コネクタ同士の接続を磁石の吸引によって行なうような例において、電極を取り囲むスペーサ部分に磁石を用いることもできる。このような実施の形態を示す平面図を図６（ａ）および（ｂ）に示す。また図６（ｃ）は、図６（ａ）中のＧ−Ｇ線に沿う断面図であり、図６（ｄ）は、図６（ｂ）中のＨ−Ｈ線に沿う断面図である。なお、図中の各コネクタの寸法は、本発明に従うマイクロコネクタの作成において、前述のＬＩＧＡプロセスを採用することにより達成され得る寸法の一例であり、これに限定されるものではない。
【００４６】
図６（ｂ）および（ｄ）を参照して、この雄型コネクタ３６において、サイズ１ｍｍ×１ｍｍの基板４０上には導電材料からなる複数の配線層３９が堆積されている。また、配線層３９上には、導電材料からなる雄型コネクタ電極３７がそれぞれ突き出ている。また、スペーサ３８には、磁石が用いられている。配線層３９、雄型コネクタ電極３７およびスペーサ３８は、前述の図２（ｂ）および（ｄ）を用いて説明した雄型コネクタにおいて相当する部分と同様の形状を有し、同様の形式で配列することができる。
【００４７】
図６（ａ）および（ｃ）を参照して、この雌型コネクタ３１において、サイズ１ｍｍ×１ｍｍの基板３５上には、導電材料からなる複数の配線層３４が堆積されている。また、配線層３４の一端には、導電材料からなる雌型コネクタ電極３２が形成されている。スペーサ３３には、磁石が用いられている。配線層３４、雌型コネクタ電極３２およびスペーサ３３は、前述の図２（ａ）および（ｃ）を用いて説明した雌型コネクタにおいて相当する部分と同様の形状を有し、同様の形式で配列することができる。
【００４８】
また、図６における雄型コネクタ３６と雌型コネクタ３１との接合の様式は、図２における雄型コネクタ２３と雌型コネクタ１５との接合の様式と同様とすることができる。
【００４９】
なお、この例においては、各基板上に別途磁性層を設ける領域を確保しなくてもよく、用いる基板を小さくすることができる。したがって、上述の効果に加え、マイクロコネクタの微小化という観点から、本発明のこの実施の形態はさらに利点を有することになる。
【００５０】
本発明に従うマイクロコネクタのうち、図２に例示したマイクロコネクタの製作について、以下説明する。
【００５１】
〈雄型コネクタの製作〉
まず、図７に示すように、基板４１の表面上に、密着層４２を形成する。密着層は、この後に基板４１上に施すニッケルめっきと基板４１との密着性を向上させるための層である。なお、密着層４２の材料としては、これをめっき電極として用いたい場合、金属であることが望ましく、たとえば、クロムが用いられる。また、基板については、サイズは１．５ｍｍ×１．５ｍｍ程度、厚さは０．５ｍｍ程度であり、材料としてはシリコンが用いられるが、これらに限定されるものではない。
【００５２】
次に、図８に示すように、基板４１上にレジスト４３を塗布する。このレジスト４３の材料として、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）や、ＭＭＡ（メチルメタクリレート）とＭＡＡ（メタクリル酸）との共重合体などを用いる。また、レジスト４３の厚みは製作するニッケルめっきの厚さに研磨しろを考慮して決める。ここでは１５０μｍ厚の配線を形成するので、レジスト厚は２００μｍとする。
【００５３】
次に、レジスト４３にマスクを介してＳＲ（シンクロトロン放射光）を照射し、図９に示すように、レジスト４３のパターニングを行なう（ＳＲリソグラフィ）。マスクとしては、たとえば窒化シリコンの支持膜（メンブレン）上にタングステンやタンタル、金などの吸収体パターンが形成されたものを使用する。
【００５４】
次に、図９中のレジストが除去された部分４４に、図１０に示すように、たとえば電気めっきまたは無電解めっきにより、ニッケル４５を堆積させる。このニッケル４５を堆積させたものが、前述の雄型コネクタにおける配線層に相当する。そして、基板４１上のニッケル４５およびレジスト４３の外側表面を研磨する。これらの上に、この後、さらにレジストおよびニッケルを堆積させるためである。
【００５５】
次に、図１１に示すように、ニッケル４５およびレジスト４３の上に再びレジスト４６を塗布する。この際に、塗布するレジスト４６の厚さは上記と同様に考えて２００μｍ程度である。
【００５６】
次に、図１２に示すように、ＳＲリソグラフィにより、レジスト４６のパターニングを行ない、レジストが除去された部分４７を形成する。
【００５７】
次に、図１２におけるレジストが除去された部分４７に、図１３に示すように、たとえば電気めっきまたは無電解めっきにより、ニッケル４８を堆積させる。このニッケル４８が前述の雄型コネクタ電極の主要部となる。そして、ニッケル４８上に、雄型コネクタ電極の先端部を形成するため、ニッケル４８およびレジスト４６の表面上を研磨する。
【００５８】
そして、図１４に示すように、ニッケル４８およびレジスト４６の表面上に、さらに、レジスト４９を塗布する。この際に塗布するレジスト４９の厚さは、５０μｍ程度である。
【００５９】
次に、図１５に示すように、ＳＲリソグラフィにより、レジスト４９のパターニングを行なう。ここで形成されるレジストが除去される部分５０はテーパー状である。レジストが除去される部分５０をテーパー状にするために、マスクを介したＳＲ照射は、レジストおよびニッケルが堆積された基板４１を、ＳＲ光軸に対して傾斜させかつ回転させながら行なう。なお、テーパ形状は、放電加工、電解加工等によって形成してもよい。
【００６０】
そして、図１５に示すレジストが除去された部分５０に、ニッケルを堆積させ、レジストをすべて除去する。図１６は、このようにして製作した電極部およびその周辺部の断面図である。雄型コネクタ電極５１は、前述の円錐台形状の穴を有するようパターニングされたレジストに従って堆積されたニッケル５２と、円筒形状に堆積されたニッケル４８とからなる。さらに、磁石として、微細加工した永久磁石を、基板上に電極部に対し精度よく位置合わせして配置することにより、雄型コネクタを完成させる。
【００６１】
なお、上述したこの雄型コネクタの製作において、スペーサ部分の形成については触れていなかったが、スペーサは、図１０に示した配線部分の形成の際に、配線と同様にしてニッケルめっきによって、形成する。
【００６２】
〈雌型コネクタの製作〉
まず、図１７に示すように、基板５４を準備する。基板５４の厚さは、０．５ｍｍ程度であり、材質としてはシリコン等が用いられる。
【００６３】
次に、図１８に示すように、基板５４上にフォトリソグラフィを用いるパターニングにより密着層５５を形成する。この密着層５５は、クロムを材料とすることができ、上述したように基板と電極部分との密着性を高めるものである。また、図１８に示すように、基板５４上に、フォトリソグラフィを用いるパターニングにより犠牲層５５を形成する。犠牲層は、電極のスプリング構造を形成するために、コネクタ製作の最後の工程で、ウェットエッチングにより除去される層であり、材料としては、チタンまたは銅等が用いられる。
【００６４】
次に、図１９に示すように、基板５４、密着層５５および犠牲層５６上に、レジスト５７を塗布し、ＳＲリソグラフィを行なう。この場合のレジスト５７の厚さは、２００μｍ程度である。図２０に、ＳＲリソグラフィを行なった後、現像によって除去された部分５８が形成されたところを示す。
【００６５】
次に、図２０のレジストが除去された部分５８に、図２１に示すように、ニッケル５９を堆積させ、その後、ニッケル５９およびレジスト５７の表面を研磨する。
【００６６】
次に、図２１におけるレジスト５７の残部を除去する（図２２）。そして、さらに、犠牲層５６を、ウェットエッチングによって図２３に示すように除去する。これにより、ニッケル５９は先端部が宙に浮いたような構造、つまり前述のようなスプリング形状を有する部分が得られる。このニッケル５９の、宙に浮いた先端部が、雌型コネクタにおける雌型コネクタ電極のスプリング電極に相当し、密着層５５を介して基板５４と接している部分が、雌型コネクタにおける配線層に相当する。
【００６７】
なお、犠牲層を除去する場合、犠牲層をチタンとした場合はエッチング溶液としてフッ酸を、銅の場合は塩酸を用いる。
【００６８】
最後に、微細加工した永久磁石を、先に製作した雄型コネクタと首尾よく接続するように、精度よく基板５４上に接着することにより、雌型コネクタを完成させる。
【００６９】
なお、上述した雌型コネクタの製作の説明においても、スペーサ部分の形成について触れなかったが、この場合も、雄型コネクタの場合と同様に配線部分を形成する際にスペーサ部分を同時に形成する。
【００７０】
〈マイクロコネクタの特性〉
このようにして製作するマイクロコネクタは、たとえば以下のような特性を示す。
【００７１】
・接合の強さ：２ｃＮ／ピン，５ｍＮ／ピン
・結合力：（磁石の吸引力として）１２ｃＮ，４ｃＮ
・電流密度：１５０ｍＡ／ピン
・電極密度（コネクタの体積をピン数で割った値）：１ピン／ｍｍ3
このような特性を有することから、本発明により、実用上十分な強度を有し、かつ、接続密度の緻密なマイクロコネクタが実現できることがわかる。
【００７２】
以上、図２に示すコネクタの製作について説明してきたが、図１に示すコネクタを製作する場合には、永久磁石を各コネクタの基板上に接着する代わりに、コネクタの基板上にガイドピンまたはガイド穴を形成する。ガイドピンについては雄型コネクタ電極の製作、ガイド穴については雌型コネクタ電極の製作と同様に、ＳＲリソグラフィを用いることができる。また、図６に示すコネクタは、図２に示すコネクタにおいて磁石の部分をなくして基板を小さくし、スペーサに磁石を使用することにより製作できる。これらのコネクタも、図２に示すコネクタとほぼ同様の特性を示すことができる。
【００７３】
上述したコネクタの構造において、複数の雄型コネクタ電極および雌型コネクタ電極は、基板平面上において、配線層の上または先端に、直線的ではなく２次元的に配置されている。また、上述した構造のマイクロコネクタにおいては、従来と異なり、ガイドピン、磁性層等の接続部材を、雄型コネクタ電極または雌型コネクタ電極とは独立して基板面上に配置することができる。したがって、マイクロコネクタの機械的強度の向上を図るために、接続部材を基板平面上の任意の場所に、各電極の構造に大きな影響を与えることなく、配置することができる。この結果、機械的強度の向上とコネクタ電極の高密度化の両立が可能となる。
【００７４】
また、上述したマイクロコネクタにおいて、雄型コネクタ電極と雌型コネクタ電極との電気的接続の際の位置合わせは、雄型コネクタおよび雌型コネクタの各基板平面上に備えられた磁石同士が引き合うことによって自然に行なわれる。この結果、従来例においては煩わしいとされていた雄型コネクタと雌型コネクタとの接続が、簡便化される。
【００７５】
また、上述したマイクロコネクタにおいて、雄型コネクタ電極はピン状であり、雌型コネクタ電極はピン状の雄型コネクタ電極を接合時に取り囲むようなスプリング電極と固定電極とからなる。スプリング電極は基板に平行であり、基板に平行な方向にたわむことができる。両電極がこのような構造を有する結果、コネクタを厚くすることなく所望の端子接触圧を得ることが可能となった。また、この構造とすることでリソグラフィによる製作が可能となり、高い端子密度を実現することも可能となった。
【００７６】
また、上述したマイクロコネクタにおいて、雄型コネクタ電極および雌型コネクタ電極は、各基板平面上において、直線的ではなく、２次元的に配置されている。このように基板上にある複数個の電極は、それぞれ基板上に個々に独立した構造で配置することができる。したがって、各基板平面上での電極の設計の自由度が向上し、たとえば径の異なるコネクタピンを作り込めば、電流値の異なる電極を同一基板上に備えることも可能となる。
【００７７】
本発明によるマイクロコネクタの他の具体例をさらに説明する。図２４および図２５に示すマイクロコネクタは、電極部を１つの集合体にまとめた具体例である。図２４に示す雄型コネクタおよび図２５に示す雌型コネクタの寸法はいずれも２．３ｍｍ×２．３ｍｍである。双方のコネクタの厚さは１ｍｍ以下であり、狭いスペースでの接合に適している。
【００７８】
図２４に示す雄コネクタにおいて、基板１００の主表面から、３本のピン端子１０１ａ、１０１ｂおよび１０１ｃが延びている。３本のピン端子の上面および底面の形は扇形であり、これらはまとまって１つの円筒形状の集合体を形成する。所定の間隔をあけて配置された３本のピン端子の間には、アクリル樹脂からなる絶縁材１０６が満たされている。３本のピン端子によって形成される円筒体の直径は約０．８ｍｍ、高さは約０．２ｍｍである。基板１００上には配線層１０３ａ、１０３ｂおよび１０３ｃが形成されており、それらはそれぞれ各ピン端子と接続される。基板１００上には、さらにリング状のガイド部１０５が形成される。ガイド部１０５は、基板１００の主表面から突き出ており、３本のピン端子を取囲んでいる。ガイド部の高さはピン端子の高さとほぼ同じである。基板１００上にはさらにリング状の磁石１０４が設けられている。磁石１０４は、基板１００を所定の深さまで削り取った部分に嵌め込まれている。なお、各ピン端子およびガイド部には、面取りが施され、上端がテーパ形状になっている。
【００７９】
図２５に示す雌コネクタにおいて、基板１１０の主表面には、３つの端子１１１ａ、１１１ｂおよび１１１ｃが所定の間隔を隔てて設けられている。各端子は、基板１１０上に固定された支持部１１１′と、該支持部から突き出たスプリング部１１１″とからなる。スプリング部１１１″は、基板に平行であり、基板に平行な方向にたわむことができる。スプリング部１１１″は円弧状であり、一定の範囲内で変形を生じても元の状態に回復するようになっている。各スプリング部の近傍には、ストッパ１１５が設けられている。ストッパ１１５は、扇形の形状であり、基板１１０上に固定されている。ストッパ１１５は、スプリング部が曲がりすぎて破断してしまうのを避けるために設けられている。スプリング部が過剰に曲がるとストッパに接触し、それ以上の変形が抑制される。なお、スプリング部にかけられる力がそれほど大きくなければ、ストッパは設けなくてもよい。各端子の支持部１１１′は円弧状であり、したがって３つの端子１１１ａ、１１１ｂおよび１１１ｃは、ドーナツ状の集合体を形成する。ドーナツ状の集合体において、内側に延びるスプリング部は、円環状に配置される。基板１１０上には３つの配線層１１３ａ、１１３ｂおよび１１３ｃが形成され、それぞれが各端子に接続される。さらに基板１１０上には３つの端子を取囲むようにリング状のガイド１１７が設けられる。ガイド１１７は、基板１１０とともに、凹状のガイド体を構成するようになる。すなわち、この凹状のガイド体に図２４に示す凸状のガイド１０５を嵌め込めば、雄コネクタの端子と雌コネクタの端子が重なるようになる。また、ガイド１１７の周りには、磁石１１４が設けられている。
【００８０】
すなわち、図２４の雄コネクタと図２５の雌コネクタを接合する際、雄コネクタのガイド１０５を雌コネクタのガイド１１７の中に入れる。続いて、さらに雄コネクタを押し込むかあるいは双方に設けられた磁石による磁力によって吸着させれば、コネクションが行なわれる。次いで、両コネクタを回転させて適宜位置合わせを行なえば、３つの端子同士が正確に接続される。この接合において、雄コネクタの３つの端子からなる円筒体が雌コネクタのスプリング部からなる円環に挿入されると、スプリング部が曲げられ、円筒体の各ピン端子を押圧するようになる。すなわち、スプリング部が押し広げられてピン端子を押さえ、確実なコネクションがなされる。
【００８１】
雌コネクタの端子の高さは０．１ｍｍ、厚さは０．０２ｍｍとすることができ、雄および雌ともに配線の高さを０．１ｍｍ、幅を０．５ｍｍとすることができる。なお、図においてピン端子は、いずれも同じ断面となっているが、各端子に流す電流値によって断面寸法を変えることができ、また本数も必要に応じて変えることができるのは当然である。
【００８２】
図２６に、図２４に示す雄コネクタの製造プロセスの一具体例を示す。図では特にピン端子の部分の形成を示している。始めに  基板１２０の表面に、密着層１２１を形成する（図２６（ａ））。密着層１２１の材質はたとえばクロムである。密着層１２１は、めっき電極を兼ねる必要があるので、金属膜である必要がある。密着層１２１は、基板上に堆積されるめっき金属と基板との密着性を向上させるためのものである。次に、基板１２０上にレジスト１２２を塗布し（図２６（ｂ））、マスクを介してシンクロトロン放射光（ＳＲ光）を照射しパターニングを行なう（ＳＲリソグラフィー）（図２６（ｃ））。レジスト材料には、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、メチルメタクリレート（ＭＭＡ）／メタクリル酸（ＭＡＡ）共重合体などを使用する。このパターニングにより、図２４に示す配線層、ピン端子、ガイドの基板上における２次元的な配置に対応したレジストパターンが得られる。続いて図２６（ｄ）に示すように、ニッケルめっきを行ない、レジストのないところにニッケル１２３を堆積させる。これにより、配線と、ピン端子およびガイドの途中までが形成される。表面を研磨して図２６（ｅ）に示すように再びレジスト１２４を塗布する。ＳＲリソグラフィーを行なえば、図２６（ｆ）に示すようなレジストパターンが得られる。このレジストパターンは、ピン端子およびガイドの３次元的形状に対応するものである。図２６（ｇ）に示すように、めっきを行なってニッケル１２５を堆積させると、ピン端子およびガイドの構造がほぼできあがる。次いで、マスクを用いてピン端子の部分だけカバーし、ＳＲ光を残っているレジストに照射する。その後現像液に漬けると、図２６（ｈ）に示すように、ピン端子の部分だけにレジスト材料１２６が残存するようになる。このアクリル樹脂からなるレジスト材料１２６は、ピン端子間の絶縁体として作用する。次に、放電加工による微細加工を施せば、ピン端子とガイドの上端に面取りを施すことができる。すなわち、図２６（ｉ）に示すように、ピン端子およびガイドの上端部に傾斜した面を形成する。面取りを行なえば、ガイドおよびピン端子を雌コネクタの所定の部分にスムーズに挿入することができる。続いて、磁石を貼り付ける（図示省略）。磁石は、基板上に予めウエットエッチングで形成した溝に嵌め込み、接着される。以上の工程により、雄コネクタは完成する。
【００８３】
図２７に、雌コネクタの製造プロセスの一具体例を示す。固定電極の製作は、雄コネクタの場合と同様に、基板上への密着層の形成、レジストの塗布、ＳＲリソグラフィー、およびめっきの工程を経て行なわれる。ストッパ、ガイドおよび配線も同様である。したがって、図ではスプリング電極の形成方法を特に示す。まず、図２７（ａ）に示すように、基板１３０上に、密着層１３１および犠牲層１３２のパターンを形成する。犠牲層とは、プロセスの最後でウエットエッチングにより除去する層であり、たとえばチタンや銅によって形成される。次に、図２７（ｂ）に示すように、基板１３０上にレジスト１３３を塗布する。ＳＲリソグラフィーを行ない、現像の後、図２７（ｃ）に示すようなレジストパターンが得られる。このパターンは、雌コネクタの端子に対応する形状を有するものである。次いで、図２７（ｄ）に示すように、ニッケルめっきを行なって、堆積されたニッケル１３４およびレジスト層の表面を研磨する。図２７（ｅ）に示すようにレジストを除去した後、犠牲層１３２をウエットエッチングにより除去すれば、図２７（ｆ）に示すようにニッケル１３４の一部が基板１３０から浮いた構造が得られる。この浮いた部分が、端子電極のスプリング部となる。犠牲層がチタンまたは銅で形成される場合、ウエットエッチングには、それぞれフッ酸または塩酸が用いられる。次いで、基板上に永久磁石を接着すれば、雌コネクタが完成する。なお、レジスト除去において、支持部（図２５の１１１′）の間をカバーしてＳＲを残っているレジストに照射し、現像すれば、支持部１１１′間に絶縁体であるレジストが残り、電極部の機械強度の向上に寄与する。なお、ガイド部は、スプリング部とともに形成される。雌コネクタにおいてガイド部は電極部よりも高いため、図２７（ｄ）に示す工程と図２７（ｅ）に示す工程との間において、レジスト塗布、ＳＲリソグラフィーおよびめっきをもう１回繰返すことによって、必要な高さのガイド部を得ることができる。
【００８４】
得られた各々のコネクタをフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）と電気的に接続する際には、基板上に形成された配線部分の端部をはんだ付け等によりＦＰＣの端子と接続すればよい。
【００８５】
図２８および図２９に、電極の集合体を有するマイクロコネクタのさらなる具体例を示す。この例では、基板上に配線層を形成しておらず、配線は基板の中に設けられている。予め基板を貫通する配線が設けられたいわゆるビアホール基板を用いれば、配線部の形成が不要になる。貫通配線を有する基板を用いたマイクロコネクタは、多端子コネクタにより適している。図２８に示す雄コネクタの基板１４０には、所定の間隔で貫通配線１４３ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇおよびｈが設けられている。この配線は、基板１４０の表面から裏面に真っ直ぐ延びるものである。基板上に設けられる８つのピン端子に対応して、計８本の貫通配線が基板に設けられている。基板１４０の主表面上には、８本のピン端子１４１ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇおよびｈが形成される。各ピン端子の上面および底面は扇形であり、８本のピン端子を円環状に配列することにより、円筒形状の集合体が形成されている。なお、円筒形状の集合体という制約下において端子の数は必要に応じて増減することが可能であり、その断面も各端子に必要とされる電流値に応じて変えることができるのは当然である。配列されたピン端子間には、アクリル樹脂等からなる絶縁体１４６が満たされている。基板１４０上には、円筒状の集合体を取囲むように、リング状のガイド１４５が設けられる。基板１４０の周辺部にある窪んだ部分には、磁石１４４が嵌め込まれている。この雄コネクタでは、各ピン端子が、基板を貫通する配線と接続されており、ピン端子はより高い密度で基板上に配置される。リング状のガイド１４５には、空気抜きのためのスリット１４８が形成されている。また、ガイド１４５には突起部１４９が設けられている。
【００８６】
図２９に示す雌コネクタの基板１５０にも、貫通配線１５３ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇおよびｈが設けられている。基板１５０上には、図２５で示したと同様の支持部１５１′とスプリング部１５１″を有する８つの端子１５１ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇおよびｈが円環状に配置される。さらに基板１５０上には、スプリング部１５１″の過剰な変形を防止するためのストッパ１５５が設けられている。スプリング部を有する８つの端子は適当な間隔で円環状に配列され、ドーナツ型の集合体を形成する。このドーナツに、雄コネクタのピン端子集合体を挿入すれば、対応する端子同士の接続が行なわれる。基板１５０の周辺部には、ガイド１５７が設けられている。ガイド１５７は、雄コネクタのガイド１４５を嵌め込むことができるサイズを有している。さらにガイド１５７の周りには磁石１５４が設けられている。また、雌コネクタには、空気抜きのためのスリット１５８および溝部１５９が形成されている。溝部１５９に雄コネクタの突起部１４９を挿入すると、両コネクタ間で電極部の位置合わせができかつ両コネクタ間での自由な回転が阻止できる。図２９に示す雌コネクタにおいても、貫通配線を用いることにより、微細な複数の端子を高い密度で配置させることができる。
【００８７】
図３０に、図２８に示す雄コネクタの製造プロセスの一例を示す。図には、特にピン端子部分の形成を示している。まず、図３０（ａ）に示すように、複数の貫通配線１６３を有する基板１６０を用意する。このような基板は、たとえばビアホール基板という名称で市販品として購入することができる。基板１６０の裏面にクロム、チタンなどの金属をたとえばスパッタリングによって蒸着し、貫通配線を金属膜１６１によって導通させる。貫通配線を導通させることによって、後のめっき工程をスムーズに行なうことができる。図３０（ｂ）に示すように、基板１６０の表面に密着層１６４を形成した後、図３０（ｃ）に示すようにレジスト１６５を塗布する。図２６に示すと同様にＳＲリソグラフィー、めっきおよび表面研磨工程を行なうことによって、図３０（ｄ）に示すような構造体が得られる。図３０（ｄ）は、形成されたピン端子の部分を示している。ピン端子を構成する複数のニッケル体１６７の間にはレジスト１６６が残されている。このレジストは、絶縁体としてピン端子間の短絡を防止する。次いで、図３０（ｅ）に示すように、放電加工により、面取りを行ない、構造物の上端部をテーパ形状とする。次に、図３０（ｆ）に示すように、基板１６０の裏面に設けられた金属膜を除去する。最後に、磁石を取付ければ、雄コネクタが完成する。なお、図２９に示す雌コネクタは、図２７に示すプロセスと同様のプロセスを用いて形成することができる。
【００８８】
上述したように、ＳＲリソグラフィーを用いてマイクロコネクタを製作すれば、端子の密度を上げることができる。また、ＳＲリソグラフィーによれば、平滑な接触面を有する端子を形成することができるため、雄コネクタと雌コネクタとの間の接触圧が低くても、電流は良好に流れるようになる。また、高アスペクト比の構造物を形成することのできるＳＲリソグラフィーを用いれば、より高い端子を形成して、両コネクタ間の接触面積を増加させることができる。この場合、端子の密度を低くしなくてもすむ。さらに放電加工を行なうことによって、自在にテーパ形状を端子および他の構造物に付与することができる。テーパ形状を有するガイドおよびピンは、挿入による接合をより容易にする。
【００８９】
上述したように、複数の端子を円筒状やドーナツ状の集合体にすることで、実用上十分な強度を有し、耐久性が高く、かつコネクション密度の高いマイクロコネクタを実現することができた。この構造では、よりコンパクトなマイクロコネクタにおいて、電流値が異なる配線のコネクションを行なうこともできる。また、端子の集合体同士を接合すれば、コネクタ間の接続作業はより容易になる。
【００９０】
以上に記載した実施例は、いずれもリソグラフィーを用いて製造するものであったが、生産コストを低くするために、繰返し使用可能な金型を用いて基板上に樹脂モールドを形成することもできる。金型を使う方法は、量産により適している。図２８および図２９に示すコネクタを金型を用いて形成する実施例を次に示す。
【００９１】
図３１（ａ）〜図３１（ｅ）に示すように、ＳＲリソグラフィーによって図２８に示す雄型コネクタのための金型を作る。図３１（ａ）に示すように、シリコン基板１７０上にたとえばチタンをスパッタリングにより蒸着し、導電膜１７１を形成する。次に、導電膜１７１上にレジスト１７２を塗布する（図３１（ｂ））。マスクを介してＳＲ光を照射し、現像する（図３１（ｃ））。続いて導電膜を有する基板を電極として、ニッケルめっきを行なう（図３１（ｄ））。ニッケルは、金型に適した硬度および強度を有している。またニッケル構造体に発生する内部応力は小さいため、厚くめっきをすることができる。基板を除去すると、ピン端子およびガイド部に対応する３次元的パターンを有する金型１７３が得られる（図３１（ｅ））。
【００９２】
得られた金型を用いて、図３２（ａ）〜図３２（ｇ）に示すように雄型コネクタを形成する。図３２（ａ）に示すように、複数の貫通配線１６３を有するビアホール基板１６０の裏面にクロム、チタンなどの金属をスパッタリングによって蒸着し、貫通配線を金属膜１６１によって導通させる。図３２（ｂ）に示すように基板１６０の表面に密着層パターン１６４を形成した後、図３２（ｃ）に示すように、基板１６０上に金型１７３を位置決めして、機械的に密着させる。次いで基板上にＳＲリソグラフィーのためのレジスト材料を流し、硬化させる。金型を引抜くと、図３２（ｄ）に示すような樹脂モールド１７４が得られる。この工程において、レジスト材料の代わりに、他の熱硬化性樹脂を用いてもよい。また、予め基板上に樹脂を所定の厚さに塗布しておき、樹脂の軟化点以上の温度において金型を押付けて不要な部分をくり抜いてもよい。
【００９３】
樹脂の流し込み工程において、密着層パターン１６４に薄く樹脂が付着した場合、付着した樹脂をＲＩＥなどの異方性エッチング等により除去しておく。その後、ニッケルめっき、表面研磨および樹脂の除去を順に行なって、図３２（ｅ）に示すような構造体を得る。樹脂モールドにレジスト材料を用いた場合、ピン端子の部分のみ露光されないようにマスクし、ＳＲ光を照射した後、現像することができる。得られた構造体において、ピン端子の部分には、レジスト材料からなる絶縁層１６７が設けられる。ＳＲ光を用いる工程の代わりに、プラズマエッチングを用いて樹脂を除去してもよい。この場合、図３３に示すようなステンシルマスク１７５を用いることによって、ピン端子の部分の樹脂を残すことができる。ステンシルマスクで樹脂を含む構造体を覆い、プラズマエッチングを行なう。エッチングは、マスクの下に少し回り込むので、マスク１７５における細い支持部１７５ａの下にある樹脂は、エッチングにより除去できる。また、エッチングの回り込みのため、ピン端子部分の樹脂も少し除去され、図３４に示すような絶縁層１６７′が形成される。しかしながら、絶縁およびピン端子の強度向上という機能にそれほど影響はない。
【００９４】
次いで、図３２（ｆ）に示すように、放電加工により、面取りを行ない、構造物の上端部をテーパ形状とする。次に図３２（ｇ）に示すように基板１６０の裏面に設けられた金属膜を除去する。磁石を取付ければ、雄コネクタが得られる。
【００９５】
図２９に示す雌型コネクタも同様に金型を用いて形成できる。ただし、以下に示すとおり２つの金型が必要である。これは、雌型コネクタにおいて、端子部とガイド部の高さが異なっているからである。図３５（ａ）〜図３５（ｅ）に示すようにＳＲリソグラフィーによって１つの金型を作り、図３６（ａ）〜図３６（ｅ）に示すようにもう１つの金型を作る。図３５（ａ）および図３６（ａ）は、基板１８０および１９０上に導電膜１８１および１９１をそれぞれ形成する工程を示している。図３５（ｂ）および図３６（ｂ）に示すとおり、基板上にそれぞれレジスト１８２および１９２を塗布した後、ＳＲリソグラフィーを行なってそれぞれ必要なレジストパターンを得る（図３５（ｃ）および図３６（ｃ））。図３５（ｄ）および図３６（ｄ）に示すようにニッケルめっきを行なった後、基板を除去すると図３５（ｅ）および図３６（ｅ）に示すような金型１８３および１９３がそれぞれ得られる。
【００９６】
得られた２つの金型を用いて、図３７（ａ）〜図３７（ｉ）に示すように雌型コネクタを形成する。図３７（ａ）に示すようにビアホール基板２００の裏面にクロム、チタンなどの金属をスパッタリングによって蒸着し、貫通配線を金属膜２０１によって導通させる。図３７（ｂ）に示すように、基板２００の表面に密着層パターン２０４および犠牲層２０２を形成する。図３７（ｃ）に示すように、基板２００上に金型１８３を位置決めして、機械的に密着させる。次いで樹脂を流し、硬化させて金型を引抜くと、図３７（ｄ）に示すような樹脂モールド２０５が得られる。樹脂の流し込み工程において密着層および犠牲層に樹脂が付着した場合、付着した樹脂をＲＩＥなどの異方性エッチング等によって除去しておく。その後、ニッケルめっきおよび表面研磨を行なって、図３７（ｅ）に示すように樹脂モールド２０５内にニッケル２０６が堆積した構造体を得る。次いで、図３７（ｆ）に示すように、得られた構造体上に金型１９３を位置決めして、機械的に密着させる。樹脂を流し込んで、硬化させ、金型を引抜くと、図３７（ｇ）に示すような樹脂モールド２１５が得られる。図３７（ｄ）に示す樹脂モールド２０５は、ガイド体の下部およびスプリング端子に対応するパターンを有する一方、図３７（ｇ）に示す樹脂モールド２１５は、ガイド体の上部に対応するパターンを有する。ニッケル２０６の表面に樹脂が付着した場合、付着樹脂をＲＩＥなどの異方性エッチング等によって除去する。その後、ニッケルめっきおよび表面研磨を行なって、図３７（ｈ）に示すような構造物を得る。次いで樹脂の除去、犠牲層の除去および基板裏面の金属膜の除去を行なって、図３７（ｉ）に示すような構造物を得る。所定の部分に磁石を取付ければ、雌型コネクタが得られる。
【００９７】
上述したプロセスにおいて回収された金型は、繰返し使用することができる。金型を用いることによって、基板上に樹脂モールドを簡単かつ迅速に形成できる。また、貫通配線を有する基板は、金型の使用をより容易にする。金型およびビアホール基板を用いるプロセスは、マイクロコネクタの量産により適している。
【００９８】
本発明に従って複数の電極部を環状に配置した雄型および雌型コネクタの具体例を図３８（ａ）および（ｂ）ならびに図３９（ａ）および（ｂ）に示す。いずれのコネクタにおいても複数の電極部は円環状の集合体を形成する。雄型および雌型コネクタの直径は、約２．３ｍｍ〜約２．５ｍｍ、各コネクタの厚みは２ｍｍ以下である。図３８（ａ）および図３８（ｂ）に示す雄コネクタおいて、円板形状の基板２２０上には、６つの端子部２２１ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅおよびｆが所定の間隔を隔てて設けられている。各端子部は、基板２２０に固定された支持部２２１′と、該支持部か突き出た２つのスプリング部２２１″とからなる。支持部２２１′の先は２つに分かれており、それぞれの部分にスプリング部２２１″が形成されている。スプリング部２２１″は基板に平行であり、基板に平行な方向にたわむことができる。スプリング部２２１″は円弧状であり、一定の範囲内で変形を生じても元の状態に回復するようになっている。支持部２２１′の先端部分は、扇形の形状を有し、スプリング部２２１″のストッパとして機能する。コネクションの際にスプリング部は内側の方向に曲げられるが、支持部２２１′の先端は、スプリング部が内側に過剰に曲げられるのを阻止する。支持部とスプリング部を有する６つの端子部２２１ａ〜２２１ｆは、ドーナツ状の集合体を形成する。隣り合う端子部の間には、樹脂等の固体の絶縁材料２２６が挿入されている。ドーナツ状の集合体において、外側に延びるスプリング部２２１″は、円環状に配置される。基板２２０には、その表面から裏面に至る貫通配線２２３ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅおよびｆが設けられている。各貫通配線は各端子部につながっている。さらに基板２２０上には、６つの端子部を取囲む円筒状のガイド部２２５が形成されている。ガイド部２３５は、６つの端子に対応して絶縁体２２８により分割されている。基板２２０においてガイド部２２５に囲まれる部分には、空気抜き穴２２７が形成されている。基板２２０中心には、円筒形の磁石２２４が設けられている。磁石２２４は、６つの端子部からなる円環の中心に位置する。６つの端子部２２１ａ〜ｆおよびガイド部２２５は、磁石２２４を中心として同心円上に配置される。１つの具体例において、磁石の直径は約０．６ｍｍであり、６つの端子部によって構成されるドーナツ型の内径は約１．２ｍｍ、外径は約１．４５ｍｍであり、各端子部における支持部の厚みは約０．０８ｍｍである。端子部およびガイド部は、たとえば基板上に電気めっきによって堆積されたニッケルからなる。磁石は永久磁石または電磁石とすることができる。
【００９９】
図３９（ａ）および図３９（ｂ）に示す雌コネクタにおいて、円板形状の基板２３０上に、６つの端子２３１ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅおよびｆが所定の間隔で円環状に配置されている。隣り合う端子の間には、樹脂等の固体の絶縁材料２３６が介在する。アーチ型の端子２３１ａ〜ｆおよび絶縁材料２３６により円筒形の集合体が形成される。基板２３０内には、６本の貫通配線２３３ａ〜ｆが設けられており、それぞれが各端子につながっている。基板２３０上には、円筒形の端子集合体を取囲むように円筒状のガイド部２３５が形成されている。ガイド部２３５は、６つの端子に対応して絶縁体２３８により分割されている。端子集合体とガイド部２３５は同心円上に配置される。端子２３１ａ〜ｆおよびガイド部２３５には、面取りが施され、上部がテーパ形状になっている。基板においてガイド部２３５に囲まれる部分には、空気抜き穴２３７が形成されている。また、中心部に磁石２３４が設けられる。１つの具体例において、磁石の直径は約０．６ｍｍであり、円筒形の端子集合体の外径は約１．６ｍｍ、各端子の幅は約０．２ｍｍ、各端子の厚みは約０．３ｍｍである。端子およびガイド部は、たとえば基板上に堆積されたニッケルからなる。磁石は永久磁石または電磁石とすることができる。
【０１００】
図３８および図３９に示すコネクタにおいて、各端子の断面は、ほぼ同じ形および大きさであるが、これに限定されるものではない。円環状の端子集合体という制約下において、端子の数は必要に応じて増減することが可能であり、その断面も各端子に必要とされる電流値に応じて変えることができる。１つのコネクタにおいて、断面積の異なる複数の端子を設けることができる。また図３９の雌コネクタにおける各端子には、図３８に示す雄コネクタの２つのスプリング部が接触するが、各端子に接触するスプリング部の数もこれに限定されることなく変えることができる。このような変形例の一具体例を図４０に示す。
図３８および図３９に示すコネクタも、上述と同様のプロセスによって製造することができる。雄コネクタをＳＲリソグラフィーを用いて製造する場合、基板の裏面に金属膜を形成し、貫通配線を導通させた後、基板の表面に密着層および犠牲層を形成する。なお、空気抜き穴や磁石を装着する穴は、ビアホール基板製作時に予め形成しておく。また、既成のビアホール基板に、マイクロドリルでそれらの穴を形成してもよい。これらの穴には製造工程中にレジスト材料が入るが、そのようなレジスト材料は適切な工程によって、容易に穴から除去することができる。基板の表面にレジストを塗布した後、ＳＲリソグラフィーによって端子部およびガイド部に対応するレジストパターンを得る（図４１（ａ））。めっき工程および表面研磨の後、図４１（ｂ）に示すような構造体が得られる。めっきによりガイドの一部分と端子部に対応する構造を得ることができる。さらに構造体の上にレジストを塗布した後、ＳＲリソグラフィーを行なって、ガイドの残りの部分に対応するレジストパターンを得る。めっき工程および表面研磨工程の後、レジストを除去すれば、図４１（ｃ）に示すような構造物が得られる。上述したようにレジストを除去する工程において必要な箇所にレジストを残せば、端子間をアクリル樹脂等のレジスト材料によって絶縁することができる。次いで、犠牲層および金属膜を除去すれば、図４１（ｄ）に示すような、スプリング部が基板から離れた構造を得ることができる。次いで、基板の中心に磁石を設ければ雄コネクタが得られる。また、雄コネクタは金型を用いて形成することもできる。この場合、ガイド部と端子の高さが異なるので、図３７と同様に２つの金型を用いてコネクタの構造を形成することができる。スプリング部を有する雄コネクタは、図３７（ａ）〜（ｉ）に示す工程に類似する工程によって形成できる。一方、図３９に示す雌コネクタをＳＲリソグラフィーを用いて製造する場合、基板の裏面に金属膜を形成して貫通配線を導通させた後、基板の表面に密着層を形成する。基板の表面にレジストを塗布した後、ＳＲリソグラフィーによって端子およびガイドに対応するレジストパターンを得る（図４２（ａ））。めっき工程および研磨工程の後、図４２（ｂ）に示すような構造体が得られる。次いでレジストを除去すれば、図４２（ｃ）に示すような構造体が得られる。レジスト除去工程において、端子の間にレジスト材料を残せば、めっき金属とレジスト材料により一体的な端子集合体を形成することができる。次いで放電可能により面取りを行ない、金属膜を除去して図４２（ｄ）に示すような端子およびガイドを有するコネクタ構造を得る。基板の中心に磁石を設けると雌コネクタが得られる。また、雌コネクタも金型を用いて形成することができる。この場合、図３２（ａ）〜図３２（ｇ）に類似する工程を用いればよい。
【０１０１】
図３８の雄コネクタと図３９の雌コネクタを接合する際、雄コネクタのガイド２３５の内側に雄コネクタのガイド２２５を入れる。このとき、雄コネクタのガイド２２５は、雌コネクタのガイド２３５と雌コネクタの端子集合体との間に挿入される。雌コネクタの端子集合体は、ガイドの役割も果たしている。雄コネクタが傾いて挿入された場合でも、ガイドは、正しい方向にコネクタを導き、コネクタのアライメントを行なう。接合時において、円筒形のガイドは端子を保護しながら、雄および雌コネクタの端子を正しい方向に導く。磁石によって両コネクタの位置合わせは容易になる。電磁石のコアまたは永久磁石をコネクタの表面に露出させることにより、大きな接合力を得ることができる。また、空気抜き穴は、両コネクタによって囲まれる部分への空気の出し入れを速やかにし、スムーズな接合／分離をもたらす。空気抜き穴は、雄および雌コネクタの両方に形成してもよいし、片方のみに形成してもよい。接合において、雄コネクタの端子集合体が、雌コネクタにおける円筒形の端子集合体に挿入される。雄コネクタのスプリング部は、雌コネクタの端子に当り、これを押圧する。押圧力により電気的接続が確実なものとなる。接合された端子は、円筒形のガイドに覆われるため、十分な機械的強度が得られる。複数の端子を円筒状の集合体にすることで、実用上十分な機械的強度を有し、位置合わせの容易なマイクロコネクタを提供することができる。また、端子集合体およびガイドを同心円上に形成することによって、コネクタの位置合わせおよび着脱が容易になる。さらに端子集合体を環状にすることで、コネクタの中心に磁石を配置することができ、位置合わせが容易になるとともに、よりコンパクトな構造を提供することができる。
【０１０２】
【発明の効果】
情報通信機器をはじめ、マイクロマシン分野などでマイクロコネクタの需要は大きく、本発明は、これらに対し大きな効果があると言える。情報通信の分野においては、メモリカードの薄膜化はさらに進むものと期待される。マイクロマシンの分野において、医療用のカテーテルなどシステム化を必要とするものでは、配線技術も１つのネックとなっている。したがって、本発明によるマイクロコネクタが、ブレークスルーとなるものと期待される。
【０１０３】
今回開示された実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、前掲の特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のマイクロコネクタの一具体例を示す図である。
【図２】本発明のマイクロコネクタの他の具体例を示す図である。
【図３】本発明のマイクロコネクタについて、雌型コネクタの一具体例における電極部分を示す図である。
【図４】図３に示す雌型コネクタの電極部分の斜視図である。
【図５】本発明のマイクロコネクタについて、雄型コネクタの一具体例における電極部分を示す図である。
【図６】本発明のマイクロコネクタのさらなる具体例を示す図である。
【図７】本発明の実施例における雄型コネクタの製造工程を示す断面図である。
【図８】本発明の実施例における雄型コネクタの製造工程を示す断面図である。
【図９】本発明の実施例における雄型コネクタの製造工程を示す断面図である。
【図１０】本発明の実施例における雄型コネクタの製造工程を示す断面図である。
【図１１】本発明の実施例における雄型コネクタの製造工程を示す断面図である。
【図１２】本発明の実施例における雄型コネクタの製造工程を示す断面図である。
【図１３】本発明の実施例における雄型コネクタの製造工程を示す断面図である。
【図１４】本発明の実施例における雄型コネクタの製造工程を示す断面図である。
【図１５】本発明の実施例における雄型コネクタの製造工程を示す断面図である。
【図１６】本発明の実施例における雄型コネクタの製造工程を示す断面図である。
【図１７】本発明の実施例における雌型コネクタの製造工程を示す断面図である。
【図１８】本発明の実施例における雌型コネクタの製造工程を示す断面図である。
【図１９】本発明の実施例における雌型コネクタの製造工程を示す断面図である。
【図２０】本発明の実施例における雌型コネクタの製造工程を示す断面図である。
【図２１】本発明の実施例における雌型コネクタの製造工程を示す断面図である。
【図２２】本発明の実施例における雌型コネクタの製造工程を示す断面図である。
【図２３】本発明の実施例における雌型コネクタの製造工程を示す断面図である。
【図２４】本発明による雄コネクタの他の具体例を示す（ａ）平面図および（ｂ）断面図である。
【図２５】本発明による雌コネクタの他の具体例を示す（ａ）平面図および（ｂ）断面図である。
【図２６】図２４に示す雄コネクタの製造プロセスを示す模式図である。
【図２７】図２５に示す雌コネクタの製造プロセスを示す模式図である。
【図２８】本発明による雄コネクタの他の具体例を示す（ａ）平面図および（ｂ）断面図である。
【図２９】本発明による雌コネクタの他の具体例を示す（ａ）平面図および（ｂ）断面図である。
【図３０】図２８に示す雄コネクタの製造プロセスを示す模式図である。
【図３１】（ａ）〜（ｅ）は、図２８の雄コネクタを形成するための金型を製造するプロセスを模式的に示す断面図である。
【図３２】（ａ）〜（ｇ）は、金型を用いて図２８の雄コネクタを製造するプロセスを模式的に示す断面図である。
【図３３】コネクタの製造プロセスにおいて樹脂の除去工程に用いられるステンシルマスクの一例を示す平面図である。
【図３４】ステンシルマスクを用いた樹脂除去工程の後、得られた構造物の外観を示す平面図である。
【図３５】図２９の雌コネクタを形成するための金型を製造するプロセスを模式的に示す段図である。
【図３６】図２９の雌コネクタを形成するための金型を製造するプロセスを模式的に示す断面図である。
【図３７】（ａ）〜（ｉ）は、２つの金型を用いて図２９の雌コネクタを製造するプロセスを模式的に示す断面図である。
【図３８】（ａ）は、本発明に従う他の雄コネクタを模式的に示す平面図であり、（ｂ）は、その概略断面図である。
【図３９】（ａ）は、本発明に従う他の雌コネクタを模式的に示す平面図であり、（ｂ）は、その概略断面図である。
【図４０】本発明に従う雄雌コネクタの変形例を示す平面図である。
【図４１】（ａ）〜（ｄ）は、図３８（ａ）および（ｂ）に示す雄コネクタの製造プロセスを模式的に示す断面図である。
【図４２】（ａ）〜（ｄ）は、図３９（ａ）および（ｂ）に示す雌コネクタの製造プロセスを模式的に示す断面図である。
【図４３】従来の技術によるマイクロコネクタの一例を示す斜視図である。
【図４４】従来の技術によるマイクロコネクタの、雄型コネクタ電極および雌型コネクタ電極を拡大して示す斜視図である。
【図４５】従来の技術によるマイクロコネクタの、雄型コネクタと雌型コネクタとの接合のようすを示す図である。
【符号の説明】
１，１５，３１  雌型コネクタ
２，１６，３２  雌型コネクタ電極
２ａ，１６ａ，３２ａ  穴
３  ガイド穴
４，９，１７，２５，３５，４０，１００，１１０，１２０，１３０，１４０，１５０，１６０  基板
５，１０，１８，２６，３４，３９，１０３ａ〜ｃ，１１３ａ〜ｃ  配線層
６，２３，３６  雄型コネクタ
７，２４，３７  雄型コネクタ電極
８  ガイドピン
１１，１２，１９，２７，３３，３８  スペーサ
２０，２８  磁性層
２１  固定電極
２２  スプリング電極
１０１ａ〜ｃ，１４１ａ〜ｈ  ピン端子
１１１ａ〜ｃ，１５１ａ〜ｈ  スプリング端子
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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