JP2000315533A - 一様でない断面を有する弾性電気相互接続装置 - Google Patents

一様でない断面を有する弾性電気相互接続装置

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JP2000315533A
JP2000315533A JP2000001516A JP2000001516A JP2000315533A JP 2000315533 A JP2000315533 A JP 2000315533A JP 2000001516 A JP2000001516 A JP 2000001516A JP 2000001516 A JP2000001516 A JP 2000001516A JP 2000315533 A JP2000315533 A JP 2000315533A
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David Crotzer
クロッツァー デヴィット
David A Dedonato
エー．デドナト デヴィット
Jonathan W Goodwin
ダブリュ．グッドウィン ジョナサン
Stephen Delprete
デルプレテ スティーヴン
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 たわみの範囲の増大、および相互接続の圧縮
力とたわみの間および相互接続の抵抗とたわみの間の所
定の関係を達成する一様でない断面を有する弾性電気相
互接続を提供すること。 【解決手段】 断面積を小さくすると、圧縮中の相互接
続のばね定数または圧縮力が減少する。たわみの範囲の
増大およびばね定数の減少により、表面の不規則性の補
償の改善が可能になり、集積回路または相互接続の大き
いアレイを有する他のデバイスの取付けが容易になる。
一様でない断面積は、より小さい断面をもつ端部からよ
り大きい断面をもつ端部までの単一または複合勾配、あ
るいは非線形曲線によって与えられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、概して電気相互接
続装置に関し、より詳細には弾性電気相互接続装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】対向する平らな表面の間に電気接続を与
える弾性相互接続が知られており、概して、第１表面と
第２表面との間に導電経路を与えるために材料内に配置
された導電性粒子を含有するエラストマまたはポリマ材
料を含む。あるバージョンにおいて、本相互接続は、１
９９６年１０月２８日付け米国出願第０８／７３６，８
３０号に示されるように、端面またはその表面の間に導
電経路を与える細長い柱状体として成形される。
【０００３】この種の弾性相互接続は、プリント回路板
と集積回路または他のデバイスとの間に電気接続を与え
るために用いられる。この種の用途において、弾性相互
接続は、基板において所定のパターンに配列されたそれ
ぞれの開口部内に配置される。この種の基板は回路板自
体であるか、または回路板に取付け可能な個別の基板で
あっても差し支えない。集積回路または他のデバイス
は、基板に配置された弾性相互接続のパターンに対応す
る一連の接点を備える。集積回路または他のデバイス
は、弾性相互接続と接点とを位置合わせし、弾性相互接
続が接点に対して圧縮されるように集積回路またはデバ
イスに対して力を加え、その後で、集積回路またはデバ
イスを意図する接触力を維持するように固定することに
よって基板に取り付けられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】弾性相互接続の比較的
大きいアレイを使用した場合、複雑になることがあり得
る。各弾性相互接続は、電気接続を確立して維持するた
めに充分な程度までたわみを生じさせなければないの
で、集積回路または他のデバイスをプリント回路板に着
座させるために必要とされる力の量は、使用される弾性
相互接続の個数に比例して増加する。必要とされる力の
量が組立てを妨げることもあり得る。さらに、使用され
る相互接続の個数が増加するにつれて、特に相手となる
回路板表面が歪んでいるか、または、不規則である場合
には、全ての相互接続との満足な接続が確立されない危
険性が増大する。ある場合には、抵抗性相互接続が、電
気接触または適当な電気接触を得るために十分なだけ圧
縮されないことがあり、他の場合には、弾性相互接続
が、位置合わせ不良を起こしかねないほど過度に圧縮さ
れることがあり得る。弾性相互接続と相手接点との位置
合わせ不良の結果として、相互接続と隣接接点との不適
当な係合、または１つまたは複数の接点の短絡を生じる
ことがあり得る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、一様で
ない横断を有し、たわみの範囲の増大、および相互接続
の圧縮力とたわみとの間およびたわみの関数としての抵
抗の間の所定の関係を達成する弾性電気相互接続が提供
される。断面積を小さくすると、圧縮中の相互接続のば
ね定数または圧縮力が減少する。たわみの範囲の増大お
よびばね定数の減少により、表面の不規則性の補償の改
善が可能になり、集積回路または相互接続の大きいアレ
イを有する他のデバイスの取付けが容易になる。一様で
ない断面積は、より小さい断面をもつ端部からより大き
い断面をもつ端部までの単一または複合勾配、あるいは
非線形曲線によって与えられる。
【０００６】開示される多様な実施形態は、高さ全体に
沿った直線的輪郭、異なる角度をもつ複数の直線で形成
される輪郭、および曲線で形成される輪郭をもつ形状の
テーパ付き柱状体を含む。たとえば導電性粒子を含む重
合体材料のような相互接続の作成に用いられる導電材料
は、当該相互接続の両端の間に必要な導電率を与える。
相互接続の断面がより大きい端部は、たとえば回路板ま
たはソケットのような固定された接触表面上に取り付け
るための基底部を与え、他方、断面がより小さい端部は
導電性パッドまたは端子を相手のデバイスに接触させる
ための接触端部を与える。基底部が広い場合には、隣接
相互接続が相互に接触すること、または、相手デバイス
に導電性パッドを不正に接触させることを回避するため
に、相互接続を安定させ、かつ相互接続の横方向の動き
を最小限にするように接触端部の位置合わせを維持す
る。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１ａを参照すると、弾性電気相
互接続１０は、基板１１の導電部分と、集積回路または
他のデバイス１４の導電部分１２との間に電気相互接続
を与えるために、プリント回路板などの基板１１に取り
付けられる。各々の相互接続１０は、たとえば意図する
水準の導電率を与えるために全体にわたって分散された
導電粒子を含む重合体材料のような弾性非導電材料で形
成される。各々の相互接続は、接触表面１８で終端する
横断面がより小さい頂上部と、そこから取付けステム２
０が延びるより大きい基底部とを有する切頭円錐形の本
体１６を含む。取付けステム２０は、基板１１に設けら
れた孔に挿入され、本体１０の底部表面は孔を囲む基板
の対抗表面上に配置される。ステム２０は、基板上で本
体１０を保持するように孔の中へ圧入するための連携し
た孔に対して寸法決定される。基板は、その表面上に導
電部分２２を有し、本体部１６の底部表面は機械的およ
び電気的接触を保って表面上に保持される。基板の取付
け孔の壁面は、その中に配置された相互接続のステム部
分と同じように電気接触するように、めっきしても差し
支えない。本体は、良好な電気接続を得るために、基板
またはめっきした孔の導電領域に化学的に接着されるこ
とが好ましい。
【０００８】弾性電気相互接続の構成は、１９９６年１
０月２８日付け米国出願第０８／７３６，８３０号に開
示されているとおりであっても差し支えない。相互接続
は、たとえば炭素粒子がそこに配置されている熱可塑性
エラストマのような他の導電弾性構成であっても差し支
えない。
【０００９】図１ａに、相手接点１２との気的係合の前
に相互接続体１０を示す。相互接続は、電気的係合を得
るために相手接点と係合状態にされ、通常、当該技術分
野で知られている多様な構成であり得る相互接続ソケッ
トの一部である適当な機械的固定部によって接触係合状
態に保持される。係合状態にある場合には、集積回路ま
たは他のデバイスの接点１２と基板の接点２２との間の
電気接続を得るために、相互接続１８は図１ｂに示すよ
うに圧縮される。
【００１０】弾性電気相互接続には、たとえば相互接続
の不必要な横方向のたわみ、および相手接点に対する相
互接続の位置合わせ不良などの有害結果を避けるため
に、相互接続または相手接点へ過度の力をかけることな
しに相手接点との適当な接触係合を得るに充分なたわみ
の範囲がある。弾性相互接続を介して相互接続されるべ
き上側接点と下側接点の間の距離は、図１ｃに示すよう
な歪むかまたは不規則な回路板または他の基板に起因し
て変化する。上側接点１２ａは下側接点２２ａから、接
点１２ｂと２２ｂを分離する距離よりも短い距離だけ間
隔を保つ。分離距離の差は、参照番号２４によって誇張
された形で示すように、たとえば歪むかまたは曲がった
回路板に起因することがあり得る。
【００１１】接触係合を得るための圧縮力の範囲を一定
に維持するものとした場合、本発明の一様でない断面を
有する相互接続によって得られるたわみの範囲は断面が
一横な弾性相互接続の場合より大きい。
【００１２】上側と下側の接触表面の間の相互接続本体
の高さ、断面積、および輪郭は、意図する電気抵抗対た
わみ特性および力対たわみ特性を得るように仕様決定で
きる。
【００１３】図２ａおよび図２ｂは、図１ａに示す場合
に類似する弾性円錐形電気相互接続を示す。円錐形表面
のテーパおよび本体の高さと幅は特定の作動必要条件に
適するように次元決定可能である。半径範囲部分１９は
接点端部１８とテーパ付き本体を結合できる。この実施
形態に関する一般的な抵抗対たわみ曲線を図２ｃに示
す。一般的な力対たわみ曲線を図２ｄに示す。
【００１４】異なる２種類の勾配で形成される切頭円錐
形の本体を有する弾性相互接続を図３ａおよび図３ｂに
示す。本体３０は一方の勾配をもつ背の高い方の上側部
分３２ともう一方の大きい勾配の短くて背の低い下側部
分３４を有する。相互接続本体３０の複合傾斜表面は、
図３ｄに示すように、比較的急峻な力対たわみ特性を与
える。図３ｃに示す抵抗対たわみ曲線は、比較的小さい
たわみ量において初期値から最終値まで急速に降下する
抵抗を表す。本体３０の基底部分３４の比較的広い部分
は、過度の力をかけることなしに比較的大きなたわみを
生じさせることができる安定した相互接続構造を与え
る。
【００１５】複合傾斜表面を有する別の弾性相互接続を
図４ａおよび図４ｂに示す。この場合、上側部分４２と
下側部分４４は高さがほぼ等しい。抵抗対たわみ特性を
図４ｃに示し、力対たわみ特性を図４ｄに示す。
【００１６】弾性相互接続の別の実施形態を図５ａおよ
び図５ｂに示す。この場合、相互接続本体は曲線表面４
５を有し、その力対たわみ特性は一層滑らかであり、圧
縮に際して本体内の力を均等に分布させることができ
る。
【００１７】さらに、１対の相互接続は、図６に示すよ
うに、基板の開口部内に配置され、反対方向に延びるこ
とが可能である。各相互接続の基底部分は基板上の導電
表面部分と電気的係合状態にある。さらに、相互接続の
ステム部分は、上記のように、基板におけるめっきした
貫通孔の導電壁と電気的係合状態にある。
【００１８】相互接続は、図７ａに示すように、双終端
バージョンとして形成することもできる。相互接続のそ
れぞれの部分は切頭円錐形である。上側部分７０は接触
面７４で終端し、下側部分７２は接触面７６で終端す
る。中間部分７８は断面積が減少した部分であり、図７
ｂおよび７ｃに示すように、基板７７における対応開口
部内に収容されるように寸法決定される。テーパ付き本
体部分７０と７２は、中間勾配つき周辺部８０および８
２によって表面部分に結合される。たわみの関数として
の抵抗および力特性は、図３ｃおよび３ｄに示す特性曲
線に全体的に類似する。
【００１９】弾性相互接続は、図７ｃに示すように、一
般的に、基板上に取り付けられたアレイとして配置され
る。前記アレイは、相手デバイスの接点のアレイに対応
する。
【００２０】図８ａおよび図８ｂは相互接続のさらに別
の双終端バージョンを示す。このバージョンは上記の図
３ａおよび図４ａに示す複合バージョンに類似の複合テ
ーパ表面を有する。これらは、図８ｃおよび８ｄに示す
ように、基板上に同様に取り付けられる。
【００２１】さらに別の実施形態を図９ａおよび図９ｂ
に示す。この場合、相互接続の上側端部９０は下側端部
９２より大きい。上側端部９０は単一傾斜の切頭円錐形
である。下側端部９２は広い方の部分９４と狭い方の部
分９６によって画定される複合円錐形勾配をもつ。相互
接続は、図９ｃに示すように、基板上に取り付けられ
る。上側端部は円錐形接触部分９２を有し、底端部は平
面接触部分９９を有する。
【００２２】相互接続は個別に成型または別な方法で形
成され、たとえば弾性要素を基板の開口部に圧入するこ
とにより基板のそれぞれの開口部に設置される。その代
りに、特定の目的のために意図した構成の相互接続アレ
イを得るために、弾性相互接続は基板内に一体構造とし
て成型または別な方法で形成することができる。
【００２３】相互接続の接触表面は上記のように平面構
成であるか、または、たとえばボールグリッドアレイの
球接点と係合する円錐形接触部分のような特定のタイプ
の接点と係合するための他の構成であることもあり得
る。弾性相互接続の接触部分は、特定の目的に適合する
ための要望に応えて、他の形式であることも可能であ
る。
【００２４】本発明の好ましい実施形態について説明し
たが、本発明の概念を組み込む他の実施形態が当業者に
明らかになろう。したがって本発明は、開示した実施形
態にのみ限定されるものとみなすべきではなく、首記の
請求の範囲の趣旨および範囲によってのみ限定されるも
のとみなすべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１ａ】本発明に基づく弾性電気相互接続を示す側面
図である。
【図１ｂ】たわみ状態における図１ａの相互接続を示す
側面図である。
【図１ｃ】均一でない接触面に取り付けられた接触パッ
ドを示す側面図である。
【図２ａ】弾性電気相互接続の一実施形態の絵画図であ
る。
【図２ｂ】図２ａの実施形態の側面図である。
【図２ｃ】図２ａおよび図２ｂの実施形態の抵抗対たわ
み特性曲線である。
【図２ｄ】図２ａおよび図２ｂの実施形態に関する力対
たわみ曲線である。
【図３ａ】本発明の第２の実施形態の絵画図である。
【図３ｂ】図３ａの実施形態の側面図である。
【図３ｃ】図３ａおよび図３ｂの実施形態に関する抵抗
対たわみ曲線である。
【図３ｄ】図３ａおよび図３ｂの実施形態に関する力対
たわみ曲線である。
【図４ａ】本発明の第３の実施形態の絵画図である。
【図４ｂ】図４ａの実施形態の側面図である。
【図４ｃ】図４ａおよび図４ｂの実施形態に関する抵抗
対たわみ曲線である。
【図４ｄ】図４ａおよび図４ｂの実施形態に関する力対
たわみ曲線である。
【図５ａ】湾曲した壁面を有する本発明の別の実施形態
の絵画図である。
【図５ｂ】図５ａの実施形態の側面図である。
【図６】本発明に基づく１対の相互接続を用いる実施形
態の側断面図である。
【図７ａ】本発明に基づく弾性相互接続の双終端バージ
ョンを示す図である。
【図７ｂ】基板内に取り付けられた図７ａの実施形態の
側断面図である。
【図７ｃ】基板内に取り付けられた図７ａの実施形態の
絵画図である。
【図８ａ】本発明に基づく双終端バージョンの別の実施
形態である。
【図８ｂ】図８ａの実施形態の側断面図である。
【図８ｃ】基板内に取り付けられた図８ａの実施形態の
側断面図である。
【図８ｄ】基板内に取り付けられた図８ａの実施形態の
絵画図である。
【図９ａ】本発明のさらに別の実施形態の絵画図であ
る。
【図９ｂ】図９ａの実施形態の側断面図である。
【図９ｃ】基板内に取り付けられた図９ａの実施形態の
側断面図である。
【符号の説明】
１０ 相互接続 １１ 基板 １２ 導電領域 １４ デバイス １６ 本体 １８ 接触表面 ２０ 取付けステム
【手続補正書】
【提出日】平成１２年３月２７日（２０００．３．２
７）
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１ａ】
【図１ｂ】
【図１ｃ】
【図２ａ】
【図２ｂ】
【図２ｃ】
【図２ｄ】
【図３ａ】
【図３ｂ】
【図３ｃ】
【図３ｄ】
【図４ａ】
【図４ｂ】
【図４ｃ】
【図４ｄ】
【図５ａ】
【図５ｂ】
【図６】
【図７ａ】
【図７ｂ】
【図７ｃ】
【図８ａ】
【図８ｂ】
【図８ｃ】
【図８ｄ】
【図９ａ】
【図９ｂ】
【図９ｃ】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 デヴィット エー．デドナト アメリカ合衆国．01747 マサチューセッ ツ，ホープデイル，カットラー ストリー ト 12 (72)発明者 ジョナサン ダブリュ．グッドウィン アメリカ合衆国．02184 マサチューセッ ツ，ブレインツリー，ロビンソン アヴェ ニュー 48 (72)発明者 スティーヴン デルプレテ アメリカ合衆国．02769 マサチューセッ ツ，レホボス アッシュ ストリート 125

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１表面と第２表面との間に電気接続を
    与える弾性導電相互接続要素であって、 一様でない断面を有する導電エラストマ材料の本体と、 本体の一方の端部上の第１接触領域と、 本体の別の端部上の第２接触領域とを含んでいる、弾性
    導電相互接続要素。
  2. 【請求項２】 前記本体がテーパ付き形状を有し、第１
    接触部分がテーパのより小さい端部にある、請求項１に
    記載の弾性導電相互接続。
  3. 【請求項３】 本体が、少なくとも２つの異なる勾配を
    もつテーパ付き形状を有し、最大勾配が第１接触領域で
    終端する本体の最上部分にある、請求項２に記載の弾性
    導電相互接続。
  4. 【請求項４】 前記本体が、第１接触領域で終端するよ
    り小さい端部から延びる湾曲した壁とより大きい第２端
    部とを有する、請求項１に記載の弾性電気相互接続。
  5. 【請求項５】 本体が切頭円錐形状であり、第１接触領
    域で終端するより小さい端部を備える、請求項１に記載
    の弾性導電相互接続。
  6. 【請求項６】 それぞれの対向する表面を有する非導電
    材料の基板、およびその中に形成され、前記それぞれの
    対向する表面の間で延びる複数のアパーチャと、 対応する複数の弾性エラストマ導電相互接続要素とを含
    んでおり、各要素が複数のアパーチャのうちのそれぞれ
    のアパーチャ内に位置し、かつ前記基板のそれぞれの対
    向する表面の間で延び、 前記導電相互接続要素の各々が、一様でない断面と、本
    体のより小さい端部にある第１接触領域と、本体の別の
    端部上の第２接触領域とを有する導電エラストマ材料の
    本体から形成される電気相互接続装置。
JP2000001516A 1999-01-07 2000-01-07 一様でない断面を有する弾性電気相互接続装置 Pending JP2000315533A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/227,164 US6348659B1 (en) 1999-01-07 1999-01-07 Resilient electrical interconnects having non-uniform cross-section
US09/227164 1999-01-07

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Publication Number Publication Date
JP2000315533A true JP2000315533A (ja) 2000-11-14

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000001516A Pending JP2000315533A (ja) 1999-01-07 2000-01-07 一様でない断面を有する弾性電気相互接続装置

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EP (1) EP1018787B1 (ja)
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CN (1) CN1131576C (ja)
AT (1) ATE322093T1 (ja)
CA (1) CA2293181C (ja)
DE (1) DE60026926T2 (ja)
TW (1) TW466802B (ja)

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