JP2001167857A - コンタクトシート - Google Patents

コンタクトシート

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JP2001167857A JP2000249965A JP2000249965A JP2001167857A JP 2001167857 A JP2001167857 A JP 2001167857A JP 2000249965 A JP2000249965 A JP 2000249965A JP 2000249965 A JP2000249965 A JP 2000249965A JP 2001167857 A JP2001167857 A JP 2001167857A
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 球状端子の高さ、大きさのばらつきに対応で
き、先端が潰れることがなく、電流の通過距離が短く、
交換可能な構造も取り得るコンタクトシートを提供する
こと。 【解決手段】 球状端子6を備えた集積回路7と基板8
とを接続するソケットに用いられるコンタクトシート5
であって、コンタクトバネ3は、導電性素材から成ると
ともに、一端においてシート1に接着又は狭持により固
定された2本以上の片持ち梁9から構成され、各片持ち
梁9は下部基材部分10と球状端子保持部分11を有
し、下部基材部分10は、シート1との固定部分に隣接
して形成された直線部分又は平板部分から成り、球状端
子保持部分11は、片持ち梁9の他端を貫通孔の2つの
開口部のうちの一方の開口部に向かって垂直方向に折り
曲げることにより形成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】 本発明は、格子状に並んだ
球状端子を備えた集積回路と基板との接続に使用される
ソケットで、高周波のテストや実装に用いられる、特に
薄型のソケットに使用されるコンタクトシートに関す
る。
【0002】
【従来の技術】 近年、情報処理機器の小型化、高速度
化の要請から、集積回路の狭ピッチ化が進むとともに、
実装方式もスルーホールから表面実装へ、端子の配列は
周辺配列から格子配列に移行しつつある。それに伴い、
格子配列であっても表面実装できるパッケージとして、
ボール・グリッド・アレイ(BGA)が主流になりつつ
ある。
【0003】 BGAタイプの集積回路と基板との間に
ソケットを用いる場合としては、集積回路をバーンイン
テストしたり高周波テストする場合の他、集積回路を交
換するために基板に実装することがある。ソケットにお
いては、全てのコンタクトが集積回路の端子及び基板に
形成された端子の双方と確実に接触することが、充分な
電気的導通を確保するために必要である。
【0004】 一方、近年、MPUやメモリーのスピー
ドが上がるにつれ、より高速のクロックに対するインダ
クタンスを低減させることが要求されており、そのため
には、集積回路の端子と基板の端子との間に介在される
コンタクトにおける電流の通過距離を出来るだけ短くす
ることが必要である。
【0005】 薄型で狭ピッチのコネクターまたはソケ
ットには、異方性導電シートと呼ばれるものが従来から
使用されている。例えば、絶縁性のエラストマーの中に
導電性のエラストマーや金属線を整列させたり(米国特
許第3862790号、同特許第4295700号)、
導電性の粒子を混合したもの(特開平6−82521
号)が知られている。図12に、シリコンゴム30中に
金属細線31を高密度で埋設した従来例を示す。
【0006】 更に、BGAの球状端子が柔らかく、表
面が酸化皮膜で覆われたはんだで構成されていることを
考慮したものとして、接点部にデンドライトを成長させ
たもの(米国特許第5691041号)、フレキシブル
基板上に突起を有する片持ち梁を固定したもの(米国特
許第5629837号)、フレキシブル基板上の端子の
表面を化学処理などで凹凸にしたもの(特開平10−3
2070号)、溶射等で無数の突起を与えたもの(特開
平10−144440号)などがある。また、はんだ表
面の酸化皮膜を破壊しつつ、ボールの先端との接触を避
けた構造のものとして、Y型コンタクトを備えるもの
(特開平9−21847号)、フィンガーばねに挿入す
るもの(米国特許第5702255号、同特許第573
0606号)がある。
【0007】 更に、集積回路の端子数が多くなると挿
入するに必要な力が大きくなるが、これをゼロにし、後
でレバーなどを用いて球状端子を横方向から押さえる構
造にしたもの(米国特許第5578870号、同特許第
5637008号)があるが、これらは縦方向に長い片
持ち梁を用いたものが主流である。また、前述のような
はんだボール特有の問題を解決しつつ、コンタクト部を
交換できるものとして特開平9−55273号に記載の
ソケットがある。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】 しかしながら、図1
2に示すようなエラストマーを利用した異方性導電シー
トは、主に金メッキされた平坦な面を持った端子同士を
接続するものであり、はんだで出来ている球状端子を持
つBGAとの接続に用いると、はんだ表面にくぼみを作
ってしまい、電気的接触が安定しないという問題があ
る。
【0009】 また、フレキシブル基板上の端子表面に
凹凸や突起を与えたものは、端子の高さにばらつきがあ
ると、充分な電気的導通を確保できない回路が生じてし
まう。Y型コンタクトなどは、確実な電気的導通は確保
できるものの、電流の通過距離が比較的長いため、高周
波テスト用や実装用のコンタクトには不向きである。
【0010】 本発明は、かかる状況に鑑みてなされた
ものであり、その目的とするところは、球状端子を備え
た集積回路と基板の間に介在する超薄型のコンタクトシ
ートとして用いたとき、はんだ表面の酸化皮膜の除去を
通じて確実な電気的接触が得られ、球状端子の高さ、大
きさのばらつきに対応でき、先端が潰れることがなく、
更に電流の通過距離が短く、必要に応じゼロ・インサー
ション・フォース(ZIF)構造がとれ、更に交換可能
な構造もとり得るコンタクトシートを提供することにあ
る。
【0011】
【課題を解決するための手段】 即ち、本発明によれ
ば、球状端子を備えた集積回路と基板とを接続するソケ
ットに用いられるコンタクトシートであって、絶縁性の
弾性素材から成るシートに設けた多数の貫通孔の一部ま
たは全部の内部に突き出たコンタクトバネを有し、該コ
ンタクトバネは、導電性素材から成るとともに、一端に
おいて該シートに接着または狭持により固定された2本
以上の片持ち梁から構成され、該各片持ち梁は下部基材
部分と球状端子保持部分を有し、該下部基材部分は、該
シートとの固定部分に隣接して形成された直線部分また
は平板部分から成り、該球状端子保持部分は、該片持ち
梁の他端を貫通孔の2つの開口部のうちの一方の開口部
に向かって垂直または斜め方向に折り曲げることにより
形成され、該集積回路を装着する際において、該球状端
子が該2本以上の片持ち梁の球状端子保持部分の隙間に
入り込むことによって、該2本以上の片持ち梁の球状端
子保持部分が、それぞれの片持ち梁の該シートとの固定
部分とは反対方向に押し広げられると同時に基板に押し
付けられることを特徴とするコンタクトシートが提供さ
れる。
【0012】 上記のコンタクトシートにおいては、各
コンタクトバネが3本の片持ち梁から構成され、上記貫
通孔内において上記3本の片持ち梁が互いにほぼ平行に
配置され、上記3本の片持ち梁のうちの両端側の2本と
中央の1本とが、互いに貫通孔の対向する縁に固定され
ていることが好ましい。また、上記のコンタクトシート
においては、各コンタクトバネが2本の片持ち梁から構
成され、上記貫通孔内において2本の片持ち梁が互いに
平行に配置され、かつ上記2本の片持ち梁が互いに該貫
通孔の対向する縁に固定され、任意の1の列の貫通孔に
設置された2本の片持ち梁の配置と、上記1の列に隣接
する他の列の貫通孔に設置された2本の片持ち梁の配置
とが鏡像関係にあることが好ましい。
【0013】 更に、本発明によれば、球状端子を備え
た集積回路と基板とを接続するソケットに用いられるコ
ンタクトシートであって、絶縁性の弾性素材から成るシ
ートに設けた多数の貫通孔の一部または全部の内部に突
き出たコンタクトバネを有し、該コンタクトバネは、導
電性素材から成る2本以上の片持ち梁から構成され、該
2本以上の片持ち梁のそれぞれは、互いに平行に配向す
るように、その一端において該貫通孔の互いに隣接する
縁に固定され、該各片持ち梁は下部基材部分と球状端子
保持部分を有し、該下部基材部分は、該シートとの固定
部分に隣接して形成された直線部分または平板部分から
成り、該球状端子保持部分は、該2本以上の片持ち梁の
他端を貫通孔の2つの開口部のうちの一方の開口部に向
かって垂直または斜め方向に折り曲げることにより形成
され、任意の1の列の貫通孔に設置された該2本以上の
片持ち梁の配置と、該1の列に隣接する他の列の貫通孔
に設置された該2本の片持ち梁の配置とが点対称の関係
にあり、該集積回路を装着する際において、該球状端子
が該2本以上の片持ち梁の球状端子保持部分を、それぞ
れの片持ち梁の該シートとの固定部分とは反対方向に押
し広げるとともに、該下部基材部分を基板に押しつける
ことを特徴とするコンタクトシートが提供される。
【0014】 本発明のコンタクトシートにおいて、各
片持ち梁を、上記片持ち梁が設置された貫通孔が属する
列の方向と平行に配向するように配置することが好まし
い。また、本発明のコンタクトシートにおいては、各コ
ンタクトバネが2本以上の片持ち梁から構成され、貫通
孔内において2本の片持ち梁が互いに平行に配置され、
かつ2本の片持ち梁が互いに貫通孔の対向する縁に固定
されていることにより、集積回路を装着する際の押圧力
を小さくしたものが好ましい。
【0015】 本発明のコンタクトシートにおいては、
各コンタクトバネが2本以上の片持ち梁から構成され、
貫通孔内において2本以上の片持ち梁が互いに平行に配
置され、かつ2本以上の片持ち梁のうちの、貫通孔の互
いに隣接する縁に固定された2本以上の片持ち梁の下部
基材部分を互いに接続するブリッジを備えていること
も、球状端子が球状端子保持部分に入り込んだ際に、2
本の球状端子保持部分が必要以上に離れてしまうのを防
止することが出来るので好ましい。また、図3(a)に
示すようにコンタクトシートの片持ち梁が、集積回路を
装着する以前に基板に接触していることもより確実な電
気的導通が確保できるので好ましい。
【0016】 本発明においては、二枚のコンタクトシ
ートが、コンタクトシートと同じパターンの貫通孔を有
する接着シートを介して一体に形成されていて、その二
枚のコンタクトシートのそれぞれが、接着シート面の両
側に、同数のコンタクトバネを有するコンタクトシート
とすることも好ましい。また、その接着シート面の両側
に備わるコンタクトバネの片持ち梁どうしが、集積回路
を装着する以前に互いに圧力をかけあって接触している
ことも好ましい。こういった接着シートには、異方性導
電膜を用いることが可能である。
【0017】 本発明のコンタクトシートにおいては、
球状端子を備えた集積回路を装着する過程及び装着した
状態において、片持ち梁と球状端子との接点を球状端子
の中心点と結んだ直線と、球状端子の中心点からシート
に引いた垂線とが形成する角の大きさが30〜70°で
あることが好ましい。
【0018】 本発明のコンタクトシートにおいては、
絶縁性の弾性素材から成るシート一枚に片持ち梁の一端
を接着することにより、片持ち梁をシートに固定するこ
と、あるいは、絶縁性の弾性素材から成るシート二枚を
重ね合わせて成り、二枚のシートにて片持ち梁の一端を
接着または狭持することにより、片持ち梁をシートに固
定することが好ましい。
【0019】
【発明の実施の形態】 本発明の第一のコンタクトシー
ト5は、図1に示すように、絶縁性の弾性素材から成る
シート1に設けた多数の貫通孔2の一部または全部の内
部に突き出たコンタクトバネ3を有し、コンタクトバネ
3は、導電性素材から成るとともに、一端においてシー
ト1に接着または狭持等により固定された2本以上の片
持ち梁9(9a、9b、9c)から構成される。各片持
ち梁9a、9b、9cは下部基材部分10と球状端子保
持部分11を有し、下部基材部分10は、シート1との
固定部分に隣接して形成された直線部分または平板部分
から成り、球状端子保持部分11は、片持ち梁9の他端
を貫通孔2の2つの開口部のうちの一方の開口部に向か
って垂直方向に折り曲げることにより形成される。
【0020】 集積回路7を装着する際には、図2
(a)、図2(b)に示すように、BGAパッケージ等
の集積回路7の球状端子6は2本以上の片持ち梁9(9
a、9b、9c)の球状端子保持部分11の隙間に入り
込むことによって、片持ち梁9の下部基材部分10がも
う一方の開口部に向かって撓み、下部基材部分10が基
板8に接触した後は、2本以上の片持ち梁9の球状端子
保持部分11が、それぞれの片持ち梁9のシート1との
固定部分とは反対方向に押し広げられる。尚、4はスペ
ーサーを示す。
【0021】 また、コンタクトバネ3の片持ち梁9の
形状が図3(a)に示すような構成の場合には、図3
(b)のように、BGAパッケージ等の集積回路7の球
状端子6は片持ち梁9の球状端子保持部分11の隙間に
入り込むと同時に、コンタクトシート5が基板8に、押
し付けられることによって、球状端子保持部分11が狭
くなり、その中へ球状端子6が入り込むことによって、
球状端子保持部分11がそれぞれの片持ち梁9のシート
1との固定部分とは反対方向に押し広げられる。この場
合、下部基材部分10が基板8側へ折り曲げられてい
て、集積回路7を装着しなくても、予め下部基材部分1
0が基板8に接触しているので、より確実な電気的導通
が得られ信頼性が高まることになる。
【0022】 上記のコンタクトシート5においては、
各片持ち梁9は下部基材部分10と球状端子保持部分1
1を有するために長く、球状端子を押し当てたときの変
位に対してもばねとしてのへたりが少ない。更に、球状
端子保持部分11は垂直に折り曲げられているため、球
状端子の上下方向の変位に対し、左右への広がりは小さ
い。このため、集積回路の球状端子の高さにばらつきが
ある場合や、集積回路や基板にそりがある場合において
も、これらを吸収して集積回路と基板との電気的導通を
確実にすることが出来る。
【0023】 また、片持ち梁9の球状端子保持部分1
1は、片持ち梁9の一端を貫通孔2の2つの開口部のう
ちの一方の開口部に向かって垂直方向に折り曲げること
により形成され、球状端子6は各片持ち梁9を押し広げ
て、各片持ち梁9の球状端子保持部分11の隙間に入り
込むため、球状端子6はその側面において片持ち梁9と
接触することとなり、球状端子6の先端部が下部基材部
分10と接しないため、球状端子6の先端部が潰れるこ
とがない。また、集積回路を基板に装着する際に、球状
端子6は片持ち梁9の球状端子保持部分11を押し広げ
ながら、球状端子保持部分11の隙間に入り込むが、そ
の過程で、酸化皮膜が片持ち梁9の端部の縁で削り取ら
れるため、確実な電気的導通を確保することが出来る。
更に、基板8の端子と片持ち梁9との導通は、球状端子
6による押しつけにより片持ち梁9の下部基材部分10
が撓んで、片持ち梁9の一部が基板の端子に接触するこ
とにより行われるため、コンタクトバネ3における電流
の通過距離が短くなり、高速のクロックに対するインダ
クタンスを低減させることが出来、実装用、高周波テス
ト用のコンタクトシートとして好適に用いることが出来
る。即ち、上記のコンタクトシートにおいては、コンタ
クトバネにおける電流の通過距離を、球状端子の半径程
度、具体的には0.15〜0.5mmとすることが出来
る。
【0024】 尚、上記のコンタクトシート5において
は、各片持ち梁9が球状端子6の下側を通るように配置
されているため、各アーム9の下部基材部分10を長く
することが出来る。従って、コンタクトシート5を介し
て集積回路を基板に装着する際に、コンタクトバネの弾
性内で変位を大きくとることが出来、そのため基板に不
必要な荷重をかけることもない。また、コンタクトバネ
が容易に折れることもない。
【0025】 上記のコンタクトシートにおいては、各
コンタクトバネ3を、図1に示すように、3本の片持ち
梁9(9a、9b、9c)から構成し、上記貫通孔2内
において上記3本の片持ち梁9を互いにほぼ平行に配置
し、上記3本の片持ち梁9のうちの両端側の2本9a,
9bと中央の1本9cとを、互いに貫通孔2の対向する
縁に固定してもよい。このような構成とすることによ
り、球状端子6を備えた集積回路とコンタクトシート5
との間の位置決めが容易になる。
【0026】 また、上記のコンタクトシートにおいて
は、図4に示すように、各コンタクトバネ3を2本の片
持ち梁9(9d、9e)から構成し、上記貫通孔2内に
おいて2本の片持ち梁9を互いに平行に配置し、かつ上
記2本の片持ち梁9を互いに貫通孔2の対向する縁に固
定し、任意の1の列の貫通孔2aに設置された2本の片
持ち梁9d、9eの配置と、上記1の列に隣接する他の
列の貫通孔2bに設置された2本の片持ち梁9f、9g
の配置とが鏡像関係になるようにしてもよい。隣り合う
列どうしの片持ち梁の配置を鏡像関係になるようにする
のは、球状端子を備えた集積回路とコンタクトシート5
との間の位置決めを容易にするためである。即ち、コン
タクトシート5を2本の片持ち梁9で構成した場合、球
状端子を2本の片持ち梁の球状端子保持部分の隙間に入
れようとしても、球状端子を図4中の矢印で示す方向に
拘束する力がないため、位置が定まらない。しかし、隣
り合う列どうしの片持ち梁9の配置を鏡像関係になるよ
うに構成すれば、図4に示すように、隣り合う列どうし
で、球状端子の逃げる方向が異なるため、位置決めが容
易になる。
【0027】 本発明の第二のコンタクトシートは、図
5に示すように、絶縁性の弾性素材から成るシート1に
設けた多数の貫通孔2の一部または全部の内部に突き出
たコンタクトバネ3を有し、上記コンタクトバネ3は、
導電性素材から成る2本以上の片持ち梁9から構成され
る。上記2本以上の片持ち梁9のそれぞれは、互いに平
行に配向するように、その一端において貫通孔2の互い
に隣接する縁に固定され、上記各片持ち梁9は下部基材
部分10と球状端子保持部分11を有する。上記下部基
材部分10は、上記シート1との固定部分に隣接して形
成された直線部分または平板部分から成り、上記球状端
子保持部分11は、上記2本以上の片持ち梁9の他端を
貫通孔2の2つの開口部のうちの一方の開口部に向かっ
て折り曲げることにより形成され、任意の1の列の貫通
孔2aに設置された上記2本以上の片持ち梁9h、9i
の配置と、上記1の列に隣接する他の列の貫通孔2bに
設置された上記2本の片持ち梁9j、9kの配置とが点
対称の関係にある。
【0028】 集積回路7を装着する際には、図6
(a)、図6(b)に示すように、球状端子6が上記2
本以上の片持ち梁9の球状端子保持部分11を、それぞ
れの片持ち梁9の上記シート1との固定部分とは反対方
向に押し広げるとともに、上記下部基材部分10を上記
シート1の反対の面方向に撓ませる。
【0029】 上記のコンタクトシートは、前記本発明
の第一のコンタクトシートと同様の理由で、球状端子の
先端部を潰すことがなく、また、酸化皮膜を削り取るこ
とにより確実な電気的導通を確保することが出来、更
に、コンタクトバネにおける電流の通過距離が短くな
り、高速のクロックに対するインダクタンスを低減させ
ることが出来る。隣り合う列どうしの片持ち梁9の配置
が点対称となるようにするのは、上記のコンタクトシー
ト5においては、単一の貫通孔2に設けたコンタクトバ
ネ3のみでは球状端子を保持できないため、互いに隣り
合う列に配置されたコンタクトバネ3どうしが協調的に
球状端子を保持できるようにするためである。この場
合、図5に示すように、各片持ち梁9を、上記片持ち梁
が設置された貫通孔2が属する列の方向と平行に配向す
るように配置することが好ましい。
【0030】 本発明の第一及び第二のコンタクトシー
トにおいては、片持ち梁を曲げて球状端子保持部分を形
成するが、球状端子が球状端子保持部分を押し広げるこ
とにより球状端子保持部分の隙間に入り込むことが出
来、かつ球状端子保持部分が球状端子の先端部分以外で
球状端子を保持することが出来、更に球状端子が球状端
子保持部分を押し広げる過程において片持ち梁の縁によ
り酸化皮膜を削り取ることが出来る限り、片持ち梁の曲
げ方に特に制限はなく、例えば、図7(a)に示すよう
に1箇所にて折り曲げてもよく、図7(b)に示すよう
に2箇所にて折り曲げてもよく、図7(c)に示すよう
に弧を描くように連続的に曲げてもよい。また、片持ち
梁9は細長い板状の部材にて構成してもよく、線状の部
材にて構成してもよい。
【0031】 尚、本発明の第一及び第二のコンタクト
シートにおいては、球状端子を備えた集積回路を装着し
た状態において、図8に示すように、球状端子6が片持
ち梁9の球状端子保持部分11を押す力が、球状端子6
がコンタクトバネ3をシート1に対し垂直方向に押す力
よりも大きいことが好ましい。球状端子の酸化皮膜を効
果的に削り取るとともに、集積回路の着脱に要する力を
小さくし、基板に余分な力を加えないようにするためで
ある。即ち、格子配列を有する集積回路のように多数の
端子を備えた集積回路を基板に装着する場合、基板にか
かる力は集積回路の各端子が基板を押す力の総和となる
ため、基板の破損を防ぐためには、球状端子がコンタク
トバネをシートに対し垂直方向に押す力を小さくする必
要があるのである。尚、酸化皮膜を効果的に除去するた
めには、球状端子を、その表面から0.001〜0.0
5mm削り取ることが好ましい。
【0032】 また、 本発明の第一及び第二のコンタ
クトシートにおいては、各コンタクトバネが2本以上の
片持ち梁から構成され、貫通孔内において2本以上の片
持ち梁が互いに平行に配置され、かつ2本以上の片持ち
梁のうちの、貫通孔の互いに隣接する縁に固定された2
本以上の片持ち梁を有する場合において、図13に示す
ように、貫通孔2の互いに隣接する縁に固定された2本
以上の片持ち梁9の下部基材部分10を互いに接続する
ブリッジ13を備えていることが好ましい。このブリッ
ジ13によって、球状端子6が球状端子保持部分11に
入り込んだ際に、球状端子保持部分11が左右に、即ち
貫通孔2の開口部と水平方向に、必要以上に押し広げら
れてしまうことを防止できる。尚、ブリッジ13の位置
が球状端子6から離れすぎると、球状端子保持部分11
が大きく押し広げられてしまい、また、ブリッジ13の
位置が基板8や平面端子16と接触する部分にあると、
2本以上の片持ち梁9が互いに独立して動作しにくくな
って、球状端子保持部分11と球状端子6、基板8、ま
たは平面端子16等との接触点数が減ることがあるの
で、ブリッジ13の位置は、なるべく球状端子6の近傍
で、基板8や平面端子16と接触する部分を除く任意の
位置が好ましい。
【0033】 本発明の第一及び第二のコンタクトシー
トにおいては、二枚のコンタクトシートが、コンタクト
シートと同じパターンの貫通孔を有する接着シートを介
して一体に形成されていて、二枚のコンタクトシートの
それぞれが、接着シート面の両側に、同数のコンタクト
バネを有する二枚重ねのコンタクトシートにすることも
好ましい。二枚重ねのコンタクトシートにすることによ
って、同じ弾性のコンタクトバネを用いても、一枚のコ
ンタクトシートに比べて2倍の変位をとることが可能と
なる。図14は二枚重ねのコンタクトシートの一態様を
示しており、図14(a)は集積回路7の装着前、図1
4(b)は集積回路7の装着後を示している。
【0034】 コンタクトバネの形状は、接着シートを
中心として面対称としてもよく、互いに無関係な異なる
形状であってもよい。図14に示す二枚重ねのコンタク
トシートでは、コンタクトバネ3の形状は、接着シート
12を中心として面対称ではなく、互いに無関係な異な
る形状であるが、基板8側のコンタクトバネ3は、球状
端子保持部分に相当する部分の先端が丸められていて、
基板8側の平面端子を傷つけない様になっている。
【0035】 また、図14(c)に示すようにその接
着シート面の両側の二枚のコンタクトバネの片持ち梁ど
うしを接着前に互いが接する方向に折り曲げておくと、
集積回路を装着する以前に互いに圧力をかけあって接触
し、より確実な電気的導通が確保できるので信頼性が増
す。
【0036】 接着シートには、図14(d)に示すよ
うな異方性導電膜を好適に用いることが出来る。異方性
導電膜とは厚さ方向に導電性を示し、横方向には絶縁性
を示す接着剤を基体としたシートであり、その性質から
漏れ電流を防止した上で、確実な電気的導通を確保で
き、信頼性を更に向上できる。
【0037】 本発明の第一及び第二のコンタクトシー
トにおいては、球状端子を備えた集積回路を装着する過
程及び装着した状態において、図9に示すように、上記
片持ち梁9と球状端子6との接点を上記球状端子6の中
心点と結んだ直線と、上記球状端子6の中心点から上記
シート1に引いた垂線とが形成する角の大きさが30〜
70°であることが好ましい。30°未満では球状端子
の先端部分に傷が付くおそれがあり、70°を超える場
合は、球状端子を効果的に保持することが困難となるか
らである。尚、球状端子がコンタクトバネをシートに対
し垂直方向に押す力を適宜に小さくする観点からは、片
持ち梁と球状端子との接点を上記球状端子の中心点と結
んだ直線と、上記球状端子の中心点から上記シートに引
いた垂線とが形成する角の大きさを45〜60°とする
ことがより好ましい。上記の角度の調整は、球状端子の
直径、コンタクトシートを構成するシートの厚さ及び片
持ち梁を曲げる角度を適宜調整することにより行うこと
が出来る。
【0038】 また、本発明のコンタクトシートは、ゼ
ロ・インサーション・フォース(ZIF)構造のソケッ
トに対して好適に使用できる。例えば、図10に示すコ
ンタクトシートは、図5と同様に、絶縁性の弾性素材か
ら成るシート1に設けた多数の貫通孔2の一部または全
部の内部に突き出たコンタクトバネ3を有し、上記コン
タクトバネ3は、導電性素材から成る2本以上の片持ち
梁9から構成される。上記2本以上の片持ち梁9のそれ
ぞれは、互いに平行に配向するように、その一端におい
て貫通孔2の互いに隣接する縁に固定され、上記各片持
ち梁9は下部基材部分10と球状端子保持部分11を有
する。上記下部基材部分10は、上記シート1との固定
部分に隣接して形成された直線部分または平板部分から
成り、上記球状端子保持部分11は、上記2本以上の片
持ち梁9の他端を貫通孔2の2つの開口部のうちの一方
の開口部に向かって折り曲げることにより形成されてい
る。
【0039】 図11(a)、図11(b)は、上記し
た図10に示すコンタクトシートを用いてZIF構造の
ソケットを構成した例を示す。図11(a)、図11
(b)に示すように、ZIF構造では、集積回路7は装
着された後、上下方向に移動せず、スペーサー4のみが
図11(b)の矢印方向(横方向)にスライドして集積
回路7を装着する。この場合、スペーサー4の球状端子
6に接触する側面部は、球状端子6の上部に接しそこを
押すように斜面状に形成されているため、球状端子6が
2本以上の片持ち梁9の球状端子保持部分11を、それ
ぞれの片持ち梁9の上記シート1との固定部分とは反対
方向に押し広げるとともに、上記下部基材部分10を上
記シート1の反対の面方向に撓ませる。このようなZI
F構造のソケットでは、コンタクトシートとして10〜
40μmの薄板を用いるときには、球状端子6との接触
圧が下がるため、接点数を増やして全体の接触抵抗を下
げることが出来る。
【0040】 本発明のコンタクトシートにおいて、貫
通孔の開口部の形状は、矩形、三角形、円形、楕円形等
どのような形状でもよいが、矩形であることが好まし
い。また、開口部の形状を円形とした場合において、そ
の直径は0.3から1.5mmであることが好ましい。
0.3mm未満の場合は製造が困難であり1.5mmを
超える場合は狭ピッチではなくなり、本発明以外の他の
手段でも対応できるからである。
【0041】 また、上記貫通孔のピッチは0.25〜
1.5mmであることが好ましい。0.25mm未満の
場合は充分な組立精度が確保できず、1.5mmを超え
る場合は、集積回路としてのメリットがないからであ
る。
【0042】 本発明のコンタクトシートに用いられる
導電性素材には、強度、導電性の他、耐摩耗性、可撓
性、耐酸化性等が要求されるが、ベリリウム銅、ニッケ
ルベリリウム等のばね材料を用いることが特に好まし
い。これらの素材を導電性素材として用いることにより
本発明のコンタクトシートに疲労特性及び高温に対する
耐熱性を付与することが出来る。
【0043】 コンタクトバネとしての片持ち梁の厚さ
または太さは、0.01〜0.1mmであることが好ま
しく、0.02〜0.05mmであることがより好まし
い。0.01mm未満の場合は、片持ち梁の強度が小さ
すぎて適度な接触荷重を得ることが困難となり、0.1
mmを超える場合は、材料の弾性範囲を超えるため、集
積回路の端子が、片持ち梁をシートの反対側に存在する
接続要素に押し付けるのに充分な変位がとれず、安定な
導通を確保することが困難となるからである。
【0044】 コンタクトシートを構成する弾性素材に
は、耐熱性、耐候性等が要求され、シリコンゴム、合成
ゴム等のゴム、またはポリマー、ポリイミド、エンジニ
アリング樹脂等の樹脂が用いられるが、ポリイミドが特
に好適に用いられる。
【0045】 また、本発明のコンタクトシートは、球
状端子を備えた集積回路を基板に装着する場合のコンタ
クト基板として好適に用いることが出来、具体的には球
状端子を備えた集積回路を実装用の基板、テスト用の基
板等に装着する際に好適に用いることが出来る。特に、
本発明のコンタクトシートは、端子のピッチが0.5〜
1.5mmで、端子数が500〜2000までの格子配
列を備えた集積回路に好適に用いることが出来、従来に
おいて反りが生じると電気的導通が不安定になりがちで
あった多ピンの格子配列を有する集積回路について確実
な電気的導通を確保することが出来る。
【0046】 尚、集積回路の端子は球状端子であって
も、平面端子(LGA:ランド・グリッド・アレイ)で
あってもよい。図16(a)、図16(b)は、LGA
の集積回路15を基板8に装着する例を示しており、平
面端子16が2本以上の片持ち梁9の先端が丸められた
端子接触部分14を上から押さえることによって、片持
ち梁9の端子接触部分14が、それぞれの片持ち梁9の
シート1との固定部分とは反対方向に押し広げられると
同時に基板に押し付けられ、接触を確実にしている。
【0047】 LGAを備えた集積回路においても、図
16(a)、図16(b)に示すように、下部基材部分
10が基板8側へ折り曲げられていて、集積回路7を装
着しなくても、予め下部基材部分10が基板8に接触し
ているコンタクトシートによって、より接触抵抗が下げ
られ信頼性を高められる。
【0048】 平面端子においても、二枚重ねのコンタ
クトシートにすることによって、同じ弾性のコンタクト
バネを用いた一枚のコンタクトシートに比べて2倍の変
位をとることが可能である。
【0049】 二枚重ねのコンタクトシートでは、LG
Aを備えた集積回路においても、接着シート面の両側の
二枚のコンタクトバネの片持ち梁どうしを、集積回路を
装着する以前に互いに圧力をかけあって接触させると、
より信頼性が増すので好ましい。図17はLGAを備え
た集積回路に用いた場合の本発明の二枚重ねのコンタク
トシートにおける、片持ち梁の一態様を示している。
【0050】 図15に、本発明のコンタクトシートに
集積回路を装着した種々の態様を示す。図15(a)〜
(b)は球状端子を備えた集積回路を装着する、コンタ
クトバネが2本の片持ち梁で構成される例で、図15
(a)は一枚のコンタクトシートの場合、図15(b)
は二枚のコンタクトシートの場合を示す。図15(b)
の二枚のコンタクトシートの場合は、図15(a)の一
枚のコンタクトシートの場合に比べて2倍の変位をとる
ことが可能である。
【0051】 また、図15(c)〜(e)は平面端子
を備えた集積回路を装着する例で、図15(c)はコン
タクトバネが2本の片持ち梁で構成される一枚のコンタ
クトシートの場合、図15(d)はコンタクトバネが3
本の片持ち梁で構成される一枚のコンタクトシートの場
合、図15(e)はコンタクトバネが3本の片持ち梁で
構成される二枚のコンタクトシートの場合を示す。同じ
片持ち梁であれば接触荷重は片持ち梁の本数に比例す
る。即ち、図15(d)、図15(e)の3本の片持ち
梁を有するコンタクトシートの場合は、図15(a)、
図15(b)の2本の片持ち梁を有するコンタクトシー
トに比べて1.5倍の接触荷重を受けることが可能であ
る。
【0052】 本発明のコンタクトシートは、例えば以
下のような方法にて製造される。まず、多数の貫通孔を
備えた絶縁性の弾性素材から成るシートに導電性素材か
ら成るシートを接着し、次にエッチング等によりコンタ
クトバネを形成する部分のみを残し、コンタクトバネを
形成する部分をプレス等により切断・曲げ加工する。
尚、必要に応じ、プレス加工の前または後に、コンタク
トバネにメッキ処理を施してもよい。最後に、コンタク
トバネが露出している側に、もう一枚の弾性素材から成
るシートを配置し、本発明のコンタクトシートを得る。
【0053】 または、まず、導電性素材から成るシー
トからエッチング、プレス加工等によりコンタクトバネ
を形成する部分のみを取り出し、次にそれらを貫通孔を
備えた絶縁性の弾性素材から成る二枚のシートの間に挟
んで接着し、プレス等で切断・曲げ加工を行う。尚、プ
レス等による切断・曲げ加工は、コンタクトバネを形成
する部分を、弾性素材から成るシートの一枚に接着した
状態で行ってもよく、また、プレス加工の前または後
に、コンタクトバネにメッキ処理を施してもよい。
【0054】 変位を2倍とることが出来る二枚重ねの
コンタクトシートは、上記のいずれかの方法で製造した
コンタクトシートを二枚用意し、同じパターンに貫通孔
を設けた接着シートを別に一枚用意して貫通孔の位置が
合うように二枚のコンタクトシートの間に挟み、これを
熱圧着して作製する。
【0055】
【実施例】 本発明を実施例を用いて更に詳しく説明す
るが、本発明はこれらの実施例に限られるものではな
い。
【0056】(実施例1) 厚さ50μmで片面に10
μmの厚さの接着層を設けたポリイミドシート(商標
名:ユーピレックス、宇部興産株式会社製)に、1.0
mmのピッチで、23列×23行、合計529個の貫通
孔を設けた。貫通孔は縦0.5mm、横1.0mmの矩
形とし、貫通孔2の各辺及び貫通孔2により形成される
各列がポリイミドシート1の各辺と45°の角度で配向
するようにした。
【0057】 次に、一枚のポリイミドシートの接着層
を設けた面に厚さ30μmのベリリウム銅板を熱圧着に
て張り付け、エッチングにてコンタクトバネを形成する
切片を残した。
【0058】 次に、もう一枚の貫通孔を設けたポリイ
ミドシートと、上記のエッチングでベリリウム銅の切片
を残したポリイミドシートを熱圧着により張り合わせ
た。このとき、接着層を有する面をベリリウム銅の切片
側となるように張り合わせた。
【0059】 次いで、プレスによって矩形の貫通孔の
中に残った切片を切り、途中から曲げて所定形状の片持
ち梁とした。尚、必要に応じて、この段階で時効硬化処
理などの熱処理を施してもよい。その後、ニッケル、金
をメッキして、図1に示す本発明のコンタクトシートを
作製した。
【0060】 実装用基板に、上記のコンタクトシート
を介して、球状端子を備えた集積回路を装着したとこ
ろ、酸化皮膜が効果的に除去され、安定した電気的導通
が得られた。また、球状端子の先端部の潰れも観察され
なかった。
【0061】(実施例2) 厚さ50μmで片面に10
μmの厚さの接着層を設けたポリイミドシート(商標
名:ユーピレックス、宇部興産株式会社製)2枚のそれ
ぞれに、1.0mmのピッチで、23列×23行、合計
529個の貫通孔を設けた。貫通孔は縦0.5mm、横
1.0mmの矩形とし、貫通孔2の各辺及び貫通孔2に
より形成される各列がポリイミドシート1の各辺と45
°の角度で配向するようにした。
【0062】 これとは別に、厚さ30μmのベリリウ
ム銅板をエッチングし、コンタクトバネを形成する幅
0.12mmの連続したビームを残した。次に、エッチ
ングされたベリリウム銅板を前記した二枚のポリイミド
シートで挟み、熱圧着により張り合わせた。張り合わせ
たシートの厚さは概略0.15mmであった。
【0063】 次いで、プレスによって矩形の貫通孔の
中に残った2本のビームの一端を切り、途中から曲げて
所定形状の片持ち梁とした。その後、ニッケル、金をメ
ッキして、図5に示す本発明のコンタクトシートを作製
した。
【0064】 実装用基板に、上記のコンタクトシート
を介して、球状端子を備えた集積回路を装着したとこ
ろ、酸化皮膜が効果的に除去され、安定した電気的導通
が得られた。また、球状端子の先端部の潰れも観察され
なかった。
【0065】(実施例3) 実施例1と同じ方法でコン
タクトシートを二枚作製した。次に、接着フィルムに、
コンタクトシートと同様のパターンで、同じ形状、同じ
大きさの貫通孔を開けた。即ち、縦0.5mm、横1.
0mmの矩形とし、1.0mmのピッチで、23列×2
3行、合計529個の貫通孔を設けた。この接着フィル
ムを、接着フィルム面を中心にコンタクトバネが対称と
なるように重ねた二枚のコンタクトシートの間に挟み、
熱圧着して新たな二枚重ねのコンタクトシートを得た。
【0066】 一枚のコンタクトシートでは変位が約
0.3mmであったが、この二枚重ねのコンタクトシー
トでは約0.6mmと2倍の変位をとることが出来た。
実装用基板に、上記の二枚重ねコンタクトシートを介し
て、球状端子を備えた集積回路を装着したところ、安定
した電気的導通が得られた。
【0067】
【発明の効果】 本発明のコンタクトシートによれば、
球状端子を備えた集積回路とのコンタクト基板として用
いた場合に、球状端子の先端部が潰れることがなく、酸
化皮膜の除去を通じて確実な電気的導通を確保できる。
また、コンタクトバネにおける電流の通過距離が短いた
め、高周波テスト用基板や実装用基板にも好適に用いる
ことが出来る。特に、本発明のコンタクトシートは、従
来において反りが生じると電気的導通が不安定になりが
ちであった狭ピッチの格子配列を有する集積回路につい
て確実な電気的導通を確保することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第一のコンタクトシートの一例を示
す斜視図である。
【図2】 本発明の第一のコンタクトシートに集積回路
を装着する一態様を示す説明図で、(a)は装着前、
(b)は装着後を示す。
【図3】 本発明の第一のコンタクトシートに集積回路
を装着した他の態様を示す説明図、(a)は装着前、
(b)は装着後を示す。
【図4】 本発明の第二のコンタクトシートの一例を示
す斜視図である。
【図5】 本発明の第二のコンタクトシートの他の例を
示す斜視図である。
【図6】 本発明の第二のコンタクトシートに集積回路
を装着する一態様を示す説明図で、(a)は装着前、
(b)は装着後を示す。
【図7】 本発明の第一及び第二のコンタクトシートに
おける片持ち梁の態様の(a)一例、(b)他の例及び
(c)更に他の例を示す模式断面図である。
【図8】 本発明の第一及び第二のコンタクトシートに
おける力のバランスについての説明図である。
【図9】 本発明のコンタクトシートにおけるコンタク
トバネと球状端子の接点についての説明図である。
【図10】 ZIF構造のソケットに適用するためのコ
ンタクトシートの一例を示す斜視図である。
【図11】 本発明のコンタクトシートをZIF構造に
適用しこれに集積回路を装着する一態様を示す説明図
で、(a)は作動前、(b)は作動後を示す。
【図12】 従来のコンタクトシートの一例を示す模式
断面図である。
【図13】 本発明の第一及び第二のコンタクトシート
のブリッジを有する一例を示す斜視図である。
【図14】 本発明の二枚重ねのコンタクトシートに、
集積回路を装着する一態様を示す説明図で、(a)は装
着前、(b)は装着後、(c)はコンタクトシートの分
解図、(d)は接着シートに異方性導電膜を用いたコン
タクトシートの分解図を示す。
【図15】 本発明のコンタクトシートに集積回路を装
着した種々の態様を示す説明図で、(a)〜(b)は球
状端子を備えた集積回路を装着する、コンタクトバネが
2本の片持ち梁で構成される例で、(a)は一枚のコン
タクトシートの場合、(b)は二枚のコンタクトシート
の場合を示し、また、(c)〜(e)は平面端子を備え
た集積回路を装着する例で、(c)はコンタクトバネが
2本の片持ち梁で構成される一枚のコンタクトシートの
場合、(d)はコンタクトバネが3本の片持ち梁で構成
される一枚のコンタクトシートの場合、(e)はコンタ
クトバネが3本の片持ち梁で構成される二枚のコンタク
トシートの場合を示す。
【図16】 本発明のコンタクトシートにLGAを備え
た集積回路を装着する一態様を示す説明図で、(a)は
装着前、(b)は装着後を示す。
【図17】 本発明の二枚重ねのコンタクトシートにL
GAを備えた集積回路を装着する一態様を示す説明図
で、(a)は装着前、(b)は装着後を示す。
【符号の説明】
1…絶縁シート、2…貫通孔、3…コンタクトバネ、4
…スペーサー、5…コンタクトシート、6…球状端子、
7…集積回路、8…基板、9…片持ち梁、10…下部基
材部分、11…球状端子保持部分、12…接着シート、
13…ブリッジ、14…端子接触部分、15…集積回
路、16…平面端子、24…球状端子、25…集積回
路、27…電極、28…コンタクトシート、30…シリ
コンゴム、31…金属細線。

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 球状端子を備えた集積回路と基板とを接
    続するソケットに用いられるコンタクトシートであっ
    て、 絶縁性の弾性素材から成るシートに設けた多数の貫通孔
    の一部または全部の内部に突き出たコンタクトバネを有
    し、 該コンタクトバネは、導電性素材から成るとともに、一
    端において該シートに接着または狭持により固定された
    2本以上の片持ち梁から構成され、 該各片持ち梁は下部基材部分と球状端子保持部分を有
    し、 該下部基材部分は、該シートとの固定部分に隣接して形
    成された直線部分または平板部分から成り、 該球状端子保持部分は、該片持ち梁の他端を貫通孔の2
    つの開口部のうちの一方の開口部に向かって垂直または
    斜め方向に折り曲げることにより形成され、 該集積回路を装着する際において、該球状端子が該2本
    以上の片持ち梁の球状端子保持部分の隙間に入り込むこ
    とによって、該2本以上の片持ち梁の球状端子保持部分
    が、それぞれの片持ち梁の該シートとの固定部分とは反
    対方向に押し広げられると同時に基板に押し付けられる
    ことを特徴とするコンタクトシート。
  2. 【請求項2】 各コンタクトバネが3本の片持ち梁から
    構成され、該貫通孔内において該3本の片持ち梁が互い
    にほぼ平行に配置され、該3本の片持ち梁のうちの両端
    側の2本と中央の1本とが、互いに該貫通孔の対向する
    縁に固定された請求項1に記載のコンタクトシート。
  3. 【請求項3】 各コンタクトバネが2本の片持ち梁から
    構成され、該貫通孔内において該2本の片持ち梁が互い
    に平行に配置され、かつ該2本の片持ち梁が互いに該貫
    通孔の対向する縁に固定され、 任意の1の列の貫通孔に設置された2本の片持ち梁の配
    置と、該1の列に隣接する他の列の貫通孔に設置された
    2本の片持ち梁の配置とが鏡像関係にある請求項1に記
    載のコンタクトシート。
  4. 【請求項4】 球状端子を備えた集積回路と基板とを接
    続するソケットに用いられるコンタクトシートであっ
    て、 絶縁性の弾性素材から成るシートに設けた多数の貫通孔
    の一部または全部の内部に突き出たコンタクトバネを有
    し、 該コンタクトバネは、導電性素材から成る2本以上の片
    持ち梁から構成され、 該2本以上の片持ち梁のそれぞれは、互いに平行に配向
    するように、その一端において該貫通孔の互いに隣接す
    る縁に固定され、 該各片持ち梁は下部基材部分と球状端子保持部分を有
    し、 該下部基材部分は、該シートとの固定部分に隣接して形
    成された直線部分または平板部分から成り、 該球状端子保持部分は、該2本以上の片持ち梁の他端を
    貫通孔の2つの開口部のうちの一方の開口部に向かって
    垂直または斜め方向に折り曲げることにより形成され、 任意の1の列の貫通孔に設置された該2本以上の片持ち
    梁の配置と、該1の列に隣接する他の列の貫通孔に設置
    された該2本の片持ち梁の配置とが点対称の関係にあ
    り、 該集積回路を装着する際において、該球状端子が該2本
    以上の片持ち梁の球状端子保持部分を、それぞれの片持
    ち梁の該シートとの固定部分とは反対方向に押し曲げる
    とともに基板に押しつけることを特徴とするコンタクト
    シート。
  5. 【請求項5】 各片持ち梁を、該片持ち梁が設置された
    貫通孔が属する列の方向と平行に配向するように配置し
    た請求項2〜4のいずれか一項に記載のコンタクトシー
    ト。
  6. 【請求項6】 各コンタクトバネが2本以上の片持ち梁
    から構成され、該貫通孔内において2本の片持ち梁が互
    いに平行に配置され、かつ2本の片持ち梁が互いに貫通
    孔の対向する縁に固定され、集積回路を装着する際の押
    圧力が小さい請求項3または5に記載のコンタクトシー
    ト。
  7. 【請求項7】 各コンタクトバネが2本以上の片持ち梁
    から構成され、該貫通孔内において該2本以上の片持ち
    梁が互いに平行に配置され、かつ該2本以上の片持ち梁
    のうちの、該貫通孔の互いに隣接する縁に固定された2
    本以上の片持ち梁の該下部基材部分を互いに接続するブ
    リッジを備えている請求項1、4、5のいずれか一項に
    記載のコンタクトシート。
  8. 【請求項8】 該コンタクトシートの片持ち梁が、集積
    回路を装着する以前に基板に接触している請求項1〜7
    に記載のコンタクトシート。
  9. 【請求項9】 二枚のコンタクトシートが、該コンタク
    トシートと同じパターンの貫通孔を有する接着シートを
    介して一体に形成されていて、該二枚のコンタクトシー
    トのそれぞれが、該接着シート面の両側に、同数のコン
    タクトバネを有する請求項1〜8のいずれか一項に記載
    のコンタクトシート。
  10. 【請求項10】 該接着シートが、異方性導電膜である
    請求項9に記載のコンタクトシート。
  11. 【請求項11】 該接着シート面の両側に備わる該コン
    タクトバネの片持ち梁どうしが、集積回路を装着する以
    前に互いに圧力をかけあって接触している請求項9及び
    10に記載のコンタクトシート。
  12. 【請求項12】 球状端子を備えた集積回路を装着する
    過程及び装着した状態において、該片持ち梁と球状端子
    との接点を該球状端子の中心点と結んだ直線と、該球状
    端子の中心点から該シートに引いた垂線とが形成する角
    の大きさが30〜70°である請求項1〜11のいずれ
    か一項に記載のコンタクトシート。
  13. 【請求項13】 絶縁性の弾性素材から成るシート一枚
    に該片持ち梁の一端を接着することにより、該片持ち梁
    を該シートに固定した請求項1〜12のいずれか一項に
    記載のコンタクトシート。
  14. 【請求項14】 絶縁性の弾性素材から成るシート二枚
    を重ね合わせて成り、該二枚のシートにて該片持ち梁の
    一端を接着または狭持することにより、該片持ち梁を該
    シートに固定した請求項1〜12のいずれか一項に記載
    のコンタクトシート。
  15. 【請求項15】 該導電性素材がベリリウム銅またはニ
    ッケルベリリウムのばね材料から成る請求項1〜14の
    いずれか一項に記載のコンタクトシート。
  16. 【請求項16】 該絶縁性の弾性素材がゴムまたは樹脂
    である請求項1〜14のいずれか一項に記載のコンタク
    トシート。
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