JP2004537837A - 接触素子 - Google Patents

Abstract

電子部品（１）に用いる接触素子は導電性物質から製作される。さらに、当該物質はゴム状弾性があり、かつ変形可能である。その結果、相互接続される接触素子（４）と電子部品（１）間で接触力が実現される。電気コンタクト装置は、電気的に相互接続される第一及び第二金属部材を具備する。さらに、当該コンタクト装置は可撓性の接触素子を備える。当該接触素子は電気導電性のシリコン材料から製作される。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性物質から製作され、電子部品に用いる接触素子（contact element）に関するものである。
【０００２】
また、本発明は、電気的に相互接続される第一及び第二金属部材、及び当該金属部材を相互接続する電気導電性かつ可撓性の接触素子を具備する電気コンタクト装置に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
携帯電話の製造などのエレクトロニクス産業においては、装置、すなわち携帯電話を小型にする方向へ開発がたえず進行しており、それに伴い構成部品の小型化が進行している。同時に、ハイパフォーマンス及び作動信頼性も要求されている。このことは、多数の構成部品が完成製品に組み込まれ、これらの構成部品が互いに直接的または間接的に相互接続されることを当然に伴う。スペース不足から生じる問題がますます顕在化してきている。
【０００４】
作動信頼性は、相互接続の作用、すなわち電気接触が特にアンテナ信号などの信号の伝達上の多数の点で維持されること、に直結する。これらの点において、接触箇所、例えば回路カード、と電気的かつ機械的に通信する接触素子が配置される。そのような接触箇所は時折「パッド」とも呼ばれる。
【０００５】
接触素子と接触箇所またはパッド間の接触を確保するために、しばしば接触素子を金属スプリングのように設計する。スプリングの金属は、必要な電気導電能力を有するが、その可撓性は接触箇所に対して一定の圧力をかける。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この技術に固有の一つの欠点は、様々な理由から接触素子と接触箇所間の接触が弱くなるおそれがあることである。その理由のひとつは、スプリングが不適切な態様で曲がり、その結果として、スプリングが接触面に対して十分に接触しなくなることである。接触が弱くなる別の理由は、一方では接触素子の金属が、他方では接触面の金属が、空気中の酸素と接触して酸化され、これらの酸化物に十分な導電能力がないことである。後者の問題を解決するために、金メッキ（しばしばニッケルとの合金）した接触素子と接触箇所を時折使用する。金は貴金属であるので、酸化層が形成されず、優れた導電能力が長期間維持される。金メッキに固有の欠点は、一部分は原料であり一部分は製造時における追加加工相（ステップ）、に伴うコストである。
【０００７】
金メッキに固有のさらなる欠点は、メッキ層が薄いので金属の接触素子との接触時に生じる機械的磨耗に敏感であることである。
【０００８】
さらに、接触素子はまた、原理的には内部スプリングを備える２つのチューブからなる可撓性の入れ子式ロッド、いわゆるポゴピン（pogo pins）、の形態で使用される。これらは製造と組み立てに費用がかかり、その上接触箇所をメッキする必要があり、加えてポゴピン自体もメッキする必要がある。さらなる欠点は、これらが垂直方向に比較的長くなること、しばしば３〜４ｍｍほどになることである。
【０００９】
従って、本発明は相互接触される素子に対して確実に機械的接触する接触素子を実現し、同時に、メッキに金を使用する必要なく、金属酸化に固有の問題を回避するような接触素子を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第一の視点によれば、本発明は、導電物質から成り、電子部品に用いる接触素子であって、相互接続される接触素子と電子部品間の接触力を実現するために、導電物質はさらにゴム状弾性を有し、かつ変形可能（deformable）であることを特徴とする接触素子を提供する（基本構成１、形態１）。
【００１１】
また、第二の視点によれば、本発明は、電気的に相互接続される第一及び第二金属部材、及び当該金属部材を相互接続する電気導電性かつ可撓性の素子を具備する電気コンタクト装置ないし接点器（electric contact）であって、接触素子は電気導電性のシリコン材料から作られることを特徴とする電気コンタクト装置を提供する（基本構成２、形態２）。
【００１２】
さらに、第三の視点によれば、本発明は、金属表面に対し優れた接着力を有する電気導電性のシリコン材料を使用する電気接触素子の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
相互接触する接触素子と電子部品間の接触力を獲得するために、冒頭で示した接触素子が、その物質がさらにゴム状の弾力があり、かつ変形可能であることを特徴とするのであれば、本発明の基礎を成す目的は達成されるだろう。
【００１４】
また、添付の請求項２〜７に記載するような特徴を接触素子が１つ以上有するのであれば、さらなる利点が得られるだろう。
【００１５】
電気コンタクト装置に関して、接触素子が電気導電性のシリコン材料で作られることを電気コンタクト装置が特徴とするのであれば、本発明の目的は達成されるだろう。
【００１６】
添付の請求項９及び１０に記載するような特徴を電気コンタクト装置がさらに１つ以上有するのであれば、さらなる利点が得られるだろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の上記基本構成１は、下記の実施形態によって特徴づけられ、これらはそれぞれ従属請求項の特徴とされる。第一に、接触素子はその接着力により金属の基板に接続されたものであることを特徴とする（形態３）。第二に、接触素子が電気導電体と一体に製作されることを特徴とする（形態４）。第三に、空気接触及びそれに伴う酸化から接触箇所を保護するように、接触素子は弾性変形可能であることを特徴とする（形態５）。第四に、接触素子の幾何学的形状は、基板に対し点状接触するように形成されることを特徴とする（形態６）。第五に、接触素子の幾何学的形状は、基板に対し線状接触するように形成されることを特徴とする（形態７）。第六に、接触素子の材料はシリコン材料であることを特徴とする（形態８）。
【００１８】
さらに、本発明の上記基本構成２は、下記の実施形態によって特徴づけられ、これらはそれぞれ従属請求項の特徴とされる。第一に、接触素子は、シリコン材料に固有の接着力によって第一金属部材に固定されることを特徴とする（形態９）。第二に、接触素子は、第二金属部材と空気排除（ないし真空）接触（air-expelling abutment）することを特徴とする（形態１０）。
【００１９】
添付図面を参照して、以下に本発明を詳細に説明する。
【実施例１】
【００２０】
図１は、本発明の接触素子を備える電子部品の一実施例を示す。この場合、電子部品は、キャリヤ２を備えるアンテナ１、放射素子３及び接触素子４から成る。当該アンテナは、高周波数、すなわち８００ＭＨｚ以上の範囲、における送受信に使用されることを意図するものである。現在、約２．５ＧＨｚまでの周波数が使用されているが、少なくとも５〜６ＧＨｚの周波数も考えられる。
【００２１】
キャリヤ２は、プラスチックなどの形状的に安定な材質からなり、さらにキャリヤ２を基板、例えば回路カード、に機械的に固定するスナップ係止具（スナップキャッチ：snap catch）５を備える。キャリヤ２はさらに、キャリヤの主要部分を基板から所定の距離に保ついくつかのスペーサ６を有する。
【００２２】
放射素子３は、キャリヤ２上、またはキャリヤ２中に配置され、多数の異なる形状を有することができる。図面に示した形状は、多くの実施例の中の一例に過ぎない。放射素子３は導電物質、例えば金属、から作成されるが、他の物質もまた考えられる。放射素子３の一以上の部分はキャリヤ２の側面の周囲に曲げられ、今度は接触素子４の基板を構成する。放射素子３は、絶えず変化する信号を発信する。例えば不十分な接触により、信号が伝達するメッセージが失われるので、いかなる態様でも、信号をねじ曲げたり、歪めたりしないことが重要である。
【００２３】
回路カード上のスペースを節約するために、個々の点のみで接触させて、アンテナ又は少なくともその放射素子を回路カード及びその構成部品から離隔して配置する試みが通常行われている。好ましい実施の形態においては、アンテナが数点だけで基板と接触しているので、キャリヤの下部及び内部に電子部品を配置することが可能である。これにより、コンパクトで自由度の大きい設計及び構成が可能となる。特に縦（垂直）方向の大きさがわずか、ほぼ１ｍｍ程度の大きさ、なので、非常に狭いスペース内で接触させることができる。
【００２４】
図２は、図１によるアンテナの分解図を示す。この図において、放射素子３は、図１よりはっきりと認識できる。接触素子４もまたいくらか明瞭に見える。
【００２５】
好ましい実施の形態において、接触素子４の数は２つである。一方の接触素子は、回路カードの接触面に対して線状の接触となるように引き伸ばされているが、もう一方の接触素子は実質上点状の接触となるように小円の外形となっている。
【００２６】
接触素子４は、導電性で、弾力のあるゴム状物質から作られる。好ましい実施の形態において、接触素子は導電性のシリコン材料から作られる。シリコン材料は、シリコンの機械的性質に有意の影響を与えない量の導電性粒子の添加により導電性にされている。シリコン材料に固有の主な一利点は、空気中の酸素と長く接触しても、その表面に酸化物層を生じないことである。
【００２７】
シリコンは、放射素子３上に、考えうる様々なパターン及び形状で適用することができる。シリコンはまた、例えば射出成形、押出成形によって、又は型を用いて、など様々な方法で適用することができる。シリコン材料をいったん用いると、硬化、設置、及び基板、すなわち放射素子３への恒久的接着のために、シリコンは一般に熱処理される。そのような場合、シリコンの接着（adhesion）により空気を排除し、空気及び腐食からシリコン下の基板の金属表面を保護する。
【００２８】
好ましい実施の形態において、接触素子４は垂直方向にいくらかの厚みを示している。組立時にいくらかの圧縮が生じるので、この厚みはスペーサ６の高さよりわずかに高いことに注目すべきである。キャリヤ２のスナップ係止具５を用いて、アンテナ１を所定の場所にスナップ接合する場合、接触素子４は所定の場所に固定されるだろう、すなわち、機械的な圧縮力を受けるだろう。そのような場合に、接触素子４が基板としっかり接触することが確保されるだろう。シリコン材料の弾力性のため、シリコン材料はその原形を取り戻そうとするので、構成部品の全使用期間にわたり接触箇所の接触力は保持されるだろう。接触素子４を圧縮する場合、シリコン材料の弾力性が機械的な接触力を実現すると同時に、圧縮はまた接触素子４と基板間の非常にしっかりした接着を伴うだろう。これにより、接触素子が接触する接触箇所の金属に酸素が接近しなくなるので,酸化物層が生成することはない。このようにして、優れた導電能力が接触点で維持され、アンテナ信号は苦もなく接触点を通って伝導するだろう。
【００２９】
シリコン材料の物性はまた、一方ではある表面範囲で接触し、他方では角張ったエッジを有さない、接触素子４を提供する。さらに、シリコン材料は原則として基盤との接触面に固定されており、全体として接触箇所の磨耗のおそれを排除している。
【００３０】
スペーサ６の設置により、基板とキャリヤ２間にできる中間スペースに導線を容易に配置できるので、キャリヤ２の下に他の構成部品を設置することがより簡単になる。
【００３１】
従って、本発明の接触素子４は必要接触圧及び接触に必要な導電能力を共に実現する。さらに、接触箇所の酸化を防止し、それにより導電能力を維持する。
【実施例２】
【００３２】
図３は、開状態にある一般化した電気コンタクト装置７を示す。電気コンタクト装置は一つの接触素子８を有する。他の導電物質が考えられるが、接触素子８は、好ましくは第一金属部材９の形態にある導電基板に用いる。電気コンタクト装置７を閉じた場合、又は「作成」した場合、電気コンタクト装置７は、接触素子８との接触を目的として設置する第二金属部材１０をさらに有する。接触素子８は、開状態において一定の高さを有する。
【００３３】
図４に示すように、電気コンタクト装置７を閉じた場合、閉状態を保持する機械的な力も間接的に接触素子８を圧縮するだろう。接触素子８はその体積を実質上維持するだろうが、コンタクト装置７が再び開くまでその形状は変形しているだろう。実質上接触素子８が平らにされ、その側面が外側にふくらむような形状変化を伴う。金属部材９及び１０の部分への酸素の接触がシリコン材料の表面接触により妨げられるので、その変形により、空気を排出し、当該部分を腐食から保護することになる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明の上述のタイプの接触素子は、特にその外形に関して、様々な方法で変更できる。接触の目的により、多くの異なる形状が考えられる。いくつかの実施例では、接触素子４は線状の接点及び点状の接点を有しているが、環状または曲折状の形状の接触素子４も考えられる。原則として、接触素子は幅広い限定範囲内で変更できるので、接触素子の形状は任意である。
【００３５】
好ましい実施の形態においては、金属上に接触素子を配置するように示す。しかしながら、基板として使用する導電物質は金属である必要はない。他の物質として、例えば金属メッキしたプラスチックや銅箔を備えるフレキシブルフィルム（flexi-film）などがある。また実際には、その物質は、接触素子に使用する物質と同じであってもよい。また、基板の導電体と接触素子を互いと一体に製作することも考えられる。
【００３６】
好ましい実施の形態において、構成部品１上に配置している接触素子４を示す。対応する接触素子４をその製品の回路カード上に配置できること、及び回路カード上の接触素子に構成部品を接続することも考えられる。そのような場合、例えば、引き伸ばした一つの接触素子を用いて、複数の構成部品を同じ電位に接続することができるだろう。
【００３７】
本発明は、添付した特許請求の範囲から外れることなく、さらに変更することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】図１は、本発明による接触素子を備えるアンテナの斜視図である。
【図２】図２は、図１のアンテナの分解図である。
【図３】図３は、本発明による開状態の電気コンタクト装置の斜視図である。
【図４】図４は、閉状態の図３のコンタクト装置の垂線側正面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１：アンテナ
２：キャリヤ
３：放射素子
４：接触素子
５：スナップ係止具（スナップキャッチ）
６：スペーサ
７：電気コンタクト装置
８：接触素子
９：第一金属部材
１０：第二金属部材

Claims (11)

1. 導電物質から成り、電子部品（１）に用いる接触素子であって、相互接続される接触素子（４）と電子部品（１）間の接触力を実現するために、前記導電物質はさらにゴム状弾性を有し、かつ変形可能であることを特徴とする接触素子。
2. 前記接触素子（４）はその接着力により金属の基板（３）に接続されることを特徴とする請求項１記載の接触素子。
3. 接触素子は電気導電体と一体に製作されたものであることを特徴とする請求項１記載の接触素子。
4. 空気接触及びそれに伴う酸化から接触箇所を保護するように、接触素子は弾性的に変形可能であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の接触素子。
5. 接触素子の幾何学的形状は、基板に対し点状接触するように形成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の接触素子。
6. 接触素子の幾何学的形状は、基板に対し線状接触するように形成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の接触素子。
7. 接触素子の材料はシリコン材料であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の接触素子。
8. 電気的に相互接続される第一及び第二金属部材（９、１０）、及び前記金属部材を相互接続する電気導電性かつ可撓性の素子（８）を具備する電気コンタクト装置であって、前記接触素子は電気導電性のシリコン材料から作られることを特徴とする電気コンタクト装置。
9. 前記接触素子（８）は、シリコン材料に固有の接着力によって前記第一金属部材（９）に固定されることを特徴とする請求項８記載の電気コンタクト装置。
10. 前記接触素子（８）は、前記第二金属部材（１０）と空気排除接触（air-expelling abutment）することを特徴とする請求項８又は９に記載の電気コンタクト装置。
11. 電気接触素子の製造のための、金属表面に対し優れた接着力を有する電気導電性のシリコン材料の使用。