JP2005268079A - スパイラル接触子および前記スパイラル接触子を備えたコンタクトシート並びに前記コンタクトシートを備えた接続装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 単位面積当たりの実装密度を高めることができるとともに、大きなばね定数を有するスパイラル接触子およびこれを備えたコンタクトシート等を提供する。
【解決手段】 支持部１１は巻き始端部１２ａ側にのみに設けられており、それ以外の変形部１２の外側は開放領域となっているため、隣り合うスパイラル接触子１０どうしを近接させた状態で配置することが可能となる。よって、ガイドフレーム２１上のスパイラル接触子１０の実装密度を高めることが可能となる。しかも前記開放領域にも変形部１２を配置することができるため、変形部１２の幅寸法を広くすることが可能となる。よって、ばね定数の大きなスパイラル接触子１０を提供できる。
【選択図】図３

Description

本発明は、ＢＧＡやＬＧＡ等の接続端子を備えた電子部品に対して電気的に接続されるスパイラル接触子に係わり、特にばね定数を高くすることができるとともに、単位面積当たりに実装密度を高めることを可能としたスパイラル接触子および前記スパイラル接触子を備えたコンタクトシート並びに前記コンタクトシートを備えた接続装置に関する。

図７は従来のスパイラル接触子を備えたコンタクトシートの一部を示す平面図、図８は従来のスパイラル接触子を拡大して示す平面図である。

図７に示すコンタクトシート１は薄い絶縁シートからなるガイドフレーム２を有しており、前記ガイドフレーム２上に複数のスパイラル接触子３が縦横方向に規則正しく配列されている。図８に示すように、個々のスパイラル接触子３は、略正方形状をした薄い銅板などで形成されており、外枠として機能する支持部３Ａと、前記支持部３Ａ内において渦巻き状に切り欠かれた変形部３Ｂとを有している。

前記コンタクトシート１は、縦横方向に規則正しく配列された複数のスルーホールを有する絶縁基板上に設置される。個々の前記スルーホールの縁部および内面には導電部が形成されており、個々のスパイラル接触子３の支持部３Ａは個々のスルーホールの縁部にそれぞれ電気的に固定されている。また前記変形部３Ｂは前記スルーホール上に位置しており、スルーホールの貫通方向に弾性変形可能な状態にある。

ＩＣなど電子部品の底面に設けられた複数の球状接触子（ＢＧＡ）やコーン状接触子（ＣＧＡ）などの外部接触子が、複数のスパイラル接触子３に対向する状態で押し付けられると、前記外部接触子は前記スパイラル接触子３を押圧しながら前記スルーホール内に至る。このとき前記スパイラル接触子３の変形部３Ｂは弾性的に変形させられ、前記外部接触子の外面に巻き付きながら接触するため、個々の球状接触子と個々のスパイラル接触子との間が電気的に接続されるようになる。

上記のようなスパイラル接触子に関する先行技術文献としては、例えば以下に示すようなものが存在している。
特開２００２−１７５８５９号公報 特開２００３−７８０７８号公報 特開２００４−１２３５７号公報

上記のようなスパイラル接触子では、変形部が大きく弾性変形させられた状態でスルーホール内に押し込まれるため、大きなばね定数を有することが必要とされるが、そのためには前記変形部３Ｂの幅寸法Ｗ（図８では平均的な幅寸法をＷとして示している。）を可能な限り広く形成する必要がある。

しかし、上記従来のスパイラル接触子３は、変形部３Ｂの外周全域が四角形状の支持部３Ａで囲まれた構成であるため、変形部３Ｂの幅寸法を広くすることには限界がある。

一方、スパイラル接触子３の外形寸法そのものを大きくし、すなわち支持部３Ａの縦横方向の寸法を大きくすれば、内部の変形部３Ｂの幅寸法を広く形成することができるため、前記変形部３Ｂのばね定数を高めることが可能となる。しかし、この方法では、コンタクトシート１としたときの単位面積当たりの実装密度を高めることがでないという問題が生じる。

さらに、図７に示すように、各スパイラル接触子３は前記支持部３Ａどうしが、縦横方向で隣接する状態で配置されているため、隣り合う支持部３Ａどうしの間で電気的な短絡（ショート）が発生しやすいという問題がある。

すなわち、各スパイラル接触子３は、例えば特許文献１などに記載されているように、ポリイミドなど絶縁性の基材シートの表面にニッケルや銅などのメッキ処理や前記銅メッキに対するエッチング処理など、複数の製造工程を経ることにより製造される。しかし、図７に示すように前記エッチング処理においては銅メッキ３Ｃが完全に除去しきれず残る場合があり、そのような場合には隣接する支持部３Ａどうしが部分的に前記残存する銅メッキ３Ｃによって電気的に接続された状態で形成されてしまうことになる。

そして、電子部品の外部接触子が、このようなスパイラル接触子の変形部３Ｂに接触させられ且つ電力が与えられると、前記支持部３Ａどうしの間が前記銅メッキ３Ｃを介して電気的に短絡するため、前記電子部品の破壊や信号の混信などの不具合を発生させるという問題がある。

本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、単位面積当たりの実装密度を高めることができるとともに、大きなばね定数を有するスパイラル接触子およびこれを備えたコンタクトシートを提供することを目的としている。

さらにはスパイラル接触子の支持部どうしの短絡を防止することを可能としたコンタクトシートおよびコンタクトシートを備えた接続装置を提供することを目的としている。

本発明は、外周側の巻き始端から内周側の巻き終端向かって螺旋状に延びる変形部と、前記変形部の外周側の位置で前記巻き始端に連続する支持部と、を備えたスパイラル接触子であって、
前記支持部は前記巻き始端側に設けられており、前記巻き始端側以外の前記変形部の外側は開放されていることを特徴とするものである。

本発明では、変形部の占める面積を大きくすることができるため、幅寸法の広い変形部とすることができる。よって、変形部のばね定数を高めることができる。

この場合において、前記支持部の前記巻き始端を有する側とは逆側となる位置には凹部が形成されており、隣接する他の変形部が前記凹部内に部分的に配置されているものが好ましい。

上記手段では、隣り合うスパイラル接触子間で、互いの距離を近接させた状態で配置することができるため、単位面積当たりの実装密度を高めることができる。

また本発明は、上記に記載されたスパイラル接触子を備えたコンタクトシートであって、
複数の開口部が形成されたガイドフレームを有し、この開口部の縁部に前記支持部が固定され、かつ前記変形部が前記開口部に配置されていることを特徴とするものである。

この場合においては、所定のピッチで配列された複数のスパイラル接触子により行および列が形成されており、一の列の行方向に並ぶ前記スパイラル接触子の各支持部と、前記一の列に隣接する他の列の行方向に並ぶ前記スパイラル接触子の各変形部とが互いに対向するように配置されているものが好ましい。

上記発明では、スパイラル接触子の支持部どうしの近接配置を防止できる。
また本発明は、上記に記載されたコンタクトシートを備えた接続装置であって、
複数のスルーホールが形成された絶縁基板と、少なくとも前記絶縁基板の一方の面に対向配置されたコンタクトシートとが設けられており、
前記スパイラル接触子の支持部が、前記スルーホールの開口縁部に設けられた接続部に接続されていることを特徴とする。

本発明のスパイラル接触子は、支持部が変形部の巻き始端側にのみ設けらており、それ以外の部分を開放した構造である。このため、従来は支持部であった部分、すなわち前記開放領域にも変形部を配置することが可能となるため、変形部の占める面積を多くすることが可能となる。よって、従来に比較して変形部の幅寸法を大きくすることができるため、変形部のばね定数を大きくすることが可能となる。

また支持部に形成された凹部内に、他のスパイラル接触子の変形部を配置することにより、単位面積当たりの実装密度を高めることができる。

さらに本発明のコンタクトシートでは、行方向において支持部と変形部とを隣接させるとともに列方向では支持部間の距離を離すように配置したことより、製造時のエッチング処理において除去しきれなかった銅メッキによって前記支持部どうしが電気的に接続されるのを防止することが可能となる。

図１は本発明の第１の実施の形態としてのスパイラル接触子を示す平面図、図２は図１の２−２線における断面図である。

図１に示すスパイラル接触子１０は、支持部１１と螺旋形状で形成された変形部１２とを有している。前記変形部１２は、外周側に巻き始端部１２ａが設けられ、渦巻きの中心である内周側に巻き終端部１２ｂが設けられている。前記支持部１１は前記変形部１２の外周側に設けられており、前記変形部１２の巻き始端部１２ａが前記支持部１１から連続的に延出する構造である。なお、前記巻き終端部１２ｂの先端は広い面積で形成されており、電子部品の外部接触子に対して中心的に接触する役割を果たす当接部１２ｃとされている。

図１に示す第１の実施の形態では、前記支持部１１は前記巻き始端部１２ａが設けられたＸ２側にのみ設けられており、前記巻き始端部１２ａが設けられていないＸ１側では変形部１２の外側が開放された状態にある。また図１では前記支持部１１が、前記当接部１２ｃの中心を通りＹ方向に平行となる中心線Ｏ−Ｏまで形成されている。

このため、前記中心線Ｏ−ＯよりもＸ１側の開放領域（変形部１２の外側の領域）に前記変形部１２を配置することができる。さらには支持部１１を前記中心線Ｏ−Ｏよりも巻き始端部１２ａ（Ｘ２）側の領域に形成することにより、前記変形部１２がＹ方向に占める面積をも大きくすることが可能である。

よって、前記巻き始端部１２ａから巻き終端部１２ｂまでの間の前記変形部１２の幅寸法Ｗ１を全体的に広く形成することができる。よって、全体的な外形寸法、巻き数、板厚寸法および材質を同じくするスパイラル接触子どうしを比較したときに、従来よりも大きなばね定数を発揮することが可能なスパイラル接触子１０とすることができる。すなわち、スパイラル接触子１０の全体的な外形寸法を大型化することなく、従来よりも大きなばね定数を得ることができる。よって、ばね定数の大きな前記スパイラル接触子１０とした場合でも、全体的な外形寸法を大きくする必要がなくなるため、スパイラル接触子を複数配置した場合においては単位面積当たりの実装密度の低下を防止できる。

また前記支持部１１は巻き始端部１２ａ側にのみに設けられ、それ以外の変形部１２の外側は開放領域となっているため、隣り合うスパイラル接触子１０を従来よりも近接させた状態で配置することが可能となる。よって、この点ではスパイラル接触子の実装密度を高めることが可能となる。

なお、前記幅寸法Ｗ１はスパイラル接触子１０の平均的な幅寸法を示すものであり、上記従来のスパイラル接触子３の平均的な幅寸法Ｗ（図８参照）に対応するものである。

スパイラル接触子１０は、図２に実線で示すような平面形状で形成されていている。あるいは図２に点線で示すように前記当接部１２ｃが図示Ｚ１方向に突出する立体凸型形状に塑性変形させられた状態で形成されている。そして、このような前記スパイラル接触子１０の支持部１１は、ポリイミドなどの絶縁シートなどからなるガイドフレーム２１に固定されている。すなわち、前記ガイドフレーム２１には開口部２２が形成されており、前記支持部１１は前記開口部２２の縁周部の裏面（Ｚ２側の面）に対して接着剤などを介して固着されている。なお、図１にて点線のハッチングで示す部分が接着剤ののりしろ部分である。

図２に示すように、スパイラル接触子１０が平面形状である場合には、前記変形部１２は前記開口部２２に平行に対向するように固定されている。また前記スパイラル接触子１０が立体凸型形状である場合には、前記変形部１２の巻き始端部１２ａよりも先端側が、前記開口部２２を通じて前記ガイドフレーム２１の表面（Ｚ１）方向に突出するように固定されている。

図３は図１のスパイラル接触子を用いて形成したコンタクトシートを示す平面図である。なお、以下においては、横（Ｘ）方向を行、縦（Ｙ）方向を列として規定し説明する。

図３に示すように、ガイドフレーム２１には複数の開口部２２が行方向および列方向に所定のピッチで規則正しく並ぶように形成されている。そして、一つの開口部２２に一つの前記スパイラル接触子１０が対応して固定されることにより、コンタクトシート２０が形成されている。

図４は絶縁基板上に配置されたコンタクトシートを部分的に示す断面図である。前記コンタクトシート２０は絶縁基板３０上に配置される。前記絶縁基板３０には、複数のスルーホール３１が縦横方向に規則正しく配列されており、隣り合うスルーホール間の縦横方向のピッチ寸法は、前記ガイドフレーム２１に設けられたスパイラル接触子１０の縦横方向のピッチ寸法と同じである。よって、一つのスルーホール３１には一つのスパイラル接触子１０が対向している。

図４に示すように、スルーホール３１の内面には銅メッキなどにより形成された導電部３２が形成されている。また前記スルーホール３１の上下の開口縁部には前記導電部３２に導通する接続部３３，３４が周設されている。そして、一方の接続部３３とスパイラル接触子１０の前記支持部１１とが導電性接着剤などにより接続固定されている。

また他方の接続部３４には接続端子３５が固定されており、絶縁基板３０の下方に設けられて配線基板４０上に形成された複数のパターン線４１の個々のパターン線４１に対し、導電性接着剤または半田付けなどの手段により接続されている。よって、前記スパイラル接触子１０とパターン線４１とは一方の接続部３３、導電部３２、他方の接続部３４および接続端子３５を介して電気的に導通されている。すなわち、前記コンタクトシートおよびスルーホールを有する絶縁基板とは,前記外部接触子と配線基板４０のパターン線４１とを電気的に接続するための接続装置として機能している。なお、前記パターン線４１は外部に設けられる図示しない外部回路に接続されており、電子部品５０と外部回路とが接続されるようになっている。

また前記接続端子３５の代わりに、絶縁基板３０の下側にもコンタクトシート２０を配置し、前記コンタクトシート２０に設けられているスパイラル接触子１０を用いて前記他方の接続部３４とパターン線４１とが接続される構成としたものであってもよい。

図４に示すように、電子部品５０に設けられた球状接触子（ＢＧＡ）などの外部接触子５１が、前記スパイラル接触子１０に図示Ｚ２方向に押し付けられると、前記スパイラル接触子１０の変形部１２が凹状に弾性変形しつつ前記外部接触子５１の外面を抱き込むように接触させられる。よって、前記電子部品５０の外部接触子５１とパターン線４１とを電気的に接続することが可能となる。

図３に示すように、前記コンタクトシート２０は、第１行目のすべてのスパイラル接触子１０が支持部１１をＸ２側に向けた状態で並べられている。また前記第１行目に隣接する第２行目は、すべてのスパイラル接触子１０が支持部１１をＸ１側に向けた状態で並べられている。そして、第３行目は、すべてのスパイラル接触子１０が支持部１１をＸ２側に向けた状態で並べられている。以下同様に、スパイラル接触子１０は、その向きが隣接する行ごとに交互に異なるように前記ガイドフレーム２１に設けられている。すなわち、コンタクトシート２０では、スパイラル接触子１０の向きが上下左右で異なるように、いわゆる千鳥掛け状に配置されている。

このため、行方向に隣り合うスパイラル接触子１０どうしの間では、支持部１１どうしが互いに近接する状態でガイドフレーム２１上に固定されることがない。また列方向に隣り合うスパイラル接触子１０どうしの間においても、支持部１１どうしが互いに近接して並ぶ状態を避けることが可能となる。すなわち、隣り合うスパイラル接触子１０の支持部１１どうしが行方向および列方向において近接することがなく、支持部１１間の距離を上記図７の従来の場合以上に離すことが可能である。

よって、たとえ製造時のエッチング処理の際に、銅メッキが除去し切れずガイドフレーム上に部分的に残存することがあるとしても、支持部１１間の距離が長く、しかも支持部１１どうしが隣り合って並ぶことがないため、前記支持部１１どうしが電気的に接続されるのを防止することが可能となる。

また、仮に近接する支持部１１と変形部１２との間が残存する銅メッキで接続されたとしても、上記のように電子部品５０の外部接触子５１が変形部１２を押圧したときに前記変形部１２が変形させられるため、銅メッキ部分が切断されて前記支持部１１と変形部１２との間の接続を分離することが可能である。よって、その後に電源が投入されても電子部品５０の破壊や信号の混信等の不具合を防止することができる。

図５は、本発明の第２の実施の形態としてのスパイラル接触子を示す平面図、図６は図５のスパイラル接触子並べた状態を示す平面図である。

図５に第２の実施の形態として示すスパイラル接触子６０は、前記第１の実施の形態で示すスパイラル接触子１０とほぼ同じ構成である。すなわち、スパイラル接触子６０は、変形部６２と、前記変形部６２の巻き始端部６２ａに連続する支持部６１とを有するとともに、前記支持部６１は前記巻き始端部６２ａ側（図示左側）にのみ設けられ、右側の変形部６２は開放状態となっている。ただし、変形部６２の図示左端（変形部１２が設けられている側とは逆側の端部）には、前記変形部１２方向（図示右方向）に凹部６１ａが形成されている点で異なっている。

前記凹部６１ａは、変形部１２の最外周部の曲率ｒ１よりも大きな曲率ｒ２からなる円弧に沿って形成されている。このため、図６に示すように、複数のスパイラル接触子６０を並べたときに、隣り合うスパイラル接触子６０の一方の凹部６１ａに他方のスパイラル接触子６０の変形部６２を部分的に配置することができる。このため、スパイラル接触子６０では、スパイラル接触子６０の行方向の距離を密接させた状態で配置することが可能となり、単位面積当たりの実装密度を高めることができるため、ガイドフレーム上に配置可能なスパイラル接触子６０の数を増やすことが可能となる。

また第１の実施の形態同様に千鳥掛け状に配置することにより、製造時において隣り合うスパイラル接触子６０の支持部６１どうしが接続されるのを防止しやすくできるとともに、支持部６１と変形部６２とが接続状態にある場合にはその分離をすることが可能となる。

本発明の第１の実施の形態としてのスパイラル接触子を示す平面図、 図１の２−２線における断面図、 図１のスパイラル接触子を用いて形成したコンタクトシートを示す平面図、 絶縁基板上に配置されたコンタクトシートを部分的に示す断面図、 本発明の第２の実施の形態としてのスパイラル接触子を示す平面図、 図５のスパイラル接触子並べた状態を示す平面図、 従来のスパイラル接触子を備えたコンタクトシートの一部を示す平面図、 従来のスパイラル接触子を拡大して示す平面図、

符号の説明

１０ スパイラル接触子
１１ 支持部
１２ 変形部
１２ａ 巻き始端部
１２ｂ 巻き終端部
１２ｃ 当接部
２０ コンタクトシート
２１ ガイドフレーム
２２ 開口部
３０ 絶縁基板
３１ スルーホール
３２ 導電部
３３，３４ 接続部
４０ 配線基板
４１ パターン線
５０ 電子部品
５１ 外部接触子
６０ スパイラル接触子
６１ 支持部
６１ａ 凹部
６２ 変形部

Claims (5)

1. 外周側の巻き始端から内周側の巻き終端向かって螺旋状に延びる変形部と、前記変形部の外周側の位置で前記巻き始端に連続する支持部と、を備えたスパイラル接触子であって、
   前記支持部は前記巻き始端側に設けられており、前記巻き始端側以外の前記変形部の外側は開放されていることを特徴とするスパイラル接触子。
2. 前記支持部の前記巻き始端を有する側とは逆側となる位置には凹部が形成されており、隣接する他の変形部が前記凹部内に部分的に配置されている請求項１記載のスパイラル接触子。
3. 前記請求項１または２に記載されたスパイラル接触子を備えたコンタクトシートであって、
   複数の開口部が形成されたガイドフレームを有し、この開口部の縁部に前記支持部が固定され、かつ前記変形部が前記開口部に配置されていることを特徴とするコンタクトシート。
4. 所定のピッチで配列された複数のスパイラル接触子により行および列が形成されており、一の列の行方向に並ぶ前記スパイラル接触子の各支持部と、前記一の列に隣接する他の列の行方向に並ぶ前記スパイラル接触子の各変形部とが互いに対向するように配置されている請求項３記載のコンタクトシート。
5. 前記請求項３または請求項４に記載されたコンタクトシートを備えた接続装置であって、
   複数のスルーホールが形成された絶縁基板と、少なくとも前記絶縁基板の一方の面に対向配置されたコンタクトシートとが設けられており、
   前記スパイラル接触子の支持部が、前記スルーホールの開口縁部に設けられた接続部に接続されていることを特徴とする接続装置。

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