JP2009176474A

JP2009176474A - コネクタ

Info

Publication number: JP2009176474A
Application number: JP2008011710A
Authority: JP
Inventors: Koji Higuchi; 孝二樋口
Original assignee: Japan Aviation Electronics Industry Ltd
Current assignee: Japan Aviation Electronics Industry Ltd
Priority date: 2008-01-22
Filing date: 2008-01-22
Publication date: 2009-08-06

Abstract

【課題】特性インピーダンスの制御を行い易く、高速伝送が可能なコネクタを提供すること。
【解決手段】弾性体１１の表面に所定のピッチで形成された複数の導体パターン２１を有し、各導体パターン２１は、対向する第１電極２３及び第２電極２４と、該第１の電極２３及び該第２の電極２４間を連設する伝送路２３を有し、前記弾性体１１には少なくとも１つの前記導体パターン２１の前記伝送路２３と接続する金属支柱３１が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、対向する一対の接続対象物間に挟み込み相互に電気的に接続するコネクタに関する。

関連技術１としては、ほぼ平坦かつ互いに平行な上端面および下端面を有するゴム状の弾性体と、両端部が弾性体の下端面および下端面に接続されたフレキシブル基板部と、フレキシブル基板部の両端部上に配列された複数の端子と、および該フレキシブル基板部の一方の端部に配設された端子に対応する他方の端部に配設された端子とを接続する複数の配線とを有するフレキシブル基板とを有するコネクタが開示されている（例えば、特許文献２を参照）。

関連技術２としては、一対の突出部を形成した弾性体と、突出部間を覆うフィルムとを有し、フィルム上には一対の突出部間に渡って延びる複数の導体部が配設されており、突出部には複数の溝部が形成されているコネクタが開示されている（例えば、特許文献２を参照）。

特開平８−８８０６２号公報特開２００６−３１０１４０号公報

特許文献１のコネクタでは、多芯数で配線ピッチが狭ピッチを要する場合、配線の幅と隣接する配線（グランドパターン）との距離が固定されてしまうことから、実際上、特性インピーダンスの制御は困難である。

また、特許文献１のコネクタでは、複数のフレキシブル基板部に配線を多層配線にすれば、多少の配線の幅と隣接する配線との距離に自由度が出てくるが、多層配線にすることによりフレキシブル基板の剛性が高くなってしまうという問題がある。

したがって、フレキシブル基板の剛性が高くなると全体としての柔軟性が失われ端子部分における凹凸を吸収する能力が落ちてしまい、基板等の接続対象物と低荷重で接続した場合、基板等の反りを吸収できなくなり接続信頼性が低下するという問題がある。

特許文献２のコネクタでは、多芯数で導体部のピッチが狭ピッチを要する場合に、導体部の幅と隣接する導体部との距離が固定されてしまうことから、実際上、特性インピーダンスの制御は困難である。

それ故に、本発明の課題は、高速伝送が可能であり、特性インピーダンスの制御を行い易いコネクタを提供することにある。

また、本発明の他の課題は、高速伝送に対応しかつ低荷重で接続対象物の反りを吸収させることが可能なコネクタを提供することにある。

本発明は、長板形状の弾性体と、該弾性体の表面にその長手方向である第１の方向に所定のピッチで配設された複数の導体パターンとを含むコネクタにおいて、前記弾性体は、その幅方向である第２の方向で対向する第１の面及び第２の面と、その板厚方向である第３の方向で対向する第３の面及び第４の面とを有し、前記導体パターンは、前記第１の面に配設された第１の電極と、前記第２の面に配設された第２の電極と、前記第３の面に配設され該第１の電極及び前記第２の電極間を接続している伝送路とを有し、前記弾性体には、前記第４の面側に金属支柱が一体に設けられ、複数の前記導体パターンのうち少なくとも１つの前記導体パターンの前記伝送路と前記金属支柱とが電気的に接続されているコネクタであることを最も主要な特徴とする。

本発明の例示的態様のコネクタによれば、金属支柱を所定の導体パターンを介してグランド接続することにより、コネクタがマイクロストリップライン構造となることから、特性インピーダンスの制御が行い易い構造となる。

また、本発明の例示的態様のコネクタによれば、導体パターンを狭ピッチで配置した場合において、金属支柱の幅、複数の導体パターン間の距離、弾性体の比誘電率などを変えることによって、特性インピーダンスの制御を容易に行うことができる。

したがって、狭ピッチかつ多芯数で、高速伝送が可能であり、特性インピーダンスの制御を行い易いコネクタを提供することができる。

さらに、複数のコネクタをフレームに保持することで、多芯数で高速伝送に対応しかつ低荷重で接続対象物の反りを吸収させることが可能なコネクタを提供することができる。

本発明のコネクタは、長板形状の弾性体と、該弾性体の表面にその長手方向である第１の方向に所定のピッチで配設された複数の導体パターンとを含むコネクタにおいて、前記弾性体は、その幅方向である第２の方向で対向する第１の面及び第２の面と、その板厚方向である第３の方向で対向する第３の面及び第４の面とを有し、前記導体パターンは、前記第１の面に配設された第１の電極と、前記第２の面に配設された第２の電極と、前記第３の面に配設され該第１の電極及び前記第２の電極間を接続している伝送路とを有し、前記弾性体には、前記第４の面側に金属支柱が一体に設けられ、複数の前記導体パターンのうち少なくとも１つの前記導体パターンの前記伝送路と前記金属支柱とが電気的に接続されていることにより実現した。

図１は、本発明に係るコネクタの実施例１を示している。図２は、図１に示したコネクタの弾性体を示している。図３は、図１に示したコネクタのIII-III線断面図である。図４は、図１に示したコネクタのIV-IV線断面図である。図５は、図１に示したコネクタのV-V線断面図である。

図１乃至図５を参照して、コネクタ１は、弾性体１１と、弾性体１１に配設されている複数の導体パターン２１と、弾性体１１に一体に保持されている金属支柱３１とを有する。

弾性体１１は、長板形状を呈している。なお、以下の説明では、弾性体１１の長手方向を第１の方向Ａ（図２に示した矢印Ａ方向）と呼び、第１の方向Ａと直交する弾性体１１の幅方向を第２の方向Ｂ（図２の矢印Ｂ方向）と呼び、第１の方向Ａ及び第２の方向Ｂと直交する弾性体１１の板厚方向を第３の方向Ｃ（図２の矢印Ｃ方向）と呼ぶことにする。

弾性体１１は、第２の方向Ｂで対向する第１及び第２の面１２，１３と、第３の方向Ｃで対向する第３及び第４の面１４，１５とを有する。

第１の面１２と第２の面１３とは、互いに平行でかつ平坦な面を形成している。第３の面１４と第４の面１５とは、互いに平行でかつ平坦な面を形成している。

また、第１の面１２と第３の面１４との接続部及び第２の面１３と第３の面１４との接続部は、それぞれ円弧状の曲面１６ａ，１６ｂに形成してある。

弾性体１１の表面には、複数の導体パターン２１が第１の方向Ａにおいて所定のピッチにて互いに間隔をもって配設されている。

各導体パターン２１は、導電性の薄膜からなり、第１の面１２、曲面１６ａ，第３の面１４、曲面１６ｂ及び第２の面１３に連続する第２の方向Ｂにおいて長帯形状の導体パターン２１として配設されている。

各導体パターン２１は、第１の面１２に配設された部分が第１の電極２５ａ、第２の面１３に配設された部分が第２の電極２５ｂ、第３の面１４及び曲面１６ａ，１６ｂに配設された部分が第１の電極２５ａと第２の電極２５ｂとの間を接続する伝送路２３を形成している。

なお、本実施例では、第１の面１２及び第２の面１３と第３の面１４との接続部を曲面１６ａ，１６ｂに形成しているが、必ずしも曲面１６ａ，１６ｂにする必要はなく，第１の面１２及び第２の面１３を直接接続し、第１の面１２に第１の電極２５ａを、第２の面１３に第２の電極２５ｂを、第３の面１４に伝送路２３を形成するように導体パターン２１を配設するようにしてもよい。

また、弾性体１１には、複数の溝部１７ａ，１７ｂが形成されている。複数の溝部１７ａ，１７ｂは、導電パターン２１間において弾性体１１の第１の面１２及び第２の面１３を第２の方向Ｂに溝状に切り欠くように切除することによって形成されている部分である。

弾性体１１には、第１の方向Ａにおいて所定のピッチにて間隔をもって複数の溝部１７ａ，１７ｂが形成されている。また、弾性体１１には、第２の方向Ｂにおいて弾性体１１の上部と下部とで一対が互いに対向するように溝部１７ａ，１７ｂが形成されている形態となっている。

なお、実施例１におけるコネクタ１においては、溝部１７ａ，１７ｂが曲面１６ａ，１６ｂと第３の面１４との接続部をやや越える位置まで達する深さに形成されている。

更に、弾性体１１には、第４の面１５の第２の方向Ｂの中央部分に金属支柱３１が一体に埋設されている。金属支柱３１は、第１の方向Ａに長い板形状を呈していて弾性体１１の全長に渡って設けられている。

また、金属支柱３１の第３の方向Ｃで対向する面のうち一方の面（外面）は、弾性体１１の第４の面１５と同じ面となるように位置している。したがって、金属支柱３１の一方の面は、第４の面１５から露出しており、第２の方向Ｂで対向する板厚面及び前記一方の面と対向している他方の面は、弾性体１１に埋設された状態で弾性体１１に保持されている。

更に、弾性体１１には、図２及び図３に示したように、第３の面１４の第２の方向Ｂの中央部分から第３の方向Ｃで弾性体１１を貫通している孔１９が形成されている。孔１９は、複数の導体パターン２１のうち選択された導電パターン２１の位置に対応する位置に設けられている。第４の面１５側に埋設されている金属支柱３１の他面は、孔１９内で露出している。図３及び図４に示したように、孔１９の内壁面には、導体パターン２１と同じ導電材料である導電膜４１が形成されている。導電膜４１は、金属支柱３１と伝送路２３とを接続している。

なお、孔１９は、図３に断面によって示したように円形の孔１９になっているが、その他、楕円形の孔、角形の孔１９などの形状であってもよく、これらいずれかの形状の孔１９が後述する図４に断面で示した孔１９のようにテーパ形状となっている形状としてもよい。

以下、導体パターン２１について、さらに説明すると、実施例１における導体パターン２１は、図１、図３乃至図５に示したように、グランド接続のためのグランドラインに相当する導体パターン２１と、信号を送受するための信号ラインに相当する導体パターン２１とからなる。

なお、図１、図３乃至図５に示した実施例１においては、グランド用の導体パターン２１を（Ｇ）として示し、信号用の導体パターン２１を（Ｓ）として示した。また、金属支柱３１は、導電膜４１を介してグランド接続用の導体パターン２１（Ｇ）とグランド接続されることから（Ｇ）として示した。

図１及び図３に示したように、弾性体１１には、図４にも示した導体パターン２１（Ｇ）と、図５にも示した導体パターン２１（Ｓ）とが第１の方向Ａにおいて所定のピッチで交互に間隔をもって配置されている。

弾性体１１には、グランド接続用の導体パターン２１（Ｇ）のみに対応して孔１９が形成されている。導体パターン２１（Ｇ）は、孔１９の内壁面に配設されている導電膜４１とグランド接続に用いられる金属支柱３１（Ｇ）とを接続している。

なお、複数の導体パターン２１は、複数の導体パターン２１のうち少なくとも１つの導体パターン２１をグランドラインとする導体パターン２１（Ｇ）とし、伝送路２３と金属支柱３１との間を電気的に接続するように構成してもよい。

以下、実施例１よって説明したコネクタ１の製造方法を説明する。弾性体１１の材料としては、ゴム材を採用する。特に、ゴム材を採用した場合には、シリコン系の耐熱性を有するゴム材とすることが望ましい。その他、弾性体１１の材料としては、ゲル材料を採用することも可能である。

弾性体１１には、成形加工により溝部１７ａ，１７ｂと孔１９とが形成され、同時に金属支柱３１を弾性体１１に一体に埋設するように弾性体１１に保持させる。

なお、弾性体１１の溝部１７ａ，１７ｂ及び孔１９は、弾性体１１を成形加工する際に同時に形成することができる。金属支柱３１は、弾性体１１を成形加工する際に、同時に弾性体１１に弾性体１１と一体に保持することができる。

金属支柱３１を保持した弾性体１１は、弾性体１１の第１の面１２、曲面１６ａ，第３の面１４、曲面１６ｂ及び第２の面１３に連続するようにして導電パターン２１が配設される。導電パターン２１は、弾性体１１の表面に導電材である金属粒子をスパッタリングすることにより配設する。導電パターン２１は、スパッタリングに代えて無電解メッキを施すことによって配設することができる。

更に、弾性体１１の孔１９の内壁面には、導電膜４１を配設する。導電膜４１は、孔１９の内壁面に導電材の粒子をスパッタリングすることにより配設する。導電膜４１は、スパッタリングに代えて無電解メッキを施すことによって配設することができる。導電膜４１は、導電パターン２１を形成する際に、同時に形成することができる。

弾性体１１には、導電膜４１を配設することにより、グランドラインに相当する導体パターン２１（Ｇ）が金属支柱３１（Ｇ）と接続された構造となる。

なお、図４に示したように、孔１９の内壁面は、金属支柱３１側から伝送路２３に向かって次第に孔１９の内部が大きくなるようにテーパ形状に形成すると、金属粒子をスパッタにより導電膜４１を配設する作業が容易になる。即ち、導電材の金属粒子は、第３の面１４側の孔１９からテーパ形状の内壁面へ金属粒子を到達させるときに孔１９の内壁面に金属粒子が付着し易くなる。

なお、導体パターン２１（Ｇ）と金属支柱３１（Ｇ）とは、導電膜４１に代えて孔１９内に導電線や導電ペーストなどの導電材を埋設することにより接続するようにしてもよい。

図７は、図１乃至図５によって説明したコネクタ１の一つずつを三列に設置して、絶縁性のフレーム５１に組み込んだ状態のコネクタ構造体を示している。

フレーム５１には、並列に配置されているスリット形状の三つの保持部５２が形成されている。保持部５２は、フレーム５１の上面５１ａと下面５１ｂとの間が貫通されている部分である。

フレーム５１の三つの保持部５２のそれぞれには、第２の方向Ｂにおいて第１の電極２５ａを上部とし、第２の電極２５ｂを下部とする姿勢を保つようにコネクタ１を保持部５２へ圧入することによって保持される。この際、フレーム５１の上面５１ａ上には、上部の第１の電極２５ａが突き出した状態でコネクタ１が保持部５２に保持される。

また、図示しないがフレーム５１の下面５１ｂ上には、下部の第２の電極２５ｂが突き出した状態でコネクタ１が保持部５２に保持される。

なお、コネクタ１は、保持部５２の対向壁面間において、弾性体１１の第３の面１４、第４の面１５に対応する部分が第３の方向Ｃで保持部５２の対向壁によって挟持された状態で保持部５２に保持される。

図６に示したコネクタ構造体は、図７に示す接続対象物としてプリント配線基板のような基板７１と相手接続対象物８１として相手プリント配線基板のような相手基板８１との間に設置される。基板７１の一面には、回路パターンと接続されている導電部７２が配設されている。導電部７２は、コネクタ１の下部に位置いる第２の電極２５ｂと接続される。導電部７２は、複数の第２の電極２５ｂのそれぞれと一対一に対向する数が基板７１に配設されている。

また、図示しないが、相手基板８１の一面には、回路パターンと接続されている導電部が配設されている。導電部は、コネクタ１の上部に位置する第１の電極２５ａと接続される。導電部は、複数の第１の電極２５ａのそれぞれと一対一に対向する数が相手基板８１に配設されている。

コネクタ１は、基板７１と相手基板８１とを第２の方向Ｂで互いに近づく向きへ相対的に移動させ、基板７１と相手基板８１との間にコネクタ１を挟み込むことによって基板７１に配設されている導電部７２及び相手基板８１に配設されている導電部が第２の電極２５ｂ及び第１の電極２５ａと接続する。この際、弾性体１１は、第２の方向Ｂにおいて圧縮された状態で、基板７１及び相手基板８１間の接続を維持する。

溝部１７ａ，１７ｂは、第１の電極２５ａ及び第２の電極２５ｂに第２の方向Ｂに荷重を与えたときのその部分の弾性体１１の変易能力を向上させる役目を果たすもので、低荷重でもって接続対象物との安定した電気的接続を可能とする。さらに、金属支柱３１は、弾性変形する弾性体１１の補強部材としての役目も果たす。

さらに、コネクタ１は、図８に示すように、金属支柱３１を所定の導体パターン２１（Ｇ）を介してグランド接続することによりマイクロストリップライン構造となり、特性インピーダンス制御を行い易い構造となる。

これにより、導体パターンを狭ピッチで配置した場合においても、導体パターン２１の第１の方向Ａにおける幅Ｗ、導体パターン２１の第３の方向Ｃにおける厚さｔ、導体パターン２１と金属支柱３１との間の距離ｈ、及び弾性体１１の比誘電率εｒなどを変えることによって特性インピーダンスを容易に制御することができる。

本発明のコネクタは、ＬＧＡ（ランド・グリッド・アレイ）もしくはＢＧＡ（ボール・グリッド・アレイ）チップ用のコネクタ、もしくはＩＣチップ、可撓性印刷配線基板などの配線基板とサブキャリアなどとを接続するために用いる電気接続用のコネクタとしての用途に適用できる。

図１は本発明に係るコネクタの実施例１を示す斜視図である。図１に示したコネクタの弾性体を示した斜視図である。図１に示したコネクタのIII-III線断面図である。図１に示したコネクタのIV-IV線断面図である。図１に示したコネクタのV-V線断面図である。図１に示したコネクタとコネクタを保持しているフレームとからなるコネクタ構造体を示す斜視図である。図７に示したコネクタ構造体によって接続対象物と相手接続対象物とを接続する前の状態を示した斜視図である。本発明に係るコネクタのマイクロストリップライン構造を説明するための説明図である。

符号の説明

１コネクタ
１１弾性体
１２第１の面
１３第２の面
１４第３の面
１５第４の面
１６ａ，１６ｂ曲面
１７ａ，１７ｂ溝部
１９孔
２１導体パターン
２１（Ｇ）グランドラインとしての導体パターン
２１（Ｓ）信号ラインとしての導体パターン
２３伝送路
２５ａ第１の電極
２５ｂ第２の電極
３１金属支柱
４１導電膜
５１フレーム
５２保持部
Ａ第１の方向
Ｂ第２の方向
Ｃ第３の方向

Claims

長板形状の弾性体と、該弾性体の表面にその長手方向である第１の方向に所定のピッチで配設された複数の導体パターンとを含むコネクタにおいて、
前記弾性体は、その幅方向である第２の方向で対向する第１の面及び第２の面と、その板厚方向である第３の方向で対向する第３の面及び第４の面とを有し、
前記導体パターンは、前記第１の面に配設された第１の電極と、前記第２の面に配設された第２の電極と、前記第３の面に配設され該第１の電極及び前記第２の電極間を接続している伝送路とを有し、
前記弾性体には、前記第４の面側に金属支柱が一体に設けられ、複数の前記導体パターンのうち少なくとも１つの前記導体パターンの前記伝送路と前記金属支柱とが電気的に接続されていることを特徴とするコネクタ。
請求項１記載のコネクタにおいて、前記弾性体は孔を有し、前記金属支柱と前記伝送路とは、前記孔の内壁面に形成した導電膜により接続されていることを特徴とするコネクタ。
請求項２記載のコネクタにおいて、前記孔は前記金属支柱側から前記伝送路に向かって次第に径が大きくなるテーパ形状を呈していることを特徴とするコネクタ。
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のコネクタにおいて、前記弾性体の前記第１の面と前記第３の面との接続部及び前記第２の面と前記第３の面との接続部が曲面に形成されていることを特徴とするコネクタ。
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のコネクタにおいて、前記弾性体には、前記金属支柱の一面が前記第４の面から露出するように設けられていることを特徴とするコネクタ。
請求項４又は５に記載のコネクタにおいて、前記弾性体は、前記導体パターン間において前記第１の面及び前記第２の面を切除して形成した複数の溝部を有することを特徴とするコネクタ。
請求項１乃至６のいずれか１項に記載のコネクタにおいて、前記弾性体はフレームに保持されており、前記フレームは前記弾性体を保持する保持部を有することを特徴とするコネクタ。