JP2012059420A - コネクタ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】端子数にかかわらずソケットとヘッダとの良好な結合を実現することができるコネクタ装置を提供する。
【解決手段】ヘッダ２０に設けられているポストには、太さが均一の接続用ポスト２２１と、基端側の首部２２３より先端側の頭部２２４の方が太い結合用ポスト２２２との２種類がある。接続用ポスト２２１は、弾性膜１５を弾性変形させて接続用貫通孔１３１を広げながら接続用貫通孔１３１に挿通され、接続用貫通孔１３１の周囲の弾性膜１５の弾性によってソケット１０のパッド部と電気的に接続される。結合用ポスト２２２は、弾性膜１５を弾性変形させて結合用貫通孔１３２を広げながら結合用貫通孔１３２に挿通される。結合用ポスト２２２は、頭部２２４が結合用貫通孔１３２を通過すると、頭部２２４が結合用貫通孔１３２の周縁に引っ掛かり、ソケット１０とヘッダ２０とを機械的に結合する。
【選択図】図１

Description

本発明は、互いに機械的に結合され且つ電気的に接続されるソケットとヘッダとからなるコネクタ装置に関する。

この種のコネクタ装置は、たとえば一対の回路基板同士を、機械的に結合し且つ電気的に接続するために用いられている。すなわち、ソケットが接続された第１の回路基板と、ヘッダが接続された第２の回路基板とは、ヘッダがソケットに結合された状態で互いに電気的に接続される。

携帯電話機等の電子機器では、より一層の小型化、軽量化が求められており、これに伴い、電子機器内での回路基板接続用に一層の薄型化を図ったコネクタ装置が提案されている（たとえば特許文献１参照）。

特許文献１記載のコネクタ装置（基板接続用コネクタ組立体）では、ヘッダ（雄コネクタ）は、ヘッダ基板（雄側基体）と、ヘッダ基板の表面に複数配列されたヘッダ端子（雄側端子）としてのポスト（バンプ）とを有している。ポストは、ヘッダ基板の表面から突出する断面円形状の首部と、この首部の先端に連続する頭部とを有し、縦断面が所謂マッシュルーム形状に形成されている。ソケット（雌コネクタ）は、各ポストに対応する位置にそれぞれ貫通孔（切欠）が形成されたソケット基板（雌側基体）と、貫通孔の周縁部に形成されたパッド部（雌側端子）とを有している。

このコネクタ装置においては、貫通孔に挿通されたポストがソケットにおける貫通孔の周縁に引っ掛かることによりソケットとヘッダとを結合し、この状態でパッド部とパッド部とが電気的に接続される。これにより、ポストの高さを低くしてもソケットとヘッダとを結合することができ、よって、コネクタ装置を薄型化できる。

ここで、特許文献１では、ソケットにおけるソケット基板の貫通孔の周囲部分が、ポストの頭部が貫通孔を通過することを許容する弾性を有している構成が開示されている。この構成では、貫通孔にポストが押し込まれることにより、ソケット基板の貫通孔の周囲部分が弾性変形し、ポストの頭部が貫通孔を通過して、ソケットとヘッダとが結合される。したがって、ソケットとヘッダとの結合作業が比較的容易になる。

特開２００７−１３４１６９号公報

しかし、上記構成のコネクタ装置では、ヘッダ端子としての全てのポストがマッシュルーム形状に形成されており、ソケットとヘッダとの結合時には貫通孔の周縁に引っ掛かるので、端子数によってはソケットとヘッダとの結合に支障がある。すなわち、端子数（つまりポストの数）が少ないと、ソケットとヘッダとの機械的な結合強度が不十分となって、ヘッダがソケットから外れやすくなる可能性がある。一方、端子数が多いと、ソケットとヘッダとの機械的な結合強度が必要以上に大きくなって、ヘッダをソケットから外すのが困難になる可能性がある。

本発明は上記事由に鑑みて為されており、端子数にかかわらずソケットとヘッダとの良好な結合を実現することができるコネクタ装置を提供することを目的とする。

本発明のコネクタ装置は、互いに機械的に結合され且つ電気的に接続されるソケットとヘッダとを備え、ソケットは、厚み方向に貫通する貫通孔が複数形成されたソケット基板と、導電性材料からなるパッド部とを有し、ヘッダは、ヘッダ基板と、導電性材料からなりヘッダ基板の厚み方向の一面である第１の面上における貫通孔に対応する各位置にそれぞれ設けられた柱状のポストとを有し、ソケット基板は、弾性を有するとともにパッド部が形成された弾性膜を貫通孔の周囲に有し、複数のポストは、ソケットとヘッダとを電気的に接続する接続用ポストと、ソケットとヘッダとを機械的に結合する結合用ポストとを含んでおり、複数の貫通孔は、接続用ポストに対応する位置に形成された接続用貫通孔と、結合用ポストに対応する位置に形成された結合用貫通孔とを含んでおり、接続用ポストは、第１の面に直交する方向において太さが均一となる形状あるいは第１の面から離れるほど細くなる形状に形成されており、ソケットとヘッダとの結合時には、弾性膜を弾性変形させて接続用貫通孔を広げながら接続用貫通孔に挿通され、パッド部と電気的に接続され、結合用ポストは、第１の面から突出する首部と当該首部の先端に連続し首部よりも太い頭部とを有しており、ソケットとヘッダとの結合時には、少なくとも頭部が結合用貫通孔を通過する位置まで、弾性膜を弾性変形させて結合用貫通孔を広げながら結合用貫通孔に挿通されることを特徴とする。

このコネクタ装置において、ヘッダ基板は第１の面が一方向に長く形成されており、接続用ポストは第１の面の長手方向に複数並んで設けられており、結合用ポストは第１の面の短手方向の中心に設けられていることが望ましい。

このコネクタ装置において、結合用ポストは、第１の面からの突出量が接続用ポストに比べて大きいことがより望ましい。

本発明は、端子数にかかわらずソケットとヘッダとの良好な結合を実現することができるという利点がある。

実施形態に係るコネクタ装置の構成を示し、（ａ）はソケットとヘッダとが分離した状態の斜視図、（ｂ）はソケットとヘッダとが結合した状態の斜視図である。 同上のコネクタ装置の構成を示す正面図である。 同上のヘッダの構成を示す平面図である。 同上のソケットの構成を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は横断面図である。 同上のコネクタ装置の結合状態を示す概略断面図である。 同上のコネクタ装置の使用例を示す斜視図である。 同上のヘッダの製造方法を示す概略断面図である。 同上のヘッダの製造方法の説明に使用するリジッド基板の平面図である。

本実施形態のコネクタ装置１は、図１および図２に示すように互いに機械的に結合され且つ電気的に接続されるソケット１０とヘッダ２０とを備えている。

ソケット１０は、一方向に長い短冊状のソケット基板１１と、導電性材料からなるパッド部１２（図４参照）とを有している。ヘッダ２０は、一方向に長い短冊状のヘッダ基板２１と、導電性材料からなりヘッダ基板２１の厚み方向の一面である第１の面２１０上に設けられた複数のポストとを有している。ポストには、ソケット１０・ヘッダ２０間を電気的に接続する接続用ポスト２２１と、ソケット１０・ヘッダ２０間を機械的に結合する結合用ポスト２２２との２種類（以下、各々を特に区別しないときには単に「ポスト２２」という）がある。

以下では、ソケット基板１１・ヘッダ基板２１の厚み方向を上下方向、長手方向を左右方向、短手方向を前後方向として、つまり図２の上下左右を上下左右とし、紙面に直交する方向を前後方向として説明する。ただし、これらの方向はコネクタ装置１の使用時の向きを限定する趣旨ではない。

ヘッダ基板２１は、たとえばガラスエポキシ基板（ＦＲ４）などの絶縁材料からなるリジッド基板により形成されている。このヘッダ基板２１において、図２に示すようにソケット基板１１と対向する面（上面）が第１の面２１０を構成する。ポスト２２は、ヘッダ基板２１の第１の面２１０から突出する柱状に形成されている。

接続用ポスト２２１は、第１の面２１０において前後方向に所定の間隔を空けて並ぶ複数個を１組として、左右方向に所定の間隔を空けて複数組設けられている。本実施形態のヘッダ２０においては、２個を１組として１０組（計２０個）の接続用ポスト２２１が設けられている。ここで、左右方向に隣接する各組の接続用ポスト２２１同士は、互いに前後方向の位置がずれるように配置され、接続用ポスト２２１は所謂千鳥配置とされている。この配置により、接続用ポスト２２１が配置される領域の面積を小さく抑えながらも、隣接する接続用ポスト２２１間の距離を比較的大きく確保することができる。

接続用ポスト２２１は、上下方向（つまり、第１の面２１０に直交する方向）の全長に亘って太さが均一になるように形成されている。本実施形態では、接続用ポスト２２１は、第１の面２１０に沿う断面が円形状となる円柱状に形成されており、その外径が全長に亘って一定値に設定されている。

一方、結合用ポスト２２２は、第１の面２１０において接続用ポスト２２１が配置された領域の左右両側方にそれぞれ１個ずつ設けられている。つまり、接続用ポスト２２１は、第１の面２１０の長手方向において一対の結合用ポスト２２２に挟まられた領域内に、千鳥配置されている。ここで、各結合用ポスト２２２は、それぞれ第１の面２１０の前後方向（短手方向）の中心に配置されている。

結合用ポスト２２２は、第１の面２１０から突出する首部２２３と、首部２２３の先端に連続する首部２２３よりも太い頭部２２４とを有している。ここでは、結合用ポスト２２２は、首部２２３と頭部２２４との各々の第１の面２１０に沿う断面が円形状に形成されており、その外径が首部２２３よりも頭部２２４で大きく設定されている。すなわち、結合用ポスト２２２は、基端側の首部２２３よりも先端側の頭部２２４の方が太く形成されることにより、所謂マッシュルーム形状に形成されている。なお、頭部２２４は、首部２２３から離れるほど外径が小さくなる先細り形状に形成されている。

ここで、結合用ポスト２２２は、第１の面２１０からの突出量が接続用ポスト２２１に比べて大きく設定されている。本実施形態では、結合用ポスト２２２の頭部２２４を除く首部２２３の高さ寸法が、接続用ポスト２２１の高さ寸法より大きくなるように両者の高さ寸法が設定されている。なお、首部２２３の外径は接続用ポスト２２１の外径よりも大きく設定されている。

また、図３に示すように、ヘッダ基板２１における第１の面２１０上には導体パターン２３が形成されており、各ポスト２２はそれぞれ導体パターン２３上に形成されている。導体パターン２３は、ポスト２２に対応する各位置に形成された円形状のランド部２３１と、ランド部２３１から引き出された引出部２３２と、ヘッダ基板２１の表裏面を貫通するスルーホール部２３３とからなる。

接続用ポスト２２１が形成されるランド部２３１に連続する引出部２３２は、それぞれヘッダ基板２１の前端部あるいは後端部のうちランド部２３１から近い方の端部まで前後方向に沿って延長されており、その先端がスルーホール部２３３に連続している。一方、結合用ポスト２２２が形成されるランド部２３１に連続する引出部２３２は、ヘッダ基板２１の四隅のうちランド部２３１から近い２つの角部に向けて延長され、その先端がスルーホール部２３３に連続している。

スルーホール部２３３は、ヘッダ基板２１の外周端面に導電性のめっきが施されることにより、ヘッダ基板２１の表裏面の導体パターン２３を電気的に接続する端面スルーホール構造であって、回路基板等へのヘッダ２０の実装時に用いられる。

ソケット基板１１は、図４に示すように厚み方向に貫通する貫通孔が複数形成されている。この貫通孔は、ソケット１０・ヘッダ２０の結合時にヘッダ２０のポスト２２が挿通される孔であって、複数のポスト２２と対応する各位置にそれぞれ形成されている。貫通孔には、接続用ポスト２２１に対応する位置に形成された接続用貫通孔１３１と、結合用ポスト２２２に対応する位置に形成された結合用貫通孔１３２との２種類（以下、各々を特に区別しないときには単に「貫通孔１３」という）がある。

つまり、ソケット基板１１の厚み方向の一面において、接続用貫通孔１３１は接続用ポスト２２１と同様に千鳥配置され、結合用貫通孔１３２は接続用貫通孔１３１が形成された領域の左右両側方にそれぞれ１個ずつ形成されている。

また、ソケット基板１１は、図４に示すように剛性基板１１１と可撓性基板１１２とから構成されている。剛性基板１１１はたとえばステンレス鋼（ＳＵＳ材）製のリジッド基板からなり、この剛性基板１１１のうちヘッダ基板２１側になる面（図２の下面）に対して、シート状の可撓性基板１１２が貼り付けられることによりソケット基板１１が構成される。可撓性基板１１２は、可撓性を有するたとえばポリイミド樹脂製の絶縁フィルムの一面に、パッド部１２を含む導体パターン１２０が形成されたフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ：Flexible printedcircuits）からなる。

なお、ここでは可撓性基板１１２は、剛性基板１１１と長手方向（左右方向）の寸法は同一であるが、剛性基板１１１に比べて短手方向の寸法が大きく形成されている。そのため、可撓性基板１１２は、剛性基板１１１の一表面（ヘッダ基板２１側の面）に貼り付けられた状態で、余った短手方向の両端部分が剛性基板１１１の裏面に回り込むように、剛性基板１１１に対して巻き付けられている。

貫通孔１３は、可撓性基板１１２に形成されている。本実施形態では、各貫通孔１３は、左右方向に延びるスリットと、前後方向に延びるスリットとが互いの中心で交差することにより、それぞれ十字形状に形成されている。さらに、貫通孔１３のうち結合用貫通孔１３２に関しては、左右方向のスリットと前後方向のスリットとの交点部分に、円形状の小孔がスリットと連続するように形成されている。これら貫通孔１３の左右方向、前後方向の寸法はいずれも、各貫通孔１３に対応するポスト２２の外径よりも大きく設定されている。

剛性基板１１１には、それぞれ円形状に開口し、剛性基板１１１を厚み方向に貫通する逃し孔１４が複数形成されている。各逃し孔１４は、貫通孔１３に対応する各位置にそれぞれ貫通孔１３と中心を一致させるように形成されており、貫通孔１３と連通している。ここで、貫通孔１３は逃し孔１４よりも開口面積が小さく、剛性基板１１１における各逃し孔１４の周縁からは可撓性基板１１２が逃し孔１４内に張り出している。したがって、貫通孔１３にヘッダ２０のポスト２２が挿通された状態では、ポスト２２は貫通孔１３を通して逃し孔１４に挿入されることになる。これら複数の逃し孔１４の内径はいずれも、各逃し孔１４に対応するポスト２２の外径よりも大きく設定されている。

また、接続用貫通孔１３１に連通する逃し孔１４のうち、一部の逃し孔１４は他の逃し孔１４に比べて内径が小さく形成されており、ソケット１０とヘッダ２０との位置合わせの機能を持つ。位置合わせの機能を持つ逃し孔１４は、内径が接続用ポスト２２１の外径よりもやや大きく形成されている。これにより、位置合わせの機能を持つ逃し孔１４は、接続用ポスト２２１が挿入された状態で、第１の面２１０に沿う面内でソケット１０とヘッダ２０とが相対的に移動して位置ずれが生じることを防止する。本実施形態では、位置合わせの機能を持つ逃し孔１４は、ソケット基板１１の中心から最も遠い位置であって、ソケット基板１１の中心に対して対称となる２箇所（図１の左上および右下）に設けられている。

導体パターン１２０は、可撓性基板１１２の厚み方向における剛性基板１１１とは反対側の面上に形成されている。導体パターン１２０は、各貫通孔１３の周囲にそれぞれパッド部１２を有し、さらに接続用貫通孔１３１の周囲に形成された各パッド部１２にそれぞれ接続されたリード部１２１を有している。リード部１２１は、それぞれ可撓性基板１１２の前端縁あるいは後端縁のうちパッド部１２から近い方の端縁まで前後方向に沿って延長され、可撓性基板１１２と共に剛性基板１１１の裏面側（上面側）に回り込んでいる。

なお、結合用貫通孔１３２の周囲に形成されたパッド部１２は外周形状が円弧状であるのに対し、接続用貫通孔１３１の周囲に形成されたパッド部１２は外周形状が接続用貫通孔１３１に沿った形である。

ここにおいて、パッド部１２は、導電性だけでなく弾性（形状復元性）をも有するように、材料および厚み寸法が決められている。これにより、可撓性基板１１２のうち少なくともパッド部１２が形成された部分には、弾性が付与されることになる。すなわち、本実施形態では、可撓性基板１１２のうち逃し孔１４内に張り出した部分が、弾性を有する材料からなりパッド部１２が形成された弾性膜１５を構成する。

導電性および弾性を有する材料としては、たとえば銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）などがある。本実施形態では、絶縁フィルムの一面上に形成された銅パターンにニッケルあるいはニッケル系合金のめっきが施されることにより、導電性および弾性を有するパッド部１２が形成されている。厚み寸法は、一例として絶縁フィルムが２５μｍ、銅パターンが８μｍ、ニッケルめっきが２μｍであるとするが、これらの値に限定されない。

ここにおいて、接続用ポスト２２１は、ソケット１０とヘッダ２０との結合時には、図５に示すように弾性膜１５を弾性変形させて接続用貫通孔１３１を広げながら接続用貫通孔１３１に挿通される。この状態で、接続用貫通孔１３１の周囲の弾性膜１５がその弾性によってパッド部１２を接続用ポスト２２１の外周面に押し付けるので、接続用ポスト２２１は接続用貫通孔１３１の周囲のパッド部１２と電気的に接続される。

ただし、接続用ポスト２２１は、上述したように上下方向の全長に亘って外径が一定値に設定されている。そのため、接続用ポスト２２１は、接続用貫通孔１３１に挿通された状態で弾性膜１５に対して引っ掛かる部分がなく、ソケット１０・ヘッダ２０間の機械的結合には殆ど寄与しない。

一方、結合用ポスト２２２は、ソケット１０とヘッダ２０との結合時には、弾性膜１５を弾性変形させて結合用貫通孔１３２を広げながら結合用貫通孔１３２に挿通される。結合用ポスト２２２は、上述したように基端側の首部２２３より先端側の頭部２２４の方が太くなるマッシュルーム形状に形成されている。

そのため、結合用ポスト２２２の結合用貫通孔１３２への挿入時に頭部２２４が結合用貫通孔１３２を通過すると、結合用貫通孔１３２の周囲の弾性膜１５がその弾性によって結合用貫通孔１３２の開口を狭めるように変形する。したがって、結合用ポスト２２２は、図５に示すように頭部２２４が弾性膜１５における結合用貫通孔１３２の周縁に引っ掛かり、結合用貫通孔１３２から抜け止めされる。

ここで、結合用貫通孔１３２は、上述のように両スリットの交点部分に円形状の小孔が形成されているので、結合用ポスト２２２が結合用貫通孔１３２に挿通された状態で、結合用貫通孔１３２の小孔に首部２２３が挿通される。そのため、接続用ポスト２２１に比較すると、結合用ポスト２２２の方が、貫通孔１３へ挿通された状態における弾性膜１５の変形量（曲率）は小さくなる。

さらに、結合用貫通孔１３２に結合用ポスト２２２が挿通されると、結合用貫通孔１３２の周囲の弾性膜１５がパッド部１２を首部２２３の外周面に押し付けるので、結合用ポスト２２２は結合用貫通孔１３２の周囲のパッド部１２と電気的に接続される。ただし、本実施形態では結合用貫通孔１３２の周囲のパッド部１２にはリード部１２１が接続されていないため、結合用ポスト２２２はソケット１０・ヘッダ２０間の電気的接続には寄与しない。

また、ソケット１０とヘッダ２０との結合の解除時には、結合用ポスト２２２は弾性膜１５を弾性変形させて結合用貫通孔１３２を広げながら結合用貫通孔１３２から引き抜かれる。このとき、頭部２２４は弾性膜１５における結合用貫通孔１３２の周縁に引っ掛かるものの、ある程度大きな力で引き抜かれれば、弾性膜１５が弾性変形することにより頭部２２４が結合用貫通孔１３２を通過する。

すなわち、ソケット１０とヘッダ２０とを結合する際には、ユーザは、貫通孔１３とポスト２２との位置を合わせた上で、ヘッダ基板２１に対してソケット基板１１を上方から（図５中の矢印の向きに）押し付ければよい。これにより、接続用ポスト２２１が接続用貫通孔１３１に挿通されてソケット１０とヘッダ２０とが電気的に接続される。さらに、結合用ポスト２２２は頭部２２４が弾性膜１５における結合用貫通孔１３２の周縁に引っ掛かって結合用貫通孔１３２から抜け止めされ、これによりソケット１０とヘッダ２０とが機械的に結合される。

また、ソケット１０とヘッダ２０との結合を解除する際には、ユーザは、ヘッダ基板２１からソケット基板１１を上方に引き離せばよい。これにより、結合用ポスト２２２が結合用貫通孔１３２から引き抜かれてソケット１０とヘッダ２０との機械的結合が解除され、さらに、接続用ポスト２２１が接続用貫通孔１３１から引き抜かれてソケット１０とヘッダ２０との電気的接続が解除される。

したがって、上記構成のコネクタ装置１では、ソケット１０・ヘッダ２０の着脱作業が簡単になるという利点がある。

上述した構成のコネクタ装置１は、たとえば図６に示すように一対の回路基板同士を機械的に結合し且つ電気的に接続するために用いられる。図６の例では、ソケット１０は第１の回路基板１０１に接続され、ヘッダ２０は第２の回路基板１０２に接続されている。ここでは一例として第２の回路基板１０２はコンピュータ（図示せず）のマザーボードであって、第１の回路基板１０１はカメラ（図示せず）に接続されており、ソケット１０とヘッダ２０との結合時には、コンピュータとカメラとが接続される。

第１の回路基板１０１は、ここではフレキシブルプリント基板からなり、その上面側に形成された回路パターン１０３に、ソケット基板１１の導体パターン１２０のリード部１２１が接続されている。第２の回路基板１０２は、ここではリジッド基板からなり、その上面側に形成された回路パターン（図示せず）に、ヘッダ基板２１のスルーホール部２３３が半田付けされることにより、ヘッダ２０が表面実装される。これにより、第１の回路基板１０１に対するヘッダ２０の固定と、電気的な接続とが同時に為されることになる。

以上説明した本実施形態のコネクタ装置１によれば、ヘッダ２０に設けられているポスト２２は、ソケット１０・ヘッダ２０間を電気的に接続する接続用ポスト２２１と、ソケット１０・ヘッダ２０間を機械的に結合する結合用ポスト２２２とに分けられている。したがって、端子数（つまり接続用ポスト２２１の数）に関わらず、結合用ポスト２２２の数を調節することでソケット１０とヘッダ２０との機械的な結合強度を適切な大きさに調節し、ソケット１０・ヘッダ２０間の良好な結合を実現することができる。

すなわち、端子数（つまり接続用ポスト２２１の数）に関わらず、結合用ポスト２２２の数を減らせば、ソケット１０とヘッダ２０との機械的な結合強度が小さくなって、ヘッダ２０がソケット１０から外れやすくなる。一方、結合用ポスト２２２の数を増やせば、ソケット１０とヘッダ２０との機械的な結合強度が大きくなって、ヘッダ２０がソケット１０から外れにくくなる。

また、接続用ポスト２２１は第１の面２１０の長手方向に複数組並んで設けられており、結合用ポスト２２２は第１の面２１０の短手方向の中心に設けられているので、少ない個数の結合用ポスト２２２でソケット１０・ヘッダ２０間の結合強度を確保できる。つまり、結合用ポスト２２２は第１の面２１０の短手方向の中心に設けられているので、第１の面２１０の短手方向において１箇所でソケット１０・ヘッダ２０を機械的に結合することができ、且つ安定した結合状態を実現することができる。

さらにまた、結合用ポスト２２２は、第１の面２１０からの突出量が接続用ポスト２２１に比べて大きいので、ソケット１０とヘッダ２０とを結合する際には、接続用ポスト２２１よりも先に結合用ポスト２２２が貫通孔１３に挿入されることになる。これにより、第１の面２１０に沿う面内でのソケット１０とヘッダ２０との相対的な位置がずれた状態で、接続用ポスト２２１がパッド部１２に接続されることを回避できる。要するに、接続用ポスト２２１は結合用ポスト２２２より後で貫通孔１３に挿入されるので、ソケット１０とヘッダ２０との相対的な位置が合って結合用ポスト２２２が結合用貫通孔１３２に挿入されてから、ソケット１０・ヘッダ２０間が電気的に接続される。

しかも、頭部２２４が弾性膜１５における結合用貫通孔１３２の周縁に引っ掛かることにより、ヘッダ２０とソケット１０とが機械的に結合されるので、ソケット１０・ヘッダ２０間の結合強度は、弾性膜１５の弾性等によって調節することができる。また、接続用貫通孔１３１の周囲の弾性膜１５によりパッド部１２と接続用ポスト２２１との間の接圧が確保されるので、ソケット１０・ヘッダ２０間の電気的な接続部位の接圧は、弾性膜１５の弾性等によって調節することができる。したがって、上記コネクタ装置１では、ソケット１０やヘッダ２０の高さ寸法によらず、所望の結合強度や所望の接圧を確保することができるので、ソケット１０やヘッダ２０の低背化を図ることができる。

なお、ソケット１０・ヘッダ２０の着脱作業時に、第１の面２１０に沿う面内でソケット１０とヘッダ２０とが相対的に移動させられることはないので、第１の面２１０に沿う面内でのコネクタ装置１の小型化を図ることができる。

次に、上述した本実施形態のコネクタ装置１の製造方法について説明する。ここではまず、ヘッダ２０の製造方法について図７を参照して説明する。

作業者は、まず、ヘッダ基板２１のもとになるリジッド基板３０の一表面（第１の面２１０に相当）上に、図７（ａ）に示すように導体パターン２３を形成する（回路形成工程）。この回路形成工程において、作業者は、端面スルーホール構造のスルーホール部２３３を形成するために、図８に示すようにリジッド基板３０のうちヘッダ基板２１の外周縁となるカットライン３００上に、厚み方向に貫通するスルーホール３０１を形成する。さらに、作業者はこのスルーホール３０１に対してめっき（たとえば無電解銅めっき）を施すことにより、スルーホール３０１の内周面にスルーホール部２３３となるスルーホールめっきを形成する。

それから、作業者は、導体パターン２３上にめっきによりポスト２２を形成するために使用する第１のレジスト３１（図７（ｄ）参照）を、リジッド基板３０の一表面上に形成する（第１のレジスト形成工程）。ここで、第１のレジスト３１はリジッド基板３０の他表面側に対しても形成されてもよい。第１のレジスト形成工程では、作業者は、リジッド基板３０のうちポスト２２を形成する側の表面に形成された第１のレジスト３１に、フォトリソグラフィ技術を用いてランド部２３１の中央部を露出させる円形状に開口した成型孔を形成する。

具体的には、第１のレジスト３１は、図７（ｂ）に示すように、リジッド基板３０上に積層され、露光、現像により所望の形状にパターニングすることができるネガ型のドライフィルム３２から形成される。なお、本実施形態では、作業者は厚さ７５μｍのドライフィルム３２を３枚重ねてラミネートしている。

作業者は、図７（ｃ）に示すように、開口部が形成されたマスク３３をドライフィルム３２に積層した上で光（紫外線光）を照射する（露光）。その後、作業者は、ドライフィルム３２のうちマスク３３により光が遮られた部分（開口部以外の部分）を、現像により除去することによって図７（ｄ）に示すように成型孔３４が形成された第１のレジスト３１を形成する。

レジスト形成工程の後、作業者は、酸性脱脂と、過硫酸ソーダ（５０ｇ／Ｌ）を用いたソフトエッチングと、硫酸（１０ｗｔ％希釈）を用いた硫酸処理とを行い、酸化銅を除去して、めっきの密着性を向上させる。

その後、作業者は、電気銅（Ｃｕ）めっきを施すことにより、ランド部２３１の表面に金属材料（ここでは銅）を析出させる（第１のめっき工程）。第１のめっき工程では、図７（ｅ）に示すように第１のレジスト３１における成型孔３４に金属材料を充填することで接続用ポスト２２１と、結合用ポスト２２２の首部２２３とを形成する。このとき、作業者は、銅めっきの厚み寸法（つまり接続用ポスト２２１の高さ寸法）を電流値および時間の管理によって１７０μｍ±１０％に調整する。

それから、作業者は、図７（ｆ）に示すように、接続用ポスト２２１が形成された成型孔３４の部分を覆うように、第１のレジスト３１の上に第２のレジスト３５を形成する（第２のレジスト形成工程）。第２のレジスト形成工程では、作業者は、第１のレジスト３１上にマスクテープを貼り付けることにより第２のレジスト３５を形成する。

その後、作業者は、さらに電気銅めっきを施すことにより、図７（ｇ）に示すように成型孔３４の外側に結合用ポスト２２２の頭部２２４を形成する（第２のめっき工程）。つまり、第２のレジスト３５で覆われた部分を除き成型孔３４の開口面から金属材料が溢れるまで銅めっきが施されることにより、金属材料のうち成型孔３４内に充填された部分が首部２２３、成型孔３４から溢れた部分が頭部２２４となる。

第２のめっき工程で結合用ポスト２２２の頭部２２４が形成された後、作業者は、図７（ｈ）に示すように第１のレジスト３１および第２のレジスト３５を剥離する（レジスト剥離工程）。その後、作業者は、リジッド基板３０上に形成されているポスト２２に対してニッケルめっき、金（Ａｕ）めっきを施す。

最後に、作業者はリジッド基板３０から各ヘッダ基板２１をそれぞれ切り出す（ダイシング工程）。このダイシング工程において、ヘッダ基板２１はリジッド基板３０のうちスルーホール３０１を結ぶカットライン３００（図８参照）でカットされることにより、端面スルーホール構造のスルーホール部２３３が形成される。

なお、第１および第２のめっき工程においては、電気銅めっきとして一般的に多く用いられている可溶性電極銅めっきではなく、不溶性電極銅めっきが用いられることが望ましい。つまり、可溶性の電極（銅極板）を使用する可溶性電極銅めっきでは、めっきと共に電極の形状が変化し、形成されるポスト２２の高さにばらつきが生じる可能性がある。これに対し、不溶性電極銅めっきは、通常酸化イリジウム電極を使用し、薬液で銅イオンを補充しながらめっきを行うことにより、電極の形状が変化しないため、ポスト２２の高さのばらつきを低減できる利点がある。

また、ヘッダ２０の製造方法としては、結合用ポスト２２２の頭部２２４の形状を安定させるために、以下のような方法が採用されていてもよい。

すなわち、第２のレジスト形成工程において、作業者は、成型孔３４より開口面積が大きく且つ成型孔３４に連通する頭部成型孔（図示せず）を第２のレジスト３５に形成する。第２のめっき工程においては、作業者は頭部成型孔の開口面から金属材料が溢れないように銅めっきを施す。これにより、第２のめっき工程において金属材料のうち成型孔３４の開口面から溢れた部分が頭部成型孔内に収まることになる。したがって、頭部成型孔の開口形状によって第１の面２１０に沿う面内での頭部２２４の形状を規制でき、頭部２２４の形状が安定する。

さらにまた、結合用ポスト２２２は、第１のめっき工程では首部２２３の一部のみが形成され、首部２２３の残りの部分が第２のめっき工程において形成されてもよい。この場合、接続用バンプ２２１の高さ寸法と、結合用バンプ２２２の首部２２３のみの高さ寸法とを異ならせることが可能である。

次に、ソケット１０の製造方法について説明する。

作業者は、まず、可撓性基板１１２のもとになる絶縁フィルムに貫通孔１３を形成する（貫通孔形成工程）。その後、作業者は、絶縁フィルムの一面上にめっきを施すことにより、パッド部１２を含む導体パターン１２０を形成する（パッドめっき工程）。このパッドめっき工程によって、可撓性基板１１２における貫通孔１３の周囲にパッド部１２による弾性が付与された弾性膜１５が形成される。

それから、作業者は、逃し孔１４が形成された剛性基板１１１に可撓性基板１１２を巻き付けて、接着剤により可撓性基板１１２を剛性基板１１１に貼り付けることによって、ソケット１０を形成する。

以上説明したコネクタ装置１の製造方法によれば、第１のレジスト形成工程と第１のめっき工程とによって、接続用ポスト２２１と結合用ポスト２２２のうち首部（の少なくとも一部）２２３とを形成することができる。さらに、その後の第２のレジスト形成工程と第２のめっき工程とによって、結合用ポスト２２２の頭部２２４を形成することができる。

要するに、互いに形状が異なるポスト２２が、一連の製造工程の中で、途中（接続用ポスト２２１の形成および結合用ポスト２２２の首部２２３の形成）までは同時に形成される。したがって、互いに形状が異なるポスト２２を有するコネクタ装置１であっても、これらのポスト２２を全く別々に製造する場合に比べて、工数を減らすことができ、製造方法の簡略化を図ることができる。

ところで、上記実施形態では、ソケット基板１１は、剛性基板１１１と可撓性基板１１２との２層構造であるが、この例に限らず１層構造であってもよい。すなわち、ソケット基板１１は単一の基板から構成され、貫通孔１３の周囲の部分のみ薄肉に形成されることにより可撓性が付与されていてもよい。この構成では、剛性基板１１１に可撓性基板１１２を貼り付ける工程が不要になり、製造工程の簡略化を図ることができる。

また、上記実施形態では、結合用貫通孔１３２の周囲のパッド部１２は、弾性膜１５の弾性を確保するために設けられており、ソケット１０・ヘッダ２０間の電気的接続には寄与していないが、この例に限定されない。つまり、結合用貫通孔１３２の周囲のパッド部１２にリード部１２１が接続され、結合用ポスト２２２が結合用貫通孔１３２が挿入された状態でソケット１０・ヘッダ２０間の電気的接続に寄与する構成であってもよい。

この場合でも、接続用ポスト２２１の数に関わらず、結合用ポスト２２２の数を調節することでソケット１０とヘッダ２０との機械的な結合強度を適切な大きさに調節できることに変わりはない。このように、結合用ポスト２２２が電気的な接続に用いられることにより、接続用ポスト２２１の個数を減らすことができ、コネクタ装置１の更なる小型化を図ることができる。

さらにまた、ポスト２２は、断面が円形となる円柱状に限らず、たとえば断面が多角形となる角柱状など、他の形状であってもよい。ここで、接続用ポスト２２１は、上記実施形態のように上下方向の全長に亘って太さが均一でなくても、接続用貫通孔１３１への挿通時にパッド部１２との接圧を確保できる形状であればよい。つまり、接続用ポスト２２１は、結合用ポスト２２２のように先端側が太くなっていなければよく、第１の面２１０に直交する方向において第１の面２１０から離れるほど細くなる先細り形状であってもよい。

貫通孔１３の形状についても、十字形状に限らず、たとえば３本以上のスリットを互いの中心で交差させて形成される孔形状や、円形状、星形状などでもあってもよい。また、貫通孔１３は、弾性膜１５に形成された切込みからなり、ソケット１０・ヘッダ２０の結合時にのみ弾性膜１５の変形に伴って開口する構成であってもよい。貫通孔１３の形状によっても、弾性膜１５の弾性を調節することができる。

なお、上記実施形態にて例示したコネクタ装置１の各部の材料や寸法は一例であって、必要な機能・性能に応じて適宜変更可能である。

１ コネクタ装置
１０ ソケット
１１ ソケット基板
１２ パッド部
１５ 弾性膜
２０ ヘッダ
２１ ヘッダ基板
１３１ 接続用貫通孔
１３２ 結合用貫通孔
２１０ 第１の面
２２１ 接続用ポスト
２２２ 結合用ポスト
２２３ 首部
２２４ 頭部

Claims (3)

1. 互いに機械的に結合され且つ電気的に接続されるソケットとヘッダとを備え、
   前記ソケットは、厚み方向に貫通する貫通孔が複数形成されたソケット基板と、導電性材料からなるパッド部とを有し、
   前記ヘッダは、ヘッダ基板と、導電性材料からなり前記ヘッダ基板の厚み方向の一面である第１の面上における前記貫通孔に対応する各位置にそれぞれ設けられた柱状のポストとを有し、
   前記ソケット基板は、弾性を有するとともに前記パッド部が形成された弾性膜を前記貫通孔の周囲に有し、
   複数の前記ポストは、前記ソケットと前記ヘッダとを電気的に接続する接続用ポストと、前記ソケットと前記ヘッダとを機械的に結合する結合用ポストとを含んでおり、
   複数の前記貫通孔は、前記接続用ポストに対応する位置に形成された接続用貫通孔と、前記結合用ポストに対応する位置に形成された結合用貫通孔とを含んでおり、
   前記接続用ポストは、前記第１の面に直交する方向において太さが均一となる形状あるいは前記第１の面から離れるほど細くなる形状に形成されており、前記ソケットと前記ヘッダとの結合時には、前記弾性膜を弾性変形させて前記接続用貫通孔を広げながら前記接続用貫通孔に挿通され、前記パッド部と電気的に接続され、
   前記結合用ポストは、前記第１の面から突出する首部と当該首部の先端に連続し前記首部よりも太い頭部とを有しており、前記ソケットと前記ヘッダとの結合時には、少なくとも前記頭部が前記結合用貫通孔を通過する位置まで、前記弾性膜を弾性変形させて前記結合用貫通孔を広げながら前記結合用貫通孔に挿通されることを特徴とするコネクタ装置。
2. 前記ヘッダ基板は前記第１の面が一方向に長く形成されており、前記接続用ポストは前記第１の面の長手方向に複数並んで設けられており、前記結合用ポストは前記第１の面の短手方向の中心に設けられていることを特徴とする請求項１記載のコネクタ装置。
3. 前記結合用ポストは、前記第１の面からの突出量が前記接続用ポストに比べて大きいことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のコネクタ装置。

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