JP3247115B2 - 減少した自己インダクタンスを有する電気コンタクト - Google Patents

減少した自己インダクタンスを有する電気コンタクト

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、コンタクトにおける自己インダクタンスを
減少させるために互いに係合可能な短絡部を有する極め
て薄い電気コンタクトに関する。
ボールグリッドアレイ（BGA）又はランドグリッドア
レイ（LGA）に配列されたリードを有する電子パッケー
ジが公知となっている。これらパッケージは、電子組立
体において空間を省くことが望まれているので、比較的
低背となっている。これらパッケージは、半田接続工程
で回路基板上に直接的に表面実装される。半田接続工程
では、リードが基板上の対応する回路パッド列に半田接
続される。しかしながら、この半田接続は、交換又は改
良のためにパッケージを容易に取り外せないという欠点
を有する。それゆえ、回路基板上に電子パッケージを分
離可能に実装するためのコネクタを提供することがしば
し望まれている。
BGA又はLGAパッケージを回路基板上に取り外し可能に
実装するためのコネクタは公知となっている。かかるコ
ネクタは、米国特許第4,511,197号、第4,513,353号、第
4,647,124号及び第4,699,593号明細書に開示されてい
る。これらコネクタは、電子パッケージと回路基板との
間に配置される実質的に平坦な誘電ハウジングを具備し
ている。ハウジングは、電子パッケージのリード列と対
応して配列された電気コンタクトが配置されるキャビテ
ィ列を有する。コンタクトの各々は、コネクタハウジン
グの外面を超えて突出する、対向して延びる１対の突出
部を有している。パッケージがコネクタ上に実装される
際に、各コンタクトの一方の突出部はパッケージの各リ
ードと係合し、他方の突出部は基板上の各パッドと係合
する。各突出部の各リード又はパッドへの確実な係合を
保証するために、圧縮力がパッケージ及び基板に付与さ
れる。代表的に、圧縮力は、互いに固定される、パッケ
ージ、コネクタ及び基板を挟み込む圧力プレートによっ
て付与されうる。
電子部品をパッケージする際には、水平及び垂直の空
間限界を考慮しなければならず、又、組立体の性質はし
ばしば空間限界のパラメータを決定付ける。例えば、ラ
ップトップ型のコンピュータをパッケージする際には、
垂直空間は水平空間よりも価値がある。将来のラップト
ップ型のコンピュータのための設計には、コネクタの高
さが0.032インチ（約0.82mm）だけで、撓み範囲が0.015
インチ（約0.38mm）であることが要求される。この撓み
範囲は、コネクタの全高に対して大きな割合を占めるの
で、コンタクトの設計は極めて困難なものとなる。従っ
て、本発明の目的は、全体にわたって低背であると共に
大きな撓み範囲を有するコンタクトを提供することにあ
る。
更に、最新の電気装置は極めて高い切換周波数で稼動
されうると共に、高い切換周波数での稼動により装置の
適性な稼動を妨げる重大な自己インダクタンス効果が増
加されうる。自己インダクタンス効果は、コンタクトを
通る回路パスの長さを減少することにより減少されう
る。しかしながら、コンタクトには、塑性変形せずにコ
ンタクトの撓みを許容するのに必要な弾力性を具えた比
較的長いばねアームを有することが望まれている。これ
ら競合する利益によって提起された問題を解決するため
に、弾力性を有するばねアームと、ばねアームの自由端
を交差してコンタクトを通る短い電流路を提供する短絡
アームとを有するコンタクトが開発されてきた。かかる
コンタクトのうちの１つは、米国特許第4,354,729号明
細書に開示されている。この明細書においては、短絡ア
ーム68はラッチアーム54の側縁79と摺動係合する側縁を
有している。このようなコンタクトは、ますます小型化
し、そして、コンタクトの厚さは減少しているので、ア
ーム68及び74の側縁を一致させるのがますます困難にな
るという問題が存在している。従って、本発明の目的
は、極めて薄い材料製のコンタクトにおける自己インダ
クタンス効果を減少させることにある。
相互に対向したインターフェース間のコネクタに使用
されるコンタクトは、第１及び第２主面を有する略平面
のコンタクト本体を具備している。この本体は、弾性湾
曲部によって接続された１対の離間したばねアームを含
んでいる。１対のばねアームの各々は、外側を向く縁を
有する自由端を有する。外側を向く縁は、インターフェ
ースの各々と係合可能である。各短絡部は、各自由端か
ら互いに略向かって延びる。短絡部は、ばねアームが撓
んで相対的に接近する際に、重なると共に一方の短絡部
の第１主面が他方の短絡部の第２主面に係合し、短くな
った電気パスがコンタクト突出部間に形成されるよう
に、オフセットされている。
本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１及び図２は、それぞれ反対側から見た本発明のコ
ンタクトの斜視図である。
図３は、コンタクトの側面図である。
図４は、コンタクトを受容できるキャビティを有する
コネクタの部分平面図である。
図５は、コネクタ内の空キャビティの拡大断面図であ
る。
図６は、コンタクトを有するキャビティの拡大断面図
である。
図７は、電気インターフェース間のコネクタ内の撓ん
でいない状態のコンタクトの断面図である。
図８は、図７の８−８線に沿った断面図である。
図９は、電気インターフェース間のコネクタ内の撓ん
だ状態のコンタクトの断面図である。
図10は、図９の10−10線に沿った断面図である。
図１乃至図３を参照すると、本発明のコンタクトは、
シート状の材料から打抜かれて略平面状のコンタクト本
体10を形成することが好ましい。このコンタクト本体10
は、コンタクトが打抜かれる材料の両表面に対応する第
１及び第２主面11,12を有し、約0.0045インチ（約0.11m
m）の厚さＴを有する。コンタクト本体10は、一端が弾
性湾曲部16によって接続された１対のばねアーム14,15
を含んでいる。湾曲部16は、アーム14,15の交差部によ
ってより鋭く形成されてもよいが、コンタクト本体の平
面内での可撓性を高める弓形部であることが好ましい。
好適実施形態において、湾曲部16は、コンタクトの中心
軸Ａによって二等分されている。
アーム14,15は、コンタクトが撓んでいない状態で
は、所定寸法だけ互いに離れている。アーム14,15は、
互いに平行であってもよいが、湾曲部16から延びるつれ
て所定角度をもって互いに離れることが好ましい。又、
アーム14,15は、湾曲部16から離れるにつれてコンタク
ト本体10の平面の外側にわずかに延びている。アーム1
4,15は、対向する１対のコンタクト突出部17,18を画定
する外側を向く縁を具えた１対の自由端を有する。コン
タクト突出部17,18の各々は、回路要素の各ボール又は
パッドと係合可能である。各短絡部19,20は、各自由端
から互いに略向かって延びている。短絡部19,20は、ア
ームがコンタクト本体の平面の外側にわずかに延びてい
ることにより、互いにわずかにオフセットしている。こ
の理由は、後述でより詳細に説明されよう。
コンタクトは、電子パッケージのリードの如き第１電
気インターフェースを回路基板上の回路パスの如き第２
電気インターフェースに電気的に接続するためのコネク
タに使用される。複数のコンタクトキャビティ32を有す
るプラスチック又は他の誘電材料製のコネクタ本体30を
含むかかるコネクタの部分平面が図４に示されている。
キャビティ32は、コネクタ上に実装される電子パッケー
ジのリードの配列に対応する配列で配置されている。キ
ャビティ32の各々は、コネクタ本体を貫通してコネクタ
本体の頂部から底部へ延びる細長いスロットである。図
５及び図６により明瞭に示されているように、キャビテ
ィ32の各々は、対向面34,35によって画定されたコンタ
クト保持部33を有している。対向面34,35は、コンタク
トがキャビティ32内に配置される際に湾曲部近傍のコン
タクト本体とわずかに干渉係合するように選定された寸
法だけ互いに離れている。
図７及び図８は、電子パッケージ２を回路基板６に電
気的に接続するコネクタ30内における各コンタクト10の
撓んでいない状態の断面図である。パッケージは、各々
がコンタクトパッド４の形状の複数のリードを有し、こ
れらリードはパッケージの表面に標準化された配列で配
置されている。コンタクトパッドの代わりに、パッケー
ジが半田ボールの配列を有していてもよく、本発明のコ
ンタクトはボール型のリード及びパッド型のリードのい
ずれか一方に係合しうる。回路基板６は、パッケージの
パッド４の配列に対応する配列のコンタクトパッド８を
有している。コンタクトの突出部17,18は、パッケージ
２がコネクタ30に向けて付勢される際に、パッド4,8と
係合する。パッケージは、パッケージの上方及び回路基
板の下方に配置されるとともにねじ固定手段により互い
に固定された圧力プレート（図示せず）によってコネク
タに向けて付勢されてもよい。これにより、パッケー
ジ、コネクタ及び回路基板は挟み込まれる。
図８に最もよく見られるように、短絡部19の第１主面
11は、短絡部20の第２主面12と略同一平面である。この
ため、コンタクトが撓むと、短絡部19,20はそれらの各
主面に沿って相互係合する。
コネクタがパッケージ及び基板間にクランプされる際
に、コンタクトは図９及び図10に示す撓んだ状態に圧縮
され、これにより、ばねアーム14,15が相対的に互いに
接近する位置に撓む。この位置では、短絡部19,20は重
なると共に、図10に最もよく見られるように、短絡部19
の第１主面11が他の短絡部20の第２主面12と係合する。
これにより、コンタクト突出部17,18間の短く、かつ、
直接的な電気パスが生ずる。短い電気パスは、双方のば
ねアーム14,15を通って延びる長いパスよりも小さな電
気抵抗を有する。もちろん、電流は低抵抗パスを好み、
短いパスにより、ばねアームを通る長いパスと比較して
減少した自己インダクタンス効果が生じる。短絡部の側
縁に代えた、短絡部の主面に沿う短絡部の係合により、
例えば0.0045インチ（約0.11mm）の厚さを有する極めて
薄い側縁の整列及び相互係合の問題は、回避される。
コンタクトが圧縮されると、突出部17,18は、アーム1
4,15間の角度を変えることにより、パッド4,8に沿うわ
ずかなワイピング動作を行う。このワイピング動作は、
堆積した汚れ及び酸化物をこすり取ることによりパッド
4,8を掃除する。
本発明のコンタクトは、実質的な部分が、ニッケル及
び他の貴金属でないもののみならず、パラジウム、金又
は銀の如き貴金属で構成されているばね性合金製である
ことが好ましい。材料を選考する際に考慮しなければな
らないことは、ばね特性に加えて、半田リードからコン
タクトに錫が移ることなしに半田リードと接続するコン
タクトの能力である。貴金属でないベリリウムニッケル
合金は、前述の貴金属と同様に、前述の要求を満足す
る。これら材料はかなり高価であるので、効率のよい材
料の使用がばねコンタクトの形状を決定する際に重要と
なる。本発明においては、極めて高密配置のコンタクト
が材料ストリップに型取られ、これによりコンタクト打
抜きの後に残るスクラップ材料が最少化されるので、効
率のよい材料の使用が与えられる。
本発明のコンタクトは、いくつかの利点を有する。コ
ンタクトは極めて小さく製造することができるが、その
コンタクトは、撓み範囲を撓んでいない状態の約50％と
する高弾力性を有する。コンタクトは、自己インダクタ
ンスを減少させる効果を有する短絡部を有している。短
絡部は、それらの主面に沿って係合し、相互係合のため
の極めて薄い側縁の整合の困難性を回避する。又、コン
タクトの形状は、製造の際におけるスクラップ材料を最
少化する。
本発明を前述のように説明してきたが、当業者にとっ
て明確に理解できる多くの変更がなされうる。本発明が
合理的な均等の範囲と同様に前述の好適実施形態を取り
囲むように意図されているのに対して、独占排他的な権
利が請求されている本発明の範囲を評価するためには、
実施例の前述の議論よりも添付の請求の範囲が参照され
るべきである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01R 13/24 H01R 33/76 H01R 11/01

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】相互に対向した電気インターフェース間の
    コネクタに使用される電気コンタクトであって、該コン
    タクトが打抜かれる材料の両表面に対応する第１及び第
    ２主面を有する略平面のコンタクト本体を有し、該本体
    が弾性湾曲部によって接続された１対の離間したばねア
    ームを含み、該ばねアームの各々は、外側を向く縁を有
    する自由端を有し、前記外側を向く縁が前記インターフ
    ェースの各々と係合可能なコンタクト突出部を形成する
    と共に、前記自由端の各々から互いに略向かって延びる
    短絡部を有する電気コンタクトにおいて、 前記各短絡部は、前記ばねアームが撓んで相対的に接近
    する際に前記材料の板厚方向に沿って重なると共に、一
    方の前記短絡部の前記第１主面が他方の前記短絡部の前
    記第２主面に係合し、短くなった電気パスが前記コンタ
    クト突出部間に形成されるようにオフセットされている
    ことを特徴とする電気コンタクト。
  2. 【請求項２】相互に対向した電気インターフェース間の
    コネクタに使用される電気コンタクトであって、シート
    状の材料から打抜かれた略平面状のコンタクト本体を有
    し、該本体が前記シート状の材料の対向する両表面に対
    応する第１及び第２主面を有し、前記本体が、弾性湾曲
    部と、該湾曲部から延びる１対の離間したばねアームと
    を含み、該ばねアームの各々は、外側を向く縁を有する
    自由端を有し、前記外側を向く縁が前記インターフェー
    スの各々と係合可能なコンタクト突出部を形成すると共
    に、前記自由端の各々から互いに略向かって延びる短絡
    部を有する電気コンタクトにおいて、 前記各短絡部は、一方の前記短絡部の前記第１主面が他
    方の前記短絡部の前記第２主面と略同一平面となるよう
    にオフセットしており、これにより、前記ばねアームが
    撓んで接近する際に、前記各短絡部の略同一平面の前記
    主面が相互に係合すると共に、短くなった電気パスが前
    記コンタクト突出部間に形成されることを特徴とする電
    気コンタクト。
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