JP3815327B2 - 接合保持部材を備えたコネクタ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、小型又は超小型接点システムのための電気コネクタに関するものである。特に、これらの電気コネクタは、その小型化にも拘わらず、半田フラックスによる濡れの問題を解消しつつ、従来の方法により製造される。バリア部材は、各接点装置に含まれ、電気コネクタの一方の面から電気コネクタの他方の面への半田フラックス等の液体の流通を防止する。
【０００２】
【従来の技術】
小型及び超小型電子部材を有する電子パッケージは、特に小型で、高密度で、より効率的であることに特徴付けられ、パッケージ部材を物理的及び電気的に接続することに関連する問題を含む多くの問題が惹起される。パッケージの例としては、小さな面積に多数の回路を有することによって特徴付けられるチップが含まれる。しばしば、こうした高密度状態は、一般に規則正しく配列された所定のアレイにおいて複数の個別の電気的接続を形成するために、相互に近接して離間配置された導電性の端子又は接点のアレイを設けること及びそれらを相互に電気的に絶縁された状態に保持することを含んでいる。この形式の電気コネクタの例は、コンタクトパッドのランド・グリッドアレイを有するものである。
【０００３】
こうした小型及び超小型コンタクト装置の製造のために開発された方法は、金線接着プリフォームを用いた電鋳法を含んでいる。この方法においては、プリント回路基板部材は、金線接着プリフォームと同様に製造される。このプリフォームは、基板に接合され、次いでメッキ及び電鋳法により接点が形成されるが、接点の仕上げのためのメッキのために約２時間のメッキ処理が必要となる。この処理において、接点をエッチングし、個別化する。全体において、この処理は、これに付随するリフローを含むマスクの配置及びこれに続くペーストの配置及び半田ボールの配置を含んでいる。その後に、パネルからの取り出しが行われる。この技術は、例えば、本明細書の開示の一部として援用するアメリカ特許第５，４７６，２１１号及びアメリカ特許第５，８６４，９４６号に例示されている。この技術の特徴は、１ミル当たり１グラムの低法線力系に適している。この方法の他の特徴は、接点が限られた追従性を有しており、全コンプライアンス範囲は、０．０１５インチであり、差動範囲は、０．００８インチである。電気特性は、以下の通りであり、自己インダクタンスは１．７８ｎｈ、ループインダクタンスは２．０ｎｈ、インピーダンスは９０Ωである。この形式の系は、高価であることに特徴付けられる。
【０００４】
上記において概略を説明した方法は、接点装置の小型化及び超小型化を行うためには有用であるが、これに付随する不都合、特に追従性の制限やコストのためにその好適性が損なわれている。従来の接点装置製造方法は、この程度の小型化を行う場合に問題を生じる可能性がある。小さな部材の製造及び組立によって生じる複雑さに加えて、それらは、望ましくない液体の流れによって影響を受ける可能性がある。例えば、半田フラックスは、半田が行われるグリッド面から半田付けされない接合機能を奏する反対側のグリッド面に流れる可能性がある。この後者の問題は、特に、接点ふき取りを行わないコネクタの用途において特に高い関心が寄せられている。
【０００５】
従って、追従性及びフラックス濡れの問題を解決しつつ電鋳作業を行うことなく効率的に製造可能な小型化されたコネクタが求められている。
【０００６】
本発明によれば、電気コネクタは、誘電性ハウジング内に複数の接点要素が設けられている。接点要素は、所定数及び所定位置の複数の導電性接点を設ける所定のパターンで配置されるように収容室又は貫通孔内に搭載される。支持バリア部材（保持部材）は、誘電性ハウジング内への接点要素の各取り付け部に連関されている。前記収容室は、実質的に開放されており、開放部と対向するストッパ面と、開放部とストッパ面の間の内壁面を有している。前記接点要素は、コンタクトパッドでなる第一の部分と軸でなる第二の部分を有しているとともに、コンタクトパッドには前記収容室のストッパ面と対向する衝合面が形成されている。前記保持部材は、前記接点要素の軸を収容する開口を有していると共に、前記収容室の内壁面と対向する外面を有しており、接点要素の軸と前記保持部材の開口の間に圧接が形成され、収容室の内壁面と保持部材の外面の間に圧接が形成される。また、保持部材の厚さが、前記ストッパ面と前記衝合面の間に締まり嵌めを形成する厚さとされ、この締まり嵌め状態が、接点要素の収容室に配置された後の前記軸の成形による誘電性ハウジングとの係合によって維持されている。本発明は、さらに、連結された状態の接点要素を打ち抜き、それらにメッキを施し、それらを連結状態で誘電性ハウジング又は誘電性ハウジング部材に組み付け、次いで接点要素を選択された所望の最終コネクタ装置の状態に成形する製造方法を含んでいる。
【０００７】
そこで、本発明の一般的な目的は、電鋳法を必要とせず、小型及び超小型の用途において使用するための改良された接点装置を提供することにある。
【０００８】
本発明のもうひとつの目的は、望ましくないフラックスの流れを解消しながら在来の製造方法を用いて製造するための改良された接点装置及びその製造方法を提供することにある。
【０００９】
本発明のもう一つの目的は、中央処理装置、特定用途向けＩＣの用途、ランド・グリッドアレイ含むパッケージ等の電子パッケージが小型化を求められ、装置又はパッケージが剛性を有しながら追従性を備えた接点保持が可能とする必要がある他の用途に用いるチップにおいて必要とされるような、小さな面積に多数の回路を設けた改良された電気コネクタ及びその製造方法を提供することにある。
【００１０】
本発明のもう一つの目的は、シーリング、接合安定及び低応力衝合特性機能を付与する保持部材に連関された複数の接点要素を有する改良された小型電気コネクタを提供することにある。
【００１１】
本発明のもう一つの目的は、応力発生及びこれに続く電気コネクタの歪み発生の可能性を減少させるように接点要素又は導電性端子を搭載する改良された電気コネクタを提供することにある。
【００１２】
本発明のもう一つの目的は、１ｍｍグリッド及び０．５０インチグリッドを含むインライングリッドパターン及びオフセットグリッドパターンによるものを含む選択された種々のピッチのアレイに配置される接点要素を有する電気コネクタを提供することにある。
【００１３】
本発明のもう一つの目的は、摺動接合端子装置を有する改良された電気コネクタ及びその製造方法、及び組立後の接点形成及び成形を提供することにある。
上記及びその他の本発明の目的、特徴及び利点は、以下の詳細な説明を考慮すれば明らかになり、明瞭に理解されるであろう。
【００１４】
【発明の実施の態様】
本発明の電気コネクタは、第一の電気部材（図示せず）を第二の電気部材（図示せず）に接続する。従来より周知のように、第一の電気部材は、その表面に一般にコンタクトパッド端子となる端子のアレイを有しており、第二の電気部材は、その表面にコンタクトパッド等として作用する同様の端子のアレイを有している。本発明の代表的な電気コネクタは、こうした電気部材間に配置するように構成され、それらの間の所要の電気接続を形成する。
【００１５】
図示の電気コネクタ２１は、誘電性ハウジング２２を含んでいる。誘電性ハウジング２２は、実質的に単体のユニット、主として成型された一体の部材とすることが出来る。または、誘電性ハウジング２２は、一連の細長いハウジング部材又はハウジング片２３で構成され、ハウジング部材又はハウジング片２３は、時々、全体として図１の２４として示される適当なフレーム内に組み付けられるスティックと称される（図５，６）。
【００１６】
しかしながら、構成された誘電性ハウジング２２は、複数の実質的に開放された収容室２５を有している（図２）。電気コネクタ２１が電気部材間に適切に配置された場合、収容室２５は、これらの電気部材の対応するコンタクトパッド等（図示せず）の間に実質的に整列される。一般的な配置において、これら二つの電気部材は、同一間隔に離間した接点又は端子のアレイを有しており、このアレイは好ましくは誘電性ハウジング２２の収容室２５に対応している。誘電性ハウジング２２は、上面として示される第一の面２６と底面として示される第二の面２７を有している。使用時において、上面２６は、第一の電気部材にほぼ隣接して配置され、底面２７は、第二の電気部材にほぼ隣接して配置される。
【００１７】
導電性の接点要素は、収容室２５のいくつかに配置される。挿入されているが、成形されていない接点要素は、図２、３及び４において全体が２８で示されている。図示の実施例において、接点要素２８は軸３１とコンタクトパッド３２の組立体である。導電性の接点要素２８は、組立部材ではなく、単一の部材として構成することも可能である。図示の好適実施例において、非成形接点要素２８の長手方向軸線は、収容室２５の貫通軸線「Ａ」と略一致する。これが、組立の向きである。
【００１８】
図２、３及び４に示す組立体についてより具体的に説明すれば、保持部材３３が含まれる。保持部材３３は、実質的に開放された収容室２５内に配置され、組立及び成形が終了した後に、収容室内に保持される。この保持部材３３は、本明細書の他の部分でより具体的に示すように、収容室２５を通って流通する液体に対するバリアとしても機能する。
【００１９】
図示の実施例において、保持部材３３は開口３４を有しており、接点要素２８の軸３１を収容する。図示の開口３４は、貫通軸線「Ａ」と同軸であり、そのサイズは軸３１と協働してその間を圧接する。保持部材３３の外面は、実質的に開放された収容室２５の一部に圧接される。これらの好適な圧接が形成されると、保持部材３３は、組立作業中の組立補助部材として機能するとともに、組立及び成形が完了した後に実質的に有利な保持及びバリア部材として機能する。
【００２０】
図示の実施例において、収容室２５はストッパ面３５を含んでいる。保持部材３３は、このストッパ面３５と導電性の接点要素２８の一部との間に位置する。図示の実施例において、接点要素２８の一部は、コンタクトパッド３２の衝合面３６である。さらに好適な構成において、収容室２５は、コンタクトパッド３２の衝合面３６の他の部分に係合することが出来る第二のストッパ面３７を有している。組立中において、保持部材３３は、保持部材３３がストッパ面３５に適切に着座するまで一時的に第二のストッパ面３７に係合することが出来る。
【００２１】
図示の実施例において、接点要素２８と収容室２５は、実質的に円形の横断面を有している。一般に、製造が最も容易な断面であるが、必要に応じて他の断面とすることも可能である。
【００２２】
保持部材３３に形成される締まり嵌めや圧接は、電気コネクタ装置に対する密接状態を形成する。即ち、軸３１の外側面と保持部材３３の開口３４の間は締まり嵌めされて、空隙は形成されない。同様に、この状態は保持部材３３の外側面と収容室２５間に存在する。空隙のない状態の後者の要素についてより具体的に説明すれば、図示の実施例において保持部材３３は筒状に形成された保持部材３３の外側面とストッパ面３５と第二のストッパ面３７の間に位置する収容室の内壁面４１との間には空隙のない状態での締まり嵌めを形成することが好ましい。さらに、保持部材３３の厚さは、ストッパ面３５と接点要素２８の衝合面３６間に保持部材３３の空隙を形成しない締まり嵌めを形成することが好ましい。保持部材３３は、誘電性ハウジング２２の収容室２５内の着座部（ストッパ面３５）に対して大きなサイズとなっており、電気コネクタ２１が組み立てられた状態で幾分圧縮された状態となる。
【００２３】
保持部材３３によって与えられる機能は、これを弾性の材料で形成することにより容易に実施することが出来る。保持部材３３の形成材料は、押し出し成形されたエラストマ部材で形成することが出来る。一般的なパッケージの組立条件に耐えるために、保持部材３３の材料は、少なくとも４０秒間２１９℃に耐える必要がある。保持部材３３に適した材料は、ヴァイトン(Viton)、ネオプレン(Neoprene)、シリコンゴム等である。
【００２４】
保持部材３３は、これを設けない場合に収容室２５を通って誘電性ハウジング２２の第一又は上面２６又はその上側の軸３１に流れる可能性のある、組立中にコンタクトパッド３２に存在する半田フラックス等の液体の流通を防止する。保持部材３３は、さらに、製造中及び特に使用中に接点に安定性を与えるように接点要素２８を支持する。保持部材３３は、生じる可能性のある装置の歪みを解消するために低応力の圧接を可能とし、挿入中における軸３１の折れ曲がりの可能性を最小化する。組立が完了した後に、保持部材３３は、接点要素２８を追従性及び剛性を持って保持するとともにバリア特性を与える。
【００２５】
図示の好適実施例において、軸３１は、誘電性ハウジング２２に組み付け後に成形される。これは、図５乃至図８に概略が示された貫通軸線「Ａ」に対して鋭角の方向に折り曲げることによって達成される。このように折り曲げられた軸３１によって、この結果成形された導電性の接点要素３８は、必要に応じた方向に向けることが出来る保持された接点アレイを形成する。例えば、図５及び図６に示されたインライン配置により成形された接点要素３８を整列することが出来る。特に、図５より、接点要素３８自体が、誘電性ハウジング２２の厚みにより相互に離間して保持することが出来る。これは、開放された収容室２５は組立後に成形される接点要素３８を収容するために不必要に大きくする必要がないため、少なくとも部分的とすることが出来る。接点要素３８は成形する前に挿入されるので、開放された収容室２５は、挿入中に、非折り曲げ状態又は非成形状態の接点要素２８を収容することのみが要求される。図５及び図６に示すようなアレイ配置は、例えば０．０５０インチｘ０．０５０インチのグリッドに適している。
【００２６】
オフセットグリッドが望まれる場合、本発明は、図７及び図８に概略を示すような変更をも包含する。この回転した整列は、初期の組立後の成形を含んでいる。特定の端子列は必要とされず、こうした変形例は、例えば１ｍｍｘ１ｍｍのグリッドアレイにも使用可能である。
【００２７】
組立方法自体についてより具体的に説明すれば、誘電性ハウジング２２は、単体のハウジング部材であるか複数のハウジング片又はスティック２３で構成されるかに応じて、誘電性材料により成形若しくは組立形成される。これらの誘電性ハウジング２２は、複数の実質的に開放された収容室２５を構成する。複数の導電性の接点要素２８が製造され、一般に相互に連結された状態で打ち抜かれる。連結間隔は、各接点要素２８の長手方向軸線が、接点要素２８が組み込まれる誘電性ハウジング２２の貫通軸線「Ａ」と整列するように設定される。さらに、保持部材３３は、各開放された収容室２５内又は接点要素の軸３１上に配置される。
【００２８】
適当な時点で、通常は組み立てられる前に、接点要素２８はメッキされ、又は最終的な用途の必要に応じて処理される。連結された接点要素２８のそれぞれの開放された収容室２５への組み付けは、図３及び図４に示す装置を形成する。収容室２５の入り口開口への挿入は、第二の面又は底面２７を通って行われる。この段階で、開放された収容室２５内に配置された状態から接点要素２８の抜出しに対する大きな懸念を生じることなく装置を移動させることが出来る。この点に関して確実性が必要とされる限りにおいて、図３に示されたように上向きではなく軸３１が下向きとされるように装置が配置される。
【００２９】
この組立作業の後に成形作業が行われる。概括的に言えば、これは、図５，６，７及び８に概略を示すように、成形方向への折り曲げを含む。この作業により、所要の導電性端子が形成され、後に電気コネクタにおいて使用されるが、これと同時に軸３１と誘電性ハウジング２２が係合状態となって接点要素２８の保持作業が完成される。
【００３０】
上記のように形成された電気コネクタ２１の使用において、コンタクトパッド３２は、半田付け状態で露出され、半田フラックスに曝される。半田フラックスは、収容室２５に流入又は移動する傾向があり、次いで第一の面又は上面２６に向かって流れ、より具体的には、導電性端子として成形された軸３１上に流れる。導電性端子上の半田フラックス等の液体の存在は、電気コネクタの予定された電気特性に影響を与える。この問題は、具体的には導電性端子と対向する電気部材間の移動が端子から液体を効率的に拭い去る移動に比べて非常に小さい応用において特に関係する。さらに、本発明によるこの構造は、誘電性ハウジング２２に大きな負荷を与えることがなく、これが本発明による装置の機械的特性の特徴である。
【００３１】
上記に説明した本発明の実施例は、本発明の原理の用途を示している。本発明の要旨及び範囲を逸脱することなく、当業者により多くの変形がなし得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 接点要素のアレイを含む電気コネクタの例を示す斜視図である。接点要素は一部が概略で示されている。
【図２】 接点要素の好適実施例の分解又は予備組立状態の断面図である。
【図３】 図２に示す実施例の組立状態の断面図である。
【図４】 図３に概略を示すように、複数の接点要素を示す一部を切り欠いて示す斜視図である。
【図５】 接点要素が成形された後の図４に示すタイプの概略を示す端面図である。
【図６】 インライングリッド配列を示す図５の平面図である。
【図７】 オフセットグリッド配列を有する図５と同様の図である。
【図８】 図７の平面図である。
【符号の説明】
２１ 電気コネクタ
２２ 誘電性ハウジング
２３ 細長いハウジング部材、ハウジング片
２４ フレーム
２５ 収容室
２６ 第一の面（上面）
２７ 第二の面（底面）
２８ 接点要素
３１ 軸
３２ コンタクトパッド
３３ 保持部材
３４ 開口
３５ ストッパ面
３６ 衝合面
３７ 第二のストッパ面
３８ 接点要素
４１ 内壁面

Claims (7)

1. 電気コネクタに適したアレイ状に配置されるとともに貫通軸線を有する複数の実質的に開放された収容室（２５）を有する誘電性ハウジング（２２）と、
   電気コネクタに適するように配置された接点アレイを形成するように少なくとも前記収容室（２５）のいくつかに配置される複数の接点要素（２８）と、
   収容室（２５）内に収容され、少なくとも一つが少なくとも一つの接点要素（２８）と係合する保持部材（３３）とを有し、
   前記実質的に開放された収容室（２５）は、開放部と対向するストッパ面（３５）と、開放部とストッパ面（３５）の間の内壁面（４１）を有しており、
   前記接点要素（２８）は、コンタクトパッド（３２）でなる第一の部分と軸（３１）でなる第二の部分を有しているとともに、コンタクトパッド（３２）には前記収容室（２５）のストッパ面（３５）と対向する衝合面（３６）が形成されており、
   前記保持部材（３３）は、前記接点要素（２８）の軸（３１）を収容する開口（３４）を有していると共に、前記収容室（２５）の内壁面（４１）と対向する外面を有しており、接点要素（２８）の軸（３１）と前記保持部材（３３）の開口（３４）の間に圧接が形成され、収容室（２５）の内壁面（４１）と保持部材（３３）の外面の間に圧接が形成されているとともに、
   保持部材（３３）の厚さが、前記ストッパ面（３５）と前記衝合面（３６）の間に締まり嵌めを形成する厚さとされ、この締まり嵌め状態が、接点要素（３８）の収容室（２５）に配置された後の前記軸（３１）の成形による誘電性ハウジング（２２）との係合によって維持されていることを特徴とする電気コネクタ。
2. 前記第一及び第二の部分は、前記誘電性ハウジング（２２）に少なくとも一部が位置しており、前記保持部材（３３）は、第一及び第二の部分のそれぞれに誘電性ハウジング（２２）内で接合して液体の流通防止に寄与する請求項１に記載の電気コネクタ。
3. 接点要素（２８）の前記第一の部分は、前記貫通軸線に沿って位置し、前記接点要素（２８）の第二の部分は成形によって前記貫通軸線に対して鋭角に配置される請求項１に記載の電気コネクタ。
4. 前記電気コネクタは、前記収容室（２５）の貫通軸線に対してオフセットするように成形された端子部を有している請求項３に記載の電気コネクタ。
5. 前記接点要素（２８）は、第一の部分の一端にランド状接点面を、第二の部分の一端に可撓性端子を有している請求項１に記載の電気コネクタ。
6. 前記保持部材（３３）は弾性材料にて形成されていることを特徴とする請求項１記載の電気コネクタ。
7. 電気コネクタに適したアレイ状に配置されるとともに貫通軸線を有する複数の実質的に開放された収容室（２５）を有する誘電性ハウジング（２２）と、
   電気コネクタに適するように配置された接点アレイを形成するように少なくとも前記収容室（２５）のいくつかに配置される複数の接点要素（２８）と、
   収容室（２５）内に収容され、少なくとも一つが少なくとも一つの接点と係合する保持部材（３３）とを有し、
   前記実質的に開放された収容室（２５）は、開放部と対向するストッパ面（３５）と、開放部とストッパ面（３５）の間の内壁面（４１）を有しており、
   前記接点要素（２８）は、コンタクトパッド（３２）でなる第一の部分と軸（３１）でなる第二の部分を有しているとともに、コンタクトパッド（３２）には前記収容室（２５）のストッパ面（３５）と対向する衝合面（３６）が形成されており、
   前記保持部材（３３）は、弾性の材料で形成され、前記接点要素（２８）の軸（３１）を収容する開口（３４）を有していると共に、前記収容室（２５）の内壁面（４１）と対向する外面を有しており、
   接点要素（２８）の軸（３１）と前記保持部材（３３）の開口（３４）の間に圧接が形成され、収容室（２５）の内壁面（４１）と保持部材（３３）の外面の間に圧接が形成されているとともに、
   保持部材（３３）の厚さが、前記ストッパ面（３５）と前記衝合面（３６）の間に締まり嵌めを形成する厚さとされ、この締まり嵌め状態が、接点要素（３８）の収容室（２５）に配置された後の前記軸（３１）の成形による誘電性ハウジング（２２）との係合によって維持されており、
   前記第一及び第二の部分は、前記誘電性ハウジング（２２）に少なくとも一部が位置しており、
   前記保持部材（３３）と接点要素（２８）および収容室（２５）の圧接により前記保持部材（３３）を収容した開放された収容室（２５）を通る液体の流通を防止するとともに前記接点要素（２８）の追従性を有する搭載を提供することを特徴とする電気コネクタ。

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