JP4018213B2 - 電気コネクタおよびその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気コネクタに関し、より詳細には、はんだボールコンタクト面を使用することにより、回路基板に取付け可能なコネクタ等の高密度Ｉ／Ｏコネクタに関する。
【０００２】
【従来の技術およびその課題】
特に個人用の携帯装置である電子機器のサイズを減少し、このような機器に更に機能を追加しようとする動静により、特に電気コネクタ等の全ての素子の小形化が押し進められている。電気コネクタの小形化は、単列あるいは複列の直線状のリニアコネクタにおける端子間ピッチを減少し、これにより、コネクタを受入れるために割当てられた回路基板上の密に隣接する領域に取付けられるコネクタにより、比較的多数のＩ／Ｏあるいは他のラインを連結することが可能となる。小形化への動きは、回路基板に素子を実装するために、製造優先度が表面実装技術（以下、ＳＭＴとも称する）に移行することも伴っている。ＳＭＴの使用が増大していること、および、リニアコネクタに必要とされる細かいピッチにより、現在入手可能な実装デザインを採用するコネクタを実装するためのＳＭＴの高容量、低コストの限度に近付いている。端子のピッチを更に減少することは、はんだペーストのリフローの際に、隣接するはんだパッドあるいは端子のブリッジ形成の可能性を極めて大きいものとするため、限度に達している。Ｉ／Ｏ密度を増大する必要性を満たすために、アレイ電気コネクタが提案されている。このような電気コネクタは、二次元配列（two dimensional array ）の端子テールを有し、密度を改善することができる。しかし、これらのコネクタは、回路基板にＳＭＴにより取付けることに困難な点があり、これは、全てではないとしても端子のほとんどの表面実装テールがコネクタボディの下側に取付けることが必要なためである。このため、はんだ結合部の目視検査、および、欠陥がある場合の補修が困難なため、使用する実装技術は、極めて信頼性の高いことが必要である。
【０００３】
他の電子素子用実装技術は、検査困難な位置におけるはんだ結合部の信頼性に向けられている。例えばプラスチックあるいはセラミック基板に実装する集積回路（以下、ＩＣとも称する）は、このような信頼できる取付けを提供するためにはんだボールおよび他の同様なパッケージを採用することが増大している。はんだボール技術では、ＩＣパッケージに取付けられた球状のはんだボールが、典型的にはスクリーンあるいはマスクを使用することではんだペースト層を塗布された回路基板の電気コンタクトパッド上に配置される。この後、このユニットは、はんだペーストと少なくとも一部のはんだボールとが溶融し、回路基板上に形成された下側の導電性パッドに融合する温度に加熱される。この加熱工程は、一般にはんだリフローと称される。これによりＩＣが基板に接続され、このＩＣ上に外側リードを設ける必要がない。
【０００４】
基板に対するＩＣの接続にはんだボールおよび同様なシステムを用いることは多くの利点を有するが、しかし、近年、電気コネクタあるいは同様な素子を回路基板に実装するための対応する手段が望まれるようになっている。電気コネクタの実装にこのような技術を用いることは、ＩＣの装着への使用よりも遅れており、これは、電気コネクタあるいは同様な素子を回路基板に実装することにはんだボール技術を用いることは、ＩＣの実装の場合には生じなかった複雑さがあるからである。例えばはんだボールを採用するＩＣは全体的に平坦な取付け面を提供する。これとは対照的に、コネクタは通常は平坦な取付け面を形成せず、一般に端子のテール端部と称される一連の細長いコンダクタを形成する。端子テール端部の先端部に形成された小さな端面にはんだボールを取付けることは、平坦面にはんだボールを取付ける場合には生じなかった製造上の困難な点を提供する。
【０００５】
製造上の困難な点に加え、一般にコネクタは、コネクタと回路基板との間の熱膨脹係数（以下、ＣＴＥとも称する）が異なることから、はんだ結合部の応力の影響を受け易い。この影響の受け易さは、主として、コネクタとＩＣとの間のサイズおよび形状の相違による。例えば、ＩＣの装着面は、概略的に２．５センチメートル平方である。一方、コネクタの装着面は、概略的に、狭い幅（例えば０．５センチメートルあるいはこれよりも狭い）と、より長い長さ（例えば５．０センチメートルあるいはこれよりも長い）とを有する。主として、コネクタの長さが比較的長いため、コネクタと回路基板との間のＣＴＥの差は、ＩＣと回路基板との間のＣＴＥの差よりも、はんだ結合部により大きな影響を与える可能性がある。
【０００６】
はんだボール技術を介して回路基板に取付けられたコネクタは、更に、通常のＳＭＴ取付け技術の場合よりも、結合部の応力の影響をより受け易い。例えば、通常のＳＭＴは、コネクタの端子テールを回路基板に水平に取付け、はんだ結合用のより大きな取付け用表面領域を形成する。通常のＳＭＴ技術におけるはんだ結合部の追加の表面領域は、より強く、したがって、コネクタの端子テールと回路基板との間におけるＣＴＥのより大きな差を許容する。一方、はんだボール結合は、コネクタの端子テールを回路基板に垂直に取付け、端子テールの端部は回路基板に直接結合され、取付け表面領域を小さなものとする。取付け表面がより小さくなるため、ＣＴＥの差が端子テールと回路基板との結合部により応力を作用させ、欠陥を生じさせあるいは品質上の問題を生じさせる。
【０００７】
更に、ほとんどの回路基板の用途では、表面実装結合の電気素子装着面は、厳格な共平面性の必要性に合致しなければならない。したがって、はんだボールを使用してコネクタを回路基板い取付けることは、ほぼ平坦な装着インターフェースを確保するために、はんだボールが共平面であることが必要である。したがって、最終付着で、ボールがリフローし、はんだが平坦な回路基板で均等に塗布される。形成された実装結合部のはんだの共平面性に重大な差があると、コネクタがプリント基板上でリフローはんだ付けされるときに劣悪なはんだ付けを生じさせる。したがって、ユーザは、高度のはんだ付け信頼性を得るために、例えば０．１から０．２mmのオーダーの極めて厳格な共平面性を要求する。はんだボール技術を用いる結合部を提供することにより、共平面性の要請に合致し、これを越えることもできる。通常のＳＭＴとは異なり、加熱し、端子テール端部と回路基板結合部との間の間隙を架橋する際に形状を変えることにより、はんだボールは端子のテール長の変化を吸収することができる。
【０００８】
本発明は、改善された電気コネクタ装置および従来の電気コネクタの欠点に向けられた電気コネクタ形成技術が必要とされていることに基づくものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、電気素子と回路基板のコンタクト部との間を電気的に接続するために使用する改善された電気コネクタ、および、電気コネクタを形成する方法を提供するものである。この電気コネクタは、コネクタボディと、このコネクタボディ上に配置されかつ電気素子のコンタクト部と電気的な接続対をなして配置される複数の電気コンタクトと、端子テールとも称され、コネクタボディ上に配置されかつ回路基板との電気接続を形成するように配列された複数の細長い電気コンダクタとを備える。細長いコンダクタは、対応する電気コンタクトと電気的に接続する。はんだボール等の基板コンタクトは、細長いコンダクタのそれぞれの端部の突合わせ結合を介して接続され、細長いコンダクタと回路基板のコンタクト部との間の電気接続が選択的に調整される。
【００１０】
細長いコンダクタのそれぞれは、スペーサ部材の通路内に配置され、この通路は、細長いコンダクタの断面径よりも僅かに大きな断面径を有する。この結果、電気コンダクタと通路の側壁との間に間隙が形成される。この断面は、ほぼ矩形形状であるのが好ましい。この通路は、スペーサの平坦面を横切って配置されるウェル内で終端する。このウェルは、スペーサの長さに沿う方向が、より長い矩形の頂部開口を有する。更に、細長いコネクタのテール端部に近接するスペーサの部分は、例えば疎油−疎水性（oleophobic-hydrophobic）フルオロケミカルポリマー等の耐移動溶液（anti-migration solution ）でコーティングされ、はんだボールの形成および取付けを容易にしている。
【００１１】
上記のコネクタの製造における主たる製造上の重要事項の１つに、基板コンタクト材料（例えばはんだボール）を細長いコンダクタのテール部の端部に融合する方法が含まれる。本発明は、この取付けを、上述のように、コンダクタの平坦面内に最初にウェルを形成することにより、行う。ここで、別個に形成されてコネクタのボディに取付けられ、あるいは、このボディと一体部材として形成可能なスペーサ部材により、平坦面が設けられる。いずれの場合も、細長いコンダクタのテール端部がスペーサ部材内に形成された通路に挿入され、テール端部は装着面の所定範囲内で終端し、ウェル内に露出する。この後、ウェルにはんだペーストが充填される。最後に、基板コンタクトが２つの実施の形態にしたがって細長いコンダクタの端部に融合される。
【００１２】
第１の実施の形態では、はんだボール等の予め製造された基板コンタクト部材が、ペースト内に配置（seat）される。この後、細長いコンダクタのテール端部とはんだボール（基板コンタクト部材）とはんだペーストとが、ペーストの融点よりも上の所定温度に加熱され、この溶融はんだペーストがはんだボールの回りで合体し、はんだボールを細長いコンダクタの端部に融合する。
【００１３】
第２の実施の形態によると、予め形成された基板コンタクト部材は使用されない。予め特定された量のはんだペーストが、ウェルおよびその上方に付着される。この後、テール端部とはんだペーストとが、はんだペーストの融点よりも高い所定温度まで加熱される。この結果、はんだペーストは、細長いコンダクタの端部に取付けられた球状ボディに合体し、ウェルと離隔する（clear ）。
【００１４】
上述のように細長いコンダクタ上に基板コンタクトを形成するための方法は、疎油−疎水性フッ素ポリマー等の耐移動溶液でウェルをコーティングすることにより、更に促進される。この後、はんだペーストが加熱されると、ウェルおよびスペーサ部材の処理面からペーストがはじかれる。これにより、より均一にボールが形成される。基板コンタクト取付け工程は、はんだペーストが不動態化部に取付かないように、テール端部の一部を不動態化することにより、促進される。この結果、細長いコンダクタの特定の端部にのみ、はんだを付着させることができる。テール端部におけるはんだフローの規制は、テール端部を不動態化し、テール端部を耐移動溶液でコーティングすること、あるいはこの双方により、より強化することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施の形態を、はんだボール形式の電気コンタクト面を有するリニアコネクタ、および、はんだボールをコネクタに取付ける方法について、添付図面を参照しつつ説明する。当該分野の通常の技術者であれば、図面を参照する以下の記載は、例示のみを目的としたもので、発明の範囲を限定するものでないことは明らかである。例えば、ここに記載の電気コネクタは、幅よりも長さの方が長いほぼ矩形形状の装着面を有している。しかし、コネクタに関して記載した特定の寸法は単に図示説明するためのものであり、これに限定することを意図したものではない。ここに開示した概念は、コネクタの装着面形状あるいは構造のより広い変更に対してより広く適合するものである。このコネクタを参照して開示した概念は、例えばより方形あるいは放射状形状（radial geometry ）を有する接続用装着面を有するコネクタにも用いることができる。
【００１６】
図１から図３を参照すると、本発明の電気コネクタ１の平面図、正面図および側面図が記載されている。図示のように、このコネクタ１はコネクタボディ５と、複数の細長いコンダクタ８と、インターフェースあるいはスペーサ部材１０と、電気部材コンタクト９と、上方に延びるアーム１５を有するホールドダウン部材１３と、コネクタラッチ２４とを備える。図２に最もよく示すように、コネクタ１の前部は、２つの開口内に配置された複数の電気コンタクト９を備え、これらの電気コンタクトは、ドータボードに設けられる電気コンタクト等の電気部材の対応した電気コンタクトと選択的に係合して接続対をなすように形成されている。以下に詳細に説明するように、各電気コンタクト９は、対応する細長いコンダクタ８と電気的に接続され、その間に電流路を形成する。細長いコンダクタ８は、回路基板（図示しない）の電気コンタクトと永久的に接続されるように形成されている。この後、電気コネクタ１内に挿入された電気部材とこの電気コネクタが取付けられた回路基板との間に、選択的に電気接続することができる。このようにして、例えば電気コネクタ１を、コンピュータのマザーボードに用いられるカードエッジコネクタ等の形式の回路基板に接続することができる。この後、ユーザは、取付けられた電気コネクタ１を介して、ドータボードあるいはボード（例えばメモリモジュール）を、コンピュータのマザーボードに自由に追加することができる。
【００１７】
コネクタ１の電気コンタクト９は、２つの平行な列３６Ａ，３６Ｂに積上げられたリニアアレイを備え、各列にシングルのドータボードを装着することができる。ユーザは、電気部材を側方からコネクタ１内に挿入する。各ドータボードを挿入する際、特定の列３６Ａあるいは３６Ｂに対応したコネクタラッチ２４が電気部材に係合し、コネクタ１の所定位置にロックする。本明細書中には、２つの平行な列を有するコネクタを示してあるが、ここに開示した概念は、１あるいは３つ等の列を有するコネクタにも同様に適用可能である。コネクタボディ５およびコネクタラッチ２４はモールド成形されたプラスチック材料で形成し、重さを減じるのが好ましい。
【００１８】
コネクタ１の配置は、図４に更に詳細に示してある。図４は、図１の４−４線に沿うコネクタの断面図である。図示のように、コネクタ１は更に、積上げられたインサート成形板（wafer ）２を備え、これらのインサート成形板はピンおよびソケット装置４で一体的にロックされている。したがって、一体的にロックされたインサート成形板２は、円筒状開口７内に嵌合する一連の突起（dimple）により、ハウジング５内に保持されている。複数の細長いコンダクタ８が各インサート成形板２内に延びる。各細長いコンダクタは、内部で結合され、対応する電気コンタクト９と電気的に接続される。各細長いコンダクタ８は、更にインサート成形板２からスペーサ部材１０内に延びる。図示の実施の形態では約９０度であるのが好ましい曲げ部２９が、細長いコンダクタ８の長さ方向に沿って設けられており、２つの異なる平面上におけるインターフェースを形成することができる。例えば、曲げ部は、基板に対して垂直に位置する電気部材とインターフェースを取りつつ、コネクタ１が基板に対して垂直にインターフェースを取ることを可能とする。このため、電気部材は回路基板の表面上を水平方向に突出し、回路基板の高さを低く維持する。曲げ部２９は、本発明の意図するところから逸脱することなく、種々の用途における形状および構造上の必要に応じて他の角度に曲げることも可能である。例えば、細長いコンダクタは曲げ部を有しなくてもよく、この場合には、電気部材は回路基板に対して垂直に突出する。各細長いコンダクタ８のテール端部は、スペーサ部材１０の対応する通路２５を通して延び、はんだボール等の基板コンタクト１２で終端される。各細長いコンダクタ８は、例えば方形等のほぼ矩形の断面形状を有するのが好ましいが、しかし、例えば円形等の同様な機能をなすことのできる他の断面形状とすることもできる。
【００１９】
図５は、スペーサ部材１０に関する細長いコンダクタ８をより詳細に示す。スペーサ部材１０は、コネクタボディ５に取付けられる別個の部材とすることができ、あるいは、これと一体に形成することもできる。図示のように、スペーサ部材１０は複数の通路２５を有し、１の通路２５がこの通路２５内に配置されたそれぞれの細長いコンダクタ８のテール端部を案内しかつ支える。通路２５の径が、細長いコンダクタ８の径よりも僅かに大きいことが重要である。したがって、細長いコンダクタ８のテール端部は、この細長いコンダクタ８の側部と通路２５の壁部との間に間隙１８が形成されるように、配置される。例えば、細長いコンダクタ８は約０．３０５mmの幅を有し、通路２５は約０．３８mmの幅を有する。間隙１８は、スペーサ部材１０を形成する材料とコネクタを実装する回路基板を形成する材料との間の熱膨脹率（ＣＴＥ）の差を許容する重要な特徴を与える。すなわち、通路２５は、基板コンタクト１２の取付けの際、更に、回路基板へのコネクタ１の取付けの際に、細長いコンダクタ８を案内することができるサイズに形成されてる。しかし、細長いコンダクタ８は、スペーサ部材１０との間に間隙を有し、物理的に結合されているのではないため、この間隙により、スペーサ部材１０は通路２５の側壁を細長いコンダクタ８に衝突させることなく、膨脹し、収縮することができる。この間隙の大きさは、上述の熱膨脹率の差による。この結果、熱による膨脹および収縮サイクルの際における、細長いコンダクタ８と回路基板との間のはんだ結合部の応力が減少する。通路２５は、細長いコンダクタ８の断面とほぼ同様な断面を有するのが好ましい。例えば、細長いコンダクタ８がほぼ矩形形状の断面を有する場合は、通路２５もほぼ矩形形状の断面を有する。各通路２５は、ウェル１１の底部で終端し、かつ、広い入口凹部２７を有し、この入口凹部は細長いコンダクタ８をスペーサ部材１０に挿入する際のガイドを形成する。コンダクタ８の各端部は、ウェル１１内で終端し、このウェル１１内に部分的に配置されている基板コンタクト１２と、このウェル内で融合する。細長いコンダクタ８内に曲げ部を含む等の種々の理由により、ウェル１１内における細長いコンダクタ８の終端高さは、各コンダクタ８によって変化する。この高さの変化は、一般に共平面性（coplanarity ）と称されている。
【００２０】
図８を参照すると、基板コンタクト１２の底面図がウェル１１との関係で示されている。図示のように、ウェル１１はほぼ矩形の断面形状を有し、長さｌは幅ｗよりも僅かに大きい。例えば、幅ｗは０．５mmであるのが好ましく、一方長さｌは０．５５mmであるのが好ましい。更に、第１の実施の形態では、基板コンタクト１２は、０．３mmから０．５mmのオーダーである。したがって、基板コンタクト１２とウェル１１の２つの側部との間に少なくとも約０．０５mmの間隙が存在する。通路２５と同様に、ウェル１１の矩形形状も熱膨脹および収縮作用を許容する作用をなす。ウェル１１の側部と基板コンタクト１２との間の間隙は、膨脹および収縮の際に、ウェル１１がはんだ結合部に衝突するのを確実に防止する。
【００２１】
ウェル１１の長さは、スペーサ部材１０の長さと整列し、コンダクタ８の密度を最大としつつ熱サイクルに対応する。スペーサ部材１０はその長さが幅よりも長いため、膨脹および収縮作用もこれに対応してスペーサ部材１０の長さ方向の方が幅方向よりも大きい。したがって、ウェル１１の頂部開口は、長さ方向の熱膨脹および収縮を吸収する寸法を有する。スペーサ部材１０の幅方向では、長さ方向に対してサイズが小さいために、膨脹および収縮作用はより少ない程度で生じる。したがって、ウェル１１の幅は、長さよりも狭くすることができる。この結果、ウェル１１は、コネクタ１の幅方向に沿ってウェル１１およびコンダクタ８の密度を高く維持しつつ、コネクタ１の長さ方向に沿って膨脹および収縮を吸収するサイズに形成される。更に、ウェル１１の頂部開口がこのように寸法を定められるため、基板コンタクトの取付けの際にウェル１１にはんだペーストの必要量を維持しつつ、スペーサ部材１０の幅方向における細長いコンダクタ８の密度をより高密度とすることができる。
【００２２】
次に、図６から図９を参照して細長いコンダクタ８に対する基板コンタクト１２の結合を詳細に説明する。図６に、細長いコンダクタ８の端部に基板コンタクト１２を取付ける実施の形態を示してある。基板コンタクト１２は、突合わせ結合（butt joint）により、細長いコンダクタ８の端部に融合される。基板コンタクト１２と細長いコンダクタ８との間の当接結合の質を確保するため、各細長いコンダクタ８のテール端部の一部が、不動態化された面１７を有する。不動態化された面１７は、取付けプロセス中に使用される溶融はんだが細長いコンダクタ８の側部に沿って流れ（wick）、間隙１８内に侵入するのを防止する。上述のように、間隙１８は、熱膨脹率の差を受入れる。したがって、はんだが間隙１８内に入ると、スペーサ部材１０膨脹および収縮する際に、対応するはんだ結合部の信頼性が損なわれる。したがって、表面１７にはんだウィッキング防止剤あるいは非はんだ濡れ剤が塗布される。このための好適な材料の１つにニッケルメッキがある。いずれか特定の理論に拘束されるものではないが、このニッケルメッキ領域の耐はんだ特性は、例えばレーザーによる酸化（laser oxidation ）、蒸気接触（steam exposure）あるいは周囲空気との接触（ambient air exposure）等によるもの、あるいは、これにより更に強化されると考えられる。他の耐はんだウィッキング材料もこのために利用できると考えられ、例えばフッ素含有の耐はんだコーティングもこれに利用可能である。これに代え、ニッケルおよびフッ素の組合わせも利用可能である。
【００２３】
はんだウィッキングを防止するために、他の実施の形態も可能である。例えば図７は、基板コンタクトおよび細長いコンダクタ８のインターフェースの第２実施の形態を示す。この実施の形態では、細長いコンダクタ８の端部に傾斜面あるいは傾斜部が設けられている。この傾斜部により、基板コンタクト１２を細長いコンダクタ８に取付ける際に、はんだすみ肉２１が基板コンタクト１２と細長いコンダクタ８の端部との間に形成される。この第２の実施の形態も、傾斜部にはんだを収容することにより、間隙１８内にはんだが吸込まれる可能性が低下する。
【００２４】
上述の実施の形態では、各細長いコンダクタ８のテール端部はウェル１１内に配置されている。各ウェル１１は、ほぼ均一なサイズおよび形状であり、本発明に関する複数の重要な特徴を提供する。例えば図９を参照すると、各ウェル１１は、単純な配置および拭取り（depodit and squeegee）操作等の工程を用いてほぼ均一な量のはんだペースト１９を確実に受入れる。したがって、各はんだボール（基板コンタクト１２）を細長いコンダクタ８の端部上に固定するために利用可能なはだの量は、ほぼ均一である。ウェル１１は各基板コンタクトの位置を横方向であるＸ−Ｙ方向に配置し、この後基板コンタクトをスペーサ部材１０の底面および細長いコンダクタ８の端部に対するＺ方向に配置する。はんだリフローの後、図６に最もよく示すように、ウェル１１内のペースト１９に含まれるはんだは、領域１６により、はんだボール（基板コンタクト１２）のサイズを増大する。
【００２５】
領域１６のサイズは、ウェル１１内におけるコンダクタ８のチップすなわち先端部の高さで変化する。各ウェル１１内に配置されたはんだペースト１９の量は、細長いコンダクタ８の高さの変化で変わる。例えば、コンダクタ８のチップすなわち先端部がウェル１１内でより高位置にあると、より多くのはんだが押出され、一方、コンダクタ８のチップがウェル１１内でより低位置にあると、より少ない量のはんだが排出される。ウェル内のペーストがより少ない場合は、はんだペーストのリフローの際に、基板コンタクトの回りに合体するために利用可能なペースト量が少なく、僅かに小さな基板コンタクト１２となる。基板コンタクトが小さいと、コンタクト高さは低くなる。一方、ウェル内のペースト量が多い場合は、より大きな基板コンタクトが形成され、これに応じて基板コンタクトの高さも高くなる。
【００２６】
上述の工程は、はんだボール等の予め形成された基板コンタクト１２の使用を通じて基板コンタクトを取付けることについて説明した。しかし、第２の実施の形態では、予め形成された基板コンタクトを用いることなく、基板コンタクトインターフェースを形成することができる。図１０は、はんだペーストのみを用いる基板コンタクト１２の取付け方法を示す。この方法によると、予め特定した量のはんだペースト１９Ａがウェル１１内およびその上側に配置される。この予め特定された量のはんだは、例えばキャメロット システム社（Camelot Systems Inc.）から市販されているＣＡＭ／Ａ ＬＯＴ １８１８等の供給機械により配置することができる。はんだペーストを配置した後、はんだペーストの融点より上の温度までコネクタを加熱する。ペースト内のはんだが基板コンタクト１６Ａに合体し、この基板コンタクトが細長いコンダクタ８の端部を形成する。予め形成された基板コンタクト技術を参照する上述と同様に、ウェル１１内のペースト量の変化は、最終的な基板コンタクトのサイズおよび共平面性に影響する。予め形成された基板コンタクトによる方法と同様に、ウェル１１内におけるコンダクタ８の高さによるはんだペーストの押退け量が、この方法の場合にも最終的な共平面性に影響する。
【００２７】
上述のように、基板コンタクトマウントを利用したコネクタの基板装着面の共平面性は、ＳＭＴ装置に重要である。コネクタ１には、回路基板インターフェースに対するコネクタの共平面性に影響する２つの主要なファクタがある。すなわち、（１）細長いコンダクタ８の端面すなわち先端チップの共平面性と、（２）基板コンタクト１２の共平面性とである。細長いコンダクタ８の先端チップの共平面性は、例えばコンダクタ８の長さ、曲げ部の均一性、コンダクタを平行に維持する能力等のファクタの変化で影響される。これにより、高生産性と低コストとを維持しつつ、回路基板製造業者による最終的な共平面性の要請の範囲内にコンダクタのチップを保持することが極めて困難である。しかし、更に詳細に後述するように、ウェル１１との関係で基板コンタクトの取付けに使用することを通じて、細長いコンダクタ８のチップに、より少ない規制の共平面性を課しつつ、完成したコネクタ１の制限された共平面性の要請に合致させる。
【００２８】
図１１を参照すると、基板コンタクト１２の取付け前の細長いコンダクタ８のチップの共平面性（曲線３２）を、基板コンタクト１２を取付けた細長いコンダクタ８の共平面性（曲線３４）に対して例示したグラフが記載されている。横軸に沿う単位は、共平面性の測定に用いた異なるサンプルを示す。縦軸に沿う単位は、０，１，２等の標識を付した単位サンプル高さを示す。なお、これらの単位は、単に、チップ位置と対応する基板コンタクト高さとの間の相対関係を示すものである。実際の単位および値は、ウェルの寸法および基板コンタクトのサイズ等のファクタにしたがって変化する。
【００２９】
曲線３２は、ウェル１１の底部の上側で測定した細長いコンダクタチップの高さを示す（図６も参照）。したがって、例えばサンプル０では、測定したチップ高さは０単位である。例えば、サンプル１はチップ高さは約０．７５である。サンプル５は、チップ高さが約４単位である。
【００３０】
曲線３４は、基板コンタクト１２を取付けた後の同じチップのウェル１１の底部上側の高さを示す（図６も参照）。サンプル０は、基板コンタクト１２の取付け後の対応する高さは約４．５単位である。例えばサンプル１は、対応する基板コンタクト高さが約５単位である。最後に、サンプル５は、基板コンタクト高さが約６．５単位である。
【００３１】
曲線３２と曲線３４とを比較すると、コンダクタ８の端部への基板コンタクト１２の取付け工程で、コンダクタ８のチップの共平面性の変動がある程度吸収されることが示されている。例えば、サンプル０では、チップ高さ（取付け前の曲線３２）と基板コンタクト高さ（取付け後の曲線３４）との間の差は約４．５単位である。対照的に、サンプル５では、チップ高さは約４単位であり、一方、基板コンタクト高さは約６．５単位であり、その差は単に２．５単位である。更に、サンプルの全範囲にわたるチップ高さの全体の変化は約４単位であるが、しかし、同じサンプルの全範囲にわたる基板コンタクト高さの全体の変化は、約２単位にすぎない。
【００３２】
ウェルによる共平面性の調整を更に説明するため、以下の例を考察する。基板コンタクト取付け前の典型的なコネクタは、チップ高さの異なる多数の細長いコンダクタ８を有する。例えば１のコンダクタ８が「０単位」のチップ高さ（すなわちチップはウェルの底部と同一面上にある）を有し、他のコンダクタが「４単位」のチップ高さを有する場合は、チップ間の共平面性は約４単位となる。状況によっては、このような４単位の共平面性の変化が受入れられないこともある。しかし、ここに記載の方法により、基板コンタクト１２を取付けた後は、対応する基板コンタクト高さはそれぞれ「４．５単位」と「６．５単位」とであり、最終的な共平面性は約２単位である。最終的な共平面性が、４単位に対して僅かに２単位であることが重要である。
【００３３】
概略すると、細長いコンダクタ８の先端部であるチップの共平面性の差は、基板コンタクト１２の取付けの際に減少される。細長いコンダクタのチップ高さの差により、ウェル１１内に配置されるはんだペーストの量が可変であることから、基板コンタクトのサイズが変更される。したがって、コンダクタ８のチップに基板コンタクトを取付けた後の全体の高さは、ある程度均一化される。したがって、コネクタ１は、細長いコンダクタの共平面性をより大きな公差で形成することができる。
【００３４】
本発明の他の側面によると、基板コンタクトの取付けの質は、耐移動あるいは耐ウィッキング溶液をウェル１１の内側および周部領域に塗布することにより、向上する。耐移動溶液を塗布しない場合は、基板コンタクトは不均等となり、ウェルの縁部である程度のウィッキングを生じる。耐移動溶液を塗布すると、はんだはウェル縁部からはじかれ、細長いコンダクタ８の端部上により均一な基板コンタクトを形成する。好ましい耐移動溶液は、疎油−疎水フッ素ポリマーである。このような溶液は、Fluorad の商品名で３Ｍ社から市販されている。
【００３５】
本発明の方法では、基板コンタクトははんだボールであるのが好ましい。しかし、当該分野における技術者であれば、コネクタボディ５および細長いコンダクタ８の溶融温度よりも低い溶融温度を有する他の融合可能材料で、置き換え可能なことは明らかである。細長いコンダクタ８の端部はウェル１１内に十分に延び、基板コンタクトが融合するために好適な表面領域を形成し、通常は、上述のように、ウェルの深さの約２５パーセントから７５パーセントで、より好ましくは約５０パーセント、ウェル内に延びる。このウェルの断面形状は、通常の円形、方形あるいは他の正多角形状とすることができる。導電部材がはんだの場合は、約１０％Ｓｎおよび９０％Ｐｂから、約９０％Ｓｎおよび１０％Ｐｂの範囲の合金であるのが好ましい。この合金は、６３％Ｓｎおよび３７％Ｐｂで摂氏１８３度の融点を有する共晶合金であるのがより好ましい。典型的には、セラミック等の材料に対応させるために鉛含有量の多い「硬い（hard）」はんだ合金が使用される。「硬い」基板コンタクトは、典型的なＳＭＴ状態の下で「きのこ（mushroom）」状あるいは柔らかになると僅かに変形するが、しかし溶融はしない。「柔らかい（soft）」共晶ボールは、プリント基板への取付けに用いられ、通常は、典型的なＳＭＴ状態の下でリフローし、再成形する。電子装置用に適しているものとして知られている他のはんだも、この方法に用いることが可能であると考える。このようなはんだには、これに限定するものではないが、錫−アンチモン、錫−銀および鉛銀合金およびインジウムが含まれる。基板コンタクトあるいは他の導電部材がウェル内に配置される前に、このウェルは通常ははんだペーストを充填される。
【００３６】
あるいは、上述の基板コンタクトに代え、ＳＭＴ温度では溶融しない材料製のボディを、ウェル内のはんだペーストのリフローにより、コンタクト上に取付けることもできる。コネクタ装着用インターフェースは、密な共平面アレイ内の複数の不溶解性の球状体（infusible sphere）を備える。このようなコネクタは、通常のＳＭＴ技術により基板上に固定することができる。
【００３７】
通常の適宜の有機あるいは無機はんだフラックスを含むはんだペーストあるいはクリームが、この方法に使用可能であると考えられるが、非脱脂（no clean）ペーストあるいはクリームが好ましい。このようなはんだペーストあるいはクリームは、好適なフラックス材料内に懸濁した微細粉体状のはんだ合金を含む。この粉体は、通常は合金であり、構成成分の混合物ではない。フラックスに対するはんだの割合は、通常は高く、はんだが重量で８０％−９５％の範囲あるいは容積で約５０％である。はんだクリームは、はんだ材料がロジンフラックス内に懸濁したときに形成される。ロジンフラックスは、ホワイトロジンあるいは低活性ロジンフラックスであるのが好ましいが、種々の目的のためには、活性化あるいは超活性化ロジンも使用することができる。はんだペーストは、微細な粉末の形態はんだ合金が有機酸フラックスあるいは無機酸フラックス内に懸濁されたときに形成される。このような有機酸は、乳酸、オレイン酸、ステアリン酸、フタル酸、クエン酸あるいは同様な他の酸から選択することができる。このような無機酸は、塩酸、フッ化水素酸、および、オルトリン酸から選択することができる。クリームあるいはペーストは、ブラッシング、スクリーニングあるいは表面上への押出しにより塗布することができ、この表面は良好な濡れ性を確保するために次第に予熱することが有益である。
【００３８】
加熱は、パネル状赤外線はんだリフロー炉（panel infra red solder reflow conver oven ）で行うのが好ましい。この後、コネクタは、はんだペースト内のはんだの融点よりも高い温度まで加熱される。
【００３９】
以上、種々の図に示す好ましい実施の形態との関連で本発明を説明してきたが、他の同様な実施の形態も用いることができ、あるいは、本発明から逸脱することなく、本発明と同じ機能をなすために変更し、追加することも可能なことは明らかである。したがって、本発明は、いずれかの単一の実施の形態に制限されるものではなく、請求の範囲に示す幅および範囲で形成されるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のコネクタの好ましい実施の形態を示すカードエッジコネクタの平面図、
【図２】図１に示すカードエッジコネクタの正面図、
【図３】図１に示すカードエッジコネクタの側面図、
【図４】図１の４−４線に沿う断面図、
【図５】図４の基板コンタクト領域の詳細図、
【図６】第１の実施の形態のテール端部に対する完成した基板コンタクトの結合部の概略的な断面図、
【図７】第２の実施の形態のテール端部に対する完成した基板コンタクトの結合部の概略的な断面図、
【図８】基板コンタクト結合部の底面図、
【図９】第１の方法による基板コンタクトの結合部の概略的な断面図、
【図１０】第２の方法による基板コンタクトの結合部の概略的な断面図、
【図１１】基板コンタクト高さに対する端子テール部の高さを比較するグラフ図。
【符号の説明】
１…コネクタ、２…ウェハー、５…コネクタボディ、７…開口、８…コンダクタ、９…コンタクト、１０…スペーサ部材、１１…ウェル、１２…基板コンタクト、１３…ホールドダウン、１５…アーム、１６…領域、１７…面、１８…間隙、１９…はんだペースト、２１…はんだすみ肉、２４…ラッチ、２５…通路、２９…曲げ部、３２，３４…曲線、３６…列。

Claims (9)

1. 電子素子のコンタクト部と回路基板のコンタクト部との間を電気的に接続するために使用する電気コネクタであって、
   コネクタボディと、
   このコネクタボディ上に配置され、電子素子のコンタクト部と電気的な接続対をなして配置される複数の電気コンタクトと、
   複数の貫通通路を有し、このコネクタを回路基板上に装着するための装着用インターフェースを形成するインターフェース部材と、
   コネクタボディ上に配置され、回路基板との電気接続を形成するように配列された複数の細長いコンダクタであって、これらの各細長いコンダクタは複数の電気コンタクトの対応する１と電気的に接続され、複数の細長いコンダクタのそれぞれは表面実装テール端部を有する、複数の細長いコンダクタと、
   それぞれが細長いコンダクタの対応する１の表面実装テール端部に接続され、細長いコンダクタと回路基板のコンタクト部との間のはんだ結合部を選択的に調整する曲線状の基板接触面を有する複数の基板コンタクト部材と、
   を備え、
   インターフェース部材の複数の通路は、回路基板又はインターフェース部材の熱膨張収縮サイクルにおけるはんだ結合部における応力を減少するように、細長いコンダクタの断面積よりも大きな断面積を有する電気コネクタ。
2. 基板コンタクト部材ははんだボールである請求項１に記載の電気コネクタ。
3. インターフェース部材の装着用インターフェース上に配置された複数のウェルを備え、これらの複数のウェルのそれぞれは、複数の通路の１と連通する請求項１に記載の電気コネクタ。
4. ウェルは横寸法を有する側部を有し、基板コンタクト部材は断面寸法を有し、この断面寸法は横寸法よりも小さく、基板コンタクト部材はウェルの側部から離隔し、間隙を形成する請求項３に記載の電気コネクタ。
5. 各基板コンタクト部材は、細長いコンダクタの１の表面実装テール端部上に融合され、一部がウェルの外側に延びる球状ボディを形成する請求項４に記載の電気コネクタ。
6. ウェルは１の方向に長く延び、このウェルの延びる方向はインターフェース部材の長さにほぼ整合する請求項１に記載の電気コネクタ。
7. 基板コンタクト部材は、０．１から０．２ミリメートルの範囲の共平面である請求項１に記載の電気コネクタ。
8. １の基板コンタクト部材が、細長いコンダクタの１の表面実装テール端部に、ほぼ球状形状に融合される請求項１に記載の電気コネクタ。
9. 細長いコンダクタは、基板コンタクト部材がその単一面上に取付けできるように不動態化される請求項１に記載の電気コネクタ。

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