JP4064091B2 - 電気コネクタの製造方法 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は相手物と接触する所要数の電気接点を有する電気コネクタの製造方法に関するものであり、特に該電気接点部分に電解表面処理を施す電気コネクタの製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
例えば、はんだ等の半球状突起から成る複数個の電気接点を有するBGA(Ball Grid Array) パッケージの半導体素子の性能を検査するため、この素子に着脱するソケット構造の電気コネクタを使用することが行われている。
この電気コネクタには、BGAの電気接点であるはんだボールと接続する所要数の電気接点が設けられている。この電気接点は多いものでは数百個あり、その電気接点間のピッチは代表的もので0.8mmX0.8mmと非常に狭ピッチになっている。この電気接点としては、フレキシブルプリント基板(以下「FPC」という)に設けられることが多い。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、電気コネクタの電気接点は非常に狭ピッチで、数百個の電気接点があるので、例えば20列×20行=400接点の場合に中央の電気コネクタ接点の信号をFPC端部までリード線を引き出し、FPC外部に信号を取り出すには少なくとも9列の接点の間を通過しなければならず、長さは最低でも0.8mm×9=7.2mmに達し、最外周列では隣接接点間に9本のリード線を布線しなければならない。
一方、隣接ピッチ間隔が0.8mmの場合に接点の径が0.3mmとすると、布線スペースは0.5mmとなり、この間に9本のリード線を設置するには、ライン/スペースの比率を50%としても0.5mm÷19分割=0.026mmのライン幅となり、よい伝送路として回路を作成することが困難といった課題があった。
そこで、本発明者は、一般的に良く用いられるスルーホールを利用して、FPCの裏面に回路を設けることを考え、めっきの電極に接続する必要のない無電解メッキで、前記電気接点に表面処理を行おうとした。
しかしながら、無電解メッキでは電気接触子に5μmの表面処理を施すのに、加工時間が1〜1.5時間かかることや加工時間が長いのでめっき液に浸漬している時間が長く、めっき液がアルカリ性のために、FPC基板のCu箔が剥離してしまうといった課題が発生した。
その為、本発明者は、無電解メッキではなく、電解メッキで前記電気接触子にめっきする方法がないかと考えた。
【0004】
本発明の目的は、上述した課題に鑑みてなされたもので、加工時間が短く、FPC基板のCu箔が剥離することがなく、伝送路の特性を配慮した極短伝送路の電気コネクタの製造方法を得ることにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
この目的は、相手物と接触する所要数の電気接点を有する電気コネクタにおける、前記電気接点を導体によりスルーホールと接続した1対の電気接触子にし、電解表面処理を行う際には前記電気接触子を電気的に接続した状態にし、表面処理後に前記電気接点の周囲に略U字形状のスリットを設け、各1対の前記電気接触子を電気的に絶縁独立するようにする電気コネクタの製造方法であって、前記電気接触子の作成にあたって、第一にスルーホール下孔加工を施した後に、そのスルーホール及び表面全体に表面処理をし、第二に表面にパターンを形成した後にエッチングにより不要銅箔を取り除き、第三に表面全体にカバーレイを貼付し、第四に電気接点部分のカバーレイを開口した後に電気接点部に所定の電解表面処理を施し、第五にスルーホール上のカバーレイを開口し、最後に電気接点の周囲に略U字形状のスリット加工を施す製造方法にすることにより達成できる。このU字形状のスリット加工は、本来から電気コネクタに設けるものであるために、その加工を最後に施すことで、加工工程を増さなくてすむ。
【0009】
上述した電気コネクタは、1面の相手物と接続する電気コネクタ(例えば、表面側に電気接触子がある)について記載したが、相対向する2つの相手物(第1・第2相手物)との両者と接続できるようにした電気コネクタ(例えば、表裏両面に電気接触子がある)でもよい。
例えば、支持部材と、第1相手物と接触する複数個の電気接触子を有するとともに前記支持部材の一方の表面上に配置された第1回路と、第2相手物と接触する電気接触子を有するとともに前記支持部材の他方の表面に配置された第2回路と、前記第1回路及び第2回路とを接続する導体とを具え、前記第1回路の電気接触子と前記第2回路の電気接触子とを接触相手の形状に沿って最適化を図る。このようにすることで、マイクロストリップライン構造を検討する必要がなく、伝送路の特性を配慮した極短伝送路の電気コネクタを製造できる。ここでいう最適化とは、第一相手物と第二相手物の接点形状によって、第一相手物と接触する電気接触子と第二相手物と接触する電気接触子の形状を変えることをいう。例えば、相手物がBGAチップの場合、三角波状突起にするし、相手物が基板パッドのように平坦な場合は、半球状突起にするといったものである。
また、前記第1回路と第2回路とを導通させるにあたって、前記電気接触子近傍に設けられた貫通孔に導電性のある物体を挿入した後に半田付けするようにする。このようにすることで、電気接触子の弾性を失うことなく、極短伝送路を作ることができる。
【0010】
【作用】
上述略U字形状のスリットを設けると、相手物と電気コネクタが接触する際に、相手物の接点が電気コネクタの電気接触子上を摺動するようになり、接触時に前回付いた半田を前方に排除できる(かき落とされるように排除される。)。
相手物と電気コネクタとが嵌合した際に、該相手物の接点が電気コネクタの電気接触子上を摺動する。
このように摺動するのは、電気コネクタには、金属導体部の背面側にシリコン等の弾性材料が配置されると共に導体の周囲の基板には略U字形状のスリットを設け、該相手物の電気接点に電気コネクタの電気接触子を押しつける接触力によって、電気コネクタの電気接触子は下方に変位し、接触位置が変位するからである。
【0011】
【発明の実施の形態】
図1(A)のように、電気コネクタ10の一実施例としては、FPC基板14上に複数の電気接点12だけ設けられているものがある。該電気接点12に表面処理を行う為には、電解メッキに必要な給電用の導体リード16がない為に無電解メッキとしなければならないが、上述した課題により、電解メッキで行う必要があり、その為には図1(B)のように各電気接点12間を給電用導体リード16等で電気的に接続することが必要になる。しかしながら、電解表面処理後には、電気接点12を電気的に絶縁独立させるために、接続部分16を切断しなければならない。接続部分16の切断方法としては、図2のように、孔18やスリット22更には略U字形状のスリット20などの加工を施すことで切断できる。加工方法としては、レーザー照射や打ち抜き加工などを挙げることができる。
【0012】
図3に基づいて、他の実施例について説明する。
図3では、例えば、電気コネクタ30に接続する相手物であるBGAパッケージ24の構造について説明すると、シリコンやセラミックス26や剛性のある硬質樹脂基板からなり、片面側には半田などの半球状突起からなる複数の接点28が設けられている。
図3に基づいて、電気コネクタ30の構造について説明する。この電気コネクタ30は、適度の剛性を有する軟質樹脂などのFPC基板14からなり、基板14の片面側には円盤状の金属層からなる導体36と、基板14の導体形成側に施された絶縁材料などからなる保護被覆層38と、導体36上に施された電気接触子32とから構成されている。この電気コネクタ30は、ソケット構造になっており、前記BGAパッケージ24が着脱自在に装着できるようになっている。
前記FPC基板14部分の最終的な構造は、図4のようになっており、導体上に施された電気接点46とその近傍に設けられた裏面まで通じるスルーホール44と電気接点46とスルーホール44とを連結する導体36とからなっている。
しかしながら、電気接点46や導体36等を電解メッキで表面処理するためには、図5のように各電気接触子32間を電気的に接続して印加電極に接続しておく必要があり、表面処理後はその接続部分16を切断し、電気接触子32を電気的に絶縁独立させなければならない。その切断方法や加工方法は、上述の場合と同様である。
図3と図4で説明した電気コネクタ30では、相手物の接点28が電気コネクタ30の電気接触子32上を摺動するように、図6のように電気接点46の周囲に設ける略U字形状のスリット18を最後に加工することにより、電解表面処理を行うために各電気接触子32間を電気的に接続していた接続部分16を切断することが理想的である。
【0013】
上述したように、該電気接触子32間を電気的に接続していた接続部分16の切断にあたっては、図6のように電解表面処理後に該電気接点46の周囲に設ける必要のある略U字形状のスリット18加工によって切断するとよい。このU字形状のスリット18加工は、本来から電気コネクタ30に設けるものであるために、その加工を最後に施すことで、加工工程を増さなくてすむ。
【0014】
次に、図6のように相手物と接触する所要数の電気接点46を有する電気コネクタ30であって、該電気接点46を導体36によりスルーホール44と接続した1対の電気接触子32にし、電解表面処理を行う際には該電気接触子32を電気的に接続した状態にし、表面処理後に前記電気接点46の周囲に略U字形状のスリット18を設け、各1対の電気接触子32を電気的に絶縁独立するようにする電気コネクタ30の製造方法は、前記電気接触子32の作成にあたっては、次のような順序で行う。
第一にスルーホール下孔加工を施した後にそのスルーホール44及び表面全体に表面処理を施す。
第二に表面にパターンを形成した後にエッチングにより不要銅箔部分を取り除く。
第三に表面全体にカバーレイを貼付する。
第四に電気接点46部分のカバーレイを開口した後に電気接点46部に所定の電解表面処理を施す。
第五にスルーホール44上のカバーレイを開口68する。
最後に電気接点46の周囲に略U字形状のスリット18加工を施す。
【0015】
次に、別の電気コネクタ50の構造について説明する。
図7のように、この電気コネクタ50は、相対向する2つの相手物(第1相手物62,第2相手物64)と接続するように構成されている。即ち、支持部材52と、第1相手物62と接触する複数個の電気接触子32を有するとともに前記支持部材52の一方の表面上に配置された第1回路54と、第2相手物64と接触する電気接触子32(この場合は電気接点46)を有するとともに前記支持部材52の他方の表面に配置された第2回路56と、前記第1回路54及び第2回路56とを接続する導体60(この場合はリード線)とを具え、前記第1回路54の電気接触子32と前記第2回路56の電気接触子32とを接触相手の形状に沿って最適化を図ったものである。つまり、支持部材52の表裏面に2つの回路を形成するものである。
【0016】
【発明の効果】
本発明の電気コネクタは上述のような構成をとることで次のような顕著な効果を得ることができる。
(1)各電気接点46若しくは電気接触子32に表面処理するために必要な各電気接触子32間を接続する接続部分16は、表面処理後に各電気接点46若しくは各電気接触子32が電気的に絶縁独立なるように簡単にレーザー照射や打ち抜き加工等で切断することができ、伝送路の特性を配慮した極短伝送の電気コネクタを提供できる。
(2)相手物の接点28が電気コネクタの電気接触子32上を摺動するように設ける略U字形状のスリット18を最後に加工することで、表面処理するために必要な各電気接触子32間を接続する接続部分16を容易に切断でき、加工工程を増さなくてすむ。
(3)電解メッキでFPC基板14の回路を形成することにより、加工時間は無電解メッキに比べ10時間程度短縮でき、FPC基板14のCu箔の剥離も無くなった。
(4)電気接触子32やスルーホール44の表面処理の厚さの違いにも簡単に対応することができ、容易に回路を作成することができる。
(5)電解メッキで表面処理を行うことにより、電気接触子32部分に100μmの表面処理を施す際にも、1時間程度で表面処理を施すことができ、容易に電気コネクタを製造できる。
(6)電気コネクタ50が相対向する2つの相手物62、64(第1,第2相手物)と接続する場合、前記第1回路54の電気接触子32と前記第2回路56の電気接触子32とを接触相手の形状に沿って最適化を図ることによって、本発明電気コネクタ50は接点間の導通距離を5mm未満にしているので、測定検査の際に、特別な考慮は不要で、伝送路としての特性を配慮したマイクロストリップラインとしなくても極短伝送路が可能となり、コストの低減に貢献できる。
(7)前記第1回路54と第2回路56とを導通させるにあたって、前記電気接触子32近傍に設けられた貫通孔に導電性のある物体58を挿入した後に半田付けするようにすることにより、簡単に第1回路54と第2回路56を導通させることができ、かつ、電気接触子32の弾性を失うことなく、必要な部分だけに必要厚さの表面処理を施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 (A)
電気コネクタの平面図である。
(B)
図1(A)の電気コネクタの電気接点の加工方法を説明する図面である。
【図2】 図1(B)の給電用導体リードを切断する方法を説明する図面である。
【図3】 別の電気コネクタの部分縦断面図である。
【図4】 図3の電気コネクタの部分的な平面図である。
【図5】 図4の電気コネクタの電気接触子の加工方法を説明する図面である。
【図6】 図5の給電用導体リードを切断する方法を説明する図面である。
【図7】 また別の電気コネクタの部分的な縦断面図である。
【符号の説明】
10、30、50 電気コネクタ
12、46 電気接点
14 FPC
16 給電用導体リード
18 孔
20 U字形状スリット
22 スリット
24 BGAパッケージ
26 シリコン又はセラミックス
28 接点
32 電気接触子
34 突起
36 導体
40 金属材料
42 弾性材料
44 スルーホール
52 支持部材
54 第一回路
56 第二回路
58 ピン
60 リード線
62 第1相手物
64 第2相手物
66 ランド
68 開口

Claims (1)

  1. 相手物と接触する所要数の電気接点を有する電気コネクタにおける、前記電気接点を導体によりスルーホールと接続した1対の電気接触子にし、電解表面処理を行う際には前記電気接触子を電気的に接続した状態にし、表面処理後に前記電気接点の周囲に略U字形状のスリットを設け、各1対の前記電気接触子を電気的に絶縁独立するようにする電気コネクタの製造方法であって
    前記電気接触子の作成にあたって、第一にスルーホール下孔加工を施した後に、そのスルーホール及び表面全体に表面処理をし、第二に表面にパターンを形成した後にエッチングにより不要銅箔を取り除き、第三に表面全体にカバーレイを貼付し、第四に電気接点部分のカバーレイを開口した後に電気接点部に所定の電解表面処理を施し、第五にスルーホール上のカバーレイを開口し、最後に電気接点の周囲に略U字形状のスリット加工を施ことを特徴とする電気コネクタの製造方法。
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