JP4828361B2 - 電気接点への半田上がり防止方法及び該防止方法を用いた電気接点 - Google Patents
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Description
この発明は、銅箔上に突出するように形成された電気接点を半田付け接続で製造する場合に、十分な前記電気接点の接合強度を維持でき、相手物と接触する部分に半田が上がらない電気接点の半田上がり防止方法に関するものである。
従来、回路基板と電子部品との間の接触にあたっては、一方が平面上の場合、もう一方を突出させる（例えば、略半球状）場合が多々ある。下記に、本出願人が既に提案した金属ボールを用いた特許文献１（特願２００５−２７７３２０）と特許文献２（特願２００５−３４４９７１）を示す。
特願２００５−２７７３２０の要約によると、電気接点同士の接続不良に繋がることがなく、所定の高さを形成することができる電気接点とその電気接点の製造方法を提供することを目的とし、電気接点は銅箔上に突出する電気接点であって、銅箔上に金属ペースト層を塗布するとともに金属ペースト層に金属ボールを焼結固定し、少なくとも金属ボールの相手物と接触する部分に金めっきを施すことことにより達成でき、電気接点の製造方法は銅箔上に突出する電気接点の製造方法において、第一工程として銅箔上に所定の大きさの金属ペースト層を塗布し、第二工程として金属ペースト層上に金属ボールを搭載した後に、金属ボールを銅箔方向に加圧し、第三工程として所定の温度により金属ボールを焼結固定し、第四工程として少なくとも金属ボールの相手物との接触部分に金めっきを施すことにより達成できる電気接点及びその製造方法が開示されている。
特願２００５−３４４９７１の要約によると、電気接点同士の接続不良に繋がることがなく、所定の高さを形成することができる電気接点とその電気接点の製造方法を提供することを目的とし、電気接点は銅箔上に突出する電気接点であって、銅箔上に金属ペースト層を塗布するとともに金属ペースト層に金属ボールを焼結固定し、少なくとも金属ボールの相手物と接触する部分に金めっきを施すことことにより達成でき、電気接点の製造方法は銅箔上に突出する電気接点の製造方法において、第一工程として銅箔上に所定の大きさの金属ペースト層を塗布し、第二工程として金属ペースト層上に金属ボールを搭載した後に、金属ボールを銅箔方向に加圧し、第三工程として所定の温度により金属ボールを焼結固定し、第四工程として少なくとも金属ボールの相手物との接触部分に貴金属めっきを施すことにより達成できる電気接点とその製造方法が開示されている。
近年、電気・電子機器の小型化が進むにつれ、電気コネクタも小型化や狭小ピッチ化が進んできている。狭小ピッチと高さの観点より、上述した特許文献１や特許文献２の金属ボールを用いて、銅箔上に前記電気接点を製造することが望ましい。電気接点としての表面処理を施した前記金属ボールを銅箔上に実装するためには、導電性の接着剤で固定する必要がある。導電性の接着剤としては銅ペーストや銀ペーストや半田ペースト等が用いられるが、前記電気接点には機械的性能としての接合強度が要求される。因みに、直径φ３００μｍの金属ボールを接合した場合の横方向からの引き剥がし強度としては、銅ペーストが８０〜１３０ｇｒｆ、銀ペーストが１２０〜１９０ｇｒｆ、半田（Ｓｎ３Ａｇ０．５Ｃｕ）ペーストが３００〜５００ｇｒｆとなり、接合強度的には半田ペーストがよい。
また、前記電気接点には、電気的性能としての導電性や低接触抵抗が要求されるため、前記電気接点の接合部分にも言うまでもなく、電気的性能としての導電性や低接触抵抗が要求される。ちなみに、接合部として用いられる銅ペーストや銀ペーストや半田ペーストの抵抗は、銅ペーストが５０μΩｃｍ、銀ペーストが４０μΩｃｍ、半田ペーストが１１μΩｃｍになり、抵抗的にも半田ペーストがよい。
さらに、耐環境性能としては、導電性の接着剤として用いられる銅ペーストや銀ペーストや半田ペーストは酸化や硫化され易く、相手物との接触部分には適さなく、安定した低接触抵抗接続を得られない。
なお、物理的性能としての加熱固定時の濡れ拡がり性を考えると、銅ペーストや銀ペーストと半田ペーストには大きな違いがある。銅ペーストや銀ペーストは何れもエポキシ系樹脂に金属微粉末を練り込んだもので、加熱固化するもので、加熱固化する際に、印刷または塗布された範囲から大きく塗れ拡がることはない。これに対して、半田ペーストはＳｎをベースとした合金の粒子を還元活性剤としてのフラックスに練り込んだものであり、半田が溶ける温度に達する前に、フラックスが溶けて濡れ拡がり、被半田接合金属表面の活性化を行い、その表面が半田が溶けるに十分な温度に達し、かつ、半田の濡れ拡がり接触角以下の範囲まで濡れ広がる性質がある。つまり、半田ペーストでは半田が電気接点の相手物との接触部分まで濡れ上がり、大気と反応して酸化し、安定した低接触抵抗接続が得られない。
また、前記電気接点には、電気的性能としての導電性や低接触抵抗が要求されるため、前記電気接点の接合部分にも言うまでもなく、電気的性能としての導電性や低接触抵抗が要求される。ちなみに、接合部として用いられる銅ペーストや銀ペーストや半田ペーストの抵抗は、銅ペーストが５０μΩｃｍ、銀ペーストが４０μΩｃｍ、半田ペーストが１１μΩｃｍになり、抵抗的にも半田ペーストがよい。
さらに、耐環境性能としては、導電性の接着剤として用いられる銅ペーストや銀ペーストや半田ペーストは酸化や硫化され易く、相手物との接触部分には適さなく、安定した低接触抵抗接続を得られない。
なお、物理的性能としての加熱固定時の濡れ拡がり性を考えると、銅ペーストや銀ペーストと半田ペーストには大きな違いがある。銅ペーストや銀ペーストは何れもエポキシ系樹脂に金属微粉末を練り込んだもので、加熱固化するもので、加熱固化する際に、印刷または塗布された範囲から大きく塗れ拡がることはない。これに対して、半田ペーストはＳｎをベースとした合金の粒子を還元活性剤としてのフラックスに練り込んだものであり、半田が溶ける温度に達する前に、フラックスが溶けて濡れ拡がり、被半田接合金属表面の活性化を行い、その表面が半田が溶けるに十分な温度に達し、かつ、半田の濡れ拡がり接触角以下の範囲まで濡れ広がる性質がある。つまり、半田ペーストでは半田が電気接点の相手物との接触部分まで濡れ上がり、大気と反応して酸化し、安定した低接触抵抗接続が得られない。
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたもので、機械的性能（十分な接合強度）、電気的性能（導電性・低接触抵抗にも優れ）、耐環境性能（酸化する部分を制限する）、物理的性能（濡れ拡がらない）に優れた電気接点の半田上がり防止方法と該防止方法を用いた電気接点を提供せんとするものである。
上記目的は、銅箔４０上に突出する電気接点２０であって、前記電気接点２０の相手物と接触する部分４７には貴金属めっき４６を施すとともに前記銅箔４０との接続部分には半田付け接続を行う電気接点２０の半田上がり防止方法において、少なくとも前記電気接点２０の相手物と接触する部分４７に接する冷却手段と、前記電気接点２０と前記銅箔４０との接続部分を暖める加熱手段とを備えることにより達成できる。
請求項２記載の電気接点２０の半田上がり防止方法は、相手物と接する部分４７の前記冷却手段の形状を相手物に沿った形状の凹部５２にすることを特徴とする請求項１記載の電気接点２０の半田上がり防止方法である。
また、請求項３記載の電気接点２０の半田上がり防止方法は、前記電気接点２０の周囲に略Ｕ字形状のスリット２２を設けることを特徴とする請求項１または２記載の電気接点２０の半田上がり防止方法である。
さらに、請求項４記載の電気接点２０の半田上がり防止方法は、前記銅箔４０によって導通した部分を前記加熱手段で加熱することにより前記銅箔４０と前記電気接点２０とを接続することを特徴とする請求項１、２または３記載の電気接点２０の半田上がり防止方法である。
また、請求項３記載の電気接点２０の半田上がり防止方法は、前記電気接点２０の周囲に略Ｕ字形状のスリット２２を設けることを特徴とする請求項１または２記載の電気接点２０の半田上がり防止方法である。
さらに、請求項４記載の電気接点２０の半田上がり防止方法は、前記銅箔４０によって導通した部分を前記加熱手段で加熱することにより前記銅箔４０と前記電気接点２０とを接続することを特徴とする請求項１、２または３記載の電気接点２０の半田上がり防止方法である。
請求項５記載の電気接点２０の半田上がり防止方法は、前記冷却手段としてヒートシンク４８を用い、前記加熱手段としてレーザビーム５０を用いることを特徴とする請求項１、２または３、４記載の電気接点２０の半田上がり防止方法である。
また、請求項６記載の電気接点２０の半田上がり防止方法は、前記ヒートシンク４８に、前記加熱部分に対応する位置に貫通孔５４を設け、前記貫通孔５４を通して前記加熱部分を加熱するように前記レーザビーム５０若しくは被加熱物を移動させることを特徴とする請求項５記載の電気接点２０の半田上がり防止方法である。
また、請求項６記載の電気接点２０の半田上がり防止方法は、前記ヒートシンク４８に、前記加熱部分に対応する位置に貫通孔５４を設け、前記貫通孔５４を通して前記加熱部分を加熱するように前記レーザビーム５０若しくは被加熱物を移動させることを特徴とする請求項５記載の電気接点２０の半田上がり防止方法である。
請求項７記載の電気接点２０は、銅箔４０上に突出する電気接点２０であって、前記電気接点２０の相手物と接触する部分４７には貴金属めっき４６を施すとともに前記銅箔４０との接続部分には半田付け接続を行う電気接点２０において、少なくとも前記電気接点２０の相手物と接触する部分４７に接する冷却手段と前記電気接点２０と前記銅箔４０との接続部分を暖める加熱手段とを備え、前記電気接点２０の周囲に略Ｕ字形状のスリット２２を設けることを特徴とする電気接点である。
また、請求項８記載の電気接点２０は、銅箔４０上に突出する電気接点２０であって、前記電気接点２０の相手物と接触する部分４７には貴金属めっき４６を施すとともに前記銅箔４０との接続部分には半田付け接続を行う電気接点２０において、少なくとも前記電気接点２０の相手物と接触する部分４７に接する冷却手段と前記電気接点２０と前記銅箔４０との接続部分を暖める加熱手段とを備え、相手物と接する部分の前記冷却手段の形状を相手物に沿った形状の凹部５２にすることを特徴とする電気接点である。
また、請求項８記載の電気接点２０は、銅箔４０上に突出する電気接点２０であって、前記電気接点２０の相手物と接触する部分４７には貴金属めっき４６を施すとともに前記銅箔４０との接続部分には半田付け接続を行う電気接点２０において、少なくとも前記電気接点２０の相手物と接触する部分４７に接する冷却手段と前記電気接点２０と前記銅箔４０との接続部分を暖める加熱手段とを備え、相手物と接する部分の前記冷却手段の形状を相手物に沿った形状の凹部５２にすることを特徴とする電気接点である。
以上の説明から明らかなように、本発明のような電気接点の半田上がり防止構造や該防止構造を用いると、次のような優れた顕著な効果が得られる。
（１）銅箔４０上に突出する電気接点２０であって、前記電気接点２０の相手物と接触する部分４７には貴金属めっき４６を施すとともに前記銅箔４０との接続部分には半田付け接続を行う電気接点２０の半田上がり防止方法において、少なくとも前記電気接点２０の相手物と接触する部分４７に接する冷却手段と、前記電気接点２０と前記銅箔４０との接続部分を暖める加熱手段とを備えているので、半田が相手物と接触する部分４７まで上がることがなく、機械的性能（十分な接合強度）、電気的性能（導電性・低接触抵抗にも優れ）、耐環境性能（酸化する部分を制限する）、物理的性能（濡れ拡がらない）に優れた電気接点２０が得られる。
（２）請求項２記載の電気接点２０の半田上がり防止方法は、相手物と接する部分４７の前記冷却手段の形状を相手物に沿った形状の凹部５２にしているので、確実に半田が相手物と接触する部分４７まで上がることがなく、機械的性能（十分な接合強度）、電気的性能（導電性・低接触抵抗にも優れ）、耐環境性能（酸化する部分を制限する）、物理的性能（濡れ拡がらない）に優れた電気接点２０が得られる。
（３）請求項３記載の電気接点２０の半田上がり防止方法は、前記電気接点２０の周囲に略Ｕ字形状のスリット２２を設けているので、電気接点２０に高さの相違があっても確実に全ての電気接点２０が冷却手段と接することができ、半田４２１が相手物と接触する部分４７まで上がることがなく、機械的性能（十分な接合強度）、電気的性能（導電性・低接触抵抗にも優れ）、耐環境性能（酸化する部分を制限する）、物理的性能（濡れ拡がらない）に優れた電気接点２０が得られる。
（４）請求項４記載の電気接点２０の半田上がり防止方法は、前記銅箔４０によって導通した部分を前記加熱手段で加熱することにより前記銅箔４０と前記電気接点２０とを接続しているので、半田が相手物と接触する部分まで上がることがなく、機械的性能（十分な接合強度）、電気的性能（導電性・低接触抵抗にも優れ）、耐環境性能（酸化する部分を制限する）、物理的性能（濡れ拡がらない）に優れた電気接点が得られる。
（５）請求項５記載の電気接点２０の半田上がり防止方法は、前記冷却手段としてヒートシンク４８を用い、前記加熱手段としてレーザビーム５０を用いているので、半田４２１が相手物と接触する部分４７まで上がることがなく、機械的性能（十分な接合強度）、電気的性能（導電性・低接触抵抗にも優れ）、耐環境性能（酸化する部分を制限する）、物理的性能（濡れ拡がらない）に優れた電気接点２０が得られる。
（６）請求項６記載の電気接点２０の半田上がり防止方法は、前記ヒートシンク４８に、前記加熱部分に対応する位置に貫通孔５４を設け、前記貫通孔５４を通して前記加熱部分を加熱するように前記レーザビーム５０若しくは被加熱物を移動させているので、確実に接合部分の半田ペースト４２を溶融することができ、かつ、金属ボール４４を固定でき、半田４２１が相手物と接触する部分４７まで上がることがなく、機械的性能（十分な接合強度）、電気的性能（導電性・低接触抵抗にも優れ）、耐環境性能（酸化する部分を制限する）、物理的性能（濡れ拡がらない）に優れた電気接点２０が得られる。
（７）請求項７記載の電気接点２０は、銅箔４０上に突出する電気接点２０であって、前記電気接点２０の相手物と接触する部分４７には貴金属めっき４６を施すとともに前記銅箔４０との接続部分には半田付け接続を行う電気接点２０において、少なくとも前記電気接点２０の相手物と接触する部分４７に接する冷却手段と前記電気接点２０と前記銅箔４０との接続部分を暖める加熱手段とを備え、前記電気接点２０の周囲に略Ｕ字形状のスリット２２を設けているので、電気接点２０に高さの相違があっても確実に全ての電気接点２０が冷却手段と接することができ、半田４２１が相手物と接触する部分４７まで上がることがなく、機械的性能（十分な接合強度）、電気的性能（導電性・低接触抵抗にも優れ）、耐環境性能（酸化する部分を制限する）、物理的性能（濡れ拡がらない）に優れた電気接点２０が得られる。
（８）請求項８記載の電気接点２０は、銅箔４０上に突出する電気接点２０であって、前記電気接点２０の相手物と接触する部分４７には貴金属めっき４６を施すとともに前記銅箔４０との接続部分には半田付け接続を行う電気接点２０において、少なくとも前記電気接点２０の相手物と接触する部分４７に接する冷却手段と前記電気接点２０と前記銅箔４０との接続部分を暖める加熱手段とを備え、相手物と接する部分の前記冷却手段の形状を相手物に沿った形状の凹部５２にしているので、確実に半田４２１が相手物と接触する部分４７まで上がることがなく、機械的性能（十分な接合強度）、電気的性能（導電性・低接触抵抗にも優れ）、耐環境性能（酸化する部分を制限する）、物理的性能（濡れ拡がらない）に優れた電気接点２０が得られる。
（１）銅箔４０上に突出する電気接点２０であって、前記電気接点２０の相手物と接触する部分４７には貴金属めっき４６を施すとともに前記銅箔４０との接続部分には半田付け接続を行う電気接点２０の半田上がり防止方法において、少なくとも前記電気接点２０の相手物と接触する部分４７に接する冷却手段と、前記電気接点２０と前記銅箔４０との接続部分を暖める加熱手段とを備えているので、半田が相手物と接触する部分４７まで上がることがなく、機械的性能（十分な接合強度）、電気的性能（導電性・低接触抵抗にも優れ）、耐環境性能（酸化する部分を制限する）、物理的性能（濡れ拡がらない）に優れた電気接点２０が得られる。
（２）請求項２記載の電気接点２０の半田上がり防止方法は、相手物と接する部分４７の前記冷却手段の形状を相手物に沿った形状の凹部５２にしているので、確実に半田が相手物と接触する部分４７まで上がることがなく、機械的性能（十分な接合強度）、電気的性能（導電性・低接触抵抗にも優れ）、耐環境性能（酸化する部分を制限する）、物理的性能（濡れ拡がらない）に優れた電気接点２０が得られる。
（３）請求項３記載の電気接点２０の半田上がり防止方法は、前記電気接点２０の周囲に略Ｕ字形状のスリット２２を設けているので、電気接点２０に高さの相違があっても確実に全ての電気接点２０が冷却手段と接することができ、半田４２１が相手物と接触する部分４７まで上がることがなく、機械的性能（十分な接合強度）、電気的性能（導電性・低接触抵抗にも優れ）、耐環境性能（酸化する部分を制限する）、物理的性能（濡れ拡がらない）に優れた電気接点２０が得られる。
（４）請求項４記載の電気接点２０の半田上がり防止方法は、前記銅箔４０によって導通した部分を前記加熱手段で加熱することにより前記銅箔４０と前記電気接点２０とを接続しているので、半田が相手物と接触する部分まで上がることがなく、機械的性能（十分な接合強度）、電気的性能（導電性・低接触抵抗にも優れ）、耐環境性能（酸化する部分を制限する）、物理的性能（濡れ拡がらない）に優れた電気接点が得られる。
（５）請求項５記載の電気接点２０の半田上がり防止方法は、前記冷却手段としてヒートシンク４８を用い、前記加熱手段としてレーザビーム５０を用いているので、半田４２１が相手物と接触する部分４７まで上がることがなく、機械的性能（十分な接合強度）、電気的性能（導電性・低接触抵抗にも優れ）、耐環境性能（酸化する部分を制限する）、物理的性能（濡れ拡がらない）に優れた電気接点２０が得られる。
（６）請求項６記載の電気接点２０の半田上がり防止方法は、前記ヒートシンク４８に、前記加熱部分に対応する位置に貫通孔５４を設け、前記貫通孔５４を通して前記加熱部分を加熱するように前記レーザビーム５０若しくは被加熱物を移動させているので、確実に接合部分の半田ペースト４２を溶融することができ、かつ、金属ボール４４を固定でき、半田４２１が相手物と接触する部分４７まで上がることがなく、機械的性能（十分な接合強度）、電気的性能（導電性・低接触抵抗にも優れ）、耐環境性能（酸化する部分を制限する）、物理的性能（濡れ拡がらない）に優れた電気接点２０が得られる。
（７）請求項７記載の電気接点２０は、銅箔４０上に突出する電気接点２０であって、前記電気接点２０の相手物と接触する部分４７には貴金属めっき４６を施すとともに前記銅箔４０との接続部分には半田付け接続を行う電気接点２０において、少なくとも前記電気接点２０の相手物と接触する部分４７に接する冷却手段と前記電気接点２０と前記銅箔４０との接続部分を暖める加熱手段とを備え、前記電気接点２０の周囲に略Ｕ字形状のスリット２２を設けているので、電気接点２０に高さの相違があっても確実に全ての電気接点２０が冷却手段と接することができ、半田４２１が相手物と接触する部分４７まで上がることがなく、機械的性能（十分な接合強度）、電気的性能（導電性・低接触抵抗にも優れ）、耐環境性能（酸化する部分を制限する）、物理的性能（濡れ拡がらない）に優れた電気接点２０が得られる。
（８）請求項８記載の電気接点２０は、銅箔４０上に突出する電気接点２０であって、前記電気接点２０の相手物と接触する部分４７には貴金属めっき４６を施すとともに前記銅箔４０との接続部分には半田付け接続を行う電気接点２０において、少なくとも前記電気接点２０の相手物と接触する部分４７に接する冷却手段と前記電気接点２０と前記銅箔４０との接続部分を暖める加熱手段とを備え、相手物と接する部分の前記冷却手段の形状を相手物に沿った形状の凹部５２にしているので、確実に半田４２１が相手物と接触する部分４７まで上がることがなく、機械的性能（十分な接合強度）、電気的性能（導電性・低接触抵抗にも優れ）、耐環境性能（酸化する部分を制限する）、物理的性能（濡れ拡がらない）に優れた電気接点２０が得られる。
図１から図５に基づいて、本発明の半田上がり防止方法及び該防止方法を用いた電気接点２０について説明する。本実施例では前記電気接点２０を用いた電気コネクタ１０について説明する。
図１（Ａ）は半田付け後の電気接点の断面図であり、（Ｂ）は冷却手段であるヒートシンクが電気接点に接し、かつ、レーザビームが加熱部分に照射された状態の断面図であり、（Ｃ）は別のヒートシンクが電気接点に接し、かつ、レーザビームが加熱部分に照射された状態の断面図である。図２は電気コネクタの平面図と電気コネクタの縦断面図である。図３は電気コネクタの平面図と縦断面図の部分的な拡大図である。図４は、本発明の電気接点の製造方法を説明する図面である。図５は、ヒートシンクを電気接点の形状に合わせた状態で、かつ、スルーホール部分にレーザを照射する別の電気接点の製造方法を説明する図面である。図６は電気接点の温度勾配を説明する図面である。
一実施例の電気コネクタ１０は、少なくともエラストマーと導電細線１２とフレキシブルプリント基板１４（以下「ＦＰＣ」という）層とを備えている。
図１（Ａ）は半田付け後の電気接点の断面図であり、（Ｂ）は冷却手段であるヒートシンクが電気接点に接し、かつ、レーザビームが加熱部分に照射された状態の断面図であり、（Ｃ）は別のヒートシンクが電気接点に接し、かつ、レーザビームが加熱部分に照射された状態の断面図である。図２は電気コネクタの平面図と電気コネクタの縦断面図である。図３は電気コネクタの平面図と縦断面図の部分的な拡大図である。図４は、本発明の電気接点の製造方法を説明する図面である。図５は、ヒートシンクを電気接点の形状に合わせた状態で、かつ、スルーホール部分にレーザを照射する別の電気接点の製造方法を説明する図面である。図６は電気接点の温度勾配を説明する図面である。
一実施例の電気コネクタ１０は、少なくともエラストマーと導電細線１２とフレキシブルプリント基板１４（以下「ＦＰＣ」という）層とを備えている。
まず、図１（Ａ）に基づいて、半田付けした後の前記電気接点２０の構造について説明する。前記電気接点２０は銅箔４０上に貴金属めっき４６が施された金属ボール４４を半田ペースト４２上に載せ、この半田ペースト４２を溶融させて、前記金属ボール４４と前記銅箔４０を電気的に導通する構造になっている。前記半田ペースト４２を溶融する際に、溶融した半田４２１が前記金属ボール４４の相手物との接触部４７まで濡れ上がらないような方法で半田付けしている。前記金属ボール４４の材質としては、導電性や表面処理を考慮して適宜選択するが、銅合金のボールがよい。また、前記金属ボール４４の大きさは、隣接スペースや要求接点高さを考慮して適宜設計する。
前記半田ペースト４２の溶融時に、溶融した半田４２１が前記金属ボール４４の相手物との接触部４７まで濡れ上がらない方法について説明する。前記金属ボール４４の相手物との接触部４７に、図１（Ｂ）のように冷却手段（例えば、ヒートシンク４８）を接触させ、冷却手段を接触させた状態で加熱手段（例えば、レーザビーム５０）により前記加熱手段を直接、半田ペースト４２１に当てることなく前記銅箔４０を暖め、前記半田ペースト４２を溶融させて、前記金属ボール４４を前記銅箔４０上に半田付けしている。
また、冷却手段の効果と確実な接触を図るために、前記冷却手段（例えば、ヒートシンク４８）の形状を、図１（Ｃ）のように前記金属ボール４４の接触部４７の形状に沿ったようにする。例えば、前記ヒートシンク４８に凹部５２を設ける。
また、冷却手段の効果と確実な接触を図るために、前記冷却手段（例えば、ヒートシンク４８）の形状を、図１（Ｃ）のように前記金属ボール４４の接触部４７の形状に沿ったようにする。例えば、前記ヒートシンク４８に凹部５２を設ける。
ここで、図６に基づいて、半田付け時の電気接点２０の温度勾配について説明する。半田ペースト４２を溶融させるためには、半田付けする部分の温度を２２０℃〜２３０℃にする必要がある。但し、前記電気接点２０の直径は０．３ｍｍと小さいため、前記半田ペースト４２部分が２２０℃〜２３０℃に達すると前記電気接点２０全体も２２０℃〜２３０℃になり、半田４２１が相手物との接触部４７まで濡れあがってしまうことになる。半田の濡れ上がりを防止するために、前記電気接点２０に温度勾配（温度差）を設けて、相手物との接触部４７まで半田４２１が濡れ上がらないようにした。即ち、前記電気接点２０の相手物との接触部４７に冷却手段であるヒートシンク４８を接触させ冷却し、かつ、前記半田ペースト４２を直接加熱することなく加熱手段であるレーザビーム５０で前記半田ペースト４２から離れた前記銅箔４０を加熱することにした。温度勾配（温度差）は、Ｅ点６４で２５０℃であれば、Ｄ点６２では２３０℃で、Ｃ点６０では２２０℃で、Ｂ点５８では２１０℃で、Ａ点５６では２００℃になる。つまり、半田溶融境界温度はＢ点５８とＣ点６０との間ということになる。
次に、ＦＰＣ層１４について説明する。前記ＦＰＣ１４には前記相手コネクタの接点に対応する位置に、複数の電気接触子１８が設けられている。前記電気接触子１８には、前記接点の形状との最適化を図り、接触し易いように半球状の電気接点２０が設けられている。前記ＦＰＣ１４の中央部分には、前記相手コネクタの接点よりも突出したコンデンサやＩＣチップや抵抗等に対応する位置に、コンデンサやＩＣチップや抵抗等の逃げとして凹部若しくは貫通溝（貫通孔含む）が設けられている。凹部若しくは貫通溝の大きさは、前記相手コネクタの接点よりも突出したコンデンサやＩＣチップや抵抗等を逃げられればよく、コネクタの小型化や位置精度等を考慮して適宜設計する。
前記ＦＰＣ１４の電気接触子１８の周囲には、略Ｕ字形状をしたスリット２２が設けられている。該スリット２２は、相手コネクタの接点と接続した際に、前記エラストマー１６の弾性によって、前記電気コネクタ１０の電気接触子１８が摺動するようにするためのものである。前記スリット２２の大きさは、このような役割とコネクタ１０の小型化などを考慮して適宜設計する。前記電気接触子１８は、図１のように導体部分２４によってスルーホール２６と接続され、該スルーホール２６は前記導電細線１２と接続する部分である。前記スルーホール２６の大きさは、前記導電細線１２が入り、半田付け等によって接続できればよく、コネクタ１０の小型化や導電細線１２の強度や接続性を考慮して適宜設計する。
次に、導電細線１２について説明する。前記導電細線１２は略円柱状をしており、両端部が細い径で、中央部が太い径といった２段になっている。前記導電細線１２は金属製であり、導電特性の良い金属、例えば黄銅製棒状体を所定寸法に切断し、両端部分を更に小径になるように加工したものである。両端部分は前記スルーホール２６に入る部分であり、両端部分の径は前記スルーホール２６に入り、半田付けによって接続できるように適宜設計している。中央部分の径は、前記エラストマー１６に埋設する部分であり、コネクタ１０の小型化や狭ピッチ化や導電性を考慮して適宜設計している。それぞれの径部分の長さは、前記ＦＰＣ１４の厚さや前記エラストマー１６の厚さを考慮して適宜設計する。
次に、エラストマー１６について説明する。前記エラストマー１６には、前記導電細線１２を挿入するための挿入孔２８が設けられ、該挿入孔２８の大きさは前記導電細線１２が挿入できればよく、前記導電細線１２の保持力等を考慮して適宜設計する。本実施例では、前記導電細線１２の中央部分の径より２０μｍ程度小さくしている。また、前記挿入孔２８の両端には、前記導電細線１２の肩部３０にエラストマー１６の肉が被ることによる前記エラストマー１６の反りを防止するために、窪み部３２を設けたことが望ましい。前記エラストマー１６はシリコンゴムやフッ素ゴムによって作成されている。
最後に、図４及び図５に基づいて、前記電気接点２０の製造方法について説明する。
まず、図４の製造方法について説明する。
第一工程として、図４（Ａ）のように銅箔４０上に所定の大きさの半田ペースト層４２を塗布する。
第二工程として、図４（Ｂ）のように前記半田ペースト層４２上に貴金属めっき４６が施された金属ボール４４を矢印「イ」方向に搭載する。
第三工程として、図４（Ｃ）のように前記金属ボール４４の接触部４７に冷却手段であるヒートシンク４８を接触させる。このような形状のヒートシンク４８を用いたが、図１（Ｃ）のように金属ボール４４の接触部４７形状に沿うように凹部５２を設けたヒートシンク４８を使用してもよい。
第四工程として、図４（Ｃ）のようにヒートシンク４８を前記金属ボール４４に接触させた状態で、加熱手段であるレーザビーム５０により前記銅箔４０を加熱することで前記半田ペースト４２を溶融させ、前記金属ボール４４と前記銅箔４０を半田付けする。
すると、上述した電気接点２０の温度勾配（温度差）によって、溶融した半田４２１が前記金属ボール４４の接触部４７まで濡れ上がらない。
まず、図４の製造方法について説明する。
第一工程として、図４（Ａ）のように銅箔４０上に所定の大きさの半田ペースト層４２を塗布する。
第二工程として、図４（Ｂ）のように前記半田ペースト層４２上に貴金属めっき４６が施された金属ボール４４を矢印「イ」方向に搭載する。
第三工程として、図４（Ｃ）のように前記金属ボール４４の接触部４７に冷却手段であるヒートシンク４８を接触させる。このような形状のヒートシンク４８を用いたが、図１（Ｃ）のように金属ボール４４の接触部４７形状に沿うように凹部５２を設けたヒートシンク４８を使用してもよい。
第四工程として、図４（Ｃ）のようにヒートシンク４８を前記金属ボール４４に接触させた状態で、加熱手段であるレーザビーム５０により前記銅箔４０を加熱することで前記半田ペースト４２を溶融させ、前記金属ボール４４と前記銅箔４０を半田付けする。
すると、上述した電気接点２０の温度勾配（温度差）によって、溶融した半田４２１が前記金属ボール４４の接触部４７まで濡れ上がらない。
次に、図５の製造方法について説明する。
第一工程として、図５（Ａ）のように銅箔４０上に所定の大きさの半田ペースト層４２を塗布する。
第二工程として、図５（Ｂ）のように前記半田ペースト層４２上に貴金属めっき４６が施された金属ボール４４を矢印「イ」方向に搭載する。
第三工程として、図５（Ｃ）のように前記金属ボール４４の接触部４７に冷却手段であるヒートシンク４８（前記金属ボール４４の接触部４７形状に沿うように凹部５２を設けたもの）を接触させる。
第四工程として、図５（Ｃ）のようにヒートシンク４８を前記金属ボール４４に接触させた状態で、加熱手段であるレーザビーム５０により前記ヒートシンク４８の貫通孔５４を通して前記スルーホール２６の周囲のランド部分を加熱することで前記半田ペースト４２を溶融させ、前記金属ボール４４と前記銅箔４０を半田付けする。
すると、上述した電気接点２０の温度勾配（温度差）によって、溶融した半田４２１が前記金属ボール４４の接触部４７まで濡れ上がらないと同時に前記導電細線１２と前記ＦＰＣ１４との半田付けも可能になる。
第一工程として、図５（Ａ）のように銅箔４０上に所定の大きさの半田ペースト層４２を塗布する。
第二工程として、図５（Ｂ）のように前記半田ペースト層４２上に貴金属めっき４６が施された金属ボール４４を矢印「イ」方向に搭載する。
第三工程として、図５（Ｃ）のように前記金属ボール４４の接触部４７に冷却手段であるヒートシンク４８（前記金属ボール４４の接触部４７形状に沿うように凹部５２を設けたもの）を接触させる。
第四工程として、図５（Ｃ）のようにヒートシンク４８を前記金属ボール４４に接触させた状態で、加熱手段であるレーザビーム５０により前記ヒートシンク４８の貫通孔５４を通して前記スルーホール２６の周囲のランド部分を加熱することで前記半田ペースト４２を溶融させ、前記金属ボール４４と前記銅箔４０を半田付けする。
すると、上述した電気接点２０の温度勾配（温度差）によって、溶融した半田４２１が前記金属ボール４４の接触部４７まで濡れ上がらないと同時に前記導電細線１２と前記ＦＰＣ１４との半田付けも可能になる。
本発明の活用例としては、回路基板と電子部品との間に嵌挿される電気コネクタ１０に活用され、特に銅箔４０上に突出するように形成された多数の電気接点２０を製造する場合に、十分な前記電気接点２０の接合強度を維持でき、相手物と接触する部分４７に半田が上がらない電気接点２０の半田上がり防止方法に関するものである。
１０ 電気コネクタ
１２ 導電細線
１４ ＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）
１６ エラストマー
１８ 電気接触子
２０ 電気接点
２２ Ｕ字状スリット
２４ 導体部分
２６ スルーホール
２８ 挿入孔
３０ 肩部
３２ 窪み部
４０ 銅箔
４２ 半田ペースト層
４２１ 半田
４４ 金属ボール
４６ 貴金属めっき
４７ 接触部（相手物との接触部分）
４８ ヒートシンク
５０ レーザビーム
５２ 凹部
５４ 貫通孔
５６ Ａ点
５６ Ｂ点
５６ Ｃ点
５６ Ｄ点
５６ Ｅ点
１２ 導電細線
１４ ＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）
１６ エラストマー
１８ 電気接触子
２０ 電気接点
２２ Ｕ字状スリット
２４ 導体部分
２６ スルーホール
２８ 挿入孔
３０ 肩部
３２ 窪み部
４０ 銅箔
４２ 半田ペースト層
４２１ 半田
４４ 金属ボール
４６ 貴金属めっき
４７ 接触部（相手物との接触部分）
４８ ヒートシンク
５０ レーザビーム
５２ 凹部
５４ 貫通孔
５６ Ａ点
５６ Ｂ点
５６ Ｃ点
５６ Ｄ点
５６ Ｅ点
Claims (8)
- 銅箔上に突出する電気接点であって、前記電気接点の相手物と接触する部分には貴金属めっきを施すとともに前記銅箔との接続部分には半田付け接続を行う電気接点の半田上がり防止方法において、
少なくとも前記電気接点の相手物と接触する部分に接する冷却手段と、前記電気接点と前記銅箔との接続部分を暖める加熱手段とを備えることを特徴とする電気接点の半田上がり防止方法。 - 相手物と接する部分の前記冷却手段の形状を相手物に沿った形状の凹部にすることを特徴とする請求項１記載の電気接点の半田上がり防止方法。
- 前記電気接点の周囲に略Ｕ字形状のスリットを設けることを特徴とする請求項１または２記載の電気接点の半田上がり防止方法。
- 前記銅箔によって導通した部分を前記加熱手段で加熱することにより前記銅箔と前記電気接点とを接続することを特徴とする請求項１、２または３記載の電気接点の半田上がり防止方法。
- 前記冷却手段としてヒートシンクを用い、前記加熱手段としてレーザビームを用いることを特徴とする請求項１、２または３、４記載の電気接点の半田上がり防止方法。
- 前記ヒートシンクに、前記加熱部分に対応する位置に貫通孔を設け、前記貫通孔を通して前記加熱部分を加熱するように前記レーザビーム若しくは被加熱物を移動させることを特徴とする請求項５記載の電気接点の半田上がり防止方法。
- 銅箔上に突出する電気接点であって、前記電気接点の相手物と接触する部分には貴金属めっきを施すとともに前記銅箔との接続部分には半田付け接続を行う電気接点において、
少なくとも前記電気接点の相手物と接触する部分に接する冷却手段と前記電気接点と前記銅箔との接続部分を暖める加熱手段とを備え、前記電気接点の周囲に略Ｕ字形状のスリットを設けることを特徴とする電気接点。 - 銅箔上に突出する電気接点であって、前記電気接点の相手物と接触する部分には貴金属めっきを施すとともに前記銅箔との接続部分には半田付け接続を行う電気接点において、
少なくとも前記電気接点の相手物と接触する部分に接する冷却手段と前記電気接点と前記銅箔との接続部分を暖める加熱手段とを備え、相手物と接する部分の前記冷却手段の形状を相手物に沿った形状の凹部にすることを特徴とする電気接点。
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