JPH02103877A - 電気接続点構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は、分離することができ、その後、希望するとき
に再接続することができる電気接続に関し、具体的には
、集積回路チップ、回路板、ケーブル相互接続などの高
電流超小型の応用分野用の接点に関する。

Ｂ、従来技術 電気機器の実装密度が高まるにつれて、相互接続は実装
の結果ますます小さくなるが、高い実装密度のため、そ
れぞれが運ばなければならない電流は増加する傾向があ
る。さらに、修理及びサブアセンブリの交換のためにこ
うした接続を分離して再接続できることがますます望ま
しくなっている。

技術の発展につれて、接点の両側から交互嵌合できる部
材をもつ接続（接続される再接続面が指状突起組織であ
るために接続時にそれらが互いにかみ合うこと。）が、
接続部分の位置合せ及び電流運搬能力を保持するために
役立つとの認識が高まってきた。

米国特許第２４６１９８０号及び第３７２５８４４号明
細書には、ブラシに類似するフィラメントのグループか
ら接点部材が構成されるという、そうした交互嵌合接続
構造（指状突起組織化された構造）が開示されている。

米国特許第３５２Ｅ３８６７号明細書には、部品を保持
するためのインターロック特性をもつ交互嵌合（指状突
起組織化された）コネクタが記載されている。

ドイツ特許ＤＥ２８１６３２８号明細書では、交互嵌合
コネクタは、接点の両側からかみ合うデンドライト型（
樹木模様杖の）突起を有する材料でできている。

Ｃ０発明が解決しようとする問題点 しかし、当技術分野では、指状突起組織部材の縦横比が
大きくなるにつれて、分離及び接続の際に部材にかかる
水平応力が接続の損傷及び劣化をもたらすという問題が
ある。

Ｄ０問題点を解決するための手段 接続は導電性材料のほぼ平面状の領域から構成され、そ
の上に、平面状導電性材料に一体的に固定されかつその
材料の表面から突き出したほぼ垂直な複数の指状突起組
織構造が設けられ、その縦横比は１よりも大きく、平面
状部分と指状突起部分の組合せが、平面方向に対して横
向きの応力に対処する手段を備えている。応力対処手段
としては、同形の係合接点を設けること、及び指状突起
部分上に補強及び衝撃吸収用のコーティング材料を設け
ることがある。

Ｅ、実施例 本発明によれば、本発明の接続は、導電性材料のほぼ平
面状の領域から構成され、その上に、平面状の導電性材
料の表面に一体的に固定されかつその表面から突き出し
たほぼ垂直な複数の指状突起部材が設けられる。各指状
突起部材は縦横比が１より大きく、本発明によれば、指
状突起部材にかかる水平応力に対処するための方策が設
けられる。縦横比及び応力を、第１図に図示する。第１
図では、平面状の導電性材料１上に、それぞれ縦横比が
１の要素３、縦横比が２の要素４、縦横比が４の要素５
を含む複数の指状突起部材２と、位置ずれや別の指状突
起部材２がそれらの部材の間の空間に入ることなどによ
って発生する水平応力６が示しである。縦横比が大きく
なるにつれて、潜在的応力が指状突起部材２を損傷する
可能性も増大することは明らかである。

次に第２図を参照すると、平面状導電性部材１上の１つ
の接点が指状突起部材７．８．９．１ｏ１１１を有し、
それと対向する導電性材料１２が指状突起部材１３．１
４．１５．１６．１７．１８を有するという、２つの同
形部材間の接点が示されている。このような接点は、接
点が離されたり結合されたりするとき、接点が対向部材
の各部分と同形であり各部分が入るべき場所があるため
、個々の指状突起部材に対する応力が最小となるので、
水平応力のポテンシャルを吸収することかできる。

本発明によれば、大きな縦横比で十分経済的に製造でき
、接続のため限られた位置に配置できる材料には、大別
して２種のものがある。それは、それぞれ第３図及び第
４図の顕微鏡写真に示す、ヒルロック型（多数の丘状）
材料及びデンドライト型（多数の樹木状）材料と呼ばれ
るものである。

これらの材料は、基板上で非常に微細な寸法で位置決め
できる。しかし、こうした材料は、指状突起部材として
使用するとき、主として指状突起部材のランダムな性質
及び接点を接触させるときの位置ずれによって生じる、
第１図に関して述べた水平応力のために、損傷を受けや
すい。

第３図及び第４図に示したヒルロック型及びデンドライ
ト型の材料は、パラジウム、白金、ロジウム、ルテニウ
ム、オスミウム、タングステンのうちから選ぶことがで
きる。ヒルロック型材料及びデンドライト型材料は、め
っき溶液中の金属イオン濃度を正常より低く保ち、電気
めっき用の電流の密度を正常より高い値に保っためっき
によって形成することができる。第３図及び第４図の材
料は、使用する金属の六フッ化物、たとえば六フッ化タ
ングステンの水素還元によっても形成できる。

六フッ化タングステンは蒸気圧の高い液体なので、ガス
として反応室に容易に供給できる。精製した水素が、キ
ャリア・ガス兼反応剤として使用できる。反応は、一般
に４００ないし６５０℃で行なう。ヒルロック型材料は
デンドライト型材料と同じ手順を用いて、短時間ででき
る。ヒルロック型材料は、一般に仕様が余り厳しくない
応用分野に使用する。

第５図、第６図及び第７図は、タングステンから作成し
た第４図のようなデンドライト型材料の倍率約２００倍
の顕微鏡写真であり、横方向応力の損傷効果を示す。

第５図では、出発材料が接点の形で押しつけられていす
、損傷は見られない。しかし、第６図では接点が３回押
しつけられ、右下隅にある程度の損傷が現われ始めてい
る。

次に第７図では、５０回挿入後に、接点全域にわたって
損傷領域が広がっている。

本発明によれば、第７図の損傷を発生させる、第１図に
示した応力を扱うための方策が提供される。この方策は
、いくつかの形をとる。好ましい実施例は、接点を、そ
の両側がきちんと係合する第２図に示した同形のものに
することである。第２の手法は、指状突起部材に対して
何らかの補強を行なうことである。第３の手法は、交互
嵌合部材に対しての何らかの物理的調整力（順応性）の
ある軟質コーティングを設けることである。

第８図には、更に別の実施例の作成が示されている。こ
の図では、導電性材料の平面状領域１にいくつかの指状
突起部材２０．２１．２２．２３．２４が一体的に取り
付けられ、それらの部材が同形金属材料２５中に押し込
まれている。押込みが完了すると、金属材料２５は変形
して、指状突起部材２０ないし２４用の一連の対応する
位置（形状）が形成する。これは、指状突起部材として
、導電性材料１上に成長させた高さ約３７５ミクロン、
厚さ約２５〜約１２５ミクロンのパラジウムまたはタン
グステンのデンドライトなどを設け、同形パッド２５を
鉛−スズ共融はんだや純金など軟質または変形可能なも
のにすることによって行なえる。

次に第９図及び第１０図には、保合後の指状突起部材及
びパッドの倍率約１００倍の顕微鏡写真が示されている
。第９図では、第８図に２０から２４の符合で示した指
状突起部材はパラジウム・デンドライトである。第１０
図では、鉛−スズ共融はんだの（金属材料）パッド２５
が示されている。デンドライトが（金属材料）パッド２
５を貫通しており、軟質または変形可能な共融はんだパ
ッドがデンドライトの形状と共形となって、デンドライ
トを破壊する恐れのある水平応力なしに、強い・機械的
結合をもたらすことが明らかである。

次に第１１図には、水平応力に対処するため、指状突起
部材をコーティングで補強したものの概略図が示されて
いる。

平面状導電性部材３０上の指状突起部材３１はタングス
テンからなり、厚さ約５ミクロンの銅補強コーティング
３３で覆われた厚さ約５００オングストロームのクロム
の接着コーティング３２を備えている。接着コーティン
グはめっきによって設け、銅コーテイングはスパッタリ
ングによって設ける。

次に第１２図及び第１３図には、第１１図に関して述べ
た銅で補強したタングステン・デンドライト型構造の顕
微鏡写真が示されている。第１２図は作成時の構造を倍
率約２００倍で示し、第１３図は、僅かに位置合せ角度
をずらして別の接点と約５０係合合させた後の構造を同
じ倍率で示す。

第１１図の補強用コーティング３３は、第１３図から明
らかなように、第７図に示した種類の破壊を防止するの
に適している。

補強による損傷防止は、第１４図及び第１５図からさら
に明らかとなる。第１４図は、作成時のデンドライト構
造を倍率約５００倍で示し、第１５図は５０回係合後の
構造を同じ倍率で示すが、損傷の徴候はない。

第１６図及び第１７図には、横方向応力に対する２つの
手法が概略的に示されている。第１６図では、横方向応
力に対する変位衝撃吸収材として働くコーティングを設
けることによって対処を行なっている。

第１６図で、平面状材料４０上に指状突起部材４１が配
置され、その上にコーティング４２が載っている。コー
ティング４２は軟質の金ベースでよく、蒸着等の乾式法
または電気めっき等の湿式法で設けられる。金は十分に
軟らかく、他の接点と交互嵌合する際に変形して、硬化
したデンドライト型材料に対する衝撃を吸収して、横方
向応力を解除する。

第１７図では、ポリマー等の材料５２で補強された平面
状部材５０上の指状突起部材５１によって横方向応力が
対処される。この配置では、ポリマは指状突起部材に対
する応力解除サポートとして働く。明らかに、ポリマー
は絶縁体なので、指状突起部材が他の係合接点と接触す
る部分からポリマーを除去する必要がある。これは、反
応性イオン・エツチングやプラズマ・エツチングなど、
ポリマー材料を所定の高さまで除去できる乾式等方性エ
ツチング法で行なうと好都合である。

本発明の接点を使用するとき、通常は′２つの保合部分
を合わせておくためにクランプの形で力を加えるが、電
子機器では、集積回路チップ用のカバーなどの部品が、
接点を定位置に保つ機能の一部分を実施できる場合がし
ばしばある。

以上、位置ずれ及び指状突起部材が強制的に相互に押し
離すことから生じる、指状突起部材に対する横方向応力
を吸収する手段を備えた、表面から突き出した複数の指
状突起部材を有する、導電性材料の平面状領域から構成
される接続について述べた。

Ｆ８発明の効果 本発明によれば、分離及び接続の際に損傷や劣化を起こ
しにくい高電流超小型向きの電気接続点構造体を提供で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、様々な縦横比及び交互嵌合部材に対する応力
の概略図である。 第２図は、係合部品が同形性であるコネクタの概略図で
ある。 第３図は、ヒルロツタ型指状突起部材の顕微鏡写真であ
る。 第４図は、デンドライト型指状突起部材の顕微鏡写真で
ある。 第５図、第６図及び第７図は、それぞれ分離及び再接続
を０回、３回及び５０回行なった場合の、デンドライト
型指状突起部材の接点の位置ずれによる損傷の進行を示
す顕微鏡写真である。 第８図は、第２図に示したような同形接点を形成する際
の中間段階の概略図である。 第９図及び第１０図は、それぞれ保合後のデンドライト
型指状突起部材及び共形パッド部材を示す顕微鏡写真で
ある。 第１１図は、めっきコーティングによって横方向応力を
吸収する、指状突起部材の概略図である。 第１２図及び第１３図は、それぞれ分離及び再接続を０
回及び５０回行なった場合の、デンドライト型材料を使
った第１１図の接点の倍率約２００倍の顕微鏡写真であ
る。 第１４図及び第１５図は、第１２図及び第１３図の構造
の倍率約５００倍の顕微鏡写真である。 第１６図は、めっきした軟質で変形可能な衝撃吸収性コ
ーティングを使用した、横方向応力対策構造の概略図で
ある。 第１７図は、指状突起部材補強材料を使用した、横方向
応力対策構造の概略図である。 ■、１２．３０．４０．５０・・・・平面状導電性材料
、２．７ないし１１．１３ないし１８．２０ないし２４
．３Ｌ　４Ｌ　５１・・・・指状突起部材、２５・・・
・同共形金属材料、３２・・・・接着コーティング、３
３・・・・補強コーティング、４２・・・・衝撃吸収コ
ーティング、５２・・・・応力解除サポート。 出願人　　インターナショナル・ビジネス・マシーンズ
・コーポレーション 代理人　　弁理士　　山　　本　　仁　　朗（外１名）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）導電性材料の平坦面と、 前記平坦面に対して垂直に位置し前記平坦面に密集して
   固着されている複数の指状突起部材であって、個々の指
   状突起部材の縦対横の比が１より大きいような、複数の
   指状突起部材と、 前記平坦面と平行な方向の応力を調整する手段と、 を有する電気接続点構造体。
2. （２）前記応力を調整する手段は、前記指状突起部材の
   各々に対応する同形の刻み構造を有する同形の接続点で
   ある、請求項（１）に記載の電気接続点構造体。
3. （３）前記応力を調整する手段は、前記指状突起部材を
   補強する手段である、請求項（１）に記載の電気接続点
   構造体。