JPH0610998B2

JPH0610998B2 - 電気コネクタ・アセンブリ

Info

Publication number: JPH0610998B2
Application number: JP3344607A
Authority: JP
Inventors: ウィリアム・ルイス・ブロッドスキ; トーマス・ジョージ・マセク; ジョン・ジェイ・スクワイアーズ
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1991-03-25
Filing date: 1991-12-26
Publication date: 1994-02-09
Anticipated expiration: 2009-02-09
Also published as: US5059129A; JPH04312773A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電気コネクタ・アセンブ
リに関するものであり、詳しくは、少なくとも２つの回
路構成体を電気的に接続する電気コネクタ・アセンブリ
に関する。更に詳しくは、本発明は、それら回路構成体
（例えば、プリント回路、フレキシブル回路等）の一方
ないし両方に外部から圧力を加えることによってそれら
を接触させるようにした電気コネクタ・アセンブリに関
する。

【０００２】

【従来の技術】様々な回路デバイスどうしを電気的に接
続するために電気コネクタ・アセンブリを使用するとい
うことは、いうまでもなく周知のことであり、その幾つ
かの具体例は、以下の米国特許公報ないし刊行物に示さ
れている。米国特許第３８６１１３５号−（R. E. Seeger, Jr. et
al.）米国特許第３８８３２１３号−（F. J. Glaister）米国特許第３９７１６１０号−（L. S. Buchoff et a
l.）米国特許第４１８４７２９号−（H. L. Parks et al.）米国特許第４９０２２３４号−（W. L. Brodsky et a
l.）ＩＢＭ技術開示広報（IBM Technical Disclosure Bulle
tins）：第１８巻、第２号（１９７５年７月）、第３４０頁第２２巻、第２号（１９７９年７月）、第４４４、第４
５５頁第２５号、第７Ａ号（１９８２年１２月）、第３４３８
〜第３４４１頁

【０００３】本発明のコネクタ・アセンブリのように、
接続しようとしている回路デバイスの一部分を成してい
る個々の電気導体（例えばプリント回路における配線や
接触用ピン等）どうしを、互いに直接に接触させること
を目的としたコネクタ・アセンブリを設計する際の重要
事項は、その接触圧力を、劣悪な環境状況（例えば高熱
や高湿度等）に耐えて、充分に長い期間に亙って、高い
信頼性をもって維持することができるようにすることで
ある。この接触圧力は、それが過大であると、アセンブ
リの組立中と動作中とのいずれか一方、もしくは両方に
おいて、アセンブリの種々の構成要素（特に導体）を損
傷するおそれがある。また、接触圧力を発生させるため
には、これまでは一般的に、アセンブリの構成要素のう
ちでも、比較的大きな構成要素（例えばコネクタ・ハウ
ジング等）を利用していたため、アセンブリの製造コス
トがそれによって不必要に押し上げられていた。更に、
上に例示した高熱や高湿度等の劣悪な環境状況におかれ
たアセンブリは、これまでは、その環境状況に耐えるこ
とができず、接触部の腐蝕、接触圧力の低下、保守コス
トの増大等の問題を生じていた。

【０００４】先に挙げた米国特許第４９０２２３４号
は、本願の基礎米国出願の譲受人に譲渡されている特許
であり、同特許には、エラストマー製の押圧部材を用い
て、複数の回路構成体（例えばフレキシブル回路等）の
うちの少なくとも１つの回路構成体へ、高い信頼性をも
って接触圧力を作用させることができるようにした、コ
ネクタ・アセンブリが記載されている。この押圧部材
は、ベース・プレートと、このベース・プレートの一方
の面に取り付けた複数の個別の圧縮性部材と、このベー
ス・プレートの他方の面に取り付けた弾性部材とを含ん
でいる。この米国特許第４９０２２３４号の開示は、こ
の言及をもって本願の開示に包含するものとする。

【０００５】以下に説明するように、本発明のコネクタ
・アセンブリでは、比較的小さな接触圧力によって、堅
実で信頼性の高い接触状態が得られるようにしてあり、
しかもこれを、比較的低廉でありながら非常な高熱や高
湿度等の劣悪な環境条件に耐えられる、効果的な材料を
使用して達成している。このことから分かるように、本
発明のコネクタ・アセンブリは、上述の米国特許第４９
０２２３４号に記載されている概念に対する、更なる改
良を提示するものである。斯かるコネクタ・アセンブリ
が本技術分野における顕著な進歩であることは疑いがな
い。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従って本発明の第１の
目的は、電気コネクタ・アセンブリの技術分野に進歩を
もたらすことにある。本発明の更なる目的は、堅実な接
触状態が得られる効果的な接触圧力を高い信頼性をもっ
て得ることができる、電気コネクタ・アセンブリを提供
することにある。本発明の更なる目的は、高熱や高湿度
等の比較的劣悪な環境状況の中にあっても機能すること
ができる、電気コネクタ・アセンブリを提供することに
ある。本発明の更なる目的は、特に、ここで説明する幾
つかの特徴を備え、しかも、比較的大規模に（即ち大量
生産等によって）製造することができ、そのことによっ
て、公知となっている多種多様な従来例のコネクタ・ア
センブリと比較して、その全体としてのコストを低減す
ることのできる、電気コネクタ・アセンブリを提供する
ことにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】以上の目的並びに更なる
目的は、本発明の１つの局面によれば、以下の構成とし
た電気コネクタ・アセンブリによって達成される。即
ち、その電気コネクタ・アセンブリは、複数の電気導体
を備えた第１回路構成体と、複数の電気導体を備えた第
２回路構成体と、前記第２回路構成体に所定の圧力を加
えることによってそれら双方の回路構成体の夫々の導体
どうしを電気接触させる押圧部材と、前記押圧部材を前
記第２回路構成体に当接した状態に保持して前記所定の
圧力を加えさせるようにする保持手段とを含んでいる。
前記押圧部材は、２層式構造のエラストマー製部材から
成り、該２層式構造のエラストマー製部材は、複数の開
口を所定の配列パタンで形成してある第１層と、複数の
直立した突起を構成している第２層とを有しており、そ
れら複数の直立した突起は、前記押圧部材が前記保持手
段によって保持されているときに、前記第２回路構成体
の前記複数の電気導体の夫々１つと位置を揃えることが
でき、それによって、該第２回路構成体に前記所定の圧
力を加えることができるようにしたものである。

【０００８】

【実施例】図１は、本発明の好適実施例に係る電気コネ
クタ・アセンブリ１０を示した図である。このアセンブ
リ１０は、複数の電気導体１５（図２〜図４参照）を表
面に備えた第１回路構成体１３と、互いに区画された複
数の回路セクション１７を有する第２回路構成体１６と
を含んでいる。複数の回路セクション１７は、夫々が第
２回路構成体１６の一部分を構成しており、また、それ
らの各々が、表面に複数の電気導体１９を備えている。
このアセンブリ１０は更に、複数の、個々に分離して形
成された押圧部材２１を含んでいる。それら押圧部材２
１の各々は、夫々に対応した１つの回路セクション１７
に、所定の大きさの圧力（ないしは所定の大きさの力）
を加えるように作用し、この所定の大きさの圧力（ない
しは所定の大きさの力）は、比較的小さなものである
が、ただし、回路構成体１３の導体１５と回路構成体１
６の電気導体１９とを、互いに、堅実でしかも効果的な
接触状態で、接触させることができる大きさのものであ
る。以下の説明から理解されるように、それら押圧部材
２１の各々によって、複数の導体の各々における、堅実
な電気的接触状態が確実に得られると共に、回路構成体
１３及び回路構成体１６の、いずれか一方ないしは両方
の表面高さのばらつきも、独自の方式で補償されるよう
になっている。即ち、本発明によれば、導体の厚さと、
その導体を支持している基板の厚さとの、いずれか一
方、ないしは両方が共に一定していない場合であって
も、導体どうしの堅実な接触状態が確実に得られる。更
に、本発明は、比較的高熱ないし高湿度等の、有害な状
況の中におかれた場合であっても、上述の所定の圧力
を、比較的長期に亙って保つことができる。

【０００９】図示例においては、第２回路構成体１６の
回路セクション１７の個数は４個であり、また、押圧部
材２１の個数も同じく４個であるが、本発明の概念はよ
り広いものであって、それらのいずれも１個ずつ備える
だけで、本発明の目的を達成することができる。

【００１０】好適実施例においては、第１回路構成体１
３は、比較的剛性が高く実質的に剛体の絶縁体製基板２
３を用いたプリント回路板から成るものとしてある。こ
の基板２３は、公知の材料（例えばエポキシ等）で製作
したものであって、その第１の面２４に複数の導体１５
を形成したものとするのが好ましい。それら導体１５の
各々は、図示の如く平坦な形状とし、また、丈夫な金属
製の導体材料（例えば銅等）で製作するようにするのが
好ましい。各導体１５は、エポキシ製基板２３の表面
に、プリント回路板の技術分野における周知の技術を用
いて形成すれば良く、この点についての、これ以上詳し
い説明は不要であろう。本発明のある実際の構成例にお
いては、基板２３は、その厚さを約０．０６２インチ
（約１．６ミリメートル）とし、銅製の導体部材１５の
各々は、その平均厚さを約０．００１インチ（約０．０
２５ミリメートル）とした。既述の如く、各導体１５
は、略々平坦な形状とし、従って、「金属製パッド」を
形成するようにし、この金属製パッドに対して接触させ
るようにした。以下に説明するように、斯かる形状（即
ち平坦な形状）は、本発明における、第２回路構成体の
導体１９にとっても、好適な形状でもある。従って本発
明は、ここに説明する態様では、互いに対向した比較的
平坦な形状の金属製の導体どうしの堅実な接触状態を得
るものとしてある。ただし、本発明は、導体を平坦な形
状にすることに限定されるものではない。即ち、導体を
別の形状にすることも可能であり、その場合の好適な具
体例となるものに様々な樹枝状の形態等があり、それら
の形態は、カナダ特許第１１２１０１１号や、ＩＢＭ技
術開示広報の、第２２巻、第７号（１９７９年１２月
号）、第２７０６頁と、同じく、第２３巻、第８号（１
９８０年１月号）、第３６３１頁（IBM Technical Disc
losure Bulletins Vo. 22, No. 7 (Dec., 1979), pg. 2
706 and Vol. 23, No. 8 (Jan.,1981), pg. 3631 ）等
の文献に示されており、これら文献の開示は、参考開示
として本明細書に包含するものとする。また、本発明に
使用するのに適した（特に導体１５に採用するのに適し
た）更に別の形態には、（例えば基板２３の中に形成し
てある内部回路２６に接触させるために）基板２３に突
き刺すことができるようにした、突出した形状の尾部、
即ち尖端部を備えたピン形導体がある。このピン形導体
の一例は、米国特許第４９７６６２６号に記載されてお
り、この米国特許の開示はこの言及を持って本開示に包
含するものとする。内部回路２６の具体的な構成例は図
３及び図４に示してあり、それらの図に示した内部回路
は、プリント回路板（特に多層プリント回路板）の技術
分野においては公知のものである。それらの内部回路
は、信号平面、電源平面、或いは、グラウンド平面とし
て構成されるものである。それらの平面は、めっきスル
ーホール（図２及び図３に引用符号２８を付して示して
ある）や、或いは、回路板の厚さの途中までしか延在し
ていないバイア（引用符号３０を付して示してある）等
の公知の手段を用いて、導体１５へ電気的に接続するこ
とができる。回路構成体１３は更に、その表面に外部回
路２６’（図２〜図４）を備えていても良く、その場合
のその外部回路２６’も、アセンブリ１０に要求されて
いる機能条件に応じて、アレイ状に設けられている複数
の導体１５のうちの、選択した夫々の導体に接続してお
くようにすれば良い。

【００１１】回路構成体１６の全体を構成している回路
セクション１７の各々は、上述の複数の導体１９をその
上面２９に形成したフレキシブル基板２７から成るもの
とするのが好ましい（図３及び図４）。既述の如く、こ
れら導体１９もまた、略々平坦な形状にすることが好ま
しく、本発明のある実際の構成例においては、これら導
体１９を銅製とし、公知のプリント回路技術を用いて基
板２７の表面に被着形成するようにした。ただし、これ
ら導体１９もまた、異なった形状（例えば樹枝状等）の
導体とすることが容易である。この構成例では、夫々の
フレキシブル基板は、電気絶縁体材料（ポリイミド）製
とし、またその厚さを、約０．００２インチから約０．
００５インチまで（約０．０５０ミリメートルから約
０．１２５ミリメートルまで）の範囲内の厚さとしたと
ころ、この部品に必要な可撓性が確実に得られた。

【００１２】図１に示したように、互いに区画された４
つの回路セクション１７は、キャリア即ちフレーム部材
３３の周縁部に、それらの間に隙間を設けて取り付けて
ある（図２を併せて参照されたい）。ただし、図３及び
図４では、このフレーム部材は、図を見易くするために
省略してある。このフレーム部材３３は、プラスチック
製とすることが好ましく（好適な材料にはポリカーボネ
ートがある）、また、その形状を矩形として、複数の回
路セクション１７の各々が、このフレーム部材３３の夫
々１つの側辺部の上に位置するようにすることが好まし
い。図２に示したように、フレーム部材３３は、その内
部に、同じく矩形の、開口３５を画成しており、この開
口３５は、半導体デバイス（チップ）３７を収容できる
ように設計されている（図２）。チップ３７は、フレキ
シブル基板製の共通セクション３９の下面に取り付けて
あり、この共通セクション３９は、個々の回路セクショ
ン１７の全てに連結しており、従って、それら回路セク
ション１７は、この共通セクション３９に連なるように
形成されている。このように、共通セクション３９が回
路セクション１７に連結しているため、この共通セクシ
ョン３９は、チップ３７を、アセンブリ１０の残りの構
造部分（これについては後述する）の上方に、その構造
部分から浮かせた状態で支持している。特に図１（並び
に図３と図４）から分かるように、フレキシブル回路セ
クション１７の上面には、共通セクション３９へ連なっ
ている回路４１を形成してある。回路４１はチップ３７
上の夫々のコンタクト箇所（不図示）へ接続してあり、
それによって、このアセンブリ１０の、この部分に必要
な機能特性を得ている。この回路４１は、絶縁体製の共
通セクション３９の内部を通って（例えば既述のめっき
スルーホール等を使用する）チップ３７のコンタクト箇
所に接続するようにしても良い（チップ３７のコンタク
ト箇所は、チップ３７の、共通セクション３９に対向し
てこの共通セクション３９と接している側の表面上に形
成されている）。また更には、チップ３７を、凹ませた
形状の共通セクション３９の、図示した取り付け面とは
反対側の面に取り付けて、回路４１の末端部と直接接続
するようにすることも可能である。ただし、このアセン
ブリ１０の動作中のヒート・シンク機能を、確実に強力
なものとするためには、チップ３７の取り付け方は図示
のようにすることが好ましい。尚、図示例では、チップ
３７は、アセンブリ１０の中に浮かせて取り付けてある
が、このチップ３７を、それに対向している金属製の支
持部材（この支持部材４５については後述する）に、
（伝熱ペースト等を使用して）熱的に連結することによ
って、熱の移動を更に強化することも可能である。

【００１３】図１及び図２を参照すれば分かるように、
押圧部材２１の各々は、矩形のフレーム部材３３の夫々
の側辺部の内側の、通路状部分４３の中に配設してあ
る。更に、全ての押圧部材２１は、比較的剛性の高い金
属製の、共通の１つの支持部材４５の上に載せてある。
この支持部材４５は、本発明の好適実施例においては、
平坦なステンレス・スチール製の板であって、その厚さ
を、約０．０２５インチ（約０．６ミリメートル）とし
てある。押圧部材２１は、この板４５の上に、互いの間
に間隔をあけ、互いの間の相対位置を精密に合わせて載
せるようにする。このようにするのは、いうまでもな
く、第２回路構成体１６の夫々の回路セクション１７の
最終的な位置に対して、それら押圧部材２１の位置を揃
えるためである。一方、複数の回路セクション１７は、
それらに共通の１つのフレーム部材３３の上に、精密に
位置合わせして取り付けてあり、この取り付けには、接
着剤を用いたり、ピンと孔とを嵌合させる方式の技法等
を用いるようにしている。（後者の場合には、フレキシ
ブル回路セクション１７の各々に、フレーム部材３３の
上面に設けた突出ピンが嵌合するための孔を、精密に位
置決めして形成しておく）。押圧部材２１も、同様にし
て取り付けることができ、その取り付け方としては、こ
れらの部材を剛性の支持部材４５に直接、周知の焼き付
け手段でもって焼き付ける。

【００１４】図１に最も良く示されており、また、図２
〜図４にも部分的に示されているように、アセンブリ１
０は、更に、キャップ部材（即ちカバー部材）５１を含
んでいる。このキャップ部材５１は、回路構成体１３上
に形成されている回路に対する相対位置を精密に合わせ
た上でこの回路構成体１３を覆う位置に固定して取り付
けられるように設計したものである。このキャップ部材
５１は、金属製（例えばステンレス・スチール等）とす
ることが好ましく、そうすれば、効果的なヒート・シン
ク機能と、構造的な剛性とが確実に得られる。また、こ
のキャップ部材５１は、複数（４本）の直立した支柱５
３を備えており、それら支柱５３は、矩形のフレーム部
材３３の四隅に形成した夫々の開口５５の中に挿通さ
れ、更に、回路構成体１３に形成した対応する開口５７
（図１には開口５７のうちの２つだけを示してある）に
挿通される。支柱５３はステンレススチールに圧入され
るのが好ましく、キャップ５１の超表面を構成する。更
に、各支柱５３は、回路構成体１３の反対側の側面にお
いて「捕捉」されて、その位置に固定される。この好適
実施例においては、かなり剛性の大きな「補強」部材６
１（例えば、硫化ポリフェニレン等の適当なプラスチッ
ク材料や、ステンレス・スチール等の金属材料で製作す
る）を使用して、アセンブリ１０の、この部分における
構造的な強度を高めてあり、この補強部材６１には、支
柱５３の先端を挿通するための開口６３を形成してあ
る。各支柱５３の先端には更に、溝部６５を形成してあ
り、この溝部６５は、可動式のリテーナ６７と係合する
ように設計してある。また、支柱５３を２本ずつ対にし
て２組とし、その各組に対して１本ずつのリテーナを使
用することにより、合計２本のリテーナを６７を使用す
るようにしてあり、それら各リテーナ６７は、リテーナ
をスライドさせて支柱５３と係合させる際に、支柱を
「捕捉」し易くするためのカム面６９を備えている。リ
テーナ６７は、図１に矢印”Ｌ”で示したように、横方
向へ、互いに離隔する方向へ移動するようにしてある
が、ただし、それらリテーナ６７が、これとは反対の方
向（互いに接近する方向）へ移動するようにしても、所
望の機能が得られることはいうまでもない。

【００１５】図５及び図６は、このアセンブリ１０に使
用することのできる、押圧部材２１の好適実施例を示し
た図である。以下に詳述するように、図６に示した実施
例の方が、図５の実施例と比較して、より好適な実施例
となっている。しかしながらいずれの実施例も、本発明
における第２回路構成体へ所定の大きさの圧力（ないし
は所定の大きさの力）を加えることにより、ここで必要
な、堅実で効果的な接触状態を、容易に確実に得ること
ができるものとなっている。図５及び図６に示すよう
に、押圧部材２１は、第１層７１と、この第１層に隣接
した第２層７３とを有する、２層式構造のエラストマー
製部材７０として構成されている。このエラストマー製
部材７０は、一体形の構造とすることが好ましく、従っ
て、単一の成形型によってモールド成形することによっ
て、所望の形状に形成することが好ましい（この所望の
形状については後述する）。

【００１６】本発明における圧縮性の押圧部材２１の材
料に、適当なエラストマー製材料を適切に選択すること
は、長期にわたる応力の持続、（既に述べた）比較的小
さな圧力、それに比較的高温且つ高湿度の環境における
動作性能という、所望の性能を達成するために重要なこ
とである。本発明に使用する材料として選択した好適な
材料は、ＤＯＷ・コーニング社（DOW Corning Corporat
ion ）が、シラスティックＬＣＳ−７４５Ｕ（「シラス
ティック（Silastic）」はＤＯＷ・コーニング社の登録
商標である）という商品名で販売している、圧縮永久歪
の値が小さい、ポリシロキサン・ラバーである。このシ
ラスティックという、透明で、弾性率の値の小さいエラ
ストマーは、高温下で（例えば１００℃で）長期に亙っ
て一定の変形を生じる荷重を負荷した場合の残留圧縮応
力の残率が、７５〜８５％の値を示す材料である。

【００１７】このシラスティックというシリコン・ラバ
ーは、ＤＯＷ・コーニング社からはストックの形態で販
売されている。プレス加硫を施した後には、その形成部
品は約−７３℃から＋２５０℃の温度範囲内において機
能可能（使用可能）となり、良好な回復性（耐熱性）、
小さな圧縮永久歪、それに、高温の油、高温の水、及び
高温のガス流に対する良好な耐性という、非常に好まし
い性能を持つようになる。このシラスティックというシ
リコン・ラバーの、モールド成形した後の特性値は、ジ
ュロメーター硬度（ショアーＡ）の値が「５２」、引張
強度が約８３０ポンド／平方インチ（約０．５８キログ
ラム／平方ミリメートル）、それに伸びが２６０％であ
る。

【００１８】エラストマー製部材７０の第１層７１は、
実質的に中実であって、ただし、複数の開口７５を、所
定の配列パタンに従って、互いの間に間隔をおいて形成
した形態（特に図７を参照されたい）とすることが好ま
しい。これら開口７５を形成することの意味については
後に説明する。これら開口７５の各々は、略々円筒形の
形状とし、第１層７１の全厚さ（図３の”Ｔ１Ｏ”）を
貫通するように形成することが好ましい。この寸法”Ｔ
１Ｏ”は、第１層７１の「原厚さ寸法」を表わしてお
り、この原厚さ寸法とは、導体１５のアレイと導体１９
のアレイとの間の所望の接触状態を達成するためにエラ
ストマー製部材７０を圧縮する前の、厚さ寸法である。
更に図７から分かるように、これら開口７５の配列パタ
ンは、実質的に、縦横方向に列を成すパタンであり、本
発明のある１つの実際の構成例においては、これら開口
７５どうしの間の間隔（図７の寸法”ＯＳ”）を、約
０．０６８インチから約０．０７４インチまで（約１．
７ミリメートルから約１．９ミリメートルまで）の範囲
内の大きさとした。また、これら円筒形状の各開口７５
の寸法はその内径を、約０．０３０インチ（約ミリメー
トル）とした。

【００１９】以上に説明した開口７５の形態と配列パタ
ンとは、図５と図６のいずれに示したエラストマー製部
材７０の実施例においても、好適に採用し得るものであ
る。更に、以上に例示した開口どうしの間の間隔の大き
さも、それらいずれの実施例においても好適に採用し得
るものである。

【００２０】図５の実施例において、エラストマー製部
材７０の第２層７３は、所定の配列パタンで形成した、
複数の直立した突起７７を備えており、この配列パタン
は、夫々のエラストマー製部材７０が係合する（従って
作用する）フレキシブル回路セクション１７上に備えら
れている、アレイを成している夫々の導体１９の配列パ
タンと、実質的に同一のパタンにしてある。本発明のあ
る実際の構成例では、１個のエラストマー製部材に、合
計４８および７８個の突起７７を形成した。そして、そ
れら突起７７を、それら突起７７が係合するフレキシブ
ル回路セクション１７上に備えられている、それら突起
７７と同数の導体１９に、位置を揃えることができるよ
うに形成した。従って、このエラストマー製部材とそれ
に組み合わされるフレキシブル回路セクションとを、４
個ずつ用いたアセンブリ１０には、全体として、合計１
９０乃至３５０個の突起７７が存在することになる。
尚、図６の実施例でも、これと略々同数の突起を用いる
ようにすることが好ましい。

【００２１】容易に理解されるように、以上に説明した
突起７７は、夫々の導体１９と直接に係合するのではな
くて、フレキシブル回路セクションの、絶縁体（例えば
ポリイミド等）の背面に係合するのである。ただし、そ
れら複数の突起７７が、フレキシブル回路セクション
の、それら突起７７とは反対側の面に所定の配列パタン
で形成されている夫々の導体と、個々に位置が揃うよう
にしてあり、最終的には前述の大きさの押圧力がそれら
夫々の導体へ加わるようにしてあるということが重要な
点である。また、このように突起と導体とで位置を揃え
るようにしてはいるものの、本発明は、突起とそれに対
応した導体との間に僅かなずれがある場合であっても、
このように押圧力を加えることができるものであるとい
うことが、更に重要な点である。

【００２２】前述の実際の構成例においては、１個のエ
ラストマー製の押圧部材２１から加わる圧力の大きさ
が、約０．７０から約３．５キログラム／平方センチメ
ートル（約１０から約５０ポンド／平方インチ）の範囲
内にあるようにした。この押圧力の値は、必要とされる
適切にして堅実な接触状態を得るための、充分な大きさ
であると考えられている値である。この押圧力の印加に
関しては、次の点が重要であると考えられる。即ちそれ
は、上述の範囲内の圧力が加わっているときに、直立突
起７７の各々（図６の直立突起についても同じである）
が、その無応力状態における原高さ寸法（原厚さ寸法）
の約１５から約３５％に相当する圧縮量だけ圧縮されて
いるようにすることである。（理想的には、この圧縮量
は２５％になるようにするのが良い）。この無応力状態
における原高さ寸法（原厚さ寸法）を、図３に、”Ｔ２
Ｏ”で表わしてある。また特に、最終的な圧縮状態にお
いては、第１層７１と第２層７３との双方が、上述の圧
縮量（即ち、無応力状態の原高さ寸法の１５〜３５％）
まで圧縮されるようにしてある。この圧縮時のそれら層
の厚さを、図４に、”Ｔ１Ｃ”と”Ｔ２Ｃ”とで図示し
てある。更に図４から分かるように、圧縮性の直立突起
７７の各々と、それが載っている圧縮性の第１層７１と
は、それらの合計厚さが、原厚さ寸法”ＴＯ”（図３）
から、図４の、寸法”ＴＣ”で示した厚さになるまで圧
縮される。

【００２３】これに関する顕著な利点は、この２層式構
造によれば、エラストマー製部材に座屈等をはじめとす
る不都合な形崩れを発生させることなく、その圧縮を達
成することができるため、上述の必要な圧力が確実に得
られるということである。この無比の性能が得られてい
る要因のうちの１つに、上述した、複数の開口７５を形
成してあるということがあり、それら開口７５は、圧縮
時には、圧縮作用を受けて図４に示した形状に変形す
る。即ち、圧縮時には、第１層７１を形成しているエラ
ストマーが側方へ膨出しようとするが、その膨出分が、
開口７５の中へ向かってせり出すために、開口７５によ
って吸収され、これによって、この２層式のエラストマ
ー製部材の各層の、垂直方向の完全性が維持されるので
ある。

【００２４】図５の実施例は、直立突起７７の各々を略
々箱形の形状（即ち、側面断面図でも平面断面図でも、
共に略々矩形の形状）とすることが好ましい場合の、実
施例である。一方、図６の実施例では、突起７７の各々
を略々円筒形としてあり、この実施例に対応した本発明
の実際の構成例では、この突起の外径寸法を、約０．０
４７インチ（約１．２ミリメートル）にした。次に、図
７について説明すると（この図７は、図６に示したエラ
ストマー製部材７０を図示したものである）、同図は、
円筒形の突起７７の具体的な配列パタンを、隣接する開
口７５との関係において、また、それら突起７７に対応
した夫々の導体１９と共に示している。突起７７と、そ
れに隣接した開口７５とは、導体１９とは反対側に（基
板２７の裏側に）位置しているため、この図では視界か
ら隠れており、それゆえそれらは一点鎖線で描いてあ
る。更に図７から分かるように、１つの膨出分吸収用の
開口７５を挟んで互いにその反対側に位置している、２
個の円筒形の突起７７の間の中心間距離を、寸法”Ｐ
Ｓ”で表わしてある。本発明の１つの実際の構成例にお
いては、この間隔を、約０．０９８から約０．１０２イ
ンチまで（約２．５から約２．６ミリメートルまで）の
範囲内の大きさにした。また、この間隔の大きさに付随
して決まる、図７に示した配列パタンにおける最も近接
した２つの円筒形の突起７７の間の距離である、同図に
寸法”ＤＳ”として表わした斜め方向の間隔は、本発明
の１つの実際の構成例においては、約０．０６５から約
０．０７５インチまで（約１．６から約１．９ミリメー
トルまで）の範囲内の大きさにした。本発明によれば、
突起７７の配列パタンを、図中に例示したパタンにした
場合には、夫々の基板上にそれら突起７７と同一の配列
パタンのアレイとして形成する導体の密度を、２００個
／平方インチとしても、それら導体どうしを互いに適切
に接触させることができる。このように導体密度が極め
て高くすることができるということは、いうまでもな
く、本発明を適用可能なマイクロエレクトロニクス等の
回路における、設計上の非常に望ましい特徴と成り得る
ものである。既述の如く、この種の回路は、情報処理シ
ステム（コンピュータ）の分野において特に有用なもの
である。

【００２５】更に図７に関して詳細に説明すると、この
図７からは、導体１９の各々が略々矩形の形状である
（これに関しては導体１５も同じである）ことも見て取
れる。即ち、各導体１９を、前述した厚さを有する、略
々矩形の金属製パッドにしてある。そして、この形状の
複数のパッドを、それらの中心間距離を上述した寸法に
し、互いに所定の相対位置関係を成すようにして、夫々
の基板の上に、図示した配列パタンで形成してある。い
うまでもなく、このパッドの形状は、円筒形等をはじめ
とする、その他の形状とすることも容易である。ここに
教示しているように、パッドを矩形の形状とし、突起を
円筒形の形状とした組み合わせは、アセンブリ１０の最
終的な状態（圧縮状態）において各導体に加わる押圧力
を、可及的に大きくするのに適した好適な組み合わせで
ある。

【００２６】第１層７１と第２層７３の変形量が、上述
の好適な変形量範囲内に維持されるようにするために
は、それら各層の厚さを、その層の「スプリング・レー
ト」の値に略々逆比例するように定めておく必要があ
る。ここで定義を示しておくと、個々の層のスプリング
・レートとは、それら各層を所与の圧縮量だけ圧縮する
ために必要な力の大きさのことである。最終的な構造に
おける座屈の発生は、上で説明した２層式構造を採用す
ることによって、殆ど完全に防止される。更に詳細に説
明すると、下層（第１層）７１は、略々中実で、ただし
上で説明した配列パタンで形成した複数の開口を備えて
おり、しかもそれら開口は、この下層７１に隣接した第
２層７３を構成しているそれら開口に隣接した複数の直
立突起７７に対して、所定の相対位置を占めるように形
成されている構成としてあるため、この下層７１の座屈
荷重が大きなものとなっている上に、直立突起７７の高
さ寸法も小さくすることができることから、構造の安定
性を更に向上させることができる。この、複数の開口を
形成した一体の層とした構造を、フレキシブル回路構成
体に直接係合する層に用いるのでは、たいした効果は得
られず、なぜならば、アレイ状に形成した導体どうしの
各々の導体対が互いに当接している箇所以外は、力を加
える必要があるとは考えられないからである。この構造
から加えられる力の合力の大きさは、エラストマー製の
突起とフレキシブル基板との境界接触面における、その
エラストマーの圧縮応力に、その境界接触面の面積を乗
じた積に等しいため、余分な接触面積が存在すると、そ
のことによって悪影響が生じるのである。これが、略々
箱形の形状の突起と比較して、円筒形の突起の方が望ま
しいことの理由である。即ち、円筒形の形状とすれば、
各部の寸法を上述の値とした時に、外側寸法（外のり寸
法）が同一の、矩形（箱形）の突起と比較して、その接
触面積を約２０％減少させることができる。円筒形の突
起を使用することが望ましいことの、更なる理由として
は、成形型の製作が容易になること、成形型への充填が
容易になること、角部に発生する応力勾配を緩やかにで
きること、それに、矩形の突起とした場合には、その突
起の角部のために、隣接した突起どうしが接触するおそ
れが大きくなること等がある。隣接した突起どうしの接
触は、円筒形の突起にすれば、略々完全に防止すること
ができる。

【００２７】ここで説明したエラストマー製部材は、そ
の突起の形状が矩形（箱形）であると円筒形であるとを
問わず、そのエラストマー製部材が当接する回路構成体
の内部的な表面高さの不均一に順応する能力を備えてお
り、その回路構成体の、高さが低い箇所に対して、適当
な接触圧力を発生させるための充分な力を印加すること
ができるものである。容易に理解されるように、これを
可能とするためには、数％程度の圧縮がなされるだけ
で、その圧縮部分の近傍の回路構成体の表面の位置が、
平坦度基準面からのずれの許容範囲内に入るよう、調節
がなされるようにエラストマーのスプリング・レートを
比較的小さな値にしておく必要がある。そうしておけ
ば、全体変形量を然るべき量（例えば２５％）にするこ
とによって、導体のアレイの全域に亙って、均一な接触
圧力を達成することができる。

【００２８】以上に示した電気コネクタ・アセンブリ
は、押圧部材を使用して、このアセンブリの中の、複数
の電気導体どうしの間の、堅実で効果的な接触状態を得
るようにしたものであり、その押圧部材は複数の圧縮性
のシリコン・ラバー部材から成り、そのシリコン・ラバ
ー部材が、比較的高温等の劣悪な動作環境に耐えて、効
果的で均一な、小さな所定の圧力を確実に発生するよう
にしたものである。本発明は、これを、簡明な、しかも
比較的低コストの方式で達成している。以上に示した好
適例のシリコン・ラバー部材の材料は、モールド成形し
たエラストマーであり、この材料は、本発明における押
圧部材の弾性を発生する部分に使用するのに容易に適合
させることができ、それによって、本発明の組立て及び
使用を更に容易にするものである。また、以上の説明か
ら理解されるように、第１回路構成体と第２回路構成体
とのいずれか一方、もしくは両方を、非常に大きな単一
の回路構成体として形成し、それに、複数の押圧部材を
組み合わせて使用するようにしたものも本発明の範囲の
中に含まれ、そのようにすれば、複数の導体部材どうし
を接続する構造の全体を大形化することができる。更に
は、幾つかの異なった種類の回路構成体を使用した更に
大規模な全体構造の中で、以上に説明した押圧部材を使
用することも、本発明の範囲に含まれるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る電気コネクタ・アセン
ブリを示した、分解斜視図である。

【図２】組立てた状態にある図１の電気コネクタ・アセ
ンブリを、拡大断面図で示した部分側面図である。

【図３】図２に示した領域に関して、圧縮する前の本発
明の状態を図示した、拡大断面図で示した部分側面図で
ある。

【図４】図２に示した領域に関して、圧縮した後の本発
明の状態を図示した、拡大断面図で示した部分側面図で
ある。

【図５】本発明の一実施例に係るエラストマー製部材及
び支持板部材を示した部分斜視図である。

【図６】本発明の別実施例に係るエラストマー製部材を
示した部分斜視図である。

【図７】図３の７−７線から見た、更に大きく拡大した
平面図であり、本発明の一実施例に係る、第２回路構成
体の導体、直立したエラストマー製突起、及び間隔をあ
けて（エラストマー製部材に）形成した複数の開口の、
相対的な配列パタンを示した図である。

【符号の説明】

１０電気コネクタ・アセンブリ１３第１回路構成体１５電気導体１６第２回路構成体１７回路セクション１９電気導体２１押圧部材２３剛体の基板２７フレキシブル基板７０エラストマー製部材７１第１層７３第２層７５開口７７突起

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者トーマス・ジョージ・マセクアメリカ合衆国13760、ニューヨーク州エンディコット、ノース・マッキンレイ・アベニュー 833番地 (72)発明者ジョン・ジェイ・スクワイアーズアメリカ合衆国13760、ニューヨーク州エンディコット、デイ・ハロー・ロード 5422番地

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電気コネクタ・アセンブリにおいて、複
数の電気導体を含んでいる第１回路構成体と、複数の電
気導体を含んでいる第２回路構成体と、前記第２回路構
成体に所定の圧力を加えることによって該第２回路構成
体の前記複数の電気導体の各々を前記第１回路構成体の
前記複数の電気導体の夫々１つに電気的に接触させるた
めの、２層式構造のエラストマー製部材から成る押圧部
材であって、該２層式構造のエラストマー製部材は、複
数の開口を互いの間に間隔をおいて所定の配列パタンで
形成してある第１層と、該第１層に隣接した、該第１層
に形成した前記所定のパタンの前記複数の開口に対して
所定の相対関係にある所定の配列パタンで形成されてい
る複数の直立した突起を含んでいる第２層とを有してお
り、前記複数の直立した突起の各々は、前記第２回路構
成体の前記複数の電気導体の夫々１つと位置を揃えるこ
とができるようにしてあると共に該第２回路構成体と係
合して該第２回路構成体に前記所定の圧力を加えること
ができるようにしてある、前記押圧部材と、前記押圧部
材を前記第２回路構成体に当接した状態に保持すること
により、該押圧部材が該第２回路構成体に対して前記所
定の圧力を加えるようにする、保持手段と、を備えたこ
とを特徴とする電気コネクタ・アセンブリ。
【請求項２】前記第１回路構成体が、実質的に剛体の
基板を含んでおり、該第１回路構成体の前記複数の電気
導体は、この実質的に剛体の基板の上に設けられている
ことを特徴とする請求項１記載の電気コネクタ・アセン
ブリ。
【請求項３】前記第１回路構成体の前記複数の電気導
体の各々が、金属製パッドから成ることを特徴とする請
求項２記載の電気コネクタ・アセンブリ。
【請求項４】前記第２回路構成体が、フレキシブル基
板を含んでおり、該第２回路構成体の前記複数の導体
は、このフレキシブル基板の上に設けられていることを
特徴とする請求項１記載の電気コネクタ・アセンブリ。
【請求項５】前記第２回路構成体の前記複数の電気導
体の各々が、金属製パッドから成ることを特徴とする請
求項４記載の電気コネクタ・アセンブリ。
【請求項６】前記第１層に形成されている前記複数の
開口のうちの選択された複数の開口の各々が、該第１層
の、前記複数の突起のうちの夫々１つの突起の近傍の位
置に、しかも、その突起とその突起に隣接した第２の突
起との略々間の位置に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・アセンブリ。
【請求項７】前記複数の開口のうちの前記選択された
複数の開口の各々が略々円筒形の形状であることを特徴
とする請求項６記載の電気コネクタ・アセンブリ。
【請求項８】前記複数の直立した突起が略々箱形の形
状であることを特徴とする請求項７記載の電気コネクタ
・アセンブリ。
【請求項９】前記複数の直立した突起が略々円筒形の
形状であることを特徴とする請求項７記載の電気コネク
タ・アセンブリ。
【請求項１０】前記押圧部材から加えられる前記所定
の圧力が、約０．７０から約３．５キログラム／平方セ
ンチメートル（約１０から約５０ポンド／平方インチ）
の範囲内の圧力であることを特徴とする請求項１記載の
電気コネクタ・アセンブリ。
【請求項１１】前記エラストマー製部材の前記第１層
と前記第２層の各々が、前記所定の大きさの圧力が加わ
っているときに、それらの層の無応力状態の原高さ寸法
の約１５から約３５％に相当する圧縮量だけ圧縮されて
いるようにしてあることを特徴とする請求項１０記載の
電気コネクタ・アセンブリ。
【請求項１２】前記２層式構造のエラストマー部材
が、シリコン・ラバー製であることを特徴とする請求項
１記載の電気コネクタ・アセンブリ。