JPH08195234A - 回路素子の相互接続素子及びその応用方法 - Google Patents
回路素子の相互接続素子及びその応用方法Info
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- JPH08195234A JPH08195234A JP7254538A JP25453895A JPH08195234A JP H08195234 A JPH08195234 A JP H08195234A JP 7254538 A JP7254538 A JP 7254538A JP 25453895 A JP25453895 A JP 25453895A JP H08195234 A JPH08195234 A JP H08195234A
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)
- Multi-Conductor Connections (AREA)
- Combinations Of Printed Boards (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 回路素子の相互接続に用いる低コンダクタン
ス表面実装コネクタ及びその応用方法を提供する。 【解決手段】 本発明の低インダクタンス表面実装コネ
クタは、中空四辺形平行パイプであり、その上にスロッ
トが形成されている。この素子はpick-and-place技術に
より相互接続に利用される。この相互接続は優れるコン
パクト特性、低インダクタンス及び機械的柔軟性を有し
ている。１つまたは複数の回路要素を有する第１回路素
子は第２回路素子に次のように相互接続される。このコ
ネクタを第１回路素子に表面実装し、第２回路素子に対
応のハンダパッドを準備し、第１回路素子のコネクタを
第２回路素子のパッドに実装する。
ス表面実装コネクタ及びその応用方法を提供する。 【解決手段】 本発明の低インダクタンス表面実装コネ
クタは、中空四辺形平行パイプであり、その上にスロッ
トが形成されている。この素子はpick-and-place技術に
より相互接続に利用される。この相互接続は優れるコン
パクト特性、低インダクタンス及び機械的柔軟性を有し
ている。１つまたは複数の回路要素を有する第１回路素
子は第２回路素子に次のように相互接続される。このコ
ネクタを第１回路素子に表面実装し、第２回路素子に対
応のハンダパッドを準備し、第１回路素子のコネクタを
第２回路素子のパッドに実装する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はＩＣパッケージのよ
うな回路素子と回路ボードとの間、回路ボードと回路ボ
ードまたは基板との間、及び基板と基板との間の相互接
続のための素子に関する。特に、本発明は優れたコンパ
クト特性、低相互接続インダクタンス及び機械的コンプ
ライアンスを有する低インダクタンス表面実装コネクタ
に関する。このコネクタはpick-and-place技術により表
面実装することが可能である。
うな回路素子と回路ボードとの間、回路ボードと回路ボ
ードまたは基板との間、及び基板と基板との間の相互接
続のための素子に関する。特に、本発明は優れたコンパ
クト特性、低相互接続インダクタンス及び機械的コンプ
ライアンスを有する低インダクタンス表面実装コネクタ
に関する。このコネクタはpick-and-place技術により表
面実装することが可能である。
【０００２】
【従来の技術】電子回路の高集積化、高速化及び複雑化
につれて、その相互接続のための素子に対してもっと厳
しい要求が出されている。活性要素の高密度化により、
相互接続素子は使用可能な空間を大きく消耗する。ま
た、密度の増加は必要な電流及びパワーの消費を増加さ
せ、接続された回路素子間の熱ミスマッチを悪化させ
る。さらに、高い回路素子速度は許容の相互接続インダ
クタンスに対してもっと厳しい制限をかける。
につれて、その相互接続のための素子に対してもっと厳
しい要求が出されている。活性要素の高密度化により、
相互接続素子は使用可能な空間を大きく消耗する。ま
た、密度の増加は必要な電流及びパワーの消費を増加さ
せ、接続された回路素子間の熱ミスマッチを悪化させ
る。さらに、高い回路素子速度は許容の相互接続インダ
クタンスに対してもっと厳しい制限をかける。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、相互接続回路に低い相互接続インダクタンスを有す
る改善された素子を提供することである。
は、相互接続回路に低い相互接続インダクタンスを有す
る改善された素子を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の低インダクタンス表面実装コネクタは、ス
ロット中空型四辺形平行パイプを有する。この素子はpi
ck-and-place技術により相互接続され、その相互接続は
優れたコンパクト性、低インダクタンス及び機械的コン
プライアンスを有する。１つまたは複数の回路要素を有
する第１回路素子は第２の回路素子と相互接続される。
この第１回路素子にはコネクタがあり、第２回路素子に
は対応するハンダパッドがあり、第１回路素子上のコネ
クタを第２の回路素子のパッドに表面実装する。
に、本発明の低インダクタンス表面実装コネクタは、ス
ロット中空型四辺形平行パイプを有する。この素子はpi
ck-and-place技術により相互接続され、その相互接続は
優れたコンパクト性、低インダクタンス及び機械的コン
プライアンスを有する。１つまたは複数の回路要素を有
する第１回路素子は第２の回路素子と相互接続される。
この第１回路素子にはコネクタがあり、第２回路素子に
は対応するハンダパッドがあり、第１回路素子上のコネ
クタを第２の回路素子のパッドに表面実装する。
【０００５】
【発明の実施の形態】図１には金属四辺形平行パイプ１
０を含んだ新しい低インダクタンス表面実装コネクタを
示す。この金属四辺形平行パイプ１０はＡ方向（長手方
向）に沿って中空となる。コネクタは長さ方向Ａに対す
る横断面に１つまたは複数個のスロット１１を有し、こ
のスロット１１は４の側壁の３つを貫通している。残さ
れた側壁１２はコネクタを一体に保持するよう貫通され
ていない。
０を含んだ新しい低インダクタンス表面実装コネクタを
示す。この金属四辺形平行パイプ１０はＡ方向（長手方
向）に沿って中空となる。コネクタは長さ方向Ａに対す
る横断面に１つまたは複数個のスロット１１を有し、こ
のスロット１１は４の側壁の３つを貫通している。残さ
れた側壁１２はコネクタを一体に保持するよう貫通され
ていない。
【０００６】図１に示した座標系においては、平行パイ
プはｘ軸に沿って中空となり、スロット１１はｙ−ｚ面
にある。２つの回路素子の相互接続に用いる場合、実装
表面は次のように選択される。すなわち、回路素子の平
面に垂直な２つの面はともにスロット付きの側壁であ
る。図１−７に示す実施形態においては、実装表面はｘ
−ｙ面にある対向する側壁、例えば、側壁１２である。
それ故に、コネクタはｚ方向で導電性を提供する。
プはｘ軸に沿って中空となり、スロット１１はｙ−ｚ面
にある。２つの回路素子の相互接続に用いる場合、実装
表面は次のように選択される。すなわち、回路素子の平
面に垂直な２つの面はともにスロット付きの側壁であ
る。図１−７に示す実施形態においては、実装表面はｘ
−ｙ面にある対向する側壁、例えば、側壁１２である。
それ故に、コネクタはｚ方向で導電性を提供する。
【０００７】コネクタの高さＢは、接続される回路素子
の接続側の最も高い部分より高いよう選択される方がよ
い。そうすると、２つの回路素子の間の接触はコネクタ
のみを介することになる。好ましくは、Ｂは最も高い部
分より約０．０１０インチから０．０１５インチ（０．
２５０−０．３７５ｍｍ）ほど高い。
の接続側の最も高い部分より高いよう選択される方がよ
い。そうすると、２つの回路素子の間の接触はコネクタ
のみを介することになる。好ましくは、Ｂは最も高い部
分より約０．０１０インチから０．０１５インチ（０．
２５０−０．３７５ｍｍ）ほど高い。
【０００８】幅Ｃは配置の安定性のためＢと等しいか、
Ｂより大きい。好ましくは、Ｃはコネクタの足踏みプリ
ントを最小化するためにＢと等しい。
Ｂより大きい。好ましくは、Ｃはコネクタの足踏みプリ
ントを最小化するためにＢと等しい。
【０００９】ＢとＣを決めてから、最小の金属厚さｔが
素子の機械的安定性及び生産性に基づいて選択される。
一般的には、このようにして選択されたｔはｙ方向に必
要なコンプライアンスの要求を満足させる。好ましい材
料は、銅合金材料、例えば、燐青銅、ベリリウム−銅ま
たは黄銅であり、典型的な金属厚さは０．００５−０．
０２０インチ（０．１２５−０．５００ｍｍ）である。
金属は銅またはニッケルの薄い層（典型的には０．００
０２インチ、すなわち、０．００５ｍｍ）によりメッキ
することが好ましい。その後ハンダメッキしハンダ接合
性を強化する。
素子の機械的安定性及び生産性に基づいて選択される。
一般的には、このようにして選択されたｔはｙ方向に必
要なコンプライアンスの要求を満足させる。好ましい材
料は、銅合金材料、例えば、燐青銅、ベリリウム−銅ま
たは黄銅であり、典型的な金属厚さは０．００５−０．
０２０インチ（０．１２５−０．５００ｍｍ）である。
金属は銅またはニッケルの薄い層（典型的には０．００
０２インチ、すなわち、０．００５ｍｍ）によりメッキ
することが好ましい。その後ハンダメッキしハンダ接合
性を強化する。
【００１０】スロット１１と端部との間、及び複数のス
ロット１１の間にある導電領域１３の幅ａはｘ方向のコ
ンプライアンスの要求が許す限り最大幅を選択する方が
よい。コンプライアンスはＢ／ａの増加につれて増大す
る。一般的にａはＢ／ａ≧２になるよう選択される。そ
れ故にａはＢ／２に等しいか、あるいはもっと小さい。
ロット１１の間にある導電領域１３の幅ａはｘ方向のコ
ンプライアンスの要求が許す限り最大幅を選択する方が
よい。コンプライアンスはＢ／ａの増加につれて増大す
る。一般的にａはＢ／ａ≧２になるよう選択される。そ
れ故にａはＢ／２に等しいか、あるいはもっと小さい。
【００１１】各スロット１１の幅ｓは所望の最大コンプ
ライアンス変形を実現し、且つ製造上の制限を満足する
よう選択する方がよい。生産性の制限では一般的にｓの
最小限は約０．０１０インチ（０．２５ｍｍ）である。
ライアンス変形を実現し、且つ製造上の制限を満足する
よう選択する方がよい。生産性の制限では一般的にｓの
最小限は約０．０１０インチ（０．２５ｍｍ）である。
【００１２】等間隔のスロット１１の個数ｎ、及びそれ
による長さＡは要求される最大のインダクタンスにより
決められる。この素子は２（ｎ＋１）個の導電領域１３
を提供し、この導電領域１３はｚ方向において電気的に
平行な導電パスで、各々はａの幅とｔの厚さを有する。
そのため、素子の長さはＡ＝ｎｓ＋（ｎ＋１）ａとな
る。配置の安定性を考慮するため、Ａに対してさらにＡ
≧Ｂの拘束条件をかける。図１の素子は隙間無しコネク
タを示す。このような素子は押出成形の四辺形の金属チ
ューブにより製造され、その上にスロットを切って、さ
らに所望の長さＡで切断する。
による長さＡは要求される最大のインダクタンスにより
決められる。この素子は２（ｎ＋１）個の導電領域１３
を提供し、この導電領域１３はｚ方向において電気的に
平行な導電パスで、各々はａの幅とｔの厚さを有する。
そのため、素子の長さはＡ＝ｎｓ＋（ｎ＋１）ａとな
る。配置の安定性を考慮するため、Ａに対してさらにＡ
≧Ｂの拘束条件をかける。図１の素子は隙間無しコネク
タを示す。このような素子は押出成形の四辺形の金属チ
ューブにより製造され、その上にスロットを切って、さ
らに所望の長さＡで切断する。
【００１３】図２と３は他の実施形態のコネクタの上部
と底部から見た斜視図を示す。このような構造はパンチ
またはエッチングにより金属のシート上でスロットを加
工して、そして曲げ加工を行うことにより得られる。こ
の実施形態では図１との差違としては、隙間２０が存在
することである。この隙間２０はスロット１１の平面に
垂直な方向に伸びるのが好ましい。別法として、側壁１
２を含む金属シートの端部は対向する方向に唇付きのＵ
字型のコネクタに曲げられることができる。この構造
は、２つの回路素子を相互接続する場合、図３の実施形
態と同様な機械的及び電気的な挙動を有さなければなら
ない。
と底部から見た斜視図を示す。このような構造はパンチ
またはエッチングにより金属のシート上でスロットを加
工して、そして曲げ加工を行うことにより得られる。こ
の実施形態では図１との差違としては、隙間２０が存在
することである。この隙間２０はスロット１１の平面に
垂直な方向に伸びるのが好ましい。別法として、側壁１
２を含む金属シートの端部は対向する方向に唇付きのＵ
字型のコネクタに曲げられることができる。この構造
は、２つの回路素子を相互接続する場合、図３の実施形
態と同様な機械的及び電気的な挙動を有さなければなら
ない。
【００１４】図４と５は別のコネクタの実施形態を示
し、スロット３０は対向する側壁にのみ設けられる。隙
間２０はスロットに垂直な方向に伸びる。このコネクタ
は２つの回路素子の相互接続に使用される場合、各対向
するスロットの対は図１の単一のスロット１１と同様な
電気的及び機械的挙動を示す。
し、スロット３０は対向する側壁にのみ設けられる。隙
間２０はスロットに垂直な方向に伸びる。このコネクタ
は２つの回路素子の相互接続に使用される場合、各対向
するスロットの対は図１の単一のスロット１１と同様な
電気的及び機械的挙動を示す。
【００１５】図６と７はまた別のコネクタの実施形態を
示し、そのスロットの数はｎ（ここで、４個）である。
なお、４個のスロットを持っている場合、コネクタの下
部と上部との間に１０個の導電領域１３を有する。
示し、そのスロットの数はｎ（ここで、４個）である。
なお、４個のスロットを持っている場合、コネクタの下
部と上部との間に１０個の導電領域１３を有する。
【００１６】コネクタに関するインダクタンスはパラメ
ータＢ、Ｃ、ｔ、ｓ、ａとｎの関数である。最初の５個
のパラメータは機械的特性により決められ、ｎ（すなわ
ち、Ａ）は電磁特性の要求を満足するため変えられる。
一般的には、インダクタンスは単調にｎの増加により減
少する。
ータＢ、Ｃ、ｔ、ｓ、ａとｎの関数である。最初の５個
のパラメータは機械的特性により決められ、ｎ（すなわ
ち、Ａ）は電磁特性の要求を満足するため変えられる。
一般的には、インダクタンスは単調にｎの増加により減
少する。
【００１７】各コネクタのインダクタンスＬは平行のＮ
＝２（ｎ＋１）個の導電領域１３の組合せの全インダク
タンスである。各導体１３は自己インダクタンスＬiを
有し、コネクタ上の導体間の結合により相互インダクタ
ンスＭijを有する。ここで、ＬiとＭijは周知の方法
（例えば、F. W. Grover, "Inductance Calculations",
Van Nostrand(1946)）により素子のパラメータを用いて
計算される。マトリックス表記法によれば、コネクタ上
の電圧Ｖ、各導体に流れる電流速度dIi/dtの条件では、
＝２（ｎ＋１）個の導電領域１３の組合せの全インダク
タンスである。各導体１３は自己インダクタンスＬiを
有し、コネクタ上の導体間の結合により相互インダクタ
ンスＭijを有する。ここで、ＬiとＭijは周知の方法
（例えば、F. W. Grover, "Inductance Calculations",
Van Nostrand(1946)）により素子のパラメータを用いて
計算される。マトリックス表記法によれば、コネクタ上
の電圧Ｖ、各導体に流れる電流速度dIi/dtの条件では、
【数１】 となり、導体に流れる全電流速度Ｉは次式で与えられ
る。
る。
【数２】 それにより、導体のインダクタンスＬは次式となる。
【数３】 上記の式によると、２個以上のスロットを有するコネク
タの場合では、素子の中心部にある導電領域１３は端部
にある導電領域１３よりも少ない電流を伝送する。素子
の機能を最適化するために、導電領域１３の幅は、中心
部では最大の領域を、端部では最小の領域を有すれば、
もっと均一な電流分布が得られる。
タの場合では、素子の中心部にある導電領域１３は端部
にある導電領域１３よりも少ない電流を伝送する。素子
の機能を最適化するために、導電領域１３の幅は、中心
部では最大の領域を、端部では最小の領域を有すれば、
もっと均一な電流分布が得られる。
【００１８】図８は第１回路素子５１に実装される表面
実装コネクタ１０の斜視図を示す。第１回路素子５１は
基板または回路ボード５２と、１つまたは複数の回路素
子５３と、表面実装コネクタ１０を受ける１つまたは複
数の実装パッド５４を含む。好ましくは、表面実装コネ
クタ１０の高さはすべての回路素子５３の高さよりも高
い。そして、コネクタは標準のpick-and-place技術によ
りパッド上に配置され、従来のハンダリフローの方法に
よりパッドにハンダ付けされる。
実装コネクタ１０の斜視図を示す。第１回路素子５１は
基板または回路ボード５２と、１つまたは複数の回路素
子５３と、表面実装コネクタ１０を受ける１つまたは複
数の実装パッド５４を含む。好ましくは、表面実装コネ
クタ１０の高さはすべての回路素子５３の高さよりも高
い。そして、コネクタは標準のpick-and-place技術によ
りパッド上に配置され、従来のハンダリフローの方法に
よりパッドにハンダ付けされる。
【００１９】図９に示している次のステップは、第１回
路素子５１を第２回路素子６０に実装することである。
第２回路素子６０もパッケージまたは基板または回路ボ
ード６１を含み、好ましくは２つの中に面積の大きい回
路素子である。予備のステップとしては、第２回路素子
６０はそこに実装される第１回路素子５１を受けるため
に、適切なサイズ及び配置のハンダパッド６２を有する
よう準備される。好ましくは、ハンダパッド６２は予め
ハンダ被覆を有して、第１回路素子５１は、pick-and-p
lace技術により表面実装コネクタ１０とハンダパッド６
２との重ね合わせで第２回路素子６０上に配置される。
そして、この２つの回路素子はハンダリフローにより相
互接続される。その結果、優れるコンパクト特性、低イ
ンダクタンス及び熱ミスマッチを緩和する機械的コンプ
ライアンスを有する相互接続複合素子が得られる。
路素子５１を第２回路素子６０に実装することである。
第２回路素子６０もパッケージまたは基板または回路ボ
ード６１を含み、好ましくは２つの中に面積の大きい回
路素子である。予備のステップとしては、第２回路素子
６０はそこに実装される第１回路素子５１を受けるため
に、適切なサイズ及び配置のハンダパッド６２を有する
よう準備される。好ましくは、ハンダパッド６２は予め
ハンダ被覆を有して、第１回路素子５１は、pick-and-p
lace技術により表面実装コネクタ１０とハンダパッド６
２との重ね合わせで第２回路素子６０上に配置される。
そして、この２つの回路素子はハンダリフローにより相
互接続される。その結果、優れるコンパクト特性、低イ
ンダクタンス及び熱ミスマッチを緩和する機械的コンプ
ライアンスを有する相互接続複合素子が得られる。
【００２０】
【実施例】本発明の優れる特性は以下の実施例により説
明される。 実施例 本発明は指定される応用の要求に満足する素子の設計及
び製造に利用される。４（Ｉ／Ｏ＝４）表面実装のすべ
てと称される応用はＦＲ４（ＴＣＥ＝１２×１０-6／
Ｋ）製の回路ボードと９６％Ａｌ2Ｏ3（ＴＣＥ＝７×１
０-6／Ｋ）製の回路パッケージとの接続に関する。被接
続ボード側の最高の要素の高さはＨc＝０．０５０イン
チ（１．２５ｍｍ）である。大きなＴＣＥ上のミスマッ
チがあっても、機械的特性に対する要求はハンダリフロ
ー及び高温操作においては柔軟である。電気的特性に対
する要求は各接続点の最大インダクタンスが０．１５０
ｎＨである。また、非常に小さな接続足踏みプリントが
必要である。ＦＲ４ボードのサイズは約０．５インチ×
２．０インチ（１２．５×５０ｍｍ）であり、接続側の
多くの面積は他の要素に使用される。
明される。 実施例 本発明は指定される応用の要求に満足する素子の設計及
び製造に利用される。４（Ｉ／Ｏ＝４）表面実装のすべ
てと称される応用はＦＲ４（ＴＣＥ＝１２×１０-6／
Ｋ）製の回路ボードと９６％Ａｌ2Ｏ3（ＴＣＥ＝７×１
０-6／Ｋ）製の回路パッケージとの接続に関する。被接
続ボード側の最高の要素の高さはＨc＝０．０５０イン
チ（１．２５ｍｍ）である。大きなＴＣＥ上のミスマッ
チがあっても、機械的特性に対する要求はハンダリフロ
ー及び高温操作においては柔軟である。電気的特性に対
する要求は各接続点の最大インダクタンスが０．１５０
ｎＨである。また、非常に小さな接続足踏みプリントが
必要である。ＦＲ４ボードのサイズは約０．５インチ×
２．０インチ（１２．５×５０ｍｍ）であり、接続側の
多くの面積は他の要素に使用される。
【００２１】最小の接続長さはＨc＝０．０５０インチ
（１．２５ｍｍ）である。素子の高さはＢ＝０．０６２
インチ（１．５５ｍｍ）（Ｂ＞Ｈc）になるよう選択さ
れた。与えれたＢにより、ＣはＣ＝０．０６２インチ
（１．５５ｍｍ）（Ｃ≧Ｂ）となる。ＢとＣを用いて、
素子の安定性を考慮した上、金属の厚さｔは０．００８
インチ（０．２ｍｍ）または０．００７インチ（０．１
７５ｍｍ）にすることにした。金属シートの曲げ成形を
利用して、図２に示した素子を製造した。素子はｔ＝
０．００８インチ（０．２ｍｍ）とｔ＝０．００７イン
チ（０．１７５ｍｍ）の２種類に準備された。
（１．２５ｍｍ）である。素子の高さはＢ＝０．０６２
インチ（１．５５ｍｍ）（Ｂ＞Ｈc）になるよう選択さ
れた。与えれたＢにより、ＣはＣ＝０．０６２インチ
（１．５５ｍｍ）（Ｃ≧Ｂ）となる。ＢとＣを用いて、
素子の安定性を考慮した上、金属の厚さｔは０．００８
インチ（０．２ｍｍ）または０．００７インチ（０．１
７５ｍｍ）にすることにした。金属シートの曲げ成形を
利用して、図２に示した素子を製造した。素子はｔ＝
０．００８インチ（０．２ｍｍ）とｔ＝０．００７イン
チ（０．１７５ｍｍ）の２種類に準備された。
【００２２】ａの値はＢ／ａ≧２を利用してａ＝０．０
３０インチ（０．７５ｍｍ）と決めた。スロット幅は、
操作及び製造上の制限を考慮してｓ＝０．０１０インチ
（０．２５ｍｍ）と決めた。
３０インチ（０．７５ｍｍ）と決めた。スロット幅は、
操作及び製造上の制限を考慮してｓ＝０．０１０インチ
（０．２５ｍｍ）と決めた。
【００２３】Ｎ、及びこれに依存するＡは前述した精確
なインダクタンス計算により、インダクタンスの要求Ｌ
≦０．１５０ｎＨに満足するよう決められた。以上与え
られたＢ、Ｃ、ａ、ｓにより、ｔ＝０．００８インチ
（０．２ｍｍ）の場合では、素子のインダクタンスＬは
Ｎ（及びＡ）により次に示すように変わる。 Ｎ Ａ Ｌ （ｔ＝０．００８”） ■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■ ４ ０．０７０” ０．１６６ｎＨ ６ ０．１１０” ０．１３４ｎＨ ８ ０．１５０” ０．１１４ｎＨ ｔ＝０．００７インチ（０．１７５ｍｍ）の場合では、
Ｌは次のようになる。 Ｎ Ａ Ｌ （ｔ＝０．００７”） ■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■ ４ ０．０７０” ０．１７９ｎＨ ６ ０．１１０” ０．１４５ｎＨ ８ ０．１５０” ０．１２４ｎＨ ｔ＝０．００８インチ（０．２ｍｍ）とｔ＝０．００７
インチ（０．１７５ｍｍ）の両方に対して、Ｎ＝６は要
求されるインダクタンスが満足できる。素子の長さＡは
０．１１０インチとなる。素子の足踏みプリントは０．
１１０インチ×０．０６２インチで、標準の１２０６チ
ップのキャパシタ及び抵抗と比べられるレベルとなり、
要求される足踏みプリントより小さい。
なインダクタンス計算により、インダクタンスの要求Ｌ
≦０．１５０ｎＨに満足するよう決められた。以上与え
られたＢ、Ｃ、ａ、ｓにより、ｔ＝０．００８インチ
（０．２ｍｍ）の場合では、素子のインダクタンスＬは
Ｎ（及びＡ）により次に示すように変わる。 Ｎ Ａ Ｌ （ｔ＝０．００８”） ■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■ ４ ０．０７０” ０．１６６ｎＨ ６ ０．１１０” ０．１３４ｎＨ ８ ０．１５０” ０．１１４ｎＨ ｔ＝０．００７インチ（０．１７５ｍｍ）の場合では、
Ｌは次のようになる。 Ｎ Ａ Ｌ （ｔ＝０．００７”） ■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■ ４ ０．０７０” ０．１７９ｎＨ ６ ０．１１０” ０．１４５ｎＨ ８ ０．１５０” ０．１２４ｎＨ ｔ＝０．００８インチ（０．２ｍｍ）とｔ＝０．００７
インチ（０．１７５ｍｍ）の両方に対して、Ｎ＝６は要
求されるインダクタンスが満足できる。素子の長さＡは
０．１１０インチとなる。素子の足踏みプリントは０．
１１０インチ×０．０６２インチで、標準の１２０６チ
ップのキャパシタ及び抵抗と比べられるレベルとなり、
要求される足踏みプリントより小さい。
【００２４】前述した寸法のコネクタはエッチングされ
たスロットを有する四辺形の金属ストリップにより製造
される。基材金属は（ｉ）黄銅、（ｉｉ）市販される燐
青銅合金、Ｃ５１０００（９５％Ｃｕ−５％Ｓｎ）であ
った。ストリップの厚さは０．００８インチ（０．２ｍ
ｍ）及び０．００７インチ（０．１７５ｍｍ）であっ
た。０．００８インチ（０．２ｍｍ）の部品（黄銅）を
０．０００１インチ（０．００２５ｍｍ）厚のＮｉでメ
ッキした。０．００７インチ（０．１７５ｍｍ）の部品
（燐青銅）は０．０００１インチ（０．００２５ｍｍ）
厚のＮｉでメッキしてから、０．０００２インチ（０．
００５ｍｍ）のハンダで被覆した。２ステップツール及
びダイスをハンドプレスに使用して、図２に示した素子
をストリップから要求の寸法に成形した。
たスロットを有する四辺形の金属ストリップにより製造
される。基材金属は（ｉ）黄銅、（ｉｉ）市販される燐
青銅合金、Ｃ５１０００（９５％Ｃｕ−５％Ｓｎ）であ
った。ストリップの厚さは０．００８インチ（０．２ｍ
ｍ）及び０．００７インチ（０．１７５ｍｍ）であっ
た。０．００８インチ（０．２ｍｍ）の部品（黄銅）を
０．０００１インチ（０．００２５ｍｍ）厚のＮｉでメ
ッキした。０．００７インチ（０．１７５ｍｍ）の部品
（燐青銅）は０．０００１インチ（０．００２５ｍｍ）
厚のＮｉでメッキしてから、０．０００２インチ（０．
００５ｍｍ）のハンダで被覆した。２ステップツール及
びダイスをハンドプレスに使用して、図２に示した素子
をストリップから要求の寸法に成形した。
【００２５】コンプライアンステスト 前述したように設計、製造された素子は熱応力における
接続のコンプライアンステストに用いられた。実際の応
用条件をシミュレートするために、テストボードはＦＲ
４（０．０３０インチ厚）と９６％Ａｌ2Ｏ3（０．０５
０インチ厚）であった。長さ３．２インチ（８０ｍ
ｍ）、幅０．６インチ（１５ｍｍ）のＦＲ４ボードは接
続側におけるハンダパッドのパターンによりｘとｙの２
種類を準備した。接続に用いたハンダパッド測定値は
０．１２５インチ×０．０７５インチ（３．１２５ｍｍ
×１．８７５ｍｍ）であった。素子のｘ方向のコンプラ
イアンスをテストするのに設計したｘタイプのボードは
２列の７パッドのパッドパターンを有する。このパッド
は、素子のｘ方向がボードの長さ方向に平行するよう配
置された。パッド中心間の距離は、ボードの長手方向で
は０．５００インチ（１２．５ｍｍ）で、ボードの幅方
向では０．４２５インチ（１０．６２５ｍｍ）であっ
た。素子のｙ方向のコンプライアンスをテストするのに
設計したｙタイプのボードは、パッドの配置方位が垂直
となり、すなわち、素子のｙ方向がボードの長手方向に
平行する以外には、ｘタイプのボードと同様である。パ
ッド中心間の距離は、ボードの長手方向では０．５００
インチ（１２．５ｍｍ）で、ボードの幅方向では０．３
２５インチ（９．３７５ｍｍ）であった。長さ３．７３
インチ（９３．２５ｍｍ）、幅２．０インチ（５０ｍ
ｍ）のアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）ボードも同様にそれぞれＦ
Ｒ４ボードと同様なパッドパターンを有するｘとｙタイ
プを準備した。なお、このテストボードは３．００イン
チ（７５ｍｍ）の最大接続間の距離にわたってｘとｙの
両方向のコンプライアンスをテストするのに設計され
た。
接続のコンプライアンステストに用いられた。実際の応
用条件をシミュレートするために、テストボードはＦＲ
４（０．０３０インチ厚）と９６％Ａｌ2Ｏ3（０．０５
０インチ厚）であった。長さ３．２インチ（８０ｍ
ｍ）、幅０．６インチ（１５ｍｍ）のＦＲ４ボードは接
続側におけるハンダパッドのパターンによりｘとｙの２
種類を準備した。接続に用いたハンダパッド測定値は
０．１２５インチ×０．０７５インチ（３．１２５ｍｍ
×１．８７５ｍｍ）であった。素子のｘ方向のコンプラ
イアンスをテストするのに設計したｘタイプのボードは
２列の７パッドのパッドパターンを有する。このパッド
は、素子のｘ方向がボードの長さ方向に平行するよう配
置された。パッド中心間の距離は、ボードの長手方向で
は０．５００インチ（１２．５ｍｍ）で、ボードの幅方
向では０．４２５インチ（１０．６２５ｍｍ）であっ
た。素子のｙ方向のコンプライアンスをテストするのに
設計したｙタイプのボードは、パッドの配置方位が垂直
となり、すなわち、素子のｙ方向がボードの長手方向に
平行する以外には、ｘタイプのボードと同様である。パ
ッド中心間の距離は、ボードの長手方向では０．５００
インチ（１２．５ｍｍ）で、ボードの幅方向では０．３
２５インチ（９．３７５ｍｍ）であった。長さ３．７３
インチ（９３．２５ｍｍ）、幅２．０インチ（５０ｍ
ｍ）のアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）ボードも同様にそれぞれＦ
Ｒ４ボードと同様なパッドパターンを有するｘとｙタイ
プを準備した。なお、このテストボードは３．００イン
チ（７５ｍｍ）の最大接続間の距離にわたってｘとｙの
両方向のコンプライアンスをテストするのに設計され
た。
【００２６】ハンダパッドはｘとｙの両種類のＦＲ４ボ
ードにあるパッドにつけ加えられ、ｔ＝０．００８イン
チ（０．２０ｍｍ）の素子は各パッド上（ボードごとに
１４個）に配置される。ＩＲハンダリフローはハンダ付
けに利用された。そして、ハンダパッドは対応するアル
ミナボードのパッドに加えられ、ＦＲ４ボードはその上
に実装されて、コネクタ素子はアルミナボードにあるパ
ッドに沿って配置された。その後、これらの組立体はＩ
Ｒハンダリフローに処理された。最高リフロー温度は２
１０℃であった。ハンダ接点は冷却後、検査されたが、
ＦＲ４またはＡｌ2Ｏ3のいずれの側でもすべての接続に
は品質不良が見つからなかった。そして、この組立体は
次のように熱衝撃テストを受けた。 （ｉ）雰囲気温度（３００Ｋ）における各組立体が液体
窒素（７７Ｋ）に浸積された。１２ｓ、２２３Ｋの熱衝
撃を行うため、１２ｓの冷却時間を取った。ハンダ接点
の品質劣化は見つからなかった。 （ｉｉ）各組立体が１８０℃（４５３Ｋ）に加熱され、
そして、液体窒素に浸積された。１８ｓ、３７６Ｋの熱
衝撃を行うため、１８ｓの冷却時を取った。同様にハン
ダ接点の品質劣化は見つからなかった。
ードにあるパッドにつけ加えられ、ｔ＝０．００８イン
チ（０．２０ｍｍ）の素子は各パッド上（ボードごとに
１４個）に配置される。ＩＲハンダリフローはハンダ付
けに利用された。そして、ハンダパッドは対応するアル
ミナボードのパッドに加えられ、ＦＲ４ボードはその上
に実装されて、コネクタ素子はアルミナボードにあるパ
ッドに沿って配置された。その後、これらの組立体はＩ
Ｒハンダリフローに処理された。最高リフロー温度は２
１０℃であった。ハンダ接点は冷却後、検査されたが、
ＦＲ４またはＡｌ2Ｏ3のいずれの側でもすべての接続に
は品質不良が見つからなかった。そして、この組立体は
次のように熱衝撃テストを受けた。 （ｉ）雰囲気温度（３００Ｋ）における各組立体が液体
窒素（７７Ｋ）に浸積された。１２ｓ、２２３Ｋの熱衝
撃を行うため、１２ｓの冷却時間を取った。ハンダ接点
の品質劣化は見つからなかった。 （ｉｉ）各組立体が１８０℃（４５３Ｋ）に加熱され、
そして、液体窒素に浸積された。１８ｓ、３７６Ｋの熱
衝撃を行うため、１８ｓの冷却時を取った。同様にハン
ダ接点の品質劣化は見つからなかった。
【００２７】従来技術との比較 本発明のコネクタ素子は２つのボードまたはパッケージ
の間に０．０６２インチ長さの確実な表面実装接続を提
供し、以下の特徴を持つ。 （ｉ）０．１５ｎＨより低いインダクタンスを有する。 （ｉｉ）ＦＲ４とＡｌ2Ｏ3との間のミスマッチに対して
コンプライアンスがある。 （ｉｉｉ）０．１１０インチ×０．０６２インチ（２．
７５ｍｍ×１．５５ｍｍ）のボディサイズと、ボード空
間を０．１２５インチ×０．０７５インチ＝０．００９
４平方インチ（５．７５ｍｍ2）（パッドサイズ）占有
する。 （ｉｖ）素子と第１ボード、及び第１ボードと第２ボー
ド間の接続においては表面実装可能である。
の間に０．０６２インチ長さの確実な表面実装接続を提
供し、以下の特徴を持つ。 （ｉ）０．１５ｎＨより低いインダクタンスを有する。 （ｉｉ）ＦＲ４とＡｌ2Ｏ3との間のミスマッチに対して
コンプライアンスがある。 （ｉｉｉ）０．１１０インチ×０．０６２インチ（２．
７５ｍｍ×１．５５ｍｍ）のボディサイズと、ボード空
間を０．１２５インチ×０．０７５インチ＝０．００９
４平方インチ（５．７５ｍｍ2）（パッドサイズ）占有
する。 （ｉｖ）素子と第１ボード、及び第１ボードと第２ボー
ド間の接続においては表面実装可能である。
【００２８】このような要求に満足する代表的な２つの
従来技術はピングリッドアレイ（ＰＧＡ）とコンプライ
アンスＪリードである。ＰＧＡは通常セラミック（Ａｌ
2Ｏ3）パッケージとＦＲ４ボード間の接続を提供するの
に利用され、パッケージに面アレイ状にろう付けされた
ピンを含む。そして、パッケージはスルーホール法によ
りＦＲ４ボード上に実装され、あるいは、マルチホール
ソケットに実装される。ピンの直径は一般的に０．０１
８インチ（０．４５ｍｍ）の直径、０．１００インチ
（２．５ｍｍ）の長さを有する。一般的にｘ及びｙ方向
のピッチは０．１００インチ（２．５ｍｍ）である。多
数のピンは平行に接続されて、特殊の応用のために要求
されるＩ／Ｏ当たりの低いインダクタンスを提供する。
従来技術はピングリッドアレイ（ＰＧＡ）とコンプライ
アンスＪリードである。ＰＧＡは通常セラミック（Ａｌ
2Ｏ3）パッケージとＦＲ４ボード間の接続を提供するの
に利用され、パッケージに面アレイ状にろう付けされた
ピンを含む。そして、パッケージはスルーホール法によ
りＦＲ４ボード上に実装され、あるいは、マルチホール
ソケットに実装される。ピンの直径は一般的に０．０１
８インチ（０．４５ｍｍ）の直径、０．１００インチ
（２．５ｍｍ）の長さを有する。一般的にｘ及びｙ方向
のピッチは０．１００インチ（２．５ｍｍ）である。多
数のピンは平行に接続されて、特殊の応用のために要求
されるＩ／Ｏ当たりの低いインダクタンスを提供する。
【００２９】前述した方法により精確に計算すると、Ｌ
＜０．１５ｎＨの要求を満足するためには、少なくとも
５×５のアレイとなる２５ピンが必要である。これはボ
ードの０．４５０インチ×０．４５０インチ＝０．２０
３平方インチ（１２６．８７５ｍｍ2）の面積を占有す
ることになる。すなわち、本発明のコネクタの２１倍の
面積を占有する。さらに、ＰＧＡは表面実装を提供でき
ない。
＜０．１５ｎＨの要求を満足するためには、少なくとも
５×５のアレイとなる２５ピンが必要である。これはボ
ードの０．４５０インチ×０．４５０インチ＝０．２０
３平方インチ（１２６．８７５ｍｍ2）の面積を占有す
ることになる。すなわち、本発明のコネクタの２１倍の
面積を占有する。さらに、ＰＧＡは表面実装を提供でき
ない。
【００３０】最近、コンプライアンスＪリードが使用さ
れるようになり、第１ボードを第２ボードに接続するの
にコンプライアンスが提供される。この方法では表面実
装が可能である（米国特許第４６０５２７８号）。この
方法においては、０．０１８インチ×０．００７インチ
（０．４５ｍｍ×０．１７５ｍｍ）のＪ字型断面を有
し、第１ボードのエッジに実装したハンダ付け可能なク
リップを有する。実装のためにボードの上部と下部の両
側のエッジでは少なくとも０．０６２インチ（１．５５
ｍｍ）が占有される。これらのリードは０．５０インチ
（１２．５ｍｍ）の中心に配置される。
れるようになり、第１ボードを第２ボードに接続するの
にコンプライアンスが提供される。この方法では表面実
装が可能である（米国特許第４６０５２７８号）。この
方法においては、０．０１８インチ×０．００７インチ
（０．４５ｍｍ×０．１７５ｍｍ）のＪ字型断面を有
し、第１ボードのエッジに実装したハンダ付け可能なク
リップを有する。実装のためにボードの上部と下部の両
側のエッジでは少なくとも０．０６２インチ（１．５５
ｍｍ）が占有される。これらのリードは０．５０インチ
（１２．５ｍｍ）の中心に配置される。
【００３１】０．０６２インチ（１．５５ｍｍ）長さの
相互接続を提供するためには、少なくとも２０本の平行
なリードが、要求のＬ＜０．１５ｎＨを満足できる。こ
れはボードの２×０．０６２インチ×０．９６４インチ
＝０．１２０平方インチ（７５ｍｍ2）の全面積を占有
する。すなわち、本発明のコネクタの１３倍の面積を必
要とする。
相互接続を提供するためには、少なくとも２０本の平行
なリードが、要求のＬ＜０．１５ｎＨを満足できる。こ
れはボードの２×０．０６２インチ×０．９６４インチ
＝０．１２０平方インチ（７５ｍｍ2）の全面積を占有
する。すなわち、本発明のコネクタの１３倍の面積を必
要とする。
【００３２】
【発明の効果】以上述べたように、本発明による回路素
子の表面実装用コネクタは優れたコンパクト特性、低イ
ンダクタンス及び機械的コンプライアンスを提供するこ
とができる。
子の表面実装用コネクタは優れたコンパクト特性、低イ
ンダクタンス及び機械的コンプライアンスを提供するこ
とができる。
【図１】本発明の低インダクタンス表面実装コネクタを
表す斜視図。
表す斜視図。
【図２】本発明による他の実施形態の低インダクタンス
コネクタを表す斜視図。
コネクタを表す斜視図。
【図３】本発明による他の実施形態の低インダクタンス
コネクタを表す斜視図。
コネクタを表す斜視図。
【図４】本発明による他の実施形態の低インダクタンス
コネクタを表す斜視図。
コネクタを表す斜視図。
【図５】本発明による他の実施形態の低インダクタンス
コネクタを表す斜視図。
コネクタを表す斜視図。
【図６】本発明による他の実施形態の低インダクタンス
コネクタを表す斜視図。
コネクタを表す斜視図。
【図７】本発明による他の実施形態の低インダクタンス
コネクタを表す斜視図。
コネクタを表す斜視図。
【図８】コネクタが第１回路素子に実装される方法を表
す斜視図。
す斜視図。
【図９】コネクタを有する第１回路素子が第２回路素子
に実装される方法を表す斜視図。
に実装される方法を表す斜視図。
１０ 金属四辺形平行パイプ １１ スロット １２ 側壁 １３ 導電領域 ２０ 隙間 ３０ スロット ５１ 第１回路素子 ５２ 回路ボード ５３ 回路素子 ５４ 実装パッド ６０ 第２回路素子 ６１ 回路ボード ６２ ハンダパッド
フロントページの続き (72)発明者 アパーバ ロイ アメリカ合衆国，75087 テキサス，ロッ クウォール，アムスベリー アヴェニュー 1602 (72)発明者 スティーブン オーブリー シューメイク アメリカ合衆国，75181 テキサス，メス クワイット，スティルウォーター ドライ ブ 2019
Claims (19)
- 【請求項１】 金属四辺形平行パイプが１つの軸に沿っ
て中空であり、前記平行パイプは前記軸の横断面に少な
くとも１つのスロットを有し、このスロットは前記中空
平行パイプの４の側壁の３つを貫通し、残りの側壁を貫
通しないことを特徴とする２つの回路素子を電気的に相
互接続する表面実装コネクタ。 - 【請求項２】 金属四辺形平行パイプが１つの軸に沿っ
て中空であり、前記平行パイプは前記軸の横断面に少な
くとも１つのスロットを有し、このスロットは前記中空
平行パイプの２つの対向する側壁にあり、少なくとも１
つの側壁を貫通しないことを特徴とする２つの回路素子
を電気的に相互接続する表面実装コネクタ。 - 【請求項３】 少なくとも１つの接続される前記回路素
子は、接続側に１つまたは複数の要素を有し、前記コネ
クタは前記要素の最も高いものよりも高い高さＢを有す
ることを特徴とする請求項１または２のコネクタ。 - 【請求項４】 前記コネクタは、長さＡと幅Ｃを有し、
それぞれの寸法は高さＢより大きいか、または等しいこ
とを特徴とする請求項１または２のコネクタ。 - 【請求項５】 前記コネクタは、高さＢに等しい幅Ｃを
有することを特徴とする請求項１または２のコネクタ。 - 【請求項６】 前記コネクタは、銅合金を含むことを特
徴とする請求項１または２のコネクタ。 - 【請求項７】 前記コネクタは、０．００５−０．０２
０インチ（０．１２５−０．５００ｍｍ）の厚さを有す
ることを特徴とする請求項１または２のコネクタ。 - 【請求項８】 前記コネクタは、銅またはニッケルの層
を含むことを特徴とする請求項１または２のコネクタ。 - 【請求項９】 前記コネクタは、ハンダ層を含むことを
特徴とする請求項１または２のコネクタ。 - 【請求項１０】 スロットとコネクタの端部との間の導
電領域の幅はＢ／２、またはＢより小さい（ここで、Ｂ
はコネクタの高さである）ことを特徴とする請求項１ま
たは２のコネクタ。 - 【請求項１１】 前記コネクタは、複数のスロットを含
み、隣接したスロット間の各導電性領域の幅はＢ／２、
またはＢより小さい（ここで、Ｂはコネクタの高さであ
る）ことを特徴とする請求項１または２のコネクタ。 - 【請求項１２】 前記コネクタは、高さＢより大きい長
さＡを有することを特徴とする請求項１または２のコネ
クタ。 - 【請求項１３】 前記平行パイプの１つの側壁は、隙間
を有することを特徴とする請求項１または２のコネク
タ。 - 【請求項１４】 前記コネクタは、複数のスロットを有
し、この隣接したスロットの間は導電領域を規定し、も
っと均一な電流分布を得るために、前記導電領域の幅は
長さの中心部に近い導電領域では大きいことを特徴とす
る請求項１または２のコネクタ。 - 【請求項１５】 請求項１または２により接続された２
つの回路素子を有することを特徴とする相互接続素子。 - 【請求項１６】 （Ａ）１つまたは複数の実装パッドを
有する第１回路素子を準備する準備ステップと、 （Ｂ）前記実装パッドに１つまたは複数の請求項１に記
載の表面実装コネクタを配置する配置ステップと、 （Ｃ）前記１つまたは複数のコネクタを前記第１回路素
子にハンダ付けするハンダ付けステップと、 （Ｄ）前記第１回路素子における前記コネクタを受ける
ための１つまたは複数の実装パッドを有する第２回路素
子を準備する準備ステップと、 （Ｅ）前記第１回路素子を前記第２回路素子に前記第２
回路素子の前記実装パッドにおける前記コネクタによっ
て配置する配置ステップと、 （Ｆ）前記コネクタを前記第２回路素子にある前記実装
パッドにハンダ付けするハンダ付けステップとを含むこ
とを特徴とする第１回路素子を第２回路素子に相互接続
する方法。 - 【請求項１７】 （Ａ）１つまたは複数の実装パッドを
有する第１回路素子を準備する準備ステップと、 （Ｂ）前記実装パッドに１つまたは複数の請求項１に記
載の表面実装コネクタを配置する配置ステップと、 （Ｃ）前記１つまたは複数のコネクタを前記第１回路素
子にハンダ付けするハンダ付けステップと、 （Ｄ）前記第１回路素子における前記コネクタを受ける
ための１つまたは複数の実装パッドを有する第２回路素
子を準備する準備ステップと、 （Ｅ）前記第１回路素子を前記第２回路素子に前記第２
回路素子の前記実装パッドにおける前記コネクタによっ
て配置する配置ステップと、 （Ｆ）前記コネクタを前記第２回路素子にある前記実装
パッドにハンダ付けするハンダ付けステップとを含むこ
とを特徴とする第１回路素子を第２回路素子に相互接続
する方法。 - 【請求項１８】 前記少なくとも１つの表面実装コネク
タは前記第１回路素子にハンダリフローの方法によりハ
ンダ付けされることを特徴とする請求項１６または１７
の方法。 - 【請求項１９】 前記第１回路素子にある表面実装コネ
クタは前記第２回路素子にハンダリフローの方法により
ハンダ付けされることを特徴とする請求項１６または１
７の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US302559 | 1994-09-08 | ||
| US08/302,559 US5588848A (en) | 1994-09-08 | 1994-09-08 | Low inductance surface-mount connectors for interconnecting circuit devices and method for using same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08195234A true JPH08195234A (ja) | 1996-07-30 |
| JP3168242B2 JP3168242B2 (ja) | 2001-05-21 |
Family
ID=23168264
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25453895A Expired - Fee Related JP3168242B2 (ja) | 1994-09-08 | 1995-09-07 | 回路素子の相互接続素子及びその応用方法 |
Country Status (8)
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