JP2017194322A

JP2017194322A - コンタクタ

Info

Publication number: JP2017194322A
Application number: JP2016083918A
Authority: JP
Inventors: 孝弘永田; Takahiro Nagata
Original assignee: Yokowo Co Ltd; Yokowo Mfg Co Ltd
Current assignee: Yokowo Co Ltd
Priority date: 2016-04-19
Filing date: 2016-04-19
Publication date: 2017-10-26

Abstract

【課題】スルーホールを支点とした接点部の回動を抑制することの可能なコンタクタを提供する。【解決手段】電気的接続に用いるコンタクタ１は、シート状の弾性基材３と、弾性基材３の一方の面に設けられた第１接点部１０と、弾性基材３を貫通するスルーホール３０と、弾性基材３の前記一方の面に設けられ、第１接点部１０及びスルーホール３０を相互に電気的に接続する第１接続パターン１５と、を備える。弾性基材３は、樹脂シート５及び弾性シート７を積層した二層構造である。弾性基材３の前記一方の面における、第１接続パターン１５の外形範囲内、かつ第１接点部１０とスルーホール３０との間に、第１パターン非形成領域１７が存在する。【選択図】図１

Description

本発明は、電気的接続に用いるコンタクタに関する。

例えば半導体集積回路の電気的特性の検査において、検査対象物と検査用基板との電気的接続のためにコンタクタが用いられる。下記特許文献１は、ＩＣパッケージをプリント基板上に実装する際に用いられるソケットであって、「貫通穴が設けられた絶縁性のエラストマーシート１１と、該エラストマーシート１１の表裏面に設けられた金属回路１２Ａ，１２Ｂと、貫通穴の内壁に金属膜を形成してなるスルーホール１３とを有してなり、エラストマーシート１１の表面側の金属回路１２Ａと裏面側の金属回路１２Ｂとがスルーホール１３によって電気的に接続され」（特許文献１の段落［００３７］）、「プリント基板及びＩＣパッケージとの接続用のコンタクト端子部として、銅などの導電性の良好な金属からなる金属箔を使用し、反発力はエラストマーシート１１によって確保するソケット構造」（特許文献１の段落［００３８］）を開示する。

特開２００８−２１６３７号公報

特許文献１のソケットでは、「金属回路１２Ａは、スルーホール１３付近を支点にして沈み込むため、荷重を加えると接触点がスルーホール１３側に移動し、これによってワイピング効果をもたらし、それぞれの金属接触面にある酸化膜を除去してフレッシュな金属面同士を接触させることができるため、低抵抗で接触を実現できる」（特許文献１の段落［００４９］）としている。しかし、スルーホールを支点に接触部を回動させる構成であると、接触部に傷がついたり、接触点が移動することによる接触不良が起きたりすることがある。

本発明はこうした状況を認識してなされたものであり、その目的は、スルーホールを支点とした接点部の回動を抑制することの可能なコンタクタを提供することにある。

本発明のある態様は、電気的接続に用いるコンタクタであって、
シート状の弾性基材と、
前記弾性基材の一方の面に設けられた第１接点部と、
前記弾性基材を貫通するスルーホールと、
前記弾性基材の前記一方の面に設けられ、前記第１接点部及び前記スルーホールを相互に電気的に接続する第１接続パターンと、を備え、
前記弾性基材の前記一方の面における、前記第１接続パターンの外形範囲内、かつ前記第１接点部と前記スルーホールとの間に、第１パターン非形成領域が存在する。

前記第１パターン非形成領域は、前記第１接点部の前記スルーホール側の外縁に沿うスリット状の領域であってもよい。

前記第１パターン非形成領域は、前記第１接点部の周囲の少なくとも半周以上に渡って存在してもよい。

前記第１接点部は、基部と、前記基部から突出する複数の突起部と、を含み、前記複数の突起部により複数箇所で対象物と接触してもよい。

前記弾性基材の他方の面に設けられた第２接点部と、
前記弾性基材の前記他方の面に設けられ、前記第２接点部及び前記スルーホールを相互に電気的に接続する第２接続パターンと、を備え、
前記弾性基材の前記他方の面における、前記第２接続パターンの外形範囲内、かつ前記第２接点部と前記スルーホールとの間に、第２パターン非形成領域が存在してもよい。

前記第２パターン非形成領域は、前記第２接点部の前記スルーホール側の外縁に沿うスリット状の領域であってもよい。

前記第２パターン非形成領域は、前記第２接点部の周囲の少なくとも半周以上に渡って存在してもよい。

前記第２接点部は、基部と、前記基部から突出する複数の突起部と、を含み、前記複数の突起部により複数箇所で対象物と接触してもよい。

前記弾性基材は、樹脂シートと弾性シートとを積層した二層構造であってもよい。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法やシステムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、スルーホールを支点とした接点部の回動を抑制することの可能なコンタクタを提供することができる。

本発明の実施の形態に係るコンタクタ１の平面図。本発明の実施の形態に係るコンタクタ１の底面図。本発明の実施の形態に係るコンタクタ１における１つの接続用導体部９の近傍の拡大平面図であって、図１に対して左回りに４５度回転させた拡大平面図。図３のＡ−Ａ断面図。図４と同じ切断面の断面図であって、コンタクタ１により電子デバイス４０の半田ボール４１と検査用基板５０の電極パッド５１とを相互に電気的に接続した状態の断面図。比較例に係るコンタクタを電子デバイス４０と検査用基板５０との間にセットし、荷重を加えていない状態の断面図。比較例に係るコンタクタを電子デバイス４０と検査用基板５０との間にセットし、荷重を加えた状態の断面図。

以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を詳述する。なお、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材等には同一の符号を付し、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は発明を限定するものではなく例示であり、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

図１から図５を参照し、本発明の実施の形態に係るコンタクタ１を説明する。コンタクタ１は、電気的接続に用いるコンタクタであって、シート状の弾性基材３と、複数の接続用導体部９と、を備える。図示の例では、１つの弾性基材３に対して９つの接続用導体部９を設けている。弾性基材３は、好ましくは、ポリイミド等からなる厚さが例えば２５μｍの絶縁性の樹脂シート５と、熱可塑性を有するウレタンゴム等からなる厚さが例えば５００μｍの絶縁性の弾性シート７と、を積層した二層構造である。弾性シート７の接着力により、樹脂シート５及び弾性シート７が積層状態で一体化される。各々の接続用導体部９は、第１接点部１０と、第１接続パターン１５と、第２接点部２０と、第２接続パターン２５と、スルーホール３０と、を有する。

第１接点部１０は、弾性基材３の一方の面（図示の例では弾性シート７の上面）に設けられる。第１接点部１０は、基部１１と、複数の突起部（端子部）１２と、を含む。基部１１は、例えば略円柱形上であって第１接続パターン１５から弾性基材３の一方の面に対して垂直な方向（ここでは上方）に突出する。突起部１２は、基部１１の円形をした先端面から複数突出する。突起部１２は、図示の例では、円形の面の中心の周囲に均等な間隔で４つ配置されている。第１接点部１０は、複数の突起部１２により複数箇所で電子デバイス４０の半田ボール４１と接触する（図５）。第１接続パターン１５は、弾性基材３の前記一方の面に設けられ、第１接点部１０及びスルーホール３０を相互に電気的に接続する。

第２接点部２０は、弾性基材３の他方の面（図示の例では樹脂シート５の下面）に設けられる。第２接点部２０は、基部２１と、複数の突起部（端子部）２２と、を含む。基部２１は、例えば略円柱形上であって第２接続パターン２５から弾性基材３の他方の面に対して垂直な方向（ここでは下方）に突出する。突起部２２は、基部２１の円形をした先端面から複数突出する。突起部２２は、図示の例では、円形の面の中心の周囲に均等な間隔で４つ配置されている。第２接点部２０は、複数の突起部２２により複数箇所で検査用基板５０の電極パッド５１と接触する（図５）。第２接続パターン２５は、弾性基材３の前記他方の面に設けられ、第２接点部２０及びスルーホール３０を相互に電気的に接続する。スルーホール３０は、弾性基材３を貫通し、第１接続パターン１５及び第２接続パターン２５を相互に電気的に接続する。

第１接点部１０及び第２接点部２０は、ニッケル系の合金からなり、例えば電鋳によって形成される。第１接続パターン１５及び第２接続パターン２５は、例えば無電解銅めっき上に電解ニッケルめっきを施したものである。スルーホール３０は、例えば無電解銅めっき、又は無電解銅めっき及び電解ニッケルめっきの複合である。なお、図示の例ではスルーホール３０が全体的に導体で埋められているが、スルーホール３０は一部が空間であってもよい。接続用導体部９は、好ましくは、全体的に表面に金めっきが施される。

コンタクタ１において、弾性基材３の前記一方の面における、第１接続パターン１５の外形範囲内、かつ第１接点部１０とスルーホール３０との間に、第１パターン非形成領域１７が設けられる。第１パターン非形成領域１７は、好ましくは第１接点部１０のスルーホール３０側の外縁に沿うスリット状（ここでは円弧状）の領域であり、第１接点部１０の周囲の少なくとも半周以上に渡って存在する。第１パターン非形成領域１７は、第１接続パターン１５を形成するめっき処理の際に、めっきを形成しない部分をレジストでマスクすることにより設けられる。同様に、弾性基材３の前記他方の面における、第２接続パターン２５の外形範囲内、かつ第２接点部２０とスルーホール３０との間に、第２パターン非形成領域２７が設けられる。第２パターン非形成領域２７は、好ましくは第２接点部２０のスルーホール３０側の外縁に沿うスリット状（ここでは円弧状）の領域であり、第２接点部２０の周囲の少なくとも半周以上に渡って存在する。第２パターン非形成領域２７は、第２接続パターン２５を形成するめっき処理の際に、めっきを形成しない部分をレジストでマスクすることにより設けられる。

コンタクタ１の製法の一例を簡単に説明する。まず、不図示のステンレス鋼板（ＳＵＳ板）上に、第１接点部１０及び第１接続パターン１５を順に形成する。そして、加熱により接着性を有する状態にした弾性シート７の一方の面を、第１接点部１０及び第１接続パターン１５に接着する。また、弾性シート７の他方の面に、樹脂シート５を接着し、樹脂シート５上に、第２接続パターン２５及び第２接点部２０を順に形成する。ＳＵＳ板を第１接点部及び第１接続パターンから剥がす。その後、レーザー加工等によりスルーホール３０用の貫通穴を形成し、この貫通穴内の少なくとも一部を導体で埋め、第１接続パターン１５及び第２接続パターン２５を相互に電気的に接続する。以上に示した製法は一例であって、スルーホール３０を形成した後に、最後にＳＵＳ板を第１接点部及び第１接続パターンから剥がすようにしてもよい。

以下、第１パターン非形成領域１７及び第２パターン非形成領域２７を設けた効果を説明するために、図６及び図７を参照し、比較例について説明する。図６及び図７に示す比較例のコンタクタは、図１から図５に示す実施の形態のものと比較して、第１パターン非形成領域１７及び第２パターン非形成領域２７が存在しない点で相違し、その他の点で一致する。

比較例のコンタクタは、図６に示すように電子デバイス４０と検査用基板５０との間にセットした状態（荷重を加える前の状態）から、図７に示すように荷重を加える状態に遷移する過程で、スルーホール３０の上下各端部を支点にして、第１接点部１０及び第２接点部２０がそれぞれ回動する。これは、弾性基材３が荷重により圧縮される一方で、スルーホール３０は圧縮されない（スルーホール３０の長さは変わらない）ため、スルーホール３０が片持ち梁として働くことによる。したがって、比較例の構成では、図６の状態から図７の状態に遷移する過程で、第１接点部１０の突起部１２が電子デバイス４０の半田ボール４１を引っ掻き、また第２接点部２０の突起部２２が検査用基板５０の電極パッド５１を引っ掻くことになり、半田ボール４１及び電極パッド５１にスクラッチ傷（圧痕）が形成されるリスクがある。同じ理由で突起部１２及び突起部２２が傷つくリスクもある。また、比較例の構成では、図７から明らかなように、第１接点部１０の４つの突起部１２及び第２接点部２０の４つの突起部２２のうち、それぞれスルーホール３０から遠い側の突起部１２及び突起部２２が半田ボール４１及び電極パッド５１と接触できず、突起部１２と半田ボール４１及び突起部２２と電極パッド５１との確実な接触が保証できない。更に、比較例の構成では、図６の状態から図７の状態に遷移する過程で接点とスルーホール３０との距離がずれることから、意図せぬ接触不良のリスクがある。

図６及び図７に示す比較例に対し、本実施の形態のコンタクタ１では、第１パターン非形成領域１７及び第２パターン非形成領域２７を設けたことで、電子デバイス４０と検査用基板５０との間にセットした状態（荷重を加える前の状態）から、図５に示すように電子デバイス４０の半田ボール４１と検査用基板５０の電極パッド５１から第１接点部１０及び第２接点部２０に荷重が加わって弾性基材３が圧縮される状態に遷移する過程において、第１接点部１０及び第２接点部２０の動作が直線的な上下動に近くなる（第１接点部１０及び第２接点部２０のスルーホール３０を支点とした回動が抑制される）。これは、第１パターン非形成領域１７及び第２パターン非形成領域２７の存在により、第１接点部１０が第１パターン非線形領域１７のスリット両端を支点として回動し、また、第２接点部２０が第２パターン非線形領域２７のスリット両端を支点として回動することで、荷重が加わった際に第１接点部１０及び第２接点部２０がスルーホール３０を支点とした回動とは反対側に回動することが可能となるため、第１接点部１０及び第２接点部２０が傾くことがなく上下動できるようになったためである。

本実施の形態によれば、下記の効果を奏することができる。

(1) コンタクタ１は、第１パターン非形成領域１７及び第２パターン非形成領域２７を有するため、図５に示すように電気的接続（コンタクト）を行う場合における、第１接点部１０及び第２接点部２０のスルーホール３０を支点とした回動を抑制し、直線的な上下動に近づけることができる。したがって、第１接点部１０及び第２接点部２０のスルーホール３０を支点として回動することによるリスクを抑制できる。具体的には、半田ボール４１及び電極パッド５１にスクラッチ傷（圧痕）が形成されるリスク、突起部１２及び突起部２２が傷つくリスク、目的とする接点数が確保できないリスク、及び意図せぬ接触不良のリスクを低減できる。換言すれば、従来と比較して、接触部の傷を抑制し、複数の接点を確実に確保し、信頼性の高いコンタクトを実現できる。

(2) 弾性基材３が樹脂シート５及び弾性シート７の二層構造であるため、弾性基材３の表裏の導体、すなわち、第１接点部１０及び第１接続パターン１５と、第２接点部２０及び第２接続パターン２５とを、片側ずつ高精度に作製することができる。

以上、実施の形態を例に本発明を説明したが、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスには請求項に記載の範囲で種々の変形が可能であることは当業者に理解されるところである。以下、変形例について触れる。

実施の形態ではコンタクタ１が検査用途である場合を説明したが、コンタクタ１による電気的接続は検査を目的するものに限定されない。第１パターン非形成領域１７及び第２パターン非形成領域２７は、第１接点部１０及び第２接点部２０に近いほど好ましいが、スルーホール３０よりも第１接点部１０及び第２接点部２０に近い位置にあれば、第１接点部１０及び第２接点部２０と隣接していなくてもよい。また、第１パターン非形成領域１７及び第２パターン非形成領域２７は、第１接点部１０及び第２接点部２０の外縁に沿う形状に限定されず、例えば第１接点部１０及び第２接点部２０とスルーホール３０とを結ぶ仮想線に垂直な直線状であってもよい。

実施の形態では、弾性基材３の両面において接点部がスルーホール３０から離間した位置にある場合を説明したが、片面の接点部はスルーホール３０と同一位置にあってもよい。例えば、第２接点部２０は、スルーホール３０の直下に設けられてもよい。この場合、第２接続パターン２５及び第２パターン非形成領域２７は不要である。弾性シート７は、シリコーンゴムであってもよい。この場合、弾性シート７に第１接点部１０及び第１接続パターン１５を接着するために接着剤を用いてもよい。弾性基材３は、弾性シート７のみからなる単層構造であってもよい。第１接点部１０及び第２接点部２０におけるそれぞれの突起部（端子部）１２、２２の数は、４つに限定されない。

１コンタクタ、３弾性基材、５樹脂シート、７弾性シート、９接続用導体部、１０第１接点部、１１基部、１２突起部（端子部）、１５第１接続パターン、１７第１スリット（第１パターン非形成領域）、２０第２接点部、２１基部、２２突起部（端子部）、２５第２接続パターン、２７第２スリット（第２パターン非形成領域）、３０スルーホール、４０電子デバイス（一方の対象物）、４１半田ボール（端子部）、５０検査用基板（他方の対象物）、５１電極パッド（端子部）

Claims

電気的接続に用いるコンタクタであって、
シート状の弾性基材と、
前記弾性基材の一方の面に設けられた第１接点部と、
前記弾性基材を貫通するスルーホールと、
前記弾性基材の前記一方の面に設けられ、前記第１接点部及び前記スルーホールを相互に電気的に接続する第１接続パターンと、を備え、
前記弾性基材の前記一方の面における、前記第１接続パターンの外形範囲内、かつ前記第１接点部と前記スルーホールとの間に、第１パターン非形成領域が存在する、コンタクタ。
前記第１パターン非形成領域は、前記第１接点部の前記スルーホール側の外縁に沿うスリット状の領域である、請求項１に記載のコンタクタ。
前記第１パターン非形成領域は、前記第１接点部の周囲の少なくとも半周以上に渡って存在する、請求項２に記載のコンタクタ。
前記第１接点部は、基部と、前記基部から突出する複数の突起部と、を含み、前記複数の突起部により複数箇所で対象物と接触する、請求項１から３のいずれか一項に記載のコンタクタ。
前記弾性基材の他方の面に設けられた第２接点部と、
前記弾性基材の前記他方の面に設けられ、前記第２接点部及び前記スルーホールを相互に電気的に接続する第２接続パターンと、を備え、
前記弾性基材の前記他方の面における、前記第２接続パターンの外形範囲内、かつ前記第２接点部と前記スルーホールとの間に、第２パターン非形成領域が存在する、請求項１から４のいずれか一項に記載のコンタクタ。
前記第２パターン非形成領域は、前記第２接点部の前記スルーホール側の外縁に沿うスリット状の領域である、請求項５に記載のコンタクタ。
前記第２パターン非形成領域は、前記第２接点部の周囲の少なくとも半周以上に渡って存在する、請求項６に記載のコンタクタ。
前記第２接点部は、基部と、前記基部から突出する複数の突起部と、を含み、前記複数の突起部により複数箇所で対象物と接触する、請求項５から７のいずれか一項に記載のコンタクタ。
前記弾性基材は、樹脂シートと弾性シートとを積層した二層構造である、請求項１から８のいずれか一項に記載のコンタクタ。