JPH0566037B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (1) 発明の技術分野 本発明は、電気的接続装置に関し、さらに詳し
く述べると、例えば比較的小さなスペースに比較
的多数の分離可能な相互接続を零挿入力、零抜去
力に近い状態で行なうことができ、かつ接続後は
接続を自己保持される接続装置、あるいはLSIモ
ジユール、ICモジユール、回路基板などのよう
な電気装置間を電気的に相互に接続するための装
置、すなわち、コネクタに関する。

(2) 従来技術と問題点 従来の電気的接続装置は、通常、雄型接点に相
当するピン（接点ピン）と雌型接点に相当するジ
ヤツクにより構成されており、これらの嵌合を通
じて電気装置相互の接続を得るようにできてい
る。ジヤツクは、接点ピンとの接触の安定性を確
保するため、かなりの強さの接触力を接点ピンに
かけることのできるスプリング機構を具備してい
る。ところが、このスプリング機構が働いてかな
りの強さの接触力がすべての接点ピンにかかるた
め、接点ピンをジヤツクに挿入する時の挿入力又
は接点ピンをジヤツクから抜き取る時の抜去力は
無視し得ない程度に大きくなる。実際、接点ピン
の挿入力及び抜去力、単位接続装置当りの接点ピ
ンの数が増加すれば増加するほど大きくなり、接
点ピンの数が数百のオーダーになつた場合におい
ては数10Kg以上の挿入力が必要である。こうなる
と、もはや人力で接続装置を操作することが不可
能であり、治具類を使用してのピンの挿入及び抜
去が不可欠である。

さらに、上記したような従来の接続装置におい
ては、その着脱を行なうに際して大きなピン挿入
力及び抜去力をかける場合に、好ましくないこと
に電気装置を損傷させることが屡々である。さら
にまた、このような接続装置においては、大きな
ピン挿入力及び抜去力に耐得えるだけの強度をそ
の構成部材に付与することが必要であり、結果と
して、装置そのものの大型化を余儀なくされる。

最近、接続装置当りのピン数の増加に対処し
て、ピン挿入力及び抜去力の軽減をはかろうとす
る試みもなされている。例えば、零挿入力
（ZIF）接続装置及び軽挿入力（LIF）接続装置と
して知られている。接点ピンをジヤツクに挿入し
た後にカム機構により接触力を付与する形式の接
続装置、あるいはスライドカムにより、一括して
接続するのではなくて、分割して接続する機構を
採り入れた接続装置、その他がそれである。しか
しながら、これらの接続装置は、複雑な機構と、
それに伴なう煩雑な取り扱いとを必要とし、ま
た、製造コストの上昇をもひきおこす。

従来のLSIモジユールを回路基板に接続するた
めの電気的接続装置は、一般に、各々のLSIモジ
ユールの底面から突き出た接点ピンと、該接点ピ
ンを挿入可能な回路基板のジヤツクとから構成さ
れており、また、回路基板のジヤツクには、接点
ピンに対してかなり大きな強さの接触力を付与す
るためのある形状のスプリング機構が配設されて
いる。しかしながら、このような接続装置を使用
した場合には、前述のような接続装置の場合と同
様に、モジユールの接点ピン数の増加とともによ
り大きなピン挿入力が必要となり、実用的な操作
ができなくなる。

このタイプの接続装置においては、さらに、ジ
ヤツクがある形状のスプリング機構を備えるため
に、予定とする以上のかなり広いスペースが必要
となる。かかるスペースの増大は、一般的に、モ
ジユールなどに設けることができる接点ピンの数
を制限する要因であり、これがため、高密度の接
点ピンを有する電気的接続装置を得ることができ
ない。

また、特開昭56−59480号公報から、基材に支
持された配線と、低融点金属と、該低融点金属を
溶融せしめる加熱手段とを具備するとともに、該
低融点金属が加熱手段により溶融した場合に前記
配線と接続するように構成されてなるコネクタが
公知である。このコネクタでは、その表面に加熱
手段が具備せしめられ、また、低融点金属を収容
するための凹部が形成せしめられる。このコネク
タはしかし、基板凹部の内壁や底壁に配線が設け
られている場合の電気的接続に適しており、基板
表面に設けられた配線（回路パターン）の接続に
は利用できない。

さらにまた、特開昭57−20500号公報から、配
線基板等のピンとピンを電気的に接続するための
ものであつて、流動性導体（特に水銀）を収容せ
る算盤珠状のソケツトを有するコネクタ板が公知
である。このコネクタ板では、極低温時に水銀が
固化する現象を利用しており、したがつて、電子
回路モジユールの使用時に所期の電気的接続を得
ることができる。このコネクタ板はしかし、ソケ
ツト内における水銀の保持や極低温不適用の使用
例に問題を残している。

(3) 発明の目的 本発明の目的は、上述のような欠点を克服した
改良された電気的接続装置を提供すること、換言
すると、非常に小さなピン挿入力及び抜去力をも
つて組み立て及び取り外しが容易に可能であり、
多接点の良質な接続が出来、比較的に小さなスペ
ースのなかにより多数の電気的に独立した接点を
高密度に接続すること出来、組み立てに要するコ
ストが僅かであり、しかも信頼性の高い電気的相
互接続が得られる、全く新しいタイプの電気的接
続装置を提供することにある。

(4) 発明の構成 本発明は、その１つの面において、電気装置間
に介在せしめてそれらの接点ピンと接点ピンを電
気的に接続するための装置であつて、 絶縁材料からなる接続ボード、 該接続ボードを貫通して穿たれた、電気装置の
接点ピンを挿入可能な内径一定のガイド孔、 該ガイド孔のほぼ中央部に形成れた円筒形の金
属溜め、 該金属溜めに収容された、接点間接続に供され
る融点100〜170℃の低融点金属、そして 前記接続ボードの内部であつて前記金属溜めの
近傍に配置された、前記低融点金属を溶融せしめ
るための発熱体、 を組み合わせて含んでなることを特徴とする電気
的接続装置にある。

また、本発明は、そのもう１つの面において、
電気装置間に介在せしめて、一方の電気装置の接
点ピンと他方の電気装置の表面の回路パターンを
電気的に接続するための装置であつて、 絶縁材料からなる接続ボード、 該接続ボードを貫通して穿たれた、電気装置の
接点ピンを挿入可能な内径一定のガイド孔、 前記ガイド孔の端部のうち前記回路パターンに
面する側の端部に形成された、接続ボードの表面
に向かつてロート状に拡大せる断面を有する金属
溜め、 該金属溜めに収容された、接点間接続に供され
る融点100〜170℃の低融点金属、そして 前記接続ボードの内部であつて前記金属溜めの
近傍に配置された、前記低融点金属を溶融せしめ
るための発熱体、 を組み合わせて含んでなることを特徴とする電気
的接続装置にある。

さらにまた、本発明は、そのもう１つの面にお
いて、電気装置間に介在せしめて、一方の電気装
置の接点ピンと他方の電気装置の表面の回路パタ
ーンを電気的に接続するための装置であつて、 絶縁材料からなる接続ボード、 該接続ボードを貫通して穿たれた、電気装置の
接点ピンを挿入可能な内径一定のガイド孔、 前記ガイド孔の端部のうち前記回路パターンに
面する側の端部に形成された、接続ボードの表面
に向かつて先細りの断面を有する金属溜め、 該金属溜めに収容された、接点間接続に供され
る融点100〜170℃の低融点金属、そして 前記接続ボードの内部であつて前記金属溜めの
近傍に配置された、前記低融点金属を溶融せしめ
るための発熱体、 を組み合わせて含んでなることを特徴とする電気
的接続装置にある。

上記からも理解されるように、本発明の電気的
接続装置は、絶縁材料からなる接続ボードの、接
続しようとする電気装置の接点ピン、配線パター
ン、その他に対応する位置に、その接続ボードを
貫通して、接続しようとするピンを挿入可能な細
孔を穿ち、この細孔の内部の任意の個所に低融点
金属（電気装置の接点間の接続に供する）をプー
ルするための金属溜めを設け、よつて、この金属
溜めにプールされた低融点金属を付属の発熱体の
操作により溶融及び凝固させるこによつて所期の
接点接続を達成しようとするものである。

接点接続を行なうためには、接続しようとして
いる電気装置の接点（少なくとも片方のそれは接
点ピンの形で）を接続ボードの接続位置で対向し
て位置合わせしておき、金属溜めの近傍に配置さ
れた発熱体に電流を流すことにより先ず接続ボー
ドを加熱し、そして次に、伝熱効果によつて、金
属溜め内の低融点金属を溶融させ、この状態で、
接点ピンが取り付けてある被接続電気装置、例え
ばモジユールを軽く押し付けてその接点ピンを接
続ボードに挿入し、ピン挿入のままの状態で発熱
体への通電を遮断し、接続ボードの温度を低下さ
せ、よつて、金属溜めの低融点金属を凝固させ
る。このようにして、信頼性の高い、低い接触抵
抗の接続を得ることができる。

接点接続を解除する場合には、接続の場合と同
様に発熱体への通電を通じて接続ボードを加熱
し、低融点金属の溶融後に接点ピンを抜去する。
このようにして、非常に弱い力だけで接点接続を
解除することができる。

本発明の電気的接続装置を使用して接点接続を
行なつたりその解除を行なつたりするのに要する
力は、接点ピンの相手となるものが溶融金属であ
るために、非常に小さく、また、無荷重に近いた
め、接点ピンのピン数がたとえ数千個のオーダー
になつたとしても、実質的に無荷重状態と同等で
ある。さらに、従来の接続装置のジヤツクに相当
する部分が低融点金属の溶融及び凝固によつてな
されるため、ジヤツクに付属のスプリング機構が
不要となり、したがつて、１接点ピン当りのスペ
ース（占有面積）が最高でも２mm²と、飛躍的に縮
小する。結果として、比較的に小さな面積におい
て、非常に多数の接点接続個所を設けることがで
きる。

本発明を実施する場合、接続ボードの絶縁材料
としてアルミナ、フオルステライト、ムライト、
などのセラミツク材料、あるいは、ほうけい酸ガ
ラスなどのガラスとアルミナなどのセラミツクと
の複合材料であるガラスセラミツク材料、または
通常の機械加工が可能なセラミツク材料（マコー
ル；米国コーニング社の商品名）、さらにはフオ
トセラム（コーニング社の商品名）などの感光性
ガラスセラミツク材料などを有利に用いることが
できる。場合によつて、孔あけ加工発熱体埋込等
の加工や製造の容易さを求める場合には、耐熱性
を具えた樹脂材料、例えばポリブタジエン、ポリ
イミド、その他の材料をセラミツク材料に代えて
使用することができる。

接続ボードに穿たれたガイド孔は、電気装置の
接点ピンを挿入可能な寸法を有していることが必
要である。このガイド孔は、通常、その全長につ
いて内径が一定な円筒形であり、そのほぼ中央部
かもしくは一方の端部に金属溜めが設けられる。
また、このガイド孔の端部は面取りされているこ
とが望ましい。接続ボードにおけるガイド孔の穿
孔は、常法に従つて、例えば、セラミツク材料で
はレーザ加工あるいは電子ビーム加工さらに超音
波加工、機械加工可能なセラミツク材料ではドリ
ル加工、樹脂材料ではドリル加工などによつて行
なうことができる。

接続ボードに穿たれたガイド孔は、前記した通
り、金属溜めを具備することが必須である。接点
ピンと接点ピンとを電気的に接続する場合には、
ガイド孔のほぼ中央部に円筒形の金属溜めを形成
することが推奨される。これは、円筒形の場合に
は低融点合金の保持が容易かつ確実であるばかり
でなく、穿あけも常法に従つて容易に行いうるか
らである。また、接点ピンとそれ以外の接点、例
えば回路パターン等を電気的に接続する場合に
は、ガイド孔の端部のうち前記回路パターン等に
面する側の端部に、接続ボードの表面に向かつて
ロート状に拡大せる断面を有する金属溜めを形成
することが推奨される。金属溜めがこのようにロ
ート形状であると、回路基板側へは直接低融点合
金によつて接続する形態になるので、接点ピンで
接合する場合に比べて、信号伝播距離を短縮でき
る。したがつて、パルス信号の高速伝送に有利と
なる。これによつて、システムのより一層の高速
化を実現できる。また、広がつた部分に低融点合
金を充填する形態であることから、低融点合金の
充填が比較的容易である等の利点もでてくる。さ
らにまた、接点ピンとそれ以外の接点、例えば回
路パターン等を電気的に接続する場合には、ガイ
ド孔の端部のうち前記回路パターン等に面する側
の端部に、接続ボードの表面に向かつて先細りの
断面を有する金属溜めを形成することも推奨され
る。金属溜めがこのように先細り形状であると、
回路基板側へは低融点合金によつて直接接続する
形態になるので、接点ピンで接合する場合に比べ
て、信号伝播距離を短縮できる。したがつて、パ
ルス信号の高速伝送に有利となる。これによつ
て、システムのより一層の高速化を実現できる。
また、先細りであることから、一つの接続に要す
る面積（大きさ）を減らせる。その結果として、
隣接する接続部間の間隔が広くなり、シヨートの
おそれが大幅に減少し、信頼性を向上できる。ま
た、低融点合金を溶融させた時に、ロート形状の
金属溜めに比べて、その流出を防止しやすい。

接点ピン挿入用のガイド孔は、必要に応じて、
その内面を金属材料で被覆することができる。こ
れは、ガイド孔及び金属溜めへの低融点金属の充
填とその部分における保持とを容易ならしめるう
えで、非常に有効である。ここで使用する金属材
料は、その材料が接続ボードのセラミツク材料又
は樹脂材料との密着性を具えている限りにおいて
特に限定されるものではない。好ましい金属材料
は、例えば、Pd−Ag合金、Pd−Au合金、Pt−
Au合金、Au、Ag、Cuなどである。これらの材
料を、例えば接続ボードがセラミツク材料の場
合、この技術分野において厚膜形成のために常用
されている手法を用いることによつて、ガイド孔
の内面に均一に被覆することができる。この金属
被膜の膜厚は、好ましくは、数μm〜数10μmであ
る。

本発明に従うと、接続ボードのモジユールと相
接する側の表面に、低熱伝導性の絶縁性樹脂材料
を被覆することができる。この樹脂材料被覆は、
接続ボードが例えばアルミナ板のようなセラミツ
ク材料からなる場合など、接続ボードの内蔵せる
発熱体の発熱効果を高めたりモジユールへの発熱
体の熱の影響を抑制したり（断熱効果）するのに
有効である。もちろん、この被覆の熱伝導性は、
少なくとも、接続ボードのそれよりも小でなけれ
ばならない。ここで使用し得る好ましい樹脂材料
は、例えば、ポリブタジエン、ポリイミドその他
である。これらの材料を、常法に従つて、例え
ば、バーコート法、ドクターブレード法などによ
つて接続ボードの表面に被覆することができる。
この樹脂被覆の膜厚は、好ましくは、数μm〜
100μmである。

本発明において装置を通常の状態で動作する場
合には、有用な低融点全属は、好ましくは、100
〜170℃の融点を有している。このような金属と
して、例えば、In−Sn合金、Bi−Sn合金、Bi−
Pb合金、ローズ合金（Sn、Bi、Pbから成る）、
その他を有利に用いることができる。低融点金属
の融点が100℃以下の場合には、電気的装置の動
作時にこの金属が溶融し、接続障害が発生するお
それがある。これは、装置の通常の状態で使用す
る場合、LSI素子の発熱により、素子を実装する
モジユールの温度が上昇し、さらに、これと隣接
する接続ボードの温度も上昇するためである。一
方、低融点金属の融点が過度に高い場合、これを
溶融するための温度をより高くする必要があり、
それにともない、低融点金属を内蔵する接続ボー
ドの温度も必然的に上昇する。このことは、接続
ボードの近傍に配置されるプリント回路基板に対
し悪影響をおよぼす。すなわち、プリント回路基
板上の回路は、通常、60Sn−40Pbはんだめつき
膜が形成されており、このはんだ材料の融点は約
180℃であるため、接続ボードの温度がこれ以上
になると、はんだめつき膜が熱的な影響を受ける
ことが起こりうる。また、プリント回路基板がた
とえ耐熱性にすぐれたポリイミドなどの材料で構
成されていたとしても、このプリント回路基板も
熱的影響を受けることは避けられない。以上のよ
うな理由により、本発明による低融点金属の好ま
しい融点の範囲は前記のごとくに規定される。た
だし、この融点の範囲は、現在、通常の状態で使
用される装置に対して規定されるものであり、モ
ジユール、回路基板等がたとえば浸漬液冷される
などの場合、あるいは、プリント回路基板および
はんだめつき膜に対する熱的制約条件が変更され
る場合には、低融点金属の好ましい融点の範囲は
上で述べた範囲に限定されるものではない。さら
に、金属の融点が上記の範囲にあることから、こ
れに組み合わせて使用する発熱体の面からも、有
利である。

上記したように、低融点金属を溶融させるため
の発熱体が本発明において必須である。発熱体
は、それが本発明の接続装置に悪い影響を及ぼす
ものでなくかつ接続ボードの加熱、そして低融点
金属の溶融を効果的に導くものであるかぎりにお
いて、特に限定されるものではない。一例をあげ
ると、例えば厚膜、薄膜抵抗を使用してそれを接
続ボードの内部に配線したり、厚膜、薄膜抵抗を
使用してそれを接続ボードの表面に形成し、これ
をさらに絶縁層で被覆ししたりして発熱体とする
ことができる。抵抗材料としてはニクロムなどが
一般的であるが、とくに限定されるものではな
い。工数を減らす意図がある場合などは後者の構
成が有利であり、その際、金属溜めの近傍に配置
されている限りにおいて、形成されるべき発熱体
の形状、個数、位置等は少しも問題とされない。

必要に応じて、上記金属溜めの近傍にヒートシ
ンク用の金属層を形成することができる。このよ
うな金属層の形成は、発熱体からの熱をその周囲
に均等に伝導させないで金属溜めの周囲に集中さ
せ、よつてその部分の低融点金属溶融効率を高め
るうえで有効である。かかる金属層の形状は、限
定されるものではないが、金属溜めを取り囲むよ
うに形成するのが有利であるということが理解さ
れる。かかる金属層の形成に有用な金属材料は、
例えば、Au、Ag、Cuその他である。このような
金属材料を使用して例えば厚膜形成法、スパツタ
リング法、真空蒸着法などの常法を適用すると、
目的とする金属層を技術的に容易に形成すること
ができる。

(5) 発明の実施例 次に、添付の図面を参照しながら、本発明の実
施例について説明する。但し、これらの実施例は
本発明の好ましい一例を示したにすぎないので、
本発明の範囲のなかにおいていろいろな変更及び
改良を施し得るということを理解されたい。図
中、同一の部材には同じ番号が付されているとい
うこともあわせて理解されたい。

第１図は、本発明の接続装置の、１つの接続点
となる部分を拡大して示した断面図である。図中
の１は、電気的に絶縁体であるアルミナから形成
された接続ボードを指している。接続ボード１に
は、それを貫通して、接点ピン（図示せず）を挿
入するためのガイド孔２が穿たれている。ガイド
孔２の両端は、２′で示すように、接点ピンの挿
入をスムーズならしめるために面取りされてい
る。

このガイド孔の端部の面取りは、接点ピンの挿
入や抜去を容易にするばかりでなく、接点ピンを
挿入する際に、ピンが曲がるという不良を大幅に
減らすことができる。孔２の中央部には、金属溜
め３が形成されており、また、この金属溜め３に
は、低融点金属４がプールされている。金属溜め
４の周囲には、それを取り囲むように発熱体５が
形成されている。６は、発熱体に通電するための
端子である。

図示の例において、発熱体を接続ボードの内部
に完全に封じ込めた状態で配線した。使用した発
熱体は、面積抵抗100Ω／sq.の厚膜ペースト（イ
ー・アイ・デユポン社製抵抗ペーストNo.4720）で
あつた。また、低融点金属としてIn―48％Sn共
晶合金（融点117℃）を使用し、この適当量をガ
イド孔の金属溜め部に注入して本発明の電気的接
続装置を製作した。なお、接点ピン挿入用のガイ
ド孔の直径は0.5mm、そして接続ボードの板厚は
２mmであつた。

第２図は、第１図に示した本発明の接続装置を
使用して２つの電気装置（図示せず）をそのそれ
ぞれの接点ピンを介して接続した状態を示した部
分拡大断面図である。接点ピンは、１１及び１２
で示されておりかつ、それぞれ、絶縁性の接点ピ
ン支持体１３及び１４によつて固定的に支承され
ている。接点ピン１１及び１２の先端は、金属溜
め３を埋めつくした凝固した底融点金属４のなか
に埋設している。接点ピン支持体１３及び１４に
は、それぞれ、接点ピンを位置決めするためのス
トツパー１５及び１６が数ケ所（第２図では１ケ
所のみ例示）において形成されている。接続装置
１０と接点ピン支持体１３及び１４とを貫通して
設けられた部材１７は、これらの部材を接続する
時に横方向の位置決めをするためのピンである。
図示の例において、使用した接点ピンの直径は
0.3mmであつた。本例の場合、便宜上、厚さ5μm
のSnメツキを施した燐青銅線（直径0.3mm）を使
用した。

第２図に図示の電気的接続装置を形成するた
め、本発明の接続装置を次のような手順で操作し
た：先ず、ピン１７によつて、接続装置１０と接
点ピン支持体１３及び１４とを正しく位置合わせ
し、接点ピン１１及び１２をそれらの先端がガイ
ド孔２に達するところまで挿入した。この状態
で、端子６から発熱体５に通電して接続ボード１
を加熱し、続けて、このボードにおける伝熱効果
によつて、低融点金属４を溶融させた。その後、
接点ピンをさらにガイド孔に挿入し、ストツパー
１５及び１６が接続ボードの表面に接触したとこ
ろでこれを停止した。溶融した金属に接点ピンが
埋設した。接点ピンが溶融金属に埋没した状態に
おいて発熱体への通電を停止し、金属を凝固させ
た。このような手順を経て、低融点金属と接点ピ
ン間の拡散及び低融点金属が凝固する時の収縮に
より、接点ピンを、低融点金属を介して、十分に
接触させることができ、よつて、すぐれた接点接
続体が得られた。この時の接触抵抗は、1mΩ以
下でありかつ安定であつた。なお、低融点金属
は、その溶融時、表面張力により金属溜めの部分
にプールされており、ガイド孔外に流出すること
がなかつた。

次に、接点ピンの接続を解除する手順である
が、これは、上記した接続の手順とは逆の操作を
行なえばよい。すなわち、再び低融点金属を溶融
させた後にそこから接点ピンを抜去し、低融点金
属が再び凝固してもとの状態になるまで冷却する
のである。本発明者らは、接点ピンの接続とその
解除とを多数回繰り返したけども、得られる接触
抵抗に変化は認められなかつた（接触抵抗＜1m
Ω）。

引き続いて、本発明の接続装置を多数接点ピン
の電気装置を接続するために使用した代表的な例
を、添付の第３図以降を参照しながら説明する。

第３図は、本発明を適用し得る複数個のLSIモ
ジユールが取り付けられているプリント回路基板
の面図である。プリント回路基板は、図中、２０
で示されておりかつLSIモジユール２１，２２及
び２３が取り付けられている。これらのLSIモジ
ユールには、それぞれ、モジユール２１において
ｔで示されるように、複数個のLSIチツプが搭載
されている。図中の２４は、第４番目のLSIモジ
ユールが取り付けられる予定の場所を表わし、ま
た、２５は回路基板２０の表面にある回路パター
ン、そして２６はガイドピン用の貫通孔を表わ
す。回路基板２０には、さらに、カードエツジコ
ネクタなどの接点ピンと接触させるための接点２
７もまたプリントされている。

LSIモジユールが高集積度になつてくると、そ
れらのモジユールの下面又は側面に数百本の端子
又は接点ピンが取り付けられ、これらの端子又は
ピンをプリント回路基板に接続する必要がでてく
る。本発明の接続装置を使用すると、このような
多数接点ピンの接続を零挿入力及び零抜去力に近
い状態で確実に行なうことができる。すなわち、
LSIモジユールとプリント回路基板との間に、以
下に第４図で説明するような本発明の接続装置を
第５図及び第６図に示すように介在させて、接続
すれば、安定な電気的接続体を比較的に容易に得
ることができる。

第４図は、多数の接点ピンを有するLSIモジユ
ールとプリント回路基板とを接続するための本発
明の接続装置の、１つの接続点となる部分を拡大
して示した断面図である。この装置の形状は、金
属溜め３がガイド孔２の下端に移動してその形状
がロート状になつた点を除いて、基本的に第１図
のそれに同じである。

第５図は、第４図に示した接続装置をLSIモジ
ユールとプリント回路基板との間にサンドイツチ
して電気的接続装置を構成した時の、その一部の
断面を拡大して示したものである。LSIモジユー
ル２１に取り付けの接点ピン３１として、ここで
は、厚さ5μmのSnメツキを施した燐青銅線（直
径0.3mm）を使用した。LGIモジユール２１をプ
リント基板２０に接続する手順は、次の通りであ
つた：接続ボード１を回路基板２０の上方に位置
合わせて載置し、さらにこれにLSIモジユール２
１を位置合わせする。位置合わせ後、モジユール
２１の接点ピン３１をガイド孔２の端部に挿入
し、この状態で発熱体２に通電する。低融点金属
４が溶融した時点で、先にガイド孔２の入口まで
案内しておいた接点ピン３１をさらに奥まで挿入
し、ストツパー（図示せず、第６図では３２）が
接続ボード１の表面と接触するところまで挿入し
て溶融低融点金属４にピン３１を接触させる。一
方、これと同時に、低融点金属４は、金属溜め３
内にあつて、自重により下方に凸形の液面を形成
し、もう１つの被接続部材であるところの回路パ
ターン２５とも確実に接続する。しかる後に発熱
体への通電を遮断し、そのままの状態で低融点金
属を凝固させる。このようにして、LSIモジユー
ルと回路基板との、安定した電気的接続体が得ら
れた。この時の接触抵抗は、1mΩ以下であつた。
形成した電気的接続体の離脱であるが、これは、
上記した手順を上記とは逆に実施することによつ
て容易に達成することができる。

第６図は、LSIモジユールとプリント回路基板
とを、本発明の電気的接続装置を介して多数の接
点ピンの接続を通じて接続する時の構成を示した
略示断面図である。例えば、LSIモジユール２１
は、接点ピン３１が所定面積（40×40mm）のなか
に1.27mmの間隔で取り付けられており、その総計
は900本である。これらの接点ピンは、それぞれ
絶縁されておりかつ、図示の通り、環状のパツド
３６を有している。環状パツド３６は、LSIモジ
ユールの下面に融着してある。このLSIモジユー
ルに整列して設けてある接点ピンに対応するよう
に、接続ボード１にガイド孔２が設けてあり、ま
た、これらのガイド孔に対応する位置に、プリン
ト回路基板２０の回路パターン２５及び２８が整
列して設けてある。

プリント回路基板２０は、多層プリント回路基
板である。図中の２９は、回路を構成している銅
箔を表わしかつ、それぞれ、基板２０の絶縁材料
により完全に独立した状態にある。各銅箔層２９
は、スルーホールメツキ層３４及びメツキ層３５
によつて、基板表面の回路パターン２５及び２８
に接続されている。

このように、多数本の接点ピン３１、ガイド孔
２、そして回路パターン２５及び２８は、LSIモ
ジユール２１に取り付けられているストツパー３
２付のガイドピン３３と接続ボード１のガイド穴
７及びプリント回路基板２０のガイド穴２６とに
よつて位置決めされるようになつている。

以上の説明から明らかなように、第６図に示す
ように多数本の接点ピンを有するLSIモジユール
は、本発明の接続装置を使用すると、第５図に示
すような方法により接続ボードを介して回路基板
に接続することができる。この接続は、低融点金
属が溶融した状態で行なうので、900本とという
非常に多数のピンが高密度で存在していたとして
も、実質的に無荷重近い力がピン挿入時に入用な
だけである。また、この接続は、一種に拡散接続
であるために、非常に安定な、低い接触抵抗が得
られ、接続後はそれだけで接触が自己保持されて
おり、特に外部から締め付けるなどの手段を設け
ることを必要としない。

さらに、第４図に図示の接続装置において、接
続ボード１の材料としてアルミナの代りにポリイ
ミド樹脂を使用して、第５図及び第６図に示すよ
うにして接点接続を行なつた。ポリイミド樹脂
は、以下に述べるように、260℃で60秒間の半田
浸漬に十分に耐え得る耐熱性を有しているので、
ここで選ばれたものである。一般に、樹脂材料
は、それが十分な電気絶縁性と耐熱性とを有して
いる限りにおいて、同時に使用する低融点金属及
びその溶融条件を適切に選択することによつて、
その特長を生かした形で接続ボードとして利用す
ることができる。本例では、絶縁材料としてポリ
イミド樹脂を使用したことの他、発熱体５として
圧延ニクロム合金（厚さ50μm）を使用した。発
熱体を有する接続ボードの製作には、この分野に
おいて一般的に用いられている多層プリント板の
製造法をそのまま応用した。本例の場合、接続ボ
ードへのガイド孔の形成及び発熱体を内蔵させる
ための樹脂板の積層及び接着が非常に容易であつ
た。

第７図において、本発明の接続装置の、１つの
接続点となる部分が拡大して示されている。この
接続装置１０は、ガイド孔２の先端が先細りとな
るように構成した違いを除いて、第１図及び第４
図に図示の接続装置と基本的に同一の思想で構成
されている。ガイド孔２の先細りの具合である
が、その部分が金属溜め３として機能し得る限り
において、特に限定されるものではない。本例に
おいても、先の第１図及び第４図において使用し
たものと同一の材料、寸法などを適用して電気的
接続装置を構成することができる。

第８図において、第７図の接続装置において使
用し得る接点ピンの一例が垣大して示されてい
る。図中の２１はLSIモジユールを表わし、これ
に、図示の通り先細りの、接点ピン３１が取り付
けられている。接点ピンの先端ｂの部分である
が、これは、ガイド孔２の先端ａの部分よりも若
干小さくしてある。

第９図は、第７図に図示の接続装置を使用し
て、これをLSIモジユールとプリント回路基板と
の間にはさみこんで電気的接続体を形成した時
の、その一部の断面を拡大して示してある。プリ
ント回路基板２０は、本来多層プリント回路基板
であるのが一般的であるが、ここでは、便宜上、
一層の回路の場合について示してある。回路（こ
こでは銅箔層）２９は、メツキ層３５によつて、
回路パターン２８に接続されている。低融点金属
４は、それを溶融させて接点ピン３１と回路パタ
ーン２８とを接触させた後に再び凝固させ、よつ
て、接点ピンと回路パターンとを接続した後の状
態が示されている。この図から明らかなように、
接点ピン３１は、LSIモジユールと接続ボードと
を組み立てた時に接点ピンの先端が接続ボードの
小さく絞つたガイド孔の先端と同一面となるよう
な長さを有しているのが好ましい。

図示の電気的接続体の形成とその解除とは、先
に第５図において説明したものと同様にして行な
うことできる。得られる結果も同様に良好であ
り、接触抵抗は1mΩ以下であることが実験から
認められた。

本例の場合、LSIモジユール２１に接点ピン３
１を、40×40mmの所定面積のなかに1.0mmの間隔
で総計1600本の割合でそれぞれ絶縁した状態で整
列して配設してある。接点ピン３１は、0.3mmの
直径を有しておりかつ直径0.5mmの環状パツド３
６を有している。環状パツド３６は、LSIモジユ
ール２１の下面に融着してある。このLSIモジユ
ールに整列して配設してある接点ピンに対応する
ように、接続ボードにガイド孔が、そして、この
ガイド孔に対応するように、プリント回路基板の
上面に回路パターン２８が、それぞれ設けられて
いる。ここに図示した接続体の密度は先に説明し
た接点ピン数900本の接続体のそれに比較しては
るかに大であるということは、今さら説明するま
でもなく明白である。

第１０図は、ガイド孔の内面に金属被雰を形成
した、本発明の電気的接続装置のいま１つの好ま
しい形態を示した部分拡大断面図である。図示の
接続装置は、金属被覆が形成されている点を除い
て、基本的に第４図のそれに同じである。すなわ
ち、接続装置１０のボード１において、接点ピン
を挿入するためのガイド孔２と、該ガイド孔の下
端に形成されたロート状の金属溜め３と、該金属
溜めにプールされた低融点金属４と、該金属を溶
融させるため発熱体５（端子６に接続）とがそれ
に組込まれていることに加えて、約5μmの膜厚を
有するPd−Ag合金被覆層３７がガイド孔の内面
（面取り部２′の内面も含む）に設けられている。

第１１図は、接続ボードのモジユールと相接す
る側の表面に低伝導性の絶縁性樹脂材料が被覆さ
れている、本発明の電気的接続装置のいま１つの
好ましい形態を示した部分拡大断面図である。図
示の接続装置は、上記したように絶縁性樹脂材料
がさらに被覆されている点を除いて、基本的に第
４図のそれに同じである（詳しくは、第４図の説
明を参照されたい）。本例では、図示の通り、接
続ボード１の、モジユール（図示せず）と相接す
る側の表面を、厚さ約50μmのポリイミド樹脂３
８で被覆している。このようにモジユールと接続
ボードとの中間に熱伝導性の低い層を設けた結
果、モジユールに悪い影響を及ぼすその側への熱
の流出の防止と、接続ボード内、とりわけ金属溜
め周辺、における熱の蓄積とを達成することがで
きる。

本発明に従うと、発熱体、すなわち、抵抗、を
接続ボード内の任意の位置に、任意のパターンで
形成することができる。これらのパターンを具体
的に例示したものが、第１２図、第１３ａ図及び
第１４ａ図である。図中、２はガイド孔を、５は
発熱体を、そして４０は導体を表わしている。先
ず最初に、第１２図を参照しながら、発熱体パタ
ーンの形成について説明する：大きさ40×40mm及
び板厚のアルミナ基板を用意し、これに、1.27mm
のピツチで、直径0.5mmの細孔を30×30個穿孔す
る。穿孔には、レーザ加工又は超音波加工の技法
を使用可能である。その他の穿孔法として、アル
ミナ基板を焼結する前のグリーンシートの状態で
先に穿孔し、その後で焼結を行なう方法も使用す
ることができる。このようにして用意したアルミ
ナ基板上に、厚膜スクリーン技術を用いて、発熱
体（抵抗体）及びそれらを接続する導体を形成す
る。図示の例の場合、発熱体の寸法は、幅0.4mm
及び長さ１mmであつた。孔（ガイド孔となるべき
もの）は、長手方向について、一列あたりについ
て30個であるので、図示のような発熱体を30個形
成し、これを直列に接続するよう導体を形成す
る。これらの直列に接続した発熱体は、孔の数が
30個であるから、図の横方向について31列を形成
する。次に、各列の抵抗を、並列となるように導
体で接続する。本例の場合、発熱体としてイー・
アイ・デユポン社製のNo.4720抵抗ペーストを使用
し、導体として同社製のNo.9770導体ペーストを使
用した。もちろん、他の発熱体及び導体ペースト
を使用することも可能であり、また、スパツタリ
ングなどの薄膜技術を応用しても差しつかえな
い。このようにして製作した発熱体の、正極及び
負極間で測定した抵抗は、約250Ωであつた。こ
のような、発熱体及び導体を形成した基板と、別
に用意した同寸法で同様のガイド孔を有する基板
とを、イー・アイ・デユポン社製の9137ペースト
で互いに接着した。最後に、試験として、先に接
着した２枚の基板の接続体に60Vの電圧を印加し
たところ、孔のなかに予め充填しておいたIn−
Sn合金の溶融したことが確認された。

引き続いて、第１３ａ図（第１３ｂ及び第１３
ｃ図も）及び第１４ａ図（第１４ｂ図も）に示し
たような発熱体パターンを形成したところ、第１
２図におけると同様の効果が得られた。

第１５図には、接続装置の金属溜めの周囲にヒ
ートシンク用金属層が形成されているものが示さ
れている。第１６図もこれと同様である。このよ
うに構成すると、発熱体により生成した熱を金属
溜めに優先的に導き、接続装置の金属溜め部をす
べて均等に加熱するとともに、低融点金属の迅速
な溶融を可能とすることができる。第１５図に
は、第１図に示した接続装置１０にヒートシンク
用金属層８を埋設した例が、そして、第１６図に
は、第４図に示した接続装置にヒートシンク用金
属層８を埋設した例が、それぞれ示されている。
これらの例において、金属層８は、それぞれ、金
属溜め３を取り囲む環状の、膜厚10μmのAu厚膜
から形成されている。

第１７図及び第１８図に示されているように、
発熱体５を接続ボード１の表面に形成することも
可能である。但し、この場合、発熱体５をさらに
絶縁層９で被覆することが必要である。すなわ
ち、発熱体５は接続ボード１の表面にそのまま露
出していてはならず、特殊な形ではあるが、接続
ボード１に内蔵されていることが重要である。図
示の例では、発熱体に通電するための端子が４１
で、そして端子４１間を電気的に接続する導体路
が４２で示されている。本例では、発熱体５とし
て面積抵抗100Ω／sqの厚膜ペースト（イー・ア
イ・デユポン社製抵抗ペーストNo.4720）を、端子
４１として厚膜導体ペースト（イー・アイ・デユ
ポン社製導体ペーストNo.9770）を、そして絶縁層
９として絶縁ペースト（イー・アイ・デユポン社
製絶縁ペーストNo.9137）を使用した。さらに、導
体路４２を形成するため、導体ペースト（イー・
アイ・デユポン社製導体ペーストNo.9770）を使用
して厚膜法を実施した。但し、この導体路は、接
続ボード１にあけた孔の全体に導体を充填する
が、さもなければ、その孔の内面に導体層を設け
ることによつて形成することができる。

(6) 発明の効果 本発明に従うと、先ず、非常に僅かな挿入力と
抜去力とで、電気装置間の接続及びその接続の解
除を行なうことができる。さらに、スプリング機
構の付いたジツツクの使用が不必要であるので、
１接点ピン当りの占有面積を大幅に縮小すること
ができ、したがつて、比較的に小さな面積内に、
非常に多数の接続体を設けることができる。さら
に、本発明に従うと、信頼性の高い、低い接触抵
抗の接続を行なうことができる。また、本発明の
電気的接続装置は、それを低コストで組み立てる
ことができる。

本発明に従うと、特に樹脂材料を使用して接続
ボードを形成することによつて、比較的に容易に
接続装置を製作することができる。さらに、ガイ
ド孔の形状を変更することによつて、より高密度
の接続を行なうことができる。また、ガイド孔の
内壁を金属材料で被覆することによつて、低融点
金属の充填及びその保持をさらに容易ならしめる
ことができる。また、接続ボードのモジユールと
相接する側の面に熱伝導性の低い絶縁性樹脂を被
覆することによつて、モジユールへの熱の影響を
防止するとともに、接続ボード内における放熱効
果を高めることできる。

さらに、本発明に従うと、ヒートシンク用金属
層を金属溜めの周囲に形成することによつて、金
属溜め部分の加熱を効率よく、短時間で行なうと
ともに、接続装置のすべての金属溜め部分を均等
に加熱することができる。また、本発明に従う
と、発熱体に位置を接続ボードの表面にもつてく
ることによつて、発熱体形成に要する工数を減ら
すことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の電気的接続装置の好ましい
１形態を示した部分拡大断面図、第２図は、第１
図に図示の接続装置を使用して接点ピン間の接続
を行なつた状態を示した断面図、第３図は、本発
明を適用し得る、LSIモジユール搭載回路基板の
平面図、第４図は、本発明の電気的接続装置のい
ま１つの好ましい形態を示した部分拡大断面図、
第５図は、第４図に図示の接続装置を使用して
LSIモジユールとプリント回路基板との間の接続
を行なつた状態を示した断面図、第６図は、第５
図に図示の状態を多数の接点ピン接続に関して示
した略示断面図、第７図は、本発明の電気的接続
装置のいま１つの好ましい形態を示した部分拡大
断面図、第８図は、第７図に図示の接続装置にお
いて使用し得る接点ピンの一例を示した拡大図、
第９図は、第７図に図示の接続装置を使用して
LSIモジユールとプリント回路基板との間の接続
を行なつた状態を示した断面図、第１０図は、ガ
イド孔の内面に金属被覆を形成した、本発明の電
気的接続装置のいま１つの好ましい形態を示した
部分拡大断面図、第１１図は、接続ボードのモジ
ユールと相接する側の表面に低伝導性の絶縁性樹
脂材料を被覆した、本発明の電気的接続装置のい
ま１つの好ましい形態を示した部分拡大断面図、
第１２図、第１３ａ図、第１３ｂ図、第１３ｃ
図、第１４ａ図及び第１４ｂ図は、それぞれ、本
発明において使用し得る発熱体パターンの一例を
示した略示図、第１５図及び第１６図は、それぞ
れ、ヒートシンク用金属層を接続ボードに内蔵せ
る例を示した、本発明の電気的接続装置の部分拡
大断面図、そして第１７図及び第１８図は、それ
ぞれ、発熱体を接続ボードの表面に形成せる例を
示した、本発明の電気的接続装置の部分拡大断面
図である。 図中１は接続ボード、２はガイド孔、３は金属
溜め、４は低融点金属、５は発熱体、８はヒート
シンク用金属層、１０は電気的接続装置、そして
１１，１２及び３１は接点ピンである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電気装置間に介在せしめてそれらの接点ピン
   と接点ピンを電気的に接続するための装置であつ
   て、 絶縁材料からなる接続ボード、 該接続ボードを貫通して穿たれた、電気装置の
   接点ピンを挿入可能な内径一定のガイド孔、 該ガイド孔のほぼ中央部に形成された円筒形の
   金属溜め、 該金属溜めに収容された、接点間接続に供され
   る融点100〜170℃の低融点金属、そして 前記接続ボードの内部であつて前記金属溜めの
   近傍に配置された、前記低融点金属を溶融せしめ
   るための発熱体、 を組み合わせて含んでなることを特徴とする電気
   的接続装置。 ２ 前記絶縁材料がセラミツク材料である、特許
   請求の範囲第１項に記載の電気的接続装置。 ３ 前記絶縁材料が樹腸材料である、特許請求の
   範囲第１項に記載の電気的接続装置。 ４ 前記ガイド孔の両端が面取りされている、特
   許請求の範囲第１項〜第３項のいずれか１項に記
   載の電気的接続装置。 ５ 前記ガイド孔の内面に金属材料が被覆されて
   いる、特許請求の範囲第１項〜第４項のいずれか
   １項に記載の電気的接続装置。 ６ 前記接続ボードの、電気装置のモジユールと
   相接する側の表面に低熱伝導性の絶縁性樹脂材料
   が被覆されている、特許請求の範囲第１項〜第５
   項のいずれか１項に記載の電気的接続装置。 ７ 前記低融点金属がIn―Sn合金である、特許
   請求の範囲第１項〜第６項のいずれか１項に記載
   の電気的接続装置。 ８ 前記発熱体が厚膜、薄膜抵抗である、特許請
   求の範囲第１項〜第７項のいずれか１項に記載の
   電気的接続装置。 ９ 前記金属溜めの近傍にヒートシンク用金属層
   が形成されている、特許請求の範囲第１項〜第８
   項のいずれか１項に記載の電気的接続装置。 １０ 電気装置間に介在せしめて、一方の電気装
   置の接点ピンと他方の電気装置の表面の回路パタ
   ーンを電気的に接続するための装置であつて、 絶縁材料からなる接続ボード、 該接続ボードを貫通して穿たれた、電気装置の
   接点ピンを挿入可能な内径一定のガイド孔、 前記ガイド孔の端部のうち前記回路パターンに
   面する側の端部に形成された、接続ボードの表面
   に向かつてロート状に拡大せる断面を有する金属
   溜め、 該金属溜めに収容された、接点間接続に供され
   る融点100〜170℃の低融点金属、そして 前記接続ボードの内部であつて前記金属溜めの
   近傍に配置された、前記低融点金属を溶融せしめ
   るための発熱体、 を組み合わせて含んでなることを特徴とする電気
   的接続装置。 １１ 前記絶縁材料がセラミツク材料である、特
   許請求の範囲第１０項に記載の電気的接続装置。 １２ 前記絶縁材料が樹脂材料である、特許請求
   の範囲第１０項に記載の電気的接続装置。 １３ 前記ガイド孔の内面に金属材料が被覆され
   ている、特許請求の範囲第１０項〜第１２項のい
   ずれか１項に記載の電気的接続装置。 １４ 前記接続ボードの、電気装置のモジユール
   と相接する側の表面に低熱伝導性の絶縁性樹脂材
   料が被覆されている、特許請求の範囲第１０項〜
   第１３項のいずれか１項に記載の電気的接続装
   置。 １５ 前記低融点金属がIn−Sn合金である、特
   許請求の範囲第１０項〜第１４項のいずれか１項
   に記載の電気的接続装置。 １６ 前記発熱体が厚膜、薄膜抵抗である、特許
   請求の範囲第１０項〜第１５項のいずれか１項に
   記載の電気的接続装置。 １７ 前記金属溜めの近傍にヒートシンク用金属
   層が形成されている、特許請求の範囲第１０項〜
   第１６項のいずれか１項に記載の電気的接続装
   置。 １８ 電気装置間に介在せしめて、一方の電気装
   置の接点ピンと他方の電気装置の表面の回路パタ
   ーンを電気的に接続するための装置であつて、 絶縁材料からなる接続ボード、 該接続ボードを貫通して穿たれた、電気装置の
   接点ピンを挿入可能な内径一定のガイド孔、 前記ガイド孔の端部のうち前記回路パターンに
   面する側の端部に形成された、接続ボードの表面
   に向かつて先細りの断面を有する金属溜め、 該金属溜めに収容された、接点接続に供される
   融点100〜170℃の低融点金属、そして 前記接続ボードの内部であつて前記金属溜めの
   近傍に配置された、前記低融点金属を溶融せしめ
   るための発熱体、 を組み合わせて含んでなることを特徴とする電気
   的接続装置。 １９ 前記絶縁材料がセラミツク材料である、特
   許請求の範囲第１８項に記載の電気的接続装置。 ２０ 前記絶縁材料が樹脂材料である、特許請求
   の範囲第１８項に記載の電気的接続装置。 ２１ 前記ガイド孔の内面に金属材料が被覆され
   ている、特許請求の範囲第１８項〜第２０項のい
   ずれか１項に記載の電気的接続装置。 ２２ 前記接続ボードの、電気装置のモジユール
   と相接する側の表面に低熱伝導性の絶縁性樹脂材
   料が被覆されている、特許請求の範囲第１８項〜
   第２１項のいずれか１項に記載の電気的接続装
   置。 ２３ 前記低融点金属がIn〜Sn合金である、特
   許請求の範囲第１８項〜第２２項のいずれか１項
   に記載の電気的接続装置。 ２４ 前記発熱体が厚膜、薄膜抵抗である、特許
   請求の範囲第１８項〜第２３項のいずれか１項に
   記載の電気的接続装置。 ２５ 前記金属溜めの近傍にヒートシンク用金属
   層が形成されている、特許請求の範囲第１８項〜
   第２４項のずれか１項に記載の電気的接続装置。