JPH10162909A - 高密度コネクタおよび製造方法 - Google Patents

高密度コネクタおよび製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】ボールグリッドアレイ技術により回路基板に装
着可能な電気コネクタ 【解決手段】コネクタ部材のハウジングの外側に形成さ
れた少なくとも１の凹部２０，２２，２４，２６，２８
内に、このハウジングの内側からコンタクトを延設し、
この凹部内に所定量のはんだペーストを導入しかつはん
だボール８２，１００を配置する。これらの凹部ははん
だボールよりも横方向寸法が小さく、したがって、はん
だボールはコンタクトに近接する位置で、これらの凹部
の縁部で支えられる。リフロー工程により、はんだボー
ルを凹部内に延びるコンタクトの一部に融合する。これ
により、コネクタの装着用インターフェイスに沿うボー
ルグリッドアレイがほぼ共通平面内に配置される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気コネクタに関
し、より詳細には、例えばアレイコネクタ等の高密度Ｉ
／Ｏコネクタに関する。
【０００２】
【従来の技術およびその課題】特に個人用の携帯装置で
ある電子装置のサイズを減少し、更に、このような装置
の機能を追加するための技術開発が行われており、これ
により、全ての部材、特に電気コネクタの小型化が要求
されている。コネクタを小型化する開発動向には、シン
グルあるいはダブルの列のリニアコネクタにおける端子
間のピッチを減少することが含まれ、これにより、コネ
クタを受入れるために割当てられた回路基板の周部の狭
い領域に嵌合するコネクタにより、比較的多数のＩ／Ｏ
あるいは他のラインを接続することができる。小型化の
動向は、更に回路基板上に部材を装着するための表面実
装技術（ＳＭＴ）を優先することに移行している。表面
実装技術の使用の増大とリニアコネクタの必要とされる
細かなピッチとの融合により、高容量かつ低コスト作動
のための表面実装技術の限界に近付いている。端子のピ
ッチを減少することは、はんだペーストのリフロー処理
中における隣接するはんだパッドあるいは端子間のブリ
ッジ形成の可能性が増大する。Ｉ／Ｏ密度の増大に対す
る必要性を満たすために、アレイコネクタが提案されて
いる。このようなコネクタは、絶縁基板上に装着された
端子の２次元配列を有し、密度を改善することができ
る。しかし、これらのコネクタは、端子の全てではない
としても、そのほとんどの表面実装用テイルがコネクタ
ボディの下側に配置されるため、表面実装技術により回
路基板に取付けることは、ある程度の困難を伴う。この
結果、実装技術は高い信頼性を有することが必要であ
り、これは、はんだ結合部あるいは欠陥があった場合の
補修部を視覚的に検査することが困難なためである。集
積回路（ＩＣ）をプラスチックあるいはセラミック基板
上に実装する際に、ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）お
よび他の同様なパッケージを使用することが一般的にな
っている。ボールグリッドアレイパッケージでは、ＩＣ
パッケージに取付けられた球状のはんだボールが、典型
的にはスクリーンあるいはマスクを用いることによりは
んだペースト層が塗布された回路基板の電気コンタクト
パッド上に配置される。この後、はんだペーストおよび
はんだボールの少なくとも一部あるいは全てが溶融しか
つ回路基板上に形成された下側の導電パッドに融合する
温度に加熱される。これにより、集積回路は回路基板に
結合され、集積回路に外部リードを設けることを必要と
しない。
【０００３】ボールグリッドアレイおよび同様なシステ
ムを用いて集積回路を基板に結合することは多くの利点
を有するものであるが、電気コネクタあるいは同様な部
材をプリント配線したプリント基板（ＰＷＢ）あるいは
他の基板上に装着するための対応する手段は、まだ開発
の余地がある。多くの場合、はんだボールの基板係合面
は共通平面内に配置され（coplanar）、ほぼ平坦な装着
用インターフェースを形成することが重要であり、した
がって最終用途では、ボールはリフロー処理し、プリン
ト配線された基板に均一にはんだ付けする。所定の基板
上におけるはんだの共通平面性に大きな差があると、コ
ネクタがプリント基板上にリフローはんだ付けされたと
きに、はんだ付け機能が不良となる可能性がある。はん
だ付けの信頼性を高めるために、ユーザは極めて狭い範
囲の共通平面性を指定し、通常は０．００４インチ（約
０．１０２mm）のオーダーである。はんだボールの共通
平面性ははんだボールのサイズおよびそのコネクタ上の
位置で影響される。ボールの最終的なサイズは、はんだ
ペーストおよびはんだボールの双方で当初に利用可能な
はんだの全体量にしたがう。はんだボールをコネクタの
コンタクトに設ける際、この考察は問題を提起し、これ
は、はんだ素材（solder mass ）内に収容されたコネク
タコンタクトの量の変化が、はんだのサイズの潜在的な
変化、したがって装着用インターフェースに沿うコネク
タ上のはんだボールの共通平面性に影響を与えるためで
ある。
【０００４】コネクタを基板にはんだ付けする際の他の
問題は、コネクタが、例えば多数の凹部を有する等の比
較的複雑な形状の絶縁ハウジングを有する場合があるこ
とである。このような熱可塑性ハウジングにおける残留
応力は、モールド成形工程、コンタクトの挿入あるいは
これらの双方の組合わせにより形成される。これらのハ
ウジングは、当初から、あるいは、はんだボールをリフ
ロー処理するために必要な熱等の表面実装工程に必要な
温度まで加熱したときに、歪みあるいはねじれを生じ
る。このようなハウジングの歪みあるいはねじれは、コ
ネクタ組立体とプリント基板との間で寸法上の不整合を
生じさせる可能性があり、これにより、はんだボール等
の表面実装部材がはんだペーストと十分に接触せずある
いははんだ付け前にプリント基板に近接するため、はん
だ付けの信頼性が損なわれる。
【０００５】したがって、表面実装技術により、高密度
電気コネクタの基板上に信頼できかつ効果的に装着する
ことが望まれている。
【０００６】
【課題を解決するための手段および効果】本発明による
電気コネクタは、表面実装技術により、回路基板に高Ｉ
／Ｏ密度の信頼できる取付けを提供する。これらのコネ
クタは、装着用インターフェースに沿う高度の共通平面
性を示す。
【０００７】本発明の電気コネクタは、１または複数の
端子が可融導電材料により基板に接続可能である。この
可融導電材料は、リフロー処理して端子と回路基板との
間に主電流路を形成可能なはんだボールを含むのが好ま
しいはんだ素材である。
【０００８】本発明の１の側面では、電気コネクタの部
材上に外側を溶融可能の導電性コンタクトを形成するた
めの方法が含まれる。１の方法によると、コネクタ部材
あるいはコンタクトの外側に凹部が形成される。導電コ
ンタクトの部分は導電性部材の内側の近部からハウジン
グの外側の凹部内に延びる。この凹部は制御された量の
はんだペーストを充填される。例えばはんだボールであ
る可融導電性部材は、ハウジングの外側の凹部内に配置
される。この凹部内に配置された導電性部材は、はんだ
ペーストを溶融し、この凹部内に延びるコンタクトの部
分に可融導電性部材を溶融するために十分な温度に加熱
される。
【０００９】本発明には、はんだボール等の可融導電性
部材に前記コンタクトが結合可能である端子タブ領域を
備える電気コネクタに使用するためのコンタクトが含ま
れる。コンタクトの中間領域は、端子タブとコンタクト
領域との間に配置される。中間領域は、例えばはんだぬ
れ性を有しない材料（non-solder wettable material）
のコーティングあるいはメッキを施すことにより、溶融
はんだ流に対して抵抗することができる。この配置によ
り、コンタクトに対する取付け領域からはんだボールを
吸上げるはんだウィッキングが防止される。
【００１０】コネクタの表面実装用インターフェースの
共通平面性（coplanarity ）は、応力の形成を防止した
絶縁コネクタハウジングを設けることにより、維持され
る。本発明のこの観点によると、コンタクト端子がハウ
ジングの開口内に挿入される。開口の断面部は、端子が
開口内に挿入されるときに、端子により変形可能に形成
される成形突起を少なくとも一側に有するように形成さ
れる。この配置により、多数のコンタクトを挿入するこ
とで形成される応力が防止され、ハウジングの歪みおよ
びねじれが最小となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１，図２，図１２，図１３を参
照すると、本発明の高密度コネクタの第１の実施の形態
による互いに噛合うコネクタのセットは、全体を符号１
０で示すレセプタクルを含む。レセプタクルの基部は全
体を符号１２で示してある。この基部は、例えば液晶ポ
リマー（ＬＣＰ）である表面実装リフロー温度に耐える
ことのできる好適な絶縁ポリマー材料をモールド成形す
ることにより形成するのが好ましい。最初に基部を参照
すると、この部材は、外側部１６と内側部１８とを有す
る基部壁１４を備える。この外側部には、例えば凹部２
０，２２，２４，２６，２８（図１２）等の外側凹部が
設けられている。内側部には、例えば凹部３０，３２，
３４，３６，３８等の内側コンタクト収容凹部が設けら
れる。これらの内側および外側凹部は、例えばスロット
４０，４２，４４，４６，４８等の中間スロットで接続
されている。外側凹部のそれぞれは、例えば基部壁５０
および側壁５２（図１２）である基部壁および側壁を有
する。内側信号コンタクト収容凹部のそれぞれは、例え
ば基部壁５４および側壁５６，５８で等の基部壁と互い
に交差する側壁とを有する。内側溝あるいはパワーコン
タクト収容凹部のそれぞれも、例えば基部壁６０および
側壁６２，６４である基部壁および対角状の側壁を有す
る。これらの内側および外側凹部、および、接続用中間
スロットは、グランド／パワーコンタクトあるいは信号
コンタクトを受入れる。
【００１２】グランドあるいはパワーコンタクトは、全
体を符号６６で示し、２つのコンタクトフォーク状部６
８，７０から形成される上部を有するのが好ましい。こ
れらのフォーク状部のそれぞれは収束部７２と、接点７
４と、外方拡散あるいは導入部７６とを有する。グラン
ドあるいはパワーコンタクトも、レセプタクルの下側壁
を通る中間部７８と、外側凹部内に延びる下側部８０と
を含む。はんだボール８２は、後述するように下側部８
０上に融合（fuse）される。
【００１３】信号コンタクト（図１２および図１３）の
それぞれは、全体を符号８４で示す上側部を含み、この
上側部は、コンタクト突起８６と導入湾曲部８８と補強
リブ９０とを有するのが好ましい。信号コンタクトも、
中間部９２を含み、この中間部はレセプタクルの下側壁
を通る。信号コンタクトのそれぞれは、例えば図１２お
よび図１３に示す凹部２２等の外側凹部内に延びる下側
部９８（図１３）を含み、はんだボール１００は後述す
るように下側部９８に融合される。
【００１４】特に図１および図２を参照すると、レセプ
タクルの基部は、例えば全体を符号１０２で示すラッチ
構造を備える。このラッチ構造は、垂直溝１０６の上に
重なり、外方突起１０８を有する上方タブ１０４を含
む。レセプタクルの基部も、他の同様なラッチ構造１１
０，１１２，１１４を有する。レセプタクルは、更に、
全体を符号１１６で示す上側部を含み、この上側部は基
部の上に重ねられる。この上側部は、頂壁１１８と周側
壁１２０とを有する。この上側部は、例えば全体を符号
１２２で示すラッチ構造により、基部に固定される。こ
れらのラッチ構造のそれぞれは側壁凹部１２４とＵ字状
ラッチ１２６とを有し、このＵ字状ラッチは頂壁から下
方に延び、側壁凹部から離隔している。タブ１０４は、
Ｕ字状ラッチ１２６と側壁凹部１２４との間に嵌合し、
基部のラッチ構造１０２上の外方突起１０８に、Ｕ字状
ラッチを係合させることができる。上側部は、他の同様
なラッチ構造１２８，１３０，１３２を含み、これらの
ラッチ構造はそれぞれ基部のラッチ構造１１０，１１
２，１１４と係合する。上側部１１６あるいは基部１０
２は、装着ブラケット１３４，１３６を有してもよく、
これらの装着ブラケットはそれぞれファスナー用の孔１
３８，１４０を有する。上側部１１６の頂壁１１８上
に、例えば孔１４２，１４４で示す信号コンタクト近接
孔が設けられる。これらの近接孔は、基部の信号コンタ
クトの列と対応した複数の列に配列される。これらの信
号コンタクト近接孔の列間には、例えばスロット１４
６，１４８である長い接地あるいはパワーコンタクト近
接スロットが介挿される。上側部１１６は、レセプタク
ル１０と後述する相手方プラグ１５０との間の係合用イ
ンターフェースを形成する。
【００１５】図３，図４および図１１を参照すると、コ
ネクタのプラグ部材の全体を符号１５０で示してある。
このプラグは基部壁１５２と周側壁１５４とを含む。側
壁内に対向した間隙１５６，１５８が配置され、基部壁
に対して対向した関係で開口側部１６０が配置されてい
る。プラグから側方に装着ブラケット１６２，１６４が
突出し、これらのブラケットはそれぞれファスナー収容
孔１６６，１６８を有し、これらのファスナー収容孔１
６６，１６８はレセプタクルの装着ブラケットに設けら
れたファスナー収容孔１３８，１４０と整合可能であ
る。
【００１６】図１１を参照すると、基部壁１５２の内側
には、凹部１７０等の内側信号コンタクト収容凹部が設
けられている。基部壁の内側にも、凹部１７２等の内側
パワーあるいは接地コンタクト収容凹部が設けられてい
る。基部壁の外側凹部に対向した関係で、凹部１７４等
の外側信号コンタクト収容凹部と、凹部１７６等の外側
パワーおよび接地コンタクト収容凹部とが設けられてい
る。これらの外側および内側信号コンタクト収容凹部
と、外側および内側パワーあるいは接地コンタクト収容
凹部とは、それぞれ中間スロット１７８，１８０で接続
されている。パワー／接地コンタクト収容凹部内に、中
間スロット１８０を介して、全体を符号１８２で示すパ
ワーあるいは接地コンタクトが装着されている。それぞ
れのコンタクト１８２は、長い内側部１８４と、基部壁
１５２に装着された長い中間部１８６と、凹部１７６内
に延びる外側部１８８とを有する。はんだボール１９０
が外側部１８８上に融合される。外側部１８８とはんだ
ボールとは一部が外側凹部１７６内に収容される。プラ
グも複数の信号コンタクト１９２を含む。これらの信号
コンタクトはそれぞれ内側部１９４と基部壁に装着され
た中間部１９６と凹部１７４内に延びる端子タブ１９８
とを有する。はんだボール２００が端子端部１９８上に
融合される。これらの外側部とはんだボールも、符号１
７０で示すような外側凹部内に部分的に収容される。
【００１７】図５から図７を参照すると、上述のプラグ
が剛性のプリント基板２０２等の回路基板上に装着さ
れ、レセプタクルが同様なプリント基板２０４に装着さ
れている。これらのプラグとレセプタクルとは、図６に
示すように基板対基板の連結部を形成する。プラグは、
符号１９２で示すような二次元的に配列された信号コン
タクトを有し、これらの信号コンタクト上にはんだボー
ル１９０が融合される。表面実装技術を用いることによ
り、はんだボールもプリント基板２０２に融合され、プ
ラグの全体をプリント基板に固定し、プラグおよびプリ
ント基板内の信号コンタクト間、および、接地あるいは
パワーコンタクト間の電気接触を形成する。図５には全
てのコンタクトは記載してないが、しかしこのようなコ
ンタクトの全ては、同じ方法ではんだボールおよびプリ
ント基板に接続される。同様に、はんだボール１００
は、レセプタクル信号コンタクト８４上に融合され、こ
れらのはんだボールはプリント基板２０４に融合され
る。レセプタクルの接地／パワーコンタクト６６は、ス
ロット１３４内に装着され、はんだボール８２に融合さ
れ、これらのはんだボールはプリント基板２０４に融合
される。
【００１８】プラグは、レセプタクルと整合され、した
がってプラグの周側壁１５４はレセプタクルの上側部１
１８の周側壁１２０と重なる。
【００１９】図７の（Ａ）から（Ｃ）を参照すると、プ
ラグとレセプタクルとの係合状態を詳細に示してある。
図７の（Ａ）は、初期整合の後、プラグ内の接地／パワ
ーコンタクトが最初に、レセプタクル内の接地／パワー
コンタクト収容スロット内に入り、レセプタクル内の対
応するパワー／接地コンタクトに係合することを示す。
信号コンタクトはレセプタクルの信号コンタクトスロッ
トに入る。図７の（Ｂ）は、プラグ内の信号コンタクト
がレセプタクル内の対応する信号コンタクトに初期係合
し、プラグ内のパワー／接地コンタクトがレセプタクル
内のパワー／接地コンタクトの対向する板部間に係合す
る。図７の（Ｃ）は、プラグの信号コンタクトが、レセ
プタクル内の信号コンタクトと完全に係合した状態を示
す。プラグ内のパワー／接地コンタクトは、レセプタク
ルのパワー／接地コンタクトのフォーク状部の基部に配
置されるようになる。
【００２０】図８を参照すると、レセプタクルの基部１
２の外側部１６が、はんだボール付着前の状態で示して
ある。はんだボールの取付け前に、例えば端子タブ８２
である信号コンタクトの端子タブと、例えば端子タブ９
８であるパワー／接地コンタクトの端子タブとが、基部
１２の対向面１８内にコンタクトを挿入することによ
り、例えば外側凹部２０，２２，２４，２６，２８であ
る対応する外側凹部内に配置される。好適な成分のはん
だペーストが、それぞれの外側凹部にほぼ充填される。
そして、はんだボールが基部の外側面あるいは装着面の
上に配置される。外側凹部ははんだボールよりも横方向
寸法が小さく、したがって、はんだボールはコンタクト
の端子タブに近接する位置で、凹部の縁部で支えられ
る。凹部内におけるはんだボールの安定性を最大とする
ために、凹部は、断面が丸められあるいは正多角形形状
であるのが好ましい。はんだペーストは、図９に示すよ
うに、露出した凹部のそれぞれに、はんだボールを保持
するのを支援し、これには、凹部２０内のはんだボール
８２および凹部２２内のはんだボール１００で例示して
ある。追加のはんだボール２３０，２３２，２３４が、
例えば凹部２４，２６，２８内に示してある。はんだボ
ールは、レセプタクルの外側凹部の全てに配置される。
図８に示すようなはんだボールの配置前、および、図１
１に示すようなはんだボールの配置後、プラグの外側部
は、レセプタクルの外側部とほぼ同じであることが理解
される。はんだボールを外側凹部内に配置した後、コネ
クタはリフロー工程ではんだボールを端子タブ上に融合
される。コネクタの外側部は、はんだボールおよび特に
はんだボールの外面と共に、ほぼ平坦な装着用インター
フェイスを形成し、この装着用インターフェイスに沿っ
て、コネクタがプリント基板等の支持回路基板上に装着
される。
【００２１】図１０および図１３は、図１に示す実施の
形態の変形例を示し、ここでは、フォーク状のレセプタ
クルコンタクト６６に代えて、対向配置されたブレード
形式のコンタクトの対６６ａ，６６ｂが接地／パワー端
子１８２に係合している。
【００２２】図１４から図１８は、本発明の互いに嵌合
するコネクタのセットの第２の好ましい実施の形態を示
す。特に図１４および図１５を参照すると、このコネク
タのセットは、全体を符号２３６で示すレセプタクルを
備える。このレセプタクルは、全体を符号２３８で示す
絶縁ハウジングを備え、この絶縁ハウジングは内側部２
４０と側部２４２と外側部２４４とを有する。ハウジン
グも対向した整合用突起２４６，２４８を備える。ハウ
ジングの内側には、コンタクト２５０，２５１，２５２
が設けられ、これらのコンタクトは互いに湾曲して離隔
した後、接点に収束し、この接点から再度広がる。コン
タクト２５１は図１から図１３に示す実施の形態と同様
な態様で基部２３１に装着される。はんだボール２５４
等のはんだボールは、上述と同様な態様でコンタクト２
５１の板側に装着される。特に図１６および図１７を参
照すると、このコネクタのセットは全体を符号２５８で
示すプラグを備え、このプラグは全体を符号２６０で示
す絶縁ハウジングを備え、この絶縁ハウジングは内側部
２６２と周側部２６４と外側部２６６とを有する。ハウ
ジングの一端には、一対の垂直な端壁部２６８，２７０
が設けられ、これらの間に中間端部凹部２７２が設けら
れる。ハウジングの反対側の端部には、中間端部凹部２
７８を有する他の対の端壁部２７４，２７６が設けられ
る。ハウジングの内側から、符号２８２で示す凹部から
延びるコンタクト２８０等の複数のコンタクトが延在し
ている。これらのコンタクトのそれぞれは、はんだボー
ル２８４が融合される。これらのコンタクトは、食違い
状あるいはあ千鳥配列に配置されていることが明らかで
ある。例えばコンタクト２８６はコンタクト２８０に対
してオフセットしており、したがってコンタクトの列を
より密な間隔に配置してコンタクトの密度を増大するこ
とができる。特に図１８を参照すると、コンタクト２８
０等のプラグ内の各コンタクトは、例えばコンタクト２
５０，２５２等のレセプタクル内の収束する複数のコン
タクト対の１の対と垂直に整合し、これらの収束するコ
ンタクト間に介挿される。整合用突起２４６，２４８
も、プラグ内の端部凹部２７２，２７８に整合すること
が明らかである。この実施の形態では、図１から図１３
の実施の形態で用いた別個の接地／パワーコンタクトは
設けられていない。必要な場合には、この機能は非分割
のコンタクト対に組込んでもよい。
【００２３】図１９から図２３は、第３の好ましい形態
の互いに嵌合するコネクタのセットを示す。このプラグ
は、全体を符号２９０で示してある。このプラグは、全
体を符号２９２で示すハウジングを備え、このハウジン
グは基部壁２９４と周側壁２９６と対校した整合用突起
２９８，３００とを有する。ハウジングの基部壁は、内
側部３０２と外側部３０４とを有する。コンタクト３０
６等の信号コンタクトは、内側部３０２から延びる。こ
れらの信号コンタクトも、食違い状の千鳥配列に配置さ
れ、あるいは一列おきにオフセットしてコンタクト密度
を増大させていることが明らかである。プラグも、側壁
の一側と平行なプラグの側部のそれぞれに隣接して配置
された接地あるいはパワーコンタクト３１０，３１２，
３１４，３１６を備える。基部壁の外側部には、はんだ
ボール３１８等の信号コンタクト用はんだボールと、は
んだボール３２０等のパワー／接地コンタクト用はんだ
ボールとが設けられ、これらのはんだボールは、第１の
実施の形態で説明したと同様な方法で、各コンタクトに
融合される。レセプタクルは全体を符号３２２で示して
あり、絶縁ハウジング３２４を有し、この絶縁ハウジン
グは基部壁３２６と周側壁３２８と整合用突起収容凹部
３３０，３３２とを有する。基部壁は更に外側部３３４
と内側部３３６とを有する。内側部からは、コンタクト
３３８，３４０等の信号コンタクトが突出する。隣接す
る横方向列のコンタクトは、軸方向にオフセットし、コ
ンタクト密度を増大することができる。周壁部の各側部
に平行に、側部パワーあるいは接地コンタクト３４２，
３４４，３４６，３５０が設けられる。基部壁の外側部
上には、はんだボール３５２で示すような各信号コンタ
クト用のはんだボールが設けられる。更に、はんだボー
ル３５４等のはんだボールが、パワーあるいは接地ピン
のそれぞれを取付けるために設けられる。特に図２３を
参照すると、プラグ２９０がレセプタクル３２２に係合
することが明らかである。
【００２４】前述のように、表面実装技術により回路基
板上に装着されるべき電気コネクタ等の部材は、共通平
面性に対して極めて厳格であることが要求されている。
通常は約０．００３から約０．００４インチ（約０．０
７６から約０．１０２ｍｍ）のオーダーである共通平面
性の狭い公差が維持されない場合は、はんだ付け不良に
より、製品に高い欠陥率を生じさせる。回路基板からの
各コンタクトの表面実装部の距離の変異は、コンタクト
挿入工程の結果による絶縁ハウジング内のコンタクトの
位置の変異、および、コネクタボディの装着用インター
フェイスの湾曲あるいは歪みによるハウジングの変形で
生じる。本発明によるコネクタは、コネクタを基板に結
合するために使用する融合可能なボディの配置およびサ
イズを正確なものとする特徴を用いることにより、更
に、ハウジングを歪ませる傾向のあるコネクタハウジン
グ内の応力の蓄積を防止するコンタクト固定用配置を用
いることにより、厳密な共通平面性の要求を達成するこ
とができる。
【００２５】図１から図２３の実施の形態では、ハウジ
ングのボディ内に応力を形成するのを防止する態様で絶
縁ハウジング内に金属コンタクトが固定される。この固
定は、コンタクトの固定部が挿入される成形スロットあ
るいは開口を用いることにより、行われる。より小さな
信号コンタクトに特に有用な１の配置では、スロット
は、コンタクトの全ての面のうちの１の形状および寸法
に密に対応する形状を有する。この１の面に対向するス
ロットの面は、スロット内に突出する一体的にモールド
成形された側部突起を有する。突起の先端部とスロット
の対向壁との間の距離は、コンタクトの厚さよりも少な
い。したがって、突起の先端部は、スロット内に挿入さ
れるときに、コンタクトに係合しかつ変形される。突起
の先端部は変形しないため、ハウジング内に応力が形成
されるのが防止される。図示の好ましい実施の形態で
は、突起はスロットの側壁の１に一体的に形成されたピ
ラミッド状のリブを備える。
【００２６】図示の特定のリブ構造は、これが用いられ
る特定のハウジングに対して最適なものと考えられる
が、しかし、形状およびサイズが僅かに異なる他の同様
なリブも他の形式のハウジングに有益に採用することが
できる。特に図３２および図３３を参照すると、信号コ
ンタクト４９４がスロット４９６内に保持され、リブ４
９８に当接する。このリブは、コンタクト４９４に当接
する平坦面５００と、対向した傾斜部５０２，５０４と
を有する。コンタクト４９４は、スロット４９６の背部
および側縁部をリブ４９８に係合させることにより、ス
ロット内に強固に保持される。面５００に近接するリブ
の部分は、コンタクト４９４がスロット４９６内に押圧
されるために、変形されず、これにより、接触挿入によ
る応力が形成されない。
【００２７】同様に、パワー／接地コンタクトはスロッ
ト５０８内に保持され、変形可能なリブ５１０で支えら
れる。リブは、コンタクトに当接する先端部５１２と、
対向した傾斜部５１４，５１６とを有する。この配置で
は、例えばリブ５１８のような対向したリブも設けられ
る。この対向した絶縁リブも先端部５２０と傾斜側部５
２２，５２４とを有する。対向した変形可能なリブはよ
り大きなコンタクトを保持し、コンタクトをスロット内
でセンタリングするために用いることができる。当該分
野における技術者であれば、このようなリブの特定の形
状、サイズ、数および配置を異なる形式のハウジングに
応じて変更可能であり、これらのファクターは、変形可
能なリブがハウジング内の応力から最大限絶縁されるよ
うに選定される。図３４は、ペンシルバニア州ヒュース
トンのアンシス社（Ansys, Inc）から市販されている応
力分析ソフトウェア「ANSYS 」を用いたものであり、図
３２および図３３に示すコンタクト固定配置を使用する
ことにより、高レベルの応力がリブにほとんど作用せ
ず、特にコンタクト装着スロットより先にはほとんど作
用せず、これにより、従来技術では多数のコンタクトの
挿入で生じる虞のあるハウジングの歪みあるいはねじれ
の発生がほとんどなくなる。図３４では種々の応力領域
の単位はＮ／ｍｍ2 であり、変位の単位はｍｍ（ミリメ
ートル）で示してある。図３５は、典型的なコンタクト
４９４に対して、約０．０００４インチ（約０．０１０
ｍｍ）までの変形可能なリブの先端部の変形（圧縮）
が、リブによりコンタクトに作用する垂直方向の力（no
rmal force）によるコンタクトとハウジングとの間の保
持力の増大で生じることを示す。変形（圧縮）が０．０
００４インチに達した後は、保持力により僅かに増加す
るだけである。
【００２８】上述のように、ボールグリッドアレイ（Ｂ
ＧＡ）装着を用いたコネクタの基板装着面の共通平面性
に影響する他のファクターは、はんだボールのサイズの
均一性、およびコネクタハウジングの基板装着面に対す
るはんだボールの位置である。上述の好ましい実施の形
態では、各コンタクトの端子タブは凹部内に配置され
る。外側凹部は、サイズおよび形状がほぼ均一である。
これらの凹部は、本発明に対するいくつかの重要な特徴
を提供する。凹部は、例えば単純な堆積およびスキーズ
（squeegee）操作により、極めて均一な量のはんだペー
ストを受入れることができる。したがって、コンタクト
上の各はんだボールを固定するために利用可能なはんだ
の量は、ほぼ均等である。これらの凹部は、はんだボー
ルをコンタクトに取付ける前に、横方向のＸ−Ｙ方向で
各はんだボールの位置を設定する。これらの凹部は、更
に、ハウジングの底面に対してＺ方向にはんだボールを
位置決めし、コンタクトの端子タブからのはんだボール
の距離を設定する。凹部内におけるタブの最小の広がり
は、凹部内におけるタブの広がりのための最大公差で、
このタブがはんだボールに接触し、これによりそのＺ方
向位置に影響することがないように設定される。しか
し、コンタクトタブ上におけるはんだボールの融合は、
凹部内に、はんだペーストから比較的均一で好適な量の
はんだを有することにより確保される。コンタクトタブ
とはんだボールとの間の距離の変動は、凹部内に置かれ
たはんだペーストの量の変化により吸収される。
【００２９】コンタクト上にはんだボールを取付け、コ
ンタクトの係合面へのはんだのウィッキングを防止する
ために使用するリフロー工程の際、はんだボールの近部
に好適な量のはんだを保持するために、コンタクトは処
理されてはんだウィッキングを阻止される。特に図３６
を参照すると、コンタクト５２６，５２８がキャリアス
トリップ５３０に取付けられた状態で示されている。コ
ンタクトは、通常は金、パラジウムあるいはパラジウム
合金等の酸化されない金属でメッキされるコンタクト係
合領域５３２を有する。コンタクトは更に中央領域５３
４を有し、この中央領域の一部はハウジング内にコンタ
クト保持領域を形成する。この中央領域に、はんだウィ
ッキング防止あるいははんだ濡れ性を有しない金属が配
置される。このための好適な材料の一例は、ニッケルメ
ッキである。特定の理論で拘束されることを意図したも
のではないが、このニッケルメッキ領域のはんだ抵抗の
特徴は、例えば数日間にわたって周囲空気に晒して、メ
ッキしたニッケルを酸化することにより、得られるか、
あるいは、強化される。ニッケルあるいはニッケル酸化
物のバリヤは、このようなコンタクトにおけるはんだウ
ィッキングを極めて大きく防止するかあるいは減少する
ことが判明した。このような不動態化機能をニッケルあ
るいはニッケル酸化物に与えるため、メッキの厚さは１
０μインチから１００μインチ（約０．０００２５〜
０．００２５ｍｍ）で、約５０μインチ（約０．００１
３ｍｍ）であるのがより好ましい。他のはんだウィッキ
ング防止材料もこのために使用可能であり、例えばフッ
素含有の耐はんだコーティングを用いることができる。
これらは、コンタクトの全体が例えば金等のはんだぬれ
性を有する金属の連続した外側層でメッキされる場合に
特に有益である。コンタクトタブ領域５３６は、金、す
ず、あるいはすず合金等のはんだ受容金属（solderrece
ptive material ）でメッキするのが好ましい。コンタ
クトの全体はニッケルでメッキされるのが好ましい。上
部では、ニッケル上に貴金属層が選択的にメッキされ
る。この上部の貴金属メッキは、１０μインチから１０
０μインチ（約０．０００２５〜０．００２５ｍｍ）で
あるのが好ましく、約３０μインチ（０．０００７６ｍ
ｍ）であるのがより好ましい。下部には、はんだぬれ性
を有する金属層が選択的にメッキされている。あるい
は、ニッケル層に代えてクロムの電気メッキ層を用いる
こともできる。図３７を参照すると、プラグ信号コンタ
クト５３８，５４０がキャリヤストリップ５４２に取付
けられて示されている。これらのコンタクトのそれぞれ
は金メッキされたタブ領域５４４と、ニッケルメッキさ
れた中央保持およびウィッキング防止領域５３６と、貴
金属メッキの係合領域５４８とを有する。図３８でも同
様に、接地／パワーコンタクト５５０がキャリヤストリ
ップ５５２に取付けられた状態で示されている。このコ
ンタクトは、下側の金メッキされたタブ領域５５４と、
ニッケルメッキされた中央のウィッキング防止領域５５
６と、上側の金メッキされたコンタクト係合領域５５８
とを有する。ウィッキングを減少することが判明した接
地／パワーコンタクト５５０の他の特徴は、例えばノッ
チ５６０，５６２，５６４等のタブ領域５５４における
一連のノッチである。上述の実施の形態に含まれる接地
／パワーコンタクト５５０の他の特徴は、スロット５６
６等の垂直スロットである。図３９を参照すると、プラ
グの接地／パワーコンタクト５６８が示されており、こ
のコンタクトは下側の金メッキされたタブ領域５７０
と、ニッケルメッキされた中央ウィッキング防止領域５
７２と、上側の金メッキされた領域５７４とを有する。
接地／パワーコンタクト５６８は別個のキャリヤストリ
ップを有しないが、しかし例えば孔５７６等の孔を有
し、この孔自体がこれをキャリヤとして作用させること
ができる。上述のコンタクトのそれぞれは、すず等のは
んだぬれ性を有する材料を下側領域の金に置換えること
ができる。図３６から図３９に示すコンタクトの全て
は、下側の金メッキされたタブ領域の幅は、例えば図３
９に符号ｗ1 で示すように、約０．１ｍｍから約０．２
５ｍｍであるのが好ましい。ニッケルメッキされた中央
領域の幅は、例えば図３９に符号ｗ2 で示すように約
０．１ｍｍから約１ｍｍであるのが好ましい。
【００３０】図２４および図２５を参照すると、はんだ
ボールを取付けるための他の配置を有する本発明の実施
の形態が示されている。このコネクタのレセプタクルは
全体を符号３２４で示してある。このレセプタクルは基
部壁３２６を有し、この基部壁は外側部３２８と内側部
３３０とを有する。外側部には、凹部３３２，３３４，
３３６，３３８，３４０（図２５），３４２，３４４
（図２４）等の凹部が設けられている。これらの凹部の
それぞれは、湾曲面３６２を有する傾斜した基部壁３６
０を備えるのが好ましい。内側部３３０には、凹部３４
６，３４８，３５０，３５２，３５４（図２５），３５
６，３５８（図２４）等の凹部が設けられている。外側
凹部と内側凹部との間には、スロット３６４，３６６，
３６８，３７０，３７２（図２５），３７４，３７６
（図２４）等の中間スロットが設けられている。これら
のスロットのそれぞれは、図３２および図３３に関連し
て説明したものとほぼ同様な態様でスロット内にコンタ
クトを保持するための保持突起（図示しない）を有す
る。内側部では、レセプタクルは図１および図２とほぼ
同じ構造を有する。レセプタクルは、図１および図２に
関して説明したものと同様に、ラッチ（図示しない）が
好ましい好適な態様で基部３２６に固定された上側部４
３６を備える。上側部あるいはカバー４３６は、例えば
開口４５２，４６０である複数の開口を有し、相手方プ
ラグからの個々のコンタクトを受入れ、更に、例えばス
ロット４５４，４５６，４６８（図２５）である複数の
スロットを有し、相手方コンタクトからの接地あるいは
パワーコンタクトを受入れる。コンタクト４０８等の信
号コンタクトおよび接地／パワーコンタクトは、上述の
実施の形態のいずれかのものとほぼ同じ形状に形成され
る。例えば接地コンタクト３８２（図２５）は下側部３
８４を有し、これからタブ３８６が突出する。このコン
タクトは、更に全体を符号３８８で示す上側部を有し、
この上側部はフォーク３９０，３９２で形成されてい
る。これらのフォークのそれぞれは、収束部３９４と外
方に広がる導入部３９６とを有する。タブ３８６は凹部
３３６内に配置される。コンタクト４０７等の各信号コ
ンタクトは、前部突起４１２と後部湾曲部４１４とを持
つ上部４１０を有する。信号コンタクトは、更に中間部
４１６を有し、この中間部で絶縁ハウジングと、凹部３
３４内に配置された下側タブ４１８とに係合する。
【００３１】接地コンタクト３８２のタブ３８６および
信号コンタクト４０８のタブ４１８は、基部３２６内に
コンタクトを挿入した後、面３６２の回りで各端子のテ
イル部を曲げることにより形成される。各面３６２は、
対応するコンタクトのテイル部の曲げマンドレルとして
作用する。テイル部は、傾斜面３６０の延びる範囲まで
曲げられ、はね返り可能であり、したがってタブはコン
タクトの長手方向軸線に対して横方向で、かつ、面３２
８とほぼ平行に延びる。これは、タブの共通平面性を高
度のものとする。タブの形成に続いて、はんだペースト
が各タブの外面に配置される。符号３９８，４００，４
０２，４０４，４０６（図２５），４２６，４２８（図
２４）で示すようなはんだボールが、タブに付着され、
この組立体が加熱されてはんだペーストおよびはんだボ
ールが各タブ上に融合される。図２４の（Ｂ）に示す他
の構造では、凹部３３４ａはより深く形成され、したが
って面３６０ａ，３６２ａは底面３２８ａから更に離隔
して配置される。これにより、はんだボール３９８ａ
は、一部が凹部３３４ａ内に配置され、特に図１２およ
び図１３を参照して説明したようにその縁部で安定状態
にされる。これにより、極めて均一なサイズのはんだボ
ールが用いられたときに、これらの配置は、装着用イン
ターフェイスを横切るコンタクトの共通平面性を有する
完成コネクタを形成することができる。
【００３２】上述のプラグとほぼ同様に形成されたプラ
グが、全体を符号４３０で示してある。このプラグは、
外側部４３４と内側部４３６とを有する基部壁４３２を
備える。外側部には、凹部４３８，４４０，４４２，４
４４等の凹部が設けられる。これらの凹部のそれぞれ
は、傾斜した基部壁４４８と湾曲壁部４５０とを有す
る。これらの凹部は、コンタクトスロット４５２，４５
４，４５６，４５８，４６０で接続されている。更に、
プラグは、例えば全体を符号４６２で示すような多数の
パワー／接地コンタクトを有する。これらのコンタクト
のそれぞれは、レセプタクルの接地／パワーコンタクト
のフォーク部と係合するコンタクト部４６４を有する。
これらのコンタクトは更に中間部４６６を有し、これら
の中間部はハウジングと、はんだボール４７０を受入れ
るはんだボールタブ４６８とに係合する。プラグは更
に、例えば全体を符号４７６で示すような多数の信号コ
ンタクトを備える。これらの信号コンタクトは、レセプ
タクル内の信号コンタクトと係合するコンタクト部４７
８と、ハウジングに係合する中間部４８０と、はんだボ
ールを受入れるためのはんだボールタブ４８２とを備え
る。符号４８６，４８８で示すような他の信号コンタク
トは、それぞれ符号４９０，４９２で示すような他のは
んだボールに係合する。はんだボールタブが形成され、
はんだボール４７０，４７４，４８４，４９０，４９２
が、上述のレセプタクルに関する説明とほぼ同様な態様
でプラグに配置される。
【００３３】本発明の方法では、導電性部材ははんだボ
ールであるのが好ましい。しかし、当該分野における技
術者であれば、絶縁ボディの融解温度よりも融解温度が
低い他の好適な可融材料で置換え可能なことは明らかで
ある。可融部材は、球状形状以外の他の形状を持つこと
ができる。はんだボールあるいは他の導電性部材は凹部
の幅の約５０パーセントから２００パーセントの径を有
することが好ましい。更に、この径は凹部の深さにも関
係し、この深さの５０パーセントから２００パーセント
であることが好ましい。はんだボールの体積は、凹部の
容積の約７５パーセントから約１５０パーセントである
のが好ましく、凹部の容積とほぼ同じであるのが更に好
ましい。コンタクトタブは、凹部内に十分に延び、はん
だボールが融合するのに好適な大きさの表面積を形成
し、一般的には、この凹部内に延びる量は、上述のよう
に凹部の深さの約２５パーセントから７５パーセントで
特に約５０パーセントであるのが好ましい。通常、凹部
は円形、方形あるいは他の正多角形の断面形状を有す
る。導電性部材がはんだの場合は、約９０％Ｓｎおよび
１０％Ｐｂの成分比率から約５５％Ｓｎおよび４５％Ｐ
ｂの成分比率の範囲の合金であるのが好ましい。より好
適な合金は、６３％Ｓｎおよび３７％Ｐｂで溶融点が１
８３°Ｃである共晶合金である。典型的には、鉛をより
多く含有する「硬質」のはんだ合金がセラミック等の材
料と組合わせる（mate）ために用いられる。「硬質」の
はんだボールは、「マッシュルーム」状か、あるいは典
型的な表面実装条件で軟化すると僅かに変形するが、し
かし融解しない。「軟質」の共晶ボールはプリント基板
に対する取付け用に用いられ、通常は典型的な表面実装
条件下で溶解し、再形成する。電子部品用に好適なもの
として知られている他のはんだも、この方法に使用する
ことができる。このようなはんだには、電子部品に用い
ることができるすず−アンチモン合金、すず−銀合金、
鉛−銀合金およびインジウムが含まれるが、これに限定
されるものではない。凹部内にはんだボールあるいは他
の導電性部材を配置する前、通常は、この凹部がはんだ
ペーストを充填される。
【００３４】あるいは、上述のはんだボールに代え、表
面実装温度では融解しない材料で形成されたボディを、
コンタクトの凹部内のはんだペーストをリフローすなわ
ち溶融することにより、取付けることもできる。コネク
タ装着インターフェイスは、正確な共通平面のアレイ内
に複数の溶融しない球状体を備えることになる。このよ
うなコネクタは、通常の表面実装技術により基板上に固
定される。
【００３５】この方法には、適宜の有機あるいは無機は
んだフラックスを用いることが可能であるが、一酸化窒
素を含まない（no clean）はんだペーストあるいはクリ
ームが好ましい。このようなはんだペーストあるいはク
リームは、好適な溶剤内に懸濁された微細な粉体の形態
のはんだ合金を含む。この粉体は通常は合金であり、そ
の成分の混合物ではない。フラックスに対するはんだの
比は、通常は高く、はんだ重量が８０％−９５％の範囲
あるいは容積がほぼ８０％の範囲である。はんだクリー
ムは、はんだ材料がロジンフラックス内に懸濁されたと
きに形成される。ロジンフラックスは、ホワイトロジン
あるいは低活動度ロジンフラックスが好ましいが、種々
の目的のために活性あるいは超活性ロジンを使用するこ
ともできる。はんだペーストは、微細な粉体の形態のは
んだ合金が有機酸フラックスあるいは無機酸フラックス
内に懸濁されたときに形成される。このような有機酸
は、乳酸、オレイン酸、ステアリン酸、フタレン酸、ク
エン酸あるいは他の同様な酸から選択することができ
る。このような無機酸は、塩酸、フッ化水素酸およびオ
ルトリン酸から選択することができる。クリームあるい
はペーストは、ブラッシング、スクリーニングあるいは
押出しにより表面上に塗布することができ、この表面部
は良好なぬれ性を確保するために徐々に予熱することが
有益である。はんだペーストあるいはクリームを用いた
ときにコンタクト上におけるはんだのウィッキングが大
きく減少することが判明したが、好適な不動態化剤が用
いられる場合は、ペーストタイプのはんだフラックスだ
けでも使用することができる。このような好適な不動態
化剤には、３Ｍ社から市販されている「ＦＬＯＵＲＡ
Ｄ」等のフッ化物含有のはんだレジストコーティングが
含まれる。
【００３６】加熱は、パネル状赤外線ヒータ方式はんだ
リフロー炉の中にコンベアで通して行うのが好ましい。
はんだ部材は通常は約１８３°Ｃから約１９５°Ｃに加
熱されるが、しかし、ハウジングの材料にしたがって種
々の融解温度を有するはんだを用いることができる。炉
内に搬送するコンベアは、毎秒約１０から１４インチ
（約２５ｃｍから約３６ｃｍ）の速度で、複数の連続的
な加熱段を通して、全体で約５分から約１０分で移動す
るのが好ましい。コンベア炉（conveyor oven ）内に挿
入する前、コネクタハウジングとコンタクトとはんだ部
材とが少なくとも１時間にわたって所定温度に予熱され
る。コンベア炉内では、好適なピーク温度と最大スロー
プとリフロー温度における時間とにしたがって温度分布
（temperature profile ）が形成される。ピーク温度
は、ハウジングの最大温度である。１８３°Ｃの融点を
有するはんだ部材については、ピーク温度は通常１８５
°Ｃと１９５°Ｃとの間である。最大スロープは、°Ｃ
／ｓｅｃ（毎秒当りの温度変化）で測定され、歪みある
いは湾曲を防止するために許容可能なコネクタハウジン
グの温度変化を特定する。この方法による場合の多く
は、最大の上向スロープが最初は約２°Ｃ／ｓｅｃから
１５°Ｃ／ｓｅｃであるのが好ましい。はんだのぬれ温
度（wetting point ）に達した後は、−２°Ｃ／ｓｅｃ
から−１５°Ｃ／ｓｅｃの下向スロープが好ましい。本
発明の重要な観点は、リフロー上の時間を最小とするこ
とである。リフロー上の時間は、はんだ部材がその液相
状態にある長さで測定される。はんだが液相状態にある
時間が最小のときに、凹部からコンタクトまでのウィッ
キングが排除されあるいは大きく減少することが判明し
た。１８０°Ｃと２００°Ｃとの間の基板上で測定した
温度の上昇時間、および、２００°Ｃと１８０°Ｃとの
間の基板上で測定した温度の降下時間は、双方とも約１
０秒から約１００秒であるのが好ましい。特定の理論に
拘束されるものではないが、このような比較的短い時間
では、液体はんだ部材の表面張力は、この液体はんだを
凹部の基部におけるコンタクト受入れスロットを介して
流れるのを防止すると考えられる。しかし、このような
時間の経過の後は、液体はんだはコンタクト受入れスロ
ット介して流れ始め、コンタクトに沿って上昇する（wi
ck up ）。はんだ部材をその融解温度にする前は、最初
に比較的急激なスロープとし、融解温度に達する前に温
度の上昇あるいは降下速度を遅くし、この後、融解温度
に達するまでは、比較的急激なスロープとすることが有
益である。好適なハウジング材料を選定することによ
り、改善することができる。ハウジング材料は、高いガ
ラス転移温度と、低い熱係数（thermal coefficient ）
と、低い吸湿性と、高い破壊じん性と、良好な流動性お
よび低い粘度と、高温度の高い引火点との特徴を有する
全体的に芳香族液晶ポリエステル（ＬＣＰ）が好まし
い。
【００３７】本発明の方法について、以下の具体例を参
照して更に説明する。
【００３８】具体例１ 図１から図１８に関連して上述したコネクタプラグおよ
びレセプタクル用の絶縁ハウジングを形成した。コンタ
クトも、ほぼこの記載にしたがってハウジング内に配置
した。これらのコンタクトはベリリウム銅であり、その
全面領域を３０ミクロンの厚さに金メッキした。ハウジ
ング材料はＤＵＰＯＮＴ Ｈ６１３０（商品名）の液晶
ポリマー（ＬＣＰ）とした。プラグの長さおよび幅はそ
れぞれ５２．５ｍｍ（装着ブラケットを含む）および４
２．３６ｍｍである。プラットフォーム部およびレセプ
タクルハウジングの外面上の凹部は、横寸法０．６２ｍ
ｍ、深さ０．４ｍｍの方形の断面形状を有する。コンタ
クトの約２ｍｍが凹部内に延在する。他の寸法は、図１
から図１８に対応してほぼ比例している。プラグおよび
レセプタクルの双方の外側部では、ニュージャージー州
ジャージー市のアルファメタルス社（Alphametals, In
c. ）から市販されている一酸化窒素の少ないはんだク
リーム（no clean solder cream ）であるＣＬＥＡＮＬ
ＩＮＥ ＬＲ７２５を充填されている。プラグおよびレ
セプタクルの双方が、外側部を多量の球状形状のはんだ
ボール上に転倒され、これにより、はんだボールがそれ
ぞれの凹部内にはめ込まれる。使用したはんだボール
は、ＡＬＰＨＡＭＥＴＡＬ ｎｏｆｌｕｘ ６３ＳＮ／
３７ＰＢの球状はんだボールであり、０．０３０インチ
±０．００１インチ（０．７６２ｍｍ±０．０２５ｍ
ｍ）の径と約０．００１９５ｇの重さとを有する。プラ
グおよびレセプタクルは、３Ｍ社（3M Corporation）か
ら市販されているはんだウィッキング防止材料であるＦ
ＬＵＯＲＡＤで処理される。このような処理の後、プラ
グおよびレセプタクルは対流炉（convectionoven ）内
で１０５°Ｃで２時間にわたって乾燥される。プラグお
よびレセプタクルは、通常の強化エポキシ材製のプリン
ト基板材料で形成され、０．０６１インチ（約１．５５
ｍｍ）の厚さの別個の回路基板上に配置される。図９を
参照すると、プラグの外面の位置Ｔに、熱電対を配置さ
れる。他の熱電対が、プラグに近接する支持基板面上の
中央に配置される。プラグおよびレセプタクルの双方
は、赤外線パネル（ＩＲ）コンベアはんだリフロー炉内
で処理される。この形式の炉の場合と同様に、プラグお
よびレセプタクルはリフロー炉内の６つの帯域を通して
移動される。コンベア速度は１３ｉｎ／ｍｉｎ（約毎分
３３ｃｍ）である。各帯域における加熱温度は表１に示
す。プラグおよび支持基板の最低および最高温度を表２
に示す。正および負の最大スロープをそれぞれ表３に示
す。１８０°Ｃと２００°Ｃとの間の基板上で測定した
上昇時間および降下時間を表４に示す。図２６の（Ａ）
に、時間および距離に対するプラグの温度を示し、ここ
で太い線Ａは支持基板上の熱電対の温度であり、細い線
Ｂはプラグ外面上の熱電対の温度である。はんだリフロ
ー処理の後、プラグおよびレセプタクルを目で見て検査
したところ、ほぼ全てのはんだボールがコンタクトの凹
部内でそれぞれのリード部に融合していた。プラグおよ
びレセプタクルの外面上のはんだボールの高さも比較的
均一であった。ハウジングの歪みあるいは曲りはほとん
ど見られなかった。
【００３９】具体例２ 上記の具体例１とほぼ同様な方法で他のプラグおよびレ
セプタクルを準備し、はんだボールを外側部の凹部内に
配置した。具体例１のはんだリフロー炉内での処理の数
時間後、周囲状態が僅かに異なるときに、具体例１で使
用したものとほぼ同様な他のプラグおよびレセプタクル
を、具体例１で使用したものと同様なリフロー加熱を行
った。炉の状態を表１に示す。プラグおよび近接する支
持基板の最低および最高温度は表２に示す。正および負
の最大スロープを表３に示し、１８０°Ｃと２００°Ｃ
との間で測定した上昇および降下時間を表４に示す。図
２６の（Ｂ）に時間および距離に対する温度を示す。図
２６の（Ｂ）に示す曲線は、図２６の（Ａ）に示すもの
と僅かに異なり、この差は周囲の大気状態の差によるも
のである。このコネクタを目で検査したところ、具体例
１の場合と同様の結果が得られた。
【００４０】
【表１】
【表２】
【表３】
【表４】
【００４１】具体例３ 他のコネクタを、具体例１および２に説明したものとほ
ぼ同じ条件で形成した。但し、図２６の（Ａ）および
（Ｂ）に示す特定曲線は大気状態が異なるためある程度
相違する。このコネクタの完成の後、プラグの外面の６
か所の位置のはんだボールをミネソタ州ミネアポリスの
サイバーオプティクス社（Cyber Optics Corporation）
から市販されているレーザポイントレンジセンサ（Lase
r Point Range Sensor（PRS ））で検査した。図９を参
照すると、これらの位置は、レーザがＬ1 から向けられ
たときに領域２７ａ，２７ｂとして、レーザがＬ2 から
向けられたときに領域２７ｃ，２７ｄとして、レーザが
Ｌ3 から向けられたときに領域２７ｅ，２７ｆとして示
されている。これらの領域の全てでは、レーザプロフィ
ル（laser profile ）がこれらの領域のそれぞれにおけ
る５つのはんだボールの輪郭から得られる。これらのレ
ーザプロフィルの状態を図２７から図２９に示す。ここ
に図２７は領域２７ａ，２７ｂを示し、図２８は領域２
７ｃ，２７ｄを示し、図２９は領域２７ｅ，２７ｆを示
す。それぞれ縦軸および横軸は５MIL の増分（INCREMEN
TS）の目盛りを付してある。プラグの外側部の平面内の
最高点におけるはんだボールのそれぞれの高さは、表３
に示す。それぞれのグループについて、図９に示すよう
にプラグの前部に最も近接するはんだボールは、表５の
第１位置と考えられ、図２７から図２９のそれぞれの
（Ａ）および（Ｂ）に示すグラフの左のはんだボールで
ある。これらの検査結果から、５つのはんだボールから
なる各グループは、はんだボールの高さの均一性が受入
れ可能と考えられる程度であった。
【００４２】
【表５】
【００４３】具体例４ 他のコネクタは、大気状態が異なるために図２６の
（Ａ）および（Ｂ）に示す特性曲線がある程度相違する
点を除き、具体例１および具体例２で説明した条件にほ
ぼしたがって形成した。ほとんど全ての場合、はんだボ
ールは満足できる態様でコンタクトリードに融合され、
はんだボールの高さは、目で見て検査したときに、プラ
グおよびレセプタクルの外面の平面内で受入れ可能な均
一性を有していた。プラグおよびレセプタクルの双方の
はんだボールと対応する（matching）パターンを有する
ステンシルを用いてはんだペーストを、０．０６１イン
チ（約１．５５ｍｍ）の厚さを有する２つのコンタクト
なる回路基板上の導電はんだパッド上に塗布した。プラ
グは、一方の回路基板上に配置し、レセプタクルは他方
に配置した。この後、コンベア速度を１１ｉｎ／ｓｅｃ
（約２８ｃｍ／秒）に減速した点を除いて、上述のはん
だボールをコンタクトに融合した条件と同様な条件下で
プラグおよびレセプタクルをコンベア炉内で再度処理す
る。冷却後、プラグおよびレセプタクルは、それぞれの
基板に満足できる程度に融合されたことが判明した。選
択したはんだボールのＸ線写真が図３０の（Ａ）および
（Ｂ）に示してある。断面を示す電子顕微鏡写真は、信
号コンタクトのリード部に対するはんだボールの融合、
および、プリント基板材料に対するはんだボールの融合
状態を示す。これらの電子顕微鏡写真は図３１の（Ａ）
および（Ｂ）に示してある。隣接する信号コンタクトと
の間に１の充填不良部（short ）のみが存在するだけ
で、他の全ての点では、コンタクトとはんだボールとの
間、および、はんだボールと基板との間に良好な接続部
が形成されている。
【００４４】以上、プリント基板に実装するためにボー
ルグリッドアレイ（ＢＧＡ）技術を用いることが可能な
電気コネクタおよびその製造方法について記載してき
た。はんだボールの輪郭、特にはんだボールの重さ及び
／又は容積の高度の均一性が予期しなかったほどである
ことが判明した。
【００４５】本発明について種々の図の好ましい実施の
態様との関連で説明してきたが、他の同様な実施の形態
も使用可能であり、本発明から逸脱することなく、本発
明と同じ機能をなすために上述の実施の形態に変更を加
え、追加することも可能なことは明らかである。更に、
上述の配置はコネクタ他、プリント基板あるいは他の電
気基板上に融合する部材を装架する絶縁材料性のハウジ
ングを備える他の部材にも使用可能である。
【００４６】したがって、本発明はいずれかの１の実施
の形態に限定されるものではなく、添付の請求の範囲の
にしたがう幅および範囲を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のコネクタの好ましい形態によるレセプ
タクルコネクタの平面図、
【図２】図１のレセプタクルの一部を断面で示す端面
図、
【図３】本発明の好ましい実施の形態のプラグ部材の平
面図、
【図４】図３に示すプラグ部材の一部を断面で示す端面
図、
【図５】図１から図４に示すレセプタクルおよびプラグ
を分離した状態で示す一部を断面とした端面図、
【図６】図５に示すレセプタクルおよびプラグを嵌合さ
せた状態の端面図、
【図７】図５に示すレセプタクルおよびプラグを嵌合さ
せる状態をそれぞれ（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）の３つ
の段階にしたがって示す部分断面図、
【図８】はんだボールを配置する前の図１に示すレセプ
タクルの底面図、
【図９】はんだボールを配置した後の図８に示すレセプ
タクルの底面図、
【図１０】図１のＸＩＩの領域の拡大図、
【図１１】図４の断面で示す領域の拡大図、
【図１２】図１０に示す領域の拡大断面図、
【図１３】図１０に示す領域の拡大断面図、
【図１４】本発明のレセプタクルコネクタの第２の好ま
しい実施の形態の平面図、
【図１５】図１４に示すレセプタクルの端面図、
【図１６】本発明のプラグコネクタの第２の好ましい実
施の形態の平面図、
【図１７】図１６に示すプラグの端面図、
【図１８】図１４から図１７に示すレセプタクルおよび
プラグの嵌合状態の端面図、
【図１９】本発明のレセプタクルコネクタの第３の好ま
しい実施の形態に使用するレセプタクルの平面図、
【図２０】図１４に示すレセプタクルの端面図、
【図２１】本発明のプラグコネクタの第３の好ましい実
施の形態によるプラグ部材の平面図、
【図２２】図２０に示すプラグ部材の端面図、
【図２３】図１９から図２２に示すレセプタクルおよび
プラグの嵌合状態の端面図、
【図２４】本発明によるコネクタの他の実施の形態を概
略的に示し、（Ａ）はその一部の断面図、（Ｂ）は
（Ａ）よりも凹部を深く形成した変形例の一部の概略的
な断面図、
【図２５】図２４に示すコネクタのレセプタクルとプラ
グとを分離した状態で示す概略的な前部断面図、
【図２６】本発明による方法の具体例１および具体例２
におけるはんだリフロー中の時間および距離に対する温
度の関係を示すグラフ図、
【図２７】本発明の方法の具体例３におけるレーザによ
る輪郭線を示し、（Ａ）および（Ｂ）は図９の領域２７
ａ，２７ｂのグラフ図、
【図２８】図２７と同様な輪郭線を示し、（Ａ）および
（Ｂ）は図９の領域２７ｃ，２７ｄのグラフ図、
【図２９】図２７と同様な輪郭線を示し、（Ａ）および
（Ｂ）は図９の領域２７ｅ，２７ｆのグラフ図、
【図３０】本発明の方法の具体例４による製品のＸ線写
真による状態を示す図、
【図３１】本発明の方法の具体例４による製品の電子顕
微鏡写真による状態を示す図、
【図３２】接地およびパワーコンタクトを省略した状態
の絶縁ハウジングの図１０と同様な図、
【図３３】ハウジング内に信号コンタクトを固定する状
態を示す断面図、
【図３４】本発明による好ましい実施の形態の絶縁ハウ
ジングと同様なハウジング内に形成される応力状態をコ
ンピュータ画面で示すグラフ図、
【図３５】図３２に示す絶縁ハウジングのリブの変形
（圧縮）量とコンタクトに作用する垂直方向の保持力と
の関係を概略的に示すグラフ図、
【図３６】本発明のコネクタの好ましい実施の形態に使
用するレセプタクル用信号コンタクトの概略的な前部立
面図、
【図３７】本発明のコネクタの好ましい実施の形態に使
用するプラグ用信号コンタクトの概略的な前部立面図、
【図３８】本発明のコネクタの好ましい実施の形態に使
用するレセプタクル用接地／パワーコンタクトをキャリ
ヤストリップと共に示す前部立面図、
【図３９】本発明のコネクタの好ましい実施の形態に使
用するプラグ用接地／パワーコンタクトをキャリヤスト
リップと共に示す前部立面図。
【符号の説明】
１０…レセプタクル、１２…基部部材、１４，５０，５
４，６０…基部壁、１６…外側部、１８…内側部、２
０，２２，２４，２６，２８…外側凹部、３０，３２，
３４，３６，３８…コンタクト収容凹部、４０，４２，
４４，４６，４８…スロット、５２，５６，５８，６
２，６４…側壁、６６…上側部、７６…導入部、７８…
中間部、８０…下側部、８２，１００，１９０，２００
…はんだボール、８４…上側部、９０…リブ、９２…中
間部、９８…下側部、１０２，１１０，１１２，１１
４，１２８，１３０，１３２…ラッチ構造、１０４…タ
ブ、１１６…上側部、１１８…頂壁、１２０…周側壁、
１２４…側壁凹部、１２６…ラッチ、１３４，１３６…
装着ブラケット、１５０…プラグ、１５２…基部壁、１
５４…周側壁、１５６，１５８…間隙、１６０…開口側
部、１６２，１６４…装着ブラケット、１７０，１７４
…信号コンタクト収容凹部、１７２，１７６…パワー／
接地コンタクト収容凹部、１７８，１８０…中間スロッ
ト、１８２…パワー／接地コンタクト、１８４…内側
部、１８６…中間部、１８８…外側部、１９２…信号コ
ンタクト、１９８…タブ、２０２，２０４…プリント基
板。
フロントページの続き (31)優先権主張番号 ７７８３９８ (32)優先日 1996年12月31日 (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (31)優先権主張番号 ７７７８０６ (32)優先日 1996年12月31日 (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (72)発明者 ティモシー・ダブリュ・ホウツ アメリカ合衆国、ペンシルバニア州 17319、エッタース、バレー・グリーン・ ロード 1905

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 導電性部材を有する基板上に装着可能な
    電気コネクタであって、 前記導電性部材に電気的に接続可能な接続部を有するコ
    ンタクトと、 この接続部に配置されたリフロー可能な導電性材料から
    形成されたボディ部とを備え、このボディ部は、コネク
    タと基板との間に主電路を形成可能である、 電気コネクタ。
  2. 【請求項２】 導電性部材を有する基板上に装着可能な
    電気コネクタであって、 基板に対向可能な外側部を有する絶縁ハウジングと、 前記導電性部材に電気的に接続可能な接続部を有するコ
    ンタクトと、 前記ハウジングの外側部の近接で、接続部に配置された
    リフロー可能な導電性材料から形成されたボディ部と、 を備える電気コネクタ。
  3. 【請求項３】 基部壁が内側部と外側部とこの外側部に
    設けられた複数の凹部とを有する絶縁ハウジングと、そ
    れぞれが前記基部壁の内側部から前記凹部の１に延びる
    複数のコンタクト収容スロットと、これらのスロットの
    それぞれに配置されるコンタクトと、リフロー可能な導
    電性材料から形成された複数のボディ部とを備え、それ
    ぞれのボディ部は凹部を設けられ、この凹部に配置され
    て前記コンタクトに融合される部分を有する、 電気コネクタ。
  4. 【請求項４】 コンタクト支持側と装着側とを有する絶
    縁部材と、 この絶縁部材に装着され、この絶縁部材のコンタクト支
    持側に配置された接触部と、絶縁部材の少なくとも一部
    を貫通して延びる固定部を設けられた装着部とを有する
    電気ターミナルと、 固定部から絶縁ボディの装着側の外面に延びる導電性の
    熱溶融可能部と、 を備える電気コネクタ。
  5. 【請求項５】 回路基板上に表面実装可能な電気素子で
    あって、 絶縁材料から形成され、回路基板に対向した関係で配置
    可能な装着面と、この装着面に向けて内部に延びる開口
    とを有するボディ部と、 このボディ部に装着される導電性部材とを備え、この導
    電性部材は、開口内を装着面に向けて延びる端子部と、
    この端子部から装着面に向けて延び、回路基板とこの導
    電性部材との電気的な連続性を確率する固定部とを有
    し、この固定部は熱溶融可能部を含む、電気素子。
  6. 【請求項６】 基板上に装着するための装着用インター
    フェースと、相手方コネクタのコンタクトと係合して電
    気接触する係合用インターフェースと、 絶縁ボディに装着された複数のコンタクトと、 コンタクトのそれぞれに固定され、コンタクトから装着
    用インターフェースに向けて延びるリフロー可能部材
    と、 を備える電気コネクタ。
  7. 【請求項７】 相手方コネクタと係合する係合用インタ
    ーフェースと導電性部材を含む基板上に装着するための
    装着用インターフェースとを有する絶縁ハウジングと、 このハウジングに装着され、それぞれが相手方コネクタ
    のコンタクトに係合可能な係合部と、基板上の導電性部
    材に固定可能な結合部とを有する複数のコンタクトと、 それぞれが前記コンタクトの１の結合部に固定される複
    数のはんだボールと、 を備える電気コネクタ。
  8. 【請求項８】 絶縁基部と、 この基部に装着される複数のコンタクトと、 それぞれがコンタクトの少なくとも１に固定され、コネ
    クタを基板上に装着するための装着用インターフェース
    を形成する複数のはんだボールと、 を備える電気コネクタ。
  9. 【請求項９】 絶縁基部と、 この基部に装着される複数のコンタクトと、 基板係合面を有する複数の導電性部材とを備え、それぞ
    れの導電性部材が少なくとも１のコンタクトに固定さ
    れ、基板係合面が基板上に装着するための装着用インタ
    ーフェースを形成する、 電気コネクタ。
  10. 【請求項１０】 外側部と内側部とを形成する基部を有
    する電気コネクタ上に、外側導電性コンタクトを配置す
    るための方法であって、 基部の外側に少なくとも１の凹部を設け、 導電体部材の内側の近部から基部の外側の凹部まで延び
    る導電コンタクトを設け、 導電性部材の少なくとも一部を、基部の外側に設けた凹
    部内に配置し、 導電性部材を凹部に配置しつつ、コンタクト上に導電性
    部材を固定する、 工程を備える方法。
  11. 【請求項１１】 コンタクト端子を絶縁部材の１の面に
    装着して、このコンタクト端子の一部を絶縁部材の第２
    の面に向けてこの絶縁部材内で延設し、 溶融可能な導電性ボディを、第２の面に向けて延びる端
    子の部分に固定する、方法。
  12. 【請求項１２】 外側部と内側部とを持つ基部を有する
    電気コネクタであって、 基部の外側部に少なくとも１の凹部を設け、 導電体部材の内側の近部から基部の外側部の凹部に延び
    る導電性コンタクトを設け、 基部の外側部に設けられた凹部内に、その少なくとも一
    部を配置して導電性部材を位置決めし、 導電性部材を凹部に配置しつつ、コンタクト上に導電性
    部材を固定する、工程を備える方法で形成される電気コ
    ネクタ。
  13. 【請求項１３】 コンタクト端子を絶縁部材の１の面に
    装着して、このコンタクト端子の一部を絶縁部材の第２
    の面に向けてこの絶縁部材内で延設し、 溶融可能な導電性ボディを、第２の面に向けて延びる端
    子の部分に固定する、電気コネクタの製造方法。
  14. 【請求項１４】 コンタクト端子を絶縁部材の１の面に
    装着して、このコンタクト端子の一部を絶縁部材の第２
    の面に向けてこの絶縁部材内で延設し、 ほぼ球状の導電性部材を、第２の面に向けて延びる端子
    の一部に固定する、 電気コネクタの製造方法。
  15. 【請求項１５】 コネクタボディと、 コネクタボディに装着可能なコンタクトの一部を収容す
    る少なくとも１のコンタクト収容開口とを備え、この開
    口は側壁部を有し、更に、 この側壁部に近接配置され、開口内に挿入されたコンタ
    クトにより変形可能で、このコンタクトを開口内に固定
    する可変形部材と、 を備える電気コネクタ。
  16. 【請求項１６】 電気コネクタのハウジング内にコンタ
    クトを挿入することによりこのハウジング内に形成され
    る応力を最小にするための方法であって、 複数のコンタクト収容開口をハウジングに設け、 これらの開口内にコンタクトを挿入し、 コンタクトを挿入した状態に維持しつつ開口内に可変形
    構造体を係合し、 コンタクトの挿入で形成されるハウジングの応力を、可
    変形部材に近接する開口の領域にほぼ局地化する、 工程を備える方法。
  17. 【請求項１７】 電気コネクタ用コンタクトであって、 中間部と、 中間部から延びるコンタクト係合部とを備え、このコン
    タクト係合部は相手方コンタクトに係合可能であり、更
    に、 中間部から延び、その上に溶融されるはんだを受入れ可
    能なはんだターミナル部を備え、 前記中間部は、このターミナル部から係合部へのはんだ
    のウィッキングを防止するコーティングを有し、このコ
    ーティングはニッケル層を有する、 コンタクト。
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