可撓性スクラブリング接触子
【解決手段】複数の小さな導電性、可撓（とう）性中空リング（１０）は、各々が撓（たわ）みやすい材料から作られ、基板（２３、８０、８２）と電子デバイス（８８）との間で使用される可撓性接続媒体を提供する。各々のリングは少なくとも１つのリングの外部表面上の突出部（２０）を備えるように形成される。突出部は頂点（２２）又は点を備え、表面に向って配置した際に、リングが径方向に作用する力によってリングが圧縮されると、表面をスクラブ又は擦る。頂点で接触面をスクラブすることによって、電気信号を妨害し得る表面の汚れ物質及び層状物質を除去することができる。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
最先端のマイクロプロセッサ等のマイクロ電子デバイスでは、ますます狭い面積内で信頼性の高い接続を多数必要としている。電子デバイスと、電子デバイスの実装先の基板との間で接続数が増えると、たった１箇所であっても接続が行われない箇所又は接続不良となる箇所ができる可能性も高くなる。
【０００２】
「ウェーブソルダリング」では、電子部品が実装された基板一面に溶融したはんだを流すことによって、電子部品を基板にはんだ付する。基板上に部品が配置されると、その基板は溶融はんだ流の上に通され、基板の下側面の露出したフラックスを塗布した金属面がはんだ槽から溶融はんだを吸上げる。溶融はんだを吸上げた基板が溶融はんだ槽から離れると、基板上のはんだは冷却されて固化し、これにより、電子デバイスと、はんだ付された基板表面との間で電気接続が確立される。
【０００３】
電子技術において接続密度が高くなり、電子デバイスからのリード長が短くなると、確立しなければならない接続数が増加するため、たった１箇所であっても接続が行われない箇所又は接続不良となる箇所ができる可能性が統計的に高くなる。基板の平面に存在する凸凹が微小であっても、接続に関する問題を引起こす可能性がある。
【０００４】
従来技術のはんだ付技法での問題点の１つは、基板と電子デバイスの接触面との離間距離が均一でないときに発生する。例えば、マイクロプロセッサの１本又は２本のコンタクトリード、あるいは、マイクロプロセッサの１つ又は２つの接触面がその他のコンタクトリード又は接触面と比べて基板平面からより大きく離れている場合、そのより大きく離れている箇所に溶融はんだが運ばれない可能性がある。従来技術のはんだ付技法には、結合する２つのデバイス又は表面の接触面の間の間隔又は距離が少し変化しただけで、接続を行うことができないという欠点がある。
【０００５】
製造時には電子デバイスとその支持基板との間でたった１箇所の接続が行われなかっただけで、又は、電子デバイスの使用中にたった１箇所の接続不良が発生しただけで、障害の発生した電気接続を特定しその修理を実施するのにかかるコストが、電子デバイス及び支持基板が作動する製品の製造コストを上回る場合がある。電気接続の製造容易性を向上させ、製造後の電気接続の信頼性を高めることが、従来技術に対する改良となるであろう。
【０００６】
撓（たわ）みやすいリングは、特に表面が清潔でないと、良好な電気接続を得ることができない場合がある。当業者には周知のように、回路基板のトレース又はコンタクトパッドに物質が積もると、それが非常に薄い層であっても、良好な接続の妨げとなり得る。導体表面に汚れ、埃（ほこり）、又は皮膜が存在すると、たとえ、リング式の接触子スプリングであっても、トレース又はコンタクトパッドとの良好な電気接続が得ることができない場合がある。表面の酸化物質、残留しているコンフォーマルコーティング材料、はんだフラックス、大気汚染物質及びその他の化学物質によって、金属コンタクトパッド上には薄い皮膜が形成され、安定した電気接触子の形成が妨害される可能性がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このような欠点を改善するためには、コネクタを回路基板と接触させる際に、コンタクトパッド又は回路基板トレースの全体に亘（わた）ってワイピングを行って接触面から汚れ物質、酸化物質及び皮膜を取除くコネクタを提供することが望ましい。本発明は、上記の欠点を克服する改良型のリングコネクタに関する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
したがって、本発明の一般的な目的は、コネクタを接続する接触面に薄層又は皮膜が堆（たい）積していても、対向する接触子をワイピングすることによって皮膜を除去し、そのような皮膜を通して電気的な接続を確立することができる、機械的可撓（とう）性を有するコネクタを提供することである。
【０００９】
本発明の他の目的は、ワイピングブレードとして作用する拡張された胴体部を周囲に有する、変形可能な中空リング形状の可撓性接触子を提供することである。
【００１０】
また、本発明の他の目的は、三角形の拡張部を有する可撓性の中空リング接触子であって、前記三角形の拡張部には半径方向外側に延在して接触子のワイピングエッジを形成する頂点が設けられ、ワイピングの信頼性を高めるためにリングエッジがリングの中心に配置されている中空リング接触子を提供することである。
【００１１】
さらに、本発明の他の目的は、２つの回路基板の接続を確立する際に使用する可撓性接触子を提供することである。該接触子は、中空リング構成となっている。該リングは、ベース部及び接触部を形成する連続的な導電性バンドを有する。前記ベース部は、第１の回路基板の一部と接触してリング接触子を第１の回路基板に固定するためにはんだを着ける２つの領域を画定する基部を備える。さらにリングには、リング胴体の横断方向に延在する接触子のワイピングエッジを画定する、接触部の拡張領域が含まれる。該拡張領域は、リング胴体部から頂点まで半径方向外側に延在しており、ワイピングエッジは頂点に一致している。
【００１２】
本発明は、その構造により上記目的を達成する。本発明の好ましい形態では、マイクロ電子デバイスを回路基板又は他の平坦（たん）面に電気的に接続し実装するために、電子デバイスと回路基板又は基板の電気的な接触子との間に小さな導電性中空リングを使用する。各々のリングは、幾何学的中心点の周囲に延在する柔軟性又は可撓性を有する導電材料から成る連続的なバンドを有し、頂点を持つ突出部が少なくとも１つ形成されている。
【００１３】
第１の回路基板と第２の回路基板とが接触してリングが変形されると、リングが外側に曲がる傾向にある。このリングの曲り動作の結果、突出部は、実質上、第２の回路基板に対して直線的に移動する。突出部の頂点は、リングが押付けられた接触面を、擦る（scrape）、すなわち、「スクラブ」する。突出部のスクラブ作用により、スクラブされた表面から材料が除去される傾向にあるので、電気的接続が改善される。
【００１４】
本発明のこれらの及びその他の目的、特徴及び利点は、以下の詳細の説明を検討することにより明瞭に理解されるであろう。
【００１５】
この詳細の説明において、添付の図面を頻繁に参照する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は、本発明の原理に従って構成された単体の導電性中空リング１０の斜視図である。リング１０は、柔軟性（可撓性）を有する導体材料から形成されることが好ましく、電子デバイスを回路基板又はその他の基板（図１に示さず）に接続するために使用される。円筒の場合と同様に、リングの材料は、空間の点１２をおおむね中心としており、リングの回転軸１４（図４に示す）がその点を通って延在している。この点１２は、リング１０の幾何学的な中心であることが望ましいが、必ずしも幾何学的な中心である必要はないことを理解されたい。
【００１７】
リング１０は、実質的に円形の内部表面１６と、連続的な外部表面と、壁厚（参照符号によって識別されていないが、図を見れば分かるように内部表面と外部表面との間）とを有する。図１から分かるように、リング１０の外部表面１８は、リングの「側面」と考えることができる部分の一部分に沿って局所的な隆起部又は突出部２０を有するように形成され、この突出部２０は図面では時計の文字盤の１１時と１２時との間を指している。突出部２０は、突出点、つまり頂点２２を有する。この点は、リングの中心点１２から最も遠くに位置するリング外部表面上の点である。突出部２２は、蒸着等の方法によってリング１０上に形成してもよいが、リング１０を形成するプロセスの一部としてリング１０と同じ材料を使用して形成するのが好ましく、また最も簡単である。
【００１８】
好ましい実施形態では、リング１０を、直径が５００〔μｍ〕〜１０００〔μｍ〕程度のきわめて小さなリングとすることができる。このようにサイズを小さくする場合は、当業者に公知のリソグラフィ及び電鋳などの技法を使用してリング１０を形成するのが好ましい。リングの基部は、図１及び２に示すように拡張部を有することもでき、図３及び５に示すように全体を円弧状に、好ましくは円形に構成することもできる。
【００１９】
図２は、図１のリング１０を示しているが、突出部の頂点２２が１２時の方向を指す（すなわち、図２の上部を指す）ように時計回りに回転されている。図１及び２に示すリング１０は、力が加えられていない状態にある。以下により完全に記載するが、リング１０に対して垂直方向の力Ｆが印加されると、リング１０は変形する。この力Ｆが印加されたことによってリングに変形が生じると、その直接的な結果として、リングの突出部２０及びその頂点２２が移動又は並進運動する。この動きは、図１３Ａに最もよく示されているように、リング胴体の横方向の動きであり、水平面内で発生することが好ましい。リング１０をはんだ付する表面に対して頂点２２がこのような動きをすると、頂点が相手側の表面に対して移動、すなわち、表面を「スクラブ」する。このスクラブ又はワイピング作用によって、電気信号を妨害し得る材料が表面から除去される。
【００２０】
図３は、図１及び２に示したリング１０の側面図であり、リング１０は力が加えられていない状態、つまり変形していない状態にあり、図１及び２の向きに対して逆さまの向きになっている。また、図３も、リング１０が略円形の断面を有し、突出部２０が略三角形の断面を有することを示している。図３では、突出部２０及びその頂点２２が６時の方向を指している（すなわち、頂点２２は、リング１０がはんだ付される面２３と直交するように延在する幾何学線上に位置する）。力が加えられていない状態において、突出部２０の頂点２２と、リング１０の円周上にあり頂点２２と正反対の点との距離は図中で「Ｄ」と識別される。この距離は当然ながら、突出部２０の部分で厚くなっているので、リングの直径より大きくなる。
【００２１】
図３では、リングの外部表面１８に適用可能な２つのニッケル金属はんだバリア６８及び７０も示している。これらのバリアは両方とも、突出部２０からリングの円周に沿って幾分上にずれた箇所に配置される。好ましい実施形態では、はんだバリア６８及び７０を、外部表面１８上の比較的狭いニッケルめっきのストリップとすることができ、これにより、はんだ付によって基板にリングを取付ける際に、図１、２、１３Ａ及び１３Ｂに示された基部からはんだがリング１０の周囲全域に這（はい）上がるのを防ぐことができる。あるいは、当技術分野で知られているように、リング胴体にニッケルを組込むことによってバリアを構成することもできる。
【００２２】
図４は、力が加えられていない状態にあるはんだリング１０の端面図であり、リング１０の幾何学的な中心を通って延在していると考えられる回転軸１４を示している。この図では、突出部２０に対する片方のはんだバリア７０の相対位置も示す。
【００２３】
図５では、リング１０に上方から、すなわち、垂直方向に作用する力によって、リング１０が金属面２３に押付けられた場合、リング１０が変形し得る少なくとも一方向を示している。ライン「Ｆ」は、リング１０に作用する力を示している。図５に示すように、リング１０は長円形又は楕（だ）円形に変形すると考えられるが、図１３Ａ及び１３Ｂに示すように、リング１０は、圧縮された、又は押潰（つぶ）された西洋ナシの形に変形するのが好ましい。図５に示すように、リング１０が変形すると、突出部２０の頂点２２は第１（初期）の位置２５から第２（終点）の位置２７まで金属接触面２３を横切って略水平に横移動する傾向がある。このような動きが発生すると、金属表面に押付けられた頂点２２は、初期位置２５から第２の位置２７まで移動する間に金属面２３を擦り（スクラブ又はワイピングを行い）、このプロセス中に金属面２３上の皮膜又は物質を貫通する。これにより、加圧されたリング１０がその後はんだ付される金属面２３と、リング１０との間の清浄な接触が確保される。図５に示す、初期位置２５から第２の位置２７までの間隔は、ワイピング距離「Ｓ」である。頂点２２は、リング１０の下方に置かれた金属面２３をワイピング距離「Ｓ」の区間に沿って擦る、すなわち、ワイピングする。これにより、金属面２３とリング１０との間の電気接続を阻止する可能性のある層状物質が除去される。
【００２４】
再び、図１３Ａを参照すると、リング１０２は右側に変形し（また、左側への変形が発生し得ることも理解できよう）、２つの変曲点ＡＡ及びＢＢでリング１０２が関節状に曲がる、すなわち、屈曲しているのが分かる。変曲点ＡＡは、リング１０２がはんだフィレット１０４と接合している場所で、又は用途によっては、基部１０５と接合している場所で発生する。なお、基部１０５はリング接触子の一部として直接形成しても、独立要素として形成しその後でリング胴体に接合してもよい。一方、変曲点ＢＢは、リング上の反対側であって、突出部、すなわち、厚肉部分がリング胴体の通常の厚さ部分と接合する場所で発生する。図１３Ｂに示すように、この２つの変曲点により、リング接触子を実装する回路基板１００から鋭角に延在するラインＡＢが定義される。
【００２５】
図４では、リング１０に力が加えられていない状態で、頂点２２とその正反対に位置する点との間隔が図５に示す距離「Ｄ」である。図５に示すように、リング１０に半径方向の力Ｆを加えると、リング１０が変形するとともに、頂点２２が横に滑動する。これにより、表面２３からリング１０の上端までの最長距離がＤ’に減少する。
【００２６】
図６はリング１０の側面図であり、半径方向に力Ｆが印加されたことによって、力が加えられていない状態から半径方向へ圧縮されたリング１０を示す。また、図６はリング１０の全高が減少した状態を示している。この変化により、図５に示すように、リング材料は変形し、滑動する。リング１０が圧縮され、信号伝導面がスクラブされたら、リング１０に力を加えた状態を維持し、リング１０、該リング１０を介して基板に実装されるデバイス、及び、基板の導体をすべて一緒にウェーブソルダリングすることができる。他の実施形態では、リング１０を圧縮して表面をスクラブしてから、リング１０に加えた力を解放してリング１０をはんだ付することができる。いずれの場合も、はんだ面にリングの頂点２２を押付けて、頂点２２がはんだ面をスクラブして清浄にすれば、基板の表面と導電性リング１０との間の良好な電気接続を得ることができる。
【００２７】
図１及び２に示す突出部の実施形態において、突出部の断面は、頂点２２から遠ざかる方向に延在する、突出部２０の外部表面によって形成される二等辺三角形となり、外部表面の間に形成される角度が鈍角となることが好ましい。したがって、突出部の断面は三角形になると考えることができる。図３及び５でも、突出部２０の断面は三角形になっている。しかし、他の実施形態では、突出部の断面を放物線状、楕円状、及び「ドロップドオージブ」とすることが可能である。
【００２８】
「オージブ」とは、同じ曲率半径を有する２本の曲線の弾丸形状を作る交差である。「ドロップドオージブ」とは、交差している各々の曲線の中心が他方の曲線の内側に位置するオージブのことである。
【００２９】
図７は、リング１０を囲むドロップドオージブ２４の例を示したものである。第１の曲線２６は、第２の曲線２８の内側に位置する中心点３２からの距離によって定義される曲率半径を有している。第２の曲線は、第１の曲線２６の内側に位置する異なる中心点３０からの同一の距離によって定義される曲率半径を有している。
【００３０】
図７の中で、参照符号１０で識別された破線の円は、図１〜６に示されたリングの輪郭を表したものである。２本の曲線２６及び２８の交差点３４の下方に位置し、かつ、リング１０の外側に位置する領域が突出部２０の断面に相当する。
【００３１】
図８は、少なくとも１つの実施形態で頂点の位置及び突出部の形状を幾何学的に決定し得る少なくとも１つの方法を示したものである。図８では、リング１０の半径４０と半径４８との間に形成される角度４４によって円弧４６が定義されている。頂点２２は幾何学的には割線４２上に位置する。この割線４２は、第２の半径４８が円弧４６と出会う点において第２の半径４８と直交するライン５０に出会うまで、リング１０の第１の半径４０をリング１０内から延出することにより作成される。
【００３２】
当業者であれば、頂点２２の実際の位置が図１〜８に示した位置から変化することを理解できよう。頂点２２の位置を幾何学的に定義する方法に関する記載を要件と考えるべきでない。むしろ、リング１０の物理的な実施形態において、頂点２２のおおよその位置を決定するための説明が必要である。また、当業者であれば、実際のリング１０の断面が完全な「三角形状」、「放物線状」、「楕円形状」又は「ドロップドオージブ」による形状とならないことは理解することができるであろう。請求された発明の実際の実施では、リング表面の直線性及び曲率は上記に説明するとともに示した形状及び面を近似するものである。
【００３３】
図９を参照すると、基板８０は、マイクロ電子デバイス８８と電気的及び機械的に結合される信号トレース８２を有している。基板８０は、プリント回路基板又はセラミックチップキャリヤ、あるいは、電気信号用の導電性トレース又は経路を支持する非導電性の平坦なデバイスとして実施することができる。
【００３４】
電子デバイス８８の電気接触面８６は、複数の上記導電性中空リング１０を介して、基板８０の導電性トレース８２に結合されている。各々の中空リング１０は、電子デバイス８８とともに、平面基板８０の対応する導電性トレース８２にはんだ付８３又はその他の方法で電気に結合される。リング１０と基板の導電面８２との間のはんだフィレットは、明瞭化のために省略されているが、リング１０と電子デバイス８８の接触面８６との間の代表的なはんだフィレット８３は、突出部２０の真上に見ることができる。図示するように、各リング１０の突出部と、各突出部２０に付随する頂点２２は、リング１０がはんだ付される導電面８２の上に配置される。
【００３５】
図９に示すように、電子デバイス８８が基板８０に向けて下方に押付けられ、それにより、リング１０が圧迫され変形した場合に頂点２２によって対応する導電性トレース８２が擦られるように寸法、形状、位置、及び配置が決められた突出部２０及び頂点２２を有するリング１０が１つ以上存在する。
【００３６】
図９の実施形態では、各々のリング１０の回転軸１４が図面の平面と交差する方向に延在しているが、代替の実施形態及び等価な実施形態として、リング１０の回転軸１４が図面の平面内に位置するように、リング１０が構成されている例が挙げられる。そのような実施形態では、デバイスの少なくとも１つのエッジに沿った回転軸１４は実質的に同一直線上に存在する。
【００３７】
さらに他の実施形態では、各リングの回転軸１４の向きをランダムにするか、図１４に示すように放射パターンにすることができる。ただし、回転軸１４は、リング１０が傾倒しないように、基板８０及び電子デバイス８８の少なくとも一方の表面と平行になるのが好ましく、これにより、はんだで部品を接合するための表面を最大限にすることができる。
【００３８】
リング１０を用いて部品を基板に結合する場合、リング１０の側面に沿ってその一端から他端に延在する、ニッケルめっきの２つのはんだバリアストリップ又はバンド６８及び７０を形成することが好ましい。ニッケルバンド６８及び７０は、リングの周囲全域にはんだが這上がるのを防ぐ。これにより、可撓性リングの側面の少なくとも一部にははんだが載らないので、柔軟性が確実に維持される。
【００３９】
図１０では、実質的に平面な非電導性可撓性フィルム６０（例えば、ポリイミド薄膜又はその等価物）の上方に配置されたマルチリングコネクタ２の電導性中空リング１０の１つを示す。可撓性フィルム６０の材料が選択的に除去されて、フィルムを除去した部分が「Ｈ」の形を作るように可撓性フィルム６０をカット又は成形する。図１０では、このＨ形開口部６２は、離間された２本の脚部を相互に連結する中央ベース部を有することが分かる。２本の脚部により、Ｈ形開口部６２の中央に向けて延在する２枚の小さなフィルム材料のフラップ状拡張部６４及び６６が形成されている。このようなフィルム材料のフラップ６４及び６６は、それぞれ３辺においてフィルム６０から分離されるとともにフィルム６０によって片持ち支持され、互いに向き合せになっていると考えることができる。可撓性フィルム６０として適度に弾力性のあるものを選択すれば、リング１０をＨ形開口部６２に「押込んだ」とき、互いに向い合っているフラップ６４及び６６が下方に偏向する。これにより、リング１０をフィルム６０に挿入し、該フィルム６０によってゆるく支持することができる。
【００４０】
図１１に示すように、リング１０をフィルム６０の中に途中まで押込むと、リング１０の外周がフラップ６４及び６６を通抜ける。これにより、両フラップは元の位置に弾性力で戻る。したがって、リング１０は、シート６０のＨ形開口部６２に半分だけ挿入された状態で維持される。各々のリングの胴体をＨ形開口部のベース部に位置合せし、シートの上又は下で複数のリング１０の突出部の位置を決めれば、面に対するリング１０の配置が確実に行われる。リング１０を開口部６２に挿入することによって、フラップ６４及び６６がリング１０の内側１８に突出するので、リング１０はフラップ６４及び６６により所定の位置にゆるく支持される。ポリイミド薄膜などの非導電性材料によるシートにＨ形開口部６２を複数形成すると、複数のリング１０を所定の位置に保持し、相互に向きを決めることができる。
【００４１】
当業者であれば、フィルム６０が中空の導電性リング１０を固定する能力は、リングと開口部６２の相対的な寸法によって決まることを理解することができるはずである。導電性中空リング１０が開口部６２に挿入されて位置決めされたときに、これらがお互いに協調的に係合するように、導電性中空リング１０及びＨ形開口部６２の寸法と形状が決められる。
【００４２】
さらに他の代替実施形態では、リング１０の内側の容積の一部分又は全部を、シリコーンのような弾性を有する非導電性材料で充填（てん）することができる。リング１０ははんだフィレットによって機械的及び電気的に基板８０に取付けられるが、リングの内側空間を弾力性材料で充填することにより、リングの強度を向上させ、そして這上がり又は毛管作用のいずれかによる内部空間１８へのはんだの流入を防ぐことができる。
【００４３】
図１２は、電子デバイス８８（マイクロプロセッサダイ等）の側面図であり、上記の非導電性シート６０で所定の位置に保持された複数の導電性リング１０を使用して基板８０に実装されている。当業者であれば、上記突出部２０のスクラブ作用によって、デバイス８８と基板８０のトレース（図示せず）との電気的接続が改善されることを理解できよう。電気的接続の改善に加えて、リング１０は、基板８０の振動及び曲がりによって、電気的接続が切断される可能性が減少するように比較的可撓性を持った接続を提供する。
【００４４】
好ましい実施形態では、はんだバリアにも対応する導電性金属によって、導電性中空リングを作成することが好ましい。銅、銀及び金は優れた導電体であり、良好な弾力性を示すその他の金属と合金にすることもできる。また、これらの金属は、局所的にニッケル等のはんだバリア金属でめっきすることもできる。リング１０はまた、金属でめっきされたプラスチックから形成することもできる。
【００４５】
リング１０は、電子の分野では公知の電鋳プロセスを使用して形成するのが好ましい。リング１０はまた、公知のリソグラフィ技法を使用して形成することもできる。リング１０は、多くの応用例において寸法を大きくするほど（例えば、最大で１０００マイクロメートル以上）扱いやすくなるが、５００マイクロメートル程度の寸法も可能である。
【００４６】
本明細書で開示及び請求されている発明は、その精神から逸脱することなく他の特定の形態でも実施することができることが理解されよう。例えば、上記の可撓性中空リング１０は、突出部２０を１つだけ有するよう構成されており、その突出部には頂点２２が１つだけ形成されている。しかし、少なくとも１つの等価な代替実施形態には、複数の頂点又はスクラブ点２２を有する突出部が形成されたリング１０が含まれる。さらに他の実施形態には、各々が１以上の点、又は、頂点２２を備えた複数の突出部２０を有するように構成されたリング１０が含まれる。この場合、リングが径方向に圧縮されたとき、リングの圧縮に応じて複数の点で表面がスクラブされる。この種の代替実施形態の場合、リング１０は、基板側と、リング１０を介して基板に連結されるデバイス側との両方で接触面をスクラブすることができる。
【００４７】
本発明の接触子は、図１４に示すように、インターポーザ用途に使用することができる。この例では、複数の接触子２００が基板２０２上に放射状に配置されている。接触子は中空の開口部を有し、この開口部が図１４の矢印２０４に示すように、空気の通路となるので、温度特性が改善される。接触子は、ソケット及びその他の各種用途に使用することができる。
【００４８】
図１５は、本発明の原理に従って連続的なリング形状で構成された別のスプリング接触子３００の端面図である。この実施形態では、リング３００に一対の隆起領域３０２及び３０３が形成されている。これらの領域には、上記の突出部等の隆起部材が１つだけ形成されるのではなく、リングの外部表面から略半径方向外側に延在する複数のワイパーアーム３０５が設けられる。該ワイパーアーム３０５は、リングの長手方向に沿って互いに離間されている。図示するように、リング胴体は、ワイパーアームを支持する領域での厚さがリングの側部よりも厚い。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の原理に従って構成された単体の導電性中空リングを示す斜視図であり、頂点を有する突出部がリング胴体の外部表面に形成されている。
【図２】図１に示す導電性リングを異なる角度から見た第２の斜視図である。
【図３】導電性中空リングの概略立面図であり、リング及び突出部の断面を示すとともに、力が加えられていない状態でのリングの高さＤを示す。
【図４】図３に示すリングの端面図である。
【図５】図３と同じ図であるが、リングの径方向に作用する力Ｆが外部より加えられたことによってリングが変形した状態と、その場合のリングの高さの減少を示す。
【図６】図５に示す変形したリングの側面図である。
【図７】弾丸形状に交差しドロップドオージブと呼ばれる形状を形成する同じ曲率半径を有する２本の曲線の内側に本発明のリングがどのように位置決めされるかを示す線図である。
【図８】リング上の突出部の幾何学的位置及び突出部の頂点の幾何学的位置を示す線図である。
【図９】基板とデバイスとの間の電気的接続が得られるよう、基板とデバイスとの間の所定の位置に配置された、本発明による複数のリングを示す立面図である。
【図１０】図１に示したリングの斜視図であり、キャリヤシート内に形成されたＨ形の開口部の上方にリングが置かれている。
【図１１】図１０に示したリングの斜視図であり、キャリヤシートのＨ形開口部の所定の位置にリングが設置されている。
【図１２】図１〜１２に示したリングを介して機械的及び電気的に基板に実装されたデバイスの断面図である。
【図１３Ａ】本発明のリング接触子を示す側面図であり、仮想線で表した偏向パターンを重ね合せている。
【図１３Ｂ】図１３Ａと同一の図であるが、負荷がかけられているリング接触子の変形及びリング拡張部のワイピング動作を示す。
【図１４】基板上にアレー状に配置された本発明のリング接触子の斜視図である。
【図１５】本発明に従って構成されたリング接触子の他の実施形態を示す側面図である。
【背景技術】
【０００１】
最先端のマイクロプロセッサ等のマイクロ電子デバイスでは、ますます狭い面積内で信頼性の高い接続を多数必要としている。電子デバイスと、電子デバイスの実装先の基板との間で接続数が増えると、たった１箇所であっても接続が行われない箇所又は接続不良となる箇所ができる可能性も高くなる。
【０００２】
「ウェーブソルダリング」では、電子部品が実装された基板一面に溶融したはんだを流すことによって、電子部品を基板にはんだ付する。基板上に部品が配置されると、その基板は溶融はんだ流の上に通され、基板の下側面の露出したフラックスを塗布した金属面がはんだ槽から溶融はんだを吸上げる。溶融はんだを吸上げた基板が溶融はんだ槽から離れると、基板上のはんだは冷却されて固化し、これにより、電子デバイスと、はんだ付された基板表面との間で電気接続が確立される。
【０００３】
電子技術において接続密度が高くなり、電子デバイスからのリード長が短くなると、確立しなければならない接続数が増加するため、たった１箇所であっても接続が行われない箇所又は接続不良となる箇所ができる可能性が統計的に高くなる。基板の平面に存在する凸凹が微小であっても、接続に関する問題を引起こす可能性がある。
【０００４】
従来技術のはんだ付技法での問題点の１つは、基板と電子デバイスの接触面との離間距離が均一でないときに発生する。例えば、マイクロプロセッサの１本又は２本のコンタクトリード、あるいは、マイクロプロセッサの１つ又は２つの接触面がその他のコンタクトリード又は接触面と比べて基板平面からより大きく離れている場合、そのより大きく離れている箇所に溶融はんだが運ばれない可能性がある。従来技術のはんだ付技法には、結合する２つのデバイス又は表面の接触面の間の間隔又は距離が少し変化しただけで、接続を行うことができないという欠点がある。
【０００５】
製造時には電子デバイスとその支持基板との間でたった１箇所の接続が行われなかっただけで、又は、電子デバイスの使用中にたった１箇所の接続不良が発生しただけで、障害の発生した電気接続を特定しその修理を実施するのにかかるコストが、電子デバイス及び支持基板が作動する製品の製造コストを上回る場合がある。電気接続の製造容易性を向上させ、製造後の電気接続の信頼性を高めることが、従来技術に対する改良となるであろう。
【０００６】
撓（たわ）みやすいリングは、特に表面が清潔でないと、良好な電気接続を得ることができない場合がある。当業者には周知のように、回路基板のトレース又はコンタクトパッドに物質が積もると、それが非常に薄い層であっても、良好な接続の妨げとなり得る。導体表面に汚れ、埃（ほこり）、又は皮膜が存在すると、たとえ、リング式の接触子スプリングであっても、トレース又はコンタクトパッドとの良好な電気接続が得ることができない場合がある。表面の酸化物質、残留しているコンフォーマルコーティング材料、はんだフラックス、大気汚染物質及びその他の化学物質によって、金属コンタクトパッド上には薄い皮膜が形成され、安定した電気接触子の形成が妨害される可能性がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このような欠点を改善するためには、コネクタを回路基板と接触させる際に、コンタクトパッド又は回路基板トレースの全体に亘（わた）ってワイピングを行って接触面から汚れ物質、酸化物質及び皮膜を取除くコネクタを提供することが望ましい。本発明は、上記の欠点を克服する改良型のリングコネクタに関する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
したがって、本発明の一般的な目的は、コネクタを接続する接触面に薄層又は皮膜が堆（たい）積していても、対向する接触子をワイピングすることによって皮膜を除去し、そのような皮膜を通して電気的な接続を確立することができる、機械的可撓（とう）性を有するコネクタを提供することである。
【０００９】
本発明の他の目的は、ワイピングブレードとして作用する拡張された胴体部を周囲に有する、変形可能な中空リング形状の可撓性接触子を提供することである。
【００１０】
また、本発明の他の目的は、三角形の拡張部を有する可撓性の中空リング接触子であって、前記三角形の拡張部には半径方向外側に延在して接触子のワイピングエッジを形成する頂点が設けられ、ワイピングの信頼性を高めるためにリングエッジがリングの中心に配置されている中空リング接触子を提供することである。
【００１１】
さらに、本発明の他の目的は、２つの回路基板の接続を確立する際に使用する可撓性接触子を提供することである。該接触子は、中空リング構成となっている。該リングは、ベース部及び接触部を形成する連続的な導電性バンドを有する。前記ベース部は、第１の回路基板の一部と接触してリング接触子を第１の回路基板に固定するためにはんだを着ける２つの領域を画定する基部を備える。さらにリングには、リング胴体の横断方向に延在する接触子のワイピングエッジを画定する、接触部の拡張領域が含まれる。該拡張領域は、リング胴体部から頂点まで半径方向外側に延在しており、ワイピングエッジは頂点に一致している。
【００１２】
本発明は、その構造により上記目的を達成する。本発明の好ましい形態では、マイクロ電子デバイスを回路基板又は他の平坦（たん）面に電気的に接続し実装するために、電子デバイスと回路基板又は基板の電気的な接触子との間に小さな導電性中空リングを使用する。各々のリングは、幾何学的中心点の周囲に延在する柔軟性又は可撓性を有する導電材料から成る連続的なバンドを有し、頂点を持つ突出部が少なくとも１つ形成されている。
【００１３】
第１の回路基板と第２の回路基板とが接触してリングが変形されると、リングが外側に曲がる傾向にある。このリングの曲り動作の結果、突出部は、実質上、第２の回路基板に対して直線的に移動する。突出部の頂点は、リングが押付けられた接触面を、擦る（scrape）、すなわち、「スクラブ」する。突出部のスクラブ作用により、スクラブされた表面から材料が除去される傾向にあるので、電気的接続が改善される。
【００１４】
本発明のこれらの及びその他の目的、特徴及び利点は、以下の詳細の説明を検討することにより明瞭に理解されるであろう。
【００１５】
この詳細の説明において、添付の図面を頻繁に参照する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は、本発明の原理に従って構成された単体の導電性中空リング１０の斜視図である。リング１０は、柔軟性（可撓性）を有する導体材料から形成されることが好ましく、電子デバイスを回路基板又はその他の基板（図１に示さず）に接続するために使用される。円筒の場合と同様に、リングの材料は、空間の点１２をおおむね中心としており、リングの回転軸１４（図４に示す）がその点を通って延在している。この点１２は、リング１０の幾何学的な中心であることが望ましいが、必ずしも幾何学的な中心である必要はないことを理解されたい。
【００１７】
リング１０は、実質的に円形の内部表面１６と、連続的な外部表面と、壁厚（参照符号によって識別されていないが、図を見れば分かるように内部表面と外部表面との間）とを有する。図１から分かるように、リング１０の外部表面１８は、リングの「側面」と考えることができる部分の一部分に沿って局所的な隆起部又は突出部２０を有するように形成され、この突出部２０は図面では時計の文字盤の１１時と１２時との間を指している。突出部２０は、突出点、つまり頂点２２を有する。この点は、リングの中心点１２から最も遠くに位置するリング外部表面上の点である。突出部２２は、蒸着等の方法によってリング１０上に形成してもよいが、リング１０を形成するプロセスの一部としてリング１０と同じ材料を使用して形成するのが好ましく、また最も簡単である。
【００１８】
好ましい実施形態では、リング１０を、直径が５００〔μｍ〕〜１０００〔μｍ〕程度のきわめて小さなリングとすることができる。このようにサイズを小さくする場合は、当業者に公知のリソグラフィ及び電鋳などの技法を使用してリング１０を形成するのが好ましい。リングの基部は、図１及び２に示すように拡張部を有することもでき、図３及び５に示すように全体を円弧状に、好ましくは円形に構成することもできる。
【００１９】
図２は、図１のリング１０を示しているが、突出部の頂点２２が１２時の方向を指す（すなわち、図２の上部を指す）ように時計回りに回転されている。図１及び２に示すリング１０は、力が加えられていない状態にある。以下により完全に記載するが、リング１０に対して垂直方向の力Ｆが印加されると、リング１０は変形する。この力Ｆが印加されたことによってリングに変形が生じると、その直接的な結果として、リングの突出部２０及びその頂点２２が移動又は並進運動する。この動きは、図１３Ａに最もよく示されているように、リング胴体の横方向の動きであり、水平面内で発生することが好ましい。リング１０をはんだ付する表面に対して頂点２２がこのような動きをすると、頂点が相手側の表面に対して移動、すなわち、表面を「スクラブ」する。このスクラブ又はワイピング作用によって、電気信号を妨害し得る材料が表面から除去される。
【００２０】
図３は、図１及び２に示したリング１０の側面図であり、リング１０は力が加えられていない状態、つまり変形していない状態にあり、図１及び２の向きに対して逆さまの向きになっている。また、図３も、リング１０が略円形の断面を有し、突出部２０が略三角形の断面を有することを示している。図３では、突出部２０及びその頂点２２が６時の方向を指している（すなわち、頂点２２は、リング１０がはんだ付される面２３と直交するように延在する幾何学線上に位置する）。力が加えられていない状態において、突出部２０の頂点２２と、リング１０の円周上にあり頂点２２と正反対の点との距離は図中で「Ｄ」と識別される。この距離は当然ながら、突出部２０の部分で厚くなっているので、リングの直径より大きくなる。
【００２１】
図３では、リングの外部表面１８に適用可能な２つのニッケル金属はんだバリア６８及び７０も示している。これらのバリアは両方とも、突出部２０からリングの円周に沿って幾分上にずれた箇所に配置される。好ましい実施形態では、はんだバリア６８及び７０を、外部表面１８上の比較的狭いニッケルめっきのストリップとすることができ、これにより、はんだ付によって基板にリングを取付ける際に、図１、２、１３Ａ及び１３Ｂに示された基部からはんだがリング１０の周囲全域に這（はい）上がるのを防ぐことができる。あるいは、当技術分野で知られているように、リング胴体にニッケルを組込むことによってバリアを構成することもできる。
【００２２】
図４は、力が加えられていない状態にあるはんだリング１０の端面図であり、リング１０の幾何学的な中心を通って延在していると考えられる回転軸１４を示している。この図では、突出部２０に対する片方のはんだバリア７０の相対位置も示す。
【００２３】
図５では、リング１０に上方から、すなわち、垂直方向に作用する力によって、リング１０が金属面２３に押付けられた場合、リング１０が変形し得る少なくとも一方向を示している。ライン「Ｆ」は、リング１０に作用する力を示している。図５に示すように、リング１０は長円形又は楕（だ）円形に変形すると考えられるが、図１３Ａ及び１３Ｂに示すように、リング１０は、圧縮された、又は押潰（つぶ）された西洋ナシの形に変形するのが好ましい。図５に示すように、リング１０が変形すると、突出部２０の頂点２２は第１（初期）の位置２５から第２（終点）の位置２７まで金属接触面２３を横切って略水平に横移動する傾向がある。このような動きが発生すると、金属表面に押付けられた頂点２２は、初期位置２５から第２の位置２７まで移動する間に金属面２３を擦り（スクラブ又はワイピングを行い）、このプロセス中に金属面２３上の皮膜又は物質を貫通する。これにより、加圧されたリング１０がその後はんだ付される金属面２３と、リング１０との間の清浄な接触が確保される。図５に示す、初期位置２５から第２の位置２７までの間隔は、ワイピング距離「Ｓ」である。頂点２２は、リング１０の下方に置かれた金属面２３をワイピング距離「Ｓ」の区間に沿って擦る、すなわち、ワイピングする。これにより、金属面２３とリング１０との間の電気接続を阻止する可能性のある層状物質が除去される。
【００２４】
再び、図１３Ａを参照すると、リング１０２は右側に変形し（また、左側への変形が発生し得ることも理解できよう）、２つの変曲点ＡＡ及びＢＢでリング１０２が関節状に曲がる、すなわち、屈曲しているのが分かる。変曲点ＡＡは、リング１０２がはんだフィレット１０４と接合している場所で、又は用途によっては、基部１０５と接合している場所で発生する。なお、基部１０５はリング接触子の一部として直接形成しても、独立要素として形成しその後でリング胴体に接合してもよい。一方、変曲点ＢＢは、リング上の反対側であって、突出部、すなわち、厚肉部分がリング胴体の通常の厚さ部分と接合する場所で発生する。図１３Ｂに示すように、この２つの変曲点により、リング接触子を実装する回路基板１００から鋭角に延在するラインＡＢが定義される。
【００２５】
図４では、リング１０に力が加えられていない状態で、頂点２２とその正反対に位置する点との間隔が図５に示す距離「Ｄ」である。図５に示すように、リング１０に半径方向の力Ｆを加えると、リング１０が変形するとともに、頂点２２が横に滑動する。これにより、表面２３からリング１０の上端までの最長距離がＤ’に減少する。
【００２６】
図６はリング１０の側面図であり、半径方向に力Ｆが印加されたことによって、力が加えられていない状態から半径方向へ圧縮されたリング１０を示す。また、図６はリング１０の全高が減少した状態を示している。この変化により、図５に示すように、リング材料は変形し、滑動する。リング１０が圧縮され、信号伝導面がスクラブされたら、リング１０に力を加えた状態を維持し、リング１０、該リング１０を介して基板に実装されるデバイス、及び、基板の導体をすべて一緒にウェーブソルダリングすることができる。他の実施形態では、リング１０を圧縮して表面をスクラブしてから、リング１０に加えた力を解放してリング１０をはんだ付することができる。いずれの場合も、はんだ面にリングの頂点２２を押付けて、頂点２２がはんだ面をスクラブして清浄にすれば、基板の表面と導電性リング１０との間の良好な電気接続を得ることができる。
【００２７】
図１及び２に示す突出部の実施形態において、突出部の断面は、頂点２２から遠ざかる方向に延在する、突出部２０の外部表面によって形成される二等辺三角形となり、外部表面の間に形成される角度が鈍角となることが好ましい。したがって、突出部の断面は三角形になると考えることができる。図３及び５でも、突出部２０の断面は三角形になっている。しかし、他の実施形態では、突出部の断面を放物線状、楕円状、及び「ドロップドオージブ」とすることが可能である。
【００２８】
「オージブ」とは、同じ曲率半径を有する２本の曲線の弾丸形状を作る交差である。「ドロップドオージブ」とは、交差している各々の曲線の中心が他方の曲線の内側に位置するオージブのことである。
【００２９】
図７は、リング１０を囲むドロップドオージブ２４の例を示したものである。第１の曲線２６は、第２の曲線２８の内側に位置する中心点３２からの距離によって定義される曲率半径を有している。第２の曲線は、第１の曲線２６の内側に位置する異なる中心点３０からの同一の距離によって定義される曲率半径を有している。
【００３０】
図７の中で、参照符号１０で識別された破線の円は、図１〜６に示されたリングの輪郭を表したものである。２本の曲線２６及び２８の交差点３４の下方に位置し、かつ、リング１０の外側に位置する領域が突出部２０の断面に相当する。
【００３１】
図８は、少なくとも１つの実施形態で頂点の位置及び突出部の形状を幾何学的に決定し得る少なくとも１つの方法を示したものである。図８では、リング１０の半径４０と半径４８との間に形成される角度４４によって円弧４６が定義されている。頂点２２は幾何学的には割線４２上に位置する。この割線４２は、第２の半径４８が円弧４６と出会う点において第２の半径４８と直交するライン５０に出会うまで、リング１０の第１の半径４０をリング１０内から延出することにより作成される。
【００３２】
当業者であれば、頂点２２の実際の位置が図１〜８に示した位置から変化することを理解できよう。頂点２２の位置を幾何学的に定義する方法に関する記載を要件と考えるべきでない。むしろ、リング１０の物理的な実施形態において、頂点２２のおおよその位置を決定するための説明が必要である。また、当業者であれば、実際のリング１０の断面が完全な「三角形状」、「放物線状」、「楕円形状」又は「ドロップドオージブ」による形状とならないことは理解することができるであろう。請求された発明の実際の実施では、リング表面の直線性及び曲率は上記に説明するとともに示した形状及び面を近似するものである。
【００３３】
図９を参照すると、基板８０は、マイクロ電子デバイス８８と電気的及び機械的に結合される信号トレース８２を有している。基板８０は、プリント回路基板又はセラミックチップキャリヤ、あるいは、電気信号用の導電性トレース又は経路を支持する非導電性の平坦なデバイスとして実施することができる。
【００３４】
電子デバイス８８の電気接触面８６は、複数の上記導電性中空リング１０を介して、基板８０の導電性トレース８２に結合されている。各々の中空リング１０は、電子デバイス８８とともに、平面基板８０の対応する導電性トレース８２にはんだ付８３又はその他の方法で電気に結合される。リング１０と基板の導電面８２との間のはんだフィレットは、明瞭化のために省略されているが、リング１０と電子デバイス８８の接触面８６との間の代表的なはんだフィレット８３は、突出部２０の真上に見ることができる。図示するように、各リング１０の突出部と、各突出部２０に付随する頂点２２は、リング１０がはんだ付される導電面８２の上に配置される。
【００３５】
図９に示すように、電子デバイス８８が基板８０に向けて下方に押付けられ、それにより、リング１０が圧迫され変形した場合に頂点２２によって対応する導電性トレース８２が擦られるように寸法、形状、位置、及び配置が決められた突出部２０及び頂点２２を有するリング１０が１つ以上存在する。
【００３６】
図９の実施形態では、各々のリング１０の回転軸１４が図面の平面と交差する方向に延在しているが、代替の実施形態及び等価な実施形態として、リング１０の回転軸１４が図面の平面内に位置するように、リング１０が構成されている例が挙げられる。そのような実施形態では、デバイスの少なくとも１つのエッジに沿った回転軸１４は実質的に同一直線上に存在する。
【００３７】
さらに他の実施形態では、各リングの回転軸１４の向きをランダムにするか、図１４に示すように放射パターンにすることができる。ただし、回転軸１４は、リング１０が傾倒しないように、基板８０及び電子デバイス８８の少なくとも一方の表面と平行になるのが好ましく、これにより、はんだで部品を接合するための表面を最大限にすることができる。
【００３８】
リング１０を用いて部品を基板に結合する場合、リング１０の側面に沿ってその一端から他端に延在する、ニッケルめっきの２つのはんだバリアストリップ又はバンド６８及び７０を形成することが好ましい。ニッケルバンド６８及び７０は、リングの周囲全域にはんだが這上がるのを防ぐ。これにより、可撓性リングの側面の少なくとも一部にははんだが載らないので、柔軟性が確実に維持される。
【００３９】
図１０では、実質的に平面な非電導性可撓性フィルム６０（例えば、ポリイミド薄膜又はその等価物）の上方に配置されたマルチリングコネクタ２の電導性中空リング１０の１つを示す。可撓性フィルム６０の材料が選択的に除去されて、フィルムを除去した部分が「Ｈ」の形を作るように可撓性フィルム６０をカット又は成形する。図１０では、このＨ形開口部６２は、離間された２本の脚部を相互に連結する中央ベース部を有することが分かる。２本の脚部により、Ｈ形開口部６２の中央に向けて延在する２枚の小さなフィルム材料のフラップ状拡張部６４及び６６が形成されている。このようなフィルム材料のフラップ６４及び６６は、それぞれ３辺においてフィルム６０から分離されるとともにフィルム６０によって片持ち支持され、互いに向き合せになっていると考えることができる。可撓性フィルム６０として適度に弾力性のあるものを選択すれば、リング１０をＨ形開口部６２に「押込んだ」とき、互いに向い合っているフラップ６４及び６６が下方に偏向する。これにより、リング１０をフィルム６０に挿入し、該フィルム６０によってゆるく支持することができる。
【００４０】
図１１に示すように、リング１０をフィルム６０の中に途中まで押込むと、リング１０の外周がフラップ６４及び６６を通抜ける。これにより、両フラップは元の位置に弾性力で戻る。したがって、リング１０は、シート６０のＨ形開口部６２に半分だけ挿入された状態で維持される。各々のリングの胴体をＨ形開口部のベース部に位置合せし、シートの上又は下で複数のリング１０の突出部の位置を決めれば、面に対するリング１０の配置が確実に行われる。リング１０を開口部６２に挿入することによって、フラップ６４及び６６がリング１０の内側１８に突出するので、リング１０はフラップ６４及び６６により所定の位置にゆるく支持される。ポリイミド薄膜などの非導電性材料によるシートにＨ形開口部６２を複数形成すると、複数のリング１０を所定の位置に保持し、相互に向きを決めることができる。
【００４１】
当業者であれば、フィルム６０が中空の導電性リング１０を固定する能力は、リングと開口部６２の相対的な寸法によって決まることを理解することができるはずである。導電性中空リング１０が開口部６２に挿入されて位置決めされたときに、これらがお互いに協調的に係合するように、導電性中空リング１０及びＨ形開口部６２の寸法と形状が決められる。
【００４２】
さらに他の代替実施形態では、リング１０の内側の容積の一部分又は全部を、シリコーンのような弾性を有する非導電性材料で充填（てん）することができる。リング１０ははんだフィレットによって機械的及び電気的に基板８０に取付けられるが、リングの内側空間を弾力性材料で充填することにより、リングの強度を向上させ、そして這上がり又は毛管作用のいずれかによる内部空間１８へのはんだの流入を防ぐことができる。
【００４３】
図１２は、電子デバイス８８（マイクロプロセッサダイ等）の側面図であり、上記の非導電性シート６０で所定の位置に保持された複数の導電性リング１０を使用して基板８０に実装されている。当業者であれば、上記突出部２０のスクラブ作用によって、デバイス８８と基板８０のトレース（図示せず）との電気的接続が改善されることを理解できよう。電気的接続の改善に加えて、リング１０は、基板８０の振動及び曲がりによって、電気的接続が切断される可能性が減少するように比較的可撓性を持った接続を提供する。
【００４４】
好ましい実施形態では、はんだバリアにも対応する導電性金属によって、導電性中空リングを作成することが好ましい。銅、銀及び金は優れた導電体であり、良好な弾力性を示すその他の金属と合金にすることもできる。また、これらの金属は、局所的にニッケル等のはんだバリア金属でめっきすることもできる。リング１０はまた、金属でめっきされたプラスチックから形成することもできる。
【００４５】
リング１０は、電子の分野では公知の電鋳プロセスを使用して形成するのが好ましい。リング１０はまた、公知のリソグラフィ技法を使用して形成することもできる。リング１０は、多くの応用例において寸法を大きくするほど（例えば、最大で１０００マイクロメートル以上）扱いやすくなるが、５００マイクロメートル程度の寸法も可能である。
【００４６】
本明細書で開示及び請求されている発明は、その精神から逸脱することなく他の特定の形態でも実施することができることが理解されよう。例えば、上記の可撓性中空リング１０は、突出部２０を１つだけ有するよう構成されており、その突出部には頂点２２が１つだけ形成されている。しかし、少なくとも１つの等価な代替実施形態には、複数の頂点又はスクラブ点２２を有する突出部が形成されたリング１０が含まれる。さらに他の実施形態には、各々が１以上の点、又は、頂点２２を備えた複数の突出部２０を有するように構成されたリング１０が含まれる。この場合、リングが径方向に圧縮されたとき、リングの圧縮に応じて複数の点で表面がスクラブされる。この種の代替実施形態の場合、リング１０は、基板側と、リング１０を介して基板に連結されるデバイス側との両方で接触面をスクラブすることができる。
【００４７】
本発明の接触子は、図１４に示すように、インターポーザ用途に使用することができる。この例では、複数の接触子２００が基板２０２上に放射状に配置されている。接触子は中空の開口部を有し、この開口部が図１４の矢印２０４に示すように、空気の通路となるので、温度特性が改善される。接触子は、ソケット及びその他の各種用途に使用することができる。
【００４８】
図１５は、本発明の原理に従って連続的なリング形状で構成された別のスプリング接触子３００の端面図である。この実施形態では、リング３００に一対の隆起領域３０２及び３０３が形成されている。これらの領域には、上記の突出部等の隆起部材が１つだけ形成されるのではなく、リングの外部表面から略半径方向外側に延在する複数のワイパーアーム３０５が設けられる。該ワイパーアーム３０５は、リングの長手方向に沿って互いに離間されている。図示するように、リング胴体は、ワイパーアームを支持する領域での厚さがリングの側部よりも厚い。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の原理に従って構成された単体の導電性中空リングを示す斜視図であり、頂点を有する突出部がリング胴体の外部表面に形成されている。
【図２】図１に示す導電性リングを異なる角度から見た第２の斜視図である。
【図３】導電性中空リングの概略立面図であり、リング及び突出部の断面を示すとともに、力が加えられていない状態でのリングの高さＤを示す。
【図４】図３に示すリングの端面図である。
【図５】図３と同じ図であるが、リングの径方向に作用する力Ｆが外部より加えられたことによってリングが変形した状態と、その場合のリングの高さの減少を示す。
【図６】図５に示す変形したリングの側面図である。
【図７】弾丸形状に交差しドロップドオージブと呼ばれる形状を形成する同じ曲率半径を有する２本の曲線の内側に本発明のリングがどのように位置決めされるかを示す線図である。
【図８】リング上の突出部の幾何学的位置及び突出部の頂点の幾何学的位置を示す線図である。
【図９】基板とデバイスとの間の電気的接続が得られるよう、基板とデバイスとの間の所定の位置に配置された、本発明による複数のリングを示す立面図である。
【図１０】図１に示したリングの斜視図であり、キャリヤシート内に形成されたＨ形の開口部の上方にリングが置かれている。
【図１１】図１０に示したリングの斜視図であり、キャリヤシートのＨ形開口部の所定の位置にリングが設置されている。
【図１２】図１〜１２に示したリングを介して機械的及び電気的に基板に実装されたデバイスの断面図である。
【図１３Ａ】本発明のリング接触子を示す側面図であり、仮想線で表した偏向パターンを重ね合せている。
【図１３Ｂ】図１３Ａと同一の図であるが、負荷がかけられているリング接触子の変形及びリング拡張部のワイピング動作を示す。
【図１４】基板上にアレー状に配置された本発明のリング接触子の斜視図である。
【図１５】本発明に従って構成されたリング接触子の他の実施形態を示す側面図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子デバイスの回路と平坦な実装面上の回路とを相互接続するためのスプリング接触子であって、幾何学的な点の周囲に延在する柔軟性材料から形成される連続的リングを有し、該リングは中空内部を取囲む胴体を備え、該胴体が内部表面と外部表面とを含み、少なくとも１つの突出部がリング胴体の外部表面から延出しており、該突出部は前記リング胴体の外部表面から延在して交差し該突出部の頂点を形成する２つの側面を備えているスプリング接触子。
【請求項２】
前記リングに圧縮力が加えられたときに前記リングの頂点が直線的に移動する、請求項１に記載のスプリング接触子。
【請求項３】
前記突出部の断面が本質的にドロップドオージブの形状を呈する、請求項１に記載のスプリング接触子。
【請求項４】
ドロップドオージブは実質的に第１の円弧の割線上に置かれた頂点を有し、前記第１の円弧の割線は、リングの円形断面上にある円弧の扇形の第１の半径を、第２の半径が第１の円弧に出会う点においてリング断面の第２の半径に対して実質的に直交するラインに出会うまで延長することにより形成される、請求項３に記載のスプリング接触子。
【請求項５】
前記突出部の断面が放物線形状を呈する、請求項１に記載のスプリング接触子。
【請求項６】
内部にＨ形開口部が形成された非導電性シートを更に含み、Ｈ形開口部は第１のフラップ及び第２のフラップを形成し、リング胴体が前記Ｈ形開口部内に収容され、第１のキャリアフラップ及び第２のキャリアフラップが前記リングの中空内部に少なくとも部分的に延在している、請求項１に記載のスプリング接触子。
【請求項７】
前記シートがポリイミド薄膜である、請求項６に記載のスプリング接触子。
【請求項８】
前記シートが可撓性材料から形成される、請求項６に記載のスプリング接触子。
【請求項９】
前記リングが金属リングである、請求項１に記載のスプリング接触子。
【請求項１０】
前記リングがプラスチックリングであり、リングの外部表面が導電性を有するようにコーティングされている、請求項１に記載のスプリング接触子。
【請求項１１】
前記リングがリソグラフィによって形成される、請求項１に記載のスプリング接触子。
【請求項１２】
前記リング胴体は、少なくとも前記外部表面に配置され、前記リングの円周に沿って互いに離間された第１及び第２のはんだバリアを含む、請求項１に記載のスプリング接触子。
【請求項１３】
前記第１及び第２のはんだバリアが前記リングの円周上において略反対側に配置された、請求項１２に記載のスプリング接触子。
【請求項１４】
前記はんだバリアがニッケルから形成される、請求項１２に記載のスプリング接触子。
【請求項１５】
前記リングの直径が約５００マイクロメータ〜１５００マイクロメータである、請求項１に記載のスプリング接触子。
【請求項１６】
前記リングが前記突出部と反対側に配置された拡張ベース部を含む、請求項１に記載のスプリング接触子。
【請求項１７】
電子デバイスに接続するための基板であって、
電気信号を伝送可能な複数の導電性トレースを備えた平面基板と、
複数の導電性中空リングであり、各々のリングが平面基板上の少なくとも１つの導電性トレースと結合され、各々のリングが、幾何学的な点の周囲を延在して中空内部を含む柔軟性材料から構成された複数の導電性リングと、を有し、
該リングが外部表面から延在している突出部を備え、前記突出部が、前記リング外部表面に配置された頂点を備えるとともに、電子デバイスが前記リング上に押付けられたとき頂点が直線的に移動するように配置された基板。
【請求項１８】
前記突出部の断面がドロップドオージブの形状を呈する、請求項１７に記載の基板。
【請求項１９】
内部に複数のＨ形開口部が形成された非導電性シートを更に含み、各々のＨ形開口部はシートに、対向する第１のキャリアフラップ及び第２のキャリアフラップを形成し、各々の前記Ｈ形開口部は１つのリングを収容し、第１のキャリアフラップ及び第２のキャリアフラップが前記リングの中空内部に延在している、請求項１７に記載の基板。
【請求項２０】
前記シートが可撓性フィルムである、請求項１７に記載の基板。
【請求項２１】
前記突出部が、お互いに離間された複数のワイパーアームを含むとともに前記リング胴体の外部表面から外側に延在している、請求項１７に記載の基板。
【請求項１】
電子デバイスの回路と平坦な実装面上の回路とを相互接続するためのスプリング接触子であって、幾何学的な点の周囲に延在する柔軟性材料から形成される連続的リングを有し、該リングは中空内部を取囲む胴体を備え、該胴体が内部表面と外部表面とを含み、少なくとも１つの突出部がリング胴体の外部表面から延出しており、該突出部は前記リング胴体の外部表面から延在して交差し該突出部の頂点を形成する２つの側面を備えているスプリング接触子。
【請求項２】
前記リングに圧縮力が加えられたときに前記リングの頂点が直線的に移動する、請求項１に記載のスプリング接触子。
【請求項３】
前記突出部の断面が本質的にドロップドオージブの形状を呈する、請求項１に記載のスプリング接触子。
【請求項４】
ドロップドオージブは実質的に第１の円弧の割線上に置かれた頂点を有し、前記第１の円弧の割線は、リングの円形断面上にある円弧の扇形の第１の半径を、第２の半径が第１の円弧に出会う点においてリング断面の第２の半径に対して実質的に直交するラインに出会うまで延長することにより形成される、請求項３に記載のスプリング接触子。
【請求項５】
前記突出部の断面が放物線形状を呈する、請求項１に記載のスプリング接触子。
【請求項６】
内部にＨ形開口部が形成された非導電性シートを更に含み、Ｈ形開口部は第１のフラップ及び第２のフラップを形成し、リング胴体が前記Ｈ形開口部内に収容され、第１のキャリアフラップ及び第２のキャリアフラップが前記リングの中空内部に少なくとも部分的に延在している、請求項１に記載のスプリング接触子。
【請求項７】
前記シートがポリイミド薄膜である、請求項６に記載のスプリング接触子。
【請求項８】
前記シートが可撓性材料から形成される、請求項６に記載のスプリング接触子。
【請求項９】
前記リングが金属リングである、請求項１に記載のスプリング接触子。
【請求項１０】
前記リングがプラスチックリングであり、リングの外部表面が導電性を有するようにコーティングされている、請求項１に記載のスプリング接触子。
【請求項１１】
前記リングがリソグラフィによって形成される、請求項１に記載のスプリング接触子。
【請求項１２】
前記リング胴体は、少なくとも前記外部表面に配置され、前記リングの円周に沿って互いに離間された第１及び第２のはんだバリアを含む、請求項１に記載のスプリング接触子。
【請求項１３】
前記第１及び第２のはんだバリアが前記リングの円周上において略反対側に配置された、請求項１２に記載のスプリング接触子。
【請求項１４】
前記はんだバリアがニッケルから形成される、請求項１２に記載のスプリング接触子。
【請求項１５】
前記リングの直径が約５００マイクロメータ〜１５００マイクロメータである、請求項１に記載のスプリング接触子。
【請求項１６】
前記リングが前記突出部と反対側に配置された拡張ベース部を含む、請求項１に記載のスプリング接触子。
【請求項１７】
電子デバイスに接続するための基板であって、
電気信号を伝送可能な複数の導電性トレースを備えた平面基板と、
複数の導電性中空リングであり、各々のリングが平面基板上の少なくとも１つの導電性トレースと結合され、各々のリングが、幾何学的な点の周囲を延在して中空内部を含む柔軟性材料から構成された複数の導電性リングと、を有し、
該リングが外部表面から延在している突出部を備え、前記突出部が、前記リング外部表面に配置された頂点を備えるとともに、電子デバイスが前記リング上に押付けられたとき頂点が直線的に移動するように配置された基板。
【請求項１８】
前記突出部の断面がドロップドオージブの形状を呈する、請求項１７に記載の基板。
【請求項１９】
内部に複数のＨ形開口部が形成された非導電性シートを更に含み、各々のＨ形開口部はシートに、対向する第１のキャリアフラップ及び第２のキャリアフラップを形成し、各々の前記Ｈ形開口部は１つのリングを収容し、第１のキャリアフラップ及び第２のキャリアフラップが前記リングの中空内部に延在している、請求項１７に記載の基板。
【請求項２０】
前記シートが可撓性フィルムである、請求項１７に記載の基板。
【請求項２１】
前記突出部が、お互いに離間された複数のワイパーアームを含むとともに前記リング胴体の外部表面から外側に延在している、請求項１７に記載の基板。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３Ａ】
【図１３Ｂ】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３Ａ】
【図１３Ｂ】
【図１４】
【図１５】
【公表番号】特表２００７−５３７５７９（Ｐ２００７−５３７５７９Ａ）
【公表日】平成１９年１２月２０日（２００７．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５１３４９２（Ｐ２００７−５１３４９２）
【出願日】平成１７年５月２７日（２００５．５．２７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００５／０１８９４６
【国際公開番号】ＷＯ２００５／１１９８４９
【国際公開日】平成１７年１２月１５日（２００５．１２．１５）
【出願人】（５９１０４３０６４）モレックス インコーポレーテッド (441)
【氏名又は名称原語表記】ＭＯＬＥＸ ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１９年１２月２０日（２００７．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年５月２７日（２００５．５．２７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００５／０１８９４６
【国際公開番号】ＷＯ２００５／１１９８４９
【国際公開日】平成１７年１２月１５日（２００５．１２．１５）
【出願人】（５９１０４３０６４）モレックス インコーポレーテッド (441)
【氏名又は名称原語表記】ＭＯＬＥＸ ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【Ｆターム（参考）】
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