弾性接触子
【課題】 弾性接触子と電子部品側の突出電極とを半田を用いて安定して接続固定できるとともに、接続固定した後も弾性機能を維持することのできる弾性接触子を提供する。
【解決手段】 弾性腕２２の先端に、電子部品側の突出電極と接続される受け部２４を設けるとともに受け部２４を含む弾性腕２２の先端を半田濡れ性の高い被覆層２２Ｃで覆う。さらに受け部２４を除いた弾性腕２２の表面については半田濡れ性の低い弾性付与層２２Ｂを露出させる。突出電極と弾性接触子とを半田付けすると、溶けた半田は受け部２４のみに広がり、突出電極と弾性接触子とを確実に固定することができる。また弾性付与層２２Ｂが露出している弾性腕２２のその他の部分に溶けた半田が広がることを防止できるため、半田付け後も弾性接触子２０の弾性機能を維持することが可能となる。
【解決手段】 弾性腕２２の先端に、電子部品側の突出電極と接続される受け部２４を設けるとともに受け部２４を含む弾性腕２２の先端を半田濡れ性の高い被覆層２２Ｃで覆う。さらに受け部２４を除いた弾性腕２２の表面については半田濡れ性の低い弾性付与層２２Ｂを露出させる。突出電極と弾性接触子とを半田付けすると、溶けた半田は受け部２４のみに広がり、突出電極と弾性接触子とを確実に固定することができる。また弾性付与層２２Ｂが露出している弾性腕２２のその他の部分に溶けた半田が広がることを防止できるため、半田付け後も弾性接触子２０の弾性機能を維持することが可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＣパッケージなどの電子部品の底面に設けられた突出電極に接続される弾性接触子に関する。
【背景技術】
【０００２】
以下の特許文献１には、弾性腕を備えるスパイラル接触子（弾性接触子）を、複数備えた接続装置が開示されている。ＩＣパッケージなどの電子部品の底面には複数の球状などからなる突出電極が設けられており、それぞれの突出電極が前記弾性腕に弾圧されて、突出電極とスパイラル接触子とが一対一の関係で個別に接続される。
【０００３】
スパイラル状接触子は、弾性腕（渦巻き部）の幅が基端（根元）から先端に向うにしたがって徐々に狭くなるように形成されている。突出電極がスパイラル状接触子を押圧すると、弾性腕が中央部から外側に広がるように変形し、突出電極の球面に弾性腕の角が押圧されながら摺動し、このとき突出電極の球面上の酸化膜を切り込むため、スパイラル状接触子と突出電極との間の導通を確保できるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１７５８５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、スパイラル状接触子は、弾性腕の角が球状接続端子の球面に接触するため、不安定な傾斜姿勢となりやすく、安定した接続を確保し難いという問題がある。
【０００６】
また電子部品（ＩＣパッケージ）は、プリント回路基板上に多数のスパイラル接触子から構成された接続部の上に載置され、各スパイラル接触子と各突出電極とを一対一で接触させた状態で動作確認試験が行われる。そして、この動作確認試験に合格した電子部品だけが、各スパイラル接触子と各突出電極との間が半田付けされてプリント回路基板に固定される。
【０００７】
しかし、固定する際に溶けた半田がスパイラル接触子の全体に広がってその表面を覆ってしまうと、弾性接触子としての機能（弾性機能）が失われるという問題がある。
【０００８】
本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、弾性腕を備えた弾性接触子と電子部品側の突出電極とを半田を用いて安定して接続固定できるとともに、固定した後も弾性機能を維持することのできる弾性接触子を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、電子部品の突出電極に当接して電気的に接続される弾性腕を備えた弾性接触子において、
前記弾性腕は、固定部から延びる自由端の先端に前記突出電極と接続される受け部が設けられ、
前記弾性腕のうち、少なくとも前記受け部の表面が半田濡れ性の高い被覆層で覆われており、前記被覆層で覆われた部分以外の領域には半田濡れ性の低い弾性付与層が露出していることを特徴とするものである。
【００１０】
あるいは、前記弾性腕の基端部の近傍のみに前記弾性付与層が露出しているものである。
【００１１】
本発明では、突出電極と弾性接触子の受け部との間を半田付けする際、半田は半田濡れ性の高い被覆層のみで広がり、半田濡れ性の低い弾性付与層まで流れ込むことがない。このため、弾性腕の表面全体が半田で覆われてしまうことがなくなり、弾性機能を失われること防止することが可能となる。しかも、受け部は半田濡れ性の高い被覆層で覆われているため、突出電極と弾性接触子の受け部との間を確実に半田付けすることができる。
例えば、前記弾性付与層は、ＮｉまたはＮｉを含む合金で形成される。
【００１２】
また前記被覆層は、Ａｕ、Ｃｕまたは半田のいずれかで形成される。
上記において、前記突出電極が半田で形成されている場合には、前記被覆層を形成する半田の融点が、前記突出電極を形成する半田の融点よりも高いものが好ましい。
【００１３】
上記手段では、半田の加熱温度を調整することにより、主に突出電極を形成する半田を用いて突出電極と弾性接触子との間を接続することができる。突出電極の溶融を避けることにより、大量の半田が弾性接触子に流れ込むことを未然に防止することが可能となる。
【００１４】
また上記において、前記受け部に、前記突出電極が挿入される挿入穴又は凹部が形成されているものが好ましい。
【００１５】
さらには前記挿入穴又は前記凹部の内縁に凸部が形成されているものが好ましく、前記凹部は、前記弾性腕の先端と前記先端よりも外側の弾性腕上で且つ前記先端と隣接する位置との間に形成されているものが好ましい。
【００１６】
上記手段では、突出電極と弾性接触子との間の接続を確実に行うことができる。
また前記弾性腕は渦巻き形状が好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明では、電子部品側の突出電極と接続装置側の弾性接触子とを半田を用いて安定して固定することができるとともに、固定後も弾性接触子の弾性機能を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】弾性接触子を備えた接続装置の部分断面図、
【図２】図１に示す接続装置の弾性接触子付近を拡大して示す断面図、
【図３】弾性接触子を備えた接点シートの拡大平面図、
【図４】本発明の第１の実施の形態を示す弾性接触子の平面図、
【図５】第１の実施の形態の変形例を示す弾性接触子の平面図、
【図６】弾性腕の断面図、
【図７】本発明の第２の実施の形態を示す弾性接触子の平面図、
【図８】本発明の第３の実施の形態を示す弾性接触子の平面図、
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は弾性接触子を備えた接続装置の部分断面図、図２は図１に示す接続装置の弾性接触子付近を拡大して示す断面図、図３は弾性接触子を備えた接点シートの拡大平面図、図４は本発明の第１の実施の形態を示す弾性接触子の平面図、図５は第１の実施の形態の変形例を示す弾性接触子の平面図、図６は弾性腕の断面図、図７は本発明の第２の実施の形態を示す弾性接触子の平面図、図８は本発明の第３の実施の形態を示す弾性接触子の平面図である。
【００２０】
以下に示す接続装置１は、ＩＣパッケージなどの電子部品４０をプリント回路基板５０上に仮止め（仮固定）するとともに、所定の動作確認試験の合格後にそのプリント回路基板５０に固定（本固定）するために用いられる。
【００２１】
図１に示すように、接続装置１は基台１０を有している。基台１０の平面形状は例えば四角形状であり、基台１０の４辺のそれぞれにはほぼ垂直に立ち上がる側壁部１０ａが形成されている。４辺の側壁部１０ａで囲まれた領域は凹部１１であり、その底部１０ｂの上面が固定面１２である。そして固定面１２の上に、接点シート（接点基板）３０が設置されている。
【００２２】
図３に示すように接点シート３０は、複数の開口穴３２が穿設された樹脂シート（支持基板）３１を用いて形成されており、各開口穴３２の近傍に弾性接触子２０がそれぞれ固定されている。各弾性接触子２０は互いに所定間隔を空けて規則正しく配列されている。
【００２３】
図２及び図４，図５に示すように、弾性接触子２０は、固定部２１と弾性腕２２とが一体に形成され、前記固定部２１から弾性腕２２が延出した形態である。前記固定部２１から延びた弾性腕２２の根元部分が基端部２３であり、先端は片持ち支持された自由端として形成されている。弾性腕２２は、先端が基端部２３から離れる方向に立体成形されており、先端が固定部２１に対して板厚方向に弾性変形する。なお、本実施の形態では、弾性接触子２０として、弾性腕２２が渦巻き形状で形成されるスパイラル接触子を示して説明するが、特に弾性腕２２の形状を限定するものでない。例えば、直線形状ないしは湾曲形状からなる弾性腕２２であってもよい。
【００２４】
図４に示す第１の実施の形態として示す弾性接触子２０では、弾性腕２２の先端に、略環形状で形成された受け部２４が設けられている。受け部２４は、その中央に板厚方向に貫通する挿入穴２５を備え、この挿入穴２５の内縁に弾性接触子２０の中心Ｏに向かって尖形に突出する複数の凸部２５ａ（図４では３ヶの凸部２５ａ）を有して構成される。なお、挿入穴２５には後述する突出電極４２が挿入される。
【００２５】
ここでの「中心」とは、弾性腕２２が渦巻き形状である場合には、渦巻きパターンの最外周縁からほぼ等距離にある点、または弾性腕２２の略中心、あるいは、弾性腕２２の略重心の位置として定義される。また弾性腕２２が直線形状や湾曲形状である場合には、弾性腕２２の長さ寸法のほぼ１／２の位置、あるいは弾性腕２２の略重心の位置として定義される。
【００２６】
図２に示すように弾性接触子２０の固定部２１は、その上面が接点シート３０の下面側で開口穴３２の縁部に接合され、立体成形された弾性腕２２の先端側が、接点シート３０の下面側から開口穴３２を通じて上面側の図示上方に突出している。
【００２７】
基台１０の底部１０ｂには、内部に導電部１６を備えたスルーホール１３が形成されており、スルーホール１３の上面側に上ランド部１４が、下面側に下ランド部１５が形成されており、上ランド部１４と下ランド部１５とは導電部１６を介して導通接続されている。上ランド部１４には、弾性接触子２０の固定部２１の下面が半田または導電性接着剤などの接着手段１９ａを介して一対一で接合されている。下ランド部１５にはバンプ電極１８が突出形成されており、プリント回路基板５０上に形成されている接続電極５１に対して一対一で半田または導電性接着剤などの接着手段１９ｂを介して導通接続されている。
【００２８】
図１に示すように、接続装置１には電子部品４０が設置される。電子部品４０の本体部４１内には、ＩＣベアチップなどの各種電子素子が密閉されている。本体部４１の底面４１ａには、弾性接触子２０に対向する複数の突出電極４２が設けられており、それぞれの突出電極４２が本体部４１内の回路に導通している。この実施の形態の電子部品４０では、突出電極４２が球状のハンダボールであるが、その他例えば裁頭円錐形状などであってもよい。突出電極４２を形成するハンダボールは、鉛を含む半田で形成されていてもよいし、鉛を含まない半田で形成されていてもよい。鉛を含まない半田としては、例えばスズ・ビスマス合金や、スズ・銀合金である。
【００２９】
図６の断面図に示すように、弾性腕２２は、芯部２２Ａと、前記芯部２２Ａの表面を覆う弾性付与層２２Ｂと、芯部２２Ａの表面又は弾性付与層２２Ｂの表面を部分的に覆う被覆層２２Ｃを有して構成される。なお、弾性機能よりも半田濡れ性が優先される受け部２４については、芯部２２Ａの表面を被覆層２２Ｃで直接覆う構成としてもよい。
【００３０】
芯部２２Ａは、例えばＣｕ板あるいはＣｕ合金板をエッチング加工して形成されたものである。
【００３１】
前記弾性付与層２２Ｂは、例えば、Ｎｉ−Ｘ（ただしＸは、Ｐ、Ｗ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｂｅ，Ｂのいずれか一種以上）からなり無電解メッキ法にて形成される。元素ＸはＰであることが好ましく、このときＰの含有量は９〜３０質量％程度に調整されアモルファス状態になっている。これにより弾性付与層２２Ｂで高い弾性係数と高い引っ張り強度を得ることができ弾性機能を効果的に高めることができる。なお、「アモルファス状態」とはアモルファスが全体の６０体積％以上、好ましくは８０体積％以上、更に好ましくは９０体積％以上を占めており、アモルファス以外に３ｎｍ〜１５ｎｍ程度の粒径の結晶を含んでもよい。Ｐの含有量は９〜１２質量％程度であることがより好ましい。
【００３２】
被覆層２２Ｃは、Ａｕ，Ｃｕまたは半田など導電性の金属により、電解又は無電解めっき法、蒸着法あるいはスタッパ法などを用いて弾性腕２２の表面に形成されている。あるいはクリーム半田を弾性腕２２の表面に印刷することにより形成したものであってもよい。後述するように、被覆層２２Ｃが半田で形成される場合には、被覆層２２Ｃを形成する半田の融点ｍｐ２は、突出電極４２を形成する半田の融点ｍｐ１よりも低い半田が使用される。
【００３３】
図４及び図５では、弾性腕２２のうち、ハッチングを付した領域がＡｕ，Ｃｕまたは半田からなる金属で被覆された被覆層２２Ｃを示し、ハッチングを付していない領域はＮｉ−Ｘがそのまま露出している弾性付与層２２Ｂを示している。
【００３４】
図４に第１の実施の形態として示す弾性接触子２０は、弾性腕２２のうち、少なくとも基端部２３を除いた弾性腕２２の表面が被覆層２２Ｃで覆われており、基端部２３のみに弾性付与層２２Ｂが露出する構成である。
【００３５】
あるいは、図５に変形例として示す弾性接触子２０は、弾性腕２２のうち、先端に略環形状に形成された受け部２４の表面のみが被覆層２２Ｃで覆われており、基端部２３を含むその他の領域（固定部２１と受け部２４との間の領域）は弾性付与層２２Ｂが露出する構成である。
【００３６】
なお、いずれの形態においても、固定部２１の表面は、導電性の材料からなる被覆層２２Ｃにより覆われた構成が好ましい。あるいは、Ｃｕ板あるいはＣｕ合金板からなる芯部２２Ａが露出される構成であってもよい。
【００３７】
次に、接続装置を用いて電子部品をプリント回路基板に装着する動作を説明する。
図１に示すように電子部品４０は基台１０の凹部１１内に装着される。このとき電子部品４０は、本体部４１の底面４１ａに設けられた個々の突出電極４２が弾性接触子２０の上に設置されるように位置決めされる。基台１０の上には図示しない保持用の係止部材が設けられており、この係止部材を用いて電子部品４０を基台１０上で係止すると、この係止部材により電子部品４０が矢印Ｆ方向へ押圧される。この押圧力により、それぞれの突出電極４２が弾性腕２２に押し付けられ、立体成形された弾性接触子２０が押しつぶされて、突出電極４２と弾性腕２２とが個別に導通させられる。これにより、突出電極４２と弾性接触子２０とが仮固定される。
【００３８】
このとき、突出電極４２の一部が、弾性接触子２０側の挿入穴２５に入り込み、挿入穴２５の内縁に設けられた複数の凸部２５ａが突出電極４２の周囲に当接する。そして、３つの凸部２５ａが突出電極４２の周囲からその表面に形成されている酸化膜等をそれぞれ切り込み、弾性接触子２０と突出電極４２との間の通電が確保される。
【００３９】
この仮固定の状態において、プリント回路基板５０側から弾性接触子２０を通じて突出電極４２に所定の信号が与えることにより、電子部品４０について所定の動作確認試験が行われる。そして、この動作確認試験に合格した場合には、電子部品４０、接続装置１およびプリント回路基板５０は仮固定の状態で加熱炉に送られ、所定の温度で加熱される。
【００４０】
この加熱の段階で、半田が溶けて突出電極４２が弾性接触子２０に固定される。なお、動作確認検査に不合格の電子部品４０は、接続装置１から取り外されて廃棄処分等となる。
【００４１】
ここで、被覆層２２ＣがＡｕ又はＣｕの金属で形成されている場合、これらの金属は半田濡れ性が高いため、突出電極（ハンダボール）４２を形成する半田によって突出電極４２と被覆層２２Ｃとの間が固定される。
【００４２】
被覆層２２Ｃが、めっき法、蒸着法あるいはスタッパ法による半田で形成されている場合、またはクリーム半田の印刷で形成されている場合には、主に被覆層２２Ｃを形成する半田を用いて固定することができる。すなわち、上記のように突出電極４２の半田の融点ｍｐ１は、被覆層２２Ｃを形成する半田の融点ｍｐ２よりも高く設定されている。このため加熱炉の加熱温度を、被覆層２２Ｃを形成する半田の融点ｍｐ２よりも高く、且つ突出電極４２の半田の融点ｍｐ１よりも低く設定することにより、ハンダボールなどからなる突出電極４２を形成する半田を用いることなく、または多量に溶かすことなく、主に被覆層２２Ｃを形成する少量の半田で突出電極４２と弾性接触子２０との接続を行うことが可能となる。
【００４３】
突出電極４２は、弾性接触子２０と突出電極４２との間を固定する際の半田の量としては多すぎる場合があり、一度突出電極４２を形成する半田が溶けると、弾性接触子の全面を覆われてしまうおそれがある。そこで、被覆層２２Ｃを形成する少量の半田を用いて固定することにより、弾性付与層２２Ｂの表面が、突出電極４２を形成する半田によって覆われてしまうことがなくなり、弾性接触子２０が弾性機能を失うことを防止することが可能となる。
【００４４】
また図４に第１の実施の形態として示す弾性接触子２０においては、弾性腕２２のうち、基端部２３の領域のみに弾性付与層２２Ｂが露出している。また図５に変形例として示す弾性接触子２０においても、弾性腕２２のうち、受け部２４を除いた弾性腕２２のほとんどの領域で弾性付与層２２Ｂが露出している。弾性付与層２２Ｂを形成するＮｉ−Ｘは半田濡れ性の低い材料である。このため、ハンダボールなどからなる突出電極４２を形成する半田が溶けた場合であっても、半田は被覆層２２Ｃで覆われた領域内で広がり、弾性付与層２２Ｂで覆われた領域まで流れ込むことがなく、弾性腕２２の表面が半田で覆われてしまうことを防止することができる。
【００４５】
よって、突出電極４２と弾性接触子２０とを半田で固定した後も、弾性付与層２０Ｂが表面に露出する状態が維持され、弾性腕２２が弾性機能を失うことを防止することが可能である。
【００４６】
このように、弾性付与層２２Ｂは、被覆層２２Ｃを形成する半田によって、または突出電極４２を形成する半田によって、弾性腕２２の表面が覆われてしまうことを防止するバリア層としての機能を有する。
【００４７】
渦巻き形状からなる弾性接触子２０としては、その他例えば以下に示すような形状とすることもできる。
【００４８】
図７は本発明の第２の実施の形態を示す弾性接触子の平面図、図８は本発明の第３の実施の形態を示す弾性接触子の平面図である。
【００４９】
図７及び図８に示す第２，第３の実施の形態に示す弾性接触子２０の構成は、上記第１の実施の形態に示す弾性接触子２０と同じ渦巻き型であるが、弾性腕２２の先端の形状が上記第１の実施の形態に示す弾性接触子２０と異なっている。
【００５０】
すなわち、図７及び図８に示す第２，第３の実施の形態に示す弾性接触子２０では、弾性腕２２の先端に設けられた受け部２４に挿入穴２５の代わりに、弾性腕２２の先端側の最後の一周（先端とその先端に隣接する弾性腕２２との間）による凹部２６が形成されている。そして、この凹部２６の内縁に弾性腕２２の中心Ｏの方向に突出する凸部２５ａが形成されている。
【００５１】
また図７に第２の実施の形態として示す弾性接触子２０と図８に第３の実施の形態として示す弾性接触子２０との違いは、図７に示す弾性接触子２０では、凹部２６の内縁に第１の実施の形態同様の３ヶの凸部２５ａが形成されているのに対し、図８に示す弾性接触子２０では凹部２６の内縁に多数の凸部２５ｂが周設されている点にある。
【００５２】
ただし、受け部２４に形成された凹部２６の実質的な直径は、第１の実施の形態に示す弾性接触子２０の受け部２４に形成されている挿入穴２５の直径とほぼ同じに設定されている点は、第２，第３の実施の形態に示す弾性接触子２０共に同じである。
【００５３】
また凹部２６が設けられた受け部２４の表面、すなわち弾性腕２２の先端と先端に隣接する弾性腕２２との間に位置する弾性腕２２の表面は、第１の実施の形態同様に上記同様Ａｕ，Ｃｕ又は半田などから形成される被覆層２２Ｃで覆われている。あるいは、第１に実施に形態の変形と同様に基端部２３を除く、弾性腕２２のすべてが被覆層２２Ｃで覆われており、弾性腕２２が弾性機能を発揮する構成であってもよい。
【００５４】
突出電極４２が第２，第３の実施の形態に示す弾性接触子２０の上に載置されると、突出電極４２が弾性腕２２の凹部２６の内側に入り込む。このため、３ヶの凸部２５ａ又は多数の凸部２５ｂが突出電極４２の周囲に当接し、第１の実施の形態同様に弾性接触子２０と突出電極４２とが導通接続された仮固定の状態に設定することができる。
【００５５】
そして、第１の実施の形態同様に、仮固定の状態で動作確認試験を行い、試験に合格した電子部品４０だけが加熱炉に送られ、弾性接触子２０と突出電極４２との間が半田により固定される。
【００５６】
第２，第３の実施の形態に示す弾性接触子２０においても、弾性腕２２にＮｉ−Ｘからなる導電付与層２０Ｂが露出しているため、上記同様に、弾性腕２２の全体が半田で覆われることがなく、弾性接触子２０は半田固定後も弾性機能を発揮することが可能である。
【符号の説明】
【００５７】
１ 接続装置
１０ 基台
２０ 弾性接触子
２１ 固定部
２２ 弾性腕
２２Ａ 芯部
２２Ｂ 弾性付与層
２２Ｃ 被覆層
２３ 基端部
２４ 受け部
２５ 挿入穴
２５ａ，２５ｂ 凸部
２６ 凹部
３０ 接点シート（接点基板）
３１ 樹脂シート（支持基板）
３２ 開口穴
４０ 電子部品
４２ 突出電極（ハンダボール）
５０ プリント回路基板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＣパッケージなどの電子部品の底面に設けられた突出電極に接続される弾性接触子に関する。
【背景技術】
【０００２】
以下の特許文献１には、弾性腕を備えるスパイラル接触子（弾性接触子）を、複数備えた接続装置が開示されている。ＩＣパッケージなどの電子部品の底面には複数の球状などからなる突出電極が設けられており、それぞれの突出電極が前記弾性腕に弾圧されて、突出電極とスパイラル接触子とが一対一の関係で個別に接続される。
【０００３】
スパイラル状接触子は、弾性腕（渦巻き部）の幅が基端（根元）から先端に向うにしたがって徐々に狭くなるように形成されている。突出電極がスパイラル状接触子を押圧すると、弾性腕が中央部から外側に広がるように変形し、突出電極の球面に弾性腕の角が押圧されながら摺動し、このとき突出電極の球面上の酸化膜を切り込むため、スパイラル状接触子と突出電極との間の導通を確保できるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１７５８５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、スパイラル状接触子は、弾性腕の角が球状接続端子の球面に接触するため、不安定な傾斜姿勢となりやすく、安定した接続を確保し難いという問題がある。
【０００６】
また電子部品（ＩＣパッケージ）は、プリント回路基板上に多数のスパイラル接触子から構成された接続部の上に載置され、各スパイラル接触子と各突出電極とを一対一で接触させた状態で動作確認試験が行われる。そして、この動作確認試験に合格した電子部品だけが、各スパイラル接触子と各突出電極との間が半田付けされてプリント回路基板に固定される。
【０００７】
しかし、固定する際に溶けた半田がスパイラル接触子の全体に広がってその表面を覆ってしまうと、弾性接触子としての機能（弾性機能）が失われるという問題がある。
【０００８】
本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、弾性腕を備えた弾性接触子と電子部品側の突出電極とを半田を用いて安定して接続固定できるとともに、固定した後も弾性機能を維持することのできる弾性接触子を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、電子部品の突出電極に当接して電気的に接続される弾性腕を備えた弾性接触子において、
前記弾性腕は、固定部から延びる自由端の先端に前記突出電極と接続される受け部が設けられ、
前記弾性腕のうち、少なくとも前記受け部の表面が半田濡れ性の高い被覆層で覆われており、前記被覆層で覆われた部分以外の領域には半田濡れ性の低い弾性付与層が露出していることを特徴とするものである。
【００１０】
あるいは、前記弾性腕の基端部の近傍のみに前記弾性付与層が露出しているものである。
【００１１】
本発明では、突出電極と弾性接触子の受け部との間を半田付けする際、半田は半田濡れ性の高い被覆層のみで広がり、半田濡れ性の低い弾性付与層まで流れ込むことがない。このため、弾性腕の表面全体が半田で覆われてしまうことがなくなり、弾性機能を失われること防止することが可能となる。しかも、受け部は半田濡れ性の高い被覆層で覆われているため、突出電極と弾性接触子の受け部との間を確実に半田付けすることができる。
例えば、前記弾性付与層は、ＮｉまたはＮｉを含む合金で形成される。
【００１２】
また前記被覆層は、Ａｕ、Ｃｕまたは半田のいずれかで形成される。
上記において、前記突出電極が半田で形成されている場合には、前記被覆層を形成する半田の融点が、前記突出電極を形成する半田の融点よりも高いものが好ましい。
【００１３】
上記手段では、半田の加熱温度を調整することにより、主に突出電極を形成する半田を用いて突出電極と弾性接触子との間を接続することができる。突出電極の溶融を避けることにより、大量の半田が弾性接触子に流れ込むことを未然に防止することが可能となる。
【００１４】
また上記において、前記受け部に、前記突出電極が挿入される挿入穴又は凹部が形成されているものが好ましい。
【００１５】
さらには前記挿入穴又は前記凹部の内縁に凸部が形成されているものが好ましく、前記凹部は、前記弾性腕の先端と前記先端よりも外側の弾性腕上で且つ前記先端と隣接する位置との間に形成されているものが好ましい。
【００１６】
上記手段では、突出電極と弾性接触子との間の接続を確実に行うことができる。
また前記弾性腕は渦巻き形状が好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明では、電子部品側の突出電極と接続装置側の弾性接触子とを半田を用いて安定して固定することができるとともに、固定後も弾性接触子の弾性機能を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】弾性接触子を備えた接続装置の部分断面図、
【図２】図１に示す接続装置の弾性接触子付近を拡大して示す断面図、
【図３】弾性接触子を備えた接点シートの拡大平面図、
【図４】本発明の第１の実施の形態を示す弾性接触子の平面図、
【図５】第１の実施の形態の変形例を示す弾性接触子の平面図、
【図６】弾性腕の断面図、
【図７】本発明の第２の実施の形態を示す弾性接触子の平面図、
【図８】本発明の第３の実施の形態を示す弾性接触子の平面図、
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は弾性接触子を備えた接続装置の部分断面図、図２は図１に示す接続装置の弾性接触子付近を拡大して示す断面図、図３は弾性接触子を備えた接点シートの拡大平面図、図４は本発明の第１の実施の形態を示す弾性接触子の平面図、図５は第１の実施の形態の変形例を示す弾性接触子の平面図、図６は弾性腕の断面図、図７は本発明の第２の実施の形態を示す弾性接触子の平面図、図８は本発明の第３の実施の形態を示す弾性接触子の平面図である。
【００２０】
以下に示す接続装置１は、ＩＣパッケージなどの電子部品４０をプリント回路基板５０上に仮止め（仮固定）するとともに、所定の動作確認試験の合格後にそのプリント回路基板５０に固定（本固定）するために用いられる。
【００２１】
図１に示すように、接続装置１は基台１０を有している。基台１０の平面形状は例えば四角形状であり、基台１０の４辺のそれぞれにはほぼ垂直に立ち上がる側壁部１０ａが形成されている。４辺の側壁部１０ａで囲まれた領域は凹部１１であり、その底部１０ｂの上面が固定面１２である。そして固定面１２の上に、接点シート（接点基板）３０が設置されている。
【００２２】
図３に示すように接点シート３０は、複数の開口穴３２が穿設された樹脂シート（支持基板）３１を用いて形成されており、各開口穴３２の近傍に弾性接触子２０がそれぞれ固定されている。各弾性接触子２０は互いに所定間隔を空けて規則正しく配列されている。
【００２３】
図２及び図４，図５に示すように、弾性接触子２０は、固定部２１と弾性腕２２とが一体に形成され、前記固定部２１から弾性腕２２が延出した形態である。前記固定部２１から延びた弾性腕２２の根元部分が基端部２３であり、先端は片持ち支持された自由端として形成されている。弾性腕２２は、先端が基端部２３から離れる方向に立体成形されており、先端が固定部２１に対して板厚方向に弾性変形する。なお、本実施の形態では、弾性接触子２０として、弾性腕２２が渦巻き形状で形成されるスパイラル接触子を示して説明するが、特に弾性腕２２の形状を限定するものでない。例えば、直線形状ないしは湾曲形状からなる弾性腕２２であってもよい。
【００２４】
図４に示す第１の実施の形態として示す弾性接触子２０では、弾性腕２２の先端に、略環形状で形成された受け部２４が設けられている。受け部２４は、その中央に板厚方向に貫通する挿入穴２５を備え、この挿入穴２５の内縁に弾性接触子２０の中心Ｏに向かって尖形に突出する複数の凸部２５ａ（図４では３ヶの凸部２５ａ）を有して構成される。なお、挿入穴２５には後述する突出電極４２が挿入される。
【００２５】
ここでの「中心」とは、弾性腕２２が渦巻き形状である場合には、渦巻きパターンの最外周縁からほぼ等距離にある点、または弾性腕２２の略中心、あるいは、弾性腕２２の略重心の位置として定義される。また弾性腕２２が直線形状や湾曲形状である場合には、弾性腕２２の長さ寸法のほぼ１／２の位置、あるいは弾性腕２２の略重心の位置として定義される。
【００２６】
図２に示すように弾性接触子２０の固定部２１は、その上面が接点シート３０の下面側で開口穴３２の縁部に接合され、立体成形された弾性腕２２の先端側が、接点シート３０の下面側から開口穴３２を通じて上面側の図示上方に突出している。
【００２７】
基台１０の底部１０ｂには、内部に導電部１６を備えたスルーホール１３が形成されており、スルーホール１３の上面側に上ランド部１４が、下面側に下ランド部１５が形成されており、上ランド部１４と下ランド部１５とは導電部１６を介して導通接続されている。上ランド部１４には、弾性接触子２０の固定部２１の下面が半田または導電性接着剤などの接着手段１９ａを介して一対一で接合されている。下ランド部１５にはバンプ電極１８が突出形成されており、プリント回路基板５０上に形成されている接続電極５１に対して一対一で半田または導電性接着剤などの接着手段１９ｂを介して導通接続されている。
【００２８】
図１に示すように、接続装置１には電子部品４０が設置される。電子部品４０の本体部４１内には、ＩＣベアチップなどの各種電子素子が密閉されている。本体部４１の底面４１ａには、弾性接触子２０に対向する複数の突出電極４２が設けられており、それぞれの突出電極４２が本体部４１内の回路に導通している。この実施の形態の電子部品４０では、突出電極４２が球状のハンダボールであるが、その他例えば裁頭円錐形状などであってもよい。突出電極４２を形成するハンダボールは、鉛を含む半田で形成されていてもよいし、鉛を含まない半田で形成されていてもよい。鉛を含まない半田としては、例えばスズ・ビスマス合金や、スズ・銀合金である。
【００２９】
図６の断面図に示すように、弾性腕２２は、芯部２２Ａと、前記芯部２２Ａの表面を覆う弾性付与層２２Ｂと、芯部２２Ａの表面又は弾性付与層２２Ｂの表面を部分的に覆う被覆層２２Ｃを有して構成される。なお、弾性機能よりも半田濡れ性が優先される受け部２４については、芯部２２Ａの表面を被覆層２２Ｃで直接覆う構成としてもよい。
【００３０】
芯部２２Ａは、例えばＣｕ板あるいはＣｕ合金板をエッチング加工して形成されたものである。
【００３１】
前記弾性付与層２２Ｂは、例えば、Ｎｉ−Ｘ（ただしＸは、Ｐ、Ｗ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｂｅ，Ｂのいずれか一種以上）からなり無電解メッキ法にて形成される。元素ＸはＰであることが好ましく、このときＰの含有量は９〜３０質量％程度に調整されアモルファス状態になっている。これにより弾性付与層２２Ｂで高い弾性係数と高い引っ張り強度を得ることができ弾性機能を効果的に高めることができる。なお、「アモルファス状態」とはアモルファスが全体の６０体積％以上、好ましくは８０体積％以上、更に好ましくは９０体積％以上を占めており、アモルファス以外に３ｎｍ〜１５ｎｍ程度の粒径の結晶を含んでもよい。Ｐの含有量は９〜１２質量％程度であることがより好ましい。
【００３２】
被覆層２２Ｃは、Ａｕ，Ｃｕまたは半田など導電性の金属により、電解又は無電解めっき法、蒸着法あるいはスタッパ法などを用いて弾性腕２２の表面に形成されている。あるいはクリーム半田を弾性腕２２の表面に印刷することにより形成したものであってもよい。後述するように、被覆層２２Ｃが半田で形成される場合には、被覆層２２Ｃを形成する半田の融点ｍｐ２は、突出電極４２を形成する半田の融点ｍｐ１よりも低い半田が使用される。
【００３３】
図４及び図５では、弾性腕２２のうち、ハッチングを付した領域がＡｕ，Ｃｕまたは半田からなる金属で被覆された被覆層２２Ｃを示し、ハッチングを付していない領域はＮｉ−Ｘがそのまま露出している弾性付与層２２Ｂを示している。
【００３４】
図４に第１の実施の形態として示す弾性接触子２０は、弾性腕２２のうち、少なくとも基端部２３を除いた弾性腕２２の表面が被覆層２２Ｃで覆われており、基端部２３のみに弾性付与層２２Ｂが露出する構成である。
【００３５】
あるいは、図５に変形例として示す弾性接触子２０は、弾性腕２２のうち、先端に略環形状に形成された受け部２４の表面のみが被覆層２２Ｃで覆われており、基端部２３を含むその他の領域（固定部２１と受け部２４との間の領域）は弾性付与層２２Ｂが露出する構成である。
【００３６】
なお、いずれの形態においても、固定部２１の表面は、導電性の材料からなる被覆層２２Ｃにより覆われた構成が好ましい。あるいは、Ｃｕ板あるいはＣｕ合金板からなる芯部２２Ａが露出される構成であってもよい。
【００３７】
次に、接続装置を用いて電子部品をプリント回路基板に装着する動作を説明する。
図１に示すように電子部品４０は基台１０の凹部１１内に装着される。このとき電子部品４０は、本体部４１の底面４１ａに設けられた個々の突出電極４２が弾性接触子２０の上に設置されるように位置決めされる。基台１０の上には図示しない保持用の係止部材が設けられており、この係止部材を用いて電子部品４０を基台１０上で係止すると、この係止部材により電子部品４０が矢印Ｆ方向へ押圧される。この押圧力により、それぞれの突出電極４２が弾性腕２２に押し付けられ、立体成形された弾性接触子２０が押しつぶされて、突出電極４２と弾性腕２２とが個別に導通させられる。これにより、突出電極４２と弾性接触子２０とが仮固定される。
【００３８】
このとき、突出電極４２の一部が、弾性接触子２０側の挿入穴２５に入り込み、挿入穴２５の内縁に設けられた複数の凸部２５ａが突出電極４２の周囲に当接する。そして、３つの凸部２５ａが突出電極４２の周囲からその表面に形成されている酸化膜等をそれぞれ切り込み、弾性接触子２０と突出電極４２との間の通電が確保される。
【００３９】
この仮固定の状態において、プリント回路基板５０側から弾性接触子２０を通じて突出電極４２に所定の信号が与えることにより、電子部品４０について所定の動作確認試験が行われる。そして、この動作確認試験に合格した場合には、電子部品４０、接続装置１およびプリント回路基板５０は仮固定の状態で加熱炉に送られ、所定の温度で加熱される。
【００４０】
この加熱の段階で、半田が溶けて突出電極４２が弾性接触子２０に固定される。なお、動作確認検査に不合格の電子部品４０は、接続装置１から取り外されて廃棄処分等となる。
【００４１】
ここで、被覆層２２ＣがＡｕ又はＣｕの金属で形成されている場合、これらの金属は半田濡れ性が高いため、突出電極（ハンダボール）４２を形成する半田によって突出電極４２と被覆層２２Ｃとの間が固定される。
【００４２】
被覆層２２Ｃが、めっき法、蒸着法あるいはスタッパ法による半田で形成されている場合、またはクリーム半田の印刷で形成されている場合には、主に被覆層２２Ｃを形成する半田を用いて固定することができる。すなわち、上記のように突出電極４２の半田の融点ｍｐ１は、被覆層２２Ｃを形成する半田の融点ｍｐ２よりも高く設定されている。このため加熱炉の加熱温度を、被覆層２２Ｃを形成する半田の融点ｍｐ２よりも高く、且つ突出電極４２の半田の融点ｍｐ１よりも低く設定することにより、ハンダボールなどからなる突出電極４２を形成する半田を用いることなく、または多量に溶かすことなく、主に被覆層２２Ｃを形成する少量の半田で突出電極４２と弾性接触子２０との接続を行うことが可能となる。
【００４３】
突出電極４２は、弾性接触子２０と突出電極４２との間を固定する際の半田の量としては多すぎる場合があり、一度突出電極４２を形成する半田が溶けると、弾性接触子の全面を覆われてしまうおそれがある。そこで、被覆層２２Ｃを形成する少量の半田を用いて固定することにより、弾性付与層２２Ｂの表面が、突出電極４２を形成する半田によって覆われてしまうことがなくなり、弾性接触子２０が弾性機能を失うことを防止することが可能となる。
【００４４】
また図４に第１の実施の形態として示す弾性接触子２０においては、弾性腕２２のうち、基端部２３の領域のみに弾性付与層２２Ｂが露出している。また図５に変形例として示す弾性接触子２０においても、弾性腕２２のうち、受け部２４を除いた弾性腕２２のほとんどの領域で弾性付与層２２Ｂが露出している。弾性付与層２２Ｂを形成するＮｉ−Ｘは半田濡れ性の低い材料である。このため、ハンダボールなどからなる突出電極４２を形成する半田が溶けた場合であっても、半田は被覆層２２Ｃで覆われた領域内で広がり、弾性付与層２２Ｂで覆われた領域まで流れ込むことがなく、弾性腕２２の表面が半田で覆われてしまうことを防止することができる。
【００４５】
よって、突出電極４２と弾性接触子２０とを半田で固定した後も、弾性付与層２０Ｂが表面に露出する状態が維持され、弾性腕２２が弾性機能を失うことを防止することが可能である。
【００４６】
このように、弾性付与層２２Ｂは、被覆層２２Ｃを形成する半田によって、または突出電極４２を形成する半田によって、弾性腕２２の表面が覆われてしまうことを防止するバリア層としての機能を有する。
【００４７】
渦巻き形状からなる弾性接触子２０としては、その他例えば以下に示すような形状とすることもできる。
【００４８】
図７は本発明の第２の実施の形態を示す弾性接触子の平面図、図８は本発明の第３の実施の形態を示す弾性接触子の平面図である。
【００４９】
図７及び図８に示す第２，第３の実施の形態に示す弾性接触子２０の構成は、上記第１の実施の形態に示す弾性接触子２０と同じ渦巻き型であるが、弾性腕２２の先端の形状が上記第１の実施の形態に示す弾性接触子２０と異なっている。
【００５０】
すなわち、図７及び図８に示す第２，第３の実施の形態に示す弾性接触子２０では、弾性腕２２の先端に設けられた受け部２４に挿入穴２５の代わりに、弾性腕２２の先端側の最後の一周（先端とその先端に隣接する弾性腕２２との間）による凹部２６が形成されている。そして、この凹部２６の内縁に弾性腕２２の中心Ｏの方向に突出する凸部２５ａが形成されている。
【００５１】
また図７に第２の実施の形態として示す弾性接触子２０と図８に第３の実施の形態として示す弾性接触子２０との違いは、図７に示す弾性接触子２０では、凹部２６の内縁に第１の実施の形態同様の３ヶの凸部２５ａが形成されているのに対し、図８に示す弾性接触子２０では凹部２６の内縁に多数の凸部２５ｂが周設されている点にある。
【００５２】
ただし、受け部２４に形成された凹部２６の実質的な直径は、第１の実施の形態に示す弾性接触子２０の受け部２４に形成されている挿入穴２５の直径とほぼ同じに設定されている点は、第２，第３の実施の形態に示す弾性接触子２０共に同じである。
【００５３】
また凹部２６が設けられた受け部２４の表面、すなわち弾性腕２２の先端と先端に隣接する弾性腕２２との間に位置する弾性腕２２の表面は、第１の実施の形態同様に上記同様Ａｕ，Ｃｕ又は半田などから形成される被覆層２２Ｃで覆われている。あるいは、第１に実施に形態の変形と同様に基端部２３を除く、弾性腕２２のすべてが被覆層２２Ｃで覆われており、弾性腕２２が弾性機能を発揮する構成であってもよい。
【００５４】
突出電極４２が第２，第３の実施の形態に示す弾性接触子２０の上に載置されると、突出電極４２が弾性腕２２の凹部２６の内側に入り込む。このため、３ヶの凸部２５ａ又は多数の凸部２５ｂが突出電極４２の周囲に当接し、第１の実施の形態同様に弾性接触子２０と突出電極４２とが導通接続された仮固定の状態に設定することができる。
【００５５】
そして、第１の実施の形態同様に、仮固定の状態で動作確認試験を行い、試験に合格した電子部品４０だけが加熱炉に送られ、弾性接触子２０と突出電極４２との間が半田により固定される。
【００５６】
第２，第３の実施の形態に示す弾性接触子２０においても、弾性腕２２にＮｉ−Ｘからなる導電付与層２０Ｂが露出しているため、上記同様に、弾性腕２２の全体が半田で覆われることがなく、弾性接触子２０は半田固定後も弾性機能を発揮することが可能である。
【符号の説明】
【００５７】
１ 接続装置
１０ 基台
２０ 弾性接触子
２１ 固定部
２２ 弾性腕
２２Ａ 芯部
２２Ｂ 弾性付与層
２２Ｃ 被覆層
２３ 基端部
２４ 受け部
２５ 挿入穴
２５ａ，２５ｂ 凸部
２６ 凹部
３０ 接点シート（接点基板）
３１ 樹脂シート（支持基板）
３２ 開口穴
４０ 電子部品
４２ 突出電極（ハンダボール）
５０ プリント回路基板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品の突出電極に当接して電気的に接続される弾性腕を備えた弾性接触子において、
前記弾性腕は、固定部から延びる自由端の先端に前記突出電極と接続される受け部が設けられ、
前記弾性腕のうち、少なくとも前記受け部の表面が半田濡れ性の高い被覆層で覆われており、前記被覆層で覆われた部分以外の領域には半田濡れ性の低い弾性付与層が露出していることを特徴とする弾性接触子。
【請求項２】
前記弾性腕の基端部の近傍のみに前記弾性付与層が露出している請求項１記載の弾性接触子。
【請求項３】
前記弾性付与層は、ＮｉまたはＮｉを含む合金で形成されている請求項１または２記載の弾性接触子。
【請求項４】
前記被覆層は、Ａｕ、Ｃｕまたは半田のいずれかで形成されている請求項１ないし３のいずれか１項に記載の弾性接触子。
【請求項５】
前記突出電極が半田で形成されており、
前記被覆層を形成する半田の融点が、前記突出電極を形成する半田の融点よりも高いものである請求項４記載の弾性接触子。
【請求項６】
前記受け部に、前記突出電極が挿入される挿入穴又は凹部が形成されている請求項１ないし５のいずれか１項に記載の弾性接触子。
【請求項７】
前記挿入穴又は前記凹部の内縁に凸部が形成されている請求項６記載の弾性接触子。
【請求項８】
前記凹部は、前記弾性腕の先端と前記先端よりも外側の弾性腕上で且つ前記先端と隣接する位置との間に形成されている請求項６又は７記載の弾性接触子。
【請求項９】
前記弾性腕は渦巻き形状である請求項１ないし７のいずれか１項に記載の弾性接触子。
【請求項１】
電子部品の突出電極に当接して電気的に接続される弾性腕を備えた弾性接触子において、
前記弾性腕は、固定部から延びる自由端の先端に前記突出電極と接続される受け部が設けられ、
前記弾性腕のうち、少なくとも前記受け部の表面が半田濡れ性の高い被覆層で覆われており、前記被覆層で覆われた部分以外の領域には半田濡れ性の低い弾性付与層が露出していることを特徴とする弾性接触子。
【請求項２】
前記弾性腕の基端部の近傍のみに前記弾性付与層が露出している請求項１記載の弾性接触子。
【請求項３】
前記弾性付与層は、ＮｉまたはＮｉを含む合金で形成されている請求項１または２記載の弾性接触子。
【請求項４】
前記被覆層は、Ａｕ、Ｃｕまたは半田のいずれかで形成されている請求項１ないし３のいずれか１項に記載の弾性接触子。
【請求項５】
前記突出電極が半田で形成されており、
前記被覆層を形成する半田の融点が、前記突出電極を形成する半田の融点よりも高いものである請求項４記載の弾性接触子。
【請求項６】
前記受け部に、前記突出電極が挿入される挿入穴又は凹部が形成されている請求項１ないし５のいずれか１項に記載の弾性接触子。
【請求項７】
前記挿入穴又は前記凹部の内縁に凸部が形成されている請求項６記載の弾性接触子。
【請求項８】
前記凹部は、前記弾性腕の先端と前記先端よりも外側の弾性腕上で且つ前記先端と隣接する位置との間に形成されている請求項６又は７記載の弾性接触子。
【請求項９】
前記弾性腕は渦巻き形状である請求項１ないし７のいずれか１項に記載の弾性接触子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−２１２０９０（Ｐ２０１０−２１２０９０Ａ）
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５７０３７（Ｐ２００９−５７０３７）
【出願日】平成２１年３月１０日（２００９．３．１０）
【出願人】（００００１００９８）アルプス電気株式会社 (4,263)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１０日（２００９．３．１０）
【出願人】（００００１００９８）アルプス電気株式会社 (4,263)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]