接触子を備えた接続装置
【課題】 ＩＣパッケージなどの電子部品の突出電極が接触する弾性腕を備えた接触子を有する接続装置において、電子部品が弾性腕に圧接したときの位置ずれを防止し、弾性腕が突出電極に確実に接触できるようにする。
【解決手段】 接触子２０は、固定部２１から延びる渦巻き状の弾性腕２２を有している。弾性腕２２の先端部２２ｂと、中心Ｏを挟んで対称となる固定部２１側にはその一部を折り曲げて形成した三角形状の補助片２３が形成されている。立体形状の弾性腕２２に球状の突出電極４２が位置ずれした状態で当接しようとするとき、最初に突出電極４２は補助片２３に当接し、案内辺２３ｂに導かれて中心Ｏに接近する方向に移動させることができる。これにより、突出電極４２の位置ずれ量が相殺または減少され、弾性腕２２と突出電極４２とが導通しやすくなる。
【解決手段】 接触子２０は、固定部２１から延びる渦巻き状の弾性腕２２を有している。弾性腕２２の先端部２２ｂと、中心Ｏを挟んで対称となる固定部２１側にはその一部を折り曲げて形成した三角形状の補助片２３が形成されている。立体形状の弾性腕２２に球状の突出電極４２が位置ずれした状態で当接しようとするとき、最初に突出電極４２は補助片２３に当接し、案内辺２３ｂに導かれて中心Ｏに接近する方向に移動させることができる。これにより、突出電極４２の位置ずれ量が相殺または減少され、弾性腕２２と突出電極４２とが導通しやすくなる。
【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に設けられた突出電極と接続される接触子に係り、特に立体形状の弾性腕に前記突出電極が弾圧されて接続される接触子を備えた接続装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
以下の特許文献１には、複数のスパイラル状の接触子を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の突出電極が設けられており、それぞれの突出電極が接触子に弾圧されて、突出電極と接触子とが一対一の関係で個別に接続される。
【０００３】
スパイラル状の接触子は、電子部品に向けて突出する立体形状とされており、電子部品が接続装置に設置されるときに、接触子が突出電極に押圧されて潰れるように変形し、接触子は、このときの弾性復元力によって前記突出電極に弾圧される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３４４０２４３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図７は従来例としてのスパイラル状の接触子と球状の突出電極を示す平面図、図８は図７の概略を示す側面図であり、（Ａ）は接触時、（Ｂ）は加圧時を示している。
【０００６】
この種の接触子は基本的に始端部３側のみが固定部２に支持される片持ち支持構造であり弾性腕４が自由端であること、弾性腕４の先端部５側が始端部３側よりも上方に延びており、弾性腕４が傾斜を構成していること、さらに図７及び図８（Ａ）（Ｂ）に示す立体型のスパイラル状の接触子では、渦巻きの回転角度に応じて弾性腕４の径寸法が変化する構造であることなどから、その姿勢が不安定となりやすい。
【０００７】
このため、例えばスパイラル状の接触子では、図７に示すように、半導体素子が接続装置内に装着される際に、半導体素子の底面に設けられた球状の突出電極７が接触子の中心Ｏ−Ｏから水平方向に位置ずれした状態で装着されると、図８（Ａ）に示すように突出電極７は弾性腕４の先端部５に当接せず、その先端部５と始端部３との間で弾性腕４に当接する。すると、突出電極７から傾斜した弾性腕４に作用する加圧力ｆのうち斜面に沿う成分ｆｘにより、突出電極７が接触子の中心から離れる外周側にずれる量が増大し、その結果、接触子の突出電極７に対する加圧力が極端に弱くなりやすい。なお、ここで接触子の中心Ｏ−Ｏとは、弾性腕４の渦巻きパターンの最外周縁からほぼ等距離にある点、又は、弾性腕４の略中心、あるいは、弾性腕４の略重心の位置として定義される。
【０００８】
また突出電極７の表面には、酸化膜や油膜が形成されていることが多く、接触子と突出電極７との間の接触力が弱いと、前記酸化膜や油膜により電気的な接触抵抗が増大し、接触不良やインピーダンスの上昇を招くおそれがある。
【０００９】
本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、立体形状の弾性腕に突出電極が圧接したときに、突出電極の位置ずれ量を相殺または減少させて弾性腕と突出電極との接触状態を良好とする接触子を備えた接続装置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】
【００１０】
本発明は、電子部品の突出電極と電気的に接続される導電性の弾性腕を備える接触子を有する接続装置において、
前記弾性腕は、固定部と、前記固定部に対して片持ち支持された自由端部とを有し、前記固定部と前記自由端部との境界に始端部が形成され、前記始端部から離れて前記突出電極側に延びる自由端部の端部に先端部が形成されており、
前記先端部以外の位置で前記弾性腕に接触した前記突出電極を前記先端部に接近する方向に押し戻す補助片が設けられていることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明では、個々の接触子に位置ずれした突出電極が圧接されるときに、最初に補助片が突出電極に当接し、このとき突出電極を接触子の中心方向（または先端部方向）に移動させる戻し力が作用する。この結果、突出電極が位置ずれした状態で押し込まれても、前記戻し力によりその位置ずれ量を相殺または減少することができ、接触子側の弾性腕が、それぞれの突出電極に確実に弾圧される。
【００１２】
例えば、前記補助片が前記始端部に形成することができ、また前記弾性腕は渦巻き状である。
【００１３】
上記において、前記補助片と前記先端部とは、前記弾性腕の中心を挟んで互いに逆側となる位置に形成されているものが好ましい。
【００１４】
上記手段では、始端部側の補助片と先端部とにより突出電極を両側方向から挟み込むことができる。その結果、それぞれの突出電極の表面に酸化膜や油膜などが存在していたとしても、補助片と先端部とにより、酸化膜や油膜が除去されやすくなり、接触子と突出電極との導通を良好にできる。
【００１５】
また前記補助片が前記固定部の一部を折り曲げることにより形成されているものが好ましい。
上記構成では、補助片を容易且つ低コストで形成することができる。
【００１６】
さらには、前記補助片の前記先端側に向く側に、傾斜状の案内辺が形成されているものが好ましい。
【００１７】
上記手段では、案内辺を用いて装着中の突出電極を、接触子の先端部方向に導くことができる。
【００１８】
前記弾性腕の始端部が延びる方向と前記補助片の延びる方向とが互いに逆向きであるものが好ましい。
【００１９】
上記手段では、固定部の縁部に弾性腕と補助片とを互いの機能を発揮することが可能な状態で配置することができる。
【００２０】
また前記接触子が多数配置されており、前記補助片の形成位置が隣接する接触子間で互いに異なるものである。
【００２１】
上記手段では、突出電極がいずれの方向に位置ずれしても、その位置ずれを相殺又は減少することができる。
【００２２】
上記において、前記補助片から得られる戻し力の方向が、各補助片ごとに異なるように正方形状に配置した４つの接触子を１グループとし、このグループが格子状に配列されているものが好ましい。
【００２３】
上記手段では、電子部品自体がいずれの方向に位置ずれしても、その全体の位置ずれを相殺又は減少することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明では、立体形状の弾性腕に、電子部品の突出電極が圧接したときに、突出電極の位置ずれ量を相殺または減少させることができ、その結果、弾性腕と突出電極とを導通させやすくなる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施の形態である接触子を備えた接続装置の部分断面図である。
【図２】（Ａ）は本発明の接触子の実施の形態としてスパイラル状の接触子を示す平面図、（Ｂ）は（Ａ）変形例を示すスパイラル状の接触子を示す平面図である。
【図３】図２（Ａ）のＩＩＩ−ＩＩＩにおける断面図であるとともにスパイラル状の接触子の部分断面図である。
【図４】突出電極がスパイラル状の接触子を加圧している状態を示す図２（Ａ）同様の平面図である。
【図５】図４の部分断面図である。
【図６】図２（Ｂ）のスパイラル状の接触子を正方状に配置した状態を示す平面図である。
【図７】従来例としてのスパイラル状の接触子と球状の突出電極を示す平面図である。
【図８】図７の概略を示す側面図であり、（Ａ）は接触時、（Ｂ）は加圧時を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１は本発明の実施の形態である接触子を備えた接続装置の部分断面図、図２（Ａ）は本発明の接触子の実施の形態としてスパイラル状の接触子を示す平面図、（Ｂ）は（Ａ）変形例を示すスパイラル状の接触子を示す平面図、図３は図２（Ａ）のＩＩＩ−ＩＩＩにおける断面図であるとともにスパイラル状の接触子の部分断面図、図４は突出電極がスパイラル状の接触子を加圧している状態を示す図２（Ａ）同様の平面図、図５は図４の部分断面図、図６は図２（Ｂ）のスパイラル状の接触子を正方状に配置した状態を示す平面図である。
【００２７】
図１に示す接続装置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であり、その底部１０ｂの上面が支持面１２である。支持面１２の上には、接続シート１５が設置されている。接続シート１５は、例えば、可撓性の基材シート１６の表面に複数の接触子２０が設けられた構成である。
【００２８】
基材シート１６には、図３に示すようなスルーホール１６ａが多数形成されており、それぞれのスルーホール１６ａの内周面には導電層１７がメッキなどの手段で形成されている。基材シート１６の表面には、導電層１７に導通する表側の接続ランド１７ａが形成され、基材シート１６の裏面には、導電層１７に導通する裏側の接続ランド１７ｂが形成されている。
【００２９】
接触子２０は、例えば、薄い導電性金属板を打ち抜いて形成され、さらにメッキ処理されたものであり、個々の接触子２０が、接続ランド１７ａの表面に導電性接着剤などで接合されている。あるいは、接触子２０は、銅やニッケルなどの導電性材料を使用してメッキ工程で形成される。例えば、基材シート１６とは別個のシートの表面に複数の接触子２０がメッキ工程で形成され、シートが、基材シート１６に重ね合わされて、それぞれの接触子２０が、導電性接着剤などで接続ランド１７ａに接合される。
【００３０】
それぞれの接触子２０は、基材シート１６に設置された後に、例えば、外力が与えられて立体形状に形成される。このとき、加熱処理で内部の残留応力が除去され、接触子２０は立体形状で弾性力を発揮できるようになる。
【００３１】
また、接触子２０を立体形状に形成する工程で後述する補助片２３を同時に立体形成することが可能である。
【００３２】
図３に示すように、基材シート１６の裏面側では、接続ランド１７ｂに個別に接続する導電性材料のバンプ電極１８が形成されている。図１に示すように、接続シート１５が基台１０の底部１０ｂの表面である支持面１２に設置されると、バンプ電極１８が、支持面１２に設けられた導電部（図示せず）に接続される。
【００３３】
支持面１２上での接触子２０の配列ピッチは、例えば２ｍｍ以下であり、あるいは１ｍｍ以下である。接触子２０の外形寸法の最大値も２ｍｍ以下であり、あるいは１ｍｍ以下である。
【００３４】
なお上記の接続シート１５の構成は一例である。例えば、図３では基材シート１６にスルーホール１６ａが設けられているが、スルーホール１６ａが形成されず、基材シート１６の表面に接触子２０と導通する配線パターンが形成された構成であってもよい。
【００３５】
図２（Ａ）（Ｂ）と図３に示すように、接触子２０は、固定部２１と弾性腕２２が一体に連続して形成されている。固定部２１から連続して延びる弾性腕２２は自由端部を形成しており、片持ち状態で例えば渦巻きパターンで形成されている。弾性腕２２の一端、すなわち固定部２１と自由端部との境界は始端部２２ａである。弾性腕２２の他端、すなわち自由端部の端部は突出電極４２に向かって延びる先端部２２ｂを形成している。接触子２０の先端部２２ｂは、中心Ｏ側に位置している。なお、先端部２２ｂは尖形形状に成形されている。
【００３６】
ここで、「中心」とは、弾性腕２２の渦巻きパターンの最外周縁からほぼ等距離にある点、又は、弾性腕２２の渦巻きパターンの略中心、あるいは、弾性腕２２の略重心の位置として定義される。なお中心Ｏは、電子部品４０の突出電極４２の中心またはスルーホール１６ａの中心と一致していてもよいし、一致していなくてもよい。
【００３７】
図３に示す形態では、接触子２０を構成している固定部２１が接続ランド１７ａに接続され、弾性腕２２は、先端部２２ｂが固定部２１から離れるように立体成形されている。
【００３８】
なお、接触子２０は立体成形されず平面形状であってもよい。また弾性腕２２は渦巻き形状であることに限定されない。弾性腕２２は帯状（直線状）や湾曲形状等であってもよい。帯状（直線状）や湾曲形状からなる弾性腕の場合における「中心」とは、弾性腕の長さ寸法の１／２の位置、あるいは、弾性腕の略重心の位置として定義される。
【００３９】
図２（Ａ）に示す接触子２０と図２（Ｂ）に示す接触子２０との違いは固定部２１の形状と弾性腕２２の渦巻き方向にある。すなわち、図２（Ａ）に示す接触子２０の固定部２１は略ベース形状であり弾性腕２２の渦巻き方向は反時計周りであるのに対し、図２（Ｂ）に示す接触子２０ではその全体が正方形状となるように固定部２１はスルーホール１６ａの周囲に凹形状で形成され、弾性腕２２の渦巻き方向は時計周りである。このように、固定部２１の形状は１つに限定されるものではなく、渦巻きパターンの方向も時計周り方向と反時計周りのいずれの方向とすることも可能である。
【００４０】
始端部２２ａには補助片２３が一体に形成されている。図２（Ａ）（Ｂ）及び図３に示すように補助片２３は三角形状を有し、始端部２２ａに突出形成されている。補助片２３の先端２３ａは、始端部２２ａから垂直に立ち上がるように折り曲げられている。補助片２３の中心Ｏ側に向く一辺には、所定の傾斜を備えた案内辺２３ｂが形成されている。案内辺２３ｂのエッジは刃先のように鋭いものが好ましい。
【００４１】
また始端部２２ａと補助片２３とは、固定部２１の縁部の位置にて互いに逆方向に突出する状態で形成されている。すなわち、図２（Ａ）に示す形態では、弾性腕２２の渦巻きパターンは反時計周り方向に形成されているため、始端部２２ａは図示反時計周り方向に突出するように形成されているのに対し、補助片２３は時計周り方向に突出するように形成されている。
【００４２】
また図２（Ｂ）に示すように、弾性腕２２の渦巻きパターンが時計周り方向である場合には、始端部２２ａは図示時計周り方向に突出するように形成され、補助片２３は反時計周りに突出するように形成される。このように、始端部２２ａの延びる方向と補助片２３の延びる方向とは互いに逆向きとなるように形成される。これにより、固定部２１の縁部で且つスルーホール１６ａに対向する狭い領域内に、弾性腕２２と補助片２３とが互いの干渉を受けずに各機能を発揮することができる状態で配置することができる。
【００４３】
さらに補助片２３は、渦巻きパターンの中心Ｏを挟んで先端部２２ｂとはほぼ対称となる位置に形成されている。これにより、先端部２２ｂと補助片２３との間に突出電極４２を挟み込むことが可能となる（図４、５参照）。
【００４４】
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は半導体素子などであり、ＩＣベアチップなどの各種電子素子が本体部４１内に密閉されている。本体部４１の底面４１ａには、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が球形状をした球状接触子であるが、その他例えば裁頭円錐形状などであってもよい。
【００４５】
突出電極４２は、スズを含む導電性の合金で形成されている。すなわち、鉛を含まない半田で形成されており、例えばスズ・ビスマス合金や、スズ・銀合金である。
【００４６】
以下、接触子を備えた接続装置の動作について説明する。
本実施形態の接続装置１は、例えば、電子部品４０の検査用であり、図１に示すように、被検査物である電子部品４０が、基台１０の凹部内に装着される。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が個々の接触子２０の上に一対一で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押圧用の蓋体が設けられており、この蓋体を基台１０上に被せると、この蓋体により電子部品４０が図１にて矢印方向へ押圧される。この押圧力により、それぞれの突出電極４２が接触子２０に押し付けられ、立体形状の弾性腕２２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。そして、接触子２０から突出電極４２に所定の信号が与えられて、本体部４１内の回路の動作試験などが行われる。
【００４７】
検査が完了した電子部品４０は、接続装置１から取り出され、次に検査すべき電子部品４０が接続装置１内に設置されて、同様の検査が行われる。
【００４８】
ここで図５に点線で示すように、突出電極４２が、中心Ｏ−Ｏから水平方向の補助片２３側に位置ずれした状態で接触子２０上に載置されたとする。このときには、突出電極４２は最初に補助片２３の案内辺２３ｂに当接する。そして、突出電極４２は案内辺２３ｂ上を摺動しながら接触子２０の弾性腕２２に押し付けられる。このとき、図４および図５の実線に示すように、突出電極４２は案内辺２３ｂにより中心Ｏ−Ｏに接近する方向に案内される。すなわち、案内辺２３ｂは、電子部品４０の押圧力を、突出電極４２が中心Ｏ−Ｏに向かう方向（先端部２２ｂ側に押し戻す方向）に導く戻し力Ｆに変換する。このため、従来のように、突出電極４２は、その位置ずれ量が増大して接触子２０上から外れてしまうことがない。
【００４９】
さらにこの戻し力Ｆは、個々の突出電極４２とこれに対応する個々の接触子２０との間でそれぞれ発生し、全体として電子部品４０の位置ずれを相殺する一方向（図４の矢印方向）に作用する。
【００５０】
図５に示すように、突出電極４２が圧接した接触子２０は全体として若干傾斜する姿勢で圧縮されるが、接触子２０の先端部２２ｂと補助片２３の案内辺２３ｂとが両側方向から突出電極４２に当接する。先端部２２ｂは尖形形状を有し、案内辺２３ｂは鋭いエッジを有している。このため、先端部２２ｂと案内辺２３ｂは共に接触子２０の表面に形成されている酸化膜等を切り込んで接触子２０との間の通電を確保することができる。特に、案内辺２３ｂは、突出電極４２が案内辺２３ｂ上を摺動する際にその表面上の酸化膜を確実に切り込むことができるため、接触子２０との間の通電を確実に行うことが可能である。
【００５１】
上記図４では、案内辺２３ｂが中心Ｏに対して右側に形成されているため、突出電極４２が右方向に位置ずれした場合には、案内辺２３ｂから作用する左方向（図４の矢印方向）への戻し力Ｆにより、その位置ずれ量を相殺または減少することができる。しかし、突出電極４２が、図４の矢印方向と同方向（左方向）、またはこれと交差する方向（上方向または下方向）に位置ずれした場合には、上記構成からなる接触子ではその位置ずれを相殺または減少することが困難である。
【００５２】
このような場合には、接触子を図６に示す構成とすることで対応することができる。図６に示すものでは、図２（Ｂ）に示す接触子２０を４個用い、これらを正方形状（格子状）に配置して１グループとしたものである。グループ内の４個の接触子２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄは、各戻し力Ｆａ，Ｆｂ，Ｆｃ，Ｆｄの方向が、すべて異なるとともに直交する方向となるように、すなわち上下左右の４方向を向くように配置してある。４個の接触子２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄの縦横のピッチ間隔は等しく、このようなグループが基材シート１６上に多数配置されている。
【００５３】
このように配置することにより、電子部品４０が右方向に位置ずれしている場合には、図６では右下の位置に設けられた接触子２０Ａに形成された補助片２３からの図示左方向の戻し力Ｆａが、これに対応する突出電極４２に作用するため、電子部品４０の位置ずれ量を相殺または減少することができる。このとき、その他の接触子２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄの位置では、これらに対応する突出電極４２は各補助片２３に当接しないため、左方向の戻し力Ｆａ以外の３方向の戻し力Ｆｂ，Ｆｃ，Ｆｄが電子部品４０に作用することがない。
【００５４】
同様に、突出電極４２が下方向に位置ずれした場合には、左下の位置に設けられた接触子２０Ｂに形成された補助片２３からの上方向の戻し力Ｆｂが、突出電極４２が左方向に位置ずれした場合には左上の位置に設けられた接触子２０Ｃに形成された補助片２３からの右方向の戻し力Ｆｃが、突出電極４２が上方向に位置ずれした場合には右上の位置に設けられた接触子２０Ｄに形成された補助片２３からの下方向の戻し力Ｆｄが、それぞれ対応する突出電極４２に作用するため、電子部品４０の位置ずれ量を相殺または減少させることができる。
【００５５】
このように上記実施の形態では、電子部品４０がいずれの方向に位置ずれした場合であっても、１グループ内のいずれかの接触子２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄに設けられた補助片２３に当接することが可能となるため、電子部品４０の位置ずれ量を相殺または減少することが可能である。
【００５６】
これにより、電子部品４０自体が位置ずれした状態で接続装置内に装着された場合でも、電子部品４０全体の位置ずれ量を相殺または減少させることが可能となる。
【符号の説明】
【００５７】
１ 接続装置
１０ 基台
１２ 支持面
１５ 接続シート
１６ 基材シート
１６ａ スルーホール
２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ 接触子
２１ 固定部
２２ 弾性腕
２２ａ 始端部
２２ｂ 先端部
２３ 補助片
２３ｂ 案内辺
４０ 電子部品
４２ 突出電極
Ｆａ，Ｆｂ，Ｆｃ，Ｆｄ 戻し力
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＣパッケージなどの電子部品に設けられた突出電極と接続される接触子に係り、特に立体形状の弾性腕に前記突出電極が弾圧されて接続される接触子を備えた接続装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
以下の特許文献１には、複数のスパイラル状の接触子を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の突出電極が設けられており、それぞれの突出電極が接触子に弾圧されて、突出電極と接触子とが一対一の関係で個別に接続される。
【０００３】
スパイラル状の接触子は、電子部品に向けて突出する立体形状とされており、電子部品が接続装置に設置されるときに、接触子が突出電極に押圧されて潰れるように変形し、接触子は、このときの弾性復元力によって前記突出電極に弾圧される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３４４０２４３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図７は従来例としてのスパイラル状の接触子と球状の突出電極を示す平面図、図８は図７の概略を示す側面図であり、（Ａ）は接触時、（Ｂ）は加圧時を示している。
【０００６】
この種の接触子は基本的に始端部３側のみが固定部２に支持される片持ち支持構造であり弾性腕４が自由端であること、弾性腕４の先端部５側が始端部３側よりも上方に延びており、弾性腕４が傾斜を構成していること、さらに図７及び図８（Ａ）（Ｂ）に示す立体型のスパイラル状の接触子では、渦巻きの回転角度に応じて弾性腕４の径寸法が変化する構造であることなどから、その姿勢が不安定となりやすい。
【０００７】
このため、例えばスパイラル状の接触子では、図７に示すように、半導体素子が接続装置内に装着される際に、半導体素子の底面に設けられた球状の突出電極７が接触子の中心Ｏ−Ｏから水平方向に位置ずれした状態で装着されると、図８（Ａ）に示すように突出電極７は弾性腕４の先端部５に当接せず、その先端部５と始端部３との間で弾性腕４に当接する。すると、突出電極７から傾斜した弾性腕４に作用する加圧力ｆのうち斜面に沿う成分ｆｘにより、突出電極７が接触子の中心から離れる外周側にずれる量が増大し、その結果、接触子の突出電極７に対する加圧力が極端に弱くなりやすい。なお、ここで接触子の中心Ｏ−Ｏとは、弾性腕４の渦巻きパターンの最外周縁からほぼ等距離にある点、又は、弾性腕４の略中心、あるいは、弾性腕４の略重心の位置として定義される。
【０００８】
また突出電極７の表面には、酸化膜や油膜が形成されていることが多く、接触子と突出電極７との間の接触力が弱いと、前記酸化膜や油膜により電気的な接触抵抗が増大し、接触不良やインピーダンスの上昇を招くおそれがある。
【０００９】
本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、立体形状の弾性腕に突出電極が圧接したときに、突出電極の位置ずれ量を相殺または減少させて弾性腕と突出電極との接触状態を良好とする接触子を備えた接続装置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】
【００１０】
本発明は、電子部品の突出電極と電気的に接続される導電性の弾性腕を備える接触子を有する接続装置において、
前記弾性腕は、固定部と、前記固定部に対して片持ち支持された自由端部とを有し、前記固定部と前記自由端部との境界に始端部が形成され、前記始端部から離れて前記突出電極側に延びる自由端部の端部に先端部が形成されており、
前記先端部以外の位置で前記弾性腕に接触した前記突出電極を前記先端部に接近する方向に押し戻す補助片が設けられていることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明では、個々の接触子に位置ずれした突出電極が圧接されるときに、最初に補助片が突出電極に当接し、このとき突出電極を接触子の中心方向（または先端部方向）に移動させる戻し力が作用する。この結果、突出電極が位置ずれした状態で押し込まれても、前記戻し力によりその位置ずれ量を相殺または減少することができ、接触子側の弾性腕が、それぞれの突出電極に確実に弾圧される。
【００１２】
例えば、前記補助片が前記始端部に形成することができ、また前記弾性腕は渦巻き状である。
【００１３】
上記において、前記補助片と前記先端部とは、前記弾性腕の中心を挟んで互いに逆側となる位置に形成されているものが好ましい。
【００１４】
上記手段では、始端部側の補助片と先端部とにより突出電極を両側方向から挟み込むことができる。その結果、それぞれの突出電極の表面に酸化膜や油膜などが存在していたとしても、補助片と先端部とにより、酸化膜や油膜が除去されやすくなり、接触子と突出電極との導通を良好にできる。
【００１５】
また前記補助片が前記固定部の一部を折り曲げることにより形成されているものが好ましい。
上記構成では、補助片を容易且つ低コストで形成することができる。
【００１６】
さらには、前記補助片の前記先端側に向く側に、傾斜状の案内辺が形成されているものが好ましい。
【００１７】
上記手段では、案内辺を用いて装着中の突出電極を、接触子の先端部方向に導くことができる。
【００１８】
前記弾性腕の始端部が延びる方向と前記補助片の延びる方向とが互いに逆向きであるものが好ましい。
【００１９】
上記手段では、固定部の縁部に弾性腕と補助片とを互いの機能を発揮することが可能な状態で配置することができる。
【００２０】
また前記接触子が多数配置されており、前記補助片の形成位置が隣接する接触子間で互いに異なるものである。
【００２１】
上記手段では、突出電極がいずれの方向に位置ずれしても、その位置ずれを相殺又は減少することができる。
【００２２】
上記において、前記補助片から得られる戻し力の方向が、各補助片ごとに異なるように正方形状に配置した４つの接触子を１グループとし、このグループが格子状に配列されているものが好ましい。
【００２３】
上記手段では、電子部品自体がいずれの方向に位置ずれしても、その全体の位置ずれを相殺又は減少することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明では、立体形状の弾性腕に、電子部品の突出電極が圧接したときに、突出電極の位置ずれ量を相殺または減少させることができ、その結果、弾性腕と突出電極とを導通させやすくなる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施の形態である接触子を備えた接続装置の部分断面図である。
【図２】（Ａ）は本発明の接触子の実施の形態としてスパイラル状の接触子を示す平面図、（Ｂ）は（Ａ）変形例を示すスパイラル状の接触子を示す平面図である。
【図３】図２（Ａ）のＩＩＩ−ＩＩＩにおける断面図であるとともにスパイラル状の接触子の部分断面図である。
【図４】突出電極がスパイラル状の接触子を加圧している状態を示す図２（Ａ）同様の平面図である。
【図５】図４の部分断面図である。
【図６】図２（Ｂ）のスパイラル状の接触子を正方状に配置した状態を示す平面図である。
【図７】従来例としてのスパイラル状の接触子と球状の突出電極を示す平面図である。
【図８】図７の概略を示す側面図であり、（Ａ）は接触時、（Ｂ）は加圧時を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１は本発明の実施の形態である接触子を備えた接続装置の部分断面図、図２（Ａ）は本発明の接触子の実施の形態としてスパイラル状の接触子を示す平面図、（Ｂ）は（Ａ）変形例を示すスパイラル状の接触子を示す平面図、図３は図２（Ａ）のＩＩＩ−ＩＩＩにおける断面図であるとともにスパイラル状の接触子の部分断面図、図４は突出電極がスパイラル状の接触子を加圧している状態を示す図２（Ａ）同様の平面図、図５は図４の部分断面図、図６は図２（Ｂ）のスパイラル状の接触子を正方状に配置した状態を示す平面図である。
【００２７】
図１に示す接続装置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であり、その底部１０ｂの上面が支持面１２である。支持面１２の上には、接続シート１５が設置されている。接続シート１５は、例えば、可撓性の基材シート１６の表面に複数の接触子２０が設けられた構成である。
【００２８】
基材シート１６には、図３に示すようなスルーホール１６ａが多数形成されており、それぞれのスルーホール１６ａの内周面には導電層１７がメッキなどの手段で形成されている。基材シート１６の表面には、導電層１７に導通する表側の接続ランド１７ａが形成され、基材シート１６の裏面には、導電層１７に導通する裏側の接続ランド１７ｂが形成されている。
【００２９】
接触子２０は、例えば、薄い導電性金属板を打ち抜いて形成され、さらにメッキ処理されたものであり、個々の接触子２０が、接続ランド１７ａの表面に導電性接着剤などで接合されている。あるいは、接触子２０は、銅やニッケルなどの導電性材料を使用してメッキ工程で形成される。例えば、基材シート１６とは別個のシートの表面に複数の接触子２０がメッキ工程で形成され、シートが、基材シート１６に重ね合わされて、それぞれの接触子２０が、導電性接着剤などで接続ランド１７ａに接合される。
【００３０】
それぞれの接触子２０は、基材シート１６に設置された後に、例えば、外力が与えられて立体形状に形成される。このとき、加熱処理で内部の残留応力が除去され、接触子２０は立体形状で弾性力を発揮できるようになる。
【００３１】
また、接触子２０を立体形状に形成する工程で後述する補助片２３を同時に立体形成することが可能である。
【００３２】
図３に示すように、基材シート１６の裏面側では、接続ランド１７ｂに個別に接続する導電性材料のバンプ電極１８が形成されている。図１に示すように、接続シート１５が基台１０の底部１０ｂの表面である支持面１２に設置されると、バンプ電極１８が、支持面１２に設けられた導電部（図示せず）に接続される。
【００３３】
支持面１２上での接触子２０の配列ピッチは、例えば２ｍｍ以下であり、あるいは１ｍｍ以下である。接触子２０の外形寸法の最大値も２ｍｍ以下であり、あるいは１ｍｍ以下である。
【００３４】
なお上記の接続シート１５の構成は一例である。例えば、図３では基材シート１６にスルーホール１６ａが設けられているが、スルーホール１６ａが形成されず、基材シート１６の表面に接触子２０と導通する配線パターンが形成された構成であってもよい。
【００３５】
図２（Ａ）（Ｂ）と図３に示すように、接触子２０は、固定部２１と弾性腕２２が一体に連続して形成されている。固定部２１から連続して延びる弾性腕２２は自由端部を形成しており、片持ち状態で例えば渦巻きパターンで形成されている。弾性腕２２の一端、すなわち固定部２１と自由端部との境界は始端部２２ａである。弾性腕２２の他端、すなわち自由端部の端部は突出電極４２に向かって延びる先端部２２ｂを形成している。接触子２０の先端部２２ｂは、中心Ｏ側に位置している。なお、先端部２２ｂは尖形形状に成形されている。
【００３６】
ここで、「中心」とは、弾性腕２２の渦巻きパターンの最外周縁からほぼ等距離にある点、又は、弾性腕２２の渦巻きパターンの略中心、あるいは、弾性腕２２の略重心の位置として定義される。なお中心Ｏは、電子部品４０の突出電極４２の中心またはスルーホール１６ａの中心と一致していてもよいし、一致していなくてもよい。
【００３７】
図３に示す形態では、接触子２０を構成している固定部２１が接続ランド１７ａに接続され、弾性腕２２は、先端部２２ｂが固定部２１から離れるように立体成形されている。
【００３８】
なお、接触子２０は立体成形されず平面形状であってもよい。また弾性腕２２は渦巻き形状であることに限定されない。弾性腕２２は帯状（直線状）や湾曲形状等であってもよい。帯状（直線状）や湾曲形状からなる弾性腕の場合における「中心」とは、弾性腕の長さ寸法の１／２の位置、あるいは、弾性腕の略重心の位置として定義される。
【００３９】
図２（Ａ）に示す接触子２０と図２（Ｂ）に示す接触子２０との違いは固定部２１の形状と弾性腕２２の渦巻き方向にある。すなわち、図２（Ａ）に示す接触子２０の固定部２１は略ベース形状であり弾性腕２２の渦巻き方向は反時計周りであるのに対し、図２（Ｂ）に示す接触子２０ではその全体が正方形状となるように固定部２１はスルーホール１６ａの周囲に凹形状で形成され、弾性腕２２の渦巻き方向は時計周りである。このように、固定部２１の形状は１つに限定されるものではなく、渦巻きパターンの方向も時計周り方向と反時計周りのいずれの方向とすることも可能である。
【００４０】
始端部２２ａには補助片２３が一体に形成されている。図２（Ａ）（Ｂ）及び図３に示すように補助片２３は三角形状を有し、始端部２２ａに突出形成されている。補助片２３の先端２３ａは、始端部２２ａから垂直に立ち上がるように折り曲げられている。補助片２３の中心Ｏ側に向く一辺には、所定の傾斜を備えた案内辺２３ｂが形成されている。案内辺２３ｂのエッジは刃先のように鋭いものが好ましい。
【００４１】
また始端部２２ａと補助片２３とは、固定部２１の縁部の位置にて互いに逆方向に突出する状態で形成されている。すなわち、図２（Ａ）に示す形態では、弾性腕２２の渦巻きパターンは反時計周り方向に形成されているため、始端部２２ａは図示反時計周り方向に突出するように形成されているのに対し、補助片２３は時計周り方向に突出するように形成されている。
【００４２】
また図２（Ｂ）に示すように、弾性腕２２の渦巻きパターンが時計周り方向である場合には、始端部２２ａは図示時計周り方向に突出するように形成され、補助片２３は反時計周りに突出するように形成される。このように、始端部２２ａの延びる方向と補助片２３の延びる方向とは互いに逆向きとなるように形成される。これにより、固定部２１の縁部で且つスルーホール１６ａに対向する狭い領域内に、弾性腕２２と補助片２３とが互いの干渉を受けずに各機能を発揮することができる状態で配置することができる。
【００４３】
さらに補助片２３は、渦巻きパターンの中心Ｏを挟んで先端部２２ｂとはほぼ対称となる位置に形成されている。これにより、先端部２２ｂと補助片２３との間に突出電極４２を挟み込むことが可能となる（図４、５参照）。
【００４４】
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は半導体素子などであり、ＩＣベアチップなどの各種電子素子が本体部４１内に密閉されている。本体部４１の底面４１ａには、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が球形状をした球状接触子であるが、その他例えば裁頭円錐形状などであってもよい。
【００４５】
突出電極４２は、スズを含む導電性の合金で形成されている。すなわち、鉛を含まない半田で形成されており、例えばスズ・ビスマス合金や、スズ・銀合金である。
【００４６】
以下、接触子を備えた接続装置の動作について説明する。
本実施形態の接続装置１は、例えば、電子部品４０の検査用であり、図１に示すように、被検査物である電子部品４０が、基台１０の凹部内に装着される。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が個々の接触子２０の上に一対一で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押圧用の蓋体が設けられており、この蓋体を基台１０上に被せると、この蓋体により電子部品４０が図１にて矢印方向へ押圧される。この押圧力により、それぞれの突出電極４２が接触子２０に押し付けられ、立体形状の弾性腕２２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。そして、接触子２０から突出電極４２に所定の信号が与えられて、本体部４１内の回路の動作試験などが行われる。
【００４７】
検査が完了した電子部品４０は、接続装置１から取り出され、次に検査すべき電子部品４０が接続装置１内に設置されて、同様の検査が行われる。
【００４８】
ここで図５に点線で示すように、突出電極４２が、中心Ｏ−Ｏから水平方向の補助片２３側に位置ずれした状態で接触子２０上に載置されたとする。このときには、突出電極４２は最初に補助片２３の案内辺２３ｂに当接する。そして、突出電極４２は案内辺２３ｂ上を摺動しながら接触子２０の弾性腕２２に押し付けられる。このとき、図４および図５の実線に示すように、突出電極４２は案内辺２３ｂにより中心Ｏ−Ｏに接近する方向に案内される。すなわち、案内辺２３ｂは、電子部品４０の押圧力を、突出電極４２が中心Ｏ−Ｏに向かう方向（先端部２２ｂ側に押し戻す方向）に導く戻し力Ｆに変換する。このため、従来のように、突出電極４２は、その位置ずれ量が増大して接触子２０上から外れてしまうことがない。
【００４９】
さらにこの戻し力Ｆは、個々の突出電極４２とこれに対応する個々の接触子２０との間でそれぞれ発生し、全体として電子部品４０の位置ずれを相殺する一方向（図４の矢印方向）に作用する。
【００５０】
図５に示すように、突出電極４２が圧接した接触子２０は全体として若干傾斜する姿勢で圧縮されるが、接触子２０の先端部２２ｂと補助片２３の案内辺２３ｂとが両側方向から突出電極４２に当接する。先端部２２ｂは尖形形状を有し、案内辺２３ｂは鋭いエッジを有している。このため、先端部２２ｂと案内辺２３ｂは共に接触子２０の表面に形成されている酸化膜等を切り込んで接触子２０との間の通電を確保することができる。特に、案内辺２３ｂは、突出電極４２が案内辺２３ｂ上を摺動する際にその表面上の酸化膜を確実に切り込むことができるため、接触子２０との間の通電を確実に行うことが可能である。
【００５１】
上記図４では、案内辺２３ｂが中心Ｏに対して右側に形成されているため、突出電極４２が右方向に位置ずれした場合には、案内辺２３ｂから作用する左方向（図４の矢印方向）への戻し力Ｆにより、その位置ずれ量を相殺または減少することができる。しかし、突出電極４２が、図４の矢印方向と同方向（左方向）、またはこれと交差する方向（上方向または下方向）に位置ずれした場合には、上記構成からなる接触子ではその位置ずれを相殺または減少することが困難である。
【００５２】
このような場合には、接触子を図６に示す構成とすることで対応することができる。図６に示すものでは、図２（Ｂ）に示す接触子２０を４個用い、これらを正方形状（格子状）に配置して１グループとしたものである。グループ内の４個の接触子２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄは、各戻し力Ｆａ，Ｆｂ，Ｆｃ，Ｆｄの方向が、すべて異なるとともに直交する方向となるように、すなわち上下左右の４方向を向くように配置してある。４個の接触子２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄの縦横のピッチ間隔は等しく、このようなグループが基材シート１６上に多数配置されている。
【００５３】
このように配置することにより、電子部品４０が右方向に位置ずれしている場合には、図６では右下の位置に設けられた接触子２０Ａに形成された補助片２３からの図示左方向の戻し力Ｆａが、これに対応する突出電極４２に作用するため、電子部品４０の位置ずれ量を相殺または減少することができる。このとき、その他の接触子２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄの位置では、これらに対応する突出電極４２は各補助片２３に当接しないため、左方向の戻し力Ｆａ以外の３方向の戻し力Ｆｂ，Ｆｃ，Ｆｄが電子部品４０に作用することがない。
【００５４】
同様に、突出電極４２が下方向に位置ずれした場合には、左下の位置に設けられた接触子２０Ｂに形成された補助片２３からの上方向の戻し力Ｆｂが、突出電極４２が左方向に位置ずれした場合には左上の位置に設けられた接触子２０Ｃに形成された補助片２３からの右方向の戻し力Ｆｃが、突出電極４２が上方向に位置ずれした場合には右上の位置に設けられた接触子２０Ｄに形成された補助片２３からの下方向の戻し力Ｆｄが、それぞれ対応する突出電極４２に作用するため、電子部品４０の位置ずれ量を相殺または減少させることができる。
【００５５】
このように上記実施の形態では、電子部品４０がいずれの方向に位置ずれした場合であっても、１グループ内のいずれかの接触子２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄに設けられた補助片２３に当接することが可能となるため、電子部品４０の位置ずれ量を相殺または減少することが可能である。
【００５６】
これにより、電子部品４０自体が位置ずれした状態で接続装置内に装着された場合でも、電子部品４０全体の位置ずれ量を相殺または減少させることが可能となる。
【符号の説明】
【００５７】
１ 接続装置
１０ 基台
１２ 支持面
１５ 接続シート
１６ 基材シート
１６ａ スルーホール
２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ 接触子
２１ 固定部
２２ 弾性腕
２２ａ 始端部
２２ｂ 先端部
２３ 補助片
２３ｂ 案内辺
４０ 電子部品
４２ 突出電極
Ｆａ，Ｆｂ，Ｆｃ，Ｆｄ 戻し力
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品の突出電極と電気的に接続される導電性の弾性腕を備える接触子を有する接続装置において、
前記弾性腕は、固定部と、前記固定部に対して片持ち支持された自由端部とを有し、前記固定部と前記自由端部との境界に始端部が形成され、前記始端部から離れて前記突出電極側に延びる自由端部の端部に先端部が形成されており、
前記先端部以外の位置で前記弾性腕に接触した前記突出電極を前記先端部に接近する方向に押し戻す補助片が設けられていることを特徴とする接続装置。
【請求項２】
前記補助片が前記始端部に形成されている請求項１記載の接続装置。
【請求項３】
前記弾性腕は渦巻き状である請求項１または２記載の接続装置。
【請求項４】
前記補助片と前記先端部とは、前記弾性腕の中心を挟んで互いに逆側となる位置に形成されている請求項１ないし３のいずれか１項に記載の接続装置。
【請求項５】
前記補助片が前記固定部の一部を折り曲げることにより形成されている請求項１ないし４のいずれか１項に記載の接続装置。
【請求項６】
前記補助片の前記先端側に向く側に、傾斜状の案内辺が形成されている請求項１ないし５のいずれか１項に記載の接続装置。
【請求項７】
前記弾性腕の始端部が延びる方向と前記補助片の延びる方向とが互いに逆向きである請求項３ないし６のいずれか１項に記載の接続装置。
【請求項８】
前記接触子が多数配置されており、前記補助片の形成位置が隣接する接触子間で互いに異なる請求項１ないし７のいずれか１項に記載の接続装置。
【請求項９】
前記補助片から得られる戻し力の方向が、各補助片ごとに異なるように正方形状に配置した４つの接触子を１グループとし、このグループが格子状に配列されている請求項８記載の接続装置。
【請求項１】
電子部品の突出電極と電気的に接続される導電性の弾性腕を備える接触子を有する接続装置において、
前記弾性腕は、固定部と、前記固定部に対して片持ち支持された自由端部とを有し、前記固定部と前記自由端部との境界に始端部が形成され、前記始端部から離れて前記突出電極側に延びる自由端部の端部に先端部が形成されており、
前記先端部以外の位置で前記弾性腕に接触した前記突出電極を前記先端部に接近する方向に押し戻す補助片が設けられていることを特徴とする接続装置。
【請求項２】
前記補助片が前記始端部に形成されている請求項１記載の接続装置。
【請求項３】
前記弾性腕は渦巻き状である請求項１または２記載の接続装置。
【請求項４】
前記補助片と前記先端部とは、前記弾性腕の中心を挟んで互いに逆側となる位置に形成されている請求項１ないし３のいずれか１項に記載の接続装置。
【請求項５】
前記補助片が前記固定部の一部を折り曲げることにより形成されている請求項１ないし４のいずれか１項に記載の接続装置。
【請求項６】
前記補助片の前記先端側に向く側に、傾斜状の案内辺が形成されている請求項１ないし５のいずれか１項に記載の接続装置。
【請求項７】
前記弾性腕の始端部が延びる方向と前記補助片の延びる方向とが互いに逆向きである請求項３ないし６のいずれか１項に記載の接続装置。
【請求項８】
前記接触子が多数配置されており、前記補助片の形成位置が隣接する接触子間で互いに異なる請求項１ないし７のいずれか１項に記載の接続装置。
【請求項９】
前記補助片から得られる戻し力の方向が、各補助片ごとに異なるように正方形状に配置した４つの接触子を１グループとし、このグループが格子状に配列されている請求項８記載の接続装置。
【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２０１０−２０５４７２（Ｐ２０１０−２０５４７２Ａ）
【公開日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−４７６４２（Ｐ２００９−４７６４２）
【出願日】平成２１年３月２日（２００９．３．２）
【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１６日（２０１０．９．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月２日（２００９．３．２）
【出願人】（００００１００９８）アルプス電気株式会社 (4,263)
【Ｆターム（参考）】
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