JP3992527B2

JP3992527B2 - コンタクトシートの製造方法

Info

Publication number: JP3992527B2
Application number: JP2002104361A
Authority: JP
Inventors: 敏正落合
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2002-04-05
Filing date: 2002-04-05
Publication date: 2007-10-17
Anticipated expiration: 2022-04-05
Also published as: JP2003297520A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンタクトシートの製造方法に関し、更に詳しくは、製造工程を合理化するコンタクトシートの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、情報処理機器の分野においては、小型化及び高速化の要請が高まったことに伴い、集積回路の狭ピッチ化、端子の格子配列化及び薄型化が進行している。また、集積回路等の電子部品を実装する場合、基板に直接半田付けされることが多いが、将来のグレードアップ等の為にコネクタ、ソケットを介して実装される例が増加している。従って、情報処理機器を小型化するため、特に携帯用電子機器に使用するために、電子部品の実装のためのコネクタ、ソケットを薄型化する必要性がますます高まっている。
【０００３】
現在、このような、コネクタ、ソケットは、電子部品の端子と接触する部分であるコンタクトを順送金型等で打ち抜き、射出成形したハウジングに１ピン又は１列ずつ圧入、固定して作製されるため、厚さが厚くなり、薄型化には適していなかった。また、小型化に伴い、プラスチックハウジングの壁の厚さが薄くなり、射出成形能力や、コンタクトを固定するときの強度の点で問題があった。
【０００４】
そこで、立体的なハウジングにコンタクトを装着するのではなく、コンタクトを一枚の面上に配置したフィルム状のコネクタ、ソケットの試みがなされてきた。コンタクトが連なった導電体を形成し、その導電体をインサート成形してフィルム状のコネクタ、ソケットを射出成形する方法（米国特許第６０４５３６７号公報、同特許第６１４６１５１号公報）や、シートに貼り付ける方法（米国特許第５１７３０５５号公報）が提案されている。しかし、これらは、コンタクト同士をつなぐ連結部を抜き落とすことにより除去し、コンタクト同士を電気的に絶縁する必要があるが、除去する部分を設けると、ばね荷重を確保するために必要なコンタクトの大きさを十分に確保することができないという問題があった。
【０００５】
連結部を除去する工程を無くす方法としては、多数の孔の開いたポリイミド等の片面に導電体を接着した後にエッチングする方法がある（例えばＴＡＢ（ＴａｐｅＡｕｔｏｍａｔｅｄＢｏｎｄｉｎｇ））。米国特許第６２９８５５２Ｂ１号公報に記載された発明はそれを応用したものであるが、コンタクトが表面の接着力だけで接合されているため、曲げ加工時にコンタクトが剥離・脱落するという問題がある。また、片面にポリイミド等を貼り付け、もう一方の面からエッチングをすると断面が台形になり一方のエッジが尖るので、繊細な加工ができなくなり、繰返しの耐久性が劣る等の問題があった。更にこの方法でコンタクトをエリアアレイ状に配置すると個々のコンタクトは絶縁されているため、高価な無電解めっきしか使えないという問題がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、コンタクトのばね荷重を十分に確保することが可能で、かつコンタクトの製造工程を合理化したコンタクトシートの製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明のコンタクトシートの製造方法は、以下に示す通りである。
［１］ばね性を有する導電性シートを所定形状に成形した導電部材を、開口切欠部を形成した電気絶縁性及び弾性を有する基材シートに固定し、前記導電部材を曲げ加工して前記開口切欠部の位置に所定形状のコンタクトを形成するコンタクトシートの製造方法において、前記導電部材を複数のコンタクト部及びそれらを互いに連結する連結部から形成し、かつ、前記連結部の形状を、前記導電部材の曲げ加工の際、前記連結部に生じる破断応力により前記連結部が切断される形状に形成すると共に、前記連結部の前記導電部材における切断される前の配置を、切断により形成される前記連結部の対向する切断面が、曲げ加工により互いに離隔した位置となるように配置することを特徴とするコンタクトシートの製造方法。
［２］前記連結部の、コンタクト部同士を連結する方向に垂直な方向の長さを、前記連結部の厚さの０．３〜２倍とした［１］に記載のコンタクトシートの製造方法。
［３］ばね性を有する導電性シートを所定形状に成形した導電部材を、開口切欠部を形成した電気絶縁性及び弾性を有する基材シートに固定し、前記導電部材を曲げ加工して前記開口切欠部の位置に所定形状のコンタクトを形成するコンタクトシートの製造方法において、前記導電部材を複数のコンタクト部及びそれらを互いに連結する連結部から形成し、かつ、前記連結部の形状を、前記連結部のコンタクト部同士を連結する方向に垂直な方向の長さが、前記連結部の厚さの０．３〜２倍となる形状に形成すると共に、前記連結部の前記導電部材における切断される前の配置を、切断により形成される前記連結部の対向する切断面が、曲げ加工により互いに離隔した位置となるように配置することを特徴とするコンタクトシートの製造方法。
［４］前記導電部材にめっきを施す［１］〜［３］のいずれかに記載のコンタクトシートの製造方法。
［５］前記導電性シートとしてベリリウム銅を用いる［１］〜［４］のいずれかに記載のコンタクトシートの製造方法。
【０００８】
このように、連結部の形状を、導電部材の曲げ加工の際、連結部に生じる破断応力により連結部が切断される形状に形成したため、連結部切断のための工程を他に設ける必要がなく、製造工程が合理化できる。そして、連結部の一部又は全部を除去することなく、切断するだけでコンタクトを形成したため、コンタクトを十分なばね荷重を確保できる大きさ（寸法）とすることができる。更に連結部の導電部材における切断される前の配置を、切断により形成される連結部の対向する切断面が、曲げ加工により距離を拡大し、互いに離隔した絶縁される位置となるように配置したため、切断した連結部の電気的な絶縁を確保することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、適宜設計の変更、改良等が加えられることが理解されるべきである。
【００１０】
第一の実施の形態は、格子状に配列したピン端子を有する電子デバイスと電子デバイスの基盤とを電気的に接続するソケットに用いられるコンタクトシートの製造方法である。図１に示すように、本実施の形態のコンタクトシートの製造方法は、まず、図示しないばね性を有する導電性シートをエッチング、打ち抜き加工、レーザー加工等により、所定形状に成形し、導電部材１を作製する。導電部材１は、本実施の形態の製造方法により得られるコンタクトシートにおいて、電気伝導性を有する部位を構成するものであり、図１において、導電部材１は、複数のコンタクト部２が連結部３により１列に並ぶように形成される。
【００１１】
導電部材１の成形においては、コンタクト部２を、図１に示すように、基部２２の一方の端部に固定部２１を配置し、他方の端部にビーム２３を配置することにより形成する。固定部２１は、複数のコンタクト部２が連結部３を介して形成する列の延びる方向における、コンタクト部２の一方の端部であり、この端部を複数のコンタクト部２から形成される列の延びる方向に対して直交する方向に延びる長方形状に形成する。基部２２については、固定部２１からコンタクト部２の他方の端部に向かって延びるように形成し、固定部２１に近い側の幅が広く他方の端部に向かうに従って幅が狭くなり、途中から幅が一定になるような形状に形成する。そして、ビーム２３については、基部２２の、固定部２１とは反対側の端部から、長方形状の部位が、複数のコンタクト部２から形成される列の延びる方向に対して直交する方向で基部２２から両外側に向かって延び、その長方形状の部位の両外側端部から、固定部２１に向かって（コンタクト部２の上記一方の端部に向かって）、徐々に幅が狭くなり途中から幅が一定となるような形状の部位が延び、固定部２１とは接触しない形状に形成する。
【００１２】
また、導電部材１の成形において、連結部３については、コンタクト部２のビーム２３が配置されている側の端部で、かつ複数のコンタクト部２から形成される列の延びる方向に対して直交する方向の両端部付近の２箇所に配置し、隣接するコンタクト部２の固定部２１の両端部付近に連結する。尚、複数のコンタクト部２から形成される列の両端部に位置するコンタクト部２の両外側のビーム２３及び固定部２１（最外側のビーム２３及び固定部２１）には、連結部３を配置しない。
【００１３】
連結部３の形状は、後述する曲げ加工工程において、容易に切断されるように、その連結部３のコンタクト部同士を連結する方向に垂直な方向の長さ（幅）が小さくなるように形成する。この幅は、曲げ工程における破断応力により容易に切断されることができればよく、特に限定されるものではないが、好ましくは連結部の厚さの０．３〜２倍で、更に好ましくは０．５〜１倍である。０．３倍より幅が狭いと、コンタクト部の連続体を作製する際列が曲がったり、連結部が切断されることがある。２倍より幅が広いと、曲げ加工工程における破断応力により容易に切断されないことがある。
【００１４】
更に、導電部材１の成形においては、連結部３を、連結部３の導電部材１における配置が、後述する所定形状のコンタクト７を形成する際に、連結部３の切断により形成される対向する切断面が、曲げ加工により距離を拡大し、互いに離隔した電気的に絶縁される位置となるように形成する。
【００１５】
本実施の形態では、コンタクト部２は連結部３を介して一列に並ぶように形成するが、連結部３が、後述する曲げ工程において容易に切断される形状であり、かつ導電部材１における連結部３の配置が、後述する所定形状のコンタクト７を形成する際に、連結部３の切断により形成される対向する切断面が曲げ加工により距離を拡大し、互いに離隔した電気的に絶縁される位置となるように配置されていれば、複数のコンタクト部２から形成される列同士を連結部３により連結してもよいし、必ずしも列を形成しなくてもよい。
【００１６】
本実施の形態において、導電性シートは、コンタクト部２に所定の変位を掛け、その時得られる荷重(接触圧)によって電気的な導通を得るものであるため、ばね性を有し、かつ導電性である必要がある。ここで、ばね性とはこの変位をはずした時もとの形状に戻る性質をいう。導電性シート１の材質は、特に限定されるものではないが、ベリリウム銅やニッケルベリリウムが好ましい。
【００１７】
また、導電性シートの厚さは、２０〜８０μｍが好ましい。２０μｍより薄いと、ばねとしての機能（安定した電気的接続を得るための最低の接触圧）を果たし難くなるおそれがある。８０μｍより厚いと、ばね乗数が高くなり、充分な変位が取りにくくなるばかりか、基材シートとの段差が大きくなり電子部品が十分に薄型化されないおそれがある。
【００１８】
本実施の形態において、導電部材１には、必要によりめっきを施してもよい。導電部材には一例としてニッケルの下地めっきのあと金めっきを施す。連結部を切り離す前であれば従来の電解に依る連続めっきを施すことができる。切り離した後（曲げ加工後）では無電解めっきを施す必要がある。
【００１９】
次に、図１に示すように成形された導電部材１を、２枚の図２に示す基材シート４で圧着挟持して、図３に示すような導電部材１を２枚の基材シート４で挟持した構造体を作製する。図２は、電気絶縁性及び弾性を有する基材シート４であり、多数の開口切欠部５を形成している。開口切欠部の形成方法は特に限定されるものではなく従来より行われている方法でよい。このとき、２枚の基材シート４で直接挟持するのは、コンタクト部２を構成する固定部２１である。つまり、基部２２及びビーム２３が開口切欠部５による空間の位置に配置されるように形成するため、直接基材シート４によっては挟持されない。これにより、基部２２及びビーム２３を、開口切欠部５による空間の位置で、曲げ加工し、所定形状のコンタクトを形成することができる。導電部材１に基材シート４を固定する工程は、本実施の形態のように２枚の基材シート４で導電部材１を圧着挟持してもよいし（その後に所定形状のコンタクトを形成する）、導電部材１の一方の面に１枚の基材シート４を固定し、所定形状のコンタクトを形成した後に、もう１枚の基材シート４を導電部材１のもう一方の面に固定してもよい。
【００２０】
本実施の形態において、基材シート４の材質は電気絶縁性及び弾性を有するものであればよく、特に限定されるものではないが、ポリイミド、液晶ポリマー等が好ましい。
【００２１】
また、基材シート４の厚さは、１５〜７５μｍが好ましい。１５μｍより薄いと、コンタクトシートとしての強度が低下するおそれがある。７５μｍより厚いと、電子部品が十分に薄型化されなかったり、必要な変位が確保できないおそれがある。
【００２２】
図３に示すような導電部材１を２枚の基材シート４で挟持した構造体を作製した後に、この構造体をプレス加工等により曲げ加工することにより、図４に示すコンタクトシート６を作製する。コンタクトシート６のコンタクト７は、図３に示す基部２２及びビーム２３を図４に示すような所定形状に曲げることにより形成され、この曲げ加工時に連結部３に生じる破断応力により、固定部２１が基材シート４から脱離することなく、連結部３は切断される。このとき、図４に示すように、切断により形成される連結部３の対向する切断面３１（固定部側）と切断面３２（ビーム側）は、コンタクト７の形成により、電気的に絶縁され、再度接触することのない位置に形成される。つまり、導電部材１における連結部３の配置を、上記のように、コンタクト７の形成により切断面３１と切断面３２とが電気的に絶縁され、再度電気的に接続することのないようにするのである。
【００２３】
図４に示すコンタクトシート６を構成するコンタクト７の作製においては、まず、コンタクト７の基部２２を、複数のコンタクト部２が連結部３を介して形成する列の延びる方向における中央付近で、図３に示すコンタクト部２により形成される面に対して直交する方向における一方向に、わずかに折り曲げ、更に基部２２のビーム２３側の端部付近を、その折れ曲がり方向と同一方向が凸状の凸部４１を形成するように曲げる（逆方向に向いた凸部４１を形成する）。そして、図３に示す基部２２の左右（複数のコンタクト部２が連結部３を介して形成する列の延びる方向に対しての左右）に配置したビーム２３を、上記基部２２に形成した凸部４１の凸の方向と逆方向に向かって、ビーム２３の面がコンタクト部２により形成される面とほぼ直交するように折り曲げる。更に、上記左右に配置し、互いに対向するように形成した、両ビーム２３を、基部２２と接続していない側（固定部２１側）端部に向かうほど、両ビーム２３の対向する面間の距離が小さくなるようにし、ビーム２３の幅が一定になっている部分である途中から先端までは面間の距離が一定になるように形成する。
【００２４】
このようにして製造したコンタクトシートは、枠体に組み込まれ、ピン端子を有する電子デバイスを脱着自在に接続することができるピン・グリッド・アレイ（ＰＧＡ：ＰｉｎＧｒｉｄＡｒｒａｙ）ソケットとして使用され、対向するビーム間に電子デバイスのピン端子を差し込み、反対側に折れ曲がった基部２２に形成した凸部４１が電子デバイスの基板と接触することにより、電子デバイスと基板とが電気的に接続される。
【００２５】
本発明の第二の実施の形態は、複数列配列した球状端子又はピン端子を有する電子デバイスと電子デバイスの基盤とを電気的に接続するソケットに用いられるコンタクトシートの製造方法である。
【００２６】
第二の実施の形態のコンタクトシートの製造方法は、第一の実施の形態と同様に、まず、図示しないばね性を有する導電性シートをエッチング、打ち抜き加工、レーザー加工等により、所定形状に成形し、導電部材１を作製する。導電部材１は、第二の実施の形態の製造方法により得られるコンタクトシート６において、電気伝導性を有する部位を構成するものであり、図５に拡大して示すように、導電部材１は、複数のコンタクト部２が連結部３により連結されて形成される。導電部材１の成形においては、コンタクト部２を、図１に示すように、基部２２の一方の端部に固定部２１を配置し、他方の端部にビーム２３を配置することにより形成する。連結部３は、隣接するコンタクト部２の一方のビーム２３と他方の固定部２１とを連結している。ビーム２３は基部２２の両端部を結ぶ方向に直交する方向両側に延びており、基部２２と接する部分の幅が最も広く、中間付近まではビーム２３の先端側（基部２２から遠い側）ほど幅が狭くなり、途中からビーム２２の先端までは幅が一定になるように形成されている。
【００２７】
連結部３の形状は、後述する曲げ加工工程において、容易に切断されるように、その連結部３のコンタクト部同士を連結する方向に垂直な方向の長さ（幅）が小さくなるように形成する。この幅は、曲げ工程における破断応力により容易に切断されることができればよく、特に限定されるものではないが、好ましくは連結部の厚さの０．３〜２倍で、更に好ましくは０．５〜１倍である。
【００２８】
更に、導電部材１の成形においては、連結部３を、連結部３の導電部材１における配置が、後述する所定形状のコンタクト７を形成する際に、連結部３の切断により形成される対向する切断面が、曲げ加工により互いに離隔した絶縁される位置となるように形成する。導電性シートの材質、厚さ及びめっきの施工については、第一の実施の形態と同様とすることができる。
【００２９】
次に、第一の実施の形態と同様に、導電部材１を、２枚の多数の開口切欠部５を形成している基材シート４で圧着挟持して、図５で拡大して示すような導電部材１を２枚の基材シート４で挟持した構造体を作製する。基材シート４の材質及び厚さについては、第一の実施の形態と同様とすることができる。
【００３０】
図５で拡大して示したような導電部材１を２枚の基材シート４で挟持した構造体を作製した後に、この構造体をプレス加工等により曲げ加工することにより、図６に示すコンタクトシート６を作製する。コンタクトシート６のコンタクト７は、図５に示すビーム２３を図６に示すような所定形状に曲げることにより形成され、この曲げ加工時に連結部３に生じる破断応力により、固定部２１が基材シート４から脱離することなく、連結部３は切断される。このとき、図６に示すように、切断により形成される連結部３（図５参照）の対向する切断面３１（固定部側）と切断面３２（ビーム側）は、コンタクト７の形成により、互いに離隔した、再度接触することのない位置に形成される。つまり、導電部材１における連結部３の配置を、上記のように、コンタクト７を曲げ加工により形成する際に、切断面３１と切断面３２とが互いに離隔されることにより、電気的に絶縁され、再度電気的に接続することのないようにするのである。
【００３１】
図６に示すように、基部２２の左右（基部２２の、固定部２１が接続している端部と、ビーム７が接続している端部とを結ぶ方向に対して左右）に延びるビーム７を、左右のビーム７の面が互いに対向するように、導電部材１により形成される面の片側に向かって、基部２２とビーム７の境界線で折り曲げて形成している。更に、左右のビーム７を、各２箇所で互いに他方のビーム７側とは反対側が凸になるように折り曲げ、両ビームの先端が互いに他方のビーム７側が凸になるように折り曲げるように形成している。
【００３２】
このように製造されたコンタクトシートは、球状端子（ＢＧＡ：ボール・グリッド・アレイ）又はピン端子（ＰＧＡ：ピン・グリッド・アレイ）を、上記基部２２の左右に形成したビーム７で挟み込むように保持することにより、電子デバイスと基板とを電気的に接続する場合のソケットやコンタクト基板として好適に用いることができる。
【００３３】
上述の第一の実施の形態及び第二の実施の形態では、電子デバイスの球状端子及びピン端子を保持するタイプのコンタクトシートの製造方法を説明したが、本発明のコンタクトシートの製造方法は、このような形態のコンタクトシートの製造だけではなく、種々の形態のコンタクトシートの製造に適用できることはいうまでもない。
【００３４】
【発明の効果】
上述したように、本発明のコンタクトシートの製造方法によれば、連結部の形状を、導電部材の曲げ加工の際、連結部に生じる破断応力により連結部が切断される形状に形成したため、連結部切断のための工程を他に設ける必要がなく、製造工程が合理化できる。そして、連結部の一部又は全部を除去することなく、切断するだけでコンタクトを形成したため、コンタクトの大きさを十分なばね荷重を確保できる大きさとすることができる。更に連結部の導電部材における切断される前の配置を、切断により形成される連結部の対向する切断面が、曲げ加工により距離を拡大し、互いに離隔した絶縁される位置となるように配置したため、切断した連結部の電気的な絶縁を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態によるコンタクトシートの製造方法の中間段階で得られる、導電部材の一部を示す斜視図である。
【図２】本発明の第一の実施の形態によるコンタクトシートの製造方法の中間段階で得られる、基材シートの一部を示す斜視図である。
【図３】本発明の第一の実施の形態によるコンタクトシートの製造方法の中間段階で得られる、導電部材を基材シートで挟時した構造体の一部を示す斜視図である。
【図４】本発明の第一の実施の形態によるコンタクトシートの製造方法により得られたコンタクトシートの一部を示す斜視図である。
【図５】本発明の第二の実施の形態によるコンタクトシートの製造方法の中間段階で得られる、導電部材を基材シートで挟時した構造体の一部を拡大して示す平面図である。
【図６】本発明の第二の実施の形態によるコンタクトシートの製造方法により得られたコンタクトシートの一部を示す斜視図である。
【符号の説明】
１…導電部材、２…コンタクト部、３…連結部、４…基材シート、５…開口切欠部、６…コンタクトシート、７…コンタクト、２１…固定部、２２…基部、２３…ビーム、３１…切断面（固定部側）、３２…切断面（ビーム側）、４１…凸部。

Claims

ばね性を有する導電性シートを所定形状に成形した導電部材を、開口切欠部を形成した電気絶縁性及び弾性を有する基材シートに固定し、前記導電部材を曲げ加工して前記開口切欠部の位置に所定形状のコンタクトを形成するコンタクトシートの製造方法において、
前記導電部材を複数のコンタクト部及びそれらを互いに連結する連結部から形成し、
かつ、前記連結部の形状を、前記導電部材の曲げ加工の際、前記連結部に生じる破断応力により前記連結部が切断される形状に形成すると共に、
前記連結部の前記導電部材における切断される前の配置を、切断により形成される前記連結部の対向する切断面が、曲げ加工により互いに離隔した位置となるように配置することを特徴とするコンタクトシートの製造方法。
前記連結部の、コンタクト部同士を連結する方向に垂直な方向の長さを、前記連結部の厚さの０．３〜２倍とした請求項１に記載のコンタクトシートの製造方法。
ばね性を有する導電性シートを所定形状に成形した導電部材を、開口切欠部を形成した電気絶縁性及び弾性を有する基材シートに固定し、前記導電部材を曲げ加工して前記開口切欠部の位置に所定形状のコンタクトを形成するコンタクトシートの製造方法において、
前記導電部材を複数のコンタクト部及びそれらを互いに連結する連結部から形成し、
かつ、前記連結部の形状を、前記連結部のコンタクト部同士を連結する方向に垂直な方向の長さが、前記連結部の厚さの０．３〜２倍となる形状に形成すると共に、
前記連結部の前記導電部材における切断される前の配置を、切断により形成される前記連結部の対向する切断面が、曲げ加工により互いに離隔した位置となるように配置することを特徴とするコンタクトシートの製造方法。
前記導電部材にめっきを施す請求項１〜３のいずれかに記載のコンタクトシートの製造方法。
前記導電性シートとしてベリリウム銅を用いる請求項１〜４のいずれかに記載のコンタクトシートの製造方法。