JP3847227B2 - コンタクトシート - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンタクトシートに関する。さらに詳しくは、集積回路、ケーブル、基板等の電子デバイスがそれぞれ有する寸法上のばらつきに対応して、低いばね荷重で電子デバイス相互間の確実な電気的接続が可能であるとともに、繰り返しや長期間の使用に対する耐久性及び信頼性にも優れた、電子デバイスの各種テストや実装に好適に用いられ、電子デバイスが球状端子を有する場合にはＺＩＦ（ゼロ・インサーション・フォース：無挿入力）構造も可能なコンタクトシートに関する。
【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り、集積回路等の電子デバイスの狭ピッチ化が進行している。このような狭ピッチ化の観点から、実装方式や配列方式に関しても、スルーホールを利用した方式から表面に直接実装する方式に、また、周辺配列方式から格子配列方式に移行しつつあるのが現状である。このような状況に伴い、格子配列方式及び表面に実装する方式のいずれにも対応することが可能な実装形態として、ボール・グリッド・アレイ（ＢＧＡ）、ランド・グリッド・アレイ（ＬＧＡ）が増加している。
【０００３】
電子デバイス相互間の電気的な接続の方法としては、半田付けのほか、鉛フリー化に伴い、半田に代えて、ソケット、コネクタを用いる方法が採用されることが多くなっている。このようなソケット、コネクタは、例えば、集積回路のテストに用いられるほか、交換のため電子デバイスを基板へ実装する場合等に用いられている。
【０００４】
近年、マイクロ・プロセッシング・ユニット（ＭＰＵ）やメモリーを初めとする電子デバイスは、高速化するにつれ、より高速のクロックに対するインダクタンスを低減させたり、発熱を押さえることが要求されており、その要求に対応して、集積回路や基板等の電子デバイスの端子間に介在させるコネクタのコンタクト構造も、電流の通過距離をできるだけ短縮化し、電気抵抗を押さえる構造のものが要求されるようになっている。また、電子デバイスは、携帯用の電子機器等の普及に伴って薄型化が要求されるようになり、このような電子デバイスの薄型化の要求に対応して、それに用いられるコネクタも同様に薄型化が要求されるようになっている。上述の、電流通過距離の短縮化及び薄型化のいずれの要求にも適合することから、薄型で狭ピッチの構造を有するコネクタとして、コンタクトシートが有望になっている。
【０００５】
一方、上述のコンタクトシートと同様に薄型で狭ピッチの構造を有するシート状のコネクタとして、異方性導電シートが従来から用いられている。例えば、絶縁性のエラストマー中に導電性のエラストマーや金属線を整列させたもの（米国特許第３８６２７９０号公報、同特許第４２９５７００号公報）、導電性の粒子を混合したもの（特開平６−８２５２１号公報）が知られている。
【０００６】
また、ハンダ表面の酸化皮膜を破壊しつつ、ボールの先端との接触を回避した構造のものとして、Ｙ型コンタクトを備えるもの（特開平９−２１８４７号公報）、フィンガーバネに挿入するもの（米国特許第５７０２２５５号公報、同特許第５７３０６０６号公報）が開示されている。
【０００７】
さらに、集積回路の端子数が多くなると挿入するために必要な力が大きくなるが、これをゼロにし、レバーなどを用いて球状端子を横方向から押さえる構造にしたもの（米国特許第５５７８８７０号公報、同特許第５６３７００８号公報）が開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、異方性導電シートは、ばね部の変位量が少なく、電子デバイスに反り等があると、それを吸収することができなかったり、電気的な接続を得るために過大の接触荷重がが必要なため、端子数が多くなると電子デバイスが変形するという問題があった。また、ＢＧＡの場合は半田の表面の酸化皮膜を破る力がなく、頂点がつぶれ易いという問題もあった。
【０００９】
一方、Ｙ型コンタクト等は、電気的接続は確保することができるものの、縦方向に長い片持ち梁を用いていることから、電流の通過距離が比較的長いため、高周波テスト用や実装用のコンタクトのような高速のクロックのものに対するインダクタンスが増大したり、電気抵抗が増えて発熱したり、寸法を小さくすることができないという問題があった。
【００１０】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、集積回路、ケーブル、基板等の電子デバイスがそれぞれ有する寸法上のばらつきに対応して、低いばね荷重で電子デバイス相互間の確実な電気的接続が可能であるとともに、繰り返しや長時間の使用に対する耐久性及び信頼性にも優れた、電子デバイスの各種テストや実装に好適に用いられ、電子デバイスが球状端子を有する場合にはＺＩＦ（ゼロ・インサーション・フォース：無挿入力）構造も可能なコンタクトシートを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上述の目的を達成するため鋭意研究した結果、片持ち梁としてのコンタクトの長手方向に対して垂直方向の幅を、それに掛かる応力の分布に応じて変化させたものとすることによって、十分な接触荷重、大きな変位量、並びに優れた耐久性及び信頼性（バネとしての「へたり強度」が大きく、また、メッキ後のコンタクトの接触部（外縁部）に塑性加工が加えられることがないため、長時間の使用に耐えるとともにバラツキのない高品質の接続を可能にする性質を有すること）のいずれをも満足し得るものが得られることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明によって以下のコンタクトシートが提供される。
【００１２】
［１］ 球状端子又は平面状端子を有する複数の電子デバイスの相互間を電気的に接続するコンタクトシートであって、複数の開口切欠部が形成された電気絶縁性及び弾性を有する二枚の基材シートと、その一方の先端部が前記基材シートの開口切欠部の一縁部（固定部）において二枚の前記基材シート間に挟持された状態で固定されるとともに、他方の先端部が二枚の前記基材シートのうち一方の基材シートの表面から所定間隔だけ離隔する方向に前記固定部から延伸する片持ち梁として前記他方の先端部に負荷が加えられたときに前記固定部を基点として撓むように配設された、導電性及びバネ性を有する板状又は線状のコンタクトとを備え、前記コンタクトが、その長手方向の略中央部に、前記他方の先端部が二枚の前記基材シートのうち一方の基材シートの表面からの間隔をさらに拡大する方向に折り曲げられた折り曲げ部を有し、かつその長手方向に対して垂直方向の幅が、前記他方の先端部に負荷が加わったときにそれぞれの部分に掛かる応力の大小に対応して、大なる部分が広くかつ小なる部分が狭くなるように、広狭に連続的な変化を設けて構成されてなり、二枚の前記基材シートのうち一方の基材シートの表面側から一方の前記電子デバイスが装着されると、前記コンタクトの他方の先端部が一方の前記電子デバイスの球状端子又は平面状端子から負荷を加えられ、押圧されて、一方の前記電子デバイスの球状端子又は平面状端子の表面をワイピング（摺動）することによって前記コンタクトと一方の前記電子デバイスとの相互の電気的な接続が確保されるとともに、前記コンタクトの折り曲げ部がそこに掛かる応力によって撓み、二枚の前記基材シートのうち他方の基材シートの表面側に配置された他方の前記電子デバイスに押圧されることによって前記コンタクトと他方の前記電子デバイスとの相互の電気的な接続が確保されて、複数の前記電子デバイスの相互間が電気的に接続されることを特徴とするコンタクトシート。
【００１３】
［２］ 前記コンタクトの折り曲げ部が、二枚の前記基材シートのうち他方の基材シートの表面よりも突出している前記［１］に記載のコンタクトシート。
【００１４】
［３］ 前記電子デバイスが、集積回路、電子部品、ケーブル、基板、コネクタ、マイクロホン、モーター、アンテナ及びスピーカーからなる群から選ばれる少なくとも１種である前記［１］又は［２］に記載のコンタクトシート。
【００１５】
［４］ 前記電子デバイスの前記球状端子又は平面状端子が、格子状に配列されたものである前記［１］〜［３］のいずれかに記載のコンタクトシート。
【００１６】
［５］ 前記コンタクトの長手方向に対して垂直方向の幅が、前記折り曲げ部で最も広く、前記折り曲げ部から前記他方の先端部に向かって漸減して連続的に狭くなり、前記他方の先端部で最も狭く、さらに、前記折り曲げ部から前記一方の先端部との中間部まで漸減して連続的に狭くなり、前記中間部から前記一方の先端部まで漸増して連続的に広くなるように変化を設けて構成された前記［１］〜［４］のいずれかに記載のコンタクトシート。
【００１７】
［６］ 前記コンタクトが、前記他方の先端部から前記折り曲げ部の手前の所定部分に亘って、前記他方の先端部で開放されたＶ字状又はＵ字状の切り欠きを有する前記［１］〜［５］のいずれかに記載のコンタクトシート。
【００１８】
［７］ 前記コンタクトが、前記一方の先端部から前記折り曲げ部の手前の所定部分に亘って、凸レンズ形状の切り欠きを有する前記［１］〜［６］のいずれかに記載のコンタクトシート。
【００１９】
［８］ 前記コンタクトが、前記一方の先端部から前記折り曲げ部の手前の所定部分に亘って、凹レンズ形状の外形を有する前記［１］〜［７］のいずれかに記載のコンタクトシート。
【００２０】
［９］ 前記コンタクトの一方の先端部の幅が前記折り曲げ部の幅よりも大きく、前記一方の先端部の一部が前記他方の先端部に向かって突出している前記［１］〜［８］のいずれかに記載のコンタクトシート。
【００２１】
［１０］ 前記コンタクトの前記一方の先端部の一部が、前記他方の先端部に向かって前記コンタクトの全長の中間位置近傍まで突出している前記［９］に記載のコンタクトシート。
【００２２】
［１１］ 前記コンタクトの前記他方の先端部が、二本の片持ち梁に分割され、前記片持ち梁のそれぞれの先端の互いに対向する内側面側に、一方の前記電子デバイスの前記平面状端子の方向に２０〜９０度の角度で折り曲げられた突起部を有してなり、前記突起部の外縁部が一方の前記電子デバイスの平面状端子の表面をワイピング（摺動）することによって、一方の前記電子デバイスの前記平面状端子との間の接触抵抗を低減した状態で、前記コンタクトと一方の前記電子デバイスとの相互の電気的な接続が確保される前記［１］〜［１０］のいずれかに記載のコンタクトシート。
【００２３】
［１２］ 前記コンタクトの前記折り曲げ部が、他方の前記電子デバイスに押圧される部分に、他方の前記電子デバイスの方向に突出した突出部を有してなり、前記突出部の外縁部が他方の前記電子デバイスに押圧されることによって、他方の前記電子デバイスとの間の接触抵抗を低減した状態で、前記コンタクトと他方の前記電子デバイスとの相互の電気的な接続が確保される前記［１］〜［１１］のいずれかに記載のコンタクトシート。
【００２４】
［１３］ 前記コンタクトの前記他方の先端部が、前記片持ち梁として、その先端部に負荷が加えられたときに前記固定部を基点として撓むときの撓み量（変位量）を増大させることが可能な実効的長さを備えてなる前記［１］〜［１２］のいずれかに記載のコンタクトシート。
【００２５】
［１４］ 前記コンタクトが、前記片持ち梁として、前記他方の先端部に負荷が加えられたときに、前記固定部を基点として撓むときの、前記一方の先端部から前記折り曲げ部までの撓み量を最大に、かつ前記折り曲げ部から前記他方の先端部までの撓み量を最小にすることが可能な形状を有する前記［１］〜［１３］のいずれかに記載のコンタクトシート。
【００２６】
［１５］ 前記［１］〜［１４］のいずれかに記載されたコンタクトシートの二枚が、前記コンタクトシートの開口切欠部と同一形状の開口切欠部を有する接着シートを介して貼着されてなるコンタクトシート複合体。
【００２７】
［１６］ 二枚の前記コンタクトシートを構成するそれぞれ二枚の前記基材シートのうち、前記接着シートを介して対向する前記基材シートを除去して構成され、二枚の前記コンタクトが接着シートを介して直接貼着されてなる前記［１５］に記載のコンタクトシート複合体。
【００２８】
［１７］ 前記接着シートが、異方性導電膜である前記［１５］又は［１６］に記載のコンタクトシート複合体。
【００２９】
［１８］ 前記［１］〜［１４］のいずれかに記載されたコンタクトシートの二枚が、接着剤又はハンダを介して貼着されてなるコンタクトシート複合体。
【００３０】
［１９］ 二枚の前記コンタクトシートを構成するそれぞれ二枚の前記基材シートのうち、前記接着剤又はハンダを介して対向する前記基材シートを除去して構成され、二枚の前記コンタクトが接着剤又はハンダを介して直接貼着されてなる前記［１８］に記載のコンタクトシート複合体。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ具体的に説明する。
【００３２】
図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、本実施の形態のコンタクトシート１０は、球状端子又は平面状端子を有する複数の電子デバイスの相互間を電気的に接続するコンタクトシート１０であって、複数の開口切欠部１１が形成された電気絶縁性及び弾性を有する基材シート１と、その一方の先端部２１が基材シート１の開口切欠部１１の一縁部（固定部）１２において二枚の基材シート１ａ、１ｂ間に挟持された状態で固定されるとともに、他方の先端部２３が二枚の基材シート１ａ、１ｂのうち一方の基材シート１ａの表面から所定間隔だけ離隔する方向に固定部１２から延伸する片持ち梁として他方の先端部２３に負荷が加えられたときに固定部１２を基点として撓むように配設された、導電性及びバネ性を有する板状又は線状のコンタクト２とを備え、コンタクト２が、その長手方向の略中央部に、他方の先端部２３が二枚の基材シート１ａ、１ｂのうち一方の基材シート１ａの表面からの間隔をさらに拡大する方向に折り曲げられた折り曲げ部２２を有し、かつその長手方向に対して垂直方向の幅（Ｗ）が、他方の先端部２３に負荷が加わったときにそれぞれの部分に掛かる応力の大小に対応して、大なる部分が広くかつ小なる部分が狭くなるように、広狭に連続的な変化を設けて構成されてなり、二枚の基材シート１ａ、１ｂのうち一方の基材シート１ａの表面側から一方の電子デバイス（図示せず）が装着されると、コンタクト２の他方の先端部２３が一方の電子デバイスの球状端子又は平面状端子から負荷を加えられ、押圧されて、一方の電子デバイスの球状端子又は平面状端子の表面をワイピング（摺動）することによってコンタクト２と一方の電子デバイスとの相互の電気的な接続が確保されるとともに、コンタクト２の折り曲げ部２２がそこに掛かる応力によって撓み、二枚の基材シート１ａ、１ｂのうち他方の基材シート１ｂの表面側に配置された他方の電子デバイス（図示せず）に押圧されることによってコンタクト２と他方の電子デバイスとの相互の電気的な接続が確保されて、複数の電子デバイスの相互間が電気的に接続されることを特徴とする。
【００３３】
なお、図１（ａ）は、球状端子用の場合、図１（ｂ）は、球状端子用又は平面端子用で変位量を二倍にした場合、図１（ｃ）は、平面端子用の場合をそれぞれ示す。その主な相違は、図１（ｂ）、（ｃ）に示すコンタクトは、後述するように、平面状端子を傷つけることを防止するため、その先端に曲面化された接触部２７が形成されていることであり、また、図１（ａ）、（ｂ）に示すコンタクト２は、凸レンズ形状の切り欠き２６を備えるとともに、後述するように、コンタクトの他方の先端部２３の幅を狭くし、かつハンダボールの位置決めをするとともに内縁が接触するようにするため、他方の先端部２３で開放されたＶ字状又はＵ字状の切り欠き２５を有するものであるのに対し、図１（ｂ）に示すコンタクト２は、さらに、二枚を貼り合せて変位量を二倍にしたものであり、図１（ｃ）に示すコンタクトは、Ｖ字状又はＵ字状の切り欠き２５を設けることなくコンタクトの先端部２３の幅を徐々に狭くし、また、凸レンズ形状の切り欠き２６（図１（ａ）、（ｂ）参照）を備えていないことである。
【００３４】
本実施の形態のコンタクトシート１０において、開口切欠部１１の形状は、長方形、三角形、円形、楕円形等、どのような形状であってもよいが、長方形であることが好ましい。また、開口切欠部１１の形状を長方形とした場合、（０．２〜１．５ｍｍ）×（０．４〜３．０ｍｍ）の寸法とすることが好ましい。０．２×０．４ｍｍ未満であると、製造が困難になることがあり、１．５×３．０ｍｍを超えると、狭ピッチを達成できないことがある。円形とした場合において、その直径は０．３〜１．５ｍｍであることが、長方形における場合と同様の理由から好ましい。
【００３５】
また、開口切欠部１１の長手方向のピッチは０．５５〜４．０ｍｍであることが好ましい。０．５５ｍｍ未満であると、十分な組立精度を確保することができないことがあり、４．０ｍｍを超えると、電子デバイスが集積回路である場合、集積回路としてのメリットが喪失する。
【００３６】
図２は、本発明に用いられるコンタクトの一の例における幅の関係を示す平面図である。図２に示すように、コンタクト２は、その長手方向に対して垂直方向の幅が、折り曲げ部２２で最も広く（Ｗ１）、折り曲げ部２２から他方の先端部２３に向かって漸減して連続的に狭くなり、他方の先端部２３で最も狭く（Ｗ２＋Ｗ３）、さらに、折り曲げ部２２から一方の先端部２１との中間部２４まで漸減して連続的に狭くなり（中間部２４の幅はＷ４＋Ｗ５）、中間部２４から一方の先端部２１まで漸増して連続的に広くなるように（一方の先端部２１の幅はＷ６）変化を設けて構成されたものであることが好ましい。
【００３７】
具体的には、図２に示すように、コンタクト２を、他方の先端部２３から折り曲げ部２２の手前の所定部分に亘って、他方の先端部２３で開放されたＶ字状又はＵ字状の切り欠き２５を有するものとすることが好ましい。
【００３８】
また、コンタクト２を、一方の先端部２１から折り曲げ部２２の手前の所定部分に亘って、凸レンズ形状の切り欠き２６を有するものとすることが、ねじれ剛性を向上させることができることから好ましい。
【００３９】
ここで、コンタクト２は、一方の先端部２１から折り曲げ部２２の手前の所定部分に亘って、凹レンズ形状の外形を有するものであることが好ましい。
【００４０】
また、コンタクト２は、図２において点線で示すように、一方の先端部２１の幅Ｗ７が折り曲げ部２２の幅Ｗ１よりも大きく、一方の先端部２１の一部が他方の先端部２３に向かって突出しているものであってもよい。
【００４１】
また、折り曲げ部２２の折り曲げ方としては、十分な他方の先端部２３の変位量及び片持ち梁としての十分な「へたり強度」を有するとともに、後述する電子デバイスの球状端子がコンタクト２の、前述のＶ字状又はＵ字状の切り欠き２５の内側縁端により酸化皮膜を削り取ることができるものであれば特に制限はなく、例えば、一箇所で折り曲げてもよく、複数箇所で徐々に折り曲げてもよい。また、弧を描くように連続的に折り曲げてもよい。また、コンタクト２は、通常、細長い板状であるが、線状であってもよい。
【００４２】
このように構成することによって、電子デバイス、例えば、集積回路の装着時、コンタクト２に掛かる応力に対応した幅を有するものとすることができ、十分な接触荷重、大きな変位量及び優れた耐久性（バネとしての「へたり強度」が大きい）のいずれをも満足するコンタクトシートを得ることができる。
【００４３】
図３は、本発明のコンタクトシートに用いられるコンタクトの他の例を模式的に示す平面図であり、図４は、その側面図である。
【００４４】
図３に示すように、コンタクト２は、その一方の先端部２１の一部が、他方の先端部２３に向かって折り曲げ部２２近傍まで突出しているものが好ましく、コンタクト２の全長の中間位置近傍まで突出しているものがさらに好ましい。
【００４５】
このように構成することによって、コンタクト２の一方の先端部２１の一部は、二枚の基材シート（図示せず）間に十分な面積で挟持された状態で固定されるため、コンタクトシートの全体の機械的強度や剛性を高めることができる。この場合、突出する長さを長くするほど効果が大きいが、コンタクト２の全長の中間位置を超えると、隣りに配置されたコンタクト２の一方の先端部の一部と干渉することがある。
【００４６】
また、図３及び図４に示すように、他方の先端部２３が、二本の片持ち梁に分割され、片持ち梁のそれぞれの先端の互いに対向する内側面側に、一方の電子デバイスの平面状端子（図示せず）の方向に片持ち梁の表面から２０〜９０度、好ましくは、３０〜６０度、さらに好ましくは、４０〜５０度の角度で折り曲げられた突起部３３を有してなり、突起部３３の外縁部３５が一方の電子デバイスの平面状端子の表面をワイピング（摺動）することによって、一方の電子デバイスの平面状端子との間の接触抵抗を低減した状態で、コンタクト２と一方の電子デバイス（図示せず）との相互の電気的な接続が確保されるように構成することが好ましい。
【００４７】
また、コンタクトの折り曲げ部２２が、他方の電子デバイス（図示せず）に押圧される部分に、他方の電子デバイスの方向に突出した突出部３４を有してなり、突出部３４の外縁部３６が他方の電子デバイスに押圧されることによって、他方の電子デバイスとの間の接触抵抗を低減した状態で、コンタクト２と他方の電子デバイスとの相互の電気的な接続が確保されるように構成することが好ましい。
【００４８】
さらに、コンタクト２の他方の先端部２３が、片持ち梁として、その先端部２３に負荷が加えられたときに固定部（一方の先端部２１）を基点として撓むときの撓み量（変位量）を増大させることが可能な実効的長さを備えてなるように構成することが好ましい。
【００４９】
上述の、撓み量（変位量）を増大させることが可能な実効的長さを備えたコンタクト２の例として、図３においては、二本の先端部２３がジグザグ形状に並列した場合を示しているが、図５（ａ）に示す形状のものであってもよい。また、十分な撓み量を確保することができる場合には、コンタクトの電気抵抗を低減することができるように、幅を十分に確保した図５（ｂ）に示す形状のもの（一方の先端部から折り曲げ部までの撓み量を最大に、かつ折り曲げ部から他方の先端部までの撓み量を最小にすることが可能な形状を有するもの）が好ましい。
【００５０】
本発明に用いられるコンタクトとしては、強度、導電性、耐摩耗性、可撓性、耐酸化性等を有するものであれば特に制限はないが、例えば、ベリリウム銅、ニッケルベリリウム等のバネ性を有する材料を好適例として挙げることができる。コンタクトとしてこれらの材料を用いることによって、本発明のコンタクトシートに疲労特性及び高温に対する耐熱性を付与することもできる。
【００５１】
コンタクトの厚さ又は太さは、０．０１〜０．１０ｍｍであることが好ましく、０．０２〜０．０５ｍｍであることがさらに好ましい。０．０１ｍｍ未満であると、片持ち梁としての強度が小さすぎて適度な接触荷重を得ることが困難となることがあり、０．１ｍｍを超えると、材料の弾性範囲を超えるため、電子デバイスの端子が、コンタクトをコンタクトシートの反対側に存在する接続要素（他の電子デバイスの端子）に押圧するのに十分な変位量を確保することが困難となり、安定な接続を確保することが困難となることがある。
【００５２】
基材シートとしては、耐熱性、耐候性等を有するものであれば特に制限はないが、例えば、シリコンゴム、合成ゴム等のゴム；ポリイミド、いわゆるエンジニアリング樹脂等の樹脂を挙げることができる。中でも、ポリイミドが好ましい。
【００５３】
本発明のコンタクトシートは、球状端子又は平面状端子を備えた電子デバイス相互間を電気的に接続する場合（例えば、集積回路を基板に装着する場合）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、さらに具体的には、球状端子又は平面状端子を備えた電子デバイス、例えば、実装用基板、各種テスト用の基板等に、他の電子デバイス、例えば、集積回路、電子部品、ケーブル、基板、コネクタ、マイクロホン、モーター、アンテナ及びスピーカー等を装着する際に好適に用いることができる。
【００５４】
また、本発明のコンタクトシートは、端子のピッチが０．４〜２．５４ｍｍで、端子数が５００〜３０００までの格子配列を備えた電子デバイス、例えば、集積回路に好適に用いることができ、特に、反りが生じると電気的接続が不安定になりやすかった多ピンの格子配列を有する集積回路についても確実な電気的接続を確保することができる。
【００５５】
以下、本発明のコンタクトシートの使用の形態を、電子デバイスとして集積回路及び基板を用いた場合について具体的に説明する。
【００５６】
図６に示すように、本発明のコンタクトシート１０に、その一方の基材シート１ａの表面側から、基材３１とその上に格子状に配列された球状端子（例えば、ハンダボール）３２とを有するＢＧＡ（ボール・グリッド・アレイ）型の集積回路３がスペーサ４を介して装着されると、コンタクト２の他方の先端部２３が集積回路３の球状端子３２から負荷を加えられ、押圧されることによって相互の電気的な接続が確保されるとともに、コンタクト２の折り曲げ部２２がそこに掛かる応力によって撓み、他方の基材シート１ｂの表面側に配置された基板５に押圧されることによって相互の電気的な接続が確保される（図６（ａ））。
【００５７】
この場合、コンタクト２の折り曲げ部２２を予め基板５に接触させておいてもよい。このように構成することによって、さらに確実な電気的接続を得ることができ、信頼性を高めることができる。
【００５８】
本発明のコンタクトシート１０に用いられるコンタクト２は、その折り曲げ部２２が、二枚の基材シート１ａ、１ｂのうち他方の基材シート１ｂの表面よりも下方に突出していることが、確実な電気的接続を得る上で好ましい（図６（ａ）参照）。
【００５９】
また、本発明のコンタクトシート１０は、図２に示すように、十分に長く、球状端子３２を装着したときの他方の先端部２３の変位量を大きく設定することができ、また、バネとしての「へたり強度」を大きいものとすることができる。さらに、コンタクト２は適切な角度（例えば、４０〜５０度）に折り曲げられた折り曲げ部２２を有しているため、球状端子３２の上下方向の変位に対し他方の先端部２３の変位量が少なくても追従することができるとともに球状端子３２による押圧力に抗して、しなやかに対応することが可能であり、球状端子３２の高さにばらつきがある場合や、集積回路３そのものや基板５に反りがある場合においても、これらを吸収して集積回路３と基板５との電気的接続を確実にすることができる（図６（ｂ））。
【００６０】
また、球状端子３２は折り曲げ部２２を押し広げて、他方の先端部２３の部分で接触するため、折り曲げ部２２と接触することがなく、球状端子３２の先端部が潰れることを防止することができる。
【００６１】
この場合、球状端子３２の表面を被覆する酸化皮膜は、コンタクト２のＶ字状又はＵ字状切り欠き部２５（図２参照）の内側端縁で削り取られるため、さらに確実な電気的接続を実現することができる。
【００６２】
また、基板５の端子とコンタクト２との接続は、球状端子３２による押圧力によってコンタクト２が撓んで、コンタクト２の折り曲げ部２２が基板の端子に接触するか又は予め接触していることにより行われるため、コンタクト２における電流の通過距離を短くすることが可能で、高速のクロックに対するインダクタンスを低減させることができ、実装用、高周波テスト用のソケットとして好適に用いることができる。すなわち、本発明のコンタクトシート１０は、コンタクト２における電流の通過距離を、球状端子３２の半径程度、具体的には０．１５〜０．１０ｍｍとすることができる。
【００６３】
また、本発明のコンタクトシート１０は、各コンタクト２が球状端子３２と基板５との間に配置されるため、コンタクト２を長く設定することができる。従って、集積回路３と基板５とを電気的に接続するときに、コンタクト２が有する弾性の範囲内で変位量を大きくとることができるため、基板に掛かる負荷を軽減することができるとともに、コンタクト２が折れることを防止することができる。
【００６４】
本発明のコンタクトシート１０は、複数の開口切欠部１１における複数のコンタクト２のそれぞれの配置を、他方の先端部２３がそれぞれ同一方向を向くように所定形状に整列させて配置してもよく、また、他方の先端部２３同士が対向するようにした一組を所定形状に整列させて配置してもよい。後者の構成とすることにより、球状端子３２を備えた集積回路３とコンタクトシート１０との間の長手方向の位置決めを容易化することができる。
【００６５】
また、本発明のコンタクトシート１０は、集積回路３を装着したときに、球状端子３２がコンタクト２の他方の先端部２３を押圧する力が、折り曲げ部２２が基板５をそれに対し垂直方向に押圧する力よりも大きくなるように設定することができる。このように構成することによって、球状端子３２の酸化皮膜を効果的に削り取ることができるとともに、集積回路３の着脱に要する力を軽減し、基板に掛かる力を減少させて、基板の破損を防止することができる。なお、酸化皮膜を効果的に除去するためには、球状端子３２の表面を、０．００１〜０．００５ｍｍの深さで削り取ることが好ましい。
【００６６】
本発明のコンタクトシートは、後述するように、コンタクトの変位量を二倍にすることができる等の理由から、コンタクトシートの二枚が、コンタクトシートの開口切欠部と同一形状の開口切欠部を有する接着シートを介して貼着されてなるコンタクトシート複合体であってもよく、コンタクトシートの二枚が、接着剤又はハンダを介して貼着されてなるコンタクトシート複合体であってもよい。この場合、二枚のコンタクトシートを構成するそれぞれ二枚の基材シートのうち、接着シートを介して対向する基材シートを除去して構成され、二枚のコンタクトが接着シートを介して直接貼着されてなるコンタクトシート複合体であってもよく、また、二枚のコンタクトシートを構成するそれぞれ二枚の基材シートのうち、接着剤又はハンダを介して対向する基材シートを除去して構成され、二枚のコンタクトが接着剤又はハンダを介して直接貼着されてなるものであってもよい。
【００６７】
具体的には、電子デバイスとして集積回路及び基板を用いた場合、図７に示すように（図７（ａ）は集積回路の装着前、図７（ｂ）は集積回路の装着後をそれぞれ示す）、本発明のコンタクトシート１０は、その二枚が、基材シート１ｃの開口切欠部１１と同一形状の開口切欠部を有する接着シート６を介して貼着されてなるコンタクトシート複合体５０であってもよい。なお、図７においては、基材シート１ｃにそれぞれ固定された二枚のコンタクト２が接着シート６を介して直接貼着されてなるコンタクトシート複合体を示している。
【００６８】
このように構成することによって、同じ弾性のコンタクトを用いた場合であっても、一枚のコンタクトシートに比べて二倍の変位をとることが可能となる。また、二枚のコンタクト２の折り曲げ部同士が確実に接触し、確実な電気的接続を実現し信頼性を高めることができる。
【００６９】
コンタクトシート複合体５０に用いられる二枚のコンタクト２の形状は、前述の幅の関係が保持されている限り特に制限はないが、接着シート６を基準面とした面対称であってもよく、相互に独立した任意の形状であってもよい（図７に示すコンタクトシート複合体５０におけるコンタクト２の形状は相互に独立した任意の形状である）。なお、基板５側のコンタクト２の先端には曲面化した接触部２７が形成され、基板５側の平面状端子５１を傷つけるのを防止している。
【００７０】
ここで、コンタクト２を一枚の基材シート１ｃに固定することによって、コンタクトの一方の先端部を通じても電気的接続を得ることができるため、接着シート６としては、例えば、異方性導電膜を好適例として挙げることができる。異方性導電膜は厚さ方向に導電性を示し、横方向には絶縁性を示す接着剤を基体としたシートであり、その性質から漏れ電流を防止した上で、確実な電気的接続を実現することができ、信頼性をさらに高めることができる。さらに、ハンダを用いることにより、コンタクトの固定部同士を金属的に接合することができる。
【００７１】
図８（ａ）、（ｂ）に示すように、本発明のコンタクトシート１０は、ＺＩＦ（ゼロ・インサーション・フォース：無挿入力）構造のソケットとしても好適に用いることができる。ＺＩＦ（ゼロ・インサーション・フォース：無挿入力）構造に適用した場合、電子デバイス、例えば、集積回路３は、一方の基材シート１ａの表面に対して垂直方向には移動せず、スペーサ４のみが矢印方向（一方の基材シート１ａの表面に対して水平方向）にスライドして集積回路３を装着する。この場合、スペーサ４は、斜面状に形成された側面部４１において球状端子３２の上部と接触し、球状端子３２を一方の基材シート１ａの表面に対して水平方向にスライドさせ易い構成となっている。なお、スペーサ４は、設けなくてもよい。
【００７２】
このようなＺＩＦ（ゼロ・インサーション・フォース：無挿入力）構造の場合に、コンタクト２として１０〜４０μｍの薄いものを用いることによって、球状端子３２との接触荷重を軽減することができるため、接点数を増加して全体の接触抵抗を低下させることができる。
【００７３】
本発明のコンタクトシートが適用される電子デバイス、例えば、集積回路の端子としては、上述の球状端子（ＢＧＡ：ボール・グリッド・アレイ）及び平面状端子（ＬＧＡ：ランド・グリッド・アレイ）のいずれであってもよい。以下、電子デバイスとして集積回路を用いた場合について説明する。
【００７４】
図９（ａ）、（ｂ）に示すように、基材７１上に平面状端子７２を備えたＬＧＡの集積回路７を基板５に装着する場合、平面状端子７２が、その先端に曲面化された接触部２７を有するコンタクト２を上方から押圧することによって、コンタクト２の接触部２７が、コンタクト２の一方の先端部２１（基材シート１（１ａ、１ｂ）の固定部１２）とは反対方向に押し広げられると同時に、折り曲げ部分２２が基板５の端子５１に押圧され、集積回路７と基板５との確実な電気的接続を実現することができる。
【００７５】
また、図１０に示すように（図１０（ａ）は集積回路の装着前、図１０（ｂ）は集積回路の装着後をそれぞれ示す）、ＬＧＡの集積回路の場合においても、本発明のコンタクトシート１０は、その二枚が、基材シート１ｃの開口切欠部１１と同一形状の開口切欠部を有する接着シート６を介して貼着されてなるコンタクトシート複合体５０とすることができる。なお、図１０においては、基材シート１ｃにそれぞれ固定された二枚のコンタクト２が接着シート６を介して直接貼着されてなるコンタクトシート複合体５０を示している。
【００７６】
このように構成することによって、ＢＧＡにおける場合と同様に、同じ弾性のコンタクトを用いた場合であっても、一枚のコンタクトシートに比べて二倍の変位をとることが可能となる。また、二枚のコンタクトの折り曲げ部同士が確実に接触し、確実な電気的接続を実現し信頼性を高めることができる。
【００７７】
以下、本発明のコンタクトシートの製造方法の２つの具体例（第１の方法及び第２の方法）について説明する。
【００７８】
第１の方法
まず、複数の開口切欠部が形成された電気絶縁性及び弾性を有するシートに導電性及びバネ性を有するシートを接着する。
次に、エッチング等により、導電性及びバネ性を有するシートのうち、コンタクトを形成する部分のみを残す。
次に、コンタクトを形成する部分をプレス等により切断、曲げ加工する。なお、必要に応じ、プレス加工の前又は後に、コンタクトにメッキ処理を施してもよい。
最後に、コンタクトが露出している側に、もう一枚の複数の開口切欠部が形成された電気絶縁性及び弾性を有するシートを配置する。
【００７９】
第２の方法
まず、導電性及びバネ性を有するシートからエッチング及びプレス加工等によりコンタクトを形成する部分のみを取り出す。
次に、これらの部分を、二枚の複数の開口切欠部が形成された電気絶縁性及び弾性を有するシートの間に挟持させて接着し、プレス等で切断、曲げ加工を行う。
なお、プレス等による切断、曲げ加工は、コンタクトを形成する部分を、複数の開口切欠部が形成された電気絶縁性及び弾性を有するシートの一枚に接着した状態で行ってもよく、また、プレス加工の前又は後に、コンタクトにメッキ処理を施してもよい。
【００８０】
コンタクトシート複合体は、例えば、上記のいずれかの方法で製造したコンタクトシートを二枚用意し、同じパターンに開口切欠部を設けた接着シートを別に一枚用意して、開口切欠部の位置が合うように二枚のコンタクトシートの間に挟持して、これを熱圧着することによって製造することができる。
【００８１】
また、開口部内のコンタクトを除く面に接着材又はハンダ等を塗布又は印刷等によって配設し、これを熱圧着又は融着させてもよい。
【００８２】
本発明のコンタクトシートに用いられるコンタクトは一方の先端を一端固定端、他方の先端を一端支持端、折り曲げ部を荷重負荷点と置き換えれば、一端固定一端支持で途中に荷重負荷点のある片持ち梁の応用と考えることができる。この系では平行なビームを用いると応力と撓みは固定端と折り曲げ部でそれぞれ最大になるが、折り曲げ部と固定端の中間及び他方の先端では梁は撓まず、応力も発生しない。この部分を可能な限り狭くすることによってコンタクトは一様に撓むので、最大の変位を得ることができる。図２において、Ｗ１は球状端子のピッチの概ね１／２、Ｗ２は接点となるため数十μｍ以下にはできずＷ２＋Ｗ３は、Ｗ１の概ね１／３、Ｗ４＋Ｗ５は加工上及び耐久テストの結果Ｗ１の概ね１／２、Ｗ６はＷ１とほぼ同寸で良好な結果が得られた。
【００８３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によって、集積回路、ケーブル、基板等の電子デバイスがそれぞれ有する寸法上のばらつきに対応して、低いばね荷重で電子デバイス相互間の確実な電気的接続が可能であるとともに、繰り返しや長時間の使用に対する耐久性及び信頼性にも優れた、電子デバイスの各種テストや実装に好適に用いられ、電子デバイスが球状端子を有する場合にはＺＩＦ（ゼロ・インサーション・フォース：無挿入力）構造も可能なコンタクトシートを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のコンタクトシートの一の実施の形態を模式的に示す斜視図であり、（ａ）は、球状端子用の場合、（ｂ）は、球状端子用及び平面端子用で変位を二倍にした場合、（ｃ）は、平面端子用の場合をそれぞれ示す。
【図２】 本発明に用いられるコンタクトの一の例における幅の関係を示す平面図である。
【図３】 本発明のコンタクトシートに用いられるコンタクトの他の例を模式的に示す平面図である。
【図４】 図３の側面図である。
【図５】 図５（ａ）は、撓み量（変位量）を増大させることが可能な実効的長さを備えたコンタクトの他の例を、図５（ｂ）は、一方の先端部から折り曲げ部までの撓み量を最大に、かつ折り曲げ部から他方の先端部までの撓み量を最小にすることが可能な形状を有する他の例をそれぞれ模式的に示す平面図である。
【図６】 本発明のコンタクトシートの一の具体的な使用の形態（コンタクトとして球状端子を有する電子デバイス（集積回路）用のものを用いた場合）を模式的に示す断面図で、（ａ）は電子デバイス（集積回路）の装着前、（ｂ）は電子デバイス（集積回路）の装着後をそれぞれ示す。
【図７】 本発明のコンタクトシート複合体の一の具体的な使用の形態（コンタクトとして球状端子を有する電子デバイス（集積回路）用のものを用いた場合）を模式的に示す断面図で、（ａ）は電子デバイス（集積回路）の装着前、（ｂ）は電子デバイス（集積回路）の装着後をそれぞれ示す。
【図８】 本発明のコンタクトシートをＺＩＦ構造に適用した場合の具体的な使用の形態を模式的に示す断面図で、（ａ）は電子デバイス（集積回路）の装着前、（ｂ）は電子デバイス（集積回路）の装着後をそれぞれ示す。
【図９】 本発明のコンタクトシートの他の具体的な使用の形態（コンタクトとして平面状端子を有する電子デバイス（集積回路）用のものを用いた場合）を模式的に示す断面図であり、（ａ）は電子デバイス（集積回路）の装着前、（ｂ）は電子デバイス（集積回路）の装着後をそれぞれ示す。
【図１０】 本発明のコンタクトシート複合体の他の具体的な使用の形態（コンタクトとして平面状端子を有する電子デバイス（集積回路）用のものを用いた場合）を模式的に示す断面図で、（ａ）は電子デバイス（集積回路）の装着前、（ｂ）は電子デバイス（集積回路）の装着後をそれぞれ示す。
【符号の説明】
１…基材シート、１ａ…一方の基材シート、１ｂ…他方の基材シート、１ｃ…一枚からなる基材シート、２…コンタクト、３…電子デバイス（集積回路）（球状端子）、４…スペーサ、５…基板、６…接着シート、７…電子デバイス（集積回路）（平面状端子）、１０…コンタクトシート、１１…開口切欠部、１２…開口切欠部の一縁部（固定部）、２１…一方の先端部、２２…折り曲げ部、２３…他方の先端部、２４…中間部、２５…Ｖ字状又はＵ字状の切り欠き、２６…凸レンズ形状の切り欠き、２７…曲面化された接触部、３１…電子デバイス（集積回路）の基材、３２…球状端子、３３…突起部、３４…突出部、３５…突起部の外縁部、３６…突出部の外縁部、４１…スペーサ側面部、５０…コンタクトシート複合体、５１…基板側の平面状端子、７１…電子デバイス（集積回路）の基材、１００…異方導電性シート、１０１…シリコンゴム、１０２…金属細線、１０３…集積回路、１０４…球状端子、１０５…基板、１０６…電極。

Claims (11)

1. 格子状に配列された球状端子又は平面状端子を有する複数の電子デバイスの相互間を電気的に接続するコンタクトシートであって、
   複数の開口切欠部が形成された電気絶縁性及び弾性を有する二枚の基材シートと、
   その一方の先端部が前記基材シートの開口切欠部の一縁部（固定部）において二枚の前記基材シート間に挟持された状態で固定されるとともに、他方の先端部が二枚の前記基材シートのうち一方の基材シートの表面から所定間隔だけ離隔する方向に前記固定部から延伸する片持ち梁として前記他方の先端部に負荷が加えられたときに前記固定部を基点として撓むように配設された、導電性及びバネ性を有する板状又は線状のコンタクトとを備え、
   前記コンタクトが、その長手方向の略中央部に、前記他方の先端部が二枚の前記基材シートのうち一方の基材シートの表面からの間隔をさらに拡大する方向に折り曲げられた折り曲げ部を有し、かつコンタクトシートにより挟まれていないコンタクト部分において、その長手方向に対して垂直方向の幅が、前記折り曲げ部で最も広く、前記折り曲げ部から前記他方の先端部に向かって漸減して連続的に狭くなり、前記他方の先端部で最も狭く、さらに、前記折り曲げ部から前記一方の先端部との中間部まで漸減して連続的に狭くなり、前記中間部から前記一方の先端部まで漸増して連続的に広くなるように変化を設けて構成されてなるとともに、前記コンタクトの一方の先端部であるコンタクトシートにより挟まれているコンタクト部分の幅が前記折り曲げ部の幅よりも大きく、かつ前記コンタクトシートにより挟まれているコンタクト部分の一部が前記コンタクトの長手方向に並行して前記他方の先端部方向に延びており、
   二枚の前記基材シートのうち一方の基材シートの表面側から一方の前記電子デバイスが装着されると、前記コンタクトの他方の先端部が一方の前記電子デバイスの球状端子又は平面状端子から負荷を加えられ、押圧されて、一方の前記電子デバイスの球状端子又は平面状端子の表面をワイピング（摺動）することによって前記コンタクトと一方の前記電子デバイスとの相互の電気的な接続が確保されるとともに、前記コンタクトの折り曲げ部がそこに掛かる応力によって撓み、二枚の前記基材シートのうち他方の基材シートの表面側に配置された他方の前記電子デバイスに押圧されることによって前記コンタクトと他方の前記電子デバイスとの相互の電気的な接続が確保されて、複数の前記電子デバイスの相互間が電気的に接続されることを特徴とするコンタクトシート。
2. 前記コンタクトの折り曲げ部が、二枚の前記基材シートのうち他方の基材シートの表面よりも突出している請求項１に記載のコンタクトシート。
3. 前記電子デバイスが、集積回路、電子部品、ケーブル、基板、コネクタ、マイクロホン、モーター、アンテナ及びスピーカーからなる群から選ばれる少なくとも１種である請求項１又は２に記載のコンタクトシート。
4. 前記コンタクトが、前記他方の先端部から前記折り曲げ部の手前の所定部分に亘って、前記他方の先端部で開放されたＶ字状又はＵ字状の切り欠きを有する請求項１〜３のいずれかに記載のコンタクトシート。
5. 前記コンタクトが、前記一方の先端部から前記折り曲げ部の手前の所定部分に亘って、凸レンズ形状の切り欠きを有する請求項１〜４のいずれかに記載のコンタクトシート。
6. 前記コンタクトが、前記一方の先端部から前記折り曲げ部の手前の所定部分に亘って、凹レンズ形状の外形を有する請求項１〜５のいずれかに記載のコンタクトシート。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載されたコンタクトシートの二枚が、前記コンタクトシートの開口切欠部と同一形状の開口切欠部を有する接着シートを介して貼着されてなるコンタクトシート複合体。
8. 二枚の前記コンタクトシートを構成するそれぞれ二枚の前記基材シートのうち、前記接着シートを介して対向する前記基材シートを除去して構成され、二枚の前記コンタクトが接着シートを介して直接貼着されてなる請求項７に記載のコンタクトシート 複合体。
9. 前記接着シートが、異方性導電膜である請求項７又は８に記載のコンタクトシート複合体。
10. 請求項１〜６のいずれかに記載されたコンタクトシートの二枚が、接着剤又はハンダを介して貼着されてなるコンタクトシート複合体。
11. 二枚の前記コンタクトシートを構成するそれぞれ二枚の前記基材シートのうち、前記接着剤又はハンダを介して対向する前記基材シートを除去して構成され、二枚の前記コンタクトが接着剤又はハンダを介して直接貼着されてなる請求項１０に記載のコンタクトシート複合体。

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