JP2005158653A

JP2005158653A - Connector and electrical contact, and method for manufacturing electrical contact

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Publication number: JP2005158653A
Application number: JP2003399096A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Ochiai; 秀行落合; Hideaki Umagoe; 英明馬越
Original assignee: Taiko Denki Co Ltd
Current assignee: Taiko Denki Co Ltd
Priority date: 2003-11-28
Filing date: 2003-11-28
Publication date: 2005-06-16

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a connector by which the contact of an electrode on a socket side with electric wiring on a plug side can be maintained stably and full electrical performance can be secured over a long term. SOLUTION: The connector 1 has a socket 2 which comprises an elastic protrusion 9 formed on a connector structure 4, a band-like conductive film 10 which is formed so as to closely contact with the tip and side face of the protrusion 9 and extended outward from the side face, and a housing 5 which covers the connector structure 4, leaving a space between the protrusion 9 and the conductive film 10, and a plug 3 which comprises a flexible printed circuit board 12 and the electric wiring 13 formed on the printed circuit board 12 corresponding to the conductive film 10. When the plug 3 is inserted into the space of the socket 2, the film 10 on the tip of the protrusion 9 of the conductive film 10 is electrically connected to the electric wiring 13. The connector structure 4 is provided with an elastic body 6, and the protrusion 9 formed on the elastic body 6. COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、プリント基板（フレキシブルプリント基板を含む）同士を互いに接続する際に利用されるコネクタおよび電気接点、並びにその電気接点の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a connector and an electrical contact used when connecting printed circuit boards (including a flexible printed circuit board) to each other, and a method for manufacturing the electrical contact.

一般にプリント基板同士を接続するには、ソケットおよびプラグ等を備えたコネクタが用いられる。ソケットは、シリコン基板等からなるコネクタ構造体上に形成された電極と、電極との間に隙間を持ってコネクタ構造体を覆うハウジングとを備えている。プラグは、フレキシブルプリント基板と、ソケットの電極に対応してフレキシブルプリント基板上に形成された配線とを備えている。そして、ソケットの前記隙間にプラグを差し込むことにより、プラグの配線がソケットの電極に電気的に接続されるようになっている。 In general, a connector having a socket, a plug, and the like is used to connect printed circuit boards. The socket includes an electrode formed on a connector structure made of a silicon substrate or the like, and a housing that covers the connector structure with a gap between the electrodes. The plug includes a flexible printed circuit board and wiring formed on the flexible printed circuit board corresponding to the electrodes of the socket. And by inserting a plug into the gap of the socket, the wiring of the plug is electrically connected to the electrode of the socket.

このようなコネクタにおいて、ソケットに電極を形成する場合、従来では金型もしくはプレス加工による成型により行っていたが、微細な電極や電極間の狭ピッチ化を実現するには、金型やプレス加工による成型では限界があり、最近はマイクロマシン技術が注目されている。 In such a connector, when an electrode is formed on a socket, conventionally, it has been performed by molding using a mold or press working. However, in order to realize a fine electrode and a narrow pitch between electrodes, a mold or press working is used. There is a limit to molding by, and recently, micromachine technology has been attracting attention.

マイクロマシン技術の一つとしてスクリーン印刷技術があるが、このスクリーン印刷技術は、これまで主に実装（後工程）技術として用いられてきた。例えば、半導体集積回路チップと基板とを接続する半田バンプ形成のための技術、もしくは導電性接着剤を塗布するための技術などに利用されている。 One of the micromachine technologies is a screen printing technology, and this screen printing technology has been mainly used as a mounting (post-process) technology so far. For example, it is used for a technique for forming a solder bump for connecting a semiconductor integrated circuit chip and a substrate, or a technique for applying a conductive adhesive.

また、ソケットの電極として、絶縁ゴムと金属微粒子を混合した導電性樹脂を用いることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。 In addition, it has been proposed to use a conductive resin in which insulating rubber and metal fine particles are mixed as an electrode of the socket (see, for example, Patent Document 1).

さらに、コネクタ構造体の上に、弾性を有する樹脂製の突起部を設けるとともに、突起部上面に金属膜を形成して、この金属膜を電極として用いることが提案されている（例えば、特許文献２、特許文献３参照）。
特開平５−２９９７９５号公報特開昭６１−２５９５４８号公報特開２００３−１２４３９６号公報 Further, it has been proposed to provide an elastic resin protrusion on the connector structure, and to form a metal film on the upper surface of the protrusion and use this metal film as an electrode (for example, Patent Documents). 2, see Patent Document 3).
JP-A-5-299795 JP-A 61-259548 JP 2003-124396 A

しかしながら、上記従来のコネクタでは、シリコン基板等からなる硬いコネクタ構造体の上に微小な突起部が形成されているため、長期間の使用により突起部が劣化して、その弾性力が不十分になると、ソケット側の電極とプラグ側の配線との接触が不安定となり、コネクタの電気的性能が低下する恐れがある。 However, in the above conventional connector, since the minute protrusion is formed on the hard connector structure made of a silicon substrate or the like, the protrusion deteriorates due to long-term use, and the elastic force is insufficient. Then, the contact between the socket-side electrode and the plug-side wiring becomes unstable, and the electrical performance of the connector may be lowered.

また、突起部は微小であるので、前記両電極を接触させたときの突起部変位量は少ない。そのために、突起部の設計寸法許容範囲も極めて狭いものであり、このように厳しい許容範囲を満たす突起部をコネクタ構造体の上に形成すると、ソケット製造の際の歩留まりが悪化してしまうという問題がある。 Further, since the protrusion is very small, the displacement of the protrusion when the both electrodes are brought into contact with each other is small. For this reason, the design dimension tolerance of the protrusion is extremely narrow, and if a protrusion satisfying such a strict tolerance is formed on the connector structure, the yield at the time of socket manufacture deteriorates. There is.

また、従来のコネクタでは、樹脂弾性部材の上面に形成された金属膜は一層で極めて薄いため、プラグをソケットに数回挿抜しただけで、金属膜が剥ぎ取られてしまう恐れもある。 Further, in the conventional connector, the metal film formed on the upper surface of the resin elastic member is extremely thin, so that the metal film may be peeled off only by inserting and removing the plug several times into the socket.

さらに、微小な突起部はコネクタ構造体の上に複数設けられており、これら突起部の位置を高精度に維持することは極めて重要なことであるが、そのためには、突起部転写用の金型や実装機器等の専用治具を別途用意する必要があり、プロセスの過多・高コスト化という不利が生じる。 Furthermore, a plurality of minute protrusions are provided on the connector structure, and it is extremely important to maintain the positions of these protrusions with high precision. Dedicated jigs such as molds and mounting equipment need to be prepared separately, resulting in the disadvantage of excessive processes and high costs.

本発明の課題は、ソケット側の電極とプラグ側の配線との接触を安定に維持し、長期間に亘って十分な電気的性能を確保できるコネクタおよび電気接点、並びにその電気接点の製造方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a connector and an electrical contact that can stably maintain contact between the socket-side electrode and the plug-side wiring and ensure sufficient electrical performance over a long period of time, and a method of manufacturing the electrical contact. It is to provide.

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、コネクタ構造体に設けられ弾性を有する突起部と、該突起部の先端および側面に密接して設けられ且つ前記側面から外方に延出した帯状の電極と、前記突起部および前記電極との間に隙間を持って前記コネクタ構造体を覆うハウジングとを有するソケットと、プリント基板と、前記電極に対応して前記プリント基板上に形成された配線とを有するプラグを備え、前記ソケットの前記隙間に前記プラグを差し込んだとき、前記電極のうち前記突起部先端の電極が前記配線に電気的に接続されるコネクタであって、前記コネクタ構造体に弾性体が設けられ、該弾性体の上に前記突起部が設けられていることを特徴としている。 In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 is characterized in that the connector structure is provided with a protrusion having elasticity, provided in close contact with the tip and the side of the protrusion, and outward from the side. A socket having an extended strip-shaped electrode and a housing that covers the connector structure with a gap between the protrusion and the electrode; a printed circuit board; and a printed circuit board corresponding to the electrode on the printed circuit board A plug having a formed wiring, and when the plug is inserted into the gap of the socket, the electrode at the tip of the protruding portion of the electrode is electrically connected to the wiring, The connector structure is provided with an elastic body, and the protrusion is provided on the elastic body.

上記構成によれば、コネクタ構造体に設けられた弾性体の上に突起部が設けられているので、長期間使用して突起部の弾性力が劣化しても、コネクタ構造体の弾性体で突起部全体を付勢することができ、さらに設計寸法許容範囲も大きくすることができる。これにより、ソケット側の電極とプラグ側の配線との接触を安定に維持することが可能となる。 According to the above configuration, since the protrusion is provided on the elastic body provided in the connector structure, even if the elastic force of the protrusion deteriorates after a long period of use, the elastic body of the connector structure is used. The entire protrusion can be biased, and the design dimension tolerance can be increased. This makes it possible to stably maintain contact between the socket-side electrode and the plug-side wiring.

請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記電極はメッキ処理により形成され、かつ複数種類の金属材料が層状をなしていることを特徴としている。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the electrode is formed by a plating process, and a plurality of types of metal materials are layered.

上記構成によれば、メッキ処理により形成されているので、電極の耐久性が向上するとともに、複数種類の金属材料が層状をなしているので、プラグをソケットに数回挿抜したぐらいでは、電極が剥ぎ取られることはない。 According to the above configuration, since the electrode is formed by plating, the durability of the electrode is improved, and a plurality of types of metal materials are layered. It will not be stripped off.

請求項３に記載の発明は、請求項１において、前記弾性体および前記突起部は、スクリーン印刷により形成されていることを特徴としている。 A third aspect of the present invention is characterized in that, in the first aspect, the elastic body and the protrusion are formed by screen printing.

上記構成によれば、突起部の位置を高精度に維持することが可能となり、電極間の狭ピッチ化に容易に対応できる。 According to the above configuration, the position of the protrusion can be maintained with high accuracy, and it is possible to easily cope with a narrow pitch between the electrodes.

請求項４に記載の発明は、請求項１又は３において、前記弾性体は、シリコン樹脂、ポリイミド樹脂、またはエポキシ系樹脂で形成されていることを特徴としている。 According to a fourth aspect of the present invention, in the first or third aspect, the elastic body is formed of a silicon resin, a polyimide resin, or an epoxy resin.

請求項５に記載の発明は、請求項１又は３において、前記突起部は、ポリイミド樹脂、シリコン樹脂、またはエポキシ系樹脂で形成されていることを特徴としている。 According to a fifth aspect of the present invention, in the first or third aspect, the protrusion is formed of a polyimide resin, a silicon resin, or an epoxy resin.

請求項６に記載の発明は、前記コネクタ構造体の両側部にはガイド溝が、前記プラグの両側部には前記ガイド溝に係合可能な係合突起がそれぞれ形成され、前記ソケットの前記隙間に前記プラグを差し込む際に、前記係合突起が前記ガイド溝に係合することを特徴としている。 According to a sixth aspect of the present invention, guide grooves are formed on both side portions of the connector structure, and engagement protrusions that can be engaged with the guide grooves are formed on both side portions of the plug. When the plug is inserted, the engaging projection engages with the guide groove.

上記構成によれば、ソケットにプラグを差し込む際に、ソケットの挿入方向がガイド溝によって案内され、差し込みを容易に行うことができる。 According to the said structure, when inserting a plug in a socket, the insertion direction of a socket is guided by the guide groove, and insertion can be performed easily.

請求項７〜１１は電気接点についての発明である。すなわち、請求項７に記載の発明は、ベース部材に設けられ弾性を有する突起部と、該突起部の先端および側面に密接して設けられ且つ前記側面から外方に延出した帯状の電極とを備えた電気接点であって、前記ベース部材に弾性体が設けられ、該弾性体の上に前記突起部が設けられていることを特徴としている。 Claims 7 to 11 are inventions relating to electrical contacts. That is, the invention according to claim 7 is provided with an elastic projection provided on the base member, a belt-like electrode provided in close contact with the tip and the side of the projection and extending outward from the side. The base member is provided with an elastic body, and the protrusion is provided on the elastic body.

請求項８に記載の発明は、請求項７において、前記電極はメッキ処理により形成され、かつ複数種類の金属材料が層状をなしていることを特徴としている。 The invention described in claim 8 is characterized in that, in claim 7, the electrode is formed by plating, and a plurality of types of metal materials are layered.

請求項９に記載の発明は、請求項７において、前記弾性体および前記突起部は、スクリーン印刷により形成されていることを特徴としている。 A ninth aspect of the invention is characterized in that, in the seventh aspect, the elastic body and the protrusion are formed by screen printing.

請求項１０に記載の発明は、請求項７又は９において、前記弾性体は、シリコン樹脂、ポリイミド樹脂、またはエポキシ系樹脂で形成されていることを特徴としている。 A tenth aspect of the invention is characterized in that, in the seventh or ninth aspect, the elastic body is made of a silicon resin, a polyimide resin, or an epoxy resin.

請求項１１に記載の発明は、請求項７又は９において、前記突起部は、ポリイミド樹脂、シリコン樹脂、またはエポキシ系樹脂で形成されていることを特徴としている。 The invention described in claim 11 is characterized in that, in claim 7 or 9, the protrusion is formed of polyimide resin, silicon resin, or epoxy resin.

請求項１２〜１４は電気接点の製造方法についての発明である。すなわち、請求項１２に記載の発明は、先ず、表面にシリコン酸化膜を有するシリコン基板に対し、その上面にレジストを塗布した後に、露光、現像して少なくとも樹脂充填用溝のパターニングを行うとともに、前記シリコン基板に逐次異方性エッチングを施して樹脂充填用溝を形成し、次に、前記シリコン基板を熱酸化した後に、スクリーン印刷によって、前記樹脂充填用溝内にシリコン樹脂を充填するとともに、そのシリコン樹脂の表面に、弾性を有する突起部を形成し、さらに、シャドウマスクを用いて前記シリコン基板の表面に金属スパッタリングを行ってから、前記突起部および該突起部の周辺部に電解メッキを施し、その後、不要な下地スパッタ層をエッチングで除去することにより、前記突起部および該突起部の周辺部に帯状の電極を形成することを特徴としている。 Claims 12 to 14 are inventions relating to a method for manufacturing an electrical contact. That is, in the invention according to claim 12, first, after applying a resist on the upper surface of a silicon substrate having a silicon oxide film on the surface, exposure and development are performed to pattern at least the resin filling groove, The silicon substrate is subjected to anisotropic etching sequentially to form a resin filling groove, and then the silicon substrate is thermally oxidized and then filled with silicon resin in the resin filling groove by screen printing. Protruding portions having elasticity are formed on the surface of the silicon resin, and further, metal sputtering is performed on the surface of the silicon substrate using a shadow mask, and then electrolytic plating is performed on the protruding portions and the peripheral portions of the protruding portions. After that, by removing unnecessary base sputter layer by etching, a band-like shape is formed on the projection and the peripheral portion of the projection. It is characterized by forming the electrodes.

請求項１３に記載の発明は、請求項１２において、メッシュマスクを用いたスクリーン印刷によって、前記樹脂充填用溝内にシリコン樹脂を充填することを特徴としている。 According to a thirteenth aspect of the present invention, in the twelfth aspect, the resin filling groove is filled with a silicon resin by screen printing using a mesh mask.

請求項１４に記載の発明は、請求項１２において、メタルマスクを用いたスクリーン印刷によって、ポリイミド樹脂からなる前記突起部を形成することを特徴としている。 The invention described in claim 14 is characterized in that in the twelfth aspect, the protrusions made of polyimide resin are formed by screen printing using a metal mask.

本発明によれば、コネクタ構造体に弾性体を設け、この弾性体の上に突起部を設けたので、長期間の使用によって突起部の弾性力が劣化しても、コネクタ構造体の弾性体で突起部全体を付勢することができ、さらに設計寸法許容範囲を大きくすることもできる。その結果、長期間に亘ってソケット側の電極とプラグ側の配線との接触を安定に維持することが可能となる。 According to the present invention, the connector structure is provided with an elastic body, and the protrusion is provided on the elastic body. Therefore, even if the elastic force of the protrusion is deteriorated by long-term use, the elastic body of the connector structure Thus, the entire projection can be urged, and the allowable range of design dimensions can be increased. As a result, it is possible to stably maintain contact between the socket-side electrode and the plug-side wiring over a long period of time.

以下、本発明の実施例を図面に従って説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図１は本発明に係るコネクタの分解斜視図である。コネクタ１は、ソケット２とプラグ３とからなっている。なお、図１においては、プラグ３はひっくり返された状態で示されており、ソケット２には上下を逆にしてから差し込まれる。 FIG. 1 is an exploded perspective view of a connector according to the present invention. The connector 1 includes a socket 2 and a plug 3. In FIG. 1, the plug 3 is shown in an inverted state, and is inserted into the socket 2 after being turned upside down.

ソケット２は、シリコン基板で形成されたコネクタ構造体４と、コネクタ構造体４の上に設けられるシリコン樹脂製のハウジング５とを備えている。コネクタ構造体４は上面から見ると矩形状をなし、その上面には長辺方向に沿って長方形の弾性体６が２ヶ所に並設されている。ここでは、弾性体６として、ポリイミド樹脂、シリコン樹脂（シリコンゴム）、またはエポキシ系樹脂が用いられている。またコネクタ構造体４には、その上面両側部に短辺方向に沿ってガイド溝７が形成されている。 The socket 2 includes a connector structure 4 formed of a silicon substrate and a silicon resin housing 5 provided on the connector structure 4. The connector structure 4 has a rectangular shape when viewed from above, and rectangular elastic bodies 6 are arranged in parallel at two locations along the long side direction on the upper surface. Here, a polyimide resin, a silicon resin (silicon rubber), or an epoxy resin is used as the elastic body 6. In the connector structure 4, guide grooves 7 are formed along both sides of the upper surface along the short side direction.

ここで、コネクタ構造体４としてシリコン基板を用いた理由は、ガイド溝７を寸法精度良く加工できる点と、結晶面（１１０）のウエハをウェットエッチで加工しているため、安価に加工できる点にある。なお、ガイド溝７を寸法精度良く加工できないと、ファインピッチのマイクロコネクタは作成できない。 Here, the reason why the silicon substrate is used as the connector structure 4 is that the guide groove 7 can be processed with high dimensional accuracy and the wafer of the crystal plane (110) is processed by wet etching, so that it can be processed at low cost. It is in. If the guide groove 7 cannot be processed with high dimensional accuracy, a fine pitch microconnector cannot be produced.

ハウジング５は上面が矩形状をなし、その短辺方向に沿って両側部には下方へ突出した一対の突条５Ａが形成されている。これら突条５Ａはコネクタ構造体４の側端部４Ａにエポキシ系接着剤で接着される。一対の突条５Ａが形成されているので、ハウジング５とコネクタ構造体４との間には隙間が形成され、この隙間内にプラグ３が差し込まれる。図２は、ハウジング５とコネクタ構造体４との間の隙間に、プラグ３が矢印Ａ方向に差し込まれている様子を示している。 The housing 5 has a rectangular upper surface, and a pair of protrusions 5A protruding downward are formed on both sides along the short side direction. These protrusions 5A are bonded to the side end portions 4A of the connector structure 4 with an epoxy adhesive. Since the pair of protrusions 5A are formed, a gap is formed between the housing 5 and the connector structure 4, and the plug 3 is inserted into the gap. FIG. 2 shows a state where the plug 3 is inserted in the direction of arrow A in the gap between the housing 5 and the connector structure 4.

また、図１に示すように、コネクタ構造体４上の弾性体６には、その上面にポリイミド樹脂からなる突起部９が複数設けられ、これら突起部９は弾性体６の長手方向に沿って千鳥状に配置されている。突起部９は、図３に示すように四角錐台形状をなし、その上面と一つの側面には電極としての導電性膜１０が形成されている。 Further, as shown in FIG. 1, the elastic body 6 on the connector structure 4 is provided with a plurality of protrusions 9 made of polyimide resin on the upper surface, and these protrusions 9 extend along the longitudinal direction of the elastic body 6. Arranged in a staggered pattern. As shown in FIG. 3, the protrusion 9 has a quadrangular pyramid shape, and a conductive film 10 as an electrode is formed on the upper surface and one side surface thereof.

コネクタ構造体４には、図１に示すように、並設された弾性体６の間に貫通孔１１が複数形成され、これら貫通孔１１は弾性体６上の突起部９に対応して千鳥状に配置されている（図４参照）。貫通孔１１はコネクタ構造体４の上面から底面まで貫通している。そして、突起部９に形成された導電性膜１０は貫通孔１１に至り、貫通孔１１を貫通してコネクタ構造体４の底面に配設されている。本実施例では、図３に示すように、導電性膜１０はその先端部が突起部９の上面に位置し、つまり導電性膜１０は突起部９の上面まで設けられている。 As shown in FIG. 1, a plurality of through holes 11 are formed in the connector structure 4 between the elastic bodies 6 arranged side by side. These through holes 11 are staggered corresponding to the protrusions 9 on the elastic body 6. (See FIG. 4). The through hole 11 penetrates from the upper surface to the bottom surface of the connector structure 4. The conductive film 10 formed on the protrusion 9 reaches the through hole 11 and is disposed on the bottom surface of the connector structure 4 through the through hole 11. In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the conductive film 10 has its tip positioned on the upper surface of the projection 9, that is, the conductive film 10 is provided up to the upper surface of the projection 9.

一方、プラグ３は、図１に示すように、フレキシブルプリント基板１２と、ソケット２側の突起部９（すなわち導電性膜１０）に対応してフレキシブルプリント基板１２上に形成された微細な配線１３とを有している。配線１３はプラグ３の差込方向に沿って複数設けられている。また、フレキシブルプリント基板１２の両側部には係合突起１４が設けられ、これら係合突起１４は、プラグ３をソケット２に差し込む際に、コネクタ構造体４上のガイド溝７に係合しプラグ３を案内する。 On the other hand, as shown in FIG. 1, the plug 3 includes a flexible printed circuit board 12 and fine wirings 13 formed on the flexible printed circuit board 12 corresponding to the protrusions 9 (that is, the conductive film 10) on the socket 2 side. And have. A plurality of wirings 13 are provided along the insertion direction of the plug 3. Engaging protrusions 14 are provided on both sides of the flexible printed circuit board 12, and these engaging protrusions 14 engage with the guide grooves 7 on the connector structure 4 when the plug 3 is inserted into the socket 2. Guide 3

図４は、まだ導電性膜１０が形成されていないときのコネクタ構造体４の表面を示している。図１および図２では突起部９と貫通孔１１は少数しか示してなかったが、実際には図４のように多数設けられている。また、図１〜図３では突起部９は四角錐台形状をなしていたが、図４においては突起部９は球面状をなしている。なお、コネクタ構造体４の両側部に設けられたガイド溝７は一側（図４の下側）が広がっており、プラグ３の係合突起１４が嵌合し易いようになっている。 FIG. 4 shows the surface of the connector structure 4 when the conductive film 10 is not yet formed. 1 and 2 show only a small number of protrusions 9 and through-holes 11, a large number are actually provided as shown in FIG. 4. 1 to 3, the protrusion 9 has a quadrangular frustum shape, but in FIG. 4, the protrusion 9 has a spherical shape. Note that one side (the lower side in FIG. 4) of the guide grooves 7 provided on both sides of the connector structure 4 is widened so that the engagement protrusions 14 of the plug 3 can be easily fitted.

図５および図６は導電性膜１０が形成されたコネクタ構造体４を示し、図５はその平面図を、図６は底面図をそれぞれ示している。図５および図６において、千鳥状に配置された貫通孔１１のうち、上側の貫通孔１１Ａ（図４参照）を貫通した導電性膜１０Ａは上側の突起部９Ａに配線され、下側の貫通孔１１Ｂ（図４参照）を貫通した導電性膜１０Ｂは下側の突起部９Ｂに配線されている。そして、コネクタ構造体４の底面では、導電性膜１０Ａ，１０Ｂの端部には半田バンプ１５が設けられている。 5 and 6 show the connector structure 4 on which the conductive film 10 is formed, FIG. 5 shows a plan view thereof, and FIG. 6 shows a bottom view thereof. 5 and 6, among the through holes 11 arranged in a staggered manner, the conductive film 10A passing through the upper through hole 11A (see FIG. 4) is wired to the upper protrusion 9A, and the lower through hole The conductive film 10B penetrating the hole 11B (see FIG. 4) is wired to the lower protrusion 9B. On the bottom surface of the connector structure 4, solder bumps 15 are provided at the ends of the conductive films 10 A and 10 B.

図７はプラグ３の底面図である。図１および図２では配線１３は少数しか示してなかったが、実際には図７のように多数設けられている。また、フレキシブルプリント基板１２の両側部に設けられた係合突起１４は、ソケット２へ挿入される側が鋭利に形成され、ガイド溝７にスムーズに挿入できる形状となっている。 FIG. 7 is a bottom view of the plug 3. Although only a small number of wirings 13 are shown in FIGS. 1 and 2, a large number of wirings 13 are actually provided as shown in FIG. Further, the engaging protrusions 14 provided on both sides of the flexible printed circuit board 12 are sharply formed on the side to be inserted into the socket 2, and have a shape that can be smoothly inserted into the guide groove 7.

図８はソケット２の断面図であり、図４に示したコネクタ構造体４の側端部４Ａにハウジング５の突条５Ａを接着させた様子を示している。図から分かるように、コネクタ構造体４とハウジング５との間には隙間が形成されている。 FIG. 8 is a sectional view of the socket 2 and shows a state in which the protrusion 5A of the housing 5 is bonded to the side end 4A of the connector structure 4 shown in FIG. As can be seen from the figure, a gap is formed between the connector structure 4 and the housing 5.

図９はプラグ３の断面図である。図８に示したコネクタ構造体４とハウジング５間の隙間にプラグ３を差し込むと、プラグ３側の配線１３がソケット２側の導電性膜１０に接続される。 FIG. 9 is a cross-sectional view of the plug 3. When the plug 3 is inserted into the gap between the connector structure 4 and the housing 5 shown in FIG. 8, the wiring 13 on the plug 3 side is connected to the conductive film 10 on the socket 2 side.

本実施例においては、導電性膜１０は、図１０に示すように５層構造に形成されている。５層を下層から上層に順に第１層、第２層、第３層、第４層および第５層とすると、第１層はクロム（Ｃｒ）、第２層はニッケル（Ｎｉ）、第３層は銅（Ｃｕ）、第４層はニッケル（Ｎｉ）、第５層は金（Ａｕ）でそれぞれ形成されている。 In this embodiment, the conductive film 10 is formed in a five-layer structure as shown in FIG. If the five layers are the first layer, the second layer, the third layer, the fourth layer, and the fifth layer in order from the lower layer to the upper layer, the first layer is chromium (Cr), the second layer is nickel (Ni), the third layer The layer is made of copper (Cu), the fourth layer is made of nickel (Ni), and the fifth layer is made of gold (Au).

第１層と第２層は下地層であり、各層の膜厚は０.１〜０.３μｍである。第１層をクロムで形成すると樹脂への密着性が良くなり、また第２層をニッケルで形成すると電解メッキを可能とする。第３層の膜厚は１０μｍであり、この第３層を銅で形成すると導電性を確保することができる。第４層の膜厚は２〜３μｍであり、この第４層をニッケルで形成すると、第３層のニッケルと第５層の金との合金化を防ぐことができる。第５の膜厚は０.１μｍ位であり、この第５層を金で形成すると導電性膜１０の酸化防止を図ることができる。なお、上記各層の膜厚は強度と接触抵抗との兼ね合いから最適な厚さに選定されている。 The first layer and the second layer are base layers, and the thickness of each layer is 0.1 to 0.3 μm. When the first layer is made of chromium, the adhesion to the resin is improved, and when the second layer is made of nickel, electrolytic plating is possible. The film thickness of the third layer is 10 μm, and if this third layer is formed of copper, conductivity can be ensured. The film thickness of the fourth layer is 2 to 3 μm. When the fourth layer is formed of nickel, alloying of the third layer of nickel and the fifth layer of gold can be prevented. The fifth film thickness is about 0.1 μm. When the fifth layer is formed of gold, the conductive film 10 can be prevented from being oxidized. In addition, the film thickness of each said layer is selected to the optimal thickness from the balance of intensity | strength and contact resistance.

上記構成のコネクタにおいてプラグ３をソケット２に差し込む際には、図１１（ａ）に示すように、配線１３を下側にしてプラグ３を矢印Ａ方向に移動させ、プラグ３をソケット２のコネクタ構造体４とハウジング５間の隙間に差し込む。そして、図１１（ｂ）に示すように、プラグ３がソケット２に完全に差し込まれたとき、突起部９上の導電性膜１０は、弾性体６（図１０参照）および突起部９の弾性力によりプラグ３の配線１３側に押し付けられ、配線１３に弾性的に接触する。これにより、ソケット２とプラグ３とを電気的に接続することが可能となる。なお、突起部９としては、弾性率が数百ＭＰａ〜数ＧＰａのポリイミド樹脂を採用するのがよい。 When the plug 3 is inserted into the socket 2 in the connector having the above configuration, as shown in FIG. 11A, the plug 3 is moved in the direction of arrow A with the wiring 13 facing downward, and the plug 3 is connected to the connector of the socket 2. It is inserted into the gap between the structure 4 and the housing 5. As shown in FIG. 11B, when the plug 3 is completely inserted into the socket 2, the conductive film 10 on the protrusion 9 is formed of the elastic body 6 (see FIG. 10) and the elasticity of the protrusion 9. It is pressed against the wiring 13 side of the plug 3 by force and elastically contacts the wiring 13. Thereby, the socket 2 and the plug 3 can be electrically connected. In addition, as the protrusion part 9, it is preferable to employ a polyimide resin having an elastic modulus of several hundred MPa to several GPa.

次に、上記コネクタ構造体４の製造方法について説明する。コネクタ構造体４は以下の手順で製造される。
１．コネクタ構造体となるシリコン（Ｓｉ）基板２０を熱酸化して、シリコン基板２０の表裏面にシリコン酸化膜（ＳｉＯ₂）を形成する（図１２(ａ））。シリコン酸化膜は、後に異方性エッチング時のマスクとなる。
２．シリコン基板２０の表面にレジスト２１を塗布した後、露光、現像し、ガイド溝７と貫通孔１１、樹脂充填用溝２２をパターニングする（図１２（ｂ））。樹脂充填用溝２２は、突起部９の変位を調整するためにシリコン樹脂を下地として充填するために設けたものである。
３．シリコン酸化膜とシリコン基板２０を逐次異方性エッチングし、ガイド溝７と貫通孔１１を形成する（図１２（ｃ））。
４．コネクタ構造体４の絶縁のためシリコン基板２０を熱酸化し、その後、メッシュマスクを用いたスクリーン印刷により、シリコン樹脂を樹脂充填用溝２２に充填する（図１２（ｄ））。
５．樹脂充填用溝２２に充填したシリコン樹脂の上に、メタルマスクを用いたスクリーン印刷により、ポリイミド樹脂からなる突起部９を所定の位置に形成する（図１２（ｅ））。
６．導電性膜の形状に倣った複数のスリットパターンが形成されたシャドウマスクを用いて、シリコン基板２０の表面へ金属スパッタリングする。そして、導電性膜部分に電解メッキした後、不要な下地スパッタ層をエッチングにて除去する。さらに、シリコン基板２０の裏面も同様にスパッタリング、電解メッキ、エッチングを行って導電性膜１０を形成する（図１２（ｆ））。
７．最後に、コネクタ構造体４の裏面のパッド部分に半田ボールをスクリーン印刷するとともに、シリコン基板２０の異方性エッチングにより作製したハウジング５とシリコン構造体４とを接着剤にて接着する。 Next, a method for manufacturing the connector structure 4 will be described. The connector structure 4 is manufactured by the following procedure.
1. A silicon (Si) substrate 20 that becomes a connector structure is thermally oxidized to form silicon oxide films (SiO ₂ ) on the front and back surfaces of the silicon substrate 20 (FIG. 12A). The silicon oxide film later becomes a mask for anisotropic etching.
2. After the resist 21 is applied to the surface of the silicon substrate 20, exposure and development are performed, and the guide groove 7, the through hole 11, and the resin filling groove 22 are patterned (FIG. 12B). The resin filling groove 22 is provided for filling silicon resin as a base in order to adjust the displacement of the protrusion 9.
3. The silicon oxide film and the silicon substrate 20 are sequentially anisotropically etched to form guide grooves 7 and through holes 11 (FIG. 12C).
4). The silicon substrate 20 is thermally oxidized to insulate the connector structure 4, and then the silicon resin is filled into the resin filling grooves 22 by screen printing using a mesh mask (FIG. 12D).
5). On the silicon resin filled in the resin filling groove 22, a projection 9 made of polyimide resin is formed at a predetermined position by screen printing using a metal mask (FIG. 12E).
6). Metal sputtering is performed on the surface of the silicon substrate 20 using a shadow mask in which a plurality of slit patterns are formed following the shape of the conductive film. Then, after electroplating the conductive film portion, unnecessary base sputter layers are removed by etching. Further, the back surface of the silicon substrate 20 is similarly sputtered, electroplated, and etched to form the conductive film 10 (FIG. 12F).
7). Finally, solder balls are screen-printed on the pad portions on the back surface of the connector structure 4, and the housing 5 and the silicon structure 4 manufactured by anisotropic etching of the silicon substrate 20 are bonded with an adhesive.

本実施例によれば、電気的な接点となる突起部９をスクリーン印刷で形成することにより、製造工程の簡素化を図ることができる。また、マイクロマシン技術を用いて高精度のコネクタ構造体４を作製できる。 According to the present embodiment, it is possible to simplify the manufacturing process by forming the projections 9 serving as electrical contacts by screen printing. Moreover, the highly accurate connector structure 4 can be produced using micromachine technology.

また、ソケット２側にガイド溝７を、プラグ３側に係合突起１４をそれぞれ設けたので、ソケット２とプラグ３との位置合わせを容易に行うことができる。 Further, since the guide groove 7 is provided on the socket 2 side and the engagement protrusion 14 is provided on the plug 3 side, the socket 2 and the plug 3 can be easily aligned.

さらに、本実施例の接点構造は、コネクタのみならずＩＣソケットやプローブカードなど他の電子部品の電気接点としても採用することができる。 Furthermore, the contact structure of this embodiment can be employed not only as a connector but also as an electrical contact for other electronic components such as an IC socket and a probe card.

なお、導電性膜１０を形成するには、上記のようにシャドウマスクを用いる方法以外に、フォトリソグラフィもしくは電着法によるメッキ配線でも可能である。 Note that the conductive film 10 can be formed by plating wiring by photolithography or electrodeposition in addition to the method using a shadow mask as described above.

また、突起部９の材料には、ポリイミド樹脂の他に、シリコン樹脂、エポキシ系樹脂などの各種樹脂を用いることができる。樹脂材料を変えることによって、導電性膜１０と配線１３と接触圧を変えることができる。 In addition to polyimide resin, various materials such as silicon resin and epoxy resin can be used as the material of the protrusion 9. By changing the resin material, the contact pressure between the conductive film 10 and the wiring 13 can be changed.

また、コネクタ構造体４とハウジング５は、プラスチック材料を射出成形することによっても作製可能である。 The connector structure 4 and the housing 5 can also be manufactured by injection molding a plastic material.

さらに、突起部９は、スクリーン印刷法の他に転写法によっても作製できる。シリコン基板をエッチングしてこれを金型とし、金型にポリイミド樹脂とシリコーン樹脂を充填、コネクタ構造体へ転写して突起部９を作製する。突起部９の形状は、金型のエッチング条件によって制御できる。結晶面（１００）のシリコン基板を採用すると、水酸化カリウム水溶液濃度とエッチング時間の調整によって、突起部９の形状は四角錐台形状となる。この形状は、図１３に示すように、水平方向からのプラグ３の挿抜を容易にし、且つ球面状の突起部と比べて接触面積が増大するので接触抵抗の低減に有利な形状となる。 Furthermore, the protrusion 9 can be produced by a transfer method in addition to the screen printing method. The silicon substrate is etched to form a mold, the mold is filled with polyimide resin and silicone resin, and transferred to the connector structure to produce the protrusion 9. The shape of the protrusion 9 can be controlled by the etching conditions of the mold. When a silicon substrate having a crystal plane (100) is employed, the shape of the protrusion 9 becomes a quadrangular frustum shape by adjusting the concentration of the aqueous potassium hydroxide solution and the etching time. As shown in FIG. 13, this shape facilitates the insertion / removal of the plug 3 from the horizontal direction and increases the contact area as compared to the spherical projection, which is advantageous for reducing the contact resistance.

図１４は本実施例の変形例を示している。この変形例では、導電性膜１０は、図３に示したように突起部９の上面までではなく、突起部９を乗り越えて、その先の弾性体６表面、さらにはシリコン構造体４表面まで設けられている。 FIG. 14 shows a modification of this embodiment. In this modified example, the conductive film 10 does not reach the upper surface of the protruding portion 9 as shown in FIG. 3, but climbs over the protruding portion 9 to the surface of the elastic body 6 beyond that and further to the surface of the silicon structure 4. Is provided.

このように構成すれば、導電性膜１０に対する弾性体６および突起部９の弾性力が分散されて、プラグ３をソケット２に差し込む際の導電性膜１０と配線１３との接触圧が適正に維持されるため、導電性膜１０の耐久性向上を図ることができる。 If comprised in this way, the elastic force of the elastic body 6 and the projection part 9 with respect to the electroconductive film 10 will be disperse | distributed, and the contact pressure of the electroconductive film 10 and the wiring 13 at the time of inserting the plug 3 in the socket 2 will be appropriate. Therefore, the durability of the conductive film 10 can be improved.

図１５および図１６は他の変形例を示している。この変形例では、導電性膜１０が突起部を乗り越えてシリコン構造体４表面付近まで設けられている点は図１４の場合と同じであるが、導電性膜１０が形成された方向に沿って、突起部９の基部９Ａが延設されている点に特徴がある。そして、この延設された突起部９の基部９Ａの上に導電性膜１０が形成されている。 15 and 16 show another modification. In this modified example, the point that the conductive film 10 is provided to the vicinity of the surface of the silicon structure 4 over the protrusion is the same as in the case of FIG. 14, but along the direction in which the conductive film 10 is formed. The base portion 9A of the protruding portion 9 is characterized in extending. Then, a conductive film 10 is formed on the base portion 9A of the extended protruding portion 9.

この場合も、導電性膜１０に対する弾性体６および突起部９の弾性力が分散され、プラグ３をソケット２に差し込む際の導電性膜１０と配線１３との接触圧が適正に維持されるため、導電性膜１０の耐久性向上を図ることができる。 Also in this case, the elastic force of the elastic body 6 and the protrusion 9 against the conductive film 10 is dispersed, and the contact pressure between the conductive film 10 and the wiring 13 when the plug 3 is inserted into the socket 2 is properly maintained. The durability of the conductive film 10 can be improved.

本発明に係るコネクタの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the connector which concerns on this invention. ソケットにプラグが差し込まれている様子を示した斜視図である。It is the perspective view which showed a mode that the plug was inserted in the socket. 突起部と導電性膜の拡大斜視図である。It is an expansion perspective view of a projection part and a conductive film. 導電性膜が形成されていないときのコネクタ構造体の平面図である。It is a top view of a connector structure when a conductive film is not formed. 導電性膜が形成されたコネクタ構造体の平面図である。It is a top view of the connector structure in which the conductive film was formed. 図５に示したコネクタ構造体の底面図である。FIG. 6 is a bottom view of the connector structure shown in FIG. 5. プラグの底面図である。It is a bottom view of a plug. ソケットの断面図である。It is sectional drawing of a socket. プラグの断面図である。It is sectional drawing of a plug. ５層からなる導電性膜を示した図である。It is the figure which showed the electroconductive film which consists of 5 layers. プラグをソケットに差し込む際の様子を示しており、（ａ）は差し込み前の状態を、（ｂ）は差し込み後の状態をそれぞれ示した断面図である。The state at the time of inserting a plug in a socket is shown, (a) is a sectional view showing the state before insertion, and (b), respectively, the state after insertion. （ａ）〜（ｆ）はコネクタ構造体の製造手順を示した図である。(A)-(f) is the figure which showed the manufacturing procedure of the connector structure. 突起部を四角錐台形状としたときの利点を説明した図である。It is a figure explaining the advantage when making a projection part into a quadrangular pyramid shape. 変形例による突起部と導電性膜の拡大斜視図である。It is an expansion perspective view of the projection part and conductive film by a modification. 他の変形例による突起部と導電性膜の拡大斜視図である。It is an expansion perspective view of the projection part by another modification, and an electroconductive film. 図１５のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。It is sectional drawing along the BB line of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１コネクタ
２ソケット
３プラグ
４コネクタ構造体
５ハウジング
６弾性体
７ガイド溝
９，９Ａ，９Ｂ突起部
１０，１０Ａ，１０Ｂ導電性膜（電極）
１１，１１Ａ，１１Ｂ貫通孔
１２フレキシブルプリント基板（プリント基板）
１３配線
１４係合突起
１５半田バンプ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Connector 2 Socket 3 Plug 4 Connector structure 5 Housing 6 Elastic body 7 Guide groove 9, 9A, 9B Protrusion 10, 10A, 10B Conductive film (electrode)
11, 11A, 11B Through-hole 12 Flexible printed circuit board (printed circuit board)
13 Wiring 14 Engaging protrusion 15 Solder bump

Claims

コネクタ構造体に設けられ弾性を有する突起部と、該突起部の先端および側面に密接して設けられ且つ前記側面から外方に延出した帯状の電極と、前記突起部および前記電極との間に隙間を持って前記コネクタ構造体を覆うハウジングとを有するソケットと、
プリント基板と、前記電極に対応して前記プリント基板上に形成された配線とを有するプラグを備え、
前記ソケットの前記隙間に前記プラグを差し込んだとき、前記電極のうち前記突起部先端の電極が前記配線に電気的に接続されるコネクタであって、
前記コネクタ構造体に弾性体が設けられ、該弾性体の上に前記突起部が設けられていることを特徴とするコネクタ。 An elastic projection provided on the connector structure, a belt-like electrode provided in close contact with the tip and side of the projection and extending outward from the side, and between the projection and the electrode A socket having a housing that covers the connector structure with a gap therebetween,
A plug having a printed circuit board and a wiring formed on the printed circuit board corresponding to the electrode,
When the plug is inserted into the gap of the socket, the electrode at the tip of the protrusion is electrically connected to the wiring among the electrodes,
An elastic body is provided in the connector structure, and the protrusion is provided on the elastic body.

前記電極はメッキ処理により形成され、かつ複数種類の金属材料が層状をなしていることを特徴とする請求項１に記載のコネクタ。 The connector according to claim 1, wherein the electrode is formed by a plating process, and a plurality of types of metal materials are layered.

前記弾性体および前記突起部は、スクリーン印刷により形成されていることを特徴とする請求項１に記載のコネクタ。 The connector according to claim 1, wherein the elastic body and the protrusion are formed by screen printing.

前記弾性体は、シリコン樹脂、ポリイミド樹脂、またはエポキシ系樹脂で形成されていることを特徴とする請求項１又は３に記載のコネクタ。 The connector according to claim 1, wherein the elastic body is formed of a silicon resin, a polyimide resin, or an epoxy resin.

前記突起部は、ポリイミド樹脂、シリコン樹脂、またはエポキシ系樹脂で形成されていることを特徴とする請求項１又は３に記載のコネクタ。 The connector according to claim 1, wherein the protrusion is formed of polyimide resin, silicon resin, or epoxy resin.

前記コネクタ構造体の両側部にはガイド溝が、前記プラグの両側部には前記ガイド溝に係合可能な係合突起がそれぞれ形成され、前記ソケットの前記隙間に前記プラグを差し込む際に、前記係合突起が前記ガイド溝に係合することを特徴とする請求項１に記載のコネクタ。 Guide grooves are formed on both sides of the connector structure, and engagement protrusions engageable with the guide grooves are formed on both sides of the plug, respectively, and the plug is inserted into the gap of the socket. The connector according to claim 1, wherein an engaging protrusion is engaged with the guide groove.

ベース部材に設けられ弾性を有する突起部と、該突起部の先端および側面に密接して設けられ且つ前記側面から外方に延出した帯状の電極とを備えた電気接点であって、
前記ベース部材に弾性体が設けられ、該弾性体の上に前記突起部が設けられていることを特徴とする電気接点。 An electrical contact comprising a protrusion having elasticity provided on the base member, and a strip-shaped electrode provided in close contact with the tip and side of the protrusion and extending outward from the side,
An electrical contact, wherein the base member is provided with an elastic body, and the protrusion is provided on the elastic body.

前記電極はメッキ処理により形成され、かつ複数種類の金属材料が層状をなしていることを特徴とする請求項７に記載の電気接点。 The electrical contact according to claim 7, wherein the electrode is formed by plating, and a plurality of types of metal materials are layered.

前記弾性体および前記突起部は、スクリーン印刷により形成されていることを特徴とする請求項７に記載の電気接点。 The electrical contact according to claim 7, wherein the elastic body and the protrusion are formed by screen printing.

前記弾性体は、シリコン樹脂、ポリイミド樹脂、またはエポキシ系樹脂で形成されていることを特徴とする請求項７又は９に記載の電気接点。 The electrical contact according to claim 7 or 9, wherein the elastic body is formed of silicon resin, polyimide resin, or epoxy resin.

前記突起部は、ポリイミド樹脂、シリコン樹脂、またはエポキシ系樹脂で形成されていることを特徴とする請求項７又は９に記載の電気接点。 The electrical contact according to claim 7 or 9, wherein the protrusion is formed of polyimide resin, silicon resin, or epoxy resin.

先ず、表面にシリコン酸化膜を有するシリコン基板に対し、その上面にレジストを塗布した後に、露光、現像して少なくとも樹脂充填用溝のパターニングを行うとともに、前記シリコン基板に逐次異方性エッチングを施して樹脂充填用溝を形成し、
次に、前記シリコン基板を熱酸化した後に、スクリーン印刷によって、前記樹脂充填用溝内にシリコン樹脂を充填するとともに、そのシリコン樹脂の表面に、弾性を有する突起部を形成し、
さらに、シャドウマスクを用いて前記シリコン基板の表面に金属スパッタリングを行ってから、前記突起部および該突起部の周辺部に電解メッキを施し、その後、不要な下地スパッタ層をエッチングで除去することにより、前記突起部および該突起部の周辺部に帯状の電極を形成することを特徴とする電気接点の製造方法。 First, after applying a resist on the upper surface of a silicon substrate having a silicon oxide film on its surface, exposure and development are performed to pattern at least the resin filling groove, and the silicon substrate is subjected to anisotropic etching sequentially. To form a resin filling groove,
Next, after thermally oxidizing the silicon substrate, the resin filling groove is filled with silicon resin by screen printing, and an elastic protrusion is formed on the surface of the silicon resin.
Further, after performing metal sputtering on the surface of the silicon substrate using a shadow mask, electrolytic plating is performed on the protrusion and the peripheral portion of the protrusion, and then unnecessary base sputter layers are removed by etching. A method of manufacturing an electrical contact, comprising forming a band-like electrode on the protruding portion and a peripheral portion of the protruding portion.

メッシュマスクを用いたスクリーン印刷によって、前記樹脂充填用溝内にシリコン樹脂を充填することを特徴とする請求項１２に記載の電気接点の製造方法。 13. The method of manufacturing an electrical contact according to claim 12, wherein the resin filling groove is filled with silicon resin by screen printing using a mesh mask.

メタルマスクを用いたスクリーン印刷によって、ポリイミド樹脂からなる前記突起部を形成することを特徴とする請求項１２に記載の電気接点の製造方法。

The method of manufacturing an electrical contact according to claim 12, wherein the protrusions made of polyimide resin are formed by screen printing using a metal mask.