JPH0645019A - フラットケーブルおよび印刷回路板のディンプル接続 - Google Patents

フラットケーブルおよび印刷回路板のディンプル接続

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JPH0645019A
JPH0645019A JP5070450A JP7045093A JPH0645019A JP H0645019 A JPH0645019 A JP H0645019A JP 5070450 A JP5070450 A JP 5070450A JP 7045093 A JP7045093 A JP 7045093A JP H0645019 A JPH0645019 A JP H0645019A
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electrical
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、微細な電子部品に対して反復的な
接続および取り外しが可能で信頼のできる低コストの接
続を得ることを目的とする。 【構成】 電気コネクタ組立体は表面で終端する結合可
能なほぼ平坦の表面を有し、導電体20，22を設けられて
いる第１および第２のコネクタ12，14を含み、ディンプ
ル36，38が導電体終端部に形成され、導電体を電気的に
結合するために結合凹面と凸面の間で接触を形成するよ
うに構成されていることを特徴する。２つの導電体20，
22間の結合ディンプルは結合導電体間に自己整列を与え
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電気コネクタ組立体を
形成する装置および方法に関し、特に結合媒体としての
結合ディンプル対の使用に関する。
【０００２】
【従来の技術】電気部品およびシステムの設計および性
能の技術的改良については数多く発表されているが、そ
のような部品およびシステムに関連する一般的な繰返さ
れる問題の１つは信頼のできる安定した電気接続を得る
ことができないことである。したがって、そのような進
歩した技術は適切な実用的な接続手段が存在しなければ
実行不可能である。
【０００３】具体的に説明すると、多くの集積回路およ
び小さい装置を相互接続する複雑なサブ組立体はコスト
の効率のために修理可能で、組立て可能で、交換可能で
なければならない。微細なラインおよび高速度装置を有
する多層印刷回路板組立体はもはや利用可能なマイクロ
コネクタによって接続することはできない。
【０００４】通常、半田接続は非半田接続の代りに数多
く利用されている。しかしながら、微細なピッチを備え
る普通の半田取付け型式のコネクタはコールド半田、検
査されるべき能力、接続および、または切断の可能性、
整列、および微細なラインによる大きい入力および、ま
たは出力の取付けの困難さのような固有する問題を有す
る。これらは信頼のできる検査をするのが困難であるの
で、十分な信頼性がなく、さらに接続および切断を繰返
すのは困難である。加えて、普通の半田取付コネクタは
ピンの制限、容積、および重量によりもはや用いられな
い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】したがって、非半田型
式の接続が再び検討されている。半田または溶接を伴わ
ない接続機構は低コストで重量および容積が小さく信頼
性が高ければ非常に望ましい。そのような半田または溶
接を使用しない接続機構はマイクロコネクタの実用的な
特徴を全て満たし、衝撃、大きい温度変動および振動の
ような厳しい環境に耐え、さらに設計制限内でコスト的
に有効でなければならない。
【０００６】しかしながら、現在の高技術の機械的接続
機構およびシステムによってでさえも、信頼のできる接
続を維持するための大きい問題がいまだに残っている。
【０００７】1988年10月の“Electronic Pakaging & Pr
oduction”という文献によると、リビヤに向かった派遣
された米国の１８機の18 F-111型航空機中の７機は航空
電子装置が故障して引き返す事を余儀無くされた。これ
はコネクタの故障によるものであることが調査の結果発
見された。たとえ一度航空機から分離されて試験される
ときには故障中のコネクタを伴う多くのこれらのシステ
ムが“良好”であるとチェックされたとしても、航空機
の振動によるコネクタ板およびトレーの最も小さい不整
列は航空電子装置の故障の主要な原因となる。
【０００８】ＶＬＳＩ（超大規模集積回路）、ＴＡＢ
（テープ自動接続）、および回路板上のチップ装置を具
備する現在の多重チップモジュールは低い部品パッケー
ジコスト、低い重量およびプロファイル、高い密度、改
良された信頼性、改良された電気特性、および優れた設
計のフレキシブルさ等を提供する。これらは適切な接続
手段がなくてもそれ自体が有用な部品である。
【０００９】種々の工業的調査では、世界中で１５０以
上の電子装置製造業者が過去２年間で試験的規模または
フル生産においてほぼ５００のテープ自動接続（ＴＡ
Ｂ）プロジェクトに乗り出すことを示す。日本では、大
抵の電子装置製造業者がＴＡＢを使用している。なぜな
ら既知の利点は全てＴＡＢが提供しているからである。
その使用に対する主な動機は１００以上の入力および出
力（Ｉ／Ｏ）端子を有する接続装置が必要であり、高い
信頼性および低いライフサイクルコストに対してＶＬＳ
Ｉチップを予め検査して燃焼することである。最も高い
密度の多重チップパッケージは微細なライン、高速度接
続部および多数のＩ／Ｏ端子を有する多層基体の使用を
必要とする。基体はパワーに対してタングステン金属化
された内部層を有する平坦なアルミナセラミックから構
成され、貴金属層によって接地される。ＴＡＢは迅速な
生産能力、高い信頼性、低いコスト、および改良された
生産量を含めて通常の技術と比較して多くの利点を有す
る新しいパッケージ技術である。
【００１０】ＴＡＢ、回路板上のチップ、ＶＬＳＩ、表
面取付け集積回路およびハイブリッドの利点を十分に得
るために、接続プロセス自体は注意深く検査され、技術
的、信頼性、保守性、検査および評価の観点からだけで
はなく、適合ファクターに関連するコストおよび技術か
ら慎重に分析されなければならない。
【００１１】小さい表面の取付け部品は熱によるダメー
ジおよび不適当な半田付けおよび処理技術に特に影響さ
れやすい。
【００１２】歴史的に、コネクタに関連する技術は集積
回路技術のような他の装置に比べて発展が遅れている。
このためにブレッドボードおよびデバッグの後に研究開
発（Ｒ＆Ｄ）試験所において最新の装置が検査される。
大抵の装置は予め構成された印刷回路板、普通のコネク
タ、および回路板または装置リード線に半田付けされた
ワイヤの束と接続される。装置開発のこの期間中、コネ
クタ産業は高密度、多数のＩ／Ｏ端子、高速度および新
しい極めて複雑な技術および、または部品開発によって
要求されるその他の改良を知らないか或いは余裕がな
い。この遅れは常にほとんどのパッケージ技術者および
設計者が感じている。大体、徹底的な文献調査が行わ
れ、種々の既知のコネクタ業者からカタログが要求され
た後に、選択に対する主なファクターとして寸法の有効
性、輸送およびコストに関して１組のコネクタがそのプ
ロジェクトのために選択される。設計者は有効性のファ
クターがその他の全ての考えの先端にあるのでこのプロ
セスを必要とする。しかしながら、コネクタ選択プロセ
スは今でも行われているが、シャシー、母板案内、およ
び付属品のような設計におけるその他のほとんどの項目
が形成され、設計の完成段階を終える。選択のこの遅れ
は厳しく制限されたスケジュールおよびコネクタ開発の
ための資金供給を残す。
【００１３】最近、回路板上のチップ、ＡＳＩＣ（特定
集積回路用）、ＶＨＬＳＩ（超高密度集積回路）、ＴＡ
Ｂ（テープ自動接続）、および多重チップモジュール技
術により、大きいコネクタ会社を含む多くのプロジェク
トがサブ組立体接続に関連する設計の問題を解決する研
究開発（Ｒ＆Ｄ）の努力をしている。この条件下におい
て、多数のＩ／Ｏにより、半田を使用しない接続システ
ムはさらに魅力的になりつつある。
【００１４】印刷回路板産業は電子産業の基本構成ブロ
ックを提供し続けている。種々の形態、形状、種々の層
数および材料の印刷回路板はコンピュータ、電気通信装
置、自動車および電気装置制御、ラジオおよびテレビジ
ョン、並びに航空宇宙および防衛エレクトロニクスのよ
うな多くの電子装置の今日の空間を節約する命令モジュ
ールである。パッケージおよび接続技術の主な変化が生
じ、元来１９６０年代に開始された伝統的なデュアルイ
ンラインパッケージに置換される部品の表面取付けによ
る多くの制限を回避する。
【００１５】これらの全てのシステムおよび部品に対し
て、繰り返し可能な接続および切断能力を有する信頼の
できる低コストの接続が必要である。
【００１６】
【課題を解決するための手段】これらのおよびその他の
問題は本発明によって成功するように解決され克服され
る。フレックスポイント上のディンプルは類似のフレッ
クスポイントまたは印刷回路板上のディンプルに押し付
けられるときに２つ以上のサブ組立体間の単独の機械的
および電気接続を行う。
【００１７】さらに具体的に説明すると、電気コネクタ
組立体は表面で終端する結合可能なほぼ平坦の表面およ
び導電体を設けられている結合電気コネクタを含む。デ
ィンプルは導電体終端部に形成され、導電体を電気的に
結合するために結合凹面と凸面の間に接続をするように
構成されている。各コネクタは複数の導電体およびディ
ンプルを具備するとき、２つの導電体間の結合ディンプ
ルは結合導電体間に自己整列を行う。
【００１８】この装置から幾つかの利点が得られる。主
として、接続方法はコネクタ間の繰返される接続および
切断、低いプロファイルの外観、低重量、低コスト、お
よび微細なピッチの適応、多数のＩ／Ｏサブ組立体を容
易に提供する利点を有する。ディンプル接続は低コスト
の工具を必要とし、特別のアートワークを必要としな
い。多重ピンコネクタに固有する伝送ラインインピーダ
ンスバンプは実質上除去され、完全に集積され、例えば
共晶型式の合金を伴う別の組立体動作を必要としない。
ディンプル接続は低い部品コストでより確実に実行する
ことが予想される高密度の、非常に迅速な、温度の高い
サブ組立体を含むそのようなシステムの使用に適用可能
である。市販のコネクタは使用できない。従来のねじま
たは結合ポストおよび穴のような特別の整列装置を使用
する必要はない。
【００１９】
【実施例】図１乃至図５を参照すると、電気コネクタ組
立体10は１対のフラットフレキシブルケーブル12,14 を
含む。図２乃至図４に示されているように、ケーブル1
2,14 はケプトンポリイミドのような誘電体材料の基体1
6,18 をそれぞれ具備する通常の構造からなる。ケプト
ンはE.I.du Pont de Nemours社の商標である。基体16,1
8 は保護絶縁層24,26 によって被覆される複数の銅導電
体20,22 を設けられている。保護層24,26 は感圧材料か
らなるので、ケーブル12,14 は共に配置されるときに互
いに接着する。しかしながら、これは必要ではなく省略
することもできる。１対の穴25,27 は組立てを容易にす
るために各ケーブル12,14 に配置される。
【００２０】保護層24,26 は２つのケーブル12,14 の各
導電体20,22 の終端部分32,34 を露出するために各ケー
ブル12,14 の領域28,30 において剥離される。そのよう
な終端部分はそれぞれ金板35,37 を有する。この点にお
いて、ケーブル12,14 は通常の構造からなる。
【００２１】本発明によると、ディンプル36はフラット
フレキシブルケーブル12の露出された終端部分32上に形
成され、同様にディンプル38はフラットフレキシブルケ
ーブル14の露出された終端部分34上に形成されている。
図３および図４に詳細に示されているように、ディンプ
ル36,38 はカップの形状を有し、同様に凸部分40,42お
よび凹部分44,46 をそれぞれ設けるように形成されてい
る。ディンプルはディンプル38の凸部分42がディンプル
36の凹部分44と一致して結合するように類似して形成さ
れる。ディンプルは類似して形成されるが、導電体20,2
2 がケーブルの対向する部分に設けられるため、露出さ
れた終端部分32がディンプル36の凹部分44上に配置さ
れ、露出された終端部分34がディンプル38の凸部分42上
に配置される点でディンプルは本質的に異なっている。
【００２２】ディンプル36,38 は通常のパンチおよびダ
イプロセスのような便利な方法によって形成されること
ができる。例えば、通常の銅製ケプトンフレキシブルケ
ーブルは領域28,30 のような接触領域が雄ダイと雌ダイ
の半分の部分間にそれぞれ配置される。ダイは銅の終端
部分を結合できるように十分に加熱されるので、ダイの
半分部分が互いに押し付けられるとき、ディンプルはケ
ーブル領域28,30 に形成される。それから組立てられた
ダイは銅が冷却し形成されたディンプル形状を維持する
ことができるように冷却されるので、固定したディンプ
ル形状を有する銅が形成される。２つのディンプル36,3
8 を形成するために、一方のケーブルはダイの雌型の半
分と対向して露出された銅が配置され、他方のケーブル
はダイの雄型の半分と対向して露出された銅が配置され
る。その他については、ディンプル形成技術は両者の場
合において同じである。
【００２３】ケーブル12,14 は１対の板48と50の間にお
いて互いに結合される。板48と50は互いに整列され、ま
たナット58によって螺合されるためにねじ56をはめ込む
ことのできるケーブル穴25,27 と整列される穴52,54 を
設けられる。固定座金60はナット58と底板50の間に配置
される。
【００２４】板48は図５および図７に示されているよう
に、弓状に形成され、ステンレスおよびベリリウム銅合
金のような弾性的だが硬質材料から構成されている。板
48は１対の端部分62およびそれらと連結する中間部分64
を含む。端部分62は凹所66を限定するために中間部分64
よりも比較的厚い。凹所66は導電体20,22 の露出された
終端部分32,34 の領域28,30 上のケーブル12,14 を受け
て包囲するように構成されている。
【００２５】例えば寸法の許容誤差および大きい温度変
動が重要なファクターではなく、低コストが重要なファ
クターであるような適用に対して、図７に示されている
ようなエラストマ材料の弾性的パッド68は屈曲ケーブル
12に対して押し付け、ケーブル12のディンプル36をケー
ブル14のディンプル38に良好な機械的および電気接触状
態に弾性的に押し付けるように凹所66内に配置されるこ
とができる。軍用および宇宙空間等の高度な技術適用に
対して、弾性的パッド68の使用は許容できず、極端な温
度変動範囲を通じて弾性を維持することができない。し
たがって、パッド68は省くことができ、中間部分64に関
する板48の端部分62の寸法およびディンプル36,38 を含
めてケーブル12,14 の結合された厚さはディンプルに対
する間隔を設けるように正確な寸法に定められることが
でき、間隔は結合ディンプルを互いに接触状態にするよ
うに弾性的に配置するために十分であるが、ディンプル
に対するそのような圧力が弾性的限界を越えて歪めさせ
ないようにする。両者の場合において、弾性的限界を越
えるディンプルの過剰応力を回避することによって弾性
的パッド68が使用されるか高次元の板48が用いられるか
いずれにせよ、コネクタ組立体10は繰返して組立および
分解されることができるので、ケーブル12,14 およびデ
ィンプル36,38 の間での繰返される接続および切断のた
めに再利用できる。
【００２６】組立体10が図６に示されているように組立
てられるとき、板48およびその中間部分64は端部分62に
隣接して配置されるか中間部分64の中心に配置されるか
いずれにせよ特に全てのディンプルに均一の接触および
圧力を及ぼすように、板48は湾曲され、すなわち弓状に
曲げられる。
【００２７】図８に示されているように、電気接続はま
たフレキシブルケーブル14およびその支持板50というよ
りはむしろ、或いは適用できるならばフレキシブルケー
ブル14に加えて剛性印刷回路板70に対して行われること
ができる。この交換または付加は単に１対のフレキシブ
ルケーブル間ではなく、フレキシブルおよび剛性印刷回
路板の間において接続することを可能にする。図示のよ
うに、この実施例では、剛性印刷回路板70は複数のディ
ンプル72を含み、これらはディンプル38に類似する凸状
を有する金鍍金された銅またはその他の適切な組成物か
らなる固体パッドを通常具備するので、屈曲ケーブル12
のディンプル36と結合する。フレキシブルケーブル14に
接続するならば、付加的な導電接触領域はこのケーブル
の凹部46、並びに凸部42に形成される必要があり、凸部
42と凹部46の間に適切な電気接続が行われる。１対の穴
74は印刷回路板70の端部分に配置され、板48の穴52と整
列できるので、フレキシブルケーブルは印刷回路板70に
結合され、ねじ56、ナット58、および固定座金60等の類
似の接続方式によって固定されることができる。
【００２８】以上、本発明を特別の実施例に関して説明
したが、種々の変化および変更は本発明の技術的範囲か
ら逸脱することなく行われる。
【図面の簡単な説明】
【図１】１対のフレキシブルなフラットケーブルを接続
する本発明の装置の斜視図。
【図２】図１に示されたフラットケーブルの一方の平面
図。
【図３】ケーブル領域およびその結合ディンプルを示す
断面形状で示された図１のフレキシブルなケーブルの拡
大図。
【図４】ケーブル領域およびその結合ディンプルを示す
断面形状で示された図１のフレキシブルなケーブルの拡
大図。
【図５】１対のフレキシブルなフラットケーブルに接続
された本発明の第１の実施例の分解図。
【図６】図１および図５に示された互いに結合された組
立体の図。
【図７】圧力パッドを使用する本発明の変形を示す図１
および図５に示された抑制板の斜視図。
【図８】図１、図４、および図５に示された下方の屈曲
ケーブルおよび支持板に代って使用される剛性印刷回路
板を示す本発明の第２の実施例。
【符号の説明】
10…電気コネクタ組立体、12,14 …ケーブル、20,22 …
導電体、25,27 …穴、36…ディンプル、40,42 …凸部、
44,46 …凹部、48,50 …板、66…凹所。

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 結合可能な表面および前記表面でそれぞ
    れ終端する終端部を有する導電体をそれぞれ含む複数の
    電気コネクタと、 前記各電気コネクタの前記導電体を電気的に結合するた
    めに互いに対応する凹形および凸形接続部を形成するた
    めに、凹形および凸形の結合可能な表面を形成された前
    記導電体終端部のディンプルとを具備していることを特
    徴とする電気コネクタ組立体。
  2. 【請求項２】 前記各コネクタは複数の導電体を含み、
    前記コネクタの前記導電体の結合するものの前記ディン
    プルは前記導電体の自己整列を行うために互いに接続す
    るように対にされている請求項１記載の電気コネクタ組
    立体。
  3. 【請求項３】 第１のコネクタの前記ディンプルを越え
    て延在する板と、前記コネクタを共に固定し前記結合デ
    ィンプル間の接触を維持するために前記板に機械的に結
    合されて第２のコネクタと共同する手段とをさらに具備
    している請求項２記載の電気コネクタ組立体。
  4. 【請求項４】 前記板は前記第１のコネクタのディンプ
    ルと接続するようにディンプルを越えて延在する凹所を
    限定し、前記第２のコネクタと接続するように前記コネ
    クタディンプルを押付け、接触を維持する１対の比較的
    厚い端部分および薄い中間部分を含んでいる請求項３記
    載の電気コネクタ組立体。
  5. 【請求項５】 前記板は弾性材料から形成され、完全な
    不均一の接続および前記結合ディンプル間の均一の結合
    を確実にするために前記第１のコネクタディンプルと対
    向する凸部を形成するように湾曲されている請求項４記
    載の電気コネクタ組立体。
  6. 【請求項６】 前記厚いおよび薄い部分は弾性限界を越
    えて圧力を前記ディンプルに与えないように保護する間
    隔を与えるように寸法が定められている請求項４記載の
    電気コネクタ組立体。
  7. 【請求項７】 弾力性バイアスを加え、弾性限界を越え
    て圧力を前記ディンプルに与えないように保護する前記
    中間部分と前記第１のコネクタディンプルの間に配置さ
    れた弾性パッドをさらに具備している請求項４記載の電
    気コネクタ組立体。
  8. 【請求項８】 前記電気コネクタは１対のフレキシブル
    フラットケーブルを具備し、前記各ケーブルの前記各デ
    ィンプルは凹面および凸面を有する窪みを具備している
    請求項１記載の電気コネクタ組立体。
  9. 【請求項９】 第１の電気コネクタはフレキシブルフラ
    ットケーブルを具備し、そのディンプルは凹面および凸
    面を有する窪みを具備し、第２の電気コネクタは剛性印
    刷回路板を具備し、そのディンプルは凸面を有するパッ
    ドを具備している請求項１記載の電気コネクタ組立体。
JP5070450A 1992-03-27 1993-03-29 電気コネクタ組立体およびその製造方法 Expired - Lifetime JP2818530B2 (ja)

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