(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0011】
(第1実施形態)
以下、
図1〜
図22を参照して、本願発明の第1実施形態を説明する。
【0012】
図1に示すように、接続構造体1(電子機器)は、多種の電子部品が実装されるプリント配線基板2(基板)と、CPU(Central Processing Unit)やGPU(Graphics Processing Unit)等のICパッケージ3、プリント配線基板2にICパッケージ3を電気的に接続するためのソケット4(電気コネクタ)を含んで構成されている。プリント配線基板2にICパッケージ3を電気的に接続するには、先ず、
図2に示すようにプリント配線基板2のソケット実装面2aにソケット4を取り付け、
図3に示すようにソケット4にICパッケージ3をセットし、そして、ICパッケージ3に密着させたヒートシンクをプリント配線基板2側に押し付けて固定する。
【0013】
(プリント配線基板2)
本実施形態においてプリント配線基板2は、紙フェノール基板や紙エポキシ基板などのリジッド基板である。しかし、これに代えて、フレキシブル配線基板であってもよい。
【0014】
図1に示すように、プリント配線基板2のソケット実装面2aには、LGA5が形成されている。LGA5は、50×50のマトリクス状に並べられた多数の電極パッド6によって構成されている。電極パッド6のピッチは、例えば0.5mmである。また、プリント配線基板2のソケット実装面2aには、3つの位置決め孔7が形成されている。3つの位置決め孔7は、プリント配線基板2に対してソケット4を位置決めするための孔である。
【0015】
(ICパッケージ3)
ICパッケージ3は、IC封止部8と、IC封止部8が実装されたIC基板9と、によって構成されている。IC基板9のソケット対向面9aには、プリント配線基板2のソケット実装面2aと同様、LGAが形成されている。LGAは、50×50のマトリクス状に並べられた多数の電極パッドによって構成されている。
【0016】
(ソケット4)
図4〜
図6に示すように、ソケット4は、フレーム本体10と、複数のコンタクトブロック11(接続部材)、複数の補強フレーム12によって構成されている。ただし、
図6には、便宜上、2本のコンタクトブロック11のみが描かれている。
【0017】
(フレーム本体10)
図7に示すように、フレーム本体10は、外周フレーム20と、外周フレーム20の内側に互いに平行となるように複数配置される細長いスリットフレーム21と、を有して構成されている。
図5に示すように、外周フレーム20は、プリント配線基板2のソケット実装面2aに対して対向する基板対向面20aを有している。フレーム本体10は、例えば絶縁樹脂により形成されており、この場合、射出成形により一体的に形成される。
【0018】
ここで、「スリット方向」及び「スリット直交方向」「基板直交方向」を定義する。スリット方向及びスリット直交方向、基板直交方向は、互いに直交する方向である。
図7に示すように、スリット方向は、スリットフレーム21の長手方向を意味する。
図1に示すように、基板直交方向は、プリント配線基板2のソケット実装面2aに対して直交する方向である。基板直交方向のうち、プリント配線基板2のソケット実装面2aに近づく方向を基板近接方向とし、プリント配線基板2のソケット実装面2aから離れる方向を基板離間方向とする。
図7に示すように、スリット直交方向は、複数のスリットフレーム21が並べられている方向である。スリット直交方向のうち、一方の方向を第1スリット直交方向とし、他方の方向を第2スリット直交方向とする(
図9を併せて参照)。第1スリット直交方向は、第2スリット直交方向と反対の方向である。
【0019】
また、
図5に示すように、フレーム本体10は、更に、3つの位置決めピン22を有している。3つの位置決めピン22は、外周フレーム20の基板対向面20aから基板近接方向に突出して形成されている。
【0020】
(フレーム本体10:外周フレーム20)
図7に示すように、外周フレーム20は、スリット方向に延びる一対の第1外周フレーム23と、スリット直交方向に延びる一対の第2外周フレーム24と、によって構成されている。一対の第1外周フレーム23と一対の第2外周フレーム24は、複数のスリットフレーム21を取り囲むように配置されることで、矩形状の外周フレーム20を構成している。
【0021】
(フレーム本体10:スリットフレーム21)
図8に示すように、複数のスリットフレーム21は、第2外周フレーム24の基板近接方向側の端部に接続している。また、外周フレーム20の内側には、パッケージ収容空間25が形成されている。パッケージ収容空間25は、複数のスリットフレーム21を挟んでプリント配線基板2と反対側に形成されている。
【0022】
図9に示すように、複数のスリットフレーム21は、スリット直交方向に所定の間隔で並べて配置されている。隣り合うスリットフレーム21間には、スリット26が形成されている。
【0023】
各スリットフレーム21は、スリット直交方向に対して直交する略平板状に形成されている。本実施形態では、各スリットフレーム21は、狭ピッチ化のために薄肉に形成されている。各スリットフレーム21は、第1スリット直交方向を向く第1スリット側面21aと、第2スリット直交方向を向く第2スリット側面21bを有している。第1スリット側面21aの基板直交方向の中央部には、第1スリット直交方向に向かって突出する突出部21c(係合部)が形成されている。突出部21cは、第1スリット側面21aの基板直交方向の中央部から隣り合うスリットフレーム21の第2スリット側面21bに向かって突出している。第2スリット側面21bは、スリット直交方向に対して直交する平面である。
【0024】
図10に示すように、フレーム本体10には、補強フレーム12をフレーム本体10に取り付けるためのフレーム本体補強フレーム挿入溝27が形成されている。本実施形態では、4本の補強フレーム12がフレーム本体10に取り付けられるので、フレーム本体10には、フレーム本体補強フレーム挿入溝27が4箇所、形成されている。
【0025】
図11に示すように、各スリットフレーム21の基板近接方向側端部には、基板近接方向及びスリット直交方向に開口するスリットフレーム補強フレーム挿入溝28が形成されている。同様に、各第1外周フレーム23には、基板近接方向に開口する外周フレーム補強フレーム挿入溝29が形成されている。複数のスリットフレーム補強フレーム挿入溝28と、2つの外周フレーム補強フレーム挿入溝29によって、フレーム本体10に補強フレーム12を取り付けるためのフレーム本体補強フレーム挿入溝27が構成されている。
【0026】
(コンタクトブロック11)
図12及び
図13には、本実施形態で用いられるコンタクトブロック11を示している。各コンタクトブロック11は、プリント配線基板2の電極パッド6と、ICパッケージ3の電極パッド(図示しない)と、を互いに導通させるためのものである。各コンタクトブロック11は、隣り合うスリットフレーム21間のスリット26に挿入されてフレーム本体10に保持される。
【0027】
図14に示すように、各コンタクトブロック11は、粘弾性体40と芯材41、複数の導体42によって構成されている。
【0028】
芯材41は、コンタクトブロック11に一定の剛性を付加することでコンタクトブロック11の形状を維持すると共に、製造時におけるコンタクトブロック11の可搬性を向上させるためのものである。芯材41は、例えば金属などの高剛性素材により形成されている。芯材41は、断面矩形状であって、スリット方向に延びている。芯材41は、例えばプレス加工やエッチング加工によって製造される。
【0029】
粘弾性体40は、導体42を変形可能に保持するためのものである。粘弾性体40は、例えばシリコンゴムやゲルなどの粘弾性素材により形成されている。粘弾性体40は、スリット直交方向に対して直交する平板状に形成されており、導体側側面40aと反導体側側面40b、一対の接触面40c、一対の湾曲面40dを有している。導体側側面40aは、第1スリット直交方向を向く平面である。反導体側側面40bは、第2スリット直交方向を向く平面である。一対の接触面40cは、基板離間方向及び基板近接方向を向く平面である。各湾曲面40dは、各接触面40cと導体側側面40aとの間に形成されている。反導体側側面40bの基板直交方向の中央部には、第1スリット直交方向に窪む窪み40e(被係合部)が形成されている。窪み40eは、スリット方向に沿って貫通状に形成されている。窪み40e内では、芯材41が部分的に露出している。粘弾性体40は、例えば、芯材41に対するインサート成形によって形成されている。これに代えて、粘弾性体40は、シート状に形成した粘弾性体を打ち抜くことにより、又は、シート状に形成した粘弾性体をレーザー加工することにより形成してもよい。
【0030】
複数の導体42は、プリント配線基板2とICパッケージ3の間の導電経路を形成するためのものである。
図13に示すように、複数の導体42は、粘弾性体40上に、スリット方向に等間隔となるように配置されている。
図14に示すように、各導体42は、一方の接触面40cと、一方の湾曲面40dと、導体側側面40aと、他方の湾曲面40dと、他方の接触面40cと、に順に跨るように形成されている。各導体42は、一対の接触面40c上に夫々形成される一対の導体接点部42aを有している。各導体42は、スパッタ等により粘弾性体40上に直接形成されてもよいし、例えば数マイクロメートル厚のポリイミドフィルム上に導電素材をパターニングした導電フィルムを粘弾性体40上に貼り付けることで形成してもよい。
【0031】
そして、
図15に示すように、粘弾性体40の基板直交方向の両端部には、一対の端子間スリット40fが夫々形成されている。一対の端子間スリット40fは、スリット方向において隣り合う導体42間に形成されている。スリット方向において隣り合う導体42間に端子間スリット40fが形成されていることで、各導体42の導体接点部42aは、隣り合う他の導体42の導体接点部42aの変位と連動することなく独立して変位可能となっている。この変位独立性により、各導体42は、プリント配線基板2やICパッケージ3の電極パッドの寸法精度のバラツキを吸収することができる。
【0032】
また、
図16に示すように、コンタクトブロック11と補強フレーム12が交差する箇所において、粘弾性体40には、上記の一対の端子間スリット40fに加えて、粘弾性体補強フレーム挿入溝40gが形成されている。粘弾性体補強フレーム挿入溝40gは、芯材41よりも第1スリット直交方向側の粘弾性体40を除去すると共に、芯材41よりも基板近接方向側の粘弾性体40を除去することで形成されている。粘弾性体補強フレーム挿入溝40gは、芯材41から見て第1スリット直交方向側の粘弾性体第1補強フレーム挿入溝40h(突出部挿入溝)と、芯材41よりも基板近接方向側の粘弾性体第2補強フレーム挿入溝40j(本体挿入溝)と、を含む。
【0033】
(補強フレーム12)
図17及び
図18に示す各補強フレーム12は、複数のスリットフレーム21を変形し難くするためのものである。各補強フレーム12は、フレーム本体10とは別体で構成した上で、複数のスリットフレーム21に対して交差するようにフレーム本体10に取り付けられる。本実施形態において、各補強フレーム12は、
図6に示すように、複数のスリットフレーム21に対して直交するようにフレーム本体10に取り付けられる。
【0034】
図17及び
図18に示すように、補強フレーム12は、複数のスリットフレーム21に対して交差するように延びる補強フレーム本体50と、補強フレーム本体50から基板離間方向に突出して、隣り合うスリットフレーム21間に夫々挿入される複数の突出部51と、一対の補強フレーム端部52(端部)と、によって構成されている。本実施形態において複数の補強フレーム12は、櫛歯状に形成されている。即ち、各突出部51は、補強フレーム本体50から基板離間方向に細長くストレート状に突出して形成されている。複数の突出部51は、所定の間隔を空けて配置されている。一対の補強フレーム端部52は、補強フレーム本体50の両端部に接続している。
【0035】
補強フレーム12は、例えばポリイミドなどの樹脂シートや金属板などの高剛性素材をプレス加工又はレーザ加工することで形成されている。補強フレーム12の厚みは、狭ピッチ化を妨げないよう、例えば0.1mmとされる。
【0036】
(組立方法)
次に、ソケット4の組立について説明する。
【0037】
先ず、
図19に示すように、フレーム本体10に複数の補強フレーム12をプリント配線基板2側から取り付ける。
【0038】
具体的には、各補強フレーム12の補強フレーム端部52を、フレーム本体10の各外周フレーム補強フレーム挿入溝29に挿入する。同様に、各補強フレーム12の各突出部51を、フレーム本体10のスリットフレーム21間のスリット26に挿入する。同様に、各補強フレーム12の補強フレーム本体50を、フレーム本体10の各スリットフレーム21の各スリットフレーム補強フレーム挿入溝28に挿入する。
【0039】
この状態で、
図19に示すように、補強フレーム12の各突出部51は、各スリットフレーム21の第2スリット側面21bに対して略接触している。そして、各補強フレーム12の突出部51と、各スリットフレーム21の突出部21cと、の間には隙間gが残されている。
【0040】
各補強フレーム12のフレーム本体10に対する固定については、種々の選択肢が挙げられる。例えば、(1)フレーム本体10の各外周フレーム補強フレーム挿入溝29に補強フレーム12の各補強フレーム端部52を圧入すること、(2)レーザ溶着や接着、テープを利用すること、が挙げられる。また、各補強フレーム12は、フレーム本体10の各スリットフレーム21に対して接着等により固定してもよいし、固定しなくてもよい。
【0041】
次に、
図20に示すように、フレーム本体10に複数のコンタクトブロック11をICパッケージ3側から取り付ける。
【0042】
具体的には、
図19に示す隣り合うスリットフレーム21間のスリット26に、各コンタクトブロック11をICパッケージ3側から押し込む。すると、
図14に示す粘弾性体40の弾性変形を伴いながら、隣り合うスリットフレーム21間のスリット26に、各コンタクトブロック11が滑り込み、やがて、
図9の各スリットフレーム21の突出部21cが
図14の各コンタクトブロック11の窪み40eに嵌り込むことで、各コンタクトブロック11は、フレーム本体10によって保持される。
【0043】
また、各コンタクトブロック11と各補強フレーム12が交差する箇所においては、
図16に示す各コンタクトブロック11の粘弾性体補強フレーム挿入溝40gの粘弾性体第1補強フレーム挿入溝40hに、
図18の各突出部51が挿入される。同様に、
図16に示す各コンタクトブロック11の粘弾性体補強フレーム挿入溝40gの粘弾性体第2補強フレーム挿入溝40jに、
図18に示す各補強フレーム12の補強フレーム本体50が挿入される。
【0044】
そして、
図20に示すように、各コンタクトブロック11は、各スリットフレーム21と各突出部51の間にスリット直交方向で挟まれている。詳しくは、各コンタクトブロック11の芯材41が、各スリットフレーム21の突出部21cと補強フレーム12の突出部51との間にスリット直交方向で挟まれている。
【0045】
別の観点から言えば、
図20に示すように、補強フレーム12の各突出部51は、各スリットフレーム21と各コンタクトブロック11の間にスリット直交方向で挟まれている。詳しくは、補強フレーム12の各突出部51は、各スリットフレーム21と各コンタクトブロック11の芯材41の間にスリット直交方向で挟まれている。
【0046】
図21及び
図22には、一部のスリットフレーム21を省略した斜視図を示している。
図21は、各コンタクトブロック11と各補強フレーム12との位置関係を把握するために適宜参照されたい。
図22は、各コンタクトブロック11と各補強フレーム12と各スリットフレーム21との位置関係を把握するために適宜参照されたい。
【0047】
以上に本願発明の第1実施形態を説明したが、第1実施形態は、以下の特長を有している。
【0048】
(1)ソケット4(電気コネクタ)は、外周フレーム20と、外周フレーム20の内側に互いに平行となるように複数配置される細長いスリットフレーム21と、を有するフレーム本体10と、隣り合うスリットフレーム21間に挿入されてフレーム本体10に保持される複数のコンタクトブロック11(接続部材)と、フレーム本体10とは別体で構成され、複数のスリットフレーム21に対して交差するようにフレーム本体10に取り付けられる補強フレーム12と、を備えている。以上の構成によれば、補強フレーム12が複数のスリットフレーム21に対して交差しているので、複数のスリットフレーム21が変形し難く成り、複数のスリットフレーム21を薄肉にしても強度面で問題となることがない。従って、複数のコンタクトブロック11自体を薄肉にすることに代えて、複数のスリットフレーム21を薄肉にすることで、一層の狭ピッチ化にアプローチできる。即ち、以上の構成によれば、接点における接触力や強度面で問題なく、一層の狭ピッチ化を実現できる。
【0049】
(2)また、補強フレーム12は、複数のスリットフレーム21に対して交差するように延びる補強フレーム本体50と、補強フレーム本体50から突出して、隣り合うスリットフレーム21間に夫々挿入される複数の突出部51と、を含む。以上の構成によれば、隣り合うスリットフレーム21間のスリット26を広げたり狭めたりするようなスリットフレーム21の変形が効果的に抑制される。
【0050】
(3)また、コンタクトブロック11が、スリットフレーム21と補強フレーム12の突出部51との間に挟まれている。以上の構成によれば、補強フレーム12が、フレーム本体10によるコンタクトブロック11の保持に寄与すると共に、コンタクトブロック11の位置精度を向上させる。
【0051】
(4)また、コンタクトブロック11は、粘弾性体40と芯材41により構成されている。コンタクトブロック11の芯材41が、スリットフレーム21と補強フレーム12の突出部51との間に挟まれている。以上の構成によれば、補強フレーム12が、フレーム本体10によるコンタクトブロック11の保持に一層寄与すると共に、コンタクトブロック11の位置精度を一層向上させる。
【0052】
(5)また、コンタクトブロック11の粘弾性体40には、補強フレーム12の突出部51が挿入される粘弾性体第1補強フレーム挿入溝40h(突出部挿入溝)が形成されている。
【0053】
(6)また、コンタクトブロック11の粘弾性体40には、補強フレーム12の補強フレーム本体50が挿入される粘弾性体第2補強フレーム挿入溝40j(本体挿入溝)が形成されている。
【0054】
(7)また、補強フレーム12の複数の突出部51は、櫛歯状に形成されている。
【0055】
(10)また、外周フレーム20には、補強フレーム12の補強フレーム端部52(端部)が挿入される外周フレーム補強フレーム挿入溝29が形成されている。
【0056】
(11)また、複数のスリットフレーム21には、補強フレーム12が挿入されるスリットフレーム補強フレーム挿入溝28が形成されている。
【0057】
なお、本実施形態において、補強フレーム12は、フレーム本体10とは別体として構成したが、以下、仮に補強フレーム12をフレーム本体10と一体的に形成する場合について考察する。フレーム本体10は、スリットフレーム21の長手方向に溶融樹脂を流動させて射出成形するのが合理的である。一方で、補強フレーム12は、スリットフレーム21に対して交差する位置関係にあるので、流動経路が直角に曲がることとなり、上記の射出成形では極めて形成し難い。従って、この場合、スリットフレーム21を形成する際の溶融樹脂の流動性を改善するためにスリットフレーム21を厚肉とする必要が出てくる。スリットフレーム21が厚肉となると、狭ピッチ化の妨げに直結する。以上の理由から、補強フレーム12をフレーム本体10とは別体として形成し、その後、補強フレーム12をフレーム本体10に取り付けることにした構成は、狭ピッチ化に大きく寄与するものである。
【0058】
(第2実施形態)
次に、
図23〜
図25を参照しつつ、本願発明の第2実施形態を説明する。ここでは、本実施形態が上記第1実施形態と異なる点を中心に説明し、重複する説明は適宜省略する。また、上記第1実施形態の各構成要素に対応する構成要素には原則として同一の符号を付すこととする。
【0059】
図18に示すように、上記第1実施形態において、複数の補強フレーム12は、櫛歯状に形成されているとした。しかし、これに代えて、本実施形態において複数の補強フレーム12は、三角波状に形成されている。即ち、各突出部51は、補強フレーム本体50から基板離間方向に三角形状に突出して形成されている。本実施形態でも、上記第1実施形態と同様に、各補強フレーム12の各突出部51は、
図24に示すように、フレーム本体10のスリットフレーム21間のスリット26に挿入される。この状態で、補強フレーム12の各突出部51と、各スリットフレーム21の突出部21cと、の間には隙間gが残されている。
【0060】
次に、
図25に示すように、フレーム本体10に複数のコンタクトブロック11をICパッケージ3側から取り付けると、各コンタクトブロック11は、各スリットフレーム21と各突出部51の間に挟まれている。詳しくは、各コンタクトブロック11の芯材41が、各スリットフレーム21の突出部21cと補強フレーム12の突出部51との間に挟まれることになる。
【0061】
(第3実施形態)
次に、
図26を参照しつつ、本願発明の第3実施形態を説明する。ここでは、本実施形態が上記第1実施形態と異なる点を中心に説明し、重複する説明は適宜省略する。また、上記第1実施形態の各構成要素に対応する構成要素には原則として同一の符号を付すこととする。
【0062】
上記第1実施形態では、電気コネクタの一例としてソケットを取り上げた。しかし、これに代えて、本実施形態では、電気コネクタの一例として基板対基板コネクタ60を説明する。基板対基板コネクタ60は、フレーム本体10と、複数のコンタクトブロック11、複数の補強フレーム12(図示せず)を有して構成されている。本実施形態においてフレーム本体10は、平坦に形成されている。従って、各コンタクトブロック11は、フレーム本体10から上側及び下側に突出している。また、フレーム本体10を構成する外周フレーム20には、上側に突出する2つの位置決めピン22と、下側に突出する2つの位置決めピン22が形成されている。
【0063】
(第4実施形態)
次に、
図27及び
図28を参照しつつ、本願発明の第4実施形態を説明する。ここでは、本実施形態が上記第1実施形態と異なる点を中心に説明し、重複する説明は適宜省略する。また、上記第1実施形態の各構成要素に対応する構成要素には原則として同一の符号を付すこととする。
【0064】
上記第1実施形態において、
図19に示すように、各補強フレーム12の各突出部51をフレーム本体10の各スリット26に挿入すると、各突出部51と、各スリットフレーム21の突出部21cと、の間には隙間gが残されており、この隙間g内に各コンタクトブロック11の芯材41が挿入されるとした。しかし、この場合、各突出部51のスリット直交方向における幅を小さくしなければならない。
【0065】
これに対し、本実施形態においては、
図27に示すように、各補強フレーム12の各突出部51のスリット直交方向における幅を第1実施形態と比較して大きくし、各補強フレーム12の各突出部51をフレーム本体10の各スリット26に挿入すると、各突出部51と、各スリットフレーム21の突出部21cと、の間に隙間が存在していない。即ち、各突出部51は、突出部51から見て第1スリット直交方向側のスリットフレーム21の第2スリット側面21bに対して接触すると共に、突出部51から見て第2スリット直交方向側のスリットフレーム21の突出部21cに対しても同時に接触している。
【0066】
なお、この場合、各コンタクトブロック11の芯材41と各補強フレーム12の突出部51とがそのままでは物理的に干渉することになる。従って、本実施形態では、
図28に示すように、各コンタクトブロック11は、各補強フレーム12と交差する位置において分割されている。即ち、本実施形態において、各コンタクトブロック11は、スリット方向に並べられた複数のコンタクトブロック片70によって構成されている。