JP2001023749A - 電気コネクタの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 体積抵抗率や接触抵抗を小さくして安定した
抵抗値を得ることができ、多くの電流を流すこと等ので
きる電気コネクタの製造方法を提供する。 【解決手段】 円筒形で絶縁性の弾性エラストマー１の
外周面にプラスチック層３を吹き付け等して多層チュー
ブ４を形成し、多層チューブ４のプラスチック層３に複
数のリング溝５を軸方向に所定の等ピッチ間隔で並設し
て各リング溝５から弾性エラストマー１を露出させ、多
層チューブ４の複数のプラスチック層３を薄い金の導電
めっき層６でそれぞれ被覆する。そして、この複数の導
電めっき層６に未加硫の一対のゴムシート７を軸方向に
貼着し、各ゴムシート７を加熱加硫して高硬度の保護ゴ
ムシート７を形成した後、多層チューブ４を軸方向に所
定の等ピッチ間隔で切断して電気コネクタを製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶ディスプレイ
と電子回路基板との接続や電子回路基板間の接続等に使
用される電気コネクタの製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、液晶ディスプレイと電子回路基板
との接続、あるいは電子回路基板間の接続には図４に示
すゼブラ型の電気コネクタ１０が使用されている。この
ゼブラ型の電気コネクタ１０は、絶縁性ゴムにカーボン
ブラック粉末を含んだ導電性ゴム層と絶縁性ゴム層とが
交互多重に積層されるカーボンゼブラ型の電気コネクタ
と、銀粒子を含んだ導電性ゴム層と絶縁性ゴム層とが交
互多重に積層される銀系ゼブラ型の電気コネクタとに分
類される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来におけるゼブラ型
の電気コネクタ１０は、以上のように構成され、カーボ
ンゼブラ型の電気コネクタは、導電性ゴム層の導電部材
の体積抵抗率が高いので、カラー液晶モジュールや白黒
１６階調以上の液晶用モジュール等低抵抗を必要とする
接続、端子間の接続抵抗のばらつきをできるだけ小さく
したい場合の接続、又はプラズマディスプレイ用モジュ
ール等の高い電流値を必要とする電子回路基板との接続
で１０ｍＡ以上流すと、発熱して温度が上昇するという
特徴がある。したがって、カーボンゼブラ型の電気コネ
クタは電気コネクタとしてはきわめて不適切である。

【０００４】また、ゼブラ型の電気コネクタ１０は、硬
度が高く、圧縮に要する荷重が実に大きいので、接続時
に電子回路基板が反って接続が不安定化するという問題
がある。この問題を解消するには、電子回路基板を厚く
すれば良いが、そうすると、携帯電話等に利用する場合
に液晶モジュールを薄く、軽くすることができないとい
う大きな問題が新たに生じる。さらに、銀系ゼブラ型の
電気コネクタは、導電性ゴム層の導電部材が化学的に不
安定な銀なので、エレクトロマイグレーション現象(Ｅ
ｌｅｃｔｒｏ Ｍｉｇｒａｔｉｏｎ(電圧印加の状態で
湿度のある場合、高密度の電流により、金属原子が陰極
から陽極に移行する現象))の起きる可能性が少なくな
く、電子回路基板間の接続信頼性に欠けるという問題が
ある。

【０００５】本発明は、上記問題に鑑みなされたもの
で、体積抵抗率や接触抵抗を小さくして安定した抵抗値
を得ることができ、多くの電流を流すこと等のできる電
気コネクタの製造方法を提供することを目的としてい
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明にお
いては、上記課題を達成するため、筒形で絶縁性の弾性
エラストマーの外周面をプラスチック層で被覆して多層
チューブを形成し、この多層チューブのプラスチック層
に複数のエンドレス溝を軸方向に所定の間隔で並べ設け
て各エンドレス溝から該弾性エラストマーを露出させ、
該多層チューブのプラスチック層を導電めっき層で被覆
し、この導電めっき層に未加硫のゴムシートを軸方向に
貼り付けるとともに、このゴムシートを加熱加硫して高
硬度の保護ゴムシートを形成し、その後、上記多層チュ
ーブを軸方向に所定の長さで切断するようにしたことを
特徴としている。

【０００７】なお、上記弾性エラストマーを略円筒形に
成形してその硬度を３０°Ｈ〜８０°Ｈとすることが好
ましい。また、上記導電めっき層を耐食性の金属材料で
０．０１μｍ〜５０μｍの厚さに形成すると良い。

【０００８】ここで、特許請求の範囲におけるエンドレ
ス溝には、リング溝やこれに類似する溝が含まれる。高
硬度の保護ゴムシートは、単数複数いずれでも良い。ま
た、略円筒形には、円筒形と、おおよそ円筒形と認めら
れる類似形が含まれる。耐食性の金属材料としては、体
積抵抗率が小さく、接触抵抗値が低く、化学的に安定し
た材料、具体的には金やその合金等があげられる。さら
に、本発明に係る電気コネクタは、複数の電気的接合物
である液晶ディスプレイ、電子回路基板、検査基板、高
密度フレキシブル配線板、又はビルドアップ配線板等の
接続に広く使用される。

【０００９】請求項１記載の発明によれば、絶縁性ゴム
にカーボンブラック粉末を添加分散させた導電性ゴム層
を使用するのではなく、多層チューブのプラスチック層
に導電金属材料からなる導電めっき層を形成する。した
がって、体積抵抗率を小さくし、又接触抵抗を小さくし
て安定した抵抗値を得ることができ、多くの電流を流す
ことができる。

【００１０】請求項２記載の発明によれば、弾性エラス
トマーが略円筒形なので、圧縮変形に伴い中空部がおお
よそ均一に変形し、電気コネクタの接続面の平滑性が確
保される。また、弾性エラストマーの中空部を塞ぐ方向
に電気コネクタが変形するので、電気コネクタの変形部
分を逃がす方向に専用の変形許容空間を別に形成する必
要がない。一方、弾性エラストマーの硬度は、８０°Ｈ
よりも低いので、圧縮荷重を必要範囲に抑制することが
できる。また、３０°Ｈよりも高いので、圧縮永久歪み
特性の悪化を有効に抑制あるいは防止することが可能に
なる。これらにより、電気的接合物が反って電気的な接
続が不安定化するということがない。

【００１１】請求項３記載の発明によれば、導電めっき
層が化学的に安定した耐食性の金属材料で形成されるの
で、導電めっき層の表面の変質や消耗を抑制あるいは防
止することができ、これを通じて電気的接合物の回路の
異常動作や短絡等を防ぐことが可能になる。また、導電
めっき層の厚さは、５０μｍを超えることがないので、
亀裂が発生したり、材料により剛性の生じることがな
い。同様に、０．０１μｍ以上なので、ピンホールや厚
さむらの発生を抑制防止することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
ましい実施形態を説明するが、本発明は以下の実施形態
になんら限定されるものではない。本実施形態における
電気コネクタは、図１ないし図３に示すように、円筒形
の多層チューブ４と、この多層チューブ４の表面のプラ
スチック層３に並設される複数のリング溝５と、この複
数のリング溝５に分割される複数のプラスチック層３を
それぞれ被覆する複数の導電めっき層６と、この複数の
導電めっき層６に貼着される左右一対の保護ゴムシート
７とから構成される。そして、液晶ディスプレイ８と薄
い電子回路基板９との間に介在され、液晶ディスプレイ
８の複数の電極８ａと電子回路基板９の複数の電極９ａ
とに導電めっき層６がそれぞれ接触した後、圧縮変形す
ることにより、液晶ディスプレイ８と電子回路基板９と
を電気的に導通させる。

【００１３】多層チューブ４は、中空円筒形で絶縁性の
弾性エラストマー１と、この弾性エラストマー１の外周
面に図示しない吹付法により吹き付け等される円筒形の
プラスチック層３とから二層構造に形成される。断面円
形の弾性エラストマー１は、各種のエラストマー材料、
具体的にはブタジエン−スチレン、ブタジエン−アクリ
ロニトリル、ブタジエン−イソブチレン等のブタジエン
系共重合体、クロロプレン重合体、塩化ビニル−酢酸ビ
ニル共重合体、ポリウレタン、シリコーンゴム、又はフ
ッ素ゴム等を使用して成形される。これらの中でも、耐
熱性、耐寒性、耐薬品性、耐候性、電気的絶縁性、及び
安全性に優れるシリコーンゴムが好適に使用される。

【００１４】弾性エラストマー１は、外径６ｍｍ以下、
肉厚０．５ｍｍ〜３ｍｍ、硬度３０°Ｈ〜８０°Ｈ、好
ましくは４０°Ｈ〜６０°Ｈに成形される。この弾性エ
ラストマー１の外径が６ｍｍ以下とされるのは、大きす
ぎると電気コネクタ自体が大きくなり、接続構造の小型
化を図ることができないからである。また、肉厚が０．
５ｍｍ〜３ｍｍの範囲に限定されるのは、厚すぎる場合
には圧縮に必要な荷重が大きくなり、逆に小さすぎる場
合には機械的強度と反発弾性とが失われるという理由に
基づく。硬度が３０°Ｈ〜８０°Ｈの範囲なのは、８０
°Ｈよりも高いと圧縮荷重が高くなり、逆に３０°Ｈよ
りも低いと圧縮永久歪み特性が悪化するからである。

【００１５】プラスチック層３は、ＡＢＳ、ポリプロピ
レン、ポリエチレン、ナイロン、又はガラス繊維強化プ
ラスチック等を用いて厚さ０．５μｍ〜２０μｍ程度に
形成される。但し、めっき作業の容易化を考慮し、メッ
キグレードのＡＢＳやメッキグレードのポリプロピレン
が好適に使用される。プラスチック層３の厚さが０．５
μｍ〜２０μｍの範囲に規制されるのは、厚すぎると、
プラスチック層自体が硬化して弾性エラストマー１に対
する追従性が悪化するとともに、プラスチック層３にク
ラックが生じて導通不能となるからである。逆に薄すぎ
ると、ピンホールや厚さむらが発生するからである。

【００１６】複数のリング溝５は、プラスチック層３の
長手方向、換言すれば、軸方向に所定の等ピッチ間隔で
切り欠かれ、弾性エラストマー１をリング形に露出させ
て複数の導電めっき層６を相互に絶縁するよう機能す
る。各リング溝５は、幅５０μｍ程度、深さ２０μｍ程
度にＹＡＧレーザ等により加工される。なお、弾性エラ
ストマー１は、電気コネクタの両端面からもそれぞれ露
出する。

【００１７】各導電めっき層６は、展延性、耐酸性、耐
アルカリ性、及び耐食性に優れる金(比重１９．３、融
点１０６３℃、沸点２６６０℃、熱伝導度２６０ｋｃａ
ｌ／ｍ・ｈ・℃(銀の７０％)、導電率は銀の６７％、比
抵抗２．１９×１０^-6Ω・ｃｍ(０°)、モース硬さ２．
５)等の金属材料で０．０１μｍ〜５０μｍの薄さに形
成され、コンタクトとして機能する。各導電めっき層６
の厚さが０．０１μｍ〜５０μｍの範囲とされるのは、
５０μｍを超える場合には、亀裂が発生したり、剛性が
生じて好ましくないからである。逆に０．０１μｍ未満
の場合には、ピンホールや厚さむらが発生するという理
由に基づく。

【００１８】各保護ゴムシート７は、薄いフィルムと、
このフィルム上にトッピング法等で塗布される高硬度の
ゴム材料とから細長い薄板形に成形される。フィルムと
しては、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテ
レフタレート、又はポリエチレンニトリル等のようなポ
リエステルフィルムやポリイミドフィルム等が使用され
る。ゴム材料としては、クロロプレンゴム、シリコーン
ゴム、イソプレンゴム、ブチルゴム、フッ素ゴム、又は
ウレタンゴム等が用いられる。これらの中でも、耐環境
特性や機械特性に優れるシリコーンゴムの使用が最適で
ある。

【００１９】保護ゴムシート７は、厚さ５０μｍ〜５０
０μｍ、好ましくは厚さ８０μｍ〜１５０μｍ、硬度６
０°Ｈ〜９０°Ｈ、望ましくは７０°Ｈ〜８０°Ｈに成
形される。この保護ゴムシート７の厚さが５０μｍ〜５
００μｍとされるのは、大きすぎると電気コネクタ自体
が大きくなるという理由に基づく。硬度が６０°Ｈ〜９
０°Ｈの範囲なのは、９０°Ｈよりも高いと圧縮荷重が
高くなり、逆に６０°Ｈよりも低いと、べたついてスリ
ップ性が低下し、組み込み性が悪化するからである。こ
のような保護ゴムシート７を製造する場合、２〜３本の
カレンダロールで混練したゴム材料をＰＥＴ等の非収縮
性に優れる基材シート上に分出しすれば良い。

【００２０】次に、図１(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)に基
づき、本実施形態における電気コネクタの製造方法を詳
説する。先ず、図示しないミキシングロールで混合可塑
化した絶縁性のゴムコンパウンドを図示しない押出機に
より円筒形に押出成形し、このゴムコンパウンドを所定
温度で所定時間加熱して弾性エラストマー１を形成し
(図１(a)参照)、弾性エラストマー１を所定の長さにカ
ットし、その後、弾性エラストマー１に丸棒からなる治
具２を挿通する。治具２を通したら、図示しないスクリ
ーン印刷装置等に弾性エラストマー１をセットし、この
弾性エラストマー１を回転させながら軸方向に移動さ
せ、弾性エラストマー１の外周面にプラスチック層３を
均一に吹き付け等して多層チューブ４を形成する(図１
(b)参照)。

【００２１】次いで、多層チューブ４のプラスチック層
３に複数のリング溝５をＹＡＧレーザにより軸方向に所
定の等ピッチ間隔で並べて切り欠き、各リング溝５から
弾性エラストマー１を露出させる(図１(c)参照)。ＹＡ
Ｇレーザは、複数の導電めっき層６間の絶縁性を確保
し、低ピッチ化することのできる照射条件で照射され
る。具体的には、出力が１Ｗ〜６００Ｗ、望ましくは３
００Ｗ〜６００Ｗ、時間が１ピッチ当たり０．０５秒〜
３．０秒、レーザスポット径が２０μｍ〜５０μｍの照
射条件で照射される。出力が１Ｗ〜６００Ｗの範囲なの
は、１Ｗ未満ではエネルギ不足であり、３００Ｗ未満で
は作業の遅延化や０．１ｍｍ以下の低ピッチ化の妨げと
なるからである。逆に６００Ｗよりも大きいと、処理に
伴う発熱量が大きすぎ、弾性エラストマー１が劣化して
弾性の喪失を招くからである。

【００２２】時間が１ピッチ当たり０．０５秒〜３．０
秒の範囲なのは、０．０５秒未満の場合には必要なエネ
ルギが上記出力範囲では得られないからである。逆に
３．０秒よりも長く、１Ｗ未満の低出力の場合には、時
間がかかり効率的ではなく、低ピッチ化の障害となるか
らである。また、３．０秒よりも長く、６００Ｗよりも
大きい高出力の場合には、弾性エラストマー１が劣化し
て弾性が失われるという理由に基づく。レーザスポット
径が２０μｍ〜５０μｍの範囲なのは、５０μｍよりも
大きいと、弾性エラストマー１の露出量が多くなり、導
電めっき層６の幅が狭くなるからである。逆に２０μｍ
よりも小さいと、１ピッチ当たりの繰り返し照射が必要
となり、非効率だからである。

【００２３】次いで、各プラスチック層３に薄い導電め
っき層６をリング形にメタライジングし(図１(d)参
照)、複数の導電めっき層６の左右に未加硫のゴムシー
トをそれぞれ軸方向に向けて貼着し、この左右一対の平
行なゴムシートを所定温度で所定時間加熱して高硬度の
保護ゴムシート７を形成する(図１(e)参照)。導電めっ
き層６をメタライジングする場合には、展延性に富む安
定なニッケルめっきを下地として施し、このニッケルめ
っき上にイオン化傾向の小さい金めっきを施すことが好
ましい。こうして保護ゴムシート７を形成したら、治具
２を抜き取り、多層チューブ４を軸方向に所定の等ピッ
チ間隔で切断すれば、電気コネクタを製造することがで
きる(図１(f)参照)。

【００２４】上記構成によれば、金の導電めっき層６を
使用するので、体積抵抗率及び接触抵抗値が小さく安定
した抵抗値を有し、大量の電流を流すことのできる電気
コネクタを得ることができる。また、弾性エラストマー
１の硬度が必要以上に高くなく、圧縮に要する荷重も大
きくないので、接続時に電子回路基板９等が反って接続
が不安定化することがない。したがって、携帯電話等に
利用する場合に液晶モジュールをきわめて薄く、軽くす
ることができる。また、導電めっき層６が化学的に最も
安定した金なので、エレクトロマイグレーション現象が
起きる可能性がなく、電解腐食を有効に防止して電子回
路基板９等の接続信頼性を著しく向上させることが可能
になる。また、導電めっき層６が薄く、しかも、必要な
強度を有しているので、弾性エラストマー１の形状変化
に柔軟に対応させることができるとともに、圧縮力によ
る座屈の発生防止が大いに期待できる。

【００２５】また、導電めっき層６が薄く、弾性エラス
トマー１の弾性になんら影響を与えないので、例え繰り
返し圧縮しても、初期特性を喪失することがない。ま
た、弾性エラストマー１が円筒形なので、圧縮変形に伴
い中空部が均一に潰れ、電気コネクタの接続面の平滑性
を大いに確保して接続不良を有効に防止することが可能
になる。また、弾性エラストマー１の中空部を閉塞する
方向に電気コネクタが変形するので、電気コネクタの変
形部分を逃がす方向に専用の変形許容空間をなんら別に
形成する必要がない。さらに、円筒形の弾性エラストマ
ー１を回転させながら軸方向に移動させるので、プラス
チック層３を吹き付け等する作業が実に容易となる。さ
らにまた、接続空間のソケットにスペーサ機能を有する
一対の保護ゴムシート７がそれぞれ圧接して位置ずれや
がたつき等を防止するので、接続性、組み込み性、及び
作業性の大幅な向上が大いに期待できる。

【００２６】

【実施例】次に、図１(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)に基づ
き、本発明に係る電気コネクタの製造方法の実施例を説
明する。先ず、シリコーンゴムコンパウンドＫＥ−１５
１Ｕ［信越化学工業(株)製］をミキシングロールで混合
可塑化し、このシリコーンゴムコンパウンドＫＥ−１５
１Ｕをφ８０ｍｍの押出機により、外径３．４ｍｍ、内
径２．０ｍｍ、肉厚０．７ｍｍの円筒形に押出成形し、
このシリコーンゴムコンパウンドＫＥ−１５１Ｕをオー
ブン中で１９５℃、３分間の条件で加熱して弾性エラス
トマー１を形成した(図１(a)参照)。

【００２７】次いで、弾性エラストマー１を長さ３００
ｍｍにカットし、この弾性エラストマー１に長さ４００
ｍｍ、φ２．１ｍｍのステンレス製の治具２を挿通し
た。こうして治具２を通したら、スクリーン印刷装置に
弾性エラストマー１をセットし、この弾性エラストマー
１を回転させながら軸方向に移動させ、弾性エラストマ
ー１の外周面に厚さ１０μｍのプラスチック層３を均一
に吹き付けて多層チューブ４を形成した(図１(b)参
照)。

【００２８】次いで、多層チューブ４のプラスチック層
３にリング溝５をＹＡＧレーザにより幅５０μｍ、深さ
２０μｍで周方向に切り欠き、リング溝５から弾性エラ
ストマー１を露出させた。そして、この作業を軸方向に
０．１ｍｍピッチ毎に繰り返し、複数のリング溝５から
弾性エラストマー１をそれぞれ露出させた(図１(c)参
照)。ＹＡＧレーザは、出力６００Ｗ、時間１ピッチ当
たり０．５秒、レーザスポット径５０μｍの照射条件で
照射した。

【００２９】次いで、リング溝５に分割された各プラス
チック層３に厚さ１μｍのニッケルめっきをリング形に
覆着するとともに、各ニッケルめっきに厚さ０．５μｍ
の金めっきをリング形に覆着して導電めっき層６を形成
し(図１(d)参照)、複数の導電めっき層６の左右に幅
０．１ｍｍ、厚さ０．１ｍｍの未加硫シリコーン樹脂Ｋ
Ｅ−１５１Ｕ［信越化学工業(株)製］をそれぞれ軸方向
に向けて貼着し、この左右一対の平行な未加硫シリコー
ン樹脂ＫＥ−１５１Ｕを１８５℃、３０分間の条件で加
熱して高硬度(８０°Ｈ)の保護ゴムシート７を形成した
(図１(e)参照)。こうして保護ゴムシート７を形成した
ら、治具２を抜き取り、多層チューブ４を軸方向に１０
ｍｍ毎に切断し、電気コネクタを製造した(図１(f)参
照)。

【００３０】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、体積抵抗
率や接触抵抗値を小さくして安定した抵抗値を得ること
ができ、しかも、多くの電流を流すこと等ができるとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電気コネクタの製造方法の実施形
態を示す説明図で、(a)図は弾性エラストマーを形成し
た状態を示す斜視説明図、(b)図は弾性エラストマーの外
周面にプラスチック層を吹き付け等して多層チューブを
形成した状態を示す斜視説明図、(c)図はプラスチック層
に複数のリング溝を切り欠き、各リング溝から弾性エラ
ストマーを露出させた状態を示す斜視説明図、(d)図は各
プラスチック層に導電めっき層を覆着した状態を示す斜
視説明図、(e)図は一対のゴムシートを加熱して高硬度の
保護ゴムシートを形成した状態を示す斜視説明図、(f)図
は多層チューブを軸方向に所定の等ピッチ間隔で切断し
て電気コネクタを製造した状態を示す斜視説明図であ
る。

【図２】本発明に係る電気コネクタの製造方法の実施形
態における電気コネクタの製品状態を示す斜視説明図で
ある。

【図３】本発明に係る電気コネクタの製造方法の実施形
態における電気コネクタの使用状態を示す断面説明図で
ある。

【図４】従来におけるゼブラ型の電気コネクタを示す斜
視説明図である。

【符号の説明】

１ 弾性エラストマー ２ 治具 ３ プラスチック層 ４ 多層チューブ ５ リング溝（エンドレス溝） ６ 導電めっき層 ７ 保護ゴムシート ８ 液晶ディスプレイ ９ 電子回路基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4F205 AA45 AD03 AD05 AD12 AD18 AD24 AD35 AE10 AG08 AH34 AR12 GA02 GA05 GB01 GB11 GB13 GB16 GB20 GE02 GE16 GE27 GF05 GF25 GN13 GN24 GW23 5E051 CA10

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 筒形で絶縁性の弾性エラストマーの外周
   面をプラスチック層で被覆して多層チューブを形成し、
   この多層チューブのプラスチック層に複数のエンドレス
   溝を軸方向に所定の間隔で並べ設けて各エンドレス溝か
   ら該弾性エラストマーを露出させ、該多層チューブのプ
   ラスチック層を導電めっき層で被覆し、この導電めっき
   層に未加硫のゴムシートを軸方向に貼り付けるととも
   に、このゴムシートを加熱加硫して高硬度の保護ゴムシ
   ートを形成し、その後、上記多層チューブを軸方向に所
   定の長さで切断するようにしたことを特徴とする電気コ
   ネクタの製造方法。
2. 【請求項２】 上記弾性エラストマーを略円筒形に成形
   してその硬度を３０°Ｈ〜８０°Ｈとした請求項１記載
   の電気コネクタの製造方法。
3. 【請求項３】 上記導電めっき層を耐食性の金属材料で
   ０．０１μｍ〜５０μｍの厚さに形成した請求項１又は
   ２記載の電気コネクタの製造方法。