JP2002544676A - 絶縁層によって分離された２つの導電層の間で接触を実現する方法 - Google Patents

絶縁層によって分離された２つの導電層の間で接触を実現する方法

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、一つの絶縁層によって分離された２つの導電層の間で接触を実現する方法に関するものである。本発明は、これら３つの層で形成された複合体（１０１）を、複合体の面に垂直な超音波で励起されたソノトロード（１０５）と、鉄床（１０６）との間でプレスすることから成り、複合体に当接した該鉄床の面は、突出した稜（１０７）を有する。圧力と超音波の影響により、稜は複合体を変形させ、絶縁層を歪ませる。絶縁層の収縮させた後、導電層が接触したときに、超音波の影響を受けてそれらが互いに溶接される。これら２つの導電性層の間で完全なオーム接触を安価に得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、絶縁層によって分離された２つの導電層の間で接触の実現を可能に
する方法に関するものである。
【０００２】 より具体的には、本発明は、導電性の低い１つの層によって分離された２つの
導電層の間で、オーム接触または熱接触を簡単、迅速かつ安価に実現する方法に
関するものである。
【０００３】 以下の説明において、接触とは２つの層の間の一切の結合区域を意味するもの
とし、該結合区域は導電性の低い中間層によって分離された導電性の高いこれら
２つの層の間に電流（オーム接触）または熱（熱接触）の通過を優先的に可能に
するものであり、すべての層の全体を以下においてシステムと称し、中間層は以
下に基板と称するものとする。
【０００４】 導電性の高い層は、例えば、金属製多層またはフィルム、あるいはアルミ製、
銅製または合金製の金属製モチーフとすることができる。
【０００５】 中間層は、例えば、粘着フィルム、誘電体、絶縁フィルム、押出し層、ポリマ
ー、または誘電性および／または導電性を有するその他一切の材料、導電性の高
い２層の間の絶縁を保証する抵抗率の小さい一切の層、あるいはこの種の複数の
層の集合とすることができる。
【０００６】 本出願は、特に両面可撓性プリント回路型の多層システムに関するものであっ
て、誘電体の基板の両側に金属製モチーフを有し、該モチーフを回路の機能性を
保証するために特定の箇所で抵抗により接続しなければならない。
【０００７】 例えばプレス加工による最も簡単な接触法は、導電層の間の物理的（機械的）
接触で十分である。
【０００８】 これらの安価で迅速な方法は、一般的に、機械的応力を受けることが少ないシ
ステムか、または高い信頼性を必要としないシステムか、または厚みの制約が少
ないシステムか、または機械的に堅牢なシステムには十分であり、該システムは
、小さい電流または高周波で動作し、あるいはその機能性が接触のオーム特性の
ばらつきを許容し、あるいはその構成が接触の比較的良い品質を助長する。
【０００９】 接触は、基板の破断と層の変形によって実現される。これは例えば店舗に見ら
れる盗難防止回路に使用される接触実現方法の場合である。誘電体は極めて弾性
的であり、物理的接触の維持に有利な後退、および金属フィルムの近接という効
果を有する。
【００１０】 もっと複雑で高価な方法として、鋲打ちによる機械的接触法の場合が挙げられ
、該鋲打ちは、はぜ合わせによって機械的に連結する部品を取り付けることから
成る。接触の実現のために基板は破断され、取り付けられた要素によって接触が
行われる。
【００１１】 最も複雑で、最も高価な方法では、良質のオーム接触が得られるが、入念に作
り上げられる方法は高くつき、システム自体を構成する過程の時間的継続と、こ
のシステムの材料の選択とに関して制約がある。接触の実現には、基板の開口と
、金属間化合物の形成を伴う。これらの方法の原理は接着である。
【００１２】 これは例えば半導体またはハイブリッド多層タイプの接触方法の場合であり、
システムの中間基板に経路（ビア・ホール）が開けられ、これらの経路が第一の
金属層の上に開口し、システムの第二の導電層からなる金属合金をそこに付着さ
せることからなり、これらの過程は多くの場合経路内の金属間結合の最適化を可
能にする焼き鈍しによって完成される。
【００１３】 これらの複雑で高価な方法の中には、前もって作られた非接触式システム上に
良質のオーム接触を得ることを可能にするものもあるが、多くの場合は高価で困
難な追加の過程が必要であり、更に、層間の結合と、この結合の性能と、その経
時的な維持と、その信頼性とを確実にすることを可能にする追加の中間材料を加
える必要がある。接触の実現は、基板を切断し、かつ中間材料を加えることで行
われる。これらの方法の原理は接着である。
【００１４】 それは例えば、プリント回路内の接触の製造方法の場合であり、導電層を分離
する基板内に経路を開口し、そこに接触を形成する金属合金を付着させることか
ら成る。本方法は多くの場合、導電層の間の金属間結合を最適化することができ
る焼き鈍しによって仕上げられる。更にまた可撓性のプリント回路の最新のシス
テムに用いられる解決法も挙げることができるが、この場合経路の開口の切断と
、また中間材料として導電性接着剤とが用いられ、この材料のはみ出しが接触を
保証する。
【００１５】 「機械的接触式」方法または「金属間化合物による接触式」型のものの大きな
問題は、良質のオーム接触を得ることと、特定の用途分野あるいは特定の製品に
不可欠な製作コストを極めて低く抑えることとを同時にできないということであ
る。
【００１６】 単に機械的な接触の欠点は、プレス加工や「鋲打ち」の品質に依存しており、
接触に持続性がないことにある。圧力がこれらの方法の基本原理である。最初か
ら経路のない中間物の存在が、接触の品質を低下させる。環境応力、例えば後加
工の圧延なども、これらの接触の信頼性を低下させる。最後に、基板材料の選択
は制限要因の一つであり、このタイプの接触の信頼性の鍵となる。
【００１７】 現状技術において、低コスト／接触性能の両立は今日まで得られなかった。
【００１８】 本発明は、極めて低い製作コストを維持しつつ、導電性のより低い少なくとも
一つの中間層（例えば、絶縁基板）により分離された少なくとも２つの導電層を
有する多層システム上に、信頼性のある優れた接触を得ることを可能にする実現
方法を提案する。
【００１９】 本発明は特に、一つの絶縁層で分離された２つの導電層の間で少なくとも一つ
の接触を実現する方法を目的とし、これらの層によって形成された複合体を、複
合体の面に垂直に印可された超音波により励起された装置と、固定装置との間で
プレスすることから成り、複合体に当接した該固定装置の面が、超音波を印可し
ている間に複合体を変形させのに適した少なくとも一つの突出部分を有し、それ
ぞれの突出部分の部位で絶縁層のクリープと開口を可能にし、次にこの同じ突出
部分の部位で金属層の接触と溶接を可能にすることを特徴としている。
【００２０】 別の特徴によれば、絶縁層のクリープを可能にした超音波の印可を停止した後
、絶縁層が冷却かつ固化するまで、超音波で励起した装置と固定装置との間の圧
力を維持することを特徴とする。
【００２１】 別の特徴によれば、それぞれの突出部分を有する固定装置の表面は、突出した
稜が結合した放射状の三角形の切り込みを備えている。
【００２２】 別の特徴によれば、方法は、送りローラーと受けローラーとの間で複合体を移
送することから成り、固定装置が回転ローラーの形を有し、該回転ローラーの軸
が、送りローラーおよび巻取り器の軸と平行であり、該回転ローラーの側面が刻
印され、複合体の回転速度に合った同じ速度で回転する。
【００２３】 本発明は、材料の取り付けがなく、かつ過程が迅速であることから、機械的方
法の利点と、連結する層との金属の相互浸入を招くことから、金属間化合物によ
る接触法の利点とを兼ね備えている。
【００２４】 本発明は、可撓性プリント回路で実現されたキーボードに、あるいはプリント
回路タイプの共振回路を基礎とするマイクロ電子チップ式トランスポンダに特に
適しており、あらゆる種類のシステムに適用できる。
【００２５】 本発明は、電子装置と導電性フィルム式システムとの間の同時かつ直接的に接
触する可能性を開くものである。
【００２６】 本発明は、接触すべきシステムの局所的剪断の後、導電層が物理的に接触して
いる区域内で超音波溶接型の接触を形成する方法を対象とする。道具の形状およ
びその材料は、切断と、基板の加熱と、基板の両側に位置づけられた導電層を向
かい合わせた配置と、それらの溶接とを同時に可能にするように研究された。
【００２７】 好ましくは、システムは、厚みが１００マイクロメーター（典型的には２５マ
イクロメーター）未満の厚みの熱可塑性基板と、基板の両側に位置づけられた厚
みが数十マイクロメーター未満（典型的には１０から５０マイクロメーターの間
）の、アルミ製、銅製または金属合金製の金属製モチーフとを有する。
【００２８】 推奨実施態様において、方法はステップ・バイ・ステップ方式で、同時に複数
の接触を実現することを可能にする単一の機器で実施される。変形実施態様は、
ロール状あるいは判型のシステム上に連続的に接触を実現することから成る。
【００２９】 絶縁基板を貫通して溶接された接触を実現することには数多くの利点があり、
上述の問題の全てまたは一部が解決できる。実際、この場合、接触は完全にオー
ム的（０．１ミリオーム未満の抵抗）であり、圧延と、熱サイクルと、上述の製
品（キーボード、…）の機械的応力とに対する機械的強度がある。
【００３０】 このようにして、接触の信頼性の問題が解決される。
【００３１】 もう一つの利点は、接触の精巧さで、その局部的変形は例えば２００マイクロ
メータ未満の最低値に抑えられている。
【００３２】 もっと複雑な場合、多層システムは、例えばＰＥＴ性の絶縁層によって分離さ
れた、例えばアルミ製の２つの金属層を有する。
【００３３】 本発明のより良い理解と、その他の特徴及び利点は、付属の図面を参照して、
下記の説明を読むことによって明らかになるだろう。 −図１ａから１ｃは、本発明による方法の実施の３つの段階中に使用される装置
の横断面を示している。 −図２は、超音波で励起された１つの装置と、本発明による方法を実施するため
に使用された２つの固定装置の斜投影の俯瞰図である。 −図３は、連続技術において、本発明による方法を実施するための材料の実現の
変形を示す模式的断面図である。
【００３４】 図１ａから１ｃは、本発明による方法の実施の異なる段階であって、多層複合
体の上下の面を電気的に相互に接続することを可能にする、ほぼ円形の単一溶接
の単純な場合を示している。
【００３５】 この多層複合体１０１は、熱可融性の絶縁層１０４によって分離された上部導
電金属層１０２と下部導電金属層１０３から形成されている。それは図１ａに示
したように、「ソノトロード」という名称で知られる超音波によって励起される
装置である能動部品１０５と、「鉄床」と以下で称する固定装置１０６との間に
設置され、２つの部品は上下に配置されている。
【００３６】 ソノトロードは、従来技術によれば、超音波発生器によって振動させることが
できる部品である。本発明の場合、これらの超音波は、長手方向、即ち図１ｂの
下から上に、ソノトロードを振動させる。
【００３７】 鉄床１０６の上面は、後述のように切り込まれ、図では、先端がソノトロード
の下平面に向けられている歯１０７で表されている。
【００３８】 図１ａに示されるこの設置段階の後、ソノトロード１０５が降下している間、
あるいはそれが複合体と接触した瞬間から、装置は超音波がソノトロードを振動
させるように作動させる。複合体は、ソノトロードと鉄床１０６との間でプレス
され、鉄床は、複合体１０１の下面に当接する。
【００３９】 超音波の影響により、複合体は加熱し、熱可塑性層１０４が軟化する。超音波
の印可時間と、それらの振幅と、それらの周波数は、複合体１０１の特性に応じ
て決定され、必要ならば簡単で迅速な何らかの試験を実施する。
【００４０】 複合体１０１はこのように軟化し、ソノトロードが鉄床に接近するにつれて鉄
床の上端の突出部分が複合体を変形させる。
【００４１】 ２つの金属層は破断せずに単に変形するが、中心の熱可塑性層はこれらの突出
部分の部位で歪みが生じ、クリープと軟化の組み合わせによってこの部位で２つ
の金属層が接近できる。
【００４２】 最終的に、正接の力が、このとき２つの金属層の摺動と溶接を引き起こす（表
面相互浸入による）。
【００４３】 溶接が実現されたとき、図１ｃに示すように、鉄床とソノトロードとの間の圧
力を維持しながら、ソノトロードの動作を停止する。
【００４４】 熱可塑性層の冷却と再固化に必要な時間の間、図１ｃに示したように、この圧
力を維持する。この冷却の最後に、溶接１０８は保護され、それらの周囲の中間
熱可塑性層はそれが追い出された箇所で固化する。
【００４５】 図２に例として示した２つの同一の特定の鉄床２０１と２０２は共通のソノト
ロード２０３の下に置かれるが、一方でソノトロードは特定の特徴を持たない。
【００４６】 これら２つの鉄床は、例としては、円筒形であり、それらの上部に三角形の断
面を有する放射状の切り込み２０４の形状をした切り口を有する。これらの切り
込みは鉄床の上面に向かって収束し、主としてこれらの切り込みの加工を容易に
するために備えられた中空の円形部分２０５で終わっている。これらの切り込み
の側壁はその上部でまとめられて稜２０６を形成し、複合体の浸入、ならびに稜
にかかる大きな圧力の影響による中間可塑性層のクリープと開口とを容易にする
。
【００４７】 この加工は、稜２０６が鉄床の軸に直角な水平面内に全て来るようにされ、そ
れは実現するのが一番容易となる。しかしながら、好適実施態様においては、稜
２０６が鉄床の上面の中心に向かって下に傾くように加工して、それらの複合体
内への進入作用を容易にする。
【００４８】 このようにして、この形状を有する鉄床で得られた接触は、記載した実施態様
では１２個の花弁の集合の外観を示し、頂点が共通の中心を向いた卵形の三角形
を形成する。
【００４９】 図２に示したように、同時に複数の接触を実現するために、複数の、図２では
２つの鉄床と組み合わせた寸法の大きいソノトロードを使用することができる。
必要な場合、実現すべき接触に応じて異なる輪郭と断面を有する鉄床を用いるこ
とができる。
【００５０】 上述の実施において、本方法はほぼ非連続的に動作し、次々に配置かつ取り除
かれる部品の上に、接触を形成する。
【００５１】 図３に模式的に示した変型実施態様において、本発明はこの方法を使用するこ
とを提案し、専用のシステム内を流れる長い多層複合体上に、連続あるいはほぼ
連続して接触を形成する。
【００５２】 このために、この複合体は送りローラー３０１から巻出され、溶接機器を通過
して、溶接が実現されたときに、受けローラー３０２に巻き取られる。
【００５３】 超音波式溶接設備３０３はソノトロード３０４を備え、２つのローラー間で巻
出された複合体の片面の上に置かれる。
【００５４】 一方鉄床３０５は、ソノトロードに向かい合った、別の面の下に置かれる。
【００５５】 この変型実施態様において、鉄床３０５はローラーの形状を有し、その軸は送
りローラー、受けローラーおよび巻き取りローラー３０１と３０２の軸に平行で
あり、この鉄床に対する連続摩擦を防止するために回転しながら複合体の下面に
常時当接している。
【００５６】 複合体上に接触を実現しようとする場所が、該複合体と鉄床３０５の間の接触
点を通過したとき、ソノトロード３０４を迅速に降下させて複合体１０１をソノ
トロード自体と鉄床３０５の間で空中で圧縮する。
【００５７】 図１について述べたように接触が実現できるように、回転鉄床３０５の表面は
、例えば長手方向の溝のような適切な刻印、あるいは所望の変形が得られる先端
の集合を有する。
【００５８】 超音波は、比較的短い時間、大きな強さで、ソノトロード３０４に印可される
ので、送りローラー３０１と受けローラー３０２の間の複合体１０１の運動を中
断しないことが望ましい。
【００５９】 しかしながら、複合体１０１の構造、寸法、および使用材料の特性による制約
に応じて、接触を実現するのに必要な時間だけこの複合体の運動を停止し、ステ
ップ・バイ・ステップで動作させることもできる。更に、接触過程の間、同じ速
度でソノトロードを線形移動させ、次に作業が終了した時後方に戻すことにより
、複合体の運動にソノトロードを伴わせることもできる。
【００６０】 本発明の方法は、キーボード回路の実現、特に図３に対応する連続方式の場合
に特に有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による方法の実施の３つの段階中に使用される装置の横断面を示してい
る。
【図２】 超音波で励起された１つの装置と、本発明による方法を実施するために使用さ
れた２つの固定装置の斜投影の俯瞰図である。
【図３】 連続技術において、本発明による方法を実施するための材料の実現の変形を示
す模式的断面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｒ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ， ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，Ｋ Ｚ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ， ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，Ｓ Ｋ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】一つの絶縁層（１０４）で分離された２つの導電層（１０２，
    １０３）の間で少なくとも一つの接触を実現する方法であって、これらの層によ
    って形成された複合体（１０１）を、複合体の面に垂直に印可された超音波によ
    り励起された装置（１０５）と、固定装置（１０６）との間でプレスすることか
    ら成り、複合体に当接した該固定装置の面が、超音波を印可している間に複合体
    を変形させるのに適した少なくとも一つの突出部分を有し、それぞれの突出部分
    の部位で絶縁層のクリープと開口を可能にし、次にこの同じ突出部分の部位で金
    属層の接触と溶接を可能にすることを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】絶縁層のクリープを可能にした超音波の印可を停止した後、絶
    縁層が冷却かつ固化するまで、超音波で励起した装置と固定装置との間の圧力を
    維持することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】それぞれの突出部分を有する固定装置（２０１）の表面は、突
    出した稜（２０６）が結合した放射状の三角形の切り込み（２０４）を備えてい
    ることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
  4. 【請求項４】複合体（１０１）が送りローラー（３０１）と受けローラー（
    ３０２）との間で移送されることを特徴とし、固定装置が回転ローラー（３０５
    ）の形を有し、該回転ローラーの軸が、送りローラーおよび巻取り器の軸と平行
    であり、該回転ローラーの側面が刻印され、複合体の回転速度に合った同じ速度
    で回転することを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
JP2000617707A 1999-05-10 2000-04-25 絶縁層によって分離された２つの導電層の間で接触を実現する方法 Pending JP2002544676A (ja)

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Cited By (3)

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