JP2006156308A - 異形部材及び電子デバイス部材並びにそれらの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】配線及びコネクタのコンタクトの形成時に水分解性樹脂型を用いて、配線部のみならず、コンタクトも一体で形成することが可能な異形部材及び電子デバイス並びにそれらの製造方法を得るようにする。
【解決手段】コネクタのコンタクト３０のような異形部材の作成時に樹脂基体４３或いは配線用基板１上にＰＶＡの様な水分解性樹脂雄型２２を形成することによって、配線部分及びコネクタのコンタクト３０を一体で形成させて信頼性が高く、容易に設計変更が可能な配線付き電子デバイス部材及び異形部材の製造方法を得る。
【選択図】 図１

Description

本発明は、立体的形状面を有する異形部材及び電子デバイス部材とそれらの製造方法に係わり、特に、バネ状コンタクトやコイルバネの如き異形部材及び電子デバイスとそれらの製造法方に関する。

従来から電子デバイスおよび電子デバイスの製造方法として、最初に作る樹脂基体に、必要とする回路パターン溝を直接作り込み、次のプロセスで、先に作った回路パターン溝に導電性物質を充填した電子デバイスの基体構造及びその製造方法が特許文献１に開示されている。

図８（Ａ）は特許文献１に開示された樹脂基体に導電性物質を充填する機構を示す概念図である。以下、図８（Ｂ）により、図８（Ａ）に示す立体的形状を有する樹脂基体８０の製造方法を説明する。樹脂基体８０を成形する材料は、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂を用いてトランスファ成形法あるいは射出成形法で形成されている。例えば、樹脂基体８０の成形用材料として、半導体封止用材料等に用いられているシリカ配合熱硬化性エポキシ樹脂を用いている。

金型構造は図８（Ｂ）示す様に上型８２及び下型８３には成形する樹脂基体８０の表面に対応する立体形状を賦形し、その立体表面に回路のパターン溝８１を４個所に設けている。それぞれの回のパターン溝８１の形状は長方形断面となる様な形状の樹脂基体８０を成形できる上下金型８２，８３を製作し、成形した樹脂基体８０の回路パターン溝８１に、導電性物質８４を充填する。導電性物質８４の主材料として銅粉を用いているが、電気導電性に優れた材料、例えば銀、アルミニュウム、或いは金等でもよく、銅粉とそのバインダとなる樹脂の混合比は例えば、銅粉７０Ｖｏｌ％、バインダ３０Ｖｏｌ％を用いている。

シリカ配合熱硬化性エポキシ樹脂をトランスファ成形法で樹脂基体８０を成形した後、銅粉７０Ｖｏｌ％、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）粉末３０Ｖｏｌ％の割合で混合した導電性物質８４を混練溶融後、粉砕ペレット化し、図８（Ｂ）に示す略方形状の上下金型８２，８３を用い射出成形法でノズル８５を介し導電物質８４を充填成形する。即ち、下金型８３に樹脂基体１をインサートし、上金型８２をかぶせ、ノズル８５から導電性物質８４を射出注入することで回路パターン溝８１に完全充填される様に成されている。

又、図９（Ａ）に示す様に合成樹脂で枠状に形成された枠状樹脂基体９０に電子デバイス部品としてコネクタ９１等を形成し、このコネクタ９１のコンタクト９２に配線を施す場合には、一般にはＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）やＦＦＣ（Flexible Flat Cable）が利用され、又、枠状樹脂基体９０の形成と共に配線をインサート成型させて配線を同時に形成したものなどが知られている。

従来構成では、図９（Ｂ）に示す様に、枠状樹脂基体９０の形成と同時にコネクタ９１のコンタクト（接触子〕９２が挿入可能な段部溝９３が形成され、この段部溝９３内に先端が略コ字状或いはＪ字状に折れ曲がったコンタクト９２を挿入固定した後にコンタクト９２にＦＰＣやＦＦＣのケーブル９４の先端に半田付け９５されている。
特開２００１−１９６７０５号公報

従来例の図９（Ａ），図９（Ｂ）で説明した異形構造のコネクタ９１用のコンタクト９２からなる電子デバイス部材を枠状樹脂基体９０に配設するためには、枠状樹脂基体９０の成型後にコンタクト９２を段部溝９３内に挿入固定する作業の他にＦＦＣ等のケーブルの半田付け作業を必要とし、作業が煩雑化する課題がある。更に、コンタクト９２を作成する為の金型の作成や別工程でのコンタクト９２のプレス作業等を考慮すると、更に作業工程が増大する。

又、特許文献１の公開技術を用いて枠状樹脂基体９０にコネクタ用のコンタクト９２を取り付ける場合を考えると、特許文献１では、枠体樹脂基体９０上にリード配線のみを施すための技術であり、リード配線部分とコンタクト９２の端子部分が同時に一体で形成できない。この技術を実際に実施した場合、配線部やプラグピンに対して安定した接圧を発生しながら電気的に接触するいわゆるコンタクト９２を上述の様に別途プレス成型して用意する必要があり、コンタクト９２等の異形部材の形状が複雑になった場合、コンタクト９２の折り曲げ工程や折り曲げ部を有する金型において、コストが増大するだけでなく、設計変更等（配線およびコンタクト９２の位置の変更）が起こった場合に、射出成型金型の変更が必要となり、金型の設計変更に要する時間が長くなり、コストが更に高まり、信頼性の面で非常に好ましくない。

本発明は叙上の課題を解消するためになされたもので、発明が解決しようとする課題は簡単な工程によって樹脂基体や枠体樹脂基体に異型部材を形成する場合、配線と同時にコンタクトの様な異形部材を得ることを目的とするものである。特に、本発明に於いては設計変更に対して、容易かつ廉価に短期間に回路変更及び電子デバイス部品の作成が可能なものが得られる。

第１の本発明の異形部材は、立体形状を有する樹脂基体に形成される異形部材形状と反対形状の水分解性樹脂を樹脂基体に形成し、樹脂基体に異形部材部を形成し、異形部材形状と反対形状の水分解性樹脂を分解して、異型部材を形成する様に成したものである。

第２の本発明の電子デバイス部材は、立体形状を有する樹脂基体に形成される電子デバイス部材形状と反対形状の水分解性樹脂を樹脂基体に形成し、樹脂基体に配線を形成すると同時に電子デバイス部材部を形成し、電子デバイス部材形状と反対形状の水分解性樹脂を分解して、電子デバイス部材を形成する様に成したものである。

第３の本発明の異形部材の製造方法は、立体形状を有する樹脂基体に形成される異形部材形状と反対形状の水分解性樹脂を樹脂基体に形成する工程と、樹脂基体に異形部材部を形成する工程と、異形部材形状と反対形状の水分解性樹脂を分解する工程により異形部材を形成する様に成したものである。

第４の本発明の電子デバイス部材の製造方法は、立体形状を有する樹脂基体に形成される電子デバイス部材形状と反対形状の水分解性樹脂を樹脂基体に形成する工程と、樹脂基体に配線を形成すると同時に電子デバイス部材部を形成する工程と、電子デバイス部材形状と反対形状の水分解性樹脂を分解する工程により電子デバイス部材を形成する様に成したものである。

本発明の異形部材及び電子デバイス並びにそれらの製造方法によれば、ＭＩＤ（Molded Interconnect Device）やＦＰＣ、ＦＦＣを採用せず、又、コンタクト等の湾曲部を有する異形部材の折り曲げ工程や折り曲げ部用の金型を廃止することによって、廉価に異形部材や電子デバイス機能付き樹脂基体を製造することが可能となり、特に、設計変更に容易に短時間で対応可能で、射出成型金型の変更が必要でなく、コンタクト形成用の樹脂型の形成に代用させることで容易にコンタクト位置、配線パターンの変更が可能となる。更に、コンタクトの湾曲部の応力集中や電気接合面や接触面に電気的不安定原因が存在しないことから、電気的接触の信頼性の向上した電子デバイスが得られる。

以下、本発明の１形態例の異形部材及び電子デバイス部材並びにそれらの製造方法を図１乃至図５により詳記する。図１は、本発明の配線及び異形部材の形成方法説明用の斜視図、図２（Ａ）乃至（Ｅ）は，本発明の異形部材及び電子デバイス部材の製作工程を示す斜視図、図３（Ａ）（Ｂ）は、本発明の１形態例の異形部材を構成するコネクタのコンタクトの要部斜視図及び側断面図、図４は本発明の異形部材及び電子デバイス部材が用いられる電子機器の１形態例を示す要部の組み立て状態を示す斜視図、図５は本発明の異形部材としてのコネクタのコンタクトを形成する為の説明用の斜視図である。

図１乃至図５において、図１乃至図３を説明するに、さきだち図４の組立図及び図５のコンタクト形成方法によって、本発明が用いられる電子機器としてのタッチパネル付表示装置の全体的構成を説明する。

図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に於いて、図４（Ａ）はタッチパネル付表示装置の組み立て状態図、図４（Ｂ）はタッチパネル付表示装置の分解斜視図であり、図４（Ａ）に於いて、４０は全体としてタッチパネル付表示装置（以下ＬＣＤ「液晶表示装置」と記す）を示すものであり、額縁状のベゼル４１の下端には枠状のタッチプレート４２が嵌め込まれ、更に、タッチプレート４２の下端には同じく枠型の樹脂基体４３が配設されている。この樹脂基体４３は熱可塑性合成樹脂或いは熱硬化性合成樹脂によってトランスファ成形法あるいは射出成形法で形成されている。

上述の樹脂基体４３の直方形の枠体を構成する長手方向の桁部材４５ａの略中央位置には圧電素子４４が装入されて保持される圧電素子装着部４６が設けられ、桁部材４５ａの手前側には入出力コネクタ部４８が形成されている。樹脂基体４３の枠体を構成する短辺方向の梁部材４５ｂ及び桁部材４５ａの上面にはＦＦＣやＦＰＣを介して入出力コネクタ部４８と圧電素子装着部４６間を接続する配線４７が敷設されている。圧電素子４４は圧電素子装着部４８上に載置され配線４７に半田付けされる。この枠型の樹脂基体４３に下端には更に、ＬＣＤモジュール４９ａが配設されている。４９ｂはＬＣＤモジュール４９ａの底面を覆う底板である。

上述の様な各部品を組み上げたＬＣＤ４０は電子機器の本体側の制御回路を介して入出力コネクタ部４８に所定の入力電圧が供給されて圧電素子４４に与えられる。よって、この圧電素子４６からの電圧出力に応じてタッチパネルを変位させることで、タッチパネル４２を操作しているユーザの指先には圧電素子４６の変位感触の感覚を与えることが出来る様に成されている。

上記した樹脂基体４３をＬＣＤモジュール４９ａの下方向から視た斜視図が、従来例として説明した図９（Ａ）及び図９（Ｂ）に示されている様に段部溝９３内にコネクタ９１のコンタクト９２が挿入され、この段部溝９３内に異形部材、即ち、先端が略コ字状或いはＪ字状に折れ曲がったコンタクト９２を挿入固定した後にＦＰＣやＦＦＣのリードの先端に半田付けされている。

本発明では上記した、樹脂基体４３の入出力コネクタ部４８のコンタクト等の異形部材を簡単に形成するために、ＦＦＣやＦＰＣを用いずに、設計変更が容易で簡単にコンタクト９２等の異形部材及び配線が可能な異形部材及び電子デバイス部材並びにそれらの製造方法を得ようとするものである。本発明の入出力コンタクト部４８は特許文献１に開示されたと同様に樹脂基体４３の成型と同時に予め配線用の回路パターン用の配線溝５０を図５に示す様に形成しておき、この配線溝５０内にデスペンサーを介して導電性物質８４を充填するが、この導電性物質８４の充填作業の前に予め水分解性樹脂でコンタクト９２即ち、異形部材の形状と対応する面に反対形状の水分解性樹脂型５１を賦形した後に導電性物質８４を配線溝５０内に沿ってデスペンサーを介して充填させて行き配線を形成すると共に水分解性樹脂型５１上にも導電性物質８４を図４の矢印Ｄの様に連続して塗布して行き乾燥後にコンタクト９２等の異形部材を構成させている。

以下、図２（Ａ）〜図２（Ｅ）及び図３（Ａ）図３（Ｂ）によって電子デバイス部材として、コネクタ用のコンタクト（接栓座用接触子バネ）の形成方法を詳記する。図２（Ａ）で１は図４及び図５で説明したと同様の樹脂基体４３であり、又、樹脂基体４３の材料としては、射出成型が可能で射出成型の温度及び水分解性型の分解工程に耐えるものであれば、特に指定はなく、樹脂基体４３自体の機械的強度の観点から、たとえば、ＡＢＳ、ＰＣ、ＰＣ＋ＡＢＳ等の熱可塑性或いは熱硬化性合成樹脂を用いることが出来る。この樹脂基体４３の図２（Ａ）の如き所定位置２１上にコンタクト３０を形成する場合に、この所定位置２１上に水分解性樹脂、例えば、ポリビニルアルコール（Polyvinyl Alcohol：以下ＰＶＡと記す）を用いて、図３（Ａ）に示す様な例えば、先端に段部３１と湾曲部３２を有し、コネクタプラグのピン又は接触片に所定の摩擦力を付与可能なコンタクト３０の段部３１や湾曲部３２と対応する水分解性樹脂型２２を樹脂基体４３の所定位置２１上に図２（Ｂ）に示す様に形成して、設計変更に容易かつ短時間で廉価に対応させようとするものである。

次の工程では、図２（Ｃ）に示す様に、回路パターンは主材料として銅粉を用いた導電性物質８４をデスペンサーによる押し出してパターニングする。導電性物質８４は電気導電性に優れた材料、例えば銀、アルミニュウム、或いは金などでもよく、銅粉とそのバインダとなる樹脂の混合比は特許文献１と同様に例えば、銅粉７０Ｖｏｌ％、バインダ３０Ｖｏｌ％であつてよい。この導電性物質８４により回路パターンの配線（ケーブル）８４とコンタクト３０が連続的に同時に形成される。

このような、樹脂基体４３と導電性物質８４との接着力を高めるために、図５で説明したように樹脂基体８４の成型時に同時に配線溝５０を形成し、又は、回路パターンの配線８４を貼り付け、或いは、版を作成して回路パターンを形成しても良い。又、水分解性樹脂型５１にコンタクト用の溝５２を形成しても良い。

次の工程では、図２（Ｄ）に示す様に導電性物質８４とコンタクト３０を熱処理により硬化させることで導電性物質８４の配線とコンタクト３０が一体に形成される。

更に、次の工程では図２（Ｅ）に示すように、水分解性樹脂型２２を水２３により洗い流すことで、水分解性樹脂型２２が無くなり、弾性に富むコンタクト３０が形成される。ＰＶＡで構成された水分解樹脂型２２は酢酸ビニルを重合しポリ酢酸ビニルとし、これを鹸化（けん化、加水分解）するが、完全な加水分解物のみでなく、けん化物を含むが熱水によれば、水分解性樹脂型２２はよく溶解する。従って、ポリ酢酸ビニルを部分けん化して結晶性を阻害して常温の水に溶けるようにしても良い。又、液体アンモニウム、ジメチルスルホキシドや有機性溶剤としてのジメチルホルムアミド、エチレングライコール、エタノールアミンで溶解させても良い。上述のような工程により図３（Ａ）、図３（Ｂ）に示すコンタクト３０が樹脂基体４３上に形成可能となる。

図１（Ａ）は本発明の異形部材の他の形成方法を模式的に示した要部の斜視図であり、１は樹脂基体４３と同様の電子機器の筐体、電子デバイス部材筐体等を含む配線用基板であり、この配線用基板１上に回路パターン用版２を形成する。この回路パターン用版２の配線路溝３の所定位置に水分解樹脂型２２をＰＶＡで形成する。この水分解樹脂型２２は図２（Ａ）で説明したと同様に異形部材となるコンタクト３０の形状に対応する反対の形状に賦形する。

次に、金属粉にバインダを混合した導電性物質８４を回路パターン用版２に形成された配線路溝３に沿ってデスペンサー４から所定角度θ傾け一定の速度Ｖで移動送出する。更に、配線路溝３に連接する水分解樹脂雄型２２の外表面に沿ってコンタクト３０の段部３１と湾曲部３２に対応する曲率面５上にデスペンサー４の角度θの傾度を所定角度に調整し、かつ、速度Ｖで移動させ導電性物質８４を配線路溝３内より厚く塗布する。

上記した導電性物質３で形成された配線及びコンタクトが硬化した段階で水分解樹脂型２２を水又は熱水或いは上記した各種溶剤によって溶解させた後に回路パターン用版２を除去すれば、配線用基板１上に配線と連接したコネクタ用のコンタクト３０を図１（Ａ）のように構成することが出来る。

図６は電子デバイス部材としてコイルを互いに直交する様に配設された配線用基板間に垂直に形成させるように成したものであり、第１の配線用基板６０上で第２の配線用基板６２近傍に略円柱状の外周に螺旋形状溝を形成したＰＶＡで形成した雌型６１を立設し、図１で説明したと同様にデスペンサー４を介して第１及び第２の配線基板６０、６１上の配線及び雌型６１の螺旋溝に沿って導電性物質８４を連続形成し、乾燥後に雌型６１を除去或いは除去しない様（コアーとする）に形成することで、電子デバイス部材を立設配置することが出来る。

図７（Ａ）（Ｂ）は異形部材としてのコイルバネ７３の形成方法を示すもので、図７（Ａ）に示す様にシャーシ、樹脂基体、底板などで構成される基板７０上に円錐体の外周に沿って形成した螺旋状溝を形成したＰＶＡで形成した雌型７１を植立し、雌型７１の螺旋溝に沿って導電性物質８４を充填形成することで図７（Ｂ）の様な円筒状或いは円錐状のコイルバネ７３を得るようにしたものである。

上記した本発明によれ、ＭＩＤによる樹脂基体やＦＰＣ，ＦＦＣを採用せず、又、電気配線の折り曲げ工程を行なわず、配線と同時に樹脂基体上コンタクトの様ない異形部材を製造することが可能となる。

又、本発明によれば、版および、コンタクト形成用水分解性樹脂型を用いることで、製作に長時間を要する射出成金型の変更を行なうことなく、設計変更に容易に短時間で廉価に対応可能となる。

更に、応力集中するコネクタ端子の折り曲げ部やコネクタ端子と配線部の接触面の如き電気的接触の不安定原因となる電気接合界面が存在しないことから、電気接触部の信頼性が大幅に向上するなどの効果を奏する。

本発明は、前述しかつ図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実施が可能である。例えば、本例では電子機器としてタッチパネル付ＬＣＤについて説明したが、一般の記録再生装置、携帯用電話機、ＴＶ受像機、デジタルカメラ等の筐体、樹脂基板、電子デバイ部品に等に適用可能である。

本発明の異形部材及び電子デバイス並びにそれらの製造方法の一形態例を示す要部の斜視図である。 本発明の異形部材及び電子デバイス並びにそれらの製造方法の工程を説明するための要部の側断面図である。 本発明で得られた異形部材及び電子デバイス全体的な斜視図及び側断面図である。 本発明の異形部材及び電子デバイス並びにそれらの製造方法が用いられる電子機器の分解斜視図である。 本発明の異形部材及び電子デバイス並びにそれらの製造方法の他の工程を説明するためのコネクタ部の斜視図である。 本発明の異形部材及び電子デバイス並びにそれらの製造方法の更に他の工程を説明するためのコイルの斜視図である。 本発明の異形部材及びにそれらの製造方法の更に他の工程を説明するためのコイルバネの斜視図である。 従来の電子デバイス及びその製造方法を示す斜視図及び側断面図である。 従来の電子デバイス及びにその製造方法を示す樹脂基体とコネクタ部の斜視図である。

符号の説明

１…配線用基板、２…回路パターン用版、３…配線路溝、４…デスペンサー、５…曲率面、２１…所定位置、２２，５１…水分解性樹脂雄型、３０…コンタクト、３１…段部、３２…湾曲部、４０…タッチパネル付表示装置、４１…ベセル、４２…タッチプレート、４３…枠型の樹脂基体、４８…入出力コネクタ部、４９ａ…ＬＣＤモジュール、４９ｂ…底板、５０…配線溝、６０…第１の配線基板、６１，７１…雌型、６２…第２の基板、６３…配線、６４…コイル、７０…基板、７３…コイルバネ、８０…樹脂基板、８１…パターン溝、８２…上型、８３…下型、９０…樹脂基体、９１…コネクタ、９２…コンタクト

Claims (7)

1. 立体形状を有する樹脂基体に形成される異形部材形状と反対形状の水分解性樹脂を該樹脂基体に形成し、該樹脂基体に該異形部材部を形成し、該異形部材形状と反対形状の水分解性樹脂を分解して、該異型部材を形成して成ることを特徴とする異形部材。
2. 前記異形部材がコイルバネであることを特徴とする請求項１記載の異形部材。
3. 立体形状を有する樹脂基体に形成される電子デバイス部材形状と反対形状の水分解性樹脂を該樹脂基体に形成し、該樹脂基体に配線を形成すると同時に該電子デバイス部材部を形成し、該電子デバイス部材形状と反対形状の水分解性樹脂を分解して、該電子デバイス部材を形成する様に成したことを特徴とする電子デバイス部材。
4. 前記電子デバイス部材がコネクタのコンタクトであることを特徴とする請求項３記載の電子デバイス部材。
5. 前記電子デバイス部材がコイルであることを特徴とする請求項３記載の電子デバイス部材。
6. 立体形状を有する樹脂基体に形成される異形部材形状と反対形状の水分解性樹脂を該樹脂基体に形成する工程と、
   前記樹脂基体に前記異形部材部を形成する工程と、
   前記異形部材形状と反対形状の水分解性樹脂を分解する工程により該異形部材を形成する様に成したことを特徴とする異形部材の製造方法。
7. 立体形状を有する樹脂基体に形成される電子デバイス部材形状と反対形状の水分解性樹脂を該樹脂基体に形成する工程と、
   前記樹脂基体に配線を形成すると同時に前記電子デバイス部材部を形成する工程と、
   前記電子デバイス部材形状と反対形状の水分解性樹脂を分解する工程により該電子デバイス部材を形成する様に成したことを特徴とする電子デバイス部材の製造方法。
   

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