JP2006179835A - フレキシブル配線基板及びこれとコネクタとの導通接続構造 - Google Patents

Abstract

【課題】コネクタに挿抜する際のダメージを最小限に抑えることができ、反復使用に対する耐久性に優れた通電試験用ＦＰＣとその導通接続構造を提供する。
【解決手段】通電試験用ＦＰＣ１は、絶縁材料からなる表層２とこれより熱膨張係数の大きい材料で形成した裏層３を積層してなるベースシート４の表層２上に、導体層を所定の配線パターンにパターニングした配線５を形成し、その接続端子５ａが並設された接続端子部１ａを除いて絶縁保護層６が被着され、構成されている。この通電試験用ＦＰＣ１の接続端子部１ａを(ａ)に示す平坦な状態でコネクタに挿入し、挿入された接続端子部１ａに(ｂ)に示すように熱風を吹き付けて加温することにより、配線５の表面が凹状に湾曲するように変形させ、コネクタ内の接触子に配線５を導通接触させる。
【選択図】図１

Description

この発明は、導通接続試験用に反復使用されるフレキシブル配線基板（以下、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）という）、及びこれとコネクタとの導通接続構造に関する。

例えば液晶表示モジュール等の電子機器の動作確認のための通電試験を行う場合、試験信号発生機と試験対象の電子機器を電気接続するために、通常は、ＦＰＣが用いられる。この場合、試験対象の電子機器におけるプリント回路基板（ＰＣＢ：Printed Circuit Board）には、機器に実装されるＦＰＣを導通接続する為のコネクタが設けられている。

ＦＰＣをプリント回路基板に導通接続するためのコネクタとしては、アクチュエータを回動させてコネクタのＦＰＣ挿抜口を開閉するとともに挿入されたＦＰＣの接続端子をコネクタ内に設けられている接触子に対して圧接させ、ＦＰＣをコネクタに挿抜するための力を殆ど必要としない所謂ＺＩＦ（Zero Insertion Force）型コネクタと、特許文献１に示されるように、コネクタ内の二股接触子に対してＦＰＣの接続端子部を強制挿抜する所謂ＮＯＮ−ＺＩＦ型のコネクタがある。

ＺＩＦ型コネクタは、ＦＰＣの挿抜が容易であるが、コネクタ自体の高さが比較的高くなるために搭載される機器の薄型化には不利となる。これに対して、ＮＯＮ−ＺＩＦ型コネクタは、ＦＰＣの挿抜に相応の力を必要とするが、コネクタ自体の高さをＺＩＦ型コネクタよりも低くすることができるため、搭載機器の小型薄型化に有利となる。

上述した何れの型のコネクタも、ＦＰＣの接続端子部を接触子により挟持して両者を導通接続するため、特許文献１に示されるような通常のＦＰＣを通電試験用として反復使用すると、ＦＰＣの接続端子部分が多大なダメージを受ける。これは、コネクタの接触子の導通接触部が、確実にＦＰＣ接続端子部を挟持できるように鋭利な突起形状に形成されていることにも起因している。

特に、ＦＰＣをコネクタ内の二股接触子に対して強制挿抜するＮＯＮ−ＺＩＦ型のコネクタの場合、通電試験用ＦＰＣが挿抜の都度受けるダメージがより甚大であるため、頻繁にＦＰＣを交換しなければならず、試験に要する検査コストが著しく増大する。
特開２００４−２１３９１７号公報

本発明の課題は、ＮＯＮ−ＺＩＦ型のコネクタに導通接続する場合も挿抜の際のダメージを最小限に抑えることができ、反復使用に対する耐久性に優れた通電試験用ＦＰＣとそのコネクタとの導通接続構造を提供することである。

本発明の通電試験用ＦＰＣは、ベースシートの表面に導体層からなる複数の配線が所定のパターンに形成されてなり、通電試験用に反復使用されるＦＰＣであって、少なくとも前記ベースシートに前記配線の各接続端子が並設された接続端子部を、前記接続端子と前記ベースシートとが略平坦に延在する第１の形態から前記接続端子の露出側表面が凹状に湾曲した第２の形態へ、又は、前記第２の形態から前記第１の形態へ、加熱されることにより変形させる熱変形層を備えていることを特徴とするものである。

また、本発明の導通接続構造は、ベースシートの表面に導体層からなる複数の配線が所定のパターンに形成されてなり、少なくとも前記ベースシートに前記配線の各接続端子が並設された接続端子部を、前記接続端子と前記ベースシートとが略平坦に延在する第１の形態から前記接続端子の露出側表面が凹状に湾曲した第２の形態へ、又は、前記第２の形態から前記第１の形態へ、加熱されることによって変形させる熱変形層を備えている通電試験用ＦＰＣと、前記通電試験用ＦＰＣの前記接続端子部の厚さよりも大きい間隔を保って対向する一対の導通挟持部材を備えるコネクタとを備え、前記通電試験用ＦＰＣの前記接続端子部を、前記一対の導通挟持部材間に前記第１の形態で進入させた後、前記第２の形態に向けて熱変形させることにより、前記接続端子部が、前記接続端子が設置された前記ベースシートの表面とは反対側の裏面を前記一対の導通挟持部材のうちの一方の導通挟持部材により支持され、前記接続端子の表面を他方の導通挟持部材に導通接触させた状態で、前記コネクタに導通接続されていることを特徴とするものである。

本発明の通電試験用ＦＰＣ及びそのコネクタとの導通接続構造によれば、ＦＰＣの接続端子部をその厚さより大きく離隔したコネクタの導通挟持部材間に平坦な形態で挿入した後に接続端子表面が凹状に湾曲するように変形させるから、接続端子部の凸状に湾曲したベースシート裏面が一方の導通挟持部材により支持されることにより反対側の凹状に湾曲しようとする接続端子表面が他方の導通挟持部材に接続端子部自体の曲げ弾性力により押圧された状態で面接触する。従って、ＦＰＣの接続端子部をコネクタの対向配置された導通挟持部材間に抵抗なく円滑に挿入することができ、且つ、挿入後は導通挟持部材に接続端子表面を面状に圧接させて安定した導通接触状態を得ることができ、その結果、通電試験に長期にわたり反復使用してもダメージの少ない耐久性に優れたＦＰＣを提供できるとともにこれを用いることにより通電試験のコストを大幅に低減することが可能となる。

本発明のフレキシブル配線基板においては、配線を担持する表層とこの表層よりも熱膨張率の高い裏層との２層構造にベースシートを形成し、このベースシートを熱変形層とすることが好ましく、これにより、所望の加熱による形態変形が確実に発現するＦＰＣを安価に製造できる。

また、本発明のフレキシブル配線基板においては、配線を形状記憶合金で形成して熱変形層とすることが好ましく、これにより、加熱による接続端子部の所期の形態変形が極めて明確に発現し、コネクタの導通挟持部材との確実な導通接触状態がより安定的に得られる。

以下、本発明の好適な実施形態について説明する。
図１は本発明の一実施形態としての通電試験用ＦＰＣを示す断面図で、(ａ)は熱変形前の形態を示し、(ｂ)は熱変形後の形態を示している。

本実施形態の通電試験用ＦＰＣ１は、共に絶縁層である表層２と裏層３を積層してなる２層構造のフレキシブルなベースシート４の表層２上に、導体層からなる複数の配線５が所定のパターンに形成されて積層され、更に、この上に、絶縁保護層６が、各配線５の接続端子５ａとする先端部が紙面垂直方向に所定のピッチで並設されている接続端子部１ａを除いてオーバーコートされ、構成されている。

ここで、本実施形態におけるベースシート４の表層２と裏層３は、それぞれ、表層２の熱膨張係数が裏層３のそれよりも一桁程度小さい樹脂材料で形成されている。それら材料の組合せの一例として、例えば表層２をポリイミド樹脂で形成した場合、裏層３の材料としてはシリコーン樹脂が好ましい。なお、表層２と裏層３の材料の組合せとしては、上記組合せに限らず、フレキシブルな絶縁性ベースシート材料として好適で、且つ、表層２の熱膨張係数が裏層３の熱膨張係数よりも小さくなるものを用いればよい。

本実施形態における複数の配線５は、表層２の上に銅箔を貼着した後、フォトリソグラフィーにより所定の配線パターンにパターニングすることにより形成されている。また、絶縁保護層６は、ベースシート４の表層２と同じ材料のポリイミド樹脂を用い、本通電試験用ＦＰＣ１の接続端子部１ａを除いたエリア全体にわたり塗布形成されている。

上述のように構成された通電試験用ＦＰＣ１に対して、図１(ｂ)に示すように、例えばブロア７を用いて熱風を吹き付ける等の方法により、その一方の端部の接続端子部１ａを加熱すると、この接続端子部１ａ全体が、配線層５の表面が凹状に湾曲した形態に変形する。この変形はベースシート４を構成する表層２と裏層３の熱膨張係数の違いに起因している。すなわち、接続端子部１ａにおけるベースシート４が加熱されることにより、裏層３の方が表層２よりも大きく伸長し、ベースシート４が伸長度合いの小さい表層２側に曲がり、これに追随して接続端子部１ａ全体が配線５側に曲がる。従って、本実施形態の通電試験用ＦＰＣ１においては、表層２と裏層３の２層構造をなすベースシート４が本発明における熱変形層となる。

なお、図１(ｂ)に示すように、本実施形態においては、ベースシート４の裏層３側に熱風を吹き付けているため、接続端子部１ａの裏層３の温度が表層２や配線層５の温度よりも或る程度高くなるが、この温度差は接続端子部の所期の変形つまり配線層５の表面を凹状に湾曲させる変形を助長する。従って、本実施形態における熱風の吹きつけ方向つまり加熱源の配置は、より好ましい配置である。

次に、上記通電試験用ＦＰＣ１をコネクタに導通接続する構造とその導通接続作業手順について、図２(ａ)、(ｂ)に基づき説明する。

本実施形態のコネクタ１０は、ＮＯＮ−ＺＩＦ型コネクタであり、二点鎖線で示すケーシング１１内に金属製の二股形状をなす接触子１２が所定の間隔で紙面垂直方向に並設されてなり、ＰＣＢ１３上の所定位置に設置されている。各接触子１２は、一対の挟持枝部１２ａ、１２ａを有し、これら挟持枝部１２ａ、１２ａの先端凸部１２ｂ、１２ｂが所定の距離ｄを隔てて対向する形状に一体に形成されている。これら先端凸部１２ｂ、１２ｂは、製品に組み込まれる実装用ＦＰＣの接続端子部を挟持して各配線の接続端子と導通接触する接点となる部分であり、それらの対向距離ｄは、挿入される実装用フレキシブル配線基板の接続端子部の厚さよりも若干小さい寸法に設定されている。従って、実装時においては、このＮＯＮ−ＺＩＦ型コネクタ１０の一対の挟持枝部１２ａ、１２ａ間に実装用ＦＰＣの接続端子部が強制挿入されて一対の先端凸部１２ｂ、１２ｂに挟持され、対応する一方の先端凸部１２ｂが配線表面に確実に導通接触せしめられる。

しかるに、本実施形態の通電試験用ＦＰＣ１は、図２(ａ)に示すように、接続端子部１ａの厚さｔが、コネクタ１０における一対の挟持枝部１２ａ、１２ａの先端凸部１２ｂ、１２ｂ間の距離ｄよりも若干小さく設定されている。これにより、通電試験用ＦＰＣ１の図示されるように略平坦に延在した第１の形態をなす接続端子部１ａをコネクタ１０内の挟持枝部１２ａ、１２ａ間に挿入する際は、略抵抗無く円滑に挿入され、多大なダメージを被ることはない。

通電試験用ＦＰＣ１の接続端子部１ａをコネクタ１０のケーシング１１に設けられた挿抜口１１ａから挟持枝部１２ａ、１２ａ間に挿入した後は、図２(ｂ)で示すように、ブロア７により熱風をＦＰＣ１の背面側つまりベースシートの裏面側からケーシング挿抜口１１ａに向けて吹き付ける。これにより、熱風が挿抜口１１ａからコネクタ１０内に流入してＦＰＣ１の接続端子部１ａが加熱され、接続端子部１ａに図１(ｂ)に示される配線５表面が凹状に湾曲する第２の形態に向けた熱変形が発現する。

その結果、図２(ｂ)で示されるように、接続端子部１ａのベースシート背面が対応する一方の挟持枝部１２ａの先端凸部１２ｂにより支持されるとともに、配線５（図１参照）表面が接続端子部１ａ自体の弾性により対応する他方の挟持枝部１２ａの付け根部１２ｃに面状に圧接した安定導通接触状態が得られる。この安定導通接触状態において、試験担当者は規定の通電試験を実施する。なお、図２(ｂ)に示す安定導通接触状態は、ブロア７による加熱を停止した後も、通電試験を行う程度の時間は充分に維持されるから、通電試験中に通電試験用ＦＰＣ１とコネクタ１０の導通接続が不安定になる虞はない。

通電試験が終了したら、通電試験用ＦＰＣ１を引き抜き、次順の製品の通電試験に備える。この際、通電試験用ＦＰＣ１の接続端子部１ａが上述のように湾曲変形したままの状態で引き抜いても、接続端子部１ａは、引き抜きの際にそれ自体の弾性で接触子１２に係合することによる僅かな抵抗力が作用するだけで、容易に抜装される。従って、接続端子部１ａは挿入時だけでなく引き抜き時においてもダメージは殆ど受けず、本ＦＰＣ１は以降の通電試験に対し充分に反復使用できる。

以上のように、本実施形態では、通電試験用ＦＰＣ１のベースシート４を配線５が形成される側の表層２とこれより熱膨張係数が大きい裏層３を積層した２層構造に形成したから、保護絶縁層６を被着しない接続端子部１ａを、加熱するだけで容易に配線５表面が凹状に湾曲するように変形させることができる。また、この通電試験用ＦＰＣ１は、その接続端子部１ａの厚さｔが導通接続されるコネクタ１０における接触子１２の挟持枝部１２ａ、１２ａ間の間隔ｄよりも薄く形成されているから、接続端子部１ａをコネクタ１０内に容易に挿入できる。さらに、挿入された接続端子部１ａに熱風を吹き付けるだけで上述した所望の形状に容易に熱変形させることができ、その結果、接続端子部１ａをそれ自体の弾性により接触子１２に確実且つ安定的に面接触させた導通接触状態が得られる。そして、通電試験終了後は、接続端子部１ａをそのまま引き抜くだけで、接続端子部１ａをコネクタ１０から損傷することなく容易に抜装できる。かくして、本実施形態の通電試験用ＦＰＣ１は、簡単な作業手順で多くの回数の通電試験に反復使用でき、通電試験に要するコストを大幅に低減することができる。

次に、本発明の他の実施形態について、図３(ａ)、(ｂ)に基づき説明する。なお、上記実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付して、その説明を省略する。

図３(ａ)に示すように、本実施形態の通電試験用ＦＰＣ２０は、単層のベースシート２１の一方の表面に形状記憶合金からなる複数の配線２２が形成され、これら配線２２の各接続端子２２ａが所定のピッチで並設された接続端子部２０ａを除いて絶縁保護層２３が被着され、構成されている。この接続端子部２０ａも、例えば上記実施形態で用いたものと同じＮＯＮ−ＺＩＦ型コネクタ１０（図２参照）に導通接続されるとした場合、その厚さｔが接触子挟持枝部１２ａ、１２ａ間の間隔ｄ（図２(ａ)参照）よりも薄く形成されている。

配線２２は、形状記憶合金としてＴｉ−Ｎｉ合金を用い、フォトリソグラフィーにより所定の配線パターンに形成されている。このＴｉ−Ｎｉ形状記憶合金からなる配線２２は、図３(ｂ)に示される形状、すなわち、接続端子部２０ａの配線層２２の表面が凹状に湾曲した形状、を記憶している。

上述のように構成された本通電試験用ＦＰＣ２０をコネクタに挿入する際は、図３(ｂ)に示されるように接続端子部２０ａが湾曲した形状の通電試験用ＦＰＣ２０を、図３(ａ)に示される全体が略平坦な形状に変形させる。この作業は、作業者が湾曲した接続端子部２０ａを指先に挟んで表裏両面から押圧することにより容易に可能である。

次に、コネクタ内に挿入された接続端子部２０ａに対して、上記実施形態と同様にブロアにより熱風を吹き付けて加温する。そして、配線２２の温度が約４５℃程度に上昇すると、配線２２が記憶されていた形態、つまり図３(ｂ)に示すように接続端子部２０ａ全体が配線２２の表面が凹状に湾曲した形態に戻るために変形を開始する。この戻ろうとする形態は、図１(ｂ)に示した形態と同じであり、従って、本実施形態においても図２(ｂ)に示される状態と同じ導通接触状態が得られる。すなわち、接続端子部２０ａにおけるベースシート２１の背面がコネクタの一方の挟持枝部に支持されるとともにそれ自体の弾性により配線２２の接続端子２２ａ表面を他方の挟持枝部に面状に圧接させた状態となる。この場合、その接続端子部２０ａが対応する挟持枝部に面接触した形態は形状記憶合金に記憶された形状に基づくものであるから、上記実施形態の場合のように熱膨張係数の違いに基づいて変形した形態に比べて弾性が大きく、その分、より大きい圧力で接続端子２２ａ表面を対応する挟持枝部に圧接させることができ、より安定した導通接触状態が得られる。

上述の導通接触状態下で通電試験を実施した後は、試験用ＦＰＣ２０をコネクタからそのまま引き抜けばよい。この際、接続端子部２０ａは図２(ｂ)に示した形態と略同じ形態をなしてコネクタ接触子に係合しているが、熱膨張係数の違いに基づいて変形した上記実施形態の場合に比べて弾性が大きく、その分、引き抜きの際の係合力も大きくなるが、配線２２の表面が損傷される程ではない。従って、本実施形態の通電試験用ＦＰＣ２０も、多数回にわたる通電試験に対して充分に反復使用できる。

以上のように、本実施形態では、通電試験用ＦＰＣ２０の配線２２を形状記憶合金で形成したから、保護絶縁層２３を被着しない接続端子部２０ａを、加熱するだけで記憶されている形状つまり配線２２表面が凹状に湾曲した形状に容易に変形させることができ、また、その接続端子部２０ａの厚さｔが導通接続されるＮＯＮ−ＺＩＦ型コネクタの接点間隔よりも薄く形成されているから、接続端子部２０ａをコネクタに対して容易に挿抜できる。そして、挿入された接続端子部２０ａに熱風を吹き付けるだけで上述した記憶形状に容易に変形させることができ、その結果、接続端子部２０ａをそれ自体の弾性によりコネクタ内の接触子により確実且つ安定的に面接触させた導通接触状態が得られる。従って、本実施形態の通電試験用ＦＰＣ２０とその導通接続構造によれば、同一の通電試験用ＦＰＣ２０を簡単な作業手順で多くの回数の通電試験に反復使用でき、通電試験に要するコストを大幅に低減することができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、図３に示した実施形態においては、配線２２を形状記憶合金で形成したが、これに限らず、ベースシート２１を２層に形成し、その配線２２が形成されない裏側の層を形状記憶合金で形成してもよい。

また、図１に示した実施形態においては、加熱することにより接続端子部１ａを湾曲させたが、接続端子部を常温で湾曲させておき加熱することにより平坦化する構成としてもよい。この場合、コネクタ内に挿入する前にＦＰＣの接続端子部を加熱して平坦化し、加熱された昇温状態の接続端子部をコネクタに挿入した後、冷風を吹き付ける等の方法により常温に冷却すればよく、導通接触状態が常温下で長時間にわたり安定して保持される。

更に、本発明は、コネクタがＮＯＮ−ＺＩＦ型の場合に限らず、ＺＩＦ型の場合にも良好に適用されることは、勿論である。

本発明の第１実施形態としての通電試験用ＦＰＣを示しており、(ａ)は加熱する前の形態を示す断面図で、(ｂ)は加熱後の形態を示す断面図である。 本発明の第１実施形態としての通電試験用ＦＰＣを用いた導通接続構造を示す説明図で、(ａ)は通電試験用ＦＰＣの接続端子部がコネクタに挿入された状態を示し、(ｂ)はその接続端子を湾曲させた導通接触状態を示している。 本発明の第２実施形態としての通電試験用ＦＰＣを示しており、(ａ)は加熱する前の形態を示す断面図で、(ｂ)は加熱後の形態を示す断面図である。

符号の説明

１、２０ フレキシブル配線基板（ＦＰＣ）
２ 表層
３ 裏層
４、２１ ベースシート
５、２２ 配線
６、２３ 絶縁保護層
１０ コネクタ
１１ ケーシング
１２ 接触子
１３ ＰＣＢ

Claims (4)

1. ベースシートの表面に導体層からなる複数の配線が所定のパターンに形成されてなり、通電試験用に反復使用されるフレキシブル配線基板であって、
   少なくとも前記ベースシートに前記配線の各接続端子が並設された接続端子部を、前記接続端子と前記ベースシートとが略平坦に延在する第１の形態から前記接続端子の露出側表面が凹状に湾曲した第２の形態へ、又は、前記第２の形態から前記第１の形態へ、加熱されることによって変形させる熱変形層を備えていることを特徴とするフレキシブル配線基板。
2. 前記ベースシートを前記配線を担持する表層と該表層よりも熱膨張率の高い裏層との２層構造に形成し、前記熱変形層としたことを特徴とする請求項１に記載のフレキシブル配線基板。
3. 前記配線を形状記憶合金で形成し、前記熱変形層としたことを特徴とする請求項１に記載のフレキシブル配線基板。
4. ベースシートの表面に導体層からなる複数の配線が所定のパターンに形成されてなり、少なくとも前記ベースシートに前記配線の各接続端子が並設された接続端子部を、前記接続端子と前記ベースシートとが略平坦に延在する第１の形態から前記接続端子の露出側表面が凹状に湾曲した第２の形態へ、又は、前記第２の形態から前記第１の形態へ、加熱されることによって変形させる熱変形層を備えている通電試験用フレキシブル配線基板と、
   前記通電試験用フレキシブル配線基板の前記接続端子部の厚さよりも大きい間隔を保って対向する一対の導通挟持部材を備えるコネクタとを備え、
   前記通電試験用フレキシブル配線基板の前記接続端子部を、前記一対の導通挟持部材間に前記第１の形態で進入させた後、前記第２の形態に向けて熱変形させることにより、前記接続端子部が、前記接続端子が設置された前記ベースシートの表面とは反対側の裏面を前記一対の導通挟持部材のうちの一方の導通挟持部材により支持され、前記接続端子の表面を他方の導通挟持部材に導通接触させた状態で、前記コネクタに導通接続されていることを特徴とする通電試験用フレキシブル配線基板とコネクタとの導通接続構造。

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