JP2007220474A - 導体接続構造、および導体接続方法 - Google Patents

Abstract

【課題】導体を、回路基板等の被接続部材に形成された接続端子に接続する際に、導体と接続端子の接続信頼性を向上できる導体接続構造、および導体接続方法を提供することを目的とする。
【解決手段】極細同軸ケーブル２の中心導体３と、回路基板９の接続端子２２は、接着剤１１により固定されて、一体化されることにより接続されている。そして、単線、または撚り線により形成された中心導体３が載置される接続端子２２の表面２２ａには、中心導体３の形状に合わせた溝部２１が形成されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、導体を、例えば、回路基板等の被接続部材に形成された接続端子に接続する際の導体接続構造、および導体接続方法に関する。

近年、電子機器分野においては、例えば、ノートパソコン、携帯電話等の普及で、電子機器の小型化、軽量化が求められている。そのため、例えば、機器本体と液晶表示部の接続や機器内の配線等に、極めて細い同軸ケーブルが用いられ、また、この極細同軸ケーブルを集合一体化させた多心ケーブルの形態で配線が行なわれるようになっている。

また、例えば、極細同軸ケーブルを回路基板等の被接続部材に接続する際には、当該極細同軸ケーブルの中心導体を被接続部材に形成された接続端子に接続する必要がある。

ここで、従来、この導体の接続を半田付けにより行う技術が知られている。より具体的には、例えば、中心導体と、当該中心導体の外周を被覆する絶縁体と、当該絶縁体の外周を被覆する外部導体と、当該外部導体の外周を被覆するジャケット層とを有する極細同軸ケーブルを複数本備える多心ケーブルにおいて、極細同軸ケーブルの中心導体を露出させるとともに、当該中心導体と、回路基板に形成された所定のピッチを有する接続端子であるケーブル接続用パッドに、接合部材として半田を施し、当該半田を加熱することにより、中心導体とケーブル接続用パッドを接続する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

また、導体の接続を導電性接着剤で行う技術が開示されている。より具体的には、まず、フレキシブルプリント基板を構成する絶縁フィルムに形成された導電パターン上に、ホットメルトタイプの導電性接着剤を設ける。次いで、この導電パターンの接続端子上に、基材と一体的に形成された導体である金属端子片を載置する。そして、加熱加圧処理を行うことにより、導電性接着剤を介して、金属端子片をフレキシブルプリント基板の接続端子に接続する技術が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００２−９５１２９号公報 特開平９−３２０６６２号公報

しかし、上記特許文献１に記載の半田による接続においては、例えば、極細同軸ケーブルの中心導体を接続端子が形成された回路基板に接続する際に、半田ブリッジが起こる場合があるため、中心導体間（または接続端子間）の絶縁性を維持するのが困難になるという問題があった。

また、上記特許文献２に記載の導電性接着剤による接続においては、上述の半田を使用する際に生じる半田ブリッジの発生を回避できるものの、図８に示すように、断面略円形状を有する導体である金属端子片５０をフレキシブルプリント基板５１に形成された接続端子５２に接続する際に、接続端子５２の表面５２ａが平面形状を有しているため、当該金属端子片５０が、導電性接着剤５３を介して、接続端子５２と接触する部分５４の面積を十分に確保することができない。従って、金属端子片５０と接続端子５２の接続信頼性が低下するという問題があった。

そこで、本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、導体を、回路基板等の被接続部材に形成された接続端子に接続する際に、導体と接続端子との接続信頼性を向上できる導体接続構造、および導体接続方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、単線、または撚り線により形成された導体と接続端子とを電気的に接続し、導体と接続端子とを接着剤により固定した導体接続構造において、導体が載置される接続端子の表面には、導体の形状に合わせた溝部が形成されていることを特徴とする。

同構成によれば、導体と接続端子を接続する際に、上述の従来技術のごとく、導体を、平面形状を有する接続端子の表面に載置する場合に比し、導体と接続端子の接触部分の面積が増大し、導体と接続端子の接触部分の面積を十分に確保することができるため、導体と接続端子の接続信頼性を向上することが可能になる。また、導体と接続端子が複数ある場合に、上述の従来技術において説明した半田ブリッジの発生を回避でき、導体間（または、接続端子間）の絶縁性を良好に維持することが可能になる。また、導体と接続端子を接続する際の、位置合わせが容易になるため、導体と接続端子との接続作業が容易になる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の導体接続構造であって、接着剤は、熱硬化性樹脂を主成分とすることを特徴とする。同構成によれば、リフロー等の再熱処理を行う際の、接着剤の耐熱性が向上するため、再熱処理時の加熱により、導体と接続端子の接合部が剥離するという不都合を回避することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の導体接続構造であって、接着剤は、導電性物質を含有する導電性接着剤であることを特徴とする。同構成によれば、導体−接続端子間を低い導電抵抗によって接続することが可能になるため、導体−接続端子間の導電性を向上することができる。

請求項４に記載の発明は、単線、または撚り線により形成された導体と接続端子とを接続する導体接続方法において、導体の形状に合わせて、接続端子の表面に溝部を形成し、導体を溝部に載置し、接着剤により、導体と接続端子を固定し、一体化することを特徴とする。

同構成によれば、上述の従来技術のごとく、導体を、平面形状を有する接続端子の表面に載置する場合に比し、導体と接続端子の接触面積が増大し、導体と接続端子の接触面積を十分に確保することができるため、導体と接続端子の接続信頼性を向上することが可能になる。また、導体と接続端子が複数ある場合に、上述の従来技術において説明した半田ブリッジの発生を回避でき、導体間（または、接続端子間）の絶縁性を良好に維持することが可能になる。また、導体と接続端子を接続する際の、位置合わせが容易になるため、導体と接続端子との接続作業が容易になる。

本発明によれば、導体と接続端子の接続信頼性を向上することが可能になる。また、導体と接続端子が複数ある場合に、導体間（または、接続端子間）の絶縁性を良好に維持することが可能になる。また、導体と接続端子との接続作業が容易になる。

以下に、本発明の好適な実施形態について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る導体接続構造を説明するための上面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。また、図３は、本発明の実施形態における極細同軸ケーブルを説明するための断面図であり、図４は、図１のＢ−Ｂ断面図である。なお、本実施形態においては、導体接続構造として、極細同軸ケーブルの中心導体を回路基板に形成された接続端子に接続する際の、導体接続構造を例に挙げて説明する。

図１に示すように、多心ケーブル１は、極細同軸ケーブル２を複数本（本実施形態においては、４本）備えており、当該極細同軸ケーブル２を、例えば、０．３ｍｍの狭ピッチで平行に並べて束ねることにより構成されている。また、この極細同軸ケーブル２は、図１〜図３に示すように、外径０．０６０ｍｍの中心導体３と、当該中心導体３の外周を被覆する、外径０．１６ｍｍの絶縁体４と、当該絶縁体４の外周を被覆する、外径０．２０ｍｍの外部導体（または、横巻きシールド）５と、当該外部導体５の外周を被覆する、外径０．２６ｍｍのジャケット層６とから構成されている。なお、中心導体３は、単線（即ち、１本の導線）により形成される必要はなく、図５に示すように、複数本（本実施形態においては、７本）の細い導線２０を撚り合わせた撚り線により形成しても良い。また、中心導体３の外径は、０．０１ｍｍ〜２ｍｍが好ましい。

また、図２に示すように、多心ケーブル１を構成する複数本の極細同軸ケーブル２の各々の端部において、所定の長さのジャケット層６を除去することにより、外部導体５の一部が露出する構成となっている。また、複数本の極細同軸ケーブル２の各々の端部において露出された外部導体５に、例えば、回転ブラシ等を接触させて、外部導体５の巻きを緩めてほぐし、ほぐされた外部導体５を引っ張って、その一部を除去することにより、絶縁体４が露出する構成となっている。さらに、当該露出された絶縁体４の一部を除去することにより、中心導体３の一部が露出する構成となっている。

また、図１に示すように、極細同軸ケーブル２が接続される被接続部材である回路基板９には、上述の露出された中心導体３との接続部である接続端子２２を有する導電パターン部（または、回路パターン部）１０が形成されている。この接続端子２２は、例えば、銅等の導電性の金属により形成されており、上述の極細同軸ケーブル２の狭ピッチに対応して、例えば、０．３ｍｍの間隔で設けられている。そして、図２、図４に示すように、中心導体３と接続端子２２は、接着剤１１により固定されて、一体化されることにより接続される構成となっている。

ここで、本実施形態においては、図２、図４に示すように、単線、または撚り線により形成された中心導体３が載置される接続端子２２の表面２２ａに、中心導体３の形状に合わせた溝部２１が形成されている点に特徴がある。より具体的には、接続端子２２の表面２２ａにおいて、断面略円形状を有する中心導体３の外周面３ａに沿って、当該外周面３ａと接触するように、断面略半円形状を有する溝部２１が形成されている。

このような構成により、中心導体３と接続端子２２の接続構造において、図８において説明した従来技術のごとく、導体である金属端子片５０を、平面形状を有する接続端子５２の表面５２ａに載置する場合に比し、中心導体３と接続端子２２の接触部分２３の面積が増大し、当該接触部分２３の面積を十分に確保することができる。従って、中心導体３と接続端子２２の接続信頼性を向上することが可能になる。また、上述の従来技術において説明した半田ブリッジの発生を回避でき、中心導体３間（または、接続端子２２間）の絶縁性を良好に維持することが可能になる。また、中心導体３と接続端子２２を接続する際の、位置合わせが容易になるため、中心導体３と接続端子２２との接続作業が容易になる。

この溝部２１の形成方法としては、エッチング（例えば、ドライエッチング、ウェットエッチング）で形成する方法、穴あけ加工や打ち抜き加工（例えば、パンチング、ドリリング）により形成する方法、およびめっき（例えば、電解めっき、無電解めっき）で形成する方法等が挙げられる。このうち、穴あけ加工や打ち抜き加工による方法は、溝部２１の加工精度が優れているため、好ましい。また、一般に、回路基板９の導電パターン部１０、および接続端子２２は、ウェットエッチングにより形成されるため、ウェットエッチング法を使用することにより、導電パターン部１０、および接続端子２２を形成する際に使用する設備によって、溝部２１を形成することが可能になる。また、めっきによる方法では、接続端子２２を積み上げて形成し、最終的に、接続端子２２の表面２２ａを溝状して、溝部２１を形成する。

また、中心導体３と接続端子２２を接続する接着剤１１に、例えば、エポキシ樹脂等の絶縁性の熱硬化性樹脂を主成分とするものが使用できる。一般に、上述の従来技術において説明した半田による接続においては、中心導体と接続端子を半田により接続した後、リフロー等の再熱処理を行う際に、再熱処理時の加熱により、中心導体と接続端子の接続に使用された半田が再溶融して漏れ出してしまい、半田接合部が剥離するという不都合があった。一方、本実施形態のごとく、熱硬化性樹脂を主成分とする接着剤１１を使用することにより、上述のリフロー等の再熱処理を行う際の、当該接着剤１１の耐熱性が向上するため、再熱処理時の加熱により、中心導体３と接続端子２２の接合部が剥離するという不都合を回避することができる。

この接着剤１１に使用される熱硬化性樹脂は、特に制限はないが、熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂を使用することにより、耐熱性、および接着力に優れた接着剤１１を作製することが可能になる。

このエポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールＡ型、Ｆ型、Ｓ型、またはＡＤ型のエポキシ樹脂や、ナフタレン型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂等を使用することができる。また、高分子量エポキシ樹脂であるフェノキシ樹脂を用いることもできる。

また、潜在性硬化剤を含有する接着剤１１も使用できる。この潜在性硬化剤としては、例えば、低温での貯蔵安定性に優れ、室温では殆ど硬化反応を起こさないが、熱や光等により、速やかに硬化反応を行う硬化剤が使用できる。より具体的には、例えば、イミダゾール系、ヒドラジド系、三フッ化ホウ素−アミン錯体、アミンイミド、ポリアミン系、第３級アミン、アルキル尿素系等のアミン系、ジシアンジアミド系、および、これらの変性物が挙げられ、これらは単独または２種以上の混合物として使用できる。

また、中心導体３と接続端子２２を接続する接着剤１１に、導電性接着剤を使用することもできる。この場合、図６、図７に示すように、接続端子２２の表面２２ａに形成された溝部２１は、導電性接着剤である接着剤１１を介して、中心導体３の外周面３ａと接触し、また、当該接着剤１１を介して、中心導体３と接続端子２２が電気的に接続される構成となっている。

この導電性接着剤としては、例えば、上述のエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を主成分とし、当該樹脂中に導電性物質が分散されたものが使用できる。例えば、エポキシ樹脂に、銅、銀あるいは黒鉛等の導電性物質の粉末が分散されたものが挙げられる。このような導電性接着剤を使用することにより、中心導体３−接続端子２２間を低い導電抵抗によって接続することが可能になるため、中心導体３−接続端子２２間の導電性を向上することができる。

また、本実施形態においては、上述の中心導体３と接続端子２２を接続する接着剤１１に、導電性微粒子を含む異方導電性接着剤を使用こともできる。より具体的には、当該異方導電性接着剤として、例えば、上述のエポキシ樹脂等の絶縁性の熱硬化性樹脂を主成分とし、当該樹脂中に、微細な粒子（例えば、球状の金属微粒子や金属でメッキされた球状の樹脂粒子からなる金属微粒子）が多数、直鎖状に繋がった形状、または針形状を有する、所謂アスペクト比が大きい形状を有する導電性物質が分散されたものを使用することができる。なお、ここで言うアスペクト比とは、導電性物質の短径（導電性物質の断面の長さ）と長径（導電性物質の長さ）の比のことを言う。

また、この異方導電性接着剤において、導電性物質を、異方導電性接着剤を形成する時点で異方導電性接着剤の厚み方向にかけた磁場の中を通過させることにより、厚み方向（磁場方向であって、図７の矢印Ｙの方向）に配向させて用いるのが好ましい。このような配向にすることにより、複数の接続端子２２の全体に異方導電性接着剤を塗布、または積層することが可能になるため、極細同軸ケーブル２の狭ピッチ化に対応することができる。なお、微細な粒子が、多数、直鎖状に繋がった形状、あるいは針形状を有する導電性物質を使用すると、より一層、極細同軸ケーブル２の狭ピッチ化に対応することが可能になるため、好ましい。

また、本発明に使用される金属微粒子は、その一部に強磁性体が含まれるものが良く、強磁性を有する金属単体、強磁性を有する２種類以上の合金、強磁性を有する金属と他の金属との合金、および強磁性を有する金属を含む複合体のいずれかであることが好ましい。これは、強磁性を有する金属を使用することにより、金属自体が有する磁性により、磁場を用いて導電性物質を配向させることが可能になるからである。例えば、ニッケル、鉄、コバルトおよびこれらのうち２種類以上の合金等を挙げることができる。

また、導電性物質のアスペクト比が１０以上であることが好ましい。このような導電性物質を使用することにより、接着剤１１として、異方導電性接着剤を使用する場合に、導電性物質間の接触確率が高くなる。従って、導電性物質の配合量を増やすことなく、中心導体３と接続端子２２を接続することが可能になる。

なお、導電性物質のアスペクト比は、ＣＣＤ顕微鏡観察等の方法により直接測定するが、断面が円でない導電性物質の場合は、断面の最大長さを短径としてアスペクト比を求める。また、導電性物質は、必ずしもまっすぐな形状を有している必要はなく、多少の曲がりや枝分かれがあっても、問題なく使用できる。この場合、導電性物質の最大長さを長径としてアスペクト比を求める。

また、導電性物質の短径が１μｍ以下であることが望ましい。このような導電性物質を使用することにより、接着剤１１として、導電性接着剤を使用する場合に、導電性物質間の接触確率が更に高くなるため、更に少ない導電性物質の配合量で、中心導体３と接続端子２２を接続することが可能になる。

次に、本発明の実施形態に係る導体接続方法を説明する。まず、上述の方法により、中心導体３の形状に合わせて、接続端子２２の表面２２ａに溝部２１を形成する。次いで、各極細同軸ケーブル２が有する中心導体３と接続端子２２との位置合わせをしながら、中心導体３の外周面３ａを接続端子２２の表面２２ａに形成された溝部２１に載置する。この際、接着剤１１として、上述の導電性接着剤を使用しない場合は、各中心導体３を上方から押さえ込んで、中心導体３と溝部２１を、直接、接触させておく必要がある。次いで、接着剤１１により、中心導体３と接続端子２２を固定し、一体化することにより、中心導体３と接続端子２２が電気的に接続される構成となっている。

一方、接着剤１１として、上述の導電性接着剤（または、異方導電性接着剤）を使用する場合は、まず、上述の方法により、中心導体３の形状に合わせて、接続端子２２の表面２２ａに溝部２１を形成する。次いで、回路基板９の接続端子２２上に、接着剤１１を載置し、中心導体３と接続端子２２との位置合わせをしながら、中心導体３を接着剤１１上に載置し、中心導体３と接続端子２２との間に接着剤１１を介在させる。この際、上述のごとく、中心導体３−接続端子２２間を低い導電抵抗によって接続することが可能になるため、中心導体３を上方から押さえ込んで、中心導体３と溝部２１を、直接、接触させる必要はない。次いで、加熱加圧処理を行うことにより、接着剤１１を介して、接続端子２２の表面２２ａに形成された溝部２１と中心導体３の外周面３ａとを接触させるとともに、中心導体３と接続端子２２を固定し、一体化することにより、中心導体３と接続端子２２が電気的に接続される構成となっている。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の設計変更をすることが可能であり、それらを本発明の範囲から除外するものではない。

例えば、本実施形態においては、断面略円形状を有する中心導体３を例に挙げて説明したが、当該中心導体３の断面形状は、これに限定されず、例えば、略三角形状や略四角形状等であっても良い。また、溝部２１の断面形状についても、上述の略半円形状に限定されず、中心導体３の外周面３ａに沿って、当該外周面３ａと接触できる形状であれば良い。例えば、断面略三角形状を有する中心導体３を使用する場合は、溝部２１の断面形状についても、略三角形状とすることができる。

本発明の活用例としては、導体を、例えば、回路基板等の被接続部材に形成された接続端子に接続する際の導体接続構造、および導体接続方法が挙げられる。

本発明の実施形態に係る導体接続構造を説明するための上面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 本発明の実施形態における極細同軸ケーブルを説明するための断面図である。 図１のＢ−Ｂ断面図である。 本発明の実施形態における他の極細同軸ケーブルを説明するための断面図である。 中心導体と接続端子を接続する接着剤として導電性接着剤を使用する場合における図１のＡ−Ａ断面図である。 中心導体と接続端子を接続する接着剤として導電性接着剤を使用する場合における図１のＢ−Ｂ断面図である。 従来の導体接続構造を説明するための断面図である。

符号の説明

１…多心ケーブル、２…極細同軸ケーブル、３…中心導体、３ａ…中心導体の外周面、４…絶縁体、５…外部導体、６…ジャケット層、９…回路基板、１０…導電パターン部、１１…接着剤、２０…導線、２１…溝部、２２…接続端子、２２ａ…接続端子の表面、２３…中心導体と接続端子の接触部分

Claims (4)

1. 単線、または撚り線により形成された導体と接続端子とを電気的に接続し、前記導体と前記接続端子とを接着剤により固定した導体接続構造において、
   前記導体が載置される前記接続端子の表面には、前記導体の形状に合わせた溝部が形成されていることを特徴とする導体接続構造。
2. 前記接着剤は、熱硬化性樹脂を主成分とすることを特徴とする請求項１に記載の導体接続構造。
3. 前記接着剤は、導電性物質を含有する導電性接着剤であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の導体接続構造。
4. 単線、または撚り線により形成された導体と接続端子とを接続する導体接続方法において、前記導体の形状に合わせて、前記接続端子の表面に溝部を形成し、前記導体を前記溝部に載置し、接着剤により、前記導体と前記接続端子を固定し、一体化することを特徴とする導体接続方法。

Images