JP2008123850A - 弾性コンタクト - Google Patents

Abstract

【課題】小型化しても塑性変形の問題を生じない弾性コンタクトを提供すること。
【解決手段】弾性コンタクト７は、樹脂フィルムの表面に金属被膜を設けた導電フィルム１と熱硬化性ゴムの弾性体６とからなり、導電フィルム１にて導電性を確保し、弾性体６にて弾力性を確保する。導電フィルム１と弾性体６とはインサート成形によって一体化されているので、使用時に圧縮力を受けて弾性体６が弾性変形すると、導電フィルム１は容易にこの弾性変形に追従して変形する。弾性体６は熱硬化性ゴムであるからまず塑性変形しない、導電フィルム１は弾性体の弾性変形に追従して変形するだけであるから、小型化しても塑性変形の問題を生じない。導電フィルム１と弾性体６とがインサート成形によって一体化されているので、両者が分離するおそれもない。
【選択図】図３

Description

本発明は、弾性コンタクトの技術分野に属する。

第１の部材（例えばプリント基板）と第２の部材（例えばシャーシ）との間に配されてこれら２部材間を導通させる弾性コンタクトがある。こうした弾性コンタクトは、例えば半田によってプリント基板のアースパターンに表面実装されて、プリント基板とシャーシとの導通を確実にするために両者間で圧縮されて弾性変形させられる。

これら導電性、半田付け及び弾性変形という条件から、半田付けされる基部には金属製の支持層が用いられてきた。一例として特表２００２−５１０８７３号公報（特許文献１）や特表２００６−５０９３７４号公報（特許文献２）に開示のものがある。
特表２００２−５１０８７３号公報 特表２００６−５０９３７４号公報

しかしながら、特許文献２のように支持層を折り曲げる等で弾性を与えた構造では、金属板が塑性変形して必要な弾性が失われるという問題がある。特に高さが低くなる程、つまり小型化する程、塑性変形が大きな問題となり、例えば全高が３ｍｍ以下（使用時には、その１／３程度にまで圧縮される）になると著しかった。

本発明は小型化しても塑性変形の問題を生じない弾性コンタクトを提供することを目的としている。

請求項１記載の弾性コンタクトは、
第１の部材と第２の部材との間に配されて前記２つの部材間を導通させる弾性コンタクトであり、
樹脂フィルムの表面に金属被膜を設けて導電性を与えた導電フィルムと、熱硬化性ゴムの弾性体とからなり、
前記導電フィルムと前記弾性体とは、前記導電フィルムを金型にインサートしてのインサート成形によって、前記導電フィルムの一部を前記弾性体の内部に埋没させて一体化されており、
前記導電フィルムには、前記弾性体によって被覆されない部分として、平板状の基部露出部と前記第２の部材に接触させるための頂部露出部とが設けられ、
前記弾性体には、前記基部露出部を前記第１の部材に半田付けしたときに前記第１の部材の表面に対面する底面と、該底面と平行状で一部又は全部が前記頂部露出部に被覆される頂面とが設けられている
ことを特徴とする。

この弾性コンタクトは、樹脂フィルムの表面に金属被膜を設けて導電性を与えた導電フィルムと熱硬化性ゴムの弾性体とからなり、導電フィルムにて導電性を確保し、弾性体にて弾力性を確保する。

導電フィルムと弾性体とは、導電フィルムを金型にインサートしてのインサート成形によって、導電フィルムの一部を弾性体の内部に埋没させて一体化されているので、使用時に圧縮力を受けて弾性体が弾性変形すると、基材が樹脂フィルムである導電フィルムは、容易にこの弾性変形に追従して変形する。弾性体は熱硬化性ゴムであるからまず塑性変形しない、導電フィルムは弾性体の弾性変形に追従して変形するだけであるから、小型化しても塑性変形の問題を生じない。また、導電フィルムと弾性体とがインサート成形によって一体化されているので、両者が分離する（例えば導電フィルムの一部が脱落する）おそれもない。

導電フィルムには、弾性体によって被覆されない部分として平板状の基部露出部が設けられ、弾性体には、基部露出部を第１の部材に半田付けしたときに第１の部材の表面に対面する底面が設けられているので、例えばプリント基板のアースパターンへの表面実装を半田付けにて行える。半田付けしたときに弾性体の底面が第１の部材の表面に対面するので、使用時の圧縮力をこの底面で受けることができて安定する。

また、導電フィルムには、弾性体によって被覆されない部分として第２の部材に接触させるための頂部露出部とが設けられ、弾性体には、底面と平行状で一部又は全部が頂部露出部に被覆される頂面とが設けられているので、使用時には頂部露出部が第２の部材に良好に接触する。これによりコンタクトとしての導通性が確保される。

基部露出部は、例えばプリント基板のアースパターンへの表面実装に使用されるが、請求項２記載のように基部露出部を弾性体の側面から突出させることで、弾性コンタクトの安定が良くなり表面実装時に倒れる等の不具合を防止できる。

請求項３記載の弾性コンタクトでは、前記弾性体には前記底面から前記頂面に至る内部空洞が設けられているので、その分は弾性反発力が低下している。従って、使用時に圧縮された際に容易に弾性変形するから、圧縮率を高く（使用状態での高さを小さく）できる。 上述した通り、請求項１、２又は３の弾性コンタクトは塑性変形の問題を生じないので小型化に好適であり、請求項４記載のように全高を３ｍｍ以下にしても何ら問題はないし、更なる小型化、例えば全高を１．５ｍｍ以下にすることも可能である。

上述の各効果を確実にするには、樹脂フィルムの厚みを５０〜２００μｍの範囲にするのが、すなわち請求項５記載の弾性コンタクトが好ましい。
樹脂フィルムの材質に特段の制限はないが、リフロー半田付け時の加熱条件を考慮するとポリイミド、ＰＰＳ（ポリプロピレンサルファイド）、ＰＥＳ（ポリエチレンサルファイド）等の耐熱性の樹脂が好ましい。

樹脂フィルムに導電性を付与するための金属被膜は、無電解めっき、スパッタリング、蒸着等の公知の手法にて形成すればよい。
弾性体を熱硬化性ゴムとしたのもリフロー半田付け時の加熱条件を考慮したためであり、中でもシリコーンゴムが好ましい。

弾性体として用いる熱硬化性ゴムの硬さは自由に調整できるが、硬すぎるのは本発明にとっては好ましくない。具体的にはＪＩＳ Ａ８０以下が好ましく、より好ましいのは、請求項６に記載のＪＩＳ Ａ５０以下の硬さである。なお、この硬さの下限は特に限定されないが正値である（０でない）ことは言うまでもない。

また、硬さをＪＩＳ Ａ５０以下にすると（つまり柔らかくすると）、弾性コンタクトに防振性能を持たせることができる。それによってチャタリングなどの現象を防止でき、安定した接点性能を発揮できる。

次に、本発明の実施例等により発明の実施の形態を説明する。なお、本発明は下記の実施例等に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲でさまざまに実施できることは言うまでもない。
［実施例１］
（１）製造工程
導電フィルムは、次のように製造される。
（ａ）樹脂フィルム（本実施例ではポリイミドフィルム）の原反をスリット加工し、これに金属被膜（下地めっきＮｉ、仕上げめっきＡｕ）を設けた後に、この樹脂フィルムを導電フィルムの形状に抜き加工及び曲げ加工する。
（ｂ）樹脂フィルム（本実施例ではポリイミドフィルム）の原反をスリット加工し、この樹脂フィルムを導電フィルムの形状に抜き加工及び曲げ加工してから、金属被膜（下地めっきＮｉ、仕上げめっきＡｕ）を設ける。

上記（ａ）又は（ｂ）の後に、樹脂フィルムを成形機にてインサート成形し、樹脂フィルムに熱硬化性ゴム（本実施例ではシリコーンゴム）の弾性体を一体化する。その際、フープ状にて連続成形する。

次に、金属リールに成形加工した製品を巻き、二次加硫（２００℃ｘ４ｈ）を実施する。
その後、ゲート（シリコーンゴム）及びキャリア（樹脂フィルム）をフープ状態からカットして、個々の弾性コンタクトとする。

上記（ａ）のように樹脂フィルムに金属被膜を設けた後に抜き加工及び曲げ加工してもよいし、（ｂ）のように樹脂フィルムを導電フィルムの形状に抜き加工及び曲げ加工してから金属被膜を設けてもよいが、（ｂ）であると導電フィルムの端面にまで金属皮膜を設けることができ、導電フィルムの表裏の金属皮膜が端面部分の金属皮膜を介して導通するという利点がある。
（２）弾性コンタクト
導電フィルム１には、図１（ｇ）に良好に示されるように、平坦面２ａと、その両側に配された上曲面２ｂとからなる頂部露出部２が設けられている。両方の上曲面２ｂにはそれぞれ内壁３が連設されている。

内壁３は、図１（ｃ）に示されるように、頂部露出部２と同幅の内壁上部３ａと、これよりも幅の狭い内壁下部３ｂとからなり、平坦面２ａに対して垂直な方向に配されている。
また、内壁下部３ｂには、図１（ｇ）に示されるように、下曲面部４を介して平板状の基部露出部５が連設されている。これら基部露出部５は平坦面２ａに平行である。

弾性体６は台形状であるが、底面８から頂面９に至る内部空洞１０が設けられている。底面８及び頂面９は平坦であり、互いに平行になっている。
導電フィルム１は、平坦面２ａと上曲面２ｂとを弾性体６の上部に露呈させ、内壁３を内部空洞１０の壁面に沿わせ、下曲面部４から基部露出部５の一部にわたる部分で弾性体６の傾斜部１１を横断して、基部露出部５を傾斜部１１から突出させている。基部露出部５の下面５ａは弾性体６の底面８と同一平面に位置している。
（３）表面実装
弾性コンタクト７は、図３に示すように、例えばプリント基板１３（第１の部材）のアースパターン上に表面実装される。この表面実装は、自動実装機によって弾性コンタクト７をプリント基板１３上の実装位置に載置し、そのプリント基板１３をリフローソルダリング装置に通して基部露出部５をアースパターンに半田付けすることで行われる。

導電フィルム１の厚みが５０〜２００μｍと薄いため、この半田付けに際して溶融半田が表面張力で基部露出部５の上面にまで上がってくるから、アースパターンと基部露出部５の上面の金属被膜とが半田を介して導通する。この上面の金属被膜は頂部露出部２の表面の金属皮膜と一連であるから、頂部露出部２とアースパターンとが導通する。

その自動実装に際して、弾性コンタクト７の頂部に露呈している平坦面２ａが吸着ノズルによる吸着面として利用される。
また基部露出部５が弾性体６の傾斜部１１の下端から突出しているので、弾性コンタクト７の安定が良くなり表面実装時に倒れる等の不具合を防止できる。
（４）使用説明
図３に示すように、プリント基板１３に表面実装された弾性コンタクト７は、プリント基板１３と第２の部材であるシャーシ１４（言うまでもないが導電性である）との導通に用いられる。

この際に、弾性コンタクト７を挟んでいるプリント基板１３とシャーシ１４との間隔を狭めることで、弾性コンタクト７を圧縮して弾性変形させる。
すると、弾性体６の弾性反発力で頂部露出部２がシャーシ１４に押しつけられ、平坦面２ａだけでなく上曲面２ｂの一部までもがシャーシ１４の表面に面接触するので、導電フィルム１とシャーシ１４とが確実に導通する。しかも、シャーシ１４からプリント基板１３に至る導電経路は、ほぼ弾性コンタクト７の高さと同等に、つまり従来製品に比べて短距離にできるため低インピーダンスになる。また本実施例の弾性コンタクト７は、プリント基板１３に対して導電経路（金属被膜）をほぼ９０度の角度になるように設置しても、梁になってしまわず、容易に圧縮変形することができる。

また、導電フィルム１の基材は樹脂フィルムであるから、頂部露出部２がシャーシ１４に強く接触してもシャーシ１４を傷つけるおそれはない。
一方、弾性体６の底部では、基部露出部５がプリント基板１３のアースパターンに表面実装されているので、弾性コンタクト７（導電フィルム１）を介してアースパターンとシャーシ１４とが導通する。また、弾性体６の底面８がプリント基板１３の表面に対面して面接触するので、使用時の圧縮力をこの底面８で受けることができて安定する。

弾性体６には底面８から頂面９に至る内部空洞１０が設けられているので、その分は弾性反発力が低下している。従って、上記のように圧縮された際に容易に弾性変形するから、圧縮率を高く（使用状態での高さを小さく）でき、プリント基板１３とシャーシ１４との間隔を狭めること、すなわちプリント基板１３を備えている機器の小型化が可能になる。

上述した通り、この弾性コンタクト７は圧縮変形を受ける金属部材を使用していないので塑性変形の問題を生じないから、小型化に好適であり、全高を３ｍｍ以下にしても何ら問題はないし、例えば全高を１．５ｍｍ以下にすることも可能である。

また、塑性変形の問題を生じないという特性は小型化する場合に限ったものではないから、全高を３ｍｍ超にすること、つまり大型化にも対応できる。
［変形例］
基部露出部５に、図４に例示する穴（丸穴、長丸穴、角穴など）１７、図５に例示する基部露出部５の幅方向に沿った切欠き１８、図６に例示する基部露出部５の長手方向に沿った切欠き１９等を設けると、上述の半田付け時における溶融半田の基部露出部５の上面への上がりが良好になり、アースパターンと基部露出部５の上面の金属被膜との導通がより確実になる。
［実施例２］
基部露出部５の端部に折り返しを設けた例を実施例２として説明する。なお、実施例１と共通の部分については実施例１と同符号を使用して説明を省略する。

図７〜９に示すように、本実施例の弾性コンタクト７では、基部露出部５の端部を下側に折り返して折返部２１を設けてある。このため、基部露出部５は導電フィルム１が二重構造になっている。

プリント基板１３のアースパターン上に表面実装されると（その手順は実施例１と同様）、この折返部２１の下面２１ａが、図９に示すようにプリント基板１３の表面に対面して半田付けされる。

この構成にすると、導電フィルム１に関しては、頂部露出部２の表面と折返部２１の下面２１ａ（プリント基板１３のアースパターンに半田付けされる面）とが同じ面になり、シャーシ１４に接触する金属皮膜とアースパターンに半田付けされる金属皮膜とは一連である。従って、弾性コンタクト７を介してのシャーシ１４とアースパターンとの導通が一層確実になる。

また、本実施例の弾性コンタクト７は、図７〜９に示すとおり、折返部２１を除いては実施例１と同様であるから、実施例１と同様の効果を奏する。

実施例１の弾性コンタクトの平面図（ａ）、正面図（ｂ）、左側面図、正面図（ｄ）、右側面図（ｅ）、底面図（ｆ）、Ａ−Ａ断面図（ｇ）、Ｂ−Ｂ断面図（ｈ）、Ｃ−Ｃ断面図（ｉ）。 実施例１の弾性コンタクトの斜視図。 実施例１の弾性コンタクトの使用状態説明図。 変形例（１）の弾性コンタクトの平面図（ａ）、底面図（ｂ）、斜視図（ｃ）。 変形例（２）の弾性コンタクトの平面図（ａ）、底面図（ｂ）、斜視図（ｃ）。 変形例（３）の弾性コンタクトの平面図（ａ）、底面図（ｂ）、斜視図（ｃ）。 実施例２の弾性コンタクトの平面図（ａ）、正面図（ｂ）、左側面図、正面図（ｄ）、右側面図（ｅ）、底面図（ｆ）、Ａ−Ａ断面図（ｇ）、Ｂ−Ｂ断面図（ｈ）、Ｃ−Ｃ断面図（ｉ）。 実施例２の弾性コンタクトの斜視図。 実施例２の弾性コンタクトの使用状態説明図。

符号の説明

１・・・導電フィルム、
２・・・頂部露出部、
２ａ・・・平坦面、
２ｂ・・・上曲面、
３・・・内壁、
５・・・基部露出部、
５ａ・・・下面、
６・・・弾性体、
７・・・弾性コンタクト、
８・・・底面、
９・・・頂面、
１３・・・プリント基板、
１４・・・シャーシ。

Claims (6)

1. 第１の部材と第２の部材との間に配されて前記２つの部材間を導通させる弾性コンタクトであり、
   樹脂フィルムの表面に金属被膜を設けて導電性を与えた導電フィルムと、熱硬化性ゴムの弾性体とからなり、
   前記導電フィルムと前記弾性体とは、前記導電フィルムを金型にインサートしてのインサート成形によって、前記導電フィルムの一部を前記弾性体の内部に埋没させて一体化されており、
   前記導電フィルムには、前記弾性体によって被覆されない部分として、平板状の基部露出部と前記第２の部材に接触させるための頂部露出部とが設けられ、
   前記弾性体には、前記基部露出部を前記第１の部材に半田付けしたときに前記第１の部材の表面に対面する底面と、該底面と平行状で一部又は全部が前記頂部露出部に被覆される頂面とが設けられている
   ことを特徴とする弾性コンタクト。
2. 前記基部露出部は前記弾性体の側面から突出していることを特徴とする請求項１記載の弾性コンタクト。
3. 前記弾性体には前記底面から前記頂面に至る内部空洞が設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の弾性コンタクト。
4. 全高が３ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１、２又は３記載の弾性コンタクト。
5. 前記樹脂フィルムの厚みは５０〜２００μｍであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか記載の弾性コンタクト。
6. 前記弾性体の硬さはＪＩＳ Ａ５０以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか記載の弾性コンタクト。

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