JP2010129407A - 電気接続部材 - Google Patents

Abstract

【課題】接続対象物同士の安定した電気的接続状態を得られる電気接続部材を提供する。
【解決手段】絶縁板３の貫通孔３１から突出してそれぞれプリント基板２１，２２の電極２１１，２２１に接触する弾性導電体５の両端面５ａ，５ｂを粘性を有する材料からなる絶縁性被覆部材７で被覆した。
【選択図】図３

Description

この発明は一方の接続対象物と他方の接続対象物との間に配置されてそれらの接続対象物を電気的に接続する電気接続部材に関する。

従来、絶縁シートと複数の導電材（例えば導電ゴム）とからなるコネクタが知られている（下記特許文献１参照）。

絶縁シートには微細ピッチで複数の穴が形成されている。

複数の導電材はそれぞれ穴に埋め込まれている。導電材の両端部は穴から突出している。

このコネクタを用いて接続対象物同士を接続するには、まず一方の接続対象物上にコネクタを配置する。

次に、コネクタ上に他方の接続対象物を配置して、２つの接続対象物でコネクタを挟み、ボルト、ナット等の連結手段を用いて接続対象物同士を連結する。

２つの接続対象物でコネクタが挟まれると、導電材の一端部が一方の接続対象物の電極に接触するとともに、導電材の他端部が他方の接続対象物の電極に接触し、接続対象物同士が電気的に接続される。
特開昭６１−２３９５７６号公報

上述の導電ゴム等からなる導電材は、一般的に酸化や腐食を起こしやすい銀等の金属粒子を含有しており、上述のコネクタを、例えば保管等のために外気に長期間晒した状態で放置しておくと、大気中の酸素や硫化ガス等によって導電材の端部が酸化したり、腐食したりして、接続対象物との接続時に、導通しない或いは抵抗値が高くなる等の不具合を発生する。

この発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その課題は接続対象物との安定した電気的接続状態を得られる電気接続部材を提供することである。

前述の課題を解決するため請求項１記載の発明は、一方の接続対象物と他方の接続対象物との間に配置されてそれらの接続対象物を電気的に接続する電気接続部材において、絶縁板と、前記絶縁板にその厚さ方向へ形成された貫通孔に収容される弾性導電体と、粘性を有する材料からなり、前記貫通孔から突出して前記接続対象物に接触する前記弾性導電体の両端面のうちの少なくとも一方の端面の少なくとも一部分を被覆する被覆部材とを備えていることを特徴とする。

絶縁板の貫通孔から突出した導電体の端面の少なくとも一部は被覆部材によって被覆され、大気に晒されることがないので、例えば、保管等の目的で電気接続部材を長期間外気に放置しても酸化や腐食を起こすことがなく、接続対象物との安定した電気的接続が可能である。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の電気接続部材において、前記絶縁板が弾性を有することを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の電気接続部材において、前記弾性導電体がシリコーン樹脂に金属粒子を混合した材料からなることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項３記載の電気接続部材において、前記金属粒子は銀とその他の金属との合金からなることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項記載の電気接続部材において、前記被覆部材が樹脂剤であることを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項５記載の電気接続部材において、前記樹脂剤が、第１の条件下では粘性を有し、前記第１の条件とは異なる第２の条件下では接着性が発現する性質を有することを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項６記載の電気接続部材において、前記樹脂剤が、熱硬化性樹脂又は光硬化性樹脂であることを特徴とする。

請求項８記載の発明は、請求項１〜７のいずれか１項記載の電気接続部材において、前記被覆部材が前記弾性導電体の両端面の全体を被覆していることを特徴とする。

請求項９記載の発明は、請求項１〜７のいずれか１項記載の電気接続部材において、前記被覆部材が前記弾性導電体の全体を被覆していることを特徴とする。

請求項１０記載の発明は、請求項１〜８のいずれか１項記載の電気接続部材において、前記被覆部材が前記弾性導電体の前記一方の接続対象物に接触する一方の端面を被覆しており、前記弾性導電体の他方の端面には前記他方の接続対象物が電気的に接続されていることを特徴とする。

この発明によれば、接続対象物との安定した接続状態を得られる電気接続部材を提供することができる。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１はこの発明の第１実施形態に係る電気接続部材を斜め上方から見た概念図、図２は図１に示す電気接続部材の斜視断面図、図３は図１に示す電気接続部材の断面図である。

図１、図２、図３に示すように、電気接続部材１は絶縁板３と弾性導電体（導電体）５と絶縁性被覆部材（被覆部材）７とを備える。

電気接続部材１は一方の接続対象物であるプリント基板２１（図４、図５参照）と他方の接続対象物であるプリント基板２２（図４、図５参照）との間に配置されてそれらのプリント基板２１，２２を電気的に接続する。

絶縁板３は板状であり、弾性を有する。絶縁板３にはその厚さ方向ＤＴへ延びる複数の貫通孔３１が等間隔に形成されている。

絶縁板３の材料としては、例えば、シリコーン系のゴム若しくはゲル、又は弾性を有する各種の接着剤がある。

弾性導電体５は円柱状であり、絶縁板３の貫通孔３１に収容されている。弾性導電体５の両端面５ａ，５ｂは貫通孔３１から突出し（図３参照）、端面５ａはプリント基板２１の電極２１１に、端面５ｂはプリント基板２２の電極２２１にそれぞれ接続される（図５参照）。

弾性導電体５は弾性と導電性とを有する材料で形成されている。弾性と導電性とを有する材料としては、例えば、シリコーン樹脂等の弾性樹脂材料に、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｐｂ又はＳｎ等の金属又はこれらの合金からなる導電性金属微粒子を混入したものがある。導電性金属微粒子としては、Ａｇとその他の金属との合金の微粒子が好ましい。

絶縁性被覆部材７は粘性を有する材料からなり、弾性導電体５の貫通孔３１から突出した部分の外周面及び両端面５ａ，５ｂを被覆する。

絶縁性被覆部材７の材料としては、例えば接着性を有する樹脂剤又は粘着剤が好ましい。

接着性を有する樹脂剤としては、例えば第１の条件（絶縁性被覆部材７の硬化反応が生じない条件、又は完了しない条件）下では粘性及び粘着性を有し、第１の条件と異なる第２の条件（絶縁性被覆部材７の硬化反応が完了する条件）下では接着性が発現する性質の樹脂が好ましい。この種の樹脂剤としては、例えば接着等の用途に用いられる熱硬化性樹脂やＵＶ（紫外線）、ＥＢ（電子線）等で硬化する光硬化性樹脂等がある。

図４は図１に示す電気接続部材によってプリント基板同士が接続される前の状態を示す断面図、図５は図１に示す電気接続部材によってプリント基板同士が接続された状態を示す断面図である。

電気接続部材１を用いた２つのプリント基板２１，２２の接続作業について説明する。

まず、図４に示すように、対向する２つのプリント基板２１，２２間に電気接続部材１を配置する。

次に、プリント基板２１，２２同士を図示しないボルト、ナット等によって連結し、２つのプリント基板２１，２２で電気接続部材１を挟みつける。このとき、弾性導電体５の両端面５ａ，５ｂにプリント基板２１，２２の電極２１１，２２１が押し付けられ、弾性導電体５の一端面５ａを被覆する絶縁性被覆部材７と弾性導電体５の他端面５ｂを被覆する絶縁性被覆部材７は、粘性を有するので、その大部分がそれぞれ電極２１１，２２１によって両端面５ａ，５ｂ上から側方に押し退けられ、弾性導電体５の両端面５ａ，５ｂと電極２１１，２２１との間には極めて薄い絶縁性被覆部材７が残った状態になる。絶縁性被覆部材７は極めて薄い膜状であるので、トンネル効果により、弾性導電体５の両端面５ａ，５ｂと電極２１１，２２１とは絶縁性被覆部材７を介して導通し電気的に接続される。その結果、弾性導電体５を通じてプリント基板２１，２２同士が電気的に接続される。

絶縁性被覆部材７として、接着性を有する熱硬化性樹脂又は光硬化性樹脂を用いた場合は、絶縁性被覆部材７に熱や、ＵＶ（紫外線）、ＥＢ（電子線）を与え、硬化させることにより、プリント基板２１，２２と電気接続部材１との電気的接続と合わせて、機械的接続を行うことができる。

なお、絶縁性被覆部材７は、弾性導電体５の端面５ａ，５ｂにプリント基板２１，２２の電極２１１，２２１が押し付けられたとき、絶縁性被覆部材７が端面５ａ，５ｂ上から側方に押し退けられる程度の十分な粘性を有する。

以上の作業により、電気接続部材１によるプリント基板２１，２２の接続作業が完了する。

第１実施形態によれば、粘着性を有する材料からなる絶縁性被覆部材７によって弾性導電体５の両端面５ａ，５ｂが被覆されているので、電気接続部材１を保管等の目的で長期間外気に晒した状態で放置しても、弾性導電体５の両端面５ａ，５ｂは大気に晒されないので、弾性導電体５の両端面５ａ，５ｂの酸素による酸化や硫化ガス等による腐食を防止することができる。更に、弾性導電体５の金属微粒子としてＡｇやＡｇを含む合金を用いても、マイグレーションを防止することができる。したがって、プリント基板２１，２２同士の安定した電気的接続状態が得られる。

また、絶縁板３が弾性を有し、絶縁板３がプリント基板２１，２２の反りや歪みに応じて変形できるので、プリント基板２１，２２同士のより安定した電気的接続状態が得られる。

更に、絶縁性被覆部材７の材料として接着性を有する熱硬化性樹脂や光硬化性樹脂を用いた場合、プリント基板２１，２２との接続時に、プリント基板２１，２２と電気接続部材１との電気的接続と同時に機械的接続も行うことができる。したがって、プリント基板２１，２２同士の安定した電気的接続状態が維持されるとともに、接続作業の簡易化を図ることができる。

なお、従来、プリント基板上の導体パターンに金属膜やカーボン樹脂等の保護層を設けて、導体パターンの酸化や腐食等を防止する技術が存在するが、この技術を電気接続部材の弾性導電体の保護層として利用した場合、プリント基板との接続時に、電気抵抗が増えて導電性が悪くなったり、保護層にクラックが生じて保護の機能が失われたり、弾性導電体の弾性変形が制限されたりして、電気的接続が不安定になる虞がある。

これに対し、金属膜やカーボン樹脂の保護層に代えて第１実施形態のように粘性を有する材料からなる絶縁性被覆部材７を用いた場合、プリント基板との接続時に、絶縁性被覆部材７が、弾性導体５の両端面５ａ，５ｂとプリント基板２１，２２の電極２１１，２２１との間で電気が流れる薄さまで十分に伸びる（変形する）ため、金属膜やカーボン樹脂のように電気抵抗が増えたり、弾性導体の弾性変形を制限したりすることがなく、安定した電気的に接続が可能である。

図６はこの発明の第２実施形態に係る電気接続部材の断面を示す図、図７は図６に示す電気接続部材の断面図である。

図６、図７に基づいて第２実施形態に係る電気接続部材を説明する。

第１実施形態と共通する部分については同一符号を付してその説明を省略する。以下、第１実施形態との主な相違部分についてだけ説明する。

第１実施形態では絶縁性被覆部材７は弾性導電体５の両端部５ａ，５ｂを被覆しているが、第２実施形態では絶縁性被覆部材２０７は弾性導電体５の全体を被覆している。絶縁性被覆部材２０７で全体を被覆された弾性導電体５を収容するために絶縁板３の貫通孔２３１の内径は第１実施形態の電気接続部材１の絶縁板３の貫通孔３１の内径よりもやや大きい。

第２実施形態によれば、第１実施形態と同様の作用効果を得られるとともに、絶縁性被覆部材２０７が弾性導電体５の全体を被覆しているので、より確実に弾性導電体５の酸化や腐食を防ぐことができる。

また、絶縁性被覆部材２０７として、接着性を有する熱硬化性樹脂又は光硬化性樹脂を用いた場合には、プリント基板２１，２２との接続時に、プリント基板との機械的接続と同時に、絶縁板３と弾性導電体５との機械的接続も行うことができる。

図８はこの発明の第３実施形態に係る電気接続部材の断面を示す図、図９は図８に示す電気接続部材の断面図である。

図８、図９に基づいて第３実施形態に係る電気接続部材を説明する。

第１実施形態と共通する部分については同一符号を付してその説明を省略する。以下、第１実施形態との主な相違部分についてだけ説明する。

弾性導電体５の導電性金属微粒子としてＡｇやＡｇを含む合金を用いず、マイグレーションの発生の虞がない場合、第３実施形態のように弾性導電体５の両端面５ａ，５ｂの一部分だけを絶縁性被覆部材３０７によって被覆するようにしてもよい。

第３実施形態によれば、第１実施形態と同様の作用効果を得られるとともに、弾性導電体５の両端面５ａ，５ｂの一部分だけを絶縁性被覆部材３０７によって被覆するようにしたので、絶縁性被覆部材３０７の使用量を少なくすることができる。また、接続作業時に絶縁性被覆部材３０７がプリント基板２１，２２の電極２１１，２２１によって弾性導電体５の両端面５ａ，５ｂ上から側方に押し退けられたときに、絶縁性被覆部材３０７の逃げ場（プリント基板２１，２２間の電極２１１，２２１の周りの空間）がなくなり、弾性導電体５の両端面５ａ，５ｂと電極２１１，２２１の表面とを接続させることが困難になる事態を避けることができる。

図１０はこの発明の第４実施形態に係る電気接続部の断面を示す概念図、図１１は図１０に示す電気接続部材の断面図である。

図１０、図１１に基づいて電気接続部材４０１を説明する。

図１に示す第１実施形態の電気接続部材１と共通する部分については同一符号を付してその説明を省略する。

図１０、図１１に示すように、電気接続部材４０１は絶縁基板３と弾性導電体５絶縁性被覆部材４０７とプリント基板２２とで構成されている。

電気接続部材４０１では、弾性導電体５の一端面５ａだけが絶縁性被覆部材４０７によって被覆されている。弾性導電体５の他端面５ｂはプリント基板２２の電極２２１に半田付等により電気的及び機械的に接続されている。したがって、弾性導電体５の他端面５ｂには絶縁性被覆部材４０７を被覆していない。

この実施形態の電気接続部材によれば、第１実施形態の電気接続部材１と同様の作用効果を得られる。

なお、上述の各実施形態では絶縁板３として弾性を有するものを用いたが、絶縁板は弾性を有していなくても構わない。

また、被覆部材として絶縁性被覆部材７を用いたが、被覆部材は必ずしも絶縁性を有する必要はなく、導電性のもの、例えば異方性導電ペースト（ＡＣＰ）でもよい。異方性導電ペースト以外の導電性を有する樹脂を被覆部材として用いた場合、被覆部材が電極によって押し退けられたときに隣接する他の被覆部材に接触しないように被覆部材の使用量を決めるようにする。

なお、弾性導電体の形状として円柱状のものを用いたが、角柱状、樽状等の他の形状であっても構わない。

上述の実施形態では接続対象物がプリント基板２１，２２であるが、接続対象物としてはプリント基板に限られない。

図１はこの発明の第１実施形態に係る電気接続部材を斜め上方から見た概念図である。 図２は図１に示す電気接続部材の斜視断面図である。 図３は図１に示す電気接続部材の断面図である。 図４は図１に示す電気接続部材によってプリント基板同士が接続される前の状態を示す断面図である。 図５は図１に示す電気接続部材によってプリント基板同士が接続された状態を示す断面図である。 図６はこの発明の第２実施形態に係る電気接続部材の断面を示す図である。 図７は図６に示す電気接続部材の断面図である。 図８はこの発明の第３実施形態に係る電気接続部材の断面を示す図である。 図９は図８に示す電気接続部材の断面図である。 図１０はこの発明の第４実施形態に係る電気接続部材の断面を示す概念図である。 図１１は図１０に示す電気接続部材の断面図である。

符号の説明

１，２０１，３０１，４０１ 電気接続部材
３ 絶縁板
３１，２３１ 貫通孔
５ 弾性導電体（導電体）
５ａ，５ｂ 端面
７，２０７，３０７，４０７ 絶縁性被覆部材
２１ プリント基板（一方の接続対象物）
２２ プリント基板（他方の接続対象物）

Claims (10)

1. 一方の接続対象物と他方の接続対象物との間に配置されてそれらの接続対象物を電気的に接続する電気接続部材において、
   絶縁板と、
   前記絶縁板にその厚さ方向へ形成された貫通孔に収容される弾性導電体と、
   粘性を有する材料からなり、前記貫通孔から突出して前記接続対象物に接触する前記弾性導電体の両端面のうちの少なくとも一方の端面の少なくとも一部分を被覆する被覆部材と
   を備えていることを特徴とする電気接続部材。
2. 前記絶縁板が弾性を有することを特徴とする請求項１記載の電気接続部材。
3. 前記弾性導電体がシリコーン樹脂に金属粒子を混合した材料からなることを特徴とする請求項１又は２記載の電気接続部材。
4. 前記金属粒子は銀とその他の金属との合金からなることを特徴とする請求項３記載の電気接続部材。
5. 前記被覆部材が樹脂剤であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の電気接続部材。
6. 前記樹脂剤が、第１の条件下では粘性を有し、前記第１の条件とは異なる第２の条件下では接着性が発現する性質を有することを特徴とする請求項５記載の電気接続部材。
7. 前記樹脂剤が、熱硬化性樹脂又は光硬化性樹脂であることを特徴とする請求項６記載の電気接続部材。
8. 前記被覆部材が前記弾性導電体の両端面の全体を被覆していることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記載の電気接続部材。
9. 前記被覆部材が前記弾性導電体の全体を被覆していることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記載の電気接続部材。
10. 前記被覆部材が前記弾性導電体の前記一方の接続対象物に接触する一方の端面を被覆しており、前記弾性導電体の他方の端面には前記他方の接続対象物が電気的に接続されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項記載の電気接続部材。

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