JP2014222577A - フラットケーブル - Google Patents

Abstract

【課題】 配線基板に対して、良好な電気的接続を確保しつつ、強固に固定可能なフラットケーブルを提供する。【解決手段】 平面上に配列された複数本の平角導体２にその配列面の両面から絶縁フィルムが貼り合わされ、少なくとも一端で両側の絶縁フィルムから平角導体２が露出され、露出された平角導体２に一面側から補強基材１４が貼り付けられて接続部１１とされ、補強基材１４は、平角導体２への貼り付け側に接着剤層１６を有し、平角導体２は、接着剤層１６に沈み込まれ、接着剤層１６の厚さＴｓは、平角導体２の厚さＴｈの７０％以上とされ、露出部分Ｅにおいて、平角導体２の長さ方向の一部に導電性ペースト１５が設けられており、導電性ペースト１５を挟むように、導電性ペースト１５の平角導体２に沿う長さＬｐと略同一長さで接着樹脂１８が基材に設けられている、フラットケーブルが提供される。【選択図】 図９

Description

本発明は、電子機器などの配線に用いられるフラットケーブルに関する。

限られたスペースで高密度の配線が可能な配線部材としてフラットケーブルが用いられている。このフラットケーブルは、所定の間隔を隔てて配列された複数の錫メッキ軟銅箔からなる導体と、導体を両面から挟むように一体的に固定する絶縁性テープとからなる被覆部を有している。このようなフラットケーブルとして、配線基板へ接続される接続部を端部に有するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２−２８７４５号公報

上記フラットケーブルの接続部では、導体の一方側から補強基材が貼り付けられ、この補強基材と反対側から導体の露出部分の全長に銀ペーストが塗布され、さらに、導体間に接着剤となる絶縁材料が塗布されている。このフラットケーブルの接続部の銀ペースト及び絶縁材料は、印刷によって剥離シートに塗布された後、この剥離シートから転写されてそこに盛られる。フラットケーブルの接続部は、このように導体間に設けられた絶縁材料により、配線基板と接着されている。しかしこのような接続部と配線基板との接着構造には、接着力の改善の余地があった。

そこで本発明は、配線基板に対して、良好な電気的接続を確保しつつ、強固に固定可能なフラットケーブルを提供することを目的とする。

本発明は、（１）平面上に配列された複数本の平角導体と、
前記平角導体の配列面の両面から貼り合わされた絶縁フィルムと、
長さ方向の少なくとも一端で前記配列面の両面の前記絶縁フィルムから前記平角導体が露出されており、露出された前記平角導体の露出部分に前記配列面の一方側の面から基材が貼り付けられた接続部と、を有し、
前記基材は、基材層と、前記基材層よりも前記平角導体への貼り付け側に設けられた接着剤層を有し、
前記平角導体はその少なくとも一部が前記接着剤層に沈み込んでおり、
前記接着剤層の厚さは、前記平角導体の厚さの７０％以上とされ、
前記露出部分において、前記平角導体の長さ方向の一部分の上に導電性ペーストが載せられており、前記導電性ペーストを挟むように、前記導電性ペーストの前記平角導体に沿う長さと略同一長さで接着樹脂が前記基材の上に載せられている、フラットケーブルである。

本発明のフラットケーブルによれば、配線基板に対して、良好な電気的接続を確保しつつ、強固に固定可能なフラットケーブルが提供される。

フラットケーブルの一実施形態を示す平面図である。 フラットケーブルの側断面図である。 フラットケーブルの接続部における側断面図である。 フラットケーブルの接続部における斜視図である。 図３におけるＡ−Ａ断面図である。 図３におけるＢ−Ｂ断面図である。 接続部と配線基板とを重ね合わせたときの接続部の側断面図である。 加熱加圧時における図７のＣ−Ｃ断面図である。 加熱加圧時における図７のＤ−Ｄ断面図である。 フラットケーブルと配線基板との接続状態の評価試験方法を示す模式図である。

＜本願発明の実施形態の説明＞
最初に本願発明の実施形態の内容を列記して説明する。
本願発明の実施形態は、（１）平面上に配列された複数本の平角導体と、
前記平角導体の配列面の両面から貼り合わされた絶縁フィルムと、
長さ方向の少なくとも一端で前記配列面の両面の前記絶縁フィルムから前記平角導体が露出されており、露出された前記平角導体の露出部分に前記配列面の一方側の面から基材が貼り付けられた接続部と、を有し、
前記基材は、基材層と、前記基材層よりも前記平角導体への貼り付け側に設けられた接着剤層を有し、
前記平角導体はその少なくとも一部が前記接着剤層に沈み込んでおり、
前記接着剤層の厚さは、前記平角導体の厚さの７０％以上とされ、
前記露出部分において、前記平角導体の長さ方向の一部に導電性ペーストが設けられており、前記導電性ペーストを挟むように、前記導電性ペーストの前記平角導体に沿う長さと略同一長さで接着樹脂が前記基材に設けられている、フラットケーブルである。

上記実施形態に係るフラットケーブルによれば、基材に設けられた接着剤層により、配線基板に強固に接着することができる。平角導体の露出部分のうち導電性ペーストが設けられた部分は、その横にある接着樹脂が導電性ペースト同士が接触することを防ぎ、隣合う平角導体が短絡することがない。
平角導体の少なくとも一部が接着剤層に沈み込んで基材に接着されている。接着剤層の厚さが平角導体の厚さの７０％以上とされているので、フラットケーブルを配線基板に貼り合せる際に、接着剤層は平角導体間および導電性ペーストが載せられていない平角導体上に行き渡って配線基板にまで到達し、接着剤層によりフラットケーブルが配線基板に強固に接着される。

（２）前記導電性ペーストの前記平角導体に沿う長さが、前記露出部分の長さの２０％以上５０％以下であることが好ましい。導電性ペーストの長さが５０％より大きいと、フラットケーブルと配線基板との十分な接着強度が得られない。導電性ペーストの長さが２０％未満であると、平角導体と配線基板との間の良好な電気的接続が得られなくなるおそれがある。

（３）前記接着剤層はポリエステル系熱可塑性接着剤であり、前記接着剤層はエポキシ系樹脂に対する接着力が常温で１０Ｎ／ｃｍ以上であることが好ましい。フラットケーブルと配線基板とを強固に接着できる。なお、常温とは冷房または暖房を入れた室内の温度であり１５〜３０℃である。

（４）前記接着樹脂はポリアミド系熱可塑性接着剤またはポリエステル系熱可塑性接着剤であることが好ましい。これにより、平角導体の間の隙間に好適に塗布することができる。

＜本願発明の実施形態の詳細＞
（フラットケーブルの詳細）
以下、本発明の実施形態に係るフラットケーブルの具体例を、図面を参照して説明する。なお、本発明は以下の例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

図１は、フラットケーブルの一実施形態を示す平面図である。図２は、フラットケーブルの側断面図である。
図１及び図２に示すように、フラットケーブル１は、例えば、銅（メッキされた銅を含む）または銅合金の圧延銅箔からなる複数本の平角導体２を備えている。これらの平角導体２は、所定の並列ピッチで平面上に配列されている。

平角導体２の配列面の両面にそれぞれ絶縁フィルム３ａ，３ｂが貼着（ラミネート）されている。フラットケーブル１は、複数本の平角導体２を一平面上に配列し、その配列面の両側からそれぞれ絶縁フィルム３ａ，３ｂをラミネートしたものである。なお、図１では４本の平角導体２を有する例を示しているが、平角導体２の本数は適宜変更される。例えば、平角導体２を２０本とすることもできる。

絶縁フィルム３ａ，３ｂは、ポリエチレンテレフタレート、ポリエステル、ポリイミドあるいはポリフェニレンサルファイド等の樹脂から形成された基材部分と、ポリエステル系接着剤、難燃ポリ塩化ビニル系接着剤、難燃ポリオレフィン系接着剤などからなる接着層とを有している。平角導体２に対して、接着層の面を対向させて２枚の絶縁フィルム３ａ，３ｂが貼り合わされている。これにより、平角導体２同士が電気的に絶縁される。

図３は、フラットケーブルの接続部における側断面図である。図４は、フラットケーブルの接続部における斜視図である。
図３及び図４に示すように、フラットケーブル１の長さ方向の少なくとも一方の端部（本例では両端部）は接続部１１とされている。この接続部１１は、後述する接続相手の配線基板２１に接続される。

フラットケーブル１の接続部１１では、絶縁フィルム３ａ，３ｂから平角導体２が露出されている。接続部１１では、平角導体２の配列面の一方側の面に、露出された平角導体２と一方側の絶縁フィルム３ａとに跨って補強基材（基材）１４が貼り付けられている。これにより、平角導体２は補強基材１４の一方側の面上に並列に配置された状態で、補強基材１４に支持されている。

接続部１１で露出されたそれぞれの平角導体２の露出部分Ｅには、長さ方向の中間部における一部に導電性ペースト１５が設けられている。この導電性ペースト１５の平角導体２に沿う長さＬｐは、平角導体２の露出部分の長さＬｈの２０％〜５０％とされている。本例では、平角導体２の露出部分の長さ寸法Ｌｈが約４ｍｍ程度とされ、導電性ペースト１５の長さＬｐは約１ｍｍ程度とされている。

導電性ペースト１５は、導電粒子と接着剤とから構成されている。導電粒子としては、例えば、銀粉末、カーボン粉末、銅粉末、ニッケル粉末、あるいはこれらの混合粉末などが使用可能である。この導電性ペースト１５を構成する接着剤としては、例えば、ポリエステル系接着剤、ポリウレタン系接着剤、エポキシ系接着剤等のいずれかが使用可能である。

特に、導電性ペースト１５としては、平均粒径０．５〜５μｍの鱗片状銀粉末と、表面に有機物がコーティングされた、平均粒径２０ｎｍ以下の球状銀粉末とを含む銀ペーストを採用するのが好ましい。銀ペースト中にナノ銀粒子を含有させることにより、接続抵抗が下がり、また、表面の凹凸も小さくなって接続面積が大きくなる。このため、電気的接続の信頼性が向上する。

補強基材１４には、導電性ペースト１５を挟むように、導電性ペースト１５の両側に接着樹脂１８が設けられている。接着樹脂１８の平角導体２に沿う長さも、導電性ペースト１５の平角導体２に沿う長さＬｐと略同一長さとされている。この接着樹脂１８は、ポリアミド系熱可塑性接着剤またはポリエステル系熱可塑性接着剤を好適に採用できる。

導電性ペースト１５及び接着樹脂１８は、例えば、スクリーン印刷によって接続部１１へ直接塗布するか、一旦剥離シートへスクリーン印刷によって塗布した後、この剥離シートから接続部１１へ転写することができる。

図５は、図３におけるＡ−Ａ断面図である。
図５に示すように、補強基材１４は、ポリエチレンテレフタレート等の絶縁樹脂から形成された基材層１７と、基材層１７よりも平角導体２への貼り付け側に設けられた接着剤層１６とを備えている。接着剤層１６は熱可塑性の接着剤により形成されている。接着剤層１６により、補強基材１４は絶縁フィルム３ａおよび平角導体２に接着されている。平角導体２はその一部が接着剤層１６に沈み込み、平角導体２の側面の少なくとも一部に接着剤が回りこんだ状態で接着剤層１６に接着されている。なお、それぞれの平角導体２の上面２ａは接着剤層１６から露出されている。

また、接着剤層１６の厚さＴｓは、平角導体２の厚さＴｈの７０％以上とされている。なお、ここでいう厚さとは、平角導体２の配列面の法線方向の寸法である。例えば、平角導体２の厚さＴｈを０．０３５ｍｍ、接着剤層１６の厚さＴｓを０．０３０ｍｍとすることができる。接着剤層１６は、後述するエポキシ系樹脂に対する接着力が１０Ｎ／ｃｍ以上のポリエステル系熱可塑性接着剤が好適に用いられる。

図６は、図３におけるＢ−Ｂ断面図である。
平角導体２の露出部分の一部において、図６に示すように、平角導体２の上面２ａに導電性ペースト１５が設けられている。これら導電性ペースト１５の間に、接着樹脂１８が基材１４の上に載せられている。接着樹脂１８は、露出された平角導体２の側面を覆って導電性ペースト１５同等の高さとなるように基材１４の上に載せられている。接着樹脂１８は導電性ペースト１５の両側に接触して、導電性ペースト１５が平角導体２から脱落することを防止している。なお、接着樹脂１８としては、ポリエステル系熱可塑性接着剤を用いることができる。

（接続部と配線基板との接続方法）
次に配線基板２１への接続部１１の接続方法を図７から図９を用いて説明する。図７は、接続部１１と配線基板２１とを重ね合わせたときの接続部１１の側断面図である。図８は、加熱加圧時における図７のＣ−Ｃ断面図であり、図９は加熱加圧時における図７のＤ−Ｄ断面図である。図９の（ａ）は加熱加圧する前の状態を、図９の（ｂ）は加熱加圧した後の状態を示している。

図７に示すように、フラットケーブル１の接続相手である配線基板２１は、基材２２と、この基材２２にエポキシ系樹脂等で接着固定された導体パターンからなる接点２３とを備えている。接点２３の幅寸法とピッチは、平角導体２とほぼ同等である。

まず、接続部１１をその補強基材１４が貼り付けられた面と反対側の面を配線基板２１に向けて、接続部１１と配線基板２１とを重ね合わせる。

この状態で、接続箇所を加熱しながら加圧する。例えば、加熱した押し板でフラットケーブル１の接続部１１と補強基材１４とを挟んで圧着する。補強基材１４の接着剤層１６が熱で軟らかくなり、平角導体２は導電性ペースト１５を介して配線基板に押されて接着剤層１４に沈み込む。
平角導体２の露出部分Ｅのうち導電性ペースト１５が設けられている領域においては、図８に示したように、平角導体２に塗布された導電性ペースト１５が接点２３に密着して配線基板２１によって押し潰される。このとき、導電性ペースト１５の両側に接着樹脂１８があるため、隣り合う導電性ペースト１５同士が接触することがない。これにより、平角導体２と配線基板の接点２３とは向き合ったもののみが電気的に接続し、隣の線と短絡することがない。

平角導体２の露出部分Ｅのうち導電性ペースト１５が載せられていない箇所においては、図９の（ａ）に示したように、平角導体２の上面２ａは接着剤層１６の上面１６ａから配線基板２１側に向かって突出している。このため、単に接続部１１と配線基板２１とを重ね合わせた状態では、接着剤層１６と配線基板２１との間は平角導体２によって隔てられて隙間Ｓが形成されている。フラットケーブル１１を配線基板２１に押しつけると平角導体２は配線基板２１に押されて溶融した接着剤層１６に一部が沈み込む。沈み込んだ平角導体２に押されて、溶融した接着剤層１６の接着剤は配線基板２１側に盛り上がって隙間Ｓを埋めるように流動する。すると、図９の（ｂ）に示したように、流動した接着剤は配線基板２１まで到達する。本実施形態に係るフラットケーブル１によれば、平角導体２の少なくとも一部が接着剤層１６に沈み込んでおり、接着剤層１６の厚さが平角導体２の厚さの７０％と以上とされているので、平角導体２の上面２ａと接着剤層１６の上面１６ａとの距離Ｌｄが近いためである。

その後、加熱及び加圧を解除して接着剤層１６を再び硬化させる。これにより、接続部１１と配線基板２１とが接着剤層１６を介して接着され、接続部１１と配線基板２１との接続が完了する。

このように本実施形態に係るフラットケーブル１によれば、接続部１１を配線基板２１に加熱加圧する際に、接続部１１の配線基板２１との接着面のうち、導電性ペースト１５と接着樹脂１８が設けられた領域以外の領域が、接着剤層１６に接着される。このため、補強基材１４の接着剤層１６が大きな面積で配線基板２１と接着するので、接続部１１を強固に配線基板２１に接着することができる。

なお、特に特許文献１のように剥離シートに塗布しこれを転写する場合には、絶縁材料に剥離しやすいという特性を備えた種類を採用するという制約がある。このため、高い接着力を持つ接着剤を採用することが難しかった。

しかし、本実施形態に係るフラットケーブル１によれば、補強基材１４の平坦で大面積の基材層１７の面には、均一な接着剤層１６を容易に形成することができる。これにより、接着剤層１６の全面が配線基板２１への接着に寄与することができ、安定した高い接着強度が得られる。また、特許文献１の絶縁材料のような制約がないので、高い接着力を有する接着剤を接着剤層１６に採用することができる。これにより、フラットケーブル１を配線基板２１に強固に接着することができる。また、接着樹脂１８を平角導体２の露出部分Ｅの全域に亘って設ける必要が無く、製造コストを低減できる。

また、導電性ペースト１５の平角導体２に沿う長さＬｐが、露出部分の長さＬｈの２０％以上５０％以下であることが好ましい。長さＬｐが短いほど、接着剤層１６による接着面積を増やして接続部１１を配線基板２１に強固に接着できる。なお、導電性ペースト１５による平角導体２と接点２３との良好な電気的接続を確保するために、導電性ペースト１５の長さＬｐを２０％以上とすることが好ましい。

また、接着剤層１６として、ポリエステル系熱可塑性接着剤を用いると、高い接着力が得られるので好ましい。特に、接着剤層１６として、配線基板２１の基材２２に導体パターンを接着するエポキシ系樹脂に対する接着力が１０Ｎ／ｃｍ以上のものを用いることが好ましい。接続部１１と配線基板２１とを十分な強度で接着させることができる。

（実施例）
次に、配線基板に接続したフラットケーブルの接続状態を評価する評価試験について説明する。

（評価方法）
図１０は、フラットケーブル１と配線基板２１との接続状態の評価試験方法を示す模式図である。図１０の（ａ）は側面から見た図、図１０の（ｂ）はフラットケーブル１を折り曲げない状態で上面から見た図である。図１０の（ａ），（ｂ）に示すように、配線基板２１にフラットケーブルの接続部１１を接続し、フラットケーブルを約９０°折り曲げて、接続部１１の反対側を、配線基板２１を固定した状態で上方へ２０ｍｍ／ｍｉｎの速度で引き上げた。このとき、配線基板２１に対して接続部１１が剥離した時点での荷重（剥離荷重）を測定した。剥離荷重が１０Ｎ以上である場合を合格とした。配線基板２１として、紙フェノール、ガラスコンポジット及びガラスエポキシの基材のものを用いて、それぞれ評価した。

なお、先述した接着力とは、上述の評価方法によって得られる値であり、フラットケーブルの巾Ｗ［ｃｍ］に対する剥離荷重Ｐ［Ｎ］の比Ｐ／Ｗを接着力［ｃｍ／Ｎ］としている。

（評価試料）
（１）実施例１
平角導体の一部が接着剤層に沈み込んでおり、厚さ３５μｍの平角導体に対して接着剤層の厚さが２５μｍとされ、補強基材の接着剤層によって配線基板２１に接着されたフラットケーブルを、実施例１のフラットケーブルとした。なお、平角導体２の露出長さは４ｍｍ、導電性ペーストの長さは１ｍｍとした。また、接着剤層はガラスエポキシ系の接着剤で形成した。
（２）比較例１
補強基材を露出された平角導体に貼り付け、露出された複数の平角導体の間にスクリーン印刷によって絶縁材料（接着剤）を塗布し、この絶縁材料によって配線基板に接着されたフラットケーブルを、比較例１のフラットケーブルとした。なお、平角導体の露出長さは４ｍｍ、導電性ペーストの長さは１ｍｍとした。また、絶縁材料には、ポリエステル系ホットメルト接着剤を用いた。

（評価結果）
（１）実施例１
実施例１の剥離荷重は、紙フェノールの配線基板２１では２４Ｎ、ガラスコンポジットの配線基板２１では２５Ｎ、ガラスエポキシの配線基板２１では１４Ｎであり、いずれの場合も合格値である１０Ｎ以上であった。

（２）比較例１
比較例１での剥離荷重は、ガラスエポキシの配線基板２１において８Ｎとなり、合格値である１０Ｎに満たなかった。

１：フラットケーブル、２：平角導体、３ａ，３ｂ：絶縁フィルム、１１：接続部、１４：補強基材（基材）、１５：導電性ペースト、１６：接着剤層、１７：基材層、１８：接着樹脂

Claims (4)

1. 平面上に配列された複数本の平角導体と、
   前記平角導体の配列面の両面から貼り合わされた絶縁フィルムと、
   長さ方向の少なくとも一端で前記配列面の両面の前記絶縁フィルムから前記平角導体が露出されており、露出された前記平角導体の露出部分に前記配列面の一方側の面から基材が貼り付けられた接続部と、を有し、
   前記基材は、基材層と、前記基材層よりも前記平角導体への貼り付け側に設けられた接着剤層を有し、
   前記平角導体はその少なくとも一部が前記接着剤層に沈み込んでおり、
   前記接着剤層の厚さは、前記平角導体の厚さの７０％以上とされ、
   前記露出部分において、前記平角導体の長さ方向の一部分の上に導電性ペーストが載せられており、前記導電性ペーストを挟むように、前記導電性ペーストの前記平角導体に沿う長さと略同一長さで接着樹脂が前記基材の上に載せられている、フラットケーブル。
2. 前記導電性ペーストの前記平角導体に沿う長さが、前記露出部分の長さの２０％以上５０％以下である、請求項１に記載のフラットケーブル。
3. 前記接着剤層はポリエステル系熱可塑性接着剤であり、前記接着剤層はエポキシ系樹脂に対する接着力が常温で１０Ｎ／ｃｍ以上である、請求項１または２に記載のフラットケーブル。
4. 前記接着樹脂はポリアミド系熱可塑性接着剤またはポリエステル系熱可塑性接着剤である、請求項１から３のいずれか一項に記載のフラットケーブル。

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