JP2015133423A - 接続端子および接続端子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】合成樹脂材料から成る基材の面上に形成された導電層と接続される可撓性を有する接続端子について、生産リードタイムを短縮可能で低コストな接続端子を提供する。
【解決手段】接続端子１０は、合成樹脂材料によって形成された基材１１と、固定端部１２ａと引出端子部１２ｂとから構成された可撓性を有するシート材１２と、基材１１の表面１１ａ上からシート材１２の表面上へ連続して形成された導電層１３ａ，１３ｂとを備える。シート材１２の固定端部１２ａは、基材１１の射出成形時にインサート成形されて基材１１と接続一体化されている。そして、シート材１２の引出端子部１２ｂにコネクタを取付固定しておけば、そのコネクタを介して、基材１１の表面１１ａ上に形成された導電層１３ａ，１３ｂと他の電気回路とを接続する。
【選択図】 図１

Description

本発明は接続端子および接続端子の製造方法に係り、詳しくは、合成樹脂材料から成る基材の面上に形成された導電層と接続される可撓性を有する接続端子と、その接続端子の製造方法とに関するものである。

従来より、三次元的な湾曲形状の合成樹脂材料によって形成された基材と、その基材の面上に形成された導電層とを備えたタッチパネル装置が知られている（例えば、特許文献１，２を参照）。

特開２０１０−２４４７７６号公報 特許第５３１２５４１号公報

タッチパネル装置の導電層と他の電気回路とを接続する際には、接続端子としてフレキシブル端子が用いられ、導電性接着剤によりフレキシブル端子を導電層に貼り付け、導電性接着剤を介してフレキシブル端子と導電層とを貼着固定すると共に電気的に接続する方法が従来一般的である。

しかし、一般市販されている導電性接着剤（例えば、ＡＣＦ（Anisotropic Conductive Film）、ＡＣＰ（Anisotropic Conductive Paste）など）およびフレキシブル端子（例えば、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）、ＦＦＣ（Flexible Flat Circuits）など）は高価であるため、接続端子の製造コストが増大するという問題がある。
また、導電性接着剤によりフレキシブル端子を導電層に貼り付ける工程の分だけ製造に手間がかかるため、生産リードタイムが長くなるという問題がある。
加えて、フレキシブル端子を導電層に貼り付けるための専用設備が必要になるため、接続端子の製造コストが更に増大するという問題もある。

本発明は前記問題を解決するためになされたものであって、以下の目的を有するものである。
（１）合成樹脂材料から成る基材の面上に形成された導電層と接続される可撓性を有する接続端子について、生産リードタイムを短縮可能で低コストな接続端子を提供する。
（２）前記（１）の接続端子の簡便な製造方法を提供する。

本発明者らは前記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、下記のように本発明の各局面に想到した。

＜第１の局面＞
第１の局面は、
合成樹脂材料によって形成された基材と、
固定端部と引出端子部とから構成された可撓性を有するシート材と、
基材の表面上からシート材の表面上へ連続して形成された導電層と
を備えた接続端子であって、
シート材の固定端部は、基材の射出成形時にインサート成形されて基材と接続一体化されている。

第１の局面では、シート材の引出端子部にコネクタを取り付け固定しておけば、そのコネクタを介して、基材の表面上に形成された導電層と他の電気回路とを簡単に接続することができる。
そして、第１の局面によれば、前記した従来技術（基材の表面上に形成された導電層と、フレキシブル端子とを導電性接着剤により貼着固定する技術）に対して、高価な導電性接着剤やフレキシブル端子を用いないため製造コストを低減可能であり、導電性接着剤によりフレキシブル端子を導電層に貼り付ける工程が必要ないため製造に手間がかからず生産リードタイムを短縮可能であり、フレキシブル端子を導電層に貼り付けるための専用設備も必要無いため製造コストを低減可能である。

＜第２の局面＞
第２の局面は、第１の局面において、基材の表面とシート材の固定端部の表面とが略面一に形成されている。
第２の局面では、基材の表面とシート材の固定端部の表面との間に段差が無く略面一であるため、基材の表面上からシート材の表面上へ容易に連続して導電層を形成可能であり、基材の表面上とシート材の表面上との間で、導電層が途切れたり亀裂が生じたりして電気的接続が阻害されるのを確実に防止できる。

＜第３の局面＞
第３の局面は、第１の局面または第２の局面において、基材の表面は三次元的な湾曲形状に形成されている。
第３の局面では、基材が合成樹脂材料の射出成形によって形成されるため、三次元的な湾曲形状を容易に作製できる。
また、シート材は可撓性を有するため、基材の射出成形時にシート材をインサート成形する際に、基材が三次元的な湾曲形状であっても、シート材の固定端部を基材の表面に確実に埋設して接続一体化することができる。

＜第４の局面＞
第４の局面は、第１〜第３の局面の接続端子の製造方法であって、基材の射出成形時に、シート材の引出端部の裏面を、シート材とは接着性を有さない離型材によって被覆しておく。
第４の局面では、シート材の引出端部の裏面と基材とが接続一体化されないため、シート材の引出端部を自由端部とすることが可能になり、シート材の引出端部を撓ませることにより、接続端子を他の電気回路に容易に接続することができる。

＜第５の局面＞
第５の局面は、第４の局面において、導電層は、基材の表面上およびシート材の表面上に、導電層の形成材料を印刷することにより形成される。
第５の局面では、基材の表面上の導電層と、シート材の表面上の導電層とを同時に形成可能であるため、生産リードタイムを短縮できると共に製造コストを低減できる。
また、基材の表面上からシート材の表面上へ容易に連続して導電層を形成可能であるため、導電層の良好な電気的接続が得られる。

本発明を具体化した一実施形態の接続端子１０の概略構成を示す斜視図。 接続端子１０の縦断面図であり、図１に示すＸ１−Ｘ１矢示断面図。 接続端子１０の側面図。 接続端子１０の基材１１を製造するための射出成形機の金型５０，６０の概略構成を示す平面図。 金型５０，６０の概略構成を示す縦断面図であり、図４に示すＸ２−Ｘ２矢示断面図。 本発明を具体化した別の実施形態の接続端子１０の側面図。

以下、本発明を具体化した一実施形態の接続端子１０について、図面を参照しながら説明する。
尚、各図面では、説明を分かり易くするために、接続端子１０の構成部材の寸法形状および配置箇所を誇張して模式的に図示してあり、各構成部材の寸法形状および配置箇所が実物とは必ずしも一致しないことがある。

図１〜図３に示すように、本実施形態の接続端子１０は、基材１１（表面１１ａ、凹部１１ｂ、穴部１１ｃ）、シート材１２（固定端部１２ａ、引出端子部１２ｂ、位置決め孔１２ｃ）、導電層１３ａ，１３ｂを備える。
基材（パネル材）１１は、略平坦な板材であり、合成樹脂材料の射出成形によって一体形成された合成樹脂成形品である。
基材１１の形成材料には、例えば、ＰＰ（PolyPropylene）、ＴＰＯ（Thermo PolyOlefin）、ＰＶＣ（PolyVinyl Chloride）、ＰＣ（PolyCarbonate）、ＰＭＭＡ（PolyMethylMethacrylate）、ＣＯＰ（Cyclo Olefin Polymer）、ＡＢＳ（Acrylonitrile-Butadiene-Styrene resin）、ＰＥＴ（PolyEthylene Terephthalate）、ＰＥ（PolyEthylene）、ポリウレタンなどがある。

シート材（フィルム材）１２は、長尺矩形状であり、可撓性を有する柔軟な合成樹脂材料の薄膜材（フレキシブルフィルム）である。
シート材１２の形成材料は、基材１１の形成材料と同じである。
シート材１２は、その長手方向の一端側に設けられた固定端部（基端部）１２ａと、固定端部１２ａ以外の部分である引出端子（先端部）１２ｂとから構成されている。

シート材１２の固定端部１２ａは、基材１１の射出成形時にインサート成形されて基材１１に埋設されることにより、基材１１と接続一体化されており、固定端部１２ａの表面と基材１１の表面１１ａとが略面一に形成されている。
シート材１２の引出端子部１２ｂは、基材１１とは接続一体化されておらず、自由端部となっている。
シート材１２の引出端子部１２ｂには、２個の位置決め孔１２ｃが貫通形成されている。

シート材１２の引出端子部１２ｂの下方側に位置する基材１１の表面１１ａには、引出端子部１２ｂの平面形状と合致する一定深さの凹部１２ｂが形成されている。
シート材１２の各位置決め孔１２ｃの下方側に位置する基材１１には、各位置決め孔１２ｃと連通する凹み状の穴部１１ｃが形成されている。

導電層（配線層、導電性膜）１３ａ，１３ｂは、導電性を有する線状の薄膜層であり、基材１１の表面１１ａ上からシート材１２の固定端部１２ａおよび引出端子部１２ｂの表面上を通り、引出端子部１２ｂの端（シート材１２の長手方向の他端側）まで切れ目無く連続して延出するように形成されている。
導電層１３ａ，１３ｂの形成材料には、例えば、合成樹脂自体が導電性を有する合成樹脂材料（導電性高分子）、絶縁性の合成樹脂材料に導電材料の微粒子を分散させることで導電性を付与した材料などがある。
導電性高分子には、例えば、ＰＴ（PolyThiophene）、ＰＡＮＩ（PolyANIline）、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ（Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/Poly(styrenesulfonate)）などがある。
導電材料の微粒子には、例えば、銀ナノワイヤ、カーボンナノチューブ、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）の微粒子などがある。

図３に示すように、シート材１２の引出端子部１２ｂには雌側コネクタ部材２０が取付固定され、引出端子部１２ｂの表面上に形成されている導電層１３ａ，１３ｂは、雌側コネクタ部材２０の内部に設けられた接続端子（図示略）に対して、電気的に接続されている。
雌側コネクタ部材２０は、矢印αに示すように、他の電気回路（図示略）に接続された配線ケーブル２１に取付固定されている雄側コネクタ部材２２に挿入接続される。

ところで、基材１１の表面１１ａに延出された導電層１３ａ，１３ｂは、タッチパネル装置（図示略）の導電層（電極層）を形成し、その導電層により静電容量式タッチセンサが構成されている。
例えば、基材１１は自動車のインストルメントクラスターパネルに用いられ、基材１１を含めて構成されたタッチパネル装置により、自動車に搭載された各種装置（例えば、カーナビゲーション装置、オーディオ装置、空調装置、ウインド開閉装置など）が操作される。

［接続端子１０の製造方法］
図４は、基材１１を射出成形するためにセットされた射出成形機の金型５０，６０を金型５０の上面側から見た平面図である。
図５は、金型５０，６０の縦断面図であり、図４に示すＸ２−Ｘ２矢示断面図である。
金型５０の内部には、２個の位置決めピン５１が突設されている。
シート材１２を金型５０内に収容し、シート材１２の各位置決め孔１２ｃに金型５０の位置決めピン５１を挿通させることにより、金型５０に対するシート材１２の位置決めを行う。

シート材１２の引出端子部１２ｂの裏面（金型５０の内壁面と接触する表面とは反対面）には、引出端子部１２ｂの裏面が全て被覆されるように、離型フィルム材DFを貼着固定しておく。
離型フィルム材DFは、基材１１およびシート材１２の形成材料とは接着性を有さない合成樹脂材料の薄膜材である。

セットされた金型５０，６０内の空隙GRに、基材１１の形成材料が射出されると、シート材１２の固定端部１２ａは、基材１１にインサート成形されて埋設されることにより接続一体化され、固定端部１２ａの表面と基材１１の表面１１ａとは略面一になる。
このとき、シート材１２の引出端子部１２ｂの裏面には離型フィルム材DFが貼着固定されているため、引出端子部１２ｂは基材１１とは接続一体化されない。
また、シート材１２の各位置決め孔１２ｃに金型５０の位置決めピン５１が挿通されているため、基材１１の形成材料が金型５０，６０内の空隙GRに射出された際に、金型５０に対してシート材１２が位置ズレを起こすのを防止できる。

その後、基材１１の形成材料が硬化したら、金型５０，６０を引き離して型開きし、シート材１２から離型フィルム材DFを引き剥がして除去する。
すると、シート材１２の引出端子部１２ｂおよび離型フィルム材DFによって基材１１の形成材料が金型５０，６０内の空隙GRに充填されなかった部分により、基材１１の凹部１１ｂが形成される。
また、シート材１２の各位置決め孔１２ｃから突出した金型５０の位置決めピン５１の先端部によって基材１１の形成材料が金型５０，６０内の空隙GRに充填されなかった部分により、基材１１の穴部１１ｃが形成される。

続いて、各種印刷法（例えば、インクジェット印刷、スクリーン印刷、パッド印刷、ドクターコーティングなど）を用い、基材１１の表面１１ａ上およびシート材１２の表面上に導電層１３ａ，１３ｂの形成材料を印刷することにより導電層１３ａ，１３ｂを形成すれば、接続端子１０が完成する。

［実施形態の作用・効果］
本実施形態の接続端子１０によれば、以下の作用・効果を得ることができる。

［１］接続端子１０によれば、前記した従来技術（基材の表面上に形成された導電層と、フレキシブル端子とを導電性接着剤により貼着固定する技術）に対して、高価な導電性接着剤やフレキシブル端子を用いないため製造コストを低減可能であり、導電性接着剤によりフレキシブル端子を導電層１３ａ，１３ｂに貼り付ける工程が必要ないため製造に手間がかからず生産リードタイムを短縮可能であり、フレキシブル端子を導電層１３ａ，１３ｂに貼り付けるための専用設備も必要無いため製造コストを低減可能である。

［２］接続端子１０では、基材１１の表面１１ａとシート材１２の固定端部１２ａの表面との間に段差が無く略面一である。
そのため、基材１１の表面１１ａ上からシート材１２の表面上へ容易に連続して導電層１３ａ，１３ｂを形成可能であり、基材１１の表面１１ａ上とシート材１２の表面上との間で、導電層１３ａ，１３ｂが途切れたり亀裂が生じたりして電気的接続が阻害されるのを確実に防止できる。

［３］接続端子１０の製造方法では、基材１１の射出成形時に、シート材１２の引出端部１２ｂの裏面を、シート材１２とは接着性を有さない離型フィルム材DF（離型材）によって被覆しておく。
そのため、シート材１２の引出端部１２ｂの裏面と基材１１とが接続一体化されないため、引出端部１２ｂを自由端部とすることが可能になり、引出端部１２ｂを撓ませることにより、引出端部１２ｂに接続固定された雌側コネクタ２０を、雄側コネクタ２２を介して他の電気回路に容易に接続することができる。

［４］導電層１３ａ，１３ｂは、基材１１の表面１１ａ上およびシート材１２の表面上に、導電層１３ａ，１３ｂの形成材料を印刷することにより形成される。
そのため、基材１１の表面１１ａ上の導電層１３ａ，１３ｂと、シート材１２の表面上の導電層１３ａ，１３ｂとを同時に形成可能であるため、生産リードタイムを短縮できると共に製造コストを低減できる。
また、基材１１の表面１１ａ上からシート材１２の表面上へ容易に連続して導電層１３ａ，１３ｂを形成可能であるため、前記［２］の作用・効果と相俟って、導電層１３ａ，１３ｂの良好な電気的接続が得られる。

＜別の実施形態＞
本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、以下のように具体化してもよく、その場合でも、前記実施形態と同等もしくはそれ以上の作用・効果を得ることができる。

［Ａ］図１〜図３に示す実施形態では、基材１１を略平坦形状の合成樹脂材料によって形成している。
しかし、図６に示すように、基材１１を三次元的な湾曲形状の合成樹脂材料によって形成してもよい。

基材１１は合成樹脂材料の射出成形によって形成されるため、三次元的な湾曲形状を容易に作製できる。
また、シート材１２は可撓性を有する柔軟な合成樹脂材料の薄膜材であるため、基材１１の射出成形時にシート材１２をインサート成形する際に、基材１１が三次元的な湾曲形状であっても、シート材１２の固定端部１２ａを基材１１の表面１１ａに確実に埋設して接続一体化することができる。

［Ｂ］前記実施形態では、基材１１とシート材１２とが同一の材料によって形成されているため、基材１１の射出成形時に、シート材１２の固定端部１２ａと基材１１とを確実に接続一体化することができる。

しかし、基材１１とシート材１２とを異なる材料によって形成してもよく、その場合には、シート材１２の固定端部１２ａと基材１１とを確実に接続一体化するため、例えば以下の方法を用いることにより、基材１１とシート材１２との接着性を向上させる必要がある。

方法１：シート材１２の形成材料として基材１１に対して易接着性を有する材料を用いる。

方法２：基材１１と接触するシート材１２の裏面側に表面処理を施しておく。尚、表面処理の方法には、化学的活性度を上げる処理法（例えば、プラズマ処理法、コロナ処理法など）、微細な凹凸を形成する方法（例えば、ケミカルエッチング法、サンドブラスト法など）がある。

［Ｃ］前記実施形態ではシート材１２が単層構造であるが、シート材１２を多層構造にしてもよく、その場合には、基材１１と接触するシート材１２の裏面側を構成する層と基材１１との接着性を向上させる必要があるため、前記［Ｂ］と同様にすればよい。

［Ｄ］前記実施形態では、基材１２の射出成形時に、シート材１２の引出端子部１２ｂの裏面を被覆するように離型フィルム材DFを貼着固定している。
しかし、離型フィルム材DFをゲル状の離型剤に置き換え、シート材１２の引出端子部１２ｂの裏面を被覆するようにゲル状の離型剤を塗布しておいてもよい。

［Ｅ］前記実施形態では、シート材１２から離型フィルム材DFを引き剥がして除去しているが、離型フィルム材DFをシート材１２に残したままにしてもよい。

［Ｆ］前記実施形態では、２本の線状の導電層１３ａ，１３ｂを形成しているが、１本または３本以上の複数本の導電層を形成してもよい。
また、導電層１３ａ，１３ｂは、単純な線状に限らず、電気回路を構成する複雑な配線パターンにしてもよい。

本発明は、前記各局面および前記実施形態の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様も本発明に含まれる。本明細書の中で明示した公報などの内容は、その全ての内容を援用によって引用することとする。

１０…接続端子
１１…基材
１１ａ…基材１１の表面
１２…シート材
１２ａ…シート材１２の固定端部
１２ｂ…シート材１２の引出端子部
１３ａ，１３ｂ…導電層
２０…雌側コネクタ部材
DF…離型フィルム材（離型材）

Claims (5)

1. 合成樹脂材料によって形成された基材と、
   固定端部と引出端子部とから構成された可撓性を有するシート材と、
   前記基材の表面上から前記シート材の表面上へ連続して形成された導電層と
   を備えた接続端子であって、
   前記シート材の固定端部は、前記基材の射出成形時にインサート成形されて前記基材と接続一体化されている接続端子。
2. 前記基材の表面と前記シート材の固定端部の表面とが略面一に形成されている、
   請求項１に記載の接続端子。
3. 前記基材の表面は三次元的な湾曲形状に形成されている、
   請求項１または請求項２に記載の接続端子。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の接続端子の製造方法であって、
   前記基材の射出成形時に、前記シート材の引出端部の裏面を、前記シート材とは接着性を有さない離型材によって被覆しておく接続端子の製造方法。
5. 前記導電層は、前記基材の表面上および前記シート材の表面上に、前記導電層の形成材料を印刷することにより形成される、
   請求項４に記載の接続端子の製造方法。

Images