JP2021019027A - ケーブルの接合方法および接続構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】フレキシブルフラットケーブルを低コストで基板に接続することができるケーブルの接合方法および接続構造体を提供する。【解決手段】表面に複数の電極１２が形成された基板１０に、複数の配線２が第１の接着剤３によって上部基材４に接着されたケーブル１を接合させるケーブルの接合方法は、ケーブル１と基板１０の間に第２の接着剤１４を位置させた状態で複数の電極１２に、ケーブル１の複数の配線２が上部基材４に接着されている面の反対側が第１の接着剤３から露出した露出部１ａの位置を合わせて、ケーブル１を基板１０に熱圧着することを含む。【選択図】図６

Description

本発明は、複数の配線が接着剤によって基材に接着されたケーブルを基板に接合させるケーブルの接合方法および接続構造体に関する。

近年、柔軟性の低い硬質基材で構成されるリジット基板（以下、単に「基板」と称する。）などを、柔軟性の高いケーブルで接続した電子機器が多用されている。特許文献１には、薄くて柔軟性が高い絶縁体の基材の表面に形成された金属箔をエッチングによって複数の配線に形成したＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）を、基板の電極に熱圧着によって接合することが開示されている。

また、柔軟性の高いケーブルとして、並列に配置された配線に薄くて柔軟性が高い絶縁性の基材を接着剤で上下に接着したＦＦＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｆｌａｔ Ｃａｂｌｅ：フレキシブルフラットケーブル）も多用されている。フレキシブルフラットケーブルは、先端部の一面側の基材を除去して配線の片面を露出させた露出部を、基板に実装されたソケットに装着することで基板と接続される。また、フレキシブルフラットケーブルは、先端部の両面の基材を除去して配線の上下面を露出させた全露出部を、基板の電極に熱圧着して基板と接続（接合）されることもある。

国際公開第２０１０／０７０７７９号

しかしながら、従来技術では、フレキシブルフラットケーブルを基板に接続する場合は専用のソケットを使用する必要があり、コストが増加するという問題点があった。また、ソケットを使用せずにフレキシブルフラットケーブルの全露出部を基板の電極に熱圧着する場合も、圧着後のフレキシブルケーブルの配線の露出部分を絶縁処理する追加の加工工程が必要であり、コストが増加するという問題点があった。

そこで本発明は、フレキシブルフラットケーブルを低コストで基板に接続することができるケーブルの接合方法および接続構造体を提供することを目的とする。

本発明のケーブルの接合方法は、表面に複数の電極が形成された基板に、複数の配線が第１の接着剤によって基材に接着されたケーブルを接合させるケーブルの接合方法であって、ケーブルと基板の間に第２の接着剤を位置させた状態で前記複数の電極に、ケーブルの複数の配線が基材に接着されている面の反対側が第１の接着剤から露出した露出部の位置を合わせて、前記ケーブルを前記基板に熱圧着することを含む。

本発明の接続構造体は、基板の表面に形成された複数の電極と、ケーブルの基材に第１の接着剤によって接着された複数の配線の前記基材に接着されている面の反対側が前記第１の接着剤から露出した露出部の前記複数の配線と、が接合され、前記複数の電極の間に前記第１の接着剤によって形成された凸部を備えた。

本発明によれば、フレキシブルフラットケーブルを低コストで基板に接続することができる。

本発明の一実施の形態のフレキシブルフラットケーブルの（ａ）平面図（ｂ）底面図（ｃ）中央付近の断面図（ｄ）露出部の断面図 （ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態のフレキシブルフラットケーブルを基板に接合させる工程説明図 （ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態のフレキシブルフラットケーブルを基板に接合させる工程説明図 （ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態のフレキシブルフラットケーブルを基板に接合させる工程説明図 （ａ）（ｂ）（ｃ）本発明の一実施の形態のフレキシブルフラットケーブルを基板に接合させる工程を説明する断面図 （ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態のフレキシブルフラットケーブルを基板に接合させる工程を説明する断面図 本発明の一実施の形態の接続構造体の（ａ）断面図（ｂ）拡大断面図 本発明の一実施の形態の接続構造体の他の実施例の（ａ）断面図（ｂ）拡大断面図

以下に図面を用いて、本発明の一実施の形態を詳細に説明する。以下で述べる構成、形状等は説明のための例示であって、フレキシブルフラットケーブル、基板、接着剤などの仕様に応じ、適宜変更が可能である。以下では、全ての図面において対応する要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

まず図１を参照して、基板の電極に接合させるフレキシブルフラットケーブル（以下、単純に「ケーブル１」と称する。）の構成を説明する。図１（ａ）はケーブル１を上方から見た平面図、図１（ｂ）はケーブル１を下方から見た底面図、図１（ｃ）は図１（ｂ）に示すケーブル１の中央付近におけるＡＡ断面図、図１（ｄ）は図１（ｂ）に示すケーブル１の両端に形成されている露出部１ａにおけるＢＢ断面図である。

ケーブル１は、並列に配置された複数（ここでは６本）の配線２が第１の接着剤３によって上部基材４と下部基材５に接着された構造をしている。第１の接着剤３は熱可塑性を有し、上部基材４と下部基材５は柔軟性のある絶縁体である。ケーブル１の両端部には、下部基材５が除去されて複数の配線２が露出する露出部１ａが形成されている。図１（ｄ）に示すように、露出部１ａでは、下部基材５の他、複数の配線２の下面に付着する第１の接着剤３も除去されている。すなわち、露出部１ａでは、ケーブル１の複数の配線２が上部基材４に接着されている面の反対側が第１の接着剤３から露出している。なお、露出部１ａはケーブル１の中間の位置に形成されていてもよい。

次に図２（ａ）を参照して、ケーブル１が接合される基板１０について説明する。基板１０は、柔軟性の低い硬質の絶縁体基材の上面または内部に導体の配線（図示省略）が形成されたプリント基板であり、表面にチップ抵抗や集積回路部品などの部品１１が実装されている。また、基板１０の表面には、ケーブル１の配線２と接合される複数の電極１２がケーブル１の配線２の間隔に対応して形成されている。

次に図２（ｂ）〜図６（ｂ）を参照して、基板１０の複数の電極１２にケーブル１の複数の配線２を接合させるケーブルの接合工程（接合方法）について順に説明する。図５（ａ）〜図６（ｂ）は、基板１０の複数の電極１２付近と、電極１２に接合されるケーブル１に形成された露出部１ａの断面を模式的に表している。

図２（ｂ）において、まず、基板保持ステージ（図示省略）に保持された基板１０の複数の電極１２に、ディスペンサ１３を用いてディスペンサ１３に格納された第２の接着剤１４が塗布される。図５（ａ）は、基板１０の複数の電極１２に第２の接着剤１４が塗布された後の状態を示している。第２の接着剤１４は、熱可塑性または熱硬化性を有しており、熱圧着によって融解するはんだなどを含む導電性金属粒子１５を含んでいる。

なお、第２の接着剤１４は、流動性のある液状の他、シート状に形成されたものであってもよい。シート状に形成された第２の接着剤１４は、基板１０の複数の電極１２に貼り付けられる。このように、第２の接着剤１４を基板１０の複数の電極１２に付着させる。また、第２の接着剤１４は、ケーブル１の露出部１ａにおける複数の配線２に付着させてもよい。すなわち、後述するケーブル１を基板１０に載置させる際に、ケーブル１の配線２と基板１０の電極１２の間に第２の接着剤１４が位置すればよい。

図３（ａ）において、次いでカメラ１６で基板保持ステージに保持された基板１０と保持ヘッド（図示省略）に保持されたケーブル１の位置を認識する。次いで、この認識結果に基づいて基板保持ステージと保持ヘッドを相対的に移動させて基板１０とケーブル１との位置合わせを行う。すなわち、ケーブル１と基板１０の間に第２の接着剤１４を位置させた状態で、複数の電極１２にケーブル１の複数の配線２が基材（上部基材４）に接着されている面の反対側が第１の接着剤３から露出した露出部１ａの位置を合わせてケーブル１を基板１０の上に載置させる（図３（ｂ）、図５（ｂ））。

図４（ａ）において、次いで圧着ツール１７と基板下受け部材１８を用いて、基板１０の複数の電極１２付近とケーブル１の露出部１ａを加熱しながら圧力を所定時間加えて、複数の電極１２と露出部１ａの複数の配線２を熱圧着させる。例えば、圧着ツール１７と基板下受け部材１８は、電極１２などを１５０度に加熱しながら２ＭＰａの圧力を１５秒間加えて電極１２と配線２を熱圧着させる（図５（ｃ）〜図６（ｂ））。

熱圧着の過程では、圧着ツール１７によって加熱された第１の接着剤３と第２の接着剤１４は徐々に軟化する。そして、圧着ツール１７から加わる圧力により、その間に第２の接着剤１４に含まれる導電性金属粒子１５を挟んだ状態で基板１０の電極１２とケーブル１の配線２の間隔が徐々に狭くなる（図５（ｃ））。さらに加熱されて第１の接着剤３と第２の接着剤１４の軟化が進むと、第１の接着剤３が第２の接着剤１４を押しのけながら電極１２の間に進入する（図６（ａ））。

図６（ｂ）において、さらに加熱されると、電極１２と配線２の間の導電性金属粒子１５（はんだ）が融解して電極１２と配線２を接合するはんだ接合部１９が形成される。また、熱圧着によって基板１０上の複数の電極１２の間に第１の接着剤３が進入した凸部３ａが形成される。さらに、熱硬化性を有する第２の接着剤１４は硬化反応が進行して液状から硬化物１４ａ（固体）に変化する。

図６（ｂ）の例では、複数の電極１２の側面に硬化物１４ａに変化した第２の接着剤１４を残した状態で、複数の電極１２の間に第１の接着剤３が進入した凸部３ａが形成されている。すなわち、接合後の複数の電極１２の側面には第２の接着剤１４（硬化物１４ａ）が配置されており、凸部３ａを形成する第１の接着剤３は、第２の接着剤１４を介して複数の電極１２に間に進入している。このように、ケーブル１が基板１０に熱圧着される。

次に、図７（ａ）、図７（ｂ）を参照して、熱圧着によって形成された、基板１０の複数の電極１２と露出部１ａの複数の配線２を含む接続構造体Ｃの構造について説明する。図７（ｂ）は、図７（ａ）に１点鎖線で示す鎖線部Ｄの拡大図である。電極１２と配線２の間には、熱圧着時に融解した導電性金属粒子１５（はんだ）によってはんだ接合部１９が形成されている。すなわち、電極１２と配線２は、はんだ接合部１９によって電気的な接続が確保されている。

なお、導電性金属粒子１５が熱圧着時に融解しない微小な金属で形成されている場合、熱圧着によって導電性金属粒子１５が電極１２と配線２に突き刺さることで電極１２と配線２が電気的に接続される。また、熱圧着時に電極１２と配線２を密着させることで、はんだ接合部１９や導電性金属粒子１５を介することなく電極１２と配線２の間の電気的な接続を確保することもできる。

図７（ｂ）において、基板１０の複数の電極１２の間には、電極１２の側面と基板１０の表面に硬化物１４ａが形成された状態で、第１の接着剤３が浸入した凸部３ａが形成されている。すなわち、接続構造体Ｃは、複数の電極１２の間に第１の接着剤３によって形成された凸部３ａを備えている。さらに、接続構造体Ｃは、複数の電極１２の間に、凸部３ａと基板１０とを接着する接着部（硬化物１４ａ）を備えている。このように、凸部３ａが形成されることで第１の接着剤３が直接、または第２の接着剤１４が変化した硬化物１４ａを介して複数の電極１２に接触する面積が大きくなり、ケーブル１が基板１０の複数の電極１２と接合する強度を増大させることができる。

なお、ケーブル１の上部基材４と配線２を接着している第１の接着剤３の量（厚さ）がケーブル１と基板１０を接合させるに十分にある場合は、第２の接着剤１４を使用することなくケーブル１を基板１０に接合させてもよい。その場合、電極１２と配線２の間の電気的な接続は、熱圧着によって電極１２と配線２を密着させることで確保できる。

次に、図８（ａ）、図８（ｂ）を参照して、接続構造体Ｃの他の実施例（以下「接続構造体Ｃ１」と称する。）について説明する。図８（ｂ）は、図８（ａ）に１点鎖線で示す鎖線部Ｅの拡大図である。接続構造体Ｃ１は、凸部３ａの先端が接着部（硬化物１４ａ）を介さずに基板１０の表面に直接接着されているところが図７に示す接続構造体Ｃと異なる。このような接続構造体Ｃ１は、複数の電極１２の間に進入した第１の接着剤３が基板１０の表面に到達するまで熱圧着を継続することで形成される。凸部３ａの先端が基板１０の表面に直接接着されることで、ケーブル１と基板１０との接合強度を増大させることができる。

上記説明したように、本実施の形態のケーブルの接合方法は、ケーブル１と基板１０の間に第２の接着剤１４を位置させた状態で、複数の電極１２にケーブル１の複数の配線２が基材（上部基材４）に接着されている面の反対側が第１の接着剤３から露出した露出部１ａの位置を合わせて、ケーブル１を基板１０に熱圧着することを含む。また、このケーブルの接続方法によって形成される接続構造体Ｃは、基板１０の表面に形成された複数の電極１２と、ケーブル１の露出部１ａの複数の配線２と、が接合され、複数の電極１２の間に第１の接着剤３によって形成された凸部３ａを備えている。

これによって、フレキシブルフラットケーブル（ケーブル１）を専用のソケットを使用することなく基板１０に接合することができる。また、フレキシブルフラットケーブルの配線２と基板１０の複数の電極１２との接合箇所の上方は絶縁体である上部基材４で覆われているため、接合後に絶縁処理する追加工程も不要である。このように、本実施の形態のケーブルの接合方法は、フレキシブルフラットケーブルを低コストで基板１０に接続することができる。

また、本発明ではケーブルを構成するために使用されている第１の接着剤を基板へ接合するための接着剤として利用するので、追加で使用する第２の接着剤の使用量を少なくすることができ、結果としてケーブルの接合方法に要するコストを抑えることができる。

本発明のケーブルの接合方法および接続構造体は、フレキシブルフラットケーブルを低コストで基板に接続することができるという効果を有し、部品を基板に実装する分野において有用である。

１ ケーブル
１ａ 露出部
２ 配線
３ 第１の接着剤
３ａ 凸部
４ 上部基材（基材）
５ 下部基材（基材）
１０ 基板
１２ 電極
１４ 第２の接着剤
１４ａ 硬化物（接着部）
１５ 導電性金属粒子
Ｃ、Ｃ１ 接続構造体

Claims (13)

1. 表面に複数の電極が形成された基板に、複数の配線が第１の接着剤によって基材に接着されたケーブルを接合させるケーブルの接合方法であって、
   ケーブルと基板の間に第２の接着剤を位置させた状態で、前記複数の電極にケーブルの複数の配線が基材に接着されている面の反対側が第１の接着剤から露出した露出部の位置を合わせて、
   前記ケーブルを前記基板に熱圧着することを含む、ケーブルの接合方法。
2. 前記第１の接着剤は、熱可塑性を有し、
   前記第２の接着剤は、熱可塑性または熱硬化性を有する、請求項１に記載のケーブルの接合方法。
3. 前記熱圧着によって前記複数の電極の間に前記第１の接着剤を進入させる、請求項２に記載のケーブルの接合方法。
4. 前記熱圧着によって前記複数の電極の側面に前記第２の接着剤を残した状態で、前記複数の電極の間に前記第１の接着剤を進入させる、請求項３に記載のケーブルの接合方法。
5. 前記複数の電極の間に進入した前記第１の接着剤が前記基板の表面に到達するまで熱圧着を継続する、請求項３に記載のケーブルの接合方法。
6. 前記第２の接着剤には、導電性金属粒子が含まれる、請求項１から５のいずれかに記載のケーブルの接合方法。
7. 前記導電性金属粒子には、前記熱圧着によって融解するはんだが含まれる、請求項６に記載のケーブルの接合方法。
8. 前記第２の接着剤は、液状またはシート状である、請求項１から７のいずれかに記載のケーブルの接合方法。
9. 基板の表面に形成された複数の電極と、
   ケーブルの基材に第１の接着剤によって接着された複数の配線の前記基材に接着されている面の反対側が前記第１の接着剤から露出した露出部の前記複数の配線と、が接合され、
   前記複数の電極の間に前記第１の接着剤によって形成された凸部を備えた、接続構造体。
10. さらに、前記複数の電極の間には、前記凸部と前記基板とを接着する接着部を備えた、請求項９に記載の接続構造体。
11. 前記凸部の先端は前記基板の表面に直接接着されている、請求項９または１０に記載の接続構造体。
12. 前記複数の電極と前記露出部の前記複数の配線は、導電性金属粒子を介して接合された、請求項９から１１のいずれかに記載の接続構造体。
13. 前記導電性金属粒子には、はんだが含まれる、請求項１２に記載の接続構造体。

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