JP2023033008A - 電気的接続構造、並びに絶縁電線及びプリント配線板の接続体 - Google Patents
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Abstract
【課題】接続部での伝送損失が低減されている電気的接続構造、並びに絶縁電線及びプリント配線板の接続体を提供することを課題とする。【解決手段】本開示の一態様に係る電気的接続構造は、互いに間隔を空けて配置される複数の導体、及び上記複数の導体の周面を上記周面ごとに又は一括して被覆する絶縁層を有する絶縁電線における複数の導体と、基板及び上記基板上に間隔を空けて配置される複数の配線を有するプリント配線板における複数の配線との電気的接続構造であって、上記複数の導体が、これら複数の導体の延在方向の先端部領域で露出し、露出した上記先端部が上記複数の配線に一対一対応関係で重ね合わされて接続部が上記基板上に構成されており、上記基板が、互いに隣接する上記接続部間に形成された溝部を有する。【選択図】図3
Description
本開示は、電気的接続構造、並びに絶縁電線及びプリント配線板の接続体に関する。
電子機器のプリント配線板等に電気信号(以下、「信号」ともいう)を伝送する場合、フレキシブルフラットケーブル(以下、「FFC」ともいう)等の絶縁電線を用い、この絶縁電線の複数の導体と、プリント配線板の複数の配線とが電気的に接続される場合がある。
これら絶縁電線とプリント配線板とがコネクタを介して接続される場合、ノイズ耐性劣化及びインピーダンス低下が問題となるため、絶縁電線とプリント配線板とが直接接続された電気的接続構造が提案されている(特開2013-196938号公報参照)。この電気的接続構造では、プリント配線板の基板として、平坦な基板が用いられている。
ここで、信号を伝送する際には、パラレル伝送、シリアル伝送、差動伝送などの伝送方式が用いられているが、これらのうち、通信速度の高速化の点から、差動伝送が有利とされている。
しかし、上記特許文献に記載されたような電気的接続構造では、絶縁電線の複数の導体とプリント配線板の複数の配線との接続部での差動インピーダンスが、導体単独の部分及び配線単独の部分での差動インピーダンスよりも相対的に低下し(このような差動インピーダンスの低下は「差動インピーダンスの不整合」とも呼ばれる)、その結果、接続部での伝送損失が生じるおそれがある。
そこで、接続部での伝送損失が低減されている電気的接続構造、並びに絶縁電線及びプリント配線板の接続体を提供することを課題とする。
上記課題を解決するためになされた本開示の一態様に係る電気的接続構造は、互いに間隔を空けて配置される複数の導体、及び上記複数の導体の周面を上記周面ごとに又は一括して被覆する絶縁層を有する絶縁電線における複数の導体と、基板及び上記基板上に間隔を空けて配置される複数の配線を有するプリント配線板における複数の配線との電気的接続構造であって、上記複数の導体が、これら複数の導体の延在方向の先端部領域で露出し、露出した上記先端部が上記複数の配線に一対一対応関係で重ね合わされて接続部が上記基板上に構成されており、上記基板が、互いに隣接する上記接続部間に形成された溝部を有する。
上記課題を解決するためになされた本開示の別の態様に係る絶縁電線及びプリント配線板の接続体は、上述した当該電気的接続構造を備える。
本開示の電気的接続構造、並び絶縁電線及びプリント配線板の接続体は、接続部での伝送損失が低減されている。
[本開示の実施形態の説明]
上記課題を解決すべく、本発明者らが鋭意研究したところ、以下の知見を得た。すなわち、一般に、マイクロストリップラインにおける特性インピーダンスZ0は下記数式(1)のように近似され、差動インピーダンスZdiffは下記数式(2)のように表される。
Z0={60/(0.475εr+0.67)(1/2)}×ln{4h/0.67(0.8W+t)}・・・(1)
Zdiff=2Z0{1-0.48e(-0.96×(S/h))}・・・(2)
上記数式(1)において、εrは基板の比誘電率であり、hはグランド層及び導体間の距離であり、Wは導体幅であり、tは導体厚さである。
上記数式(2)において、Sは導体間の距離であり、hはグランド層及び導体間の距離である。
上記課題を解決すべく、本発明者らが鋭意研究したところ、以下の知見を得た。すなわち、一般に、マイクロストリップラインにおける特性インピーダンスZ0は下記数式(1)のように近似され、差動インピーダンスZdiffは下記数式(2)のように表される。
Z0={60/(0.475εr+0.67)(1/2)}×ln{4h/0.67(0.8W+t)}・・・(1)
Zdiff=2Z0{1-0.48e(-0.96×(S/h))}・・・(2)
上記数式(1)において、εrは基板の比誘電率であり、hはグランド層及び導体間の距離であり、Wは導体幅であり、tは導体厚さである。
上記数式(2)において、Sは導体間の距離であり、hはグランド層及び導体間の距離である。
ここで、上記数式(1)及び(2)より、導体と配線との接続部での差動インピーダンスの低下を抑制する(すなわち、差動インピーダンスを大きくする)手段として、S及びhを共に大きくする必要がある。しかしながら、S及びhを大きくすると、その分、電気的接続構造の大型化につながる。そこで、本発明者らは、接続部での差動インピーダンスを大きくするためには、配線の実効誘電率を小さくすることが有効であると考えた。
また、通常、配線では、その周囲の比誘電率が大きい程、配線の実効誘電率が大きく、一方、上記周囲の比誘電率が小さい程、配線の誘電率が小さい。このように、配線の実効誘電率は上記周囲の比誘電率に依存する。このことを考慮し、本発明者らは、接続部の実効誘電率を小さくするためには、接続部の周囲の比誘電率を小さくすることが有効であると考えた。
さらに、本発明者らは、導体及び配線の接続部の周囲に存在する基板に着目し、また、基板の(形成材料の)比誘電率よりも空気の比誘電率(=1)の方が小さいことにも着目した。これらに着目しつつ、本発明者らは、基板における接続部間に溝部を設けることによって、上記接続部の周囲の部材のうち基板の一部を空気(すなわち、空気層)や、基板よりも比誘電率が小さい材料(以下、「空気層等」ともいう。)に置き換えることができ、これによって、上記接続部の実効誘電率を小さくすることができることを見出した。
このように、本発明者らは、基板に溝部を設けることによって接続部での差動インピーダンスを大きくし、これによって上記接続部での伝送損失を低減し得ることを見出して、本発明を完成するに至った。
すなわち、本開示の一態様に係る電気的接続構造は、互いに間隔を空けて配置される複数の導体、及び上記複数の導体の周面を上記周面ごとに又は一括して被覆する絶縁層を有する絶縁電線における複数の導体と、基板及び上記基板上に間隔を空けて配置される複数の配線を有するプリント配線板における複数の配線との電気的接続構造であって、上記複数の導体が、これら複数の導体の延在方向の先端部領域で露出し、露出した上記先端部が上記複数の配線に一対一対応関係で重ね合わされて接続部が上記基板上に構成されており、上記基板が、互いに隣接する上記接続部間に形成された溝部を有する。
当該電気的接続構造では、上記基板における上記接続部間に上記溝部が形成されていることで、上記基板の一部が溝部内の空気層等に置き換わる分、上記接続部の周囲の比誘電率が相対的に小さくなっており、これにより、上記接続部での差動インピーダンスが相対的に大きくなっている。よって、当該電気的接続構造は、上記接続部での伝送損失が低減されている。
互いに隣接する上記配線の平均間隔に対する、この隣接する配線間に位置する上記溝部の開口における上記延在方向に垂直な方向の平均幅の比率が、50%以上100%以下であってもよい。
上記配線の平均間隔に対する上記溝部の開口の平均幅が上記の範囲であることで、より確実に上記基板の一部を空気層等に置き換えることができるため、より確実に上記接続部での差動インピーダンスを大きくすることができる。よって、より確実に上記接続部での伝送損失を低減することができる。
上記接続部における上記延在方向の平均長さに対する上記溝部の開口における上記延在方向の平均長さの比率が、90%以上110%以下であってもよい。
上記接続部の平均長さに対する上記溝部の開口の平均長さの比率が上記範囲であることで、上記基板の一部を、接続部の上記平均長さに略相当するような長さ分で、空気層等に置き換えることができるため、より確実に上記接続部での差動インピーダンスを大きくすることができる。よって、より確実に上記接続部での伝送損失を低減することができる。
上記溝部の平均深さが、上記配線の平均厚さ以上であってもよい。
上記溝部の平均深さが上記配線の平均厚さ以上であることで、上記接続部のうち上記基板の近くに位置する上記配線の厚さに相当する分だけは少なくとも、基板の一部が空気層等に置き換わるため、より確実に上記接続部での差動インピーダンスを大きくすることができる。よって、より確実に上記接続部での伝送損失を低減することができる。
上記接続部が、上記導体の上記先端部と上記配線とを接着する半田部を有していてもよい。
上記導体の上記先端部と上記配線とが半田部で接着されることで、より確実に上記導体の上記先端部と上記配線とが接続される。
当該電気的接続構造が上記接続部を覆う樹脂層をさらに備えていてもよい。なお、上記樹脂層は、上記基板より小さい比誘電率を有する絶縁性の樹脂材料によって形成されていることが好ましい。
当該電気的接続構造が上記樹脂層を備えることで、上記接続部での差動インピーダンスを大きくしつつ、上記接続部の外部環境に対する絶縁性を高めることができる。
上記樹脂層が、互いに隣接する上記接続部間にて上記樹脂層を区画する凹部を有し、上記凹部における上記基板からの平均最小厚さが、上記接続部の平均厚さよりも小さくてもよい。
上記樹脂層に上記凹部が形成されていることで、上記樹脂層に凹部が形成されていない場合よりも、上記接続部での差動インピーダンスを大きくすることができる。よって、上記接続部の絶縁性を高めつつ、より確実に上記接続部での伝送損失を低減することができる。
本開示の別の態様に係る絶縁電線及びプリント配線板の接続体は、上述した電気的接続構造を備える。
当該接続体は、上述した当該電気的接続構造を備えるため、上記接続部での伝送損失が低減されている。
ここで、「導体の延在方向」とは、導体における電流の流れ方向を意味し、この「導体の延在方向」は導体の長手方向に相当する。「互いに隣接する配線間の平均間隔に対する、この隣接する配線間に位置する溝部の平均幅の比率」とは、一の互いに隣接する配線間に溝部が形成されている場合、その溝部が形成されている配線間の平均間隔に対するその溝部の平均幅の比率を意味する。「樹脂層が、互いに隣接する接続部間にて樹脂層を区画する凹部を有し、凹部における基板からの平均最小厚さが、接続部の平均厚さよりも小さく」には、複数に分画された樹脂層同士が互いに分断されている状態であるような態様、具体的には、接続部間に樹脂層が存在していない状態であるような態様も包含され、換言すれば、凹部の厚さ(及び平均最小厚さ)が0である場合も包含される。
[本開示の実施形態の詳細]
以下、本開示に係る電気的接続構造、並びに絶縁電線及びプリント配線板の接続体の実施形態について図面を参照しつつ詳説する。
以下、本開示に係る電気的接続構造、並びに絶縁電線及びプリント配線板の接続体の実施形態について図面を参照しつつ詳説する。
[第1実施形態]
〔電気的接続構造及び接続体〕
図1~図3に示すように、本実施形態の電気的接続構造は、絶縁電線1及びプリント配線板10の接続体の接続部20の構造であり、絶縁電線1がプリント配線板10に配設される。
〔電気的接続構造及び接続体〕
図1~図3に示すように、本実施形態の電気的接続構造は、絶縁電線1及びプリント配線板10の接続体の接続部20の構造であり、絶縁電線1がプリント配線板10に配設される。
本実施形態の電気的接続構造は、互いに間隔を空けて配置される複数の導体4、及び上記複数の導体4の周面をその周面ごとに又は一括して被覆する(図1では一括して被覆する)絶縁層7を有する絶縁電線1における複数の導体4と、基板11及び上記基板11上に間隔を空けて配置される複数の配線12を有するプリント配線板10における複数の配線12との電気的接続構造である。
上記複数の導体4は、絶縁層7の末端部から上記複数の配線12の先端部に向けて露出した状態で配置される。そして、上記複数の導体4の先端部が、上記複数の配線12の先端部に一対一対応関係で重ね合わされて電気的な接続部20が構成されている。上記基板11は、互いに隣接する上記接続部20間に形成された溝部13を有する。
<絶縁電線>
絶縁電線1は、互いに間隔を空けて並んで配置される複数の導体4を有する。より具体的には、複数の導体4は、同一平面内において、略平行に配置される。「略平行」とは、中心軸のなす角度が±10°以内であることを意味する。
絶縁電線1は、互いに間隔を空けて並んで配置される複数の導体4を有する。より具体的には、複数の導体4は、同一平面内において、略平行に配置される。「略平行」とは、中心軸のなす角度が±10°以内であることを意味する。
図1に示す態様では、絶縁電線1は、複数の導体4と、これら複数の導体4の周面を一括して被覆する絶縁層7とを有する。複数の導体4の本数は、特に限定されない。また、図1には、複数の導体4が等間隔で配置される態様を示すが、この間隔は、プリント配線板10の複数の配線12の間隔、設計仕様等に応じて適宜設定され得るものであり、複数の導体4が等間隔でなくてもよい。
このように、本実施形態では、絶縁電線として、例えば図1に示すように、複数の導体4と、これら複数の導体の周面を一括して被覆する絶縁層7とを有するフレキシブルフラットケーブル(FFC)としての絶縁電線1を示す。しかし、その他、絶縁電線として、複数の導体と、これら複数の導体の周面をその周面ごとに被覆する被覆層とを備える絶縁電線を採用してもよい。
(導体)
導体4としては、特に限定されるものではなく、例えば銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属線を用いることができる。このような金属線としては単線であっても撚り線であってもよい。撚り線の場合の素線の数は、特に限定されないが、例えば2本以上30本以下とされる。
導体4としては、特に限定されるものではなく、例えば銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属線を用いることができる。このような金属線としては単線であっても撚り線であってもよい。撚り線の場合の素線の数は、特に限定されないが、例えば2本以上30本以下とされる。
導体4を形成する金属線の断面形状は、特に限定されず、円形、正方形、長方形等の種々の形状を採用することができる。
導体4の平均厚さ(横断面が円形である場合は平均径)の下限としては、10μmが好ましく、15μmがより好ましい。一方、上記平均厚さの上限としては、500μmが好ましく、400μmがより好ましい。上記平均厚さが上記下限に満たない場合、導体4が折損し易くなるおそれがある。一方、導体4の平均厚さが上記上限を超える場合、当該電気的接続構造が不必要に大きくなるおそれがある。複数の導体4の平均厚さは、互いに同じであっても異なっていてもよい。なお、「平均厚さ」とは、導体4の延在方向(長手方向)に任意の5点で測定された厚さの平均値である。以下において、「平均厚さ」は同義である。
導体4における上記延在方向に垂直な方向(以下、「幅方向」ともいう)の平均幅(横断面が円形である場合は平均径)の下限としては、10μmが好ましく、15μmがより好ましい。一方、上記平均幅の上限としては、500μmが好ましく、400μmがより好ましい。上記平均幅が上記下限に満たない場合、導体4が折損し易くなるおそれがある。一方、導体4の平均幅が上記上限を超える場合、当該電気的接続構造が不必要に大きくなるおそれがある。複数の導体4の平均幅は、互いに同じであっても異なっていてもよい。なお、「平均幅」とは、導体4の延在方向(長手方向)に任意の5点で測定された幅の平均値である。以下において、「平均幅」は同義である。
導体4の絶縁層7からの平均露出長さとしては、例えば0.2mm以上5.0mm以下とされる。導体4の「平均露出長さ」とは、導体4の露出部分(先端部)の幅方向に任意の5点で測定された上記延在方向の長さの平均値である。
互いに隣接する導体4間の平均間隔は、後述する配線12の平均間隔Sに応じて適宜設定され得る。
図1に示す態様では、絶縁層7から露出した各導体4は、後述する半田部21によって各配線12に接続される。
本実施形態では、プリント配線板10が、複数の配線12として複数の信号線を備える態様を示すが、その他、複数の配線12として複数の信号線及び複数のグランド線を備える態様を採用してもよい。例えばプリント配線板が複数(例えば4本)の配線を備え、これら複数の配線のうち、最も両外側の2本の配線がグランド線であり、それ以外の内側の残りの配線(例えば2本の配線)が信号線であるような態様等を採用してもよい。
(絶縁層)
絶縁層7は、導体4を被覆するように導体4の周面に積層される。絶縁層7は、単層でも2層以上の多層構造でもよい。
絶縁層7は、導体4を被覆するように導体4の周面に積層される。絶縁層7は、単層でも2層以上の多層構造でもよい。
上述したように、本実施形態の絶縁電線1では、複数の導体4の周面が一括して絶縁層7で被覆されている態様を示すが、その他、絶縁電線として、複数の導体4の周面がその周面ごとに絶縁層7で被覆されている態様を採用してもよい。すなわち、複数の導体4の各周面がそれぞれ絶縁層7で被覆されてもよい。
絶縁層7の材質としては絶縁性及び可撓性を有するものであれば特に限定されず、例えばポリエチレン、エチレン酢酸ビニル共重合体、エチレンアクリル酸エチル共重合体などのエチレン樹脂、エチレン樹脂にポリプロピレン、エチレンプロピレンゴム、スチレンエラストマなどのポリオレフィンをブレンドした樹脂、PET(ポリエチレンテレフタレート)などのポリエステル樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエステルイミド、シラン架橋性樹脂組成物、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、PFA(パーフルオロアルコキシアルカン)、FEP(パーフルオロエチレンプロペンコポリマー)などのフッ素樹脂等を用いることができる。
絶縁層7は、例えば溶融した樹脂を複数の導体4の周面に押し出して硬化させる方法、樹脂を有機溶媒に溶かした塗料を導体4の周面に塗布して焼き付ける方法等で導体4に被覆させることができる。
絶縁層7の平均厚さ(肉厚)としては、特に限定されないが、例えば3μm以上1mm以下とすることができる。
絶縁層7は、導体4に接するプライマー層を有していてもよい。このプライマー層としては、金属水酸化物を含有しないエチレン等の架橋性樹脂を硬化させたものを好適に用いることができる。このようなプライマー層を設けることによって、絶縁層7と導体4との剥離性の経時低下を防ぐことができる。
<プリント配線板>
図1に示すように、プリント配線板10は、絶縁性を有する基板11と、この基板11の表面に積層される複数の層として形成される複数の配線12とを有する。これら複数の配線12に絶縁電線1の複数の導体4が一対一対応関係で重ね合わされて接続部20が構成されている。
図1に示すように、プリント配線板10は、絶縁性を有する基板11と、この基板11の表面に積層される複数の層として形成される複数の配線12とを有する。これら複数の配線12に絶縁電線1の複数の導体4が一対一対応関係で重ね合わされて接続部20が構成されている。
(基板)
上記プリント配線板10の基板11は、絶縁性を有する板状部材で構成される。この基板11を構成する板状部材は、リジッド基板であってもよく、フレキシブル基板であってもよい。リジッド基板として、具体的には樹脂板を採用可能である。この樹脂板の材料としては、例えばガラスクロスにエポキシ樹脂を含侵させた基板(ガラスエポキシ)、ガラスクロスにポリフェニレンエーテル(PPE)を含侵させた基板等が好適に用いられる。可撓性を有するフレキシブル基板として、具体的には樹脂フィルムを採用可能である。この樹脂フィルムの材料としては、例えばポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、PPE等が好適に用いられる。なお、基板11は、充填材、添加剤等を含んでもよい。基板11の比誘電率としては、通常、3~5程度である。例えば上記ガラスエポキシの比誘電率は4~5程度であり、上記PPEの比誘電率は3~4程度である。
上記プリント配線板10の基板11は、絶縁性を有する板状部材で構成される。この基板11を構成する板状部材は、リジッド基板であってもよく、フレキシブル基板であってもよい。リジッド基板として、具体的には樹脂板を採用可能である。この樹脂板の材料としては、例えばガラスクロスにエポキシ樹脂を含侵させた基板(ガラスエポキシ)、ガラスクロスにポリフェニレンエーテル(PPE)を含侵させた基板等が好適に用いられる。可撓性を有するフレキシブル基板として、具体的には樹脂フィルムを採用可能である。この樹脂フィルムの材料としては、例えばポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、PPE等が好適に用いられる。なお、基板11は、充填材、添加剤等を含んでもよい。基板11の比誘電率としては、通常、3~5程度である。例えば上記ガラスエポキシの比誘電率は4~5程度であり、上記PPEの比誘電率は3~4程度である。
上記基板11の平均厚さは、設計思想等に応じて適宜設定される。例えば基板11の平均厚さが小さ過ぎる場合、基板11の強度が不十分となるおそれがある。一方、基板11の平均厚さが大き過ぎる場合、当該電気的接続構造が不必要に厚くなるおそれがある。従って、例えばこれらの点を設計思想と共に考慮し、基板11の平均厚さを適宜設定することができる。基板11の平均厚さは、後述する溝部13が形成されても基板11がその機能を発揮することができる程度に設定され得る。
(溝部)
基板11は、互いに隣接する接続部20間(すなわち、配線12間)に形成された溝部13を有する。本実施形態では、基板11における隣接する配線12間に、上記延在方向に沿うよう溝部13が形成されている。
基板11は、互いに隣接する接続部20間(すなわち、配線12間)に形成された溝部13を有する。本実施形態では、基板11における隣接する配線12間に、上記延在方向に沿うよう溝部13が形成されている。
溝部13の開口における上記延在方向に垂直な方向(幅方向)の平均幅W1は、接続部20での差動インピーダンスの増大の程度等に応じて適宜設定され得る。例えば、配線12間の平均間隔Sに対するこの配線12間に位置する溝部13の開口の平均幅W1が大きい程、その分、板状の基板11の形成材料の一部が空気層に置き換わるため、接続部20での差動インピーダンスが大きくなる傾向にある。この点を考慮すると、隣接する配線12間の平均間隔Sに対するこの隣接する配線12間に位置する溝部13の開口の平均幅W1の比率(以下、「第1比率」ともいう)の下限としては、50%が好ましく、60%がより好ましく、70%がさらに好ましく、80%が特に好ましい。一方、製造性等を考慮すると、上記第1比率の上限としては、100%(図1及び図3参照)が好ましく、90%がより好ましい。上記溝部13の開口の平均幅W1は、配線12間の平均間隔Sに応じて設定することができ、例えば50μm以上500μm以下とすることができる。
溝部13の上記延在方向の平均長さL2は、接続部20での差動インピーダンスの増大の程度等に応じて適宜設定され得るが、インピーダンスコントロールを適切に行う観点から、溝部13の上記延在方向の平均長さL2と接続部20の上記延在方向の平均長さL1とが等しい状態が好ましい。上記「延在方向の平均長さ」は、上記幅方向に任意の5点で測定された上記延在方向の長さの平均値を意味する。以下において、「延在方向の平均長さ」は同義である。
より具体的には、溝部13の上記延在方向の長さL2の下限としては、0.2mmが好ましく、0.5mmがより好ましい。一方、溝部13の上記延在方向の長さL2の上限としては、4.5mmが好ましく、4.0mmがより好ましい。
溝部13の平均深さDは、接続部20での差動インピーダンスを大きくすることができる程度等に応じて適宜設定され得る。例えば、溝部13の平均深さDが大きい程、基板11の一部が空気層に置き換わる量が多くなり、その結果、接続部20での差動インピーダンスが大きくなるため、好ましい。この点を考慮すると、溝部13の平均深さDが配線12の平均厚さT1以上であることが好ましい。具体的には、配線12の平均厚さT1に対する溝部13の平均深さDの比率(以下、「第3比率」ともいう)の下限としては、100%が好ましく、105%がより好ましい。溝部13の平均深さDが配線12の平均厚さT1以上であることで、接続部20のうち基板11の近くに位置する配線12の厚さに相当する分だけは少なくとも、基板11の一部が空気層に置き換わっているため、より確実に接続部20での差動インピーダンスを大きくすることができる。よって、より確実に当該電気的接続構造における接続部20での伝送損失を低減することができる。
一方、溝部13の平均深さDが大きくなり過ぎると、基板11の強度が低下するおそれがあり、また、接続部20での差動インピーダンスの増大が平衡に達し、無駄が生じるおそれがある。これらの点を考慮すると、溝部13の平均深さDは、接続部20の平均厚さT2以下であることが好ましい。具体的には、接続部20の平均厚さT2(図5参照)に対する溝部13の深さDの比率(以下、「第4比率」ともいう)の上限としては、100%が好ましく、90%がより好ましい。「平均深さ」は、上記延在方向に任意の5点で測定された深さ(基板11の外面から溝部13の最深部までの深さ)の平均値を意味する。
溝部13の横断面形状は、特に限定されず、接続部20での差動インピーダンスの増大の程度に応じて適宜設定され得る。例えば、図2に示すように、溝部13の断面が基板11の内部に向かって先細りの台形状(テーパ形状)であってもよく、その他、正方形状、長方形状、半円形状、半楕円形状等であってもよい。溝部13の底部側の平均幅は、例えば溝部13の開口の平均幅W1以下で、接続部20での差動インピーダンスを大きくすることができる程度となるように適宜設定され得る。
本実施形態では、配線12間(すなわち、接続部20間)にのみ溝部13が形成されている態様を示すが、その他、幅方向の両端に位置する配線12のさらに外側に溝部13が形成されている態様を採用してもよい。
(配線)
複数の配線12(より具体的には、複数の配線12の先端部)は、基板11上に互いに間隔を空けつつ、並んで配置される。具体的には、複数の配線12は、基板11上に略平行に配置される。これら配線12は、例えば基板11の表面に積層された金属層をエッチングすることによって所望の平面形状(パターン)に形成される。複数の配線12は、それぞれ平面視長方形状に形成され、略平行に配列される。
複数の配線12(より具体的には、複数の配線12の先端部)は、基板11上に互いに間隔を空けつつ、並んで配置される。具体的には、複数の配線12は、基板11上に略平行に配置される。これら配線12は、例えば基板11の表面に積層された金属層をエッチングすることによって所望の平面形状(パターン)に形成される。複数の配線12は、それぞれ平面視長方形状に形成され、略平行に配列される。
各配線12は、導電性を有する材料で形成することが可能であるが、一般的には例えば銅によって形成される。また、配線12は、表面にメッキ処理が施されてもよい。例えば、配線12が不図示の予備半田部で被覆されていてもよい。このメッキ処理としては、錫メッキ、金メッキ又は半田メッキが好ましい。
配線12の平均厚さT1の下限としては、8μmが好ましく、15μmがより好ましい。配線12の平均厚さT1の上限としては、100μmが好ましく、70μmがより好ましい。配線12の平均厚さT1が上記下限に満たない場合、導通性が不十分となるおそれがある。一方、配線12の平均厚さT1が上記上限を超える場合、当該電気的接続構造が不必要に厚くなるおそれがある。
配線12の平均幅の下限としては、絶縁電線1の導体4の平均幅の0.8倍が好ましく、1倍がより好ましい。配線12の平均幅の上限としては、導体4の平均幅の5倍が好ましく、3倍がより好ましく、2倍がより好ましい。配線12の平均幅が上記下限に満たない場合、導体4の接続が容易ではなくなるおそれがある。一方、配線12の平均幅が上記上限を超える場合、当該電気的接続構造の幅が不必要に大きくなるおそれがある。
より具体的には、配線12の平均幅の下限としては、50μmが好ましく、75μmがより好ましい。一方、配線12の平均幅の上限としては、800μmが好ましく、600μmがより好ましい。
隣接する配線12の平均間隔Sとしては、例えば導体4の平均径の0.5倍以上5倍以下とすることができる。配線12間の平均間隔Sとは、上記延在方向に任意の5点で測定された間隔の平均値を意味する。
より具体的には、隣接する配線12間の平均間隔Sの下限としては、50μmが好ましく、75μmがより好ましい。一方、隣接する配線12間の平均間隔Sの上限としては、
500μmが好ましく、400μmがより好ましい。
500μmが好ましく、400μmがより好ましい。
なお、隣接する配線間の平均間隔Sは、互いに同じ(等間隔)であっても、異なっていてもよい。
<接続部>
接続部20は、導体4の先端部と配線12とが接続されることによって構成されている。図1に示す態様では、接続部20が、導体4の先端部と配線12とを接着する半田部21を有する。導体4の先端部と配線12とが半田部21で接着されることで、より確実に導体4の先端部と配線12とが接続される。なお、導体4の先端部と配線12との接続方法は、半田部による接着に特に限定されない。
接続部20は、導体4の先端部と配線12とが接続されることによって構成されている。図1に示す態様では、接続部20が、導体4の先端部と配線12とを接着する半田部21を有する。導体4の先端部と配線12とが半田部21で接着されることで、より確実に導体4の先端部と配線12とが接続される。なお、導体4の先端部と配線12との接続方法は、半田部による接着に特に限定されない。
半田部21を構成する半田としては、特に限定されないが、例えばSnAgCu合金、SnZnBi合金、SnCu合金、SnAgInBi合金等の鉛フリー半田を使用することができる。
接続部20の平均厚さT2は、導体4の平均厚さと、配線12の平均厚さT1との合計である。上述した導体の平均厚さ及び配線12の平均厚さT1を考慮すると、接続部20の平均厚さT2の下限としては、50μmが好ましく、90μmがより好ましい。一方、接続部20の平均厚さT2の上限としては、600μmが好ましく、500μmがより好ましい。
〔電気的接続構造の製造方法〕
次いで、本実施形態における絶縁電線1とプリント配線板10との電気的接続構造、すなわち絶縁電線1及びプリント配線板10の接続体の製造方法について説明する。
次いで、本実施形態における絶縁電線1とプリント配線板10との電気的接続構造、すなわち絶縁電線1及びプリント配線板10の接続体の製造方法について説明する。
本実施形態の電気的接続構造の製造方法は、絶縁電線1を準備する工程と、プリント配線板10を準備する工程と、絶縁電線1の複数の導体4とプリント配線板10の複数の配線12とを接続する工程とを備える。絶縁電線1を準備する工程としては、公知の方法を用いて上述した絶縁電線1を作製し得る。プリント配線板10を準備する工程は、基板11に公知の方法によって複数の配線12を積層する工程(積層工程)と、基板11の複数の配線12間に配置されるよう複数の溝部13を形成する工程(形成工程)とを備える。上記積層工程及び上記形成工程を実施する順序は、特に限定されない。
上記形成工程では、公知の円形刃を有するカッター等の切削装置を用いて平坦な板状の基板11の形成材料を切削すること等を採用し得る。例えば上記円形刃の厚さを変更することによって、溝部13の平均幅を調整することができる。例えば上記円形刃の移動距離を調整することによって、溝部13の上記延在方向の長さを調整することができる。例えば上記形成材料に対して上記円形刃を侵入させる深さを調整することによって、溝部13の平均深さを調整することができる。また、UV-YAGレーザー、CO2レーザー等のレーザーを用いて外形加工をすることができる。
絶縁電線1の複数の導体4とプリント配線板10の複数の配線12とを接続する工程としては、公知の方法を用いて実施することができ、例えば複数の導体4の先端部と複数の配線12とを重ね合わせ、これらを半田部21によって接着することを実施し得る。
(利点)
本実施形態の電気的接続構造、並び絶縁電線及びプリント配線板の接続体は、接続部20での伝送損失が低減されている。
本実施形態の電気的接続構造、並び絶縁電線及びプリント配線板の接続体は、接続部20での伝送損失が低減されている。
加えて、基板11に溝部13が形成されていることによって、その分、延面距離が大きくされているため、本実施形態の電気的接続構造、並び絶縁電線及びプリント配線板の接続体は、接続部20間の絶縁性が向上されている。また、基板11に溝部13が形成されていることによって、本実施形態の電気的接続構造、並び絶縁電線及びプリント配線板の接続体は、軽量化が図られている。
[第2実施形態]
〔電気的接続構造及び接続体〕
本実施形態の電気的接続構造及び接続体では、第1実施形態の接続部20が樹脂層30で覆われている。より具体的には、接続部20が、基板11及び溝部13と共に樹脂層30で覆われている。それ以外は第1実施形態の電気的接続構造及び接続体と全く同じ構成を有する。よって、本実施形態については、第1実施形態と異なる構成についてのみ説明する。また、第1実施形態と同じ部材には同じ符号を付して説明を省略する。
〔電気的接続構造及び接続体〕
本実施形態の電気的接続構造及び接続体では、第1実施形態の接続部20が樹脂層30で覆われている。より具体的には、接続部20が、基板11及び溝部13と共に樹脂層30で覆われている。それ以外は第1実施形態の電気的接続構造及び接続体と全く同じ構成を有する。よって、本実施形態については、第1実施形態と異なる構成についてのみ説明する。また、第1実施形態と同じ部材には同じ符号を付して説明を省略する。
<樹脂層>
図4に示すように、本実施形態では、接続部20、基板11及び溝部13が樹脂層30で覆われている。具体的には、接続部20及び溝部13が覆われるように基板11上に樹脂層30が形成されている。本実施形態では、樹脂層30が、複数の接続部20の全体を覆うように上記幅方向(図4の左右方向)に延びるよう形成されている。本実施形態では、溝部13内に樹脂層30の一部が埋設され、樹脂層30の外面(基板11とは反対の側の面)が平坦に形成されている。
図4に示すように、本実施形態では、接続部20、基板11及び溝部13が樹脂層30で覆われている。具体的には、接続部20及び溝部13が覆われるように基板11上に樹脂層30が形成されている。本実施形態では、樹脂層30が、複数の接続部20の全体を覆うように上記幅方向(図4の左右方向)に延びるよう形成されている。本実施形態では、溝部13内に樹脂層30の一部が埋設され、樹脂層30の外面(基板11とは反対の側の面)が平坦に形成されている。
樹脂層30の比誘電率は、基板11の比誘電率よりも小さいことが好ましい。ここで、通常、樹脂の比誘電率は空気層の誘電率よりも大きい。このため、溝部13内に樹脂層30の樹脂が埋設されていると、溝部13内に樹脂層30が埋設されていない場合よりも接続部20での差動インピーダンスが小さくなるおそれがある。しかし、基板11の比誘電率よりも小さい比誘電率を有する樹脂層30が溝部13内に埋設されていることで、基板11に溝部13が形成されていない場合よりも、接続部20での差動インピーダンスを大きくすることができる。
例えば樹脂層30の比誘電率は、2以上3以下が好ましく、この数値範囲内で樹脂層30の比誘電率が基板11の比誘電率よりも小さくなるように適宜設定され得る。このような樹脂層30の材質としては、例えば紫外線(UV)硬化樹脂が挙げられる。UV硬化樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、ビスマレイミド樹脂等が挙げられる。
樹脂層30における基板11からの平均厚さ(平均最大高さ)は、接続部20の平均厚さよりも大きいように適宜設定され得る。
具体的には、樹脂層30の上記平均厚さ(平均最大高さ)の下限としては、60μmが好ましく、100μmがより好ましい。樹脂層30の上記平均厚さが上記下限未満である場合、絶縁性が低下するおそれがある。一方、樹脂層30の上記平均厚さの上限としては、700μmが好ましく、600μmがより好ましい。樹脂層30の上記平均厚さが上記上限を超える場合、絶縁性に比較して樹脂層30が無駄に厚くなるおそれがある。
樹脂層30の上記延在方向の平均長さは、接続部20に対する絶縁性能等に応じて適宜設定され得る。例えば、樹脂層30の上記延在方向の平均長さが、導体4の絶縁層7からの平均露出長さに対して小さい程、絶縁性能が低下するおそれがある。一方、樹脂層30の上記延在方向の平均長さL2が、導体4の絶縁層7からの平均露出長さに対して大きい程、無駄に樹脂層30が大型化するおそれがある。具体的には、導体4の絶縁層7からの平均露出長さに対する樹脂層30の上記延在方向の平均長さの比率(以下、「第5比率」ともいう)が、100%以上300%以下であることが好ましく、105%以上200%以下であることがより好ましい。上記第5比率が上記範囲を満たす場合、より確実に樹脂層30の絶縁性能を発揮することができる。
より具体的には、樹脂層30の上記延在方向の長さの下限としては、0.2mmが好ましく、0.5mmがより好ましい。一方、樹脂層30の上記延在方向の長さの上限としては、10mmが好ましく、7mmがより好ましい。
樹脂層30の断面形状は、特に限定されず、適宜設定され得る。
〔電気的接続構造の製造方法〕
本実施形態の電気的接続構造の製造方法は、上述した第1実施形態における絶縁電線1の複数の導体4とプリント配線板10の複数の配線12とを接続する工程の後、接続部20を覆う樹脂層30を形成する工程をさらに備える。
本実施形態の電気的接続構造の製造方法は、上述した第1実施形態における絶縁電線1の複数の導体4とプリント配線板10の複数の配線12とを接続する工程の後、接続部20を覆う樹脂層30を形成する工程をさらに備える。
樹脂層30を形成する工程としては、公知の方法を用いて実施することができる。例えば、ディスペンサを用いて樹脂材料を流し込み、UVを照射して硬化させることによって、樹脂層30を形成することができる。
なお、本実施形態では、溝部13内に樹脂層30が埋設されている態様を示すが、溝部13内に樹脂層30が埋設されることなく、接続部20及び溝部13が樹脂層30で覆われていてもよい。本実施形態では、接続部20及び溝部13に加えて基板11の一部も樹脂層30で覆われた態様を示すが、基板11が樹脂層30で覆われない態様を採用してもよい。本実施形態では、樹脂層30の外面が平坦である態様を示すが、樹脂層30の外面形状(断面形状)は特に限定されない。
(利点)
本実施形態の電気的接続構造、並び絶縁電線及びプリント配線板の接続体は、接続部20での伝送損失が低減されている。
本実施形態の電気的接続構造、並び絶縁電線及びプリント配線板の接続体は、接続部20での伝送損失が低減されている。
加えて、基板11に溝部13が形成されていることによって、その分、延面距離が大きくされているため、本実施形態の電気的接続構造、並び絶縁電線及びプリント配線板の接続体は、接続部20間の絶縁性が向上されている。また、基板11に溝部13が形成されていることによって、本実施形態の電気的接続構造、並び絶縁電線及びプリント配線板の接続体は、軽量化が図られている。
また、本実施形態の電気的接続構造、並び絶縁電線及びプリント配線板の接続体は、樹脂層30を備えるため、接続部20での差動インピーダンスの低下を抑制しつつ、接続部20の外部環境に対する絶縁性が高められている。
[第3実施形態]
〔電気的接続構造及び接続体〕
本実施形態の電気的接続構造及び接続体は、第2実施形態の樹脂層30と同様の材質で形成された樹脂層32を備える一方、樹脂層32の外面側に凹部32aが形成されている。それ以外は第2実施形態の電気的接続構造及び接続体と全く同じ構成を有する。よって、本実施形態については、第2実施形態と異なる構成についてのみ説明する。また、第2実施形態と同じ部材には同じ符号を付して説明を省略する。
〔電気的接続構造及び接続体〕
本実施形態の電気的接続構造及び接続体は、第2実施形態の樹脂層30と同様の材質で形成された樹脂層32を備える一方、樹脂層32の外面側に凹部32aが形成されている。それ以外は第2実施形態の電気的接続構造及び接続体と全く同じ構成を有する。よって、本実施形態については、第2実施形態と異なる構成についてのみ説明する。また、第2実施形態と同じ部材には同じ符号を付して説明を省略する。
<樹脂層>
図5に示すように、本実施形態では、上述した第2実施形態と同様、接続部20、基板11及び溝部13が樹脂層32で覆われている。具体的には、接続部20及び溝部13が覆われるように基板11上に樹脂層32が形成され、かつ樹脂層32の一部が溝部13に埋設されている。本実施形態では、上述した第2実施形態と同様、樹脂層32が、複数の接続部20の全体を覆うように上記幅方向(図5の左右方向)に延びるよう形成されている。一方、本実施形態では、樹脂層32は、互いに隣接する接続部20間にて樹脂層32を区画する凹部32aを有する。本実施形態では、凹部30aは、樹脂層30が基板11に向かって凹んだ形状に形成されている。
図5に示すように、本実施形態では、上述した第2実施形態と同様、接続部20、基板11及び溝部13が樹脂層32で覆われている。具体的には、接続部20及び溝部13が覆われるように基板11上に樹脂層32が形成され、かつ樹脂層32の一部が溝部13に埋設されている。本実施形態では、上述した第2実施形態と同様、樹脂層32が、複数の接続部20の全体を覆うように上記幅方向(図5の左右方向)に延びるよう形成されている。一方、本実施形態では、樹脂層32は、互いに隣接する接続部20間にて樹脂層32を区画する凹部32aを有する。本実施形態では、凹部30aは、樹脂層30が基板11に向かって凹んだ形状に形成されている。
接続部20の直上に位置する樹脂層32における基板11からの平均最大厚さ(基板11からの平均高さ)は、接続部20の平均厚さT2よりも大きいように適宜設定され得る。この樹脂層32の上記平均最大厚さは、上述した第2実施形態の樹脂層30の平均厚さと同様に設定され得る。
樹脂層32の上記延在方向の平均長さは、上述した第2実施形態の樹脂層30の上記延在方向の平均長さと同様に設定され得る。
凹部32aは、その基板11からの平均最小厚さT3(基板11から凹部32aまでの最短距離の平均値、すなわち、基板11から凹部32aの最深部までの平均距離)が、接続部20の平均厚さT2よりも小さいように形成されている。具体的には、接続部20の平均厚さT2に対する凹部32aにおける上記基板11からの平均最小厚さT3の比率(以下、「第6比率」ともいう)が、100%未満である。このような凹部32aが形成されていることで、この凹部32aの分、樹脂層32の一部が空気層に置き換わるため、樹脂層32に凹部32aが形成されていない場合よりも、接続部20での差動インピーダンスを大きくすることができる。上記第6比率は、小さい程よく、この点から、上記第6比率が実質的に0であってもよく、後述する第4実施形態で示すように、上記第6比率が0であってもよい。凹部32aの平均最小厚さT3が実質的に0であることで、接続部20間にて略全ての樹脂層32が空気層に置き換わるため、より確実に接続部20での差動インピーダンスを大きくすることができる。よって、より確実に接続部20での伝送損失を低減することができる。
より具体的には、凹部32aの平均最小厚さT3が0超である場合、その凹部32aの平均最小厚さT3の上限としては、500μmが好ましく、400μmがより好ましい。
凹部32aにおける接続部20の平均厚さよりも小さい部分(以下、「第1部分」ともいう)の平均幅W2は、接続部20での差動インピーダンスの増大の程度等に応じて適宜設定され得る。例えば、凹部32aの上記第1部分の平均幅W2が大きい程、接続部20での差動インピーダンスをより大きくすることが可能になる。この点を考慮して、例えば互いに隣接する配線12間の平均間隔Sに対する、この隣接する配線12間に位置する凹部32aの上記第1部分の平均幅W2の比率(以下、「第7比率」ともいう)の下限としては、20%が好ましく、25%がより好ましく、30%がさらに好ましい。上記下限が上記範囲を満たす場合、より確実に接続部20での差動インピーダンスを大きくすることができる。よって、より確実に当該電気的接続構造における接続部20での伝送損失を低減することができる。一方、上記第7比率の上限としては、100%であってもよく、90%であってもよい。
より具体的には、凹部32aの上記第1部分の平均幅W2の下限としては、10μmが好ましく、15μmがより好ましい。一方、凹部32aの上記第1部分の平均幅W2の上限としては、500μmが好ましく、400μmがより好ましい。
凹部32aの上記延在方向の平均長さは、樹脂層32の上記延在方向の平均長さ(すなわち、上述した第2実施形態の樹脂層30の上記延在方向の平均長さ)と同様に設定され得る。具体的には、凹部32aの上記延在方向の平均長さは、接続部20での差動インピーダンスの増大の程度等に応じて適宜設定され得る。例えば、凹部32aの上記延在方向の平均長さが、導体4の絶縁層7からの平均露出長さに対して小さい程、接続部20での差動インピーダンスを大きくすることが困難になるおそれがある。一方、凹部32aの上記延在方向の平均長さが、導体4の絶縁層7からの平均露出長さに対して大きい程、無駄に凹部32aが大型化するおそれがあり、また、基板11の強度が低下するおそれがある。具体的には、導体4の絶縁層7からの平均露出長さに対する凹部32aの上記延在方向の平均長さの比率(以下、「第8比率」ともいう)が、100%以上300%以下であることが好ましく、105%以上200%以下であることがより好ましい。上記第8比率が上記範囲を満たす場合、より確実に接続部20での差動インピーダンスを大きくすることができる。よって、より確実に接続部20での伝送損失を低減することができる。また、基板11の強度の低下を低減することができる。
樹脂層32及び凹部32aの断面形状は、特に限定されず、適宜設定され得る。
〔電気的接続構造の製造方法〕
本実施形態の電気的接続構造の製造方法は、上述した第2実施形態における樹脂層30を形成する工程に代えて、樹脂層32(及び凹部32a)を形成する工程を備える。
本実施形態の電気的接続構造の製造方法は、上述した第2実施形態における樹脂層30を形成する工程に代えて、樹脂層32(及び凹部32a)を形成する工程を備える。
樹脂層32を形成する工程としては、公知の方法を用いて実施することができる。例えば、隣接する接続部20間に基板11に垂直に、かつ基板11から凹部32aの厚さに相当する分の間隔を空けて板状の遮蔽部材を挿入しつつ、接続部20及び上記遮蔽部材の全体を上述したような枠状部材で囲む。この状態で上記枠状部材に溶融した樹脂材料を流し込み、硬化させた後、上記枠状部材及び上記遮蔽部材を除去することによって、樹脂層32及び凹部32aを形成することができる。上記遮蔽部材の材質としては、公知のポリテトラフルオロエチレン(PTFE)といったフッ素樹脂等が挙げられる。上記の他、例えば、上記遮蔽部材を用いることなく上記枠状部材に溶融した樹脂材料を流し込み、流し込んだ樹脂材料の表面を半硬化又は完全硬化させ、板状のプレス部材で基板11に向けて必要に応じて加熱しながら押し込むことで、樹脂層32及び凹部32aを形成することもできる。また、この他、比較的粘度が小さい樹脂材料を用い、この樹脂材料を、樹脂層32及び凹部32aが形成されるように上記枠状部材に流し込むことによって、樹脂層32及び凹部32aを形成することもできる。
(利点)
本実施形態の電気的接続構造、並び絶縁電線及びプリント配線板の接続体は、接続部20での伝送損失が低減されている。
本実施形態の電気的接続構造、並び絶縁電線及びプリント配線板の接続体は、接続部20での伝送損失が低減されている。
加えて、基板11に溝部13が形成されていることによって、その分、延面距離が大きくされているため、本実施形態の電気的接続構造、並び絶縁電線及びプリント配線板の接続体は、接続部20間の絶縁性が向上されている。また、基板11に溝部13が形成されていることによって、本実施形態の電気的接続構造、並び絶縁電線及びプリント配線板の接続体は、軽量化が図られている。
また、本実施形態では、樹脂層32を備えるため、接続部20での差動インピーダンスの低下を抑制しつつ、接続部20の外部環境に対する絶縁性が高められている。
さらに、本実施形態では、樹脂層32が凹部32aを有するため、樹脂層が凹部を有しない場合よりも、接続部20での差動インピーダンスを大きくすることができる。
[第4実施形態]
〔電気的接続構造及び接続体〕
本実施形態の電気的接続構造及び接続体は、第3実施形態の樹脂層32(すなわち、第1実施形態の樹脂層30)と同様の材質で形成された複数の樹脂層34を備え、これら樹脂層34が接続部20間にて凹部34aによって区画されている。本実施形態では、樹脂層34が接続部20を覆う一方、接続部20間を覆っていない。この接続部20間における樹脂層34で覆われていない部分が凹部34aを構成している。それ以外は第3実施形態の電気的接続構造及び接続体と全く同じ構成を有する。よって、本実施形態については、第3実施形態と異なる構成についてのみ説明する。また、第2実施形態及び第3実施形態と同じ部材には同じ符号を付して説明を省略する。
〔電気的接続構造及び接続体〕
本実施形態の電気的接続構造及び接続体は、第3実施形態の樹脂層32(すなわち、第1実施形態の樹脂層30)と同様の材質で形成された複数の樹脂層34を備え、これら樹脂層34が接続部20間にて凹部34aによって区画されている。本実施形態では、樹脂層34が接続部20を覆う一方、接続部20間を覆っていない。この接続部20間における樹脂層34で覆われていない部分が凹部34aを構成している。それ以外は第3実施形態の電気的接続構造及び接続体と全く同じ構成を有する。よって、本実施形態については、第3実施形態と異なる構成についてのみ説明する。また、第2実施形態及び第3実施形態と同じ部材には同じ符号を付して説明を省略する。
<樹脂層>
図6に示すように、本実施形態では、上述した第3実施形態とは異なり、接続部20がそれぞれ複数の樹脂層34で覆われている。具体的には、複数の接続部20がそれぞれ覆われるように複数の樹脂層34が形成されている。本実施形態では、樹脂層34は、配線12間の間隔に応じた間隔を凹部34aとして空けて形成されている。
図6に示すように、本実施形態では、上述した第3実施形態とは異なり、接続部20がそれぞれ複数の樹脂層34で覆われている。具体的には、複数の接続部20がそれぞれ覆われるように複数の樹脂層34が形成されている。本実施形態では、樹脂層34は、配線12間の間隔に応じた間隔を凹部34aとして空けて形成されている。
このように、本実施形態は、凹部34aの平均最小厚さT3が0である場合、すなわち、接続部20の平均厚さT2(図5参照)に対する凹部34aの平均最小厚さT3の比率(第6比率)が0である場合に相当する。
接続部20の直上の樹脂層34の平均厚さ、樹脂層34の上記延在方向の平均長さ、及び凹部34aの第1部分の平均幅は、上述した第3実施形態と同様に設定され得る。
〔電気的接続構造の製造方法〕
本実施形態の電気的接続構造の製造方法は、上述した第3実施形態における樹脂層32を形成する工程に代えて、樹脂層34(及び凹部34a)を形成する工程を備える。
本実施形態の電気的接続構造の製造方法は、上述した第3実施形態における樹脂層32を形成する工程に代えて、樹脂層34(及び凹部34a)を形成する工程を備える。
樹脂層34を形成する工程として、公知の方法を用いて実施することができる。例えば、隣接する接続部20間に基板11に垂直に、かつ下端部が基板11に形成された溝部13を塞ぐように上述したような板状の遮蔽部材を挿入しつつ、接続部20及び上記遮蔽部材の全体を上述したような枠状部材で囲む。この状態で上記枠状部材に溶融した樹脂材料を流し込み、硬化させた後、上記枠状部材及び上記遮蔽部材を除去することによって、樹脂層34及び凹部34aを形成することができる。その他、例えば、上記遮蔽部材を用いることなく上記枠状部材に溶融した樹脂材料を流し込み、流し込んだ樹脂材料の表面を半硬化又は完全硬化させ、板状のプレス部材で基板11に向けて必要に応じて加熱しながら押し込み、凹部34aに対応する部分の樹脂材料を押し退けることで、樹脂層34及び凹部34aを形成することもできる。
本実施形態では、配線12間、すなわち接続部20間が樹脂層34で覆われていないため、接続部20の周囲に空気層が存在しており、その分、接続部20での差動インピーダンスを大きくすることができる。
(利点)
本実施形態の電気的接続構造、並び絶縁電線及びプリント配線板の接続体は、接続部20での伝送損失が低減されている。
本実施形態の電気的接続構造、並び絶縁電線及びプリント配線板の接続体は、接続部20での伝送損失が低減されている。
加えて、基板11に溝部13が形成されていることによって、その分、延面距離が大きくされているため、本実施形態の電気的接続構造、並び絶縁電線及びプリント配線板の接続体は、接続部20間の絶縁性が向上されている。また、基板11に溝部13が形成されていることによって、本実施形態の電気的接続構造、並び絶縁電線及びプリント配線板の接続体は、軽量化が図られている。
また、本実施形態の電気的接続構造、並び絶縁電線及びプリント配線板の接続体は、樹脂層34を備えるため、接続部20での差動インピーダンスの低下を抑制しつつ、接続部20の外部環境に対する絶縁性が高められている。
さらに、本実施形態では、樹脂層34が接続部20をそれぞれ覆っており、基板11における配線12間、すなわち接続部20間が樹脂層で覆われていないため、接続部20間に樹脂層が存在する場合よりも、接続部20の差動インピーダンスを大きくすることができる。
[その他の実施形態]
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記実施形態の構成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及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記実施形態の構成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及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
以下、実施例によって本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
(実施例1)
上述した図4に示す第2実施形態と同様の絶縁電線及びプリント配線板の接続体を、実施例1の接続体として作製した。
上述した図4に示す第2実施形態と同様の絶縁電線及びプリント配線板の接続体を、実施例1の接続体として作製した。
実施例1の接続体では、基板材料として、平均厚さが450μmであり、比誘電率が3.7であるような基板材料を用いた。この基板材料上に複数の配線として、4本の配線を等間隔に形成し、配線間に溝部を形成した。
溝部の開口の平均幅を200μm、延在方向の平均長さを1.0mm、平均深さを
100μmに設定した。
100μmに設定した。
なお、基板における4本の配線間に溝部を形成する一方、幅方向に4本の配線の外側には溝部を形成しなかった。
配線の平均幅を400μmに設定し、隣接する配線間の平均間隔を200μmに設定し、配線の平均厚さを48μmに設定した。
このように、隣接する配線間の平均間隔に対するこれら配線間に位置する溝部の平均幅の比率(第1比率)を100%に設定した。配線と導体との接続部における上記延在方向の平均長さに対する溝部の開口の上記延在方向の平均長さの比率(第2比率)を100%に設定した。配線の平均厚さに対する溝部の平均深さの比率(第3比率)を208%に設定した。
絶縁電線として、断面形状が円形である4本の導体を有し、これらのうち両外側の2本の導体がグランド線であり、内側の2本の導体が信号線であり、これら導体の周面が一括して絶縁層で被覆されてなる絶縁電線を用いた。導体の平均幅及び平均厚さ(平均径)を270μmに設定した。隣接する導体の平均間隔を上記隣接する配線の平均間隔に応じて設定した。
これら4本の導体を上記4本の配線にSn-Ag-Cu製の半田部によって接着した。接続部の上記延在方向の平均長さを1.0mmに設定した。接続部の平均厚さは330μmであった。
比誘電率が2.1であるUV硬化樹脂(製品名SLD-5101、サンユレック社製)を溶融し、溶融したUV硬化樹脂を、接続部の全体を覆いつつ上面が接続部よりも上方に位置し、かつ上面が平坦になるように流し混み、硬化させることによって、樹脂層を形成した。樹脂層の平均厚さ(基板からの平均高さ)を430μmに設定した。樹脂層の上記延在方向の平均長さを接続部の上記延在方向の平均長さと同様に設定した。このようにして、上記第2実施形態と同様の接続体を得た。
実施例1の接続体に配線から導体へと電流を流し、時間に対する各部での差動インピーダンスの変化をシミュレーションした。結果を図8に示す。なお、図8において、R1は、プリント配線板の配線(導体と接続されていない)単体の領域、R2は、プリント配線板の配線と絶縁電線の導体との接続部の領域、R3は、絶縁電線の導体(配線と接続されていない)単体の領域を示す。R1とR2との境界の時間は、150psであり、R2とR3との境界の時間は、240psであった。
(比較例1)
図7に示すように、溝部が形成されていない基板41上に実施例1と同様の複数の配線12が形成されたプリント基板を用い、溝部に埋設されていないこと以外は実施例1と同様の樹脂層40を形成したこと以外は実施例1と同様にして、比較例1の接続体を作製した。なお、比較例1における樹脂層の平均厚さ(基板からの平均高さ)を、430μmに設定した。比較例1の接続体について、実施例1と同様にして、差動インピーダンスの変化をシミュレーションした。結果を図8に示す。
図7に示すように、溝部が形成されていない基板41上に実施例1と同様の複数の配線12が形成されたプリント基板を用い、溝部に埋設されていないこと以外は実施例1と同様の樹脂層40を形成したこと以外は実施例1と同様にして、比較例1の接続体を作製した。なお、比較例1における樹脂層の平均厚さ(基板からの平均高さ)を、430μmに設定した。比較例1の接続体について、実施例1と同様にして、差動インピーダンスの変化をシミュレーションした。結果を図8に示す。
図8に示すように、基板に溝部が形成されている実施例1の接続体は、基板に溝部が形成されていない比較例1の接続体よりも接続部での差動インピーダンスを大きくし得ることが示された。なお、図8の結果より、図5(第3実施形態)及び図6(第4実施形態)に示すように樹脂層の形状を変更すること、図3(第1実施形態)に示すように樹脂層を形成しないこと等によって、樹脂層の一部が空気層に置き換わるため、接続部での差動インピーダンスは、図8に示す場合よりもさらに大きくなり得ると合理的に推察される。
本発明は、信号線、グランド線等の絶縁電線の接続に適用でき、絶縁電線及びプリント配線板の接続体等に好適に利用できる。
1 絶縁電線
4 導体
7 絶縁層
10 プリント配線板
11 基板
12 配線
13 溝部
20 接続部
21 半田部
30、32、34 樹脂層
32a 凹部
41 従来の基板
S 配線間の平均間隔
W1 溝部の開口の平均幅
W2 凹部における接続部の平均厚さよりも小さい部分の平均幅
L1 接続部における延在方向の平均長さ
L2 溝部における延在方向の平均長さ
D 溝部の平均深さ
T1 配線の平均厚さ
T2 接続部(配線と導体の合計)の平均厚さ
T3 凹部の平均最小厚さ
4 導体
7 絶縁層
10 プリント配線板
11 基板
12 配線
13 溝部
20 接続部
21 半田部
30、32、34 樹脂層
32a 凹部
41 従来の基板
S 配線間の平均間隔
W1 溝部の開口の平均幅
W2 凹部における接続部の平均厚さよりも小さい部分の平均幅
L1 接続部における延在方向の平均長さ
L2 溝部における延在方向の平均長さ
D 溝部の平均深さ
T1 配線の平均厚さ
T2 接続部(配線と導体の合計)の平均厚さ
T3 凹部の平均最小厚さ
Claims (8)
- 互いに間隔を空けて配置される複数の導体、及び上記複数の導体の周面を上記周面ごとに又は一括して被覆する絶縁層を有する絶縁電線における複数の導体と、基板及び上記基板上に間隔を空けて配置される複数の配線を有するプリント配線板における複数の配線との電気的接続構造であって、
上記複数の導体が、これら複数の導体の延在方向の先端部領域で露出し、露出した上記先端部が上記複数の配線に一対一対応関係で重ね合わされて接続部が上記基板上に構成されており、
上記基板が、互いに隣接する上記接続部間に形成された溝部を有する電気的接続構造。 - 互いに隣接する上記配線の平均間隔に対する、この隣接する配線間に位置する上記溝部の開口における上記延在方向に垂直な方向の平均幅の比率が、50%以上100%以下である請求項1に記載の電気的接続構造。
- 上記接続部における上記延在方向の平均長さに対する上記溝部の開口における上記延在方向の平均長さの比率が、90%以上110%以下である請求項1又は請求項2に記載の電気的接続構造。
- 上記溝部の平均深さが、上記配線の平均厚さ以上である請求項1、請求項2又は請求項3に記載の電気的接続構造。
- 上記接続部が、上記導体の上記先端部と上記配線とを接着する半田部を有する請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の電気的接続構造。
- 上記接続部を覆う樹脂層をさらに備え、
上記樹脂層が、上記基板より小さい比誘電率を有する絶縁性の樹脂材料によって形成されている請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の電気的接続構造。 - 上記樹脂層が、互いに隣接する上記接続部間にて上記樹脂層を区画する凹部を有し、
上記凹部における上記基板からの平均最小厚さが、上記接続部の平均厚さよりも小さい請求項6に記載の電気的接続構造。 - 請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の電気的接続構造を備える絶縁電線及びプリント配線板の接続体。
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JP2021139441A JP2023033008A (ja) | 2021-08-27 | 2021-08-27 | 電気的接続構造、並びに絶縁電線及びプリント配線板の接続体 |
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