JP3909771B2 - コネクタ - Google Patents

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Description

本発明は、２つの接続対象物（基板等）の間に介在することによって接続するコネクタに関する。
第１の従来の技術の電気接続部材について図１３を参照して説明する（例えば、特許文献１参照。）。
電気接続部材７１は、両面粘着剤シート７２と、両面粘着剤シート７２の縦横方向に形成された多数の貫通孔７２ｃに埋め込まれた各導電材７３と、各貫通孔７２ｃの両端に蓋をするように両面粘着剤シート７２の表裏両面に粘着される金属薄膜７４とから長方形の板状に構成される。
両面粘着剤シート７２は、絶縁シート７２ａの表裏両面に粘着剤７２ｂが塗布されて構成される。
したがって、各導電材７３は、各貫通孔７２ｃに保持されると共に、両面粘着剤シート７２の表面の各金属薄膜７４と裏面の各金属薄膜７４とは、各導電材７３を介して導通される。
第２の従来の技術の異方導電性コネクタについて図１４を参照して説明する（例えば、特許文献２参照。）。
異方導電性コネクタ８１は、絶縁性フィルム８２と、絶縁性フィルム８２の表面に形成されている導電性を有する微細なパターン８３と、ゴム状弾性体（図示せず）とから構成される。複数のパターン８３は、一定の間隔で平行に絶縁性フィルム８２の表面に形成される。各パターン８３を外側にして、間にゴム状弾性体を挟むように絶縁性フィルム８２を略Ｕ字形状に折り曲げ、絶縁性フィルム８２とゴム状弾性体とを固定する。
第３の従来の技術の圧接型コネクタについて図１５を参照して説明する（例えば、特許文献３参照。）。
圧接型コネクタ９１は、絶縁性エラストマー９２と、絶縁性エラストマー９２の３方を被覆する断面略Ｕ字形状の第１絶縁性ゴムシート９３と、第１絶縁性ゴムシート９３を被覆する第２絶縁性ゴムシート９４と、第２絶縁性ゴムシート９４の表面の長さ方向に一定のピッチで平行に設けられている複数の導電細線９５とから構成される。
特開２００２−５６９０７号公報（第４頁第６欄第１９行−第２９行、図５） 特開平６−７６８７６号公報（第２頁第２欄第４３行−第３頁第３欄第８行、図１） 特開２００３−１２３８６８号公報（第３頁第３欄第１３行−第２５行、図１）
前記第１の従来の技術では、各導電材を両面粘着剤シートに装着する工程で過誤を行うと、各導電材のみでなく、各貫通孔が形成された両面粘着剤シートも廃棄せざるを得ないから、リトライ性に乏しいという欠点が生じる。
また、前記第１の従来の技術では、両面粘着剤シートの表裏両面にそれぞれ固定される金属薄膜を導電材によって接続する。したがって、部品の点数が多くなるので、構造は複雑となり、組立分解は煩雑となり、製造工程数は多くなり、コストは高価となる。
第２の従来の技術の異方導電性コネクタ８１では、単純な絶縁性フィルム８２に複数のパターン８３が形成されているため、各パターン８３は独立に動き難く、また、コネクタ８１が搭載される基板の反り等に対して、コネクタ８１は対応し難い。更に、パターン８３はエッチングによって形成されているから、マスクが必要になるので、生産性が向上しない。
第３の従来の技術の圧接型コネクタ９２では、絶縁性エラストマー９２と第１絶縁性ゴムシート９３と第２絶縁性ゴムシート９４とは、接着剤により固定される。したがって、コネクタ９２が弾性変形したとき、３種類の材料は、硬さと変形能力が異なるので、各接着面から剥離する恐れがある。
そこで、本発明は、前記諸従来の技術の欠点を改良し、２つの接続対象物の間の接続が不良である場合、容易にリトライが可能で、部品点数が少なく、構造が簡素で、コネクタが搭載される基板の反り等に対応し易く、構成部材が剥離し難く、しかも、生産性が高いコネクタを提供しようとするものである。
本発明は、前記課題を解決するため、次の手段を採用する。
１．２つの接続対象物の間に介在することによって接続するコネクタにおいて、前記コネクタは、基材と、前記基材の両面に配設されている弾性材と、導体パターンが形成されている絶縁シートと、前記基材と前記絶縁シートとを固定する粘着シートとから構成され、前記弾性体は、前記導体パターンに対応して形成されている凸部を有し、前記基材は、前記導体パターンに対応して設けられ、かつ、前記導体パターンを位置決めする溝を有するコネクタ。
２．前記粘着シートは前記コネクタを前記接続対象物に固定する前記１記載のコネクタ。
３．前記絶縁シートは略Ｕ字形状に前記弾性材と前記粘着シートに巻き付けられている前記１記載のコネクタ。
４．前記コネクタの上から更に両面粘着シートを貼付することによって、前記コネクタを前記接続対象物に固定する前記１記載のコネクタ。
５．２つの接続対象物の間に介在することによって接続するコネクタにおいて、前記コネクタは、基材と、前記基材の両面に一体形成される弾性材と、前記基材の両面に固定される電極シートとを有し、前記電極シートは、電極と、前記基材に固定される固定部とを有し、前記基材は、前記電極に対応して設けられ、かつ、前記電極を位置決めする溝を有し、前記弾性材は、前記電極に対応する突起部を有するコネクタ。
６．前記電極シートは、千鳥状に配設される複数の電極を有する前記５記載のコネクタ。
明細書の説明から明らかなように、本発明は、次の効果を奏する。
１．２つの接続対象物の間の接続が不良であっても、容易にリトライが可能である。
２．部品点数が少なく、しかも、構造が簡素なコネクタを提供することができる。
３．コネクタは、フィルム又はシート等の薄部材を基本として構成されているため、薄型化され、ロープロファイル（低背）と省スペースに役立つ。
４．導体パターンが基材の溝に位置決めされるので、導体パターンと接続対象基板の電極とのアライメントを容易に行うことができる。
５．弾性体が有する凸部が導体パターンを押圧して接続対象基板の電極に接触させるので、コネクタと接続対象基板とは確実に接続する。
６．コネクタは、基材と弾性材と電極シートとから構成され、電極シートは、電極と基材に固定される固定部とを有するので、コネクタが搭載される基板の反り等に対して、コネクタは、対応し易く、また、生産性が高い。
７．コネクタが変形しても、コネクタの構成部材は剥離し難い。
本発明の４つの実施例の粘着式コネクタについて説明する。
（本発明の基本構造の説明）
本発明の実施例の説明に先立って基本構造について図１と図２を参照して説明する。
粘着式コネクタ１の基本構造は、次のように構成される。図１（Ａ）に示される略Ｈ字形状の絶縁シート２の中央の２箇所に、図１（Ｂ）に示されるように金属薄膜３を成膜する。各金属薄膜３は、電極となる。各金属薄膜３の形成方法は、めっき又はスパッタ等であり、数ミクロン単位で積層可能な方法が望ましい。金属薄膜３が成膜された絶縁シート２を、電極シート４という。
図１（Ｃ）に示されるように、基材５の両面に弾性材６を形成し、また、両面粘着シート７を貼付する。続いて、図１（Ｄ）に示されるように、電極シート４を、電極の部分が各弾性材６上に位置するように略Ｕ字形状に巻き付ける。巻き付けられた電極シート４と基材５を各両面粘着シート７によって粘着固定する。
各弾性材６の材料は、ゴム系やゲル系等の変形能力に優れた材料が望ましい。また、基材５と絶縁シート２の材料は、ポリイミドやアライド等の耐熱性、耐腐食性及び絶縁性に優れ、更に、薄型で柔軟に変形できる材料が望ましい。
図２は、コネクタ１の基本構造による接続例を示す。コネクタ１を上下両側から２枚の接続対象基板８，９によって挟み込む。接続対象基板８の２箇所の電極８ａと接続対象基板９の２箇所の電極９ａとは、コネクタ１の各金属薄膜３によって接続される。
なお、絶縁シート２に、金属薄膜３を成膜する代りに、導体パターンを形成することができる。また、「シート」を「テープ」と「フィルム」に代替することができる。
本発明の実施例１の粘着式コネクタ１１について図３と図４を参照して説明する。
まず、図３（Ａ）に示されるように、電極シート１４において、電極１３を連結している電極シート１４の余剰部分にピッチ及び電極１３の幅に応じて抜き加工を行う。この加工によって、各電極１３に独立性が生じ、更に、各電極１３が隣接することによる短絡の恐れも生じない。電極シート１４の抜き加工には、いくつかの方法があるが、プレスやレーザーカットによって数１００ミクロンの狭ピッチ化を実現することができる。ここで、電極形成工程は、シートカット後に行ってもよい。
次に、図３（Ｂ）に示されるように、基材１５の側面に、電極シート１４の各電極１３を挿入することができる大きさの複数の溝１５ａを形成する。各溝１５ａの幅及びピッチは、各電極１３の幅及びピッチと一致する。
続いて、図３（Ｃ）に示されるように、電極シート１４の各電極１３を基材１５の各溝１５ａに挿入する。すると、電極シート１４を基材１５に巻き付ける工程において、各電極１３の間に位置ずれが生じた場合でも、各溝１５ａが位置ずれを自動的に修正するので、各電極１３と両接続対象基板の各電極とのアライメントを容易に、かつ、確実に合わせることができる。
更に、図４（Ａ）に示される基材１５の両面に形成された弾性材１６に、図４（Ｂ），（Ｃ）に示されるように、凸部１６ａと凹部１６ｂとから構成される凹凸構造を設ける。この凹凸構造の存在によって、コネクタ１１が上下両側から各接続対象基板により圧縮力を加えられたとき、各凸部１６ａが容易に弾性変形し、端子レベルでの接続安定性を実現することができる。
図４（Ｄ）に示されるように、電極シート１４を基材１５に巻き付ける。このとき、弾性材１６の各凸部１６ａに各電極１３が対向するように、弾性材１６に凹凸構造を設けることによって、各接続対象基板の歪みや反りに対して、電極レベルでの接続安定性を実現することができる。
本発明の実施例２の粘着式コネクタ２１について図５を参照して説明する。
図５（Ａ）に示されるように、基材２５に巻き付けられた電極シート２４の余剰部分を被覆するように両面粘着シート２７を貼付する。すると、図５（Ｂ）に示されるように、両面粘着シート２７の下面は、電極シート２４を基材２５に固定し、両面粘着シート２７の上面は、接続対象基板に貼付される。コネクタ２１と接続対象基板との接続は、両面粘着シート２７によって自己保持されているため、半田等の固定手段が不要である。したがって、コネクタ２１と接続対象基板との接続不良が生じた場合、両面粘着シート２７を剥離して再度貼付すれば、接続不良を解消することができる。よって、製品の廃棄を最少限に抑止することができる。
なお、実施例１において、基材１５と電極シート１４との間に両面粘着シートを貼付する場合でも、更に、コネクタ１１の上から他の両面粘着シートを貼付することによって、実施例２と同等の効用を果すことができる。
本発明の実施例３の粘着式コネクタ３１について図６を参照して説明する。
実施例３は、実施例２を更に発展させたものである。基材３５の１辺のみでなく、４辺の全部に実施例２のコネクタ２１を設けると、４辺の全部において上下両側の接続対象基板は接続される。また、基材３５の２辺又は３辺にコネクタ２１を設けることができる。
更に、両面粘着シート３７の面積を弾性材３６まで拡大して、両面粘着シート３７を弾性材３６に重ねることによって、コネクタ３１の電極と接続対象基板の電極とを接続することができる。
なお、基材３５の４辺全部にコネクタ２１を設けると、ＣＣＤモジュール等の接続部分への適用が可能である。この場合、層厚０．４ｍｍ以下で実現できるため、コネクタの実装部の省スペース化を図ることができる。
本発明の実施例４の粘着式薄型コネクタ４１について図７〜図１１を参照して説明する。
まず、コネクタ４１の外観構造の斜視図を図７に示す。基材４５に一定のピッチで多数の溝４５ａが形成され、電極シート４４は、基材４５の表面側に貼付されている。電極シート４４に形成されている多数の電極４３は、それぞれ各溝４５ａに挿入される。各電極４３と基材４５との間には、弾性材４６の突起部４６ａが介在している。基材４５の裏面の左右両側（図１０（Ｃ）参照）には、両面粘着シート４７が貼付されている。
図８は、接続用治具５１とＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）６１の斜視図である。左側は、接続用治具５１のプッシャがＦＰＣ６１を押圧した状態、右側は、押圧する前の状態を、それぞれ示す。
ＦＰＣ６１をコネクタ４１に接続する接続用治具５１の使用方法について図９を参照して説明する。接続用治具５１は、支持板５２と、支持板５２にヒンジ５３により９０度回転可能に取り付けられている回転板５４と、回転板５４に固定されているプッシャ５５と、回転板５４に固定されている摘み５６とから構成される。
まず、図９（Ａ）においてコネクタ４１を基板６６上に載置した後、接続用治具５１を基板６６にねじ等により固定する。この際、コネクタ４１は、接続用治具５１により基板６６上に保持される。
次に、ＦＰＣ６１の先端の接点部をコネクタ４１のコンタクト部の上に重ねる。
続いて、図９（Ｂ）に示されるように、摘み５６を手指により把握して、回転板５４をヒンジ５３を中心として９０度左回転させる。すると、プッシャ５５は、ＦＰＣ６１の接点部をコネクタ４１のコンタクト部に圧接させる。
コネクタ４１の製造方法について図１０を参照して説明する。
まず、図１０（Ａ）に示されるように、レーザ加工又はプレス加工等により電極シート４４を形成する。次に、図１０（Ｂ）に示されるように、電極シート４４の中央にスパッタ等により多数の電極４３を形成する。続いて、図１０（Ｃ）に示されるように、電極シート４４の両側の固定部４４ａに両面粘着シート４７の一面を貼付する。更に、図１０（Ｄ）に示されるように、各電極４３の中央を中心として電極シート４４を２つに折り曲げる。
一方、図１０（Ｅ）に示されるように、レーザ加工又はプレス加工等により基材４５を形成する。次に、図１０（Ｆ）に示されるように、基材４５の表裏両面に弾性材４６を一体形成する。弾性材４６の基材４５への形成は、弾性材を一体形成しても、又は、貼り付けてもよい。続いて、２つに折り曲げられた電極シート４４を矢印の方向に基材４５に装着する。すると、両側の固定部４４ａに一面が貼付されている各両面粘着シート４７の他面は、基材４５の表裏両面に貼付する。
コネクタ４１の材質と厚さについて図１１を参照して説明する。コネクタ４１の中央に位置する基材４５の厚さは、０．０５ｍｍである。基材４５の表裏両面に装着される電極シート４４は、材料がポリアミドの場合には厚さ４μｍ、ポリイミドの場合には厚さ１２．５μｍである。電極シート４４の各電極４３と基材４５との間に介在する弾性材４６は、材質がシリコーンゲルで、突起部の厚さが０．２ｍｍである。電極シート４４の両側の固定部４４ａに一面が貼付されている各両面粘着シート４７の厚さは、１４５μｍである。
図１２は、本発明の実施例４の粘着式薄型コネクタ４１の一設計変更例の諸図である。この設計変更例は、図７〜図１１に示されるコネクタ４１と対比して、電極シート４４の電極４３を千鳥状に配置した点で相違し、その他の点では同様である。
本発明の実施例の基本構造の組立工程の斜視図を、順次（Ａ）〜（Ｄ）に示す。 同実施例の基本構造によって２枚の接続対象基板を接続する前の状態であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は側面図を、それぞれ示す。 本発明の実施例１の粘着式コネクタの組立工程の斜視図を、順次（Ａ）〜（Ｃ）に示す。 同実施例１のコネクタの改良例の組立工程の斜視図を、順次（Ａ）〜（Ｄ）に示す。ただし、（Ｃ）は接続部の拡大図である。 本発明の実施例２の粘着式コネクタの組立工程の斜視図を、順次（Ａ），（Ｂ）に示す。 本発明の実施例３の粘着式コネクタの斜視図である。 本発明の実施例４の粘着式薄型コネクタの斜視図であり、（Ａ）は全体図、（Ｂ）は要部の拡大図を、それぞれ示す。 同実施例のコネクタとこれに接続されるＦＰＣとの接続用治具の斜視図であり、左側はプッシャが押圧された状態、右側は同プッシャが押圧される前の状態を、それぞれ示す。 同接続用治具の使用方法の模式的断面図であり、（Ａ）は未組立状態、（Ｂ）は嵌合状態を、それぞれ示す。 同実施例のコネクタの製造方法の斜視図であり、工程を順次（Ａ）〜（Ｆ）に示す。 同実施例のコネクタの材質と厚さ等の諸図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は背面図、（Ｄ）側面側から見た要部の断面図、（Ｅ）は正面側から見た要部の断面図を、それぞれ示す。 同実施例のコネクタの一設計変更例の諸図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は側面側から見た要部の断面図、（Ｄ）は正面側から見た要部の断面図を、それぞれ示す。 第１の従来の技術の電気接続部材であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は断面図を、それぞれ示す。 第２の従来の技術の異方導電性コネクタの斜視図である。 第３の従来の技術の圧接型コネクタの斜視図である。
符号の説明
１ 粘着式コネクタ
２ 絶縁シート
３ 金属薄膜（電極）
４ 電極シート
５ 基材
６ 弾性材
７ 両面粘着シート
８ 接続対象基板
８ａ 電極
９ 接続対象基板
９ａ 電極
１１ 粘着式コネクタ
１３ 電極
１４ 電極シート
１５ 基材
１５ａ 溝
１６ 弾性材
１６ａ 凸部
１６ｂ 凹部
２１ 粘着式コネクタ
２４ 電極シート
２５ 基材
２７ 両面粘着シート
３１ 粘着式コネクタ
３５ 基材
３６ 弾性材
３７ 両面粘着シート
４１ 粘着式コネクタ
４３ 電極
４４ 電極シート
４４ａ 固定部
４５ 基材シート
４５ａ 溝
４６ 弾性材
４６ａ 突起部
４７ 両面粘着シート
５１ 接続用治具
５２ 支持板
５３ ヒンジ
５４ 回転板
５５ プッシャ
５６ 摘み
６１ ＦＰＣ
６６ 基板

Claims (6)

  1. ２つの接続対象物の間に介在することによって接続するコネクタにおいて、
    前記コネクタは、基材と、前記基材の両面に配設されている弾性材と、導体パターンが形成されている絶縁シートと、前記基材と前記絶縁シートとを固定する粘着シートとから構成され、
    前記弾性体は、前記導体パターンに対応して形成されている凸部を有し、
    前記基材は、前記導体パターンに対応して設けられ、かつ、前記導体パターンを位置決めする溝を有することを特徴とするコネクタ。
  2. 前記粘着シートは前記コネクタを前記接続対象物に固定することを特徴とする請求項１記載のコネクタ。
  3. 前記絶縁シートは略Ｕ字形状に前記弾性材と前記粘着シートに巻き付けられていることを特徴とする請求項１記載のコネクタ。
  4. 前記コネクタの上から更に両面粘着シートを貼付することによって、前記コネクタを前記接続対象物に固定することを特徴とする請求項１記載のコネクタ。
  5. ２つの接続対象物の間に介在することによって接続するコネクタにおいて、
    前記コネクタは、基材と、前記基材の両面に一体形成される弾性材と、前記基材の両面に固定される電極シートとを有し、
    前記電極シートは、電極と、前記基材に固定される固定部とを有し、
    前記基材は、前記電極に対応して設けられ、かつ、前記電極を位置決めする溝を有し、
    前記弾性材は、前記電極に対応する突起部を有することを特徴とするコネクタ。
  6. 前記電極シートは、千鳥状に配設される複数の電極を有することを特徴とする請求項５記載のコネクタ。



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