JP4492773B2 - 多心同軸電線の接続端末とその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ノートパソコン、センサー、測定プローブ、医療用超音波振動素子等の小型電子装置で、高密度の配線に用いる多心同軸電線の電気接続端末とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ノートパソコンの液晶ディスプレイの高画質化や医療用超音波振動素子の高精度化で、その信号伝送の配線に細径化された同軸電線が多用されている。これらの電子装置は、一層の小型化、軽量化、低コスト化が要望されており、電気配線についても、配線の省スペース化と配線作業性等の観点から、同軸電線をテープ状にして多心化された形で、小型電気コネクタまたは回路基板等に電気接続することが多くなっている。
【０００３】
同軸電線の接続作業は、狭いスペース内での配線で、確実なシールド接続が求められる。このため、多数の同軸電線は、それぞれの外被を除去して外部導体を接地接続を形成し、また、内部絶縁体を除去して信号用の内部導体を所定のピッチでコネクタ端子やプリント回路基板の端子に半田接続するという、手間の要する接続作業となっている。このような接続作業を容易にするために各種の接続端末が提案されている。
【０００４】
図６〜図８は、従来の複数の細径同軸電線をテープ状にして接続端末を形成する一例を示す図である（特開平１０−１４４１４５号公報参照）。図６は、同軸電線をテープ状にして外被を剥がす工程を示す図、図７は、外部導体を剥がす工程を示す図、図８は、内部絶縁体を剥がし内部導体を露出する工程を示す図である。図中、１は同軸電線、２は粘着テープ、３は半田材、４は接地バー、５は絶縁フィルム、Ｗはテープ状電線を示す。
【０００５】
図６（Ａ）に示すように、同軸電線１は、内部導体１ａ、内部絶縁体１ｂ、外部導体１ｃ、外被１ｄを同軸状に配して構成されている。内部導体１ａには、錫メッキした銅線を単線または撚り線とし、外径０．０３ｍｍ程度のものが用いられている。内部絶縁体１ｂは、内部導体１ａ上にフッ素系の樹脂を厚さ０．０６ｍｍ程度になるように押出し被覆して形成されている。この内部絶縁体１ｂの外周には、内部導体１ａに用いたのと同様な単線を横巻きし、その外面を銅蒸着テープ（図示せず）を銅蒸着面を内側にして巻きつけて、外部導体１ｃが形成されている。外被１ｄは、外部導体１ｃの外周に着色ポリエステルテープを巻きつけて、外径が０．３３ｍｍ程度の細径同軸電線となるように形成されている。
【０００６】
図６（Ｂ）に示すように、複数本の同軸電線１は、平行一列に並べられ、両面から粘着テープ２を貼り合わせてテープ状電線Ｗとされる。接続端末を形成する方法は、先ず、テープ状電線Ｗの端部から所定の位置（例えば、１５ｍｍ程度）の電線長手方向に直行するラインｅに沿ってレーザ光をあて、粘着テープ２および外被１ｄに切り込みを入れる。次いで、図６（Ｃ）に示すように、切り込みを入れた電線端部側の粘着テープ２ａを矢印ａ方向に引き離すことにより、粘着テープ２と接着一体化されている外被１ｄが引き剥がされ、外部導体１ｃが露出される。引き離された粘着テープ２ａは、同軸電線１の間隔維持のため残したままとされる。また、外被１ｄと接着している銅蒸着テープも引き剥がされる。
【０００７】
次に、図７（Ａ）に示すように、外被１ｄが剥ぎ取られ、外部導体１ｃが露出された部分の両面に、導電金属板から形成された接地バー４を半田づけで接着一体化する。この接地バー４は、中央にスロット４ｃを設けて一対の接地バー片４ａ．４ｂを一体にした形状のもので、外部導体１ｃに半田づけした後、両端の部片４ｄを切り落とし、接地バー片４ａと４ｂを独立させる。
【０００８】
この後、図７（Ｂ）の側面図で示すように、電線端部側の接地バー片４ｂをスロット４ｃを支点として矢印ｃで示す上下方向に数回屈曲させる。この屈曲によりスロット４ｃ部分の半田材が破断される。次いで、接地バー片４ｂを粘着テープ２ａとともに矢印ｂ方向に引き離す。これにより、接地バー片４ｂと半田３で接着一体化されている電線端部側の外部導体１ｃが剥ぎ取られ、内部絶縁体１ｂが露出される。
【０００９】
続いて、図８（Ａ）に示すように、外部導体１ｃが剥ぎ取られて露出された内部絶縁体１ｂの上下面に、接地バー片４ａと所定の間隔を開けて、絶縁フィルム５を熱融着等により接着する。接地バー片４ａと絶縁フィルム５との間で露出されている内部絶縁体１ｂにラインｆに沿ってレーザ光をあて、切り込みを入れる。この後、図８（Ｂ）に示すように、絶縁フィルム５を矢印ｄ方向に引き離すことにより、これと融着一体化されている内部絶縁体１ｂの部分を剥ぎ取ることができ、内部導体１ａを露出させることができる。引き離された絶縁フィルム５は、内部導体１ａの配列ピッチ維持と保護のため一部を残し、鎖線で示す部分が切断除去される。
【００１０】
以上のようにして形成されたテープ状電線Ｗの接続端末は、露出された内部導体１ａに半田コート等の処理を行ない、コネクタの端子基板や回路基板の導電パッド等の導体部に、一本ずつ半田づけで接続される。また、接地バー片４ａは、そのまま接地接続に使用される。
【００１１】
上述した従来の接続端末は、基板等に接続するまでに、同軸電線を外被の剥ぎ取りから始まり多くの作業工程を経るため、多くの工数を要していた。多くの作業工程を経る間で、端末形状に変形を生じさせてしまうことも多く、後工程における位置精度等が維持できず、各部に微調整を加えながら作業することが多く、作業性がよくなかった。また、接続端末を基板上に微少間隔で形成された導電パッド等に注意深く手作業で半田づけするため、熟練を要する作業であり、自動化も難しかった。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、外部導体、内部絶縁体の剥ぎ取りを必要とせず、基板上の導体部に半田を用いることなく接続でき、自動化が可能な多心同軸電線の接続端末とその製造方法を提供することを課題とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の多心同軸電線の接続端末は、複数本の同軸電線を平行一列に並べ、少なくとも一方の端部に電気接続のために設けられる接続端末であって、前記複数本の同軸電線の端部が露出された外部導体の両面に配された接地板により接着一体化され、一方の接地板の平面側から他方の接地板の平面側に向けて傾斜して形成された傾斜面に、前記複数本の同軸電線の内部導体および外部導体の先端面が前記傾斜面と同一面となり、かつ内部導体の先端面が楕円状になるように、前記複数本の同軸電線の内部導体および外部導体の先端面が露出されていることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の多心同軸電線の接続端末の製造方法は、複数本の同軸電線を平行一列に並べ、少なくとも一方の端部に電気接続のために設けられる接続端末の製造方法であって、前記複数本の同軸電線の端部の外被を剥ぎ取り外部導体を露出させた後、前記外部導体の両面に接地板を配して接着一体化し、次いで一方の接地板の平面側から他方の接地板の平面側に向けて傾斜する傾斜面を形成し、前記複数本の同軸電線の内部導体および外部導体の先端面が前記傾斜面と同一面となり、かつ内部導体の先端面が楕円状になるように、前記複数本の同軸電線の内部導体および外部導体の先端面を前記傾斜面に露出させることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１および図２により、本発明の実施の形態の一例を説明する。図１は、本発明による多心同軸電線の接続端末を基板に接続した斜視図と同軸電線を示し、図２は接続端末の部分拡大図を示す。図中、１１は同軸電線、１２は粘着テープ、１４ａ，１４ｂは接地板、１５は導電性接着樹脂、１６は基板、１７は導電パッド、１８はボンディングワイヤ、Ｔは接続端末、Ｗはテープ状電線を示す。
【００１６】
本発明に用いられる同軸電線１１は、図６の従来技術で説明したものと同様に、図１（Ｂ）に示す如く、内部導体１１ａ、内部絶縁体１１ｂ、外部導体１１ｃを同軸状に配し、その外側を外被１１ｄで覆って構成する。内部導体１１ａには、錫メッキした銅またはアルミ導線で形成された外径０．０７５ｍｍ程度の単線が用いられる。内部絶縁体１１ｂは、内部導体１１ａ上にフッ素系の樹脂等の電気絶縁樹脂を厚さ０．０６ｍｍ程度になるように押出し被覆して形成する。この内部絶縁体１１ｂの外周には、外径０．０３ｍｍ程度の錫メッキした銅またはアルミの単線を横巻きし、その外面を銅蒸着テープ（図示せず）を銅蒸着面を内側にして巻きつけ、外部導体１１ｃを形成する。外被１１ｄは、着色ポリエステルテープを巻きつけるか、または押出被覆成形により、被覆外径０．３３ｍｍ程度になるように形成して、細径の同軸電線１１とする。
【００１７】
複数本の同軸電線１１は、平行一列に外被１１ｄの被覆径で自己整列され、両面からポリエステル等の粘着テープ１２を貼り付けて、テープ状電線Ｗとされる。このテープ状電線Ｗの端部側で、所定の長さだけの外被１１ｄを剥ぎ取る。この外被１１ｄの剥ぎ取りには、従来技術の図６で説明したのと同様に、テープ状電線Ｗの端部から所定の位置（例えば、１５ｍｍ程度）で、電線長手方向と直交させてレーザ光をあて、粘着テープ１２と外被１１ｄに切り込みを入れる。次いで、切込みを入れた電線端部側の粘着テープを引き離すように移動させる方法を用いることができる。
【００１８】
外被１１ｄが剥ぎ取られて露出された外部導体１１ｃの上下面には、錫メッキが施された厚さ０．１ｍｍ程度のリン青銅板から形成した接地板１４ａ，１４ｂが配され、導電性接着樹脂１５により接着固定する。接地板１４ａ，１４ｂの接合面に、外部導体１１ｃの位置決め用の溝を設けておくことにより、配列ピッチの位置決めを行なうことができる。なお、導電性接着樹脂１５には、絶縁被覆が耐熱性のもので形成されている場合は、半田材を用いてもよい。また、導電性接着樹脂を用いずに、接地板１４ａと１４ｂをリベット等の機械的手段により、外部導体１１ｃを挟着一体化するようにしてもよい。
【００１９】
接地板１４ａ，１４ｂおよび導電性接着樹脂１５により、接着一体化された部分には、同軸電線の軸線方向に対して傾斜角度θを有し、接地板１４ａから接地板１４ｂの平面側に向けて傾斜する傾斜面が形成される。この傾斜面は、切断、研削、研磨加工等で形成することができる。傾斜角度θは、同軸電線１１の内部導体１１ａの外径にもよるが、次に説明するボンディングワイヤ１８の接続性の点から、接地板１４ａ，１４ｂの平面に対して（同軸電線１１の軸線方向と同じ）、３０°以下、さらに好ましくは１５°以下が好ましい。内部導体１１ａの断面積が大きくなれば、傾斜角度θは、多少大きくしてもよい。切断された傾斜面には、同軸電線１１の断面が楕円の形で一列に露出され、内部導体１１ａは露出する断面積が増加する。
【００２０】
上述の如く、端面が傾斜面で形成された接続端末Ｔを、コネクタ基板または回路基板１６に傾斜面を上に向けて配設固定する。接続端末Ｔの固定は、下側の接地板１４ｂを、基板１６に形成されている接地接続用の導電パッド（図示せず）に半田づけすることにより行なうこともできる。外部導体１１ｃの接地接続は、電気的にも接続されている接地板１４ａ，１４ｂを介して形成される。
【００２１】
基板１６上には、予じめ電気接続のための複数の導電パッド１７が形成されている。なお、導電パッド１７は、適用される装置基板の電極であってもよい。露出された内部導体１１ａの傾斜面は、斜め上方を向いているので上方からの作業が可能となり、また、内部導体１１ａの露出面は平坦で露出表面積が大きくなっている。したがって、導電パッド１７と同軸電線の内部導体１１ａは、画像処理によるワイヤボンディング装置を用いて、ボンディングワイヤ１８で自動接続を行なうことができる。
【００２２】
ワイヤボンディングには、放電熱によりボール形状に融着するボールボンダと超音波振動により楔形状に融着するウェッジボンダがあるが、本発明では、後者のウェッジボンダで行なうのが好ましい。このワイヤボンディングにより、内部導体１１ａへの電気接続を行なう場合に、内部導体の楕円状の露出表面は、短径Ｌ１側がボンディングワイヤ径の２．５倍以上、長径Ｌ２側がボンディングワイヤ径の５倍以上とするのが好ましい。したがって、ボンディングワイヤ１８に、例えば、外径２０μｍのアルミまたは銅ワイヤを用いた場合、同軸電線の内部導体１１ａには、外径は５０μｍ以上のものを用い、傾斜角度θは３０°以下とするのがよい。
【００２３】
ワイヤボンディング装置により接続を形成した後は、ボンディングワイヤ１８および融着接続部分を樹脂（例えば、ゲル状樹脂と紫外線硬化型樹脂の２重被覆）により封止し、外囲気および外力から保護する。この他、粘着層の厚い粘着テープやポリエチレン樹脂（商品名；ホットメルト、ジェットメルト）での保護を行なうことができる。また、テープ状電線Ｗは、テープ状にした状態のまま配線に利用することもできるが、接続端末Ｔの接続後、粘着テープ１２を剥がして、複数本の同軸電線１１を分離して所望の配線を行なってもよい。
【００２４】
図３は、上述した本発明の接続端末の製造方法を示す図で、図３（Ａ）は平面図、図３（Ｂ）は回転刃を用いて傾斜面を形成する例を示し、図３（Ｃ）は回転砥石を用いて傾斜面を形成する例を示す。なお、テープ状電線Ｗから、同軸電線の外被を引き剥がし、外部導体１１ｃを露出させる方法は、従来技術の図６で説明した方法と同じなので詳細説明を省略する。本発明では、図３（Ａ）に示すように露出させた外部導体１１ｃの上下面に、厚さ０．１ｍｍ程度の錫メッキが施されたリン青銅板で形成したスロットを有しない矩形状の接地板１４ａ，１４ｂを配し、導電性接着樹脂１５により接着一体化する。
【００２５】
接地板１４ａ，１４ｂを接着一体化した後、図３（Ｂ）に示すように、上面側の接地板１４ａの後方位置から下面側の接地板１４ｂの前方位置に向かうライン面ｇに沿って、回転刃２０を用いたダイサー加工により所望の角度θで斜めに切断する。回転刃２０には、例えば、厚さ０．１ｍｍで、回転速度１５，０００ｒｐｍのダイヤモンド回転刃を用いることにより、精度のよい切断面を得ることができる。切断時は、切断後の酸化防止と回転刃の目づまり防止のために、酸化防止オイルを噴射しながら切断するとよい。
【００２６】
図３（Ｃ）では、図３（Ａ）の接地板１４ａ，１４ｂを接着一体化した後、接地板１４ａ，１４ｂの先端部分から先の同軸電線部分をカッター等で切断除去する。次いで、回転砥石２１を用いて、上面側の接地板１４ａの先端部分から研削または研磨を行ない、ライン面ｇに沿って、所望の傾斜角度θを有する傾斜面を形成する。なお、図３（Ｂ）の切断と図３（Ｃ）の研削、研磨を組合せで傾斜面を形成してもよい。
【００２７】
図４および図５は、本発明の他の実施の形態を示す図である。図４は、接続端末Ｔを基板１６に配設するのに、傾斜面を基板１６の平面と一致するように傾斜させて配置するようにした例を示す。接続端末Ｔは、図１に示すものと同じで、各同軸電線の外部導体１１ｃの部分を接地板１４ａと１４ｂで接着一体化されている。基板１６側には、接続端末Ｔを傾斜させて配設するための傾斜した支持面を形成し、下側の接地板１４ｂ側を接着等により接着して固定する。これにより、傾斜面は、回路基板１６とほぼ平行となる。
【００２８】
この結果、傾斜面上に楕円状に露出された内部導体１１ａと回路基板上の導電パッド１７とは、水平面間での接続操作になるので、ワイヤボンディング装置の、画像読みとりや接続操作が容易となり、正確で確実な接続を行なうことができる。接続端末の傾斜面を基板の平面に揃えることにより、内部導体１１ａの露出導体面積が確保できれば、傾斜角度θは、３０°以上とすることもできる。
【００２９】
図５は、接続端末Ｔの先端部分Ｔ’を切断除去した例を示す。この例は、図１において、ボンディングワイヤ１８がクロスする外部導体１１ｃの部分を切除するようにしたものである。切除する部分は、傾斜面に露出されている楕円状の同軸電線の外部導体１１ｃと内部絶縁体１１ｂの下方部分の一部で、接地板１４ｂの平面に垂直でエッジに平行な面２１で切断する。先端部分Ｔ’の切断除去には、図３の斜め切断に用いた回転刃２０を用いて行なうことができる。
【００３０】
先端部分Ｔ’の切断で、傾斜面に露出している外部導体１１ｃの下方部分を露出面から取り除き、内部導体１１ａの露出された導電面から隠れる形にすることができる。この結果、内部導体１１ａと外部導体１１ｃとが物理的に最も接触しやすい状態を回避することができ、内部導体１１ａの面に接続されたボンディングワイヤ１８が垂れ下がって、外部導体１１ｃに接触するのを未然に防止することができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、平行一列に並べた複数本の同軸電線の接続端末を、段階的な外部導体および内部絶縁体の剥ぎ取り工程を経ることなく高精度で形成することができる。また、形成された接続端末は、各同軸電線の内部導体が、配列ピッチが一定で先端面の断面積を拡大され、接続基板面と同じ方向に露出されているので、ワイヤボンディング装置による自動接続が可能となり、高精度、高密度接続を行なうことができる。これにより、各種電子装置等の一層の小型化、低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による多心同軸電線の接続端末を基板に接続した斜視図である。
【図２】本発明の接続端末の部分拡大図である。
【図３】本発明の接続端末の製造方法を示す図である。
【図４】本発明の接続端末を基板に接続した他の実施の形態を示す図である。
【図５】本発明の接続端末の他の実施の形態を示す図である。
【図６】従来の同軸電線をテープ状にして外被を剥がす工程を示す図である。
【図７】従来の外部導体を剥がす工程を示す図である。
【図８】従来の内部絶縁体を剥がし、内部導体を露出する工程を示す図である。
【符号の説明】
１１…同軸電線、１２…粘着テープ、１４ａ，１４ｂ…接地板、１５…導電性接着樹脂、１６…基板、１７…導電パッド、１８…ボンディングワイヤ、２０…回転刃、２１…回転砥石、Ｔ…接続端末、Ｗ…テープ状電線。

Claims (6)

1. 複数本の同軸電線を平行一列に並べ、少なくとも一方の端部に電気接続のために設けられる接続端末であって、前記複数本の同軸電線の端部が露出された外部導体の両面に配された接地板により接着一体化され、一方の接地板の平面側から他方の接地板の平面側に向けて傾斜して形成された傾斜面に、前記複数本の同軸電線の内部導体および外部導体の先端面が前記傾斜面と同一面となり、かつ内部導体の先端面が楕円状になるように、前記複数本の同軸電線の内部導体および外部導体の先端面が露出されていることを特徴とする多心同軸電線の接続端末。
2. 基板上に設けた導電パッドに、前記傾斜面に露出された前記内部導体の先端面がボンディングワイヤにより電気接続されていることを特徴とする請求項１に記載の多心同軸電線の接続端末。
3. 前記傾斜面は、前記同軸電線の軸線方向に対して、３０°以下の角度で形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の多心同軸電線の接続端末。
4. 複数本の同軸電線を平行一列に並べ、少なくとも一方の端部に電気接続のために設けられる接続端末の製造方法であって、前記複数本の同軸電線の端部の外被を剥ぎ取り外部導体を露出させた後、前記外部導体の両面に接地板を配して接着一体化し、次いで一方の接地板の平面側から他方の接地板の平面側に向けて傾斜する傾斜面を形成し、前記複数本の同軸電線の内部導体および外部導体の先端面が前記傾斜面と同一面となり、かつ内部導体の先端面が楕円状になるように、前記複数本の同軸電線の内部導体および外部導体の先端面を前記傾斜面に露出させることを特徴とする多心同軸電線の接続端末の製造方法。
5. 前記傾斜面は、回転刃を用いたダイサー加工で形成することを特徴とする請求項４に記載の多心同軸電線の接続端末の製造方法。
6. 前記傾斜面は、回転砥石を用いた研削または研磨加工で形成することを特徴とする請求項４に記載の多心同軸電線の接続端末の製造方法。

Images