JPH05205838A - 電気接続可能なモジュール及びその製造方法 - Google Patents

電気接続可能なモジュール及びその製造方法

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JPH05205838A
JPH05205838A JP4156893A JP15689392A JPH05205838A JP H05205838 A JPH05205838 A JP H05205838A JP 4156893 A JP4156893 A JP 4156893A JP 15689392 A JP15689392 A JP 15689392A JP H05205838 A JPH05205838 A JP H05205838A
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conductive
substrate
electrical connector
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 モジュールに予め埋め込まれた電気コネクタ
がモジュール表面の導電性トレースに電気接続された電
気接続可能なモジュール及びその製造方法を提供する。 【構成】 電気接続可能なモジュールは、導電性繊維充
填材に熱変換し得る絶縁性繊維充填材をドープした絶縁
性ポリマーマトリックスから成る基板から製造される。
電気コネクタ１０の埋め込み端１２は、基板表面１４に
隣接して基板中に埋め込まれており、電気コネクタ１０
の露出端１６は露出している。基板表面１４は、好まし
くはレーザーにより局所的に加熱されて、絶縁性繊維充
填材の熱変換によって導電性トレース２０が形成され
る。この局所的な加熱の際に、電気コネクタ１０の埋め
込み端１２も加熱されて、電気コネクタ１０は導電性ト
レース２０に電気接続される。電気コネクタ１０の露出
端１６に電圧をかけることによって、導電性材料が電着
される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電気接続可能なモジュ
ール及びその製造方法に関する。本発明によるモジュー
ルは、導電性繊維充填材に熱変換し得る絶縁性繊維充填
材をドープした絶縁性ポリマーマトリックスから成る基
板に、電気コネクタを埋め込んだものである。電気コネ
クタに隣接する基板部分を局部的に加熱すると、導電性
トレースが基板中に形成され、予め埋め込まれた電気コ
ネクタと導電性トレースとの間に電気接続が形成され
る。より詳細に言えば、本発明は、（予めポリマーマト
リックスに埋め込まれた）電気コネクタの一端とポリマ
ー基板中にレーザーにより形成された導電性トレースと
の間に電気接続を形成し、この導電性トレース上に導電
性材料を電着するのに電気コネクタを使用することの外
に外部の電気部品にその後の電気接続を行うのに電気コ
ネクタを使用するという２つの目的を可能にする。
【０００２】
【従来の技術】画像再生装置などの電気機器において
は、電気機器の中の様々な部分に、電力及び論理信号、
あるいはそのいずれか一方を分配する必要がある。従来
は、機器中に普通の配線や配線用ハーネスを使用して、
機器中の様々な機能部品に電力及び論理信号を送ってい
た。
【０００３】ワイヤに代わるものとして、CO2 レーザー
を使用して、炭素繊維をドープしたポリマー材料中に導
電性トレースを焼成して未処理（レーザーに照射されな
い）材料は導電性にしない方法が知られている。ポリマ
ー材料をレーザーで局部的に加熱すると、ポリマー材料
の一部が揮発して、ポリマー残留物と導電性のドーパン
トとから成る導電性の回路網を残す。米国特許第4,841,
099 号明細書によれば、導電性繊維充填材に熱変換し得
る絶縁性繊維充填材を、絶縁性ポリマーマトリックスに
充填して、レーザーを使用した絶縁性繊維充填材の熱変
換により、連続した導電路を形成する方法が開示されて
いる。
【０００４】様々なものに適用できるようにトレースの
導電率をより十分なものとするために、トレースに金属
を電着することが提案されている。この電着の利点の一
つは、レーザーによって形成された谷部すなわち溝の中
のポリマー材料に金属導体を置いて付着させることにあ
る。しかし、従来技術は、トレースに確実に電着する方
法や、トレースをポリマー材料中の電気コネクタに接続
して、トレースと外部部品との間で電力や信号を分配す
る方法については、開発も提案も行っていない。
【０００５】
【発明の概要】本発明の第一の特徴は、モジュールに予
め埋め込まれた電気コネクタがモジュールの表面上の導
電性トレースの層の上の導電性トレースに電気接続され
た電気接続可能なモジュール及びその製造方法を提供す
ることにある。また、本発明の第二の特徴は、局部的な
レーザー加熱によってポリマー材料中に形成した導電性
トレースに確実に電気メッキを施すようにすることであ
る。
【０００６】さらに、本発明の第三の特徴は、この導電
性トレースをポリマー材料に埋め込まれた電気コネクタ
に確実に接続することである。本発明によれば、絶縁性
ポリマーマトリックスから成る基板から電気接続可能な
モジュールを製造する方法が提供され、この方法は、導
電性繊維充填材に熱変換し得る絶縁性繊維充填材を前記
基板にドープして繊維ドープ基板を形成するする工程
と、電気コネクタの一端を前記基板の表面に隣接するよ
うに繊維ドープ基板に埋め込む一方、前記電気コネクタ
の他端を露出させておく工程とを有する。そして、前記
繊維ドープ基板の表面は、好ましくはレーザーにより局
部的に加熱され、絶縁性繊維充填材の熱変換により導電
性トレースが形成され、前記電気コネクタの前記一端も
局部的に加熱されて、前記電気コネクタは前記導電性ト
レースに電気接続される。
【０００７】また、本発明によれば、前記電気コネクタ
の前記他端は、導電性トレースに電圧をかけて、この導
電性トレース上に導電性材料を電着するのに使用され
る。さらに、本発明によれば、電気接続可能なモジュー
ルは、導電性繊維充填材に熱変換し得る絶縁性繊維充填
材をドープした、絶縁性ポリマーマトリックスから形成
された基板と、前記基板に埋め込まれており、前記基板
表面に隣接する一端と前記基板から露出した他端とを有
する電気コネクタと、絶縁性繊維充填材の熱変換によっ
て前記基板表面に形成された導電性トレースと、前記電
気コネクタの前記一端の周りのポリマーマトリックスの
絶縁性繊維充填材の熱変換によって前記電気コネクタの
該一端と前記導電性トレースの間に形成された電気接続
とを有する。
【０００８】
【実施例】本発明の好ましい実施例によれば、図１，
２，３，４，５に示すように、電気コネクタ１０は基板
Ｓに埋め込まれており、基板Ｓは好ましくは所望の形状
に成形された絶縁性のポリマーマトリックス材料であ
る。米国特許第4,841,099 号明細書には、このようなポ
リマーマトリックス材料が記載されている。コネクタ１
０の一端１２は、ポリマーの表面１４に又はその直下に
埋め込まれており、その一方、他端１６は成形されたポ
リマー材料から露出している。後述する処理を経た後、
他端即ち露出端１６は、成形されたポリマー材料の外部
にある部品との電気接続に使用される。
【０００９】基板Ｓには、導電性繊維充填材に熱変換し
得る絶縁性繊維充填材をドープしてある。典型的な繊維
充填材は、石油ピッチ系の炭素繊維であり、この炭素繊
維は、熱的に安定したポリアクリルニトリル繊維のよう
な、熱変換可能な炭素繊維であり、該繊維は、熱変換す
ると導電性繊維（米国特許第4,841,099 号明細書に開示
されたプレオックス(preox) 繊維として知られている）
になる。繊維ドープ基板Ｓの表面１４をレーザーで局部
的に加熱することによって、導電性トレース２０が形成
される。米国特許第4,841,099 号明細書には、材料と、
基板に繊維をドープして導電性トレースを形成するため
の処理について記載されている。
【００１０】本発明によれば、導電性トレース２０を形
成するための局部的な加熱を行う際には、コネクタの埋
め込み端部１２も局部的に加熱して、電気コネクタ１０
の周辺のポリマー材料の薄い層を揮発させる。これによ
って、導電性トレース２０がコネクタ１０の一端１２と
電気接触することが保証される。トレース２０を形成す
る際に、局部的な加熱は、電気コネクタ１０の埋め込み
端１２を始点又は終点とすることができる。従って、電
気コネクタ１０は繊維ドープポリマー材料に予め埋め込
まれており、電気コネクタと導電性トレースとの間の電
気接続は、電気コネクタの埋め込み端１２において局部
的なレーザー加熱が開始され又は終了することにより導
電性トレースが形成されるのと同時に形成される。
【００１１】トレースへの電気接続が行われた後、電気
コネクタ１０は、トレース上に導電性材料（好ましくは
銅）を電着する（無電解メッキよりも低コストである）
ためのレーザートレースへの確実な接続として使用され
る。より詳細に言えば、電気コネクタ１０の露出端部１
６に電圧をかけて、これにより電着のためにトレースに
電圧をかけることができる。トレース上に導電性材料を
電着する方法は、米国特許第4,841,099 号明細書に示さ
れるように、当業者にとって周知である。
【００１２】図１，２及び図３，４，５に、本発明によ
る電気接続可能なモジュールの実施例を２つ示す。基板
Ｓは、所望の形状、例えば、図１，２のプロング（pron
g ）配置のものや、図３，４，５の標準のチップキャリ
ア配置のものに成形されている。米国特許第4,841,099
号明細書には、この成形技術について記載されている。
基板Ｓには、炭素繊維がドープされており、電気コネク
タ１０が埋め込まれている。図１，２において、電気コ
ネクタ１０は、トレースが形成されるモジュールの表面
１４に隣接して埋め込まれた端部１２を有するプロング
である。反対側の端部１６は露出している。図３，４，
５においては、電気コネクタ１０は、導電性トレース２
０が形成される表面１４に隣接して埋め込まれた端部１
２を有するピンであり、このピンは反対側表面まで延び
ている。
【００１３】次に、導電性トレース２０がレーザーを用
いて基板Ｓの表面上に形成される。この際、電気コネク
タ１０の埋め込み端１２から開始して、電気コネクタ１
０と導電性トレース２０を接続するのが好ましい。電気
コネクタ１０の露出端１６に電圧をかけることによっ
て、レーザートレース２０上に導電性材料が電着され
る。電気コネクタ１０は、モジュールが機器に組み込ま
れた際には、トレース２０への接続に用いられる。図
１，２のプロングや図３，４，５のピンなどの電気接続
は、様々な電気部品への接続を容易にするために、種々
の規格化された形状即ち所定の配列にすることができ
る。例えば図１，２においては、プロングはこれと類似
する雌型コネクタと接続できるように配列されている。
図３，４，５においては、ピンの配列は集積回路用キャ
リアを受け入れる。ポリマーは電気コネクタを機械的に
支持し、これによって２つのポリマー部品が相互に接続
された際に、その接続は強固なものとなる。例えば、２
つのコネクタモジュールに、それぞれ雄型コネクタと雌
型コネクタとを作ることができ、これらを普通の方法で
機械的に接続することによって、２つのモジュールは自
動的に電気接続されることになる。
【００１４】例えば、標準的な４本ピン型コネクタをプ
ラスティック部分（このプラスティック部分は、ゼネラ
ルエレクトリック社製「ノリル（商標）」として知られ
ているポリフェニレンオキシドを含む低コストの成形材
料であり、またこのプラスティック部分には、充填され
たポリマーマトリックスの全重量の約３０％の量のプレ
オックス(preox) 繊維をドープしている）に埋め込ん
で、プラスティックの反対側までピンを延ばしておく。
ポリマーマトリックス材料とこれに埋め込まれたコネク
タから形成されるモジュールは、米国特許第4,841,099
号明細書に記載されたいずれの方法又は実施例によって
も、製造し処理することができる。ピンの埋め込み端部
が、プラスティック部分に深く埋め込まれたり、プラス
ティック部分から遠くに突き出したりする場合には、ピ
ンと導電性トレースとの電気接続は良好な結果にならな
かった。各ピンの上部がプラスティック部分の表面と同
一平面上にあるときには、最適な結果が得られた。ま
た、プラスティック部分にトレースを焼成する際に、レ
ーザー出力を（約３０％だけ）高めると、ピンとレーザ
ートレースの間により良好な電気接続が得られた。
【００１５】レーザートレースが形成され、残留物を除
去するために溶剤で洗浄された後は、ピンとトレースの
間の抵抗は約２００オームであった。これは、プラステ
ィック中のレーザートレース数インチ分の抵抗に等し
く、これはトレース上への銅の電着を妨げるものではな
いことが分かった。トレースに数時間電気メッキを行う
ことで、１オーム以下の抵抗に容易にメッキできた。レ
ーザートレース上だけで電気メッキを開始した場合には
（コネクタピンは最初にメッキ液から出しておく）、よ
り良好な形状の電着銅が得られた。これにより、レーザ
ートレース上に良好な導電路が形成されてその電位降下
を減少し、トレースにではなくピンへの優先的な電着が
促進された。
【図面の簡単な説明】
【図１】炭素繊維をドープされて電気コネクタを埋め込
まれたモジュールの側面図である。
【図２】図１に示すモジュールの平面図である。
【図３】埋め込まれた電気コネクタを有する繊維をドー
プしたチップキャリアの一方の表面を示す平面図であ
る。
【図４】図３に示すチップキャリアの側面図であり、キ
ャリアの上面まで延びる一端とキャリアの下面から突き
出した他端とを有する埋め込まれた電気コネクタを示
す。
【図５】図４のチップキャリアの上面を示す平面図であ
り、電気コネクタの端部に接続された導電性トレースを
示す。
【符号の説明】
１０ 電気コネクタ １２ 埋め込み端 １４ 基板表面 １６ 露出端 ２０ 導電性トレース

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 絶縁性ポリマーマトリックスから成る基
    板から電気接続可能なモジュールを製造する方法であっ
    て、 導電性繊維充填材に熱変換し得る絶縁性繊維充填材を前
    記基板にドープして繊維ドープ基板を形成する工程と、 電気コネクタの一端を前記繊維ドープ基板の表面に隣接
    するように繊維ドープ基板に埋め込む一方、前記電気コ
    ネクタの他端を露出させておく工程と、 前記繊維ドープ基板の表面を局部的に加熱して、絶縁性
    繊維充填材の熱変換によって連続した導電性トレースを
    形成し、予め埋め込まれた前記電気コネクタの前記一端
    を局部加熱して前記電気コネクタと前記導電性トレース
    を電気接続する工程とを有することを特徴とする方法。
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