JPH054541U - 低抵抗ソフト圧接型コネクタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】接続抵抗が低く、電流容量は大きく、高精細ピ
ッチの低抵抗ソフト圧接型コネクタを安価に提供する。 【構成】第１の考案は、金属箔１１と絶縁性エラストマ
ー層１２を交互に積層一体化し、これを積層面に対し直
角にスライスした薄葉シート状物１３を、積層方向に平
行に折り曲げ「コ」の字型断面とし、生じた凹部に柱状
エラストマーコア材１４を挟んでなり、第２の考案は、
金属箔１１と絶縁性エラストマー層１２を交互に積層一
体化し、これを積層面に対し直角にスライスした薄葉シ
ート状物１３を、積層方向に平行に折り曲げ「７」の字
型断面とし、「７」の字の内側および外側にエラストマ
ーコア材１４を当て「７」の字の内側上部に開口部１９
を設けてなる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、大電流容量の基板間接続用の圧接型コネクタに関し、特には、プラ ズマディスプレイ（ＰＤＰ），エレクトロルミネッセンスディスプレイ（ＥＬ） ，蛍光表示管（ＶＦＤ）等の自己発光型ディスプレイのガラス基板と、駆動ＩＣ を搭載したプリント基板（ＰＣ板）とを接続するための低抵抗ソフト圧接型コネ クタに係る。

【０００２】

【従来の技術】

ＯＡ用やパーソナル用のフラットディスプレイとしては、液晶ディスプレイ（ ＬＣＤ）が注目され、パーソナルコンピュータ（ＰＣ），ワードプロセッサ（Ｗ Ｐ）等に多く使用されているが、計測機器やファクトリーオートメーション（Ｆ Ａ）用の場合は、生産工場の各種製造現場が薄暗く、受光型ディスプレイである ＬＣＤは見にくいため、より見やすいＰＤＰ，ＥＬ，ＶＦＤ等の自己発光型ディ スプレイが多く使用されている。

【０００３】 受光型ディスプレイであるＬＣＤのガラス基板とＰＣ板とを電気的に接続する 場合は、ＬＣＤを駆動させるのに要する電流は数十μＡ程度の微少なもののため 、接続抵抗は１端子当り０．５ｋΩ〜５ｋΩの範囲でも問題ないので、体積固有 抵抗が１０⁰ Ω・ｃｍ前後であるカーボン系導電性エラストマーを素材とするイ ンターコネクターが使用されている。

【０００４】 これに対し、自己発光型フラットディスプレイを駆動するには大電流が必要で ある。例えばＰＤＰでは、各パネル端子に１００〜１５０Ｖが印加され、２００ 〜３００ｍＡが流される、またＥＬでは、同じく各端子に約２５０Ｖが印加され 、約５０ｍＡが流される。 このような大電流仕様の電気的接続には、１Ω以下のレベル、望ましくは１０ ０ｍΩ以下のレベルの接続抵抗と、一端子当り１Ａレベルの電流容量をもつコネ クタが必要とされ、また、接続端子のピッチは０．３〜１．２７ｍｍが標準とな っているので、このような微細ピッチに対応できることもコネクターの必須条件 である。

【０００５】 上記した接続抵抗および電流容量を満足する低抵抗圧接型コネクタとしては、 図３（ａ）に示すような、銀粉を練り込んで１０^-4Ω・ｃｍ程度の体積固有抵抗 とした導電性エラストマー層１と、絶縁性エラストマー層２とを交互に繰り返し 積層してなるコネクタ（以下銀積層型コネクタと呼ぶ）、および図３（ｂ）に示 すような、銀積層型コネクタの両側面をサポート用絶縁性エラストマー層３で被 覆したもの、または（ｃ）に示すような、プラスチックフィルム４に金属箔５を 貼り付け、この金属箔を化学エッチングして金属箔ストライプパターンとし、エ ラストマーコア材６の表面を覆ったもの（以下金属箔エッチング型コネクタと呼 ぶ）等がある。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながらこれらには、以下のような欠点がある。 すなわち、銀積層型コネクタは、接続抵抗０．１Ω，電流容量０．５Ａ程度ま で実現でき、幅，高さともほぼ任意であるが、銀粉を練り込んだ導電性エラス トマー層１は、カレンダーロール加工性に劣り、薄い分出しが困難なため、導電 層ピッチは０．１２〜０．１５ｍｍが限界で、「接続端子ピッチはコネクタ導電 層ピッチの３倍」という経験則（以下経験３倍則と呼ぶ）からみて、接続端子ピ ッチ０．３ｍｍに対応させるにはやや不足である。銀粉を練り込んだ導電性エ ラストマー層１は硬さ（ＪＩＳ Ａ）が７０°Ｈｓ以上のため、大きな圧接応力 が必要となり、対角画面寸法が１０インチ級の大画面パネル用の長寸コネクタを 均一に加圧するためには、分厚く頑丈な金属フレームを必要とし、見栄えの悪い パネルになる。酸化雰囲気，硫化雰囲気中で劣化しやすく、特に硫化銀の形成 により抵抗値が増加し、また高湿雰囲気下で通電すると、エレクトロマイグレー ションを生起して、隣接電極間にリーク現象を生じる。

【０００７】 一方、金属箔エッチング型コネクタは、金属箔５として銅箔を使用し、ストラ イプパターンを形成したあと金メッキ皮膜を付け、またエラストマーコア材６と してはスポンジ状エラストマーを用いるのが一般的である。このため、接続抵抗 ０．１Ω以下，電流容量３Ａを実現し、圧接応力も約３〜５ｋｇｆ／ｃｍ² 以下 で使用することができる。ところが、ファインパターンを形成する技術として 最善と考えられているフォトエッチング法によるパターンピッチは０．２ｍｍが 最小限界であるため、上記した経験３倍則によれば、使用し得る接続端子ピッチ は０．６ｍｍが限界となる。被接続面の絶縁部材が、エラストマーコア材６よ り硬質のプラスチックフィルム４であり、かつフィルムは金属箔ストライプパタ ーンと凹凸をなすため、図４に示すように、同じく金属箔パターン７と絶縁部材 ８が凹凸面を形成するＰＣ板９と、ガラス基板１０間に挟んで圧接すると、ＰＣ 板９の隣接した金属箔パターン７−７間に、該コネクタの金属箔ストライプパタ ーンが食い込んでプラスチックフィルム４を折り曲げる不具合を生じる。ＰＣ板 ９ とガラス基板１０とは、コネクタをアッセンブルする工程で数回の電極位置調 整を行うため、一回の圧接でコネクタが図４のように変形することは好ましくな い。プラスチックフィルム４は、エラストマーコア材６の成形温度と耐熱性を 合わせるため、ポリイミドフィルムを使用するのが一般的であるが、これは非常 に高価であり、またパターン形成方法もファインパターン化という制約から、印 刷エッチング法と比べコストの高いフォトエッチング法を用いる必要があり、さ らに銅パターン表面を保護するための金メッキの費用が高価となるという不利が 重なって、相当コストの高いコネクタとなる。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

本考案は、これら従来の課題を解決し、接続抵抗が低く、電流容量の大きい、 高精細ピッチの低抵抗ソフト圧接型コネクタを提供することを目的とするもので 、第１の考案は、金属箔と絶縁性エラストマー層を交互に積層一体化し、これを 積層面に対し直角にスライスした薄葉シート状物を、積層方向に平行に折り曲げ 「コ」の字型断面とし、生じた凹部に柱状エラストマーコア材を挟んでなること を特徴とする低抵抗ソフト圧接型コネクタであり、第２の考案は、金属箔と絶縁 性エラストマー層を交互に積層一体化し、これを積層面に対し直角にスライスし た薄葉シート状物を、積層方向に平行に折り曲げ「７」の字型断面とし、「７」 の字の内側および外側にエラストマーコア材を当て「７」の字の内側上部に開口 部を設けてなることを特徴とする低抵抗ソフト圧接型コネクタである。

【０００９】 金属箔としては、Ｓｎ，Ｃｕ，Ｔｉ，Ａｕ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｔａ，Ａｌ， Ｎｉ，Ｚｎ，Ｍｏ，Ｐｂ，半田，ベリリウム銅，真鍮，りん青銅，丹銅、ステン レス等の箔が挙げられる。これらの金属箔は、絶縁エラストマー層と積層一体化 後スライスするので、刃物を用いて容易にスライスできるためには比較的軟質で ある箔が望ましく、このようなものとしてはＳｎ，Ａｕ，Ａｇ，Ｚｎ，Ｐｂ，半 田等の箔が挙げられるが、考案者らが種々検討した結果、低価格，入手の容易性 ，酸化されても導電性を保持する等の点から、Ｓｎ箔の使用が最も好ましいこと を見出した。なお、Ｓｎの体積固有抵抗は１１×１０^-6Ω・ｃｍであり、この酸 化物ＳｎＯ₂ の体積固有抵抗は２．８×１０^-4Ω・ｃｍである。 金属箔の厚さは、厚すぎると導電層ピッチが大きくなって０．３ｍｍピッチの 端子を接続することが不可能になり、薄すぎると取り扱い作業性が低下するため 、１０〜８０μｍの範囲、望ましくは２０〜４０μｍの範囲とするのがよい。

【００１０】 絶縁性エラストマー層材としては、天然ゴム，ＩＲ，ＢＲ，ＳＢＲ，ＣＲ，Ｎ ＢＲ，ＩＩＲ，ＥＰＤＭ，ＥＶＡ，アクリルゴム，エピクロルヒドリンゴム，塩 素化ポリエチレン，ウレタンゴム，シリコーンゴム，フッ素ゴム等の架橋ゴム、 スチレン−ブタジエン−スチレン共重合体，スチレン−イソプレン−スチレン共 重合体，ポリエステル系熱可塑性エラストマー，ポリウレタン系熱可塑性エラス トマーその他の熱可塑性エラストマーが挙げられるが、耐熱性，耐寒性などに富 み広い温度範囲で使用できること、種々の環境雰囲気でゴム弾性等が劣化しない こと、ゴムコネクタ材料としての長い実績等からシリコーンゴムの使用が最も好 ましい。

【００１１】 金属箔と絶縁性エラストマー層の積層ピッチは、大きすぎると上記経験３倍則 から、接続端子ピッチ０．３〜１．２７ｍｍに対応できなくなり、小さすぎると 金属箔の厚さに対する絶縁性エラストマー層の厚さの割合が低下して、柔軟性に 欠けるため、０．０５〜０．４０ｍｍの範囲、望ましくは０．０８〜０．２０ｍ ｍの範囲とするのがよい。 金属箔と、絶縁性エラストマー層とを積層一体化した後、これを積層面と直角 方向にスライスするが、このスライス加工は、ＳＫ鋼，ＳＫＨ鋼，超硬合金等の 押し切り刃スライサーまたは回転刃スライサーや、内周式ダイヤモンドカッター 等を用いて容易に行うことができる。このスライスシートは厚すぎると硬くなっ て変形させにくく、折り曲げ加工が困難になり、薄すぎると逆に取り扱い作業性 が低下するため、０．０１〜１．０ｍｍの範囲、望ましくは０．０５〜０．５ｍ ｍの範囲とするのがよい。

【００１２】 以下図面によって本考案のコネクタを詳細に説明する。 本考案の低抵抗ソフト圧接型コネクタの基本態様としては、図１（ａ）に示す 、いわゆる「コ」の字型コネクタが挙げられるが、このコネクタを得るには、金 属箔１１と絶縁性エラストマー層１２を交互に積層一体化した後、スライスした 薄葉シート状物１３を、所定の異形金型にセットし、コア材１４となるエラスト マーを充填しプレスキュアさせる。この、エラストマー材料としては、天然ゴム ，ＩＲ，ＢＲ，ＳＢＲ，ＣＲ，ＮＢＲ，ＩＩＲ，ＥＰＤＭ，ＥＶＡ，アクリルゴ ム，エピクロルヒドリンゴムなどのゴム，塩素化ポリエチレン，ウレタンゴム， シリコーンゴム，フッ素ゴム等の架橋ゴム、スチレン−ブタジエン−スチレン共 重合体，スチレン−イソプレン−スチレン共重合体，ポリエステル系熱可塑性エ ラストマー，ポリウレタン系熱可塑性エラストマーその他の熱可塑性エラストマ ーなどが挙げられるが、上記絶縁性エラストマー層材料で挙げたと同じ理由から シリコーンゴムの使用が最も好ましい。エラストマーコア材１４の形状は円柱や 角柱であってもなんら差し支えない。

【００１３】 ＬＣＤ，ＰＤＰ，ＥＬ，ＶＦＤ等のフラットディスプレイにおいては、一般的 にＸ側電極（信号電極）を上側ガラス基板に形成し、Ｙ側電極（走査電極）を下 側ガラス基板に形成し、これら二つの電極を直交させて無数の交差するマトリッ クス電極を構成しているが、上記コの字型コアが，円柱状，角柱状の「コ」の字 型コネクタの場合には、図２（ａ）に示すようなＰＣ板９とガラス基板１０のそ れぞれの電極１５，電極１６が互いに向き合うＸ側電極（信号電極）の接続に有 用である。

【００１４】 本考案の低抵抗ソフト圧接型コネクタの第２次態様としては、図１（ｂ）に示 すいわゆる「７」の字型コネクタが挙げられる。これは、金属箔１１と絶縁性エ ラストマー層１２からなる薄葉シート状物１３を、所定の異形金型にセットし、 コア材１７を７の字の内側、コア材１８を７の字の外側となるようにエラストマ ーを充填しプレスキュアすることによって得ることができる。このコネクタは、 図２（ｂ）に示すように、ＰＣ板９とガラス基板１０の両電極が同方向を向いて いるＹ側電極（走査電極）の接続に有用で、コネクタの開口部１９にガラス基板 １０の電極１６を挿入し、断面「７」の字型の薄葉シート状物１３の内側上部に 接触させ、シート状物１３の脚部端をＰＣ板９の電極１５に当接して、矢印２０ のように上下から圧接して用いる。

【００１５】

【実施例】

厚さ３０μｍ，幅３００ｍｍ×５００ｍのＳｎ箔の両面に、シリコーンプライ マーＮｏ．８（信越化学工業（株）製，商品名）を厚さ１〜２μｍとなるように コーティングし、２００℃×６０秒の条件で熱風乾燥した。つぎにカレンダーロ ールを用い、シリコーンゴム，ＫＥ−９７１（信越化学工業（株）製，商品名） を厚さ７０μｍとなるように分出しし、上記Ｓｎ箔の表面にトッピングした。 このトッピングシートを２５０ｍｍ×２５０ｍｍにカットし、２５００枚積層 し、１６０℃×０．８ｋｇｆ／ｃｍ² ×２４Ｈｒの条件でプレスキュアーして一 体化し、積層ブロックを作製した。つぎにコネクタースライサー（信越ポリマー （株）製，コネクター製造装置）により積層面と直角にスライスし、導電層の配 列ピッチ０．１ｍｍ，厚さ０．３ｍｍ，サイズ２５０ｍｍ×２５０ｍｍの薄葉シ ート状物１３を調製した。

【００１６】 つぎに、この薄葉シート状物１３を幅７．１４ｍｍ，長さ２５０ｍｍのリボン 状にカットし、図１（ａ）における、Ｗ＝３ｍｍ，Ｈ＝２ｍｍ，Ｌ＝２５０ｍｍ となるよう異形金型に、該リボン状体をセットし、ＪＩＳ−Ａ硬さ１５°Ｈｓの シリコーンゴム，ＳＢ−１５Ａを充填して、１７０℃×１ｋｇｆ／ｃｍ² ×１０ 分の条件でプレスしてエラストマーコア材１４を形成し、「コ」の字型コネクタ を調製した。 このコネクタを、幅０．１５ｍｍ、ピッチ０．３ｍｍの金メッキした電極をも つＰＣ板２枚の間に挿入し、圧縮率１５％で圧接挟持して、１電極当りの接続抵 抗を測定したところ、２４〜６３ｍΩで平均値４５ｍΩが得られた。またこのコ ネクタのエラストマーコア材６の露出面に熱電対を張り付けて通電し、平衡温度 上昇ΔＴが１０℃となる電流値を測定したところ約０．５Ａであった。

【００１７】 このコネクタを、（イ）低温−４０℃×１０００Ｈｒ，（ロ）高温＋７０℃× １０００Ｈｒ，（ハ）高温高湿＋６０℃９５％ＲＨ×１０００Ｈｒの環境雰囲気 に暴露した後、接続抵抗を測定したところ、（イ）では初期抵抗値とほとんど同 一であり、（ロ），（ハ）においてやや抵抗値の上昇がみられたものの、接続抵 抗の最大値は１５０ｍΩという、低抵抗レベルが保持されていた。この時の、平 衡温度上昇ΔＴが１０℃となる電流値は約３５０ｍＡで、本考案の目的とする自 己発光型フラットディスプレイに十分使用できることが確認された。

【００１８】

【考案の効果】

本考案は、金属箔と絶縁性エラストマー層とを積層スライスした薄葉シート状 物を導電体として使用するため、１００ｍΩ以下の接続抵抗と、０．５〜１．０ Ａレベルの電流容量をもつコネクタを提供することができる。また、柔軟なエラ ストマーコア材をこの薄葉シート状物が包み込む構造のため、低圧接応力で使用 することができ、かつ従来の金属箔エッチング型コネクタと異なり、被接続電極 に対して金属導体とエラストマー層とが同一平面で当接するため、コネクタ表面 が変形することがない利点を有する。また、金属箔と絶縁性エラストマーの両層 は厚さ数十μｍとすることができるので、導体配列ピッチを０．１ｍｍ以下のレ ベルまで高精細化することができ、ファインピッチのディスプレイ用コネクタと して使用し得る。また本考案において、金属箔の種類は限定するものではないが 、Ｓｎ箔を使用する場合には、この酸化物は１０^-4Ω・ｃｍレベルの体積固有抵 抗をもつ導電体のため、酸化されても低抵抗コネクタとして十分に機能し、した がって高価な金メッキ処理の必要がなく、安価なコネクタを提供することができ る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の低抵抗ソフト圧接型コネクタで、
（ａ）は「コ」の字型コネクタ、（ｂ）は「７」の字型
コネクタの斜視図である。

【図２】本考案の低抵抗ソフト圧接型コネクタの使用状
態を示し、（ａ）は、「コ」の字型コネクタ、（ｂ）
は、「７」の字型コネクタの使用概念図である。

【図３】従来の低抵抗コネクタで、（ａ）はサポート絶
縁層のないタイプ、（ｂ）はサポート絶縁層付きタイプ
の銀積層型コネクタの斜視図、（ｃ）は金属箔エッチン
グ型コネクタの斜視図である。

【図４】金属箔エッチング型コネクタをガラス基板とＰ
Ｃ板間に圧接挟持したとき生じる不具合を示す説明図で
ある。

【符号の説明】

１ 導電性エラストマー層 ２ 絶縁性エラストマー層 ３ サポート用絶縁性エラストマー層 ４ プラスチックフィルム ５ 金属箔ストライプパターン ６ エラストマーコア材 ７ 金属箔パターン ８ 絶縁部材９ ＰＣ板 １０ ガラス基板 １１金属箔 １２ 絶縁性エラストマー１３ 薄葉シート状物 １４ エラストマーコア材 １５ 電極 １６ 電極 １７ コア材 １８ コア材 １９ 開口部 ２０ 圧接方向を示す矢印

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属箔と絶縁性エラストマー層を交互に
   積層一体化し、これを積層面に対し直角にスライスした
   薄葉シート状物を、積層方向に平行に折り曲げ「コ」の
   字型断面とし、生じた凹部に柱状エラストマーコア材を
   挟んでなることを特徴とする低抵抗ソフト圧接型コネク
   タ。
2. 【請求項２】 金属箔と絶縁性エラストマー層を交互に
   積層一体化し、これを積層面に対し直角にスライスした
   薄葉シート状物を、積層方向に平行に折り曲げ「７」の
   字型断面とし、「７」の字の内側および外側にエラスト
   マーコア材を当て「７」の字の内側上部に開口部を設け
   てなることを特徴とする低抵抗ソフト圧接型コネクタ。