JPH0732298B2 - フレキシブル電気回路板の取付け構造体及びそのためのツール - Google Patents

フレキシブル電気回路板の取付け構造体及びそのためのツール

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JPH0732298B2
JPH0732298B2 JP4275789A JP27578992A JPH0732298B2 JP H0732298 B2 JPH0732298 B2 JP H0732298B2 JP 4275789 A JP4275789 A JP 4275789A JP 27578992 A JP27578992 A JP 27578992A JP H0732298 B2 JPH0732298 B2 JP H0732298B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は一般に、フレキシブルケ
ーブルの基板への接続に関し、さらに詳しくは、機械的
応力による接続部のひずみを軽減し、かつ熱膨脹の補償
を行い、それによって接続部の損傷を予防する、フレキ
シブル回路板の剛性基板への接続に関する。より具体的
な態様では、本発明は、極低温での応用例で使用され、
加工及び利用中に２５０℃を越える温度変化を受けるセ
ラミック基板に、フレキシブル回路板を接続し、その際
に導電性ペーストを利用して、基板とフレキシブル回路
板の間の相互接続を形成するような用途に特に適してい
る。
【０００２】
【従来の技術】剛性基板にフレキシブル回路板を接続す
る際に一般的に遭遇する要件の１つは、組立て中または
その後の操作中に、フレキシブル回路板に加わった機械
的応力がフレキシブル回路板と基板の間の電気接点に伝
わらないようにするために、何らかのタイプのひずみ軽
減機構を設けなければならないことである。これらの機
構は多くの異なった形状をとるが、一般には、フレキシ
ブル回路板にかかる応力を遮断または分離または軽減し
て、その応力がフレキシブル回路板と基板との間の電気
接続部にかかって基板からフレキシブル回路板を完全に
引き離し、あるいは少なくともいずれかまたは全部の接
続部の何らかのタイプの損傷を引き起こすのを防止する
形で、何らかのタイプの締付け機構を含む。これらは通
常「ひずみ軽減」装置と呼ばれている。
【０００３】ひずみの軽減をもたらす様々な型式の装置
について、従来技術では異なる多くの提案が行われてき
た。一般にこれらは、フレキシブル回路板またはケーブ
ルに適用される何らかの型式の締付け装置という形をと
る。例えば、米国特許第４１７２６２６号は、フレキシ
ブル回路板と係合してフレキシブル回路板と端子ポスト
の間に接触力を提供するクリップを含む、フレキシブル
回路板を印刷回路板に接続するための着脱式コネクタ・
システムを開示している。これも、印刷回路板に取り付
けられる。クリップは、非常に重要ではない位置決め部
材である接触ばね用の支持部材である。ひずみ軽減停止
装置が、フレキシブル回路板をクリップに対して分解で
きるようにロックする。
【０００４】米国特許第４８７１３１５号は、ひずみ軽
減のためフレキシブル回路板をハウジングに対して締め
付ける取付け部片を含む、フレキシブル回路板を印刷回
路板に接続するための着脱式コネクタ・システムに関す
るものである。ばね付きのトップ・ピースとばねが、他
のばね列と共働して接触圧を提供する。したがって、こ
の組立品は回路板に剛性に固定され、移動できない。
【０００５】米国特許第４９２５４０１号は、互いにあ
いまって回転式組立品を使ってフレキシブル回路板のひ
ずみ軽減をもたらす、２つの部品を提供する。これらの
部品は接触力を加えるために使用され、基板に剛性に取
り付けられる。
【０００６】米国特許第４０５４３４８号は、フレキシ
ブル回路板をスロット中に滑らせ、フレキシブル回路板
を変形させてそれをスロット中に保持することによって
ひずみの軽減を達成する、ひずみ軽減機構を開示してい
る。次にこの同じ部品を使用して、接触力を提供し、ひ
ずみの軽減をもたらす。これは剛性接続機構である。
【０００７】米国特許第４１９２５７１号は、基板に剛
性に取り付けた機構によってひずみの軽減がもたらされ
る構造体を開示している。これらの特許は一般に、機械
的応力によるひずみの軽減をもたらす、基板へのフレキ
シブル回路板の接続を開示しているが、素子の熱膨脹ま
たは熱収縮による軽減を提供するものはない。
【０００８】米国特許第４５７１０１５号及び英国特許
第２１０１８１９Ａ号は、セラミック基板を印刷回路板
に接続するためのいくつかの技法を開示しているが、ひ
ずみ軽減のためのフレキシブル回路板と基板の接続は教
示も示唆もしていない。
【０００９】上記の参照文献は様々な型式の接続を教示
しているが、フレキシブル回路板が印刷回路板に電気的
に接続される箇所での温度変化を補償するものはない。
これは、回路板を極低温での応用例（７７°Ｋという極
低温になりうる）で使用し、その際に導電性ペーストを
用いて電気的接続を形成し、その接続技法が接続部を形
成するために製造中に加熱を必要とするような応用例で
は、特に重要である。このような場合、温度変化が２５
０℃またはそれ以上になる可能性がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、フレ
キシブル電気回路板を剛性基板に取り付けて、フレキシ
ブル回路板の片面上の接点と基板の片面上の電気パッド
との間で電気的接続を行うための構造体及び方法を提供
することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、フレキ
シブル電気回路板を剛性基板に取り付けて、フレキシブ
ル回路板の片面上の接点と基板の片面上の電気パッドと
の間で電気的接続を行うための構造体及びそのためのツ
ールが提供される。この接続によって、機械的応力によ
るひずみ軽減が可能になり、同時に熱による応力も補償
される。この構造体は、フレキシブル回路板を締め付
け、その片側が基板の表面と対面するような位置関係に
位置決めするように配置された、締付け部材を含む。締
付け部材を取り付けて、フレキシブル回路板と基板を対
面接触するような位置関係に維持するための取付け部材
を有する支持構造体が、基板によって担持される。より
具体的な態様では、この取付け構造体は、支持構造体に
滑動可能かつ屈曲可能に取り付けられた素子を含み、こ
の素子はフレキシブル回路板の反対側の面に接触し、フ
レキシブル回路板上の接点を垂直方向に押しつけて基板
上のパッドに係合させ、熱による応力を補償する。ま
た、フレキシブル回路板と基板の間にボンドを形成する
助けとなる組立てツールも提供される。
【００１２】
【実施例】図１及び図２に、極低温環境下で利用され
る、フレキシブル回路板を剛性基板に接続するための、
本発明の１つの実施例を示す。基板を従来型の極低温冷
却機中に取り付け、フレキシブル回路板を利用して、基
板と極低温冷却機の外部環境の電気的接続を行い、基板
を半導体チップ用のマウンティングとして使用する。
【００１３】図１及び２に示すように、ハウジング２２
とカバー２４を有する極低温冷却装置２０を用意する。
カバー２４を、ハウジング２２のまわりに間隔を置いて
設けたボルト２６によってハウジング２２に固定する。
従来型のスルー・ウォール・コネクタ２８をハウジング
２２中に組み込んで、ハウジング２２の内部と極低温装
置２０の外部の接続を行う。これらのスルー・ウォール
・コネクタ２８は、雌型コネクタ３２中に差し込むよう
に構成された従来型の内部ピン３０を含み、各雌型コネ
クタ３２はフレキシブル回路板３４の一端に固定されて
いる。フレキシブル回路板３４は従来通り、少なくとも
その１つの表面に導体３６が形成され、導体３６は接点
３８中で成端し、接点３８は、基板構造体３９の形の基
板に接続される（図３及び５も参照のこと）。前述のよ
うに、フレキシブル回路板、及びそれをその一端にある
雌型コネクタを用いて極低温冷却機に取り付けること
は、従来通りである。
【００１４】極低温冷却機中で通常利用される基板構造
体は、典型的には、比較的もろくて比較的低い熱膨張率
を有するセラミック板４０からなる。基板構造体３９は
従来通り、１対のフレーム部材４１、４２によって形成
され、フレーム部材４１と４２の間にセラミック板４０
がねじ４３によって固定される。基板構造体３９は、取
付けボルト４５によってハウジング２２の内部に形成さ
れた取付けペデスタル４４上に取り付けられる。一般
に、半導体チップ４６は基板４０の底面側に取り付けら
れ、基板４０を通るバイア（図示せず）によって、基板
４０の頂面上のパッド４８に接続される。コンデンサ４
９（図５も参照のこと）などの回路部品も、パッド４８
を有する基板４０の表面に設けられる。（通常は、より
多くのコンデンサ及びその他の部品があるが、ここでは
例示の目的で示してある。）フレキシブル回路板３４上
の接点３８は、基板上のパッド４８に接続される。この
接続はいくつかの異なった方法で形成されるが、本発明
の好ましい実施例では、この接続は、これから述べる導
電性ペーストによって形成される。この接続を形成する
には、何らかの形式のひずみ軽減機構または構造体を設
けて、フレキシブル回路板３４上の接点３８と基板４０
上のパッド４８の接続が、フレキシブル回路板にかかる
どんな種類の機械的せん断力または機械的張力によって
も損傷を受けないようにすることが必要である。この目
的で、フレキシブル電気回路板３４を基板４０に固定す
るひずみ軽減締付け構造体５０が提供される。
【００１５】図３を見ると最もよくわかるように、ひず
み軽減締付け構造体５０は、支持素子５２と加圧素子５
４を有し、素子５２と５４の間でフレキシブル回路板が
締め付けられる。両素子は薄い金属板で形成することが
好ましく、加圧素子５４は、それを支持素子５２に押し
込んで（後述するように）両者の間でフレキシブル回路
板３４を締め付けたとき、それがフレキシブル回路板の
全表面にわたって圧力を提供するように、曲げられてス
プリング・テンパされることが好ましい。
【００１６】このような接続を実施するために、支持素
子５２は１対のノッチ５６を備え、加圧素子５４は、ノ
ッチ５６と整合しノッチ５６にはまり込む１対のタブ５
８を備える。フレキシブル回路板３４をひずみ軽減締付
け構造体に固定するには、まずフレキシブル回路板３４
を支持素子５２と加圧素子５４の間に置き、加圧素子５
４のタブ５８を支持素子５２のノッチ５６に挿入して、
これを曲げる。加圧素子５４が曲がるため、タブ５８を
ノッチ５６に挿入してタブ５８を曲げると、加圧素子５
４が平らになって、フレキシブル回路板３４の全長に沿
って圧力を加え、素子５２と５４の間でフレキシブル回
路板３４を堅く締め付ける。
【００１７】フレキシブル回路板３４の端部は１対の横
方向に延びる耳片５９を備え、フレキシブル回路板３４
を図３に示すように回すと、耳片５９は、支持素子５２
上に形成された位置決め脚６０の底部と接するようにな
る。この構成は、フレキシブル回路板３４が支持素子５
２と加圧素子５４の間に横たわっている平面に対して基
本的に垂直な、フレキシブル回路板３４の面または表面
６１を提供する。耳片５９の間にこの表面または面があ
り、基板上のパッド４８に固定される接点３８を含む。
また支持素子５２は、その目的については後述する１対
の取付けつまみ６２と、フレキシブル回路板が折り曲げ
られて、フレキシブル回路板が素子５２と５４の間で担
持される平面に対して直角に延びるようにする張り出し
部６４と、その目的については後述する１対のばね支持
突起６６を備える。
【００１８】ひずみ軽減締付け構造体５０はさらに、１
対の取付けブラケット７０を含み、各取付けブラケット
は閉スロット７２と開スロット７４を有する。取付けブ
ラケット７０はそれぞれ１つの底付きばね受け穴７６を
有する。取付けブラケット７０はさらに開口７８を有
し、これにボルト８０を通して取付けブラケット７０を
基板構造体３９のフレーム部材４１、４２（図７）に固
定する。フレキシブル回路板３４を固定した支持素子５
２を取付けブラケット７０に取り付ける。ボルト８０の
直径より大きな直径を有する開口７８によって、基板４
０の平面内でのブラケットの調整が可能になり、これに
よって接点３８とパッド４８の正確な位置合せが得られ
る。
【００１９】また支持素子５０は、指定の許容差内の累
積変動のために製造中に生じる寸法の違いが許容される
ように取り付ける。このために、図４を見ると最もよく
わかるように、取付けつまみ６２を取付けブラケット７
０の閉スロット７２に挿入して取り付ける。コイルばね
８４が各突起６６上で担持され、取付けブラケット７０
の底付き穴７６中に延びる。このコンプライアントで弾
力的な取付けは、基本的に自己調整式装置であり、耳片
５９間のフレキシブル回路板３４の底面６１にバイアス
をかけて、基板４０の表面と（直接またはインターポー
ザを介して）接触させることができる。さらに、組立て
作業中に、フレキシブル回路板３４上の接点３８と基板
４０上のパッド４８の接触を行うことができる。フレキ
シブル回路板３４上の接点３８は基板４０上のパッド４
８と直接接触させることもできるが、好ましい実施例で
は、インターポーザ８６中に配置された導電性ペースト
によってこれを行う。図６及び図７を見るとわかるよう
に、インターポーザ８６はシロキサン・ポリイミド共重
合体などの熱可塑性材料の薄膜であり、基板４０に固定
される。このインターポーザは、基板４０上のパッド４
８に相当する位置に一連の貫通開口８７を備え、開口８
７がパッド４８と整列するように基板４０上に位置決め
される。導電性ペースト８８は各開口８７中に配置され
ている。この導電性ペーストは、微小な金の粒子で充填
されたシロキサン・ポリイミド共重合体とすることがで
きる。フレキシブル回路板上の接点３８は開口８７と整
列し、これによって接点３８及びパッド４８を開口内の
ペースト８８にボンディングすることが可能になる。従
来通り、接点３８及びパッド４８へのペーストの良好な
ボンドを形成するために、構造体を加熱してシロキサン
・ポリイミド材料を適切に流動化させる。典型的な温度
は１８０〜２３０℃の範囲である。
【００２０】ボンディング工程中に良好な接続の形成を
助けるには、ペースト８８が適切に流動するように実質
的に均一な圧力を維持することが得策である。また圧力
は、形成されるペースト接合部の過剰な圧迫を避けるも
のでなければならない。このために、適切なボンドを得
る助けとなる組立てツールを用意する。このツールは、
回路接触面９４を備えた中央部９２を有する圧力バー素
子９０と、取付けブラケット７０のスロット７４中に滑
動可能に取り付けられた取付けスライド９６を含む（図
３及び４を参照）。圧力バーは１対のゲージ・ピン９８
を有する。
【００２１】圧力バー素子は、加圧機構１１０によっ
て、耳片５９間でフレキシブル回路板３４に押しつけら
れ、それと接触し（図８、９を参照）、ボンディング中
に適切な圧力を維持する。加圧機構は、中央開口１１３
と１対のアクスル１１４を有するフレーム１１２を含
み、各アクスル１１４は、その両端にある１対のベアリ
ング１１６によって回転できるように取り付けられてい
る。１つのアクスル１１４は、手動でアクスルを回転さ
せるためのレバー１１８を有する。リンク１１９が、両
方のアクスルが一緒に回転するが、レバー１１８が作動
されたときは反対方向に回転するように、２本のアクス
ル１１４を連結する。さらに、各アクスルには弾性素子
１２０が固定され、各弾性素子は複数の弾性フィンガ１
２２を有する。弾性素子１２０は、取付けバー１２４と
ねじ１２６によってアクスル１１４に固定され、ねじは
弾性素子１２０の細長いスロット１２７とバー１２４の
孔１２８を通る。アクスル１１４上の弾性素子１２０の
位置を調節することによって、フィンガのアクスルから
延びる量を制御し、それによって様々なフィンガ１２２
によって加えられる圧力の量を制御することができる。
【００２２】圧力を加えるには、圧力バー９０をブラケ
ット７０のスロット７４中で位置決めし、基板４０付き
の組立品４１をスペース１１３内にある加圧機構１１０
中に置く。アクスル１１４をレバー１１８で回転させ
る。アクスルが回転すると、弾性フィンガ１２２が圧力
バー９０上のスライド９６と接触する。回転によって圧
力バー９０に圧力が加わる。回転は、ピン１２９がベア
リング中に形成された開口１２４と整列するまで続き、
整列した時点でピン１２９が開口１２４中に押し込まれ
る。これによって、圧力フィンガと圧力バー素子９０の
接触が維持され、バー素子が押し込まれてフレキシブル
回路板３４と密接に接触し、フレキシブル回路板３４が
インターポーザ及び基板４０に接触する。これによって
ボンディング・ペースト接合部に適切な圧力が加わり、
その結果、加熱時にペースト８８の適切な流動が起こ
る。ピン９８はストップとして働き、その結果、禁止さ
れた流動が起った後に圧力がピン９８に伝わって流れが
停まる（すなわち、圧力なし＝流動なし）。これによっ
て、接合部の過剰圧縮が防止される。パッド４８を接点
３８に接続した後に、ツールを除去し、構造体及びそこ
で受けられるフレキシブル電気ケーブルは、図１及び２
に示すように取付けの準備ができる。
【００２３】基板４０は熱膨脹率の低いセラミック材料
で形成され、他の素子は主として熱膨脹率のより高い金
属で形成されているので、この加熱中に硬化したペース
トが膨脹し、金属部材５２、５４とセラミック基板４０
の間に膨脹量の差が生ずる。しかし、ばね８４によって
部材５２、５４をブラケット７０に取り付けることによ
り、基板の亀裂を生じさせあるいはインターポーザに過
度の変形を与えて接点間の接続不良や短絡を形成するこ
となく、ばね８４のバイアス力に抗して熱膨張を起こす
ことができる。またこの同じばねの取付けによって、フ
レキシブル回路板３４がやはりコイルばね８４によって
基板４０の面に対して押しつけられて、後で極低温環境
で使用される時にも接触が維持可能となる。
【００２４】このように、コイルばね８４を用いて支持
素子５２を取付けブラケット７０に取り付けることによ
り、基板の表面に垂直な方向でのコンプライアントな弾
性支持が得られる。しかし、ブラケット７０のスロット
７２が支持素子５２の耳片６２を固定するので、支持素
子は基板の平面内では動かない。
【００２５】本発明の一実施例について図示したが、本
発明の範囲を逸脱することなく、様々な適応及び変更が
可能である。
【００２６】
【発明の効果】本発明によって、フレキシブル回路板を
基板に取り付けるひずみ軽減締付け構造体が提供され
る。これは接点が正確に整列するように基板の平面内で
調節することができ、また様々な素子の熱膨脹／熱収縮
に対して屈曲可能に応答する。これによって、接点が適
切に維持され、接続の形成に必要な加熱中にも、装置の
動作中に発生する可能性のある後の冷却中にも、膨脹ま
たは収縮によって妨害も破損も受けない。
【図面の簡単な説明】
【図１】極低温冷却機で使用されるような、本発明によ
るセラミック印刷基板上へのフレキシブル回路板の取付
けを示す幾分図式的な斜視図である。
【図２】極低温冷却機における剛性基板へのフレキシブ
ル回路板の取付けを示す幾分図式的な横断面図である。
【図３】本発明によるひずみ軽減締付け装置の分解斜視
図である。
【図４】本発明によるひずみ軽減締付け装置を利用した
フレキシブル回路板の部分横断面図である。
【図５】フレキシブル回路板の基板への接続の平面図で
ある。
【図６】インターポーザを利用したフレキシブル回路板
上の接点と基板上のパッドの相互接続を示す詳細断面図
である。
【図７】図６の部分拡大図である。
【図８】取付け装置の種々の素子と基板を示す分解斜視
図である。
【図９】締付け素子にバイアスを加えて締付け素子の基
板との接触を維持する弾性フィンガの１つを示す、取付
け装置の一部分の詳細断面図である。
【符号の説明】
２０ 極低温冷却機 ２２ ハウジング ２４ カバー ２６ ボルト ２８ スルー・ウォール・コネクタ ３０ 内部ピン ３２ コネクタ ３４ フレキシブル回路板 ３６ 導体 ３８ 接点 ３９ 基板構造体 ４０ セラミック板 ４１ フレーム部材 ４２ フレーム部材 ４３ ねじ ４４ 取付けペデスタル ４６ 半導体チップ ４８ パッド

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】フレキシブル電気回路板の片面上の接点と
    剛性基板の片面上の電気パッドとの電気的接続を行うた
    めに前記フレキシブル電気回路板を前記剛性基板に取り
    付けるための取付け構造体であって、前記フレキシブル
    電気回路板を締め付け、前記フレキシブル電気回路板を
    その前記片面が前記基板の前記片面と対面するような位
    置関係に位置決めするように配置された締付け部材と、
    前記基板によって担持され、前記締付け部材を、前記フ
    レキシブル電気回路板と前記基板を対面する位置関係に
    維持するように取り付けるための支持構造体とよりな
    り、前記取付け構造体は、熱膨張に対して屈曲可能に応
    答して前記電気回路板を前記基板に押しつけて前記基板
    と係合させる機構を含む、取付け構造体。
  2. 【請求項２】前記電気接点と前記パッドを相互接続する
    導電性経路を有するインターポーザが前記フレキシブル
    回路板と前記基板の間に配置されていることを特徴とす
    る、請求項１に記載の取付け構造体。
  3. 【請求項３】前記フレキシブル回路板上の接点が前記基
    板上のパッドと接触していることを特徴とする、請求項
    １に記載の取付け構造体。
  4. 【請求項４】フレキシブル電気回路板の片面上の接点と
    剛性基板の片面上の電気パッドとの電気的接続を行うた
    めに前記フレキシブル電気回路板を前記剛性基板に取り
    付けるための取付け構造体を形成する際のボンディング
    作業中に前記フレキシブル回路板を定位置に保持するた
    めのツールであって、前記構造体が、前記フレキシブル
    電気回路板を締め付け、前記フレキシブル電気回路板を
    その前記片面が前記基板の前記片面と対面するような位
    置関係に位置決めするように配置された締付け部材と、
    前記基板によって担持され、前記締付け部材を、前記フ
    レキシブル電気回路板と前記基板を対面する位置関係に
    維持するように取り付けるための支持構造体と、前記基
    板上のパッド間に配置された導電性ペーストを加熱する
    ことによって形成された、前記フレキシブル電気回路板
    を接続するためのボンドとを含み、前記ツールは、前記
    基板の反対側面を前記フレキシブル回路板と接触させ、
    前記接点を前記基板に押しつけて前記パッドと係合させ
    るように、前記支持構造体に滑動可能に取り付けられた
    素子を備えることを特徴とするツール。
JP4275789A 1991-12-06 1992-10-14 フレキシブル電気回路板の取付け構造体及びそのためのツール Expired - Lifetime JPH0732298B2 (ja)

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