JPS61181086A - 電気的接続を形成する装置 - Google Patents

電気的接続を形成する装置

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JPS61181086A
JPS61181086A JP60204595A JP20459585A JPS61181086A JP S61181086 A JPS61181086 A JP S61181086A JP 60204595 A JP60204595 A JP 60204595A JP 20459585 A JP20459585 A JP 20459585A JP S61181086 A JPS61181086 A JP S61181086A
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conductor
electrical
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はフラット・リボンクープル同志を接続する分野
、又はフラット・リボンケーブルを回路基板或は他の回
路素子へ接続する分野に係る。より具体的に言えば、本
発明は、可撓性基体上にデポジットされた重合体−銀イ
ンクの導電体を有するフラット・リボンケーブルを、他
の同種類の導電体か又は、表面に金属導体を有する回路
基板の何れかへ超音波で加熱接着することに係る。
〔開示の概要〕
本願は、加熱することにより接着しうる基体上に、デポ
ジットされたポリエステル接着材−銀粒子導電性インク
の導体を有する可撓性フラット・リボンケーブルに関係
があり、そのようなケーブルに超音波エネルギを印加す
ることにより同じようなケーブルと、又はリジッドな回
路基板と接着することを開示する。導電性インク導体は
電気接続を形成するよう接着され、且つ隣接する導電性
インク導体間の基体を優先的に接着することによって、
隣接するインク導体の間が短絡するような横方向の変形
を防止する。本明細書は優先的基体接着の装置及び方法
の両方を開示する。
〔従来技術〕
可撓性のフラットケーブル、即ちフラット・リボンケー
ブルは製造コストが低いこと、製造が容易なこと、そし
て素子の移動に適合性を持たすことの故に、タイプライ
タ、プリンタ及びマイクロコンピュータの如き製品に、
益々広範囲に使われるようになった。そのようなフラッ
ト・リボンケーブルを他のケーブル又は回路基板へ接続
するために、フラット・リボンケーブルは通常、挿入式
のコネクタを必要とした。フラット・リボンケーブルの
コスト低下に伴って、コネクタのコストはリボンケーブ
ルとコネクタとの組立体の全体のコストに対して極めて
大きな部分を占めて来た。ケーブルが回路基板又は他の
ケーブルへ永久的に装着され、取り外す必要がない場合
には、コネクタは多額で且つ不必要な製造費及び組み立
て費を浪費する。
また、平面形状以外の形態を許容する可撓性の基体上に
回路を形成することが益々普遍化し、そして挿入式コネ
クタを使用することなく、これ等の可撓性回路板へフラ
ット・リボンケーブルヲ接続することが望まれている。
通常の形式のコネクタは節約されるべき製品内の空間を
無駄にする。
市販されている製品及び技術を使用して、平担な導電体
の露出面を有するフラット・リボンケーブルと、他の同
種のケーブル又は均一な回路パターンを有するリジッド
な回路板との接続はスリーエム社から販売されている“
スコッチリンク“コネクタテープ（ＳＯＯＴＯＨＬＩＮ
Ｋ　（！ｏｎｎｅｃｔｏｒＴａｐｅ）を使用することに
よって行うことが可能である。′スコッチリンク“コネ
クタテープはシート状基体であり、導電路を形成するた
めに一方の面上に銀が蒸着され、その上を密封用粘着剤
で被覆されている。加熱により密封即ちシールドしうる
粘着剤の上に微細な銀粒子がデポジットされており、粘
着剤は接続されるべき２つの導電体に対して銀導電路を
並置し、且つ銀導電路を適宜な間隔に保ち、そして銀導
電路の材料が２つの導電体の間を短絡するのに使われる
時、粘着剤は加熱し加圧することによって導電体に永久
的に接着される。同時に、その加圧は銀粒子を粘着剤層
中に侵入させて、蒸着銀、導電層と回路又はケーブルの
導電体とを相互接続する。
継ぎ合せが生じた後の“スコッチリンク“コネクタテー
プの接続の永続性は粘着剤層の粘着力に依存する。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明の目的は挿入型コネクタを使用しないで、可撓性
リボンケーブルを他の電気的導電路へ接続する安価な技
術を提供することにある。
本発明の他の目的は接着の永続性が粘着剤の粘着性に依
存しない可撓性リボンケーブル間の接続をコネクタなし
で行う接続を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
可撓性のフラット・リボンケーブルの１代表例は、ポリ
エチレンテレフタレートの可撓性基体又は類似の可撓性
材料の基体から製造され、その基体上にはデポジットさ
れた銀粒子を有するポリエステル接着材の導電性通路が
設けられる。接着材が固化した時、銀粒子は導電性通路
を与えるために接着材内で相互に充分に接触する。
第２のリボンケーブルへ接着されるべき第１のリボンケ
ーブルは、接続が行われる場所の夫々の導電体が対面す
る関係で重なり合った態様で配置される。ついで、２つ
のフラット・リボンケーブルは所定の対面位置で超音波
接着装置に保持される。超音波接着装置は上述のリボン
ケーブルの一方の基体に係合し、他方のリボンケーブル
の基体はリジッドな部材、即ち支持プレートによって保
持される。境界面の局部的な発熱を惹起させるために、
超音波エネルギが重ね合わされたリボンケーブルの構造
に印加される。
超音波ホーンの表面又は支持プレートの表面の何れかの
面は溝が付されており、この溝はフラット・リボンケー
ブルの導電体間の間隔と空間的に対応する陵部を残す。
これにより、陵部は導電体が存在しない基体材料の領域
へ優先的で局部的な圧力を与える。この優先的圧力は、
夫々のポリエステル−銀インキ導電路が熔融する前に、
隣接する導電体の間の２つの基体材料を選択的に熔融さ
せる。基体のこの選択的熔融は導電体が横方向への流れ
出すのを阻止し、これにより隣接する導電体間の短絡を
回避する。
超音波ホーンの面又は支持プレートの面に切り込まれた
溝は導電体の領域の圧力を軽減するので、導電体の間に
ある領域に圧力を集中させる。このことは、振動する超
音波エネルギが印加されている時に、圧力が加えられて
一緒に押し付けられ結合される２個の部品に超音波加熱
及び接着が依存している場合、上述のことは重要である
。圧力の集中は、接着させるに充分な温度上昇を材料の
境界面に確保するために行われる。
加えて、導電体の間にある基体材料の接着部が７ラツト
・リボンケーブルのためのストレインレリーフを構成す
るように作用して、導電体の弱い支持能力に頼ることな
しに接着状態にある基体材料が結合を維持する。
導電体の間にある基体を優先的に接着することによって
、リボンケーブルを第２の回路素子へ接続することは本
発明の目的を達成し、従来技術の欠点を解消する。
〔実施例〕
第１図を参照すると、フラット・リボンケーブル１０を
同じ構造のリボンケーブル１２へ［スるため、２本の７
ラツト・リボンケーブルが重ね合わされて配置された状
態が示されている。一対のリボンケーブル１０．１２を
保持する支持プレート１４があり、それはフラット・リ
ボンケーブル１２の基体１３を支えている。支持プレー
ト１４には位置決め用ダウェル１６が設けられている。
ダウェル１６はフラット・リボンケーブル１０．１２に
設けられた開孔１８に挿入され、接着加工の前にケーブ
ル１０．１２を正確に位置決めする。
フラット・リボンケーブル１０，１２の上方には、超音
波接着装置２２の超音波ホーン２０が置−かれている。
ホーン２０及び超音波発生器２４はブランソン・ソニッ
クパワー社（Ｂｒａｎｓｏｎ　　ＳｏｎｉｃＰｏｗｅｒ
　　Ｏｏ！ｎｐａｎｙ）で商業生産されている。ホーン
２０は圧力が加えられて上側の７ラツト・リボンケーブ
ル１０の基体１１に押し付けられており、超音波発生器
２４によって７ラツト・リボンケーブルを通して超音波
出力が印加される。加熱により変形可能なプラスチック
材料を超音波的に接着し且つ密封する技術は公知なので
、詳細な説明は不必要である。
フラット・リボンケーブル１０．１２を参照スると、基
体ＩＬ１３は薄い材料で作られており、その代表例はデ
ュポン社で販売されているポリエチレン・テレフタレー
ト材であるマイラ（Ｍ　ｙ　Ｌ　Ａ　Ｒ）の登録商標で
市販されているプラスチック材料、又はインペリアル・
ケミカル社（工ｍｐｅｒｉａｌＣｈｅｍｉｃａｌ　　工
ｎ４ｕｓｔｒｉｅｓ）で販売され１メリネツクス（ＭＫ
Ｌ工ＮＩＣＸ）の登録商標で市販されているプラスチッ
ク材料である。
基体１１．１３上にデポジットされている導電体２６は
ポリエステル接着材と銀粒子とから作られており、銀粒
子の濃度は、ポリエステル接着材が固化した時に、導電
体２６を介して導電路を形成するように、銀粒子が相互
に充分接触するようす濃度である。ポリエステル−銀粒
子の混合物はデュポン社、エレクトロマテリアルズ社（
Ｋｌｅａｔｒｏ−Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　　Ｃｏｒｐｏｒ
ａｔｉｏｎ　　ｏｆ　　Ａｍｅｒｉｃａ）及びエレクト
ロサイエンス社（Ｅｌｅｃｔｒｏ−３ｃｉｅｎｃｅｓＬ
ａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ、工ｎｃ、　）により市販され
ている。デュポン社は回路用の重合体厚膜フィルム材と
称して導電性インクを市販しており、５０００シリーズ
として幾つかの組成があり、その５ｏ０７がこの場合良
好なインクである。エレクトロマテリアルズ社はポリマ
シルバー（Ｐｏｌｙｍｅｒ　５ｉｌｖｅｒ）という名称
で導電性インクを販売している。エレクトロサウエンス
社は導電性インクを１１１０−５導電性インクと称して
いる。
超音波接着装置２２のホーン２０はフラット・リボンケ
ーブルの対面係合へ振動運動を伝え、ポリエステル接着
材を軟化するに充分な熱を、ケーブルの振動により発生
し、ホーン２０の下で局部的加熱が生じた領域中の２つ
の導電体２６を共に熔融させて、１つの導電体とする。
２個のフラット・リボンケーブル１０．１２の基体１１
．１３は同様に互に圧迫され且つ振動され、これにより
、基体１１．１６を軟化しそして熔融させ、従って対面
位置にある２個の基体を接着させる。２個のフラット・
リボンケーブル１０．１２を接着するに際して、導電体
２６が横方向へ流れ出すほど大きく加熱される以前に、
基体１１．１３の接着が優先的に生ずることが必要であ
る。導電体２６が横方向へ流れ出す前に、基体１１．１
３を接着することによって、隣り同志の導電体２６の間
に短絡が生ずるのを回避する。事実、優先接着は隣接す
る導電体２６の間に、ダム、側壁、即ち密封部を形成さ
せる。
第４図に示したこの優先的接着部３７は超音波ホーン２
０の係合面を溝付面に形成することにより達成される。
係合面は、第３図から理解されるように、ホーン面６０
上の仮想平面に溝３２が切り込まれている。溝３２の幅
は導電体２６の幅よりも大きい寸法を有し、そして溝３
２が導電体２６の領域を被いかぶすように、溝３２の中
心間の間隔は、導電体２６の中心間の間隔に等しくされ
ている。
ホーン２０の面６０に切り込まれた溝３２は隣り合う溝
との間に陵部３４を形成する。陵部３４は隣接した導電
体２６間のギャップ３６より僅かに狭い。また陵部３４
は、フラット・リボン＋　−プル１０．１２の基体１１
．１３が対面しており、且つ基体１１．１６中で導電体
が存在しない領域中に圧力と振動運動を集中するのに役
立つ。従って、陵部３４は導電体２６の間にある領域に
初期の超音波エネルギ及び超音波加熱を集中して、導電
体２６が軟化し、熔融して横方向へ流れ出す前に、基体
１１．１３の材料部分３７を熔融させる。
溝３２は、基体の間の２つの導電体２６の厚さに適応す
るために約０．０４６粍の深さで、ホーン２０の面上に
形成される。導電体２６は基体１１．１３上にシルクス
クリーン技法かプリント技法により形成され、代表例で
は約０．０　：Ｌ　３粍の公称厚さの導電体を形成する
のに充分な材料を基体１１．１３上に残す。ホーン２０
とフラット・リボンケーブル１０．１２が適正に配置さ
れている超音波接着装置２２により発生された初期の振
動の発熱は導電体２６の間に局部化され、発熱が高まる
につれて基体１１．１３は軟化しダム６７へ熔は込んで
、ホーン２０は支持プレート１４の方へ僅かに移動する
。次に、ホーン２０は導電体２６を保持する領域の基体
１１に強固に係合し、かくして導電体２６の間にある境
界面２７において局部加熱を発生させる。
局部加熱及びその結果の軟化は両方の導電体２６を変形
させ、そして１つの電気的な導体に熔融する。この時点
で導電体の横方向の流れ出しが生ずるかも知れないが、
この横方向の流れ出しは顕著なものではない。何故なら
ば、流れ出しに隣接する領域のダムの中に基体１１．１
３が既に振動的に熔融されているので、導電性材料がす
ぐ隣りの導電体２６へ流れ出すことは阻止されるからで
ある。
代表的な数値を挙げると、超音波発振器によって基体上
に加わる圧力は毎平方糎１．４キログラムの大きさであ
り、そして充分な超音波接続を行うために、リボンケー
ブル構造１０．１２へ印加すれるエネルギの時間量は０
．２秒の大きさである。
ホーン２０が付勢されている間の圧力及び印加時間を最
適化するために、選ばれた特定の材料に応じて成る程度
の実験が必要である。
第２図を参照すると、可撓性のフラット・リボンケーブ
ルが、銅の導電路４２を有するリジッドな回路板４０に
強固に装着されうろことが理解しうる０ 導電体２６及び４２の中間部分での優先的な接着が回路
板４０に生ずるので、導電体２６が接着される時、フラ
ット・リボンケーブル１０上の導電体２６の横方向の流
れ出しを阻止する。
フラット・リボンケーブル１０を第２のフラット・リボ
ンケーブル１２か又はリジッドなプリント回路板４０の
何れかへ接続することは、第３図に示されたようにホー
ン面３０に約０．０２５粍の高さのボス即ち隆起部６８
を形成することによって更に安定化することが出来る。
これは、接着されるべき、フラット・リボンケーブルの
基体１３か又はプリント回路板４０の基体の何れかへフ
ラット・リボンケーブルの基体１１の局部的なスポット
熔融部４４を与える。従って、この付加的な熔融部４４
は、第４図に示されたように、熔融された導電体の結合
部４６が引き裂かれるのを防止するためのストレインレ
リーフを構成する。
回路板４０は、接着加工の間に回路板の適正なアライメ
ントを確保するため、支持プレート１４上にブロック１
５を設けることによって固定されるべきである。
上述した超音波接着加工により適正に接着された場合、
熔融接着の引張りの強さは殆んどの環境に適合する充分
な強度であり、導電体２６へ与えられる応力を最小限の
量にし、そして引張り強度は、挿入式フネクタが使われ
た場合に示す強度に少くとも等しいか、又はそれ以上の
強度を与える。
可撓性のフラット・リボンケーブルの接続を行うこのア
プローチは、リボンケーブルの導電体が規則的に即ち少
くとも均一に並置されている場合に有用であり、超音波
発生器２４のホーン２０に適当な溝３２及び陵部３４の
パターンを形成する費用を補って余りある品質がある。
フラット・リボンケーブル１０を回路板４０へ接続する
時に、超音波ホーン２０の表面に溝を形成させることが
必要である。第５図は支持プレート４８が溝３２及び陵
部３４を持っているのを示す。支持プレート４８は平滑
な面を持つホーン２０と共に使用され、その機能は２個
のフラット・リボンケーブルを接着するための上述の説
明と同じように作用する。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明に従った電気的接続を形成
する装置は、導電体より相対的に強い引張り強度を有す
るケーブルの基体材料により接着を確実にするので、ケ
ーブル接続部での断線や剥離などの事故を防ぐばかりで
なく、超音波加工時の導電体の横流れによる短絡の問題
を解決するなどの優れた作用効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第１図は接着ステーション及びリボンケーブルを一部省
略した斜視図であって、本発明に従ってリボンケーブル
を接続するための位置を説明するための斜視図、第２図
は一方のリボンケーブルが回路板に置き換えられている
のを除き、第１図と同様な斜視図、第３図は第１図の３
−３線に沿って切断し、接着加工前の接着ステーション
中のリボンケーブルの構造を示す断面図、第４図は第３
図に示したリボンケーブルが接着された後のリボンケー
ブルの構造を示す断面図、第５図は溝付の支持プレート
の断面図である。 １０．１２・・・・フラット・リボンケーブル、１１゜
１３・・・・基体、１４．４８・・・・支持プレート、
１６・・・・ダウェル、１８・・・・開孔、２０・・・
・超音波ホーン、２４・・・・超音波発生器、２６・・
・・導電体、４４・・・・熔融部、４６・・・・結合部
。 出願　　人　　インターナショナル・ビジネス・マシー
ンズ・コーポレーション復代理人　弁理士　　篠　　　
１）　　文　　　雄−衆国・ ＝地 一衆国 ４幡 デンタツキー州シンシアナ、ボ゛ンクス２枳ケンタッキ
ー州ウィンチェスタ−、ジー池

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 可撓性基体及び該基体上で間隔をあけて配置された導電
    体を有する可撓性のフラット・リボンケーブルと、保持
    基体の表面に間隔をあけて配置された電気導体を有する
    電気素子とを電気的に接続するための接続装置であって
    、 上記電気導体が露出している上記電気素子を支持する支
    持手段と、 上記電気素子と並置して上記リボンケーブルを保持する
    保持手段と、 上記リボンケーブルの上記基体と係合して高周波エネル
    ギを印加するエネルギ印加手段とから成り、 上記エネルギ印加手段が付勢された時に、上記導電体が
    存在しない上記可撓性基体の領域を優先的に熔融し、そ
    の後上記導電体を熔融するように上記支持手段又は上記
    保持手段に複数個の溝を設けたことを特徴とする電気的
    接続を形成する装置。
JP60204595A 1985-01-31 1985-09-18 電気的接続を形成する装置 Granted JPS61181086A (ja)

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US696821 1985-01-31

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