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技術 電気接続方法及び電気接続された接続構造体

出願人 スリーエムイノベイティブプロパティズカンパニー
発明者 原富裕
出願日 2008年9月2日 (12年9ヶ月経過) 出願番号 2008-225091
公開日 2010年3月18日 (11年2ヶ月経過) 公開番号 2010-061923
状態 未査定
技術分野 プリント板の組合せ 多導体接続(プリント板等) 嵌合装置及び印刷回路との接合 電気接続器の製造又は接続方法(1)
主要キーワード 基板側導体 ビアタイプ 電気接続体 ワイヤー導体 ホットメルト接着フィルム 熱可塑性接着フィルム 電気接続抵抗 半田フロー
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図面 (7)

課題

製造効率に優れ、安定した電気接続を形成可能にする、FFCの接続端子基板の接続端子とを電気接続する方法及び電気接続された接続構造体を提供する。

解決手段

露出した複数の平板型導体からなる第1接続端子を備えたフレキシブルフラットケーブルを用意する工程と、複数の導体からなる第2接続端子を備えた基板を用意する工程と、第1接続端子及び第2接続端子をそれぞれ位置合せし、第1接続端子の上に接着フィルムを配置する工程と、接着フィルムに圧力を与えながら加熱溶融することによって第1接続端子及び第2接続端子を熱圧着し、それによって第1接続端子及び第2接続端子を封止し、第1接続端子の各平板型導体と第2接続端子の対応する各導体とが直接接触した電気接続を形成し、及び互いに隣り合う第1接続端子の各平板型導体を接着フィルムにより絶縁する工程とを含む、フレキシブルフラットケーブルと基板を接続する方法が提供される。

概要

背景

FFC(フレキシブルフラットケーブル)と呼ばれる、離間して平行に配置された複数の導体を、フィルム状の被覆一括して被覆したフラットケーブルが、各種の電気機器での配線用途に使用されている。電気機器の内部では、例えば2つの回路基板がFFCによって電気的に接続される。FFCの接続端子基板の接続端子に接続する方法として、基板の接続端子上に予め半田フロー工程により半田を盛った後、FFCの接続端子を半田上に配置し、接続端子の導体毎に半田を溶融させて接続する方法が一般的である。半田を溶融して接続端子同士を電気接続する工程は、半田ごてを用いた手作業で行われることが多い。一般に、FFCの接続端子は金やスズでめっきされた平板銅線から構成され、一方基板の接続端子はフラックスの塗布された銅板又は銅線から構成される。

FFCの接続端子と基板の接続端子の間に電気接続を形成する手段として、上述した半田以外にも、レーザー溶接アーク溶接導電性接着剤などがこれまでに検討されている。

特許文献1には、「フラットケーブルの導体露出部分と、該導体露出部分に連続する非導体露出部分とをプリント基板絶縁基板上の端縁側に配置して、非導体露出部分を絶縁基板上に接着剤等により固着して機械的に固定する一方、フラットケーブルの露出させた導体を、プリント基板の上面に並列させた各導体上面に重ね合わせて、半田付け又は溶接して電気接合」した接続構造が記載されている。

特開2002−359019号公報

概要

製造効率に優れ、安定した電気接続を形成可能にする、FFCの接続端子と基板の接続端子とを電気接続する方法及び電気接続された接続構造体を提供する。露出した複数の平板型導体からなる第1接続端子を備えたフレキシブルフラットケーブルを用意する工程と、複数の導体からなる第2接続端子を備えた基板を用意する工程と、第1接続端子及び第2接続端子をそれぞれ位置合せし、第1接続端子の上に接着フィルムを配置する工程と、接着フィルムに圧力を与えながら加熱溶融することによって第1接続端子及び第2接続端子を熱圧着し、それによって第1接続端子及び第2接続端子を封止し、第1接続端子の各平板型導体と第2接続端子の対応する各導体とが直接接触した電気接続を形成し、及び互いに隣り合う第1接続端子の各平板型導体を接着フィルムにより絶縁する工程とを含む、フレキシブルフラットケーブルと基板を接続する方法が提供される。

目的

本開示は、製造効率に優れ、安定した電気接続を形成可能にする、FFCの接続端子と基板の接続端子とを電気接続する方法及び電気接続された接続構造体を提供するものである。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
1件

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請求項1

露出した複数の平板型導体からなる第1接続端子を備えたフレキシブルフラットケーブルを用意する工程と;複数の導体からなる第2接続端子を備えた基板を用意する工程と;前記第1接続端子及び前記第2接続端子をそれぞれ位置合せし、前記第1接続端子の上に接着フィルムを配置する工程と;前記接着フィルムに圧力を与えながら加熱溶融することによって前記第1接続端子及び前記第2接続端子を熱圧着し、それによって前記第1接続端子及び前記第2接続端子を封止し、前記第1接続端子の各平板型導体と前記第2接続端子の対応する各導体とが直接接触した電気接続を形成し、及び互いに隣り合う前記第1接続端子の各平板型導体を前記接着フィルムにより絶縁する工程とを含む、フレキシブルフラットケーブルと基板を接続する方法。

請求項2

前記第1接続端子の平板型導体がスズ被覆銅線である、請求項1に記載の方法。

請求項3

前記第1接続端子の平板型導体が、短辺0.01mm〜0.15mm、長辺0.2mm〜1.0mmの扁平断面を有し、平板型導体のピッチが0.3mm〜2.0mmである、請求項1又は2のいずれかに記載の方法。

請求項4

前記接着フィルムが、前記第1接続端子と対向している該接着フィルムの面とは反対の面に配置された支持材又はバッキング材をさらに備えている、請求項1〜3のいずれか1つに記載の方法。

請求項5

前記支持材がポリイミド系樹脂フィルムである、請求項1〜4のいずれか1つに記載の方法。

請求項6

露出した複数の平板型導体からなる第1接続端子を備えたフレキシブルフラットケーブルと;複数の導体からなる第2接続端子を備えた基板であって、前記第2接続端子の各導体が前記第1接続端子の対応する各平板型導体と直接接触して電気接続を形成している、基板と;前記第1接続端子及び前記第2接続端子を封止している接着フィルムであって、互いに隣り合う前記第1接続端子の各平板型導体を絶縁する、接着フィルムとを含む、フレキシブルフラットケーブルと基板との接続構造体

請求項7

前記第1接続端子の平板型導体がスズ被覆銅線である、請求項6に記載の接続構造体。

請求項8

前記第1接続端子の平板型導体が、短辺0.01mm〜0.15mm、長辺0.2mm〜1.0mmの扁平断面を有し、平板型導体のピッチが0.3mm〜2.0mmである、請求項6又は7のいずれかに記載の接続構造体。

請求項9

前記接着フィルムが、前記第1接続端子及び前記第2接続端子と反対の面に配置された、ポリイミド系樹脂フィルムから構成される支持材をさらに備えている、請求項6〜8のいずれか1つに記載の接続構造体。

技術分野

0001

本開示は、フラットケーブルなどの露出した接続端子基板の接続端子との電気接続方法及び電気接続された構造体に関する。

背景技術

0002

FFC(フレキシブルフラットケーブル)と呼ばれる、離間して平行に配置された複数の導体を、フィルム状の被覆一括して被覆したフラットケーブルが、各種の電気機器での配線用途に使用されている。電気機器の内部では、例えば2つの回路基板がFFCによって電気的に接続される。FFCの接続端子を基板の接続端子に接続する方法として、基板の接続端子上に予め半田フロー工程により半田を盛った後、FFCの接続端子を半田上に配置し、接続端子の導体毎に半田を溶融させて接続する方法が一般的である。半田を溶融して接続端子同士を電気接続する工程は、半田ごてを用いた手作業で行われることが多い。一般に、FFCの接続端子は金やスズでめっきされた平板銅線から構成され、一方基板の接続端子はフラックスの塗布された銅板又は銅線から構成される。

0003

FFCの接続端子と基板の接続端子の間に電気接続を形成する手段として、上述した半田以外にも、レーザー溶接アーク溶接導電性接着剤などがこれまでに検討されている。

0004

特許文献1には、「フラットケーブルの導体露出部分と、該導体露出部分に連続する非導体露出部分とをプリント基板絶縁基板上の端縁側に配置して、非導体露出部分を絶縁基板上に接着剤等により固着して機械的に固定する一方、フラットケーブルの露出させた導体を、プリント基板の上面に並列させた各導体上面に重ね合わせて、半田付け又は溶接して電気接合」した接続構造が記載されている。

0005

特開2002−359019号公報

発明が解決しようとする課題

0006

FFCを基板に対して効率よく接続するには、複数の導体を一括して接続することが望ましい。半田を使用してFFCを一括接続しようとすると、溶融した半田によって隣接する導体間が短絡する虞がある。特に、導体表面がスズなどの低融点金属で覆われているFFCの場合、半田を併用しなくともスズめっきが溶融して、同様に短絡を生じる虞がある。

0007

本開示は、製造効率に優れ、安定した電気接続を形成可能にする、FFCの接続端子と基板の接続端子とを電気接続する方法及び電気接続された接続構造体を提供するものである。

課題を解決するための手段

0008

本開示によれば、露出した複数の平板型導体からなる第1接続端子を備えたフレキシブルフラットケーブルを用意する工程と、複数の導体からなる第2接続端子を備えた基板を用意する工程と、第1接続端子及び第2接続端子をそれぞれ位置合せし、第1接続端子の上に接着フィルムを配置する工程と、接着フィルムに圧力を与えながら加熱溶融することによって第1接続端子及び第2接続端子を熱圧着し、それによって第1接続端子及び第2接続端子を封止し、第1接続端子の各平板型導体と第2接続端子の対応する各導体とが直接接触した電気接続を形成し、及び互いに隣り合う第1接続端子の各平板型導体を接着フィルムにより絶縁する工程とを含む、フレキシブルフラットケーブルと基板を接続する方法が提供される。

0009

また、本開示によれば、露出した複数の平板型導体からなる第1接続端子を備えたフレキシブルフラットケーブルと、複数の導体からなる第2接続端子を備えた基板であって、第2接続端子の各導体が第1接続端子の対応する各平板型導体と直接接触して電気接続を形成している、基板と、第1接続端子及び第2接続端子を封止している接着フィルムであって、互いに隣り合う第1接続端子の各平板型導体を絶縁する、接着フィルムとを含む、フレキシブルフラットケーブルと基板との接続構造体が提供される。

発明の効果

0010

本開示によれば、半田を用いることなくFFCの接続端子の平板型導体と基板の接続端子の導体の間に直接電気接続を形成しつつ、同時に互いに隣り合うFFCの各平板型導体を絶縁することが可能になる。また、FFC及び基板の接続端子を接着フィルムで封止して、外部環境から保護することが可能になる。

0011

なお、上述の記載は、本発明の全ての実施態様及び本発明に関する全ての利点を開示したものとみなしてはならない。

発明を実施するための最良の形態

0012

以下、図を参照しながら、本発明の代表的な実施態様を例示する目的でより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施態様に限定されない。

0013

図1に、本開示の一実施態様によるフレキシブルフラットケーブル(FFC)と基板の接続方法を分解斜視図で概略的に示す。FFC10は、複数の平板型導体12から構成される接続端子11を有している。接続端子11は、平板型導体12を挟んでいる上下の絶縁性プラスチックフィルムをFFCの端部から一定長さだけ除去して露出させた、平板型導体12の端部である。一方、FFC10と接続される基板20は、FFC10の接続端子11と対応する接続端子21を有し、接続端子21は、各平板型導体12とそれぞれ対応する、複数の導体22から構成されている。接着フィルム30は、FFC10の接続端子11の上に配置され、位置合せした接続端子11及び接続端子21を覆うことができる。また、必要に応じて緩衝材40が接着フィルム30の上にさらに配置される。そして、熱圧着装置50を用いて、接着フィルム30を加圧しながら加熱して接着フィルムを溶融させ、接続端子11及び接続端子21を熱圧着する。

0014

図2及び図3に、このようにして接続されたFFCと基板の接続構造体を横断面図で示す。各平板型導体12と対応する各導体22は直接接触した状態である。ここで、本願における「直接接触」とは、2つの導体について導体の主要部を構成する導電性材料(例えば銅又は銅合金)が直接接触している状態と、導体表面に存在しうる被覆材料、例えばめっきされたスズ又は金を介してこれら2つの導体が接触している状態の両方を意味する。そして、平板型導体12と導体22との間の単なる物理的な接触、あるいは加熱による平板型導体12と導体22との間の接合形成などによって、これらの導体間に電気接続が形成される。例えば、導体間の接合形成は、スズめっきを加熱によって溶融し導体間に介在させることによって行うことができる。接着フィルム30は加熱により溶融して流動性発現し、互いに隣り合う各平板型導体12の間に入り込んでこれらの導体を絶縁するとともに、接続端子11及び接続端子21の周りを覆って封止する。図2で示したように、導体22の接続面が基板20の表面よりも上方に位置するように延在して、すなわち導体22が基板20の表面から上に突き出していてもよく、図3で示すように、導体22の接続面が基板20の表面と同一平面上にあってもよい。図示していないが、導体22の接続面が基板20の表面より下方にある、すなわち接続端子21に複数の凹部があってその中に導体22の接続面が配置されていてもよい。また、図1に示すように導体22が基板20の周縁部より内側にあってもよく、導体22の端部が基板20の端部まで延在してもよい。

0015

FFCは、一般的には、平板型導体を一定間隔で並べて、それら平板型導体の上下を絶縁性のプラスチックフィルムで挟んだものであり、上下のプラスチックフィルムの接触面を、加熱・加圧して熱溶着することによって、あるいは接着剤を用いて接着することによって作られる。そのようなFFCとして、例えば、東京特殊電線株式会社(Totoku Electric Co., Ltd.)から入手可能なリーフコン(Leafconn)や、日立電線ファインテック株式会社(Hitach Cable Fine Tech, Ltd.)から入手可能なものが挙げられる。

0016

図1に示すように、FFC10の接続端子を構成する複数の平板型導体12は、それぞれ対応する複数の導体22との接触部分が長辺となるような扁平断面を有しており、横方向に隣り合って配置されており、FFC10の端部で被覆材料が除かれて接続端子11の部分で露出している。

0017

平板型導体として、一般的な導電性材料が使用できる。例えば、銅又は銅合金で作られた導体が使用でき、それら導体をスズ、銀、金、ニッケルなどで被覆して、導体表面の酸化を防止してもよい。特に、安価であることから銅又は銅合金の表面をスズめっきなどで被覆した、スズ被覆銅線が有利に使用できる。

0018

平板型導体は扁平断面を有し、その断面形状及び断面寸法は用途に応じて様々であってよい。平板型導体の断面形状として、例えば矩形、角の丸められた矩形、楕円形など、2つの略直交する2つの方向において長さが異なる形状が挙げられる。図1に示すように、平板型導体の断面の長軸が複数の平板型導体の配列方向と平行であると、その方向に平板型導体は曲がりにくくなる。そのため、同じ断面積で非扁平断面(例えば円形断面)を有する導体を使用した場合と比べて、平板型導体を使用することにより、熱圧着時に平板型導体と基板側導体との位置ずれが基板の面内方向において起こりにくくなる。このように、扁平断面を有する平板型導体は、基板側導体との位置ずれに過度注意払うことなく、本開示の方法に有利に使用できる。

0019

基板側導体の接続面が平面である場合、平板型導体の断面形状を実質的に矩形の断面として、接触面積をできる限り大きくすることが電気接続抵抗の低減に有利である。また、このようにすると、平板型導体と基板側導体との間の隙間を少なくできるため、溶融した接着フィルムが流動して平板型導体及び基板側導体を覆う際に、そのような隙間に接着フィルムが流入しないことによって発生しうる、ボイド気泡)を低減できる。ボイドが存在すると、接着面積の減少による接着強度の低下や、ボイド内の水分や温度変化によるボイドの膨張収縮に起因する接続部の信頼性低下が懸念されるが、上述のように実質的に矩形断面を有する平板型導体を使用することによって、そのような問題を回避又は顕著に軽減できる場合がある。

0020

平板型導体の断面寸法として、例えば、汎用電子機器用途、例えばインクジェットプリンタ複写機などに使用する場合、短辺は、約0.01mm以上、又は約0.03mm以上であってよく、一方で約0.15mm以下、又は約0.12mm以下であってよい。また、長辺は、約0.2mm以上、又は約0.3mm以上であってよく、一方で約1.0mm以下、又は約0.8mm以下であってよい。また、平板型導体のピッチは、約0.3mm以上、又は約0.5mm以上であってよく、一方で約2.0mm以下、又は約1.5mm以下であってよい。このような断面寸法及びピッチであれば、FFCの平板型導体と基板側導体を十分低い電気接続抵抗で接続しつつ、一般的な厚さの接着フィルムを用いた場合でもFFC及び基板の接続端子を確実に封止及び接着できる。なお、ここでいう長辺及び短辺とは、最も長い寸法を有する方向(すなわち長軸)における長さ及びそれに略直交する方向における長さをそれぞれ意味する。

0021

基板は、樹脂含浸した紙基板ガラスエポキシ基板アラミド基板、ビスマレイミドトリアジンBTレジン)基板、ITOや金属微粒子で形成された配線パターンを有するガラス基板又はセラミック基板、表面に金属導体接合部を有するシリコンウェーハなどのリジッド回路基板、あるいは、リードタイプ及びビアタイプFPCを含むフレキシブル回路基板など、任意の適当な基板であってよい。また、これらの基板上に、接続端子を画定するようにパターン形成されたレジストが付着していてもよい。汎用電子機器の用途においては、安価であることから樹脂含浸紙基板が一般に使用できる。

0022

基板の接続端子を構成する導体は、上述したFFCの平板型導体と同様の材料であってよい。また、基板側導体としてフラックスを塗布した銅又は銅合金を使用してもよい。

0023

一般に、基板側導体のピッチはFFCの平板型導体のピッチと実質的に同じである。また、基板側導体の幅は、FFCの平板型導体の幅と実質的に同じであってもよく、電気接続抵抗、安定性、接着強度、装置設計上の制約などを考慮して適宜変更してもよい。また、基板側導体の接続面は、平面状、バンプ状、ワイヤー導体側面の一部分の形状など様々な形状であってよいが、FFCの平板型導体との接触面積が大きくできて、電気接続抵抗の低減及び/又は接着強度の向上が可能なため、平面状であることが有利である。また、平板型導体の断面形状について上述したように、基板側導体の接続面を平面状とするとボイド発生を回避又は低減するのに有利な場合がある。

0024

接着フィルムは、絶縁性を有していて、所定温度に加熱したときに軟化又は溶融して流動性を発現する材料から作られる。このような材料は、熱圧着時に、FFCの接続端子及び基板の接続端子を一緒に覆って封止して、その結果FFCと基板を接続すると同時に、FFCの隣接する平板型導体の隙間に入り込んでこれらの平板型導体を互いに絶縁することが可能である。接着フィルムの材料の粘度は、加熱時の温度において、接続しようとする部分から過剰に流れ出すことなく、かつ適当な圧力を加えた際に導体の隙間に入り込むことが可能である範囲に調節すればよい。スズめっきされた導体を接続する場合、スズめっきが溶融する温度よりも低い温度で接着剤が流動して隣接する導体間を埋めることが、導体間の短絡を防ぐ上で好ましい。また、スズめっきが溶融する温度において、流動した接着剤が少なくとも部分的に硬化することが好ましい。このようにすると接着剤と基板との界面における接着力が向上するので、スズめっきが流動して導体間を短絡させる可能性をさらに低くできる。

0025

例えば、接着フィルムとして、所定温度に加熱すると溶融し、さらに加熱することで硬化する樹脂を含む、熱硬化性接着フィルムを使用できる。このような熱硬化性接着フィルムの材料として、例えば、エポキシ樹脂フェノール樹脂ポリウレタン樹脂不飽和ポリエステル樹脂ポリイミド樹脂尿素樹脂マレイミド樹脂、(メタアクリル樹脂シトラコンイミド樹脂、ナジイミド樹脂などの熱硬化性樹脂を使用することができる。特に、フィルム形成性耐熱性、接着力などが優れていることから、エポキシ樹脂を使用することができる。また、熱硬化性接着フィルムとして、例えばSBSゴムの熱硬化性接着フィルムなどの、熱可塑性成分熱硬化性成分との両方を含む熱硬化性接着フィルムも使用できる。

0026

エポキシ樹脂を使用した接着フィルムの場合、必要に応じて硬化剤を添加してエポキシ樹脂の硬化反応を促進してもよい。硬化剤として、例えば、アミン硬化剤酸無水物ジシアンジアミドカチオン重合触媒イミダゾール化合物ヒドラジン化合物などが挙げられる。

0027

また、接着フィルムとして、所定温度に加熱すると溶融し、元の温度に冷却すると固化する、熱可塑性接着フィルム又はホットメルト接着フィルムも使用できる。このような熱可塑性接着フィルムの材料として、ホットメルト接着剤に一般に使用されるベースポリマー、例えば、スチレン化フェノールエチレン酢酸ビニルコポリマー低密度ポリエチレン、エチレン−アクリレートコポリマーポリプロピレンスチレンブタジエンブロックコポリマー、スチレン−イソプレンコポリマーフェノキシ樹脂などが挙げられる。

0028

これらの接着フィルムに、有機又は無機フィラーを添加してフィルム強度の改善及び/又は流動性の制御を行ってもよく、さらに他の成分、例えば、酸化防止剤、安定剤、可塑剤帯電防止剤難燃剤などを添加してもよい。

0029

また、必要に応じて、接着フィルムは、熱圧着時にFFCの接続端子と対向する面とは反対の面に配置されている、支持材又はバッキング材をさらに備えていてもよい。本明細書における支持材とは、熱圧着時に溶融せず、その後接着フィルムの上に残って引き続き機械的支持及び/又は保護を提供可能な材料を指す。また、本明細書におけるバッキング材とは、接着フィルムの取扱いの目的で接着フィルムの片面に取り付けられており、熱圧着時に除去されるか、一緒に熱圧着されるが接着フィルムと一緒に溶融してその形状を少なくとも部分的に失う材料を指す。

0030

支持材として、高い耐熱性を有し柔軟性に優れた樹脂フィルムが使用できる。このような樹脂フィルムとして、例えば、ポリアミド系樹脂フィルムや、ポリイミドポリアミドイミドなどのポリイミド系樹脂フィルム、及びポリエチレンナフタレートなどが挙げられる。特に熱圧着時の温度が高い場合、ポリイミド系樹脂フィルムが有利に使用できる。支持材を使用することにより、例えば応力や繰り返しの屈曲を受けやすい場所で使用する場合には、接着フィルムにさらなる機械的支持を提供して、接着フィルムを破壊しにくくできる。また、例えば高湿度など苛酷な外部環境で使用する場合、接着フィルムが直接外部環境に曝されて劣化することを抑制できる。図4に、一例として、支持材31を接着フィルム30の上に有するFFCと基板の接続構造体を横断面図で示す。

0031

バッキング材として、例えばシリコーン離型処理を施したPETフィルムなど、一時的に接着フィルムを担持するいわゆる剥離ライナーが使用できる。バッキング材は、接着フィルムを接続端子上に配置した後、熱圧着前に取り除いてもよく、得られる電気接続体の諸性能に悪影響を与えない限り接着フィルムと一緒に熱圧着してもよい。後者の場合、バッキング材は接着フィルムの少なくとも一部分と溶融して混合し、その形状は少なくとも部分的に失われる。バッキング材を使用することにより、例えば非常に薄いか柔軟であるために形状保持性の低い接着フィルム、又は室温で粘着性が高く取扱いが容易でない接着フィルムを本開示の方法に適用できる。

0032

FFCの接続端子と基板の接続端子の位置合せは、FFCの電気接続に一般的に使用されている方法で行えばよく、一例として、接続端子自体又は接続端子以外の部分に位置合せマークを付与して、目視又は顕微鏡などの画像認識により位置合せを行うことが挙げられる。その後、FFCの接続端子及び基板の接続端子を覆うのに十分な寸法にされた接着フィルムをFFCの接続端子の上に配置することができる。典型的には、接着フィルムは、接続端子と一緒にFFCの被覆の端部も覆って、FFCの接続端子を露出させないように配置される。このようにして、上から接着フィルム、FFCの接続端子、基板の接続端子の順に配置された積層体が形成される。

0033

その積層体の上に、必要に応じてさらに緩衝材を配置することができる。緩衝材は、熱圧着装置からの圧力がその積層体に局所的に加わることに起因する破壊を防ぐとともに、接着フィルムをより均一に流動させるのに役立つ。また、緩衝材は、熱圧着装置と接着フィルムの固着防止に役立つ場合もある。一般的に使用される緩衝材として、耐熱性及び離型性の両方を有するフィルム、例えば、20〜100μm厚のポリテトラフルオロエチレンフィルムが挙げられる。

0034

次に、上述のように形成した、接着フィルム、FFCの接続端子及び基板の接続端子の積層体及び必要に応じてさらにその上に配置された緩衝材の上方に、熱圧着装置を設置する。そして、熱圧着装置を下方に移動させて積層体を熱圧着することにより、FFC及び基板の接続端子の方向へ圧力を与えながら接着フィルムを加熱溶融させる。このときに、溶融した接着フィルムは、FFC及び基板の接続端子を一緒に覆いつつ、互いに隣り合う平板型導体の隙間に流れ込む。熱硬化性接着フィルムを使用する場合、接着フィルムは一旦軟化した後、加熱を継続することによって硬化する。所定時間が経過して接着フィルムが硬化した後、熱圧着装置による加圧及び加熱を停止して室温まで冷却する。熱可塑性接着フィルムを使用する場合、溶融した接着フィルムが、FFC及び基板の接続端子を覆いかつ互いに隣り合う平板型導体の隙間に流れ込んだら、接続端子が接触した状態を保持しながら冷却を開始する。そして接着フィルムが冷却されて接続状態を維持できる程度に固化した後に熱圧着装置の加圧を停止して、接続が完了する。

0035

使用可能な熱圧着装置として、加圧及びパルス状の加熱が可能なセラミックヒートボンダーなどの、パルスヒートボンダーと呼ばれるボンダーが挙げられる。このような熱圧着装置は、例えば、日本アビオニクス社から型番TCW−125Bで、あるいは大橋製作所から型番CT−300で入手できる。

0036

熱圧着の温度及び圧力は、使用する接着フィルムの溶融温度及び/又は硬化温度、平板型導体と基板側導体との間の接合形成の有無など、様々な要素を考慮して決定できる。一般的には、熱圧着時の圧力は、接着フィルムの有効接着領域を基準として、約0.1MPa以上、又は約0.5MPa以上であってよく、一方で約4MPa以下、又は約2MPa以下であってよい。また、熱圧着時の温度は接着フィルムを圧着時の加圧下で溶融できる温度であればよく、約70℃以上、又は約100℃以上とすることができる。また、導体表面のめっきなどの被覆材料を溶融させて、電気接続しようとする導体間に接合を形成する場合、めっきの溶融温度以上に加熱することができる。一方で、接着フィルムの熱分解を防ぎ、基板やFFCの被覆の損傷を防ぐため、熱圧着時の温度は約350℃以下、又は約330℃以下とすることができる。熱硬化性接着フィルムを使用する場合、例えば約150℃〜約250℃でポストキュア後硬化)を行ってもよい。

0037

このようにして、FFC及び基板の接続端子が、硬化した又は再度固化した接着フィルムによって封止される。接着フィルムは、全体として連続した状態でFFC及び基板の接続端子を包み込んで外部環境から保護している。また、接着フィルムは、基板の接続端子以外の部分、すなわち基板の接続端子の周辺及び導体間の隙間に付着することにより、包み込んだFFCを基板に固定している。本開示においては、FFCの接続端子を構成する導体が平板型導体であるために、円形断面を有する導体を用いた場合と比較して、接着フィルムは、複数の平板型導体が画定する上面と略平行に、より均一な厚さで分布している。そのため、例えば、特定の導体において又はある導体の特定部分において局所的に接着フィルムの厚さが薄くなったために、その導体又はその部分が接着フィルムによって十分に保護されないことに起因する、電気接続に関する故障の発生を抑えることができる。

0038

FFCの平板型導体と基板側の導体は、追加された半田や導電性接着剤をそれらの間に必要とせずに、直接接触した状態で電気接続を形成している。例えば、金めっきした平板型導体であれば、同じ金めっきした基板側導体又はフラックスを塗布された基板側導体と、物理的に接触させるだけでも電気接続することが可能である。あるいは、例えばスズめっきしたスズ被覆平板型導体を使用する場合、熱圧着時に、スズ被覆の溶融温度、例えば約320℃と比較的高温に加熱することにより、平板型導体と基板側導体の間にスズを含む接合が形成できる。このように、平板型導体と基板側導体の間に被覆材料を介在させた接合形成によっても、FFCの平板型導体と基板側の導体とが直接接触した電気接続を形成でき、この場合は形成された接合がFFCと基板の接着強度の向上にも寄与しうる。さらに、このような実施態様によれば、平板型導体及び基板側導体が露出することなくほぼ完全に接着フィルムに封止された状態、すなわち外部空気から遮断された状態で、スズ被覆の溶融温度まで加熱することができるため、スズ被覆導体においてしばしば問題となるウィスカの発生を抑制することが可能である。

0039

また、ケーブルの接続端子と基板の接続端子との間に非導電性の接着フィルムを配置して熱圧着する方法は、接着剤を対向する導体間から排出するために、圧着時に高い圧力を必要とするのに対し、本開示の方法によれば、導体間から接着剤を排出する必要がないため、比較的低い圧力及び温度でケーブル及び基板の接続端子同士を接続できる。そのため、本開示の方法は、対向する導体との接触面が平坦で接触面積の大きい平板型導体を有するケーブルの接続に、特に好適に使用できる。

0040

また、本開示の方法によれば、互いに隣り合うFFCの各平板型導体を絶縁することが可能であるため、半田を用いてFFCと基板を接続するときに発生しやすい導体間の短絡を回避できる。また、本開示の方法によれば、複数の導体を一度に接続することが可能であるため、電子機器の製造効率の向上に貢献しうる。

0041

本開示の方法によって得られるFFCと基板の接続構造体の断面図を、図2〜4とは異なる断面、すなわちFFCの平板型導体の長手方向に沿った垂直断面図で、図5及び6に例示するが、本開示による接続構造体はこれらに限定されない。

0042

図5では、基板20の接続端子21において、基板20の端部まで導体22が延在している。そして、FFC10の接続端子11において、平板型導体12が接続端子21より若干長く露出している。接着フィルム30は、熱圧着時に平板型導体12の間に押し込まれて平板型導体12の下側にも分布している。

0043

図6では、基板20の接続端子21において、基板20の上面より窪んだ位置に導体22が配置されている。そして、FFC10の接続端子11の途中から平板型導体12が緩く曲がりながら導体22と接触し、これらの接続端子11、21を接着フィルム30が封止している。FFC10の導体として平板型導体12を、最も寸法の小さい厚み方向にこのように緩く曲げて、基板20の導体22の表面に接触させることは、同じ断面積で円形断面を有する導体と比べてより容易である。

0044

これらの図から見て分かるように、接着フィルム30は、FFC10の接続端子11及び基板20の接続端子21をほぼ完全に封止しており、そのためこれらの接続端子11、21は外部に露出していない。このようにして、外部の水分等が接着フィルム30と接続端子11、21との界面に侵入して信頼性を低下させる可能性を低くできる。

0045

図5及び6を参照して、本開示による接続構造体を例示的に説明したが、FFCと基板の上下方向の位置関係、FFCの平板型導体の露出長さ、基板側導体の配置高さ及び露出長さなどを用途に応じて設計変更することにより、様々な接続構造体を作製できる。

0046

本開示による接続方法及び接続構造体は、FFCを用いる様々な電子機器、例えば、インクジェットプリンタ、複写機、ステレオテレビVTR電話機ファックスなどに使用できる。

0047

以下、代表的な実施例を詳述するが、本願の特許請求の範囲の範囲内で、以下の実施態様の変形及び変更が可能であることは当業者にとって明らかである。

0048

1.試料及び装置
ボンダー:パルスヒートボンダーCT−300(大橋製作所製)(接触面のヘッド寸法3mm×4cm)
接着フィルム:
(A)エポキシ系熱硬化性接着フィルム(品番7132、住友スリエム製、寸法6mm×3mm、厚さ30μm)
(B)(A)+支持材(同寸の25μm厚ポリイミドフィルム
基板:樹脂含浸紙基板(基板寸法5cm×5cm、接続端子部分6mm×2.5cm、接続端子の導体幅0.6mm、導体間隔0.4mm、導体ピッチ1mm、導体本数25本)
基板の導体材料フラックス塗布した銅板
フレキシブルフラットケーブル:平板型導体の露出長さ4mm、露出部分の導体厚さ0.1mm、導体幅0.6mm、導体間隔0.4mm、導体ピッチ1mm、導体本数25本
フレキシブルフラットケーブルの導体材料:スズめっき銅
熱圧着時の緩衝材:ポリテトラフルオロエチレンフィルム(5cm×1cm、50μm厚)

0049

2.接続方法
1)ボンダーのステージ上に樹脂含浸紙基板を置く。
2)FFCの露出した接続端子を紙基板の接続端子の上に位置合せする。
3)FFCと紙基板を接続端子以外の部分でテープを用いて固定する。
4)FFCの露出した接続端子の上に接着フィルムを載せる。
5)接着フィルムの上に緩衝材としてポリテトラフルオロエチレンフィルムを載せる。
6)ボンディングヘッド下げ荷重10kgfを与え、接着フィルムの有効接着領域にかかる圧力を1.3MPaとして、室温から320℃まで10秒間で到達する加熱プロファイルで熱圧着を行う。320℃に到達した時点でヘッドを上げて圧力を解放する。この工程で、接着フィルムが硬化してFFCと基板が接続され、同時にスズめっきが溶融して、FFCの平板型導体と基板の導体とが接合される。

0050

3.結果
(A)及び(B)のいずれを使用した場合であっても、FFCの隣接する平板型導体間の短絡は確認されず、かつFFCの接続端子と基板の接続端子と電気接続が良好に確立された。FFC及び基板の接続端子は接着フィルムによって封止され、FFCと基板は実用上十分な強度で接続されていた。(B)を用いた場合、FFC及び基板の接続端子の封止部分はポリイミドフィルムでさらに保護されていた。

図面の簡単な説明

0051

本開示の一実施態様による、フレキシブルフラットケーブルと基板の接続方法の概略を示す分解斜視図である。
本開示の一実施態様による、FFCと基板の接続構造体の横断面図である。
本開示の別の実施態様による、FFCと基板の接続構造体の横断面図である。
支持材を接着フィルムの上に有する、FFCと基板の接続構造体の横断面図である。
本開示の一実施態様による接続構造体の、FFCの平板型導体の長手方向に沿った垂直断面図である。
本開示の別の実施態様による接続構造体の、FFCの平板型導体の長手方向に沿った垂直断面図である。

符号の説明

0052

10フレキシブルフラットケーブル
11、21接続端子
12平板型導体
20基板
22導体
30接着フィルム
31支持材
40緩衝材
50 熱圧着装置

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