(57)【要約】【課題】  フレキシブル配線板と配線板を省スペースで接続でき、部品の小型化が可能となるコンタクト圧接部材、及びこのコンタクト圧接部材により接続された配線板接続体を提供すること。【解決手段】  複数の導体配線を第一の接続部とする第一のフレキシブル配線板と、複数の導体配線を第二の接続部とする第二の配線板との接続に用い、前記第一の接続部の導体面と前記第二の接続部の導体面を対向させて圧接するためのコンタクト圧接部材であって、前記コンタクト圧接部材は、前記第二の配線板と機械的に接合するための支持部と、前記第一の接続部と前記第二の接続部を接触させるための圧接部を有し、厚み３０μｍ〜２００μｍの薄板状のばね性部材からなるコンタクト圧接部材。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の導体配線を第一の接続部とする第一のフレキシブル配線板と、複数の導体配線を第二の接続部とする第二の配線板との接続に用い、前記第一の接続部の導体面と前記第二の接続部の導体面を対向させて圧接するためのコンタクト圧接部材であって、
前記コンタクト圧接部材は、前記第二の配線板と機械的に接合するための支持部と、前記第一の接続部と前記第二の接続部を接触させるための圧接部を有し、厚み３０μｍ〜２００μｍの薄板状のばね性部材からなるコンタクト圧接部材。
【請求項２】
前記圧接部は、前記第一の接続部の導体面と前記第二の接続部の導体面を接触させるための第一の突起部を有する、請求項２に記載のコンタクト圧接部材。
【請求項３】
前記圧接部は、接続される複数の導体配線に平行な方向に複数の部分に分割された櫛形構造であることを特徴とする、請求項１又は２に記載のコンタクト圧接部材。
【請求項４】
さらに、前記圧接部は、前記第一のフレキシブル配線板に設けられた位置合わせ用の孔部と嵌合するための第二の突起部を有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のコンタクト圧接部材。
【請求項５】
前記ばね性部材は、ニッケル合金又はベリリウム銅からなることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のコンタクト圧接部材。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載のコンタクト圧接部材が基板表面に機械的に接合された配線板。
【請求項７】
複数の導体配線を第一の接続部とする第一のフレキシブル配線板と、複数の導体配線を第二の接続部とする第二の配線板との接続体であって、
前記第一の接続部と前記第二の接続部が、請求項１〜５のいずれかに記載のコンタクト圧接部材で圧接されることで電気的に接続されていることを特徴とする、配線板接続体。
【請求項８】
前記第一のフレキシブル配線板に位置合わせ用の孔部を有し、前記孔部に前記コンタクト圧接部材の第二の突起部が嵌合していることを特徴とする、請求項７に記載の配線板接続体。
【請求項９】
さらに前記第一の接続部と前記第二の接続部の間に、圧接されて膜の厚み方向に導通する異方性導電膜を有し、前記異方性導電膜を介して前記第一の接続部と前記第二の接続部が電気的に接続されていることを特徴とする、請求項７又は８に記載の配線板接続体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は配線板同士の接続や、配線板と電子部品との接続等に用いることができるコンタクト圧接部材及び該コンタクト圧接部材により接続された配線板接続体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子機器の構成部品として配線板が広く用いられている。配線板としては可撓性のあるフレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）及びフレキシブルフラットケーブル（ＦＦＣ）と、マザーボードとも呼ばれる硬質のプリント配線板（ＰＣＢ）があり、用途に応じてＦＰＣとＦＰＣ、ＦＰＣとＦＦＣ、ＦＰＣとＰＣＢ、ＦＦＣとＰＣＢ等の組み合わせで接続して使用する。具体的には配線板の接続部として導体が露出した接続端子を設け、接続端子同士を接続することによって配線板同士を接続する。
【０００３】
このような接続端子の接続方法としては、半田付けによる接続、コネクタによる接続、異方導電性接着剤（ＡＣＦ）による接続等が使用されている。特許文献１には、ＺＩＦ（Ｚｅｒｏ  Ｉｎｓｅｒｔｉｏｎ  Ｆｏｒｃｅ）と言われるコネクタが開示されている。ＺＩＦコネクタはＦＰＣ又はＦＦＣの先端の導体露出部（接続端子）をコネクタハウジング内部のコンタクト部まで挿入した後、外部から加えられる力によりＦＰＣ又はＦＦＣとコンタクトとを接触させる。
【０００４】
特許文献２にはエポキシ樹脂系の接着剤中に導電性粒子を分散させた異方導電性接着剤が開示されている。異方導電性接着剤はフィルム状の絶縁性接着剤中に導電性粒子を分散させたシート状の接着剤であり、接続対象の間に挟まれ、加熱、加圧されて接続対象を接着する。すなわち、加熱、加圧により絶縁性接着剤が流動して、接続端子を構成する導体配線間の間隙を封止すると同時に、導電性粒子の一部が相対峙する接続端子（導体配線）間に噛み込まれて電気的接続が達成される。
【０００５】
一方、特許文献３には、電気絶縁性の多孔質樹脂膜を基膜とし、該基膜の複数箇所に第一表面から第二表面にかけて厚み方向に貫通する複数の貫通孔を設け、次いで、各貫通孔内壁面の樹脂部に導電性金属を付着させて導通部を形成した異方性導電膜が開示されている。この異方性導電膜は、半導体チップやウェハー、パッケージ、基板などの電気特性検査において被検査体電極と検査電極とのコンタクト材として用いられるものである。この異方性導電膜は膜厚方向に弾力性があり、接続対象となる導体配線間に挟んで圧縮荷重をかけることで膜厚方向に導通し、接続対象となる電極同士を電気的に接続する。
【特許文献１】特公平６−６５０９０号公報
【特許文献２】特開２００６−１７６７１６号公報
【特許文献３】特開２００４−２６５８４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
コネクタによる接続は配線板同士を簡単に接続することができ、また接続後にはずすことも容易であるという利点があるが、コネクタの筐体が嵩張り接続部が大きくなる。よって部品の高密度化に対応することが困難である。
【０００７】
これに対し、異方導電性接着剤による接続では配線板同士を直接接続できるため、接続部を小さくできる。しかし異方導電性接着剤は接続対象である配線板同士を接着するため永久接続となり、一度接続した後には容易に剥がせず、無理矢理剥がすと配線板が破損することもある。特に微細な接続端子を持つ配線板同士の接続作業においては、位置ずれ等を修復するために、一度接続したものを剥離して再度接続（リペア）したいという要求がある。また電気機器の修理を行う際に接続された配線板同士をいったん剥離し、高価な部品が搭載されたＰＣＢを再利用したいという要求もある。
【０００８】
特許文献３に記載しているような異方性導電膜は検査用に使用するものであり、単独で配線板同士を直接接続するものではない。
【０００９】
本発明は上記の問題に鑑み、フレキシブル配線板と配線板（フレキシブル配線板であっても硬質配線板であっても良い）を省スペースで接続でき、部品の小型化が可能となるコンタクト圧接部材、及びこのコンタクト圧接部材により接続された配線板接続体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、複数の導体配線を第一の接続部とする第一のフレキシブル配線板と、複数の導体配線を第二の接続部とする第二の配線板との接続に用い、前記第一の接続部の導体面と前記第二の接続部の導体面を対向させて圧接するためのコンタクト圧接部材であって、前記コンタクト圧接部材は、前記第二の配線板と機械的に接合するための支持部と、前記第一の接続部と前記第二の接続部を接触させるための圧接部を有し、厚み３０μｍ〜２００μｍの薄板状のばね性部材からなるコンタクト圧接部材である（請求項１）。
【００１１】
本発明のコンタクト圧接部材は厚み３０μｍ〜２００μｍの薄板状のばね性部材からなる。ばね性部材の一部は前記第二の配線板と機械的に接合される。この部分を支持部とする。またばね性部材の一部は第一のフレキシブル配線板と第二の配線板が重ね合わされた部分（接続部）を圧接して保持し、前記第一の接続部の導体面と前記第二の接続部の導体面が接触して電気的に接続される。この部分を圧接部という。
【００１２】
前記支持部は、例えば、後述するように、前記支持部に突起部を設け、第二の配線板上けた凹部に突起部が嵌合するような形態とすることができる。また突起部を設けず、一枚の薄板状のばね性部材を作成し、別の部品を用いてばね性部材の一部を第二の配線板に固定しても良い。このようなコンタクト圧接部材を使用することで、フレキシブル配線板と配線板を省スペースで接続でき、部品の小型化が可能となる。また一度接続した後にとりはずすことも容易である。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、前記圧接部は、前記第一の接続部の導体面と前記第二の接続部の導体面を接触させるための第一の突起部を有する、請求項１に記載のコンタクト圧接部材である。第一の突起部があることで圧接力が高くなり、導体同士の接触抵抗を低くすることができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、前記圧接部は、接続される複数の導体配線に平行な方向に複数の部分に分割された櫛形構造であることを特徴とする、請求項１又は２に記載のコンタクト圧接部材である。このような構造とすることで、フレキシブル配線板の厚みばらつきやうねりがあっても各接続端子（導体配線）を確実に圧接することができる。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、さらに、前記圧接部は、前記第一のフレキシブル配線板に設けられた位置合わせ用の孔部と嵌合するための第二の突起部を有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のコンタクト圧接部材である。このような構成とすることで、コンタクト圧接部材と第一のフレキシブル配線板の位置合わせが可能となり、接続時の位置ずれを防止できる。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、前記ばね性部材は、ニッケル合金又はベリリウム銅からなることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のコンタクト圧接部材である。ニッケル合金及びベリリウム銅は靱性などのばね性が高く、また硬度も優れるのでばね性部材を薄くしても圧接力を高くすることができる。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載のコンタクト圧接部材が基板表面に機械的に接合された配線板である。あらかじめコンタクト圧接部材が接合しているので、接続対象となるフレキシブル配線板との接続が容易になる。
【００１８】
請求項７に記載の発明は、複数の導体配線を第一の接続部とする第一のフレキシブル配線板と、複数の導体配線を第二の接続部とする第二の配線板との接続体であって、
前記第一の接続部と前記第二の接続部が、請求項１〜５のいずれかに記載のコンタクト圧接部材で圧接されることで電気的に接続されていることを特徴とする、配線板接続体である。請求項１〜５のいずれかに記載のコンタクト圧接部材で圧接されているので接続部分を省スペースにでき、部品の小型化が可能である。
【００１９】
請求項８に記載の発明は、前記第一のフレキシブル配線板に位置合わせ用の孔部を有し、前記孔部に前記コンタクト圧接部材の第二の突起部が嵌合していることを特徴とする、請求項７に記載の配線板接続体である。このような構造とすることで接続端子間の位置ずれを防止でき、導体配線を確実に電気的に接続可能となる。
【００２０】
請求項９に記載の発明は、さらに前記第一の接続部と前記第二の接続部の間に、圧接されて膜の厚み方向に導通する異方性導電膜を有し、前記異方性導電膜を介して前記第一の接続部と前記第二の接続部が電気的に接続していることを特徴とする、請求項７又は８に記載の配線板接続体である。第一のフレキシブル配線板の導体配線と第二の配線板の導体配線の間に異方性導電膜を介在させて圧接する。この異方性導電膜は膜厚方向に弾力性を有するので、フレキシブル配線板のそりやうねりがあっても高さばらつきを吸収でき、導体配線を確実に電気的に接続可能となる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は、フレキシブル配線板と配線板を省スペースで接続でき、部品の小型化が可能となるコンタクト圧接部材、及びこのコンタクト圧接部材により接続された配線板接続体を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１に本発明のコンタクト圧接部材の一例を示す模式図を、図１のＡ−Ａ’断面を図２に模式的に示す。また本発明のコンタクト圧接部材による第一のフレキシブル配線板８の第一の接続部と第二のプリント配線板１１の第二の接続部との接続方法を示す模式図を図３及び図４に示す。なお、フレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）、フレキシブルフラットケーブル（ＦＦＣ）、硬質プリント配線板（ＰＣＢ）を配線板と総称し、これらのうち可撓性のあるフレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）とフレキシブルフラットケーブル（ＦＦＣ）をフレキシブル配線板と呼ぶ。第一の配線板８は可撓性のあるフレキシブル配線板とする必要があるが、第二の配線板１１はＦＰＣ、ＦＦＣ、ＰＣＢのいずれでも良い。
【００２３】
本発明のコンタクト圧接部材は厚み３０μｍ〜２００μｍの薄板状のばね性部材１からなる。必要に応じて図中２、３のような突起を設けても良い。ばね性部材の一部は前記第二の配線板と機械的に接合される。この部分を支持部とする。
【００２４】
図３は接続前の状態を示す模式図である。第一のフレキシブル配線板８は、基材５の表面に導体配線６を有し、さらに導体配線６を被覆するカバーレイフィルム７を有している。接続端子部分にはカバーレイフィルムが被覆されておらず、導体配線６が露出している。この部分を第一の接続部とする。第二の配線板１１は、基材９の上に第二の接続部としての導体配線１０を有している。第二の接続部である導体配線１０は露出しており、基材内部の導体配線１２とつながっている。図４は接続後の状態を示す模式図である。第一のフレキシブル配線板８と第二の配線板１１を接続するためには、導体配線６の導体面と導体配線１０の導体面が対向するように配置する。
【００２５】
前記ばね性部材は、前記第二の配線板と機械的に接合するための支持部を有する。図３において、ばね性部材１と第二の配線板の基材９が接触している部分を支持部とする。またこの支持部に突起部２を設けると、例えば第二の配線板の基材９に設けた凹部と機械的に接合しておくことができ、接続時の工程が簡易となる。
【００２６】
圧接部はばね部材の一部であり、第一のフレキシブル配線板と第二の配線板が重ね合わされた部分を圧接する。図４では、ばね性部材１に設けた第一の突起部３が接続部を圧接することで、導体配線６の導体面と導体配線１０の導体面が接触して電気的に接続される。突起部３を設けず、薄板状のばね性部材が接続部を圧接するようにしても良い。第一の突起部３があることで圧接力が高くなり、導体配線６と導体配線１０との接触抵抗を低くすることができる。突起は図では先のとがった三角形状で表しているが、丸みや幅を持たせるなど接続に適した構造を選択すれば良い。
【００２７】
本発明のコンタクト圧接部材の別の形態は、前記圧接部が、接続される複数の導体配線に平行な方向に複数の部分に分割された櫛形構造である。図５は櫛形構造のコンタクト圧接部材の一例を示す平面模式図であり、第一のフレキシブル配線板８と第二の配線板１１が接続された状態を示している。前記圧接部の一部（右側部分）は、接続対象である導体配線６と平行な方向に複数の部分に分割され、櫛形構造となっている。分割された圧接部の幅は任意であり、一本の導体配線毎に圧接するような形状としても良いし、複数の導体配線を分割された圧接部の一つが圧接するようにしても良い。また分割された圧接部それぞれに第一の突起部３を設けても良い。図５に記載のコンタクト圧接部材においては、四隅及び支持部の左中央部に突起２を設けて第二の配線板に機械的に接合すると共に、分割された圧接部に第一の突起部３を設けている。図４は図５のＢ−Ｂ’断面でもある。このような構造とすることで、分割された圧接部が個々独立に接続部を押さえるため、フレキシブル配線板の厚みばらつきやうねりがあっても各接続端子（導体配線）を確実に圧接することができる。
【００２８】
さらに、前記圧接部は、前記第一のフレキシブル配線板に設けられた位置合わせ用の孔部と嵌合するための第二の突起部を有しても良い。例えば、図５に示すように分割された圧接部の一部に第二の突起部４を設ける。また第二のフレキシブル配線板の端部（導体配線が無い部分）に位置合わせ用の孔部１３を設ける（孔部１３は第二の突起部と対応する位置にあるので図５では図示しない）。図６は図３のＣ−Ｃ’断面である。第二の突起部４と孔部１３が嵌合することでコンタクト圧接部材と第一のフレキシブル配線板の位置合わせが可能となり、接続時の位置ずれを防止でき、また接続後の抜け防止にも利用できる。
【００２９】
また、前記第一の接続部と前記第二の接続部の間に、圧接されて膜の厚み方向に導通する異方性導電膜を介在させると好ましい。上記異方性導電膜は膜厚方向に弾力性を有するので、さらにフレキシブル配線板の厚みばらつきやうねり等による高さばらつきを吸収でき、導体配線同士を確実に電気的に接続することができるからである。この場合、異方性導電膜は導体配線６と導体配線１０の間に介在させる。
【００３０】
本発明のコンタクト圧接部材として使用する薄板状のばね性部材としては、ばね性に優れる種々の金属材料を使用することができる。中でも靱性などのばね特性に優れ、硬度が高いニッケル合金又はベリリウム銅が好ましい。ベリリウム銅は伸びが大きいので塑性加工に適しており、加工性が優れる。ニッケル合金は、後述するＬＩＧＡ(Lithograpie Galvanoformung Abformung)法による製造に適しており、微細な形状のコンタクト圧接部材を作製することができる。
【００３１】
ばね性部材の厚みは３０μｍ〜２００μｍが好ましい。３０μｍよりも薄いと圧接力が弱くなり、２００μｍよりも厚いと接続部が大きくなりすぎるからである。より好ましくは５０μｍ〜１００μｍである。ばね性部材の形状は接続部の大きさに合わせて任意に設計できる。一般的には３ｍｍ×１０ｍｍ程度の長方形状とすることができ、金型による塑性加工、リソグラフィと電鋳（厚いめっき）によるＬＩＧＡ法（後述）、エッチングなどの任意の加工方法で製造する。
【００３２】
次にＬＩＧＡ(Lithograpie Galvanoformung Abformung)法によるコンタクト圧接部材の製造方法を説明する。突起のあるコンタクト圧接部材を製造するためには、突起に対応する凹部を持つ導電性基板を準備する工程、リソグラフィにより樹脂型を形成する工程、めっきにより基材状の樹脂型内にニッケル合金等の金属材料を堆積する工程、樹脂型を除去する工程、導電性基板を取り外す工程、を備える方法により製造することができる。なお凹部を持つ導電性基板は、シリコーン基板の表面にリソグラフィによりレジスト層を形成してエッチングすることで凹部を形成し、レジストを除去した後に表面にチタン等の金属材料をスパッタリングする等の方法で得ることができる。
【００３３】
このような工程で製造することにより微細な加工が可能となり、狭ピッチの導体配線に対応可能なコンタクト圧接部材を製造することができる。
【００３４】
これらの工程により製造したコンタクト圧接部材により、第一のフレキシブル配線板の接続部と第二の配線板の接続部を電気的に接続させる。具体的にはそれぞれの導体配線の導体面を対向させて重ね合わせ、コンタクト圧接部材のばね性によって接続部を圧接して固定する。コンタクト圧接部材は第二の配線板にあらかじめ機械的に接合しておくことが好ましい。例えば、ばね性部材の一部に突起部を設け、第二の配線板の基材９に設けた凹部と機械的に接合しておくことができる。前記突起部と前記凹部は例えば接着剤で接着して固定する。前記凹部と接続時の工程が簡易となるのみでなく、コンタクト圧接部材と第二の配線板との位置合わせが可能となり、接続部の位置ずれを防止することができる。
【００３５】
この場合、コンタクト圧接部材のばね性によって、コンタクト圧接部材は第二の配線板表面に圧接されている。接続時は圧接部を持ち上げて第二の配線板表面とコンタクト圧接部材との間に隙間を作り、接続対象となる第一のフレキシブル配線板を挟み込む。第一のフレキシブル配線板を滑り込ませるようにコンタクト圧接部材を押し上げつつ挿入しても良い。圧接部を持ち上げるために、圧接部の形状に合わせた専用治具を用いると作業効率が高まり好ましい。
【００３６】
第一のフレキシブル配線板の導体面と第二の配線板の導体面が対向するように位置合わせをする。コンタクト圧接部材に第二の突起部を設け、この突起部とフレキシブル配線板に設けた位置合わせ用の孔部が嵌合するようにすると更に位置合わせの精度が高くなる。さらに、それぞれの導体配線の間に異方性導電膜を挟み込むこともできる。異方性導電膜は厚さ方向に弾力性があり、圧縮することで膜の厚み方向に導通するものであれば任意のものを使用できる。例えば半導体チップやウェハー、パッケージ、基板などの電気特性検査において被検査体電極と検査電極とのコンタクト材として用いられる異方性導電膜が使用できる。特許文献３に記載のような、電気絶縁性の多孔質樹脂膜を基膜とし、該基膜の複数箇所に貫通孔を設け、貫通孔内壁面の樹脂部に導電性金属を付着させて導通部を作製した異方性導電膜を用いると、導体配線の狭ピッチ化にも対応でき、好ましい。
【００３７】
得られた配線板接続体は、接続部が薄いため小型となる。また上記のような簡易な方法で接続することができ、更に接続後にはずすことも容易である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明のコンタクト圧接部材の一例を示す模式図である。
【図２】図１のコンタクト圧接部材のＡ−Ａ’断面の模式図である。
【図３】本発明のコンタクト圧接部材によるフレキシブル配線板と配線板の接続方法を示すものであり、接続する前の状態を示す断面の模式図である。
【図４】本発明のコンタクト圧接部材によるフレキシブル配線板と配線板の接続状態を示すものであり、図３のＢ−Ｂ’断面の模式図である。
【図５】本発明のコンタクト圧接部材によるフレキシブル配線板と配線板の接続状態を示す平面模式図である。
【図６】図３のＣ−Ｃ’断面の模式図である。
【符号の説明】
【００３９】
１    ばね性部材
２    支持部に設けた突起部
３    第一の突起部
４    第二の突起部
５    基材
６    導体配線
７    カバーレイフィルム
８    第一のフレキシブル配線板
９    基材
１０  導体配線
１１  第二の配線板
１２  導体配線
１３  位置合わせ用の孔部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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