JP2006164580A - ケーブル付き電気コネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単な方法で極細ケーブルそして狭ピッチ結線に対応できるケーブル付き電気コネクタを提供することを目的とする。
【解決手段】 回路基板１の面に所定間隔で配列された複数の結線パッド３Ａ，３Ｂと各結線パッドにそれぞれ導通して配設された複数の接続パッド５Ｄ，４Ｃとを有し、上記複数の結線パッドのそれぞれに対応してケーブル２の芯線２Ｄが結線されており、上記回路基板が上記接続パッドにて相手コネクタと嵌合して電気的に接続されるケーブル付き電気コネクタにおいて、ケーブル２の芯線２Ｄは異方性導電材料１１を介して対応せる上記結線パッド３Ａ，３Ｂと接合結線されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ケーブル付き電気コネクタに関する。

ケーブル付き電気コネクタとしては、相手コネクタと嵌合するハウジングに端子が配列され、該端子の一端側の結線部にケーブルの芯線が半田結線されていて、上記相手コネクタとの嵌合時に端子の他端側の接続部が相手コネクタの端子と接触して電気的接続をするものが一般的である。これに対し、ケーブルが結線される対象が端子ではなく、回路基板の結線パッドであり、回路基板にこの結線パッドに導通する接続部を設け、回路基板がこの接続部にて相手コネクタに嵌合するようになっているものもある。

特許文献１には、回路基板を用いるコネクタが開示されており、該回路基板には極細同軸ケーブルが結線されている。

同軸ケーブルの末端から露呈された芯線を回路基板の結線パッド（パターン）に接続するには、通常、半田が用いられている。近年、電子機器は、より一層の小型化、軽量化が求められており、それに伴い同軸自体の細線化とともに、同軸ケーブル間の間隔（ピッチ）の狭ピッチ化が求められている。細線同軸ケーブルを従来どおり半田で結線すると、特にピッチが０．４ｍｍ程度以下の狭ピッチ構造では、隣接する端子間でブリッジしてショートを起こしてしまうことがあった。

そこで、特許文献１では、かかるショートによる問題を回避するために、パッド上に、細線同軸ケーブルの剥離された中心導体を載置し、これらのパッドと中心導体とに、これらを覆ってレーザ光を透過させる治具を重ねて整列保持され、この治具にレーザ光を照射してパッドと中心導体とを接続させ、しかる後に、再度レーザ光を照射して中心導体間のパッドを切断する方法が開示されている。
特開２００４−６３３７３

しかし、この特許文献１に開示された方法においては、レーザ光を透過させる特別の治具が必要であるとともに、レーザを半田の溶融とパッドの切断のために二度にわたり照射しなければならない。中心同軸の外径や同軸ケーブル数が変わるごとに別の治具が必要となってしまうという問題もある。

本発明は、このような煩瑣な手法によらず、極細ケーブルそして狭ピッチ結線であっても簡単に結線できるケーブル付き電気コネクタを提供することを目的とする。

本発明に係るケーブル付き電気コネクタは、回路基板の面に所定間隔で配列された複数の結線パッドと各結線パッドにそれぞれ導通して配設された複数の接続パッドとを有し、上記複数の結線パッドのそれぞれに対応してケーブルの芯線が結線されており、上記回路基板が上記接続パッドにて相手コネクタと嵌合して電気的に接続される。

かかるケーブル付き電気コネクタにおいて、本発明は、ケーブルの芯線は異方性導電材料を介して対応せる上記結線パッドと接合結線されていることを特徴としている。

このような構成の本発明では、ケーブルの芯線は回路基板の結線パッド上に異方性導電材料を介して配置され、高温雰囲気で芯線は加圧されることにより、対応結線パッドと接合されて結線される。

異方性導電材料は、電子機器において、上記結線の目的のための接合材として広く用いられている。例えば異方性導電材料の一種として異方性導電フィルム（ACF：Anisotropic Conductive Film）が広く知られている。この異方性導電フィルムは、一般に、エポキシ系樹脂を主剤とし、導電粒子そして硬化剤及び添加剤が主剤中に分散して成っている。使用時には、二つの結線対象部位の間、上記の例では結線パッドと芯線の間に上記異方性導電フィルムを配し、これを高温雰囲気で加熱しつつ上記両部位間で挟圧する。挟圧された部分では、フィルム中の導電粒子同士が密着するようになり、上記芯線と結線パッドはこの密着導電粒子を介して電気的に結線される。上記異方性材料としては、上記の異方性導電フィルムの他、異方性導電ペースト(ACP:Anisotropic Conductive Paste）を用いることもできる。

こうした異方性導電材料を介して結線するので、半田結線時の場合のごとく、不要部分に半田が流れてブリッジによる芯線同士のショートということがなく芯線が狭ピッチで配列されている場合に好適であり、又、単に高温雰囲気で挟圧するだけでその結線作業も簡単となる。

本発明において、複数の結線パッドは一つおきに、回路基板の他面に形成された回路部と導通し、該回路部が対応接続パッドと導通していることが好ましい。こうすることにより、接続パッドは結線パッドの配列のピッチ間隔の二倍の間隔で配列されることが可能になり、例えば上記回路基板がこの接続パッドの部分で端子を有する相手コネクタに嵌合接続されるとき、この端子は上記二倍の間隔で配列されているものとすることができ、相手コネクタの製作が容易となる。この場合、一つの結線パッドと配列方向でこれに隣接せるもう一つの結線パッドは、回路基板の他面で、上記配列方向にて同一位置に設けられているようにすることができる。又、回路基板の一つの面と他面で配列方向にて同位置に設けられているようにすることもできる。

本発明において、複数のケーブルが同軸ケーブルである場合には、それらのシールド線が共通のグランドバーもしくはグランドパッドと接続していることが望ましい。このグラウンドバー等によりケーブルの結線部分周辺の補強がなされる。

本発明において、回路基板は複数のケーブルの配列方向に延びその配列範囲よりも長い窓部が形成され、ケーブル位置出し用の櫛歯状の治具をケーブル配置側の面と反対側から上記窓部へ抜出自在に挿入できるようになっているようにすることができる。この治具を窓部へ挿入し、該治具の櫛歯間にケーブルを配するならば、その芯線は自動的に結線パッド上に正確に位置する。異方性導電材料による芯線の結線後は、治具は抜出され、繰り返し他のケーブルの結線に用いられる。

本発明において、回路基板は、ケーブルが結線パッドに結線される部分に対応する、該回路基板のケーブル配置側の面と反対側の面に補強部材が取りつけられているようにすることができる。この補強部材を用いれば、回路基板が薄型であても結線部分周辺の補強が図れる。

上記補強部材を用いる場合、該補強部材は回路基板の窓部に対応した窓部が形成されていることにより、補強部材の存在に係らず上記治具の使用を可能とする。

本発明は、上述の回路基板を用いずに、ハウジングに所定間隔で配列された複数の端子を有し、該端子の一端側に形成された結線部にケーブルの芯線が結線され、上記ハウジングが相手コネクタに嵌合されたとき上記端子の他端側の接続部が相手コネクタの端子と接触して接続されることとするにも適用可能である。この場合においても、ケーブルの芯線は異方性導電材料を介して対応せる上記結線部と接合結線される。

かかる端子を有するコネクタの場合、複数の端子は、ケーブルの長手方向で離間した二位置で平行に配設され、一方の列の結線部と他方の列の結線部とは配列方向で互いにケーブルの配列の一ピッチに相当する距離だけずれており、上記一方の列の結線部同士の間で他方の列の結線部へ結線されるケーブルが延びて位置しているようにすることができる。こうすることにより、二列に配された端子は、各列において、ケーブルの配列ピッチ間隔の二倍の間隔で配列されることができ、コネクタへの端子の配列を楽にする。

本発明は、以上のように、ケーブル芯線を異方性導電材料を用いて結線対象に接合するので、簡単に結線ができる。この異方性導電材料を用いて接合する場合は、結線部すなわち芯線の位置での押圧力が他位置よりも大きいので確実に接合がなされ、又、芯線同士間でも押え力を作用せしめれば、芯線同士間の導通も、より確実に防止される。このような、異方性導電材料を用いて接合を行い、半田を用いないので、特に極細ケーブルそして狭ピッチ配列の場合に、その効果が絶大である。すなわち、ケーブル芯線を異方性導電材料を介して結線パッドと接合結線させるので、隣り合う芯線との電気的な接触を回避しつつ、結線対象と電気的に接続させることができる。

以下、添付図面にもとづき、本発明の実施の形態を説明する。

＜第一実施形態＞
図１に示されるケーブル付きコネクタは、相手コネクタと接続されるコネクタとして機能する回路基板１に、複数のケーブル、本実施形態の場合、同軸ケーブル２が結線されている。上記回路基板１は相手コネクタ側の端縁とその周辺が一部破断拡大図として図２に示されている。

上記回路基板１の上面には、上記複数のケーブル２の配列ピッチと同じ間隔で、ケーブルの長手方向に延びる二種の結線パッド３Ａ，３Ｂが交互に位置するように配列されている。この場合、結線パッド３Ａ，３Ｂは隣接して配され組をなしている。

一方の結線パッド３Ａは該結線パッド３Ａが形成されている回路基板上面でそのまま直線状に延びる回路部としての伝送路４Ａそして回路基板端縁近傍の上面で円形に形成されている環状のフランジ部５Ａを経て、図２に見られる筒状導通部（スルーホール）５Ｃにより、下面のフランジ部５Ｂにつながる接続パッド５Ｄに導通している。上記上面の結線パッド３Ａ、伝送路４Ａそして下面の接続パッド５Ｄは連続せる一つのパターンとして形成されている。これに対し、他方の結線パッド３Ｂは回路基板１を貫通する導通部（スルーホール）６を介して回路基板１の下面に形成された直線状の伝送路４Ｂと導通している。該伝送路４Ｂは回路基板上面の伝送路４Ａと対応した位置、すなわち、配列方向で同一位置で回路基板下面に形成されている。この伝送路４Ｂは、下面にて上記接続パッド５Ｄ近傍まで延びており、該接続パッド５Ｄと隙間δをもって対向する端部で、接続パッド４Ｃを形成する。

このように、回路基板１の上面で隣接する二つの結線パッド３Ａ，３Ｂが上下面の伝送路４Ａ，４Ｂを経て、下面で配列方向同一位置にて、接続パッド５Ｄ，４Ｃに導通して配設されているので、結線パッドにおける配列ピッチ間隔に対し接続パッドはその２倍のピッチ間隔で配列されることとなる。上記フランジ部５Ａ，５Ｂは、回路基板１の端縁にまで延びる細路部７Ａ，７Ｂにつながっている。

上記回路基板１は、上記結線パッド３Ａ，３Ｂに対し伝送路４Ａ，４Ｂとは反対側で該結線パッド３Ａ，３Ｂに隣接して、ケーブルの長手方向に対して直角な方向に延びる窓部８が形成されている。この窓部８は複数のケーブル２の配列範囲を越えて形成されている。また、回路基板１の上面には、上記窓部８と左端縁の間の領域で導電性のグランドパッド９が設けられている。このグランドパッド９は上記ケーブル２の配列方向で上記窓部８とほぼ同じ範囲に連続して拡がっている。

上記回路基板１の下面には、上記ケーブル２の長手方向で、上記グランドパッド９、窓部８、結線パッド３Ａ，３Ｂの範囲に及ぶ絶縁材の補強部材１０が、適宜手法により取りつけられている。この補強部材１０は板状をなし、回路基板１を下面から補強している。この補強部材１０には、上記回路基板１の窓部８に対応してこれを連通する窓部が上下に貫通して形成されている。

このような回路基板１に対し、上記複数のケーブル２は、それらの芯線が結線パッド３Ａ，３Ｂに結線されている。本実施形態において、ケーブルは同軸ケーブルであり、端部側が外皮２Ａから順次剥離されて、シールド線２Ｂ、誘電体２Ｃそして芯線たる中心導体２Ｄが露呈している。複数のケーブル２の中心導体２Ｄは結線パッド３Ａ，３Ｂそして次の結線パッド３Ａ，３Ｂのごとく順に結線されている。この結線は、後に再度述べる異方性導電フィルム１１を介しなされている。この異方性導電フィルム１１で結線パッド３Ａ，３Ｂに接合結線された中心導体２Ｄは絶縁フィルム１２により覆われている。

又、各ケーブル２のシールド線２Ｂは、半田や導電性接着剤等により、グランドパッド９に対し接続されている。

このようにして形成される本実施形態のコネクタは、次の要領で作られ、使用される。

（１）先ず、図１にて説明した補強部材１０付きの回路基板１を用意し（図３参照）、この回路基板１のすべての結線パッド３Ａ，３Ｂを覆うように異方性導電フィルム１１を配する（図６（Ａ）参照）。

（２）これと併行して、図４のごとくの治具２０を用意する。この治具２０は、治具本体をなす櫛歯状の配列体２１とこれを支持する支持板２２とから成っている。配列体２１は補強部材１０の窓部と回路基板１の窓部８へ下方から貫通して配されて上方に突出するようになっている。上記配列体２１は回路基板１に窓部８から突出する部分の上面にケーブル２の誘電体２Ｃの部分をケーブル２のピッチで収める溝２１Ａが形成されている。かかる治具２０上に補強部材１０が接面するように配し（図６（Ｂ）参照）、図５のごとく、回路基板１の窓部８から突出した部分の上記溝２１Ａへケーブル２の誘電体２Ｃの部分を収める。

（３）上記ケーブル２の誘電体２Ｃを溝２１Ａへ配すると、複数のケーブル２の露呈した中心導体２Ｄは、図５のごとく、回路基板１の異方性導電フィルムを介して対応する結線パッド３Ａ，３Ｂの上に交互に位置するようになる。

（４）次に、上記結線パッド３Ａ，３Ｂ上のすべての中心導体２Ｄを完全に覆うように、絶縁フィルム１２を配する（なお、図６（Ｂ）では、中心導体２Ｄを明確に示すために、該中心導体２Ｄの右端側で、異方性導電フィルム１１と絶縁フィルム１２のそれぞれが部分的に図示を省略されている。）。この絶縁フィルム１２を配した後、高温雰囲気で該フィルムを上方から圧する。この加圧は弾性部材を介して行うことが好ましい。加圧時に上記フィルムが中心導体に沿って変形しても弾性部材はこの変形に追従して全域での加圧を可能とするからである。この加圧により中心導体２Ｄの部分が他部よりも強く圧せられ、ここで中心導体２Ｄは異方性導電フィルム１１を介して対応結線パッド３Ａ，３Ｂと接合結線がなされる（図７参照）。また、各ケーブル２のシールド線２Ｂは共通のグランドパッド９へ半田結線される。

（５）かくして得られたケーブル付きコネクタは上記治具２０から外される。

（６）ケーブル付きコネクタはその回路基板１の他面側で相手コネクタ（図示せず）の端子と接続される。接続パッド５Ｄ，４Ｃへは相手コネクタの端子の接触部が基板面に対して直角方向から弾圧接触して互いに電気的接続がなされる。

本実施形態では、二種の接続パッド５Ｄ，４Ｃは、筒状導通部５Ｃを設けない状態で、回路基板の下面に設けられていたが、一方が上面そして他方が下面に互いに非導通で位置するようにもできる。その場合、相手コネクタの対応端子は回路基板の端縁から摺接して上記接続パッド５Ｄ，４Ｃへそれぞれ到達するようにでき、かかる場合、細路部７Ａ，７Ｂは上記摺接のための導入路として機能するようになる。

＜第二実施形態＞
次に、本発明の第二実施形態について説明する。本実施形態は、ケーブルが回路基板に結線されていた第一実施形態に対し、ケーブルがハウジングにより保持されている端子へ結線されている点で相違する。

図８においてコネクタ３０は下方へ開口する凹部３１Ａが形成されたハウジング３１に端子３２が保持されている。ハウジングは、図にて左右の外側面に開口して紙面に平行なスリット状の溝部３１Ｂに端子３２を収めている。この端子３２は、紙面に直角方向に所定ピッチ間隔で複数配列されている。端子３２は、弾性をもつようにＳ字状に屈曲した部分の自由端側に形成された接触部３２Ａと、屈曲してハウジング３１の上面へ延びる結線部３２Ｂとを有している。なお、左右の端子３２は、図８（Ａ），（Ｂ）に見られるごとく、上記結線部３２Ｂが紙面に対して直角方向に一ピッチだけずれて配されている。したがって、左右の端子３２は、左右方向で同じ範囲内に、交互にそれらの結線部３２Ｂが位置することとなる。

これに対し、相手コネクタ４０は、上記コネクタ３０のハウジング３１を受け入れる凹部４１Ａが形成されたハウジング４１に端子４２が保持されている。端子４２はハウジング４１に形成された上方に開口し紙面に平行なスリット状の溝部４１Ｂに収められており、弾性を有するようにＳ字状に屈曲された部分の自由端側に形成された接触部４２Ａと、他端側でハウジング４１外に延出しハウジング４１の底面とほぼ同じレベルにある接続部４２Ｂとを有している。上記端子４２は上記コネクタ３０の端子３２と対応する位置にある。

このようなコネクタ３０，４０は、それ自体は良く知られているので、これ以上の詳述は省略する。本実施形態はコネクタの形態あるいはその端子の形態には制約はなく、端子の結線部が一つの面に配列されていれば十分である。

上記コネクタ３０に複数のケーブル２を結線する。コネクタ３０は、上方から見た図９にも見られるように、左右の端子３２の結線部３２Ｂが交互に位置している。図８（Ａ），（Ｂ）は、図９におけるＡ−Ａ断面、Ｂ−Ｂ断面をそれぞれ示しており、図９と図８とを参照すれば、これらの結線部３２Ｂが交互に位置していることがよく理解できる。これらの結線部３２Ｂのそれぞれはハウジングの対溝部の底部に位置しており、この溝部へ各ケーブルの中心導体２Ｄがもたらされて結線部３２Ｂ上に位置するようになる。この中心導体２Ｄと結線部３２Ｂとは、第一実施形態の場合と同様の要領で、異方性導電フィルムにより接合結線される。

本実施形態では、複数のケーブル２はそれらのシールド線２Ｂが共通の板状グランドバー３３で上下から一括して挟持されるとともに接続されている。また、シールド線２Ｂは半田や導電性接着剤を介してグランドバー３３に一括して接続させることもできる。

このようにケーブル２が結線されたコネクタ３０は、図８（Ａ），（Ｂ）のごとく、シールド板３４が取りつけられる。

使用に際しては、コネクタ４０が回路基板（図示せず）上に配された後、端子４２の接続部４２Ｂが回路基板の対応回路部と半田接続される。コネクタ３０は、かかるコネクタ４０に嵌合接続され、ケーブル２は回路基板の対応回路部と電気的に接続されるようになる。

本発明の第一実施形態のケーブル付きコネクタの主要部を示す斜視図である。 図１のコネクタの回路基板を一部破断して示す拡大斜視図である。 図１のコネクタの結線前の回路基板を示す斜視図である。 図１のコネクタの結線の際に用いられる治具の斜視図である。 図１のコネクタの結線工程途中における斜視図である。 図１のコネクタの結線部分を示すケーブルの長手方向での拡大断面図で、（Ａ）は結線前、（Ｂ）は結線後を示す。 図１のコネクタの結線部分を示すケーブルの長手方向に対して直角な面での拡大断面図であり、図１におけるVII−VII断面図である。 本発明の第二実施形態を相手コネクタとの嵌合前の状態で示す断面図で、（Ａ）は一つの端子での断面、（Ｂ）はその隣接する端子での断面である。 図８のケーブル付きコネクタの平面図であり、図中Ａ−Ａ断面が図８（Ａ）に、Ｂ−Ｂ断面が図８（Ｂ）に対応している。

符号の説明

１ 回路基板 １０ 補強部材
２ ケーブル １１ 異方性導電材料（フィルム）
２Ｄ 芯線（中心導体） ２０ 治具
３Ａ 結線パッド ３１ ハウジング
３Ｂ 結線パッド ３２ 端子
４Ｃ 接続パッド ３２Ａ 接続部
５Ｄ 接続パッド ３２Ｂ 結線部
８ 窓部 ４０ 相手コネクタ
９ グランドパッド

Claims (9)

1. 回路基板の面に所定間隔で配列された複数の結線パッドと各結線パッドにそれぞれ導通して配設された複数の接続パッドとを有し、上記複数の結線パッドのそれぞれに対応してケーブルの芯線が結線されており、上記回路基板が上記接続パッドにて相手コネクタと嵌合して電気的に接続されるケーブル付き電気コネクタにおいて、ケーブルの芯線は異方性導電材料を介して対応せる上記結線パッドと接合結線されていることを特徴とするケーブル付き電気コネクタ。
2. 複数の結線パッドは一つおきに、回路基板の他面に形成された回路部と導通し、該回路部が対応せる接続パッドと導通していることとする請求項１に記載のケーブル付き電気コネクタ。
3. 一つの結線パッドと配列方向でこれに隣接せるもう一つの結線パッドは、回路基板の他面で、上記配列方向にて同一位置に設けられていることとする請求項２に記載のケーブル付き電気コネクタ。
4. 複数のケーブルは同軸ケーブルであり、それらのシールド線が共通のグランドバーもしくはグランドパッドと接続していることとする請求項１に記載のケーブル付き電気コネクタ。
5. 回路基板は複数のケーブルの配列方向に延びその配列範囲よりも長い窓部が形成され、ケーブル位置出し用の櫛歯状の治具をケーブル配置側の面と反対側から上記窓部へ抜出自在に挿入できるようになっていることとする請求項１ないし請求項４のうちの一つに記載のケーブル付き電気コネクタ。
6. 回路基板は、ケーブルが結線パッドに結線される部分に対応する、該回路基板のケーブル配置側の面と反対側の面に補強部材が取りつけられていることとする請求項１ないし請求項５のうちの一つに記載のケーブル付き電気コネクタ。
7. 補強部材は回路基板の窓部に対応した窓部が形成されていることとする請求項６に記載のケーブル付き電気コネクタ。
8. ハウジングに所定間隔で配列された複数の端子を有し、該端子の一端側に形成された結線部にケーブルの芯線が結線され、上記ハウジングが相手コネクタに嵌合されたとき上記端子の他端側の接続部が相手コネクタの端子と接触して接続されるケーブル付き電気コネクタにおいて、ケーブルの芯線は異方性導電材料を介して対応せる上記結線部と接合結線されていることを特徴とするケーブル付き電気コネクタ。
9. 複数の端子は、ケーブルの長手方向で離間した二位置で平行に配設され、一方の列の結線部と他方の列の結線部とは配列方向で互いにケーブルの配列の一ピッチに相当する距離だけずれており、上記一方の列の結線部同士の間で他方の列の結線部へ結線されるケーブルが延びて位置していることとする請求項８に記載のケーブル付き電気コネクタ。

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