JP5332288B2 - コネクタ用基板及びコネクタの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、システムと電気的接続をとる基板、カード、チップなどをカードエッジ方式で挿入して、使用するためのガイド用基板、コネクタ用基板及びコネクタの製造方法に関する。

半導体素子の高集積化や高速化のみならず、低消費電力化により、携帯電話をはじめとする、電子辞書、ディジタルビデオ・カメラ、等の小型高性能の情報通信機器は、ますます開発が加速されている。これらのモバイル機器には、情報を記憶するメモリデバイスを内蔵した各種メモリカードが、カードエッジ方式の挿抜可能な状態で利用されている（参照、特許文献１）。このような、カードのコネクタだけでなく、パーソナルコンピュータを中心にみられるＵＳＢといった凹型のコネクタが、プリンター、マウス、測定器などの周辺機器を相互に制御するため利用されている。また、多層プリント板を相互に接続するために、フレキシブルリジッド基板を共通の内層に用いるフレキシブルリジッド板の形態において、共通の内層ではなく、多層基板に凹型の接続部を設ける構造が示されている。（参照、特許文献２）。
特開２００５−３２４４６号公報 特開２００４−３３５５４７号公報

電気化学的測定基板、メモリカード、センサーチップなどを挿入し、電気的接続をとって使用するシステムにおいて、高精度の嵌合を実現するには、精密金型を用いた筐体の作製、端子リードの機械加工、それらの実装ハウジングによる凹型コネクタが必要である。しかし、コネクタのコストは、少量多品種に対応した場合低減が困難である。また、挿入する基板、カード、チップの厚さや接続端子設計では、コネクタ仕様にその設計自由度が制限されてしまう。本発明は、高精度の嵌合精度と低コスト化と設計の自由度を有するコネクタ端子とケーブルが一体化された、ガイド用基板、コネクタ用基板及びコネクタの製造方法を提供する。

発明者は、上記課題を解決するために、設計自由度が高く、嵌合精度と低コスト化に優れコネクタ端子とケーブルが一体化された構造と製造方法を発明した。
本発明は、以下に関する。
（１）挿抜して使用する基板、カード、チップの厚さを勘案して選定した配線基板面内に、挿抜が予定される空間に対応した切り込み部分を有してなるガイド用基板。
（２）前記（１）に記載のガイド用基板の両面のそれぞれに、コネクタ端子部とケーブル配線対応の引き回し配線を兼用した兼用配線基板と該配線基板と該ガイド用基板に接続するための接着材を配置し、その際、該接着材は、切り込み部分には形成しないで位置合わせ積層した構造を有する、コネクタ用基板。
（３）兼用配線基板には、熱可塑性液晶ポリマーを用い、両面に配置した該兼用配線板の外側には、嵌合の強度を安定させるための基材変形用窓を、切り込み部分の所定範囲を含むように設けた構造を有する、前記（２）に記載のコネクタ用基板。
（４）兼用配線基板の積層時に、プレス構成の副資材に弾性の低い基材を用いることにより、前記兼用配線基板の基材部分を、切り込み部分の所定範囲で、ガイド用基板に圧接してなる、前記（２）または（３）に記載のコネクタ用基板。
（５）前記（２）〜（４）いずれかに記載のコネクタ用基板を用いたコネクタの製造方法において、所定の外形加工の後、前記のガイド基板の切り込み部分を抜いて、凹型構造を形成する、コネクタの製造方法。

本発明により、高精度の嵌合精度と低コスト化と設計の自由度を有するコネクタ端子とケーブルが一体化された、ガイド用基板、コネクタ用基板及びコネクタの製造方法を提供することが可能となった。

本発明の実施の形態について図面に基づいて、説明する。
図１は、挿抜して使用する基板、カード、チップの厚さを勘案して選定した配線基板の面内に、挿抜が予定される空間に対応した切り込み部分を作製して得られるガイド用基板の構造を示すものである。
図２は、ガイド用基板の両側それぞれに、コネクタ端子部とケーブル配線対応の引き回し配線を兼用した配線基板とこれをガイド用基板に接続するための接着材を配置し、その際、接着材は、切り込み部分には形成しないで位置合わせ積層した構造を示すものである。
図３は、この兼用配線基板に、熱可塑性液晶ポリマーを用い、また、両側に配置した配線板の外側には、嵌合の強度を安定させるための基材変形用窓を、切り込み部分の所定範囲を含むように設けた構造を示すものである。
図４は、兼用配線基板の積層時に、プレス構成の副資材に弾性の低い基材を用いることにより、兼用配線基板の基材部分は、切り込み部分の所定範囲で、圧接する製造方法を説明するためのプレス構成断面図（ｂ）及び正面図（ａ）を示すものである。
図５は、所定の外形加工の後、切り込み部分を抜いて、凹型構造を有するコネクタを製造する方法を示すものである。なお、（ａ）は、切り込み部分を抜く前であり、（ｂ）は、切り込み部分を抜いた後である。

なお、本発明のガイド用基板、コネクタ用基板あるいはコネクタの製造方法に使用される離型材の候補材としては、ＴＰＸ：三井化学製 Ｘ−４４Ｂ（厚み５０μｍ）などが、クッション材の候補材としては、ＰＥ：積水化学ポリエチレンシート（厚み１００μｍ）、ＰＰ：東レ トレファン（厚み６０μｍ）などが挙げられる。

以下、本発明の好適な実施例について説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
図１の基板として、日立化成工業株式会社製の銅張り積層板（ガラスエポキシ基板）またはジャパンゴアテックス社製（液晶ポリマー基板）を用い、厚さ０．３ｍｍの基板をプロセス過程で用いるサイズに裁断し、レジストラミネート、露光、現像、銅エッチングの後、パターンをダイレクト電解金でめっきした。めっき厚は、０．３μｍ〜０．６μｍとした。

挿抜が予定される空間は、図の符号１に示す領域をコネクタ製造のための積層工程から抜き取ったときにできるもので、図の符号２で示す切り込み部分も含みうる。この符号２で示す切り込み部分は、ルータ加工機で切削したものであり、少なくとも２枚以上の複数の基板を処理でき、生産性向上が図れる。このときの切り込み外形線から内側で、挿抜する基板、カード、チップの外形を誘導位置あわせ挿入するためのガイドが形成される。

図の符号３は、基板内にエッチングで設けたガイドパターンであり、これにドリル穴を開けて、後に、これを用いて、この配線基板の両側に接着剤等を介して、コネクタ端子および引き出し配線を有する他の配線基板を位置あわせ積層する。このときのドリル穴径は、φ２．０とした。

図の符号４は、後に、挿抜して使用する基板、カード、チップに設けられた接続端子部に対応したパターンであり、配線エッチングやめっきで配線形成してもよいし、印刷形成した導電ないし耐熱性のある絶縁パターンでもよい。好ましくは、接続端子部を形成する材料と同等のものがよい。本実施例では、金めっきされたものが好ましい。今回の実施例では、図６に示す、参考フレキ（ガラスエポキシ基板で補強した片面配線フレキ基板）を挿抜することとし、これの端子部に対応した配線パターンを前述した工程どおりエッチングで形成した。端子は１．０ｍｍピッチであり、配線幅は０．６５ｍｍ、配線間隙は０．３５ｍｍである。両側の端子から基板外形までの間隙は、それぞれ０．６７５ｍｍある。このため、切り込みの幅は、０．６７５ｍｍより小さくする必要がある。図の符号５は、積層プロセスを終了後、製品として切り離す外形線を示すものである。図の符号６は、このような個片の製品を、所定の基板に複数個配置するための単データを設計した領域を示す。

（実施例２）
実施例１で説明した図１のガイド用基板の、両側に、それぞれ、図２の符号７に示すコネクタ端子部とケーブル配線対応の引き回し配線を兼用した配線基板（以下兼用基板）を、少なくともコネクタ端子部が内側、すなわち、ガイド用基板の両面側に対向するように配置した。その際、兼用基板とガイド用基板の層間には、図の符号８で示す領域に接着剤を配置した。本実施例では、日立化成工業製ＫＳ７００３（厚さ２５μｍ）を、ガイド用基板の両面側に配置した。このときの位置あわせは、図１の符号３で示したガイドパターン（φ２．０穴あけ済み）を利用し、あらかじめ対応する位置に穴明けを行った接着剤をφ２．０のガイドピンを挿入して位置決め配置した。この接着剤の配置後、硬化を開始しない１１０℃で、アイロンにより、アイロンの自重程度で仮接着を行い、ガイドピンをはずした。

この位置あわせでは、接着剤の切り込み部分での位置関係を設計に反映することが重要である。接着剤は、後に、加熱・加圧して接着機能を発現する際に、層方向に流動するが、本発明では、これらの流れ量を勘案して、切り込み部分の外側で接着剤の流動が止まるように、あらかじめ接着剤の切り出しサイズを流れ量を勘案して裁断するか、あるいは、流れ量が多くても、切り込み部分とは接着して、後に、図の符号９で示すガイド用基板が離脱できないような接着がおこらないように切り込み部分の幅を広げて、ガイド用基板の符号９に示す部分を、後に除いた際に出来る空間の沿面が、ガイド用基板の沿面となる場合や、その沿面に接着剤がはみ出た場合でも、その沿面が、挿入される基板や、カード、チップの外形を締め付け、挿入の阻害にならないように、後述するプロセス全体も含めて、設計および製造条件出しを行った。積層時の最適な温度は１６０℃から１８０℃で、製品圧は２ＭＰａから４ＭＰａであり、望ましくは２．５ＭＰａ以下、真空度は、１．０ｔｏｒｒ以下であり、望ましくは０．２ｔｏｒｒ以下が望ましい。

（実施例３）
つぎに、この兼用配線基板には、ジャパンゴアテックス社製熱可塑性液晶ポリマーＢＩＡＣ ＣＣの１２５μｍ厚さの両面銅張り基材を用いた。内側の配線は、コネクタ端子部とケーブル配線対応の引き回し配線をエッチングで形成し、その外側は、積層時に、嵌合の強度を安定させるための基材変形用窓を、切り込み部分の所定の範囲を含むように、この実施例では、図３の符号１０で示した部分がエッチングされ、その他の部分はベタのエッチングされない部分として残し、積層時に内側の基材が変形しないように平坦に保持される部分として機能する。積層した後には、ガイド用基板のうち、符号１１で示す外形抜き取り線を切断した後に、これを抜き取り、基板や、カード、チップが挿入される空間を生じさせた。

（実施例４）
図４（ａ）は、実施例３で示した正面図である。この基材変形用窓と平坦なベタのエッチングされない部分を断面でみると図４（ｂ）に示すとおりとなる。積層時には、この基材窓の外側、すなわち兼用基板の外側に、符号１３に示すクッション材を配置して加熱、加圧を行った。このときのクッション材としては、ＰＥ：積水化学ポリエチレンシート（厚み１００μｍ）、ＰＰ：東レ トレファン（厚み６０μｍ）などを組み合わせて嵌合強度を調整した。図の符号１４に示すように、ＳＵＳ（２．０ｍｍ厚）の基板を用いた。

（実施例５）
積層後、大気圧、保護具をもちいてハンドリングできる程度の常温（２５℃）〜８０℃以下の程度まで冷却して、プレス構造のうち、クッション材料やＳＵＳ板を解体した後に、実施例３で示したとおり、符号１１で示した部分をルーター加工機で切断して、当初切り込み部分を設けた部分と合わせてこの部分のガイド用基板を、矢印方向に、ゆっくりと引き出した。このときの温度は、すでに常温近くになっていることが望ましい。符号１０で示したところで兼用基板の基材が変形して、ガイド用基板の端子と適度な、圧力で嵌合していることが確かめられた。

本発明によれば、電気化学的測定基板、メモリカード、センサーチップなどを挿入し、電気的接続をとって使用するシステムにおいて、高精度の嵌合を実現するための、精密金型を用いた筐体の作製、端子リードの機械加工、それらの実装ハウジング加工が不要である。また、コネクタのコストは、少量多品種に対応した場合でも低減が容易である。さらに、挿入する基板、カード、チップの厚さや接続端子設計では、設計の自由度が増大し、高精度の嵌合精度と低コスト化と設計の自由度を有するコネクタ端子とケーブルが一体化された部材が得られる。これにより、コネクタとケーブルの個別の実装が不要となり、大幅なコスト制限も可能となる。また、嵌合の強度は、積層時の副資材構成や積層時の基材変形窓の調整により連続的に変化させることができる。

本発明のガイド用基板の構造を示す正面図である。 本発明のコネクタ用基板の構造を示す正面図である。 本発明のコネクタ用基板の構造を示す正面図である。 （ｂ）は、コネクタ用基板の製造方法を説明するためのプレス構成断面図を示すものであり、（ａ）は、正面図である。 コネクタを製造する方法を説明するための正面図であり、（ａ）は、切り込み部分を抜く前であり、（ｂ）は、切り込み部分を抜いた後である。 従来例のコネクタ実装基板とコネクターに嵌合させるセンサー用基板のパターン図である。

符号の説明

１ 基材
２ 挿抜が予定される空間に対応した切り込み部分
３ 積層用ガイド（ガイドパターン）
４ 挿入基板に対応した電極端子群（接続端子部に対応したパターン）
５ 個片外形データ枠（外形線）
６ 割付個片データ枠（単データを設計した領域）
７ コネクタ端子部とケーブル配線対応の引き回し配線
８ 接着剤貼付領域
９ 接着剤未貼付領域
１０ 嵌合の強度を安定させるための基材変形用窓
１１ 接着剤未貼付領域離脱用切り取り線（外形抜き取り線）
１２ 接着剤層
１３ プレス副資材（クッション材）
１４ ＳＵＳ板

Claims (4)

1. 挿抜して使用する基板、カード、チップの厚さを勘案して選定した配線基板面内に、挿抜が予定される空間に対応した切り込み部分を有してなるガイド用基板の両面のそれぞれに、基板の内側に配線を、外側にベタの金属層を配置してなる兼用配線基板と、該兼用配線基板及び前記ガイド用基板を接続するための接着材とを配置し、その際、該接着材は、切り込み部分には形成しないで位置合わせ積層した構造を有し、
   前記兼用配線基板の内側の配線がコネクタ端子部とケーブル配線対応の引き回し配線とが一体化された構造をなし、外側のベタの金属層には、嵌合の強度を安定させるための基材変形用窓を、切り込み部分の所定範囲を含むように設けた構造を有する、コネクタ用基板。
2. 兼用配線基板の基板が、熱可塑性液晶ポリマーを用いてなる、請求項１に記載のコネクタ用基板。
3. 兼用配線基板の積層時に、プレス構成の副資材に弾性の低い基材を用いることにより、前記兼用配線基板の基材部分を、切り込み部分の所定範囲で、ガイド用基板に圧接してなる、請求項２に記載のコネクタ用基板。
4. 請求項２又は３に記載のコネクタ用基板を用いたコネクタの製造方法において、前記ガイド用基板と前記兼用配線基板とを接続後、前記ガイド基板の切り込み部分を抜いて、凹型構造を形成する、コネクタの製造方法。

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