JP3547698B2 - 対向電極間の電気的接続方法、接続構造及びコネクタ - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、対向する電極間の電気的接続方法、接続構造及びコネクタに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、表面実装型LSI、液晶表示パネル、プラズマディスプレイ、電子回路基板等の電子部材の電極間の電気的接続は、ACF(Anisotropic・Conductive・Film:異方性導電膜)等の接合剤を用いて熱圧着する方法により行われるか、あるいは、弾性体コネクタを対向する電子部材の電極間に配置して、圧接することにより電極間を電気的に接続する方法などが行われている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ACFによる熱圧着の場合、電子部材の電極端子間の正確な位置合わせが必要であり、接続作業が容易ではなかった。
更には熱圧着による電子部材の破壊、例えばCOG(Chip・On・Glass)型液晶においては、熱圧着に起因して生じる残留応力のために液晶表示パネルや液晶駆動用IC等に負担が加わったり、液晶駆動用ICを接合しているACFが熱圧着による熱により軟化し、液晶駆動用ICの接続に不具合が発生する恐れがあった。
なお、熱圧着の温度を低く設定することにより、このような不具合の発生を回避することも可能であるが、こうすると充分な接着強度が得られなくなる可能性が有る。
また、一回熱圧着してしまうと剥離が極めて難しく、例えば液晶表示パネルの表示テストにおいて接続不良や、FPCの不良等、液晶表示パネルに起因しない表示不良が発生したような場合、液晶表示パネルは良品であるのに関わらず、リペアが出来ずに、高価な液晶表示パネルを廃棄しなくてはならないといった問題もある。
また、弾性体コネクタを用いて圧接する方法の場合、剥離はできるが、電極に対するコネクタの正確な位置合わせが容易でなく生産性が上がらないという問題がある。
【0004】
本発明の課題は、ACF等の熱圧着工程による電子部材の破壊や過負荷、高価な電子部材の廃棄といったコスト、収率の問題を解決し、電子部材間の接続作業を簡便かつ容易に行うことのできる接続方法及びそのコネクタの提供にある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上述課題を解決するために、本発明は、次のような手段を採用した。
請求項1に記載の発明は、対向する該電子部材のそれぞれの電極間をコネクタを用いて接続する電気的接続方法であって、前記コネクタが、弾性体コネクタとクリップ部材とを一体化して構成されるとともに、前記電子部材の一方の電極部分外を前記クリップ部材でクリップすることによって、前記弾性体コネクタの一端を該電子部材の電極部分に当接させ、該弾性体コネクタの他端に他方の電子部材の電極を当接させて、該弾性体コネクタをこれら電子部材により圧縮し、該電子部材の対向する電極間を電気的接続することを特徴としている。
【0006】
請求項2に記載の発明は、対向する電子部材のそれぞれの電極間を電気的に接続するコネクタであって、前記コネクタが、弾性部材の両面に電極が形成され、該両面の電極間がそれぞれ導通している弾性体コネクタと、該弾性体コネクタが一体化され、前記電子部材の一方の電極部分外をクリップすることによって、前記弾性体コネクタの電極と該電子部材の電極とが当接するように構成されたクリップ部材とを備えたことを特徴とするコネクタであり、好ましくは弾性体コネクタは、断面略X字状の絶縁性エラストマーと、該絶縁性エラストマーの略X字状に延びたアームの1つの表面先端からX字の中心点をほぼ対称点とする対向する他のアームの裏面先端へと延出する導電線条材とを備えている。
【0007】
請求項3に記載の発明は、一対の電子部材を対向させて電極同志を対向配置し、電極間に請求項2に記載のコネクタを介在させて、電極間の電気的接続をするように構成した接続構造である。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るコネクタの実施形態について説明する。
本発明に係るコネクタは、一対の電子部材を対向させ、対向させた電極(電極端子)間を電気的に接続するものであって、弾性部材の両面に電極が形成され両面の電極間がそれぞれ導通している弾性体コネクタと、該弾性体コネクトと一体的に形成され前記電子部材の電極部分外をクリップさせると弾性体コネクタの電極がその電子部材の電極に当接するように構成されたクリップ部材とを備えたものである。このコネクタが用いられる電子部材としては、表面実装型LSI、液晶表示パネル、プラズマディスプレイ、電子回路基板等があるが、以下、電子部材として、一方が液晶表示パネル、他方が回路基板の場合について説明する。
【0009】
図1は、本発明の実施形態であるコネクタ10を、液晶表示パネルと回路基板の電極間の電気的接続に使用した液晶表示装置100の縦断面図であり、図2はその分解斜視図である。
図において、101は回路基板、102は液晶表示パネル、103はバックライト用LED、104はバックライト用LED103の光を液晶表示パネル102の背面に導くためのライトガイド、105はシールドケース、106は液晶駆動用ICである。また、101aは回路基板101に形成された電極端子、102aは液晶表示パネル102に形成された電極端子であり、これら電極端子101a、102aを電気的に接続するためのものがコネクタ10である。
【0010】
コネクタ10は、圧接型(弾性体)コネクタ12と、金属製クリップ部材14とを一体化させ、金属製クリップ部材14により液晶表示パネル102の電極端子102a部分に圧接型コネクタ12を取付け保持し、液晶表示パネル102及び回路基板101間でコネクタ12を圧縮することで電気的接続を行うものである。このコネクタ10の詳細については実施例1に記載する。
【0011】
接続に用いる圧接型コネクタは、液晶表示パネルの駆動電流の大きさによって選択すれば良く、液晶表示パネルの駆動用ICが回路基板側に搭載され、液晶表示パネルに入力される電流が小さい場合などは、コネクタ自体に大きな電流容量を必要としないため、図6に示すようなゴムコネクタ62を使用すれば良く、COG型液晶表示パネルのように、液晶駆動用ICが液晶表示パネルに直接搭載されており、比較的大きな電流を必要とするような場合、ゴムコネクタでは抵抗値が高く、電流容量が少ないため、電流による発熱が発生しやすく、また、信号の遅延や損失が発生するため使用は好ましくない。
【0012】
従って、導体に金属箔を線条形に加工した物、もしくは金属ワイヤーを用いた、電流容量の大きい圧接型コネクタ、たとえば、図1に示すX型コネクタ12、図3に示す金属細線U字型コネクタ32あるいは図4、図5に示す金属細線コネクタ42、52等を用いれば良い。
【0013】
金属細線コネクタ52は、一定ピッチ配列した金属ワイヤー52cを絶縁性エラストマー52a、52bで挟持したものを金属ワイヤー52c方向が一定になるように積層し、この物をスライスした後、適宜寸法に切断する金属細線マトリックス型コネクタ52としたもので、金属細線コネクタ42の代わりにこのようにして良い。
最近では液晶表示パネルの薄型化・軽量化が進み、液晶表示パネル自体の強度が低下している。
従って圧接型コネクタを使用する場合においては、低い圧縮荷重での接続が必要であるため、接続時の圧縮荷重が低く抑えられる、X型コネクタ12の使用が最も望ましい。
【0014】
圧接型コネクタに金属箔を線条体に加工した物を用いる場合、その素材には銅、アルミニウム、アルミニウム−けい素合金、真鍮、りん青銅、ベリリウム銅、ニッケル、ニッケル−チタン合金、モリブデン、タングステン、ステンレス、鉄、鉄−炭素合金などを用いることができ、これらの表面に金または金合金などのメッキ加工を施すことが望ましい。
特にステンレスに金メッキを施したものは、接触抵抗が低く、かつ、素材自体のバネ性があるため、コネクターの座屈防止や、繰り返し圧縮性において優れ、また、コストが低く抑えられるため最も望ましい。
この時に金属箔の厚みは0.01〜0.5mmとし、好ましくは0.02〜0.5mmが良い。
0.01mm未満では材料自体の強度が無く、製品とした場合の耐久性が悪く、成形時のハンドリンク性が悪くなる。
0.5mm以上では材料の剛性が高すぎ、接続荷重を低く抑えることが困難となり、また加工性が低下する。
【0015】
金属箔を一定ピッチの導電線条体に加工する方法としては、エッチング、レーザー、スタンピングプレスによる抜き加工等を用いることが出来る。
ピッチ精度を必要とし、接続電極幅が狭い場合、例えば0.03〜0.5mmピッチでは、エッチングにより金属箔を所定のピッチに加工するのが良い。
逆に接続電極幅が広い場合、例えば0.5〜2.0mmピッチではレーザーにて所定のピッチに加工する方法、スタンピングプレスによる抜き加工等を用いると量産性やコストの面で良い。
【0016】
また、圧接型コネクタに金属ワイヤーを用いる場合、その素材には金、金合金、銅、アルミニウム、アルミニウム−けい素合金、真鍮、りん青銅、ベリリウム銅、ニッケル、ニッケル−チタン合金、モリブデン、タングステン、ステンレス、鉄、鉄−炭素合金などを用いることができ、金、金合金以外の素材表面には金または金合金などのメッキ加工を施すことが望ましい。
【0017】
金属ワイヤーの直径は、0.01mm〜0.5mm程度の物が使用出来るが、0.01mm未満ではワイヤー自体の強度が低いため加工性が悪く、また、直径が0.1mmを越えると、逆に強度が高くなりすぎ、コネクタにしたときの接圧が高くなりすぎてしまうため、直径0.02mmから0.1mmの範囲が最も望ましい。
【0018】
圧接型コネクタにゴムコネクタを用いる場合、導電性エラストマー及び絶縁性エラストマーを交互積層し、非圧接面側に一対の絶縁性エラストマーからなるサポート材を付与した圧接型ゴムコネクタを用いる。
ゴムコネクタに用いられる絶縁性エラストマーは弾性を有し、かつ絶縁性を有するエラストマー部材が良く、シリコーンゴム、ポリブタジエンゴム、天然ゴム、ポリイソプレンゴム、ウレタンゴム、クロロプレンゴム、ポリエステル系ゴム、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム、エピクロルヒドリンゴムの非発泡材料、またはこれらの発泡材料などが使用できる。
中でも、電気絶縁性、耐熱性、圧縮永久歪みに優れるシリコーンゴムの使用が最も望ましい。
【0019】
また、導電性エラストマーは前記した各種エラストマー素材に、カーボン、グラファイト、金、銀、銅、ニッケルといった導電性を有する素材、またはこれらのメッキ加工を施した粉体、微小球体、鱗片状体を添加したものが使用できる。絶縁性及び導電性エラストマー部材のゴム強度は、低いゴム硬度の場合、低い接圧が得られるが、圧縮による永久歪や、熱によるへたりが発生しやすい。
また、高いゴム硬度を有する材料は接圧が高くなってしまう。
従って、接圧が低く、かつ永久歪の少ないエラストマー部材として、ゴム硬度10〜70°Hが良く、好ましくはゴム硬度30〜60°Hのシリコーンゴムの使用が望ましい。
【0020】
金属製クリップ部材は、銅、アルミニウム、アルミニウム−けい素合金、真鍮、りん青銅、ペリリウム銅、ニッケル、ニッケル−チタン合金、モリブデン、タングステン、ステンレス、鉄、鉄−炭素合金などの素材を用いることができるが、クリップとしての機能を考慮した場合、バネ性の高い素材を使用することが好ましく、中でもステンレスが、バネ性・加工性・コスト的に優れるため最も望ましい。
【0021】
金属製クリップ部材の形状は、液晶表示パネルの大きさ・厚み・使用する圧接型コネクタの大きさ・種類等によって異なってくるため、各液晶表示パネルに応じた設計を行う必要があるが、液晶表示パネルへの保持・固定を行う部分(クリップ部分)は、金属製クリップ部材中に少なくとも一カ所以上、望ましくは、液晶表示パネルへの固定強度等を考慮した場合、2カ所以上設けるのが良く、また、金属製クリップ部材の長さは、使用する液晶表示パネルの長さと同じにしておくことが望ましい。
これは、液晶表示パネルの端面と金属製クリップ部材の長さ方向端面の位置を合わせるだけで容易に位置決めが出来、作業性が向上するからである。
【0022】
クリップ部分の形状は、略断面形状が‘コ’あるいは‘C’のような形状が金属製部材の加工性、液晶表示パネル端子部分への保持・固定のし易さ等から考えても好ましいが、液晶表示パネルの電極端子部分外を挟み込み、保持・固定できる形であれば良い。
この時クリップ部分の開口部の端部を、クリップの広がる方向に若干曲げておく、またはクリップの閉まる方向に折り返しておくことにより、液晶表示パネル端子部分への取り付けが容易になるため望ましい。
なお、上述したなかでは、金属製クリップ部材でクリップするところを、液晶表示パネルとしているが、回路基板側をクリップするようにしても同じことが行える。
【0023】
【実施例】
(実施例1)
図1,2に示すコネクタ10の製造方法について説明する。
大きさ30mm×100mm、厚み50μmのステンレス板を、外周部10mmの額縁部を残して0.07mmピッチ・導体長さ10mmにスリット部をエッチングし、この物に下地ニッケル、表面金メッキ処理を施した。
エラストマー支持体成形用金型に、硬化後ゴム硬度50°Hのシリコーンゴムを充填し、これを120゜C・5分間加圧加熱し略V字状のシリコーンゴム支持体12a、12bとした。なお、これらシリコーンゴム支持体12a、12bは本発明にいう第一、第二の支持弾性体に相当する。
【0024】
上記に得られたシリコーンゴム支持体にシリコーン系接着剤を20μm厚に塗布し、この物二つと前記ステンレス板を導体部材長さの中心点を基準として点対称となるように接着用治具にセットした後、120℃で5分間加圧加熱し、出来上がった成形体から不要部分の額縁部とスリット部を切断除去して導電線条材12cを形成し、更にスリット部ピッチ配列方向に約15mmの長さに切断し、図1、2に示すような幅約1.5mm、高さ約1.5mm、長さ約15mmのX型コネクタ12とした。
【0025】
次いで、厚み100μmのステンレス板を、金属製クリップ部材の展開形状に、プレス加工にて打ち抜いた後、所定の形状に曲げ加工して、長さ約40mm、幅約2.5mm、高さ約2.0mmで、長さ方向の両端部分に略断面形状が‘コ’の字をしたクリップ部分を有する金属製クリップ部材14とした。
この物にシリコーン系接着剤を塗布し、前記X型コネクタ12を取付け、120゜Cで10分間加熱することにより接着固定して、金属製クリップ部材付X型コネクタ10を得た。
この物を、COG型液晶表示パネルの端子部分に、金属製クリップ部材のクリップ部分を用いて取付け、回路基板との間で圧縮したところ、液晶表示パネルが正常に点灯し、安定した導通が得られることが確認された。
【0026】
(実施例2)
図3に示すコネクタ30の製造方法について説明する。
下地ニッケルメッキ、表面金メッキを施した直径40μmの真鍮線32cを、硬化後ゴム硬度50゜H、厚み100μmの未硬化シリコーンゴム上に、0.1mmピッチにて一定間隔で配列し、この物を120°Cで30分間加熱・硬化させ、更に真鍮線32cの配列方向に直交する方向に約9mmの長さで切断した。
次いでこの物を治具に掘られた、幅約3mm、深さ約2mmのU字型の溝に、真鍮線32cが、外面に来るように押し込み、更に加熱によりスポンジ状に発泡し、硬化後ゴム硬度が20゜Hとなる未硬化シリコーンゴム32aを充填し、蓋をかぶせた後、120゜Cで5分間加熱・発泡・硬化させた後に取り出し、真鍮線の配列方向に約10mmの長さに切断し、幅約2mm、高さ約3mm、長さ約10mmの金属細線U字型コネクタ32とした。
【0027】
次いで、厚み100μmのステンレス板を、金属製クリップ部材の展開形状に、プレス加工にて打ち抜いた後、所定の形状に曲げ加工して、長さ約30mm、幅約2.5mm、高さ約2.0mmで、長さ方向の両端部分に略断面形状が‘コ’の字をしたクリップ部分を有する金属製クリップ部材34とした。
この物にシリコーン系接着剤を塗布し、前記金属細線U字型コネクタ32を取付け、120゜Cで10分間加熱することにより接着固定して、金属製クリップ部材付金属細線U字型コネクタ30を得た。
この物を、COG型液晶表示パネルの端子部分に、金属製クリップ部材34のクリップ部分を用いて取付け、回路基板との間で圧縮したところ、液晶表示パネルが正常に点灯し、安定した導通が得られることが確認された。
【0028】
(実施例3)
図4に示すコネクタ40についての製造方法について説明する。
下地ニッケルメッキ、表面金メッキを施した直径30μmの真鍮線42cを、硬化後ゴム硬度30゜H、厚み100μmの未硬化シリコーンゴム上に、0.05mmピッチにて一定間隔で配列し、更に、硬化後ゴム硬度30゜H、厚み100μmの未硬化シリコーンゴムを、配列した真鍮線42c上に貼り、この物を120℃で30分間加熱・硬化させ、この物の両表面に、シリコーン系接着剤を厚み20μmで塗布し、ここに厚み約0.9mm、ゴム硬度30゜Hのシリコーンゴム板(サポート材)42a,42bを貼り合わせ、更に120゜Cで10分間加熱・硬化させた後、真鍮線の配列方向に約20mm、真鍮線の配列方向に直交する方向に約5mmに切断し、長さ約20mm、幅約2mm、高さ約5mmの金属細線コネクタ42とした。
【0029】
次いで、厚み80μmのステンレス板を、金属製クリップ部材の展開形状に、プレス加工にて打ち抜いた後、所定の形状に曲げ加工して、長さ約30mm、幅約3mm、高さ約3mmで、長さ方向の両端部分に略断面形状が‘C’の字をしたクリップ部分を有する金属製クリップ部材44とした。
この物にシリコーン系接着剤を塗布し、前記金属細線コネクタ42を取付け、120゜Cで10分間加熱することにより接着固定して、金属製クリップ部材付金属細線コネクタ40を得た。
この物を、COG型液晶表示パネルの端子部分に、金属製クリップ部材のクリップ部分を用いて取付け、回路基板との間で圧縮したところ、液晶表示パネルが正常に点灯し、安定した導通が得られることが確認された。
【0030】
(実施例4)
図5に示すコネクタ50の製造方法について説明する。
下地ニッケルメッキ、表面金メッキを施した直径40μmの真鍮線52cを、硬化後ゴム硬度50゜H、厚み100μmの未硬化シリコーンゴム52a上に、0.2mmピッチにて一定間隔で配列し、更に、硬化後ゴム硬度50゜H、厚み100μmの未硬化シリコーンゴム52bを、配列した真鍮線52c上に貼り、この物を120゜Cで30分間加熱・硬化させ、この物10枚をシリコーン系接着剤にて真鍮線の配列方向を揃えて貼り合わせ、更に120゜Cで10分間加熱・硬化させた後、真鍮線の配列方向に直交する方向に約2.5mmに切断し、更にこの物を長さ約15mm、幅約2mmに切断し、長さ約15mm、幅約2mm、高さ約2.5mmの金属細線マトリックス型コネクタ52とした。
【0031】
次いで、厚み100μmのステンレス板を、金属製クリップ部材の展開形状に、プレス加工にて打ち抜いた後、所定の形状に曲げ加工して、長さ約25mm、幅約3mm、高さ約3mmで、長さ方向の両端部分に略断面形状が‘C’の字をしたクリップ部分を有する金属製クリップ部材54とした。
この物にシリコーン系接着剤を塗布し、前記金属細線マトリックス型コネクタ52を取付け、120゜Cで10分間加熱することにより接着固定して、金属製クリップ部材付金属細線マトリックス型コネクタ50を得た。
この物を、COG型液晶表示パネルの端子部分に、金属製クリップ部材のクリップ部分を用いて取付け、回路基板との間で圧縮したところ、液晶表示パネルが正常に点灯し、安定した導通が得られることが確認された。
【0032】
(実施例5)
図6に示すコネクタ60の製造方法について説明する。
厚み50μmの絶縁性シリコーンゴム62aと、厚み50μmの導通性シリコーンゴム62cを交互に積層し、この物を積層方向に対し直交方向に厚み0.6mmで切断し、この物の両表面にシリコーン系接着剤を20μmの厚みに塗布し、ここに厚み約0.93mm、ゴム硬度20゜Hのシリコーンゴム板(サポート材)62bを貼り、140゜Cで10分間加熱・硬化させた後、絶縁性シリコーンゴムと導電性シリコーンゴムの積層方向に約30mm、これに直交する方向に約3mmの大きさに切断し、長さ約30mm、幅約2.5mm、高さ約3mmのゴムコネクタ62とした。
【0033】
次いで、厚み100μmのステンレス板を、金属製クリップ部材の展開形状に、プレス加工にて打ち抜いた後、所定の形状に曲げ加工して、長さ約45mm、幅約3mm、高さ約3mmで、長さ方向の両端部分に略断面形状が‘C’の字をしたクリップ部分を有する金属製クリップ部材64とした。
この物にシリコーン系接着剤を塗布し、前記ゴムコネクタを取付け、120゜C・10分間加熱することにより接着固定して、金属製クリップ部材付ゴムコネクタ60を得た。
この物を、液晶表示パネル端子部分に、金属製クリップ部材のクリップ部分を用いて取付け、回路基板との間で圧縮したところ、液晶表示パネルが正常に点灯し、安定した導通が得られることが確認された。
【0034】
なお、上記実施の形態及び実施例中では、クリップ部材として金属部材を用いたが、同様の効果を奏するものならば例えばプラスチック等の他の部材でも良い。
なお、上記実施の形態では、液晶表示パネルと回路基板間の対向する電極間の接続にコネクタ10を用いたが、冒頭で説明したように、このコネクタが用いられる電子部材としては、表面実装型LSI、液晶表示パネル、プラズマディスプレイ、電子回路基板等種々のものがある。
【0035】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ACF等の熱圧着工程が不要のため、熱圧着による電子部材の破壊を防止でき、かつ、電子部材の対向する電極間の接続作業をクリップを用いることにより極めて容易に行うことが可能となり、生産能力が向上する。
また、電子部材の一方に不良が発生した場合にも、簡便かつ容易にリペアが可能であり、良品である他方の高価な電子部材も廃棄しなくてはならないといった問題も解決でき、コストメリットも大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態であるコネクタを液晶表示パネルと回路基板との接続に用いた液晶表示装置の縦断面図である。
【図2】図1に示す液晶表示装置の分解斜視図である。
【図3】コネクタの実施例2を示し、(a)は分解図、(b)は組立て図である。
【図4】コネクタの実施例3を示し、(a)は分解図、(b)は組立て図である。
【図5】コネクタの実施例4を示し、(a)は分解図、(b)は組立て図である。
【図6】コネクタの実施例5を示し、(a)は分解図、(b)は組立て図である。
【符号の説明】
10、30、40、50、60 コネクタ
12、32、42、52、62 圧接型(弾性体)コネクタ
12c、32c、42c、52c 金属細線(導電線条材)
14、34、44、54、64 金属製クリップ部材
100 液晶表示装置
101 回路基板
101a 電極端子
102 液晶表示パネル
102a 電極端子
【発明の属する技術分野】
本発明は、対向する電極間の電気的接続方法、接続構造及びコネクタに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、表面実装型LSI、液晶表示パネル、プラズマディスプレイ、電子回路基板等の電子部材の電極間の電気的接続は、ACF(Anisotropic・Conductive・Film:異方性導電膜)等の接合剤を用いて熱圧着する方法により行われるか、あるいは、弾性体コネクタを対向する電子部材の電極間に配置して、圧接することにより電極間を電気的に接続する方法などが行われている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ACFによる熱圧着の場合、電子部材の電極端子間の正確な位置合わせが必要であり、接続作業が容易ではなかった。
更には熱圧着による電子部材の破壊、例えばCOG(Chip・On・Glass)型液晶においては、熱圧着に起因して生じる残留応力のために液晶表示パネルや液晶駆動用IC等に負担が加わったり、液晶駆動用ICを接合しているACFが熱圧着による熱により軟化し、液晶駆動用ICの接続に不具合が発生する恐れがあった。
なお、熱圧着の温度を低く設定することにより、このような不具合の発生を回避することも可能であるが、こうすると充分な接着強度が得られなくなる可能性が有る。
また、一回熱圧着してしまうと剥離が極めて難しく、例えば液晶表示パネルの表示テストにおいて接続不良や、FPCの不良等、液晶表示パネルに起因しない表示不良が発生したような場合、液晶表示パネルは良品であるのに関わらず、リペアが出来ずに、高価な液晶表示パネルを廃棄しなくてはならないといった問題もある。
また、弾性体コネクタを用いて圧接する方法の場合、剥離はできるが、電極に対するコネクタの正確な位置合わせが容易でなく生産性が上がらないという問題がある。
【0004】
本発明の課題は、ACF等の熱圧着工程による電子部材の破壊や過負荷、高価な電子部材の廃棄といったコスト、収率の問題を解決し、電子部材間の接続作業を簡便かつ容易に行うことのできる接続方法及びそのコネクタの提供にある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上述課題を解決するために、本発明は、次のような手段を採用した。
請求項1に記載の発明は、対向する該電子部材のそれぞれの電極間をコネクタを用いて接続する電気的接続方法であって、前記コネクタが、弾性体コネクタとクリップ部材とを一体化して構成されるとともに、前記電子部材の一方の電極部分外を前記クリップ部材でクリップすることによって、前記弾性体コネクタの一端を該電子部材の電極部分に当接させ、該弾性体コネクタの他端に他方の電子部材の電極を当接させて、該弾性体コネクタをこれら電子部材により圧縮し、該電子部材の対向する電極間を電気的接続することを特徴としている。
【0006】
請求項2に記載の発明は、対向する電子部材のそれぞれの電極間を電気的に接続するコネクタであって、前記コネクタが、弾性部材の両面に電極が形成され、該両面の電極間がそれぞれ導通している弾性体コネクタと、該弾性体コネクタが一体化され、前記電子部材の一方の電極部分外をクリップすることによって、前記弾性体コネクタの電極と該電子部材の電極とが当接するように構成されたクリップ部材とを備えたことを特徴とするコネクタであり、好ましくは弾性体コネクタは、断面略X字状の絶縁性エラストマーと、該絶縁性エラストマーの略X字状に延びたアームの1つの表面先端からX字の中心点をほぼ対称点とする対向する他のアームの裏面先端へと延出する導電線条材とを備えている。
【0007】
請求項3に記載の発明は、一対の電子部材を対向させて電極同志を対向配置し、電極間に請求項2に記載のコネクタを介在させて、電極間の電気的接続をするように構成した接続構造である。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るコネクタの実施形態について説明する。
本発明に係るコネクタは、一対の電子部材を対向させ、対向させた電極(電極端子)間を電気的に接続するものであって、弾性部材の両面に電極が形成され両面の電極間がそれぞれ導通している弾性体コネクタと、該弾性体コネクトと一体的に形成され前記電子部材の電極部分外をクリップさせると弾性体コネクタの電極がその電子部材の電極に当接するように構成されたクリップ部材とを備えたものである。このコネクタが用いられる電子部材としては、表面実装型LSI、液晶表示パネル、プラズマディスプレイ、電子回路基板等があるが、以下、電子部材として、一方が液晶表示パネル、他方が回路基板の場合について説明する。
【0009】
図1は、本発明の実施形態であるコネクタ10を、液晶表示パネルと回路基板の電極間の電気的接続に使用した液晶表示装置100の縦断面図であり、図2はその分解斜視図である。
図において、101は回路基板、102は液晶表示パネル、103はバックライト用LED、104はバックライト用LED103の光を液晶表示パネル102の背面に導くためのライトガイド、105はシールドケース、106は液晶駆動用ICである。また、101aは回路基板101に形成された電極端子、102aは液晶表示パネル102に形成された電極端子であり、これら電極端子101a、102aを電気的に接続するためのものがコネクタ10である。
【0010】
コネクタ10は、圧接型(弾性体)コネクタ12と、金属製クリップ部材14とを一体化させ、金属製クリップ部材14により液晶表示パネル102の電極端子102a部分に圧接型コネクタ12を取付け保持し、液晶表示パネル102及び回路基板101間でコネクタ12を圧縮することで電気的接続を行うものである。このコネクタ10の詳細については実施例1に記載する。
【0011】
接続に用いる圧接型コネクタは、液晶表示パネルの駆動電流の大きさによって選択すれば良く、液晶表示パネルの駆動用ICが回路基板側に搭載され、液晶表示パネルに入力される電流が小さい場合などは、コネクタ自体に大きな電流容量を必要としないため、図6に示すようなゴムコネクタ62を使用すれば良く、COG型液晶表示パネルのように、液晶駆動用ICが液晶表示パネルに直接搭載されており、比較的大きな電流を必要とするような場合、ゴムコネクタでは抵抗値が高く、電流容量が少ないため、電流による発熱が発生しやすく、また、信号の遅延や損失が発生するため使用は好ましくない。
【0012】
従って、導体に金属箔を線条形に加工した物、もしくは金属ワイヤーを用いた、電流容量の大きい圧接型コネクタ、たとえば、図1に示すX型コネクタ12、図3に示す金属細線U字型コネクタ32あるいは図4、図5に示す金属細線コネクタ42、52等を用いれば良い。
【0013】
金属細線コネクタ52は、一定ピッチ配列した金属ワイヤー52cを絶縁性エラストマー52a、52bで挟持したものを金属ワイヤー52c方向が一定になるように積層し、この物をスライスした後、適宜寸法に切断する金属細線マトリックス型コネクタ52としたもので、金属細線コネクタ42の代わりにこのようにして良い。
最近では液晶表示パネルの薄型化・軽量化が進み、液晶表示パネル自体の強度が低下している。
従って圧接型コネクタを使用する場合においては、低い圧縮荷重での接続が必要であるため、接続時の圧縮荷重が低く抑えられる、X型コネクタ12の使用が最も望ましい。
【0014】
圧接型コネクタに金属箔を線条体に加工した物を用いる場合、その素材には銅、アルミニウム、アルミニウム−けい素合金、真鍮、りん青銅、ベリリウム銅、ニッケル、ニッケル−チタン合金、モリブデン、タングステン、ステンレス、鉄、鉄−炭素合金などを用いることができ、これらの表面に金または金合金などのメッキ加工を施すことが望ましい。
特にステンレスに金メッキを施したものは、接触抵抗が低く、かつ、素材自体のバネ性があるため、コネクターの座屈防止や、繰り返し圧縮性において優れ、また、コストが低く抑えられるため最も望ましい。
この時に金属箔の厚みは0.01〜0.5mmとし、好ましくは0.02〜0.5mmが良い。
0.01mm未満では材料自体の強度が無く、製品とした場合の耐久性が悪く、成形時のハンドリンク性が悪くなる。
0.5mm以上では材料の剛性が高すぎ、接続荷重を低く抑えることが困難となり、また加工性が低下する。
【0015】
金属箔を一定ピッチの導電線条体に加工する方法としては、エッチング、レーザー、スタンピングプレスによる抜き加工等を用いることが出来る。
ピッチ精度を必要とし、接続電極幅が狭い場合、例えば0.03〜0.5mmピッチでは、エッチングにより金属箔を所定のピッチに加工するのが良い。
逆に接続電極幅が広い場合、例えば0.5〜2.0mmピッチではレーザーにて所定のピッチに加工する方法、スタンピングプレスによる抜き加工等を用いると量産性やコストの面で良い。
【0016】
また、圧接型コネクタに金属ワイヤーを用いる場合、その素材には金、金合金、銅、アルミニウム、アルミニウム−けい素合金、真鍮、りん青銅、ベリリウム銅、ニッケル、ニッケル−チタン合金、モリブデン、タングステン、ステンレス、鉄、鉄−炭素合金などを用いることができ、金、金合金以外の素材表面には金または金合金などのメッキ加工を施すことが望ましい。
【0017】
金属ワイヤーの直径は、0.01mm〜0.5mm程度の物が使用出来るが、0.01mm未満ではワイヤー自体の強度が低いため加工性が悪く、また、直径が0.1mmを越えると、逆に強度が高くなりすぎ、コネクタにしたときの接圧が高くなりすぎてしまうため、直径0.02mmから0.1mmの範囲が最も望ましい。
【0018】
圧接型コネクタにゴムコネクタを用いる場合、導電性エラストマー及び絶縁性エラストマーを交互積層し、非圧接面側に一対の絶縁性エラストマーからなるサポート材を付与した圧接型ゴムコネクタを用いる。
ゴムコネクタに用いられる絶縁性エラストマーは弾性を有し、かつ絶縁性を有するエラストマー部材が良く、シリコーンゴム、ポリブタジエンゴム、天然ゴム、ポリイソプレンゴム、ウレタンゴム、クロロプレンゴム、ポリエステル系ゴム、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム、エピクロルヒドリンゴムの非発泡材料、またはこれらの発泡材料などが使用できる。
中でも、電気絶縁性、耐熱性、圧縮永久歪みに優れるシリコーンゴムの使用が最も望ましい。
【0019】
また、導電性エラストマーは前記した各種エラストマー素材に、カーボン、グラファイト、金、銀、銅、ニッケルといった導電性を有する素材、またはこれらのメッキ加工を施した粉体、微小球体、鱗片状体を添加したものが使用できる。絶縁性及び導電性エラストマー部材のゴム強度は、低いゴム硬度の場合、低い接圧が得られるが、圧縮による永久歪や、熱によるへたりが発生しやすい。
また、高いゴム硬度を有する材料は接圧が高くなってしまう。
従って、接圧が低く、かつ永久歪の少ないエラストマー部材として、ゴム硬度10〜70°Hが良く、好ましくはゴム硬度30〜60°Hのシリコーンゴムの使用が望ましい。
【0020】
金属製クリップ部材は、銅、アルミニウム、アルミニウム−けい素合金、真鍮、りん青銅、ペリリウム銅、ニッケル、ニッケル−チタン合金、モリブデン、タングステン、ステンレス、鉄、鉄−炭素合金などの素材を用いることができるが、クリップとしての機能を考慮した場合、バネ性の高い素材を使用することが好ましく、中でもステンレスが、バネ性・加工性・コスト的に優れるため最も望ましい。
【0021】
金属製クリップ部材の形状は、液晶表示パネルの大きさ・厚み・使用する圧接型コネクタの大きさ・種類等によって異なってくるため、各液晶表示パネルに応じた設計を行う必要があるが、液晶表示パネルへの保持・固定を行う部分(クリップ部分)は、金属製クリップ部材中に少なくとも一カ所以上、望ましくは、液晶表示パネルへの固定強度等を考慮した場合、2カ所以上設けるのが良く、また、金属製クリップ部材の長さは、使用する液晶表示パネルの長さと同じにしておくことが望ましい。
これは、液晶表示パネルの端面と金属製クリップ部材の長さ方向端面の位置を合わせるだけで容易に位置決めが出来、作業性が向上するからである。
【0022】
クリップ部分の形状は、略断面形状が‘コ’あるいは‘C’のような形状が金属製部材の加工性、液晶表示パネル端子部分への保持・固定のし易さ等から考えても好ましいが、液晶表示パネルの電極端子部分外を挟み込み、保持・固定できる形であれば良い。
この時クリップ部分の開口部の端部を、クリップの広がる方向に若干曲げておく、またはクリップの閉まる方向に折り返しておくことにより、液晶表示パネル端子部分への取り付けが容易になるため望ましい。
なお、上述したなかでは、金属製クリップ部材でクリップするところを、液晶表示パネルとしているが、回路基板側をクリップするようにしても同じことが行える。
【0023】
【実施例】
(実施例1)
図1,2に示すコネクタ10の製造方法について説明する。
大きさ30mm×100mm、厚み50μmのステンレス板を、外周部10mmの額縁部を残して0.07mmピッチ・導体長さ10mmにスリット部をエッチングし、この物に下地ニッケル、表面金メッキ処理を施した。
エラストマー支持体成形用金型に、硬化後ゴム硬度50°Hのシリコーンゴムを充填し、これを120゜C・5分間加圧加熱し略V字状のシリコーンゴム支持体12a、12bとした。なお、これらシリコーンゴム支持体12a、12bは本発明にいう第一、第二の支持弾性体に相当する。
【0024】
上記に得られたシリコーンゴム支持体にシリコーン系接着剤を20μm厚に塗布し、この物二つと前記ステンレス板を導体部材長さの中心点を基準として点対称となるように接着用治具にセットした後、120℃で5分間加圧加熱し、出来上がった成形体から不要部分の額縁部とスリット部を切断除去して導電線条材12cを形成し、更にスリット部ピッチ配列方向に約15mmの長さに切断し、図1、2に示すような幅約1.5mm、高さ約1.5mm、長さ約15mmのX型コネクタ12とした。
【0025】
次いで、厚み100μmのステンレス板を、金属製クリップ部材の展開形状に、プレス加工にて打ち抜いた後、所定の形状に曲げ加工して、長さ約40mm、幅約2.5mm、高さ約2.0mmで、長さ方向の両端部分に略断面形状が‘コ’の字をしたクリップ部分を有する金属製クリップ部材14とした。
この物にシリコーン系接着剤を塗布し、前記X型コネクタ12を取付け、120゜Cで10分間加熱することにより接着固定して、金属製クリップ部材付X型コネクタ10を得た。
この物を、COG型液晶表示パネルの端子部分に、金属製クリップ部材のクリップ部分を用いて取付け、回路基板との間で圧縮したところ、液晶表示パネルが正常に点灯し、安定した導通が得られることが確認された。
【0026】
(実施例2)
図3に示すコネクタ30の製造方法について説明する。
下地ニッケルメッキ、表面金メッキを施した直径40μmの真鍮線32cを、硬化後ゴム硬度50゜H、厚み100μmの未硬化シリコーンゴム上に、0.1mmピッチにて一定間隔で配列し、この物を120°Cで30分間加熱・硬化させ、更に真鍮線32cの配列方向に直交する方向に約9mmの長さで切断した。
次いでこの物を治具に掘られた、幅約3mm、深さ約2mmのU字型の溝に、真鍮線32cが、外面に来るように押し込み、更に加熱によりスポンジ状に発泡し、硬化後ゴム硬度が20゜Hとなる未硬化シリコーンゴム32aを充填し、蓋をかぶせた後、120゜Cで5分間加熱・発泡・硬化させた後に取り出し、真鍮線の配列方向に約10mmの長さに切断し、幅約2mm、高さ約3mm、長さ約10mmの金属細線U字型コネクタ32とした。
【0027】
次いで、厚み100μmのステンレス板を、金属製クリップ部材の展開形状に、プレス加工にて打ち抜いた後、所定の形状に曲げ加工して、長さ約30mm、幅約2.5mm、高さ約2.0mmで、長さ方向の両端部分に略断面形状が‘コ’の字をしたクリップ部分を有する金属製クリップ部材34とした。
この物にシリコーン系接着剤を塗布し、前記金属細線U字型コネクタ32を取付け、120゜Cで10分間加熱することにより接着固定して、金属製クリップ部材付金属細線U字型コネクタ30を得た。
この物を、COG型液晶表示パネルの端子部分に、金属製クリップ部材34のクリップ部分を用いて取付け、回路基板との間で圧縮したところ、液晶表示パネルが正常に点灯し、安定した導通が得られることが確認された。
【0028】
(実施例3)
図4に示すコネクタ40についての製造方法について説明する。
下地ニッケルメッキ、表面金メッキを施した直径30μmの真鍮線42cを、硬化後ゴム硬度30゜H、厚み100μmの未硬化シリコーンゴム上に、0.05mmピッチにて一定間隔で配列し、更に、硬化後ゴム硬度30゜H、厚み100μmの未硬化シリコーンゴムを、配列した真鍮線42c上に貼り、この物を120℃で30分間加熱・硬化させ、この物の両表面に、シリコーン系接着剤を厚み20μmで塗布し、ここに厚み約0.9mm、ゴム硬度30゜Hのシリコーンゴム板(サポート材)42a,42bを貼り合わせ、更に120゜Cで10分間加熱・硬化させた後、真鍮線の配列方向に約20mm、真鍮線の配列方向に直交する方向に約5mmに切断し、長さ約20mm、幅約2mm、高さ約5mmの金属細線コネクタ42とした。
【0029】
次いで、厚み80μmのステンレス板を、金属製クリップ部材の展開形状に、プレス加工にて打ち抜いた後、所定の形状に曲げ加工して、長さ約30mm、幅約3mm、高さ約3mmで、長さ方向の両端部分に略断面形状が‘C’の字をしたクリップ部分を有する金属製クリップ部材44とした。
この物にシリコーン系接着剤を塗布し、前記金属細線コネクタ42を取付け、120゜Cで10分間加熱することにより接着固定して、金属製クリップ部材付金属細線コネクタ40を得た。
この物を、COG型液晶表示パネルの端子部分に、金属製クリップ部材のクリップ部分を用いて取付け、回路基板との間で圧縮したところ、液晶表示パネルが正常に点灯し、安定した導通が得られることが確認された。
【0030】
(実施例4)
図5に示すコネクタ50の製造方法について説明する。
下地ニッケルメッキ、表面金メッキを施した直径40μmの真鍮線52cを、硬化後ゴム硬度50゜H、厚み100μmの未硬化シリコーンゴム52a上に、0.2mmピッチにて一定間隔で配列し、更に、硬化後ゴム硬度50゜H、厚み100μmの未硬化シリコーンゴム52bを、配列した真鍮線52c上に貼り、この物を120゜Cで30分間加熱・硬化させ、この物10枚をシリコーン系接着剤にて真鍮線の配列方向を揃えて貼り合わせ、更に120゜Cで10分間加熱・硬化させた後、真鍮線の配列方向に直交する方向に約2.5mmに切断し、更にこの物を長さ約15mm、幅約2mmに切断し、長さ約15mm、幅約2mm、高さ約2.5mmの金属細線マトリックス型コネクタ52とした。
【0031】
次いで、厚み100μmのステンレス板を、金属製クリップ部材の展開形状に、プレス加工にて打ち抜いた後、所定の形状に曲げ加工して、長さ約25mm、幅約3mm、高さ約3mmで、長さ方向の両端部分に略断面形状が‘C’の字をしたクリップ部分を有する金属製クリップ部材54とした。
この物にシリコーン系接着剤を塗布し、前記金属細線マトリックス型コネクタ52を取付け、120゜Cで10分間加熱することにより接着固定して、金属製クリップ部材付金属細線マトリックス型コネクタ50を得た。
この物を、COG型液晶表示パネルの端子部分に、金属製クリップ部材のクリップ部分を用いて取付け、回路基板との間で圧縮したところ、液晶表示パネルが正常に点灯し、安定した導通が得られることが確認された。
【0032】
(実施例5)
図6に示すコネクタ60の製造方法について説明する。
厚み50μmの絶縁性シリコーンゴム62aと、厚み50μmの導通性シリコーンゴム62cを交互に積層し、この物を積層方向に対し直交方向に厚み0.6mmで切断し、この物の両表面にシリコーン系接着剤を20μmの厚みに塗布し、ここに厚み約0.93mm、ゴム硬度20゜Hのシリコーンゴム板(サポート材)62bを貼り、140゜Cで10分間加熱・硬化させた後、絶縁性シリコーンゴムと導電性シリコーンゴムの積層方向に約30mm、これに直交する方向に約3mmの大きさに切断し、長さ約30mm、幅約2.5mm、高さ約3mmのゴムコネクタ62とした。
【0033】
次いで、厚み100μmのステンレス板を、金属製クリップ部材の展開形状に、プレス加工にて打ち抜いた後、所定の形状に曲げ加工して、長さ約45mm、幅約3mm、高さ約3mmで、長さ方向の両端部分に略断面形状が‘C’の字をしたクリップ部分を有する金属製クリップ部材64とした。
この物にシリコーン系接着剤を塗布し、前記ゴムコネクタを取付け、120゜C・10分間加熱することにより接着固定して、金属製クリップ部材付ゴムコネクタ60を得た。
この物を、液晶表示パネル端子部分に、金属製クリップ部材のクリップ部分を用いて取付け、回路基板との間で圧縮したところ、液晶表示パネルが正常に点灯し、安定した導通が得られることが確認された。
【0034】
なお、上記実施の形態及び実施例中では、クリップ部材として金属部材を用いたが、同様の効果を奏するものならば例えばプラスチック等の他の部材でも良い。
なお、上記実施の形態では、液晶表示パネルと回路基板間の対向する電極間の接続にコネクタ10を用いたが、冒頭で説明したように、このコネクタが用いられる電子部材としては、表面実装型LSI、液晶表示パネル、プラズマディスプレイ、電子回路基板等種々のものがある。
【0035】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ACF等の熱圧着工程が不要のため、熱圧着による電子部材の破壊を防止でき、かつ、電子部材の対向する電極間の接続作業をクリップを用いることにより極めて容易に行うことが可能となり、生産能力が向上する。
また、電子部材の一方に不良が発生した場合にも、簡便かつ容易にリペアが可能であり、良品である他方の高価な電子部材も廃棄しなくてはならないといった問題も解決でき、コストメリットも大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態であるコネクタを液晶表示パネルと回路基板との接続に用いた液晶表示装置の縦断面図である。
【図2】図1に示す液晶表示装置の分解斜視図である。
【図3】コネクタの実施例2を示し、(a)は分解図、(b)は組立て図である。
【図4】コネクタの実施例3を示し、(a)は分解図、(b)は組立て図である。
【図5】コネクタの実施例4を示し、(a)は分解図、(b)は組立て図である。
【図6】コネクタの実施例5を示し、(a)は分解図、(b)は組立て図である。
【符号の説明】
10、30、40、50、60 コネクタ
12、32、42、52、62 圧接型(弾性体)コネクタ
12c、32c、42c、52c 金属細線(導電線条材)
14、34、44、54、64 金属製クリップ部材
100 液晶表示装置
101 回路基板
101a 電極端子
102 液晶表示パネル
102a 電極端子
Claims (3)
- 対向する電子部材のそれぞれの電極間をコネクタを用いて接続する電気的接続方法であって、
前記コネクタが、弾性体コネクタとクリップ部材とを一体化して構成されるとともに、前記電子部材の一方の電極部分外を前記クリップ部材でクリップすることによって、前記弾性体コネクタの一端を該電子部材の電極部分に当接させ、該弾性体コネクタの他端に他方の電子部材の電極を当接させて、該弾性体コネクタをこれら電子部材により圧縮し、該電子部材の対向する電極間を電気的接続することを特徴とする対向電極間の電気的接続方法。 - 対向する電子部材のそれぞれの電極間を電気的に接続するコネクタであって、
前記コネクタが、弾性部材の両面に電極が形成され、該両面の電極間がそれぞれ導通している弾性体コネクタと、該弾性体コネクタが一体化され、前記電子部材の一方の電極部分外をクリップすることによって、前記弾性体コネクタの電極と該電子部材の電極とが当接するように構成されたクリップ部材とを備えたことを特徴とするコネクタ。 - 対向配置した第1と第2の電子部材のそれぞれの電極間をコネクタを用いて電気的接続する接続構造であって、
前記コネクタが、両面に電極を形成した弾性部材の両面の電極間をそれぞれ導通させた弾性体コネクタとクリップ部材とを一体的に構成して形成され、該クリップ部材を第1の電子部材の電極部分外にクリップして第1の電子部材の電極と該弾性体コネクタの電極とを当接させ、第1と第2の電子部材間に該弾性体コネクタを介在させて対向電極間を電気的接続する構成としたことを特徴とする対向電極間の電気的接続構造。
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