JPH0143438B2 - - Google Patents

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JPH0143438B2
JPH0143438B2 JP60204595A JP20459585A JPH0143438B2 JP H0143438 B2 JPH0143438 B2 JP H0143438B2 JP 60204595 A JP60204595 A JP 60204595A JP 20459585 A JP20459585 A JP 20459585A JP H0143438 B2 JPH0143438 B2 JP H0143438B2
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JP
Japan
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conductor
conductors
ribbon cable
flat ribbon
substrate
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Aanorudo Kurisuchansen Robaato
Marion Roozu Junia Furanku
Robaato Sumisu Jeemuzu
Deebitsudo Uusurei Kenesu
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International Business Machines Corp
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International Business Machines Corp
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Publication date
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Publication of JPH0143438B2 publication Critical patent/JPH0143438B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はフラツト・リボンケーブル同志を接続
する分野、又はフラツト・リボンケーブルを回路
基板或は他の回路素子へ接続する分野に係る。よ
り具体的に言えば、本発明は、可撓性基体上にデ
ポジツトされた重合体−銀インクの導電体を有す
るフラツト・リボンケーブルを、他の同種類の導
電体か又は、表面に金属導体を有する回路基板の
何れかへ超音波で加熱接着することに係る。
〔開示の概要〕
本願は、加熱することにより接着しうる基体上
に、デポジツトされたポリエステル接着材−銀粒
子導電性インクの導体を有する可撓性フラツト・
リボンケーブルに関係があり、そのようなケーブ
ルに超音波エネルギを印加することにより同じよ
うなケーブルと、又はリジツドな回路基板と接着
することを開示する。導電性インク導体は電気接
続を形成するよう接着され、且つ隣接する導電性
インク導体間の基体を優先的に接着することによ
つて、隣接するインク導体の間が短絡するような
横方向の変形を防止する。本明細書は優先的基体
接着の装置及び方法の両方を開示する。
〔従来技術〕
可撓性のフラツトケーブル、即ちフラツト・リ
ボンケーブルは製造コストが低いこと、製造が容
易なこと、そして素子の移動に適合性を持たすこ
との故に、タイプライタ、プリンタ及びマイクロ
コンピユータの如き製品に、益々広範囲に使われ
るようになつた。そのようなフラツト・リボンケ
ーブルを他のケーブル又は回路基板へ接続するた
めに、フラツト・リボンケーブルは通常、挿入式
のコネクタを必要とした。フラツト・リボンケー
ブルのコスト低下に伴つて、コネクタのコストは
リボンケーブルとコネクタとの組立体の全体のコ
ストに対して極めて大きな部分を占めて来た。ケ
ーブルが回路基板又は他のケーブルへ永久的に装
着され、取り外す必要がない場合には、コネクタ
は多額で且つ不必要な製造費及び組み立て費を浪
費する。
また、平面形状以外の形態を許容する可撓性の
基体上に回路を形成することが益々普遍化し、そ
して挿入式コネクタを使用することなく、これ等
の可撓性回路板へフラツト・リボンケーブルを接
続することが望まれている。通常の形式のコネク
タは節約されるべき製品内の空間を無駄にする。
市販されている製品及び技術を使用して、平担
な導電体の露出面を有するフラツト・リボンケー
ブルと、他の同種のケーブル又は均一な回路パタ
ーンを有するリジツドな回路板との接続はスリー
エム社から販売されている“スコツチリンク”コ
ネクタテープ（SCOTCHLINK Connector
Tape）を使用することによつて行うことが可能
である。“スコツチリンク”コネクタテープはシ
ート状基体であり、導電路を形成するために一方
の面上に銀が蒸着され、その上を密封用粘着剤で
被覆されている。加熱により密封即ちシールドし
うる粘着剤の上に微細な銀粒子がデポジツトされ
ており、粘着剤は接続されるべき２つの導電体に
対して銀導電路を並置し、且つ銀導電路を適宜な
間隔に保ち、そして銀導電路の材料が２つの導電
体の間を短絡するのに使われる時、粘着剤は加熱
し加圧することによつて導電体に永久的に接着さ
れる。同時に、その加圧は銀粒子を粘着剤層中に
侵入させて、蒸着銀導電層と回路又はケーブルの
導電体とを相互接続する。
継ぎ合せが生じた後の“スコツチリンク”コネ
クタテープの接続の永続性は粘着剤層の粘着力に
依存する。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明の目的は挿入型コネクタを使用しない
で、可撓性リボンケーブルを他の電気的導電路へ
接続する安価な技術を提供することにある。
本発明の他の目的は接着の永続性が粘着剤の粘
着性に依存しない可撓性リボンケーブル間の接続
をコネクタなしで行う接続を提供することにあ
る。
〔問題点を解決するための手段〕
可撓性のフラツト・リボンケーブルの１代表例
は、ポリエチレンテレフタレートの可撓性基体又
は類似の可撓性材料の基体から製造され、その基
体上にはデポジツトされた銀粒子を有するポリエ
ステル接着材の導電性通路が設けられる。接着材
が固化した時、銀粒子は導電性通路を与えるため
に接着材内で相互に充分に接触する。
第２のリボンケーブルへ接着されるべき第１の
リボンケーブルは、接続が行われる場所の夫々の
導電体が対面する関係で重なり合つた態様で配置
される。ついで、２つのフラツト・リボンケーブ
ルは所定の対面位置で超音波接着装置に保持され
る。超音波接着装置は上述のリボンケーブルの一
方の基体に係合し、他方のリボンケーブルの基体
はリジツドな部材、即ち支持プレートによつて保
持される。境界面の局部的な発熱を惹起させるた
めに、超音波エネルギが重ね合わされたリボンケ
ーブルの構造に印加される。
超音波ホーンの表面又は支持プレートの表面の
何れかの面は溝が付されており、この溝はフラツ
ト・リボンケーブルの導電体間の間隔と空間的に
対応する陸部を残す。これにより、陸部は導電体
が存在しない基体材料の領域へ優先的な局部的な
圧力を与える。この優先的圧力は、夫々のポリエ
ステル−銀インキ導電路が熔融する前に、隣接す
る導電体の間の２つの基体材料を選択的に熔融さ
せる。基体のこの選択的熔融は導電体が横方向へ
の流れ出すのを阻止し、これにより隣接する導電
体間の短絡を回避する。
超音波ホーンの面又は支持プレートの面に切り
込まれた溝は導電体の領域の圧力を軽減するの
で、導電体の間にある領域に圧力を集中させる。
このことは、振動する超音波エネルギが印加され
ている時に、圧力が加えられて一緒に押し付けら
れ結合される２個の部品に超音波加熱及び接着が
依存している場合、上述のことは重要である。圧
力の集中は、接着させるに充分な温度上昇を材料
の境界面に確保するために行われる。
加えて、導電体の間にある基体材料の接着部が
フラツト・リボンケーブルのためのストレインレ
リーフを構成するように作用して、導電体の弱い
支持能力に頼ることなしに接着状態にある基体材
料が結合を維持する。
導電体の間にある基体を優先的に接着すること
によつて、リボンケーブルを第２の回路素子へ接
続することは本発明の目的を達成し、従来技術の
欠点を解消する。
〔実施例〕
第１図を参照すると、フラツト・リボンケーブ
ル１０を同じ構造のリボンケーブル１２へ接続す
るため、２本のフラツト・リボンケーブルが重ね
合わされて配置された状態が示されている。一対
のリボンケーブル１０，１２を保持する支持プレ
ート１４があり、それはフラツト・リボンケーブ
ル１２の基体１３を支えている。支持プレート１
４には位置決め用ダウエル１６が設けられてい
る。ダウエル１６はフラツト・リボンケーブル１
０、１２に設けられた開孔１８に挿入され、接着
加工の前にケーブル１０，１２を正確に位置決め
する。フラツト・リボンケーブル１０，１２の上
方には、超音波接着装置２２の超音波ホーン２０
に置かれている。ホーン２０及び超音波発生器２
４はブランソン・ソニツクパワー社（Branson
Sonic Power Company）で商業生産されてい
る。ホーン２０は圧力が加えられて上側のフラツ
ト・リボンケーブル１０の基体１１に押し付けら
れており、超音波発生器２４によつてフラツト・
リボンケーブルを通して超音波出力が印加され
る。加熱により変形可能なプラスチツク材料を超
音波的に接着し且つ密封する技術は公知なので、
詳細な説明は不必要である。
フラツト・リボンケーブル１０，１２を参照す
ると、基体１１，１３は薄い材料で作られてお
り、その代表例はデユポン社で販売されているポ
リエチレン・テレフタレート材であるマイラ
（MYLAR）の登録商標で市販されているプラス
チツク材料、又はインペリアル・ケミカル社
（Imperial Chemical Industries）で販売され、
メリネツクス（MELINEX）の登録商標で市販
されているプラスチツク材料である。
基体１１，１３上にデポジツトされている導電
体２６はポリエステル接着材と銀粒子とから作ら
れており、銀粒子の濃度は、ポリエステル接着材
が固化した時に、導電体２６を介して導電路を形
成するように、銀粒子が相互に充分接触するよう
な濃度である。ポリエステル−銀粒子の混合物は
デユポン社、エレクトロマテリアルズ社
（Electro−Materials Corporation of America）
及びエレクトロサイエンス社（Electro−
Sciences Laboratories、Inc.）により市販され
ている。デユポン社は回路用の重合体厚膜フイル
ム材と称して導電性インクを市販しており、5000
シリーズとして幾つかの組成があり、その5007が
この場合良好なインクである。エレクトロマテリ
アルズ社はポリマシルバー（Polymer Silver）
という名称で導電性インクを販売している。エレ
クトロサウエンス社は導電性インクを1110−５導
電性インクと称している。
超音波接着装置２２のホーン２０はフラツト・
リボンケーブルの対面係合へ振動運動を伝え、ポ
リエステル接着材を軟化するに充分な熱を、ケー
ブルの振動により発生し、ホーン２０の下で局部
的加熱が生じた領域中の２つの導電体２６を共に
熔融させて、１つの導電体とする。２個のフラツ
ト・リボンケーブル１０，１２の基体１１，１３
は同様に互に圧迫され且つ振動され、これによ
り、基体１１，１３を軟化しそして熔融させ、従
つて対面位置にある２個の基体を接着させる。２
個のフラツト・リボンケーブル１０，１２を接着
するに際して、導電体２６が横方向へ流れ出すほ
ど大きく加熱される以前に、基体１１，１３の接
着が優先的に生ずることが必要である。導電体２
６が横方向へ流れ出す前に、基体１１，１３を接
着することによつて、隣り同志の導電体２６の間
に短絡が生ずるのを回避する。事実、優先接着は
隣接する導電体２６の間に、ダム、側壁、即ち密
封部を形成させる。
第４図に示したこの優先的接着部３７は超音波
ホーン２０の係合面を溝付面に形成することによ
り達成される。係合面は、第３図から理解される
ように、ホーン面３０上の仮想平面に溝３２が切
り込まれている。溝３２の幅は導電体２６の幅よ
りも大きい寸法を有し、そして溝３２が導電体２
６の領域を被いかぶすように、溝３２の中心間の
間隔は、導電体２６の中心間の間隔に等しくされ
ている。
ホーン２０の面３０に切り込まれた溝３２は隣
り合う溝との間に陸部３４を形成する。陸部３４
は隣接した導電体２６間のギヤツプ３６より僅か
に狭い。また陸部３４は、フラツト・リボンケー
ブル１０，１２の基体１１，１３が対面してお
り、且つ基体１１，１３中で導電体が存在しない
領域中に圧力と振動運動を集中するのに役立つ。
従つて、陸部３４は導電体２６の間にある領域に
初期の超音波エネルギ及び超音波加熱を集中し
て、導電体２６が軟化し、熔融して横方向へ流れ
出す前に、基体１１，１３の材料部分３７を熔融
させる。
溝３２は、基体の間の２つの導電体２６の厚さ
に適応するために約0.046粍の深さで、ホーン２
０の面上に形成される。導電体２６は基体１１，
１３上にシルクスクリーン技法かプリント技法に
より形成され、代表例では約0.013粍の公称厚さ
の導電体を形成するのに充分な材料を基体１１，
１３上に残す。ホーン２０とフラツト・リボンケ
ーブル１０，１２が適正に配置されている超音波
接着装置２２により発生された初期の振動の発熱
は導電体２６の間に局部化され、発熱が高まるに
つれて基体１１，１３は軟化しダム３７へ熔け込
んで、ホーン２０は支持プレート１４の方へ僅か
に移動する。次に、ホーン２０は導電体２６を保
持する領域の基体１１に強固に係合し、かくして
導電体２６の間にある境界面２７において局部加
熱を発生させる。
局部加熱及びその結果の軟化は両方の導電体２
６を変形させ、そして１つの電気的な導体に熔融
する。この時点で導電体の横方向の流れ出しが生
ずるかも知れないが、この横方向の流れ出しは顕
著なものではない。何故ならば、流れ出しに隣接
する領域のダムの中に基体１１，１３が既に振動
的に熔融されているので、導電性材料がすぐ隣り
の導電体２６へ流れ出すことは阻止されるからで
ある。
代表的な数値を挙げると、超音波発振器によつ
て基体上に加わる圧力は毎平方糎1.4キログラム
の大きさであり、そして充分な超音波接続を行う
ために、リボンケーブル構造１０，１２へ印加さ
れるエネルギの時間量は0.2秒の大きさである。
ホーン２０が付勢されている間の圧力及び印加
時間を最適化するために、選ばれた特定の材料に
応じて或る程度の実験が必要である。
第２図を参照すると、可撓性のフラツト・リボ
ンケーブルが、銅の導電路４２を有するリジツド
な回路板４０に強固に装着されうることが理解し
うる。
導電体２６及び４２の中間部分での優先的な接
着が回路板４０に生ずるので、導電体２６が接着
される時、フラツト・リボンケーブル１０上の導
電体２６の横方向の流れ出しを阻止する。
フラツト・リボンケーブル１０を第２のフラツ
ト・リボンケーブル１２か又はリジツドなプリン
ト回路板４０の何れかへ接続することは、第３図
に示されたようにホーン面３０に約0.025粍の高
さのボス即ち隆起部３８を形成することによつて
更に安定化することが出来る。これは、装着され
るべき、フラツト・リボンケーブルの基体１３か
又はプリント回路板４０の基体の何れかへフラツ
ト・リボンケーブルの基体１１の局部的なスポツ
ト熔融部４４を与える。従つて、この付加的な熔
融部４４は、第４図に示されたように、溶融され
た導電体の結合部４６が引き裂かれるのを防止す
るためのストレインレリーフを構成する。
回路板４０は、接着加工の間に回路板の適正な
アライメントを確保するため、支持プレート１４
上にブロツク１５を設けることによつて固定され
るべきである。
上述した超音波接着加工により適正に接着され
た場合、熔融接着の引張りの強さは殆んどの環境
に適合する充分な強度であり、導電体２６へ与え
られる応力を最小限の量にし、そして引張り強度
は、挿入式コネクタが使われた場合に示す強度に
少くとも等しいか、又はそれ以上の強度を与え
る。
可撓性のフラツト・リボンケーブルの接続を行
うこのアプローチは、リボンケーブルの導電体が
規則的に即ち少くとも均一に並置されている場合
に有用であり、超音波発生器２４のホーン２０に
適当な溝３２及び陸部３４のパターンを形成する
費用を補つて余りある品質がある。
フラツト・リボンケーブル１０を回路板４０へ
接続する時に、超音波ホーン２０の表面に溝を形
成させることが必要である。第５図は支持プレー
ト４８が溝３２′及び陸部３４′を持つているのを
示す。支持プレート４８は平滑な面を持つホーン
２０と共に使用され、その機能は２個のフラツ
ト・リボンケーブルを接着するための上述の説明
と同じように作用する。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明に従つた電気的接
続を形成する装置は、導電体より相対的に強い引
張り強度を有するケーブルの基体材料により接着
を確実にするので、ケーブル接続部での断線や剥
離などの事故を防ぐばかりでなく、超音波加工時
の導電体の横流れによる短絡の問題を解決するな
どの優れた作用効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第１図は接着ステーシヨン及びリボンケーブル
を一部省略した斜視図であつて、本発明に従つて
リボンケーブルを接続するための位置を説明する
ための斜視図、第２図は一方のリボンケーブルが
回路板に置き換えられているのを除き、第１図と
同様な斜視図、第３図は第１図の３−３線に沿つ
て切断し、接着加工前の接着ステーシヨン中のリ
ボンケーブルの構造を示す断面図、第４図は第３
図に示したリボンケーブルが接着された後のリボ
ンケーブルの構造を示す断面図、第５図は溝付の
支持プレートの断面図である。 １０，１２……フラツト・リボンケーブル、１
１，１３……基体、１４，４８……支持プレー
ト、１６……ダウエル、１８……開孔、２０……
超音波ホーン、２４……超音波発生器、２６……
導電体、４４……熔融部、４６……結合部。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 可撓性基体及び該基体上で間隔をあけて配置
    された導電体を有する可撓性のフラツト・リボン
    ケーブルと、保持基体の表面に間隔をあけて配置
    された電気導体を有する電気素子とを電気的に接
    続するための接続装置であつて、 上記電気導体が露出している上記電気素子を支
    持する支持手段と、 上記電気素子と並置して上記リボンケーブルを
    保持する保持手段と、 上記リボンケーブルの上記基体と係合して高周
    波エネルギを印加するエネルギ印加手段とから成
    り、 上記エネルギ印加手段が付勢された時に、上記
    導電体が存在しない上記可撓性基体の領域を優先
    的に熔融し、その後上記導電体を熔融するように
    上記支持手段又は上記保持手段に複数個の溝を設
    けたことを特徴とする電気的接続を形成する装
    置。
JP60204595A 1985-01-31 1985-09-18 電気的接続を形成する装置 Granted JPS61181086A (ja)

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