JP2012225648A - コンタクトブロック - Google Patents

Abstract

【課題】様々な形状の接続端子部と検査基板とを電気的に接続することができる汎用性があって安価なコンタクトブロックを実現する。
【解決手段】コンタクトブロック１０は、弾性体と、前記弾性体内部に保持された導電部材を備えた導電ブロック３と、前記導電ブロックを挿入する貫通孔２を備えたアライメントケース１からなる、接続端子間を電気的に接続するコンタクトブロックであって、前記貫通孔は、前記接続端子の配置に対応した形状になるよう形成する。
【選択図】図３

Description

本発明は、電子回路の接続端子と電気的な接続を行うコンタクトブロックに関するものであり、特に検査装置のように様々な機種と一時的に接続する場合に有用であり、さらに、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ、プラズマディスプレイ等の特殊な形状の接続端子にも利用できるコンタクトブロックに関する。

例えば、複数の画素がマトリクス配置された液晶表示装置は、各画素を駆動するための多数の電極配線の接続端子が配置された接続端子部を備えている。このような接続端子部を備えた電子機器の通電検査では、検査対象機器の接続端子の配置に合わせて、一本一本のプローブ針を複数本集めて固定したプローブユニットが検査装置に組み込まれている。

液晶表示装置は１〜５０型等の多種類のサイズや、ＸＧＡ、ＳＸＧＡ、ＷＵＸＧＡ等の複数の解像度があり、それぞれが少量または中量で多品種生産されている。これらの液晶表示装置の検査装置には、機種毎に対応した多種類のプローブユニットが準備され、生産機種を一時的に切り替えるような場合には、各機種に対応したプローブユニットに交換して通電検査が行われている。

そのため、信頼性や汎用性を考慮して改良されたプローブユニットが提案されている。

特許文献１には、プリント基板間が広くあいている場合でもプリント基板における接触面のミスアライメントを最小限にするための異方性導電ゴムコネクタが開示されている。

特許文献２には、液晶表示装置のサイズや信号入力端子の数、ピッチが異なっても共通で使えるプローブユニットが開示されている。

特開平９−２３２０１８号公報 特開２００４−３７１８４号公報

これまでの表示パネルは、テレビ等の矩形のパネル形状がほとんどであり、特許文献１や特許文献２も、このような矩形のパネル形状に対応したプローブユニットである。図６（ａ）に矩形のパネル形状をした表示パネル２０を示す。表示パネル２０は、表示部９、駆動回路８、接続端子部７等を備えている。また、図７（ａ）に示すように、表示パネル２０の接続端子部７では外周形状に沿って直線状に複数の接続端子７ａが配置されており、これに対応するプローブユニットは、複数のプローブ針を接続端子７ａに対して、Ｘ方向（一方向）で位置決めして固定することで作製されている。

昨今では腕時計の表示部や自動車のインパネ等のように、屈曲部や曲線部を有するパネル形状（以下、異形パネルと呼ぶ）も用いられつつある。例えば、図６（ｂ）〜（ｃ）に示すような異形パネルがある。このような異形パネルでは、デザイン重視により狭額縁化が進んでいるため、表示部９の周辺には駆動回路８と接続端子部７が隙間なく配置されている。このため、異形パネルでは、図７（ｂ）、（ｃ）に示すように、接続端子７ａがＶ字状またはＵ字状に配置されているため、対応するプローブユニットはＸ方向とＹ方向（二方向）で接続端子７ａとの正確な位置決めが必要となる。しかし、特許文献１や特許文献２に記載のプローブユニットでは、二方向での位置決めが難しく、プローブユニットの作製に手間がかかるため、プローブユニットの価格が高額になっていた。

検査装置では予め機種変更に備えて、機種毎に対応したプローブユニットを複数準備しておく必要があったが、異形パネルではこのような高額なプローブユニットを複数準備することは難しく、機種変更等でパネル形状の変更が生じた場合には直ちに対応することができなかった。

本発明に係るコンタクトブロックは、弾性体と、前記弾性体内部に保持された導電部材を備えた導電ブロックと、前記導電ブロックを挿入する貫通孔を備えたアライメントケースからなる、接続端子間を電気的に接続するコンタクトブロックであって、前記貫通孔は、前記接続端子の配置に対応した形状になるよう形成されている。

本発明によれば、アライメントケースと、導電ブロックの組合せにより、様々な端子配置の形状や端子ピッチに対応できる汎用性の高いコンタクトブロックを安価に提供することができる。

また、アライメントケースと導電ブロックはそれぞれ別々に保守管理できるため、急なパネル形状の変更や突発的に修理交換が必要となった場合でも、アライメントケースと導電ブロックを組み替えることにより対応することができる。

（a）〜（ｃ）は各々、各種アライメントケースの平面図である。 （a）、（ｂ）は各々、導電ブロックの斜視図、および平面図である。 本発明の一実施形態であるコンタクトブロックの斜視図である。 （a）〜（ｂ）は各々、各種アライメントケースの変形例を示す平面図である。 本発明のコンタクトブロックを用いて通電検査する場合の説明図である。 （a）〜（ｃ）は各々、各種表示パネルの平面図である。 接続端子部における接続端子の配置レイアウトを示す平面図である。

以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して説明する。

図５は、本発明のコンタクトブロック１０を用いて、矩形パネルや異形パネルなどの表示パネル２０の接続端子部７（接続端子７ａ）と検査基板３０の接続端子部６（接続端子６ａ）を、電気的に接続した状態を示している。

表示パネル２０は、従来の矩形パネルや異形パネルと同様に、図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、接続端子部７の接続端子７ａは表示パネル２０の外周形状に沿って配置されている。これに対して、検査基板３０の接続端子部６は、表示パネル２０の接続端子部７をミラー反転した形状で配置されている。

このような、表示パネル２０の接続端子部７と検査基板３０の接続端子部６を対向して重ねると、それぞれ個々の接続端子６ａと７ａも対向する位置に配置される。コンタクトブロック１０を接続端子部６、７間に介在させることにより、個々の接続端子６ａと７ａを電気的に接続することができる。

表示パネル２０の表示検査を行う場合、検査基板３０から点灯信号などの入力信号が、順次、接続端子６ａ、コンタクトブロック１０、接続端子７ａを経て、表示パネル２０に入力される。また、逆に、表示パネル２０から、順次、接続端子７ａ、コンタクトブロック１０、接続端子６ａを経て、検査基板３０に出力信号が受け渡されることもある。

コンタクトブロック１０は、図３に示すように、アライメントケース１と導電ブロック３から構成されている。以下には、コンタクトブロック１０の構成を表示パネル２０の接続端子部７、接続端子７ａと対応させて説明するが、検査基板３０の接続端子部６、接続端子６ａに対しても同じ対応関係となっている。

（アライメントケースの構成）
アライメントケース１には、図１に示すように、導電ブロック３を収納する貫通孔２が設けられている。貫通孔２は後述する導電ブロック３を表示パネル２０の接続端子部７の形状に倣って変形させ保持するものであり、図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、貫通孔２の形状は接続端子部７に倣った形状で形成されている。

アライメントケース１の貫通孔２のサイズは特に限定されないが、貫通孔２と接続端子部７は互いを重ねたときに、全ての接続端子７ａの全体が貫通孔２から臨めるようなサイズになっている。

なお、図１（ｃ）のように、全ての接続端子７ａにおいて、それぞれの少なくとも一部分が貫通孔２から臨めていれば、電気的に接続することが可能である。

さらに、貫通孔２は、例えば図１（ａ）〜（ｃ）のように、アライメントケース１の貫通孔２の中心線と、複数の接続端子６の中心を結ぶ中心線とを一致させることが望ましい。

コンタクトブロック１０は必要以上にサイズを大きくすると、表示パネル２０や検査基板３０の接続端子部７以外とも接触することがあり、例えば表示パネル２０に設けられている駆動回路８などを損傷させる虞があるが、アライメントケース１の貫通孔２の中心線と、複数の接続端子７ａの中心を結ぶ中心線と一致させ、貫通孔２のサイズ、形状を接続端子部７と略等しい大きさになるように設計することで、接続面３ａの接続に必要な面積を確保しながら、コンタクトブロック１０の外形をコンパクトにまとめることができ、コンタクトブロック１０の接触による接続端子部７周辺の部材の損傷を防止することができる。

アライメントケース１の材料は、形状変化の少ないものであれば良く、例えば安価なプラスチック、セラミックスなどが使用できる。

アライメントケース１は、このような材料を用いて一体成型したり、ブロック体に貫通孔２を開けることでも形成できるが、板状部材を折り曲げたり、２枚の板状部材を組み合わせたりすることにより、板状部材の端部が相対するように金具等で固定し貫通穴２を形成してもよい。

（導電ブロックの構成）
図２（ａ）、（ｂ）に示すように、導電ブロック３は、縦方向には導電性を有し横方向には絶縁性を有するブロックであり、シリコンゴムのように絶縁性を有する弾性ゴム４の内部に、金などの導電性の優れた金属細線からなる導電性ワイヤー５が縦方向に揃えて配置されている。

ここで弾性ゴム４の材料をシリコンゴムとして説明したが、絶縁性と弾性を備えた材料であれば良く、例えば、ポリイソプレン、ウレタン樹脂などでも良い。同様に導電性ワイヤー５の材料も金の他に、導電性の良好な銅やアルミニウムなどの金属細線や導電性樹脂材料で作られたプラスチック・ワイヤーでもよい。

また、ワイヤー形状ではなく、粒子状の導電材料が連なって配置されて、導電ゴム３が圧縮されたときに縦方向に導電性を有する構成であってもよい。

導電性ワイヤー５のワイヤー径は、隣り合う接続端子７ａの間隔より小さく設定されており、例えば接続端子間の間隔が３０μｍの時、ワイヤー径は２０μｍが使用される。このようにワイヤー径を適切に設定することにより、一本のワイヤーが接続端子間を跨いでショートすることを防止できる。

また、導電性ワイヤー５は弾性ゴム４の内部にほぼ等間隔に配置されており、配置密度は大きいほど狭ピッチ化に対応でき電気的信頼性も高くなる。実用的な配置密度としては例えば５０〜１５０本／ｍｍ^２に設定される。

このような導電ブロック３の上面と下面には、図２（ｂ）に示すように弾性ゴム４から導電性ワイヤー５の端部が露出して接続端子７ａと電気的に接続する接続面３ａが形成されている。

導電ブロック３の高さはアライメントケース１と同じか、若しくは多少大きく設定されており、幅と厚みは貫通孔２に収められる範囲内で設定されている。

なお、導電ブロック３の形状は、アライメントケース１の貫通孔２に収納されることで弾性変形するため、最初から貫通孔２の形状や大きさに合わせて作製する必要はないが、どのような形状のアライメントケース１にも馴染みやすくするため、初期形状は直方体の形状が望ましい。

（コンタクトブロックの構成）
図３に示すように、コンタクトブロック１０は、アライメントケース１の貫通孔２から導電ブロック３の接続面３ａが露出するようにして一体化されている。このとき、アライメントケース１にドーナッツ状に貫通孔２が形成されていた場合には、導電ブロック３を貫通孔２へ圧入することによって一体化する。また、アライメントケース１が板状部材の折り曲げや組合せにより貫通孔２を形成する場合には、導電ブロック３を板状部材で貫通孔２に挟み込み、板状部材の端部を固定することによって一体化する。

なお、一体化されたコンタクトブロック１０は、アライメントケース１の内部で貫通孔２に導電ブロック３が圧接され摩擦力で固定されているが、さらに接着剤等を用いて確実に固定しても良い。

また、貫通孔２よりも導電ブロック３の幅が小さい場合に、導電ブロック３と貫通孔２の端部との間に隙間を空けた状態で固定してもよく、一つのアライメントケース１で様々な幅の導電ブロック３との組み合わせが可能である。

導電ブロック３は貫通孔２に組み込まれることにより弾性変形するが、貫通孔２の形状が接続端子部７に倣った形状になっているため、貫通孔２から露出する導電ブロック３の接続面３ａは接続端子部７に倣った平面形状となり、コンタクトブロック１０の上面と下面には、表示パネル２０の接続端子７ａや検査基板３０の接続端子６ａと電気的に接続される接続面３ａが形成される。

したがって、コンタクトブロック１０の上面と下面の接続面３ａは接続端子部６、７に倣った平面形状となっているため、それぞれの接続面３ａが液晶パネル２０の複数の接続端子７ａと検査基板３０の複数の接続端子６ａと全体に重なるので、これらの複数の接続端子６ａ、７ａを同時に接続することができる。このため、コンタクトブロック１０は、従来のプローブ針のように１点での接続ではなく、面全体で接続されるので接続端子６ａ、７ａとの接触性が改善される。

コンタクトブロック１０は、一体化した後もアライメントケース１と導電ブロック３を再度分離することも可能であり、導電ブロック３を取り出して他のアライメントケース１と組み替えるなどして新たなコンタクトブロック１０を再構築することもできる。

例えば、異形パネルの形状や接続端子部６、７のサイズに応じて複数の種類のアライメントケース１を用意し、また、接続端子６ａ、７ａのピッチを考慮して導電性ワイヤー５の配置や密度が異なる導電ブロック３を複数の種類を用意し、それぞれを適宜組合せることにより、矩形パネルから様々な異形パネルまで幅広く対応させることが可能であり、高価なプローブユニットを異形パネル毎に揃える必要がなく経済的である。

なお、アライメントケース１の貫通孔２のサイズは、接続端子部７の端子数が増加する等、より大きなものに変更されたとしても対応可能とするために、図４（ａ）に示すように長手方向に余裕を持たせておいても良いし、図４（ｂ）に示すように接続端子部６、７を取り囲むように全体的に少し余裕を持たせたておけば、接続端子部７のサイズや配置が多少変わっても使用することができるので、汎用性を高めることができる。

このように、接続端子部６、７のサイズよりも貫通孔２のサイズを大きくし、かつ、導電ブロック３のサイズも大きくすることにより、検査装置においてコンタクトブロック１０の接続面３ａと接続端子部７との位置合せが容易となり、接続したときの電気的な信頼性を向上させることもできる。

（コンタクトブロックの動作説明）
図５に示すように、検査装置へのコンタクトブロック１０の配置は、被検査基板である表示パネル２０が設置された後、表示パネル２０の接続端子部７に対してコンタクトブロック１０が位置合せされる。続いて、コンタクトブロック１０に対して検査基板３０の接続端子部６が位置合わせされる。なお、コンタクトブロック１０と検査基板３０は予め位置合わせした状態で検査装置に配置しても良い。

コンタクトブロック１０は、検査基板３０の接続端子部６と表示パネル２０の接続端子部７との間に挟まれた状態で押圧され、コンタクトブロック１０の上面と下面の接続面３ａが接続端子６ａ、７ａと接触することで、導電ブロック３内部の導電性ワイヤー５を通じて表示パネル２０と検査基板３０が電気的に接続される。

なお、導電ブロック３をアライメントケース１と同じ高さに設定して、接続面３ａがアライメントケース１の上下面と同じ高さとなるようにしてもよいが、導電ブロック３の方をアライメントケース１よりも大きくし、アライメントケース１より突出するようにすれば、接触のために導電ブロック３が接続端子６ａ、７ａ間で押圧され収縮しても、アライメントケース１が表示パネル２０や検査基板３０に接触することがなく損傷を防止することができる。

導電ブロック３は接続毎に収縮と復帰を繰り返すが、導電性ワイヤー５は弾性ゴム４の内部で全体が包まれて保持されているため、隣り合う導電性ワイヤー５が位置ずれし接触することはないので、導電ブロック３の横方向（接続端子間の方向）の絶縁性は確保されている。

なお、使用を繰り返すことにより接続面３ａに凹凸が生じた場合には、接続面３ａ（弾性ゴム４と導電性ワイヤー５）を研磨して平坦化すれば接触性を回復することができる。また、導電ブロック３はアライメントケース１から取り出すと弾性変形により初期形状に復帰するため、再度、異なる形状のアライメントケース１に組み込み直して再利用することも可能である。

コンタクトブロック１０を用いて被検査体である電子回路デバイスの電気的特性を検査するとき、導電ブロック３には接続端子６ａ、７ａと接触していない導電性ワイヤー５が存在している。接続端子６ａ、７ａと接触していない導電性ワイヤー５は電位が不安定なため、アンテナとして働き外部からの電磁波を拾い、この電磁波が接続状態にある導電性ワイヤー５に伝播し、検査信号にノイズを重畳させてしまうことがある。

これに対して、本発明の実施例２は、実施例１のアライメントケース１を電磁シールドとして機能させるものであり、例えば、アライメントケース１の外周面や貫通孔２の壁面に金属をメッキしたり、エキスパンドメタルなどの金網を貼り付けたりすることにより、アライメントケース１の少なくとも一部を導電性材料で構成している。

電磁波が導電性材料に進入すると渦電流が発生し、この渦電流によって生じる磁力線が元の磁力線を打ち消すように働くため、電磁波は導電性材料を通過することができない。このため、アライメントケース１の一部を導電性材料で構成したことにより、電磁波が導電性ワイヤー５まで到達することがなくなり、検査信号にノイズが重畳することを防止できる。

さらに、導電性材料を検査装置のＧＮＤと接続することにより、アライメントケース１は渦電流が流れても帯電しないので、静電気放電によるノイズも防止することができる。

本発明のコンタクトブロックは液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ、プラズマディスプレイ等の表示パネル以外にも半導体装置全般に広く適用することができる。また、検査装置として説明したが、本発明は、それに拘らず接続端子間を接続する用途に使用可能である。

１ アライメントケース
２ 貫通孔
３ 導電ブロック
３ａ 接続面
４ 弾性ゴム
５ 導電性ワイヤー
６、７ 接続端子部
６ａ、７ａ 接続端子
８ 駆動回路
９ 表示部
１０ コンタクトブロック
２０ 表示パネル
３０ 検査基板

Claims (3)

1. 弾性体と前記弾性体内部に保持された導電部材を備えた導電ブロックと、
   前記導電ブロックを挿入する貫通孔を備えたアライメントケースからなる、接続端子間を電気的に接続するコンタクトブロックであって、
   前記貫通孔は、前記接続端子の配置に対応した形状になるよう形成されていることを特徴とするコンタクトブロック。
2. 前記導電ブロックは、前記アライメントケースから突出していることを特徴とする請求項１記載のコンタクトブロック。
3. 前記アライメントケースの少なくとも一部が導電性材料で構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のコンタクトブロック。