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JP4359465B2 - フレキシブルプリント基板とハード基板との接続構造及び該接続構造に使用する押圧治具 - Google Patents
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JP4359465B2 - フレキシブルプリント基板とハード基板との接続構造及び該接続構造に使用する押圧治具 - Google Patents

フレキシブルプリント基板とハード基板との接続構造及び該接続構造に使用する押圧治具 Download PDF

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Description

本発明は、携帯電話やノートパソコンやデジタルカメラ等に使用されるフレキシブルプリント基板(以下「FPC」という)とハード基板との接続構造に関するものである。
携帯電話やCCDカメラ等に使用されるコネクタとして、1つのタイプは主にハウジングとコンタクトとを備え、ハウジングにFPCを挿入し、コンタクトの接触部に接触させる構造のもの(所謂、ノンZIFタイプ)やまた違うタイプとしては主にハウジングとコンタクトとスライダーとを備え、ハウジングとスライダーとでFPCを挟持する構造のもの(所謂、ZIFタイプとピアノタッチタイプ)がある。ハウジングとスライダーとでFPCを保持する方法には、色々考えられるが、中でもハウジングにFPCを挿入した後にスライダーを挿入しFPCをコンタクトに押しつける構造のものやハウジングにFPCを挿入した後にスライダーを回動させFPCをコンタクトに押しつける構造のものが多い。
ハウジングには、コンタクトが挿入される所要数の挿入孔が設けられるとともにFPCが挿入される嵌合口が設けられている。
コンタクトは主にFPCと接触する接触部とハード基板等に接続する接続部とハウジングに固定される固定部とを備えている。このコンタクトは、圧入等によってハウジングに固定されている。
下記にZIFタイプとしての特許文献1(実開平6−60983号)とピアノタッチタイプとしての特許文献2(特開平13−257020号)を例示する。
また、本出願人は、低背位化を実現するために、特許文献3(特願2003−29198)や特許文献4(特願2003−119167)を提案している。
例えば、ゼロインサーションフォース構造としては、実開平6−60983号がある。実開平6−60983号の要約によると、その目的は、電子機器や通信機器内の狭いスペースに使用されるスライダー付プリント基板用コネクタに関するものであり、その構成は、コネクタのスライダーの両側端部にそのスライダーが挿入されるハウジングへの挿入ガイドとして手前側が固定されたU字形状のアーム部を形成し、そのU字形状のアーム部の開放端側に凸部を設けるとともに、U字形状のアーム部の開放端が挿入方向から目視できるように切欠部を設け、ハウジングの両側端部にはスライダーの凸部が係合する傾斜面を有する突出部を設け、スライダーをフレキシブル・プリント基板の接続端子部とともにハウジングに挿入されるとき、当該スライダーの凸部がハウジングの傾斜面を有する突出部を乗り越えることにより、そのU字形状のアーム部の開放端が一時的に外側に広げられ、かつ挿入完了時にその開放端が正常位置に復帰するようにしたコネクタが開示されている。 所謂、ピアノタッチ構造としては、特開平13−257020号に、コネクタのコンタクトとFPC叉はFFCのパターンとの位置合わせを確実に行うことを目的とし、該文献2には、FPC叉はFFCが挿入される開口側の、コネクタの端子ブロックの各コンタクト間の稜線上に突起を列設して、端子ブロックにFPC叉はFFCを挿入した後に、スライダを移動させることによってFPC叉はFFCを前記コンタクトに押圧させ、前記スライダでFPC叉はFFCをコンタクトに押しつけ電気接続させる際に、この突起がFPC叉はFFCのパターン間の凹部に入ることにより、コネクタのコンタクトとFPC叉はFFCのパターンとの位置合わせを確実に行うものが開示されている。 本出願人は、低背位化を実現するために、特願2003−29198を提案している。この出願の要約によると、より一層の狭ピッチや低背位化を図ることのできる構造のコネクタ10を提供することを目的とし、発明として、FPC20とハード基板60とを接続するコネクタ10において、FPC20の接触部26上にバンプ接点22を設けるとともにバンプ接点22間にスリット24を設けることやFPC20の接触部26上にバンプ接点22を設けるとともに2個の接点22を1対とし該1対間にスリット24を設けるようにし、さらにハード基板60上に受け部材40を配置し、FPC20の接触部26上にバンプ接点22を設けるとともに該接点22の反対面側に弾性体50を配置し、FPC20と弾性体50を押圧する押圧部材30を設け、該押圧部材30を受け部材40に係合させることでFPC20と基板60との接続を図る構造のコネクタが提案されている。 また、本出願人は、低背位化を実現するために、特願2003−119167を提案している。この出願の要約によると、より一層の狭ピッチや低背位化を図ることのできる構造のコネクタ10を提供することを目的とし、発明として、FPC20とハード基板60とを接続するコネクタ10において、FPC20の接触部26上にバンプ接点22を設けるとともにハード基板60上に受け部材40を配置し、FPC20の接触部26上にバンプ接点22を設けるとともに該接点22の反対面側に弾性体50を配置し、FPC20と弾性体50を押圧する押圧部材30を設け、該押圧部材30を受け部材40に係合させることでFPC20と基板60との接続を図る構造のコネクタが提案されている。
近年、機器の小型によりコネクタに対しても、狭ピッチで低背位といった小型化の要求がより強くなってきている。
狭ピッチ化が進むにつれて、前記接触部の左右隣接接触部間の高さの違いの影響を受けやすくなっており、左右隣接接触部間の高さの違いで、接続不良が発生し、狭ピッチ化することが出来ないといった課題と同時に、上述した特許文献1から4に示したように、コネクタを用いたFPCとハード基板との接続構造では、コネクタの低背位化にも限界があり、0.9mm以下に出来ないといった課題もあった。
また、従来、半田付けは永久接続手段とされていたが、半田接続部を再加熱することで、切離しや再接続ができることが見直されている。特に超小型部品では、製品のメンテナンスをユーザーが行うことはなく、専門のメンテナンスマンが専用の工具等を用いることで、半田接続部の切離し、再接続を容易に行うことができる状況となってきている。
文献1及び2に示したコネクタでは、まずリフロー等によりハード基板に固定され、その後に前記コネクタにFPCを挿入して、FPCとハード基板を接続させたものであり、少なくともハウジングとコンタクトが必要になり、該コンタクトは圧入等で前記ハウジングに固定されているので、もうこれ以上の狭ピッチ,狭エリアや低背位(厚さ1mm以下)といった小型化が出来ない。なぜなら、ハウジングは電気絶縁性のプラスチック材料であり加工性や強度などから小型化にも限度があり、また、コンタクトが圧入されるのでハウジングには最低限の肉厚が必要であるから、狭ピッチや低背位化が出来ない。
文献3及び4に示したコネクタでは、まず受け部材をハード基板に配置(固定)し、その後にFPC20の接触部26上にバンプ接点22を設け、該接点の反対側に弾性体50を配置した押圧部材30を前記受け部材に係合させたものであり、少なくとも弾性体と押圧部材と受け部材が必要になるので、これ以上の低背位化(0.9mm以下)といった小型化が出来ない。なぜなら、最低でも、弾性体と押圧部材と受け部材等の厚みが必要になるからである。
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたもので、狭ピッチ化をしても、前記接触部の左右隣接接触部間の高さの違いの影響を受け難く、独立追従性があり、より一層の低背位化を図ることのできる接続構造を提供せんとするものである。
上記接続構造の目的は、FPC10、101とハード基板20とを接続する接続構造において、前記FPC10、101の接触部14と前記ハード基板20のランド22とを合致させる位置決め手段と前記FPC10、101を前記ハード基板20に押圧する押圧部材とを有し、前記FPC10、101の接触部14側先端が一体になるように前記FPC10の接触部14間若しくは前記FPC101の2個の接触部14を1対とし該1対間または前記FPCの接触部14に追従性を持たせるために任意の前記接触部14間にスリット12を設け、前記押圧部材32には一体に固着されると共に前記FPC10、101の接触部14の反対面側に接する弾性体34を配置し、前記押圧部材で押圧しながら前記FPC10、101の接触部14と前記ハード基板20のランド22とを半田付けにより接続することにより達成できる。
前記押圧手段としては、前記FPC10、101の接触部14の反対面側に接する弾性体34を配置し、前記FPC10、101と前記弾性体34を押圧する押圧部材32を設け、該押圧部材32と前記弾性体34を一体に固着した押圧治具30、301を使用する。該押圧治具30、301は前記FPC10、101が前記ハード基板20に半田付けで接続された後は取り外される。
また、前記押圧部材32に加熱板を装着してもよい。加熱板を装着することで、前記押圧治具30、301をメンテナンス時の半田接続部の切離しや再接続にも使用することができる。
前記位置決め手段としては、前記FPC10、101の接触部14と前記ハード基板20のランド22とが合致するように、前記FPC10、101と前記ハード基板20に位置決め孔16、26を設け、該位置決め孔16、26に対応した位置に位置決めピン44を配置した位置決め治具40を用いる方法もある。この場合、前記押圧治具30側には前記位置決めピン44の逃げ部36として、貫通孔か止め孔が設けられている。
また、別の方法としては、前記FPC10、101及び前記ハード基板20側には位置決め孔16、26を設け、前記押圧治具301側には位置決めピン38を設け、前記位置決めピン38が前記FPC10、101及び前記ハード基板20の前記位置決め孔16、26に係合した際に、前記FPC10、101の接触部14と前記ハード基板20のランド22が合致するようにする方法もある。(前記位置決めピン38を前記ハード基板20側に設け、前記位置決め孔を前記FPC10、101と前記押圧治具301に設けても良い。)
上記のようなFPC10、101とハード基板20との接続構造をとることで、次のような顕著な効果を得ることができる。
(1)FPC10、101とハード基板20とを接続する接続構造において、前記FPC10、101の接触部14と前記ハード基板20のランド22とを合致させる位置決め手段と前記FPC10、101を前記ハード基板20に押圧する押圧手段とを有し、前記FPC10の接触部14間若しくは前記FPC101の2個の接触部14を1対とし該1対間または前記FPCの接触部14に追従性を持たせるために任意の前記接触部14間にスリット12を設け、該押圧手段で押圧しながら前記FPC10、101の接触部14と前記ハード基板20のランド22とを半田付けにより接続しているので、前記FPC10、101を前記ハード基板20に押圧した際に1個若しくは1対の接触部14又は任意の前記接触部14が独立するために前記接触部14の高さの違いを吸収でき、安定した接続を得られ、0.9mm以下といった低背位化が可能になった。
(2)前記FPC10の接触部14間にスリット12を設けたり、前記FPC101の2個の接触部14を1対とし、該1対の接触部14間にスリット12を設けたり、前記FPCの接触部に追従性を持たせるために任意の前記接触部間にスリット12を設けたりしているので、前記FPC10、101を前記ハード基板20に、前記押圧手段により押圧した際の追従性をよくすることができ、確実に前記FPC10、101の各接触部を前記ハード基板のランドに半田付け接続することができる。
(3)前記FPC10、101の接触部14と前記ハード基板20のランド22とは、半田付けで接続させているので、再加熱により、容易に半田を取り除き接続を解除できる。
(4)簡単に接続を解除できるため、前記FPC10、101や前記ハード基板20を容易に交換でき、コストアップにも繋がらない。
(5)前記押圧手段として、前記FPC10、101の接触部14の反対面側に接する弾性体34を配置し、前記FPC10、101と前記弾性体34を押圧する押圧部材32を設け、該押圧部材32と前記弾性体34を一体に固着した押圧治具30、301を使用しているので、押圧した際の追従性をよくすることができ、確実に前記FPC10、101の各接触部14を前記ハード基板20のランド22に半田付け接続することができる。
(6)前記押圧部材32に加熱板を装着しているので、前記押圧治具30、301をメンテナンス時の半田接続部の切離しや再接続にも使用することができ、コストの節減になる。
図1は押圧治具とFPCとハード基板と位置決め治具の斜視図である。図2は押圧治具とFPCとハード基板と位置決め治具とが係合した状態の位置決めピンの部分で断面した断面図である。図3はハード基板と別のFPCの斜視図である。図4はFPCとハード基板と別の押圧治具の斜視図である。図5は図4の押圧治具とFPCとハード基板とが係合した状態の位置決めピンの部分で断面した断面図である。
まず、FPC10、101とハード基板20は、図1及び図3・4のようにFPC10、101の接触部14とハード基板20のランド22とが合致するようにして、半田付けによって接続される。前記FPC10、101と前記ハード基板20との接続構造においては、前記FPC10、101の接触部14と前記ハード基板20のランド22とを合致させる位置決め手段と前記FPC10、101を前記ハード基板20に押圧する押圧手段とを有し、前記FPC10の接触部14間若しくは前記FPC101の2個の接触部14を1対とし該1対間または前記FPCの接触部14に追従性を持たせるために任意の前記接触部14間にスリット12を設けられている。
上述のように、FPC10、101とハード基板20とは、半田付けによって接続されているので、再加熱によって簡単に接続を解除することができる。
まず、前記FPC10、101について説明する。前記FPC10、101には、所定の位置に接触部14が設けられ、前記FPC10、101を前記ハード基板20に押圧した際に、前記接触部14の高さのバラツキを吸収でき、高さ方向の追従性を持たせるために、所定の位置にスリット12が設けられている。図1のように前記接触部14間若しくは図3のように2個の前記接触部14を1対とし該1対の接触部14間に前記スリット12を設けている。また、図示はしないが、前記接触部14に追従性を持たせるために任意の前記接触部14間に前記スリット12を設けてもよい。各々の前記接触部14が追従性を持つようにすれば、前記スリット12はどこに設けても良く、例えば、スリット12を前記接触部14間の3個おきに設けると言った複数おきに設けるとか、前記接触部14の1個・2個、1個・2個、1個・2個、おきに前記スリット12を設けてもよい。
このように、前記スリット12を設けることで、前記接触部14若しくは2個の前記接触部1を1対とし該1対の接触部14または任意の前記接触部14が独立状態になり、前記接触部14の高さのバラツキを吸収できる。(前記接触部14に高さ方向の追従性を持たせることができる。)前記スリット12の形状や大きさは、このような役割を考慮して適宜設計する。
また、前記FPC10、101には、下述する位置決め手段である前記位置決め治具40または前記押圧治具301の位置決めピン44、38が入る位置決め孔16が前記位置決めピン44、38に対応した位置に設けられている。前記位置決め孔16の大きさは、前記FPC10、101の接触部14と前記ハード基板20のランド22との位置決めという目的から、該ピン44、38とあまりクリアランスがないようにしている。
位置決め手段としては、図1と図2のように位置決め治具40を用いる方法がある。この方法では、本体42上に別体もしくは一体の2本以上の位置決めピン44を設けた前記位置決め治具40を用い、前記位置決めピン44に対応した位置で、前記FPC10、101の接触部14と前記ハード基板20のランド22が合致するような位置に、前記FPC10、101と前記ハード基板20とに位置決め孔16、26を設けたものである。なお、前記押圧治具30には前記位置決めピン44の逃げ部36が設けられている。
また、別の位置決め手段としては、図4と図5のような方法がある。この方法では、前記FPC10、101の接触部14と前記ハード基板20のランド22とが接続時に合致するように、前記FPC10、101側と前記ハード基板20に2個以上の位置決め孔16、26を設け、押圧手段側(下述する押圧治具301側)で前記位置決め孔16、26に対応した位置に位置決めピン38を設けたものである。前記位置決めピン38は押圧部材32に一体もしくは別体に設けられ、弾性体34には該ピン38の逃げ部36が設けられている。また、前記位置決めピン38を前記ハード基板20側に設け、前記位置決め孔16を前記FPC10、101に設け、前記押圧治具301側に逃げ部36を設けたものでもよい。前記位置決めピン38、44の位置としては、前記FPC10、101の接触部14やパターンの位置及び前記ハード基板20のランド22やパターンの位置等を考慮して適宜設計する。前記位置決めピン38、44の形状としては、前記FPC10、101の接触部14と前記ハード基板20のランド22とが合致するという役割を満足できれば如何なる形状でもよく、本実施例のような丸ピンでも角ピンでもよい。
さらにまた、位置決め手段としては、図示しないがCCDカメラでパターンを読み取り、前記FPCの接触部と前記ハード基板のランドとを合致させる方法もある。
位置決め手段としては、上述したような方法もあるが、前記FPC10、101の接触部14と前記ハード基板20のランドとが半田付け時に合致すれば如何なる方法でもよい。
押圧手段としては、図1や図4のような押圧治具30、301を用いている。
前記押圧治具30、301としては、前記FPC10、101の接触部14の反対面側に接する弾性体34を配置し、前記FPC10、101と前記弾性体34を押圧する押圧部材32を設け、該押圧部材32と前記弾性体34を一体に固着したものがある。
図1の場合の押圧治具30は、前記位置決め治具40の位置決めピン44に対応した位置に、該ピン44を逃げる逃げ部36が設けられている。
図4の場合の押圧治具301は、上述のように位置決めとしても機能を持たせるために、前記FPC10、101と前記ハード基板20の位置決め孔16、26に対応した位置に、前記押圧部材32と一体もしくは別体に位置決めピン38が設けられている。
前記弾性体34は、前記FPC10、101の接触部14が前記ハード基板20のランド22に押し付けられた際の押し付け反力により前記FPC10、101が破損しないように押し付け反力を吸収するためのものである。その為、前記弾性体34の材質としては、半田の融点以上の耐熱性を持ったシリコンゴムなどを挙げることができる。前記弾性体34の大きさとしては、上記役割や押圧治具30、301の取扱性を考慮して適宜設計されている。前記FPC10、101の接触部14を覆れる範囲であれば十分であり、該厚さは押し付け反力を吸収出来れば0.3〜0.5mm程度で十分である。
図4の押圧治具301に用いる弾性体34の場合、前記押圧部材32に設けられた前記位置決めピン38の逃げ部36が設けられている。
図1及び図4の前記逃げ部36の形状としては、前記位置決めピン38、44を逃げられれば如何なる形状でもよく、本実施例のように孔(貫通孔や止め孔)でも、凹部といった溝等でもよい。
前記押圧部材32は略板状をしており、材質は金属製であり、図示しないが、発熱体が接しているか、埋め込まれており、熱伝達性を有している材料で製作されている。このように前記押圧部材32に発熱体を接するか埋め込むことで、押圧治具30、301としてだけでなく、メンテナンス時の半田接続部の切離しや再接続にも使用することができる。該発熱体は半田の融点以上を発するものであれば如何なるものでもよい。
前記押圧部材32は、前記FPC10、101を前記ハード基板20に押圧するためのものであり、前記弾性体34(しいては前記FPC10、101)を押圧する押圧部(図示せず)が設けられ、該押圧部は、前記FPC10、101を前記ハード基板20に押し付けられればよく、押圧し易いように適宜設計している。
図1の場合の押圧治具30は、前記位置決め治具40の位置決めピン44に対応した位置に、該ピン44を逃げる逃げ部36が設けられ、図4の場合の押圧治具301は、上述のように位置決めとしても機能を持たせるために、前記FPC10、101と前記ハード基板20の位置決め孔16、26に対応した位置に、前記押圧部材32と一体もしくは別体に位置決めピン38が設けられている。
図1、図3及び図4のように、前記ハード基板20には、客先仕様等により所定の位置にランド22が設けられている。このランド22に前記FPC10、101の接触部14が半田付けによって接続される。また、前記ハード基板20には、位置決め手段である前記位置決め治具40または前記押圧治具301の位置決めピン44、38が入る位置決め孔26が前記位置決めピン44、38に対応した位置に設けられている。前記位置決め孔26の大きさは、前記FPC10、101の接触部14と前記ハード基板20のランド22との位置決めという目的から、該ピン44、38とあまりクリアランスがないようにしている。
最後に、前記FPC10、101と前記ハード基板20との接続方法について説明する。
第一に、図1の場合について説明する。
まず、位置決め手段である前記位置決め治具40に設けられた位置決めピン44に、図1の矢印「イ」方向に前記ハード基板20の位置決め孔26を挿入する。
次に、前記位置決め治具40に前記ハード基板20が装着した状態で、前記位置決めピン44に、矢印「ロ」方向に前記FPC10、101の位置決め孔16を挿入する。
次に、前記位置決め治具40に前記ハード基板20及び前記FPC10、101が装着した状態で、矢印「ハ」方向に前記弾性体34が固着した前記押圧部材32の押圧治具30で前記FPC10、101を押圧する。
最後に、前記FPC10、101の接触部14と前記ハード基板20のランド22とが合致し、前記FPC10、101が押圧した状態で、前記FPC10、101を前記ハード基板20に半田付けで接続する。
第二に、図4の場合について説明する。
まず、位置決め手段である押圧治具301に設けられた位置決めピン38に、前記FPC10、101の位置決め孔16を挿入する。
次に、前記押圧治具301に前記FPC10、101が装着した状態で、前記位置決めピン38に、前記ハード基板20の位置決め孔26を挿入する。
最後に、前記FPC10、101の接触部14と前記ハード基板20のランド22とが合致し、前記FPC10、101が押圧した状態で、前記FPC10、101を前記ハード基板20に半田付けで接続する。
本発明の活用例としては、携帯電話やノートパソコンやデジタルカメラ等に使用されるFPCとハード基板との接続に活用され、接続の狭ピッチ化と低背位化を図ったものである。
押圧治具とFPCとハード基板と位置決め治具の斜視図である。 押圧治具とFPCとハード基板と位置決め治具とが係合した状態の位置決めピンの部分で断面した断面図である。 ハード基板と別のFPCの斜視図である。 FPCとハード基板と別の押圧治具の斜視図である。 図4の押圧治具とFPCとハード基板とが係合した状態の位置決めピンの部分で断面した断面図である。
10,101 FPC(フレキシブルプリント基板)
12 スリット
14 接触部
16,26 位置決め孔
20 ハード基板
22 ランド
30,301 押圧治具
32 押圧部材
34 弾性体
36 逃げ部
38,44 位置決めピン
40 位置決め治具
42 本体

Claims (4)

  1. フレキシブルプリント基板(FPC)とハード基板とを接続する接続構造において、
    前記フレキシブルプリント基板の接触部と前記ハード基板のランドとを合致させる位置決め手段と前記フレキシブルプリント基板を前記ハード基板に押圧する押圧部材とを有し、
    前記フレキシブルプリント基板の接触部側先端が一体になるように前記フレキシブルプリント基板の接触部間にスリットを設け、
    前記押圧部材には一体に固着されると共に前記フレキシブルプリント基板の接触部の反対面側に接する弾性体を配置し、
    前記押圧部材で押圧しながら前記フレキシブルプリント基板の接触部と前記ハード基板のランドとを半田付けにより接続することを特徴とするフレキシブルプリント基板とハード基板との接続構造。
  2. フレキシブルプリント基板(FPC)とハード基板とを接続する接続構造において、
    前記フレキシブルプリント基板の接触部と前記ハード基板のランドとを合致させる位置決め手段と前記フレキシブルプリント基板を前記ハード基板に押圧する押圧部材とを有し、
    前記フレキシブルプリント基板の2個の接触部を1対とし、前記フレキシブルプリント基板の接触部側先端が一体になるように前記1対間にスリットを設け、
    前記押圧部材には一体に固着されると共に前記フレキシブルプリント基板の接触部の反対面側に接する弾性体を配置し、
    前記押圧部材で押圧しながら前記フレキシブルプリント基板の接触部と前記ハード基板のランドとを半田付けにより接続することを特徴とするフレキシブルプリント基板とハード基板との接続構造。
  3. フレキシブルプリント基板(FPC)とハード基板とを接続する接続構造において、
    前記フレキシブルプリント基板の接触部と前記ハード基板のランドとを合致させる位置決め手段と前記フレキシブルプリント基板を前記ハード基板に押圧する押圧部材とを有し、
    前記フレキシブルプリント基板の接触部側先端が一体になるように前記フレキシブルプリント基板の接触部に追従性を持たせるために任意の前記接触部間にスリットを設け、
    前記押圧部材には一体に固着されると共に前記フレキシブルプリント基板の接触部の反対面側に接する弾性体を配置し、
    前記押圧部材で押圧しながら前記フレキシブルプリント基板の接触部と前記ハード基板のランドとを半田付けにより接続することを特徴とするフレキシブルプリント基板とハード基板との接続構造。
  4. 前記押圧部材に加熱板を装着したことを特徴とする請求項1、2または3記載のフレキシブルプリント基板とハード基板との接続構造に使用する押圧治具。
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