JP5074789B2 - 接続構造体 - Google Patents

Description

本発明は、携帯電話等の各種電気機器に用いられる配線同士、特にフレキシブル配線板を他の配線板に接続するための接続構造体に関する。

従来より、特に携帯電話等の小型軽量電気機器には、フィルム状配線体、いわゆるフレキシブル配線板が配置されることが多い。フレキシブル配線板は、携帯電話などの開閉機構や回転機構を有する機器中の電気的接続を行うために、極めて便利なものであることから、近年使用頻度が高まっている。フレキシブル配線板は、可撓性に富む反面、剛体構造のリジッド配線板とは異なり、コネクタの挿入口に挿入する際の挿入力を大きくすることは困難である。そこで、フレキシブル配線板を他の配線板に接続する接続構造体（コネクタ）として、無挿入力コネクタ（ＺＩＦ：Zero Interpose Force）が汎用されている（特許文献１，２参照）。

図６（ａ），（ｂ）は、一般的なＺＩＦ構造のコネクタの構造を示す平面図、および側面図である。同図に示すように、リジッドプリント配線板において、配線１０１が形成された剛体構造のリジッド基板１００の上にＺＩＦコネクタ１１０が配置されている。フレキシブルプリント配線板においては、フレキシブル基板２００の上に配線２０１が形成されている。ＺＩＦコネクタ１１０には、配線１０１に各々接続される金属ワイヤ状の複数の接触子１０３が設けられている。接触子１０３は、側方から見てコ字状に設けられおり、そのうち上側先端部は、鈎状となっている。接続を行う際には、フレキシブルプリント配線板は、ＺＩＦコネクタ１１０の接触子１０３のコ字状開口部に、ほとんど無挿入力で挿入される。そして、接触子１０３と配線２０１とを接触させた状態でロック部１０５を軸１０６の回りに回動させて、接触子１０３の鈎状の上側先端部をフレキシブル基板２００に食い込ませるように押圧することで、配線同士の接続が完了する。ロック部１０５は、その先端部が最下方まで移動したときにＺＩＦコネクタ１１０の側方に延びる両腕部によって係止される。

上記ＺＩＦコネクタ１１０の作動により、フレキシブル基板２００上の配線２０１と、マザーボードであるリジッド基板１００上の配線１０１とが電気的に接続された状態となる。そして、接触子１０３とフレキシブル基板２００上の配線２０１との接続状態が保持されるように、フレキシブルプリント配線板が把持された状態になる。特許文献１，２には、ロック部１０５や接触子１０３の各種構造が開示されている。

特公平６−６５０９０号公報 特公平７−２４２３０号公報

しかるに、最近のように、携帯電話等の各種電気機器類の小型化の進展に伴い、ＺＩＦコネクタの薄型化，小型化が求められると、上記ＺＩＦコネクタ１１０における電気的な接続の信頼性を維持することが困難となってきている。

すなわち、ワイヤ状の接触子１０３や、接触子１０３を支持する部分の厚みや幅寸法を、形状を設定状態に保つための機械的強度を保ちつつ、低減すること自体に限界がある。

また、ＺＩＦコネクタ１１０や接触子１０３などの厚みや幅寸法を低減すると、上記ＺＩＦコネクタ１１０の接触子１０３によるフレキシブルプリント配線板の把持力を十分高く維持することが困難である。反面、この把持力を十分高く維持して接続の信頼性を確保しようとすると、ＺＩＦコネクタ１００の薄型化，小型化が困難である。たとえば、配線１０１，２０１の幅が０．１ｍｍ程度で、挟ピッチ化によって配線間の隙間が０．１ｍｍ程度になると、接触子１０３の幅もそれに対応させる必要が生じるが、その場合には、把持力が弱くなって、フレキシブルプリント配線板が非常に外れやすい。

上述のような不具合は、フレキシブルプリント配線板とリジッドプリント配線板との接続だけでなく、フレキシブルプリント配線板同士の接続においても生じており、かつ、各種フレキシブル配線板についても生じうる。

本発明の目的は、フレキシブル配線板と他の配線板との電気的接続を保持するための接続構造体として、薄型化，小型化が可能で、かつ、接続の信頼性を維持することが可能な構造を提供することにある。

本発明の接続構造体は、フレキシブル配線板等である２つの配線体のうち一方の配線体の背面から弾性部材を挟んで一方の配線体を押圧しつつ、枠部材に係合する押圧部材を設けたものである。前記枠部材は、前記第１の配線の先端部を囲むように前記第１の配線板の表面に設けられている。前記押圧部材は、前記第１の配線と第２の配線とを接触させるように、前記第２の配線体及び弾性部材を第１の配線体に押圧して前記枠部材に係合させられる。

これにより、弾性部材の弾性力と、押圧部材−枠部材間の嵌合による押圧力とによって、第１の配線と第２の配線との導通状態が確保される。すなわち、従来のＺＩＦコネクタに存在していた，配線の数に対応した数の金属ワイヤからなる接触子が不要になり、かつ、ＺＩＦコネクタにおける，接触子を支持する部分も不要になる。したがって、各部の機械的強度を高く保ちつつ、接続構造体全体の厚みや幅寸法を低減することが可能であり、薄型化，小型化の進展に対応することができる。

前記第２の配線体の先端部には、前記枠部材の内側に対して、第１の配線体の厚み方向に挿入可能なガイド部材が取り付けられている。このガイド部材を取り付けることにより、第１の配線と第２の配線との接続位置を対応させつつ、第２の配線体の先端部を枠部材内に格納することが可能になる。

押圧部材と弾性部材とが、二色成形により一体的に設けられていることにより、製造コストの低減を図りつつ、位置決めを正確にかつ容易にすることができる。

枠部材または押圧部材に、係合解除機構をさらに設けることにより、脱着自在の接続構造体が得られる。

本発明の接続構造体によると、従来のＺＩＦコネクタのようなワイヤ状の接触子ではなく、枠部材と押圧部材とを用い、貫通電極を有する弾性部材を挟んで配線体同士を押圧する構造としたので、薄型化，小型化の進展に対応することができる。

−接続構造体全体の構造−
図１は、本発明の実施の形態に係る接続構造体の接続前の構造を示す断面図である。図１に示すように、接続構造体は、リジッド基板１１上に配線１２（第１の配線）が形成された第１の配線体であるリジッドプリント配線板１０と、フレキシブル基板２１上に配線２２（第２の配線）が形成された第２の配線体であるフレキシブルプリント配線板２０と、フレキシブル基板２１の裏面に貼り付けられたガイド部材２５と、剛性の高い樹脂からなる押圧部材２７と、ゴム等の弾性材料からなる弾性部材３０とを備えている。リジッド基板１１には、枠部材１５が接着剤等により連結されている。

図２は、リジッドプリント配線板１０の平面図である。リジッド基板１１に連結された枠部材１５は、ほぼコ字状の平面形状を有している。また、配線１２は、リジッド基板１１上を延びて、外部機器に接続されており、その先端部が枠部材１５によって三方を囲まれている。そして、図１に示すガイド部材２５は、矩形リング状であり、その外周が枠部材１５が囲む空間の平面的大きさよりもごくわずかだけ小さく、ガイド部材２５が前記枠部材１５の内側に対して、前記リジッド基板１１の厚み方向に挿入可能な構造となっている。ただし、枠部材１５の内周およびガイド部材２５の外周の平面形状は、矩形に限定されるものではなく、円形，多角形など任意の形状が可能である。

リジッド基板１１としては、ガラスエポキシ板に限らず、紙フェノール板，紙エポキシ板，フッ素樹脂板，アルミナ板等が用いられる。配線１２の材料としては、銅合金を用いるのが一般的であるが、これに限定されるものではない。フレキシブル基板２１としては、ポリイミド板に限らず、ポリエステル板（低温使用），ガラスエポキシ板（薄板）等が用いられる。配線２２の材料としては、銅合金を用いるのが一般的であるが、これに限定されるものではない。

押圧部材２７は、比較的剛性の高い樹脂によって構成されている。また、弾性部材３０は、熱可塑性エラストマーによって構成されている。弾性部材３０には、各配線２２（１２）の位置に対応した凸部３０ａが設けられていて、フレキシブルプリント配線板２０の配線２２をリジッドプリント配線板１０の配線１２側に押圧するように構成されている。また、本実施の形態では、押圧部材２７と弾性部材３０とは、共通の金型を用いた二色成形（ダブルモールド）によって、一体的に形成されている。ただし、両者を個別に成形して接着剤によって貼り付けてもよい。ガイド部材２５は、矩形リング状であり、リング内におけるフレキシブル基板２１の弾性を保持するように設けられている。ガイド部材の材質は、硬質樹脂でもよいし、金属またはセラミックスでもよい。

本実施の形態に係る押圧部材２７の中央部の好ましい厚みは０．２ｍｍ〜０．３ｍｍであり、弾性部材３０のベース部分の好ましい厚みは０．１ｍｍ〜０．２ｍｍであり、弾性部材３０の凸部３０ａの好ましい厚みは０．０５ｍｍ〜０．１ｍｍであり、ガイド部材２５の好ましい厚みは０．１５ｍｍ〜０．３ｍｍである。

図３は、本実施の形態の接続構造体の組立方法を説明するための斜視図である。同図に示すように、ガイド部材２５が貼り付けられたフレキシブルプリント配線板２０の上方から、弾性部材３０が付設された押圧板２７をかぶせる。そして、ガイド部材２５によって枠部材１５で囲まれる空間に、フレキシブルプリント配線板２０を導入する。このとき、ガイド部材２５が、前記枠部材１５の内側に対して、前記リジッド基板１１の厚み方向に挿入されることにより、フレキシブルプリント配線板２０等の導入を案内する。そして、最終的に、第１の配線１２に第２の配線２２が接触した状態で、押圧板２７の下部が枠部材１５の内側面に係合して、接続構造体が組み立てられる。

図４は、実施の形態に係る接続構造体の組立状態を示す断面図である。同図の拡大詳示図に示すように、枠部材１５には溝状の係合部１５ａが形成されており、押圧部材２７には、突起状の係合部２７ａが形成されていて、両係合部１５ａ，２７ａが互いに係合することにより、フレキシブルプリント配線板２０が外れるのを防いでいる。そして、押圧部材２７に付設された弾性部材３０は、矩形リング状のガイド部材２５を挿通して直接フレキシブル基板２１の背面に接触している。このとき、弾性部材３０の凸部が配線２２に対向する部位に接触しており、リジッド基板１１上の配線１２と、フレキシブル基板２０上の配線２２とは、強く密着し合って、確実な導通状態が得られる。

本実施の形態によると、フレキシブルプリント配線板２０の背面から弾性部材３０を押し当てた状態で、押圧部材２７により、フレキシブルプリント配線板２０をリジッドプリント配線板１０に押圧することにより、配線１２，２２の電気的接続を行うようにしたので、薄型化，小型化に容易に対応することができる。すなわち、接触子を支持する部分が不要となり、板状の弾性部材３０の厚み，貫通電極３６の径，間隔などの寸法は、０．１ｍｍ以下まで小さくしても十分高い強度が得られる。そして、押圧部材２７によってフレキシブルプリント配線板２０等を押圧する力と、弾性部材３０の弾性力とによって、配線２２に配線１２に密着する方向の付勢力を作用させるので、配線１２と配線２２との表面に凹凸があっても、配線１２と配線２２との間の接触を確保することができる。したがって、接触不良を確実に抑制することができる。また、弾性部材３０の弾性変形によって、フレキシブルプリント配線板に対する把持力も向上する。したがって、接続構造体による電気的接続の信頼性がさらに向上する。

しかも、押圧部材２７を枠部材１５に係合させるだけの簡単な操作で、接続構造体を組み立てることができ、かつ、組立状態から、押圧部材２７を上方に移動させることで、係合状態を容易に解除できるので、取り外しも容易である。

また、フレキシブルプリント配線板２０にガイド部材２５が付設されているので、フレキシブルプリント配線板２０の先端部を枠部材１５で囲まれる空間内に導入することが容易となり、かつフレキシブルプリント配線板２０の配線２２の位置とリジッドプリント配線板１０の配線１２との位置合わせが容易となる。枠部材１５が囲む空間の幅とフレキシブルプリント配線２０の幅とを一致させることにより、ガイド部材２５を省略することも可能である。ただし、ガイド部材２５が付設されていることにより、柔軟性に富むフレキシブルプリント配線板２０の先端部の強度が補強されるので、組み立て作業を容易かつ迅速に行うことができる。

多孔質樹脂の中でも、多孔質ＰＴＦＥは、特に強度や耐熱性が大きく、繰り返し加重による弾性の劣化もほとんどないことから、長期間使用しても弾性の劣化による把持力の低下を防止することができる。

（変形例）
図５は、実施の形態の変形例における係合部及び係合解除機構を示す部分断面図である。この変形例においては、図４に示すリジッドプリント配線板１０，フレキシブルプリント配線板２０，弾性部材３０およびガイド部材２５を備えている。そして、図４の構造とは異なる点は、枠部材１５の係合部１５ａが、上部がテーパ状で下部がほぼ垂直な内壁を有する突起構造を有しており、押圧部材２７の係合部２７ａが、ほぼ垂直な板バネ２７ｂの下端部に設けられた鈎状構造を有している点である。そして、組立時には、押圧部材２７の係合部２７ａの先端のテーパ面と枠部材１５の係合部１５ａのテーパ面とが当接して、押圧部材２７が枠部材１５内に円滑に導入され、鈎状の係合部２７ａが枠部材１５の係合部１５ａの下端面に係合することで、押圧部材２７の脱落、つまりフレキシブルプリント配線板２０の脱落が確実に防止される。

一方、枠部材１５の係合部１５には、横方向に貫通するピン穴１５ｂが形成されており、ピン穴１５ｂの内方側開口部は押圧部材２７の板バネ２７ｂの位置に対応している。そして、接続構造体が組立てられた状態で、ピン穴１５ｂにピンを差し込むことにより、枠部材１５の係合部１５ａと枠部材２７の係合部２７ａとの係合状態が解除される。つまり、ピン穴１５ｂと、板バネ２７ｂとにより係合解除機構が構成されている。

本変形例によると、図５に示すような係合解除機構を有することにより、接続構造体の組立ておよび分解、言い換えると、フレキシブルプリント配線板２９の脱着を容易、迅速に行うことができる。

（他の実施の形態）
上記実施の形態では、弾性部材３０として、熱可塑性エラストマーを用いたが、本発明の弾性部材の材料は、これに限定されるものではない。たとえば、多孔質樹脂や各種ゴムを用いてもよい。

一方、上記実施の形態のごとく、弾性部材３０を熱可塑性エラストマーによって構成し、押圧部材２７と二色成形（ダブルモールド）により一体的に構成することにより、製造コストの削減と、組み立て作業の容易・迅速化を図ることができる。

上記実施の形態では、第１の配線体としてリジッドプリント配線板（略称ＰＣＢ）を用い、第２の配線体としてフレキシブルプリント配線板（略称ＦＰＣ）を用いた例について説明したが、本発明の第１の配線体は、リジッドプリント配線板１０に限らず、フレキシブルプリント配線板であってもよい。また、フレキシブルプリント配線板であっても、フレキシブルフラットケーブル（ＦＦＣ）と呼ばれるものがあり、これら各種配線基板同士の接続に用いることができる。ただし、一方は、フレキシブルプリント配線板であることが望ましい。リジッドプリント配線板同士の電気的接続を行う場合には、本発明よりも簡素な構造を採りうるからである。

また、本発明の係合部の構造は、上記実施の形態やその変形例の係合部１５ａ，２７ａの構造に限定されるものではなく、周知の各種機構を用いて、枠部材１５と押圧部材２７との嵌合状態を維持するものであればよい。

また、本発明の係合解除機構は、変形例における係合解除機構に限定されるものではなく、周知の係合解除機構を用いることができる。

また、本発明の枠部材の構造は、実施の形態の枠部材１５の構造に限定されるものではない。枠部材１５の平面形状がコ字状である必要はなく、フレキシブルプリント配線板２０の先端部および両側面を規定する機能を有していればよい。

上記開示された本発明の実施の形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内でのすべての変更を含むものである。

本発明は、携帯電話などの電気機器に搭載されるフレキシブル配線板と他の配線板との配線間の電気接続を行うコネクタとして利用することができる。

実施の形態に係る接続構造体の接続前の構造を示す断面図である。 実施の形態に係るリジッドプリント配線板の平面図である。 実施の形態の接続構造体の組立方法を説明するための斜視図である。 実施の形態に係る接続構造体の組立状態を示す断面図である。 実施の形態の変形例における係合部及び解除機構を示す部分断面図である。 （ａ），（ｂ）は、一般的なＺＩＦ構造のコネクタの構造を示す平面図、および側面図である。

符号の説明

１０ リジッドプリント配線板
１１ リジッド基板
１２ 配線
１５ 枠部材
１５ａ 係合部
１５ｂ ピン穴
２０ フレキシブルプリント配線板
２１ フレキシブル基板
２２ 配線
２５ ガイド部材
２７ 押圧部材
２７ａ 係合部
２７ｂ 板バネ
３０ 弾性部材
３０ａ 凸部

Claims (4)

1. 第１の配線が形成された第１の配線体と、
   前記第１の配線体における前記第１の配線の先端部周辺に設けられた枠部材と、
   前記第１の配線に接続される第２の配線が形成された第２の配線体と、
   前記第２の配線体の前記第２の配線と対向する側に配置された押圧部材と、
   前記押圧部材と前記第２の配線体との間に介在する弾性部材とを備え、
   前記枠部材は、前記第１の配線の先端部を囲むように前記第１の配線板の表面に連結されているとともに、
   押圧部材は、前記第１の配線と第２の配線とを接触させるように、前記第２の配線体および弾性部材を第１の配線体に押圧して枠部材に係合する、接続構造体。
2. 請求項１記載の接続構造体において、
   前記第２の配線体の先端部には、前記枠部材の内側に対して、第１の配線体の厚み方向に挿入可能なガイド部材が取り付けられている、接続構造体。
3. 請求項１または２記載の接続構造体において、
   前記押圧部材と弾性部材とは、二色成形により一体的に設けられている、接続構造体。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の接続構造体において、
   前記枠部材または前記押圧部材には、前記枠部材と前記押圧部材との係合を解除させるための係合解除機構が設けられている、接続構造体。

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