JP2005057259A - フレキシブル基板および電子装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 屈曲の繰り返しに高い耐久性を有し、高機能化が可能なフレキシブル基板及びこれを備える折畳み携帯端末を、提供する。
【解決手段】 第1筐体,第2筐体に収納される回路基板201,301は、ヒンジに挿通されるフレキシブル基板1によって電気的に接続する。基板1には、配線導体の電源ライン2,信号ライン3を有する。電源ライン2のクランク部14における境界部15,16に、スリット4を形成する。電源ライン2の境界部15,16にスリット4があるので、境界部15,16の剛性が従来例よりも低い。即ち、基板1の湾曲時、配線導体(電源ライン)がベース5で押し潰されることが防止されるので、境界部15,16での応力集中が抑えられる。従って、境界部15,16のクラックが防止されるので、電源ライン(配線導体)の断線が防止される。
【選択図】 図1

Description

本発明は、配線導体が一端側から他端側へ向かって配置されるフレキシブル基板およびこのフレキシブル基板を備える例えば携帯端末(携帯電話機)などの電子装置に関する。
特に、本発明は、折り畳み(閉鎖)または展開(開放)を繰り返す折り畳み型(開閉型)の電子装置およびこの電子装置における一対の筐体内に配置される回路基板同士を電気的に接続するフレキシブル基板に関する。
(携帯端末の概略構成)
折り畳むタイプの携帯端末Sの概略構成を、図14に示す。この携帯端末Sは、第1筐体200と、第2筐体300とが、ヒンジ400を介して連結されている。
第1筐体200には、複数の操作キーなどが配置されている。また、第1筐体200内には、着脱可能なバッテリー(図示省略)および回路基板201が配置されている。この回路基板201には、操作キーの操作によって連動するタクトスイッチなどがマウントされている。
一方、第2筐体300には、ディスプレーが配置されている。また、第2筐体300内には、回路基板301が配置されている。回路基板301には、ディスプレーに関する部品がマウントされている。
(フレキシブル基板に関する構成)
回路基板201と回路基板301とは、フレキシブル基板101を介して、電気的に接続されている。すなわち、フレキシブル101の両端は、回路基板201および301にマウントされた図示しないコネクタに、それぞれ接続される。
図15に示すように、フレキシブル基板101の中央部分は、略筒状に丸められた(一巻き)状態で、ヒンジ400内に収納される。なお、ヒンジ400は、一対の筒体401,402が組み合わせられることによって構成される。
図16に示すように、長尺状のフレキシブル基板101は、接続部110,111、直線部112,113およびクランク部114を備え、一体的に形成されている。接続部110は図15に示す回路基板201に接続され、接続部111は図15に示す回路基板301に接続される。
接続部110および111の間には、直線部112,113を介して、クランク部114が連続して形成されている。すなわち、クランク部114は、直線部112および113の間に位置している。
また、直線部112および113は、フレキシブル基板101の長手方向に沿って、接続部110および111から延設されている。直線部112,113同士は、フレキシブル基板101をたとえば丸めた場合(フレキシブル基板101の湾曲時)に、重ならないよう互い違いになるように配置される。
すなわち、クランク部114は、直線部112および113へそれぞれ向かうようフレキシブル基板101の長手方向に対して斜状となっている。そのため、フレキシブル基板101の平面形状は、図16に示すように、略Z字状となっている。
図14に示すように、第1筐体200と第2筐体300とを開放した展開状態(第2筐体300が図14の2点鎖線に示す位置となる状態)では、フレキシブル基板101のクランク部114が、図15に示すヒンジ400内において、360度の範囲で丸められた状態(図15に示すような一巻き状態)となる。
一方、第1筐体200と第2筐体300とを閉止した折畳み状態(第2筐体300が図14の1点鎖線に示す位置となる状態)では、図17に示すように、フレキシブル基板101のクランク部114が、540度の範囲で丸められた状態(一巻き以上の巻き状態)となる。
図16に示すように、直線部112,113およびクランク部114には、フレキシブル基板101の一面側に、配線導体(銅箔など)である線状の電源ライン102及び複数本(図16および図18には3本のみを示す)の信号ライン103が、接続部110および111間に亘って配置されている。すなわち、電源ライン102及び信号ライン103は、配線導体によって形成される。
そして、電源ライン102及び信号ライン103は、回路基板201と回路基板301とを導通させる。電源ライン102の幅は、電源ライン102の電流抵抗値を所定値以下にして、電圧降下による誤動作を防止するために、所望の幅寸法としている。
一方、信号ライン103は、電気信号としての電流を供給するのみで良いので、電源ライン102の幅よりも、狭くても良い。すなわち、信号ラインでは、その電流が少なくても良いので、ライン103の断面体積を少なくしても良い。従って、電源ライン102の幅は、信号ライン103の幅に比べて、幅広となる。なお、配線導体の厚みは、電源ライン102及び信号ライン103とも、同一である。
なお、図16に示すように、フレキシブル基板101の平面形状をクランク状としたのは、フレキシブル基板101のクランク部114を、図15に示すヒンジ400の筒体401および402内に、丸めた状態で収納するためである。また、同様に、フレキシブル基板101の平面形状をクランク状としたのは、周知であるように、フレキシブル基板101のクランク部114を丸めた場合(図15および図17参照)において、クランク部114における電源ライン102および信号ライン103の断線を防止するためである。
電流抵抗値を均一に安定させるために、図19に示すように、直線部112,113およびクランク部114における電源ライン102のライン幅が同一になるように設定されている。なお、図18および図19では、電源ライン102及び信号ライン103は、白抜きで示されている。
すなわち、クランク部114がフレキシブル基板101の長手方向(丸め方向)に対して斜状となっているので、クランク部114における斜めの線(長手方向に対する斜め線)に対して、直交する線における幅W4が、直線部112,113における幅W2,W3と同一である。従って、幅W2,W3およびW4の関係は、W2=W3=W4である。
また、同様に、クランク部114における斜めの線に対して、直交する線における電源ライン102のライン幅K4が、直線部112,113における電源ライン102のライン幅K2,K3と同一である。従って、ライン幅K2,K3およびK4の関係は、K2=K3=K4である。
ところで、クランク部114がフレキシブル基板101の長手方向(丸め方向)に対して斜状となっているので、丸め方向と直交する方向に対するクランク部114の幅W1は、直線部112,113におけるクランク部114の幅W2,W3(W4も含む)よりも、幅広になる。幅W1〜W3の関係は、W2=W3であり、W2およびW3 <W1 となる。
そのため、図19に示すように、フレキシブル基板101において、丸め方向と直交する方向に対する直線部112および113の断面積と、丸め方向と直交する方向に対するクランク部114の断面積とは、異なる。すなわち、クランク部114の断面積は、直線部112および113の断面積よりも、広い。
さらに、直線部112,113では、フレキシブル基板101の丸め方向と、配線導体(電源ライン102及び信号ライン103)のライン方向とが、同一方向となっている。また、クランク部114は、フレキシブル基板101の長手方向に対して斜状となっているので、フレキシブル基板101の丸め方向と,配線導体のライン方向とは異なる。
すなわち、上述したように、電源ライン102のクランク部114の幅K1と、電源ライン102の直線部112,113の幅K2,K3(K4も含む)とは、異なる。丸め方向と直交する方向に対するクランク部114の幅K1は、丸め方向と直交する方向に対する直線部112,113の幅K2,K3(K4も含む)よりも、幅広になる。幅K1〜K3の関係は、K2=K3であり、K2およびK3 <K1となる。
そのため、図15に示すヒンジ400内のフレキシブル基板101は、クランク部114の方が、直線部112,113よりも高剛性となる。すなわち、クランク部114は、直線部112,113よりも、剛性が高い。
従って、巻き(丸め)状態におけるフレキシブル基板101の部位によって剛性に差が生じるため、フレキシブル基板101を自然に丸めた(巻いた)としても、湾曲が均一にはならない。図20に示すように、フレキシブル基板101を巻き(湾曲)状態にすると、フレキシブル基板101のクランク部114には、その曲率半径に応じた力が作用する。なお、フレキシブル基板101の反力は、フレキシブル基板101の幅W1〜W3および電源ライン102のライン幅K1〜K3(信号ライン103のライン幅をも含む)によって決定される。
そのため、剛性の高いクランク部114は、直線部112,113よりも反力が大きくなるので、直線部112,113とクランク部114との境界付近に応力が集中する。すなわち、剛性の高いクランク部114の曲率半径が大きくなり、剛性の低い直線部112,113の曲率半径は小さくなるので、直線部112,113とクランク部114との境界付近では、屈曲が極端に大きくなる。
図21に示すように、丸めた状態のフレキシブル基板101においては、内周側に位置する電源ライン(配線導体)102の表面に圧縮力が作用すると共に、電源ラインを形成する配線導体102とベース104との界面に引っ張り力が作用する。そのため、配線導体102に折り曲げ力を加えた状態となるので、配線導体102には、合成樹脂製のベース104から押し潰される方向の力が加えられる。
このため、図18に示すように、フレキシブル基板101では、直線部112,113とクランク部114との境界部115,116に、曲げモーメントが作用するので、応力が境界部115,116に集中することになる。特に、幅広に形成された電源ライン(配線導体)102は、直線部112,113とクランク部114とで剛性の差が大きくなるため、応力が集中し易い。
図15に示すように、フレキシブル基板101のクランク部114は、配線導体(図19に示す電源ライン102または信号ライン103)が断線しない程度の曲率に丸められた状態で、ヒンジ400内に配置される。そして、携帯端末Sにおける第1筐体200および第2筐体300の展開(開放)または折畳み(閉鎖)を繰り返すと、応力が集中する配線導体102,103の部位には、繰返しによる疲労が蓄積する。そのため、クラック120(図21参照)が発生し、配線導体102,103が断線する。特に、電源ライン102のライン幅K1〜K3は、信号ライン103のライン幅よりも広いので、電源ライン102を形成する配線導体に、クラック120が発生し易い。
上記問題を解決することを目的とした構造が、開示されている(例えば、特許文献1参照)。即ち、特許文献1に開示されている構造は、フレキシブル基板のベースにスリットを形成する。これにより、配線導体に作用する応力が緩和し、配線導体の断線が防止される。
特開2002−158458公報
ところで、上記特許文献に記載の構造は、フレキシブル基板の一般的な製造工程に加えて、ベース自体にスリットを形成する工程を、新たに設ける必要がある。配線導体をフレキシブル基板内に配置させた後に、スリットを設ける場合には、ベースを切断する際に、配線導体を切断しないよう注意深く行う必要がある。
一方、配線導体をフレキシブル基板内に配置させる前に、スリットを設ける場合には、スリット間に配線導体を位置するように配置させる必要がある。そのため、上記特許文献に係る構造では、フレキシブル基板の製造工程が複雑になり、フレキシブル基板の生産性が低下する。
また、上記特許文献に係る発明では、スリットの間隔により、配線導体の幅が規制される。すなわち、上述したように、電源ライン(配線導体)の幅は、電源ラインの電流抵抗値を所定値以下になるように設定されている。消費電力量を所定値以下に抑えるためには、電源ラインの幅寸法を変更(広く)しなればならない場合がある。
一方、上記特許文献に係る構造では、スリットの間隔により、上記電源ライン(配線導体)の幅が所定値以下になる。この場合、許容電流を超えることになるので、配線導体に適正な電流を流すことができなくなる。
さらに、上記特許文献に係る発明では、ヒンジの回転方向(特許文献の図8に示す矢印Fと同一方向)とスリットの方向(特許文献の図8に示す矢印Eと同一方向)とが直交している。
そのため、フレキシブル基板の最大幅は、ヒンジの内径によって制約されることになる。この場合には、配線導体(電源ライン)の幅を広くすると、配線導体(信号ライン)の本数を確保することができない。
一方、配線導体(信号ライン)の本数を多く設定すると、配線導体の一本当たりの許容電流が、小さくなる。また、フレキシブル基板の製造に当たって、スリットは、1mm以上にする必要がある。しかし、ヒンジの内径以下のフレキシブル基板に対して、1mm幅のスリットを設けることは、フレキシブル基板の製造上、実質的に困難である。
さらに、図19に示す配線導体(電源ライン)102の配線幅K1〜K3を全体的に細くすると、配線導体102に作用する応力は小さくなり、上記展開・折畳みの繰り返しによる疲労の蓄積が防止される。
しかし、近年では、携帯端末Sには、高度で多彩な機能を備えることが要求されている。この高機能化は、折畳み型の携帯端末Sであっても、例外なく、要求されている。
そのため、折畳み型の携帯端末Sにおいては、第1筐体200内の回路基板201と第2筐体300内の回路基板301とを電気的に接続するフレキシブル基板101に、配線導体(電源ライン102,信号ライン103)を従来よりも高密度に(ラインを複数本)形成することが要求されている。
しかし、フレキシブル基板101の配線導体102,103の密度を高めると、クランク部114の剛性と直線部112,113の剛性との差が大きくなるので、境界部115,116の屈曲が大きくなる。
また、高度で多彩な機能を実現するためには、バッテリー(電源パック)を装填する第1筐体200内の回路基板201から第2筐体300内の回路基板301へ、大きな電力を供給する必要がある。
そのため、配線導体(電源ライン102)の配線幅K1〜K3を全長に亘って細くすると、電源ライン102の電流抵抗値が高くなり、電圧降下による誤動作などの問題が生じる。
上記特許文献に係る構造では、高機能化が要求される携帯端末に、適用することが困難である。すなわち、上記特許文献に係るフレキシブル基板では、携帯端末の展開・折り畳み(屈曲)の繰り返しに対し、耐久性が乏しく、かつ高機能化に対応できない。
そこで、本発明は、屈曲の繰り返しに対して高い耐久性を有し、かつ高機能化が可能なフレキシブル基板及びこのフレキシブル基板を備える折り畳み型携帯端末などの電子装置を、提供することを目的とする。
本発明に係るフレキシブル基板は、配線導体が一端側から他端側へ向かって配置されるフレキシブル基板であって、前記フレキシブル基板の両端部の間に形成され、かつ前記フレキシブル基板の湾曲時に湾曲される湾曲部と、前記フレキシブル基板の両端部に亘って配置され、かつ少なくとも前記湾曲部に対応する部位に、スリットが形成される第1の配線導体と、を備える
たとえば、フレキシブル基板の一端側には、回路基板が配置される。フレキシブル基板の他端側には、他の回路基板が配置される。フレキシブル基板に配置された配線導体たとえば電源ラインまたは信号ラインが、回路基板同士を電気的に接続する。スリットを、少なくとも湾曲部に対応する配線導体の部位に形成する。
フレキシブル基板の湾曲部は、回路基板同士が、たとえば回路基板の端縁側でかつ前記端縁に沿って配置される支点(例えばヒンジ)を中心にして相対的に回転することによって湾曲する。湾曲部が湾曲される場合でも、スリットが少なくとも湾曲部に対応する配線導体の部位に形成されているので、湾曲部に対応する第1の配線導体(スリットが形成された配線導体)の部位での応力集中が抑えられる。すなわち、フレキシブル基板の湾曲部における湾曲を、繰り返しても、湾曲部に対応する配線導体の断線が防止される。
すなわち、本発明に係るフレキシブル基板では、スリットを配線導体のうち、湾曲部に対応する部位のみに形成するので、第1の配線導体たとえば電源ラインの配線幅が全長に亘って細くならない。
例えば、長尺状のフレキシブル基板では、フレキシブル基板の両端部から、フレキシブル基板の長手方向に沿って延設された延設部を形成する。一対の延設部を、フレキシブル基板の湾曲時に、延設部同士が重ならないよう互い違いになるように配置する。また、湾曲部を、延設部側へ向かい、かつ延設部よりも幅広になるよう前記長手方向と異なる方向(たとえば斜状)に配置する。
この場合には、斜状に対応する配線導体の部位における配線幅が、長手方向に沿って配置される延設部の配線導体における配線幅に比べて幅広となる。そして、この幅広となる斜状の配線導体(湾曲部)の部位に、スリットを設けると、第1の配線導体たとえば電源ラインの配線幅がライン方向の全長に亘って略同一の配線幅となる。すなわち、前記構成に係るフレキシブル基板は、高機能化が要求される携帯端末などの電子装置にも、適用できる。
従って、本発明に係るフレキシブル基板によれば、湾曲の繰り返しに対して高い耐久性を有すると共に、高機能化を図った携帯端末などの電子装置にも適用できる。
本発明に係る電子装置は、配線導体が一端側から他端側へ向かって配置されるフレキシブル基板を備える電子装置であって、前記フレキシブル基板は、その両端部の間に形成され、かつ前記フレキシブル基板の湾曲時に湾曲される湾曲部と、前記フレキシブル基板の両端部に亘って配置され、かつ少なくとも前記湾曲部に対応する部位に、スリットが形成される第1の配線導体と、を有する。
また、本発明に係る他の電子装置は、第1の筐体に配置される第1の回路基板と、前記第1の筐体に対して折畳み可能な第2の筐体に配置される第2の回路基板と、前記第1の回路基板および前記第2の回路基板の間に形成されると共に前記筐体が折畳まれる際に前記回路基板同士が相対的に回転することによって湾曲する湾曲部と、前記第1の回路基板および前記第2の回路基板の間に亘って配置されると共に少なくとも前記湾曲部に対応する部位にスリットが形成される第1の配線導体と、を有するフレキシブル基板と、を備える。
さらに、本発明に係る他の電子装置は、第1の筐体に配置される第1の回路基板と、前記第1の筐体に対して折畳み可能な第2の筐体に配置される第2の回路基板と、前記第1の回路基板および前記第2の回路基板を電気的にそれぞれ接続する接続部と、前記接続部間に形成されると共に前記筐体が折畳まれる際に前記回路基板同士が相対的に回転することによって湾曲する湾曲部と、前記接続部間に亘って配置されると共に少なくとも前記湾曲部に対応する部位にスリットが形成される配線導体と、を有するフレキシブル基板と、を備える。
本発明によれば、屈曲の繰り返しに対して高い耐久性を有し、かつ高機能化が可能なフレキシブル基板及びこのフレキシブル基板を備える折り畳み型携帯端末などの電子装置を、提供できる。
以下、図1乃至図13に基づいて、本発明の実施形態であるフレキシブル基板および電子装置たとえば携帯端末について説明する。なお、本実施形態におけるフレキシブル基板は、図14に示す携帯端末に適用される。即ち、本実施形態に係る筐体およびヒンジは、図14に示す筐体200,300およびヒンジ400に対応するものである。以降、本実施形態に係る筐体およびヒンジを、図14に示す筐体200,300およびヒンジ400(本実施形態において、同一番号を付す)として説明する。
また、図14,図15および図17に記載されている携帯端末の構成および作用は、図16に示すフレキシブル基板101に関する部分を除き、本実施形態と同様であるので、詳細説明は省略する。
(第1の実施形態)
図1〜図4は、第1実施形態のフレキシブル基板1の構成例を示している。なお、図1は、フレキシブル基板の平面図である。図2は、図1に示すフレキシブル基板の要部を、拡大した平面図である。
図1に示すように、フレキシブル基板1は、長尺状をなしている。フレキシブル基板1は、端部となる接続部8,9、延設部となる直線部12,13および湾曲部となるクランク部14を備え、一体的に形成されている。
図2に示すように、クランク部14は、直線部12および13における延長した部分,直線部12および13の延長上の曲がった部分,および前記曲がった部分の間に形成されるフレキシブル基板1の長手方向に対して斜めとなっている直線の部分を含む範囲である。
図1に示すように、接続部8および9は、フレキシブル基板1の両端に形成されている。そして、接続部8は、図14に示される第1筐体200内に配置される回路基板201(図1では、2点鎖線で示す)のコネクタ202に、接続される。
接続部9は、図14に示される第2筐体300内に配置される回路基板301(図1では、2点鎖線で示す) のコネクタ302に、接続される。フレキシブル基板1は、図15に示されるヒンジ400内に挿通された状態で、回路基板201と回路基板301とを電気的に接続する。
図1に示すように、接続部8および9の間には、直線部12,13を介して、クランク部14が連続して形成されている。すなわち、クランク部14は、直線部12および13の間に位置している。
また、直線部12および13は、フレキシブル基板1の長手方向に沿って、接続部8および9から延設されている。直線部12,13同士は、フレキシブル基板1をたとえば丸めた場合(フレキシブル基板1の湾曲時)に、重ならないよう互い違いになるように配置される。
すなわち、クランク部14は、直線部12および13へそれぞれ向かうようフレキシブル基板1の長手方向に対して斜状となっている部分を含む。そのため、フレキシブル基板の平面形状は、図1に示すように、略Z字状となっている。
図2に示すように、直線部12,13およびクランク部14には、フレキシブル基板1の一面側に、配線導体(銅箔など)である線状の電源ライン2及び複数本(図1および図2には3本のみを示す)の信号ライン3が、図1に示す接続部8および9間に亘って配置されている。なお、図2では、電源ライン2及び信号ライン3は、白抜きで示されている。
所定の厚みT1(図4参照)の電源ライン2及び信号ライン3は、絶縁体で成形される所定の厚みT2(図4参照)のベース5上に、所定の間隔をもって配置されている。なお、ベース5は、ポリイミドなどの合成樹脂で成形されている。
電源ライン2及び信号ライン3は、図1の想像線に示す回路基板201と回路基板301とを導通させる。電源ライン2の幅(長さ方向に直交する方向での幅)は、電源ライン2の電流抵抗値を所定値以下になるように設定されている。即ち、電圧降下による誤動作を抑えるために、電源ライン2の幅寸法は、所定値以上の幅となっている。
一方、信号ライン3は、単に電気信号として電流を供給するのみで良い(電流が少なくよい)ので、電源ライン2の幅よりも、狭くても良い。すなわち、電源ライン2の幅は、信号ライン3の幅に比べて、幅広となる。なお、配線導体の厚みT1(図4参照)は、電源ライン2及び信号ライン3とも、同一である。
図14に示す第1筐体200と第2筐体300とを開放した展開状態(第2筐体300が図14の2点鎖線に示す位置となる状態)では、フレキシブル基板1のクランク部14が、図15に示すヒンジ400内において、360度の範囲で丸められた状態(図15に示すような一巻き状態)となる。
一方、図14に示す第1筐体200と第2筐体300とを閉止した折畳み状態(第2筐体300が図14の1点鎖線に示す位置となる状態)では、フレキシブル基板1のクランク部14が、540度の範囲で丸められた状態(一巻き以上の巻き状態)となる。
図2に示すように、電源ライン2には、クランク部14内の少なくとも直線部12,13寄りの境界部15および16に、複数本のスリット4がそれぞれ形成されている。ここで、境界部15および16は、クランク部14における、直線部12および13から延長された直線の部分と、フレキシブル基板1の長手方向に対して斜めとなっている直線の部分との境界付近である。即ち、クランク部14は、その曲がった部分を中心とする領域である。
スリット4は、電源ライン2のライン方向(境界部15,16の平面形状に沿う方向)に沿うように形成されている。また、図4に示すように、スリット4の深さは、第1の配線導体である電源ライン2の厚みT1と同一である。即ち、スリット4は、ベース5の部分を残すように、配線導体(電源ライン2)の部分のみが削られるように形成する。
たとえば、スリット4は、電源ライン2の成形後に、切削するように形成する。なお、スリット4の形成工程は、スリット4が形成できる方法であれば、問わない。また、スリットの深さ、幅、スリット4間の間隔およびスリットの本数などは、許容電流などを考慮し、任意に設定する。
図2に示すように、スリット4は、クランク部14における、電源ライン2上の境界部15および16近傍のみに形成している。この理由は、図3に示すように、フレキシブル基板1の湾曲時において、クランク部14の境界部15および16に、応力が集中するからである。
なお、本実施形態において、スリット4が、電源ライン2におけるクランク部14の長さ方向全長に亘って形成されても良い。また、本実施形態では、スリット4の方向を、フレキシブル基板1の長手方向と直交する方向など任意に変更できる。さらに、本実施形態では、直線部12,13に連続して形成されるクランク部14を、フレキシブル基板1の長手方向に対して直交する方向に配置させても良い。
そして、フレキシブル基板1を図15に示すヒンジ400に挿通させた状態で、図14に示す第1筐体200内の回路基板201および第2筐体300内の回路基板301を電気的に接続する。フレキシブル基板1は、そのクランク部14を丸めた状態(図3に示すような状態)において、クランク部14およびクランク部14寄りの直線部12,13の部位が、図15に示すヒンジ400内に収納される。なお、図4に示す例では、クランク部14を丸めた状態において、配線導体であるライン2および3が、内周側へ向くように配置されている。
電源ライン2のクランク部14にはスリット4が形成されているので、クランク部14の剛性は、従来の構成(図18に示す構成)よりも、低く抑えられる。そのため、直線部12,13とクランク部14との剛性の差が小さくなるので、図3および図4に示すように、境界部15および16の屈曲が小さくなる。
すなわち、境界部15および16に作用する折り曲げ力は、小さくなる。従って、配線導体で形成される電源ライン2が、ベース5によって押し潰されることが防止される。そのため、境界部15および16における応力集中が抑えられる。
なお、本実施形態において、ライン2および3が、外周側へ向くように配置されても良い。この場合も、ライン2および3に対する折り曲げ力が小さくなるので、境界部15および16における応力集中が抑えられる。
携帯端末S(図14参照)は、図14に示す第1筐体200および第2筐体300の展開(開放)または折畳み(閉鎖)を繰り返しても、境界部15および16における応力集中が防止される。すなわち、本実施形態によれば、境界部15および16におけるクラックの発生が防止されるので、電源ライン2を形成する配線導体の断線が防止される。
上述したように、複数本のスリット4を、幅広となっているクランク部14の電源ライン2(配線導体)の部位に設けるので、電源ライン2の配線幅(長さ方向に直交する方向での幅)が全長に亘って略同一の配線幅にできる。すなわち、フレキシブル基板1は、高機能化が要求される携帯端末Sなどの電子装置に、使用するのが好適である。
従って、フレキシブル基板1は、図14に示す第1筐体200および第2筐体300の展開または折畳みの繰り返しに対して高い耐久性を有すると共に、高機能化を図る携帯端末Sに使用するのが好適である。
(第2の実施形態)
本発明の第2の実施形態を、図5〜図9に基づいて説明する。本実施形態に係るフレキシブル基板17は、第1のフレキシブル基板(以下、単に「第1の基板」という)18及び第2のフレキシブル基板(以下、単に「第2の基板」という)19の二枚のフレキシブル基板を、重ね合せた例である。
図5に示すように、第1の基板18は、第1実施形態のフレキシブル基板1と同様の構成となっている。すなわち、接続部を備える第1の基板18には、直線部22,23及びクランク部24が形成されている。なお、第1の基板18に係る接続部は、図1に示すフレキシブル基板1の接続部8および9に対応するものである。以降、第1の基板18に係る接続部を、図1に示す接続部8および9(第1の基板18において、同一番号を付す)として説明する。
直線部22,23及びクランク部24の表面側には、配線導体で形成される一本の電源ライン52及び複数本(図5には3本のみを示す)の信号ライン53が配置されている。クランク部24内の電源ライン52には、少なくとも直線部22および23寄りの境界部25および26に複数本のスリット54がそれぞれ形成されている。なお、図5では、電源ライン52及び信号ライン53は、白抜きで示されている。
図6に示すように、第2の基板19は、第1の基板18と略同一の形状をなしている。図6は、第2の基板19の後述する信号ライン62,63が形成されている面の裏面から見た図である。即ち、図6は、第1の基板18と第2の基板19とを、ライン52,53,62,63が形成された面を表面側にして重ね合せると共に、第2の基板19を裏面側に配置させた場合における、フレキシブル基板17の裏面側から見た図である。
接続部を備える第2の基板19には、直線部32,33及びクランク部34が形成されている。なお、本実施形態に係る接続部は、図1に示すフレキシブル基板1の接続部8および9に対応するものである。以降、第2の基板19に係る接続部を、図1に示す接続部8および9(第2の基板19において、同一番号を付す)として説明する。
直線部32,33及びクランク部34の表面側には、配線導体で形成される複数本(図6には3本のみを示す)の信号ライン63および複数本(図6には2本のみを示す)の重複信号ライン62が配置されている。なお、図6では、信号ライン62および63は、白抜きで示されている。
第2の基板19には、電源配線用の電源ラインが形成されていない。信号ライン53,63および第2の配線導体である重複信号ライン62は、信号送受信用のラインである。また、信号ライン53および63は、第1の基板18および第2の基板19を重ね合せた場合に、信号ライン53および63が互い違いになる(重ならない)ように配置されている。
なお、重複信号ライン62の「重複」は、第1の基板18および第2の基板19を重ね合せた場合に、信号ライン(第2の配線導体)62が電源ライン(第1の配線導体)52の一部と重複する(重なる)ことを意味する。すなわち、図7に示すように、信号ライン62は、電源ライン52および電源ライン52に形成されたスリット54に対応するように配置されている。
図7は、第1の基板18と第2の基板19とを、上述したように重ね合せた場合における、フレキシブル基板17の電源ライン52における表裏面での配線導体(ライン)の配置を示す平面図である。
本実施形態のフレキシブル基板17は、第2の基板18および第1の基板19を重ね合せると共に、複数本の信号ライン53、62および63を形成したので、高機能化が要求される携帯端末Sなどの電子装置に使用するのが好適である。
図7に示すように、重複信号ライン62を形成する第2の配線導体は、第1の基板18と第2の基板19とを重ね合わせたときに、電源ライン52のスリット54に大部分が対応する位置に形成されている。すなわち、重複信号ライン62の配線導体は、電源ライン(第1の配線導体)52から大部分が退避するように配置されている。
(第1の基板と第2の基板との接合構造)
まず、第1の基板18および第2の基板19の接続部に対し、接着剤などを塗布する。なお、上述したように、第1および第2の基板18,19に係る接続部を、図1に示す接続部8および9として説明する。
この後、第1の基板18および第2の基板19を重ね合せると共に、接続部8および9をプレスすることによって第1の基板18および第2の基板19を接合する。
ここで、電源ライン52,信号ライン53,62および63を含む第1の基板18および第2の基板19の全面を、接着剤などで接着させた場合には、以下のような不都合が生じる。そのため、本実施形態では、接続部8および9のみを、接合させることにした。
即ち、第1の基板18および第2の基板19の全面が接着されたフレキシブル基板(多層基板)17を湾曲させると、フレキシブル基板17の剛性が1枚の基板(単層)の場合よりも大きくなる。そのため、クランク部24および34と、直線部22,23および32,33との境界付近での屈曲が大きくなる。
図9に示すように、第1の基板18と第2の基板19とを、ライン52,53,62,63が形成された面を表面側にして重ね合せる。また、フレキシブル基板17を湾曲させる際に、第1の基板18が、外周側へ向くように配置する。ここで、フレキシブル基板17を湾曲させる際に、重複信号ライン62よりも幅広の電源ライン52が形成された第1の基板18を、外周側へ向くように配置させるのは、以下の理由である。
第1の基板18を内周側へ向くように配置させると共に、2枚の基板18,19を重ね合せたフレキシブル基板17を湾曲させると、最も内周側に位置する電源ライン52に対して応力が集中するからである。たとえば、第2の基板19を内側に配置した状態において、フレキシブル基板17を湾曲させた場合に、第2の基板19が弛む。そのため、第1の基板18および第2の基板19がずれるので、部分的な歪みが生じる。
本実施形態では、図1に示す接続部8および9のみを接着剤の塗布後にプレスして接合し、電源ライン52,信号ライン53,62および63が配置されている直線部22,23,32,33及びクランク部24,34を接合させていない。そのため、第1の基板18および第2の基板19のクランク部24および34が、個別に湾曲する。
すなわち、クランク部24および34は、フレキシブル基板17を上記のような多層基板とする場合に比べて、自然に屈曲する。また、第1の基板18および第2の基板19が個別に湾曲するので、クランク部24および34のずれが防止される。
図8に示すように、第1の基板18および第2の基板19を重ね合わせたフレキシブル基板17を、丸める。丸められたフレキシブル基板17のクランク部24,34およびクランク部24,34付近の直線部22,23,32,33を、図15に示すヒンジ400に収納する。
第1の基板18において、長手方向(丸め方向)に対するクランク部24の幅は、丸め方向に対する直線部22,23の幅よりも、幅広になるように形成されている。しかし、第1の基板18は、第1実施形態のフレキシブル基板1と同様に、電源ライン52のクランク部24,34の位置にスリット54が形成されているので、直線部22,23及びクランク部24が共にほぼ均一に曲がる。
また、本実施形態においては、図9に示すように、フレキシブル基板17を丸めたとしても、第1の基板18の電源ライン52を形成する配線導体には複数本のスリット54が設けられている。そのため、第1の基板18のベース20および第2の基板19のベース21,重複信号ライン62を形成する配線導体が、主に存在するのみであるので、重複信号ライン62を形成する配線導体などの一部に応力が集中的に発生するのを防止する。
すなわち、第1の基板18の電源ライン52のスリット54部分には、第1の基板18側に配線導体が存在しないので、第2の基板19の曲率半径が大きくなる。そのため、本実施形態では、図6に示すように、第2の基板19の重複信号ライン62を形成する配線導体への応力が緩和される。
即ち、本実施形態によれば、電源ライン52に複数のスリット54を形成したので、重複信号ライン62よりも幅広に形成された電源ライン52を、外周側に配置した場合でも、内周側に配置された重複信号ライン(配線導体)62の断線を有効かつ確実に防止できる。
なお、本実施形態では、第2基板19が外周側へ向くように配置した状態で、フレキシブル基板17を湾曲させるように構成しても良い。この場合であっても、電源ライン52に複数のスリット54が形成されているので、ライン52,62を形成する配線導体への応力が緩和される。
即ち、第1の基板18と第2の基板19とを重ね合せたフレキシブル基板17であっても、図8に示す境界部25,26,35および36でのクラックの発生が防止される。従って、重複信号ライン62を形成する配線導体の断線が防止される。
なお、本実施形態において、重ね合わせるフレキシブル基板の枚数は、3枚以上であっても良い。また、本実施形態において、第1の基板18に設けた電源ライン52を、第2の基板19にも新たに設けるようにしても良い。その他の構成および作用効果は、第1実施例と同様であるので、詳細説明は省略する。
(第3の実施形態)
本発明の第3の実施形態を、図10〜図13に基づいて説明する。本実施形態に係るフレキシブル基板70は、図13に示すように、ベース81を挟んで状態で、ベース82の両平面に配線導体で形成されるラインがそれぞれ配置されている。なお、図10は、本実施形態に係るフレキシブル基板の平面図である。図11は、図10に示すフレキシブル基板の裏面側から見た図である。
ベース82の一面側には、図10に示すように、一本の電源ライン72および複数本(図10には3本のみを示す)の信号ライン73が配置されている。ベース82の他面側には、図11に示すように、複数本(図11には3本のみを示す)の信号ライン76および複数本(図11には2本のみを示す)の重複信号ライン77が配置されている。なお、図10および図11では、電源ライン72及び信号ライン73,76,77は、白抜きで示されている。
フレキシブル基板70は、第1実施形態と同様に、直線部82,83及びクランク部84を有する。なお、本実施形態においては、電源ライン72がフレキシブル基板70の外周側に形成されている例であるが、電源ライン72をフレキシブル基板70の内周側に形成しても良い。
電源ライン72には、第1実施形態および第2実施形態と同様に、クランク部84の少なくとも直線部82,83寄りの境界部85および86に、複数本のスリット74がそれぞれ形成されている。
なお、図13に示すように、重複信号ライン77を形成する第2の配線導体は、フレキシブル基板70のベース81を介して、電源ライン72のスリット74に大部分が対応する位置に配置されている。すなわち、重複信号ライン77の配線導体は、第2実施形態の場合と同様に、電源ライン(第1の配線導体)72から大部分が退避するように配置されている。
図10および図13に示すように、電源ライン72のスリット74部分には、フレキシブル基板70の外周側に配線導体が存在しない。そのため、図12に示すように、フレキシブル基板70を丸めた場合でも、フレキシブル基板70の曲率半径が大きくなる。なお、図13に示す例では、第2実施形態と同様に、重複信号ライン77よりも幅広に形成された電源ライン72が、外周側へ向くように配置されている。
従って、図13に示すように、フレキシブル基板70の曲率半径が大きくなるので、フレキシブル基板70の重複信号ライン77を形成する第2の配線導体への応力が緩和される。
本実施形態によれば、図12に示す境界部85および86でのクラックの発生が防止されるので、重複信号ライン77を形成する第2の配線導体の断線が防止される。なお、その他の構成および作用効果は、上記各実施形態と同様であるので、詳細説明は省略する。
上記各実施形態は、本発明の好適な実施形態の一例であるが、本発明はこれに限定されるものではない。たとえば、上記各実施形態においては、電源ラインが一本である構成例であるが、複数の電源ラインを配置させても良い。
また、上記各実施形態においては、スリットが、電源ラインの長さ方向(ライン方向)全長に亘り、形成されるようにしても良い。さらに、上記各実施形態においては、電源ラインの他に、グランドラインを設けるようにしても良い。
信号ライン,グランドラインまたは電源ラインのライン幅は、任意に変更できる。また、信号ラインまたはグランドラインに、スリットを設けるようにしても良い。たとえば、フレキシブル基板の表裏側(複数の基板を重ね合わせる場合も含む)において、一面側のスリットが他面側の配線導体と重なるように(上記スリットと上記配線導体とが対応するように)配置させても良い。この場合、フレキシブル基板の表裏における配線導体同士が、重なり合うことがないので、配線導体への応力が緩和される。
さらに、フレキシブル基板の平面形状は、任意に変更でき、たとえば矩形状の帯体としても良い。上記各実施形態においては、接続部が、直線部から同一幅でフレキシブル基板の長手方向へ沿って延設されるように形成しても良い。
上記各実施形態においては、図14に示す携帯端末Sの展開状態(第2筐体300が図14の2点鎖線に示す位置となる状態)ではフレキシブル基板のクランク部がヒンジ400内で360度であり、折畳み状態(第2筐体300が図14の1点鎖線に示す位置となる状態)では上記クランク部が540度の範囲で丸められている構成例である。
他の構成例としては、携帯端末Sの展開状態ではフレキシブル基板のクランク部をヒンジ内で0度とし、折畳み状態では上記クランク部がヒンジ内で180度となるように変更しても良い。本発明の作用効果は、フレキシブル基板の曲率半径が小さくなるほど、顕著に発揮する。
また、本発明では、フレキシブル基板の端部に、回路部を一体的に設けるようにしても良い。ここで、フレキシブル基板の端部(接続部)は、フレキシブル基板と回路部とを接続する部分である。即ち、この例では、回路部(回路基板)をフレキシブル基板に連続して一体形成させる。
さらに、上記構成の組み合わせるパターンは、例えば上記各実施形態または構成例の内、2つの例または2つ以上の例を組み合わせるパターンとしても良い。また、本発明に係る電子装置は、上記各実施形態に示されるようなフレキシブル基板を設ける必要のある装置、たとえば携帯電話、パーソナル・コンピュータ,PDAs(Personal Digital Assistants)などを含む概念である。
本発明に係る第1実施形態のフレキシブル基板の平面図である。 図1に示すフレキシブル基板の要部を拡大した平面図である。 図1に示すフレキシブル基板のクランク部を丸めた状態を示す概念図である。 図3に示すフレキシブル基板の屈曲部を拡大した断面図である。 本発明の第2実施形態に係るフレキシブル基板を構成する第1の基板の要部を示す平面図である。 第2実施形態のフレキシブル基板を構成する第2の基板の要部を示すフレキシブル基板の裏面側から見た図である。 第2実施形態に係るフレキシブル基板の電源ラインにおける配線導体の配置を示す平面図である。 第2実施形態に係るフレキシブル基板のクランク部を丸めた状態を示す概念図である。 図8に示すフレキシブル基板の屈曲部を拡大した断面図である。 本発明の第3実施形態に係るフレキシブル基板の一面側の要部を示す平面図である。 図10に示すフレキシブル基板の他面側の要部を示すフレキシブル基板の裏面側から見た図である。 第3実施形態に係るフレキシブル基板のクランク部を丸めた状態を示す概念図である。 図12に示すフレキシブル基板の屈曲部を拡大した断面図である。 ヒンジを介して折畳むタイプの携帯端末を示す概念図である。 図14に示すヒンジに関する構成の分解斜視図である。 図14に示す携帯端末に適用される従来例に係るフレキシブル基板の平面図である。 図14に示す携帯端末を折畳んだ場合におけるフレキシブル基板の状態の斜視図である。 図16に示すフレキシブル基板の要部を拡大した平面図である。 図18に示すフレキシブル基板の幅を考察するための平面図である。 図16に示すフレキシブル基板のクランク部を丸めた状態を示す概念図である。 図20に示すフレキシブル基板の屈曲部を拡大した断面図である。
符号の説明
1、17、70 フレキシブル基板
2、52、72 電源ライン(第1の配線導体)
3、53、63、73、76 信号ライン(第2の配線導体)
4、54、74 スリット
5、20、21、81 ベース
8、9 接続部(基板の一端または他端)
12、13、22、23、32、33、82、83 直線部(延設部)
14、24、34、84 クランク部(湾曲部)
15、16、25、26、35、36、85、86 境界部
18 第1の基板
19 第2の基板
62、77 重複信号ライン(第2の配線導体)
200 第1の筐体
201 第1の回路基板(第1の回路部)
202、302 コネクタ
300 第2の筐体
301 第2の回路基板(第2の回路部)
400 ヒンジ
S 携帯端末(電子装置)

Claims (23)

  1. 配線導体が一端側から他端側へ向かって配置されるフレキシブル基板であって、
    前記フレキシブル基板の両端部の間に形成され、かつ前記フレキシブル基板の湾曲時に湾曲される湾曲部と、
    前記フレキシブル基板の両端部に亘って配置され、かつ少なくとも前記湾曲部に対応する部位に、スリットが形成される第1の配線導体と、
    を備えるフレキシブル基板。
  2. 長尺状の前記フレキシブル基板の両端部が、前記フレキシブル基板の長手方向に沿って形成され、かつ前記フレキシブル基板の湾曲時に、前記両端部が重ならないよう互い違いになるように配置されると共に、前記湾曲部は前記端部側へ向かうよう前記長手方向と異なる方向に配置される請求項1に記載のフレキシブル基板。
  3. 前記スリットが形成された前記第1の配線導体を備える第1のフレキシブル基板と、一端側から他端側へ向かって配置される第2の配線導体を備える第2のフレキシブル基板とを複数枚重ね合わせるように配置すると共に、前記第1のフレキシブル基板に形成されたスリットが、前記第2のフレキシブル基板に配置された前記第2の配線導体に重なるように配置する請求項1または2に記載のフレキシブル基板。
  4. 前記スリットが形成された前記第1の配線導体を備えるフレキシブル基板同士を、複数枚重ね合わせるように配置すると共に、一方の前記フレキシブル基板に形成されたスリットが、他方の前記フレキシブル基板に配置された前記配線導体に重なるように配置する請求項1または2に記載のフレキシブル基板。
  5. 前記フレキシブル基板同士の端部を接合させる請求項3または4に記載のフレキシブル基板。
  6. 前記フレキシブル基板の両平面に前記配線導体または前記第1の配線導体をそれぞれ設けると共に、一方の平面側に形成した前記スリットが、他方の平面側に配置された前記配線導体に重なるように配置する請求項1または2に記載のフレキシブル基板。
  7. 前記端部と前記湾曲部との境界部分における前記第1の配線導体に、前記スリットを前記境界部分における前記第1の配線導体の配線方向に沿うように形成する請求項1または2に記載のフレキシブル基板。
  8. 信号用の配線導体よりも配線幅が広い配線導体に、前記スリットを形成する請求項1または2に記載のフレキシブル基板。
  9. 前記フレキシブル基板の一端側の接続部には第1の筐体に配置される第1の回路基板が接続され、前記フレキシブル基板の他端側の接続部には第2の筐体に配置される第2の回路基板が接続される請求項1または2に記載のフレキシブル基板。
  10. 前記スリットが形成された前記第1の配線導体を備える第1のフレキシブル基板と、一端側から他端側へ向かって配置される第2の配線導体を備える第2のフレキシブル基板とを複数枚重ね合わせるように配置すると共に、前記第1のフレキシブル基板に形成されたスリットが、前記第2のフレキシブル基板に配置された前記第2の配線導体に重なるように配置する請求項9に記載のフレキシブル基板。
  11. 前記フレキシブル基板同士の端部を接合させる請求項10に記載のフレキシブル基板。
  12. 前記端部と前記湾曲部との境界部分における前記第1の配線導体に、前記スリットを前記境界部分における前記第1の配線導体の配線方向に沿うように形成する請求項9または10に記載のフレキシブル基板。
  13. 配線導体が一端側から他端側へ向かって配置されるフレキシブル基板を備える電子装置であって、
    前記フレキシブル基板は、その両端部の間に形成され、かつ前記フレキシブル基板の湾曲時に湾曲される湾曲部と、前記フレキシブル基板の両端部に亘って配置され、かつ少なくとも前記湾曲部に対応する部位に、スリットが形成される第1の配線導体と、を有する。
  14. 長尺状の前記フレキシブル基板の両端部が、前記フレキシブル基板の長手方向に沿って形成され、かつ前記フレキシブル基板の湾曲時に、前記両端部が重ならないよう互い違いになるように配置されると共に、前記湾曲部は前記端部側へ向かうよう前記長手方向と異なる方向に配置される請求項13に記載の電子装置。
  15. 前記スリットが形成された前記第1の配線導体を備える第1のフレキシブル基板と、一端側から他端側へ向かって配置される第2の配線導体を備える第2のフレキシブル基板とを複数枚重ね合わせるように配置すると共に、前記第1のフレキシブル基板に形成されたスリットが、前記第2のフレキシブル基板に配置された前記第2の配線導体に重なるように配置する請求項14に記載の電子装置。
  16. 第1の筐体に配置される第1の回路基板と、
    前記第1の筐体に対して折畳み可能な第2の筐体に配置される第2の回路基板と、
    前記第1の回路基板および前記第2の回路基板の間に形成されると共に前記筐体が折畳まれる際に前記回路基板同士が相対的に回転することによって湾曲する湾曲部と、前記第1の回路基板および前記第2の回路基板の間に亘って配置されると共に少なくとも前記湾曲部に対応する部位にスリットが形成される第1の配線導体と、を有するフレキシブル基板と、
    を備える電子装置。
  17. 前記第1の筐体と前記第2の筐体とを折畳み可能に連結するヒンジをさらに備え、前記フレキシブル基板の湾曲部が、前記ヒンジに収納される請求項16に記載の電子装置。
  18. 前記両筐体が展開された状態では、前記ヒンジ内に収納された前記フレキシブル基板の湾曲部が、一巻き状態となり、
    前記両筐体が折畳まれた状態では、前記ヒンジ内に収納された前記フレキシブル基板の湾曲部が、一巻き以上の巻き状態となる請求項17に記載の電子装置。
  19. 長尺状の前記フレキシブル基板には前記フレキシブル基板の長手方向に沿う延設部が形成され、かつ前記フレキシブル基板の湾曲時に、前記延設部同士が重ならないよう互い違いになるように配置されると共に、前記湾曲部は前記延設部側へ向かうよう前記長手方向と異なる方向に配置される請求項16に記載の電子装置。
  20. 前記スリットが形成された前記第1の配線導体を備える第1のフレキシブル基板と、第2の配線導体を備える第2のフレキシブル基板とを複数枚重ね合わせるように配置すると共に、前記第1のフレキシブル基板に形成されたスリットが、前記第2のフレキシブル基板に配置された前記第2の配線導体に重なるように配置する請求項19に記載の電子装置。
  21. 第1の筐体に配置される第1の回路基板と、
    前記第1の筐体に対して折畳み可能な第2の筐体に配置される第2の回路基板と、
    前記第1の回路基板および前記第2の回路基板を電気的にそれぞれ接続する接続部と、前記接続部間に形成されると共に前記筐体が折畳まれる際に前記回路基板同士が相対的に回転することによって湾曲する湾曲部と、前記接続部間に亘って配置されると共に少なくとも前記湾曲部に対応する部位にスリットが形成される第1の配線導体と、を有するフレキシブル基板と、
    を備える電子装置。
  22. 長尺状の前記フレキシブル基板の接続部から前記フレキシブル基板の長手方向に沿う延設部が形成され、かつ前記フレキシブル基板の湾曲時に、前記延設部同士が重ならないよう互い違いになるように配置されると共に、前記湾曲部は前記延設部側へ向かうよう前記長手方向と異なる方向に配置される請求項21に記載の電子装置。
  23. 前記スリットが形成された前記第1の配線導体を備える第1のフレキシブル基板と、一端側から他端側へ向かって配置される第2の配線導体を備える第2のフレキシブル基板とを複数枚重ね合わせるように配置すると共に、前記第1のフレキシブル基板に形成されたスリットが、前記第2のフレキシブル基板に配置された前記第2の配線導体に重なるように配置する請求項22に記載の電子装置。
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