JP2007258219A - 可撓性回路基板及び電気回路 - Google Patents

Abstract

【課題】部品実装領域を常に平面として確保できると共に、前記部品実装領域の面積を大きく取ることができる可撓性回路基板を提供する。
【解決手段】可撓性基板１上に切り欠き２を設け、この切り欠き２で囲まれた部分に電気部品３を搭載する。可撓性基板１に歪みや、折り曲げようとする力が加えられたとしても、切り欠き２で囲われた領域は、常に平面領域として維持され電気部品との電気接触が維持されるのである。
【選択図】図１

Description

本発明は、屈曲可能な可撓性基板上に電子又は電気部品を搭載可能な可撓性回路基板及びこのような可撓性回路基板を実装した電気回路に関する。

近年、種々の電子装置又は何らかの制御回路を備える機械装置には、主に装置を小型化させるために、薄くて屈曲可能なフレキシブル基板（可撓性基板）上にトランジスタ、ダイオード、抵抗、コンデンサはもとより、集積回路のような一定の大きさを有する電気部品や電子部品（以下、「電気部品」という）を実装した可撓性回路基板を搭載する例が多く見られるようになってきている。

可撓性基板は、屈曲可能であることから、例えば開閉動作するようなモジュール間の電気接続手段として利用されるばかりでなく、可撓性基板上に電気部品を搭載し、例えば曲面形状のモジュールの表面又はその内面に沿わせるように設置することにより、装置を小型化する目的にも有用である。

図６は、円筒形装置とこれを制御する剛性の回路基板から成る制御回路を装着する例を説明するものである。図６に示すように、被制御装置である円筒形装置４２に基板を装着する場合、従来は、例えば、リング状の基板４１を円筒形装置４２の底面に取り付けるか、又は平面状の基板４３を円筒形装置４２の外周に並行させるといった装着方法が採用されていた。

しかし、リング状の基板４１を使用する場合は、基板の実装面積からの制約により、部品数の多い複雑な回路を実装することが困難である。また、平面状の基板４３を使用する場合は、図６に示すように被制御装置４２が円筒形状の場合には、制御回路が平面で且つ固定形状であると、一体構造のモジュールとした場合に、装置全体として大きなスペースを必要とすることとなり、装置の小型化の妨げになるという問題がある。

このような場合、可撓性基板を使用した可撓性電気回路を用いれば、被制御装置の曲面を含む複雑な構造に柔軟に対応させて装着することができるのでこのような問題は解消できる。

しかし、取り付ける部品の装着面が曲面の場合、電気部品の取り付けが困難となる。また、電気部品がある程度の大きさを持つ場合には、当該電気部品の複数の接続リード端子の一部が、装着曲面の一方側において浮いた状態で取り付けられることとなり、接触不良の原因となる。さらに、可撓性基板が平面の状態にてある程度の大きさを持つ電気部品を実装した後に可撓性基板を折り曲げた場合、当該電気部品の接続リード端子に接続される電気接続手段の損傷等を招く恐れがあった。

このような場合に鑑みて、可撓性基板の部品取付位置の周囲にコの字形の切り込みを設け、この部品取付位置にチップ部品を取り付けた後にこの取付部分を折り曲げ、基板と一定間隔を置いて設けられた他の基板の透孔に、前記チップ部品の他端を挿入して取り付ける部品の取付方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、図７に示すように平面状基板５２を可撓性基板５１の表面に配置して接続し、この可撓性基板５１を角形状の筒に折り曲げて円筒形状構造体５３に巻き付ける可撓性基板の実装方法も知られている（例えば、特許文献２参照）。
特開昭５８−１０８９４号公報 特公平６−９１３２７号公報

しかし、このような従来の可撓性回路基板の実装方法においては、依然として可撓性基板への電気部品の取り付けが困難である。

そして、特許文献１に開示された部品の取付方法は、従来の基板を用いて装置を小型化する場合に、導線パターン（配線）の占める面積の割合が増大することを解消するものであり、切り込みが入れられる可撓性基板と並行して、当該可撓性基板とは異なる配線用の基板が別途に必要である。

また、特許文献２に開示された可撓性基板の実装方法においては、可撓性基板の使用により、全体を筒状に構成することは可能であるが、例えば集積回路等の比較的大きな電気部品を実装するために平面基板の面積を大きくすると、全体の形状が角形切り口の筒状となってしまう。これを避けるために全体の形状を円形切り口の筒状に近づけようとすると、平面基板の面積を小さくせざるを得なくなる。さらに、平面基板を可撓性基板に接続するための工程を必要とする。

本発明は、可撓性基板を屈曲状態に取り付けた場合に、電気部品の実装領域を平面状態に確保すると共に、電気部品の実装領域の面積を大きく取ることが可能な可撓性回路基板の提供を目的とするものである。

このため、本発明は、少なくとも一つの切り欠き部が設けられ、当該切り欠き部で囲われる領域内に電気部品を搭載するように形成したことを特徴とする可撓性回路基板を提供するものである。これにより、部品実装領域を常に平面として確保できると共に、前記部品実装領域の面積を大きく取ることができる可撓性回路基板を実現することができる。これにより、前記可撓性回路基板は、例えば円筒形の構造体の内側スペースに屈曲状態に取り付けられることが可能である。

また、前記可撓性回路基板において、前記可撓性回路基板の一方の端部と他方の端部は、ヒンジ動作又は伸縮動作する２つの部位にそれぞれ取り付けられてもよい。これにより、一方の端部と他方の端部が、ヒンジ動作又は伸縮動作する２つの部位にそれぞれ取り付けられるような使用状況においても、部品実装領域を常に平面として確保することができる。さらに、本可撓性電気回路においては、電気部品の実装領域の面積を大きく取ることができるので、例えば、ワンチップマイクロプロセッサ等の集積回路を取り付けることが可能である。

また、本発明は、可撓性回路基板と、前記可撓性回路基板内に設けられた少なくとも一つの切り欠き部と、前記切り欠き部で囲われる領域に設置される電気接続手段と、前記電気接続手段により接続される電気部品と、を有する電気回路を提供するものである。これにより、前記電気回路は、筒状構造体の内側スペースに屈曲状態に取り付けられる。

また、前記電気回路において、前記可撓性回路基板の一方の端部と他方の端部は、ヒンジ動作又は伸縮動作する２つの部位にそれぞれ取り付けられてもよい。そして、前記電気回路において、前記電気接続手段は、コネクタであってもワイヤリング接続手段であってもよい。

このように、本発明に係る可撓性回路基板によれば、部品実装領域を常に平面として確保できると共に、前記部品実装領域の面積を大きく取ることができる可撓性回路基板を実現できたのである。そして、例えば円筒形状の構造体の内側スペースに屈曲状態に取り付けられても、電気部品と可撓性回路基板との電気的な接触性は良好に維持されるのである。さらに、一方の端部と他方の端部が、ヒンジ動作又は伸縮動作する２つの部位にそれぞれ取り付けられることを可能としたのである。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る電気回路を含む可撓性回路基板の全体構成を示すものである。図１に示すように、本実施形態に係る可撓性回路基板は、可撓性を有する可撓性基板１と、可撓性基板１の内部に設けられた切り欠き２と、切り欠き２に囲われた領域に実装された電気部品３と、電気部品３に電気的に接続された電気接続端子４と、電気接続端子４と電気的に接続された電気配線５とから構成される。

ここで、電気部品３は、抵抗、キャパシタ、コイル、及び半導体等の他、比較的大サイズの集積回路（ＩＣ）であってもよい。そして、搭載される電気部品が集積回路であっても装着領域が平面として維持されると共に、回路基板との電気接触が良好に保たれるのである。

図１に示すように、電気部品３は電気接続端子４と電気的に接続されており、また、電気接続端子４は電気配線５と電気的に接続されている。ここで、電気配線５は、通常はプリント配線又はワイヤリング配線であってもよい。

図１に示した実施形態の例では、電気部品３の個数が１個だけであるが、一般に、本発明の可撓性回路基板では、切り欠き２に囲われた領域が平面に保たれるので、切り欠きの領域に応じて複数の電気部品を搭載することも可能である。

尚、本実施形態では、可撓性基板１内に１つの切り欠き２が設けられているが、本発明では、可撓性基板１内に任意の数の切り欠き２を設けても良い。

以下、本実施形態に係る可撓性回路基板の機能を説明する。

可撓性基板１は、回路基板用の絶縁体で形成されていると共に、可撓性を有し、所定の限度内の歪みを加えても破壊されない材質の材料で形成されている。

切り欠き２で囲まれた部分は、電気部品３が搭載されている領域である。この領域の外周で切り欠き２が存在しない部分（線分）を境にして、前記領域は折り曲げられる。そして、可撓性基板１に歪みや、折り曲げようとする力が加えられたとしても、当該歪みや曲げる力が、この折り曲げの境界となる前記線分を折り曲げるようなものでない限り、電気部品３が搭載されている前記領域は、平面領域として維持される。

図２は、本発明の実施形態に係る可撓性回路基板が筒状構造体に装着されている状態を示す説明図である。

本発明では、可撓性回路基板を構成する可撓性基板１は、筒状構造体（即ち、被制御装置の一部）の形状に沿って装着される。そして、図１に示すように、可撓性基板１は、円筒形構造体である例えばアクチュエータ２１の形状に沿って装着される。より具体的には、可撓性基板１は、その断面が同心円を成すアクチュエータ２１と筒状ケース２２との間（即ち構造体の内部スペース）に、屈曲状態（即ち円筒状に曲げられた状態）で装着される。

図３は、本発明の実施形態に係る可撓性回路基板の形状の種類を例示する説明図である。
図３（ａ）に示す可撓性回路基板では、可撓性基板１内に、矩形の平面領域を形成する切り欠き２ａが設けられている。
図３（ｂ）に示す可撓性回路基板では、可撓性基板１内に、三角形の平面領域を形成する切り欠き２ｂが設けられている。
図３（ｃ）に示す可撓性回路基板では、可撓性基板１内に、楕円状の平面領域を形成する切り欠き２ｃが設けられている。
図３（ｄ）に示す可撓性回路基板では、可撓性基板１内に、台形の平面領域を形成する切り欠き２ｄが設けられている。
図３（ｅ）に示す可撓性回路基板では、可撓性基板１内に、円形状の平面領域を形成する切り欠き２ｅが設けられている。
図３（ｆ）に示す可撓性回路基板では、可撓性基板１内に、角の丸まった矩形状の平面領域を形成する切り欠き２ｆが設けられている。

なお、本発明に係る可撓性回路基板の形状の種類は、図３に示す形状に限定されるものではなく、可撓性基板１内に、任意の形状の平面領域を形成する切り欠き２を設けることが可能である。

図４は、本発明の実施形態に係る可撓性回路基板に電気部品が搭載された状態の１例を示す説明図である。図４に示す可撓性回路基板では、可撓性基板１内に、角の丸まった矩形状の平面領域を形成する切り欠き２ｆが設けられている。また、この平面領域に搭載されている電気部品は、集積回路３ａである。この集積回路３）の一端はコネクタ４ａと接続されており、さらに、このコネクタ４ａは、前記平面領域の外部に引き出されている電気配線３２ａと接続されている。また、この集積回路３ａの他端はコネクタ４ｂと接続されており、さらに、このコネクタ４ｂは、前記平面領域の外部に引き出されている電気配線３２ｂと接続されている。

図５は、本発明の実施形態に係る可撓性回路基板が構造体に取り付けられている状態の１例を示す説明図である。図５（ａ）では、可撓性基板１が、ヒンジ動作する支持部材６ａ、６ｂに支持されており、よって、このヒンジ動作による歪みを受けるが、電気部品３は常に平面領域に維持される。そして、図５（ｂ）では、可撓性基板１が、伸縮動作する支持部材６ｃ、６ｄに支持されており、この伸縮動作による歪みを受けるが、電気部品３は常に平面領域に維持される。

本発明に係る可撓性基板１は、上記した例に限らず、支持部材の他の動作による歪みや、折り曲ようとする力が加えられたとしても、当該歪みや曲げ力が、この折り曲げの境界となる前述の線分を折り曲げるようなものでない限り、電気部品が搭載されている領域は、常に平面領域として維持され、電気部品と基板の配線パターン間の電気接触性も良好に維持されるのである。

本発明は、屈曲可能な可撓性基板上に電子又は電気部品を搭載可能な可撓性回路基板及びこのような可撓性回路基板を実装した電気回路に関するものであり、産業上の利用可能性を有する。

本発明の実施形態に係る電気回路を含む可撓性回路基板の全体構成を示す。 本発明の実施形態に係る可撓性回路基板が筒状構造体に装着されている状態を示す。 本発明の実施形態に係る可撓性回路基板の形状の種類を例示する。 本発明の実施形態に係る可撓性回路基板に電気部品が搭載された状態の例を示す。 本発明の実施形態に係る可撓性回路基板が構造体に取り付けられている状態の例を示す。 可撓性基板を使用していない固形基板の構造体への装着方法を示す。 従来の可撓性基板の実装方法の説明図である。

符号の説明

１：可撓性回路基板
２：切り欠き
３：電気部品
４：電気接続端子
５：電気配線
２１：円筒形装置（アクチュエータ）
２２：円筒形装置の筒状ケース

Claims (10)

1. 少なくとも一つの切り欠き部が設けられ、当該切り欠き部で囲われる領域内に電気又は電子部品（以下、「電気部品」という）を搭載するように形成したことを特徴とする可撓性回路基板。
2. 前記可撓性回路基板は、構造体の内側スペースに屈曲状態に取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の可撓性回路基板。
3. 前記可撓性回路基板の一方の端部と他方の端部は、ヒンジ動作又は伸縮動作する２つの部位にそれぞれ取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の可撓性回路基板。
4. 前記電気部品は、集積回路であることを特徴とする請求項１乃至３の何れかの項に記載の可撓性回路基板。
5. 可撓性回路基板と、
   前記可撓性回路基板内に設けられた少なくとも一つの切り欠き部と、
   前記切り欠き部で囲われる領域に設置される電気接続手段と、
   前記電気接続手段により接続される電気部品と、
   を有する電気回路。
6. 前記電気回路は、構造体の内側スペースに屈曲状態に取り付けられることを特徴とする請求項５に記載の電気回路。
7. 前記可撓性回路基板の一方の端部と他方の端部は、ヒンジ動作又は伸縮動作する２つの部位にそれぞれ取り付けられることを特徴とする請求項５に記載の電気回路。
8. 前記電気接続手段は、コネクタである請求項５に記載の電気回路。
9. 前記電気接続手段は、ワイヤリング接続手段である請求項５に記載の電気回路。
10. 前記電気部品は、集積回路であることを特徴とする請求項５乃至９の何れかの項に記載の電気回路。

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