JP2008098256A - 接続構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】フレキシブル配線板等の接続信頼性を維持しつつ、薄型化，小型化が可能な接続構造体を提供する。
【解決手段】接続構造体は、コネクタ基板１０上に配線１１が形成されたコネクタ配線板１２（第１の配線体）と、フレキシブル基板２０上に配線２１が形成されたフレキシブルプリント配線板２２（第２の配線体）と、コネクタ配線板１２を搭載したリジッドプリント配線板３２とを備えている。配線１１，２１には、互いに係合する鋸刃パターン（凹凸パターン）が設けられている。コネクタ枠体４１に挿入される板バネ４２により、配線１１，２１の各鋸刃パターンが係合した状態で、２つの配線体が相密着する方向に押圧されている。配線１１，２１の鋸刃パターンは、配線の長さ方向における配線体の相対的な移動方向を一方向に制限する形状を有している。
【選択図】図３

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７（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、表面に凹凸パターンを有する配線が形成された２つの配線体を、凹凸パターン同士が係合した状態で、相密着する方向に押圧する構成としたものである。

これにより、凹凸パターン同士の係合によって、２つの配線体の連結が外れにくくなり、２つの配線体の強固な連結が得られる。そして、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、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。

第１の配線体を支持する第３の配線体をさらに備え、第３の配線が第１の配線に電気的に接続されている構造とすることにより、第１の配線体と押圧手段とを、たとえばマザーボードなどの第３の配線体上に取り付けるためのユニットとすることができ、製造工程が容易になる。

第１の配線および第２の配線の凹凸パターンが、配線の長さ方向における２つの配線体の相対的な移動方向を一方向に制限する機能を有していることにより、特に外れにくい連結状態が実現する。

本発明の接続構造体は、第１の配線体および第２の配線体のうち、少なくともいずれか一方がフレキシブル配線板である場合に、特に効果がある。

本発明の接続構造体によると、配線同士の係合を利用して、従来のＺＩＦコネクタのようなワイヤ状の接触子が不要な構造としたので、薄型化，小型化の進展に対応することができる。

（実施の形態１）
図１（ａ），（ｂ）は、順に、実施の形態１に係る第１の配線体であるコネクタ配線板１２の平面図、およびI-I線における断面図である。コネクタ配線板１２は、ポリイミド樹脂等からなるコネクタ基板１０と、コネクタ基板１０の上面および両側面に亘って形成された配線１１とを有している。コネクタ基板１０の上面は、垂直面１０ａと斜面１０ｂとからなる鋸刃パターン（凹凸パターン）を有している。従って、コネクタ基板１０上の配線１１の上面も、垂直面１１ａと斜面１１ｂとからなる鋸刃パターン（凹凸パターン）を有している。

本実施形態では、コネクタ基板１０は成形加工により形成されている。したがって、コネクタ基板１０の材料としては、ポリイミド樹脂に限定されるものではなく、ポリエステル樹脂、ガラスエポキシ樹脂なども使用可能である。ただし、適度の弾性と、はんだに対する耐熱性とを有し、成形加工が可能な材料である点で、ポリイミド樹脂が好ましい。また、配線１１は、コネクタ基板１０の両側面にも延びており、後述するように、リジッドプリント配線板上の配線に接続な可能になっている。配線１１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。

図２（ａ），（ｂ）は、順に、実施の形態１に係る第２の配線体であるフレキシブルプリント配線板２２（略称ＦＰＣ）の平面図、およびII-II線における断面図である。フレキシブルプリント配線板２２は、ポリイミド樹脂等からなるフレキシブル基板２０と、フレキシブル基板２０の上に形成された配線２１とを有している。配線２１の上面は、垂直面２１ａと斜面２１ｂとからなる鋸刃パターン（凹凸パターン）を有している。配線２１の斜面２１ｂは、コネクタ基板１０上の配線１１の斜面２１ｂと傾斜方向が逆で傾斜角がほぼ等しくなっている。フレキシブル基板２０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２１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。本実施の形態では、銅合金などのエッチングによって、配線２１の鋸刃パターンを形成しているが、成型によって鋸刃パターンが形成された樹脂をフレキシブル基板の上に接着剤等で固着してもよい。

図３（ａ），（ｂ），（ｃ）は、順に、実施の形態１に係る接続構造体の構造を示す平面図、IIIb-IIIb線における断面図、およびIIIc-IIIc線における断面図である。図３（ａ）に示すように、接続構造体は、第１の配線体であるコネクタ配線板１２と、第２の配線体であるフレキシブルプリント配線板２２（略称ＰＣＢ）と、リジッド基板３０上に配線３１が形成された第３の配線体であるリジッドプリント配線板３２とを備えている。フレキシブルプリント配線板２２は、コネクタ配線板１２の上にその上面を下方に向けて搭載されており、配線１１，２１の鋸刃状の凹凸パターン同士が噛み合った（係合した）状態となっている。そして、リジッドプリント配線板３２の上には、樹脂製のコネクタ枠体４１が固着されていて、コネクタ枠体４１の上部に金属製の板バネ４２が挿入されている。配線１１，２１は垂直面１１ａ，２１ａ同士が当接した状態で係合しているので、フレキシブルプリント配線板２２が挿入される方向への移動は許容されるが、フレキシブルプリント配線板２２が引き抜かれる方向への移動は確実に阻止されている。つまり、配線の凹凸パターンは、配線の長さ方向における２つの配線体の相対的な移動方向を一方向に制限する機能を有している。

また、図３（ｂ）の拡大図に示すように、コネクタ配線板２２の各配線２１は、両側面の下端部で、はんだ３５によって、リジッドプリント配線板３２の各配線３１にそれぞれ電気的に接続されている。

図３（ｂ），（ｃ）に示すように、コネクタ枠体４１は、底壁部でコネクタ配線板１２の側方を囲んでおり、側壁部でフレキシブルプリント配線板２２および板バネ４２を案内するとともに、後壁部でフレキシブルプリント配線板２２の先端部と当接している。つまり、フレキシブルプリント配線板２２がコネクタ配線板１２との適正な係合位置よりも前方にいきすぎるのを防止している。板バネ４２は、フレキシブルプリント配線板２２をコネクタ配線板１２に密着する方向に押圧して、配線１１，２１の鋸刃パターン同士の噛み合わせ状態を保持することにより、フレキシブルプリント配線板２２が外れるのを防止している。すなわち、コネクタ枠体４１および板バネ４２により、押圧手段４０が構成されている。

図４は、接続構造体の組立手順を示す斜視図である。同図において、見やすくするために、リジッドプリント配線板１２の配線１１の鋸刃パターンの図示を省略して、配線１１を直線状に描いている。コネクタ基板１２およびコネクタ枠体４１は、リジッドプリント配線板３２上に接着剤によって固定されている。まず、コネクタ枠体４１の上部の隙間にフレキシブルプリント配線板２２を最先端位置まで挿入すると、配線２１の鋸刃パターンと配線１１の鋸刃パターンとが噛み合った状態になる。そこで、板バネ４２をコネクタ枠体４１の上部の隙間に挿入すると、板バネ４２によって、フレキシブルプリント配線板２２がコネクタ配線板１２に密着する方向に押圧された状態となる。フレキシブルプリント配線板２２の交換時など、フレキシブルプリント配線板２２を取り外したいときには、板バネ４２を抜き取ればよい。

なお、板バネ４２を挿入した後で、フレキシブルプリント配線板２２を挿入するようにしてもよい。その方が、組立をより簡単に行うことができる。ただし、フレキシブルプリント配線板２２は剛性を有するものではないので、ほとんど無挿入力で挿入できることが求められる。その場合には、図７に示す一般的なＺＩＦコネクタの構造から接触子のないものを用いてもよい。押圧手段としては、２つの配線体を相密着する方向に押圧する機能と、いずれか一方の配線体の交換が可能になっていればよく、本実施の形態や図７に示す構造に限定されるものではない。

本実施の形態によると、従来採用されていたＺＩＦコネクタの金属ワイヤからなる接触子を使用する必要がなく、コネクタ配線板１２の配線１１と、フレキシブルプリント配線板２２の配線２１との鋸刃パターン（凹凸パターン）同士の係合を利用して、フレキシブルプリント配線板２２を確実に保持するようにしたので、薄型化，小型化に容易に対応することができる。すなわち、コネクタ枠体４１において、接触子を支持する部分が不要となり、コネクタ配線板１２および板バネ４２の厚みなどの寸法は、高い強度を維持しつつ、低減が可能である。なお、配線の長さ方向における２つの配線体の相対的な移動を一方向に制限するためには、鋸刃パターンの両側の面が斜面であっても、傾斜角が大きく異なっていればよい。図３（ｂ）に示す状態で、押圧力の大きさに応じて、フレキシブルプリント配線板２２の先端方向への移動を許容する一方、逆方向への移動を制限することは可能である。

特に、本実施の形態では、配線１１，２１の鋸刃パターンは、垂直面１１ａ，２１ａと斜面１１ｂ，２１ｂとを有し、配線１１，２１は垂直面１１ａ，２１ａ同士が当接した状態で係合しているので、配線１１，２１同士の係合の解除を確実に阻止して、フレキシブルプリント配線板２２に対する把持力を確実に発揮することができる。

（実施の形態１の変形例）
上記実施の形態では、コネクタ配線板１２を設けたが、コネクタ配線板１２を設けることなく、リジッドプリント配線板３２の配線３１の一部に鋸刃パターンを形成して、リジッドプリント配線板３２上に直接フレキシブルプリント配線板２２を連結させることも可能である。その場合には、リジッドプリント配線板３２が第１の配線体であり、フレキシブルプリント配線板２２が第２の配線体となる。

（実施の形態２）
上記実施の形態および他の実施形態では、第１の配線体として、リジッド基板であるコネクタ基板１０を有するコネクタ配線板１２を用い、変形例ではリジッド基板３０を有するリジッドプリント配線板３２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、リジッド配線板に限らず、フレキシブル配線板であってもよい。以下、第１の配線体および第２の配線体がいずれもフレキシブルプリント配線板である実施の形態２について説明する。

図５（ａ），（ｂ）は、それぞれ、実施の形態２に係る接続構造体の２つの例を示す断面図である。図５（ａ）に示す接続構造体では、第１の配線体であるフレキシブルプリント配線板２２Ａが接着剤等によってコネクタ枠体４１に予め固着されており、フレキシブルプリント配線板２２Ａと同じ方向から、第２の配線体であるフレキシブルプリント配線板２２Ｂがコネクタ枠体４１に挿入される。各フレキシブル基板２０Ａ，２０Ｂ上の配線２１Ａ，２１Ｂが、配線の長さ方向における２つの配線体の相対的な移動方向を一方向に制限する鋸刃パターンを有している点、配線１１Ａ，２１Ｂが互いに係合した状態で、板バネ４２によって各フレキシブルプリント配線板２２Ａ，２２Ｂが相密着する方向に押圧されている点は、上記実施の形態と同様である。

図５（ａ）に示す接続構造体では、第１の配線体であるフレキシブルプリント配線板２２Ｃが接着剤等によってコネクタ枠体４１に予め固着されており、このフレキシブルプリント配線板２２Ｃとは逆の方向から、第２の配線体であるフレキシブルプリント配線板２２Ｄがコネクタ枠体４１に挿入されている。各フレキシブル基板２０Ｃ，２０Ｄ上の配線２１Ｃ，２１Ｄが、配線の長さ方向における２つの配線体の相対的な移動方向を一方向に制限する鋸刃パターンを有している点、配線１１Ａ，２１Ｂが互いに係合した状態で、板バネ４２によって各フレキシブルプリント配線板２２Ｃ，２２Ｄが相密着する方向に押圧されている点は、上記実施の形態と同様である。

図５（ａ），（ｂ）に示すいずれの場合であっても、配線１１，２１の凹凸パターン同士の係合を利用して、上記実施の形態１と同様に、各配線体に対する強い保持力を維持しつつ、接続構造体の小型化，薄型化を図ることができる。

（他の実施形態）
上記実施の形態１においては、配線１１，２１表面の凹凸パターンが、２つの配線体の相対的な移動方向を一方向に制限している場合について説明したが、本発明の配線の凹凸パターンは、必ずしも移動方向を制限する機能を有している必要はない。
（凹凸パターンの変形例）
図６（ａ），（ｂ）は、凹凸パターンの２つの変形例を示す断面図である。図６（ａ）に示す例では、配線体の配線の凹凸パターンは、鋸刃パターンであっても、両側が斜面であって垂直面は存在しない。図６（ｂ）に示す例では、配線体の配線の凹凸パターンは、波線状パターンであって垂直面は存在しない。つまり、配線の凹凸パターンは、配線の長さ方向における２つの配線体の相対的な移動を一方向に制限する機能を有していない。かかる場合にも、押圧手段による押圧力により、係合が解除されて配線体が抜けるのを防止するための把持力を備えることは可能である。ただし、この場合には、図４に示す組立手順において、必ずフレキシブルプリント配線板２２を先に挿入してから板バネ４２を挿入する必要がある。また、上記実施の形態１，２のように、配線の長さ方向における２つの配線体の相対的な移動を一方向に制限する凹凸パターンを有している場合には、押圧手段の押圧力が小さくてもよいので、より薄型化に有利な構造となる。

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またはフレキシブルプリント配線板を用い、第２の配線体としてフレキシブルプリント配線板を用いた例について説明したが、本発明の第１の配線体，第２の配線体のうち少なくとも１つが、フレキシブル配線板の一種であるフレキシブルフラットケーブル（ＦＦＣ）であってもよい。

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。

（ａ），（ｂ）は、順に、実施の形態１に係る第１の配線体であるコネクタ配線板の平面図、およびI-I線における断面図である。 （ａ），（ｂ）は、順に、実施の形態１に係る第２の配線体であるフレキシブルプリント配線板の平面図、およびII-II線における断面図である。 （ａ），（ｂ），（ｃ）は、順に、実施の形態１に係る接続構造体の構造を示す平面図、IIIb-IIIb線における断面図、およびIIIc-IIIc線における断面図である。 接続構造体の組立手順を示す斜視図である。 （ａ），（ｂ）は、実施の形態２に係る２つの接続構造体の例を示す断面図である。 （ａ），（ｂ）は、凹凸パターンの２つの変形例を示す断面図である。 （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 コネクタ基板
１１ 配線
１２ コネクタ配線板
２０ フレキシブル基板
２１ 配線
２２ フレキシブルプリント配線板
３０ リジッド基板
３１ 配線
３２ リジッドプリント配線板
４０ 押圧手段
４１ コネクタ枠体
４２ 板バネ

Claims (4)

1. 表面に凹凸パターンを有する第１の配線が形成された第１の配線体と、
   前記第１の配線の凹凸パターンに係合可能な凹凸パターンを有する第２の配線が形成された第２の配線体と、
   前記第１の配線の凹凸パターンと前記第２の配線の凹凸パターンとが係合した状態で、前記第１の配線体と第２の配線体とを相密着する方向に押圧する押圧手段と、
   を備えている接続構造体。
2. 請求項１記載の接続構造体において、
   前記第１の配線体を支持する第３の配線体をさらに備え、
   前記第３の配線は、前記第１の配線に電気的に接続されている、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、
   前記第１の配線および第２の配線の凹凸パターンは、配線の長さ方向における２つの配線体の相対的な移動方向を一方向に制限する機能を有している、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、
   前記第１の配線体および第２の配線体のうち、少なくともいずれか一方はフレキシブル配線板である、接続構造体。

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