JP2008505392A - 電子装置用ヒンジ - Google Patents

Abstract

【解決手段】電子装置用ヒンジを提供する。電子装置は第１半体及び第２半体を備える。ヒンジは電子装置の第１半体に電気的に接続可能な剛性多層印刷配線板と、印刷配線板に電気的に接続され、電子装置の第２半体に電気的に接続可能なフレキシブル回路とを含む。印刷配線板は、第１半体に対して固定されている。電子装置の第２半体が第１半体に対し相対的に動かされる際、フレキシブル回路は屈曲又は展開する。
【選択図】図１

Description

本発明はヒンジ形相互接続に関し、更に詳しくは、電子装置の二つの半体を電気的に接続するヒンジ形相互接続に関する。

ノート型コンピュータ、携帯情報端末（ＰＤＡ）、携帯電話機、携帯コンパクトディスク（ＣＤ）プレーヤ、ＧＰＳ装置、ゲーム機等の電子装置は、しばしば、電子部品を内蔵する二つ折り型、又は、はね上げ式カバーを有する設計となっている。電子装置の一方の半体に内蔵される電子部品は、他方の半体に内蔵される電子部品にヒンジ式インターフェイスを介して電気的に接続されている必要がある。

このような電子装置は、携帯電話機、全機能搭載型ＰＤＡ、ゲーム機、ラジオ、テレビ、個人識別装置、コンピュータの無線ポート等のいくつかの機能を組込んで、一つの総合電子装置の形態を有している。その結果、より高速の信号やより多くの信号を電子装置の半体間で伝送する必要がある。

このような電子装置の一つの傾向として、「二つ折り」構造の採用がある。二つ折り電子装置においては、より多くの機能の組込み、より大きなディスプレイの設置、各種独自機能の搭載が可能である。しかし、二つ折り電子装置の課題の一つは、高周波信号を含む高速信号や、多数の信号を、比較的小型のヒンジ（つまり４．５〔ｍｍ〕径）を介して伝送する必要があることである。この伝送を確実に行う必要があり、数十万サイクルの寿命が必要である。現在まで、これは重要な課題であり、これら製品の製造業者が、費用効果の高い確実な解決法を模索してきた。

ある製造業者は、ヒンジ内を通り、反対側の半体上の印刷配線板又はディスプレイに結合された多層フレキシブル回路によって、二つの半体内の電子部品を相互接続している。これらのフレキシブル回路は高価であり、電子装置内への設置が困難で、大いに手間が掛かる。さらに、ヒンジとヒンジとを介する相互接続には、信頼性の点で問題が生じやすい。回路数増加の必要性や、より高速の信号の必要性が高まっているので、フレキシブル回路による相互接続は厚くなり弾力性が失われる。この結果、実際の使用において信頼性に問題が発生する。

ヒンジ及び/ 又はフレキシブル回路に不具合が発生した場合、しばしば、壊れた部品を取替える代わりに装置全体が処分される。また、多くの電子装置には彩色が施されているので、電子装置全体を取替えるのは費用効果がない。

ある製造業者は、電子装置の上下半体間において、ある形態の摺（しゅう）動接触又は摩擦接触を行う機械式ヒンジを用いている。これらの機械式ヒンジは、高サイクル数に伴う摩耗や、高周波信号の伝送不能に陥りやすい。

ある製造業者は、小径の高周波ケーブルを電子装置のヒンジ内に通している。これらの高周波ケーブルは高価であり、電子装置に組付けるのが困難である。

本発明は、これらの問題を解決するヒンジ形相互接続子を提供する。本発明の他の特徴や利点は、図面の参照と合せて、添付の本発明の説明を読めば明らかとなるであろう。

本発明の目的は、ノート型コンピュータ、携帯情報端末（ＰＤＡ）、携帯電話機、携帯コンパクトディスク（ＣＤ）プレーヤ等の電子装置用ヒンジであって、使用において信頼性の高い電子装置用ヒンジを提供することである。

本発明の他の目的は、電子装置内への設置が容易な電子装置用ヒンジを提供することである。

本発明の更に他の目的は、損傷した場合、取替えが容易な電子装置用ヒンジを提供することである。

手短に言えば、又前述の事情に鑑み、ノート型コンピュータ、携帯情報端末（ＰＤＡ）、携帯電話機、携帯コンパクトディスク（ＣＤ）プレーヤ等の電子装置用ヒンジを提供する。電子装置は、ヒンジによって一部を接続された上半体と下半体とを有する。ヒンジは、剛性多層印刷配線板と、該印刷配線板に電気的に接続され、電子装置の第１半体に電気的に接続可能なコネクタと、印刷配線板に電気的に接続され、電子装置の第２半体に電気的に接続可能なフレキシブル回路とを有する。印刷配線板は、第１半体に対して固定されている。一対の端キャップが、印刷配線板上の離間した位置に取付けられている。印刷配線板及びフレキシブル回路の一部をカバーが取囲む。カバーは開口を有し、この開口を貫通してフレキシブル回路が延在する。カバーは端キャップをほぼ覆い、端キャップに対して相対的に移動可能である。電子装置の第２半体は、電子装置の第１半体に対し相対的に動かされる。この移動時、フレキシブル回路は屈曲又は展開し、カバーは電子装置の第２半体とともに動く。

本発明の構造や動作の構成及び形態は、添付の図面に照らした以下の説明を参照することにより、本発明の更に他の目的及び利点とともに、その理解を最も深めることができる。図面において、同一の参照符号は同一の要素を示す。

本発明は種々変形して実施可能ではあるが、特定の実施形態を図面に示し、以下詳細に説明する。しかし、これは本発明の趣旨を例示するものであり、本発明を以下の例示や説明に限定するものではない。

本発明の特徴を組入れた図１に示すヒンジ２０は、ノート型コンピュータ、携帯情報端末（ＰＤＡ）、携帯電話機、携帯コンパクトディスク（ＣＤ）プレーヤ等の電子装置２２に使用される。図３に示すように、電子装置２２は二つ折りの構造をしており、上半体２４と下半体２６を有する。上半体２４及び下半体２６は、上下半体２４、２６間の湾曲部２８内に設けられた相互接続部材によって接続されている。上半体２４はディスプレイ等の電気部品を収容し、下半体２６はキーボード等の電気部品を収容しており、これらの電気部品はヒンジ２０によって電気的に接続されている。ヒンジ２０は、上下半体２４、２６間のヒンジ受容空間３０に取付けられている。この様な構成により、上半体２４は、ヒンジ２０と湾曲部２８内に設けられた相互接続部材との周りを回転することによって、下半体２６の上に被さって閉じることができる。

ヒンジ２０は、電子装置２２の上半体２４内の電気部品に電気的に接続され、電子装置２２の下半体２６内の印刷配線板（図示せず）に電気的に接続されている。ヒンジ２０は、多層剛性印刷配線板３２、コネクタ３４、一対の端キャップ３６及び３８、フレキシブル回路４０及びカバー４２を有する。

図５に最も良く示されているように、多層印刷配線板３２は細長く、第１及び第２の両端を有する第１部分４４と、該第１部分４４の第２端部に設けられた第２部分４６を有する。第１部分４４は、第２部分４６よりも幅が狭く、第２部分４６よりもかなり長い。第１部分４４の中心線は、第２部分４６の中心線からずれている。印刷配線板３２は、所望の数の層を有して形成することができ、多数の信号を扱うことが可能であり、例えば、２０〜８０個の信号を扱うことも珍しくない。印刷配線板３２には、インピーダンス（５０オーム）を調整した配線が、第１及び第２部分４４、４６の長さ方向に延在している。

コネクタ３４は、印刷配線板３２の第２部分４６の裏面に取付けられている。コネクタ３４は、電子装置２２の下半体２６内の印刷配線板（図示せず）に接続している。コネクタ３４は通常のコネクタである。

端キャップ３６及び３８はプラスチック製が好ましい。一方の端キャップ３６は、印刷配線板３２の第１部分４４の第１端４４ａに位置し、他方の端キャップ３８は、印刷配線板３２の第１部分４４の第２端４４ｂに位置している。端キャップ３６及び３８は、印刷配線板３２に沿って伝送される信号に干渉しないよう、適宜に、印刷配線板３２に接続されている。各端キャップ３６及び３８は略円形の外表面を有する。第１部分４４の第１端に位置する端キャップ３６は、そこから第１部分４４と反対方向に延在する円筒状ボス４８を有する。

フレキシブル回路４０は、剛性印刷配線板３２と電子装置２２の上半体２４との間に「可動路」を提供する。フレキシブル回路４０の第１端は、コネクタ３４と同じ側の、印刷配線板３２の裏面に、電気的に接続されている。フレキシブル回路４０の印刷配線板３２への接続は、無鉛はんだを用いたはんだ付、超音波溶接、ディンプル及び接着剤を用いた取付のような圧力接触による取付、導電性接着剤を用いた取付等によって行うことができる。エポキシによって形成することができるひずみ解放部５０が、印刷配線板３２とフレキシブル回路４０との接合部に設けられており、接合部の応力を軽減している。あるいは、フレキシブル回路４０の第１端４０ａを印刷配線板３２に直接組入れ、適宜の手段によって接合することもできる。フレキシブル回路４０の第２自由端４０ｂは、電子装置２２の上半体２４内の相手機構にはんだ付することができる。または、第２自由端４０ｂを電子装置２２の上半体２４内に延在させ、部品、ディスプレイ等をそこへ端縁実装（edge mounting)等によって取付けることもできる。

フレキシブル回路４０は非常に薄く、その厚みは２ミル〜１０ミルで、必要に応じそのインピーダンスが調整される。フレキシブル回路４０は、薄く伸展性があるので、高い信頼性を持って屈曲、展開を数十万サイクル行うことができる。フレキシブル回路４０は、中立軸に沿った内部銅層を有しており、破損のおそれを最小限にしている。

カバー４２は、該カバー４２の長さに渡って延在する円筒状通路５４を有する円筒外壁５２から成る。外壁５２は、印刷配線板３２の第１部分４４を覆い、フレキシブル回路４０の一部を覆い、端キャップ３６及び３８をほぼ覆う。外壁５２はボス４８を覆わない。細長い開口５６は、外壁５２のほぼ全長に亘（わた）って延在する。フレキシブル回路４０の第２自由端が、開口５６を貫通している。丸突起５８が、カバー４２の内面上、開口５６近傍に設けられている。カバー４２は、プラスチック又は金属化プラスチックによって形成するのが好ましい。

外壁５２の円筒状内面と端キャップ３６及び３８の円形外面は、端キャップ３６及び３８に対してカバー４２が自由に摺動することができる十分な間隙（げき）をその間に設けて、ほぼ当接している。図２に最も良く示されているように、フレキシブル回路４０のカバー４２内に位置する部分は、印刷配線板３２に巻装され、開口５６を貫通して外部に延在している。フレキシブル回路４０に対して、その捩（よじ）れや破損がないように、所定の曲げ半径が設定されている。フレキシブル回路４０は、カバー５２内面上の丸突起５８に当接し、開口５６におけるフレキシブル回路４０の鋭い曲りを防止している。カバー４２はフレキシブル回路４０を位置決めし、その内部でフレキシブル回路４０が屈曲、展開するときのフレキシブル回路４０の動きを制御する。

組立てられたヒンジ２０は、電子装置２２の残りの部分とは別の、独立の組立体である。したがって、ヒンジ２０は、電子装置２２に最小の工程数で、容易に組込むことのできる小組立体となる。ヒンジ２０を電子装置２２に組付けるには、ヒンジ２０をヒンジ受容空間３０に置き、コネクタ３４を電子装置２２の下半体２６内の印刷配線板（図示せず）と接続してヒンジ２０の一端を保持する。フレキシブル回路４０の第２端を、上半体２４内の電気部品と接続する。ボス４８に対応する構造部が電子装置２２には設けられており、そこにボス４８を嵌（はめ）込んで位置決めし、これにより、ヒンジ２０の他端を保持する。したがって、剛性印刷配線板３２が、電子装置２２の下半体２６に対して位置決めされ、固定される。

上半体２４を下半体２６に対して回転する際、ヒンジ２０が、二つの半体２４、２６間の導通を連続的に保持する。上半体２４を開くにつれ、フレキシブル回路４０はカバー４２内で展開する。フレキシブル回路４０とカバー４２の開口５６との間の係合によって、カバー４２は上半体２４とともに動く。上半体２４を閉じるにつれ、フレキシブル回路４０はカバー４２内で屈曲する。同様に、フレキシブル回路４０とカバー４２の開口５６との間の係合によって、カバー４２は上半体２４とともに動く。カバー４２は、フレキシブル回路４０の屈曲、展開に伴うカバー４２内部のフレキシブル回路４０の動作を制御する。ヒンジ２０は非常に信頼性が高く、繰返しの回転に耐える。

ヒンジ２０が破損した場合、ヒンジ２０のみを交換すればよく、その場合、上下半体２４、２６間の接続は元の状態に戻る。電子装置２２そのものを破棄する必要はない。ヒンジ２０は、電子装置２２から最小の工程数で、容易に取外すことができる。ヒンジ２０を電子装置２２から取外すには、電子装置の下半体２６内の印刷配線板（図示せず）からコネクタ３４を外し、上半体２４内の電気部品からフレキシブル回路４０の第２端を外す。この後、ヒンジ２０を持ち上げて、ヒンジ受容空間３０から取外す。

本発明の実施例を示し、説明したが、本発明に各種変更を加えたものを、添付の特許請求の範囲の精神と範囲から逸脱することなく、当業者が案出することができることは想像に難くない。

本発明の特徴を組込んだヒンジの斜視図である。 ヒンジの断面図であり、図１の線２−２についての断面を示す。 ヒンジを設けることのできる電子装置の斜視図である。 図１の電子装置の斜視図であり、上半体を取除いてヒンジ用受容空間を示す。 ヒンジの形成に用いる印刷配線板とコネクタの斜視図である。 ヒンジの形成に用いる印刷配線板、コネクタ、一対の端キャップ及びフレキシブル回路の斜視図である。

Claims (19)

1. 第１半体と第２半体とを備える電子装置のためのヒンジであって、
   前記電子装置の第１半体に電気的に接続可能な印刷配線板と、
   該印刷配線板に電気的に接続され、前記電子装置の第２半体に電気的に接続可能なフレキシブル回路とを有する電子装置用ヒンジ。
2. 前記印刷配線板が多層を備える請求項１に記載のヒンジ。
3. 前記印刷配線板に電気的に接続され、前記印刷配線板と前記電子装置の第１半体とを電気的に接続可能なコネクタを更に含む請求項１に記載のヒンジ。
4. 少なくとも前記印刷配線板の一部を取囲み、前記フレキシブル回路の一部を取囲み、開口を備えたカバーを更に含み、前記フレキシブル回路の一部が前記開口を貫通して延在する請求項３に記載のヒンジ。
5. 前記カバーは、その内面の前記開口近傍に、前記フレキシブル回路が当接可能な突起部を含む請求項４に記載のヒンジ。
6. 前記印刷配線板上の離間した位置に設けられた一対の端キャップを更に含み、前記カバーが前記端キャップをほぼ覆い、前記端キャップに対して相対的に移動可能である請求項４に記載のヒンジ。
7. 前記端キャップはプラスチックから成り、前記カバーはプラスチックから成る請求項６に記載のヒンジ。
8. 各端キャップは略円筒状外面を備え、前記カバーは略円筒状内面を備える請求項６に記載のヒンジ。
9. 前記端キャップはプラスチックから成り、前記カバーはプラスチックから成る請求項８に記載のヒンジ。
10. 少なくとも前記印刷配線板の一部を取囲み、前記フレキシブル回路の一部を取囲み、開口を含むカバーを更に含み、前記フレキシブル回路の一部が前記開口を貫通して延在する請求項１に記載のヒンジ。
11. 前記カバーは、前記開口近傍に、前記フレキシブル回路が当接可能な突起部を含む請求項１０に記載のヒンジ。
12. 前記印刷配線板上の離間した位置に設けられた一対の端キャップを更に含み、前記カバーが前記端キャップを覆い、前記端キャップに対して相対的に移動可能である請求項１０に記載のヒンジ。
13. 前記端キャップはプラスチックから成り、前記カバーはプラスチックから成る請求項１２に記載のヒンジ。
14. 各端キャップは略円筒状外面を備え、前記カバーは略円筒状内面を備える請求項１２に記載のヒンジ。
15. 前記端キャップはプラスチックから成り、前記カバーはプラスチックから成る請求項１４に記載のヒンジ。
16. 第１半体と第２半体とを備える電子装置のためのヒンジであって、
    剛性多層印刷配線板と、
    該印刷配線板に電気的に接続され、前記電子装置の第１半体に電気的に接続可能なコネクタと、
    前記印刷配線板に電気的に接続され、前記電子装置の第２半体に電気的に接続可能なフレキシブル回路と、
    前記印刷配線板上の離間した位置に取付けられた一対の端キャップと、
    少なくとも前記印刷配線板の一部を取囲むとともに前記フレキシブル回路の一部を取囲むカバーとを有し、
    前記カバーが開口を含み、前記フレキシブル回路の一部が前記開口を貫通して延在し、前記カバーが前記端キャップをほぼ覆うとともに前記端キャップに対して相対的に移動可能な電子装置用ヒンジ。
17. 前記カバーは、前記開口近傍に、前記フレキシブル回路が当接可能な突起部を含む請求項１６に記載のヒンジ。
18. 前記端キャップはプラスチックから成り、前記カバーはプラスチックから成る請求項１６に記載のヒンジ。
19. 各端キャップは略円筒状外面を備え、前記カバーは略円筒状内面を備える請求項１６に記載のヒンジ。

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