JP2013176487A - 端子接続ユニットおよび端子接続方法 - Google Patents

Abstract

【目的】端子同士を比較的簡単に接続しつつ，接点部分の信頼性と耐久性とを向上させる。
【構成】枠体10には第１の端子５が形成されているフレキシブル基板４が固定されている。撮像モジュール30は第２の端子45が形成されているフレキシブル基板40を有している。撮像モジュール30が枠体10に挿入される前では，第２の端子45は樹脂46によって封止されている。撮像モジュール30が枠体10に挿入されると，第１の端子５と第２の端子45とが接する。第１端子５と第２の端子45とが樹脂46によって封止される。第１の端子５と第２の端子45とが樹脂46によって保護されることとなる。
【選択図】図７

Description

この発明は，端子同士を接続する端子接続ユニットおよび端子接続方法に関する。

撮像素子を固定する場合，撮像素子接続端子と外部端子とを持つソケットと，ホルダと，をロック部で咬合することにより，撮像素子とソケットとの機械的，電気的接続を実現するものがある（特許文献１）。また，接続密度の向上による配線および接続部位のファイン・ピッチ化，高密度化と，接続構造の簡素化，低コスト化と，の両方を共に達成するもの（特許文献２），取り外しが容易で各部材の再利用が可能なプローブカードにおけるフレキシブル・プリント基板と他の基板との接合を行うもの（特許文献３），配線パターン間の絶縁性を十分に確保して回路基板を接合するもの（特許文献４），硬質基板上の端子パターンとフレキシブル基板上の端子パターンとを半田付けなしに圧着して接続するもの（特許文献５）などがある。

特開2001-188155号公報 特開2010-114326号公報 特開2009-267266号公報 特開2005-209704号公報 実開昭63-84974号公報

しかしながら，従来のものでは，接続部分に対する水分や熱の影響などの使用環境への配慮は余り考えられていないので，接続信頼性，耐久性の確保が困難となる。内視鏡のように，高温，高湿環境下で使用される撮像素子では，接点部分が環境に曝されると腐食，リーク，クリープによるへたり等により接続信頼性が低下する。また，撮像素子と接触する面積が基板に直接接続する構造と比較し，小さくなるため，素子動作の放熱経路の確保も困難である。

この発明は，端子同士を比較的簡単に接続しつつ，接点部分の信頼性と耐久性とを向上させることを目的とする。

この発明による端子接続ユニットは，第１の支持板，第２の支持板，空間を空けて互いに対向し，かつ先端部が互いに接近および離間自在に第１の支持板と第２の支持板とを保持する保持部材，ならびに第１の支持板に設けられている第１の端子を備えた把持部材，把持部材の第１の支持板と第２の支持板との間に挟まれることにより上記把持部材に固定され，かつ把持部材の第１の端子に接続される第２の端子を備えた挿入部材，ならびに第１の端子および第２の端子を接続状態で封止する封止剤を備えていることを特徴とする。把持部材と挿入部材とをそれぞれ単独で構成してもよい。

この発明による端子の接続方法は，第１の支持板，第２の支持板，空間を空けて互いに対向し，かつ先端部が互いに接近および離間自在に第１の支持板と第２の支持板とを保持する保持部材，ならびに第１の支持板に設けられている第１の端子を備えた把持部材に，把持部材の第１の支持板と第２の支持板との間に挟まれることにより把持部材に固定され，かつ把持部材の第１の端子に接続される第２の端子を備えた挿入部材を挿入することにより，第１の端子と第２の端子とを電気的に接続する方法であり，第１の端子および第２の端子の少なくとも一方が封止剤によって封止されており，挿入部材が把持部材に挿入され，第１の端子と第２の端子とが対向したことにより，把持部材の第１の支持板と第２の支持板とが接近することにより第１の端子と第２の端子とが電気的に接続されるものである。

この発明によると，把持部材に挿入部材が挿入されると，把持部材に形成されている第１の端子と挿入部材に形成されている第２の端子とが対向するようになり，把持部材の第１の支持板と第２の支持板とが接近することにより，第１の端子と第２の端子とが近づき，第１の端子と第２の端子とが電気的に接続される。把持部材に挿入部材を挿入するだけで，第１の端子と第２の端子とが電気的に接続されるようになるので，比較的簡単に端子同士を接続できるようになる。しかも，第１の端子および第２の端子の少なくとも一方は封止剤により封止されているので，第１の端子と第２の端子とが接続されると，それらの第１の端子と第２の端子とが封止剤で覆われることとなる。第１の端子と第２の端子とを保護できるので，耐久性が向上する。また，封止剤により第１の端子と第２の端子とが離れてしまうのを抑えることもできる。

第１の端子は，たとえば，把持部材の第１の支持板に取り付けられ，かつ第１の端子と第２の端子とが接続されることにより第２の端子に対して弾性力を与える弾性基板に形成されている。

弾性基板は折り曲げられており，その折り曲げられた内部に樹脂が充填されていることにより第２の端子に対して弾性力を与えるものでもよい。

第１の端子と第２の端子とが接する方向と，把持部材から挿入部材を外す方向とが垂直であることが好ましい。

第１の端子および第２の端子の少なくとも一方は，たとえば，突起電極である。

第１の支持板，第２の支持板および保持部材は，たとえば，金属製であり，第１の端子は，第１の支持板に取り付けられた基板に形成されているものでもよい。

封止剤は，たとえば，エポキシ樹脂，シリコーン樹脂などのポリマーである。

上記第１の端子および上記第２の端子は，それぞれが複数個の端子から構成されており，上記第１の端子および上記第２の端子の接する面の少なくとも一方に，上記挿入部材が上記把持部材に挿入される方向に溝が形成されていてもよい。

上記第１の端子および上記第２の端子は，それぞれが複数個の端子から構成されており，かつ上記挿入部材が上記把持部材に挿入される方向に向かうにしたがって，高さが徐々に低くなっていることが好ましい。

端子接続ユニットを備えた内視鏡スコープを構成するようにしてもよい。

（Ａ）から（Ｃ）は，ケーブルに接続されたフレキシブル回路基板の側面図である。 枠体の側面図である。 枠体の平面図である。 枠体の正面図である。 フレキシブル回路基板が固定された枠体の側面図である。 撮像モジュールの側面図である。 撮像モジュールが挿入された枠体の側面図である。 第１の端子と第２の端子とが電気的に接続されている様子を示す側面図である。 （Ａ）は第１の端子の正面図，（Ｂ）は第１の端子の底面図である。 （Ａ）は第２の端子の正面図，（Ｂ）は第２の端子の底面図である。 第１の端子と第２の端子とが接している様子を示す正面図である。 第１の端子と第２の端子とが電気的に接続されている様子を示す側面図である。 第１の端子と第２の端子とを示す側面図である。 第１の端子と第２の端子とが電気的に接続されている様子を示す側面図である。

図１（Ａ），図１（Ｂ）および図１（Ｃ）は，ケーブル２に接続されているフレキシブル回路基板４を示すケーブル・ユニット１の側面図である。

図１（Ａ）を参照して，ケーブル２には多数のケーブル線３が含まれている。これらのケーブル線がフレキシブル回路基板４と接続されている。また，フレキシブル回路基板４の基端部はケーブル２に固定されている。フレキシブル回路基板４の先端部の上面には第１の端子（突起電極）５が形成されている。第１の端子５の接続面は上方を向いていることとなる。

図１（Ｂ）を参照して，フレキシブル回路基板４の先端部が下方に折り曲げられる。すると，第１の端子５の接続面は下方を向くこととなる。折り曲げられたフレキシブル回路基板４の中には空間ができる。

図１（Ｃ）を参照して，折り曲げられたフレキシブル回路基板４の中にできた空間に樹脂６が充填される。この樹脂６により弾性力が発生し，折り曲げられたフレキシブル回路基板４の下方から力が加えられても，その力に抗する反力が生じる。

図２，図３および図４は，上述したフレキシブル基板４が固定される枠体10を示している。図２は枠体10の側面図，図３は枠体10の上面図，図４は枠体10の正面図である。

主として図３を参照して，枠体10は，上面から見て基端側のほぼ半分が平面状の第１の支持板11を有している。第１の支持板11の先端側には，先端部に向かって伸びている２つのアーム部材12および14が形成されている。これらのアーム部材12および14の先端部には，内側に向かって突出している係合突起13および15が形成されている。

第１の支持板11の右側面の基端側には保持部材20を構成する取り付け部材21が固定されている。取り付け部材21は，第１の支持板11の長手方向の長さのほぼ半分の長さを有し，その高さは，第１の支持板11の側面部の高さとほぼ等しい。取り付け部材21のほぼ中央部分から下方にアーム部材（第１の支持板11と第２の支持板24とを保持する保持部材）22が伸びている。アーム部材22の下端部は，枠体10の内側に伸び，第１の支持板11と空間を空けて対向する第２の支持板24が形成されている。第２の支持板23上には保護部材24が形成されている。

枠体10の第１の支持板11と第２の支持板23とは，先端側は離間および接近自在であるが，基端側ではアーム部材22により離間および接近することはほとんどできない。第２の支持板23を含む保持部材20および第１の支持板11は，たとえば金属製である。

図５は，図１（Ｃ）に示すようにケーブル・ユニット１が枠体10に取り付けられた様子を示す側面図である。

先端部が折り曲げられたフレキシブル回路基板４の上面が，枠体10の第１の支持板11の基端側部分に固定される。すると，折り曲げられたフレキシブル回路基板４の下面に形成されている第１の端子５の接続面が第２の支持板23と対向するようになる。

図６は，撮像モジュール30の側面図である。

撮像光学系31は円筒状であり，その出射側端面部（基端側端面部）の外周に係合凹所31Ａが形成されている。この係合凹所31Ａは，図３等に示されているように，枠体10のアーム部材14に形成されている突起15と係合するものである。図６においては，一つの係合凹所31Ａのみが見えているが，係合凹所31Ａと反対側にも枠体10のアーム部材12に形成されている突起13と係合する係合凹所が形成されている。枠体10の先端側から基端側に向かって撮像モジュール30が挿入されると，枠体10に形成されている突起15および突起13が撮像光学系31に形成されている係合凹所31Ａおよび係合凹所31Ａの反対側に形成されている係合凹所と係合する。

円筒状の撮像光学系31の出射側端面（基端側端面）に，撮像光学系31から水平方向に出射した光線束を下方に偏向させるプリズム32が固定されている。プリズム32の下端面（出射端面）には，保護ガラス板33が固定されている。保護ガラス板33は，先端部においてフレキシブル回路基板40の上面に固定されている。先端部においてフレキシブル基板40の下面には保護ガラス板33に対応する位置に撮像素子34が固定されている。撮像光学系31から出射した光線束は，プリズム32によって下方に偏向させられ，保護ガラス板33を通って，撮像素子34の受光面に入射する。撮像素子34の受光面に対応するフレキシブル回路基板40は光が透過できるように開口されているのはいうまでもない。もっとも，フレキシブル回路基板40が透明基板でもよい。

フレキシブル回路基板40の基端部は，上方に折り曲げられている。この折り曲げられているフレキシブル回路基板40の基端部分の下面に回路41，42，43などが実装されている。折り曲げられている回路基板40の基端部分の上面には第２の端子45が形成されている。第２の端子45の周りは，エポキシ樹脂，シリコーンなどのポリマー樹脂46によって封止されている。フレキシブル基板40は折り曲げられているので，上下に弾性力が生じることとなる。

図７は，撮像モジュール30が枠体10に挿入された様子を示す側面図である。

撮像光学系31の直径は，枠体10の二本のアーム部材12および14の間隔とほぼ同じであり，上述したように，撮像モジュール30が，フレキシブル回路基板４が固定されている枠体10に挿入されることにより，枠体10と撮像光学系31とが係合する。また，撮像モジュール30が枠体10に挿入されることにより，枠体10に固定されているフレキシブル回路基板４に形成されている第１の端子５と，撮像モジュール30のフレキシブル回路基板40に形成されている第２の端子45と，が接するように，枠体10に固定されているフレキシブル回路基板４の折り曲げ量，撮像モジュール30を構成するフレキシブル回路基板30の折り曲げ量，第１の端子５の位置，第２の端子45の位置などが決められている。このように，第１の端子５と第２の端子45とが接する方向は，図７において上下方向であるのに対し，枠体10から撮像モジュール30を外す方向は水平方向であり，両方向は垂直となっている。

撮像モジュール30のフレキシブル回路基板40に形成されている第２の端子45は樹脂46によって封止されているが，撮像モジュール30が枠体10に挿入されると，枠体10に固定されているフレキシブル回路基板４に形成されている第１の端子５と，撮像モジュール30のフレキシブル回路基板40に形成されている第２の端子45とが接するようにフレキシブル回路基板４からは下方に働く弾性力が生じ，フレキシブル回路基板40からは上方に働く弾性力が生じるので，第１の端子５と第２の端子45とが接するのに邪魔となる樹脂46が，第１の端子５と第２の端子45とが接する面の間からは除かれる。それらの第１の端子５と第２の端子45とが電気的に接続されるようになる。

図７に示したように，撮像モジュール30が枠体10に挿入され，それらが筺体によってカバーされると内視鏡スコープの先端部となる。

図８は，第１の端子５と第２の端子45とが電気的に接続されている様子を示す側面図の一部である。図８は図７に比べて拡大されている。

上述のように，第２の端子45は，樹脂46によって封止されているから，撮像モジュール30が枠体10に挿入され，第１の端子５と第２の端子45とが接するように弾性力が働くと，第２の端子45の上面にある樹脂が，その上面から除かれ，図８において，第１の端子５の左右方向の空間および第２の端子45の左右方向の空間47の間に移動する。これにより，空間47に樹脂46が充填され，第１の端子５と第２の端子45とが密着する。密着された第１の端子５と第２の端子45とは，樹脂46によって封止されるようになる。

上述したように，フレキシブル回路基板４が固定されている枠体10に，撮像モジュール30が挿入されるだけでフレキシブル回路基板４に形成されている第１の端子５とフレキシブル回路基板40に形成されている第２の端子45とが電気的に接続されることとなる。しかも，上述のように，電気的に接続された第１の端子４と第２の端子45とは，樹脂46によって封止されるので，それらの端子４および45の腐食等を未然に防止でき，接続信頼性，耐久性が向上する。

図９（Ａ）および図９（Ｂ）から図12は，変形例を示している。この変形例は，上述した第１の端子４および第２の端子45の接する面に溝が形成されるものである。

図９（Ａ）は，枠体10に固定されるフレキシブル回路基板４に形成される第１の端子５Ａの正面図（図８において，先端側から基端側に向かって見た方向の図）である。図９（Ｂ）は，第１の端子５Ａの平面図である。

第１の端子５Ａの下面には，ほぼ中央部分において先端側から基端側に向かって溝５Ｂが形成されている。

図10（Ａ）は，撮像モジュール30を構成するフレキシブル回路基板45に形成される第２の端子45Ａの正面図である。図10（Ｂ）ｆは，第２の端子45Ａの平面図である。

第２の端子45Ａの上面にも，ほぼ中央部分において先端側から基端側に向かって溝45Ｂが形成されている。

図11は，第１の端子５Ａと第２の端子45Ａとが接している様子を示している。

第１の端子５Ａの下面と第２の端子45Ａの上面とが接すると，第１の端子５Ａに形成されている溝５Ｂと第２の端子45Ａに形成されている溝45Ｂとから構成される溝50ができる。

図12は，上述した第１の端子５Ａの下面と第２の端子45Ａの上面とが接し，かつ，第１の端子５Ａと第２の端子45Ａとが樹脂46によって封止されている様子を示すもので，図８に対応している。

上述のように，第１の端子５Ａと第２の端子45Ａとが接すると，第１の端子５Ａと第２の端子45Ａとが接する面において先端側から基端側に向かう方向に溝50が形成される。樹脂46によって封止されている第２の端子45Ａと第１の端子５Ａとが接すると，上述ように，樹脂46が空間47内に入り込み，第１の端子５Ａと第２の端子45Ａとが密着させられる。この実施例では，溝50が形成されているので，樹脂46は溝を通って空間47に流れ込みやすい。第１の端子５Ａと第２の端子45Ａとがより密着するようになる。

図13および図14は，他の変形例を示すものである。

図13は，フレキシブル回路基板４に形成されている第１の端子５Ｃおよびフレキシブル基板40に形成されている第２の端子45Ｃの側面図である。

フレキシブル基板４上に複数の第１の端子５Ｃが先端側から基端側に形成されており，複数の第１の端子５Ｃのうち，基端側に近くなるほど，高さが低くなっている。また，それぞれの第１の端子５Ｃの下面は，先端側から基端側に向かって低くなるように傾斜している。同様に，フレキシブル基板40上に複数の第２の端子45Ｃが先端側から基端側に形成されており，複数の第２の端子45Ｃのうち，基端側に近くなるほど，高さが低くなっている。また，それぞれの第２の端子45Ｃの上面は，先端側から基端側に向かって低くなるように傾斜している。

図14は，上述した第１の端子５Ｃと第２の端子45Ｃとが接している様子を示す側面図の一部であり，図８，図12に対応している。

第１の端子５Ｃおよび第２の端子45Ｃが上述した構成を有していることから，第１の端子５Ｃの下面と第２の端子45Ｃの上面とが接すると，先端側から基端側に向かうにつれてフレキシブル回路基板４とフレキシブル回路基板40との間隔が狭くなっていく。上述したように，枠体10は，保持部材20によって第１の支持板11と第２の支持板23とが基端側において保持され，先端側では開放されている。このため，撮像モジュール30が枠体10に挿入されると，第１の支持板11と第２の支持板23との間の間隔は枠体10の先端側から基端側となるにつれて徐々に狭くなっていく。図14に示すように，フレキシブル回路基板４とフレキシブル回路基板40との間の間隔が先端側から基端側になるにつれて徐々に狭くなっていくように第１の端子５Ｃおよび第２の端子45Ｃが形成されているので，第１の支持板11と第２の支持板23との間の間隔に対応し，第１の端子５Ｃと第２の端子45Ｃとが密着しやすくなる。

上述の実施例では，撮像モジュール30が枠体10に挿入される前は，撮像モジュール30に設けられている第２の端子45等が樹脂46によって封止されているが，枠体10に固定されているフレキシブル基板４に形成されている第１の端子５等が樹脂46によって封止されており，撮像モジュール30が枠体10に挿入されることにより，第１の端子５と第２の端子45とが封止されるようにしてもよい。

１ ケーブル・ユニット
４ フレキシブル回路基板（弾性基板）
５ 第１の端子
10 枠体
11 第１の支持板
12 第２の支持板
20 保持部材
30 撮像モジュール（挿入部材）
40 フレキシブル回路基板
45 第２の端子

Claims (12)

1. 第１の支持板，第２の支持板，空間を空けて互いに対向し，かつ先端部が互いに接近および離間自在に上記第１の支持板と上記第２の支持板とを保持する保持部材，ならびに上記第１の支持板に設けられている第１の端子を備えた把持部材，
   上記把持部材の上記第１の支持板と上記第２の支持板との間に挟まれることにより上記把持部材に固定され，かつ上記把持部材の上記第１の端子に接続される第２の端子を備えた挿入部材，ならびに
   上記第１の端子および上記第２の端子を接続状態で封止する封止剤，
   を備えた端子接続ユニット。
2. 上記第１の端子は，上記把持部材の上記第１の支持板に取り付けられ，かつ上記第１の端子と上記第２の端子とが接続されることにより上記第２の端子に対して弾性力を与える弾性基板に形成されているものである，
   請求項１に記載の端子接続ユニット。
3. 上記弾性基板は折り曲げられており，その折り曲げられた内部に樹脂が充填されていることにより上記第２の端子に対して弾性力を与えるものである，
   請求項２に記載の端子接続ユニット。
4. 上記第１の端子と上記第２の端子とが接する方向と，上記把持部材から上記挿入部材を外す方向とが垂直である，
   請求項１から３のうち，いずれか一項に記載の端子接続ユニット。
5. 上記第１の端子および上記第２の端子の少なくとも一方が突起電極である，
   請求項１から４のうち，いずれか一項に記載の端子接続ユニット。
6. 上記第１の支持板，上記第２の支持板および上記保持部材が金属製であり，
   上記第１の端子は，上記第１の支持板に取り付けられた基板に形成されているものである，
   請求項１から５のうち，いずれか一項に記載の端子接続ユニット。
7. 上記封止剤は，エポキシ樹脂，シリコーン樹脂などのポリマーである，
   請求項１から６のうち，いずれか一項に記載の端子接続ユニット。
8. 上記第１の端子および上記第２の端子は，それぞれが複数個の端子から構成されており，上記第１の端子および上記第２の端子の接する面の少なくとも一方に，上記挿入部材が上記把持部材に挿入される方向に溝が形成されている，
   請求項１から７のうち，いずれか一項に記載の端子接続ユニット。
9. 上記第１の端子および上記第２の端子は，それぞれが複数個の端子から構成されており，かつ上記挿入部材が上記把持部材に挿入される方向に向かうにしたがって，高さが徐々に低くなっている，
   請求項１から８のうち，いずれか一項に記載の端子接続ユニット。
10. 請求項１から９のうち，いずれか一項に記載の端子接続ユニットを備えた内視鏡スコープ。
11. 把持部材に挿入されることにより，把持部材に固定される挿入部材であって，
    上記把持部材に設けられている第１の端子に接続される第２の端子，および
    上記第２の端子を封止する封止剤，
    を備えた挿入部材。
12. 第１の支持板，第２の支持板，空間を空けて互いに対向し，かつ先端部が互いに接近および離間自在に上記第１の支持板と上記第２の支持板とを保持する保持部材，ならびに上記第１の支持板に設けられている第１の端子を備えた把持部材に，上記把持部材の上記第１の支持板と上記第２の支持板との間に挟まれることにより上記把持部材に固定され，かつ上記把持部材の上記第１の端子に接続される第２の端子を備えた挿入部材を挿入することにより，上記第１の端子と上記第２の端子とを電気的に接続する方法であり，
    上記第１の端子および上記第２の端子の少なくとも一方が封止剤によって封止されており，
    上記挿入部材が上記把持部材に挿入され，
    上記第１の端子と上記第２の端子とが対向したことにより，上記把持部材の上記第１の支持板と上記第２の支持板とが接近することにより上記把持部材に外力が加えられて上記第１の端子と上記第２の端子とが電気的に接続される，
    端子の接続方法。

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