JP2020194952A - 筒状プリント基板およびプリント基板一体成形品 - Google Patents
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Abstract
Description
例えば、ワンタッチで遠近を瞬時に切り替えられるレンズ焦点切替機能を搭載した遠近両用メガネ100である。通常は、遠方から中間距離までを広くカバーする遠中レンズとなっているが、テンプル(つる)103のタッチセンサ130を備えた筐体にユーザが触れると、レンズ110の中央下部に組み込まれた液晶部分に電圧がかかって屈折率が変わって老眼モードとなる(図16参照)。そして、再度、タッチセンサ130に触れると、元の状態に戻る(特許文献1参照)。
このようなイヤホン200は、一般的に、ユーザの耳の中に挿入可能な2つのイヤピース201からなるセットと、装置の1つ以上の機能を制御する遠隔コントローラ204を有する(図17参照)。プラグ203を装置(図示せず)のソケット内に差し込むことによって、遠隔コントローラ204とイヤピース201の両方が装置に接続される。遠隔コントローラ204は、通常、イヤピース201とプラグ203の間のどこかでワイヤ202の中に含まれ、タッチセンサ234を備えた筐体にユーザが触れることで、例えば、ボリューム調整、前後の曲にスキップ、曲の早送り/巻き戻し等の制御を行なう。
また、ワイヤ202の一部としてぶらぶらしている遠隔コントローラ204は、固定の位置を有さず、使用時に探さなくてはならないため、イヤピース201の筒状部分の筐体にタッチセンサ214を備えたイヤホン200も存在している(特許文献2参照)。
図18は、この場合の筒状プリント基板11を示す斜視図である。
図18に示す筒状プリント基板11は、絶縁体基材12と、絶縁体基材12上に形成された配線や回路などの導体パターン13とを備えたプリント基板14であって、絶縁体基材12の一辺121と対辺122とが突き合うように、プリント基板14が曲げられて筒状となっている。
例えば、前述のようなタッチセンサとして機能するプリント基板11が筒状体であれば、筒状体の中心に向かってあらゆる方向から入力30することが可能である。また、プリント基板11の配線や回路の形成面積が拡がることで、タッチセンサ以外の機能を含む複数機能を有することもできる。
また、絶縁体基材12の付き合わせた部分121,122を固着したとしても、筒状を維持できるものの、突き合わされた部分121,122が線で接するため、その線状部分121,122を支点として変形する。すなわち突き合わされた部分121,122から筒の中心を通る径方向に延びるように歪むため(図20(b)参照)、やはり加工形状を維持できない。
さらに、筒の径が小さい場合には、このスプリングバックによってプリント基板14を筒状に成形すること自体が難しくなる。
また、成形品20の穴部21に筒状プリント基板11を挿入、設置できたとしても、筒状プリント基板11が加工形状を維持できていないので、筒状プリント基板11が正確に機能しなくなる恐れがある。例えば、筒状プリント基板11をタッチセンサとして機能させる場合、成形品20の穴部21内壁との間に部分的に隙間ができて、部分的に感度が低くなる。
なお、プリント基板の重複領域は、巻き方向で拡がる程、上記効果が向上する。
また、プリント基板は1周半以上巻かれて筒状となっていてもよい。さらに、プリント基板は2周以上巻かれて筒状となっていてもよい。
なお、プリント基板の重複領域は、巻き方向で拡がる程、上記効果が向上する。
なお、この導体パターン非形成領域を巻き方向で導体パターン形成領域より中心側で隣接しているように設けることができる。また、導体パターン非形成領域を巻き方向で導体パターン形成領域より外側で隣接しているように設けることもできる。さらに、導体パターン非形成領域を巻き方向で導体パターン形成領域より中心側および外側でそれぞれ隣接しているように設けることもできる。
また、導体パターン非形成領域を巻き方向で導体パターン形成領域より外側で隣接しているように設ける場合には、導体パターン非形成領域が保護層としても機能する。
また、1つの態様として、螺旋状に巻かれて筒状になっているプリント基板の導体パターンは筒状のプリント基板の軸方向に対して平行に延びてプリント基板の少なくとも一方の端部に達する接続配線を有し、接続配線に沿うようにして一方の端部から他方の端部へ向かう少なくとも2本の切込を有していると好適である。
また、プリント基板一体成形品は、筒状部分を有する筐体を構成する成形品と、当該成形品の筒状部分における穴部の内壁に一体化された、上記の各態様のうち切込を有する筒状プリント基板とを備えていてもよい。
本発明に係る筒状プリント基板の実施形態について、図面を参照して説明する。本実施形態に係る筒状プリント基板は、ウェアラブル機器や携帯ゲーム機器等の電子機器に備えられ、タッチセンサ、圧力センサ、アンテナ、ヒーター、ケーブルハーネスなどとして機能する。本実施形態では、電子機器の一種としてのウェアラブル機器(イヤホン)に搭載されたタッチセンサとして機能する筒状プリント基板を例として説明する。
図1は、本発明に係る筒状プリント基板の一実施形態を示す斜視図である。図2は、図1の筒状プリント基板を展開したプリント基板を示す斜視図である。
本実施形態の筒状プリント基板1は、図1に示すように、絶縁体基材2と、絶縁体基材2上に形成されたタッチセンサ部を構成する導体パターン3とを備えたプリント基板4であって、プリント基板4が1周を超えて巻かれて筒状となっている。図1に示す筒状プリント基板1では、巻きは2周である。
なお、本明細書においては、図面が見やすいように、プリント基板4の重複部分に絶縁体基材2の厚み相当の隙間を開けて描いているが、隙間なく密着していても構わない。
また、遠隔コントローラ204が筒状プリント基板1の内側に操作表示用の照明やディスプレイを配置する場合には、センサ電極31に透明性に優れた材料を用いて構成されていることが好ましい。このような要求を満足する材料としては、例えば酸化スズ、酸化インジウム、酸化アンチモン、酸化亜鉛、酸化カドミウム、およびITO(Indium Tin Oxide)等の金属酸化物等が例示される。また、伸びが必要な場合には、銀ナノワイヤー、カーボンナノチューブのほか、PEDOTなどの導電性ポリマー等も用いることができる。また、センサ電極31は、上記した金属を用いたメッシュ電極であってもよい。メッシュ電極は、細線で構成される網目模様又は格子模様の形状を有する。
センサ電極31が、これらの材料を用いて構成された導電膜である場合、その厚みは、例えば5nm〜10000nmとすることができる。
巻き加工の方法は、公知の方法を用いることができる。例えば、展開された状態、すなわちフラットなプリント基板4を、その絶縁体基材2の軟化点以下(一般には軟化点より10〜20℃以下)に加熱した後、棒状の治具に巻きつけた後、冷却して取り出す。
すなわち、2周に巻かれたプリント基板4のうち、外側の1周が導体パターン形成領域4Aであり、内側の1周が導体パターン非形成領域4Bである。
このように、タッチセンサ機能に寄与していない導体パターン非形成領域4Bが1周巻かれていることにより、筒状プリント基板1の強度が増し、外力が加わっても筒状プリント基板1が容易に潰れない。したがって、タッチセンサ機能の信頼性が高くなる。
図3は、本発明に係るプリント基板一体成形品の一実施形態を示す斜視図である。図4は、図3のプリント基板一体成形品のAA断面を示す断面図である。
本実施形態の筒状プリント基板1は、図3および図4に示すように、イヤホン200の部品である遠隔コントローラ204の筐体を構成する成形品20と一体化されてプリント基板一体成形品40となる。なお、図3および図4中、筒状プリント基板1は、見やすいように簡略化して描いている。
また、筒状プリント基板1の加工形状が維持されているので、成形品20の内壁21aとの間に部分的に不要な隙間ができず、筒状プリント基板1が正確に機能する。
そのため、プリント基板一体成形品40の内部スペースを広く使うことができ、その内部スペースに他の部品を収納できる。また、この他の部品を収納する際に、筒状プリント基板1に引っ掛かることもない。
第1実施形態では、筒状プリント基板1として、タッチセンサ機能としてのみ働く単機能の導体パターン3を備えた構成を例として説明した。
しかし、本発明の実施形態は、これに限定されない。例えば、図6に示すように、プリント基板1が、第1の機能を有する導体パターン3が形成されている第1機能領域3Aと、巻き方向で第1機能領域3Aに隣接し、第2の機能を有する導体パターン3が形成されている第2機能領域3Bとを有していてもよい。なお、これら第1機能領域3Aと第2機能領域3Bとは、重複している。
図6に示すプリント基板1では、2周に巻かれたプリント基板4のうち、外側の1周が第1機能領域3Aであり、内側の1周が第2機能領域3Bである。異なる機能としては、例えば、第1機能領域3Aがタッチセンサ機能であるのに対して、第2機能領域3BがIoT向けアンテナ機能である。
なお、パターンアンテナは、他のパターンであってもよい。
その他の点については、第1実施形態と同様であるので、説明を省略する。
以下に、本発明に係る筒状プリント基板1のその他の実施形態について説明する。なお、以下のそれぞれの実施形態で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することも可能である。
例えば、図7及び図8に示すように、導体パターン非形成領域4Bを巻き方向で導体パターン形成領域4Aより外側で隣接しているように設けてもよい。また、導体パターン非形成領域4Bを巻き方向で導体パターン形成領域4Aより中心側および外側でそれぞれ隣接しているように設けてもよい。
これらの構成によれば、外側の導体パターン非形成領域4Bが保護層としても機能する。
例えば、図9に示ように、プリント基板4の重複領域のうち少なくとも外側端部4Eが固着されていてもよい。
この構成によれば、筒状に巻かれた絶縁体基材2にその剛性によって元に戻ろうとする力が働いたとしても、プリント基板4の重複領域における固着によって巻き加工の戻りがより確実に抑制される。
固着の方法としては、接着剤60を用いる方法のほか、レーザー熱融着法、超音波融着法などの公知の技術を用いることができる。
例えば、図10に示すように、筒状に巻かれたプリント基板の径が、筒の両端で異なる円錐台状であってもよい。この場合、円錐又は円錐台状の治具を用いて、巻き加工を行なう。
例えば、図11に示すように、筒状プリント基板1が、巻きの一番外側の領域が成形品20の上に貼合されるように一体化されていてもよい。図中、60は接着剤である。
なお、筒状プリント基板1の加工形状が維持されているので、貼合をする際に、筒状プリント基板1の外形形状と成形品20の穴部21形状とが合致し、その結果として、成形品20の穴部21に筒状プリント基板1を挿入、設置することが容易である。
例えば、タッチセンサ、圧力センサ、IoT向けアンテナ、ヒーター、LED回路、ケーブルハーネスなどの各種機能のうちから、少なくとも1以上を組み合わせてもよい。また、これら以外の機能を組み合わせてもよい。
例えば、図12に示すように、絶縁体基材2の巻き方向と直交する方向に部分的に延ばして屈曲可能な延長接続片2aとするとともに、この延長接続片2a上にセンサ配線32などの接続配線を伸ばすことでプリント基板4にFPC部分4Cを形成して、FPC一体型の筒状プリント基板1としてもよい。
この構成によれば、プリント基板4本体とFPC部分4Cの絶縁体基材を一体とすることで、別途FPCを用意して接続することが不要となり、部品点数の削減を図ることができる。
例えば、図13に示すように、筒状プリント基板1の端面外形形状は、四角形や三角形、その他の多角形であってもよい。また、筒状プリント基板1の端面外形形状は、例えば楕円形や長方形などのように、縦横の寸法が異なっていてもよい。
例えば、プリント基板一体成形品40が、筒状プリント基板1の端部において外周面を成形品20から露出させていてもよい。筒状プリント基板1の露出させる端部は、一端のみでもよいし(図14参照)、両端とも露出させていてもよい。
この構成によれば、筒状プリント基板1の外周面に設けられている配線、例えばセンサ配線32の接続端部32aを成形品20より露出できるので、図示しない別部材であるFPCとの接続が容易である。
なお、上記(6)で述べたFPC一体型の筒状プリント基板1の場合は、FPC部分4Cを成形品20より露出させるようにしてもよい。
この構成によれば、筒状プリント基板1の配線の形成位置などを外部から確認できる。したがって、成形品20と筒状プリント基板1との円周方向の位置ズレ不良などを発見することが容易である。
具体的には、先ず、図15(a)および図15(b)に示すように、筒状プリント基板1を棒状のインサートピン55に被せて所定位置に配置する。次に、成形品20の内壁21aに対応する上下に分割された成形用金型50を用い、当該成形用金型50の間に筒状プリント基板1を嵌めたインサートピン55を配置し、図15(c)に示すように、成形用金型50を型締めする。このとき、筒状プリント基板1の一端及びインサートピン55の両端は、キャビティ52内の外側にまで存在する。その後、キャビティ52内に溶融樹脂53を射出して成形品20を成形すると同時に、筒状プリント基板1を成形品20の内壁21aに一体化する(図14参照)。
例えば、プリント基板4が導体パターン3の形成されている面を中心側にして巻かれていてもよい。
また、プリント基板4は、絶縁体基材2の両面に導体パターン3がそれぞれ形成されていてもよい。また、プリント基板4は、片面に導体パターン3が形成された絶縁体基材2を2枚積層したものであってもよい。積層の仕方は、絶縁体基材どうしを合わせるように積層してもよいし、一方のプリント基板の絶縁体基材と他方のプリント基板の導体パターン3とを合わせるように積層してもよい。
これらの場合、いずれかの面の導体パターン3は絶縁層で被覆されるのが好ましい。絶縁層としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリイミド等の絶縁フィルムをラミネートすることができる。また、絶縁層としては、インキ塗膜であってもよい。
第1実施形態では、矩形状のプリント基板4が1周を超えて巻かれて筒状になっている構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態は、これに限定されない。
例えば、図21(a)に示すように、プリント基板4が螺旋状に巻かれて筒状となっており、プリント基板4は重複領域を有さず、プリント基板4の突合部7が固着されている筒状プリント基板1であってもよい。図21(a)の筒状プリント基板1は、展開された状態においては、平行四辺形状である(図21(b)参照)。図21(b)に示す巻き方向に沿って、導体パターン3が巻きの外側にくるようにして螺旋状に巻くことによって、図21(a)のような筒状プリント基板1となる。
第1実施形態から第3実施形態は、プリント基板4が1周を超えて巻かれ、または螺旋状に巻かれて筒状となっている構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態は、これに限定されない。
例えば、図22(a)に示すように、プリント基板4が1周を超えて巻かれて筒状となっており、導体パターン3は筒状のプリント基板の軸方向に対して平行に延びてプリント基板4の少なくとも一方の端部に達する接続配線35を有し、接続配線35に沿うようにして一方の端部から他方の端部へ向かう少なくとも1本の切込10を有していてもよい。図22(a)では、プリント基板4は2周に巻かれている。
(11)第3実施形態では、重複領域を有さない筒状プリント基板1を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。
例えば、図29に示すように、筒状プリント基板1は重複領域8を有し、巻きの一番外側の端部9が固着されているものであってもよい。巻きの一番外側の端部9は、言い換えると、一番内側から巻いていったときに巻き終わりになる部分である。図29では、左側に巻き始め(一番内側)があり、右側に巻き終わり(一番外側)がある。
この構成によれば、プリント基板4が重複領域8において摩擦力を生じ、巻きの一番外側の端部9が固着されているため、巻き加工の戻りが抑制される。また、単に1周巻いて突合部を固着した場合と比べて、筒形状が歪みにくい。したがって、筒形状を維持することができる。また、形状を維持できるため、電気特性が安定する。
例えば、図30(a)に示すように、筒状プリント基板1およびプリント基板一体成形品40の中央部分が膨らんだ形状であってもよい。また、図30(b)に示すように、中央部分がへこんだ形状であってもよい。また、図30(c)に示すように、曲がった形状であってもよい。
例えば、図31(a)(b)に示すように、筒状プリント基板1の少なくとも一端において、筒状プリント基板1の外周面が成形品20から露出され、露出された外周面は、接続配線35が形成された領域35aと領域に沿うように成形品の端部20aを超えて形成されている少なくとも1本の切込10とを有し、露出していない外周面のうち切込10が形成された領域は成形品20に接着されていないプリント基板一体成形品40であってもよい。筒状プリント基板1の露出させる端部は、一端のみでもよいし、両端でもよい。
この構成によれば、切込10が成形品の端部20aを超えて形成されており、露出していない外周面のうち切込10が形成された領域は成形品20に接着していない。つまり、成形品の端部20aから接着剤の端部までの領域が、成形品との非接着領域1aである。プリント基板一体成形品40は、非接着領域1aを有するため、接続配線が形成された領域35aのプリント基板を、非接着部分の長さの分だけさらに曲げることができる(図32参照)。したがって、接続配線を外部接続する際の自由度がより高くなる。
例えば、図35に示すように、2枚のプリント基板4,4´がそれぞれ螺旋状に巻かれて筒状になった筒状プリント基板1であってもよい。なお、2枚のプリント基板は突合部7で固着されている。
例えば、図36に示すように、長方形のプリント基板4を用いてもよい。巻き方向に対して、0度より大きく90度未満の角度をつけてプリント基板4を配置し、巻き方向に巻くことにより、螺旋状に巻かれた筒状プリント基板1を得ることができる。
例えば、図37に示すように、巻きの一番内側と外側の両方に切込を有していてもよい。巻きの一番内側が第1機能領域3A、巻きの一番外側が第2機能領域3Bであってもよい。また、図38(a)に示すように、巻きの内側とその外側とにかけて連続した切込を有していてもよい。図38(a)の筒状プリント基板1は、内側の接続配線が形成された領域35aを筒状プリント基板1の内側に折り曲げ、外側の接続配線が形成された領域35aを筒状プリント基板1の外側に折り曲げることができる(図38(b)参照)。したがって、接続配線を外部接続する際の自由度がより高くなる。
例えば、図39(a)に示すように、複数の接続配線どうしの間に切込10を有していてもよい。この構成によれば、切込によって、接続配線1本1本を自由に折り曲げることができる。したがって、接続配線を外部接続する際の自由度がより高くなる。
また、例えば、図39(b)に示すように、接続配線を両脇から挟むようにして形成された2本の切込10と、2本の切込の間であり、かつ接続配線どうしの間に形成された切れ目15とを有していてもよい。切れ目15は、切込10とは異なり、筒状プリント基板1の端部までは達していない。言い換えると、切れ目15は、筒状プリント基板1の端部から所定の距離を空けて形成されている。この構成によれば、切れ目によって、接続配線が形成された領域35aを折り曲げやすくなる。
1a :非接着領域
2,12 :絶縁体基材
2a :延長接続片
3,13 :導体パターン
3A :第1機能領域
3B :第2機能領域
4,4´,14:プリント基板
4A :導体パターン形成領域
4B :導体パターン非形成領域
4C :FPC部分
7 :突合部
8 :重複領域
9 :巻きの一番外側の端部
10 :切込
15 :切れ目
20 :成形品
20a :成形品の端部
21 :穴部
21a :内壁
30 :入力
31 :センサ電極
32 :センサ配線
33 :グランド部
34 :アンテナ素子部
35 :接続配線
35a :接続配線が形成された領域
40 :プリント基板一体成形品
50 :成形用金型
51 :コア
52 :キャビティ
55 :インサートピン
56 :電子部品収納空間
60 :接着剤
70 :電子部品
200 :イヤホン
201 :イヤピース
202 :ワイヤ
203 :プラグ
204 :遠隔コントローラ
234 :タッチセンサ
Claims (24)
- 絶縁体基材と、前記絶縁体基材上に形成された導体パターンとを備えたプリント基板であって、前記プリント基板が重複して巻かれて筒状となっている、筒状プリント基板。
- 前記プリント基板が矩形状であり、前記プリント基板の一辺に平行な方向に1周を超えて、かつ前記方向に直交する方向全体で重複して巻かれて筒状となっている、筒状プリント基板。
- 前記プリント基板が1周半以上巻かれて筒状となっている、請求項2の筒状プリント基板。
- 前記プリント基板が2周以上巻かれて筒状となっている、請求項2の筒状プリント基板。
- 前記プリント基板が、導体パターン形成領域と、巻き方向で前記導体パターン形成領域に隣接し、1周以上巻かれた導体パターン非形成領域とを有している、請求項3又は請求項4の筒状プリント基板。
- 前記導体パターン非形成領域が、巻き方向で導体パターン形成領域より中心側で隣接している、請求項5の筒状プリント基板。
- 前記導体パターン非形成領域が、巻き方向で導体パターン形成領域より外側で隣接している、請求項5の筒状プリント基板。
- 前記プリント基板が、第1の機能を有する導体パターンが形成されている第1機能領域と、巻き方向で第1機能領域に隣接し、第2の機能を有する導体パターンが形成されている第2機能領域とを有しており、第1機能領域と第2機能領域とが重複している、請求項3又は請求項4の筒状プリント基板。
- 前記プリント基板の重複領域のうち少なくとも外側端部が固着されている、請求項1〜8のいずれかの筒状プリント基板。
- 絶縁体基材と、前記絶縁体基材上に形成された導体パターンとを備えたプリント基板であって、前記プリント基板が螺旋状に巻かれて筒状となっており、前記プリント基板は重複領域を有さず、前記プリント基板の突合部が固着されている、筒状プリント基板。
- 前記プリント基板が螺旋状に巻かれて筒状となっており、前記プリント基板は重複領域を有し、前記プリント基板の巻きの一番外側の端部が固着されている、請求項1の筒状プリント基板。
- 前記導体パターンは筒状の前記プリント基板の軸方向に対して平行に延びて前記プリント基板の少なくとも一方の端部に達する接続配線を有し、前記接続配線に沿うようにして前記一方の端部から他方の端部へ向かう少なくとも1本の切込を有している、請求項1〜9のいずれかの筒状プリント基板。
- 前記導体パターンは筒状の前記プリント基板の軸方向に対して平行に延びて前記プリント基板の少なくとも一方の端部に達する接続配線を有し、前記接続配線に沿うようにして前記一方の端部から他方の端部へ向かう少なくとも2本の切込を有している、請求項10又は請求項11の筒状プリント基板。
- 筒状の前記プリント基板は少なくとも巻きの一番内側に前記接続配線を有し、前記接続配線を有する領域が前記プリント基板の内側に折り曲げられている、請求項12又は請求項13の筒状プリント基板。
- 前記筒状形状が、円柱状である、請求項1〜14のいずれかの筒状プリント基板。
- 前記筒状形状が、円錐台状である、請求項1〜14のいずれかの筒状プリント基板。
- 筒状部分を有する筐体を構成する成形品と、当該成形品の筒状部分における穴部の内壁に一体化された請求項1〜11のいずれかの筒状プリント基板とを備えている、プリント基板一体成形品。
- 筒状部分を有する筐体を構成する成形品と、当該成形品の筒状部分における穴部の内壁に一体化された請求項12〜14のいずれかの筒状プリント基板とを備えている、プリント基板一体成形品。
- 前記筒状プリント基板が、巻きの一番外側の領域が前記成形品の上に貼合されるように一体化されている、請求項17のプリント基板一体成形品。
- 前記筒状プリント基板が、巻きの一番外側の領域が前記成形品の上に貼合されるように一体化され、前記接続配線が形成された領域は前記成形品と貼合されていない、請求項18のプリント基板一体成形品。
- 前記筒状プリント基板が、少なくとも巻きの一番外側の領域が前記成形品表面に埋設されるように一体化されている、請求項17のプリント基板一体成形品。
- 前記筒状プリント基板が、少なくとも巻きの一番外側の領域が前記成形品表面に埋設されるように一体化され、前記接続配線が形成された領域は前記成形品に接着されていない、請求項18のプリント基板一体成形品。
- 前記筒状プリント基板の少なくとも一端において、前記筒状プリント基板の外周面を成形品から露出させている、請求項17〜22のいずれかのプリント基板一体成形品。
- 前記筒状プリント基板の少なくとも一端において、前記筒状プリント基板の外周面が前記成形品から露出され、露出された前記外周面は、前記接続配線が形成された領域と前記領域に沿うように前記成形品の端部を超えて形成されている少なくとも1本の切込とを有し、露出していない前記外周面のうち前記切込が形成された領域は前記成形品に接着されていない、請求項20又は請求項22のプリント基板一体成形品。
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