JP4072169B2 - フレキシブル印刷回路基板 - Google Patents

Description

本発明は、電子機器の本体と該本体に対して回動自在な部材との間で電気的信号の送受信を行う際に用いられるフレキシブル印刷回路基板に関する。

フレキシブル印刷回路基板とは、フレキシブルなプラスチック材質の薄板に微細な回路が印刷され遊動可能な印刷回路である。フレキシブル印刷回路基板は、電子製品の小型化、軽量化及び複雑化に伴い開発されたものである。このようなフレキシブル印刷回路基板は、高密度配線および３次元配線が可能であって、繰り返して折り畳んでもフレキシブル印刷回路基板自体の破損や配線の切断等がなく耐久性に優れている。さらに、フレキシブル印刷回路基板は、電子製品を組み立てる際の電子製品への取り付けが簡単であるため、カメラ、コンピュータ、コンピュータ用周辺機器、携帯電話、ビデオ／オーディオ機器、カムコーダー、プリンター、ＤＶＤ、ＴＦＴ、ＬＣＤ、衛星装備、軍事装備、医療装備等で幅広く使用されている。

図１は、一般のフレキシブル印刷回路基板を携帯電話に適用した例を示している。図１の携帯電話１は、本体２とフォルダ３とがヒンジ４により折り畳み可能に結合された構成を有している。フレキシブル印刷回路基板１０は、前記本体２内に収容されているメイン基板５とフォルダ３内に収容されており表示装置を動作させるための補助基板６とを送受信可能に連結している。
特開平３−２２０７８７号公報 韓国特開１９９７−０１４４８６号公報

図２に示したように、フレキシブル印刷回路基板１０は、メイン基板５に連結されている一端部１１と補助基板６に連結されている他端部１２とを有し、一端部１１と他端部１２との間にはヒンジ４に収容される少なくとも１つの水平部１３が存する。一端部１１及び他端部１２は水平部１３に対しほぼ垂直である。
上述したようなフレキシブル印刷回路基板１０により携帯電話本体２のフォルダ３は繰り返し回動して開閉させることが可能となり、またメイン基板５と補助基板６との間の円滑な送受信が可能になる。

上述したような携帯電話本体２のフォルダ３が回動し開閉する際、フレキシブル印刷回路基板１０には反復的な曲げ変形及び捩れ変形が同時に生じる。具体的には、フレキシブル印刷回路基板１０の水平部１３では捩れ変形が生じ、水平部１３に対してほぼ垂直である一端部１１及び他端部１２では曲げ変形が生じる。一般に、フレキシブル印刷回路基板１０は曲げ変形に対する信頼性は優れているが、捩れ変形に対する信頼性は曲げ変形ほどではない。

水平部１３の捩れ変形時には、曲げ変形が生じた一端部１１及び他端部１２が元の長さよりも更に延びるため引っ張り変形が生じて応力が発生する。このような引っ張りによる応力は繰り返されることにより疲労破壊を引き起こし、フレキシブル印刷回路基板１０における微細回路の断線やフレキシブル印刷回路基板１０の損傷が生じるおそれがある。
上述したような反復的な引っ張り応力によるフレキシブル印刷回路基板１０の微細回路の断線及びフレキシブル印刷回路１０自体の損傷を防止するために、従来ではフレキシブル印刷回路基板１０の水平部１３の長手方向の長さを、捩れ変形を考慮して必要とされる長手方向の長さより長くすることにより引っ張り変形による影響の最小化を図っていた。しかし、この場合、フレキシブル印刷回路基板１０の水平部１３の長手方向の長さが長くなるのに伴い水平部１３の長手がたれてしまう。結果、水平部１３の長手がヒンジ４の内壁と接触して摩擦され、水平部１３の長手及びヒンジ４の内壁には磨耗が生じてしまう。

そこで、本発明は、フレキシブル印刷回路基板における水平部１３の長手を必要以上に長くすることなく反復的な捩れ変形が生じても高い信頼性を有するフレキシブル印刷回路基板を提供することにある。

前記課題を解決するために、発明１は、第１部材と前記第１部材に対し動作可能な第２部材とを備えた電子機器において、前記第１部材と前記第２部材とを連結するフレキシブル印刷回路基板であって、フレキシブルな絶縁性材質であって、前記電子機器に信号を伝送する微細回路が印刷された薄板で形成された主体部分を含み、前記薄板の長手方向における縁部は、前記薄板の長手方向における中央部分よりも長く、前記薄板の両縁部には、前記フレキシブル印刷回路基板が捩れる場合に伸長する屈曲部が形成されていることを特徴とするフレキシブル印刷回路基板を提供する。

これにより、フレキシブル印刷回路基板の寿命を増加させ、かつフレキシブル印刷回路基板を用いている電子機器の品質及び信頼性が向上することができる。また、屈曲部は、捩れ変形時に伸びるため、フレキシブル印刷回路基板の両側縁部は引っ張り変形を生じない。従って、フレキシブル印刷回路基板の長さを必要以上に長くしないで済む。また捩れ時には、フレキシブル印刷回路の両側縁部の引っ張り変形を最小化できる。
発明２は、前記発明１において、前記薄板の長手方向の両縁部の長さは、前記フレキシブル印刷回路基板が捩れて伸長された場合の長さに基づいて調節されていることを特徴とするフレキシブル印刷回路基板を提供する。

これにより、捩れによるフレキシブル印刷回路基板の縁部応力を減少させるために、例えば携帯電話のヒンジに使用されるフレキシブル印刷回路基板の長手方向の長さを必要以上に長くする必要がなくなり、フレキシブル印刷回路基板の摩耗等の不良を抑えることができる。

発明３は、前記発明１において、前記薄板の長手方向の両縁部の長さは、前記フレキシブル印刷回路板の幅及び捩れ角度に基づいて調節されていることを特徴とするフレキシブル印刷回路基板。
発明４は、前記発明１において、前記屈曲部のそれぞれは、波状であることを特徴とするフレキシブル印刷回路基板を提供する。

これにより、フレキシブル印刷回路基板のフォルダがどのように変形しても、フレキシブル印刷回路基板２０には反復的な引っ張り変形が生じない。

発明５は、発明４において、前記屈曲部は、前記薄板の長手方向において前記両縁部の表面が波状の凹凸パターンを有するように前記両縁部に形成されていて、前記両縁部の波状の凹凸パターンは、前記薄板の長手方向において互いに同じピッチを有し、前記両縁部の波状の凹凸パターンのピッチは、前記薄板の長手方向に略１／２ずれていることを特徴とするフレキシブル印刷回路基板を提供する。

また、前記課題を解決するために、発明６は、メイン基板を収容している携帯電話の本体と、前記本体に対して回動開閉可能にヒンジ結合し、表示装置を動作させる補助基板を収容しているフォルダと、を備える携帯電話において、前記メイン基板と前記補助基板とを連結している携帯電話用のフレキシブル印刷回路基板であって、フレキシブルな絶縁性材質であって、信号を伝送する微細回路が印刷されている薄板で形成された主体部分と、前記メイン基板に連結されている一端部と、前記補助基板に連結されている他端部と、前記一端部と前記他端部との間に位置しており前記ヒンジに収容されている水平部と、を含み、前記水平部の長手方向における両縁部は、前記水平部の長手方向における中央部分よりも長く、前記水平部の長手方向に沿う両縁部には、前記フォルダが前記本体に対して回動する場合に伸長される屈曲部がそれぞれ形成されていることを特徴とする携帯電話用のフレキシブル印刷回路基板を提供する。

これにより、フレキシブル印刷回路基板の寿命を増加させ、かつフレキシブル印刷回路基板を用いている電子機器の品質及び信頼性が向上することができる。また、屈曲部は、捩れ変形時に伸びるため、フレキシブル印刷回路基板の両側縁部は引っ張り変形を生じない。従って、フレキシブル印刷回路基板の長さを必要以上に長くしないで済む。また捩れ時には、フレキシブル印刷回路の両側縁部の引っ張り変形を最小化できる。

さらに、フレキシブル印刷回路基板の両側縁部には引っ張り変形は生じず多少の曲げ変形のみが起こる。フレキシブル印刷回路基板は基本的に曲げ変形については高い信頼性を有していることから、捩れ変形に対する信頼性のみを確保すればその寿命は大幅に増大する。

発明７は、前記発明６において、前記水平部の長手方向における両縁部の長さは、前記フレキシブル印刷回路基板が捩れて伸長された場合の長さに基づいて調節されていることを特徴とする携帯電話用のフレキシブル印刷回路基板を提供する。
これにより、捩れによるフレキシブル印刷回路基板の縁部応力を減少させるために、例えば携帯電話のヒンジに私用されるフレキシブル印刷回路基板の長手方向の長さを必要以上に長くする必要がなくなり、フレキシブル印刷回路基板の摩耗等の不良を抑えることができる。

発明８は、前記発明７において、前記屈曲部は、前記水平部の長手方向において前記両縁部の表面が波状の凹凸パターンを有するように前記両縁部に形成されていて、前記両縁部の波状の凹凸パターンは、前記水平部の長手方向において互いに同じピッチを有し、前記両縁部の波状の凹凸パターンのピッチは前記水平部の長手方向に略１／２ずれていることを特徴とする、携帯電話用のフレキシブル印刷回路基板を提供する。
これにより、フレキシブル印刷回路基板のフォルダがどのように変形しても、フレキシブル印刷回路基板には反復的な引っ張り変形が生じない。

本発明によると、フレキシブル印刷回路基板の寿命を増加させ、かつフレキシブル印刷回路基板を用いている電子機器の品質及び信頼性が向上することができる。
また、フレキシブル印刷回路基板の磨耗等の不良を抑えることができる。

以下より、添付の図面に基づいて本発明の好適な実施形態を詳述する。
＜フレキシブル印刷回路基板＞
図３は、本発明の一実施形態に係るフレキシブル印刷回路基板の要部を抜粋して拡大した図である。図４Ａ、図４Ｂ及び図４Ｃは、図３の平面図、正面図及び側面図である。
本発明に係るフレキシブル印刷回路基板２０は、対向する縁部の両側（以下、両側縁部という）には捩れ変形が生じた際に伸びる屈曲部２１、２１'が形成されている。屈曲部２１、２１'は波形に形成されることが好ましい。また、両側の屈曲部２１、２１'は、フレキシブル印刷回路基板をその側面や正面から見た場合に対称構造をなしていることが好ましい。即ち、屈曲部２１、２１’の波形は、図４Ｂ及び４Ｃに示すようにフレキシブル印刷回路基板の側面や正面から見た場合に互いに対称である。また、屈曲部２１、２１’は、フレキシブル印刷回路基板２０の薄板の長手方向において両縁部の表面が波状の凹凸パターンを有するように両縁部に形成されている。その屈曲部の波状の形状は、両縁部において同一である。そして両縁部の波状の凹凸パターンは、薄板の長手方向において互いに同じピッチを有し、両縁部の波状の凹凸パターンのピッチは、薄板の長手方向に略１／２ずれている。

屈曲部２１、２１'はフレキシブル印刷回路基板２０の両側縁部の長手方向の長さをその中心の長手方向の長さより長く設定するための形状の一例を示したものであって、図示した屈曲部の構造に限定されることはなく、フレキシブル印刷回路基板２０の両側縁部の長手方向の長さをその中心部の長手方向の長さより長くする構造であればどのような形状であってもよい。

屈曲部２１、２１'は、捩れ変形時に伸びるため、フレキシブル印刷回路基板２０の両側縁部は引っ張り変形を生じない。従って、フレキシブル印刷回路基板の長さを必要以上に長くしないで済む。また捩れ時には、フレキシブル印刷回路２０の両側縁部の引っ張り変形を最小化できる。
上述のように、フレキシブル印刷回路基板２０の両側縁部の長手方向の長さがその中心部の長手方向の長さより長く形成されることにより、捩れ変形時には両側縁部の長手は引っ張られるのではなく伸びる。従って、フレキシブル印刷回路基板２０の両側縁部には引っ張り変形は生じず多少の曲げ変形のみが起こる。すでに述べたように、フレキシブル印刷回路基板は基本的に曲げ変形については高い信頼性を有していることから、捩れ変形に対する信頼性のみを確保すればその寿命は大幅に増大する。

フレキシブル印刷回路基板２０の両側縁部の長手方向の長さは、フレキシブル印刷回路基板２０の捩れ時に引っ張り変形される方向の長さを考慮して決定されることが好ましい。しかし、フレキシブル印刷回路基板２０の両側縁部の長手は、フレキシブル印刷回路基板２０の幅及び捩れ角度等により異なるので、幅及び捩れ角度を考えて実験的および／または数式を用いて決定することが好ましい。

一方、詳細には図示してないが、前述したフレキシブル印刷回路基板２０は、フレキシブルなプラスチックのような絶縁性材質の薄板に電気的な信号を伝達するための微細回路が印刷されている。但し、本発明に係るフレキシブル印刷回路基板２０は、その両側縁部にその部分の長手方向の長さを中心部の長手方向の長さより長くして捩れ変形する際、縁部に引っ張り変形が生じないようにするための屈曲部２１、２１'が形成されていることを特徴とする。

屈曲部２１、２１'は、フレキシブル印刷回路基板２０を製造する工程の１つである熱圧着工程において、金型に屈曲部２１、２１'と対応する凹凸形状を加工して熱圧着と同時に形成することができる。即ち、新たな工程を追加せずに既存のフレキシブル印刷回路基板の製造工程において熱圧着用金型の構造のみを変えることで簡単に形成することができる。

＜フレキシブル印刷回路基板を携帯電話に用いる例＞
図５は、携帯電話用として用いられる本発明に係るフレキシブル印刷回路基板２０を示した図である。以下より、本発明に係る携帯電話用のフレキシブル印刷回路基板２０について、図５を用いて詳述する。ここで、本発明に係るフレキシブル印刷回路基板２０を用いる携帯電話の構成は図１と同様である。即ち、携帯電話１は、本体２及びフォルダ３がヒンジ４により折り畳み可能に結合されている。本体２にはメイン基板５が収容され、フォルダ３には表示装置を動作させる補助基板６が収容されている。

図５のフレキシブル印刷回路基板２０は、メイン基板５と連結される一端部１１と、補助基板６と連結される他端部１２とを有し、一端部１１と他端部１２との間にはヒンジ４に収容される少なくとも１つの水平部１３が存する。一端部１１及び他端部１２は水平部１３に対してほぼ垂直である。
さらに、水平部１３には、その両側の縁部にフォルダ３の回動開閉動作に伴う捩れ変形時に伸びる屈曲部２１、２１'がそれぞれ形成されている。屈曲部２１、２１'の構造及び作用は既に述べたものと同一であるので説明は省略する。

一方、本実施形態では、フレキシブル印刷回路基板２０の水平部１３に屈曲部２１、２１'が形成されたフォルダ型の携帯電話を図示したが、これに限定されることはない。例えば、カメラ機能を備えた携帯電話であって、フォルダ３が本体に対して開閉し、さらにフォルダ３が他の方向へと回動するような回動構造を有する携帯電話に本発明のフレキシブル印刷回路基板２０を用いてもおい。この場合は、屈曲部２１、２１’は、フレキシブル印刷回路基板２０の水平部１３のみに形成されるだけではなく垂直部にも形成するとよい。すると、フレキシブル印刷回路基板２０のフォルダ３がどのように変形しても、フレキシブル印刷回路基板２０には反復的な引っ張り変形が生じない。

＜フレキシブル印刷回路基板のシミュレーション＞
図６Ａは従来のフレキシブル印刷回路基板のシミュレーション結果である。図６Ｂは、本発明に係るフレキシブル印刷回路基板のシミュレーションの結果である。両者ともにＬＳ−Ｄｙｎａという解釈ソフトウェアを用いて、フレキシブル印刷回路基板の一方を固定した状態で他方を１８０°回転させたときにフレキシブル印刷回路基板の縁部から生じる主応力値を測定した。シミュレーションの結果、従来には主応力値が１５５Ｍｐａであったが、本発明の場合は主応力値が９０Ｍｐａであった。

図６Ｃは主応力（σ）と繰り返し捩れ回数（Ｎ）との関係を表したグラフである。縦軸の主応力（σ）が高いほど横軸の繰り返し捩れ回数（Ｎ）は減少し、主応力（σ）が小さいほど繰り返し捩れ回数（Ｎ）は増加している。従って、従来の１５５Ｍｐａの主応力に比べて本発明の９０Ｍｐａの主応力の場合は繰り返し変形の回数（Ｎ）を増加させることができる。尚、前述した繰り返し回数（Ｎ）は携帯電話の本体に対するフォルダの開閉回数のことをいう。即ち、携帯端末のフォルダを開閉する回数が多くても、本発明のフレキシブル印刷回路にかかる応力は従来例のフレキシブ印刷回路基板にかかる応力の方が、１回あたりの応力値が低い。従って、本発明のフレキシブル印刷回路基板は、従来例のフレキシブル印刷回路基板よりも耐久性が高い。

以上、図面に基づいて本発明の好適な実施形態を図示および説明してきたが、本発明の保護範囲は、前述の実施形態に限定するものではなく、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物にまで及ぶものである。

本発明に係るフレキシブル印刷回路基板は繰り返し捩れ変形に対して高い信頼性を有しており損傷を受にくい。従って、本発明のフレキシブル印刷回路基板は、携帯電話、カメラ、コンピュータ、コンピュータ用周辺機器、ビデオ／オーディオ機器、カムコーダー、プリンター、ＤＶＤ、ＴＦＴ、ＬＣＤ、衛星装備、軍事装備、医療装備等の電子機器に幅広く使用することができる。フレキシブル印刷回路基板をこれらの電子機器に使用することにより、電子機器の信頼性を向上させることができる。

一般のフレキシブル印刷回路基板の携帯電話の適用例を示した図である。 図１に示した携帯電話の使用時にフレキシブル印刷回路基板に作用される捩れ変形を説明するための図である。 本発明の一実施の形態に係るフレキシブル印刷回路基板の要部を抜粋して拡大した図である。 図３の平面図である。 図３の正面図である。 図３の側面図である。 本発明に係る携帯電話用のフレキシブル印刷回路基板の捩れ変形に対する緩衝作用を説明するための図である。 本発明のフレキシブル印刷回路基板と従来のフレキシブル印刷回路基板のシミュレーション結果である。 本発明のフレキシブル印刷回路基板と従来のフレキシブル印刷回路基板のシミュレーション結果である。 本発明のフレキシブル印刷回路基板と従来のフレキシブル印刷回路基板との比較結果を説明するための図である。

符号の説明

１ 携帯電話
２ 形態本体
３ フォルダ
４ ヒンジ
５ メイン基板
６ 補助基板
１０、２０ フレキシブル印圧回路基板
１３ 水平部
２１、２１' 屈曲部

Claims (8)

1. 第１部材と前記第１部材に対し動作可能な第２部材とを備えた電子機器において、前記第１部材と前記第２部材とを連結するフレキシブル印刷回路基板であって、
   フレキシブルな絶縁性材質であって、前記電子機器に信号を伝送する微細回路が印刷された薄板で形成されている主体部分を含み、
   前記薄板の長手方向における両縁部は、前記薄板の長手方向における中央部分よりも長く、前記薄板の両縁部には、前記フレキシブル印刷回路基板が捩れる場合に伸長する屈曲部が形成されていることを特徴とする、フレキシブル印刷回路基板。
2. 前記薄板の長手方向の両縁部の長さは、前記フレキシブル印刷回路基板が捩れて伸長された場合の長さに基づいて調節されていることを特徴とする、請求項１に記載のフレキシブル印刷回路基板。
3. 前記薄板の長手方向の両縁部の長さは、前記フレキシブル印刷回路板の幅及び捩れ角度に基づいて調節されていることを特徴とする、請求項１に記載のフレキシブル印刷回路基板。
4. 前記屈曲部は、波状であることを特徴とする、請求項１に記載のフレキシブル印刷回路基板。
5. 前記屈曲部は、前記薄板の長手方向において前記両縁部の表面が波状の凹凸パターンを有するように前記両縁部に形成されていて、前記両縁部の波状の凹凸パターンは、前記薄板の長手方向において互いに同じピッチを有し、前記両縁部の波状の凹凸パターンのピッチは、前記薄板の長手方向に略１／２ずれていることを特徴とする、請求項４に記載のフレキシブル印刷回路基板。
6. メイン基板を収容している携帯電話の本体と、前記本体に対して回動開閉可能にヒンジ結合し、表示装置を動作させる補助基板を収容しているフォルダと、を備える携帯電話において、前記メイン基板と前記補助基板とを連結している携帯電話用のフレキシブル印刷回路基板であって、
   フレキシブルな絶縁性材質であって、信号を伝送する微細回路が印刷されている薄板で形成された主体部分と、
   前記メイン基板に連結されている一端部と、
   前記補助基板に連結されている他端部と、
   前記一端部と前記他端部との間に位置しており前記ヒンジに収容されている水平部と、を含み、
   前記水平部の長手方向における両縁部は、前記水平部の長手方向における中央部分よりも長く、前記水平部の長手方向に沿う両縁部には、前記フォルダが前記本体に対して回動する場合に伸長される屈曲部がそれぞれ形成されていることを特徴とする、携帯電話用のフレキシブル印刷回路基板。
7. 前記水平部の長手方向における両縁部の長さは、前記フレキシブル印刷回路基板が捩れて伸長された場合の長さに基づいて調節されていることを特徴とする、請求項６に記載の携帯電話用のフレキシブル印刷回路基板。
8. 前記屈曲部は、前記水平部の長手方向において前記両縁部の表面が波状の凹凸パターンを有するように前記両縁部に形成されていて、前記両縁部の波状の凹凸パターンは、前記水平部の長手方向において互いに同じピッチを有し、前記両縁部の波状の凹凸パターンのピッチは前記水平部の長手方向に略１／２ずれていることを特徴とする、請求項７に記載の携帯電話用のフレキシブル印刷回路基板。

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