JP4483258B2 - コネクタ一体型プリント基板の接続構造 - Google Patents

Description

本発明は、ケース内において、第１のコネクタを有する第１のプリント基板と、第２のコネクタを有する第２のプリント基板とを、コネクタ同士を嵌合させて接続してなるコネクタ一体型プリント基板の接続構造に関するものである。

従来、第１のコネクタを有する第１のプリント基板と、第２のコネクタを有する第２のプリント基板とを、コネクタ同士を嵌合させて接続してなるコネクタ一体型プリント基板の接続構造が知られている。

このような接続構造を有するプリント基板は、例えば車載用表示装置のＬＣＤモジュールの構成部品として用いられ、液晶表示素子やバックライト等とともに、電磁波を遮断するシールドケース内に収納される。

しかしながら、上述の接続構造の場合、車両の振動により、コネクタ嵌合部においてコネクタの抜け落ちや接続不良が発生するため、コネクタの接続信頼性を確保するために、第１のプリント基板と第２のプリント基板とをねじ等の固定部品により互いに固定し、コネクタ嵌合部の挙動を規制する必要がある。

本発明は上記問題点に鑑み、嵌合部の挙動を規制しつつ部品点数及び製造工程を削減できるコネクタ一体型プリント基板の接続構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成する為に、請求項１に記載のコネクタ一体型プリント基板の接続構造は、ケース内において、第１のコネクタを有する第１のプリント基板と、第２のコネクタを有する第２のプリント基板とを、第１のコネクタ及び第２のコネクタ同士を嵌合させて、接続してなる接続構造である。そして、第１のプリント基板は、フレキシブルプリント基板であり、第１のコネクタ及び第２のコネクタは、対応するプリント基板の互いに対向する面に実装され、対向する面を近づけることで嵌合されるとともに、第１のコネクタ及び第２のコネクタの少なくとも一方が、対応するプリント基板にはんだ接合されており、ケースは、第１のコネクタと第２のコネクタとによる嵌合部に対応する上面の所定位置に、第１のプリント基板が貫通するための開口部と、当該開口部の開口周縁部から伸延する保持部とを有し、保持部が、嵌合部の挙動を規制するように、第１のプリント基板における電気的な接続機能を提供しない領域である第１のコネクタ実装位置の裏面側を、嵌合方向のみから押圧により保持していることを特徴とする。

このように、本発明のコネクタ一体型プリント基板の接続構造によると、従来からの構成要素であるケースにより、嵌合部の挙動を規制することができる。従って、ねじ等の固定部品が別途不要であるので、嵌合部の挙動を規制しつつも部品点数を削減することができる。また、ねじ締め等の固定も不要であるので、製造工程を削減することができる。

また、従来のねじ締めのように、第１のプリント基板及び第２のプリント基板にねじ孔等を設ける必要が無いので、配線設計が従来よりも自由となる。

特に第１のコネクタ及び第２のコネクタの少なくとも一方がはんだ接合されている場合、嵌合方向に直交する方向から、ケースが第１のプリント基板を押圧により保持すると、はんだ接合部にせん断方向の応力が生じ、クラック等が発生する恐れがある。しかしながら、本発明では、嵌合部の嵌合方向の挙動を規制するように、ケースが嵌合方向のみから第１のプリント基板を押圧により保持するので、保持の際に、はんだ接合部にせん断方向の応力が生じず、ひいてはコネクタの接続信頼性を向上することができる。また、第１のプリント基板がフレキシブルプリント基板であり、ケースに設けられた開口部を通して、第２のプリント基板とケース外の他部品とを接続する構造であっても、開口周縁部から伸延する保持部により、ケースは嵌合方向のみから第１のプリント基板の所定位置を保持することができる。

なお、請求項２に記載のように、ケースが、嵌合方向に直交する方向において、第１のプリント基板との間に隙間を有する形状となっていると、嵌合方向に押圧する際に、ケースと第１のプリント基板との接触を抑制し、これにより、はんだ接合部にせん断方向の応力が作用するのをより確実に防ぐことができる。

また、請求項３に記載のように、第１のプリント基板が第１のコネクタ実装位置の裏面に絶縁材料からなる補強板を有す場合には、当該補強板を保持しても良い。

このように、第１のプリント基板が補強板を有すると、ケースとの接触面の強度が増すとともに、ケースとの接触面が基板表面から所定高さ高くなるので、ケースが嵌合方向のみから第１のプリント基板（の一部である補強板）を保持しやすくなる。

さらに、請求項４に記載のように、第１のプリント基板の平面方向において、第１のコネクタが第１のプリント基板の端部から突出する突出部を有す場合には、ケースは当該突出部を保持しても良い。

これによれば、嵌合部における嵌合方向の挙動を規制するように、ケースが、第１のプリント基板を嵌合方向のみから保持することができる。

具体的には、請求項５に記載のように、開口部は略矩形状を有し、開口周縁部の３辺に保持部を有すると良い。開口部が略矩形状の場合、４辺のうち１辺は、フレキシブルプリント基板である第１のプリント基板がケースの開口部を貫通するため、保持部を設けても、嵌合方向から第１のプリント基板を保持することができない。従って、可能な範囲でより多くの保持部（３辺）を設けることにより、コネクタの接続信頼性をより向上させることができる。

尚、保持部は別部品としてケースに設けられても良いが、請求項６に記載のように、ケースに一体に設けられると良い。部品点数を削減することができる。

また、請求項７に記載のように、ケースは一対の上ケースと下ケースとからなり、保持部を有する上ケースを下ケースに組み付けることにより、保持部が第１のプリント基板を保持することが好ましい。

尚、請求項１〜７のいずれかに記載のコネクタ一体型プリント基板の接続構造を有するプリント基板は、例えば液晶表示素子やバックライト等とともにケース内に収納されることで、請求項８に記載のように、ＬＣＤモジュールとすることができる。

また、振動による嵌合部の挙動を規制するように、ケースが第１のプリント基板を保持しているので、請求項８に記載のＬＣＤモジュールは、請求項９に記載のように、特に車載用表示装置に好適である。

また、振動による嵌合部の挙動を規制するように、ケースが第１のプリント基板を保持しているので、請求項１２に記載のＬＣＤモジュールは、請求項１３に記載のように、特に車載用表示装置に好適である。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。尚、本実施の形態においては、ケース内において、第１のコネクタを有する第１のプリント基板と、第２のコネクタを有する第２のプリント基板とを、コネクタ同士を嵌合させて接続してなるコネクタ一体型プリント基板の接続構造として、車載用表示装置のＬＣＤモジュールに適用される例を以下に示す。
（第１の実施の形態）
図１は、本実施の形態におけるコネクタ一体型プリント基板の接続構造を適用したＬＣＤモジュールの構成を示す斜視図である。

図１に示すように、ＬＣＤモジュール１００は、基板を収納するケースとしての一対の上ケース１０及び下ケース２０と、液晶表示素子等からなる表示部３０と、当該表示部３０の駆動用回路としてのプリント基板４０と、当該プリント基板４０に電気的に接続されるフレキシブルプリント基板５０（以下ＦＰＣと示す）とにより構成される。尚、プリント基板４０が特許請求の範囲に示す第２のプリント基板に該当し、ＦＰＣ５０が第１のプリント基板に該当する。

上ケース１０及び下ケース２０は、本実施形態においては、電磁波を遮断する金属材料を用いてプレス加工により所定形状に形成され、上ケース１０を下ケース２０に組み付けた状態で、その内部空間に、表示部３０、プリント基板４０、及びＦＰＣ５０を収納する。尚、上ケース１０及び下ケース２０は、樹脂材料を射出成形することにより形成され、金属コートすることにより電磁波を遮断するものであっても良い。

上ケース１０は、上面１１の所定位置に、ＦＰＣ５０を貫通するための略矩形状の開口部１２を有しており、当該開口部１２には、開口周縁部から伸延し、後述するＦＰＣ５０の所定位置を保持する保持部１３が設けられている。

開口部１２は、ＦＰＣ５０を貫通するためのものであり、ＦＰＣ５０を貫通できる形状であれば特に限定されるものではない。また、開口周縁部に設けられる保持部１３の個数も特に限定されるものではない。しかしながら、開口部１２が略矩形状の場合には、最大で開口周縁部の３辺に保持部１３を設けることができる。開口周縁部の１辺のみに保持部１３を設けても良いが、３辺に保持部１３が設けられると、ＦＰＣ５０の所定位置をより安定して保持することができる。尚、保持部１３は別部品として上ケース１０に固定されても良いが、部品点数削減のため、本実施形態においては、プレス加工により上ケース１０に一体に設けられている。

また、図１に示すように、上ケース１０には、複数の放熱用の孔１４が設けられている。

下ケース２０は、図１に示すように１面が開口した箱状に設けられ、箱内の底面に液晶表示素子及びバックライト等からなる表示部３０が位置決め固定される。従って、表示部３０の表示面（図１における上ケース１０の反対側）が露出するように、底面の表示部３０に対応する部位が開口している。

プリント基板４０は、その構成材料及び層数は特に限定されるものではなく、本実施形態においては、図示されない電子部品等が実装され、表示部３０の駆動用回路としての役割を果たすリジッド基板である。そして、下ケース２０に固定された表示部３０上に、当該表示部３０に電気的に接続されつつ位置決め固定される。

また、プリント基板４０の基板表面（図１における上ケース１０側）の所定位置には、接続端子としての第２のコネクタ４１がはんだ接合されており、プリント基板４０はコネクタ一体型プリント基板となっている。第２のコネクタ４１は、後述するＦＰＣ５０の第１のコネクタと互いに嵌合する形状であれば特に限定されるものではなく、本実施形態においては、第１のコネクタと対をなすメスコネクタである。

ＦＰＣ５０は、プリント基板４０をケース外の他部品に電気的に接続する（すなわちＬＣＤモジュールを他部品と電気的に接続する）ための接続的機能を果たすものである。そして、一方の端部付近の基板表面に、第２のコネクタ４１と嵌合する接続端子としての第１のコネクタ５１がはんだ接合されており、ＦＰＣ５０はコネクタ一体型プリント基板となっている。

第１のコネクタ５１は、第２のコネクタ４１と互いに嵌合する形状であれば特に限定されるものではなく、本実施形態においては、第２のコネクタ４１と対をなすオスコネクタである。また、ＦＰＣ５０の他端側には、他部品と接続するための図示されない接続端子が設けられている。

また、ＦＰＣ５０の第１のコネクタ５１実装部位の裏面は、導体パターンを有しておらず、電気的な接続機能を提供しない領域となっている。そして、第１のコネクタ５１実装部位の裏面に、絶縁材料からなり、所定厚さの補強板５２を有している。補強板５２は、本実施の形態において、ガラスエポキシからなり、接着剤により第１のコネクタ５１実装部位の裏面に接着されている。このように、ＦＰＣ５０が補強板５２を有すると、保持部１３と接するＦＰＣ５０の部位の強度が増すとともに、保持部１３との接触面がＦＰＣ５０の基板表面から所定高さ高くなるので、上ケース１０（の保持部１３）がＦＰＣ５０の所定位置（補強板５２）のみを保持しやすくなる。

以上の各構成要素によりＬＣＤモジュール１００が形成される。図２に示すように、下ケース２０の箱内底面に、表示部３０が位置決め固定され、当該表示部３０上に、プリント基板４０が電気的に接続されつつ位置決め固定される。そして、プリント基板４０の第２のコネクタ４１にＦＰＣ５０の第１のコネクタ５１を嵌合させて、プリント基板４０とＦＰＣ５０を電気的に接続する。プリント基板４０に接続されたＦＰＣ５０は、コネクタ嵌合部を支点としてＬ字状に折曲され、上ケース１０の開口部１２を貫通させた状態で上ケース１０がねじ締め等の固定手段により下ケース２０に組み付けられる。尚、図２は、ＬＣＤモジュール１００を示す斜視図である。

このようにして形成されたＬＣＤモジュール１００は、表示部３０の背面側に駆動電源等を備える図示されない筐体に固定されるとともに、その周囲にエスカッションカバー（オーディオ・空調等の操作パネル）が取り付けられてなる車載用表示装置として、車両インスツルメントパネルの所定位置に、表示部３０の表示面が露出するように取り付けられる。

次に、ＬＣＤモジュール１００におけるコネクタ一体型プリント基板の接続構造について、図３を用いて説明する。尚、図３は、接続構造を説明するための図２のＡ−Ａ断面における概略断面図であり、便宜上、接続構造に関与する部分のみを記載している。

図３に示すように、第１のコネクタ５１と第２のコネクタ４１とが互いに嵌合し（嵌合方向は図３における上下方向）、ＦＰＣ５０がプリント基板４０に電気的に接続された状態で、第１のコネクタ５１及び第２のコネクタ４１の嵌合部を支点としてＦＰＣ５０がＬ字状に折曲している。そして、上ケース１０を下ケース２０に組み付けた状態で、ＦＰＣ５０が上ケース１０の開口部１２を貫通し、上ケース１０の保持部１３がＦＰＣ５０の補強部５２を保持している。

ここで、保持部１３は、ケース組み付け時に、補強板５２を嵌合方向のみから保持できるように、予め図３に示すように、補強板５２に応じて所定形状に加工されている。尚、図３において、上ケース１０の破線より先端側が保持部１３である。そして、上ケース１０は、嵌合方向から下ケース２０に組み付けられるので、保持部１３は、嵌合方向のみから、ＦＰＣ５０における第１のコネクタ５１実装部位の裏面に設けられた補強板５２を押圧・保持することができる。その際、保持部１３は、図３に示すように、せん断方向からＦＰＣ５０を保持しない。従って、嵌合部は、保持部１３により、嵌合方向の挙動が規制される。

このように、コネクタ一体型プリント基板であるＦＰＣ５０とプリント基板４０との接続構造は、保持構造をとる際に、ＦＰＣ５０と第１のコネクタ５１及びプリント基板４０と第２のコネクタ４１との間のはんだ接合部にせん断方向の応力を生じない。従って、はんだ接合部にクラック等が生じることが無く、従来のようにねじ締めによる固定構造を採用した場合よりも、コネクタの接続信頼性を向上することができる。

また、従来のように、ねじ等の固定部品を使用しなくとも、従来からあるケースを利用することにより、車両の振動等によるコネクタの抜け落ちや嵌合部の接続不良の発生等を防止することができる。従って、部品点数を削減することができる。

また、ねじ等の固定部品を用いて、ＦＰＣ５０とプリント基板４０とを固定する必要が無いので、製造工程を削減することができる。

また、従来のねじ締めのように、ＦＰＣ５０及びプリント基板４０に固定用の孔を設ける必要が無いので、配線設計の自由度が増す。

尚、本実施の形態において、上ケース１０の保持部１３は、図３に示すように上ケース１０の上面の対して上方に折曲した形状を有している。しかしながら、保持部１３は、嵌合方向のみから、ＦＰＣ１０の補強板５２を保持できる形状であれば上記例に限定されるものではない。例えば、上ケース１０の上面と同じレベルであっても良いし、上ケース１０の上面よりも下方に折曲した形状であっても良い。

また、本実施形態において、第１のコネクタ５１及び第２のコネクタ４１がともにはんだ接合されている例を示したが、一方のみがはんだ接合されている場合でも同様である。

また、本実施形態において、ケースは上ケース１０と下ケース２０からなり、上ケース１０の保持部１３がＦＰＣ５０の補強板５２を保持する例を示した。しかしながら、ケースが嵌合方向から第１のプリント基板の所定地位を保持できるものであれば、一対からなるものではなくとも良い。例えば、３つ以上からなるものであっても良い。

以上本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態のみに限定されず、種々変更して実施する事ができる。

本実施形態において、コネクタ一体型プリント基板であるＦＰＣ５０とプリント基板４０との接続構造は、車載用表示装置のＬＣＤモジュール１００に採用される例を示した。しかしながら、第１のコネクタを有する第１のプリント基板と、第２のコネクタを有する第２のプリント基板とを、コネクタ同士を嵌合させて接続してなるものをケース内に収納する構造であり、嵌合部に振動等が印可される環境下で使用されるものであれば、適用が可能である。例えば、車載用表示装置以外のＬＣＤモジュールに適用されても良いし、ＬＣＤモジュール以外の車載製品に適用されても良い。

本実施形態において、第１のプリント基板がＦＰＣ５０である例を示した。しかしながら、リジッド基板であっても良いし、フレックスリジッド基板であっても良い。

本実施形態において、上ケース１０に開口部１２が設けられ、開口周縁部から伸延する保持部１３により、ＦＰＣ５０の所定位置を保持する例を示した。しかしながら、上ケース１０が開口部１２を有しておらず、ＦＰＣ５０が開口部１２を貫通しない構造であっても良い。例えば、図４に示すように、上ケース１０の内壁がＦＰＣ５０の所定位置である補強板５２を保持しても良い。保持される所定位置として補強板５２を有すると、保持部１３との接触面がＦＰＣ５０表面から所定高さ高くなるので、上ケース１０が保持部１３を有していなくとも、保持することが可能となる。尚、この場合、第１のプリント基板はＦＰＣ５０に限定されるわけで無く、リジッド基板であっても良いし、フレックスリジッド基板であっても良い。

また、同様に、上ケース１０が開口部１２を有しておらず、ＦＰＣ５０が開口部１２を貫通しない構造として、図５に示すものであっても良い。上ケース１０が上面内壁から伸延する保持部１５を有し、当該保持部１５が、ＦＰＣ５０の所定位置である補強板５２を保持しても良い。この場合は、ＦＰＣ５０が補強板５２を有していなくとも、ＦＰＣ５０の所定位置を容易に保持することができる。尚、この場合も、第１のプリント基板はＦＰＣ５０に限定されるわけで無く、リジッド基板であっても良いし、フレックスリジッド基板であっても良い。

本実施形態において、ＦＰＣ５０の補強板５２を上ケース１０の保持部１３で保持する例を示した。しかしながら、ＦＰＣ５０の第１のコネクタ５１実装部位の裏面が電気的な接続機能を提供しない領域であれば、当該裏面を保持部１３にて直接保持する構造であっても良い。また、ＦＰＣ５０の第１のコネクタ５１実装部位の裏面が電気的な接続機能を提供する領域であっても、絶縁材料（例えば樹脂）を金属コーティングして上ケース１０を形成し、保持部１３を金属コーティングしないことで、本発明の構造が可能である。しかしながら、ＦＰＣ５０の電気的な接続機能を提供する領域に保持部１３が直接接すると断線等の恐れがあるので、ＦＰＣ５０の第１のコネクタ５１実装部位の裏面を電気的な接続機能を提供しない領域とすることが好ましい。

本実施形態において、上ケース１０の保持部１３は、ＦＰＣ５０の補強板５２を保持する例を示した。しかしながら、保持部１３は、第１のコネクタ５１と第２のコネクタ４１との嵌合部の嵌合方向の挙動を規制するように、ＦＰＣ５０の所定位置を保持すれば良い。従って、ＦＰＣ５０に実装されている第１のコネクタ５１が、図６に示すように、ＦＰＣ５０の平面方向において、ＦＰＣ５０の端部から突出する突出部５１ａを有する場合には、当該突出部５１ａを保持部１３により保持する構造であっても良い。

本発明の第１の実施形態における ＬＣＤモジュールを示す斜視図である。 接続構造を説明するための、図２のＡ−Ａ断面における概略断面図である。 第１の実施形態の変形例を示す概略断面図である。 第１の実施形態の変形例を示す概略断面図である。 第１の実施形態の変形例を示す平面図である。

符号の説明

１０・・・上ケース
１２・・・開口部
１３，１５・・・保持部
２０・・・下ケース
４０・・・プリント基板（第２のプリント基板）
４１・・・第２のコネクタ
５０・・・ＦＰＣ（第１のプリント基板）
５１・・・第１のコネクタ
５２・・・補強板
１００・・・ＬＣＤモジュール

Claims (9)

1. ケース内において、第１のコネクタを有する第１のプリント基板と、第２のコネクタを有する第２のプリント基板とを、前記第１のコネクタ及び前記第２のコネクタ同士を嵌合させて、接続してなるコネクタ一体型プリント基板の接続構造であって、
   前記第１のプリント基板は、フレキシブルプリント基板であり、
   前記第１のコネクタ及び前記第２のコネクタは、対応する前記プリント基板の互いに対向する面に実装され、前記対向する面を近づけることで嵌合されるとともに、前記第１のコネクタ及び前記第２のコネクタの少なくとも一方が、対応する前記プリント基板にはんだ接合されており、
   前記ケースは、前記第１のコネクタと前記第２のコネクタとによる嵌合部に対応する上面の所定位置に、前記第１のプリント基板が貫通するための開口部と、当該開口部の開口周縁部から伸延する保持部とを有し、前記保持部が、前記嵌合部の挙動を規制するように、前記第１のプリント基板における電気的な接続機能を提供しない領域である第１のコネクタ実装位置の裏面側を、前記嵌合方向のみから押圧により保持していることを特徴とするコネクタ一体型プリント基板の接続構造。
2. 前記ケースは、前記嵌合方向に直交する方向において、前記第１のプリント基板との間に隙間を有する形状とされていることを特徴とする請求項１に記載のコネクタ一体型プリント基板の接続構造。
3. 前記第１のプリント基板は、前記第１のコネクタの実装位置の裏面に絶縁材料からなる補強板を有し、前記ケースは当該補強板を保持していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のコネクタ一体型プリント基板の接続構造。
4. 前記第１のプリント基板の平面方向において、前記第１のコネクタは、前記第１のプリント基板の端部から突出する突出部を有し、前記ケースは前記突出部を保持していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のコネクタ一体型プリント基板の接続構造。
5. 前記開口部は略矩形状を有し、開口周縁部の３辺に前記保持部を有していることを特徴とする請求項１〜４いずれか１項に記載のコネクタ一体型プリント基板の接続構造。
6. 前記保持部は、前記ケースに一体に設けられていることを特徴とする請求項１〜５いずれか１項に記載のコネクタ一体型プリント基板の接続構造。
7. 前記ケースは一対の上ケースと下ケースからなり、前記上ケースは前記保持部を有し、前記上ケースを前記下ケースに組み付けることにより、前記保持部が前記第１のプリント基板を保持することを特徴とする請求項１〜６いずれか１項に記載のコネクタ一体型プリント基板の接続構造。
8. ＬＣＤモジュールに適用されることを特徴とする請求項１〜７いずれか１項に記載のコネクタ一体型プリント基板の接続構造。
9. 前記ＬＣＤモジュールは、車載用表示装置に適用されることを特徴とする請求項８に記載のコネクタ一体型プリント基板の接続構造。

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