JP5823879B2 - フレキシブル回路基板 - Google Patents
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Description
このようなケーブルの余長部分の問題に対して、特許文献1では、関節回転中心位置に支持棒を設け、ロボットアームの内部に収納することで、ケーブルの折れ曲がりや断線を防止する構成となっている。
しかし、特許文献1の構造では、支持棒を別途設ける必要があることから製造コストの増加等につながる。また、ケーブルの収納部の構造が複雑になるため、ケーブルの配線、メンテナンスの際の分解、又はケーブルの取り出しに非常に手間がかかるといった問題もあり、フレキシブル回路基板自体が曲面的又は平面的に伸縮する構造の配線が要望されている。
本発明は上記した問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、曲面的又は平面的に伸縮可能とした場合の部品実装用基板と伸縮可能回路体との電気的な接続信頼性を確保し得るフレキシブル回路基板を提供することにある。
前記部品実装用基板に、前記伸縮可能回路体の前記電気接続部を含む領域の伸縮を防止する伸縮防止ガードを設けたことを特徴とする。
電気接続部は、伸縮可能回路体に設けられた半田付けランド部に前記部品実装用基板の端子を半田によって接続する構造とすることができる。このようにすれば、伸縮時に半田付けランド部の半田の接合部分に応力が作用せず、半田の破損を防止することができる。
伸縮防止ガードは、絶縁ベース材に形成される配線用の導体を補強用に残してもよい。このようにすれば、接続信頼性がより向上する。
伸縮防止ガードは、部品実装用基板の本体部の端部から、伸縮可能回路体の伸縮方向に所定寸法だけ離れた位置に固定される支持部と、該支持部と部品実装用基板の本体部とを接続するアーム部とを備えた構成とすることができる。このようにすれば、アーム部によって伸縮を防止することができる。
伸縮可能な絶縁ベース材は熱可塑性エラストマーによって構成することができる。
伸縮可能な配線部は、ジグザグ形状やスネーク形状、馬蹄形状等の形状的に伸縮可能なパターンによって構成することができる。このようにすれば、ジグザグ形状やスネーク形状、馬蹄形状が開閉して伸縮可能であり、配線パターンに作用する応力は分散される。
また、伸縮可能な配線部は、配線自体が伸縮可能な導体によって構成してもよい。伸縮可能な導体を利用すれば、形状を単純化することができる。
また、積層される部品実装用基板に、電気接続部を含む領域の伸縮可能回路体の伸縮を防止する伸縮防止ガードを設けたので、部品実装用基板と伸縮可能回路体との接続信頼性を確保することができる。
このフレキシブル回路基板1は、曲面的又は平面的に伸縮可能な伸縮可能回路体10と、この伸縮可能回路体10の所定領域に積層される伸縮不能の部品実装用基板20と、部品実装用基板20の配線部の端子と伸縮可能回路体10の配線部を電気的に接続する電気接続部30と、電気接続部30を含む領域の伸縮可能回路体10の伸縮を防止する伸縮防止ガード40と、を備えた構造となっている。
各部品実装用基板20の端子28は、部品実装用基板20の対向端部に設けられ、中間の部品実装用基板20には、端子28が両側にあり、両端の部品実装用基板20には、端子28が片側のみに設けられている。端子28は、部品実装用基板20の端辺に沿って複数設けられ、各端子28間を接続する配線パターン14も複数設けられている。
続部30を例にとって詳細に説明する。端子28と電気接続部30は多数あるが、すべて同じ構成である。
伸縮可能回路体10は、伸縮可能な絶縁ベース材12に伸縮可能な配線パターン14が形成され、配線パターン14が伸縮可能な絶縁カバー材16によって被覆されている。
図示していないが、絶縁ベース材12と配線パターン14は、銅張積層板から、エッチングによって配線パターン14を形成してもよいし、接着剤を使用せず、メッキ、蒸着等によって、直接形成する構成でもよい。また、配線パターン14を覆う絶縁カバー材16は、不図示の伸縮可能な接着剤によって接着してもよいし、直接絶縁カバー材16をラミネートしてもよい。
熱可塑性エラストマーとしては、ポリウレタン系エラストマー、スチレン系熱可塑性エラストマー、オレフィン系熱可塑性エラストマー、塩ビ系熱可塑性エラストマー、エステル系熱可塑性エラストマー、アミド系熱可塑性エラストマー、1,2−BR系熱可塑性エラストマー、フッ素系熱可塑性エラストマー等を用いることができる。機械的強度や耐磨耗性を考慮すると、ウレタン系エラストマーを用いることが好適である。
この部品実装用基板20の絶縁ベース材22は、ポリイミド等の公知の一般的な材料が利用可能である。
この例では、配線パターン24は、絶縁ベース材22に対して、不図示の接着剤によって貼り付けられた構成で、銅張積層板からエッチング法によって不要な部分を除去して形成する構成である。もっとも、接着剤を使用せず、メッキ、蒸着等によって、直接形成する構成でもよい。
また、部品実装用基板20は、フレキシブル回路基板に限定されず、リジッド基板であってもよく、リジッド基板についても公知の種々の構成のものが利用可能であり、要するに、曲面的又は平面的に伸縮可能回路体10に対して、伸縮不能な部品実装用基板20との組み合わせに適用可能である。また、部品実装用基板20は、不図示の接着剤によって伸縮可能回路体10に接着してもよいし、直接絶縁カバー材16にラミネートしてもよい。
この実施の形態では、部品実装用基板20の端面に形成された半円筒状の凹部23に、半田34が付着する導体メッキ35が施されている。この凹部23は、スルーホールを半分に割った形状で、導体メッキ35が部品実装用基板20の端子28と導通しており、半田34は、部品実装用基板20の端子28と伸縮可能回路体10の半田付けランド部32に付着し、さらに端面の凹部23の導体メッキ35にも付着し、端子28と半田付けランド部32間を導通させている。このようにすれば、接合面積が増大し、接続信頼性が一層
高くなる。
この例では、支持部42は伸縮可能回路体10の伸縮方向と交差する方向、図示例では直交する方向に直線的に延び、その支持部42の両端部と本体部20Aとが、1対のアーム部44によって連結されている。この本体部20Aの端辺とアーム部44及び支持部42とによって、部品実装用基板20の端辺に沿って設けられる複数の電気接続部30をまとめて取り囲むような窓が形成されており、伸縮防止ガード40は、複数の電気接続部30に対する伸縮を防止している。
伸縮防止ガード40は、部品実装用基板20の伸縮不能の絶縁ベース材22と一体的に構成されるものである。この例では、銅張積層板から、エッチングによって配線パターンが形成されるもので、導体形成用の銅箔部43が、伸縮防止ガード40の補強用として残されている。もっとも、補強用の導体部43は無くてもよい。
本実施の形態のフレキシブル回路基板1は、長手方向を、たとえば、ロボットの関節部等の配線に使用される。関節部では、関節部を支点にして2部材を回動するので、フレキシブル回路基板1の長手方向を回動方向に沿って配線する。関節部が屈曲すると、伸縮可能回路体10が伸長する。伸長するのは、伸縮可能回路体10の各部品実装用基板20の間の部分で、絶縁ベース材12及び配線パターン14、さらに絶縁カバー材16が伸張し、関節部が延びると、伸縮可能回路体10が伸張する。このように、関節部の屈曲度合いに応じて、伸縮可能回路体10が伸縮するので、従来のように、余長部が不要となる。
特に、本実施の形態では、伸縮防止ガード40の部分に、配線パターン24を形成するための銅箔部43を補強用に残しているので、伸縮防止ガード40自体の強度が高く、より一層接続信頼性を高めることができる。
また、スルーホールを形成し、部品実装用基板20の端面の導体メッキ35に対しても、半田34が接合する構成としているので、さらに接続信頼性を、より一層高めることができる。
また、上記実施の形態では、帯状の伸縮可能回路体10の長手方向に複数の部品実装用基板20が、直列に配置された構成となっているが、伸縮可能回路体10が帯状でなくてもよいし、部品実装用基板20が、一つでもよい。
する構成となる。
スルーホールを用いる場合には、部品実装用基板20のスルーホールの縁から端部までの間の部分が、伸縮防止ガード40を構成し、ビアホールメッキとランド部の接合部の破壊を防止することができる。
このような導体自体が伸縮可能な材料としては、たとえば、公知の導電ゴムWO2009/102077号公報に記載されているカーボンナノチューブゴム組成物等が使用可能である。
10 伸縮可能回路体、12 絶縁ベース材、14 配線パターン、16 絶縁カバー材、20 部品実装用基板、22 絶縁ベース材、24 配線パターン、26 絶縁材
30 電気接続部、32 半田付けランド部、34 半田、
40 伸縮防止ガード、42 支持部、43 補強用の銅箔部、44 アーム部
Claims (8)
- 伸縮可能な絶縁ベース材に伸縮可能な配線部が設けられている伸縮可能回路体と、該伸縮可能回路体の所定領域に積層される伸縮不能の部品実装用基板とを有し、該部品実装用基板の配線部と伸縮可能回路体の配線部を電気的に接続する電気接続部を有するフレキシブル回路基板であって、
前記部品実装用基板に前記伸縮可能回路体の前記電気接続部を含む領域の伸縮を防止する伸縮防止ガードを設けたことを特徴とするフレキシブル回路基板。 - 前記伸縮防止ガードは、前記部品実装用基板の伸縮不能の絶縁ベース材と一体的に構成されている請求項1に記載のフレキシブル回路基板。
- 前記電気接続部は、伸縮可能回路体に設けられた半田付けランド部に前記部品実装用基板の端子部を半田によって接続する構造となっている請求項1又は2に記載のフレキシブル回路基板。
- 前記伸縮防止ガードは、前記部品実装用基板の本体部の端部から、前記伸縮可能回路体の伸縮方向に所定寸法だけ離れた位置に固定される支持部と、該支持部と前記部品実装用基板の本体部とを接続する伸縮不能のアーム部とを備えた構成となっている請求項1乃至3のいずれかの項に記載のフレキシブル回路基板。
- 前記部品実装用基板の端面には、半田が付着する導体メッキが施されている請求項3に記載のフレキシブル回路基板。
- 前記伸縮可能な絶縁ベース材は熱可塑性エラストマーによって構成される請求項1乃至5のいずれかの項に記載のフレキシブル回路基板。
- 前記伸縮可能な配線部は、形状的に伸縮可能なパターンによって構成されている請求項1乃至6のいずれかの項に記載のフレキシブル回路基板。
- 前記伸縮可能な配線部は、配線自体が伸縮可能な導体によって構成されている請求項1乃至6のいずれかの項に記載のフレキシブル回路基板。
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