JP7247557B2

JP7247557B2 - 回路基板、回路基板の製造方法、撮像装置

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Publication number: JP7247557B2
Application number: JP2018225441A
Authority: JP
Inventors: 隆好清水
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2018-11-30
Filing date: 2018-11-30
Publication date: 2023-03-29
Anticipated expiration: 2038-11-30
Also published as: US20210328373A1; US11929569B2; WO2020110828A1; JP2020088335A; CN113170580A; EP3888426A1

Description

本発明は、回路基板、並びに、回路基板の製造方法、撮像装置に関する。

従来、基板同士を電気的に接続するために、例えば、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）やＦＦＣ（Flexible Flat Cable）などの回路基板が適用されている。回路基板は、基板用コネクタに挿入させて電気的に接続される接続部を有している。接続部には、配線パターンが露出した複数の接続端子が設けられている。各々の接続端子は、防錆やウイスカーの発生防止、接続抵抗の低減や接続信頼性の向上を図るべく、例えば金メッキなどの電気メッキ処理が施されている。

ところで、電気メッキ処理では、上記した接続端子に電位（電圧）を与える必要がある。このため、接続端子には、金属製のメッキリードが設けられている。メッキリードは、接続部をコネクタに挿入する方向で見て、接続端子から挿入方向に延出され、その延出端は、接続部の挿入先端に達している。

このため、接続部をコネクタに挿入する際に、金属製のメッキリードの延出端がコネクタの一部（例えば、脆弱な部分）に接触する場合がある。この場合、コネクタに対する接続部の挿入角の大きさによっては、メッキリードの延出端がコネクタの一部を削り、削りかすを発生させる。

このとき発生した削りかすは、接続部の挿入動作に伴ってコネクタ内部に押し込まれ、コンタクト部及びその周辺に集積される。そうすると、コンタクト部に集積される削りかすの程度によっては、接続端子とコンタクト部との間の電気的な接続が不良になる場合がある。この場合、かかる電気的な接続を良好な状態とするためには、削りかすをコンタクト部に集積され難くする技術が求められる。

そこで、本発明の目的は、削りかすをコンタクト部に集積され難くすることで、接続端子とコンタクト部との間の電気的な接続が不良となることを抑制する技術を提供することにある。

このような目的を達成するために、本発明は、基板本体と、基板本体の両端に設けられ、コネクタに挿入する接続部と、を具備する。接続部は、コネクタと電気的に接続される接続端子を有する。接続部の少なくとも一方は、接続端子から接続部の挿入先端に亘って延出されたメッキ用延出部を有する。メッキ用延出部は、コネクタと接続端子との電気的な接続位置を通って挿入方向に延びる仮想線を回避した位置に配置されている。

本発明によれば、削りかすをコンタクト部に集積され難くすることで、接続端子とコンタクト部と間の電気的な接続が不良となることを抑制する技術を実現することができる。

本発明の一実施形態に係る回路基板の平面図。回路基板の接続部をコネクタに挿入させている状態を示す斜視図。接続部が挿入されたコネクタの断面図。接続部の挿入先端がコネクタの一部に接触している状態を示す断面図。メッキリードの配置構成を示す平面図。メッキリードの他の配置構成を示す平面図。メッキリードの他の配置構成を示す平面図。メッキリードの他の配置構成を示す平面図。コンタクト部を回避させたメッキリードの配置構成を示す平面図。コンタクト部を回避させたメッキリードの他の配置構成を示す平面図。削りかすがコンタクト部の周辺に集積された状態を模式的に示す平面図。回路基板の接続部を打ち抜き加工している状態を模式的に示す断面図。メッキリードの挿入先端の形状を示す断面図。

「一実施形態の構成」
回路基板としては、例えば、ＦＰＣ、ＦＦＣ、ＰＣＢ（Printed Circuit Board）などをはじめ、使用目的や使用環境に応じて各種のものがある。本実施形態では、回路基板の一例として、フキシブルプリント基板（以下、ＦＰＣと言う）を想定する。

図１は、ＦＰＣ１の平面図である。図１に示すように、ＦＰＣ１は、基板本体２と、基板本体２の両端に設けられた２つの接続部（第１接続部３、第２接続部４）と、を有している。基板本体２を構成する基材としては、例えば、ポリイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂などが適用される。これにより、可撓性を有するＦＰＣ１（基板本体２）が実現される。

第１接続部３は、基板本体２の一端に配置されている。第２接続部４は、基板本体２の他端に配置されている。第１接続部３と第２接続部４とは、基板本体２に構成された接続配線パターンを介して、相互に接続されている。接続配線パターンは、基板本体２に積層されたカバーフィルムによって被覆されている。

第１接続部３の表面には、配線パターンが露出した複数の第１接続端子３ｐが設けられている。第１接続端子３ｐは、導電性を有する金属材料で形成されている。図１の例において、第１接続端子３ｐは、第１接続部３を横断する方向に延びた直線状を成している。直線状の第１接続端子３ｐは、第１接続部３の表面に沿って等間隔で配置されている。なお、第１接続部３の裏面には、補強板Ｒｆ（図１３参照）が貼り付けられている。これにより、第１接続部３の剛性（強度）が高められ、コネクタ７（図２参照）に対する第１接続部３の挿入安定性が図られている。

第１接続端子３ｐは、例えば金メッキなどの電気メッキ処理が施されている。これにより、防錆やウイスカーの発生防止、接続抵抗の低減や接続信頼性の向上が図られている。電気メッキ処理では、第１接続端子３ｐに電位（電圧）を与える必要がある。このため、第１接続端子３ｐには、金属製の第１メッキリード３ｔ（図５、図７、図８参照）が設けられている。

第１メッキリード３ｔは、第１接続部３をコネクタ７（図２参照）に挿入する方向で見て、第１接続端子３ｐの第１端面３ｓから挿入方向に延出され、その延出端は、第１接続部３の挿入先端３ｍに達している。換言すると、第１メッキリード３ｔは、第１接続端子３ｐから第１接続部３の挿入先端３ｍに亘って設けられている。なお、第１接続部３の挿入先端３ｍは、後述する製造プロセス（図１２参照）において、第１接続部３を穿孔具Ｔｈで打ち抜いた後に残存した断面（せん断面、破断面）である。第１メッキリード３ｔは、延出部の一例である。

第２接続部４の表面には、配線パターンが露出した複数の第２接続端子４ｐが設けられている。第２接続端子４ｐは、導電性を有する金属材料で形成されている。図１の例において、第２接続端子４ｐは、第２接続部４を横断する方向に延びた直線状を成している。直線状の第２接続端子４ｐは、第２接続部４の表面に沿って等間隔で配置されている。なお、第２接続部４の裏面には、補強板Ｒｆ（図１３参照）が貼り付けられている。これにより、第２接続部４の剛性（強度）が高められ、コネクタ８（図２参照）に対する第２接続部４の挿入安定性が図られている。

第２接続端子４ｐは、例えば金メッキなどの電気メッキ処理が施されている。これにより、防錆やウイスカーの発生防止、接続抵抗の低減や接続信頼性の向上が図られている。電気メッキ処理では、第２接続端子４ｐに電位（電圧）を与える必要がある。このため、第２接続端子４ｐには、金属製の第２メッキリード４ｔ（図５～図８参照）が設けられている。

第２メッキリード４ｔは、第２接続部４をコネクタ８（図２参照）に挿入する方向で見て、第２接続端子４ｐの第２端面４ｓから挿入方向に延出され、その延出端は、第２接続部４の挿入先端４ｍに達している。換言すると、第２メッキリード４ｔは、第２接続端子４ｐから第２接続部４の挿入先端４ｍに亘って設けられている。なお、第２接続部４の挿入先端４ｍは、後述する製造プロセス（図１２参照）において、第４接続部４を穿孔具Ｔｈで打ち抜いた後に残存した断面（せん断面、破断面）である。第２メッキリード４ｔは、延出部の一例である。

図２は、基板用コネクタ（第１コネクタ７、第２コネクタ８）に対するＦＰＣ１の接続プロセスを示す模式図である。図２に示すように、第１コネクタ７は、第１回路基板５に搭載されて電気的に接続されている。第１コネクタ７には、ＦＰＣ１の第１接続部３が挿入されて接続される。一方、第２コネクタ８は、第２回路基板６に搭載されて電気的に接続されている。第２コネクタ８には、ＦＰＣ１の第２接続部４が挿入されて接続される。

図２の例において、双方のコネクタ７,８は、互いに同一の構成を有し、コネクタ本体Ｃｐと、電極Ｅｄと、カバーＳｅと、を有している。コネクタ本体Ｃｐは、金属材料よりも脆弱な樹脂材料（例えば、ポリアミド樹脂）で成形されている。電極Ｅｄは、導電性を有する金属材料で形成されている。電極Ｅｄは、コネクタ本体Ｃｐによって支持されている。コネクタ本体Ｃｐは、電極Ｅｄを支持しつつ回路基板５,６に固定されている。

更に、電極Ｅｄは、複数の弾性端子Ｅｄ－１を有している。弾性端子Ｅｄ－１は、直線状を成し、互いに間隔を有して平行に配置されている。弾性端子Ｅｄ－１は、その一端が電極Ｅｄに支持され、その他端が自由端となった片持ち梁構造を有している。弾性端子Ｅｄ－１の間隔ピッチは、上記した接続端子３ｐ,４ｐの間隔ピッチと同一に設定されている。これにより、ＦＰＣ１の接続部３,４をコネクタ７,８に挿入した際に、接続端子３ｐ,４ｐと弾性端子Ｅｄ－１とは、互いに対向して位置付けられる。

なお、コネクタ７,８に対する接続部３,４の挿入プロセスとしては、例えば、第１接続部３を第１コネクタ７に挿入した後、カバーＳｅを閉じる。これにより、第１接続部３と第１コネクタ７とが接続される。更に、第２接続部４を第２コネクタ８に挿入した後、カバーＳｅを閉じる。これにより、第２接続部４と第２コネクタ８とが接続される。

図３は、接続部３,４（接続端子３ｐ,４ｐ）とコネクタ７,８とが電気的に接続された状態を示す断面図である。図３に示すように、接続部３,４をコネクタ７,８に挿入して、カバーＳｅ（図２参照）を閉じる。片持ち梁構造を有する弾性端子Ｅｄ－１の弾性力（復元力）により、当該弾性端子Ｅｄ－１が接続端子３ｐ,４ｐに接近する。

弾性端子Ｅｄ－１には、挿入方向に直交する幅方向中央部分に、コンタクト部Ｐｃが立ち上げられている。ここでは一例として、コンタクト部Ｐｃは、先細り状の輪郭形状（例えば、円錐形状、四角錐形状）を有している。コンタクト部Ｐｃは、接続部３,４（接続端子３ｐ,４ｐ）との電気的な接続位置を規定する。これにより、接続部３,４をコネクタ７,８に挿入した際に、接続端子３ｐ,４ｐとコンタクト部Ｐｃとが、隙間無く電気的に接触する。この結果、接続端子３ｐ,４ｐとコンタクト部Ｐｃとの間の電気的な接続が良好な状態となる。

図４は、接続部３,４をコネクタ７,８に挿入するプロセスを示す模式図である。図４に示すように、コネクタ７,８に対する接続部３,４の挿入角の大きさによっては、接続部３,４の挿入先端３ｍ,４ｍ（即ち、金属製のメッキリード３ｔ,４ｔの延出端）が、コネクタ７,８の一部ＳＣｐに接触する。そして、コネクタ７,８の内部への接続部３,４の挿入動作に伴って、メッキリード３ｔ,４ｔの延出端がコネクタ７,８の一部ＳＣｐを削り、削りかすを発生させる。なお、削りかすとしては、金属材料よりも脆弱なコネクタ本体Ｃｐの一部ＳＣｐから削られた例えば樹脂粉や樹脂片などが想定される。

このとき発生した削りかすは、接続部３,４の挿入動作に伴ってコネクタ７,８の内部に押し込まれ、例えば、コンタクト部Ｐｃ及びその周辺に集積される。そうすると、コンタクト部Ｐｃに集積される削りかすの程度によっては、接続端子３ｐ,４ｐとコンタクト部Ｐｃとの間が電気的に接続されず、オープン不良が生じる虞がある。そこで、本実施形態では、削りかすをコンタクト部Ｐｃに集積され難くする集積抑制技術が適用されている。

図５～図８には、接続端子３ｐ,４ｐ（接続部３,４）に適用された集積抑制技術のバリエーションが示されている。図５の例では、双方のメッキリード３ｔ,４ｔを、接続端子３ｐ,４ｐの幅方向片側に寄せて配置させる。図６の例では、一方のメッキリード３ｔを除去して第１端面３ｓのみにすると共に、他方のメッキリード４ｔを幅方向片側に寄せて配置させる。即ち、図５及び図６の例では、メッキリード３ｔ,４ｔを同一方向に寄せて配置させる。なお、幅方向とは、上記した挿入方向に直交する方向として規定される。

図７の例では、双方のメッキリード３ｔ,４ｔを異なる方向に寄せて配置させる。図８の例は、上記した図５と図６の組み合わせである。即ち、第１接続部３の隣り合う２つの接続端子３ｐにおいて、一方のメッキリード３ｔを除去して第１端面３ｓのみにすると共に、他方のメッキリード３ｔを幅方向片側に寄せて配置させる。更に、第２接続部４の隣り合う２つの接続端子４ｐにおいて、一方のメッキリード４ｔを幅方向片側に寄せて配置させると共に、他方のメッキリード４ｔを除去して第２端面４ｓのみにする。

図９及び図１０は、メッキリード３ｔ,４ｔと、上記したコンタクト部Ｐｃとの位置関係を規定した模式図である。図９及び図１０において、一点鎖線ＬＰｃは、コンタクト部Ｐｃ（上記した電気的な接続位置）を通って挿入方向に延びる仮想線である。即ち、仮想線ＬＰｃは、第１接続部３をコネクタ７（図２参照）に挿入する挿入方向に延在されている。この場合、メッキリード３ｔ,４ｔは、仮想線ＬＰｃを回避した位置（即ち、仮想線ＬＰｃから外れた位置）に寄せて配置させる。

図９の例において、メッキリード３ｔ,４ｔは、仮想線ＬＰｃの片側に回避させて配置されている。図１０の例において、メッキリード３ｔ,４ｔは、仮想線ＬＰｃの両側に回避させて配置されている。いずれの場合も、仮想線ＬＰｃとメッキリード３ｔ,４ｔとの間のギャップＧｐは、可能な限り大きくすることが好ましい。

「一実施形態の作用効果」
以上、本実施形態のＦＰＣ１（回路基板）によれば、メッキリード３ｔ,４ｔを、仮想線ＬＰｃを回避した位置に寄せて配置させる（図５～図１０参照）。これにより、削りかすＫＣｐ（図１１参照）をコンタクト部Ｐｃに集積され難くすることができる。例えば、図１１に示すように、削りかすＫＣｐは、コネクタ７,８に対する接続部３,４の挿入時に、メッキリード３ｔ,４ｔの延出端がコネクタ７,８の一部ＳＣｐを削ることで発生する。発生した削りかすＫＣｐは、接続部３,４の挿入動作に伴って、コネクタ７,８の内部に押し込まれるものの、コンタクト部Ｐｃに集中され難く、当該コンタクト部Ｐｃを回避した周辺に集積される。この結果、接続端子３ｐ,４ｐとコンタクト部Ｐｃとの間に介在する削りかすＫＣｐの量を無くするか、或いは、大幅に少なくすることができる。かくして、当該接続端子３ｐ,４ｐとコンタクト部Ｐｃとの間の電気的な接続が不良となることを抑制することができる。

本実施形態のＦＰＣ１（回路基板）によれば、メッキリード３ｔ,４ｔのいずれか一方を無くする（図６、図８参照）。これにより、メッキリード３ｔ,４ｔを無くした一方側において、接続端子３ｐ,４ｐの端面３ｓ,４ｓは、接続部３,４の挿入先端３ｍ,４ｍに達すること無く、当該挿入先端３ｍ,４ｍの手前に位置している。この場合、金属製の接続端子３ｐ,４ｐが、コネクタ７,８の一部ＳＣｐ（例えば、脆弱な部分）に接触することは無い。この結果、削りかすＫＣｐの発生を完全に無くすることができる。

「ＦＰＣ１の製造方法」
図１２は、ＦＰＣ１の製造装置の概念図である。本実施形態の製造装置は、ＦＰＣ１の製造プロセスの最終段階において、接続部３,４を打ち抜く穿孔具Ｔｈ（パンチとも言う）と、打ち抜き構造Ｓｔと、を有している。当該製造装置には、ＦＰＣ１（図１参照）が複数連なったＦＰＣシート１１がセットされる。そして、セットされたＦＰＣシート１１から不要部１２が打ち抜かれる。かくして、打ち抜かれた残余部に、ＦＰＣ１の接続部３,４が形成される。以下、製造プロセスの一例を説明する。

ここで、ＦＰＣ１には、基板本体２の表面にメッキ部Ｍｐが積層され、基板本体２の裏面に補強板Ｔｆが貼りつけられている。メッキ部Ｍｐには、接続端子３ｐ,４ｐ及びメッキリード３ｔ,４ｔが構成されている。このようなＦＰＣ１が複数連なったＦＰＣシート１１を打ち抜き構造Ｓｔにセットする。

この状態において、穿孔具Ｔｈを、メッキ部Ｍｐの外側から矢印Ｐ方向に動作させる。このとき、各ＦＰＣ１の接続部３,４が、メッキ部Ｍｐ側（即ち、基板本体２の表面側）から打ち抜かれる。かくして、図１に示すような輪郭の接続部３,４を有するＦＰＣ１が製造される。

図１３は、本実施形態の製造装置で製造された接続部３,４周りのＦＰＣ１の断面図である。図１３に示すように、接続部３,４の挿入先端３ｍ,４ｍは、穿孔具Ｔｈによって、当該接続部３,４（ＦＰＣ１）を、基板本体２の表面側から打ち抜いた後に残存した断面（せん断面、破断面）として構成される。

以上、本実施形態の製造方法によれば、接続部３,４の挿入先端３ｍ,４ｍに達しているメッキリード３ｔ,４ｔの延出端は、基板本体２方向に湾曲した形状となる。これにより、メッキリード３ｔ,４ｔの延出端がコネクタ７,８（コネクタ本体Ｃｐ）の一部ＳＣｐに接触した際に、そのときの摩擦力（摩擦抵抗）を低減させることができる。この結果、削りかすＫＣｐの発生量を大幅に抑制することができる。

かくして、上記したＦＰＣ１（回路基板）の特長（即ち、メッキリード３ｔ,４ｔを、仮想線ＬＰｃを回避した位置に寄せて配置させる点）との相乗効果によって、コンタクト部Ｐｃ及びその周辺に押し込まれる削りかすＫＣｐの量を、大幅に少なくすることができる。なお、反メッキ部Ｍｐ側（即ち、基板本体２の裏面側）から、矢印Ｐの反対方向に打ち抜いた場合、メッキリード３ｔ,４ｔの延出端が毛羽立った（逆立った）輪郭形状となってしまう。このため、本実施形態の製造方法に比べ、摩擦力を低減することはできない。ただし、反メッキ部Ｍｐ側から打ち抜いた場合であっても、メッキリード３ｔ，４ｔを、仮想線ＬＰｃを回避した位置に寄せて配置することで、接続端子３ｐ,４ｐとコンタクト部Ｐｃとの間に介在する削りかすＫＣｐの量を抑制することに対し、一定の効果を奏することはできる。かくして、当該接続端子３ｐ,４ｐとコンタクト部Ｐｃとの間の電気的な接続が不良となることを抑制することができる。

「本発明の適用例」
本発明のＦＰＣ１（回路基板）は、各種の電子機器に適用が可能である。具体的な例としては、例えば、ステレオカメラ、単眼カメラなど各種の撮像装置に適用することが可能である。ここでは一例として、ＦＰＣ１（回路基板）をステレオカメラに適用した場合を想定すると、例えば図２に示すように、ステレオカメラは、第１回路基板５と、第２回路基板６と、を有している。第１回路基板５には、第１コネクタ７と共に、撮像素子が搭載されている。第２回路基板６には、第２コネクタ８と共に、撮像素子を制御する制御回路が設けられている。

この場合、ＦＰＣ１の第１接続部３を第１コネクタ７に挿入する。更に、ＦＰＣ１の第２接続部４を第２コネクタ８に挿入する。このとき、当該コネクタ７,８に対する接続部３,４の挿入角の大きさによっては、上記したメッキリード３ｔ,４ｔの延出端によって、コネクタ７,８の一部が削られ、削りかすが発生する。そして、当該削りかすは、接続部３,４の挿入動作に伴って、コネクタ７,８内部に押し込まれる。

しかし、メッキリード３ｔ,４ｔは、上記した仮想線ＬＰｃを回避した位置に寄せて配置されている。このため、削りかすＫＣｐ（図１１参照）をコンタクト部Ｐｃに集積され難くすることができる。例えば、削りかすＫＣｐを、当該コンタクト部Ｐｃを回避した周辺に集積させることができる。これにより、ＦＰＣ１の接続端子３ｐ,４ｐとコンタクト部Ｐｃとの間の電気的な接続を良好な状態とすることができる。かくして、撮像素子に対する制御が安定化され、その結果、立体（実体）画像の撮像精度が良好になる。

更に、本発明の適用範囲として、上記した実施形態では、接続端子３ｐ,４ｐに電気メッキ処理を施す場合を想定したが、これに限定されることはなく、例えば、無電解メッキ処理が施される接続端子３ｐ,４ｐに、金属製の延出部が存在する場合、当該延出部を上記した実施形態と同様の構成とすることで、同様の作用効果を奏することができる。

１…ＦＰＣ（回路基板の一例）、２…基板本体、３…第１接続部、４…第２接続部、５…第１回路基板、６…第２回路基板、７…第１コネクタ、８…第２コネクタ、Ｃｐ…コネクタ本体、Ｅｄ…電極、Ｅｄ－１…弾性端子、Ｐｃ…コンタクト部、３Ｐ…第１接続端子、４Ｐ…第２接続端子、３ｔ…第１メッキリード（延出部の一例）、４ｔ…第２メッキリード（延出部の一例）、３ｓ…第１端面、４ｓ…第２端面、３ｍ…第１接続部の挿入先端、４ｍ…第２接続部の挿入先端。

特開２００３－３４７６９９号公報

Claims

基板本体と、
前記基板本体の両端に設けられ、コネクタに挿入する接続部と、を具備し、
前記接続部は、前記コネクタと電気的に接続される接続端子を有し、
前記接続部の少なくとも一方は、前記接続端子から前記接続部の挿入先端に亘って延出されたメッキ用延出部を有し、
前記メッキ用延出部は、前記コネクタと前記接続端子との電気的な接続位置を通って挿入方向に延びる仮想線を回避した位置に配置されている回路基板。
前記メッキ用延出部は、前記接続端子のうち前記挿入方向に直交する幅方向片側に寄せて配置されている請求項１に記載の回路基板。
前記接続部の前記一方のみが、前記接続端子から前記接続部の挿入先端に亘って延出された前記メッキ用延出部を有する請求項１又は２に記載の回路基板。
前記接続部の前記挿入先端に達している前記メッキ用延出部の延出端は、前記基板本体方向に湾曲した形状となる請求項１乃至３のいずれか１項に記載の回路基板。
請求項１乃至４のいずれか１項に記載され、前記基板本体の表面にメッキ部が積層され、前記基板本体の裏面に補強板が貼りつけられた回路基板の製造方法であって、
前記回路基板が複数連なったシートを打ち抜き構造にセットする工程と、
前記接続部に隣接する不要部を前記メッキ部側から打ち抜く工程と、を有している回路基板の製造方法。
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の回路基板を有する撮像装置。