JP2007123610A - フレキシブル回路基板およびそのフレキシブル回路基板を用いた電子機器 - Google Patents

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Abstract

【課題】ヒンジ部により2つの筐体同士が回転可能に連結され、これら2つの筐体内の回路同士がフレキシブル回路基板により電気的に接続された電子機器のそのフレキシブル回路基板に発生する応力を小さくし、屈曲に対する耐久性を高くする。
【解決手段】ヒンジ部13内へ挿入され、ヒンジ部13の回転軸に沿ってジグザグ形状に延びる屈曲片53とこの屈曲片の一端に接続され、第1の筐体11内へ延在されて第1の筐体内の回路21へ接続される第1の接続片51と、屈曲片53の他端に接続され、第2の筐体12内へ延在されて第2の筐体内の回路22へ接続される第2の接続片52とからなるフレキシブル回路基板を使用した。
【選択図】図1

Description

本発明は、2つの筐体がヒンジ部により回転可能に連結された電子機器においてそれら2つの筐体内の回路間を接続するフレキシブル回路基板と、そのフレキシブル回路基板を用いた電子機器に関する。
例えば、折り畳み構造をなす携帯電話機や携帯情報端末に代表される折り畳み型の電子機器では、図12に示すように、第1および第2の筐体101,102がヒンジ部103により回転可能に連結された構造となっている。
この電子機器において、第1および第2の筐体のそれぞれに設けられた回路201,202同士の電気的接続には、図13(A)に示すような略クランク状のフレキシブル回路基板203が使用されている。
この場合のフレキシブル回路基板203は、図13(B)および図13(C)に示すように、その中央部がヒンジ部103内でループ状に1巻きされ、またその両端がそれぞれ第1および第2の筐体101,102内の各回路201,202へ接続される。
これにより、フレキシブル回路基板203は、電子機器の回転に伴って、ヒンジ部103のループ位置で屈曲し、フレキシブル回路基板203に加わる引っ張りやたるみをヒンジ部103内に吸収することができる。(例えば、特許文献1、特許文献2参照)
特許2821333号公報 特開2005−142425号公報
しかしながら、前述した従来の構造の電子機器(図12参照)では、フレキシブル回路基板203をヒンジ部103内でループ状に1巻きするため、その電子機器の組み立て工程が複雑であった。
また、従来の電子機器の構造(図12参照)によれば、電子機器の開閉に伴うフレキシブル回路基板203の屈曲動作は、電子機器が180度開けられた状態で、フレキシブル回路基板の中央部分がヒンジ部103内でループ状に一回巻かれた状態となり(図14(C)参照)、電子機器が閉じられるにつれて、そのフレキシブル回路基板203の中央部分が更に屈曲し(図14(B)参照)、電子機器が完全に閉じられると、フレキシブル回路基板203の中央部分がループ状に一回半巻かれた状態となる(図14(A)参照)。このため、フレキシブル回路基板203には、電子機器が180度開かれた状態で応力が発生しており、また、その応力は複雑であった。
また、電子機器が閉じられるにつれて応力は増大し、また、その応力は複雑になった。
更に、フレキシブル回路基板のループ部分301をヒンジ部103の内径内に収めなければならない構造となっているため、折り畳み式携帯電話のような小型の電子機器では、そのフレキシブル回路基板203のループ部分301の屈曲半径が小さくならざるを得ず、このためより大きな応力が発生する。
このように、図12に示す従来の構造の電子機器においては、電子機器の度重なる回転動作によりフレキシブル回路基板203が繰り返し曲げ伸ばしされて大きな応力が幾度も発生してしまうため、フレキシブル回路基板の配線パターンが損傷し、断線し易いといった問題があった。
そこで従来、例えば図15乃至図17に示すように、フレキシブル回路基板の屈曲部分にあっては、配線パターンを回路基板の片面にのみ形成することにより、上記したような応力による配線パターンの損傷や断線が極力発生しないように図っていた。
すなわち、図15に示す例は、ベースフィルム113の片面に導体層112が積層されたフレキシブル基材に配線パターンを形成し、その上に接着剤を塗布したカバーレイフィルム111を張り合わせて配線パターンを保護した構造の片面フレキシブル回路基板である。
また、図16に示す例は、ベースフィルム113の両面に導体層112が積層された両面フレキシブル基材に屈曲部分となる領域の配線パターンを一層とした回路を形成し、各配線パターンの上に接着剤を塗布したカバーレイフィルム111を張り合わせて配線パターンを保護した構造の両面フレキシブル回路基板である。
さらに、図17に示す例は、ベースフィルム113の両面に導体層112が積層された両面フレキシブル基材に屈曲部分となる領域の配線パターンを一層とした回路を形成し、各配線パターンの上に接着剤を塗布したカバーレイフィルム111を張り合わせたのち、更に、両面にプリプレグ114、導体層112を積層して回路を形成してから、ソルダレジスト115を形成した構造の4層フレキシブル回路基板である。
このように、屈曲部分の配線を1層にして、フレキシブル回路基板の屈曲性能を向上させていた。
しかしながら、これらの屈曲性能を向上させるための手段はいずれも、フレキシブル回路基板の片面のみにしか配線がなされないため、回路配線が精細になり、経済効率が悪い。また、片面のみにしか配線がなされないため、回路配線の本数に制約があり、機器の機能向上が進む昨今においては、十分な配線本数を満たすことができない。更に、両面フレキシブル回路基板を用いた上記2つの例では、屈曲部分(ループ部分301)の構成材料を除去する必要があり、経済効率が悪い、といった問題があった。
そこで本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、ヒンジ部により第1および第2の筐体同士が回転可能に連結され、これら第1および第2の筐体内の回路同士がフレキシブル回路基板により電気的に接続された電子機器において、筐体同士が回転する際に発生する応力を従来のものより大幅に小さくできるフレキシブル回路基板およびそれを用いた耐久性の高い電子機器を提供することにある。
上記課題を解決するため、本発明に係るフレキシブル回路基板は、第1および第2の筐体同士を連結するヒンジ部内へ挿入され、ヒンジ部の回転軸に沿ってジグザグ形状に延びる屈曲片とこの屈曲片の一端に接続され、前記第1の筐体内へ延在されて第1の筐体内の回路へ接続される第1の接続片と、前記屈曲片の他端に接続され、前記第2の筐体内へ延在されて第2の筐体内の回路へ接続される第2の接続片とからなることを特徴とする。
ここで、前記ジグザグ形状とは、クランク状或は稲妻状に複数の折り返し部分を含む形状をいう。
このような特徴を有するフレキシブル回路基板は、第1および第2の筐体の回転に伴って、屈曲片における前記ヒンジ部の回転軸と交差する複数の箇所がそれぞれ独立して屈曲する。これによって、フレキシブル回路基板の屈曲はそれらの屈曲箇所(前記ヒンジ部の回転軸と交差する箇所)で同時多発的に行われることとなり、その結果第1および第2の筐体の回転に伴って生じる応力を小さくすることができる。
また、本発明に係るフレキシブル回路基板よれば、前記屈曲片の幅を、屈曲片の少なくとも一側部が前記ヒンジ部の外側に突出する寸法に設定すると、屈曲時にフレキシブル回路基板に発生する応力をより一層小さくすることができる。
前記ヒンジ部の回転軸に交差する部分は、フレキシブル回路基板の屈曲時、一端を中心に他端が回転移動してその両端の間が屈曲される。この両端の間の距離が長くなるように、屈曲片の幅を、屈曲片の少なくとも一側部が前記ヒンジ部の外側に突出する寸法とすることで、前記回転移動の際の回転角度は小さくなる。よって、屈曲半径は大きくなり、発生する応力を減少させることができる。
また、本発明に係るフレキシブル回路基板は、少なくとも前記屈曲片が弾性部材により補強されたことを特徴とする。
更に、前記第1及び第2の接続片と屈曲片とが弾性部材により補強されたことを特徴とする。
このように、前記フレキシブル回路基板の弾力を補強することにより、屈曲時の弾性変形が不規則になるのを防止できる。
この際、前記弾力部材に、薄い材料を使用すると、屈曲時に生じる内側と外側の周差による屈曲性への影響を軽減させることができる。
更に、本発明に係るフレキシブル回路基板よれば、前記弾性部材の少なくとも一端を自由端とすると、屈曲時に生じる内側と外側の周差による屈曲性への影響を少なくすることができる。
また、本発明に係るフレキシブル回路基板によれば、前記弾性部材に、導体材料を使用し、更に、前記弾性部材をそのフレキシブル回路基板に接地させると、シールドを形成することができる。
本発明によれば、従来のものとは異なり、フレキシブル回路基板をヒンジ部内でループ状に巻くことがないため、電子機器の組み立て工程が簡素化され、経済効率よく電子機器を生産することができる。
また、本発明に係るフレキシブル回路基板は、複数の箇所で独立して屈曲が生じるため、発生する応力が分散される。更にそれらの屈曲の屈曲半径は大きく、発生する応力は従来のフレキシブル回路基板と比べて小さくなる。よって、屈曲に対する耐久性は高い。
更に、本発明に係る電子機器およびフレキシブル回路基板によれば、前述のとおり、生じる応力が小さいため、基板の両面に配線パターンを形成しても、配線パターンの損傷や断線が生じにくく、電子機器の屈曲に対する耐久性を維持することが可能であり、また配線パターンを精細にすることなく、十分な配線本数を確保することでき、経済性および生産性に優れている。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図1は、本発明に係る電子機器の一実施形態を示す要部概略断面図、図2は、他の実施形態を示す要部概略断面図である。
電子機器は、図1および図2に示すように、ヒンジ部13により、第1の筐体11と第2の筐体12とが回転可能に連結され、更に、第1の筐体11に内蔵されている第1の回路基板21と第2の筐体12に内蔵されている第2の回路基板22とが、フレキシブル回路基板23により接続された構造となっている。また、フレキシブル回路基板23の両先端には、それぞれコネクタ接続部24,25が取り付けられ、それらコネクタ接続部24,25が第1の回路基板21と第2の回路基板22にそれぞれ接続されている。
以下、各部について詳述する。
図3(A)は、電子機器に組み込む前の状態のフレキシブル回路基板23を示す正面図、図3(B)は、電子機器に組み込まれた状態のフレキシブル回路基板23を示す正面図、図3(C)は、電子機器に組み込まれた状態のフレキシブル回路基板23を示す側面図である。
上記フレキシブル回路基板23は、図3(A)に示されるように、前記ヒンジ部13内へ挿入され、ヒンジ部13の回転軸70に沿ってジグザグ形状に延びる屈曲片53とこの屈曲片の一端に接続され、第1の筐体11内へ延在されて第1の筐体内の回路へ接続される第1の接続片51と、屈曲片53の他端に接続され、第2の筐体12内へ延在されて第2の筐体内の回路へ接続される第2の接続片52とからなる。
前記ジグザグ形状は、図3(A)に示すようなクランク状に2回以上折り返した形状でも、図4に示すような稲妻状に2回以上折り返した形状でもよい。
図3(A)および図3(B)に示すように、フレキシブル回路基板23の屈曲片53の形状は、ヒンジ部の回転軸に沿ってクランク状に2回折り返してなるジグザグ形状であり、回転軸70に直交する3つの直交部分41,42,43と、2つの折り返し部分31,32を含む回転軸70に平行な4つの平行部分31,32,33,34とを有する。そのフレキシブル回路基板23は、第1および第2の筐体11,12が回転する際、それら直交部分41,42,43各々で屈曲する。
なお、本実施例におけるフレキシブル回路基板の屈曲片53の形状は、回転軸70に直行するようにクランク状に2回折り返したジグザグ形状(図3(A)参照)としているが、回転軸70に直交していなくても、回転軸70に交差して、第1および第2の筐体11,12の回転時に屈曲するのであれば、図4に示すように回転軸70に直交していなくてもよい。また、折り返しの回数も2回以上であればよい。
上記の実施形態では、屈曲片53の幅は、ヒンジ部13の内径寸法よりもやや短い寸法としているが(図2および図3参照)、これに限らず屈曲片53の少なくとも一側部がヒンジ部13の外側に突出する寸法に設定されていてもよい(図1および図6(A)参照)。
この実施形態に係るフレキシブル回路基板23によれば、第1の筐体11を第2の筐体12に対して半分開いた時にフレキシブル回路基板23が屈曲のないフラットな状態となるように、電子機器へフレキシブル回路基板23を取り付ける(図1参照)と、筐体11,12の回転に伴うフレキシブル回路基板23の屈曲を小さく抑えることができる。
従って、最大180度開くことが可能な電子機器においては、第1の筐体11を第2の筐体12に対して90度開いた状態で、フレキシブル回路基板23がフラットな状態となるようにフレキシブル回路基板23を取り付ける(図3(C)参照)と電子機器の回転に伴うフレキシブル回路基板23の屈曲を小さく抑えることができる。
ここで上記したフレキシブル回路基板23の屈曲動作について図5を参照して説明する。
第1の筐体11を第2の筐体12に対して90度開いた時は、フレキシブル回路基板23は屈曲せず(図5(B)参照)、電子機器に組み込まれる前の形態(図3(A)参照)を維持する。
次に、第1の筐体11を第2の筐体に対してさらに90度開いて完全に開いた状態、つまり第1の筐体11と第2の筐体との角度を180度とした時、フレキシブル回路基板23は、屈曲片53における3つの直交部分41,42,43で屈曲する(図5(C)参照)。つまりこの状態では、ジグザグ形状の折り返し部分の一方31に直交する2つの直交部分41,42は、その折り返し部分31に対して互いに対称方向に屈曲し、同様に、もう一方のジグザグ形状の折り返し部分32に直交する2つの直交部分42,43は、そのもう一方の折り返し部32に対して互いに対称方向に屈曲することとなる。
今度は上記とは逆に第1の筐体11と第2の筐体12とを完全に閉じた状態とした時には、フレキシブル回路基板23は、屈曲片53の3つの直交部分41,42,43で、上記した180度開いた時とは逆方向に屈曲する(図5(A)参照)。つまりこの状態では、折り返し部31の一方に直交する2つの直交部分41,42は、その折り返し部31に対して対称方向に屈曲し、同様に、もう一方の折り返し部32に直行する2つの直交部分42,43は、そのもう一方の折り返し部32に対して対称方向に屈曲する。
以上のように、第1の筐体11を第2の筐体12に対して90度開いた時、フレキシブル回路基板23は屈曲せず、第1の筐体11と第2の筐体12とを完全に閉じた時のフレキシブル回路基板23の屈曲形状(図5(A)参照)と、両筐体11,12を完全に開いた時(両筐体11,12のなす角度が180度となる時)のフレキシブル回路基板23の屈曲形状(図5(C)参照)は、互いに左右対称の関係となる。
ここで、フレキシブル回路基板23がフラットで屈曲していない状態(図3(C)参照)を起点に左右同角度に屈曲するように電子機器にこのフレキシブル回路基板23を取り付けると、フレキシブル回路基板23の屈曲は最小限に抑えられ、よってフレキシブル回路基板23に発生する応力も小さく抑えられる。
また、屈曲片53の幅を、その屈曲片の少なくとも一側部がヒンジ部13の外側に突出する寸法にして設定した場合(図1、図6参照)では、屈曲片53の両側部がヒンジ部13の内側に収まる寸法にしたフレキシブル回路基板(図2、図7参照)と比べて、直交部分41,42,43の長さが長く、前述の屈曲動作における屈曲半径が長いため、屈曲はより小さくなり、フレキシブル回路基板23に発生する応力が小さくなる。
図1及び図6に示すように、フレキシブル回路基板23の両先端には、コネクタ接続部24,25が取り付けられ、これらコネクタ接続部24,25を介して、第1の筐体11と第2の筐体12内の回路基板21,22にフレキシブル回路基板23が接続される。
更に、図8に示すように、フレキシブル回路基板23の第1及び第2の接続片51,52と屈曲片53とを弾性部材26,27にて、このフレキシブル回路基板の両面より補強してもよい。
このように、フレキシブル回路基板23の弾力を補強することにより、屈曲時の弾性変形を正確に繰り返すことができる。
屈曲時に生じる内側と外側の周差による屈曲性への影響を軽減させるために、弾力部材26,27には、200μm以下の薄い材料を使用することが好ましい。
また、弾力部材26,27の少なくとも一端が自由端となるように、弾力部材26,27の一端のみをフレキシブル回路基板23にビス固定28(図8参照)して取り付けてもよい。
これにより、屈曲時に生じる内側と外側の周差による屈曲性への影響を、ビス固定された箇所28に吸収させることができる。
更に、弾性部材26,27に、金属材料等の導体材料を使用し、フレキシブル回路基板23に弾性部材26,27を接地させると、シールドを形成することができる。
上記のようになる電子機器では、屈曲時に発生する応力が小さいため、フィルムベースの両面に導体層が積層された両面フレキシブル回路基板23の両面に配線パターンを形成した(図9〜図11参照)場合にも、十分な耐屈曲性能を確保することができる。
図9に示すものは、ポリイミドからなる厚さ12.5μmのフィルムベース63の両面に、12μmの厚さの銅箔からなる導体層62を積層した両面フレキシブル基材60を得て、この両面フレキシブル基材60に配線パターンを形成し、各配線パターンの上に接着剤を塗布したカバーレイフィルム61を張り合わせた構造の両面フレキシブル回路基板であって、回転軸70と交差する部分においても基板両面に配線パターンを確保している。
上記図9に示した例では2層の両面フレキシブル回路基板を使用したが、4層フレキシブル回路基板のうち、内側2層に配線パターンを施してもよい。すなわち、図10に示すものは、厚さ12.5μmのポリイミドからなるフィルムベース63の両面に、厚さ12μmの銅箔からなる導体層62を積層した両面フレキシブル基材60を得て、この両面フレキシブル基材60の両面に、25μmの厚さのプリプレグ64を介して厚さ12μmの銅箔からなる導体層62を積層して回路を形成し、更にソルダレジスト65を形成した構造の4層フレキシブル回路基板23を使用し、この両面フレキシブル回路基板23の、回転軸70との直交部分の構成材料を除去せずに、内側の2層に配線したものである。
また、図11に示すものは、厚さ12.5μmのポリイミドからなるフィルムベース63の両面に、厚さ12μm銅箔からなる導体層62を積層した両面フレキシブル基材60を得て、この両面フレキシブル基材60の両面に、厚さ30μmのビルドアップ樹脂66を介して18μmの厚さの銅箔からなる導体層62を積層して回路を形成し、更にソルダレジスト65を形成してビルドアップ層を設けた4層フレキシブル回路基板23を使用し、この両面フレキシブル回路基板23の、回転軸70との直交部分の構成材料を除去せずに、内側の2層に配線したものである。
本発明に係る電子機器の一実施形態を示す側面図示す要部概略断面図である。 本発明に係る電子機器の他の実施形態を示す要部概略断面図である。 本発明に係るフレキシブル回路基板の一実施形態を示し、図3(A)は、電子機器に組み込む前の状態のフレキシブル回路基板を示す正面図、図3(B)は、電子機器に組み込まれた状態のフレキシブル回路基板を示す正面図、図3(C)は、電子機器に組み込まれた状態のフレキシブル回路基板を示す側面図である。 本発明に係るフレキシブル回路基板の他の実施形態を示す正面図である。 本発明に係るフレキシブル回路基板の屈曲形状を示し、図5(A)は、第1の筐体と第2の筐体を完全に閉じた時のフレキシブル回路基板の屈曲形状を示す側面図、図5(B)は、第1の筐体を第2の筐体に対して90度開いた時のフレキシブル回路基板の形状を示す側面図、図5(C)は、第1の筐体を第2の筐体に対して180度開いた時のフレキシブル回路基板の屈曲形状を示す側面図である。 本発明に係るフレキシブル回路基板の他の実施形態を示し、図6(A)は正面図、図6(B)は側面図である。 本発明に係るフレキシブル回路基板のさらに他の実施形態を示し、図7(A)は正面図、図7(B)は側面図である。 本発明に係るフレキシブル回路基板のさらに他の実施形態を示し、図8(A)は分解斜視図、図8(B)は斜視図である。 本発明に係るフレキシブル回路基板の具体例を示す概略断面図である。 本発明に係るフレキシブル回路基板の他の具体例を示す概略断面図である。 本発明に係るフレキシブル回路基板のさらに他の具体例を示す概略断面図である。 従来の電子機器のヒンジ部における構造を示す要部概略断面図である。 従来のフレキシブル回路基板の形状を示し、図13(A)は、電子機器に取り付ける前のフレキシブル回路基板の形状を示す正面図、図13(B)は、電子機器に取り付けた時のフレキシブル回路基板の形状を示す正面図、図13(C)は、電子機器に取り付けた時のフレキシブル回路基板の形状を示す側面図である。 従来の電子機器におけるフレキシブル回路基板の屈曲形状を示し、図14(A)は、第1の筐体と第2の筐体を完全に閉じた時のフレキシブル回路基板の屈曲形状を示す側面図、図14(B)は、第1の筐体を第2の筐体に対して90度開いた時のフレキシブル回路基板の屈曲形状を示す側面図、図14(C)は、第1の筐体を第2の筐体に対して180度開いた時のフレキシブル回路基板の屈曲形状を示す側面図である。 従来のフレキシブル回路基板の層構成を示す概略断面図である。 他の従来のフレキシブル回路基板の層構成を示す概略断面図である。 さらに他の従来のフレキシブル回路基板の層構成を示す概略断面図である。
符号の説明
11 第1の筐体
12 第2の筐体
13 ヒンジ部
21 第1の回路基板
22 第2の回路基板
23 フレキシブル回路基板
24,25 コネクタ接続部
26,27 弾力部材
28 ビス固定
31,32 折り返し部(平行部分)
33,34 平行部分
41,42,43 直交部分
51 第1の接続片
52 第2の接続片
53 屈曲片
60 両面フレキシブル基材
61 カバーレイフィルム
62 導体層
63 ベースフィルム
64 プリプレグ
65 ソルダレジスト
66 ビルドアップ樹脂
70 回転軸

Claims (8)

  1. ヒンジ部により回転可能に連結された第1および第2の筐体内の回路同士を接続するフレキシブル回路基板であって、
    前記ヒンジ部内へ挿入され、ヒンジ部の回転軸に沿ってジグザグ形状に延びる屈曲片と
    この屈曲片の一端に接続され、前記第1の筐体内へ延在されて第1の筐体内の回路へ接続される第1の接続片と、
    前記屈曲片の他端に接続され、前記第2の筐体内へ延在されて第2の筐体内の回路へ接続される第2の接続片とからなることを特徴とするフレキシブル回路基板。
  2. 前記屈曲片の幅が、屈曲片の少なくとも一側部が前記ヒンジ部の外側に突出する寸法に設定されたことを特徴とする請求項1に記載のフレキシブル回路基板。
  3. 少なくとも前記屈曲片が弾性部材により補強されたことを特徴とする請求項1又は2に記載のフレキシブル回路基板。
  4. 前記第1及び第2の接続片と屈曲片とが弾性部材により補強されたことを特徴とする請求項1又は2に記載のフレキシブル回路基板。
  5. 前記弾性部材の少なくとも一端が自由端とされたことを特徴とする請求項4に記載のフレキシブル回路基板。
  6. 前記弾性部材が導体である請求項3乃至5のいずれか一に記載のフレキシブル回路基板。
  7. 前記弾性部材が接地されたことを特徴とする請求項6に記載のフレキシブル回路基板。
  8. ヒンジ部により回転可能に連結された第1および第2の筐体を備え、各筐体内の回路同士が請求項1乃至7のいずれか一のフレキシブル回路基板により接続されてなる電子機器。
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