JP3993828B2

JP3993828B2 - Ｆｐｃ接続用マイクロコネクタ

Info

Publication number: JP3993828B2
Application number: JP2003014307A
Authority: JP
Inventors: 幸廣平井
Original assignee: Advanced Systems Japan Inc
Current assignee: Advanced Systems Japan Inc
Priority date: 2003-01-23
Filing date: 2003-01-23
Publication date: 2007-10-17
Anticipated expiration: 2023-01-23
Also published as: KR20050097947A; JP2004227918A; US7351070B2; AU2003289420A1; WO2004066690A1; CN1742524A; CN100493294C; US20060151210A1; KR100819197B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）接続用のマイクロコネクタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器は、「より薄く」、「より軽く」のニーズをコンセプトとして開発が行われ、実装密度の高度化に向っている。この技術の１つに「柔軟性（フレキシブル）」という特徴を備えたＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）基板がある。このＦＰＣ基板を用いたＦＰＣ接続用コネクタは、より薄くより軽くというニーズを満足しているとともに、曲線的配線を可能にしている。そして、その応用例として軽さ、薄さが売り物である携帯電話のような商品に採用され、特許文献１が知られている（例えば、特許文献１参照）
【０００３】
図５は従来のコネクタ１０の断面図であり、図５（ａ）はコネクタ１０にＦＰＣ基板３０を挿入する前の状態を示す断面図、（ｂ）はコネクタ１０にＦＰＣ基板３０を挿入した状態を示す断面図、（ｃ）はコネクタ１０のレバー２２によってクランプした状態を示す断面図である。
図５（ａ）に示すように、ハウジング２５は、上方が開口した形状を有し、その両側（図では片側のみ記載）に側壁部２６、２６が設けられ、その後方から櫛歯状に多数のスリット部が切り込まれており、そのスリット部（図示せず）には多数のコンタクト１４が櫛歯状に挿入されてハウジング２５と一体となり、プリント基板２９に接着されている。コンタクト１４の接触片１７と固定片１８は、ハウジング２５の凸部２７を上下から挟持し、さらに、弾性支持片１５の先端部２０は略円柱状に形成されている。この略円柱状に形成された弾性支持片１５の先端部２０によって、レバー２２を回動自在に軸支している。接触片１７の上面にはフレキシブル基板３０の裏面に形成された接続端子３１と電気的に接触するための接点部１９がそれぞれに対応して設けられている。
【０００４】
図５（ｂ）に示すように、フレキシブルプリント（以下、ＦＰＣという）基板３０をハウジング２５上の所定の位置にセットした後、レバー２２は、矢印方向に回動され、図５（ｃ）に示すように、ＦＰＣ基板３０の接続端子３１（図６参照）に接点部１９が当接して固定する。
【０００５】
また、図６は、図５（ｃ）に示すＣ−Ｃ線の拡大断面図である。図６に示すように、ＦＰＣ基板３０の裏面には接続端子３１のピッチＰが０．３ｍｍで配設されており、コンタクト１４の接触片１７の接点部１９に当接するように並んでいる。これらの製造には、精密プレス加工とエッチングによるパターン加工が用いられ、この加工技術による最小加工ピッチＰは０．１ｍｍまで可能であるとされている。また、接続端子３１の最終形状は、エッチングによるため、角（エッジ）がＲ形状にだれてしまう特性を有している。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−４８８８５号公報（図４）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、たとえば、カメラ付き携帯電話、プラウザ付き携帯電話やモバイルサービス、インターネット接続による各種検索や送信、画像の受送信等の高機能化に伴う配線本数の増加には、従来のＦＰＣ接続用コネクタでは、高さ寸法が大きいため、全体の容積が大きくなり、携帯電話のような限られたスペースには、納まらないという問題があった。また、隣接する接続端子との間隔が微小になるために電気的絶縁を確保して信頼性が高く、しかも携帯電話の高機能化に対応できる大容量のＦＰＣ接続用コネクタが要望されていた。
【０００８】
そこで、本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、多機能化、高機能化で進化する電子機器に対応できる極小のＦＰＣ接続用マイクロコネクタを提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため請求項１記載のＦＰＣ接続用マイクロコネクタの発明は、プリント基板（５）にＦＰＣ基板（７）を接続するためのマイクロコネクタであり、前記ＦＰＣ基板（７）を位置決めし、クランプ用のレバー（３）を保持するインシュレータ（２）と、前記インシュレータ（２）が配設され、複数の微細な接続端子（６）が設けられたプリント基板（５）と、前記プリント基板（５）と直接接続する高密度の接続端子（８）が設けられた前記ＦＰＣ基板（７）とを備えたＦＰＣ接続用マイクロコネクタ（１）において、前記ＦＰＣ基板（７）に設けられた複数の微細な接続端子（８）の断面形状は、メッキ析出により接続面が凹状に形成されていることを特徴とする。
なお、高密度とは、接続端子のピッチＰが０．１ｍｍ以下で配列されたものをいい、マイクロコネクタとは、高密度に配列された接続端子および接続装置をいう。
【００１０】
この請求項１に記載された発明によれば、複数の微細な接続端子によって、プリント基板に直接（ダイレクト）にＦＰＣ基板が接続され、接続本数も大幅に増加できるため、ＦＰＣ基板の幅を縮小できる。また、従来技術で構成されたパーツが不要になり、高さが半減できるため、高密度にしたＦＰＣ接続用マイクロコネクタを提供することができる。さらに、ＦＰＣ基板に設けられた複数の微細な接続端子は、接続面が凹状に形成されていることにより、接点は両端の２ヶ所に限定できるため、接点部は両側の２ヶ所のエッジとなり、その凹状の両端のエッジが押圧されると弾性変形を伴いながらも相手端子の酸化被膜を切り込んで接触するため、接触が確実であり信頼性が向上できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本実施形態のＦＰＣ接続用マイクロコネクタ１を示す斜視図であり、図２（ａ）は、インシュレータを取り外した状態で別の方向から見た斜視図、図２（ｂ）は、（ａ）に示すＢ−Ｂ線の拡大断面図である。
図１に示すように、ＦＰＣ接続用マイクロコネクタ１は、インシュレータ２と、レバー３と、微細な接続端子であるマイクロコネクタを基板上に有するプリント基板５と、端部の裏面にマイクロコネクタを有するフレキシブルプリント（ＦＰＣ）基板７とから構成されている。
【００１８】
図２（ａ）に示すように、実装基板であるプリント基板５の上面には、微細加工を施した接続端子６、６…であるマイクロコネクタが露出している。また、図２（ｂ）に示すように、プリント基板５の接続端子６、６…がフラットであるのに対し、ＦＰＣ基板７の裏面に配設された接続端子８、８…であるマイクロコネクタは、接続面が凹状に形成されているため、接点部は両側の２ヶ所のエッジとなり、相手端子の酸化被膜を切り込んで接触するため信頼性を２倍に向上することができる。また、電気的絶縁に強い回路として、シグナル（ＳＧ）用とグランド（ＧＮＤ）用を交互に配設した高周波伝送回路にすることにより、隣接する接続端子との間隔が微小であっても信頼性が高く、しかも携帯電話の高機能化に対応できる大容量のＦＰＣ接続用コネクタができる。
なお、ここでのピッチｐは、０．０４ｍｍ（４０μｍ）である。
【００１９】
図３（ａ）はマイクロコネクタにＦＰＣ基板７を挿入する前の状態を示す断面図であり、（ｂ）はＦＰＣ基板を挿入した状態を示す断面図、（ｃ）は挿入した後、レバー３にてクランプした状態を示す断面図である。
図３（ａ）に示すように、インシュレータ２は、絶縁物で成形されており、縦は６ｍｍ、横は１０ｍｍ、高さは０．９ｍｍ程の極小のＦＰＣ接続用マイクロコネクタの本体である。インシュレータ２の先端の軸支部２ａは、円柱状の凸型に形成され、レバー３の凹状部３ａが嵌入されてレバー３が回動自在であり、この時のレバー３の最下端部は、偏心カムの外周形状を有し、ＦＰＣ基板７が挿入されても干渉がないようになっている。
インシュレータ２の下部のフランジ部２ｂは、プリント基板５の上面に、例えば接着剤等によって固着されている。インシュレータ２の両側面２ｃの内側には、溝２ｄが形成され、ＦＰＣ基板７の厚み方向の位置決めと両サイドの位置決めとがなされ、挿入し易く工夫されている。さらに、弾性部２ｅと両側面２ｃとの間には切込み２ｆが設けられ、弾性部２ｅが単独で上下に撓み、付勢できるようになっている。
【００２０】
レバー３は、全長が５ｍｍ程の極小部品であり、インシュレータ２の先端の軸支部２ａに嵌入されて回動自在に動くことができるようになっている。回動範囲は、例えば、０°〜１１０°であるが、０°〜９０°であっても構わない。
プリント基板５の上面には、インシュレータ２が固着され、ＦＰＣ基板７の接続端子８と接続する接続端子６が露出した形で配置されている。
【００２１】
次に、フレキシブルプリント（ＦＰＣ）基板７を詳細に説明する。
図４は、ＦＰＣ基板７の三面図であり、（ａ）はＦＰＣ基板７の左側面図、（ｂ）はＦＰＣ基板７の平面図、（ｃ）はＦＰＣ基板７の正面図である。また、（ｄ）は、図４（ａ）に示すＤ部拡大図であり、さらに、（ｅ）は両端に接続端子を有するＦＰＣ基板７´の平面図、（ｆ）はその正面図である。
図４（ｂ）に示すように、ＦＰＣ基板７は幅が８ｍｍの薄膜リボン状の基板であって、柔軟性があり折り曲げができるように、薄くて軽い形状になっている。図４（ｄ）に示すように、ＦＰＣ基板７の裏面の端部には、約２００個の接続端子８、８…がピッチｐ０．０４ｍｍ（４０μｍ）で等間隔に配設されている。これを同じ幅のコネクタとして従来の接続端子のピッチＰ０．３ｍｍ（３００μｍ）の場合と比較すると、ピッチＰ０．３ｍｍの場合は接続端子が２５個であるのに対し、本実施形態では２００個となり、従来の８倍に集積度が改善されている。したがって、接続端子を同数とすれば、コネクタの幅を大幅に狭めることができることから、より軽量化が可能である。
図４（ｄ）に示すように、接続端子８、８…の上面は、凹状に湾曲しており、相手部品であるプリント基板５の接続端子６、６…には、両端に突き出た角８ａ、８ａが酸化被膜を切り込んで当接する。つまり、図３に示すレバー３によって押し付けられ、面圧が高まると、次第に角８ａ、８ａが弾性変形しながらも接続端子６の表面に形成した微小の酸化皮膜を切り込み、接続端子６に確実に接続される。
【００２２】
接続端子８、８…は、エッチング加工よりもメッキ加工によって形成されるのが好ましい。つまり、エッチング加工では、角がだれて凸型になるのに対して、メッキ加工においては、メッキ析出現象によって９０°の角が８８°〜８５°の鋭角な角へ形成され、その結果、図４（ｄ）に示すような凹状のエッジが形成される。
【００２３】
ＦＰＣ接続用マイクロコネクタ１の動作について、図３を参照して詳細に説明する。図３（ａ）に示すように、マイクロコネクタ１のレバー３を垂直（９０°）より少し傾け、回動限度（１１０°）まで立てる。この時のレバー３の最下端部は、偏心カムの外周形状を有しており、ＦＰＣ基板７が挿入されても干渉がないようになっている。
図３（ｂ）に示すように、ＦＰＣ基板７が挿入されてストッパ４に突き当った後、レバー３を少し傾ける。この時、レバー３の最下端部は、偏心カムの外周形状が変化するためスキマがなくなる。
図３（ｃ）に示すように、レバー３を傾けてＦＰＣ基板７を水平位置にセットすることにより、弾性部２ｅの付勢力がレバー３を押圧し、プリント基板５の接続端子６に対してＦＰＣ基板７の接続端子８を確実に接続させることができる。
【００２４】
次に、ＦＰＣ接続用マイクロコネクタ１の製造方法について説明する。
第１工程は、厚膜レジストを用いたＵＶリソグラフィを行う。厚膜レジストを用いたＵＶリソグラフィとは、ＦＰＣ基板の面上にレジストを均一に厚めに塗布し、約９０°の温度にて加熱乾燥を行い、フォトマスクを塗膜上に密着させて、紫外線を照射する。そして紫外線を露光することによって、フォトマスクパターンを焼き付け、エッチングによって微細加工を行う一連の工程をいう。
なお、レジストの塗布の代わりにドライフィルムの貼付であってもよい。また、ＵＶとは、紫外線（Ultra Violet rays）をいう。
【００２５】
第２工程である微細メッキ析出とは、メッキの特性の１つであり、図４（ｄ）に示すようにメッキ析出によって、結果として、接続端子８、８…を凹状に形成させる技術である。
【００２６】
メッキの種類は、電解メッキであり、銅の下地地金のニッケルメッキとしている。また、仕上げに金メッキであってもよい。このように、従来技術にない製造方法によって、接続端子８のピッチが０．１ｍｍ以下であり、さらにその半分以下である４０μｍも可能である。従来技術の限界を越えた領域の微細なコネクタの製造技術を提供することができる。
【００２７】
なお、本発明は前記した実施形態に限られるものではなく、技術思想を同じくして変形、改造が可能である。例えば、ＦＰＣ基板７の接続端子８は、片端の場合、両端の場合を開示したが、両面に形成しても構わない。また、ＦＰＣ基板７の接続端子８は、プリント基板５の接続端子６であってもよいし、プリント基板５の接続端子６がＦＰＣ基板７の接続端子８であっても構わない。
【００２８】
【発明の効果】
以上に説明したように請求項１に記載の発明のＦＰＣ接続用マイクロコネクタによれば、マイクロコネクタによってプリント基板に直接（ダイレクト）にフレキシブルプリント基板が接続され、接続個数も大幅に増加できるため、フレキシブルプリント基板の幅を縮小できる。また、従来技術で構成されたパーツが不要になり、高さが半減できるため、極小のＦＰＣ接続用マイクロコネクタを提供することができる。さらに、ＦＰＣ基板の接続端子の各接続面が凹状に形成されていることから、接点は２ヶ所のエッジに確実に当たるため、信頼性が向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＦＰＣ接続用マイクロコネクタの斜視図である。
【図２】（ａ）は、マイクロコネクタケースを取り外した状態の別の方向から見た斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）に示すＢ−Ｂ線の拡大断面図である。
【図３】（ａ）はマイクロコネクタに挿入前の状態を示す断面図であり、（ｂ）はマイクロコネクタに挿入した状態を示す断面図、（ｃ）は挿入した後、レバーにてクランプした状態を示す断面図である。
【図４】ＦＰＣ基板の三面図であり、（ａ）はＦＰＣ基板の左側面図であり、（ｂ）はその平面図、（ｃ）はその正面図である。また、（ｄ）は、（ａ）に示すＤ部拡大図であり、（ｅ）は両端に接続端子を有するＦＰＣ基板の平面図、（ｆ）はその正面図である。
【図５】従来のコネクタの断面図であり、（ａ）はコネクタにＦＰＣ基板を挿入する前の状態を示す断面図、（ｂ）はコネクタにＦＰＣ基板を挿入した状態を示す断面図、（ｃ）はコネクタのレバーによってクランプした状態を示す断面図である。
【図６】図５（ｃ）に示すＣ−Ｃ線の拡大断面図である。
【符号の説明】
１ＦＰＣ接続用マイクロコネクタ
２インシュレータ
２ａ軸支部
２ｂフランジ部
２ｃ両側面
２ｄ溝
２ｅ弾性部
２ｆ切込み
３レバー
３ａ凹状部
４ストッパ
５プリント基板
６接続端子
７フレキシブルプリント（ＦＰＣ）基板
８接続端子
８ａ角

Claims

プリント基板（５）にＦＰＣ基板（７）を接続するためのマイクロコネクタであり、
前記ＦＰＣ基板（７）を位置決めし、クランプ用のレバー（３）を保持するインシュレータ（２）と、
前記インシュレータ（２）が配設され、複数の微細な接続端子（６）が設けられたプリント基板（５）と、
前記プリント基板（５）と直接接続する高密度の接続端子（８）が設けられた前記ＦＰＣ基板（７）とを備えたＦＰＣ接続用マイクロコネクタ（１）において、
前記ＦＰＣ基板（７）に設けられた複数の微細な接続端子（８）の断面形状は、メッキ析出により接続面が凹状に形成されていることを特徴とするＦＰＣ接続用マイクロコネクタ（１）。