(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の導体露出部を有する第１の電気回路基板と、
第２の導体露出部を有し、該第２の導体露出部が前記第１の導体露出部と対面接触するように前記第１の電気回路基板に重ね合わされる第２の電気回路基板と、
前記第１および第２の電気回路基板を貫通する支柱を有する接続補助部材と、
前記接続補助部材との間に前記第１および第２の導体露出部を挟み込むように前記支柱に嵌合される嵌合孔を有する弾性部材と、
前記弾性部材を押圧変形せしめ、該弾性部材の復元力により前記両導体露出部を密着接続せしめる押圧手段とを備えた電気回路基板の接続構造において、
前記押圧手段による押圧前には、前記支柱に嵌合する前記嵌合孔の壁面が前記支柱の周面と部分的に接触し、接触しない部分においては前記壁面と前記周面との間に隙間が形成され、押圧時には、前記隙間が前記押圧変形された弾性部材の逃げ場となるよう構成したことを特徴とする電気回路基板の接続構造。
【請求項２】
前記嵌合孔の壁面に凸部を周方向に複数個形成し、これらの凸部が前記支柱の周面と当接し、凸部非形成部分と支柱周面との間に前記隙間が形成されるよう構成したことを特徴とする請求項１に記載の電気回路基板の接続構造。
【請求項３】
前記支柱の周面に凸部を周方向に複数個形成し、これらの凸部が前記嵌合孔の壁面と当接し、凸部非形成部分と嵌合孔壁面との間に前記隙間が形成されるよう構成したことを特徴とする請求項１に記載の電気回路基板の接続構造。
【請求項４】
前記凸部は少なくとも３箇所に形成されていることを特徴とする請求項２または３に記載の電気回路基板の接続構造。
【請求項５】
前記嵌合孔壁面の軸方向の一部分が前記支柱の周面と当接し、嵌合孔壁面の軸方向の他の部分と前記支柱周面との間に前記隙間が形成されるよう前記嵌合孔壁面を形成したことを特徴とする請求項１に記載の電気回路基板の接続構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２つの電気回路基板に形成された導体露出部を互いに密着接続する電気回路基板の接続構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
２枚のフレキシブルプリント基板（以下、ＦＰＣと呼ぶ）を電気的に接続する接続構造として、特開昭６３−２３７０４５号公報に開示されたものが知られている。これは、所定の弾性部材を圧縮させ、その復元力によってＦＰＣの導体パターン同士を対面密着させる、いわゆるゴム圧接方式を用いたものである。
図８は従来のゴム圧接方式の一例を示す断面図である。導体露出部１ａを有する第１のＦＰＣ１と、導体露出部２ａを有する第２のＦＰＣ２とを重ね合わせ、構造部材３に設けられた支柱３ａおよびボス３ｃを両ＦＰＣ１，２に貫通して位置決めし、その上に弾性部材４０および押さえ部材５を重ねて支柱３ａに嵌合し、ビス６で締め付ける。この締め付けにより弾性部材３が変形し、その復元力により導体露出部１ａと２ａとが密着接続される。ここで、支柱３ａとこれに嵌合される弾性部材４０の嵌合孔４０ａとの間にはガタが殆どない状態とされる。
【０００３】
図９は上記導体露出部１ａ，２ａに加わる圧接力の分布を示す。図において、縦軸は導体露出部に加わる圧接力を、横軸は支柱３ａの中心を基準とした半径方向の距離をそれぞれ示している。図から分かるように、圧接力は弾性部材３の外側（ｒ２〜ｒ３）はほぼ均一であるが、内側（ｒ１〜ｒ３）では中心に近づくほど圧接力が高くなっている。これは、弾性部材４０の嵌合孔４０ａと支柱３ａとの間にガタが殆どないことが原因で起こる。すなわち、ビス６の締め付けによって弾性部材３が圧縮されて潰され、潰された部分は外側では外方に逃げることができるが、内側では第１のＦＰＣ１，支柱３ａおよび押さえ部材５に囲まれて逃げ場がない。このため支柱３ａの中心に近いほど圧接力が高くなるのである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
以上から分かるように従来の接続方式では、支柱３ａの中心側ほど圧接力が高くなるために、その反動で外側の圧接力レベルが低くなり、導通不良となり易い。この問題を解決するために、弾性部材４０の嵌合孔４０ａの径を支柱３ａの外径よりも十分大きくし、両者の間に隙間、つまり内側で潰された弾性部材４０の逃げ場を設けることが考えられる。しかし、単に隙間を設けただけでは支柱３ａと嵌合孔４０ａとが偏心した状態で締め付けられるおそれがあり、この場合には次のような問題が発生する。
（１）支柱３ａに近い部分で高圧接力が発生する部位と、逆に圧接力が殆ど得られない部位とが生じ、導通不良の原因となる。
（２）第１，第２のＦＰＣ１，２の互いに対向する面には、導体露出部１ａ，２ａを除く部分にカバーレイが被覆されているため、導体露出部１ａ，２ａとその周辺部とに段差が生ずる（カバーレイ部分の方が高くなる）。一方、弾性部材４０は導体露出部１ａ，２ａのなるべく広い部分を覆う必要性からそれなりの外径寸法で形成されるが、支柱３ａと弾性部材４０の嵌合孔４０ａとが偏心すると弾性部材４０がカバーレイ部分にかかってしまう。カバーレイ部分は導体露出部と比べて高さが高いから、ここに弾性部材３がかかると導体露出部の圧接力が不十分となり、やはり導通不良が発生するおそれがある。
【０００５】
本発明の目的は、導体露出部に作用する圧接力を場所によらず均一にすることにより導通不良を確実に防止した電気回路基板の接続構造を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
一実施の形態を示す図１に対応づけて説明すると、本発明は、第１の導体露出部１ａを有する第１の電気回路基板１と、第２の導体露出部２ａを有し、第２の導体露出部２ａが第１の導体露出部１ａと対面接触するように第１の電気回路基板１に重ね合わされる第２の電気回路基板２と、第１および第２の電気回路基板１，２を貫通する支柱３ａを有する接続補助部材３と、接続補助部材３との間に第１および第２の導体露出部１ａ，２ａを挟み込むように支柱３ａに嵌合される嵌合孔４ａを有する弾性部材４と、弾性部材４を押圧変形せしめ、弾性部材４の復元力により両導体露出部１ａ，２ａを密着接続せしめる押圧手段５，６とを備えた電気回路基板の接続構造に適用される。
押圧手段５，６による押圧前には、支柱３ａに嵌合する嵌合孔４ａの壁面が支柱３ａの周面と部分的に接触し、接触しない部分においては壁面と周面との間に隙間Ｓが形成され、押圧時には、隙間Ｓが押圧変形された弾性部材４の逃げ場となるよう構成し、これにより上記問題点を解決する。
請求項２の発明は、嵌合孔４ａの壁面に凸部４ｂ〜４ｄを周方向に複数個形成し、これらの凸部４ｂ〜４ｄが支柱３ａの周面と当接し、凸部非形成部分と支柱周面との間に隙間Ｓ（図２，図３）が形成されるよう構成したものである。
請求項３の発明は、支柱１３ａ（図５）の周面に凸部１３ｂ〜１３ｄを周方向に複数個形成し、これらの凸部１３ｂ〜１３ｄが嵌合孔１４ａの壁面と当接し、凸部非形成部分と嵌合孔壁面との間に隙間Ｓが形成されるよう構成したものである。
請求項４の発明は、凸部を少なくとも３箇所に形成したものである。
請求項５の発明は、嵌合孔２４ａ（図７）の軸方向の一部分を支柱３ａの周面と当接させ、嵌合孔壁面の軸方向の他の部分と支柱周面との間に隙間Ｓが形成されるよう嵌合孔壁面を形成したものである。
【０００７】
なお、本発明の構成を説明する上記課題を解決するための手段の項では、本発明を分かり易くするために実施の形態の図を用いたが、これにより本発明が実施の形態に限定されるものではない。
【０００８】
【発明の実施の形態】
−第１実施形態−
図１〜図４により本発明の第１実施形態を説明する。
本実施形態は２枚のＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）を電気的に接続する例を示し、図１はその接続構造を示す分解斜視図、図２はその縦断面図である。各図において図８と同様の構成要素には同一の符号を付す。
電気回路を有する第１のＦＰＣ１には、位置決め孔１ｄおよび補助位置決め孔１ｃが形成されるとともに、図示裏面側には導体露出部１ａが設けられている。導体露出部１ａは位置決め孔１ｄの回りに放射状に形成された１６個の導電性パターンから成る。また第１のＦＰＣ１の裏面には、導体露出部１ａを除く部分にカバーレイ１ｂが被覆されている。
【０００９】
第１のＦＰＣ１と電気的に接続される第２のＦＰＣ２には、第１のＦＰＣ１と同様の導体露出部２ａ，位置決め孔２ｄおよび補助位置決め孔２ｃが設けられるとともに、導体露出部２ａを除く部分にカバーレイ２ｂが被覆されている。導体露出部１ａと２ａは、各１６個の放射状パターンが互いに重なり合うように密着され、電気的導通が図られる。
【００１０】
第１および第２のＦＰＣ１，２は、構造部材３，弾性部材４，押さえ部材５およびビス６を介して接続される。構造部材３は、ＦＰＣ１，２の孔１ｄ，２ｄを貫通する位置決め用の支柱３ａと、支柱３ａの回りに設けられた座３ｂと、補助位置決め孔１ｃおよび２ｃに嵌合されるボス３ｃとを有し、支柱３ａにはねじ孔３ｄが形成されている。ＦＰＣ１，２は支柱３ａおよびボス３ｃの２箇所で位置決めされるため、導体露出部１ａ，２ａが回転方向に位置ずれを生ずることはない。
【００１１】
弾性部材４には、構造部材３の支柱３ａに嵌合される嵌合孔４ａが設けられ、嵌合孔４ａの壁面には３つの凸部４ｂ，４ｃ，４ｄが略等角度間隔で形成されている。これら３つの凸部４ｂ〜４ｄを設けたことにより、嵌合孔４ａの壁面は支柱３ａの周面と部分的に接触することになる。すなわち、支柱３ａが嵌合孔４ａに嵌合すると、図３に示すように３つの凸部４ｂ〜４ｄの先端が支柱３ａの周面に密着し、凸部非形成部分では嵌合孔４ａの壁面と支柱３ａの周面との間に所定間隔の隙間Ｓができる。押さえ部材５は弾性部材４を圧縮させる役割を果たすもので、支柱３ａが嵌合する位置決め孔５ａと、ボス３ｃが嵌合する補助位置決め孔５ｂとを有する。
【００１２】
以上の構成において、ＦＰＣ１および２を電気的に接続するには、まず構造部材３の支柱３ａに孔２ｄ，１ｄ，４ａ，５ａを嵌合させるとともに、ボス３ｃに孔２ｃ，１ｃ，５ｂを嵌合させることにより第１，第２のＦＰＣ１，２，弾性部材４および押さえ部材５を位置決めする。次いで孔２ｄ，１ｄ，４ａ，５ａを介してビス６を支柱３ａのねじ孔３ｄに螺合し締結する。この状態を示したのが図２である。ビス６の締め付けにより、押さえ部材５を介して弾性部材４が圧縮されて変形し、その復元力により第１，第２のＦＰＣ１，２の導体露出部１ａ，２ａが密着接続される。上述したように、嵌合孔４ａの凸部４ｂ〜４ｄ以外の箇所では支柱３ａの周面と孔の壁面との間に隙間Ｓが設けられているので、圧接力によって潰された弾性部材４は、その内側部分が隙間Ｓに逃げ、外側部分は従来と同様に外方に逃げる。したがって、従来のように内側に過大な圧接力が作用することがなく、導体露出部１ａ，１ｂの各接続パターンに加わる圧接力は内側，外側を問わずほぼ均一となる。
【００１３】
図４は導体露出部１ａ，２ａに加わる圧接力の分布を示している。図において、縦軸は導体露出部１ａ，２ａに加わる圧接力を、横軸は支柱３ａの中心を基準とした半径方向の距離をそれぞれ示し、太実線は本実施の形態における分布を、二点鎖線は図９で説明した従来技術における分布をそれぞれ示している。ビス６の締め付け力は同等であるものとする。
【００１４】
図４から分かるように、本実施の形態における圧接力は位置とは無関係にほぼ均一であり、しかも圧接力のレベルは従来技術における平均的なレベルより高くなっている。これは、従来技術では支柱３ａの壁面近傍における過密的な弾性部材４の圧縮により、ｒ１からｒ３の範囲で局所的に圧接力が高くなり、その反動でｒ３からｒ２の範囲で逆に圧接力が低くなるためである。
【００１５】
ここで、導体露出部１ａ，２ａの圧接にあたっては、その導体パターンの最も面積が広い部分に高い圧接力を発生させるのが効果的である。したがって、本実施の形態や従来例のように外側ほど面積が広くなる放射状パターンでは、外側に高い圧接力を発生させる必要があるが、従来例では逆に外側の圧接力が低くなってしまっている。本実施の形態の方式では、圧接力の分布を均一化することにより外側の圧接力を従来と比べて高くできるので、確実な電気的接続が図れる。
【００１６】
以上の実施形態の構成において、第１および第２のＦＰＣ１，２が第１および第２のの電気回路基板を、構造部材３が接続補助部材を、押さえ部材５およびビス６が押圧手段をそれぞれ構成する。
【００１７】
−第２実施形態−
図５および図６は本発明の第２実施形態を示し、図１，図２と同様の構成要素には同一の符号を付してある。第１実施形態では弾性部材４の孔の係合部に凸部を形成したが、本実施形態は構造部材１３の支柱１３ａに凸部１３ｄ，１３ｅ，１３ｆ（１３ｆは不図示）を設けたものである。これらの凸部１３ｄ〜１３ｆは支柱１３ａの周面に等角度間隔で設けられ、支柱１３ａに弾性部材１４が嵌合されたとき、凸部１３ｄ〜１３ｆが弾性部材１４の嵌合孔１４ａの壁面に当接し、凸部非形成部分では嵌合孔１４ａの壁面と支柱壁面との間に所定間隔の隙間Ｓが形成される。この構成においても、ビス６の締結によって潰された弾性部材１４の内側部分が隙間Ｓに逃げるので、第１実施形態と同様の作用効果が得られる。
【００１８】
以上の第１および第２実施形態では凸部を３箇所に設けたが、その数は限定されない。ただし、弾性部材の嵌合孔と支柱との位置決めを確実に行い、両者の偏心を防止するには、最低でも３箇所に凸部を設けることが望ましい。また、凸部を嵌合孔あるいは支柱の軸方向全長に渡って形成したが、軸方向の一部に形成してもよい。
【００１９】
−第３実施形態−
図７は本発明の第３実施形態の構成を示し、図１，図２と同様の構成要素には同一の符号を付してある。本実施形態では弾性部材２４の嵌合孔２４ａの壁面にテーパー面を設け、軸方向の一部（上部）では嵌合孔２４ａの壁面が全周に渡って構造部材３の支柱３ａに当接するが、下部では全周に渡って支柱３ａとの間に隙間Ｓが形成されるようにしている。隙間Ｓの間隔は下部に至るほど大きくなる。本実施の形態においても、ビス６の締結によって潰された弾性部材２４の内側部分が隙間Ｓに逃げるので、上述と同様の作用効果が得られる。
【００２０】
なお、例えば第１実施形態と第３実施形態とを組み合わせた構成でもよい。すなわち、弾性部材の嵌合孔の上部に複数の凸部を設け、下部にテーパー面を形成することによって下部に至るほど隙間の間隔が大きくなるようにしてもよい。また、電気接続を行う２枚の基板をいずれもＦＰＣとしたが、弾性部材による圧接力が互いに対面する２つの導体露出部に加わる構成であれば、一方がＦＰＣで他方がリジット基板等の電気回路基板であってもよい。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によれば、接続補助部材の支柱に嵌合された弾性部材の変形によって発生する圧接力（弾性部材の復元力）によって２つの電気回路基板の導体露出部を密着接続するものにおいて、弾性部材の嵌合孔の壁面が支柱周面と部分的に接触するようにしたので、非接触部分に変形した弾性部材の逃げ道を形成することができ、圧接力の局部集中が防止されて全体に渡って高い圧接力を確保できる。したがって、導体露出部同士の確実な接続が図れ、導通不良もなく信頼性の高い電気回路基板の接続構造を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電気回路基板の接続構造を示す分解斜視図。
【図２】図１の接続構造の断面図。
【図３】支柱３ａと嵌合孔４ａとの嵌合状態を示す平面図。
【図４】支柱の中心からの距離に対する圧接力の分布を示す図。
【図５】本発明の第２実施形態に係る電気回路基板の接続構造を示す分解斜視図。
【図６】図５の接続構造の断面図。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る電気回路基板の接続構造を示す断面図。
【図８】従来の接続構造を示す断面図。
【図９】図８の従来構造における支柱の中心からの距離に対する圧接力の分布を示す図。
【符号の説明】
１  第１のフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）
１ａ，２ａ  導体露出部
２  第２のフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）
３，１３  構造部材
３ａ，１３ａ  支柱
４，１４，２４  弾性部材
４ａ，１４ａ，２４ａ  嵌合孔
４ｂ，４ｃ，４ｄ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｆ  凸部
５  押さえ部材
６  ビス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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