JP5510190B2 - フラットケーブルの接続構造 - Google Patents

Description

本発明は、複数のプリント基板間の接続に用いられるフラットケーブルの接続構造に関するものである。

車載用インバータ内の複数の基板間接続には、ワイヤハーネスとコネクタが用いられている。近年車載機器には、高信頼、低コストとともに小型・軽量化が要求されており、小型化には基板サイズの縮小が不可欠である。

コネクタを用いた接続では、プリント基板への取り付け面積が広くなるため、基板サイズを縮小することを妨げる場合がある。また、ワイヤハーネスを用いた接続では、複数のワイヤハーネスを手作業で接続しているため、工数削減が困難となっている。そのため、ワイヤハーネスレスおよびコネクタレスの接続技術が求められていた。

その問題を解決するために、複数のプリント基板間にフラットケーブルを配置して電気的接続する接続構造が考案されている。例えば、特許文献１では、図６に示すように、少なくとも二つのプリント基板部２０、２１同士が捨て板部２２により一体化されてなる集合基板２３を設けるとともに、フレキシブルケーブル２４を配設するための二本のスリット２５を所定の間隔を隔てて形成し、この二本のスリット２５を介してフレキシブルケーブル２４の中間部を捨て板部２２の背面側に沿って配設したのち、フレキシブルケーブル２４の両接続端子２６を各プリント基板部２０、２１の電極パッド２７に接続し、捨て板部２２を切除するプリント基板部２０、２１相互間のケーブル接続方法が考案されている。

特許文献１では、複数のプリント基板部２０、２１相互間をフレキシブルケーブル２４で接続する場合に、フレキシブルケーブル２４の接続端子２６をプリント基板部２０、２１上の電極パッド２７へ容易に位置合わせできるとされている。

また、特許文献２では、図７に示すように、フレキシブルフラットケーブル３０の端子部３１の先端側の被覆部３２を残存させ、接続されるプリント基板３３のランド３５近傍に形成した角穴３４に、残存させた被覆部３２を挿入することによってフレキシブルフラットケーブル３０の端子部３１とプリント基板３３のランド３５との位置合わせを行うことが提案されている。

特開平８−１６２７５７号公報 特開２００５−２５２０１６号公報

特許文献１に示される接続構造では、フレキシブルケーブル２４の位置合わせを行う際に、フレキシブルケーブル２４を、プリント基板部２０、２１と捨て板部２２とが一体化されてなされた集合基板２３に設けられた二本のスリット２５に通過させる工程が必須である。このとき、フレキシブルケーブル２４を、スリット２５を介して屈曲をさせた状態で位置合わせするため、接続端子２６近傍でフレキシブルケーブル２４が湾曲してしまい、プリント基板部２０、２１の電極パッド２７に対し、接続端子２６が浮いた状態になる。特に、集合基板２３に接続するフレキシブルケーブル２４の長さを、集合基板２３の厚みやスリット２５の幅の分だけ余分に考慮する必要があるため、フレキシブルケーブル２４の長さが最適でないと、フレキシブルケーブル２４の湾曲が顕著になる虞がある。このようなフレキシブルケーブル２４に湾曲が発生すると、接続端子２６と電極パッド２７とを半田などで接続する際に、接続がしにくく接続が不十分となるという問題がある。

また、特許文献２に示される接続構造では、被覆部３２をその長手方向に位置する角穴３４に挿入するため、フレキシブルフラットケーブル３０がプリント基板３３に対して傾斜して、端子部３１とランド３５との間に隙間が生じるおそれがある。特に、フレキシブルフラットケーブル３０を作成する際の巻き取り工程でフレキシブルフラットケーブル３０に巻き癖による湾曲が発生し、その湾曲が残存している場合、この構造では、フレキシブルフラットケーブル３０の初期的な湾曲を抑制することができない。そのため、プリント基板３３のランド３５に対し、端子部３１が浮いてしまい、特許文献１と同様、端子部３１とランド３５とを接続する際に、接続がしにくく接続が不十分となるという問題がある。

また、複数のプリント基板をフラットケーブルで一括して容易に接続するには、リフローはんだ接続が望ましく、フラットケーブルの湾曲を抑制する構造を設けることが強く要望されている。

そこで、本発明の目的は、かかる従来技術の課題を解決し、プリント基板上の電極への接続端子の位置合わせを容易にでき、複数のプリント基板間に接続されるフラットケーブルの接続端子近傍の変形に伴う接続不良を低減することができるフラットケーブルの接続構造を提供することにある。

上記課題を解決するために本発明は、複数の電極パッドを有するプリント基板部を少なくとも２つ有すると共に、これらプリント基板部を連結一体化する捨て板部を有する集合基板の前記プリント基板部同士を、フラットケーブルを介して接続するフラットケーブルの接続構造であって、前記フラットケーブルが、幅方向に複数並列に配置された導体と、絶縁性を有するフィルム状の被覆材からなり前記複数の導体を被覆する被覆部とを備えると共に、前記被覆部の幅方向の両側に、前記被覆部の前記導体を被覆する位置よりも下方へ突出するように前記被覆材が折り曲げられて形成された折り曲げ部を有し、前記集合基板には、前記フラットケーブルの幅方向の両側に形成された折り曲げ部を挿入させるフラットケーブル固定用スリットが形成されており、前記折り曲げ部が前記フラットケーブル固定用スリットに挿入されることで前記フラットケーブルが前記集合基板に固定されると共に前記導体の接続端子がそれぞれ対応する前記電極パッド上に配置されるものである。

前記集合基板には、前記捨て板部を前記集合基板から切除するための切除用スリットが断続して形成されていてもよい。

前記切除用スリットの延長方向と前記フラットケーブル固定用スリットの延長方向とが直交し、かつ、前記切除用スリットが、直列して形成された複数のスリット片からなるものであってもよい。

本発明によれば、プリント基板上の電極への接続端子の位置合わせを容易にでき、複数のプリント基板間に接続されるフラットケーブルの接続端子近傍の変形に伴う接続不良を低減することができる。

図１は被覆材に折り曲げ加工を施したフラットケーブルの斜視説明図である。 図２はフラットケーブル固定用スリットを形成した集合基板の平面図であり、図２（ａ）はフラットケーブル固定前の集合基板を示し、図２（ｂ）はフラットケーブル固定後の集合基板を示す。 図３は図２（ｂ）のＡ−Ａ断面図であり、図３（ａ）はフラットケーブル固定前の集合基板を示し、図３（ｂ）はフラットケーブル固定後の集合基板を示し、図３（ｃ）は図３（ｂ）の集合基板から捨て板部を切除した状態を示し、図３（ｄ）は図３（ｃ）のフラットケーブルの折り曲げ部に切り欠き部を設けた状態を示す。 図４は図２（ｂ）のＢ−Ｂ断面図であり、図４（ａ）はフラットケーブル固定前の集合基板を示し、図４（ｂ）はフラットケーブル固定後の集合基板を示す。 図５は折り曲げ部に切り欠き部を形成した他の実施の形態に係るフラットケーブルの斜視説明図である。 図６は従来例（特許文献１）の特徴を示す説明図である。 図７は従来例（特許文献２）の特徴を示す説明図である。

以下、本発明の実施の形態の構成を図１乃至図４に基づいて詳細に説明する。

ここで、図１は被覆材に折り曲げ加工を施したフラットケーブルの斜視図であり、図２（ａ）はフラットケーブル固定用スリットを形成した集合基板の平面図であり、図２（ｂ）は図１のフラットケーブルを固定した集合基板の平面図である。また、図３（ａ）、（ｂ）、図４（ａ）、（ｂ）はそれぞれ図２（ｂ）に示すＡ−Ａ断面、Ｂ−Ｂ断面を描いた図であり、それぞれ（ａ）はフラットケーブル固定前、（ｂ）は固定後の断面を示している。

まず、図１に示すように、フラットケーブル１は、線状に形成され幅方向（水平方向）に複数平行に並ばれた導体１３と、これら複数の導体１３を上下から被覆（ラミネート）する被覆部１４とを備える。

導体１３はSnめっきが施された平角線からなり、それぞれ両端部に接続端子２を有する。接続端子２は、それぞれ被覆部１４から露出されており、幅方向に並んで形成されている。

被覆部１４は、絶縁性を有する薄いフィルム状の被覆材で形成される。被覆材は、薄く耐熱性および絶縁性に優れる樹脂フィルム、例えばポリイミドからなる。また、被覆部１４は、上述の複数の導体１３からなる導体群１５より幅広に形成されており、導体群１５を幅方向の中央で被覆するようになっている。被覆部１４は、幅方向の両側に、被覆部１４の導体群１５を被覆する位置よりも下方へ突出するように被覆材が折り曲げられて形成された折り曲げ部３を有する。折り曲げ部３は、例えば図１に示すように、導体１３と並行な折れ線１６（導体１３の長手方向）に沿って直角に折り曲げられて形成されている。折り曲げ部３は、図２（ａ）に示すプリント基板たる集合基板４に導体１３を接続するとき集合基板４のフラットケーブル固定用スリット１０に挿入するためのものである。折り曲げ部３がフラットケーブル固定用スリット１０に挿入されることにより、フラットケーブル１が集合基板４に固定されると共に導体１３の接続端子２が集合基板４の電極パッド７上に自動的に位置決めされるようになっている。

導体群１５を被覆材で被覆した製造途中のフラットケーブルは平面状になっているが、被覆部１４の幅方向の両側部を下方に折り曲げるように加熱プレスすることによって両側部に図１に示すような折り曲げ部３を形成する。なお、折り曲げ部３は、フラットケーブル固定用スリット１０に挿入される部分の長さ（Ｌ）が、集合基板４の厚さ（Ｄ）の半分（Ｄ／２）か、または半分（Ｄ／２）よりも長い長さとなるように形成されることがフラットケーブル１の固定および位置ずれ防止の観点から好ましい。

次に、図２（ａ）に示すように、集合基板４は、離間して形成された２つのプリント基板部５、６と、これらプリント基板部５、６間に形成されプリント基板部５、６を連結一体化する捨て板部８とを備える。

プリント基板部５、６は、フラットケーブル１を介して接続されるようになっている。プリント基板部５、６の上面には、フラットケーブル１の接続端子２を接続するための電極パッド７が複数形成されている。電極パッドは７、捨て板部８に臨むプリント基板部５、６の略外周部に一列に形成されている。電極パッド７は、フラットケーブル１の一端側のそれぞれの接続端子２と一対一に対応するように接続端子２と同じ数だけ形成されている。

また、捨て板部８に臨むプリント基板部５、６と捨て板部８とには、フラットケーブル１の折り曲げ部３を挿入可能なフラットケーブル固定用スリット１０が形成されている。フラットケーブル固定用スリット１０は、電極パッド７にフラットケーブル１の接続端子２を接続するときフラットケーブル１の位置決めをするためのものであり、フラットケーブル固定用スリット１０に折り曲げ部３を挿入することでフラットケーブル１が集合基板４に固定されると共に導体１３の接続端子２がそれぞれ対応する電極パッド７上に自動的に配置されるようになっている。また、フラットケーブル固定用スリット１０は、所定の間隔を隔てて２つ形成されている。ここで、所定の間隔とは、被覆部１４の折り曲げ部３間の間隔と同じであり、少なくともフレキシブルケーブル１の幅寸法以下、且つプリント基板部５、６上に並ぶ電極パッド７の列の一端から他端までの寸法以上である。フラットケーブル固定用スリット１０の長さは、フラットケーブル１の被覆部１４の長さより僅かに長く形成されている。また、フラットケーブル固定用スリット１０の幅は、フラットケーブル１の折り曲げ部３が収納できるよう被覆部１４の厚みの約２倍に形成されている。図２（ｂ）に示すように、捨て板部８、フラットケーブル固定用スリット１０及びフラットケーブル１の被覆部１４の長さは、フラットケーブル１の折り曲げ部３をフラットケーブル固定用スリット１０に収納した際に、フラットケーブル１両端の接続端子２と各プリント基板部５、６の電極パッド７とが自動的に位置合わせをなし得るよう予め所定の長さに設定されている。

また、捨て板部８とプリント基板部５、６の間の集合基板４には、捨て板部８を集合基板４から切除可能にするための切除用スリット９が形成されている。切除用スリット９はプリント基板部５、６の幅方向（電極パッド７の並列方向）に沿って断続的に直列して形成された複数のスリット片１７ａ、１７ｂからなり、フラットケーブル固定用スリット１０と複数のスリット片１７ａ、１７ｂの延長方向が直交するように形成されている。特に、各スリット片１７ａ、１７ｂは、フラットケーブル固定用スリット１０と交わらないようにフラットケーブル固定用スリット１０から離間して形成されており、フラットケーブル固定用スリット１０とスリット片１７ａ、１７ｂとによって囲まれる捨て板部８を維持してスリットとしての形状を保つようになっている。

次にプリント基板部５、６とフラットケーブル１の接続方法について説明する。

まず、図２に示した集合基板４の電極パッド７にメタルマスクを用いてクリームはんだを一定量塗布する。

次に、図１に示すフラットケーブル１の折り曲げ部３を、図２（ｂ）、図３および図４に示すように、フラットケーブル固定用スリット１０に手作業で収納する。このとき、フラットケーブル固定用スリット１０は切除用スリット９と交わっておらず、シンプルな直線状に形成されているため、フラットケーブル固定用スリット１０内に折り曲げ部３を円滑に収納（挿入）できる。

これにより、捨て板部８の長さと、フラットケーブル固定用スリット１０の形状と、フラットケーブル１の折り曲げ部３の形状との関係から、フラットケーブル１の両端の接続端子２と各プリント基板部５、６の電極パッド７との位置合わせおよび固定が容易に実現できる。すなわち、折り曲げ部３がフラットケーブル固定用スリット１０に挿入されることでフラットケーブル１が集合基板４に固定されると共に導体１３の接続端子２がそれぞれ対応する電極パッド７上に配置され、プリント基板５、６の電極パッド７上に接続端子２を容易に、かつ、正確に位置合わせできる。

次に、集合基板４と集合基板４上に位置合わせおよび固定されたフラットケーブル１をリフロー炉（図示せず）に投入することによってはんだ接続を行う。フラットケーブル１に折り曲げ部３を形成していることから、フラットケーブル１がその長手方向にわたって湾曲するなどの初期変形が抑制されるため、フラットケーブル１の接続端子２近傍の変形に伴う接続不良を低減することができる。またフラットケーブル固定用スリット１０に折り曲げ部３を挿入した場合にフラットケーブル１の位置合わせ、固定が自動的になされ、リフローはんだ接続においても振動などによって位置ずれが発生することがないため、安定した接続状態を得ることができる。また、電極パッド７に塗布されたクリームはんだは表面張力によって各電極パッド７に溶け分かれるため、短絡は発生しない。

以上により、２つのプリント基板部５、６を被覆部１４を折り曲げたフラットケーブル１によって容易に接続することが可能となる。また、プリント基板部５、６をフラットケーブル１によって接続した後、図３（ｃ）に示すように、切除用スリット９に合わせて切断機等で集合基板４を切断して捨て板部８を切除する。切除用スリット９は直列して形成された複数のスリット片１７ａ、１７ｂからなるため、スリット片１７ａ、１７ｂ間の集合基板４を切断するだけで捨て板部８を容易に切除できる。切断機は、２つの刃間に集合基板を挟んで切断するような簡易な手工具であってもよい。またさらに、プリント基板部５、６をフラットケーブル１で接続してなる基板間接続部品１８は、フラットケーブル１を折り曲げて車載機器等の他の部品に組み立てられることが多い。このため、図３（ｄ）に示すように、フラットケーブル１から折り曲げ部３の導体長手方向の中央部を切除して基板間接続工程が終了する。

このように、被覆部１４の幅方向の両側に、被覆部１４の導体１３を被覆する位置よりも下方へ突出するように被覆材が折り曲げられて形成された折り曲げ部３を有するものとしたため、フラットケーブル１自体の剛性を高くでき、フラットケーブル１の初期変形を矯正することができる。そして、フラットケーブル固定用スリット１０にフラットケーブル１の折り曲げ部３を挿入することにより、プリント基板部５、６上の電極パッド７への接続端子２の位置合わせを容易にでき、複数のプリント基板部５、６間に接続されるフラットケーブル１の接続端子２近傍の変形に伴う接続不良を低減することができる。

また、集合基板４には、フラットケーブル１の幅方向の両側に形成された折り曲げ部３を挿入させるフラットケーブル固定用スリット１０が形成されており、折り曲げ部３がフラットケーブル固定用スリット１０に挿入されることでフラットケーブル１が集合基板４に固定されると共に導体１３の接続端子２がそれぞれ対応する電極パッド７上に配置されるものとしたため、フラットケーブル１の折り曲げ部３をフラットケーブル固定用スリット１０に収納することで、接続の際にフラットケーブル１の位置を固定でき、プリント基板部５、６上の電極パッド７への接続端子２の位置合わせを容易にでき、複数のプリント基板部５、６間に接続されるフラットケーブル１の接続端子２近傍の変形に伴う接続不良を低減することができる。

集合基板４には、捨て板部８を集合基板４から切除するための切除用スリット９が断続して形成されているものとしたため、捨て板部８を容易に切除できる。

また、切除用スリット９の延長方向とフラットケーブル固定用スリット１０の延長方向とが直交し、かつ、切除用スリット９が、直列して形成された複数のスリット片１７ａ、１７ｂからなるものとしたため、フラットケーブル固定用スリット１０と切除用スリット９が交わるのを防ぐことができ、かつ、切断すべき集合基板４の長さを短く抑えることができ、捨て板部８を容易に切除できる。

また、前記の実施の形態においては、フラットケーブル１の折り曲げ部３がフラットケーブル１の剛性を高くするという作用効果を備えているが、この作用効果は接続端子２近傍のフラットケーブル１の湾曲を矯正できる程度であればよく、フラットケーブル１の導体長手方向の湾曲を抑制するための剛性を阻害しない範囲で、図５に示すように、折り曲げ部３の長手方向の中央部に切り欠き部１９を設けても良い。具体的には、被覆部１４の両側に形成された一対の折り曲げ部３のうち、片側又は、両側の折り曲げ部３に切り欠き部１９を設けてもよい。このような構造とすることにより、フラットケーブル１が導体１３の長手方向に沿って湾曲するのを抑制することができると共に、集合基板４から捨て板部８を切除する際に、捨て板部８を除去するのにかかる応力によってフラットケーブル１自体が割れたり損傷する危険性を低減することができる。

また、切り欠き部１９は、被覆部１４の片側の折り曲げ部３のみに形成されるものにすると、フラットケーブル１が導体長手方向に沿って湾曲するのを抑制することができると共に、集合基板４から捨て板部８を切除する際に、捨て板部８を除去するのにかかる応力によってフラットケーブル１自体が割れたり損傷したりする危険性を低減する効果をより効果的に得ることができる。

また、折り曲げ部３には、金属線などの補強部材（図示せず）が内部に含まれていてもよい。補強部材を内部に含む折り曲げ部３とすることにより、フラットケーブル１の長手方向の湾曲を抑制するための剛性を向上させることができる。

１ フラットケーブル
２ 接続端子
３ 折り曲げ部
４ 集合基板
５ プリント基板部
６ プリント基板部
７ 電極パッド
８ 捨て板部
９ 切除用スリット
１０ フラットケーブル固定用スリット
１３ 導体
１４ 被覆部
１５ 導体群
１６ 折れ線
１７ａ スリット片
１７ｂ スリット片
１８ 基板間接続部品
１９ 切り欠き部

Claims (3)

1. 複数の電極パッドを有するプリント基板部を少なくとも２つ有すると共に、これらプリント基板部を連結一体化する捨て板部を有する集合基板の前記プリント基板部同士を、フラットケーブルを介して接続するフラットケーブルの接続構造であって、
   前記フラットケーブルが、幅方向に複数並列に配置された導体と、絶縁性を有するフィルム状の被覆材からなり前記複数の導体を被覆する被覆部とを備えると共に、前記被覆部の幅方向の両側に、前記被覆部の前記導体を被覆する位置よりも下方へ突出するように前記被覆材が折り曲げられて形成された折り曲げ部を有し、
   前記集合基板には、前記フラットケーブルの幅方向の両側に形成された折り曲げ部を挿入させるフラットケーブル固定用スリットが形成されており、前記折り曲げ部が前記フラットケーブル固定用スリットに挿入されることで前記フラットケーブルが前記集合基板に固定されると共に前記導体の接続端子がそれぞれ対応する前記電極パッド上に配置されることを特徴とするフラットケーブルの接続構造。
2. 前記集合基板には、前記捨て板部を前記集合基板から切除するための切除用スリットが断続して形成されている請求項１に記載のフラットケーブルの接続構造。
3. 前記切除用スリットの延長方向と前記フラットケーブル固定用スリットの延長方向とが直交し、かつ、前記切除用スリットが、直列して形成された複数のスリット片からなる請求項２に記載のフラットケーブルの接続構造。

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