JP5500929B2 - フレキシブル導体用コネクタ - Google Patents

Description

本発明は、フレキシブル導体の接続に好適なフレキシブル導体用コネクタに関する。

フレキシブル導体は、例えば、フレキシブルプリント基板（略してフレキシブル基板またはＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）と呼ばれる）やフレキシブルフラットケーブル（略してＦＦＣ（Flexible Flat Cable）と呼ばれる）など、可撓性平型の、つまり、可撓性がありかつ平面構造を有する配線装置である。フレキシブル導体は、薄くて柔軟性があり大きく変形させることができるという特長を有する。

今日、小型の電子機器（特に携帯機器）は小型化、薄型化、軽量化がますます進んできており、薄くて柔軟性があるフレキシブル導体は、機器に組み込む際に自由度が高いため、小型の電子機器に広く使用されている。

例えば、従来、フレキシブル基板は、折りたたみ型携帯電話の蝶番を通る配線やカメラのレンズ内部配線など、電子機器における可動部品への配線、あるいは、立体的な配線など、電子機器内において空間的制約のための配線または基板を曲げる必要がある箇所への配線などに多く使用されている。

このように、フレキシブル基板は、多くの場合、電子機器の内部配線に使用されているが、用途によっては、電子機器の筐体の側面から直接挿入されて、電子機器に接続されるものもある。

例えば、一例として、医療機器であるホルタ心電図検査機器で用いられる使い捨てタイプのディスポ電極がある。ホルタ心電図検査用のディスポ電極は、検査用電極が設けられた電極リードを、衛生上の観点から、一度使ったら使い捨てる、ディスポーザブル化したフレキシブル基板である。ホルタ心電図検査機器では、使用時に、ディスポ電極の端子部がホルタ心電計に直接挿入される。ホルタ心電計に挿入されたディスポ電極の端子部は、例えば、ホルタ心電計に内蔵された基板上のパターンに接続される。これにより、ディスポ電極の検査用電極とホルタ心電計とが電気的に接続され、心電図の計測と記録が可能になる。

一方、特許文献１には、フレキシブル導体の接続コネクタ、具体的には、複数のターミナル端子などを圧入して内蔵するコネクタハウジングに対し、フレキシブル導体を挿入して端子との電気的導通を図るコネクタが開示されている。

特開２００２−９３５２６号公報

しかしながら、従来、ディスポ電極の端子部は、通常、コネクタ化されておらず、端子がむき出しになっている。このため、医療機器としての性格上、ディスポ電極（つまり、電極リード）の長さを長くすることができず、機器の使用時に検査用電極とホルタ心電計との距離を長くとることができないため、被験者の装着感の向上には一定の限界がある。この点を解消するためには、ディスポ電極の端子部をコネクタ化すればよいが、その構造にはさまざま要求が考えられる。例えば、ホルタ心電図検査機器は、日常生活中の心電図を長時間（例えば、１日２４時間）連続して記録することを想定しているため、防水性を備えることが好ましい。また、コネクタとして容易に挿入抜去できること、使い捨てタイプとして低コストで生産可能であること、なども必要である。

この点、特許文献１に開示されたフレキシブル導体の接続コネクタは、構造上、防水性については何ら対策されていない。また、ターミナル端子を内蔵するため、小型化、薄型化、軽量化にも一定の限界がある。さらには、ターミナル端子が外部に露出しているため、安全性の観点から医療機器用としては好ましくない。また、構造自体もやや複雑であり、低コスト化にも一定の限界がある。

本発明の目的は、簡単な構造により、端子に容易に触れることができず、防水性を有し、かつ挿入抜去が容易な、使い捨てタイプのフレキシブル導体用コネクタを提供することである。

本発明のフレキシブル導体用コネクタは、端子部に接点が形成された可撓性平型のフレキシブル導体と、内部に挿入された前記フレキシブル導体を所定の状態で収容する第１ハウジングと、前記所定の状態において前記フレキシブル導体にあてがうようにして前記第１ハウジング内に押し込まれ、前記端子部を第１ハウジングの内壁に圧接させる第２ハウジングと、を有し、前記フレキシブル導体は、前記端子部の接点形成面には接点を除いて第１弾性層が形成されている。

本発明によれば、簡単な構造により、端子に容易に触れることができず、防水性を有し、かつ挿入抜去が容易な、使い捨てタイプのフレキシブル導体用コネクタを提供することができる。

本発明の一実施の形態に係るフレキシブル導体用コネクタを示す斜視図 図１のＡ−Ａ線に沿う断面図 図１のフレキシブル導体用コネクタの分解斜視図 図１に示すフレキシブル導体の折り返し前の状態を示す概略斜視図 図４のＢ−Ｂ線に沿う断面図 図１のフレキシブル導体用コネクタをケーブル側コネクタに接続する前の状態を示す要部断面分解斜視図 図１のフレキシブル導体用コネクタをケーブル側コネクタに接続した状態を示す断面図 図６を別の線に沿って見た要部断面分解斜視図 図１のフレキシブル導体用コネクタの製造工程の一例を示す工程図 図１のフレキシブル導体用コネクタの製造工程の一例を示す工程図

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係るフレキシブル導体用コネクタを示す斜視図、図２は、図１のＡ−Ａ線に沿う断面図、図３は、図１のフレキシブル導体用コネクタの分解斜視図である。なお、本実施の形態では、フレキシブル導体として、フレキシブル基板を例にとって説明する。

図１〜図３に示すフレキシブル導体用コネクタ（以下単に「コネクタ」という）１００は、フレキシブル導体の具体例としてのフレキシブル基板１１０と、このフレキシブル基板１１０を収容するための第１ハウジング１５０および第２ハウジング１７０とを有する。

フレキシブル基板１１０は、端子部１１２に所定の数（ここでは、例えば、５つ）の接点１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ、１１４ｄ、１１４ｅが形成された可撓性平型のフレキシブル導体である。フレキシブル基板１１０は、例えば、樹脂フィルム上に導体金属で回路パターンが形成された可撓性を有する撓み基板をベースとし、この撓み基板の端子部１１２に接点１１４および防水機構を形成して構成されている。接点１１４および防水機構は、後で詳述するように、印刷によって形成されている。また、フレキシブル基板１１０の端子部１１２は、接点１１４がフレキシブル基板１１０の挿入方向Ｃに対して当該挿入方向側の垂直面上に位置するよう、側面から見て、略Ｕ字形状に折り曲げられている。これにより、その折り返すＵターン基部１１６の、挿入方向側の垂直面が、接点１１４を含む接点面（接点形成面）となっている。

図４は、フレキシブル基板１１０の折り返し前の状態を示す概略斜視図、図５は、図４のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。

フレキシブル基板１１０の端子部１１２は、印刷によって樹脂フィルム上に複数の機能層が形成されている（多層化構造）。具体的には、図５によく示すように、まず、フレキシブル基板１１０は、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムなどの樹脂フィルム１１８上に、銀インキなどで導体層１２０（回路パターン）を形成し、さらに、その上に、レジストインキなどで絶縁性を有する保護層１２２を形成してなる撓み基板をベースとしている。さらに、フレキシブル基板１１０の端子部１１２には、上記撓み基板の接点形成位置において、保護層１２２（レジスト）を除去した後、カーボンインキなどでコンタクト層１２４（つまり、接点１１４）が形成されている。さらに、フレキシブル基板１１０の端子部１１２には、コンタクト層１２４（接点１１４）の部分を除き、接点面側の全面に、例えば、弾性接着剤などで第１弾性層１２６が形成されている。第１弾性層１２６は、パッキンとして機能する。したがって、このような第１弾性層１２６を設けることによって、フレキシブル基板１１０をハウジングに収容して固定した状態において、特に第１ハウジング１５０との間において高度の防水性が得られるとともに、その後、経時的変化による部材間の隙間の発生も防止され、防水性を長期間にわたって維持することができる。また、第１弾性層１２６を弾性接着剤で形成した場合には、接着剤としての機能によって、フレキシブル基板１１０をハウジング（特に第１ハウジング１５０）内に圧入（押し込む）だけで強固に固定（接合）することができる。この場合、弾性接着剤の厚さは、例えば、５０ミクロン以上であることが好ましい。

また、フレキシブル基板１１０の端子部１１２の裏面、つまり、接点面と反対側の面には、第２弾性層１２８が形成されている。第２弾性層１２８は、例えば、クッション性を有する発泡フォームを貼付することによって形成されている。この場合、発泡フォームの厚さは、例えば、０.６ｍｍ以上であることが好ましい。この第２弾性層１２８も、パッキンとして機能する。したがって、端子部１１２の裏面にこのような第２弾性層１２８を形成することによって、フレキシブル基板１１０をハウジングに収容して固定した状態において、特に第２ハウジング１７０との間において高度の防水性が得られるとともに、その後、経時的変化による部材間の隙間の発生も防止され、防水性を長期間にわたって維持することができる。なお、端子部１１２の裏面について、弾性接着剤ではなく、接着機能を持たない発泡フォームなどのクッション材を用いるのは、組立時に、フレキシブル基板１１０に対する第２ハウジング１７０のスライド動作（図３の矢印Ｄ参照）を保障して、フレキシブル基板１１０に第２ハウジング１７０をあてがうようにして第１ハウジング１５０内に押し込む（図３の矢印Ｃ参照）ことを可能にするためである。

また、フレキシブル基板１１０の側面には、ストッパとして機能する突起１３０が設けられている。突起１３０によって、フレキシブル基板１１０に第２ハウジング１７０をあてがうようにして第１ハウジング１５０内に押し込む際に、必要以上にフレキシブル基板１１０が第１ハウジング１５０内に押し込まれるのが防止される。

第１ハウジング１５０および第２ハウジング１７０は、いずれも樹脂により所定の形状に成形されている。第１ハウジング１５０は、内部に挿入されたフレキシブル基板１１０を所定の状態で収容するためのハウジング部材である。また、第２ハウジング１７０は、フレキシブル基板１１０を第１ハウジング１５０内に仮収容した状態においてフレキシブル基板１１０にあてがうようにして第１ハウジング１５０内に押し込まれ、フレキシブル基板１１０の端子部１１２を第１ハウジング１５０の内壁１５２に圧接させるためのハウジング部材である。すなわち、第２ハウジング１７０は、いわばくさびの機能を有するスライダとして機能する。第１ハウジング１５０および第２ハウジング１７０は、端子部１１２が略Ｕ字形状のフレキシブル基板１１０を完全に収容した状態で、それぞれの機能を果たしつつ、高度の防水性を確保するよう、隙間のない最適な形状に成形されている。特に、図２によく示すように、第１ハウジング１５０および第２ハウジング１７０は、フレキシブル基板１１０を完全に収容した状態で、上記したフレキシブル基板１１０の多層化構造（特に、端子部１１２の弾性接着剤層と発泡フォーム層）と協働して、高度の防水性を有する防水構造を実現している。

また、第１ハウジング１５０の、フレキシブル基板１１０の端子部１１２の接点１１４と対向する部分には、後述するピンを挿通するためのピン孔１５４が形成されている。本例では、５つの接点１１４ａ〜１１４ｅに対応して５つのピン孔１５４ａ〜１５４ｅが形成されている。

また、第１ハウジング１５０の両側面には、それぞれ、係合溝１５６が形成され、第２ハウジング１７０の両側面には、それぞれ、結合用のロック凸部１７２が突設されている。コネクタ１００の組立時に、フレキシブル基板１１０を第１ハウジング１５０内に仮収容した状態において第２ハウジング１７０をフレキシブル基板１１０にあてがうようにして第１ハウジング１５０内に押し込むことにより、第１ハウジング１５０の係合溝１５６に第２ハウジング１７０のロック凸部１７２が係合し、フレキシブル基板１１０の収容が完成した状態で第１ハウジング１５０と第２ハウジング１７０とが結合される。ロック凸部１７２は、たとえ第２ハウジング１７０を第１ハウジング１５０から引き抜くような逆挿入方向の引張力などが働いた場合でも、第２ハウジング１７０の離脱を防止できるよう、逆挿入方向の動きを規制する形状になっている。

また、第１ハウジング１５０の上面には、当該コネクタ１００をケーブル側のコネクタに接続したときに両コネクタを結合するための係止部１５８が形成されている。

図６は、コネクタ１００をケーブル側コネクタに接続する前の状態を示す要部断面分解斜視図、図７は、コネクタ１００をケーブル側コネクタに接続した状態を示す断面図、図８は、図６を別の線に沿って見た要部断面分解斜視図である。なお、ケーブル側コネクタは、例えば、機器に接続されたケーブルが接続されたコネクタである。

図６〜図８に示すケーブル側コネクタ２００は、上記構成を有するコネクタ１００と接続され、ケーブル２０２と、コネクタ本体２０４とを有する。コネクタ本体２０４には、コネクタ１００の接点１１４と同数のピン２０６が設けられている。各ピン２０６には、独立したリング状のゴムパッキン２０８が設けられている。これにより、ピン２０６相互間の防水性が確保されている。図７によく示すように、コネクタ１００をケーブル側コネクタ２００内に挿入して（矢印Ｅの方向）両コネクタ１００、２００を相互に接続した状態では、ケーブル側コネクタ２００の各ピン２０６は、コネクタ１００側の対応する接点１１４と当接するようになっている。

また、ケーブル側コネクタ２００の上面には、コネクタ１００（第１ハウジング１５０）の係止部１５８と係合する係合部２１０が設けられている。係合部２１０は、係止部１５８を収容する空間２１２と、係止部１５８を押下して解放するためのリリースボタン２１４と、リリースボタン２１４を上方に付勢するスプリング２１６とを有する。

ここで、上記構成を有するコネクタ１００の製造工程について、図９を用いて説明する。図９は、コネクタ１００の製造工程の一例を示す工程図である。

まず、フレキシブル基板１１０の製造工程を説明する。第１工程では、ＰＥＴフィルムなどの樹脂フィルム１１８上に、銀インキなどで導体層１２０（回路パターン）を形成する（図９（Ａ）参照）。第２工程では、接点形成位置を除き、全面に、レジストインキなどで絶縁性を有する保護層１２２を形成する（図９（Ｂ）参照）。第３工程では、接点形成位置に、カーボンインキなどでコンタクト層１２４（つまり、接点１１４）を形成する（図９（Ｃ）参照）。第４工程では、コンタクト層１２４（接点１１４）の部分を除き、端子部１１２の全面に、弾性接着剤などで第１弾性層１２６を形成する（図９（Ｄ）参照）。第５工程では、端子部１１２の裏面（接点面と反対側の面）全体に、発泡フォームなどで第２弾性層１２８を形成する（図９（Ｅ）参照）。以上の工程により、フレキシブル基板１１０が完成される。第１工程から第４工程までは印刷技術を用いて、第５工程では発泡フォームシートの貼付または印刷技術を用いて、多層化構造が実現される。

その後、第６工程では、完成したフレキシブル基板１１０に樹脂製のハウジングを取り付ける作業を行う。具体的には、図９（Ｆ）に示すように、フレキシブル基板１１０を第１ハウジング１５０内に挿入して（方向Ｃ）仮収容した後、この状態において第２ハウジング１７０をフレキシブル基板１１０にあてがうようにして第１ハウジング１５０内に押し込んで（方向Ｄ）、フレキシブル基板１１０の端子部１１２を第１ハウジング１５０の内壁１５２に圧接させる。このとき、第２ハウジング１７０を所定の位置まで押し込むと、第１ハウジング１５０の係合溝１５６に第２ハウジング１７０のロック凸部１７２が係合し、フレキシブル基板１１０の収容が完成した状態で第１ハウジング１５０と第２ハウジング１７０とが結合される。これにより、コネクタ１００の組立が完成する（図９（Ｇ）参照）。このように、フレキシブル基板１１０のハウジングへの組み付けは、同一方向の圧入ワンタッチで済む。

このように、本実施の形態によれば、印刷技術を用いたフレキシブル基板１１０に樹脂製ハウジング１５０、１７０を取り付けることで、簡単な構造により、端子に容易に触れることができず、防水性を有し、かつ挿入抜去が容易な、使い捨てタイプのフレキシブル導体用コネクタを提供することができる。

具体的には、端子部１１２の接点面側に形成した弾性接着剤（第１弾性層１２６）をハウジング（第１ハウジング１５０）の内壁に当てるとともに、端子部１１２の裏面に形成したクッション性のある発泡フォーム（第２弾性層１２８）を介してフレキシブル基板１１０をハウジング（第２ハウジング１７０）に押し付けるため、防水性を確保することができる。

また、ケーブル側コネクタ２００にも各ピン２０６に防水構造（ゴムパッキン２０８）が設けられているため、コネクタ１００の先端が濡れた状態でコネクタ１００をケーブル側コネクタ２００に挿入しても、ピン２０６間の防水性能と絶縁性能を確保することができる。

また、フレキシブル基板１１０の端子部１１２を略Ｕ字状に折り曲げているため、平面構造のフレキシブル基板でありながら、挿入方向に対して垂直面を接点面とすることができ、ケーブル側コネクタ２００との間で挿入抜去を容易に行うことができる。

また、印刷技術を用いて回路および防水機構を形成すること、背面の発泡フォームは貼付後、抜き加工（多数個取り）が可能であること、フレキシブル基板１１０のハウジングへの組立は圧入ワンタッチで可能であることから、低コストにて生産可能である。

また、低コストにて生産可能であることから、使い捨てタイプとすることも可能である。したがって、本実施の形態におけるコネクタ１００を、例えば、ホルタ心電図検査機器で用いられる使い捨てタイプのディスポ電極として適用することができる。この場合、ケーブル側コネクタ２００は、ホルタ心電計に内蔵されまたは接続されていることになる。

なお、本実施の形態では、フレキシブル導体として、フレキシブル基板を例にとって説明したが、これに限定されない。本発明は、例えば、フレキシブルフラットケーブルなど、可撓性平型の、他のフレキシブル導体にも適用可能である。

また、本実施の形態では、医療機器用のコネクタを例にとって説明したが、これは最も好適な例を示したにすぎず、これに限定されない。本発明は、医療機器用のコネクタに限らず、フレキシブル導体を接続する電気コネクタに広く適用可能である。

以上、本発明の各実施の形態について説明した。なお、以上の説明は本発明の好適な実施の形態の例証であり、本発明の範囲はこれに限定されない。すなわち、上記実施の形態において説明した装置の構成および動作は単なる例示であり、これらを本発明の範囲において部分的に変更、追加および削除できることは明らかである。

１００ フレキシブル導体用コネクタ
１１０ フレキシブル基板
１１２ 端子部
１１４ 接点
１１６ Ｕターン基部
１１８ 樹脂フィルム（ＰＥＴフィルム）
１２０ 導体層（銀インキ）
１２２ 保護層（レジストインキ）
１２４ コンタクト層（カーボンインキ）
１２６ 第１弾性層（弾性接着剤）
１２８ 第２弾性層（発泡フォーム）
１３０ 突起
１５０ 第１ハウジング
１５２ 内壁
１５４ ピン孔
１５６ 係合溝
１５８ 係止部
１７０ 第２ハウジング
１７２ ロック凸部
２００ ケーブル側コネクタ
２０２ ケーブル
２０４ コネクタ本体
２０６ ピン
２０８ ゴムパッキン
２１０ 係合部
２１２ 空間
２１４ リリースボタン
２１６ スプリング

Claims (7)

1. 端子部に接点が形成された可撓性平型のフレキシブル導体と、
   内部に挿入された前記フレキシブル導体を所定の状態で収容する第１ハウジングと、
   前記所定の状態において前記フレキシブル導体にあてがうようにして前記第１ハウジング内に押し込まれ、前記端子部を第１ハウジングの内壁に圧接させる第２ハウジングと、を有し、
   前記フレキシブル導体は、
   前記端子部の接点形成面には接点を除いて第１弾性層が形成されている、
   フレキシブル導体用コネクタ。
2. 前記端子部は、前記接点が前記フレキシブル導体の挿入方向に対して当該挿入方向側の垂直面上に位置するよう、略Ｕ字形状に折り曲げられている、
   請求項１記載のフレキシブル導体用コネクタ。
3. 前記第１ハウジングおよび前記第２ハウジングは、樹脂で成形されている、
   請求項１又は２記載のフレキシブル導体用コネクタ。
4. 前記端子部の、前記接点形成面と反対側の面に第２弾性層が形成されている、
   請求項１から３のいずれか一項に記載のフレキシブル導体用コネクタ。
5. 前記第１弾性層は、弾性接着剤で形成され、
   前記第２弾性層は、発泡フォームで形成されている、
   請求項４記載のフレキシブル導体用コネクタ。
6. 前記接点、前記第１弾性層および前記第２弾性層は、印刷によって形成されている、
   請求項４又は５記載のフレキシブル導体用コネクタ。
7. 前記第１ハウジングの、前記接点と対向する部分には、ピンを挿通するためのピン孔が形成されている、
   請求項１から６のいずれか一項に記載のフレキシブル導体用コネクタ。

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