JP2005142425A - フレキシブル配線板及びこれを用いた電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 従来の構造自体を変更することなく、フィルム材料の引っ張り弾性率に着目することで、１０万回以上の耐屈曲性能を十分に確保することのできるフレキシブル配線板を提供する。
【解決手段】 プラスチックフィルム１１上に張り合わせた銅箔１２を回路形成１２ａし、接着剤１４を塗布したカバーレイフィルム１３を張り合わせて回路１２ａを保護した構造のフレキシブル配線板１０において、カバーレイフィルム１３の引っ張り弾性率をプラスチックフィルム１１の引っ張り弾性率より大きくし、かつ、開閉可能なヒンジ部分を介して電気的に接続する配線材料として使用した場合には、引っ張り弾性率の大きいカバーレイフィルム１３を屈曲の内側に向けて配置する。
【選択図】 図１

Description

本発明はプラスチックフィルム上に張り合わせた銅箔を回路形成し、接着剤を塗布したカバーレイフィルムを張り合わせて前記回路を保護した構造のフレキシブル配線板及びこれを用いた電子機器に関する。

フレキシブル配線板は、電子機器の中でプリント配線板同士の接続や、プリント配線板と他の部品とを電気的に接続する配線として用いられることが多く、薄いので折り曲げて狭い場所に配置したり、繰り返して曲げ伸ばししたりする箇所で有効なものである。

特に近年では、折り畳み型の携帯電話において、上下を接続する配線材料としてフレキシブル配線板が使用されている。

図５は、折り畳み型携帯電話の一例であり、表示部５１とキーボード部５２とが、ヒンジ部分５３を介してフレキシブル配線板１０で電気的に接続された構造となっている。

このフレキシブル配線板１０は、図１に示す断面図のように、ポリイミドフィルム１１上に張られた銅箔１２をエッチングして配線パターン１２ａを形成し、図示しない部品を半田付けする範囲を除いて、フィルムカバーレイ１３で覆われている。フィルムカバーレイ１３は、例えばポリイミドフィルムに接着剤１４を塗布したものを積層するのが一般的である。よって、フレキシブル配線板１０の配線パターン１２ａは、その表面をポリイミドフィルム（カバーレイフィルム１３）で覆われた構造になっている（例えば、特許文献１参照）。

携帯電話の表示部５１とキーボード部５２とをつなぐフレキシブル配線板１０は、図５に示すように、ヒンジ部分５３で一回巻いた状態で取り付けられ、その両端は別の基板に接続するためのコネクタ１６，１７が取り付けられていたり（図５（ｂ）参照）、あるいは別の基板のコネクタに挿入するような端子１８になっていたりする（図５（ｃ）参照）。また、多層化されて電子部品１９が搭載される場合もある。

折り畳み型携帯電話では、１０万回以上の耐屈曲性能が必要であるが、図１に示す構造のフレキシブル配線板１０では、度重なる開閉によりフレキシブル配線板１０が繰り返し曲げ伸ばしされて、配線パターン１２ａ等の導体にひび割れが生じ断線する場合があり、耐屈曲性能を十分満足しているとは言えないといった問題が残されていた。

一方、このような屈曲性能を確保する手段として、多数の配線を横切るようにスリット開口部を設けることで屈曲の柔軟性を確保するとともに、スリット開口部を設けたことによる配線の強度不足を補うため、配線の少なくとも片側表面を保護塗装膜で被覆した構造の配線板が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開平９−２５２１６９号公報 特開平１１−２２０２４８号公報

しかし、上記特許文献２の配線板は、多数の配線を横切るようにスリット開口部を設ける等、構造が複雑であるため生産コストがかかり、また、保護塗装膜で被覆しているとは言うものの、その部分の強度は弱く、断線の可能性があるといった問題があった。

さらに、機器の機能が向上するに従って配線数も増加し、フレキシブル配線板１０は片面では配線本数が足りなくなり、図２に示すように、ポリイミドフィルム１１の両面に配線パターン１２ａを形成したものや、図１に示す構造のフレキシブル配線板を２枚重ねにしたものなどが使用されているが、このような多層構造とすることにより、機器の開閉動作に対する寿命がますます短くなっているといった問題があった。

本発明は係る問題点を解決すべく創案されたもので、その目的は、図１及び図２に示す従来の構造自体を変更することなく、フィルム材料の引っ張り弾性率に着目することで、１０万回以上の耐屈曲性能を十分に確保することのできるフレキシブル配線板及びこれを用いた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、本発明のフレキシブル配線板は、プラスチックフィルム上に張り合わせた銅箔を回路形成し、接着剤を塗布したカバーレイフィルムを張り合わせて前記回路を保護した構造のフレキシブル配線板において、前記カバーレイフィルムの引っ張り弾性率が前記プラスチックフィルムの引っ張り弾性率より大きいことを特徴としている。

この場合、フレキシブル配線板は、プラスチックフィルムの片面に張り合わせた銅箔を回路形成し、接着剤を塗布したカバーレイフィルムをその上から張り合わせて回路を保護した片面構造であってもよく、また、回路がプラスチックフィルムの両面に形成されており、カバーレイフィルムがプラスチックフィルムの上下両側から張り合わされた両面構造であってもよい。

ここで、プラスチックフィルム及びカバーレイフィルムの材質としてはポリイミドが好適であり、プラスチックフィルムを形成するポリイミドの引っ張り弾性率は６〜８Ｇｐａの範囲内、カバーレイフィルムを形成するポリイミドの引っ張り弾性率は８〜１０Ｇｐａの範囲内であることが好ましい。

このような特徴を有する本発明によれば、引っ張り弾性率が大きいポリイミドの方が、屈曲によって曲げ伸ばしされる力に対して変形しにくい。カバーレイフィルムに引っ張り弾性率の大きい材料を用いることで、フレキシブル銅張り板の変形も小さくなり、ストレスが緩和される効果がある。そのためには、引っ張り弾性率が大きいカバーレイフィルムを屈曲の内側に配置することが重要であり、片面配線の場合でもカバーレイフィルムを屈曲の内側に配置すればより効果がある。

すなわち、折り畳み型携帯電話の表示部５１とキーボード部５２との電気的接続に上記構成のフレキシブル配線板を使用する場合には、引っ張り弾性率の大きいカバーレイフィルムを屈曲の内側に向けて配置することで、いっそう耐久性能を持った携帯電話（電子機器）を実現することができる。

本発明のフレキシブル配線板によれば、カバーレイフィルムの引っ張り弾性率をプラスチックフィルムの引っ張り弾性率より大きくすることで、屈曲時のフレキシブル銅張り板の変形が小さくなってストレスが緩和され、屈曲に対して十分な耐久性能を得ることができる。

また、本発明の電子機器によれば、引っ張り弾性率の大きいカバーレイフィルムを屈曲の内側に向けて配置することで、十分な耐久性能を持った携帯電話を実現することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

本実施形態のフレキシブル配線板の基本的構造は、図１及び図２に示したものと同じでもよいが、本実施形態では、図３に示す両面フレキシブル配線板について説明する。

このフレキシブル配線板１０は基板１の両面に配線パターン２ａが施され、両端は多層化しスルーホール９を介して外層の導体が電気的に接続され、表面には図示しないコネクタが半田付けされている。コネクタは上下の別の基板（図示省略）に接続するためのものである。

次に、上記構成のフレキシブル配線板１０の製造手順について説明する。

まず、基板１となるプラスチックフィルムであるポリイミドフィルムの両面に銅箔２を張り合わせた材料（フレキシブル銅張り板）の銅箔２を所定のパターンにエッチングして回路（配線パターン）２ａを形成する。

フレキシブル銅張り板は、ポリイミド１に銅箔２を直接張り合わせたものや、接着剤を用いてポリイミド１に銅箔２を張り合わせたものがあるが、どちらでも良い。

次に、その表裏にフィルムカバーレイ３を積層する。フィルムカバーレイ３は、ポリイミドフィルムに接着剤４を塗布したもので、接着剤４を回路面に当てて熱圧着により積層する。両端を多層化する必要の無い場合は、図示しないコネクタなどの部品を半田付けする範囲を除いて積層する。

上記構成において、本実施形態では、カバーレイフィルム３のポリイミドには、フレキシブル銅張り板のポリイミドフィルム１より引っ張り弾性率の大きい材料を用いる。

両端にはコネクタ等の部品を半田付けするが、配線密度が高くて両面回路のままでは希望の配線板の面積で必要な部品を搭載できない場合は、屈曲しない範囲をリジッドフレックス配線板の製造方法で多層化することも可能である。リジッドフレックス配線板の製造方法としては、例えば特開平７−１７６８３７号公報等に開示されている技術をはじめ、種々の周知技術を用いることができる。

図３は、４層の場合の断面図であり、先の両面回路の表裏から接着剤６を介して片面銅張り材料７を熱圧着して積層する。片面銅張り材料７は、ガラスエポキシに銅箔を張り合わせたものでも、ポリイミドに銅箔を張り合わせたものでもよく、、多層配線板としての性能を得られるものであれば何でもよい。また、接着剤を介して銅箔だけを張り合わせてもよい。

次に、所定の箇所に穴あけし、銅メッキを施してスルーホール９を形成した後、表面の銅をエッチングして回路８を形成する。そして、必要に応じソルダーレジストを形成した後、図示しないコネクタなどの部品を半田付けする。

このようにして形成されたフレキシブル配線板１０を携帯電話に組み込む。

通常、携帯電話に組み込まれるフレキシブル配線板１０は、図５（ａ）に示すように、上下をつなぐヒンジ部分５３で一回巻かれる。

＜屈曲試験＞
携帯電話の開閉動作に見立てた屈曲試験で、フレキシブル配線板１０の導体が断線するまでの寿命を試験した結果を表１に示す。

表１は、フレキシブル銅張り板とフィルムカバーレイのポリイミドの引っ張り弾性率と断線するまでの屈曲回数とを示している。

屈曲試験は、図４に示すように、直径６ミリメートルの径で一回巻いて固定したフレキシブル配線板Ａを、１８０度の角度で毎分６０回開閉させた。１時間３６００回ごとに銅通抵抗を測定し、抵抗値が＋１５％を越えない最高回数を屈曲回数とした。なお、図中の符号３１はフレキシブル配線板Ａを固定する板、符号３２はフレキシブル配線板Ａの両端を板３１に固定するための接着テープである。

本試験では、フレキシブル銅張り板のポリイミドの引っ張り弾性率を７Ｇｐａの１種類、カバーレイフィルムはポリイミドの引っ張り弾性率を３Ｇｐａ、４Ｇｐａ、９Ｇｐａの３種類用意した。表１の結果より、カバーレイフィルムの引っ張り弾性率は大きいほうが望ましく、フレキシブル銅張り板よりカバーレイフィルムの引っ張り弾性率が大きい方が耐屈曲性に優れているといえる。

携帯電話の性能として、このような屈曲試験で１０万回以上の耐屈曲性能が必要であることを考えると、本試験ではカバーレイフィルムの引っ張り弾性率が９Ｇｐａのものだけがそれを上回った。

一方、引っ張り弾性率が１０Ｇｐａを超え、１１Ｇｐａ以上になると、逆に変形しにくくなり過ぎて、ヒンジ部分の径に丸めて組み込みにくいといった不具合が発生する。そのため、カバーレイフィルムの引っ張り弾性率は、フレキシブル銅張り板の引っ張り弾性率である７Ｇｐａよりも大きい８〜１０Ｇｐａが好適である。

片面配線構造のフレキシブル配線板の一般的な構造を示す断面図である。 両面配線構造のフレキシブル配線板の一般的な構造を示す断面図である。 本発明のフレキシブル配線板の一実施形態の構造を示す断面図である。 屈曲試験の試験方法を説明するための図である。 （ａ）はフレキシブル配線板を使用した折り畳み型携帯電話の一例を示す外観図、（ｂ）はフレキシブル配線板の一例を示す平面図、（ｃ）はフレキシブル配線板の他の例を示す平面図である。

符号の説明

１ 基板（プラスチックフィルム，ポリイミドフィルム）
２，１２ 銅箔
２ａ，１２ａ 回路（配線パターン）
３，１３ カバーレイフィルム
４，１４ 接着剤
１０ フレキシブル配線板
１１ ポリイミドフィルム
５１ 表示部
５２ キーボード部
５３ ヒンジ部分

Claims (4)

1. プラスチックフィルム上に張り合わせた銅箔を回路形成し、接着剤を塗布したカバーレイフィルムを張り合わせて前記回路を保護した構造のフレキシブル配線板において、
   前記カバーレイフィルムの引っ張り弾性率が前記プラスチックフィルムの引っ張り弾性率より大きいことを特徴とするフレキシブル配線板。
2. 前記回路が前記プラスチックフィルムの両面に形成されており、前記カバーレイフィルムが前記プラスチックフィルムの上下両側から張り合わされていることを特徴とする請求項１に記載のフレキシブル配線板。
3. 前記プラスチックフィルム及び前記カバーレイフィルムの材質がポリイミドであって、前記プラスチックフィルムのポリイミドの引っ張り弾性率が６〜８Ｇｐａ、前記カバーレイフィルムのポリイミドの引っ張り弾性率が８〜１０Ｇｐａであることを特徴とする請求項２に記載のフレキシブル配線板。
4. 前記請求項１に記載のフレキシブル配線板を、開閉可能なヒンジ部分を介して電気的に接続する配線材料として使用した電子機器において、引っ張り弾性率の大きい前記カバーレイフィルムを屈曲の内側に向けて配置したことを特徴とする電子機器。
   
   

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