CN101031185A - 用于刚性基板的连接结构 - Google Patents

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Abstract

提供一种连接结构，其中通过柔性基板连接刚性基板，所述连接结构具有一对刚性基板、第一柔性基板、第二柔性基板，刚性基板各自在其正面和反面上具有预定电路图案，第一柔性基板附着在该对刚性基板的正面上，从而电连接分别设置在正面上的电路图案，第二柔性基板附着在该对刚性基板的反面上，从而电连接分别设置在反面上的电路图案。所述第一和第二基板在它们之间具有小于该对刚性基板厚度的间隙。

Description

用于刚性基板的连接结构
相关申请的交叉参考
本申请根据35 U.S.C.§119要求2006年2月27日提交的日本专利申请No.2006-050233的优先权，其全部内容在此引入作为参考。
技术领域
本发明涉及一种用于连接印刷线路板的连接结构，特别是涉及一种连接结构，其中通过分别连接在刚性基板的正面和反面的柔性基板连接所述刚性基板，柔性基板用作柔性电缆部分。
背景技术
已知在图1中所示作为现有技术的刚性基板的连接结构(参见日本专利申请公开No.H08-116147)。如其所示，在所构成的连接结构中，相互连接一对刚性基板101、102，使得柔性基板103一端附着在刚性基板101的正面上以及另一端附着在第二刚性基板102的正面上，并且另一柔性基板104一端附着在刚性基板101的反面上以及另一端附着在刚性基板102的反面上。应当注意，柔性基板103、104由等于刚性基板101、102的厚度的间隙分隔开。在这种连接结构中，刚性基板101、102在其两侧上具有布线图，并且这些布线图通过附着在刚性基板101、102两侧上的柔性基板103、104相互电连接，其允许在非常小的区域内电连接众多信号线。
然而，当弯曲柔性基板103、104从而让刚性基板101、102彼此相对时，由于弯曲使得柔性基板103、104中的一个构成弯曲部分的内侧边缘(periphery)，特别是在接近刚性基板101、102的区域104a、104b内该柔性基板不得不承受施加其上的过多应力(如图2所示)。这种应力是由于在沿着弯曲部分的内侧和外侧边缘的长度之间相对大的差值而导致的。
为了减轻这种应力，已知一种连接结构，其中在接近刚性基板的柔性基板部分内以槽口的形状设置有刚度控制部分(参见日本专利申请公开No.2003-101165)。这种刚性控制部分有效的减轻了施加在柔性基板上的弯曲应力。然而，由于外侧柔性基板防止内侧柔性基板随意变形，所以可能将构成弯曲部分的内侧边缘的柔性基板弯曲为复杂的形状。这是因为在刚性基板之间柔性基板具有相同的长度。这种复杂的弯曲导致了缺陷，即缩短了柔性基板的工作寿命，并且趋于导致布线图中的电断路。
考虑到上述缺陷而实施本发明，并且其一个方面是提供一种连接结构，当弯曲柔性基板时在柔性基板上没有过多的应力，同时该连接结构具有长的工作寿命。
发明内容
本发明的第一方面是提供一种连接结构，其中通过柔性基板连接刚性基板，所述连接结构具有一对刚性基板、第一柔性基板、第二柔性基板，刚性基板各自在其正面和反面上具有预定布线图，第一柔性基板附着在该对刚性基板的正面上，从而电连接分别设置在正面上的布线图，第二柔性基板附着在该对刚性基板的反面上，从而电连接分别设置在反面上的布线图。所述第一和第二基板在它们之间具有小于该对刚性基板的厚度的间隙。
本发明的第二方面提供根据第一方面的连接结构，其中第一柔性基板附着在临近于该对刚性基板的每个刚性基板的一个侧面的正面上，第一柔性基板具有第一弯曲部分和第二弯曲部分，在第一弯曲部分内，第一柔性基板从刚性基板的正面向刚性基板的反面弯曲，在第二弯曲部分内，弯曲第一柔性基板使其基本平行于该对刚性基板，其中第二柔性基板附着在临近于该对刚性基板的每个刚性基板的侧面的反面上，第二柔性基板具有第三弯曲部分和第四弯曲部分，在第三弯曲部分内，第二柔性基板从刚性基板的反面向刚性基板的正面弯曲，在第四弯曲部分内，弯曲第二柔性基板使其基本平行于该对刚性基板，以及其中基本由第一弯曲部分、第二弯曲部分、第三弯曲部分、第四弯曲部分和每个刚性基板的侧面确定的空间填充有第一粘接剂。
本发明的第三方面提供根据第二方面的连接结构，进一步包括设置在填充有粘接剂的空间内的加强板。
本发明的第四方面提供根据第二方面的连接结构，其中第一粘接剂是树脂，并且其中第一和第二柔性基板通过叠层结构相互连接，所述叠层结构由以如下顺序堆叠的第二粘接剂、加强板和第三粘接剂组成，叠层结构设置为与所述树脂相接。
本发明的第五方面提供根据第一方面的连接结构，其中当第一和第二柔性基板附着在该对刚性基板上时，第一和第二柔性基板各自具有彼此相对的布线图。
根据本发明，由于将柔性基板设置为它们中间的间隙小于刚性基板的厚度，所以能够减小在沿由柔性基板弯曲时产生的弯曲部分的内侧和外侧边缘测量的长度之间的差别。因此，构成弯曲部分内侧边缘的柔性基板能够以与构成其外侧边缘的柔性基板基本相同的方式弯曲。结果，降低了在内侧柔性基板上局部施加的应力，从而防止电断路。另外，还降低了在柔性基板和刚性基板之间施加的应力，从而防止了连接结构的断裂。
附图说明
在附图中：
图1是现有技术的连接结构的截面图，其中通过柔性基板将刚性基板相互连接，示出了其中的柔性基板是未弯曲的；
图2是现有技术的连接结构的截面图，示出了其中的柔性基板是弯曲的；
图3是根据本发明第一实施例的连接结构的平面图；
图4是连接结构沿线A-A的截面图；
图5是根据第一实施例的连接结构的截面图，示出了其中柔性基板是弯曲的；
图6A是所构成的连接结构的说明图，使得其柔性基板具有等于其第一和第二刚性基板厚度的间隙，示出了其中柔性基板是未弯曲的；
图6B是图6A所示的连接结构的说明图，示出了其中在假设柔性基板能够任意弯曲的情况下而弯曲柔性基板；
图6C是图6A所示的连接结构的说明图，示出了其中当柔性基板弯曲时在内侧柔性基板内产生卷曲(kink)；
图7是根据本发明第二实施例的连接结构的部分截面透视图；和
图8是根据本发明第三实施例的连接结构的截面图。
具体实施方式
现在将参照附图描述本发明非限制的、示例性实施例。应当注意，这些附图无论单独还是相互之间都不是按比例表示，而仅是示意图，并且没有试图描述本发明的具体参数或结构细节，本领域技术人员通过本文中的下述说明应当能够对其进行确定。
图3～5根据本发明的第一非限制实施例，示出了刚性基板的连接结构。具体的，图3是示出了刚性基板的连接结构的平面图；图4是沿线A-A的截面图；以及图5是示出了其中连接结构弯折的截面图。
根据这个实施例的连接结构通常由一对第一和第二刚性基板10、20、一对第一和第二柔性基板30、40以及粘接剂50组成，如图3～5所示。第一和第二柔性基板30、40在它们之间具有间隙，该间隙在第一和第二刚性基板10、20之间的宽度范围内小于第一和第二基板10、20的厚度。
在说明所述刚性基板的连接结构之前，将说明每个部件。如图4和5所示，第一刚性基板10通常由绝缘基板(基材)11、在绝缘基板11的正面上形成预定图案的多个布线图12、在绝缘基板11的反面上形成预定图案的多个布线图13、以及通过粘接剂(未示出)分别形成在绝缘基板11的表面上的保护层(覆盖层)14、15组成。
绝缘基板11由玻璃纤维环氧树脂、SEM3、纸纤维环氧树脂(paperepoxy)等制成。通过使用例如减除法(subtractive method)对粘贴在绝缘基板11上的铜箔进行布图，形成布线图12、13。作为未示出的粘接剂，可以使用不同类型的树脂型粘接剂，例如聚酰亚胺、环氧树脂、烯烃树脂等。
第一刚性基板10包括在其内将从布线图12伸出的多个连接端子部分12A设置为暴露在绝缘基板11的正面的连接区域，以及在其内将从布线图13伸出的多个连接端子部分13A设置为暴露在绝缘基板11的反面的另一连接区域。如“暴露”所述，没有保护层设置在连接区域内。每个连接区域都位于绝缘基板11的末端部分。多个连接端子部分12A中的任一个与相邻连接端子部分并排或平行设置；以及多个连接端子部分13A中的任一个与相邻连接端子部分平行设置。
附带的，由于第二刚性基板20与上述刚性基板10基本具有相同的结构，所以对相同或相应的组件给出相同或相应的附图标记(即，21、22、23、24、25)，并且省去了不适当的重复说明。
第一柔性基板30在绝缘基板31的一个表面上具有多个布线图32。在第一柔性基板30的一个表面的一个末端部分内，暴露地设置有多个连接端子部分32A；在其另一个末端部分内，暴露地设置有多个连接端子部分32B。连接端子部分32A的数量与第一刚性基板10的连接端子部分12A的数量相同；并且连接端子部分32B的数量与第二刚性基板20的连接端子部分22A的数量相同。在具有形成于其上的布线图32的绝缘基板31内，形成有覆盖层33，从而暴露以看到设置有连接端子部分32A、32B的区域。附带的，绝缘基板31可以由聚酰亚胺、聚乙稀萘甲醛(PEN)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylenetelephthalate)(PET)等制成。
由于第二柔性基板40与第一柔性基板30基本具有相同的结构，所以对相同或相应的组件给出相同或相应的附图标记(即，41、42、42A、42B、43)，并且省去了不适当的重复说明。
在根据这个非限制实施例的刚性基板的连接结构中，通过第一和第二柔性基板30、40分别相互连接在第一和第二刚性基板10、20的正面和反面上的连接区域，如图4所示。
将在第一柔性基板30的一个末端部分上的多个连接端子部分32A中的任一个焊接到第一刚性基板10的多个连接端子部分12A中相应的一个。如图4所示，第一柔性基板30具有弯曲部分30A、30B。弯曲部分30A位于第一刚性基板10的其上焊接第一柔性基板30的末端部分。在弯曲部分30A，第一柔性基板30朝向第一刚性基板10的另一表面弯曲。弯曲部分30B邻接于弯曲部份30A设置。在弯曲部分30B，第一柔性基板30在基本平行于第一刚性基板10的方向中再次弯曲。
将在第一柔性基板30的另一末端部分上的多个连接端子部分32B中的任一个焊接到第二刚性基板20的多个连接端子部分22A中相应的一个。第一柔性基板30具有另外的弯曲部分30A、30B，其除与第二刚性基板20相关之外，与上述相同。
将在第二柔性基板40的一个末端部分上的多个连接端子部分42A中的任一个焊接到第一刚性基板10的多个连接端子部分13A中相应的一个。如图4所示，第二柔性基板40具有弯曲部分40A、40B。弯曲部分40A位于第一刚性基板10的其上焊接第二柔性基板40的末端部分。在弯曲部分40A，第二柔性基板40朝向第一刚性基板10的前表面弯曲。弯曲部分40B邻接于弯曲部份40A设置。在弯曲部分40B，第二柔性基板40在基本平行于第一刚性基板10的方向中再次弯曲。
将在第二柔性基板40的另一末端部分上的多个连接端子部分42B中的任一个焊接到第二刚性基板20的多个连接端子部分23A中相应的一个。第二柔性基板40具有另外的与第二刚性基板20相关的弯曲部分40A、40B。
如上所述，设置第一和第二柔性基板30、40，使得布线图32、42彼此相对，同时绝缘基板31、41在外部设置。
如图4所示，通过在空间内填充的粘接剂50，相互粘接第一和第二柔性基板30、40，所述空间基本由弯曲部分30A、30B、弯曲部份40A、40B、以及第一或第二刚性基板10、20的侧面确定，在第一和第二刚性基板10、20之间的较宽范围内在其之间留有小于第一和第二基板10、20厚度的间隙。
这样，由于将粘接剂限制在所述空间内，所以在该实施例中在第一和第二柔性基板30、40之间的间隙60保持中空。
图5是连接结构的截面图，示出了其中第一和第二柔性基板30、40在其中部弯曲使得第一和第二基板10、20相互平行布置。即使当以这种方式弯曲时，由于在沿由弯曲产生的弯曲部分的内侧和外侧边缘测量的长度之间仅有小的差别，所以构成内侧边缘的一个柔性基板基本受到与构成外侧边缘的另一柔性基板相同的挠度(bendingdeflection)。因此，内侧柔性基板能够没有局部施加到那里的过多应力，从而防止了那里的布线图断路或局部劣化。这是因为第一和第二柔性基板30、40通过粘接剂50相互粘接，使得在刚性基板10、20之间的宽范围内在其之间留有小于第一和第二刚性基板10、20的厚度t(在图6中示出)的中空间隙。
此外，根据该非限制实施例的连接结构，能够避免应力施加到将柔性基板30、40焊接在刚性基板10、20上的连接部分上，从而防止连接部分的断裂。
进一步，设置第一和第二柔性基板30、40，使得布线图32、42彼此相对地位于朝内的一侧上，同时绝缘基板31、41位于朝外的一侧上。因此，当弯曲第一和第二柔性基板30、40时，与布线图32、42位于朝外的一侧内相比，布线图32、42承受较小的应力，提高了布线图32、42的耐用性。
以下将说明一个例子，举例说明根据第一非限制实施例的刚性基板的连接结构的具体材料和尺寸。第一和第二刚性基板10、20的绝缘基板11、21的厚度分别例如是0.4mm、0.6mm、0.8mm、1.0mm、1.2mm、2.0mm、2.4mm。用于制造该绝缘基板11、21的材料例如是玻璃纤维环氧树脂、SEM-3等。另一方面，第一和第二柔性基板30、40的绝缘基板31、41的厚度分别可以是作为标准的25μm或标准厚度的一半、三分之一、四分之一等。形成在绝缘基板31、41上的布线图32、42的厚度可以是作为标准的35μm或标准厚度的一半、三分之一、或四分之一等。
布线图12、13、22、23、32、42由轧制的铜箔或电解电镀铜箔构成。连接端子部分12A、13A、22A、23A、32A、32B、42A、42B具有10～500μm的宽度和在其间10～500μm的间隔。
第一和第二柔性基板30、40具有优选考虑到在它们装入到电气设备后将如何弯曲柔性基板30、40而确定的长度。具体的，当扭转柔性基板30、40使得刚性基板30移动到在对于刚性基板40的扭转关系中的位置时，并且反之亦然，(或在所谓α缠绕模式中)，柔性基板30、40的柔性部分的长度优选的从30到100mm。另一方面，当弯曲柔性基板30、40使得柔性基板30、40和刚性基板10、20作为整体形成L形状时，柔性基板30、40的柔性部分的长度优选的从5到30mm。
覆盖层33、43的厚度是25μm或12μm。粘接覆盖层33、43的粘接剂的厚度例如从10到30μm。不用说，根据本发明的连接结构的每个部件不限于上述材料和数值。
使用这些部件，例如以下面的方式实现根据这个例子的连接结构。第一刚性基板10的各个连接端子部分12A与第一柔性基板30的连接端子部分32A的对应连接端子部分焊接。第一刚性基板10的各个连接端子部分13A与第二柔性基板40的连接端子部分42A的对应连接端子部分焊接。第一和第二柔性基板30、40在第一刚性基板10的附近通过粘接剂50粘接，从而产生弯曲部分30A、30B、40A、40B。随后，对第二刚性基板20、第一和第二柔性基板30、40重复相同的过程。附带地，通过首先在至少一个要焊接的连接端子部分上形成电镀焊层、并且随后通过使用加热片(加热头)在其上加热和加压，而实现焊接。这不限制对电连接连接端子部分的焊接，而是可以使用焊剂、无铅焊剂、镀铅、超声波焊接等方法。
参照图6A～6C，将说明导致应力集中在柔性基板上的机理和在根据上述非限制实施例的连接结构中导致较小应力的原因。
图6A是一个示意图，示出了其中第一和第二刚性基板10、20的正面与第一柔性基板30连接在一起以及第一和第二刚性基板10、20的反面与第二柔性基板40连接在一起。如图6A所示，将第一和第二柔性基板30、40的长度分别指定为L1、L2。假定第一和第二柔性基板30、40能够任意弯曲为U形，而在它们弯曲时不相互干扰，第一和第二柔性基板30、40呈现如图6B所示的正常形状。然而，由于第一和第二柔性基板30、40实际上相互重叠，当弯曲到较大程度时，第二柔性基板40的中部紧靠第一柔性基板30的中部，这样防止了第二柔性基板40的任意变形。结果，第二柔性基板40在第一和第二刚性基板10、20附近产生了具有较窄弯曲部分的卷曲。当在第一柔性基板10的长度L1与由图6C中虚线所示的内边缘x的长度L2x之间存在更大的差别时，趋于更容易产生这种卷曲。
假定任意弯曲的柔性基板30具有的形状的曲线是椭圆曲线，具有短轴a1和长轴b1，长度L1、L2x给定为：
L1＝2π((a12+b12)/2)1/2
L2x＝2π((a22+b22)/2)1/2。
当可以忽略柔性基板30、40的厚度时，得到：
b1＝b2。
此外，当刚性基板10、20的厚度指定为t时，下列等式成立：
a2＝a1-t。
因此，L1与L2x之间的差值Δ给定为：
Δ＝2π((a12+b12)/2)1/2-2π(((a1-t)2+b12)/2)1/2，
其中a1-t＞0。
因此，当a1和b1确定时，或L1确定时，知道厚度t越大，差值Δ越大。换句话说，当第一和第二刚性基板10、20变厚时，第二柔性基板40变得更难于任意变形为具有正常形状。
如在根据该实施例的连接结构中，当使第一和第二柔性基板30、40的间隙在第一和第二刚性基板10、20附近小于第一和第二刚性基板10、20的厚度时，考虑到前面的计算，可以说第二柔性基板40能够更自由地变形。当相对弯曲柔性基板30、40时同样如此。
参照图7，以下将说明根据本发明第二非限制实施例的连接结构。图7是根据本发明第二实施例的连接结构的部分截面透视图。
根据该实施例的连接结构与根据第一实施例的连接结构的不同之处在于，第一和第二柔性基板30、40通过粘接剂50、加强板51、粘接剂50的叠层结构粘接。除这个差别之外，根据第二实施例的连接结构与根据第一实施例的连接结构相同。因此，对在第一实施例中所述的相同或相应组件给出相同或相应的附图标记，从而以下省去了不适当的重复说明。附带的，加强板51可以由树脂材料或金属构成，树脂材料例如(但不限于)聚酰亚胺等。
以基本与所述用于制造根据第一实施例的连接结构相同的方式，形成根据第二实施例的连接结构。然而，在第二实施例中，当使用粘接剂50粘接第一和第二柔性基板30、40时，在其两侧上具有相同粘接剂50的加强板51由柔性基板30、40插入在第一和第二刚性基板附近、或插入在基本由弯曲部分30A、30B、弯曲部分40A、40B、以及第一或第二刚性基板10、20的侧面确定的空间内。
根据第二实施例，加强板51能够在柔性基板和刚性基板之间进行坚固的连接。与如在第一实施例中仅通过粘接剂50粘接第一和第二柔性基板30、40相比，该连接结构能够防止过多的应力施加到焊接在一起的连接端子部分处。
参照图8，将说明根据本发明的第三非限制实施例的连接结构。图8是连接结构的截面图。
根据该实施例的连接结构与先前根据第一实施例的连接结构的不同之处在于，在基本由弯曲部分30A、30B、弯曲部分40A、40B、以及第一或第二刚性基板10、20的侧面确定的空间内填充有树脂52，并且树脂52与以粘接剂50、加强板51和粘接剂50的顺序堆叠的叠层结构相接，叠层结构粘接第一和第二柔性基板30、40。除这些差别之外，根据第三实施例的连接结构与根据第一实施例的连接结构相同。因此，对相同或相应组件给出相同或相应的附图标记，从而以下省去了不适当的重复说明。附带的，加强板51例如是由诸如聚酰亚胺等树脂或金属构成的板，树脂52可以是各种树脂粘接剂，诸如聚酰亚胺、环氧树脂、烯烃树脂等。
以基本与所述构成根据第一实施例的连接结构相同的方式，形成根据第三实施例的连接结构。具体的，通过在施加预定的热量和压力的同时将其连接端子部分焊接在第一和第二刚性基板10、20的连接端子部分上，将第一和第二柔性基板30、40附着在第一和第二刚性基板10、20上。然而，不同于第一实施例，第一和第二柔性基板30、40在它们的平直部分内使用粘接剂50、加强板51和粘接剂50的叠层结构相互粘接。另外，基本由弯曲部分30A、30B、弯曲部分40A、40B、第一或第二刚性基板10、20的侧面、以及叠层结构确定的空间填充有树脂52。
根据第三实施例，树脂52和叠层结构能够在柔性基板和刚性基板之间进行坚固的连接。与如在第一实施例中仅通过粘接剂50粘接第一和第二柔性基板30、40相比，该连接结构能够防止过多的应力施加到焊接在一起的连接端子部分处。
虽然结合前述具体实施例对本发明进行了说明，但是多种改变和变化对本领域技术人员来说是显而易见的。那些改变和变化将落入到所附权利要求书的精神和范围内。

Claims (5)

1.一种连接结构，其中通过柔性基板连接刚性基板，其包括：
一对刚性基板，各自在其正面和反面上具有预定电路图案，
第一柔性基板，附着在该对刚性基板的正面上，从而电连接分别设置在正面上的电路图案，
第二柔性基板，附着在该对刚性基板的反面上，从而电连接分别设置在反面上的电路图案，
其中所述第一和第二柔性基板在它们之间具有小于该对刚性基板厚度的间隙。
2.如在权利要求1中所述的连接结构，
其中第一柔性基板附着在临近于该对刚性基板的每个刚性基板的一个侧面的正面上，第一柔性基板具有第一弯曲部分和第二弯曲部分，在第一弯曲部分内，第一柔性基板从刚性基板的正面向刚性基板的反面弯曲，在第二弯曲部分内，弯曲第一柔性基板使其基本平行于该对刚性基板，
其中第二柔性基板附着在临近于该对刚性基板的每个刚性基板的侧面的反面上，第二柔性基板具有第三弯曲部分和第四弯曲部分，在第三弯曲部分内，第二柔性基板从刚性基板的反面向刚性基板的正面弯曲，在第四弯曲部分内，弯曲第二柔性基板使其基本平行于该对刚性基板，以及
其中基本由第一弯曲部分、第二弯曲部分、第三弯曲部分、第四弯曲部分和每个刚性基板的侧面确定的空间填充有第一粘接剂。
3.如在权利要求2中所述的连接结构，进一步包括加强板，其设置在填充有粘接剂的空间内。
4.如在权利要求2中所述的连接结构，其中填充在所述空间内的第一粘接剂是树脂，并且其中第一和第二柔性基板通过叠层结构相互连接，所述叠层结构由以如下顺序堆叠的第二粘接剂、加强板和第三粘接剂组成，叠层结构设置为与所述树脂相接。
5.如在权利要求1中所述的连接结构，其中当第一和第二柔性基板附着在该对刚性基板上时，第一和第二柔性基板各自具有彼此相对的布线图。
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