JP2006318986A - フレキシブルプリント回路板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】フレキシブルプリント配線板上に実装される発熱性の電子部品の温度上昇を抑制することにより、電子部品の破損や信号の伝送エラー等の不都合を回避することができるフレキシブルプリント回路板およびその製造方法を提供する。
【解決手段】フレキシブルプリント回路板１は、発熱性の電子部品３が接続される導体回路層６と、当該電子部品３において発生した熱を放熱するための放熱用金属体１３と、導体回路層６と放熱用金属体１３を連結するための貫通孔１４と、当該貫通孔１４に設けられた熱伝導部材１５とを備えている。そして、導体回路層６と放熱用金属体１３が、熱伝導部材１５を介して連結されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、フレキシブルプリント配線板上に、発熱性の電子部品が実装されたフレキシブルプリント回路板およびその製造方法に関する。

電子機器分野においては、フレキシブルプリント配線板上に様々な電子部品が実装されたフレキシブルプリント回路板が組み込まれている。このような電子部品が実装されたフレキシブルプリント回路板としては、例えば、フレキシブルプリント配線板のカバーレイフィルムの上面に電子部品を実装するとともに、当該カバーレイフィルムに設けられた孔において、電子部品のリード導体をフレキシブルプリント配線板の導体回路層にはんだ付けしたフレキシブルプリント回路板が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平８−１８１９３号公報

ここで、近年、信号の高速化に伴い、消費電力の増加が進んできており、高発熱のＩＣ等、比較的高熱を発生する電子部品をフレキシブルプリント配線板上に実装することが要求されている。しかし、上記従来のフレキシブルプリント回路板においては、実装された電子部品が、カバーレイフィルムを構成するポリイミド等の絶縁性の樹脂フィルム、および大気に接触しているのみであるため、電子部品において発生する熱を効率良く外部に逃がすことが困難になる。その結果、発熱により電子部品の温度が上昇し、当該電子部品の破損や信号の伝送エラー等の不都合が生じるという問題があった。

そこで、本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、フレキシブルプリント配線板上に実装される発熱性の電子部品の温度上昇を抑制することにより、電子部品の破損や信号の伝送エラー等の不都合を回避することができるフレキシブルプリント回路板およびその製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、フレキシブルプリント配線板上に発熱性の電子部品が実装されたフレキシブルプリント回路板において、電子部品が接続される導体回路層と、電子部品において発生した熱を放熱するための放熱部材と、導体回路層と放熱部材を連結するための貫通孔と、貫通孔に設けられた熱伝導部材とを備え、導体回路層と放熱部材が、熱伝導部材を介して連結されていることを特徴とする。

請求項１に記載の構成によれば、電子部品において発生した熱が、まず、導体回路層に伝達され、次いで、貫通孔に設けられた熱伝導部材を介して、放熱部材に伝達され、外部に放熱されることになる。従って、電子部品において発生する熱を効率良く外部に逃がすことが可能になるため、電子部品の温度上昇を抑制することが可能になり、結果として、電子部品の破損や信号の伝送エラー等の不都合を回避することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のフレキシブルプリント回路板であって、熱伝導部材は、放熱部材と一体的に形成されていることを特徴とする。
請求項２に記載の構成によれば、電子部品において発生した熱が、熱伝導部材を介して放熱部材に伝達される際に、熱伝導がスムーズに行われるため、放熱効果が向上し、電子部品において発生する熱をより一層効率良く外部に逃がすことが可能になる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載のフレキシブルプリント回路板であって、熱伝導部材は、はんだにより被覆されているとともに、熱伝導部材のはんだ接合部に表面処理が施されていることを特徴とする。

請求項３に記載の構成によれば、熱伝導部材のはんだ接合性を向上させることが可能になる。

請求項４に記載の発明は、請求項１に記載のフレキシブルプリント回路板であって、熱伝導部材は、貫通孔に充填された金属ペーストにより形成されていることを特徴とする。

請求項４に記載の構成によれば、熱伝導部材を放熱部材と一体的に形成するための工程が不要になる。従って、製造工程が簡素化されるとともに、製造コストの低減を図ることができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のフレキシブルプリント回路板であって、貫通孔が、電子部品の下方に設けられていることを特徴とする。
請求項５に記載の構成によれば、電子部品において発生する熱を放熱させるための伝熱経路が短くなるため、当該熱を短時間で放熱させることが可能になる。その結果、電子部品において発生する熱をより一層効率良く外部に逃がすことが可能になる。

請求項６に記載の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のフレキシブルプリント回路板であって、貫通孔、および熱伝導部材が各々複数個設けられていることを特徴とする。

請求項６に記載の構成によれば、電子部品において発生する熱を放熱させるための伝熱経路が複数になるため、電子部品において発生する熱をより一層効率良くに外部に逃がすことが可能になる。

請求項７に記載の発明は、フレキシブルプリント回路板の製造方法であって、基材上に導体回路層が積層された積層体を作製する工程と、放熱部材の一部を突出させることにより、放熱部材に熱伝導部材を一体的に形成する工程と、積層体に、導体回路層と放熱部材を連結するための貫通孔を設ける工程と、貫通孔に熱伝導部材を挿通させ、導体回路層と放熱部材を、熱伝導部材を介して連結させるとともに、積層体に放熱部材を積層する工程と、導体回路層に電子部品を接続する工程と、からなることを特徴とする。

請求項７に記載の構成によれば、電子部品において発生した熱が、まず、導体回路層に伝達され、次いで、貫通孔に設けられた熱伝導部材を介して、放熱部材に伝達され、外部に放熱されることになる。従って、電子部品において発生する熱を効率良く外部に逃がすことが可能になるため、電子部品の温度上昇を抑制することが可能になり、結果として、電子部品の破損や信号の伝送エラー等の不都合を回避することができる。

また、放熱部材に熱伝導部材が一体的に形成されるため、電子部品において発生した熱が、熱伝導部材を介して放熱部材に伝達される際に、熱伝導がスムーズに行われる。従って、放熱効果が向上し、電子部品において発生する熱をより一層効率良く外部に逃がすことが可能になる。

請求項８に記載の発明は、フレキシブルプリント回路板の製造方法であって、基材上に導体回路層が積層された積層体を作製する工程と、積層体に貫通孔を設ける工程と、積層体に放熱部材を積層する工程と、貫通孔に金属ペーストを充填することにより熱伝導部材を形成するとともに、導体回路層と放熱部材を、熱伝導部材を介して連結させる工程と、導体回路層に電子部品を接続する工程と、からなることを特徴とする。

請求項８に記載の構成によれば、電子部品において発生した熱が、まず、導体回路層に伝達され、次いで、貫通孔に設けられた熱伝導部材を介して、放熱部材に伝達され、外部に放熱されることになる。従って、電子部品において発生する熱を効率良く外部に逃がすことが可能になるため、電子部品の温度上昇を抑制することが可能になり、結果として、電子部品の破損や信号の伝送エラー等の不都合を回避することができる。

また、熱伝導部材を放熱部材と一体的に形成するための工程が不要になる。従って、製造工程が簡素化されるとともに、製造コストの低減を図ることができる。

本発明によれば、フレキシブルプリント回路板において実装される電子部品の温度上昇を抑制することが可能になり、結果として、電子部品の破損や信号の伝送エラー等の不都合を回避することができる。

（第１の実施形態）
以下に、本発明の好適な実施形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態におけるフレキシブルプリント回路板の概略構成を示す断面図であり、図２〜図４は、本発明の第１の実施形態におけるフレキシブルプリント回路板の製造工程を説明するための断面図である。

本発明のフレキシブルプリント回路板１は、フレキシブルプリント配線板２上に、発熱性の電子部品３、例えば、増幅器が実装されたものである。このフレキシブルプリント配線板２は、柔軟な樹脂フィルムにて形成された基材４上に、接着剤層５を介して導体回路層６を設けたものであり、当該導体回路層６を覆うように、絶縁層であるカバーレイフィルム７を設けたものである。このカバーレイフィルム７は、導体回路層６を覆うべく、導体回路層６上に積層された接着剤層８とその上に積層された樹脂フィルム９により構成されている。

なお、図１に示すように、フレキシブルプリント配線板２には、導体回路層６を構成する複数の導体回路（不図示）を電子部品３と電気的に接続すべく、カバーレイフィルム７を形成せずに外部に露出させた接続端子部１０が設けられている。そして、電子部品３に設けられた接続用バンプ１１を用いてリフロー等を行うことにより、電子部品３が導体回路層６と接続され、フレキシブルプリント配線板２上に実装される構成となっている。

また、フレキシブルプリント配線板２においては、電子部品３が固定された面と反対側の面において、基材４上に、接着剤層１２を介して、電子部品３において発生した熱を放熱するための放熱部材である放熱用金属体１３が設けられている。

基材４、およびカバーレイフィルム７を構成する樹脂フィルム９としては、柔軟性にすぐれた樹脂材料からなるものが使用される。かかる樹脂フィルムとしては、例えば、ポリエステルフィルムなどの、フレキシブルプリント配線板用として汎用性のある樹脂フィルムがいずれも使用可能である。また、特に、溶融はんだに対する耐性などを考慮して、柔軟性に加えて高い耐熱性をも有しているのが好ましく、かかる樹脂フィルムとしては、例えば、ポリアミド系の樹脂フィルムや、ポリイミド、ポリアミドイミドなどのポリイミド系の樹脂フィルムが好適に使用される。

接着剤層５、８、１２を構成する接着剤としては、柔軟性や耐熱性にすぐれたものが好ましく、かかる接着剤としては、例えば、ナイロン系、エポキシ樹脂系、ブチラール樹脂系、アクリル樹脂系などの、各種の樹脂系の接着剤が挙げられる。また、導体回路層６を構成する金属箔としては、銅箔が好適に使用され、放熱用金属体１３としては、アルミやステンレスが好適に使用される。

ここで、本実施形態においては、電子部品３において発生する熱を効率良く外部に逃がすための伝熱経路を設けている点に特徴がある。より具体的には、図１に示すように、フレキシブルプリント配線板２には、導体回路層６と放熱用金属体１３を連結するための貫通孔１４が形成されているとともに、当該貫通孔１４に熱伝導部材１５が設けられており、導体回路層６と放熱用金属体１３が、当該熱伝導部材１５を介して連結されている点に特徴がある。

このような構成とすることにより、図１において矢印で示すように、電子部品３において発生した熱が、まず、導体回路層６に伝達され、次いで、貫通孔１４に設けられた熱伝導部材１５を介して、放熱用金属体１３に伝達され、外部に放熱されることになる。従って、電子部品３において発生する熱を効率良く外部に逃がすことが可能になるため、電子部品３の温度上昇を抑制することが可能になり、結果として、電子部品３の破損や信号の伝送エラー等の不都合を回避することができる。

また、本実施形態においては、熱伝導部材１５は、放熱用金属体１３と一体的に形成されており、当該放熱用金属体１３と同一の材料、例えば、アルミやステンレスにより形成されている。このような構成とすることにより、電子部品３において発生した熱が、熱伝導部材１５を介して放熱用金属体１３に伝達される際に、熱伝導がスムーズに行われるため、放熱効果が向上し、電子部品３において発生する熱をより一層効率良く外部に逃がすことが可能になる。

なお、本実施形態においては、図１に示すように、当該熱伝導部材１５、および導体回路層６の一部であって、熱伝導部材１５と隣接する部分が、はんだ１６により被覆されている。また、熱伝導部材１５のはんだ接合性を向上すべく、当該熱伝導部材１５のはんだ接合部１５ａに表面処理を施す構成としても良い。例えば、図１に示すように、はんだ接合部１５ａにニッケルめっきを施し、めっき層１７を形成する構成とすることができる。

フレキシブルプリント回路板１の製造工程としては、まず、基材４上に導体回路層６が積層された積層体を作製する。より具体的には、柔軟な樹脂フィルムにて形成された基材４の両面の各々に、接着剤層５、１２を積層する。次いで、接着剤層５を介して積層された、銅箔などの金属箔を、常法によりエッチングして、複数の導体回路を有する導体回路層６を形成する。次いで、この導体回路層６の上面に、接続端子部１０および貫通孔１４の周りに相当する部分を除いて、接着剤層８付きの樹脂フィルム９をラミネートして、カバーレイフィルム７を貼り合わせることにより、基材４上に導体回路層６が積層された積層体を作製する。

また、放熱用金属体１３の一部を突出させることにより、当該放熱用金属体１３に熱伝導部材１５を一体的に形成する。より具体的には、放熱用金属体１３の一部を内側に絞り込み、絞り込み部分１３ａをプレスして折り畳むことにより、放熱用金属体１３の一部を突出させ、放熱用金属体１３に熱伝導部材１５を一体的に形成する。

次いで、上述の積層体に、ドリルやＣＯ_２レーザ（ＹＡＧレーザ）を用いて、導体回路層６と放熱用金属体１３を連結するための貫通孔１４を設ける。そして、当該貫通孔１４に熱伝導部材１５を挿通させ、導体回路層６と放熱用金属体１３を、熱伝導部材１５を介して連結させるとともに、接着剤層１２を介して、積層体に放熱用金属体１３を積層する。

次いで、熱伝導部材１５のはんだ接合部１５ａにニッケルめっきを施し、めっき層１７を形成する。そして、図２、図３に示すように、カバーレイフィルム７上に、はんだ印刷用の印刷マスク２２をセットするとともに、熱伝導部材１５の上方からはんだを図中の矢印の方向へ流し込むことにより、熱伝導部材１５、および導体回路層６の一部であって、熱伝導部材１５と隣接する部分を、はんだ１６により被覆する。このような製造方法によれば、従来の部品実装用のはんだ接続と同工程により、熱経路用のはんだ接続ができるため、従来工程を変更することなく放熱経路を確保できることになる。なお、はんだとしては、例えば、錫を９５ｗｔ％以上含むはんだペースト等が好適に使用できる。また、環境への配慮から鉛を含まないはんだペーストを使用するのが好ましい。

そして、図４に示すように、接続端子部１０において、電子部品３に設けられた接続用バンプ１１を用いてリフロー等を行うことにより、電子部品３を導体回路層６に接続し、フレキシブルプリント配線板２上に実装する。その後、はんだ１６のクリーニングを行うことにより、上述の図１に示すフレキシブルプリント回路板１が製造される。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図５は、本発明の第２の実施形態におけるフレキシブルプリント回路板の概略構成を示す断面図である。なお、上記第１の実施形態と同様の構成部分については同一の符号を付してその説明を省略する。

本実施形態においては、図５に示すように、熱伝導部材１５を放熱用金属体１３と一体的に形成する代わりに、当該熱伝導部材１５を、貫通孔１４に充填された金属ペースト２０により形成している点に特徴がある。ここで、金属ペースト２０としては、例えば、錫を９５ｗｔ％以上含むはんだペースト等が挙げられる。また、環境への配慮から鉛を含まないはんだペーストを使用するのが良い。

このような構成とすることにより、上述の第１の実施形態の場合と同様の効果を得ることができる。即ち、図５において矢印で示すように、電子部品３において発生した熱が、まず、導体回路層６に伝達され、次いで、金属ペースト２０により形成された熱伝導部材１５を介して、放熱用金属体１３に伝達され、外部に放熱されることになる。従って、電子部品３において発生する熱を効率良く外部に逃がすことが可能になるため、電子部品３の温度上昇を抑制することが可能になり、結果として、電子部品３の破損や信号の伝送エラー等の不都合を回避することができる。

また、本実施形態においては、熱伝導部材１５を、貫通孔１４に充填された金属ペースト２０により形成しているため、上述の、熱伝導部材１５を放熱用金属体１３と一体的に形成するための工程（即ち、放熱用金属体１３の一部を突出させ熱伝導部材１５を形成する工程）が不要になる。従って、製造工程が簡素化されるとともに、製造コストの低減を図ることができる。

なお、金属ペースト２０としてはんだペーストを使用する場合に、上述の第１の実施形態の熱伝導部材１５の場合と同様に、放熱用金属体１３のはんだ接合性を向上すべく、当該放熱用金属体１３のはんだ接合部１３ｂに表面処理を施す構成としても良い。例えば、図５に示すように、はんだ接合部１３ｂにニッケルめっきを施し、めっき層２１を形成する構成としても良い。

本実施形態におけるフレキシブルプリント回路板１の製造工程としては、まず、上述の第１の実施形態と同様に、基材４上に導体回路層６が積層された積層体を作製する。
次いで、当該積層体に、ドリルやＣＯ_２レーザ（ＹＡＧレーザ）を用いて、導体回路層６と放熱用金属体１３を連結するための貫通孔１４を設ける。そして、接着剤層１２を介して、積層体に放熱用金属体１３を積層する。

次いで、放熱用金属体１３のはんだ接合部１３ｂにニッケルめっきを施し、めっき層２１を形成する。そして、カバーレイフィルム７上に、はんだ印刷用の印刷マスクをセットするとともに、貫通孔１４に金属ペースト２０としてのはんだペーストを充填することにより熱伝導部材１５を形成するとともに、導体回路層６と放熱用金属体１３を、当該熱伝導部材１５を介して連結させ、熱伝導部材１５、および導体回路層６の一部であって、熱伝導部材１５と隣接する部分を、はんだペーストにより被覆する。

そして、上述の第１の実施形態と同様に、接続端子部１０において、電子部品３に設けられた接続用バンプ１１を用いてリフロー等を行うことにより、電子部品３を導体回路層６に接続し、フレキシブルプリント配線板２上に実装する。その後、はんだペーストのクリーニングを行うことにより、図５に示すフレキシブルプリント回路板１が製造される。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の設計変更をすることが可能であり、それらを本発明の範囲から除外するものではない。

例えば、上述の実施形態においては、貫通孔１４、および熱伝導部材１５を各々１個形成し、電子部品３において発生する熱を外部に逃がすための伝熱経路を１個のみ設ける構成としたが、貫通孔１４、および熱伝導部材１５を各々複数個形成し、電子部品３において発生する熱を外部に逃がすための伝熱経路を複数個設ける構成としても良い。このような構成とすることにより、電子部品において発生する熱を放熱させるための伝熱経路が複数になるため、電子部品３において発生する熱をより一層効率良くに外部に逃がすことが可能になる。従って、電子部品３の温度上昇を確実に抑制することが可能になり、結果として、電子部品３の破損や信号の伝送エラー等の不都合を確実に回避することができる。

また、図６に示すように、電子部品３において発生する熱を外部に逃がすための伝熱経路を、電子部品３の下方に設ける構成としても良い。より具体的には、導体回路層６と放熱用金属体１３を連結するための貫通孔１４を電子部品３の下方に形成するとともに、当該貫通孔１４に熱伝導部材１５を設ける構成とする。そして、電子部品３に設けられた接続用バンプ１１を導体回路層６、および熱伝導部材１５と接続する構成とする。このような構成とすることにより、伝熱経路が短くなるため、電子部品３において発生する熱を短時間で放熱させることが可能になり、電子部品３において発生する熱をより一層効率良く外部に逃がすことが可能になる。

本発明の活用例としては、フレキシブルプリント配線板上に、発熱性の電子部品が実装されたフレキシブルプリント回路板が挙げられる。

本発明の第１の実施形態におけるフレキシブルプリント回路板の概略構成を示す断面図である。 本発明の第１の実施形態におけるフレキシブルプリント回路板の製造工程を説明するための断面図である。 本発明の第１の実施形態におけるフレキシブルプリント回路板の製造工程を説明するための断面図である。 本発明の第１の実施形態におけるフレキシブルプリント回路板の製造工程を説明するための断面図である。 本発明の第２の実施形態におけるフレキシブルプリント回路板の概略構成を示す断面図である。 本発明のフレキシブルプリント回路板の変形例の概略構成を示す断面図である。

符号の説明

１…フレキシブルプリント回路板、２…フレキシブルプリント配線板、３…電子部品、４…基材、５…接着剤層、６…導体回路層、７…カバーレイフィルム、８…接着剤層、９…樹脂フィルム、１０…接続端子部、１１…接続用バンプ、１２…接着剤層、１３…放熱用金属体、１３ｂ…はんだ接合部、１４…貫通孔、１５…熱伝導部材、１５ａ…はんだ接合部、１７…めっき層、２０…金属ペースト、２１…めっき層、２２…印刷マスク

Claims (8)

1. フレキシブルプリント配線板上に発熱性の電子部品が実装されたフレキシブルプリント回路板において、
   前記電子部品が接続される導体回路層と、前記電子部品において発生した熱を放熱するための放熱部材と、前記導体回路層と前記放熱部材を連結するための貫通孔と、前記貫通孔に設けられた熱伝導部材とを備え、前記導体回路層と前記放熱部材が、前記熱伝導部材を介して連結されていることを特徴とするフレキシブルプリント回路板。
2. 前記熱伝導部材は、前記放熱部材と一体的に形成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プリント回路板。
3. 前記熱伝導部材は、はんだにより被覆されているとともに、前記熱伝導部材のはんだ接合部に表面処理が施されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のフレキシブルプリント回路板。
4. 前記熱伝導部材は、前記貫通孔に充填された金属ペーストにより形成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プリント回路板。
5. 前記貫通孔が、前記電子部品の下方に設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のフレキシブルプリント回路板。
6. 前記貫通孔、および前記熱伝導部材が各々複数個設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のフレキシブルプリント回路板。
7. 基材上に導体回路層が積層された積層体を作製する工程と、
   放熱部材の一部を突出させることにより、前記放熱部材に熱伝導部材を一体的に形成する工程と、
   前記積層体に、前記導体回路層と前記放熱部材を連結するための貫通孔を設ける工程と、
   前記貫通孔に前記熱伝導部材を挿通させ、前記導体回路層と前記放熱部材を、前記熱伝導部材を介して連結させるとともに、前記積層体に放熱部材を積層する工程と、
   前記導体回路層に電子部品を接続する工程と、
   からなることを特徴とするフレキシブルプリント回路板の製造方法。
8. 基材上に導体回路層が積層された積層体を作製する工程と、
   前記積層体に貫通孔を設ける工程と、
   前記積層体に放熱部材を積層する工程と、
   前記貫通孔に金属ペーストを充填することにより熱伝導部材を形成するとともに、前記導体回路層と前記放熱部材を、前記熱伝導部材を介して連結させる工程と、
   前記導体回路層に電子部品を接続する工程と、
   からなることを特徴とするフレキシブルプリント回路板の製造方法。

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