JP2007123428A

JP2007123428A - フレキシブル基板

Info

Publication number: JP2007123428A
Application number: JP2005311483A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Mitamura; 和宏御田村; Junichi Shimizu; 淳一清水; Isao Watanabe; 功渡邊
Original assignee: NEC Electronics Corp
Current assignee: NEC Electronics Corp
Priority date: 2005-10-26
Filing date: 2005-10-26
Publication date: 2007-05-17
Also published as: CN1956619A; US20070089900A1

Abstract

【課題】容易にかつ精度良く、所望の位置で所望回数折り曲げることができるフレキシブル基板を提供すること。
【解決手段】可撓性を有する絶縁層と、導体層とを備えるフレキシブル基板は、互いに対向するようにフレキシブル基板の両側に配された凹角状の角部を有し、フレキシブル基板の片側には、角部が３つ以上配されている。詳細には、本発明のフレキシブル基板は、フレキシブル基板の幅を狭める少なくとも１つのくびれ部を有し、くびれ部は、互いに対向するようにフレキシブル基板の両側に配されると共に、段状の形状を有する段部とＶ字状ないしＵ字状の形状を有する切り込み部のうち、少なくともいずれか一方を有し、フレキシブル基板の片側には、段部と切り込み部とが合わせて３つ以上配されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、部品間を電気的に接続するフレキシブル基板に関し、特に折り曲げ可能なフレキシブル基板に関する。

近年開発されている電子機器は、複雑化かつ小型化しており、その内部に配置される部品は、位置及び配向が限定されるだけではなく、実装精度も要求される。そのような電子機器において所望のレイアウトを実現するため、電子機器の部品間を電気接続する手段として、絶縁層となる樹脂フィルムの内部又は外部に導体となる金属箔を配した可撓性を有するフレキシブル基板が使用されている。フレキシブル基板の使用例として光トランシーバ内部の概略図を図１に示し、従来のフレキシブル基板の平面図を図７に示す。光トランシーバ２１において、送受信モジュール２３は、受光素子及び発光素子（不図示）を有しており、その搭載位置及び向きは限られている。例えば、図１に示すように送受信モジュール２３の接続面と、駆動回路が搭載された実装ボード２５の接続面とが直交するような位置関係にある場合に、図７に示すようなフレキシブル基板１１を用いて両者を電気的接続する。図２に、図１に示すフレキシブル基板１１の実装手順を示す。まず、図２（Ａ）の工程において、フレキシブル基板１１の接合部１２に送受信モジュール２３のリード２４を嵌合し、半田付けする。次に、図２（Ｂ）の工程において、フレキシブル基板１１を所定形状に折り曲げる。そして、図２（Ｃ）の工程において、フレキシブル基板１１を実装ボード２５に実装する。図２（Ｂ）の工程においては、Ｂ点及びＣ点でコの字状に折り曲げ、Ｄ点で９０°近くに折り曲げる。また、送受信モジュール２３とフレキシブル基板１１との接合面に引き剥がすような力が働かないようにＡ点でも折り曲げられる。通常のフレキシブル基板１１は、図７（ａ）に示すような形態であるが、この他に、図７（ｂ）に示すように、折り曲げ位置を示すために、シルクスクリーン印刷技術でエポキシ樹脂からなるシルクライン１５を折り曲げ線に沿って入れたものも知られている。

フレキシブル基板のこの他の形態として、フレキシブル基板を二重に折り曲げやすくするために、折り曲げ位置に矩形状の切り込み部を設けたフレキシブル基板（特許文献１参照）、折り曲げ部分の導体回路の無い箇所に複数の透孔を設けたプリント配線板（特許文献２参照）、また、折り曲げ部分の肉厚を薄くして折り曲げやすくしたフレキシブル基板（特許文献３参照）等が知られている。さらに、折り曲げ位置を明確にするために、導体パターンに指標を含ませたフレキシブルプリント基板（特許文献４参照）も知られている。また、フレキシブル基板ではないが、ガラスエポキシ樹脂のような硬質の材料で形成された基板を折り曲げるために、矩形状のくびれ部を形成し、さらに折り曲げやすくするために折り曲げ線に沿って溝等を形成した回路基板（特許文献５参照）も知られている。

特開２００１−２９８２１７号公報特開平３−２５７９８５号公報特開平４−１１２５９４号公報特開平４−１８７８５号公報特開２００５−１９１４３２号公報

可撓性を有するフレキシブル基板は、その復元力により、折り曲げ容易性に欠ける。特に、フレキシブル基板の一端を電子部品に接合した後折り曲げる場合、折り曲げ作業時にその接合部にストレスを掛け、接合性を悪化させるおそれがある。また、折り曲げにくさのために折り曲げ作業を繰り返すことは、部品実装の作業効率を悪化させる。さらに、フレキシブル基板は、折り曲げ状態が維持できていないとスプリングバックで元に戻ろうとするので、その曲げ角度（曲げ半径）は、所望の曲げ角度（曲げ半径）よりも大きくなってしまう。それにより、フレキシブル基板と、接合する実装ボード（又は送受信モジュール）との接合を引き剥がす方向の力が作用することになるので、フレキシブル基板の接続信頼性が低下することになる。

また、フレキシブル基板の折り曲げ位置は、予め決定しておく必要があるが、折り曲げ作業毎に逐一折り曲げ位置を特定していたのでは、作業効率が悪い。図７（ｂ）に示すようなシルクラインの入ったフレキシブル基板もあるが、シルクラインは一定の幅を有しているので、シルクラインに基づいてフレキシブル基板を折り曲げても折り曲げ位置にばらつきが生じることになる。さらに、フレキシブル基板にシルクラインを印刷する工程を追加することは、製造効率及びコストの面において好ましくない。

特許文献１及び２に記載されているような矩形状の切り欠き部を１つ有する形態おいては、フレキシブル基板を二重に折り曲げることは容易になるが、図１及び図３に示すようにフレキシブル基板を細かく複数回折り曲げることには適していない。そのため、このようなフレキシブル基板では、電子機器の種々のレイアウトに対応することができず、さらにフレキシブル基板を精度良く折り曲げることもできない。特許文献３に記載されているような溝を有する形態においては、通常厚さ１００μｍ以下のフレキシブル基板に溝を形成しなければならず、手間やコストの面において好ましくない。特許文献４に記載されているような導体パターンに指標を有する形態は、シルクラインを有するものと同様であり、フレキシブル基板自体の折り曲げ容易性を改善するものではない。また、特許文献５に記載されている基板は、ガラスエポキシ樹脂のような硬質基板を対象としたものであり、ポリイミドのようなフレキシブル基板の折り曲げ容易性を改善するものではない。

そこで、フレキシブル基板は、容易にかつ精度良く、所望の位置で所望回数折り曲げ可能であることが望まれる。

本発明においては、曲げ荷重を折り曲げ位置に集中させると共に折り曲げ位置の指標となる荷重作用部をフレキシブル基板に形成した。荷重作用部は、好ましくは、フレキシブル基板を複数回精度良く折り曲げることができるように、凹角状の角部を有している。

本発明の第１視点によれば、可撓性を有する絶縁層と、導体層とを備えるフレキシブル基板において、折り曲げ位置に、曲げ荷重を集中させる荷重作用部を備えたフレキシブル基板を提供する。

本発明の第２視点によれば、可撓性を有する絶縁層と、導体層とを備えるフレキシブル基板において、互いに対向するようにフレキシブル基板の両側に配された凹角状の角部を有し、フレキシブル基板の片側には、角部が３つ以上配されているフレキシブル基板を提供する。

本発明の第３視点によれば、可撓性を有する絶縁層と、導体層とを備えるフレキシブル基板において、フレキシブル基板の幅を狭める少なくとも１つのくびれ部を有し、くびれ部は、互いに対向するようにフレキシブル基板の両側に配されると共に、段状の形状を有する段部とＶ字状ないしＵ字状の形状を有する切り込み部のうち、少なくともいずれか一方を有し、フレキシブル基板の片側には、段部と切り込み部とが合わせて３つ以上配されているフレキシブル基板を提供する。

上記第３視点の好ましい形態によれば、１つの段部又は切り込み部は、フレキシブル基板の幅を少なくとも０．１ｍｍ狭くする。

上記第１〜第３視点の好ましい形態によれば、フレキシブル基板の厚さは０．１ｍｍ以下である。別の好ましい形態によれば、絶縁層はポリイミドであり、導体層は銅である。別の好ましい形態によれば、光トランシーバ中において使用される。

本発明によれば、荷重作用部（凹角状の角部、くびれ部）をフレキシブル基板に形成することにより、曲げ荷重を分散させること無くフレキシブル基板を目的とする位置で容易に所望回数折り曲げ可能にする。荷重作用部により折り曲げ位置が明確になっているので、折り曲げ作業の効率が向上すると共に、フレキシブル基板間で折り曲げ位置を統一することができ、実装精度が向上する。特に、図２のように、フレキシブル基板の一端を電子部品に接合した後にフレキシブル基板を折り曲げる際に、接合部にストレスをかけることなく所定の位置で容易にかつ作業効率よく折り曲げることができる。また、荷重作用部により折り目をしっかりつけられるので、スプリングバック量を低減させることができ、接合性が向上する。さらに、本発明のフレキシブル基板は、電子機器の設計に対する自在性を有する。つまり、凹角状の角部の数及び間隔、又はくびれ部の長さ及び幅、すなわち段部及び／又は切り込み部の数及び間隔、等を調節することにより、フレキシブル基板を所望の部品配置に容易に対応させることができる。

フレキシブル基板は、可撓性を有する絶縁層の内部又は外部に導体層を配したものであり、部品間の電気的接続に通常使用されるものである。本発明のフレキシブル基板においては、折り曲げ位置に曲げ荷重を集中させる手段（第１視点）として、好ましくは、凹角状（凹部状）の角部を形成する（第２視点）。この凹角状の角部は、角部の全体的な形状が凹角状（凹部状）になっていればよい。すなわち、頂点を有する形状であってもよいし、丸みを有する形状であってもよい。例えば、角部は、直線によって構成された部分でもよいし、または弧状の曲線によって構成された部分でもよい。凹角状の角部は、互いに対向するようにフレキシブル基板の両側に配し、１つの折り曲げ点に対して１対の角部を形成するようにする。好ましくは、凹角状の角部は、フレキシブル基板の片側に３つ以上（すなわち３対以上）形成するようにする。

第２視点の詳細な形態として、フレキシブル基板の幅を狭めるくびれ部を形成する（第３視点）。くびれ部は、互いに対向するようにフレキシブル基板の両側に配され、段部及び／又は切り込み部を有している。段部及び／又は切り込み部は、１つの折り曲げ点に対して１対形成するようにし、好ましくはフレキシブル基板の片側に合わせて３つ以上（すなわち３対以上）形成するようにする。このとき、段部と切り込み部とで一対を形成しても良い。本発明のフレキシブル基板の例を図３及び図４に示す。図３は、主として、段部を有するフレキシブル基板の形態を示す図であり、図４は、主として、切り込み部を有するフレキシブル基板の形態を示す図である。図３及び図４に示す形態は、図１及び図２に示すような折り曲げ位置を４点、Ａ点〜Ｄ点、有している。

図３に示す形態においては、フレキシブル基板１の幅を狭くする複数の段部５ｂをフレキシブル基板１の両側に形成している。ここで、段部５ｂとは、１つの段状部分（段差部分）のことをいう。段部５ｂは、どのような形状であってもよく、凹角状の角部５ａが、頂点を有するものでもよいし、丸みを有するものでもよい。図３に示す形態においては、フレキシブル基板１は、片側に４つの段部５ｂを有しており、１つの折り曲げ位置に対して、対向する段部５ｂが一対形成されている。これにより、４対の凹角状の角部５ａが形成されている。段部５ｂによってフレキシブル基板の幅を狭くすることにより、段部５ｂを構成する角部のうち凹角側の角部５ａと対向する角部とを結ぶ線に沿ってフレキシブル基板１が折り曲げやすくなる。したがって、折り曲げ点（Ａ点〜Ｄ点）に沿って凹角状の角部５ａを配置するようにする。

例えば、図３（ａ）に示す形態においては、フレキシブル基板１の幅の最も狭い部分が中央の段にあるように４つの段部５ｂを形成しているが、図３（ｂ）に示す形態においては、フレキシブル基板１の幅の最も狭い部分が末端の段にあるように段部５ｂを形成している。好ましくは、折り曲げ角度が大きい部分、又はスプリングバックをより小さくしたい部分が最も狭くなるように構成する。また、図３（ａ）及び（ｂ）の段部５ｂの角部は９０°又は２７０°、すなわち角部を形成する線が直角、に構成されているが、図３（ｃ）及び（ｄ）においては、角部を形成する線の交角は直角になっていない。折り曲げ位置となる凹角側の角部５ａは、図３（ｃ）に示す形態においては、１８０°〜２７０°となっているが、図３（ｄ）に示す形態においては、２７０°〜３６０°となっている。

１つの段部５ｂは、フレキシブル基板の幅を少なくとも０．１ｍｍ狭くすると好ましい。例えば、図３（ａ）に示すような形態の場合、幅ｄ_１〜ｄ_４がそれぞれ少なくとも０．１ｍｍあると好ましく、０．２ｍｍ以上であるとより好ましい。幅ｄ_１〜ｄ_４はそれぞれ異なる大きさにすることができ、導体層３の位置や折り曲げ角度に応じて幅ｄ_１〜ｄ_４を適宜設定するようにする。段部５ｂの１つの段差をフレキシブル基板１の全幅に対する割合で表現する場合、１つの段部５ｂは、フレキシブル基板の幅を少なくとも０．５％狭くすると好ましい。また、図３に示すＡ点〜Ｄ点のような折り曲げ点の各点間の間隔は、接続する部品の間隔や周囲の部品の配置等に応じて適宜設定することができる。

図４に示す形態においては、フレキシブル基板１の幅を狭くする切り込み部５ｃをフレキシブル基板１の両側に形成している。ここで、切り込み部５ｃとは、フレキシブル基板１の一部分を切り込んだような形状の部分のことをいう。切り込み部５ｃにおける曲げ荷重がかかる角部５ａの形状は、頂点を有するＶ字状でも、丸みを有するＵ字状（ないし弧状）でもよい。図４に示す形態においては、フレキシブル基板１は、片側に４つの切り込み部５ｃを有しており、１つの折り曲げ位置に対して、一対の対向する切り込み部を設けている。これにより、４対の凹角状の角部５ａが形成されている。切り込み部５ｃを設けることにより、切り込み部５ｃによって幅の狭くなった箇所に曲げ荷重がかかりフレキシブル基板１が折り曲げやすくなる。したがって、幅の狭い箇所（角部５ａ）が折り曲げ点（Ａ点〜Ｄ点）上にあるように切り込み部５ｃを形成するようにする。

例えば、図４（ａ）に示す形態においては、三角形状（Ｖ字状）の切り込み部５ｃが、対向するようにフレキシブル基板１の両側に形成されているが、図４（ｂ）に示す形態においては、曲線を有する弧状（半長円状ないし半円状、Ｕ字状）の切り込み部５ｃが、対向するようにフレキシブル基板１の両側に形成されている。いずれの形態においても、折り曲げ位置の幅が狭くなるように、折り曲げ点（Ａ点〜Ｄ点）上に角部５ａが配置されているが、角部５ａは、図４（ａ）に示す形態においては頂点を有し角張っており、図４（ｂ）に示す形態においては丸みを帯びている。また、図４（ｂ）に示す形態においては、Ａ点及びＤ点の切り込み部５ｃよりＢ点及びＣ点の切り込み部５ｃを深くして、フレキシブル基板１の幅に差が生じるようにしてある。図４（ｃ）に示す形態においては、段部と切り込み部５ｃを組み合わせてくびれ部を形成している。また、図４に示す形態のほかに、切り込み部５ｃは、一対の切り込み線であっても構わない。

１つの切り込み部５ｃは、フレキシブル基板１の幅を少なくとも０．１ｍｍ狭くすると好ましい。例えば、図４（ａ）に示すような形態の場合、幅ｄ_５が０．１ｍｍ以上あると好ましく、０．２ｍｍ以上あるとより好ましい。切り込み部５ｃをフレキシブル基板１の全幅に対する割合で表現する場合、１つの切り込み部は、フレキシブル基板の幅を少なくとも０．５％狭くすると好ましい。また、図４に示すＡ点〜Ｄ点のような折り曲げ点の各点間の間隔は、接続する部品の間隔や周囲の部品の配置等に応じて適宜設定することができる。

本発明のフレキシブル基板の別の形態を図５に示す。図５（ａ）に示す形態においては、フレキシブル基板１の片側のくびれ部は、３つの凹角状の角部５ａを有している。このくびれ部は、２つの段部５ｂと１つの切り込み部５ｃとを融合させたような形状、又は３つの切り込み部５ｃを融合させたような形状をしている。また、中央の角部５ａ（最も幅の狭い部分）は丸められている。図５（ｂ）に示す形態においては、くびれ部は、４つの凹角状の角部５ａを有している。このくびれ部は、２つの段部５ｂと２つの切り込み部５ｃとを融合させたような形状、又は４つの切り込み部５ｃを融合させたような形状をしている。図５（ｃ）に示す形態においては、フレキシブル基板１の片側にくびれ部が２つずつ形成され、１つのくびれ部には凹角状の角部５ａが２つ形成されている。このくびれ部は、２つの段部５ｂを向かい合わせに合体させて構成したような形状をしている。

図３〜５に示す形態においては、対向する一対の角部５ａ（段部５ｂないし切り込み部５ｃ）が、フレキシブル基板１の長手方向の中心線に対して線対称となっているが、対向する一対の角部５ａ（段部５ｂないし切り込み部５ｃ）は線対称になっていなくても構わない。

本発明のフレキシブル基板１において、絶縁層４は、弾性率等を考慮して適宜種々の樹脂を使用することができ、例えば、５．７ＧＰａのヤング率を有するポリイミドを使用することができる。導体層３には電気伝導率の良い金属を使用することが好ましく、特に銅箔が好ましい。フレキシブル基板１の厚さは、０．１ｍｍ以下になるように形成すると好ましい。フレキシブル基板の角部（段部及び／又は切り込み部）は、絶縁層の成形と同時に形成しても良いし、フレキシブル基板１の作製後に、絶縁層４の一部を切り取って角部を形成しても良い。

絶縁層にポリイミド、導体層に銅箔を使用して、図６に示すような形態のフレキシブル基板１を作製した。くびれ部は、折り曲げ点を４点有するように凹角状の角部を４対有しており、全幅５．６ｍｍのフレキシブル基板の両側に、中央の段部の幅が最も狭くなるように、各段部の最大幅が１．２ｍｍ（全幅に対する割合：約２１％）、０．２ｍｍ（約３．６％）、０．５ｍｍ（約８．９％）及び０．６ｍｍ（約１１％）となる４つの段部から構成されている。各段部は、上側に向かってテーパ状になっており、折り曲げ位置に凹角形状の角部が配されている。別の観点によれば、くびれ部は、連続的に形成された４つの切り込み部から構成されているとみることもできる。このフレキシブル基板を、図１に示すような光トランシーバに組み込むために、送受信モジュールに半田付けした後、図１に示すような形態にフレキシブル基板を折り曲げると、容易にかつスムーズに、所定の折り曲げ位置（角部）でフレキシブル基板を折り曲げることができた。

本発明のフレキシブル基板は、光トランシーバ等、種々の電子機器内において利用することができる。

フレキシブル基板を用いた光トランシーバ内部の構成例を示す概略側面図。図１に示す光トランシーバにおけるフレキシブル基板の実装手順を示す工程図。段部を有する本発明のフレキシブル基板の形態を示す平面図。切り込み部を有する本発明のフレキシブル基板の形態を示す平面図。本発明のフレキシブル基板の別の形態を示す平面図。実施例１において作製したフレキシブル基板の平面図。図１に示す光トランシーバに適用する従来のフレキシブル基板の平面図。

符号の説明

１フレキシブル基板
２接合部
３導体層
４絶縁層
５ａ凹角状の角部
５ｂ段部
５ｃ切り込み部
１１フレキシブル基板
１２接合部
１３導体層
１４絶縁層
１５シルクライン
２１光トランシーバ
２２筐体
２３送受信モジュール
２４リード
２５実装ボード

Claims

可撓性を有する絶縁層と、導体層とを備えるフレキシブル基板において、
折り曲げ位置に、曲げ荷重を集中させる荷重作用部を備えたことを特徴とするフレキシブル基板。
可撓性を有する絶縁層と、導体層とを備えるフレキシブル基板において、
互いに対向するように前記フレキシブル基板の両側に配された凹角状の角部を有し、
前記フレキシブル基板の片側には、前記角部が３つ以上配されていることを特徴とするフレキシブル基板。
可撓性を有する絶縁層と、導体層とを備えるフレキシブル基板において、
前記フレキシブル基板の幅を狭める少なくとも１つのくびれ部を有し、
前記くびれ部は、互いに対向するように前記フレキシブル基板の両側に配されると共に、段状の形状を有する段部とＶ字状ないしＵ字状の形状を有する切り込み部のうち、少なくともいずれか一方を有し、
前記フレキシブル基板の片側には、前記段部と前記切り込み部とが合わせて３つ以上配されていることを特徴とするフレキシブル基板。
１つの前記段部又は前記切り込み部は、前記フレキシブル基板の幅を少なくとも０．１ｍｍ狭くしたことを特徴とする請求項３に記載のフレキシブル基板。
厚さは０．１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のフレキシブル基板。
前記絶縁層はポリイミドであり、前記導体層は銅であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のフレキシブル基板。
光トランシーバ中において使用されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のフレキシブル基板。