JP2008130602A - フレキシブル配線基板の接続構造及び接続方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 配線パターンを大幅に回避することなく、異方性導電フィルムの樹脂の広がりを目視にて確認することができる多層のフレキシブル配線基板の接続構造及び接続方法を提供することを目的とする。
【解決手段】 プリント配線基板１とフレキシブル配線基板３の接続部３ａが異方性導電フィルム５を挟んで加熱圧着され、プリント配線基板１の接続端子部としての端子２とフレキシブル配線基板３の接続部３ａの接続端子部としての端子４が異方性導電フィルム５に含有される金属粒子５ｂを挟持して電気的に接続されるフレキシブル配線基板の接続構造において、端子４の外側で、異方性導電フィルム５の流動端部の位置に、窓部８が、配線パターン７ａ、７ｂ、７ｃと重ならずに配設され、Ａ方向から、半透明である２層のポリイミドフィルム層６を通して、異方性導電フィルム５の流動状態が確認できる程度の大きさで設けられる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、フレキシブル配線基板の接続構造及び接続方法に関し、特に多層構造のフレキシブル基板の接続構造及び接続方法に関するものである。

携帯電話機等の電子機器は、ますます小型・軽量・薄型化が求められている。これらの要求を満たすためには、電子機器筐体内にいかに多くの空間を捻出するか、またその空間の中にいかに効率よく電子部品や構造部品を配置するかがポイントとなる。

近年の携帯電話機等の電子機器には、可撓性という特徴を生かして折り曲げての使用を可能とし、限られた空間に自由度を与えることができるフレキシブル配線基板が多く採用されている。そのフレキシブル配線基板とプリント配線基板との接続方法として、フレキシブル配線基板およびプリント配線基板の両者にコネクタを搭載し、それぞれを接続する方法（Ｂｏａｒｄ ｔｏ Ｂｏａｒｄ）、またはプリント配線基板に差し込みタイプのコネクタを搭載し、フレキシブル配線基板に設けた端子を差し込んで接続する方法等があるが、それぞれ配線基板上にコネクタを搭載する必要があり、コネクタの部品高さが必要となる。

携帯電話機等の電子機器の小型・軽量・薄型化を実現するため、最近では、フレキシブル配線基板とプリント配線基板とを接続する方法としてコネクタを不要とする熱圧着による接続が採用されている。熱圧着による接続は、フレキシブル配線基板とプリント配線基板との間に導電性粒子を含む熱圧着フィルムである異方性導電フィルム（ＡＣＦ、Ａｎｉｓｏｔｏｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｆｉｌｍ）を挟み、フレキシブル配線基板の上から加熱圧着することで可能となる。

熱圧着で接続するフレキシブル配線基板は、ポリイミドの樹脂であるベース材に片面にのみパターン配線が施され、表面の配線パターンの外側には外部との絶縁をとるために、ポリイミドのカバーフィルムが接着剤にて貼り付けられている。フレキシブル配線基板の熱圧着用端子部や、その他端子部は必要に応じてポリイミドのカバーフィルムは開口されている。その表面のカバーフィルムおよびベース材は半透明であり、裏面側から表面側のパターンを確認することができる。

今後さらなる小型・軽量・薄型化を図るためには、より狭いフレキシブル配線基板幅に、より多くの配線パターンが必要となり、１層では収まりきらなくなる。これら多くの配線パターンを決められたフレキシブル配線基板幅に収めるためには、配線層を多層にすることで対応せざるを得なくなる。この場合、熱圧着端子裏面側から表面側が透けて見えないため、熱圧着後に目視にて異方性導電フィルムの樹脂の広がりを確認することができず、全数導通確認を実施する必要がある。

熱圧着後の樹脂の広がりを目視にて確認するために、例えば、多層フレキシブル配線基板の熱圧着用端子がある層以外の層には、熱圧着端子すべてを含む面積と同じまたは大きな面積でパターンを施さない領域を設け、半透明なポリイミドのベース材およびカバーフィルムのみとすることにより、熱圧着端子裏面側から表面側が確認でき、異方性導電フィルムの樹脂の広がりを目視にて確認することができるようにしている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−２０９１４１号公報（００１３〜００１５段、図１）

しかしながら、上記従来のフレキシブル配線基板の接続構造では、熱圧着端子部分の他の層にパターンを施さないため、その部位を回避する必要があり、配線パターンに制約がかかってしまうという問題があった。また、配線パターンを回避することにより、回避した分のフレキシブル配線基板の面積が大きくなってしまうという問題があった。さらに、配線パターンを設けない領域があることにより、外部からのノイズの影響を受け、接続部の電気的性能を劣化させるという問題があった。

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、配線パターンを大幅に回避することなく、異方性導電フィルムの樹脂の広がりを目視にて確認することができる多層のフレキシブル配線基板の接続構造及び接続方法を提供することを目的とする。

本発明に係るフレキシブル配線基板の接続構造は、電気部品を実装し、接続端子部を有する配線パターンを配設したプリント配線基板と、プリント配線基板の接続端子部に重ねて接続される接続端子部を接続部の中央部に有する配線パターンを配設し、接続部の接続端子の外側に少なくとも１つの窓部を設けたフレキシブル配線基板と、プリント配線基板とフレキシブル配線基板を熱圧着することで、プリント配線基板の接続端子部とフレキシブル配線基板の接続端子部とを電気的に接続する異方性導電フィルムとを備え、フレキシブル配線基板の窓部が、異方性導電フィルムの流動周端部の範囲内にあることを特徴とするものである。

本発明に係るフレキシブル配線基板の接続方法は、配線パターンを配設したフレキシブル配線基板の接続部の中央部に設けられた接続端子部上に異方性導電フィルムを貼付する工程と、電気部品を実装し、配線パターンを配設したプリント配線基板の接続端子部と、フレキシブル配線基板の接続端子部とを異方性導電フィルムを挟んで対向させ、位置合わせをする工程と、プリント配線基板とフレキシブル配線基板を加熱圧着し、プリント配線基板の接続端子部とフレキシブル配線基板の接続端子部とを電気的に接続する工程と、加熱圧着により、異方性導電フィルムの流動周端部の範囲内で、フレキシブル配線基板の接続端子部の外側に設けられた抜き穴から溶融して流出した異方性導電フィルム部材をリベット状に硬化させる工程とを含むものである。

本発明によれば、多層のフレキシブル配線基板の接続においても、異方性導電フィルムの流動周端部の範囲内で、フレキシブル配線基板の接続端子部の外側に窓部を設けることにより、配線パターンを接続端子領域から大幅に回避することなく、異方性導電フィルムの樹脂の広がりを目視にて確認することができ、信頼性の向上を図ることができる。

また、配線パターンを接続端子領域から大幅に回避することなく配設でき、フレキシブル配線基板の面積の小型化を図ることができる。さらに、外部からのノイズの影響を受けず、接続部の電気的性能の向上を図ることができる。

以下、本発明に係るフレキシブル配線基板の接続構造及び接続方法の各種実施の形態について、図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１は、本実施の形態１におけるフレキシブル配線基板の接続構造の構成を示す平面透視図であり、図２は、図１のＩ−Ｉの端部における矢視断面図である。

図１及び図２に示すように、プリント配線基板１上には、接続端子部としての複数の端子２が所定間隔で並設されている。プリント配線基板１の端子２に対向する位置には、フレキシブル配線基板３の接続部３ａに同様に設けられた接続端子部としての複数の端子４がそれぞれ配設されている。プリント配線基板１とフレキシブル配線基板３の接続部３ａは、熱圧着フィルムとしての熱硬化性樹脂５ａに導電性粒子としての金属粒子５ｂを均一に分散させた異方性導電フィルム５で接続され、プリント配線基板１の端子２とフレキシブル配線基板３の接続部３ａの端子４とは、異方性導電フィルム５に含まれる金属粒子５ｂを挟持して電気的にも接続されている。

フレキシブル配線基板３は、２層のポリイミドフィルム層６からなる。２層のポリイミドフィルム層６の両表面及び層間には、配線パターン７ａ、７ｂ、７ｃが配設され、フレキシブル配線基板３の接続部３ａでは、一方の表面に配設された配線パターン７ａにはプリント配線基板１の端子２と接続するための複数の端子４が並設されている。配線パターン７ａ、７ｂ、７ｃは、スルーホール等（図示せず）でお互いに接続されている。

フレキシブル配線基板３の接続部３ａには、並設された複数の端子４の外側の両端近傍で、異方性導電フィルム５の流動端部の位置に、窓部８が設けられ、配線パターン７ａ、７ｂ、７ｃは窓部８と重ならずに配設される。窓部８は、Ａ方向から、半透明である２層のポリイミドフィルム層６を通して、異方性導電フィルム５の流動端部の流動状態が確認できる程度の大きさで設けられ、形状は問わない。

次に、接続方法について説明する。まず、図３に示すように、フレキシブル配線基板３の接続部３ａで、すべての端子４の一部を覆うように、窓部８の内側に、異方性導電フィルム５を貼付した後、フレキシブル配線基板３の接続部３ａの端子４が、異方性導電フィルム５を挟んで、それぞれ対向するプリント配線基板１の端子２に位置するように、フレキシブル配線基板３をプリント配線基板１上に配置する。

フレキシブル配線基板３の位置決めは、プリント配線基板１上に設けられた位置決めピン（図示せず）を、フレキシブル配線基板３に設けられた位置決め穴（図示せず）に挿入することにより行う。また、プリント配線基板１およびフレキシブル配線基板３上に設けられたターゲットマークによる画像認識により行ってもよい。

異方性導電フィルム５を挟んだフレキシブル配線基板３の接続部３ａとプリント配線基板１は、図４に示すように、Ｂ方向から所望の温度に加熱された熱圧着用ヘッド９により所望の圧力で加熱加圧される。異方性導電フィルム５は、熱圧着用ヘッド９での加熱加圧により熱硬化性樹脂５ａが溶融し、フレキシブル配線基板３とプリント配線基板１に密着する。また、金属粒子５ｂが、フレキシブル配線基板３の端子４とプリント配線基板１の端子２で、挟持されることにより接触して、電気的に接続される。

窓部８の内側にあった異方性導電フィルム５は、熱硬化性樹脂５ａの溶融により、窓部８まで広がり、異方性導電フィルム５の流れの状態及び溶融状態を窓部８から確認される。フレキシブル配線基板３の端子４の領域には、配線パターン７ｂ、７ｃが配設されていることから、外部からのノイズの影響を防ぎ、接続部の電気的性能の劣化を抑制することができる。

以上のように、本実施の形態１では、フレキシブル配線基板３の端子４の領域においても、多層で配線パターン７ｂ、７ｃを配設し、並設された複数の端子４の外側の両端近傍で、異方性導電フィルム５の流動端部の位置に、窓部８を設けるようにしたので、端子の領域から配線パターンを大幅に回避することなく、異方性導電フィルムの流れの状態及び溶融状態を窓部から確認することができ、接続部の密着性において信頼性の向上を図ることができる。

また、端子４の領域にも多層で配線パターンを配設したので、フレキシブル配線基板の面積の小型化を図ることができるだけでなく、外部からのノイズの影響を受けず、接続部の電気的信頼性の向上を図ることができる。

実施の形態２．
実施の形態１のフレキシブル配線基板の接続構造及び接続方法においては、透明部材からなる窓部８を設けた場合について示した。実施の形態２では、抜き穴からなる窓部を設けた場合について示す。

図５は、本実施の形態２におけるフレキシブル配線基板の接続構造の構成を示す平面透視図であり、図６は、図２のII−IIの端部における矢視断面図である。

図５及び図６に示すように、フレキシブル配線基板１０の接続部１０ａにおいては、窓部１１は抜き穴となっており、接続時の加熱加圧により溶融して流動した異方性導電フィルム５が窓部１１から流出して硬化し、リベット状部５ｃが形成されている。その他の構成に関しては、実施の形態１と同様であり、相当部分には図１及び図２と同一符号を付して説明を省略する。

接続方法としては、異方性導電フィルム５を挟んだフレキシブル配線基板１０の接続部１０ａとプリント配線基板１は、図７に示すように、Ｂ方向から所望の温度に加熱された熱圧着用ヘッド１２により所望の圧力で加熱加圧される。図８は、加熱加圧時の窓部１１の側断面図を示す。熱圧着用ヘッド１２は、窓部１１の開口部分に、開口部より大きく、流出した異方性導電フィルム５と接触しない程度の大きさの凹部１２ａが設けられている。その他の接続方法に関しては、実施の形態１と同様であり、相当部分には図７及び図８と同一符号を付して説明を省略する。

窓部１１の内側にあった異方性導電フィルム５は、熱硬化性樹脂５ａの溶融により、窓部１１まで広がり、抜き穴となっている窓部１１から流出することにより異方性導電フィルム５の流れの状態及び溶融状態が確認される。さらに、流出した異方性導電フィルム５が硬化してリベット状部５ｃを形成することにより、フレキシブル配線基板１０の接続部１０ａとプリント配線基板１の接続をより強固にする。

以上のように、本実施の形態２では、フレキシブル配線基板１０の接続部１０ａの窓部１１は抜き穴とし、流出した異方性導電フィルム５が硬化してリベット状部５ｃを形成するようにしたので、フレキシブル配線基板とプリント配線基板の接続をより強固にでき、接続部の密着性においてさらに信頼性の向上を図ることができる。

なお、本実施の形態では、２層のフレキシブル配線基板を用いたが、これに限るものではない。３層以上のフレキシブル配線基板のみならず、不透明なフレキシブル配線基板を用いた場合においても効果的である。

また、本実施の形態では、異方性導電フィルム５に分散する導電性粒子に金属粒子５ｂを用いたが、金属粒子５ｂとしてはんだを用いてもよい。この場合、加熱温度を制御することにより、フレキシブル配線基板の端子４とプリント配線基板の端子をはんだ接合でき、電気的接続においてより信頼性の向上を図ることができる。

また、本実施の形態では、フレキシブル配線基板の端子４の領域に多層で配線パターンを配設して外部からのノイズの影響を抑制したが、端子４の領域で配線パターンの一つの全面にベタ配線を設けるとさらに効果的である。

本発明に係るフレキシブル配線基板の接続構造の実施の形態１の構成を示す平面透視図である。 本発明に係るフレキシブル配線基板の接続構造の実施の形態１の構成を示す側断面図である。 本発明に係るフレキシブル配線基板の接続構造の実施の形態１の接続方法を示す側面図である。 本発明に係るフレキシブル配線基板の接続構造の実施の形態１の接続方法を示す平面図である。 本発明に係るフレキシブル配線基板の接続構造の実施の形態２の構成を示す平面透視図である。 本発明に係るフレキシブル配線基板の接続構造の実施の形態２の構成を示す側断面図である。 本発明に係るフレキシブル配線基板の接続構造の実施の形態２の接続方法を示す側面図である。 本発明に係るフレキシブル配線基板の接続構造の実施の形態２の接続方法を示す側断面図である。

符号の説明

１ プリント配線基板
２ 端子
３ フレキシブル配線基板
４ 端子
５ 異方性導電フィルム
７ａ、７ｂ、７ｃ 配線パターン
８ 窓部
１０ フレキシブル配線基板
１１ 窓部

Claims (6)

1. 電気部品を実装し、接続端子部を有する配線パターンを配設したプリント配線基板と、
   前記プリント配線基板の前記接続端子部に重ねて接続される接続端子部を接続部の中央部に有する配線パターンを配設し、前記接続部の前記接続端子の外側に少なくとも１つの窓部を設けたフレキシブル配線基板と、
   前記プリント配線基板と前記フレキシブル配線基板を熱圧着することで、前記プリント配線基板の前記接続端子部と前記フレキシブル配線基板の前記接続端子部とを電気的に接続する異方性導電フィルムとを備え、
   前記フレキシブル配線基板の前記窓部が、前記異方性導電フィルムの流動周端部の範囲内にあることを特徴とするフレキシブル配線基板の接続構造。
2. 窓部が、透明部材からな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基板の接続構造。
3. 窓部が、抜き穴からな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基板の接続構造。
4. 異方性導電フィルムが熱圧着時に溶融して窓部から流出した後、その一部がリベット状に硬化してなることを特徴とする請求項３に記載のフレキシブル配線基板の接続構造。
5. フレキシブル配線基板が、多層の配線基板からな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配線基板の接続構造。
6. 配線パターンを配設したフレキシブル配線基板の接続部の中央部に設けられた接続端子部上に異方性導電フィルムを貼付する工程と、
   電気部品を実装し、配線パターンを配設したプリント配線基板の接続端子部と、前記フレキシブル配線基板の前記接続端子部とを前記異方性導電フィルムを挟んで対向させ、位置合わせをする工程と、
   前記プリント配線基板と前記フレキシブル配線基板を加熱圧着し、前記プリント配線基板の前記接続端子部と前記フレキシブル配線基板の前記接続端子部とを電気的に接続する工程と、
   前記加熱圧着により、前記異方性導電フィルムの流動周端部の範囲内で、前記フレキシブル配線基板の前記接続端子部の外側に設けられた抜き穴から溶融して流出した前記異方性導電フィルム部材をリベット状に硬化させる工程とを含むフレキシブル配線基板の接続方法。

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