JP2009194179A - フレキシブルプリント配線板及び該フレキシブルプリント配線板を用いたスライド式携帯電話端末 - Google Patents

フレキシブルプリント配線板及び該フレキシブルプリント配線板を用いたスライド式携帯電話端末 Download PDF

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敬太 石山
Mitsuru Ogino
満 荻野
Yoshio Saito
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Abstract

【課題】スライド式携帯用電子機器におけるスライド摺動部の狭R化に適用可能であり、かつ、かかる条件下において数十万回という摺動を繰り返しても短絡しないフレキシブルプリント配線板を提供する。
【解決手段】少なくとも第1の電気絶縁層と、その上に形成された第1の接着剤層と、その上に形成された導体層と、からなる基板の導体層上に、少なくとも第2の接着剤層と、その上に形成された第2の電気絶縁層と、からなるカバーレイが、設けられたフレキシブルプリント配線板。
【選択図】図1

Description

本発明は、フレキシブルプリント配線板及び前記フレキシブルプリント配線板を用いたスライド式携帯電話端末に関するものである。
近年、携帯電話端末(以下、携帯電話ともいう)の普及が急速に進んでいる。それに伴い、携帯電話のコンパクト化等を目的として、ヒンジがないスティック式、回転式、折りたたみ式といった各種の携帯電話の需要がある。また、最近は、よりコンパクト化を目的としたスライド式携帯電話の普及が著しい。
ところで、フレキシブルプリント配線板(以下、FPCともいう)は、優れた柔軟性、屈曲性を有しているため、携帯用電子機器、特に携帯電話に広く用いられている。
なお、ここでいうFPCは以下の二つのタイプに大きく分けることができる。例えばポリイミドフィルムなどの電気絶縁層の片面若しくは両面に接着層を設けた後、銅箔などの金属箔を積層貼着して導体層を形成した3層基板の導体層を回路形成した後、ポリイミドフィルムなどの電気絶縁層と接着剤層からなるカバーレイをその回路形成された導体層上に積層貼着させたタイプと、銅箔などの導体層にポリイミドなどの電気絶縁層を塗布後硬化させた2層基板の導体層を回路形成し、カバーレイをその回路形成された導体層上に積層貼着させたタイプがある。
例えば、特許文献1(特開2006−310643)は、1方向に繰返し屈曲して使用されるフレキシブルプリント配線であって、屈曲時に外側となる第1の外側絶縁層の第1の外側樹脂フィルムの弾性率が6GPa以上であり、当該外側樹脂フィルムの弾性率を上げて引張応力を低減することを提案している。
また、特許文献2(特開2006−286912)は、高屈曲性を示し、樹脂層と銅箔層の2層構成からなるフレキシブル銅張り積層板であって、応力緩和のため、例えば樹脂層を厚さ12μm以上とすること等を要件としたものを提案している。
さらに、特許文献3(特開2003−298695)は、上部筐体と下部筐体とをほぼ平行な方向に互いに移動可能に連結し、前記上部筐体と前記下部筐体との展開、収納に伴って、前記上部筐体、あるいは前記下部筐体からアンテナを伸張させ、またこれらに収納させることとした薄型化携帯電話機を提案している。
特開2006−310643号公報 特開2006−286912号公報 特開2003−298695号公報
しかしながら、特許文献1〜2における技術は、摺動半径を1.0mmR以下とする過酷な条件下での繰返しの使用に十分耐え得るものではない。すなわち、薄型化されたスライド式携帯電話で使用されるFPCは、スライドの際に所定の摺動半径を保持した状態で摺動し、その摺動半径が1.0mmR以下に耐え得ることが要求されるが、従来技術ではこれに対応できず、また、数千回〜数万回で短絡してしまうという問題があった。これは、従来の使用条件である摺動半径が1.0mm以上では引張応力の低減のみに着目すれば達成できたが、摺動半径が1.0mm以下の狭R下では圧縮応力と引張応力の両方を考慮する必要があることに起因する。以下、摺動半径が1.0mmを1.0mmRと、摺動半径が0.65mmを0.65mmRと表す。
また、材料構成を樹脂層と銅箔層の2層構成とすることにより、銅箔材料にかかる応力を低減した、高屈曲性を示すフレキシブル銅張り積層板が広く利用されているが、樹脂層と接着層と銅箔層とからなる3層構成のフレキシブルプリント銅張り積層板に比べ、コスト高となるという問題があった。
従って、本発明の目的は、特にスライド式携帯用電子機器におけるスライド摺動部の1.0mmR以下の狭R化において、適用可能であり、かつ、かかる条件下において数十万回という摺動を繰り返しても短絡しない、安価な3層構成のフレキシブルプリント配線板を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、前記フレキシブルプリント配線板を用いたスライド式携帯電話端末を提供することにある。
本発明は、以下の発明を提供することにより、前記目的を達成したものである。
1.少なくとも第1の電気絶縁層と、その上に形成された第1の接着剤層と、その上に形成された導体層と、からなる基板の導体層上に、少なくとも第2の接着剤層と、その上に形成された第2の電気絶縁層と、からなるカバーレイが、設けられたフレキシブルプリント配線板であって、
下記式(1)〜(3)の関係を満たすように構成した、フレキシブルプリント配線板。
[t52*e5+[(t5+t4)2-t52]*e4+[(t5+t4+t3)2-(t5+t4)2]*e3+[(t5+t4+t3+t2)2-( t5+t4+t3)2]*e2+[(t5+t4+t3+t2+t1)2-(t5+t4+t3+t2)2]*e1]/[2*(t1*e1+t2*e2+t3*e 3+t4*e4+t5*e5)]=C (1)
引張応力:[C-(t5+t4)]*40000/(R-C) ≦300 [MPa] (2)
圧縮応力:[t3-[C-(t5+t4)]]*40000/(R-C) ≦ 750 [MPa] (3)
[式中、t1〜t5はそれぞれ、第1の電気絶縁層、第1の接着剤層、導体層、第2の接着剤層、第2の電気絶縁層、の厚さ(μm)であり、e1〜e5はそれぞれ、第1の電気絶縁層、第1の接着剤層、導体層、第2の接着剤層、第2の電気絶縁層、の弾性率であり、Cは第2の電気絶縁層の表面からフレキシブルプリント配線板の弾性中心までの距離(μm)であり、Rはフレキシブルプリント配線板を摺動させる際の摺動半径(μm)であり、導体層の弾性率e3は0である。]
2.少なくとも第1の電気絶縁層と、その上に形成された第1の接着剤層と、その上に形成された導体層と、からなる基板の導体層上に、少なくとも第2の接着剤層と、その上に形成された第2の電気絶縁層と、からなるカバーレイと、
基板側シールド層及び/又はカバーレイ側シールド層と、
を備えたフレキシブルプリント配線板であって、
下記式(4)〜(6)の関係を満たすように構成した、フレキシブルプリント配線板。
[t72*e7+[(t7+t6)2-t72]*e6+[(t7+t6+t5)2-(t7+t6)2]*e5+[(t7+t6+t5+t4) 2-(t7+t6+t5)2]*e4+[(t7+t6+t5+t4+t3)2-(t7+t6+t5+t4)2]*e3+[(t7+t3+t5+t4+t3+ t2)2-(t7+t6+t5+t4+t3)2]*e2+[(t7+t6+t5+t4+t3+t2+t1)2-(t7+t6+t5+t4+t3+t2)2 ]*e1]/[2*(t1*e1+t2*e2+t3*e3+t4*e4+t5*e5+t6*e6+t7*e7)] =C (4)
引張応力:[C-(t7+t6+t5)]*40000/(R-C) ≦300 [MPa] (5)
圧縮応力:[t4-[C-(t7+t6+t5)]]*40000/(R-C) ≦ 750 [MPa] (6)
[式中、t1〜t7はそれぞれ、基板側シールド層、第1の電気絶縁層、第1の接着剤層、導体層、第2の接着剤層、第2の電気絶縁層、カバーレイ側シールド層、の厚さ(μm)であり、e1〜e7はそれぞれ、基板側シールド層、第1の電気絶縁層、第1の接着剤層、導体層、第2の接着剤層、第2の電気絶縁層、カバーレイ側シールド層、の弾性率であり、Cはカバーレイ側シールド層の表面からフレキシブルプリント配線板の弾性中心までの距離(μm)であり、Rはフレキシブルプリント配線板を摺動させる際の摺動半径(μm)であり、導体層の弾性率e3は0である。フレキシブルプリント配線板が基板側シールド層のみを備える場合はe7は0であり、カバーレイ側シールド層のみを備える場合はe1は0である。]
3.C−(t7+t6+t5)は、2.0μm以上4.0μm以下である、前記2に記載のフレキシブルプリント配線板。
4.前記導体層は、圧延金属箔又は特殊電解金属箔からなる、前記1〜3のいずれかに記載のフレキシブルプリント配線板。
5.表示画面を備えた第1の筐体と、第2の筐体とを備え、前記表示画面を表面側に向けて前記第1の筐体と前記第2の筐体とを重ね合わせ、該第1の筐体が前記第2の筐体に対してほぼ平行に移動するよう連結したスライド式携帯電話端末であって、
前記第1の筐体及び前記第2の筐体の内部には、前記1〜4のいずれかに記載のフレキシブルプリント配線板が摺動可能に収容され、前記第1の筐体が移動する際に前記第1の筐体に収容された前記配線板が、前記第2の筐体に収容された前記配線板に対してほぼ平行に摺動し、前記摺動する半径が0.5〜1.0mmRに保持された、スライド式携帯電話端末。
本発明によれば、特にスライド式携帯用電子機器におけるスライド摺動部の1.0mmR以下の狭R化に適用可能であり、かつ、従来のFPCでは得ることができなかった、かかる条件下において数十万回以上という摺動を繰り返しても短絡しない、安価な3層構成のフレキシブルプリント配線板、及び該フレキシブルプリント配線板を用いたスライド式携帯電話端末を提供することができる。
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は、特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組合せのすべてが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
(フレキシブルプリント配線板)
図1に、本発明の実施形態のフレキシブルプリント配線板を示す。
図1に示すように、フレキシブルプリント配線板100は、シールド層1と、その上に形成された基板101と、その上に形成されたカバーレイ102と、その上に形成されたシールド層7と、の積層構成を有する。
基板101は、電気絶縁層2と、接着剤層3と、回路パターンが形成された導体層4と、から構成される。カバーレイ102は、接着剤層5と、電気絶縁層6と、から構成される。
なお、図1では、理解し易いように、シールド層1、7、基板101、カバーレイ102を、それぞれ分離して示している。
上記構成においては、シールド層1、電気絶縁層2、接着剤層3、導体層4、接着剤層5、電気絶縁層6、シールド層7の厚さ(μm)をそれぞれt1〜t7とし、弾性率をそれぞれe1〜e7とし、フレキシブルプリント配線板(以下、FPCともいう)を摺動させる際の摺動半径(mm)をRとした際に、下記式(4)〜(6)の関係を満たすように構成する。
[t72*e7+[(t7+t6)2-t72]*e6+[(t7+t6+t5)2-(t7+t6)2]*e5+[(t7+t6+t5+t4)2-( t7+t6+t5)2]*e4+[(t7+t6+t5+t4+t3)2-(t7+t6+t5+t4)2]*e3+[(t7+t3+t5+t4+t3+t2) 2-(t7+t6+t5+t4+t3)2]*e2+[(t7+t6+t5+t4+t3+t2+t1)2-(t7+t6+t5+t4+t3+t2)2]*e1 ]/[2*(t1*e1+t2*e2+t3*e3+t4*e4+t5*e5+t6*e6+t7*e7)] =C (4)
引張応力:[C-(t7+t6+t5)]*40000/(R-C) ≦300 [MPa] (5)
圧縮応力:[t4-[C-(t7+t6+t5)]]*40000/(R-C) ≦ 750 [MPa] (6)
上記式(4)で求められるCは、複数の異なる材料からなる積層構成の弾性中心Cであり、具体的には、カバーレイ側のシールド層7の表面からフレキシブルプリント配線板の弾性中心Cまでの距離(μm)を表す。Rはフレキシブルプリント配線板を摺動させる際の摺動半径(μm)であり、導体層の弾性率e3は0である。
フレキシブルプリント配線板中の導体層(銅箔層)の弾性率が他の層に比べて極めて高いため、式(4)中の銅箔の弾性率e3を0として計算する。
C‐(t7+t6+t5)は、2.0μm以上4.0μm以下であることが好ましい。
上記式(5)における[C-(t7+t6+t5)]*40000/(R-C)は、導体層4の外側面にかかる引張応力を表しており、これが300MPa以下であることを規定し、上記式(6)における[t4-[C-(t7+t6+t5)]]*40000/(R-C)は、導体層4の内側面にかかる圧縮応力を表しており、これが750MPa以下であることを規定している。
ここで導体層4の「外側」とは、FPCを屈曲させた際に曲率半径が大きくなる側を意味する。
なお、上記式(5)及び(6)ではカバーレイが外側にくるように屈曲する状態で摺動する場合について規定したが、カバーレイが内側にくるように屈曲する場合についても圧縮応力及び引張応力の緩和が必要である場合には、上記条件に加えて、下記(7)及び(8)も満たすように設計すればよい。
[t4-[C-(t7+t6+t5)]]*40000/(R-C) ≦300 [MPa] (7)
[C-(t7+t6+t5)]*40000/(R-C) ≦750 [MPa] (8)
上記のように、圧縮応力及び引張応力の両方に着目して、FPCを摺動させる際に要求される摺動半径Rに応じて、式(4)〜(6)の全てを満たすように各層の厚さ及び弾性率を設計することにより、FPCの弾性中心の位置を最適化して導体層にかかる応力を低減することができ、1.0mmR以下という過酷な繰返し使用条件に耐え得る、安価な3層構成からなるフレキシブルプリント配線板を容易に実現することができる。
なお、本実施形態では、フレキシブルプリント配線板がシールド層1、電気絶縁層2、接着剤層3、導体層4、接着剤層5、電気絶縁層6、及びシールド層7からなる場合について説明したが、フレキシブルプリント配線板が第1の電気絶縁層、第1の接着剤層、導体層、第2の接着剤層、第2の電気絶縁層からなる場合についても、同様に、式(1)〜(3)の全てを満たすように各層の厚さ及び弾性率を設計することにより、FPCの弾性中心の位置を最適化して導体層にかかる応力を低減することができ、1.0mmR以下という過酷な繰返し使用条件に耐え得る、安価な3層構成からなるフレキシブルプリント配線板を容易に実現することができる。
式(1)で求められるCは、複数の異なる材料からなる積層構成の弾性中心Cであり、具体的には、第1の電気絶縁層の表面からフレキシブルプリント配線板の弾性中心Cまでの距離(μm)を表す。
フレキシブルプリント配線板中の導体層(銅箔層)の弾性率は他の層に比べて極めて高いため、式(1)中の銅箔の弾性率e3を0として計算する。
また、フレキシブルプリント配線板が片面にのみシールド層を有する場合は、式(4)中のe1又はe7を0として計算する。
前記導体層4は、圧延金属箔又は特殊電解金属箔からなることが好ましい。特に、銅箔が好ましく、圧延銅箔又は特殊電解銅箔からなることが好ましい。
導体層4が圧延銅箔からなる場合には、クラックが進み難く、断線が発生し難い点で好ましい。なお、特殊電解銅箔は、通常の電解銅箔に比べ、結晶粒が大きく、圧延銅箔と類似の構造を有するため、圧延銅箔と同等の効果を得ることができる点で好ましい。
前記導体層4の厚さは、3〜18μmであることが好ましく、摺動半径を小さくしたいとき(例えば、0.5mmR)は3〜9μmであることがより好ましい。
接着剤層3、5を構成する樹脂は、フレキシブルプリント配線板分野で使用されるエポキシ樹脂をベースにした接着剤用樹脂に高分子量エポキシ樹脂が加えられたものであれば、特に制限はない。本実施形態では高分子量エポキシ樹脂としてフェノキシ樹脂を採用する。当該フェノキシ樹脂としては、主鎖の骨格がビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、ビフェニル等の単体からなるもの、又は、例えばビスフェノールAとビスフェノールFとからなる複数の骨格を含んだものも使用することができる。また、FPCで要求される難燃性を付与するためにハロゲンやリンが含有したフェノキシ樹脂を使用することもできる。
エポキシ樹脂としては、ビスフェノールAエポキシ樹脂の他、例えばビスフェノールエポキシ樹脂(ビスフェノールS、ビスフェノールF等)、ノボラックエポキシ樹脂(フェノールノボラック、クレゾールノボラック等)、ビフェニルエポキシ樹脂などを使用することができる。
中でも、接着剤層3、5の樹脂は、フェノキシ樹脂のような分子鎖が直鎖状(リニア状)の高分子量エポキシ樹脂であることが好ましい。これは三次元網目構造を有する樹脂に比べ、リニア状の分子鎖を有する樹脂の場合には、分子鎖がリニア状であるために外部応力が加わったときの応力を貯蔵し易く、当該応力から開放されたときに貯蔵した応力を早期に放出するという(復元性に優れる)点で好ましいためである。
フェノキシ樹脂の含有量は、樹脂全体中に20〜90%であることが好ましい。これにより樹脂自体の復元性が向上する。
接着剤層3、5を構成する樹脂として用いることのできる樹脂は、その重量平均分子量が20,000〜70,000であることが好ましく、25,000〜50,000であることが好ましい。分子量がかかる範囲にある場合には、復元性に優れ、後述する塗布などの加工性が向上する点で好ましい。
接着剤層3、5を構成する樹脂には、必要に応じて、ノボラックフェノール系硬化剤、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルホン、ジアミノジフェニルエーテル、イミダゾール、ヘキサメチレンジアミン、ジシアンジアミドなどの硬化剤を使用することが可能である。
カバーレイ102における電気絶縁層6は、例えば、ポリイミドフィルム、ポリアミドフィルム、ポリアミドイミドフィルム、ポリエーテルエーテルケトンフィルムなどの電気絶縁フィルムが採用される。特に、十分な耐熱性と可撓性を有するポリイミドが好ましい。
カバーレイ102の形成方法は、電気絶縁層6の表面に接着剤層5用の樹脂を適宜塗布し、加熱乾燥させ、半硬化状態(以下、Bステージともいう)にすることにより得られる。カバーレイ102を、基板101における回路パターンが得られた導体層4上に設け、加熱硬化させることにより、フレキシブルプリント配線板を形成する。
接着剤層5用の樹脂を塗布する際の塗工方法としては、コンマコーター、ダイコーター、グラビアコーターなどが挙げられ、各層の所望の厚さなどに応じて適宜採用することができる。
基板101における電気絶縁層2は、例えば、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミドなどの絶縁性を有する樹脂から構成されたものが採用され、特に耐熱性などの点からポリイミドが好ましい。電気絶縁層2は単層又は複層でもよい。
また、電気絶縁層2を構成する樹脂には、諸特性を低下させない範囲で必要に応じて種々の添加剤、例えばレベリング剤、カップリング剤、消泡剤等を加えても良い。
本発明においては、基板101及びカバーレイ102それぞれにおける電気絶縁層2、6のうち少なくとも一方がポリイミドからなることが、絶縁信頼性、耐熱性に優れ、高弾性である点で好ましい。特に、両方ともポリイミドからなることがより好ましい。
(スライド式携帯電話端末)
本発明のスライド式携帯電話端末は、その一実施形態として、図2に示すスライド式携帯電話端末を提供することができる。
図2に示すように、スライド式携帯電話端末500は、表示画面を備えた第1の筐体51と、第2の筐体52とを備え、表示画面を表面側に向けた第1の筐体51と第2の筐体52とを重ね合わせ、該第1の筐体51が第2の筐体52に対してほぼ平行に移動するよう連結したスライド式携帯電話端末であって、第1の筐体51及び第2の筐体52の内部には、第1実施形態のフレキシブルプリント配線板100が摺動可能に収容され、第1の筐体51が移動する際に第1の筐体51に収容された配線板100が、第2の筐体52に収容された配線板100に対してほぼ平行に摺動し、その摺動する半径が0.5〜1.0mmRに保持されている。
本発明のスライド式携帯電話端末の摺動半径はより好ましくは0.6〜1.0mmRである。
スライド式携帯電話端末500は、図2(a)の状態(使用時)から図2(b)の状態(収納時)へ、第1の筐体51を適宜にスライドさせて使用される。
そして、スライド式携帯電話端末500における第1実施形態のフレキシブルプリント配線板100は、使用時に摺動半径を0.6〜1.0mmに保持しつつ摺動するように設けられている。このように、スライド式携帯電話端末500は、前述した本発明のフレキシブルプリント配線板を使用しているため、所望の摺動回数を維持することができ、使用耐性等の優れた特性を備えたものである。
なお、一般にスライド摺動するタイプとしては一定の摺動半径を保持したまま摺動するタイプと摺動半径が所定の範囲内(例えば、0.65〜1.0mmRの範囲で摺動する)で変動して摺動するタイプがあるが、本発明は何れのタイプにも優れた摺動特性を発揮することができる。
図3(a)及び(b)に示すように、従来は携帯電話端末の要求特性として薄型化の必要性がなかったが、近年の携帯電話端末における薄型化及び多機能化が要望されるに従い、スライド摺動部の狭R化が必要となった。本発明のスライド式携帯電話端末は、かかる狭R化の要望を満たしたものである。
以下、本発明の実施例及び試験例を挙げて、本発明をより具体的に説明するが、本発明はかかる実施例により何ら制限されるものではない。
〔実施例A〕
(1)カバーレイの作製
表1、2に示す構成となるようにして、カバーレイを作製した。
例えば、構成1の場合、電気絶縁層6であるカプトンEN(東レ・デュポン(株)製、厚さ10μm)の片面に、バーコーターを用いて、タイプA樹脂をプレス後の厚さが5μmの厚さとなるように塗布し、当該樹脂組成物が半硬化状となるように150℃で5分間乾燥させ、カバーレイフィルムを得た。なお、樹脂面は離型処理が施されたセパレートフィルムで保護し、使用時に剥がして使用した。また、タイプA樹脂は、フェノキシ樹脂(インケム社製)を100重量部、ビスフェノールA型エポキシ樹脂(JER(株)製)を20重量部、硬化剤としてノボラックフェノール樹脂(昭和電工(株)製)を6重量部、それぞれ加えて調製したものである。
なお、構成5〜14のカバーレイで使用したポリイミドフィルムは、アピカルNPI((株)カネカ製)を用いた。
(2)3層基板の作製
表1、2に示す構成になるようにして、基板を作製した。
例えば、構成1の場合、電気絶縁層2であるカプトンEN(東レ・デュポン(株)製)の片面に、バーコーダーを用いて、タイプA樹脂をプレス後の厚さを5μmとなるように塗布し、当該樹脂組成物が半硬化状となるように150℃で5分間乾燥させ、その上に、厚み12μmの銅箔をラミネートし、160℃で5時間のエージングを行い、基板を用意し、回路を形成した。銅箔としては圧延銅箔HA(日鉱金属(株)製)を用いた。
なお、構成9,11〜14の絶縁層2で使用したポリイミドフィルムは、アピカルNPI((株)カネカ製)を用いた。
(3)キャスト法による基板の作製
キャスト法による基板の作製は、銅箔等の支持体にポリイミド前駆体樹脂液を塗布、乾燥させた後、当該樹脂をイミド化して作製する方法で行った。本実施例では、PNS Hシリーズ((株)有沢製作所製)を使用した。
(4)シールド層
シールド層としては、タツタシステムエレクトロニクス株式会社製のSFPC5000、厚さが22μmのものを使用した。
(5)フレキシブルプリント配線板の作製
得られた基板と、セパレートフィルムを剥がしたカバーレイの接着面(樹脂側)とを貼り合わせて、180℃×2.94MPa×30分(好ましい条件範囲:140℃〜200℃、圧力2〜5MPa、10〜60分)の条件でプレス成形した。
その後、さらにセパレートフィルムを剥がしたシールド層の接着面をカバーレイ及び基板のPI面の両方に貼り合わせて、160℃×30分で成形して、フレキシブルプリント配線板を得た。
表1、2に示す各構成からなるフレキシブルプリント配線板について、以下の測定方法及び装置にしたがって摺動評価を行った。
なお、引張応力、圧縮応力は、前述の式に各構成おける各材料の厚さ、弾性率をそれぞれ加えて算出した。銅箔層光沢面(表中は、Cu S面と表記)から弾性中心までの距離は、以下の式から算出した。シールド無しの構成(構成1、6のサンプル)の場合は、式(1)、(2)、(3)に基づきC-(t5+t4)、シールド有りの構成(構成1、6以外のサンプル)の場合は、式(4)、(5)、(6)に基づきC-(t7+t6+t5)である。
また、表1、2中の構成1、2、6、7、9、11、14が実施例であり、構成3、4、5、8、10、12、13が比較例である。
(摺動の測定方法)
摺動方法:IPC-FC-241A 2.4.3に準拠して測定を行った。
装置:低速狭R摺動試験機(図4(a)及び(b)参照)
測定条件:ストローク(摺動時移動距離(片道)):50mm
速度(1分間の摺動回数):100cpm
摺動半径:表中に記載
測定温度:23℃
摺動回数:100万回超えるものについては測定を打ち切った。
(摺動評価に用いる装置)
本実施例で摺動評価に用いた装置の概略断面図を図4(a)に示す。ここでの摺動評価方法は、IPC−FC−241A 2.4.3に準拠した方法である。
図4(a)に示すように、下板とカムに連結された上板との間に、サンプルがU字形になるように固定し、ストロークを50mm、摺動半径を1.0mmに保持しつつ、カムの回転を利用してサンプルを摺動させて評価する。
ここで、摺動半径とは、サンプルを固定している板の隙間÷2である(サンプルの内径ではない:図4(a)参照)。
図4(b)に示すように、評価に用いたサンプルの形態は、細長状の基板における導体層のパターンがL/S(ライン幅/スペース幅)=75/75μm、長さ15mmの銅ライン20本からなるものを用いた。
なお、測定時には、カバーレイとしてのポリイミド面と、基板側のポリイミド面の両面にシールド層を設けてから行うサンプルと両面にシールド層を設けないサンプルについて試験を行った。
表1、2は、1.0mmRおよび0.65mmRにおける、摺動回数、引張応力、圧縮応力、弾性中心の各評価結果を示す。ここで表中のCL向きは以下のように規定した。摺動評価においてサンプルをU字形になるように固定した際に、曲率半径が大きくなる面を外側、その逆を内側として規定し、カバーレイ(CL)が外側になる場合をCL外、その逆となる場合をCL内とした。
表1において、構成2の基板は3層構成からなり、ポリイミド層と樹脂層との総厚さは12.5μmである。これは、FPCの摺動特性を飛躍的に向上させるためには導体層である銅箔にかかる応力を適切な範囲内に収める必要があると考え、基板の構成を樹脂層を含む3層構成とした。つまり、弾性率が低い3層構成の基板を用いることにより、構成2の弾性中心はカバーレイ側へ移動し、基板にかかる引張応力が小さくなる。これにより、銅箔にかかる応力を適切な範囲内に収めることができ、基板自体の弾性率が高い2層基板からなる(12.5μm厚のポリイミド層を含む)構成4に比べて、基板2は摺動特性が約3倍に向上することが分かった。
表1において、構成5〜8は、構成1〜4のカバーレイ厚みを大きくした場合である。この場合、弾性中心はカバーレイ側へ移動する。例えば、構成7は、構成3に比べカバーレイ厚みを大きくしたことにより、弾性中心がカバーレイ側に移動し、基板にかかる引張応力が小さくなるため、摺動回数が約2倍に向上することが分かった。
一方、構成2とカバーレイ厚みを大きくした構成5を比べると、構成5は構成2よりもさらに弾性中心が外側へ移動するため、引張応力は低減する。しかし、圧縮応力が約1.3倍に増大する。この結果、構成5における銅箔に応力がかかるため、摺動回数が落ちることが分かった。このことから、引張応力の低下だけでは、狭R化における摺動特性を向上させることは困難であり、構成にかかる圧縮応力についても十分考慮する必要があることが分かった。
構成1と構成6は、両面にシールド層を設けないサンプルであり、摺動評価の結果は良好であり、摺動回数は100万回以上を示すことが分かった。
表2において、構成9と構成10は、構成の総厚さを同じにした場合であり、構成2、4の場合と同様に、構成9の基板は3層構成のもの、構成10の基板は2層構成のものを用いた。この結果、構成9は、構成10に比べ、約3.6倍以上の良好な摺動特性を得られることが分かった。これは、前述の通り、弾性率の低い3層構成の基板を用いたことに起因するものと考えられる。
表2において、構成11〜14は基板の構成が3層構成であって、摺動時にカバーレイを内側とした場合、外側とした場合をそれぞれ比較したものである。構成11と12を比較すると、同じ材料構成であっても、構成11のようにカバーレイ側を外側に配した場合は、内側に配した構成11に比べて摺動回数が約16倍以上と大きく向上することが分かった。これは、銅箔を中心としてみた場合、構成11は基板側の厚み(樹脂層とポリイミド層)よりも外側に配されたカバーレイ側の厚みが厚いため、弾性中心がカバーレイ側(外側)に移動し、引張応力が小さくなることに起因する。構成13、14は、構成11、12の基板のポリイミドを厚くしたものである。構成13と14を比較すると、カバーレイ側を外側に配した構成13は、銅箔を中心としてみた場合、基板側の厚みがカバーレイ側の厚みよりも厚くなり弾性中心が基板側(内側)に移動し、引張応力が圧縮応力に比べ大きくなるため、良好な摺動特性を得ることができない。これに対して、カバーレイ側を内側に配した構成14は、構成13と逆の形で配されるため、応力の関係も引張応力と圧縮応力がほぼ逆となる。よって、構成14は構成13に比べて、摺動回数が約2.7倍以上に向上することが分かった。
以上のことから、折り曲げる構成、上述した式より求められる引張・圧縮応力が所定の範囲以下となる構成の材料の厚み・弾性率に設定すれば、1.0mmR以下の狭R摺動において優れた特性を示し、材料構成の検討を行う前に摺動特性の優劣を判断することができることが分かった。
また、摺動半径が1.0mm以下の場合、プレス後のフレキシブルプリント配線板の総厚さは90μm以下であることが好ましいことが分かった。なお、シールド層のプレス後の厚さは約17μmであった。
また、摺動半径・フレキシブルプリント配線板の構成に応じて、弾性中心を所定の範囲内に置くことにより、狭R下において優れた摺動特性を有するフレキシブルプリント配線板を提供できることが分かった。
例えば、銅箔の厚さが12μm、1.0mmRの場合の弾性の中心位置は、銅箔光沢面から弾性中心の位置が6μm以下の場合に優れた摺動特性を示すことが分かった。
また、同じ銅箔厚さにおいて、0.65mmRの場合の弾性の中心位置は、銅箔光沢面から弾性中心の位置が2μm以上4μm以下の場合に、摺動回数が100万回超える摺動特性を示すことが分かった。
実施形態のフレキシブルプリント配線板を示す斜視図である。 スライド式携帯電話端末の一実施形態を示す概略断面図である。 携帯電話端末における配線板の狭R化の必要性を示す概略説明図である。 (a)は摺動評価に用いた装置を示す概略断面図であり、(b)は同評価に用いたサンプルの一部層を省略して示す概略平面図である。

Claims (5)

  1. 少なくとも第1の電気絶縁層と、その上に形成された第1の接着剤層と、その上に形成された導体層と、からなる基板の導体層上に、少なくとも第2の接着剤層と、その上に形成された第2の電気絶縁層と、からなるカバーレイが、設けられたフレキシブルプリント配線板であって、
    下記式(1)〜(3)の関係を満たすように構成した、フレキシブルプリント配線板。
    [t52*e5+[(t5+t4)2-t52]*e4+[(t5+t4+t3)2-(t5+t4)2]*e3+[(t5+t4+t3+t2)2-( t5+t4+t3)2]*e2+[(t5+t4+t3+t2+t1)2-(t5+t4+t3+t2)2]*e1]/[2*(t1*e1+t2*e2+t3*e 3+t4*e4+t5*e5)]=C (1)
    引張応力:[C-(t5+t4)]*40000/(R-C) ≦300 [MPa] (2)
    圧縮応力:[t3-[C-(t5+t4)]]*40000/(R-C) ≦ 750 [MPa] (3)
    [式中、t1〜t5はそれぞれ、第1の電気絶縁層、第1の接着剤層、導体層、第2の接着剤層、第2の電気絶縁層、の厚さ(μm)であり、e1〜e5はそれぞれ、第1の電気絶縁層、第1の接着剤層、導体層、第2の接着剤層、第2の電気絶縁層、の弾性率であり、Cは第2の電気絶縁層の表面からフレキシブルプリント配線板の弾性中心までの距離(μm)であり、Rはフレキシブルプリント配線板を摺動させる際の摺動半径(μm)であり、導体層の弾性率e3は0である。]
  2. 少なくとも第1の電気絶縁層と、その上に形成された第1の接着剤層と、その上に形成された導体層と、からなる基板の導体層上に、少なくとも第2の接着剤層と、その上に形成された第2の電気絶縁層と、からなるカバーレイと、
    基板側シールド層及び/又はカバーレイ側シールド層と、
    を備えたフレキシブルプリント配線板であって、
    下記式(4)〜(6)の関係を満たすように構成した、フレキシブルプリント配線板。
    [t72*e7+[(t7+t6)2-t72]*e6+[(t7+t6+t5)2-(t7+t6)2]*e5+[(t7+t6+t5+t4) 2-(t7+t6+t5)2]*e4+[(t7+t6+t5+t4+t3)2-(t7+t6+t5+t4)2]*e3+[(t7+t3+t5+t4+t3+ t2)2-(t7+t6+t5+t4+t3)2]*e2+[(t7+t6+t5+t4+t3+t2+t1)2-(t7+t6+t5+t4+t3+t2)2 ]*e1]/[2*(t1*e1+t2*e2+t3*e3+t4*e4+t5*e5+t6*e6+t7*e7)] =C (4)
    引張応力:[C-(t7+t6+t5)]*40000/(R-C) ≦300 [MPa] (5)
    圧縮応力:[t4-[C-(t7+t6+t5)]]*40000/(R-C) ≦ 750 [MPa] (6)
    [式中、t1〜t7はそれぞれ、基板側シールド層、第1の電気絶縁層、第1の接着剤層、導体層、第2の接着剤層、第2の電気絶縁層、カバーレイ側シールド層、の厚さ(μm)であり、e1〜e7はそれぞれ、基板側シールド層、第1の電気絶縁層、第1の接着剤層、導体層、第2の接着剤層、第2の電気絶縁層、カバーレイ側シールド層、の弾性率であり、Cはカバーレイ側シールド層の表面からフレキシブルプリント配線板の弾性中心までの距離(μm)であり、Rはフレキシブルプリント配線板を摺動させる際の摺動半径(μm)であり、導体層の弾性率e3は0である。フレキシブルプリント配線板が基板側シールド層のみを備える場合はe7は0であり、カバーレイ側シールド層のみを備える場合はe1は0である。]
  3. C−(t7+t6+t5)は、2.0μm以上4.0μm以下である、請求項2に記載のフレキシブルプリント配線板。
  4. 前記導体層は、圧延金属箔又は特殊電解金属箔からなる、請求項1〜3のいずれかに記載のフレキシブルプリント配線板。
  5. 表示画面を備えた第1の筐体と、第2の筐体とを備え、前記表示画面を表面側に向けて前記第1の筐体と前記第2の筐体とを重ね合わせ、該第1の筐体が前記第2の筐体に対してほぼ平行に移動するよう連結したスライド式携帯電話端末であって、
    前記第1の筐体及び前記第2の筐体の内部には、請求項1〜4のいずれかに記載のフレキシブルプリント配線板が摺動可能に収容され、前記第1の筐体が移動する際に前記第1の筐体に収容された前記配線板が、前記第2の筐体に収容された前記配線板に対してほぼ平行に摺動し、前記摺動する半径が0.5〜1.0mmRに保持された、スライド式携帯電話端末。
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