JP2010140638A - 積層基板の電極端子接続構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 積層回路基板相互間の電気接続加工が容易で接続部分のはみ出しが小さい電極端子接続構造を提供する。
【解決手段】 電気接続する回路基板１，２，３，４の電極端子同士１１：２１,１２：３２，１３：４３が異方性導電フィルム（ＡＣＦ）５を介して対向して加圧・加熱されて接続し、電気接続する回路基板以外の回路基板は電極端子の位置に切り欠き３１，４１，２２，４２，２３，３３を設けて電極端子同士の会合を妨げずかつ接続加工における電極端子への伝熱を妨げないようにする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複数の回路基板を積層した積層基板における電極端子接続構造に関し、特に携帯用通信装置の表示操作面を構成する積層基板の電極端子接続構造に関する。

従来、積層基板の基板同士を電気接続する場合は、接続する基板の同じ方向の端部に端子接続部を設けて、図８のように、フレキシブル回路基板（ＦＰＣ）またはフラットケーブルで両者を接続する方法が用いられてきた。コネクタ接続に代えて、ハンダや異方性導電フィルム（ＡＣＦ）を用いた接続を採用すると、接続部が小さくて済むので装置をコンパクトにすることができる。ただし、ＦＰＣやフラットケーブルが出っ張る分は余分なスペースが必要である。

また、多層積層基板における電気接続を従来方法で行う場合は、基板毎に端子接続部の高さがそれぞれ異なるため、基板毎に接続作業を行う必要があった。特に、端子接続部が接続する基板同士で同じ位置に重なるように配置されているときには、上下の基板同士で干渉しないように精密な加工が必要とされた。

これに対して、各回路基板を１枚の異形のＦＰＣを用いて接続する方法がある。この場合でも、各層の回路基板とＦＰＣの間の接続は層を重ねるたびに行う必要があるので、製造工程の合理化が困難であった。
また、基板同士を接続するＦＰＣは、積層基板の側部にはみ出すので、装置のサイズが大きくなる問題もあった。

特許文献１には、携帯テレビや携帯モニターなどの液晶表示装置において、液晶表示パネルの下端に設けた端子接続部と駆動制御部基板の電子部品実装面に設けた端子接続部をＦＰＣまたはフラットケーブルで電気接続した従来技術の適用例が記載されている（特許文献１の図７参照）。液晶表示装置は、液晶表示パネルの周囲に設けられたＦＰＣを収容する空間の分だけ大きくなっている。
特開平１０−０２０３０８号公報

本発明が解決しようとする課題は、積層回路基板相互間の電気接続加工が容易で接続部分のはみ出しが小さい電極端子接続構造を提供することである。

上記課題を解決するため、本発明は、３以上の回路基板が積層され、少なくとも２つの回路基板に設けられた電極端子同士が接続された構造を有する積層基板の電極端子接続構造であって、電極端子同士が接続された回路基板以外の回路基板には、電極端子に対応する位置に切り欠きが設けられていることを特徴とするものである。

本発明の電極端子接続構造によれば、電気接続する回路基板に挟まれた回路基板は電極端子の位置が切り欠きとなって除去されるので、電極端子同士を直接に対向させることができる。さらに、電気接続する回路基板の上に積層された回路基板も電極端子の位置が切り欠きとなって除去されるので、電極端子同士をたとえばＡＣＦ（異方性導電フィルム）を介して電気接続させるために電極端子の部分を加熱する加熱器が、回路基板の電極端子位置の裏側に直接に当たって効率よくＡＣＦを加熱することができる。

したがって、積層基板の電極端子接続構造は、電極端子部が中間に挟んだ回路基板の厚み分だけ撓んで近接しＡＣＦ等を挟んで接着するものであるので、積層基板の側部に僅かな余地があれば十分であり、従来の接続構造と比較して極めてコンパクトな構成となる。
特に、小型の容器にできるだけ大きな表示面を納めたい携帯情報装置によく適した技術である。

また、２枚の回路基板同士の電気接続は１箇所の端子接続で行えばよいので、製造工程も短縮できる。さらに、各層の回路基板を共通基板に接続するようにしたものでは、各層の電極端子を共通基板上の電極端子にセットして端子部分を１度に加熱することにより全層の回路基板接続ができるので、接続加工も簡単である。

なお、接続する基板の間に他の基板が挟まれている場合には、電極端子の両脇にスリットを入れて電極端子部分が撓み易くしておくと、端子部分の取り回しに必要な面積が小さくなって、装置の小型化に貢献する。
また、電極端子部分は端子接続後、窪みができるので、埋め草としてプラスチックなどを充填して表面を平らに均すと、携帯情報装置などに納まりやすくなる。

さらに、電極端子は回路基板の端縁部に配置されるばかりでなく、少なくとも一部を回路基板の中央部分に配置することができる。中央部分に電極端子を配置する場合にも、接続する回路基板以外の回路基板は基板部分を切り欠いて電極端子同士が直接に対向でき、かつＡＣＦを加熱する加熱器からの伝熱を妨げないようにすることが必要である。

積層基板を共通基板、共通基板の上にバックライトシート、プラスチック液晶セル、タッチパネルの順に積層して形成したものは、携帯情報装置の表示入力部に利用することができる。これら配線を必要とする回路基板の積層基板体に加えて、さらに、キーシートカバーを重ねてもよい。
本発明の電極端子接続構造を持つ場合は、電極接続部が小さいため装置の幅に対して表示画面が大きく取れ、携帯情報装置全体の幅が小さくて済む。また、加工の手数が省けるため製造コストの節約ができる。

以下、実施例を用いて本発明を詳細に説明する。
図１は本発明の１実施例に係る回路基板端部を示す組み立て分解図、図２は電極端子の接続方法を説明する断面図、図３は異方性導電シートを使った接続方法を説明する側面断面図、図４は本実施例に係る回路基板端部の別例を示す斜視図、図５は埋め草の使用状況を説明する断面図、図６は携帯情報装置の表示部の断面図、図７は回路基板の中央部分に電極端子を有する態様を示す斜視図である。
なお、図８は従来の回路基板接続構造の例を示す側面図である。

本実施例の積層基板電極端子接続構造は、複数の回路基板を重ねることにより構成する積層基板において、基板同士の配線を接続するための構造に関する。
図１に代表的に示す積層基板１０では、共通基板１の上に３枚の回路基板２，３，４が重ねられていて、共通基板１の電極端子に他の回路基板２，３，４の全ての電極端子が接続される。
電極端子は、回路基板の側端部に、接続する基板同士が対向する面上に形成される。すなわち、共通基板１の電極端子１１，１２，１３は図中、上向きに設けられ、他の回路基板２，３，４の電極端子２１，３２，４３は、共通基板１の電極端子と対向して下向きに設けられる。

接続する回路基板同士の間に挟まれる回路基板は、電極端子部分に切り欠きが設けられる。たとえば、共通基板１の電極端子１３と最外側の回路基板４の電極端子４３が接続される場合に、これら電極端子同士に挟まれる中間の回路基板２，３の電極端子の位置に対応する部分は除去されて切り欠き２３，３３となっている。
また、接続する回路基板同士より外側に配置される回路基板についても、電極端子部分に切り欠きが設けられる。たとえば、共通基板１の電極端子１１と直上の回路基板２の電極端子２１が接続される場合には、その外側にある回路基板３，４の対応部分が除去されて切り欠き３１，４１となる。

したがって、中間の回路基板３の電極端子３２を共通基板１の電極端子１２に接続する場合は、接続する回路基板１，３に挟まれた回路基板２と、接続する回路基板の外側に配置される回路基板４のいずれも、電極端子の位置に切り欠き２２，４２を備えるようにする。
また、回路基板の電極端子の両側部にはスリット２４，３４，４４が設けられて、電極端子部が容易に撓んで共通基板の電極端子と対面できるようになっている。なお、共通基板１と隣接する回路基板２の電極端子２１は殆ど撓む必要がないので、スリット２４はなくてもよい。

これらの切り欠きは、電極端子を接続するときに利用される。
図２は、電極端子同士を異方性導電フィルム（ＡＣＦ）を用いて接続する工程を示す断面図である。図は共通基板１の電極端子１２と中間の回路基板３の電極端子３２がＡＣＦ５を介して接続される状態を示す。
中間の回路基板３の電極端子の部分は、共通基板１との間に挟まれた回路基板２に形成された切り欠きの部分で共通基板１の方に撓んで、共通基板１の対応する電極端子に対して、ＡＣＦ５を挟んで対向するように配置される。

ＡＣＦは、たとえば、フィルム状の絶縁樹脂材料の中に微細な導電性粒子を分散させた素材で圧力と温度を加えることにより接着すると共に、電極間に挟まれた部分のみが導電性粒子を介して縦方向に電気的接続をし、他の部分では絶縁性を保つ機能を持つ機能性素材である。

図２に示す態様では、ＡＣＦ５の部分を支持台部６１と加熱部６２を備える加熱器６で加圧・加熱して、対向した電極端子同士を電気的に接続する。
ＡＣＦの溶着に必要な温度は１３０℃程度であるが、余分な回路基板を挟んで加熱するのでは十分な熱がＡＣＦの部分に到達しない。このため、接続する回路基板３より外側にある回路基板４に切り欠きを設けて、加熱部６２が直接電極端子部分に当たるようにして伝熱性能を確保する。
なお、支持台部６１と加熱部６２は位置を入れ換えてもよく、また支持台部６１も加熱機能を備えて、端子接続部の両側から加熱できるようにしてもよい。

図３は、図１に示した積層基板１０で形成した電極端子部をＡＣＦの位置で割った状態を示す側面断面図である。
共通基板１の電極端子１１，１２，１３と他の回路基板２，３，４の電極端子２１，３２，４３は、それぞれ対応するもの同士がＡＣＦ５により接続されている。対応する電極端子同士の間には、加圧により導電性粒子が変形しその反発力で両電極端子間を導通した状態が熱による接着剤の硬化で固定された導電ブリッジ５１が形成されている。
電極端子がない部分は、ＡＣＦ５内の導電性粒子が互いに孤立して、図の水平方向に対し絶縁状態になっている。

図４は、本実施例の電極端子接続構造を備えた積層基板の接続端部の別態様例を表した斜視図である。図４の電極端子接続構造は、図１に示した回路基板の切り欠きを仕切る壁を取り去って、全ての回路基板の電極端子を共通基板に設けた１連の電極端子に接続するようにしたところに特徴がある。

すなわち、各回路基板２，３，４の切り欠き部分に電極端子部２５，３５，４５のみが突出するように形成されていて、共通基板１の上に積層された状態で、電極端子部２５，３５，４５の電極部分が共通基板１の電極端子部の電極部分に対向するように配置される。電極部分にはＡＣＦ５が介挿されていて、電極端子部を図示されていない支持台と加熱部で挟持して加熱することにより、電極接続されたものである。
図４の電極端子接続構造では、共通基板１の電極端子の幅に適合する大型の加熱器６を用いて、一挙に全ての回路基板２，３，４の端子を共通基板１に接続することができ、加工工程の合理化が可能である。

図５は、端子部分に適合させる埋め草を示す断面図である。
端子部分には窪みができるが、埋め草７としてプラスチックスなどを充填して、埋め草表面７１を積層基板最外層の回路基板４の基板表面４６と同じ高さに合わせて平坦化すると、装置容器に収納しやすい。特に携帯情報装置などの表示部を形成する場合には、表示部分の領域Ｄを切り欠き端部近くまで取ることができるので、装置を小型化する上で便利である。

図６は、本実施例の方法を適用して製作した携帯情報装置表示部の断面図である。
表示部１００は、基板１１０の上に、バックライトシート１２０、プラスチック液晶層１３０、タッチパネル１４０がこの順に積層され、さらにキーシート１８０が被さることにより形成される。

基板１１０は、他の回路基板を支持し、これらに電源を供給したり、外部からの制御信号や情報信号を中継し、また外部に信号を伝達する機能を有する。基板１１０はリジッドなものであっても可撓性を有するものであってもよい。たとえば厚さ２５〜５０μｍの可撓性を有するプラスチック基板（たとえばＦＰＣ）などは、基板１１０の下から押しても電極端子部に圧力が掛かるので多様な加熱装置を利用できる利点がある。
バックライトシートはたとえば厚さ５００μｍの可撓性を有する発光体膜で、電源用の端子が必要となる。

プラスチック液晶層１３０は、下側プラスチック基板１３２と上側プラスチック基板１３３の間に液晶１３１を充填し、さらに下側偏光板１３４と上側偏光板１３５を貼り付けたものである。上下のプラスチック基板１３２，１３３の液晶側の面に形成された透明電極の交差部が画素となる。電極は上側プラスチック基板１３３の延出部１３６に引き出され、接続用電極を介して基板１１０から出力される駆動信号と接続する。下側プラスチック基板１３２の電極はシール１３７を介して上側プラスチック基板１３３の延出部１３６に接続される。
タッチパネル１４０にはスイッチ機能を有する複数のセンサ１４１が仕込まれた透明シートで、センサ１４１のスイッチ動作は基板１１０を介して図外の演算装置に伝達される。

キーシート１８０は表面に突起１８１を有する透明シートで、突起１８１はそれぞれタッチパネルのセンサ１４１の位置に対応するように配置されていて、突起１８１が押されると対応するセンサ１４１が作動する。
バックライト１２０，プラスチック液晶層１３０、タッチパネル１４０の電気回路は、パネル等の端部に形成される電極端子を基板１１０の電極端子と接続することにより基板１１０を介して外部と接続される。
電極端子同士はＡＣＦ１５０を介して接続される。ＡＣＦ１５０は、たとえば、径１０μｍの導電性粒子を厚さ２５〜３０μｍのエポキシもしくはアクリル系接着シート中に拡散させて、圧力１ＭＰａ、温度１３０℃で処理することにより、電極端子同士を電気的に接続するものである。
埋め草１７０は、電極端子部分の窪みを補完して表面を平坦化するものである。

図６の表示部１００は、情報表示機能とスイッチ機能を備える部品として携帯情報装置に組み込まれる。携帯情報装置に組み込まれた表示部１００のセンサ１４１は、情報装置を操作する者の意図を情報装置に伝達するために使用されるものである。しかし、表示部に表示される情報毎に求められる意思表示の内容が異なる。そこで、表示画面ごとにそれぞれのセンサ１４１に担うべき機能を配分して、液晶を使った画像表示によりそれぞれのセンサ１４１の位置にそのスイッチ機能を表示するようにしている。
表示部１００は、総体の厚みが数１００μｍの薄膜積層構造で、表示画面が幅の狭い電極端子部を除いた極めて広い領域に形成される。したがって、この表示部１００を組み込むことにより、従来より大面積の表示面を持つ極めて薄い携帯情報装置を得ることができる。

なお、積層基板１０の電極端子部は周縁部に設ける他に、少なくとも一部の電極端子を基板の中央部に配置して接続することができる。
図７は、回路基板の中央部に電極端子を備えた例を示す斜視図である。
積層基板１０の中央部に穴９２があって、その内部に電極端子を載せた舌状の配線基板９１が見えている。配線基板９１は、積層された回路基板のいずれかに付属するもので、穴９２の底に当たる共通基板に形成された電極端子に対して配線基板９１の電極端子が対応するように配置され、ＡＣＦを介して接続される。
接続される基板同士の間にある回路基板と上にある回路基板の配線基板９１に当たる部分が切り抜かれて穴になっているため、ＡＣＦ用加熱器は接続すべき電極端子の部分を容易に加圧・加熱して端子同士を接続させることができる。

なお、上記実施例の説明では、回路基板の電極端子を接続する共通基板を最下層に設けたが、上層、中層など、いずれの位置に設けても本発明の積層基板電極端子接続構造を適用することができる。
また、４枚の回路基板で積層基板を構成する場合を説明しているが、回路基板の数に制限はないことは言うまでもない。
また、回路基板の電極端子は、それぞれ別の基板に形成される電極端子に接続するようにしてもよい。

本発明の１実施例に係る回路基板端部を示す組み立て分解図である。 本実施例における電極端子の接続方法を説明する断面図である。 本実施例の方法で使用する異方性導電シートを使った接続方法を説明する側面断面図である。 本実施例に係る回路基板端部の別例を示す斜視図である。 本実施例における埋め草の使用状況を説明する断面図である。 本実施例で形成した表示部を組み込んだ携帯情報装置の断面図である。 本実施例における回路基板の中央部分に電極端子を有する態様を示す斜視図である。 従来の回路基板接続構造の例を示す側面図である。

符号の説明

１ 共通基板
１０ 積層基板
１１，１２，１３ 電極端子
２，３，４ 回路基板
２１，３２，４３ 電極端子
２２，４２ 切り欠き
２３，３３ 切り欠き
２４，３４，４４ スリット
２５，３５，４５ 電極端子部
３１，４１ 切り欠き
４６ 基板表面
５ 異方性導電フィルム（ＡＣＦ）
５１ 導電ブリッジ
６ 加熱器
６１ 支持台部
６２ 加熱部
７ 埋め草
７１ 埋め草表面
９１ 配線基板
９２ 穴
１００ 表示部
１１０ 基板
１２０ バックライトシート
１３０ プラスチック液晶層
１３１ 液晶
１３２，１３３ プラスチック基板
１３４，１３５ 偏光板
１３６ 延出部
１３７ シール
１４０ タッチパネル
１４１ センサ
１５０ ＡＣＦ
１７０ 埋め草
１８０ キーシート
１８１ 突起

Claims (8)

1. ３以上の回路基板が積層され、少なくとも２つの前記回路基板に設けられた電極端子同士が接続された構造を有する積層基板の電極端子接続構造であって、
   前記電極端子同士が接続された前記回路基板以外の前記回路基板には、前記電極端子に対応する位置に切り欠きが設けられていることを特徴とする積層基板の電極端子接続構造。
2. 接続された前記電極端子同士は、異方性導電フィルムを介して接続されていることを特徴とする請求項１記載の積層基板の電極端子接続構造。
3. 前記積層された複数の回路基板の最外層に共通基板が配置され、前記回路基板の電極端子が前記共通基板の電極端子に接続されることを特徴とする請求項１または２記載の積層基板の電極端子接続構造。
4. 前記共通基板の間に他の前記回路基板を挟んで配置される前記回路基板の前記電極端子の両脇にはスリットが設けられており、前記電極端子が撓んで前記共通基板の接続端子に対向するようになっていることを特徴とする請求項３記載の積層基板の電極端子接続構造。
5. 前記接続端子部にできる窪みに埋め草を詰めて積層基板表面を平坦化す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積層基板の電極端子接続構造。
6. 前記電極端子が、前記積層される回路基板の端部に設けられ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積層基板の電極端子接続構造。
7. 前記電極端子の少なくとも一部が、前記積層される回路基板の中央部分に設けられ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積層基板の電極端子接続構造。
8. 前記積層基板は、基板の上にバックライトシート、プラスチック液晶セル、タッチパネルが積層された表示器用の入力装置部品を構成するものであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の積層基板の電極端子接続構造。

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