JP2011253979A

JP2011253979A - プリント配線板の接続構造、配線板接続体及び電子機器

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Publication number: JP2011253979A
Application number: JP2010127562A
Authority: JP
Inventors: Yoshifumi Uchida; 淑文内田; Junichi Okaue; 潤一岡上
Original assignee: Sumitomo Electric Printed Circuits Inc
Current assignee: Sumitomo Electric Printed Circuits Inc
Priority date: 2010-06-03
Filing date: 2010-06-03
Publication date: 2011-12-15

Abstract

【課題】異方導電性接着剤を用いて２以上のプリント配線板を接続した場合に、接続領域の周縁部に応力や変形が集中するのを防止できるプリント配線板の接続構造、配線板接続体及び電子機器を提供する。
【解決手段】２以上のプリント配線板を接続して構成されるプリント配線板の接続構造であって、カバー層が切除されて第１の接続電極部が露出させられた第１の接続領域を有する第１のプリント配線板と、カバー層が切除されて第２の接続電極部が露出させられた第２の接続領域を有する第２のプリント配線板とを備え、
上記第１の接続電極部と上記第２の接続電極部とを導通させた状態で、上記第１の接続領域と上記第２の接続領域とが異方導電性接着剤を介して接着されているとともに、第１のプリント配線板と上記第２のプリント配線板の少なくとも一方がフレキシブルプリント配線板であり、このフレキシブルプリント配線板における上記カバー層の縁部を凹凸状に切除して、上記接続領域を形成した。
【選択図】図１

Description

本願発明は、複数のプリント配線板を接続するためのプリント配線板の接続構造、配線板接続体及び電子機器に関する。

電子機器においては、異なる配線板上に設けられた接続電極部を電気的に接続することにより、複数のプリント配線板を接続した構造が採用されることが多い。たとえば、電子機器の可動部への配線等の用途にフレキシブルプリント配線板が多用されるが、電子機器の小型化及び高機能化にともなって、上記フレキシブルプリント配線板同士の配線板接続体や、上記フレキシブルプリント配線板とリジッドプリント配線板との配線板接続体等の多様な配線板接続体が用いられる。特に、プリント配線板はシート状の基材から切り出して形成されるため、同じ基材から形成されるプリント配線板であっても、形態によっては材料の歩留りが悪い場合がある。このような場合、複数のプリント配線板を接続することにより、製造コストを低減させることもできる。

上記配線板を接続するのに異方導電性接着剤が用いられることが多い。異方導電性接着剤は、絶縁性のある樹脂接着剤に微細な導電性粒子を分散させて構成されている。接続する配線板の対向する接続電極部を含む領域に上記異方導電性接着剤を介在させて、圧力と温度とを加えて挟圧することにより、これら配線板が接着されると同時に、上記導電性粒子が電極間に掛け渡されてこれら接続電極部が導通させられる。一方、隣接する接続電極部間は電気的に絶縁される。上記導電性接着剤としてフィルム形態の異方導電性接着剤フィルム（ＡｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃＣｏｎｄｕｃｔｉｖｅＦｉｌｍ、以下ＡＣＦという。）が採用されることが多い。

上記ＡＣＦは、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂と、導電性粒子と、硬化剤とを含んで構成されている。上記硬化剤は、マイクロカプセルに封入された状態で上記熱硬化性樹脂層中に配合されている。上記導電性接着剤に圧力及び温度を作用させることにより、上記マイクロカプセルが破壊されて上記硬化剤が熱硬化性樹脂中に拡散され、上記導電性粒子を介して上記接続電極部間を導通させた状態で上記熱硬化性樹脂が硬化させられ、配線板接続体が形成される。

特許第３９１２２４４号公報

異方導電性接着剤を用いて配線板同士を接続することにより、接続領域において配線板が一体的に積層して接着される。したがって、厚みをほとんど増加させることなく、プリント配線板を接続することができるが、接続部分の厚みは、他の部分の厚みより大きくなる。一方、上記異方導電性接着剤は、上記接続領域よりひとまわり小さい領域に配置される。このため、上記接続領域の周縁部には、カバー層が除去されて絶縁性の基材と配線層のみから構成される厚みの小さい領域が存在することになる。したがってプリント配線板に曲げ応力が作用した場合、上記厚みの小さい領域に、応力や変形が集中することになり、上記部分においてプリント配線板が破損しやすくなる。

しかも、上記厚みの小さい領域では電極が露出させられた状態となるため、絶縁性基材が破損しない場合であっても、電極にクラックが生じたり、断線等が生じやすい。特に、電極の腐食防止のために金メッキが設けられることがあるが、上記金メッキにクラックが生じやすいという問題があった。

また、フレキシブルプリント配線板は柔軟性が高いため、たとえば、折り畳み式の携帯電話等のように、電子機器によっては繰り返し屈曲させる目的で屈曲部として採用される場合がある。接続される一方のプリント配線板が屈曲部を構成する場合、上記のように接続部において応力や変形が集中することになるため、断線等が発生する恐れが高まる。

本願発明は、上記問題を解決するために案出されたものであって、異方導電性接着剤を用いて２以上のプリント配線板を接続した場合に、接続領域の周縁部に応力や変形が集中するのを防止できるプリント配線板の接続構造、配線板接続体及び電子機器を提供することを課題とする。

本願の請求項１に記載した発明は、２以上のプリント配線板を接続して構成されるプリント配線板の接続構造であって、カバー層が切除されて第１の接続電極部が露出させられた第１の接続領域を有する第１のプリント配線板と、カバー層が切除されて第２の接続電極部が露出させられた第２の接続領域を有する第２のプリント配線板とを備え、上記第１の接続電極部と上記第２の接続電極部とを導通させた状態で、上記第１の接続領域と上記第２の接続領域とが異方導電性接着剤を介して接着されているとともに、第１のプリント配線板と上記第２のプリント配線板の少なくとも一方がフレキシブルプリント配線板であり、このフレキシブルプリント配線板における上記カバー層の縁部が凹凸状に切除されて、上記接続領域が形成されているものである。

フレキシブルプリント配線板は、繰り返し屈曲される部位等の柔軟性が要求される部位に使用される場合が多い。このため、他の配線板等との接続部近傍に応力や変形が集中しやすい。本願発明は、上記第１のプリント配線板と上記第２のプリント配線板の少なくとも一方がフレキシブルプリント配線板であるプリント配線板の接続構造に適用される。

カバー層は、絶縁性基材の上に形成された配線が腐食等しないように、保護フィルムを接着剤等によって積層して形成される。本願発明では、接続領域におけるカバー層の縁部を凹凸状に切除して電極を露出させた接続領域を設けている。このため、上記カバー層を切除した縁部近傍の変形能力が高まり、カバー層の縁部、すなわち、接続領域の縁部に応力が集中するのを緩和することが可能となる。したがって、上記カバー層の縁部に応力や変形が集中して、電極あるいは配線にクラックが生じたり、断線が生じるのを防止できる。

本願発明に係る接続構造が適用されるプリント配線板の使用部位等は特に限定されることはない。屈曲されない部分に配置されるプリント配線板であっても、筐体等に組み付ける際や、修理等のメンテナンスを行う場合にフレキシブルプリント配線板に力が作用して、接続部分に応力や変形が集中する場合が考えられる。したがって、フレキシブルプリント配線板同士の接続構造のみならず、リジッドプリント配線板を含む接続構造に本願発明を適用することができる。また、片面に配線を設けた片面プリント配線板のみならず、両面に配線を設けた両面プリント配線板に本願発明を適用できる。

さらに、請求項２に記載した発明のように、上記フレキシブルプリント配線板が屈曲部を構成する場合に適用するのが好ましい。上記屈曲部は、電子機器の操作によって繰り返し屈曲される部分のみならず、屈曲状態で筐体内に収容される場合も含まれる。このような場合に、本願発明に係る接続構造を採用することにより、配線板接続体における電気的接続の信頼性を高めることができる。

カバー層の縁部近傍の変形能力を高めて応力や変形の集中を緩和できれば、上記凹凸の形態は限定されることはない。たとえば、請求項３に記載した発明のように、上記凹凸を、波型形状に形成することができる。たとえば、円弧等の曲線を連続させた波型形状を採用することができる。また、請求項４に記載した発明のように、上記凹凸を、Ｖ字を連続させた形状に形成することができる。

上記形態でカバー層の縁部を凹凸状に切除することにより、切除した縁部近傍のプリント配線板の断面積を滑らかに変化させることができる。このため、上記縁部近傍の弾性変形能が高まり、応力や変形が集中するのを緩和できる。

請求項５に記載した発明は、少なくとも一方の接続領域が矩形状に形成されているとともに、上記矩形の少なくとも長辺側のカバー層の縁部を凹凸状に切除したものである。

異方導電性接着剤を用いてプリント配線板を接続する場合、多数の電極が同時に接続される。このため、上記接続領域が矩形状に形成されるとともに、長辺に直交するように、帯状のプリント配線板が接続されることが多い。しかも、上記帯状のプリント配線板を屈曲させる目的で接続することも多く、矩形の長辺に沿って応力集中が生じやすい。したがって、少なくとも、上記長辺側のカバー層の縁部を凹凸状に切除することにより、応力や変形が集中するのを効果的に緩和できる。

本願発明においては、上記第１のプリント配線板と第２のプリント配線板とが異方導電性接着剤を介して接続される。異方導電性接着剤は、絶縁性のある樹脂接着剤に微細な導電性粒子を分散させて構成されている。接続する配線板の対向する接続電極部を含む接続領域に上記導電性接着剤を介在させて、圧力と温度とを加えて挟圧することにより、これら配線板が接着されると同時に、上記導電性粒子が接続電極部間に掛け渡されてこれら接続電極部が導通させられる。一方、隣接する接続電極部間は電気的に絶縁される。上記導電性接着剤としてフィルム形態の異方導電性接着剤フィルムやペースト状の異方導電性接着剤を採用することができる。

上記異方導電性接着剤を用いて接続することにより、一度の工程で多数の接続電極部を接続することができる。また、コネクタ等を用いて接続する場合に比べて、配線板接続体の厚みを小さくすることが可能となる。

請求項６に記載した発明は、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のプリント配線板の接続構造を備える配線板接続体に係るものである。

本願発明に係るプリント配線板の接続構造は、種々の配線板接続体に適用することができる。たとえば、第１のプリント配線板をリジッドプリント配線板で構成するとともに、第２のプリント配線板にフレキシブルプリント配線板を採用できる。また、第１のプリント配線板と第２のプリント配線板の双方にフレキシブルプリント配線板を採用することもできる。

本願発明に係るプリント配線板の接続構造を備える配線板接続体は、携帯電話をはじめ種々の電子機器に適用できる。

異方導電性接着剤を用いたプリント配線板の接続構造において、カバー層を切除して構成される接続領域の縁部に作用する応力や変形の集中を緩和できる。

本願発明に係るプリント配線板の接続構造の第１の実施形態を示す図であり、接続前の状態を示す分解斜視図である。図１におけるＩＩ−ＩＩ線に沿う要部断面図である。図２に示すプリント配線板の接続構造の接続後の状態を示す断面図である。図３におけるＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。本願発明に係るプリント配線板の接続構造の第２の実施形態を示す図であり、接続前の状態を示す分解斜視図である。図５におけるＶＩ−ＶＩ線に沿う要部断面図である。図５に示すプリント配線板の接続構造の接続後の状態を示す断面図である。本願発明に係るプリント配線板の接続構造の第３の実施形態を示す図であり、接続前の状態を示す分解斜視図である。

以下、本願発明の実施形態を図に基づいて具体的に説明する。図１及び図２に示すように、本実施形態にプリント配線板の接続構造は、第１のプリント配線板１と第２のプリント配線板２とを、異方導電性接着剤３を用いて接続することにより形成される。

本実施形態では、上記第１のプリント配線板１と上記第２のプリント配線板２の双方にフレキシブルプリント配線板を採用している。上記第１のプリント配線板１は、フィルム状の絶縁性基材４の両側に銅等の導電性材料から形成された第１の配線層５ａ，５ｂが形成されている。上記第１の配線層５ａ，５ｂの表面側には、上記配線層５ａ，５ｂを保護する目的で、図示しない接着剤を介して第１のカバー層６ａ，６ｂが設けられている。

一方、上記第２のプリント配線板２は、第２の絶縁性基材７の片側に第２の配線層８を設けた片面配線板として構成されている他は、第１のプリント配線板と同様の材料及び構成を備えている。また、第２の配線層８の表面には、図示しない接着剤を介して第２のカバー層９が設けられている。

上記第１の絶縁性基材４及び第２の絶縁性基材７として、種々の絶縁性樹脂フィルムを採用することができる。たとえば、ポリイミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂等から形成された樹脂フィルムを採用することができる。上記絶縁性基材４，７の厚みも特に限定されることはない。

上記カバー層６ａ，６ｂ，９を構成する材料も特に限定されることはなく、上記絶縁性基材４，７と同様の材料を採用することができる。また、上記カバー層を、熱硬化型の液状ポリアミド樹脂を所定厚みで塗布し、硬化させることにより形成することもできる。

上記配線層５ａ，５ｂ，８は、上記絶縁性基材４，７の表面に、銅箔等で所定パターンの配線を設けて構成されており、少なくとも一方のプリント配線板には、図示しない電子部品等を搭載できる。

本実施形態では、上記第１のプリント配線板１の縁部において、一方のカバー層６ａが切除されて第１の接続電極部１０が露出させられた第１の接続領域１１が設けられている。本実施形態に係る上記接続領域１１は、端縁に沿う長辺を有する矩形状に形成されているとともに、端縁側の長辺にそって開口するようにカバー層が切り欠かれている。一方、上記接続領域１１の内側の長辺を構成するカバー層６ａの縁部１１ａは、円弧を繋げた波型の凹凸形状に切除されている。

上記第２のプリント配線板２は、帯状の形態を備えており、端部において上記第２のカバー層９が所定幅で切除されて第２の接続電極部１２が露出させられた第２の接続領域１３が形成されている。上記第２のプリント配線板２のカバー層９の縁部１３ａも円弧を繋げた波型の凹凸形状に切除されている。

上記第１の接続電極部１０と上記第２の接続電極部１２とは、同じピッチで形成されており、対向する接続電極部が上記異方導電性接着剤３を介して導通させられる。

上記異方導電性接着剤３は、フィルム状の異方導電性接着剤を、上記第１の接続領域１１及び第２の接続領域１３より若干小さい矩形状に切り出して形成されている。異方導電性接着剤３は、たとえば、熱硬化性エポキシ樹脂を主剤とする接着成分中に、硬化剤を封止したマイクロカプセルと、導電性粒子とを分散配合して構成することができる。上記異方導電性接着剤は、所定温度で加熱及び加圧することにより、上記マイクロカプセルが破壊されて、上記熱硬化性エポキシ樹脂を硬化させるように構成されている。なお、本実施形態では、上記フィルム状の異方導電性接着剤が採用されているが、一方の接続領域の表面に、ペースト状の異方導電性接着剤を所定の厚みで塗着して、上記フィルム状の上記異方導電性接着剤３に代えることもできる。

図２及び図３に示すように、上記異方導電性接着剤３を介して上記第１の接続電極部１０と上記第２の接続電極部１２を対向させるように、上記第１のプリント配線板１と上記第２のプリント配線板２を位置決めして重ね合わせ、加熱しながら両側から挟圧する。これにより、上記異方導電性接着剤３が流動させられて、上記第１の接続領域１１と上記第２の接続領域１３の間に充填され、上記第１のプリント配線板１と上記第２のプリント配線板２とが接着される。また、同時に、図示しない導電性粒子が対向する上記第１の接続電極部１０と上記第２の接続電極部１２間に噛み込まれ、各接続電極部が厚み方向に導通させられる。これにより、図３及び図４に示すように、上記第１のプリント配線板１と上記第２のプリント配線板２とが一体的に接合された配線板接続体１００が形成される。

図１に示すように、本実施形態では、上記第１のカバー層６ａ,９の内側縁部を、円弧を繋げた波型の凹凸状に切り欠くことにより第１の接続電極部１０と第２の接続電極部とを露出させて、略矩形状の第１の接続領域１１と第２の接続領域１３とが形成されている。

上記第１のカバー層６ａ,９の内側縁部を凹凸状に切除することにより、上記第１の接続領域１１の周縁部及び第２の接続領域１３の周縁部の変形能力が高まる。したがって、第１の接続領域１１及び第２の接続領域１３の縁部に応力や変形が集中するのを緩和することが可能となる。これにより、電極あるいは配線にクラックが生じたり、断線が生じるのを防止できる。なお、第１の実施形態では、第１のプリント配線板１と第２のプリント配線板２の双方のカバー層６ａ，９の縁部を凹凸状に切除したが、第２のプリント配線板２のカバー層９の縁部のみを凹凸状に切除することもできる。

図５〜図７に、本願発明の第２の実施形態を示す。この実施形態は、第１のプリント配線板１０１及び第２のプリント配線板１０２のそれぞれの内側部に、矩形状の接続領域１１１，１１３を設けたものである。なお、各プリント配線板を構成する材料は、第１の実施形態と同様であるので説明は省略する。

図５及び図６に示すように、第２の実施形態では、各プリント配線板１０１，１０２の略矩形状の接続領域１１１，１１３の対向する長辺１１１ａ，１１１ｂ，１１３ａ，１１３ｂが円弧を繋げた波型の凹凸状に形成されている。

図６に示すように、上記接続領域１１１，１１３において露出する第１の接続電極部１１０と第２の接続電極部１１２の表面には、酸化を防止する金メッキ１１５，１１６が設けられている。

上記金メッキ１１５，１１６は、応力や変形が集中するとクラックが発生しやすかった。本実施形態では、第１のプリント配線板１０１と第２のプリント配線板１０２の接続領域１１１，１１３の双方の対向する縁部１１１ａ，１１１ｂ，１１３ａ，１１３ｂを、円弧を繋げた凹凸状に形成しているため、上記縁部１１１ａ，１１１ｂ，１１３ａ，１１３ｂに応力や変形が集中することはない。このため、金メッキ１１５，１１６にクラックが生じるのを効果的に防止できる。これにより、信頼性の高い配線板接続体２００を形成することができる。

上述した第１の実施形態及び第２の実施形態では、接続領域の縁部を、円弧を繋げた波型の凹凸状に形成したが、上記凹凸の形態は特に限定されることはない。たとえば、図８に示す第３の実施形態のように、カバー層２０６ａの縁部２１１ａ，２１１ｂ及びカバー層２０９の縁部２０６ａ，２１３ａ，２１３ｂを、Ｖ字を繋げた凹凸状に切除して接続電極部２１０，２１２を露出させることにより、接続領域２１１，２１３を形成することができる。

また、本願発明を構成するプリント配線板の少なくとも一方をフレキシブルプリント配線板から構成すればよく、リジッドプリント配線板を含む配線板接続体において、フレキシブルプリント配線板のみを屈曲させるように構成することができる。上記接続構造を採用することにより、フレキシブルプリント配線板の接続領域周縁部に応力や変形が集中することがないため、屈曲部を有する配線板接続体の信頼性が向上する。

本願発明の範囲は、上述の実施形態に限定されることはない。今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって、制限的なものでないと考えられるべきである。本願発明の範囲は、上述した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

異方導電性接着剤を用いて接続した接続領域近傍において、応力や変形が集中するのを防止して、信頼性の高いプリント配線板の接続構造を提供できる。

１第１のプリント配線板
２第２のプリント配線板
３異方導電性接着剤
６ａカバー層
９カバー層
１０第１の接続電極部
１２第２の接続電極部
１１第１の接続領域
１３第２の接続領域
１００配線板接続体

Claims

２以上のプリント配線板を接続して構成されるプリント配線板の接続構造であって、
カバー層が切除されて第１の接続電極部が露出させられた第１の接続領域を有する第１のプリント配線板と、
カバー層が切除されて第２の接続電極部が露出させられた第２の接続領域を有する第２のプリント配線板とを備え、
上記第１の接続電極部と上記第２の接続電極部とを導通させた状態で、上記第１の接続領域と上記第２の接続領域とが異方導電性接着剤を介して接着されているとともに、
上記第１のプリント配線板と上記第２のプリント配線板の少なくとも一方がフレキシブルプリント配線板であり、このフレキシブルプリント配線板における上記カバー層の縁部が凹凸状に切除されて、上記接続領域が形成されている、プリント配線板の接続構造。
上記フレキシブルプリント配線板が屈曲部を構成する、請求項１に記載の配線板の接続構造。
上記凹凸が、波型形状である、請求項１又は請求項２のいずれか１項に記載のプリント配線板の接続構造。
上記凹凸が、Ｖ字を連続させた形状である、請求項１又は請求項２のいずれか１項に記載のプリント配線板の接続構造。
少なくとも一方の接続領域が矩形状に形成されているとともに、上記矩形の少なくとも長辺側のカバー層の縁部が凹凸状に切除されている、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のプリント配線板の接続構造。
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のプリント配線板の接続構造を備える配線板接続体。
請求項６に記載の配線板接続体を備える電子機器。