JP2012098141A - フレキシブル配線板の曲げ性評価方法及び繰返し曲げ試験装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】雄コネクタを上下に繰り返し手で動かしながら雌コネクタに差込む際のFPCの破断を再現したフレキシブル配線板の曲げ性評価方法の提供を目的とする。
【解決手段】
フレキシブル配線板の試験片の一端側を緩く保持し、かつ該試験片の他端側を厚み方向に隙間を開けつつ保持し、負荷のかからない状態を中心として該厚み方向に両方向に振幅させるフレキシブル配線板の曲げ性評価方法である。
【選択図】図1
【解決手段】
フレキシブル配線板の試験片の一端側を緩く保持し、かつ該試験片の他端側を厚み方向に隙間を開けつつ保持し、負荷のかからない状態を中心として該厚み方向に両方向に振幅させるフレキシブル配線板の曲げ性評価方法である。
【選択図】図1
Description
本発明は、フレキシブル配線板(FPC:Flexible Printed Circuit)の曲げ性評価方法及び繰返し曲げ試験装置に関する。
フレキシブル配線板(FPC)は、樹脂層の片面又は両面に銅箔を積層した銅張積層板(CCL)の銅箔部分に回路を形成したものである。FPCは折り曲げることができるので、機器内の折り畳み部等に配置されて繰り返し曲げの力を受ける。
そこで、このようなFPCの曲げ性評価方法として、FPCの試験片を特定の曲げ半径Rの付いた一対のブロックに固定し、他端をブロックに沿って90度ずつ順逆方向に交互に繰返し曲げを行い、破断までの繰返し回数や最小曲げ半径を評価する方法(180度曲げ試験)と、 片側90度の繰返し曲げを行い破断までの繰返し回数調べる方法(90度曲げ試験)がある。
装置を用いて自動で行うFPCの繰り返し曲げ試験として、IPC(アメリカプリント回路工業会)摺動屈曲試験機を使用した屈曲試験が知られている。この試験は、試験片を一定の変位で繰り返し撓ませて、破断するまでの回数を評価する。
図4は、それぞれ180度曲げ(図4(a))、90度曲げ(図4(b))、屈曲試験(形振りの繰返し曲げ(図4(c))の方法及び装置を示す図である。
そこで、このようなFPCの曲げ性評価方法として、FPCの試験片を特定の曲げ半径Rの付いた一対のブロックに固定し、他端をブロックに沿って90度ずつ順逆方向に交互に繰返し曲げを行い、破断までの繰返し回数や最小曲げ半径を評価する方法(180度曲げ試験)と、 片側90度の繰返し曲げを行い破断までの繰返し回数調べる方法(90度曲げ試験)がある。
装置を用いて自動で行うFPCの繰り返し曲げ試験として、IPC(アメリカプリント回路工業会)摺動屈曲試験機を使用した屈曲試験が知られている。この試験は、試験片を一定の変位で繰り返し撓ませて、破断するまでの回数を評価する。
図4は、それぞれ180度曲げ(図4(a))、90度曲げ(図4(b))、屈曲試験(形振りの繰返し曲げ(図4(c))の方法及び装置を示す図である。
ところで、例えばFPCに雄コネクタを取付け、この雄コネクタを基板の雌コネクタに差し込む場合、基板のスペースが狭いために雄コネクタをスムーズに雌コネクタに差し込めない場合がある。そのため、実際の組み付け作業では、例えば雌コネクタに水平方向に雄コネクタを挿入する際、雄コネクタを手で上下に繰り返し動かしながら雌コネクタに挿入することとなり、この際の上下の繰り返し曲げ(以下、適宜「コネクタの挿入作業時曲げ」という)によってFPCの回路が破断するという問題がある。
しかしながら従来の繰り返し曲げ方法では、このような上下の繰り返し曲げによるFPCの破断を再現することが難しく、精度のよい評価が行えなかった。つまり、コネクタの挿入作業時曲げは変位量が小さいので、変位量が大きい180度曲げ試験又は90度曲げ試験では正確な評価が出来ない。又、180度曲げ試験又は90度曲げ試験のように試料の端を強固に固定する方法では、コネクタを手で挿入する状態(試料の端が緩く固定される)を再現しているとはいえない。通常、雄コネクタが雌コネクタに挿入された際、コンタクト性を高めるため、雌コネクタのうち雄コネクタに接する部分は板ばね状になっている。この状態は、180度曲げ試験又は90度曲げ試験のように試料の端を強固に固定する状態とは大きく異なる。さらに、雄コネクタを手で雌コネクタに挿入する際に上下に繰り返し動かしながら挿入する状態は、負荷のかからない状態から一方向に変位を与える摺動屈曲試験機を使用した屈曲試験では再現できているとは言えない。
すなわち、本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、雄コネクタを上下に繰り返し手で動かしながら雌コネクタに差込む際のFPCの破断を再現したフレキシブル配線板の曲げ性評価方法及び繰返し曲げ試験装置の提供を目的とする。
しかしながら従来の繰り返し曲げ方法では、このような上下の繰り返し曲げによるFPCの破断を再現することが難しく、精度のよい評価が行えなかった。つまり、コネクタの挿入作業時曲げは変位量が小さいので、変位量が大きい180度曲げ試験又は90度曲げ試験では正確な評価が出来ない。又、180度曲げ試験又は90度曲げ試験のように試料の端を強固に固定する方法では、コネクタを手で挿入する状態(試料の端が緩く固定される)を再現しているとはいえない。通常、雄コネクタが雌コネクタに挿入された際、コンタクト性を高めるため、雌コネクタのうち雄コネクタに接する部分は板ばね状になっている。この状態は、180度曲げ試験又は90度曲げ試験のように試料の端を強固に固定する状態とは大きく異なる。さらに、雄コネクタを手で雌コネクタに挿入する際に上下に繰り返し動かしながら挿入する状態は、負荷のかからない状態から一方向に変位を与える摺動屈曲試験機を使用した屈曲試験では再現できているとは言えない。
すなわち、本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、雄コネクタを上下に繰り返し手で動かしながら雌コネクタに差込む際のFPCの破断を再現したフレキシブル配線板の曲げ性評価方法及び繰返し曲げ試験装置の提供を目的とする。
本発明者らは種々検討した結果、フレキシブル配線板の試験片の一端を保持しつつ、他端を振幅させて繰返し曲げを行う際、試験片の一端を緩く保持すると共に、他端を厚み方向に隙間を開けつつ保持し、負荷のかからない状態から両方向(たとえば上下方向)に変位を与えることで、雄コネクタを上下に繰り返し手で動かしながら雌コネクタに差込む際のFPCの破断を再現できることを見出した。
上記の目的を達成するために、本発明のフレキシブル配線板の曲げ性評価方法は、フレキシブル配線板の試験片の一端側を緩く保持し、かつ該試験片の他端側を厚み方向に隙間を開けつつ保持し、負荷のかからない状態を中心として該厚み方向に両方向に振幅させる。
上記の目的を達成するために、本発明のフレキシブル配線板の曲げ性評価方法は、フレキシブル配線板の試験片の一端側を緩く保持し、かつ該試験片の他端側を厚み方向に隙間を開けつつ保持し、負荷のかからない状態を中心として該厚み方向に両方向に振幅させる。
前記試験片の一端側を保持する際の締め付けトルクを、2〜6cN・mとすることが好ましい。
前記試験片の一端側を固定端とし、当該固定端と、前記試験片の他端側の保持部分との曲げ長が5mm以上であることが好ましい。
前記試験片に設けられた配線部の導通の有無により曲げ性の評価を行うことが好ましい。
前記試験片の一端側を固定端とし、当該固定端と、前記試験片の他端側の保持部分との曲げ長が5mm以上であることが好ましい。
前記試験片に設けられた配線部の導通の有無により曲げ性の評価を行うことが好ましい。
本発明の繰返し曲げ試験装置は、ロードセルに接続したコ字の開口縁の上下に互いに対向配置される1対の保持ブレードを有し、試験片の他端側を厚み方向に隙間を開けて前記1対の保持ブレードで保持しつつ、負荷のかからない状態を中心として該厚み方向に前記ロードセルで両方向振幅させる。
本発明によれば、雄コネクタを上下に繰り返し手で動かしながら雌コネクタに差込む際のFPCの破断を再現したフレキシブル配線板の曲げ性を評価することができる。
以下、本発明の実施形態について説明する。図1は、フレキシブル配線板の曲げ性評価方法に用いる繰返し曲げ試験装置100の構成を示す。
図1において、繰返し曲げ試験装置100は、ロードセル11を取り付けて上下方向に変位する引張り試験機10と、フレキシブル配線板の試験片50の一端50a側を緩く保持するバイス(チャック)31、32と、試験片50の他端50b側を厚み方向に隙間を開けつつ保持する保持具20とを備えている。保持具20は、より詳しくはコ字状の本体23と、本体23のコ字の開口部を横にした時にコ字の開口縁の上下に互いに対向配置される1対の保持ブレード21、22と、本体23の上方に取り付けられてロードセル11を装着するロードセル装着部25とを備えている。
又、バイス31、32は試験片50の一端50aを上下から挟むように配置され、ネジ33によってバイス31、32の間隔を調整可能になっている。なお、保持ブレード21、22の幅は試験片50の幅以上になっている。
図1において、繰返し曲げ試験装置100は、ロードセル11を取り付けて上下方向に変位する引張り試験機10と、フレキシブル配線板の試験片50の一端50a側を緩く保持するバイス(チャック)31、32と、試験片50の他端50b側を厚み方向に隙間を開けつつ保持する保持具20とを備えている。保持具20は、より詳しくはコ字状の本体23と、本体23のコ字の開口部を横にした時にコ字の開口縁の上下に互いに対向配置される1対の保持ブレード21、22と、本体23の上方に取り付けられてロードセル11を装着するロードセル装着部25とを備えている。
又、バイス31、32は試験片50の一端50aを上下から挟むように配置され、ネジ33によってバイス31、32の間隔を調整可能になっている。なお、保持ブレード21、22の幅は試験片50の幅以上になっている。
図2に示すように、試験片50は、FPC60に試験用の補強板等を貼付した構造をなしている。FPC60は、銅箔61の下面に接着剤(例えばエポキシ系熱硬化接着剤)62を介してベースフィルム63を積層してなり、銅箔61の上面には雄コネクタの端子部に電気的に接続するためのNi下地Auめっき層61aが形成されている。
そして、FPC60のベースフィルム63の右端部を除く下面には、粘着剤(例えばアクリル系熱硬化接着剤)51を介してポリイミド等からなる第1補強板52が接着されている。さらに、ポリイミド補強板52の右端の下面には、粘着剤(両面テープ)53を介してエポキシ樹脂等からなる第2補強板54が接着されている。一方、FPC60の銅箔61の右端部の上面には、接着剤(例えばエポキシ系熱硬化接着剤)55を介してカバーフィルム56が接着されている。なお、FPC60の右側が試験片50の他端50b側に対応する。
ベースフィルム63及びカバーフィルム56としては、例えばポリイミドが用いられる。又、FPC60、粘着剤51、及びポリイミド補強板52の合計厚みtは、たとえば0.3mm程度である。
そして、FPC60のベースフィルム63の右端部を除く下面には、粘着剤(例えばアクリル系熱硬化接着剤)51を介してポリイミド等からなる第1補強板52が接着されている。さらに、ポリイミド補強板52の右端の下面には、粘着剤(両面テープ)53を介してエポキシ樹脂等からなる第2補強板54が接着されている。一方、FPC60の銅箔61の右端部の上面には、接着剤(例えばエポキシ系熱硬化接着剤)55を介してカバーフィルム56が接着されている。なお、FPC60の右側が試験片50の他端50b側に対応する。
ベースフィルム63及びカバーフィルム56としては、例えばポリイミドが用いられる。又、FPC60、粘着剤51、及びポリイミド補強板52の合計厚みtは、たとえば0.3mm程度である。
次に、図3を参照し、試験片50を用いた曲げ性評価方法について説明する。まず、試験片50の一端50a側をバイス(チャック)31、32で掴んで保持する。このとき、バイス31、32の締付け力が強くなり過ぎると、雄コネクタを手で雌コネクタに挿入する際に上下に繰り返し動かしながら挿入した時に、雌コネクタが雄コネクタを緩く締め付けている状態が再現できず、さらにNi下地Auめっき層61aが凹み、試験片50の他端50b側を振幅させたときに当該凹部が割れの起点になってしまい、正確な評価ができなくなる。そこで、測定においてはバイス31、32の締付け力を適度に緩くすることで再現され、例えば、バイス31、32の締付け力(締め付けトルク)を、2〜6cN・mとすると好ましい。
一方、試験片50の他端50b側においては、第2補強板54より中央側で、かつカバーフィルム56が形成されている位置(図2の位置H参照)で、保持ブレード21、22により他端50bを上下から保持する。このとき、保持ブレード21、22と他端50b表面との間にそれぞれ隙間Gを設けるようにする。
保持ブレード21に加えて保持ブレード22を設けることで上下に繰返し曲げ(振幅)することができ、これにより、雄コネクタを手で雌コネクタに挿入する際に上下に繰り返し動かす動きを再現することができる。これに対して、通常の繰返し曲げ試験機では保持ブレード21のみが設けられ、負荷の掛からない水平状態から下への振幅のみとなり、コネクタ挿入時の上下に繰り返し動かす動きは再現されない。
また、このように、隙間Gを設けることで、他端50b側を上下に繰返し曲げ(振幅)する際、他端50bに張力がかかり難くなり、作業員の手で行われるコネクタの挿入作業時曲げを再現することができる。隙間Gは例えば0.5mm程度とすることができる。
なお、保持ブレード21、22の先端の厚みは薄くなっていてナイフエッジを形成し、試験片50の幅方向に線接触するようになっている。
又、試験片50の一端50a側は雄コネクタが取り付けられる側であり、他端50b側はコネクタの挿入作業時に作業員が手で持つ部分に対応する。又、第2補強板54は、繰返し曲げの際の振幅を増大させてコネクタの挿入作業時曲げをさらに再現するものであるが、省略してもよい。
保持ブレード21に加えて保持ブレード22を設けることで上下に繰返し曲げ(振幅)することができ、これにより、雄コネクタを手で雌コネクタに挿入する際に上下に繰り返し動かす動きを再現することができる。これに対して、通常の繰返し曲げ試験機では保持ブレード21のみが設けられ、負荷の掛からない水平状態から下への振幅のみとなり、コネクタ挿入時の上下に繰り返し動かす動きは再現されない。
また、このように、隙間Gを設けることで、他端50b側を上下に繰返し曲げ(振幅)する際、他端50bに張力がかかり難くなり、作業員の手で行われるコネクタの挿入作業時曲げを再現することができる。隙間Gは例えば0.5mm程度とすることができる。
なお、保持ブレード21、22の先端の厚みは薄くなっていてナイフエッジを形成し、試験片50の幅方向に線接触するようになっている。
又、試験片50の一端50a側は雄コネクタが取り付けられる側であり、他端50b側はコネクタの挿入作業時に作業員が手で持つ部分に対応する。又、第2補強板54は、繰返し曲げの際の振幅を増大させてコネクタの挿入作業時曲げをさらに再現するものであるが、省略してもよい。
なお、試験片50の一端50a側を固定端とし、当該固定端と、試験片50の他端側50bの保持部分(保持ブレード21、22の先端と試験片50との接触部)との曲げ長Lが5mm以上であれば、他端50b側を上下に繰返し曲げすることができ、曲げ性の評価が行える。
又、本体23への保持ブレード21、22の取付け位置を変更可能にすれば、異なる厚みや幅を有する試験片50を試験することができる。さらに、保持ブレード21、22を交換可能としても、同様に異なる厚みや幅を有する試験片50を試験することができる。
又、本体23への保持ブレード21、22の取付け位置を変更可能にすれば、異なる厚みや幅を有する試験片50を試験することができる。さらに、保持ブレード21、22を交換可能としても、同様に異なる厚みや幅を有する試験片50を試験することができる。
このようにして試験片50をバイス31、32及び保持ブレード21、22に保持した後、引張り試験機10に取り付けられたロードセル11を上下方向に変位させることで、試験片50の他端50b側を上下に繰返し曲げする。このとき、ロードセル11に掛かる応力を一定にすると共に、ロードセル11の上下方向の変位速度及び変位量を所定の値に制御するとよい。例えば、ロードセル11の上下方向の変位速度を5mm/分程度とし、変位量(振幅)を2〜2.5mm程度とすることができ、この場合、1つの上又は下への変位が30秒程度かかることになる。
又、試験片50を構成するFPC60の銅箔61に所定の配線部(電気回路)を形成しておき、繰返し曲げ(振幅)試験中に該配線部の導通(電気抵抗)を測定すれば、試験片50の断線(破断)をリアルタイムで検知することができ、このときの断線時のロードセル11の変位量を見積もることで、曲げ性を定量的に評価することができる。なお、通常、2〜3回の振幅で試験片が破断することが多い。
又、試験片50を構成するFPC60の銅箔61に所定の配線部(電気回路)を形成しておき、繰返し曲げ(振幅)試験中に該配線部の導通(電気抵抗)を測定すれば、試験片50の断線(破断)をリアルタイムで検知することができ、このときの断線時のロードセル11の変位量を見積もることで、曲げ性を定量的に評価することができる。なお、通常、2〜3回の振幅で試験片が破断することが多い。
11 ロードセル
21、22 保持ブレード
50 試験片
50a 試験片の一端側
50b 試験片の他端側
60 フレキシブル配線板(FPC)
100 繰返し曲げ試験装置
t 試験片の厚み方向
G 隙間
21、22 保持ブレード
50 試験片
50a 試験片の一端側
50b 試験片の他端側
60 フレキシブル配線板(FPC)
100 繰返し曲げ試験装置
t 試験片の厚み方向
G 隙間
Claims (5)
- フレキシブル配線板の試験片の一端側を緩く保持し、かつ該試験片の他端側を厚み方向に隙間を開けつつ保持し、負荷のかからない状態を中心として該厚み方向に両方向に振幅させるフレキシブル配線板の曲げ性評価方法。
- 前記試験片の一端側を保持する際の締め付けトルクを、2〜6cN・mとする請求項1に記載のフレキシブル配線板の曲げ性評価方法。
- 前記試験片の一端側を固定端とし、当該固定端と、前記試験片の他端側の保持部分との曲げ長が5mm以上である請求項1又は2に記載のフレキシブル配線板の曲げ性評価方法。
- 前記試験片に設けられた配線部の導通の有無により曲げ性の評価を行う請求項1〜3のいずれかに記載のフレキシブル配線板の曲げ性評価方法。
- ロードセルに接続したコ字の開口縁の上下に互いに対向配置される1対の保持ブレードを有し、試験片の他端側を厚み方向に隙間を開けて前記1対の保持ブレードで保持しつつ、負荷のかからない状態を中心として該厚み方向に前記ロードセルで両方向振幅させる繰返し曲げ試験装置。
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