JP2666780B2 - フレキシブルプリント板 - Google Patents

フレキシブルプリント板

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JP2666780B2 JP7188589A JP18858995A JP2666780B2 JP 2666780 B2 JP2666780 B2 JP 2666780B2 JP 7188589 A JP7188589 A JP 7188589A JP 18858995 A JP18858995 A JP 18858995A JP 2666780 B2 JP2666780 B2 JP 2666780B2
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    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/22Secondary treatment of printed circuits
    • H05K3/28Applying non-metallic protective coatings
    • H05K3/281Applying non-metallic protective coatings by means of a preformed insulating foil

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  • Structure Of Printed Boards (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はフレキシブルプリント板
に関し、特に、折曲疲労を受ける条件での使用に適する
ようにしたフレキシブルプリント板に関する。
【0002】
【従来の技術】フレキシブルプリント板は、基本的に可
撓性を有する柔軟なリボン状絶縁性フィルムの表面に、
複数本の細長い金属箔からなるパターンを回路導体とし
て形成してなるものであり、屈曲した電気配線部や、プ
リンター装置の印字ヘッドや磁気ディスク装置の磁気ヘ
ッド等の駆動部への電源供給のために用いられている。
そして、このような駆動部に使用されるフレキシブルプ
リント板においては、駆動部の移動に伴い、数万回から
数百万回以上の屈曲が繰り返され、従って、このような
屈曲により生じる応力、特に金属箔上に生じる応力に耐
えうる設計が重要である。
【0003】そのため従来においては、回路導体となる
金属箔を、圧延焼鈍箔のCu−Sn(但しSn2%以
下)合金等の銅合金としてその耐屈曲性の高いものを選
択したり(特公平2−54675号)、屈曲部の金属箔
のパターンをエッチングにより形成し非屈曲部のパター
ンを印刷で形成して耐屈曲性を高めたもの(実開昭62
−98095号)等種々の提案がされている。
【0004】しかしながらその一方で、従来のフレキシ
ブルプリント板において繰り返し屈曲を行うと、中央付
近の金属箔よりも、フレキシブルプリント板の両端側の
金属箔の方が先に疲労破壊することが実験により明らか
にされており、このような問題は、前記提案された技術
においても現れる現象である。これは、フレキシブルプ
リント板の幅方向の微妙な非対称性により各金属箔には
異なる曲げ応力が生じるためである。
【0005】このような不均一に折曲疲労を受ける条件
に適するフレキシブルプリント板の例が、特開昭59−
11693号公報に示されている。この提案は、リボン
状の柔軟な絶縁性フィルム上に複数本の細長い金属箔を
平行に設けてなるフレキシブルプリント板において、中
央部に設けた金属箔に比して外側に設けた金属箔の厚さ
を薄くする構成としたものである。この結果、金属箔の
場所による応力分布の偏りが均一化され、特定の金属箔
に対する応力集中を防止することができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなフレキシブルプリント板は、図4に示されたよう
に、一端を固定し、金属箔の形成された面を外側として
U字型に湾曲させ、他端を滑らせる様な移動により、屈
曲箇所が順次移動するような形で与えられる曲げを想定
したものであり、フレキシブルプリント板が両面側に、
蝶番のように湾曲される曲げを受けるような場合には適
しておらず、均一な応力分布を得られない。
【0007】すなわち、この従来のフレキシブルプリン
ト板は、その面方向に対して対称に構成していないの
で、図4のように金属箔の形成された面を外側にして曲
げた場合には、金属箔は引張応力を受け、絶縁性フィル
ムは圧縮応力を受けるのに対して、金属箔の形成された
面を内側にして曲げた場合には、逆に、絶縁性フィルム
が引張応力を受け、金属箔が圧縮応力を受けることとな
り、このような使用条件では、金属箔に対する応力の変
化は大きく、提案のように金属箔の厚さを変えても、応
力を均等にすることは困難である。
【0008】また、このフレキシブルプリント板の作成
においては、金属箔の厚さを変えるために、エッチング
などを何回かに分けて行う必要があり、作成の手数が多
くなると共にコストも高くなるという欠点がある。
【0009】さらに、フレキシブルプリント板において
は、特定の金属箔の幅を他の金属箔の幅よりも広くして
大電流に対応したものを混在させる場合があり、前記従
来のフレキシブルプリント板においては、このような金
属箔の幅が異なるものを含む場合の曲げ応力の均一化が
考慮されていなかった。
【0010】本発明は、上記従来の欠点を解消し、異な
る線幅を有する金属箔を混在して備えたフレキシブルプ
リント板を、両面側に曲げを受けるような環境において
使用する場合においても、各金属箔に与えられる曲げ応
力を均一にして耐屈曲寿命を長くすると共に、従来と同
様の制作工程で実現することを目的としている。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明者は、異なる線幅を有する金属箔を混在して備え
たフレキシブルプリント板について、その両面側に曲げ
を生じさせて各金属箔に加わる曲げ応力を測定した結
果、プリント板の中央部の金属箔よりも両側の金属箔の
方が大きな曲げ応力を受けること、及び金属箔の線幅が
狭いものよりも広いものの方が大きな曲げ応力を受ける
ことの法則を見い出した。
【0012】そしてこの結果より、比較的大きな曲げ応
力を受ける線幅の広い金属箔を、比較的大きな曲げ応力
を受けにくい中央寄りに配置するとともに、両端側に最
も狭い幅の金属箔を位置させることによって、線幅の広
い金属箔の耐屈曲寿命を最適化し、全体としてフレキシ
ブルプリント板の寿命を長くすることを可能とするよう
構成した。さらに、金属箔を挟むように絶縁性フィルム
を配置して、金属箔をフレキシブルプリント板の厚み方
向のほぼ中央に位置させることによって、金属箔が受け
る応力を最小限にした。
【0013】すなわち、本発明フレキシブルプリント板
は、可撓性を有する第一の電気絶縁性フィルムと、前記
第一の電気絶縁性フィルム面上に略平行に配置された少
なくとも2種類の線幅に分けられる3本以上の金属箔
と、前記第一の電気絶縁性フィルムの前記金属箔を配置
した側に接着される可撓性を有する第二の電気絶縁性フ
ィルムとからなり、前記3本以上の金属箔のうち、線幅
の広い金属箔を中央寄りに位置させた構成してある。
【0014】本発明は、特に、前記3本以上の金属箔の
列が、両側で対称になるように前記金属箔の線幅を揃え
て配列して構成することが好ましい。さらに実験結果か
ら、金属箔を7本以上備えるフレキシブルプリント板に
おいては、両端側3本の金属箔の受ける曲げ応力が大き
いことが示されており、これよりこれら3本の金属箔の
線幅を中央側の金属箔の線幅と異ならせるよう構成する
ことによって、上記目的を達成することができる。
【0015】
【作用】上記構成においてフレキシブルプリント板に、
その両面側に曲げを生じさせた場合、比較的大きな曲げ
応力を受ける線幅の広い金属箔は、比較的大きな曲げ応
力を受けにくい中央寄りにあるので、両側にあるよりも
耐屈曲寿命が高まり、全体としてのプリント板の寿命が
高まる。しかも金属箔はフレキシブルプリント板の厚み
方向のほぼ中央に位置しているので、金属箔が受ける応
力が最小限になり、この点からも寿命が高まる。また、
金属箔の列を両側で対称になるように金属箔の幅を揃え
て配列したものにおいては、プリント板の幅方向のバラ
ンスが取れて、曲げが比較的均一に行われ、その結果両
側の応力のぶれが小さくなり、耐屈曲寿命を向上させ
る。
【0016】
【実施例】次に、本発明の実施例を説明するが、その前
に、線幅の広い金属箔と狭い金属箔とを交互に配列した
フレキシブルプリント板について行った耐折曲試験機
(MIT試験機)による応力解析の結果について説明す
る。図1は、応力解析を行なったフレキシブルプリント
板の金属箔のパターン構成を示したものであり、(A)
はフレキシブルプリント板の平面図、(B)は(A)の
A−A線における断面図を示している。
【0017】本試験で使用されたフレキシブルプリント
板は、図1(B)で明らかなように、可撓性を有する電
気絶縁性のフィルム(以下、ベースフィルム1)の一面
に、平行に配置された2種類の線幅に分けられる24本
の金属箔2a、2b(各12本ずつ)を交互に配置し、
その上から別の電気絶縁性のフィルム(以下、カバーレ
イフィルム4)を接着剤3によって接着してなるもので
ある。これらの具体的な材料及びその定数は、以下の通
りである。
【0018】すなわち、ベースフィルム1は、厚さ25
μm、抗張力18kg/mm2、伸び率29%、及び引張弾
性率450kg/mm2のポリイミドフィルム、金属箔2
a、2bは、厚さ35μm、抗張力22kg/mm2、伸び
率20%、及び引張弾性率9000kg/mm2の銅箔であ
り、広い幅の金属箔2aの幅W1は400μm、狭い幅
の金属箔2bの幅W2は200μmである。カバーレイ
フィルム4は、厚さ25μm、抗張力24kg/mm2、伸
び率80%、及び引張弾性率300kg/mm2のポリイミ
ドフィルム、接着剤3は、金属箔2とカバーレイフィル
ム4との間の厚さで25μm、抗張力24kg/mm2、伸
び率80%、引張弾性率300kg/mm2である。また、
隣り合う金属箔2a、2b間のピッチは、500μmと
した。
【0019】この条件で、屈曲応力をシミュレーション
してみると、右端部E1、左端部E2及び中央部Cの各金
属箔にかかる曲げ応力は、夫々19.05kg/mm2、1
5.10kg/mm2、11.12kg/mm2であった。次に、
このフレキシブルプリント板をMIT試験機にて繰り返
しの屈曲を複数回行なった結果、1万5000回から4
万回程度で、最右端E1の広い線幅(400μm)の金
属箔2aが最も多く断線し、次いで右端E1から3番目
と5番目の広い線幅の金属箔2aが多く断線した。ま
た、狭い線幅の金属箔2bは、その配置に拘らず、広い
線幅の金属箔2aの断線より先に断線することはほとん
ど無く、フレキシブルプリント板全体の断線とほぼ同時
に断線した。
【0020】この屈曲試験の結果は、前記シミュレーシ
ョンした屈曲応力の結果とほぼ一致し、これらより、フ
レキシブルプリント板の中央部の金属箔よりも、両側の
金属箔の方が大きな曲げ応力を受けること、及び金属箔
の線幅が狭いものよりも広いものの方が大きな曲げ応力
を受けることが見い出された。
【0021】図2は、前記試験結果より導かれた上記法
則に基づいて構成された本発明の一実施例のフレキシブ
ルプリント板を示す図1(B)対応の断面図である。本
実施例において、フレキシブルプリント板は、前記図1
に示した試験例と同様に、可撓性を有する電気絶縁性の
フィルム(ベースフィルム1)の一面に、複数の金属箔
2を平行に配置し、その上から別の電気絶縁性のフィル
ム(カバーレイフィルム4)を接着剤3によって接着し
てなるものである。
【0022】ここで、本実施例では、7本の金属箔2を
平行に配置した例を示しており、これら7本の金属箔2
は、4種類の線幅b1〜b4(ここで、b1<b2<b
3<b4)に分けられ、図に示すように、両端側に最も
狭い幅b1を有する金属箔2を配置し、徐々に内側に行
くにつれて線幅の広いものを対称に配置し、中央に最も
広い線幅b4を有する金属箔2を配置する。この結果、
大きい曲げ応力を受ける広い線幅の金属箔2は、その線
幅が広いものほど、大きい曲げ応力を受けるフレキシブ
ルプリント板の端部側から遠ざけられ、そのためその金
属箔を端部側に配置した場合に比して耐屈曲寿命を延ば
すことができ、延いてはフレキシブルプリント板自体の
耐屈曲寿命を延ばすことができる。
【0023】なお、本実施例において各金属箔2の線幅
b1、b2、b3及びb4は、おおよそb1=200μ
m、b2=240μm、b3=300μm及びb4=4
00μm程度とすることが好ましい。また、その他の金
属箔間のピッチ、各部の材料及びその定数は、前記試験
例と同様である。
【0024】本実施例において、金属箔は、材質及び厚
さが一定なので、線幅が広い方がその電気的抵抗値が低
く、従って一定電圧を加えた場合に大電流を流すことが
可能なので、線幅の広いものはそのような回路導体とし
て使用される。次に、本発明の他の実施例について説明
する。
【0025】図3は試験例と同様に、2種類の線幅(4
00μmと200μm)に分けられる24本の金属箔を
備えたフレキシブルプリント板に、本発明を適用した例
を示している。本実施例では、線幅の広い12本の金属
箔2aをフレキシブルプリント板の中央寄りに配置し、
その両側に線幅の狭い各6本の金属箔2bを、一定のピ
ッチ(500μm)で配置している。その他の条件に関
しては試験例のものと同様である。この実施例の場合
も、線幅の広い金属箔2aは、大きい曲げ応力を受ける
端部から離れて配置されているので、端部側に配置した
場合よりも小さい応力を受けることとなり、その耐屈曲
寿命を延ばすことができる。
【0026】なお、上記屈曲試験においては、フレキシ
ブルプリント板の端部から3本目の金属箔が断線する
と、フレキシブルプリント板全体が切断する結果が多く
得られ、4本目より中央寄りの金属箔の線幅は、フレキ
シブルプリント板の耐屈曲寿命に影響を与えず、したが
って、少なくとも両端側3本の金属箔の線幅を中央側の
金属箔の線幅よりも狭くなるように配置すれば良い。す
なわち、上記第2の実施例において、両端側各3本を線
幅の狭い金属箔2bとし、それより中央寄りには残りの
線幅の狭い6本の金属箔2bと、線幅の広い12本の金
属箔2aを適宜、交互に配置することもできる。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、比較的大
きな曲げ応力を受ける線幅の広い金属箔を、比較的大き
な曲げ応力を受けにくい中央寄りに配置することによっ
て、フレキシブルプリント板がその面方向の両側に曲げ
られるような使用環境において生じる応力に対しても、
線幅の広い金属箔の耐屈曲寿命を最適化し、全体として
フレキシブルプリント板の寿命を長くすると共に、金属
箔を挟むように絶縁性フィルムを配置して、金属箔をフ
レキシブルプリント板の厚み方向のほぼ中央に位置させ
ることによって、金属箔が受ける応力を最小限にして、
耐屈曲寿命を長くすることができる効果がある。
【0028】また、各金属箔は、厚さを一定にすること
ができるので、エッチングを複数回に分けて行うような
必要も無く、制作が容易であると共に、金属箔上に設け
る絶縁性フィルムの接着が均一になり、全体の曲げ応力
分布の偏りを最小限に抑えることができる。
【0029】さらに、幅の異なる金属箔をフレキシブル
プリント板の幅方向に対し対称になるように配置したこ
とによっても、曲げ応力分布の偏りを抑えることができ
る耐屈曲寿命を延ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】応力解析を行なったフレキシブルプリント板の
金属箔のパターン構成を示したものであり、(A)はフ
レキシブルプリント板の平面図、(B)は(A)のA−
A線における断面図である。
【図2】本発明の一実施例のフレキシブルプリント板を
示す図1(B)対応の断面図である。
【図3】本発明の他の実施例のフレキシブルプリント板
を示したものであり、(A)はその平面図、(B)は
(A)のB−B線における断面図である。
【図4】従来例において想定されたフレキシブルプリン
ト板の曲げを示した図である。
【符号の説明】
1 ベースフィルム 2 金属箔 3 接着剤 4 カバーレイフィルム E1、E2 フレキシブルプリント板端部 C フレキシブルプリント板中央部

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 可撓性を有する第一の電気絶縁性フィル
    ムと、 前記第一の電気絶縁性フィルム面上に略平行に配置され
    た少なくとも2種類の線幅に分けられる3本以上の金属
    箔と、 前記第一の電気絶縁性フィルムの前記金属箔を配置した
    側に接着される可撓性を有する第二の電気絶縁性フィル
    ムとからなり、 前記3本以上の金属箔のうち、線幅の広い金属箔を中央
    寄りに位置させるとともに、両端側に最も狭い幅の金属
    箔を位置させたことを特徴とするフレキシブルプリント
    板。
  2. 【請求項2】 前記3本以上の金属箔の列が、両側で対
    称になるように前記金属箔の線幅を揃えて配列したこと
    を特徴とする請求項1記載のフレキシブルプリント板。
  3. 【請求項3】 前記金属箔を7本以上備え、両端側3本
    の金属箔の線幅を中央側の金属箔の線幅と異ならせたこ
    とを特徴とする請求項1又は2記載のフレキシブルプリ
    ント板。
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