JP3592464B2 - 剛性回路部材 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は所定形状に折り曲げ加工した自己形状保持型の剛性回路部材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電気・電子機器の回路部材には、通常、フレキシブルプリント回路板が使用されているが、剛性の回路板をプレスにより所定形状に折り曲げ加工した自己形状保持型の回路部材が使用されることもある。
例えば、バッテリ−と機器駆動部との間の回路部材には、従来はフレキシブルプリント回路板を用い、該基板の端子部に機器との接点となる金属タブを実装し、、この回路基板に電子部品を実装し、前記の金属タブを機器駆動部に接続していたが、金属タブの実装上、熱的打撃が懸念され信頼性に問題があるので、最近では、金属タブを一体化した導体回路を金属箔の打ち抜き加工により形成し、この導体回路を接着剤層を介し剛性プラスチックフィルムで挾持して成る複合体をプレスで折り曲げ加工した自己形状保持型の回路部材を使用することが試みられている。
この自己形状保持型の回路部材においては、プレス加工に耐え得、安定な自己形状保持性を保証し得るように、強靱な剛性なプラスチックフィルム、弾性率にして４５０ｋｇ/mm 以上のプラスチックフィルムを使用する必要がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
周知の通り、プラスチックフィルムにおいては、フィルム成形加工時の残留応力や再結晶等のために、加熱により収縮性を呈する。
ところで、回路部材は金属箔とプラスチックフィルムとの複合体であり、上記プラスチックフィルムの熱収縮に起因する回路部材の熱収縮率Ｘは、プラスチックフィルムの熱収縮率をζ、同じく弾性率をＥp、同じく厚みをｔp、金属箔の弾性率をＥm、同じく厚みをｔmとすれば、
Ｘ＝ζ／（１＋Ｅmｔm/Ｅpｔp）
で与えられる。
而るに、従来のフレキシブルプリント回路板では、プラスチックフィルムの弾性率Ｅp、厚みｔpが小であるために、回路板全体の熱収縮率は、式 から明らかなように僅小である。
【０００４】
しかしながら、上記の自己形状保持型の回路部材では、プレス加工に耐え得、かつ安定な自己形状保持性を保障し得るように、プラスチックフィルムの材質を高弾性率の硬質とし、かつ厚みｔpも大きくする必要があり、Ｅp、ｔpを小にできないので、上記Ｘが大となって回路部材自体の熱伸縮を無視できなくなり、機器やバッテリ−と回路部材との接続箇所や電子部品搭載接続箇所が熱応力の作用で破断するに至る畏れがある。従って、厳しい熱的使用環境のもとでは信頼性を保証し難い。
【０００５】
本発明の目的は、上記したプレスによる曲げ加工で所定形状に賦型した自己形状保持型の剛性回路部材において、プレス加工性や自己形状保持性を保証しつつ熱的に過酷な使用に対する信頼性をよく保証できる剛性回路部材を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る剛性回路部材は、金属箔製の回路導体を接着剤を介して弾性率４５０ｋｇ/mm^２以上の上下のプラスチックフィルムで挾持した複合体の中間を上下のプラスチックフィルム及び金属箔導体を一体としたままでプレスにより折り曲げ加工してなり、プラスチックフィルムにポリエチレンナフタレ−トフィルムを用いたことを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１の（イ）は本発明に係る剛性回路部材を示し、金属箔製の回路導体を接着剤を介して弾性率４５０ｋｇ /mm ^２ 以上の上下のプラスチックフィルムで挾持した複合体の中間を上下のプラスチックフィルム及び金属箔導体を一体としたままでプレスにより折り曲げ加工により所定の形状としてある。図１の（ロ）は図１の（イ）における点線枠内の拡大図を示している。
図１の（イ）及び図１の（ロ）において、１は所定パタ−ンの金属箔製回路導体であり、両端にタブ１１を一体に有している。２は回路導体１の両面に接着剤３を介して貼着したポリエチレンナフタレ−トフィルムであり、２１は必要に応じて設ける電子部品はんだ付け用の孔を示している。このポリエチレンナフタレ−トフィルム２は、ナフタレン（２，６）ジカルボン酸とエチレングリコ−ルとの重合体のフィルムであり、溶融押出技術で製造でき、弾性率が約５５０ｋｇ/mm^２で剛性であり、かつガラス転移点が約１２０℃で耐熱性にも優れている。
【０００８】
本発明に係る回路部材を製造するには、金属箔を所定の回路パタ−ンに打ち抜く方法、ワイヤ−カットにより所定の回路パタ−ンに中ぐりする方法等で回路導体を形成し、ポリエチレンナフタレ−トフィルムの片面に熱可塑性または熱硬化性の接着剤の溶剤溶液の塗布・乾燥により接着剤層を設け、このポリエチレンナフタレ−トフィルムで接着剤層を内面側にして回路導体を挾み、熱プレスや熱ロ−ル等で貼り合わせ、而るのち、トリミングにより所定の外郭形状に加工し、更に、プレスで所定の形状に折り曲げ加工し、これにて本回路部材の製造を終了する。
この製造例では、貼り合わせを両サイドから同時に行っているが、片サイドづつ別工程で貼り合わせることもできる。
【０００９】
本発明に係る回路部材を製造するには、金属箔の片面に一方のポリエチレンナフタレ−トフィルムを上記接着剤層を介して貼り合わせ、金属箔を化学薬液によるエッチングで所定パタ−ンの回路導体に形成し、而るのち、他方のポリエチレンナフタレ−トフィルムを上記接着剤層を介して貼り合わせ、而るのち、トリミングにより所定の外郭形状に加工し、更に、プレスで所定の形状に折り曲げ加工することもできる。
【００１０】
上記回路導体用の金属箔には、例えば、ニッケル、鉄、ＳＵＳ、リン青銅等の導電性金属またはこれらの合金、或いはこれらの金属をメッキまたは蒸着した金属箔を使用でき、厚みは、ポリエチレンナフタレ−トフィルムとの貼り合わせ上、１０μｍ〜１０００μｍ、好ましくは２０μｍ〜５００μｍとされる。
上記接着剤としては、例えば、エポキシ樹脂、エチレン−アクリレ−ト共重合体、ポリアミド、ポリエステル、ポリビニルブチラ−ル、ポリブタジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、カルボキシ変性アクリロニトリル−ブタジエンゴム、アクリルゴム、シリコ−ンゴムの何れか一種または二種以上を使用できる。
また、これらに反応性促進剤、架橋剤としてフェノ−ル樹脂、イソシアネ−ト樹脂、アミン類、酸無水物、メラミン樹脂、過酸化物、有機金属酸化物、リン酸化合物を適宜選択して添加できる。さらに、難燃剤、耐熱添加剤、熱伝導向上剤、各種カップリング剤を適宜選択して添加できる。
【００１１】
本発明に係る剛性回路部材は電気・電子機器に組み込んで使用される。例えば、バッテリ−と機器駆動部との間の電気回路として使用され、両端子のそれぞれがバッテリ−及び機器駆動部にはんだ付け等により電気的に接続され、電子部品が上記した電子部品はんだ付け用孔において回路導体にはんだ付けされる。
【００１２】
本発明に係る回路部材においては、プラスチックフィルムに強靱なポリエチレンナフタレ−トフィルムを使用しているから、プレスによる折り曲げ加工を、破断や折損なく安全に行うことができる。
また、ポリエチレンナフタレ−トフィルムの剛性が、弾性率でほぼ５５０ｋｇ/mm^２というように高いから、自重に対し折り曲げ形状を安定に保持できる。
更に、厳しい熱的使用環境（使用環境条件の厳しい民生用の電気・電子機器では、８０℃×１０００時間の条件に耐えることが要求される）のもとでも、ポリエチレンナフタレ−トフィルムの熱収縮率ζが分子構造の分子鎖の剛直性等のために極めて小さく、上記の式 で示した回路部材の熱収縮率を僅小にとどめ得るから、上記はんだ付け部での応力の発生をよく抑制でき、厳しい熱的使用環境条件のもとでの同はんだ付け部の信頼性をよく保証できる。
特に、ポリエチレンナフタレ−トフィルムの抜群の強靱性からその厚みを１ｍｉｌ（２５μｍ）の極薄厚としても、プレス加圧に耐え得、式 におけるｔpの減少によっても回路部材の熱収縮率Ｘを低減でき、はんだ付け部の耐熱信頼性を一層に向上でき、しかも、折り曲げ加工の加工精度を高め得る利点がある。
なお、本発明に係る回路部材の折り曲げ形状は、図１に示す形状に限定されるものではなく、使用箇所に応じた適宜の形状にされることは言うまでもない。
なお、金属箔製の回路導体を接着剤を介してプラスックフィルムで挾持したフラットな回路部材において、プラスックフィルムに弾性率４５０kg/mm^２以上、熱膨張係数１５ppm/℃以下、湿度膨張係数１２ppm/%R・H以下、水蒸気透過率１５g/m^２/mil・day以下の要件を充足するプラスックフィルムを使用すれば、熱的応力に起因する曲げをよく防止し得ることを本発明者等は確認しているが、ポリエチレンナフタレ−トはこれらの要件を全て充足し、熱的応力に対してより過酷な条件である折り曲げのもとでも、安定な形状保持性を呈するのである。
【００１３】
【実施例】
〔実施例１〕
厚み１００μｍのニッケル板を金型で所定のパタ−ンにパンチィングして回路導体を得た。
厚み２５μｍのポリエチレンナフタレ−トフィルム（ICI社製、商品名KALADEX）に電子部品はんだ付け用の孔を加工したのち、その片面にポリエステルとイソシアネ−ト類からなる厚み２５μｍの接着剤層を設け、洗浄剤で洗浄した回路導体をこの接着剤付きポリエチレンナフタレ−トフィルムで挾み、熱プレスにより、１６０℃×３０ｋｇ／cm^２×６０分で貼り合わせた。ついで、プレスにより所定形状に折り曲げ加工して剛性回路部材を得た。
折り曲げ形状及び寸法は、図１においてａを５ｍｍ、ｂを５０ｍｍ、ｃを１０ｍｍ、ｄを５０ｍｍ、ｅを５ｍｍとした。
【００１４】
〔比較例１〕
実施例１に対し、ポリエチレンナフタレ−トフィルムに代え厚み２５μｍのポリイミドフィルム（デュポン社製、商品名KAPTON H）を使用し、接着剤としてエポキシ樹脂とアクリロニトリル−ブタジエンゴムとフエノ−ル樹脂とからなる接着剤を使用した以外、実施例１に同じとした。
【００１５】
〔比較例２〕
実施例１に対し、ポリエチレンナフタレ−トフィルムに代え厚み２５μｍのポリエチレンテレフタレ−トフィルム（ICI社製、商品名MELINEX）を使用した以外、実施例１に同じとした。
【００１６】
これらの実施例及び比較例について、８０℃×１０００時間後での熱収縮率を測定したところ、表１の通りであった。
また、折り曲げ加工中での損傷の有無や加工後での形状保持性については表１の通りである。
【００１７】
【表１】

【００１８】
比較例１についての試験結果から明らかな通り、プラスチックフィルムにポリイミドフィルムを用いたものでは、熱収縮率が比較的低く、従って、厳しい熱的使用環境に対しある程度の信頼性は期待できるが、プレス加工時での不良率が高く、形状保持性に劣る。これに対し、比較例２についての試験結果から明らかな通り、プラスチックフィルムにポリエチレンテレフタレ−トフィルムを用いたものでは、プレス加工時での歩留が良好で、形状保持性も良いが、熱収縮率が高く、厳しい熱的使用環境に対する信頼性に欠ける。
これらに対し、実施例１についての試験結果から明らかな通り、本発明に係る回路部品では、プレス加工時での歩留が良好で、形状保持性にも優れ、熱収縮率も低く厳しい熱的使用環境に対し優れた信頼性を保証できる。
【００１９】
【発明の効果】
本発明は、金属箔製の回路導体を接着剤を介してプラスチックフィルムで挾持した複合体をプレスで折り曲げ加工してなる自己形状保持型の回路部材では、プレス加工性や自己形状保持性の面からは高弾性率のプラスチックフィルムの使用が求められ、他方、熱的に過酷な使用に対する信頼性の面からは低い弾性率のプラスチックフィルムの使用が求められるという相反する要求のもとで、ポリエチレンナフタレ−トフィルムの高弾性率と低熱収縮率との特性を利用してプレス加工性と自己形状保持性及び熱的に過酷な使用に対する信頼性を共に充足させ得るものである。
従って、生産性、信頼性ともに優れた自己形状保持型の剛性回路部材を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１の（イ）は本発明に係る剛性回路部材を示す説明図、図１の（ロ）は図１の（イ）における点線枠内の拡大図である。
【符号の説明】
１ 回路導体
２ ポリエチレンナフタレ−トフィルム
３ 接着剤層

Claims (1)

1. 金属箔製の回路導体を接着剤を介して弾性率４５０ｋｇ /mm ^２ 以上の上下のプラスチックフィルムで挾持した複合体の中間を上下のプラスチックフィルム及び金属箔導体を一体としたままでプレスにより折り曲げ加工してなり、プラスチックフィルムにポリエチレンナフタレ−トフィルムを用いたことを特徴とする剛性回路部材。

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