JP4079626B2 - Thin circuit board - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は薄型回路基板に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、電子回路の高機能化、小型化が著しく進展しており、たとえば携帯電話機やコンピュータなどにおいては、限られた空間に数多くの機能を持った回路が形成されるようになってきている。そのために、個々の回路から発生する熱を逃がす工夫や、部品そのものを小型化する工夫が講じられている。
【0003】
図5は、上記したような電子回路を備えた携帯電話機の構成を示す。筐体21にはめ込まれた回路基板22の上に、複数の電子部品23、MPU24、アンテナ25、スピーカ26、マイク27が実装されていて、アンテナ25で受信された信号はMPU24で処理され、電子部品23群を通過する間に電気信号から音声信号に変換され、スピーカ26から音声出力される。また、マイク27で集音された音声信号は電子部品23群を通過してMPU24で処理され、アンテナ25から外部へ放射される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電子機器の更なる小型化が進展する中、従来の回路基板の形状では十分な放熱性能が得られなくなってきている。そのため、例えば上記した携帯電話機の場合、回路基板22を電子部品23群の投影面積以下に小型化することは不可能であり、現状では回路基板22や電子部品23の厚みも大きいため、機器の小型化の妨げとなり、コストの増大につながっている。そこで回路基板22の構成を多層にすることが考えられるが、その場合には部品間の配線長が長くなり、ジッタコントロールが難しくなる。
【0005】
本発明は上記したような問題点に鑑み、電子機器の小型軽量化を実現可能な薄型回路基板を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項1記載の本発明は、フィルム基板の表面に配線とこの配線に結線して実装する部品とを互いに側方に配置してなる、可撓性を具備した薄型回路基板であって、前記配線は、前記フィルム基板の厚みより薄い薄膜配線であり、前記部品は、前記配線の厚みよりも薄い薄膜部品であって、且つ別途フィルム上で形成されたものであることを特徴とするもので、部品や配線を備えた回路基板でありながら自由に変形させて機器の内部へ格納できる。よって、機器を回路基板の投影面積以上の大きさに設計する必要がなく、機器の小型軽量化を実現できる。
また、請求項2記載の本発明は、請求項1記載の薄型回路基板において、前記薄膜部品は、蒸着またはスパッタにより形成されたものであることを特徴とするものである。
また、請求項3記載の本発明は、請求項1または請求項2のいずれかに記載の薄型回路基板において、前記配線と前記部品とを備えた前記フィルム基板を積層し、各層の前記配線どうしを接続する接続部を前記フィルム基板内に厚み方向に沿って配置したことを特徴とするもので、基板内部にも部品を配置する構成であるため、基板表面に実装する部品点数が少なくて済む。したがって、実装に必要な基板表面面積が少なくて済み、その分だけ回路基板を小型化できる。フィルム基板が樹脂フィルムである場合には、樹脂フィルム層に配線や電子部品を埋包できるので、回路基板をさらに薄型化できる。
【0010】
請求項4記載の本発明は、フィルム基板の表面に配線とこの配線に結線して実装する部品とを互いに側方に配置してなる、可撓性を具備した薄型回路基板であって、前記配線は前記フィルム基板の厚みより薄く、前記部品は前記配線の厚みよりも薄く、前記フィルム基板の表面の前記配線間に、基板自身が撓む変形量と電気信号とを変換可能な圧電素子を搭載したことを特徴とするもので、回路基板自身の変形量を電気信号に変換したり、逆に電気信号によって回路基板を変形させることが可能になるため、少ない部品点数で機器を構成することが可能となり、機器の小型軽量化、低コスト化を実現できる。
【0011】
請求項5記載の本発明は、請求項1から請求項4のいずれかに記載の薄型回路基板において、所望の立体形状が付与された部分周辺の任意の箇所がヒートシールされており、シール部分の間が真空状態となっていることを特徴とするもので、機器の筐体の形状に相応する立体形状を持たせておくことにより、筐体内部の所望の位置に配置することが可能になる。したがって、筐体、機器をデザインする際の形状自由度が増し、機器の性能を向上させること、また設計時間、製造時間を短縮することが可能となり、製造コストも抑えることができる。また、その形状を恒久的に固定できるようになる。
【0012】
請求項6記載の本発明は、請求項1から請求項4のいずれかに記載の薄型回路基板の任意の部分を真空吸引により所望の立体形状に変形した後、その変形した部分周辺の任意の箇所に熱を加えてヒートシールし、シール部分の間を真空状態にして、前記立体形状を固定することを特徴とするものである。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
(実施の形態1)
図1は本発明の実施の形態1における薄型回路基板の断面を示す。
【0014】
樹脂フィルムからなるベース1の表面に、ベース1の厚みより薄い配線2が形成され、配線2どうしの間隙に、配線2の厚みより更に薄い薄型部品3が実装されて、可撓性を具備する平板状の薄型回路基板4が構成されている。
【0015】
配線2は、導電率の高い銅が用いられていて、銅膜を形成した後にエッチング処理を行うことにより形成されている。薄型部品3はそれぞれ、電子回路においてコンデンサ、コイル、抵抗、トランスなどの機能を発揮するものであり、導電材料の蒸着またはスパッタを行なうことにより実装されるか、あるいは、別途のフィルム上にデバイスを形成し、これを配線2に対して半田付けすることにより実装されている。
【0016】
つまり、回路基板4を製作する際に、樹脂フィルムという可撓性を有するベース1を用いるとともに、配線2の厚みを、導電率の高い銅を用いることで極力薄くし、その配線2よりさらに薄い薄型部品3を実装することで、基板断面に関する2次モーメントを低くし、回路基板4の全体に屈曲性を持たせて、自由に変形可能としているのである。
【0017】
このことにより、回路基板4は、変形不能な従来の回路基板と同等の大きさであっても、より小さな空隙に収納可能となり、機器の小型軽量化に寄与可能となっている。回路基板4に薄型でない部品(たとえば図4に示したマイク27)を実装した場合も、その実装部分の周囲部分を変形させることで、従来より小さな空隙に格納可能となる。
【0018】
なお、ベース1を構成する樹脂フィルムとしては、たとえばPET、ポリイミド、PPSなどの材料にて、可撓性を有する厚さ5μm〜150μmに形成されたものを使用できる。樹脂フィルムに代えて、アルミ箔などの金属フィルムを使用してもよい。アルミ箔を使用する場合にはエポキシ樹脂などで絶縁層を形成するが、表面に酸化皮膜が形成される場合には樹脂絶縁層は必須ではない。配線2は、上記した銅の他にパラジウム、金、銀などの導電性材料で形成してもよい。(実施の形態2)
図2は本発明の実施の形態2における薄型回路基板の断面を示す。
【0019】
この実施の形態2の薄型回路基板5が上記した実施の形態1の薄型回路基板と異なるのは、ベース1の表面に配線2および薄型部品3を配置したものを1ユニットとして複数段に積層され、上下の層の配線2同士を接続する接続部6がベース1の内部に配置されている点である。この薄型回路基板5が平板状で、かつ可撓性を具備するのは、実施の形態1の薄型回路基板と同様である。
【0020】
この回路基板5では、表面の第1層に配置された薄型部品3から出力された電気信号は配線2,接続部6,配線2を介して第2層の薄型部品3へ伝達され、逆に第2層の薄型部品3から出力された電気信号は配線2,接続部6,配線2を介して第3層の薄型部品3へ伝達される。このようにして層間の電気信号の伝達が最短の配線経路で行われるため、ノイズなどの外乱の影響を受けにくくなり、回路基板5の性能は高いものとなる。
【0021】
また、回路基板5は、内部に薄型部品12を配置する構成であるため、製作に際して表面実装に必要な面積及び部品数を最小限に抑えることが可能であり、一層小型化することが可能である。よって、回路基板5を、変形不能な従来の回路基板を用いる場合よりも、また実施の形態1の薄型回路基板を用いる場合よりも、小さな空隙に収納することが可能である。
(実施の形態3)
図3は本発明の実施の形態3における薄型回路基板の断面を示す。
【0022】
この実施の形態3の薄型回路基板7は上記した実施の形態2の薄型回路基板とほぼ同様の構成を有しているが、凹状の彎曲部8が形成されている点で異なっている。
【0023】
この回路基板7を製作する際には、まず実施の形態2と同様の平板状の回路基板を形成する。次に、この平板状の回路基板の所望の部位を背面側(ベース1側)から真空吸引することにより、所望の形状、たとえば格納しようとする筐体の形状に相応する立体的な形状に変形させる。ここでは凹状に変形させて彎曲部8を形成する。その後に、所望の位置、たとえば矢印Hで示す位置に熱を加えることによりヒートシールし、シール部分の間をほぼ真空状態とする。このことにより、彎曲部8の形状を恒久的に固定できるようになる。
【0024】
このようにして、機器の筐体の内部に効率よく格納される回路基板7を製作できるため、筐体、機器をデザインする際の形状自由度が大きくなり、機器の性能を向上できるとともに、設計時間、製造時間を短縮することが可能となり、製造コストを抑えることも可能となる。
【0025】
なお、この実施の形態3では平板状の回路基板を変形させるために真空吸引法を用いたが、熱プレス法を用いてもよい。また、内部の凹凸を問題にしない場合や湿度の影響がない場合には、ヒートシールを省略してもよい。
(実施の形態4)
図4は本発明の実施の形態4における薄型回路基板の断面を示す。
【0026】
この実施の形態4の薄型回路基板9は上記した実施の形態2の薄型回路基板とほぼ同様の構成を有しているが、回路基板9自体の撓みを検知し電気信号として出力する圧電素子10を備えた点で異なっている。
【0027】
この回路基板9を製作する際には、ベース1上に配線2を形成するとともに、その配線2に接続する圧電素子10を、たとえば配線2間にスパッタすることにより形成する。そして、この圧電素子10が内包されるように、ベース1の表面に配線2および薄型部品3を配置したものを1ユニットとして複数段に積層し、各層の配線2同士を各ベース1の内部の接続部6により接続する。
【0028】
このような回路基板9においては、外部からのエネルギーによってベース1が撓むと、圧電素子10も変形してその変形量が電圧として出力され、配線2を通じて電気信号として伝達される。外部からのエネルギー供給が遮断されると、ベース1の撓みはなくなり、圧電素子10からは電圧は出力されず、電気信号は遮断される。
【0029】
したがって、この機構を音響素子として音声の入出力に使用することによって、たとえばスピーカやマイクフォンを構成することによって、機器の小型軽量化を実現することが可能となる。この機構を振動の発生に使用してバイブレータを構成することも可能である。たとえば、軸の両側に圧電素子を配置し、電圧オンオフに伴って圧電素子が収縮伸張して軸の周りを回転するように構成しておけば、回路基板9の変形量は大きい。
【0030】
なお、上記においては、ベース1の変形量を圧電素子10で検知する例を示したが、変形量を検知できるものであれば、他の素子、たとえばバネ接点を用いてもよい。
【0031】
【発明の効果】
以上のように本発明の回路基板は、フィルム基板の表面に、フィルム基板の厚みより薄い配線と、配線の厚みよりも薄い実装部品とを互いに側方に配置することで薄型化するとともに、回路基板の全体に屈曲性および可撓性を持たせているため、機器の内部へ容易に格納することができ、機器の小型軽量化を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態1における薄型回路基板の断面図
【図2】 本発明の実施の形態2における薄型回路基板の断面図
【図3】 本発明の実施の形態3における薄型回路基板の断面図
【図4】 本発明の実施の形態4における薄型回路基板の断面図
【図5】 従来または本発明の回路基板を使用可能な従来よりある携帯電話の構成図
【符号の説明】
1 ベース(フィルム基板)
2 配線
3 薄型部品
4 薄型回路基板
5 薄型回路基板
6 接続部
7 薄型回路基板
8 彎曲部
9 薄型回路基板
10 圧電素子[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a thin circuit board.
[0002]
[Prior art]
In recent years, electronic circuits have become highly functional and miniaturized, and for example, in mobile phones and computers, circuits having many functions have been formed in a limited space. For this reason, a device for releasing heat generated from each circuit and a device for reducing the size of the component itself are taken.
[0003]
FIG. 5 shows a configuration of a mobile phone provided with the electronic circuit as described above. A plurality of
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, while further downsizing of electronic devices is progressing, sufficient heat dissipation performance cannot be obtained with the shape of a conventional circuit board. Therefore, for example, in the case of the mobile phone described above, it is impossible to downsize the
[0005]
In view of the above-described problems, an object of the present invention is to provide a thin circuit board capable of reducing the size and weight of an electronic device.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention according to
Further, the present invention 請 Motomeko 2 described in thin circuit board according to
According to a third aspect of the present invention, in the thin circuit board according to the first or second aspect , the film substrate including the wiring and the component is laminated, and the wirings of each layer are connected to each other. The connecting portion for connecting the substrate is arranged along the thickness direction in the film substrate. Since the components are also arranged inside the substrate, the number of components to be mounted on the substrate surface can be reduced. . Therefore, the board surface area required for mounting is small, and the circuit board can be downsized accordingly. When the film substrate is a resin film, wiring and electronic components can be embedded in the resin film layer, so that the circuit substrate can be further thinned.
[0010]
The present invention according to claim 4 is a thin circuit board having flexibility, wherein a wiring and a component to be mounted by connecting to the wiring are arranged on the side of the film substrate. The wiring is thinner than the thickness of the film substrate, the component is thinner than the thickness of the wiring, and a piezoelectric element capable of converting an amount of deformation of the substrate itself and an electric signal between the wirings on the surface of the film substrate. Since it is possible to convert the amount of deformation of the circuit board itself into an electrical signal, or on the contrary, the circuit board can be deformed by the electrical signal, the equipment can be configured with a small number of parts. This makes it possible to reduce the size, weight, and cost of the equipment.
[0011]
According to a fifth aspect of the present invention, in the thin circuit board according to any one of the first to fourth aspects, an arbitrary portion around a portion to which a desired three-dimensional shape is imparted is heat-sealed, and a sealed portion It is characterized by the fact that the space is in a vacuum state, and by providing a three-dimensional shape corresponding to the shape of the device housing, it can be placed in a desired position inside the housing Become. Therefore, the degree of freedom of shape when designing the housing and equipment is increased, the performance of the equipment can be improved, the design time and the production time can be shortened, and the production cost can be reduced. Moreover, the shape can be fixed permanently.
[0012]
According to a sixth aspect of the present invention, after an arbitrary portion of the thin circuit board according to any one of the first to fourth aspects is deformed into a desired three-dimensional shape by vacuum suction, an arbitrary portion around the deformed portion is selected. Heat is applied to the portions to heat-seal, and the space between the sealed portions is evacuated to fix the three-dimensional shape.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows a cross section of a thin circuit board according to
[0014]
A
[0015]
The
[0016]
That is, when the circuit board 4 is manufactured, the
[0017]
As a result, even if the circuit board 4 has the same size as a conventional circuit board that cannot be deformed, the circuit board 4 can be stored in a smaller gap, thereby contributing to the reduction in size and weight of the device. Even when a non-thin component (for example, the
[0018]
In addition, as a resin film which comprises the
FIG. 2 shows a cross section of a thin circuit board according to
[0019]
The thin circuit board 5 of the second embodiment is different from the thin circuit board of the first embodiment described above in that the
[0020]
In this circuit board 5, the electrical signal output from the
[0021]
In addition, since the circuit board 5 has a configuration in which the thin parts 12 are arranged, it is possible to minimize the area and the number of parts required for surface mounting during manufacture, and it is possible to further reduce the size. is there. Therefore, it is possible to store the circuit board 5 in a smaller gap than in the case of using a conventional circuit board that cannot be deformed and in the case of using the thin circuit board of the first embodiment.
(Embodiment 3)
FIG. 3 shows a cross section of a thin circuit board according to
[0022]
The
[0023]
When the
[0024]
In this way, since the
[0025]
In the third embodiment, the vacuum suction method is used to deform the flat circuit board, but a hot pressing method may be used. Further, heat sealing may be omitted when the internal irregularities are not a problem or when there is no influence of humidity.
(Embodiment 4)
FIG. 4 shows a cross section of a thin circuit board according to Embodiment 4 of the present invention.
[0026]
The
[0027]
When the
[0028]
In such a
[0029]
Therefore, by using this mechanism as an acoustic element for input / output of sound, for example, by configuring a speaker or a microphone, it is possible to realize a reduction in size and weight of the device. It is also possible to construct a vibrator using this mechanism for generating vibration. For example, if the piezoelectric elements are arranged on both sides of the shaft, and the piezoelectric elements are configured to contract and expand as the voltage is turned on and off and rotate around the shaft, the amount of deformation of the
[0030]
In the above, the example in which the deformation amount of the
[0031]
【The invention's effect】
As described above, the circuit board of the present invention is thinned by arranging the wiring thinner than the thickness of the film board and the mounting parts thinner than the thickness of the wiring board on the side of the film board , and the circuit board. Since the entire substrate is flexible and flexible, it can be easily stored inside the device, and the device can be reduced in size and weight.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a thin circuit board according to
1 Base (film substrate)
2
10 piezoelectric elements
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