JP4907328B2 - プリント配線基板、その製造方法および電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、プリント配線基板、その製造方法およびそれを用いた電子機器に関する。

フレキシブルプリント配線基板は、高い屈曲特性を有するため、電子機器のケース内の可動部分に使用される。以下、フレキシブルプリント配線基板をプリント配線基板と略記する。

近年、電子機器の小型化および薄型化に伴い、その電子機器に搭載されるプリント配線基板の配置スペースも小さくなり、プリント配線基板には非常に高い屈曲特性が要求されている。プリント配線基板の屈曲特性を向上させるためには、プリント配線基板の絶縁体層の厚みを薄くしている（例えば特許文献１参照）。
特開２００１−７４５２号

ところで、スライド式の携帯電話のように移動可能なケース内にプリント配線基板が屈曲状態で配置される場合がある。このような場合、ケースがスライドすることにより、プリント配線基板が屈曲を繰り返すとともに、屈曲部分が移動する。

上記のようにプリント配線基板の絶縁体層の厚みを薄くすると、プリント配線基板の屈曲時の曲率半径が小さくなるので、屈曲部分のばたときまたは不規則な変形が生じる。その結果、配線パターンである導体パターンの抵抗値の上昇または断線が生じる場合がある。

本発明の目的は、電子機器内に屈曲する状態で配置される場合に導体パターンの抵抗値の上昇および断線が防止されたプリント配線基板、その製造方法およびそれを用いた電子機器を提供することである。

（１）第１の発明に係るプリント配線基板は、屈曲状態で使用されるプリント配線基板であって、一面および裏面を有する第１の絶縁体層と、第１の絶縁体層の一面に形成される導体パターンと、導体パターンを覆うように第１の絶縁体層の一面に形成される第２の絶縁体層と、一面および他面を有する可撓性フィルムとを備え、第１の絶縁体層は、屈曲時に第２の絶縁体層よりも内側になるように設けられ、可撓性フィルムは、第１の絶縁体層の裏面と可撓性フィルムの一面との間に５μｍ以上２５μｍ以下の厚みを有する空隙が形成されるように、第１の絶縁体層の裏面に設けられ、可撓性フィルムの他面は、露出しており、屈曲時において最も内側になるものである。

そのプリント配線基板においては、第１および第２の絶縁体層のうち屈曲時に内側になる第１の絶縁体層の裏面に５μｍ以上２５μｍ以下の厚みを有する空隙を介して可撓性フィルムが設けられている。それにより、電子機器内でプリント配線基板が小さな曲率半径で屈曲した場合にプリント配線基板のばたつきおよび不規則な変形が防止される。したがって、プリント配線基板が繰り返し屈曲することによる導体パターンの抵抗値の上昇および断線が防止される。

（２）可撓性フィルムは、第１の絶縁体層の裏面の複数箇所に形成された接着剤層に貼り付けられてもよい。

この場合、屈曲時に内側になる第１の絶縁体層の裏面と可撓性フィルムとの間に空隙が確実に形成される。それにより、プリント配線基板が繰り返し屈曲することによる導体パターンの抵抗値の上昇および断線が確実に防止される。

（３）接着剤層の厚みは５μｍ以上２５μｍ以下であることが好ましい。この場合、プリント配線基板が小さな曲率半径で屈曲することが可能になるとともに、プリント配線基板が繰り返し屈曲することによる導体パターンの抵抗値の上昇および断線が確実に防止される。

（４）可撓性フィルムは樹脂からなってもよい。この場合、安価な材料でプリント配線基板が繰り返し屈曲することによる導体パターンの抵抗値の上昇および断線が防止される。

（５）屈曲時に外側になる第２の絶縁体層の最小の曲率半径が１．０ｍｍ以下であってもよい。

このように屈曲時に外側になる第２の絶縁体層の曲率半径が小さい場合でも、内側の絶縁体層の裏面に空隙を介して可撓性フィルムが設けられていることにより、プリント配線基板が繰り返し屈曲することによる導体パターンの抵抗値の上昇および断線が防止される。

（６）第１の絶縁体層はベース絶縁体層であり、第２の絶縁体層はカバー絶縁体層であってもよい。

この場合、ベース絶縁体層の裏面に空隙を介して可撓性フィルムが設けられていることにより、電子機器内でプリント配線基板が小さな曲率半径で屈曲した場合にプリント配線基板のばたつきおよび不規則な変形が防止される。したがって、プリント配線基板が繰り返し屈曲することによる導体パターンの抵抗値の上昇および断線が防止される。

（７）第２の発明に係るプリント配線基板の製造方法は、屈曲状態で使用されるプリント配線基板の製造方法であって、第１の絶縁体層の一面上に導体パターンを形成する工程と、導体パターンを覆うように第１の絶縁体層の一面上に第２の絶縁体層を形成する工程と、第１の絶縁体層の裏面に可撓性フィルムを設ける工程とを備え、第１の絶縁体層は、屈曲時に第２の絶縁体層よりも内側になるように設けられ、可撓性フィルムを設ける工程において、第１の絶縁体層の裏面と可撓性フィルムの一面との間に５μｍ以上２５μｍ以下の厚みを有する空隙が形成されるとともに可撓性フィルムの他面が露出しかつ屈曲時において最も内側になるように可撓性フィルムが設けられるものである。

そのプリント配線基板の製造方法によれば、第１および第２の絶縁体層のうち屈曲時に内側になる第１の絶縁体層の裏面に５μｍ以上２５μｍ以下の厚みを有する空隙を介して可撓性フィルムが設けられる。それにより、電子機器内でプリント配線基板が小さな曲率半径で屈曲した場合にプリント配線基板のばたつきおよび不規則な変形が防止される。したがって、プリント配線基板が繰り返し屈曲することによる導体パターンの抵抗値の上昇および断線が防止される。

（８）第３の発明に係る電子機器は、ケースと、ケース内に屈曲状態で配置されるプリント配線基板とを備え、プリント配線基板は、一面および裏面を有する第１の絶縁体層と、第１の絶縁体層の一面に形成される導体パターンと、導体パターンを覆うように第１の絶縁体層の一面に形成される第２の絶縁体層と、一面および他面を有する可撓性フィルムとを備え、第１の絶縁体層は、屈曲時に第２の絶縁体層よりも内側になるように設けられ、可撓性フィルムは、第１の絶縁体層の裏面と可撓性フィルムの一面との間に５μｍ以上２５μｍ以下の厚みを有する空隙が形成されるように、第１の絶縁体層の裏面に設けられ、可撓性フィルムの他面は、露出しており、屈曲時において最も内側になるものである。

その電子機器においては、ケース内にプリント配線基板が屈曲状態で配置される。このプリント配線基板の第１および第２の絶縁体層のうち屈曲状態で内側になる第１の絶縁体層の裏面に５μｍ以上２５μｍ以下の厚みを有する空隙を介して可撓性フィルムが設けられている。それにより、電子機器内でプリント配線基板が小さな曲率半径で屈曲した場合にプリント配線基板のばたつきおよび不規則な変形が防止される。したがって、プリント配線基板が繰り返し屈曲することによる導体パターンの抵抗値の上昇および断線が防止される。

本発明によれば、電子機器内でプリント配線基板が小さな曲率半径で屈曲した場合にプリント配線基板のばたつきおよび不規則な変形が防止される。したがって、プリント配線基板が繰り返し屈曲することによる導体パターンの抵抗値の上昇および断線が防止される。

以下、本発明の一実施の形態に係るフレキシブルプリント配線基板について図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明においては、フレシキブルプリント配線基板をプリント配線基板と略記する。

（１）プリント配線基板の製造方法
図１は本発明の一実施の形態に係るプリント配線基板の製造方法を示す工程断面図である。図２は図１（ｄ）におけるＡ−Ａ線断面図である。

まず、図１（ａ）に示すように、ベース絶縁体層１および導体層２の積層構造を有する二層基材１０を用意する。ベース絶縁体層１は、例えばポリイミドフィルムからなり、導体層２は、例えば銅からなる。ベース絶縁体層１の厚みは１０μｍ以上２０μｍ以下であることが好ましく、例えば１２．５μｍである。導体層２の厚みは５μｍ以上２５μｍ以下であることが好ましく、例えば１２μｍである。

次に、図１（ｂ）に示すように、導体層２をエッチングすることにより複数の導体パターン２ａを形成する。各導体パターン２ａの幅は１５μｍ以上２００μｍ以下であり、例えば１００μｍである。導体パターン２ａ間の間隔は１５μｍ以上２００μｍ以下であり、例えば１００μｍである。導体パターン２ａが配線パターンに相当する。

次に、図１（ｃ）に示すように、ベース絶縁体層１上に導体パターン２ａを覆うように接着剤層３を介してカバー絶縁体層４を形成する。接着剤層３としては、例えばブチラール樹脂系を主成分とした接着剤またはエポキシ樹脂系を主成分とした接着剤を用いる。また、カバー絶縁体層４としては、例えばポリイミドフィルムを用いる。接着剤層３の厚みは１０μｍ以上３０μｍ以下であることが好ましく、例えば１５μｍである。カバー絶縁体層４の厚みは２μｍ以上３０μｍ以下であることが好ましく、例えば１２．５μｍである。

その後、図１（ｄ）および図２に示すように、屈曲時に内側となるベース絶縁体層１の裏面の離間する複数の位置に接着剤層５を形成し、可撓性フィルム６を貼り付ける。それにより、ベース絶縁体層１と可撓性フィルム６との間に空隙（エアギャップ）７が形成される。本実施の形態では、可撓性フィルム６をプリント配線基板の屈曲領域におけるベース絶縁体層１の裏面の領域に部分的に設ける。なお、可撓性フィルム６をプリント配線基板のベース絶縁体層１の裏面に全体の領域に形成してもよい。

接着剤層５としては、例えばエポキシ樹脂系を主成分とした接着剤またはブチラール樹脂系を主成分とした接着剤を用いる。接着剤層３の厚みは５μｍ以上２５μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以上２０μｍ以下であることがより好ましく、例えば１５μｍである。可撓性フィルム６としては、例えばポリイミドフィルムを用いる。可撓性フィルム６の厚みは１０μｍ以上３０μｍ以下であることが好ましく、例えば２５μｍである。このようにして、プリント配線基板１００が完成する。

なお、空隙７の厚みは５μｍ以上２５μｍ以下であることが好ましい。この場合、屈曲時のプリント配線基板１００のばたつきおよび不規則な変形を十分に防止することができる。また、空隙７の厚みは１０μｍ以上２０μｍ以下であることがより好ましい。この場合、屈曲時のプリント配線基板１００のばたつきおよび不規則な変形を確実に防止することができる。

（２）プリント配線基板１００の屈曲方法
図３は本実施の形態に係るプリント配線基板１００の屈曲時の状態を示す断面図である。図３に示すように、プリント配線基板１００は、カバー絶縁体層４が外側になりかつベース絶縁体層１が内側になるように屈曲される。それにより、屈曲状態のプリント配線基板１００の内側の裏面に可撓性フィルム６による空隙７が形成されている。

（３）プリント配線基板１００を用いた電子機器
図４は本実施の形態に係るプリント配線基板１００を用いた電子機器の一例を示す断面図である。図４の電子機器５０はスライド式の携帯電話である。

図４（ａ），（ｂ）に示すように、電子機器５０は、上側のケース５１および下側のケース５２を有する。上側のケース５１は下側のケース５２に対してスライド可能に取り付けられている。

上側のケース５１内にはリジッドプリント配線基板５３が配置され、下側のケース５２内にはリジッドプリント配線基板５４が配置されている。上側のケース５１の下面には開口部５５が設けられ、下側のケース５２の上面には開口部５６が設けられている。

本実施の形態に係るプリント配線基板１００は上側のケース５１の内部から上側のケース５１の開口部５５および下側のケース５２の開口部５６を通して下側のケース５２の内部まで延びるように配置されている。プリント配線基板１００の一端部が上側のケース５１内のリジッドプリント配線基板５３に接続され、プリント配線基板１００の他端部が下側のケース５２内のリジッドプリント配線基板５４に接続されている。

図４（ａ）に示すように、上側のケース５１が下側のケース５２上に重なる状態では、プリント配線基板１００が屈曲した状態でプリント配線基板１００の外側の表面が下側のケース５２の上側の内面に接触している。屈曲時のカバー絶縁体層４（図３参照）の最小の曲率半径は例えば１．０ｍｍ以下である。

図４（ｂ）に示すように、上側のケース５１を矢印の方向にスライドした状態では、プリント配線基板１００はほとんど屈曲せず、プリント配線基板１００の外側の表面が下側のケース５２の上側の内面にほとんど接触していない。

電子機器５０の使用時には、上側のケース５１を下側のケース５２に対して繰り返しスライドさせることにより、プリント配線基板１００が繰り返し屈曲するとともにプリント配線基板１００の外側の表面が下側のケース５２の内面に繰り返し接触した状態で屈曲部分が移動する。

本実施の形態に係るプリント配線基板１００は、屈曲時に内側となるベース絶縁体層１の裏面に空隙７を介して可撓性フィルム６が設けられている。それにより、電子機器５０内でプリント配線基板１００が小さな曲率半径で屈曲した場合にプリント配線基板１００のばたつきおよび不規則な変形が防止される。したがって、プリント配線基板１００が繰り返し屈曲することによる導体パターン２ａの抵抗値の上昇および断線が防止される。

（４）他の実施の形態
ベース絶縁体層１の材料は、ポリイミドに限らず、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエーテルニトリルフィルム、ポリエーテルスルフォンフィルム等の他の絶縁材料を用いてもよい。

導体層２および導体パターン２ａの材料は、銅に限らず、銅合金、金、アルミニウム等の他の金属材料を用いてもよい。

カバー絶縁体層４の材料は、ポリイミドに限らず、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエーテルニトリルフィルム、ポリエーテルスルフォンフィルム等の他の絶縁材料を用いてもよい。

導体パターン２ａの形成方法は、サブトラクティブ法に限らず、セミアディティブ法を用いてもよい。この場合、二層基材１０を用いずに、ベース絶縁体層１上にめっきにより導体パターン２ａを形成してもよい。

可撓性フィルム６の材料は、ポリイミドに限らず、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエーテルニトリルフィルム、ポリエーテルスルフォンフィルム等の他の絶縁材料を用いてもよい。

本発明に係るプリント配線基板は、携帯電話に限らず、携帯情報端末、パーソナルコンピュータ等の種々の電子機器に用いることができる。

（５）実施例
（実施例１）
実施例１では、次のように、図１に示した製造方法によりプリント配線基板１００を作製した。

ベース絶縁体層１および導体層２からなる二層基材１０を用意し、導体層２をエッチングすることにより導体パターン２ａを形成した。ベース絶縁体層１は厚み１２．５μｍのポリイミドからなり、導体層２は厚み１２μｍの銅からなる。導体パターン２ａの幅は１００μｍとし、導体パターン２ａ間の間隔も１００μｍとした。

次に、ベース絶縁体層１の表面に導体パターン２ａを覆うようにブチラール樹脂系を主成分とした厚み１５μｍの接着剤層３を介して厚み１２．５μｍのポリイミドフィルムからなるカバー絶縁体層４を形成した。

その後、ベース絶縁体層１の裏面の屈曲領域の両端部にエポキシ樹脂系を主成分とした厚み１５μｍの接着剤層５を形成し、厚み２５μｍのポリイミドフィルムからなる可撓性フィルム６を貼り付けた。

図５は実施例１のプリント配線基板１００を裏面から見た図である。実施例１のプリント配線基板１００の長さＬ１は８０ｍｍであり、幅Ｗ１は１５ｍｍである。また、接着剤層５の縦の長さＬ２および横の長さＷ２はいずれも１０ｍｍである。さらに、可撓性フィルム６の長さＬ３は４０ｍｍであり、幅Ｗ３は１３ｍｍである。この場合、空隙７の厚みは１５μｍであった。

（実施例２）
実施例２では、ベース絶縁体層１の裏面の屈曲領域の両端部にエポキシ樹脂系を主成分とした厚み５μｍの接着剤層５を形成した点を除いて、実施例１と同様にしてプリント配線基板を作製した。この場合、空隙７の厚みは５μｍであった。

（実施例３）
実施例３では、ベース絶縁体層１の裏面の屈曲領域の両端部にエポキシ樹脂系を主成分とした厚み２５μｍの接着剤層５を形成した点を除いて、実施例１と同様にしてプリント配線基板を作製した。この場合、空隙７の厚みは２５μｍであった。

（比較例）
比較例では、ベース絶縁体層１の裏面に接着剤層５および可撓性フィルム６を形成しない点を除いて、実施例１と同様にしてプリント配線基板を作製した。

（評価）
実施例１、実施例２および実施例３のプリント配線基板１００ならびに比較例のプリント配線基板の屈曲試験を図５に示す方法で行った。

図５は屈曲試験の方法を示す模式図である。図５（ａ），（ｂ）に示すように、駆動装置６１により可動部６２が矢印の方向に往復移動可能となっている。駆動装置６１の上方には固定板６３が配置されている。

実施例１のプリント配線基板１００をカバー絶縁体層４が外側になるように屈曲させ、カバー絶縁体層４の表面が固定板６３に接触するように一端部を可動部６２に取り付け、他端部を固定板６３の下面に取り付けた。そして、プリント配線基板１００のカバー絶縁体層４の曲率半径が１ｍｍとなるように可動部６２と固定板６３との間隔を設定した。この状態で、可動部６２を１０回／秒の速度で往復動させることにより、固定板６３の表面に対してプリント配線基板１００の外側の表面を繰り返し接触させながら、プリント配線基板１００の導体パターン２ａの抵抗値を測定した。

実施例２、実施例３および比較例のプリント配線基板についても、同様の方法で屈曲試験を行った。

実施例１のプリント配線基板１００については、２０万回以上の屈曲を行なっても、導体パターン２ａの抵抗値の上昇は認められなかった。また、導体パターン２ａの断線も認められなかった。

実施例２のプリント配線基板についても、２０万回以上の屈曲を行なっても、導体パターンの抵抗値の上昇は認められなかった。また、導体パターンの断線も認められなかった。

実施例３のプリント配線基板についても、２０万回以上の屈曲を行なっても、導体パターンの抵抗値の上昇は認められなかった。また、導体パターンの断線も認められなかった。

比較例のプリント配線基板については、約５万回の屈曲で導体パターンの抵抗値が急激に上昇し、導体パターンが断線した。

これらの結果から、屈曲時に内側となるベース絶縁体層１の裏面に空隙７を介して可撓性フィルム６を形成することにより、プリント配線基板の曲率半径が小さい場合でも、プリント配線基板が繰り返し屈曲することによる導体パターンの抵抗値の上昇および断線が防止されることがわかった。これは、ベース絶縁体層１の裏面に空隙７を介して形成された可撓性フィルム６によりプリント配線基板１００の屈曲部のばたつきおよび不規則な変形が防止されるためであると考えられる。

本発明に係るプリント配線基板は、可動部を有する電子機器等に有効に利用できる。

本発明の一実施の形態に係るプリント配線基板の製造方法を示す工程断面図である。 図１（ｄ）におけるＡ−Ａ線断面図である。 本実施の形態に係るプリント配線基板の屈曲時の状態を示す断面図である。 本実施の形態に係るプリント配線基板を用いた電子機器の一例を示す断面図である。 実施例１のプリント配線基板を裏側から見た図である。 屈曲試験の方法を示す模式図である。

符号の説明

１ ベース絶縁体層
２ 導体層
２ａ 導体パターン
３ 接着剤層
４ カバー絶縁体層
５ 接着剤層
６ 可撓性フィルム
７ 空隙
１００ プリント配線基板
５０ 電子機器
５１，５２ ケース
５３，５４ リジッドプリント配線基板
５５，５６ 開口部
６１ 駆動装置
６２ 可動部
６３ 固定板

Claims (8)

1. 屈曲状態で使用されるプリント配線基板であって、
   一面および裏面を有する第１の絶縁体層と、
   前記第１の絶縁体層の前記一面に形成される導体パターンと、
   前記導体パターンを覆うように前記第１の絶縁体層の前記一面に形成される第２の絶縁体層と、
   一面および他面を有する可撓性フィルムとを備え、
   前記第１の絶縁体層は、屈曲時に前記第２の絶縁体層よりも内側になるように設けられ、
   前記可撓性フィルムは、前記第１の絶縁体層の前記裏面と前記可撓性フィルムの前記一面との間に５μｍ以上２５μｍ以下の厚みを有する空隙が形成されるように、前記第１の絶縁体層の前記裏面に設けられ、
   前記可撓性フィルムの前記他面は、露出しており、前記屈曲時において最も内側になることを特徴とするプリント配線基板。
2. 前記可撓性フィルムは、前記第１の絶縁体層の前記裏面の複数箇所に形成された接着剤層に貼り付けられることを特徴とする請求項１記載のプリント配線基板。
3. 前記接着剤層の厚みは５μｍ以上２５μｍ以下であることを特徴とする請求項２記載のプリント配線基板。
4. 前記可撓性フィルムは樹脂からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のプリント配線基板。
5. 屈曲時に外側になる前記第２の絶縁体層の最小の曲率半径が１．０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のプリント配線基板。
6. 前記第１の絶縁体層はベース絶縁体層であり、前記第２の絶縁体層はカバー絶縁体層であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のプリント配線基板。
7. 屈曲状態で使用されるプリント配線基板の製造方法であって、
   第１の絶縁体層の一面上に導体パターンを形成する工程と、
   前記導体パターンを覆うように前記第１の絶縁体層の前記一面上に第２の絶縁体層を形成する工程と、
   前記第１の絶縁体層の裏面に可撓性フィルムを設ける工程とを備え、
   前記第１の絶縁体層は、屈曲時に前記第２の絶縁体層よりも内側になるように設けられ、
   前記可撓性フィルムを設ける工程において、前記第１の絶縁体層の前記裏面と前記可撓性フィルムの前記一面との間に５μｍ以上２５μｍ以下の厚みを有する空隙が形成されるとともに前記可撓性フィルムの前記他面が露出しかつ前記屈曲時において最も内側になるように前記可撓性フィルムが設けられることを特徴とするプリント配線基板の製造方法。
8. ケースと、
   前記ケース内に屈曲状態で配置されるプリント配線基板とを備え、
   前記プリント配線基板は、
   一面および裏面を有する第１の絶縁体層と、
   前記第１の絶縁体層の前記一面に形成される導体パターンと、
   前記導体パターンを覆うように前記第１の絶縁体層の前記一面に形成される第２の絶縁体層と、
   一面および他面を有する可撓性フィルムとを備え、
   前記第１の絶縁体層は、屈曲時に前記第２の絶縁体層よりも内側になるように設けられ、
   前記可撓性フィルムは、前記第１の絶縁体層の前記裏面と前記可撓性フィルムの前記一面との間に５μｍ以上２５μｍ以下の厚みを有する空隙が形成されるように、前記第１の絶縁体層の前記裏面に設けられ、
   前記可撓性フィルムの前記他面は、露出しており、前記屈曲時において最も内側になることを特徴とする電子機器。

Images