JP5184319B2 - 回路構成体及び回路構成体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、回路構成体及び回路構成体の製造方法に関する。

ケース内に回路構成体を収容してなる電気接続箱として、特許文献１に記載のものが知られている。このものは、ケース内に、ＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）を収容してなる。
特開２００２−７８１５１公報

しかしながら、ＦＰＣの厚みは極めて薄いため、振動等によりＦＰＣが撓み変形することにより、ＦＰＣの電気的な接続信頼性が低下することが懸念される。

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、ＦＰＣの電気的な接続信頼性を向上させた回路構成体及び回路構成体の製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、回路構成体の製造方法であって、表面及び裏面を有する金属板材の表面にＦＰＣを接着するＦＰＣ接着工程と、前記金属板材をエッチングすることにより、互いに離間して配された複数の導電路を形成するエッチング工程と、前記導電路の裏面にプリプレグを積層するプリプレグ積層工程と、前記プリプレグを硬化させるプリプレグ硬化工程と、を実行する。

また、本発明は、回路構成体の製造方法であって、表面及び裏面を有する金属板材の裏面をエッチングすることにより有底溝を形成する第１エッチング工程と、前記金属板材の裏面にプリプレグを積層するプリプレグ積層工程と、前記プリプレグを硬化させるプリプレグ硬化工程と、前記金属板材の表面をエッチングすることにより、互いに離間する複数の導電路を形成する第２エッチング工程と、前記第２エッチング工程により形成された隣り合う導電路同士の隙間に、絶縁性の合成樹脂材を充填する充填工程と、前記金属板材の表面にＦＰＣを接着するＦＰＣ接着工程と、を実行する。

また、本発明は、回路構成体であって、ＦＰＣと、前記ＦＰＣに貼付された複数の導電路と、前記導電路のうち前記ＦＰＣに貼付された面と反対側の面に積層されたプリプレグとを、を備え、前記導電路は、表面及び裏面を有する金属板材の表面及び裏面の一方にＦＰＣ又はプリプレグを貼付した状態で、前記金属板材の表面及び裏面の他方をエッチングすることにより形成される。

本発明によれば、ＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）には導電路が接着されており、この導電路にはプリプレグが積層されて、硬化されている。これにより、ＦＰＣが撓み変形することが抑制されるので、ＦＰＣを用いた回路構成体の電気的な接続信頼性を向上させることができる。

本発明の実施態様としては以下の態様が好ましい。
前記ＦＰＣに窓部を開口させる開口工程と、前記窓部から露出する前記導電路の表面に、前記ＦＰＣの表面と実質的に同じ高さを有する凸部を形成する凸部形成工程と、を実行する。

上記の態様によれば、ＦＰＣの表面と、窓部から露出する導電路とに跨って電子部品を実装する場合において、電子部品のリードに、ＦＰＣの厚さ寸法に対応する段差を設ける加工が不要となる。これにより、電子部品の実装工程を簡略化することができる。

前記凸部形成工程は、前記窓部から露出する前記金属板材の表面にメッキ処理を実行することにより、前記凸部を形成してもよい。

また、前記凸部形成工程は、前記窓部から露出する前記金属板材の表面に、導電ペーストを塗布することにより、前記凸部を形成してもよい。

また、前記凸部形成工程は、前記金属板材のうち前記窓部に対応する部分を、前記金属板材の裏面側から叩き出すことにより、前記凸部を形成してもよい。

前記金属板材として、その厚さ寸法が１００μｍ以上６４０μｍ以下のものを使用してもよい。

金属板材の厚さ寸法が１００μｍ未満であると、導電路の電気抵抗が大きくなるので、比較的に大きな電流を導電路に流すことができなくなるので、好ましくない。一方、金属板材の厚さ寸法が６４０μｍを超えると、エッチング加工時の作業時間が長期化するので好ましくない。

また、本発明は、電気接続箱であって、前記回路構成体と、前記回路構成体を内部に収容するケースと、を備え、前記ケースには開口部が形成されており、前記開口部からは前記回路基板のうち前記プリプレグが露出しており、前記プリプレグは前記ケースを兼ねている。

本発明によれば、通電時に回路構成体から発生した熱は、ケースの開口部から露出するプリプレグからケースの外部に直接に放散される。これにより、電気接続箱の放熱性を向上させることができる。

本発明によれば、ＦＰＣの電気的な接続信頼性を向上させることができる。

＜実施形態１＞
本発明を車両に搭載される電気接続箱１０に適用した実施形態１を図１ないし図６を参照しつつ説明する。電気接続箱１０は、図示しない電源と、ランプ、ホーン等の図示しない車載電装品との間に配設されて、車載電装品のスイッチングを実行する。本実施形態に係る電気接続箱１０は、ケース１１内に回路構成体１２を収容してなる。

ケース１１は合成樹脂製であって、図１における下方に開口する開口部１３を有する。ケース１１内には回路構成体１２が収容されている。回路構成体１２は、ＦＰＣ１４（フレキシブルプリント基板）と、ＦＰＣ１４の裏面（図１における下面）に接着された金属製の複数の導電路１５と、導電路１５の裏面（図１における下面）に積層された後に硬化されたプリプレグ１６と、を備える。ケース１１の開口部１３からは、回路構成体１２のプリプレグ１６が露出しており、ケース１１の一部を兼ねている。

ＦＰＣ１４の表面には、プリント配線技術により基板側導電路１７が形成されている。この基板側導電路１７には、半導体リレー１８等の電子部品が実装されている。半導体リレー１８の側面から突出する第１リード１９は、基板側導電路１７に、例えばリフロー半田付けにより接続される。ＦＰＣ１４の厚さ寸法としては、例えば、０．１ｍｍ〜０．２ｍｍのものを使用できる。

ＦＰＣ１４には、ＦＰＣ１４を貫通する窓部２０が開口して設けられている。窓部２０からは、導電路１５が露出している。導電路１５のうち、窓部２０に対応する位置には、ＦＰＣ１４側に突出する凸部２１が形成されている。この凸部２１は、ＦＰＣ１４の表面と実質的に同じ高さに形成されている。実質的に同じ高さとは、凸部２１とＦＰＣ１４の表面とが同じ高さである場合を含み、且つ、同じ高さでない場合であっても、略同じと認められる程度に近接した高さ寸法を有する場合を含む。なお、凸部２１は、ＦＰＣ１４の表面に形成された基板側導電路１７と実質的に同じ高さに形成されていることが好ましい。

詳細には図示しないが、半導体リレー１８の下面（図１における下面）には、第２リードが形成されている。この第２リードは、ＦＰＣ１４に開口された窓部２０から露出する凸部２１と、例えばリフロー半田付けにより接続される。このように半導体リレー１８は、ＦＰＣ１４の基板側導電路１７と、導電路１５とに、跨って接続されている。

金属製の導電路１５は、後述する金属板材２２をエッチングすることにより形成される。金属板材２２としては、銅、又は銅合金を用いるのが好ましい。導電路１５（金属板材２２）の厚さ寸法は、１００μｍ以上６４０μｍ以下が好ましい。金属板材２２の厚さ寸法が１００μｍ未満であると、導電路１５の電気抵抗が大きくなるので、比較的に大きな電流を導電路１５に流すことができなくなり、好ましくない。一方、金属板材２２の厚さ寸法が６４０μｍを超えると、エッチング加工時の作業時間が長期化するので好ましくない。複数の導電路１５のうち、隣り合う導電路１５同士の間は、プリプレグ１６によって埋められている。プリプレグ１６としては、必要に応じて任意のものを用いることができる。プリプレグ１６に含浸される合成樹脂としては、熱伝導率が１Ｗ／（ｍＫ）以上３Ｗ／（ｍＫ）以下のものが好ましい。プリプレグ１６としては、例えば、ガラス繊維にエポキシ樹脂を含浸させたものを用いることができる。

続いて、本実施形態の製造工程の一例を示す。以下の各工程においては、洗浄工程等、通常の基板製作において実行される前処理工程を施してもよい。まず、ＦＰＣ１４にプリント配線技術により基板側導電路１７を形成する。ついで、ＦＰＣ１４の所定位置に窓部２０を形成する（図２参照）。なお、図２においては基板側導電路１７は省略してある。

図３に示すように、金属板材２２の表面（図３における上面）に、ＦＰＣ１４を接着する。金属板材２２とＦＰＣ１４とは、接着剤によって接着してもよいし、接着シートによって接着してもよい。なお、金属板材２２の表面に公知の黒化処理等の表面処理を施すことにより、金属板材２２と、ＦＰＣ１４との間の接着強度を向上させることができる。

続いて、金属板材２２の裏面をエッチング処理する。まず、ＦＰＣ１４の窓部２０から露出すると導電路１５に、公知のマスキング処理を施す。その後、金属板材２２の裏面のうち導電路１５に対応する位置にマスキング処理を施す。続いて、公知のエッチング処理を実行する。これにより、図４に示すように、複数の導電路１５を形成する。その後、ＦＰＣ１４の窓部２０から露出した導電路１５の表面を洗浄し、マスクを除去する。

続いて、図５に示すように、ＦＰＣ１４の窓部２０から露出する導電路１５の表面に、ＦＰＣ１４の基板側導電路１７と実質的に同じ高さになるまで、凸部２１を形成する。この凸部２１は、ＦＰＣ１４の窓部２０から露出する導電路１５に、公知のメッキ処理を実行することにより形成することができる。凸部２１を構成する金属としては、任意の金属を用いることが可能であり、銅、又は銅合金が好ましい。

また、凸部２１は、ＦＰＣ１４の窓部２０から露出する導電路１５に、金属粉を含む導電ペーストを塗布することによって形成することができる。導電ペーストは、任意の手段により塗布することが可能であって、例えば、スクリーン印刷により塗布することができる。

続いて、図６に示すように、導電路１５（金属板材２２)の裏面（図６における下面）にプリプレグ１６を積層する。このとき、複数のプリプレグ１６を積層することにより、隣り合う導電路１５の隙間を、プリプレグ１６によって埋める。プリプレグ１６を積層する手法としては、公知の手法を用いることができる。まず、半硬化状態のプリプレグ１６シートを導電路１５の裏面に積層する。ついで、所定の条件で熱プレスすることにより、プリプレグ１６を熱硬化させる。なお、導電路１５の裏面に黒化処理を施してもよい。

また、導電路１５の厚さ寸法が２００μｍ以上の場合には、隣り合う導電路１５の隙間をプリプレグの樹脂だけでは十分に充填出来ないおそれがある。この場合には、隣り合う導電路１５の隙間に、あらかじめ絶縁性の合成樹脂を充填した後、プリプレグ１６を導電路１５の裏面に積層し、所定の条件で熱プレスし形成してもよい。

その後、ＦＰＣ１４に半導体リレー１８等を実装し、ケース１１内に収容することにより、電気接続箱１０が完成する。

続いて、本実施形態の作用、効果について説明する。本実施形態によれば、ＦＰＣ１４には導電路１５が接着されており、この導電路１５にはプリプレグ１６が積層されて、硬化されている。これにより、ＦＰＣ１４が撓み変形することが抑制されるので、ＦＰＣ１４を用いた回路構成体１２の電気的な接続信頼性を向上させることができる。

また、本実施形態によれば、ＦＰＣ１４には窓部２０が開口されており、窓部２０から露出する導電路１５には、ＦＰＣ１４側に突出する凸部２１が形成されており、凸部２１はＦＰＣ１４の表面と実質的に同じ高さに形成されている。これにより、ＦＰＣ１４の表面と、窓部２０から露出する導電路１５とに跨って電子部品を実装する場合において、電子部品のリードに、ＦＰＣ１４の厚さ寸法に対応する段差を設ける加工が不要となる。これにより、電子部品の実装工程を簡略化することができる。

また、本実施形態によれば、金属板材２２として、その厚さ寸法が１００μｍ以上６４０μｍ以下のものが使用されている。金属板材２２の厚さ寸法が１００μｍ未満であると、導電路１５の電気抵抗が大きくなるので、比較的に大きな電流を導電路１５に流すことができなくなるので、好ましくない。一方、金属板材２２の厚さ寸法が６４０μｍを超えると、エッチング加工時の作業時間が長期化するので好ましくない。

また、本実施形態によれば、ケース１１には開口部１３が形成されており、開口部１３からは回路基板のうちプリプレグ１６が露出しており、プリプレグ１６はケース１１を兼ねている。これにより、通電時に回路構成体１２からは発生した熱は、ケース１１の開口部１３から露出するプリプレグ１６からケース１１の外部に直接に放散される。これにより、電気接続箱１０の放熱性を向上させることができる。

＜実施形態２＞
次に、本発明の実施形態２を図７ないし図１２を参照しつつ説明する。図１２に示すように、本実施形態に係る回路構成体１２においては、ＦＰＣ１４の窓部２０から露出する導電路１５に形成された凸部２１は、導電路１５の裏面（図１２における下面）から叩き出されることにより形成される。

また、隣り合う導電路１５同士の隙間は、プリプレグ１６と、合成樹脂材２３とによって埋められている。

続いて、本実施形態の製造方法の一例について説明する。まず、図７に示すように、金属板材２２の表面（図７における上面）をマスキング処理すると共に、金属板材２２の裏面（図７における下面）にも所定の位置にマスキング処理を施す。ついで、金属板材２２に第１エッチング処理を実行することにより、金属板材２２の裏面に有底溝２４を形成する。

次に、図８に示すように、金属板材２２にＦＰＣ１４を接着した時に、ＦＰＣ１４の窓部２０に対応する位置において、金属板材２２の裏面（ＦＰＣ１４とは反対側の面）から叩き出し加工をすることにより、金属板材２２の表面側に突出する凸部２１を形成する。

次いで、図９に示すように、金属板材２２の裏面（図９における下面）に、半硬化状態のプリプレグ１６を積層する。このとき、有底溝２４の内部がプリプレグ１６によって埋められるように必要な枚数のプリプレグ１６を積層する。その後、所定の条件で、熱硬化プレスを実行することにより、プリプレグ１６を硬化させる。

その後、図１０に示すように、金属板材２２の表面（図１０における上面）の所定の位置にマスキング処理を施した後、第２エッチング処理を実行することにより、有底溝２４の底部を除去し、互いに離間した複数の導電路１５を形成する。

ついで、図１１に示すように、隣り合う導電路１５同士の隙間に、導電路１５（金属板材２２）の表面（図１１における上面）側から、絶縁性の合成樹脂材２３を充填する。合成樹脂材２３は、公知の手法により充填することが可能であって、例えばスクリーン印刷によって充填できる。

続いて、ＦＰＣ１４の所定の位置に窓部２０を形成する。その後、図１２に示すように、ＦＰＣ１４の窓部２０と、導電路１５（金属板材２２）の凸部２１とを整合させつつ、導電路１５の表面（図１２の上面）に、ＦＰＣ１４を接着する。

上記以外の構成については、実施形態１と略同様なので、同一部材については同一符号を付し、重複する説明を省略する。

＜実施形態３＞
次に、本発明の実施形態３を図１３ないし図１８を参照しつつ説明する。まず、図１３に示すように、金属板材２２の表面（図１３における上面）をマスキング処理すると共に、金属板材２２の裏面（図１３における下面）にも所定の位置にマスキング処理を施す。ついで、金属板材２２に第１エッチング処理を実行することにより、金属板材２２の裏面に有底溝２４を形成する。

次いで、図１４に示すように、金属板材２２の裏面（図１４における下面）に、半硬化状態のプリプレグ１６を積層する。このとき、有底溝２４の内部がプリプレグ１６によって埋められるように所定の枚数のプリプレグ１６を積層する。その後、所定の条件で、熱硬化プレスを実行することにより、プリプレグ１６を硬化させる。

その後、図１５に示すように、金属板材２２の表面（図１０における上面）の所定の位置にマスキング処理を施した後、第２エッチング処理を実行することにより、有底溝２４の底部を除去し、互いに離間した複数の導電路１５を形成する。

ついで、図１６に示すように、隣り合う導電路１５同士の隙間に、導電路１５（金属板材２２）の表面（図１６における上面）側から、絶縁性の合成樹脂材２３を充填する。合成樹脂材２３は、公知の手法により充填することが可能であって、例えばスクリーン印刷によって充填できる。

続いて、ＦＰＣ１４の所定の位置に窓部２０を形成する。その後、図１７に示すように、導電路１５の表面（図１７の上面）に、ＦＰＣ１４を接着する。

その後、図１８に示すように、ＦＰＣ１４の窓部２０に対応する位置において、ＦＰＣ１４の基板側導電路１７と実質的に同じ高さになるまで、凸部２１を形成する。この凸部２１は、ＦＰＣ１４の窓部２０から露出する導電路１５に、公知のメッキ処理を実行することにより形成することができる。凸部２１を構成する金属としては、任意の金属を用いることが可能であり、銅、又は銅合金が好ましい。また、凸部２１は、ＦＰＣ１４の窓部２０から露出する導電路１５に、金属粉を含む導電ペーストを塗布することによって形成することができる。導電ペーストは、任意の手段により塗布することが可能であって、例えば、スクリーン印刷により塗布することができる。

上記以外の構成については、実施形態２と略同様なので、同一部材については同一符号を付し、重複する説明を省略する。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）本実施形態においては、ＦＰＣ１４には窓部２０を形成したが、この窓部２０は省略できる。
（２）本実施形態においては、ケース１１の開口部１３から回路構成体１２のうちプリプレグ１６を露出させる構成としたが、これに限られず、ケース１１に開口部１３を設けず、回路構成体１２が外部に露出しない構成としてもよい。
（３）ＦＰＣ１４に実装される電子部品としては、半導体リレー１８を示したが、これに限れられず、機械式リレー、抵抗、マイコン等、必要に応じて任意の電子部品を実装できる。

本発明の実施形態１に係る回路構成体を用いた電気接続箱を示す断面図 ＦＰＣに窓部を形成する工程を示す断面図 ＦＰＣに金属板材を接着する工程を示す断面図 金属板材にエッチング処理を実行した状態を示す断面図 凸部を形成した状態を示す断面図 プリプレグを積層した状態を示す断面図 実施形態２に係る回路構成体の製造工程のうち、金属板材に第１エッチング処理を実行した状態を示す断面図 凸部を形成した状態を示す断面図 プリプレグを積層した状態を示す断面図 第２エッチング処理を実行した状態を示す断面図 隣り合う導電路間の隙間に合成樹脂材を充填した状態を示す断面図 導電路にＦＰＣを接着した状態を示す断面図 実施形態３に係る回路構成体の製造工程のうち、金属板材に第１エッチング処理を実行した状態を示す断面図 プリプレグを積層した状態を示す断面図 第２エッチング処理を実行した状態を示す断面図 隣り合う導電路間の隙間に合成樹脂材を充填した状態を示す断面図 導電路にＦＰＣを接着した状態を示す断面図 凸部を形成した状態を示す断面図

符号の説明

１０…電気接続箱
１１…ケース
１２…回路構成体
１３…開口部
１４…ＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）
１５…導電路
１６…プリプレグ
２０…窓部
２１…凸部
２２…金属板材
２３…合成樹脂材

Claims (11)

1. 表面及び裏面を有する金属板材の表面にＦＰＣを接着するＦＰＣ接着工程と、前記金属板材をエッチングすることにより、互いに離間して配された複数の導電路を形成するエッチング工程と、前記導電路の裏面にプリプレグを積層するプリプレグ積層工程と、前記プリプレグを硬化させるプリプレグ硬化工程と、を実行する回路構成体の製造方法。
2. 表面及び裏面を有する金属板材の裏面をエッチングすることにより有底溝を形成する第１エッチング工程と、前記金属板材の裏面にプリプレグを積層するプリプレグ積層工程と、前記プリプレグを硬化させるプリプレグ硬化工程と、前記金属板材の表面をエッチングすることにより、互いに離間する複数の導電路を形成する第２エッチング工程と、前記第２エッチング工程により形成された隣り合う導電路同士の隙間に、絶縁性の合成樹脂材を充填する充填工程と、前記金属板材の表面にＦＰＣを接着するＦＰＣ接着工程と、を実行する回路構成体の製造方法。
3. 前記ＦＰＣに窓部を開口させる開口工程と、前記窓部から露出する前記導電路の表面に、前記ＦＰＣの表面と実質的に同じ高さを有する凸部を形成する凸部形成工程と、を実行する請求項１または請求項２に記載の回路構成体の製造方法。
4. 前記凸部形成工程は、前記窓部から露出する前記金属板材の表面にメッキ処理を実行することにより、前記凸部を形成する請求項３に記載の回路構成体の製造方法。
5. 前記凸部形成工程は、前記窓部から露出する前記金属板材の表面に、導電ペーストを塗布することにより、前記凸部を形成する請求項３に記載の回路構成体の製造方法。
6. 前記凸部形成工程は、前記金属板材のうち前記窓部に対応する部分を、前記金属板材の裏面側から叩き出すことにより、前記凸部を形成する請求項３に記載の回路構成体の製造方法。
7. 前記金属板材として、その厚さ寸法が１００μｍ以上６４０μｍ以下のものを使用する請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の回路構成体の製造方法。
8. ＦＰＣと、前記ＦＰＣに貼付された複数の導電路と、前記導電路のうち前記ＦＰＣに貼付された面と反対側の面に積層されたプリプレグとを、を備え、
   前記導電路は、表面及び裏面を有する金属板材の表面及び裏面の一方にＦＰＣ又はプリプレグを貼付した状態で、前記金属板材の表面及び裏面の他方をエッチングすることにより形成された回路構成体。
9. 前記導電路の厚さ寸法は、１００μｍ以上６４０μｍ以下である請求項８に記載の回路構成体。
10. 前記ＦＰＣには窓部が開口されており、前記窓部から露出する前記導電路には、前記ＦＰＣ側に突出する凸部が形成されており、前記凸部は前記ＦＰＣのうち前記導電路と反対側の面と実質的に同じ高さに形成されている請求項８または請求項９に記載の回路構成体。
11. 請求項８ないし請求項１０のいずれか一項に記載の回路構成体と、前記回路構成体を内部に収容するケースと、を備え、
    前記ケースには開口部が形成されており、前記開口部からは前記回路基板のうち前記プリプレグが露出しており、前記プリプレグは前記ケースを兼ねている電気接続箱。

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