JP5344018B2 - 配線板接続体および配線板モジュール - Google Patents
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(1)PCBに実装したコネクタ内の端子にFPCの導体を差し込み接続する。
(2)導体が露出した接続部の導体同士を直接半田接続する(特開平8−17259号公報等)。
(3)導体が露出させた接続部の導体同士を異方導電性接着剤を介して接続する(特開2006−176716号公報等)。
前記(3)の異方導電性接着剤を用いる場合、絶縁樹脂中に導電性粒子を分散したフィルムまたはペーストを用い、加熱・加圧により対向配置する導体同士を接続している。
前記(2)の導体同士を直接半田接続する場合、電気信頼性が高く、且つ接続作業が容易な利点を有するが、狭ピッチの導体同士を直接半田で強固に固着すると共に、通常、隣接する導体間の絶縁部を熱硬化性樹脂で形成して、強固に固着している剥離性が悪い問題がある。よって、接続作業をやり直す場合等において、剥離が容易でなく接続箇所に損傷が生じて、再利用出来なくなる問題がある。
前記(3)の異方導電性接着剤では、導電性粒子には接着力が無く、バインダーである接着性樹脂のみで導体同士、および絶縁樹脂同士を接続する必要があり、接着力の高い樹脂を選択する必要がある。しかし接着力を高めると剥離が容易でなく、再利用が困難となる。
従来提供されている異方導電接着剤等を用いて接着強度を高める場合、高圧、高温でプレスする必要があり、接続されるPCB等の配線板に負荷される圧縮荷重が大となる。
PCBでは電子部品や電気部品は実装してPCBを完成した後に、FPCやFFC等の配線材と接続されるため、これら配線材と接続するPCBの表面側と対向する背面側に部品が実装することは出来ない。部品実装用の治具を使用すれば背面側に部品を実装することは可能であるが、背面側にも高密度で回路および部品が実装される場合、治具を配置できるスペースは殆どなく、部品実装用の治具も細くならざるをえず、接続時にはかなり高い圧力がかかるため、圧縮荷重に耐えることは困難である。その結果、接続部の裏面に部品を実装することは困難となっている。
このように、一旦接続した後の剥離を考慮すると、絶縁部の樹脂同士の接着力も常時は互いに接着し、剥離時には容易に剥離できるように調節する必要がある。
前記第一の接続部の導体配線の表面の全面あるいは部分的に半田、インジウム、スズから選択される低融点金属で形成したメッキ層を備え、
前記第一の接続部の導体配線の表面の前記メッキ層を溶融して前記第二の接続部の導体配線と接着して電気的に接続し、
かつ、前記第一の接続部の隣接する導体配線に挟まれた絶縁部と前記第二の接続部の隣接する導体配線に挟まれた絶縁部を接着用樹脂部を介して接着し、
前記第一、第二の接続部からなる導体配線同士が接着されていると共に、前記導体配線に挟まれた前記絶縁部同士が接着されている前記FPCと前記PCBとの100℃での剥離強度が500g/cm以下である配線板接続体を提供している。
前記メッキ層を低融点金属で形成すると、配線板の導体配線(以下、導体配線を導体と略称する)を他の配線板の導体と接続する時、溶融したメッキ層を介して接続できるため、剥離時に融点温度で加熱すると溶融し、接続する導体同士を損傷を発生させることなく剥離することができる。
このように、本発明の配線板は導体の表面にメッキ層を設け、該メッキ層を介して対向配置した配線板の導体と接着して電気的に接続している。
間隔をあけて配線する導体間の絶縁部に前記接着用樹脂部を設け、該接着用樹脂部を相手側の配線板の導体の間の絶縁樹脂部と接着させて、導体同士の接続を補強している。
このように、導体同士の接着力を調節していることにより、剥離する必要が発生した時に導体に損傷を発生させないようにすることができ、リペア性を高めることができる。
メッキ層を部分的に設ける場合は、例えば、導体の表面に長さ方向あるいは長さ方向と直交する幅方向に線状に設けている。このように、メッキ層を線状に形成すると、相手側の導体と線接触させることができ、全面に設ける面接触よりは、接圧を高めることができる。
該接着用樹脂部は、剥離時に加熱すると溶融し、残存することなく容易に相手側と剥離できるように、熱可塑性樹脂のみ、あるいは熱可塑性樹脂を主成分としている。該熱可塑性樹脂として、例えば、ポリビニルブチラール樹脂等のポリビニルアセタール樹脂、フェノキシ樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリアミド、ポリアセタール、ポリフェニレンスルフィド、ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルスルホン、ウレタン、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン等が挙げられる。例えば、フェノキシ樹脂、ブチラール樹脂、アクリル樹脂等が好適に用いられる。
該接着用樹脂部は、少なくとも隣接する導体間の絶縁部に設けられるが、対向配置する導体との接続作業時に加熱により溶融して、導体表面から除去されるものであれば、導体と絶縁部とが交互に並列する接続領域の全面に設け、接続作業前まで導体およびメッキ層を接着用樹脂部で保護する構成としてもよい。
前記配線板の接続部の導体表面にメッキ層を形成する工程、
絶縁樹脂を塗布して、少なくとも隣接する前記導体間に前記接着用樹脂部を形成する工程を有する。
前記導体の表面にメッキ層を形成する工程では、電解メッキあるいは無電解メッキでメッキ層を形成している。
前記配線板の接続部の導体表面にメッキ層を形成する工程、
前記接続部の表面に接着用樹脂フィルムを載置し、加熱により前記接着用樹脂フィルムを接続部に接着して、前記接着用樹脂部を形成する工程を有するものでもよい。
なお、前記接着用樹脂フィルムは、相手側の導体との加熱、加圧接続時に溶融させて導体間に充填し、相手側の樹脂部と接着してもよい。
前記FPCとPCBとの剥離強度は、PCBに対してFPCを90度屈曲させ、導体の配線方向へと引張して剥離して測定した状態で、100℃で500g/cm以下としている。
この剥離時には、前記接着用樹脂部の樹脂のガラス転移温度以上、または該樹脂の軟化点以上に加熱することが好ましい。あるいは室温で溶剤に浸してもよい。
前記第一の接続部の導体配線の表面にメッキ層を設け、第一の接続部の少なくとも導体配線間に接着用樹脂部を設けた第一の配線板を準備する工程、
第一の配線板の第一の接続部の導体配線と第二の配線板の第二の接続部の導体配線とを対向配置する工程、
前記二枚の第一、第二の配線板を加熱加圧処理する工程
を有し、
前記第一の接続部の導体と第二の接続部の導体配線とを電気接続すると共に、前記接着用樹脂部を介して第一の接続部と第二の接続部のそれぞれ隣接する前記導体配線に挟まれた絶縁部を接着する方法を用いている。
前記第一の接続部の導体配線の表面にメッキ層を設けた第一の配線板を準備する工程、 フィルム状の接着用樹脂を準備する工程、
第一の配線板の第一の接続部と前記第二の配線板の第二の接続部の間に前記フィルム状の接着用樹脂を介在させて、前記第一の接続部の導体配線と前記第二の接続部の導体配線とを対向配置する工程、
前記二枚の第一、第二の配線板を加熱加圧処理する工程、
を有し、
前記第一の接続部の導体配線のメッキ層と第二の接続部の導体配線とを電気接続すると共に、前記フィルム状の接着用樹脂を溶融して前記第一の接続部と第二の接続部のそれぞれ隣接する前記導体配線に挟まれた絶縁部を接着する方法を用いてもよい。
第一の加熱加圧工程により前記接着用樹脂を流動させて前記第一の接続部と第二の接続部の導体に挟まれた絶縁部を接着した後、
第二の加熱加圧工程により前記メッキ層を溶融して、第二の接続部の導体と接着してもよい。
本発明の配線板同士の接続部ではリペア性が良いため、電子部品を実装した後に配線板同士を接続し、該接続が不良であっても再接続できるため、電子部品を実装した配線板を再利用することができる。
前記のように、PCBを含む配線板モジュールとした場合、高密度に部品および回路パターンを形成できるため、PCBの小型化を図れ、配線板モジュール自体も小型化できる。
前記配線板モジュールを内蔵する電子機器としては、例えば、携帯電話機器、デジタルカメラやビデオカメラ等のカメラ、ポータブルオーディオプレーヤー、ポータブルDVDプレーヤ、ポータブルノートパソコン等の小型、軽量且つ薄型で携帯可能な電子機器が挙げられる。
図1乃至図3に、本発明の第1実施形態を示す。
配線板接続体10は、図1に示すように、第一の配線板であるフレキシブル配線板20(以下、FPC20と称す)の接続部23の導体配線22(以下、導体22と略称する)と、第二の配線板である硬質プリント基板30(以下、PCB30)の接続部33の導体配線32(以下、導体32と略称する)を電気接続している。
前記接続部23の露出させた導体22の表面に、半田からなるメッキ層24を電解メッキで設けている。また、隣接する導体22で挟まれた絶縁部、両端の導体22の外側部およびメッキ層24の表面にフェノキシ樹脂(熱可塑性樹脂)を主成分とする樹脂を塗布して接着用樹脂部25を形成している。
まず、図3(A)に示すように、FPC20の接続部23の導体22とPCB30の接続部33の導体32とを対向配置し、図3(B)に示すように、FPC20の接続部23とPCB30の接続部33を重ね合わせる。
次いで、図3(C)に示すように、第一の加熱加圧工程によりメッキ層24の表面に設けられた接着用樹脂部25を、PCB30の導体32に挟まれた絶縁部及び両端の導体32の外側部に流動させる。
次いで、第二の加熱加圧工程によりメッキ層24を溶融して、該メッキ層24をPCB30の導体32と接着すると共に、図3(D)に示すように、FPC20の絶縁樹脂フィルム21とPCB30の基板31とを、隣接する導体間の隙間や両端の導体の外側部に充填された接着用樹脂部25で接着する。
また、接着用樹脂部25が溶融してもFPC20の絶縁樹脂フィルム21は溶融しないため、FPC20をPCB30の表面に対して90度屈折させて、PCB30の導体の配線方向に引っ張って引き剥がすことができる。其の際のFPC20とPCB30との100℃での剥離強度を500g/cm以下とすることができる。
本変形例では、隣接する導体22で挟まれた絶縁部および両端の導体22の外側部にのみフェノキシ樹脂を主成分とする樹脂を塗布して接着用樹脂部25を形成し、メッキ層24の表面には接着用樹脂部25を形成していない。
本変形例では、メッキ層24を導体22の表面全面ではなく、表面に部分的に設けている。
図5(A)では、幅0.1mmの導体22の表面に、導体22の長さ方向に延在する幅0.03mmのメッキ層24を幅方向に間隔をあけて線状に設けている。
また、図5(B)では、導体22の長さ方向に間隔をあけて複数のメッキ層24を設けている。
なお、図5では、接着用樹脂部の図示を省略している。
本変形例では、接着用樹脂部25の形成方法を第1実施形態と相違させており、図6(A)に示すように、FPC20の接続部23の表面にフェノキシ樹脂を主成分とする樹脂からなる接着用樹脂フィルム26を載置し、図6(B)(C)に示すように、加熱により接着用樹脂フィルム26を接続部23に接着して、接着用樹脂部25を形成している。
本実施形態では、FPC20に接着用樹脂部を設けておらず、別体のフェノキシ樹脂を主成分とする樹脂からなる接着用樹脂フィルム26をFPC20の接続部23とPCB30の接続部33の間に介在させて接着し、配線板接続体10を形成している。
次いで、図7(C)に示すように、第一の加熱加圧工程によりFPC20とPCB30の間に介在させた接着用樹脂フィルム26を、FPC20の導体22に挟まれた絶縁部とPCB30の導体32に挟まれた絶縁部および両端の導体22、32の外側部に流動させ、FPC20のメッキ層24とPCB30の導体32に当接させる。
次いで、第二の加熱加圧工程によりメッキ層24を溶融して、該メッキ層24をPCB30の導体32と接着すると共に、図7(D)に示すように、FPC20の絶縁樹脂フィルム21とPCB30の基板31とを、隣接する導体間の隙間や両端の導体の外側部に充填された接着用樹脂部25で接着する。
なお、他の構成及び、接続時における加圧力の低減による相手方配線板への圧縮荷重の低減や剥離時の作用効果を含め、第1実施形態と同様のため、同一の符号を付して説明を省略する。
第3実施形態は、前記第1実施形態と同様に、接続部の導体同士を前記図3に示す方法で接続したFPC20とPCB30を備え、PCB30に電子部品53を実装したプリント配線板モジュール100からなり、携帯電話機器に内蔵している。
前記FPC20−3の他端はメインディスプレイ56と電気接続部P9で接続し、FPC20−4の他端はサブディスプレイ57と電気接続部P10で接続している。
さらに、メインPCB30−1にコネクタ接続した配線60をPCB30−5にコネクタ接続し、該PCB30−5にも電気接続部P11を介してFFC20−6と接続し、該FFC20−6をPCB30−6と接続している。図中、59はアウトカメラである。
また、サブPCP40−2、40−3の基板にも所要の電子部品53を実装している。
20(20−1〜20−6) フレキシブル配線板(FPC)
22 導体
23 接続部
24 メッキ層
25 接着用樹脂部
26 接着用樹脂フィルム
30(30−1〜30−5) 硬質プリント基板(PCB)
32 導体
33 接続部
53 電子部品
100 プリント配線板モジュール
Claims (4)
- 間隔をあけて設けた複数の導体配線を第一の接続部とするFPCと、間隔をあけて設けた複数の導体配線を第二の接続部とするPCBとの接続体であって、
前記第一の接続部の導体配線の表面の全面あるいは部分的に半田、インジウム、スズから選択される低融点金属で形成したメッキ層を備え、
前記第一の接続部の導体配線の表面の前記メッキ層を溶融して前記第二の接続部の導体配線と接着して電気的に接続し、
かつ、前記第一の接続部の隣接する導体配線に挟まれた絶縁部と前記第二の接続部の隣接する導体配線に挟まれた絶縁部を接着用樹脂部を介して接着し、
前記第一、第二の接続部からなる導体配線同士が接着されていると共に、前記導体配線に挟まれた前記絶縁部同士が接着されている前記FPCと前記PCBとの100℃での剥離強度が500g/cm以下である配線板接続体。 - 前記接着用樹脂部は熱可塑性樹脂を主成分とする請求項1に記載の配線板接続体。
- 請求項1または請求項2に記載の配線板接続体の前記FPCとPCBの少なくともいずれか一方に電子部品が実装されていることを特徴とする配線板モジュール。
- 請求項3に記載の配線板モジュールを内蔵している電子機器。
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