JP5344018B2 - 配線板接続体および配線板モジュール - Google Patents

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Description

本発明は、配線板接続体および配線板モジュールに関し、特に、携帯電話機器、デジタルカメラ、ビデオカメラ等の薄型且つ小型の電子機器内において、フレキシブルプリント配線板(FPC)と硬質プリント配線板(PCB)の配線板同士電気接続するものである
近時、電子機器は高機能化されていると共に、薄型化および小型化が促進されている。よって、これらの電子機器内に収容されるフレキシブル配線板(FPC)、フレキシブルフラット配線板(FFC)、硬質プリント配線板(PCB)からなる配線板においては、導体ピッチが1mm以下、更には0.2mm以下と狭ピッチ化され、例えば、PCBからなる配線板に狭ピッチで配線した導体をFPCからなる配線板に狭ピッチで配線した導体と電気接続している。
この種の配線板の導体の電気接続方法としては、従来、主として下記の手法が採用されている。
(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。
特開平8−17259号公報 特開2006−176716号公報
前記(1)のコネクタ接続をした場合、製造作業時における接続ミス等により一旦接続した接続箇所を剥離して接続作業をやり直す場合等においては、簡単に接続箇所を剥離することができ、リペア性に優れている。しかしながら、コネクタは厚みがあるため、スペースを取り、薄型化の要請に答えることはできない。かつ、導体ピッチが0.2mm以下となると、コネクタの金型成形が困難になる等の問題がある。
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。
また、従来の狭ピッチ導体の接続において、電気信頼性を高める点から導体同士の接着強度を高めると共に、隣接する導体間の絶縁部の接着強度も高くされている。
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。
前記のように接着強度が要求されるが、導体同士の接着力が大きすぎると、剥離する必要が生じた時に容易に剥離出来ず、再利用が困難となる程の損傷が発生する。よって、導体同士の接着力は剥離時に損傷が発生しない程度とすることが好ましく、其の際、絶縁部の樹脂同士の接着力で補強する必要があるが、剥離を考慮すると絶縁部の樹脂も加熱等により容易に剥離できるようにすることが好ましい。
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。
本発明は、前記した問題に鑑みてなされたもので、導体同士および絶縁部の樹脂同士が所要の力で接続できると共に、剥離する必要が発生した場合に、導体に損傷を発生させずに剥離できるようにすることを課題としている。
前記課題を解決するため、本発明は、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を提供している。
削除
前記のように、メッキ層は、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
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。
前記導体配線の表面のメッキ層は、表面全面あるいは部分的に設けている。
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。
前記接着用樹脂部は熱可塑性樹脂を主成分として含んでいることが好ましい。
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。
なお、接着用樹脂部の樹脂として熱硬化性樹脂を用いても良い。熱硬化性樹脂は高湿での接着力に優れるため接続信頼性が向上する。熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂を併用すると、特性のバランスが取れてより好ましい。
本発明の接続体とするフレキシブル配線板(FPC)は、その端末位置あるいは中間位置において、一面側に導体を露出させた接続領域を設け、該接続領域の導体に前記メッキ層を設けている。
本発明で接続体とする前記配線板の製造方法は、
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。
さらに、前記配線板
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。
削除
前記第一の配線板と第二の配線板の各導体配線は、対向配置して加圧、加熱で電気接続している。即ち、前記メッキ層の溶融温度あるいは粘性を帯びる温度まで加熱し、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前記メッキ層を介して接着している。
前記のように、第一の配線板はフレキシブル配線板(FPC)で、前記第二の配線板は硬質プリント基板(PCB)からなり、
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。
削除
発明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第一の配線板と、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第二の配線板とを接続した配線板接続体の製造方法として、
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。
さらに、本発明の配線板接続体の第2の製造方法として、
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
前記加熱加圧処理は複数の加熱加圧工程を有し、
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。
さらに、本発明は前記配線板接続体の前記第一の配線板と第二の配線板の少なくともいずれか一方に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を提供している。 前記第一の配線板と第二の配線板の両方に電子部品を実装してもよい。
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。
さらに、本発明は前記配線板モジュールを内蔵している電子機器を提供している。
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。
前述したように、本発明の配線板接続体は、配線板の導体配線の表面にメッキ層を設けて、接続相手側の配線板の導体と前記メッキ層を介して電気接続し、該電気接続をメッキ層を溶融して接続しているため、電気接続信頼性を保持できる。一方、一旦接続した後に剥離する必要が生じた場合、配線板の導体に損傷の発生を防止した状態で剥離することができ、リペア性能を高めることができる。かつ、導体の間の絶縁部を接着用樹脂部で接着して接着力を高めているため、導体同士のリペア性と接着力とを両立できる。
本発明の第1実施形態の配線板接続体を示し、(A)は製造過程の斜視図、(B)は幅方向の断面図、(C)は長さ方向の断面図である。 (A)〜(C)はFPCの製造方法を示す図面である。 (A)〜(D)は配線板接続体の製造方法を示す図面である。 (A)(B)は第1実施形態の第1変形例を示す図面である。 (A)(B)は第1実施形態の第2変形例を示す図面である。 (A)〜(C)は第1実施形態の第3変形例を示す図面である。 (A)〜(D)は本発明の第2実施形態を示す図面である。 第3実施形態のプリント配線板モジュールを示す図面である。 図8の要部拡大図面である。
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
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。
詳細には、FPC20の導体22とPCB30の導体32を、FPC20の導体22の表面に設けたメッキ層24で電気的に接続及び接着すると共に、FPC20の絶縁樹脂フィルム21とPCB30の基板31とを接着用樹脂部25で接着している。
本実施形態のFPC20は、銅箔からなる導体22が0.2mm以下のピッチで形成されており、これら導体22の両面を絶縁樹脂フィルム21が積層されている。該FPC20の端末位置において、一面側の絶縁樹脂フィルム21を積層されておらず導体22を露出させた接続部23を設けている。
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。
一方、FPC20と接続するPCB30は、図1に示すように、硬質のプリント基板31の周縁位置等の所要箇所に接続部33を設けている。該接続部33では基板表面に導体32をFPC20の導体22と同一ピッチで、0.2mm以下の狭ピッチをあけて平行配線している。
次に、前記FPC20とPCB30との接続による配線板接続体10の製造方法について説明する。
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。
前記構成によれば、FPC20の導体22とPCB30の導体32をメッキ層24で接着すると共に、隣接する導体間の絶縁部を接着用樹脂部25で接着しているため、通常時は十分な接着力を有し、電気接続の信頼性を得ることができる。かつ、メッキ層24を溶融して接続するため、加圧力は殆ど必要とせず、接続相手側の配線板への圧縮荷重を低減できる。
一方、FPC20とPCB30を剥離する必要が生じた場合には、接着用樹脂部25を熱可塑性樹脂を主成分とする樹脂により形成しているため、加熱することによりFPC20をPCB30から容易に剥離することができる。かつ、メッキ層24も低融点金属で形成しているため、接着界面を溶融して容易に剥離することができる。
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。
このように、接着用樹脂部25を溶融し、かつ、低融点金属からなるメッキ層24を溶融することで容易に剥離できることにより、剥離時におけるFPC20及びPCB30の損傷、特に導体の損傷を防止でき、FPC20及びPCB30の再利用が可能となる。
図4に、第1実施形態の第1変形例を示す。
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。
図5に、第1実施形態の第2変形例を示す。
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。
前記構成によれば、メッキ層24を導体22の全面に設ける場合と比較して接圧を高めることができる。
なお、図5では、接着用樹脂部の図示を省略している。
図6に、第1実施形態の第3変形例を示す。
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。
図7に、本発明の第2実施形態を示す。
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。
詳細には、図7(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7(B)に示すように、接着用樹脂フィルム26を介在させてFPC20の接続部23とPCB30の接続部33を重ね合わせる。
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。
図8および図9に第3実施形態を示す。
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。
図8中において、30−1はメインPCBであり、該メインPCB30−1の導体配線(図示せず)に複数のFPC20−1〜20−4の一端の導体配線(図示せず)を電気接続部P1〜P4で接続している。また、前記FPC20−1の他端の導体配線をサブPCB30−2の導体配線と電気接続部P5で接続し、前記FPC20−2の他端の導体配線をサブPCB30−3に電気接続部P6で接続している。該サブPCB30−3にはFPC20−5の一端を電気接続部P7で接続し、該FPC20−5の他端をインカメラ55を実装したPCB30−4と電気接続部P8で接続している。
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。
前記メインPCB30−1および30−5の基板42には、その両面に、内蔵メモリ、ベースバンドLSI、電源制御IC、音源IC、RF受信LSI、RF送信LSI、スイッチIC、パワーアンプ等の電子部品53を実装している。
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。
前記電気接続部P1〜P11は、図9に示すFPC20−1とメインPCB30−1との電気接続部P1と同様に、FPC20の接続部23の導体22とPCB30の接続部33の導体32を重ねあわせ、前記したように、加圧、加熱して接続している。
このように、プリント基板モジュール100には、電気接続部はP1〜P11と多数箇所に存在し、これら電気接続部P1〜P11における基板42の面積増大を抑制できると、プリント基板モジュール100の全体がより小型化することができる。
前記第3実施形態は携帯電話に適用した場合であるが、デジタルカメラ、ビデオカメラ、ポータブルオーディオプレーヤー、ポータブルDVDプレーヤー等の携帯用の電子機器に適用した場合においても、小型化を促進することができる。
前記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
10 配線板接続体
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)

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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
  4. 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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