JP5882132B2 - フレキシブル回路基板及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、フレキシブル回路基板及びその製造方法に関する。

フレキシブル回路基板において、電気接続部の高さが周囲の電気絶縁層よりも低いため、接続の信頼性が低くなるという問題がある。そこで、可撓性の基板本体の裏面側に接点状の突起部を有する補強板を接合することで、接続部を隆起せしめて所定の高さを確保するようにした技術が知られている（特許文献１）。また、導電パターンの端子部の表面に銅箔を貼り付けて、コネクタとの接触部の強度を高めるようにした技術も知られている（特許文献２）。

特開平６−９７６０８号公報 特開平１０−１１７０５７号公報

上記従来技術は、いずれも基板の片面に電気接続部を形成するものであり、基板の両面に電気接続部を形成するものではなく、基板両面の同一の箇所に電気接続部を形成するものでもない。従って、上記従来技術は、同一箇所に電気接続部を有するフレキシブル回路基板に適用することはできない。

このため、従来技術では、基板両面の同一箇所に電気接続部を有するフレキシブル回路基板を効率的に製造できない。さらに、従来技術では、接続信頼性を得るための十分な高さを有する電気接続部を、基板両面の同一箇所に効率的に形成するのは難しい。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたもので、基板本体を挟んで対向する電気接続部を所定の位置で容易に形成することができるようにしたフレキシブル回路基板及びその製造方法を提供することにある。本発明の他の目的は、電気絶縁層以上の高さを有する電気接続部を基板両面の所定の位置で効率的に形成でき、接続の信頼性を向上することのできるフレキシブル回路基板及びその製造方法を提供することにある。

本発明の一つの観点に係るフレキシブル回路基板は、所定の位置で一方の面が凹み他方の面が突出する基板本体と、所定の位置で一方の面に設けられる一方の電気接続部と、一方の電気接続部と基板本体を挟んで対向するようにして、所定の位置で他方の面に設けられる他方の電気接続部と、一方の電気接続部に設けられる取付面と対向する接続面が一方の面よりも突出するようにして、一方の電気接続部に設けられる導電性部材と、を備えている。

基板本体の一方の面には、一方の電気接続部を除く所定の領域を覆うようにして、一方の電気絶縁層を設け、基板本体の他方の面には、他方の電気接続部を除く他の所定の領域を覆うようにして、他方の電気絶縁層を設けることができる。この場合、一方の電気接続部に導通して設けられる導電性部材の接続面は、一方の電気絶縁層以上の高さを有し、他方の電気接続部は、他方の電気絶縁層以上の高さを有する、ように設定すればよい。

一方の面には一方の電気接続部及び一方の電気絶縁層が形成され、他方の面には他方の電気接続部及び他方の電気絶縁層が形成された、平板状の基板本体の一方の面において、所定の位置に導電性部材を取付ける第１工程と、所定の位置で他方の電気接続部が他方の電気絶縁層以上の高さとなるように突出すると共に、導電性部材の接続面が一方の電気絶縁層以上の高さとなるように、導電性部材を他方の面に向けて押圧する第２工程と、
を実行することで、フレキシブル回路基板を製造してもよい。

第１工程と第２工程の間で、導電性部材と一方の電気接続部とが導通可能に固着されるまで待機する第３工程を実行することもできる。

導電性部材の取付面の外周側と一方の電気接続部との間には、所定の隙間が形成されてもよい。

導電性部材の接続面は、他の電気回路に繰り返し接触する接続端子でもよい。

他方の電気接続部は、他の電気回路に繰り返し接触する接続端子でもよい。

本実施形態に係るフレキシブル回路基板の接続構造を示す断面図。 平板状のフレキシブル回路基板に接点端子となる金属板を貼り付けた状態を示す断面図。 上下に電気接点を有するコネクタに、本実施形態に係るフレキシブル回路基板を挿入して取り付けた状態を示す断面図。 上下に電気回路が形成された電子機器本体に、本実施形態に係るフレキシブル回路基板を挿入して取り付けた状態を示す断面図。 フレキシブル回路基板の製造方法を示す説明図。 フレキシブル回路基板の他の製造方法を示す説明図。 フレキシブル回路基板のさらに他の製造方法を示す説明図。 金属板の突出量を大きく設定した場合の断面図。 比較例としてのフレキシブル回路基板の断面図。

本実施形態では、以下に詳述する通り、一方の電気接点端子（１３Ａ）と他方の電気接点端子（１３Ｂ）とが基板本体（１２）の両面の同一箇所に形成されるフレキシブル回路基板（１０）において、一方の電気接点端子の側にのみ金属板（１５）を導電性接着剤（１６）を用いて貼り付ける。そして、金属板（１５）を反対側に押し込むことにより、他方の電気接点（１３Ｂ）を他方の電気絶縁層１４Ｂ以上の高さ（ＨＢ）となるように隆起させ、かつ、金属板１５の接続面（１５Ａ）を一方の電気絶縁層（１４Ａ）以上の高さ（ＨＡ）となるようにする。以下、本実施形態を詳細に説明する。

図１は、フレキシブル回路基板１０の接続構造を拡大して示す断面図である。フレキシブル回路基板１０は、例えば、「基板本体」としてのベースフィルム１２と、「電気接続部」としての電気接点端子部１３Ａ、１３Ｂと、「電気絶縁層」としてのカバーレイフィルム１４Ａ、１４Ｂと、「導電性部材」としての金属板１５を備える。

ベースフィルム１２は、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレン・テレフタレート）、ポリイミドなどの樹脂材料から、所定の厚みを有するシート状に形成されている。ベースフィルム１２の所定の位置には、その一方の面（図中の上側の面）に「一方の電気接続部」としての電気接点端子部１３Ａが、銅箔などの導電性材料をエッチング等することで形成されている。また、ベースフィルム１２の所定の位置の他方の面（図中の下側の面）には、「他方の電気接続部」としての電気接点端子部１３Ｂが形成されている。従って、一方の電気接点端子部１３Ａと他方の電気接点端子部１３Ｂとは、ベースフィルム１２を挟んで対向するように、所定の位置に形成されている。各電気接点端子部１３Ａ、１３Ｂの表面には、図示せぬメッキ層がそれぞれ形成される。

ベースフィルム１２は、電気接点端子部１３Ａ、１３Ｂが形成された所定の位置において、一方の電気接点端子部１３Ａの形成された面が図中下側に向けて凹んでおり、他方の電気接点端子部１３Ｂの形成された面が図中下側に突出している。このように各電気接点端子部１３Ａ、１３Ｂの形成された箇所が湾曲する理由は、後述する。

ベースフィルム１２の一方の面には、一方の電気接点端子部１３Ａを除く所定の領域を覆うようにして、「一方の電気絶縁層」としてのカバーレイフィルム１４Ａが設けられている。ベースフィルム１２の他方の面にも、他方の電気接点端子部１３Ｂを除く他の所定の領域を覆うようにして、「他方の電気絶縁層」としてのカバーレイフィルム１４Ｂが設けられている。各カバーレイフィルム１４Ａ、１４Ｂは、例えばベースフィルム１２と同一の絶縁性樹脂材料から形成されており、カバーレイ接着剤（図示せず）を介して、ベースフィルム１２の表面を覆うように設けられる。カバーレイフィルム１４Ａ、１４Ｂにより、ベースフィルム１２上に形成される回路導体が保護される。

金属板１５は、導電性の金属材料から高さ寸法Ｈを有する、直方体状、円柱状、楕円柱状等の形状に形成される。金属板１５の取付面１５Ｂは、導電性接着剤１６を介して、一方の電気接点端子部１３Ａの上面に固定されている。金属板１５の取付面１５Ｂは、導電性接着剤１６を介して電気接点端子部１３Ａに電気的に接続されており、電気接点端子部としての役割を果たす。取付面１５Ｂと対向する金属板１５の接続面１５Ａは、一方のカバーレイフィルム１４Ａの表面から高さ寸法ＨＡだけ突出している。金属板１５により押し出された他方の電気接点端子部１３Ｂの下面は、他方のカバーレイフィルム１４Ｂの表面から高さ寸法ＨＢだけ突出している。このように、一方の電気接点端子部１３Ａは、金属板１５を介して、一方のカバーレイフィルム１４Ａの上面以上の高さを確保しており、他方の電気接点端子部１３Ｂも、他方のカバーレイフィルム１４Ｂの上面以上の高さを確保している。

図２は、完成前の状態を示す。その両面に電気接点端子部１３Ａ，１３Ｂ及びカバーレイフィルム１４Ａ，１４Ｂが形成された平板状のベースフィルム１２の一方の面に、導電性接着剤１６を介して金属板１５を貼り付ける。その後、金属板１５を他方の面に向けて押圧すると、ベースフィルム１２及び電気接点端子部１３Ａ、１３Ｂは湾曲し、一方の電気接点端子部１３Ａの側は凹み、他方の電気接点端子部１３Ｂの側は隆起する。これにより、図１に示す状態のフレキシブル回路基板１０を得ることができる。

図３は、本実施形態に係るフレキシブル回路基板を、上下に接点２１，２２が形成されたメスコネクタに挿入して電気的に接続する場合を示す。コネクタの挿入口の上下には、上側接点部２１と下側接点部２２が設けられている。上側接点部２１および下側接点部２２は、絶縁樹脂材料から形成される基板本体２３と、基板本体２３の表面に形成された接点部２４とを備える。メッキ層などは図示を省略する。

金属板１５の接続面１５Ａは、コネクタの上側接点部２１の接点２４と接触する。これにより、一方の電気接点端子部１３Ａは、導電性接着剤１６及び金属板１５を介して、上側接点部２１の接点２４と電気的に接続される。他方の電気接点端子部１３Ｂは、その表面が下側接点部２２の接点２４に接触することで、電気的に接続される。

図４は、本実施形態に係るフレキシブル回路基板を、電子機器本体に取り付けた状態を示す。電子機器本体は、その上下に回路基板２５，２６を有する。各回路基板２５，２６は、基板本体２７と、基板本体２７に形成された電気接点部２８と、電気接点部２８を除く領域を覆うようにして設けられるソルダーマスク２９とを備える。接着層、メッキ層、回路素子などは図示を省略する。

図３で述べたと同様に、一方の電気接点端子部１３Ａは、金属板１５を介して、上側回路基板２５の電気接点部２８に電気的に接続されている。他方の電気接点端子部１３Ｂは、その表面が下側回路基板２６の電気接点部２８に接触することで、電気的に接続されている。

なお、金属板１５の接続面１５Ａがコネクタに挿抜され、他方の電気接点端子部１３Ｂに他の電子回路が固定的に接続される構成でもよいし、その逆に、金属板１５の接続面１５Ａに他の電子回路を固定的に接続し、他方の電気接点端子部１３Ｂがコネクタに挿抜される構成でもよい。

図５を参照して、フレキシブル回路基板の製造方法を説明する。図５（ａ）に示すように、「第１工程」としての準備工程では、電気接点端子部１３Ａ，１３Ｂなどが形成された平板なベースフィルム１２を用意し、一方の電気接点端子部１３Ａの表面に導電性接着剤１６を介して金属板１５を貼り合わせる。この段階では、金属板１５と一方の電気接点端子部１３Ａとの接着は完了しておらず、仮止め状態となっている。

図５（ｂ）に示すように、「第２工程」としての加圧工程では、フレキシブル回路基板を支持台３２上に載置し、その後、押し付け部材３１を金属板１５の接続面１５Ａに押し付けながら、金属板１５の接続面１５Ａと一方の電気絶縁層１４Ａの表面が同一面に位置するまで、図中下側に向けて押圧していく。

ここで、加圧による硬化の途中で、もしも導電性接着剤１６が金属板１５の取付面１５Ｂと一方の電気接点端子部１３Ａの表面との間から外部に漏れる場合を検討する。金属板１５を下向きに押し込むことで、取付面１５Ｂの周囲には一方の電気接点端子部１３Ａによって所定の隙間１８が形成される。もしも導電性接着剤１６の一部が漏れた場合でも、所定の隙間１８に滞留するため、ベースフィルム１２に形成される他の回路導体にショート等の悪影響を与えない。

支持台３２は、少なくとも他方の電気接点端子部１３Ｂが載置される箇所が弾性力を有するように形成されている。金属板１５を介して他方の電気接点端子部１３Ｂが下側に突出すると、支持台３２の表面は、図５（ｃ）に示すように、他方の電気接点端子部１３Ｂの下側への変位に応じて塑性変形する。これにより、支持台３２の表面のうち、他方の電気接点端子部１３Ｂが載置された箇所には、凹部３３が形成される。その後、フレキシブル回路基板を支持台３２から取り外すと、各電気接点端子部１３Ａ，１３Ｂ及び金属板１５は、図中の上側に向けて所定量だけ戻る。

図５に示す方法によれば、他方の電気接点端子部１３Ｂを下側に隆起させるための機械加工（プレス加工）と、導電性接着剤１６を硬化させるための加圧処理とを、第２工程で同時に実行することができる。

図６を参照して、フレキシブル回路基板の他の製造方法を説明する。図６（ａ）に示すように、「第１工程」としての準備工程では、図５（ａ）で述べたと同様に、金属板１５が導電性接着剤１６により仮止めされた平板状のベースフィルム１２を用意する。

図６（ｂ）に示すように、「第３工程」としての固着工程では、導電性接着剤１６が硬化して、金属板１５が一方の電気接点端子部１３Ａの表面に固着するまで待機する。図６（ｃ）に示すように、「第２工程」としての加圧工程では、支持台３２の表面は図６（ｄ）に示すように、他方の電気接点端子部１３Ｂの下側への変位に応じて塑性変形する。これにより、支持台３２の表面のうち、他方の電気接点端子部１３Ｂが載置された箇所には、凹部３３が形成される。その後、フレキシブル回路基板を支持台３２から取り外すと、各電気接点端子部１３Ａ，１３Ｂ及び金属板１５は、図中の上側に向けて所定量だけ戻る。

図７を参照して、フレキシブル回路基板の他の製造方法を説明する。図７（ａ）に示すように、「第１工程」としての準備工程では、図５（ａ）で述べたと同様に、金属板１５が導電性接着剤１６により仮止めされた平板状のベースフィルム１２を用意する。

図７（ｂ）に示すように、「第３工程」としての固着工程では、導電性接着剤１６が硬化して、金属板１５が一方の電気接点端子部１３Ａの表面に固着するまで待機する。図７（ｃ）に示すように、「第２工程」としての加圧工程では、他方の電気接点端子部１３Ｂの突出後の形状に対応する孔または凹部４３を有する支持台４２の上にフレキシブル回路基板を載置し、押し付け部材４１を金属板１５の接続面１５Ａに接触させながら、他方の電気接点端子部１３Ｂの表面が支持面４０に当接するまで、下側に変位させる。支持面４０は、他方のカバーレイフィルム１４Ｂの表面を支持している。これにより、他方の電気接点端子部１３Ｂは、支持面４０に当接するまで下向きに変位し、孔または凹部４３の深さ寸法だけカバーレイフィルム１４Ｂの表面よりも突出する。

図６、図７に示す製造方法は、図５で述べた製造方法に比べて固着工程の分だけ製造工数が増大する。しかし、図６の方法では、導電性接着剤１６が硬化して金属板１５が一方の電気接点端子部１３Ａに固着するまで待ってから、その後加圧工程にて弾性変形させるため、金属板の貼り付け精度が良い。さらに図７の方法では他方の電気接点端子部１３Ｂが堅い支持面４０に当接するまで押し込むため、下側への隆起精度を図６に示す場合よりもより一層高くできる。逆に、図５に示す製造方法は、導電性接着剤１６を硬化させるための加圧と他方の電気接点端子部１３Ｂを突出させるためのプレス加工とを一度にできるため、製造工数が少なくてすみ、製造コストを低減できる。

図８は、金属板１５が一方のカバーレイフィルム１４Ａの表面から上向きに突出する長さＨＡ（金属板突出量ＨＡ）と、他方の電気接点端子部１３Ｂが他方のカバーレイフィルム１４Ｂの表面から下向きに突出する量ＨＢ（端子突出量ＨＢ）との関係を示す。図８に示すように金属板突出量ＨＡが端子突出量ＨＢよりも大きくなるように設定してもよいし（ＨＡ＞ＨＢ）、金属板突出量ＨＡと端子突出量ＨＢが等しくなるように設定してもよいし（ＨＡ＝ＨＢ）、金属板突出量ＨＡが端子突出量ＨＢよりも小さくなるように設定してもよい（ＨＡ＜ＨＢ）。

（設定１）金属板突出量ＨＡを端子突出量ＨＢよりも大きくする場合、金属板１５の接続面１５Ａを、相手方コネクタに挿抜される面として使用すれば、多数の挿抜を繰り返した場合に生じる摩耗に耐えて、長期間の接続信頼性を実現できる。例えば、図６，図７で述べた製造方法を用いれば、比較的容易に、金属板突出量ＨＡを端子突出量ＨＢよりも大きく設定できる。金属板１５の厚み寸法Ｈを設定すれば、ＨＡ＞ＨＢの関係を容易に得ることができる。

（設定２）端子突出量ＨＢを金属板突出量ＨＡよりも大きくする場合、他方の電気接点端子部１３Ｂは、その周囲がＲ形状に形成されるため、相手方コネクタに対して滑らかに挿抜することができる。例えば、図５で述べた製造方法を用いれば、比較的容易に、端子突出量ＨＢを金属板突出量ＨＡよりも大きく設定できる。他方の電気接点端子部１３Ｂを変形させながら下向きに押し込む量を調整することで、ＨＢ＞ＨＡの関係を容易に得ることができる。

図９は、本実施形態のフレキシブル回路基板１０との比較のために用意されたフレキシブル回路基板１の接続構造の断面図である。図９は、本実施形態のフレキシブル回路基板１０の優位性を明らかにするために用意された構成であり、従来技術として用意されたものではない。

図９に示すフレキシブル回路基板１は、ベースフィルム２の両面に電気接点端子部３Ａ，３Ｂとカバーレイフィルム４Ａ，４Ｂが形成されている。各電気接点端子部３Ａ，３Ｂには、それぞれ金属板５（１），５（２）が導電性接着剤６（１），６（２）を介して固着されている。

図９に示すように、各電気接点端子部３Ａ，３Ｂのそれぞれに金属板５（１），５（２）を設けて、各金属板５（１），５（２）の表面をカバーレイフィルム４Ａ，４Ｂ以上の高さにすれば、他の電子機器本体等との接続信頼性を確保できるであろう。

しかし、図９のように構成する場合、２枚の薄い金属板５（１），５（２）を用いるため、その取り扱いが難しい。また、各電気接点端子部３Ａ，３Ｂのそれぞれに金属板５（１），５（２）を貼り付けるため、製造コストも増大する。さらに、図１に示す構成と比べて、外観も低下する。

これに対し、本実施例では、２つに分けた金属板５（１），５（２）を用いるのではなく、２倍の厚みを有する１つの金属板１５を用い、その金属板１５を一方の電気接点端子部１３Ａにのみ取り付ける。そして、本実施例では、金属板１５を他方の面に向けて押圧することで、他方の電気接点端子部１３Ｂを突出させ、これにより金属板１５の接続面１５Ａと他方の電気接点端子部１３Ｂを、それぞれカバーレイフィルム１４Ａ，１４Ｂよりも高く位置させる。

従って、本実施例では、図９の構成に比べて製造工数を少なくして、製造コストを低減することができると共に、外観の見栄えも向上させることができる。

さらに、本実施例では、フレキシブル回路基板１０の同一箇所における一方の面に、金属板１５による接続構造を形成し、他方の面に電気接点端子部１３Ｂによる他の接続構造を形成することができる。つまり、フレキシブル回路基板１０の同一箇所の両面に、それぞれ異なる技術的性質を有する接続構造を一度に製造することができる。従って、それら異なる技術的性質を利用して、相手方コネクタまたは電子機器本体と接続させることができ、設計の自由度が向上する。

なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されない。当業者であれば、本発明の範囲内で、種々の追加や変更等を行うことができる。例えば、金属板突出量ＨＡと端子突出量ＨＢのうちいずれか高い方の面に、電子回路部品を搭載することもできる。

１０：フレキシブル回路基板、１２：ベースフィルム、１３Ａ：一方の電気接点端子部、１３Ｂ：他方の電気接点端子部、１４Ａ：一方のカバーレイフィルム、１４Ｂ：他方のカバーレイフィルム、１５：金属板、１５Ａ：接続面、１５Ｂ：取付面、１６：導電性接着剤、１８：所定の隙間

Claims (7)

1. 所定の位置で一方の面が凹み他方の面が突出する基板本体と、
   前記所定の位置で前記一方の面に設けられる一方の電気接続部と、
   前記一方の電気接続部と前記基板本体を挟んで対向するようにして、前記所定の位置で前記他方の面に設けられる他方の電気接続部と、
   前記一方の電気接続部に設けられる取付面と対向する接続面が前記一方の面よりも突出するようにして、前記一方の電気接続部に設けられる導電性部材と、
   を備えるフレキシブル回路基板。
2. 前記基板本体の一方の面には、前記一方の電気接続部を除く所定の領域を覆うようにして、一方の電気絶縁層が設けられており、
   前記基板本体の他方の面には、前記他方の電気接続部を除く他の所定の領域を覆うようにして、他方の電気絶縁層が設けられており、
   前記一方の電気接続部に導通して設けられる前記導電性部材の前記接続面は、前記一方の電気絶縁層以上の高さを有し、
   前記他方の電気接続部は、前記他方の電気絶縁層以上の高さを有する、
   請求項１に記載のフレキシブル回路基板。
3. 前記導電性部材の前記取付面の外周側と前記一方の電気接続部との間には、所定の隙間が形成されている、
   請求項１，２のいずれか１項に記載のフレキシブル回路基板。
4. 前記導電性部材の前記接続面は、他の電気回路に繰り返し接触する接続端子となっている、
   請求項１，２のいずれか１項に記載のフレキシブル回路基板。
5. 前記他方の電気接続部は、他の電気回路に繰り返し接触する接続端子となっている、
   請求項１，２のいずれか１項に記載のフレキシブル回路基板。
6. 所定の位置で一方の面に、一方の電気接続部と、該一方の電気接続部を除く所定の領域を覆う一方の電気絶縁層が形成され、前記所定の位置で他方の面に、他方の電気接続部と、該他方の電気接続部を除く他の所定の領域を覆う他方の電気絶縁層が形成された、平板状の基板本体を用意し、
   前記基板本体の前記一方の面において、前記所定の位置に導電性部材を取付ける第１工程と、
   前記所定の位置で前記他方の電気接続部が前記他方の電気絶縁層以上の高さとなるように突出すると共に、前記一方の電気接続部に設けられる取付面と対向する接続面が前記一方の電気絶縁層以上の高さとなるように、前記導電性部材を前記他方の面に向けて押圧する第２工程と、
   を実行する、フレキシブル回路基板の製造方法。
7. 前記第１工程と前記第２工程の間で、前記導電性部材と前記一方の電気接続部とが導通可能に固着されるまで待機する第３工程を実行する、
   請求項６に記載のフレキシブル回路基板の製造方法。

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