KR20200110421A - 금속편 부착 배선 기판 및 금속편 부착 배선 기판의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

금속편 부착 배선 기판은, 플렉시블 프린트 기판과, 금속편을 포함한다. 플렉시블 프린트 기판은, 제1 개구부를 가지는 기재와, 기재 상에 형성된 배선 패턴과, 접착층에 의해 배선 패턴에 접착되고, 또한 제2 개구부를 가지는 커버 레이를 가진다. 금속편은, 제1 개구부의 적어도 일부를 하방으로부터 덮는다. 배선 패턴은, 제1 개구부를 통하여 금속편에 접촉하고, 또한 금속편에 접합되어 있다. 제2 개구부의 적어도 일부는 평면에서 볼 때 제1 개구부에 중첩되고, 또한 커버 레이의 일부가 평면에서 볼 때 제1 개구부에 중첩되어 있다.

Description

금속편 부착 배선 기판 및 금속편 부착 배선 기판의 제조 방법

본 발명은, 금속편 부착 배선 기판 및 금속편 부착 배선 기판의 제조 방법에 관한 것이다. 본원은, 2018년 2월 28일에, 일본에 출원된 특허출원 제2018-034916호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

종래부터, 하기 특허문헌 1에 나타낸 바와 같이, 배선 기판과, 배선 기판에 접합된 금속편을 구비한 금속편 부착 배선 기판이 알려져 있다. 이 금속편 부착 배선 기판에서는, 배선 기판 중의 배선과 금속편을 부분적으로 접합하기 위하여, 배선이 절곡된 상태로 되어 있다.

일본공개특허 제2000-307202호 공보

그런데, 상기 특허문헌 1의 구성에서는, 배선이 절곡된 상태로 되어 있으므로, 이 절곡부에 응력이 집중하여 배선이 단선되는 등의 우려가 있었다.

또한, 상기 특허문헌 1의 구성에서는, 접합을 행하기 전에, 배선 및 금속편 중 적어도 한쪽을 미리 굽혀 놓을 필요가 있고, 제조 효율의 면에서 개선의 여지가 있었다.

본 발명은 이와 같은 사정을 고려하여 행해진 것이며, 배선이 단선되는 것을 억제하고, 제조 효율을 향상시킬 수 있는 금속편 부착 배선 기판을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 제1 태양(態樣)에 관한 금속편 부착 배선 기판은, 제1 개구부를 가지는 기재(基材)와, 상기 기재 상에 형성된 배선 패턴과, 접착층에 의해 상기 배선 패턴에 접착되고, 또한 제2 개구부를 가지는 커버 레이를 가지는 플렉시블 프린트 기판과, 상기 제1 개구부의 적어도 일부를 하방으로부터 덮는 금속편(金屬片)을 포함하고, 상기 배선 패턴은, 상기 제1 개구부를 통하여 상기 금속편에 접촉하고, 또한 상기 금속편에 접합되며, 상기 제2 개구부의 적어도 일부가 평면에서 볼 때 상기 제1 개구부에 중첩되고, 또한 상기 커버 레이의 일부가 평면에서 볼 때 상기 제1 개구부에 중첩되어 있다.

상기 제1 태양에 의하면, 평면에서 볼 때, 제2 개구부의 적어도 일부가 제1 개구부에 중첩되어 있고, 금속편이 제1 개구부의 적어도 일부를 하방으로부터 덮고 있다. 그러므로, 제2 개구부를 통하여 접합 공구를 배선 패턴에 대고 누르고, 제1 개구부를 통하도록 배선 패턴을 변형시키면, 배선 패턴과 금속편을 접촉시킬 수 있다. 그리고, 그 상태인채로 배선 패턴과 금속편의 접합을 행할 수 있으므로, 제조 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 커버 레이는, 접착층에 의해 배선 패턴에 접착되고, 그 일부가 평면에서 볼 때 제1 개구부에 중첩되어 있다. 따라서, 상기한 바와 같이 배선 패턴을 변형시켰을 때, 커버 레이 중 제1 개구부에 오버랩하고 있는 부분을 하방을 향하여 휘게 할 수 있다. 이에 의해, 배선 패턴에 국소적으로 큰 응력이 작용하는 것이 억제된다. 따라서, 배선 패턴의 단선이 발생하는 것이 억제된다.

본 발명의 제2 태양에 관한 금속편 부착 배선 기판은, 제1 개구부를 가지는 하측 커버 레이와, 제2 개구부를 가지는 상측 커버 레이와, 상기 하측 커버 레이와 상기 상측 커버 레이 사이에 배치된 배선 패턴을 가지는 플렉시블 프린트 기판과, 상기 제1 개구부의 적어도 일부를 하방으로부터 덮는 금속편을 포함하고, 상기 배선 패턴은, 상기 제1 개구부를 통하여 상기 금속편에 접촉하고, 또한 상기 금속편에 접합되며, 상기 하측 커버 레이는, 상기 배선 패턴에 접하는 하측 접착층과, 상기 하측 접착층에 의해 상기 배선 패턴에 접착된 하측 필름을 가지고, 상기 제1 개구부의 적어도 일부가 평면에서 볼 때 상기 제2 개구부의 내측에 위치하고 있다.

상기 제2 태양에 의하면, 배선 패턴이 제1 개구부의 내부를 향하여 변형할 때, 하측 필름의 에지와 배선 패턴 사이에 개재하는 하측 접착층에 의해, 배선 패턴이 깨지거나 접히거나 하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 배선 패턴의 단선의 발생을 억제할 수 있다.

또한, 상기 하측 필름의 탄성률보다 상기 하측 접착층의 탄성률이 작아도 된다.

이 경우, 하측 접착층의 탄성률이 작고 변형하기 쉬운 것에 의해, 보다 확실하게 배선 패턴의 단선의 발생을 억제할 수 있다.

또한, 상기 상측 커버 레이는, 상기 배선 패턴에 접하는 상측 접착층과, 상기 상측 접착층에 의해 상기 배선 패턴에 접착된 상측 필름을 가져도 된다.

이 구성에 의하면, 필름과 배선 패턴 사이에 위치하는 접착층이 완충재가 된다. 따라서, 온도 변화 등에 의해 상하 양쪽의 커버 레이의 필름이 배선 패턴보다 크게 신축한 경우라도, 배선 패턴에 작용하는 응력을 저감할 수 있다.

또한, 상기 플렉시블 프린트 기판의 적층 순서가, 상기 배선 패턴을 중심으로 하여 상하 대칭이라도 된다.

이 경우, 온도 변화 등에 의한 각 부재의 변형량이, 배선 패턴의 상측과 하측에서 실질적으로 동등하게 된다. 따라서, 배선 패턴에 작용하는 응력을 보다 저감할 수 있다.

본 발명의 제3 태양에 관한 금속편 부착 배선 기판의 제조 방법은, 제1 개구부가 형성된 기재와, 제2 개구부가 형성된 커버 레이와, 상기 기재 및 상기 커버 레이에 의해 끼워진 배선 패턴을 가지는 플렉시블 프린트 기판을 준비하는 준비 공정과, 상기 제2 개구부를 통하여 접합 공구를 상기 배선 패턴에 대고 누르고, 상기 배선 패턴을 금속편을 향하여 변형시키는 변형 공정과, 상기 접합 공구를 이용하여 상기 배선 패턴과 상기 금속편을 접합시키는 접합 공정을 포함한다.

상기 제3 태양에 의하면, 변형 공정과 접합 공정을 대략 동시에 행할 수 있다. 따라서, 예를 들면, 접합 공정 전에 미리 배선 패턴 또는 금속편을 변형시켜 놓는 경우와 비교하여, 제조 효율을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 상기 태양에 의하면, 배선이 단선되는 것을 억제하고, 제조 효율을 향상시킬 수 있는 금속편 부착 배선 기판을 제공할 수 있다.

[도 1] 제1 실시형태에 관한 금속편 부착 배선 기판의 단면도(斷面圖)이다.
[도 2] 도 1의 금속편 부착 배선 기판을 상방으로부터 본 평면도이다.
[도 3] 도 1의 금속편 부착 배선 기판의 제조 공정을 설명하는 도면이다.
[도 4] 접합 공정에 있어서, 초음파 접합을 이용하는 경우의 설명도이다.
[도 5] 제2 실시형태에 관한 금속편 부착 배선 기판의 단면도이다.
[도 6] 도 5의 금속편 부착 배선 기판을 상방으로부터 본 평면도이다.
[도 7] 도 5의 금속편 부착 배선 기판의 제조 공정을 설명하는 도면이다.
[도 8] 도 5의 접합부 근방의 확대도이다.

(제1 실시형태)

이하, 본 실시형태의 금속편 부착 배선 기판에 대하여 도면에 기초하여 설명한다. 본 발명은 이하의 실시형태에 한정되지 않는다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 금속편 부착 배선 기판(1A)은, 플렉시블 프린트 기판(FPC: Flexible Printed circuit)(10A)과, 플렉시블 프린트 기판(10A)의 배선 패턴(12)에 접합된 금속편(20)을 포함하고 있다.

플렉시블 프린트 기판(10A)은, 기재(11)와, 배선 패턴(12)과, 커버 레이(상측 커버 레이)(14)와, 전자 부품(15)을 구비하고 있다. 커버 레이(14)는, 필름(상측 필름)(13a)과, 필름(13a)에 도포된 접착층(상측 접착층)(13b)을 가지고 있다. 플렉시블 프린트 기판(10A)은, 유연성이 풍부하고, 크게 휘게 한 경우에도 배선 패턴(12)이 기능하도록 구성되어 있다.

(방향 정의)

본 실시형태에서는, 플렉시블 프린트 기판(10A)의 두께 방향을, 단지 두께 방향이라고 한다. 또한, 두께 방향을 따라, 커버 레이(14) 측을 상방이라고 하고, 기재(11) 측을 하방이라고 한다. 또한, 두께 방향으로부터 보는 것을 평면에서 볼 때 라고 한다.

플렉시블 프린트 기판(10A)은, 하방으로부터 상방을 향하여, 기재(11), 배선 패턴(12), 커버 레이(14)의 순서로 적층된 적층 구조를 가지고 있다.

전자 부품(15)은 플렉시블 프린트 기판(10A)에 실장되어 있다. 전자 부품(15)으로서는, 컨덴서, 저항, 서미스터, IC, LED 등이 이용된다. 또한, 다른 회로 기판을 전자 부품(15)으로서 플렉시블 프린트 기판(10A)에 실장해도 된다.

전자 부품(15)의 단자(15a)는, 커버 레이(14)에 형성된 실장용 개구부(14b)를 통하여, 배선 패턴(12)에 전기적으로 접속되어 있다. 전자 부품(15)의 수는 1개라도 되고, 복수라도 된다. 또한, 복수 종류의 전자 부품(15)을 플렉시블 프린트 기판(10A)에 실장해도 된다.

(기재)

기재(11)는 박막형으로 형성되어 있고, 플렉시블 프린트 기판(10A)의 최하층에 위치하고 있다. 기재(11)로서는, 폴리이미드나 액정 폴리머 등, 가요성 및 절연성이 있는 재질을 사용할 수 있다. 본 실시형태에서는, 기재(11)로서, 두께 25㎛의 폴리이미드 필름이 사용되고 있다. 기재(11)에는, 제1 개구부(11a)가 형성되어 있다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 제1 개구부(11a)는, 평면에서 볼 때 정사각형상으로 형성되어 있다. 본 실시형태에서는, 정사각형상인 제1 개구부(11a)의 일편(一片)의 길이는 7㎜이다. 그리고, 제1 개구부(11a)의 형상 및 치수는 상기에 한정되지 않고, 직사각형, 원형, 타원형 등이라도 된다.

(배선 패턴)

배선 패턴(12)은 기재(11) 상에 형성되어 있다. 배선 패턴(12)의 재질로서는, 예를 들면 구리, 스테인레스, 알루미늄 등의, 도전성(導電性)을 가지는 금속의 박막을 사용할 수 있다. 본 실시형태에서는, 배선 패턴(12)으로서, 두께 35㎛의 전해 동박이 사용되고 있다. 배선 패턴(12)은, 예를 들면 서브트랙티브법이나 세미애디티브법 등에 의해, 기재(11) 상에 형성할 수 있다. 그리고, 배선 패턴(12)과 기재(11) 사이에는, 양자를 서로 접착하는 접착층이 형성되어 있어도 된다.

배선 패턴(12)은, 기재(11) 및 커버 레이(14)를 사이에 두고 있다. 또한, 기재(11)에는 제1 개구부(11a)가 형성되고, 커버 레이(14)에는 후술하는 제2 개구부(14a)가 형성되어 있다. 제1 개구부(11a) 및 제2 개구부(14a)는, 평면에서 볼 때, 적어도 일부가 서로 중복되어 있다. 그러므로, 배선 패턴(12)의 적어도 일부는, 제1 개구부(11a) 및 제2 개구부(14a)를 통하여 노출되어 있다. 본 실시형태에서는, 배선 패턴(12) 중, 제1 개구부(11a) 및 제2 개구부(14a)를 통하여 노출되는 부분을, 노출부(12a)라고 한다.

노출부(12a)의 일부는, 하방을 향하여(금속편(20)을 향하여) 휘고, 또한 금속편(20)에 접합되어 있다. 노출부(12a) 중, 금속편(20)에 접합된 부분을, 접합부(12b)라고 한다. 본 실시형태에서는, 도 2에 나타내는 평면에서 볼 때에 있어서, 노출부(12a)는 정사각형상으로 형성되고, 접합부(12b)는 원형상으로 형성되어 있다.

(접착층)

접착층(13b)은, 커버 레이(14)의 필름(13a)과 배선 패턴(12)을 서로 접착한다. 접착층(13b)의 재질로서는, 에폭시계, 아크릴계, 폴리이미드계 등의, 절연성 및 접착성을 가지는 수지를 사용할 수 있다. 본 실시형태에서는, 접착층(13b)으로서, 두께 25㎛의 에폭시계 접착제가 사용되고 있다. 그리고, 접착층(13b)은, 필름(13a) 중 제2 개구부(14a)를 제외한 부분의 하면에 형성되어 있다.

(커버 레이)

커버 레이(14)는, 배선 패턴(12)을 덮고 있고, 플렉시블 프린트 기판(10A)의 최상층에 위치하고 있다. 커버 레이(14)의 필름(13a)으로서는, 폴리이미드, 액정 폴리머 등, 가요성 및 절연성이 있는 재질을 사용할 수 있다. 필름(13a)의 재질은, 기재(11)의 재질과 동일해도 되고, 상이해도 된다. 본 실시형태에서는, 필름(13a)으로서, 기재(11)와 같은 두께 25㎛의 폴리이미드 필름이 사용되고 있다. 접착층(13b)은 필름(13a)의 하면에 도포되어 있다.

커버 레이(14)에는, 제2 개구부(14a)가 형성되어 있다. 제2 개구부(14a)는, 커버 레이(14)에 레이저 가공, 금형 가공, NC 가공(Numerical Control machining) 등을 실시함으로써 형성할 수 있다. 그리고, 배선 패턴(12)은, 제2 개구부(14a)를 통하여 상방에 노출되어 있다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 제2 개구부(14a)는, 평면에서 볼 때, 제1 개구부(11a)보다 작고, 제1 개구부(11a)와 중첩되는 위치에 형성되어 있다. 제2 개구부(14a)는, 평면에서 볼 때 정사각형상으로 형성되어 있다. 본 실시형태에서는, 정사각형인 제2 개구부(14a)의 일편의 길이는 6㎜이고, 평면에서 볼 때, 제1 개구부(11a)(일편 7㎜의 정사각형)이라고 도심(圖心)의 위치가 대략 일치하고 있다. 그러므로, 커버 레이(14)는, 제2 개구부(14a)의 개구 에지를 따라, 0.5㎜의 폭으로 제1 개구부(11a)에 오버랩하고 있다. 커버 레이(14) 중, 제1 개구부(11a)에 오버랩하고 있는 부분을 오버랩부(14c)라고 한다. 또한, 평면에서 볼 때의 오버랩부(14c)의 폭을, 오버랩량 t1이라고 한다. 바꾸어 말하면, 오버랩량 t1은, 오버랩부(14c)에서의, 제1 개구부(11a) 및 제2 개구부(14a)의 개구 에지끼리의 사이의 거리이다.

본 실시형태에서는, 오버랩부(14c)는, 평면에서 볼 때 있어서, 폭이 0.5㎜인 정사각형의 프레임형으로 형성되어 있다. 또한, 오버랩부(14c)의 폭(오버랩량 t1)은, 제1 개구부(11a)의 개구 에지를 따라 대략 균일하게 되어 있다.

그리고, 제2 개구부(14a)의 형상 및 치수는 특별히 한정되지 않고, 직사각형, 원형, 타원형 등이라도 된다. 또한, 평면에서 볼 때, 제2 개구부(14a)의 도심의 위치는, 제1 개구부(11a)의 도심의 위치에 일치하고 있지 않아도 된다. 즉, 오버랩부(14c)의 형상은 특별히 한정되지 않고, 오버랩량 t1이 제2 개구부(14a)의 개구 에지를 따라 불균일해도 된다. 다만, 커버 레이(14)의 적어도 일부가 제1 개구부(11a)를 덮고 있고, 오버랩부(14c)가 형성되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 오버랩량 t1은, 부분적으로 0㎜이라도 되지만, 적어도 일부에 있어서 0.1㎜ 이상인 것이 바람직하다. 상세한 것은 후술하지만, 오버랩량 t1이 클수록, 오버랩부(14c)가 하방을 향하여 휘기 쉬워져, 배선 패턴(12)에 작용하는 응력·장력 등을 저감할 수 있다.

(금속편)

금속편(20)은, 알루미늄 등의 금속에 의해, 막형, 봉형(棒形), 혹은 판형으로 형성되어 있다. 그리고, 금속편(20)의 재질, 형상은 적절히 변경해도 된다. 본 실시형태에서는, 금속편(20)으로서, 두께가 1㎜의 판형의 알루미늄(A1050)이 사용되고 있다.

금속편(20)은, 기재(11)의 제1 개구부(11a)를 하방으로부터 덮고 있다. 도시한 예에서는, 금속편(20)이 제1 개구부(11a)의 전체를 덮고 있지만, 적어도 일부를 덮고 있으면 된다. 금속편(20)은, 배선 패턴(12)의 접합부(12b)에 접합되어 있고, 배선 패턴(12)에 전기적으로 접속되어 있다.

(제조 방법)

다음으로, 이상과 같은 구성을 가지는 금속편 부착 배선 기판(1A)의 제조 방법의 일례에 대하여, 도 3을 이용하여 설명한다.

(준비 공정)

먼저, 플렉시블 프린트 기판(10A)을 준비하는 준비 공정이 행해진다. 준비 공정에서는, 도 3의 (a)에 나타낸 바와 같이, 기재(11) 상에 배선 패턴(12)이 형성된 시트(S)를 준비한다.

다음으로, 도 3의 (b)에 나타낸 바와 같이, 제2 개구부(14a) 및 실장용 개구부(14b)가 형성된 커버 레이(14)를, 시트(S)의 배선 패턴(12)에 대향시킨다. 이 때, 커버 레이(14)의 필름(13a)의 하면에는, 접착층(13b)으로 되는 반경화 상태의 접착제가 도포되어 있다.

다음으로, 커버 레이(14) 및 시트(S)를 위치맞춤한다. 위치맞춤의 방법으로서는, 위치결정핀을 이용하거나, 화상 처리에 의한 위치 제어 장치를 이용하거나 할 수 있다.

다음으로, 도 3의 (c)에 나타낸 바와 같이, 커버 레이(14)를 시트(S) 상에 적층하고, 가열 프레스에 의해 일체화시킨다. 가열 프레스는, 예를 들면 온도 100∼200℃, 압력 0.1∼10MPa, 가압 시간 1∼120분의 범위가 바람직하다. 또한, 필요에 따라, 상기 가열 프레스 후에 오븐에서 가열해도 된다.

다음으로, 도 3의 (d)에 나타낸 바와 같이, 기재(11)를 부분적으로 제거하고, 제1 개구부(11a)를 형성한다. 제거 방법으로서는, 레이저 가공, 에칭 가공 등을 이용할 수 있다. 기재(11)에 제1 개구부(11a)가 형성됨으로써, 배선 패턴(12)이 부분적으로 노출된다. 이 때, 제1 개구부(11a)는, 커버 레이(14)가 치수 t만큼 오버랩하도록, 제2 개구부(14a)보다 크게 형성한다. 제1 개구부(11a)를 형성함으로써, 배선 패턴(12)의 노출부(12a)가 하방에 노출된다.

다음으로, 도 3의 (e)에 나타낸 바와 같이, 플렉시블 프린트 기판(10A)에 전자 부품(15)을 실장한다. 실장 방법으로서는, 땜납, 은 페이스트, 초음파 접합, 와이어 본드 등을 이용할 수 있다.

다음으로, 금속편(20)을 플렉시블 프린트 기판(10A)의 하방에 위치시켜, 금속편(20)이 두께 방향으로 노출부(12a)에 대향하도록 배치한다.

(변형 공정)

다음으로, 도 3의 (f)에 나타낸 바와 같이, 배선 패턴(12)의 노출부(12a)를 금속편(20)을 향하여 변형시키는 변형 공정이 행해진다. 변형 공정에서는, 금속편(20)과 플렉시블 프린트 기판(10A)을 위치 결정하고, 후술하는 접합 공정에서 사용되는 접합 공구(K1)을, 제2 개구부(14a)를 통하여 노출부(12a)에 대고 누른다. 이에 의해, 노출부(12a)가 제1 개구부(11a)를 통하여 하방으로 신장하도록 변형되고, 금속편(20)에 접촉한다. 이 때, 커버 레이(14)의 오버랩부(14c)도 하방을 향하여 휜다.

(접합 공정)

다음으로, 배선 패턴(12)과 금속편(20)을 접합하는 접합 공정이 행해진다. 본 실시형태에서는, 다이렉트 통전 방식의 저항 용접기를 채용한 경우에 대하여 설명한다. 저항 용접의 경우, 접합 공구(K1, K2)로서 용접 전극이 이용된다. 접합 공구(K1)는, 노출부(12a)에 상방으로부터 접촉하고, 노출부(12a)를 통하여 금속편(20)에 전기적으로 접속된 상태로 된다. 접합 공구(K2)는, 평면에서 볼 때 접합 공구(K1)와 중첩되는 위치에 있어서, 금속편(20)에 하방으로부터 접촉하고 있다. 즉, 한 쌍의 접합 공구(K1, K2)는, 노출부(12a) 및 금속편(20)을 두께 방향으로 사이에 둔 상태로 된다.

다음으로, 접합 공구(K1, K2)를 금속편(20)을 향하여 가압한 상태에서, 접합 공구(K1, K2)에 전압을 가하고, 전류를 흐르게 한다. 전류의 방향은 임의이며, 접합 공구(K1)로부터 접합 공구(K2)을 향해도 되고, 그의 반대라도 된다. 또한, 접합 공구(K1, K2) 사이에서, 소정 시간 간격으로 교호적으로 전류의 방향이 바뀌어도 된다. 본 실시형태에서의 용접 조건은, 전류 2kA, 용접 시간 10밀리초, 가압력 16kgf다. 한 쌍의 접합 공구(K1, K2) 사이에서 전류가 흐르면, 배선 패턴(12)과 금속편(20)의 계면에서 접촉 저항에 의한 열이 발생한다. 이 열에 의해, 배선 패턴(12) 또는 금속편(20)이 용융하고, 이들을 용접(접합)할 수 있다. 접합 공구(K1)의 선단이 원형상인 경우에는, 접합부(12b)는 평면에서 볼 때 원형상으로 형성된다. 그리고, 접합 공정에 있어서 저항 용접을 채용한 경우에는, 접합부(12b)에서의 금속편(20)과의 계면에 용융부(너겟) 및 합금층을 형성할 수 있다. 그리고, 너겟이란 열에 의해 용융한 후, 다시 응고한 부분이다.

그리고, 상기 접합 공정에서는, 패러렐 통전 방식의 저항 용접기를 사용해도 된다. 이 경우, 도시는 생략하지만, 접합 공구(K2)는, 접합 공구(K1)에 대하여 평면에서 볼 때 소정의 간격을 두고, 금속편(20)에 상방 또는 하방으로부터 접촉한 상태로 된다.

그런데, 상기 변형 공정에 있어서, 만일 커버 레이(14)가 오버랩부(14c)를 가지고 있지 않은 경우에는, 제1 개구부(11a)의 개구 에지에 배선 패턴(12)이 강하게 가압되고, 배선 패턴(12)에 국소적으로 큰 응력이 생길 수 있다. 그리고, 이 응력에 의해 배선 패턴(12)이 파단해 버릴 우려가 있다.

이에 대하여 본 실시형태에서는, 커버 레이(14)가 제1 개구부(11a)를 부분적으로 덮고 있다. 그러므로, 노출부(12a)가 하방을 향하여 압압(押壓)되면, 커버 레이(14)의 오버랩부(14c)도 하방을 향하여 휜다. 이에 의해, 배선 패턴(12)에 국소적으로 큰 응력이 작용하는 것이 억제된다. 또한, 국소적인 응력에 의해 배선 패턴(12)이 파탄하는 것을 억제할 수 있다.

그리고, 오버랩량 t1이 클수록, 오버랩부(14c)가 완만하게(큰 곡률 반경으로) 하방을 향하여 휜다. 따라서, 배선 패턴(12)의 파단을 보다 확실하게 억제할 수 있다. 바람직한 오버랩량 t1은, 커버 레이(14)의 필름(13a)의 재질이나 두께에 따르지만, 예를 들면 0.5㎜ 이상이면 된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 의하면, 평면에서 볼 때, 제2 개구부(14a)의 적어도 일부가 제1 개구부(11a)에 중첩되어 있고, 금속편(20)이 제1 개구부(11a)의 적어도 일부를 하방으로부터 덮고 있다. 그러므로, 제2 개구부(14a)를 통하여 접합 공구(K1)을 배선 패턴(12)의 노출부(12a)에 대고 누르고, 제1 개구부(11a)를 통하게 노출부(12a)를 변형시키고, 노출부(12a)와 금속편(20)을 접촉시킬 수 있다. 그리고, 그 상태인채로 노출부(12a)와 금속편(20)의 접합을 행할 수 있다. 이와 같이, 변형 공정과 접합 공정을 대략 동시에 행할 수 있으므로, 제조 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 커버 레이(14)는, 접착층(13b)에 의해 배선 패턴(12)에 접착되고, 커버 레이(14)의 일부가 평면에서 볼 때 제1 개구부(11a)에 중첩되어 있다. 따라서, 상기한 바와 같이 노출부(12a)를 변형시켰을 때, 커버 레이(14)의 오버랩부(14c)를 하방을 향하여 휘게 할 수 있다. 이에 의해, 배선 패턴(12)에 국소적으로 큰 응력이 작용하는 것이 억제된다. 따라서, 배선 패턴(12)의 단선이 발생하는 것이 억제된다.

그리고, 본 발명의 기술적 범위는 상기 실시형태에 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 범위에 있어서 각종 변경을 더하는 것이 가능하다.

예를 들면, 상기 실시형태에서는, 제1 개구부(11a) 및 제2 개구부(14a)가, 서로 대략 유사하고 또한 도심이 일치한 상태로 배치되어 있다. 그러나, 제1 개구부(11a) 및 제2 개구부(14a)의 도심의 위치는, 평면에서 볼 때 벗어나 있어도 된다. 또한, 제1 개구부(11a) 및 제2 개구부(14a)의 형상은 서로 대략 유사하지 않아도 된다.

또한, 상기 실시형태에서는, 저항 용접을 이용하여 배선 패턴(12)과 금속편(20)을 접합하는 경우에 대하여 설명하였으나, 접합의 방법은 적절히 변경해도 된다. 예를 들면, 접합 공정에 있어서, 초음파 접합이나 레이저 접합 등을 채용해도 된다.

접합 공정에서 초음파 접합을 이용하는 경우, 도 4에 나타낸 바와 같이, 접합 공구(K1, K2)로서 혼 및 앤빌(anvil)을 이용한다. 그리고, 혼 및 앤빌에 의해 배선 패턴(12) 및 금속편(20)을 협지하여 가압한다. 이에 의해, 상기 실시형태와 마찬가지로, 가압 시에 배선 패턴(12)이 변형되어, 금속편(20)에 접촉한다(변형 공정). 이 상태에서 혼이 축 방향으로 진동하면, 진동이 배선 패턴(12) 및 금속편(20)에 전해지고, 양자의 접촉면에서 마찰열이 발생한다. 이 마찰열 등에 의해, 배선 패턴(12)과 금속편(20)이 확산 접합(열압착)되고, 혹은 야금 접합된다. 이에 의해, 양자를 접합할 수 있다(접합 공정). 그리고, 변형 공정 및 접합 공정에 있어서, 플렉시블 프린트 기판(10A)과 금속편(20)의 상하 관계는 반대라도 된다. 초음파 접합을 이용한 경우, 비교적 저온에서 배선 패턴(12)과 금속편(20)을 접합할 수 있다.

(제2 실시형태)

다음으로, 본 발명에 관한 제2 실시형태에 대하여 설명하지만, 제1 실시형태와 기본적인 구성은 동일하다. 그러므로, 동일한 구성에는 동일한 부호를 붙여 그 설명은 생략하고, 상이한 점에 대해서만 설명한다.

본 실시형태에서는, 제1 실시형태에서의 기재(11)가, 하측 커버 레이(17)로 치환되어 있다.

도 5에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태의 금속편 부착 배선 기판(1B)은, 플렉시블 프린트 기판(10B)과, 플렉시블 프린트 기판(10B)의 배선 패턴(12)에 접합된 금속편(20)을 포함하고 있다.

플렉시블 프린트 기판(10B)은, 배선 패턴(12)과, 상측 커버 레이(14)와, 하측 커버 레이(17)와, 전자 부품(15)을 구비하고 있다. 상측 커버 레이(14)는, 필름(상측 필름)(13a)과, 필름(13a)에 도포된 접착층(상측 접착층)(13b)을 가지고 있다. 하측 커버 레이(17)는, 필름(하측 필름)(16a)과, 필름(16a)에 도포된 접착층(하측 접착층)(16b)을 가지고 있다. 플렉시블 프린트 기판(10B)은, 유연성이 풍부하고, 크게 휘게 한 경우에도 배선 패턴(12)이 기능하도록 구성되어 있다.

하측 필름(16a)으로서는, 제1 실시형태에서 설명한 상측 필름(13a)과 동일한 재질을 사용할 수 있다. 그리고, 하측 필름(16a)과 상측 필름(13a)에서 상이한 재질을 사용해도 된다.

하측 접착층(16b)으로서는, 제1 실시형태에서 설명한 상측 접착층(13b)과 동일한 재질을 사용할 수 있다. 그리고, 하측 접착층(16b)과 상측 접착층(13b)에서 상이한 재질을 사용해도 된다.

하측 커버 레이(17)에는 제1 개구부(17a)가 형성되고, 상측 커버 레이(14)에는 제2 개구부(14a)가 형성되어 있다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 제1 개구부(17a)는, 평면에서 볼 때, 제2 개구부(14a)보다 작은 정사각형상으로 형성되어 있다. 본 실시형태에서는, 제1 개구부(17a)가 일편 6㎜인 정사각형상이고, 제2 개구부(14a)가 일편 7㎜의 정사각형상이며, 제1 개구부(17a) 및 제2 개구부(14a)의 도심의 위치가 평면에서 볼 때 일치하고 있다. 그러므로, 단면에서 볼 때(도 5) 제1 개구부(17a)가 제2 개구부(14a)의 내측으로 돌출되어 있고, 돌출량 t2가 0.5㎜로 되어 있다. 또한, 돌출량 t2는, 제1 개구부(17a)의 개구 에지를 따라 대략 균일하게 되어 있다. 돌출량 t2는, 제1 개구부(17a) 및 제2 개구부(14a)의 개구 에지끼리의 사이의 거리이다. 평면에서 볼 때(도 6), 제1 개구부(17a)는 제2 개구부(14a)의 내측에 위치하고 있다.

그리고, 제1 실시형태와 마찬가지로, 제1 개구부(17a) 및 제2 개구부(14a)의 위치, 형상, 크기 등은 적절히 변경해도 된다. 다만, 돌출량 t2는, 0.1㎜ 이상인 것이 바람직하다.

(제조 방법)

다음으로, 이상과 같은 구성을 가지는 금속편 부착 배선 기판(1B)의 제조 방법의 일례에 대하여, 도 7의 (a)∼(f)를 이용하여 설명한다. 그리고, 제1 실시형태와 동일한 내용에 대해서는 설명을 생략한다.

(준비 공정)

먼저, 플렉시블 프린트 기판(10B)을 준비하는 준비 공정이 행해진다. 준비 공정에서는, 도 7의 (a)에 나타낸 바와 같이, 배선 패턴(12)이 되는 금속박을, 상측 커버 레이(14)에 대향시킨다. 이 때, 상측 커버 레이(14)에는, 미리 제2 개구부(14a)를 형성해 놓는다.

본 실시형태에서는, 필름(13a, 16a)으로서 두께 25㎛의 폴리이미드 필름(선팽창 계수: 27ppm/K, 영률: 3.5GPa)을 사용하고, 접착층(13b, 16b)으로서 두께 25㎛의 에폭시계 접착제(선팽창 계수: 60ppm/K, 영률: 0.4GPa)를 사용하였다. 접착층(13b, 16b)의 영률은, 필름(13a, 16a)의 영률보다 낮은 것이 바람직하다. 구체적으로는, 접착층(13b, 16b)의 영률은 3GPa 이하가 바람직하고, 1GPa 이하가 보다 바람직하며, 0.5GPa 이하가 더욱 바람직하다.

다음으로, 도 7의 (b)에 나타낸 바와 같이, 상측 커버 레이(14)와 금속박을 위치맞춤하여 일체화한다. 다음으로, 도 7의 (c)에 나타낸 바와 같이, 금속박을 가공하여 배선 패턴(12)을 얻는다.

다음으로, 도 7의 (d)에 나타낸 바와 같이, 제1 개구부(17a)가 형성된 하측 커버 레이(17)를, 배선 패턴(12)의 하면에 대향시킨다. 제1 개구부(17a)의 크기는, 제2 개구부(14a)보다 작게 하고, 돌출량 t2가 원하는 크기가 되도록 한다.

다음으로, 도 7의 (e)에 나타낸 바와 같이, 상측 커버 레이(14) 및 하측 커버 레이(17)의 접착층(13b, 16b)끼리를, 배선 패턴(12)을 사이에 두고 접합시키고, 상측 커버 레이(14)에 전자 부품(15)을 실장한다. 이에 의해, 플렉시블 프린트 기판(10B)이 얻어진다.

그리고, 제1 실시형태와 같은 변형 공정 및 접합 공정을 행함으로써, 도 7의 (f)에 나타낸 바와 같은 금속편 부착 배선 기판(1B)이 얻어진다.

여기에서, 변형 공정에 있어서 배선 패턴(12)을 변형시킬 때, 배선 패턴(12)은 제1 개구부(17a)의 에지에 가압된다. 이 때, 도 8에 나타낸 바와 같이, 하측 접착층(16b)이 배선 패턴(12)에 의해 하방으로 눌려 변형되고, 하측 접착층(16b)의 개구 에지에, 상방을 향하여 볼록한 곡면(16b1)이 형성된다. 그러므로, 배선 패턴(12)은 곡면(16b1)을 따라 금속편(20)을 향하여 변형하게 되고, 변형의 개시 위치에 큰 응력이 작용하는 것이 억제된다.

다음으로, 금속편 부착 배선 기판(1B)의 작용에 대하여 설명한다.

서멀 사이클 시험과 같은 온도 변화가 금속편 부착 배선 기판(1B)에 가해진 경우, 각 부재간의 접촉면에는, 선팽창 계수의 차에 기인하는 응력이 작용한다. 이 때, 필름(13a, 16a)는, 탄성률이 비교적 높고 쉽게 변형되지 않으므로, 접촉면에서의 응력을 자신의 변형으로 바꾸는 것이 어렵고, 그 때문에 다른 부재와의 계면에서 박리가 생기기 쉽다. 이에 본 실시형태에서는, 배선 패턴(12)과 필름(13a, 16a) 사이에, 탄성률이 작고 변형되기 쉬운 접착층(13b, 16b)이 배치되어 있다. 이 구성에 의해, 접착층(13b, 16b)이 완충재로 되고, 배선 패턴(12)에 큰 응력이 작용해 버리는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 온도 변화가 반복되었다고 해도, 배선 패턴(12)의 표면에서 박리가 생기거나, 배선 패턴(12)에 큰 열응력이 가해지거나 하는 것이 억제된다.

또한, 본 실시형태에서는, 하측 커버 레이(17)가, 배선 패턴(12)에 접하는 하측 접착층(16b)과, 하측 접착층(16b)에 의해 배선 패턴(12)에 접착된 하측 필름(16a)을 가지고 있다. 그리고, 평면에서 볼 때, 제1 개구부(17a) 중 적어도 일부가 제2 개구부(14a)의 내측에 위치하고 있다. 이 구성에 의해, 배선 패턴(12)이 제1 개구부(17a)의 내부를 향하여 변형할 때, 하측 필름(16a)의 에지와 배선 패턴(12) 사이에 개재하는 하측 접착층(16b)에 의해, 배선 패턴(12)이 깨지거나 접히거나 하는 것이 억제된다. 따라서, 배선 패턴(12)의 단선의 발생을 억제할 수 있다.

또한, 하측 필름(16a)과 비교하여 하측 접착층(16b)의 탄성률이 작고, 하측 접착층(16b)이 변형되기 쉬우므로, 보다 확실하게 배선 패턴(12)의 단선의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 하측 접착층(16b)의 개구 에지에 곡면(16b1)이 형성됨으로써, 배선 패턴(12)의 변형 개시 위치에 큰 응력이 작용하는 것이 억제된다.

또한, 상측 커버 레이(14)는, 배선 패턴(12)에 접하는 상측 접착층(13b)과, 상측 접착층(13b)에 의해 배선 패턴(12)에 접착된 상측 필름(13a)을 가지고 있다. 이와 같이, 배선 패턴(12)이, 비교적 탄성률이 낮은 2개의 접착층(13b, 16b)에 의해 협지되어 있다. 그러므로, 온도 변화 등에 의해 상측 필름(13a) 또는 하측 필름(16a)이 배선 패턴(12)보다 크게 신축한 경우라도, 필름(13a, 16a)와 배선 패턴(12) 사이에 위치하는 접착층(13b, 16b)이 완충재로 되고, 배선 패턴(12)에 작용하는 열응력을 저감할 수 있다.

또한, 플렉시블 프린트 기판(10B)은, 배선 패턴(12)을 중심으로 하여 상하 대칭인 적층 순서를 가지고 있다. 그러므로, 온도 변화 등에 의한 각 부재의 변형량이, 배선 패턴(12)의 상측과 하측에서 실질적으로 동등하게 된다. 따라서, 배선 패턴(12)에 작용하는 열응력을 보다 저감할 수 있다. 그리고, 접착층(13b, 16b)끼리 및 필름(13a, 16a)끼리는, 서로 동일한 재질에 의해 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이 경우, 배선 패턴(12)의 상측과 하측에서 변형량을 보다 확실하게 일치시킬 수 있다.

그리고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 범위에서, 상기한 실시형태에서의 구성 요소를 주지의 구성 요소로 바꿔 놓는 것은 적절히 가능하며, 또한, 상기한 실시형태나 변형예를 적절히 조합해도 된다.

예를 들면, 제1 실시형태의 플렉시블 프린트 기판(10A)이, 배선 패턴(12)을 중심으로 하여 상하 대칭인 적층 순서를 가져도 된다. 이 경우, 기재(11)와 배선 패턴(12) 사이에, 접착층이 형성되어 있어도 된다.

1A, 1B : 금속편 부착 배선 기판
10A, 10B : 플렉시블 프린트 기판
11 : 기재
11a : 제1 개구부
12 : 배선 패턴
13a : 필름(상측 필름)
13b : 접착층(상측 접착층)
14 : 커버 레이(상측 커버 레이)
14a : 제2 개구부
16a : 필름(하측 필름)
16b : 접착층(하측 접착층)
17 : 커버 레이(하측 커버 레이)
17a : 제1 개구부
K1∼K2 : 접합 공구

Claims (6)

1. 제1 개구부를 가지는 기재(基材), 상기 기재 상에 형성된 배선 패턴, 및 접착층에 의해 상기 배선 패턴에 접착되고, 또한 제2 개구부를 가지는 커버 레이를 가지는 플렉시블 프린트 기판; 및
   상기 제1 개구부의 적어도 일부를 하방으로부터 덮는 금속편(金屬片)을 포함하고,
   상기 배선 패턴은, 상기 제1 개구부를 통하여 상기 금속편에 접촉하고, 또한 상기 금속편에 접합되며,
   상기 제2 개구부의 적어도 일부가 평면에서 볼 때 상기 제1 개구부에 중첩되고, 또한 상기 커버 레이의 일부가 평면에서 볼 때 상기 제1 개구부에 중첩되어 있는,
   금속편 부착 배선 기판.
2. 제1 개구부를 가지는 하측 커버 레이, 제2 개구부를 가지는 상측 커버 레이, 및 상기 하측 커버 레이와 상기 상측 커버 레이 사이에 배치된 배선 패턴을 가지는 플렉시블 프린트 기판; 및
   상기 제1 개구부의 적어도 일부를 하방으로부터 덮는 금속편을 포함하고,
   상기 배선 패턴은, 상기 제1 개구부를 통하여 상기 금속편에 접촉하고, 또한 상기 금속편에 접합되며,
   상기 하측 커버 레이는, 상기 배선 패턴에 접하는 하측 접착층과, 상기 하측 접착층에 의해 상기 배선 패턴에 접착된 하측 필름을 가지고,
   상기 제1 개구부의 적어도 일부가 평면에서 볼 때 상기 제2 개구부의 내측에 위치하고 있는,
   금속편 부착 배선 기판.
3. 제2항에 있어서,
   상기 하측 필름의 탄성률보다 상기 하측 접착층의 탄성률이 작은, 금속편 부착 배선 기판.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
   상기 상측 커버 레이는, 상기 배선 패턴에 접하는 상측 접착층과, 상기 상측 접착층에 의해 상기 배선 패턴에 접착된 상측 필름을 가지는, 금속편 부착 배선 기판.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 플렉시블 프린트 기판의 적층 순서가, 상기 배선 패턴을 중심으로 하여 상하 대칭인, 금속편 부착 배선 기판.
6. 제1 개구부가 형성된 기재와, 제2 개구부가 형성된 커버 레이와, 상기 기재 및 상기 커버 레이에 의해 끼워진 배선 패턴을 가지는 플렉시블 프린트 기판을 준비하는 준비 공정;
   상기 제2 개구부를 통하여 접합 공구를 상기 배선 패턴에 대고 누르고, 상기 배선 패턴을 금속편을 향하여 변형시키는 변형 공정; 및
   상기 접합 공구를 이용하여 상기 배선 패턴과 상기 금속편을 접합시키는 접합 공정
   을 포함하는, 금속편 부착 배선 기판의 제조 방법.

Images