WO2019159463A1 - 基板接続構造および基板接続構造の製造方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a board connection structure and a method for manufacturing the board connection structure.
- Patent Document 1 discloses a configuration for electrical connection between a flexible printed circuit board and a different circuit board.
- Patent Document 1 discloses a configuration in which a land of a hard substrate and a contact portion of an FPC (flexible printed circuit board) are electrically connected.
- a slit is provided adjacent to the contact portion of the FPC, and the contact portion is provided so as to follow independently when pressed by a pressing jig or the like due to the presence of the slit.
- Patent Document 1 By the way, in the configuration disclosed in Patent Document 1, electrical insulation is performed between adjacent lands of the hard substrate and other than the wiring portion connected to the specific land. Further, as disclosed in Patent Document 1, the direction in which the wiring part electrically connected to the FPC connection part extends is different from the direction in which the wiring part electrically connected to the land of the hard substrate extends. ing. In addition, Patent Document 1 describes that the slits existing between the connection portions absorb the difference in height between the connection portions. Considering these, it is considered that the connecting portion of the FPC and the wiring portion electrically connected to the connecting portion do not need to be covered with the insulating layer.
- both sides of a conductor layer such as a copper foil are covered with an insulating layer, and the conductor layer is electrically connected to a metal plate. Things are being considered.
- the flexible printed circuit board is covered with an insulating layer except for the portion that is electrically connected to the metal sheet, so the flexible printed circuit board and the metal sheet are overlapped. Is possible.
- the insulating layer is spot-removed to expose the conductor layer, and the exposed portion of the conductor layer is electrically connected to the metal plate. Need to be connected.
- the height of the conductor layer and the metal plate greatly differ by the amount of the insulating layer. Therefore, it is necessary to perform a connection with electrical conduction between the conductor layer and the metal plate while pressing the conductor layer against the metal plate by the difference in height.
- the conductor layer when the conductor layer is pressed against the metal plate as described above, good pressing cannot be performed if the insulating layer is present on the opposite side (surface side) of the conductor layer to the metal plate. Therefore, in the state where not only the metal plate side (back side) of the conductor layer but also the insulating layer existing on the surface side of the conductor layer (that is, the state where the insulating layers on both the front and back sides of the conductor layer are removed), the conductor It is necessary to perform bonding between the conductor layer and the metal plate with electrical conduction while pressing the layer against the metal plate.
- An object of the present invention is to provide a substrate connection structure and a method for manufacturing the substrate connection structure that can electrically and satisfactorily bond the conductor layer and the metal member and can prevent electric corrosion at the bonded portion.
- a first covering comprising a first opening that is made of a resin having electrical insulation and penetrates in a state surrounded by an inner wall.
- a layer and a resin having electrical insulation, the periphery is surrounded by an inner wall, and the opening is integrated with the first opening by being aligned with the first opening in the thickness direction.
- a second covering layer having a second opening for forming a surface, and at least an electrical conductivity, and one surface is covered with the first covering layer and the other surface is covered with the second covering layer.
- a substrate connection structure comprising: a sealing portion.
- the opening is provided in a rectangular shape, and the slit is along a pair of sides facing each other among the four sides constituting the rectangular shape.
- a pair is preferably provided.
- the open conductor layer includes a bottom portion that is in contact with the metal member, a joint portion is formed on the bottom portion, and the open conductor layer has a stretching direction. Tapered portions that connect the inner conductor layer covered with the first coating layer and the second coating layer and the bottom portion of the conductor layer and are gradually separated from the metal member toward the inner conductor layer from the bottom portion on both ends. It is preferable that the space between the metal member and the tapered portion is filled with a water-resistant sealing portion.
- the water-resistant sealing portion is provided so as to protrude from the surface of the second coating layer located on the side opposite to the conductor layer.
- the waterproof seal portion reaches the surface of the second coating layer on the side opposite to the conductor layer and has an adhesive force with the surface. It is preferable that a sealing flange portion is provided.
- a first coating layer made of a resin having electrical insulation and at least electrical conductivity and one side A first opening is formed in a single-sided substrate having a conductive layer covered with a first covering layer by removing a part of the first covering layer and surrounding the inner surface with an inner wall.
- the conductor layer of the first coating layer In a state where the metal member is arranged on the opposite side of the conductor layer and the metal member and the conductor layer are electrically connected in a state where the open conductor layer located in the first opening of the conductor layer is deformed to the metal member side.
- the first opening and the second opening are formed in a rectangular shape in the first opening forming step and the second opening forming step, and the slit is formed in the slit forming step.
- the slit is formed in the slit forming step.
- a liquid water-resistant resin is filled so as to reach the surface located on the opposite side of the second coating layer from the conductor layer,
- the liquid water-resistant resin approaching the surface is cured to form a sealing flange portion that exerts an adhesive force with the surface.
- the conductor layer and the metal member are separated. It becomes possible to join electrically well. In addition, it is possible to prevent the electrolytic corrosion at the bonded portion.
- FIG. 2 is a cross-sectional view showing a state in which the substrate connection structure shown in FIG. 1 is cut along line II.
- FIG. 2 is a cross-sectional view showing a state where the substrate connection structure shown in FIG. 1 is cut along the line II-II.
- FIG. 10 is a side sectional view showing a state in which a joint portion is formed after the metal plate shown in FIG. 9 is installed. It is a top view which shows the structure of the board
- FIG. 11 is a cross-sectional view showing a state where the substrate connection structure according to the comparative example shown in FIG. 10 is cut along the line II. It is a top view which shows the structure by which the enlarged slit part was formed in the edge part side of a slit concerning the modification of this invention.
- the longitudinal direction (left and right direction in FIG. 1; horizontal direction in FIG. 1) of the flexible printed circuit board 20 is the X direction
- the right side of FIG. 1 is the X1 side
- the short direction (vertical direction in FIG. 1; vertical direction in FIG. 1) of the flexible printed circuit board 20 is defined as the Y direction
- the upper side in FIG. 1 is defined as the Y1 side
- the thickness direction (vertical direction in FIG. 2; vertical direction in FIG. 2) of the flexible printed circuit board 20 is the Z direction
- the upper side of FIG. 2 is the Z1 side
- FIG. 1 is a plan view showing a configuration of a substrate connection structure 10 according to the present embodiment.
- FIG. 2 is a cross-sectional view showing a state in which the substrate connection structure 10 shown in FIG. 1 is cut along the line II.
- FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state where the substrate connection structure 10 shown in FIG. 1 is cut along the line II-II.
- the substrate connection structure 10 of the present embodiment electrically connects between cells of a secondary battery for driving such as a lithium ion battery mounted in an automobile (or between battery packs composed of a plurality of cells). And a wiring portion corresponding to a wire harness that electrically connects the terminal voltage of each cell and the control unit to estimate the charge amount of each cell. ing.
- the board connection structure 10 of the present embodiment includes a flexible printed board 20, a metal plate 30, and a water-resistant sealing portion 40 as main components.
- the metal plate 30 is a part corresponding to the bus bar described above.
- the flexible printed board 20 includes a conductor layer 21, a first covering layer 22, and a second covering layer 23.
- the conductor layer 21 is a portion made of a metal having conductivity such as a copper foil, and is a portion corresponding to the above-described wire harness.
- the conductor layer 21 is sandwiched between the first coating layer 22 and the second coating layer 23.
- the board connection structure 10 is not restricted to what is connected to the lithium ion battery mounted in a motor vehicle.
- the board connection structure 10 can be used for an emergency power source including a battery, and devices other than those mounted on an automobile such as a switchboard.
- the board connection structure 10 of the present embodiment includes a flexible printed board 20, a metal plate 30, and a water-resistant sealing portion 40 as main components.
- the flexible printed circuit board 20 includes a conductor layer 21, a first covering layer 22, and a second covering layer 23.
- the conductor layer 21 is a portion made of a metal having conductivity such as copper foil. The conductor layer 21 is sandwiched between the first coating layer 22 and the second coating layer 23.
- the first covering layer 22 and the second covering layer 23 are made of a resin having electrical insulation.
- the material of the first coating layer 22 and the second coating layer 23 include materials made of, for example, polyimide, PET (polyethylene terephthalate), PEN (polyethylene naphthalate), polyester, and the like. It is also good.
- the first coating layer 22 and the second coating layer 23 may be formed from the same material, but may be formed from different materials.
- the 1st coating layer 22 is located in the downward side (Z1 side) of the flexible printed circuit board 20, and the conductor layer 21 is adhesive (adhesion) in the upper side (Z1 side). Layer) (not shown). Furthermore, the second coating layer 23 is bonded to the upper side (Z1 side) of the conductor layer 21 via an adhesive (adhesive layer; not shown).
- the flexible printed circuit board 20 is provided with an opening 24.
- the opening 24 is a portion from which the first coating layer 22 and the second coating layer 23 have been removed.
- the conductor layer 21 is located on the upper side (Z1 side) and It is exposed on the lower side (Z2 side).
- the opening 24 is provided in a rectangular shape, but the shape is not limited to a rectangular shape.
- the opening 24 has a lower opening 24a (corresponding to the first opening) from which the first covering layer 22 has been removed and an upper opening 24b (which corresponds to the second opening) from which the second covering layer 23 has been removed. And are aligned. Although it is preferable that the lower opening 24a and the upper opening 24b are accurately aligned, a slight misalignment may occur within the allowable error range.
- the conductor layer 21 is located in the opening 24.
- the conductor layer 21 positioned in the opening 24 is referred to as an open conductor layer 21a
- the conductor layer 21 sandwiched between the first cover layer 22 and the second cover layer 23 is referred to as an internal conductor layer 21b.
- slits 25 are provided at both ends in the width direction (Y direction) orthogonal to the longitudinal direction (X direction), and the open conductor layer 21a is formed by the slit 25 into the internal conductor layer. It is separated from 21b. For this reason, the open conductor layer 21a can be easily moved and deformed in the vertical direction (Z direction) with respect to the internal conductor layer 21b.
- the open conductor layer 21 a located on the center side in the longitudinal direction of the opening 24 is on the lower side (Z2 side) than the open conductor layer 21 a located on both ends in the longitudinal direction of the opening 24.
- this portion is referred to as a bottom portion 21a1.
- tapered portions for connecting to the inner conductor layers 21b having different heights are provided at both ends in the longitudinal direction (X direction) of the open conductor layer 21a (bottom portion 21a1) located on the lower side (Z2 side). 21a2 is provided.
- a joint 50 is provided between the bottom 21a1 and the metal plate 30 for electrical connection. Moreover, as shown in FIG. 2, since the taper part 21a2 and the metal plate 30 are not in direct contact, a gap part 26 is provided between them. A part of a water-resistant sealing portion 40 to be described later enters the gap portion 26.
- the metal plate 30 is a portion that conducts a large current, and is formed of a material suitable for conducting a large current, such as aluminum or copper. Further, the metal plate 30 has a thickness corresponding to conduction of a large current.
- the metal plate 30 is shown to be rectangular. For example, in FIG. 1, only a part of the metal plate 30 is shown. That is, the metal plate 30 is not limited to a rectangular shape in order to connect terminals between cells (or between battery packs) of the secondary battery, and various forms can be adopted. is there.
- a joint portion 50 is provided between the bottom portion 21a1 and the metal plate 30.
- the joint portion 50 is a portion that joins the bottom portion 21a1 and the metal plate 30 in a state involving electrical conduction.
- welding, ultrasonic joining, and the like can be given, but welding or a conductive adhesive may be used.
- the water-proof sealing part 40 is a part which has sealed the opening part 24 in which the junction part 50 is located. If moisture enters the joint portion 50, galvanic corrosion occurs due to water electrolysis or the like. Therefore, by forming the water-resistant sealing portion 40 and sealing the opening 24 as described above, the joint portion 50 is joined. Moisture does not reach the portion 50.
- a water resistant resin is used for this sealing.
- the water-resistant resin is preferably a liquid that has good water resistance and has an appropriate viscosity in an uncured state.
- examples of such a water resistant resin include various thermosetting resins. Examples of such thermosetting resins include epoxy resins, urethane resins, fluororesins, silicon resins, and ultraviolet curable resins.
- the water resistant resin may be an ultraviolet curable resin. Examples of such ultraviolet curable resins include those made of urethane acrylate, acrylic resin acrylate, epoxy acrylate, or the like, but other materials may be used.
- the water-resistant resin may be a two-cure type capable of realizing two curing of the thermosetting resin and the ultraviolet curable resin as described above.
- the water-resistant sealing portion 40 is formed by filling an uncured water-resistant resin into a space surrounded by the inner wall of the opening 24 and the surface of the metal plate 30. Therefore, the conductor layer 21 is not exposed to the outside. Further, the joint 50 and the conductor layer 21 are covered with the water-resistant resin due to the flow of the uncured water-resistant resin. Thereby, in the water-resistant sealing part 40 after the uncured water-resistant resin is cured, it is possible to prevent moisture from entering from the outside.
- a single-sided substrate 60 is prepared.
- This single-sided substrate 60 has a conductor layer 21 and a first covering layer 22.
- the first covering layer 22 has a lower opening 24a.
- the conductor layer 21 may be bonded to the first opening layer 22 previously punched with a mold or the like.
- the portion corresponding to the lower opening 24a may be removed by irradiating the single-sided substrate 60 on which the conductor layer 21 and the first covering layer 22 are bonded together with laser light.
- Second step formation of the slit 25 in the conductor layer 21 (corresponding to the slit forming step)
- slits 25 are formed in the conductor layer 21.
- the slit 25 may be formed, for example, by punching with a die having a punch and a die, may be formed by etching, or may be formed by laser processing.
- the width of the slit 25 is preferably 0.5 mm to 1.0 mm, for example.
- the width of the slit 25 is smaller than 0.5 mm, it is worsened that a liquid water-resistant resin described later enters through the slit 25.
- the slit 25 has a width larger than that required for the slit 25. Therefore, the width of the open conductor layer 21a is reduced by that amount, and the dimensions of the joint portion 50 are reduced. Or the electrical conductivity of the open conductor layer 21a deteriorates.
- the width of the slit 25 may be larger than 1.0 mm when the dimensions of the joint portion 50 can be sufficiently secured and the electrical conductivity of the open conductor layer 21a does not deteriorate.
- the upper opening 24b may be formed by irradiating a portion corresponding to the upper opening 24b with laser light.
- the 2nd coating layer 23 to the single-sided board
- substrate 60 you may make it form the slit 25 with respect to the conductor layer 21 after the bonding.
- a portion corresponding to the upper opening 24b may be removed from the second coating layer 23 in advance to form the upper opening 24b.
- the portion corresponding to the upper opening 24b may be formed by punching with a die having a punch and a die, for example, and the portion corresponding to the upper opening 24b is removed by irradiation with laser light. You may do it.
- the upper opening 24b is formed in the second coating layer 23 in advance, it is preferable to align the lower opening 24a and the upper opening 24b using, for example, an image inspection apparatus or a positioning jig. Note that the opening 24 is formed by the communication between the lower opening 24a and the upper opening 24b.
- the metal plate 30 is installed on the lower side (Z2 side) of the conductor layer 21. In this state, the conductor layer 21 is pressed against the metal plate 30. At this time, the presence of the slits 25 at both ends in the width direction (Y direction) of the open conductor layer 21a allows the open conductor layer 21a to be easily moved to the metal plate 30 side (Z2 side).
- the junction part 50 is formed.
- the joint portion 50 can be formed by welding, ultrasonic joining, or the like as described above.
- various weldings such as laser welding, gas welding, resistance welding, arc welding, electron beam welding, can be used, for example.
- laser welding various methods such as YAG laser, carbon dioxide laser, and semiconductor laser can be used.
- the water-resistant sealing portion 40 is formed.
- the nozzle of a dispenser that supplies liquid water-resistant resin is brought close to one of the slits 25.
- the liquid water-resistant resin is stored in a portion surrounded by the inner wall of the opening 24.
- the liquid water-resistant resin wraps around from one slit 25 so as to enter the gap portion 26 between the tapered portion 21 a 2 and the metal plate 30.
- the opening 24 is entirely filled with the liquid water-resistant resin (corresponding to the filling step).
- the water-resistant sealing portion 40 is formed by curing the liquid water-resistant resin after filling (corresponding to the sealing process).
- the liquid water-resistant resin is preferably supplied so as to reliably cover the open conductor layer 21a.
- the water-resistant sealing portion 40 after the liquid water-resistant resin is cured is located on the upper side (Z1 side) above the upper surface (Z1 side surface) of the second coating layer 23. It is preferable that a liquid water-resistant resin is supplied so as to rise.
- the waterproof seal portion 40 is formed with a sealing flange portion 41 that approaches the upper surface (the surface on the Z1 side) of the second coating layer 23.
- the sealing flange portion 41 as described above When the sealing flange portion 41 as described above is formed, it is possible to reliably prevent the open conductor layer 21a from being exposed to the outside. At the same time, the sealing flange portion 41 and the upper surface of the second coating layer 23 are bonded by an adhesive force. Therefore, between the water-resistant sealing portion 40 and the second coating layer 23, not only in the shear direction (between the inner wall of the opening 24 and the water-resistant sealing portion 40), but also in the tensile direction (the upper surface of the second coating layer 23). Since the adhesive force also acts between the sealing flange portions 41), the structure is more difficult to peel off.
- the viscosity of the liquid water-resistant resin has such a fluidity that it can enter the gap portion 26 as described above, and forms a raised portion as shown in FIG.
- the substrate connection structure 10 as shown in FIGS. 1 to 3 is formed.
- the board connection structure 10 having the above-described configuration is made of a resin having electrical insulation, and includes a first opening 24a (first opening) that penetrates in a state surrounded by an inner wall.
- the substrate connection structure 10 includes a resin layer having an electrical insulating property, the periphery is surrounded by an inner wall, and the lower opening 24a (first opening) in the thickness direction (Z direction).
- the second covering layer 23 including an upper opening 24b (second opening) that forms an integral opening 24 with the lower opening 24a (first opening).
- the substrate connection structure 10 has at least electrical conductivity, and one surface is covered with the first coating layer 22 and the other surface is covered with the second coating layer 23, and the lower side.
- the conductor layer 21 is provided with a slit 25 penetrating so that the opening 24a (first opening) and the upper opening 24b (second opening) communicate with each other.
- the board connection structure 10 includes a metal plate 30 (metal member) disposed on the opposite side of the first covering layer 22 from the conductor layer 21.
- the metal plate 30 (metal member) and the conductor layer in a state where the open conductor layer 21a located in the lower opening 24a (first opening) of the conductor layer 21 is deformed to the metal plate 30 (metal member) side.
- the opening portion 24 is sealed in a state of covering the open conductor layer 21a that forms the bonding portion 50 while using the bonding portion 50 bonded in a state where the bonding portion 50 is electrically connected and water-resistant resin as a material.
- a waterproof seal 40 is also be made of a state of covering the open conductor layer 21a that forms the bonding portion 50 while using the bonding portion 50 bonded in a state where the bonding portion 50 is electrically connected and water-resistant resin as a material.
- the liquid water-resistant resin when the liquid water-resistant resin is supplied from the upper opening 24b (second opening) side, the liquid water-resistant resin wraps around the lower opening 24a (first opening), so the lower opening It is possible to prevent the formation of a gap where the liquid water-resistant resin does not enter the portion 24a (first opening) side. Therefore, it is possible to reduce the arrival of moisture at the joint portion 50, and it is possible to suppress the occurrence of electrolytic corrosion at the joint portion 50.
- FIG. 10 is a plan view showing a configuration of a substrate connection structure 10A according to a comparative example.
- FIG. 11 is a cross-sectional view showing a state where the substrate connection structure 10A according to the comparative example shown in FIG. 10 is cut along the line II.
- the open conductor layer 21a is continuous with the internal conductor layer 21b in the width direction (Y direction). It becomes difficult to deform toward the metal plate 30. For this reason, even if it tries to join the open conductor layer 21a and the metal plate 30 while pressing the conductor layer 21 toward the metal plate 30, the open conductor layer 21a tends to float upward (Z1 side) (restoration). Force) acts.
- the work for forming the joint 50 is accompanied by difficulty. Further, when the size of the joint 50 becomes insufficient, or when an external force such as vibration acts on the substrate connection structure 10 for a long time, the joint 50 may be destroyed. For example, even if liquid water-resistant resin is supplied from the upper opening 24b side, the liquid water-resistant resin does not flow around to the lower opening 24a side, so that a relatively large gap is formed on the lower opening 24a side. There is a risk that sealing by the water-resistant sealing portion 40 will be insufficient. Therefore, there is a possibility that moisture will reach the joint portion 50, and there is a possibility that electric corrosion will occur in the joint portion 50.
- the open conductor layer 21a of the conductor layer 21 is provided with a slit 25.
- the open conductor layer 21a can be easily deformed toward the metal plate 30, the operation of forming the joint portion 50 is facilitated.
- the size of the joint portion 50 can be sufficiently secured, and the mechanical strength of the joint portion 50 can be sufficiently secured. Is possible. Therefore, even if an external force such as vibration acts on the substrate connection structure 10 for a long period of time, the joint portion 50 can be hardly broken.
- liquid water-resistant resin wraps around the lower opening 24a side, so that a gap is formed so that the liquid water-resistant resin does not wrap around the lower opening 24a side. Can be prevented. Therefore, it is possible to reduce the arrival of moisture at the joint portion 50, and it is possible to suppress the occurrence of electrolytic corrosion at the joint portion 50.
- the opening 24 is provided in a rectangular shape, and the slit 25 is paired along a pair of facing sides among the four sides constituting the rectangular opening 24. Is provided.
- the slit 25 when the slit 25 is formed along the side in the longitudinal direction (X direction) of the opening 24, the slit 25 is on both ends in the width direction (Y direction) of the opening 24. It will be in the state formed.
- the open conductor layer 21 a when the slit 25 is formed so as to be along a pair of facing sides among the four sides constituting the opening 24, the open conductor layer 21 a can be easily deformed, and the joint 50 can be easily formed. Become. For this reason, the operation
- the open conductor layer 21a can be easily deformed toward the metal plate 30, the size of the joint portion 50 can be sufficiently secured, and the mechanical strength of the joint portion 50 can be sufficiently secured. Is possible. Therefore, even if an external force such as vibration acts on the substrate connection structure 10 for a long period of time, the joint portion 50 can be hardly broken.
- the open conductor layer 21a includes a bottom portion 21a1 that is in contact with the metal plate 30 (metal member), and the joint portion 50 is formed on the bottom portion 21a1.
- tapered portions 21 a 2 are provided on both ends of the open conductor layer 21 a in the extending direction, and the tapered portions 21 a 2 are covered with the first coating layer 22 and the second coating layer 23 of the conductor layer 21.
- the inner conductor layer 21b and the bottom 21a1 are connected to each other and gradually separated from the metal plate 30 (metal member) from the bottom 21a1 toward the inner conductor layer 21b. And the space
- the liquid water-resistant resin is not filled and a void is generated.
- the void portion 26 is also liquid.
- the water-resistant sealing portion 40 can be formed by filling the water-resistant resin. Therefore, the waterproofness of the board connection structure 10 can be further enhanced.
- the water-resistant sealing portion 40 is provided so as to protrude from the surface (the surface on the Z1 side) of the second coating layer 23 located on the side opposite to the conductor layer 21. For this reason, the water-resistant sealing part 40 of sufficient volume which covers the junction part 50 can be formed. Further, by providing the water-resistant sealing portion 40 having a sufficient volume, it is possible to prevent the joint portion 50 from being exposed to the outside even when the liquid resin is cured and contracted.
- the water-resistant sealing portion 40 is sealed to reach the surface of the second coating layer 23 on the side opposite to the conductor layer 21 and to exert an adhesive force with the surface.
- a flange portion 41 is provided.
- the sealing flange portion 41 and the upper surface of the second coating layer 23 are bonded by an adhesive force. Therefore, between the water-resistant sealing portion 40 and the second coating layer 23, not only in the shear direction (between the inner wall of the opening 24 and the water-resistant sealing portion 40), but also in the tensile direction (the upper surface of the second coating layer 23). Since the adhesive force acts also between the sealing flange portions 41), the water-resistant sealing portion 40 is more difficult to be peeled off, and the waterproofness to the joint portion 50 can be further enhanced.
- a lower opening 24a (through which a part of the first covering layer 22 is removed from the single-sided substrate 60 including the conductor layer 21 covered with the first covering layer 22 and the periphery is surrounded by the inner wall.
- a slit forming step of forming a slit 25 penetrating through the open conductor layer 21a exposed in the lower opening 24a (first opening) of the conductor layer 21 is provided, and before and after the slit forming step.
- the periphery is surrounded by the inner wall and the lower opening 24a (first opening) is aligned with the lower opening 24a (first opening) in the thickness direction.
- the metal plate 30 metal member is disposed on the opposite side of the first covering layer 22 from the conductor layer 21, and among the conductor layers 21.
- the metal plate 30 (metal member) and the conductor layer 21 are electrically connected in a state where the open conductor layer 21a located in the lower opening 24a (first opening) is deformed to the metal plate 30 (metal member) side.
- it is provided with a filling step in which the opening 24 is filled with a liquid water-resistant resin in a state where the open conductor layer 21a is covered, and after the filling step, the liquid water-resistant resin is cured, And a sealing step for forming the water-resistant sealing portion 40.
- the slit 25 in the open conductor layer 21a in the slit forming step the first coating layer 22 and the first coating layer 22 are partially removed, and the metal plate 30 (metal member) is removed. Even if there is a difference in height in the height direction (Z direction), the conductor layer and the metal member can be electrically bonded satisfactorily.
- the lower opening 24a (first opening) and the upper opening 24b (second opening) are formed in a rectangular shape.
- a pair of slits 25 are formed along a pair of facing sides among the four sides constituting the rectangular lower opening 24a (first opening).
- the slit 25 when the slit 25 is formed along the side in the longitudinal direction (X direction) of the opening 24, the slit 25 is formed in the width direction (Y direction) of the opening 24. It will be in the state formed in the both ends side.
- the open conductor layer 21 a when the slit 25 is formed so as to be along a pair of facing sides among the four sides constituting the opening 24, the open conductor layer 21 a can be easily deformed, and the joint 50 can be easily formed. Become. For this reason, the operation
- the open conductor layer 21a can be easily deformed toward the metal plate 30, the size of the joint portion 50 can be sufficiently secured, and the mechanical strength of the joint portion 50 can be sufficiently secured. Is possible. Therefore, even if an external force such as vibration acts on the substrate connection structure 10 for a long period of time, the joint portion 50 can be hardly broken.
- liquid water-resistant resin in the filling step, liquid water-resistant resin is filled so as to reach the surface of the second coating layer 23 on the side opposite to the conductor layer 21, and in the sealing step, When the liquid water-resistant resin that has reached the surface is cured, a sealing flange portion 41 that exerts an adhesive force with the surface is formed.
- a sealing flange portion 41 is formed in the sealing step, and the sealing flange portion 41 and the upper surface of the second coating layer 23 are bonded by an adhesive force. Therefore, not only in the shear direction (between the inner wall of the opening 24 and the water-resistant sealing portion 40), but also in the tensile direction (the upper surface of the second coating layer 23 and the seal between the water-resistant sealing portion 40 and the second coating layer 23). Since the adhesive force acts also between the stop flange portions 41), the water-resistant sealing portion 40 is configured to be more difficult to peel off, and the waterproofness to the joint portion 50 can be further enhanced.
- the slit 25 is provided in a straight line on both ends of the opening 24 in the width direction (Y direction).
- the slit is not limited to such a shape.
- the slit may be provided in only one of the width direction (Y direction) of the opening 24.
- the slit may be provided not only in a straight line shape but also in an L shape, for example, or in a U shape.
- the metal plate 30 is described as the metal member.
- the metal member may be other than the metal plate 30.
- a metal member, a metal foil, a wire having conductivity, or the like may be used as the metal member.
- the flexible printed board 20 includes the conductor layer 21, the first covering layer 22, and the second covering layer 23.
- the flexible printed circuit board 20 may include layers other than these.
- an enlarged slit portion 25 a that opens larger than the other portion of the slit 25 may be formed on the end portion side of the slit 25.
- the enlarged slit portion 25a may be formed so as to reduce the width of the open conductor layer 21a without reducing the width of the first cover layer 22 or the second cover layer 23.
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Abstract
導体層と金属部材とを電気的に良好に接合可能であり、接合部位の電蝕を防止可能な基板接続構造および基板接続構造の製造方法を提供する。 第1開口部24aを備える第1被覆層22と、厚み方向において第1開口部24aと位置合わせされる第2開口部24bを備える第2被覆層23と、一方側の面が第1被覆層22で覆われ、他方側の面が第2被覆層23で覆われると共に、第1開口部24aと第2開口部24bとが連通するように貫通するスリット25を備える導体層21と、第1被覆層22のうち導体層21とは反対側に配置される金属部材30と、開放導体層21aを金属部材30側に変形させた状態で金属部材30と導体層21とを電気的に導通する状態で接合させた接合部50と、耐水性を備える樹脂を材質とすると共に、接合部50を形成する開放導体層21aを覆う状態で開口部24を封止する耐水封止部40と、を備える。
Description
本発明は、基板接続構造および基板接続構造の製造方法に関する。
フレキシブルプリント基板と、異なる基板との間で電気的な接続を図る構成としては、たとえば特許文献1に示すものがある。特許文献1には、ハード基板のランドと、FPC(フレキシブルプリント基板)の接触部とを電気的に接続する構成について開示されている。上記のFPCの接触部には、スリットが隣接して設けられていて、そのスリットの存在により、押圧治具等で押圧した際に、接触部が独立して追従するように設けられている。
ところで、特許文献1に開示の構成では、ハード基板の隣り合うランドの間や、特定のランドに接続された配線部以外は、電気的に絶縁されている。また、特許文献1に開示のように、FPCの接続部と電気的に接続された配線部が延伸する向きと、ハード基板のランドと電気的に接続された配線部が延伸する向きとは異なっている。加えて、特許文献1では、接続部の間に存在するスリットは、接続部の間の高さの違いを吸収することであることが記載されている。これらを勘案すると、FPCの接続部や、その接続部に電気的に接続されている配線部は、絶縁層で覆われる必要がないと考えられる。
一方で、フレキシブルプリント基板を用いた基板接続構造においては、フレキシブルプリント基板として、銅箔のような導体層の両面側を絶縁層で覆うと共に、導体層を金属板に対して電気的に接続するものが考えられている。このような基板接続構造では、フレキシブルプリント基板は、金属板に対して電気的に接続する部分以外は、絶縁層によって覆われた状態となっているので、フレキシブルプリント基板と金属板とを重ねることが可能である。
ここで、上記の導体層と金属板との電気的な接続を図るためには、絶縁層をスポット的に除去して導体層を露出させ、その導体層の露出部位で金属板に対して電気的に接続させる必要がある。この場合、導体層と金属板との間では、絶縁層の分だけ高さが大きく相違している。したがって、その高さの相違分だけ、導体層を金属板に対して押圧しつつ、導体層と金属板との間の、電気的導通を伴った接合を行う必要がある。
また、上記のように導体層を金属板に押圧する場合、導体層のうち金属板とは反対側(表面側)に絶縁層が存在していたのでは、良好な押圧が行えない。したがって、導体層の金属板側(裏面側)のみならず、導体層の表面側に存在する絶縁層も除去した状態(すなわち、導体層の表裏両面側の絶縁層を除去した状態)で、導体層を金属板に押圧しつつ、導体層と金属板との間の、電気的導通を伴った接合を行う必要がある。
ここで、特許文献1に開示の構成では、上述のように配線部が絶縁層で覆われる必要がないと考えられるので、接続部とランドとの間の高さの相違は、さほど大きくないと考えられる。したがって、上述の基板接続構造のように、絶縁層と金属板との間で、高さが大きく相違している状態で、電気的な接合を行うのは困難と思われる。
また、特許文献1に開示の構成では、はんだ付けにて、接続部とランドとの間の電気的な接続を行うようにしている。したがって、電気的な接続部分の機械的な強度がさほど強くない状態となっている。これに対して、上述の基板接続構造では、導体層と金属板との間で、高さが大きく相違している。このため、特許文献1に開示のように、導体層を金属板に押し付けた状態で、はんだ付けにて電気的な接続を行っても、導体層が金属板から浮き上がろうとする力(復元力)の作用により、電気的な接続部分の機械的な強度が一層弱いものとなっている。したがって、特に振動などの外力が採用する環境下では、電気的な接続部分が破壊される虞がある。
また、上述の基板接続構造では、導体層と金属板との間で電気的導通を伴った接合部を形成した場合、その接合部が、外部環境に露出した状態となってしまう。この場合、上記の接合部に水分が到達すると電蝕が生じてしまう虞がある。
本発明は上記の事情にもとづきなされたもので、第1被覆層および第2被覆層(絶縁層)をスポット的に除去して金属部材と導体層との間で高さの相違が生じても、導体層と金属部材とを電気的に良好に接合可能であると共に、接合部位の電蝕を防止可能な基板接続構造および基板接続構造の製造方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の第1の観点によると、電気的な絶縁性を備える樹脂を材質とし、周囲が内壁で囲まれた状態で貫通する第1開口部を備える第1被覆層と、電気的な絶縁性を備える樹脂を材質とし、周囲が内壁で囲まれ、かつ厚み方向において第1開口部と位置合わせされることで第1開口部との間で一体的な開口部を形成する第2開口部を備える第2被覆層と、少なくとも電気的な導電性を備えると共に、一方側の面が第1被覆層で覆われ、かつ他方側の面が第2被覆層で覆われると共に、第1開口部と第2開口部とが連通するように貫通するスリットを備える導体層と、第1被覆層のうち導体層とは反対側に配置される金属部材と、導体層のうち第1開口部に位置する開放導体層を金属部材側に変形させた状態で金属部材と導体層とを電気的に導通する状態で接合させた接合部と、耐水性を備える樹脂を材質とすると共に、接合部を形成する開放導体層を覆う状態で開口部を封止する耐水封止部と、を備えることを特徴とする基板接続構造が提供される。
また、本発明の他の側面は、上述の発明において、開口部は矩形状に設けられていると共に、スリットは、矩形状を構成する4つの辺のうち向かう合う一組の辺に沿うように一対設けられている、ことが好ましい。
さらに、本発明の他の側面は、上述の発明において、開放導体層は、金属部材に対して接する底部を備え、この底部に接合部が形成されていると共に、開放導体層のうち延伸方向の両端側には、導体層のうち第1被覆層および第2被覆層で覆われている内部導体層と底部とを接続すると共に底部から内部導体層に向かうにつれて徐々に金属部材から離間するテーパ部が設けられていて、金属部材とテーパ部との間の空隙部が耐水封止部で充填されている、ことが好ましい。
また、本発明の他の側面は、上述の発明において、耐水封止部は、第2被覆層のうち導体層とは反対側に位置する表面よりも隆起して設けられている、ことが好ましい。
さらに、本発明の他の側面は、上述の発明において、耐水封止部には、第2被覆層のうち導体層とは反対側に位置する表面に差し掛かると共に該表面との間で接着力を及ぼす封止フランジ部が設けられている、ことが好ましい。
また、上記課題を解決するために、本発明の第2の観点によると、電気的な絶縁性を備える樹脂を材質とする第1被覆層と、少なくとも電気的な導電性を備えると共に、一方側の面が第1被覆層で覆われる導体層とを備える片面基板に、第1被覆層の一部を除去して、周囲が内壁で囲まれた状態で貫通する第1開口部を形成する第1開口形成工程と、導体層のうち第1開口部に露出している開放導体層を貫通するスリットを形成するスリット形成工程と、スリット形成工程に前後して、電気的な絶縁性を備える樹脂を材質とする第2被覆層を、導体層のうち第1被覆層とは反対側に貼り合わせ工程と、貼り合わせ工程に前後して、周囲が内壁で囲まれると共に厚み方向において第1開口部と位置合わせされることで第1開口部との間で一体的な開口部となる第2開口部を第2被覆層に対して形成する第2開口形成工程と、スリット形成工程、貼り合わせ工程および第2開口形成工程の後に、第1被覆層のうち導体層とは反対側に金属部材を配置すると共に、導体層のうち第1開口部に位置する開放導体層を金属部材側に変形させた状態で金属部材と導体層とを電気的に導通する状態で接合させて接合部を形成する接合部形成工程と、接合部形成工程の後に、開放導体層が覆われる状態で開口部に液状の耐水樹脂が充填される充填工程と、充填工程の後に、液状の耐水樹脂を硬化させて、耐水封止部を形成する封止工程と、を備えることを特徴とする基板接続構造の製造方法が提供される。
また、本発明の他の側面は、上述の発明において、第1開口形成工程および第2開口形成工程では、第1開口部および第2開口部を矩形状に形成し、スリット形成工程では、スリットは、矩形状の第1開口部を構成する4つの辺のうち向かう合う一組の辺に沿うように一対形成されている、ことが好ましい。
また、本発明の他の側面は、上述の発明において、充填工程では、第2被覆層のうち導体層とは反対側に位置する表面に差し掛かるように液状の耐水樹脂が充填されると共に、封止工程では、表面に差し掛かった液状の耐水樹脂が硬化することで、表面との間で接着力を及ぼす封止フランジ部が形成される、ことが好ましい。
本発明によると、第1被覆層および第2被覆層(絶縁層)をスポット的に除去して金属部材と導体層との間で高さの相違が生じても、導体層と金属部材とを電気的に良好に接合可能となる。また、接合部位の電蝕を防止可能となる。
以下、本発明の一実施の形態に係る基板接続構造10および基板接続構造10の製造方法について、以下に説明する。なお、以下の説明においては、フレキシブルプリント基板20の長手方向(図1における左右方向;横方向)をX方向とし、図1の右側をX1側、図1の左側をX2側とする。また、フレキシブルプリント基板20の短手方向(図1における上下方向;縦方向)をY方向とし、図1の上側をY1側、図1の下側をY2側とする。また、フレキシブルプリント基板20の厚み方向(図2における上下方向;縦方向)をZ方向とし、図2の上側をZ1側、図2の下側をZ2側とする。
<基板接続構造の構成について>
図1は、本実施の形態に係る基板接続構造10の構成を示す平面図である。図2は、図1に示す基板接続構造10をI-I線に沿って切断した状態を示す断面図である。図3は、図1に示す基板接続構造10をII-II線に沿って切断した状態を示す断面図である。
図1は、本実施の形態に係る基板接続構造10の構成を示す平面図である。図2は、図1に示す基板接続構造10をI-I線に沿って切断した状態を示す断面図である。図3は、図1に示す基板接続構造10をII-II線に沿って切断した状態を示す断面図である。
本実施の形態の基板接続構造10は、たとえば自動車に搭載されるリチウムイオンバッテリのような駆動用の二次電池のセル間(または複数のセルから構成される電池パック間)を電気的に接続してモータの駆動電流を導通させるバスバーに相当する部分と、各セルの端子電圧と制御部とを電気的に接続して各セルの充電量を推測するワイヤハーネスに相当する配線部とを備えている。
具体的には、本実施の形態の基板接続構造10は、図1から図3に示すように、フレキシブルプリント基板20と、金属板30と、耐水封止部40とを主要な構成要素としている。これらのうち、金属板30は、上述したバスバーに相当する部分である。また、フレキシブルプリント基板20は、導体層21と、第1被覆層22と、第2被覆層23とを備えている。導体層21は、たとえば銅箔等のような導電性を備える金属を材質とする部分であり、上述したワイヤハーネスに相当する部分である。導体層21は、第1被覆層22と第2被覆層23との間に挟み込まれている。
なお、基板接続構造10は、自動車に搭載されるリチウムイオンバッテリに接続されるものには限られない。たとえば、基板接続構造10は、バッテリを備える非常用の電源や、配電盤等を始めとする自動車に搭載される以外の機器に対しても用いることが可能である。
図1から図3に示すように、本実施の形態の基板接続構造10は、フレキシブルプリント基板20と、金属板30と、耐水封止部40とを主要な構成要素としている。フレキシブルプリント基板20は、導体層21と、第1被覆層22と、第2被覆層23とを備えている。導体層21は、たとえば銅箔等のような導電性を備える金属を材質とする部分である。この導体層21は、第1被覆層22と第2被覆層23との間に挟み込まれている。
第1被覆層22および第2被覆層23は、電気的な絶縁性を備える樹脂を材質として形成されている。なお、第1被覆層22および第2被覆層23の材質は、たとえばポリイミド、PET(polyethylene terephthalate)、PEN(polyethylene naphthalate)、ポリエステル等を材質とするものが挙げられるが、これら以外の樹脂を材質としても良い。また、第1被覆層22と第2被覆層23とは、同じ材質から形成されても良いが、異なる材質から形成されても良い。
なお、図2に示すように、フレキシブルプリント基板20の下方側(Z1側)には、第1被覆層22が位置し、その上方側(Z1側)には、導体層21が接着剤(接着層;図示省略)を介して接着されている。さらに、導体層21の上方側(Z1側)には、第2被覆層23が接着剤(接着層;図示省略)を介して接着されている。
また、図1および図3に示すように、フレキシブルプリント基板20には、開口部24が設けられている。開口部24は、第1被覆層22および第2被覆層23を除去した部分であり、それによって、耐水封止部40を形成する前の段階では、導体層21が上方側(Z1側)および下方側(Z2側)に露出している。なお、図1に示す構成では、開口部24は矩形状に設けられているが、その形状は矩形状には限られない。また、開口部24は、第1被覆層22を除去した下側開口部24a(第1開口部に対応)と、第2被覆層23を除去した上側開口部24b(第2開口部に対応)とが位置合わせされて構成されている。これら下側開口部24aと上側開口部24bは正確に位置合わせされていることが好ましいが、許容誤差の範囲内で多少の位置ずれが生じていても良い。
また、開口部24には、導体層21が位置している。以下、開口部24に位置している導体層21を開放導体層21aとすると共に、第1被覆層22と第2被覆層23とで挟み込まれている導体層21を内部導体層21bとする。上述の開放導体層21aのうち、長手方向(X方向)と直交する幅方向(Y方向)の両端側には、スリット25が設けられていて、このスリット25によって開放導体層21aが内部導体層21bから切り離されている。このため、開放導体層21aは、内部導体層21bに対し、上下方向(Z方向)への相対的な移動や変形が容易に行える構成となっている。
なお、図2に示すように、開口部24の長手方向の中央側に位置する開放導体層21aは、開口部24の長手方向の両端側に位置する開放導体層21aよりも下方側(Z2側)に位置して、金属板30と接触状態または近接状態で対向している。以下、この部分を、底部21a1とする。また、下方側(Z2側)に位置する開放導体層21a(底部21a1)の長手方向(X方向)の両端側には、高さの異なる内部導体層21bに対して接続を図るためのテーパ部21a2が設けられている。
なお、後述するように、底部21a1と金属板30との間で、電気的な接続を図るための接合部50が設けられている。また、図2に示すように、テーパ部21a2と金属板30とは直接接触していないため、これらの間には、空隙部26が設けられている。この空隙部26には、後述する耐水封止部40の一部が入り込んでいる。
また、金属板30は、大きな電流を導通させる部分であり、たとえばアルミニウムや銅のような大電流の導通に適した材質から形成されている。また、金属板30は、大電流の導通に対応させた厚みも有している。なお、図1においては、金属板30は、矩形状となるように示されている。たとえば、図1においては、金属板30は、その一部のみが示された状態となっている。すなわち、金属板30は、二次電池のセル間(または電池パック間)の端子間を接続するために、その形態は矩形状に限られるものではなく、種々の形態を採用することが可能である。
ここで、底部21a1と金属板30との間には、接合部50が設けられている。接合部50は、底部21a1と金属板30とを、電気的な導通を伴う状態で接合している部分である。なお、接合部50を形成する手法としては、溶接、超音波接合等が挙げられるが、その他、溶接や導電性接着剤を用いても良い。
また、耐水封止部40は、接合部50が位置する開口部24を封止している部分である。接合部50に水分が侵入してしまうと、水の電気分解等を原因として電蝕が生じるので、上述のように耐水封止部40を形成して開口部24を封止することで、接合部50に水分が到達しないようにしている。この封止には、耐水樹脂が用いられている。この耐水樹脂としては、良好な耐水性を備えると共に未硬化の状態では適切な粘度を有する液状であることが好ましい。このような耐水樹脂としては、種々の熱硬化型樹脂が挙げられる。そのような熱硬化型樹脂としては、たとえばエポキシ樹脂、ウレタン樹脂、フッ素樹脂、シリコン樹脂、紫外線硬化型樹脂等が挙げられる。なお、また、耐水樹脂は、紫外線硬化型樹脂であっても良い。そのような紫外線硬化型樹脂としては、ウレタンアクリレート、アクリル樹脂アクリレート、エポキシアクリレート等を材質とするものが挙げられるが、これら以外であっても良い。
なお、耐水樹脂は、上述のような熱硬化型樹脂と紫外線硬化型樹脂の2つの硬化を実現可能な2キュアタイプのものであっても良い。
この耐水封止部40は、開口部24の内壁と、金属板30の表面とで囲まれた空間に、未硬化の耐水樹脂を充填することにより形成される。したがって、導体層21は、外部に露出しない状態となる。また、未硬化の耐水樹脂の流動により、接合部50および導体層21が耐水樹脂で覆われる。それにより、未硬化の耐水樹脂が硬化した後の耐水封止部40では、外部から水分が侵入しようとするのを阻止できる。
<基板接続構造の製造方法について>
以上のような構成の基板接続構造10の製造方法について、以下に説明する。
(1)第1工程:片面基板60への下側開口部24aに対応する部分の形成(第1開口形成工程に対応)
まず、図4に示すように、片面基板60を準備する。この片面基板60は、導体層21と第1被覆層22とを有している。また、第1被覆層22には、下側開口部24aが形成されている。下側開口部24aは、たとえば予め金型等で打ち抜いた第1被覆層22に対して、導体層21を貼り合わせるようにしても良い。また、導体層21と第1被覆層22とが貼り合わされた片面基板60に対して、レーザ光を照射して下側開口部24aに対応する部分を除去しても良い。
以上のような構成の基板接続構造10の製造方法について、以下に説明する。
(1)第1工程:片面基板60への下側開口部24aに対応する部分の形成(第1開口形成工程に対応)
まず、図4に示すように、片面基板60を準備する。この片面基板60は、導体層21と第1被覆層22とを有している。また、第1被覆層22には、下側開口部24aが形成されている。下側開口部24aは、たとえば予め金型等で打ち抜いた第1被覆層22に対して、導体層21を貼り合わせるようにしても良い。また、導体層21と第1被覆層22とが貼り合わされた片面基板60に対して、レーザ光を照射して下側開口部24aに対応する部分を除去しても良い。
(2)第2工程:導体層21へのスリット25の形成(スリット形成工程に対応)
次に、図5に示すように、導体層21に対して、スリット25を形成する。この場合、スリット25は、たとえばパンチとダイスを備える金型にて打ち抜くことで形成しても良く、エッチングにより形成しても良く、レーザ加工によって形成しても良い。
次に、図5に示すように、導体層21に対して、スリット25を形成する。この場合、スリット25は、たとえばパンチとダイスを備える金型にて打ち抜くことで形成しても良く、エッチングにより形成しても良く、レーザ加工によって形成しても良い。
なお、スリット25の幅は、たとえば0.5mm~1.0mmとすることが好ましい。スリット25の幅が0.5mmより小さい場合には、後述する液状の耐水樹脂がスリット25を介して入り込むのが悪化する。また、スリット25の幅が1.0mmより大きい場合には、スリット25として必要とされる以上の幅のスリットとなるので、その分だけ開放導体層21aの幅が狭くなり、接合部50の寸法が小さくなったり、開放導体層21aにおける電気的な導電性が悪化する。しかしながら、接合部50の寸法を十分に確保できると共に開放導体層21aの電気的な導電性が悪化しない場合には、スリット25の幅を1.0mmよりも大きくしても良い。
(3)第3工程:第2被覆層23の貼り合わせ(貼り合わせ工程に対応)および上側開口部24bの形成(第2開口形成工程に対応)
また、図6に示すように、上述した導体層21へのスリット25の形成に前後して、片面基板60に対してフィルム状の第2被覆層23を貼り合わせる。この第2被覆層23には、図6に示すように、上側開口部24bが形成されていない状態で貼り合わされる。そして、貼り合わせの後に、図7に示すように、第2被覆層23において上側開口部24bに対応する部分を除去して、上側開口部24bを形成する。この場合、上述の貼り合わせ後に、たとえば上側開口部24bに対応する部分にレーザ光を照射して、上側開口部24bを形成しても良い。なお、片面基板60に第2被覆層23を貼り合わせる場合、その貼り合わせ後に、導体層21に対してスリット25を形成するようにしても良い。
また、図6に示すように、上述した導体層21へのスリット25の形成に前後して、片面基板60に対してフィルム状の第2被覆層23を貼り合わせる。この第2被覆層23には、図6に示すように、上側開口部24bが形成されていない状態で貼り合わされる。そして、貼り合わせの後に、図7に示すように、第2被覆層23において上側開口部24bに対応する部分を除去して、上側開口部24bを形成する。この場合、上述の貼り合わせ後に、たとえば上側開口部24bに対応する部分にレーザ光を照射して、上側開口部24bを形成しても良い。なお、片面基板60に第2被覆層23を貼り合わせる場合、その貼り合わせ後に、導体層21に対してスリット25を形成するようにしても良い。
しかしながら、片面基板60に第2被覆層23を貼り合わせる前に、第2被覆層23から予め上側開口部24bに対応する部分を除去して、上側開口部24bを形成しても良い。この場合には、上側開口部24bに対応する部分を、たとえばパンチとダイスを備える金型にて打ち抜くことで形成しても良く、レーザ光を照射して上側開口部24bに対応する部分を除去しても良い。なお、第2被覆層23に上側開口部24bを予め形成する場合、たとえば画像検査装置や位置決め治具を用いて、下側開口部24aと上側開口部24bの位置合わせを行うことが好ましい。なお、下側開口部24aと上側開口部24bとが連通することで、開口部24が形成される。
(4)第4工程:接合部50の形成(接合部形成工程に対応)
図8に示すように、上述した開口部24およびスリット25の形成後に、金属板30を導体層21の下方側(Z2側)に設置する。その状態で、導体層21を金属板30に押し付ける。このとき、開放導体層21aの幅方向(Y方向)の両端側にスリット25が存在することで、開放導体層21aは金属板30側(Z2側)に容易に移動可能となっている。また、上述のような押し付け状態とした後に、図9に示すように、接合部50を形成する。この接合部50は、上述のように溶接や超音波接合等により形成することが可能である。なお、溶接としては、たとえばレーザ溶接、ガス溶接、抵抗溶接、アーク溶接、電子ビーム溶接等、種々の溶接を用いることが可能である。なお、レーザ溶接としては、たとえばYAGレーザ、炭酸ガスレーザ、半導体レーザ等、種々の手法を用いることが可能である。
図8に示すように、上述した開口部24およびスリット25の形成後に、金属板30を導体層21の下方側(Z2側)に設置する。その状態で、導体層21を金属板30に押し付ける。このとき、開放導体層21aの幅方向(Y方向)の両端側にスリット25が存在することで、開放導体層21aは金属板30側(Z2側)に容易に移動可能となっている。また、上述のような押し付け状態とした後に、図9に示すように、接合部50を形成する。この接合部50は、上述のように溶接や超音波接合等により形成することが可能である。なお、溶接としては、たとえばレーザ溶接、ガス溶接、抵抗溶接、アーク溶接、電子ビーム溶接等、種々の溶接を用いることが可能である。なお、レーザ溶接としては、たとえばYAGレーザ、炭酸ガスレーザ、半導体レーザ等、種々の手法を用いることが可能である。
(5)第5工程:耐水封止部40の形成(充填工程および封止工程に対応)
上述した接合部50を形成した後に、耐水封止部40を形成する。この場合、たとえば液状の耐水樹脂を供給するディスペンサのノズルを、いずれか一方のスリット25に近接させるようにする。すると、液状の耐水樹脂は、開口部24の内壁で囲まれた部位に貯留される。このとき、液状の耐水樹脂は、一方のスリット25からテーパ部21a2と金属板30との間の空隙部26に入り込むように回り込む。それにより、開口部24には液状の耐水樹脂が全体的に充填される状態となる(充填工程に対応)。そして、充填後に液状の耐水樹脂を硬化させることで、耐水封止部40を形成する(封止工程に対応)。
上述した接合部50を形成した後に、耐水封止部40を形成する。この場合、たとえば液状の耐水樹脂を供給するディスペンサのノズルを、いずれか一方のスリット25に近接させるようにする。すると、液状の耐水樹脂は、開口部24の内壁で囲まれた部位に貯留される。このとき、液状の耐水樹脂は、一方のスリット25からテーパ部21a2と金属板30との間の空隙部26に入り込むように回り込む。それにより、開口部24には液状の耐水樹脂が全体的に充填される状態となる(充填工程に対応)。そして、充填後に液状の耐水樹脂を硬化させることで、耐水封止部40を形成する(封止工程に対応)。
ここで、液状の耐水樹脂は、開放導体層21aを確実に覆うように供給されることが好ましい。具体的には、図2に示すように、液状の耐水樹脂が硬化した後の耐水封止部40が、第2被覆層23の上面(Z1側の面)よりも上方側(Z1側)に盛り上がるように、液状の耐水樹脂が供給されることが好ましい。このとき、図2に示すように、耐水封止部40には、第2被覆層23の上面(Z1側の面)に差し掛かる封止フランジ部41が形成されることが好ましい。
上記のような封止フランジ部41が形成される場合、開放導体層21aが外部に露出するのを確実に防止できる。これと共に、封止フランジ部41と第2被覆層23の上面との間は、接着力によって接着される。そのため、耐水封止部40と第2被覆層23の間では、せん断方向((開口部24の内壁と耐水封止部40の間)のみならず、引っ張り方向(第2被覆層23の上面と封止フランジ部41の間)においても接着力が作用するので、一層剥離し難い構成となっている。
なお、液状の耐水樹脂の粘度は、上記のように空隙部26への入り込みを行える程度の流動性を備えると共に、図2に示すような盛り上がり部分を形成するような粘度であることが好ましい。
以上のようにすることで、図1から図3に示すような基板接続構造10が形成される。
<効果について>
以上のような構成の基板接続構造10は、電気的な絶縁性を備える樹脂を材質とし、周囲が内壁で囲まれた状態で貫通する下側開口部24a(第1開口部)を備える第1被覆層22を備え、また、基板接続構造10は、電気的な絶縁性を備える樹脂を材質とし、周囲が内壁で囲まれ、かつ厚み方向(Z方向)において下側開口部24a(第1開口部)と位置合わせされることで下側開口部24a(第1開口部)との間で一体的な開口部24を形成する上側開口部24b(第2開口部)を備える第2被覆層23とを備える。また、基板接続構造10は、少なくとも電気的な導電性を備えると共に、一方側の面が第1被覆層22で覆われ、かつ他方側の面が第2被覆層23で覆われると共に、下側開口部24a(第1開口部)と上側開口部24b(第2開口部)とが連通するように貫通するスリット25を備える導体層21を備えている。また、基板接続構造10は、第1被覆層22のうち導体層21とは反対側に配置される金属板30(金属部材)を備えている。
以上のような構成の基板接続構造10は、電気的な絶縁性を備える樹脂を材質とし、周囲が内壁で囲まれた状態で貫通する下側開口部24a(第1開口部)を備える第1被覆層22を備え、また、基板接続構造10は、電気的な絶縁性を備える樹脂を材質とし、周囲が内壁で囲まれ、かつ厚み方向(Z方向)において下側開口部24a(第1開口部)と位置合わせされることで下側開口部24a(第1開口部)との間で一体的な開口部24を形成する上側開口部24b(第2開口部)を備える第2被覆層23とを備える。また、基板接続構造10は、少なくとも電気的な導電性を備えると共に、一方側の面が第1被覆層22で覆われ、かつ他方側の面が第2被覆層23で覆われると共に、下側開口部24a(第1開口部)と上側開口部24b(第2開口部)とが連通するように貫通するスリット25を備える導体層21を備えている。また、基板接続構造10は、第1被覆層22のうち導体層21とは反対側に配置される金属板30(金属部材)を備えている。
このため、第1被覆層22および第1被覆層22を部分的に除去して、金属板30(金属部材)との間で高さ方向(Z方向)における高さの相違が生じても、導体層と金属部材とを電気的に良好に接合可能となる。
また、導体層21のうち下側開口部24a(第1開口部)に位置する開放導体層21aを金属板30(金属部材)側に変形させた状態で金属板30(金属部材)と導体層21とを電気的に導通する状態で接合させた接合部50と、耐水性を備える樹脂を材質とすると共に、接合部50を形成する開放導体層21aを覆う状態で開口部24を封止する耐水封止部40とを備えている。
このため、上側開口部24b(第2開口部)側から液状の耐水樹脂を供給した場合には、下側開口部24a(第1開口部)側に液状の耐水樹脂が回り込むので、下側開口部24a(第1開口部)側に液状の耐水樹脂が回り込まない空隙が形成されるのを防止可能となる。したがって、接合部50に水分が到達してしまうのを低減可能となり、接合部50に電蝕が生じるのを抑制可能となる。
ここで、比較例に係る基板接続構造10Aを図10および図11に示す。図10は、比較例に係る基板接続構造10Aの構成を示す平面図である。図11は、図10に示す比較例に係る基板接続構造10AをI-I線に沿って切断した状態を示す断面図である。図10および図11に示すように、スリット25が導体層21に形成されていない場合、開放導体層21aは内部導体層21bと幅方向(Y方向)においても連続した状態となっているので、金属板30に向かって変形し難くなる。このため、導体層21を金属板30に向けて押し付けながら開放導体層21aと金属板30とを接合しようとしても、開放導体層21aは上方側(Z1側)に浮き上がろうとする力(復元力)が作用する。
したがって、接合部50を形成する作業に困難性が伴う。また、接合部50の大きさが不十分となったり、基板接続構造10に長期に亘って振動等の外力が作用する場合には、接合部50が破壊される虞がある。また、たとえば上側開口部24b側から液状の耐水樹脂を供給しても、下側開口部24a側には液状の耐水樹脂が回り込まないので、下側開口部24a側に比較的大きな空隙が形成される虞があり、耐水封止部40による封止が不十分となる虞がある。したがって、接合部50に水分が到達してしまう虞があり、接合部50に電蝕が生じてしまう虞がある。
これに対して、本実施の形態では、導体層21の開放導体層21aには、スリット25が設けられている。このため、開放導体層21aを金属板30に向けて変形させることが容易に行えるので、接合部50を形成する作業が容易となる。また、開放導体層21aを金属板30に向けて容易に変形させることができるので、接合部50の大きさを十分に確保することができ、接合部50の機械的強度を十分に確保することが可能となる。したがって、基板接続構造10に長期に亘って振動等の外力が作用しても、接合部50が破壊され難い構成とすることができる。また、上側開口部24b側から液状の耐水樹脂を供給した場合でも、下側開口部24a側に液状の耐水樹脂が回り込むので、下側開口部24a側に液状の耐水樹脂が回り込まない空隙が形成されるのを防止可能となる。したがって、接合部50に水分が到達してしまうのを低減可能となり、接合部50に電蝕が生じるのを抑制可能となる。
また、本実施の形態では、開口部24は矩形状に設けられていると共に、スリット25は、矩形状の開口部24を構成する4つの辺のうち向かう合う一組の辺に沿うように一対設けられている。
たとえば、図1に示すように、スリット25を開口部24の長手方向(X方向)の辺に沿うように形成する場合、そのスリット25は、開口部24の幅方向(Y方向)の両端側に形成される状態となる。このように、スリット25が開口部24を構成する4つの辺のうち向かう合う一組の辺に沿うように形成される場合、開放導体層21aの変形が容易となり、接合部50を形成し易くなる。このため、接合部50を形成する作業が一層容易となる。また、開放導体層21aを金属板30に向けて容易に変形させることができるので、接合部50の大きさを十分に確保することができ、接合部50の機械的強度を十分に確保することが可能となる。したがって、基板接続構造10に長期に亘って振動等の外力が作用しても、接合部50が破壊され難い構成とすることができる。
さらに、本実施の形態では、開放導体層21aは、金属板30(金属部材)に対して接する底部21a1を備え、この底部21a1に接合部50が形成されている。これと共に、開放導体層21aのうち延伸方向の両端側には、テーパ部21a2が設けられていて、そのテーパ部21a2は、導体層21のうち第1被覆層22および第2被覆層23で覆われている内部導体層21bと底部21a1とを接続すると共に底部21a1から内部導体層21bに向かうにつれて徐々に金属板30(金属部材)から離間している。そして、金属板30(金属部材)とテーパ部21a2の間の空隙部26も耐水封止部40で充填されている。
このため、図10および図11に示すような、比較例に係る構成では液状の耐水樹脂が充填されずに空隙が生じているが、本実施の形態では、上記の空隙部26にも液状の耐水樹脂の充填によって、耐水封止部40が形成可能となる。したがって、基板接続構造10の防水性を一層高めることが可能となる。
また、本実施の形態では、耐水封止部40は、第2被覆層23のうち導体層21とは反対側に位置する表面(Z1側の面)よりも隆起して設けられている。このため、接合部50を覆う十分な体積の耐水封止部40を形成することができる。また、十分な体積の耐水封止部40が設けられることで、液状の樹脂の硬化収縮に際しても、接合部50が外部に露出するのを防止可能となる。
さらに、本実施の形態では、耐水封止部40には、第2被覆層23のうち導体層21とは反対側に位置する表面に差し掛かると共に該表面との間で接着力を及ぼす封止フランジ部41が設けられている。
このため、封止フランジ部41と第2被覆層23の上面との間は、接着力によって接着される。そのため、耐水封止部40と第2被覆層23の間では、せん断方向((開口部24の内壁と耐水封止部40の間)のみならず、引っ張り方向(第2被覆層23の上面と封止フランジ部41の間)においても接着力が作用するので、耐水封止部40が一層剥離し難い構成となり、接合部50に対する防水性を一層高めることが可能となる。
また、本実施の形態に係る基板接続構造10の製造方法では、電気的な絶縁性を備える樹脂を材質とする第1被覆層22と、少なくとも電気的な導電性を備えると共に、一方側の面が第1被覆層22で覆われる導体層21とを備える片面基板60に、第1被覆層22の一部を除去して、周囲が内壁で囲まれた状態で貫通する下側開口部24a(第1開口部)を形成する第1開口形成工程を備える。また、導体層21のうち下側開口部24a(第1開口部)に露出している開放導体層21aを貫通するスリット25を形成するスリット形成工程を備え、さらに、スリット形成工程に前後して、電気的な絶縁性を備える樹脂を材質とする第2被覆層23を、導体層21のうち第1被覆層22とは反対側に貼り合わせる貼り合わせ工程とを備える。また、貼り合わせ工程に前後して、周囲が内壁で囲まれると共に厚み方向において下側開口部24a(第1開口部)と位置合わせされることで下側開口部24a(第1開口部)との間で一体的な開口部24となる上側開口部24b(第2開口部)を第2被覆層23に対して形成する第2開口形成工程を備える。また、スリット形成工程、貼り合わせ工程および第2開口形成工程の後に、第1被覆層22のうち導体層21とは反対側に金属板30(金属部材)を配置すると共に、導体層21のうち下側開口部24a(第1開口部)に位置する開放導体層21aを金属板30(金属部材)側に変形させた状態で金属板30(金属部材)と導体層21とを電気的に導通する状態で接合させて接合部50を形成する接合部形成工程を備える。また、接合部形成工程の後に、開放導体層21aが覆われる状態で開口部24に液状の耐水樹脂が充填される充填工程を備え、さらに充填工程の後に、液状の耐水樹脂を硬化させて、耐水封止部40を形成する封止工程と、を備えている。
このように、スリット形成工程で開放導体層21aにスリット25を形成することにより、第1被覆層22および第1被覆層22を、部分的に除去して、金属板30(金属部材)との間で高さ方向(Z方向)における高さの相違が生じても、導体層と金属部材とを電気的に良好に接合可能となる。
また、接合部形成工程の後に、充填工程において上側開口部24b(第2開口部)側から液状の耐水樹脂を供給した場合には、下側開口部24a(第1開口部)側に液状の耐水樹脂が回り込むので、下側開口部24a(第1開口部)側に液状の耐水樹脂が回り込まない空隙が形成されるのを防止可能となる。したがって、接合部50に水分が到達してしまうのを低減可能となり、接合部50に電蝕が生じるのを抑制可能となる。
また、本実施の形態では、第1開口形成工程および第2開口形成工程では、下側開口部24a(第1開口部)および上側開口部24b(第2開口部)を矩形状に形成する。また、スリット形成工程では、スリット25は、矩形状の下側開口部24a(第1開口部)を構成する4つの辺のうち向かう合う一組の辺に沿うように一対形成されている。
この場合、たとえば、図1に示すように、スリット25を開口部24の長手方向(X方向)の辺に沿うように形成する場合、そのスリット25は、開口部24の幅方向(Y方向)の両端側に形成される状態となる。このように、スリット25が開口部24を構成する4つの辺のうち向かう合う一組の辺に沿うように形成される場合、開放導体層21aの変形が容易となり、接合部50を形成し易くなる。このため、接合部50を形成する作業が一層容易となる。また、開放導体層21aを金属板30に向けて容易に変形させることができるので、接合部50の大きさを十分に確保することができ、接合部50の機械的強度を十分に確保することが可能となる。したがって、基板接続構造10に長期に亘って振動等の外力が作用しても、接合部50が破壊され難い構成とすることができる。
また、本実施の形態では、充填工程では、第2被覆層23のうち導体層21とは反対側に位置する表面に差し掛かるように液状の耐水樹脂が充填されると共に、封止工程では、表面に差し掛かった液状の耐水樹脂が硬化することで、表面との間で接着力を及ぼす封止フランジ部41が形成される。
このため、封止工程では封止フランジ部41が形成され、その封止フランジ部41と第2被覆層23の上面との間は、接着力によって接着される。そのため、耐水封止部40と第2被覆層23の間では、せん断方向(開口部24の内壁と耐水封止部40の間)のみならず、引っ張り方向(第2被覆層23の上面と封止フランジ部41の間)においても接着力が作用するので、耐水封止部40が一層剥離し難い構成となり、接合部50に対する防水性を一層高めることが可能となる。
<変形例>
以上、本発明の一実施の形態について説明したが、本発明はこれ以外にも種々変形可能となっている。以下、それについて述べる。
以上、本発明の一実施の形態について説明したが、本発明はこれ以外にも種々変形可能となっている。以下、それについて述べる。
上述の実施の形態においては、スリット25は、開口部24の幅方向(Y方向)の両端側において直線状に設けられている。しかしながら、スリットは、このような形状には限られない。たとえば、スリットは、開口部24の幅方向(Y方向)のいずれか一方のみに設けられていても良い。また、開放導体層21aを幅方向(Y方向)において2つ以上に分割するようなスリットを設けても良い。さらに、スリットは直線状のみならず、たとえばL字形状に設けられていても良く、コ字状に設けられていても良い。
また、上述の実施の形態では、金属部材として、金属板30について説明している。しかしながら、金属部材は金属板30以外のものであっても良い。たとえば、金属棒、金属箔、導電性を備えるワイヤ等を金属部材としても良い。
また、上述の実施の形態では、フレキシブルプリント基板20は、導体層21と第1被覆層22と第2被覆層23とを備えている。しかしながら、フレキシブルプリント基板20は、これら以外の層を備えていても良い。
また、上述の実施の形態においては、たとえば図12に示すように、スリット25の端部側に、該スリット25の他の部分よりも大きく開口した拡大スリット部25aを形成しても良い。このような拡大スリット部25aが存在する場合、空隙部26への液状の耐水樹脂の入り込みを一層良好にすることが可能となる。なお、拡大スリット部25aは、第1被覆層22や第2被覆層23の幅を減少させずに開放導体層21aの幅を減少させるように形成しても良く、開放導体層21aの幅を減少させずに第1被覆層22や第2被覆層23の幅を減少させるように形成しても良く、開放導体層21aの幅、および第1被覆層22や第2被覆層23の幅のいずれをも減少させるように形成しても良い。
10,10A…基板接続構造、20…フレキシブルプリント基板、21…導体層、21a…開放導体層、21a1…底部、21a2…テーパ部、21b…内部導体層、22…第1被覆層、23…第2被覆層、24…開口部、24a…下側開口部(第1開口部に対応)、24b…上側開口部(第2開口部に対応)、25…スリット、25a…拡大スリット部、26…空隙部、30…金属板(金属部材に対応)、40…耐水封止部、41…封止フランジ部、50…接合部、60…片面基板
Claims (8)
- 電気的な絶縁性を備える樹脂を材質とし、周囲が内壁で囲まれた状態で貫通する第1開口部を備える第1被覆層と、
電気的な絶縁性を備える樹脂を材質とし、周囲が内壁で囲まれ、かつ厚み方向において前記第1開口部と位置合わせされることで前記第1開口部との間で一体的な開口部を形成する第2開口部を備える第2被覆層と、
少なくとも電気的な導電性を備えると共に、一方側の面が前記第1被覆層で覆われ、かつ他方側の面が前記第2被覆層で覆われると共に、前記第1開口部と前記第2開口部とが連通するように貫通するスリットを備える導体層と、
前記第1被覆層のうち前記導体層とは反対側に配置される金属部材と、
前記導体層のうち前記第1開口部に位置する開放導体層を前記金属部材側に変形させた状態で前記金属部材と前記導体層とを電気的に導通する状態で接合させた接合部と、
耐水性を備える樹脂を材質とすると共に、前記接合部を形成する前記開放導体層を覆う状態で前記開口部を封止する耐水封止部と、
を備えることを特徴とする基板接続構造。 - 請求項1記載の基板接続構造であって、
前記開口部は矩形状に設けられていると共に、
前記スリットは、矩形状を構成する4つの辺のうち向かう合う一組の辺に沿うように一対設けられている、
ことを特徴とする基板接続構造。 - 請求項2記載の基板接続構造であって、
前記開放導体層は、前記金属部材に対して接する底部を備え、この底部に前記接合部が形成されていると共に、
前記開放導体層のうち延伸方向の両端側には、前記導体層のうち前記第1被覆層および前記第2被覆層で覆われている内部導体層と前記底部とを接続すると共に前記底部から前記内部導体層に向かうにつれて徐々に前記金属部材から離間するテーパ部が設けられていて、
前記金属部材とテーパ部との間の空隙部が前記耐水封止部で充填されている、
ことを特徴とする基板接続構造。 - 請求項1から3のいずれか1項に記載の基板接続構造であって、
前記耐水封止部は、前記第2被覆層のうち前記導体層とは反対側に位置する表面よりも隆起して設けられている、
ことを特徴とする基板接続構造。 - 請求項4記載の基板接続構造であって、
前記耐水封止部には、前記第2被覆層のうち前記導体層とは反対側に位置する表面に差し掛かると共に該表面との間で接着力を及ぼす封止フランジ部が設けられている、
ことを特徴とする基板接続構造。 - 電気的な絶縁性を備える樹脂を材質とする第1被覆層と、少なくとも電気的な導電性を備えると共に、一方側の面が前記第1被覆層で覆われる導体層とを備える片面基板に、前記第1被覆層の一部を除去して、周囲が内壁で囲まれた状態で貫通する第1開口部を形成する第1開口形成工程と、
前記導体層のうち前記第1開口部に露出している開放導体層を貫通するスリットを形成するスリット形成工程と、
前記スリット形成工程に前後して、電気的な絶縁性を備える樹脂を材質とする第2被覆層を、前記導体層のうち前記第1被覆層とは反対側に貼り合わせる貼り合わせ工程と、
前記貼り合わせ工程に前後して、周囲が内壁で囲まれると共に厚み方向において前記第1開口部と位置合わせされることで第1開口部との間で一体的な開口部となる第2開口部を前記第2被覆層に対して形成する第2開口形成工程と、
前記スリット形成工程、前記貼り合わせ工程および前記第2開口形成工程の後に、前記第1被覆層のうち前記導体層とは反対側に金属部材を配置すると共に、前記導体層のうち前記第1開口部に位置する開放導体層を前記金属部材側に変形させた状態で前記金属部材と前記導体層とを電気的に導通する状態で接合させて接合部を形成する接合部形成工程と、
前記接合部形成工程の後に、前記開放導体層が覆われる状態で前記開口部に液状の耐水樹脂が充填される充填工程と、
前記充填工程の後に、液状の前記耐水樹脂を硬化させて、耐水封止部を形成する封止工程と、
を備えることを特徴とする基板接続構造の製造方法。 - 請求項6記載の基板接続構造の製造方法であって、
前記第1開口形成工程および前記第2開口形成工程では、前記第1開口部および前記第2開口部を矩形状に形成し、
前記スリット形成工程では、前記スリットは、矩形状の前記第1開口部を構成する4つの辺のうち向かう合う一組の辺に沿うように一対形成されている、
ことを特徴とする基板接続構造の製造方法。 - 請求項6または7記載の基板接続構造の製造方法であって、
前記充填工程では、前記第2被覆層のうち前記導体層とは反対側に位置する表面に差し掛かるように液状の前記耐水樹脂が充填されると共に、
前記封止工程では、前記表面に差し掛かった液状の前記耐水樹脂が硬化することで、前記表面との間で接着力を及ぼす封止フランジ部が形成される、
ことを特徴とする基板接続構造の製造方法。
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