WO2022130980A1

WO2022130980A1 - 電子装置およびその製造方法

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Publication number: WO2022130980A1
Application number: PCT/JP2021/044082
Authority: WO
Inventors: 貴之出口
Original assignee: 日立Astemo株式会社
Priority date: 2020-12-14
Filing date: 2021-12-01
Publication date: 2022-06-23
Also published as: JPWO2022130980A1

Abstract

ガラスエポキシ等からなる回路基板（３）は、部品実装部となる第１，第２リジッド部（１１，１２）と、可撓性を有するフレキシブル部（１３）（第１，第２フレキシブル部（１３Ａ，１３Ｂ））と、を有する。フレキシブル部（１３）は、二次的な機械加工で基板厚さを薄くした複数の薄化部（６１）と、基板厚さをそのまま残存させた非薄化部（６２）と、が交互に配置されて構成される。複数の薄化部（６１）において少しずつ角度が変化するので、クラックが生じにくい。隣接する非薄化部（６２）同士の干渉により局部的な過度の曲げが防止される。

Description

電子装置およびその製造方法

　この発明は、撓めた状態で外装部材に収容することができる折り曲げ可能な多層配線基板を用いた電子装置に関する。

　特許文献１には、パワーステアリング装置のモータユニット内に組み込む回路基板として、複数のリジッド基板部を該リジッド基板部よりも薄く可撓性を有する折曲部で連結することにより、略Ｕ字形に折り曲げた形で使用することができるようにした回路基板が開示されている。

　折曲部は、多層配線基板の板厚の一部を機械加工により切削して薄肉化することで構成されている。

　特許文献１に開示されている実施例では、一対のリジッド基板部と両者間の中間リジッド基板部との間において、薄肉に構成された一対の折曲部がそれぞれ略９０°湾曲した構成となっているが、このように大きな角度で曲げられる結果、折曲部にクラックが発生しやすい。特に、リジッド基板部と薄肉化した折曲部との境界に応力が集中し、クラックが発生しやすい。

特開２０１０－１０５６４０号公報

　本発明によれば、その一つの態様において、電子装置は、複数の配線層を有する多層の配線基板が折り曲げ状態でもって外装部材に収容されている。上記配線基板は、電子部品が実装される少なくとも２つの部品実装部と、これらの部品実装部の間に位置し、相対的に高い可撓性を有するフレキシブル部と、を備え、上記フレキシブル部は、基板厚さを相対的に薄くした複数の凹溝状の薄化部と、基板厚さが部品実装部と同一ないし少なくとも薄化部よりも相対的に厚く残存した複数の非薄化部と、が交互に配置されて構成されている。

　このような構成では、フレキシブル部全体として必要な曲げ角度に対して、１つの薄化部とこれを挟んで隣接する２つの非薄化部とで形成される個々の部分での曲げ角度が小さくなる。つまり、複数の薄化部において少しずつ角度が変化し、この個々の小さな角度変化の集合としてフレキシブル部に必要な曲げ角度が実現される。そのため、フレキシブル部におけるクラックの発生が抑制される。

本発明に係る回路基板を組み込んだパワーステアリング装置用電動アクチュエータ装置の分解斜視図。電動アクチュエータ装置の断面図。折り曲げた状態の回路基板の斜視図。折り曲げた状態の回路基板の側面図。展開した状態の回路基板の断面図。展開した状態の回路基板の第１面を示す平面図。展開した状態の回路基板の第２面を示す平面図。フレキシブル部を拡大して示す要部の側面図。（ａ）直線状態にあるフレキシブル部と（ｂ）折り曲げた状態のフレキシブル部とを対比して示した説明図。薄化部と非薄化部との寸法関係を示す説明図。薄化部および非薄化部を拡大して示す要部の断面図。治具を用いたフレキシブル部の折り曲げ工程を示す説明図。薄化部の溝部形状を変更した第２実施例を示す要部の断面図。薄化部の溝部形状を変更した第３実施例を示す要部の断面図。薄化部の溝部形状を変更した第４実施例を示す要部の断面図。薄化部の溝部形状を変更した第５実施例を示す要部の断面図。薄化部の溝部形状を変更した第６実施例を示す要部の断面図。薄化部の溝部形状を変更した第７実施例を示す要部の断面図。折り曲げ方向が異なるフレキシブル部の例を示す説明図。

　以下、この発明を例えば自動車の電動パワーステアリング装置の制御装置に適用した一実施例について、図面に基づいて詳細に説明する。

　図１は、電動パワーステアリング装置において図示せぬステアリング機構に操舵補助力を与える電動アクチュエータ装置の分解斜視図である。また、図２は、電動アクチュエータ装置の断面図である。この電動アクチュエータ装置は、円筒形状のモータ部１と、インバータ・パワーモジュール２と、本発明の一実施例となる折り曲げ可能な多層配線基板からなる回路基板３と、複数のコネクタを一体に集合させたコネクタ部材４と、これらのインバータ・パワーモジュール２、回路基板３、コネクタ部材４を覆うように、上記モータ部１の一端部に取り付けられるモータカバー５と、を備えている。

　モータ部１は、ステータ１Ｂおよびロータ１Ｃからなる電動アクチュエータに相当するモータ１Ａ（図２）が円筒状のハウジング７の内部に収容されたものであり、ハウジング７の先端面から突出した回転軸６の先端にギヤないしスプライン等の連結部６ａを有し、この連結部６ａを介して図外のステアリング機構に連結される。モータ１Ａは、三相の永久磁石型ブラシレスモータであり、ステータ１Ｂが三相のコイルを備え、ロータ１Ｃの外周面に永久磁石が配置されている。ここで、モータ１Ａは、冗長性を与えるために、２系統のコイルおよび対応する永久磁石を備えている。

　連結部６ａとは反対側となるハウジング７の一端部は、外周縁の一部が半径方向へ延びた馬蹄型の輪郭を有する底壁部７ａとして構成されており、この底壁部７ａを覆うように、該底壁部７ａに対応した馬蹄型の輪郭を有するモータカバー５が取り付けられる。そして、底壁部７ａとモータカバー５との間に構成される空間内に、インバータ・パワーモジュール２と回路基板３とコネクタ部材４とが回転軸６の軸方向に重ねて収容されている。つまり、この実施例では、ハウジング７とモータカバー５とが請求項における外装部材に相当する。

　インバータ・パワーモジュール２は、モータ１Ａを駆動する２つのインバータモジュール２Ａと、コイルの中性点リレーとなるリレーモジュール２Ｂと、を含み、これら三者が回転軸６を囲む略Ｕ字形をなすように配置されている。そして、これらのインバータモジュール２Ａおよびリレーモジュール２Ｂが、押さえ部材２Ｃを介してモータ部１の端面に固定されている。

　コネクタ部材４は、回転軸６の軸方向に沿った同じ方向を指向する３つのコネクタを備えている。詳しくは、中央に位置する電源用コネクタ４ａと、ステアリング機構側に配置されるセンサ類（例えば舵角センサやトルクセンサなど）からの信号が入力されるセンサ入力用コネクタ４ｂと、車内の他の制御機器との間で通信（例えばＣＡＮ通信）を行うための通信用コネクタ４ｃと、を備えている。これらのコネクタ４ａ，４ｂ，４ｃは、モータカバー５の開口部８を通して外部へ突出している。

　図３は、略Ｕ字形に折り曲げた状態における回路基板３の概略を示す斜視図であり、図４は側面図である。回路基板３は、前述したように、これらの図３，図４に示すように、略Ｕ字形に折り曲げた形でもって「電子装置」に相当する電動アクチュエータ装置に組み込まれている。

　すなわち、回路基板３は、インバータ・パワーモジュール２を介したモータ１Ａの駆動のために相対的に大きな電流が流れる電子部品群を実装したパワー系基板となる第１リジッド部１１と、相対的に小さな電流が流れる制御系電子部品を実装した制御系基板となる第２リジッド部１２と、両者間のフレキシブル部１３と、を備えている。第１リジッド部１１および第２リジッド部１２はそれぞれ「部品実装部」に相当する。そして、回路基板３は、これらの第１リジッド部１１と第２リジッド部１２とが回転軸６の軸方向に互いに重なり合った形となるようにフレキシブル部１３が撓み変形した状態でもって、外装部材となるハウジング７とモータカバー５との間に収容されている。具体的な実施例においては、折り曲げ状態となった第１リジッド部１１と第２リジッド部１２とは、各々に実装された電子部品が互いに接触しない程度の距離だけ離れているとともに、各々平面状態を保ちつつ互いに平行となった状態でもって電動アクチュエータ装置に固定支持されている。

　図５は、回路基板３を展開した状態つまり折り曲げる前の状態でもって示した断面図である（基板部分のハッチングは省略してある）。１枚の多層配線基板からなる回路基板３は、第１面３Ａと第２面３Ｂとを備えている。図６は、回路基板３を展開した状態における第１面３Ａの構成を示す平面図、図７は、第２面３Ｂの構成を示す平面図、である。回路基板３は、これらの図５～図７に示すような展開した状態で、第１リジッド部１１および第２リジッド部１２とフレキシブル部１３とが一つの平面に沿った１枚の回路基板として形成されたものであり、部品実装後に最終的に略Ｕ字形に折り曲げられる。

　第１リジッド部１１および第２リジッド部１２は、それぞれ四隅に取付孔１５を備えた四角形に近似した形状をなしている。そして、互いに隣接した第１リジッド部１１の１辺の中央部と第２リジッド部１２の１辺の中央部とが、一定幅の帯状をなすフレキシブル部１３でもって互いに連結されている。つまり、フレキシブル部１３は、第１リジッド部１１および第２リジッド部１２の幅（曲げ方向に直交する方向の寸法）に比較して、その幅が狭くなっている。従って、回路基板３は、全体としてＩ字状ないし８の字状をなしている。このように第１，第２リジッド部１１，１２の幅が相対的に広くかつフレキシブル部１３の幅が相対的に狭い構成とすることで、部品実装面積を大きく確保できる一方で、フレキシブル部１３における撓み変形が容易となる。

　回路基板３は、多層のプリント配線基板、具体的には６層の配線層つまり金属箔層５１Ａ～５１Ｆ（図１１参照）を備えたいわゆる６層構造のプリント配線基板から構成されている。この多層プリント配線基板は、片面もしくは両面に金属箔層を備えた例えばガラスエポキシからなる何層かの基材をプリプレグ（接着剤層）を介して積層し、かつ加熱加圧して一体化することにより構成されている。従って、第１面３Ａおよび第２面３Ｂのそれぞれの表層の金属箔層５１Ａ，５１Ｆ（図１１参照）と、４つの内層の金属箔層５１Ｂ～５１Ｅ（図１１参照）と、によって配線層となる６層の金属箔層が構成されている。金属箔層の間には、これら金属箔層の間を絶縁する絶縁層としての基材が介在する。そして、第１リジッド部１１および第２リジッド部１２においては、これらの６層の金属箔層のエッチングならびに積層方向に延びるビアの形成によって、所望の回路パターンが形成されている。

　この実施例の回路基板３は、モータ１Ａの２系統のコイルに対応して互いに独立した２つの制御系統を具備している。基本的に個々の１つの制御系統は、回路基板３にその長手方向であるＬ方向（図６，図７参照）に沿って部品を配列して構成されており、２つの制御系統は、基本的に回路基板３の幅方向であるＷ方向に並んで構成されている。細部の差異を除くと、２つの制御系統は、基板中心線Ｍを中心として対称に構成されている。

　図６に示すように、第１リジッド部１１の第１面３Ａにおいては、該第１リジッド部１１のＬ方向の中央部付近に、ノイズ除去のための２つのフィルタ部３１が配置されており、これらフィルタ部３１よりもフレキシブル部１３とは反対側となる位置に、２つの電源コンデンサ部３４が配置されている。すなわち、１つの制御系統に１つのフィルタ部３１と１つの電源コンデンサ部３４とが含まれている。フィルタ部３１は、矩形状のケースを備えたコイル３２と、このコイル３２よりもフレキシブル部１３寄りに位置する同じく矩形状のケースを備えたコンデンサ３３と、から構成される。また、電源コンデンサ部３４は複数例えば３つの矩形状のケースを備えたコンデンサ３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃを含んで構成される。

　また、フィルタ部３１のコンデンサ３３とフレキシブル部１３との間には、各制御系統に２つずつ計４つの電源遮断用スイッチング素子３５が実装されている。各制御系統の２つの電源遮断用スイッチング素子３５はコンデンサ３３に隣接して配置されている。

　第１リジッド部１１の第１面３Ａにおいて、２つのフィルタ部３１の間には、モータ１Ａの回転を検出する第２回転センサ３８が実装されている。この第２回転センサ３８は、モータ１Ａの回転軸６の端部に設けられた磁極と組み合わされて該回転軸６の回転を検出するアナログ式の回転センサであり、組立時に回転軸６の中心軸線上となる位置に配置されている。この第２回転センサ３８は、２つの制御系統に共用されるものであり、第１リジッド部１１上で２つの信号回路に分岐されて、各々の制御系統で利用される。

　第１リジッド部１１の一対の側縁部１１ａには、それぞれ第１電源端子４０が取り付けられている。各々の第１電源端子４０は、正極端子４０Ａと負極端子４０Ｂとを含んでおり、正極端子４０Ａと負極端子４０Ｂとからなる１組の第１電源端子４０が１つの制御系統にそれぞれ対応している。

　正極端子４０Ａおよび負極端子４０Ｂは、それぞれ略Ｌ字形に折り曲げられた金属片からなり、第１リジッド部１１の側縁に沿って第１面３Ａから該第１面３Ａに直交するように立ち上がっている。正極端子４０Ａと負極端子４０Ｂは、Ｌ方向に沿って並んで配置されている。電動アクチュエータ装置として最終的に組み立てられた状態では、第１電源端子４０は、上述したコネクタ部材４の電源用コネクタ４ａの端子片に接続される。２組の第１電源端子４０は、基板中心線Ｍを中心として互いに対称に構成されている。

　第１リジッド部１１は、さらに、インバータ・パワーモジュール２の各アームのスイッチング素子に接続されるゲート信号ポート４１と、インバータ・パワーモジュール２に電源電圧を供給するためのインバータ電源ポート４２と、を備えている。これらは、いずれもスルーホール状の端子として形成されている。電動アクチュエータ装置として最終的に組み立てられた状態では、これらのポート４１，４２に、インバータ・パワーモジュール２のピン状の端子片が挿入され、かつ電気的に接続される。

　第２リジッド部１２の第１面３Ａにおいては、該第２リジッド部１２の中央部付近に、２つの制御系統にそれぞれ対応する２つのＣＰＵ２１が実装されている。ＣＰＵ２１は、略正方形の偏平なパッケージを有する集積回路からなる。２つのＣＰＵ２１よりもフレキシブル部１３寄りの位置には、プリドライバ回路素子２２がそれぞれ実装されている。プリドライバ回路素子は、ＣＰＵ２１よりも小さな略正方形の偏平なパッケージを有する集積回路からなる。

　第２リジッド部１２の一対の側縁部１２ａには、折り曲げた状態における前述した第１リジッド部１１の第１電源端子４０との干渉を避けるための切欠部２４がそれぞれ形成されている。また、各々の切欠部２４に沿った位置に、正負２つのスルーホールからなる第２電源端子２５が設けられている。これら２組の第２電源端子２５は、それぞれの制御系統に対応している。電動アクチュエータ装置として最終的に組み立てられた状態では、スルーホール状の第２電源端子２５に、上述したコネクタ部材４の電源用コネクタ４ａのピン状の端子片が挿入され、電気的に接続される。

　第２リジッド部１２のフレキシブル部１３寄りの端部領域には、複数のスルーホール状の端子からなる外部センサ入力部２７が設けられている。複数のスルーホール状の端子は、Ｗ方向に沿った一直線上に並んで配置されている。電動アクチュエータ装置として最終的に組み立てられた状態では、コネクタ部材４のセンサ入力用コネクタ４ｂのピン状の端子片が外部センサ入力部２７に挿入され、舵角センサやトルクセンサ等の外部センサの信号が外部センサ入力部２７を介して各制御系統に入力される。

　また、第２リジッド部１２のフレキシブル部１３とは反対側となる端部領域には、複数のスルーホール状の端子からなる通信用ポート２８が設けられている。複数のスルーホール状の端子は、Ｗ方向に沿った一直線上に並んで配置されている。電動アクチュエータ装置として最終的に組み立てられた状態では、コネクタ部材４の通信用コネクタ４ｃのピン状の端子片が通信用ポート２８に挿入され、外部の他の制御機器との間で通信が行われる。

　図７に示すように、第１リジッド部１１の第２面３Ｂにおいては、中央部に、モータ１Ａの回転を検出する第１回転センサ３７が実装されている。この第１回転センサ３７は、モータ１Ａの回転軸６の端部に設けられた磁極と組み合わされて該回転軸６の回転を検出するデジタル式の回転センサであり、組立時に回転軸６の中心軸線上となる位置に配置されている。この第１回転センサ３７は、第２回転センサ３８と同様に２つの制御系統に共用されるものであり、第１リジッド部１１上で２つの信号回路に分岐されて、各々の制御系統で利用される。

　第２面３Ｂに配置された第１回転センサ３７と第１面３Ａに配置された第２回転センサ３８は、回路基板３を投影して見たときに、互いに重なる位置にある。電動アクチュエータ装置として最終的に組み立てられた状態では、略Ｕ字形をなす回路基板３の外側面に第１回転センサ３７があり、回転軸６の端面に対向する。第２回転センサ３８は、略Ｕ字形をなす回路基板３の内側となる。一実施例においては、第１回転センサ３７が主たる回転センサであり、第２回転センサ３８は例えば第１回転センサ３７の異常時に利用される予備的な回転センサである。

　第２リジッド部１２の第２面３Ｂにおいては、第２リジッド部１２用の電源回路と通信用ポート２８用の通信回路とを含む集積回路からなる２つの電源／通信ＩＣ２９が実装されている。電源／通信ＩＣ２９は、ＣＰＵ２１よりも小さな略正方形の偏平なパッケージを有する。２つの電源／通信ＩＣ２９は、２つの制御系統にそれぞれ対応している。

　電源／通信ＩＣ２９は、通信用ポート２８を介して外部の他の制御機器との間で通信を行う。さらに電源／通信ＩＣ２９は、第２電源端子２５に入力された端子電圧を第２リジッド部１２用の作動電圧に変換する。

　以上、主要な電子部品の配置について説明したが、第１リジッド部１１および第２リジッド部１２には、上記の電子部品のほかにも、図示を省略した比較的小型の多数の電子部品が表面実装されている。

　次に、図８～図１１を参照して本発明の要部であるフレキシブル部１３について説明する。

　フレキシブル部１３は、図８および図１１に拡大して示すように、６層構造を有する第１リジッド部１１および第２リジッド部１２の基板の厚さ（積層方向の寸法）に比較して相対的に薄く形成した複数の凹溝状の薄化部６１と、第１リジッド部１１や第２リジッド部１２と同一の厚さに残存した幅の狭い複数の非薄化部６２と、を交互に配置することによって、第１リジッド部１１および第２リジッド部１２よりも高い可撓性を有するように構成されている。一実施例においては、第１リジッド部１１，第２リジッド部１２およびフレキシブル部１３を包含する例えば矩形状に６層構造の回路基板３を形成した後に、二次的な機械加工によって、フレキシブル部１３における折り曲げ時に内側となる第１面３Ａ側の４層分を削り取り、薄肉化して、複数の薄化部６１を形成してある。

　すなわち、図１１に示すように、回路基板３は、６層の金属箔層５１Ａ～５１Ｆを有しているが、薄化部６１においては、４層の金属箔層５１Ａ～５１Ｄが削り取られており、２層の金属箔層５１Ｅ，５１Ｆのみが残存している。

　薄化部６１は、回路基板３の第１面３Ａにおいて凹溝状に窪んでいる。回路基板３の第２面３Ｂにおいては、フレキシブル部１３は、第１，第２リジッド部１１，１２と連続した面を有している。

　従って、第１，第２リジッド部１１，１２の基材とフレキシブル部１３の基材とは同じ材質であり、かつフレキシブル部１３の薄化部６１において残存する第２面３Ｂ側の２層の金属箔層５１Ｅ，５１Ｆは、第１，第２リジッド部１１，１２およびフレキシブル部１３の三者に亘って連続している（図１１参照）。このフレキシブル部１３において残存する２層の金属箔層５１Ｅ，５１Ｆによって、第１リジッド部１１と第２リジッド部１２との間に必要な回路配線が構成されている。

　ここで、図示例では、図４，図５等に示すように、バーコード等の印刷面を確保するためにフレキシブル部１３の中央部に中間リジッド部１４を６層構造のまま残してある。従って、フレキシブル部１３は、実際に可撓性を有する部分としては、中間リジッド部１４の両側に位置する第１，第２フレキシブル部１３Ａ，１３Ｂとして２つに分割されて構成されている。図示例では、第１フレキシブル部１３Ａおよび第２フレキシブル部１３Ｂは、それぞれ９０°曲がっており、全体として１８０°の曲げ角度を実現している。なお、中間リジッド部１４は、必須のものではなく、一連に連続したフレキシブル部１３によって１８０°の曲げ角度を実現するようにしてもよい。本実施例では、便宜上、中間リジッド部１４を含めて、第１リジッド部１１と第２リジッド部１２との間の全体をフレキシブル部１３と呼ぶ。実施例の中間リジッド部１４は、６層の金属箔層５１Ａ～５１Ｆを有するが、第２面３Ｂ側から見て３層目～６層目に相当する金属箔層５１Ａ～５１Ｄは配線パターンの形成には使用されていない。

　薄化部６１は、回路基板３の第１面３Ａの側に、断面矩形の凹溝状に形成されている。この薄化部６１の形成により、隣接する２つの薄化部６１の間に、非薄化部６２が残存する。複数の薄化部６１および非薄化部６２は、図６，図７に示した回路基板３の幅方向（Ｗ方向）に沿って平行に延びている。換言すれば、回路基板３の長手方向（Ｌ方向）と直交する方向に複数の薄化部６１が形成されており、これにより、第１リジッド部１１と第２リジッド部１２とが互いに重なり合うように折り曲げることが可能である。個々の薄化部６１および非薄化部６２は、図６，図７に示す平面視では直線状であり、また個々の薄化部６１および非薄化部６２は、それぞれ一定の幅でもって図６，図７のＷ方向に延びている。

　図８の例では、第１フレキシブル部１３Ａおよび第２フレキシブル部１３Ｂは、それぞれ９個の薄化部６１と８個の非薄化部６２とを含んでいる。勿論、本発明は、このような具体的な個数に限定されるものではなく、回路基板３の材質や板厚あるいは必要な曲げ角度等に応じて、適当な個数の薄化部６１および非薄化部６２を設けることができる。なお、図示例では、第１フレキシブル部１３Ａと第２フレキシブル部１３Ｂとが実質的に同じ構成となっているが、両者が異なる構成であってもよい。

　図９の（ａ）は、第１，第２フレキシブル部１３Ａ，１３Ｂの曲げ加工前の状態（つまり直線状態）を示し、（ｂ）は、曲げ加工した状態を示している。両者の比較から明らかなように、第１，第２フレキシブル部１３Ａ，１３Ｂを全体として例えば９０°曲げたときに、１つの薄化部６１とこれを挟んで隣接する２つの非薄化部６２とで比較的小さな曲げ角度が形成される。つまり、複数の薄化部６１において少しずつ角度が変化し、この個々の小さな角度変化の集合として第１，第２フレキシブル部１３Ａ，１３Ｂに必要な曲げ角度（例えば９０°）が実現される。そのため、個々の薄化部６１と非薄化部６２との境界における応力が小さくなり、クラックの発生が抑制される。

　ここで、１つの薄化部６１を挟んで隣接する２つの非薄化部６２は、フレキシブル部１３Ａ，１３Ｂを曲げるに伴って図９（ｂ）に示すように互いに傾いて接近していく。好ましい一つの実施例では、薄化部６１を挟んで隣接する２つの非薄化部６２が、基準の折り曲げ状態では互いに干渉せず、他方、基準の折り曲げ状態を越えた所定の過剰折り曲げ状態では互いに干渉するように、薄化部６１の寸法（凹溝の幅および深さ）が設定されている。「所定の過剰折り曲げ状態」は、薄化部６１にクラックが生じない範囲に設定される。

　従って、例えば曲げ加工時に第１，第２フレキシブル部１３Ａ，１３Ｂを構成する全ての薄化部６１が均等に曲がらずに一部の薄化部６１の曲げ角度が相対的に大きくなった場合に、隣接する２つの非薄化部６２同士が干渉することで当該薄化部６１の曲げ角度が所定の過剰折り曲げ状態に制限され、それ以上に曲げられることがない。そのため、クラックの発生がより確実に抑制される。

　図１０に示すように、寸法Ｌ１を薄化部６１の幅、Ｌ２を薄化部６１の深さ、Ｌ３を非薄化部６２の幅、Ｌ４を薄化部６１における基板厚さ、と定義すると、薄化部６１の幅Ｌ１は、当該薄化部６１の深さＬ２よりも小さい。これにより、１つの薄化部６１における曲げ角度（つまり単位曲げ角度）が比較的小さく制限される。また、非薄化部６２の幅Ｌ３は、薄化部６１の深さＬ２よりも小さい。つまり、非薄化部６２は、比較的小さな幅Ｌ３に分割されている。また、薄化部６１における基板厚さＬ４は、薄化部６１の深さＬ２よりも小さい。これにより、良好な可撓性が得られる。

　図示例では、複数の薄化部６１について、各々の薄化部６１の幅Ｌ１が互いに同一である。また、複数の非薄化部６２について、各々の非薄化部６２の幅Ｌ３が互いに同一である。これにより、第１，第２フレキシブル部１３Ａ，１３Ｂ全体として、一定の曲率半径に沿った曲げ状態を得ることができる。

　但し、本発明は、これには限定されず、所望の折り曲げ形状に沿うように薄化部６１の幅Ｌ１や非薄化部６２の幅Ｌ３を不均一とすることができる。なお、複数の薄化部６１における応力を均一化するためには、薄化部６１の幅Ｌ１は一定とし、非薄化部６２の幅Ｌ３を適宜に変化させることが好ましい。

　図１２は、複数の薄化部６１を形成した平坦な回路基板３を最終的に略Ｕ字形に折り曲げる折り曲げ工程を示した説明図である。回路基板３の折り曲げ加工は、内側治具７２と外側治具７３とを組み合わせてなる治具７１を用いて行う。内側治具７２は、第１，第２フレキシブル部１３Ａ，１３Ｂの所望の湾曲形状に対応した一対の湾曲面７２ａ，７２ｂと、湾曲面７２ａの一端と湾曲面７２ｂの一端とに接続された平坦面７２ｃと、を有している。また、外側治具７３は、平坦面７２ｃに対向した平坦面７３ａを有している。

　曲げ加工に際しては、治具７１に対して回路基板３をその第１面３Ａが内側治具７２へ向かうような向きでもって配置し、中間リジッド部１４付近を外側治具７３と内側治具７２の平坦面７２ｃとの間で把持する。この状態で、適宜な装置ないし工具を用いて、第１リジッド部１１および第２リジッド部１２をそれぞれ矢印Ｐで示すように折り曲げていき、第１，第２フレキシブル部１３Ａ，１３Ｂを内側治具７２の湾曲面７２ａ，７２ｂに沿って加圧する。

　これにより、複数に分割形成された非薄化部６２の先端（つまり回路基板３の第１面３Ａ）が内側治具７２の湾曲面７２ａに当接しながら回路基板３が曲げられ、所望の湾曲形状が得られる。前述したように、個々の薄化部６１の曲げ角度は、隣接する２つの非薄化部６２が互いに干渉することによって規制される。従って、一部の薄化部６１が過度に大きく曲がって応力が集中するようなことがない。

　このように、上記実施例では、交互に配置される複数の薄化部６１と非薄化部６２とによってフレキシブル部１３（第１フレキシブル部１３Ａ、第２フレキシブル部１３Ｂ）が構成されているため、フレキシブル部の全体を一様に薄肉化した従来の構成に比較して、クラックが発生しにくい。

　図１３は、薄化部６１の溝部形状を変更した第２実施例を示す要部の断面図である。この第２実施例では、薄化部６１となる凹溝１０１の底面１０１ａが断面円弧形に湾曲して形成されている。これにより、薄化部６１と非薄化部６２との境界における応力集中が緩和される。凹溝１０１の一対の側面１０１ｂは、互いに平行である。

　図１４は、薄化部６１の溝部形状を変更した第３実施例を示す要部の断面図である。この第３実施例においては、薄化部６１となる凹溝１０２の底部に拡幅部１０２ａを備えており、全体として略Ｔ字形をなすように底部が拡がって形成されている。凹溝１０２の一対の側面１０２ｂは互いに平行である。拡幅部１０２ａの両端部１０２ｃは円弧形（例えば半円形）に丸められており、また側面１０２ｂから拡幅部１０２ａに至るコーナ部分１０２ｄも円弧形（例えば四分円）に丸められている。このように各部が円弧形をなすことで、応力集中が緩和される。

　図１５は、薄化部６１の溝部形状を変更した第４実施例を示す要部の断面図である。この第４実施例においては、薄化部６１となる凹溝１０３は、Ｖ溝状に形成されている。つまり、一対の側面１０３ａが互いに対称をなすように傾いて形成されており、底部は鋭端となっている。

　図１６は、薄化部６１の溝部形状を変更した第５実施例を示す要部の断面図である。この第５実施例においては、薄化部６１となる凹溝１０４は、第４実施例と同様に一対の側面１０４ａが互いに対称をなすように傾いたＶ溝状に形成されており、かつ底部が平坦な底面１０４ｂとなっている。

　図１７は、薄化部６１の溝部形状を変更した第６実施例を示す要部の断面図である。この第６実施例においては、薄化部６１となる凹溝１０５は、第４，第５実施例と同様に一対の側面１０５ａが互いに対称をなすように傾いたＶ溝状に形成されており、かつ底部に、断面円形に膨らんだ円形溝部１０５ｂを備えている。

　図１８は、薄化部６１の溝部形状を変更した第７実施例を示す要部の断面図である。この第７実施例においては、薄化部６１となる凹溝１０６は、底面１０６ａの幅が開口部１６ｂの幅よりも広くなった逆Ｖ字形をなしている。つまり、一対の側面１０６ｃは、第４～第６実施例とは逆に底部へ向かって拡がっていくように傾いており、かつ互いに対称をなしている。底面１０６ａの両端つまり側面１０６ｃとの接続部分は円弧形に丸められている。

　図８，図９等に示した実施例では、薄化部６１および非薄化部６２を交互に配置してなるフレキシブル部１３は、凹溝状をなす薄化部６１の溝開口部が湾曲の内周側に面するように折り曲げられているが、本発明は、逆向きに折り曲げた構成も可能である。すなわち、図１９に示すように、凹溝状をなす薄化部６１の溝開口部が湾曲の外周側に面するように折り曲げることができる。この場合でも、クラック発生が抑制される。

　以上、この発明の一実施例を詳細に説明したが、この発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。例えば、上記実施例では、非薄化部６２の厚さが回路基板３の厚さ（換言すれば第１，第２リジッド部１１，１２の厚さ）と等しくなっているが、本発明はこれには限定されない。例えば、非薄化部６２において、第１面３Ａ側の１層分あるいは２層分程度を削り取り、第１，第２リジッド部１１，１２よりも薄肉化してあってもよい。つまり、非薄化部６２は、薄化部６１に比較して相対的に厚く形成されていればよい。

　また、上記実施例では、薄化部６１や非薄化部６２が折り曲げ方向となる基板中心線Ｍ（図６参照）に直交する平行な直線に沿って形成されており、これにより、基板中心線Ｍが一つの平面上にある二次元的な折り曲げが実現されている。本発明においては、例えば、薄化部６１および非薄化部６２の少なくとも一方を平面視で三角形ないし扇形をなすように形成することで、三次元的に湾曲した形状を実現することも可能である。

　以上のように、本発明は、
　複数の配線層を有する多層の配線基板が折り曲げ状態でもって外装部材に収容されてなる電子装置であって、
　上記配線基板は、電子部品が実装される少なくとも２つの部品実装部と、これらの部品実装部の間に位置し、相対的に高い可撓性を有するフレキシブル部と、を備え、
　上記フレキシブル部は、基板厚さを相対的に薄くした複数の凹溝状の薄化部と、基板厚さが部品実装部と同一ないし少なくとも薄化部よりも相対的に厚く残存した複数の非薄化部と、が交互に配置されて構成されている。

　好ましい一つの態様では、
　上記配線基板は、折り曲げ状態で内周側に面する第１面と外周側に面する第２面とを有し、
　上記第１面に上記薄化部が形成されている。

　好ましい一つの態様では、上記薄化部の寸法は、当該薄化部を挟んで隣接した２つの非薄化部が、基準の折り曲げ状態では互いに干渉せず、かつ、基準の折り曲げ状態を越えた所定の過剰折り曲げ状態では互いに干渉するように設定されている。

　好ましい一つの態様では、上記薄化部の幅は、凹溝状をなす当該薄化部の深さよりも小さい。

　好ましい一つの態様では、上記非薄化部の幅は、凹溝状をなす薄化部の深さよりも小さい。

　好ましい一つの態様では、上記薄化部における基板厚さは、凹溝状をなす当該薄化部の深さよりも小さい。

　好ましい一つの態様では、複数の薄化部の幅が互いに同一である。

　好ましい一つの態様では、複数の非薄化部の幅が互いに同一である。

　一つの態様では、所望の折り曲げ形状に沿うように幅が異なる非薄化部を含んでいてもよい。

　好ましい一つの態様では、上記配線基板は、折り曲げ状態で互いに対向して位置する２つの部品実装部と、これら２つの部品実装部の間に位置する平坦な中間リジッド部と、各々の部品実装部と上記中間リジッド部との間に位置する湾曲した２つのフレキシブル部と、を含み、全体として略Ｕ字形をなすように構成されている。

　本発明は、さらに、これらの電子装置の製造方法を含む。この製造方法は、
　平坦な配線基板の上記フレキシブル部となる領域に複数の薄化部を凹溝状に加工し、
　上記フレキシブル部の湾曲形状に対応した湾曲面と該湾曲面の一端に接続された平坦面とを含む内側治具と、上記平坦面に対向して配置される外側治具と、を用いて、上記非薄化部が上記内側治具に面するような向きでもって、上記配線基板の上記フレキシブル部に隣接した領域を把持し、
　上記配線基板を上記内側治具の上記湾曲面に沿って加圧することでフレキシブル部を湾曲させる。

Claims

　複数の配線層を有する多層の配線基板が折り曲げ状態でもって外装部材に収容されてなる電子装置であって、
　上記配線基板は、電子部品が実装される少なくとも２つの部品実装部と、これらの部品実装部の間に位置し、相対的に高い可撓性を有するフレキシブル部と、を備え、
　上記フレキシブル部は、基板厚さを相対的に薄くした複数の凹溝状の薄化部と、基板厚さが部品実装部と同一ないし少なくとも薄化部よりも相対的に厚く残存した複数の非薄化部と、が交互に配置されて構成されている、
　電子装置。
　上記配線基板は、折り曲げ状態で内周側に面する第１面と外周側に面する第２面とを有し、
　上記第１面に上記薄化部が形成されている、
　請求項１に記載の電子装置。
　上記薄化部の寸法は、当該薄化部を挟んで隣接した２つの非薄化部が、基準の折り曲げ状態では互いに干渉せず、かつ、基準の折り曲げ状態を越えた所定の過剰折り曲げ状態では互いに干渉するように設定されている、
　請求項１または２に記載の電子装置。
　上記薄化部の幅は、凹溝状をなす当該薄化部の深さよりも小さい、
　請求項１～３のいずれかに記載の電子装置。
　上記非薄化部の幅は、凹溝状をなす薄化部の深さよりも小さい、
　請求項１～４のいずれかに記載の電子装置。
　上記薄化部における基板厚さは、凹溝状をなす当該薄化部の深さよりも小さい、
　請求項１～５のいずれかに記載の電子装置。
　複数の薄化部の幅が互いに同一である、
　請求項１～６のいずれかに記載の電子装置。
　複数の非薄化部の幅が互いに同一である、
　請求項１～７のいずれかに記載の電子装置。
　所望の折り曲げ形状に沿うように幅が異なる非薄化部を含む、
　請求項７に記載の電子装置。
　上記配線基板は、折り曲げ状態で互いに対向して位置する２つの部品実装部と、これら２つの部品実装部の間に位置する平坦な中間リジッド部と、各々の部品実装部と上記中間リジッド部との間に位置する湾曲した２つのフレキシブル部と、を含み、全体として略Ｕ字形をなすように構成されている、
　請求項１～９のいずれかに記載の電子装置。
　平坦な配線基板の上記フレキシブル部となる領域に複数の薄化部を凹溝状に加工し、
　上記フレキシブル部の湾曲形状に対応した湾曲面と該湾曲面の一端に接続された平坦面とを含む内側治具と、上記平坦面に対向して配置される外側治具と、を用いて、上記非薄化部が上記内側治具に面するような向きでもって、上記配線基板の上記フレキシブル部に隣接した領域を把持し、
　上記配線基板を上記内側治具の上記湾曲面に沿って加圧することでフレキシブル部を湾曲させる、
　請求項１～１０のいずれかに記載の電子装置の製造方法。