JP2006066772A - フレキシブルプリント配線板 - Google Patents

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陽一 山本
Tetsufumi Hashimoto
哲文 橋本
Masatoshi Yajima
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Abstract

【課題】フレキシブルプリント配線板を電気的に接続する場合に、半田接続部におけるねじれ方向の応力に対して脆弱で、断線する。
【解決手段】導線2が接着性絶縁層3及び絶縁性フィルム4で覆われたフレキシブルプリント配線板1であって、導線2に電流を供給する導体ランド5の内最も横側に配置した一対のサイド導体ランド6の幅は当該サイド導体ランド6と接続する一対の導体ランド2の幅よりも広く、サイド導体ランド6の幅を導線2の幅まで狭める幅変化部8が絶縁フィルム4の接続電極側端面から配線部に向かって存在する。接続電極部のサイド導体ランド6の横方向側面を当該サイド導体ランド6の略長さに半田付を施すことにより、半田接続部におけるねじれ方向の応力に対する強靱性を有するフレキシブルプリント基板1を提供することができる。
【選択図】図1

Description

本発明は、電子部品及び電子回路部品を搭載接続するフレキシブルプリント配線板に関する。
フレキシブルプリント配線板は周知のように、ポリエステル、ポリ塩化ビニル系、ポリアミド系、ポリイミド系等の可撓性の絶縁フィルムをベースフィルムとし、当該ベースフィルムにエポキシ系、ウレタン系、ポリアクリロニトリル系、ポリエステル系等の可撓性を有する接着性絶縁層を設け、接着性絶縁層の上に銅等の電気良導電性の薄膜導線を複数本面状に形成し、その上に接着性絶縁層を形成し、接着性絶縁層の上にエポキシ系、ウレタン系、ポリアクリロニトリル系、ポリエステル系等の可撓性を有するポリエステル系、ポリ塩化ビニル系、ポリアミド系、ポリイミド系等の可撓性の絶縁フィルムをカバーレイフィルムとして積層した配線板である。
一般にベースフィルムとカバーレイフィルムとは同一材料が供され、厚みも同一であるが、薄膜導線を形成する絶縁フィルムをベースフィルムと称し、薄膜導線を被覆する絶縁フィルムをカバーレイフィルムと称する。
接着性絶縁層が薄膜導線とベースフィルム及びカバーレイフィルムとを接着し、層の厚み方向の曲げにはベースフィルム、接着性絶縁層、薄膜導線及びカバーレイフィルムの可撓性により撓り易いが、面方向の曲げに対しては剛性を有するため、面方向の曲げ力が加えられると厚み方向の曲げで補う。
このフレキシブルプリント配線板は、薄膜導線に電子部品や電子回路(以下、実装部品と称する)の端子を電気的に接続し実装部品を電気的に作動する用途、及び/または相独立する電子回路を電気的に接続する用途に適用される。実装であっても接続であってもフレキシブルプリント配線板の薄膜導線に電気を通じさせるため、カバーレイフィルムを除去した薄膜導線(以下、導体ランドと称す)を有する接続電極部が必要である。なお、フレキシブルプリント配線板は上述のように撓り易さに異方性を有するため、例えばプリンタヘッドや光ヘッド等の可動体と当該可動体の駆動源に電源を供給する静止体とを電気的に接続する配線材として広く用いられている。
また、近年電子機器等の小型化に伴い、当該電子機器等を構成する電子回路に電流を供給する配線材の引き回しが複雑化し、フレキシブルプリント配線板同士を電気的に接続することも要請されている。フレキシブルプリント配線板の接続電極部の導体ランドと剛性を有する基板に備えた端子電極との電気的接続またはフレキシブルプリント配線板の導体ランド同士の電気的接続には、半田付けまたはコネクタ等の押圧力で接触接続することで行われている。
また、上述したように電子機器の小型化及び配線引き回しの複雑化に伴い、フレキシブルプリント配線板の引き回しも複雑化が要求され、フレキシブルプリント配線板の導体ランドと実装部品との電気的接続部近傍、またはそのフレキシブルプリント配線板の導体ランドと電流を供給する電流源等との接続部近傍で曲げ力を加え、フレキシブルプリント配線板を撓らせざるを得ない用途が増加している。カバーレイフィルムで覆われたいわゆる配線部では、ベースフィルム、接着性絶縁層及びカバーレイフィルムによる補強・保護で薄膜導線が断線することはないが、導体ランド部ではカバーレイフィルムによる補強がないため、外力を加えると容易に導体ランドに断線が生じたり、フレキシブルプリント配線板の接続電極部と配線部との境界でフレキシブルプリント配線板が破断することが頻発する。
そこで実装部品の実装部におけるフレキシブルプリント配線板の導体ランドの断線を抑制する提案が、特許文献1に開示されている。特許文献1で提案されている内容は、導体ランドから複数の方向に引出線を設け、カバーレイフィルムに覆われている部分で薄膜導線と接続する構成である。
また、フレキシブルプリント配線板同士またはフレキシブルプリント配線板と電子回路の端子電極等のリジッドな配線板との接続の一例として、例えば図9の構成がある。図中、101はフレキシブルプリント配線板、102は薄膜導線、103は接着性絶縁層、104はカバーレイフィルム、105は導体ランド、106はフレキシブルプリント配線板101を電気的に接続する端子電極107を備えた基板、108は基板106と端子電極107とを有する電極基板、109は半田である。導体ランド105は、フレキシブルプリント配線板101の製造時に、カバーレイフィルム104で被覆せずに配線の端面110近傍における薄膜導線102をむき出しにして形成される。導体ランド105と端子電極107とを電気的に接続するには、導体ランド105及び端子電極107の配線方向に沿って半田109を付けることで行うが、半田109だけではフレキシブル配線板101と電極基板108とを引き剥がす矢印A方向の力が加わると簡単に剥がれ、接続不良や半田109部分で断線が発生するため、フレキシブル配線基板101と電極基板108とを接続部のカバーレイフィルム104の境界部に接着剤111を塗布・硬化することで、フレキシブル配線板101と電極基板108とを接着補強する。
フレキシブルプリント配線板同士またはフレキシブルプリント配線板と電子回路の端子電極等のリジッドな配線板との接続の他の例として、例えば図10の構成もある。図中、201はフレキシブル配線板、202は薄膜導線、203はカバーレイフィルム、204は一方のカバーレイフィルム203を除去した導体ランド、205は端子電極206を備える基板、207は端子電極206と基板205とを含み構成される電極基板、208は導体ランド204及び端子電極206を電気的に接続する半田である。本例では端子電極206の厚み分の段差を埋めるスペーサ209を備えることで、矢印B方向に押圧力が加えられた場合の耐性を有する。なお、スペーサ209の周りを不図示の接着剤で覆うことにより、矢印A方向の剥離に対しても耐性を有する。
特開2003−101173号公報
特許文献1で提案されているフレキシブルプリント配線板に半田実装した電子部品に通電するためには、フレキシブルプリント配線板と電源回路等を接続する必要がある。しかも上述したように、電子機器の小型化に伴い、電子回路部品も小型化が進められており、フレキシブルプリント配線板接続のためのスペースを大きく取れなくなると共に、フレキシブルプリント配線板と電源回路等の半田接続部に曲げ等の応力が加えられることを避けられなくなっている。また、特許文献1では、導体ランド部から複数の方向に引出線を備える構成であるため、フレキシブルプリント配線板が長くなると共に、フレキシブルプリント配線板自体の幅も大きくならざるを得なく、フレキシブルプリント配線板の小型化には不向きであると共に、引出線を設ける工程が増加するため、より低コストで生産性の高い接続仕様の要求に応えられない。
図9の構成では、導体ランド105における半田接続部の省スペースは実現できるが、単に半田付けを行う工程以外に補強のための接着剤111の塗布及び硬化という別の工程が必要で生産性が悪く、接着剤111の塗布工程では接着剤流で他の機器を汚染したりフレキシブルプリント配線板101に流れることで屈曲性に支障を来す危険性がある。
また、図10の構成は、矢印B方向の外力にはスペーサ209で耐性は備えられるが、矢印A方向の外力が加えられるとスペーサ209が脱落することが想定されるため、フレキシブルプリント配線板201または電極基板207とスペーサ209との接触面の少なくとも何れか一方を接着固定することが要請される。接着固定をする場合、スペーサ209の接触面の何れか一方に例えば両面接着剤で固定することも考えられる。両面接着剤であれば接着剤流は抑制できるが、両面接着剤の貼付工程が必須であるだけではなく、一般的に両面接着剤の接着強度は経時変化があり信頼性に欠けるため、液状の接着剤を塗布することが必要となり、接着剤流及び硬化工程は避けられない。
なお、特許文献1のように、構成では、回路の小型化には不向きである。
本発明は、上記課題を解決する為になされたもので、フレキシブルプリント配線板を電気的に接続する場合に、省スペースにて接続するとともに、接着補強など特別な工程を追加することなく、半田等の接続材料、導体ランド及び端子電極への応力集中を防ぎ、断線の発生を抑止するフレキシブルプリント配線板提供することを目的とする。
上記課題を解決するため本発明のフレキシブルプリント配線板は、平行かつ面状に配置した複数本の薄膜導線を絶縁性フィルムで被覆した配線部と、前記複数本の薄膜導線それぞれに通電する導体ランドを前記薄膜導線と同数有すると共に一方の前記絶縁性フィルムが被覆していない接続電極部とを備え、前記複数の薄膜導線が形成する面上で、前記薄膜導線及び前記導体ランド中を流れる電流の向きに直交する横方向の長さを幅とすると、
前記複数本の導体ランドの横方向に配置した一対のサイド導体ランドそれぞれの幅は、前記複数本の薄膜導線の両端に配置した一対のサイド薄膜導線それぞれの幅よりも広く、前記接続電極部から前記配線部にかけて連続的に幅が変化する幅変化部を備える構成を有する。
上記フレキシブルプリント基板において、前記一対のサイド導体ランドそれぞれは、前記接続部の前記幅方向を規制する側端辺まで延在している構成を有する。
上記フレキシブルプリント配線板と基板とを電気的に接続する接続構造は、前記基板は前記導体ランドに対応した複数の端子電極を備え、前記複数の端子電極の両幅方向に配置した一対のサイド端子電極それぞれが前記基板の幅方向に形成する一対の側辺間の幅は、前記接続電極部の幅よりもそれぞれ長く突出した突出端子電極を備え、前記接続電極部上で前記幅方向に直交する縦方向の長さは前記サイド導体ランドの縦方向の長さ以上であり、前記導体ランドと前記端子電極とを半田付けすると共に、一対の前記サイド導体ランドのほぼ縦方向の長さに亘り一対の前記突出端子電極に対して半田付けした半田付部を有する構造を有する。
また、本発明のフレキシブルプリント基板は、平行かつ面状に配置した複数本の薄膜導線を絶縁性フィルムで被覆した配線部と、前記複数本の薄膜導線それぞれに通電する導体ランドを前記薄膜導線と同数有すると共に一方の前記絶縁性フィルムが被覆していない接続電極部とを備え、前記複数の薄膜導線が形成する面上で、前記薄膜導線及び前記導体ランド中を流れる電流の向きに直交する横方向の長さを幅、前記面上で前記横方向に直交する縦方向の長さを縦とし、前記複数本の薄膜導線の内前記横方向に配置した一対の薄膜導線をサイド薄膜導線、前記一対のサイド薄膜導線それぞれが連続する一対の導体ランドをそれぞれサイド導体ランドとすると、前記導線の幅を構成する一対の側辺と、前記絶縁性フィルムの端壁及び前記導線の交線とが交わる一対の交点の位置が縦方向で異なる関係を前記一対のサイド薄膜導線それぞれに有するように前記絶縁性フィルムを形成した構成を有する。
本発明のフレキシブルプリント配線板は、フレキシブルプリント配線板を電気的に接続する場合に、補強のための補強ランドを別途設ける必要がなく、省スペースにて接続することができるとともに、半田、あるいはその他の接続材料、及び接続端子への応力集中を防ぎ、破断の発生を抑止することができる。また、これにより、補強のための工程、例えば、接着剤の塗布や硬化の工程を省くことができ、生産性が向上する。このように、本発明によれば、接続の信頼性向上の効果と生産性向上の効果を両立することができる。
以下、本発明のフレキシブルプリント配線板の好ましい実施形態について図面を援用して説明するが、本明細書では電気信号または電流を供給する薄膜導線の両側を絶縁性フィルムで覆われた箇所を配線部と称し、少なくとも一方の絶縁性フィルムが除去され薄膜導線がむき出しにした導体ランドを備える部分を接続電極部と称する。なお、薄膜導線を被覆する一対の絶縁性フィルムの一方をベースフィルム、他方をカバーフィルム(カバーレイフィルムとも称される)と通常区別して呼ばれるが、本明細書では特に断らない限り両者を区別することなく絶縁性フィルムと呼ぶが、絶縁性フィルムの一方のみを除去した形態では一般的にカバーフィルムを除去することになる。また、本明細書では薄膜導線から導体ランドに至る方向(電気信号または電流が流れる方向)を縦方向、薄膜導線(導体ランド)のなす面上で縦方向に直交する方向を横方向、横方向に長さを幅、薄膜導線(導体ランド)がなす面に直交する方向を厚み方向と称する。
図1は本発明に係わるフレキシブルプリント配線板(以下、FPCと称す)の一実施形態の構成を説明する要部平面図、図2は同実施形態の要部斜視図である。図において、1はFPC、2は電気信号または電流を供給する薄膜導線(以下、導線と称す)、3は接着性絶縁層、4は絶縁性フィルム、5は導線2から延在する導体ランド、6は導体ランド5の両端のサイド導体ランド、7はFPC1の一方の絶縁性フィルム4を除去した接続電極部の先端面であるフレキシブルプリント配線接続端面(以下、FPC接続端面と称す)、8は幅変化部である。本実施形態のFPC1の構成は、接続電極部において複数本略平行に配置された導体ランド5の内両横方向に備える、換言すると最も横側に配置した一対のサイド導体ランド6はそれぞれ接続部の幅に等しく、配線部と接続電極部との境界線から配線部にかけてサイド導体ランド6の幅から導線2の幅まで狭まる幅変化部8を備える。本実施形態のFPC1は、上述の構成を備えるため、接続電極部を他の端子電極と半田付け等で電気的に接続した電気的接続部分に横方向、厚み方向及びそれらが混在したねじれ方向等の外力を受けても、配線部の横方向は接着性絶縁層3で充填されているため、接続電極部と配線部との境界で破断することがない。その結果複雑な配線引き回しに起因してしばしば発生するFPC1に対する外力に抗する構成を実現することができる。
さらに、FPC1の導体ランド5及びサイド導体ランド6を他の端子電極に半田接続する際にも、サイド導体ランド6を備えるため厚み方向の外力に対し半田接続部が引き剥がされることを抑制できる。すなわち、図3にFPC1を用いた好ましい半田接続の一実施形態を示す。同図において、9は基板、10はサイド端子電極、11は端子電極、12は電極基板、13は半田接続部、14はサイド半田接続部である。なお、同図の基板9の厚さはFPC1よりも厚い構成であるが、基板9の厚みは自由に選択することができる。電極基板12に備える端子電極11の幅は、一般的に導体ランド5の幅と同程度であるが、サイド導体ランド6を半田付けする一対のサイド端子電極10は接続電極部の幅よりも広い突出端子電極10を有する。接続電極部の導体ランド5及びサイド導体ランド6と、電極基板12の端子電極11及び突出端子電極10とを半田付けするに際し、導体ランド5と端子電極11との半田付は従来と同様にFPC接続端面7を介して両者を縦方向の断面形状が略L字状の半田接続部13により行われるが、サイド導体ランド6の縦方向の導体ランドのほぼ長さに亘り突出端子電極10にも、横方向の断面形状が略L字形状のサイド半田接続部14を備える。本発明の半田付構造は、上述のサイド半田付部14を備えることにより、縦方向の引っ張り応力、横方向及び厚み方向への歪及び/または剥離応力何れに対しても耐性を備えることができる。
なお、上述の実施形態における導線2は全て絶縁性接着層3中に埋没した形態で説明したが、絶縁性接着層3は一方の絶縁性フィルム(ベースフィルム)上に備える構成であっても良く、隣接する導線2の間隙に備える構成であっても、同様に適用できること当然である。
次に、本発明のFPCにおける他の実施形態を図面を参照して説明する。図4は本実施形態におけるFPC21の構成を説明する要部平面図、図5は同実施形態の要部斜視図である。図中の22は配線、23は接着性絶縁層、24は絶縁性フィルム、25は導体ランド、26はFPC接続端面、27は配線斜め交叉部、28は配線直交交叉部である。本実施形態におけるFPC21は、複数の導線22及びそれに連続する複数の導体ランド25の内、横方向の両端の一対に配線斜め交叉部27と配線直交交叉部28とを備える構成を特徴とする。但し、配線直交交叉部28は、配線部と接続電極部との境界を形成する絶縁性フィルム24の端面が横方向に存在する交叉を指し、配線斜め交叉部27は当該配線直交交叉部28に対して所定角度を有する、換言すると配線直交交叉部28の導線に対する投影像が縦方向で異なる位置を繋ぐ絶縁性フィルム24の端面部分を指す。本実施形態の構成では、FPC21にねじり力に起因する応力は、配線部と接続電極部との境界の絶縁性フィルム24と導体22との交点に集中するが、当該交点を片側に複数点(本実施形態では3点)有するため集中を回避できると共に、ねじりを配線斜め交叉部27で受け止めることができるため、FPC21の配線引き回しの自由度が格段に向上させることができる。
なお、本実施形態では配線斜め交叉部27を接続電極部側に突出する傾斜であるが、逆に配線部側に突出する傾斜であってもその作用及び効果は何等変化がない。また、一対の配線孔めこうサブを縦方向に対して面対称としたが、面対称にする必然性はなく、FPC21の引き回しに応じて自由に選択できる。さらに、配線直線交叉部28は横方向に延在するとして説明したが、導線22のは一方向に対する規制を考慮する必要はなく、幅方向の両端の導線22(導体ランド25)面と絶縁性フィルム24とが交叉する交線に複数の角または滑らかな角を備えることができれば何れの形態であっても良い。なお、上述したように接着性絶縁層23中に配線22が埋没した形態であっても、井振れか一方の絶縁性フィルムと導線22との間に接着性絶縁層23を備える構成であっても、本実施形態は同様に適用することができる。
次に、本発明のFPCに於ける別の実施形態を図面を参照して説明する。図6は本実施形態におけるFPC31の構成を説明する要部平面図、図7は同実施形態の要部斜視図である。図中の32は配線、33は接着性絶縁層、34は絶縁性フィルム、35は導体ランド、36はサイド導体ランド、37は幅変化部、38は配線斜め交叉部、39は配線直交交叉部である。本実施形態におけるFPC31は、複数の導線32及びそれに連続する複数の導体ランド35の内、横方向の両端の一対に配線斜め交叉部38と配線直交交叉部39とを備え、しかも幅変化部37を備える構成を特徴とする。配線直交交叉部39及び配線斜め交叉部38については先の実施形態と同様であり、幅変化部37についても先の実施形態と同様である。
本実施形態では先に述べた実施形態の両方を満足させることができる。なお、配線部と接続電極部の境界は幅変化部37の変化開始点としたが、例えば図8に示すように幅変化部中であっても問題なく適用できる。すなわち、図8に示したFPC41において、42は配線、43は接着性絶縁層、44は絶縁性フィルム、45は導体ランド、46はサイド導体ランド、47は幅変化部、48は配線斜め交叉部、49は配線直交交叉部である。本実施形態のFPC41では、幅変化部47の幅変化部でも絶縁性フィルム44が交叉するため、ねじり力に起因する応力収集点の交点の数を図1、図4及び図6に示した構成よりさらに増加させることができ、ねじり力の耐性をより向上させることができる。
本発明のフレキシブルプリント配線板は、プリンタヘッド、光ピックアップ、スチルカメラ、携帯電話等の電流及び/または電気信号供給用配線として適用することができる。
本発明のフレキシブルプリント配線板の一実施形態の要部平面図 同実施形態の要部斜視図 同フレキシブルプリント配線板の半田接続部の要部斜視図 本発明のフレキシブルプリント配線基板の他の実施形態の要部平面図 同実施形態の要部斜視図 本発明のフレキシブルプリント配線基板の別の実施形態の要部平面図 同実施形態の要部斜視図 本発明のフレキシブルプリント配線基板の他の実施形態の要部平面図 従来のフレキシブルプリント配線板の半田接続部の要部斜視図 従来のフレキシブルプリント配線基板の他の半田接続部の要部斜視図
符号の説明
1 フレキシブルプリント配線板
2 導線
3 接着性絶縁層
4 絶縁性フィルム
5 導体ランド
6 サイド導体ランド
7 フレキシブルプリント配線接続端面
8 幅変化部
9 基板
10 突出端子電極
11 端子電極
12 電極基板
13 半田接続部
14 サイド半田接続部
21 フレキシブルプリント配線板
22 導線
23 接着性絶縁層
24 カバーレイフィルム
25 導体ランド
26 フレキシブルプリント配線板接続端面
27 配線斜め交叉部
28 配線直交交叉部
31 フレキシブルプリント配線板
32 導線
33 接着性絶縁層
34 カバーレイフィルム
35 導体ランド
36 サイド端子電極
37 幅変化部
38 配線斜め交叉部
39 配線直交交叉部
41 フレキシブルプリント配線板
42 導線
43 接着性絶縁層
44 カバーレイフィルム
45 導体ランド
46 サイド端子電極
47 幅変化部
48 配線斜め交叉部
49 配線直角交叉部

Claims (7)

  1. 平行かつ面状に配置した複数本の薄膜導線を絶縁性フィルムで被覆した配線部と、前記複数本の薄膜導線それぞれに通電する導体ランドを前記薄膜導線と同数有すると共に一方の前記絶縁性フィルムが被覆していない接続電極部とを備え、
    前記複数の薄膜導線が形成する面上で、前記薄膜導線及び前記導体ランド中を流れる電流の向きに直交する横方向の長さを幅とすると、
    前記複数本の導体ランドの横方向に配置した一対のサイド導体ランドそれぞれの幅は、前記複数本の薄膜導線の両端に配置した一対のサイド薄膜導線それぞれの幅よりも広く、前記接続電極部から前記配線部にかけて連続的に幅が変化する幅変化部を備えることを特徴とするフレキシブルプリント配線板。
  2. 前記一対のサイド導体ランドそれぞれは、前記接続部の前記幅方向を規制する側端辺まで延在している請求項1記載のフレキシブルプリント基板。
  3. 平行かつ面状に配置した複数本の薄膜導線を絶縁性フィルムで被覆した配線部と、前記複数本の薄膜導線それぞれに通電する導体ランドを前記薄膜導線と同数有すると共に一方の前記絶縁性フィルムが被覆していない接続電極部とを備え、
    前記複数の薄膜導線が形成する面上で、前記薄膜導線及び前記導体ランド中を流れる電流の向きに直交する横方向の長さを幅、前記面上で前記横方向に直交する縦方向の長さを縦とし、
    前記複数本の薄膜導線の内前記横方向に配置した一対の薄膜導線をサイド薄膜導線、前記一対のサイド薄膜導線それぞれが連続する一対の導体ランドをそれぞれサイド導体ランドとすると、
    前記導線の幅を構成する一対の側辺と、前記絶縁性フィルムの端壁及び前記導線の交線とが交わる一対の交点の位置が縦方向で異なる関係を前記一対のサイド薄膜導線それぞれに有するように前記絶縁性フィルムを形成したことを特徴とするフレキシブルプリント配線基板。
  4. 前記交線が前記導線上でそれぞれ屈曲点を有する請求項3記載のフレキシブルプリント配線板。
  5. 前記屈曲点の内角がそれぞれ鈍角である請求項4記載のフレキシブルプリント配線板。
  6. 前記屈曲点は、前記接続部の幅方向の中心における前記縦方向に関して線対称である請求項4または5何れかに記載のフレキシブルプリント配線板。
  7. 請求項2記載のフレキシブルプリント配線板の接続電極部と基板とを電気的に接続する接続構造であって、
    前記基板は前記導体ランドに対応した複数の端子電極を備え、前記複数の端子電極の両幅方向に配置した一対のサイド端子電極それぞれが前記基板の幅方向に形成する一対の側辺間の幅は、前記接続電極部の幅よりもそれぞれ長く突出した突出端子電極を備え、前記接続電極部上で前記幅方向に直交する縦方向の長さは前記サイド導体ランドの縦方向の長さ以上であり、前記導体ランドと前記端子電極とを半田付けすると共に、一対の前記サイド導体ランドのほぼ縦方向の長さに亘り一対の前記突出端子電極に対して半田付けした半田付部を有することを特徴とするフレキシブルプリント配線板の接続構造。
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