JP2006339452A - フレキシブル配線板およびそれを用いた電子回路基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】一括リフロー加熱においても湾曲などの変形を生じることなく、且つ、電子部品の高密度化実装が可能にし得るフレキシブル配線板およびそれを用いた電子回路基板の製造方法を提供する。
【解決手段】フレキシブル配線板１に切り抜き部３が切り抜かれて形成された対向する突出部2a、2bを設け、突出部2a、2bを第１の電子部品である半導体パッケージ部品15が実装される面とは反対面側に曲がる様にチップ部品４を突出部２を撓み変形させながら押し込んで配置して、その上に半導体パッケージ部品１５を橋架するようにして配置してリフローはんだ付けすることで一括して高密度な実装を可能にする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、電子機器において用いられているフレキシブル配線板並びに当該フレキシブル配線板を用いそれに電子部品を実装する電子回路基板の製造方法に係り、特に高密度に電子部品の実装が可能なフレキシブル配線板並びにフレキシブル配線板に高密度に電子部品を実装する電子回路基板の製造方法に関するものである。

携帯型電子機器などに搭載される回路基板は小型高機能化が進み、機器内の限られた空間に合わせて組み込みできることからフレキシブルプリント配線板を用いることが多くなってきている。中でもフレキシブル配線板に接続される機構的なデバイス部品やセンサーを制御する半導体パッケージ部品やデバイス部品との接続コネクタと複数の受動部品を組み合わせて高密度に実装することが求められている。このとき、フレキシブル配線板の両面に配線パターンを形成しスルーホールによって両面の配線パターンを導通させて電子部品を両面に実装することで高密度化が一般的にできる。あるいは例えば下記特許文献１に記載されているように片面に形成した配線パターンに電子部品を実装し、フレキシブル配線板の可撓性を利用して折り曲げることで回路基板の小型化を実現するといった技術がある。
特開２０００−３０７０３７号公報（図４）

しかしながら、上述のような従来の技術では、まずフレキシブル配線板の両面に電子部品を実装して高密度化する場合、最初に表面側の配線パターンに電子部品を配置して当該フレキシブル配線板全体をリフロー加熱してはんだ付けした後、裏面側の配線パターンに部品を配置して当該フレキシブル配線板全体をリフロー加熱してはんだ付けする。このように、はんだ付けすべき領域をまとめて加熱してはんだ付けするいわゆるリフローはんだ付け法は、はんだ付けすべき部分を局部的に加熱していちいちはんだ付けする方法に比べて、基板上に配置された電子部品を同時に一括して加熱し一括してはんだ付けできるので、工業的に量産に好適なはんだ付け方法であり、工業的に広く採用されている。

しかしながら、フレキシブル配線板は柔らかいため一括リフロー加熱で約２３０℃以上に加熱されてはんだ付けされると熱応力で湾曲などの変形を生じる。このため裏面側の配線パターンへの電子部品を実装するとき、フレキシブル配線板を平面に保持することが困難であり電子部品の配置精度が落ちてはんだ付け不良を生じてしまう。また、片面のみに電子部品を実装した後フレキシブル配線板を折り曲げることで小型化する場合、例えば、実装した電子部品が外側になるように折り曲げると、従来の両面実装のような形になるが、折り曲げられる部分の折り曲げ線一辺を横切る方向でのみで折り曲げた後の上層と下層が配線されるため部品間の配線に制約が生じるとともに、上層と下層間の配線引き回しが長くなるといった問題点があった。

本発明は一括リフロー加熱においても基板湾曲に伴うはんだ付け不良を防止でき、且つ、電子部品の高密度化実装が可能にし得るフレキシブル配線板およびそれを用いた電子回路基板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、本発明のフレキシブル配線板は、（１）複数の電子部品を実装するための金属配線パターン層と配線端子が片方の表面に形成されたフレキシブル配線板であって、
前記フレキシブル配線板には、その一部が切り抜かれて形成された対向する突出部が設けられており、前記突出部には表面に配線端子が形成されていることを特徴とする。

（２）また、前記（１）項に記載のフレキシブル配線板においては、前記対向する突出部は、その上をまたがって第１の電子部品が実装される前記金属配線パターン層の間に設けられていることが好ましい。

（３）また、前記（２）項に記載のフレキシブル配線板においては、前記対向する突出部は、第１の電子部品が実装される面とは反対面側に曲げ出されて前記突出部の配線端子と第２の電子部品の接続端子とが接続されるフレキシブル配線板であることが好ましい。

（４）また、前記（１）〜（３）項のいずれかに記載のフレキシブル配線板においては、フレキシブル配線板が、前記複数の電子部品をフレキシブル配線板全体が加熱されてリフローはんだ付け方式により実装するためのフレキシブル配線板であることが好ましい。

（５）また、本発明の前記フレキシブル配線板を用いた電子回路基板の製造方法は、
フレキシブル配線板に複数の電子部品を実装した電子回路基板の製造方法であって、
前記フレキシブル配線板は複数の電子部品を実装するための金属配線パターン層および配線端子を片方の表面に備え、前記フレキシブル配線板には、その一部が切り抜かれて形成された対向する突出部が設けられており、前記突出部には表面に配線端子が形成されたフレキシブル配線板であり、
前記金属配線パターンと第１の電子部品の接続端子を接続し、
前記第１の電子部品が接続されている面と反対面側に前記突出部を曲げ出して前記配線端子と第２の電子部品の接続端子とを接続することを特徴とする。

（６）また、前記（５）項に記載の本発明の電子回路基板の製造方法においては、前記第２の電子部品が接続されている配線端子と同一側の面に実装される前記第１の電子部品を前記突出部の上をまたがって実装することが好ましい。

（７）また、前記（５）〜（６）項のいずれかに記載の本発明の電子回路基板の製造方法においては、フレキシブル配線板への前記複数の電子部品の実装方法が、前記複数の電子部品をフレキシブル配線板全体が加熱されてリフローはんだ付け方式により実装されることが好ましい。

尚、上述した本発明のフレキシブル配線板並びにそれを用いた電子回路基板の製造方法において「金属配線パターン層と配線端子が片方の表面に形成された」とは、金属配線パターン層と配線端子が片方の表面に形成されていれば、本発明の目的を阻害しない限り、その反対面（裏面）に、金属配線パターン層や配線端子が形成されていたり、反対面に電子部品が実装されていても何ら差し支えないと言う意味であり、本発明の目的を阻害しない限り、その反対面（裏面）に、金属配線パターン層や配線端子が形成されていたり、反対面（裏面）に電子部品が実装される場合も含むという意味である。すなわち、反対面（裏面）に、金属配線パターン層と配線端子を設けていても、当該面に電子部品を実装する場合には、再度、フレキシブル配線板の全体をリフロー加熱して電子部品などを実装するものではなく、電子部品などを実装したり、メイン配線基盤となるリジッド基板やＣＣＤ固体撮像素子などのデジタルカメラデバイスとの接続などのために、異方性導電フィルムや異方性導電接着剤により接続する場合とか、仮にはんだ付けで接続ないし電子部品などを実装する場合でもレーザ加熱法のような局部加熱法により接続ないし実装する場合などのように、裏側も再度フレキシブル配線板全体を加熱してリフローはんだ付けするような手段以外の手段で電子部品などを実装したり接続することや、そのための金属配線パターン層や配線端子が裏面に形成されている場合を何ら排除するものではないのである。また、電磁妨害対策にグランド層をこの裏面に設けることなども何ら排除するものではない。

本発明によれば、フレキシブル配線板の表面側からのみ電子部品を配置できることで、リフロー加熱が一括でできるので生産効率が向上するとともに、フレキシブル配線板の変形がない状態で精度よくかつ高密度に電子部品を配置することが可能で、その結果精度よくかつ高密度に電子部品のはんだ付けが可能なフレキシブル配線板並びに前記フレキシブル配線板を用いた電子回路基板の製造方法を提供できる。

以下、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。

（実施の形態１）
図１に本発明のフレキシブル配線板の一実施の形態を示す。

図１は本発明のフレキシブル配線板の一実施の形態の表側から見た概略平面図（概念図）を示す。なお、配線端子は通常はんだ付けランド部であり、本発明で配線ライン（金属配線パターン層）には、配線端子間をつなぐ配線ラインなどのほか、グランド用ベタ配線なども配線ラインで総称して概略化して表現することがある。尚、図１においては、配線端子ないしは、配線端子とそれに連なる配線ラインは、図面が複雑になるので、かなり省略して簡略化して示している。現実的には配線端子、配線ラインはもっと多数で緻密に形成されているのが現実である。また、図１ははんだが載せられていない状態のフレキシブル配線板の一実施の形態の表側から見た概略平面図であるが、はんだは、例えば、はんだペーストをステンシルと称されるマスクを用いた印刷で必要な部位の各配線端子上等の所定位置に形成される。

図２はフレキシブル配線板の実装工程での図１のＡ−Ａ´ライン断面と同じ断面における本発明の一実施の形態におけるフレキシブル配線板への電子部品等の実装工程の工程概略断面図を示している。但し、図２ははんだが形成された状態以降の工程概略断面図であり、図２中において、図１に示されている、配線端子や配線ラインの記載は省略している。

フレキシブル配線板１は、ポリイミド樹脂などからなるフレキシブルな基板からなり、図１に示すように表面には銅箔のエッチング処理などによって配線パターンが形成されている。フレキシブル配線板１の一部には、切り抜き部３が切り抜かれて、対をなす対向した突出部２（２ａ、２ｂ）が設けられ、それぞれの突出部２ａ、２ｂには配線端子４ａ、４ｂが形成されている。尚、１９ａ、１９ｂは、突出部２の配線端子４ａ、４ｂの配線ラインの一部を概念的に示している。その他の配線端子を２０ａ〜２０ｅ等で概念的に示し、２０ｂ、２０ｃについては配線ラインの一部を概念的にそれぞれ２１ｂ、２１ｃとして示し、その他の配線端子の配線ラインについては図示を省略している。

図２を用いて、図１で説明したような本発明のフレキシブル配線板への電子部品の実装工程を説明する。

図２（ａ）に示すようにフレキシブル配線板１は、樹脂基板あるいはアルミからなり表面に粘着性をもったキャリア５に密着して配置される。キャリア５には、切り抜き部３の位置に逃がし部６として、後述する第２の電子部品（例えばチップ部品１４）が実装されるに必要な大きさの穴が設けられ、また、複数の位置合わせ穴７が設けられている。次にキャリア５は、印刷バックアップ８に設けられた位置決めピン９と位置合わせ穴７が嵌合することで印刷バックアップ８に位置が固定される。このとき逃がし部６には印刷バックアップ８に形成されている基板受け部１０が適当な隙間をもって挿入され、フレキシブル配線板１に接する。

前記印刷バックアップ８は、ステンシルなどを用いたマスク印刷などによりフレキシブル配線板上にはんだ１１（はんだペーストなどが用いられる）を印刷して所定位置にはんだを形成する場合にフレキシブル配線板１が撓んだり、変形したりしないようにフレキシブル配線板１とキャリア５を支えておくためのバックアップ基材であり、例えば、アルミニウムなどの金属プレート或いは硬質樹脂を切削加工して上記の形状にしたものなどが用いられる。

そしてフレキシブル配線板１上の配線パターンに合わせて、前記マスク印刷などにより所定位置にはんだ１１が配置される。このとき突出部２（２ａ、２ｂ）上の配線端子４（４ａ、４ｂ）（図２では図示せず。図１参照）の上にもはんだ１１が供給される。次に図２（ｂ）に示すように印刷バックアップ８がキャリア５から外され、前記フレキシブル配線板１とキャリア５が同様にマウントバックアップ１２に位置固定される。マウントバックアップ１２には逃がし部６の位置に電子部品受け部１３が設けられている。マウントバックアップ１２は、後述する第２の電子部品を所定箇所にマウントする際に、フレキシブル配線板１の曲げ出された突出部２とそこにマウントする電子部品を所定位置に支えておくためのバックアップ基材であり、例えば、印刷バックアップ８と同様に、アルミニウムなどの金属プレート或いは硬質樹脂を切削加工して図に示したような形状にしたものなどが用いられる。

第２の電子部品としてのチップ部品１４は、両端に電極端子１４ａ、１４ｂが形成されており、対向する突出部２ａ、２ｂのそれぞれの配線端子４ａ、４ｂ（図２では図示せず。図１参照）に位置合わせしながら切り抜き部３で形成された突出部２ａ、２ｂ間に押し込まれ、第２の電子部品としてチップ部品１４がマウントバックアップ１２の部品受け部１３に接するまで突出部２が下方へ撓み変形する。すなわち突出部２ａ、２ｂ間の間隙は、その間に接続する第２の電子部品の突出部２ａ、２ｂ間方向の長さよりも短く設計されている。そして前記対向する突出部２ａ、２ｂ間にかかるチップ部品１４を押し込むことにより、突出部２ａ、２ｂは後述する第１の電子部品が実装される面とは反対面側に曲げ出されて前記突出部の配線端子と第２の電子部品の接続端子とが接触する。次に第１の電子部品として半導体パッケージ部品１５が切り抜き部３の前記突出部２ａ、２ｂの上をまたがって橋架して配置され、他の電子部品１６も所定位置に配置された後、フレキシブル配線板全体が加熱されて一括リフローはんだ付けによりはんだ付けされる。このときチップ部品１４の電極端子１４ａ、１４ｂは配線端子４ａ、４ｂにそれぞれはんだ付けされて電気的に接続固定される。１５ａ、１６ａはそれぞれ第１の電子部品である半導体パッケージ部品１５、並びに他の電子部品１６のリード端子であり、これらも上述したように、上記の一括リフローはんだ付けにより所定位置にはんだ付けされる。

なお半導体パッケージ部品１５に替えて、コネクタ部品を電子部品として同様に橋架して実装することも可能である。また、この実施の形態では、対向する突出部がフレキシブル配線板中に１組設けられている例を示したが、必要に応じて対向する突出部を２組以上複数組設けて、前記第１の電子部品が接続されている面と反対面側に前記突出部を曲げ出して前記突出部に形成されている配線端子と第２の電子部品の接続端子とを接続したり、前記突出部の上をまたがって前記第１の電子部品を実装することなどにより複数の同一または異なる種類の第１の電子部品や複数の同一または異なる種類の第２の電子部品を実装することも可能である。

以上のような構成で、フレキシブル配線板に部品実装することで一括リフロー加熱においても精度良く所定位置からずれずに電子部品などを実装でき、チップ部品と半導体パッケージ部品やコネクタ部品等の電子部品の実装を高密度化することができ、また一括で実装することでリフロー加熱の工程を少なくすることができるので、製造工程を簡略化できる。

なお、特に限定するものではないが、フレキシブル配線板の基材としては、耐熱性とフレキシビリティに優れたポリイミドフィルムが好適に用いられ、厚みとしては、０．１ｍｍ以下のものが、小型化の点で好ましく、厚さの下限は特に限定はないが、０．０５ｍｍ程度以上のものが入手しやすいと言う意味で好適である。また実装する電子部品も小さいものほど高密度に実装でき好ましく、特に第２の電子部品などのチップ部品も小さいものほど好ましく、特に限定するものではないが、例えば、第２の電子部品の寸法を示すとすると、縦１〜１．６ｍｍ程度、横０．５〜０．８ｍｍ程度、厚さ０．５〜０．８ｍｍ程度のものが小型化の点で好ましい。チップ部品の例としては特に限定するものではないが、例えばチップコンデンサ、チップ抵抗などが代表的なチップ部品として挙げられるがこれに限定されるものではない。

本発明のフレキシブル配線板および電子回路基板の製造方法は、フレキシブル配線板へ高密度実装しながらリフロー加熱の回数を簡略化することが可能であるといったことから高密度回路基板の実装用途に有用である。

本発明の一実施の形態のフレキシブル配線板の表側から見た概略平面図（概念図） 図１のＡ−Ａ´ライン断面と同じ断面における本発明の一実施の形態におけるフレキシブル配線板への電子部品等の実装工程の工程概略断面図

符号の説明

１ フレキシブル配線板
２ 突出部
３ 切抜き部
４ 配線端子
５ キャリア
６ 逃がし部
７ 位置合わせ穴
８ 印刷バックアップ
９ 位置決めピン
１０ 基板受け部
１１ はんだ
１２ マウントバックアップ
１３ 部品受け部
１４ チップ部品
１４ａ、１４ｂ チップ部品の電極端子
１５ 半導体パッケージ部品
１５ａ 半導体パッケージ部品のリード端子
１６ 他の電子部品
１６ａ 他の電子部品のリード端子
１９ａ、１９ｂ 突出部２の配線端子４ａ、４ｂの配線ラインの一部
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ 配線端子
２１ｂ、２１ｃ 配線ラインの一部

Claims (7)

1. 複数の電子部品を実装するための金属配線パターン層と配線端子が片方の表面に形成されたフレキシブル配線板であって、
   前記フレキシブル配線板には、その一部が切り抜かれて形成された対向する突出部が設けられており、前記突出部には表面に配線端子が形成されていることを特徴とするフレキシブル配線板。
2. 前記対向する突出部は、その上をまたがって第１の電子部品が実装される前記金属配線パターン層の間に設けられている請求項１に記載のフレキシブル配線板。
3. 前記対向する突出部は、第１の電子部品が実装される面とは反対面側に曲げ出されて前記突出部の配線端子と第２の電子部品の接続端子とが接続される請求項２に記載のフレキシブル配線板。
4. フレキシブル配線板が、前記複数の電子部品をフレキシブル配線板全体が加熱されてリフローはんだ付け方式により実装するためのフレキシブル配線板である請求項１〜３のいずれかに記載のフレキシブル配線板。
5. フレキシブル配線板に複数の電子部品を実装した電子回路基板の製造方法であって、
   前記フレキシブル配線板は複数の電子部品を実装するための金属配線パターン層および配線端子を片方の表面に備え、前記フレキシブル配線板には、その一部が切り抜かれて形成された対向する突出部が設けられており、前記突出部には表面に配線端子が形成されたフレキシブル配線板であり、
   前記金属配線パターンと第１の電子部品の接続端子を接続し、
   前記第１の電子部品が接続されている面と反対面側に前記突出部を曲げ出して前記配線端子と第２の電子部品の接続端子とを接続することを特徴とする電子回路基板の製造方法。
6. 前記第２の電子部品が接続されている配線端子と同一側の面に実装される前記第１の電子部品を前記突出部の上をまたがって実装する請求項５記載の電子回路基板の製造方法。
7. フレキシブル配線板への前記複数の電子部品の実装方法が、前記複数の電子部品をフレキシブル配線板全体が加熱されてリフローはんだ付け方式により実装される請求項５〜６のいずれかに記載の電子回路基板の製造方法。

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