JP2007096054A - フレキシブル配線基板の導通接合構造 - Google Patents

Abstract

【課題】フレキシブル配線基板同士を導通接合する場合でも充分な接合強度が得られ、信頼性が極めて高いフレキシブル配線基板の半田接合構造を提供する。
【解決手段】フレキシブル配線基板２の接続端子２２１、２３１が並設された端部が、配線２２、２３が形成された表面を外側にして略１８０°に折り曲げられ、折り返された先端部ａと本体部ｃの裏面とが両面粘着シート４により固着され、このフレキシブル配線基板２の接続端子２２１、２３１が被接合側ＰＣＢ１の対応する接続端子１２１、１３１に半田３により導通接続され、フレキシブル配線基板２の折曲部ｂとＰＣＢ１の配線形成面とで形成される楔状空間に半田フィレット３１が形成されている。
【選択図】 図２

Description

この発明は、フレキシブル配線基板の半田による導通接合構造に関する。

従来、フレキシブル配線基板を他の配線基板に導通接合する方法としては、特許文献１に示されるようなフレキシブル配線基板用のコネクタを用いる方法や、或いは、特許文献２に示されるような半田接合方法が、多用されている。
特開２００３−４５５２６号公報 特開２００４−１８６３７５号公報

前者のコネクタを用いる導通接合方法は、フレキシブル配線基板をコネクタに自在に脱着できるという利点がある反面、フレキシブル配線基板が導通接合される配線基板（以下、被接合配線基板という）上に設置されるコネクタ自体の高さが被接合配線基板の厚さ方向寸法を大幅に増加させることになり、適用機器の小型薄型化を促進する上で大きな障害となる。また、フレキシブル配線基板の接続端子とコネクタの接触子間における導通接触の電気抵抗値（以下、接触抵抗値という）が大きくなるという問題も有している。

一方、後者の半田接合方法は、コネクタを用いる前者の方法に比べて、導通接続部の厚さが薄く且つ接触抵抗値も充分に小さいが、接合強度が弱いために信頼性に難がある。特に、フレキシブル配線基板同士を半田接合する場合は、接合部の剥離がより発生し易い。

本発明の目的は、フレキシブル配線基板同士を導通接合する場合でも充分な接合強度が得られ、信頼性が極めて高いフレキシブル配線基板の半田による導通接合構造を提供することである。

本発明のフレキシブル配線基板の導通接合構造は、フレキシブルな絶縁フィルム材からなるベースフィルムの表面に導電体からなる複数の配線が形成されたフレキシブル配線基板の各配線を、該フレキシブル配線基板が電気接続される被接合配線基板の対応する配線と半田により導通接続するフレキシブル配線基板の導通接合構造であって、前記フレキシブル配線基板の各配線の接続端子が配設された端部が配線形成面を外側にして内側となるベースフィルム裏面同士が略平行となるように折り曲げられ、折り返された前記フレキシブル配線基板の先端部のベースフィルム裏面が対向するベースフィルム裏面に接着部材により固着され、少なくとも前記フレキシブル配線基板の先端部から折曲部にわたる接続端子部と前記被接合配線基板の対応する配線の被接続端子部との間に半田を介在させ、前記折曲部の接続端子部と対応する前記被接続端子部との間に半田フィレットが形成されていることを特徴とするものである。

本発明のフレキシブル配線基板の導通接合構造によれば、フレキシブル配線基板の接続端子が並設された端部を配線形成面を外側にして折り曲げるから、その折曲部の接続端子と被接合配線基板の対応する配線（以下、被接続配線という）の接続端子との間に半田フィレットを容易に形成可能なスペースを充分に確保することができ、その結果、フレキシブル配線基板の接続端子を被接続配線の接続端子に充分な半田フィレットを形成して強固に導通接続することができる。そして、フレキシブル配線基板の折り曲げた先端部の内面（裏面）と対向するフレキシブル配線基板本体部裏面とが接着部材により固着されているから、折曲部が強固に固定され、半田接合作業が容易となるだけでなく、半田接合部の剥離がより確実に防止されて半田接合の信頼性が大幅に向上する。

本発明のフレキシブル配線基板の導通接合構造は、フレキシブル配線基板が被接合配線基板に対し、前記折曲部と前記先端部を除く本体部の配線形成面を前記被接合配線基板の配線形成面と対向する面とは反対側の面に向けた配置で導通接合される場合に有効に適用され、その結果、この場合のように接合すべき配線基板同士がそれぞれの配線形成面を対向させない接合が困難な配置となっても、強固な信頼性の高い半田接合を作業性良く実施できる。

そして、上述した接合が困難な配置の導通接合構造においては、前記接着部材がフレキシブル配線基板の先端部の配線形成面と被接合配線基板の配線形成面との間にも介装されて対向する双方の面を接着している構成とすることが好ましく、これにより、より強固な信頼性の高い半田接合構造が得られる。

また、上述の接合が困難な配置の導通接合構造においては、前記接着部材がフレキシブル配線基板の本体部のベースフィルム裏面と被接合配線基板の配線形成面との間にも介装されて対向する双方の面を接着している構成としてもよく、これにより、フレキシブル配線基板同士を導通接続する場合であっても強固な信頼性の高い半田接合構造が作業性良く得られる。

さらに、本発明は、被接合配線基板がフレキシブルな絶縁フィルム材からなるベースフィルムの表面に導電体からなる複数の配線が形成されたフレキシブル配線基板である場合、つまり、フレキシブル配線基板同士を導通接合する場合に有効に適用され、その結果、半田接合が難しく且つ接合部が剥離し易いフレキシブル配線基板同士の導通接合において強固な信頼性の高い半田接合構造が作業性良く得られる。

加えて、本発明のフレキシブル配線基板の導通接合構造においては、接着部材として、ベースシートの表裏両面に粘着層が形成された両面粘着シートを用いることが好ましく、これにより、半田接合の作業性が大幅に向上し、所期の強固な信頼性の高い半田接合構造を少ない工数で容易に得ることができる。

図１は本発明の第１実施形態としてのフレキシブル配線基板の導通接合構造を示す平面図で、図２（ａ）、（ｂ）はそのII−II線断面図である。

本第１実施形態の導通接合構造は、リジッドな印刷回路基板（以下、ＰＣＢ（Printed-Circuit Boａrd）という）１にフレキシブル配線基板２を導通接合したものである。

ＰＣＢ１の例えばエポキシ樹脂等で形成されたリジッドな基板１１の表面には、２本の配線１２、１３が平行に配設されている。この基板１１の表面には、絶縁保護膜１４がそれら配線１２、１３を覆って端部の所定エリアを除き被着されており、配線１２、１３の絶縁保護膜１４が被着されていない先端部が接続端子１２１、１３１となる。

一方、フレキシブル配線基板２の例えばポリイミド樹脂等の絶縁樹脂材料で形成されたフレキシブルなベースフィルム２１の表面には、２本の配線２２、２３が平行に配設されている。これら配線２２、２３のピッチは、ＰＣＢ１側の配線１２、１３のピッチと略同一に設定されている。そして、ベースフィルム２１の表面には、絶縁保護膜２４がそれら配線２２、２３を覆って端部の所定エリアを除き被着されており、配線２２、２３の絶縁保護膜２４が被着されていない端部が接続端子２２１、２３１となる。

そして、フレキシブル配線基板２は、図２（ａ）に示されるように、接続端子２２１、２３１が配設された端部を配線形成面（表面）を外側にして略１８０度折り曲げられ、接続端子２２１、２３１の折り返された先端部ａと折曲部ｂが、半田３により、ＰＣＢ２の対応する接続端子１２１、１３１に導通接続されている。この折返し先端部ａの長さは、ＰＣＢ側接続端子１２１、１３１との間で所期の充分に小さい接触抵抗値を確実に得ることができる長さに設定される。

ここで、半田３を、互いに平行に延在し対向するフレキシブル配線基板２側接続端子２２１、２３１の折り曲げられた先端部ａとＰＣＢ１側の対応する接続端子１２１、１３１との間隙から、接続端子２２１、２３１の折曲部ｂとＰＣＢ１側の接続端子１２１、１３１との間に形成される楔状空間にわたり介在させるが、この楔状空間には充分な量の半田３を容易に介在させることができる。その結果、楔状空間に大きいフィレット３１が形成され、フレキシブル配線基板側接続端子２２１、２３１と対応するＰＣＢ側接続端子１２１、１３１とが強固に導通接続される。

そして、フレキシブル配線基板２の折り曲げられた先端部ａにおけるベースフィルム２１の配線が形成されていない裏面と、これに対向するフレキシブル配線基板２の本体部ｃにおけるベースフィルム２１の裏面とが、両面粘着シート４により固着されている。両面粘着シート４は、ベースシート４１の両面に粘着層４２ａ、４２ｂが積層形成されたものである。

上述したフレキシブル配線基板の導通接合構造を得るには、まず、フレキシブル配線基板２の端部を配線形成面を外側にして略１８０°折り曲げ、所定長の折返し先端部ａを形成し、この先端部ａのベースフィルム２１の裏面に両面粘着シート４を貼着し、先端部ａのベースフィルム２１裏面を両面粘着シート４を介して本体部ｃのベースシート２１裏面に貼着する。

次に、先端部ａが折り曲げ固定されたフレキシブル配線基板２を対応するＰＣＢ２に対して位置合わせを行いつつ半田接合する。この際、フレキシブル配線基板２の先端部ａが両面粘着シート４により本体部ｃに固着されているから、先端部ａとこれに対向する本体部ｃが平面的且つ立体的に平行に重なり延在する状態つまり略１８０°に折り返された状態が安定的に維持される。その結果、半田接合の作業性が大幅に向上し、大きい半田フィレット３１が形成された所期の半田接合構造が少ない作業工数で容易に得られる。ここで、所期の半田接合構造とは、フレキシブル配線基板２における折曲部ｂの接続端子２２１、２３１と対応するＰＣＢ１の接続端子１２１、１３１との間に形成される楔状空間には充分な量の半田が介在して大きい半田フィレット３１が形成され、互いに平行に延在するフレキシブル配線基板先端部ａの接続端子２２１、２３１と対応するＰＣＢ１の接続端子１２１、１３１との間には必要な量の半田が均等に介在して厚さが均一な半田層３２が形成された半田接合構造のことである。

上述のようにして得られた半田接合構造では、図２（ｂ）に示されるように、フレキシブル配線基板２の本体部ｃにその折曲部ｂを開く方向に外力Ｆが作用しても、本体部ｃの先端部ａに対向する部分が両面粘着シート４により半田接合された先端部ａに固着されているため、その折曲部ｂには外力Ｆが殆ど作用しない。これにより、半田フィレット３１にクラックや剥離等が発生して導通不良となる不具合が確実に防止され、良好な導通接続状態が長期にわたり安定して維持される。

以上のように、本実施形態の導通接合構造は、フレキシブル配線基板２の接続端子２２１、２３１が並設された端部を略１８０°に折り曲げて接合するから、接続端子２２１、２３１を折り返された先端部ａから折曲部ｂまでの長い範囲にわたり充分に大きい半田フィレット３１を形成してＰＣＢ１側の対応する接続端子１２１、１３１に導通接続することができ、導通接続の接触抵抗値が小さく且つ接合強度が充分に大きい所期の半田接合構造が得られる。また、本実施形態のように、フレキシブル配線基板２が導通接合すべきＰＣＢ１に対してその配線形成面の反対側の裏面がＰＣＢ１の配線形成面に対向する配置となる場合でも、上述した所期の半田接合構造が得られるから、実装設計の自由度が格段に向上する。

また、本実施形態の導通接合構造は、フレキシブル配線基板１の折り返した先端部ａを本体部ｃに接着部材により固着するから、先端部ａが本体部ｃに平行に折り返された所期の折り曲げ状態が安定して保持され、且つ、その接着部材として作業性に優れる粘着シート４を用いたから、半田接合工程全体の作業性が大幅に向上し、上述した所望の大きい半田フィレット３１が形成された強固な半田接合構造を少ない工数で得ることができる。

さらに、フレキシブル配線基板２の本体部ｃの折曲部ｂに近い部分が折り返された先端部ａに固着されているから、フレキシブル配線基板２に接合を剥がす方向の外力Ｆが不用意に作用しても、折曲部ｂから先端部ａに至る半田接合領域には作用せず、半田の剥離やクラックの発生が確実に防止され、その結果、上述した接触抵抗値が小さく接合強度の大きい所期の半田接合構造が長期に亘って保持され、半田接合の信頼性が大幅に向上する。

次に、本発明の第２実施形態を、図３に基づき説明する。なお、以降の実施形態については上記実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付して、その説明を省略する。

本第２実施形態のフレキシブル配線基板の導通接合構造は、上記第１実施形態において、両面粘着シート４の長さを延長し、この延長部分を折り返してフレキシブル配線基板２の先端部ａとＰＣＢ１の対応する接続端子１２１、１３１間に介装したものである。

この実施例の両面粘着シート５は、延長した一方の端部５１をフレキシブル配線基板２の折り返された先端部ａの略中央部まで延在させる。その他の構成は上記第１実施形態と同じである。

以上のように構成された本第２実施形態の導通接合構造によれば、フレキシブル配線基板２の先端部ａがＰＣＢ１に半田３と両面粘着シート５の双方によって固着されているから、両者間の導通接合強度が大幅に増大する。また、導通接合工程において、先端部ａが折曲されたフレキシブル配線基板２をＰＣＢ１に対して位置決めする際に、両面粘着シート５の延長折返し部分５１を先ずＰＣＢ１側の目標位置に貼着することにより、位置決め作業を容易に実施できる。その結果、上記第１実施形態と同様に導通接触抵抗値が小さく大きい半田フィレット３１が形成された所期の半田導通接合構造がより少ない作業工数で容易に得られるだけでなく、導通接合の信頼性がより一層向上して所期の半田導通接合構造が更に長期に亘り安定して保持される。

次に、本発明の第３実施形態を、図４に基づき説明する。
本第３実施形態のフレキシブル配線基板の導通接合構造は、被接合配線基板がリジッドな回路基板ではなくフレキシブル配線基板６であり、フレキシブル配線基板２、６同士を半田３により導通接合したものである。

そして、フレキシブル配線基板２の折り返した先端部ａを本体部ｃに固着する両面粘着シート７を延長し、この延長部分７１により、フレキシブル配線基板２の本体部ｃのうちの絶縁保護膜２４が被着された非接続端子部が、これに導通接合されるフレキシブル配線基板（以下、被接合フレキシブル配線基板という）６に固着されている。その他の構成は、前記第１実施形態と同じである。

以上のように構成された本第３実施形態の導通接合構造によれば、フレキシブル配線基板２の折り返した先端部ａを本体部ｃに固着する両面粘着シート７を延長して、本体部ｃの非接続端子部分を被接合フレキシブル配線基板６に固着したから、被接合配線基板がフレキシブルな配線基板であっても、第１、第２実施形態と同様に、導通接触抵抗値が小さく且つ大きい半田フィレット３１が形成されて導通接合の信頼性に優れた所期の半田導通接合構造を、半田接合作業性を低下させることなく少ない作業工数で容易に得ることができる。

すなわち、フレキシブル配線基板同士を半田接合する場合、一方がリジッドな基板の場合に比べて接合前の位置合わせと合わせた状態の保持が難しく作業性が低下するものであるが、本実施形態のように、フレキシブル配線基板２の本体部ｃと被接合フレキシブル配線基板６を両面粘着シート７により広範囲にわたり固着する構成とすることにより、接合前の位置合わせと合わせた状態の保持が容易となり、フレキシブル配線基板同士を半田接合する場合であっても本発明の半田接合構造の本来の良好な半田接合作業性は維持される。

なお、本発明は、上記の第１乃至第３実施形態に限定されるものではない。
例えば、第１乃至第３実施形態の何れも、フレキシブル配線基板２の裏面が被接合側ＰＣＢ１の配線形成面と対向する配置となっているが、これに限らず、図５に示すように、フレキシブル配線基板８の配線形成面がＰＣＢ１の配線形成面と対向する配置になる場合にも、本発明は有効に適用される。この場合も、第１乃至第３実施形態と同様に、フレキシブル配線基板８の折曲部ｂにより形成される楔状空間に大きい半田フィレット３１を作業性良く形成でき、接触抵抗値が小さく大きい半田フィレット３１による充分な接合強度を備えた所期の半田導通接合構造を、少ない作業工数で容易に得ることができる。

また、接着部材としては、両面粘着シートに限らず、速乾性の液状接着剤等の他の種々の接着部材を、フレキシブル配線基板の用途に応じて好適に使用できる。

加えて、図６（ａ）に示すように、半田９のフィレット９１をフレキシブル配線基板２の折曲部ｂだけでなく、折曲部ｂから本体部ｃの両面粘着シート４により固着された範囲にわたり形成してもよく、また、第３実施形態のようにフレキシブル配線基板２の絶縁保護膜２４が被着された非接続端子部も被接合フレキシブル配線基板６に固着されている場合は、図６（ｂ）に示されるように、半田１０のフィレット１０１を接続端子２２１、２３１（図１参照）略全体を覆う範囲まで形成してもよい。このような構成とすることにより、接続端子２２１、２３１（図１参照）の腐食等による劣化が抑制され、導通接合の信頼性がより向上する。

本発明の第１実施形態としてのフレキシブル配線基板の半田接合構造を示す平面図である。 （ａ）は上記半田接合構造を図１のII−II線で切断して示した模式的断面図で、（ｂ）はその作用効果を示した（ａ）に対応する模式的断面図である。 本発明の第２実施形態としてのフレキシブル配線基板の半田接合構造を示した図２に対応する模式的断面図である。 本発明の第３実施形態としてのフレキシブル配線基板の半田接合構造を示した図２に対応する模式的断面図である。 本発明の他の実施形態を示した図２に対応する模式的断面図である。 （ａ）は第１実施形態の変形例を示した図２に対応する模式的断面図で、（ｂ）は第３実施形態の変形例を示した図２に対応する模式的断面図である。

符号の説明

１ ＰＣＢ（Printed-Circuit Boａrd）
１２、１３ 配線
１２１、１３１ 接続端子
１４ 絶縁保護膜
２、６、８ フレキシブル配線基板
２１ ベースフィルム
２２、２３ 配線
２２１、２３１ 接続端子
２４ 絶縁保護膜
３、９、１０ 半田
３１、９１、１０１ 半田フィレット
４、５、７ 両面粘着シート

Claims (6)

1. フレキシブルな絶縁フィルム材からなるベースフィルムの表面に導電体からなる複数の配線が形成されたフレキシブル配線基板の各配線を、該フレキシブル配線基板が導通接合される被接合配線基板の対応する配線と半田により導通接続するフレキシブル配線基板の導通接合構造であって、
   前記フレキシブル配線基板の各配線の接続端子が配設された端部が配線形成面を外側にして内側となるベースフィルム裏面同士が略平行となるように折り曲げられ、
   折り返された前記フレキシブル配線基板の先端部のベースフィルム裏面が対向するベースフィルム裏面に接着部材により固着され、
   少なくとも前記フレキシブル配線基板の先端部から折曲部にわたる接続端子部と前記被接合配線基板の対応する配線の被接続端子部との間に半田を介在させ、前記折曲部の接続端子部と対応する前記被接続端子部との間に半田フィレットが形成されていることを特徴とするフレキシブル配線基板の導通接合構造。
2. 前記フレキシブル配線基板は前記被接合配線基板に対し、前記折曲部と前記先端部を除く本体部の配線形成面を前記被接合配線基板の配線形成面と対向する面とは反対側の面に向けた配置で導通接合されていることを特徴とする請求項１に記載のフレキシブル配線基板の導通接合構造。
3. 前記接着部材は、前記フレキシブル配線基板の先端部の配線形成面と前記被接合配線基板の配線形成面との間にも介装されて対向する双方の面を接着していることを特徴とする請求項２に記載のフレキシブル配線基板の導通接合構造。
4. 前記接着部材は、前記フレキシブル配線基板の本体部のベースフィルム裏面と前記被接合配線基板の配線形成面との間にも介装されて対向する双方の面を接着していることを特徴とする請求項２に記載のフレキシブル配線基板の導通接合構造。
5. 前記被接合配線基板は、フレキシブルな絶縁フィルム材からなるベースフィルムの表面に導電体からなる複数の配線が形成されたフレキシブル配線基板であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちの何れかに記載のフレキシブル配線基板の導通接合構造。
6. 前記接着部材は、ベースシートの表裏両面に粘着層が形成された両面粘着シートであることを特徴とする請求項１乃至請求項５のうちの何れかに記載のフレキシブル配線基板の導通接合構造。

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