JP2007281012A - フレキシブル基板及び該フレキシブル基板が実装された実装機器 - Google Patents

Abstract

【課題】フレキシブル基板が折曲ないし撓曲されるとき又は折曲ないし撓曲されている状態において、フレキシブル基板と部品間の信頼性及び耐久性のある電気的接続を実現するフレキシブル基板及び実装機器を提供すること。
【解決手段】フレキシブル基板１と第１接続部品１２とは、フレキシブル基板の電気接続部と第１接続部品１２の端子部１４とで電気的に接続されている。フレキシブル基板１と第１接続部品１２とが電気的に接続された部分と、フレキシブル基板１の折曲部ないし撓曲部８との間において、フレキシブル基板１の固定部と第１接続部品１２の被固定部１６とがはんだ付け等で固定されている。これにより、フレキシブル基板１と第１接続部品１２とが電気的に接続された部分に掛かる応力を低減することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、フレキシブル基板、及び部品にフレキシブル基板が実装された実装機器、詳細にはフレキシブル基板と部品とがフレキシブル基板の折曲部ないし撓曲部付近で接続された実装機器、に関する。

近年開発されている電子機器は、複雑化かつ小型化しており、その内部に配置される部品は、位置及び配向が限定されるだけではなく、実装精度も要求される。そのような電子機器において、所望の電気的特性を確保するため及び所望のレイアウトを実現するため、部品間を電気接続する手段として、絶縁層となる樹脂フィルムの内部又は外部に導体層となる金属箔を配した可撓性を有するフレキシブル基板が使用されている。例えば、フレキシブル基板は、光送受信モジュールにおいて、受光素子及び発光素子を有する同軸型光送受信器と、駆動回路が搭載された実装ボードとの接続に利用される（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。

従来のフレキシブル基板の平面図を図１１に示す。フレキシブル基板３１は、可撓性を有する絶縁層３２、配線となる導体層３３、及び端部に光送受信器等の部品と電気的に接続するための電気接続部３４を有している。

部品間をフレキシブル基板３１を用いて接続した電子機器の概略平面図を図１２に示す。光送受信モジュール４１において、光送受信器４２と実装ボード４３とは、フレキシブル基板３１を介して接続されている。フレキシブル基板３１と光送受信器４２とは、光送受信器４２の端子４４をフレキシブル基板３１の電気接続部３４に挿嵌して電気的に接続されている。フレキシブル基板３１と実装ボード４３とは、フレキシブル基板３１の他端と実装ボード４３の電極との接合によって電気的に接続されている。図１２に示すように、光送受信器４２の実装面と、実装ボード４３の実装面とは直交するような位置関係にある。そのため、光送受信モジュール４１においては、フレキシブル基板３１は折曲ないし撓曲される。

光送受信モジュール４１におけるフレキシブル基板３１の実装工程の一例を示す概略工程図を図１３に示す。まず、フレキシブル基板３１の電気接続部に光送受信器４２の端子４４を電気的に接続して、光送受信器４２にフレキシブル基板３１を実装する（図１３（ａ））。次に、フレキシブル基板３１の他端を実装ボード４３の電極４５に電気的に接続する（図１３（ｂ））。次に、図１３の視点において、光送受信器４２を反時計回りに９０°回転させて、下方（矢印方向）に沈み込ませて、光送受信器４２と実装ボード４３とを所望の位置に設定する（図１３（ｃ））。

特開２００４−２４１９１５号公報 特開２００５−３４０４０１号公報

図１２及び図１３（ｃ）に示すようにフレキシブル基板３１が実装された機器においては、フレキシブル基板３１に撓みが生じる。このとき、図１１に示す撓曲支点３５を支点にしてフレキシブル基板３１の電気接続部３４ｄ、３４ｅに応力が掛かることになる。特に、図１３（ｃ）に示す工程においては、フレキシブル基板３１が光送受信器４２から引き剥がされる方向に応力が掛かる。したがって、フレキシブル基板３１と光送受信器４２との電気的接続が外れる（断線する）という問題があった。また、実装後に治具等を用いてフレキシブル基板を折り曲げる場合にも同様の問題が生じた。したがって、フレキシブル基板が折曲ないし撓曲されるとき又は折曲ないし撓曲されている状態において、フレキシブル基板と部品間の信頼性及び耐久性のある電気的接続を実現するフレキシブル基板及び実装機器が必要とされている。

本発明の第１視点によれば、複数の部品間を電気的に接続するフレキシブル基板であって、可撓性の絶縁層と、絶縁層に配された導体層と、導体層と電気的に接続され、部品と電気的に接続される電気接続部と、所定の位置で折曲ないし撓曲させる折曲部ないし撓曲部と、折曲時ないし撓曲時に折曲部ないし撓曲部から電気接続部に掛かる応力を低減する応力低減部と、を備えるフレキシブル基板を提供する。

本発明の第２視点によれば、フレキシブル基板と、フレキシブル基板と電気的に接続された部品と、を備える実装機器であって、フレキシブル基板の所定の折曲部ないし撓曲部からフレキシブル基板と部品とが電気的に接続された部分へ応力が掛からないように、電気的に接続された部分以外でフレキシブル基板と部品とが固定されている実装機器を提供する。

本発明において、「折曲」とは、折り曲げ線ができるようにフレキシブル基板を折り曲げることもしくは折り曲げた状態をいう。また、「撓曲」とは、撓ませながらフレキシブル基板を曲げることもしくは曲げた状態、すなわち折り曲げ線ができないようにフレキシブル基板を曲げることもしくは曲げた状態、をいう。

本発明の第１視点のフレキシブル基板及び本発明の第２視点の実装機器によれば、フレキシブル基板が折曲ないし撓曲されるとき又は折曲ないし撓曲されている状態において、フレキシブル基板と部品間の電気的接続部分に掛かる応力を低減することができる。これにより、フレキシブル基板と部品間の電気接続の信頼性及び耐久性が向上する。

本発明の第１実施形態に係るフレキシブル基板を説明する。図１に、本発明の第１実施形態に係るフレキシブル基板の概略平面図を示す。フレキシブル基板１は、２つの部品、例えば光送受信器と実装ボード、とを電気的に接続するためのものである。ここで、フレキシブル基板１に接続する２つの部品を「第１接続部品」と「第２接続部品」とする。フレキシブル基板１は、可撓性を有する絶縁層２と、絶縁層２の内部及び／又は外部に形成された導体層３と、光送受信器等の第１接続部品と接続するための電気接続部４と、所定の位置で折曲ないし撓曲させる折曲部ないし撓曲部８と、を有する。図１に示す電気接続部４は、第１接続部品の突起状の端子（リード）を挿嵌する孔（貫通孔）であり、第１接続部品と第２接続部品とを電気的に接続する電気経路となるものである。

本発明のフレキシブル基板１は、さらに、折曲時ないし撓曲時に折曲部ないし撓曲部８から電気接続部４に掛かる応力を低減する応力低減部を備える。応力低減部は、例えば、第１接続部品にフレキシブル基板１を固定するための固定部５を有する。固定部５は、所定の折曲部ないし撓曲部８（第２接続部品側端部７）よりにある電気接続部４ｄ、４ｅと所定の折曲部ないし撓曲部８との間に形成されている。固定部５は、導体層３及び電気接続部４と電気的に接続されていない。すなわち、固定部５は、第１接続部品と第２接続部品とを電気的に接続する電気経路を構成するものではない。したがって、固定部５は、導体層３等が形成されていない位置、例えば導体層３と導体層３との間、に形成されると好ましい。固定部５は、フレキシブル基板１を第１接続部品に固定可能であればいずれの形態でもよい。例えば、図１に示す形態においては、固定部５は、電気接続部４と同様の孔として、第１接続部品の固定用の突起部を挿嵌して、はんだ付けで固定することができる。

本発明のフレキシブル基板１の使用形態及びその作用・効果については、以下の本発明の第２実施形態に係る実装機器を例にして説明する。

次に、本発明の第２実施形態に係る実装機器について説明する。ここで、本発明において「実装機器」とは、本発明のフレキシブル基板と光送受信器等の部品とを実装（接続）した機器のことをいう。図２に、本発明の第２実施形態に係る実装機器の概略平面図を示す。実装機器１１は、図１に示す本発明の第１実施形態に係るフレキシブル基板１と、フレキシブル基板１と電気的に接続された第１接続部品１２及び第２接続部品１３とを有する。図２に示す形態においては、第１接続部品１２として光送受信モジュールの光送受信器を示し、第２接続部品１３として実装ボートを示す。

第１接続部品１２は、フレキシブル基板１の電気接続部４に挿嵌される端子部１４と、フレキシブル基板１の固定部に接続される被固定部１６を有する。被固定部１６は、フレキシブル基板１に固定されることにより、電気接続部４と端子部１４との接続部分へ応力が掛かることを防止するものである。被固定部１６は、端子部１４とフレキシブル基板１の折曲部ないし撓曲部８との間に形成されている。被固定部１６は、図２に示す形態においては、フレキシブル基板１の固定部５が孔であるので、フレキシブル基板１の固定部５に挿嵌される突起部である。フレキシブル基板１の電気接続部４と第１接続部品１２の端子部１４、及びフレキシブル基板１の固定部５と第１接続部品１２の突起部１６とははんだ等で接続されている。

フレキシブル基板１と第１接続部品１２との接触面とフレキシブル基板１と第２接続部品１３との接触面とは、直交するような位置関係にある。そのため、フレキシブル基板１は、撓曲部８において撓曲されている。これにより、撓曲支点９を支点としてフレキシブル基板１と第１接続部品１２との接続部分に応力が掛かることになる。本発明においては、固定部５（突起部１６）が、電気接続部４ｄ、４ｅ（端子部１４）と撓曲部８との間に形成されているので、該応力は、電気接続部４と端子部１４との接続部分ではなく、固定部５と突起部１６との接続部分に掛かることになる。これにより、フレキシブル基板１と第１接続部品１２との電気経路が断線することを防止することができる。また、電気接続部４と端子部１４との接続強度の劣化を抑制することにもなる。さらに、図１及び図２に示す形態によれば、該応力により、固定部５と突起部１６とのはんだ接続が外れたとしても、固定部５の孔が突起部１６に引っ掛かり、電気接続部４と端子部１４との接続部分に応力が掛からないことも期待できる。したがって、本発明の第１実施形態に係るフレキシブル基板及び第２実施形態に係る実装機器によれば、フレキシブル基板１と第１接続部品１２間の電気的接続の信頼性が向上する。

図２に示す実装機器１１においては、フレキシブル基板１を撓曲させている。しかしながら、第２実施形態に係る実装機器１１においては、フレキシブル基板１を撓曲部（折曲部）８又は撓曲支点（折曲支点）９で折曲することもできる。

次に、本発明の第３実施形態に係るフレキシブル基板について説明する。図３に、本発明の第３実施形態に係るフレキシブル基板の概略平面図を示す。図１に示す第１実施形態に係るフレキシブル基板１は、１つの固定部５を有している。一方、図３に示す第３実施形態に係るフレキシブル基板１は、複数の固定部５を有している。図３に示す形態においては、フレキシブル基板１は、最も第２接続部品側端部７側にある電気接続部４ｄ、４ｅと折曲部ないし撓曲部８との間に３つの固定部５ａ〜５ｃを有する。

次に、本発明の第４実施形態に係る実装機器について説明する。第４実施形態に係る実装機器（不図示）は、図２に示す第２実施形態に係る実装機器と同様にして、第３実施形態に係るフレキシブル基板１と第１接続部品とを接続したものである。第３実施形態に係る実装機器が第２実施形態に係る実装機器と異なる点は、第１接続部品が複数（固定部５の数と同数）、例えば３つ、の被固定部、例えば突起部、を有することである。第１接続部品の複数の被固定部は、第３実施形態に係るフレキシブル基板１の複数の固定部５とそれぞれ対応する位置に形成されている。

第３実施形態に係るフレキシブル基板及び第４実施形態に係る実装機器によれば、フレキシブル基板１を折曲ないし撓曲させたときの応力を複数の固定部５に分散させることができる。これにより、フレキシブル基板１と第１接続部品との接続信頼性を高めると共に、固定部５の固定（接続）強度の劣化を抑制することができる。

次に、本発明の第５実施形態に係るフレキシブル基板について説明する。図４〜図６に、本発明の第５実施形態に係るフレキシブル基板の概略図を示す。第５実施形態に係るフレキシブル基板１は、固定部５の他に、折曲部８に、フレキシブル基板１を折曲する時に曲げ荷重を集中させる（折り曲げやすくする）荷重作用部１０を有する。例えば、図４に示す形態における荷重作用部１０ａは、第１接続部品への実装前に、固定部５と隣接する折曲部８で予め折り曲げて形成した折曲痕ないし折曲癖である。図５は、フレキシブル基板１の側面図である。図５に示す形態における荷重作用部１０ｂは、フレキシブル基板１の折曲部８の肉厚を薄くした薄肉部である。そして、図６に示す形態における荷重作用部１０ｃは、フレキシブル基板１の折曲部８の両端に、互いに対向するように形成した凹角状の角部（切り込み部）である。

次に本発明の第６実施形態に係る実装機器について説明する。図７に、本発明の第６実施形態に係る実装機器の概略平面図を示す。第６実施形態に係る実装機器は、第５実施形態に係るフレキシブル基板１と第１接続部品１２とを接続したものである。フレキシブル基板１は、固定部５（被固定部１６）の近傍で折曲して実装されている。

第５実施形態に係るフレキシブル基板及び第６実施形態に係る実装機器によれば、フレキシブル基板１は、荷重作用部１０により、第１接続部品１２への実装前又は実装後であっても折曲部８において容易に曲げられる。また、固定部５と被固定部１６との接続部分に作用する応力を低減させることができる。これにより、フレキシブル基板１と第１接続部品１２との接続信頼性を高めると共に、固定部５の固定（接続）強度の劣化を抑制することができる。

次に本発明の第７実施形態に係るフレキシブル基板について説明する。第１及び第３実施形態に係るフレキシブル基板においては、固定部５は、フレキシブル基板１と第１接続部品１２との接触面に形成されているが、第７実施形態に係るフレキシブル基板においては、固定部は、フレキシブル基板と第１接続部品の接触面に交差する第１接続部品の側面と接する部分及び／又はその近傍に形成されている。固定部は、該側面と接する部分及び／又はその近傍において、第１実施形態に係るフレキシブル基板のように点状の固定部でもよいし、該側面の縁に沿った線状の固定部でもよい。例えば、固定部は、第１実施形態に係るフレキシブル基板のように突起部を挿嵌する貫通孔でもよいし、半田付けするための金属層でもよい。また、点状の固定部の場合、第３実施形態に係るフレキシブル基板と同様に複数の固定部を設けることもできる。

次に、本発明の第８実施形態に係る実装機器について説明する。図８及び図９に、本発明の第８実施形態に係る実装機器の概略平面図を示す。第８実施形態に係る実装機器は、第７実施形態に係るフレキシブル基板と第１接続部品とを接続したものである。第２、第４及び第６実施形態に係る実装機器においては、フレキシブル基板１と第１接続部品１２との固定部分は、フレキシブル基板１面と第１接続部品１２面との接触面上に形成されている。第８実施形態に係る実装機器においては、フレキシブル基板１の固定部５と第１接続部品１２の被固定部１６は、該接触面上に形成されておらず、接触面と交差する面においてフレキシブル基板１と第１接続部品１２とは固定剤１７で接合されている。例えば、図８及び図９に示す形態においては、フレキシブル基板１と第１接続部品１２との接触面と交差する第１接続部品１２の側面とフレキシブル基板１とが固定剤１７によって接合されている。すなわち、フレキシブル基板１の固定部５は、該側面と接する部分に形成され、第１接続部品１２の被固定部１６は、フレキシブル基板１と接する該側面上に形成されている。この部分は、フレキシブル基板１を折曲ないし撓曲させたときに、該接触面においてフレキシブル基板１が第１接続部品１２から最も離される（引き剥がされる）部分である。したがって、この部分を固定することにより、電気接続部４及び端子部１４にかかる応力を低減させることができる。

図８に示すフレキシブル基板１は折曲されているが、フレキシブル基板１を折曲するのは、第１接続部品１２への接続前であっても接続後であってもよい。一方、図９に示すフレキシブル基板１は撓曲されており、図１３（ａ）又は図１３（ｂ）の工程後に固定剤１７で接触面を接合する。それから図１３（ｃ）のようにフレキシブル基板１を撓曲すると好ましい。

固定剤１７としては、フレキシブル基板１の固定部５と第１接続部品１２の被固定部１６とを接合可能なものであればいずれのものでも使用することができる。例えば、固定剤１７として、はんだ、接着剤、樹脂等を使用することができる。また、フレキシブル基板１の固定部５が貫通孔である場合、第２実施形態に係る実装機器のように、被固定部１６は、貫通孔に挿嵌する突起部であってもよい。

第８実施形態に係る固定部５及び被固定部１６に、さらに、第２、第４及び第６実施形態において示したようなフレキシブル基板１と第１接続部品１２との接触面に設ける固定部５及び被固定部１６を組み合わせることもできる。これにより、フレキシブル基板１と第１接続部品１２を複数箇所で固定することができる。

また、図８に示す形態においては、第６実施形態において示した荷重作用部を組み合わせることもできる。これにより、接続面に掛かる応力を低減させるだけでなく、固定剤１７による接合を行いやすくなる。

第８実施形態に係る実装機器によれば、フレキシブル基板１と第１接続部品１２との接触面が離れる（剥がれる）ことを抑制することができるため、フレキシブル基板１と第１接続部品１２間の電気的接続の信頼性が向上する。

次に、本発明の第９形態に係るフレキシブル基板及び第１０実施形態に係る実装機器について説明する。図１０に、本発明の第１０実施形態に係る実装機器の概略平面図を示す。図１０に示す形態においては、フレキシブル基板１と第１接続部品１２とは、接触面において固定剤１７を介して固定されている。すなわち、フレキシブル基板１の固定部５は、第１接続部品１２との接触面に形成され、第１接続部品１２の被固定部１６は、フレキシブル基板１との接触面に形成されている。固定部５と被固定部１６は、フレキシブル基板１と第１接続部品１２との接触面全面（電気接続部４と端子部１４との接続部分除く）に形成されていると好ましいが、少なくとも、電気接続部４と端子部１４との接続部分と折曲部ないし撓曲部８（又は折曲支点ないし撓曲支点９）との間に形成すると好ましい。固定剤１７としては、例えば、接着剤、樹脂等を使用することができる。また、図１０に示す形態においては、フレキシブル基板１を撓曲部８において撓曲させているが、折曲支点ないし撓曲支点９に折曲部８を形成することも可能である。

第１０実施形態に係る実装機器によれば、フレキシブル基板１と第１接続部品１２との接触面が離れる（剥がれる）ことを抑制することができるため、フレキシブル基板１と第１接続部品１２間の電気的接続の信頼性が向上する。

第１、第３、第５、第７及び第９実施形態に係るフレキシブル基板は、絶縁層と導体層を１層ずつ有する単層構造のものでも、絶縁層ないし導体層が複数積層した多層構造のものでもよい。また、本発明のフレキシブル基板は、各実施形態の特徴を複数有する形態も可能である。

本発明の実装機器は、第２、第４、第６、第８及び第１０実施形態の特徴を複数有する形態も可能である。

本発明のフレキシブル基板及び実装機器は、上記実施形態に限定されることなく、本発明の範囲内において種々の変更、変形、改良等を含むことが可能であることはいうまでもない。

上記実施形態においては、フレキシブル基板と接続する第１接続部品として受光素子及び発光素子を有する光送受信器、及び第２接続部品として回路を有する実装ボードを例示した。しかしながら、フレキシブル基板と接続する部品は、光送受信器及び実装ボードに限定されることなく、フレキシブル基板と接続可能なものであれば適用することができる。

本発明の第１実施形態に係るフレキシブル基板の概略平面図。 本発明の第２実施形態に係る実装機器の概略平面図。 本発明の第３実施形態に係るフレキシブル基板の概略平面図。 本発明の第５実施形態に係るフレキシブル基板の概略平面図。 本発明の第５実施形態に係るフレキシブル基板の概略側面図。 本発明の第５実施形態に係るフレキシブル基板の概略平面図。 本発明の第６実施形態に係る実装機器の概略平面図。 本発明の第８実施形態に係る実装機器の概略平面図。 本発明の第８実施形態に係る実装機器の概略平面図。 本発明の第１０実施形態に係る実装機器の概略平面図。 従来のフレキシブル基板の概略平面図。 部品間を図１１に示すフレキシブル基板を用いて接続した電子機器の概略平面図。 光送受信モジュールにおけるフレキシブル基板の実装工程の一例を示す概略工程図。

符号の説明

１ フレキシブル基板
２ 絶縁層
３ 導体層
４ 電気接続部
５ 固定部
６ 第１接続部品側端部
７ 第２接続部品側端部
８ 折曲部ないし撓曲部
９ 折曲支点ないし撓曲支点
１０ 荷重作用部
１１ 実装機器
１２ 第１接続部品（光送受信器）
１３ 第２接続部品（実装ボード）
１４ 端子部
１５ 電極部
１６ 被固定部
１７ 固定剤
３１ フレキシブル基板
３２ 絶縁層
３３ 導体層
３４ 電気接続部
３５ 撓曲支点
４１ 光送受信モジュール
４２ 光送受信器
４３ 実装ボード
４４ 端子
４５ 電極

Claims (14)

1. 複数の部品間を電気的に接続するフレキシブル基板であって、
   可撓性の絶縁層と、
   前記絶縁層に配された導体層と、
   前記導体層と電気的に接続され、前記部品と電気的に接続される電気接続部と、
   所定の位置で折曲ないし撓曲させる折曲部ないし撓曲部と、
   折曲時ないし撓曲時に前記折曲部ないし撓曲部から前記電気接続部に掛かる応力を低減する応力低減部と、を備えることを特徴とするフレキシブル基板。
2. 前記応力低減部は、前記折曲部ないし撓曲部と前記電気接続部との間に形成され、前記部品に固定するための固定部を備えることを特徴とする請求項１に記載のフレキシブル基板。
3. 前記応力低減部は、前記部品との接触面と交差する前記部品の側面と接する部分及び／又はその近傍に形成され、前記部品に固定するための固定部を備えることを特徴とする請求項１に記載のフレキシブル基板。
4. 前記固定部は、貫通孔であることを特徴とする請求項２又は３に記載のフレキシブル基板。
5. 前記固定部は、前記導体層及び前記電気接続部と電気的に接続されていないことを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載のフレキシブル基板。
6. 前記折曲部に曲げ荷重を集中させる荷重作用部を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のフレキシブル基板。
7. フレキシブル基板と、前記フレキシブル基板と電気的に接続された部品と、を備える実装機器であって、
   前記フレキシブル基板の所定の折曲部ないし撓曲部から前記フレキシブル基板と前記部品とが電気的に接続された部分へ応力が掛からないように、前記電気的に接続された部分以外で前記フレキシブル基板と前記部品とが固定されていることを特徴とする実装機器。
8. 前記フレキシブル基板と前記部品とが電気的に接続された部分と前記フレキシブル基板の前記所定の折曲部ないし撓曲部との間において、前記フレキシブル基板と前記部品とは固定されていることを特徴とする請求項７に記載の実装機器。
9. 前記フレキシブル基板と前記部品の接触面と交差する前記部品の側面において、前記フレキシブル基板と前記部品とは固定されていることを特徴とする請求項７に記載の実装機器。
10. 前記フレキシブル基板と前記部品とが固定された部分において、
    前記フレキシブル基板は前記部品にはんだ付けされていることを特徴とする請求項７〜９のいずれか一項に記載の実装機器。
11. 前記フレキシブル基板と前記部品とが固定された部分において、
    前記フレキシブル基板の貫通孔に前記部品の突起部が挿嵌されていることを特徴とする請求項７〜９のいずれか一項に記載の実装機器。
12. 前記フレキシブル基板と前記部品とが固定された部分は、接着剤、樹脂又ははんだで固定されていることを特徴とする請求項７〜１１のいずれか一項に記載の実装機器。
13. 前記フレキシブル基板と前記部品とが固定された部分は、前記フレキシブル基板と前記部品との間の電気経路を形成していないことを特徴とする請求項７〜１２のいずれか一項に記載の実装機器。
14. 前記フレキシブル基板は、前記所定の折曲部に、曲げ荷重を集中させる荷重作用部を有することを特徴とする請求項７〜１３のいずれか一項に記載の実装機器。
    
    

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