JP2008098259A - 配線板接続体 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、導体配線のファインピッチ化に対応でき、小型な接続部を形成し、脱着性を有する配線板の接続体を提供することである。
【解決手段】 複数の導体配線の一部を接続部とする第一の配線板の第一の接続部と複数の導体配線の一部を接続部とする第二の配線板の第二の接続部が接続された配線板接続体において、前記第一の接続部と前記第二の接続部はそれぞれその導体配線が磁性材料を構成要素に含み、前記第一の接続部と前記第二の接続部が磁気引力により接続されているものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子機器の部品として用いられる配線板の接続構造に関する。

近年、電子機器の小型化、高性能化に伴いプリント配線板が多く用いられている。特に電子機器の可動部への配線などの用途に、フレキシブルプリント配線板が広く用いられている。さらにこのような電子機器では、プリント配線板を複数接続することによって、小型機器内に収容できるような配線状態を実現している。

プリント配線板の接続構造としては、たとえば特開２００３−１０１１６７号公報（特許文献１）に、コネクタによる接続構造が開示されている。具体的には、端部にコネクタ接続部が形成されるとともに、当該コネクタ接続部において、表面が露出された導体回路層に接続端子が形成されたプリント配線板が開示されている。そして、上記接続端子を、コネクタに形成されたコネクタ挿入口に挿入することにより、複数のプリント配線板を接続している。

また、別のプリント配線板の接続構造としては、特開２０００−５８９９６号公報（特許文献２）に、異方導電性接着剤を用いて、複数のプリント配線板を接続する構造が開示されている。具体的には、異方導電性接着剤を介して、第１のプリント配線板に設けられた金属製のバンプと、第２のプリント配線に設けられた接続パッドとを電気的に接続することにより、第１および第２のプリント配線板を接続している。
特開２００３−１０１１６７号公報 特開２０００−５８９９６号公報

近年の高密度実装化に伴って、配線板に形成された接続部を構成する導体配線のピッチがますます狭くなるファインピッチ化が進んでいる。従って、配線板を接続する際には、プリント配線板においてファインピッチで形成された導体配線（例えば、最小ピッチが２００μｍ以下の導体配線）間を確実に接続することが必要になる。

しかしながら、上記特許文献１に記載のコネクタによる接続では、配線板を接続するために数ｍｍ程度の厚みを有するコネクタを設ける必要があるため、電子機器の小型化への対応が困難である。

また、上記特許文献２に記載のバンプによる接続では、当該バンプの厚みにより第１および第２の配線板の接続箇所の厚みが大きくなるため、さらには電子機器の小型化に対応困難という問題もある。

さらに、接着剤を用いるため一度接続すると、脱着性に乏しい。そのため接続作業において、位置ずれ等の理由によって一度接続した接続部を破損、損傷せずに剥離し再接続すること（所謂、リペア）が困難である。

したがって、本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、導体配線のファインピッチ化に対応でき、小型な接続部を形成し、脱着性を有する配線板の接続体を提供することを目的とする。

本発明にかかる配線板接続体は、複数の導体配線の一部を接続部とする第一の配線板の第一の接続部と複数の導体配線の一部を接続部とする第二の配線板の第二の接続部が接続された配線板接続体において、前記第一の接続部と前記第二の接続部はそれぞれその導体配線が磁性材料を構成要素に含み、前記第一の接続部と前記第二の接続部が磁気引力により接続されているものである。

好ましくは、前記第一の接続部または前記第二の接続部の磁性材料が全て、他方の接続部と対抗する面に同じ磁極が現れるよう磁化されているものである。

また別の配線板接続体としては、前記第一の接続部または前記第二の接続部の磁性材料の一部は、その残部とは他方の接続部と対抗する面に現れる磁極が異なるように磁化されているものである。

さらに別の配線板接続体としては、磁化された導電性材料を含む異方導電性膜を前記第一の接続部と前記第二の接続部の間に介在させて接続されているものである。

本発明によれば、小型な接続部を形成し、脱着性を有する配線板接続体を実現できる。

（第１の実施形態）
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお本実施形態における、被接合部材として、リジッドな基板上に形成された第一の接続部を有するプリント配線板とフレキシブルな基板上に形成された第二の接続部を有するフレキシブルプリント配線板を例に挙げて説明する。

図１は、本発明の実施の形態におけるプリント配線板接続体を説明するための接続部分の概略断面模式図である。

図１に示すように、本実施形態では、第一の配線板１０はリジッド基板１１上に第一の接続部１２が形成されたものである。第二の配線板１３はフレキシブル基板１４上に第二の接続部１５が形成されたものである。図１中矢印は磁化の方向を示し、矢先はＮ極、矢尻はＳ極方向を現す。図１では第一の接続部１２は対向する表面にＮ極が、第二の接続部１５の対向する表面にＳ極が現れるよう、構成要素である磁性材料（不図示）が磁化されている。この表面に現れた磁極の磁気的な引力で引き合い接続部同士を接触させることで、第一の接続部１２と第二の接続部１５間の電気的接続をとる構成となっている。

図１に示されるように相対向する接続部の表面に異なる磁極が現れるようにしておけば、磁力の作用で自発的に引き合い接触する。そのためコネクタや、接着剤が不要となり小型な構造の接続体となる。さらには対向する接続体がずれて接合されるより、互いに接触面積が大きくなるよう正対して接合されるほうが磁気的なエネルギー上安定となる。そのためファインピッチ化しても接続部同士接触面積が大きくなるよう接続部のずれを少なく接続することができる。また磁力で接合するため、ある程度大きな力を加えれば接続部を破壊することなく、接続部を引き離すこともできるので脱着性に優れる。

脱着性がそれほど必要でなく強固な接合が求められる場合や、磁気的引力を主としてずれ防止作用に用いた場合は、接着剤や機械的な接合用補強冶具と併用し接続部間の接合を補助してもよい。さらには磁気的接合を脱着可能な仮止めとして用い接着剤等で永久に接続することも可能である。

図２は本発明に使用される、リジッド基板上に第一の接続部が設けられた第一の配線板の上面模式図である。第一の配線板１０は、図２に示すように、ガラス基材等により形成されたリジッドな基材２１の片面に、複数個（本実施形態においては、４個）の導体配線２２が設けられている。その導体配線２２の一部が第一の接続部１２を構成している。第一の接続部１２は、その表面にＮ極あるいはＳ極が現れるよう磁性材料（不図示）を構成要素として含んでいる。

図３は本発明に使用される、フレキシブル基板上に第二の接続部が設けられた第二の配線板の上面模式図である。第二の配線板１３は、図３に示すように、柔軟な樹脂フィルムにて形成されたフレキシブルな基材３１の片面に、複数個（本実施形態においては、４個）の導体配線２２が設けられている。その導体配線２２の一部が第二の接続部１５を構成している。第二の接続部１５は、その表面にＮ極あるいはＳ極が現れるよう磁性材料（不図示）を構成要素として含んでいる。

フレキシブルな基材３１を構成する樹脂フィルムとしては、柔軟性に優れた樹脂材料からなるものが使用される。かかる樹脂フィルムとしては、例えば、ポリエステルフィルムなどの、フレキシブル配線板用として汎用性のある樹脂のフィルムがいずれも使用可能である。また、特に、柔軟性に加えて高い耐熱性をも有しているのもが好ましく、かかる樹脂フィルムとしては、例えば、ポリアミド系の樹脂フィルムや、ポリイミド、ポリアミドイミドなどのポリイミド系の樹脂フィルムやポリエチレンナフタレ−トが好適に使用される。

第一の接続部１２、第二の接続部１５のサイズとして、代表的には５０μｍ〜３００μｍの幅Ｗ、５００μｍ〜１０００μｍの長さＬ、１０μｍ〜１００μｍの高さを有するものが使用される。材質的には導体配線そのものの一部を接続部として使用してもよいし、例えば貴金属材を箔として貼り付けることや、めっき法や蒸着法で層として堆積させることで付着させ接続部の構成要素としてもよい。

接続部の構成要素となる磁性材料の配置としては、第一の接続部１２あるいは、第二の接続部１５の電気的な接触が行われる表面上に磁性材料をめっき法等によって付着させてもよい。また接続部全てを磁性材料で作製してもよいし、接続部内に埋め込まれていてもよい。接続部に配置される磁性材料としては強磁性体、例えばＮｉ、Ｆｅ、Ｃｏ等の金属やそれらの合金、あるいは永久磁石が採用できる。

磁性材料が永久磁石でない場合は磁性材料が配置された接続部を、マグネット中で磁界にさらすことあるいは、永久磁石に接触させることで磁化させる。例えば第一の接続部１２は表面にＳ極が現れるように磁化し、第二の接続部１５は表面にＮ極が現れるように磁化する。

磁性材料として永久磁石を使用する場合は、マグネット等による磁化は不要で、例えばあらかじめ第一の接続部の表面にＳ極、第二の接続部の表面にＮ極が現れるよう配置する。

図４はプリント配線板の接続部において構成要素である磁性材料の配置を表す断面模式図である。図４（ａ）は接続部１２が全て磁性材料４１で形成された場合を表わす。図４（ｂ）は接続部１２の下方は導体配線２２で形成されており、表面部を含む上方部に磁性材料４１が配置されている場合である。図４（ｃ）は（ｂ）とは逆に導体配線２２が接続部１２の上方、下方に磁性材料４１が配置されている場合である。図４（ｄ）は導体配線の表面の一部に磁性材料４１が埋め込まれている場合である。図４（ｅ）は、導体配線２２中に磁性材料４１が埋め込まれた場合である。また、さらに導電性をあげることや接続部表面に耐腐食性を持たせるために、図４（ｆ）のように接続面に貴金属等の被覆層２３を設けてもよい。

図１に示されるように、第一の配線板１０上全ての第一の接続部１２は表面にＮ極が現れるよう磁性材料が磁化されている。それに対向する第二の配線板１３上全ての第二の接続部１５の表面にはＳ極が現れるように磁性材料は磁化されている。このような、同一配線板上の接続部表面に同じ磁極が現れるよう磁化することは簡易な装置で実現できるため、工程の簡略化が図れる。

図５は第一の実施形態においての別の態様を表わす概略断面模式図である。図１で表わされた実施の形態では、同一配線板上の接続部に配置された磁性材料は接続部表面に同じ磁極が現れるよう磁化されているが、図５に示すように、同一の配線板上の接続部１２表面の一部に異なる磁極が現れよう配置されてもよい。図５（ａ）は外側と内側で接続部に異なる磁極が現れるよう磁化された場合を示し、図５（ｂ）は交互に逆の磁極が現れるよう配置されている場合を示す。このような同一配線板上の接続部表面に異なる磁極が現れるよう磁性材料を磁化するには、微細なマグネットを用いて個別に磁化する等の方法が必要であり工程は複雑になるが、以下に記載の点に有効な効果がある。

同一配線板内の接続部表面の一部に異なる磁極が現れることで接続時の位置決めが容易になるという効果がある。これは配線板同士を対向させた場合、対向する全ての接続部対が引き合うように磁極が現れていなければ、いずれかの接続部対で同極同士の対向となり反発力を生じる。反発力が生じないような配置、すなわち全ての接続部対が引力で引き合うような状態がもっとも磁気エネルギー的に安定であり、自発的に適正な接続部対を構成しずれた接続を構成することを抑制する。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。本第２の実施形態も第１の実施形態と同様に、被接合部材として、リジッドな基板上に形成された第一の接続部を有するプリント配線板とフレキシブルな基板上に形成された第二の接続部を有するフレキシブルプリント配線板を例に挙げて説明する。

本第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様にして配線板上の接続部に磁性材料が構成要素として含まれるよう配置する。本第２の実施形態では、接続部に配置される磁性材料は磁化されてもよいし、磁化されなくてもよい。

図６は、本発明の第２の実施形態にかかる配線板接続体を説明する概略断面模式図である。図６に示すように、第一の配線板１０であるリジッド基板１１上に第一の接続部１２形成されている。また第二の配線板１３であるフレキシブル基板１４上に第二の接続部１５が形成されている。第一、第二の接続部には構成要素として磁性材料（不図示）が含まれている。この磁性材料は磁化されていなくてもよい。本第２の実施形態では、第一接続部１２と第二接続部１５の間に磁化された導電性材料６１を含む異方導電性膜６２を介在させて電気的接続がなされている。

ここで異方導電性膜について説明する。図７は異方導電性膜の概略断面模式図である。基材としては厚み１００μｍから５００μｍ程度の多孔質樹脂材料７１が用いられる。樹脂材料であるため弾力性を有している。この多孔質樹脂基材の厚み方向に複数の貫通孔７２が形成されている。孔径は１０μｍから２００μｍ程度のサイズで必要に応じて、ドリル等の機械的加工法やレーザ等を照射して貫通させる等の手段を用いて適宜もうけることができる。この貫通孔の壁面に導電性を有するＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏ等の磁性材料７３が付着している。付着させる方法としてはめっき法等が採用される。付着した磁性材料は膜の一の表面から他の表面まで連続しており、磁性材料を介して孔の存在している位置において膜の両表面間の電気的接続が可能である。このように構成された異方導電性膜を磁場中にさらし、膜中の磁性材料を磁化して磁石とする。

図６に示すように、接続部間に上記異方導電性膜を配置することによって、配線板上の接続部の磁性材料が、膜中に存在する磁化された磁性材料に引きつけられ膜と接触する。膜中の磁性材料は導電性を有するため、膜中の導電性磁性材料を介して接続部間の電気的接続がなされる。また、異方導電性膜は弾力性を有するため、接続部の高さばらつきがあってもそのばらつきを吸収するよう異方導電性膜は変形し、各接続部の電気的接続が確実に行われるようになる。

上記の実施形態では、第一の配線板としてリジッドプリント配線板を用い、第二の配線板としてフレキシブルプリント配線板を用いた例について説明したが、本発明の第一の配線板は、リジッドプリント配線板に限らず、フレキシブルプリント配線板であってもよい。また逆に第二の配線板がリジッドな配線板であってもよい。フレキシブルな配線板にはフレキシブルフラットケーブルと呼ばれるものもあり、本発明はこれら各種配線板同士の多様な組み合わせの接続に用いることができる。

以上に開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考慮されるべきである。本発明の範囲は、以上の実施の形態および実施例ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての修正や変形を含むものと意図される。

本発明の実施の形態における配線板接続体を説明するための接続部分の概略断面模式図である。 本発明に使用される、リジッド基板上に第一の接続部が設けられた第一の配線板の上面模式図である。 本発明に使用される、フレキシブル基板上に第二の接続部が設けられた第二の配線板の上面模式図である。 配線板の接続部において構成要素である磁性材料の配置を表す断面模式図である。 第一の実施形態においての別の態様を表わす概略断面模式図である。 本発明の第２の実施形態にかかる配線板接続体を説明する概略断面模式図である。 異方導電性膜の概略断面模式図である。

符号の説明

１０ 第一の配線板、１１ リジッド基板、１２ 第一の接続部、１３ 第二の配線板、１４ フレキシブル基板、１５ 第二の接続部、２１ リジッドな基材、２２ 導体配線、２３ 被覆層、３１ フレキシブルな基材、４１ 磁性材料、６１ 磁化された導電性材料、６２ 異方導電性膜、７１ 多孔質樹脂材料、７２ 貫通孔、７３ 磁性材料

Claims (4)

1. 複数の導体配線の一部を接続部とする第一の配線板の第一の接続部と複数の導体配線の一部を接続部とする第二の配線板の第二の接続部が接続された配線板接続体において、前記第一の接続部と前記第二の接続部はそれぞれその導体配線が磁性材料を構成要素に含み、前記第一の接続部と前記第二の接続部が磁気引力により接続されていることを特徴とする配線板接続体。
2. 前記第一の接続部または前記第二の接続部の磁性材料が全て、他方の接続部と対抗する面に同じ磁極が現れるよう磁化されていることを特徴とする請求項１に記載の配線板接続体。
3. 前記第一の接続部または前記第二の接続部の磁性材料の一部は、その残部とは他方の接続部と対抗する面に現れる磁極が異なるように磁化されていることを特徴とする請求項１に記載の配線板接続体。
4. 磁化された導電性材料を含む異方導電性膜を前記第一の接続部と前記第二の接続部の間に介在させて接続されていることを特徴とする請求項１に記載の配線板接続体。

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