JP2009290020A - フレキシブルプリント配線板、同配線板のシールド加工方法および電子機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】電磁シールド層の導電接続部における接合強度を改善したフレキシブルプリント配線板を提供する。
【解決手段】ベース層11の面上に形成された信号層12と、信号層12を覆って設けられたカバー層13と、信号層12に設けられた接続パターン22と、カバー層13に設けられ、接続パターン22の外周を囲繞する開口部14と、カバー層13を覆って設けられ、一部が上記開口部14に埋め込まれて接続パターン22の上面および側面に被着した導電シールド材15と、導電シールド材15を被覆する保護層16とを具備する。
【選択図】 図1
【解決手段】ベース層11の面上に形成された信号層12と、信号層12を覆って設けられたカバー層13と、信号層12に設けられた接続パターン22と、カバー層13に設けられ、接続パターン22の外周を囲繞する開口部14と、カバー層13を覆って設けられ、一部が上記開口部14に埋め込まれて接続パターン22の上面および側面に被着した導電シールド材15と、導電シールド材15を被覆する保護層16とを具備する。
【選択図】 図1
Description
本発明は、高周波信号を扱うフレキシブルプリント配線板に関する。
情報処理機器においては、筐体内において屈曲状態で実装が可能な配線自由度の高いフレキシブルプリント配線板が多用される。情報処理機器における処理の高速化、回路の高密度化に伴い、同機器の筐体内に実装されるフレキシブルプリント配線板においても、扱う高周波信号の伝送に対して伝送損失並びにノイズを考慮した、電源グランド(GND)との間に低インピーダンスの電磁シールド層を形成する電磁シールド構造が必要とされるに至った。この電磁シールド構造は、電磁シールド層を、電源の接地電位と同電位のグランドパターンに導電接続することにより実現されている。この種の電磁シールド構造として、従来では、電磁波シールド層に凹部を形成して、凹部にジャンパー部材を充填し、このジャンパー部材により電磁波シールド層を接地ランドの面上に導電接続するシールド構造が存在した。
特開平5−283888号公報
電磁シールド層を、電源の接地電位と同電位のグランドパターンに導電接続した従来の電磁シールド構造は、グランドパターンの面上で電磁シールド層をグランドパターンに導電接続する構造であることから、電磁シールド層のグランド接続構造が脆弱であり、屈曲を伴うフレキシブルプリント配線板において信頼性に問題があった。
本発明は、上記問題点を解消し、電磁シールド層の導電接続部における接合強度を改善したフレキシブルプリント配線板を提供することを目的とする。
本発明は、ベース層と、前記ベース層の面上に形成された信号層と、前記信号層を覆って設けられたカバー層と、前記信号層に設けられた接続パターンと、前記カバー層に設けられ、前記接続パターンの外周を囲繞する開口部と、前記カバー層を覆って設けられ、一部が前記開口部に埋め込まれて前記接続パターンの上面および側面に被着した導電シールド材と、前記導電シールド材を被覆する保護層と、を具備したフレキシブルプリント配線板を特徴とする。
本発明によれば、電磁シールド層の導電接続部における接合強度を改善したフレキシブルプリント配線板が提供できる。
以下図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
本発明の第1実施形態に係るフレキシブルプリント配線板の要部の構成を図1および図2に示す。図1および図2に示すように、本発明の第1実施形態に係るフレキシブルプリント配線板1Aは、ベース層11と、このベース層11の面上に形成された信号層12と、この信号層12を覆って設けられたカバー層13と、上記信号層12に設けられた接続パターン22と、上記カバー層13に設けられ、上記接続パターン22の外周を囲繞する開口部14と、上記カバー層13を覆って設けられ、一部が上記開口部14に埋め込まれて上記接続パターン22の上面および側面に被着した導電シールド材15と、この導電シールド材15を被覆する保護層16とを具備して構成されている。
本発明の第1実施形態に係るフレキシブルプリント配線板の要部の構成を図1および図2に示す。図1および図2に示すように、本発明の第1実施形態に係るフレキシブルプリント配線板1Aは、ベース層11と、このベース層11の面上に形成された信号層12と、この信号層12を覆って設けられたカバー層13と、上記信号層12に設けられた接続パターン22と、上記カバー層13に設けられ、上記接続パターン22の外周を囲繞する開口部14と、上記カバー層13を覆って設けられ、一部が上記開口部14に埋め込まれて上記接続パターン22の上面および側面に被着した導電シールド材15と、この導電シールド材15を被覆する保護層16とを具備して構成されている。
ベース層11は平坦な絶縁フィルム(例えばポリイミドフィルム)を用いて構成されている。
信号層12にはエッチング処理された銅箔パターンが形成されている。この信号層12には、カバー層13をベース層11に接着するカバーレイ接着剤が介在している。この実施形態では信号層12に、接続パターン22が形成されている。この接続パターン22は、同じく信号層12に形成されたグランドパターン21のパターンランドを構成している。このパターンランド(接続パターン)22は、中央部に、肉厚方向に開口する孔(ランド内孔)22hを有している。このランド内孔22hの内周面を含んで上記導電シールド材15がパターンランド22の上面および側面に被着されている。
なお、グランドパターン21は、フレキシブルプリント配線板1Aが電子機器に実装され、回路接続されることにより、同機器のグランド(GND)電位(接地電位)に設定される。
開口部14は、信号層12のパターンレイアウトに従い、予め、カバー層13の積層前においてカバー層13に穿設され、積層工程において導電シールド材15が流入し充填される。この開口部14は、信号層12に形成されたグランドパターン21のパターンランド22のランド径より大きな開口径であり、パターンランド22の外周面との間に所定量の導電シールド材15が充填可能な開口径を有する。
導電シールド材15は、所定の粘度を有する導電ペースト材(例えば銀ペースト)で提供され、信号層12に対して導電シールド層を形成する。この導電シールド材15は、カバー層13を覆う部分と開口部14内に充填された部分とが一体となって導電シールド層を形成する。
上記した第1実施形態に係るフレキシブルプリント配線板1Aは、パターンランド(接続パターン)22の上面および側面に導電シールド材15が被着した電磁シールド層の導電接続構造であることから、パターンランドの上面のみにシールド材を導電接続した場合に較べて、導電シールド材15の接合面積が増加し、かつランドの面方向の接触だけでなく、ランドを囲うようにランドの周側面全体に対して接触し、フレキシブルプリント配線板1Aの屈曲方向に対してロバストな接合強度を保つことができる。
上記したフレキシブルプリント配線板1Aの製造工程を図3乃至図5を参照して説明する。なお、この製造工程の説明では、信号層12に、配線パターンを含んだ各種の導電パターンを形成する工程(エッチング工程)を省略する。従ってグランドパターン21およびランド内孔22hを有するパターンランド22はベース層11上の信号層12に予め形成されているものとする。
図3に示す工程1では、信号層12のパターンレイアウトに従い、グランドパターン21のパターンランド22に対応して、このパターンランド22のランド径より大きい開口径の孔(開口部)14を穿設する。
図4に示す工程2では、信号層12にランドパターン21およびランド内孔22hを有するパターンランド22を形成したベース層11と、パターンランド22のランド径より大きい開口径の開口部14を有するカバー層13とを、カバーレイ接着剤を介在して張り合わせる。
図5に示す工程3では、上記工程2で張り合わせたベース層11およびカバー層13に対して、カバー層13上に導電シールド材15を流し込み、導電シールド材15の充填後、導電シールド材15に保護層16を被覆する。この工程3において、導電シールド材15が、カバー層13を被覆し、さらに導電シールド材15の一部が、カバー層13の開口部14内に流入する。この開口部14内に流入した導電シールド材15は、開口部14内に露出しているグランドパターン21およびパターンランド22の上面および側面に、ランド内孔22hの内周面を含んで被着し、
開口部14内に充填される。
開口部14内に充填される。
このようにして、屈曲方向に対してロバストな接合強度を保つことができるフレキシブルプリント配線板1Aが製造される。
上記した実施形態では、グランドパターン21に設けられるパターンランド22を1つだけ示したが、実際のパターン構成では、グランドパターン上に複数のパターンランド22が所定の間隔を存して複数設けられる。この複数のパターンランド22の配置例を図6乃至図8に示している。なお、図7は図6に示すグランドパターン(グランドライン)に沿う断面を示している。図8は図6および図7のグランドパターンエリアをさらに拡げた場合のグランドパターン21およびパターンランド22と開口部14の配置例を示している。ここでは一つのグランドパターン(1本のグランドライン)21に対して、複数のパターンランド22,22,…が所定の間隔で配置され、このパターンランド22,22,…のそれぞれについて、パターンランド22のランド径より大きい開口径の開口部14がカバー層13に設けられている。
このように、複数のパターンランド22,22,…の各上面および側面に、それぞれ導電シールド材15が被着した電磁シールド層の導電接続構造は、パターンランドの上面のみにシールド材を導電接続した場合に較べて、導電シールド材15の接合面積が著しく増加する。これにより屈曲方向に対して強固な接合強度を保つことができる。
図9乃至図11は、それぞれ電磁シールド層の導電接続構造を異にした本発明の第2乃至第4実施形態に係るフレキシブルプリント配線板を示している。なお、図9乃至図11において、上記した図1および図2に示す第1実施形態と同一部分に同一符号を付し、その説明を省略する。
図9に示す本発明の第2実施形態に係るフレキシブルプリント配線板1Bは、信号層12に設けられたグランドパターン25上で、カバー層13に設けた開口部14の開口端が接する領域内を、導電シールド層を導電接続する接続パターン領域Aとしている。この接続パターン領域Aの一部に上記グランドパターン25を刳り貫いて開口部25hを形成している。この開口部25hの内周面を含んで接続パターン領域A内に導電シールド材15が被着されている。この図9に示す接続パターン領域Aは、同領域内に複数の開口部25hを設けている。
この図9に示す電磁シールド層の導電接続構造においても、グランドパターンの上面のみにシールド材を導電接続した場合に較べて、導電シールド材15の接合面積が増加することから屈曲方向に対して強固な接合強度を保つことができる。
図10に示す本発明の第3実施形態に係るフレキシブルプリント配線板1Cは、ベース層の両面に信号層を形成した、所謂、両面FPCに本発明の電磁シールド層導電接続技術を適用したもので、ベース層31を挟んで、信号層32a,32b、カバー層33a,33b、導電シールド材(電磁シールド層)15,15、保護層36a,36bが設けられている。この図10に示すフレキシブルプリント配線板1Cは、グランドパターン44に、ベース層31を貫通したビア構造の接続パターン45が設けられている。信号層32a,32bには接続パターン45の貫通孔45hの開口端にそれぞれパターンランド45aが形成されている。また、カバー層33a,33bには、接続パターン45のランド径より大きい開口径の開口部Ha,Hbが設けられている。導電シールド材15は、開口部Ha,Hb内において、接続パターン45の各パターンランド45aおよび貫通孔45hの内壁に被着され、各信号層32a,32bの面上に導電シールド層を一体に形成している。
この図10に示す電磁シールド層の導電接続構造は、パターンランド45a,45aの上面および側面と貫通孔45hの内壁にそれぞれ導電シールド材15が被着されていることから屈曲方向に対して強固な接合強度を保つことができる。
図11に示す本発明の第4実施形態に係る両面FPC構造のフレキシブルプリント配線板1Dは、ベース層51を挟んで、信号層52a,52b、カバー層53a,53b、保護層36a,36bが設けられている。この図11に示すフレキシブルプリント配線板1Dは、一方面の信号層52aにグランドパターン62のパターンランド63を設け、このパターンランド63の中央部にベース層51を貫通する孔63hを設けている。他方面の信号層52bにはグランドパターン(グランドベタパターン)61を設け、このグランドベタパターン61に、上記孔63hに連通する孔61hを設けている。また、一方面のカバー層53aには、パターンランド63のランド径より大きい開口径の開口部Hcを設け、他方面のカバー層53bには、上記孔63h,61hを介して開口部Hcに連通した開口部Hdを設けている。
この図11に示す電磁シールド層の導電接続構造においては、導電シールド材55がパターンランド63の上面および側面に被着され、さらに連通する孔63h,61h内に埋設されるとともに、グランドベタパターン61の開口面および開口端面にそれぞれ被着される構造であることから、信号層52aのグランドパターン62と、信号層52bのグランドパターン(グランドベタパターン)61の相互を強固な接合強度で導電接続できる。
上記した本発明の第1実施形態に係るフレキシブルプリント配線板1Aを構成要素とした本発明の第5実施形態に係る電子機器の構成を図12乃至図17に示す。
この図12乃至図17に示す電子機器は、上記図1および図2に示したフレキシブルプリント配線板1Aを用いて、マザーボードとハードディスクドライブ(HDD)との間でシリアルATA2(SATA2)の信号伝送を行うポータブルコンピュータを実現している。
図12は、ノート型のポータブルコンピュータ100を示している。このポータブルコンピュータ100は、本体ユニット102と、ディスプレイユニット103とを備えている。
本体ユニット102は、図12に示すように、机上に設置可能な第1の筐体110を有している。この第1の筐体110は、偏平な箱状をなし、上面部にパームレスト111とキーボード取付け部112とを有している。パームレスト111は、第1の筐体110の前半部において、この第1の筐体110の幅方向に沿って延びている。キーボード取付け部112は、パームレスト111の後方に位置している。キーボード取付け部112には、キーボード113が取付けられている。
第1の筐体110は、その後方に、幅方向に離間する一対のディスプレイ支持部114a,114bを有している。
ディスプレイユニット103は、第2の筐体120と、表示装置として例えば液晶表示装置121とを有する。第2の筐体120は、偏平な箱状に形成され、表示用の開口部122に液晶表示装置121の表示画面121aが露出している。
第2の筐体120は、一対の脚部123a,123bを有している。これら脚部123a,123bは、図示しないヒンジを介して第1の筐体110のディスプレイ支持部114a,114bに回動自在に支持されている。この回動機構によりディスプレイユニット103は、パームレスト111やキーボード113を上方から覆う閉塞位置と、パームレスト111やキーボード113を露出させるように起立する開放位置とにわたって回動可能となっている。
本体ユニット102のキーボード取付け部112には、図13と図16および図17に示すように、キーボード113の取付位置下方に、後述するハードディスクドライブ151とマザーボード170を並べて収容する空間Sが形成されている。
本体ユニット102の空間Sには、マザーボード170と、ハードディスクドライブ(HDD)151が実装されている。ハードディスクドライブ(HDD)151とマザーボード170は、差動信号の伝送線路を介してシリアルATA2(SATA2)仕様の通信速度でデータをリード/ライトアクセスする。
ハードディスクドライブ151は、図14および図15に示すように、ケース160に保持された状態で、図示しない締着機構により上記本体ユニット102の空間Sに実装されている。なお、図16は、ハードディスクドライブ151を保持するケース160を省略して示している。マザーボード170は、ハードディスクドライブ151に並置した状態で図示しない締着機構により上記本体ユニット102の空間Sに実装されている。
マザーボード170は、システム制御を司るCPUとCPUの周辺回路を実装している。CPUの周辺回路には、ハードディスクドライブ151を回路接続するI/Oハブを構成する、例えばサウスブリッジIC175が実装されている。また、マザーボード170は、ハードディスクドライブ151をサウスブリッジIC175に回路接続するためのコネクタ(例えばリード挿入型の圧着端子を備えたコネクタ)171を実装している。
ハードディスクドライブ151には、外部接続インターフェース機構を構成するコネクタ(この例ではコネクタリセプタクル)152が設けられている。
このハードディスクドライブ151のコネクタ(コネクタリセプタクル)152と、上記マザーボード170に実装されたコネクタ(リード挿入型の圧着端子を備えたコネクタ)171との間を、上記図1および図2に示したフレキシブルプリント配線板1Aにより回路接続している。
この第5実施形態において、フレキシブルプリント配線板1Aは、ハードディスクドライブ151の外部接続インターフェースと、マザーボード170のI/O接続インターフェースとをそれぞれ情報処理要素の伝送端として、この伝送端相互を回路接続する。ハードディスクドライブ151の外部接続インターフェースはコネクタ(コネクタリセプタクル)152であり、マザーボード170のI/O接続インターフェースはサウスブリッジIC175に回路接続されたコネクタ(リード挿入型の圧着端子を備えたコネクタ)171である。
この第5実施形態に適用されるフレキシブルプリント配線板1Aは、第1の筐体110の一側部から同筐体の略中央に至る配線長を有し、第1の筐体110内の空間Sにおいて、ハードディスクドライブ151の背面に形成された狭隘な空間(部品実装領域を除いた狭い間隙)を布線経路として、ハードディスクドライブ151の背面を這い、ハードディスクドライブ151とマザーボード170との間に配される。
このフレキシブルプリント配線板1Aは、配線方向の一端に、ハードディスクドライブ151のコネクタ(コネクタリセプタクル)152に対してコネクタ結合するコネクタ(コネクタプラグ)153を有し、配線方向の一端に、マザーボード170に実装されたコネクタ(リード挿入型の圧着端子を備えたコネクタ)171に嵌着するコネクト用リード端子部172を有する。
フレキシブルプリント配線板1Aは、配線方向の一端に設けたコネクタ(コネクタプラグ)153がハードディスクドライブ151のコネクタ(コネクタリセプタクル)152にコネクタ結合され、配線方向の他端に設けたコネクト用リード端子部172がマザーボード170に実装されたコネクタ(リード挿入型の圧着端子を備えたコネクタ)171に嵌着(圧着)された状態で上記布線経路に布設されている。
このフレキシブルプリント配線板1Aを介して、ハードディスクドライブ151とマザーボード170に実装されたサウスブリッジIC175との間で、シリアルATA2(SATA2)仕様によるリード/ライトデータの高速伝送が行われる。
このフレキシブルプリント配線板1Aは、ベース層11と、このベース層11の面上に形成された信号層12と、この信号層12を覆って設けられたカバー層13と、上記信号層12に設けられた接続パターン22と、上記カバー層13に設けられ、上記接続パターン22の外周を囲繞する開口部14と、上記カバー層13を覆って設けられ、一部が上記開口部14に埋め込まれて上記接続パターン22の上面および側面に被着した導電シールド材15と、この導電シールド材15を被覆する保護層16とを具備して構成されている。信号層12には、カバー層13をベース層11に接着するカバーレイ接着剤が介在している。この信号層12に、電磁シールド層(15)をグランドパターン21に接続するための接続パターン22が形成されている。この接続パターン22は、同じく信号層12に形成されたグランドパターン21のパターンランドを構成している。このパターンランド22は、中央部に、肉厚方向に開口する孔(ランド内孔)22hを有している。このランド内孔22hの内周面を含んで上記導電シールド材15がパターンランド22の上面および側面に被着されている。グランドパターン21は、機器内のグランド(GND)電位(接地電位)と同電位に保持されている。このような導電シールド層の導電接続構造をもつフレキシブルプリント配線板1Aは、パターンランド(接続パターン)22の上面および側面に導電シールド材15が被着した電磁シールド層の導電接続構造であることから、パターンランドの上面のみにシールド材を導電接続した場合に較べて、導電シールド材15の接合面積が増加し、かつランドの面方向の接触だけでなく、ランドを囲うようにランドの周側面全体に対して接触し、フレキシブルプリント配線板1Aの屈曲方向に対してロバストな接合強度を保つことができる。上記したフレキシブルプリント配線板1Aを高周波回路の信号伝送路に用いることにより、機器が扱う高周波信号の信号伝送に対して伝送損失並びにノイズを抑制した信頼性の高い高速動作機能を実現することができる。
1A,1B,1C,1D…フレキシブルプリント配線板、11…ベース層、12…信号層、13…カバー層、14…開口部、15…導電シールド材、16…保護層、21…グランドパターン、22…接続パターン(パターンランド)、22h…孔(ランド内孔)、100…ポータブルコンピュータ(電子機器)、102…本体ユニット、103…ディスプレイユニット、110…第1の筐体、111…パームレスト、113…キーボード、151…ハードディスクドライブ(HDD)、152…コネクタ(コネクタリセプタクル)、153…コネクタ(コネクタプラグ)、170…マザーボード、171…コネクタ(リード挿入型の圧着端子を備えたコネクタ)、172…コネクト用リード端子部、175…サウスブリッジIC(I/Oハブ)、S…空間。
Claims (10)
- ベース層と、
前記ベース層の面上に形成された信号層と、
前記信号層を覆って設けられたカバー層と、
前記信号層に設けられた接続パターンと、
前記カバー層に設けられ、前記接続パターンの外周を囲繞する開口部と、
前記カバー層を覆って設けられ、一部が前記開口部に埋め込まれて前記接続パターンの上面および側面に被着した導電シールド材と、
前記導電シールド材を被覆する保護層と、
を具備したことを特徴とするフレキシブルプリント配線板。 - 前記接続パターンは、前記信号層に設けられたグランドパターンのランドを構成し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プリント配線板。
- 前記ランドは、肉厚方向に開口する孔を有し、その内周面を含んで前記導電シールド材が被着され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プリント配線板。
- 前記ランドは、前記グランドパターンに所定の間隔で複数設けられていることを特徴とする請求項3に記載のフレキシブルプリント配線板。
- 前記接続パターンは、前記信号層に設けられたグランドパターン上で前記開口部の開口端が接する領域内に形成され、この領域内に前記グランドパターンを刳り貫いて形成した開口部を有して、この開口部の内周面を含んで前記領域内に前記導電シールド材が被着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プリント配線板。
- 前記グランドパターンの前記領域内に、前記開口部が複数設けられていることを特徴とする請求項5に記載のフレキシブルプリント配線板。
- 前記信号層と前記カバー層と前記導電シールド材は、前記ベース層の両面に設けられ、
前記接続パターンは、前記ベース層を貫通し、前記ベース層の両面に設けた前記導電シールド材相互を導電接続し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プリント配線板。 - 前記ランドは、前記ベース層を貫通する貫通孔を有し、前記貫通孔を含んで前記導電シールド材が被着され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プリント配線板。
- ベース層と信号層とカバー層と導電シールド層と保護層とを積層したフレキシブルプリント配線板のシールド加工方法において、
前記信号層に形成されたランドパターンに対応して、前記カバー層に、前記ランドパターンより大きい開口径の開口部を形成し、この開口部に、前記導電シールド層を形成する導電シールド材を流入させて、前記ランドパターンの上面および側面に前記導電シールド材を被着させ、
前記ランドパターンにより、前記導電シールド材をグランド接続することを特徴とするフレキシブルプリント配線板のシールド加工方法。 - 電子機器本体と、
前記電子機器本体に設けられた、高周波信号の伝送端を有する複数の情報処理要素と、
前記情報処理要素の伝送端相互の間に信号伝送路を形成するフレキシブルプリント配線板とを具備し、
前記フレキシブルプリント配線板は、
ベース層と、
前記ベース層の面上に形成された信号層と、
前記信号層を覆って設けられたカバー層と、
前記信号層に設けられた接続パターンと、
前記カバー層に設けられ、前記接続パターンの外周を囲繞する開口部と、
前記カバー層を覆って設けられ、一部が前記開口部に埋め込まれて前記接続パターンの上面および側面に被着した導電シールド材と、
前記導電シールド材を被覆する保護層とを具備し、
前記接続パターンにより、前記導電シールド材をグランド接続したことを特徴とする電子機器。
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