JP2010103388A

JP2010103388A - 積層フレキシブル配線基板、その製造方法、及びそれを用いたｒｆｉｄ用電子タグのアンテナ

Info

Publication number: JP2010103388A
Application number: JP2008275123A
Authority: JP
Inventors: Masaki Nakagawa; 昌己中川
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2008-10-27
Filing date: 2008-10-27
Publication date: 2010-05-06

Abstract

【課題】従来の積層フレキシブル配線基板を積層する工程では、当該基板に接着層を設け、積層の際に上下基板の位置がずれないようにした上で熱圧着することが必要である。さらに積層した基板間の電気的導通の為には、前述したスルーホールを形成し、さらに当該スルーホールにめっきを施す工程と、金属ペーストを充填する工程が必要である。この為、製造工程は複雑となり、コスト的にも高価となっていた。
【解決手段】片面に配線パターンを形成したフレキシブルな基材を折り曲げて積層構造とする。腹背に対抗し合う１層目と２層目を電気的に接続するために、１層目の接続電極部３ａを有する舌状形状４ａを、２層目のスリット５ａに挿入し接続電極部６ａと接触させる。その他の腹背に対向し合う層の接続も同様に行う。その為、従来の複雑な工程を行わずに積層フレキシブル配線基板を製造することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、主として電子機器用の部品として用いられる積層フレキシブル配線基板、その製造方法、及びそれを用いたＲＦＩＤ用電子タグのアンテナに関するものである。

近年、電子機器が高機能化、小型化するのに伴い、配線基板も高密度化や小型化のために積層構造のフレキシブル配線基板の使用が増えてきている。

従来の積層フレキシブル配線基板は高密度化を図る為に、例えば電気回路を形成したポリイミド樹脂シートを複数積層させ、各層間はシートに形成したスルーホールを通して電気的に接続する方法が一般に用いられている（特許文献１参照）。
特開平５−１５２７５５号公報

このような積層フレキシブル配線基板は、積層する工程として例えば当該基板に接着層を設け、積層の際に上下基板の位置がずれないようにした上で熱圧着することが必要である。また積層した基板間の電気的導通の為には、前述したスルーホールを形成し、さらに当該スルーホールにめっきを施したり、金属ペーストを充填したりする工程が必要である。この為製造工程は複雑となり、コスト的にも高価となっていた。

本発明はこれまでよりも簡単な工程で製造することが可能で、コスト的にも安価な積層フレキシブル配線基板、その製造方法、及びそれを用いたＲＦＩＤ用電子タグのアンテナを提供することを目的とする。

前記従来の問題を解決するとともに目的を達成するため、本発明ではフレキシブルな基材の片面に配線パターンを形成し、配線パターンを含む面を折り曲げることにより積層構造にすると共に、積層面に設けた配線パターンの一端を含む基材の一部を、配線パターンが腹背に対向する他の層の基材に差し込ませることにより互いの配線パターンが接続せしめた積層フレキシブル配線基板及びこの製造方法とした。

また折り曲げにより対向して臨む２つの層の配線パターンが接触しないように、前記２つの層の間に絶縁部材を配設した積層フレキシブル配線基板及びこの製造方法とした。

さらに配線パターンを渦巻き形状にして、ＲＦＩＤ用電子タグのアンテナとして使用できる積層フレキシブル配線基板とした。

本発明の積層フレキシブル配線基板及びこの製造方法によれば、従来積層した基板間を電気的に接続するために必要であったスルーホールを形成する工程と、基板間を金属材料でつなぐ工程が不要となり、より簡単にかつ安価に製造することが可能となる。

また基材を配線パターン面を内側にして折り曲げると、配線パターン同士が接触することになるが、間に絶縁シート等の絶縁部材をを挟むことで配線パターン作成上の制約を少なくすることができる。

さらに配線パターンを渦巻き形状にすれば、ＲＦＩＤ用の電子タグのアンテナとして使用できる。通信距離を維持しながらアンテナを小型化するには、渦巻き形状を小型化し、かつ多層にすることが有効であるが、本発明では同一の配線パターンを繰り返し並べることで容易に積層数を増やすことができる。またＲＦＩＤタグは使い捨てで使用される場面も想定されており、この点でも先に述べた安価に製造できる点は有利である。

請求項１に記載の発明は、フレキシブルな基材の片面に配線パターンを形成する工程と、基材を折り曲げて積層構造とする工程と、１つの層に設けた配線パターンの一端を含む基材の一部を、他の層の基材に差し込ませて互いの配線パターンを接続させる工程を有する、積層フレキシブル配線基板の製造方法である。これにより、基板に接着層を設け、積層の際に上下基板の位置がずれないようにした上で熱圧着する工程と、積層した基板間の電気的導通の為にスルーホールを形成し、さらに当該スルーホールにめっきを施したり、金属ペーストを充填したりする工程が不要となり、簡単な工程で安価な積層フレキシブル配線基板を製造することが可能となる。

請求項２に記載の発明は、折り曲げにより対向して臨む２つの層の配線パターンの接触を防止する絶縁部材を、前記２つの層間に配設する工程を含む、請求項１に記載の積層フレキシブル配線基板の製造方法である。これにより、谷折りに折り曲げられることで、内側で対向して臨む配線パターンの接触を防止することができる。

請求項３に記載の発明は、前記基材には複数の層が設けられ、山折りと谷折りで折り曲げて積層構造とする工程と、谷折りにより対抗して臨む２つの層の配線パターンはあらかじめ接続し、谷折りにより対抗して臨む２つの層の配線パターンの間には接触を防止する絶縁部材を配設する工程を含む、請求項１に記載の積層フレキシブル配線基板の製造方法である。これにより、あらかじめ谷折りにより対抗して臨む２つの層の配線パターンを接続しておけば、谷折りにより対抗して臨む２つの層の配線パターンの間に絶縁部材を配設するだけで接続を防止できる。

請求項４に記載の発明は、前記基材には複数の層が設けられ、山折りと谷折りで折り曲げて積層構造とする工程と、谷折りにより対抗して臨む２つの層の配線パターンはあらかじめ接続せず、谷折りにより対抗して臨む２つの層の配線パターンの間に設置される接触を防止する絶縁部材に穴を開け、前記穴を介して谷折りにより対抗して臨む２つの層の配線パターンを接続する工程を含む、請求項１に記載の積層フレキシブル配線基板の製造方法である。これにより、あらかじめ谷折りにより対抗して臨む２つの層の配線パターンを接続していない場合でも、谷折りにより対抗して臨む２つの層の配線パターンの間に穴を開けた絶縁部材を配設することで、接続を防止できる。谷折りにより対抗して臨む２つの層の配線パターンは、絶縁部材に設けられた穴を介して１層目と２層目、３層目と４層目と同様に接続される。

請求項５に記載の発明は、片面に配線パターンを形成し、折り曲げて積層構造としているフレキシブルな基材の、１つの層に設けた配線パターンの一端を含む基材の一部を、配線パターン面が腹背に対抗する他の層の基材に差し込ませて互いの配線パターンを接続した、積層フレキシブル配線基板である。これにより、基板に接着層を設け、積層の際に上下基板の位置がずれないようにした上で熱圧着する工程と、積層した基板間の電気的導通の為にスルーホールを形成し、さらに当該スルーホールにめっきを施したり、金属ペーストを充填したりする工程を不要としないので、簡単な工程で、安価な積層フレキシブル配線基板を製造することができる。

請求項６に記載の発明は、折り曲げにより対向して臨む２つの層の配線パターンの、接触を防止する絶縁部材を前記２つの層間に配設した、請求項５に記載の積層フレキシブル配線基板である。これにより、谷折りに折り曲げられることで、内側で対向して臨む配線パターンの接触を防止することができる。

請求項７に記載の発明は、配線パターンが渦巻き形状である、請求項５又は６に記載のＲＦＩＤ用電子タグのアンテナである。これにより、小型化されたＲＦＩＤ用電子タグのアンテナを、簡単な工程で安価に製造することができる。

添付した図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の実施の形態である積層フレキシブル配線基板による積層型平面アンテナの上面図、図２は本発明の実施の形態である積層型平面アンテナのＡ−Ａ断面図、図３は本発明の実施の形態である積層型平面アンテナの配線パターンを示した平面図、図４は本発明の実施の形態である積層型平面アンテナの積層方法を示す概略図、図５は本発明の実施の形態である積層型平面アンテナの電気的接続方法を示すＢ−Ｂ断面図である。

最初に、図１、図２を参照しながら、本発明の実施の形態の積層フレキシブル配線基板の構成について説明する。

まず基材１は絶縁性材料であって、電子部品とのはんだ接合に耐えうる耐熱性が要求される。また今回は基材を折り曲げて積層構造を構成している為、柔軟性を持ち、ある程度薄くなければならない。ただし屈曲性が求められているわけではない為、一般的なフレキシブル基板として使用されているポリイミドフィルムやポリエステルフィルムが使用可能である。

また基材１は片面に所望の配線パターンを形成している。本実施例においてはＲＦＩＤ用の電子タグのアンテナとして使用することを想定し、図１に示すように基材１の片面に、配線パターン２を渦巻き形状としている。この際通信距離を維持しながら小型化を図る為には、アンテナの渦巻き径を小型化し、かつ多層に積層することが有効である。今回は渦巻きの外径を１５ｍｍとし、図２に示すように配線パターンは４層構造として小型化を図っている。配線パターン２の形成は、エッチングのようにあらかじめ基板の上に積層した金属箔についてパターンの不要部分を溶解除去する方法や、必要な部分に導電ペーストを印刷して導電材料を残していく方法が用いられる。また、２層と３層は谷折りに折り曲げられており、配線パターン２が接続しないように絶縁シート７を設けている。

次に本実施例のＲＦＩＤ用の電子タグのアンテナの製造方法について説明する。

まず積層する前段階の基材について説明する。今回図３に示すような配線パターンは、基板の片面だけに、選択したパターン面だけ銅を電解めっきすることによって形成した。具体的には後述する積層構造及び配線パターンを積層して、アンテナコイルを形成した際に電流が一方向に流れるように考慮して、２層目と３層目は配線パターンが結合しているが、１層目と４層目は他の層とは配線パターンが結合していない構成とした。

また今回は１層目から４層目までを電気的に接続する為に、１層目には接続電極部３ａ、３ｃを有する、２つの舌状形状４ａ、４ｃを形成している。ここで舌状形状４ａは、後述する方法により１層目と２層目を電気的に接続することができ、もう１つの舌状形状４ｃは１層目と４層目を接続することができる。同様に３層目にも接続電極部３ｂを有する舌状形状４ｂがあり、これにより３層目と４層目を電気的に接続することができる。さらに２層目には１層目の舌状形状４ａを挿入するスリット５ａを有しており、４層目には３層目の舌状形状４ｂを挿入するスリット５ｂと、１層目の舌状形状３ｃを挿入する切り欠き５ｃを有している。またそれぞれのスリットと切り欠きには、挿入した舌状形状の接続電極部に対応する接続電極部６ａ、６ｂ、６ｃを有している。４層目の渦巻き形状の一端はアンテナのＩＮ側電極となっており、接続電極部６ｃの一部はアンテナのＯＵＴ側電極も兼ねている。

前述のような舌状形状やスリットは、アンテナ外形の打ち抜き加工と同時に形成することが可能である。例えば打ち抜きのトムソン型に、外形以外にも舌状形状やスリットに対応する刃を設けておけば、一度に所望の形状を得ることができる。

次に積層方法は、図４に示すようにまず１層目と２層目について、配線パターンがお互いに外側になるように基材１を山折りに折り曲げる。このようにして折り曲げることで配線パターン同士の接触を防ぐことができる。２層目と３層目は配線パターンが谷折りに折り曲げられ、内側で相互に接触するため、この間に絶縁シート７を挟むことで配線パターン同士が接触することを防いでいる。本実施例では絶縁シートを用いたが、配線パターン面に絶縁塗料を塗布するなど配線面の絶縁を確保する他の手段で代替できることは言うまでも無い。また３層目と４層目は、１層目と２層目と同様に配線パターンが腹背になるように折り曲げる。

さらに各層の電気的な接続は、１層目の舌状形状４ａを２層目のスリット５ａに、３層目の舌状形状４ｂを４層目のスリット５ｂに、１層目の舌状形状４ｃを４層目の切り欠き５ｃに差し込むことで実現される。代表例として図５に１層目の舌状形状を２層目のスリットに挿入した状態の断面図を示す。基材１は弾性を有している為、スリットに差し込まれた舌状形状は基材と平行に戻ろうとする。この為接続電極同士は接触して電気的に接続される。好ましくは舌状形状同士を他部材ではさみ込んだり、接続電極部同士をはんだ付けや超音波接合で結合したりすることで確実に接合することができる。

以上のように基材を折り曲げ、電気的に接続することで、４層目のアンテナのＩＮ側電極より３層目、２層目、１層目、４層目ＯＵＴ側電極に至る渦巻き形状のＲＦＩＤ用アンテナを形成することができる。

なお、本実施例では２層目と３層目は配線パターンを結合させているが、結合されていない場合でも１層目と２層目、３層目と４層目と同様に接続することで同様の効果が得られる。まず、２層目の配線パターンにおいて接続電極部６ａの逆の端部に新たに接続電極部を有する舌状形状部分を設ける。さらに３層目の配線パターンにおいて接続電極部３ｂの逆の端部に新たに接続電極部を有するスリットを設ける。２層目と３層目の間に挟まれている絶縁シート７には、２層目の舌状形状部分と３層目のスリットの部分に穴を開けておく。配線パターン面に絶縁塗料を塗布する場合は、２層目の舌状形状部分と３層目のスリットの部分を避けて塗布すればよい。そして、絶縁シート７を間に介して２層目の舌状形状部分を３層目のスリットに差し込むことで、２層目と３層目を電気的に接続することができる。ただし、１層目と２層目、３層目と４層目の接続と異なり２層目と３層目の間には絶縁シートがあるため、２層目の舌状形状部分を、他層の舌状形状４ａ、４ｂ、４ｃよりも長く設ける必要がある。また、２層目にスリット、３層目に舌状形状部分を設けてもよい。

本実施例では４層の積層構造とする配線パターンを例示したが、これ以上に積層数を増やすことも可能である。例えば図３に示す本実施例の２層目、３層目の配線パターンと同じ形状のパターン（以下中間パターン）を複数並べ、１層目の配線パターンと４層目の配線パターンをこれら複数の中間パターンの両端に配置する。このように配置すると中間パターンが今回の実施例のように１組の場合は４層、２組の場合は６層というように、中間パターンＮ組の場合は２×（Ｎ＋１）層の積層構造を形成することができる。また中間パターンを無くして１層目と４層目の配線パターンだけにすると、両面基板として利用することも可能である。

本発明にかかる積層フレキシブル配線基板及びその製造方法によれば、スルーホールを形成し、さらに電気的に接続する為のめっき等を施す必要がない点で従来の積層フレキシブル配線基板よりも簡単な工程で製造可能であり、コスト的にも安価で製造可能である。また積層数を増やす必要がある場合でも、同一パターンを用いて簡単に増やすことができる点で有利である。

本発明の実施の形態である積層フレキシブル配線基板による積層型平面アンテナの上面図本発明の実施の形態である積層型平面アンテナのＡ−Ａ断面図本発明の実施の形態である積層型平面アンテナの配線パターンを示した平面図本発明の実施の形態である積層型平面アンテナの積層方法を示す概略図本発明の実施の形態である積層型平面アンテナの電気的接続方法を示すＢ−Ｂ断面図

符号の説明

１基材
２配線パターン
３ａ、３ｂ、３ｃ接続電極部
４ａ、４ｂ、４ｃ舌状形状
５ａ、５ｂスリット
５ｃ切り欠き
６ａ、６ｂ、６ｃ接続電極部
７絶縁シート

Claims

フレキシブルな基材の片面に配線パターンを形成する工程と、基材を折り曲げて積層構造とする工程と、１つの層に設けた配線パターンの一端を含む基材の一部を、他の層の基材に差し込ませて互いの配線パターンを接続させる工程を有することを特徴とする、積層フレキシブル配線基板の製造方法。
折り曲げにより対向して臨む２つの層の配線パターンの接触を防止する絶縁部材を、前記２つの層間に配設する工程を含むことを特徴とする、請求項１に記載の積層フレキシブル配線基板の製造方法。
前記基材には複数の層が設けられ、山折りと谷折りで折り曲げて積層構造とする工程と、
谷折りにより対向して臨む２つの層の配線パターンはあらかじめ接続し、
谷折りにより対向して臨む２つの層の配線パターンの間には接触を防止する絶縁部材を配設する工程を含むことを特徴とする、請求項１に記載の積層フレキシブル配線基板の製造方法。
前記基材には複数の層が設けられ、山折りと谷折りで折り曲げて積層構造とする工程と、
谷折りにより対向して臨む２つの層の配線パターンはあらかじめ接続せず、
谷折りにより対向して臨む２つの層の配線パターンの間に設置される接触を防止する絶縁部材に穴を開け、前記穴を介して谷折りにより対向して臨む２つの層の配線パターンを接続する工程を含むことを特徴とする、請求項１に記載の積層フレキシブル配線基板の製造方法。
片面に配線パターンを形成し、折り曲げて積層構造としているフレキシブルな基材の、１つの層に設けた配線パターンの一端を含む基材の一部を、配線パターン面が腹背に対抗する他の層の基材に差し込ませて互いの配線パターンを接続したことを特徴とする、積層フレキシブル配線基板。
折り曲げにより対向して臨む２つの層の配線パターンの、接触を防止する絶縁部材を前記２つの層間に配設したことを特徴とする、請求項５に記載の積層フレキシブル配線基板。
配線パターンが渦巻き形状であることを特徴とする、請求項５又は６に記載のＲＦＩＤ用電子タグのアンテナ。