JP4825831B2 - フレキシブルプリント配線板 - Google Patents
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Description
FPCにはリフロー半田付けで部品が実装され、該部品実装領域と対向側のFPCの絶縁層の表面には、予めガラスエポキシ樹脂からなる硬質の樹脂補強板または金属補強板あるいは樹脂補強板が貼り付けられている場合が多い。
この種のFPCは前記シールド層および補強板を予め設けて作成しており、リフロー半田付けによる部品実装は後工程となる。
また、FPCの屈曲部分では曲げ特性を良くするため前記導電性ペーストのバインダー樹脂として柔軟性が良いウレタン樹脂、ポリエステル樹脂を用いる場合が多いが、これらの柔軟性に優れた樹脂は耐熱性が低く、リフロー時に熱分解する場合がある。この樹脂分解物も補強板で被覆された領域では逃げ場がなくなり、膨れを倍加する要因となる。
前記シールド層は、前記バインダー樹脂を相違させた高屈曲性シールド層と高耐熱性シールド層とからなり、
前記高屈曲性シールド層は少なくとも屈曲領域に設けられ、前記高耐熱性シールド層は少なくとも補強板が表面に貼り付けられる領域に設けられ、該高耐熱性シールド層は前記補強板の接着面全面に設けられていることを特徴とするフレキシブルプリント配線板を提供している。
なお、シールドペーストの塗布する方法に代えて、前記2種類のシールドペーストをシート状に成形しておき、2種類のシールドシートを領域をわけて貼り付けて接着してもよい。
一方、屈曲領域には前記補強板は配置されていないため、柔軟性に優れた高屈曲性シールドペーストを塗布して高屈曲性シールド層を設け、FPCの曲げ特性を低下させない。
一方、70体積%をこえると、バインダー樹脂中に導電性粒子が均一に分散せず、導電性接着剤として実使用が困難となる。
例えば、屈曲性を重視する高屈曲性シールドペーストの導電性粒子の濃度は前記範囲内で45体積%〜60体積%として低くしてもよい。一方、高耐熱性シールドペーストは補強板を配置する直線領域に塗布すると共に耐熱性を重視するため、バインダー樹脂よりも溶融温度が高い導電性粒子の濃度を前記範囲内で55体積%〜70体積%と多くしてもよい。
導電性粒子の形状は特に限定されないが、球状、鱗片状などのものが使用できる。導電性を考慮すると、鱗片状粒子を使用することが好ましい。
前記粒子径とは、個々の粒子の最大径とし、その平均値を平均粒子径としている。計測には走査型電子顕微鏡(SEM)等を用いて計測している。また、個数換算含有率%については、前記SEM等の画面における全ての粒径と粒子数を計測し、該当直径を有する粒子数を全体の粒子数で割って百分率で表現している。
前記高屈曲性シールド層は前記バインダー樹脂として、耐熱性より柔軟性を重視し、ポリエステル樹脂またはポリウレタン樹脂等を用いている。該高屈曲性シールド層は、弾性率を2GPa以下としている。
一方、高耐熱性シールド層は前記バインダー樹脂として、柔軟性より耐熱性を重視し、エポキシ樹脂またはポリイミド樹脂等を用いている。該高耐熱性シールド層は樹脂分解温度をリフロー温度より高温の240℃以上としている。
即ち、耐熱性と柔軟性とは樹脂にとっては背反する物性であるため、バインダー樹脂を使いわけて、柔軟性を重視する屈曲領域は高屈曲性シールド層とし、耐熱性を重視する補強板の取付領域では高耐熱性シールド層とし、補強板の取付領域における前記膨れの発生を抑制、防止している。
前記溶剤は、バインダー樹脂を溶解可能であるもので有れば限定されず、エステル系、エーテル系、ケトン系、エーテルエステル系、アルコール系、炭化水素系、アミン系の有機溶剤が挙げられる。前記導電性接着剤を印刷する場合には、印刷性の良い高沸点溶剤が好ましく、具体的にはカルビトールアセテート、ブチルカルビトールアセテートなどが特に好ましい。またこれらの溶剤を数種類組み合わせて使用してもよい。
前記硬化剤としては、アミン系硬化剤、ポリアミノアミド系硬化剤、酸及び酸無水物系硬化剤、塩基性活性水素化合物、第3アミノ類、イミダゾール類その他、従来公知の硬化剤の中から、組わせるバインダー樹脂に適したものが用いられる。
さらに、前記シールドペーストを印刷塗布する場合に、印刷作業性向上のため、増粘剤、レベリング剤等の添加物を加えもよい。
更に、接着性を損なわない範囲で、カーボンやシリカ等の無機フィラーを添加してもよい。これらの成分は、例えば、3本ロール、回転撹拌脱泡機などにより混合、分散して均一な状態とし、シールドペーストを作成している。
このように境界位置で重ねて塗布すると、塗布作業時にシールドペーストが塗布されない非シールド区間を確実に無くすことができ、かつ、高屈曲性シールドペーストを塗布したシールド層と高耐熱性シールドペーストを塗布したシールド層とを導通状態で連続させることができる。よって、後述するように、この連続したシールド層の一カ所をグランド回路と接続すると、シールド層全体とグランド回路との間に電位差を発生させず、シールド効果を十分に発揮させることができ、FPCの伝送信頼性を高めることができる。
なお、前記高屈曲性シールド層にも前記開口を設け、該開口に高屈曲性シールドペーストを充填して、グランド回路と高屈曲性シールド層とを電気的に接続してもよいが、高耐熱性シールド層とグランド回路との前記構成の電気的接続部は、高屈曲性シールド層とグランド回路との電気的接続部より多い方が好ましい。
高屈曲性シールドペースト、高耐熱性シールドペーストを塗布する場合は、スクリーン印刷、凹版印刷、平板印刷等の印刷法、またはディスペンサーを用いて塗布し、ドクターナイフで平滑化してもよい。さらには、予め剥離紙を貼着したシート状とし、該シートを貼り付けてもよい。
このように、2種類のシールド層を領域に応じて使い分けることで、FPCで必要な屈曲領域の柔軟性と、補強板の貼り付け位置での膨れ発生防止の両方を充足し、さらに、FPCの全域における電磁波シールド機能をシールド層で十分に発揮させることができる。
図1乃至図3に第1実施形態を示す。
FPC1は、図1に示すように、製造時には直線状の帯状で形成し、使用時には図2に示すように、ケーシングC内に、一端側にU字状の屈曲部Xを形成して2つ折りして収容される。
前記FPC1の長さ方向の両端に接続するコネクタ3および、抵抗またはコンデンサから部品2をリフロー半田付けで実装する面は図2に示すU字状に屈曲して2つ折りした状態で対向する内面側とし、反対側の絶縁層7Aの表面に、後述するように2種類の導電性樹脂ペーストからなる高屈曲性シールドペースト10と高耐熱性シールドペースト11とを塗布してシールド層12を設けている。該シールド層12の表面には絶縁樹脂からなるカバーコート13を設けている。
前記高耐熱性シールドペースト11の屈曲部Xを含む領域は、図3(B)に示すように、前記高屈曲性シールドペースト10を塗布して、高屈曲性シールド層12Aを設けている。
高屈曲性シールドペースト10と高耐熱性シールドペースト11とは同一の導電性粒
子Aを同一濃度で配合しているが、異種の導電性粒子を前記範囲内で濃度を変えて配合してもよい。
一方、高耐熱性シールドペースト11はバインダー樹脂B−2として、リフロー半田付け時の加熱温度で溶融しないエポキシ樹脂またはポリイミド樹脂を用いている。具体的には、該高耐熱性シールドペースト11で形成する高耐熱性シールド層12Bは、樹脂分解温度を240℃以上としている。
一方、FPC1の屈曲部Xには、高屈曲性シールドペースト11を塗布して形成した高屈曲性シールド層12Aを設けているため、FPC1の柔軟に屈曲させることができる。
さらに、FPC1を屈曲させた状態で外周側の全面にシールド層12(12A、12B)を設けているため、電磁波シールド機能を備え、FPC1の伝送信頼性を高めることができる。
平均粒径3μmの銀粒子、エポキシ樹脂、イミダゾール系硬化剤、ブチレンカルビトールアセテートからなる溶剤を混合した高耐熱性シールドペーストを作成した。該シールドペースト中における銀粒子は50体積%とした。
同様に、平均粒径3μmの銀粒子、ウレタン樹脂、イミダゾール系硬化剤、ブチレンカルビトールアセテートからなる溶剤を混合した高屈曲性シールドペーストを作成した。該シールドペースト中における銀粒子は50体積%とした。
前記高耐熱性シールドペーストを、屈曲時に外周側となるFPCの絶縁層の表面にスクリーン印刷で前記領域S2に厚さ15μm塗布した。該領域S2は樹脂補強板が取り付けられる領域で、樹脂補強板の全面および該樹脂補強板の外縁から15mmの範囲(L)まで塗布した。
塗布後に、70℃の恒温槽内に静置して、溶剤を除去して乾燥させてた。
ついで、前記高屈曲性シールドペーストを、先に塗布した高耐熱性シールドペーストと3mmの重なりを持つように、前記領域S1にスクリーン印刷で厚さ15μmで塗布した。
塗布後、70℃の恒温槽内に静置して、溶剤を除去して乾燥させた。
その後、前記高耐熱性シールドペーストの塗布部および高屈曲性シールドペーストの塗布部の全体に、カバーコートをスクリーン印刷で塗布した。該カバーコートはアサヒ化学製の製品名「CR−18C−KT1」を用いた。
前記カバーコートを塗布後、160℃の恒温槽中で乾燥させた。
その後、樹脂補強板の固定側と反対面に部品をリフロー半田付けで実装した。
第2実施形態では、FPC1の導体パターン6のグランド回路8と高耐熱性シールドペースト11を塗布して形成した高耐熱性シールド層12Bとを導通している。
即ち、グランド回路8に面した絶縁層7Aに開口30を設け、開口30の底面にグランド回路8を露出させ、高耐熱性シールドペースト11をスクリーン印刷で塗布する時に、同時に開口30に高耐熱性シールドペースト11を充填した。
開口30に充填した高耐熱性シールドペースト11を介して、グランド回路8と高耐熱性シールド層12Bとは導通し、グランド回路8と高耐熱性シールド層12Bとの電位差を無くし、または、無視できる程度に小さくしている。
よって、FPC1の外周面側に設けるシールド層12(12A、12B)は共にグランド回路8と導通でき、シールド層12の全体をグランド回路8と電位差を無くして、シールド層12の電磁波シールド機能を高めることができる。
第3実施形態では、高屈曲性シールドペースト10を塗布して形成したシールド層12Aも、第2実施形態と同様に、開口40を設けて高屈曲性シールドペースト10を充填し、グランド回路8とシールド層12Aとを導通している。
即ち、第3実施形態では、シールド層12A、12Bを夫々グランド回路8と個別に導通している。
2 部品
3 コネクタ
4 ベースフィルム
5 樹脂補強板
6A、6B 導体パターン
7A、7B 絶縁層
8 グランド回路
10 高屈曲性シールドペースト
11 高耐熱性シールドペースト
12 シールド層
12A 高屈曲性シールド層
12B 高耐熱性シールド層
30、40 開口
S1 高屈曲性シールドペーストの塗布領域
S2 高耐熱性シールドペーストの塗布領域
A 導電性粒子
B−1、B−2 バインダー樹脂
Claims (6)
- 導電性粒子をバインダー樹脂中に分散させたシールド層を絶縁層の表面に設けているフレキシブルプリント配線板であって、
前記シールド層は、前記バインダー樹脂を相違させた高屈曲性シールド層と高耐熱性シールド層とからなり、
前記高屈曲性シールド層は少なくとも屈曲領域に設けられ、前記高耐熱性シールド層は少なくとも補強板が表面に貼り付けられる領域に設けられ、該高耐熱性シールド層は前記補強板の接着面全面に設けられていることを特徴とするフレキシブルプリント配線板。 - 前記高屈曲性シールド層は前記導電性粒子を45体積%〜60体積%で含有し、前記高耐熱性シールド層は前記導電性粒子を55体積%〜70体積%で含有し、かつ、
前記高屈曲性シールド層の前記バインダー樹脂はポリエステル樹脂またはポリウレタン樹脂からなり、前記高耐熱性シールド層の前記バインダー樹脂はエポキシ樹脂またはポリイミド樹脂からなる請求項1に記載のフレキシブルプリント配線板。 - 前記高屈曲性シールド層の弾性率は2GPa以下とし、
前記高耐熱性シールド層の樹脂分解温度は240℃以上である請求項1または請求項2に記載のフレキシブルプリント配線板。 - 前記高耐熱性シールド層は前記補強板の接着面全面から更に該補強板の外縁から少なくとも0.1mmの範囲にも延長して設けられている請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載のフレキシブルプリント配線板。
- 前記高屈曲性シールド層と高耐熱性シールド層とは境界位置で0.1〜4mmの範囲で重なっている請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載のフレキシブルプリント配線板。
- 前記フレキシブルプリント配線板は、グランド回路を有し、少なくとも高耐熱性シールド層の領域でグランド回路と該高耐熱性シールド層に挟まれた前記絶縁層に開口を備え、高耐熱性シールドペーストの塗布時に前記開口に該高耐熱性シールドペーストが充填され、前記グランド回路と前記高耐熱性シールド層とが電気的に接続されている請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載のフレキシブルプリント配線板。
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