JP4845705B2 - プリント配線基板、その製造方法および電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、プリント配線基板、その製造方法およびそれを用いた電子機器に関する。

フレキシブルプリント配線基板は、高い屈曲特性を有するため、電子機器のケース内の可動部分に使用される。以下、フレキシブルプリント配線基板をプリント配線基板と略記する。

近年、電子機器の小型化および薄型化に伴い、その電子機器に搭載されるプリント配線基板の配置スペースも小さくなり、プリント配線基板には非常に高い屈曲特性が要求されている。プリント配線基板の屈曲特性を向上させるためには、プリント配線基板の絶縁体層の厚みを薄くしている（例えば特許文献１参照）。
特開２００１−７４５２号

ところで、スライド式の携帯電話のように移動可能なケース内にプリント配線基板が屈曲状態で配置される場合がある。このような場合、ケースがスライドすることにより、プリント配線基板の絶縁体層がケースの内面に接触する。それにより、プリント配線基板の接触部分に応力がかかる。

特に、上記のようにプリント配線基板の絶縁体層の厚みを薄くすると、プリント配線基板の屈曲時の曲率半径が小さくなるので、プリント配線基板の接触部分にかかる応力が大きくなる。その結果、ケースへのプリント配線基板の接触が繰り返し行われることにより、配線パターンである導体パターンの抵抗値の上昇または断線が生じる場合がある。

本発明の目的は、電子機器内の部分に対して繰り返し接触することによる導体パターンの抵抗値の上昇および断線が防止されたプリント配線基板、その製造方法およびそれを用いた電子機器を提供することである。

（１）第１の発明に係るプリント配線基板は、一方向に沿って屈曲された状態で使用されるプリント配線基板であって、第１の絶縁体層と、第１の絶縁体層上に形成される導体パターンと、導体パターンを覆うように第１の絶縁体層上に形成される第２の絶縁体層とを備え、第１および第２の絶縁体層のうち屈曲時に外側になる絶縁体層の表面に、一方向と直交するように互いに平行に延びる複数のストライプ状の凹凸が形成され、複数のストライプ状の凹凸は、ストライプ状の凹部およびストライプ状の凸部からなり、ストライプ状の凹部における外側になる絶縁層の厚みがストライプ状の凸部における外側になる絶縁層の厚みより小さいものである。

そのプリント配線基板においては、第１および第２の絶縁体層のうち屈曲時に外側になる絶縁体層の表面に、一方向と直交するように互いに平行に延びる複数のストライプ状の凹凸が形成されている。それにより、プリント配線基板が屈曲状態で電子機器内に配置された場合に、外側の絶縁体層の表面と電子機器内の部分との接触面積が小さくなり、接触による応力が低減される。したがって、屈曲時のプリント配線基板の曲率半径が小さい場合でも、電子機器内の部分に対してプリント配線基板が繰り返し接触することによる導体パターンの抵抗値の上昇および断線が防止される。

（２）凹凸の底部から頂部までの高さは０．２μｍ以上３．０μｍ以下であることが好ましい。

この場合、屈曲時に外側になる絶縁体層の最小厚みを十分に確保しつつ外側の絶縁体層と電子機器内の部分との接触面積を十分に小さくすることができる。それにより、外側の絶縁体層により導体パターンを十分に保護しつつ、プリント配線基板が電子機器内の部分に繰り返し接触することによる導体パターンの抵抗値の上昇および断線が確実に防止される。

（３）屈曲時に外側になる絶縁体層の最小の曲率半径が１．０ｍｍ以下であってもよい。

このように屈曲時に外側になる絶縁体層の曲率半径が小さい場合でも、外側の絶縁体層の表面に凹凸が形成されていることにより、電子機器内の部分に対してプリント配線基板が繰り返し接触することによる導体パターンの抵抗値の上昇および断線が防止される。

（４）第１の絶縁体層はベース絶縁体層であり、第２の絶縁体層はカバー絶縁体層であり、屈曲時に外側になる絶縁体層はカバー絶縁体層であってもよい。

この場合、カバー絶縁体層の表面に凹凸が形成されていることにより、プリント配線基板が屈曲状態で電子機器内に配置された場合に、外側のカバー絶縁体層の表面と電子機器内の部分との接触面積が小さくなり、接触による応力が低減される。したがって、屈曲時のプリント配線基板の曲率半径が小さい場合でも、電子機器内の部分に対してプリント配線基板が繰り返し接触することによる導体パターンの抵抗値の上昇および断線が防止される。

（５）第２の発明に係るプリント配線基板の製造方法は、屈曲状態で使用されるプリント配線基板の製造方法であって、第１の絶縁体層上に導体パターンを形成する工程と、導体パターンを覆うように第１の絶縁体層上に第２の絶縁体層を形成する工程と、第１および第２の絶縁体層のうち屈曲時に外側になる絶縁体層の表面に、一方向と直交するように互いに平行に延びる複数のストライプ状の凹凸を形成する工程とを備え、複数のストライプ状の凹凸は、ストライプ状の凹部およびストライプ状の凸部からなり、ストライプ状の凹部における外側になる絶縁層の厚みがストライプ状の凸部における外側になる絶縁層の厚みより小さいものである。

そのプリント配線基板の製造方法によれば、第１および第２の絶縁体層のうち屈曲時に外側になる絶縁体層の表面に、一方向と直交するように互いに平行に延びる複数のストライプ状の凹凸が形成される。それにより、プリント配線基板が屈曲状態で電子機器内に配置された場合に、外側の絶縁体層の表面と電子機器内の部分との接触面積が小さくなる。したがって、屈曲時のプリント配線基板の曲率半径が小さい場合でも、電子機器内の部分に対してプリント配線基板が繰り返し接触することによる導体パターンの抵抗値の上昇および断線が防止される。

（６）第３の発明に係る電子機器は、ケースと、ケース内に屈曲状態で配置されるプリント配線基板とを備え、プリント配線基板は、第１の絶縁体層と、第１の絶縁体層上に形成される導体パターンと、導体パターンを覆うように第１の絶縁体層上に形成される第２の絶縁体層とを含み、第１および第２の絶縁体層のうち屈曲状態で外側になる絶縁体層の表面に、一方向と直交するように互いに平行に延びる複数のストライプ状の凹凸が形成されたものである。

その電子機器においては、ケース内にプリント配線基板が屈曲状態で配置される。このプリント配線基板の第１および第２の絶縁体層のうち屈曲状態で外側の絶縁体層の表面に、一方向と直交するように互いに平行に延びる複数のストライプ状の凹凸が形成される。それにより、外側の絶縁体層の表面とケースの内面との接触面積が小さくなり、接触による応力が低減される。したがって、屈曲状態のプリント配線基板の曲率半径が小さい場合でも、ケースの内面に対してプリント配線基板が繰り返し接触することによる導体パターンの抵抗値の上昇および断線が防止される。

（７）ケースは移動可能に設けられた可動部を有し、プリント配線基板の凹凸が形成された絶縁体層が可動部に接触してもよい。

この場合、ケースの可動部の動きに伴ってプリント配線基板の外側の絶縁体層の表面が可動部に繰り返し接触しつつ屈曲部分が移動する。そのような場合でも、外側の絶縁体層の表面に凹凸が形成されているので、外側の絶縁体層の表面とケースの可動部との接触面積が小さくなり、接触による応力が低減される。したがって、屈曲状態のプリント配線基板の曲率半径が小さい場合でも、ケースの可動部に対してプリント配線基板が繰り返し接触することによる導体パターンの抵抗値の上昇および断線が防止される。

本発明によれば、プリント配線基板が屈曲状態で電子機器内に配置された場合に、外側の絶縁体層の表面と電子機器内の部分との接触面積が小さくなり、接触による応力が低減される。したがって、屈曲時のプリント配線基板の曲率半径が小さい場合でも、電子機器内の部分に対してプリント配線基板が繰り返し接触することによる導体パターンの抵抗値の上昇および断線が防止される。

以下、本発明の一実施の形態に係るフレキシブルプリント配線基板について図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明においては、フレシキブルプリント配線基板をプリント配線基板と略記する。

（１）プリント配線基板の製造方法
図１は本発明の一実施の形態に係るプリント配線基板の製造方法を示す工程断面図である。

まず、図１（ａ）に示すように、ベース絶縁体層１および導体層２の積層構造を有する二層基材１０を用意する。ベース絶縁体層１は、例えばポリイミドフィルムからなり、導体層２は、例えば銅からなる。ベース絶縁体層１の厚みは１０μｍ以上２０μｍ以下であることが好ましく、例えば１２．５μｍである。導体層２の厚みは５μｍ以上２５μｍ以下であることが好ましく、例えば１２μｍである。

次に、図１（ｂ）に示すように、導体層２をエッチングすることにより複数の導体パターン２ａを形成する。各導体パターン２ａの幅は１５μｍ以上２００μｍ以下であり、例えば１００μｍである。導体パターン２ａ間の間隔は１５μｍ以上２００μｍ以下であり、例えば１００μｍである。導体パターン２ａが配線パターンに相当する。

次に、図１（ｃ）に示すように、ベース絶縁体層１上に導体パターン２ａを覆うように接着剤層３を介してカバー絶縁体層４を形成する。接着剤層３としては、例えばエポキシ樹脂系を主成分とした接着剤を用いる。また、カバー絶縁体層４としては、例えばポリイミドフィルムを用いる。接着剤層３の厚みは１０μｍ以上１５μｍ以下であることが好ましく、例えば１２．５μｍである。カバー絶縁体層４の厚みは２μｍ以上３０μｍ以下であることが好ましく、例えば１５μｍである。

その後、図１（ｄ）に示すように、屈曲時に外側となるカバー絶縁体層４の表面に凹凸５を形成する。本実施の形態では、研磨剤を用いてカバー絶縁体層４の表面の全体に凹凸５を形成する。サンドペーパーまたは研磨ロール等を用いてカバー絶縁体層４の表面に凹凸５を形成してもよく、あるいはレーザ光によりカバー絶縁体層４の表面を昇華させることにより凹凸５を形成してもよい。なお、凹凸５をプリント配線基板の屈曲領域におけるカバー絶縁体層４の表面に部分的に形成してもよい。このようにして、プリント配線基板１００が完成する。

（２）凹凸５の確認方法
図２はカバー絶縁体層４の表面に形成された凹凸５の拡大断面図である。

図２において、凹凸５の底部から頂部までの高さｈの確認には、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）を用いる。プリント配線基板１００の断面をＳＥＭで観察することにより凹凸５の高さｈを測定する。

この場合、凹凸５の高さｈが０．２μｍよりも小さいと、後述する電子機器のケースの内面とカバー絶縁体層４との接触面積を十分に小さくすることができない。また、凹凸５の高さｈが３．０μｍよりも大きいと、カバー絶縁体層４の最小の厚みが小さくなるので、カバー絶縁体層４により導体パターン２ａを十分に保護することができない。したがって、凹凸５の高さｈは０．２μｍ以上３．０μｍ以下であることが好ましい。それにより、後述するように、導体パターン２ａの抵抗値の上昇および断線をより確実に防止することができる。

（３）プリント配線基板１００の屈曲方法
図３（ａ）は本実施の形態に係るプリント配線基板１００の屈曲時の状態を示す模式的斜視図で、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ部の拡大斜視図である。図３に示すように、プリント配線基板１００は、カバー絶縁体層４が外側になりかつベース絶縁体層１が内側になるように屈曲される。それにより、屈曲状態のプリント配線基板１００の外側の表面に凹凸５が形成されている。凹凸５は屈曲方向に平行なストライプ状に延びている。

（４）プリント配線基板１００を用いた電子機器
図４は本実施の形態に係るプリント配線基板１００を用いた電子機器の一例を示す断面図である。図４の電子機器５０はスライド式の携帯電話である。

図４（ａ），（ｂ）に示すように、電子機器５０は、上側のケース５１および下側のケース５２を有する。上側のケース５１は下側のケース５２に対してスライド可能に取り付けられている。

上側のケース５１内にはリジッドプリント配線基板５３が配置され、下側のケース５２内にはリジッドプリント配線基板５４が配置されている。上側のケース５１の下面には開口部５５が設けられ、下側のケース５２の上面には開口部５６が設けられている。

本実施の形態に係るプリント配線基板１００は上側のケース５１の内部から上側のケース５１の開口部５５および下側のケース５２の開口部５６を通して下側のケース５２の内部まで延びるように配置されている。プリント配線基板１００の一端部が上側のケース５１内のリジッドプリント配線基板５３に接続され、プリント配線基板１００の他端部が下側のケース５２内のリジッドプリント配線基板５４に接続されている。

図４（ａ）に示すように、上側のケース５１が下側のケース５２上に重なる状態では、プリント配線基板１００が屈曲した状態でプリント配線基板１００の外側の表面が下側のケース５２の上側の内面に接触している。屈曲時のカバー絶縁体層４（図３参照）の最小の曲率半径は例えば１．０ｍｍ以下である。

図４（ｂ）に示すように、上側のケース５１を矢印の方向にスライドした状態では、プリント配線基板１００の外側の表面が下側のケース５２の上側の内面にほとんど接触していない。

電子機器５０の使用時には、上側のケース５１を下側のケース５２に対して繰り返しスライドさせることにより、プリント配線基板１００の外側の表面が下側のケース５２の内面に繰り返し接触するとともに、プリント配線基板１００の屈曲部分が繰り返し移動する。

本実施の形態に係るプリント配線基板１００は、屈曲時に外側となるカバー絶縁体層４の表面に凹凸５が形成されているので、プリント配線基板１００の表面とケースの内面との接触面積が小さくなり、接触による応力が低減される。それにより、プリント配線基板１００の曲率半径が小さい場合でも、ケースの内面に対してプリント配線基板１００が繰り返し接触することによる導体パターン２ａの抵抗値の上昇および断線が防止される。

（５）他の実施の形態
ベース絶縁体層１の材料は、ポリイミドに限らず、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエーテルニトリルフィルム、ポリエーテルスルフォンフィルム等の他の絶縁材料を用いてもよい。

導体層２および導体パターン２ａの材料は、銅に限らず、銅合金、金、アルミニウム等の他の金属材料を用いてもよい。

カバー絶縁体層４の材料は、ポリイミドに限らず、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエーテルニトリルフィルム、ポリエーテルスルフォンフィルム等の他の絶縁材料を用いてもよい。

導体パターン２ａの形成方法は、サブトラクティブ法に限らず、セミアディティブ法を用いてもよい。この場合、二層基材１０を用いずに、ベース絶縁体層１上にめっきにより導体パターン２ａを形成してもよい。

本発明に係るプリント配線基板は、携帯電話に限らず、携帯情報端末、パーソナルコンピュータ等の種々の電子機器に用いることができる。

（６）実施例
（実施例１）
実施例１では、次のように、図１に示した製造方法によりプリント配線基板１００を作製した。

ベース絶縁体層１および導体層２からなる二層基材１０を用意し、導体層２をエッチングすることにより導体パターン２ａを形成した。ベース絶縁体層１は厚み１２．５μｍのポリイミドからなり、導体層２は厚み１２μｍの銅からなる。導体パターン２ａの幅は１００μｍとし、導体パターン２ａ間の間隔も１００μｍとした。

次に、ベース絶縁体層１の表面に導体パターン２ａを覆うようにエポキシ樹脂系を主成分とした厚み１５μｍの接着剤層３を介して厚み１２．５μｍのポリイミドフィルムからなるカバー絶縁体層４を形成した。

その後、カバー絶縁体層４の表面全体に凹凸５が形成されるように、カバー絶縁体層４の表面を＃２０００のサンドペーパーを用いて研磨した。この場合、凹凸５の高さｈは１．０μｍであった。

（実施例２）
実施例２では、カバー絶縁体層４の表面を粒度４０００のアルミナ研磨剤を塗布したロールを用いて研磨した点を除いて、実施例１と同様にしてプリント配線基板を作製した。この場合、凹凸５の高さｈは０．５μｍであった。

（実施例３）
実施例３では、カバー絶縁体層４の表面を＃１５００のサンドペーパーを用いて研磨した点を除いて、実施例１と同様にしてプリント配線基板を作製した。この場合、凹凸５の高さｈは２．５μｍであった。

（比較例）
比較例では、カバー絶縁体層４の表面に凹凸を形成しない点を除いて、実施例１と同様にしてプリント配線基板を作製した。

（評価）
実施例１、実施例２および実施例３のプリント配線基板１００ならびに比較例のプリント配線基板の屈曲試験を図５に示す方法で行った。

図５は屈曲試験の方法を示す模式図である。図５（ａ），（ｂ）に示すように、駆動装置６１により可動部６２が矢印の方向に往復移動可能となっている。駆動装置６１の上方には固定板６３が配置されている。

実施例１のプリント配線基板１００をカバー絶縁体層４が外側になるように屈曲させ、カバー絶縁体層４の表面が固定板６３に接触するように一端部を可動部６２に取り付け、他端部を固定板６３の下面に取り付けた。そして、プリント配線基板１００のカバー絶縁体層４の曲率半径が１ｍｍとなるように可動部６２と固定板６３との間隔を設定した。この状態で、可動部６２を１０回／秒の速度で往復動させることにより、固定板６３の表面に対してプリント配線基板１００の外側の表面を繰り返し接触させながら、プリント配線基板１００の導体パターン２ａの抵抗値を測定した。

実施例２、実施例３および比較例のプリント配線基板についても、同様の方法で屈曲試験を行った。

実施例１のプリント配線基板１００については、２０万回以上の接触を行なっても、導体パターン２ａの抵抗値の上昇は認められなかった。また、導体パターン２ａの断線も認められなかった。

実施例２のプリント配線基板についても、２０万回以上の接触を行なっても、導体パターンの抵抗値の上昇は認められなかった。また、導体パターンの断線も認められなかった。

実施例３のプリント配線基板についても、２０万回以上の接触を行なっても、導体パターンの抵抗値の上昇は認められなかった。また、導体パターンの断線も認められなかった。

比較例のプリント配線基板については、約５万回の接触で導体パターンの抵抗値が急激に上昇し、導体パターンが断線した。

これらの結果から、屈曲時に外側となるカバー絶縁体層の表面に凹凸を形成することにより、プリント配線基板の曲率半径が小さい場合でも、ケースの内面に対してプリント配線基板が繰り返し接触することによる導体パターンの抵抗値の上昇および断線が防止されることがわかった。これは、カバー絶縁体層の表面に形成された凹凸によりプリント配線基板の表面とケースの内面との接触面積が小さくなり、接触による応力が低減されるためであると考えられる。

本発明に係るプリント配線基板は、可動部を有する電子機器等に有効に利用できる。

本発明の一実施の形態に係るプリント配線基板の製造方法を示す工程断面図である。 カバー絶縁体層の表面に形成された凹凸の拡大断面図である。 本実施の形態に係るプリント配線基板の屈曲時の状態を示す模式的斜視図およびＡ部の拡大斜視図である。 本実施の形態に係るプリント配線基板を用いた電子機器の一例を示す断面図である。 屈曲試験の方法を示す模式図である。

符号の説明

１ ベース絶縁体層
２ 導体層
２ａ 導体パターン
３ 接着剤層
４ カバー絶縁体層
５ 凹凸
１００ プリント配線基板
５０ 電子機器
５１，５２ ケース
５３，５４ リジッドプリント配線基板
５５，５６ 開口部
６１ 駆動装置
６２ 可動部
６３ 固定板

Claims (7)

1. 一方向に沿って屈曲された状態で使用されるプリント配線基板であって、
   第１の絶縁体層と、
   前記第１の絶縁体層上に形成される導体パターンと、
   前記導体パターンを覆うように前記第１の絶縁体層上に形成される第２の絶縁体層とを備え、
   前記第１および第２の絶縁体層のうち屈曲時に外側になる絶縁体層の表面に、前記一方向と直交するように互いに平行に延びる複数のストライプ状の凹凸が形成され、
   前記複数のストライプ状の凹凸は、ストライプ状の凹部およびストライプ状の凸部からなり、前記ストライプ状の凹部における前記外側になる絶縁層の厚みが前記ストライプ状の凸部における前記外側になる絶縁層の厚みより小さいことを特徴とするプリント配線基板。
2. 前記凹凸の底部から頂部までの高さは０．２μｍ以上３．０μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載のプリント配線基板。
3. 屈曲時に外側になる絶縁体層の最小の曲率半径が１．０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１または２記載のプリント配線基板。
4. 前記第１の絶縁体層はベース絶縁体層であり、前記第２の絶縁体層はカバー絶縁体層であり、屈曲時に外側になる前記絶縁体層はカバー絶縁体層であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のプリント配線基板。
5. 屈曲状態で使用されるプリント配線基板の製造方法であって、
   第１の絶縁体層上に導体パターンを形成する工程と、
   前記導体パターンを覆うように前記第１の絶縁体層上に第２の絶縁体層を形成する工程と、
   前記第１および第２の絶縁体層のうち屈曲時に外側になる絶縁体層の表面に、前記一方向と直交するように互いに平行に延びる複数のストライプ状の凹凸を形成する工程とを備え、
   前記複数のストライプ状の凹凸は、ストライプ状の凹部およびストライプ状の凸部からなり、前記ストライプ状の凹部における前記外側になる絶縁層の厚みが前記ストライプ状の凸部における前記外側になる絶縁層の厚みより小さいことを特徴とするプリント配線基板の製造方法。
6. ケースと、
   前記ケース内に屈曲状態で配置されるプリント配線基板とを備え、
   前記プリント配線基板は、
   第１の絶縁体層と、
   前記第１の絶縁体層上に形成される導体パターンと、
   前記導体パターンを覆うように前記第１の絶縁体層上に形成される第２の絶縁体層とを含み、
   前記第１および第２の絶縁体層のうち屈曲状態で外側になる絶縁体層の表面に、前記一方向と直交するように互いに平行に延びる複数のストライプ状の凹凸が形成されたことを特徴とする電子機器。
7. 前記ケースは移動可能に設けられた可動部を有し、
   前記プリント配線基板の前記凹凸が形成された絶縁体層が前記可動部に接触することを特徴とする請求項６記載の電子機器。

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