JP5168586B2 - フレキシブルプリント配線板、および電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、フレキシブルプリント配線板、および電子機器に関し、より具体的には、携帯端末等の電子機器に組み込まれて、曲げ変形を受けるフレキシブルプリント配線板、および電子機器に関するものである。

携帯端末に組み込まれ、入力キー側筐体の電子回路と表示部側筐体の回路とを導電接続するために用いられる多層フレキシブルプリント配線板は、絶えず曲げ変形を受ける。従来の多層フレキシブルプリント配線板は、曲げ部も含めて各配線導体層と絶縁層とを接着剤で一様に接合した多層一体化構造をとっていたため、耐曲げ変形性が低く、条件によっては数回の曲げ変形によって、配線導体にクラックが入って断線する場合があった。このため、曲げ変形部の配線層に接着しない非接合部を設け、曲げ部以外の部分は接着して積層する多層フレキシブルプリント配線板の構造の提案がなされた（特許文献１）。これによって、耐繰り返し曲げ変形性を向上することができる。

特開平７−３１２４６９７号公報

しかしながら、入力キー側筐体と表示部側筐体とをスライドさせるスライド方式の携帯端末の場合、両方にまたがる多層フレキシブルプリント配線板は、その間の部分で、局所的に小さい曲率半径で曲げられる大ひずみ曲げ変形を繰り返し受ける。携帯端末は薄型化が推進されており、上記筐体間の隙間はモデル変更のたびに小さくなる傾向にあり、曲げ半径も非常に小さくなる。このため、特許文献１に開示の、曲げ変形部に単に非接合部を設ける方式では、曲げの外側の配線層の大きなひずみが生じ、断線するおそれが高い。
本発明は、よりシビアな大ひずみの繰り返し曲げ変形に対して、長期間使用しても断線のおそれがない、優れた耐久性を持つフレキシブルプリント配線板、および電子機器を提供することを目的とする。

本発明のフレキシブルプリント配線板は、両端に位置する実装部と、該実装部間を配線する２つの重なった配線部と、を備える。このフレキシブルプリント配線板では、２つの配線部は長さが異なり、その長さが異なる２つの配線部は、長さの順に重ねられて両端で揃えられており、長さが長い配線部が、より短い配線部から遠ざかる側に湾曲していて、重ねられて両端で揃えられた形態は、２つの配線部とその実装部とが、一枚のシートに一体に形成されたフレキシブルプリント配線板一枚体の形態から、折り畳まれて形成されている。該フレキシブルプリント配線板一枚体の形態において、２つの配線部は、角度をなして放射状に延在しており、２つの配線部を両端で揃えるように折り畳んだとき長方形から突き出る部分をなす余剰部を有し、その余剰部は折り目を含んで、前記放射状に延在する２つの配線部の実装部にはさまれていて、２つの配線部と余剰部とは、放射状の抜き空間を囲んでいることを特徴とする。

たとえば電子機器の２つの筐体がスライドする場合、これら筐体内の配線基板間を導電接続するフレキシブルプリント配線板は、大ひずみの局所的な曲げ変形を繰り返し受ける。上記のように、湾曲して外側ほど長い配線部とすることで、繰り返し曲げ変形を受けても、外側層（外層）〜内側層（内層）のどこにも大きなひずみが発生する部分がなくなる。すなわち外側層と内側層の長さが等しい場合、曲げの外側では長い周長となることを強制され、ひずむことで周長を長くしようとする。小さい曲げ半径の曲げの場合ほど、同じ厚み（内側層、外側層の厚み）の場合、外側で大きなひずみが生じる。しかし、本発明のように、曲げ変形に前もって対処して、外側ほど長い配線部とすることで、外側の層において、曲げ変形の中立位置の層（多層中心の層）とほとんど同じ、小さいひずみが発生する。また、上記の曲げ変形で内層と外層とが干渉し合わないようになる。このため、フレキシブルプリント配線板は、小さい半径のシビアな曲げ変形を繰り返しても、断線しにくくなり、高い繰り返し耐久性を得ることができる。なお、より短い配線部から遠ざかる側に湾曲するとは、短い配線部から遠ざかる向きに凸に湾曲することをいう。また、実装部は、実装において相手の実装基板に接続される端子部が位置する領域をさし、多層であっても、端子部が位置する領域に平面的に見て重複する領域はすべて実装部であり、各層の配線部間の配線を含んでもよいことは言うまでもない。

複数の配線部とその実装部とが、一枚のシートに一体に形成されたフレキシブルプリント配線板一枚体の形態から、折り畳まれて形成される。これによって、層を個別化して多層にする場合に要する接着剤、層間配線の接続等が不要になり、部材コストおよび製造工数を低減することがでる。折り曲げは、接着よりも容易であり、製造コストについて大きな低減が可能である。

２つの配線部のうち、長いほうの配線部、または短いほうの配線部の、両端の実装部共に、または片方の端の実装部に、端子部を有している構成をとることができる。これによって、多層の各実装部間に、異方性導電シートを介在させて層間の配線接続をする必要がなく、非常に優れた経済性を得ることができる。表層（露出面、すなわち最外層および最内層）に設けられる端子部は、最外層および最内層のフレキシブルプリント配線層の、一方の層にのみ配置されるか、または両方の層に１つずつ振り分けて配置される。どちらになるかは、電子機器の筐体内の配線基板の実装部の位置に応じて決まる。なお、このフレキシブルプリント配線板は、２層で形成される。間の残りのフレキシブルプリント配線層はなく、最外層のフレキシブルプリント配線層と、最内層のフレキシブルプリント配線層とで構成される。

フレキシブルプリント配線板一枚体の折り畳み前の状態において、すなわち該フレキシブルプリント配線板一枚体の形態において、２つの配線部は、角度をなして放射状に延在しており、２つの配線部を両端で揃えるように折り畳んだとき長方形から突き出る部分をなす余剰部を有し、余剰部は折り目を含んで、放射状に延在する２つの配線部の実装部にはさまれていて、２つの配線部と余剰部とは、放射状の抜き空間を囲んでいる。
これによって、折り畳み回数を少なく、かつ折り畳み線を短くして、たとえば２箇所の短い折り畳み線により、ほぼ長方形とみなせる多層のフレキシブルプリント配線板を作り上げることができる。この結果、折り畳み工数を短縮することができる。
また、余剰部には２つの配線部の実装部を接続するように配線が通っており、該余剰部を通る配線は折り目と交差するようにできる。

折り畳みでの折り目の端に切れ込みを設けることができる。これによって、上記の折り畳みを容易にすることができる。切れ込みは、両端でもよいし、一方の端でもよい。

実装部および／または配線部に、折り畳みにおいて重複する位置を決めるための位置決め孔を設けることができる。これによって、折り畳み作業を正確に行うことが容易となる。

実装部を両面板で形成し、配線部を片面板で形成することができる。すべて片面板で形成してもよいが、上記の構成により、実装部の剛性を高め、高強度の実装部分を形成することができる。また実装方法についても、選択肢が増え、多くの実装方法のうちから、より適切な方法を選ぶことができる。

配線部の長いほうが外側になるようにＵ字状に曲げて摺動させて使用されることができる。これによって、使用の際に繰り返し摺動させても、腰折れした屈曲状態になることを避けることができ、耐久性を向上させることができる。

重なる複数の配線部の間に空隙があいている構造をとることができる。これによって、上記の腰折れを確実に防止することが容易になる。

本発明の電子機器は、上記のいずれかのフレキシブルプリント配線板が組み込まれたことを特徴とする。これによって、長期間使用しても不具合を生じない、高い耐久性の電子機器とすることができる。

本発明のフレキシブルプリント配線板によれば、よりシビアな大ひずみの繰り返し曲げ変形に対して、長期間使用しても断線のおそれがない、優れた耐久性を持つことができる。

本発明の実施の形態１における携帯端末（電子機器）を示す斜視図である。 図１の携帯端末の縦断面図である。 本実施の形態におけるＦＰＣの斜視図である。 図３のＦＰＣを作製するまえの状態のＦＰＣ一枚体を示す平面図である。 ＦＰＣ一枚体を折り曲げて接着した状態を示す図である。 図５の状態から余剰部を折り畳んで接着した状態を示す図である。 図６のＦＰＣの模式的断面図である。 図７のＦＰＣの使用状態を示す図であり、（ａ）は曲げ変形した一つの状態を示す、（ｂ）はスライドさせた状態を示す。 実施の形態１の変形例を示す図である。 参考例として挙げる実施の形態２におけるＦＰＣを示す斜視図である。 図１０のＦＰＣの個別ＦＰＣサブ層を示す図であり、（ａ）は内層側ＦＰＣサブ層を、（ｂ）は外層側ＦＰＣサブ層を示す。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る携帯端末（電子機器）５０を示す斜視図である。携帯端末５０は、入力部５４と、表示装置５６を有する表示部５３とがスライド部５８によってスライドする。スライド部５８は、表示部筐体に設ける外枠５８ａと入力部筐体に設ける内枠５８ｂとで形成される。

図２は、図１に示す携帯端末５０の縦断面図である。この携帯電話５０には、入力部５４に位置する入力部筐体４１と、表示部５３に位置する表示部筐体３１とが設けられ、両者はスライド部５８によって連結されている。入力部筐体４１は、互いに連結された第１筐体４１ａと第２筐体４１ｂとを有しており、第１筐体４１ａの表示部側に貫通部４１ｈが設けられている。同様に、表示部筐体３１は、互いに連結された第１筐体３１ａと第２筐体３１ｂとを有しており、第２筐体３１ｂの入力部側に貫通部３１ｈが設けられている。
入力部筐体４１には、携帯電話の入力キー基板４５が収納され、また表示部筐体３１には、表示部基板３５が収納されている。入力キー基板４５において入力された情報は、フレキシブルプリント配線板（以下、ＦＰＣと記す）１０を経て、表示部基板３５に届けられる。ＦＰＣ１０は、上記の貫通部３１ｈ，４１ｈを通って、入力キー基板４５と表示部基板３５とを配線接続する。ＦＰＣ１０は、内層をなす配線部３と、配線部３より長く、外層をなす配線部５とを有し、当該層の面に交差する方向に湾曲している。配線部３，５の両端には、実装部１１，１２が形成されている。実装部１１，１２の実装面には端子部が設けられ、表示部および入力部の基板３５，４５の端子部と電気的接続がなされている。内層の配線部３と外層の配線部５とは相互に離れており、図２に示すように離れているが、使用中、曲げ変形が加わり曲がった状態で必ずしも離れている必要はない。表示部の第２筐体３１ｂと入力部の第１筐体４１ａとの間のギャップｇは、携帯端末５０に対する薄肉化の要求から、非常に小さくなる傾向にある。このため、表示部筐体３１と入力部筐体４１とがスライドするとき、従来の外層および内層が樹脂層を介して一体化したＦＰＣでは、局所的に小さい半径の曲げ変形のために大きな応力が発生して、ＦＰＣの破壊等の不具合を生じる場合があった。しかし、図２に示すように、本実施の形態におけるＦＰＣ１０では、湾曲する外層配線部５と内層配線部３とは離れているので、一方の変形が他方に影響を及ぼすことはない。このため、薄い配線部が独立に変形するので、大きな応力発生には至らない・

図３は、ＦＰＣ１０の一例を示す斜視図である。ＦＰＣ１０は層の面に交差する方向に湾曲しており、外層配線部５と内層配線部３とは、空隙Ｓを挟んで離れている。以後の説明で、配線部およびその実装部から形成される各層を、ＦＰＣサブ層と呼ぶ場合がある。このＦＰＣ１０は一枚のシートから折り畳んで、実装部１１，１２は接着されており、また、ここに図示しないが、実装部１２には、折り畳んで余分になった部分は実装に差し支えない面側に折り曲げて接着してある。また、実装部１１の裏面１１ｂおよび実装部１２の裏面１２ｂには、端子部Ｔが設けられている。

図４は、折り畳む前のＦＰＣ一枚体９の平面図である。ＦＰＣ一枚体９は、配線部３，５および実装部１１，１２ともに、しなやかに弾性変形する片面板の配線部を持つＦＰＣサブ層を用いるのがよい。内層配線部３および外層配線部５は、放射状の抜き空間Ｈをはさんで、角度をなして放射状に延在する。外層配線部５の長さが、内層配線部３の長さよりも少し長いことが重要である。４つの実装部１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂの配線部の長さ方向の長さは揃っている。実装部１１の裏面１１ｂ、および実装部１２の裏面１２ｂは、ともに折り畳み接着後には露出面（最外層または最内層）になるが、これら裏面１１ｂ，１２ｂには端子部Ｔが設けられている。すなわち内層側の裏面が実装面となる。内層配線部３およびその両端の実装部１１ｂ，１２ｂが、一つのＦＰＣサブ層を形成し、同様に、外層配線部５およびその両端の実装部１１ａ，１２ａが、一つのＦＰＣサブ層を形成する。本実施の形態では、内層配線部３の両端に位置する実装部１１ｂ，１２ｂに端子部Ｔが設けられる。端子部Ｔの複数の端子には、内層配線部３からの配線が接続されるもの、および外層配線部５からの配線が接続されるものがある。外層配線部５から端子部Ｔの端子への配線２１は、折り目２５，２７と交差している。

図４のＦＰＣ一枚体９から、図３のＦＰＣ１０を作製するときの折り畳み方について説明する。ここで、折り目２５を付ける前に切れ込み２５ｋを折り目２５，２７の両端または一方に設けておくと、折り目２５をつけるとき、または折り畳むとき、正確に折ることができる。また、ＦＰＣ一枚体９の各折り目２５を折って、実装部１１ａ，１１ｂを背中合わせし、実装部１２ａ、１２ｂを背中合わせするとき、位置決め孔ｈ_１〜ｈ_８を設けておき、たとえば位置決め孔ｈ_１とｈ_４とを合わせることで精度を向上することができる。
なお、折り畳んでＦＰＣ１０を形成するときは、実装部１２における折り目２５を山の稜線になるように折る。折り目２５を付けて折った状態で余剰になる余剰部Ｆにおいて、中央の折り目２５と、各実装部との境界の２つの折り目２７との距離はほぼ同じである。

まず、実装部１１において、折り目２５をつけて折って、面１１ａと面１１ｂとを背中合わせし、実装部１２において、折り目２５をつけて折って、面１２ａと面１２ｂとを背中合わせすると、図５に示すように、実装部１１ａと１１ｂ、１２ａと１２ｂは、合致して揃う。配線部については、外層配線部５が内層配線部３よりも外側へと湾曲する。図５では、外層配線部５が紙面から浮き上がるように湾曲している。図５において、余剰部Ｆは、長方形から大きく突き出している。余剰部Ｆには、外層配線部５から端子部Ｔに向かう配線２１があるので、切り取ることはできない。このため、図６に示すように、折り目２７に沿って、実装の障害にならない外層側に折り曲げ、外層に接着剤で接着する。

図７は、上記の折り畳み方で作製した、本実施の形態におけるＦＰＣの模式的断面図である。フリーな状態で、内層配線部３と外層配線部５とは離れており、外層内線部５は外側に湾曲している。これを、内層配線部３を内側にして曲げると、図８（ａ）に示すように、外層配線部５が長いために、従来の樹脂で一体に固められた多層ＦＰＣにおける外層での引張応力増大を防止することができる。また、このような状態で表示部筐体と入力部筐体とをスライドするとき、図８（ｂ）に示すように、内層配線部３と外層配線部５とは、相互に影響することなく変形するので、従来のように内層配線部と外層配線部とが干渉して大きな応力を発生することがない。この結果、長期間、不具合を生じずに、安定して使用することができる。

（実施の形態１の変形例）
図９は、本発明の実施の形態１の変形例を示す図である。実施の形態１では、内層側の実装部１１ｂ，１２ｂの露出面に端子部Ｔが設けられていた。しかし、表示部基板３５や入力部基板４５の実装部の位置によっては、外層側の実装部１２ａ，１１ａの露出面に端子部Ｔを設けるほうが好ましい場合もある。図９に示す表示部基板３５や入力部基板４５の実装部の位置は、その例を示す。また、一方の端子部を内層側の実装部の露出面に、他方の端子部を外層側の実装部の露出面に設けたほうが、電子機器の設計上、好都合の場合もある。
こともある。

（実施の形態２（参考例）−個別ＦＰＣサブ層の積層体−）
図１０は、参考例としてあげる実施の形態２におけるＦＰＣを示す断面図である。また図１１は、２つのＦＰＣサブ層を示す図であり、（ａ）は配線部長さが短いＦＰＣサブ層７３を、（ｂ）は配線部長さが長いＦＰＣサブ層７５を示す。本実施の形態では、配線部７３ｃ，７５ｃの長さが異なる２つのＦＰＣサブ層７３，７５を積層した点に特徴を有する。積層は、２つのＦＰＣサブ層７３，７５の実装部を重ねて行う。実装部７３ａ，７５ａは揃っており、また実装部７３ｂ，７５ｂは揃っていて、積層して、全体の実装部８１，８２を形成する。長さが長いほうの配線部７５ｃは、上記の積層によって、外側に湾曲して空隙Ｓをあける。
実装部７５ａ，７３ａは配線が連続していない。相互に対面する両方の実装部に設けられた端子同士を導電接続するために、異方性導電フィルム８５を介在させて、圧力Ｐを加える。実装部７５ｂ，７３ｂについても同様にして、配線を連続させるのがよい。
図１０に示すように、配線部７５ｃ，７３ｃは、片面板とし、実装部７３ａ，７３ｂ，７５ａ，７５ｂは両面板としている。実装部については、剛性が高く、硬いものでも問題ないので、両面板であってもよい。片面板は、絶縁層である樹脂基板の片面に銅層を形成し、その銅層をエッチング等によりパターニングして配線層を形成する。この銅の配線層の上に、接着剤層を介在させてカバー絶縁層を形成する。また両面板は、樹脂基板の両面に銅層を形成して、両側に接着剤層を介在させてカバー絶縁層を形成する。両面基板では、両面に銅層が設けられるため、剛性が高くなり、上記のスライドにともなう曲がり部の移動を行うのに力を必要とする。このため、配線部には、片面板を用いるのがよい。実装部７３ａ，７３ｂ，７５ａ，７５ｂを両面板とし、配線部７３ｃ，７５ｃを片面板にするためには、両面板を用いて、配線部７３ｃ，７５ｃの部分のみ片面の銅層をエッチングによって除くのがよい。
本実施の形態によれば、ＦＰＣの曲げ耐久性については、実施の形態１と同様の作用を得ることができる。しかし、異方性導電フィルム８５に使用や、圧力負荷の機構などを要する。

上記において、本発明の実施の形態および実施例について説明を行ったが、上記に開示された本発明の実施の形態および実施例は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発明の実施の形態に限定されない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。

本発明により、半径が小さい曲げに対して高い繰り返し耐久性を有する、多層のＦＰＣを得ることができる。さらに多層構造に応じたＦＰＣ一枚体を用いて折り畳み接着することによって、部品点数を減らし、かつ製造工程の省力化を推進することができる。

３ 内層配線部、３ａ，３ｂ 内層配線部の面、５ 外層配線部、５ａ，５ｂ 外層配線部の面、１０ ＦＰＣ、１１，１２ 実装部、１１ａ，１２ａ 実装部表面、１１ｂ，１２ｂ 実装部裏面、１４ 接着剤層、２１ 配線、２５ 折り目、２５ｋ 切れ込み、２７ 折り目、３１ 表示部筐体、３１ａ 第１筐体、３１ｂ
第２筐体、３１ｈ 貫通部、３５ 表示部基板、４１ 入力部筐体、４１ａ 第１筐体、４１ｂ 第２筐体、４１ｈ 貫通部、４５ 入力キー基板、５０ 携帯端末（電子機器）、５３ 表示部、５４ 入力部、５６ 表示画面、５８ スライド部、５８ａ 外枠、５８ｂ 内枠、７３ 内層側ＦＰＣサブ層、７３ａ，７３ｂ 実装部、７５ 外層側ＦＰＣサブ層、７５ａ，７５ｂ 実装部、８１，８２ 実装部、Ｆ 余剰部、ｇ 筐体間ギャップ、ｈ_１〜ｈ_８ 位置決め孔、Ｈ 抜き空間、Ｓ 空隙、Ｔ 端子部。

Claims (8)

1. 両端に位置する実装部と、該実装部間を配線する２つの重なった配線部と、を備えるフレキシブルプリント配線板であって、
   前記２つの配線部は長さが異なり、その長さが異なる２つの配線部は、長さの順に重ねられて前記両端で揃えられており、
   前記長さが長い配線部が、より短い配線部から遠ざかる側に湾曲していて、
   前記重ねられて両端で揃えられた形態は、前記２つの配線部とその実装部とが、一枚のシートに一体に形成されたフレキシブルプリント配線板一枚体の形態から、折り目に沿って折り畳まれて形成されていて、
   該フレキシブルプリント配線板一枚体の形態において、
   前記２つの配線部は、角度をなして放射状に延在しており、
   前記２つの配線部を両端で揃えるように折り畳んだとき長方形から突き出る部分をなす余剰部を有し、
   該余剰部は前記折り目を含んで、前記放射状に延在する２つの配線部の実装部にはさまれていて、
   前記２つの配線部と前記余剰部とは、放射状の抜き空間を囲んでいることを特徴とする、フレキシブルプリント配線板。
2. 前記余剰部には前記２つの配線部の実装部を接続するように配線が通っており、
   該余剰部を通る配線は前記折り目と交差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。
3. 前記折り畳みでの折り目の端に切れ込みが設けられていることを特徴とする、請求項１または２に記載のフレキシブルプリント配線板。
4. 前記実装部および／または配線部に、折り畳みにおいて重複する位置を決めるための位置決め孔が設けられていることを特徴とする、請求項１または２に記載のフレキシブルプリント配線板。
5. 前記実装部は両面板で形成され、前記配線部は片面板で形成されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のフレキシブルプリント配線板。
6. 前記配線部の長いほうが外側になるようにＵ字状に曲げて摺動させて使用されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載のフレキシブルプリント配線板。
7. 前記重なる２つの配線部の間に空隙があいていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載のフレキシブルプリント配線板。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載のフレキシブルプリント配線板が組み込まれたことを特徴とする、電子機器。

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