JP2007281132A - プリント配線板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】リジッド基板同士をフレキシブル基板を介して接続する場合において、リジッド基板が個片ではなくシート状になっている場合の接続方法を提供する。
【解決手段】連結枠体１ａに２枚のリジッド基板２，３が間隔Ｄを置いてそれぞれ固定され、この各リジッド基板２，３には複数の接続用端子部５ａ，６ａがそれぞれ設けられ、２枚のリジッド基板２，３の各接続用端子部５ａ，６ａとフレキシブル基板４の両側の各接続用端子部とをそれぞれ接合した構造であって、フレキシブル基板４の中間部に基板面方向にＵ字状に湾曲する屈曲形状部１２を形成した。
【選択図】 図１

Description

本発明は、プリント配線板同士を接続する技術に関するものであり、特にリジッド基板同士をフレキシブル基板を介して接続する場合において、リジッド基板が個片ではなくシート状になっている場合の接続方法を改善するものである。

パーソナルコンピュータ等の情報機器、折り畳み式の携帯電話或いは携帯用情報機器、ＤＶＤプレーヤ等の精密機器に用いられるプリント配線板としてリジッド基板同士をフレキシブル基板で接続した構造のプリント配線板が用いられている。このような構造のプリント配線板は、２枚のリジッド基板同士を連結するフレキシブル基板が自由に折り曲げできるようになっている（例えば、特許文献１参照。）。

このようなリジッド基板とフレキシブル基板とでなるプリント配線板の製造においては、リジッド基板とフレキシブル基板との間は、それぞれの基板を個片として独立した形状にしてから接続を行う個片接続と、複数のリジッド基板部分が１枚のシートで連結されたシート状態においてそのリジッド基板部分同士をフレキシブルプリント基板によって接続するシート接続の２通りが考えられる。

個片接続の場合はそれぞれの基板が独立しているため、接続の際に接続導体を正しく重ね合わせるための調心作業に制約はなく、最適な調心を行うために基板を自由に位置合わせして接続することができる反面、接続後の基板は、例えば、リジッド基板−フレキシブル基板−リジッド基板が連結された状態となりフレキシブルプリント基板の形状が変形可能なため、一方のリジッド基板と他方のリジッド基板の位置関係が決まらず、その後に部品実装を行う場合、部品の実装位置を規定しにくく、実装作業が困難になるという問題がある。これを解決するためには、リジッド基板の位置を決めるキャリアボードを別途作り、これに装着して実装を行うことが考えられる。しかし、基板のデザイン毎にキャリアボート゛を設計する必要があり、実装前にキャリアボードに装着する工程が加わるため、実装コスト的に不利である。

一方、シート接続の場合、予めリジッド基板がシート状になっているため、複数のリジッド基板の相対位置が決まっており、部品実装における位置決めは容易である。このことは、通常フレキシブルプリント基板部分を持たないリジッド基板の実装においてもシート状で実装が行われていることを考えれば容易に理解できる。複数のリジッド基板部分が１枚のシート上に配置されたシート状基板でのリジッドフレックス構造は、以下に説明するような基板接続方法で接続される。

すなわち、図８に示すように、２枚のリジッド基板１０１，１０２がリジッド基板シート１００から分離されずに連結片部１００ｂを介して連結枠体１００ａに連結されている状態のときに、２枚のリジッド基板１０１，１０２をフレキシブル基板１０３で接続する。リジッド基板シート１００は、方形枠状の連結部材である連結枠体１００ａと、この連結枠体１００ａ内に配置され、連結片部１００ｂを介して連結された少なくとも一対のリジッド基板１０１，１０２とから構成されている。各リジッド基板１０１，１０２は、その互いに対向する端縁部に複数本の接続用端子部１０１ａ，１０２ａがそれぞれ露出するように形成されている。フレキシブル基板１０３は、その両端部に複数の接続用端子部（図示せず）がそれぞれ形成されている。

そして、リジッド基板シート１００に対して、２枚のリジッド基板１０１，１０２を連結する位置にフレキシブル基板１０３を位置合わせして配置する。具体的には、フレキシブル基板１０３の両端部の各接続用端子部と各リジッド基板１０１，１０２の各接続用端子部１０１ａ，１０２ａとを互いに位置合わせし、双方の対応する接続用端子部同士を半田付け等によって接合する。この基板接続工程後に、２枚のリジッド基板１０１，１０２を連結枠体１００ａより切り離してリジッドフレックス構造のプリント配線板とする。

リジッド基板シート１００の状態では、連結枠体１００ａを介して２枚のリジッド基板１０１，１０２の相対的な位置関係が設定されている。また、２枚のリジッド基板１０１，１０２における接続用端子部１０１ａの群と接続用端子部１０２ａの群の位置も設定されている。さらに、これらリジッド基板１０１，１０２の間隔Ｄも所定寸法に設定されている。このように２枚のリジッド基板１０１，１０２の相対的な位置関係が一定であれば、フレキシブル基板１０３の位置合わせおよび接続を容易に行うことができる。すなわち、２枚のリジッド基板１０１，１０２が１枚のリジッド基板シート１００の一部である場合、フレキシブル基板１０３の一方の接続用端子部と一方のリジッド基板１０１の接続用端子部１０１ａとの位置合わせを行って接続した後、フレキシブル基板１０３の他方の接続用端子部と他方のリジッド基板１０２の接続用端子部１０２ａとの位置合わせを行って接続している。
特開２００５−２１７０３０号公報

しかしながら、上述のように、２枚のリジッド基板１０１，１０２が１枚のリジッド基板シート１００に一体的に設けられているため、これらリジッド基板１０１，１０２間の間隔Ｄが短いと、図８に示すように、フレキシブル基板１０３のｘ方向（幅方向）への変形が困難である。このため、２枚のリジッド基板１０１，１０２の接続用端子部１０１ａ，１０２ａの少なくとも一方に位置ずれがあると、一方のリジッド基板１０１の接続用端子部１０１ａとフレキシブル基板１０３の一端側の接続用端子部同士を位置合わせして接続した後、他方のリジッド基板１０２の接続用端子部１０２ａとフレキシブル基板１０３の他端側の接続用端子部同士とを共に位置合わせしようとしてもフレキシブル基板１０３が変形できないため、位置合わせを行うことができず他端側の接続用端子部同士を適正な位置に接続することができないという問題があった。

また、２枚のリジッド基板１０１，１０２の間隔Ｄが所定寸法より大きいと、リジッド基板１０１，１０２の接続用端子部１０１ａ，１０２ａに対しフレキシブル基板１０３の接続用端子部を十分な重ね合わせ長を持って位置合わせすることができない。従って、双方の対応する接続用端子部間の適正な接合状態が得られないという問題がある。

そこで、本発明の目的は、２枚のリジッド基板間の相対的な位置関係に位置ずれが発生している場合でもリジッド基板とフレキシブル基板の接続用端子部間を適正な接合状態で接合できるプリント配線板およびその製造方法を提供することにある。

本発明の第１の特徴に係る発明は、プリント配線板であって、相対的に位置が固定された複数のリジッド基板と、前記リジッド基板同士を電気的に接続する、中間部に屈曲形状部が形成されたフレキシブル基板と、を備えることを要旨とする。複数のリジッド基板は、一枚の基板シートに一体的に形成されている形態のものを適用できる。また、屈曲形状部としては、平面形状がＵ字状やクランク状やＬ字状に形成されている部分とすることができる。そして、フレキシブル基板は、リジッド基板間で撓んだ状態で両リジッド基板に接続されている。

本発明の第２の特徴に係る発明は、プリント配線板の製造方法であって、それぞれ接続用端子部が露出した被接続部が設けられた複数のリジッド基板が間隔を隔てて配置された一枚の基板シートを用意する工程と、一対の接続部が設けられ、これら接続部同士の間の中間部に屈曲形状部が形成されたフレキシブル基板を用意する工程と、隣り合う一対の前記リジッド基板のうちの一方の前記リジッド基板の被接続部と、前記フレキシブル基板の一方の前記接続部とを位置合わせして接合させた後、前記フレキシブル基板を撓ませた状態で、他方の前記リジッド基板の被接続部と、前記フレキシブル基板の他方の前記接続部と位置合わせして接合させる工程と、を備えることを要旨とする。

本発明によれば、リジッド基板同士の位置が相対的に固定された状態において、フレキシブル基板が屈曲形状部を有するため、複数のリジッド基板の各接続用端子部の中心線に位置ずれがあったり、複数のリジッド基板の間隔が所定寸法より長いときに、フレキシブル基板の屈曲形状部を撓み変形させたり屈曲形状部を広げることによってフレキシブル基板の両端部の各接続用端子部を２枚のリジッド基板の各接続用端子部に共に適正に位置合わせできる。複数のリジッド基板間の相対的な位置関係に位置ずれが発生している場合にもリジッド基板とフレキシブル基板の互いに対応する接続用端子部間を適正な接合状態で接合できる。特に、フレキシブル基板で接続するフレキシブル基板同士の配置距離を短く設定することにより、相対的に位置が固定されたリジッド基板同士を保持する例えばリジッド基板シートをコンパクトにでき無駄を抑えることができる。

以下、本発明の実施の形態に係るプリント配線板およびその製造方法の詳細を図面に基づいて説明する。

（プリント配線板の構成）
図１〜図５は本発明の実施の形態に係るプリント配線板およびその製造方法を示している。図１はプリント配線板の製造方法における基板接続工程を示す斜視図、図２はプリント配線板の平面図、図３はリジッド基板シートにおける一対のリジッド基板の接続用端子部の中心線が位置ずれしている場合を示す平面図、図４はフレキシブル基板の平面図、図５はリジッド基板がリジッド基板シートから切り離された状態を示すプリント配線板の完成品の平面図である。

図１および図２に示すように、本実施の形態に係るプリント配線板２０は、リジッド基板シート１に一体的に形成された一対のリジッド基板２，３と、撓ませた状態でこれらリジッド基板シート２，３に接合されたフレキシブル基板４と、で大略構成されている。

リジッド基板シート１は、例えばガラスエポキシ樹脂などのプリプレグでなる絶縁基板を、例えばプレス打ち抜き等の手法によって形成されている。具体的には、リジッド基板シート１は、例えば枠状の連結枠体１ａと、この連結枠体１ａ内に配置され、連結枠体１ａに連結片部１ｂを介して固定された２枚のリジッド基板２，３とから構成されている。

リジッド基板２，３は、上記した絶縁基板と、この絶縁基板の一方の面にパターン形成された複数の配線パターン５，６と、これら配線パターン５，６が形成された絶縁基板の一方の面を覆う、レジスト層７と、を備えて大略構成されている。なお、図１および図３においては、説明の便宜上、配線パターン５，６を部分的に露出させて示す。

そして、２枚のリジッド基板２，３は、所定の間隔Ｄを置いて配置されている。なお、この間隔Ｄは、実際にフレキシブル基板４で連結されたときの最長間隔よりも短く設定している。

配線パターン５，６は、絶縁基板の上に貼り付けた銅箔を、例えばサブトラクティブ法によりパターン加工して形成されている。複数の配線パターン５，６は、各リジッド基板２，３の互いに対向する端縁部位置では、レジスト層に被われない被接続部８，９で接続用端子部５ａ，６ａとして露出している。これら被接続部８，９において、接続用端子部５ａ，６ａのそれぞれの群は、互いに平行をなすように（横並びに）形成されている。また、リジッド基板２，３のそれぞれの所望の位置には、半導体パッケージなどの電子部品を搭載するためのパッド部などが適宜形成されている。

フレキシブル基板４は、図４に示すように、可撓性を有する絶縁基板１０と、この一方の面に配置された複数の配線パターン１１と、この配線パターン１１上を覆うカバー層１３とから大略構成されている。このフレキシブル基板４の中間部は、その基板面方向に沿って略Ｕ字状に湾曲する屈曲形状部１２として形成されている。この屈曲形状部１２は、フレキシブル基板４の両端に位置する接続部１４，１５を結ぶ中心線Ｏに対して直交する一対の第１延長部１２ａ，１２ｂと、中心線Ｏに平行に延び、一対の第１延長部１２ａ，１２ｂ間を結ぶ第２延長部１２ｃとから略Ｕ字状に形成されている。配線パターン１１は、屈曲形状部１２においてはＵ字状に沿って配線されている。また、配線パターン１１は、フレキシブル基板４の接続部１４，１５では、レジスト層に被われずに接続用端子部１１ａ，１１ｂとして露出されている。これら接続用端子部１１ａ，１１ｂ同士は、互いに平行をなすように（横並びに）形成されている。

このようなフレキシブル基板４は、図１および図２に示すように、中間部（特に第２延長部１２ｃ）で撓ませた状態で、接続部１４，１５が、それぞれ対応するリジッド基板２，３の被接続部８，９に半田付けされている。

本実施の形態に係るプリント配線板２０では、フレキシブル基板４が撓んだ状態で、すなわち、リジッド基板２，３同士の間隔Ｄが縮められた状態でリジッド基板シート１に位置固定されているため、プリント配線板２０全体の大きさを小さくすることができる。また、リジッド基板シート１では、リジッド基板２，３同士の間隔Ｄも短く設定できるため、例えばプレス打ち抜きなどで無駄になる部分を低減でき、リジッド基板シート１のコストを削減することができる。

また、本実施の形態に係るプリント配線板２０では、フレキシブル基板４を撓ませた状態でリジッド基板２，３に接合しているため、フレキシブル基板４の接続部１４，１５を、リジッド基板２，３の被接続部８，９に対して位置合わせするときの自由度を確保できる構造となっている。このため、フレキシブル基板４をリジッド基板２，３に対して位置決め精度良く接合されたプリント配線板２０を得ることができる。

実際には、このプリント配線板２０は、２枚のリジッド基板２，３を連結枠体１ａより切り離して、図５に示すようなプリント配線板２０Ａとして使用する。すなわち、連結枠体１ａより２枚のリジッド基板２，３を切り離すと、図２に符号ａで示したフレキシブル基板４の屈曲形状部１２の撓み変形部分は、その弾性復帰変形によって元に戻る。従って、プリント配線板２０Ａはストレスのないものとなる。これに伴い、リジッド基板２，３同士の間隔Ｄ２は、連結枠体１ａに一体的に設けられていたときの間隔Ｄ１よりも長くなる。そして、リジッド基板２，３同士は、フレキシブル基板４の可撓性により、フレキシブル基板４の長さの範囲で、互いの位置を任意に変えることが可能となる。

なお、本実施の形態に係るプリント配線板２０の状態で、各リジッド基板２，３上に、半導体パッケージなどの電子部品を実装してもよいし、連結枠体１ａからリジッド基板２，３を切り離した状態で電子部品を実装することも可能であるが、複数のリジッド基板に部品を実装する場合、連結枠体で繋がった一体のシート状にて行う方が部品実装の位置精度を確保し易く、工程に無駄がない。

また、本実施の形態に係るプリント配線板２０においては、屈曲形状部として、平面形状がＵ字状のものであるが、撓み変形させたり広げることができれば、クランク状やＬ字状のものであってもよい。

（プリント配線板の製造方法）
以上、本実施の形態に係るプリント配線板２０について説明したが、次に、プリント配線板２０の製造方法について説明する。

図１に示すように、リジッド基板シート１に対して、フレキシブル基板４を、２枚のリジッド基板２，３を連結する位置に位置合わせして配置する。この場合、先ず、フレキシブル基板４の一方の接続部１４を一方のリジッド基板２の被接続部８に位置合わせして固定する。次に、フレキシブル基板４の他方側の接続部１５を他方のリジッド基板３の被接続部９に位置合わせする。

ここで、図３に示すように、２枚のリジッド基板２，３の各被接続部８，９の中心線Ｃ１，Ｃ２は、基板の製造工程に起因する加工精度や、温度や湿度の環境条件の膨脹、収縮によって必ずある程度生じるものであり、例えば０．１ｍｍピッチのファインピッチ接続の際にはこのずれが無視できないものとなり、この位置ずれが存在するときには、他方側の接続部１５の接続用端子部１１ｂと、被接続部９の接続用端子部６ａと、が位置ずれを起こした状態にある。この場合には、位置合わせしたフレキシブル基板４の一方側の接続部１４を位置固定した状態で、図２に示すように、フレキシブル基板４の他端側の接続部１５部を位置ずれ方向Ｓに強制的に移動させる。すると、フレキシブル基板４のＵ字状の屈曲形状部１２は、その方向に容易に撓み変形可能であるため、この撓み変形（図２の符号ａで示す箇所）によってフレキシブル基板４の他端側の接続部１５の位置を容易に変移できる。この撓み変形によって、フレキシブル基板４の他端側の接続部１５の接続用端子部１１ｂを他方のリジッド基板３の被接続部の９接続用端子部６ａに適正に位置合わせできる。このように、双方の接続用端子部１１ａ，５ａ、１１ｂ，６ａを位置ずれなく、且つ、十分な重ね合わせ長ｄ（図５参照）を持たせた状態で位置合わせした後に、互いに対応する接続用端子部１１ａ，５ａ、１１ｂ，６ａ同士を半田付け等によって接合すればよい。

実際には、この基板接続工程より後の工程で、２枚のリジッド基板２，３を連結枠体１ａより切り離して、図５に示すようなプリント配線板２０Ａとして使用する。すなわち、連結枠体１ａより２枚のリジッド基板２，３を切り離すと、図２に符号ａで示したフレキシブル基板４の屈曲形状部１２の撓み変形部分は、その弾性復帰変形によって元に戻る。これによって、プリント配線板２０Ａはストレスのないものとなる。

以上、この実施の形態に係るプリント配線板２０の製造方法では、フレキシブル基板４が屈曲形状部１２を有するので、２枚のリジッド基板２，３の各被接続部８，９の中心線Ｃ１，Ｃ２に位置ずれが存在する場合でも、リジッド基板２，３とフレキシブル基板４の互いに対応する接続用端子部同士を適正な接合状態で接合できる。

（変形例）
図６は、上記した実施の形態に係るプリント配線板２０の中間部の撓み変形（図２において符号ａで示す部分）の変形例１を模式的に示す側面説明図である。図６に示すように、この変形例１では、フレキシブル基板４の中間部分に、下方に撓むように湾曲させた撓み変形部１６を形成されている。他の構成は、上記した実施の形態と同様である。

図７は、上記した実施の形態に係るプリント配線板２０の中間部の撓み変形（図２において符号ａで示す部分）の変形例２を模式的に示す側面説明図である。図７に示すように、この変形例１では、フレキシブル基板４の中間部分に、上下に撓んでＳ字状に湾曲させた撓み変形部１７を形成されている。他の構成は、上記した実施の形態と同様である。

（その他の実施の形態）
上述した実施の形態の開示の一部をなす論述および図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。

上述の実施の形態では、２枚のリジッド基板２，３間をフレキシブル基板４で接続する場合を説明したが、３枚以上のリジッド基板を２枚以上のフレキシブル基板で接続する場合にも同様に本発明を適用できることはもちろんである。

また、上述の実施の形態に係るプリント配線板２０は、フレキシブル基板４で連結する一対のリジッド基板２，３の被接続部８，９の中心線が設計上で一致するように設定された例であるが、被接続部８，９の位置は適宜変更可能である。また、フレキシブル基板４は、Ｕ字状の屈曲形状部１２を有する構造であればを上記した実施の形態のように、接続部１４，１５の中心線が一致するものでなくてもよく、接続部１４，１５の位置を適宜変更できることは云うまでもない。

（実施例）
以下、リジッド基板２，３とフレキシブル基板４との接続方法の実施例の具体的な材料および寸法例を以下に説明する。

リジッド基板２，３の絶縁基板の厚さは、例えば、０．４ｍｍ、０．６ｍｍ、０．８ｍｍ、１．０ｍｍ、１．２ｍｍ、１．６ｍｍ、２．０ｍｍ、２．４ｍｍ等を採用することができる。近年では、絶縁基板の厚さとしては、１．６ｍｍ以下のものが多い。この絶縁基板の材料は、主にガラスエポキシであり、その他ではＳＥＭ３、紙エポキシ等を用いることができる。また、フレキシブル基板４の絶縁基板の厚さは、例えば２５μｍを基本にして、その１／２、１／３、１／４を用いることができる。この絶縁基板の材料は、主にポリイミドであり、その他ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテフタレート（ＰＥＴ）等を用いることができる。

配線パターン５，６，１１の厚さは、例えば３５μｍを基本に、その１／２、１／３、１／４等を採用することができる。配線パターン５，６，１１は、圧延銅箔、電解銅箔を用いることができる。接続用端子部５ａ，６ａ，１１ａ，１１ｂの幅は１０〜５００μｍであり、これら接続用端子部５ａ，６ａ，１１ａ，１１ｂのピッチは１０〜５００μｍである。

接合材料は、半田接合の場合には、鉛入り半田ペースト、鉛フリー半田ペースト、半田メッキ、錫メッキを使用することができる。これらは、リジッド基板２，３とフレキシブル基板４の一方、又は、双方に塗布、若しくはメッキ処理する。この他に超音波接合を行う場合には、接合材料として、Ａｕメッキ、Ｎｉメッキを下地にＡｕメッキを使用することができる。

本発明の実施の形態に係るプリント配線板の基板接続工程を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係るプリント配線板の平面図である。 本発明の実施の形態に係るプリント配線板における２枚のリジッド基板の接続用端子部の中心線が位置ずれしている様子を示す平面図である。 本発明の実施の形態に係るプリント配線板のフレキシブル基板を示す平面図である。 本発明の実施の形態に係るプリント配線板を連結枠体から切り離した状態を示す平面図である。 本発明の実施の形態に係るプリント配線板におけるフレキシブル基板の湾曲変形部の変形例１を示す側面説明図である。 本発明の実施の形態に係るプリント配線板におけるフレキシブル基板の湾曲変形部の変形例２を示す側面説明図である。 従来のプリント配線板の基板接続工程を示す斜視図である。

符号の説明

１ａ 連結枠体（連結部材）
２，３ リジッド基板
５ａ，６ａ 接続用端子部
４ フレキシブル基板
８，９ 被接続部
１１ａ，１１ｂ 接続用端子部
１２ 屈曲形状部
１４，１５ 接続部
１６，１７ 撓み変形部
２０ プリント配線板
２０Ａ プリント配線板

Claims (7)

1. 相対的に位置が固定された複数のリジッド基板と、
   前記リジッド基板同士を電気的に接続する、中間部に屈曲形状部が形成されたフレキシブル基板と、
   を備えることを特徴とするプリント配線板。
2. 前記複数のリジッド基板は、一枚の基板シートに一体的に形成されていることを特徴とする請求項１に記載されたプリント配線板。
3. 前記屈曲形状部は、平面形状がＵ字状に形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載されたプリント配線板。
4. 前記屈曲形状部は、平面形状がクランク状に形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載されたプリント配線板。
5. 前記屈曲形状部は、平面形状がＬ字状に形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載されたプリント配線板。
6. 前記フレキシブル基板は、撓んだ状態で前記リジッド基板同士の間に接続されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載されたプリント配線板。
7. それぞれ接続用端子部が露出した被接続部が設けられた複数のリジッド基板が間隔を隔てて配置された一枚の基板シートを用意する工程と、
   一対の接続部が設けられ、これら接続部同士の間の中間部に屈曲形状部が形成されたフレキシブル基板を用意する工程と、
   隣り合う一対の前記リジッド基板のうちの一方の前記リジッド基板の被接続部と、前記フレキシブル基板の一方の前記接続部とを位置合わせして接合させた後、前記フレキシブル基板を撓ませた状態で、他方の前記リジッド基板の被接続部と、前記フレキシブル基板の他方の前記接続部と位置合わせして接合させる工程と、
   を備えることを特徴とするプリント配線板の製造方法。

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